WO2022196358A1 - 端子付きボタン型電池 - Google Patents

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WO2022196358A1
WO2022196358A1 PCT/JP2022/008808 JP2022008808W WO2022196358A1 WO 2022196358 A1 WO2022196358 A1 WO 2022196358A1 JP 2022008808 W JP2022008808 W JP 2022008808W WO 2022196358 A1 WO2022196358 A1 WO 2022196358A1
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positive electrode
terminal
button
negative electrode
type battery
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PCT/JP2022/008808
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Inventor
裕貴 平松
Original Assignee
セイコーインスツル株式会社
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    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
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    • H01M50/109—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure of button or coin shape
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    • H01M50/564—Terminals characterised by their manufacturing process
    • H01M50/566—Terminals characterised by their manufacturing process by welding, soldering or brazing

Definitions

  • the present invention relates to a button-type battery with terminals.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2021-042785 filed in Japan on March 16, 2021, the contents of which are incorporated herein.
  • Flat silver oxide batteries which are coin-shaped or button-shaped, are used for small electronic devices.
  • This silver oxide battery has a feature that voltage is stable for a long period of time by adopting silver oxide as a positive electrode active material (see Patent Document 1).
  • a coin-type battery When a coin-type battery is used for a small electronic device, it may be required to attach it to a printed circuit board.
  • a technique of welding lead terminals made of nickel plates or the like to the batteries and attaching them to substrates by soldering is widely known (see Patent Document 2).
  • JP 2010-44906 A Japanese Utility Model Laid-Open No. 62-157060
  • a positive electrode mixture (a mixture of an active material, a conductive aid, a binder, etc.) is arranged inside the bottom surface of the positive electrode can. Furthermore, after incorporating a separator, a gasket, an electrolytic solution, and a negative electrode mixture into the positive electrode can, the negative electrode can is placed on the assembling machine, and the positive electrode can is crimped to the peripheral edge of the negative electrode can to fabricate a silver oxide battery. be.
  • the shape of the positive electrode can, the filling ratio of the active material and the electrolyte to the internal volume, and the combination of the materials of the positive and negative electrode cans causes stress during crimping to occur on the bottom surface of the positive electrode can. It expands slightly in the thickness direction with the maximum near the center with respect to the peripheral side.
  • the positive electrode can is strongly crimped during assembly to prevent leakage of the electrolyte while increasing the filling rate of the active material and the electrolyte.
  • stress is likely to occur on the positive electrode can, and there is a tendency for expansion to occur in the vicinity of the center of the positive electrode can.
  • non-aqueous button type primary batteries and button type secondary batteries depending on the balance of factors such as the filling rate of the active material and electrolyte, the material of the positive and negative electrode cans, and the stress during crimping, Similarly, the cathode can may expand.
  • Terminals to be welded to coin-type or button-type batteries come in a variety of shapes for attachment to the board of the on-board equipment or otherwise. is welded to the flat plate-like portion of
  • a terminal is welded to a positive electrode can in which the vicinity of the center is swollen as described above, in a state in which the terminal is placed straddling the vicinity of the center of the positive electrode can, one side of the positive electrode can is separated from the center of the positive electrode can.
  • a gap is formed between the positive electrode can and the terminal on the other side of the terminal. Then, for example, if the terminal is to be welded to the battery can at a plurality of welded portions, the above-described gaps may affect the welded portions, resulting in a decrease in weld strength.
  • An object of the present invention is to provide a terminal-equipped button-type battery in which the battery can and the terminal are stably joined.
  • a button-type battery with a terminal comprises a flat cylindrical positive electrode can and a negative electrode can, a gasket for insulating and sealing the positive electrode can and the negative electrode can, and a bottom surface of the positive electrode can and the negative electrode can.
  • a button-type battery with a terminal having a positive electrode terminal and a negative electrode terminal that are fixed to each other, wherein the bottom surface of the positive electrode can is convexly curved outward in the thickness direction by 100 ⁇ m or less when integrated with the negative electrode can.
  • the positive electrode terminal has a flat positive electrode connection portion, the positive electrode terminal is arranged along the radial direction of the bottom surface of the positive electrode can, and the positive electrode connection portion passes through the radial direction and is perpendicular to the bottom surface. In a cross-sectional view, it is inclined so as to form a tangential line with the bottom surface at a position other than the center of the bottom surface and is fixed to the bottom surface.
  • the positive electrode connection portion of the positive electrode terminal is fixed along the tangential line at the fixed position on the bottom surface of the positive electrode can, the positive electrode connection portion can be connected to the bottom surface of the positive electrode can without any gap. .
  • the positive electrode connecting portion By connecting the positive electrode connecting portion in this manner, even if the bottom surface of the positive electrode can bulges by about 100 ⁇ m or less, the positive electrode terminal can be securely brought into close contact with the bottom surface of the positive electrode can and fixed.
  • the positive electrode terminal is welded to the positive electrode can at a position between the center of the bottom surface of the positive electrode can and the peripheral edge of the bottom surface of the positive electrode can. preferably welded at the joints.
  • the positive electrode terminal can be securely fixed to the bottom surface of the positive electrode can.
  • the thickness of the positive electrode terminal is 0.07 to 0.15 mm, the strength of the terminal can be ensured.
  • the welder can apply an appropriate amount of heat. If the thickness of the positive electrode terminal is less than the above range, the positive electrode terminal may be broken and partially damaged during welding, and the welding strength may not be improved.
  • the positive electrode terminal includes a positive electrode connection portion that is welded to the positive electrode can, and a positive electrode terminal that is bent at a substantially right angle from the positive electrode connection portion and extends toward the negative electrode can side. and a substrate connecting portion that is bent at a substantially right angle from the intermediate portion and extends in a direction away from the positive electrode can to be connected to the substrate.
  • the substrate connection portion is connected to the substrate. It can be attached at any desired angle to the surface. Assuming that the positive electrode terminal is inclined along the curve of the bottom surface of the positive electrode can, and the board connection part is inclined at a small angle with respect to the connection surface, the minute gap generated between the board connection part and the connection surface is effectively used as a solder pool. can. For this reason, it is possible to provide a button-type battery with a terminal that is excellent in bondability at the time of soldering.
  • the substrate connection portion is inclined with respect to the connection surface of the substrate to which the substrate connection portion is connected.
  • soldering When connecting the board connection part to the board, it can be soldered with the board connection part slightly inclined with respect to the bonding surface of the board.
  • the substrate connecting portion When the substrate connecting portion is slightly inclined with respect to the bonding surface of the substrate, a minute gap can be generated between the bonding surface of the substrate and the substrate connecting portion.
  • soldering is performed on the portion with this gap, the solder can be soldered while allowing the solder to enter the gap and generate a solder pool. Therefore, it is possible to provide a terminal-equipped button type battery capable of providing a highly reliable joint structure by soldering.
  • a flat negative terminal is connected to the negative electrode can and has a substrate connecting portion extending substantially flush with the substrate connecting portion of the positive electrode terminal. is preferably provided.
  • the battery By having a negative terminal in addition to the positive terminal, the battery can be mounted by connecting the board connection part of the positive terminal and the board connection part of the negative terminal to the board.
  • the size of the button-type battery with a terminal in the thickness direction can be minimized.
  • the positive electrode connection portion of the positive electrode terminal is fixed along the tangential line at the fixed position on the bottom surface of the positive electrode can. can be connected.
  • the positive electrode connecting portion By connecting the positive electrode connecting portion in this way, even if the bottom surface of the positive electrode can swells by about 100 ⁇ m or less, it is possible to provide a structure in which the positive electrode terminal is reliably fixed along the bottom surface of the positive electrode can.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a button-type battery with terminals according to a first embodiment;
  • FIG. It is a top view of the button type battery with the same terminal. It is a side view of the button type battery with the same terminal. It is a partially enlarged view of the button type battery with the terminal.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a battery 1 that constitutes the same button-type battery with terminals.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a desirable welding range of the terminal to the battery can of the button type battery with the terminal.
  • FIG. 4 is a plan view showing a button-type battery with terminals according to a second embodiment;
  • FIG. 11 is a plan view showing a button-type battery with terminals according to a third embodiment;
  • FIG. 11 is a plan view showing a button-type battery with terminals according to a fourth embodiment
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of a welding strength test performed on a button-type battery with terminals manufactured in Examples. It is a graph which shows the relationship of the welding strength and heat quantity in an Example and a comparative example. 4 is a graph showing the relationship between welding depth and welding strength in Examples and Comparative Examples.
  • the battery 1 of the present embodiment is a battery in which a positive electrode mixture, a negative electrode mixture, an electrolytic solution, and the like, which will be described later, are contained in a flat metal can.
  • the metal can has a cathode can 2 and an anode can 3 .
  • a positive electrode terminal 10 and a negative electrode terminal 11 are attached to the positive electrode can 2 and the negative electrode can 3 so as to sandwich them from both sides in the thickness direction, and are attached to the positive electrode can 2 or the negative electrode can 3 by welding.
  • the button battery 100 with terminals of this embodiment has a structure in which the positive terminal 10 and the negative terminal 11 are attached to the battery 1 .
  • the positive electrode can 2 is made of, for example, nickel-plated stainless steel (SUS), and is molded into a flat cylindrical shape (a cup shape with a shallow bottom).
  • the cathode can 2 accommodates the cathode mixture 5 and functions as a cathode current collector.
  • the negative electrode can 3 is made of, for example, a clad material with a three-layer structure having an outer surface layer made of nickel, a metal layer made of stainless steel (SUS), and a current collector layer made of copper. It is molded into a cup shape at the bottom).
  • the negative electrode can 3 has a circular opening 3a formed by folding back, and a ring-shaped gasket 4 made of nylon, for example, is attached to the opening 3a.
  • the negative electrode can 3 is fitted into the circular opening 2f of the positive electrode can 2 from the side of the opening 3a fitted with the gasket 4, and the opening 2f of the positive electrode can 2 is crimped toward the gasket 4 to seal.
  • a disk-shaped (button-shaped or coin-shaped) case 8 is formed by . Inside the case 8, a sealed space 8S is formed.
  • a gasket 4 insulates and seals the cathode can 2 and the anode can 3 .
  • the positive electrode mixture 5, the separator 6, and the negative electrode mixture 7 are accommodated in the closed space 8S, and the positive electrode mixture 5 is arranged on the positive electrode can 2 side and the negative electrode mixture 7 is arranged on the negative electrode can 3 side with the separator 6 interposed therebetween. ing.
  • the positive electrode can 2 is filled with the positive electrode mixture 5 molded into a pellet shape. Further, the separator 6 is laid on the positive electrode mixture 5 and the gasket 4 is press-fitted into the positive electrode can 2 . Then, the gelled negative electrode mixture 7 is placed on the separator 6, and the negative electrode can 3 is covered thereon. Further, the opening edge of the positive electrode can 2 is crimped to seal the case 8 .
  • the sealed state is, for example, the difference between the height position (H1) of the opening of the positive electrode can 2 and the height position (H2) of the bottom of the negative electrode can 3 (H2-H1). 7.9 mm, height 1.6 mm) type silver oxide battery is 0.10 to 0.15 mm.
  • the IEC International Electrotechnical Commission
  • the positive electrode mixture 5 contains a positive electrode active material, a conductive agent, an electrolytic solution, a binder, additives, and the like.
  • the positive electrode active material is not particularly limited as long as it can be used as a positive electrode active material when zinc or a zinc alloy is used as the negative electrode active material.
  • the positive electrode active material may be silver oxide or manganese dioxide powder or mixtures thereof.
  • the positive electrode active material may be nickel oxyhydroxide alone, nickel oxyhydroxide in which cobalt or the like is dissolved, or the like.
  • Graphite or the like can be used as the conductive aid.
  • a hydrogen storage alloy (LaNi 5 ) or the like can be used as the additive.
  • the negative electrode mixture 7 contains, for example, a negative electrode active material, a conductivity stabilizer, a gelling agent, an electrolytic solution, a viscoelasticity adjusting material, additives (thickener, resin powder), and the like.
  • a negative electrode active material for example, zinc powder or zinc alloy powder can be used.
  • Zinc oxide (ZnO) or the like can be used as the conductivity stabilizer.
  • the gelling agent carboxymethylcellulose, polyacrylic acid, or a mixture of carboxymethylcellulose and polyacrylic acid is preferred. By using carboxymethyl cellulose or polyacrylic acid, the lyophilicity and liquid retention of the negative electrode mixture 7 with respect to the electrolytic solution can be improved.
  • a potassium hydroxide aqueous solution, a sodium hydroxide aqueous solution, or a mixture thereof can be used as the electrolytic solution.
  • the viscoelasticity adjusting material is blended in order to make the viscoelasticity of the negative electrode mixture 7 viscoelastic enough to obtain good handling properties and to improve productivity.
  • a resin powder that does not react with the strongly alkaline electrolyte is used as the viscoelasticity adjusting material.
  • the state of not chemically reacting with the electrolytic solution and not absorbing the electrolytic solution is defined as the state of not reacting with the electrolytic solution.
  • the separator 6 is interposed between the positive electrode mixture 5 and the negative electrode mixture 7, and an insulating film having high ion permeability and mechanical strength is used.
  • an insulating film having high ion permeability and mechanical strength is used as the separator 6, those conventionally used for battery separators can be applied without any limitation.
  • a polyethylene film, cellophane, a microporous film such as a graft polymerization film, or a non-woven fabric such as an absorbent paper made of cellulose is used. be able to.
  • these microporous membranes and nonwoven fabrics may be used in combination.
  • the case 8 is formed by crimping the opening edge of the positive electrode can 2 and integrating it with the negative electrode can 3 as described above.
  • the positive electrode mixture 5, the negative electrode mixture 7, and the electrolytic solution are filled in the case 8 as much as possible, after the positive electrode can 2 is crimped, the center 2a of the bottom surface of the positive electrode can 2 is moved by the stress of crimping.
  • the bottom surface (outer surface) 2A of the positive electrode can 2 is curved so that the positive electrode can 2 protrudes outward.
  • the bulging amount (curve height) at the center of the bottom surface (the center of the outer surface) 2a is 100 ⁇ m or less compared to when it is not curved.
  • the positive terminal 10 is joined to the slightly curved bottom surface 2A by laser welding.
  • the positive electrode terminal 10 is made of a plate material of a highly conductive metal material such as stainless steel (SUS). It is desirable that the thickness of the plate material forming the positive electrode terminal 10 is 0.07 mm or more and 0.15 mm or less. If the positive electrode terminal 10 has a thickness of 0.07 to 0.15 mm, the strength of the terminal can be ensured. In addition, when the positive terminal 10 is fixed to the positive electrode can 2 by welding, the welder can apply an appropriate amount of heat. If the thickness of the positive electrode terminal 10 is less than the above range, the positive electrode terminal may be broken and partially damaged during welding, and the welding strength may not be improved.
  • SUS stainless steel
  • the positive electrode terminal 10 includes a strip-shaped positive electrode connection portion 10A arranged along the bottom surface 2A of the positive electrode can 2, an intermediate portion 10B extending substantially perpendicularly to the positive electrode connection portion 10A, and an intermediate portion 10B. It has a flat substrate connection portion 10C extending substantially perpendicularly to the substrate.
  • the intermediate portion 10B has a tapered shape, and a substrate connection portion 10C having a width of about 1/4 of the positive electrode connection portion 10A extends from the intermediate portion 10B.
  • the substrate connection portion 10C is a portion that is soldered to a connection surface S (see FIG. 3) such as a terminal pad formed on a substrate on which the battery 1 of the present embodiment is mounted. Therefore, the substrate connection portion 10C becomes a connection portion that can be connected to the substrate.
  • the negative electrode terminal 11 has a strip-shaped negative electrode connection portion 11A arranged along the surface of the negative electrode can 3 and a substrate connection portion 11C extending from one end of the negative electrode connection portion 11A.
  • the substrate connection portion 11C is formed so as to extend the plate-like negative electrode connection portion 11A so as to be flush with it.
  • the substrate connection portion 11C is a portion that is soldered to a connection surface S such as a terminal pad formed on the substrate on which the battery 1 of the present embodiment is mounted, like the substrate connection portion 10C on the positive electrode side.
  • the board connection portion 11C of the negative electrode terminal 11 is appropriately set in length and width according to the size of the terminal pad formed on the board on which the battery 1 of the present embodiment is mounted. As an example, as shown in FIG.
  • the board connecting portion 11C is formed to have substantially the same length and substantially the same width as the board connecting portion 10C of the positive electrode terminal 10 .
  • the board connection portion 10C extends away from the positive electrode can 2 .
  • the negative electrode terminal 11 is welded to the bottom surface (outer surface) of the negative electrode can 3 so that the substrate connection portion 11C is adjacent to the substrate connection portion 10C of the positive electrode terminal 10 .
  • the negative electrode terminal 11 has a flat plate shape as a whole and extends along the bottom surface of the negative electrode can 3 .
  • the length of the positive electrode connecting portion 10A is slightly shorter than the diameter of the bottom surface 2A, and the length of the intermediate portion 10B corresponds to the thickness of the case 8 consisting of the positive electrode can 2 and the negative electrode can 3. formed in length. Therefore, when the positive electrode connection portion 10A is arranged along the bottom surface (outer surface) 2A of the positive electrode can 2, the intermediate portion 10B extends from the bottom to the upper portion of the case 8 along the thickness direction of the case 8, and the substrate connection portion 10C extends along the thickness direction of the case 8. It is arranged at a position substantially flush with the surface of the negative electrode can 3 .
  • the positive electrode connection portion 10A is arranged in a position (radial direction) along the diameter of the bottom surface 2A of the positive electrode can 2, and the intermediate portion 10B is slightly spaced outside the side surface of the case 8.
  • the substrate connection portion 10C is arranged so as to be substantially flush with the surface of the negative electrode can 3 .
  • the positive electrode terminal 10 is arranged so as to pass through the center 2a of the bottom surface 2A and the peripheral edge 2b on one side of the bottom surface 2A along the radial direction from the center 2a to the bottom surface 2A.
  • the length of the positive electrode connection portion 10A is longer than the radius of the bottom surface 2A and shorter than the diameter.
  • the tip portion 10a of the positive electrode connection portion 10A extends beyond the center 2a of the bottom surface 2A to an intermediate position between the center 2a and the peripheral edge 2d on the other side of the bottom surface 2A.
  • the position of the tip portion 10a in the positive electrode connection portion 10A may be a position not exceeding the center 2a. That is, although the tip portion 10a is positioned on the left side of the center 2a in FIG. 3, the tip portion 10a may be positioned on the right side of the center 2a. Therefore, the length of the positive electrode connection portion 10A may be formed shorter than the radius of the bottom surface 2A.
  • a circular first welded portion 15 is formed in a portion of the positive electrode connection portion 10A of the positive electrode terminal 10 facing the center 2a of the bottom surface of the positive electrode can 2 .
  • Two circular second welds 16 are formed in the positive terminal 10 at positions near the peripheral edge 2b of the bottom surface of the positive electrode can 2 in the positive electrode connection portion 10A of the positive electrode terminal 10, spaced apart in the width direction of the positive electrode terminal 10. .
  • Both the first welded portion 15 and the second welded portion 16 are welded portions formed by laser welding.
  • the maximum welding depth of the first welded portion 15 and the second welded portion 16 to the bottom wall of the positive electrode can is preferably 5 ⁇ m or more with respect to the thickness of the bottom wall of the positive electrode can.
  • the diameters of the first welded portion 15 and the second welded portion 16 are preferably in the range of 0.3 to 0.7 mm.
  • the first welded portion 15 is formed at or near the center 2a of the bottom surface 2A of the positive electrode can 2.
  • the vicinity of the center 2a is defined as a section between the virtual line L and the peripheral edge 2b of the bottom surface 2A when a virtual line L passing through the center 2a along the width direction of the positive electrode connection portion 10A is drawn as shown in FIG. It is the side closer to the virtual line L in the area E indicated by the oblique lines.
  • the position where the second welded portion 16 is formed is on the side closer to the peripheral edge 2b in the area E defined by oblique lines between the imaginary line L and the peripheral edge 2b of the bottom surface 2A. be.
  • the second welded portion 16 is formed closer to the peripheral edge 2b than the first welded portion 15 is. Therefore, the positive electrode connecting portion 10A is welded along the bottom surface 2A of the positive electrode can 2 at a position of the second welding portion 16 other than the center of the bottom surface 2A of the positive electrode can 2, with the inclination of the tangential line t at this welding position. is fixed. That is, the positive electrode connecting portion 10A is inclined so as to form a tangential line t with the bottom surface 2A at a position other than the center of the bottom surface 2A in a cross-sectional view passing through the radial direction of the bottom surface 2A on which the positive electrode connecting portion 10A is arranged and perpendicular to the bottom surface 2A.
  • the distance between the center 2a of the bottom surface 2A and the second welded portion 16 varies depending on the outer diameter of the positive electrode can 2. If the battery 1 has an outer diameter of about ⁇ 4 mm to ⁇ 12 mm, the distance should be selected from a range of about 1 mm to 5 mm. can be done.
  • a button-type battery 100 with a terminal having a positive electrode terminal 10 and a negative electrode terminal 11 is attached by soldering to a connection surface S of a terminal pad such as a substrate provided with an electric circuit.
  • a terminal pad such as a substrate provided with an electric circuit.
  • the first welded portion 15 and the second welded portion 16 are formed at the above-described positions, and the bottom surface 2A protrudes in a range of 100 ⁇ m or less.
  • the positive electrode terminal 10 is attached to the positive electrode can 2 in a slightly inclined state along the bottom surface 2A forming the convex curved surface. If the bottom surface 2A were flat rather than convex, the intermediate portion 10B would be parallel to the central axis of the case 8, and the substrate connecting portion 10C would be substantially flush with the surface of the negative electrode can 3.
  • the positive electrode connecting portion 10A inclined to form the tangential line t described above has the negative electrode can 3 closer to the peripheral edge 2b than the center 2a side of the bottom surface 2A. is tilted to approach As shown in FIG. 3, the positive electrode connection portion 10A is inclined along the tangential line t so that the right end side is lower than the left end side. Due to this inclination, the board connection portion 10C is also inclined downward to the right as shown in FIG. 3 in an enlarged manner.
  • the substrate connecting portion 10C is inclined downward to the right, when the substrate connecting portion 10C is brought into contact with the connection surface S such as a terminal pad on the substrate, the base end portion (middle portion side) of the substrate connecting portion 10C A minute gap G is generated by slightly rising from the connection surface S. Solder flows into this gap G during soldering and becomes a solder pool. Therefore, the structure provided with the board connecting portion 10C described above is an advantageous structure for soldering.
  • the positive electrode connecting portion 10A is arranged along the curved bottom surface 2A, the first welding portion 15 is formed in the region E on the side closer to the center 2a, and the first welding portion 15 is formed in the region E.
  • a second welded portion 16 is provided closer to the peripheral edge 2 b than the first welded portion 15 . Therefore, the first welded portion 15 and the second welded portion 16 can be arranged at or near the portion where the positive electrode connection portion 10A is arranged along the bottom surface 2A. Therefore, it is possible to obtain the first welded portion 15 and the second welded portion 16 that are reliably welded by laser welding.
  • the terminal-equipped button-type battery 100 has the positive electrode terminal 10 described above, and is inclined with respect to the connection surface S of the substrate with the gap G interposed therebetween, so that soldering using a solder pool is possible.
  • the board connection portion 11C can be soldered by closely contacting the connection surface S of the board to be connected without any gap. Therefore, soldering can be performed without applying a load that bends the board connection portion 11C of the negative electrode terminal 11 toward the positive electrode can 2 side.
  • soldering can be performed without applying a load to the negative electrode terminal 11, short-circuiting with the positive electrode can 2 due to deformation of the negative electrode terminal 11 can be prevented.
  • FIG. 6 shows a button type battery with terminals according to a second embodiment of the present invention.
  • the terminal-equipped button-type battery 20 of the second embodiment differs from the terminal-equipped button-type battery 100 of the first embodiment in the position and the number of the second welding portions 16 provided in the positive electrode connection portion 10A of the positive electrode terminal 10.
  • one circular second welded portion 16 is formed in the widthwise center of the positive electrode terminal 10 at a position close to the peripheral edge 2b of the bottom surface 2A of the positive electrode can 2. is different.
  • two second welds 16 are provided at positions near the peripheral edge 2b on the bottom surface 2A. is provided. As in the second embodiment shown in FIG. 6, the number of second welded portions 16 may be one. Even with the terminal-equipped button battery 20 of the second embodiment, it is possible to obtain the same effect as the terminal-equipped button battery 1 of the first embodiment.
  • FIG. 7 shows a button-type battery with terminals according to a third embodiment of the present invention.
  • a button-type battery 25 with terminals according to the third embodiment is different from the button-type battery 20 with terminals according to the second embodiment. , in that a third welding portion 26 is provided.
  • a button-type battery 25 with a terminal of the third embodiment differs in that a third welded portion 26 is provided between the first welded portion 15 and the second welded portion 16 provided in the previous second embodiment. . Even with the terminal-equipped button battery 25 of the third embodiment, it is possible to obtain the same effect as the terminal-equipped button battery 100 of the first embodiment.
  • FIG. 8 shows a button-type battery with a terminal according to a fourth embodiment of the present invention.
  • two first welds 15 and two second welds 16 are provided.
  • the two second welded portions 16 are also formed at positions close to the peripheral edge 2b so as to be parallel to the two first welded portions 15.
  • two first welded parts 15 and two second welded parts 16 are provided, but the number of each welded part to be installed is not particularly limited. Even with the terminal-equipped button battery 30 of the fourth embodiment, it is possible to obtain the same effect as the terminal-equipped button battery 100 of the first embodiment.
  • a prototype button-type silver oxide battery having an outer diameter of 7.9 mm and a thickness of 1.65 mm and having the internal structure shown in FIG. 4 was prepared and tested.
  • Both the cathode can and the anode can of this button type battery are made of stainless steel, and the thickness of the stainless steel forming the inner wall and the bottom wall of the cathode can and the anode can is 0.15 mm and 0.23 mm, respectively.
  • a positive electrode mixture, a separator, a negative electrode mixture, and an electrolytic solution were contained in the positive electrode can and the negative electrode can, a gasket was attached, and the positive electrode can was crimped and sealed to make a prototype battery.
  • the crimping of the positive electrode can caused the bottom surface of the positive electrode can to have a convex curvature of 100 ⁇ m or less at the center of the bottom surface.
  • rice field. A plurality of batteries having the above structure were manufactured as prototypes. Although the convex curvature of the bottom surface of the positive electrode can varies depending on the produced battery, it fell within the range of 5 ⁇ m to 70 ⁇ m in all the batteries.
  • a positive electrode terminal having the shape shown in FIG. 1 was attached to these prototype batteries by welding.
  • the positive electrode terminal was made of stainless steel (SUS304), and four types of positive electrode terminals having thicknesses of 0.07 mm, 0.10 mm, 0.15 mm, and 0.20 mm shown in Table 1 below were selectively used.
  • the positive electrode connecting portion of the positive electrode terminal has a length of 6 mm and a width of 2 mm. As shown in Fig. 1, there are three welding positions in total: one at the center of the bottom surface of the positive electrode can, and two positions at a distance of 2 mm from the periphery of the bottom surface to the center of the bottom surface, with a distance of 1 mm in the plate width direction of the positive electrode junction. did.
  • the amount of heat that can be applied by the laser welder can be adjusted, the amount of heat applied by the laser welder can be set in the range of 2.6 J to 6.0 J as shown in Table 2 below for the positive electrode terminals of the four types of plate thicknesses described above. , and the pulse width was set variously in the range of 2 to 4 msec, and welding was performed. In addition, welding strength was measured according to the following method for the laser-welded positive electrode terminal.
  • the relationship between the heat quantity during welding and the terminal thickness shown in the measurement results in Table 2 is summarized in a graph in which the horizontal axis indicates the heat quantity (J) and the vertical axis indicates the welding strength (N), as shown in FIG. .
  • the lower limit of the welding strength is 10 N
  • three types of positive terminals with thicknesses of 0.07 mm, 0.10 mm, and 0.15 mm have a welding strength of 2.6 J to 4.0 N. It can be seen that a sufficiently high welding strength can be obtained by applying a heat quantity of about 5 J for welding.
  • a positive electrode terminal having a thickness of 0.20 mm cannot obtain a satisfactory welding strength unless the amount of heat during welding is as high as 6.0 J.
  • the positive electrode terminal breaks starting from the welding point (second welded portion) when measuring the welding strength. It is considered difficult to make the positive electrode terminal thinner than this.
  • the reason why the welding strength hardly improves even if the amount of heat during welding is increased is that the positive electrode terminal breaks during the welding strength test. If the positive electrode terminal is too thin, it becomes difficult to obtain sufficient peel strength as a welded portion. Can no longer follow the bottom of the can.
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between the depth of the weld and the weld strength with respect to the thickness (0.15 mm) of the bottom wall of the positive electrode can.
  • the weld strength is 13.4 N
  • the weld depth is at least 5 ⁇ m or more
  • the required weld strength of 10 N or more can be obtained.
  • Positive electrode can 2A... Bottom (outer surface) 2a... Center 2b... Peripheral edge of one side 2d... Peripheral edge of other side 3... Negative electrode can 4... Gasket 5... Positive electrode mixture 6 Separator 7 Negative electrode mixture 8 Case S Closed space 10 Positive electrode terminal 10A Positive electrode connecting portion 10B Intermediate portion 10C Substrate connecting portion 11 Negative electrode terminal 11C Substrate connecting portion , 15... First welded portion, 16... Second welded portion, L... Virtual line, G... Gap, S... Connection surface, 100, 20, 25, 30... Button type battery with terminal.

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Abstract

本発明の端子付きボタン型電池は、扁平円筒状の正極缶および負極缶と、前記正極缶および前記負極缶を絶縁封止するガスケットと、前記正極缶および前記負極缶の底面にそれぞれ固定された正極端子および負極端子と、を有する端子付きボタン型電池であって、前記正極缶の底面が、前記負極缶に一体化された状態で厚さ方向外側に凸状に１００μｍ以下湾曲され、前記正極端子が平坦な正極接続部を有するとともに、前記正極端子が、前記正極缶の底面の径方向に沿って配置され、前記正極接続部は、前記径方向を通り前記底面に垂直な断面視で、前記底面の中心以外の位置で前記底面と接線をなすように傾斜し前記底面に固定されたことを特徴とする。

Description

端子付きボタン型電池
　本発明は、端子付きボタン型電池に関する。本願は、２０２１年０３月１６日に、日本国に出願された特願２０２１－０４２７８５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　小型電子機器用途に、コイン型またはボタン型である扁平形の酸化銀電池が用いられている。この酸化銀電池は、正極活物質に酸化銀を採用することにより、長期間電圧が安定する特徴を有している（特許文献１参照）。
　コイン型の電池を小型電子機器用途に用いる場合、プリント基板への取り付けが求められる場合がある。例えば、リチウム二次電池やＣＲ一次電池といったリチウム電池では、ニッケル板等からなるリード端子を電池に溶接し、半田付けにより基板に取り付ける技術が広く知られている（特許文献２参照）。
特開２０１０－４４９０６号公報 実開昭６２－１５７０６０号公報
　特許文献１に記載の酸化銀電池においては、正極缶の底面内側に正極合剤（活物質と導電助剤と結着剤等の混合物）が配置される。さらに、正極缶にセパレータ、ガスケット、電解液、負極合剤を組み込み後、負極缶を被せて組立機に載置し、負極缶周縁側に正極缶をかしめることにより、酸化銀電池が作製される。
　ここで正極缶は、かしめの形状や内容積に対する活物質や電解液の充填率、正極缶及び負極缶の材質等の組合せにより、かしめ時の応力が正極缶底面に発生し、正極缶の円周側に対し中心付近を最大として厚さ方向にわずかに膨張する。
　特に上述の酸化銀電池を含むアルカリ一次電池では、できるだけ大きな放電容量を得るために、活物質と電解液の充填率を上げつつ、電解液の漏液を防ぐために組立時に正極缶を強くかしめている。このとき、正極缶への応力が発生しやすく、正極缶中心付近の膨張が現れやすい傾向にある。また、非水系のボタン型一次電池やボタン型二次電池においても、活物質や電解液の充填率、正極缶及び負極缶の材質、かしめ時の応力といった各要因のバランスにより、アルカリ一次電池と同様に正極缶が膨張することがある。
　コイン型またはボタン型の電池に溶接する端子は、搭載機器の基板、その他に取り付けるための種々の形状を有しているが、通常、電池の平坦部（正極缶や負極缶の底面）と端子の平板状の部分とが溶接される。
　ここで、上述のように中心付近が膨張した正極缶に端子を溶接する場合、正極缶の中心付近を跨いで端子を載置した状態では、正極缶の中心を境に端子の一方では正極缶と端子が接するが、端子のもう一方では正極缶と端子の間に隙間が生じてしまう。
　すると、例えば複数の溶接部で端子を電池缶に溶接しようとすると、上述の隙間が影響し、溶接が不十分な箇所が発生し、溶接強度が低下する可能性がある。　
　本願発明は、電池缶と端子を安定して接合した構成の端子付ボタン型電池を提供することを課題とする。
（１）本発明に係る端子付ボタン型電池は、扁平円筒状の正極缶および負極缶と、前記正極缶および前記負極缶を絶縁封止するガスケットと、前記正極缶および前記負極缶の底面にそれぞれ固定された正極端子および負極端子と、を有する端子付きボタン型電池であって、前記正極缶の底面が、前記負極缶に一体化された状態で厚さ方向外側に凸状に１００μｍ以下湾曲され、前記正極端子が平坦な正極接続部を有するとともに、前記正極端子が、前記正極缶の底面の径方向に沿って配置され、前記正極接続部は、前記径方向を通り前記底面に垂直な断面視で、前記底面の中心以外の位置で前記底面と接線をなすように傾斜し前記底面に固定された構成を具備する。
　上述の端子付きボタン型電池によると、正極端子の正極接続部を正極缶底面の固定位置における接線に沿って固定しているため、正極接続部を正極缶の底面に隙間無く接続することができる。正極接続部をこのように接続することで、正極缶の底面が１００μｍ以下程度膨らんでいたとしても、正極端子を正極缶の底面に確実に密着させて固定できる。
（２）本発明の一形態に係る端子付ボタン型電池は、前記正極端子が、前記正極缶の底面中心と前記正極缶の底面周縁との間の位置で、前記正極缶に対し複数の溶接部で溶接されたことが好ましい。
　正極缶の底面が外側に凸状に湾曲し、湾曲した底面に沿うように正極端子が配置されているとして、正極缶の底面中央と正極缶の底面周縁との間に複数の溶接部を設けることで、正極端子を正極缶の底面に確実に固定できる。
（３）本発明の一形態に係る端子付ボタン電池においては、前記正極端子の厚さが、０．０７～０．１５ｍｍである構成を採用できる。
　正極端子の厚さが、０．０７～０．１５ｍｍであれば、端子としての強度を確保できる。これに加えて、溶接によって正極端子を正極缶に固定する場合に、溶接機が適正な熱量を付加することができる。正極端子の厚さが上述の範囲より薄い場合は、溶接時に正極端子が破れて部分的に損傷し、溶接強度が向上しないおそれを有する。
（４）本発明の一形態に係る端子付きボタン型電池において、前記正極端子は、前記正極缶と溶接により接続する正極接続部と、前記正極接続部から略直角に折れ曲がり負極缶の側に向かって延びる中間部と、前記中間部からさらに略直角に折れ曲がり前記正極缶から遠ざかる方向に延び、基板と接続可能な基板接続部を有している構成を採用できる。
　正極接続部から略直角に折れ曲がる中間部と、該中間部から更に略直角に折れ曲がる基板接続部を有することで、基板の端子パッド等の接続面に電池を取り付ける場合、基板接続部を基板の接続面に望ましい角度で取り付け可能となる。正極缶底面の湾曲に沿って正極端子が傾斜し、基板接続部が接続面に対し、微小角度傾斜したとして、基板接続部と接続面との間に生じる微小間隙は、はんだ溜まりとして有効に利用できる。このため、はんだ付け時の接合性に優れた端子付きボタン型電池を提供できる。
（５）本発明の一形態に係る端子付きボタン型電池において、前記基板接続部が接続される基板の接続面に対し、前記基板接続部が傾斜されていることが好ましい。
　基板接続部を基板に接続する場合、基板の接合面に対し基板接続部を僅かに傾斜させた状態ではんだ付けできる。基板の接合面に対し基板接続部を僅かに傾斜させた場合、基板の接合面と基板接続部との間に微小な隙間を生成できる。この隙間を伴う部分にはんだ付けを行うと、前述の隙間にはんだを侵入させてはんだ溜まりを生成しつつはんだ付けができる。このため、はんだ付けによる信頼性の高い接合構造を提供できる端子付きボタン型電池を提供できる。
（６）本発明の一形態に係る端子付きボタン型電池において、前記負極缶に接続し、前記正極端子の基板接続部とほぼ面一に延在する基板接続部を備えた平板状の負極端子を備えていることが好ましい。
　正極端子に加え、負極端子を有することで、正極端子の基板接続部と負極端子の基板接続部を基板に接続して電池を取り付けることができる。また、正極端子の基板接続部とほぼ面一に延在する平板状の負極端子を備えることで、端子付きボタン型電池の厚さ方向の大きさを最小化できる。
　本発明に係る端子付きボタン型電池であるならば、正極端子の正極接続部を正極缶の底面の固定位置における接線に沿って固定しているため、正極接続部を正極缶の底面に隙間無く接続することができる。正極接続部をこのように接続することで、正極缶の底面が仮に１００μｍ以下程度膨らんでいたとしても、正極端子を正極缶の底面に確実に沿わせて固定した構造を提供できる。
第１実施形態に係る端子付きボタン型電池を示す斜視図である。 同端子付きボタン型電池の平面図である。 同端子付きボタン型電池の側面図である。 同端子付きボタン型電池の部分拡大図である。 同端子付きボタン型電池を構成する電池１の断面図である。 同端子付きボタン型電池の電池缶に対する端子の望ましい溶接範囲を示す説明図である。 第２実施形態に係る端子付きボタン型電池を示す平面図である。 第３実施形態に係る端子付きボタン型電池を示す平面図である。 第４実施形態に係る端子付きボタン型電池を示す平面図である。 実施例において製造した端子付きボタン型電池に対して行う溶接強度試験の説明図である。 実施例と比較例における溶接強度と熱量の関係を示すグラフである。 実施例と比較例における溶接深さと溶接強度の関係を示すグラフである。
　以下、本発明に係る端子付きボタン型電池の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更し、表示している場合がある。
　＜第１実施形態＞
　図１～図４は本発明に係る第１実施形態の端子付きボタン型電池を示す図面である。
　本実施形態の電池１は、後述する正極合剤と負極合剤および電解液などを扁平形の金属缶に収容した電池である。金属缶は正極缶２と負極缶３を有する。正極缶２と負極缶３には、それらを厚さ方向両側から挟むように正極端子１０と負極端子１１が取り付けられ、これらは溶接により正極缶２または負極缶３に取り付けられている。これにより、本実施形態の端子付きボタン電池１００は、電池１に正極端子１０と負極端子１１とが取り付けられた構造を有している。
　電池１の内部構造の概要を図４に示す。正極缶２は、例えば、ステンレススチール（ＳＵＳ）にニッケルメッキを施した材質からなり、偏平円筒状（浅底のカップ状）に成型されている。この正極缶２は、正極合剤５を収容するとともに、正極集電体として機能する。負極缶３は、例えば、ニッケルよりなる外表面層と、ステンレススチール（ＳＵＳ）よりなる金属層と、銅よりなる集電体層とを有する３層構造のクラッド材からなり、偏平円筒状（浅底のカップ状）に成型されている。また、負極缶３は、その円形の開口部３ａが折り返し形成されており、その開口部３ａには、例えば、ナイロン製のリング状のガスケット４が装着されている。
　正極缶２の円形の開口部２ｆに、負極缶３を、ガスケット４を装着した開口部３ａ側から嵌合させ、該正極缶２の開口部２ｆを該ガスケット４に向かってかしめて封口することによって、円盤状（ボタン形又はコイン形）のケース８が形成される。該ケース８の内部には、密閉空間８Ｓが形成されている。ガスケット４は正極缶２と負極缶３を絶縁封止する。
　密閉空間８Ｓには、正極合剤５、セパレータ６、負極合剤７が収容され、セパレータ６を挟んで正極缶２側に正極合剤５、負極缶３側に負極合剤７がそれぞれ配置されている。
　この電池１を組み立てる際には、ペレット状に成型された正極合剤５を正極缶２に充填する。また、正極合剤５の上に、セパレータ６を敷設し、正極缶２にガスケット４を圧入する。そして、セパレータ６の上に、ゲル状の負極合剤７を載置し、この上に負極缶３を被せる。さらに、正極缶２の開口縁部をかしめて、ケース８を封口する。
　封口状態は、例えば、正極缶２の開口部の高さ位置（Ｈ１）と負極缶３の底部の高さ位置（Ｈ２）との差である（Ｈ２－Ｈ１）は、例えば、ＳＲ７１６ＳＷ（外径７．９ｍｍ、高さ１．６ｍｍ）型の酸化銀電池では０．１０～０．１５ｍｍである。また、ＩＥＣ（国際電気標準会議）規格において以下のように規定されている。Ｈ２≦１．６５のとき、０．０２ｍｍ以上、１．６５＜Ｈ２＜２．５のとき０．０６ｍｍ以上、Ｈ２≧２．５のとき０．０８ｍｍ以上。
　正極合剤５は、正極活物質、導電剤、電解液、結着剤、添加剤等を含んでいる。正極活物質としては、亜鉛又は亜鉛合金を負極活物質とした場合に正極活物質として使用可能であるものであれば特に限定されない。例えば、正極活物質を、酸化銀又は二酸化マンガン粉末又はそれらの混合物にしてもよい。又は、正極活物質を、オキシ水酸化ニッケル単独、又はコバルト等を固溶したオキシ水酸化ニッケル等にしてもよい。導電助剤は、グラファイトなどを用いることができる。添加剤は、水素吸蔵合金（ＬａＮｉ５）などを用いることができる。
　負極合剤７は、例えば、負極活物質、伝導度安定剤、ゲル化剤、電解液及び粘弾性調整材、添加剤（増粘剤、樹脂粉末）などを含んでいる。
　負極活物質として、例えば、亜鉛粉末又は亜鉛合金粉末を用いることができる。伝導度安定剤としては、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等を用いることができる。また、ゲル化剤としては、カルボキシメチルセルロース、又はポリアクリル酸、又はカルボキシメチルセルロースとポリアクリル酸との混合物が好ましい。カルボキシメチルセルロース又はポリアクリル酸を用いることによって、負極合剤７の電解液に対する親液性及び保液性を向上することができる。
　電解液は、水酸化カリウム水溶液、又は水酸化ナトリウム水溶液、又はそれらの混合液を用いることができる。
　粘弾性調整材は、負極合剤７の粘弾性を、良好なハンドリング性が得られる粘弾性とし、且つ生産性を向上するために配合される。この粘弾性調整材としては、強アルカリ性である電解液と反応しない樹脂粉末が用いられる。ここでは、電解液と化学的反応をせず、且つ電解液を吸収しない状態を、電解液と反応しない状態とする。
　セパレータ６は、正極合剤５と負極合剤７の間に介在され、大きなイオン透過度を有し、かつ、機械的強度を有する絶縁膜が用いられる。
　セパレータ６としては、従来から電池のセパレータに用いられるものを何ら制限無く適用でき、例えば、ポリエチレンフィルム、セロファン、グラフト重合膜等の微多孔膜、若しくは、セルロースからなる吸液紙等の不織布を用いることができる。また、これらの微多孔膜や不織布を組合せて用いてもよい。
　図１～図４に示す電池１は、上述のように正極缶２の開口縁部をかしめて負極缶３と一体化しケース８を構成している。また、ケース８の内部にできるだけ多くの正極合剤５と負極合剤７、電解液を充填している関係から、正極缶２をかしめた後、かしめの応力により、正極缶２の底面中心２ａを外側に凸状に膨出するように正極缶２の底面（外面）２Ａが湾曲している場合がある。正極缶２の底面２Ａが湾曲する場合、湾曲していない場合に比べ、底面中心（外面中心）２ａにおける膨出量（湾曲高さ）は１００μｍ以下である。
　本実施形態においては、この僅かに湾曲した底面２Ａに対し、正極端子１０がレーザー溶接により接合されている。正極端子１０はステンレススチール（ＳＵＳ）などの良導電性の金属材料の板材からなる。正極端子１０を構成する板材の厚さは、０．０７ｍｍ以上、０．１５ｍｍ以下であることが望ましい。
　正極端子１０の厚さが、０．０７～０．１５ｍｍであれば、端子としての強度を確保できる。これに加えて、溶接によって正極端子１０を正極缶２に固定する場合、溶接機が適正な熱量を付加することができる。正極端子１０の厚さが上述の範囲より薄い場合は、溶接時に正極端子が破れて部分的に損傷し、溶接強度が向上しないおそれを有する。
　正極端子１０は、正極缶２の底面２Ａに沿って配置される短冊板状の正極接続部１０Ａと、正極接続部１０Ａに対し略直角に延出された中間部１０Ｂと、該中間部１０Ｂに対し略直角に延出された平坦な基板接続部１０Ｃを有する。中間部１０Ｂは先窄まり形状であり、中間部１０Ｂには正極接続部１０Ａの１／４程度の幅を有する基板接続部１０Ｃが延出されている。
　基板接続部１０Ｃは、本実施形態の電池１を実装する基板に形成されている端子パッドなどの接続面Ｓ（図３参照）にはんだ付けされる部分である。従って、基板接続部１０Ｃは基板に接続可能な接続部となる。
　負極端子１１は、負極缶３の表面に沿って配置される短冊板状の負極接続部１１Ａと負極接続部１１Ａの一端から延出された基板接続部１１Ｃを有する。基板接続部１１Ｃは板状の負極接続部１１Ａを面一に延長するように形成されている。基板接続部１１Ｃは先の正極側の基板接続部１０Ｃと同じように、本実施形態の電池１を実装する基板に形成されている端子パッドなどの接続面Ｓにはんだ付けされる部分である。負極端子１１の基板接続部１１Ｃは、本実施形態の電池１を実装する基板に形成されている端子パッドの大きさ等に合わせて、長さや幅が適宜設定される。一例として図１に示すように基板接続部１１Ｃは、正極端子１０の基板接続部１０Ｃと略同一長さ、かつ、略同一幅に形成されている。基板接続部１０Ｃは正極缶２から遠ざかる方向に延出されている。
　負極端子１１は、基板接続部１１Ｃを正極端子１０の基板接続部１０Ｃに隣接させるように負極缶３の底面（外面）に溶接されている。また、負極端子１１は、全体として平板状であり、負極缶３の底面に沿って延在されている。
　前述の正極端子１０において、正極接続部１０Ａの長さは、底面２Ａの直径より若干短く形成され、中間部１０Ｂの長さは正極缶２と負極缶３からなるケース８の厚さに相当する長さに形成されている。このため、正極接続部１０Ａを正極缶２の底面（外面）２Ａに沿わせた場合、中間部１０Ｂはケース８の厚さ方向に沿ってケース８の底部から上部まで達し、基板接続部１０Ｃは負極缶３の表面とほぼ面一な位置に配置される。
　本実施形態では、図１に示すように、正極缶２において底面２Ａの直径に沿う位置（径方向）に正極接続部１０Ａを配置し、中間部１０Ｂをケース８の側面の外側に若干離間させ、基板接続部１０Ｃを負極缶３の表面とほぼ面一になるように配置している。
　換言すると、正極端子１０は、底面２Ａの中心２ａと、該中心２ａから底面２Ａの径方向に沿って該底面２Ａの一側の周縁２ｂを通過するように配置されている。また、正極接続部１０Ａの長さは、底面２Ａの半径より長く、直径より短く形成されている。このため、正極接続部１０Ａの先端部１０ａは、底面２Ａの中心２ａを超え、この中心２ａと底面２Ａの他側の周縁２ｄの中間位置まで延出されている。
　なお、正極接続部１０Ａにおいて先端部１０ａの位置は、中心２ａを超えない位置であっても良い。即ち、図３では先端部１０ａの位置が中心２ａより左側に位置しているが、先端部１０ａの位置は中心２ａより右側に位置していても良い。従って、正極接続部１０Ａの長さが底面２Ａの半径より短く形成されていても良い。
　本実施形態では、正極端子１０の正極接続部１０Ａにおいて、正極缶２の底面の中心２ａに面する部分に円形状の第１溶接部１５が形成されている。また、正極端子１０の正極接続部１０Ａにおいて、正極缶２の底面の周縁２ｂに近い位置に、正極端子１０の幅方向に離間して２つの円形状の第２溶接部１６が形成されている。
　第１溶接部１５と第２溶接部１６は、いずれもレーザー溶接により形成された溶接部である。第１溶接部１５と第２溶接部１６の正極缶底壁に対する最深の溶接深さは、正極缶底壁の厚さに対し、５μｍ以上であることが望ましい。
　第１溶接部１５と第２溶接部１６の直径は、０．３～０．７ｍｍの範囲であることが望ましい。
　本実施形態において、第１溶接部１５の形成位置は、正極缶２の底面２Ａにおいて、中心２ａの位置かその近傍であることが望ましい。中心２ａの近傍とは、図５に示すように正極接続部１０Ａの幅方向に沿って中心２ａを通過する仮想線Ｌを描いた場合、仮想線Ｌと底面２Ａの周縁２ｂとの間に区画される斜線で示す領域Ｅにおいて、仮想線Ｌに近い側である。
　本実施形態において、第２溶接部１６の形成位置は、図５に示すように、仮想線Ｌと底面２Ａの周縁２ｂとの間に斜線で区画される領域Ｅにおいて、周縁２ｂに近い側である。よって、第２溶接部１６は、第１溶接部１５より周縁２ｂに近い側に形成される。
　従って、正極接続部１０Ａは、正極缶２の底面２Ａのうち、中心以外の第２溶接部１６の位置であって、この溶接位置における接線ｔの傾きで正極缶２の底面２Ａに沿って溶接され固定されている。即ち、正極接続部１０Ａは、正極接続部１０Ａを配置した底面２Ａの径方向を通り底面２Ａに垂直な断面視で、底面２Ａの中心以外の位置で底面２Ａと接線ｔをなすように傾斜し底面２Ａに固定されている。
　底面２Ａの中心２ａと第２溶接部１６との距離は、正極缶２の外径に応じて異なり、外径ψ４ｍｍ～ψ１２ｍｍ程度の電池１であれば、１ｍｍ～５ｍｍ程度の範囲から選択することができる。
　正極端子１０と負極端子１１を備えた端子付きボタン型電池１００は、電気回路を備えた基板などの端子パッドの接続面Ｓに、はんだ付けにより取り付けられる。図１に示す状態の正極端子１０の基板接続部１０Ｃと負極端子１１の基板接続部１１Ｃを備えた端子付きボタン型電池１００を基板の端子パッド（接続面）に接触させてはんだ付けすることにより、端子付きボタン型電池１００を基板に搭載することができる。
　本実施形態の端子付きボタン型電池１００では、上述の位置に第１溶接部１５と第２溶接部１６が形成され、更に、底面２Ａが１００μｍ以下の範囲で凸状に膨出されている。このため、正極端子１０は凸曲面を形成する底面２Ａに沿って若干傾斜された状態で正極缶２に取り付けられている。底面２Ａが凸状ではなく平面であった場合、ケース８の中心軸線に対し中間部１０Ｂが平行となり、基板接続部１０Ｃが負極缶３の表面とほぼ面一となる。
　これに対し、上述のように底面２Ａが傾斜していると、前述の接線ｔをなすように傾斜されている正極接続部１０Ａは底面２Ａの中心２ａ側よりも周縁２ｂに近い側が負極缶３に近づくように傾斜される。
　図３で示すと、正極接続部１０Ａは、左端側より右端側が下方になるように接線ｔに沿って傾斜されている。この傾斜により、図３に拡大して示すように、基板接続部１０Ｃも右下がり状態に傾斜する。基板接続部１０Ｃが右下がり状態に傾斜していると、基板上の端子パッドなどの接続面Ｓに基板接続部１０Ｃを当接させると、基板接続部１０Ｃの基端部（中間部側）が若干接続面Ｓから浮き上がって微小な隙間Ｇを生成する。この隙間Ｇは、はんだ付けの際にはんだが流入し、はんだ溜まりとなる。このため、上述の基板接続部１０Ｃを備えた構造は、はんだ付けに際し、有利な構造となる。
　上述の構成の端子付きボタン型電池１００では、湾曲した底面２Ａに沿って正極接続部１０Ａが配置され、領域Ｅにおいて、中心２ａに近い側に第１溶接部１５が形成され、領域Ｅにおいて第１溶接部１５よりも周縁２ｂに近い側に第２溶接部１６が設けられている。このため、底面２Ａに沿って正極接続部１０Ａが配置されている部分またはその近傍に第１溶接部１５と第２溶接部１６を配置できる。従って、レーザー溶接による確実な溶接部とした第１溶接部１５と第２溶接部１６を得ることができる。
　また、上述の構成の端子付きボタン型電池１００では、平板状の負極端子１１を設けているので、端子付きボタン型電池１００として電池厚さを最小化できる。加えて、端子付きボタン型電池１００は、上述の正極端子１０を有し、前述のように基板の接続面Ｓに対し間隙Ｇを介するように傾斜し、はんだ溜まりを利用したはんだ付けが可能であり、その場合に基板接続部１１Ｃは接続するべき基板の接続面Ｓに隙間無く密着配置させてはんだ付けができる。従って、負極端子１１の基板接続部１１Ｃを正極缶２側に曲げるような負荷をかけることなくはんだ付けができる。
　また、負極端子１１に負荷をかけることなくはんだ付けができるので、負極端子１１の変形による正極缶２とのショートを防止できる。
　図６は、本発明に係る第２実施形態の端子付きボタン型電池を示すものである。この第２実施形態の端子付きボタン型電池２０は、第１実施形態の端子付きボタン型電池１００に対し、正極端子１０の正極接続部１０Ａに設けた第２溶接部１６の位置と個数が異なる。
　正極端子１０の正極接続部１０Ａにおいて、正極缶２の底面２Ａの周縁２ｂに近い位置であって、正極端子１０の幅方向中央に１つの円形状の第２溶接部１６が形成されている点が異なる。
　第１実施形態の構造では、底面２Ａにおいて周縁２ｂに近い位置に、２つの第２溶接部１６を設けていたが、第２実施形態では周縁２ｂに近い位置に、１つの第２溶接部１６を設けている。
　図６に示す第２実施形態のように第２溶接部１６は１つであっても差し支えない。
　第２実施形態の端子付きボタン型電池２０であっても、第１実施形態の端子付きボタン型電池１と同等の作用効果を得ることができる。
　図７は、本発明に係る第３実施形態の端子付きボタン型電池を示すもので、この第３実施形態の端子付きボタン型電池２５は、第２実施形態の端子付きボタン型電池２０に対し、第３溶接部２６を設けた点に特徴を有する。
　第３実施形態の端子付きボタン型電池２５においては、先の第２実施形態において設けた第１溶接部１５と第２溶接部１６との間に、第３溶接部２６を設けた点が異なる。
　第３実施形態の端子付きボタン型電池２５であっても、第１実施形態の端子付きボタン型電池１００と同等の作用効果を得ることができる。
　図８は、本発明に係る第４実施形態の端子付きボタン型電池を示すもので、この第４実施形態の端子付きボタン型電池３０は、第１実施形態の端子付きボタン型電池１００に対し、第１溶接部１５を２つ設け、更に第２溶接部１６を２つ設けた点に特徴を有する。
　第４実施形態の構造において、図８に示すように正極接続部１０Ａの幅方向に沿って中心２ａを通過する仮想線Ｌを描いた場合、仮想線Ｌに沿う位置に離間して２つの第１溶接部１５が形成されている。２つの第２溶接部１６も２つの第１溶接部１５と平行に並ぶように周縁２ｂに近い位置に形成されている。
　第４実施形態では、２つの第１溶接部１５と２つの第２溶接部１６を設けているが、各溶接部の設置個数に特に制限はない。
　第４実施形態の端子付きボタン型電池３０であっても、第１実施形態の端子付きボタン型電池１００と同等の作用効果を得ることができる。
　外径７．９ｍｍ、厚さ１．６５ｍｍの図４に示す内部構造のボタン型酸化銀電池を試作し、試験に供した。このボタン型電池の正極缶と負極缶はいずれもステンレススチール製であり、正極缶と負極缶の内壁と底壁を構成するステンレススチールの厚さはそれぞれ０．１５ｍｍ及び０．２３ｍｍである。
　正極缶と負極缶の内部に図４に示すように正極合剤、セパレータ、負極合剤、電解液を収容し、ガスケットを装着し、正極缶をかしめて封口することで、電池を試作した。
　なお、正極缶と負極缶の密閉空間に正極合剤と負極合剤を充填したことから、正極缶のカシメにより、正極缶の底面には、底面中央において１００μｍ以下の凸状の湾曲が生じていた。
　以上の構造の電池を複数試作した。正極缶の底面の凸状の湾曲は作成した電池によって異なるが、いずれの電池においても５μｍ～７０μｍの範囲内に収まっていた。
　これらの試作電池に、図１に示す形状の正極端子を溶接により取り付けた。正極端子はステンレススチール（ＳＵＳ３０４）製であり、正極端子として以下の表１に示す厚さ０．０７ｍｍ、０．１０ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．２０ｍｍの４種類の正極端子を使い分けた。正極端子の正極接続部の長さは６ｍｍ、幅は２ｍｍである。
　溶接位置は、図１に示すように正極缶の底面中心に１ヶ所、底面周縁から底面中心に２ｍｍ離間した位置で正極接合部の板幅方向に１ｍｍ距離をあけた２ヶ所の合計３ヶ所とした。レーザー溶接機により付加できる熱量を調整できるので、前述の４種類の板厚の正極端子に対し、以下の表２に示すようにレーザー溶接機により付加する熱量を２．６Ｊ～６．０Ｊの範囲、パルス幅２～４ｍｓｅｃの範囲で種々設定し、溶接を行った。また、レーザー溶接した正極端子に対し以下の方法に従い溶接強度の測定を行った。
　「溶接強度試験」
　溶接強度試験は、図９に示すように電池１に対し基板接続部１０Ｃの先端を溶接面（底面２Ａ）に対し垂直方向に折り曲げる。次に、この折り曲げた基板接続部１０Ｃの先端を治具に挟み、端子部分を避けるように電池１を押さえ、図９の矢印Ｆ方向に基板接続部１０Ｃを引っ張ることで行った。その後、第２溶接部１６が底面２Ａから剥離した時の力をフォースゲージで記録し、溶接強度とした。
　以下の表２に端子厚さ（端子厚さ）とレーザー溶接時の熱量と得られた第２溶接部の溶接強度を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２の測定結果に示す溶接時の熱量と端子厚さの関係について、図１０に示すように横軸に熱量（Ｊ）を縦軸に溶接強度（Ｎ）をそれぞれ表記したグラフにまとめて示す。
　図１０のグラフと表２に示すように、溶接強度の下限を１０Ｎとすると、厚さ０．０７ｍｍ、０．１０ｍｍ、０．１５ｍｍの３種類の正極端子であれば、２．６Ｊ～４．５Ｊ程度の熱量をかけて溶接することにより、充分に高い溶接強度が得られることがわかる。
　厚さ０．２０ｍｍの正極端子は、溶接時の熱量を６．０Ｊと高くしなければ、満足な溶接強度を得ることができない。溶接時の熱量として、６．０Ｊをかけることは、電池の内部を不要に加熱することとなり、電池活物質や電解液への熱的な悪影響が懸念される。特に、酸化銀電池の場合に、酸化銀の劣化を防止しつつ良好な溶接部を得ることができる。
　図１０に示す結果から、熱量をかけすぎずに溶接強度を確保するためには、板厚：０．０７～０．１５ｍｍの範囲の端子が望ましいと考えられる。
　なお、板厚：０．０７ｍｍの正極端子の場合、端子としての溶接と溶接強度は得られるものの、溶接強度測定時に溶接点（第２溶接部）を起点として正極端子が破れてしまうことから、これより正極端子を薄くすることは難しいと考えられる。板厚：０．０７ｍｍの正極端子の場合、溶接時の熱量を増加させても溶接強度がほとんど向上しないのは、溶接強度試験の際に、正極端子が破断するためである。
　正極端子が薄すぎる場合は、溶接部としての充分な剥離強度を得難くなり、正極端子が０．２ｍｍ以上などのように厚くなりすぎると、端子そのものの弾性が高くなりすぎ、正極端子が正極缶の底面に沿うことができなくなる。
　図１１は、正極缶の底壁の厚さ（０．１５ｍｍ）に対する溶接部の深さと溶接強度の関係を示すグラフである。溶接部の深さが４μｍの場合に溶接強度が１３．４Ｎとなり、少なくとも５μｍ以上の溶接深さのとき、１０Ｎ以上の必要な溶接強度が得られることがわかる。
　１…電池、２…正極缶、２Ａ…底面（外面）、２ａ…中心、２ｂ…一側の周縁、２ｄ…他側の周縁、３…負極缶、４…ガスケット、５…正極合剤、６…セパレータ、７…負極合剤、８…ケース、Ｓ…密閉空間、１０…正極端子、１０Ａ…正極接続部、１０Ｂ…中間部、１０Ｃ…基板接続部、１１…負極端子、１１Ｃ…基板接続部、１５…第１溶接部、１６…第２溶接部、Ｌ…仮想線、Ｇ…隙間、Ｓ…接続面、１００、２０、２５、３０…端子付きボタン型電池。

Claims (6)

  1. 　扁平円筒状の正極缶および負極缶と、前記正極缶および前記負極缶を絶縁封止するガスケットと、前記正極缶および前記負極缶の底面にそれぞれ固定された正極端子および負極端子と、を有する端子付きボタン型電池であって、
    　前記正極缶の底面が、前記負極缶に一体化された状態で厚さ方向外側に凸状に１００μｍ以下湾曲され、前記正極端子が平坦な正極接続部を有するとともに、
    　前記正極端子が、前記正極缶の底面の径方向に沿って配置され、前記正極接続部は、前記径方向を通り前記底面に垂直な断面視で、前記底面の中心以外の位置で前記底面と接線をなすように傾斜し前記底面に固定されたことを特徴とする端子付きボタン型電池。
  2. 　前記正極端子が、前記正極缶の底面中心と前記正極缶の底面周縁との間の位置で、前記正極缶に対し複数の溶接部で溶接されたことを特徴とする請求項１に記載の端子付きボタン型電池。
  3. 　前記正極端子の厚さが、０．０７～０．１５ｍｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の端子付きボタン型電池。
  4. 　前記正極端子は、前記正極缶と溶接により接続する正極接続部と、前記正極接続部から略直角に折れ曲がり負極缶の側に向かって延びる中間部と、前記中間部からさらに略直角に折れ曲がり前記正極缶から遠ざかる方向に延び、基板と接続可能な基板接続部を有していることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の端子付きボタン型電池。
  5. 　前記基板接続部が接続される基板の接続面に対し、前記基板接続部が傾斜されている請求項４に記載の端子付きボタン型電池。
  6. 　前記負極缶に接続し、前記正極端子の基板接続部とほぼ面一に延在する基板接続部を備えたことを特徴とする請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の端子付きボタン型電池。
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