JP3379339B2 - 薄型電池およびその製造法 - Google Patents

薄型電池およびその製造法

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  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄型電池ならびに
その製造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、携帯電話,カムコーダ等のコード
レス情報,通信機器のポータブル化,インテリジェンス
化に伴い、その駆動用電源として、小型軽量で高エネル
ギー密度の電池が求められており、中でも非水電解液電
池、特にリチウム二次電池は次世代電池の主力として大
いに期待され、その潜在的な市場規模も非常に大きい。
また、その形状としては機器の薄型化、スペースの有効
利用の観点から薄型の密閉電池に要望が集まりつつあ
る。
【0003】薄型の密閉電池としては、これまでニッケ
ル・カドミウム蓄電池や鉛蓄電池、最近ではニッケル・
水素蓄電池が開発され実用化されている。これらの電池
系においては電池の密封はレーザ封口方法が一般的であ
り、すなわち電池電槽と、封口蓋板の間をレーザ光線を
照射することで溶接し、密封していた。しかしながらこ
の従来方法ではレーザ光線装置の導入コスト,運用コス
トが多大なものになり、レーザ光線照射以外の密封方法
の開発が急務となっている。そういった中で例えば特開
平6−310119号公報に記載された薄型電池の電槽
に溝部を形成し、その上部に絶縁ガスケットを介在した
封口蓋板を載せ、上記溝部を台座にして電槽側に折り曲
げる製造法や、特開平1−95463号公報に開示され
るような電槽肉厚部を薄くした部分を台座にして、その
上部に絶縁ガスケットを介在した封口蓋板を載せ、上記
溝部を台座にして電槽上部を内側に折り曲げる製造法が
提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、薄型電
池の電槽に溝部を形成し、その溝部を封口蓋板の台座に
する手段においては、溝の深さや高さを薄型電池の全周
に均一に形成することが困難であり、その溝の上部に載
せる絶縁ガスケットを介在した封口蓋板の位置の安定が
得られず、均一に密封することが難しい。また、電槽に
溝部を形成すること自体が電池製造工程上、好ましいこ
とではない。
【0005】また電槽肉厚部を薄くした部分を台座にす
る手段においては、もともと薄型電池はスペース効率を
重要視する機器の電源としての用途が一般的であり、電
槽肉厚は可能な限り薄くされているのが普通であるが、
その肉厚をさらに薄くしてその部分を台座として密封し
ても、台座の安定が得られない。また、多大な電槽加工
コストが必要となる。
【0006】このように、電槽上部を内側に折り曲げる
密封手段、すなわちクリンプシール方式が最も簡便で効
率的であるため、数々の提案があるが、いずれの手段も
絶縁ガスケットを介在した封口蓋体を台座にいかに安定
して置くかというところに課題があった。安定かつ均一
に封口蓋体を台座に置くことができないと密封強度が得
られない恐れがある。一般的に薄型電池は電槽の厚み方
向への応力に弱く、電池外部からの圧縮ないしは電池内
部からの膨張による電槽の変形が、円筒型電池に比較し
て起こり易い構造となっており、特に薄型リチウム電池
等においては充放電時、あるいは高温保存時の電池内部
からの膨張による電池変形が起こり易い。このことは電
池封口部の密封強度を容易に低下させ、過充電時等、異
常時に電池の内圧上昇にて作動するべき封口板内の電流
遮断機構等の安全性機構を未作動にする結果を招くこと
になり、電池の安全性の点で大きなマイナスとなってい
る。このため均一なクリンプシールを行い、密封強度を
確保し、その信頼性を高める電池密封方式を確立するこ
とが肝要である。本発明は上記のような課題を解決する
もので、信頼性に優れた薄型電池を提供することを目的
とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】前述する従来の問題点を
解決するために本発明は、薄型電池において、正極また
は負極と電槽の集電を得るために発電要素の上部に配置
され、電槽に対して接合、固定された金属架橋板を台座
にし、この金属架橋板の上部に絶縁ガスケット、電池封
口蓋板を載せ、前記電槽に溝部を形成することなく、
槽開口部を内側に折り曲げることで、前記開口部と前記
金属架橋板とが前記絶縁ガスケットを介在してクリンプ
シールされることで密封を得るものである。また電槽壁
面との間に絶縁ガスケットを介在した電池封口蓋板と金
属架橋板との間に、弾性体を配設し、電槽開口部を内側
に折り曲げることにより電池を密封するものである。
【0008】そして、本発明は正極または負極と電槽の
集電を得るために電槽内に配設した金属架橋板を台座に
することにより、均一かつ安定に絶縁ガスケットを介在
して電池封口蓋板を配設することができ、従来例のよう
な溝部を形成しないで、そのままクリンプシールで密封
することができて、高耐漏液性,高密封性,高コスト性
に優れた薄型電池を提供できる。また、電槽壁面との間
に絶縁ガスケットを介在して電池封口蓋板と金属架橋板
との間に弾性体を配設することにより、より一層高耐漏
液性,高密封性をもつ薄型電池を提供できる。
【0009】
【発明の実施の形態】請求項1ならびに3に記載のよう
に、本発明は薄型の電槽に発電要素を内蔵し、その上に
金属架橋板を載置し、電槽上部の内側面に溶接、固定し
た後、さらに前記金属架橋板の電槽開口部側に絶縁ガス
ケット、封口蓋体の順で載置し、前記電槽に溝部を形成
することなく、電槽の開口部を内側に折り曲げて絶縁ガ
スケットを介在させてクリンプシールすることで、前記
封口蓋板の固着、密封を実施することができる。
【0010】そして、金属架橋板を台座として封口蓋板
を配設して密封するので、強固な密封薄型電池を実現す
ることができる。
【0011】また、請求項2に記載のように、本発明は
金属架橋板と封口蓋板との間に弾性体を配設して、より
一層密封性の良い薄型電池を得ることができるものであ
る。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。本発明による薄型電池の縦断面図を
図1に示す。本発明を幅17mm,高さ48mm,厚み
6mm,厚み方向最短内径5.2mmの薄型リチウム二
次電池に適用したものを図1に示す。
【0013】図1において、1は電槽、2は極板群、3
は封口蓋板、4は封口蓋板3において正極リードと接合
するリード接合部分、5は鉄製架橋板、6は正極リー
ド、7は負極リードを示したものである。
【0014】正極板はコバルト酸リチウムを活物質と
し、これに導電剤,結着剤を混合,練合してペースト状
とした合剤をアルミニウム箔からなる芯材の両面に塗
着,乾燥し圧延し、アルミニウム製の正極リード6を芯
材にスポット溶接したものである。
【0015】また、負極板は、炭素粉末を活物質とし、
結着剤を混合,練合してペースト状とした合剤を、銅箔
からなる芯材の両面に塗着,乾燥し圧延し、ニッケル製
の負極リード7をスポット溶接したものである。
【0016】セパレータはポリプロピレンからなる多孔
性フィルムを、正極板および負極板よりも幅広く裁断し
て用いた。
【0017】これらの正負極,セパレータを渦巻き状に
巻回し、セパレータの終端をポリプロピレン製の粘着テ
ープで固定した後、極板群2を一定方向から加圧し長円
形に構成した。なお、このとき正極リード6,負極リー
ド7の取り出しは極板群2の同一方向から行うよう構成
した。
【0018】次に負極リード7の先端に図1に示す鉄製
架橋板5をスポット溶接により接合した。この鉄製架橋
板5は電槽1の厚み方向への補強ならびに負極―電槽間
の集電を目的としており、この方向の長さは電槽1の内
径と同じである。この後この極板群2を前記サイズの鉄
/ニッケルメッキ製薄型の電槽1に挿入した後、鉄製架
橋板5を備えた負極リード7を電槽1内にたたみ込み、
電槽内の上部内側面に金属架橋板5を溶接により接合、
固定し、負極と電槽1の電気的接合を得た。
【0019】その後、この鉄製架橋板5の穴部8より通
した正極リード6と絶縁ガスケット9を介在した封口蓋
板3とをスポット溶接した後、電解液を注入し、正極リ
ード6をたたみ込み、電槽に溝部を形成することなく、
鉄製架橋板5を絶縁ガスケット9を介在して封口蓋板3
の台座にした電槽開口部内側折り曲げの工程を経て薄型
リチウム二次電池を構成した。なお、このとき正極リー
ド6と電槽1が接触しないよう正極リード6にポリプ
ロピレンテープを貼り、絶縁する。以上を実施例1とす
る。
【0020】また、実施例1の電池構成方法に関して、
鉄製架橋板5の上部ならびに電槽1の壁面に沿うような
形状としたポリプロピレンとエチレンプロピレンジエン
モノマーの共重合体である弾性体10を、正極リード6
と絶縁ガスケット9を介在した封口蓋板3とのスポット
溶接工程の直前に、鉄製架橋板5の上部に配設した以外
は実施例1と同様の構成にて電池を構成したものを実施
例2とする。
【0021】次に、図2に示すように開口部を50%薄
肉化した電槽11を用い、極板群12をこの電槽11に
挿入した後、負極リード13は電槽11に直接スポット
溶接し、正極リード14とガスケット15を介在した封
口蓋板16とをスポット溶接した後、この電槽11の薄
肉部11aを台座として電槽開口部を内側に折り曲げる
ことにより密封したこと以外は実施例1と同様の構成に
て電池を構成したものを比較例とする。
【0022】本発明の効果を検証するため、実施例1,
2ならびに比較例の方法にて製作した電池を120セル
ずつ用意し、各電池の40セルずつを60℃常湿2週
間,100℃常湿3日,60℃湿度90%2週間の3種
類の高温保存試験を行った。このときの漏液結果を表1
に示す。
【0023】
【表1】
【0024】このことにより実施例1,2は優れた耐漏
液特性を示し、特に実施例2については酷使な条件にも
十分耐えうる優れた信頼性のある電池を得た。これは、
装着された弾性体10が電槽1と鉄製架橋板5の接合隙
間からの電解液の這い上がりを防ぐ効果があると考えら
れる。これらのことにより鉄製架橋板5という、水平で
安定した台座に適したものの上でのクリンプシール方式
により、電槽に溝部を形成したり、電槽に薄肉部を形成
したりしたものと比較して、工程のシンプル化,低コス
ト化,耐漏液性に優れた薄型電池を提供することができ
ることを意味する。さらにこの鉄製架橋板5自体、電池
内圧上昇に対し、電槽1の厚み方向への膨張を抑制する
ものであり、異常条件での電池の密封信頼性をより高め
るものである。
【0025】また、本実施例に示した正極板,負極板,
セパレータ,電槽のサイズ,材質,肉厚については、こ
れら以外のものを用いても本実施例が適用できることを
確認した。
【0026】また、本実施例で用いた鉄製架橋板5の材
質以外に銅およびニッケルメッキされた鉄,ニッケル,
アルミニウムを用いて同様の試験を行ったところ本実施
例と同様の効果が得られた。
【0027】また、本実施例で用いたポリプロピレンと
エチレンプロピレンジエンモノマーの共重合体である弾
性体の材質以外にも弾性効果を有する材質を用いて同様
の試験を行ったところ本実施例と同様の効果が得られる
ことを確認した。
【0028】さらに、本実施例では、薄型リチウム二次
電池を例にとって説明したが、他の薄型非水電解液電
池,薄型アルカリ電解液電池等についても同様の効果が
得られた。
【0029】
【発明の効果】本発明により、薄型電池において、電槽
内に配設した金属架橋板を台座にすることにより、均一
かつ安定に絶縁ガスケットを介在して封口蓋板を配設す
ることができ、電槽に溝部を形成することなくそのまま
クリンプシールで密封することにより、簡便な方式に
て、高耐漏液性,高密封性,高コスト性に優れた薄型電
池を提供できる。また、この金属架橋板ならびに電槽壁
面と絶縁ガスケットを介在した電池封口蓋板の間に、弾
性を有する弾性体を介在し、同様に電槽開口部を内側に
折り曲げることにより、さらに高耐漏液性,高密封性に
優れた薄型電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明の実施例における薄型電池の正面
断面図 (b)同側面断面図
【図2】本発明と比較する薄型電池の正面断面図
【符号の説明】
1 電槽 2 極板群 3 封口蓋板 4 リード接合部分 5 鉄製架橋板(金属架橋板) 6 正極リード 7 負極リード 8 穴部 9 絶縁ガスケット 10 弾性体 11a 薄肉部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大尾 文夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平8−7919(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 10/00 - 10/40 H01M 2/02 H01M 2/08

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発電要素を内蔵した電槽の開口部を封口
    蓋板にて密封した薄型電池であって、前記電槽は、溝部
    を形成することなく、開口部近傍に金属架橋板を固定し
    てなり、前記金属架橋板の上部に配された絶縁ガスケッ
    トを介在させ、内方に折り曲げられた開口部と前記金属
    架橋板との間でクリンプシールしたことを特徴とする薄
    型電池。
  2. 【請求項2】 電槽壁面との間に絶縁ガスケットを介在
    した封口蓋板と金属架橋板との間に、弾性体を配設した
    ことを特徴とする請求項1記載の薄型電池。
  3. 【請求項3】 電槽内部に発電要素を配置し、開口部を
    封口蓋板にて密封する薄型電池の製造法であって、前記
    電槽に溝部を形成することなく、開口部近傍に金属架橋
    板を固定した後、電槽開口部側に絶縁ガスケットを介在
    させて封口蓋板を載せ、次いで電槽開口部を内側に折り
    曲げ、絶縁ガスケットを介在させて前記封口蓋板を固着
    し、電槽をクリンプシールする工程を有する薄型電池の
    製造法。
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