JP4194092B2 - 密閉型電池 - Google Patents

Description

本発明は、密閉型電池に関し、特にリチウム二次電池の正極タブと負極タブの接続構造に関する。

携帯電話、ノートパソコン等の電源として、小型で大容量の密閉型電池が用いられている。特に、機器の小型化に対応して小さな空間を有効に利用することができる角型の密閉型電池が広く用いられている。この角型の密閉型電池では、一方の電極として作用する電池缶に、絶縁性部材によって隔離した他方の電極として作用する電極端子を備えた電池ヘッダが取り付けられている。

図２に、従来の密閉型電池の電池ヘッダにおける正極タブと負極タブの接続構造を示す。図２に示すように、正極電極及び負極電極をセパレータを介して積層し巻回してなる電池素子から出ている正極タブ１と負極タブ２は、それぞれ別の箇所に配置して正極蓋４と負極ピンと接続していた。そのため、２つのタブに取り付けスペースが必要となり正極蓋４の幅方向の寸法を狭めるための制約となっていた。

また、従来は、組み立られた正極蓋４に正極タブ１と負極タブ２の２つのタブがそれぞれ別の箇所に溶接（溶接箇所２０で溶接）で取り付けられていた。そのため、正極タブと負極タブのための接続スペース確保と正極タブと正極蓋、負極タブと負極ピンの接続に２工程を要していた。

また、密閉型電池において、絶縁板を介して金属板に電極端子板、電極ピンを装着し、上下からかしめて電極端子を形成することが開示されている（例えば、特許文献１等）。しかし、上記の従来例と同様に、正極蓋の幅方向の小型化が制約され、正極タブと負極タブの接続に２工程を要していた。

特開２００３−１５１５２８号公報

本発明は、上記の課題を解決し、幅方向において小型化でき、さらに、組立工数を低減できる密閉型電池を提供することにある。

本発明は、突起を備える片面と他面を有する正極蓋と、外部絶縁板と、負極ピンと、金属板の全面を接着剤を介して絶縁体で覆ってなる正極タブおよび負極タブと、内部絶縁板からなり、前記正極蓋は第１の貫通孔を備え、前記外部絶縁板は前記第１の貫通孔に挿入する第１の柱状部と前記第1の貫通孔に挿入しない第１のつば部、および前記第1の柱状部と前記第１のつば部とに連通した中空部を備え、前記負極ピンは前記中空部に挿入する第２の柱状部と前記中空部に挿入しない第２のつば部を備え、前記正極タブは前記第１の柱状部を挿入する第２の貫通孔を備え、前記内部絶縁板は前記第２の柱状部を挿入する第３の貫通孔を備え、前記負極タブは前記第２の柱状部を挿入する第４の貫通孔を備え、前記正極蓋の前記突起を備える片面に前記正極タブを重ね、前記正極タブに前記内部絶縁板を重ね、前記内部絶縁板に前記負極タブを重ね、前記第１の貫通孔、前記第２の貫通孔、前記第３の貫通孔、前記第４の貫通孔が同軸上に位置するよう配し、前記正極蓋の前記他面から、前記第１のつば部を残して前記第１の貫通孔に前記第１の柱状部を挿入し、前記中空部に前記第２のつば部を残して前記第２の柱状部を挿入し、前記第２の柱状部の先端に設けたかしめ箇所のかしめにより、前記正極蓋と、前記外部絶縁板と、前記負極ピンと、前記正極タブと、前記内部絶縁板と、前記負極タブを一体化し、前記突起の先端が前記正極タブの前記絶縁体と前記接着剤を突き破り前記金属板に接触することで前記正極蓋と前記正極タブが接続し、前記かしめ箇所が前記負極タブの前記絶縁体と前記接着剤を突き破り前記金属板に接触することで前記負極ピンと前記負極タブが接続することを特徴とする密閉型電池である。

また、本発明は、前記正極蓋の前記他面に第１の凹部を備え、前記第１のつば部は第２の凹部を有するとともに前記第１の凹部に嵌合し、前記第２のつば部は前記第２の凹部に嵌合し、前記内部絶縁板は第３の凹部を備え、前記第３の凹部は前記第４の貫通孔と、前記かしめ箇所を収納することを特徴とする上記の密閉型電池である。

また、本発明は、前記正極蓋の前記突起は、先端までの高さが前記正極タブの前記絶縁体と前記接着剤を合わせた厚さより高いくさび状であることを特徴とする上記の密閉型電池である。

また、本発明は、前記密閉型電池は、リチウム二次電池であることを特徴とする上記の密閉型電池である。

本発明によれば、正極タブと負極タブの２つのタブを、負極ピンの第２の柱状部を軸とした同軸上に配置することにより、１つのタブを取り付けるスペースを設ける必要がなくなり、正極蓋の幅を狭め、小型化することが可能となる。また、正極タブと負極タブの接続を一度の工程で行うことができるため組立工程を一工程減らすことができる。

このように、本発明によれば、幅方向において小型化でき、さらに、組立工数を低減できる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電池ヘッダにおける正極タブと負極タブの接続構造を示す説明図であり、図１（ａ）は、底面図、図１（ｂ）は、外観斜視図、図１（ｃ）は、組立斜視図、図１（ｄ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図、図１（ｅ）は、図１（ｄ）のＢ部の部分拡大断面図である。

図１（ｃ）に示すように、本発明の密閉型電池における電池ヘッダは、正極タブ１と、負極タブ２と、内部絶縁板３と、正極蓋４と、負極ピン５と、外部絶縁板６とから構成され、これらを組み合わせ、かしめることにより形成される。

正極タブ１及び負極タブ２は、ニッケル板、軟鋼板、銅板、洋白板等からなり、それぞれの先端部に外部絶縁板６の第１の柱状部及び負極ピン５の第２の柱状部を挿入する第２の貫通孔および第４の貫通孔が設けられている。これらの正極タブ１、負極タブ２は、全面が絶縁テープで覆われている。本発明では、正極タブ１と負極タブ２はかしめによって一体化するため、かしめた部分のそれぞれのタブの表面に過大な負荷が加わる。そのため、正極タブ１と負極タブ２の全面を覆う絶縁体は、導電性のない合成樹脂等からなる、過大な負荷でも容易に破断しないが、かしめ時に前記突起や前記負極ピンの先端が突き破ることができる程度の機械的強度の高い絶縁材料であるポリイミド等に、剥離しないように熱可塑性または熱硬化性の接着剤（粘着剤）で貼り付ける構造とすることが好ましい。

正極蓋４は、ステンレス鋼、軟鋼等からなる板状で、片面（上面）の中央に外部絶縁板６を収納する第１の凹部と、外部絶縁板６の第１の柱状部及び負極ピン５の第２の柱状部を挿入する、断面が角状の第１の貫通孔が設けられている。また、他の片面（底面）にくさび形状（くさび状）の突起４ａ［図１（ｅ）］ が設けられている。この突起は、正極タブ１の絶縁体と接着剤を合わせた厚さより高く、先端の角度が６０度以内の鋭角に形成されている。

負極ピン５は、アルミニウム、アルミニウム合金等からなり、板状のつば部とこの先端に設けられた柱状部とから構成される。

内部絶縁板３は、片面が平坦で、他の片面に負極ピン５のかしめ後の第２の柱状部の先端及び負極タブ２の先端部を収納する第３の凹部と、外部絶縁板６の第１の柱状部及び負極ピン５の第２の柱状部を挿入する貫通孔が設けられている。外部絶縁板６は、片面に負極ピン５の第２のつば部を収納する第２の凹部と、他の片面に負極ピン５の第２の柱状部を挿入する連通した中空部を備える第１の柱状部が形成されている。内部絶縁板３と外部絶縁板６は、ポリプロピレン、フッ素樹脂等からなる。

このような構成の各部材を用いて、本発明の密閉型電池における電池ヘッダは、次のようにして組み立てられる。まず、片面に突起４ａを備える正極蓋４に、正極タブ１を重ね、正極タブ１に内部絶縁板３を重ね、内部絶縁板３に負極タブ２を第１の貫通孔、第２の貫通孔、第３の貫通孔、第４の貫通孔がそれぞれ同軸上に位置するよう重ねて取り付ける。次に、正極蓋４の他面には第１の貫通孔に外部絶縁板６の第１の柱状部を挿入し、第１の柱状部に備える連通した中空部に負極ピン５の第２の柱状部を挿入しながら、外部絶縁板６、負極ピン５を順に取り付ける。その後、負極ピン５の第２のつば部と第２の柱状部の先端をかしめ箇所１０で上下からかしめることによって、正極蓋４と、外部絶縁板６と、負極ピン５と、正極タブ１と、内部絶縁板３と、負極タブ２を一体化し、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すような電池ヘッダが形成される。

その際、図１（ｄ）、図１（ｅ）に示すように、かしめ工程の中で正極タブ１と正極蓋４ の接続は、かしめ時の加圧により、くさび状の突起４ａの先端が正極タブ１の絶縁体と接着剤を突き破り、金属板に接触することで接続する。このときの接続は気密接触となるため接続部が外気の影響を受けにくく接続信頼性も向上する。

一方、負極タブ２と負極ピン５の接続は、かしめ時の加圧により負極ピンの先端面が開き、かしめ箇所１０が負極タブ２の絶縁体と接着剤を突き破り、金属板に接触することで接続する。このときも気密接触となるため接続信頼性も向上する。

さらに、正極タブと負極タブの表面の電極面に絶縁体を接着剤で貼り付け、正極タブと負極タブの間に他の絶縁体を介在させているので、かしめ時の過大な負荷により、正極タブ、負極タブの電極面の絶縁体が破断または剥離しても、正極タブと負極タブの電極面どうしが短絡するおそれもない。

本発明の密閉型電池の電池ヘッダにおける正極タブと負極タブの接続構造を示す説明図。図１（ａ）は、底面図。図１（ｂ）は、外観斜視図。図１（ｃ）は、組立斜視図。図１（ｄ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図。図１（ｅ）は、図１（ｄ）のＢ部の部分拡大断面図。 従来の密閉型電池の電池ヘッダにおける正極タブと負極タブの接続構造を示す底面図。

符号の説明

１ 正極タブ
２ 負極タブ
３ 内部絶縁板
４ 正極蓋
４ａ くさび状の突起
５ 負極ピン
６ 外部絶縁板
１０ かしめ箇所
２０ 溶接箇所

Claims (4)

1. 突起を備える片面と他面を有する正極蓋と、外部絶縁板と、負極ピンと、金属板の全面を接着剤を介して絶縁体で覆ってなる正極タブおよび負極タブと、内部絶縁板からなり、前記正極蓋は第１の貫通孔を備え、前記外部絶縁板は前記第１の貫通孔に挿入する第１の柱状部と前記第1の貫通孔に挿入しない第１のつば部、および前記第1の柱状部と前記第１のつば部とに連通した中空部を備え、前記負極ピンは前記中空部に挿入する第２の柱状部と前記中空部に挿入しない第２のつば部を備え、前記正極タブは前記第１の柱状部を挿入する第２の貫通孔を備え、前記内部絶縁板は前記第２の柱状部を挿入する第３の貫通孔を備え、前記負極タブは前記第２の柱状部を挿入する第４の貫通孔を備え、前記正極蓋の前記突起を備える片面に前記正極タブを重ね、前記正極タブに前記内部絶縁板を重ね、前記内部絶縁板に前記負極タブを重ね、前記第１の貫通孔、前記第２の貫通孔、前記第３の貫通孔、前記第４の貫通孔が同軸上に位置するよう配し、前記正極蓋の前記他面から、前記第１のつば部を残して前記第１の貫通孔に前記第１の柱状部を挿入し、前記中空部に前記第２のつば部を残して前記第２の柱状部を挿入し、前記第２の柱状部の先端に設けたかしめ箇所のかしめにより、前記正極蓋と、前記外部絶縁板と、前記負極ピンと、前記正極タブと、前記内部絶縁板と、前記負極タブを一体化し、前記突起の先端が前記正極タブの前記絶縁体と前記接着剤を突き破り前記金属板に接触することで前記正極蓋と前記正極タブが接続し、前記かしめ箇所が前記負極タブの前記絶縁体と前記接着剤を突き破り前記金属板に接触することで前記負極ピンと前記負極タブが接続することを特徴とする密閉型電池。
2. 前記正極蓋の前記他面は第１の凹部を備え、前記第１のつば部は第２の凹部を有するとともに前記第１の凹部に嵌合し、前記第２のつば部は前記第２の凹部に嵌合し、前記内部絶縁板は第３の凹部を備え、前記第３の凹部は前記第４の貫通孔と、前記かしめ箇所を収納することを特徴とする、請求項１記載の密閉型電池。
3. 前記正極蓋の前記突起は、先端までの高さが前記正極タブの前記絶縁体と前記接着剤を合わせた厚さより高いくさび状であ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. 前記密閉型電池は、リチウム二次電池であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の密閉型電池。

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