JPS60140650A - 端子付き電池 - Google Patents

端子付き電池

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Publication number
JPS60140650A
JPS60140650A JP58250640A JP25064083A JPS60140650A JP S60140650 A JPS60140650 A JP S60140650A JP 58250640 A JP58250640 A JP 58250640A JP 25064083 A JP25064083 A JP 25064083A JP S60140650 A JPS60140650 A JP S60140650A
Authority
JP
Japan
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welding
plate
terminal
plate terminal
battery
Prior art date
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Pending
Application number
JP58250640A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshio Okuzaki
奥崎 義男
Keigo Momose
百瀬 敬吾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP58250640A priority Critical patent/JPS60140650A/ja
Publication of JPS60140650A publication Critical patent/JPS60140650A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/564Terminals characterised by their manufacturing process
    • H01M50/566Terminals characterised by their manufacturing process by welding, soldering or brazing
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、端子付き電池、とくに金属リチウムを負極に
用いた電池の負極端子部をなす電池ケース又は封目板と
板端子との溶接に関するものである0 従来例の構成とその問題点 従来この種の電池への板端子付けには、抵抗溶接が用い
られていたが、種々の問題点があった〇すなわち、電池
外へ突出する板端子は、これまでリード線の接続を容易
化するために導電性を得ることを主目的としていたが、
最近では端子付き電池を機輝のプリント基板に直接半田
付によって自立させる用い方が多くなシ、そのために板
端子材の厚みも強度を向上させるために厚くする必要が
生じてきた。
従来の板端子付けに用いられた抵抗溶接は、溶接する2
つの金属間に電流を流し、この間に生じるジュール熱に
よって金属を溶融し、これを冷却することによって、2
つの金属が合金化されていた。しかし、この方法は電池
系には無関係に採用はできなく、負極に金属リチウムを
用いた電池に板端子を溶接する上においては、数々の問
題点があった。
その1つは電池ケース又は封口板の内面に負極活物質で
あるリチウム板が密着している点に最大の問題点がある
それば、一般に2つの金属板を溶接する場合には、それ
らをはさんで溶接電極棒を轟で、かつこの間に電流を流
し、この時の電流が2つの金属の接触部の抵抗によって
ジュール熱を生じるものである。この方法は電流を増す
ことによって確実な溶接が可能である。
しかし、リチウムを負極活物質とした電池の場合には、
ケース又は封口板に板端子を溶接する際電池のケース又
は封口板の内側には負極活物質のリチウムと、低融点の
材料で形成されたセパレータ、正極活物質及び電解液が
封入されているため、前記の方法では不可能である。
−従って、電池のケース又は封目板(イ)と板端子(ロ
)との溶接は第1図に示す如く、2本の電極棒(ハ)を
ケース又は封[口板の同一部材上にあて、この間に電流
を通じる方法が取られている。
第1図はま」口板上に板端子を配し、この上に2本の電
極棒(ハ)をあてて溶接する方法を示し、第2図はその
溶接後の状態を示している。
しかし、この例はいずれも完全ではない0すなわち第1
図では導電性の板端子上に2本、の溶接用電極棒(/つ
を配置するため、電流は一方の電極棒から一他方の電極
棒へと板端子表面を主に流れ、一部はケース又は封口板
と板端子を介して流れることによって、板端子と、ケー
ス又は封口板との加圧接触点にスポット溶接されるもの
である。一般にコイン形電池はその直径が少さく、溶接
用電極棒間の距離が取れず、又溶接に必要な電流が大き
いことによる電極棒の太さなどから、両電極棒間の距離
は大きく取れず、数肛〜10咽以内であるため、溶接電
流は板端子の表面又は板端子自体の内部を流れ、供給電
流の%以下程度しか実際の端子とケース又は封口板との
溶接に利用できない。
このため、一度の溶接では実用的な溶接強度である3に
9f:得ることが困難で、第2図に示す如く、2度にわ
たり4点溶接してその必要とする強度を保っていた。
第3図は、板端子1を封口板3の外面に溶接したボタン
形の端子付き電池を示し、2は金属リチウム負極、4は
セパレータ、6は正極合剤、6は正極端子をなす電池ケ
ース、7は封口パッキングである。この構造で負極リチ
ウム2やセパレータ4が板端子1の溶接時の温度で溶融
されるのは、ケースや板端子がニッケルやステンレス鋼
で構成され、それらが高融点1400〜1600℃であ
り、この高温に上昇する金属に密着した状態で低融点の
リチウムや、セパレータが存在し、その性質の相異によ
るからである。
すなわち、これらのあい異なる条件のもとて実用的な板
端子の溶接を行うことに問題の解決がある。第4図aは
抵抗溶接を行なった時の溶接痕であり、第4図すはその
溶接部分の断面図である。
図に示す如く、溶接痕は不安定な溶接を裏付るべく均一
性に欠けている。又、溶接部分もその都度大きさや形状
がかわり、安定な剃接が得られない。
又、溶接強度を上げて端子の溶接強度を保とうとすると
、第5図に示す如く、封0板3に生じる熱か負極リチウ
ム2に強く伝わり、リチウムが溶Mし、これがセパレー
タ4を貫通して、正極合剤との間でショートし、電池電
圧を下げることになるO 又はリチウムが膨張してセパレータ側にふくらみ、セパ
レータとリチウムとの接触を悪くし電池の内部抵抗を上
昇させる。
なお、抵抗溶接は被溶接材間の接触抵抗を利用して行う
ものであるから、ケース表面や板端子の表面に酸化被膜
が生じている場合には安定な条件を保つことが困難であ
った。又、電極棒の光端も溶接につれて摩耗し、常に一
定の条件を保ち得す、これらがバラツキの主因となり、
品質を高めることが困難であり、又生産性を上げる点で
の障害でもあった。
発明の目的 本発明は、前記した抵抗溶接による数々の問題点を解決
し、電池性能を損うことなく、信頼性が高く、板端子の
溶接強度の強い端子付き電池を提供するものである。
発明の構成 本発明は、電池ケース又は封口板と板端子とを溶接する
に肖って、板端子を介した電池の反対側より、溶接エネ
ルギーを非接触法により供給するものであり、詳しくは
レーザーの照射によって溶接を行うものである。
すなわち、レーザーを集束して板端子面にあて、板端子
の一部か溶融するとともに継続的に電池のケース又は封
口板の一部をも溶融し、この両方の溶融部分が一体とな
って冷却させることで溶接が完了する。この際の溶接所
要時間は、非常に短時間である。
ここで用いられるレーザーには種々あるが、その中で多
く普及しているCO2レーザーは、本発明の対象とする
電池に対しては犬ノくワ−すぎかつ、微細なコントロー
ルが不能で不向きである。
又、コントロール性に優れた半導体レーザーは、逆にエ
ネルギー量が少く、溶接エネルギーを発生させるには、
経済的にも技術的にも困難であり、これらの状況から、
YAG(イツトニウム、アルミニウム、ガーネット)レ
ーザーが本発明の目的達成に最適であった。
すなわち、レーザーによる溶接において、照射エネルギ
ー、時間、及び集束度の制御によって電池ケース又は封
口板と板端子の材質及び板厚みの変化に対し、有効な強
度で溶接できることを見いだした。
実施例の説明 具体的には第6図に示す如く、レーザー8が照射される
側にレーザーの集束距離を定める基準台9を設け、この
基準台9の通過口10を通過したレーザーが板端子1を
介して、電池の封口板3又はケース6に照射される構成
を取るものである。
ここで電池6はレーザー照射とは反対側より、スプリン
グ11等によってMj1池6と板端子1とを強い力で基
準台9に押しつける。
以上の構成において、レーザー8のエネルギーを101
(ジュール)に設定し、基準台9に照射するレーザーの
照射光学レンズ距離を100cmに設定し、板端子1面
に焦点をあて、第7図に示す如くレーザー照射時間と、
エネルギー(電源電圧)の2つをファクターとし、ニッ
ケル板端子の厚み0.2 mmで、ケースをステンレス
鋼製とし、ケース厚み0.25mm、リチウム厚み0.
3mノB R2325を用いて、第6図に示す如く、レ
ーザーの照射される方向に基準台を設け、この後の照射
面とは反対側に板端子をはさんで、電池の封口板をあて
、かつ電池のケース6側をスプリング11で押して基準
台9と板端子1、電池が一体になる構造を取って実施し
た。
なお、レーザーの照射はエネルギー量のファクターをレ
ーザー発光時の印加電圧と照射時間をコンデンサーの容
量により設定したO その結果第7図に示す如く板端子の厚みが0.2胴の場
合は実斜線で示すゾーンにおいて端子の強度を6に9−
4で得ることができる。この場合第8図に示す如く抵抗
溶接では電圧異常が生じた強度でもレーザー溶接の場合
は異常なく溶接でき、内部抵抗も異常なく溶接すること
ができた0 すなわち、照射時間が6m%(1000μF)の場合に
は印加電圧は700−soov 、6mS代(1500
μF)の場合には650−750V 、 7m5ezの
場合には6o○〜700Vの範囲が良好であった。
又、板端子の厚み0.15能の場合には、o、2=の厚
さの場合に比べ約50■弱い電圧である。破斜線で示す
範囲が可能であった。
又、板端子厚みが0.3mmの場合には、印加電圧を上
げかつ長時間のレーザー照射が必要である。
この場合の溶接状況は第9図に示す通りであり、aの平
面図でレーザーの照射された面部分のみにピボットが形
成され、その断面はbに示す如く、板端子を貫通して、
電池の封目板に溶融が達している状況が確認された。こ
の形状は抵抗溶接の不揃いで、不安定なものに比べ、均
一な形状を呈している。
ただし、この溶融について封口板側の溶融帯が少いと端
子の溶接強度が弱く、逆に深すぎるとリチウムの熱破壊
を生じさせるので注意を扱する。
しかし、一度条件を定めると、レーザー照射エネルギー
が繰り返しによっても安定であることの他に、抵抗溶接
のように不安定条件がないため、非常に安定で均一な溶
接が可能であった。
その結果は第8図の電池電圧及び第10図の内部抵抗値
の端子溶接強度との関係図に表われている。
なお、電池がより薄形、例えばケース又は封口板の厚み
が0.2陥、リチウムの厚みが0 、2 調である場合
はケース厚みかうすいため非常に困難であるが、第7図
において、印加電圧を750〜5oovに上げ、かつ短
時間で5mS既(1000p F )で溶接させること
により、所定の溶接が可能であった。
しかし、抵抗溶接ではほとんど不可能であった。
発明の効果 以上のように本発明によれば、第一に従来得ることので
きなかった板端子の溶接強度を電池特性に影響全力える
ことなく高めることが可能となった。このことにより電
池に板端子を溶接しこれをプリント基板等に半田付によ
り直接取付だ状態での機械的強度を高め、より広い範囲
での実用に供し得かつ信頼性の高いものにできる。
又、従来不可能であったケース又は封口板厚みが0.2
 mm以下リチウム厚み0.2 ttan以下の電池、
及び電池ケースの表面をニッケルメッキ又はクシノド処
理したものでも容易妬板端子の溶接が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の抵抗溶接により電池に板端子を取付ける
際の説明図、第2図は同電池の上面図、第3図は同電池
の断面略図、第4図a、bは溶接部の平面図及び断面図
、第5図は加熱によるリチウム負極の溶接変形を示す略
図、第6図は本発明の実施例におけるレーザー溶接で板
端子を1B池に取付ける説明図、第7図はレーザーの照
射時間と印加電圧との関係を示す図、第8図(は電池電
圧と板端子の引張り強度との関係を示す図、第9図a。 bはレーザー溶接部の平面図及び断面図、第10図は電
池の内部抵抗と板端子の引張り強度との関係を示す図で
ある。 1・・・・・・板端子、2・・・・・負極リチウム、3
・・川・封口板、4・・・・・・セパレータ、6・・・
・・・正極合剤、6・・・・・・ケース、8・・・・・
・レーザ〜、9・・・・・基準台。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第8
図 ! 23456 本漿ゴ括子のりIBM (Kl〕 第 9 図 第10図 1 2345t 、[4子の51方」チ奴メ屹U望つ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)厚さ0.5〜o、osfiの金属リチウム板から
    なる負極と、この負極を内側に密着した厚さ0.1〜0
    .5叫の電池ケース又は封口板と、この電池ケース又は
    封口板の外側に溶接される厚さ0.1〜0.3欄の板端
    子とを備え、前記板端子と電池ケース又は封口板とをレ
    ーザー溶接したことを特徴とする端子付き電池。
  2. (2) レーザー溶接が、YAGレーザーである肪許請
    求の範囲第1項記載の端子部き電池。
JP58250640A 1983-12-27 1983-12-27 端子付き電池 Pending JPS60140650A (ja)

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JP58250640A JPS60140650A (ja) 1983-12-27 1983-12-27 端子付き電池

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JP58250640A JPS60140650A (ja) 1983-12-27 1983-12-27 端子付き電池

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JPS60140650A true JPS60140650A (ja) 1985-07-25

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JP58250640A Pending JPS60140650A (ja) 1983-12-27 1983-12-27 端子付き電池

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01122263U (ja) * 1988-02-15 1989-08-18

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5835864A (ja) * 1981-08-28 1983-03-02 Hitachi Maxell Ltd リ−ド体付きリチウム電池の製法

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