JP5457690B2

JP5457690B2 - 電池

Info

Publication number: JP5457690B2
Application number: JP2009031596A
Authority: JP
Inventors: 和昭浦野
Original assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Current assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2029-02-13
Also published as: JP2010186705A

Description

本発明は、電気接続用のリードを溶接するための端子板を備えた電池に関する。

近年、携帯電話やモバイル機器等の小型軽量の電子機器が普及している。これらの電子機器に用いる電池として、角型の密閉型電池が知られている。図８に従来の密閉型電池の一例の斜視図を示している。密閉型電池１００は、電極体（図示せず）を内蔵した有底筒状の外装缶１０１の開口を封口体１０２で封止したものである。封口体１０２には、負極端子１０３及び端子板１０４が取り付けられている。端子板１０４は電解液の注液孔を封止するものである。

図９は、図８のＤＤ線における断面図である。下記特許文献１には、図９と同様の構成の端子板が記載されている。端子板１０４は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されたアルミニウム板１０５と、ニッケル又はニッケル合金で形成したニッケル板１０６とを圧着して積層したものである。アルミニウム板１０５は凸部１０７を形成しており、凸部１０７を封口体１０２の注液孔１０８に挿入している。

端子板１０４は、アルミニウム板１０５を封口体１０２に溶接することにより、封口体１０２に接合している。このことにより、アルミニウム板１０５の全周には溶接部１０９が形成されている。

この構成では、端子板１０４は正極端子としても用いることができ、ニッケル板１０６に、電池と機器とを接続するためのニッケル又はニッケル合金の層を有する板状の電気接続用のリードを溶接することができる。

この場合、アルミニウム板１０５と封口体１０２とは同種金属であり、かつニッケル板１０６と電気接続用のリードプレートとは同種金属であり、それぞれ溶接性が良好である。

端子板１０４の製造には、アルミニウム層とニッケル層とを上下に接合したクラッド板を用いる。このクラッド板から略四角形状の板を打ち抜く。この板に対してプレス加工機で鍛造を行うことにより、図９の形状に成形する。

特開２００７−３１７５７７号公報

しかしながら、前記のような端子板１０４は、図９に示したようにアルミニウム板１０５の端面は、ニッケル板１０６の端面より外側に延出している。このような形状を成形するには、前記のようにプレス加工機による鍛造が必要となり、しかもこの加工は容易ではなかった。

一方、アルミニウム板１０５の端面をニッケル板１０６の端面より外側に延出させる加工を省いた場合は、端子板１０４を封口体１０２に溶接する際には、ニッケル板１０６上から溶接することになる。

この溶接では、アルミニウム板１０５を直接封口体１０２に溶接する場合と比べ溶接強度が弱くなり、端子板１０４が剥がれ易くなってしまう。

本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、端子板の成形が容易であり、かつ端子板と電池本体との溶接性及び端子板とリードとの溶接性のいずれもが良好である電池を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の電池は、電池本体に端子板を溶接により接合した電池であって、前記端子板は、複数の金属板を積層したものであり、かつ電気接続用のリードを溶接するための端子板であり、前記電池本体は表面に凹部を形成しており、前記端子板は、前記端子板と前記電池本体との段差が無い状態で前記凹部に埋設した部分があり、前記複数の金属板は、前記電池本体と同種金属の金属板と、前記リードと同種金属の金属板とを含んでおり、前記電池本体と同種金属の金属板と、前記リードと同種金属の金属板とは、互いに異種の金属からなり、且つ、前記電池本体と同種金属の金属板と、前記リードと同種金属の金属板とは、平面から見て同じ大きさを有し、前記端子板の前記リードと同種金属の金属板が前記リードと溶接されており、前記端子板の前記凹部に埋設した部分において、前記電池本体と同種金属の金属板が前記電池本体の表面側になるように前記端子板が配置され、且つ、前記端子板の前記凹部に埋設した部分において、前記端子板の前記電池本体と同種金属の金属板が前記電池本体と溶接されていることを特徴とする。

本発明によれば、端子板の成形が容易であり、かつ端子板と電池本体との溶接性及び端子板とリードとの溶接性のいずれもが良好になる。

本発明の一実施の形態に係る密閉型電池１の斜視図。図１の凹部６に端子板９を埋設させた状態を示す要部拡大図。図２のＡＡ線における断面図。本発明の一実施の形態において、端子板９を封口体４に溶接した状態を示す要部拡大図。図４のＣＣ線における断面図。本発明の一実施の形態において、端子板９の一部を折り曲げた状態を示す要部拡大図。本発明の一実施の形態の別の例において、端子板９近傍を示す要部拡大図。従来の密閉型電池の一例を示す斜視図。図８のＤＤ線における断面図。

本発明の電池によれば、端子板は電池本体に形成した凹部に埋設した部分があるので、この部分では端子板と電池本体との段差を無くすことができる。また、端子板には、電池本体と同種金属の金属板を含んでいる。この同種金属の金属板が電池本体の表面側になるように、端子板を配置しておけば、端子板と電池本体との段差が無い状態で、同種金属同士を溶接できるので、端子板と電池本体との溶接性は良好である。

一方、端子板には端子板に接続するリードと同種金属の金属板を含んでいる。前記のように、端子板を電池本体に溶接した状態で、端子板を折り曲げれば、リードと同種金属の金属板を露出させることができる。この場合、リードと同種金属の金属板にリードを重ね合わせた状態で、同種金属同士を溶接できるので、端子板とリードとの溶接性は良好である。

さらに、端子板は一方の金属板を他方の金属板から延出させるような特殊な加工は不要であり、成形は容易である。

すなわち、本発明の電池によれば、端子板の成形が容易であり、かつ端子板と電池本体との溶接性及び端子板とリードとの溶接性のいずれもが良好になることになる。

なお、本実施の形態において、同種金属とは、主成分の元素が同一の金属材料のことである。

前記本発明の電池によれば、前記凹部と前記端子板との継ぎ目部において、前記端子板における前記電池本体と同種金属の金属板を前記電池本体に溶接していることが好ましい。前記の通り、端子板と電池本体との段差を無くし、同種金属同士を溶接することができるので、凹部と端子板との継ぎ目部において溶接をすることにより、端子板と電池本体との溶接性は良好になる。

また、前記端子板の一部を折り曲げて、前記端子板における前記リードと同種金属の金属板を露出させていることが好ましい。この構成によれば、端子板にリードを重ね合わせ易くなるとともに、同種金属同士を溶接し易くなる。

また、前記端子板の一部を立設させていることが好ましい。この構成によっても、端子板にリードを重ね合わせ易くなる。

また、前記端子板の一部を折り返していることが好ましい。この構成によっても、端子板にリードを重ね合わせ易くなる。

また、前記電池本体は、外装缶の開口を封口体で封口して形成しており、前記封口体に前記凹部を形成していることが好ましい。この構成は、電池本体が角形の例えば角形リチウムイオン電池に適している。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下の実施の形態は密閉型電池の例であり、より具体的には、例えば角形リチウムイオン電池であり、携帯電話やモバイル機器等に用いられる。

図１は、本発明の一実施の形態に係る密閉型電池１の斜視図を示している。密閉型電池１は、外装缶３の開口を封口体４で封口して電池本体２を形成している。外装缶３は、上端に略矩形状の開口を形成した有底筒状体である。外装缶３は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金の薄板を深絞り加工して形成する。外装缶３内には電極体を内蔵している。

外装缶３と封口体４との継ぎ目部５を、全周に亘りシーム溶接している。このことにより、外装缶３の開口は封口体４で塞がれている。封口体４は、裏面において正極集電リード（図示せず）に接続されており、封口体４は、正極電位に帯電する。封口体４は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金の薄板をプレス成形した横長状部材である。

封口体４には、凹部６を形成しており、凹部６には注液孔７を形成している。凹部６は、後に説明する端子板９の接合部分である。注液孔７は、電解液を外装缶３内に注入するための孔である。

封口体４には、絶縁体１３を介して負極端子１４が取り付けられている。負極端子１４は、封口体４の裏面において、リード体（図示せず）を介して負極集電リード（図示せず）に接続されている。このことにより、封口体４は、負極電位に帯電する。

封口体４を外装缶３に溶接した後に、注液孔７から外装缶３内に電解液を注入する。この後、注液孔７を封止栓８で塞ぐことになる。

端子板９は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されたアルミニウム板１０と、ニッケル又はニッケル合金で形成したニッケル板１１とを圧着して積層したものである。

端子板９は、例えば次のように作製される。まず、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる板材と、ニッケル又はニッケル合金からなる板材とを上下に合わせた状態で、それらを熱間圧延や鍛接などで互いに圧着する。このことにより、アルミニウム層とニッケル層とを上下に接合したクラッド板が作製できる。

次いで、前記のクラッド板から略四角形状の板を打ち抜く。この板に対してプレス成形機で、図１に示した段差１２を形成する。このことにより、端子板９は段差１２を境にして、下段部９ａと上段部９ｂとが形成されることになる。

図２は、凹部６に、端子板９を埋設させた状態を示す要部拡大図である。図３は、図２のＡＡ線における断面図を示している。図３に示したように、注液孔７は封止栓８で封止している。端子板９の下段部９ａは凹部６に埋設している。端子板９の上段部９ｂは封口体４の表面上にある。

図３において、アルミニウム板１０、ニッケル板１１及び封口体４の板厚範囲の一例として、０．２−０．３ｍｍ（アルミニウム板１０）、０．０５−０．１ｍｍ（ニッケル板１１）、０．５−０．８ｍｍ（封口体３）が挙げられる。例えば、アルミニウム板１０を０．３ｍｍ、ニッケル板１１を０．１ｍｍ、封口体４を０．８ｍｍとすれば、凹部６の深さは０．４ｍｍとなる。この場合、封口体３の凹部６の下部に０．４ｍｍの板厚が残ることになる。

図４は、端子板９を封口体４に溶接した状態を示す要部拡大図である。本図は図２のＢ部の拡大図に相当する。図２に示した端子板９と凹部６との継ぎ目部１５において、端子板９を封口体４に溶接している。このことにより、図４に示したように溶接部１６を形成している。この溶接には例えばレーザ溶接が用いられる。

図５は、図４のＣＣ線における断面図を示している。本図に示したように、溶接部１６は、端子板９のアルミニウム板１０と、封口体４とを接合している。封口体４をアルミニウム又はアルミニウム合金で形成した場合、アルミニウム板１０と封口体４とは、同種金属であり溶接性が良好である。

さらに、端子板９は凹部６に埋設しているので、アルミニウム板１０と封口体４との間の段差を小さくすることができる。図５の例では、アルミニウム板１０の表面と封口体４の表面とが同一平面上にあり、アルミニウム板１０と封口体３との間の段差を無くしている。このことによっても、アルミニウム板１０と封口体４との溶接性が良好になる。

図４のように、端子板９を封口体４に溶接した状態で、電池として使用することもできる。一方、携帯電話やモバイル機器等に用いる電池は、過充電・過電流・過放電等を防止する保護回路を搭載した電池パックとして用いるのが通常である。

このような電池パックとして、例えば樹脂製カバー内に保護回路を含む各種付属部品を収納し、樹脂製カバーを機械的係合やねじ締付けにより、電池本体１（図１、２）の上部に固定したものがある。また、樹脂成形により保護回路を被覆するとともに、この被覆部材を電池本体１（図１、２）に一体成形した電池パックもある。

これらの電池パックにおいては、正極端子板である端子板９（図４）には、保護回路（図示せず）に接続するリードを溶接し、負極端子１４（図１、２）には、例えば保護素子を溶接する。本実施の形態によれば、端子板９とリードとの溶接性は良好である。このことについて、図６、７を参照しながら説明する。

図６は、端子板９の一部を折り曲げた状態を示す要部拡大図である。図４に示したように、端子板９の上段部９ｂは、封口体４へは溶接していない。このため、上段部９ｂは、図６のように折り曲げて立設させることが可能である。

図６に示したように、上段部９ｂを立設させたことにより、ニッケル板１１も立設状態になっている。このことにより、板状のリード２０をニッケル板１１に重ね合わせることが可能になる。この状態では、リード２０をニッケル板１１に抵抗溶接することが可能である。リード２０は、例えば保護回路（図示せず）に接続するリードである。

電気接続用のリードは、通常ニッケル又はニッケル合金の層を有している。このような材料で形成したリードをリード２０として用いた場合、ニッケル板１１とリード２０とは同種金属であり、溶接性は良好である。

以上のように、本実施の形態によれば、端子板９と封口体４との溶接性は良好あり、かつ端子板９とリード２０との溶接性も良好である。しかも、本実施の形態に係る端子板９は、図８、９に示した端子板１０４のように、アルミニウム板１０５の端面を、ニッケル板１０６の端面より外側に延出させる加工は不要である。

図７は、本実施の形態の別の例において、端子板９の近傍を示す要部拡大図である。図７の状態は、図４の状態から端子板９の上段部９ｂを折り返し、上段部９ｂと下段部９ｂとを重ね合わせた状態である。このことにより、端子板９の裏面側にあったニッケル板１１が、端子板９の表面側に現れている。

図７に示した状態では、板状のリード２０をニッケル板１１に重ね合わせることが可能である。両者を重ね合わせた状態では、リード２０をニッケル板１１に抵抗溶接することが可能である。リード２０としてニッケル又はニッケル合金で形成したものを用いれば、リード２０とニッケル板１１ととは同種金属であり、溶接性が良好である。したがって、図７の構成においても、図６の構成と同様の効果が得られることになる。

次に、本実施の形態に係る端子板９は、図９に示した端子板１０４のように、凸部１０７を備えていない。このため、図１、３に示したように、注液口７を塞ぐ栓８が別途必要になる。この構成は、端子板９を凹部６に埋設させる工程とは別に、注液口７を栓８で塞ぐ工程が必要になる。

しかしながら、このことにより製造上の利点も生じることになる。具体的には、図１のように注液口７を栓８で塞いた状態の電池本体１は、凹部６に図２に示したように端子板９を取り付けてもよく、凹部６には端子板９を取り付けず、端子板９に相当する部品を凹部６とは別の位置に取り付けてもよい。注液口７は栓８で塞がれているので、凹部６に端子板９を取り付けない場合は、凹部６はそのままの状態としておけばよい。

したがって、図１のように注液口７を栓８で塞いた状態の電池本体１は、端子板９が必要な仕様と端子板９が不要な仕様との双方に使用することができ、電池本体１の使い分けが不要になる。このため、図１のように注液口７を栓８で塞いた状態の電池本体１は、汎用性のある完成した素電池として、取り扱うことができる。

なお、本実施の形態では、図１に示したように、凹部６に注液口７を形成した例で説明したが、注液口７は凹部６とは別の位置に設けてもよい。例えば、凹部６と負極端子１４との間の封口板４に注液口７を設けてもよい。

また、金属板の材料は、電池本体やリードの材料に合わせて変更すればよく、例えば、ニッケル板１１に代えて、ステンレス板や鋼板を用いることができる。

また、端子板９は、電池本体と同種金属の金属板と、リードと同種金属の金属板とを含んでいればよく、２層に限るものではなく、３層以上であってもよい。

また、本実施の形態では、電池は角形の密閉型電池の例で説明したが、これに限るものではなく、本発明は端子を接合する電池であれば適用可能である。

以上のように、本発明の電池は、端子板の成形が容易であり、かつ端子板と電池本体との溶接性及び端子板とリードとの溶接性のいずれもが良好であるので、本発明は例えば、携帯電話やモバイル機器に用いる密閉型電池として有用である。

１電池
２電池本体
３外装缶
４封口体
６凹部
９端子板
１０アルミニウム板
１１ニッケル板
１５継ぎ目部
１６溶接部
２０リード

Claims

電池本体に端子板を溶接により接合した電池であって、
前記端子板は、複数の金属板を積層したものであり、かつ電気接続用のリードを溶接するための端子板であり、
前記電池本体は表面に凹部を形成しており、
前記端子板は、前記端子板と前記電池本体との段差が無い状態で前記凹部に埋設した部分があり、
前記複数の金属板は、前記電池本体と同種金属の金属板と、前記リードと同種金属の金属板とを含んでおり、
前記電池本体と同種金属の金属板と、前記リードと同種金属の金属板とは、互いに異種の金属からなり、且つ、前記電池本体と同種金属の金属板と、前記リードと同種金属の金属板とは、平面から見て同じ大きさを有し、
前記端子板の前記リードと同種金属の金属板が前記リードと溶接されており、
前記端子板の前記凹部に埋設した部分において、前記電池本体と同種金属の金属板が前記電池本体の表面側になるように前記端子板が配置され、且つ、前記端子板の前記凹部に埋設した部分において、前記端子板の前記電池本体と同種金属の金属板が前記電池本体と溶接されていることを特徴とする電池。
前記凹部と前記端子板との継ぎ目部において、前記端子板における前記電池本体と同種金属の金属板を前記電池本体に溶接している請求項１に記載の電池。
前記端子板の一部を折り曲げて、前記端子板における前記リードと同種金属の金属板を露出させている請求項１又は２に記載の電池。
前記端子板の一部を立設させている請求項１から３のいずれかに記載の電池。
前記端子板の一部を折り返している請求項１から３のいずれかに記載の電池。
前記電池本体は、外装缶の開口を封口体で封口して形成しており、前記封口体に前記凹部を形成している請求項１から５のいずれかの記載の電池。