JP4326381B2 - battery - Google Patents
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Description
本発明は、ビデオカメラ,モバイルコンピュータ,携帯電話機等の主として携帯電子機器の電源として利用される充放電可能な非水電解質二次電池、具体的にはリチウムイオン二次電池等の電池に関する。 The present invention relates to a chargeable / dischargeable non-aqueous electrolyte secondary battery, specifically a battery such as a lithium ion secondary battery, which is mainly used as a power source for portable electronic devices such as video cameras, mobile computers, and cellular phones.
近年、急速に普及しているビデオカメラ,モバイルコンピュータ,携帯電話機等の携帯電子機器の電源としては充放電可能な非水電解質二次電池、たとえばリチウムイオン二次電池等が主として使用されている。 In recent years, chargeable / dischargeable non-aqueous electrolyte secondary batteries, such as lithium ion secondary batteries, are mainly used as power sources for portable electronic devices such as video cameras, mobile computers, and mobile phones that are rapidly spreading.
ところで、リチウムイオン二次電池(以下、単に電池という)では、過充電及び過放電を防止するために外部に電池電圧を制御するための保護回路が設けられており、これらの全てを絶縁性のたとえば合成樹脂製の外装ケースに収容した状態の電池パックとして電子機器に実際に装着される構成が採られている。ところで、保護回路と電池との間は接続用のリード板により電気的に接続されるが、このリード板としては保護回路との電気的接続性は勿論のこと、外装ケース内での電池のサイズを可及的に大きくするために、換言すれば電池のサイズに対して外装ケースを可及的に小さくするためにニッケル材又は表面にニッケルめっきされたステンレス材等が板材の形状で使用される。 By the way, in a lithium ion secondary battery (hereinafter simply referred to as a battery), a protection circuit for controlling the battery voltage is provided outside in order to prevent overcharge and overdischarge. For example, a configuration in which the battery pack is actually mounted on an electronic device as a battery pack housed in a synthetic resin outer case is employed. By the way, the protective circuit and the battery are electrically connected by a lead plate for connection. As the lead plate, the electrical size of the battery in the outer case is of course as well as the electrical connectivity with the protective circuit. In other words, in order to make the outer case as small as possible with respect to the size of the battery, a nickel material or a stainless steel material plated with nickel on the surface is used in the form of a plate material. .
図8に従来の電池パックの一般的な構成例の模式的分解斜視図を示す。電池パックは、直方体状の電池ケース11をそれよりも一回り大きい合成樹脂製の直方体状の外装ケース30に収容したものである。なお、外装ケース30は共に一側面が開放された直方体状の第1外装ケース半体31と第2外装ケース半体32とで構成されている。両外装ケース半体31及び32は開放された一側面の外形寸法が同一に形成されており、開放された一側面同士を対向させて合体させた状態でその内部に電池ケース11及びその他の回路等を収容可能な空洞が形成されるようになっている。
FIG. 8 shows a schematic exploded perspective view of a general configuration example of a conventional battery pack. In the battery pack, a rectangular
電池ケース11はアルミニウム又はアルミニウム合金製であり、その内部には正極及び負極をセパレータを介して巻回した発電要素からなる非水電解質二次電池、具体的にはたとえばリチウムイオン二次電池等の二次電池10が収容されている。電池ケース11の一側面(図8では底面)には、電池ケース11と絶縁された負極端子33が形成されており、この負極端子33が設けられた部分以外の電池ケース全体が正極端子になる。
The
電池ケース11の上述した負極端子33が設けられている一側面に対向する側面(図8では上面)には保護回路基板34が取り付けられる。保護回路基板34は、電池10の過充電又は過放電等を防止するための保護回路が設けられた基板である。保護回路基板34は、電池ケース11と対向する面(図8では下面)に回路素子(図示せず)が実装されており、反対側、即ち電池ケース11に対して外側の面(図8では上面)に、外部へ電力を取り出し、また逆に充電のために外部から電力を取り込むための正負極の電極端子34aが突設されている。また、第1外装ケース半体31の一側面(図8では上面)には、保護回路基板34の出力端子34aが貫通して先端部が若干突出するようにした貫通孔31aが形成されている。
A
また保護回路基板34は、ニッケル製の正極リード板20を介して、電池10の正極端子を兼ねる電池ケース11に固着されたクラッド板12に固着される。クラッド板12はその一方の面が電池ケース11の保護回路基板34が取り付けられる側面に溶接により固着されており、他方の面は正極リード板20に溶接により固着されている。従って、正極リード板20はクラッド板12を介して電池ケース11に固着されていることになる。
The
更に、保護回路基板34は、ニッケル製の負極リード板22及びPTC(Positive Temerature Coefficient)素子28を介して電池10の負極端子33とも接続されている。PTC素子28は、電池10の温度が異常上昇したような場合に温度に感応して高抵抗となることにより、回路を遮断する保護素子である。
Further, the
負極リード板22は電池ケース11の負極端子33が備えられている側面(図8では底面)と保護回路基板34が備えられている側面(図8では上面)の間を接続するために両側面間の一側面(図8では手前の面)に沿って設けられている。但し、電池ケース11は負極端子33以外の全体が正極端子を兼ねているので、短絡防止のために負極リード板22及びPTC素子28と電池ケース11との間には絶縁シート16が介装されている。
The negative
保護回路基板34が接続された電池ケース11は、保護回路基板34及び貫通孔31aの向きを合わせて両外装ケース半体31,32を合体させた場合に形成される空洞内に両面粘着テープ35で固定されて収容される。そして、両外装ケース半体31,32同士が接着、熱溶着、又は超音波溶着等で固着されて1個の箱状の容器にされることにより、外装ケース30の貫通孔31aに電極端子34aが突出した電池パックが構成される。通常、商品としてはこの電池パックの状態で流通し、また種々の電子機器にもこのような電池パックの状態で装着される。
The
ところで、ニッケル製の正極リード板20は、負極端子33が形成されている部分以外は全て正極端子を兼ねる電池ケース11にクラッド板12を介して固着されているが、クラッド板12を介する理由は以下による。即ち、電池ケース11に正極リード板20を溶接により直接固着することは、電池ケース11がアルミニウム又はアルミニウム合金製であるので抵抗溶接法では電池ケース11の導電性が良好であることに起因して、また超音波溶接法では正極リード板20がニッケル製(又はステンレス製)であるので溶解しないことに起因して、いずれも不可能であるという理由による。
By the way, the positive
このような事情から、従来は電池ケース11に正極リード板20を固着するためにはレーザ溶接法が採用されていた。しかし、レーザ溶接法を使用する場合には、使用環境条件が著しく規制されると共に、装置が高価であり、しかも生産性が低いために電池(電池パック)の製造コストの高騰を招来するという問題があった。
Under such circumstances, conventionally, a laser welding method has been employed to fix the positive
このような問題点を解決することを目的として上述したような従来技術、即ち電池ケース11に2層構造のクラッド板12のアルミニウム又はアルミニウム合金製の一方の層を抵抗溶接し、クラッド板のニッケル製の他方の層をニッケル製の正極リード板20と抵抗溶接する発明が特許文献1に開示されている。また、特許文献2には、電池ケース11のようなアルミニウム缶の外面に別種の金属を溶接するのではなく、インサートモールドする発明が開示されている。
ところで、上述した特許文献1に開示されている発明では、電池ケースの外表面にクラッド板を溶接により固着し、このクラッド板に更に正極リード板を溶接により固着する構成であるため、クラッド板の厚みの分だけ外装ケースの内部の空洞を有効に利用できない、換言すれば外装ケースのサイズが同一であればクラッド板の厚みの分だけ電池ケースを小さくする必要が生じるという問題がある。このことは、たとえば極端な小型化が要求される携帯電話機用の電池(電池パック)にとっては非常に不利である。
By the way, in the invention disclosed in
また特許文献2に開示されている発明では、製造工程が複雑化すると共に、別種の金属を深絞り加工前にアルミニウム板にインサートモールドし、その後に深絞り加工を行なった場合、深絞り加工により製造されるアルミニウム缶の底部における別種の金属の位置をばらつきが生じないように厳密に管理することが困難であり、更には別種の金属がモールドされている位置そのものが不明瞭になるという問題もある。 In addition, in the invention disclosed in Patent Document 2, the manufacturing process becomes complicated, and when another metal is insert-molded on an aluminum plate before deep drawing, and then deep drawing is performed, There is also a problem that it is difficult to strictly control the position of another type of metal in the bottom of the aluminum can to be manufactured so that variations do not occur, and further, the position where the different type of metal is molded becomes unclear. is there.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、電池ケースと正極リード板とをクラッド板を介して固着する電池において、クラッド板の厚みを考慮する必要がないようにすることを主たる目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is mainly intended to eliminate the need to consider the thickness of a clad plate in a battery in which a battery case and a positive electrode lead plate are fixed via a clad plate. Objective.
本発明は端的には、電池ケースに正極リード板を溶接により固着するために両者間に介装される接続部材を電池ケースに設けた凹部内に配置する構成を採る。 In short, the present invention adopts a configuration in which a connecting member interposed between the two in order to fix the positive electrode lead plate to the battery case by welding is disposed in a recess provided in the battery case.
本発明に係る電池の第1の発明は、発電要素を収容した第1金属製の電池ケースと、前記発電要素から電流を取り出す第2金属製の電流取出用リード板と、一方の面が前記電池ケースに、他方の面が前記電流取出用リード板にそれぞれ固着された接続部材とを備えた電池において、前記電池ケースは、深絞り加工により、表面に凹部を有するように形成してなり、前記接続部材は、前記他方の面が前記第2金属と溶接可能な金属で構成されており、且つ前記電池ケースの外表面と面一となるように前記凹部内に固着されていることを特徴とする。 According to a first aspect of the battery of the present invention, there is provided a battery case made of a first metal containing a power generation element, a second metal current extraction lead plate for taking out current from the power generation element, a battery case, the battery that includes a connecting member and the other surface is fixed to each of the current extraction lead plate, the battery case by deep drawing, Ri Na formed to have a recess in the surface The connecting member is fixed in the recess so that the other surface is made of a metal that can be welded to the second metal and is flush with the outer surface of the battery case. Features.
このような本発明に係る電池の第1の発明では、第2金属製の電流取出用リード板と溶接可能な金属が電池ケースの外表面側となるようした接続部材が電池ケースの外表面と面一となるように、電池ケースの表面に形成された凹部内に固着される。 In the first invention of the battery according to the present invention, the connecting member in which the second metal current extraction lead plate and the weldable metal are on the outer surface side of the battery case is the outer surface of the battery case. It is fixed in a recess formed on the surface of the battery case so as to be flush with each other.
また本発明に係る電池の第2の発明は上述の電池の第1の発明において、前記接続部材は、前記一方の面が前記第1金属と溶接可能な金属層の表面となるように、前記他方の面が前記第2金属と溶接可能な金属層の表面となるように構成されたクラッド材であることを特徴とする。 According to a second aspect of the battery of the present invention, in the first aspect of the battery described above, the connection member is configured so that the one surface is a surface of a metal layer that can be welded to the first metal. The other surface is a clad material configured to be a surface of a metal layer that can be welded to the second metal.
このような本発明に係る電池の第2の発明では上述の第1の発明において、接続部材が2層で構成されるクラッド板であり、一方の層の表面が第1金属と溶接可能な金属層となり、他方の層の表面が第2金属と溶接可能な金属層となる。 In the second invention of the battery according to the present invention as described above, in the first invention described above, the connecting member is a clad plate composed of two layers, and the surface of one layer is a metal that can be welded to the first metal. The surface of the other layer becomes a metal layer that can be welded to the second metal.
更に本発明に係る電池の第3の発明は前述の電池の第1の発明において、前記接続部材が、前記第2金属と溶接可能な金属をめっき,スパッタリング又は蒸着することにより前記凹部内に形成されていることを特徴とする。 The battery according to a third aspect of the present invention is the battery according to the first aspect of the present invention, wherein the connecting member is formed in the recess by plating, sputtering or vapor deposition of a metal that can be welded to the second metal. It is characterized by being.
このような本発明に係る電池の第3の発明では前述の電池の第1の発明において、接続部材はめっき,スパッタリング又は蒸着により凹部内に形成されており、その材質が第2金属と溶接可能な金属である。 In the third invention of the battery according to the present invention as described above, in the first invention of the battery described above, the connection member is formed in the recess by plating, sputtering or vapor deposition, and the material can be welded to the second metal. It is a new metal.
本発明に係る電池の第1の発明によれば、従来は電池ケースの外表面に固着されていた電池ケースと正極リード板とを固着するための接続部材の外表面が電池ケースの外表面と面一になるので、接続部材の厚さの分だけ電池のサイズを小さくする必要がなくなる。換言すれば、電池ケースのサイズが同一であれば外装ケースを接続部材の厚さ分だけ小さくすることが可能になる。 According to the first aspect of the battery of the present invention, the outer surface of the connecting member for fixing the battery case and the positive electrode lead plate, which are conventionally fixed to the outer surface of the battery case, is the outer surface of the battery case. Since they are flush, it is not necessary to reduce the size of the battery by the thickness of the connecting member. In other words, if the size of the battery case is the same, the outer case can be reduced by the thickness of the connecting member.
また、本発明に係る電池の第2の発明によれば上述の第1の発明において、接続部材が2層で構成されるクラッド板であり、その一方の層の表面が第1金属製の電池ケースと溶接可能な金属層の表面となり、他方の層の表面が第2金属製の正極リード板と溶接可能な金属層となるので、クラッド板の両面が電池ケース及び正極リード板それぞれに、超音波溶接,レーザ溶接,抵抗溶接等、任意の方法で容易に溶接して固着することが可能になる。 According to the second aspect of the battery of the present invention, in the first aspect described above, the connecting member is a clad plate composed of two layers, and the surface of one of the layers is a battery made of a first metal. The surface of the metal layer that can be welded to the case and the surface of the other layer become the metal layer that can be welded to the positive electrode lead plate made of the second metal. It can be easily welded and fixed by any method such as sonic welding, laser welding or resistance welding.
更に、本発明に係る電池の第3の発明によれば前述の第1の発明において、接続部材はめっき,スパッタリング又は蒸着により凹部内に形成されており、その材質が第2金属製の電流取出用リード板と溶接可能な金属であるので、正極リード板を電池ケースに固着された接続部材に対して超音波溶接,レーザ溶接,抵抗溶接等、任意の方法で容易に溶接して固着することが可能になる。 Further, according to a third aspect of the battery of the present invention, in the first aspect, the connecting member is formed in the recess by plating, sputtering or vapor deposition, and the material is a current extraction made of the second metal. Because it is a metal that can be welded to the lead plate for welding, the positive electrode lead plate can be easily welded and fixed to the connecting member fixed to the battery case by any method such as ultrasonic welding, laser welding, resistance welding, etc. Is possible.
以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して説明する。図1は本発明に係る電池の電池ケースの模式的外観斜視図である。なお、電池パック全体の構成は図8に示した従来例と同一である。本発明に係る電池が図8に示した従来例と異なる点は以下に説明する電池ケースへのクラッド板12の固着方法のみである。従って、以下においては主としてクラッド板12の電池ケース11への固着のための構成について説明する。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings showing embodiments thereof. FIG. 1 is a schematic external perspective view of a battery case of a battery according to the present invention. The overall configuration of the battery pack is the same as that of the conventional example shown in FIG. The battery according to the present invention is different from the conventional example shown in FIG. 8 only in the method for fixing the
図1に示されているように、本発明に係る電池の電池ケース11では、前述した従来例の図8のクラッド板12が固着されている部分に対応して電池ケース11の内側へ凹状の凹部13が設けられている。この凹部13は図2(a)の模式的断面図に示すように電池ケース11の該当部分の板厚を薄く形成することにより、または図2(b)の模式的断面図に示すように電池ケース11の該当部分を凹状に形成することにより、電池ケース11の内側へ凹となるように加工されている。
As shown in FIG. 1, in the
具体的には凹部13は、図2(a)に示す例では、電池ケース11そのものを加工形成する際に同時に形成することが可能である。即ち、電池ケース11をたとえば1枚のアルミニウム板から深絞り加工で形成する際の金型の形状に応じて凹部13が形成されるようにすることが可能である。
Specifically, in the example shown in FIG. 2A, the
また図2(b)に示す例でも、電池ケース11そのものを加工形成する際に同時に形成することが可能である。即ち、上述の図2(a)の場合と同様に、電池ケース11をたとえば1枚のアルミニウム板から深絞り加工で形成する際の金型の形状に応じて凹部13が形成されるようにすることが可能である。
In the example shown in FIG. 2B, the
図3は上述の如くして電池ケース11に形成された凹部13にクラッド板12を固着した状態を示す本発明に係る電池の電池ケースの模式的外観斜視図、図4は同じく模式的断面図である。これらの図に示されているように、本発明に係る電池の電池ケース11には、その表面に形成された凹部13に嵌め込まれる状態でクラッド板12が固着される。なお、電池ケース11の凹部13へのクラッド板12の固着方法としては、超音波溶接,レーザ溶接,抵抗溶接等が利用可能である。
FIG. 3 is a schematic external perspective view of the battery case of the battery according to the present invention showing a state in which the
なお、クラッド板12は前述した従来例と同様に2層構造であり、電池ケース11側の一方の層12aがアルミニウム又はアルミニウム合金の金属層であり、電池ケース11とは逆側の他方の層12bがニッケルの金属層である。従って、クラッド板12のアルミニウム又はアルミニウム合金製の一方の層12aが電池ケース11と溶接により固着され、ニッケル製の他方の層12bが図8に示した従来例と同様の正極リード板20(図示せず)と溶接により固着される。これにより、クラッド板12は電池ケース11と正極リード板20との間の接続部材として機能する。
The
図5は本発明に係る電池の他の実施の形態を示す電池ケースの模式的外観斜視図である。この実施の形態では、電池ケース11に凹部13が形成されることは上述の実施の形態と同様であるが、形成された凹部13にクラッド板12が嵌め込まれて固着されるのではなく、凹部13にニッケルめっきが施される。但し、めっきではなく、スパッタリング又は蒸着によっても同様の効果を得ることができる。
FIG. 5 is a schematic external perspective view of a battery case showing another embodiment of the battery according to the present invention. In this embodiment, the
具体的には図5に示すように凹部13が形成された電池ケース11の凹部13以外の部分を適宜のマスキング材14でマスキングする。そして図6の模式図に示すように、電池ケース11を凹部13が形成されている面を下側としてハンガ52で保持してめっき槽50中のめっき液51に浸漬する。
Specifically, as shown in FIG. 5, a portion other than the
この結果、図7の模式的外観斜視図に示すように、電池ケース11に形成されている凹部13にはめっきされたニッケル層15が形成されるが、このニッケル層15は電池ケース11に固着されている。従って、このニッケル層15は電池ケース11と正極リード板20との間の接続部材として機能する。そして、ニッケル層15には図8に示した従来例と同様の正極リード板20(図示せず)が溶接により固着される。なお、凹部13にめっきされるニッケル層は電池ケース11の外表面と面一になるような厚さにめっき加工する必要がある。このことはめっき加工の場合に限らず、スパッタリング又は蒸着による場合にも同様である。
As a result, as shown in the schematic external perspective view of FIG. 7, the plated
以上に詳述したように、本発明に係る電池によれば、電池ケースと正極リード板とを固着するための接続部材が従来は電池ケースの外表面に固着されていたのを、接続部材の外表面が電池ケースの外表面と面一になるように構成したので、接続部材の厚さの分だけ電池のサイズを小さくする必要がなくなる。換言すれば、電池ケースのサイズが同一であれば外装ケースを接続部材の厚さ分だけ小さくすることが可能になる。 As described in detail above, according to the battery of the present invention, the connection member for fixing the battery case and the positive electrode lead plate is conventionally fixed to the outer surface of the battery case. Since the outer surface is configured to be flush with the outer surface of the battery case, it is not necessary to reduce the size of the battery by the thickness of the connection member. In other words, if the size of the battery case is the same, the outer case can be reduced by the thickness of the connecting member.
また接続部材が2層の金属で構成されるクラッド板であるので、一方の金属層を電池ケースに、他方の金属層を正極リード板にそれぞれ超音波溶接,レーザ溶接,抵抗溶接等、任意の方法で容易に溶接して固着することが可能になる。 In addition, since the connecting member is a clad plate made of two layers of metal, one metal layer is used as a battery case, and the other metal layer is used as a positive electrode lead plate, such as ultrasonic welding, laser welding, resistance welding, etc. It can be easily welded and fixed by the method.
更に接続部材はめっき,スパッタリング又は蒸着により凹部内に形成されており、その材質が第2金属製の電流取出用リード板と溶接可能な金属であるので、正極リード板を電池ケースの接続部材に対して超音波溶接,レーザ溶接,抵抗溶接等、任意の方法で容易に溶接して固着することが可能になる。 Further, since the connecting member is formed in the recess by plating, sputtering or vapor deposition, and the material thereof is a metal that can be welded to the lead plate for current extraction made of the second metal, the positive electrode lead plate is used as the connecting member of the battery case. On the other hand, it can be easily welded and fixed by any method such as ultrasonic welding, laser welding or resistance welding.
なお、上述の実施の形態では電池ケース11はアルミニウム板を深絞り加工して形成しているが、他の加工方法により形成された電池ケース11にも本発明を適用することは勿論可能である。また上述の実施の形態では電池ケース11に対そてクラッド板12を固着する構成に関して主として説明したが、電池ケース11そのものは図8に示した従来技術の電池パックに適用可能であることは言うまでもない。
In the above-described embodiment, the
10 電池
11 電池ケース
12 クラッド板
12a クラッド板bの一方の層
12b クラッド板の他方の層
15 ニッケル層
20 正極リード板
122c〜124c 切断線
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記電池ケースは、深絞り加工により、表面に凹部を有するように形成してなり、
前記接続部材は、前記他方の面が前記第2金属と溶接可能な金属で構成されており、且つ前記電池ケースの外表面と面一となるように前記凹部内に固着されていること
を特徴とする電池。 A first metal battery case containing a power generation element; a second metal current extraction lead plate for extracting current from the power generation element; one surface for the battery case; and the other surface for the current extraction. In a battery including a connection member fixed to each lead plate,
The battery case by deep drawing, Ri Na formed to have a recess in the surface,
The connection member is configured such that the other surface is made of a metal that can be welded to the second metal, and is fixed in the recess so as to be flush with the outer surface of the battery case. Battery.
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