JPH09320550A

JPH09320550A - 電池

Info

Publication number: JPH09320550A
Application number: JP8133283A
Authority: JP
Inventors: Hiroyoshi Yoshihisa; 洋悦吉久; Houyu Chin; 芳瑜陳
Original assignee: Yuasa Corp; Yuasa Battery Corp
Current assignee: Yuasa Corp
Priority date: 1996-05-28
Filing date: 1996-05-28
Publication date: 1997-12-12

Abstract

(57)【要約】【目的】小型軽量で高放電容量を有し且つ長期信頼性
の高い電池を提供することを目的とする。【構成】合成樹脂と金属箔が一体に成形されて成るケ
ースとキャップの２つの部分で構成され、両者が嵌合部
で融着されている電池とすることで、上記目的を達成で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電池のパッケージに
関するもので、主として合成樹脂と金属で構成され、特
に薄形電池に適したパッケージに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯機器の小型化が益々進むに伴
い、その電源として使用される電池に対しても小型軽量
化の要求が高まっている。また、機器の高機能化が進む
に伴い、消費電力が増大し電池に対して益々高容量化の
要求が高まっている。さらには、電池の使用期間も数年
〜１０年と長期間使用する用途が増える傾向にあり、こ
れに適応可能な信頼性の高い封口機能も要求されてい
る。

【０００３】前記機器側の要求を満たす為に、電池に於
いては無論のこと電極の材料やセパレータ、電解液等で
様々な改良が成されてきている。一方、電池のパッケー
ジにおいても薄型化、軽量化の提案が出されている。そ
の１つは従来一般的であった絞り加工によって作製され
た厚手の金属や成形によって作製された合成樹脂製パッ
ケージに替えて、金属箔や合成樹脂フィルムを採用せん
とするものである。

【０００４】具体例を示すと、特公昭５９ー３８７０８
号公報には、発電要素を外装フィルム内に収納し、該外
装フィルムの周縁部を加熱シールによってパックする構
造が開示されている。また、特開昭４９ー１２８２３２
号公報には、正極および負極の端子を兼ねる２枚の金属
封口板の間に発電要素を狭持し、周縁部を接着剤でシー
ルすることによってパックする構造が開示されている。

【０００５】これらに開示されている例を断面図によっ
て示すと図１０、図１１の如くである。図１０で外装フ
ィルムはフィルムを通して水分や酸素等の物質の透過が
起きないよう、合成樹脂と金属箔のラミネートフィルム
が使用される。ラミネートフィルムの構成はアルミニウ
ム等の金属箔を中にして、外面には傷が付かない等のた
めにナイロンやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）
などの機械的強度の強い樹脂、内面には変性ポリプロピ
レン（ＰＰ）やポリエチレン等の融着性に富み、水分や
酸素の透過しにくい樹脂が配置される。

【０００６】図１０に示した如く、パッケージフィルム
は内面同士が接するように重ね合わされて融着または接
着されている。端子はパッケージフィルムを通して外へ
導かれる。図１１では、正極および負極端子を兼ねるス
テンレス（ＳＵＳ）の如き２枚の金属箔の間に発電要素
を収納し、周縁部に融着性もしくは接着性樹脂を配置し
てシールされている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記に図示した従来提
案に成るパッケージの欠点を述べることによって、本発
明が解決せんとする課題を説明する。従来提案は、パッ
ケージの厚みを小さくできる点においては、小型化、軽
量化に有効なものである。しかし、ある種の電池、例え
ばリチウム電池に於いては、外部からの水分や酸素の侵
入を極端に嫌う、また外部に向かって電解液が逸散して
はならない。

【０００８】また、過充電および過放電のような異常な
使われ方をした時に電池内部でガスが発生し、電池の破
裂や膨れの原因になる。更に、外部から種々の力が加わ
り変形、傷、破損を引き起こすこともありうる。そし
て、パッケージは電池の内と外の間の物質の透過を阻止
し、且つ電池の内圧の変化、外部から加わる力に対応出
来るものでなければならない。また、内部でガスが発生
した時には破裂や膨れが生じないよう、ガスを外部に逃
がす機構も必要である。

【０００９】前記の構造例の場合、物質の透過が起きる
のは、接着部分の合成樹脂を通してである。接着部分を
通しての物質の透過を極力抑制するためには、合成樹脂
の材質の選択は無論であるが、それのみでは不十分であ
り、それに加えて接着部の合成樹脂層をできるだけ薄く
するか、または接着部の幅を大きく取るかの方策が必要
となるが、薄くするのは限界があり、結局幅を大きく取
らざるを得ない。即ち、発電要素を収納出来る有効容積
がその分小さくなる。実際には、数ｍｍ以上の接着幅が
必要であり、図１０、図１１に示した従来提案の構造で
はシール部分の容積が大きい分内容積が小さく、結果と
して電池の放電容量が小さくなる欠点があった。

【００１０】また、正極及び負極の端子をパッケージを
通して外部へ導く必要があるが、電池のサイズが小さい
場合、シールの幅が十分に取れないため、端子とパッケ
ージの界面の接合の信頼性が不十分であった。

【００１１】電池の内圧が上昇した場合、従来提案の構
造では、図１０、図１１の矢印に示す如く接着部に対し
てＴ型剥離型の力が加わる。これは内圧上昇に対して弱
い構造であるため、これに対処するためには電池内に圧
力上昇を吸収する緩衝部分を設けるか、接着部分の幅を
大きくするか、何等かの対策を構じなければならなかっ
た。従来提案のパッケージにはガス発生によって電池の
内圧が上昇した時にガスを外部へ逃がす機構がなかっ
た。本発明は電池内部の有効容積を小さくすること無
く、十分な接着幅を確保するもので、前記従来提案の電
池用パッケージの欠点を解消せんとするものである。ま
た、従来のこの種のパッケージに無かったガス放出の機
構を付与し、従来より安全性を高めたものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明電池のパッケージ
は、予め成形されたケースとキャップから構成されてい
る。両方ともに合成樹脂と金属箔から成り、一体に成形
されている。金属箔の存在は、パッケージを通っての物
質の透過を極力抑制する。合成樹脂にはポリカーボネイ
ト（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、
ポリプロピレン（ＰＰ）、ナイロン等の機械的強度に優
れた樹脂が採用されている。これにより電池の内圧の変
化や外部から加えられる力に耐え得る。

【００１３】ケースとキャップの両方の嵌合部の表面に
融着性の樹脂、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ＰＰ、Ｐ
Ｃ等の層が配置されている。ケースとキャップは該嵌合
部で融着されるので従来のような周縁部でのシールが不
要である。これにより電池の有効内容積を小さくするこ
と無く、十分なシール幅を確保することができる。即ち
同一サイズの電池で比較した場合、従来構造のパッケー
ジを採用したものと比べ放電容量が大きく、且つ信頼性
の高いシールが確保出来る。

【００１４】正極および負極の端子はキャップまたはケ
ースのどちらか一方に一体に成形されている。この場
合、端子と樹脂の接合面の長さを十分に大きく取れるた
め、端子とパッケージの界面のシールの信頼性が向上し
た。

【００１５】ケースまたはキャップの１部分に樹脂層の
無い、金属箔単独の部分が設けられている。該露出した
部分の金属箔には、予めエッチングもしくは刻印により
肉薄の部分が設けられている。電池内部にガスが発生し
て、電池の内圧が上昇すると、該肉薄部が破れガスが外
に放出される。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１に本発明に係る電池のパッケ
ージの構成例の断面図を示す。パッケージはケース１と
キャップ２とで構成されている。両者は嵌合部３に於い
て融着により接合されている。図２はケースの断面図で
ある。ケース１は厚さ５０μｍのＡｌ箔４とＰＣ樹脂層
５が一体に成形されている。断面の肉厚の総厚さは０．
３０ｍｍである。６はＡｌ単独層の部分である。図３は
Ａｌ単独層部分６の拡大図でＡｌ箔に肉薄部７を有す
る。肉薄部のＡｌ箔の厚さは約１５μｍである。図４は
ケースの形状例を示す斜視図である。図５はキャップ２
の断面図である。ケース同様、Ａｌ箔とＰＣ樹脂が一体
に成形されて成る。更に、厚さ１００μｍのニッケル
（Ｎｉ）製正極リード端子８と負極リード端子９が一体
に成形されている。図に示した例の如くリード端子８、
９と樹脂層４の接合長さを十分に大きく取ることが可能
である。図の例で示す如く、端子と樹脂の接合長さを十
分に大きく取ることが可能である。一体成形されている
ので、端子と樹脂の密着も従来の単なる融着より優れて
いる。図６はキャップの形状例を示す斜視図である。

【００１７】尚、金属箔の材質としては、樹脂との接着
性の良さ、柔らかくて成形性が良いところからＡｌが適
している。又、一体成形時に絞りや曲げ加工が加わると
ころから、厚さとしては３０μｍ以上が必要である。そ
れ以下の厚さでは、成形時にピンホールが生じる恐れが
ある。１５０μｍ以上になると硬くなり、成形が難しく
なる。また、総厚みが限定された場合、樹脂層の厚みが
小さくなるため、強度が低下する欠点が生じる。

【００１８】以上、本発明に係る電池のパッケージの実
施の形態の１例を記述したが、パッケージの形状、材
質、厚さ構成共に前記の条件を満たせば宜く、以上の例
に限定されるものでは無い。

【００１９】図１０は比較の為に示した従来のパッケー
ジの例である。図１０の中で（１）と（２）はラミネー
トフィルムをパッケージに用いた例で、周縁部に於いて
パッケージの端部が内面同士で接触し接合されている。
内面にのみ、融着性樹脂の層が配置され、外面には、機
械的強度の強い樹脂の層が配置されている。図３は集電
体を兼ねる金属箔の間に発電要素を収納し、周縁部を接
着性の樹脂でシールしたものである。

【００２０】図１から図６の本発明と図１０、図１１の
従来例を比較して明かなごとく、本発明では接合部は周
縁部に限定されずに、幅広く取ることが可能である。ま
た、接合部の幅が大きくても、電池内部の有効体積が小
さくなることは無い。電池のサイズが小さい場合程、従
来パッケージとの差は一層顕著になる。前記の如くシー
ル幅が大きく取れるので、シール部分を通っての物質の
透過を極力抑制することができる。また、端子との界面
でも高い信頼性が得られる。

【００２１】電池の内圧が上昇した時にパッケージの接
合部に対して加わる力の方向を図に矢印で示した。前記
の如く、図１０に示した従来構造の場合は、力はＴ字状
に加わるため剥離に対して弱い欠点があった。他方、本
発明に係る電池のパッケージに於いては、図１の矢印の
如く反対向きの方向の力が加わるため剥離に対して強
い。

【００２２】

【実施例】以下に実施例に基づいて、本発明を説明す
る。尚、本発明に係る電池のパッケージの材質及び形状
は下記実施例に限定されるものでは無い。図７は本発明
に係る電池の１例を示す断面図である。図８はＡｌ単独
層部分の断面図である。図９は本発明電池の斜視図であ
る。

【００２３】図７に於いて、１と２は樹脂と金属箔が一
体に成形されて成るケースおよびキャップである。ケー
スおよびキャップ共に厚さ５０μｍのＡｌ箔１とＰＰ樹
脂２の一体成形品で、断面の肉厚の総厚さは０．２５ｍ
ｍである。６はキャップ２に設けられた直径約８ｍｍの
Ａｌ箔単独層の部分である。該Ａｌ箔単独層部分には、
ハーフエッチングまたは刻印により予め、例えばＹ字状
の肉薄部７が設けられている。肉薄部７は、図８の拡大
断面図に示した如くの断面形状で、肉薄部７のＡｌ箔の
厚さは約２０μｍである。８は正極リード端子、９は負
極リード端子で、厚さ１００μｍのＮｉ箔製で、両者共
にキャップ２と一体に成形されている。

【００２４】次に本発明電池の製造方法について説明す
る。先づ、内容物（発電要素）１０をケース１に挿入す
る。次いで電池（発電要素）の正極端子とキャップに設
けられた正極リード端子８が抵抗溶接により接続され
る。同様にして電池の負極端子とキャップの負極リード
端子９が接続される。最後にキャップ２をケース１に嵌
合して、嵌合部３を加熱または超音波を当てて融着す
る。

【００２５】図４に示した如く、シール部分のパッケー
ジの厚さは約０．５ｍｍと従来提案の構造で必要とした
数ｍｍに比べはるかに小さくてもシール長さを十分にと
ることが可能である。従って、有効内容積を大きくとれ
るので、その分電池の容量を大きくすることが可能であ
る。また、一体成形されたリード端子とパッケージの樹
脂との接合は従来の単なる融着に比べ良好で、信頼性の
高い封口機能を得ることが可能である。

【００２６】電池が過放電や過充電等の異常な使われ方
をされ、電池内部でガスの発生により内圧が高くなる
と、Ａｌ箔単独層の肉薄部が破れガスを放出する。この
ため電池の破裂や膨れを生じる恐れが無い。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明に係る電池のパ
ッケージは、軽量で内部有効容積が大きく且つシールの
信頼性が高いところから、小型軽量で高放電容量を有し
且つ長期信頼性の高い電池の提供を可能にするもので、
工業的価値の高いものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明電池のパッケージの形状例を示す断面図
である。

【図２】本発明に用いるケースの断面図である。

【図３】アルミニウム単独層部分の拡大断面図である。

【図４】本発明に用いるケースの斜視図である。

【図５】本発明に用いるキャップの断面図である。

【図６】本発明に用いるキャップの斜視図である。

【図７】本発明電池の断面図である。

【図８】アルミニウム単独層部分の拡大断面図である。

【図９】本発明電池の斜視図である。

【図１０】従来の電池用パッケージの形状を示す断面図
である。

【図１１】従来の電池用パッケージの形状を示す断面図
である。

【符号の説明】

１ケース２キャップ３嵌合部４Ａｌ箔５ＰＣ樹脂層６Ａｌ単独層の部分７肉薄部８正極リード端子９負極リード端子１０発電要素

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】合成樹脂と金属箔が一体に成形されて成
るケースとキャップの２つの部分で構成され、両者が嵌
合部で融着されていることを特徴とする電池。
【請求項２】前記金属箔が３０〜１００μｍのアルミ
ニウム箔である請求項１記載の電池。
【請求項３】正極および負極のリード端子が、前記ケ
ース又はキャップに一体に成形されている請求項１記載
の電池。
【請求項４】前記ケース又はキャップが、金属箔単独
層から成る部分を有する請求項１記載の電池。
【請求項５】前記単独層を形成する金属箔に肉薄部を
設けた請求項４記載の電池。