JPH117922A

JPH117922A - 密閉型電池の密閉構造

Info

Publication number: JPH117922A
Application number: JP9161015A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Yamamoto; 啓介山本
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 1997-06-18
Filing date: 1997-06-18
Publication date: 1999-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】円筒型の密閉型電池において、電池缶がアル
ミニウムまたはアルミニウム合金で形成されていても、
十分な密閉性を確保し得る密閉型電池の密閉構造を提供
することにある。【解決手段】電池蓋５、リング６及びラプチャー板７
からなる円盤状の蓋部４の外周を、ガスケット８を介し
て、環状のケース３で保持する。環状のケース３の断面
形状をコの字形に形成し、コの字形の内側で蓋部４の電
池外部側および内部側の面を挟み込む。環状のケース３
を、電池缶２の開口部２ａに溶接して設置する。電池缶
２および環状のケース３はアルミニウム又はアルミニウ
ム合金で形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池缶がアルミニ
ウムまたはアルミニウム合金で形成された円筒型の密閉
型電池の密閉構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】密閉型電池は、電池缶内に発電要素を封
入したものであり、例えば、乾電池がよく知られた態様
である。ここでいう発電要素は、発電、充放電を行なう
ための電池の電気化学的な要素である。

【０００３】図２は、従来の円筒型の密閉型電池を示す
断面図である。同図の例に示すように、円盤状の蓋部２
４が、ガスケット２８を介して、電池缶２２の開口部２
２ａを塞いでいる。円盤状の蓋部にはハッチングを施し
ている。円盤状の蓋部２４は、電池蓋２５、ＰＴＣサー
ミスターで形成されたリング２６、ラプチャー板２７を
電池外部側から電池内部側に向けて順に積層して形成さ
れている。ＰＴＣサーミスター (positive temperature
coefficient thermistor)とは、正の抵抗温度係数を有
する抵抗体であって、ある温度で抵抗が急激に増加する
公知の材料である。

【０００４】電池缶２２の開口部２２ａにおける側壁２
２ｂは、開口部２２ａの断面形状が「コの字形」部分を
含むように折り曲げられており、「コの字形」部分の内
側で円盤状の蓋部２４の電池外部側および内部側の面を
全周にわたって挟み込んで保持している。点線は、折り
曲げられる前の側壁２２ｂを示している。このように円
盤状の蓋部２４を側壁２２ｂで挟み込むことによって、
電池缶は密閉される。電池缶および電池蓋は、ニッケル
鍍金鉄で形成されている。２９は電極タブを示してい
る。

【０００５】ところで、近年においては、密閉型電池は
携帯電話、ノート型パソコン等といった携帯用機器の駆
動源として数多く採用されており、軽量化の要求が高ま
っている。軽量化を達成する手段としては、電池缶をア
ルミニウムまたはアルミニウム合金（以下、「アルミニ
ウム等」という。）で形成することが容易に考えられ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アルミ
ニウム等で形成された電池缶は、側壁の厚みを従来の電
池缶と同程度とした場合、従来の電池缶に比べて機械的
強度が低くなってしまう。特に、図２で示した円筒型の
密閉型電池においては、充電や使用環境の温度上昇によ
って、電池内部の圧力が上昇し、円盤状の蓋部２４を押
し上げようとする力が働いた際に、「コの字形」部分の
上部が開いたり、「コの字形」部分の下部を構成する部
分（点線で囲まれた部分Ａ）が伸びたりして密閉性が低
下してしまうという問題がある。

【０００７】一方、角型の密閉型電池においては、電池
缶をアルミニウム等で形成したものが知られている。図
３は、従来の角型の密閉型電池を示す断面図であり、電
池缶はアルミニウム等で形成されている。電池缶３２、
電池蓋３３および絶縁体３６にはハッチングを施してい
る。同図の例では、電池缶３２と電池蓋３３とは溶接さ
れているため、電池内部の圧力が上昇しても密閉性が低
下することはない。従って、同図に示す密閉型電池の構
造を円筒型の密閉型電池に適用することが考えられる。
なお、電池蓋３３には電池内部の圧力が上昇したとき
に、内部流体を解放するための貫通孔３３ａが設けられ
ており、貫通孔３３ａはラプチャー板３７で塞がれてい
る。３４は溶接部位を、３５は端子を、３６は絶縁体を
それぞれ示している。

【０００８】ところが、同図に示す密閉型電池において
は、ラプチャー板３７の受圧面積が狭くならざるを得
ず、圧力解放時のガス流速が増し危険であるという問題
や、ＰＴＣサーミスターで形成された部材を円筒型の密
閉型電池のように内蔵できないため、組立作業性が悪い
という問題がある。

【０００９】本発明の課題は、上記問題を解決し、円筒
型の密閉型電池において、電池缶がアルミニウムまたは
アルミニウム合金で形成されていても、十分な密閉性を
確保し得る密閉型電池の密閉構造を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の密閉型電池の密
閉構造は、次の特徴を有するものである。（１）円筒型の密閉型電池において、少なくとも電池
蓋とラプチャー板とからなる円盤状の蓋部が、その外周
に沿って、ガスケットを介して、環状のケースで保持さ
れた構造を有し、環状のケースは断面形状がコの字形に
形成されており、コの字形の内側で上記蓋部の電池外部
側および内部側の面を挟み込んで保持するものであっ
て、且つ、電池缶の開口部に溶接されて設置されてお
り、電池缶および環状のケースは、アルミニウム又はア
ルミニウム合金で形成されている密閉型電池の密閉構
造。

【００１１】（２）環状のケースと電池缶の開口部と
の溶接がレーザー溶接である上記（１）記載の密閉型電
池の密閉構造。

【００１２】

【作用】本発明の密閉構造では、電池蓋等からなる円盤
状の蓋部を、断面形状がコの字形の環状のケースで保持
し、この環状のケースと電池缶の開口部とを溶接するこ
とによって電池缶を密閉している。このような構造とし
ているため、従来のように電池内部の圧力上昇によって
「コの字形」部分の下部を構成する部分が変形し、密閉
性が低下したり、電池総高さが伸びたりすることを解消
できる。

【００１３】また、上記のように、本発明では「コの字
形」部分は環状のケースに形成されるため、「コの字
形」部分の強度を高めることができる。即ち、通常、電
池缶は深絞り加工によって形成されるため、その材料と
してはアルミニウム又はアルミニウム合金の中でも比較
的強度の低いもの（引張り強度が低く、破断伸び率が高
い材料）を用いる必要がある。それに対して、環状のケ
ースには深絞り加工を行う必要がないため、環状のケー
スの材料としては、アルミニウム又はアルミニウム合金
の中でも強度の高い材料を用いることができ、「コの字
形」部分の強度を高めることができる。本発明の密閉構
造によれば、電池内部の圧力上昇によって「コの字形」
部分の上部が開いて密閉性が低下するのを抑制すること
ができる。

【００１４】本発明の密閉構造においては、電池缶をア
ルミニウムまたはアルミニウム合金で形成した場合にお
いても、電池内部の圧力上昇により密閉性が低下するの
を抑制することができる。本発明の密閉構造を密閉型電
池に付与すれば、電池缶の軽量化を図り、且つ、密閉性
を確保できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図を用いて詳細に
説明する。図１は、本発明の密閉型電池の密閉構造の一
例を示す断面図であり、断面に現れた線のみを示してい
る。なお、一部については省略して示しており、環状の
ケース３および円盤状の蓋部４にはハッチングを施して
いる。同図の例に示すように、密閉型電池１は円筒型で
ある。円盤状の蓋部４は少なくとも電池蓋５とラプチャ
ー板７とで構成されている。蓋部４は、その外周に沿っ
て、ガスケット８を介して、環状のケース３で保持され
ている。環状のケース３は断面形状がコの字形に形成さ
れており、コの字形の内側で円盤状の蓋部４の電池外部
側および内部側の面を挟み込んでいる。環状のケース３
は、電池缶２の開口部２ａに溶接されて設置されてい
る。電池缶２および環状のケース３はアルミニウム又は
アルミニウム合金で形成されている。

【００１６】同図の例では、電池缶２の開口部側の端部
と環状のケース３の電池外部側の面の外周縁とが全周に
わたって溶接されている。溶接はレーザー溶接によって
行われている。９は溶接された部位を示している。円盤
状の蓋部４は、電池蓋５、ＰＴＣサーミスターで形成さ
れたリング６、ラプチャー板７を、電池外部側から電池
内部側に向けて順に重ね合わせて形成されている。ラプ
チャー板７は電極タブ１０を介して発電要素Ｅに導通さ
れている。ラプチャー板７には破断予定部Ｗが設けられ
ており、破断予定部Ｗは電池内部の圧力が設定値まで上
昇すると破断して電池内部の圧力を外界に解放する。

【００１７】本発明で用いられる電池缶は、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金で形成されているものが好ま
しい。なお、ここでいうアルミニウム合金とは、アルミ
ニウムの含有量が５０％以上のものをいう。電池缶の板
厚は、側壁においては従来の電池缶と同程度とし、底部
においては従来の電池缶に対して３割〜４割程度厚くす
るのが好ましい。側壁の板厚は０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ
程度に設定するのが良い。本発明で用いられる電池缶に
おいては、開口部の側壁を折り曲げる必要がなく、開口
部付近に絞り加工を施す必要もない。従って、従来の電
池缶に比べて製造工程を簡略化できる。

【００１８】電池缶の作製方法は特に限定されるもので
はなく、従来と同様の作製方法を利用することができ
る。例えば、多段プレス成形、インパクトプレス成形、
深絞り成形等が挙げられる。円筒型の密閉型電池におい
ては、電池缶は通常負極となることが多いが、本発明に
おいては特に限定されず、正極となっていても良い。電
池缶は最終製品段階において、絶縁チューブ等の外部被
覆材により被覆されていても良い。

【００１９】本発明で用いられる環状のケースは、円盤
状の蓋部の外形に沿った環状を呈したものであって、断
面形状が「コの字形」に形成されており、「コの字形」
の内側で円盤状の蓋部の電池外部側および内部側の面を
挟み込むものであれば良い。なお、本明細書でいう「挟
み込む」とは、基本的には「コの字形」部分の上下二面
で円盤状の蓋部の電池外部側及び内部側の面を「挟む」
状態をいうが、「コの字形」部分の内側の三面目も加え
て保持する状態をもいう。「コの字形」部分の形成方法
としては、プレス成形等が挙げられる。具体的には、最
初に環状のケースの断面形状を「Ｌ字形」に成形し、こ
れに円盤状の蓋部を設置した後、プレス成形等によりカ
シメて「コの字形」に成形する。「コの字形」部分は、
製造誤差等により正確な「コ」を描けていなくても、円
盤状の蓋部を良好に挟み込めるものであれば良い。

【００２０】環状のケースを形成する材料は、アルミニ
ウムまたはアルミニウム合金であるのが好ましく、電池
缶を形成する材料よりも引張り強度及び耐力の高い材料
を用いるのが特に好ましい。例えば、電池缶を形成する
材料として材料記号Ａ３００３−０、引張強度９．５Ｋ
ｇｆ／ｍｍ²〜１３Ｋｇｆ／ｍｍ²、破断伸び率２０％
以上のものを使用するのであるならば、環状のケースを
形成する材料としては材料記号Ａ５０５２−０、引張強
度１８Ｋｇｆ／ｍｍ²〜２２Ｋｇｆ／ｍｍ²、破断伸び
率１５％以上のものが挙げられる。なお、ここでいうア
ルミニウム合金とは、前述した電池缶と同様にアルミニ
ウムの含有量が５０％以上の合金をいう。環状のケース
の板厚は電池缶の板厚と同程度であれば良い。

【００２１】環状のケースの設置は、電池缶の開口部に
おいて、環状のケースと電池缶の側壁とを溶接すること
により行う。具体的には、図１に示すように、電池缶の
開口部側の端部と環状のケースの電池外部側の面（上
面）の外周縁とを全周にわたって溶接して設置する。溶
接する部位の開先の形状は、特に限定されるものではな
く、Ｖ形やＵ形等を適宜選択すれば良い。溶接方法とし
ては、レーザー溶接、超音波溶接、抵抗溶接等が挙げら
れるが、対象物が小さいためレーザー溶接を用いるのが
好ましい。

【００２２】円盤状の蓋部は少なくとも電池蓋とラプチ
ャー板とから形成したものであれば良く、図１に示すよ
うに電池蓋とラプチャー板との間にＰＴＣサーミスター
で形成されたリングを介在させていても良い。円盤状の
蓋部は、電池の目的や仕様に応じて絶縁リングやシール
部材等を有していても良い。

【００２３】電池蓋は電池の外部電極となるものであ
り、一般的に用いられているものを利用できる。円筒型
の密閉型電池においては、電池蓋は通常正極となること
が多いが、本発明においては特に限定されず、負極とな
っていても良い。電池蓋の材料としては、導電性材料で
あれば特に限定されず、アルミニウム、アルミニウム合
金、ニッケル鍍金鉄、ステンレス、導電性プラスチッ
ク、プラスチックにニッケル等導電性材料を鍍金（塗
布）したもの等が挙げられる。このうち、密閉型電池の
軽量化を図る点からは、電池缶と同様にアルミニウムま
たはアルミニウム合金を用いるのが好ましい。電池蓋の
作製方法としては、プレス加工、射出成型加工、鋳造、
切削加工及びそれらの組合せ等が挙げられる。

【００２４】ラプチャー板は、電池内部の圧力と外部の
圧力とを仕切る隔壁となるものである。ラプチャー板と
電池蓋とは電気的に接続されている必要がある。ラプチ
ャー板には、図１に示すように、電池内部の圧力上昇に
よって破断する破断予定部が形成されていても良い。破
断予定部はラプチャー板の面上において環状に形成され
ており、電池内部の圧力が予め設定された値に達すると
破断する。破断予定部としては、ラプチャー板の一部の
厚さを薄くして形成した薄肉部が挙げられる。

【００２５】ラプチャー板の厚みは、従来より密閉型電
池のラプチャー板として使用されているものと同程度に
設定すれば良い。ラプチャー板を形成する材料として
は、導電性材料であれば良いが、有機電解液に対する耐
食性に優れたものが好ましく、例えば、アルミニウム合
金、導電性プラスチック、プラスチックにアルミニウム
等の導電性材料を鍍金（塗布）したもの等が挙げられ
る。

【００２６】ガスケットは、円盤状の蓋部を保持する環
状のケースの「コの字形」部分の内側の全体にわたって
介在する環状を呈するものであれば良い。従って、ガス
ケットの断面形状も「コの字形」となり得る部分を有す
るものが好ましい。ガスケットの断面形状のうちの「コ
の字形」の断面形状となる部分は、用いられていない単
品の状態では必ずしも「コの字形」である必要はなく、
円盤状の蓋部を挟み込む工程に至るまでの組立て性が良
好となるような断面形状であれば良い。

【００２７】ガスケットの材料としては、通常密閉型電
池に用いられるガスケットと同様の材料を用いれば良い
が、本発明においては、ポリプロピレン、ポリエチレン
等を用いるのが好ましい。

【００２８】本発明による密閉構造は、あらゆる円筒型
の密閉型電池に対して有用であるが、ノート型パソコ
ン、携帯電話、携帯ビデオカメラ等の充電可能な電源と
して使用される高容量リチウムイオン二次電池に特に有
用である。

【００２９】

【実施例】実際に、外形が１８ｍｍの円筒型の密閉型電
池に、図１に示す密閉構造を付与した。電池缶、環状の
ケースについてはアルミニウム合金で形成し、電池蓋に
ついてはニッケル鍍金鉄で形成した。電池缶と環状のケ
ースとの溶接は、レーザー溶接で行なった。

【００３０】上記で得られた密閉型電池の重量は、従来
の密閉型電池の重量の８５％程度であった。なお、電池
缶単体の重量は、従来の電池缶単体の重量の１／３程度
であった。この密閉型電池に対して、外部環境の温度を
上昇させて電池内部の圧力を上昇させたところ、ラプチ
ャー板が破裂するまでにおいて、電池内部の気体の漏洩
は確認できなかった。

【００３１】

【発明の効果】本発明の密閉構造を密閉型電池に付与す
れば、十分な密閉性を確保した上で、密閉型電池の軽量
化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の密閉型電池の密閉構造の一例を示す断
面図である。

【図２】従来の円筒型の密閉型電池を示す断面図であ
る。

【図３】従来の角型の密閉型電池を示す断面図である。

【符号の説明】

１密閉型電池２電池缶２ａ電池缶の開口部３環状のケース４円盤状の蓋部５電池蓋６リング７ラプチャー板８ガスケット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒型の密閉型電池において、少なくと
も電池蓋とラプチャー板とからなる円盤状の蓋部が、そ
の外周に沿って、ガスケットを介して、環状のケースで
保持された構造を有し、環状のケースは断面形状がコの
字形に形成されており、コの字形の内側で上記蓋部の電
池外部側および内部側の面を挟み込んで保持するもので
あって、且つ、電池缶の開口部に溶接されて設置されて
おり、電池缶および環状のケースは、アルミニウム又は
アルミニウム合金で形成されている密閉型電池の密閉構
造。
【請求項２】環状のケースと電池缶の開口部との溶接
がレーザー溶接である請求項１記載の密閉型電池の密閉
構造。