JP3919778B2 - 密閉型電池 - Google Patents

Description

本発明は、密閉型電池に関するものであり、電池外装缶を使用した密閉型電池において、内容積に占める電池要素の容積の割合が大きな密閉型電池に関するものである。

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。

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池端子を絶縁性部材で絶縁して形成した電池ヘッダを装着して、電池外装缶と電池ヘッダとの間を封口している。
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。

こうした密閉型電池においては、電池使用機器の小型化、高機能化に伴って、小型で高容量密度の電池が求められている。
図４は、従来の密閉型電池の製造工程を説明する図であり、断面図である。
図４（Ａ）に示すように、電池外装缶２の内部に電池要素３を収納した後に、図４（Ｂ）に示すように、電池要素に取り付けた導電接続用のタブ４、５が対極側と接触して短絡しないようにするために、一方のタブを折り曲げて収納することができる空間を設けた箱状絶縁性部材２０を電池要素３の上面に配置することが行われている。
図４（Ｃ）は、箱状絶縁性部材２０を説明する図である。箱状絶縁性部材２０は内部に空間２１を有しており、その底面２２には、タブが貫通する貫通口２３を有し、周囲に壁面２４を有している。
図４（Ｄ）に示すように、電池要素の上面に箱状絶縁性部材２０を配置した後に、電池ヘッダ６の電池端子部９にタブ５を接合した後に、タブを箱状絶縁性部材２０内部に収納し、電池外装缶２と電池ヘッダ６とをレーザー溶接によって接合した後に、電解液注液口１４から電解液を注液して製造されている。

したがって、従来の密閉型電池においては、電池要素の上部には、内部に凹部を有する絶縁性部材のための空間が必要であった。また、絶縁性部材に設けた貫通口に電池要素に結合したタブを貫通させるために、タブを電池ヘッダに接合する前に装着することも必要であり、長いタブを使用することが不可欠であった。 このため、密閉型電池内部に収納される電池要素の大きさが相対的に小さくなり、絶縁性部材によって容量密度が小さなものとならざるを得なかった。

本発明は、密閉型電池において、電池外装缶の内部における無効な空間が小さく、電池の容量密度が大きな密閉型電池を提供することを課題とするものである。

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電池において、電池要素の上面と電池ヘッダとの間に、電池要素と電池ヘッダとを接続したタブを差し入れ可能な挿入口を一端に有し、挿入口に連通してタブを貫通する貫通口を形成した絶縁性部材が配置された密閉型電池によって解決することができる。
また、絶縁性部材に形成した挿入口は外側ほど幅を大きくし、貫通口は、連通部よりも大きな幅を有している前記の密閉型電池である。
絶縁性部材は、板状の部材から形成されている前記の密閉型電池である。
絶縁性部材は、板状の部材からなるとともに、板状の面に垂直な、異極性のタブの電池外装缶との接触を防止する絶縁壁部を有することを特徴とする請求項１または２記載の密閉型電池。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前記の密閉型電池である。

このように、本発明の密閉型電池においては、電池要素の上面と電池ヘッダとの間に、端面にタブを挿入可能な挿入口を有し、挿入口に連通した貫通口を形成した絶縁性部材を設けたので、電池要素に接合したタブを電池ヘッダの所定の部分に装着した後に絶縁性部材を装着することが可能であって、電池要素と電池ヘッダとの間の間隔を小さくすることが可能となるとともに、組立工程も簡単なものとすることができる。

本発明は、密閉型電池の容量密度を、電池内部に形成される空間を小さくすることによって高めることが可能であることを見出したものであって、従来の電池に比べて組み立ても容易とした密閉型電池の提供を可能としたものである。

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り、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タブ４および５が取り出されており、タブ４は電池ヘッダ６を形成して電池外装缶２の蓋体となる金属板７の内面に接合され、タブ５は金属板７に絶縁体８を介して設けた電池端子９に接合されている。

また、電池要素３の上面には、板状の絶縁性部材１０が配置されており、タブ５は、絶縁性部材１０の端面に設けた挿入口から、連通部を通じて貫通口に挿入されて保持されており、タブ５は対極側と接触して短絡することを防止している。

図２は、本発明の密閉型電池の製造工程を説明する図である。
図２（Ａ）に側面図を示すように、電池要素３に取り付けたタブ４を電池ヘッダ６の金属板７に接合し、電池外装缶あるいは電池ヘッダ６の金属板７の異極性の金属部に接触して短絡することがないように絶縁性テープ等の絶縁性被覆材５Ａによって被覆されたタブ５は電池ヘッダ６の金属板７に絶縁体８を介して設けた電池端子９に接合された後に、電池ヘッダと電池要素の間の空間に収納できるように折り曲げ加工される。
次いで、図２（Ｂ）に示すように、電池要素３と電池ヘッダ６の間に位置するタブ４、５の両者、あるいは電池外装缶の極性と異極性のタブ５のみを絶縁性部材１０の端面の挿入口から差し入れる。

本発明の絶縁性部材１０の一例を図２（Ｃ）に平面図を示し、図２（Ｄ）に側面図を示す。絶縁性部材１０は板状の絶縁性材料から形成されており、絶縁性部材１０の端面には挿入口１１を有しており、挿入口１１とタブが貫通する貫通口１２は連通部１３を連通している。

挿入口１１はタブの挿入を容易とするように外側ほど幅を大きくすることが好ましい。また、連通部１３は、タブに絶縁性のフィルム等の絶縁性被覆材を被覆したタブが通過可能な幅とし、貫通口１２は、折り曲げ加工されたタブ５の変形を考慮して連通部よりも大きな幅を有していることが好ましい。
また、絶縁性部材は、板材に挿入口、貫通口および両者を連通する連通部を形成することによって製造することができる。また、絶縁性部材は電池外装缶の内部に収容可能な大きさであれば良いが、電池組み立て時に円滑な挿入を可能とするために、周囲を面取り、あるいは丸め加工をすることが好ましい。

電池要素の上部に絶縁性部材１０を装着した後に、図２（Ｅ）に断面図を示すように、電池ヘッダ６と電池要素３を結合して、絶縁性部材を配置した後に電池外装缶２に収納し、電池外装缶２の上部の開口部に電池ヘッダ６を装着し、電池外装缶２と電池ヘッダ６との会合部をレーザー溶接によって接合して封口し、電池ヘッダ６に設けた電解液注液口１４から電解液を注液した後に、注液口に封口片を装着して封口を行って密閉型電池を完成することができる。

また、図３は、本発明の密閉型電池の実施態様を説明する上部の断面図である。
図３（Ａ）に示した例は、電池ヘッダ６の金属板７に絶縁体８を介して設けた電池端子９に接続されたタブ５には絶縁性被覆材５Ａが被覆されており、電池ヘッダ６に接合された後に折り曲げ加工等の成形を行ったタブ５が電池外装缶２の壁面と接触して短絡することを防止している。
図３（Ｂ）に示した例は、絶縁性部材１０に、タブ５が電池外装缶２の壁面との接触を防止する絶縁壁部１０Ａを設けたものであり、図３（Ｃ）は、図３（Ｂ）において、絶縁性部材１０を矢印Ａ方向から見た側面図である。
このように、絶縁性部材１０に絶縁壁部１０Ａを設けた場合には、タブ５には、絶縁性被覆材を設けて絶縁処理を行う必要がない。

本発明の密閉型電池においては、電池要素の上面には板状の絶縁性部材を配置したので、従来のように周囲に壁面を有した箱状絶縁性部材に比べて厚みを小さなものとすることができる。また、板状であるので絶縁性部材の端面からタブを差し入れることが可能となるので、絶縁性部材は、電池要素とタブとの間隔が短くても差し入れることができ、電池要素と電池ヘッダとの間の間隔が小さくすることができる。

以上のように、本発明の密閉型電池においては、電池要素と電池ヘッダとの間の空間を小さな電池を作製することが可能となり、容積容量密度が大きな密閉型電池を提供することが可能となる。
例えば、小型の密閉型電池においても、箱状絶縁性部材では、高さが１．５ないし２ｍｍは必要であったが、本発明の板状の絶縁性部材では、厚さを０．５ｍｍ程度まで薄くすることができるので、電池要素と電池ヘッダーとの間の空間を、２．５ｍｍ程度から１．０ｍｍ程度にまで小さくすることができ、電池容量も５％程度大きくすることが可能となる。
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。

本発明の密閉型電池は、電池外装缶に収納する電池要素の上面に配置する絶縁性部材として、端面にタブの導入する切り欠き部を設けた板状の部材を用いたので、電池要素に取り付けたタブを電池ヘッダの電池端子に接合した後に、電池要素と電池ヘッダとの間隙に挿入することができるので、電池要素の上部に大きな空間を形成する必要がなく、容積容量密度が大きな密閉型電池を提供することができる。

図１は、本発明の密閉型電池の一実施例を説明する図である。 図２は、本発明の密閉型電池の製造工程を説明する図である。 図３は、本発明の密閉型電池の実施態様の電池の上部を説明する断面図である。 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…密閉型電池、２…電池外装缶、３…電池要素、４，５…タブ、５Ａ…絶縁性被覆材、６…電池ヘッダ、７…金属板、８…絶縁体、９…電池端子、１０…絶縁性部材、１１…挿入口、１２…貫通口、１３…連通部、１４…電解液注液口、２０…箱状絶縁性部材、２１…空間、２２…底面、２３…貫通口、２４…壁面

Claims (4)

1. 電池外装缶に電池要素を収納した密閉型電池において、電池要素の上面と電池ヘッダとの間に、電池要素と電池ヘッダとを接続したタブを差し入れ可能な挿入口を一端に有し、挿入口に連通してタブを貫通する貫通口を形成した絶縁性部材が配置されたことを特徴とする密閉型電池。
2. 絶縁性部材に形成した挿入口は外側ほど幅を大きくし、貫通口は、連通部よりも大きな幅を有していることを特徴とする請求項１記載の密閉型電池。
3. 絶縁性部材は、板状の部材から形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の密閉型電池。
4. 絶縁性部材は、板状の部材からなるとともに、板状の面に垂直な、異極性のタブの電池外装缶との接触を防止する絶縁壁部を有することを特徴とする請求項１または２記載の密閉型電池。

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