JP7433124B2 - 端子付き電池及びその製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、端子付き電池及びその製造方法に関する。

一般的に、ボタン形電池などの扁平形電池は、平面部及び周壁部を有する外装缶と、平面部及び周壁部を有し、外装缶の開口を覆う封口缶とを備え、外装缶と封口缶との間に形成された内部空間に発電要素を収容した構成となっている。扁平形電池は、外部端子を接続することにより、電子機器及び回路基板等との導電接続がなされる。このような端子付きの電池として、以下のものが開示されている。

特開平２－１０９２５３号公報は、導体による底板と、円弧上の開口及び円弧の円周方向の切欠きを規定する縁を有する絶縁カバーと、底板を折り曲げることにより絶縁カバーを固定するとともに電池の底面に接触する負の電源端子を提供する立ち上がり片とを有するコイン型電池の収容装置を開示している。コイン型電池の収容装置は、立ち上がり片と切欠きに露出する電池の側面とにより１対の電源端子を提供することができる。

特開平２－１０９２５３号公報

しかしながら、コイン型電池の収容装置は、電子機器等に収容される電池を交換する際、収容装置を小型電子装置本体に着脱し、さらに、コイン型電池を収容装置に着脱しなければならない。すなわち、コイン型電池の収容装置は、電池の交換に手間が掛かる。

そこで、本開示は、扁平形電池の交換を容易に行うことができる端子付き電池及びその製造方法を提供することを課題とした。

上記課題を解決するために、本開示は次のように構成した。すなわち、本開示に係る端子付き電池は、平面部及び周壁部を有する外装缶と、外装缶の開口を覆い、平面部及び周壁部を有する封口缶と、外装缶と封口缶との間に配置される電極体とを有する扁平形電池と、扁平形電池を収容する絶縁ケースと、扁平形電池に接続される外部端子とを備えてよい。外装缶の周壁部は、封口缶の周壁部を覆うように外側に配されてよい。絶縁ケースは、外装缶の周壁部を露出させる第１開口部と、封口缶の平面部を露出させる第２開口部とを有してよい。外部端子は、平坦部と、平坦部から延びる先端部とを有してよい。平坦部は、封口缶の平面部に第２開口部を介して溶接されてよい。先端部は、絶縁ケースの外側で外装缶側に曲げられてよい。

好ましくは、絶縁ケースの第２開口部は、平面視で封口缶の平面部よりも面積が小さくてよい。

好ましくは、外部端子の平坦部は、前後左右方向への移動が規制されるように第２開口部に嵌合されて前記先端部の位置決めをしてよい。

好ましくは、扁平形電池は、略円柱形状であってよい。外装缶の周壁部は、第１開口部から平面視で弧状に露出してよい。外部端子の先端部は、弧状に露出した周壁部の最外部の接線近傍で、かつ、第１開口部から離れた位置で、絶縁ケースの外側で外装缶側に曲げられてよい。

本開示に係る端子付き電池の製造方法は、扁平形電池、絶縁ケース及び外部端子を準備する工程を含んでよい。絶縁ケースに前記扁平形電池を収容し、第１開口部から外装缶の周壁部封口缶の平面部を露出させ、第２開口部から封口缶の平面部を露出させる工程を含んでよい。平坦部を封口缶の平面部に第２開口部を介して溶接し、絶縁ケースの外側で外装缶側に曲げられた先端部の位置決めをする工程とを含んでよい。

本開示によれば、扁平形電池の交換を容易に行うことができる端子付き電池を得ることができる。

図１は、本実施形態に係る端子付き電池の構造を示す外観斜視図である。 図２は、図１に示す端子付き電池のＡ－Ａ’断面図である。 図３は、図１に示す端子付き電池の分解斜視図である。 図４は、図１に示す端子付き電池の底面図である。 図５は、図１に示す端子付き電池の平面図である。

以下、本開示の実施形態に係る端子付き電池１を図１～４を用いて具体的に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。

図１に示すように、端子付き電池１は、扁平形電池２、扁平形電池２を収容する絶縁ケース３及び扁平形電池２に接続される外部端子４を備えている。

扁平形電池２は、図２に示すように、外装缶２１と、外装缶２１の開口を覆う封口缶２２と、外装缶２１と封口缶２２との間に配置された電極体２３と、外装缶２１と封口缶２２との間を封止するガスケット２４とを備えている。

外装缶２１は、ステンレスなどの金属材料からなり、プレス成形によって有底筒状に形成されている。外装缶２１は、円形状の平面部２１１と、平面部２１１の外周から連続して形成される円筒状の周壁部２１２とを備えている。周壁部２１２は、縦断面視で、平面部２１１に対して略垂直に延びるように設けられている。

封口缶２２は、ステンレスなどの金属材料からなり、プレス成形によって有底円筒状に形成されている。封口缶２２は、円形状の平面部２２１と、平面部２２１の外周から連続して形成される円筒状の周壁部２２２とを備える。周壁部２２２は、縦断面視で、平面部２２１に対して略垂直に延びるように設けられている。

電極体２３は、発電要素として、正極材２３１と、負極材２３２と、正極材２３１及び負極材２３２の間に配置された電解質２３３とを備えている。正極材２３１は、正極活物質等を円柱状に成形した正極ペレットである。正極材２３１は、外装缶２１の平面部２１１の内面に隣接して配置されている。よって、外装缶２１は、正極缶（正極端子）として機能する。負極材２３２は、負極活物質を円柱状に成形した負極ペレットである。負極材２３２は、封口缶２２の平面部２２１の内面に隣接して配置されている。よって、封口缶２２は、負極缶として機能する。電解質２３３は、セパレータ（図示せず）の空孔内に保持された電解液であってもよく、固体電解質やポリマー電解質であってもよい。電解質２３３は、セパレータに保持された状態で、或いは、それ単独で正極材２３１と負極材２３２との間に配置されている。すなわち、扁平形電池２は、非水電解質電池又は全固体電池等であってもよく、また、一次電池又は二次電池であってもよく、その構成は限定されない。

外装缶２１と封口缶２２とは、電極体２３を内部空間に収容したのち、外装缶２１の周壁部２１２と封口缶２２の周壁部２２２との間にガスケット２４を介してカシメられる。具体的には、外装缶２１と封口缶２２とは、外装缶２１と封口缶２２の互いの開口を対向させ、外装缶２１の周壁部２１２の内側に封口缶２２の周壁部２２２を挿入したのち、周壁部２１２と周壁部２２２との間にガスケット２４を介してカシメられる。これにより、外装缶２１と封口缶２２によって形成された内部空間は、密閉状態となる。

なお、扁平形電池２の形状は、略円柱形状に限定されるものではなく、略多角柱形状や略楕円柱形状等であってもよい。

絶縁ケース３は、図３に示すように、略円筒形状に形成されており、その内部に略円柱形状の扁平形電池２を収容している。絶縁ケース３の内部空間の形状は、扁平形電池２の外形状と略同じか僅かに大きい。絶縁ケース３は、例えば、樹脂製である。絶縁ケース３は、図３及び４に示すように、扁平形電池２を収容するための開口部３１を有している。絶縁ケース３は、扁平形電池２を収容した状態で、外装缶２１の少なくとも一部を露出させる開口部３２と、封口缶２２の少なくとも一部を露出させる開口部３３とを有している。なお、絶縁ケース３の内部空間の形状は、扁平形電池２の種々の形状に応じて扁平形電池２を収容できれば、これに限定されるものではない。

開口部３１は、略円筒形状の絶縁ケース３の下方に開口形成されている。開口部３１は、絶縁ケース３の下方全体を開口させている。すなわち、開口部３１は底面視で円形状であり、図４に示すように、外装缶２１の平面部２１１を露出させている。開口部３１は、絶縁ケース３の下方から扁平形電池２を収容できればよく、開口の形状や大きさは限定されない。扁平形電池２は、封口缶２２の平面部２２１側から開口部３１を通じて絶縁ケース３に収容される。また、絶縁ケース３に扁平形電池２を収容したのちに、開口部３１を閉じる蓋（図示せず）を設けてもよい。ただし、蓋を設けない場合であっても、後述するように、扁平形電池２と外部端子４とが開口部３３を介して溶接されるため、開口部３１から扁平形電池２が脱落することはない。

開口部３２は、図３に示すように、絶縁ケース３の周側面に開口形成されている。開口部３２は、外装缶２１の周壁部２１２を露出させる。開口部３２は、絶縁ケース３の周方向の一部を開口させている。また、開口部３２の下方は、開口部３１と連通している。露出した外装缶２１の周壁部２１２は、端子付き電池１を電子機器等に収容すると、絶縁ケース３の周側面に対向して配置される電子機器等の一方の接触子（図示せず。）に電気的に接続される。開口部３２は、開口部３１と連通しなくてもよく、開口の幅や高さは特に限定されず、電子機器等の一方の接触子に接続できるように外装缶２１の周壁部２１２を露出できればよい。なお、本実施形態では、外装缶２１は正極缶として機能している。したがって、一方の接触子は、正極側の接触子として機能している。

開口部３３は、絶縁ケース３の上面に開口形成されている。平面視で開口部３３の面積は、封口缶２２の平面部２２１の面積よりも小さい。すなわち、開口部３３は、封口缶２２の平面部２２１の一部を露出させている。開口部３３は、後述する外部端子４の平坦部４１を嵌合させる。開口部３３は、平面視で略円形状の開口を有している。

開口部３３は、開口面に沿って延びる２つの係止孔３３１を有している。各々の係止孔３３１は、開口部３３の中央の円形開口から外方に向かって延び、平面視で略四角形状に形成されている。係止孔３３１は、外部端子４の平坦部４１に形成された２つの係止片４１１を係止し、外部端子４の前後左右方向への移動を規制する。なお、図１に示すように、本明細書において、前後左右方向の前方向（Ｆ）とは開口部３２と先端部４２とを設けた方向とし、後方向（Ｂ）とは、前方向（Ｆ）とは反対側の方向とし、右方向（Ｒ）とは前方向（Ｆ）を向いてその右側（図示左側）の方向とし、左方向（Ｌ）とは右方向（Ｒ）とは反対側の方向とする。また、平坦部４１の前後左右方向への移動のうち、左右方向への移動は、平坦部４１の主面に直交する線を軸として左右方向へ水平に回転する移動を含む。

開口部３３のうち係止孔３３１は、係止孔３３１の開口下端を塞ぐ開口底部３３２を有している。開口底部３３２は、係止片４１１の下面を支持するようになっている。なお、開口底部３３２は、係止孔３３１だけでなく、開口部３３の開口下端から径方向で内方に延びるフランジ状に形成されてもよい。その場合、開口底部３３２は、外部端子４の平坦部４１の下面の一部を載置することができる。

また、絶縁ケース３は、図３に示すように、平面視において、外部端子４の先端部を支持するために突出して設けられてた支持部３４を有している。支持部３４は、後述する外部端子４の先端部４２を支持する。支持部３４は、外部端子４の先端部４２の位置決めをするように先端部４２を嵌合可能に形成された溝部３４１を有している。溝部３４１は、開口部３２から外方に延び、曲げられた先端部４２に沿うように絶縁ケース３の側面まで形成されている。

外部端子４は、図３に示すように、平坦部４１と、平坦部４１から延びる先端部４２とを有する。平坦部４１は、前後左右方向への移動が規制されるように絶縁ケース３の開口部３２に嵌合されている。すなわち、平坦部４１は、封口缶２２の平面部２２１の面積よりも小さく、平面視で開口部３３に嵌合可能な形状で形成されている。このように平坦部４１を比較的小さくすることにより、端子付き電池１を小型化できる。言い換えれば、電子機器等において端子付き電池１を収容するためのスペースを小さくし、電子機器等を小型化できる。

具体的には、平坦部４１は、平坦部４１に沿って延びる２つの係止片４１１を有している。各々の係止片４１１は、開口部３２の係止孔３３１と平面視で略同じ形状をしている。２つの係止片４１１は各々、係止孔３３１に嵌合され、外部端子４の前後左右方向への移動を規制する。２つの係止片４１１は、図５に示すように、略９０°の角度θで位置ズレし、開口部３３のうち平面視で先端部４２に対向するように配置されている。このように２つの係止片４１１によって平坦部４１の位置決めすることにより、外部端子４の先端部４２の位置決めが容易になる。なお、先端部４２の位置決めをできれば、係止片４１１は、１つでもよいし２つ以上でもよく、係止片４１１の平面視形状も、係止孔３３１と略同じである必要はなく限定されるものではない。

平坦部４１は、開口部３３を介して露出した封口缶２２の平面部２２１に溶接されている。これにより、外部端子４は、位置決めされた状態で、扁平形電池２に固定される。このように、外部端子４の平坦部４１を開口部３３に嵌合させることにより、外部端子４を容易に位置決めして扁平形電池２に固定させることができる。なお、封口缶２２から外部端子４へと導電できれば、その固定方法は、溶接に限られるものではない。

平坦部４１は、封口缶２２の平面部２２１に溶接できるように、開口底部３３２に囲まれた開口に向かって一部湾曲させてもよい。すなわち、平坦部４１は、必ずしも平坦である必要はなく、種々の凹凸形状を含んでもよい。本実施形態では、図３に示すように、平坦部４１の中央は、下方に突出する平面視円形状の凸部４１２が形成されている。平坦部４１の凸部４１２は、封口缶２２の平面部２２１への溶接（接続）を容易にする。

先端部４２は、絶縁ケース３の周側面に対向して配置される電子機器等の他方の接触子に電気的に接続される。先端部４２は、平坦部４１から延び、図３に示すように、絶縁ケース３の外側で外装缶２１側に曲げられている。具体的に、先端部４２は、図５に示すように、露出した周壁部２１２の最外部Ｐの接線Ｔ近傍で、かつ、開口部３２から離れた状態で、外装缶２１側（図３中の下方）に曲げられている。これにより、電子機器等の一方の接触子と他方の接触子とが同じ面にある場合に、外装缶２１の周壁部２１２の周側面及び一方の接触子、並びに、先端部４２及び他方の接触子とを接続し易くできる。また、折り曲げられた先端部４２の表面は、接線Ｔに沿う面とするのがよい。これにより、電子機器等の一方の識別子及び他方の識別子の各々との接続がより容易になる。なお、本実施形態において、封口缶２２は負極缶として機能している。したがって、外部端子４は、負極端子として機能している。他方の接触子は、負極側の接触子として機能している。

絶縁ケース３の周側面の一部は、負極端子として機能する外部端子４と正極缶（正極端子）として機能する外装缶２１の周壁部２１２との間に配置されている。すなわち、先端部４２は、絶縁ケース３の周側面の外側に配置されている。このように、絶縁ケース３は、外装缶２１の周壁部２１２と外部端子４の先端部４２とを絶縁している。

先端部４２は、図３及び５に示すように、絶縁ケース３の溝部３４１に嵌合される。先端部４２は、溝部３４１によって位置決めされている。ただし、上述の通り、外部端子４平坦部４１を開口部３２に嵌合させることによって先端部４２を位置決めできれば、溝部３４１を設けなくてもよい。

なお、開口部３３と平坦部４１とによる先端部４２の位置決めは、平坦部４１を封口缶２２の平面部２２１に溶接する際の、溶接位置の位置決めにも寄与している。

このように、端子付き電池１は、扁平形電池２と外部端子４とを絶縁ケース３を介して溶接した１つのユニットとして構成されている。そのため、端子付き電池１を電子機器等に着脱すればよいため、電子機器等への電池の交換が容易になる。また、上述の通り、絶縁ケース３の開口部３３は、平面視で封口缶２２の平面部２２１よりも面積が小さい。また、開口部３３は、平面視で外部端子４よりも面積が小さい。そのため、開口部３３を介して外部端子４の平坦部４１を平面部２２１に溶接すると、絶縁ケース３の上面は、扁平形電池２と外部端子４との間で固定される。これにより、扁平形電池２は、絶縁ケース３の開口部３１から脱落することを抑制される。
（変形例）

上記の実施形態では、開口部３３に開口底部３３２を設けたが、開口部３３全体を開口させてもよい。また、先端部４２と外装缶２１とを絶縁できれば、溝部３４１を含む支持部３４の一部を開口させてもよい。

また、図１に示すように、外部端子４の平坦部４１を開口部３３に嵌合した際、平坦部４１の外周端と開口部３３の内周端との間に隙間を、すなわち、開口部３３内に遊び（図示せず。）を設けてもよい。このように、開口部３３内に遊びを設けることにより、平坦部４１を開口部３３に嵌め込み易くなり、また、封口缶２２の平面部２２１から外部端子４を容易に取り外すことができる。

平坦部４１の平面視形状と開口部３３の平面視形状とは、開口部３３に平坦部４１を嵌合した状態で、開口部３３の開口面内での平坦部４１の移動を規制できれば、種々変更することができる。すなわち、平坦部４１の平面視形状は、開口部３３の平面視形状に沿うとは限られない。例えば、平坦部４１を略三角形状で形成し、開口部３３を略円形状等で形成した場合であっても、略三角形の頂点又はいずれかの辺が開口部３３の内周端に当接することにより、先端部４２の位置決めがされた状態で平坦部４１の移動が規制されればよい。逆に、溝部３４１によって先端部４２の位置決めをできる場合は、平坦部４１において先端部４２の位置決めをしなくてもよい。

上記の実施形態では、周壁部２１２の接線に沿う位置近傍で先端部４２を外装缶２１側に曲げたが、電子機器等の一方の接触子の位置及び他方の接触子の位置に応じて、開口部３２の位置及び先端部４２を曲げる位置は、種々変更することができる。例えば、一方の接触子と他方の接触子とが対向して配置されている場合、開口部３２が形成された絶縁ケース３の周側面とは反対側の周側面に沿って先端部４２を曲げるようにしてもよい。

また、外装缶２１側に負極材２３２を配置し、封口缶２２側に正極材２３１を配置してもよい。この場合、外装缶２１が負極缶（負極端子）として機能し、封口缶２２が正極缶として機能し、外部端子４が正極端子として機能する。

以上、実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

次に、端子付き電池１の製造方法について、図３を用いて具体的に説明する。

まず、扁平形電池２を開口部３１から挿入して絶縁ケース３に収容する。この状態で、開口部３２は、扁平形電池２の外装缶２１の周壁部２１２の一部を露出させている。また、開口部３３は、封口缶２２の平面部２２１の一部を露出させている。

次に、開口部３３に外部端子４の平坦部４１を嵌め込み、また、先端部４２を溝部３４１に嵌め込んで位置決めし、外部端子４の平坦部４１を封口缶２２の平面部２２１に溶接する。この際、外部端子４の先端部４２は、絶縁ケース３の外側で外装缶２１側に曲げられている。

このように、端子付き電池１の製造方法によれば、電子機器等への交換が容易な端子付き電池１を効率よく得ることができる。

１ 端子付き電池
２ 扁平形電池、２１ 外装缶、２２ 封口缶、２３ 電極体
３ 絶縁ケース、３１ 開口部、３２ 開口部、３３ 開口部
４ 外部端子、４１ 平坦部、４２ 先端部
Ｔ 接線、Ｐ 最外部

Claims (5)

1. 平面部及び周壁部を有する外装缶と、該外装缶の開口を覆い、平面部及び周壁部を有する封口缶と、前記外装缶と前記封口缶との間に配置される電極体とを有する扁平形電池と、
   前記扁平形電池を収容する絶縁ケースと、
   前記扁平形電池に接続される外部端子とを備え、
   前記外装缶の周壁部は、前記封口缶の周壁部を覆うように外側に配され、
   前記絶縁ケースは、前記外装缶の周壁部を露出させる第１開口部と、前記封口缶の平面部を露出させる第２開口部とを有し
   前記外部端子は、平坦部と、該平坦部から延びる先端部とを有し、
   前記平坦部は、前記封口缶の平面部に前記第２開口部を介して溶接され、
   前記先端部は、前記絶縁ケースの外側で前記外装缶側に曲げられている、端子付き電池。
2. 請求項１に記載の端子付き電池であって、
   前記絶縁ケースの第２開口部は、平面視で前記封口缶の平面部よりも面積が小さい、端子付き電池。
3. 請求項１又は２に記載の端子付き電池であって、
   前記外部端子の平坦部は、前後左右方向への移動が規制されるように前記第２開口部に嵌合されて前記先端部の位置決めをしている、端子付き電池。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の端子付き電池であって、
   前記扁平形電池は、略円柱形状であり、
   前記外装缶の周壁部は、前記第１開口部から平面視で弧状に露出しており、
   前記外部端子の先端部は、前記露出した周壁部の最外部の接線近傍で、かつ、前記第１開口部から離れた位置で、前記外装缶側に曲げられている、端子付き電池。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の端子付き電池の製造方法であって、
   前記扁平形電池、前記絶縁ケース及び前記外部端子を準備する工程と、
   前記絶縁ケースに前記扁平形電池を収容し、前記第１開口部から外装缶の周壁部を露出させ、前記第２開口部から封口缶の平面部を露出させる工程と、
   前記平坦部を前記封口缶の平面部に前記第２開口部を介して溶接し、前記絶縁ケースの外側で前記外装缶側に曲げられた前記先端部の位置決めをする工程とを含む、端子付き電池の製造方法。

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