JP2011210690A - Sealed battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、密閉形電池に関し、特に電池外装缶内へ注液口から電解液を注液し、注液後に注液口を封止栓で封止する技術に関する。 The present invention relates to a sealed battery, and more particularly, to a technique for injecting an electrolytic solution from a liquid injection port into a battery outer can and sealing the liquid injection port with a sealing plug after the injection.
近年、携帯電話やパーソナルコンピュータなどの電子機器や、ハイブリッド自動車や、電気自動車、携帯電話基地局の無停電電源用などの電源、電力平準化に使用される電力貯蔵用の電源として、ニッケル水素二次電池や、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池などの密閉形電池が期待されている。 In recent years, nickel metal hydride has been used as an electronic device such as a mobile phone and a personal computer, a power source for an uninterruptible power source of a hybrid vehicle, an electric vehicle, a mobile phone base station, and a power storage power source used for power leveling. Secondary batteries and sealed batteries such as non-aqueous electrolyte secondary batteries represented by lithium ion secondary batteries are expected.
通常、密閉形電池は電解液を注液することにより初めて電池として電気化学的機能を有するようになる。その方法として、外装缶に電極体を収納した後に電解液を外装缶内に注液し、その後電池封口体で封止する方法も多くとられているが、電池封口体と外装缶開口部間の封止をレーザ溶接で行う場合、溶接するところに電解液が付着することによる封止不良が発生しやすい。 Normally, a sealed battery has an electrochemical function as a battery only when an electrolyte is injected. As a method for this, there are many methods in which an electrode body is accommodated in an outer can, and then an electrolytic solution is poured into the outer can, and then sealed with a battery seal, but between the battery seal and the outer can opening. When sealing is performed by laser welding, sealing failure is liable to occur due to adhesion of the electrolyte to the place to be welded.
そこで、電池封口体に電解液を注液する1〜3ミリ程度の小さな注液口を開設しておいて、外装缶の開口部を電池封口体で封止した後、注液口からノズルで電解液を注液し、その後、注液口に封止栓を嵌め込んでこれをレーザ溶接で封止する方法も知られている。 Therefore, a small liquid injection port of about 1 to 3 mm for injecting the electrolyte into the battery sealing body is established, and the opening of the outer can is sealed with the battery sealing body, and then the nozzle from the liquid injection port is used. There is also known a method in which an electrolytic solution is injected, and then a sealing plug is fitted into the injection port and this is sealed by laser welding.
特許文献1は、蓋板2に形設された、電解液注入用の注入孔13から電解液を注入した後、注液孔13に封止栓3を挿入し、レーザ溶接により注入孔を封止する技術が開示されている。
In
特許文献2は、封口体12に形成された注液口13を、弾性を有する封止部21と、この封止部21を保持して注液口13に溶着される金属製の板状体25とからなる液口栓20により注液口13を密封する構造とすることで、注液口13の封止不良を低減できる技術が開示されている。
しかしながら、封止栓の栓体部分と蓋体部分とが一体形状となっているため、注液口へ封止栓の栓体部分を圧入する際、栓体の外形寸法と注液口の開口径との寸法差が大きい場合、栓体が注液口へ圧入されず、封止栓が電池封口体と密着しなくなる。このため、密閉形電池へ電解液を注液後に電池封口体へ封止栓を溶接する際、溶接の不具合が発生し生産性が悪くなるなどの問題点があった。また、栓体と注液口の嵌合範囲も狭く、きつくて嵌合ができないもの、嵌合はできるがゆるくて漏液するなどの課題があった。そのため、封止栓と電池封口体との溶接が不十分となり封止の不良が発生する。 However, since the plug body portion and the lid body portion of the sealing plug are integrated, when the plug body portion of the sealing plug is press-fitted into the liquid inlet, the external dimensions of the plug body and the opening of the liquid inlet are opened. When the dimensional difference with the diameter is large, the plug is not press-fitted into the liquid injection port, and the sealing plug does not adhere to the battery plug. For this reason, when the sealing plug is welded to the battery sealing body after injecting the electrolytic solution into the sealed battery, there is a problem that a welding failure occurs and productivity is deteriorated. In addition, the fitting range between the plug body and the liquid injection port is narrow, and there are problems such as those that are tight and cannot be fitted, and that the fitting can be made but is loose and leaks. For this reason, welding between the sealing plug and the battery sealing body becomes insufficient, resulting in poor sealing.
本開示は、密閉形電池に開設された注液口を封止する際に用いる封止栓と、注液口を備えた電池封口体若しくは外装缶との封止工程における生産性を向上させることに関し、更には封止栓と注液口との密着性をあげたことによって漏液不良も低減し、信頼性の高い密閉形電池を提供することである。 The present disclosure improves productivity in a sealing process between a sealing plug used when sealing a liquid injection port established in a sealed battery and a battery sealing body or an outer can provided with the liquid injection port. Further, it is to provide a highly reliable sealed battery that further reduces the leakage failure by increasing the adhesion between the sealing plug and the liquid injection port.
本発明における密閉形電池は、外装缶と、前記外装缶内に収納され、正極及び負極を含む電極群と、前記外装缶の開口部に取り付けられる電池封口体と、前記電池封口体若しくは前記外装缶に設けられた前記外装缶内へ電解液を注液する注液口と、その注液口を封止する封止栓を具備する密閉形電池であって、
前記封止栓は、前記電池封口体若しくは前記外装缶に設けられた前記注液口を蓋う状態で固着される蓋体と、前記蓋体に支持された栓体とで形成され、前記注液口と前記注液口へ覆うように配置された封止栓との間に環状弾性部材を備えていることを特徴とする密閉形電池。
The sealed battery according to the present invention includes an outer can, an electrode group that is housed in the outer can and includes a positive electrode and a negative electrode, a battery sealing body that is attached to an opening of the outer can, and the battery sealing body or the outer packaging. A sealed battery comprising a liquid injection port for injecting an electrolyte into the outer can provided on the can, and a sealing plug for sealing the liquid injection port,
The sealing plug is formed of a lid body fixed in a state of covering the liquid injection port provided in the battery sealing body or the outer can, and a plug body supported by the lid body, A sealed battery comprising an annular elastic member between a liquid port and a sealing plug disposed so as to cover the liquid injection port.
本発明は、密閉形電池に開設された注液口を封止する際に用いる封止栓と、注液口を備えた電池封口体若しくは外装缶との封止工程における生産性を向上させることができ、更には封止栓と注液口との密着性をあげたことによって漏液不良も低減し、信頼性の高い密閉形電池を提供することができる。 The present invention improves the productivity in the sealing step between a sealing plug used when sealing a liquid injection port established in a sealed battery and a battery sealing body or an outer can having a liquid injection port. Further, by increasing the adhesion between the sealing plug and the liquid inlet, liquid leakage defects can be reduced, and a highly reliable sealed battery can be provided.
以下、本発明の実施形態に係る密閉形電池について図面を参照して説明する。 Hereinafter, a sealed battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示す角形の密閉形電池は、有底矩形筒状をなす外装缶1を具備する。外装缶1は、例えば、アルミニウム板もしくはアルミニウム合金板に深絞り加工を施すことにより成形されたものである。電極群2は、例えば、シート状の正極と、シート状の負極とをセパレータを間にして渦巻状に捲回した後、全体を電池缶の横断面形状に合致した断面四角形状に押し潰し変形することにより作製される。
The square sealed battery shown in FIG. 1 includes an
正極は、例えば、正極活物質を含むスラリーをアルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔からなる集電体に塗着することにより作製される。正極活物質としては、リチウムを吸蔵放出できる酸化物や硫化物、ポリマーなどが使用できる。好ましい活物質としては、高い正極電位が得られるリチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウム燐酸鉄等が挙げられる。また、負極は、負極活物質を含むスラリーをアルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔からなる集電体に塗着することにより作製される。負極活物質としては、リチウムを吸蔵放出できる金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、合金等が使用でき、好ましくは、リチウムイオンの吸蔵放出電位が金属リチウム電位に対して0.4V以上貴となる物質である。このようなリチウムイオン吸蔵放出電位を有する負極活物質は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金とリチウムとの合金反応を抑えられることから、負極集電体および負極関連構成部材へのアルミニウムもしくはアルミニウム合金の使用を可能とする。たとえば、チタン酸化物、リチウムチタン酸化物、タングステン酸化物、アモルファススズ酸化物、スズ珪素酸化物、酸化珪素などがあり、中でもリチウムチタン複合酸化物が好ましい。セパレータとしては、微多孔性の膜、織布、不織布、これらのうち同一材または異種材の積層物等を用いることができる。セパレータを形成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合ポリマー、エチレン−ブテン共重合ポリマー等を挙げることができる。 The positive electrode is produced, for example, by applying a slurry containing a positive electrode active material to a current collector made of an aluminum foil or an aluminum alloy foil. As the positive electrode active material, oxides, sulfides, polymers, and the like that can occlude and release lithium can be used. Preferable active materials include lithium manganese composite oxide, lithium nickel composite oxide, lithium cobalt composite oxide, lithium iron phosphate, and the like that can obtain a high positive electrode potential. The negative electrode is produced by applying a slurry containing a negative electrode active material to a current collector made of an aluminum foil or an aluminum alloy foil. As the negative electrode active material, metal oxides, metal sulfides, metal nitrides, alloys, and the like that can occlude and release lithium can be used. It is a substance. Since the negative electrode active material having such a lithium ion storage / release potential can suppress the alloy reaction between aluminum or an aluminum alloy and lithium, it is possible to use aluminum or an aluminum alloy for a negative electrode current collector and a negative electrode related component. And For example, there are titanium oxide, lithium titanium oxide, tungsten oxide, amorphous tin oxide, tin silicon oxide, silicon oxide, etc. Among them, lithium titanium composite oxide is preferable. As the separator, a microporous film, a woven fabric, a non-woven fabric, a laminate of the same material or different materials among these can be used. Examples of the material for forming the separator include polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, and ethylene-butene copolymer.
非水電解液(図示しない)は外装缶1内に収容されており、電極群2に含浸されている。非水電解液は、非水溶媒に電解質(例えば、リチウム塩)を溶解させることにより調製される。非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、γ−ブチロラクトン(γ−BL)、スルホラン、アセトニトリル、1,2−ジメトキシエタン、1,3−ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、2−メチルテトラヒドロフラン等を挙げることができる。非水溶媒は、単独で使用しても、2種以上混合して使用してもよい。電解質としては、例えば、過塩素酸リチウム(LiClO4)、六フッ過リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)、六フッ化砒素リチウム(LiAsF6)、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)等のリチウム塩を挙げることができる。電解質は単独で使用しても、2種以上混合して使用してもよい。電解質の非水溶媒に対する溶解量は、0.2mol/L〜3mol/Lとすることが望ましい。
A non-aqueous electrolyte (not shown) is accommodated in the
図1に示すように、複数の正極導電タブ3は、正極の複数個所と電気的に接続されており、それぞれが電極群2の上側の端面から上向きに導出されている。一方、複数の負極導電タブ4は、負極の複数個所と電気的に接続されており、それぞれが電極群2の上側の端面から上向きに導出されている。正極導電タブ3には、例えば、正極の集電体を部分的に延出させたものを使用することができるが、正極と別体であっても良い。また、負極導電タブ4には、例えば、負極の集電体を部分的に延出させたものを使用することができるが、負極と別体であっても良い。
As shown in FIG. 1, the plurality of positive electrode
正極導電タブ3は、少なくとも先端部が重ね合わされた後、重ね合わされた部分の両方の最外層がU字状もしくは二つに折り曲げられた正極保護リード5で被覆されている。この正極保護リード5は正極導電タブ3に溶接によって固定されている。一方、負極導電タブ4は、少なくとも先端部が重ね合わされた後、重ね合わされた部分の両方の最外層がU字状もしくは二つに折り曲げられた負極保護リード6で被覆されている。この負極保護リード6は、負極導電タブ4に溶接によって固定されている。なお、導電タブと保護リードとの溶接方法には、レーザ溶接、超音波溶接、抵抗溶接等の方法が用いられるが、超音波溶接が好ましい。正極保護リード5の材質は、例えば、アルミニウムもしくはアルミニウム合金にすることができる。負極保護リード6の材質は、例えば、アルミニウムもしくはアルミニウム合金にすることができる。また、正極保護リード5の材質は、正極導電タブ3と同一の材質であることが好ましく、負極保護リード6の材質は、負極導電タブ4と同一の材質であることが好ましい。
The positive electrode
正極保護リード5の外側の一方の面には、四角形板状の正極中間リード7が溶接されている。正極中間リード7は、大きさを正極保護リード5との対向面積よりも大きくすることが望ましく、また、厚さについては正極リード15の厚さとの差が小さいことが望ましい。また、負極保護リード6の外側の一方の面には、四角形板状の負極中間リード8が溶接されている。負極中間リード8は、大きさを負極保護リード6との対向面積よりも大きくすることが望ましく、また、厚さについては負極リード14の厚さとの差が小さいことが望ましい。なお、溶接方法には、レーザー溶接、超音波溶接、抵抗溶接等の方法が用いられるが、超音波溶接が好ましい。正極中間リード7の材質は、例えば、アルミニウムもしくはアルミニウム合金にすることができる。負極中間リード8の材質は、例えば、アルミニウムもしくはアルミニウム合金にすることができる。また、正極中間リード7の材質は、正極導電タブ3と同一の材質であることが好ましく、負極中間リード8の材質は、負極導電タブ4と同一の材質であることが好ましい。
A square plate-like positive electrode
外装缶1の開口部は封口部材9によって封止されている。封口部材9は、図1に示すように、外装缶1の開口部を塞ぐ電池封口体10と、電池封口体10の外面(上面)にガスケット11を介して取り付けられた出力端子(リベット)12と、電池封口体10の内面(下面)に絶縁体13を介して取り付けられた負極リード14及び正極リード15とを備える。ガスケット11の材質としては、ポリプロピレン(PP)、熱可塑性フッ素樹脂等を挙げることができる。熱可塑性フッ素樹脂としては、例えば、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)等を挙げることができる。
The opening of the
電池封口体10は、アルミニウムまたはアルミニウム合金板材を素材にしたプレス成形品からなり、板面上にガスケット11の取付け用に貫通孔16が形成され、該貫通孔16の上面側の開口周縁には、ガスケット11用の受け座17が凹み形成されている。受け座17は、廻り止めのために円形以外の形状、例えば図1では四角形をしている。一方極端子としての正極端子18は、電池封口体10の上面側に凸状に張り出している。正極端子18の先端面は、廻り止めのために円形以外の形状、例えば図1では四角形をしている。また、圧力開放弁は、電池封口体10の上面における受け座17と正極端子18との間に位置する凹部内の底面に設けられたX字状の溝19を備え、ケース内圧が一定圧力を越えると溝19が破断して内圧を開放する役割を持つ。電解液注液口20は、電解液の注液後、封止栓21と弾性環状部材24により閉止される。この封止栓21は、電池封口体10に溶接される。
The
負極リード14は、絶縁体13の軸用貫通孔30と連通するように設けられ、少なくとも一部が円形以外の形状を持つ軸用貫通孔14cを有する第1のプレート部14aと、第1のプレート部14aから電極群2側に延出された第2のプレート部14bとを備え、L字型の断面形状を有するものである。第1のプレート部及び第2のプレート部は導電材料から形成されている。軸用貫通孔14cは、円形穴からなる。軸用貫通孔14cには、出力端子12の軸先端部24が挿入される。負極リード14の厚さは0.5〜1.5mmが望ましい。また、負極リード14の材質は、活物質の材質に合わせて変更される。負極活物質がチタン酸リチウムの場合、アルミニウムもしくはアルミニウム合金を使用することができる。
The
正極リード15は、四角形の板からなる第1のプレート部15aと、第1のプレート部15aから電極群2側に延出された第2のプレート部15bとを備える。第1のプレート部及び第2のプレート部は導電材料から形成されている。第1のプレート部15aと電池封口体10の下面と接触して正極端子18の周囲にレーザ溶接される。正極リード15の材質は、正極活物質の種類により変更されるものではあるが、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金を使用することができる。
The positive electrode lead 15 includes a first plate portion 15a made of a rectangular plate, and a second plate portion 15b extending from the first plate portion 15a to the
封口部材9の負極リード14の第2のプレート部14bに、図1及び図2に示すように、負極中間リード8がレーザ溶接され、かつ封口部材9の正極リード15の第2のプレート部15bに正極中間リード7がレーザ溶接される。正負極中間リード7,8を設けることによって、封口部材9と、電極群2の正負極導電タブ3,4との電気的接続が容易になる。すなわち、正負極導電タブ3,4を正負極保護リード5,6と中間リード7,8とで挟み、これらを超音波溶接により一体化した後、中間リード7,8を正負極リード14,15にレーザ溶接することによって、溶接の際に封口部材9に振動が加わらないため、封口部材9に設けられた圧力開放弁の溝19の破断を防止することができる。なお、保護リードを厚くすることができ、保護リードが溶接された導電タブをリード部材にレーザ溶接することが可能な場合、中間リードは用いなくても良い。
As shown in FIGS. 1 and 2, the negative electrode
封口部材と電極群との電気的接続を行った後、電池封口体10を外装缶1に内嵌したうえで、電池封口体10と外装缶1との嵌合面が溶接により封止される。最後に、電池封口体10の電解液注液口20から電解液を外装缶1内へ注液した後、図3(a)に示すように、封止栓21の栓体23を環状弾性部材24の内側空隙部分へ挿入し、注液口20に封止栓21を内嵌して溶接し、注液口20を封止することによって図1に示す電池が得られる。
After electrical connection between the sealing member and the electrode group, the
次に封止部材について説明する。図1に示すように、注液口は外装缶を密閉に封止する電池封口体に開口された1〜3mm程度の小さな径を有する孔である。 Next, the sealing member will be described. As shown in FIG. 1, the liquid injection port is a hole having a small diameter of about 1 to 3 mm opened in a battery sealing body that hermetically seals the outer can.
封止栓21は、図3(b)に示すように、平板状の蓋体22と蓋体の中央部に突出して設けられた栓体23とにより形成され、封止栓21の栓体23を環状弾性部材24の内側空隙部分へ挿入し、注液口20に封止栓21を内嵌して溶接し、注液口20を封止する。
As shown in FIG. 3B, the sealing
蓋体22は、電池封口体10の電解液注液口を覆う形で設置され、栓体23は電池封口体に開口された注液口へ環状弾性部材24の内側空隙部を通り挿入され、前記環状弾性部材24は注液口の側壁部分と蓋体と栓体とにより形成された封止栓に圧接されている。
The
蓋体22は、注液口へ圧入された栓体23を注液口内で保持できる剛性を備えていることが好ましい。そして、注液口を密閉するために、レーザ溶接等により固着される。その為、蓋体22の材質は電池封口体と同様の材質であることが好ましい。具体的には、本実施例においては、電池封口体と同質であるアルミニウムまたはアルミニウム合金が適している。
It is preferable that the
栓体は、蓋体と一体に形成されていても、別部品として蓋体へ固着されていてもよい。材質は特に限定されないが、蓋体と一体に形成されるのであれば同質となり、別部品としてとして形成されるのであれば、環状弾性部材を介して注液口の側壁部分と封止栓との密閉を保持することから、剛性を備えていることが好ましい。そして、栓体は直接電解液に接することや、電池が過充電等の何らかの外的な不具合により発熱等した場合に備え、耐電解液性、耐熱性を有する材料が好ましい。具体的には、蓋体と同様の材質が適している。 The plug body may be formed integrally with the lid body or may be fixed to the lid body as a separate part. The material is not particularly limited, but if it is formed integrally with the lid, it will be of the same quality, and if it is formed as a separate part, the side wall portion of the liquid inlet and the sealing plug will be connected via an annular elastic member. In order to maintain the sealing, it is preferable to have rigidity. The plug body is preferably made of a material having an electrolytic solution resistance and a heat resistance in preparation for direct contact with the electrolytic solution or when the battery generates heat due to some external trouble such as overcharge. Specifically, the same material as the lid is suitable.
環状弾性部材24は、電極群を内蔵した電池容器の中へ注液口から電解液が注液され、その後、注液口へ配設される。このため、環状弾性部材は直接電解液に接することや、電池が過充電等の何らかの外的な不具合により発熱等した場合に備え、耐電解液性、耐熱性を有する材料が好ましい。具体的には、EPゴム、EPDM、シリコン系ゴム、ポリプロピレン、ポリエチレン等を使用することができる。特に、EPゴム、EPDMが好ましいい。
The annular
環状弾性部材の形状は、図4(a)に示すように、断面円形のリング状となっている。そして、この環状弾性部材と組み合わされる封止栓は、封止栓の蓋体の栓体外形から外方向へ伸びる鍔部の長さが、環状弾性部材のリング状部分の直径よりも長く設定される。封止栓の蓋体の栓体外形から外方向へ伸びる鍔部の長さが、環状弾性部材のリング状部分の直径の2倍以上であることが好ましい。但し、封止栓の蓋体の大きさは、密閉形電池の封口部材の外形からはみ出さない寸法であれば特に限定されない。 The shape of the annular elastic member is a ring shape with a circular cross section, as shown in FIG. In the sealing plug combined with the annular elastic member, the length of the collar portion extending outward from the outer shape of the lid body of the sealing plug is set longer than the diameter of the ring-shaped portion of the annular elastic member. The It is preferable that the length of the collar portion extending outward from the outer shape of the lid body of the sealing plug is twice or more the diameter of the ring-shaped portion of the annular elastic member. However, the size of the lid of the sealing plug is not particularly limited as long as it does not protrude from the outer shape of the sealing member of the sealed battery.
図4(a)に示す断面円形のリング状の環状弾性部材について説明したが、図4(b)〜(c)に示すように断面形状が、楕円形や、六角形などの多角形とすることもできる。 The ring-shaped annular elastic member having a circular cross section shown in FIG. 4A has been described. However, as shown in FIGS. 4B to 4C, the cross-sectional shape is an oval or a polygon such as a hexagon. You can also.
(実施例1)
外装缶1にはアルミニウム板を絞り成形した縦20mm、横100mm、高さ110mm、缶壁厚さ0.5mmの角形の外装缶を用いた。次に、正極としてLiCoO2を主活物質とし帯状の集電体へ塗布し作成した正極板と負極としてLi4+xTi5O12(xは−1≦x≦3)で表されるスピネル構造を有するチタン酸リチウムを主活物質とし帯状の集電体へ塗布し作成した負極板とをセパレータを介し捲回状とした電極群2を作成し、電極群2から延出する正極タブ3と正極端子18とを正極保護リード5、正極中間リード7と正極リード15を介して溶接し、同様に、一方の負極タブ4と負極端子12とを負極保護リード6、負極中間リード8と負極リード14を介して溶接した後、電極群2を外装缶1内に挿入し、該外装缶開口部に電池封口体10を嵌合し、嵌合部をレーザ溶接して一体化した。
(Example 1)
As the
非水電解液として、エチレンカーボネート(EC)とγ−ブチロラクトン(GBL)が体積比(EC:GBL)で1:2の割合で混合された有機溶媒に、リチウム塩のLiBF4を1.5mol/L溶解させ、液状の非水電解質(非水電解液)を調製し、上述により得られた電池半製品を減圧下に置き、この非水電解液を電解液注液口20より注液した後、該注液口を封止栓21で閉止した後、封止栓21の周囲をレーザ溶接して電池封口体10に溶接することにより、縦20mm、横100mm、高さ110mmで、容量6000mAhの密閉型の角型リチウムイオン二次電池を作製した。
As a non-aqueous electrolyte, 1.5 mol / L of lithium salt LiBF4 was mixed with an organic solvent in which ethylene carbonate (EC) and γ-butyrolactone (GBL) were mixed at a volume ratio (EC: GBL) of 1: 2. After dissolving, preparing a liquid non-aqueous electrolyte (non-aqueous electrolyte), placing the battery semi-product obtained as described above under reduced pressure, and pouring this non-aqueous electrolyte from the
封止栓21は、図3(a)〜(b)に示すように、平板状の蓋体22と蓋体の中央部に突出して設けられた栓体23とにより形成されている。
As shown in FIGS. 3A to 3B, the sealing
蓋体22は、封口電池封口体10の電解液注液口を覆う形で設置され、栓体23は電池封口体に開口された注液口へ環状弾性部材24の内側空隙部を通り挿入され、前記環状弾性部材24は注液口の側壁部分と蓋体と栓体とにより形成された封止栓に圧接されている。
The
封止栓21は、全体の高さ2.5mm、蓋体の直径は8mm、蓋体の板厚は0.3mm、栓体の先端部23aの外径は2.1mm、根元部分23bの外径は2.4mmとし、環状弾性部材24の外径は3mm、内径は、2.2mmとしリング状部の断面形状は円形とし、円形部の直径は、0.4mmとした。この場合、環状弾性部材24は、弾性を持たせるためにゴム製(例えば、EPゴム等)とされている。また、封止栓21は、外装缶1の材質に等しいアルミニウム製とされている。
The sealing
(実施例2)
環状弾性部材を、図4(b)示すよう、リング状部の断面形状を楕円形とし環状弾性部材25の外径は3mm、内径は、2.2mmとし、断面楕円形の長径を0.6mm、短径を0.4mmと変更した以外は実施例1と同様な構成の密閉形電池を作製した。
(Example 2)
As shown in FIG. 4B, the annular elastic member has an elliptical cross-sectional shape, the outer diameter of the annular
(実施例3)
環状弾性部材を、図4(c)示すよう、リング状部の断面形状を六角形とし環状弾性部材26の外径は3mm、内径は、2.2mmとし、断面六角形の中心から頂点までを0.25mmと変更した以外は実施例1と同様な構成の密閉形電池を作製した。
(Example 3)
As shown in FIG. 4 (c), the annular elastic member has a hexagonal cross section, and the annular
(実施例4)
図5に示すように、封止栓31を、弾性を有するゴム製の栓体33と、この栓体33を保持して電池封口体10に溶着される金属製の蓋体32とから形成され、栓体は樹脂の中実状となり、栓体33は金属製の蓋体32に接着されるために所定の面積を有する根元部と根元部からテーパー状にすぼまるように先端部へ形成された円錐台形とし、封止栓の形状は実施例1と同じとした。また、蓋体32としては外装缶1の材質に等しいアルミニウム製とされている。そして、蓋体32に栓体33を接着するには、まず、蓋体32にポリオレフィン系接着剤をスクリーン印刷などにより塗布しておき、これを加硫型に入れて、蓋体22の上にゴムを加硫して栓体23を形成するようにしている。上記の封止栓31を使用した以外は、実施例1と同様な構成の密閉形電池を作製した。
Example 4
As shown in FIG. 5, the sealing plug 31 is formed of an elastic rubber plug 33 and a metal lid 32 that holds the plug 33 and is welded to the
(比較例1)
図6に示すように、封止栓が蓋体42と、栓体内が樹脂で充填された中実状である栓体43で形成されている以外は実施例1と同様な構成の密閉形電池を作製した。
(Comparative Example 1)
As shown in FIG. 6, a sealed battery having the same configuration as that of Example 1 except that the sealing plug is formed of a
上記実施例及び比較例について、密閉形電池の製造設備により電池を製造し、その際の封止栓供給状態について確認した。外装缶開口部に電池封口体を嵌合し、嵌合部をレーザ溶接して一体化した電池半製品を減圧下に置き、電解液注液口より非水電解液を注液した後、注液口を封止栓で閉止した後、封止栓の周囲をレーザ溶接し密閉形電池を完成した。この封止栓を電池封口体に溶接する工程において、10000個の電池について注液口への封止栓の圧入状態、蓋体と電池封口体との密着状態について観察し、封止栓が浮いているもの、注液口へ圧入されていないものを不良とした。 About the said Example and comparative example, the battery was manufactured with the manufacturing equipment of a sealed battery, and the sealing plug supply state in that case was confirmed. A battery sealing body is fitted into the opening of the outer can, and the battery semi-finished product integrated by laser welding of the fitting part is placed under reduced pressure. After pouring a non-aqueous electrolyte from the electrolyte inlet, After the liquid port was closed with a sealing plug, the periphery of the sealing plug was laser welded to complete a sealed battery. In the process of welding the sealing plug to the battery sealing body, the sealing plug is pressed into the injection port and the contact state between the lid and the battery sealing body is observed for 10,000 batteries, and the sealing plug is floated. And those that were not press-fitted into the injection port were regarded as defective.
次に、完成した密閉形電池の3000個についてリーク試験を行い、電池の密閉性について評価した。リーク試験は、完成した密閉形電池を温度60℃、湿度90%Rhの高温高湿槽へ3ケ月貯蔵する高温高湿貯蔵試験を行い、蓋体と電池封口体との間の溶接部分から電解液の這い上がりなどのリーク不良がないかを確認し評価する。電解液注液後の蓋体と電池封口体との溶接は、栓体により十分に密閉されていないと蓋体と電池封口体とをレーザ溶接する際、電池内へ注液された電解液がレーザ溶接による熱により蒸気化し溶接部分に電池内から電池外部へと目視では確認できない小さなピンホールやブローホールを作り、電池内部から電解液が這い上がるリーク不良を起こしてしまう。上述の工程不良とリーク不良についてそれぞれの不良率をまとめたものが表1である。
表1から明らかなように、実施例の電池では、比較例の電池と比べてリーク不良率及び封止栓供給工程不良率が大幅に低下している。実施例の電池でリーク発生率が低いのは、注液口20と封止栓21との間における封止不良の発生が少ないことを示している。特に、環状弾性部材を用いることで、蓋体と栓体との接合位置がずれている場合においても、栓体が注液口へ十分圧入され蓋体と電池封口体との密着性が確保されることで、封止栓と電池封口体との溶接が十分に行われ確実に封止することができる。
As is clear from Table 1, in the battery of the example, the leak failure rate and the sealing plug supply process failure rate are significantly reduced as compared with the battery of the comparative example. The low leak rate in the battery of the example indicates that the occurrence of poor sealing between the
比較例で封止栓供給不良率が高いのは、封止栓21を連続供給する際に封止栓の蓋体と栓体との接合位置が、蓋体の中心部からずれている、栓体の外形寸法と注液口の内径寸法にばらつきがある、などにより、栓体と注液口の嵌合範囲も狭く、きつくて嵌合ができないもの、嵌合はできるがゆるくて密閉性を確保できないものなどが、供給不良を生じた原因である。
The sealing plug supply failure rate in the comparative example is high because when the sealing
一方、実施例で封止栓供給不良率が低いのは、注液口へ封止栓を圧入する際、蓋体と栓体との接合位置がずれている場合においても、注液口と栓体との間を環状弾性部材により密着され、封止栓により注液口が密閉されるからである。 On the other hand, the sealing plug supply failure rate in the examples is low when the sealing plug is press-fitted into the liquid injection port, even when the joining position of the lid body and the plug body is shifted. This is because the annular elastic member is in close contact with the body, and the liquid injection port is sealed by the sealing plug.
以上のように本実施形態では、密閉形電池用電池封口体に開設された注液口を封止する際に用いる封止栓を、電池封口体の表面上に注液口を覆う状態で固着される蓋体と栓体とで構成し、栓体は電池封口体に開口された注液口へ環状弾性部材の内側空隙部を通り挿入される。 As described above, in this embodiment, the sealing plug used when sealing the liquid injection port established in the battery sealing body for a sealed battery is fixed on the surface of the battery sealing body in a state of covering the liquid injection port. The plug body is composed of a lid body and a plug body, and the plug body is inserted into the liquid injection port opened in the battery sealing body through the inner space of the annular elastic member.
環状弾性部材は注液口の側壁部分と蓋体と栓体とにより形成された封止栓に圧接されている。 The annular elastic member is pressed against a sealing plug formed by a side wall portion of the liquid injection port, a lid body, and a plug body.
このようにして注液口を封止すると、封止栓と電池封口体の注液口の内壁とが環状弾性部材により密閉することができ栓体の上に配置された蓋体と電池封口体とをレーザ溶接する前に気密性を確保することができる。 When the liquid injection port is sealed in this way, the sealing plug and the inner wall of the liquid injection port of the battery sealing body can be sealed by the annular elastic member, and the lid body and the battery sealing body arranged on the plug body Airtightness can be ensured before laser welding.
封止栓と電池封口体の注液口との間に環状弾性部材を配置することによって、封止栓の蓋体と栓体との接合位置が、蓋体の中心位置からずれていた場合においても、環状弾性部材により、一定の圧力で注液口へ栓体が十分に挿入されるため、栓体と電解液の注液口の内壁とが環状弾性部材を介して密着することで、封止栓が電池封口体と密着し、封止栓と電池封口体との溶接が十分行われる。これにより製造された密閉形電池は、漏液がなく長期信頼性を確保できる。 When the annular elastic member is disposed between the sealing plug and the liquid injection port of the battery sealing body, the joining position of the sealing plug lid body and the plug body is shifted from the center position of the lid body. In addition, since the plug body is sufficiently inserted into the liquid injection port at a constant pressure by the annular elastic member, the plug body and the inner wall of the electrolyte liquid injection port are in close contact with each other through the ring elastic member, so that the sealing is performed. The stopper plug comes into close contact with the battery sealing body, and the sealing stopper and the battery sealing body are sufficiently welded. The sealed battery thus manufactured has no leakage and can ensure long-term reliability.
つまり、本実施の形態によれば、封止栓挿入不良を低減し、密着性をあげたことによって漏液不良も低減し、信頼性の高い密閉形電池を提供することができる。このため、ヒートサイクルや大電流用途等において液漏れの無い信頼性に優れた密閉型の電池を提供でき、特にハイブリッド車や電気自動車に搭載する車載用二次電池、電力平準化に使用される電力貯蔵用二次電池として好適なものとなる。 In other words, according to the present embodiment, it is possible to provide a highly reliable sealed battery by reducing the sealing plug insertion failure and reducing the leakage due to the increased adhesion. For this reason, it is possible to provide a sealed battery excellent in reliability with no liquid leakage in heat cycle, large current applications, etc., and is particularly used for in-vehicle secondary batteries mounted on hybrid cars and electric cars, and power leveling. This is suitable as a secondary battery for power storage.
なお、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 The above-described embodiment is not limited to the above-described embodiment, and the constituent elements can be modified and embodied without departing from the spirit of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
1…外装缶、2…電極群、3…正極導電タブ、4…負極導電タブ、5…正極保護リード、6…負極保護リード、7…正極中間リード、8…負極中間リード、9…封口部材、10…電池封口体、11…ガスケット、12…出力端子、13…絶縁体、14…負極リード、15…正極リード、16…貫通孔、17…受け座、18…正極端子、19…圧力開放弁、20…電解液注液口、21,31,41…封止栓、22,32,42…蓋体、23,33,43…栓体、24…環状弾性部材
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記封止栓は、前記電池封口体若しくは前記外装缶に設けられた前記注液口を蓋う状態で固着される蓋体と、前記蓋体に支持された栓体とで形成され、前記注液口と前記注液口へ覆うように配置された前記封止栓との間に環状弾性部材を備えていることを特徴とする密閉形電池。 An outer can, an electrode group housed in the outer can and including a positive electrode and a negative electrode, a battery sealing body attached to an opening of the outer can, and the outer casing provided in the battery sealing body or the outer can A sealed battery comprising a liquid injection port for injecting an electrolyte solution therein and a sealing plug for sealing the liquid injection port,
The sealing plug is formed of a lid body fixed in a state of covering the liquid injection port provided in the battery sealing body or the outer can, and a plug body supported by the lid body, A sealed battery comprising an annular elastic member between a liquid port and the sealing plug disposed so as to cover the liquid injection port.
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