JPH11135084A - 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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JPH11135084A
JPH11135084A JP9312615A JP31261597A JPH11135084A JP H11135084 A JPH11135084 A JP H11135084A JP 9312615 A JP9312615 A JP 9312615A JP 31261597 A JP31261597 A JP 31261597A JP H11135084 A JPH11135084 A JP H11135084A
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JP
Japan
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glass
thermal expansion
electrode rod
sealing lid
coefficient
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JP9312615A
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English (en)
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Kenichiro Suzuki
健一郎 鈴木
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BL ENGINEERING KK
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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
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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
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • Secondary Cells (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

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が優れると共に生
産性が良好である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、熱膨張率が小さ
なガラス4と熱膨張率が大きな低融点ガラス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し、ガラス4の熱膨張率を電極棒
2と近付けると共に低融点のものを用い、且つ低融点ガ
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5やガラス4の下面に保護材を設けると良い。

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が優れると共に
生産性が良好である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、熱膨張率の小さなガラスと熱膨張率の大きな低融点
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、ガラスの熱膨張
率を電極棒と近付けると共に熱膨張率の小さなガラスを
用い、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。更に生産性を向上させるために、
熱膨張率の小さな前記ガラスとして低融点のものを用い
ると良い。また耐電解液性を向上させるために、低融点
ガラスや熱膨張率の小さなガラスの下面に保護材を設け
ても良い。尚、本発明で言う「熱膨張率の小さなガラ
ス」とは、電極棒の熱膨張率に近いもの、例えば熱膨張
率約120×10-7/℃以下のものを指し、「熱膨張率の
大きな低融点ガラス」とは、熱膨張率約140×10-7
℃以上のもので、且つ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A1050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
位置が決定する。(2)は金属製の電極棒であり、この
材質としてはSUH446(熱膨張率約100×10-7
℃)を用いるが、用途や目的によって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。
【0007】(4)は電極棒(2)と近い熱膨張率のガ
ラスであり、この使用ガラスとしては旭硝子製のASF
1300(熱膨張率約100×10-7/℃)などを用い、
この使用ガラスはホウ酸塩系の低融点のものを用いる。
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。(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ASF1950
FC(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)≒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),ガラス(4),中間環状体(3)の下
面に固着する耐電解液性及び絶縁性を有した円板状の保
護材であり、低融点ガラス(5)とガラス(4)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)または低融点のガラス(4)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。この時、図3に示す円板状
に形成せず、低融点ガラス(5)とガラス(4)の下面
にそれぞれ別の円環状の保護材(7)を配置し固定させ
ても良い。
【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
にアルミニウム製の封口蓋本体(1)の穴(11)に筒状
に形成された低融点ガラス(5)を挿入する。そして該
低融点ガラス(5)の中に、SUS304Lの中間環状
体(3)を入れると共にその中心穴(31)に熱膨張率が
小さく且つ低融点のガラス(4)を入れ、且つその中に
SUH446の電極棒(2)を中心位置に貫通させて配
置する。尚、前記各部品の挿入順序は中心の電極棒
(2)から入れても良く、又、別の他の順序でも良い。
中心から電極棒(2),ガラス(4),中間環状体
(3),低融点ガラス(5),封口蓋本体(1)の順に
配置された後、これを電気炉中に入れて490℃の窒素
雰囲気中で約20分間加熱させる。すると、封口蓋本体
(1)の穴(11)と中間環状体(3)は低融点ガラス
(5)で封着されると共に電極棒(2)と中間環状体
(3)はガラス(4)で封着され、一度の加熱でアルミ
ニウム製の封口蓋本体(1)に電極棒(2)がハ−メチ
ックシ−ルできるのである。尚、全ての電解溶液に対し
て使用出来るようにするため、図3に示すようにガラス
(4),中間環状体(3),低融点ガラス(5)の下面
にまとめて1枚の保護材(7)で固着すれば良く、少な
くとも低融点ガラス(5)とガラス(4)の下面だけに
保護材(7)を設けても良い。この場合には、円板状或
いは円環状の保護材(7)を配置し、封着時にガラス
(4)や低融点ガラス(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。またガラス(4)の
融点が低融点ガラス(5)よりもかなり高くて同時封着
出来ない場合には、先に電極棒(2)と中間環状体
(3)との間をガラス(4)で封着し、その後、封口蓋
本体(1)と中間環状体(3)との間を低融点ガラス
(5)で封着すると良い。
【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−Cr合金,F
e−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、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、熱膨張率の小さなガラス(4)と熱膨張率の
大きな低融点ガラス(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。また前記ガラ
ス(4)として低融点のものを用いることにより、封着
作業が一度に行えるので、作業性が極めて良好なものと
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)やガ
ラス(4)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 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、熱膨張率の小さなガラス(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、熱膨張率の大きな低融点ガラス(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り、且つ前記ガラス
    (4)が低融点である請求項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)や前記ガラス
    (4)の下面に、耐電解液性の保護材(7)を設けた請
    求項1、3又は4記載の電池用アルミニウム製封口蓋。
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