JP3805275B2

JP3805275B2 - Batteries and battery modules

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Publication number: JP3805275B2
Application number: JP2002128935A
Authority: JP
Inventors: 徹也林; 隆幸青井; 眞中西; 一幸廣永; 靖平川
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2002-04-30
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2022-04-30
Also published as: JP2003323869A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外装体を構成する電池ケースおよび封口部材の各々の少なくとも一部が合成樹脂で構成されてなる新規な電池およびこの新規な構成の単電池が複数個配列して一体化されてなる電池モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、種々の電池のうちのリチウム一次ペーパー電池やポリマー電池あるいは樹脂ラミネート電池などの一部の特殊な形態のものを除く多くの電池は、かしめ加工により絶縁ガスケットを圧縮することによって電池ケースの開口部を封口する構成になっている。すなわち、有底筒状または容器状の電池ケース内には、電極板および電解液からなる発電要素が収納されたのち、その電池ケースの開口部に封口体を挿入したのち、電池ケースの開口縁部を内方にかしめ加工することにより、電池ケースと封口体との間を、これらの間に介在させた絶縁ガスケットをかしめ加工時に圧縮することによって気密に封止する構成になっている。
【０００３】
また、電池の封口に際しては、上述のかしめ加工以外の手段も採用されている。例えば、リチウム二次電池などの非水電解液電池では、電池ケースの開口部に封口体を嵌め込んで、その封口体の周縁部を電池ケースの開口縁部にレーザ溶接などにより接合することによって封口されている。また、密閉型鉛蓄電池では、合成樹脂製の枠体内に電極群を挿入した状態において、一対の金属部材を枠体の両側開口部に施蓋する状態に対向配置して熱溶着することにより、電極群を枠体と一対の金属部材とで囲まれた内部空間内に密封する構成になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かしめ加工による封口手段は、円筒形の電池ケースの場合に全体にわたりほぼ均等にかしめ力が作用するが、四角形の電池ケースの場合に４つのコーナー部分とこのコーナー部分間の直線部分とで縮口するときのかしめ加工に対する強度に差があることから、特に偏平角形の電池、例えばコイン形電池では、直線部分において確実なシール性が得られず、漏液防止が困難となる問題がある。
【０００５】
すなわち、図１９に示す従来のコイン形電池では、角形の電池ケース６１と封口ケース６２とを絶縁ガスケット６３を介在させて対向配置し、電池ケース６１の側周面の開口端側を封口ケース６２の側周面に形成された段差部６２ａ上に折り曲げるかしめ加工を実施したときに、封口ケース６２のコーナー部分では、同図（ａ）に示すように、電池ケース６１からの加圧で変形することがなく、絶縁ガスケット６３は電池ケース６１の側周面により段差部６２ａ上に圧縮されて確実な封口がなされる。しかし、封口ケース６２の側周部の直線部分では、電池ケース６１からの加圧に耐えるだけの強度が確保できないことから、同図（ｂ）に示すように、段差部６２ａの歪みＡ、封口ケース６２の側周面の外方への拡がりＢ、封口ケース６２の底面の外方への膨らみＣなどの不具合が生じる。このように直線部分で変形が生じると、確実なシール性が得られないことから、漏液が発生し易い。
【０００６】
そこで、従来では、封口ケース６２と絶縁ガスケット６３との互いに接触させる箇所のうちの一方および電池ケース６１と絶縁ガスケット６３の互いに接触させる箇所のうちの一方に、かしめ加工に先立って封止剤をそれぞれ塗布することにより、シール性を補うようにしている。ところが、電池ケース６１のかしめ部分は、かしめ加工により圧縮された絶縁ガスケット６３の復元力による加圧を受けて開く方向に僅かに変形されたりするので、封止剤によっても十分なシール性が得られない。しかも、封止剤を用いる場合には、適切な乾燥条件を設定した上での乾燥工程と、その後の乾燥状態の検査工程などを必要とし、製造コストが高くつく課題もある。
【０００７】
また、かしめ加工による封口手段は、圧縮させた絶縁ガスケット６３が自体の復元力で電池ケース６１および封口ケース６２の双方に密接することによって液密なシール性を得るものであるが、電池が高温または低温に急激に温度変化する環境下に置かれた場合には、絶縁ガスケット６３が膨張または収縮して電池ケース６１または封口ケース６２との間のシール性が低下してしまい、漏液やガス漏れ発生の原因となるおそれがある。しかも、絶縁ガスケット６３は、十分なシール性を得るために、比較的厚みの大きなものを用いる必要があり、その厚み分だけ電池の内容積が小さくなり、電池としての体積エネルギ密度の低下を招く。
【０００８】
上記の温度変化による問題を解消するために、絶縁ガスケット６３として耐熱性の高いものを使用した場合、このような絶縁ガスケット６３は比較的硬度が高いために、かしめ加工時に絶縁ガスケット６３に割れが生じたり、電池ケース６１への組み込み時に絶縁ガスケット６３に欠けや損傷が生じ易いという新たな課題が発生する。また、電池では水分や湿気が外装体を透過して出入りするのを極力阻止する必要があり、そのためには絶縁ガスケット６３が上述の機能をも長期間にわたり保持していなければならないので、この点からもかしめ加工による封口手段は信頼性が低い。
【０００９】
かしめ加工による封口手段の上記した問題は、特にコイン形電池のような偏平角形の電池において顕著にあらわれるが、これとは別に、有底筒状の電池ケースの開口部に封口体を嵌入したのちに電池ケースの開口縁部を内方へかしめ加工する構成の電池においては、封口板および絶縁ガスケットを含む封口体をかしめ加工時に電池ケースの内方から支持するために、電池ケースの開口部近傍箇所の外周面に環状溝を形成したり、電池ケースの開口部近傍箇所の内部に補強体を固着する必要がある上に、電極群から導出した集電リードの接続構造や絶縁ガスケットなどが必要となり、部品点数が多くなるのに伴って構成が複雑化する課題がある。また、これらの電池においても、かしめ加工により絶縁ガスケットを圧縮することによって電池ケースの開口部を液密に封口することにかわりがないから、やはり上述と同様の欠陥が生じるおそれが残存している。
【００１０】
一方、電池ケースと封口板とをレーザ溶接により接合する封口手段は、絶縁ガスケットを用いないことからも、急激な温度変化などに対し常に確実な密閉状態を保持できる利点を有するが、偏平形電池などには適用できない課題がある。また、樹脂製枠体の両端開口部を一対の金属部材で閉塞する外装体構造は、金属部材と枠体とを熱溶着で固着するため、内部の発電要素などに対し熱による悪影響を与える問題がある。
【００１１】
そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたもので、かしめ加工や絶縁ガスケットを用いることなく封口できる上に、簡素化した少ない部品点数でサイズや形態の異なる各種類のものを容易に構成することが可能な電池および高い生産性で製造できる電池モジュールを提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る電池は、板状または皿状の金属部材または有底筒状の金属ケース体からなる金属構成部と、前記金属構成部の少なくとも周縁部または開口周縁部にこれを覆う配置で接合して一体化された枠状または筒状の樹脂構成部とを有する電池ケースと、板状または皿状の金属部材と、この金属部材の少なくとも周縁部にこれを覆う配置で接合して一体化された枠状または筒状の樹脂構成部とを有する封口部材と、前記電池ケースと前記封口部材とが、これらの間に発電要素を収納して相対向する配置で各々の前記樹脂構成部が接合によって互いに連結されていることを特徴としている。
【００１３】
この電池では、電池ケースと封口部材との各々の樹脂構成部が接合手段で互いに連結されて封口されるので、従来のかしめ加工による封口に起因する種々の問題を一挙に解消できるとともに、二つの樹脂構成部の接合によって信頼性の高いシール性を得ることができる。また、電池ケースと封口部材との互いに接合される樹脂構成部によって電池ケースの金属構成部と封口部材の金属部材とを電気絶縁した離間状態に確実に保持できるから、既存の絶縁ガスケットを用いる必要がなくなり、この絶縁ガスケットに起因する問題も解消でき、極めて簡素化された構成とすることができ、大幅なコストダウンを達成することが可能となる。しかも、従来の封口板および絶縁ガスケットを含む複雑な封口体の組立工程などが不要となり、極めて高い生産性で安価に製造することが可能となる。
【００１４】
上記発明において、電池ケースは、インサートモールド成形により金属構成部に樹脂構成部が一体形成されてなり、封口部材は、インサートモールド成形により金属部材に樹脂構成部が一体形成されてなる構成とすることが好ましい。
【００１５】
これにより、金型を用いたインサートモールド成形によってそれぞれ大量生産が可能な電池ケースと封口部材とを単に接合するだけで外装体を構成できるから、工程を大幅に短縮できるとともに、金属構成部と樹脂構成部および金属部材と樹脂構成部とがそれぞれ確実な密着状態に固着されるので、極めて確実なシール性と高い堅牢性が得られるとともに、優れたシール性を急激な温度変化などの悪条件の発生に拘わらず長期間にわたり確実に保持することができる。
【００１６】
上記構成において、電池ケースおよび封口部材はそれぞれ、金属と樹脂との親和性を高める前処理を金属構成部および金属部材に施したのちに、インサートモールド成形することによって前記金属構成部および前記金属部材に樹脂構成部が一体形成されたものとすることが好ましい。これにより、金属構成部および金属部材と樹脂構成部とが確実な密着状態で、且つ剥離することのない高い接合強度で一体化されるので、電池のシール性を一層高めて電解液やガスの漏れを確実に防止することができる。
【００１７】
上記発明において、樹脂構成部は、ＰＰＳ、ＰＥＴ、ＰＰおよびＰＥのうちのいずれかにより形成されたものとすることが好ましい。これにより、樹脂構成部が耐熱性、非透水性および非透湿性に優れたものとなって、高いシール性を有する電池を得ることができるとともに、その優れたシール性を急激な温度変化などの悪条件の発生に拘わらず長期間にわたり確実に保持することができる。
【００１８】
上記発明において、電池ケースの金属構成部および封口部材の金属部材の各々の外側面の少なくとも一部が、樹脂構成部に覆われずに外部露呈されて端子部となっている構成とすることが好ましい。これにより、正，負極の端子部として外部露出される金属構成部または金属部材に正，負極の集電リードを接続するだけでよいから、例えば、従来のリチウム二次電池において困難であった偏平角形の形態であっても、容易に構成することが可能となる。
【００１９】
上記発明において、電池ケースの金属構成部および封口部材の金属部材のうちの一方が、アルミニウム、アルミニウム合金またはアルミニウムとステンレスとのクラッド材のうちの何れかにより形成されて正極側に設定され、且つ他方が銅、銅合金または銅めっきされた金属またはステンレスのうちの何れかにより形成されて負極側に設定されている構成とすることができる。これにより、従来のリチウム二次電池に比較して、絶縁ガスケットが不要となり、極めて簡素化された構成のリチウム二次電池を得ることができる。
【００２０】
上記発明において、電池ケースの樹脂構成部と封口部材の樹脂構成部とが超音波溶接によって互いに接合されている構成とすることが好ましい。これにより、電池ケースの樹脂構成部と封口部材の樹脂構成部とを極めて高いシール性を有する構造で相互に連結することができ、電池ケースと封口部材とが合体されてなる堅固な構造の外装体を形成することができる。
【００２１】
上記構成において、電池ケースの樹脂構成部および封口部材の樹脂構成部の各々の接合面のうちの一方に断面三角形状、断面台形状または断面矩形状の何れかの形状の突条部が形成され、且つ他方に前記突条部が嵌まり込む形状の凹部が形成され、前記凹部に前記突条部を挿入した状態で超音波溶接することにより前記突条部の前記凹部との接触部分が溶融して前記突条部が前記凹部に嵌合した状態で接合されて、前記電池ケースの樹脂構成部と前記封口部材の樹脂構成部とが互いに連結されている構成とすることが好ましい。これにより、電池ケースと封口部材とを、治具などによる位置決めを行わなくても、正確な位置決め状態で相互に接合することができるとともに、極めて強固で高いシール性を有した接合状態とすることができる。
【００２２】
上記発明において、電池ケースの樹脂構成部と封口部材の樹脂構成部とが接着剤により接着されて互いに接合されている構成とすることもできる。これにより、電池ケースの樹脂構成部と封口部材の樹脂構成部とを、簡単な接合手段で容易に接合しながらも、極めて高いシール性を有して相互に連結できる。
【００２３】
上記構成おいて、電池ケースの樹脂構成部と封口部材の樹脂構成部とが、熱板に接触して溶融されて、その溶融状態において互いに接合されている構成とすることもできる。これによっても、電池ケースの樹脂構成部と封口部材の樹脂構成部とを、簡単な接合手段で容易に接合しながらも、極めて高いシール性を有して相互に連結できる。
【００２４】
上記発明において、電池ケースの樹脂構成部は、筒状に形成されて、その筒状の内部に発電要素が収納されている構成とすることができる。これにより、基本構成を変えることなく、電池ケースの樹脂構成部の筒心方向の長さを変えるとともに、金属構成部の形状を円形または角形などに変えるだけで、サイズや形状の異なる種々の種類の電池に容易に対応して展開することができる。
【００２５】
上記発明において、電池ケースおよび封口部材の各々の樹脂構成部がそれぞれ枠状に形成されているとともに、前記両樹脂構成部がこれらの間に介在された樹脂製の連結筒体部の両端の開口端面にそれぞれ接合されている構成とすることもできる。この構成によれば、連結筒体部として筒心方向の長さが異なる複数種類のものを用意すれば、電池ケースと封口部材とは同一のものを共用し、且つ任意の長さの連結筒体部を選択することにより、高さの異なる種々の電池を安価に製造することができる。
【００２６】
上記発明において、封口部材の樹脂構成部に、電池ケースの樹脂構成部の内周面または外周面に嵌まり込むことのできる突出筒状部が一体形成されている構成とすることもできる。この構成によれば、突出筒状部によって発電要素の電極群を動かないように押圧できるとともに、ショート発生を確実に防止できる。
【００２７】
上記各発明において、電池ケースおよび封口部材の各々の樹脂構成部並びに連結筒体部は、互いの接合面を除く内面全体および／または外面全体に金属めっき層が形成されていることが好ましい。この構成によれば、アルカリ蓄電池やリチウムイオン電池を構成する場合における樹脂を用いることによる不具合の発生を、金属めっき層によって確実に防止することができる。
【００２８】
同上の発明がアルカリ蓄電池である場合、電池ケースおよび封口部材の各々の樹脂構成部並びに連結筒体部における互いの接合面を除く内面全体および／または外面全体にニッケルめっき層を形成することが好ましい。この構成によれば、アルカリ蓄電池において電池ケースと封口部材からなる外装ケース体の一部を樹脂で構成した場合に、内部に収容されるアルカリ電解液のカリウムイオンまたはナトリウムイオンが、樹脂構成部または連結筒体部を透過して外気と触れることによって水酸化カリウム（ナトリウム）となり、漏液と同等の現象が生じるおそれがあるが、この現象の発生をニッケルめっき層によって確実に防止することができ、さらに、水素や水分の逸出を効果的に抑制することができる。
【００２９】
同上の発明がリチウムイオン電池である場合、電池ケースおよび封口部材の各々の樹脂構成部並びに連結筒体部における互いの接合面を除く内面全体に、正極に使用する部材側にアルミニウムめっき層が形成され、負極に使用する部材側に銅めっき層が形成されていることが好ましい。この構成によれば、電池ケースと封口部材からなる外装ケース体の一部を樹脂で構成したリチウムイオン電池では、電池電圧が高いことによって樹脂の分解や水分の内部侵入といった不具合が生じるおそれがあるが、この現象の発生をアルミニウムめっき層または銅めっき層によって確実に防止することができる。
【００３０】
また、本発明に係る電池モジュールは、複数枚の金属部材と、この各金属部材の各々の周縁部をそれぞれ覆う枠状または筒状の樹脂構成部とが、隣接する各２つの前記樹脂構成部が一体となる形状にインサートモールド成形によって一体形成されてなる電池ケース複合体と、複数枚の金属部材と、これらの各金属部材の周縁部をそれぞれ覆う枠状または筒状の樹脂構成部とが、隣接する各２つの前記樹脂部材が一体となる形状にインサートモールド成形によって一体形成されてなる封口側複合体と、複数の発電要素とを備え、前記電池ケース複合体の前記各樹脂構成部と前記封口側複合体の各樹脂構成部とが、これらの各間にそれぞれ前記発電要素を収納して対向する配置で互いに接合されて、前記各発電要素とこれの両側にそれぞれ位置する前記各金属部材とにより構成される複数の単電池が１列または複数列の配列状態で設けられていることを特徴としている。
【００３１】
この電池モジュールでは、発電要素を介在させて電池ケース複合体と封口側複合体とを重ね合わせたのち、重ね合わせ状態の２つの樹脂構成部を互いに接合するだけの極めて簡単で少ない工程を経ることにより、所要個数の単電池を直列または並列接続できる状態に一体化した構成を一挙に得ることができるので、従来の完成品としての単電池を並べて相互に接続する構成に比較して、極めて高い生産性で製造することができる。しかも、電池ケース複合体および封口側複合体が共にインサートモールド成形によって構成されているので、極めて高いシール性を有したものとなる上に、絶縁ガスケットや複雑な構成の封口体などが不要となる簡素化された構造となるので、大幅なコストダウンを達成することができる。
【００３２】
また、本発明に係るバイポーラ型電池モジュールは、金属部材の少なくとも周縁部にこれを覆う配置で枠状または筒状の樹脂構成部がインサートモールド成形によって一体形成されてなる２つの端部半殻体と、２種の金属部材を接合した金属複合板の周縁部にこれを覆う配置で、且つ前記複合板の両面側に突設する枠状または筒状の樹脂構成部がインサートモールド成形によって一体形成されてなる複数の共通半殻体と、複数の発電要素とを備え、一方の前記端部半殻体の樹脂構成部と前記共通半殻体の樹脂構成部とが、これらの間に前記発電要素を収納して相対向する配置で互いに接合され、複数の前記共通半殻体が対向一致状態でそれぞれ接合され、且つ接合された各２つの樹脂構成部の間に前記発電要素がそれぞれ収容され、最終段の前記共通半殻体の樹脂構成部と他方の前記端部半殻体の樹脂構成部とが、これらの間に前記発電要素を収納して相対向する配置で互いに接合されていることを特徴としている。
【００３３】
このバイポーラ型電池モジュールでは、従来の完成品としての単電池を並べて相互に接続する構成に比較して、極めて能率良く生産することができ、端部半殻体および共通半殻体が共にインサートモールド成形によって構成されていることから、極めて高いシール性を有したものとなる上に、絶縁ガスケットや複雑な構成の封口体などが不要となる簡素化された構成となるのに加えて、２つの端部半殻体と所要個数の共通半殻体とを連結することによって任意の個数の単電池を接続した構成とすることができる大きな利点がある。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施の形態に係る電池を示す平面図および概略縦断面図であり、この実施の形態では、偏平角形のリチウム二次電池に適用した場合を例示してある。このリチウム二次電池は、共に四角形の半殻体に形成された電池ケース１と封口ケース２とを相対向させて互いに固着することによって外装体が構成され、その外装体の内部に渦巻状電極群５と電解液（図示せず）とが封入状態に収容されている。
【００３５】
上記電池ケース１は、四角形の皿状の金属部材３に、この金属部材３の周縁部を覆う樹脂製の枠体部４が、インサートモールド成形によって一体形成された構成になっている。封口ケース２も同様に、四角形の皿状の金属部材７に、この金属部材７の周縁部を覆う樹脂製の枠体部８が、インサートモールド成形によって一体形成された構成になっている。金属部材３，７は、単なる平板状の金属板としてもよい。
【００３６】
上述のインサートモールド成形を行うに際しては、金属と樹脂との親和性を高めるための前処理を金属部材３，７にそれぞれ施したのちに実施される。上記前処理は、例えば、金属部材３，７に対して、トリアジンチンオール誘電体を主成分とする水溶液を用いて有機めっき処理を行うことにより、金属表面にトリアジンチンオール誘電体を化学的に吸着させた電気化学的特殊金属表面処理金属を形成する。これにより、インサートモールド成形する際には、金型内の高温および高圧の中で溶融した合成樹脂と電気化学的特殊金属表面処理によるトリアジンチンオール誘電体とが直接化学結合する。そのため、上記前処理を予め行ったインサートモールド成形品は、複合界面に生成する化学結合により、金属と合成樹脂の熱収縮の相違に起因して界面に発生しようとする剥離が確実に防止される。
【００３７】
したがって、電池ケース１および封口ケース２は、金属部材３，７と枠体部４，８とが確実な密着状態に一体化されたものになるから、高い封止性および耐圧防水性を有する外装ケース体を構成できる。なお、このインサートモールド成形に際しての金属部材３，７への前処理は、後述する種々の実施の形態においても、説明を省略するが、同様に行われる。
【００３８】
電池ケース１の金属部材３は、銅板、銅合金板または銅めっきを施した鉄鋼板あるいはステンレス板により形成されて、一方向に屈曲された周縁部を除き外部露呈されて負極端子として機能する。封口ケース２の金属部材７は、アルミニウムまたはアルミニウム合金あるいはアルミニウムとステンレスとのクラッド材（複合板）からなる平板で形成されて、一方向に屈曲された周縁部を除き外部露呈されて正極端子として機能する。渦巻状電極群５の負極集電リード９は負極端子としての金属部材３に、且つ正極集電リード１０は正極端子としての金属部材７にそれぞれ接続されている。
【００３９】
また、電池ケース１および封口ケース２の各々の枠体部４，８は、超音波溶接が可能であって、優れた耐熱性、非透水性および非透湿性を有する樹脂、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）の何れかによって形成されている。なお、以下に説明する種々の実施の形態では、説明を省略するが、樹脂による構成部分を上記のＰＰＳ、ＰＥＴ、ＰＰ、ＰＥの何れかによって形成するのは同様である。
【００４０】
このリチウム二次電池は、渦巻状電極群５の負極集電リード９を金属部材３に接続したのちに、その渦巻状電極群５を電池ケース１に挿入し、続いて、渦巻状電極群５から導出されている正極集電リード１０を金属部材７に接続し、電池ケース１の枠体部４の溝部４ａに封口ケース２の枠体部８の突条部８ａを挿入させた位置決め状態で両枠体部４，８を重ね合わせ、この状態で超音波溶接することにより、両枠体部４，８の相互の接合により電池ケース１と封口ケース２とが互いに連結されている。
【００４１】
したがって、上記リチウム二次電池は、従来のかしめ加工および絶縁ガスケットを用いた封口並びに封止剤の塗布の何れをも採用しないことから、これらにそれぞれ起因する種々の問題を一挙に解消でき、電池ケース１と封口ケース２とが金属と樹脂とのインサートモールド成形によって一体形成されていることと、電池ケース１と封口ケース２とが各々の樹脂製枠体部４，８を超音波溶接で接合することによって相互に固着されていることとにより、極めて確実なシール性およが高い堅牢性が得られるとともに、枠体部４，８が耐熱性、非透水性および非透湿性に優れた樹脂で形成されていることから、上記の優れたシール性を急激な温度変化などの悪条件の発生にも拘わらず長期間にわたり確実に保持することができる。
【００４２】
また、上記リチウム二次電池は、従来のリチウム二次電池に比較して、絶縁ガスケットが不要であることから、極めて簡素化された構成になっている。すなわち、図１（ｂ）の図示から明らかなように、このリチウム二次電池では、互いに接合された樹脂製の枠体部４，８が両金属部材３，７をこれらの間に介在して電気絶縁した離間状態に確実に保持しているから、既存の絶縁ガスケットを用いる必要がなく、電池ケース１と封口ケース２との各々の枠体部４，８を互いに超音波溶接によって接合するだけで堅固な外装体を形成でき、正，負極端子として外部露呈されている金属部材７，３に正，負極集電リード１０，９を単に接続するだけでよいから、従来のリチウム二次電池において困難であった偏平角形の形態であっても、容易に構成することが可能となる。
【００４３】
また、このリチウム二次電池では、従来のプレス加工による電池ケースの製作や、封口板、絶縁ガスケットおよび端子板などを含む複雑な封口体の組立工程などが不要となり、金型を用いたインサートモールド成形によってそれぞれ大量生産が可能な電池ケース１と封口ケース２とを単に超音波溶接によって接合するだけで構成できるから、工程を大幅に短縮して、極めて高い生産性で安価に製造することができる。
【００４４】
さらに、上記リチウム二次電池では、図１に図示の構成を基本構成として変えることなく、例えば渦巻状電極群５の高さの相違などに対応して電池ケース１の枠体部４の高さを変えたり、金属部材３，７の形状を円形または角形などに変えるだけで、サイズや形状の異なる種々の種類の電池に容易に対応して展開することができる大きな利点がある。例えば、電池ケース１および封口ケース２を円形の金属部材３，７に樹脂をインサートモールド成形すれば、同図の基本構成を変えることなく円形のコイン形電池を構成することができる。なお、種々の種類に対応した電池の展開については、後述する各実施の形態において順次説明する。
【００４５】
つぎに、上記電池ケース１と封口ケース２とを超音波溶接により接合する工程について、図２を参照しながら説明する。同図（ａ）に示すように、封口ケース２の枠体部８の接合面８ｂには、断面三角形状の環状の突条部８ａが突設されているとともに、電池ケース１の枠体部４の接合面４ｂには、上記断面三角形状の突条部８ａの基部に対応した逆台形の断面形状を有する環状の溝部４ａが凹設されている。
【００４６】
そして、同図（ｂ）に示すように、電池ケース１と封口ケース２とは、突条部８ａを溝部４ａ内に挿入した位置決め状態で超音波溶接される。このとき、突条部８ａと溝部４ａとの位置決めは正確に行わなくても、電池ケース１と封口ケース２とを互いに近接する方向に加圧しながら超音波溶接すればよい。すなわち、突条部８ａは、その三角形状の先端部分が溶融されるのに伴って逆台形状の溝部４ａに嵌まり込んでいくことにより、両枠体部４，８は自動的に正規の位置決め状態に補正されながら相対面されることになり、同図（ｃ）に示すように、突条部８ａの溶融部分が突条部８ａと溝部４ａとの両側の隙間部分に充満される。そのため、電池ケース１と封口ケース２とは、治具などによる位置決めを行わなくても、正確な位置決め状態で相互に接合される。
【００４７】
図３ないし図９は、それぞれ電池ケース１と封口ケース２とを超音波溶接によって接合する他例を示したものであり、これらの接合構造においても、図２の接合構造とほぼ同様の効果を得ることができる。図３ないし図９においては、説明を簡略化して理解を容易にするために、図２と同一若しくは実質的に同等のものには同一の符号を付してある。
【００４８】
図３の接合構造が図２の接合構造と異なるのは以下の構成のみである。すなわち、封口ケース２の枠体部８の突条部８ｃは、電池ケース１の枠体部４の断面逆台形状の溝部４ｃよりも僅かに大きな断面逆台形状に形成されて、突条部８ｃの外周面側および内周面側が溶け代に設定されている。これに伴って、電池ケース１の溝部４ｃには、突条部８ｃよりも僅かに大きな断面積に形成されて、底部が樹脂液溜まり部４ｄに形成されている。また、電池ケース１の金属部材３として、銅板３ａとステンレス板３ｂとを接合してなるクラッド材が用いられ、且つ封口ケース２の金属部材７として、アルミニウム板７ａとステンレス板７ｂとを接合してなるクラッド材が用いられている。
【００４９】
この接合構造では、同図（ｂ）に示すように、突条部８ｃの先端部を溝部４ｃに嵌入した時点で、電池ケース１と封口ケース２とが正確な位置決め状態となる。この状態で超音波溶接を行うことにより、突条部８ｃは、自体の外周部分が溶融されながら溝部４ｃ内に嵌まり込んでいくとともに、溶融した樹脂液が樹脂液溜まり部４ｄ内に溜まっていき、同図（ｃ）に示すように、電池ケース１と封口ケース２とは、各々の枠体部４，８の接合面４ｂ，８ｂが当接した時点で突条部８ｃが溝部４ｃ内に完全に嵌まり込み、溶融して樹脂液溜まり部４ｄに溜まった樹脂液によって相互に確実に接合される。
【００５０】
このように、電池ケース１と封口ケース２とは、各々の枠体部４，８の溝部４ａ，４ｃに突条部８ａ，８ｃを挿入した状態で超音波溶接することにより、上述したように治具などを用いることなく正確な位置決めを行えるのに加えて、双方の接合面４ｂ，８ｂを確実な液密状態に接合することができる。
【００５１】
図４の接合構造は、図２の接合構造の変形例であって、封口ケース２の枠体部８には、断面三角形状の環状の突条部８ｄが２個並列の配置で突設されているとともに、電池ケース１の枠体部４の接合面４ｂには、断面長方形状の溝部４ｅが凹設されている。この接合手段では、同図（ｂ）に示すように、溶融した樹脂液が液溜まり部が３箇所に分散して形成される。換言すれば、両枠体部４，８間のシール部は３箇所に分散して存在することになり、接合強度および耐封口性において極めて優れた接合状態となる。
【００５２】
図５の接合構造は、封口ケース２の枠体部８の接合面８ｂにおける外周側に矩形状の断面を有する環状の突条部８ｅが突設されているとともに、電池ケース１の枠体部４の接合面４ｂにおける外周側に上記突条部８ｅが嵌まり込む環状の切欠き状凹部４ｆが形成されている。また、図６の接合構造は、封口ケース２の枠体部８の接合面８ｂにおける内周側に矩形状の断面を有する環状の突条部８ｆが突設されているとともに、電池ケース１の枠体部４の接合面４ｂにおける外周側に上記突条部８ｆが嵌まり込む環状の切欠き状凹部４ｇが形成されている。
【００５３】
これらの接合構造では、上述した図２ないし図４の各接合構造に比較して、電池ケース１と封口ケース２とからなる外装ケース体の構成が簡素化されるとともに、その外装ケース体としての内容積を大きく設定し易いという利点がある。また、これらの接合構造では、突条部８ｅ，８ｆを凹部４ｆ，４ｇ内に落とし込むようにして嵌め入れた安定状態で超音波溶接を行うことができるから、その超音波溶接時に電池ケース１と封口ケース２とを互いに近接する方向に加える加圧力をさほど大きく設定する必要がない。
【００５４】
図７の接合構造は図２の接合構造の変形例であって、封口ケース２は、図２の封口ケース２の枠体部８における当接片８ｇを削除した形状になっている。したがって、図２の接合構造と同様の効果を得られるのに加えて、図２のものよりも電池ケース１と封口ケース２とからなる外装ケース体の外形を小さくすることができ、電池しての単位体積当たりのエネルギ密度の向上を図ることができる。
【００５５】
図８および図９の接合構造は何れも図３の接合構造の変形例である。図８の接合構造は、封口ケース２の枠体部８の突条部８ｈが、電池ケース１の枠体部４の断面逆台形状の溝部４ｃに対して外周面側が僅かに大きく、且つ内周面側が僅かに小さい断面逆台形状に形成されている。すなわち、突条部８ｈの外周面側に超音波溶接による溶け代が設定され、その溶融した樹脂液が突条部８ｈの内周面と溝部４ｃとの隙間に溜まるようになっている。
【００５６】
一方、図８の接合構造は、封口ケース２の枠体部８の突条部８ｉが、電池ケース１の枠体部４の断面逆台形状の溝部４ｃに対して内周面側が僅かに大きく、且つ外周面側が僅かに小さい断面逆台形状に形成されている。すなわち、突条部８ｉの内周面側に超音波溶接による溶け代が設定され、その溶融した樹脂液が突条部８ｉの外周面と溝部４ｃとの隙間に溜まるようになっている。したがって、この接合構造では、図３と同様の効果を得られるのに加えて、図３の接合構造における樹脂液溜まり部４ｄの形成が不要となる利点がある。
【００５７】
なお、図２ないし図９の接合構造において、電池ケース１と封口ケース２とは、上記の超音波溶接以外の手段で接合してもよい。例えば、電池ケース１と封口ケース２とは、接着剤による接着手段で相互に接合しても、上述したとほぼ同様の効果を得ることができる。但し、その場合には、溝部４ａ，４ｃ，４ｅまたは凹部４ｆ，４ｇと突条部８ａ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ，８ｈ，８ｉとは、互いに隙間無く嵌合する形状に形成する必要がある。
【００５８】
さらに、電池ケース１と封口ケース２とは熱溶着手段で互いに接合してもよい。例えば、電池ケース１と封口ケース２の各々の接合面を熱板に接触させて溶融状態としたのちに、その溶融状態において互いの接合面を接合するようにしても、上述したとほぼ同様の効果を得ることができる。
【００５９】
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る電池を示す概略縦断面図であり、この実施の形態では、偏平角形のリチウム一次電池に適用した場合を例示してある。同図において、図１（ｂ）と同一若しくは実質的に同一のものに同一の符号を付して、重複する説明を省略する。このリチウム一次電池では、第１の実施の形態とは逆に、電池ケース１の金属部材３が正極端子となり、封口ケース２の金属部材７が負極端子となる。その電池ケース１と封口ケース２とが合体されてなる外装体内には、正極合剤１１とリチウムからなる負極１２とがセパレータ１３を介して対向した配置で内装されており、さらに電解液（図示せず）が注入されている。正極合剤１１は正極端子となる金属部材３にこれらの間に介在された集電体１４を介して電気接続されている。
【００６０】
このリチウム一次電池においても、第１の実施の形態のリチウム二次電池において説明したとほぼ同様の効果を得ることができる。すなわち、このリチウム一次電池では、従来のかしめ加工および絶縁ガスケットを用いた封口並びに封止剤の塗布の何れをも採用しないことから、それらにそれぞれ起因する種々の問題が解消でき、極めて確実なシール性が得られる上に、そのシール性を急激な温度変化などの悪条件の発生にも拘わらず長期間にわたり確実に保持することができ、正，負極端子となる金属部材３，７間を絶縁ガスケットを用いることなく確実に電気絶縁できることから、極めて簡素化された構成とすることができるとともに、金型を用いたインサートモールド成形によってそれぞれ大量生産が可能な電池ケース１と封口ケース２とを単に超音波溶接によって接合するだけで構成できるから、極めて高い生産性で安価に製造することが可能となる。また、円形あるいは角形の何れの形状であっても、インサートモールド成形する際の金属部材３，７の形状および金型を変えるだけで容易に対応できる。
【００６１】
図１１は本発明の第３の実施の形態に係る電池を示す縦断面図であり、この実施の形態では、ニッケル−水素二次電池に適用した場合を例示してある。このニッケル−水素二次電池は、円筒形または角筒状の電池ケース１５と封口体１６とにより外装体が構成されている。電池ケース１５は、平板状の金属部材１７の周縁部に、樹脂製の筒体部１８がインサートモールド成形によって一体形成された構成になっている。上記筒体部１８はその下端開口部が金属部材１７の周端縁部に対し覆う状態で固着されて一体化されている。封口体１６は、金属部材１９に、この金属部材１９の周端縁部を覆う樹脂製の枠体部２０がインサートモールド成形によって一体形成された構成になっている。このニッケル−水素電池では、電池ケース１５の底面を形成する金属部材１７が負極端子となり、封口体１６の正極端子となる金属部材１９の中央部に正極端子部１９ａが突設されている。
【００６２】
電池ケース１５内には、底面部に挿入した負極集電体２１が金属部材１７にスポット溶接により接続されたのち、渦巻状電極群２２が収納されている。渦巻状電極群２２は、正極板２２ａと負極板２２ｂとが、これらの間にセパレータ２２ｃを介在させて積層した状態で、渦巻状に巻回することにより構成されたものである。負極板２２ｂは負極集電体２１に接続され、且つ正極板２２ａは正極集電体２３に接続されている。
【００６３】
一方、封口体１６は、金属部材１９の内面に端子板２４が接合されているとともに、この端子板２４と正極端子部１９ａとの間に安全弁部２５が収容されている。端子板２４にはガス導入孔２４ａが、且つ金属部材１９の正極端子部１９ａにはガス排出孔１９ｂがそれぞれ穿設されている。したがって、電池内圧が所定値まで上昇したときには、安全弁部２５が変形されて、電池内部のガスがガス導入孔２４ａからガス排出孔１９ｂを通って外部に排出される。
【００６４】
このニッケル−水素電池は、電池ケース１５内に、負極集電体２１を挿入して金属部材１７にスポット溶接したのちに、渦巻状電極群２２を収納し、且つ電解液（図示せず）を注入し、正極集電体２３に一端が接続された正極リード２６の他端を端子板２４に接続し、封口体１６の枠体部２０と電池ケース１５の筒体部１８とを相対向する配置で重ね合わせて超音波溶接することにより組み立てられる。超音波溶接に際しては、上述の実施の形態と同様に、筒体部１８の開口端面の環状の溝部１８ａに枠体部２０の環状の突条部２０ａを挿入した状態で行われる。
【００６５】
このニッケル−水素電池においても、従来のかしめ加工および絶縁ガスケットを用いた封口並びに封止剤の塗布の何れをも採用しないことから、これらにそれぞれ起因する種々の問題を解消でき、極めて確実なシール性が得られる上に、そのシール性を急激な温度変化などの悪条件の発生にも拘わらず長期間にわたり確実に保持することができ、正，負極端子となる金属部材１９，１７間を樹脂製の筒体部１８および枠体部２０によって確実に電気絶縁できることから、極めて簡素化された構成とすることができるとともに、金型を用いたインサートモールド成形によってそれぞれ大量生産が可能な電池ケース１５と封口体１６とを単に超音波溶接によって接合するだけで構成できるから、極めて高い生産性で安価に製造することが可能となる。また、円形あるいは角形の何れの形状であっても、インサートモールド成形する際の金属部材１７，１９の形状および金型を変えるだけで容易に対応できる。また、この電池ケース１５と封口体１６とによる外装体構成はリチウム二次電池にもほぼそのままで適用することが可能である。
【００６６】
図１２（ａ），（ｂ）は本発明の第４および第５の実施の形態に係る電池をそれぞれ示す縦断面図であり、いずれも第３の実施の形態の変形例である。したがって、同図において、図１１と同一若しくは同等のものには、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。（ａ）の第４の実施の形態に係る電池が第３の実施の形態の図１１の電池と相違するのは、電池ケース２７の筒体部２８が第３の実施の形態の電池ケース１５の筒体部１８に比較して薄肉に形成され、封口体２９の枠体部３０が、これの本体部分に対し筒体部２８の厚み分だけ小さい外径で突出する突出筒状部３０ａを有する形状に形成されている構成のみである。この突出筒状部３０ａを有する枠体部３０は、金属部材１９に樹脂によるインサートモールド成形することによって得られるので、容易に形成できる。
【００６７】
この電池の外装体は、封口体２９の突出筒状部３０ａを電池ケース２７の筒体部２８の開口部の内周面に嵌め入れる状態で電池ケース２７の筒体部２８と封口体２９の枠体部３０とが突き合わされて、その突き合わせ面を超音波溶接または接着剤による接着により接合される。但し、この電池では、筒体部２８を薄肉としたことから、筒体部２８と枠体部３０には、上記実施の形態のような溝部および突条部が形成されていない。
【００６８】
この電池では、上記各実施の形態で説明したとほぼ同様の効果を得られるのに加えて、第３の実施の形態の電池に比較して、電池ケース２７の筒体部２８の厚みを薄くした分だけ材料コストの低減を図ることができるとともに、体積エネルギ密度が向上する。また、渦巻状電極群２２は、封口体２９の枠体部３０の突出筒状部３０ａによって動かないように押圧されてショート発生が確実に防止される。
【００６９】
一方、同図（ｂ）の第５の実施の形態に係る電池が第３の実施の形態の図１１の電池と相違するのは、電池ケース３１が、有底筒状の金属ケース体３２の開口部にこれを覆う樹脂製の枠体部３３がインサートモールド成形によって一体形成された構成になっていることのみである。枠体部３３には、封口体１６の枠体部２０と超音波溶接または接着剤で接着して接合する際に枠体部２０の突条部２０ａが挿入される環状の溝部３３ａが形成されている。
【００７０】
この電池においても、上記各実施の形態で説明したとほぼ同様の効果を得られる。また、電池ケース３１は、これの殆どの部分を金属ケース体３２で形成して既存の電池とほぼ同様の形態となり、この金属ケース体３２は、これを負極とする場合にニッケルめっきを施した鉄製とし、これを正極とする場合にアルミニウム製またはアルミニウム合金製とする。
【００７１】
図１３は本発明の第６の実施の形態に係る電池を示す縦断面図であり、図１２（ｂ）に示した第５の実施の形態の電池の変形例である。したがって、同図において、図１２（ｂ）と同一若しくは同等のものには、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。この電池が第５の実施の形態の電池と相違するのは、電池ケース３４が、第５の実施の形態の電池ケース３１に用いられているのと同じ金属ケース体３２の外周面のほぼ全体が樹脂製の有底筒状の被覆体３５で覆われているとともに、その被覆体３５の開口部に枠体部３５ａが一体形成され、その枠体部３５ａが封口体１６の枠体部２０と超音波溶接または接着剤による接着手段で接合されている構成のみである。その接合に際しては、枠体部３５ａの溝部３５ｂに枠体部２０の突条部２０ａを挿入した状態で行われる。また、被覆体３５の底部中央部には孔部３５ｃが形成されて、金属ケース体３２における孔部３５ｃに対向する箇所が負極端子部３２ａとして外部露呈されている。
【００７２】
この電池は以下のような手順で組み立てられる。すなわち、電池ケース３４におけるインサートモールド成形前の金属ケース体３２内に、負極集電体２１を挿入したのち渦巻状電極群２２を収納し、負極集電体２１と金属ケース体３２の底面部とをスポット溶接によって接続し、この状態で金属ケース体３２にインサートモールド成形により被覆体３５を一体形成し、正極リード２６を封口体１６の端子板２４にスポット溶接して接続し、電池ケース３４の枠体部３５ａと封口体１６の枠体部２０とを相対向する配置で重ね合わせて超音波溶接または接着剤による接着手段によって互いに接合する。
【００７３】
この第６の実施の形態の電池においても、上述した各実施の形態の電池で説明したとほぼ同様の効果を得ることができるとともに、第５の実施の形態の電池と比較して、電池ケース３４の金属ケース体３２の殆どの外周面を樹脂製の被覆体で覆って保護しているので、極めて確実な非透水性および非透湿性を得ることができる利点がある。
【００７４】
図１４は、本発明の第７の実施の形態に係る電池を示す縦断面図であり、図１１に示す第３の実施の形態の電池の変形例である。したがって、同図において、図１１と同一若しくは同等のものには、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。この電池が第３の実施の形態の電池と相違するのは、電池ケース３６が、平板状の金属部材１７にこれの周縁部を覆う樹脂製の枠体部３７がインサートモールド成形によって一体に形成されているとともに、この枠体部３７に樹脂製の連結筒体部３８が接合手段で連結された構成になっていることのみである。枠体部３７と連結筒体部３８との接合に際しては、連結筒体部３８の溝部３８ａに枠体部３７の突条部３７ａを挿入した状態で行われる。同様に、連結筒体部３８と封口体１６の枠体部２０との接合に際しては、連結筒体部３８の溝部３８ｂに枠体部３７の突条部２０ａを挿入した状態で行われる。
【００７５】
この電池においても、上述した各実施の形態の電池で説明したとほぼ同様の効果を得ることができるとともに、以下のような利点がある。すなわち、電池ケース３６の連結筒体部３８として、筒心方向の長さが異なる複数種類のものを用意すれば、電池ケース３６における金属部材１７と枠体部３７とが一体形成された底部材を共用して、この底部材を任意に選択した連結筒体部３８に接合して電池ケース３６を構成することにより、同一の底部材を共用しながら高さの異なる種々の電池を構成することができる利点がある。
【００７６】
図１５は、本発明の電池に用いることのできる金属部材Ｍ１〜Ｍ１１の種々の形状を示した断面図であり、これらの金属部材Ｍ１〜Ｍ１１は、各実施の形態の電池を構成する全ての金属部材３，７，１７，１９に代えて用いることができるものである。（ａ）の金属部材Ｍ１は単なる平板である。（ｂ）の金属部材Ｍ２は、平板における樹脂製の枠体部Ｒ１がインサートモールド成形で一体成形される周縁部分がほぼ直角に屈曲されたものである。（ｃ）の金属部材Ｍ３は枠体部Ｒ１と一体成形される周縁部分が２段に屈曲されたものであり、特に、金属部材Ｍ３の平板部を枠体部Ｒ１に対し面一となる配置にしたことを特長としており、樹脂材料を節約でき、且つ電池としての体積エネルギ密度の向上を図ることができる。（ｄ）の金属部材Ｍ４は枠体部Ｒ１と一体成形される周縁部分が半円形状に湾曲されたものである。上記の平板状の金属部材Ｍ１を除く各金属部材Ｍ２〜Ｍ４は、周縁部分を屈曲することによって枠体部Ｒ１に対し強固に一体化されている。
【００７７】
（ｅ）の金属部材Ｍ５は、周縁部分に冷間鍛造によって鍔状部が一体に形成されたものであり、（ｆ）の金属部材Ｍ６は、周縁部分を屈曲してその先端部に冷間鍛造によって鍔状部が一体形成されたものである。これらの金属部材Ｍ５，Ｍ６は鍔状部によって枠体部Ｒ１に対し強固に一体化されている。
【００７８】
（ｇ）の金属部材Ｍ７は、周縁部分が大きく湾曲されて、枠体部Ｒ１に対し外部露呈した配置で一体化されており、側部を端子としても利用可能なものである。（ｈ）の金属部材Ｍ８は中央部に端子部が突設されたものであり、上述した第３ないし第７の実施の形態の各電池に用いた金属部材１９と同等のものである。
（ｉ）の金属部材Ｍ８は（ｈ）のものと同一であるが、外面における端子部を除く部分が枠体部Ｒ２によって保護されている。
【００７９】
（ｊ）の金属部材Ｍ９は、上記金属部材Ｍ８の端子部よりもさらに大きな端子部が屈曲形成されたものである。（ｋ）の金属部材Ｍ１０は平板における枠体部Ｒ１と一体成形される周縁部分に透孔ｈが形成されたものであり、透孔ｈ内に樹脂が入り込むことによって枠体部Ｒ１に対し引き離す方向に強い力を受けた場合にも枠体部Ｒ１から外れないように図ったものである。（ｌ）の金属部材Ｍ１１は、屈曲形成した端子部の周囲に枠体部Ｒ３が一体成形されるのに必要な部分のみを有する形状を有したものであり、端子部を除く部分を枠体部Ｒ３で形成した封口体を得ることができる。
【００８０】
図１６は本発明の電池において枠体部または筒体部として用いることのできる樹脂構成部Ｒ４〜Ｒ９の種々の形状を示した断面図である。（ａ）の樹脂構成部Ｒ４は、金属部材Ｍ１の外面における端子部として外部露呈される部分を除く全体を被覆できる形状を有した枠体を構成するものである。（ｂ）の樹脂構成部Ｒ５は長さを任意に設定して高さの異なる電池に対応できる筒体部を構成するものである。（ｃ）の樹脂構成部Ｒ６は、第４の実施の形態の電池に用いた枠体部３０と同様に、電極群の押さえ用およびショート防止用として機能する突出筒状部３０ａを一体に備えた枠体部を構成するものである。
【００８１】
（ｄ）の樹脂構成部Ｒ７は金属部材Ｍ１の内面における端子部となる部分を除く全体を被覆できる形状を有した枠体部を構成するものであり、電池内部での短絡を防止できる機能を有する。（ｅ）の樹脂構成部Ｒ８は、金属部材Ｍ１に一体成形された一方の枠状部分と他方の枠状部分とが蛇腹部で一体に連結された構成を有するものであり、電池内圧が上昇したときに蛇腹部が伸長するようになっている。（ｆ）の樹脂構成部Ｒ９は外周面を利用して電池ケースＢに接合する形態の枠体部を構成するものであり、このときの金属部材Ｍ１２の周縁部は樹脂構成部Ｒ９の筒心方向に沿って配置できるように屈曲されており、これにより十分な強度を得られるようになっている。
【００８２】
上記各実施の形態において、アルカリ蓄電池を構成する場合には、電池ケース１，１５，２７，３１，３４，３６の樹脂構成部である枠体部４，３５ａ，３３，３７および封口ケース２および封口体１６，２９からなる封口部材の樹脂構成部である枠体部８，２０，３０並びに連結筒体部３８における互いの接合面を除く内面全体および／または外面全体にニッケルめっき層を形成することが好ましい。この構成によれば、アルカリ蓄電池において外装ケースの一部を樹脂で構成した場合に、内部に収容されるアルカリ電解液のカリウムイオンまたはナトリウムイオンが、樹脂構成部または連結筒体部を透過して外気と触れることにより、水酸化カリウム（ナトリウム）となって、漏液と同等の現象が生じるおそれがあるが、この現象の発生をニッケルめっき層によって確実に防止することができる。
【００８３】
同上の発明がリチウムイオン電池である場合、電池ケースおよび封口部材の各々の樹脂構成部および連結筒体部における互いの接合面を除く内面全体に、正極と接触する場合にアルミニウムめっき層が形成され、負極と接触する場合に銅めっき層が形成されていることが好ましい。この構成によれば、外装ケースの一部を樹脂で構成したリチウムイオン電池では、電池電圧が高いことによって樹脂の分解や水分の内部侵入といった不具合が生じるおそれがあるが、この現象の発生をアルミニウムめっき層または銅めっき層によって確実に防止することができる。
【００８４】
図１７（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態に係る電池モジュールを示す一部の分解縦断面図および概略断面図である。この電池モジュールは、電池ケース複合体３９と封口ケース複合体４０とを合体して外装体が構成される。この外装体の内部に形成される所要数の密閉空間にはそれぞれ電極群４１が収容されて、所要個数の単電池Ｂ１〜Ｂ３が直列接続または並列接続される配置で一体化された構成とされる。なお、同図では３個の単電池Ｂ１〜Ｂ３を配設した構成を例示しているが、これは図示の便宜上であって、実際には３個以上の所要個数を配設した構成となる。
【００８５】
電池ケース複合体３９は、正極端子または負極端子となる所要枚数の金属部材４２が、一定の間隙を存して一列に並べられた配置において、各金属部材４２の各々の周縁部を覆う樹脂製の枠体部４３がインサートモールド成形によって一体形成された構成になっており、隣接する各２枚の金属部材４２の各々の周縁部分は、隣接する各２つの枠体部４３が一体形成されてなる連結枠部４３ａによって互いに連結されている。
【００８６】
一方、封口ケース複合体４０は、電池ケース複合体３９と同様に、負極端子または正極端子となる所要枚数の金属部材４４が、一定の間隙を存して一列に並べられた配置において、各金属部材４４の各々の周縁部を覆う樹脂製の枠体部４５がインサートモールド成形によって一体形成された構成になっており、隣接する各２枚の金属部材４４の各々の周縁部分は、隣接する各２つの枠体部４５が一体形成されてなる連結枠部４５ａによって互いに連結されている。
【００８７】
上記電池モジュールは、（ａ）に矢印で示すように、電池ケース複合体３９の各枠体部４３内にそれぞれ電極群４１が挿入され、且つ電解液（図示せず）が注入されたのちに、封口ケース複合体４０が、これの各枠体部４５が電池ケース複合体３９の各枠体部４３に合致する位置決め状態で電池ケース複合体３９に重ね合わされ、その状態で重ね合わされている各２つの枠体部４３，４５が超音波溶接または接着剤による接着手段の何れかにより相互に接合される工程を経て構成される。
【００８８】
この電池モジュールは、電極群４１および電解液からなる発電要素を介在させて電池ケース複合体３９と封口ケース複合体４０とを重ね合わせたのち、その重ね合わせ状態の各２つの枠体部４３，４５を互いに接合するだけの極めて簡単で少ない工程を経ることにより、所要個数の単電池Ｂ１〜Ｂ３を直列または並列接続できる状態に一体化した構成を一挙に得ることができるので、従来の完成品としての単電池を並べて相互に接続する構成に比較して、極めて能率良く生産することができる。
【００８９】
しかも、構成された各単電池Ｂ１〜Ｂ３は、上述した各実施の形態の電池と同様に、電池ケース複合体３９および封口ケース複合体４０が共に金属部材４２，４４に枠体部４３，４５がインサートモールド成形によって一体形成された構成であることと、双方の枠体部４３，４５を超音波溶接または接着剤による接着手段で互いに接合して封口することとにより、極めて高いシール性を有したものとなり、絶縁ガスケットや複雑な構成の封口体などが不要となる簡素化された構成であることから、完成品としての単電池を所要個数接続する構造に比較して大幅なコストダウンを達成することができる。
【００９０】
なお、上記実施の形態の電池モジュールは、基本構成を変えることなく種々の変形例に構成できる。例えば、上記実施の形態では、複数の偏平な単電池Ｂ１〜Ｂ３を一列配置に設けた構成になっているが、単電池を複数列に配設する構造としたり、電池ケース複合体３９の枠体部４３に代えて筒体部を金属部材４２にインサートモールド成形によって一体形成するようにすれば、所要個数の角形または円筒形の単電池を配列した構造とすることもできる。
【００９１】
図１８は本発明の実施の形態に係るバイポーラ型電池モジュールを示す組立過程における概略縦断面図である。この電池モジュールは、２つ（１つのみ図示）の端部半殻体４６の間に所要個数の共通半殻体４７を一列配列に介在させ、且つ隣接する各２つの半殻体４６，４７間に電極群４１および電解液（図示せず）からなる発電要素を介在させて、隣接する各２つの半殻体４６，４７を超音波溶接または接着剤で互いに接合することにより、所要個数の単電池Ｂ１１〜Ｂ１６を一列配列に接続した構成になっている。
【００９２】
端部半殻体４６は、角形または円形の金属部材４８にこれの周縁部を覆う樹脂製の枠体部４９がインサートモールド成形によって一体形成された構成になっている。共通半殻体４７は、角形または円形の２種類の金属部材５１，５２を重ね合わせて接合した金属複合板５０にこれの周縁部を覆って両側に突出する樹脂製の共通枠体部５３がインサートモールド成形によって一体形成された構成になっている。
【００９３】
図１７の電池モジュールは予め設定された所要個数の単電池Ｂ１〜Ｂ３が配列された構成を一挙に得られるものであるのに対し、この実施の形態のバイポーラ型電池モジュールは、２つの端部半殻体４６と任意の個数の共通半殻体４７とを相互に連結することにより、任意の個数の単電池Ｂ１１〜Ｂ１６を接続する構成とできるものである。
【００９４】
すなわち、このバイポーラ型電池モジュールは、端部半殻体４６に電極群４１および電解液（図示せず）の発電要素を挿入したのちに、共通半殻体４７の共通枠体部５３を端部半殻体４６の枠体部４９に重ね合わせて接合することにより、端部半殻体４６と共通半殻体４７とで形成される密閉空間内に発電要素を収容して１番目の単電池Ｂ１１を構成し、その共通半殻体４７の単電池Ｂ１１とは反対側に発電要素を挿入して、その共通半殻体４７に次の共通半殻体４７を接合して２番目の単電池Ｂ１２を構成し、この手順を繰り返して所要個数より１個少ない単電池Ｂ１１〜Ｂ１５を構成し、最後に端部半殻体４６を共通半殻体４７に接合する手順で構成される。なお、製造に際しては、図１８の図示状態ではなく、端部半殻体４６および共通半殻体４７を上下に積み重ねる配置で行われることは言うまでもない。
【００９５】
したがって、このバイポーラ型電池モジュールは、上述した極めて簡単で少ない工程を経ることにより、任意の個数の単電池Ｂ１１〜Ｂ１６を直列または並列接続できる状態に一体化した構成を得ることができるので、従来の完成品としての単電池を並べて相互に接続する構成と比較して、極めて能率良く生産することが可能となる。
【００９６】
しかも、構成された各単電池Ｂ１１〜Ｂ１６は、上述した各実施の形態の電池と同様に、端部半殻体４６および共通半殻体４７が共に金属部材４８および金属複合板５０に樹脂製の枠体部４９および共通枠体部５３がそれぞれインサートモールド成形によって一体形成された構成になっていることと、枠体部４９と共通枠体部５３または２つの共通枠体部５３同士を超音波溶接、接着剤による接着手段または熱溶着手段の何れかの手段で互いに接合して封口することとにより、極めて高いシール性を有したものとなり、絶縁ガスケットや複雑な構成の封口体などが不要となる簡素化された構成であることから、完成品としての単電池を所要個数接続する構造に比較して大幅なコストダウンを達成することができる。
【００９７】
なお、上記実施の形態のバイポーラ型電池モジュールにおいても、基本構成を変えることなく種々の変形例に構成できる。例えば、上記実施の形態では、複数の偏平な単電池Ｂ１１〜Ｂ１６を一列配置に設けた構成になっているが、単電池を複数列に配設する構造としたり、共通半殻体４７を、共通枠体部５３に代えて筒体部を金属複合板５０にインサートモールド成形によって一体形成するようにすれば、所要個数の角形または円筒形の単電池を配列した構造とすることもできる。
【００９８】
【発明の効果】
以上のように、本発明の電池によれば、電池ケースと封口部材との各々の樹脂構成部を接合手段で互いに連結して封口する構成としたので、従来のかしめ加工による封口に起因する種々の問題を一挙に解消できるとともに、二つの樹脂構成部の接合によって信頼性の高いシール性を得ることができる。また、電池ケースと封口部材との互いに接合される樹脂構成部によって電池ケースの金属構成部と封口部材の金属部材とを電気絶縁した離間状態に確実に保持できるから、既存の絶縁ガスケットを用いる必要がなくなり、この絶縁ガスケットに起因する問題も解消できるとともに、絶縁ガスケットや複雑な電極取り出し構造などが不要となって極めて簡素化された構成とすることができ、大幅なコストダウンを達成することが可能となる。しかも、従来のプレス加工による電池ケースの製作や、封口板および絶縁ガスケットを含む複雑な封口体の組立工程などが不要となり、極めて高い生産性で安価に製造することが可能となる。
【００９９】
本発明の電池モジュールによれば、発電要素を介在させて電池ケース複合体と封口側複合体とを重ね合わせたのち、重ね合わせ状態の２つの樹脂部材を互いに接合するだけの極めて簡単で少ない工程を経ることにより、所要個数の単電池を直列または並列接続できる状態に一体化した構成を一挙に得られるので、従来の完成品としての単電池を並べて相互に接続する構成に比較して、極めて能率良く生産して、大幅なコストダウンを達成することができる。しかも、電池ケース複合体および封口側複合体が共にインサートモールド成形によって一体形成されているので、極めて高いシール性を有したものとなり、絶縁ガスケットや複雑な構成の封口体などが不要となる簡素化された構成となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施の形態に係る電池を示す平面図および概略縦断面図。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は同上の電池の電池ケースと封口ケースとの接合過程を工程順に示した一部の断面図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は電池の電池ケースと封口ケースとの他の接合構造における接合過程を工程順に示した一部の断面図。
【図４】（ａ），（ｂ）は電池の電池ケースと封口ケースとのさらに他の接合構造における接合過程を工程順に示した一部の断面図。
【図５】（ａ），（ｂ）は電池の電池ケースと封口ケースとのさらに他の接合構造における接合過程を工程順に示した一部の断面図。
【図６】（ａ），（ｂ）は電池の電池ケースと封口ケースとのさらに他の接合構造における接合過程を工程順に示した一部の断面図。
【図７】（ａ），（ｂ）は電池の電池ケースと封口ケースとのさらに他の接合構造における接合過程を工程順に示した一部の断面図。
【図８】（ａ），（ｂ）は電池の電池ケースと封口ケースとのさらに他の接合構造における接合過程を工程順に示した一部の断面図。
【図９】（ａ），（ｂ）は電池の電池ケースと封口ケースとのさらに他の接合構造における接合過程を工程順に示した一部の断面図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る電池を示す概略縦断面図。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る電池を示す縦断面図。
【図１２】（ａ），（ｂ）は本発明の第４および第５の実施の形態に係る電池をそれぞれ示す縦断面図。
【図１３】本発明の第６の実施の形態に係る電池を示す縦断面図。
【図１４】本発明の第７の実施の形態に係る電池を示す縦断面図。
【図１５】（ａ）〜（ｌ）は本発明の電池に用いることのできる種々の形状の金属部材を示す断面図。
【図１６】（ａ）〜（ｆ）は本発明の電池において枠体部または筒体部として用いることのできる種々の形状を有する樹脂部材を示す断面図。
【図１７】（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態に係る電池モジュールを示す一部の分解縦断面図および概略断面図。
【図１８】本発明の実施の形態に係るバイポーラ型電池モジュールを示す組立過程における概略縦断面図。
【図１９】（ａ）は従来の四角形のコイン形電池におけるコーナー部分における外装体の縦断面図、（ｂ）はその電池の直線部分における縦断面図。
【符号の説明】
１，１５，２７，３１，３４，３６電池ケース
２封口ケース（封口部材）
３，１７電池ケースの金属部材（金属構成部）
４，３５ａ，３３，３７枠体部（電池ケースの樹脂構成部）
４ａ，４ｃ，４ｅ，１８ａ，３３ａ，３５ｂ，３８ａ，３８ｂ溝部（凹部）
４ｆ，４ｇ凹部
５，２２，４１電極群
７，１９封口部材の金属部材
８，２０，３０枠体部（封口部材の樹脂構成部）
８ａ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ，８ｈ，８ｉ，２０ａ，３７ａ突条部
４ｂ，８ｂ接合面
１６，２９封口体（封口部材）
１８，２８筒体部
１９ａ正極端子部（端子部）
３０ａ突出筒状部
３２金属ケース体（金属構成部）
３２ａ負極端子部（端子部）
３８連結筒体部
３９電池ケース複合体
４０封口ケース複合体（封口側複合体）
４２電池ケース複合体の金属部材
４３枠体部（封口側複合体の樹脂構成部）
４４封口側複合体の金属部材
４５電池ケース複合体の枠体部（樹脂構成部）
４６端部半殻体
４７共通半殻体
４８端部半殻体の金属部材
４９枠体部（端部半殻体の樹脂構成部）
５０金属複合板
５１，５２共通半殻体の金属部材
５３共通枠体部（共通半殻体の樹脂構成部）
５４封口ケース
５５電池ケース
５６絶縁ガスケット
Ｂ電池ケース
Ｍ１〜Ｍ１２金属部材（金属構成部）
Ｒ１〜Ｒ９枠体部（樹脂構成部）
Ｂ１〜Ｂ３，Ｂ１１〜Ｂ１６単電池[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
According to the present invention, a novel battery in which at least a part of each of a battery case and a sealing member constituting an exterior body is made of a synthetic resin and a plurality of single cells having this novel structure are integrated and integrated. The present invention relates to a battery module.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, many batteries except for some special forms such as lithium primary paper batteries, polymer batteries, and resin laminate batteries among various batteries have opened the battery case by compressing the insulating gasket by caulking. It is the structure which seals a part. That is, after a power generation element composed of an electrode plate and an electrolyte is stored in a bottomed cylindrical or container-shaped battery case, a sealing body is inserted into the opening of the battery case, and then the opening edge of the battery case By caulking the portion inward, the battery case and the sealing body are hermetically sealed by compressing an insulating gasket interposed therebetween between the battery case and the sealing body.
[0003]
Further, means other than the caulking process described above are employed for sealing the battery. For example, in a non-aqueous electrolyte battery such as a lithium secondary battery, a sealing body is fitted into the opening of the battery case, and the periphery of the sealing body is joined to the opening edge of the battery case by laser welding or the like. It is sealed. Further, in the sealed lead-acid battery, in a state where the electrode group is inserted into the frame made of synthetic resin, by placing the pair of metal members facing each other on the openings on both sides of the frame body and performing heat welding, The electrode group is sealed in an internal space surrounded by a frame and a pair of metal members.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of a cylindrical battery case, the sealing means by caulking is almost uniformly applied to the whole, but in the case of a rectangular battery case, there are four corner portions and a straight portion between the corner portions. Since there is a difference in the strength against caulking when shrinking, particularly in the case of a flat rectangular battery, for example, a coin-type battery, there is a problem that it is difficult to prevent liquid leakage because a reliable sealing property cannot be obtained in a straight portion. .
[0005]
That is, in the conventional coin-type battery shown in FIG. 19, the rectangular battery case 61 and the sealing case 62 are arranged to face each other with the insulating gasket 63 interposed, and the opening end side of the side peripheral surface of the battery case 61 is the sealing case 62. When the crimping process is performed on the stepped portion 62a formed on the side peripheral surface, the corner portion of the sealing case 62 is deformed by pressurization from the battery case 61 as shown in FIG. The insulating gasket 63 is compressed onto the stepped portion 62a by the side peripheral surface of the battery case 61, and a reliable sealing is made. However, since the strength sufficient to withstand the pressure from the battery case 61 cannot be secured at the straight portion of the side periphery of the sealing case 62, the distortion A of the stepped portion 62a, the sealing, as shown in FIG. Problems such as outward expansion B of the side peripheral surface of the case 62 and outward expansion C of the bottom surface of the sealing case 62 occur. When deformation occurs in the straight portion in this way, since a reliable sealing property cannot be obtained, liquid leakage is likely to occur.
[0006]
Therefore, conventionally, a sealant is applied to one of the locations where the sealing case 62 and the insulating gasket 63 are in contact with each other and one of the locations where the battery case 61 and the insulating gasket 63 are in contact with each other prior to caulking. By applying each one, the sealing property is supplemented. However, the caulking portion of the battery case 61 is slightly deformed in the opening direction by receiving pressure by the restoring force of the insulating gasket 63 compressed by caulking, so that sufficient sealing performance can be obtained even with the sealant. I can't. In addition, when a sealant is used, a drying process after setting appropriate drying conditions, a subsequent drying state inspection process, and the like are required, resulting in a high manufacturing cost.
[0007]
In addition, the sealing means by caulking is to obtain a liquid-tight sealing property when the compressed insulating gasket 63 is brought into close contact with both the battery case 61 and the sealing case 62 by its own restoring force. Alternatively, when placed in an environment where the temperature changes suddenly to a low temperature, the insulating gasket 63 expands or contracts and the sealing performance between the battery case 61 or the sealing case 62 is lowered, and liquid leakage or gas leakage occurs. May cause leakage. In addition, in order to obtain a sufficient sealing property, it is necessary to use a relatively large thickness for the insulating gasket 63, and the internal volume of the battery is reduced by that thickness, resulting in a decrease in volumetric energy density as a battery. .
[0008]
In order to solve the above-mentioned problem due to temperature change, when an insulating gasket 63 having a high heat resistance is used, such an insulating gasket 63 has a relatively high hardness, so that the insulating gasket 63 is cracked during caulking. There arises a new problem that the insulating gasket 63 is likely to be chipped or damaged when it is assembled into the battery case 61. Further, in the battery, it is necessary to prevent moisture and moisture from entering and exiting the exterior body as much as possible. For this purpose, the insulating gasket 63 must maintain the above-described function for a long period of time. The sealing means by caulking is not reliable.
[0009]
The above-mentioned problem of the sealing means by caulking is particularly noticeable in a flat rectangular battery such as a coin-type battery, but separately from this, after inserting the sealing body into the opening of the bottomed cylindrical battery case. In the case of a battery configured to caulk the opening edge of the battery case inward, in the vicinity of the opening of the battery case in order to support the sealing body including the sealing plate and the insulating gasket from the inside of the battery case during caulking. It is necessary to form an annular groove on the outer peripheral surface of the location, or to fix a reinforcing body inside the location in the vicinity of the opening of the battery case, as well as a connection structure for the current collecting lead derived from the electrode group and an insulation gasket Thus, there is a problem that the configuration becomes complicated as the number of parts increases. Also in these batteries, there is no substitute for sealing the opening of the battery case in a liquid-tight manner by compressing the insulating gasket by caulking. .
[0010]
On the other hand, the sealing means for joining the battery case and the sealing plate by laser welding has an advantage that it can always maintain a reliable sealed state against a sudden temperature change, etc., because an insulating gasket is not used. There are issues that cannot be applied. In addition, the exterior body structure in which the opening portions at both ends of the resin frame are closed with a pair of metal members fixes the metal member and the frame body by heat welding, and thus has a problem of having an adverse effect due to heat on the internal power generation elements and the like. There is.
[0011]
Therefore, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and can be sealed without using caulking and insulating gaskets, and can be easily reduced to a variety of sizes and forms with a small number of parts. It is an object of the present invention to provide a battery that can be configured as described above and a battery module that can be manufactured with high productivity.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a battery according to the present invention includes a metal component composed of a plate-shaped or dish-shaped metal member or a bottomed cylindrical metal case, and at least a peripheral edge or an open peripheral edge of the metal component. A battery case having a frame-shaped or cylindrical resin constituent part joined and integrated in an arrangement covering the part, a plate-like or dish-like metal member, and at least a peripheral part of the metal member A sealing member having a frame-like or cylindrical resin constituent part joined and integrated in a covering arrangement, and an arrangement in which the battery case and the sealing member oppose each other with a power generation element housed therebetween The resin component parts are connected to each other by bonding.
[0013]
In this battery, since the respective resin constituent parts of the battery case and the sealing member are connected to each other by the joining means and sealed, various problems caused by the sealing by the conventional caulking process can be solved at one time, and two A highly reliable sealing property can be obtained by joining the resin components. In addition, it is necessary to use an existing insulating gasket because the metal component of the battery case and the metal member of the sealing member can be securely held in an electrically insulated and separated state by the resin component bonded to each other of the battery case and the sealing member. Thus, the problems caused by the insulating gasket can be solved, and the configuration can be extremely simplified, and a significant cost reduction can be achieved. In addition, the assembly process of a complicated sealing body including a conventional sealing plate and an insulating gasket is not required, and it is possible to manufacture at a low cost with extremely high productivity.
[0014]
In the above invention, the battery case is formed by integrally forming the resin component with the metal component by insert molding, and the sealing member is formed by integrally forming the resin component with the metal member by insert molding. Is preferred.
[0015]
As a result, the exterior body can be configured simply by joining the battery case and the sealing member, which can be mass-produced by insert molding using a mold, respectively, so that the process can be greatly shortened, and the metal component and the resin Since the component part and the metal member and the resin component part are firmly fixed to each other, an extremely reliable sealing property and high robustness can be obtained, and an excellent sealing property can be obtained under adverse conditions such as a sudden temperature change. Regardless of the occurrence, it can be reliably held for a long time.
[0016]
In the above configuration, each of the battery case and the sealing member is subjected to a pretreatment for increasing the affinity between the metal and the resin, and then subjected to insert molding to form the metal component and the metal member. It is preferable that the resin component is integrally formed. As a result, the metal component and the metal member and the resin component are integrated in a reliable contact state and with a high bonding strength that does not peel off. Leakage can be reliably prevented.
[0017]
In the said invention, it is preferable that a resin structure part shall be formed by either PPS, PET, PP, and PE. As a result, the resin component becomes excellent in heat resistance, water permeability and moisture permeability, and a battery having high sealing performance can be obtained. Despite the occurrence of adverse conditions, it can be reliably maintained for a long period of time.
[0018]
In the above invention, at least a part of the outer surface of each of the metal constituent part of the battery case and the metal member of the sealing member is not covered with the resin constituent part and is exposed to the terminal part. preferable. As a result, it is only necessary to connect the current collector leads of the positive and negative electrodes to the metal components or metal members exposed to the outside as the positive and negative terminal portions. Even a rectangular shape can be easily configured.
[0019]
In the above invention, one of the metal component of the battery case and the metal member of the sealing member is formed of any one of aluminum, an aluminum alloy, or a clad material of aluminum and stainless steel, and is set on the positive electrode side, and The other can be made of any one of copper, copper alloy, copper-plated metal, or stainless steel, and set on the negative electrode side. Thereby, compared with the conventional lithium secondary battery, an insulation gasket becomes unnecessary and the lithium secondary battery of the structure simplified very much can be obtained.
[0020]
In the above invention, it is preferable that the resin component of the battery case and the resin component of the sealing member are joined to each other by ultrasonic welding. Thereby, the resin component of the battery case and the resin component of the sealing member can be connected to each other with a structure having an extremely high sealing performance, and the battery case and the sealing member are combined to form a solid structure. The body can be formed.
[0021]
In the above configuration, a protrusion having a triangular cross-section, a trapezoidal cross-section, or a rectangular cross-section is formed on one of the joint surfaces of the resin constituent portion of the battery case and the resin constituent portion of the sealing member. In addition, a recess having a shape into which the protrusion is fitted is formed on the other side, and the contact portion of the protrusion with the recess is melted by ultrasonic welding in a state where the protrusion is inserted into the recess. Then, it is preferable that the protrusions are joined in a state of being fitted in the recesses, and the resin component of the battery case and the resin component of the sealing member are connected to each other. As a result, the battery case and the sealing member can be joined to each other in an accurate positioning state without positioning with a jig or the like, and should be in a very strong and highly sealed joining state. Can do.
[0022]
The said invention WHEREIN: The resin structural part of a battery case and the resin structural part of a sealing member can also be set as the structure mutually adhere | attached with the adhesive agent and joined. Thereby, the resin component of the battery case and the resin component of the sealing member can be connected to each other with extremely high sealing properties while being easily bonded by simple bonding means.
[0023]
The said structure WHEREIN: The resin structural part of a battery case and the resin structural part of a sealing member can also be set as the structure joined to each other in the molten state by contacting a hot plate and fuse | melting. Also by this, the resin constituent part of the battery case and the resin constituent part of the sealing member can be connected to each other with extremely high sealing properties while being easily joined by simple joining means.
[0024]
In the above invention, the resin component of the battery case may be formed in a cylindrical shape, and the power generation element is housed in the cylindrical shape. This makes it possible to change the length of the resin component of the battery case in the tube center direction without changing the basic configuration, and to change the shape of the metal component to a circle or a square. The battery can be easily deployed.
[0025]
In the above invention, the resin constituent parts of each of the battery case and the sealing member are each formed in a frame shape, and the openings at both ends of the resin-made connecting cylinder part in which both the resin constituent parts are interposed therebetween It can also be set as the structure joined to the end surface, respectively. According to this configuration, if a plurality of types having different lengths in the cylinder center direction are prepared as the connecting cylindrical body portion, the battery case and the sealing member share the same one, and the connecting cylinder having an arbitrary length is used. By selecting the body part, various batteries having different heights can be manufactured at low cost.
[0026]
In the above-mentioned invention, a protruding cylindrical portion that can be fitted into the inner peripheral surface or the outer peripheral surface of the resin constituent portion of the battery case may be integrally formed with the resin constituent portion of the sealing member. According to this configuration, the protruding cylindrical portion can be pressed so as not to move the electrode group of the power generation element, and the occurrence of a short circuit can be reliably prevented.
[0027]
In each of the above inventions, it is preferable that a metal plating layer is formed on the entire inner surface and / or the entire outer surface of the battery case and the sealing member, except for the joint surfaces. According to this structure, generation | occurrence | production of the malfunction by using resin in the case of comprising an alkaline storage battery or a lithium ion battery can be prevented reliably by a metal plating layer.
[0028]
When the above-mentioned invention is an alkaline storage battery, it is preferable to form a nickel plating layer on the entire inner surface and / or the entire outer surface of the battery case and the sealing member except for the joint surfaces of the resin constituent portions and the connecting cylindrical body portions. . According to this configuration, when a part of the outer case body composed of the battery case and the sealing member in the alkaline storage battery is made of resin, the potassium ion or sodium ion of the alkaline electrolyte housed therein is the resin component or Although it may become potassium hydroxide (sodium) by passing through the connecting cylinder and touching the outside air, a phenomenon equivalent to leakage may occur, but this phenomenon can be reliably prevented by the nickel plating layer. Furthermore, escape of hydrogen and moisture can be effectively suppressed.
[0029]
When the above-mentioned invention is a lithium ion battery, an aluminum plating layer is formed on the member side used for the positive electrode on the entire inner surface of the battery case and the sealing member except for the resin components and the joint surfaces of the connecting cylindrical body. The copper plating layer is preferably formed on the member used for the negative electrode. According to this configuration, in the lithium ion battery in which a part of the outer case body composed of the battery case and the sealing member is made of resin, there is a risk that problems such as decomposition of the resin and intrusion of moisture occur due to high battery voltage. However, the occurrence of this phenomenon can be reliably prevented by the aluminum plating layer or the copper plating layer.
[0030]
In addition, the battery module according to the present invention includes a plurality of metal members and two adjacent resin component parts each having a frame-like or cylindrical resin component part covering each peripheral part of each metal member. A battery case composite integrally formed by insert molding, a plurality of metal members, and a frame-shaped or cylindrical resin component that respectively covers the periphery of each metal member. Each of the resin components of the battery case composite includes: a sealing side composite formed integrally by insert molding in a shape in which each of the two adjacent resin members is integrated; and a plurality of power generation elements; The resin constituent parts of the sealing-side composite are joined to each other in such a manner that the power generating elements are accommodated therebetween and are opposed to each other, and the power generating elements are positioned on both sides of the power generating elements. Wherein the plurality of unit cells formed by the respective metal member is characterized by being provided in a state of arrangement of a column or columns.
[0031]
In this battery module, after the battery case composite and the sealing side composite are overlapped with each other with the power generation element interposed, an extremely simple and few process is required for joining the two resin components in the overlapped state to each other. Therefore, it is possible to obtain a configuration in which the required number of single cells are integrated in a state where they can be connected in series or in parallel, which is extremely high compared to the conventional configuration in which the single cells as a finished product are arranged side by side and connected to each other. Can be manufactured with productivity. In addition, since the battery case composite and the sealing side composite are both formed by insert molding, an extremely high sealing property is obtained, and an insulating gasket or a sealing body with a complicated configuration is not required. Since the structure is simplified, significant cost reduction can be achieved.
[0032]
Further, the bipolar battery module according to the present invention has two end half-shells in which a frame-shaped or cylindrical resin component is integrally formed by insert molding so as to cover at least a peripheral portion of a metal member. And a frame-shaped or cylindrical resin component projecting on both sides of the composite plate, which is arranged so as to cover the peripheral portion of the metal composite plate in which two kinds of metal members are joined, and integrally formed by insert molding A plurality of common half-shells and a plurality of power generation elements, and the resin component of one end half-shell and the resin component of the common half-shell are between the power generation A plurality of the common half-shells are joined to each other in a state of facing each other, and the power generation element is housed between each of the two joined resin components. The last stage The resin component of the common half-shell and the resin component of the other end half-shell are joined to each other so as to house the power generation element therebetween and face each other. Yes.
[0033]
This bipolar battery module can be produced very efficiently compared to the conventional configuration in which single cells are arranged side by side and connected to each other, and both the end half shell and the common half shell are insert molded. Since it is formed by molding, in addition to having a very high sealing property, in addition to a simplified configuration that eliminates the need for an insulating gasket or a complicatedly configured sealing body, There is a great advantage that an arbitrary number of unit cells can be connected by connecting the end half shell and the required number of common half shells.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 1A and 1B are a plan view and a schematic longitudinal sectional view showing a battery according to a first embodiment of the present invention. In this embodiment, the battery is applied to a flat rectangular lithium secondary battery. The case is illustrated. In this lithium secondary battery, a battery case 1 and a sealing case 2 both formed in a rectangular half-shell are opposed to each other and fixed to each other, and a sheath electrode is formed inside the sheath body. Group 5 and an electrolyte (not shown) are contained in an encapsulated state.
[0035]
The battery case 1 has a structure in which a resin-made frame body portion 4 that covers the peripheral edge portion of the metal member 3 is integrally formed with a square dish-shaped metal member 3 by insert molding. Similarly, the sealing case 2 has a structure in which a resin-made frame body portion 8 that covers the peripheral edge portion of the metal member 7 is integrally formed on the rectangular dish-shaped metal member 7 by insert molding. The metal members 3 and 7 may be a simple flat metal plate.
[0036]
When performing the above-described insert molding, the metal members 3 and 7 are each subjected to pretreatment for enhancing the affinity between the metal and the resin. In the pretreatment, for example, the metal members 3 and 7 are subjected to an organic plating process using an aqueous solution containing a triazinetin all dielectric as a main component so that the triazinetin all dielectric is chemically applied to the metal surface. An adsorbed electrochemical special metal surface-treated metal is formed. As a result, when insert molding is performed, the synthetic resin melted at high temperature and high pressure in the mold is directly chemically bonded to the triazine tin all dielectric by the electrochemical special metal surface treatment. Therefore, in the insert mold molded product that has been pre-processed in advance, the chemical bond generated at the composite interface reliably prevents the peeling that tends to occur at the interface due to the difference in thermal shrinkage between the metal and the synthetic resin. .
[0037]
Therefore, since the battery case 1 and the sealing case 2 are formed by integrating the metal members 3 and 7 and the frame portions 4 and 8 in a reliable contact state, the exterior having high sealing performance and pressure-proof and waterproof properties. A case body can be constructed. In addition, although the description is abbreviate | omitted also in the various embodiment mentioned later, the pre-processing to the metal members 3 and 7 at the time of this insert molding is performed similarly.
[0038]
The metal member 3 of the battery case 1 is formed of a copper plate, a copper alloy plate, a copper-plated steel plate or a stainless steel plate, and is exposed outside except for a peripheral portion bent in one direction to function as a negative electrode terminal. The metal member 7 of the sealing case 2 is formed of a flat plate made of aluminum, an aluminum alloy, or a clad material (composite plate) of aluminum and stainless steel, and is exposed to the outside except a peripheral portion bent in one direction as a positive electrode terminal. Function. The negative electrode current collector lead 9 of the spiral electrode group 5 is connected to the metal member 3 as a negative electrode terminal, and the positive electrode current collector lead 10 is connected to the metal member 7 as a positive electrode terminal.
[0039]
The frame parts 4 and 8 of the battery case 1 and the sealing case 2 can be ultrasonically welded, and have excellent heat resistance, water permeability and moisture permeability, such as PPS (polyphenylene Sulfide), PET (polyethylene terephthalate), PP (polypropylene), or PE (polyethylene). In the various embodiments described below, the description is omitted, but it is the same that the constituent parts made of resin are formed of any of the above PPS, PET, PP, and PE.
[0040]
In this lithium secondary battery, after the negative electrode current collecting lead 9 of the spiral electrode group 5 is connected to the metal member 3, the spiral electrode group 5 is inserted into the battery case 1, followed by the spiral electrode group 5. In a positioning state in which the positive electrode current collecting lead 10 led out from is connected to the metal member 7 and the protruding portion 8a of the frame portion 8 of the sealing case 2 is inserted into the groove portion 4a of the frame portion 4 of the battery case 1. By superimposing both frame parts 4 and 8 and performing ultrasonic welding in this state, the battery case 1 and the sealing case 2 are connected to each other by joining the frame parts 4 and 8 together.
[0041]
Therefore, since the lithium secondary battery does not employ any of the conventional caulking process, sealing using an insulating gasket, and application of a sealing agent, various problems caused by each of them can be solved at once. The case 1 and the sealing case 2 are integrally formed by metal and resin insert molding, and the battery case 1 and the sealing case 2 are joined to each of the resin frame parts 4 and 8 by ultrasonic welding. By being fixed to each other, an extremely reliable sealing property and high fastness can be obtained, and the frame parts 4 and 8 are excellent in heat resistance, water permeability and moisture permeability. Therefore, the above excellent sealing property can be reliably maintained over a long period of time despite the occurrence of an adverse condition such as a rapid temperature change.
[0042]
Further, the lithium secondary battery has an extremely simplified configuration because an insulating gasket is not required as compared with a conventional lithium secondary battery. That is, as is apparent from the illustration of FIG. 1B, in this lithium secondary battery, resin frame portions 4, 8 joined to each other have both metal members 3, 7 interposed therebetween. Since it is securely held in an electrically insulated and separated state, there is no need to use an existing insulating gasket, and the frame parts 4 and 8 of the battery case 1 and the sealing case 2 are simply joined to each other by ultrasonic welding. In the conventional lithium secondary battery, it is possible to form a solid exterior body and simply connect the positive and negative current collecting leads 10 and 9 to the metal members 7 and 3 exposed to the outside as positive and negative terminals. Even a flat rectangular shape that has been difficult can be easily configured.
[0043]
In addition, this lithium secondary battery eliminates the need for conventional battery case manufacturing by press processing and the assembly process of complicated sealing bodies including sealing plates, insulating gaskets, and terminal plates, and insert molds using molds. Since the battery case 1 and the sealing case 2 that can be mass-produced by molding can be configured by simply joining them by ultrasonic welding, the process can be greatly shortened and manufactured with extremely high productivity and low cost. .
[0044]
Further, in the lithium secondary battery, the height of the frame body portion 4 of the battery case 1 can be accommodated, for example, in accordance with the height difference of the spiral electrode group 5 without changing the configuration shown in FIG. 1 as a basic configuration. Or by changing the shape of the metal members 3 and 7 into a circular shape or a square shape, there is a great advantage that the battery can be easily deployed corresponding to various types of batteries having different sizes and shapes. For example, if the battery case 1 and the sealing case 2 are insert-molded with resin on the circular metal members 3 and 7, a circular coin-shaped battery can be configured without changing the basic configuration shown in FIG. Note that the development of batteries corresponding to various types will be sequentially described in each embodiment described later.
[0045]
Next, a process of joining the battery case 1 and the sealing case 2 by ultrasonic welding will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1A, an annular protrusion 8a having a triangular cross-section is projected on the joint surface 8b of the frame body portion 8 of the sealing case 2, and the frame body portion of the battery case 1 is also provided. An annular groove 4a having an inverted trapezoidal cross-sectional shape corresponding to the base of the triangular section 8a is recessed in the joint surface 4b.
[0046]
And as shown in the figure (b), the battery case 1 and the sealing case 2 are ultrasonic-welded in the positioning state which inserted the protrusion part 8a in the groove part 4a. At this time, even if positioning of the protruding portion 8a and the groove portion 4a is not accurately performed, ultrasonic welding may be performed while pressing the battery case 1 and the sealing case 2 in directions close to each other. That is, the protrusions 8a are fitted into the inverted trapezoidal grooves 4a as the triangular tip portions thereof are melted, so that the two frame body portions 4 and 8 automatically become regular. As shown in FIG. 5C, the melted portion of the ridge portion 8a is filled in the gap portions on both sides of the ridge portion 8a and the groove portion 4a. Therefore, the battery case 1 and the sealing case 2 are joined to each other in an accurate positioning state without positioning with a jig or the like.
[0047]
FIGS. 3 to 9 show other examples in which the battery case 1 and the sealing case 2 are joined by ultrasonic welding, respectively. Also in these joining structures, substantially the same effect as the joining structure of FIG. 2 is obtained. Obtainable. 3 to 9, the same reference numerals are given to the same or substantially the same components as those in FIG. 2 in order to simplify the explanation and facilitate the understanding.
[0048]
The joining structure in FIG. 3 differs from the joining structure in FIG. 2 only in the following configuration. That is, the protruding portion 8c of the frame body portion 8 of the sealing case 2 is formed in an inverted trapezoidal shape slightly larger than the groove portion 4c having the inverted inverted trapezoidal shape of the frame body portion 4 of the battery case 1. The outer peripheral surface side and the inner peripheral surface side of 8c are set as a melting allowance. Accordingly, the groove 4c of the battery case 1 is formed to have a slightly larger cross-sectional area than the protrusion 8c, and the bottom is formed in the resin liquid reservoir 4d. Further, a clad material formed by joining a copper plate 3 a and a stainless steel plate 3 b is used as the metal member 3 of the battery case 1, and an aluminum plate 7 a and a stainless steel plate 7 b are joined as the metal member 7 of the sealing case 2. The clad material is used.
[0049]
In this joining structure, as shown in FIG. 5B, the battery case 1 and the sealing case 2 are accurately positioned at the time when the tip of the protrusion 8c is fitted into the groove 4c. By performing ultrasonic welding in this state, the protrusion 8c is fitted into the groove 4c while the outer peripheral portion of the protrusion 8c is melted, and the molten resin liquid is accumulated in the resin liquid reservoir 4d. As shown in FIG. 4C, when the battery case 1 and the sealing case 2 are brought into contact with the joining surfaces 4b and 8b of the frame portions 4 and 8, the protruding portion 8c is in the groove portion 4c. The resin liquid is completely fitted, melted, and securely joined to each other by the resin liquid accumulated in the resin liquid reservoir 4d.
[0050]
As described above, the battery case 1 and the sealing case 2 are ultrasonically welded with the protrusions 8a and 8c inserted into the grooves 4a and 4c of the frame portions 4 and 8, respectively, as described above. In addition to being able to perform accurate positioning without using a jig or the like, it is possible to join the joint surfaces 4b and 8b in a reliable liquid-tight state.
[0051]
The joining structure in FIG. 4 is a modification of the joining structure in FIG. 2, and two annular protrusions 8 d having a triangular cross-section project from the frame body portion 8 of the sealing case 2 in a parallel arrangement. In addition, a groove 4e having a rectangular cross section is formed in the joint surface 4b of the frame 4 of the battery case 1. In this joining means, as shown in FIG. 5B, the molten resin liquid is formed by dispersing the liquid reservoirs at three locations. In other words, the seal portions between the two frame body portions 4 and 8 are dispersed and exist in three places, and the joint state is extremely excellent in joint strength and sealing resistance.
[0052]
In the joining structure of FIG. 5, an annular protrusion 8 e having a rectangular cross section is provided on the outer peripheral side of the joining surface 8 b of the frame body 8 of the sealing case 2, and the frame body of the battery case 1 is provided. An annular notch-like recess 4f into which the protrusion 8e is fitted is formed on the outer peripheral side of the joint surface 4b. 6 has an annular protrusion 8f having a rectangular cross section on the inner peripheral side of the joint surface 8b of the frame body portion 8 of the sealing case 2, and the battery case 1 has a An annular notch-shaped recess 4g into which the protruding portion 8f is fitted is formed on the outer peripheral side of the joint surface 4b of the frame body portion 4.
[0053]
In these joining structures, the structure of the exterior case body composed of the battery case 1 and the sealing case 2 is simplified as compared with the joint structures shown in FIGS. There is an advantage that the internal volume can be easily set large. Moreover, in these joining structures, since the ultrasonic welding can be performed in a stable state in which the protrusions 8e and 8f are fitted into the recesses 4f and 4g, the battery case 1 and the battery case 1 can be used. It is not necessary to set the pressure applied to the sealing case 2 so as to be close to each other.
[0054]
The joining structure in FIG. 7 is a modification of the joining structure in FIG. 2, and the sealing case 2 has a shape in which the contact piece 8 g in the frame body portion 8 of the sealing case 2 in FIG. 2 is deleted. Therefore, in addition to obtaining the same effect as the joining structure of FIG. 2, the outer shape of the outer case body composed of the battery case 1 and the sealing case 2 can be made smaller than that of FIG. The energy density per unit volume can be improved.
[0055]
8 and 9 are all modifications of the joint structure of FIG. In the joining structure of FIG. 8, the protruding portion 8 h of the frame body portion 8 of the sealing case 2 is slightly larger on the outer peripheral surface side than the groove portion 4 c having an inverted trapezoidal cross section of the frame body portion 4 of the battery case 1. The peripheral surface side is formed in an inverted trapezoidal shape that is slightly smaller. That is, a melting allowance by ultrasonic welding is set on the outer peripheral surface side of the ridge portion 8h, and the molten resin liquid is accumulated in the gap between the inner peripheral surface of the ridge portion 8h and the groove portion 4c.
[0056]
On the other hand, in the joining structure of FIG. 8, the protruding portion 8 i of the frame body portion 8 of the sealing case 2 is slightly larger on the inner peripheral surface side than the groove portion 4 c having the inverted trapezoidal cross section of the frame body portion 4 of the battery case 1. And the outer peripheral surface side is formed in the cross-section inverted trapezoid shape slightly small. That is, a melting allowance by ultrasonic welding is set on the inner peripheral surface side of the ridge portion 8i, and the molten resin liquid is accumulated in the gap between the outer peripheral surface of the ridge portion 8i and the groove portion 4c. Therefore, in addition to obtaining the same effect as that of FIG. 3, this joint structure has an advantage that the formation of the resin liquid reservoir 4d in the joint structure of FIG. 3 is not required.
[0057]
2 to 9, the battery case 1 and the sealing case 2 may be joined by means other than the ultrasonic welding described above. For example, even when the battery case 1 and the sealing case 2 are joined to each other by an adhesive means using an adhesive, substantially the same effect as described above can be obtained. However, in that case, the grooves 4a, 4c, 4e or the recesses 4f, 4g and the ridges 8a, 8c, 8d, 8e, 8f, 8h, 8i need to be formed in a shape that fits without gap. is there.
[0058]
Furthermore, the battery case 1 and the sealing case 2 may be joined to each other by means of heat welding. For example, even if each joining surface of the battery case 1 and the sealing case 2 is brought into contact with a hot plate to be in a molten state and then joined to each other in the molten state, substantially the same as described above. An effect can be obtained.
[0059]
FIG. 10 is a schematic longitudinal sectional view showing a battery according to a second embodiment of the present invention. In this embodiment, a case where the present invention is applied to a flat rectangular lithium primary battery is illustrated. In the figure, the same or substantially the same parts as those in FIG. In this lithium primary battery, contrary to the first embodiment, the metal member 3 of the battery case 1 serves as a positive electrode terminal, and the metal member 7 of the sealing case 2 serves as a negative electrode terminal. The battery case 1 and the sealing case 2 are combined in an exterior body, in which a positive electrode mixture 11 and a negative electrode 12 made of lithium are arranged so as to face each other with a separator 13 therebetween, and an electrolyte (see FIG. (Not shown) has been injected. The positive electrode mixture 11 is electrically connected to the metal member 3 serving as a positive electrode terminal via a current collector 14 interposed therebetween.
[0060]
Also in this lithium primary battery, substantially the same effect as described in the lithium secondary battery of the first embodiment can be obtained. In other words, this lithium primary battery does not employ any of the conventional caulking process, sealing using an insulating gasket, and application of a sealing agent, thereby eliminating various problems caused by each of them and providing an extremely reliable seal. In addition to being able to obtain high sealing performance, the sealing performance can be reliably maintained over a long period of time despite the occurrence of adverse conditions such as rapid temperature changes, and the metal members 3 and 7 serving as positive and negative terminals are insulated from each other. The battery case 1 and the sealing case 2 that can be mass-produced by insert molding using a mold can be obtained simply because the electrical insulation can be reliably performed without using a gasket. Since it can comprise only by joining by ultrasonic welding, it becomes possible to manufacture cheaply with very high productivity. Moreover, even if it is circular shape or a square shape, it can respond easily only by changing the shape and metal mold | die of the metal members 3 and 7 at the time of insert molding.
[0061]
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a battery according to a third embodiment of the present invention. In this embodiment, a case where the present invention is applied to a nickel-hydrogen secondary battery is illustrated. In the nickel-hydrogen secondary battery, an exterior body is configured by a cylindrical or rectangular battery case 15 and a sealing body 16. The battery case 15 has a configuration in which a resin cylindrical body portion 18 is integrally formed on the peripheral edge portion of a flat metal member 17 by insert molding. The cylindrical body 18 is fixed and integrated in a state where the lower end opening covers the peripheral edge of the metal member 17. The sealing body 16 has a configuration in which a resin frame body portion 20 that covers a peripheral edge portion of the metal member 19 is integrally formed on the metal member 19 by insert molding. In this nickel-hydrogen battery, the metal member 17 that forms the bottom surface of the battery case 15 serves as a negative electrode terminal, and a positive electrode terminal portion 19 a projects from the central portion of the metal member 19 that serves as the positive electrode terminal of the sealing body 16.
[0062]
A spiral electrode group 22 is accommodated in the battery case 15 after the negative electrode current collector 21 inserted in the bottom surface portion is connected to the metal member 17 by spot welding. The spiral electrode group 22 is configured by winding a positive electrode plate 22a and a negative electrode plate 22b in a spiral shape with a separator 22c interposed therebetween. The negative electrode plate 22 b is connected to the negative electrode current collector 21, and the positive electrode plate 22 a is connected to the positive electrode current collector 23.
[0063]
On the other hand, the sealing body 16 has a terminal plate 24 bonded to the inner surface of the metal member 19 and a safety valve portion 25 accommodated between the terminal plate 24 and the positive terminal portion 19a. A gas introduction hole 24 a is formed in the terminal plate 24, and a gas discharge hole 19 b is formed in the positive electrode terminal portion 19 a of the metal member 19. Therefore, when the battery internal pressure rises to a predetermined value, the safety valve portion 25 is deformed, and the gas inside the battery is discharged to the outside from the gas introduction hole 24a through the gas discharge hole 19b.
[0064]
In this nickel-hydrogen battery, after the negative electrode current collector 21 is inserted into the battery case 15 and spot welded to the metal member 17, the spiral electrode group 22 is accommodated, and an electrolyte (not shown) is used. The other end of the positive electrode lead 26 having one end connected to the positive electrode current collector 23 is connected to the terminal plate 24, and the frame portion 20 of the sealing body 16 and the cylindrical portion 18 of the battery case 15 are opposed to each other. It is assembled by superposing and ultrasonic welding with the arrangement. Ultrasonic welding is performed in a state in which the annular ridge portion 20a of the frame body portion 20 is inserted into the annular groove portion 18a of the opening end surface of the cylindrical body portion 18 as in the above-described embodiment.
[0065]
This nickel-hydrogen battery also does not employ any of the conventional caulking process, sealing using an insulating gasket, and application of a sealing agent, thereby eliminating various problems caused by each of them and providing an extremely reliable seal. In addition, the sealing property can be reliably maintained over a long period of time despite the occurrence of an adverse condition such as a rapid temperature change, and the resin between the metal members 19 and 17 serving as the positive and negative electrode terminals can be obtained. The battery case 15 that can be reliably electrically insulated by the cylindrical body portion 18 and the frame body portion 20 can be extremely simplified and can be mass-produced by insert molding using a mold. Can be constructed by simply joining the sealing body 16 to the sealing body 16 by ultrasonic welding, so that it can be manufactured at a low cost with extremely high productivity. . Moreover, even if it is circular shape or square shape, it can respond easily only by changing the shape and metal mold | die of the metal members 17 and 19 at the time of insert molding. Moreover, the exterior body structure by this battery case 15 and the sealing body 16 can be applied to a lithium secondary battery almost as it is.
[0066]
12 (a) and 12 (b) are longitudinal sectional views showing batteries according to the fourth and fifth embodiments of the present invention, respectively, both of which are modifications of the third embodiment. Therefore, the same reference numerals are given to the same or equivalent parts in FIG. 11 as those in FIG. The battery according to the fourth embodiment (a) is different from the battery shown in FIG. 11 according to the third embodiment in that the cylindrical body portion 28 of the battery case 27 is different from the battery case 15 according to the third embodiment. The cylindrical body portion 18 is formed thinner than the cylindrical body portion 18, and the frame body portion 30 of the sealing body 29 has a protruding cylindrical portion 30 a that protrudes with an outer diameter smaller than the main body portion by the thickness of the cylindrical body portion 28. It is only the structure currently formed in the shape which has. Since the frame body portion 30 having the protruding cylindrical portion 30a is obtained by insert molding with a resin on the metal member 19, it can be easily formed.
[0067]
The battery outer body includes a cylindrical portion 28 of the battery case 27 and a sealing body 29 in a state where the protruding cylindrical portion 30 a of the sealing body 29 is fitted into the inner peripheral surface of the opening of the cylindrical portion 28 of the battery case 27. The frame body portion 30 is abutted against each other, and the abutting surfaces are joined by ultrasonic welding or adhesion using an adhesive. However, in this battery, since the cylindrical body portion 28 is thin, the cylindrical body portion 28 and the frame body portion 30 are not formed with the groove portion and the protruding portion as in the above embodiment.
[0068]
In this battery, in addition to obtaining substantially the same effect as described in the above embodiments, the thickness of the cylindrical portion 28 of the battery case 27 is made thinner than that of the battery of the third embodiment. As a result, the material cost can be reduced and the volume energy density can be improved. In addition, the spiral electrode group 22 is pressed so as not to move by the protruding cylindrical portion 30a of the frame body portion 30 of the sealing body 29, so that occurrence of a short circuit is reliably prevented.
[0069]
On the other hand, the battery according to the fifth embodiment of FIG. 5B is different from the battery of FIG. 11 of the third embodiment in that the battery case 31 is a bottomed cylindrical metal case body 32. It is only that the resin-made frame part 33 which covers this at the opening is integrally formed by insert molding. The frame body portion 33 is formed with an annular groove portion 33a into which the ridge portion 20a of the frame body portion 20 is inserted when the frame body portion 20 of the sealing body 16 is bonded by ultrasonic welding or an adhesive. ing.
[0070]
Also in this battery, substantially the same effect as described in the above embodiments can be obtained. In addition, the battery case 31 is formed by a metal case body 32 in the most part of the battery case 31 and has almost the same form as an existing battery. The metal case body 32 is subjected to nickel plating when this is used as a negative electrode. When it is made of iron and this is used as a positive electrode, it is made of aluminum or aluminum alloy.
[0071]
FIG. 13 is a longitudinal sectional view showing a battery according to the sixth embodiment of the present invention, which is a modification of the battery of the fifth embodiment shown in FIG. Therefore, in the figure, the same or equivalent components as those in FIG. 12B are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. This battery is different from the battery of the fifth embodiment in that the battery case 34 is substantially the entire outer peripheral surface of the same metal case body 32 used in the battery case 31 of the fifth embodiment. Is covered with a resin-made bottomed cylindrical covering 35, and a frame body portion 35 a is integrally formed at the opening of the covering body 35, and the frame body portion 35 a is the frame body portion 20 of the sealing body 16. And an ultrasonic welding or an adhesive bonding means. The joining is performed in a state where the ridge portion 20a of the frame body portion 20 is inserted into the groove portion 35b of the frame body portion 35a. In addition, a hole 35c is formed at the center of the bottom of the cover 35, and a portion of the metal case 32 that faces the hole 35c is exposed to the outside as a negative electrode terminal 32a.
[0072]
This battery is assembled in the following procedure. That is, after inserting the negative electrode current collector 21 into the metal case body 32 of the battery case 34 before insert molding, the spiral electrode group 22 is accommodated, and the negative electrode current collector 21 and the bottom surface portion of the metal case body 32 In this state, the cover 35 is integrally formed on the metal case body 32 by insert molding, and the positive electrode lead 26 is spot welded to the terminal plate 24 of the sealing body 16 to be connected. The frame body part 35a and the frame body part 20 of the sealing body 16 are overlapped with each other so as to face each other, and are joined to each other by ultrasonic welding or adhesive means using an adhesive.
[0073]
In the battery of the sixth embodiment, substantially the same effect as described in the battery of each of the above embodiments can be obtained, and the battery case is compared with the battery of the fifth embodiment. Since most of the outer peripheral surfaces of the 34 metal case bodies 32 are covered and protected by the resin cover, there is an advantage that extremely reliable water-impermeable and moisture-impermeable properties can be obtained.
[0074]
FIG. 14 is a longitudinal sectional view showing a battery according to the seventh embodiment of the present invention, which is a modification of the battery according to the third embodiment shown in FIG. Therefore, the same reference numerals are given to the same or equivalent parts in FIG. 11 as those in FIG. This battery differs from the battery of the third embodiment in that the battery case 36 is integrally formed with a flat metal member 17 and a resin frame portion 37 covering the peripheral edge portion thereof by insert molding. In addition, the connecting body part 38 made of resin is connected to the frame part 37 by a joining means. The joining of the frame body part 37 and the connecting cylinder part 38 is performed in a state in which the protrusions 37a of the frame body part 37 are inserted into the grooves 38a of the connecting cylinder part 38. Similarly, the joining of the connecting cylindrical body portion 38 and the frame body portion 20 of the sealing body 16 is performed with the protruding portion 20a of the frame body portion 37 being inserted into the groove portion 38b of the connecting cylindrical body portion 38.
[0075]
Even in this battery, substantially the same effect as described in the battery of each embodiment described above can be obtained, and the following advantages can be obtained. That is, if a plurality of types of connecting cylindrical body portions 38 of the battery case 36 having different lengths in the cylindrical center direction are prepared, the bottom member in which the metal member 17 and the frame body portion 37 in the battery case 36 are integrally formed. The battery case 36 is constructed by joining the bottom member to an arbitrarily selected connecting cylindrical body portion 38 in common, and various batteries having different heights can be constructed while sharing the same bottom member. There is an advantage that can be.
[0076]
FIG. 15 is a cross-sectional view showing various shapes of the metal members M1 to M11 that can be used in the battery of the present invention, and these metal members M1 to M11 are all the members constituting the battery of each embodiment. The metal members 3, 7, 17, 19 can be used instead. The metal member M1 in (a) is a simple flat plate. The metal member M2 in (b) is formed by bending a peripheral edge portion of the resin frame body R1 on the flat plate, which is integrally formed by insert molding, at a substantially right angle. The metal member M3 in (c) has a peripheral portion integrally formed with the frame body portion R1 bent in two steps, and in particular, the flat plate portion of the metal member M3 is arranged flush with the frame body portion R1. As a feature, the resin material can be saved and the volume energy density of the battery can be improved. The metal member M4 in (d) has a peripheral portion integrally formed with the frame body portion R1 and is curved in a semicircular shape. The metal members M2 to M4 other than the flat metal member M1 are firmly integrated with the frame body portion R1 by bending the peripheral portion.
[0077]
The metal member M5 in (e) is formed by integrally forming a flange-like portion at the peripheral portion by cold forging, and the metal member M6 in (f) is bent at the peripheral portion and cold at the tip portion. The hook-shaped part is integrally formed by forging. These metal members M5 and M6 are firmly integrated with the frame portion R1 by the hook-shaped portion.
[0078]
The metal member M7 in (g) has a peripheral portion that is greatly curved and is integrated in an arrangement that is exposed to the outside with respect to the frame body portion R1, and can also be used as a terminal. The metal member M8 of (h) has a terminal portion protruding at the center, and is equivalent to the metal member 19 used in each battery of the third to seventh embodiments described above.
The metal member M8 in (i) is the same as that in (h), but the portion excluding the terminal portion on the outer surface is protected by the frame body portion R2.
[0079]
The metal member M9 of (j) is formed by bending a terminal portion that is larger than the terminal portion of the metal member M8. The metal member M10 in (k) has a through hole h formed in a peripheral portion of the flat plate integrally formed with the frame body portion R1, and is separated from the frame body portion R1 by the resin entering the through hole h. Even when a strong force is applied in the direction, the frame body portion R1 is prevented from being detached. The metal member M11 of (l) has a shape having only a portion necessary for integrally forming the frame body portion R3 around the bent terminal portion, and the portion excluding the terminal portion is the frame body. The sealing body formed by the part R3 can be obtained.
[0080]
FIG. 16 is a cross-sectional view showing various shapes of resin constituent parts R4 to R9 that can be used as a frame part or a cylindrical part in the battery of the present invention. The resin component R4 in (a) constitutes a frame having a shape that can cover the entire portion excluding a portion exposed to the outside as a terminal portion on the outer surface of the metal member M1. The resin constituent part R5 of (b) constitutes a cylindrical part which can arbitrarily set the length and can correspond to batteries having different heights. The resin component R6 of (c) is integrally provided with a protruding cylindrical portion 30a that functions as a pressing member for the electrode group and as a short-circuit preventing member, similarly to the frame body portion 30 used in the battery of the fourth embodiment. The frame part is configured.
[0081]
The resin constituent part R7 of (d) constitutes a frame part having a shape that can cover the whole except for the part that becomes the terminal part on the inner surface of the metal member M1, and has a function of preventing a short circuit inside the battery. Have. The resin component R8 in (e) has a configuration in which one frame-shaped portion integrally formed with the metal member M1 and the other frame-shaped portion are integrally connected by a bellows portion, and the battery internal pressure increases. When you do this, the bellows will stretch. The resin component R9 in (f) constitutes a frame body part that is joined to the battery case B using the outer peripheral surface, and the peripheral part of the metal member M12 at this time is the cylindrical center of the resin component R9. It is bent so that it can be arranged along the direction, so that a sufficient strength can be obtained.
[0082]
In each of the above-described embodiments, when configuring an alkaline storage battery, the frame parts 4, 35a, 33, 37, which are resin constituent parts of the battery cases 1, 15, 27, 31, 34, 36, the sealing case 2, and A nickel plating layer is formed on the entire inner surface and / or the entire outer surface of the frame body portions 8, 20, and 30, which are resin constituent portions of the sealing member made of the sealing bodies 16 and 29, and the connecting cylindrical body portion 38 except for the joint surfaces. It is preferable. According to this configuration, when a part of the outer case is made of resin in the alkaline storage battery, the potassium ion or sodium ion of the alkaline electrolyte contained inside passes through the resin constituent part or the connecting cylindrical part. By touching the outside air, potassium hydroxide (sodium) is formed, and a phenomenon equivalent to leakage may occur. However, the occurrence of this phenomenon can be reliably prevented by the nickel plating layer.
[0083]
When the above invention is a lithium ion battery, an aluminum plating layer is formed on the entire inner surface of the battery case and the sealing member except for the joint surfaces of the resin constituent part and the connecting cylinder part when contacting the positive electrode. In the case of contact with the negative electrode, a copper plating layer is preferably formed. According to this configuration, in a lithium ion battery in which a part of the outer case is made of resin, there is a risk that problems such as resin decomposition and moisture intrusion may occur due to high battery voltage. It can prevent reliably by a plating layer or a copper plating layer.
[0084]
17A and 17B are a partial exploded longitudinal sectional view and schematic sectional view showing a battery module according to an embodiment of the present invention. In this battery module, the battery case composite 39 and the sealing case composite 40 are combined to form an exterior body. Each of the required number of sealed spaces formed inside the exterior body accommodates the electrode group 41, and the required number of unit cells B1 to B3 are integrated in an arrangement that is connected in series or in parallel. The In addition, although the structure which has arrange | positioned three cell B1-B3 is illustrated in the figure, this is for the convenience of illustration, Comprising: It becomes a structure which actually arrange | positioned the required number of 3 or more. .
[0085]
The battery case composite 39 is made of a resin that covers each peripheral portion of each metal member 42 in a layout in which a predetermined number of metal members 42 that are positive or negative terminals are arranged in a row with a certain gap. The frame part 43 is integrally formed by insert molding, and each of the two adjacent metal members 42 is formed by integrally forming two adjacent frame parts 43. It is mutually connected by the connecting frame part 43a which becomes.
[0086]
On the other hand, the sealing case composite 40 is similar to the battery case composite 39 in that each metal member 44 is arranged in a line in which a required number of metal members 44 serving as a negative electrode terminal or a positive electrode terminal are arranged in a row with a certain gap. A resin frame body 45 covering each peripheral edge of the member 44 is integrally formed by insert molding, and each peripheral portion of each of the two adjacent metal members 44 is adjacent to each other. The two frame parts 45 are connected to each other by a connecting frame part 45a formed integrally.
[0087]
In the battery module, as indicated by an arrow in (a), after the electrode group 41 is inserted into each frame part 43 of the battery case complex 39 and an electrolyte (not shown) is injected, The sealing case composite 40 is superposed on the battery case composite 39 in a positioning state in which the frame parts 45 of the sealing case composite 40 match the frame parts 43 of the battery case composite 39. The two frame parts 43 and 45 are configured through a process of joining together by either ultrasonic welding or adhesive means using an adhesive.
[0088]
In this battery module, the battery case composite 39 and the sealing case composite 40 are overlapped with each other with the electrode group 41 and a power generation element made of an electrolyte interposed therebetween. Since the required number of unit cells B1 to B3 can be connected in series or in parallel by a very simple and few process of joining 45 to each other, a conventional finished product can be obtained. As compared with the configuration in which the single cells are connected to each other, they can be produced very efficiently.
[0089]
Moreover, each of the configured single cells B1 to B3 is similar to the battery of each of the above-described embodiments, in which the battery case composite 39 and the sealing case composite 40 are both frame members 43, 45 on the metal members 42, 44. Has a structure that is integrally formed by insert molding and that both frame portions 43 and 45 are joined together by ultrasonic welding or adhesive bonding means to seal, thereby providing extremely high sealing performance. The simplified configuration eliminates the need for insulating gaskets and complicatedly configured sealing bodies, resulting in a significant cost reduction compared to a structure that connects the required number of cells as a finished product. can do.
[0090]
In addition, the battery module of the said embodiment can be comprised in various modifications, without changing a basic composition. For example, in the above-described embodiment, a plurality of flat cells B1 to B3 are arranged in a single row, but a structure in which the cells are arranged in a plurality of rows or a frame of the battery case composite 39 is provided. If the cylindrical body part is integrally formed with the metal member 42 by insert molding instead of the body part 43, a structure in which a required number of rectangular or cylindrical cells are arranged can be obtained.
[0091]
FIG. 18 is a schematic longitudinal sectional view in the assembling process showing the bipolar battery module according to the embodiment of the present invention. In this battery module, a required number of common half-shells 47 are interposed between two end half-shells 46 (only one is shown), and two adjacent half-shells 46 and 47 are adjacent to each other. A power generation element composed of an electrode group 41 and an electrolytic solution (not shown) is interposed between the two adjacent half-shells 46 and 47 by ultrasonic welding or adhesive, so that the required number of pieces are obtained. The unit cells B11 to B16 are connected in a single row.
[0092]
The end half shell 46 has a configuration in which a square or circular metal member 48 is integrally formed with a resin frame body 49 covering the periphery of the metal member 48 by insert molding. The common half-shell 47 includes a resin-made common frame portion 53 that protrudes on both sides of a metal composite plate 50 in which two kinds of metal members 51 and 52 of a square shape or a circular shape are overlapped and joined to each other. The structure is integrally formed by insert molding.
[0093]
The battery module of FIG. 17 can obtain a configuration in which a predetermined number of unit cells B1 to B3 are arranged at a time, whereas the bipolar battery module of this embodiment has two end portions. By connecting the half-shell 46 and an arbitrary number of common half-shells 47 to each other, an arbitrary number of unit cells B11 to B16 can be connected.
[0094]
That is, in this bipolar battery module, after inserting the electrode group 41 and the power generation element of the electrolyte (not shown) into the end half shell 46, the common frame body 53 of the common half shell 47 is connected to the end half shell 46. By overlapping and joining the frame body portion 49 of the half shell 46, the power generation element is accommodated in the sealed space formed by the end half shell 46 and the common half shell 47, and the first unit cell. B11 is formed, a power generation element is inserted on the opposite side of the common half-shell 47 to the unit cell B11, the next common half-shell 47 is joined to the common half-shell 47, and the second unit cell B12 is configured, and this procedure is repeated to form one unit cell B11 to B15, which is one less than the required number, and finally the end half shell 46 is joined to the common half shell 47. Needless to say, the manufacturing is performed in an arrangement in which the end half-shell 46 and the common half-shell 47 are stacked one above the other, not in the state shown in FIG.
[0095]
Therefore, this bipolar battery module can obtain a configuration in which an arbitrary number of unit cells B11 to B16 are integrated in a state where they can be connected in series or in parallel, through the above-described extremely simple and few steps. Compared with the configuration in which the single cells as the finished products are arranged and connected to each other, it is possible to produce extremely efficiently.
[0096]
In addition, each of the constructed single cells B11 to B16 has the end half shell 46 and the common half shell 47 both made of resin on the metal member 48 and the metal composite plate 50, as in the batteries of the above-described embodiments. The frame part 49 and the common frame part 53 are integrally formed by insert molding, and the frame part 49 and the common frame part 53 or the two common frame parts 53 are super By joining and sealing each other by means of sonic welding, adhesive bonding means or heat welding means, it has extremely high sealing performance, and there is no need for insulating gaskets or complicatedly configured sealing bodies. Therefore, it is possible to achieve a significant cost reduction as compared with a structure in which a required number of unit cells are connected as a completed product.
[0097]
It should be noted that the bipolar battery module of the above embodiment can also be configured in various modifications without changing the basic configuration. For example, in the above-described embodiment, a plurality of flat cells B11 to B16 are arranged in a single row, but a structure in which the cells are arranged in a plurality of rows, or a common half-shell 47, If the cylindrical body portion is integrally formed on the metal composite plate 50 by insert molding instead of the common frame body portion 53, a structure in which a required number of rectangular or cylindrical single cells are arranged can be provided.
[0098]
【The invention's effect】
As described above, according to the battery of the present invention, since the resin constituent parts of the battery case and the sealing member are connected to each other by the joining means and sealed, there are various types of sealing caused by the conventional caulking process. This problem can be solved all at once, and a highly reliable sealing property can be obtained by joining two resin components. In addition, it is necessary to use an existing insulating gasket because the metal component of the battery case and the metal member of the sealing member can be securely held in an electrically insulated and separated state by the resin component bonded to each other of the battery case and the sealing member. This eliminates the problems caused by this insulating gasket and eliminates the need for an insulating gasket and complicated electrode extraction structure, resulting in a greatly simplified configuration, which can achieve a significant cost reduction. It becomes possible. In addition, it is not necessary to produce a battery case by conventional press processing or to assemble a complicated sealing body including a sealing plate and an insulating gasket, and it is possible to manufacture the battery case with extremely high productivity and at low cost.
[0099]
According to the battery module of the present invention, after the battery case complex and the sealing side complex are overlapped with each other with the power generation element interposed therebetween, it is extremely simple and few steps to join the two resin members in the overlapped state to each other. By going through, it is possible to obtain a configuration in which the required number of single cells are integrated in a state that can be connected in series or in parallel, so compared to the conventional configuration in which the single cells are arranged side by side and connected to each other. It can be produced efficiently and a significant cost reduction can be achieved. Moreover, since the battery case composite and the sealing side composite are both integrally formed by insert molding, the battery case composite and the sealing composite have extremely high sealing performance, and the simplification that eliminates the need for an insulating gasket or a complicatedly configured sealing body is required. It becomes the composition which was done.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are a plan view and a schematic longitudinal sectional view showing a battery according to a first embodiment of the present invention.
FIGS. 2A to 2C are partial cross-sectional views showing a joining process between a battery case and a sealing case of the battery in the order of steps.
FIGS. 3A to 3C are partial cross-sectional views illustrating a joining process in another joining structure of a battery case and a sealing case of a battery in order of steps.
FIGS. 4A and 4B are partial cross-sectional views illustrating a joining process in still another joining structure between a battery case and a sealing case of a battery in order of steps.
FIGS. 5A and 5B are partial cross-sectional views illustrating a joining process in still another joining structure between a battery case and a sealing case of a battery in order of steps.
FIGS. 6A and 6B are partial cross-sectional views illustrating a joining process in still another joining structure of a battery case and a sealing case of a battery in order of steps.
FIGS. 7A and 7B are partial cross-sectional views illustrating a joining process in still another joining structure between a battery case and a sealing case of a battery in order of steps.
FIGS. 8A and 8B are partial cross-sectional views illustrating a joining process in still another joining structure between a battery case and a sealing case of a battery in order of steps.
FIGS. 9A and 9B are partial cross-sectional views illustrating a joining process in still another joining structure between a battery case and a sealing case of a battery in order of steps.
FIG. 10 is a schematic longitudinal sectional view showing a battery according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a battery according to a third embodiment of the present invention.
FIGS. 12A and 12B are longitudinal sectional views showing batteries according to fourth and fifth embodiments of the present invention, respectively.
FIG. 13 is a longitudinal sectional view showing a battery according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a longitudinal sectional view showing a battery according to a seventh embodiment of the invention.
15A to 15L are cross-sectional views showing various shapes of metal members that can be used in the battery of the present invention.
16A to 16F are cross-sectional views showing resin members having various shapes that can be used as a frame body portion or a cylindrical body portion in the battery of the present invention.
FIGS. 17A and 17B are a partial exploded longitudinal sectional view and a schematic sectional view showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a schematic longitudinal sectional view in an assembling process showing a bipolar battery module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 19A is a longitudinal sectional view of an exterior body at a corner portion in a conventional rectangular coin-shaped battery, and FIG. 19B is a longitudinal sectional view of a straight portion of the battery.
[Explanation of symbols]
1,15,27,31,34,36 Battery case
2 Sealing case (sealing member)
3,17 Metal member of battery case (metal component)
4, 35a, 33, 37 Frame (resin component of battery case)
4a, 4c, 4e, 18a, 33a, 35b, 38a, 38b Groove (recess)
4f, 4g recess
5, 22, 41 Electrode group
7,19 Metal member of sealing member
8, 20, 30 Frame body (resin component of sealing member)
8a, 8c, 8d, 8e, 8f, 8h, 8i, 20a, 37a
4b, 8b Joint surface
16, 29 Sealing body (sealing member)
18, 28 cylinder part
19a Positive terminal part (terminal part)
30a Projecting cylindrical part
32 Metal case body (metal component)
32a Negative terminal part (terminal part)
38 Connecting cylinder
39 Battery case composite
40 Sealing case complex (sealing side complex)
42 Metal member of battery case composite
43 Frame (resin component of the sealing side composite)
44 Metal member of sealing side composite
45 Frame of battery case composite (resin component)
46 End half shell
47 Common half-shell
48 End half-shell metal parts
49 Frame (resin component of the end half-shell)
50 Metal composite plate
51,52 Common half-shell metal parts
53 Common frame (resin component of common half-shell)
54 Sealing Case
55 Battery case
56 Insulation gasket
B Battery case
M1 to M12 Metal members (metal components)
R1-R9 Frame (resin component)
B1-B3, B11-B16 cells

Claims

A metal component composed of a plate-shaped or dish-shaped metal member or a bottomed cylindrical metal case body, and a frame integrally joined and joined to at least a peripheral edge or an opening peripheral edge of the metal component A battery case having a cylindrical or cylindrical resin component;
A sealing member having a plate-shaped or dish-shaped metal member, and a frame-shaped or cylindrical resin component united and integrated with at least a peripheral portion of the metal member so as to cover it;
The battery case and the sealing member are arranged in such a manner that a power generation element is housed between them and the opposing resin components are connected to each other by bonding.

The battery according to claim 1, wherein the battery case is formed by integrally forming a resin component with a metal component by insert molding, and the sealing member is formed by integrally forming a resin component with the metal member by insert molding.

Each of the battery case and the sealing member is subjected to a pretreatment for increasing the affinity between the metal and the resin, and then subjected to insert molding to form the resin component on the metal component and the metal member. The battery according to claim 2, wherein is integrally formed.

The battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the resin component is formed of any one of PPS, PET, PP, and PE.

5. At least a part of the outer surface of each of the metal constituent part of the battery case and the metal member of the sealing member is exposed to the outside without being covered with the resin constituent part to form a terminal part. The battery described.

One of the metal component of the battery case and the metal member of the sealing member is formed of any one of aluminum, an aluminum alloy, or a clad material of aluminum and stainless steel, and is set on the positive electrode side, and the other is copper, The battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the battery is formed of any one of copper alloy, copper-plated metal, and stainless steel, and is set on the negative electrode side.

The battery according to claim 1, wherein the resin component of the battery case and the resin component of the sealing member are joined to each other by ultrasonic welding.

A protrusion having a triangular cross-section, a trapezoidal cross-section, or a rectangular cross-section is formed on one of the joint surfaces of the resin component of the battery case and the resin component of the sealing member, and the other is formed on the other. A recess having a shape into which the protruding portion is fitted is formed, and ultrasonic contact is performed in a state where the protruding portion is inserted into the recessed portion, so that a contact portion of the protruding portion with the recessed portion is melted to cause the protrusion. The battery according to claim 7, wherein the strip is joined in a state of being fitted in the recess, and the resin component of the battery case and the resin component of the sealing member are connected to each other.

The battery according to any one of claims 1 to 6, wherein the resin constituent part of the battery case and the resin constituent part of the sealing member are bonded together with an adhesive.

The battery according to any one of claims 1 to 6, wherein the resin component of the battery case and the resin component of the sealing member are melted in contact with the hot plate and are joined to each other in the molten state.

The battery according to any one of claims 1 to 10, wherein the resin component of the battery case is formed in a cylindrical body, and the power generation element is accommodated in the cylindrical body.

Each resin component of the battery case and the sealing member is formed in a frame shape, and both the resin components are joined to the open end faces of both ends of the resin-made connecting cylinder body interposed therebetween. The battery according to any one of claims 1 to 11.

The battery according to any one of claims 1 to 11, wherein a protruding cylindrical portion that can be fitted into an inner peripheral surface or an outer peripheral surface of the resin constituent portion of the battery case is integrally formed on the resin constituent portion of the sealing member. .

14. The metal plating layer is formed on the entire inner surface and / or the entire outer surface of the battery case and the sealing member, respectively, except for the joint surfaces of the battery case and the sealing member. Battery.

The alkaline storage battery according to claim 14, wherein a nickel plating layer is formed on the entire inner surface and / or the entire outer surface of the battery case and the sealing member except for the joint surfaces of the resin constituent portions and the connecting cylindrical body portions.

An aluminum plating layer is formed on the member side used for the positive electrode and copper plating on the member side used for the negative electrode on the entire inner surface of the battery case and the sealing member except for the joint surfaces of the resin constituent parts and the connecting cylindrical body parts. The lithium ion battery according to claim 14, wherein a layer is formed.

By insert molding, a plurality of metal members and a frame-shaped or cylindrical resin component covering each peripheral portion of each metal member are integrated into a shape in which two adjacent resin components are integrated. A battery case composite formed integrally;
A plurality of metal members and a frame-shaped or cylindrical resin component covering the peripheral edge of each metal member are integrally formed by insert molding into a shape in which each two adjacent resin members are integrated. A sealing side complex,
With a plurality of power generation elements,
The respective resin components of the battery case composite and the resin components of the sealing-side composite are joined to each other in an arrangement in which the power generation elements are accommodated and opposed to each other. A battery module comprising a plurality of single cells configured by an element and each of the metal members positioned on both sides of the element, arranged in one or a plurality of rows.

Two end half shells in which a frame-shaped or cylindrical resin component is integrally formed by insert molding in an arrangement that covers at least the peripheral edge of the metal member;
A frame-shaped or cylindrical resin component projecting on both sides of the composite plate is integrally formed by insert molding so as to cover the periphery of the metal composite plate in which two kinds of metal members are joined. A plurality of common half-shells,
With a plurality of power generation elements,
The resin component of the one end half shell and the resin component of the common half shell are joined to each other in an arrangement in which the power generation element is accommodated therebetween and facing each other,
A plurality of the common half-shells are respectively joined in a state of being opposed to each other, and the power generation elements are respectively accommodated between the two resin constituent parts joined together,
The resin component of the common half shell at the final stage and the resin component of the other end half shell are joined to each other in an arrangement in which the power generation element is accommodated therebetween and facing each other. A bipolar battery module characterized by