JP3738198B2

JP3738198B2 - 電池

Info

Publication number: JP3738198B2
Application number: JP2001160561A
Authority: JP
Inventors: 和照森; 尚垣内
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-05-29
Filing date: 2001-05-29
Publication date: 2006-01-25
Anticipated expiration: 2021-05-29
Also published as: JP2002352791A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極体の片方の電極板を、導電テープを介して外装缶に接続している電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電池は、電極体の一方の電極板を外装缶に、他方の電極板を封口板の凸部電極に電気接続している。電極体を外装缶に電気接続する構造は、大別して図１と図２に示すふたつの構造がある。図１の電池は、電極板の芯材露出部４に金属板１０を溶接し、この金属板１０を外装缶２の底にスポット溶接している。この構造の電池は、以下のようにして製造される。
（１）正極板１Ａと負極板１Ｂをセパレータ１Ｃを挟んで積層し、これを渦巻状に巻いて電極体１を製作する。渦巻状の電極体１は、正極板１Ａと負極板１Ｂの芯材をその両端に露出させて芯材露出部４としている。
（２）渦巻電極体１の芯材露出部４に、金属板１０を溶接して接続する。
（３）渦巻電極体１を外装缶２に入れる。
（４）渦巻電極体１の中心に溶接電極を挿入し、その先端で金属板１０を外装缶２の底に押し付け、この状態で金属板１０を外装缶２の底にスポット溶接する。
（５）外装缶２に接続していない他方の電極板を、封口板６の凸部電極７にリード８を介して接続し、この封口板６を電解液を充填した外装缶２の開口部に気密に固定する。
【０００３】
図２の電池は、最外周の電極板を外装缶２の内面に接触させている。この構造の電池は、金属板を外装缶２にスポット溶接して接続する必要がなく、電極体１を外装缶２に入れて外装缶２に接続される。したがって、電極体１の最外周は外装缶２に接続される電極板としている。電極体１は芯体の表面に活物質層を積層しているので、最外周の電極板は活物質層を介して外装缶２に接続される。電極板の芯体を、活物質層を介することなく直接に外装缶に接続することもできるが、この構造にするには、最外周の電極板から活物質層を除去する必要があり、この処理に極めて手間がかかり、製造コストが高くなる。したがって、この構造の電池は、活物質層を介して最外周の電極板を外装缶２に電気接続している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１の電池は、内部抵抗を小さくできる。電極板の芯材露出部４を金属板１０を介して外装缶２に低抵抗な状態で接続しているからである。ただ、この構造の電池は、製造コストが高くなる。芯材露出部４を金属板１０に溶接し、さらに、電極体１を外装缶２に入れた状態で、渦巻電極体１の中心に溶接電極を挿入して、金属板１０を外装缶２の底にスポット溶接して接続するからである。また、この構造の電池は、電極板の芯材露出部４に金属板１０を溶接するときに爆飛を起こして溶接不良となることがある。
【０００５】
図２の電池は、図１の電池に比較して安価に製造できる。しかしながら、内部抵抗が大きくなる欠点がある。内部抵抗が大きい電池は、大電流で充放電できず用途が制限される。
【０００６】
したがって、従来の電池は、内部抵抗を小さくすると製造コストが高くなり、製造コストを低くすると内部抵抗が大きくなる。すなわち、製造コストを低減して内部抵抗を小さくできない欠点があった。本発明は、製造コストを低減しながら内部抵抗を小さくできる電池を提供することを目的として開発されたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電池は、正極板１Ａと負極板１Ｂをセパレータ１Ｃを介して積層している電極体１と、この電極体１を入れて密閉している外装缶２と、この外装缶２と電極体１との間に配設されて外装缶２と前記電極体１を電気接続する導電テープ３とを備える。導電テープ３は、電極体１で外装缶２の内面に押し付けられて、外装缶２と導電テープ３を電気接続すると共に、表面に設けている熱溶着接着層５を一方の電極板の芯材露出部４に熱溶着して導電テープ３と電極体１を電気接続している。電池は、この導電テープ３を介して、一方の電極板を外装缶２に電気接続している。
【０００８】
熱溶着接着層５は、導電性接着剤とすることができる。導電テープ３は、ニッケル箔、または表面をニッケルメッキしている金属箔とすることができる。熱溶着接着層５の熱溶着温度は、１００℃〜２００℃とすることができる。導電テープ３は、電極体１の底面から両側面まで延長することができる。外装缶２は、電極体１を入れた状態で缶絞りすることができる。電極体１は、正極板１Ａと負極板１Ｂとセパレータ１Ｃを積層して渦巻状に巻いた渦巻電極とすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電池を例示するものであって、本発明は電池を以下のものに特定しない。
【００１０】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１１】
本発明の電池は、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池またはリチウムイオン二次電池等の二次電池である。とくに、大電流で充放電する用途にも使用される電池に最適な構造である。図３は、本発明の実施例の電池の製造工程を示す断面図である。この図に示す電池は、電極体１と、この電極体１を入れて密閉している外装缶２と、電極体１の一方の電極を外装缶２に接続している導電テープ３とを備える。
【００１２】
電極体１は、正極板１Ａと負極板１Ｂをセパレータ１Ｃを介して積層している。電極体１は、正極板１Ａと負極板１Ｂとセパレータ１Ｃを積層したものを渦巻状に巻いた渦巻電極体、あるいは、四角形の正極板と負極板とセパレータとを積層したものである。電極体１は、正極板１Ａと負極板１Ｂに、活物質を塗布しない芯材露出部４を設けている。芯材露出部４は、電極体１の上下に突出して設けられる。正極板１Ａの芯材露出部４と負極板１Ｂの芯材露出部４は、電極体１の反対の端部に突出して設けている。たとえば、負極板１Ｂの芯材露出部４は電極体１の下端に設けられ、正極板１Ａの芯材露出部４は電極体１の上端に設けられる。電極体１の下端に設けている芯材露出部４は、導電テープ３を介して外装缶２に接続され、電極体１の上端に設けている芯材露出部４は、リード８を介して封口板６の凸部電極７に接続される。
【００１３】
外装缶２は、金属板を底を閉塞している筒状にプレス加工して製作される。外装缶２は、円筒または角筒状にプレス成形される。渦巻電極体を入れる外装缶２は円筒状に成形され、四角形に裁断した正極板と負極板を積層している直方体の電極体を入れる外装缶は角筒状に成形される。外装缶２は、鉄の表面をニッケルメッキした金属板、アルミニウム板、アルミニウム合金板で製作される。
【００１４】
外装缶２は、開口部を封口板６で気密に閉塞している。封口板６は、外装缶２をかしめ加工して気密に固定され、あるいはレーザー溶接して気密に固定される。レーザー加工して外装缶２に固定される封口板６は、絶縁材で絶縁して凸部電極７を固定している。かしめ加工して外装缶２に固定される封口板６は、絶縁材を介して絶縁して外装缶２に固定できる。したがって、この封口板６は、凸部電極７をプレス成形して設けることができる。
【００１５】
電極体１は、一方の電極板を導電テープ３を介して外装缶２に接続し、他方の電極板をリード８を介して封口板６の凸部電極７に接続している。導電テープ３は、熱溶着接着層５を介して電極板の芯材露出部４に接続される。熱溶着接着層５は加熱すると、軟化または溶融されて芯材露出部４を導電テープ３に接続する。熱溶着接着層５には、導電性接着材が使用される。導電性接着材は、熱可塑性の合成樹脂にカーボンや金属粉末等の導電性の粉末を混合したものが使用される。熱可塑性の合成樹脂には、ホットメルト接着剤が使用される。熱溶着接着層５は、熱溶着温度を、電池の使用環境における最高温度よりも高くする。電池が使用される状態で高温になったときに、熱溶着接着層５が溶融して芯材露出部４が導電テープ３から離れないようにするためである。このため、熱溶着接着層５は、熱溶着温度を１００℃〜２００℃、好ましくは１２０〜１８０℃とするものを使用する。
【００１６】
導電テープ３は、芯材露出部４を接続するために、表面に熱溶着接着層５を設けている。図の電池は、芯材露出部４を導電テープ３の上面に接続している。したがって、導電テープ３は、上面にのみ熱溶着接着層５を設けている。導電テープ３の下面は、熱溶着接着層５を設けることなく、直接に外装缶２に接触して電気接続される。ただ、導電性の熱溶着接着層５を設けている導電テープ３は、両面に熱溶着接着層５を設けることもできる。導電性の熱溶着接着層５を介して導電テープ３を外装缶２に電気接続できるからである。
【００１７】
導電テープ３は金属箔である。金属箔は、ニッケル箔、または表面をニッケルメッキしている金属箔である。この導電テープ３は、電極体１の底面と側面に沿って密着する状態で変形でき、また、電極体１と外装缶２との間に狭い隙間に挟着できる。金属箔の厚さは、たとえば５０μｍ〜２００μｍである。
【００１８】
図の電池は、導電テープ３を電極体１の底面から両側面まで延長している。この電池は、電極体１の両側面と外装缶２の内面で導電テープ３を挟着する。したがって、導電テープ３と外装缶２との接触抵抗を小さくして、電池の内部抵抗を小さくできる。とくに、この構造の電池は、電極体１を入れた外装缶２を缶絞りして、導電テープ３をより低抵抗な状態で外装缶２の内面に電気接続できる特長がある。ただ、本発明の電池は、導電テープ３を必ずしも電極体１の側面まで延長する必要はない。
【００１９】
図の電池は、渦巻電極体１の底面に導電テープ３を接続し、この導電テープ３を電極体１に沿って両側で直角に折り曲げて、電極体１の両側面に密着させている。円筒状の渦巻電極体１の両側面に密着される導電テープ３は、渦巻電極体１の円形底面の外周縁に沿って折曲させる。金属箔である導電テープ３は、自由に変形できるので、渦巻電極体１の外周縁に沿って直角に折曲できる。
【００２０】
以上の構造の電池は、以下のようにして製造される。
図３に示すように、電極体１の芯材露出部４に導電テープ３を接触させる。導電テープ３は、熱溶着接着層５を芯材露出部４に接触させるようにして、電極体１の下面に接触される。さらに、導電テープ３の両側は、電極体１の両側面に沿うように折曲される。導電テープ３を熱板９の上に載せ、熱板９で導電テープ３を加熱する。加熱された導電テープ３は、熱溶着接着層５を溶融し、電極体１の芯材露出部４を熱溶着する。導電テープ３を熱溶着している電極体１が外装缶２に入れられ、電解液が充填された後、外装缶２の開口部が封口板６で気密に閉塞される。封口板６は、かしめ加工、またはレーザー溶接して外装缶２に気密に固定される。このとき、電極体１の他方の電極板は、あらかじめリード８を介して封口板６の凸部電極７に接続される。その後、缶絞りして外装缶２の外形を小さくする。外装缶２が細くなると、導電テープ３は電極体１と外装缶２とに強く挟着されて、低抵抗な状態で外装缶２に電気接続される。
【００２１】
以上の工程で、ＳＣサイズの円筒型ニッケル−カドミウム電池を１００個試作すると、試作された電池の内部抵抗は、図１に示す金属板を介して電極体１を外装缶２に接続するものと同じとなり、しかも爆飛になる溶接不良は起こらなかった。ただし、導電テープ３を電極体１に熱溶着する温度は１５０℃とした。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の電池は、製造コストを低減しながら内部抵抗を小さくできる特長がある。それは、本発明の電池が、外装缶と電極体との間に導電テープを配設しており、この導電テープで一方の電極板を外装缶に電気接続しているからである。この導電テープは、表面に設けている熱溶着接着層を一方の電極板の芯材露出部に熱溶着して電気接続すると共に、電極体でもって外装缶の内面に押し付けられて電気接続される。このため、従来のように、溶接によって製造コストを高くすることなく、しかも爆飛による溶接不良を起こすことなく電極板を外装缶に電気接続できる。しかも、導電テープは、電極板の芯材露出部に熱溶着して電気接続するので、内部抵抗を小さくできる。したがって、本発明の電池は、内部抵抗を小さくしながら、安価に多量生産できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の電池の内部構造を示す断面図
【図２】従来の他の電池の内部構造を示す断面図
【図３】本発明の実施例にかかる電池の製造工程を示す概略断面図
【符号の説明】
１…電極体１Ａ…正極板１Ｂ…負極板
１Ｃ…セパレータ
２…外装缶
３…導電テープ
４…芯材露出部
５…熱溶着接着層
６…封口板
７…凸部電極
８…リード
９…熱板
１０…金属板

Claims

正極板(1A)と負極板(1B)をセパレータ(1C)を介して積層している電極体(1)と、この電極体(1)を入れて密閉している外装缶(2)と、この外装缶(2)と電極体(1)との間に配設されて前記外装缶 (2) と前記電極体 (1) を電気接続する導電テープ (3) を備えた電池であって、
前記外装缶 (2) と前記導電テープ (3) の電気接続は、前記導電テープ (3) が前記電極体 (1) でもって前記外装缶 (2) の内面に押し付けられることにより成り、さらに前記導電テープ (3) と前記電極体 (1) の電気接続は、前記導電テープ (3) の表面に設けている熱溶着接着層 (5) を前記電極体 (1) の一方の電極板の芯材露出部 (4) に熱溶着することにより成ることを特徴とする電池。
熱溶着接着層(5)が導電性接着剤である請求項１に記載される電池。
導電テープ(3)が、ニッケル箔、または表面をニッケルメッキしている金属箔である請求項１に記載される電池。
熱溶着接着層(5)の熱溶着温度が１００℃〜２００℃である請求項１に記載される電池。
導電テープ(3)が、電極体(1)の底面から両側面まで延長されてなる請求項１に記載される電池。
外装缶(2)が、電極体(1)を入れた状態で缶絞りされてなる請求項１に記載される電池。
電極体(1)が、正極板(1A)と負極板(1B)とセパレータ(1C)の積層して渦巻状にした渦巻電極である請求項１に記載される電池。