JP2011154970A - 密閉型電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】軸芯7の周りに正極14、負極15、セパレータ16を捲回してなる捲回電極群8が円筒形状の電池容器1に収容されている。電池容器1の開口端20には封口体22がかしめ固定されている。かしめ固定に際して、軸芯7を電池容器1の底面1Tに向けて押圧し、底面1Tを軸方向外方へ弾性変形させ、その状態で封口体22を電池容器1にかしめる。これにより、軸芯7は、封口体22と電池容器底面1Tとの間で挟持され、底面1Tの弾性反発力により捲回電極群8が電池容器内で安定に保持される。
【選択図】 図1
Description
(2)請求項2の発明は、請求項1に記載の密閉型電池において、前記軸芯の一端に装着され、前記捲回電極群の正極と接続された正極集電部品と、前記軸芯の他端に装着され、前記捲回電極群の負極と接続された負極集電部品とをさらに有し、前記封口体は前記正極集電部品上に配置され、前記負極集電部品は前記電池容器の底面上に配置されていることを特徴とする。
(3)請求項3の発明は、請求項2に記載の密閉型電池において、前記負極集電部品は、前記電池容器の底面に負極リードを介して溶接され、前記軸芯は前記負極集電部品に嵌合して固定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1乃至3項のいずれか1項に記載の密閉型電池において、前記弾性変形後の前記電池容器の底面中央部は、前記電池容器の軸方向端面を構成することを特徴とする。
(5)請求項5の発明は、請求項1乃至3項のいずれか1項に記載の密閉型電池において、前記弾性変形後の前記電池容器の底面中央部は、前記電池容器の軸方向端面から軸方向内側に位置していることを特徴とする。
(6)請求項6の発明による密閉型電池は、正極、負極、セパレータを積層してなる扁平電極群と、前記扁平電極群を収容する扁平形状の電池容器と、前記電池容器の開口端に固着され、前記開口端を封止する上蓋と、一端側が上蓋に支持され、他端側が前記扁平電極群の正負極接続部に接続されて前記扁平電極群を前記上蓋に支持する正負一対の電極群支持部材と、前記一対の電極群支持部材と前記電池容器の相対する側面との間にそれぞれ介在し、前記電池容器を外方に弾性変形させて前記電極群支持部材に拘束力を与える一対の保持部材とを備えることを特徴とする。
(7)請求項7の発明は、請求項6に記載の密閉型電池において、前記電池容器は、2つの幅広矩形側面と、2つの幅細矩形側面と、前記4つの側面で形成され前記扁平電極群が挿入される細長開口と、前記細長開口と対向する幅細矩形底面とにより扁平直方体に形成され、前記2つの幅細矩形側面と前記一対の電極群支持部材との間に前記保持部材がそれぞれ介在して前記2つの幅細矩形側面を容器外方へ弾性変形させることを特徴とする。
本発明による密閉型電池を円筒型リチウムイオン二次電池に適用した実施の形態を、図面を参照して説明する。
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の内部に捲回電極群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。
組み立て前の電池容器1を図3(a)に示す。電池容器1は、上部に開口部20を有する有底円筒であり、圧延鋼板製で、ニッケルメッキされている。円筒1の底面1Tは、ほぼ中央部に広がる円形平板1TAと、円形平板1TAの外周側に接して側壁1Sに連なる円環平板1TBとで構成されている。円形平板1TAと円環平板1TBとの間には段差1TDが設けられている。
図1を参照して捲回電極群8を説明する。捲回電極群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4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捲回電極群8と一体化されている。
図2および図4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、中央部に軸保持部が突設されている。軸保持部には軸芯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の中央の凹部には、軸芯7の下端が嵌挿された負極集電部品6の軸保持部が嵌合されている。負極リード10の底面が電池容器1の底面1Tに溶接され、負極集電部品6が電池容器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、捲回電極群8が負極側で拘束される。
図5に示すように、封口体22は、排気口22h(図1参照)を有するキャップ22aと、キャップ22a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)22bと、上蓋ケース22bの中央部裏面にスポット溶接された正極接続板22cと、正極接続板22cの周縁上面と上蓋ケース22bの裏面との間に挟持される絶縁リング22d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。
図5に示すように、正負極集電部品5,6が装着された捲回電極群8を電池容器1に収容し、軸芯7の中空貫通孔1cを通して負極リード10を電池容器1の底面1Tに溶接して固着する。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。
図7(a)に示すように作成した電池容器51を用いてもよい。電池容器51の底面51Tは、底面中央部に広がる円形部51TSの外周に環状部51TKを連設したものである。図7(b)は、組み立治具JGを用いて封口体22を電池容器1にかしめる際に変形する電池容器51の底面を説明する図である。電池治具JGは図3(b)に示した治具JGと同じものである。封口体22を電池容器51にかしめ固定する際、電池容器51を環状凸部JGTに載置し、治具JGで軸方向の荷重を受けつつ封口体22を電池容器51にかしめる。かしめ工程により、電池容器51の円形部51TSは変形して底面51TSHとなる。
図8(a)に示すように作成した電池容器61を用いてもよい。電池容器61の底面61Tは、底面中央部をドーム状に凹ませて円形窪み部61TDを形成したものである。図8(b)は、組み立治具JGを用いて封口体22を電池容器61にかしめる際に変形する電池容器61の底面を説明する図である。電池治具JGは図3(b)に示した治具JGと同じものであり、変形例1で説明したように、電池容器61を環状凸部JGTに載置し、治具JGで軸方向の荷重を受けつつ封口体22を電池容器61にかしめる。かしめ工程により、電池容器61の円形窪み部61TDは変形して底面61TDEとなる。
本発明による二次電池を角型扁平二次電池に適用した第2の実施の形態を、図9〜図12を参照して説明する。なお、第1実施の形態と同一若しくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
なお、保持部品84は電極群支持部材82に固設せず、電池容器71の側面71S1、71S2の内側に固設してもよい。
捲回電極群81として、図11の正負極板を捲回して形成する構成に代えて、例えば、図12に示すような構成も採用することができる。図12に示すように、積層式の捲回電極群91では、矩形状の正極板91Eと、矩形状の負極板91Dとが、矩形状のセパレータ91Cを介して交互に積層されている。このとき、未塗工部91A、91Bが捲回電極群91の両端面にそれぞれ位置するように積層されている。
1TA:円形部 1TB:環状部
1TE:膨出部 2:ガスケット
5:正極集電部品 6:負極集電部品
8、81,91:捲回電極群 9:導電リード
11,111:二次電池 22:封口体
35:ケーシング 72:上蓋
71S1、71S2:幅狭側面 71S3,73S4:幅広側面
JG:治具
Claims (7)
- 軸芯の周りに正極、負極、セパレータを捲回してなる捲回電極群と、
前記捲回電極群を収容する円筒形状の電池容器と、
前記電池容器の開口端にかしめられ、前記開口端を封止する封口体とを備え、
前記軸芯は、軸方向外方へ弾性変形した前記電池容器の底面と前記封口体との間で挟持されていることを特徴とする密閉型電池。 - 請求項1に記載の密閉型電池において、
前記軸芯の一端に装着され、前記捲回電極群の正極と接続された正極集電部品と、
前記軸芯の他端に装着され、前記捲回電極群の負極と接続された負極集電部品とをさらに有し、
前記封口体は前記正極集電部品上に配置され、前記負極集電部品は前記電池容器の底面上に配置されていることを特徴とする密閉型電池。 - 請求項2に記載の密閉型電池において、
前記負極集電部品は、前記電池容器の底面に負極リードを介して溶接され、前記軸芯は前記負極集電部品に嵌合して固定されていることを特徴とする密閉型電池。 - 請求項1乃至3項のいずれか1項に記載の密閉型電池において、
前記弾性変形後の前記電池容器の底面中央部は、前記電池容器の軸方向端面を構成することを特徴とする密閉型電池。 - 請求項1乃至3項のいずれか1項に記載の密閉型電池において、
前記弾性変形後の前記電池容器の底面中央部は、前記電池容器の軸方向端面から軸方向内側に位置していることを特徴とする密閉型電池。 - 正極、負極、セパレータを積層してなる扁平電極群と、
前記扁平電極群を収容する扁平形状の電池容器と、
前記電池容器の開口端に固着され、前記開口端を封止する上蓋と、
一端側が前記上蓋に支持され、他端側が前記扁平電極群の正負極接続部に接続されて前記扁平電極群を前記上蓋に支持する正負一対の電極群支持部材と、
前記一対の電極群支持部材と前記電池容器の相対する側面との間にそれぞれ介在し、前記電池容器を外方に弾性変形させて前記電極群支持部材に拘束力を与える一対の保持部材とを備えることを特徴とする密閉型電池。 - 請求項6に記載の密閉型電池において、
前記電池容器は、2つの幅広矩形側面と、2つの幅細矩形側面と、前記4つの側面で形成され前記扁平電極群が挿入される細長開口と、前記細長開口と対向する幅細矩形底面とにより扁平直方体に形成され、
前記2つの幅細矩形側面と前記一対の電極群支持部材との間に前記保持部材がそれぞれ介在して前記2つの幅細矩形側面を容器外方へ弾性変形させることを特徴とする密閉型電池。
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