JP2010505220A

JP2010505220A - 電池ケース及び電池

Info

Publication number: JP2010505220A
Application number: JP2009529489A
Authority: JP
Inventors: ファンユマオ，; ジアジュンファン，; ロンペンチェン，; カンウー，; ジアンウェンチャン，
Original assignee: シェンチェンビーエーケーバッテリーカンパニーリミテッド
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2010-02-18
Also published as: KR20090095548A; US20100009253A1; WO2008037121A1; KR101297540B1; EP2083461A1; EP2083461A4

Abstract

電池ケースは、筒体１、上蓋板３と下蓋板４を有している。筒体１の上部は開口し、上蓋板３が筒体上部の開口を覆い固定され、上記筒体１は底部を有しており、筒体の底部は開口２を有した支持面８であり、上記下蓋板４は上記支持面８の開口２を覆い結合している。さらに、上記開口２は階段状又は錐台状開口である。そして、筒底外表面に上記開口２の周辺で第１溝１２が設置され、上記下蓋板４の外表面に上記筒体の開口２の近くに第２溝１３が設置されている。
【選択図】図６

Description

本発明は電池のケースと電池に関する。

リチウムイオン電池は高容量、高仕事率の電池であり、主に小型設備に用いられており、特に、携帯電話、ノート型パソコン及び携帯型電動用具に用いられている。リチウムイオン電池は一般に電池蓋板、電池缶、電解液、正、負極板及び隔膜シートで巻いた電池セルで構成されている。従来の技術では、リチウムイオン電池をパッキングするには通常以下の手順で行う。まず、電池缶に巻いた電池巻き芯を入れる。次に正負極板でリード線と蓋板モジュールを連結し、溶接する。それにレーザー溶接により蓋板で電池缶の開口部を密封する、このようにして、電池巻き芯を有する容器を作製する。ラグ溶接工程を改善するために、業界内では上下に通じる筒体が上下の二つの蓋板を溶接する作製工程が用いられている。すなわち、作製された電池セルの導電端子が蓋板と電気接続した後、上下の二つの蓋板を筒体に溶接する。この作製方法は、電池の導電端子と電池の外ケースを溶接し難いという技術難題を解決することができるが、以下の問題が生じる。すなわち、筒体の上下は蓋と底がないのために、作製中に電池セルを電池ケースに入れた後位置を制御し難く、電池セルが容器内に滑り易く、組立て困難であり、さらに、蓋板を溶接するのに一定の困難をもたらしている。

本発明の目的の第１は、電池セルの組立と定位が便利であり、かつ電池セルが筒体内で滑ることを防止することができる電池ケース及び電池を提供することである。

本発明の目的の第２は、蓋板を溶接する品質を高めることと電池の漏液率を低減することに便利である電池ケース及び電池を提供することである。

本発明の上記目的は、下記の技術手段により達成される。

上部が開口している筒体と、筒体上部の開口を覆って固定されている上蓋板と、下蓋板とを有する電池ケースにおいて、前記筒体は、開口を有する支持面である底部を有し、前記下蓋板が前記支持面の開口を覆っている。

上部が開口している筒体と、電池セルと、筒体上部の開口を覆って固定されている上蓋板と、下蓋板とを有する電池において、前記筒体は、開口を有する支持面である底部を有し、前記電池セルは前記支持面によって支持され、前記下蓋板が前記支持面の開口を覆っている。

更に、前記支持面の開口は階段状開口であり、前記下蓋板の縁外周は前記支持面の階段状開口にマッチングする段差を有している。

また更に、前記支持面の開口は錐台状開口であり、前記下蓋板の外周縁は前記支持面の錐台状開口にマッチングする錐台面を有している。

更に、前記下蓋板に溝が設けられている、筒体上部の開口の内径は筒体より大きいので、上蓋板の定位が便利である。

また更に、前記開口の周りであって筒底の外面に第１溝が設けられている、前記筒底の開口の周りであって前記下蓋板の外面に第２溝が設けられている。

更に、前記第１溝は、開口を囲む連続的な或いは断続的な環状溝であり、前記第２溝は、連続的な或いは断続的な環状溝である。

更に、前記筒底の溝と貫通孔との距離は筒体の壁厚さの１〜３倍であり、前記下蓋板の第２溝と筒底の開口との距離は筒体の壁厚さの１〜３倍であり、前記溝の幅は筒体の壁厚さの１〜３倍で、筒底の溝の深さは筒底の壁厚さの１/４〜１/２である。

また更に、前記第１溝内に断熱材が充填され、前記第２溝内に断熱材が充填されている。

上記技術手段を使用することによって、本発明は次の有益な技術の効果が得られる。

（１）筒体が底部を有し、筒体の底部が開口を有する支持面であり、電池セルは支持面に支持されるので、作製中に電池セルが筒体内で滑ることと定位し難いことという技術問題が避けられる。

（２）有底筒体は無底筒体より強度が強く、作製組立中に筒体が変形できないので、筒体の整形による後続の工程が不要である。

（３）支持面上の開口には階段状或いは錐台状という構造を用いるため、組立てが便利になり、定位が正確になる。

（４）筒体の底部及び下蓋板には第１溝と第二溝をそれぞれ設けてあることにより、空気の熱伝導率は金属の熱伝導率よりかなり低く、レーザー溶接を行う時に溶接位置の熱量が散失することを有効的に防止するので、一定のレーザー強度で溶接時の溶融深さが深くなり、筒体の溶接不良率が大幅に低下され、それに電池の漏液率が低下される。

（５）下蓋板に第２溝を設けてあることにより、即座に内圧を解放し、電池の爆発を防止できる。

（６）筒底の断続的な環状第１溝を設けること、及び/或いは下蓋板に断続的な環状第２溝を設けることにより、レーザー溶接を行う時に溶接熱の散失を防止でき、かつ筒底及び/或いは下蓋板の強度要求を確保できることの両方に配慮を加える。

（７）筒底にある溝と貫通孔との間の距離を筒体の壁厚さの１〜３倍に設けること、及び下蓋板にある溝と貫通孔との間の距離を筒体の壁厚さの１〜３倍に設けることは、加工の難易と熱量流失を防止すること両方に考慮を加えるためである。距離はあまりに短い（＜１倍）場合、加工が難しくなり、距離はあまりに長い（＞３倍）場合、熱量流失の防止に不利になる。

（８）筒底にある溝の幅を筒体の壁厚さの１〜３倍に設けることと、筒底にある溝の深さを筒底の壁厚さの１/４〜１/２に設けることは、主に熱量流失を防止する効果及び筒底と下蓋板の強度に対して考慮を加えるためである。溝の幅が狭すぎると、或いは深さが大きすぎると、筒底及び下蓋板の強度は大幅に低下するので、筒体が変形し易くなる。溝があまりに狭い或いは浅い場合は、熱量流失の防止に不利になる。

（９）溝内に断熱材を充填することによって、レーザー溶接を行う時の溶接熱量の散失をさらに減少させる。

（１０）底部有を有する筒体は、まず、超音波溶接して、次に、蓋板を配置するという方法により、ラグの超音波溶接作業が極めて便利になるとともに、ラグの溶接堅固性も向上する。

本発明による円筒型電池の構造説明図である。本発明による図１の中の電池ケースの構造図である。本発明による図１の中の下蓋板４の構造図である。本発明による図３のA-A断面図である。他の電池ケースの構造説明図である。又別の電池ケースの構造説明図である。図６の中の下蓋板抜きのA部拡大図である。又別の電池ケースの構造説明図である。図８の中の下蓋板抜きのB部拡大図である。図８の中の下蓋板の底面構造説明図である。

以下では添付図を参考して、本発明実施の形態についてさらに詳しく説明することにする。

（実施例１）
本実施例に係る電池は、図１〜４に示すように、円筒型電池ケース筒体１、電池セル１０、上蓋板３と下蓋板４を含む。円筒型電池ケース１の上部は開口し、円筒型電池ケース１の上部には上蓋板３と結合固定する段差９が設置されている。円筒型電池ケース筒体１の底部は、電池セル１０を支持するように、段付き開口２を有する支持面８である。下蓋板４の外周縁には、段付き開口２にマッチした段差６が設けられ、下蓋板４には、適時に電池の内圧を解放して爆発を防止するための溝５も設けられている。また、下蓋板４は支持面８の段付き開口２に密封溶接される。なお、電池に導線を溶接しやすくするため、下蓋板４の外面にはニッケル層７がめっきされているが、ニッケル層７に代わり、アルミニウム−ニッケル複合層を使用しても良い。作製中においては、電池セル１０はアルミニウム製の円筒型筒体１の内部に装入させ、支持面８により支持されている。また、電池セルには正負導電端子が設けられている。正負/負正導電端子が上蓋板３と下蓋板４にそれぞれ電気的な連接した後、溶接法で上蓋板３と下蓋板４を筒体にそれぞれ結合固定することにより、電池セルは筒体の内部にシールさせる。

本発明の筒体は、ケイスの底部に支持面が設置され、貫通孔付き底部を採用した構造を利用することで、作製中において、電池セルが筒体１の内部で滑ることと位置決めしにくいという技術的な問題を避けることができる。さらに、有底筒体の強度が無底筒体より高いので、組み立て工程において、筒体の変形がないので、筒体に対して後続の整形工程が不要である。下蓋板に設けられた溝は、適時に電池の内圧を解放でき、爆発を防止できる。貫通孔の周縁と下蓋板の周縁には階段状構造が形成されるので、組み立てが便利になり、位置決めを正確に実現できる。筒体上部の開口の縁と上蓋板の周縁は階段状構造が形成されるとともに、筒体の開口の内径は筒体の内径より大きく形成されるので、上蓋板と筒体との溶接による組み合わせが便利になり、位置を正確に決めることが実現できる。上蓋板及び下蓋板を筒体に対してそれぞれ組み合わせた構造を利用することで、垂直溶接で筒体の封口を達成できる。垂直溶接用クランプの構造が簡単で、溶接質量が高い。また、有底開口筒体に対して、先にラグを超音波溶接を用いて溶接し、次に蓋板を溶接する方法を採用したので、ラグの溶接作業が便利になるとともに、ラグの溶接堅固性を高めることもできる。

上記の電池ケースはアルミニウム製であり、プレス加工を通じて作製される。具体的に、プレス加工は以下の手順を含む。
（１）板材を切断して円盤状の半製品になる。
（２）円盤状の半製品をストレッチして所定の外形を有している有底筒体にする。
（３）筒体の底面で貫通孔を打ち抜く。
（４）貫通孔の周縁を押し抜い、階段状にする。
落料と有底筒体をストレッチするのは通常の加工工程である。底面の階段付き孔は、まず有底筒体の底部をストレッチし、それから底面に段差を押し抜き、最後に所定の外形を得るように階段状開口を切り整える、という方法により作製する。

（実施例２）
もう一つの電池ケースでは、図５に示すように、円筒型電池ケース筒体１の底部は錐台面付き開口２を有する支持面８であり、それに対応して、下蓋板４の外周縁にはそれにマッチした錐台面６(未図示)が形成されている。

（実施例３）
もう一つの電池ケースでは、図６と７に示すように、円筒型電池ケース筒体１と、上蓋板３と、下蓋板４とを有している。円筒型電池ケース筒体１の上部は開口し、上蓋板３が筒体１の上部に覆い結合している。円筒型電池ケース筒体１の底部１０は、支持面８、貫通孔２と筒底の外面に貫通孔の周辺で設置された第１溝１２を有する。第１溝１２は連続的な環形溝である。貫通孔２は円錐面１１を有し、ほぼ円錐形の開口である。下蓋板４の外周縁は貫通孔２にマッチした外形が形成される。下蓋板４は底部１０の貫通孔２に溶接されてシール結合されている。

第１溝を設置した効果について、一つは、金属と比べて、空気の熱伝導率ははるかに低いため、第１溝を通じて、レーザー溶接を行うときに溶接箇所で熱の散失を有効に防ぐことができるので、所定のレーザー強度でより大きい溶接深さを得ることができ、ケースの溶接不良率を大幅に下げ、電池の漏液率を下げる。もう一つは、ケースを電池に組み合わせた後、第１溝を通じて、適時に電池の内圧を解放でき、爆発を防止することができる。

本例では、電池ケースの壁の厚さは０．３ｍｍ、筒体１の底部１０の厚さは０．８ｍｍ、第１溝１２と貫通孔との距離は０．３ｍｍ、第１溝１２は幅が０．９ｍｍ、深さが０．２ｍｍである。

（実施例４）
もう一つの電池ケース、本実施例は実施例３と同構造であるが、本実施例では、第１溝と貫通孔との距離は０．９ｍｍ、溝は幅が０．３ｍｍ、深さが０．４ｍｍである。

（実施例５）
もう一つの電池ケースであり、図８〜１０に示すように、円筒型電池ケース筒体１、上蓋板３と下蓋板４を有している。円筒型電池ケース筒体１の上部は開口し、上蓋板３が筒体１の上部に覆い結合している。円筒型電池ケース筒体１の底部１０は、支持面８、貫通孔２と筒底の外面に貫通孔の周辺で設置された第１溝１２を有する。第１溝１２は連続的な環形溝である。貫通孔２は、その内側に円錐面１１を有し、ほぼ円錐形の開口である。下蓋板４の外周縁は貫通孔２にマッチした外形が形成される。下蓋板４には貫通孔２の近くに第２溝１３が設置される。第２溝１３は連続的な環形溝である。下蓋板４は底部１０の貫通孔２に溶接されてシール結合されている。

第１と第２溝を設置した効果について、一つは、金属と比べて、空気の熱伝導率ははるかに低いため、第１と第２溝を通じて、レーザー溶接を行うときに溶接箇所で熱の散失を有効に防ぐことができるので、所定のレーザー強度でより大きい溶接深さを得ることができ、筒体の溶接不良率を大幅に下げ、電池の漏液率を下げる。もう一つはケースを電池に組み合わせた後、第１と第２溝を通じて、適時に電池の内圧を解放でき、爆発を防止することができる。

本実施例では、筒底の第１溝と貫通孔との距離は０．６ｍｍ、第１溝は幅が０．６ｍｍ、深さが０．６ｍｍである。下蓋板の第２溝と貫通孔との距離は０．６ｍｍ、第２溝は幅が０．６ｍｍ、深さが０．３５ｍｍである。

（比較実験）
同じ生産工程で４００００個電池を製造し、その中で、実施例１で１００００個、実施例３，４，５で夫々１００００個を製造した。一ヶ月に置いた後、検査の統計結果は以下の表で示している。

上記の表から、明らかなことは、電池ケース筒底と下蓋板に溝を設置したことにより、レーザー溶接を行うときに溶接箇所で熱の散失を有効的に防ぐことができるので、所定のレーザー強度でより大きい溶接深さを得ることができ、筒体の溶接不良率を大幅に下げ、電池の漏液率を下げることができた。特に、下蓋板にも溝を設置したため、効果が一層向上する。

指摘するべきことは、以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、これは理解の便宜上、具体的な実例を挙げただけであり、本発明の範囲に対しての限定と視することにならない。更に、本発明の技術案及び好適な実施形態の叙述に基づいて、種々同等変形及び変更が可能であり、それらの同等変形及び変更も本発明の請求範囲に属する。例えば、第１溝と第２溝を連続的なものを用いたが、断続的な溝を用いてもよい。この場合、環形溝の断続的な箇所が強度を強める効果がある。さらに、第１溝と第２溝に断熱材を充填してもよい、そうすると、レーザー溶接を行うときに溶接箇所で熱の散失を有効的に防止できるので、所定のレーザー強度でより大きい溶接深さを得ることができ、電池の漏液率を一層下げることができる。

Claims

上部が開口している筒体と、前記筒体上部の開口を覆って固定されている上蓋板と、下蓋板とを有する電池ケースにおいて、
前記筒体は底部を有し、筒体の底部は開口を有する支持面であり、前記下蓋板が前記支持面の開口を覆っていることを特徴とする電池ケース。
前記支持面の開口は階段状開口であり、前記下蓋板の外周縁は前記支持面の階段状開口にマッチングする段差を有していることを特徴とする請求項１に記載の電池ケース。
前記支持面の開口は錐台状開口であり、前記下蓋板の外周縁は前記支持面の錐台状開口にマッチングする台錐面を有していることを特徴とする請求項１に記載の電池ケース。
前記開口の周りであって筒底の外面に第１溝が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電池ケース。
前記第１溝は、前記開口を囲む連続的な環状溝であることを特徴とする請求項４に記載の電池ケース。
前記筒底の溝と貫通孔との距離は前記筒体の壁厚さの１〜３倍であることを特徴とする請求項５に記載の電池ケース。
前記第１溝は、開口を囲む断続的な環状溝であることを特徴とする請求項４に記載の電池ケース。
前記下蓋板の外面であって前記筒底の開口の近くに第２溝が設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電池ケース。
前記第２溝は、連続的な環状溝であることを特徴する請求項８に記載の電池ケース。
前記下蓋板の第２溝と筒底の開口との距離は筒体の壁厚さの１〜３倍であることを特徴とする請求項９に記載の電池ケース。
前記溝の幅は筒体の壁厚さの１〜３倍で、筒底の溝の深さは筒底の壁厚さの１/４〜１/２であることを特徴とする請求項１０に記載の電池ケース。
前記第２溝は、開口を囲む断続的な環状溝であることを特徴とする請求項８に記載の電池ケース。
前記第１溝内に断熱材が充填されることを特徴とする請求項３乃至７のいずれかに記載の電池ケース。
前記第１溝内と前記第２溝内に断熱材が充填されていることを特徴とする請求項８に記載の電池ケース。
上部が開口している筒体と、電池セルと、前記筒体上部の開口を覆って固定されている上蓋板と、下蓋板とを有する電池において、
前記筒体は底部を有し、筒体の底部は開口を有する支持面であり、前記電池セルは前記支持面によって支持され、前記下蓋板が前記支持面の開口を覆っていることを特徴とする電池。
前記開口の周りであって筒底の外面に第１溝が設けられていることを特徴とする請求項１５に記載の電池。
前記下蓋板の外面であって前記筒底の開口の近くに第２溝が設けられていることを特徴とする請求項１６に記載の電池。
前記第１溝は、開口を囲む連続的或いは断続的な環状溝であり、前記第２溝は、連続的或いは断続的な環状溝であることを特徴とする請求項１７に記載の電池。
前記第１溝内と前記第２溝内に断熱材が充填されていることを特徴とする請求項１７に記載の電池。
前記筒底の溝と貫通孔との距離は筒体の壁厚さの１〜３倍であり、前記下蓋板の第２溝と筒底の開口との距離は筒体の壁厚さの１〜３倍であり、前記溝の幅は筒体の壁厚さの１〜３倍であり、前記筒底の溝の深さは筒体の壁厚さの１/４〜１/２であることを特徴とする請求項１７に記載の電池。