JP4249148B2 - 缶型リチウムイオン二次電池 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池に関し、より詳しくは缶型リチウムイオン二次電池の厚さをより均一に維持できる構成を有する缶型リチウムイオン二次電池に関する。

二次電池は再充電が可能であり、小型化及び大容量化の可能性により近年に活発に研究開発されている。近年に開発されて使われる代表的ものには、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）電池がある。

これら二次電池において、ベアセルの大部分は陽極、陰極及びセパレータからなる電極組立体を、通常、アルミニウム、または、アルミニウム合金からなる缶に受納し、缶をキャップ組立体により仕上げた後、缶の内部に電解液を注入して封入することにより形成される。缶は、鉄材により形成することができるが、アルミニウム、または、アルミニウム合金により形成すると、アルミニウムの軽いという属性により電池の軽量化が可能であり、高電圧下で長時間使用しても腐食しない等の長所がある。

ところが、電池はエネルギー源として大きなエネルギーを放出する可能性を有する。二次電池の場合、エネルギーが充電された状態で、電池自体に高いエネルギーを蓄積しており、充電する過程では他のエネルギー源からエネルギーの供給を受けて蓄積することになる。かかる過程や状態で、内部短絡等の二次電池の異常が発生する場合、電池内に蓄積されたエネルギーが短時間に放出されながら発火、爆発等の安全問題を起こす可能性がある。

最近よく使われるリチウム系二次電池は、リチウム自体が高い活性を有するので、電池の異常発生の際、発火や爆発の危険が高い。リチウムイオン電池の場合は、金属状態のリチウムでないイオン状態のリチウムのみ存在するので、金属リチウムを使用する電池に比べて安全性が向上した。しかし、相変らず電池に使われる陰極や非水性電解液等の材料等は、可燃性を有する等の理由により電池の異常発生の際、発火や爆発の危険性が高い。

従って、二次電池には充電された状態で、あるいは、充電する過程で、電池自体の異常による発火や爆発を防止するために、各種安全装置が備えられる。安全装置等は、通常、リードプレート（ｌｅａｄ ｐｌａｔｅ）という導体構造によりベアセルの陽極端子及び陰極端子と連結する。これら安全装置は、電池の高い温度上昇や過度な充放電等により電池の電圧が急上昇する等の場合に、電流を遮断して電池の破裂、発火等の危険を防止することになる。安全装置としてベアセルに連結されるものとしては、異常電流や電圧を感知して電流の流れを防ぐ保護回路、異常電流による過熱により作動するＰＴＣ（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子、バイメタル等がある。

ベアセルと安全装置等を含む回路部が成形樹脂により結合された状態の二次電池は、下部に別途の下部カバーが結合され、更に、外部に最終ラベルが包装されて完成された外観を揃えた二次電池を成すことになる。

図１は、従来の下部カバーが缶型リチウムイオン二次電池に組立てられる組立斜視図を示し、図２は、ラベルが包装された図１の缶型リチウムイオン二次電池の底面図を示す。

図１及び図２を参照すると、缶型リチウムイオン二次電池は、ベアセル１０の上段には保護開路等、安全装置が樹脂により充填された回路モールディング部１２が配置される。回路モールディング部１２が成形樹脂で充填されて形成される際、成形樹脂が保護回路基板の外側面まで覆うことができるが、電池の外部入出力端子１６、１７は、外部に露出するようにする。前記回路モールディング部１２は、前記ベアセル１０の各側面から所定高さ突出して形成されることができる。そして、ベアセル１０の下部にはポリマー等の絶縁体からなる下部カバー２０が結合される。下部カバー２０は、上部が開放されたボックス状であって、上部がベアセル１０の下段に挿入されてベアセル１０の下部に下部カバーの各内面が密着するように結合される。また、前記回路モールディング部１２の上部には必要に応じて、回路モールディング部１２を保護するために別途の上部カバー２５が結合できる。前記二次電池では、機種によってはベアセル１０の上部に保護回路基板が形成されないこともあり、その場合には下部と同様に、回路モールディング部１２の形成なしに、上部カバー２５のみ結合されることができる。

ベアセル１０の外部缶は、上述のように、アルミニウムのような金属からなり、内部に形成された電極組立体の陽極と連結されている。缶の外部を絶縁させる必要があり、前記下部カバーはキャップの底面を保護する役目と共に、キャップの底面を絶縁する機能も果たす。

一方、前記下部カバー２０が結合されたベアセル１０は、更に、外面をビニール、ポリマー等によるフィルムにより包装されて、缶の表面を保護し、必要な製品名が記入されて電池の外観を形成すると共に、缶を外部と電気的に絶縁されることになる。

一方、二次電池が使われる電子製品の小型化傾向により、電子製品に挿入される二次電池は小型、特に薄型の二次電池に対する要求が増えている。一般的に、二次電池は、製品によって若干の差はあるが、その厚さを４．７ｍｍ基準に０．１ｍｍ水準で管理することが要求されている。また、電池の使用中に電池が膨潤されると、中央部の厚さが厚くなるので、中央部の厚さを基準値以下にすることが望ましい。このモデルの場合は、４．７ｍｍ以下である。

従って、図２ａに示すように、ベアセル１０に下部カバー２０が組立てられた後、ベアセル１０の外部にフィルム状のラベル３０が包装されると、ラベル３０は、ベアセル１０の所定の位置で封着のために重なることになって、ラベル重合部３２が設けられる。ところが、下部カバー２０の外面に形成されるラベル重合部３２の部分は、二次電池の他の部分に比べて厚さが前記ラベルの厚さ（通常、０．０５ｍｍ）程度厚く形成されて、二次電池の最終厚さを増加させることになる。また、前記回路モールディング部１２までラベルが接着される場合には、図２ｂに示すように、回路モールディング部１２でも二次電池の厚さが増加される。

前記のように、二次電池にラベルが貼着される場合は、二次電池の厚さがラベルの厚さだけ一層厚くなって、二次電池の厚さの管理が難しい問題がある。従って、ラベルによる厚さの増加は管理により減らすことができない部分であるから、他の厚さの偏差の発生原因、即ち、缶の厚さの偏差等をより厳格に管理しなければならない問題がある。

本発明は、前記のような問題点を解決するために案出したものであって、特に、缶型リチウムイオン二次電池の厚さをより均一に維持できる構成を有する缶型リチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。

前記目的の達成のための本発明に係る缶型リチウムイオン二次電池は、ベアセルと、前記ベアセルの下部、または、上部に結合される絶縁体であるカバーと、前記ベアセルの側面に包装され、かつ前記カバーの側面を覆う絶縁体であるラベルと、を含む缶型リチウムイオン二次電池において、前記カバーには、前記ラベルが包装される際に生成されるラベル重合部を受入れるように、側面の所定位置に所定幅で切欠され形成されるラベル重合受入れ部が形成されることを特徴とする。

また、前記ラベル重合受入れ部は、前記カバーの長側面に形成されることができる。

また、前記ラベル重合受入れ部は、前記カバーの短側面に形成されることができる。

また、前記ラベル重合受入れ部は、前記ラベル重合受入れ部の一側が前記カバーの角部に接しながら、前記カバーの長側面または短側面に形成されることができる。

また、前記ラベル重合受入れ部は、前記カバーの長側面、または、短側面の上部において、前記カバーの底部の上面まで形成されることができる。

また、前記ラベル重合受入れ部は、前記カバーの長側面、または、短側面の上部から前記カバーの底部の下面まで延ばされて形成されることができる。

また、本発明に係る二次電池は、前記ベアセルの上段に結合される保護回路を更に含んで形成されることができる。

また、本発明において、前記保護回路は、樹脂からなる回路モールディング部の内部にモールディングされて形成されることができる。

また、本発明において、前記回路モールディング部は、前記カバーのラベル重合受入れ部が形成される位置と同一線上にラベル重合受入れ溝が所定幅で形成されることができる。

本発明によると、ベアセルに包装されるラベルのラベル重合部と、下部カバーの接触部分において、ラベルが下部カバーの他の部分に比べて突出することを防止することができ、従って、二次電池の最終厚さを均一にすることができる効果がある。

以下に、図面を参照しながら本発明の実施の形態をより詳細に説明する。本実施の形態では、下部カバーについて説明するが、上部カバーが形成される場合にも同様に適用できる。

図３ａは、本発明の実施の形態に係る下部カバーの斜視図を示す。図３ｂは、図３ａの下部カバーの底面図を示す。図３ｃは、図３ａにおいて、本実施の形態に係る短側面が除去されて形成された下部カバーの斜視図を示す。図４ａは、本発明に係る別の実施の形態の下部カバーの斜視図を示す。図４ｂは、図４ａの下部カバーとラベルとが組立てられた缶型リチウムイオン二次電池の底面図を示す。図５ａは、本発明に係るさらに別の実施の形態の下部カバーの斜視図を示す。図５ｂは、図５ａの下部カバーの底面図を示す。図６ａは、本発明に係るさらに別の実施の形態の下部カバーの斜視図を示す。図６ｂは、図６ａの下部カバーの底面図を示す。図７ａは、図３ａの下部カバーとラベルとが組立てられた缶型リチウムイオン二次電池の底面図を示す。図７ｂは、図７ａの缶型リチウムイオン二次電池の平面図を示す。図８は、図４ａの下部カバーが組立てられた二次電池の底面図を示す。図９ａは、ラベルがモールディング部まで取付けられる場合の二次電池の上面図を示す。図９ｂは、図９ａの二次電池の平面図を示す。

図３ａないし図７ａを参照すると、二次電池はベアセル１０と回路モールディング部１２と下部カバー４０とラベル３０とを含んでなる。ベアセル１０は電極組立体と外部の缶からなる。回路モールディング部１２は、保護回路基板（図示していない）とＰＴＣ（図示していない）とが電気端子に接続されて直列に連結され、これらが連結された状態でこれらを囲むように成形樹脂がモールディングされることによりなる。ベアセル１０の下部には下部カバー４０が結合され、ベアセル１０の外面にはフィルム形態のラベル３０が包装される。ベアセル１０の外部にラベル３０が包装される際、ラベル３０はある一ケ所で互いに重なって取付けられなければならず、ラベル重合部３２が生成される。その際、ラベル重合部３２の幅は、ラベル３０がベアセル１０に貼り着けられて固定される程度に影響を与えるので、電池の使用中、ラベルのラベル重合部３２が分離されないように、適正幅で形成される。

本発明の特徴となる下部カバー４０は、図３ａと図３ｂとを参照すると、樹脂等の絶縁物質からなり、上部が開放されたボックス形状で各側面と底面とを備えて形成される。下部カバー４０は、下部カバー４０が組立てられるベアセル１０の大きさによって決定され、ベアセル１０の下部に挿入されて下部カバー４０の内面とベアセルの下部の外面とが密着できる大きさで形成される。従って、結合されるベアセル１０の大きさによって、下部カバー４０は、多様な大きさで形成されることができる。

前記下部カバー４０には、前記ラベル３０がベアセルに包装されながら形成されるラベル重合部３２を受入れるラベル重合受入れ部４５が設けられる。ラベル重合受入れ部４５は、下部カバー４０の側面のうち、長さが相対的に長い側面（以下、“長側面”という）を一定幅で除去して形成する。ラベル重合受入れ部４５は、望ましくは下部カバーの長側面が所定幅で除去されて形成され、下部カバーの底面は除去されないようにする。即ち、ラベル重合受入れ部４５は、下部カバー４０の長側面の上部から底面の上面まで形成されるようにする。従って、下部カバー４０の底面から下部カバー４０を見ると、ラベル重合受入れ部４５が見えなくなる。

前記ラベル重合部３２の幅は、ラベル３０がベアセル１０に固定される程度に影響を与えることになるので、二次電池の使用中にラベルのラベル重合部３２が分離されないように、適正幅で形成される。従って、ラベル重合受入れ部４５は、ラベル重合部３２の全体が受入れられるように、ラベル重合部３２の幅によって所定幅で形成される。即ち、ラベル重合受入れ部４５の幅があまり小さいと、ラベル重合部４５の全体が受入れられないので、ラベル重合受入れ部４５を形成する本発明の効果が得られない。また、ラベル重合受入れ部４５の幅をあまり広げると、むしろラベル重合部３２でない部位ではラベルの高さが低くなって、二次電池の全体的な外観を損なう問題が生じる。従って、ラベル３０の包装の際に生成されるラベル重合部３２の幅を考慮して適正幅でラベル重合受入れ部４５を形成する。

また、図３ｃに示すように、下部カバー４０では短側面が全て除去されて長側面と底面とにより形成されることができる。その際にも、ラベル重合受入れ部４５は、前記下部カバーの長側面に形成される。

本発明に係る別の実施の形態として、図４ａと図５ａに示すように、下部カバー５０、６０のラベル重合受入れ部５５、６５が図３ａと異なる位置に形成されることができる。即ち、本発明では前記ラベル重合受入れ部４５が下部カバー４０で形成される位置が特別に制限されてはいない。

前記下部カバー５０のラベル重合受入れ部５５は、図４ａと図４ｂに示すように、ラベル重合受入れ部５５の一側が下部カバー５０の角部に接して形成されることができ、ラベル重合受入れ部５５の幅は、前記の説明の通り、受入れるラベル重合部３２によって適正幅で形成される。図４ａに示すように、角部に接してラベル重合受入れ部５５が形成された下部カバー５０は、ラベル重合部３２がベアセル１０の角部側に形成されるように包装される場合に使われる。勿論、ラベル重合受入れ部５５が下部カバー５０の角部に接して形成される場合にも図６ａと類似するようにラベル重合受入れ部５５を下部カバー５０の底面まで切欠して形成することができる。

前記下部カバー６０のラベル重合受入れ部６５は、図５ａと図５ｂに示すように、下部カバー６０の短側面（以下、“短側面”という）に形成されることができ、ラベル重合受入れ部６５の幅は、上述のように、形成されるラベル重合部３２によって適正幅で形成される。このように、短側面に形成されたラベル重合受入れ部６５が形成された下部カバー６０は、ラベル重合部３２がベアセル１０の短側面に形成されるようにラベル３０が包装される場合に使われる。勿論、ラベル重合受入れ部６５が下部カバー５０の短側面に接して形成される場合にも、図６ａと類似するようにラベル重合受入れ部６５を下部カバー６０の底面まで切欠して形成することができる。

前記下部カバー７０のラベル重合受入れ部７５は、図６ａと図６ｂに示すように、下部カバー７０の底面の下面まで延ばされて形成できることは勿論である。但し、図６ａのように、ラベル重合受入れ部４５を下部カバー４０の底面の下面まで切欠して形成することになると、ラベル重合受入れ部４５の形成が容易であり、ラベル３０の高さ寸法が正確でなくてもいい長所がある。但し、ラベル３０が包装されても、二次電池の底面から見ると、ラベル重合受入れ部７５が露出されて外観が損なう虞があるので、留意しなければならない。

次に、本発明に係る下部カバーが結合される二次電池について説明する。

図３ａの下部カバーを適用する図７ａと図７ｂとを参照すると、本発明に係る下部カバー４０が組立てられたベアセル１０にラベル３０が包装される際、ラベル重合部３２は、下部カバーのラベル重合受入れ部４５が形成された位置で形成される。従って、図７ａに示すように、ラベル重合部３２と下部カバー４０とが接触する部分ではラベル重合部３２がラベル重合受入れ部４５に受容されてラベル重合部３２が突出しないで、下部カバー４０の他の部分と同じ高さを形成することになる。

また、前記ラベル３０が、図７ｂに示すように、下部カバー４０の底面の側面まで包装されないようにラベルの長さを形成することにより、二次電池の底面から見ると、下部カバー４０の他の部分に比べてラベル重合部３２が生成された部分のラベル３０が突出しない。

また、図４ａの下部カバー４０を使用して組立てられた図８を参照すると、ラベル重合部３２は、下部カバー５０の角部に形成され、下部カバー４０の他の部分に比べてラベル重合部３２が生成された部分のラベル３０が突出しない。

一方、図６ａのように、下部カバー６０のラベル重合受入れ部６５が底面まで切欠された場合には、ラベル重合部３２のラベルが重なる部分が底面から見ると露出するが、やはり下部カバーの他の部分に比べてラベル重合部３２が生成された部分のラベル３０が突出しない。

上述のように、前記実施の形態では二次電池の下部に装着される下部カバーについて説明したが、二次電池の上部に装着される上部カバーについても同様に適用されることができる。

次に、本発明に係る下部カバーとラベル重合受入れ溝が形成された回路モールディング部が結合される二次電池について説明する。

図９ａと図９ｂとを参照すると、前記二次電池のラベルが回路モールディング部８０まで接着されなければならない場合には、前記二次電池の回路モールディング部８０には、前記下部カバー４０のラベル重合受入れ部４５が形成された位置と同一線上にラベル重合受入れ溝８５が形成される。より詳しくは、前記ラベル重合受入れ溝８５は、前記回路モールディング部８０の一側面において、上部から下部に所定深さと幅とで形成され、前記下部カバー４０の前記ラベル重合受入れ部４５が形成される位置と同一線上に同一幅で形成されることが望ましい。従って、回路モールディング部８０でラベル重合受入れ溝８５が形成される多様な位置については詳細な説明を省略する。

二次電池のラベルが前記回路モールディング部まで接着される場合、二次電池の上部ではラベルのラベル重合部３２が前記回路モールディング部８０のラベル重合受入れ溝８５に位置することになるので、下部カバー４０に形成されたラベル重合受入れ部４５でのように、ラベル重合部３２による二次電池の厚さの増加が防止できるようになる。

以上、説明したように、本発明は上述の特定の望ましい実施の形態に限定されるのではなく、特許請求範囲で請求する本発明の要旨を外れない範囲内で、発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば誰でも多様な変形の実施が可能であり、そのような変更は特許請求範囲の記載の範囲内にあることになる。

従来の下部カバーが缶型リチウムイオン二次電池に組立てられる組立斜視図である。 ラベルが包装された図１の缶型リチウムイオン二次電池の底面図である。 ラベルが包装された図１の缶型リチウムイオン二次電池の上面図である。 本発明の実施の形態に係る下部カバーの斜視図である。 図３ａの下部カバーの底面図である。 図３ａにおいて、本実施の形態に係る短側面が除去されて形成された下部カバーの斜視図である。 本発明に係る別の実施の形態の下部カバーの斜視図である。 図４ａの下部カバーとラベルとが組立てられた缶型リチウムイオン二次電池の底面図である。 本発明に係るさらに別の実施の形態の下部カバーの斜視図である。 図５ａの下部カバーの底面図である。 本発明に係るさらに別の実施の形態の下部カバーの斜視図である。 図６ａの下部カバーの底面図である。 図３ａの下部カバーとラベルとが組立てられた缶型リチウムイオン二次電池の底面図である。 図７ａの缶型リチウムイオン二次電池の平面図である。 図４ａの下部カバーが組立てられた二次電池の底面図である。 ラベルがモールディング部まで取付けられる場合の二次電池の上面図である。 図９ａの二次電池の平面図である。

符号の説明

１０ ベアセル、
１２ 回路モールディング部、
２０ 下部カバー、
４０、５０、６０、７０ 下部カバー、
３０ ラベル、
３２ ラベル重合部、
４５、５５、６５、７５ ラベル重合受入れ部、
８０ 回路モールディング部、
８５ ラベル重合受入れ溝。

Claims (10)

1. ベアセルと、前記ベアセルの下部、または、上部に結合される絶縁体であるカバーと、前記ベアセルの側面に包装され、かつ前記カバーの側面を覆う絶縁体であるラベルと、を含む缶型リチウムイオン二次電池において、
   前記カバーには、前記ラベルが包装される際に生成されるラベル重合部を受入れるように、側面の所定位置に所定幅で切欠されて形成されるラベル重合受入れ部が形成されることを特徴とする缶型リチウムイオン二次電池。
2. 前記ラベル重合受入れ部は、前記カバーの長側面に形成されることを特徴とする請求項１に記載の缶型リチウムイオン二次電池。
3. 前記ラベル重合受入れ部は、前記カバーの短側面に形成されることを特徴とする請求項１に記載の缶型リチウムイオン二次電池。
4. 前記ラベル重合受入れ部は、前記ラベル重合受入れ部の一側が前記カバーの角部に接して形成されることを特徴とする請求項２または３に記載の缶型リチウムイオン二次電池。
5. 前記ラベル重合受入れ部は、前記カバーの長側面、または、短側面の上部において、前記カバーの底面の上面まで形成されることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の缶型リチウムイオン二次電池。
6. 前記ラベル重合受入れ部は、前記カバーの長側面、または、短側面の上部において、前記カバーの底面の下面まで延ばされて形成されることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の缶型リチウムイオン二次電池。
7. 前記ベアセルの上段に結合される保護回路を更に含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の缶型リチウムイオン二次電池。
8. 前記保護回路は、樹脂からなる回路モールディング部の内部にモールディングされることを特徴とする請求項７に記載の缶型リチウムイオン二次電池。
9. 前記回路モールディング部は、前記カバーのラベル重合受入れ部が形成される位置と同一線上にラベル重合受入れ溝が所定幅で形成されることを特徴とする請求項８に記載の缶型リチウムイオン二次電池。
10. 前記カバーの長側面または短側面のいずれか一方にラベル重合受入れ部が形成され、前記ラベル重合受入れ部が形成されない方の長側面または短側面の全てが除去されて形成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の缶型リチウムイオン二次電池。

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