JP2009289589A - Battery's complex lid, sealed battery using the same, and method of manufacturing battery's complex lid - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、密閉型電池に関し、特に密閉型電池に用いられる電池複合蓋およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a sealed battery, and more particularly to a battery composite lid used for a sealed battery and a method for manufacturing the same.
従来から、AV機器、パソコン、または携帯型通信機器のような電子機器の電源として、ニッケルカドミウム電池やニッケル水素蓄電池が用いられている。そして、近年、電子機器の高性能化に伴い、急速充電が可能であり、エネルギー密度が高く、安全性に優れたリチウムイオン二次電池に代表される非水電解液二次電池の需要が伸びている。
非水電解液二次電池のなかでも、高エネルギー密度を有し、負荷特性に優れ、電子機器の薄型化に適したスペース効率の高い角形非水電解液二次電池の性能向上への期待が高まっている。
Conventionally, nickel cadmium batteries and nickel hydride storage batteries have been used as power sources for electronic devices such as AV devices, personal computers, and portable communication devices. In recent years, with the improvement in performance of electronic devices, demand for non-aqueous electrolyte secondary batteries represented by lithium ion secondary batteries that can be rapidly charged, has high energy density, and is excellent in safety has increased. ing.
Among non-aqueous electrolyte secondary batteries, there is an expectation to improve the performance of square non-aqueous electrolyte secondary batteries with high energy density, excellent load characteristics, and high space efficiency suitable for thinning electronic devices. It is growing.
角形非水電解液二次電池では、発電要素の電極に取り付けられるタブは、電池内部に露出する内部端子に接続され、内部端子と接続された、電池外部に露出する外部端子により電池外部に電気が取り出される。金属製の電池ケースを使う場合、電池ケースと同じ極性を持つ電極に接続されたタブは、電池ケースに直接接続されるか、または電池ケースに接合される金属製蓋体に接続される。電池ケースと異なる極性の電極に接続されたタブは、内部端子に接続される。内部端子と、電池ケースまたは金属製蓋体との間には、気密性を確保するためのガスケットが配され、このガスケットにより内部端子は電池ケースまたは金属製蓋体と電気的に絶縁されている。 In a rectangular nonaqueous electrolyte secondary battery, the tab attached to the electrode of the power generation element is connected to an internal terminal exposed inside the battery, and is electrically connected to the outside of the battery by an external terminal connected to the internal terminal and exposed outside the battery. Is taken out. When using a metal battery case, the tab connected to the electrode having the same polarity as the battery case is directly connected to the battery case or connected to a metal lid joined to the battery case. The tab connected to the electrode having a polarity different from that of the battery case is connected to the internal terminal. A gasket is provided between the internal terminal and the battery case or metal lid to ensure airtightness, and the internal terminal is electrically insulated from the battery case or metal lid by the gasket. .
従来の電池として、例えば、内部端子および外部端子として中空リベットを備えた蓋体を用いた密閉型電池が提案されている(例えば、特許文献1)。以下、この電池における蓋体の構造を、図4を参照しながら説明する。図4は、従来の電池密閉型における蓋体の要部縦断面図を示す。
図4に示すように、蓋体104の開口部には、上部ガスケット111および下部ガスケット110を介して内部端子108および中空リベット109が装着されている。中空リベット109は、蓋体104の上面側に露出する鍔部と、蓋体105の開口部に配される上部ガスケット111における筒状部の中空部、蓋体の下面に配される下部ガスケット110の孔、および下部ガスケットの下面に配される内部端子108の孔に挿入される中空軸部と、内部端子108上に露出するかしめ部からなる。
As a conventional battery, for example, a sealed battery using a lid provided with a hollow rivet as an internal terminal and an external terminal has been proposed (for example, Patent Document 1). Hereinafter, the structure of the lid in this battery will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a main part of a lid in a conventional battery sealed type.
As shown in FIG. 4, an
以下、蓋体の作製方法を説明する。蓋体104の上面側における開口部の周囲に設けられた段部および開口部を覆うように、上部ガスケット111を蓋体104に配置する。中空リベット109の鍔部を、上部ガスケット111を介して段部上に配置し、上部ガスケット111の筒状部の中空部に、中空リベット109の中空軸部の上部を挿入する。下部ガスケット110および内部端子108の孔に中空リベット109の中空軸部の下部を挿入する。この状態で、中空リベット109の中空軸部の下端部を外方に折り曲げて内部端子108の開口部の周囲にかしめつける。この中空リベット109のかしめ部の端縁部を内部端子に溶接し、溶接部121を形成する。このようにして、中空リベット109を内部端子108にかしめつけ、かつ中空リベット109を上部ガスケット111および下部ガスケット110に密着させることにより、電池の密閉性が確保されている。
Hereinafter, a method for manufacturing the lid will be described. The
また、従来の他の電池として、内部端子として中実リベットを備えた蓋体を用いた密閉型電池が提案されている(例えば、特許文献1)。以下、この電池における蓋体の構造を、図5を参照しながら説明する。図5は、従来の他の密閉型電池における蓋体の要部縦断面図を示す。図5に示すように、蓋体204の開口部には上部ガスケット211および下部ガスケット210を介して中実リベット208および外部端子209が装着されている。中空リベット208は、蓋体の上面側に配される外部端子209の孔より露出するかしめ部208a、蓋体204の開口部に、上部ガスケット211、下部ガスケット210、および外部端子209を介して挿入される軸部208b、および蓋体204の下面側に下部ガスケットを介して配される鍔部208cからなる。
As another conventional battery, a sealed battery using a lid body having a solid rivet as an internal terminal has been proposed (for example, Patent Document 1). Hereinafter, the structure of the lid in this battery will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a main part of a lid in another conventional sealed battery. As shown in FIG. 5, a
以下、蓋体の作製方法を説明する。蓋体204の内面側における開口部の周囲および開口部の内面上に下部ガスケット210を配置し、下部ガスケット210の孔に、下方から中実リベット208の軸部208bを挿入する。このとき、中軸リベット208の鍔部208cは下部ガスケット210を介して蓋体204の下面に配される。中実リベット208の軸部208bの上部に、上部ガスケット211および外部端子209を挿入する。中実リベット208の軸部208bの先端部をかしめ加工する。このようにして、中実リベット208を外部端子209にかしめつけ、かつ中空リベット208を上部ガスケット211および下部ガスケット210に密着させることにより、電池の密閉性が確保されている。
しかしながら、上記従来の密閉型電池は、ガスケットを高さ方向(蓋体の厚み方向)に圧縮することにより封止されている。かしめ寸法が変わると、ガスケットの圧縮率が変わるため、かしめ寸法は封止性に大きな影響を与える。そのため、かしめ寸法の変動を最小限に抑えるための精度の高いかしめ加工技術が必要とされ、生産性を上げることが困難であった。 However, the conventional sealed battery is sealed by compressing the gasket in the height direction (the thickness direction of the lid). When the caulking dimension changes, the compression ratio of the gasket changes, and therefore the caulking dimension greatly affects the sealing performance. For this reason, a high-precision caulking technique for minimizing the variation in caulking dimensions is required, and it has been difficult to increase productivity.
そこで、本発明は、上記従来問題を解決するため、端子部のかしめ寸法に関係なく、端子部とガスケットとの密着性に優れた電池複合蓋を提供することを目的とする。また、上記電池複合蓋を容易にかつ確実に得られる電池複合蓋の製造方法を提供することを目的とする。さらに、封止性に優れた高信頼性の密閉型電池を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a battery composite lid having excellent adhesion between a terminal portion and a gasket regardless of the crimping size of the terminal portion in order to solve the above-described conventional problems. It is another object of the present invention to provide a method for producing a battery composite lid that can easily and reliably obtain the battery composite lid. It is another object of the present invention to provide a highly reliable sealed battery having excellent sealing properties.
本発明は、開口部を有する蓋体、および前記蓋体の開口部にガスケットを介して配される端子部からなる電池複合蓋であって、
前記端子部は、前記蓋体の上面側に露出する外部端子と、
前記外部端子の孔より露出してかしめられた頭部、前記外部端子の孔および前記ガスケットの孔に嵌合する中空軸部、ならびに前記中空軸部の下端部より外側に延びるように形成され、前記蓋体の下面側に露出する鍔部を有する内部端子と、
からなることを特徴とする。
The present invention is a battery composite lid comprising a lid having an opening, and a terminal portion disposed via a gasket in the opening of the lid,
The terminal portion is an external terminal exposed on the upper surface side of the lid,
A head portion that is exposed and caulked from the hole of the external terminal, a hollow shaft portion that fits into the hole of the external terminal and the hole of the gasket, and is formed to extend outward from a lower end portion of the hollow shaft portion; An internal terminal having a flange exposed on the lower surface side of the lid,
It is characterized by comprising.
また、本発明は、上記電池複合蓋を用いた密閉型電池に関する。
前記電池は、
帯状の正極と、帯状の負極とを、両者間に帯状のセパレータを介して捲回した電極群からなる発電要素と、
開口部を有し、前記発電要素を収納する電池ケースと、
前記電池ケースの開口部を封口する前記電池複合蓋と、
前記負極から引き出された負極タブと、
前記正極から引き出された正極タブと、
を具備し、
前記負極タブは前記鍔部に接続され、
前記正極タブは前記蓋体の下面に接続されているのが好ましい。
前記蓋体は注液口を有し、前記注液口に栓体が装着されているのが好ましい。
The present invention also relates to a sealed battery using the battery composite lid.
The battery is
A power generation element comprising an electrode group in which a belt-like positive electrode and a belt-like negative electrode are wound with a belt-like separator interposed therebetween,
A battery case having an opening and storing the power generation element;
The battery composite lid for sealing the opening of the battery case;
A negative electrode tab drawn from the negative electrode;
A positive electrode tab drawn from the positive electrode;
Comprising
The negative electrode tab is connected to the flange;
The positive electrode tab is preferably connected to the lower surface of the lid.
It is preferable that the lid body has a liquid inlet and a stopper is attached to the liquid inlet.
さらに、本発明は、上記電池複合蓋の製造方法であって、
前記蓋体の開口部に、前記ガスケットを介して前記外部端子および前記内部端子を配置し、前記外部端子および前記ガスケットの孔に、前記内部端子の前記中空軸部を挿入する工程(1)と、
前記工程(1)の後、前記中空軸部の中空部にかしめパンチを挿入して前記中空軸部を軸方向と垂直な方向に押し広げ、前記ガスケットを軸方向と垂直な方向に押圧しながら、前記外部端子の孔より露出する前記頭部をかしめる工程(2)と、
を含むことを特徴とする。
Furthermore, the present invention is a method for producing the above battery composite lid,
(1) the step of disposing the external terminal and the internal terminal through the gasket in the opening of the lid, and inserting the hollow shaft portion of the internal terminal into the hole of the external terminal and the gasket; ,
After the step (1), a caulking punch is inserted into the hollow portion of the hollow shaft portion to spread the hollow shaft portion in a direction perpendicular to the axial direction, while pressing the gasket in a direction perpendicular to the axial direction. Caulking the head exposed from the hole of the external terminal (2);
It is characterized by including.
本発明によれば、開口部を有する蓋体、および前記蓋体の開口部にガスケットを介して嵌合する端子部を有する電池複合蓋において、端子部がガスケットを横方向(かしめつける方向とは垂直方向)に押圧するため、端子部のかしめ寸法の変動に影響されることなく、端子部とガスケットとの密着性(気密性)に優れた電池複合蓋を提供することができる。 According to the present invention, in a battery composite lid having a lid having an opening and a terminal portion fitted to the opening of the lid via a gasket, the terminal portion is a lateral direction (direction in which the gasket is crimped) Since it is pressed in the vertical direction), a battery composite lid having excellent adhesion (airtightness) between the terminal portion and the gasket can be provided without being affected by fluctuations in the caulking dimensions of the terminal portion.
また、上記電池複合蓋を容易にかつ確実に得られる電池複合蓋の製造方法を提供することができる。ガスケットの圧縮は、かしめ加工時に中空軸部に挿入されるパンチ径により決定されるため、かしめ寸法に影響されることなく、ガスケットと端子部との安定した密着性が得られ、電池の封止性が向上する。
さらに、上記電池複合蓋を用いることにより、封止性に優れた高信頼性の密閉型電池を提供することができる。
Moreover, the manufacturing method of the battery composite cover which can obtain the said battery composite cover easily and reliably can be provided. Since the compression of the gasket is determined by the punch diameter inserted into the hollow shaft during caulking, stable adhesion between the gasket and the terminal can be obtained without being affected by the caulking dimensions, and the battery is sealed. Improves.
Furthermore, by using the battery composite lid, it is possible to provide a highly reliable sealed battery excellent in sealing performance.
本発明は、開口部を有する蓋体、および前記蓋体の開口部にガスケットを介して嵌合する端子部を有する電池複合蓋に関する。
そして、前記端子部は、前記蓋体の上面側に露出する外部端子と、
前記外部端子の孔および前記ガスケットの孔に嵌合し、前記ガスケットを軸方向と垂直な方向に押圧する中空軸部、前記中空軸部の上部において前記外部端子の孔より前記蓋体の上面側に露出してかしめられた頭部、ならびに前記中空軸部の下部より外側に延びるように形成され、前記蓋体の下面側に露出する鍔部を有する内部端子と、からなる点に特徴を有する。
内部端子による外部端子へのかしめつけ、およびかしめに伴う中空軸部の軸方向(蓋体の厚み方向)のガスケットの圧縮だけでなく、中空軸部による軸方向と垂直な方向のガスケットの圧縮により、密閉性に優れた電池複合蓋が得られる。そして、上記のように、ガスケットは軸方向と垂直な方向に十分に圧縮されるため、かしめ寸法によらず端子部のガスケットとの良好な密着性を確保することができる。
The present invention relates to a lid having an opening, and a battery composite lid having a terminal portion fitted to the opening of the lid through a gasket.
And the said terminal part, The external terminal exposed to the upper surface side of the said cover body,
A hollow shaft portion that fits into the hole of the external terminal and the hole of the gasket and presses the gasket in a direction perpendicular to the axial direction, and the upper surface side of the lid body from the hole of the external terminal at the upper portion of the hollow shaft portion And a head that is caulked to be exposed, and an internal terminal that is formed to extend outward from the lower portion of the hollow shaft portion and is exposed on the lower surface side of the lid body. .
By caulking the internal terminal to the external terminal and compressing the gasket in the axial direction of the hollow shaft portion (thickness direction of the lid) due to caulking, by compressing the gasket in the direction perpendicular to the axial direction by the hollow shaft portion, A battery composite lid excellent in hermeticity can be obtained. As described above, since the gasket is sufficiently compressed in the direction perpendicular to the axial direction, good adhesion to the gasket of the terminal portion can be ensured regardless of the caulking dimension.
また、本発明は、上記電池複合蓋の製造方法に関し、
前記蓋体の開口部に、前記ガスケットを介して前記外部端子および前記内部端子を配置し、前記外部端子および前記ガスケットの孔に、前記内部端子の前記中空軸部を挿入する工程(1)と、
前記工程(1)の後、前記中空軸部の中空部にかしめパンチを挿入して前記中空軸部を軸方向と垂直な方向に押し広げ、前記ガスケットを軸方向と垂直な方向に押圧しながら、前記外部端子の孔より露出する前記頭部をかしめる工程(2)と、
を含む点に特徴を有する。
The present invention also relates to a method for manufacturing the battery composite lid,
(1) the step of disposing the external terminal and the internal terminal through the gasket in the opening of the lid, and inserting the hollow shaft portion of the internal terminal into the hole of the external terminal and the gasket; ,
After the step (1), a caulking punch is inserted into the hollow portion of the hollow shaft portion to spread the hollow shaft portion in a direction perpendicular to the axial direction, while pressing the gasket in a direction perpendicular to the axial direction. Caulking the head exposed from the hole of the external terminal (2);
It has the feature in the point containing.
これにより、上記電池複合蓋が容易かつ確実に得られる。ガスケットを中空軸部の軸方向と垂直な方向(端子部のかしめにより圧縮される方向と垂直な方向)に圧縮する力は、かしめパンチの径を変えることにより容易に調整できる。このように、ガスケットの圧縮は、かしめ加工時に中空軸部に挿入されるパンチ径により決定されるため、かしめ寸法に影響されることなく、ガスケットと端子部との優れた密着性が得られる。
さらに、本発明は、上記電池複合蓋を用いた密閉型電池に関する。密閉型電池における正極および負極のうちの一方が、電池複合蓋の蓋体(または電池ケース)に電気的に接続され、正極および負極のうちの他方が、電池複合蓋の鍔部に電気的に接続される。本発明の電池複合蓋を用いることにより、封止性に優れた電池が確実に得られる。
Thereby, the said battery composite cover is obtained easily and reliably. The force for compressing the gasket in the direction perpendicular to the axial direction of the hollow shaft portion (the direction perpendicular to the direction compressed by the crimping of the terminal portion) can be easily adjusted by changing the diameter of the crimping punch. Thus, since compression of a gasket is determined by the punch diameter inserted in a hollow shaft part at the time of a caulking process, the outstanding adhesiveness of a gasket and a terminal part is obtained, without being influenced by the caulking dimension.
Furthermore, the present invention relates to a sealed battery using the battery composite lid. One of the positive electrode and the negative electrode in the sealed battery is electrically connected to the lid (or battery case) of the battery composite lid, and the other of the positive electrode and the negative electrode is electrically connected to the buttocks of the battery composite lid. Connected. By using the battery composite lid of the present invention, a battery having excellent sealing properties can be obtained reliably.
以下、本発明の密閉型電池の一実施形態として角形リチウムイオン二次電池の構造を、図1〜3を参照しながら説明する。図1は、本発明の電池の一実施形態であるリチウムイオン二次電池の概略縦断面図である。図2は、図1と垂直な方向の概略縦断面図である。図3は、図1のリチウムイオン二次電池における電池複合蓋の端子部付近を示す要部縦断面図である。
開口部を有する、有底角筒状のアルミニウム合金製外装缶からなる電池ケース1の内部には、正極および負極、ならびに両極間に配されたセパレータからなる発電要素2が収納されている。電池ケース1は、正極端子を兼ねる。なお、電池ケースが負極端子を兼ねる場合、電池ケースには、例えばニッケルめっき鋼板が用いられる。電池ケース1の開口部は、本発明の電池複合蓋15で密閉されている。
Hereinafter, the structure of a prismatic lithium ion secondary battery as an embodiment of the sealed battery of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a lithium ion secondary battery which is an embodiment of the battery of the present invention. FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view in a direction perpendicular to FIG. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a main part showing the vicinity of the terminal portion of the battery composite lid in the lithium ion secondary battery of FIG.
Inside the
ここで、図3に図1の電池複合蓋15の要部縦断面図を示す。図3に示すように、電池複合蓋15は、上面側(電池外部側)から下面側(電池内部側)へ貫通する円柱状の開口部4aを有する四角板状の金属製(例えば、アルミニウム製)蓋体4、および蓋体4の開口部4aにガスケットを介して配される金属製の端子部からなる。端子部およびガスケットにより、蓋体4の開口部4aは封止されている。
端子部は、蓋体4の上面側(電池外部側)に露出する外部端子9、および外部端子9と電気的に接触し、蓋体4の下面側(電池内部側)に露出する内部端子8からなる。外部端子9は、蓋体4の上面側において開口部4aの周囲に設けられた段部4bに配されている。
内部端子8は、偏芯中空リベットであり、外部端子9の孔およびガスケットの孔(後述の上部ガスケット11の開口部および下部ガスケット10の中空円筒部の中空部)に挿入され、ガスケットを軸方向(かしめる方向)と垂直な方向に押圧する中空円筒状の中空軸部8bと、中空軸部8bの上部において中空軸部8bの中空部を覆うように配され、外部端子9の孔より蓋体4の上面側に露出して外部端子9の孔の周囲に設けられた傾斜部9aにかしめられた頭部8aと、中空軸部8bの下端部より外側(中空部と反対側)に軸方向と垂直な方向に沿って延びるように形成され、蓋体4の下面側に露出する四角板状の鍔部8cとからなる。中空軸部8bの中空部の一方の端は、頭部8aで覆われることにより閉塞し、他方の端(鍔部8c側の端部)は開口している。
Here, FIG. 3 shows a longitudinal sectional view of the main part of the
The terminal portion is electrically exposed to the
The
中空軸部8bは、鍔部8cの中心より外れた位置(偏芯した位置)を基点とし、軸が平板状鍔部8cに対して垂直に向くように設けられている。中空軸部8bは、鍔部8cの中心から長手方向の端までの距離に対して鍔部8cの中心から1/4〜5/6離れた位置に設けられるのが好ましい。さらに好ましくは、1/3〜4/5である。
上記構成により、中空軸部が、ガスケット(上部ガスケットおよび下部ガスケット)と対面する位置は、鍔部の負極タブとの溶接箇所から比較的離間しているため、ガスケットは、負極タブを鍔部の下面に溶接する際に生じる熱の影響をほとんど受けない。
上記の中空軸部8bは、鍔部8cの中心より外れた位置に設けられているが、中空軸部は鍔部の中心に設けられていてもよい。
The
With the above configuration, the position where the hollow shaft portion faces the gasket (upper gasket and lower gasket) is relatively separated from the welded portion with the negative electrode tab of the flange portion. It is hardly affected by the heat generated when welding to the lower surface.
The
ガスケットは、上部ガスケット11および下部ガスケット10からなる。上部ガスケット11は、蓋体4の上面側において開口部4aの周囲に設けられた段部4bを覆い、中空軸部8bを挿入するための開口部を有する。下部ガスケット10は、蓋体4の開口部4aの内面を覆い、中空軸部8bを挿入するための中空円筒部、および中空円筒部の下端部より外側に延びるように形成された、蓋体4の下面を覆うための鍔部を有する。上部ガスケット11により外部端子9は蓋体4と電気的に絶縁されている。上部ガスケット11および下部ガスケット10により内部端子8は蓋体4と電気的に絶縁されている。
内部端子8の中空軸部8bが挿入可能なように、外部端子9の孔、上部ガスケット11の開口部、および下部ガスケット10の円筒部の中空部は、径が同じであり、上記の順に、同軸上に設けられている。外部端子9の孔、上部ガスケット11の開口部、および下部ガスケット10の円筒部の中空部は、互いに連通し、1つの円柱状の穴部を形成している。この穴部に中空軸部8bが挿入されている。
The gasket includes an
The hole of the
これにより、上部ガスケット11は、開口部内面より外側(蓋体の開口部内面側)へ押圧される。下部ガスケット10は、中空円筒部の中空部内面より外側(蓋体の開口部内面側)へ押圧される。このように端子部のかしめにより圧縮される方向と垂直な方向にガスケットが圧縮される。このため、かしめ寸法に影響されることなく端子部とガスケットとの安定した密着性が得られ、封止性に優れた電池が確実に得られる。
As a result, the
以下、上記の電池複合蓋15の製造方法を説明する。
蓋体4の開口部4aに下部ガスケット10の中空円筒部が嵌合するように、蓋体4の開口部4aに下部ガスケット10を配置した後、下方より内部端子8の中空軸部8bを下部ガスケット10の中空円筒部の中空部に挿入する。外部端子9を、上部ガスケット11を介して蓋体4の段部4bに配置し、外部端子9の孔および上部ガスケット11の開口部に中空軸部8bを挿入する(工程(1))。
中空軸部8bの中空部における鍔部8c側の開口より中空軸部8bの中空部内に円柱状のかしめパンチを挿入して中空軸部8bを軸方向と垂直な方向(中空部側と反対側の方向)に押し広げる。このようにして、中空軸部8bと当接する上部ガスケット11および下部ガスケット10を軸方向と垂直な方向(中空部側と反対側の方向)に押圧しながら、外部端子9の孔より露出する頭部8aを外部端子9の孔の周囲に設けられた傾斜部9aに沿うように、頭部8aを押し広げてかしめる(工程(2))。
また、上記かしめパンチ挿入時に、頭部に対応する凹部を有するかしめダイス(パンチに対応する治具)を用いて、その凹部を頭部8aに押しあてて、頭部8aの径をより大きくすることが望ましい。これにより、部品(端子部)の締結強度が高くなり、信頼性が向上する。
Hereinafter, the manufacturing method of said
After the
A cylindrical caulking punch is inserted into the hollow portion of the
In addition, when the caulking punch is inserted, a caulking die having a recess corresponding to the head (a jig corresponding to the punch) is used to press the recess against the
上記方法により、中空軸部を軸方向と垂直な方向に押し広げると同時に、内部端子を外部端子にかしめることができるため、工程を単純化することができ、生産性が向上する。
上記工程(2)において、かしめパンチの径、内部端子の中空軸部の内径および外径、上部ガスケットの開口部の径、ならびに下部ガスケットの中空円筒部の中空部の径の寸法を変えることにより、ガスケットの軸方向と垂直な方向の押圧力を容易に制御できる。
かしめパンチ挿入前の中空軸部の外径は、かしめパンチ挿入前のガスケットの孔径(上部ガスケット11の開口部の径および下部ガスケット10の中空円筒部の中空部の径)よりも0.02〜0.2mmだけ小さいのが好ましい。工程(2)において、中空軸部をガスケットの孔にスムーズに挿入することができる。
かしめパンチ挿入後の中空軸部8bの外径は、かしめパンチ挿入前のガスケット(上部ガスケット11および下部ガスケット10)の孔径よりも0.05〜0.5mmだけ大きいのが好ましい。このとき、ガスケットを外側に十分押圧できる。
かしめパンチの径は、かしめパンチ挿入前の中空軸部8bの内径よりも0.05〜0.5mmだけ大きいのが好ましい。
工程(2)における、ガスケットを軸と垂直な方向に押す圧力(外側に押し広げる力)、すなわち、上部ガスケット11において開口部内面より外側(蓋体の開口部内面側)へ押圧する力および下部ガスケット10において中空円筒部の中空部内面より外側(蓋体の開口部内面側)へ押圧する力は、ねらいの寸法が安定して得られる圧力に設定するのが好ましい。
By the above method, the hollow shaft portion is pushed in a direction perpendicular to the axial direction, and at the same time, the internal terminal can be caulked to the external terminal, so that the process can be simplified and the productivity is improved.
In the above step (2), by changing the size of the diameter of the caulking punch, the inner diameter and outer diameter of the hollow shaft portion of the internal terminal, the diameter of the opening portion of the upper gasket, and the diameter of the hollow portion of the hollow cylindrical portion of the lower gasket The pressing force in the direction perpendicular to the axial direction of the gasket can be easily controlled.
The outer diameter of the hollow shaft portion before the caulking punch is inserted is 0.02 to the hole diameter of the gasket before the caulking punch is inserted (the diameter of the opening of the
The outer diameter of the
The diameter of the caulking punch is preferably larger by 0.05 to 0.5 mm than the inner diameter of the
In step (2), the pressure that pushes the gasket in a direction perpendicular to the axis (force that spreads outward), that is, the force that pushes the
かしめパンチの径は、例えば、1.8mmである。このとき、かしめパンチを挿入する前の中空軸部8bの内径は、例えば、1.3〜1.75mmである。
中空軸部8bをガスケットの孔に挿入する前における、ガスケットの孔径(上部ガスケット11の開口部の径および下部ガスケット10の中空円筒部の内径)は、例えば、ガスケットの厚み(中空軸部8bの軸方向と垂直な方向の下部ガスケット10の厚み)を0.3mmとする場合、1.6〜2.05mmである。
かしめパンチを挿入した後の中空軸部8bの外径は、例えば、1.65〜2.55mmである。
The diameter of the caulking punch is, for example, 1.8 mm. At this time, the inner diameter of the
The hole diameter of the gasket (the diameter of the opening portion of the
The outer diameter of the
蓋体4は薄肉部からなる安全弁6を有する。電池内のガス圧が大幅に上昇した時、ガス圧により安全弁6が破壊されることにより電池内のガスが外部に放出される。安全弁6は従来公知のものでよい。安価であり、かつ蓋体4が薄くても設置できる点で、クラッド板式または刻印式が好ましい。
The
電池ケース1と蓋体4との接合部分は、レーザー溶接により溶接部5が形成されている。
発電要素2の正極より引き出された正極タブ7は、蓋体4の下面に接続されている。正極タブ7には、例えば、アルミニウムリードが用いられる。
発電要素2の負極より引き出された負極タブ12は、上部絶縁板3の隙間20を通じて内部端子8の鍔部に接続されている。負極タブには、例えば、ニッケルリードや銅リードが用いられる。下部ガスケット10の鍔部および断面がコの字状の上部絶縁板3は、負極タブ12を蓋体4および発電要素2と隔離するように、配置されている。
A welded
A
The
内部端子8および外部端子9の材料には、両端子間の良好な電気的接触状態を確保するため、ステンレス鋼、表面をニッケルめっきした鉄、銅、または銅合金を用いることが好ましい。成形性の観点から、銅または銅合金を用いることが好ましい。また、外部端子と主にニッケルである外部リードとの溶接、および内部端子と負極タブとの溶接の観点からも、上記材料を用いるのが好ましい。
As a material for the
電池ケース1と蓋体4との接合部をレーザー溶接する際の熱の影響による非水電解液の漏液を防ぐため、上部ガスケット11には、耐熱温度の高いフッ素樹脂を用いることが好ましい。上部ガスケット11と同じ理由により、下部ガスケット10には、耐熱温度の高いフッ素樹脂を用いることが好ましい。
上部ガスケット11および下部ガスケット10には、例えば、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体が用いられる。この場合、中空軸部挿入時のガスケット圧縮率は、好ましくは10〜70%、より好ましくは20〜50%である。
さらに、上部ガスケット11および下部ガスケット10には、電池のサイズや形状によっては、ポリプロピレン(PP)およびポリフェニレンサルファイド(PPS)のような樹脂を用いてもよく、材質に応じて中空軸部挿入時のガスケット圧縮率を適宜設定すればよい。
In order to prevent leakage of the non-aqueous electrolyte due to the influence of heat when laser welding the joint between the
For the
Further, depending on the size and shape of the battery, a resin such as polypropylene (PP) and polyphenylene sulfide (PPS) may be used for the
蓋体4は、電池製造時に電池ケース1内に非水電解液を注入するための注液孔13を有する。注液孔13には、アルミニウム板およびアルミニウム板の下面に密着するゴム栓からなる栓体14で塞がれている。栓体14のアルミニウム板の周縁部を注液孔13の周囲に設けられた段部に載置し、レーザー溶接することにより、栓体14は注液孔13内に固定されている。
The
発電要素2は、帯状の正極と、帯状の負極とを、帯状のセパレータを介して扁平状に捲回して構成されている。以下、発電要素2を電池ケース1内に挿入する手順を示す。正極板と負極板とを、セパレータを介して非真円状に捲回する。角形の電池ケース1に対応するように、この捲回体をプレス成形にて扁平状に変形させる。捲回軸が電池ケース1の底面に垂直に向くように発電要素2を電池ケース内に挿入する。
The
発電要素2の底部と電池ケース1の内底面との間には絶縁テープ(図示せず)が配され、発電要素2の底部は、電池ケース1の内底面と電気的に絶縁されている。また、発電要素2と発電要素2の上方に位置する構成部材との間の電気的絶縁状態を確保するため、発電要素2の上部には上部絶縁板3が配されている。
An insulating tape (not shown) is disposed between the bottom of the
正極は、例えば、正極集電体および前記正極集電体上に形成された正極合剤層からなる。正極合剤層は、例えば、正極活物質、導電材、および結着剤を含む。
正極は、従来公知の方法で作製すればよい。具体的には、正極活物質、導電材、および結着剤を溶剤中に分散させて正極ペーストを得る。アルミニウム箔からなる正極集電体の両面に正極ペーストを塗布した後、乾燥して、正極集電体の両面に正極合剤層を形成して正極を得る。得られた正極を所定の厚みに圧延する。
正極活物質、導電材、結着剤、および溶剤には、従来公知の材料を使用すればよい。正極活物質としてコバルト酸リチウム(LiCoO2)、導電材としてアセチレンブラック、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)またはその共重合体、および溶剤としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を用いるのが好ましい。
The positive electrode includes, for example, a positive electrode current collector and a positive electrode mixture layer formed on the positive electrode current collector. The positive electrode mixture layer includes, for example, a positive electrode active material, a conductive material, and a binder.
What is necessary is just to produce a positive electrode by a conventionally well-known method. Specifically, a positive electrode active material, a conductive material, and a binder are dispersed in a solvent to obtain a positive electrode paste. A positive electrode paste is applied to both surfaces of a positive electrode current collector made of aluminum foil, and then dried to form a positive electrode mixture layer on both surfaces of the positive electrode current collector to obtain a positive electrode. The obtained positive electrode is rolled to a predetermined thickness.
Conventionally known materials may be used for the positive electrode active material, the conductive material, the binder, and the solvent. Lithium cobaltate (LiCoO 2 ) as a positive electrode active material, acetylene black as a conductive material, polyvinylidene fluoride (PVDF) or a copolymer thereof as a binder, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent Is preferred.
負極は、例えば、負極集電体および前記負極集電体上に形成された負極合剤層からなる。負極合剤層は、例えば、負極活物質、導電材、および結着剤を含む。
負極は、従来公知の方法で作製すればよい。具体的には、負極活物質、導電材、および結着剤を溶剤中に分散させて負極ペーストを得る。銅箔からなる負極集電体の両面に負極ペーストを塗布した後、乾燥して、負極集電体の両面に負極合剤層を形成して負極を得る。得られた負極を所定の厚みに圧延する。
負極活物質、導電材、結着剤、および溶剤には、従来公知の材料を使用すればよい。負極活物質として黒鉛などの炭素材料、導電材としてアセチレンブラック、結着剤としてPVDFまたはその共重合体、および溶剤としてNMPを用いるのが好ましい。
セパレータには、ポリエチレン(PE)樹脂、ポリプロピレン(PP)樹脂のような微多孔性ポリオレフィン系樹脂を用いるのが好ましい。
発電要素2のプレス成形の方法としては、電極に用いられる結着剤の軟化点以下の温度に加熱し、1.0〜7.0MPaの圧力を加えて成形する方法が挙げられる。
The negative electrode includes, for example, a negative electrode current collector and a negative electrode mixture layer formed on the negative electrode current collector. The negative electrode mixture layer includes, for example, a negative electrode active material, a conductive material, and a binder.
What is necessary is just to produce a negative electrode by a conventionally well-known method. Specifically, a negative electrode active material, a conductive material, and a binder are dispersed in a solvent to obtain a negative electrode paste. After apply | coating a negative electrode paste on both surfaces of the negative electrode collector which consists of copper foil, it dries and forms a negative mix layer on both surfaces of a negative electrode collector, and obtains a negative electrode. The obtained negative electrode is rolled to a predetermined thickness.
Conventionally known materials may be used for the negative electrode active material, the conductive material, the binder, and the solvent. It is preferable to use a carbon material such as graphite as a negative electrode active material, acetylene black as a conductive material, PVDF or a copolymer thereof as a binder, and NMP as a solvent.
The separator is preferably a microporous polyolefin resin such as polyethylene (PE) resin or polypropylene (PP) resin.
As a method of press-forming the
発電要素2は非水電解液を含む。非水電解液は、非水溶媒および非水溶媒に溶解する支持塩からなる。非水溶媒には、例えば環状カーボネートおよび鎖状カーボネートの混合物が用いられる。環状カーボネートはエチレンカーボネート(EC)であるのが好ましい。鎖状カーボネートは、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、およびエチルメチルカーボネート(EMC)からなる群より選択される少なくとも一種であるのが好ましい。
支持塩には、例えば、電子吸引性の強いリチウム塩が用いられ、具体的には、LiPF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、またはLiN(SO2C2F5)2が用いられる。これらを単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。非水電解液中の支持塩濃度は0.5〜1.5mol/Lであるのが好ましい。
The
For example, a lithium salt having a strong electron-withdrawing property is used as the supporting salt, and specifically, LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , or LiN (SO 2 C 2). F 5 ) 2 is used. These may be used alone or in combination of two or more. The supported salt concentration in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.5 to 1.5 mol / L.
上記実施形態では、リチウムイオン二次電池の場合を説明したが、アルカリ蓄電池等の他の密閉型電池でもよい。上記実施形態では、帯状の正極および帯状の負極を、帯状のセパレータを介して捲回した発電要素を用いたが、帯状の正極および帯状の負極を、帯状のセパレータを介して積層した発電要素を用いてもよい。上記実施形態では、正極タブは蓋体の下面に接続され、負極タブは鍔部に接続されているが、正極タブを鍔部に接続し、負極タブを蓋体の下面に接続してもよい。上記実施形態では、平板状の鍔部および断面がコの字状の上部絶縁板を用いたが、断面がコの字状の下部ガスケットと平板状の上部絶縁板との組み合わせでもよく、さらに、負極タブが電池ケースおよび発電要素と隔離されるような形状であれば他の形状でもよい。 Although the case of the lithium ion secondary battery has been described in the above embodiment, other sealed batteries such as an alkaline storage battery may be used. In the above embodiment, the power generation element in which the belt-like positive electrode and the belt-like negative electrode are wound through the belt-like separator is used. It may be used. In the above embodiment, the positive electrode tab is connected to the lower surface of the lid, and the negative electrode tab is connected to the flange, but the positive electrode tab may be connected to the flange and the negative electrode tab may be connected to the lower surface of the lid. . In the above-described embodiment, the flat insulator and the upper insulating plate having a U-shaped cross section are used, but a combination of a U-shaped lower gasket and a flat upper insulating plate may be used. Other shapes may be used as long as the negative electrode tab is separated from the battery case and the power generation element.
本発明の電池複合蓋は封止性に優れているため、リチウムイオン二次電池等の密閉型電池に好適に用いられる。また、本発明の密閉型電池は、携帯機器や情報機器等の電子機器の電源に好適に用いられる。 Since the battery composite lid of the present invention has excellent sealing properties, it is suitably used for sealed batteries such as lithium ion secondary batteries. The sealed battery of the present invention is suitably used as a power source for electronic devices such as portable devices and information devices.
1 電池ケース
2 発電要素
3 上部絶縁板
4 蓋体
4a 開口部
4b 段部
5 溶接部
6 安全弁
7 正極タブ
8 内部端子
8a 頭部
8b 中空軸部
8c 鍔部
9 外部端子
9a 傾斜部
10 下部ガスケット
11 上部ガスケット
12 負極タブ
13 注液孔
14 栓体
15 電池複合蓋
20 隙間
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記端子部は、前記蓋体の上面側に露出する外部端子と、
前記外部端子の孔および前記ガスケットの孔に嵌合し、前記ガスケットを軸方向と垂直な方向に押圧する中空軸部、
前記中空軸部の上部において前記外部端子の孔より前記蓋体の上面側に露出してかしめられた頭部、ならびに
前記中空軸部の下部より外側に延びるように形成され、前記蓋体の下面側に露出する鍔部を有する内部端子と、
からなることを特徴とする電池複合蓋。 A battery composite lid comprising a lid having an opening, and a terminal portion disposed through a gasket in the opening of the lid,
The terminal portion is an external terminal exposed on the upper surface side of the lid,
A hollow shaft portion that fits into the hole of the external terminal and the hole of the gasket and presses the gasket in a direction perpendicular to the axial direction,
A head portion that is exposed and caulked to the upper surface side of the lid body from the hole of the external terminal at an upper portion of the hollow shaft portion; and a lower surface of the lid body that is formed to extend outward from a lower portion of the hollow shaft portion. An internal terminal having a flange exposed on the side;
A battery composite lid comprising:
帯状の正極と、帯状の負極とを、両者間に帯状のセパレータを介して捲回した電極群からなる発電要素と、
開口部を有し、前記発電要素を収納する電池ケースと、
前記電池ケースの開口部を封口する前記電池複合蓋と、
前記負極から引き出された負極タブと、
前記正極から引き出された正極タブと、
を具備し、
前記負極タブは前記鍔部に接続され、
前記正極タブは前記蓋体の下面に接続されている請求項2記載の密閉型電池。 The battery is
A power generation element comprising an electrode group in which a belt-like positive electrode and a belt-like negative electrode are wound with a belt-like separator interposed therebetween,
A battery case having an opening and storing the power generation element;
The battery composite lid for sealing the opening of the battery case;
A negative electrode tab drawn from the negative electrode;
A positive electrode tab drawn from the positive electrode;
Comprising
The negative electrode tab is connected to the flange;
The sealed battery according to claim 2, wherein the positive electrode tab is connected to a lower surface of the lid.
前記蓋体の開口部に、前記ガスケットを介して前記外部端子および前記内部端子を配置し、前記外部端子および前記ガスケットの孔に、前記内部端子の前記中空軸部を挿入する工程(1)と、
前記工程(1)の後、前記中空軸部の中空部にかしめパンチを挿入して前記中空軸部を軸方向と垂直な方向に押し広げ、前記ガスケットを軸方向と垂直な方向に押圧しながら、前記外部端子の孔より露出する前記頭部をかしめる工程(2)と、
を含むことを特徴とする電池複合蓋の製造方法。 A method for producing a battery composite lid according to claim 1,
(1) the step of disposing the external terminal and the internal terminal through the gasket in the opening of the lid, and inserting the hollow shaft portion of the internal terminal into the hole of the external terminal and the gasket; ,
After the step (1), a caulking punch is inserted into the hollow portion of the hollow shaft portion to spread the hollow shaft portion in a direction perpendicular to the axial direction, while pressing the gasket in a direction perpendicular to the axial direction. Caulking the head exposed from the hole of the external terminal (2);
The manufacturing method of the battery composite cover characterized by including.
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---|---|---|---|---|
US10193107B2 (en) | 2013-03-26 | 2019-01-29 | Gs Yuasa International Ltd. | Electric storage device and electric storage apparatus provided with the electric storage device |
KR101921157B1 (en) * | 2010-12-10 | 2019-02-13 | 가부시키가이샤 지에스 유아사 | Storage element and terminal fabricating method |
US10333130B2 (en) | 2013-01-10 | 2019-06-25 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Secondary battery and secondary battery module |
US10601019B2 (en) | 2016-09-08 | 2020-03-24 | Gs Yuasa International Ltd. | Energy storage device |
WO2023173655A1 (en) * | 2022-03-16 | 2023-09-21 | 微宏公司 | Battery structure assembly, battery, and electric vehicle |
-
2008
- 2008-05-29 JP JP2008141022A patent/JP2009289589A/en active Pending
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