JP4812173B2 - 電池の封口構造および電池並びにその製造方法 - Google Patents

電池の封口構造および電池並びにその製造方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池ケースの開口部を閉塞するための電池の封口構造およびその封口構造を用いた電池並びにその電池の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、電池の封口構造としては、図7(a)〜(c)に示すような構成が一般に採用されている。すなわち、(a)の封口構造は、例えば鉄にニッケルめっきを施した金属製の電池ケース1の外周面における開口部の近傍箇所に周溝2を形成することによって電池ケース1の内周面に環状支持部3を設け、封口板、絶縁ガスケットおよび金属キャップなどを組み合わせてなる封口体4を電池ケース1の開口部から挿入して環状支持部3上に支持させた状態で、電池ケース1の開口周端部分を内方にかしめ加工することにより、電池ケース1の開口部を密閉状態に封口するものである。
【0003】
また、(b)の封口構造は、例えば、ニッケル水素蓄電池やリチウム電池などの角形密閉電池において、電池ケース7の開口部に封口体8を挿入して、封口体8の開口周端面と電池ケース7の上面とを面一にした状態で、上方からレーザー光を照射して電池ケースの開口部内周面と封口体8の周端面との突き合わせ箇所を溶接することにより、封口するものである。
【0004】
さらに、(c)の封口構造は、主として、リチウムポリマー二次電池などのラミネート外装型電池に採用されているもので、アルミニウムの金属箔の外面に樹脂層が形勢されてなるラミネートシートで形成された外装ケース9の収納凹所10内に積層電極群11を収容して、積層電極群11から正極リード12および負極リード13をそれぞれ外装ケース9の外部に引き出した状態で収納凹所10を外装ケース9の蓋板シール片14で施蓋するとともに、正極リード12および負極リード13の各適所にそれぞれ熱溶着した樹脂シート17を介在して蓋板シール片14と外装ケース9とを熱溶着してシールすることにより、外装ケース9を密閉するものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、(a)のかしめ加工による封口構造および(b)のレーザー溶接による封口構造では、各々の封口体4,8が特に絶縁ガスケット(図示せず)を備えていることに起因して体積が比較的大きくなるとともに、封口体4,8と電池ケース1,7に収納の電極群との間に正極リードまたは負極リードの配線などのためにどうしてもデッドスペースが生じてしまい、さらに、主に鉄を素材として形成される電池ケース1および主にアルミニウムを素材として形成される電池ケース7は、これらの加工の工法上から厚みを薄くするのに自ずから限界があるのに加えて、かしめ加工やレーザー溶接を行う必要から、比較的大きな厚みを有している必要がある。
【0006】
したがって、(a),(b)の各封口構造を用いて構成した電池では、電池としての機能に関与しない部材の体積が比較的大きく、且つデッドスペースが生じるために、電池としての単位体積当たりのエネルギー密度の向上を図るのに限界がある。さらに、(b)の封口構造を用いた電池では、レーザー溶接を行うことに起因して生産性の向上を図ることができない。
【0007】
一方、(c)の封口構造を用いたラミネート外装型電池では、外装ケース9に、正極および負極リード12,13を外部に引出し処理をするのに必要な所要長さdのシール片部9aが必要となり、このシール片部9aの部分が電池として機能しないデッドスペースとなるので、(a),(b)の封口構造を用いた電池と同様に、やはり電池としての単位体積当たりのエネルギー密度の向上を図るのに限界がある。
【0008】
そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたもので、体積を可及的に小さくできる電池の封口構造およびその封口構造を用いて高容量化を図ることができる構成を備えた電池並びにその電池を高い生産性で製造することのできる製造方法を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一構成に係る電池の封口構造は、中央部に透孔を有する金属製の蓋板部の両面の一部に樹脂層がそれぞれ設けられたラミネート封口板と、導電性の端子板部の一面に樹脂層が設けられた内側ラミネート端子板および外側ラミネート端子板とを備え、前記内側ラミネート端子板の前記樹脂層と前記ラミネート封口板の一面側の前記樹脂層とが熱溶着されているとともに、前記外側ラミネート端子板の前記樹脂層と前記ラミネート封口板の他面側の前記樹脂層とが熱溶着されて、前記ラミネート封口板と前記内側および外側ラミネート端子板とが重ね合わせ状態に一体化され、前記内側および外側ラミネート端子板の各々の前記各端子板部における前記樹脂層の未形成箇所が、前記透孔内を通じて互いに電気的接続状態に溶着されていることを特徴としている。
【0010】
この電池の封口構造では、封口板に、相互に電気的接続された両端子板が、各々の樹脂層を介して電気的絶縁状態で重ね合わせ状態に固着されているから、封口板と電池ケースとを電気絶縁するための既存の絶縁ガスケットが不要になっている。また、封口板と両端子板とは、これらが厚みの薄い単なる板状である上に、各々にラミネートされた極めて厚みの薄い樹脂層を相互に熱溶着することによって一体化されているので、全体として極めて厚みが薄く、且つ軽量であるとともに、構成の簡素化に伴って安価な構造になっているので、この封口構造は、絶縁ガスケットや金属キャップなどを備えた従来の一般的な電池の封口構造に比較して体積が格段に小さいものとなる。
【0011】
また、本発明の他の構成に係る電池の封口構造は、一部に薄肉の易破断部を有する導電性基板の両面に樹脂層が設けられたラミネート接続板と、導電性の端子板部の一面に樹脂層が設けられた内側ラミネート端子板および外側ラミネート端子板と、中央部に透孔を有する金属製の蓋板部の少なくとも一面の一部に樹脂層が設けられたラミネート封口板とを備え、前記内側ラミネート端子板と前記ラミネート接続板とが、各々の前記樹脂層を互いに熱溶着され、且つ各々の前記端子板部と前記導電性基板とが溶着部を介し電気的接続されて一体化され、前記外側ラミネート端子板と前記ラミネート接続板とが、各々の前記樹脂層が互いに熱溶着され、且つ各々の前記端子板部と前記導電性基板とが溶着部を介し電気的接続されて一体化され、前記内側ラミネート端子板が前記透孔に遊挿された状態で前記ラミネート接続板の一面側の前記樹脂層が前記ラミネート封口板の前記樹脂層に熱溶着されて前記内側ラミネート端子板と前記ラミネート封口板とが一体化されていることを特徴としている。
【0012】
この電池の封口構造では、一構成に係る封口構造の上述した効果とほぼ同様の効果を得ることができるのに加えて、薄型化を図りながらも易破断部による安全機構を組み込むことができる利点がある。
【0013】
また、本発明の一構成に係る電池は、少なくとも一側面が開口した電池ケース内に電極群が収容され、前記電池ケースの開口部が、前記一構成に係る封口構造を有する封口体におけるラミネート封口板の蓋板部が開口端面に溶接されて封口され、前記電極群の一方の電極のリードが前記封口体における内側ラミネート端子板の端子板部に溶着され、前記電極群の他方の電極のリードが前記電池ケースまたは他方の封口体における内側ラミネート端子板の端子板部の何れかに溶着されていることを特徴としている。
【0014】
この電池では、封口体が極めて薄型であり、この封口板を既存の絶縁ガスケットを介在することなく電池ケースに直接溶接して封口でき、また、電極群を封口体における内側ラミネート端子板の端子板部に重ね合わせ状態で接合して電極群と封口体とを電気的接続できることから、電極群と封口体との間にリード取り出しのためのデッドスペースが存在せず、さらに、極めて薄型で軽量の封口体で封口することから、電池ケースを構成する金属板材の厚みを可及的に薄くできるので、体積を可及的に小さくすることが可能となる。したがって、この電池は、従来の種々の電池と比較して、同一の電池容量を得る場合に体積を大幅に縮小することができ、体積を同一にする場合に電池容量が大幅に増大するから、単位体積当たりのエネルギ密度が極めて高いものとなる。
【0015】
また、本発明の他の構成に係る電池は、少なくとも一面側が開口した電池ケース内に電極群が収容され、前記電池ケースの開口部が、前記他の構成に係る封口構造を有する封口体におけるラミネート封口板の蓋板部が開口端面に溶接されて封口され、前記電極群の一方の電極のリードが前記封口体における内側ラミネート端子板の端子板部に溶着され、前記電極群の他方の電極のリードが前記電池ケースまたは他方の封口体における内側ラミネート端子板の端子板部の何れかに溶着されていることを特徴としている。
【0016】
この電池では、一構成に係る電池の上述した効果とほぼ同様の効果を得ることができるのに加えて、従来の電池に比較して格段に体積を縮小化しながらも、易破断部による安全機構を備えた構成とすることができる利点がある。
【0017】
また、本発明に係る電池の製造方法は、板状の導電性部材を一方向に移送しながら各工程に順次送給し、プレス工程において、前記導電性部材に電池ケースの容積に相当する凹所を加工し、群挿入工程において、電極群の一方の電極のリードを前記凹所の底板部に溶着したのちに、前記電極群を前記凹所内に収容し、施蓋工程において、請求項1または請求項2の何れかに記載の封口構造を有する封口体における内側ラミネート端子板の端子板部と前記電極群の他方の電極のリードとを溶着したのち、前記封口体を前記凹所を施蓋する配置で前記導電性部材上に載置し、封口工程において、前記導電性部材と前記封口体におけるラミネート封口板の蓋板部とを前記凹所の開口端縁部に沿って環状に溶着して、前記封口体によって前記凹所を密閉に封口し、打ち抜き工程において、前記環状に溶着した溶着部の外側に沿って打ち抜くことを特徴としている。
【0018】
この電池の製造方法では、板状の導電性部材を一方向に移送しながら、その導電性部材に対し各工程で所要の加工を連続的に行えるので、電池を極めて高い生産性で製造することが可能となる。
【0019】
また、上記製造方法における板状の導電性部材に代えて、帯状の導電性連続部材を用いることが好ましい。これにより、導電性連続部材、例えばフープ材を連続的または間欠的に移送しながら、そのフープ材に対し各工程で所要の加工を連続的に行えるので、電池を一層高い生産性で製造することが可能となる。
【0020】
上記発明の電池の製造方法において、フープ材と封口体におけるラミネート封口板の蓋板部とを、収納凹所の開口端縁部に沿って環状に電子ビーム溶接して溶着することができる。
【0021】
これにより、封口体におけるラミネート封口板の蓋板部および打ち抜き加工を経て電池ケースとなるフープ材が共に厚みの薄いものであることから、電子ビーム溶接を用いることが可能となっているが、この電子ビーム溶接は、レーザー溶接に比較して速度が約3倍程度速いので、電池の生産性が一層向上するとともに、電子ビーム溶接は、他の溶接に比較して良好なシール性を得られるだけでなく、溶着代が小さくて済む利点があるから、これによって電池の体積を一層小さくすることが可能となる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。図1は本発明の一実施の形態に係る電池の封口構造を模式的に示した縦断面図である。この封口構造は、ラミネート封口板18の両面にそれぞれ内側および外側ラミネート端子板19,20が重ね合わせ状態で接合された構成になっている。
【0023】
ラミネート封口板18は、鉄にニッケルめっきを施した素材により薄板に形成された蓋板部18aの中央部に透孔21が形成されているとともに、蓋板部18aの両面における透孔21の周囲箇所に、それぞれ変成PPからなる樹脂層18b,18cが接合されている。内側ラミネート端子板19は、アルミニウム箔などの金属からなる端子板部19aの外側面(図の上側面)における中央部を除く部分に変成PPからなる樹脂層19bが接合されている。外側ラミネート端子板20は、アルミニウム箔などの金属からなる端子板部20aの内側面(図の下側面)における中央部を除く部分に変成PPからなる樹脂層20bが接合されている。なお、内側ラミネート端子板19には、樹脂層19bが未形成の中央箇所に連通孔22が形成されている。
【0024】
上記封口構造では、ラミネート封口板18と内側ラミネート端子板19とが、各々の樹脂層18c,19bを相互に熱溶着することによって互いに接合されているとともに、ラミネート封口板18と外側ラミネート端子板20とが、各々の樹脂層18b,20bを相互に熱溶着することによって互いに接合されており、さらに、外側ラミネート端子板20の端子板部20aにおける樹脂層20bが未形成の中央部分が、ラミネート封口板18の透孔21を挿通して下方へ延出するよう変形されて、内側ラミネート端子板19の端子板部19aにおける樹脂層19bの未形成箇所に、例えばレーザー溶接または超音波溶接されて、その溶接による溶着部15を介して両端子板19,20が相互に電気的接続されている。
【0025】
この封口構造では、封口板18に、溶着部15を通じて相互に電気的接続された両端子板19,20が、各々の樹脂層18b,18c,19b,20bを介在した電気的絶縁状態で重ね合わせ状態に固着されているから、封口板18における蓋板部18aの周端部を2点鎖線で示す電池ケース23の開口部に取り付けて封口する際に、封口板18と電池ケース23とを電気絶縁する必要がないので、既存の絶縁ガスケットが不要となる。
【0026】
さらに、封口板18と両端子板19,20とは、これらが厚みの薄い単なる板状である上に、各々にラミネートされた極めて厚みの薄い樹脂層18b,18c,19b,20bを相互に熱溶着することによって一体化されているので、各々の間にデッドスペースが全く存在せず、既存の絶縁ガスケットや金属キャップなどが不要となることと相まって、全体として極めて厚みが薄く、且つ軽量であるとともに、構成の簡素化に伴って安価な構造になっている。実測結果によると、従来の一般的な封口構造の平均厚みが2〜3mmであるのに対し、この封口構造では厚みを0.3 mm程度に薄型化できる。したがって、この封口構造は、絶縁ガスケットや金属キャップなどを備えた従来の一般的な電池の封口構造に比較して体積が格段に小さいものとなる。
【0027】
図2は本発明の他の実施の形態に係る電池の封口構造を模式的に示した縦断面図である。この封口構造は、内側ラミネート端子板27および外側ラミネート端子板28が両面にそれぞれ重ね合わせ状態に接合されたラミネート接続板24の周端部が、ラミネート封口板29上に載置して接合された構成になっている。
【0028】
ラミネート封口板29は、鉄にニッケルめっきを施した素材により板状に形成された蓋板部29aの中央部に比較的大径の透孔30が形成されているとともに、蓋板部29aの上面における透孔30の周囲箇所に変成PPからなる樹脂層9bが接合されている。ラミネート接続板24は、導電性フィルム基板24aの中央部に薄肉の易破断部31が例えばフィルム基板のエッチング技術を用いて形成されているとともに、その導電性フィルム基板24aの両面に変成PPからなる樹脂層24b,24cが接合されている。内側ラミネート端子板27は、アルミニウム箔などの金属薄板からなる端子板部27aの外側面(図の上側面)に変成PPからなる樹脂層27bが接合されている。外側ラミネート端子板28は、アルミニウム箔などの金属薄板からなる端子板部28aの内側面(図の下側面)に変成PPからなる樹脂層28bが接合されている。
【0029】
そして、ラミネート接続板24と内側ラミネート端子板27とは、各々の樹脂層24c,27bを互いに熱溶着することにより接合されているとともに、レーザー溶接または超音波溶接による溶着部25を介して互いに電気的接続されている。また、ラミネート接合板24と外側ラミネート端子板28とは、各々の樹脂層24b,28bを互いに熱溶着することによって互いに接合されているとともに、レーザー溶接または超音波溶接による溶着部26を介して互いに電気的接続されている。これにより、ラミネート接続板24の両面には両端子板27,28がそれぞれ重ね合わせ状態で電気的接続されて固着されている。この両端子板27,28が一体化された接続板24は、内側ラミネート端子板27を透孔30内に挿入させた配置で自体の周端部がラミネート封口板29における透孔30の孔縁部の上面に載置されて、各々の樹脂層24c,29bを熱溶着することにより、ラミネート封口板29に一体化されている。
【0030】
この封口構造では、封口板29が、接続板24に対して各々の樹脂層29b,24cを介在した電気的絶縁状態に接合され、且つ溶着部25を通じて接続板24に電気的接続された内側ラミネート端子板27に対して透孔30を介し離間している。そのため、封口板29を2点鎖線で示す電池ケース23の開口部に取り付けて封口する際には、既存の絶縁ガスケットを介在させることなく封口板29を電池ケース23に直接取り付けできる。
【0031】
また、封口板29、両端子板27,28および接続板24は、何れも薄い単なる板状である上に、各々にラミネートされた極めて厚みの薄い樹脂層29b,27b,28b,24b,24cを相互に熱溶着することによって一体化されているので、各々の間にデッドスペースが全く存在せず、図1の一実施の形態の封口構造に比較して接続板24の厚み分だけ厚みが大きくなるものの、全体として極めて薄型化して体積が格段に小さいものとなる。したがって、この封口構造は、図1の封口構造における上述した効果とほぼ同様の効果を得ることができ、それに加えて、薄型化を図りながらも易破断部31による安全機構を組み込むことができる利点がある。なお、ラミネート接続板24の易破断部31の機能については後述する。
【0032】
図3は本発明の一実施の形態に係る電池を模式的に示した縦断面図である。この電池は、図1の封口構造を用いて電池ケース23の開口部を封口した構成になっており、同図において、図1と同一若しくは同等のものには同一の符号を付して、重複する説明を省略する。この電池は、比較的偏平な容器状となった電池ケース23の一端開口部を、図1の封口構造を有する封口体16で封口した構成になっている。
【0033】
上記電池は、電極群32の正極リード33が電池ケース23の底板部に、例えば抵抗溶接により接合されて電気的接続された状態で電極群32が電池ケース23内に挿入されている。電極群32の負極リード34は、封口体16の内側ラミネート端子板19における端子板部19aの内面適所に、例えば抵抗溶接により接合されて電気的接続されている。さらに、封口体16は、これのラミネート封口板18における蓋板部18aが電池ケース23の開口端面に載置された配置で、蓋板部18aの周端縁部と電池ケース23のフランジ部23aとが、例えば電子ビーム溶接されて、その溶着部37を介して接合されている。なお、電極群32は、帯状の正,負極板をこれらの間にセパレータを介在して積層しながら渦巻状に巻回した周知のものである。或いは、電極群32は、帯状の正,負極板をこれらの間にセパレータを介在して積層したものであってもよい。
【0034】
従来の一般的な円筒型電池または角形電池では長手方向の両端部に正負の電極端子を有しているのに対し、上記電池では、全体として偏平な外観を有する電池ケース23の厚み方向の両側面に正負の電極端子を備えた構成になっている。すなわち、上記電池は、電池ケース23が正側電極端子を兼ねているとともに、外側ラミネート端子板20における端子板部20aが負側電極端子になっている。したがって、この電池は、電池ケース23の形状の自由度が大きく、また、正負の電極端子の配設位置などを任意に設定できる利点がある。
【0035】
この電池では、何らかの原因によって電池内圧が上昇すると、発生ガスが、連通孔22を通って封口体16における透孔21とこれの両側を閉塞する端子板19,20とで囲まれた密閉空間内に入り込むとともに、外側ラミネート端子板20の端子板部20aにおける下方への垂れ下がり形状の変形箇所を押し上げるように作用する。その密閉空間内のガス圧が所定値以上に上昇したときには、溶着部15が破断して両端子板部20a,19aが互いに離間して非導通状態となり、電流が遮断される。
【0036】
上記電池は、封口体16が極めて薄型であり、この封口板18を既存の絶縁ガスケットを介在することなく電池ケース23に直接溶接して封口でき、また、電極群32を封口体16における内側ラミネート端子板19の端子板部19aに重ね合わせ状態で接合して電極群32と封口体16とを電気的接続できることから、電極群32と封口体16との間にリード取り出しのためのデッドスペースが存在せず、さらに、極めて薄型で軽量の封口体16で封口することから、電池ケース23を構成する金属板材の厚みを可及的に薄くできるので、体積を可及的に小さくすることが可能となる。一方、この電池は、図7(c)に示したラミネート外装型電池のようにリード12,13を外部に引き出さないので、このリード12,13のシール部分のような電池機能に寄与しない部材ないしデッドスペースが不要となる。したがって、上記電池は、従来の種々の電池と比較して、同一の電池容量を得る場合に体積を大幅に縮小することができ、体積を同一にする場合に電池容量が大幅に増大するから、単位体積当たりのエネルギ密度が極めて高いものとなる。
【0037】
実測結果によると、上記実施の形態の電池では、図7(b)の電池と同一の体積に構成する場合、電極群32による電池容量が7.2 %増大した。このとき、電池ケース23と蓋板部18aとを電子ビーム溶接するための溶着代dつまり電池ケース23のフランジ部23aの突出長さは0.4 mmに設定した。なお、電池ケース23の厚みが大きい場合には、図3に2点鎖線で示すように、上記溶着代を0mmに設定して、蓋板部18aの外周端面を電池ケース23の開口端内周面に嵌め込んだ状態で電子ビーム溶接することが可能であり、その場合には、図7(b)の電池と同一の体積に構成したときに、電極群32による電池容量が12.3%増大した。
【0038】
なお、上記実施の形態では、一面開口した電池ケース23の開口部を封口体16によって封口した構成としたが、電池ケースを両面開口した筒心方向の長さが小さい筒状として、その電池ケースの両面開口部をそれぞれ封口体16で封口する構成とすることもできる。この構成とした電池では、正,負の電極端子を共に電池ケースの両面側から僅かに突出した外側ラミネート端子部20の端子板部20aによって構成することができる。
【0039】
図4は本発明の他の実施の形態に係る電池を模式的に示した縦断面図である。この電池は、図2の封口構造を用いて電池ケース23の開口部を封口した構成になっており、同図において、図2と同一若しくは同等のものには同一の符号を付して、重複する説明を省略する。この電池は、比較的偏平な容器状となった電池ケース23の一端開口部を、図2の封口構造を有する封口体35で封口した構成になっている。
【0040】
上記電池は、電極群32の正極リード33が電池ケース23の底板部に例えば抵抗溶接により接合されて電気的接続された状態としたのちに、電極群32が電池ケース23内に挿入されている。電極群32の負極リード34は、図2の封口構造を有する封口体35における内側ラミネート端子板27の端子板部27aの内面適所に、例えば抵抗溶接により接合されて電気的接続されている。さらに、封口体35は、これのラミネート封口板29における蓋板部29aが電池ケース23の開口端に嵌め入れられて、蓋板部29aの外周端面と電池ケース23の開口端内周面との突き合わせ箇所が例えば電子ビーム溶接され、その溶着部38を介して電池ケース23に接合固着されている。なお、電極群32は、帯状の正,負極板をこれらの間にセパレータを介在して積層した帯状電極群を渦巻状に巻回した周知のものである。或いは、電極群32は帯状の正,負極板をこれらの間にセパレータを介在して積層したものであってもよい。
【0041】
この電池は、図3の電池と同様に、全体として偏平な外観を有し、その厚み方向の両側に正負の電極端子を備えた構成になっている。この電池では、通常時に、電流が外側ラミネート端子板28の端子板部28aから溶着部26、接続板24、溶着部25を介して内側ラミネート端子板27の端子板部27aに至る経路を介して流れ、電池として機能する。そして、何らかの原因によって過大電流が流れた場合には、接続板24における易破断部31が発熱によって破断し、電流を遮断する。すなわち、この電池では、従来の封口構造を用いて構成した電池に比較して格段に体積を縮小化しながらも、易破断部31による安全機構を備えた構成になっている。
【0042】
上記電池は、封口体35が図3の電池に比較して僅かに厚みが大きいものの極めて薄型であること、既存の絶縁ガスケットを介在することなく封口板29を電池ケース23に直接的に溶接することによって封口体35で電池ケース23を封口できること、電極群32を封口体35における内側ラミネート端子板27の端子板部27aに重ね合わせ状態に接合して電極群32と封口体35とを電気的接続できることに起因して電極群32と封口体35との間にリード取り出しのためのデッドスペースが存在しないこととにより、電池として機能しない部材を可及的に排除した構成になっている。したがって、この電池では、従来の種々の電池と同一の電池容量を得るよう構成した場合に体積を大幅に小さくでき、体積が同一となる構成とした場合に電池容量が大幅に増大するので、単位体積当たりのエネルギ密度が極めて高いものとなる。
【0043】
つぎに、本発明の電池の製造方法について説明する。この実施の形態では、図1の一実施の形態の封口構造および図3の一実施の形態の電池の製造方法をそれぞれ具現化した製造工程を例示して説明する。図5(a)〜(d)は、図1の封口構造の製造過程を工程順に示した斜視図であり、同図において、図1と同一のものには同一の符号を付して、その説明を省略する。
【0044】
先ず、(a)に示すように、蓋板部18aの両面に枠状の樹脂層18b(18cは図示せず)が接合されたラミネート封口板18に対しその両面側に、内側ラミネート端子板19および外側ラミネート端子板20を所定の相対位置に位置決めして配置する。つぎに、(b)に示すように、両端子板19,20を封口板18の両面に重ね合わせて仮着けし、続いて、(c)に示すように、封口板18に仮着けした内側ラミネート端子板19および外側ラミネート端子板20には、封口板18の両面側からそれぞれ挟み付ける状態にヒータ39が押し付けられることにより、内側ラミネート端子板19の樹脂層19bとラミネート封口板18の樹脂層18cとが溶融状態となって互いに熱溶着されるとともに、外側ラミネート端子板20の樹脂層20bとラミネート封口板18の樹脂層18bとが溶融状態となって互いに熱溶着される。
【0045】
最後に、両端子板19,20における各々の樹脂層19b,20bが未形成の端子板部19a,20aを封口板18の透孔21内にこれの両側から押し込むように変形させて互いに接触する状態として、(d)に示すように、両端子板部19a,20aの接触箇所をレーザ溶接または超音波溶接することにより、その溶接による図1の溶着部15を介して両端子板部19a,20aを互いに電気的接続すると、封口体16が出来上がる。
【0046】
この封口体16の製造方法では、外側ラミネート端子板20、ラミネート封口板18および内側ラミネート端子板19を所定の相対位置に位置決めして互いに重ね合わせたのち、ヒータ39による熱溶着工程と、所要部位に対する溶接工程との簡単な工程で封口体16を製造することができる。なお、図1では、外側ラミネート端子板20における中央部の樹脂層20bが未形成の端子板部20aを変形させて内側ラミネート端子板19の端子板部19aに溶着する図示になっているが、両端子板部19a,20aを互いに近接方向にほぼ等分に変形させて相互に接触させることが好ましい。
【0047】
図6は、上記工程を経て製造した封口体16を用いて電池を製造する方法を具現化した製造工程を示す斜視図であり、同図において、図3と同一若しくは同等のものには同一の符号を付して、その説明を省略する。この電池の製造工程では、鉄にニッケルめっきを施した素材により帯状に形成されたフープ材40を、A矢印方向に向け間欠的に移送しながら、後述する各工程に順次位置決め停止させて、その各工程においてそれぞれ所要の加工を施して電池を製造できるようになっている。
【0048】
先ず、プレス工程では、プレス機械(図示せず)によってフープ材40に例えば深絞り加工が施され、図3の電池ケース23と同等の容積を有する収納凹所41が形成される。つぎに、群挿入工程に移送された収納凹所41には電極群32が挿入され、その電極群32の図3に示した正極リード33が収納凹所41の底面に抵抗溶接によって電気的接続状態に接合される。
【0049】
続いて、施蓋工程では、図5の工程を経て製造された封口体16が収納凹所41の上方位置に移送されて、収納凹所41内の電極群32から引き出された図3の負極リード34が封口体16における図3に示した内側ラミネート端子板19の端子板部19aに抵抗溶接により電気的接続状態に接合され、そののち、封口板16がフープ材40に対し所定の位置決め状態で載置されて、収納凹所41が封口体16で施蓋される。
【0050】
さらに、封口工程では、封口体16におけるラミネート封口板18の蓋板部18aとフープ材40とが電子ビーム溶接により互いに接合される。この電子ビーム溶接は、フープ材40における収納凹所41の開口縁部に沿いながら進行されて、収納凹所41の開口縁部に沿って一周して終了する。これにより、収納凹所41は、環状の溶着部37によってフープ材40に接合された封口体16におけるラミネート封口板18の蓋板部18aで密閉される。なお、電解液は、電子ビーム溶接の終了後に、封口板18の蓋板部18aに設けた注液孔(図示せず)から収納凹所41内に注入し、その後に、注液孔が封栓される。
【0051】
最後に、打ち抜き工程では、封口工程で電子ビーム溶接することによって接合した環状の溶着部37の外側の近接箇所に沿って環状に打ち抜かれる。これにより、フープ材40が打ち抜かれ部分は図3に示した電池ケース23となり、図3に示した電池が得られる。なお、打ち抜き加工は、収納凹所41の開口端から外方側に0.4 mm程度離間した部位に設定して行われ、それにより、電池ケース23のフランジ部23aが形成される。
【0052】
この電池の製造方法では、フープ材40を間欠的に移送しながら、そのフープ材40に対し各工程で所要の加工が連続的に行われるので、電池を極めて高い生産性で製造することが可能となる。しかも、封口工程では、封口体16におけるラミネート封口板18の蓋板部18aおよび打ち抜き加工を経て電池ケース23となるフープ材40が共に厚みの薄いものであることから、電子ビーム溶接を用いることが可能となり、この電子ビーム溶接は、レーザー溶接に比較して速度が約3倍程度速いので、この点からも電池の生産性が一層向上する。しかも、電子ビーム溶接は、他の溶接に比較して良好なシール性を得られるだけでなく、溶着代が小さくて済む利点があるから、これによって電池の体積を一層小さくすることが可能となる。
【0053】
なお、上記実施の形態の製造方法では、帯状の連続導電性部材であるフープ材40を用いる場合を例示して説明しているが、フープ材に代えて、一つの電池を構成するのに必要な板状の導電性部材を各工程に順次送給して、電池毎に個々に加工を施すようにしてもよい。
【0054】
また、上記実施の形態では、ラミネート封口板18の蓋板部18aとフープ材40とを電子ビーム溶接によって互いに接合する場合を例示して説明しているが、蓋板部18aとフープ材40とをレーザー溶接または抵抗溶接によって互いに接合してもよい。
【0055】
【発明の効果】
以上のように、本発明の電池の封口構造によれば、封口板に、相互に電気的接続された両端子板を、各々の樹脂層を介して電気的絶縁状態で重ね合わせ状態に固着する構成としたので、封口板と電池ケースとを電気絶縁するための既存の絶縁ガスケットが不要になり、また、封口板と両端子板とは、これらが厚みの薄い単なる板状である上に、各々にラミネートされた極めて厚みの薄い樹脂層を相互に熱溶着することによって一体化されているので、全体として極めて厚みが薄く、且つ軽量であるとともに、構成の簡素化に伴って安価な構造になる。したがって、この封口構造は、絶縁ガスケットや金属キャップなどを備えた従来の一般的な電池の封口構造に比較して体積が格段に小さいものとなる。
【0056】
また、本発明の電池によれば、封口体が極めて薄型であり、この封口板を既存の絶縁ガスケットを介在することなく電池ケースに直接溶接して封口でき、また、電極群を封口体における内側ラミネート端子板の端子板部に重ね合わせ状態で接合して電極群と封口体とを電気的接続できることから、電極群と封口体との間にリード取り出しのためのデッドスペースが存在せず、さらに、極めて薄型で軽量の封口体で封口することから、電池ケースを構成する金属板材の厚みを可及的に薄くできるので、体積を大幅に小さくすることが可能となる。したがって、この電池は、従来の種々の電池と比較して、同一の電池容量を得る場合に体積を大幅に縮小することができ、体積を同一にする場合に電池容量が大幅に増大するから、単位体積当たりのエネルギ密度が極めて高いものとなる。
【0057】
また、本発明の電池の製造方法によれば、板状の導電性部材または帯状の連続導電性部材を一方向に移送しながら、その導電性部材に対し各工程で所要の加工を連続的に行うので、電池を極めて高い生産性で製造することが可能となる。しかも、封口体におけるラミネート封口板の蓋板部および打ち抜き加工を経て電池ケースとなるフープ材が共に厚みの薄いものであることから、封口体と電池ケースとを電子ビーム溶接を用いて固着することが可能であり、この電子ビーム溶接を行う場合には、レーザー溶接に比較して速度が約3倍程度速いので、電池の生産性が一層向上するとともに、他の溶接に比較して良好なシール性を得ることができ、しかも、溶着代が小さくて済む利点があるから、これによって電池の体積を一層小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る電池の封口構造を模式的に示した縦断面図。
【図2】本発明の他の実施の形態に係る電池の封口構造を模式的に示した縦断面図。
【図3】本発明の一実施の形態に係る電池を模式的に示した縦断面図。
【図4】本発明の他の実施の形態に係る電池を模式的に示した縦断面図。
【図5】(a)〜(d)は図1の封口構造の製造方法を具現化した製造過程を工程順に示す斜視図。
【図6】図3の電池の製造方法を具現化した製造工程を示す斜視図。
【図7】(a)〜(c)はそれぞれ従来の電池の封口構造を示す斜視図。
【符号の説明】
15 溶着部
16,35 封口体
18,29 ラミネート封口板
18a,29a 蓋板部
18b,18c,29b ラミネート封口板の樹脂層
19,27 内側ラミネート端子板
19a,27a 内側ラミネート端子板の端子板部
19b,27b 内側ラミネート端子板の樹脂層
20,28 外側ラミネート端子板
20a,28a 外側ラミネート端子板の端子板部
20b,28b 外側ラミネート端子板の樹脂層
21,30 透孔
23 電池ケース
24 ラミネート接続板
24a フィルム基板(導電性基板)
24b,24c 導電性基板の樹脂層
25,26,37,38 溶着部
31 易破断部
32 電極群
33 正極リード(リード)
34 負極リード(リード)
40 フープ材(帯状の連続導電性部材)
41 収納凹所

Claims (7)

  1. 中央部に透孔を有する金属製の蓋板部の両面の一部に樹脂層がそれぞれ設けられたラミネート封口板と、
    導電性の端子板部の一面に樹脂層が設けられた内側ラミネート端子板および外側ラミネート端子板とを備え、
    前記内側ラミネート端子板の前記樹脂層と前記ラミネート封口板の一面側の前記樹脂層とが熱溶着されているとともに、前記外側ラミネート端子板の前記樹脂層と前記ラミネート封口板の他面側の前記樹脂層とが熱溶着されて、前記ラミネート封口板と前記内側および外側ラミネート端子板とが重ね合わせ状態に一体化され、
    前記内側および外側ラミネート端子板の各々の前記各端子板部における前記樹脂層の未形成箇所が、前記透孔内を通じて互いに電気的接続状態に溶着されていることを特徴とする電池の封口構造。
  2. 一部に薄肉の易破断部を有する導電性基板の両面に樹脂層が設けられたラミネート接続板と、
    導電性の端子板部の一面に樹脂層が設けられた内側ラミネート端子板および外側ラミネート端子板と、
    中央部に透孔を有する金属製の蓋板部の少なくとも一面の一部に樹脂層が設けられたラミネート封口板とを備え、
    前記内側ラミネート端子板と前記ラミネート接続板とが、各々の前記樹脂層を互いに熱溶着され、且つ各々の前記端子板部と前記導電性基板とが溶着部を介し電気的接続されて一体化され、
    前記外側ラミネート端子板と前記ラミネート接続板とが、各々の前記樹脂層が互いに熱溶着され、且つ各々の前記端子板部と前記導電性基板とが溶着部を介し電気的接続されて一体化され、
    前記内側ラミネート端子板が前記透孔に遊挿された状態で前記ラミネート接続板の一面側の前記樹脂層が前記ラミネート封口板の前記樹脂層に熱溶着されて前記内側ラミネート端子板と前記ラミネート封口板とが一体化されていることを特徴とする電池の封口構造。
  3. 少なくとも一側面が開口した電池ケース内に電極群が収容され、
    前記電池ケースの開口部が、請求項1に記載の封口構造を有する封口体におけるラミネート封口板の蓋板部が開口端面に溶接されて封口され、
    前記電極群の一方の電極のリードが前記封口体における内側ラミネート端子板の端子板部に溶着され、
    前記電極群の他方の電極のリードが前記電池ケースまたは他方の封口体における内側ラミネート端子板の端子板部の何れかに溶着されていることを特徴とする電池。
  4. 少なくとも一面側が開口した電池ケース内に電極群が収容され、
    前記電池ケースの開口部が、請求項2に記載の封口構造を有する封口体におけるラミネート封口板の蓋板部が開口端面に溶接されて封口され、
    前記電極群の一方の電極のリードが前記封口体における内側ラミネート端子板の端子板部に溶着され、
    前記電極群の他方の電極のリードが前記電池ケースまたは他方の封口体における内側ラミネート端子板の端子板部の何れかに溶着されていることを特徴とする電池。
  5. 板状の導電性部材を一方向に移送しながら各工程に順次送給し、
    プレス工程において、前記導電性部材に電池ケースの容積に相当する凹所を加工し、
    群挿入工程において、電極群の一方の電極のリードを前記凹所の底板部に溶着したのちに、前記電極群を前記凹所内に収容し、
    施蓋工程において、請求項1または請求項2の何れかに記載の封口構造を有する封口体における内側ラミネート端子板の端子板部と前記電極群の他方の電極のリードとを溶着したのち、前記封口体を前記凹所を施蓋する配置で前記導電性部材上に載置し、
    封口工程において、前記導電性部材と前記封口体におけるラミネート封口板の蓋板部とを前記凹所の開口端縁部に沿って環状に溶着して、前記封口体によって前記凹所を密閉に封口し、
    打ち抜き工程において、前記環状に溶着した溶着部の外側に沿って打ち抜くことを特徴とする電池の製造方法。
  6. 請求項5に記載の板状の導電性部材に代えて、帯状の導電性連続部材を用いるようにした電池の製造方法。
  7. 板状の導電性部材または帯状の導電性連続部材と封口体におけるラミネート封口板の蓋板部とを、凹所の開口端縁部に沿って環状に電子ビーム溶接して溶着する請求項5または6に記載の電池の製造方法。
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