JPH11126586A - 電池用アルミニウム製封口蓋 - Google Patents

電池用アルミニウム製封口蓋

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JPH11126586A
JPH11126586A JP9309674A JP30967497A JPH11126586A JP H11126586 A JPH11126586 A JP H11126586A JP 9309674 A JP9309674 A JP 9309674A JP 30967497 A JP30967497 A JP 30967497A JP H11126586 A JPH11126586 A JP H11126586A
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JP
Japan
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sealing lid
glass
electrode rod
thermal expansion
aluminum
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Application number
JP9309674A
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English (en)
Inventor
Kenichiro Suzuki
健一郎 鈴木
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BL ENGINEERING KK
Original Assignee
BL ENGINEERING KK
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明はガラス層の破損を招くことなく容易
に製造でき、且つ絶縁性並びに密閉性の優れた電池用ア
ルミニウム製封口蓋を提供することを目的とする。 【解決手段】 アルミニウム製の封口蓋本体1と電極棒
2との間に中間環状体3を介在させて、高融点ガラス4
と低融点ガラス5とで封口蓋本体1と電極棒2との間を
封着する構造と成す。又、前記中間環状体3の熱膨張率
は電極棒2と封口蓋本体1との熱膨張率の中間とすると
良く、高融点ガラス4の熱膨張率を電極棒2と近付け、
低融点ガラス5の熱膨張率を中間環状体3と近付けたも
のを用いると良い。更に耐電解液性を向上させるため
に、低融点ガラス3の下端面に保護材7を設けても良
い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はハ−メチックシ−ル
を用いた密閉形の電池用アルミニウム製封口蓋、特には
軽量化とより高い気密の信頼性が求められるリチウムイ
オン電池用アルミニウム製封口蓋に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ハ−メチックシ−ルを用いた密閉
形の電池用封口蓋に於いて、封口蓋本体や電極棒の材質
として耐熱ステンレス鋼などが使用され、この封口蓋本
体と電極棒とをガラス層にて絶縁し封着させていた。ま
た近年に於いては電池の軽量化に伴うと共に電解液に対
して強いアルミニウム材が電池ケ−スや封口蓋本体に使
用した封口蓋もあったが、これは気密性に問題があると
共に構造が複雑なため、部品点数が多くなり、且つ加工
箇所が多くなる等の問題点があった。このため、アルミ
ニウム材を電池ケ−スや封口蓋本体に使用し、ハ−メチ
ックシ−ルを用いた信頼性のより高い密閉形の電池用ア
ルミニウム製封口蓋の開発が要望されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記電
池ケ−スや封口蓋本体にアルミニウム材が使用される密
閉形の電池用封口蓋に於ける電極棒を封着する際に、異
種金属であるSUS材やFe材の電極棒と、アルミニウ
ム材の封口蓋本体との接合は、熱膨張率に大差があるた
め、封着後の冷却による収縮率に大きな差を生じ、ガラ
ス層の内部歪が発生して割れ易く、電極棒を封着するこ
とが非常に困難であり、特に接合の信頼性に問題があっ
た。
【0004】本発明はガラス層の破損を招くことなく容
易に製造でき、且つ絶縁性並びに密閉性の優れた電池用
アルミニウム製封口蓋を提供することを目的とするにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明は成されたものであり、つまり、アルミニウ
ム製の封口蓋本体と電極棒との間に中間環状体を介在さ
せて、高融点ガラスと低融点ガラスとで封口蓋本体と電
極棒との間を封着する構造と成す。又、前記中間環状体
の熱膨張率は電極棒と封口蓋本体との熱膨張率の中間と
すると良く、高融点ガラスの熱膨張率を電極棒と近付
け、低融点ガラスの熱膨張率を中間環状体と近付けたも
のを用いると良い。更に耐電解液性を向上させるため
に、低融点ガラスの下面に保護材を設けても良い。尚、
本発明で言う「高融点ガラス」とは、ケイ酸塩などを主
成分とするものを指し、「低融点ガラス」とは、酸化鉛
などを主成分とするものを指す。
【0006】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施形態によって
ハ−メチックシ−ルされた要部構造を示す図であり、こ
れに基づいて説明する。(1)はA1070のアルミニ
ウム製の封口蓋本体であり、その内側には穴(11)が穿
設されている(図2参照)。この穴(11)は封口蓋本体
(1)の中心に穿設するだけでなく、仕様用途によって
位置が決定される。(2)は金属製の電極棒であり、こ
の材質としてはSUS329J2(熱膨張率約110×
10-7/℃)を用いるが、用途や目的によって他のSUS
材,Fe−Cr合金,Fe−Ni合金,Mo,Cu,コ
バ−ルなどを用いても良い。(3)は金属製の中間環状
体であり、この材質としてはSUS304L(熱膨張率
約170×10-7/℃)などを用いる。又、前記中間環状
体(3)の熱膨張率は電極棒(2)と封口蓋本体(1)
との熱膨張率の中間が好ましいが、電極棒(2)と近い
熱膨張率のものであっても使用できる。(4)は電極棒
(2)と近い熱膨張率の高融点ガラスであり、この使用
ガラスとしては旭硝子製のASF700(熱膨張率約1
00×10-7/℃)などを用いると良い。又、前記使用ガ
ラスは所定寸法の筒状に形成したものを挿入し溶解させ
て使用する。尚、前記使用ガラスは上記のガラスに限定
されるものではなく、熱膨張率が電極棒(2)と近いも
のであれば他のものでも良い。
【0007】(5)は中間環状体(3)と近い熱膨張率
の低融点ガラスであり、この使用ガラスとしては旭硝子
製のASF1950FC(熱膨張率約160×10-7
℃)などを用いると良い。また前記使用ガラスは所定寸
法の筒状に形成したものを挿入し溶解させて使用する。
尚、前記使用ガラスは上記のガラスに限定されるもので
はなく、熱膨張率が中間環状体(3)と近いものであれ
ば他のものでも良い。(6)はアルミニウムまたはアル
ミニウム合金製の電池ケ−スである。尚、熱膨張率の各
部品の関係は、電極棒(2)≒高融点ガラス(4)<中
間環状体(3)≒低融点ガラス(5)<封口蓋本体
(1)が好ましい。(7)は低融点ガラス(5)の下面
に固着させた耐電解液性の保護材であり、低融点ガラス
(5)が電解液に接触しないように遮蔽するものである
(図3参照)。この保護材(7)の材質としては、高融
点ガラス,セラミックス,金属などを用いる。尚、電池
ケ−ス(6)内部に入れられた電解液中のフッ化水素の
濃度が高い場合、低融点ガラス(5)の成分が溶け出し
て侵食される恐れがあり、その防止策として保護材
(7)を用いる。
【0008】次に本発明のアルミニウム製封口蓋の製
法、特に電極棒の封着方法について説明する。先ず始め
にSUS304Lの中間環状体(3)の中心穴(31)へ
SUS329J2の電極棒(2)を中心位置に貫通さ
せ、且つ電極棒(2)と中間環状体(3)の間に、筒状
に形成した高融点ガラス(4)を挿入し配置する。その
後、これを電気炉中に入れて980℃の水素雰囲気中で
約20分間加熱し高融点ガラス(4)を溶融させて、中
間環状体(3)の中心位置に電極棒(2)が高融点ガラ
ス(4)で封着されるのである。次にアルミニウム製の
封口蓋本体(1)の穴(11)に、前記電極棒(2)が高
融点ガラス(4)で封着された中間環状体(3)を挿入
し、更に中間環状体(3)と封口蓋本体(1)の間に、
筒状に形成された低融点ガラス(5)を挿入すると共に
これを490℃の窒素雰囲気中で約20分間加熱させ
て、封口蓋本体(1)の穴(11)に中間環状体(3)を
低融点ガラス(5)で封着することにより、電池用アル
ミニウム製封口蓋の電極棒(2)の封着作業が完了し、
電極棒(2),高融点ガラス(4),中間環状体
(3),低融点ガラス(5),封口蓋本体(1)から成
る封口蓋が製造されるのである。この時、使用したAS
F700ガラスの転移点は520℃であるため、低融点
ガラス(5)ではこの520℃以下でないと、高融点ガ
ラス(4)の組織に変化が生じる恐れがあり、520℃
以下で加熱することが好ましい。又、前記高融点ガラス
(4)の封着を先に行わないと、低融点ガラス(5)の
封着部が溶解してしまうので、順序は逆に出来ない。そ
の後、封口蓋本体(1)の外周を電池ケ−ス(6)に封
止させれば良い。尚、保護材(7)を低融点ガラス
(5)の下面に固着させる場合には、筒状に形成された
低融点ガラス(5)の下面に円板状の保護材(7)を配
置し、封着時に低融点ガラス(5)と保護材(7)とを
同時に加熱させれば一体化するのである。
【0009】このようにアルミニウム製の封口蓋本体
(1)は熱膨張率が大きいが、熱膨張率の大きな低融点
ガラス(5)を用い、又、電極棒(2)と高融点ガラス
(4)の熱膨張率を略一致させ、且つ中間環状体(3)
と低融点ガラス(5)の熱膨張率を略一致させると共に
二段階に渡って熱膨張率の変化を緩和した状態で封着す
ることにより、封着後の冷却による収縮率に大きな差が
生じないので、ガラス層の内部歪の発生が防止出来る。
また高膨張率の低融点ガラス(5)を用いて、電気炉内
で封着加工することで、接合の信頼性が高くなると共に
気密性も保持できるため、他の接合方法より、より一層
高い信頼性が得られるものとなる。更に高融点ガラス
(4)で予め中間環状体(3)にSUS材を使用した電
極棒(2)を、アルミニウム製の封口蓋本体(1)へ低
融点ガラス(5)で封止することにより、中心部分の電
極棒(2)として利用される金属にSUS材やFe−C
r合金,Fe−Ni合金,Mo,Cu,Coなどの材料
を、必要な用途、目的に応じて広く選択できるものとな
る。しかも、電極棒(2)が高融点ガラス(4)で封着
しているため、この電極棒(2)へのリ−ド線や電極板
の接続が低融点ガラスで直接封着した電極棒に比べ、ハ
ンダ付け,スポット溶接或いはレ−ザ−溶接などの際、
熱や機械的な衝撃に対して信頼性がより大きなものとな
るのである。又、封口蓋本体(1)にアルミニウム或い
はアルミニウム合金を使用するため、より軽量化を実現
できる。
【0010】次に前記電池用アルミニウム製封口蓋の気
密性について、ヘリウムリ−クディテクタ−による気密
性試験で調べたところ、1×10-9atm.cc/se
c,air以下であって完全な気密性を有することが確
認出来た。又、高融点ガラス(4)と低融点ガラス
(5)には割れや歪みなどの損傷箇所は全くなく、密閉
度も安定して確保できるものとなった。
【0011】
【発明の効果】本発明はこのように構成させたことによ
り、下記に記載する効果を有する。
【0012】請求項1のようにアルミニウム製の封口蓋
本体(1)と電極棒(2)との間に中間環状体(3)を
介在させ、高融点ガラス(4)と低融点ガラス(5)と
で封口蓋本体(1)と電極棒(2)との間を封着するこ
とにより、異種金属であるSUS材やFe材の電極棒
(2)と、アルミニウム製の封口蓋本体(1)との接合
の信頼性が向上し、ガラス層の破損を招くことなく容易
に製造出来ると共に絶縁性並びに密閉性の優れた電池用
アルミニウム製封口蓋を得ることが可能となる。更に封
口蓋本体(1)と電池ケ−ス(6)にアルミニウム材が
使用出来るため、電池全体がより一層軽量化されたもの
を得ることが可能となる。尚、本発明のアルミニウム製
封口蓋はコンデンサ−の気密端子や冷凍機の関連部品に
使用する気密端子などの製造にも応用できるものとな
る。
【0013】請求項2のように中間環状体(3)の熱膨
張率として、電極棒(2)と封口蓋本体(1)との熱膨
張率の中間とすることにより、二段階に渡って熱膨張率
の変化を緩和した状態で封着できるものとなるため、ガ
ラス層に亀裂や割れなどの破損が殆どなくなると共に密
閉度も安定して確保できるものとなるのである。
【0014】請求項3に示すように高融点ガラス(4)
の熱膨張率として電極棒(2)と近い熱膨張率とするこ
とにより、電極棒(2)の気密性が良好となる。
【0015】請求項4に示すように低融点ガラス(5)
の熱膨張率として中間環状体(3)と近い熱膨張率とす
ることにより、アルミニウム製の封口蓋本体(1)と中
間環状体(3)との気密性も良好になり、全体の気密性
がより確かなものとなる。
【0016】請求項5のように低融点ガラス(5)の下
面に耐電解液性の保護材(7)を設けることにより、全
てのリチウムイオン電池に用いることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の要部構造を示す説明図であ
る。
【図2】本実施形態の要部部品の分解斜視図である。
【図3】本発明の別実施形態の要部構造を示す説明図で
ある。
【符号の説明】
1 封口蓋本体 11 穴 2 電極棒 3 中間環状体 4 高融点ガラス 5 低融点ガラス 7 保護材

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミニウム製の封口蓋本体(1)の穴
    (11)の中心位置に電極棒(2)を配置し、該電極棒
    (2)を前記穴(11)との間に金属製の中間環状体
    (3)を配置させ、且つ前記電極棒(2)と前記中間環
    状体(3)との間を高融点ガラス(4)で封着すると共
    に前記中間環状体(3)と前記封口蓋本体(1)との間
    を低融点ガラス(5)で封着したことを特徴とする電池
    用アルミニウム製封口蓋。
  2. 【請求項2】 前記中間環状体(3)の熱膨張率が、前
    記電極棒(2)と前記封口蓋本体(1)との熱膨張率の
    中間である請求項1記載の電池用アルミニウム製封口
    蓋。
  3. 【請求項3】 前記高融点ガラス(4)の熱膨張率が、
    前記電極棒(2)と近い熱膨張率である請求項1記載の
    電池用アルミニウム製封口蓋。
  4. 【請求項4】 前記低融点ガラス(5)の熱膨張率が、
    前記中間環状体(3)と近い熱膨張率である請求項1記
    載の電池用アルミニウム製封口蓋。
  5. 【請求項5】 前記低融点ガラス(5)の下面に、耐電
    解液性の保護材(7)を設けた請求項1又は4記載の電
    池用アルミニウム製封口蓋。
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Cited By (3)

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