WO2005099004A1 - 液体作用物質電池 - Google Patents

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Muneto Hayami
Koji Kano
Kazuo Udagawa
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Definitions

  • the present invention relates to a liquid active substance battery using a liquid active substance and a bright electrolyte, and more particularly, to a liquid active substance battery having improved working safety when welding an external terminal to a battery can.
  • Alkali metals such as lithium, sodium, and calcium or their alloys are used as the negative electrode active substance, and thionyl chloride, sulfuryl chloride, and phosphoric chloride, which are liquids at room temperature, are used as the positive electrode active substance.
  • the so-called liquid active substance battery using oxyhalides such as metal has high energy density, excellent storage characteristics, and a wide operating temperature range, and is widely used as a power source for memory backup of industrial equipment. ing.
  • a negative electrode active material made of aluminum metal or an alloy thereof is generally press-bonded to an inner peripheral surface of a can body also serving as a negative electrode terminal, and a positive electrode body mainly composed of porous carbon is provided in the can body. It is installed via a separator.
  • a liquid active substance containing the above-mentioned oxyhalide as a main component which is a positive electrode active substance and an electrolytic solution, is contained in the can body.
  • the positive electrode body is made of porous carbon and a positive electrode current collector such as a metal mesh or a metal rod.
  • the negative electrode active substance and the positive electrode active substance In such a liquid active substance battery, the negative electrode active substance and the positive electrode active substance However, a protective film is formed on the surface of the negative electrode active material, which is a reaction product of the positive electrode active material and the electrolyte dissolved therein (alkali metal salt such as lithium chloride). It suppresses the direct reaction between the electrolyte and the liquid cathode active material, preventing the battery from self-discharging and also avoiding heat generation, thereby contributing to battery safety.
  • alkali metal salt such as lithium chloride
  • these batteries are often used by bonding external terminals and connectors to the battery due to their application, and welding the external terminals and lead foil to the bottom and top of the battery by spot welding, etc. Often used.
  • the negative electrode active material when the welding heat when welding the external terminals to the bottom of the battery can is directly transmitted to the negative electrode active material inside the battery, the negative electrode active material is melted, and the protective film covering the surface of the negative electrode active material causes the negative electrode active material to melt.
  • the function of separating the positive and negative electrode active substances does not work, the negative electrode active substance and the positive electrode active substance react instantaneously in the battery, the internal pressure of the battery rises, and very rarely a thin cross-shaped thin wall provided at the bottom of the battery can The explosion-proof valve mechanism by some parts could cause a tear fracture.
  • the welding position of the external terminals is located at the center of the bottom of the battery can and close to the installation surface of the negative electrode active material. This was done by avoiding the outer periphery of the bottom.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-68863 discloses a measure for solving such a problem. What is described in this document is that This countermeasures the situation in which, when dropped into a solder bath, high-temperature heat is instantaneously applied in large quantities and explodes before the explosion-proof function operates, but as a secondary effect, the external It has been shown that the danger of battery rupture during terminal welding can be dealt with, and as a countermeasure, it has been shown that a resin ring such as polytetrafluoroethylene is inserted into the bottom of the battery can. I have.
  • the resin cyclic body is substantially made of a fluororesin such as polytetrafluoroethylene because of its thermal stability and resistance to oxyhalides, and this fluororesin and lithium as the negative electrode active substance are used. It is not preferable because it reacts to form lithium fluoride.
  • the resin ring may come off or tilt before the negative electrode active material is pressed onto the battery can, resulting in mass production of batteries. However, it could not be said that this could be a sufficient measure.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and in a liquid active material battery in which external terminals are welded after the battery is assembled, a position shift occurs in a negative electrode active material that is crimped on the inner surface of the battery can, and the bottom surface of the battery can is damaged.
  • the purpose is to improve safety so that even if the negative electrode active material protrudes, it does not rupture in the subsequent external terminal welding work.
  • lithium, sodium, potassium Using a lithium metal such as aluminum or its alloy, and using an oxyhalide, such as thionyl chloride, sulfuryl chloride, or phosphoryl chloride, which is a liquid at room temperature as the positive electrode active material, inside a battery can with a bottom
  • an oxyhalide such as thionyl chloride, sulfuryl chloride, or phosphoryl chloride, which is a liquid at room temperature as the positive electrode active material, inside a battery can with a bottom
  • a metal plate is formed on the inner surface of the bottom of the battery can, and a partial space is formed between the metal plate and the inner surface of the bottom of the battery can. It is characterized by being provided.
  • the metal plate in order to form a space between the metal plate and the inner surface of the bottom of the battery can, the metal plate may be formed in advance so as to form the space, or the bottom surface of the battery can may be formed in the space. It may be formed in advance so as to form a shape. Thereby, the space between the metal plate and the bottom surface of the battery can can be reliably maintained. It is desirable that the space between the metal plate and the battery can be at least 0.2 mm, and it is practically between 0.3 mm and 0.6 mm. If the space is less than 0.2 mm, the welding heat may be transferred to the protruding negative electrode active material if the battery can is deformed by the pressure received from the welding rod during external terminal welding. Also, if the space is made thicker, the internal volume of the battery is reduced correspondingly, and the discharge capacity of the battery is reduced.
  • the battery can has an explosion-proof valve mechanism, such as by providing a cross-shaped thin section at the bottom of the battery can, an opening is provided in the center of the metal plate so as not to obstruct the opening mechanism of the explosion-proof valve. And good. This can be used for high-temperature heating and overcharging of batteries. Therefore, even if the internal pressure of the battery rises abnormally, the explosion-proof valve operates and the internal pressure can be released promptly, thereby preventing the risk of explosion and the like.
  • an explosion-proof valve mechanism such as by providing a cross-shaped thin section at the bottom of the battery can, an opening is provided in the center of the metal plate so as not to obstruct the opening mechanism of the explosion-proof valve. And good. This can be used for high-temperature heating and overcharging of batteries. Therefore, even if the internal pressure of the battery rises abnormally, the explosion-proof valve operates and the internal pressure can be released promptly, thereby preventing the risk of explosion and the like.
  • FIG. 1 is a sectional view of a battery according to Example 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged sectional view of the bottom of the battery can of FIG.
  • FIG. 3 is a bottom view of the batteries of the example of the present invention and the comparative example.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the bottom of the can of the battery of Example 2 of the present invention.
  • FIG. 5 is an enlarged sectional view of the bottom of the can of the battery according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the bottom of the can of the battery of Example 4 of the present invention.
  • FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of the bottom of the can of the battery of Comparative Example 1 of the present invention.
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of the bottom of the can of the battery of Comparative Example 2 of the present invention.
  • 1 ... battery can, 2 ... negative electrode, 3 ... porous carbon cathode, 4 ... brim paper (glass separator), 5 ... bottom paper (glass separator), 6 ... exterior tube, 7 ... positive electrode current collector, 8 ... separator, 9 ... battery lid, 10 ... glass seal, 11 ... positive electrode terminal, 12 ... sealing resin, 13 ... lead foil, 14 ... positive electrode active substance and electrolyte, 15 ... sealing body , 16: metal plate, 17: negative external terminal, 18: positive external terminal.
  • FIG. 1 shows a sectional view of the battery of Example 1 of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a 1 Z 2 AA size thionyl chloride lithium battery using lithium as a negative electrode active substance and thionyl chloride as a positive electrode active substance.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the bottom of the battery can, and
  • FIG. 3 is a bottom view of the batteries of the example of the present invention and the comparative example.
  • Fig. 1 is a stainless steel battery can with a diameter of 14 mm that also serves as the negative electrode terminal.An explosion-proof valve with an X-shaped engraving with a length of 8 mm and a remaining thickness of 60 m is installed on the bottom of the battery can. .
  • a cylindrical negative electrode 2 made of metallic lithium is crimped to the inner peripheral surface of the battery can.
  • Reference numeral 3 denotes a porous carbon cathode, which is obtained by kneading 45% by mass of acetylene black, 45% by mass of furnace plaque and 10% by mass of polytetrafluoroethylene together with a mixed solution of water and ethanol. It was formed around the body 7 to have a diameter of 1 Omm and a height of 15 mm, and was vacuum-dried at 150 ° C for 8 hours.
  • This positive electrode current collector 7 is formed by molding Eckel's expanded metal into a cylindrical shape.
  • reference numeral 8 denotes a separator made of nonwoven glass fiber, which separates the negative electrode from the positive electrode.
  • Reference numeral 5 denotes base paper and 4 denotes brim paper, both of which are made of glass fiber nonwoven fabric and function as separators.
  • a battery lid 9 is laser-welded to the upper opening of the battery can 1.
  • a pipe-shaped positive electrode terminal 11 is electrically insulated by a glass seal 10. The lower end of the positive electrode terminal 11 is electrically connected to the positive electrode current collector 7 through the lead foil 13.
  • the can body 1 contains a positive electrode active substance / electrolyte solution 14 injected from a pipe-shaped positive electrode terminal 11.
  • This electrolyte solution was prepared by dissolving aluminum chloride and lithium chloride as electrolytes in thionyl chloride in an amount of 1.2 mol 1/1 each.
  • a sealing body 15 is inserted into the pipe-shaped positive terminal 11 and is laser-welded.
  • Reference numeral 12 denotes a sealing resin made of an epoxy resin
  • reference numeral 6 denotes an outer tube made of a heat-shrinkable film.
  • reference numeral 16 denotes a 0.3 mm thick stainless steel metal plate, which was fixed by spot welding to the bottom inner surface of battery can 1 in the process before crimping metal lithium 2 to battery can 1.
  • the metal plate 16 has a ring shape with an outer diameter of ⁇ 12.8 mm and an inner diameter of ⁇ 4 mm, and a space of 0.3 mm is created between the inner bottom of the can and the inner circle of the metal plate.
  • At the center of the metal plate is a 9 mm diameter dish-shaped ridge. Welding with the battery can is performed at the flange of the metal plate. Since the metal plate is fixed to the battery can by welding in advance, the metal plate is not displaced in the subsequent lithium bonding step, which is excellent in terms of mass productivity.
  • reference numeral 17 denotes a negative electrode external terminal, which is spot-welded to the bottom of the battery can 1 after the battery is assembled. As shown in FIG. 3, the external terminal 17 is welded so that the external terminal 17 does not overlap the explosion-proof valve provided on the battery can. The details of this welding position are such that the welding center is located on the circumference of ⁇ 7 mm with respect to the center of the battery, and the metal ring with the raised part of ⁇ 9 mm and the battery can The heat at the welding points of the external terminals is not transmitted directly. 1000 batteries were manufactured. (Example 2)
  • Example 3 Metallic lithium 2 was deliberately shifted from the bottom of the battery and crimped onto the battery can, and the metallic lithium was protruded from the bottom of the battery can as shown in the enlarged cross-sectional view of FIG. Otherwise, the procedure of Example 1 was repeated to fabricate 100 batteries. (Example 3)
  • the battery was fabricated in the same manner as in Example 2 except that the cross-sectional shape of the metal plate was changed as shown in the enlarged cross-sectional view of FIG. Was manufactured in a number of 100 pieces. The welding of the battery can and the metal plate is performed in the recess of this metal plate.
  • the cross-sectional shape of the metal plate and the bottom surface of the battery can is flat as shown in the enlarged cross-sectional view of Fig. 6, and the convex portion is formed so that a gap is formed between the metal can and the metal plate. It has a certain shape. Otherwise, the procedure of Example 2 was repeated to fabricate 100 batteries. In this case, the space between the battery can and the metal plate was 0.6 mm, and welding between the battery can and the metal plate was performed at the convex portion of the battery can.
  • Example 2 The shape of the metal plate was a flat shape, and no gap was provided between the metal plate and the bottom surface of the battery can as shown in the enlarged cross-sectional view of FIG. Otherwise, as in Example 2, 100 batteries were manufactured.
  • Table 1 shows the rate of occurrence of tear fracture of the explosion-proof valve of these batteries when these batteries were manufactured.
  • the negative electrode active material does not stick out in the subsequent terminal welding operation. Work can be done safely without rupture.

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Abstract

　外部端子を電池組立後に溶接することになる液体作用物質電池において、電池缶内面に圧着する負極作用物質に位置ずれが生じて電池缶底面に負極作用物質がはみ出した場合でも、その後の外部端子溶接作業において防爆弁の切裂破壊を起こさないようにして、電池の安全性を向上させる。　負極作用物質としてリチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属またはその合金を用い、正極作用物質として常温で液体である塩化チオニル、塩化スルフリル、塩化ホスホリルなどのオキシハロゲン化物を用い、底部を有する電池缶内に負極作用物質および正極作用物質を収納して密封口されている液体作用物質電池であって、電池缶底部内面に金属板を、電池缶底部内面との間に一部空間が形成されるように溶接したことにより、外部端子を溶接した際に溶接熱が直接負極作用物質に伝わらないようにした。

Description

液体作用物質電池 技術分野
本発明は、 液体の作用物質兼明電解液を用いた液体作用物質電池に係わ り、 さ らに詳しく は、 電池缶に外部端子を溶接する際の作業安全性を高め た液体作用物質電池に係わる。 書 背景技術
負極作用物質と してリチウム、 ナト リ ゥム、 カ リ ゥムなどのアルカ リ 金属、 またはその合金を用い、 正極作用物質と して常温で液体である塩化 チォニル、 塩化スルフ リル、 塩化ホスホ リ ルなどのォキシハロゲン化物を 用いたいわゆる液体作用物質電池は、 エネルギー密度が大きく、 貯蔵特性 に優れ、 作動温度範囲が広いという特徴をもち、 産業用機器のメモリバッ クァップ等の電源と して広く使用されている。
かかる電池は、 一般に負極端子を兼ねる缶体の内周面にアル力 リ金属 またはその合金からなる負極活物質が圧着されており、 缶体内に多孔質炭 素を主構成材とする正極体がセパレータを介して設置されている。 また、 正極作用物質兼電解液である前述のォキシハロゲン化物を主成分とする 液体作用物質が、 缶体内に収容されている。 また前記正極体は、 多孔質炭 素と金属メ ッシュや金属棒の様な正極集電体とからなつている。
この様な液体作用物質電池は、負極作用物質と正極作用物質とが'直接 接触するが、 負極作用物質の表面に、 正極作用物質やそれに溶解せしめた 電解質との反応生成物 （塩化リチウムなどのハロゲン化アルカ リ金属塩） の保護被膜が形成されるため、 これが負極作用物質と液体正極作用物質兼 電解液の直接的な反応を抑制し、 電池の自己放電を防止すると共に、 発熱 の回避など、 電池の安全性の確保に寄与している。
一方で、 これらの電池はその用途から電池に外部端子やコネク ターを 接合して使われることが多く、 電池の底部およびトップにスポッ ト溶接な どによ り外部端子やリ一ド箔を溶接して用いられることが多い。
しかしながら、 電池缶底部に外部端子を溶接する際の溶接熱が直接的 に電池内部の負極作用物質に伝わると、 負極作用物質が溶融し.、 負極作用 物質の表面を被覆していた保護被膜による正負極作用物質の隔離機能が 働かず、 電池内で負極作用物質と正極作用物質が瞬時に反応し、 電池の内 部圧力が上昇し、 ごく稀に電池缶底部に設けた略十字状の薄肉部による防 爆弁機構が、 切裂破壊を起こすことがあった。 . 電池缶底面へ外部端子を溶接する際のこの危険性を回避するため、 通 常は外部端子の溶接位置を電池缶の底面中央よ り と し、,負極作用物質の設 置面に近接する底面外周部を避けるよ うにして対処していた。
しかしながら、 電池缶への負極作用物質の圧着位置がずれ、 電池缶底 面に負極作用物質がはみ出した場合には、 その後の外部端子溶接作業時に 溶接熱が負極作用物質に伝わり、 電池の内部圧力が上昇し、 防爆弁の切裂 破壊を起こすことがごく稀にあった。
このよ うな問題に対して対策を示したものと しては特開平 6— 6 8 8 6 3号公報がある。 この文献に記載されたものは、 液体作用物質電池が 半田槽へ落下した場合に高温の熱が瞬時に大量にかかって防爆機能が作 動しないうちに破裂する、 という事態に対処したものであるが、 その二次 的効果と して、 上記の外部端子溶接時の電池破裂の危険性にも対処できる ことが示されており、 その対策と して、 ポリテ トラフルォロエチレン等の 樹脂製環状体を電池缶底部に揷入することが示されている。
しかしながら、 この場合'には次のよ うな問題点がある。 すなわち、 樹 脂製環状体は熱的安定性とォキシハロゲン化物に対する耐性から実質的 にはポリテ トラフルォロエチレンなどのフッ素樹脂が用いられており、 こ のフッ素樹脂と負極作用物質のリ チウムとが反応してフッ化リ チウムを 形成するため好ましく ない。 また、 電池の構造及ぴ製造上の制約から負極 作用物質を電,池缶内面に圧着する前に予め電池缶底部に樹脂製'環状体を 挿入しておく必要があるが、 樹脂製環状体を電池缶に挿入した後の移載ェ 程での振動や静電気によ り、負極作用物質を電池缶に圧着する前に樹脂製 環状体が外れたり、傾いたりすることがあり、電池の量産を考慮した場合、 十分な対策になり得るとは言えなかった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、 外部端子を電池組立後に 溶接することになる液体作用物質電池において、 電池缶内面に圧着する負 極作用物質に位置ずれが生じ、 電池缶底面に負極作用物質がはみ出した場 合でも、 その後の外部端子溶接作業において破裂を起こさないよ う に、 安 全性を向上させることを目的と している。
発明の開示
すなわち本発明は、 負極作用物質と してリチウム、 ナト リ ウム、 カリ ゥムなどのアル力 リ金属またはその合金を用い、 正極作用物質と して常温 で液体である塩化チォニル、 塩化スルフ リ ル、 塩化ホスホリルなどのォキ シハロゲン化物を用い、 底部を有する電池缶内に負極作用物質および正極 作用物質を収納して密封口 されている液体作用物質電池において、 電池缶 底部内面に金属板が、 電池缶底部内面との間に一部空間が形成されるよ う に設けられていることを特徴とする。
これによ り、 たとい負極作用物質の圧着位置にずれが生じ電池缶底面 に負極作用物質がはみ出した場合でも、 溶接熱が直接的に負極作用物質に 伝わることを防止でき、 その後の外部端子溶接作業を安全に行う ことがで きる。
上記において金属板と電池缶底部内面との間に空間を形成するには、 金属板が予め該空間を形成するよ うな形に成形加工されていてもよいし、 また、 電池缶底面が該空間を形成するよ うな形に予め成形加工されていて もよい。 これによ り前記金属板と電池缶底面の空間を確実に保つこ とがで きる。 金属板と電池缶の空間は 0 . 2 m m以上であることが望ましく、 実 質的には 0 . 3 m mから 0 . 6 m mの間にあることが好ま しい。なぜなら、 ' 空間が 0 . 2 m m未満であると外部端子溶接の際に電池缶が溶接棒から受 ける加圧力によ り変形した場合、 溶接熱がはみ出した負極作用物質に伝わ ることがあり、 また空間を厚く設けるとその分、 電池の内容積が減少し、 電池の放電容量の減少を招く からである。
また、 電池缶の底部に十字状の薄肉部を設けるなど、 電池缶に防爆弁 機構を持たせる場合には、 防爆弁の開口機構を妨げないよ うに、 金属板の 中央部に開口部を設けると よい。 これにより電池の高温加熱や過充電等に よ り電池の内圧が異常に上昇した場合でも、 防爆弁が作動して速やかに内 圧を開放するこ とができ、 破裂などの危険を未然に防ぐこ とができ る。
電池缶底部への金属板設置方法は、 溶接による固定が好ま しい。 金属 板が溶接固定されていると、 電池生産工程中での位置ずれなどがなく、 安 定して取り扱う ことができる。 また、 万が一電池を落下させた場合におい ても、 金属板の位置ずれによる電池特性への不具合がない。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の実施例 1の電池の断面図である。 第 2図は、 第 1 図の電池缶底部の断面拡大図である。 第 3図は、 本発明の実施例及び比較 例の電池の電池底面図である。 第 4図は、 本発明の実施例 2の電池の缶底 部断面拡大図である。 第 5図は、 本発明の実施例 3の電池の缶底部断面拡 大図である。 第 6図は、 本発明の実施例 4の電池の缶底部断面拡大図であ る。 第 7図は、 本発明の比較例 1 の電池の缶底部断面拡大図である。 第 8 図は、 本発明の比較例 2-の電池の缶底部断面拡大図である。 符号の説明
1 …電池缶、 2…負極、 3…多孔質炭素正極体、 4…つば紙 （ガラス セパレータ）、 5…底紙 （ガラスセパレータ）、 6…外装チュ一プ、 7…正 極集電体、 8 …セパレータ、 9…電池蓋、 1 0…ガラスシール、 1 1 …正 極端子、 1 2…封口樹脂、 1 3…リー ド箔、 1 4…正極作用物質兼電解液、 1 5…封口体、 1 6…金属板、 1 7…負極外部端子、 1 8…正極外部端子。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の液体作用物質電池について図面を用いて説明する。 (実施例 1 )
第 1図に本発明の実施例 1 の電池の断面図を示す。 第 1図は、 負極作 用物質にリ チウム、 正極作用物質に塩化チォニルを用いた、 1 Z 2 AA サ ィズの塩化チォニル ' リチウム電池の断面図である。 また第 2図に同じく 電池缶底部の断面拡大図を、 第 3図に本発明の実施例及び比較例の電池の 電池底面図をそれぞれ示す。
第 1図において、 1 は負極端子を兼ねる直径 1 4 m mのステンレス製 の電池缶で、 電池缶の底面には長さ 8 m m、 残厚 60 mの X字刻印による 防爆弁が設置してある。 この電池缶の内周面には金属リチウムからなる筒 状の負極 2が圧着されている。 3は多孔質炭素正極体で、 アセチレンプラ ック 4 5質量％、 ファーネスプラック 4 5質量％及びポリテ トラフルォロ エチレン 1 0質量％を、 水とエタノールとの混合液と共に混練したものを、 正極集電体 7の周囲に直径 1 O m m、 高さ 1 5 m mに成形し、 1 5 0 °Cで 8時間真空乾燥したものである。 この正極集電体 7はエッケルのエキスパ ン ドメ タルを円筒状に成形したものである。
図中、 8はガラス繊維不織布によるセパレータで、 負極と正極とを隔 離している。 5は底紙、 4はつば紙で、 いずれもガラス繊維不織布からな り、 セパレータと して機能している。 電池缶 1 の上面開口部には、 電池蓋 9がレーザー溶接されている。 この電池蓋 9の中心には、 パイプ状の正極 端子 1 1がガラスシール 1 0によ り電気的に絶縁されている。 正極端子 1 1 の下端は、 正極集電体 7 と リード箔 1 3 を介して電気的に接続されてい る。
前記缶体 1 内にはパイプ状の正極端子 1 1 から注入された正極作用 物質兼電解液 1 4が収容されている。 この電解液は塩化チォニルに電解質 と して塩化アルミニゥムと塩化リチウムをそれぞれ 1 . 2 m o 1 / 1 ずつ 溶解したものである。 パイプ状の正極端子 1 1 には封口体 1 5が挿入され、 レーザー溶接されている。
1 2はエポキシ樹脂からなる封口樹脂であり、 6は熱収縮フイルム力 らなる外装チューブである。
こ こで 1 6は板厚 0. 3 mmのステンレス製の金属板であり、 電池缶 1 に金属リチウム 2 を圧着する前の工程で電池缶 1 の底部内面にスポッ ト溶接を行い固定している。 金属板 1 6は外径 φ 1 2 . 8 mm、 内径 φ 4 mmのリ ング状であり、 缶内底面と金属板の内円部との間に 0. 3 mmの 空間ができる様に、 金属板の中央部に φ 9 mmの皿状の隆起部が設けられ ている。 電池缶との溶接は金属板のフランジ部分で行っている。 この金属 板は予め溶接によ り電池缶に固定されているため、 次工程のリチウム圧着 工程でも金属板がずれることがなく、 量産性の点からも優れている。
また図中において 1 7は負極外部端子であり、 電池組立後に電池缶 1 の底面にスポッ ト溶接を行ない接合している。 外部端子 1 7は第 3図に示 すごと く、 外部端子 1 7が電池缶に設けた防爆弁と重なり合わないよ うな 位置になるよ うに溶接されている。 この溶接位置の詳細は、 溶接中心が電 池の中心に対し φ 7 mmの円周上に配置するよ うに行っており、 φ 9 mm の隆起部を設けた金属リ ングに対し、 電池缶と外部端子の溶接点の熱が直 接的に伝わるこ とはない。 この電池を 1 0 0 0個製作した。 (実施例 2 )
金属リチウム 2を意図的に電池底面よ り にずら して電池缶に圧着し、 第 4図に示す断面拡大図のよ うに金属リチウムを電池缶底面にはみ出さ せた。 それ以外は実施例 1 と同様にして、 電池を 1 0 0 0個製作した。 (実施例 3 )
金属板の断面形状を第 5図の断面拡大図に示すよ う に、 周辺部を電池 缶側に突き出すよ う に凸部を設けた形状に替えた以外は実施例 2 と同様 にして、 電池を 1 0 0 0個製作した。 電池缶と金属板の溶接はこの金属板 の凹部で行つている。
(実施例 4 )
金属板及び電池缶底面の断面形状を、 第 6図の断面拡大図に示すよ う に金属板をフラッ ト形状と し、 電池缶を金属板との間に隙間ができるよ う に凸部のある形と した。 それ以外は実施例 2 と同様にして、 電池を 1 0 0 0個製作した。 この場合、 電池缶と金属板との空間は 0 . 6 m mであり、 電 缶と金属板の溶接はこの電池缶の凸部で行った。
(実施例 5 )
第 5図の断面拡大図に示す断面形状の金属板を、 電池缶内径とほぼ同 一の寸法と し、 電池缶底部へ圧入した以外は、 実施例 2 と同様にして電池 1 0 0 0個を製作した。
(比較例 1 )
金属板を用いなかったこと以外は実施例 2 と同様にして、 第 7図の断 面拡大図に示すよ うな電池を 1 0 0 0個製作した。
(比較例 2 ) 金属板の形状をフラ ッ ト形状と し、 第 8図の断面拡大図に示すよ うに 金属板と電池缶底面の間に隙間を設けなかった。 それ以外は実施例 2 と同 様に電池を 1 0 0 0個製作した。
(比較例 3 )
金属板の替わり にポリテ トラブルォロエチレンからなるフラッ ト形 状の樹脂板を用いた。 それ以外は比較例 2 と同様に電池を 1 0 0 0個製作 した。
これらの電池を製作した際の電池の防爆弁の切裂破壊の発生率を表 1に示す。
表 1
Figure imgf000011_0001
表 1 によ り明らかなよ う に本発明の実施例 1 から 5 の電池では何れ も破裂が起こつていない。 実施例 2から 5に示した如く、 意図的に金属リ チウムを電池缶底面にはみ出させた状態で電池を製作しても、 外部端子の 溶接時に防爆弁の切裂破壊を起こすこ とはなく、 極めて安全である。
それに引き換え、 金属板を用いなかった比較例 1、 及びフラ ッ トな金 属板を用い電池缶底面との間に空間を設けず金属板を固定した比較例 2 の電池では、 防爆弁の切裂破壊を起こす電池が見られた。 これは、 電池の 0 実生産においても誤って金属リチゥム圧着位置がずれた場合には、外部端 子溶接時に電池の防爆弁が切裂破壊に至る危険性があることを示してい る。
また、 金属板の替わり に樹脂板を用いた比較例 3の電池でも防爆弁の 切裂破壊が発生している。 防爆弁の切裂破壊した電池を調査した結果、 樹 脂板の位置ずれが発生しており、 量産性には劣るものであることがわかつ た。 産業上の利用可能性
以上説明したよ うに、 本発明の液体作用物質電池では、 電池缶内面に 圧着する負極作用物質に位置ずれが生じて、 電池缶底面に負極作用物質が はみ出した場合でも、 その後の端子溶接作業において破裂を起こすことが なく安全に作業を行う ことができる。

Claims

請 求 の 範 囲
負極作用物質と してアルカ リ金属またはその合金を用い、 正極作用物 質と して常温で液体であるォキシハロゲン化物を用い、 底部を有する 電池缶内に負極作用物質および正極作用物質を収納して密封口されて いる液体作用物質電池において、 電池缶底部内面に、 金属板が電池缶 底部内面との間に一部空間が形成されるよ うに設けられているこ とを 特徴とする液体作用物質電池。
金属板が予め成形加工されており、 その形状によ り金属板と電池缶底 面との間に空間が形成されている請求項 1記載の液体作用物質電池。 電池缶底面が予め成形加工されており、 その形状によ り金属板と電池 缶底面との間に空間が形成されている請求項 1記載の液体作用物質電 池
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102290604A (zh) * 2011-07-30 2011-12-21 苏州金科发锂电池有限公司 一种耐振动、冲击的锂/亚硫酰氯电池
CN109417145A (zh) * 2016-06-30 2019-03-01 三洋电机株式会社 电池块

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8488523B2 (en) * 2007-08-14 2013-07-16 Lg Electronics Inc. Method of transmitting and processing data block of specific protocol layer in wireless communication system
JP6658130B2 (ja) * 2016-03-11 2020-03-04 トヨタ自動車株式会社 電池モジュールの製造方法
CN109417139B (zh) * 2016-06-30 2021-07-23 三洋电机株式会社 电池块
JP6477661B2 (ja) * 2016-10-27 2019-03-06 株式会社豊田中央研究所 二次電池
US11431047B2 (en) 2018-05-07 2022-08-30 Apple Inc. Feedthrough with integrated insulator
US11145925B2 (en) 2018-09-06 2021-10-12 Apple Inc. Cylindrical battery cell with overmolded glass feedthrough
US11417926B2 (en) 2018-11-29 2022-08-16 Apple Inc. Feedthroughs for thin battery cells

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0620704A (ja) * 1992-07-02 1994-01-28 Hitachi Maxell Ltd ハーメチックシール液体活物質電池

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3518127A (en) * 1967-12-26 1970-06-30 Electric Fuel Propulsion Inc Floor interconnecting battery cells
JPH0668863A (ja) * 1992-08-19 1994-03-11 Hitachi Maxell Ltd ハーメチックシール液体活物質電池
JPH07220736A (ja) * 1994-02-07 1995-08-18 Hitachi Maxell Ltd 無機非水電解液電池
JPH07320745A (ja) * 1994-02-07 1995-12-08 Hitachi Maxell Ltd 無機非水電解液電池
US6555265B1 (en) * 2000-04-06 2003-04-29 Hawker Energy Products, Inc. Value regulated lead acid battery

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0620704A (ja) * 1992-07-02 1994-01-28 Hitachi Maxell Ltd ハーメチックシール液体活物質電池

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1763098A4 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102290604A (zh) * 2011-07-30 2011-12-21 苏州金科发锂电池有限公司 一种耐振动、冲击的锂/亚硫酰氯电池
CN109417145A (zh) * 2016-06-30 2019-03-01 三洋电机株式会社 电池块
CN109417145B (zh) * 2016-06-30 2021-07-20 三洋电机株式会社 电池块

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