JPH09320551A

JPH09320551A - 密閉型電池

Info

Publication number: JPH09320551A
Application number: JP8133682A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kakiuchi; 尚垣内
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1996-05-28
Filing date: 1996-05-28
Publication date: 1997-12-12
Anticipated expiration: 2016-05-28
Also published as: JP3594404B2

Abstract

(57)【要約】【課題】内部短絡の防止という絶縁板の本来の機能が
十分に発揮され、かつ溶接工程において、溶融・気化に
起因する溶接不良が発生することのない密閉型電池の構
造を提供する。【解決手段】発電要素が収納された、一方極外部端子
を兼ねる有底金属ケース（１）と、前記金属ケース
（１）の上方開口端部に溶接され、前記金属ケース
（１）の開口を閉塞する封口板（２）と、該封口板
（２）の中央部付近に形成された透孔に、ガスケット
（４）を介在させ装着される中空リベット形状の他方極
集電部材（３）と、外周面が前記金属ケース（１）の内
壁に接触し、かつ前記封口板（２）の下面を覆うように
配置された絶縁板（５）と、を含み構成された密閉型電
池において、前記封口板（２）と前記金属ケース（１）
との溶接部（１３）の内側に、溶接熱の伝導を和らげる
緩衝空間としての空隙部（１４）を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、密閉型電池の構造
に関し、詳しくは電池収納容器の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の密閉型電池の構造概要を、図４及
び図５に基づいて説明する。図４中、１０１は、負極端
子を兼ねる有底金属ケースであり、この内部に正負両電
極や電解液などからなる発電要素が収納されている。１
０２は、金属ケース１０１の開口端縁にレーザー溶接等
により溶接され、前記開口を封口する封口板である。こ
の封口板１０２の中央には透孔が設けられている。１０
３は、中空リベット形状をした正極集電部材（他方極集
電部材）である。この正極集電部材１０３は、ガスケッ
ト１０４を間に介在させた状態で前記封口板１０２の透
孔に取り付けられている。

【０００３】前記正極集電部材１０３の上方には、内部
に安全弁機構１１２を有する正極キャップ１１１（他方
極外部端子）が、下端を前記集電部材１０３の座部に接
触させた状態で固定配置されている。この正極キャップ
１１１は、正極外部端子を兼ねるとともに、電池内部で
発生したガスを電池外に逃がす役割を担っている。ま
た、封口板１０２の下側（電池内部側）には、封口板１
０２の下面に当接させて絶縁板１０５が配置され、この
絶縁板１０５の下には集電タブ端子板１０６が配置され
ている。この集電タブ端子板１０６の内周端部は、前記
正極集電部材１０３に接触せられるとともに、正極から
導出する正極タブ端子（他方極タブ端子）１０７に溶接
されたリード１０８の他端が溶接されている。

【０００４】更に、絶縁板１０２と発電要素との間には
スペーサ１０９、１１０が配置されており、このスペー
サ部材により発電要素が金属ケース内に固定される構造
となっている。なお、スペーサ１１０は、スペーサ１０
９の対向する面を支持するとともに、リード１０８の中
間部を支える役割を担うものである。

【０００５】図４に示す以上のような構造の電池では、
封口板の下面全面に当接・配置された絶縁板１０５が、
リード１０８などの異極性部材と封口板１０２との接触
を防止するとともに、極板から脱落する活物質片等の発
電要素が封口板１０２へ付着することを確実に防止す
る。したがって、異極性部材の接触等に起因する内部短
絡が発生しない。

【０００６】ところが、絶縁板を封口板の下面全面に当
接・配置した構造においては、次のような問題が発生す
る。すなわち、密閉型電池では、電池組立ての最終段階
において、金属ケースと封口板とを溶接する作業（封口
工程）が行われるが、ここにおいて溶接部付近の絶縁板
が、溶接熱により溶融・気化し、気化ガスが未だ溶融状
態にある溶接部を通過して外部に逃げるという現象が生
じる。このため、当該溶接部に多数のピンホールが形成
され、良好な溶接が成しえない。

【０００７】このような構造（図４）に対し、実開平７
−１４５５８号公報では、封口板１０２よりも外形寸法
を小さくした絶縁板２０５を用いた構造（図５）が示さ
れている。この構造であると、溶接部１１３の直下に絶
縁板が存在しないので、絶縁板の溶融・気化に起因する
ピンホールが発生しない。しかしながら、封口板よりも
外形寸法を小さくした絶縁板を用いた場合、封口板の露
出部において、封口板とリード部材が接触する恐れがあ
り、また発電要素から剥離した活物質等が封口板に付着
して、内部短絡等のトラブルを発生する恐れがある。つ
まり、図５に示す構造では、内部短絡の防止という絶縁
板の本来的機能が損なわれるという問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑み
なされたものであり、絶縁板の本来的機能を損なうこと
なく、絶縁板の溶融・気化に起因する溶接不良を防止で
きる電池構造を提供しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は以下の構成を有する。即ち、請求項１記載
の発明は、発電要素が収納された、一方極外部端子を兼
ねる有底金属ケース（１）と、前記金属ケース（１）の
上方開口端部に溶接されて、前記金属ケース（１）の開
口を閉塞する封口板（２）と、該封口板（２）の中央部
付近に形成された透孔に、ガスケット（４）を介在させ
装着される中空リベット形状の他方極集電部材（３）
と、外周面が前記金属ケース（１）の内壁に接触し、か
つ前記封口板（２）の下面全面を覆うように配置された
絶縁板（５）と、を含み構成された密閉型電池であっ
て、前記封口板（２）と前記金属ケース（１）との溶接
部（１３）付近に、溶接熱の伝導を和らげる緩衝空間と
しての空隙部（１４、２４）を設けたことを特徴とす
る。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１記載の密閉型
電池において、前記空隙部（１４、２４）が、絶縁板
（５）の外周に面取り部又は丸み付け部を設けることに
より形成したものであることを特徴とする。

【００１１】請求項３の発明は、請求項２記載の密閉型
電池において、前記空隙部（１４、２４）が、封口板
（２）に沿う空間幅長が前記溶接部（１３）の最大溶接
幅長の１／２〜３．０であり、金属ケース（１）の
側壁に沿う空間深さ長が、溶接部（１３）の溶接深さの
１／２〜３．０であることを特徴とする。

【００１２】

【実施の形態】図に基づいて、本発明にかかる密閉型電
池の実施の形態を説明する。図１、２は、本発明にかか
る密閉型電池（角形タイプ）の断面構造を示す図であ
り、図１、２の（Ａ）は電池の長径面の断面構造図、
（Ｂ）は短径面の断面構造図である。なお、図１、２に
おいては、本発明の要部を構成する絶縁板以外の部材に
ついては共通の符号を付し、機能が共通する部材である
ことを示した。

【００１３】図中、１は上方に開孔を有する有底の金属
ケースであり、この金属ケース１内に正極、負極、セパ
レータ、及び電解質からなる発電要素が収納されてい
る。この金属ケース１は、冷間圧延鋼板などの導電性材
料で構成されており、一方極（正極又は負極）の外部端
子を兼ねている。

【００１４】２は、中央部付近に透孔を有する封口板で
ある。この封口板は、通常、金属ケース１と同一の材料
（例えば、冷間圧延鋼板）で構成されている。３は、中
空リベット形状をした他方極集電部材である。４は、電
気絶縁性のガスケットであり、封口板（２）の透孔側面
と他方集電部材３との間に介在されて、両者を電気絶縁
するとともに液漏れ、ガス漏れを防止する部材である。

【００１５】５は、電気絶縁性の絶縁板であり、この絶
縁板の外周端部には面取り部が形成されている。この絶
縁板５は、異極性の部材との接触を防止し内部短絡を防
止するために使用されるものであり、ナイロン樹脂など
から構成される。

【００１６】６は、集電タブ端子板である。７は、他方
極電極（正極又は負極）から導出された集電タブであ
る。８は、集電タブ端子板６と集電タブ７とを電気的に
接続するためのリードである。９は、発電要素を金属ケ
ース１内に支持固定する等のためのスペーサであり、１
０はスペーサ９の一部を構成する部材である。このスペ
ーサ部材１０は、スペーサ９の相対向する面を支持する
とともに、リード８を支え案内する役割をもっている。
１１は、電極キャップである。電極キャップ１１は、他
方極の外部端子を兼ね、また内部に安全弁機構１２を内
蔵しており、電池内圧が一定以上となったときには安全
弁の作動により、電池内部のガスが外部に逃げる構造に
なっている。

【００１７】これらの部材から、次のようにして密閉型
電池が組み立てられる。

【００１８】先ず、封口板２の透孔部にガスケット４を
配置し、ガスケット４の透孔部に他方極集電部材３を差
し込むとともに、他方封口板２の下面に絶縁板５を当て
がい、更にこの下に集電タブ端子板６を位置させ、前記
他方極集電部材３の中空部および座部をかしめて各部材
を封口板に固定する。また、封口板と一体化した他方極
集電部材３の上方座部に、安全弁機構１２を設置した電
極キャップ１１の外周下面が接触するようにして電極キ
ャップ１１を電気抵抗溶接等で溶接する。また、発電要
素を形成する他方極から導出する集電タブ７にリード８
を溶接接続した後に、発電要素を金属ケース１内に収納
し電解液を注液する。

【００１９】続いて、この発電要素の上部にスペーサ９
（１０を含む）を設置し、リード８のもう一方の先端部
を集電タブ端子６に接続する。この状態で、封口板２と
金属ケース１とを嵌合させ、嵌合部をレーザー溶接し、
電池を密閉する。

【００２０】なお、前記集電タブ端子板６は、リード８
と他方極集電部材３を電気的に接続する機能とともに、
他方極集電部材３をかしめたとき、絶縁板５を下側から
支える座金としても機能する部材であるが、リード８を
他方極集電部材３に直接接続することも可能である。よ
って、集電タブ端子板６は、本発明における必須の構成
部材とはならない。

【００２１】ところで、上記絶縁板５は、外周面が金属
ケース１の内壁に当接するように配置され、封口板２の
下面全面を覆うように配置され、かつこの絶縁板５の外
周面の角（封口板２側の角）には面取り部が設けてあ
る。したがって、金属ケース１と封口板２と絶縁板５と
で囲まれる電池内の隅部には、空隙部１４が形成され、
この空隙部は溶接部１３直下に位置する。それゆえ、こ
の空隙部１４が、溶接熱が絶縁板に伝わるのを緩和する
断熱空間として機能する。つまり、本発明にかかる電池
では、電池組立て工程における溶接熱により絶縁板が溶
融・気化したり、また分解ガスが発生するといったこと
が防止できるので、気化ガスを原因とする溶接不良（ピ
ンホールの発生）が抑制できる。

【００２２】ここで、上記の如く、空隙部１４は断熱空
間としての機能を担うものであるので、空隙部１４の空
間形状や容積は、伝導する温度や、溶融領域の大きさ
（溶接幅や溶接深度）を考慮して好適に設計するのがよ
い。具体的には、封口板（２）に沿う空間長（以下、空
間幅長とする）を最大溶接幅長の１／２〜３．０と
し、金属ケース（１）の側壁に沿う空間長（以下、空間
深さ長とする）を、溶接深さ長の１／２〜３．０と
するのが好ましく、通常、前記空間幅長及び空間深さ長
を、それぞれ溶接幅長、溶接深さ長と同等になるように
すれば十分な効果が得られる。

【００２３】なお、空間幅長が溶接幅長の１／２未満で
あると、断熱空間幅が不足するので、高温の溶接熱が直
接絶縁板に達する恐れが高まる。また、空間深さ長が溶
接深さ長の１／２未満であると、空間厚みが不足するの
で十分な断熱効果が得られない。その一方、空間幅長及
び空間深さ長を、それぞれ溶接幅長及び溶接深さ長の
３．０倍を超えるものとしてもさほど効果が期待でき
ず、絶縁板の強度の低下を招来する。

【００２４】前記空隙部は、図１の絶縁板５の如く、外
周縁を面取りする方法や、図２の絶縁板２５の如く、外
周縁を丸み付け形状とすることにより容易に形成するこ
とができる。なお、ここにいう面取りには、図３ａの形
状が含まれ、丸み付け形状には、凸アール形状（絶縁板
２５）や凹アール形状（図３ｂ）が含まれる。

【００２５】また、上記では角形電池での例を示した
が、本発明は、金属ケースと封口板をレーザー溶接法や
電子ビーム溶接法等を用いて溶接し密閉するタイプの円
筒形、方形等の種々の形状の電池に適用できる。

【００２６】

【実施例】図１に示す本発明にかかる密閉型電池、およ
び図４、５に示す従来構造の密閉型電池を作製した。そ
して、これらの電池の漏液発生率と内部短絡発生率を比
較し、本発明の効果を確認した。

【００２７】（実施例）前記金属ケース１として、高さ
６４ｍｍ、外形１７ｍｍ×８ｍｍの直方体形状の冷間圧
延鋼板からなる開口を有する有底金属ケース（板厚０．
５ｍｍ）を用いた。また、封口板２としては、板厚０．
５ｍｍ、全長１６ｍｍ×７ｍｍの冷間圧延鋼板を用い
た。

【００２８】他方、絶縁板５としては、板厚２ｍｍ、全
長１６ｍｍ×７ｍｍのナイロン樹脂からなる絶縁板を用
意し、この絶縁板の外周端部を図３ａに示すように面取
りしたものを用いた。

【００２９】上記部材を用い、前記実施の形態の部で記
載した方法により、実施例にかかる密閉型電池を組み立
て、封口板２と金属ケース１とはレーザー溶接により溶
接した。レーザー溶接における溶接部１３（レーザー溶
接）の溶接幅は、全長０．５ｍｍ（金属ケース側、封口
板側ともに０．２５ｍｍづつ）であり、溶接深さは、
０．２ｍｍであった。なお、溶接幅及び溶接深さとは、
溶接時に金属が溶融する幅及び深さをいう。

【００３０】（比較例１）絶縁板の外周端部に面取り面
を形成しなかったこと以外は、上記実施例と同様にし
て、図４に示す比較例１電池（従来例電池）を作製し
た。

【００３１】（比較例２）上記実施例で用いた絶縁板よ
りも全長が小さく、また外周端部に面取り面を形成しな
いものを絶縁板（図５の２０５）として用いたこと以外
は、上記実施例と同様にして図５に示す比較例２電池
（従来例電池）を作製した。比較例２で用いた絶縁板の
全長は、１３ｍｍ×４ｍｍであった。よって、封口板２
の外周側に１．５ｍｍ幅の露出部（絶縁板で覆われてい
ない部分）ができる。

【００３２】（試験結果）上記の各電池を１万個づつ作
製し、同一の条件で充放電を１サイクル行った後に、レ
ーザー溶接部からの漏液の有無、及び内部短絡の発生の
有無を調べた。その結果を表１に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】表１から、次のことが明らかになる。封口
板の下面全面が絶縁板で覆われている実施例電池及び比
較例１電池は、封口板の下面の一部が露出している比較
例２電池に比べて、内部短絡発生率が顕著に小さかっ
た。この事実から、内部短絡発生率を低下させるために
は、封口板の下面全面を絶縁板で覆う必要がある。

【００３５】一方、漏液発生率の面からは、溶接部付近
に空隙部が形成された実施例電池は、空隙部が形成され
ていない比較例１電池に比べ、漏液発生率が顕著に小さ
かった。実施例電池と比較例１電池とは、本発明にかか
る空隙部の有無のみが異なるものであるので、両電池間
における漏液発生率の違いは、溶接部の良否（ピンホー
ルの多さ）に起因すると考えられる。即ち、比較例１電
池では、レーザー溶接に際し、溶接部付近の絶縁板が溶
融・気化した結果、溶接部にピンホール（気化ガスの逃
げ道）が多く形成される。これに対し実施例電池では、
溶接部付近に溶接熱を断熱する空隙が形成されているの
で、絶縁板の溶融・気化現象が生じなかったものと考え
られる

【００３６】

【発明の効果】以上から明らかなように、封口板より小
径の絶縁板を用いることなく、絶縁板と封口板と金属ケ
ースとの３部材が会合する電池内部の隅部に空隙部を形
成する構成の本発明によれば、封口板の露出がないの
で、封口板に異極性部材が接触すること等に起因する内
部短絡が防止できるとともに、溶接温度の影響を受ける
部分には溶接熱に対する緩衝空間としての空隙部が形成
されているので、絶縁板の溶融・気化に起因する溶接不
良が防止できる。しかも、前記空隙部は、殆どコストを
要せずに形成することができる。

【００３７】したがって、本発明によれば、液漏れや内
部短絡の生じない信頼性の高い密閉型電池を安価に提供
できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる密閉型電池の一態様（実施例）
を示す断面構造図である。

【図２】本発明にかかる密閉型電池の他の態様を示す断
面構造図である。

【図３】本発明にかかる絶縁板形状の他の態様を示す図
である。

【図４】従来の密閉型電池（比較例１）の断面構造図で
ある。

【図５】従来の密閉型電池（比較例２）の断面構造図で
ある。

【符号の説明】

１金属ケース２封口板３他方極集電部材４ガスケット５、２５絶縁板１３溶接部１４、２４空隙部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発電要素が収納された、一方極外部端子
を兼ねる有底金属ケース（１）と、前記金属ケース
（１）の上方開口端部に溶接されて、前記金属ケース
（１）の開口を閉塞する封口板（２）と、該封口板
（２）の中央部付近に形成された透孔に、ガスケット
（４）を介在させて装着される中空リベット形状の他方
極集電部材（３）と、外周面が前記金属ケース（１）の
内壁に接触し、かつ前記封口板（２）の下面全面を覆う
ように配置された絶縁板（５）と、を含み構成された密
閉型電池であって、前記封口板（２）と前記金属ケース（１）との溶接部
（１３）付近に、溶接熱の伝導を和らげる緩衝空間とし
ての空隙部（１４、２４）が設けられてなる密閉型電
池。
【請求項２】前記空隙部（１４、２４）は、絶縁板
（５）の外周に面取り部又は丸み付け部を設けることに
より形成したものであることを特徴とする、請求項１記
載の密閉型電池。
【請求項３】前記空隙部（１４、２４）は、封口板
（２）に沿う空間幅長が前記溶接部（１３）の最大溶接
幅長の１／２〜３．０であり、金属ケース（１）の
側壁に沿う空間深さ長が、溶接部（１３）の溶接深さの
１／２〜３．０であることを特徴とする、請求項２
記載の密閉型電池。