JP3867452B2

JP3867452B2 - 電池用負極配線材およびそれを用いた二次電池

Info

Publication number: JP3867452B2
Application number: JP26140699A
Authority: JP
Inventors: 貴朗市川; 勉小森; 文男清水
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2019-09-16
Also published as: JP2001084989A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器用配線材、およびそれを用いた二次電池に係わり、特に、携帯電話の電子機器に用いられる配線材、およびそれを用いてなる二次電池に関するものである。とりわけ、ノートパソコンや携帯電話などの軽量化が求められている電子機器に使用されるリードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯型の電子機器、例えば、ノートパソコンや携帯電話などの二次電池の配線材（以下、リードと示す。）の特性として、比較的良好な導電率と耐食性を有していることが必要とされ、従来のリード部材としては、図５に示すように、主に厚さが０．１〜０．３mm程度のニッケルの薄板からなるニッケルリード部材４１が使用されてきた。
【０００３】
特に、ニッケルリード部材４１が、リード部材として使用されてきた経緯は、ニッケルが二次電池の液漏れに対する耐食性に優れているためである。
【０００４】
また、ニッケルリード部材４１は、機械的強度とともに折り曲げ性に優れていることから、二次電池パック等の狭く限られた空間において、二次電池と充電端子および保護回路等を配線する際に、ニッケルリード部材４１を折り曲げて配線することが可能であり、狭いスペースでの配線性に優れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述したような良好な性能を有し、従来からリード部材として使用されてきたニッケルリード部材４１は、ニッケルの導体コストが高く、一般のリードに使用される銅および銅合金に比べると、約３倍も高価であるという欠点がある。近年、ノートパソコンや携帯電話については更なる低価格化が求められているため、リード部材についてもコスト低減は例外ではなく、ニッケルよりも経済性に優れた代替材料が求められている。
【０００６】
また、ノートパソコンや携帯電話には軽量化も求められている。例えば、日本国内の携帯電話の重量は今や７０g 以下（電池パックは、３０g 以下）が主流になっており、現在、更なる軽量化が進んでいるといった状況にある。この軽量化の要求に対応するには、ニッケルよりも比重の軽い材料を用いる、または、ニッケルよりも導電性に優れた材料を用いて、導体の小型・軽量化をはかる必要がある。
【０００７】
そこで本発明は上記課題を解決し、従来のニッケルリード部材と同等の信頼性を有し、且つ安価で軽量な電子機器用配線材（電池用負極配線材）を提供することにある。また、本発明は、かかる電子機器用配線材（電池用負極配線材）を用いた二次電池を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、銅又は銅合金からなるリード部材の両端にニッケルリード部を超音波接合により溶接し、この溶接部を含む上記リード部材全体を絶縁体で被覆したことを特徴とする電池用負極配線材である。
【０００９】
以上の構成によれば、安価・軽量で、液漏れに対する耐食性に優れた電子機器用配線材（電池用負極配線材）を得ることができる。
【００１０】
請求項２の発明は、マイナスリードを、銅又は銅合金からなるリード部材の両端にニッケルリード部を超音波接合により溶接し、この溶接部を含む上記リード部材全体を絶縁体で被覆した電池用負極配線材で構成したことを特徴とする二次電池である。
【００１１】
以上の構成によれば、安価で軽量な二次電池を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面にも基づいて説明する。
【００１３】
本発明者らは、リード原料としてニッケルよりも安価で導電性に優れた銅（または銅合金）に着目し、銅（または、銅合金）をリードの主部材の原料として用いることにした。
【００１４】
本発明の電子機器用配線材（電池用負極配線材）の概略図を図１に示す。ここで、図１（ａ）はリード部材３と各ニッケルリード部２ａ、２ｂを配置した状態、図１（ｂ）はリード部材３と各ニッケルリード部２ａ、２ｂを溶接接合した状態を示す図である。
【００１５】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明の電子機器用配線材（電池用負極配線材）１は、銅（または銅合金）からなるリード部材３の両端にニッケルリード部２ａ、２ｂを配置し、そのリード部材３の両端にニッケルリード部２ａ、２ｂとの重ね合わせ部の一部が、溶接部４ａ、４ｂとなる。
【００１６】
ここで、ニッケルリード部２ａ、２ｂの大きさ（面積）は、電子機器用配線材（電池用負極配線材）１と後述する保護回路および負極との各接合部分の面積に、各重ね合わせ部の面積をあわせた程度の面積であれば十分である。
【００１７】
また、リード部材３のリード幅は、リード部材３を構成する銅（および銅合金）の導電率に応じて適宜決定されるものである。
【００１８】
更に、リード部材３を構成する銅（または銅合金）としては、ニッケルよりも導電性がよければ何でもよい。軽量化を最大限に求めるならば、純銅が好ましい。
【００１９】
また、更に、本発明の電子機器用配線材（電池用負極配線材）１の製造の際に用いられ、超音波溶接を行う超音波溶接機２１は、図３に示すように、超音波を発生するホーン２２と、ホーン２２の先端に設けられ、被溶接材（図３中では、ニッケルリード部２（２ａ、２ｂ））およびリード部材３に荷重および超音波を付与するチップ２３とチップ２３とともに被溶接材を挟み込むアンビル２４とで構成されるものであり、チップ２３の先端形状は、溶接するリード部材３の端部形状より小さくすることが好ましい。このようにすることにより、リード部材３とニッケルリード部２ａ、２ｂとの接続部４ａ、４ｂがリード部材３の縁まで形成されることがなく、溶接部の強度が向上する。
【００２０】
かかる電子機器用配線材（電池用負極配線材）１によれば、主部材であるリード部３を、ニッケルよりも安価で、且つ導電率がよい銅（または銅合金）で形成しているため、図５に示したニッケルリード部材４１からなる従来のリードと比較して、製造コストを低減することができるとともに、重量を大幅に軽くすることができる。
【００２１】
また、リード部材３の両端にニッケルリード部２ａ、２ｂを備えているために、電子機器用配線材（電池用負極配線材）１の両端における液漏れに対する耐食性、機械的強度、折り曲げ性、電池本体との抵抗溶接性は、前述した従来のリードと同等であり、結果として、従来のリードと同等の信頼性、狭いスペースでの優れた配線性を有することになる。更に、リード部材３を形成する銅（または銅合金）として、ニッケルよりも導電性に優れたものを用いることで、前述した従来のリードと比較して、リード幅を細くすることが可能となり、更なる軽量化をはかることができる。
【００２２】
また更に、リード部材３と各ニッケルリード部２ａ、２ｂとの超音波溶接を用い、リード部材３と各ニッケルリード部２ａ、２ｂとの摩擦熱によって接合を行っているため、溶接によって、リード部材３および各ニッケルリード部２ａ、２ｂに損傷が生じる恐れがない。
【００２３】
次に、本発明の他の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２４】
他の実施の電子機器用配線材（電池用負極配線材）の概略図を図２に示す。なお、図１と同様の部材については、同じ符号を付している。
【００２５】
図２に示すように、本実施の形態の電子機器用配線材（電池用負極配線材）１１は、図１に示した電子機器用配線材（電池用負極配線材）１の溶接部４ａ、４ｂを含むリード部材３全体を絶縁体５で被覆したものである。
【００２６】
被覆する絶縁体５としては、特に限定するものではなく、テープ状、フィルム状、流体状等といった具合に様々なものがあり、例えば、ＰＥＴテープ、ポリイミドテープ、芳香族ポリアミドテープ等が挙げられる。
【００２７】
かかる電子機器用配線材（電池用負極配線材）１１においても、本発明の電子機器用配線材（電池用負極配線材）１と同様の作用効果を奏することは言うまでもなく、新たに、溶接部４ａ、４ｂを含むリード部材３全体を絶縁体５で被覆することで、リード部材３と他の導電部材（図示せず）とが、接触して短絡することを防ぐことができるとともに、リード部材３と各ニッケルリード部２ａ、２ｂとの溶接接合強度を高めることができる。
【００２８】
他の実施の形態の電子機器用配線材（電池用負極配線材）１１を用いた二次電池の概略図を図４に示す。なお、図２と同様の部材には同じ符号を付している。
【００２９】
図４に示すように、本実施の形態の二次電池３０は、樹脂からなるケーシング３１と、ケーシング３１の外側に、一部露出して設けられた充電端子３２と、充電端子３２の電極３２ａ、３２ｂに掛け渡して設けられた保護回路３３と、電気的に接合された状態で配置されたＬｉイオン電池（正極）３５および負極３６と、保護回路３３と正極３５とを配線するマイナスリードとで構成されるものであり、このマイナスリードに図２に示した電子機器用配線材（電池用負極配線材）１１を用いたものである。
【００３０】
具体的には、電子機器用配線材（電池用負極配線材）１１のニッケルリード部２ｂ（または、２ａ）が負極３６に配線されるとともに、ニッケルリード部２ａ（または、２ｂ）が保護回路３３に配線されたものである。３４はプラスリードである。
【００３１】
かかる二次電池３０によれば、図５に示したニッケルリード部材４１からなる従来のリードをマイナスリードとして用いた従来の二次電池と比較して、安価、軽量となる。
【００３２】
また、本実施の形態の二次電池３０は、従来の二次電池と同等の信頼性を有する。
【００３３】
【実施例】
（実施例１）
工業用純銅（ＪＩＳ）からなり、厚さ０．１０mmのリード部材の両端に、厚さ０．１０mmの純ニッケルリード部を配置し、超音波溶接機を用いてそれらを接合した。その接合部材の溶接部を含むリード部材全体を厚さ２５μｍのＰＥＴテープでラミネートして、電子機器用リードを作製した。
【００３４】
（実施例２）
銅−ジルコニウム合金（ＪＩＳ）からなり、厚さ０．１０mmのリード部材の両端に、厚さ０．１０mmの純ニッケルリード部を配置し、超音波溶接機を用いてそれらを接合した。その接合部材の溶接部を含むリード部材全体を厚さ２５μm のＰＥＴテープでラミネートして、電子機器用リードを作製した。
【００３５】
使用する超音波溶接機の周波数を４０kHz とした時、実施例１，２において、適正な接合が得られるための超音波溶接条件を調査した結果、溶接時の荷重は２〜１０kgf 、超音波パワーは、１〜７Ｗ、超音波エネルギーは２〜１０Ｊとすることが好ましいということがわかった。
【００３６】
また、実施例１，２の電子機器用リードは、その重量が、前述した従来のリードの約１／４になるとともに、コストも低減することができた。
【００３７】
更に、実施例１，２における超音波接合の適正条件は、使用する超音波溶接機の種類やホーンの形状によって当然変化するものであり、実施例１，２に記載された条件に限定されるものではない。
【００３８】
（実施例３）
実施例１の電子機器用リードを、図４に示した携帯電話の二次電池のマイナスリードとして実装した。この二次電池に対して、各種の長期信頼性を評価した結果、前述した従来の二次電池と同等の信頼性を有することが確認された。
【００３９】
以上、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定され、また、低コスト化または軽量化が求められる携帯電話の電子機器以外の配線材に用いてもよいことは言うまでもない。
【００４０】
【発明の効果】
以上の要するに、本発明によれば、次のように優れた効果を発揮する。
【００４１】
（１）銅または銅合金からなるリード部材の両端にニッケルリード部を形成することで、安価・軽量で電池の液漏れに対する耐食性に優れた、また、電池本体との抵抗溶接性に優れた電池用負極配線材を得ることができる。
【００４２】
（２）（１）の電池用負極配線材を二次電池のマイナスリードとして用いることで、安価で、軽量な二次電池となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子機器用配線材（電池用負極配線材）の概略図。
【図２】他の実施の形態の電子機器用配線材（電池用負極配線材）の概略図。
【図３】本発明および他の実施の形態の電子機器用配線材（電池用負極配線材）の製造の際に用いられる超音波溶接機の概略図。
【図４】図２の電子機器用配線材（電池用負極配線材）を用いた二次電池の概略図。
【図５】従来の電子機器用配線材（電池用負極配線材）の概略図。
【符号の説明】
１、１１電子機器用配線材（電池用負極配線材）
２、２ａ、２ｂニッケルリード部
３リード部材
４ａ、４ｂ溶接部
５絶縁体

Claims

銅又は銅合金からなるリード部材の両端にニッケルリード部を超音波接合により溶接し、この溶接部を含む上記リード部材全体を絶縁体で被覆したことを特徴とする電池用負極配線材。
マイナスリードを、銅又は銅合金からなるリード部材の両端にニッケルリード部を超音波接合により溶接し、この溶接部を含む上記リード部材全体を絶縁体で被覆した電池用負極配線材で構成したことを特徴とする二次電池。