TW531915B - Square battery - Google Patents

Description

^1915

、發明說明（D

[發明所屬的技術領域] 本發明係關於一種角形電池，為密封型， 一 「圭入於其橫剖面形狀大致呈矩形狀的電池殼内而5電兀件 [發明之背景] 成内而成。 作為驅動電 其中，可充 係以使用於 並且近年來 源ίτ年來，隨著各種可攜式電器裝置的發展 番、、電池的研發亦當成關鍵裝置之一被 電：或鐘二次電池等小型二次電池 亦作：：電=家庭攝影機等為f，並且近年來 而求也有擴大之趨勢。 i心研钐也有所進步，其 在近年來在行動雷古壬装 化的期望很大，裝置中，對於小型化及薄型 型化的需求也右脒上/、的驅動電源之電池的小型化及薄 為：圓m;:::趨勢：現有的電池形狀…分 收納於包裝殼内而構同狀電池，不論將該等多數支 的電池收納盒内，^ ^ 1池組或將多數支收納於電器裝置 空間增大而使得介^導致所謂"無效空間"的無用殘餘 亦不佳，以致不二二不佳，加上收納空間内的穩定性 相對於此，角形電、也迹的電器裝置的小型化及薄型化。 態收納於收納空間內]=係空間效率較高，更可呈穩定狀 型化。 ’因此適合於電器裝置的小型化及薄 電池中，當因充放電時所發生 元件的膨脹所引起而產生電池 為更穩定的圓形狀而產生變 然而，在密封式角形二次 的氣體或收納於内部的 内壓增高時，電池亦因要成

531915 五、發明說明（2) 形，以致電池殼中尤其是長側板易於向外膨出狀態之變 形。這種電池殼的變形就會帶來各種弊病，例如生^況 為··在一種將旋渦狀的電極群中位於最外周處的電極板以 導電性地接觸至電池殼的内周面之密封型電池中，增大位 於袁外周的電極板和電池殼之間的接觸電阻，以致辦高電 池的内電阻等。 曰门 於是，先前有作為一種對於角形電池的電池内壓之增高 防止電池殼的變形之技術方法為··在電池殼的一部分上設 計壁厚處以加強電池殼之方法，如由日本專利特開昭 6 2-9 38 54號公報所揭示；或者，使橫剖面形狀呈^形狀的 電池芳又之母一角處内面分別成為平緩弧度的圓弧狀，且對 於長側板及短側板的厚度，使該等的結合處之角處厚度增 大，如由日本專利特開平7 — 326 33 1號公報所揭示。 又曰 然而，其等缺點分別為··雖然透過在電池殼的一部分上 設計壁厚處之方法，可防止對於電池内壓增高所致之電池 殼的變形，但是會增大電池殼的外形，以致無法達成其小 型化；再來，增大矩形狀電池殼的角處厚度之方法，虽隹然 可在防止電池殼外形的增大的同時，亦可防止對於電池内 壓增咼所致之電池殼的變形，但是會導致電池殼的容積降 低’且會減少電極群的正極和負極的每一活性物質之填充 量，以致降低每單位體積的能量密度。 、 於是，鑒於上述的現有問題，本發明之目的在於提供一 種角形電池，將該電池殼做成可避免外形的增大或内容積 的減少之形狀，並具有高对壓性以準確地防止電池内壓辦

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531915 五、發明說明（4) 電ί : ΐ發：由: 3電極群及電解液收納於角筒狀的 成的角形電池，“；i對上”池殼的開口予以封閉而 狀，該橫剖面升，狀m.上述電池殼’係具有橫剖面形 板，分另“乂曲率半;^Rn致a長方：⑼且相•置的成對長側 .^手牛11向外膨出而呈平緩弧度圓弧形， :====述電池殼的剖面的中央點之間 上述曲率半徑R11的兩者之間，能滿足 相‘ #詈〇,厶-式’同時其剖面形狀為大致呈長方形狀且 平緩弧产圓^對短側板，分別以曲率半徑R1 2向外膨出而呈 ~面^ i k形，並使上述短側板的中點和上述電池殼的 =中3之間的距離d，以及上述曲率半翻的兩 者之間，此滿足以2/]：2=4〜2〇公式。 件ί : 2 : :中’電池殼的長側板滿足R11/rl >4的條 猶ίΐθϋ I衫出’而短側板則滿sR12/r2>4的條件且 !η 且具有大致長方形的剖面形狀，因而且有 =二^，長側板，係滿細"1<2。的條件2 R1 ^ 9 η ^出之平緩弧度的圓弧狀，而短側板則係滿足 狀，11條件且預先成為向外膨出之平緩弧度的圓弧 充放電時所發生的氣體或收納於内部的發電元 側板變形為向… 實地抑制各 卜更恥出之狀恶。攸而，在該角形電池中， ;内容積僅有側板向外膨出的份量 解液等發電元件收納於其增大的空❹，可達成

發明說明（5) ^側ί:!使電池？的厚度均勻地形成於其全體，亦可 避免内容積之^因此/、成為與現有角形電池相等形狀亦可 谷積之降低，且充放雷日孝你址Αα., 得電特性方^ X ΐ 供較大電流，進而能獲 丹!·生方面的大容量且高能量。 [只施發明之最佳形態] 體圖，、再、來s 2 .务明的第一實施形態的角形電池之立 池，係：i:?截自圖1中的n_n線剖面圖。該角形電 池殼1内，收納右致呈5正方形的橫剖面形狀之有底角筒狀電 板之間而捲结& y隔反夾入於周知的帶狀正極板和負極 (未圖示）山成的電極群2,且注入有電解液 頂部3處之後，、#、、口體4肷入於電池殼1的呈圓筒狀之開口 加工，以使η 過對開口頂部3的開口周緣向内予以鉚接 電池殼 面形狀為大致呈斤不，其σ,]面形狀，成為用來構成其剖 半徑R1向外膨出而方形狀的四邊之各側板5，分別以曲率 各側板5的中點「9 2呈圓弧狀，並使上述曲率半徑R1，以及 r的兩者之間，处:電池殼1的剖面的中心點C1之間的距離 電極群2，較：d"'，公式。 板，使其等捲縳忐、、、、、/、分別呈帶狀的正極板、負極板及隔 屬模具的壓縮成带心^狀而做成圓筒狀之後，予以使用金 狀之剖面大致呈心』以：*為對應於電池殼1㈤剖面形 内。藉此，電梳教/ 丹以壓入狀態插入於電池殼1 極群2，係當插入於電池殼i内時，就猶微能

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緩和壓迫度， 之膨出的狀悲 内面° 而使由往原來 僅呈稍微變形 的圓形狀设元的復元力所產生 使其專緊岔接於各側板5的 該角形電池，係僅 具有大致呈正方形;电〉也喊1的各側板5稍微向外膨出， 角形電池相等的高办。丨面形狀，因此使其具有大致與現有 4，其空間效率就間效率。在此，假設設定為Rl/r < 水準。 牛低至大致與現有的圓筒型電池相等的 而且 隹該角形電池中 成為向外膨出的平二=:，電池殼1的四片側板5分別預先 發生的氣體或電極=LV又之圓弧狀’故而當因充放電時所 時，可確實地Λ所引起而產生電池内壓增高 在此，假設設定為R1/r >2 一片側板之現有角形電池。 上述側板5向外膨出之效果。就無法充分地獲得一種抑制 從而，在該角形電池中， 所致的變形可抑制在非常小範:因電池殼1的電池内壓 2最外周的電極板和電池殼1的；面故：：：:立於電極群 預定二内’進而亦可避免作為電池的内電阻增高之弊= 生。更且，該角形電池，與横剖面形狀呈矩形的 1 電池相較’由於其内容積僅有四片側板5向外膨出的份量 增大’故而可使如電解液等發電元件收納於其增大的： 内’以可達成提高能量密度。另夕卜，該角形電池，不；： 上述的先前角形電池上所設計的壁厚處，在可厚度均句地

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，成於其全體的同時，防止側板5的膨出，因而可避免内 容積之降低。藉此，充放電時能供較大電流，進而能獲得 電特性方面的大容量且高能量密度。 圖3為顯示關於本發明的第二實施形態的角形電池之 k剖面圖，並在該圖中，相同或相等於圖2的元件者，附 加相同元件編號。該角形電池的電池殼7，係具有相對置 的成對長側板7a和相對置的成對短側板7b之橫剖面形 致呈長方形。 亦即’電池殼7，係具有橫剖面形狀，該其長側板7a ’分別以曲率半徑R1 i向外膨出而呈平緩弧度圓弧形，並 使長側板7a内面的中點C21和電池殼7的剖面的中央點C3之 間的距離rl，以及上述曲率半徑R1 !的兩者之間處、，”能滿 足Rll/rl =4〜20公式而設定，並使其短側板几，分別&以曲 率半徑R1 2向外膨出而呈平緩弧度圓弧形，並使短側板η 的中點C22和電池殼7的橫剖面的中央點C3之間的距離u， 以及上述曲率半徑R12的兩者之間處，能滿足Rl2/r2 : 4〜2 0公式而設定。 k而，該角形電池，即使使電池殼7成為剖面長方妒 如同第一實施形態，亦當因充放電時所發生的氣體ς’ 群2的膨脹所引起而產生電池内壓增高時，可確给 電池殼7變形為向外更膨出之狀態，且由於可使:^， 等發電元件能比現有角形電池多量收納，故而充放 供較大電流，進而能獲得電特性方面的大容量 & :月" 度。 且尚此ϊ密

五、發明說明（8) 圖4為顯示關於本發明的第 體圖’再來圖5為截自圖4中ϋ 1形悲的角形電池之立 中，相同或相等於圖i及圖2的元件線剖面圖，並在該圖 號。該角形電池’係電池殼者二附加相同兀件編 呈正方形的橫剖面形狀，在該二弟；：犧具有大致 夾入於周知的帶狀正極双内，收納有使隔板 殼8的呈圓筒狀之開口頂部9處’再將封D體4嵌入於電池 關口月绘a扣； 、 後’透過對開口頂部9的 開口周緣向内予以鉚接加工， 只㈠日7 成為密封之結構。 乂使開口頂部g利用封口體4 電池殼8係如圖5所示，其樺剖面报灿 ^ ^ ^ 橫剖面形狀大致呈正方形狀的」= 為用、來構成其 ^广向外％出而呈圓弧狀，並上述曲率半徑ri，以及 母各側板6内面的中點C2和電池殼8的；^ ^ M 士 ^ pa ,, yn ^丄 丄 包心成0的檢剖面的中心點C1 距離r的兩者之間，能滿D1/r==4〜2〇公式。該形 Ϊ t f同於第—實施形態的電池殼1，除了該形狀外，更 接的二片各側板6的邊界之四處角處，分別形成為預 疋的曲率半徑R2之圓弧形狀。其圓弧形狀，形成為：上述 各側板6内面的中點C2和電池殼8的剖面的中心點〇之間的 距離r，以及上述曲率半徑R2之兩者之間，能滿足以"= 0 · 3〜〇 · 8公式之橫剖面形狀。 從而，在該角形電池中，除了可獲得同於第一實施形態 之效果外’因為設定為R2/r >0.3，若將多數個電池呈並 排狀態收納於電池殼體内而構成電池組，或者將其收納於 _ m 90128917.Ptd 第11頁 531915 五、發明說明（9) 電态裝置的電池收納盒内時， ^ ^^ 一^— 際的損傷或碰痕發生於未然，更加：：f電池相互接觸之 池内壓增高所致的膨脹之效 y抑制側板6的電 0· 8，可避免空間效率之降低。—此外，設定為R2/r< 圖6A〜6C為該角形電池的製程依 以第三實施形態的角形電池 .不之立體圖，雖然 實施形態的角形電池亦；；示，但是第一 先，如圖6A所示，電池殼8，你 门衣程製造。首 致呈正方形的橫剖面形狀之有底V筒^所示形成為具有大 2晶’係皆使隔板夾入於帶狀正極板和負極之形狀。電極群 s而捲繞成漩渦狀所成之後，藉以、' 之間且使其重 殼8的剖面形狀之剖面大致呈正9方 '、、§形成為對應於電池 使正極引線片n向上突出，且使負狀。該電極群2上， Ί。如此構成的電極群2插入於電池內未圖示)則向 將電極群2插入於電池殼8内之 Λ内。 電極群2的中央孔插入，以使負 再將，接用電極桿由 ，處予以電阻焊。#來，電池殼8内的二對於電池殼8的底 盍有絕緣板1 〇。附帶而言，在圖6Α中/蛋群2上端面處覆 未插入之前將絕緣板丨0覆蓋電極群2上顯示電池殼8尚 於圖示簡化。 而面之狀態，以便 接著，在電池殼8上，對於其開口 模具進行壓縮成形，如圖6Β所示，形、k旁處利用金屬 9。更且，一邊使電池殼8旋轉，—邊^筒狀的開口頂部 向旋轉的筒狀模具（未圖示）推接於 與電池殼8反方 句ϋ頂部9的側面，以

90128917.ptd 第12頁 531915 五、發明說明（10) i可將電極群2固定於電池 形成如圖4所示的環狀凹槽1 2， 殼8内。 其-人’在電池殼8内，係由泰。， 量的電解液。更且，在如圖群2的中央孔注入有預定 阻焊將正極引線片11接人於、备所不的封口體4上，利用電 牧口於濾片（去 (未圖示）插入於開口頂部9内 》 園不）上，且將絕緣環 部9内且利用環狀凹槽丨2使其=後^封口體4插入於開口頂 膨出的環狀支撐件上，並雒姓#置於朝向電池殼8的内方所 以鉚接加工，以使開口頂部9、^狀態對開口頂部9向内予 成如圖4所示的角形電池。 士 口體4成為密封化，構 接著對本發明人所實施的實驗結果加以說明。首 先’第一貫施形態的角形電、、也，難士 ^ 电池错由下述方法製作之。亦 即，使隔板夾入於以氫氧化镩為主娜 _ ^丄 %化録馬主體的帶狀正極板和以氫 吸臧a至為主體的帶狀負極板之間且使其重疊，並維持在 使正極引線片1 1由正極板前端朝向一方向突出，且使負極 引線片由負極板前端朝向另一方向突出之狀態，使正極 板、負極板及隔板捲繞成漩渦狀而構成電極群2。此外， 電池殼1，係分別設定其曲率半徑以為50咖、距離r為 11mm，形成為Rl/r =4.5的剖面形狀。使用該電極群2和電 池殼1，且經由相同於如圖6A〜6C所說明的製程，以製作第 一的角形電池。 另外，當製作第三實施形態的角形電池之際，構成與使 用於上述第一的角形電池中相同的電極群2，還有，電池 殼8，係分別設疋其曲率半徑R1為1 〇〇nm、距離Γ為丨丨咖、

531915 五、發明說明（11) 角1的曲率半徑尺2為4_來定，形成為Ri/r=9.UR2/r — 0.36的剖面形狀。使用該電極群2和電池糾，隸由相同 於如圖6A〜6C所說明的製程，以製作第二的角形電池。 ^f作第三、第四及第五的角形電池，作為比較例

ϋΐ:該等比較例的角形電池，如後述的表1所 不，係使用未滿足本發明中的R W B^^..t„„AV i；^4;：°/R2/r=°·3^°· 上述·五種^類划之名τ 一雷 池，均係在包含側板及角處的全比、 地二_言’上述每一電池皆；均勻 時:ί :二=以：， 時，放電則為0.2C的電流值且=.1C的電流值且15小 度。至於該膨脹度，先h ^ $小牯），檢測電池殼的膨脹 央處外面中所對；的前對電池殼的縱方向之中 次，充電進行到Ϊ = 予以測定’其 15kgf/㈣2為止，之後再測定與上述mi ί動ί 離減算充電前的距離而求得：二幻則 试結果顯不於幻巾，但是在表^數值/、利 述第-〜第五電池為ΒΗ5、侧板：曲；？不分別為.上 角處的曲率半徑為上述的R2。 為上述的R1、 R1"及R2"外，皆為·。 於數值的早位，係除了 [表1 ]

531915 五、發明說明（12)

山 L、丄、 ， 1-S- — ^ ύ . D D I 1.55 電·： &，本測 例的第:丄其膨脹度分別為〇· 95_及〇· 73mm，其與比較 小。ΐ t ^四及第五的角形電池的膨脹度相較，非常 ==為使側板以Rl/r =4~2〇範圍内的適當弧度向外 /出成為圓弧形，以抑制其膨出之緣故。 户相對於此，第三的角形電池B3，係雖然其角處設計有弧 二，’，疋側板呈平面而以致膨脹度為較大的丨㈡額。此 ，弟四的角形電池B4，係由於側板以較大曲率半徑（R1 了5〇 )且以R1/r>2◦的條件而膨出，故而無法得到充分 的抑制效果，其膨脹度果然為較大的16〇_。更且，第五 =形電池B5，係雖然側板以4 <R1/r <2〇的適當範圍向 膨出成為平緩的圓弧狀，但是使角處以R2/r <〇· 3形 =形，因此使抑制效果減半，以致其膨脹度為大於第二 。一的角形電池Bl、B2之1. 55mm。由這種結果可知 =要以Rl/r =4〜20範圍向外膨出，以及每一角處的形反 2為R2/r=〇. 3〜0.8範圍内的弧形，就可有效地抑制卷狀形 池内壓增高時的膨脹。 田電 [產業上之利用可行性] 立如上述般，根據本發明的角形電池，兼具大致呈矩/ 剖面形狀，以及相等於現有的角形電池的高空間效率％的 、之電

9〇128917 •Ptd 第15頁 531915 五、發明說明（13) 池殼中的各側板，係以平緩的圓弧狀向外膨出，因而其適 於抑制因充放電時所發生的氣體或膨脹所引起而產生電池 内壓增高所致的各側板向外性變形。 另外，根據該角形電池，由於内容積僅有側板向外膨出 的份量增大，故而可使如電解液等發電元件收納於其增大 的空間内，以可達成提高能量密度，且儘管使電池殼的厚 度均勻地形成於其全體，亦可防止側板膨出，因此其成為 與現有電池相等形狀亦可避免内容積之降低，且充放電時 能供較大電流’有利於獲得電特性方面的大容量且南能量 密度方面。 〔元件編號之說明〕 B1 〜B5 第·—第五的角形電池 C1 中心點 C2 中點 C3 中央點 C21 中點 C22 中點 R1 曲率半徑 R2 曲率半徑 R11 曲率半徑 R12 曲率半徑 1 電池殼 2 電極群 3 開口頂部

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C:\2D-CODE\91-02\90128917.ptd 第17頁 531915 圖式簡單說明 圖1為顯示關於本發明的第一實施形態的角形電池之立 體圖。 圖2為截自圖1中的Π - Π線剖面圖。 圖3為顯示關於本發明的第二實施形態的角形電池之橫 剖面圖。 圖4為顯示關於本發明的第三實施形態的角形電池之立 體圖。 圖5為截自圖4中的V - V線剖面圖。 圖6 A〜6 C為該角形電池的製程依序顯示之立體圖。

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Claims (1)

1. 531915 六、申請專利範圍 1 · 一種角形電池，技从批 、 筒狀的電池殼（1、8)向s二亟群（2)及電解液收納於角 的開口丨以封閉而成，其特徵=口體⑷來對上述電池殼 上述電池殼（1、8 )，在且古二 為大致呈正方形狀的^ I κ剖面形狀，該橫剖面形狀 R1向外膨出而呈平緩= 二板（5、6 )，分別以曲率半徑 6)的中點（C2)和上诚圓弧狀，並使上述各側板（5、 之間的距離r，以及8)的橫剖面的中心點（C1) Rl/r=4〜20公式 述曲率半徑R1的兩者之間，能滿足 2 ·如申請專利範图楚 各角處，係具有横剖面开/壯之，角瓦形電池，其中電池殼（8)的 弧形狀，並上述距離/ 、，：，、'形成為具有曲率半徑R2的 間，能滿；m/卜。述曲率半㈣的兩者之 υ · d〜〇 · 8公式。 3·如申請專利範圍以項之 橫剖面形狀，係對應於電池 /、中電極群（2)的 4 一種角形電池〆电也8)杈剖面而形成。 ’係針對電極群（2 )及雷解、為丨^ “ 士人& 筒狀的電池殼（7)内，日出44 ;及電解液收納於角 且由封口體（4 )來對上述雷# * 的開口予以封閉而成，其特徵為： 了上迩電池叙（7) 上述1池殼（7)，係具有橫剖面形狀 半徑R11向外膨出而呈平緩弧度的圓弧形，並使刀上别以曲率 板（7a)的中點（C21)和上述電池殼（7)的橫剖面的中参^側 (C3)之間的距離rl，以及上述曲率半徑R1】的兩 、門 能滿足Rll/rl =4〜20公式同時，其橫剖面形狀為大致間呈長

   90128917.ptd 第19頁 531915 六、申請專利範圍 方形狀且相對置的成對短側板（7b)，分別以曲率半徑^ 2 向外膨出而呈平緩弧度的圓弧形，並使上述短侧板（7b)的 中點（C 2 2 )和上述電外M r A與

   90128917.ptd 第20頁 距離r2，以及上述曲。面的中央點（⑶之間的 R12/r2二4〜20公式。车+ !R12的兩者之間，能滿足 叫面升專利範園第4項之角形電$也，A由φ 撕狀，係對應於電池殼⑺㈡丄中電極群⑵ L °』面而形成。