JP4944395B2 - 密閉型電池 - Google Patents

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Description

本発明は、電池の構造に関し、特に、落下、衝撃時の安全性に優れた密閉型電池に関する。
小型の電子機器の電源として各種の電池が用いられており、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、近年は特にエネルギー密度が高いリチウムイオン二次電池等の非水電解液を使用した密閉型電池が用いられている。また、電子機器の薄型化に伴い電池も薄型機器に適した角型電池がスペース効率が優れているため用いられるようになり、完全密閉化は非水電解液を収納することから必須となっている。
図４は、従来の密閉型電池の一例を説明する図であり、図４（ａ)は上面図であり、図４（ｂ)はＡ−Ａ線の断面図であって、電池缶２の内部の蓋体４と電池要素３の間にある上部絶縁板５との状態を説明する図である。図４に示した電池は、アルミニウムまたはその合金からなる電池缶２にセパレータを介して正極と負極を積層して巻回、成型した電池要素３を収納し蓋体４を電池缶２に勘合させた後、レーザ溶接している。この電池の場合、電池要素３の上下にはポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂製の上部絶縁板５および下部絶縁板が配設されている。
特許文献１では、落下および衝撃などによる電池要素と蓋体および電池缶との内部短絡発生抑制のため弾性を有する絶縁板を配設することが提案されており、特許文献２においては、耐衝撃性向上のため、電池要素と電池缶の間に断面Ｔ字状の絶縁板を配設することが提案されている。
特開２００４−３１２６３号公報 特開２００４−６３６３号公報
しかしながら、電池の安全性を確認するための落下試験回数を重ねた場合、特に蓋体を下に配置して落下試験を繰り返して実施した場合、缶上部に衝撃を加えることとなり、図５に示すように落下衝撃により電池要素の端部３１が巻回体であるため外周側から徐々に電池缶２の内壁と断面Ｕ字状の上部絶縁板５の側壁の隙間に入り込み、ひいては電池缶２と蓋体４の溶接部に亀裂が生じ漏液の原因となることがある。
本発明は、落下および衝撃による缶と蓋体溶接部の亀裂発生、電解液の漏液の発生抑制を確保し、信頼性の高い密閉型電池を提供するものである。
本発明の課題は、電池缶の開口部よりセパレータを介して正極および負極を積層して巻回した電池要素を収納し開口部を蓋体にて封止してなる密封型電池において、電池要素と蓋体との間に電池要素側周辺部に突起を設けた上部絶縁板を配設した密閉型電池によって解決することができる。
本発明の密閉型電池によれば 落下衝撃時の耐久性の向上により安全性を確保でき、信頼性の高い密閉型電池を提供できる。
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の密閉型電池を説明する上面図および縦断面図である。図１（ａ）は上面図を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ線の断面図を示す。図１（ｃ）は図１（ｂ）における上部絶縁板部分、図１（ｄ）は上部絶縁板の上面図を示す。本発明の密閉型電池１は、角型の電池缶２内にセパレータを介して正極と負極を積層して扁平に巻回した後に、さらに押圧処理して電池缶の形状に合致するように扁平にした電池要素３が収容されており、蓋体４で密封する構造となっている。電池要素３と蓋体４の間には短絡防止のため上部絶縁板５が配設されている。上部絶縁板５は蓋体４および蓋体のほぼ中央部の端子部と電池要素３との接触を避けるため、缶側面との接触部にすなわち上部絶縁板周縁部上部にの蓋体４側に凸状部を設けた形状となっており、電池要素３側周縁部においても缶側面に接触するように突起部６を設けた。
ここで上部絶縁板５の突起部６は、図１（ｃ）の上部絶縁板の断面図に示すように、電池缶２の内壁に接触させるために上部絶縁板本体より外側に出た構造となり、図１（ｄ）の上部絶縁板の上面図で示すように、突起部６は上部絶縁板からはみ出た状態となっている。この突起部６を電池缶２と接触させ、先端部を鋭角とすることにより、落下試験などの衝撃を受けた際に電池要素３が蓋体４側に移動し、電池要素３の端部が巻回体であるため、徐々に巻回体本体から外周部がずれて、上部絶縁板５と電池缶２との隙間に入り込むことを防止する働きがある。本発明の密閉型電池では、落下、衝撃時において電池要素が蓋体側にずれた場合にも電池要素の外周部は上部絶縁板の突起部により抑えられ、缶側壁に沿って缶と上部絶縁板の間に入り込むことはない。
図２は、本発明の密閉型電池の他の実施例の説明図である。図２（ａ）は上面図を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ線の断面図を示す。図２（ｃ）は図２（ｂ）における上部絶縁板部分、図２（ｄ）は上部絶縁板の上面図を示す。上部絶縁板５の電池要素側の缶側面接触部の中央部のみに突起部６を設けたものである。突起部を側面接触部の一部に設けても電池要素が上部絶縁板と缶との隙間に入り込むことを防止する効果を妨げるものではない。
図３は、本発明の密閉型電池の第三の実施例の説明図である。図３（ａ）は上面図を示し、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＡ−Ａ線の断面図を示す。図３（ｃ）は図３（ｂ）における追加の上部絶縁板を含む上部絶縁板部分、図３（ｄ）は追加の上部絶縁板を含む上部絶縁板の上面図を示す。密閉型電池要素と蓋体の間に配設された上部絶縁板５の電池要素３側に、電池要素側の缶側面接触部に突起部６を有する追加上部絶縁板５１を設けたものである。すなわち従来の上部絶縁板の形状を変えることなく電池要素側に追加上部絶縁板を加えたものである。追加上部絶縁板は電池缶壁との接触を保つため上部絶縁板の外形寸法より大きくし、先端部が電池缶壁と接触するように配置する。
縦４９．１ｍｍ、横３３．８ｍｍ、厚さ４．５ｍｍ、板厚０．２ｍｍのアルミニウム板（Ａ３００３）からなる電池缶に、下部絶縁板を入れた後、正極と負極を微多孔性ポリプロピレン膜のセパレータを介して積層し、渦巻状に巻回して作製した縦４５．５ｍｍ、横３２．６ｍｍ、厚さ３．７ｍｍ、の電池要素を収容し、上部絶縁板を介して蓋体を缶に嵌合したのちレーザ溶接する。上部絶縁板は中央部に径φ１ｍｍの貫通口を設けた厚さ０．４ｍｍの板状部を有し縦３．５ｍｍ横３２．２ｍｍの周縁部上部には幅０．５ｍｍ高さ１．０ｍｍの凸状部を設け、長辺の側面下部には高さ０．３ｍｍで先端部は外側に傾斜し先端部の角度は鋭角となる突起部を設けた。蓋体に設けられた注入口から電解液を注入しリチウムイオン電池を作製した。作製した電池を保護回路とともに成型樹脂からなるケースで外装し電池パックを得た。得られた電池パック２０個について、電池の蓋体を下部に方向制御して高さ１．２ｍから合板上への落下試験を行った。６００回の繰返し落下試験を行ったところ５個とも亀裂、漏洩を生じたものはなかった。
上部絶縁板の長辺の側面中央部の１４ｍｍのみに突起部が設けた点を除き、実施例１と同様に電池を作製して、実施例１と同様に電池パック２０個について落下試験を行ったところ、６００回の繰返し落下試験において亀裂、漏洩を生じたものはなかった。
上部絶縁板は中央部に径φ１ｍｍの貫通口を設けた厚さ０．４ｍｍの板状部を有し、縦３．５ｍｍ、横３２．２ｍｍの周縁部上部には幅０．５ｍｍ高さ１．０ｍｍの凸状部を設けたものと、中央部に径φ１ｍｍの貫通口を設けた厚さ０．３ｍｍの板状部を有し、縦３．５ｍｍ、横３２．２ｍｍの周縁部長辺の側面下部には高さ０．２ｍｍで先端部は外側に傾斜している突起部を設けたものとを組み合わせて使用した点を除き、実施例１と同様に電池を作製した。実施例１と同様に、電池パック２０個について落下試験を行ったところ、６００回の繰返し落下試験において亀裂、漏洩を生じたものはなかった。
（比較例）
上部絶縁板は中央部に径φ１ｍｍの貫通口を設けた厚さ０．４ｍｍの板状部を有し、縦３．５ｍｍ、横３２．２ｍｍの周縁部上部には幅０．５ｍｍ高さ１．０ｍｍの凸状部を設けたものを使用した点を除き、実施例１と同様に電池を作製して、実施例１と同様に電池パック２０個について落下試験を行ったところ、繰返し落下試験１００回から１５０回の間に２０個とも亀裂、漏洩を生じた。
本発明の密閉型電池は、電池要素と蓋体間の上部絶縁板の電池要素側周面に突起を設けたものであるので、落下衝撃を受けた場合にも電池要素周辺部が上部絶縁板の周囲に入り込むことがなく、缶と蓋体との溶接部に亀裂を生じることなく高度の耐久性が要求される密閉型電池として利用できる。
本発明の密閉型電池の一実施例を説明する図。図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ線の断面図、図１（ｃ）は図１（ｂ）における上部絶縁板部分を示す図、図１（ｄ）は上部絶縁板の上面図。 本発明の密閉型電池の他の実施例の説明図。図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ線の断面図、図２（ｃ）は図２（ｂ）における上部絶縁板部分を示す図、図２（ｄ）は上部絶縁板の上面図。 本発明の密閉型電池の第三の実施例の説明図。図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＡ−Ａ線の断面図、図３（ｃ）は図３（ｂ）における追加の上部絶縁板を含む上部絶縁板部分を示す図、図３（ｄ）は追加の上部絶縁板を含む上部絶縁板の上面図。 従来の密閉型電池を説明する図。図4（ａ)は上面図、図4（ｂ)は図４（ａ）におけるＡ−Ａ線の断面図。 従来の密閉型電池の落下試験後の状態を説明する図。図５（ａ)は上面図、図５（ｂ)は図５（ａ）におけるＡ−Ａ線の断面図。
符号の説明
１ 密閉型電池
２ 電池缶
３ 電池要素
４ 蓋体
５ 上部絶縁板
６ （上部絶縁板）突起部
３１ 電池要素端部
５１ 追加上部絶縁板

Claims (2)

  1. 電池缶の開口部よりセパレータを介して正極および負極を積層して巻回した電池要素を収納し前記開口部を蓋体にて封止してなる密封型電池において、前記電池要素と前記蓋体との間に電池要素側周辺部で電池缶内面に接する突起を設けた上部絶縁板を配設しており、前記上部絶縁板の周辺部の蓋体側に凸状部が設けられていることを特徴とする密閉型電池。
  2. 前記上部絶縁板は絶縁に供する部分と前記突起を有する部分とを上下に重ね合わせてなることを特徴とする請求項１に記載の密閉型電池。
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