JP2011146344A - 円筒型電池およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】封口体22を正極集電部品5に当接させ、軸芯7に軸方向の負荷F1を与え、負荷を保持したまま、封口体22を固定する。正極集電部品5には、中間環状板53において、軸方向の弾性変形が生じ、軸心7に対する軸方向の弾性支持力F2を発生する。電極捲回群8は、軸方向について弾性支持され、軸方向の変位が拘束されるとともに、衝撃力等の外力が正極集電部品5によって吸収される。負荷F1によって、絶縁リング31にも圧縮方向の弾性変形が生じ、この弾性変形にともなう弾性支持力F3が発生する。これにより、正極集電部品5と封口体22との相対回転を抑制する。
【選択図】図3
Description
(2)請求項2の発明は、請求項1に記載の円筒型電池において、前記正極集電部品は、前記軸芯に嵌合する中央部環状凸部と、前記封口体と接する周辺部環状凸部と、前記中央部環状凸部と前記周辺部環状凸部とを接続する前記弾性付勢板とを備え、前記弾性付勢板は上に凸に変形して前記付勢力を発生させることを特徴とする。
(3)請求項3の発明は、請求項2に記載の円筒型電池において、前記封口体は、前記正極端子となるキャップと、前記キャップにかしめ固定されたダイアフラムと、前記ダイアフラムの裏面に電気的に接続された正極接続板と、前記ダイアフラムの裏面と前記正極接続板の外周表面との間に挟持された絶縁リングとを備え、前記ダイアフラムは、前記電池容器内の圧力上昇に伴って電池容器外方に膨出して前記正極接続板と電気的接続が断たれるように構成され、前記ダイアフラムの周縁が前記正極集電部品の前記周辺部環状凸部に載置されていることを特徴とする。
(4)請求項4の発明は、請求項3記載の円筒型電池において、前記正極集電部品は、前記絶縁リングを介して前記軸芯と前記ダイアフラムとの間で挟持され、前記絶縁リングの弾性反発力により、前記絶縁リングと前記ダイアフラムとの接触面、および前記絶縁リングと前記正極集電部品の周辺部環状凸部との接触面に摩擦力を生じさせることを特徴とする。
(5)請求項5の発明は、請求項1に記載の円筒型電池を製造する方法であって、前記電極捲回群を前記電池容器に収容する第1工程と、前記正極リードにより前記正極集電部品を前記封口体に電気的に接続する第2工程と、前記電池容器内に電解液を注入する第3工程と、前記封口体を前記正極集電部品の上端に載置して軸方向に負荷を加えて前記弾性付勢板を上に凸に変形させる第4工程と、前記弾性付勢板を前記変形させた状態で前記電池容器の開口部に前記封口体をかしめ固定する第5工程とを備えることを特徴とする。
(6)請求項6の発明は、請求項5に記載の円筒型電池の製造方法において、前記正極集電部品は、前記軸芯に嵌合する中央部環状凸部と、前記封口体と接する周辺部環状凸部と、前記中央部環状凸部と前記周辺部環状凸部とを接続する前記弾性付勢板とを備え、前記第4工程において、前記弾性付勢板は上に凸に変形して前記付勢力を発生させることを特徴とする。
(7)請求項7の発明は、請求項6に記載の円筒型電池の製造方法において、前記封口体は、正極端子となるキャップと、前記キャップにかしめ固定されたダイアフラムと、前記ダイアフラムの裏面に電気的に接続された正極接続板と、前記ダイアフラムの裏面と前記正極接続板の外周表面との間に挟持された絶縁リングとを備え、前記ダイアフラムは、前記電池容器内の圧力上昇に伴って電池容器外方に膨出して前記正極接続板と電気的接続が断たれるように構成され、前記第4工程において、前記ダイアフラムの周縁が前記正極集電部品の前記周辺部環状凸部に載置されていることを特徴とする。
(8)請求項8の発明は、請求項7記載の円筒型電池の製造方法において、前記第4工程において、前記正極集電部品は、前記絶縁リングを介して前記軸芯と前記ダイアフラムの周縁との間で挟持され、前記絶縁リングの弾性反発力により、前記絶縁リングと前記ダイアフラムとの接触面、および前記絶縁リングと前記正極集電部品の周辺部環状凸部との接触面に摩擦力を生じさせることを特徴とする。
図1、図2に示すように、円筒型リチウムイオン二次電池11は、一端に開口部20が設けられた電池容器1の内部に電極捲回群8を収納し、電池容器1の内部に電解液を注入するとともに、開口部20を封口体22によって塞いで構成されている。
電極捲回群8は、正極電極14と負極電極15とを、管状の樹脂製軸芯7の周囲に、セパレータ18を介して、捲回することによって構成される。セパレータ18は絶縁性を有する多孔質材料で形成されている。セパレータ18の最外周の端部は粘着テープ18aによって固定されている。正極電極14は、アルミ等の金属薄箔の両面に正極合剤16を塗布して構成されている。正極電極14の開口部20側の長辺部には正極タブ12が複数設けられている。負極電極15は、銅等の金属薄箔の両面に負極合剤17を塗布して構成されている。負極電極15の電池容器1の底部側の長辺部には負極タブ13が複数設けられている。
図2および図3に示すように、正極集電部品5は、中央部において電池容器1の底部方向に突出して軸芯7に嵌入する環状凸部51と、周辺部において封口体22に向かって突出する環状凸部52と、環状凸部51および52を接続する円環平板の中間環状板53とによって構成されている。このように構成された正極集電部品5は、環状凸部51を軸芯7の上端内周に嵌合することにより電極捲回群8と一体化されている。
図2および図3に示すように、負極集電部品6は、電池容器1の底部に向かって開口する薄型円筒状に形成され、中央部に軸芯7が嵌入されている。負極集電部品6の外周面には負極タブ13が超音波溶接法により溶接されている。負極集電部品6の底面にはハット断面形状を呈する負極リード10が溶接されている。負極リード10の中央の凹部10aには軸芯7の下端が収容されている。負極リード10の底面が電池容器1の底面1aに溶接され、負極集電部品6が容器1と電気的に接続されるとともに、軸芯7を電池容器1で固定する。その結果、電極捲回群8が負極側で拘束され。
図4に示すように、封口体22は、排気口3a(図1参照)を有するキャップ3と、キャップ3に装着され開裂溝(不図示)を有する上蓋ケース(ダイアフラム)4と、上蓋ケース4の中央部裏面にスポット溶接された正極接続板30と、正極接続板30の周縁上面と上蓋ケース4の裏面4aとの間に挟持される絶縁リング31とを備えている。
以上説明した各構成要素の組み立て方法について説明する。
電池容器1内に電極捲回群8を収容し、負極リード10を電池容器1の底部内面1aに溶接して固着する。正極集電部品5の中間環状板53に溶接されている正極リード9の他端9aを封口体22の正極接続板30の裏面に溶接する。電池容器1内に電解液を注入し、封口体22を電池容器1の上端部にかしめ加工によって固着して電池容器1の開口部20を封止する。
図4および図5も参照して説明する。電池容器1のかしめ加工に際しては、開口部20の近傍の全周を絞り治具19により容器中心方向に絞り込み、容器1の上部にくびれ部1bを形成する。封口体22を正極集電部品5の上に載置し、軸方向に所定の負荷F1を加える。正極集電部品5の下面中央の環状凸部51は軸芯7に嵌合しているから、正極集電部品5の中間環状板53は図2に示すように変形量δだけ上に凸に変形する。この中間環状板53の変形により正極集電部品5は軸芯7を容器底部に向けて負荷F1で付勢する。したがって、中間環状板53は、軸芯7を軸方向に付勢する付勢力を発生する弾性付勢板として機能する。
2:ガスケット 3:キャップ
4:上蓋ケース 5:正極集電部品
6:負極集電部品 7:軸芯
8:電極捲回群 11:円筒型電池
14:正極電極 15:負極電極
18:セパレータ 22:封口体
30:正極接続板 31:絶縁リング
51:中央部環状凸部 52:周辺部環状凸部
53:中間環状板53
Claims (8)
- 正極電極と負極電極とをセパレータを介して軸芯の周囲に捲回した電極捲回群と、
一端部に開口部を有し、前記電極捲回群を収納する円筒状の電池容器と、
前記開口部にかしめ固定されて前記開口部を塞ぐとともに、電池の正極端子を有する封口体と、
前記封口体と前記軸芯との間に挟持されて前記軸芯を軸方向に付勢する弾性付勢板を有し、前記正極電極に電気的に接続される正極集電部品と、
前記正極集電部品と前記封口体とを電気的に接続する正極リードとを備え、
前記封口体は、前記弾性付勢板が前記弾性力を発生するように設定された位置で前記開口部にかしめ固定されていることを特徴とする円筒型電池。 - 請求項1に記載の円筒型電池において、
前記正極集電部品は、前記軸芯に嵌合する中央部環状凸部と、前記封口体と接する周辺部環状凸部と、前記中央部環状凸部と前記周辺部環状凸部とを接続する前記弾性付勢板とを備え、前記弾性付勢板は上に凸に変形して前記付勢力を発生させることを特徴とする円筒型電池。 - 請求項2に記載の円筒型電池において、
前記封口体は、正極端子となるキャップと、前記キャップにかしめ固定されたダイアフラムと、前記ダイアフラムの裏面に電気的に接続された正極接続板と、前記ダイアフラムの裏面と前記正極接続板の外周表面との間に挟持された絶縁リングとを備え、
前記ダイアフラムは、前記電池容器内の圧力上昇に伴って電池容器外方に膨出して前記正極接続板と電気的接続が断たれるように構成され、
前記ダイアフラムの周縁が前記正極集電部品の前記周辺部環状凸部に載置されていることを特徴とする円筒型電池。 - 請求項3記載の円筒型電池において、
前記正極集電部品は、前記絶縁リングを介して前記軸芯と前記ダイアフラムとの間で挟持され、
前記絶縁リングの弾性反発力により、前記絶縁リングと前記ダイアフラムとの接触面、および前記絶縁リングと前記正極集電部品の周辺部環状凸部との接触面に摩擦力を生じさせることを特徴とする円筒型電池。 - 請求項1記載の円筒型電池を製造する方法において、
前記電極捲回群を前記電池容器に収容する第1工程と、
前記正極リードにより前記封口体と前記正極集電部品とを電気的に接続する第2工程と、
前記電池容器内に電解液を注入する第3工程と、
前記封口体を前記正極集電部品の上端に載置して軸方向に負荷を加えて前記弾性付勢板を上に凸に変形させる第4工程と、
前記弾性付勢板を前記変形させた状態で前記電池容器の開口部に前記封口体をかしめ固定する第5工程とを備えることを特徴とする円筒型電池の製造方法。 - 請求項5に記載の円筒型電池の製造方法において、
前記正極集電部品は、前記軸芯に嵌合する中央部環状凸部と、前記封口体と接する周辺部環状凸部と、前記中央部環状凸部と前記周辺部環状凸部とを接続する前記弾性付勢板とを備え、
前記第4工程において、前記弾性付勢板は上に凸に変形して前記付勢力を発生させることを特徴とする円筒型電池の製造方法。 - 請求項6に記載の円筒型電池の製造方法において、
前記封口体は、正極端子となるキャップと、前記キャップにかしめ固定されたダイアフラムと、前記ダイアフラムの裏面に電気的に接続された正極接続板と、前記ダイアフラムの裏面と前記正極接続板の外周表面との間に挟持された絶縁リングとを備え、
前記ダイアフラムは、前記電池容器内の圧力上昇に伴って電池容器外方に膨出して前記正極接続板と電気的接続が断たれるように構成され、
前記第4工程において、前記ダイアフラムの周縁が前記正極集電部品の前記周辺部環状凸部に載置されていることを特徴とする円筒型電池の製造方法。 - 請求項7記載の円筒型電池の製造方法において、
前記第4工程において、前記正極集電部品は、前記絶縁リングを介して前記軸芯と前記ダイアフラムとの間で挟持され、
前記絶縁リングの弾性反発力により、前記絶縁リングと前記ダイアフラムとの接触面、および前記絶縁リングと前記正極集電部品の周辺部環状凸部との接触面に摩擦力を生じさせることを特徴とする円筒型電池の製造方法。
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