JP2011108601A - 電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】薄型化に有利な電池を提供する。
【解決手段】電池本体2に金属体31が接合された電池であって、金属体31は、上層部33と、外周が上層部33の外周より延出した下層部32とが接合されており、金属体31に、切り取り部7a、8aが形成されたプレート7、8が接合されており、切り取り部7a、8aと金属体31の上層部33とが係合している。このことにより、プレート7、8を金属体31に係合させた状態で、プレート7、8を金属体31に接合でき、プレート7、8の強固な固定が可能になる。あわせて、金属体31をプレート7、8の幅より延出させる必要がなく、薄型化に有利になる。
【選択図】図2
【解決手段】電池本体2に金属体31が接合された電池であって、金属体31は、上層部33と、外周が上層部33の外周より延出した下層部32とが接合されており、金属体31に、切り取り部7a、8aが形成されたプレート7、8が接合されており、切り取り部7a、8aと金属体31の上層部33とが係合している。このことにより、プレート7、8を金属体31に係合させた状態で、プレート7、8を金属体31に接合でき、プレート7、8の強固な固定が可能になる。あわせて、金属体31をプレート7、8の幅より延出させる必要がなく、薄型化に有利になる。
【選択図】図2
Description
本発明は、電池本体に接合したプレートを、電気接続用のリードや付属部品の支持板として用いる電池に関する。
近年、携帯電話やモバイル機器等の小型軽量の電子機器が普及している。これらの電子機器に用いる電池として、角型の密閉型電池が知られている。図17に従来の密閉型電池の一例の斜視図を示している。密閉型電池100は、電極体(図示せず)を内蔵した有底筒状の外装缶102の開口を封口体103で封止して、電池本体101を形成している。封口体103には、負極端子104及び端子板105が取り付けられている。
図18は、図17のDD線における断面図である。端子板105は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されたアルミニウム板106と、ニッケル又はニッケル合金で形成されたニッケル板107とを圧着して積層したものである。アルミニウム板106は凸部108を形成しており、凸部108を封口体103の注液孔109に挿入している。下記特許文献1には、図18と同様の構成の端子板が記載されている。
端子板105は、アルミニウム板106を封口体103に溶接することにより、封口体103に接合している。このことにより、アルミニウム板106の全周には溶接部110が形成されている。
この構成では、端子板105は正極端子としても用いることができ、ニッケル板107に、電池と機器とを接続するためのニッケル又はニッケル合金の層を有する電気接続用のプレートを溶接することができる。
この場合、アルミニウム板106と封口体103とは同種金属であり、かつニッケル板107と電気接続用のプレートとは同種金属であり、それぞれ溶接性が良好である。
また、図17、18の構成では、ニッケル板107にプレートを溶接し、プレートを、封口体103に立設させることができる。立設したプレートには、さらにプレートを接合し、これを保護回路に接続することができる。
封口体に立設部材を設けた構成としては、下記特許文献2には固定部材180を形成した構成が記載されており、下記特許文献3には係合部材26を形成した構成が記載されている。
しかしながら、前記のような従来の密閉型電池では、図18において、幅Wのニッケル板107の両側に、アルミニウム板106の延出代と溶接部110とを加えた幅W1が必要になる。また、ニッケル板107の幅Wは、プレートを抵抗溶接するための溶接代を確保する必要があった。このため、図18の構成では、封口体103の幅を狭めて電池を薄型化するには一定の限界があった。
一方、特許文献2の固定部材180、特許文献3の係合部材26は、端子板105に相当する金属積層板上に立設させたものではなく、特許文献2、3には、端子板105に相当する金属積層板を備えつつ、電池を薄型化するという技術は記載されていなかった。
本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、薄型化に有利な電池を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明の電池は、電池本体に金属体が接合された電池であって、前記金属体は、上層部と、外周が前記上層部の外周より延出した下層部とが接合されており、前記金属体に、切り取り部が形成されたプレートが接合されており、前記切り取り部と前記金属体の前記上層部とが係合していることを特徴とする。
本発明によれば、電池の薄型化に有利になる。
本発明の電池によれば、金属体が電池本体に接合されており、金属体は上層部と下層部とが接合されている。この場合、下層部を電池本体と同種の金属材料とし、上層部を電気接続用又はカバー保持用のプレートと同種の金属材料とすることができる。このことにより、プレートと金属体との溶接が容易になる。したがって、プレートの材料が電池本体と異なる材料であっても、金属体を介在させることにより、プレートを電池本体に接合することが容易になる。
さらに、金属体の上層部とプレートの切り取り部とが係合している。このことにより、プレートを金属体に係合させた状態で、プレートを金属体に接合でき、プレートの強固な固定が可能になる。あわせて、金属体をプレートの幅より延出させる必要がなく、薄型化に有利になる。
前記本発明の電池においては、前記電池本体に前記金属体の前記下層部が埋設されており、前記電池本体の表面から前記金属体の前記上層部が突出していることが好ましい。
また、前記上層部を構成する金属と、前記下層部を構成する金属とが異なる材料であり、前記上層部を構成する金属は、前記プレートと同種の金属であり、前記下層部を構成する金属は、前記電池本体と同種の金属材料であることが好ましい。この構成によれば、プレートの材料が電池本体と異なる材料であっても、金属体を介在させることにより、プレートを電池本体に接合することが容易になる。
また、前記電池本体にカバーが取り付けられており、前記プレートに立設部が形成されており、前記カバーと前記立設部とが係合していることが好ましい。この構成によれば、カバーの外れ防止に有利になる。
また、前記カバーに穴が形成されており、前記立設部に延出部が形成されており、前記カバーの穴と前記立設部の延出部とが係合していることが好ましい。
また、前記プレートの表面と、前記上層部の表面とが同一平面上にあることが好ましい。この構成によれば、電池本体と金属体との溶接が容易になる。
また、前記電池本体の表面と、前記下層部の表面とが同一平面上にあることが好ましい。この構成によれば、電池本体と金属体との溶接が容易になる。
また、前記上層部は前記プレートに、前記切り取り部に沿ってシーム溶接されていることが好ましい。この構成によれば、プレートと金属体との接合が強固になる。
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の一実施の形態に係る電池1の分解斜視図である。図1は、素電池である素電池1a、及びこれに取り付けられる各種付属部品を示している。
素電池1aは密閉型電池であり、例えばアルミニウム、アルミニウム合金又はその他の金属で形成された厚さの薄い角形の外装缶3内に、発電要素を内蔵したものである。素電池1aは、例えば、角形リチウムイオン電池であり、携帯電話、ポータブルAV機器、モバイル機器等に用いられる。
素電池1aは、外装缶3の開口を封口体4により封止して電池本体2を形成している。封口体4には、負極端子5、正極端子6を設けている。外装缶3内には、電極体を内蔵しており、電極体からは正極集電リード及び負極集電リードが導出している。
封口体4は、外装缶3と同種金属で形成しており、外装缶3がアルミニウム又はアルミニウム合金であれば、封口体4もアルミニウム又はアルミニウム合金である。このことにより、封口体4の外周部の外装缶3への溶接が容易になる。
なお、本実施の形態において、同種金属とは、主成分の元素が同一の金属材料のことである。
封口体4の裏側には、正極集電リードが溶接されている。このことにより、封口体4及びこれと一体の外装缶3は、正極に帯電することになる。負極端子5は、封口体4の裏側において、リード体に接続されている。負極端子5及びリード体は、絶縁体により絶縁されている。リード体には、電極体から導出した負極集電リードが溶接されている。このことにより、負極端子5は負極に帯電することになる。
封口体4の長手方向の両端には、プレート7及びプレート8が溶接されている。負極端子5には、負極タブ9が溶接され、プレート8には正極タブ10が溶接される。
保護回路11には、保護素子12が取り付けられている。符号12aは、保護素子12の端子である。保護回路11及び保護素子12は、過充電・過電流・過放電等を防止するための保護手段である。
保護回路11には、外部接続用の端子部14が取り付けられている。端子部14は、樹脂成形品であるコンタクトパッド15の開口部の内側に、端子16を取り付けたものである。電池1を対象製品に取り付けたときに、対象製品の端子と、端子16とが接触して導通が図られることになる。
保護回路11は、樹脂成形品であるカバー17内に収納される。詳細は後に説明するように、保護回路11をカバー17内に収納した後、この組立品は負極タブ9及び正極タブ10を介して、素電池1aに取り付けられることになる。
素電池1aの下部には、両面テープ23又は接着剤を介して缶底カバー24が取り付けられる。
素電池1aの上部にカバー17が取り付けられ、素電池1aの下部に缶底カバー24が取り付けられた状態で、素電池1aの全周を覆うようにシート状のラベル25が被覆されることになる。素電池1aへのラベル25の被覆が完了した状態では、ラベル25は図1のような角筒形状になっている。
図2は、素電池1aにプレート7及び8を取り付ける前の分解斜視図である。封口体4に、凹部30が形成されている。凹部30に金属体31の一部が埋設される。各金属体31には、プレート7、8が取り付けられる。プレート7、8には、それぞれ切り取り部7a、8aが形成されている。
図3は、金属体31の拡大斜視図を示している。金属体31は、下層部32に上層部33が接合されている。下層部32の外周は、上層部33の外周より延出している。
下層部32は、封口体4と同種金属で形成するのが好ましい。このことにより、下層部32と封口体4との溶接が容易になる。例えば、封口体4がアルミニウム又はアルミニウム合金であれば、下層部32もアルミニウム又はアルミニウム合金である。
上層部33には、プレート7又は8(図2)が取り付けられる。このことの詳細については、後に図7、8を参照しながら説明する。
上層部33は、上層部33に取り付けられるプレート7又は8と同種金属で形成するのが好ましい。このことにより、上層部33とプレート7又は8との溶接が容易になる。例えば、プレート7又は8がニッケル又はニッケル合金であれば、上層部33もニッケル又はニッケル合金である。上層部33の他の材料の例として、ステンレス鋼又は銅が挙げられる。
下層部32は、封口体4に形成した凹部30(図2)に埋設する部分である。このことの詳細については、後に図5、6を参照しながら説明する。
次に、図4を参照しながら、金属体31の製造方法について説明する。以下の例では、下層部32がアルミニウム又はアルミニウム合金であり、上層部33がニッケル又はニッケル合金である。
図4は、金属体31の加工途中を示している。説明の便宜上、加工途中においても、図3に示した完成状態の金属体31と同一符号を付して説明する。図4(a)はクラッド板から金属体31の1個分の材料を切断した状態を示している。クラッド板は、アルミニウム又はアルミニウム合金の板材と、ニッケル又はニッケル合金の板材とを上下に合わせた状態で、これらを熱間圧延や鍛接などで圧着したものである。
図4(b)は、下層部32を上層部33から延出させた状態を示している。本図の状態は、図4(a)に示した金属体31について、プレス加工機で鍛造することにより、下層部32の外周を上層部33の外周よりも外側に延出させたものである。
図4(b)の円形の破線部分をプレス加工でトリミングすることにより、図3に示した金属体31が完成する。図3において、下層部32の上層部33からの延出寸法Lは、例えば0.2−0.5mmである。また、下層部32の外形寸法Dは、例えば1.9−10.0mmであり、下層部32の厚さt1は、例えば0.1−1.0mmであり、上層部33の厚さt2は、例えば0.05−0.3mmである。
なお、図3では、下層部32が円形、上層部33が四角形の例を示しているが、下層部32を四角形、上層部33を円形にしてもよい。また、各層の形状は円形や四角形に限るものではなく、他の形状であってもよい。
また、下層部32、上層部33はそれぞれ1層の例で説明したが、各層が複数の層を接合したものであってもよい。
図5は、封口体4に金属体31を取り付けた状態を示す斜視図である。図6は、図5のAA線における断面図である。図6に示したように、封口体4に形成した凹部30に、金属体31の下層部32が埋設されている。凹部30に代えて貫通孔にしてもよい。封口体4の表面からは、上層部33が突出している。図6において、凹部30の深さdは、例えば1.5mm以下である。
図5、6において、下層部32の外周32aは、封口体4に溶接されている。この溶接には、レーザ溶接機によるシーム溶接を用いることができる。この場合、外周32aを部分的に溶接してもよく、外周32aの全周を溶接してもよい。
図6の例では、封口体4の表面と下層部32の表面とが同一平面上にあるが、下層部32の表面が封口体4の表面より上側にあってもよい。封口体4の表面と下層部32の表面とが同一平面上にあれば、前記のシーム溶接がより容易になる。
図7は、金属体31にプレート8を取り付ける前の状態を示す斜視図である。プレート8には切り取り部8aを形成しており、切り取り部8aに封口体4から突出した上層部33を係合させることができる。図7では、切り取り部8aは穴の例で説明しているが、切り欠きであってもよい。
図8は、プレート8を上層部33に接合した状態を示す斜視図である。上層部33の外周33aは、プレート8に溶接されている。この溶接には、レーザ溶接機によるシーム溶接を用いることができる。この場合、外周33aを部分的に溶接してもよく、外周33aの全周を溶接してもよい。
プレート8は上層部33に溶接されて接合されているだけでなく、プレート8の切り取り部8aと上層部33とが係合している。このため、プレート8の強固な固定が可能になる。また、プレート8と上層部33とをシーム溶接することができ、スポット溶接に比べ、接合強度を高めることができ、このこともプレート8の強固な固定に有利になる。
以上、プレート8側における金属体31の封口体4への接合、金属体31とプレート8との接合について説明したが、これらはプレート7側(図2)においても同様である。
図9は、電池本体にプレートを接合した状態を示す断面図である。図9(a)は、図8のBB線における断面図を示している。図9(b)は、比較例を示しており、図17のDD線における断面図である図18と同一構成である。図9(a)には、破線でカバー17(図1)の断面を示しており、図9(b)においても、破線でカバー112の断面を示している。
図9(a)に示したように、上層部33とプレート8の切り取り部8aとが係合している。プレート8の幅はWである。プレート8の端部と、外装缶3の側面との間隔はW2である。間隔W2は、カバー17を搭載するための間隔である。
図9(b)の端子板105は、アルミニウム板106とニッケル板107とを圧着して積層したものである。アルミニウム板106は凸部108を形成しており、凸部108を封口体103の注液孔109に挿入している。アルミニウム板106は封口体103に溶接され、アルミニウム板106の全周には溶接部110が形成されている。プレート111は、ニッケル板107上に溶接されている。
図9(b)において、プレート111の幅はWであり、これは、図9(a)のプレート8と同一幅である。間隔W2は、カバー112を搭載するための間隔であり、図9(a)の間隔W2と同一間隔である。
次に、図9(a)の構成と図9(b)の構成とを比較してみると、図9(b)の構成では、幅Wのニッケル板107の両側に、アルミニウム板106の延出代と溶接部110とを加えた幅W1が必要になる。アルミニウム板106の延出代が必要になるのは、ニッケル板107を介することなく、アルミニウム板106を直接封口体103に溶接して溶接強度を強くするためである。図9(a)の構成では、幅W1に相当する部分は不要である。
したがって、図9(a)の構成は、図9(b)の構成に比べ、幅W1の2倍分だけ、電池本体2の厚さを小さくできることになる。
また、図9(b)の構成では、プレート111とニッケル板107との溶接は平板同士の溶接であり、抵抗溶接機によるスポット溶接により溶接するのが通常である。この溶接によれば、接合強度は確保できるが、溶接面積の確保も必要になる。
一方、図9(a)の構成は、前記の通り、プレート8の切り取り部8aと上層部33とが係合した状態で、プレート8を上層部33にレーザ溶接機によりシーム溶接することができる。このことにより、前記の通り、プレート8の強固な固定が可能になる。さらに、レーザ溶接機によるシーム溶接は、抵抗溶接機によるスポット溶接に比べ、溶接面積を小さくすることができる。
したがって、図9(a)の構成では、抵抗溶接機によるスポット溶接をすることなく接合強度が高められるとともに、溶接面積を小さくすることができることになる。このことにより、図9(a)のプレート8の幅Wは、図9(b)のプレート111の幅Wより小さくでき、図9(a)の構成は、図9(b)の構成に比べ、電池本体2の厚さを一層小さくすることができる。
例えば、図9(b)の構成では、電池本体2の厚さは、4.6−10.0mm程度であるのに対し、図9(a)の本発明の構成では、電池本体101の厚さは、3.0−10.0mm程度にすることができる。
以上のように本実施の形態によれば、プレート8の接合強度を確保しつつ、電池本体2の薄型化を図ることができる。
図10は、電池1の組み立て途中の状態を示す斜視図である。本図の状態では、カバー17内に保護回路11(図1)を収納して、組立体27が形成されている。さらに、封口体4の長手方向の両端には、プレート7及びプレート8が溶接されている。負極端子5には、負極タブ9が溶接され、支持用タブ8には正極タブ10が溶接されている。
カバー17には、図1に示したように、開口18、穴19及び20を形成している。図10では、開口18から端子部14が露出しており、穴19から端子12aが露出しており、穴20から端子13が露出している。
図11は、図10の状態から組立体27を素電池1aに取り付けた状態を示した斜視図である。図11の状態では、図10に示したプレート7、8、負極タブ9及び正極タブ10の立設部が、カバー17内に差し込まれていることになる。
カバー17内部の長手方向の寸法と、プレート7とプレート8との立設部の間隔を、カバー17内部にプレート7及びプレート8を圧入するような寸法関係にしていれば、組立体27のプレート7及びプレート8への固定が強固になる。さらに前記の通り、プレート7、8は、金属体31の上層部33に、強固に溶接されている。したがって、組立体27は、プレート7及びプレート8を介して、素電池1aに強固に固定されることになる。
図10では、カバー17の開口19から端子12aが露出しているが、図11ではカバー17内に負極タブ9(図10)が差し込まれて、穴19からは負極タブ9が露出している。同様に、図10では、カバー17の穴20から端子13が露出しているが、図11ではカバー17内に正極タブ10(図10)が差し込まれて、穴20からは正極タブ10が露出している。
図12は、図11に示した素電池1a上部の正面図である。負極タブ9は溶接点28において、負極タブ9の裏面の端子12a(図1)に溶接されている。正極タブ10は溶接点29において、正極タブ10の裏面の端子13(図1)に溶接されている。
図10に示したように、負極タブ9は素電池2に固定された負極端子5に接合されており、正極タブ10は素電池2に固定されたプレート8に接合されている。このため、図12の状態では、組立体27は、保護回路11(図1)に接合された負極タブ9及び正極タブ10(図10)を介して、素電池1aに固定されていることになる。この構成は、素電池1aと保護回路11との電気接続のための負極タブ9及び正極タブ10が、保護回路11の支持構造を兼ねていることになる。このため、保護回路11を支持するフレーム等を不要にでき、構造を簡素化することができる。
図13は、電池1の完成状態の外観斜視図である。本図の電池1は、図11の状態から図12のように溶接点28及び29で、負極タブ9及び正極タブ10を溶接した後、ラベル25を被覆したものである。
図14は、プレート8の別の実施の形態を示す斜視図である。図8のプレート8が立設部のあるL字状であるのに対し、図14のプレート8は、立設部のない平板状である。この構成であっても、プレート8に図1のタブ10に相当するタブを接合して、このタブに保護回路を接合することができる。
図15は、本発明の別の実施の形態に係る電池の斜視図を示している。図15は、カバー17に穴35を形成している点が図11と異なっている。
図16は、図15のCC線における断面図である。図16に示したプレート8は、立設部8bに延出部36を形成している。延出部36は、立設部8bの幅方向に延出している。延出部36はカバー17の穴35に係合している。この構成は、延出部36を形成していない構成と比べると、カバー17の外れ防止に有利になる。すなわち、カバー17はプレート8を介して電池本体2(図15)により強固に固定されることになる。
なお、穴35は、図16の例では、貫通孔であるが、カバー17の内側面に形成した凹部であってもよい。
また、図16の構成は一例であり、プレート8の立設部8bとカバー17とを係合させることができれば、他の構成であってもよい。例えば、立設部8bに形成した凹部と、カバー17内面に形成した凸部とを係合させるようにしてもよい。
また、プレート8は、金属体31(図7)に接合されたものに限るものではなく、図18に示したような端子板105に接合するプレートであってもよい。
また、前記実施の形態では、外部接続用の端子部として、専用の端子部14を備えた例で説明したが、端子部14を省いた構成であってもよい。この場合は、保護素子12の端子12a(図1)を介して負極5(図1)に電気的に接続されている負極タブ9(図1、11、15)を負極の出力端子として用いることができる。そして、缶底カバー24を省き外装缶3の缶底を正極の出力端子として用いることができる。
また、前記実施の形態においては、金属体31とプレート7又は8との接合構造を、封口体4の両側に設けた例で説明したが、片側のみに設けた構成であってもよい。
また、前記実施の形態における素電池1a上部の仕様は一例であり、素電池1aに取り付ける付属部品の仕様は、図1の仕様に限るものではない。例えば、図1の例では、保護回路11の厚み部分が封口体4と対向するように、縦置きしているが、保護回路11及び端子部14を、保護回路11の裏面が封口体4と対向するように横置きにした仕様のものであってもよい。
また、前記実施の形態においては、プレート7、8はL字形状としているが、これに限るものではなく、係合対象の部品に合わせて各種形状とすればよい。
以上のように、本発明によれば、電池及び電池の薄型化に有利になるので、本発明は、携帯電話、ポータブルAV機器、モバイル機器等に用いる電池及び電池として有用である。
1 電池
1a 電池
2 電池本体
7,8 プレート
8b 立設部
7a,8a 切り取り部
11 保護回路
17 カバー
30 凹部
31 金属体
32 下層部
33 上層部
35 穴
36 延出部
1a 電池
2 電池本体
7,8 プレート
8b 立設部
7a,8a 切り取り部
11 保護回路
17 カバー
30 凹部
31 金属体
32 下層部
33 上層部
35 穴
36 延出部
Claims (8)
- 電池本体に金属体が接合された電池であって、
前記金属体は、上層部と、外周が前記上層部の外周より延出した下層部とが接合されており、
前記金属体に、切り取り部が形成されたプレートが接合されており、前記切り取り部と前記金属体の前記上層部とが係合していることを特徴とする電池。 - 前記電池本体に前記金属体の前記下層部が埋設されており、前記電池本体の表面から前記金属体の前記上層部が突出している請求項1に記載の電池。
- 前記上層部を構成する金属と、前記下層部を構成する金属とが異なる材料であり、前記上層部を構成する金属は、前記プレートと同種の金属であり、前記下層部を構成する金属は、前記電池本体と同種の金属材料である請求項2又は3に記載の電池。
- 前記電池本体にカバーが取り付けられており、前記プレートに立設部が形成されており、前記カバーと前記立設部とが係合している請求項1から3のいずれかに記載の電池。
- 前記カバーに穴が形成されており、前記立設部に延出部が形成されており、前記カバーの穴と前記立設部の延出部とが係合している請求項4に記載の電池。
- 前記プレートの表面と、前記上層部の表面とが同一平面上にある請求項1から5のいずれかに記載の電池。
- 前記電池本体の表面と、前記下層部の表面とが同一平面上にある請求項1から6のいずれかに記載の電池。
- 前記上層部は前記プレートに、前記切り取り部に沿ってシーム溶接されている請求項1から7のいずれかに記載の電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009265511A JP2011108601A (ja) | 2009-11-20 | 2009-11-20 | 電池 |
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JP2012123946A (ja) * | 2010-12-06 | 2012-06-28 | Hitachi Vehicle Energy Ltd | 二次電池 |
WO2013065523A1 (ja) * | 2011-10-31 | 2013-05-10 | 三洋電機株式会社 | 組電池及びこの組電池に使用するための角形二次電池 |
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2009
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JPWO2013065523A1 (ja) * | 2011-10-31 | 2015-04-02 | 三洋電機株式会社 | 組電池及びこの組電池に使用するための角形二次電池 |
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