JPH11111326A - 電 池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正極側シート部材と負極側シート部材とをセ
パレーターを介して重ね合わせ、筒状に巻取った巻取素
子を有する電池の製造時の歩留まりの向上を図る。 【解決手段】 正極側シート部材２と負極側シート部材
４とをセパレーター６を介して重ね合わせ、筒状に巻取
った巻取素子７の中心部から突設された正極リード３に
変形防止手段としての突条８をその基端部に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、新規な電池に関す
る。詳しくは、正極側シート部材と負極側シート部材と
をセパレーターを介して重ね合わせ、筒状に巻取った巻
取素子を筒状をしたケース体に封入した電池の製造にお
いて、各部品の寸法公差や組立誤差などにより生ずる製
品不良を回避し、歩留まりを向上させる技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】電池、例えば、リチウムイオン２次電池
ａは、正極側シート部材ｂと負極側シート部材ｃとをセ
パレーターｄを介して重ね合わせ、筒状に巻取った巻取
素子ｅを一端が閉塞された筒状のケース体ｆに封入した
構造をした電池であり、巻取素子ｅの中心部において正
極側シート部材ｂに正極リードｇが、また、巻取素子ｅ
の外周部において負極側シート部材ｃに負極リードｈが
それぞれ溶着されている（図１４参照）。

【０００３】正極リードｇは板片状をした金属材料から
なり、正極側シート部材ｂの巻取素子ｅの中心部になる
位置に予め溶着され、負極リードｈは正極リードｇとほ
ゞ同一形状をした板片状をした金属材料からなり、負極
側シート部材ｃの巻取素子ｅの外周部になる位置に予め
溶着されている。

【０００４】そして、正極側シート部材ｂと負極側シー
ト部材ｃとをセパレーターｄを介して巻取ったとき、そ
の巻取素子ｅの中心部から正極リードｇが、その外周部
から負極リードｈがそれぞれ突出された状態となるよう
になっている。図１６は、正極リードｇが巻取素子ｅか
ら突出した状態を示す斜視図である。

【０００５】このような巻取素子ｅは、その負極リード
ｈ側の端面に円環状のインシュレータ（ボトムインシュ
レータ）ｉを載置して負極リードｈが折り曲げられた
後、該負極リードｈが閉塞端側に位置するように上記ケ
ース体ｆに挿入され、負極リードｈとケース体ｆの閉塞
端の内壁とが溶接される。これにより、ケース体ｆの閉
塞側の端面が負極端子とされる。

【０００６】また、電池ａの正極側には、正極リードｇ
に円環状のインシュレータ（トップインシュレータ）ｊ
を外嵌して巻取素子ｅの正極リードｇ側の端面に載置し
た後、中心孔が形成されたガスケットｋを正極リードｇ
に外嵌し、更に、安全弁ｌを正極リードｇに溶接及び溶
着する。ガスケットｋはケース体ｆの開口端を塞いだと
きにケース体ｆ内の空間を密閉するためのものであり、
ガスケットｋの一方の面には凹部ｍが形成されており、
該凹部ｍの内径が安全弁ｌの外径とほゞ同じか又は稍大
きく形成されている。また、安全弁ｌは電池ａの内部に
ガスが発生したときに、そのガス抜きを行うためのもの
である。

【０００７】正極リードｇに溶着及び溶接された安全弁
ｌは正極リードｇを折り曲げた後、ケース体ｆに接触し
ないようにガスケットｋの凹部ｍに載置される。図１５
は、リチウムイオン２次電池ａを分解して示す斜視図で
ある。

【０００８】尚、図示は省略したが、安全弁ｌが取着さ
れた後は、正極端子となる凸部を有するカバー体を安全
弁ｌに面接触させ、絶縁部材を介してケース体ｆの開口
周縁を絞り加工して封印することにより、正極端子が形
成される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した従
来のリチウムイオン２次電池ａにあっては、正極側を組
み立てる工程中において、正極リードｇが変形してしま
い、リチウムイオン２次電池ａを製造することができな
くなることがあるという問題があった。

【００１０】即ち、正極リードｇは、それにトップイン
シュレータｊを外嵌する工程、ガスケットｋを外嵌する
工程、或いは各工程間の搬送において、部品、治具或い
は作業者に接触してしまうと簡単に変形してしまってい
た。

【００１１】図１７は、正極リードｇが内側に曲がった
状態を示す。

【００１２】図１８は、正極リードｇが外側に曲がった
状態を示す。

【００１３】図１９は、正極リードｇがねじれた状態を
示す。

【００１４】図２０は、正極リードｇが折れ曲った状態
を示す。

【００１５】そして、少しでも変形した正極リードｇに
トップインシュレータｊの外嵌又はガスケットｋの外嵌
を行おうとすると、変形した正極リードｇの先端がトッ
プインシュレータｊ又はガスケットｋに接触してしま
い、更に曲がってしまうなどの事故を誘発する。

【００１６】図２１は、変形した正極リードｇにトップ
インシュレータを外嵌しようとして両者が干渉している
様子を示す。

【００１７】図２２は、変形した正極リードｇにガスケ
ットを外嵌しようとして両者が干渉している様子を示
す。

【００１８】また、前工程において正極リードｇが変形
していなくても、組立誤差により、トップインシュレー
タｊやガスケットｋの外嵌時に、これらが正極リードｇ
に接触してしまい正極リードｇが変形することもあっ
た。

【００１９】特に、トップインシュレータｊは正極リー
ドｇと巻取素子ｅの正極側の端面との間の絶縁を図るた
めに介装するものであり、その中心孔の大きさは正極リ
ードｇの位置との関係で両部品間のクリアランスが小さ
く設定されており、これにより両者が接触してしまうこ
とが多く上記事故が発生していた。

【００２０】更に、安全弁ｌを変形した正極リードｇに
溶着、溶接しようとすると、両者間に位置ずれが生じ、
導通不良を起こすこともあった。

【００２１】図２３は、変形した正極リードｇに安全弁
ｌが溶着、溶接された状態で両者間に位置ずれが生じた
様子を示す。

【００２２】このように、従来のリチウムイオン２次電
池ａにあっては、その製造時に正極リードｇの変形に起
因する不良品が発生することが多く、歩留まりが悪いと
いう問題があった。

【００２３】そこで、本発明は、正極側シート部材と負
極側シート部材とをセパレーターを介して重ね合わせ、
筒状に巻取った巻取素子と、該巻取素子の中心部から突
設された一方の電極リードと、巻取素子の外周部から突
設された他方の電極リードとを備えた電池における製造
時の歩留まりの向上を図ることを課題とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明電池は、上記した
課題を解決するために、巻取素子の中心部から突設され
た一方の電極リードに変形防止手段を設けたものであ
る。

【００２５】従って、電極リードが他の治具或いは作業
者等に接触しても変形しにくく、よって、電極リードの
曲がり、折れ曲り、ねじれ等が発生せず、製品不良の発
生を少なくすることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明電池の詳細を添付
図面に示した実施の形態に従って説明する。

【００２７】尚、図面に示した実施の形態は、本発明を
リチウムイオン２次電池に適用したものであり、かかる
リチウムイオン２次電池が上記従来の技術で説明したリ
チウムイオン２次電池ａと相違する点は、正極リードに
変形防止手段を設けた点である。

【００２８】以下、リチウムイオン２次電池１を、図１
に示す製造工程順（Ｓ１）〜（Ｓ８）に従って説明す
る。

【００２９】（Ｓ１）巻取素子を形成する。

【００３０】アルミニウム箔製で展開した状態で矩形を
した正極側シート部材２にその一の隅角部に板片状の金
属材料から成る正極リード３を正極側シート部材２の一
辺に平行に延びるように溶着する。尚、かかる正極リー
ド３は、まだ変形防止手段が形成されておらず、平板状
を呈している。

【００３１】ニッケル箔製で展開した状態で上記正極側
シート２よりもやや長い矩形をした負極側シート部材４
にその一の隅角部に板片状の金属材料から成る負極リー
ド５を負極側シート部材４の一辺に平行に延びるように
溶着する。尚、負極リード５はまだ変形防止手段が形成
されていない上記正極リード３と同様に平板状を呈して
いる。

【００３２】このような正極側シート部材２と負極側シ
ート部材４を矩形をしたセパレーター６を介して重ね合
わせる。このとき、正極リード３と負極リード５とが対
角線上の反対側に位置するようにするとともに互いに平
行になるように配置する（図２参照）。

【００３３】この状態から、正極リード３が中心側に、
負極リード５が外周側になるようにして正極側シート部
材２、負極側シート部材４及びセパレーター６を巻き取
ることにより巻取素子７が形成される（図３参照）。

【００３４】これにより、巻取素子７は正極リード３が
その中心部から、また、負極リード５がその外周部から
それぞれ突出される。

【００３５】次に、巻取素子７を次工程（Ｓ２）に搬送
する。

【００３６】（Ｓ２）正極リード３に変形防止手段を形
成する。

【００３７】正極リード３に変形防止手段としての突条
８を図４及び図５に示すプレス加工機９により形成す
る。

【００３８】プレス加工機９は、巻取素子７を支持する
載置台１０と、受け面が凹面１１ａに形成されダイ１１
と、正極リード３を変形させるパンチ１２等を備える。
また、パンチ１２及びダイ１１の正極リード３の長手方
向における長さは、ともに正極リード３の突出量の半分
よりやや長く形成されている。

【００３９】そして、巻取素子７を上記載置台１０に載
置し、ダイ１１に正極リード３をその基端部、即ち、正
極側シート部材２から突出した部分からその長さ方向に
おけるほゞ半分までがダイ１１上に位置される。

【００４０】パンチ１２はそのダイ１１に対する対向面
１２ａが凸面をしており、ダイ１１に対して離接するよ
うに設けられており、パンチ１２をダイ１１に正極リー
ド３を介して押し付けることにより、正極リード３の基
端部に突条８が形成されるとともに、その先端部は平面
３ａのままとされる（図６参照）。

【００４１】また、巻取素子７を形成した後、上記プレ
ス加工機９まで巻取素子７を搬送するときに、正極リー
ド３が他の部材、治具、作業者などに接触してやや変形
した場合にあっても、正極リード３に突条８を形成する
際にその修正をすることができ、以後の各工程間の搬送
時に他の部材、治具、作業者などに接触しても正極リー
ド３は容易には変形しない。

【００４２】尚、この実施の形態にあっては、正極リー
ド３の基端部のみに突条８を形成したが、本発明電池
は、これに限らず、正極リード３の長さの全長に亘って
突条８を形成するようにしても良い。また、変形防止手
段としての突条８を巻取素子７の形成後に形成するよう
にしたが、本発明はこれに限らず、正極リードに予め変
形防止手段を形成した後、正極側シート部材に溶着する
ようにしても良い。

【００４３】更に、この実施の形態では、変形防止手段
として断面形状が弧状をした１本の突条８を示したが、
これに限らず、断面形状がＶ字状でも良く、また、複数
の突条を形成しても良い。更にまた、変形防止手段はこ
の実施の形態のように正極リード自体に加工を施して構
成する場合の他、別部材を取着、例えば、棒状部材を溶
接又は溶着することにより、正極リードの変形を防止す
るようにしても良い。

【００４４】次に、巻取素子７を次工程（Ｓ３）に搬送
する。

【００４５】（Ｓ３）巻取素子７の特性を検査する。

【００４６】このようにして形成された各電極リード３
及び５が取着された巻取素子７の特性、例えば、両電極
リード３、５間の抵抗値等を検査する。

【００４７】次に、巻取素子７を次工程（Ｓ４）に搬送
する。

【００４８】（Ｓ４）負極端子を形成する。

【００４９】電極リード３、５が取着された巻取素子７
を図示しない支持具により支持した後、その負極リード
５側の端面に絶縁材料からなり円環状をしたインシュレ
ータ（ボトムインシュレータ）１３を巻取素子７と負極
リード５との間に挟むようにして負極リード５を折り曲
げる。このとき、負極リード５の先端部がボトムインシ
ュレータ１３の中心孔に対向するようになっている。か
かるボトムインシュレータ１０は折り曲げた負極リード
５と巻取素子７の負極側端面との間の絶縁を図るもので
ある。

【００５０】次に、金属材料からなる一方が閉塞された
筒状のケース体１４内に上記巻取素子７をその負極リー
ド５側から挿入し、負極リード５とケース体１４の閉塞
壁とを溶接する。これにより、ケース体１４の閉塞側の
端面が負極端子とされる（図７参照）。

【００５１】負極リード５とケース体１４の閉塞壁との
溶接は、抵抗溶接により行う。抵抗溶接を行うには、抵
抗溶接用下側電極棒１５をケース体１４の開口端側から
巻取素子７の中心孔内に挿入し、ボトムインシュレータ
１３の中心孔から折り曲げられた負極リード５の先端部
に接触させ、一方、ケース体１４の閉塞端側の外面に抵
抗溶接用上側電極１６を接触させ、抵抗溶接用下側電極
棒１５の先端と抵抗溶接用上側電極１６との間で負極リ
ード５の先端部とケース体１４の閉塞壁とを挟持して行
う。

【００５２】抵抗溶接用下側電極棒１５を巻取素子７の
中心孔内に挿入する際に、抵抗溶接用下側電極棒１５の
先端が正極リード３に接触しても正極リード３に上記突
条８が形成されているため、正極リード３は容易には変
形しない。

【００５３】次に、巻取素子７を収納したケース体１４
を次工程（Ｓ５）に搬送する。

【００５４】（Ｓ５）トップインシュレータを装着す
る。

【００５５】ケース体１４を図示しない支持具により支
持した後、絶縁材料からなり円環状をしたトップインシ
ュレータ１７を正極リード３に外嵌しケース体１４の開
口端に装着する（図８参照）。トップインシュレータ１
７は正極リード３と巻取素子７の正極側の端面との間の
絶縁を図るために介装するものであり、その中心孔の大
きさは正極リード３の位置との関係で両部品間のクリア
ランスが小さく形成されている。そのため、トップイン
シュレータ１７を正極リード３に外嵌するときに接触し
てしまうことがあるが、正極リード３には変形防止手段
としての突条８が形成されているため、正極リード３は
容易には変形しない。

【００５６】そして、正極リード３に外嵌されたトップ
インシュレータ１７はケース体１４の開口端に内嵌され
る。

【００５７】次に、巻取素子７を収納したケース体１４
を次工程（Ｓ６）に搬送する。

【００５８】（Ｓ６）ガスケットを装着する。

【００５９】ケース体１４を図示しない支持具により支
持した後、ガスケット８を装着する（図９参照）。ガス
ケット１８は上記トップインシュレータ１７と同様に絶
縁材料からなり一方の面に凹部１８ａが形成された円環
状をしており、該ガスケット１８を正極リード３に外嵌
してトップインシュレータ１７を覆うようにケース体１
４の開口端に装着する。ガスケット１８はケース体１４
の開口端を塞いだときに、ケース体１４内空間を密閉す
るためのものである。かかるガスケット１８を正極リー
ド３に外嵌するときにも上記トップインシュレータ１８
と同様に正極リード３に接触してしまう虞があるが、正
極リード３には変形防止手段としての突条８が形成され
ているため、正極リード３は容易には変形しない。

【００６０】そして、正極リード３に外嵌されたガスケ
ット１８はケース体１４の開口端に内嵌される。

【００６１】次に、トップインシュレータ１７及びガス
ケット１８が取着された巻取素子７を収納したケース体
１４を次工程（Ｓ７）に搬送する。

【００６２】（Ｓ７）正極リード３に安全弁を溶着及び
溶接する。

【００６３】安全弁１９を正極リード３に溶着及び溶接
するために、ケース体１４を図示しない支持具に支持さ
せる。このとき、ケース体１４をその周方向における向
きを調整して、正極リード３の所定の位置に安全弁１９
が溶着及び溶接されるようにする（図１０、図１１参
照）。尚、安全弁１９は複数の部品（セーフティカバ
ー、ディスクホルダー、ストリッパディスク）からな
り、その一の部品（セーフティカバー）と正極リード３
とを超音波溶着し、また、他の部品（ストリッパディス
ク）と正極リード３とをレーザー溶接する。

【００６４】安全弁１９は、上述したように、リチウム
イオン２次電池１の内部でガスが発生してときにガス抜
きをするためのものであり、電池１の内圧が高くなる
と、セーフティカバーが外方へ膨らんで、セーフティカ
バーと正極リード３との溶着が剥がれ、セーフティカバ
ーに形成されたスリットからガスが抜けるようになって
いる。尚、ガス抜けしたリチウムイオン２次電池１はそ
の性能を失うことになる。

【００６５】尚、正極リード３と安全弁１９との溶着及
び溶接は、同じステーションで行っても、別のステーシ
ョンで行っても良い。

【００６６】次に、安全弁１９を取着した巻取素子７を
収納したケース体１４を次工程（Ｓ８）に搬送する。

【００６７】（Ｓ８）正極リード３を折り込む。

【００６８】ケース体１４を図示しない支持具により支
持した後、安全弁１９が取着された正極リード３を折り
曲げる（図１２参照）。かかる正極リード３の折り曲げ
は、正極リード３の長さ方向における中央部を押圧する
ことにより行う。この場合、正極リード３の平面３ａの
突条８寄りの部位が屈曲部となる。これは、平面３ａに
は変形防止手段としての突条８が形成されていないた
め、平面３ａのうち曲りにくい突条８に近接する部位に
応力が集中するためである。

【００６９】（Ｓ９）安全弁１９をケース体１４に装着
する。

【００７０】正極リード３に溶着及び溶接された安全弁
１９は正極リード３を折り曲げた後、ケース体１４に接
触しないようにガスケット１８の凹部１８ａに載置され
る（図１３参照）。

【００７１】尚、図示は省略したが、安全弁１９を取着
した後は、正極端子となる凸部を有するカバー体を安全
弁１９に面接触させ、カバー体をそれとケース体１４と
の間に絶縁部材を介在させてケース体１４にその開口周
縁を絞り加工して取着することにより、正極端子が形成
される。

【００７２】しかして、以上の各工程を経て、リチウム
イオン２次電池１が製造されるが、その各工程及び搬送
中に正極リード３が他の部材、治具又は作業者に接触し
ても変形防止手段としての突条８が形成されているた
め、正極リード３が容易に変形することはない。

【００７３】尚、上記実施の形態は、本発明をリチウム
イオン２次電池に適用したものについて説明したが、こ
れに限らず、本発明は巻取素子の両端部から電極リード
がそれぞれ突出するように設けられた電池について適用
することができる。

【００７４】また、巻取素子の中心部に正極リードが突
設されたものについて説明したが、本発明は、巻取素子
の中心部に負極リードが突設されたものについても適用
することができる。

【００７５】

【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、請求項１に記載の本発明によれば、巻取素子の中心
部から突設された一方の電極リードに変形防止手段を設
けたので、電池製造中における各工程又はその搬送中に
他の部品、治具又は作業者に接触しても容易に電極リー
ドが変形してしまうことを少なくすることができ、よっ
て、電池製造における製品不良の発生を少なくして歩留
まりを向上させることができる。

【００７６】請求項２に記載の本発明によれば、変形防
止手段を板状の電極リードにその長手方向に延びるよう
に形成した突条としたので、簡単な加工手段、例えば、
プレス加工のみで容易に電極リードに変形防止手段を設
けることができる。

【００７７】請求項３又は請求項４に記載の本発明によ
れば、変形防止手段を電極リードの基端部に形成したの
で、その電極リードを折り曲げるときに、変形防止手段
が設けられていない部分を折り曲げれば良く、変形防止
手段が設けられているにもかかわらず、比較的容易に電
極リードを折り曲げることができる。また、電極リード
の折り曲げ時における応力は、変形防止手段が形成され
ていない部分のうち変形防止手段寄りの部位に集中する
ため、屈曲部を予定することができる。

【００７８】尚、前記した実施の形態において示した各
部の具体的な形状乃至構造は、本発明を実施するに当た
っての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これ
らによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されるこ
とがあってはならないものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２乃至図１３と共に、本発明をリチウムイオ
ン２次電池に適用した実施の形態を示すものであり、本
図は製造工程の手順を示す工程図である。

【図２】正極側シート部材と負極側シート部材とを重ね
る前の状態を示す斜視図である。

【図３】巻取工程の概略を示す斜視図である。

【図４】プレス加工機の側面図である。

【図５】プレス加工機の正面図である。

【図６】要部の斜視図である。

【図７】負極端子の形成工程の概略を示す斜視図であ
る。

【図８】トップインシュレータの装着工程の概略を示す
斜視図である。

【図９】ガスケットの装着工程の概略を示す斜視図であ
る。

【図１０】安全弁と正極リードとの位置合わせ工程の概
略を示す斜視図である。

【図１１】安全弁と正極リードとの溶着・溶接工程の概
略を示す斜視図である。

【図１２】正極リードの折り曲げ工程の概略を示す斜視
図である。

【図１３】安全弁の装着工程の概略を示す斜視図であ
る。

【図１４】図１５乃至図２３と共に、従来の電池を示す
ものであり、本図は巻取素子の斜視図である。

【図１５】分解斜視図である。

【図１６】正極リードが巻取素子から突出した状態を示
す斜視図である。

【図１７】正極リードが内側に曲がった状態を示す斜視
図である。

【図１８】正極リードが外側に曲がった状態を示す斜視
図である。

【図１９】正極リードがねじれた状態を示す斜視図であ
る。

【図２０】正極リードが折れ曲った状態を示す斜視図で
ある。

【図２１】正極リードにトップインシュレータが干渉し
ている状態を示す斜視図である。

【図２２】正極リードにガスケットが干渉している状態
を示す斜視図である。

【図２３】正極リードに安全弁がずれて溶着された状態
を示す斜視図である。

【符号の説明】

１…リチウムイオン２次電池（電池）、２…正極側シー
ト部材、３…正極リード（一方の電極リード）、４…負
極側シート部材、６…セパレーター、７…巻取素子、８
…突条（変形防止手段）

フロントページの続き (72)発明者 佐賀 清慈 福島県郡山市日和田町高倉字下杉下１番地 の１ 株式会社ソニー・エナジー・テック 内 (72)発明者 武田 作治 福島県郡山市日和田町高倉字下杉下１番地 の１ 株式会社ソニー・エナジー・テック 内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正極側シート部材と負極側シート部材と
   をセパレーターを介して重ね合わせ、筒状に巻取った巻
   取素子と、 該巻取素子の中心部から突設された一方の電極リード
   と、 巻取素子の外周部から突設された他方の電極リードとを
   備えた電池であって、 巻取素子の中心部から突設された一方の電極リードに変
   形防止手段を設けたことを特徴とする電池。
2. 【請求項２】 変形防止手段が板状の電極リードにその
   長手方向に延びるように形成した突条であることを特徴
   とする請求項１に記載の電池。
3. 【請求項３】 一方の電極リードの基端部に変形防止手
   段が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の電
   池。
4. 【請求項４】 一方の電極リードの基端部に突条が形成
   されたことを特徴とする請求項２に記載の電池。