JP2011210473A - Battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ケースに電池要素を収納し、ケースの開口を蓋部により閉塞してなる電池に関する。 The present invention relates to a battery in which a battery element is accommodated in a case and the opening of the case is closed by a lid portion.
近年、ビデオカメラ,モバイルコンピュータ,携帯電話機等の携帯電子機器の小型軽量化及び多様化に伴い、その電源である電池に対して、小型かつ軽量であり、高エネルギー密度を有し、貯蔵安定性等の信頼性も高く、長期間繰り返して充放電が可能である二次電池の開発が強く要求されている。
これらの要求を満たす二次電池として、非水電解質を含む非水電解質二次電池が挙げられる。
In recent years, along with the downsizing and diversification of portable electronic devices such as video cameras, mobile computers, mobile phones, etc., the battery as the power source is smaller and lighter, has high energy density, and storage stability. Therefore, there is a strong demand for the development of a secondary battery that is highly reliable and that can be repeatedly charged and discharged for a long period of time.
As a secondary battery that satisfies these requirements, a non-aqueous electrolyte secondary battery including a non-aqueous electrolyte can be given.
非水電解質二次電池の代表例として、リチウムイオン二次電池が挙げられる。リチウムイオン二次電池は、リチウムイオンの吸蔵・放出が可能である活物質からなる負極と、遷移金属酸化物、弗化黒鉛、及びリチウムと遷移金属との複合酸化物等からなる正極と、非水電解質とを有する。非水電解質は、非プロトン性有機溶媒にLiBF4 、LiPF6 、LiClO4 、LiAsF6 、LiCF3 SO3 、Li2 SiF6 等のリチウム塩を混合してなる。 A typical example of the non-aqueous electrolyte secondary battery is a lithium ion secondary battery. A lithium ion secondary battery includes a negative electrode made of an active material capable of occluding and releasing lithium ions, a positive electrode made of transition metal oxide, fluorinated graphite, a composite oxide of lithium and transition metal, and the like. A water electrolyte. The non-aqueous electrolyte is formed by mixing an aprotic organic solvent with a lithium salt such as LiBF 4 , LiPF 6 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , and Li 2 SiF 6 .
リチウムイオン二次電池は、前記正極及び負極がセパレータを介して巻回された扁平巻状の電極群を、一面が開口し、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるケースに収容し、ケースの開口をアルミニウム又はアルミニウム合金製の蓋部により閉塞してなる。該蓋部には、絶縁された状態で蓋部を貫通するように端子が設けられている。 In the lithium ion secondary battery, the flat wound electrode group in which the positive electrode and the negative electrode are wound via a separator is accommodated in a case made of aluminum or an aluminum alloy, and the case opening is made of aluminum or aluminum. It is closed by an aluminum alloy lid. The lid is provided with a terminal so as to penetrate the lid in an insulated state.
以上のように構成されたリチウムイオン二次電池の電極群から端子までの電気の取出し工法として、かしめ接続が主に用いられている。このかしめ接続は端子となるリベットの円筒状の脚部(電池内部側)を電池内部の集電体と共かしめすることで導通(接続)を得ている。 Caulking connection is mainly used as a method for extracting electricity from the electrode group to the terminal of the lithium ion secondary battery configured as described above. In this caulking connection, conduction (connection) is obtained by caulking the cylindrical leg portion (inside the battery) of the rivet serving as a terminal with the current collector inside the battery.
図10は、上述の構成の従来のリチウムイオン二次電池の蓋部23を裏側から見た状態を示す斜視図、図11は蓋部23の要部を示す縦断面図である。
蓋部23の中央部には、平板状の頭部24a及び円筒状の脚部24bを有し、断面視がT字状をなす負極端子24が、該負極端子24の表面を除き、合成樹脂製のガスケット25に包囲された状態で、蓋部23を貫通するように設けられている。
蓋部23の裏面には合成樹脂製の絶縁体26が、蓋部3の一端部側の長さが他端部側の長さより短くなる状態で配置されている。絶縁体26は凹部26aを有し、該凹部26aには、銅製であり、板状をなす集電体27が収容されている。集電体27はタブ27bを有し、タブ27bに前記電極群の負極板に接続された負極リードが接続されるように構成されている。絶縁体26,集電体27には、負極端子24の脚部24bを挿通する挿通孔26b,27aが設けられている。
FIG. 10 is a perspective view showing a state in which the
A
An
蓋部23は、以下のようにして製造される。
まず、負極端子24を嵌め込んだガスケット25を、蓋部23の中央部に設けられた孔に、脚部24bが裏面側に突出する状態で挿通する。そして、蓋部23の裏面に、脚部24bの端部を挿通孔26bに挿通した状態で絶縁体26を配する。さらに、脚部24bの端部を挿通孔27aに挿通した状態で集電体27を絶縁体26の凹部26aに収容した後、脚部24bの端部をかしめて(カーリングプレスして)集電体27に接合する。
The
First, the
図12は、負極端子24の端部をかしめて集電体27に接合させる状態を示す斜視図である。図中、蓋部23、ガスケット25、及び絶縁体26は省略している。
負極端子24を挿通孔27aに挿通し(図12(a))、脚部24bの端部をかしめてかしめ部24cを形成することにより、負極端子24は集電体27と接合され、すなわち、電気的に接続され(図12(b))、該集電体27及び絶縁体26を介して、蓋部23に固定される。
FIG. 12 is a perspective view showing a state in which the end of the
The
特許文献1には、集電体の挿通孔に2箇所、切り欠きを設けており、負極端子を挿通孔を挿通させ、負極端子の脚部の端部をかしめた場合に、該端部の変形部分が切り欠きに食い込んで係止された状態で、負極端子が集電体に固定されるように構成した電池の発明が開示されている。この電池においては、落下等の衝撃が加わった場合に、負極端子が回転するのが抑制され、接触不良が生じるのが抑制されている。
In
しかし、上述した従来の電池及び特許文献1の電池においては、端子の脚部の端部をかしめたのみであり、該脚部と集電体とが完全に密着した状態で接合されていないため、電池が振動等してかしめ部分の界面に隙間が生じた場合、該隙間から非水電解質が浸入して、接触状態(接触抵抗)が不安定になるという問題があった。
また、集電体の厚みは通常略0.2mmであり、薄いので、端子を集電体にかしめるときに力が逃げやすく、接続が強固でなく、内部抵抗値が上昇しやすいという問題があった。
However, in the conventional battery described above and the battery of
In addition, since the current collector is usually about 0.2 mm in thickness, the problem is that the force tends to escape when the terminal is caulked to the current collector, the connection is not strong, and the internal resistance value tends to increase. there were.
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、集電体と端子とが、かしめ部分で良好に密着した状態で接合されているので、外力が接合部分にかかった場合に、接合部分の界面で隙間が生じず、電解質の前記界面への浸入が抑制され、接触抵抗の上昇が抑制された電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and since the current collector and the terminal are joined in a state of being in close contact with the caulking portion, when an external force is applied to the joining portion, the joining portion It is an object of the present invention to provide a battery in which no gap is formed at the interface, the infiltration of the electrolyte into the interface is suppressed, and the increase in contact resistance is suppressed.
また、本発明は、端子を集電体にかしめるときに、強固に接続され得るので、内部抵抗値の上昇が抑制され、しかも、電池内部の空間効率が減じることが抑制された電池を提供することを目的とする。 In addition, the present invention provides a battery that can be firmly connected when the terminal is caulked to the current collector, so that an increase in internal resistance value is suppressed, and further, a reduction in space efficiency inside the battery is suppressed. The purpose is to do.
第1発明に係る電池は、頭部及び筒状の脚部を有し、電池ケースの蓋部を貫通する端子と、前記脚部が挿通する挿通孔が設けられ、前記蓋部の内面側に配され、前記挿通孔を挿通した前記脚部の端部をかしめることにより前記端子と接合される集電体と、前記端子及び前記集電体と、前記蓋部との間に介在される絶縁体とを備える電池において、前記集電体と前記端子との接合部分の一部に、パッキンを介在させていることを特徴とする。 The battery according to the first invention has a head and a cylindrical leg, and is provided with a terminal penetrating the lid of the battery case and an insertion hole through which the leg is inserted, on the inner surface side of the lid And a current collector joined to the terminal by caulking the end of the leg portion inserted through the insertion hole, and interposed between the terminal and the current collector, and the lid portion. In a battery including an insulator, a packing is interposed in a part of a joint portion between the current collector and the terminal.
本発明においては、集電体と端子とがかしめにより接合される部分の一部に、パッキンを介在させている。従って、端子の端部を集電体にかしめたときに、パッキンが圧縮された状態となり、電池が振動する等して外力が接合部分にかかった場合に、端子のかしめ部分の蓋部の厚み方向の変位がパッキンの弾性により吸収される。よって、かしめ部の界面に隙間が生じないので、非水電解質等の電解質の前記界面への浸入が抑制され、接触抵抗の上昇が抑制される。 In the present invention, packing is interposed in a part of the portion where the current collector and the terminal are joined by caulking. Therefore, when the end of the terminal is caulked to the current collector, the packing is in a compressed state, and when the external force is applied to the joint portion due to the vibration of the battery or the like, the thickness of the lid portion of the caulking portion of the terminal Directional displacement is absorbed by the elasticity of the packing. Therefore, since no gap is generated at the interface of the caulking portion, the intrusion of an electrolyte such as a nonaqueous electrolyte into the interface is suppressed, and an increase in contact resistance is suppressed.
第2発明に係る電池は、第1発明において、前記パッキンは、ポリオレフィン系熱可塑性樹脂及びフルオロカーボン系熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂、又は熱硬化性エラストマーからなることを特徴とする。 The battery according to a second invention is characterized in that, in the first invention, the packing is made of a thermoplastic resin including a polyolefin-based thermoplastic resin and a fluorocarbon-based thermoplastic resin, or a thermosetting elastomer.
本発明においては、電解質に対する化学的安定性が良好である。 In the present invention, the chemical stability to the electrolyte is good.
第3発明に係る電池は、第1又は第2発明において、前記集電体は、前記端子との接合部分の厚みが他部より厚いことを特徴とする。 A battery according to a third aspect of the present invention is characterized in that, in the first or second aspect, the current collector is thicker at the junction with the terminal than at the other part.
本発明においては、接合部分の厚みが他部より厚いので、端子を集電体にかしめるときに力が逃げることなく、強固に接続され、内部抵抗値の上昇が抑制されている。そして、集電体の接合部分のみを肉厚にしているので、電池内部の空間効率が減じることが抑制されている。 In the present invention, since the thickness of the joint portion is thicker than that of the other portion, the force is not lost when the terminal is caulked to the current collector, and the connection is firmly made, and the increase in the internal resistance value is suppressed. And since only the junction part of an electrical power collector is thickened, it is suppressed that the space efficiency inside a battery reduces.
第4発明に係る電池は、第3発明において、前記接合部分の厚みは他部の厚みの1.5倍以上であることを特徴とする。 A battery according to a fourth invention is characterized in that, in the third invention, the thickness of the joining portion is 1.5 times or more the thickness of the other portion.
本発明においては、接合部分の強度がさらに高くなる。 In the present invention, the strength of the joint portion is further increased.
第5発明に係る電池は、第1乃至第4発明のいずれかにおいて、非水電解質を有することを特徴とする。 A battery according to a fifth invention is characterized in that in any one of the first to fourth inventions, the battery has a non-aqueous electrolyte.
本発明においては、端子と集電体とが良好な密着性を有するので、非水電解質の接合部分の界面への浸入が良好に抑制される。 In the present invention, since the terminal and the current collector have good adhesion, the penetration of the nonaqueous electrolyte into the interface of the joined portion is well suppressed.
本発明によれば、集電体と前記端子との接合部分の一部にパッキンを介在させているので、集電体と端子とが、かしめにより良好に密着した状態で接合されており、外力が接合部分にかかった場合に、接合部分の界面で隙間が生じることがなく、電解質の前記界面への浸入等が抑制されて、接触抵抗の上昇が抑制されている。従って、電池の良好な品質が保持される。 According to the present invention, since the packing is interposed in a part of the joined portion between the current collector and the terminal, the current collector and the terminal are joined in a state of being closely adhered by caulking, and the external force In the case where the contact portion is applied to the joining portion, no gap is formed at the interface of the joining portion, so that the intrusion of the electrolyte into the interface is suppressed, and the increase in contact resistance is suppressed. Therefore, the good quality of the battery is maintained.
また、本発明は、集電体の接合部分の厚みを他部より厚くしているので、端子を集電体にかしめるときに、強固に接続され、内部抵抗値の上昇が抑制されている。そして、集電体の接合部分のみを肉厚にしているので、電池内部の空間効率が減じることが抑制されている。 Moreover, since the thickness of the junction part of the current collector is thicker than the other parts in the present invention, when the terminal is caulked to the current collector, it is firmly connected and the increase in the internal resistance value is suppressed. . And since only the junction part of an electrical power collector is thickened, it is suppressed that the space efficiency inside a battery reduces.
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1に係る電池としてのリチウムイオン二次電池(以下、電池という)1を示す斜視図、図2は電池1の蓋部3を裏側から見た状態を示す斜視図、図3は蓋部3を示す一部破断側面図、図4は蓋部3の要部を示す縦断面図である。図2において、凹部32と集電体8との接続部分は省略している。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof.
FIG. 1 is a perspective view showing a lithium ion secondary battery (hereinafter referred to as a battery) 1 as a battery according to
電池1は、銅集電体に負極合剤を塗布してなる負極板、及びアルミニウム集電体に正極合剤を塗布してなる正極板がセパレータを介して巻回された扁平巻状の電極群10、及び非水電解質(図示せず)を、一面が開口し、略直方体状をなし、アルミニウムからなるケース2に収容し、ケース2の開口をアルミニウム製の蓋部3により閉塞してなる。
蓋部3の一端部には平面視が矩形状をなす凹部32が設けられており、該凹部32の下側には突設部33が設けられている。突設部33には、アルミニウム製であり、板状をなす集電体8が接続されている。該集電体8に垂設したタブ81に、電極群10の正極板に接続された正極リードが接続される。
The
A
蓋部3の中央部には、負極端子4が設けられている。負極端子4は、平板状の頭部41及び円筒状の脚部42を有し、断面視がT字状をなす。負極端子4は、ニッケルめっきを施した鋼材からなり、加工後に焼き鈍しされている。負極端子4は、ニッケル材から構成することにしてもよい。
負極端子4は、表面が露出する状態で合成樹脂製のガスケット5に覆われている。負極端子4を嵌め込んだガスケット5は、蓋部3の中央部に設けられた孔3aに、脚部42の端部が裏面側に突出する状態で挿通されている。
A
The
絶縁体6は合成樹脂製で矩形状をなし、後述する集電体7を収容する凹部6aが長手方向に延びるように設けられ、凹部6aの長手方向一端部側にはガスケット5の端部を挿通する挿通孔6bが設けられている。絶縁体6は、挿通孔6bに前記端部を挿通した状態で蓋部3の裏面に配されている。絶縁体6は、蓋部3の凹部32側の長さが他端部側の長さより短くなる状態で蓋部3に配置されている。
The
集電体7は銅製で本体が板状をなし、該本体の一長辺に垂設され、該本体の略2/3の長さを有するタブ71と、本体のタブ71が設けられていない側に設けられ、脚部42の端部を挿通させる挿通孔72とを有する。集電体7は、挿通孔72に脚部42の端部を挿通した状態で、前記凹部6aに収容されている。該集電体7のタブ71に、電極群10の負極板に接続された負極リードが接続される。集電体7は、ニッケル材、又はニッケルめっきを施した鋼材から構成することにしてもよい。
The
パッキン9は、矩形板状をなし、中央部に、脚部42の端部を挿通する挿通孔91が設けられている。
パッキン9の材料として、外力に対して変形しない強度を有すること、非水電解質を透過させないこと、非水電解質に対する化学的安定性を示すこと、使用される温度範囲内において、高温での軟化及び変質,低温での固化を起こさないこと、柔軟性及び弾性を有し、接する部材と良好に密着性すること等の性質を備えている合成樹脂が用いられる。
具体的には、例えばPE(ポリエチレン)、PP(ポリプロピレン)等のポリオレフィン系熱可塑性樹脂,例えばPFA(テトラフルオロエチレン/パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)等のフルオロカーボン系熱可塑性樹脂,PPS(ポリフェニレンスルフィド)等の熱可塑性樹脂、及び例えばEPDM(エチレンプロピレンゴム),SBR(スチレンブタジエンゴム)等の熱硬化性エラストマー等が挙げられる。中でも、シール性と耐熱性の観点から、EPDMが好ましい。
The
As a material of the
Specifically, polyolefin thermoplastic resins such as PE (polyethylene) and PP (polypropylene), fluorocarbon thermoplastic resins such as PFA (tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), and PPS (polyphenylene sulfide). ), And thermosetting elastomers such as EPDM (ethylene propylene rubber) and SBR (styrene butadiene rubber). Among these, EPDM is preferable from the viewpoint of sealing properties and heat resistance.
パッキン9は、挿通孔91に脚部42の端部を挿通した状態で、集電体7の表面に配されている。
パッキン9は、後述するかしめ部43の縁部に対向する部分を含み、集電体7の内径の30%以上の幅(挿通孔91と縁辺部との間隔)を有するのが好ましい。そして、十分に効果が奏されるという観点から、前記幅は前記内径の30%以上50%以下であるのがより好ましい。
そして、本実施の形態においては、パッキン9を挟み込んだ状態で、脚部42の端部が集電体7にかしめられることによりかしめ部43が形成されている。
以上のように構成された電池1は、ケース2の負極端子4が設けられている部分以外の部分が正極(端子)とされる。
The
The packing 9 preferably includes a portion facing an edge portion of the
In the present embodiment, the
In the
蓋部3は、以下のようにして製造される。
まず、負極端子4をガスケット5に嵌め込み、該ガスケット5を、蓋部3の中央部に設けられた孔3aに、脚部42が裏面側に突出する状態で挿通する。次に、蓋部3の裏面に、挿通孔6bにガスケット5の端部を挿通した状態で絶縁体6を配する。そして、集電体7を、挿通孔72に脚部42の端部を挿通した状態で絶縁体6の凹部6aに収容する。さらに、脚部42の端部にパッキン9を嵌めた上で、前記端部をかしめて集電体7に接合する。
The
First, the
図5は、負極端子4の端部をかしめて集電体7に接合させる状態を示す斜視図である。図5において、蓋部3、ガスケット5、及び絶縁体6は省略している。
負極端子4を集電体7に接合させる場合、まず、負極端子4の脚部42の端部を集電体7の挿通孔72に挿通し、さらにパッキン9の挿通孔91に挿通する(図5(a))。
そして、負極端子4の脚部42の端部をかしめることによりかしめ部43が形成され、負極端子4は集電体7に固定される(図5(b))。
FIG. 5 is a perspective view showing a state in which the end of the
When joining the
And the
本実施の形態においては、図4等に示すように、かしめ部43と集電体7との界面にパッキン9が介在するので、負極端子4の脚部42の端部を集電体7にかしめたときに、パッキン9が圧縮された状態で集電体7と負極端子4とが良好に密着する。従って、電池1が振動する等して外力がかしめ部43にかかった場合に、かしめ部43の蓋部の厚み方向の変位がパッキン9の弾性により吸収される。よって、かしめ部43の集電体7との界面に隙間が生じず、非水電解質の前記界面への浸入等が抑制され、接触抵抗の上昇が抑制される。なお、集電体7と負極端子4との導通は、主として集電体7の挿通孔72の内面と脚部42の外面との接触部から得られるので、パッキン9を設けることによって、導通が低下することはない。
従って、電池1は良好な品質を保持する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4 and the like, since the
Therefore, the
なお、本実施の形態においては、パッキン9が矩形板状をなし、中央部に挿通孔91が設けられている場合につき説明しているがこれに限定されるものではない。
図6は、他のパッキン19を示す平面図である。パッキン19はドーナツ状をなしている。パッキン19は、かしめ部43の縁部に対向する部分を含み、集電体7の内径の30%以上の幅を有するのが好ましい。
In the present embodiment, the case where the
FIG. 6 is a plan view showing another packing 19. The packing 19 has a donut shape. The packing 19 preferably includes a portion facing the edge of the
実施の形態2.
本発明の実施の形態2に係る電池は、実施の形態1に係る電池1と同様の構成を有し、集電体17の構成が実施の形態1の集電体7を構成と異なる。図7は実施の形態2に係る電池の蓋部13を裏側から見た状態を示す斜視図、図8は蓋部13の要部を示す縦断面図である。図中、図2、図4と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。
The battery according to the second embodiment of the present invention has the same configuration as that of the
集電体17は銅製であり、本体が板状をなす。該本体の一長辺には、該本体の略2/3の長さを有するタブ17cが垂設されている。そして、集電体17の本体の、タブ17cが設けられていない側で、負極端子4と接合される側には、他部より厚みを厚くした肉厚部17aが本体の長手方向端部に向かって延びるように設けられている。肉厚部17aと本体の他部との間には傾斜面が形成されている。
そして、肉厚部17aのタブ17c寄りには、脚部42の端部を挿通させる挿通孔17bが設けられている。
肉厚部17aの厚みは、負極端子4との接続強度がより高くなるので、本体の他部の厚みの1.5倍以上であるのが好ましく、かしめ接続の安定化と電池内部空間の効率化の観点から本体の他部の厚みの1.5倍以上2.0倍以下であるのがより好ましい。
The
An
The thickness of the thick part 17a is preferably 1.5 times or more the thickness of the other part of the main body because the connection strength with the
パッキン29は、矩形板状をなし、中央部に、脚部42の端部を挿通する挿通孔29aが設けられている。
パッキン29の材料としては、例えばPE、PP等のポリオレフィン系熱可塑性樹脂,例えばPFA等のフルオロカーボン系熱可塑性樹脂,PPS等の熱可塑性樹脂、及び例えばEPDM),SBR等の熱硬化性エラストマー等が挙げられる。
The packing 29 has a rectangular plate shape, and an insertion hole 29a through which the end of the
Examples of the material of the packing 29 include polyolefin thermoplastic resins such as PE and PP, fluorocarbon thermoplastic resins such as PFA, thermoplastic resins such as PPS, and thermosetting elastomers such as EPDM) and SBR. Can be mentioned.
パッキン29は、挿通孔29aに脚部42の端部を挿通した状態で、集電体17の肉厚部17aの表面に配されている。パッキン29は、かしめ部43の縁部に対向する部分を含み、集電体17の内径の30%以上の幅を有するのが好ましい。
The packing 29 is disposed on the surface of the thick portion 17a of the
図8に示すように、パッキン29を挟み込んだ状態で、脚部42の端部が集電体17の肉厚部17aにかしめられることによりかしめ部43が形成されている。
As shown in FIG. 8, the
蓋部13は、以下のようにして製造される。
まず、負極端子4をガスケット5に嵌め込み、該ガスケット5を、蓋部13の中央部に設けられた孔13aに、脚部42が裏面側に突出する状態で挿通する。次に、蓋部13の裏面に、挿通孔6bにガスケット5の端部を挿通した状態で絶縁体6を配する。そして、集電体17を、挿通孔17bに脚部42の端部を挿通した状態で絶縁体6の凹部6aに収容する。さらに、脚部42の端部にパッキン29を嵌めた上で、前記端部をかしめて集電体7に接合する。
The
First, the
図9は、負極端子4の端部をかしめて集電体7に接合させる状態を示す斜視図である。図9において、蓋部13、ガスケット5、及び絶縁体6は省略している。
負極端子4を集電体17に接合させる場合、まず、負極端子4の脚部42の端部を集電体17の挿通孔17bに挿通し、さらにパッキン29の挿通孔29aに挿通する(図9(a))。
そして、負極端子4の脚部42の端部をかしめることによりかしめ部43が形成され、負極端子4は肉厚部17aに固定される(図9(b))。
FIG. 9 is a perspective view showing a state in which the end of the
When joining the
And the
本実施の形態においては、肉厚部17aを有するので、負極端子4を集電体17にかしめるときに力が逃げることなく、強固に接続され、かしめ部43の金属接触状態がさらに安定化している。従って、内部抵抗値の上昇がより抑制されている。そして、集電体17全体の厚みを厚くしているのではなく、負極端子4との接合部分のみを厚くしているので、電池内部の空間効率が減じることが抑制されている。
In the present embodiment, since the thick portion 17a is provided, when the
なお、本実施の形態においては、肉厚部17aが本体の中途部から長手方向端部に亘って形成されている場合につき説明しているがこれに限定されるものではない。肉厚部17aはかしめるときに接続強度を維持できる長さを有していればよい。 In the present embodiment, the case where the thick portion 17a is formed from the middle portion of the main body to the end portion in the longitudinal direction has been described. However, the present invention is not limited to this. The thick part 17a should just have the length which can maintain a connection intensity | strength when crimping.
以下に好適な実施例を用いて本発明を説明するが、本発明は、本実施例により、何ら限定されるものではなく、その主旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施することができる。 The present invention will be described below with reference to preferred examples. However, the present invention is not limited to the examples, and can be appropriately modified and implemented without departing from the scope of the present invention. .
[実施例1]
実施例1として、前記実施の形態1に係る電池1と同一の構成を有する電池を作製した。
正極板は、以下のようにして作製した。
正極活物質として平均粒子径が3μmであるLiCoO2 粒子、導電助剤としてのアセチレンブラック(AB)、及びバインダとしてのポリフッ化ビニリデン(PVDF)を、LiCoO2 /AB/PVDF=94/3/3(質量部)となるように混合して正極合剤とし、これをN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させることにより正極ペーストを調整した。
この正極ペーストを、NMPを除いた正極合剤の質量が片面につき0.020g/cm2 となるように、ドクターブレードを用いて、厚み13μmであり、アルミニウム製の正極集電体の両面に均一に塗布した後、150℃で1時間の乾燥を行った。そして、室温にて厚みが130μmとなるように極板をプレスし、正極集電体の両面に、合剤層が形成された正極板を得た。
[Example 1]
As Example 1, a battery having the same configuration as that of the
The positive electrode plate was produced as follows.
LiCoO 2 particles having an average particle diameter of 3 μm as a positive electrode active material, acetylene black (AB) as a conductive auxiliary agent, and polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder are LiCoO 2 / AB / PVDF = 94/3/3. A positive electrode paste was prepared by mixing the mixture so as to be (part by mass) to obtain a positive electrode mixture and dispersing the mixture in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP).
Using a doctor blade, the thickness of the positive electrode paste excluding NMP is 0.020 g / cm 2 on one side and the thickness is 13 μm, and is uniform on both sides of the positive electrode current collector made of aluminum. After coating, the film was dried at 150 ° C. for 1 hour. And the electrode plate was pressed so that thickness might be set to 130 micrometers at room temperature, and the positive electrode plate in which the mixture layer was formed on both surfaces of the positive electrode collector was obtained.
負極板は、以下のようにして作製した。
負極活物質としてのグラファイト(黒鉛)、及びバインダとしてのPVDFを質量比で90:10となるように混合して負極合剤とし、これにNMPを適量加えて分散させ、負極ペーストを得た。
この負極ペーストを、NMPを除いた負極合剤の質量が片面につき0.0095g/cm2 となるように、ドクターブレードを用いて、厚み6μmであり、銅製の負極集電体の両面に均一に塗布した後、150℃で1時間の乾燥を行った。そして、室温にて厚みが145μmとなるように極板をプレスし、負極板を得た。
The negative electrode plate was produced as follows.
Graphite (graphite) as the negative electrode active material and PVDF as the binder were mixed at a mass ratio of 90:10 to form a negative electrode mixture, and an appropriate amount of NMP was added and dispersed therein to obtain a negative electrode paste.
Using a doctor blade, the thickness of the negative electrode paste, excluding NMP, is 0.0095 g / cm 2 on one side, and the thickness is 6 μm, and is uniformly applied to both sides of the copper negative electrode current collector. After coating, drying was performed at 150 ° C. for 1 hour. And the electrode plate was pressed so that thickness might be 145 micrometers at room temperature, and the negative electrode plate was obtained.
セパレータとしては、厚み16μm程度のポリエチレン製微多孔性膜を用いた。
電極群10は、前記正極板と負極板とでセパレータを挟み、これを巻回して、作製した。
非水電解質としては、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとを体積比で3:7で混合した混合溶媒にLiPF6 を1.1mol/L溶解させたものを用いた。
As the separator, a polyethylene microporous film having a thickness of about 16 μm was used.
The
As the non-aqueous electrolyte, a solution obtained by dissolving 1.1 mol / L of LiPF 6 in a mixed solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 3: 7 was used.
そして、前記実施の形態1に係る負極端子4を集電体7にかしめて蓋部3に固定し、集電体7,8のタブ71,81に、それぞれ前記電極群の負極リード,正極リードを接続し、蓋部3に接続された状態で、該電極群をケース2に収容し、蓋部3をケース2の開口部に固定して溶接した。そして、注液孔から前記非水電解質を注入し、注液孔を封口して、電池1を作製した。
Then, the
電池1の寸法は縦:50mm,横:34mm,厚み:5.2mmであり、蓋部3の本体の厚みは0.8mm、負極端子4の脚部42の寸法は外径:1.38mm,厚み:0.2mm、集電体7の寸法は厚み:0.2mm,挿通孔72の内径:1.4mm、絶縁体6の厚みは0.4mmである。そして、パッキン9の寸法は、厚み:0.2mm,内径:挿通孔72の内径の103%,外径:挿通孔72の内径の200%である。そして、パッキン9はEPDM製である。
The dimensions of the
[実施例2]
実施例2として、前記実施の形態2に係る電池と同一の構成を有する電池を作製した。実施例1の集電体7に代えて、肉厚部17aを有する集電体17を用いたこと以外は実施例1と同様にして、実施例2の電池を作製した。
電池の寸法、構成部材の寸法は集電体17の寸法が異なること以外は実施例1の電池の寸法、構成部材の寸法と同一である。
集電体17の寸法は本体の厚み:0.2mm,肉厚部17aの厚み:0.3mm,挿通孔17bの内径:1.4mmである。
[Example 2]
As Example 2, a battery having the same configuration as that of the battery according to
The dimensions of the battery and the constituent members are the same as the dimensions of the battery and the constituent members of Example 1 except that the
The
[比較例1]
パッキン9を備えないこと以外は、実施例1と同様にして比較例1の電池を作製した。
[Comparative Example 1]
A battery of Comparative Example 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the
[電池の落下試験]
実施例1及び2、並びに比較例1の電池を各10個作製し、以下の落下試験を行った。
落下試験は、電池を1.5mの高さからコンクリート面へと自由落下させて実施した。電池の6面を順に下に向けて落下させるのを1サイクルとし、各電池につき、1サイクル落下毎に電池の内部抵抗を測定し、10mΩ以上の抵抗上昇があった場合のサイクル数を求めた。この落下試験の結果を下記の表1に示す。
[Battery drop test]
Ten batteries each of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were produced, and the following drop test was performed.
The drop test was carried out by allowing the battery to drop freely from a height of 1.5 m onto a concrete surface. Dropping the 6 surfaces of the battery downwards in order is one cycle, and for each battery, the internal resistance of the battery was measured for each cycle drop, and the number of cycles when there was a resistance increase of 10 mΩ or more was determined. . The results of this drop test are shown in Table 1 below.
表1より、比較例1の電池の場合、10〜20サイクルで、抵抗上昇が生じたのに対し、実施例1及び実施例2の電池の場合、20サイクル繰り返しても抵抗上昇が生じなかったことが分かる。
以上より、本発明の実施例の場合、集電体と負極端子との接合部分にパッキン9,29を介在させており、集電体と負極端子との接続界面への電解液の侵入等を抑制し接触状態が安定化するため、電池が落下して衝撃が加わった場合に接触不良が生じて接続抵抗が上昇するのが抑制されていることが確認された。
From Table 1, in the case of the battery of Comparative Example 1, the resistance increase occurred in 10 to 20 cycles, whereas in the case of the batteries of Example 1 and Example 2, the resistance increase did not occur even after repeated 20 cycles. I understand that.
As described above, in the case of the embodiment of the present invention, the
以下に、肉厚部17aを有する集電体17を備える電池につき、肉厚部17aの厚みと集電体17の本体の厚みとの割合と、接続状態安定化の効果との関係を調べた結果について説明する。
[製造例1]
集電体17と負極端子4との接合部分にパッキン29を介在させなかったこと以外は、実施例2と同様にして製造例1の電池を作製した。
電池の寸法、パッキン29以外の構成部材の寸法は、実施例2の電池の寸法、構成部材の寸法と同一である。集電体17の肉厚部17aの厚みは0.3mmであり、集電体17の本体の厚み(0.2mm)の1.5倍である。
Below, regarding the battery including the
[Production Example 1]
A battery of Production Example 1 was produced in the same manner as in Example 2 except that the packing 29 was not interposed at the joint between the
The dimensions of the battery and the dimensions of the structural members other than the packing 29 are the same as the dimensions of the battery and the structural members of Example 2. The thickness of the thick portion 17a of the
[製造例2]
集電体17の肉厚部17aの厚みを0.4mm(集電体17の本体の厚みの2倍)にしたこと以外は、製造例1と同様にして製造例2の電池を作製した。
[製造例3]
集電体17の肉厚部17aの厚みを0.25mm(集電体17の本体の厚みの1.25倍)にしたこと以外は、製造例1と同様にして製造例3の電池を作製した。
[Production Example 2]
A battery of Production Example 2 was produced in the same manner as Production Example 1, except that the thickness of the thick portion 17a of the
[Production Example 3]
A battery of Production Example 3 was produced in the same manner as Production Example 1 except that the thickness of the thick portion 17a of the
[比較例2]
集電体に肉厚部を設けなかったこと以外は、製造例1と同様にして比較例2の電池を作製した。
[Comparative Example 2]
A battery of Comparative Example 2 was produced in the same manner as in Production Example 1 except that the thick part was not provided on the current collector.
製造例1〜3、及び比較例2の電池について、上述の落下試験を行った。この落下試験の結果を下記の表2に示す。 The batteries of Production Examples 1 to 3 and Comparative Example 2 were subjected to the above drop test. The results of this drop test are shown in Table 2 below.
表2より、比較例2の電池の場合、10〜20サイクルで抵抗上昇が生じたのに対し、製造例1〜3の電池は抵抗上昇が生じるのが抑制されており、特に、肉厚部17aの厚みを本体の厚みの1.5倍以上にすることで、集電体17と負極端子4との接続状態をより安定化することができることが確認された。そして、肉厚部17aの厚みを本体の厚みの1.5倍にした場合、集電体17の必要とされる部分のみ肉厚化しているので、集電体17の本体全体を肉厚化した場合より、電池内部の空間効率が略1%増加することが算出されている。
以上より、肉厚部17aを有する集電体17を用い、該肉厚部17aにパッキン29を介在させた上で、負極端子4の脚部42の端部をかしめてなる本発明の実施の形態2に係る電池は、肉厚部17aの厚みを集電体本体の厚みの1.5倍以上にすることにより、より集電体17と負極端子4との接続状態が安定化することが推察される。
From Table 2, in the case of the battery of Comparative Example 2, an increase in resistance occurred in 10 to 20 cycles, whereas in the batteries of Production Examples 1 to 3, it was suppressed that the increase in resistance occurred. It was confirmed that the connection state between the
As described above, the
なお、前記実施の形態1及び2においては、電池が、蓋部3,13に負極端子4を貫通させるリチウムイオン二次電池である場合につき説明しているがこれに限定されるものではない。蓋部に正極端子を貫通させる電池につき、正極端子と集電体との接合部分に、本発明の構造を適用することにしてもよい。この場合、ケースが鉄製となり、前記集電体がアルミニウム製となり、正極端子がアルミニウム製となる。
そして、前記実施の形態1及び2においては、ケース2が略直方体状をなす場合につき説明しているがこれに限定されるものではなく、本発明の構造は、ケース2の開口面が長円状をなす、すなわち、幅狭の側面が曲面状をなすように構成された角型のリチウムイオン二次電池に適用することが可能であり、円筒型のリチウムイオン二次電池に適用することも可能である。
さらに、本発明の構造は、ニッケル・水素二次電池、ニッケル・カドミウム二次電池等の他の二次電池に適用することが可能であり、一次電池に適用することも可能である。
In the first and second embodiments, the case where the battery is a lithium ion secondary battery in which the
In the first and second embodiments, the
Furthermore, the structure of the present invention can be applied to other secondary batteries such as a nickel-hydrogen secondary battery and a nickel-cadmium secondary battery, and can also be applied to a primary battery.
1 電池
2 ケース
3、13 蓋部
3a、13a 孔
32 凹部
33 突設部
4 負極端子
41 頭部
42 脚部
43 かしめ部
5 ガスケット
6 絶縁体
6a 凹部
6b 挿通孔
7、8、17 集電体
71、17c、81 タブ
72、17b 挿通孔
17a 肉厚部
9、29 パッキン
91、29a 挿通孔
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記脚部が挿通する挿通孔が設けられ、前記蓋部の内面側に配され、前記挿通孔を挿通した前記脚部の端部をかしめることにより前記端子と接合される集電体と、
前記端子及び前記集電体と、前記蓋部との間に介在される絶縁体と
を備える電池において、
前記集電体と前記端子との接合部分の一部に、パッキンを介在させていることを特徴とする電池。 A terminal having a head and a cylindrical leg, penetrating the lid of the battery case;
A current collector that is provided with an insertion hole through which the leg portion is inserted, is disposed on the inner surface side of the lid portion, and is joined to the terminal by caulking an end portion of the leg portion that is inserted through the insertion hole;
In the battery comprising: the terminal and the current collector; and an insulator interposed between the lid portion,
A battery characterized in that a packing is interposed in a part of a joint portion between the current collector and the terminal.
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