JPH11260326A - 密閉式電池 - Google Patents
密閉式電池Info
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- JPH11260326A JPH11260326A JP10082491A JP8249198A JPH11260326A JP H11260326 A JPH11260326 A JP H11260326A JP 10082491 A JP10082491 A JP 10082491A JP 8249198 A JP8249198 A JP 8249198A JP H11260326 A JPH11260326 A JP H11260326A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電池ケースと封口蓋の電気抵抗溶接によ
る封口を可能とし、かつ溶接強度及び封止効果の高い密
閉式を提供することを課題とする。 【解決手段】 発電要素２１を収容した金属製有底電池
ケース２２の開口部２３に金属製封口蓋２４を嵌合さ
せ、接合部２７を電気抵抗溶接により封口した密閉式電
池において、封口蓋２４の電池ケース上端面２２ａと当
接する面の外形寸法を電池ケース開口部上面寸法より小
さくした密閉式電池。
る封口を可能とし、かつ溶接強度及び封止効果の高い密
閉式を提供することを課題とする。 【解決手段】 発電要素２１を収容した金属製有底電池
ケース２２の開口部２３に金属製封口蓋２４を嵌合さ
せ、接合部２７を電気抵抗溶接により封口した密閉式電
池において、封口蓋２４の電池ケース上端面２２ａと当
接する面の外形寸法を電池ケース開口部上面寸法より小
さくした密閉式電池。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電池を密閉するた
めの封口方法に関し、更に詳しくは封口蓋の形状の改良
に関するものである。
めの封口方法に関し、更に詳しくは封口蓋の形状の改良
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】携帯電話、カムコーダー、ノートパソコ
ンなどのコードレス機器の発達に伴い、小型で高容量の
ニッケル水素電池やリチウム二次電池などの小型電池の
需要が急速に伸びつつある。これらの小型電池は、大き
な外部からの力に耐える強度と、液漏れや外部からの炭
酸ガス、水分などの侵入を防止しうる高い密閉度が必要
とされることから、通常有底の円筒形あるいは角形の形
状をした金属製電池ケースと金属製封口蓋とによって密
閉された構造となっている。従来これらの金属製の電池
ケースと封口蓋は、かしめによって封口する方法や、レ
ーザー溶接・ＴＩＧ溶接など接合部を溶融して封口する
方法が採用されている。
ンなどのコードレス機器の発達に伴い、小型で高容量の
ニッケル水素電池やリチウム二次電池などの小型電池の
需要が急速に伸びつつある。これらの小型電池は、大き
な外部からの力に耐える強度と、液漏れや外部からの炭
酸ガス、水分などの侵入を防止しうる高い密閉度が必要
とされることから、通常有底の円筒形あるいは角形の形
状をした金属製電池ケースと金属製封口蓋とによって密
閉された構造となっている。従来これらの金属製の電池
ケースと封口蓋は、かしめによって封口する方法や、レ
ーザー溶接・ＴＩＧ溶接など接合部を溶融して封口する
方法が採用されている。
【０００３】かしめによる封口方法は作業性が良く、大
きな装置を必要としないことから最もよく利用されてい
るが、密閉性の点では接合部を溶融させる方法に比べる
と難点がある。レーザー溶接による封口方法は、高パワ
ー密度が得られるため溶接部の深い溶け込みが可能で大
きな溶接強度と封止効果が得られる点で高い密閉度が必
要なリチウム二次電池によく利用されているが、シール
ドガスが必要である、ケースと蓋の寸法精度が要求され
る、ビーム照射位置の精度が要求される、溶接時間がか
かる、装置が高価であるなど、作業上及びコスト上に難
点がある。ＴＩＧ溶接による封口方法は、レーザー溶接
ほど作業上、コスト上の問題は大きくないが、溶接時の
溶け込み深さはレーザー溶接に比べて浅く封口の信頼性
はレーザー溶接より劣る。
きな装置を必要としないことから最もよく利用されてい
るが、密閉性の点では接合部を溶融させる方法に比べる
と難点がある。レーザー溶接による封口方法は、高パワ
ー密度が得られるため溶接部の深い溶け込みが可能で大
きな溶接強度と封止効果が得られる点で高い密閉度が必
要なリチウム二次電池によく利用されているが、シール
ドガスが必要である、ケースと蓋の寸法精度が要求され
る、ビーム照射位置の精度が要求される、溶接時間がか
かる、装置が高価であるなど、作業上及びコスト上に難
点がある。ＴＩＧ溶接による封口方法は、レーザー溶接
ほど作業上、コスト上の問題は大きくないが、溶接時の
溶け込み深さはレーザー溶接に比べて浅く封口の信頼性
はレーザー溶接より劣る。
【０００４】これらの封口方法に対して、電気抵抗溶接
による封口は、電池ケースと封口蓋の接合部の溶接が短
時間でできる点や大がかりな装置を必要としない点で作
業上もコスト上も利点を有し、かつレーザー溶接と同等
あるいはそれ以上の溶接強度と封止効果が期待されるの
で、非常に有望な電池封口方法である。
による封口は、電池ケースと封口蓋の接合部の溶接が短
時間でできる点や大がかりな装置を必要としない点で作
業上もコスト上も利点を有し、かつレーザー溶接と同等
あるいはそれ以上の溶接強度と封止効果が期待されるの
で、非常に有望な電池封口方法である。
【０００５】しかしながら電気抵抗溶接による封口は、
特に薄肉の電池ケースを用いる小型電池では技術確立さ
れておらず、実用化されていないのが実状である。
特に薄肉の電池ケースを用いる小型電池では技術確立さ
れておらず、実用化されていないのが実状である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】電気抵抗溶接による封
口法は、図４に示すように、発電要素１１を収容した金
属製有底電池ケース１２の開口部１３に、金属製封口蓋
１４を嵌合させ、電池ケースの上端面１２ａと、それに
平行な封口蓋周縁部の下端面１４ａとを当接させ、ケー
ス側溶接電極１５および蓋側溶接電極１６を介して垂直
な力を加えた後、交流あるいは直流の大電流を短時間通
電することによって接合部１７を溶融させるものであ
る。
口法は、図４に示すように、発電要素１１を収容した金
属製有底電池ケース１２の開口部１３に、金属製封口蓋
１４を嵌合させ、電池ケースの上端面１２ａと、それに
平行な封口蓋周縁部の下端面１４ａとを当接させ、ケー
ス側溶接電極１５および蓋側溶接電極１６を介して垂直
な力を加えた後、交流あるいは直流の大電流を短時間通
電することによって接合部１７を溶融させるものであ
る。
【０００７】ところで小型電池では、電池の重量エネル
ギー密度を大きくするため、言い換えれば電池を軽量化
するため、電池ケースや封口蓋の肉厚を最小化すること
が望ましい。しかし、かかる薄肉の電池ケースを用いて
図４に示すような方法で電気抵抗溶接を行うべく、通電
電流、通電時間、加圧力などを溶接パラメータとして封
口実験を行ったところ、特に接合部１７が溶融しすぎて
穴があいて封口不良になる現象が多く見られた。その原
因を追求した結果、電池ケース１２の上面と封口蓋１４
の外形寸法が同一の場合には、電気抵抗溶接時に電池ケ
ース１２の上面が全面にわたって溶融するため、垂直に
かかる加圧力に対して機械的に耐えられないのが穴あき
封口不良の原因であるとの結論を得た。
ギー密度を大きくするため、言い換えれば電池を軽量化
するため、電池ケースや封口蓋の肉厚を最小化すること
が望ましい。しかし、かかる薄肉の電池ケースを用いて
図４に示すような方法で電気抵抗溶接を行うべく、通電
電流、通電時間、加圧力などを溶接パラメータとして封
口実験を行ったところ、特に接合部１７が溶融しすぎて
穴があいて封口不良になる現象が多く見られた。その原
因を追求した結果、電池ケース１２の上面と封口蓋１４
の外形寸法が同一の場合には、電気抵抗溶接時に電池ケ
ース１２の上面が全面にわたって溶融するため、垂直に
かかる加圧力に対して機械的に耐えられないのが穴あき
封口不良の原因であるとの結論を得た。
【０００８】本発明は、上記したような溶接パラメータ
の検討では困難であった電池ケースと封口蓋の電気抵抗
溶接による封口を可能とし、かつ溶接強度及び封止効果
の高い密閉式電池を提供することを目的としている。
の検討では困難であった電池ケースと封口蓋の電気抵抗
溶接による封口を可能とし、かつ溶接強度及び封止効果
の高い密閉式電池を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は電池の封口蓋の改良するものであり、具体
的には発電要素を収容した金属製有底電池ケースの開口
部に金属製封口蓋を嵌合させて接合部を電気抵抗溶接に
より封口した密閉式電池において、封口蓋の電池ケース
上端面と当接する面の外形寸法を電池ケース開口部上面
寸法より小さくしたものである。
め、本発明は電池の封口蓋の改良するものであり、具体
的には発電要素を収容した金属製有底電池ケースの開口
部に金属製封口蓋を嵌合させて接合部を電気抵抗溶接に
より封口した密閉式電池において、封口蓋の電池ケース
上端面と当接する面の外形寸法を電池ケース開口部上面
寸法より小さくしたものである。
【００１０】
【作用】電池ケース開口部上端面と当接する面の外形寸
法を電池ケース上面寸法より小さくした封口蓋を電池ケ
ース開口部に嵌合させ、溶接パラメータを適正化して電
気抵抗溶接を行った場合には、電池ケース上端面外周部
分は封口蓋の下端面と接触しないため溶接電流が殆ど流
れず未溶融の状態を維持し、従って垂直にかかる加圧力
に対する耐力が得られるため、従来の電池ケース上面と
同一外形寸法の封口蓋を使用した場合に見られた穴あき
による封口不良は解消される。
法を電池ケース上面寸法より小さくした封口蓋を電池ケ
ース開口部に嵌合させ、溶接パラメータを適正化して電
気抵抗溶接を行った場合には、電池ケース上端面外周部
分は封口蓋の下端面と接触しないため溶接電流が殆ど流
れず未溶融の状態を維持し、従って垂直にかかる加圧力
に対する耐力が得られるため、従来の電池ケース上面と
同一外形寸法の封口蓋を使用した場合に見られた穴あき
による封口不良は解消される。
【００１１】電池ケースおよび封口蓋の材料としては、
鉄、ステンレス、ニッケルなどが使用可能であり、従っ
て適用しうる電池の種類は、ニッケル・カドミウム二次
電池、ニッケル・水素二次電池、リチウム一次電池、リ
チウムイオン二次電池など多岐にわたる。
鉄、ステンレス、ニッケルなどが使用可能であり、従っ
て適用しうる電池の種類は、ニッケル・カドミウム二次
電池、ニッケル・水素二次電池、リチウム一次電池、リ
チウムイオン二次電池など多岐にわたる。
【００１２】ケースの肉厚は、特に限定されないが０．
３〜１．０ｍｍが一般的であり、電池をできる限り軽量
化するためには０．３〜０．５ｍｍ程度が好ましい。
３〜１．０ｍｍが一般的であり、電池をできる限り軽量
化するためには０．３〜０．５ｍｍ程度が好ましい。
【００１３】封口蓋の電池ケース上端面と当接する面の
外形寸法は、電池ケース上面寸法より０．１〜０．５ｍ
ｍ程度小さくするのが好ましく、また電池の良好な封口
状態を得るのにはそれで十分である。
外形寸法は、電池ケース上面寸法より０．１〜０．５ｍ
ｍ程度小さくするのが好ましく、また電池の良好な封口
状態を得るのにはそれで十分である。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、実施例によりこの発明を詳
細に説明する。図１は本発明の一実施例を示すもので、
円筒形リチウムイオン電池を電気抵抗溶接法で封口する
前の状態を示した断面図である。
細に説明する。図１は本発明の一実施例を示すもので、
円筒形リチウムイオン電池を電気抵抗溶接法で封口する
前の状態を示した断面図である。
【００１５】コバルト酸リチウムあるいはマンガン酸リ
チウムを主成分とする正極、可逆的にリチウムの挿入・
脱離が可能な炭素質材料を主成分とする負極、ポリプロ
ピレン膜などからなるセパレータおよび有機電解液から
構成される発電要素２１を収容したＳＵＳ３０４ステン
レス鋼製の直径１８ｍｍ、肉厚０．３ｍｍの有底電池ケ
ース２２の開口部２３に、その外形寸法が１７．７ｍｍ
のＳＵＳ３０４ステンレス鋼製の封口蓋２４を嵌合させ
る。
チウムを主成分とする正極、可逆的にリチウムの挿入・
脱離が可能な炭素質材料を主成分とする負極、ポリプロ
ピレン膜などからなるセパレータおよび有機電解液から
構成される発電要素２１を収容したＳＵＳ３０４ステン
レス鋼製の直径１８ｍｍ、肉厚０．３ｍｍの有底電池ケ
ース２２の開口部２３に、その外形寸法が１７．７ｍｍ
のＳＵＳ３０４ステンレス鋼製の封口蓋２４を嵌合させ
る。
【００１６】封口蓋２４は、厚みがある内側部分と厚み
の薄い周縁部とからなり、下面には厚みの違いによる段
差を有しており、厚みがある内側部分は電池ケース２２
の開口部２３と同一形状でこの開口部２３に嵌り込み、
その際、封口蓋周縁部下端面２４ａは電池ケース上端面
２２ａに当接するようになっている。
の薄い周縁部とからなり、下面には厚みの違いによる段
差を有しており、厚みがある内側部分は電池ケース２２
の開口部２３と同一形状でこの開口部２３に嵌り込み、
その際、封口蓋周縁部下端面２４ａは電池ケース上端面
２２ａに当接するようになっている。
【００１７】電池ケース上端面２２ａと、それに平行な
封口蓋周縁部下端面２４ａとを当接させ、ケース側溶接
電極２５および蓋側溶接電極２６とを介して垂直な力を
加えた後、交流あるいは直流の溶接電流を流すことによ
って接合部２７を溶融・封止することにより電池は封口
され密閉式電池が完成する。
封口蓋周縁部下端面２４ａとを当接させ、ケース側溶接
電極２５および蓋側溶接電極２６とを介して垂直な力を
加えた後、交流あるいは直流の溶接電流を流すことによ
って接合部２７を溶融・封止することにより電池は封口
され密閉式電池が完成する。
【００１８】この際、図２の要部拡大断面図に示すよう
に、封口蓋２４の外形寸法が電池ケース２２の上面寸法
より０．３ｍｍ小さいため、電池ケース上端面２２ａの
外周部分で封口蓋２４の外側に０．１５ｍｍの幅で封口
蓋２４と当接しない非接触部分２２ｂが確保される。従
って、当該非接触部分２２ｂには溶接電流が殆ど流れな
いため溶融せず溶接時の機械的加圧に耐え変形が抑制さ
れる。これによって接合部２７に穴あき封口不良などが
発生することなく良好な溶接状態が得られる。
に、封口蓋２４の外形寸法が電池ケース２２の上面寸法
より０．３ｍｍ小さいため、電池ケース上端面２２ａの
外周部分で封口蓋２４の外側に０．１５ｍｍの幅で封口
蓋２４と当接しない非接触部分２２ｂが確保される。従
って、当該非接触部分２２ｂには溶接電流が殆ど流れな
いため溶融せず溶接時の機械的加圧に耐え変形が抑制さ
れる。これによって接合部２７に穴あき封口不良などが
発生することなく良好な溶接状態が得られる。
【００１９】図３は封口後の電池状態を示す要部断面図
であり、電池ケース２２と封口蓋２４の溶接状態を示し
ている。電気抵抗溶接により封口蓋２４は電池ケース２
２に沈み込むが、電池ケース上端面外周の非接触部分２
２ｂが未溶融状態で残り接合部２７は一様に溶融し良好
な封口状態が得られる。
であり、電池ケース２２と封口蓋２４の溶接状態を示し
ている。電気抵抗溶接により封口蓋２４は電池ケース２
２に沈み込むが、電池ケース上端面外周の非接触部分２
２ｂが未溶融状態で残り接合部２７は一様に溶融し良好
な封口状態が得られる。
【００２０】本実施形態の有効性を確認するため、この
封口後の電池をヘリウムリークテストにかけたところ１
０-8ｃｃ／ｓｅｃ／ａｔｍ以下の気密状態を示し、ま
た、電池内部に空気圧をかけて内圧上昇耐力試験を行っ
たところ３０ａｔｍ以上の内圧にも耐えることが確認さ
れ、封止性、溶接強度ともに、極端に大気中の水分の侵
入を防止しなければならないリチウムイオン二次電池の
封口状態として十分な密閉性が確保されていた。
封口後の電池をヘリウムリークテストにかけたところ１
０-8ｃｃ／ｓｅｃ／ａｔｍ以下の気密状態を示し、ま
た、電池内部に空気圧をかけて内圧上昇耐力試験を行っ
たところ３０ａｔｍ以上の内圧にも耐えることが確認さ
れ、封止性、溶接強度ともに、極端に大気中の水分の侵
入を防止しなければならないリチウムイオン二次電池の
封口状態として十分な密閉性が確保されていた。
【００２１】以上、本発明について円筒形リチウムイオ
ン二次電池の場合について説明したが、これに限定され
ることなく、ニッケル・カドミウム二次電池、ニッケル
・水素二次電池、リチウム一次電池などの電池系にも適
用可能であり、また電池形状も、角形、楕円形その他の
形状についても同様な効果が得られる。
ン二次電池の場合について説明したが、これに限定され
ることなく、ニッケル・カドミウム二次電池、ニッケル
・水素二次電池、リチウム一次電池などの電池系にも適
用可能であり、また電池形状も、角形、楕円形その他の
形状についても同様な効果が得られる。
【００２２】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば金
属製封口蓋の金属製電池ケース開口部上端面と当接する
面の外形寸法を金属製電池ケースの上面寸法より小さく
することによって、作業上もコスト上も利点のある電気
抵抗溶接法による封口において、非常に封止効果が高
く、かつ溶接強度の大きな密閉式電池を得ることができ
る。
属製封口蓋の金属製電池ケース開口部上端面と当接する
面の外形寸法を金属製電池ケースの上面寸法より小さく
することによって、作業上もコスト上も利点のある電気
抵抗溶接法による封口において、非常に封止効果が高
く、かつ溶接強度の大きな密閉式電池を得ることができ
る。
【図１】本発明の封口蓋を使用した密閉式電池の溶接前
の状態を示す断面図。
の状態を示す断面図。
【図２】本発明の封口蓋をケースに嵌合させた状態を示
す要部拡大断面図。
す要部拡大断面図。
【図３】本発明の密閉式電池の溶接後の状態を示す要部
断面図。
断面図。
【図４】電気抵抗溶接法による従来の密閉式電池の電池
封口法を示す断面図。
封口法を示す断面図。
１１、２１ 発電要素 １２、２２ 電池ケース １３、２３ 開口部 １４、２４ 封口蓋 １５、２５ ケース側溶接電極 １６、２６ 蓋側溶接電極 １７、２７ 接合部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桑名 宏二 神奈川県足柄上郡中井町井ノ口1500番地 株式会社カージオペーシングリサーチ・ラ ボラトリー内
Claims (1)
- 【請求項１】 発電要素を収容した金属製有底電池ケー
スの開口部に金属製封口蓋を嵌合させ、接合部を電気抵
抗溶接により封口した密閉式電池において、電池ケース
上端面と当接する面の外形寸法が電池ケース開口部上面
寸法より小さい封口蓋を使用して封口したことを特徴と
する密閉式電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10082491A JPH11260326A (ja) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | 密閉式電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10082491A JPH11260326A (ja) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | 密閉式電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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-
1998
- 1998-03-13 JP JP10082491A patent/JPH11260326A/ja active Pending
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