JP2014010992A - 密閉型電池及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】密閉型電池の製造工程を簡素化する。
【解決手段】本発明の第一の態様は、外装の内部から外部に延出される集電端子を、絶縁体を介して金属端子にかしめることによって、前記集電端子及び前記金属端子を前記外装に固定する密閉型電池に関する。前記絶縁体は、前記金属端子の周囲を囲む壁部を有し、その壁部の高さは、当該絶縁体の底部の高さよりも大きく、かつ、当該絶縁体の底部の高さと前記金属端子の厚みとの和以下であり、前記壁部の幅と高さとの和が１［ｍｍ］以上であることを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、密閉型電池に関する。

特許文献１には、電極体に接続される集電端子の一部をかしめることによって、集電端子を金属端子及び蓋に固定する電極構造が開示される。集電端子及び金属端子と蓋との間には絶縁体が配置され、これらの間の絶縁性が確保されている。

特開２００８−１９２５５２号公報

特許文献１における絶縁体は、金属端子の側面を取り囲む壁部を有する。また、壁部の高さは金属端子と蓋との絶縁性をより確実にするために、金属端子の上面よりも高くなるように設定されている。
しかしながら、絶縁体の壁部が金属端子よりも高いことにより、かしめ、洗浄等の作業が煩雑になっていた。

本発明の第一の態様は、外装の内部から外部に延出される集電端子を、絶縁体を介して金属端子にかしめることによって、前記集電端子及び前記金属端子を前記外装に固定する密閉型電池に関する。前記絶縁体は、前記金属端子の周囲を囲む壁部を有し、その壁部の高さは、当該絶縁体の底部の高さよりも大きく、かつ、当該絶縁体の底部の高さと前記金属端子の厚みとの和以下であり、前記壁部の幅と高さとの和が１［ｍｍ］以上であることを特徴とする。

前記密閉型電池では、前記集電端子のかしめられた部位の周縁部は、溶接することにより、前記金属端子と部分的に溶接接合されることが好ましい。

本発明の第二の態様は、外装と、前記外装を貫通して外部へ延出されるリベットを有する集電端子と、前記集電端子のリベットをかしめることによって当該集電端子と接続される金属端子と、前記外装と金属端子の間に設けられ、前記金属端子の周囲を囲む壁部を有する絶縁体と、を具備する密閉型電池を製造する方法に関する。前記絶縁体を、前記壁部の高さが、当該絶縁体の底部の高さよりも大きく、かつ、当該絶縁体の底部の高さと前記金属端子の厚みとの和以下となるように形成するとともに、前記壁部の幅と高さとの和が１［ｍｍ］以上となるように形成することを特徴とする。

前記製造方法では、前記集電端子のリベットをかしめて、かしめ部を形成し、前記かしめ部の周縁部を部分的に溶接することによって、前記かしめ部と前記金属端子とを溶接接合することが好ましい。

本発明によれば、かしめ、洗浄等の作業の煩雑化を防ぎ、製造工程を簡素化できる。

密閉型電池の斜視図である。 蓋集合体を示す斜視図である。 端子取出し部の端面図であり、図２のＡ−Ａ線矢視図である。 リベットのかしめを示す図であり、図２のＢ−Ｂ線矢視図である。 かしめ部の溶接を示す図である。 金属端子と絶縁体の壁部との寸法関係を示す図である。 かしめ時の金属端子の押さえ範囲を示す平面図である。 溶接時のスパッタの動きを表す図である。 洗浄時の金属異物の動きを表す図である。 金属端子と絶縁体の壁部との寸法関係を示す図である。 金属端子と絶縁体の壁部との寸法関係を示す図である。

図１は、密閉型電池１の概略構成を示す。密閉型電池１は、繰り返し充放電可能な電池であり、例えば角型のリチウムイオン二次電池である。
密閉型電池１は、外装２と、その内部に収容される電極体３とを具備する。外装２は、電極体３を収容する容器４と、容器４の開口を塞ぐ蓋５とによって構成され、容器４と蓋５を接合することにより外装２が密閉される。蓋５には、電極体３と接続される正極及び負極の端子６がそれぞれ外方に突出するように固定される。

電極体３は、正極集電板、セパレータ、及び、負極集電板を積層し、巻回して構成される巻回体である。正極集電板及び負極集電板の表面には、正極及び負極の電極合剤がそれぞれ塗布されている。リチウムイオン二次電池では、リチウムイオンを含む正極活物質、導電助剤等を含有する正極合剤が正極集電板に塗布され、炭素系材料を含む負極活物質を含有する負極合剤が負極集電板に塗布される。
電極体３は、非水電解液を含浸させることにより、繰り返し充放電可能な充放電要素として機能する。

図２及び図３に示すように、端子６は、電極体３と接続され、その一部が蓋５を貫通して外部に延出される集電端子１０、集電端子１０と当接接続される金属端子１１、及び、金属端子１１から外方に向けて突出して設けられる外部端子１２を含む。端子６と蓋５との間には、絶縁体１３及びガスケット１４が設けられ、これらの間の絶縁性及び蓋５の端子取り出し部における気密性が確保される。
端子６を蓋５に固定することにより、これらの構成部品を含む蓋集合体として組み立てられる。

集電端子１０は、電極体３と接合されており、その一部を蓋５の外方に取り出した状態で金属端子１１と接続される。また、集電端子１０と蓋５の間には、絶縁体１３及びガスケット１４が設けられ、外装２の気密性が確保されるとともに、集電端子１０と蓋５との絶縁性が確保されている。
金属端子１１は、一端側で集電端子１０と接続され、他端側で外部端子１２と接続される。金属端子１１は、側面視Ｚ形状に屈曲した平板端子である。金属端子１１と蓋５の間には絶縁体１３が配置され、金属端子１１と蓋５との絶縁性が確保されている。
外部端子１２は、金属端子１１と接続される。外部端子１２は金属端子１１から外方にむけて突出するように設けられ、その突出部において外部機器と接続可能である。

絶縁体１３は、金属端子１１と蓋５の間に配置される。言い換えれば、蓋５上に絶縁体１１を配置し、その上に金属端子１１を載置している。
絶縁体１３の周縁部には、金属端子１１の側面に沿って延出される壁部１３ａが設けられる。つまり、絶縁体１３は、金属端子１１と蓋５の沿面距離を確保しつつ、金属端子１１の位置ずれを防止している。
ガスケット１４は、集電端子１０と蓋５の間に配置されており、電池内側での絶縁と、蓋５の開口における気密性を確保するためのシール部材である。

図４（ａ）に示すように、集電端子１０は、先端部にリベット１０ａを有する。リベット１０ａは、ガスケット１４、蓋５、絶縁体１３及び金属端子１１を貫通して蓋５の外方まで延出される。図４（ｂ）に示すように、本かしめの前にプレスかしめすることにより、リベット１０ａの先端部を広げて荒加工した上で、図４（ｃ）に示すように、リベット１０ａの延出端部をロータリかしめによりかしめることによってかしめ部２０が形成される。そして、かしめ部２０に働く圧縮力によって集電端子１０と金属端子１１が当接した状態で接続される。また、かしめ部２０の圧縮力は、ガスケット１４に面圧として働き、これにより蓋５の端子取り出し部における気密性が確保される。

図５に示すように、かしめ部２０の外周端部において、レーザ溶接によって複数個所に溶接部３０が形成される。かしめ後に溶接接合することによって、集電端子１０と金属端子１１の接合を確実にしてかしめ部２０の抵抗を低減するとともに、これらの間の導電性を確保している。

図６は、絶縁体１３の壁部１３ａと金属端子１１との寸法関係を示している。
絶縁体１３の壁部１３ａの高さＨは、絶縁体１３の底部の高さＤ１よりも大きくなるように、かつ、絶縁体の底部の高さＤ１と金属端子１１の厚みＤ２の和よりも小さくなるように形成される。また、壁部１３ａの幅Ｗは、幅Ｗと高さＨとの和が１［ｍｍ］以上となるように設定される。
ただし、壁部１３ａの高さＨは、絶縁体１３において、集電端子１０が金属端子１１にかしめ接続される部位周囲の絶縁体１３の側面の高さとして定義され、幅Ｗはその部位における壁部１３ａの側面方向の大きさとして定義される。また、絶縁体１３の底部の高さＤ１は、金属端子１１が載置される部位における絶縁体１３の厚みであり、金属端子１１の厚みＤ２は、その部位における金属端子１１の厚みを示す。

つまり、壁部１３ａは、下記の条件（１）から（３）をすべて満たすように形成されている。
（１）Ｈ＞Ｄ１
（２）Ｈ＋Ｗ≧１［ｍｍ］
（３）Ｈ≦Ｄ１＋Ｄ２

以上のような条件で壁部１３ａを形成することにより、下記のような効果が得られる。
（１）少なくとも壁部１３ａが金属端子１１の下面よりも高い位置に存在することにより、金属端子１１の周囲と壁部１３ａが接触可能となり、壁部１３ａによる金属端子１１の位置決めが確実に行われる。
（２）金属端子１１と蓋５との間の沿面距離が確保されることにより、これらの絶縁が確実なものとなる。
（３）壁部１３ａの高さを金属端子１１の上面よりも低くすることにより、かしめ時に金属端子１１を押さえる範囲を壁部１３ａ上に延長することができ、広い押さえ面積を確保した状態でかしめ部２０を形成でき、変形を防止できる（図７参照）。かしめ部２０の周縁部をレーザ溶接する際に、溶接部３０の側方に絶縁体１３が存在しないため、スパッタによる焦げを防げる（図８参照）。溶接後に金属端子１１をシャワー洗浄する際に、金属端子１１上に残る金属異物を側方に押し出して確実に除去できる（図９参照）。
以上のように絶縁体１３の壁部１３ａを設定することによって、密閉型電池１を製造する際のかしめ、洗浄等の工程の煩雑化を防ぎ、製造工程を簡素化できる。

また、図１０及び図１１に正極と負極で金属端子１１の厚みが異なる場合の寸法関係の取り扱いを示す。図１０は、共通の絶縁体１３を用いた場合、図１１は、壁部１３ａの条件が異なる絶縁体１３を用いた場合の実施形態を示す。

図１０に示す場合は、厚みが小さい側の金属端子１１の厚みＤ３（Ｄ２＞Ｄ３）を用いて、壁部１３ａの寸法を以下のように設定する。
（１）Ｈ＞Ｄ１
（２）Ｈ＋Ｗ≧１［ｍｍ］
（３）Ｈ≦Ｄ１＋Ｄ３（ただし、Ｄ２＞Ｄ３）

図１１に示す場合は、それぞれの金属端子１１の厚みＤ２、Ｄ３に応じて、壁部１３ａの寸法（高さをそれぞれＨ２、Ｈ３と定義する）を以下のように設定する。
（１）Ｈ２＞Ｄ１
（２）Ｈ２＋Ｗ≧１［ｍｍ］
（３）Ｈ２≦Ｄ１＋Ｄ２
（４）Ｈ３＞Ｄ１
（５）Ｈ３＋Ｗ≧１［ｍｍ］
（６）Ｈ３≦Ｄ１＋Ｄ３

１：密閉型電池、２：外装、３：電極体、４：容器、５：蓋、６：端子、１０：集電端子、１１：金属端子、１２：外部端子、１３：絶縁体、１３ａ：壁部、２０：かしめ部、３０：溶接部

Claims (4)

1. 外装の内部から外部に延出される集電端子を、絶縁体を介して金属端子にかしめることによって、前記集電端子及び前記金属端子を前記外装に固定する密閉型電池において、
   前記絶縁体は、前記金属端子の周囲を囲む壁部を有し、その壁部の高さは、当該絶縁体の底部の高さよりも大きく、かつ、当該絶縁体の底部の高さと前記金属端子の厚みとの和以下であり、前記壁部の幅と高さとの和が１［ｍｍ］以上であることを特徴とする密閉型電池。
2. 前記集電端子のかしめられた部位の周縁部は、溶接することにより、前記金属端子と部分的に溶接接合される請求項１に記載の密閉型電池。
3. 外装と、前記外装を貫通して外部へ延出されるリベットを有する集電端子と、前記集電端子のリベットをかしめることによって当該集電端子と接続される金属端子と、前記外装と金属端子の間に設けられ、前記金属端子の周囲を囲む壁部を有する絶縁体と、を具備する密閉型電池を製造する方法であって、
   前記絶縁体を、前記壁部の高さが、当該絶縁体の底部の高さよりも大きく、かつ、当該絶縁体の底部の高さと前記金属端子の厚みとの和以下となるように形成するとともに、前記壁部の幅と高さとの和が１［ｍｍ］以上となるように形成する、
   ことを特徴とする密閉型電池の製造方法。
4. 前記集電端子のリベットをかしめて、かしめ部を形成し、前記かしめ部の周縁部を部分的に溶接することによって、前記かしめ部と前記金属端子とを溶接接合することを特徴とする請求項３に記載の密閉型電池の製造方法。

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