JPH11154506A

JPH11154506A - 密閉型電池

Info

Publication number: JPH11154506A
Application number: JP9320745A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Marumoto; 光弘丸本; Seiji Okada; 聖司岡田
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1997-11-21
Publication date: 1999-06-08

Abstract

(57)【要約】【課題】電池の電解液注入口などの開口が容易に、安
全に、且つ確実に封止され得る構造を有する密閉型電池
を提供することを課題とする。【解決手段】開口を封止するための封止用部材とし
て、該開口に挿入し得る構造のものを用い、開口を形成
する部材と封止用部材の両部材間のうち、外部から直接
加熱し得る両部材間部位を溶接または半田付けして開口
が封止され、且つ溶接または半田付けされる個所以外の
両部材間の少なくとも一部は溶融状態を経て固化した充
填体にて充填されてなることを特徴とする密閉型電池。【効果】開口を安全且つ確実に封止することができ
る。また封止の際、電池缶の内部を加熱することがない
ので火災発生の心配もない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電解液を内蔵する密
閉型電池に関し、特に密閉型電池の電解液注入口などの
開口の封止構造に特徴のある密閉型電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】電解液を内蔵するリチウムイオン二次電
池などの密閉型電池は、鉄やアルミニウムなどの導電性
金属からなる有底の電池缶内に発電要素体を電気絶縁板
と共に収納し、発電要素体から導出された正負の電極タ
ブを所定の位置にそれぞれ電気的に接続し、電解液注入
口を備えた蓋部材にて上記有底電池缶の上部開口に蓋を
し、電解液注入口から電池缶内を脱気すると共に電解液
注入口から電解液を注入して発電要素体を電解液にて含
浸し、最後に電解液注入口を溶接などにて封止して製造
される。また従来、電解液注入口などの電池缶開口部の
封止方法についても、種々の技術が提案されている。

【０００３】例えば特開平８−３１５７８６号公報に
は、角型の密閉型電池の製造において有底電池缶の蓋部
材の開口部にガスケットを介して中空のリベットを篏合
し、リベットの下端をワッシャの周縁へかしめつけてリ
ベットを蓋部材に液密且つ気密に装着し、さらにリベッ
トの頂部にはゴム栓を設けてその上から金属のカバーを
施して密閉する構造が開示されている。しかしこの構造
ではゴム栓が電解液により侵されて電池を長期にわたっ
て密閉状態に保持し難い問題がある。

【０００４】また一方、特開平６−６８８６１号公報に
は、電池缶の上蓋に設けられた開口を該開口の径より大
きい外径を有する金属製の薄膜にて塞ぎ、該薄膜を電池
缶の上蓋に溶接する技術が開示されている。

【０００５】ところで密閉型電池は、工業的には流れ作
業にて製造されるが、その際、薄膜を開口上の所定位
置に正しく設置するには精巧な組み立て装置が必要とな
る、該薄膜と電池缶上蓋との溶接は、通常、局部的加
熱が可能なレーザー溶接により行われる場合が多いが、
風圧や外力による薄膜の位置ずれにて電池缶の内部がレ
ーザー光にて加熱される可能性などの問題があり、場合
によっては薄膜の仮止め作業が必要となる。薄膜が位置
ずれした状態で溶接されると、溶接が不十分となって電
池の使用中に電解液が漏れ出る心配があり、電解液は可
燃性であるために電池の製造過程で電池缶の内部がレー
ザー光にて加熱されると火災が発生する心配がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記に鑑みて本発明
は、電池に設けられた電解液注入口などの開口が容易
に、且つ安全に閉鎖された密閉型電池を提供することを
課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の課題は、つぎの
手段にて解決される。 (1) 電池の開口に封止用部材が挿入され、開口を形成す
る部材と封止用部材との両部材間のうち、外部から直接
加熱し得る両部材間部位は外部からの直接加熱により溶
接または半田付けにて閉鎖され、且つ溶接または半田付
けされる個所以外の両部材間の少なくとも一部は溶融状
態を経て固化した充填体にて充填されてなることを特徴
とする密閉型電池。 (2) 開口の側壁がテーパ状であり、封止用部材がテーパ
状の開口に嵌合し得る截頭円錐形を有し、且つ外部から
直接加熱し得る両部材間部位が、封止用部材の上面の周
縁部と開口を形成する部材の先端部との間である上記
(1) 記載の密閉型電池。 (3) 充填体が、溶接または半田付けにて閉鎖される上記
両部材間部位を外部から直接加熱する際に生じる伝導熱
により溶融し得る合金である上記(1) または(2)記載の
密閉型電池。 (4) 溶接が、レーザー溶接である上記(1) 〜(3) のいず
れかに記載の密閉型電池。 (5) 電池が、有底角形の電池缶の上部に蓋部材を有する
構造であり、且つ開口が蓋部材に設けられてなる上記
(1) 〜(4) のいずれかに記載の密閉型電池。 (6) 開口が、電解液注入口である上記(1) 〜(5) のいず
れかに記載の密閉型電池。 (7) 電池が、リチウムイオン二次電池である上記(1) 〜
(6) のいずれかに記載の密閉型電池。

【０００８】

【作用】開口の封止用部材として、該開口に挿入し得る
部材、特に非薄膜構造の部材、例えば、ブロック状部材
が用いられる。封止用部材は溶接などの前に開口内に挿
入されるので、封止用部材の位置決めが容易であり、ま
た従来のように仮止めしなくても風圧や外力にて封止用
部材が位置ずれすることもない。封止用部材が位置ずれ
することがないので、開口を形成する部材と封止用部材
との両部材間のうち、外部から局部的に直接加熱し得
る、即ちそれぞれ他の固体物を介することなく加熱し得
る両部材間部位を溶接または半田付けすることにより開
口を安全且つ確実に封止することができる。さらに開口
を形成する部材と封止用部材との両部材間のうち、溶接
または半田付けされる個所以外の両部材間の少なくとも
一部は溶融状態を経て固化した充填体にて充填されてい
るので、該両部材間の接続強度や密封性が向上する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図例により詳細に
説明する。図１は本発明の実施例の概略断面図であり、
図２は図１の部分拡大断面図であり、図３は本発明の他
の実施例の部分拡大断面図である。

【００１０】図１〜３において、１は鉄製の電池缶、２
は負極電気絶縁板、３は発電要素体、３１は発電要素体
３の下部から露出する負極リード、３２は発電要素体３
の上部から露出する正極リード、４はドーナツ状の正極
電気絶縁板、５は正極、６は電池缶の上蓋、７は上蓋６
に設けられた開口の一例たる電解液注入口、８は電解液
注入口７を封止する封止用部材、９はラプチャー機能を
有する安全機構（図示せず）を内蔵する電気絶縁ガスケ
ットである。上蓋６は、その略中央に電気絶縁ガスケッ
ト９を介して正極５を有し、さらに電気絶縁ガスケット
９から少し離れた位置に電解液注入口７を有する。

【００１１】図１〜図２に示す実施例の製造に際して
は、上部が開口した有底の角形や丸形の電池缶１の内底
面上に負極リード３１の先端を溶接し、ついで負極電気
絶縁板２、発電要素体３、正極電気絶縁板４の順にそれ
らを電池缶１内に収容する。一方、別工程において電気
絶縁ガスケット９、正極５、並びに電解液注入口７を有
する上蓋６が製造されており、電池缶１内に上記の各部
品が収容された後に上蓋６を電池缶１の上部開口上に案
内し、発電要素体３の上部から露出する正極リード３２
を正極電気絶縁板４の中央孔を経由してその先端を正極
５の裏面に溶接する。この溶接の後に上蓋６を電池缶１
の所定の位置に設置して電池缶１に溶接する。最後に、
電解液注入口７を利用して電池内を脱気して電解液を注
入し、電解液注入口７を封止用部材８にて封止して実施
例の密閉型電池を得る。

【００１２】図２には、図１における電解液注入口７の
部分を拡大して示す。電解液注入口７は、上蓋６を構成
する鉄板を深絞り加工して形成されてラッパ状を呈する
部材６１内に形成されており、部材６１の内面は、図示
する通り、テーパ状となっている。

【００１３】封止用部材８は、部材６１の内面に篏合す
る截頭円錐形を有し、その上面の周縁には切欠き８１が
形成されている。この封止用部材８を電解液注入口７内
に挿着する。かくすると、電解液注入口７を形成する部
材６１と封止用部材８の両部材間のうち、切欠き８１と
部材６１の先端部６１１との両部材間部位は、例えば該
両部材間部位の直上に設置した溶接手段や半田付け手段
にて外部から、即ち矢印Ａの方向から直接加熱すること
ができるので、該両部材間部位はレーザー溶接などにて
溶接されている。１０は、溶接部を示す。封止用部材８
の切欠き８１は必ずしも必要ではないが、それを設ける
と溶接部１０の接触面積が大きくなって溶接の強度や電
池の密封性が向上する。

【００１４】電解液注入口７を形成する部材６１と封止
用部材８の両部材間のうち、溶接部１０以外の部位は充
填体１１にて充填されている。充填体１１は、両部材間
内で加熱されて一旦溶融し、ついで冷却固化して該両部
材間を充填している。充填体１１は、両部材６１、８間
のうちの少なくとも一部に存在するだけで該両部材間の
接続強度が向上し、この結果、密閉型電池の稼働中に封
止用部材８に外力が作用することがあっても、その外力
は溶接部１０と充填体１１とに分散するので、溶接部１
０の破損可能性が少なくなり密封機能の安定性が増大す
る。一方、充填体１１が、密閉型電池の内部から溶接部
１０に到る全通路を遮断するように両部材間に存在する
場合、例えば図２に示すように溶接部１０以外の全両部
材間に存在する場合には、上記の接続強度の向上に加え
て溶接部１０と共に該両部材間の密封性を一層安定的に
向上せしめる機能をなす。

【００１５】しかして充填体１１の形成材料としては、
上記した接続強度および／または密封性を向上せしめる
機能を有するものであれば特に制限はなく、例えば各種
の有機高分子類や金属類などを用いることができる。

【００１６】このうち有機高分子類としては、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリ４−メチルペンテン−１、
ポリ塩化ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合体、ナイロ
ン、ポリエステルなどの熱可塑性ポリマー類、天然ゴ
ム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレン
・ジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、スチ
レン・ブタジエンゴム、シリコーンゴムなどのゴム類ま
たはその架橋ゴム類、ポリスチレン系熱可塑性エラスト
マー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリ塩
化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可
塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマー類、ポリ
アミドイミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテ
ルスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレ
ンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテル
イミド、ポリエーテルケトン、ポリアセタール、ポリカ
ーボネート、フッ素樹脂、ポリアリルエーテルニトリ
ル、ポリベンゾイミダゾールなどの耐熱性樹脂類を例示
することができる。

【００１７】金属類としては、その融点が室温より高
く、且つ密閉型電池の製造時に付与可能な高温度以下で
あれば種々のものが使用可能であり、例えば、錫、活字
合金類、例えばＰｂ−Ｓｂ−Ｓｎ系の鉛合金、Ｚｎ−Ａ
ｌ合金、Ａｌ−Ｓｉ合金など、はんだ類、例えばＰｂ−
Ｓｂ、Ｐｂ−Ａｇ、Ｂｉ−Ｓｎ、Ｚｎ−Ｃｄ、Ｐｂ−Ｓ
ｂ−Ｃｄ、Ｐｂ−Ｓｂ−Ｉｎ、Ｂｉ−Ｓｂ−Ｓｎなど、
易融合金類、例えばニュートン合金、ローズメタル、オ
ニオン合金、ダルセーメタル、ウッドメタル、リポウィ
ッツメタル、アナトミカル合金、などを例示することが
できる。就中、融点が４０〜２００℃のものが好まし
い。

【００１８】充填体１１は、例えばその形成材料を封止
用部材８の表面および／または電解液注入口７を形成す
る部材６１内壁面に適当な方法にて予め薄層状に施与し
ておき、その後、封止用部材８を電解液注入口７に挿入
して前記した溶接部１０を形成する前、後、あるいは溶
接部１０の形成と同時に適当な方法にて加熱して一旦溶
融状態とし、ついで冷却固化することにより形成するこ
とができる。充填体１１の形成材料が熱可塑性あるいは
未架橋の有機高分子である場合には、その溶融物を封止
用部材８の表面や部材６１内壁面に塗布してその薄層を
施与することができる。一方、充填体１１の形成材料が
金属類である場合には、金属溶融浴へのどぶ漬け法、メ
カノフュージョン法などにてその薄層を施与することが
できる。メカノフュージョン法においては、周知のよう
に、一般的には真空容器内あるいは不活性ガスを充填し
た容器内に被塗布物体を設置し、該容器を高速で回転せ
しめて被塗布物体の表面に金属粉を遠心力を利用して絶
えず押しつけ、その状態で擦り付け部材により表面の金
属粉層に強力な圧縮・剪断力を賦与して被塗布物体表面
に付着せしめる。

【００１９】上記した通り、充填体１１は溶接部１０を
形成する前、後、あるいは溶接部１０の形成と同時に適
当な方法にて加熱し溶融してよいが、製造工程の簡略化
の観点からは溶接部１０の形成と同時に加熱し溶融せし
めることが好ましく、さらには溶接部１０を形成する際
に封止用部材８や部材６１が加熱されるので、その伝導
熱を利用して溶融せしめることが特に好ましく、したが
って充填体１１の形成材料としてもかかる伝導熱にて溶
融し得て、且つ密閉型電池の耐熱性の観点から低すぎな
い融点を有するもの、特に融点が６０〜１５０℃程度の
金属類が好ましい。

【００２０】図３に示す実施例は、上記の図１〜図２に
示す実施例とは電解液注入口７並びに封止用部材８の各
形状、および溶接部位が異なるのみである。電解液注入
口７を形成する部材６１は、図示する通り、円筒状とな
っており、封止用部材８は、部材６１の内径より大きな
外径を有する頭部８３と部材６１の内面に篏合する円柱
部８２とが一体成形された構造を有し、頭部８３により
部材６１の先端部６１１に係止している。かくすると、
電解液注入口７を形成する部材６１と封止用部材８の両
部材間のうち、上記の係止部位は、例えば該両部材間部
位の斜め上に設置した溶接手段や半田付け手段にて外部
から即ち矢印Ｂの方向から直接加熱することができる。
１０は溶接部を示す。電解液注入口７を形成する部材６
１と封止用部材８の両部材間のうち、溶接部１０以外の
部位は充填体１１にて充填されている。

【００２１】前記した従来例における金属製薄膜を溶接
する場合と根本的に異なって、電解液注入口７に図２や
図３に示す各封止用部材８を挿着すると、該材８はその
挿着位置で安定的に固定される。よって封止用部材８の
位置ずれを全く懸念することなく、さらには可燃性の電
解液を実質的に加熱することなく、換言すると、火災発
生を全く懸念することなく溶接部１０とされた個所を正
確且つ精密に溶接することができる。またその際、レー
ザー溶接に限らず、種々の溶接方法や半田付け方法にて
封止することができる。

【００２２】本発明は、リチウムイオン二次電池あるい
はその他の各種の密閉型電池における種々の開口の封止
に好適である。その際、封止の対象となる開口の位置
は、図２や図３に示す上蓋６に限らず、電池缶１の側壁
その他、任意の個所にあってもよい。

【００２３】

【発明の効果】本発明は、従来の密閉型電池と対比し
て、つぎに示す種々の効果がある。封止用部材の取り扱いが容易である。封止用部材は溶接などの前に電解液注入口などの封
止の対象となる開口内に挿入されるので、封止用部材の
位置決めが容易である。従来のように仮止めしなくても風圧や外力にて封止
用部材が位置ずれすることもない。封止用部材が位置ずれすることがないので、開口を
形成する部材と封止用部材の両部材間のうち、外部から
直接加熱し得る両部材間部位を溶接または半田付けする
ことにより該開口を安全且つ確実に封止することができ
る。しかも、溶接または半田付けされる個所以外の両部
材間の少なくとも一部は溶融状態を経て固化した充填体
にて充填されているので、該両部材間の接続強度や密封
性が向上する。電池缶の内部を加熱することがないので、電解液が
可燃性であっても火災発生の心配がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の概略断面図である。

【図２】図１の部分拡大断面図である。

【図３】本発明の他の実施例の部分拡大断面図である。

【符号の説明】

１電池缶３発電要素体６電池缶の上蓋６１電解液注入口７を形成する部材７電解液注入口８封止用部材９電気絶縁ガスケット１０溶接部１１充填体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電池の開口に封止用部材が挿入され、開
口を形成する部材と封止用部材との両部材間のうち、外
部から直接加熱し得る両部材間部位は外部からの直接加
熱により溶接または半田付けにて閉鎖され、且つ溶接ま
たは半田付けされる個所以外の両部材間の少なくとも一
部は溶融状態を経て固化した充填体にて充填されてなる
ことを特徴とする密閉型電池。
【請求項２】開口の側壁がテーパ状であり、封止用部
材がテーパ状の開口に嵌合し得る截頭円錐形を有し、且
つ外部から直接加熱し得る両部材間部位が、封止用部材
の上面の周縁部と開口を形成する部材の先端部との間で
ある請求項１記載の密閉型電池。
【請求項３】充填体が、溶接または半田付けにて閉鎖
される上記両部材間部位を外部から直接加熱する際に生
じる伝導熱により溶融し得る合金である請求項１または
２記載の密閉型電池。
【請求項４】溶接が、レーザー溶接である請求項１〜
３のいずれかに記載の密閉型電池。
【請求項５】電池が、有底角形の電池缶の上部に蓋部
材を有する構造であり、且つ開口が蓋部材に設けられて
なる請求項１〜４のいずれかに記載の密閉型電池。
【請求項６】開口が、電解液注入口である請求項１〜
５のいずれかに記載の密閉型電池。
【請求項７】電池が、リチウムイオン二次電池である
請求項１〜６のいずれかに記載の密閉型電池。