JP2011100703A - 蓄電デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】 異種金属溶接不良がない信頼性の高い蓄電デバイスを供給する。
【解決手段】 蓄電デバイスを構成する金属部品の溶接部において、金属部品が同種金属からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電デバイスに関するものである。

一般に蓄電デバイスでは、鉛電池、ニッカド電池、ニッケル水素化物電池、リチウムイオン電池などがある。それらの蓄電デバイスを構成する金属部分は、ケース、電極、電極基板などが挙げられ、金属種としてはステンレス、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄などが使用されている。また、一部の特殊用途としてケースにチタンが使用されている場合もある。

例えば、特殊用途としてケースにチタンが使われる場合においても、内部電極の基板の正負極いずれかにチタンが使用されている場合もあるが、多極は銅あるいはアルミニウムが使われ、内部電極基板と外部端子は溶接して接続されている。正負極に銅あるいはアルミニウムを使用し、外部に露出する金属部分をチタンに限定した場合、必ずチタンと異種金属の溶接箇所が存在してくる。異種金属の溶接は一般に溶接不良や溶接部の劣化などの接続部分の不良が発生しやすい部分となるため、同種金属の溶接に比べ信頼性が劣る。
本発明は、上記の課題に対して、溶接不良がなく、信頼性の高い蓄電デバイスを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明である蓄電デバイスは、蓄電デバイスを構成する金属部品の溶接部において、金属部品が同種金属からなるものである。
上記構成の蓄電デバイスは、溶接部の被金属部品を同種金属とすることによって異種金属の溶接部分が存在しなくなる。
また、請求項２に記載の発明である蓄電デバイスは、請求項１において、蓄電デバイスを構成する金属部品がすべてチタンからなるものである。
上記構成の電池は、金属部品をすべてチタンとすることによって、外装ケースもチタンとすることができ、蓄電デバイス本体に生体適合性及び耐腐食性を持たせる。

本発明の請求項１に記載の蓄電デバイスにおいては、溶接部において溶接する金属を同種金属とすることによって、異種金属の溶接部分が存在せず、少なくとも異種金属の溶接不良の発生がない蓄電デバイスを供給することができるとともに、溶接工程を容易に行うことができる。
また、本発明の請求項２に記載の蓄電デバイスにおいては、請求項１に記載の蓄電デバイスにおいて蓄電デバイスを構成する金属部品をすべてチタンとすることによって、蓄電デバイス池の外装ケースをチタンとすることができ、蓄電デバイス本体に生体適合性及び高耐腐食性を持たせることができ、高度な信頼性を要する分野、例えば医療分野などでの応用を期待することができる。

本発明の製造方法について説明する。本発明は特定の蓄電デバイスの種類に限定されるものではないが、ここではコイン型のリチウムイオン電池を代表的な例として以下に説明する。
正極電極として、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、白金酸リチウムなどの正極材料粉末をアセチレンブラックなどの導電助剤と乳鉢で十分に混合する。ポリテトロフルオロエチレンなどの決着剤を加え十分に混練する。混練物をシート状に押し広げ、コルクポーラーで打ち抜き円盤上活物質シートを作製する。負極ペレットは、チタン酸リチウムなどの酸化物負極の場合は正極ペレットと同様の方法で、カーボン負極の場合は特にアセチレンブラックの添加は必要としない同等の方法で円盤シート状活物質ペレットを作製する。
正極電極は、チタン製スペーサーとチタン製メッシュをスポット溶接し、さらにチタン製正極セルケースをスポット溶接する。アセトン等を用いて超音波洗浄を行い乾燥させる。乾燥後、溶接したチタンメッシュ上に正極ペレットを置き、その上にチタン製メッシュを置き、チタンメッシュとチタン製正極セルケースをスポット溶接し、圧着機で圧着し正極電極とする。負極電極も正極電極と同様の工程で行い負極電極とし、正極電極、負極電極、ポリプロピレン製ガスケットを真空乾燥し、グローブボックス内で、正極、負極それぞれに電解液を入れ、セパレーターを挟み、かしめてコイン型のリチウム電池を作製する。他に各活物質をポリフッ化ビニリデン（ＰＴＦＥ）をＮ−メチル−２−ピロリドンに溶解した溶媒を用いてペースト状にし、チタン箔に塗布しプレスした電極を用いることもできる。この場合は、巻電極の電池の製造も可能になる。以下、コイン型のリチウム電池を代表例により具体的な実施形態を示す。

以下に実施例を用いて本発明に関してさらに詳細に説明する。なお、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではない。
正極ペレットは、マンガン酸リチウム（ＬＭＯ）１８０．８ｍｇとアセチレンブラック６３．９ｍｇを乳鉢中と乳棒を用いて十分に混練し、ＰＴＦＥ１２．９ｍｇを加えシート状になるまでさらに十分混練した。この混練物を乳棒でシート状に引き延ばしコルクポーラーを用いて打ち抜き円盤シート状活物質ペレットを得た。重量は２８．９ｍｇであった。負極ペレットは、チタン酸リチウム（ＬＴＯ）１８０．７ｍｇとアセチレンブラック６４．１ｍｇ、ＰＴＦＥ１３．１ｍｇの条件で正極ペレットと同様の方法で円盤シート状活物質ペレットを得、重量は３０．１ｍｇであった。
正極電極は、チタン製スペーサーと１０ｍｍチタン製メッシュをスポット溶接し、さらにチタン製正極セルケースをスポット溶接した。アセトンに浸け約１０分間超音波洗浄を行い乾燥させた。乾燥後、溶接したチタンメッシュ上に正極ペレットを置き、その上にφ１５ｍｍチタン製メッシュを置き、φ１５ｍｍチタンメッシュとチタン製正極セルケースをスポット溶接し、圧着機で圧着し正極電極とした。負極電極も正極電極と同様の工程で行い負極電極とした。正極電極、負極電極、ポリプロピレン製ガスケットを、８時間真空乾燥し、グローブボックス内で、正極、負極それぞれにエチレンカーボネートとジメチルカーボネートで体積割合で１：１の混合溶媒に１モルの六フッ化リン酸リチウムを溶解した電解液をスポイドで入れ、負極電極側にセパレーターと正極電極を乗せてかしめ、コイン型のリチウム電池を作製し、充放電試験をおこなった。図１は作製したコイン型リチウム電池の充放電試験結果であり、非常に良好な充放電曲線が得られていることがわかる。
すなわち、本発明の蓄電デバイスは、異種金属の溶接部分をなくすことで、少なくとも異種金属の溶接不良の発生がない蓄電デバイスを供給することができるとともに、溶接工程を簡潔かつ短時間で行うことができる。また、実施例に示すように、蓄電デバイスを構成する金属部品をすべてチタンとすることによって、蓄電デバイス本体に生体適合性及び高耐腐食性を持たせることができ、高度な信頼性を得ることができる。

産業上の利用分野を限定されずあらゆる分野に対して利用の可能性を有するが、外装ケースに高耐食性あるいは生体適合性に優れたチタンを用いることから、高度な信頼性を要する分野での応用が期待される。

本発明の蓄電デバイスの実施例で得られたコイン型リチウム電池の充放電曲線である。

Claims (2)

1. 蓄電デバイスを構成する金属部品の溶接部において、前記金属部品が同種金属からなることを特徴とする蓄電デバイス。
2. 請求項１において、前記蓄電デバイスを構成する金属部品がすべてチタンからなることを特徴とする請求項１に記載の蓄電デバイス。

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