JP4184927B2 - ２次電池及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は２次電池及びその製造方法に係り、より詳細には電池の保護回路装置の信頼性を向上させうる２次電池及びその製造方法に関する。
通常的に、２次電池は、再充電が可能で小型及び大容量化が可能であるものであって、代表的にはニッケル水素（Ｎｉ−ＭＨ）電池、リチウム（Ｌｉ）電池及びリチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）電池が使われている。
このような２次電池は、正極板、負極板、及びセパレータよりなる発電要素、すなわち、電極組立体を金属製の缶に収納し、この缶の内部に電解液を注入して密封して形成される。このように缶に密封された２次電池は、通常上部に缶と絶縁された電極端子を備え、この電極端子を電池の何れか一極とし、他極は電池缶自体とする。この時、通常前記他極は、電池の底面とする。
２次電池に対する薄型軽量化の要求によって前記電池缶は、冷延鋼板のような鉄製からアルミニウムまたはアルミニウム合金を使用したアルミニウム製缶に変わった。前記缶をアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成する理由は、アルミニウムが鉄やその他の伝導性金属体に比べて軽くて電池の軽量化に寄与でき、高電圧下で長時間使用する時にも腐食されないなど電池缶としての使用特性に優れるためである。
しかし、このようなアルミニウム系缶を備えた電池の何れか一つの電極を缶の上部の電極端子とし、他の電極を電池の底面とする場合、電池の初期充放電の問題が生じる。すなわち、外装パックにパッケージングする前の電池セルを初期充電する時に充電用プローブが、一つは電極端子を、他の一つは電池缶の底面を支持するが、この時、電池缶のアルミニウム材質がプローブの先端に付けられ、これにより電池セルの外装不良だけでなくプローブの正確な電圧及び電流測定ができなくなって、過充電させる問題を惹起する。
一方、前記のように密封された２次電池には、ＰＴＣ素子、サーマルヒューズ及び保護回路基板（ＰＣＭ：Ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｍｏｄｕｌｅ）のような電池安全装置が連結されたまま電池パックに収納されるが、この時、これら電池安全装置は、負極と正極とに各々連結されて電池の温度上昇や、過充放電によって電池の電圧が急上昇する時に電流を遮断して電池の破裂のような危険を防止する。
このような電池安全装置は、リードによって電池の正極と負極とに連結されるが、このリードは通常リードとしての所定の硬度と伝導性とを有させるためにニッケルまたはニッケル合金や、ニッケルがメッキされたステンレス鋼を使用する。
しかし、このようにニッケルで形成されたリードは、アルミニウムよりなる缶との溶接に多少問題が発生することがある。すなわち、ニッケルとアルミニウムとはニッケルの不溶性によって超音波溶接が困難で、アルミニウムの高い導電性によって抵抗溶接が困難である。したがって、ニッケルよりなるリードをアルミニウム系の缶に溶接するためにレーザ溶接が使われるが、このようなレーザ溶接はレーザビームが保護回路に伝導してその信頼性を低下させる問題を発生させる。
前記のような問題を解決するために、特許文献１にはアルミニウム製缶の底面にニッケルよりなる底面プレートをあらかじめレーザ溶接によって接合させ、この底面プレートにリードを溶接して保護回路のような安全装置を連結する電池が開示されている。
しかし、このように缶の底面に底面プレートをレーザ溶接することは、缶が非常に薄いため、その溶接強度を正確に調節しなければ、レーザ溶接部位から電解液が漏出する問題が発生し、溶接のために別途の工程をしなければならない工程上の面倒さもある。それだけでなく、レーザ溶接は、溶接のための設備を増大させてコスト上昇を招くだけでなく、缶の底面に安全弁が備えられている場合には、レーザ溶接中にこの安全弁に熱衝撃を加えてしまい安全性の信頼度を落とす。
一方、特許文献２にも、このようにニッケルプレートをアルミニウム缶の底部に圧接させた電池が開示されている。この場合、ニッケルプレートをアルミニウム製缶の底部に物理的な力で押圧して接合させるので、缶の底部にニッケルプレートが挿し込まれた構造となる。これにより、缶の底部のアルミニウム部分は非常に薄くなって脆弱になり、電解液の漏出のおそれがある。また、これを防止するために缶の底部をさらに広く形成する場合には、電池の全体高さにも影響を与えて望ましくない。
米国特許第５，９７６，７２９号明細書
特開平８−３２９９０８号公報
本発明は前記問題点を解決するために案出されたものであって、簡単な構造によって電池安全装置のリードが容易で、安価で、かつ安全に接合されて、電池安全装置の信頼性を向上させうる２次電池及びその製造方法を提供することにその目的がある。
本発明の他の目的は、電池の初期充放電のためのプローブの先端がアルミニウム缶に汚染されないようにできる２次電池及びその製造方法を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、溶接せずとも電池安全装置のリードを電池に接合させうる２次電池及びその製造方法を提供することである。
前記目的を達成するために本発明は、正極板、負極板及び前記正極板と負極板との間に介在されたセパレータを有する電極組立体と、前記電極組立体が電解液と共に収容されて密封されるものであって、低部を有し、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる缶と、前記缶の少なくとも底部の外側面に備えられた第１表面被膜層と、を含むことを特徴とする２次電池を提供する。
このような第１表面被膜層は、少なくともニッケルを主成分とすることができるが、これは電解メッキ法、無電解メッキ法及びスパッタリング法のうち何れか一つの方法によって形成されうる。
また、本発明によれば、前記第１表面被膜層は、少なくとも銅を主成分として形成されうるが、これは、このように銅を主成分として形成される前記第１表面被膜層は、電解メッキ法、無電解メッキ法、スパッタリング法及びクラッディング法のうち何れか一つの方法によって可能になる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第１表面被膜層には、電池安全装置と電気的に連結されたリードが溶接されうる。この時、このリードは、前記第１表面被膜層に抵抗溶接され、また前記第１表面被膜層と前記リードとの融点の差が５００℃以下、望ましくは２００℃以下とできる。
本発明のさらに他の特徴によれば、少なくとも銅を主成分として形成された第１表面被膜層には、電池安全装置と電気的に連結されたリードがハンダ付け接合されうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第１表面被膜層は、０．５ないし２００μｍの厚さ、望ましくは３０ないし１００μｍの厚さを有させられる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第１表面被膜層と前記缶の底部の外側面との間に第１金属層がさらに介在され、前記第１金属層は前記缶及び前記第１表面被膜層を形成する物質と相異なる物質で形成される。
前記第１金属層は、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｒよりなる群から選択された少なくとも一つの物質で形成されうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記缶底部の厚さは、０．２ないし０．８ｍｍの範囲に属しうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第１表面被膜層は、前記缶の底部の外側の面積の一部または全部に形成されうる。
本発明はまた、前記問題を解決するために、正極板、負極板及び前記正極板と負極板との間に介在されたセパレータを有する電極組立体と、前記電極組立体が電解液と共に収容されるものであって、低部を有し、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる缶と、前記缶を密封するものであって、前記電極組立体の何れか一つの電極と絶縁され、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなるキャッププレートを有するキャップ組立体と、少なくとも前記キャッププレートの外側面に備えられた第２表面被膜層と、を含むことを特徴とする２次電池を提供する。
このような第２表面被膜層は、少なくともニッケルを主成分とできるが、これは電解メッキ法、無電解メッキ法及びスパッタリング法のうち何れか一つの方法によって形成されうる。
また、本発明によれば、前記第２表面被膜層は、少なくとも銅を主成分として形成されうるが、これは、このように銅を主成分として形成される前記第２表面被膜層は、電解メッキ法、無電解メッキ法、スパッタリング法及びクラッディング法のうち何れか一つの方法によって可能になる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第２表面被膜層には、電池安全装置と電気的に連結されたリードが溶接されうる。この時、このリードは、前記第２表面被膜層に抵抗溶接され、また前記第１表面被膜層と前記リードとの融点の差が５００℃以下、望ましくは２００℃以下とできる。
本発明のさらに他の特徴によれば、少なくとも銅を主成分として形成された前記第２表面被膜層には、電池安全装置と電気的に連結されたリードがハンダ付け接合されうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第２表面被膜層は、０．５ないし２００μｍの厚さ、望ましくは３０ないし１００μｍの厚さを有させられる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第２表面被膜層と前記キャッププレートの外側面との間に第２金属層がさらに介在され、前記第２金属層は前記キャッププレート及び前記第２表面被膜層を形成する物質と相異なる物質で形成される。
前記第２金属層は、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｒよりなる群から選択された少なくとも一つの物質で形成されうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記キャッププレートの厚さは、０．２ないし０．８ｍｍの範囲に属しうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第２表面被膜層は、前記キャッププレートの外側の面積の一部または全部に形成されうる。
本発明は前述した目的を達成するために、正極板と負極板とを設け、その間にセパレータを介在させて電極組立体を形成する段階と、底部を有する缶の内部に前記電極組立体を電解液と共に収容した後、密封する段階と、前記缶の底部の外側面に前処理を通じて前記缶を形成する物質と相異なる物質で第１金属層を形成する段階と、前記第１金属層が形成された缶の底部の外側面に第１表面被膜層を形成する段階と、を含む２次電池の製造方法を提供する。
前記前処理以前に第１金属層を形成しようとする缶の底部の外側面を除外した残りの部分をスクリーン処理する段階をさらに含みうる。
そして、前記第１表面被膜層を形成する段階は、電解メッキ法、無電解メッキ法、スパッタリング法及びクラッディング法のうち何れか一つの方法によって形成できる。
本発明はまた、正極板と負極板とを設け、その間にセパレータを介在させて電極組立体を形成する段階と、底部を有する缶の内部に前記電極組立体を電解液と共に収容する段階と、前記電極組立体の何れか一つの電極と絶縁されるように備えられるキャッププレートで前記缶を密封する段階と、前記キャッププレートの外側面に前処理を通じて前記キャッププレートを形成する物質と相異なる物質で第２金属層を形成する段階と、前記第２金属層が形成されたキャッププレートの外側面に第２表面被膜層を形成する段階と、を含む２次電池の製造方法を提供する。
前記前処理以前に第２金属層を形成しようとする缶の底部の外側面を除外した残りの部分をスクリーン処理する段階をさらに含みうる。
そして、前記第２表面被膜層を形成する段階は、電解メッキ法、無電解メッキ法、スパッタリング法及びクラッディング法のうち何れか一つの方法によって形成できる。
本発明による２次電池によれば、次のような効果を得られる。
第一に、電池缶の底面に底面プレートを溶接しなくても良いので、さらに簡単にリードを接合させうる。
第一に、電池缶の底面に底面プレートを溶接しなくても良いので、さらに簡単にリードを接合させうる。
第二に、底面プレートの溶接工程がないので、底部に安全弁を設置する場合にもこの安全弁の熱損傷を防止できる。
第三に、表面被膜層の形成によって電池安全装置に連結されたリードの接合が簡単になり、電池安全装置の信頼性を保障できる。
第四に、薄い表面被膜層でプレートに代えられるので、電池全体の高さを低め、同じ高さで電池容量を増大させうる。
第五に、初期充放電のための電池プローブの先端の汚染を防止できる。
以下、添付された図面を参照して本発明による望ましい実施例を詳細に説明すれば、次の通りである。
図１は、本発明の望ましい一実施例による角形２次電池を示す分解斜視図である。
図１は、本発明の望ましい一実施例による角形２次電池を示す分解斜視図である。
図面を参照すれば、本発明の望ましい一実施例による２次電池は、一面に開口部１１が備えられた缶１０と、前記開口部１１を通じて缶１０の内部に収納される電極組立体３０とを含む。
前記電極組立体３０は、図面に詳細に示されていなかったが、正極板及び負極板がセパレータを介在して形成されたものであって、本発明の望ましい一実施例によれば、図１に示されたように、正極板及び負極板がセパレータを介在して積層された後に巻き取られたゼリーロール型の電極組立体３０が使用されうる。
この時、前記負極板は、ストリップ状の金属薄板よりなる負極集電体を備え、前記負極集電体には銅薄板が使用されうる。前記負極集電体の少なくとも一面には負極活物質を含む負極合剤がコーティングされた負極コーティング部が形成され、前記負極活物質としては炭素材を使用し、これにバインダ、可塑剤、導電剤などを含有して負極合剤を形成する。
また、前記正極板は、ストリップ状の金属薄板よりなる正極集電体を備え、前記正極集電体にはアルミニウム薄板が使用されうる。前記正極集電体の少なくとも一面には正極活物質を含む正極合剤がコーティングされる正極コーティング部が形成されるが、前記正極活物質としてはリチウム系酸化物を使用し、これにバインダ、可塑剤、導電剤などを含有して正極合剤を形成する。
前記のような電極組立体３０の上部には、図１に示されたように、前記正極板及び負極板に各々電気的に連結された正極タブ３１及び負極タブ３２が引出されている。負極タブ３２にはニッケル薄膜が使用され、正極タブ３１にはアルミニウム薄膜が使用されうるが、必ずしもこれに限定されるものではない。前記正極タブ３１及び負極タブ３２の位置は、図１とは反対に備えられることもある。
一方、前記缶１０は、図１に示されたような本発明の望ましい一実施例において、概略直六面体状の金属材よりなり、これによりそれ自体が端子の役割を果す。本発明によれば、前記缶１０は、軽量の伝導性金属であるＡｌまたはＡｌ合金で形成されうる。また、前記缶１０は、その一面に開口部１１を備え、これを通じて前記電極組立体３０が缶１０の内部に収納されうる。前記缶１０は、図１に示されたように、その側面のエッジ部分が角形に備えられることもあり、そのエッジ部分がラウンド型に備えられることもある（図示せず）。
前記のような缶１０の開口部１１には、キャップ組立体２０が設置されて密封されるが、前記キャップ組立体２０は前記開口部に直接溶接されて密封されるキャッププレート２１を備える。前記缶１０とキャッププレート２１とは、その溶接の容易性のために同じ金属材で形成される。
前記キャップ組立体２０には、前記キャッププレート２１にガスケット２３を通じて絶縁されるように貫通形成された端子ピン２２が形成されるが、この端子ピン２２の下部には絶縁プレート及び端子プレート（図示せず）がさらに形成されて前記端子ピン２２をキャッププレート２１と絶縁させうる。この端子ピン２２の下部に負極板から引出された負極タブ３２が溶接されて負極端子部としての機能をする。一方、正極板から引出された正極タブ３１は、前記キャッププレート２１の下面や、缶１０の内面に直接電気的に連結されて前記端子ピン２２を除外した電池の外部全体を正極端子部として機能させる。しかし、このような正極端子及び負極端子の構造は、必ずしもこれに限定されず、前記正極端子部の構造も前記負極端子部の構造のように別途の端子ピンを通じて形成することもあり、これ以外にも他のいかなる構造も適用されうる。
一方、前記のような電極組立体３０が缶１０に挿し込まれた後には絶縁性素材で形成された保護ケース２６が前記電極組立体３０とキャップ組立体２０との間にさらに設置されて電極組立体３０をさらに堅く固定させうる。
また、キャップ組立体２０を缶１０の開口部１１に溶接させた後にはキャッププレート２１に形成された電解液注入口２４を通じて電解液を注入した後、プラグ２５を通じてこれを密封する。
前記のような２次電池において、本発明の望ましい一実施例によれば、前記缶１０の底部１２の外側面に第１表面被膜層４０が備えられる。これを図２を参照してさらに詳細に説明する。
図２に示されたように、前記缶１０の少なくとも底部１２にはその外側面に第１表面被膜層４０が形成される。この時、前記缶１０の底部１２の厚さ（ｔ）は、０．２ないし０．８ｍｍの範囲に形成することが望ましいが、０．８ｍｍよりも厚ければ、電池の体積及び重さが増大し、０．２ｍｍよりも薄くなれば、強度が低下する問題がある。
本発明において、この第１表面被膜層４０は、電池安全装置のリードとの溶接性の向上をその一つの目的とするものであって、本発明の望ましい一実施例によれば、前記第１表面被膜層４０は、ニッケルやニッケルを主成分とするニッケル合金よりなりうる。
前記ニッケル及びニッケル合金の成分比は、角形２次電池のアルミニウム缶に溶接した通常のニッケルプレートの成分比をそのまま使用でき、これに加えて耐食性など所望の特性を得るためにリン（Ｐ）やホウ素（Ｂ）、タングステン（Ｗ）などを添加できる。
一方、前記缶の底部１２の外側面と前記第１表面被膜層４０との間には、図３に示されたように、第１金属層３９がさらに介在されうる。このような第１金属層３９は、前記缶１０及び前記第１表面被膜層４０を形成するそれぞれの物質とは相異なる物質よりなるが、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｒのような物質よりなる。前記第１金属層３９は、第１表面被膜層４０の形成前に前処理を通じて前記缶の底部１２の外側面に形成されうる。このようにして酸化還元の準位を調節して酸化を防止でき、底部１２と第１表面被膜層４０との反応面積を広くでき、底部１２と第１表面被膜層４０との接着力も上げられる。また、表面張力を増加させ、第１表面被膜層４０をむしろ均一にでき、第１表面被膜層４０をメッキで形成する時にメッキエネルギーを低くできるだけでなく、底部１２の表面の不均一／損傷面を克服できる。
このようなニッケル系の第１表面被膜層４０は、通常の電解メッキ法によって形成させうるが、電解メッキ法によれば、まず、アルミニウム系の缶１０の表面に形成されている酸化被膜をｐＨ２以下の酸性溶液に浸漬する表面酸洗い処理によって除去し、Ｎｉメッキ浴、またはＮｉ合金メッキ浴に入れて電流を流してＮｉまたはＮｉ合金を缶１０の表面にメッキさせる。この時、メッキは缶１０の全体にわたって行ってもよいが、全体の重さと体積を増大させるので、底部１２にだけ形成させることが望ましい。したがって、メッキが行なわれる時に底部１２だけあらわれうるように他部は絶縁体で覆うなどスクリーンすることが望ましい。前記第１表面被膜層４０は、缶の底部１２の外側面積の一部にだけ形成するか、または缶の底部１２の外側面積の全体に形成することもあり、それぞれの場合にメッキする前のスクリーンする過程で前記底部１２のあらわれる面積を調節することによって表面被膜層の形成面積を調節できる。
前記ニッケル系の第１表面被膜層４０は、また通常の無電解メッキ法によって形成させることもある。無電解メッキ法による第１表面被膜層４０の形成は、アルミニウム製の缶の表面にニッケル系メッキ層を形成できる無電解メッキ法であれば、いかなる方法でも適用できる。
本発明の望ましい一実施例によれば、前記第１表面被膜層４０は、缶１０の底部１２を除いてスクリーン処理した状態でジンケート前処理を実施した後、ニッケルの無電解メッキを実施する。ジンケート前処理工程は、アルミニウムのメッキ反応性及び密着性の低下を補完するためのものであって、底部１２を除いてスクリーン処理したアルミニウム製の缶１０とジンケート溶液内の亜鉛との電位差を利用して前記底部１２に亜鉛核を置換させるものである。
すなわち、前記缶１０を底部１２を除いてスクリーン処理した状態で水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）が含まれた脱脂液で脱脂処理して表面の油脂を除去した後、これを炭酸ソーダ（Ｎａ２ＣＯ３）及びリン酸ナトリウム（Ｎａ３ＰＯ４）が含まれたエッチング液でエッチング処理して表面の酸化被膜を除去する。このように酸化アルミニウム層が除去された缶を窒酸が含まれた活性液で活性化した後、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）、ロッシェル塩（ＫＮａＣ４Ｈ４Ｏ６４Ｈ２Ｏ）などが含まれたジンケート溶液でジンケート処理して亜鉛被膜を形成する。このようにジンケート工程を通じて形成された亜鉛核から無電解ニッケルメッキ反応が始まる。このようなジンケート前処理工程は、前述した電解メッキ法の適用においても使用され、この前処理工程によって図３に示されたような第１金属層３９が形成される。
この時にも前記第１表面被膜層４０は、缶底部１２の面積の一部にだけ形成するか、または缶底部１２の面積の全体に形成でき、それぞれの場合にメッキする前のスクリーンする過程で前記底部１２のあらわれる面積を調節することによって表面被膜層の形成面積を調節できる。
これ以外にも本発明の望ましい一実施例によるニッケル系の第１表面被膜層４０は、スパッタリング法によって缶１０の少なくとも底部１２に直接形成されうる。ニッケルのスパッタリング方法は、通常のスパッタリング方法がそのまま適用されうる。
一方、本発明の望ましい他の一実施例によれば、前記第１表面被膜層４０は、銅や銅を主成分とする銅合金よりなりうる。
このような銅系の第１表面被膜層４０も、電解メッキまたは無電解メッキ法によって製造されうるが、メッキを施行する前に缶１０の表面の酸化被膜を除去し、前述したようにジンケート前処理を通じて亜鉛核を作ることが望ましい。
銅系の第１表面被膜層４０のメッキは、通常使われる全ての電解メッキ法または無電解メッキ法が使用されうる。
前記銅系の第１表面被膜層４０は、これ以外にも銅を直接スパッタリングして蒸着形成できるだけでなく、クラッド層に形成できる。
すなわち、第１表面被膜層４０に当たる銅部材に純アルミニウムよりなるインサート材を冷間圧延して接合させ、このインサート材を缶１０の底部１２につけた状態で高温プレスとして接合させる。前記インサート材は、アルミニウム純度が高いものを使用して銅部材との接合性及び缶との接合性を良くする。
前述したような第１表面被膜層４０の厚さ（Ｔ）は、電池の全体高さと、被膜層の強度とを考慮して多様に形成できるが、本発明の望ましい一実施例によれば、０．５ないし２００μｍとなるように形成でき、さらに望ましくは３０ないし１００μｍとなるように形成できる。０．５μｍ未満である場合は、メッキ厚さの均一性を確保し難く、メッキの不完全性（局部的にメッキができないか剥離の恐れなど）が増加する問題点があり、２００μｍを超える場合にはメッキ層が不要に厚くなって缶内部の空間を拡張し難い問題点がある。そして、第１表面被膜層４０の厚さ（Ｔ）が、３０ないし１００μｍとなった場合、リードが溶接されても適正な溶接強度を得られると同時に電池の体積及び重さの増加を抑制できる。
したがって、このように第１表面被膜層４０を形成すれば、従来のようにニッケルプレートを溶接によって接合させることよりも缶の底部の厚さを顕著に減少させて電池パックの設計余裕度をさらに確保でき、溶接による電解液の漏液のような問題も解決できる。
前記のような第１表面被膜層４０を形成した後には、この第１表面被膜層４０に図４に示したように、リード５０を接合させる。このリード５０は、ＰＴＣ素子や保護回路装置など電池に装着される安全装置に連結されるものであって、ニッケルまたはニッケル合金や、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなりうる（図示せず）。
このようなリード５０の接合は、前記第１表面被膜層４０をニッケルまたはニッケル合金で形成した場合には溶接、特に、最も簡単な溶接方法である抵抗溶接によって行なえる。それだけでなく、それ以外にも超音波溶接や、レーザ溶接などを全て使用でき、ハンダ付けによる接合も可能である。したがって、従来のプレート溶接のような二重溶接による設備の増大、電解液の漏出のおそれ及び安全装置の信頼性の低下のような問題を解決できる。
前記のような第１表面被膜層４０は、前述したニッケル系または銅系以外にも多様な材質で形成できるが、これは前記リード５０の材質と関連してその融点差によって決定できる。すなわち、前記リード５０を第１表面被膜層４０に高強度で接合するために選択できる最も簡単な方法は抵抗溶接法であるが、このようにリード５０を第１表面被膜層４０に抵抗溶接させるためには、その溶接されるリード５０との融点差が少なくとも５００℃以下、望ましくは２００℃以下でなければならない。したがって、前記第１表面被膜層４０は、前記リード５０との融点差が５００℃以下、望ましくは２００℃以下の材質を使用して形成できる。
本発明の望ましいさらに他の一実施例によれば、図５に示されたように、少なくともキャッププレート２１の外側面に第２表面被膜層４１を形成できる。
本発明において、この第２表面被膜層４１は、後述するように、初期充放電器のプローブの汚染防止をその目的のうちの一つとするものであって、本発明の望ましい一実施例によれば、この第２表面被膜層４１は前述した第１表面被膜層４０と同じ材質で同じ方法によって形成できるものであり、ニッケルまたはニッケル合金や、銅または銅合金で形成できる。この時にも、前記キャッププレート２１の厚さは、前記缶の底部の厚さのように、０．２ないし０．８ｍｍの範囲に属するように形成できる。
前記第２表面被膜層４１のニッケルまたはニッケル合金で形成する場合には、電解メッキまたは無電解メッキなどメッキ法によってメッキ層を形成するか、またはスパッタリングして直接蒸着形成でき、銅または銅合金で形成する場合には、それ以外にもクラッド法によってクラッド層を形成できる。
この場合にも、図６に示されたように、前記第２表面被膜層４１とキャッププレート２１との間に第２金属層４３をさらに介在させうる。このような第２金属層４３は、前記キャッププレート２１及び第２表面被膜層４１を形成するそれぞれの物質とは相異なる物質よりなるが、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｒのような物質で形成される。前記第２金属層４３は、第２表面被膜層４１の形成前に前処理を通じて前記キャッププレート２１の外側面に形成されうる。このようにして、前記缶の底部１２に第１金属層３９を形成する時と同様な効果を得られる。
一方、前記第２表面被膜層４１も０．５ないし２００μｍとなるように形成でき、さらに望ましくは３０ないし１００μｍとなるように形成できる。０．５μｍ未満である場合は、メッキ厚さの均一性を確保し難しく、メッキの不完全性（局部的にメッキができないか剥離の恐れなど）が増加する問題点があり、２００μｍを超える場合にはメッキ層が過度に厚くなって缶内部の空間を拡張し難い問題点がある。そして、第２表面被膜層４１の厚さが３０ないし１００μｍとなった場合、電池の体積及び重さの増加が抑制されると同時に適正な強度が得られる。
このような第２表面被膜層４１は、初期充放電器のプローブが端子ピン２２と底部１２とを支持する場合ではなく、端子ピン２２とキャッププレート２１とを支持する場合に有用なものであって、キャッププレート２１のアルミニウム材がプローブ先端を汚染することを防止して電圧測定などの不良を防止でき、電池安全装置が連結されたリードをキャッププレート２１から直ちに引き出せてリードが長くなることによる電圧降下の問題を減らせる。この時、電池安全装置に連結されたリードは、ニッケル系の第２表面被膜層４１を使用する場合、溶接、特に、抵抗溶接で接合でき、超音波溶接、レーザ溶接及びハンダ付けで接合できて、このうち溶接による諸問題を解決できる。
このように第２表面被膜層４１に電池安全装置のリードを連結することにおいては、前述した第１表面被膜層の場合のように、溶接されるリードとの融点差が少なくとも５００℃以下、望ましくは２００℃以下の材質を使用して形成できる。
本発明は添付された図面に示された実施例を参考として説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施例を容易に具現できる。したがって、本発明の真の技術的範囲は特許請求の範囲によって限定されなければならない。
本発明は携帯電話、カムコーダなど各種電子製品の電源として使用されうる。
１０ 缶
１１ 開口部
１２ 底部
２０ キャップ組立体
２１ キャッププレート
２２ 端子ピン
２３ ガスケット
２４ 注入口
２５ プラグ
２６ 保護ケース
３０ 電極組立体
３１ 正極タブ
３２ 負極タブ
４０ 第１表面被膜層
１１ 開口部
１２ 底部
２０ キャップ組立体
２１ キャッププレート
２２ 端子ピン
２３ ガスケット
２４ 注入口
２５ プラグ
２６ 保護ケース
３０ 電極組立体
３１ 正極タブ
３２ 負極タブ
４０ 第１表面被膜層
Claims (36)
- 正極板、負極板、及び前記正極板と負極板との間に介在されたセパレータを有する電極組立体と、
前記電極組立体が電解液と共に収容されて密封されるものであって、底部を有し、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる缶と、
前記缶の少なくとも底部の外側面に備えられた第１表面被膜層と、を含み、
前記第１表面被膜層と前記缶の底部の外側面との間に第１金属層がさらに介在され、前記第１金属層は前記缶及び前記第１表面被膜層を形成する物質と相異なる物質で形成されていることを特徴とする２次電池。 - 前記第１表面被膜層は、少なくともニッケルを主成分とすることを特徴とする請求項１に記載の２次電池。
- 前記第１表面被膜層は、電解メッキ法、無電解メッキ法及びスパッタリング法のうち何れか一つの方法によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の２次電池。
- 前記第１表面被膜層は、少なくとも銅を主成分とすることを特徴とする請求項１に記載の２次電池。
- 前記第１表面被膜層は、電解メッキ法、無電解メッキ法、スパッタリング法及びクラッディング法のうち何れか一つの方法によって形成されていることを特徴とする請求項４に記載の２次電池。
- 前記第１表面被膜層には、電池安全装置と電気的に連結されたリードが溶接されていることを特徴とする請求項１に記載の２次電池。
- 前記リードは、前記第１表面被膜層に抵抗溶接されていることを特徴とする請求項６に記載の２次電池。
- 前記第１表面被膜層と前記リードとは、その融点の差が５００℃以下であることを特徴とする請求項７に記載の２次電池。
- 前記第１表面被膜層と前記リードとは、その融点の差が２００℃以下であることを特徴とする請求項８に記載の２次電池。
- 前記第１表面被膜層には、電池安全装置と電気的に連結されたリードがハンダ付け接合されていることを特徴とする請求項４に記載の２次電池。
- 前記第１表面被膜層は、０．５ないし２００μｍの厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の２次電池。
- 前記第１表面被膜層は、３０ないし１００μｍの厚さを有することを特徴とする請求項１１に記載の２次電池。
- 前記第１金属層は、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｒよりなる群から選択された少なくとも一つの物質で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の２次電池。
- 前記缶底部の厚さは、０．２ないし０．８ｍｍの範囲に属することを特徴とする請求項１に記載の２次電池。
- 前記第１表面被膜層は、前記缶の底部の外側の面積の一部または全部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の２次電池。
- 正極板、負極板、及び前記正極板と負極板との間に介在されたセパレータを有する電極組立体と、
前記電極組立体が電解液と共に収容されるものであって、低部を有し、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる缶と、
前記缶を密封するものであって、前記電極組立体の何れか一つの電極と絶縁され、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなるキャッププレートを有するキャップ組立体と、
少なくとも前記キャッププレートの外側面に備えられた第２表面被膜層と、を含み、
前記第２表面被膜層と前記キャッププレートの外側面との間に第２金属層がさらに介在され、前記第２金属層は前記キャッププレート及び前記第２表面被膜層を形成する物質と相異なる物質で形成されていることを特徴とする２次電池。 - 前記第２表面被膜層は、少なくともニッケルを主成分とすることを特徴とする請求項１６に記載の２次電池。
- 前記第２表面被膜層は、電解メッキ法、無電解メッキ法及びスパッタリング法のうち何れか一つの方法によって形成されていることを特徴とする請求項１７に記載の２次電池。
- 前記第２表面被膜層は、少なくとも銅を主成分とすることを特徴とする請求項１６に記載の２次電池。
- 前記第２表面被膜層は、電解メッキ法、無電解メッキ法、スパッタリング法及びクラッディング法のうち何れか一つの方法によって形成されていることを特徴とする請求項１９に記載の２次電池。
- 前記第２表面被膜層には、電池安全装置と電気的に連結されたリードが溶接されていることを特徴とする請求項１６に記載の２次電池。
- 前記リードは、前記第２表面被膜層に抵抗溶接されていることを特徴とする請求項２１に記載の２次電池。
- 前記第２表面被膜層と前記リードとは、その融点の差が５００℃以下であることを特徴とする請求項２２に記載の２次電池。
- 前記第２表面被膜層と前記リードとは、その融点の差が２００℃以下であることを特徴とする請求項２３に記載の２次電池。
- 前記第２表面被膜層には、電池安全装置と電気的に連結されたリードがハンダ付け接合されていることを特徴とする請求項１９に記載の２次電池。
- 前記第２表面被膜層は、０．５ないし２００μｍの厚さを有することを特徴とする請求項１６に記載の２次電池。
- 前記第２表面被膜層は、３０ないし１００μｍの厚さを有することを特徴とする請求項２６に記載の２次電池。
- 前記第２金属層は、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｒよりなる群から選択された少なくとも一つの物質で形成されていることを特徴とする請求項１６に記載の２次電池。
- 前記キャッププレートの厚さは、０．２ないし０．８ｍｍの範囲に属することを特徴とする請求項１６に記載の２次電池。
- 前記第２表面被膜層は、前記キャッププレートの外側の面積の一部または全部に形成されていることを特徴とする請求項１６に記載の２次電池。
- 正極板と負極板とを設け、その間にセパレータを介在させて電極組立体を形成する段階と、
底部を有する缶の内部に前記電極組立体を電解液と共に収容した後、密封する段階と、
前記缶の底部の外側面に前処理を通じて前記缶を形成する物質と相異なる物質で第１金属層を形成する段階と、
前記第１金属層が形成された缶の底部の外側面に第１表面被膜層を形成する段階と、を含み、
前記第１金属層は前記缶及び前記第１表面被膜層を形成する物質と相異なる物質で形成されていることを特徴とする２次電池の製造方法。 - 前記前処理以前に第１金属層を形成しようとする缶の底部の外側面を除外した残りの部分をスクリーン処理する段階をさらに含むことを特徴とする請求項３１に記載の２次電池の製造方法。
- 前記第１表面被膜層を形成する段階は、電解メッキ法、無電解メッキ法、スパッタリング法及びクラッディング法のうち何れか一つの方法によって形成することを特徴とする請求項３１に記載の２次電池の製造方法。
- 正極板と負極板とを設け、その間にセパレータを介在させて電極組立体を形成する段階と、
底部を有する缶の内部に前記電極組立体を電解液と共に収容する段階と、
前記電極組立体の何れか一つの電極と絶縁されるように備えられるキャッププレートで前記缶を密封する段階と、
前記キャッププレートの外側面に前処理を通じて前記キャッププレートを形成する物質と相異なる物質で第２金属層を形成する段階と、
前記第２金属層が形成されたキャッププレートの外側面に第２表面被膜層を形成する段階と、を含み、
前記第２金属層は前記缶及び前記第２表面被膜層を形成する物質と相異なる物質で形成されていることを特徴とする２次電池の製造方法。 - 前記前処理以前に第２金属層を形成しようとする缶の底部の外側面を除外した残りの部分をスクリーン処理する段階をさらに含むことを特徴とする請求項３４に記載の２次電池の製造方法。
- 前記第２表面被膜層を形成する段階は、電解メッキ法、無電解メッキ法、スパッタリング法及びクラッディング法のうち何れか一つの方法によって形成することを特徴とする請求項３４に記載の２次電池の製造方法。
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