JP2012028246A - 二次電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】かしめ部15dの周縁部には、薄肉平坦部15eが形成される。薄肉平坦部15eは、レーザ溶接によって、必要充分な強度で、軸部15aを正極外部端子13に固着し得る、最小限の面積、個数に設定され、局所的、間欠的に形成される。薄肉平坦部は、かしめ部の周縁部全周には形成されないので、薄肉になっていない部分が残り、かしめ部全体としてのかしめ強度は高い。車載用のリチウム二次電池では、使用中に振動荷重および衝撃荷重が電池に作用する。特に、組電池を構成した際に、正極外部端子は隣の単電池と接続されるため、正極外部端子のかしめ部には大きな荷重が作用する。かしめ部15dの強度を高めることにより、このような荷重に耐え得る組電池を構成し得る。
【選択図】 図9
Description
[全体構成]
図3に示すように、二次電池100は、缶33に蓋組立体35を挿入した後に、缶33を密封して構成される。蓋組立体35は、図2に示すように、蓋・端子組立体200に捲回群6を組み付けたもので、蓋・端子組立体200は、図12に示すように、蓋11に、正負極外部端子13、32および正負極集電板14、31を装着したものである。蓋11には、注液口11bが設けられ、缶33の密封後、注液口11bから缶33内に電解液(図示省略)が注入され、その後、注液口11bには注液栓34が封止溶接される。
図2に示すように、蓋組立体35は、蓋・端子組立体200と、蓋・端子組立体200における正負極集電板14、31に接続された捲回群6とで構成されている。正負極集電板14、31は、捲回群6の両端に露出する正負極箔1、3に溶接されている。
図1に示すように、捲回群6は、セパレータ5を挟んで正極箔1と負極箔3とを扁平形状に捲回して構成されている。正極箔1は厚さ30μmのアルミニウムであり、負極箔3は厚さ15μmの銅である。また、セパレータ5は多孔質のポリエチレン樹脂である。正極箔1の両面には正極活物質2が塗布されており、負極箔3の両面には負極活物質4が塗布されている。捲回群6の正極活物質2と負極活物質4との間で電力を充放電する。
図2〜図12を参照して蓋・端子組立体200について詳細に説明する。
とくに図12に示すように、蓋・端子組立体200は、蓋11と、正負極集電板14、31と、正負極接続端子15、16と、ガスケット10と、絶縁部材12と、正負極外部端子13、32とを備え、後述する工程で一体化されている。正負極集電板14、31は、捲回群6の軸方向両端部の側面形状に沿って折曲された金属板であり、正負極箔1、3の材質と同じ、アルミニウム、銅よりなる。
図4、5に示されるように、正極集電板14と正極接続端子15は予め溶接部20にて一体化されている。蓋11には、正極接続端子15を挿通する貫通孔11aが穿設されている。正極接続端子15は、貫通孔11aに挿入されて蓋11の外側に突出する軸部15aと、軸部よりも大径の頭部15fとを有する。正極接続端子15は、軸部15aにガスケット10を嵌装した状態で貫通孔11aに挿入され、蓋・端子組立体200が製作された後、ガスケット10は頭部15fによって蓋11の内面に圧接される。すなわち、ガスケット10には貫通孔10aが穿設され、正極接続端子15の軸部15aは貫通孔10aに挿入され、蓋11の下面側から軸部15aが蓋11の貫通孔11aを貫通している。貫通後は、ガスケット10に頭部15fが圧接され、正極接続端子15と蓋11の隙間がシールされる。
蓋・端子組立体200の3段階のかしめ工程を、正極側を例にとり、詳述する。
図5に示すように、軸部15aの先端部は筒状部15bとされ、先端に向かって開口する有底穴15gが形成されている。
図6に示すように、3段階のうちの1回目のかしめ工程では、平面的な金型21で頭部15fが支持された状態で、有底穴15gに先端円錐形状の金型22が圧入される。これにより、筒状部15bが押し拡げられる。こうして、正極集電板14、ガスケット10、正極外部端子13、絶縁部材12が蓋11に対して仮止めされる。
図7に示すように、2回目のかしめ工程では、平面的な金型23で頭部15fが支持された状態で、筒状部15bに、先端に環状溝24aが形成された金型24が押圧される。このとき、環状溝24a内で筒状部15bが略円盤状に押し拡げられ、拡径されることによって、略円盤状のかしめ部15dが形成される。これによって、正極集電板14、ガスケット10、正極外部端子13、絶縁部材12が蓋11に対して締め付け固定され、一体化される。
図8に示すように、3回目のかしめ工程では、平面的な金型25で頭部15fが支持された状態で、かしめ部15dの周縁に、金型24を圧接する。金型24は、先端に複数(例えば、円周方向に均等に4個)の円形の突起部26aが形成されており、かしめ部15dの周縁部に、突起部26aによる円形の圧痕(薄肉平坦部)15eが等間隔に4つ形成される。
3段階のかしめ工程を経た蓋・端子組立体200は、まず、正極側の溶接を行う。
図10、図11に示すように、レーザ溶接により、正極接続端子15と正極外部端子13とが電気的に接続され、薄肉平坦部15eに溶接部30が形成される。前述のとおり、かしめ部15dは充分なかしめ強度を有するので、溶接で溶着強度に配慮する必要はない。
負極側は、正極側と同様、ガスケット10、蓋11、絶縁部材12および負極外部端子32を負極接続端子16によりかしめ固定した後、レーザによるスポット溶接で、負極接続端子16と負極外部端子32とを溶接する。負極接続端子16と負極外部端子32はいずれも銅製であるため、レーザに対する反射率がアルミニウムより低く、例えば、50Jのエネルギーでスポット溶接する。
本発明による二次電池の第2実施形態を図13を参照して説明する。なお、図中、第1実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、相違点を主に説明する。
第2実施形態の二次電池は、薄肉平坦部の個数を第1実施形態の二次電池よりも少数の3個としたものである。
3回目のかしめ工程では、軸部17aに形成されたかしめ部17dに対して、3個の薄肉平坦部17eを形成し、さらに、第1実施形態と同様の溶接工程によって、薄肉平坦部17eに溶接部30を形成する。
本発明による二次電池の第3実施形態を図14を参照して説明する。なお、図中、第1、第2実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、相違点を主に説明する。
第3実施形態は、薄肉平坦部の個数を第1実施形態よりも少数の1個としたものである。
3回目のかしめ工程では、軸部17aに形成されたかしめ部17dに対して、1個の薄肉平坦部17eを形成し、さらに、第1実施形態と同様の溶接工程によって、薄肉平坦部17eに溶接部30を形成する。
本発明による二次電池の第4実施形態を図15、図16を参照して説明する。なお、図中、第1、第2実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、相違点を主に説明する。
第4実施形態は、第2実施形態と同様の溶接部配列において、薄肉平坦部の形状を楕円形としたものである。
3回目のかしめ工程では、軸部17aに形成されたかしめ部17dに対して、3個の楕円形の薄肉平坦部17fを形成する。3回目のかしめ工程では、先端に3個の楕円形の突起部26aが形成された金型26(図8参照)を使用する。その後、第1実施形態と同様の溶接工程によって、薄肉平坦部17fに楕円形の溶接部30を形成する。
本実施形態は、第1実施形態の効果に加え、溶接工程の製造コストを低減でき、かつ電気抵抗が比較的小さいという効果を奏する。
第2、第3実施形態では、溶接部30の位置を、貫通孔13bに面した側、あるいは近接した位置に配置したが、他の電池との接続手段として、溶接ボルトその他の手段が採用されていた場合には、溶接部30はこの接続手段に面した側、あるいは近接した位置に配置するのがよい。
2:正極活物質
3:負極箔
4:負極活物質
5:セパレータ
6:捲回群
10:ガスケット
10a:貫通孔
11:蓋
11a:貫通孔
11b:注液口
12:絶縁部材
12a:貫通孔
13:正極外部端子
13a:貫通孔
13b:貫通孔
14:正極集電板
15:正極接続端子
15a:軸部
15b:筒状部
15d:かしめ部
15e:薄肉平坦部
15f:頭部
15g:有底穴
16:負極接続端子
17:正極接続端子
17a:軸部
17d:かしめ部
17f:薄肉平坦部
30:溶接部
21:金型
22:金型
23:金型
24:金型
24a:環状溝
25:金型
26:金型
26a:突起部
31:負極集電板
32:負極外部端子
32b:貫通孔
33:缶
34:注液栓
35:蓋組立体
100:二次電池
200:蓋・端子組立体
Claims (5)
- 電気を充放電する捲回群と、
開口部を有し、前記捲回群が収納される缶と、
前記缶の開口部に溶接されて、前記開口部を封止する蓋と、
前記捲回群に電気的に接続され、かつ前記蓋を貫通して、前記蓋の外側に突出する正極接続端子および負極接続端子と、
前記蓋の外側で、前記正極接続端子および前記負極接続端子に、それぞれ接続された正極外部端子および負極外部端子と、
前記正極外部端子および前記負極外部端子を前記蓋に対して電気的に絶縁する絶縁部材と、
前記正極接続端子および前記負極接続端子と、前記蓋との隙間をシールするガスケットとを備え、
前記正極接続端子および前記負極接続端子には、前記蓋の外側で拡径されたかしめ部が形成され、前記かしめ部には、レーザスポット溶接が可能な薄肉平坦部が局所的に形成され、前記薄肉平坦部がレーザスポット溶接されていることを特徴とする二次電池。 - 請求項1に記載の二次電池において、
前記薄肉平坦部を複数形成したことを特徴とする二次電池。 - 請求項2に記載の二次電池において、
前記薄肉平坦部は、前記正極外部端子および負極外部続端子の、他の電池との接続手段が面する側に配置されたことを特徴とする二次電池。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の二次電池において、
前記薄肉平坦部は円形であることを特徴とする二次電池。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の二次電池において、
前記薄肉平坦部は楕円形であることを特徴とする二次電池。
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