JP3898153B2 - 密閉型二次電池 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉型二次電池に関し、とくに電池要素を電池外装缶に収納した厚みが薄い薄型の密閉型二次電池に関するものである。また、電池の落下時における衝撃によって電池要素から取り出した導電タブと内壁面との接合部、あるいは電池外装缶の電池端子部との間の導電タブの接合が破断することがない密閉型二次電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯用の電子機器は、小型軽量化と共に機能の高度化が進んでいる。その結果、これらの電子機器に使用する電源用の電池には、小型、軽量で容積あたり容量が大きな電池が求められている。
例えば、リチウムイオンをドープ、および脱ドープする正極活物質と負極活物質を用いたリチウムイオン電池は、従来から用いられているニッケルカドミウム電池や鉛電池に比べて、容積あるいは質量当たりのエネルギー密度が大きな二次電池として小型の電子機器用の電源として利用されている。
【０００３】
リチウムイオン電池は、正極電極と負極電極をセパレータを介して巻回して製造した電池要素、あるいは正極電極と負極電極を積層した電池要素を金属製の電池外装缶に収納した後に、電池缶とは極性の異なる電極端子を絶縁性部材で絶縁して形成した蓋体を取り付けて電池外装缶と蓋体との会合部を封口している。
次いで、電解液注液口から所定の量の電解液を注入した後に、電解液注液口に液口栓を嵌合した状態でレーザーを照射して溶融させて一体化している。
【０００４】
図４は、従来の電池の製造工程を説明する断面図である。
図４（Ａ）に示すように、密閉型二次電池１は、電池外装缶２内に、電池要素３を収納し、電池要素３に接続した一方の導電タブ４を電池外装缶２の内壁面６に接合し、他方の導電タブ５を、電池ヘッダー７に絶縁性部材を介して形成した電池端子８に接合している。
このような電池の製造は、図４（Ｂ）に示すように、一方の導電タブ４を電池外装缶２の内壁面６に接合した後に、他方の導電タブ５を電池ヘッダー７の電池端子８に接合し、電極タブが電池外装缶内に円滑に収納され、またそれぞれの導電タブが対極側と接触して短絡しないようにするために、加工治具３０Ａ、３０Ｂによって導電タブ５をフォーミング加工をした後に、図４（Ａ）示すように、電池ヘッダー７を電池外装缶２の開口部に装着し、電池外装缶２と電池ヘッダー７との会合部を接合していた。
【０００５】
また、従来の電池の製造工程では、導電タブ５のフォーミング加工および、その後に電池ヘッダー７の向きを回転して電池外装缶２の開口部に装着するためには、電池外装缶には成形治具を差し入れて加工するための充分な空間が必要であり、電池外装缶２の厚みＤを小さくすることには限界があり、厚みは３．５ｍｍ程度が限界であった。
【０００６】
以上のようにして製造した電池内部には、電池要素３の上部に電池ヘッダー７との間に空間が形成されるために、電池内部において導電タブの対極との短絡を防止し、同時に電池要素の移動を防止するために、絶縁性の電池要素押さえ３１を装着することも行われているが、このような構造の電池においては、電池要素押さえを装着した後に、導電タブのフォーミング加工が必要であるので、電池の厚みは、電池要素押さえを設けない場合に比べてより大きなものとすることが必要であった。また、電池要素押さえは、電池の落下の際の衝撃の大きさによっては電池外装缶内を電池要素が移動して、導電タブと電池要素との接合部、導電タブと電池外装缶の間の接合部の切断を確実に防止することは困難であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、密閉型二次電池において、電池外装缶の厚みが小さく、密閉型二次電池の落下時における衝撃によって、電池要素に取り付けた導電タブと電池外装缶との接合部が切断したり、あるいは導電タブが短絡することがない密閉型二次電池を提供することを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、電池外装缶に電池要素を収納した密閉型二次電池において、電池要素の導電タブを取り出した端面と、該端面に面した電池ヘッダーとの間に位置する電池外装缶の内壁面に、電池要素が通過し得ない大きさの突起部を設けたものであって、電池外装缶が電池ヘッダーを除き少なくとも２個の部材の接合によって形成されたものである密閉型二次電池によって解決することができる。
また、電池外装缶の電池ヘッダーを除く部材が、面積の大きな側面を形成する部材と他の四面からなる形成部材からなる前記の密閉型電池である。
このように、電池外装缶の内壁面に電池要素が通過し得ない突起部を形成することによって、電池端子部を形成した電池ヘッダー方向への電池要素の移動を防止することが可能となるので、電池を落下した場合にもその衝撃によって電池外装缶の内壁面の導電タブとの接合部、導電タブと電池要素との接合部が破断することがない電池を提供することが可能となる。
【０００９】
また、電池外装缶が電池ヘッダー以外の少なくとも一つの面が接合によって形成されたものである前記の密閉型二次電池である。
このように、電池外装缶を電池ヘッダーを除く面を、少なくとも二つの部材を接合して形成することによって、内壁面に突起部を形成した電池外装缶であっても製造が可能となる。すなわち、電池外装缶の電池ヘッダーを除く部分を複数個の部材に分割して構成することによって電池要素の導電タブを電池ヘッダーに結合した後に、電池外装缶の構成部材を電池要素上に覆い被せた後に各面の会合部を接合することができるので、電池外装缶の内壁面に突起があっても組立時の障害となることはなく電池を組み立てることができる。しかも、電池の厚みの如何にかかわらず任意の厚みの電池を作製することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の密閉型二次電池では、電池外装缶の内壁面に突起部を形成したことによって、電池外装缶内部での電池要素の移動を制限したものであって、電池の落下時に電池要素が衝撃によって電池外装缶内部を移動して導電タブの接合部の切断、あるいは電池内部での短絡が生じるのを防止することを可能とすることができる。
同時に、電池外装缶の電池ヘッダーを除く面を、少なくとも二つの部材から構成したので、電池内壁面に突起部を設けても任意の厚みの電池の組立が可能となり、厚みの薄い密閉型二次電池提供することが可能となる。
【００１１】
以下に図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明の密閉型二次電池を説明する図である。
図１（Ａ）は、斜視図であり、図１（Ｂ）は、断面図である。
密閉型二次電池１は、電池外装缶２の内部に電池要素３を収納し、電池要素の端面から導電タブ４および５を取り出して、一方の導電タブ４は電池外装缶２の内壁面６に溶接によって接合されている。また、他方の導電タブ５は、電池外装缶２の電池ヘッダー７に絶縁体を介して設けた電池端子８に接合されている。
電池外装缶の対向する面積が小さな側面９Ａ、９Ｂには曲面状の凹部１０Ａ、１０Ｂが形成されており、これによって、電池外装缶２の内壁面１１Ａ、１１Ｂには対向する突起部１２Ａ、１２Ｂが形成されている。
本発明の密閉型二次電池では、電池外装缶２の内壁面１１Ａ、１１Ｂに突起部が形成されているので、電池要素３は電池外装缶２の内部での移動が制限を受けるので、電池缶を落下した場合の衝撃によって導電タブ４と内壁面６との接合部、あるいは導電タブ４と電池要素３との接合部が破断したり、あるいは電池要素２によって導電タブ４、導電タブ５が電池ヘッダー７に接触して短絡を生じる等の危険性を防止することができる。
【００１２】
次に、本発明の密閉型二次電池の製造方法について説明をする。
一般に密閉型二次電池の製造は、電池外装缶に設けた開口部より電池要素を収納した後に、電池要素から取り出した導電タブを電池外装缶の内壁面、あるいは電池ヘッダーに接合することが行われているが、本発明の密閉型二次電池においては、電池外装缶を電池ヘッダー以外の部分を少なくとも二つの部材から構成したことによって、電池外装缶の内壁面に電池要素が通過し得ない突起部を形成したものであっても、電池要素の収納に制限を受けない密閉型二次電池を提供するものである。
【００１３】
図２は、本発明の密閉型二次電池の製造工程の一実施例を説明する図である。
図２（Ａ）に示すように、密閉型二次電池の電池外装缶の電池ヘッダー以外の部材を所定の形状に加工する。図２（Ａ）で示した部材は、面積が大きな側面を形成する部材２１であり、突起部に対応して側面の対向する位置に曲面状の凹部２２を有している。
次いで、図２（Ｂ）に示すように、電池要素２の端面から取り出した一方の導電タブ４を図２（Ａ）で示した面積が大きな側面を形成する部材２１の電池外装缶の内壁面６となる所定の個所にレーザー溶接等によって接合する。また、他方の導電タブ５を電池ヘッダー７に設けた電池端子８に接合する。
このようにして、電池要素２を面積が大きな側面を形成する部材２１および電池ヘッダー７とを所定の位置関係に配置した後に、対向する面積が小さな側面の内壁面には突起部を形成した四面からなる電池外装缶形成部材２３によって電池要素２を覆い被せるとともに、面積が大きな側面を有する部材２１および電池ヘッダー７を一体化する。
【００１４】
次いで、図２（Ｃ）に示すように、面積が大きな側面を形成する部材２１と突起部を形成した四面からなる電池外装缶形成部材２３との会合部２４、面積が大きな側面を形成する部材２１とおよび電池ヘッダー７との会合部２５、および電池ヘッダー７と突起部を形成した四面からなる電池外装缶形成部材２３との会合部２６にそれぞれレーザー２７を照射してレーザー溶接によって接合する。
電池外装缶の会合部の接合が終わった電池は、電池ヘッダー７に設けた電解液注液口２８から電解液を注液の後に、電解液注液口を封口することによって密閉型電池を作製することができる。
また、本発明の電池外装缶の各構成部材は、電池外装缶用の部材のプレス成形と切断によって製造することができる。
【００１５】
このように、本発明の密閉型二次電池は、電池外装缶のヘッダー以外の部材を面積が大きな側面を形成する部材と、他の四面からなる電池外装缶形成部材との別体によって形成したので、電池外装缶の内壁面に突起部を形成したものであっても電池要素の収納には障害が生じることはない。
【００１６】
図３は、本発明の密閉型二次電池の他の例を説明する図であり、斜視図である。
図３（Ａ）に示す密閉型二次電池は、電池外装缶２の面積が小さな側面９Ａ、９Ｂには曲面状のくさび状の凹部１０Ｃ、１０Ｄが形成されており、これによって、電池外装缶２の内壁面に突起を形成したものであり、対向する辺にくさび状の凹部を形成した面積が大きな側面を形成する部材と、くさび状の突起部を形成した三面からなる電池外装缶形成部材を用いて製造したものである。
また、図３（Ｃ）に示す密閉型二次電池１は、電池外装缶２の面積が小さな側面９Ａ、９Ｂの外面から、面積が小さな側面の変形が面積が大きな面には至らない角錐台状の凹部１０Ｅを設けることによって、電池外装缶の内壁面に突起部を形成したものである。
この例に示す密閉型二次電池においては、電池外装缶の面積が大きな側面を構成する部材は、四角形の板状体と、電池ヘッダーを除く三面を有する部材とを準備することによって製造することができる。
【００１７】
また、以上の説明では、電池外装缶を電池ヘッダーを除いて少なくとも二つの部材から製造する方法について述べたが、電池外装缶の内部の厚みが、電池要素に取り付けたタブのフォーミング加工に充分な空間を有している厚みが大きなものの場合には、電池要素の収納の後に、電池外装缶に突起を形成する加工を施しても良い。
また、本発明の密閉型二次電池は、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池をはじめとする各種の密閉型二次電池に適用することができる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の密閉型二次電池は、電池外装缶の内面の、電池要素の端面と電池ヘッダーとの間の位置に突起部を形成したので、電池外装缶内に収納した電池要素は、突起部によって電池外装缶内部を移動することはなく、電池を落下した場合の衝撃によっても電池外装缶内部での移動によって電池要素から取り出した導電タブと電池外装缶の内壁面との接合部が破断したり、あるいは電池ヘッダー部へ衝突して短絡を生じるという問題点を防止し、信頼性の大きな密閉型電池を提供することができる。また、電池外装缶を電池ヘッダーを除いて少なくとも二つの部材によって形成した場合には、電池の組立時には、電池の厚みによって制限を受けることがないので、厚みが薄い密閉型二次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の密閉型二次電池の一実施例を説明する図である。
【図２】図２は、本発明の密閉型二次電池の製造工程を説明する図である。
【図３】図３は、本発明の密閉型二次電池の他の例を説明する図である。
【図４】図４は、従来の電池の製造工程を説明する断面図である。
【符号の説明】
１…密閉型二次電池、２…電池外装缶、３…電池要素、４，５…導電タブ、６…内壁面、７…電池ヘッダー、８…電池端子、９Ａ，９Ｂ…対向する面積が小さな側面、１０Ａ，１０Ｂ…凹部、１０Ｃ，１０Ｄ…くさび状凹部、１０Ｅ…角錐台状凹部、１１Ａ，１１Ｂ…内壁面、１２Ａ，１２Ｂ…突起部、２１…面積が大きな側面を形成する部材、２２…曲面状の凹部、２３…三面からなる電池外装缶形成部材、２４，２５、２６…会合部、２７…レーザー、２８…電解液注液口

Claims (2)

1. 電池外装缶に電池要素を収納した密閉型二次電池において、電池要素の導電タブを取り出した端面と、該端面に面した電池ヘッダーとの間に位置する電池外装缶の内壁面に、電池要素が通過し得ない大きさの突起部を設けたものであって、電池外装缶が電池ヘッダーを除き少なくとも２個の部材の接合によって形成されたものであることを特徴とする密閉型二次電池。
2. 電池外装缶の電池ヘッダーを除く部材が、面積の大きな側面を形成する部材と他の四面からなる形成部材からなることを特徴とする請求項１記載の密閉型電池。

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