JPH11273638A - 密閉電池およびその製造方法 - Google Patents
密閉電池およびその製造方法Info
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Abstract
の注入孔を確実で安全に封止する構造に関する。 【解決手段】 密閉二次電池の蓋体8に設けられた注液
孔10を通して電解液30を注液した後に、注液孔10
に弾性体25を挿入して封止する。弾性体25は電池容
器内部の圧力上昇により脱落する可能性があるため、こ
れを防止するために蓋体8または外装缶1の外表面に封
止蓋14をレーザ溶接により取付ける。
Description
の製造方法に関し、特に電解液の注入孔を封止する構造
を改良した密閉電池およびその製造方法に関する。
とると次のような構造のものが知られている。
角形の外装缶内に発電要素を収納し、この外装缶の開口
部から電解液を注液した後、前記外装缶の上端開口部に
ハーメティックシールにより絶縁された電極端子を有す
る蓋体をかしめ接合することにより密閉した電池。
形の外袋缶内に発電要素を収納し、この外装缶の開口部
にハーメティックシールにより絶縁された電極電子およ
び電解液の注液孔を有する金属板材からなる蓋体を溶接
して接合し、電解液を前記蓋体の注液孔を通して前記外
装缶内に注液した後、前記注液孔に球形状または釘形の
金属製栓体を蓋込み、この栓体と前記蓋体を前記注入孔
の近傍でろう付けまたは抵抗溶接により接合し、前記注
液孔を塞いで密閉した電池。
後、金属薄板材からなる封止蓋を、前記蓋体または前記
外装缶にレーザ溶接によりシーム接合し、前記注液孔を
塞いで密閉した電池。
角型密閉電池では、蓋体がかしめ接合される外装缶が有
底角形の形状を有し、円筒形の外装缶へのかしめ接合と
は相違し、辺とコーナ部とでかしめの条件が異なるた
め、かしめ接合後の外装缶と蓋体との気密性が損なわれ
る問題がある。
は、前記栓体が電解液が付着されている注液孔で抵抗溶
接、ろう付けがなされるため、前記電解液の蒸発により
前記栓体の接合不良を招く恐れがある。また、軽量化を
図る目的で前記蓋葦体をアルミニウムにより形成する場
合、前記栓体をろう付けや抵抗溶接により前記蓋体の注
液孔に接合することが困難になる。
は、前記(1)および(2)に比べて封止は良好に行わ
れるものの、溶接時の入熱により注液した電解液が蒸発
を伴って注液孔より吹き出し、溶接に悪影響を与える場
合がある。
位置が外装缶の底面や側面であっても、部位が異なるだ
けで、他の構成が変わらないため同様な問題が起こる。
の密閉電池であっても、前配(1)の技術では円筒型の
密閉電池の場合、かしめ条件が一定になるため、角型よ
りも密閉性が増加するものの、溶接に比べ密開性、特に
使用中での高温環境下での密閉性が損なわれる。つま
り、(2)および(3)の技術では、角型密閉電池と同
様な理由から接合不良が起こったり、接合自体が困難に
なる。
口部に蓋体を気密に接合し、かつ注液孔をレーザ溶接で
封止する場合、溶接による入熱により外装缶内に収容さ
れた電解液が蒸発しても、注液孔から吹き出すことなく
蓋体または外装缶の注液孔を金属封止蓋で封止した構造
を有する密閉電池およびその製造方法を提供しようとす
るものである。
は、開口部を有する金属からなる外装缶と、この外装缶
内に収納され、セパレータを挟んで対峙された正極およ
び負極を有する発電要素と、前記外装缶の開口部に溶接
により接合された金属製の蓋体と、前記発電要素に電気
的に接続された電極端子と、前記蓋体または外装缶に設
けられ、電解液を前記外装缶内に注液するための注液孔
とを具備した密閉電池において、前記注液孔に挿入され
た封止部材と、前記注液孔を封止し押圧する金属からな
る封止蓋によりなされ、かつ、前記封止蓋は前記注液孔
を含む前記蓋体または前記外装缶にレーザ光によるシー
ム溶接又はスポット溶接により接合されていることを特
徴とする密閉電池にある。
材の材質はエチレン・プロピレンゴムであることを特徴
とする密閉電池にある。
材の形状は球状であることを特徴とする密閉電池にあ
る。
とこの封止蓋が取付けられる前記蓋体または前記外装缶
のうち、少なくとも一方は、アルミニウムまたは0.0
5重量%以下のマグネシウムおよび0.2重量%以下の
銅を含むアルミニウム系金属からなることを特徴とする
密閉電池にある。
る外装缶内にセパレータを挟んで対峙された正極および
負極を有する発電要素を収納する工程と、前記発電要素
と電気的に接続された電極端子を形成する工程と、前記
外装缶の開口部に金属製蓋体を溶接により接合する工程
と、前記外装缶内に電解液を前記蓋体または前記外装缶
に設けられた注液孔を通して注液する工程と、前記注液
孔に封止部材を挿入する工程と、前記注液孔を含む前記
蓋体または前記外装缶の外表面に金属板材からなる封止
蓋をレーザ光によるシーム溶接又はスポット溶接により
前記封止蓋を前記蓋体または外装缶に接合して前記注液
孔を塞ぐ工程とを具備したことを特徴とする密閉電池の
製造方法にある。
角型密閉電池を例として図面を参照して詳細に説明す
る。ここで、角型とは外装缶を発電要素を含む面で切断
したときの形状が長方形であることを意味するが、コー
ナ部においてアールが付けられていものも含むものであ
る。
角型密閉リチウムイオン二次電池を示す斜視図、図2
は、図1の二次電池の縦断図、図3は本発明に関わる二
次電池の平面図、図4は本発明に関わる二次電池の別の
実施形態の平面図である。
す外装缶lは、アルミニウム製で正極端子を兼ね、底部
内面には絶縁フィルム2が配置されている。また、底部
には防爆用の溝が設けられている。
収納されている。電極体3は、負極4とセパレータ5と
正極6とを前記正極6が最外周に位置するように渦巻状
に捲回した後、偏平状にプレス成形することにより作製
したものである。中心付近にリード取り出し穴を有する
例えば合成樹脂からなるスぺーサ7は、外装缶I内の電
極体3上に配置されている。
1の上端開口部に例えばレーザ溶接により気密に接合さ
れている。蓋体8の中心付近には、負極端子の取出し穴
9が開口され、かつこの取出し穴9から離れた箇所に電
解液30の注液孔10が開口されている。
または樹脂製の絶縁体12を介してハーメテイックシー
ルされている。負極端子11の下端面には、リードl3
が接続され、かつ、このリード13の他端は電極体3の
負極4に接続されている。
体8の注液孔10を通して電解液30を注液した後にお
いて注液孔10内に挿入されている。弾性体25はの外
径は注液孔10の内径よりも大きいので、弾性体25は
注液孔10に圧入されて注液孔10内で停止する。これ
によって電解液30は封止される。なお、弾性体でなく
ても同様の効果があればよい。
は図4に示すように前記ゴム製の弾性体25が挿入され
た注液孔10を含む蓋体8の外表面にレーザ溶接による
シーム接合またはスポット接合により固着されている。
14の固着は、図2に示すようにレーザ溶接の始点15
から終点16に至る溶接執跡(倒えば、円形の溶接軌
跡)17が注液孔10を囲むように封止蓋14に閉ルー
プに形成されると共に、溶接の始点15または終点16
のうちの少なくとも一方が、溶接軌跡17における閉ル
ープ部分の外側に位置するようにシ−ム接合することに
よりなされることが好ましい。
外表面全体に被覆されている。スリット20を有する下
部側絶縁紙21は、外袋缶1の底面に配置されている。
二つ折りされたPTC(Positive Therm
al Coefncirn)素子22は、一方の面が外
装缶1の底面と下部側絶縁紙21の問に介装され、かつ
他方の面が前記スリット20を通して絶縁紙21の外側
に延出されている。
上下面の絶縁紙19、21の周辺まで延出するように配
置され、上部側絶縁紙19および下部側絶縁紙21を外
装缶1に固定している。このような外装チューブ23の
配置により、外部に廷出された前記PTC素子22の他
方の面が下部側絶縁紙21の底面に向けて折り曲げられ
る。
を詳細に説明する。まず、金属からなる有底角形の外装
缶1内の底面に絶縁紙2を配置し、この中に発電要素
(例えば正極6および負極4をセパレータ5を挟んで渦
巻き状に捲回し、偏平状に成形した電極体3)を収納す
る。なお、後述する充電可能な二次電池の場合には、充
電可能な形態の発電要素が用いられる。
にリード取出し穴を有するスぺーサ7を配置した後、絶
縁材12を介してハーメティックシールされた電極端子
(負極端子11)および電解液30の注液孔10を有す
る金属製蓋体8を外装缶1の上端開口部に例えばレーザ
溶接により気密に接合する。
の注液孔10を通して注液する。
六弗化リンリチウム等のような電解質をエチレン・カー
ボネートやプロピレン・カーボネート等の有機溶媒で溶
解したものであり、電解質としては、例えば、LiCl
O4、LiPF6、LiAsF6、LiBF4、LiC
F3SO3、LiB(C6H5)4、LiCl、LiB
r、LiCH3SO3から選ばれる1種または2種以上
のリチウム塩を用いる。
ンカーボネート、チレンカーボネート、1,2−ジメト
キシエタン、γ−ブチルラクトン、テトラヒドロフラ
ン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソ
ラン、スルホラン、アセトニトリル、ジエチレンカーボ
ネート、ジプロビルカーボネートから選ばれる1種また
は2種以上の混合物を用いる。
5〜1.55モル/l とすることが望ましい。
00kgf/mm2以下でであって、硬度が国際硬さ単
位(JIS K6301測定)において、60〜90度
であることが好ましく、具体的にはエチレンプロピレン
ゴム、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等を用いることが出
来る。つづいて、注液孔にゴム製の弾性体25を挿入
し、注液孔10を含む蓋体8の外表面に金属板材からな
る封止蓋14をレーザ溶接によりシーム接合またはスポ
ット接合して注液孔10を塞ぐ。
の始点15から終点16に至る溶接軌跡(例えば円形の
溶接軌跡)17が注液孔10を囲むように閉ループを形
成して前記金属製封止蓋14になされ、かつ前記溶接の
始点15および終点16を前記溶接軌跡17の閉ループ
部分の外側に位置させることが好ましい。
し、かつ、外装缶1の底部外面にスリット20を有する
絶縁紙21を配置すると共に、この絶縁紙21に二つ折
りされたPTC素子22を配置し、外装缶1を合む全体
を外装チューブ23に入れ、このチューブ23を熱収縮
することにより上部側の絶縁紙19を蓋体8に、下部側
の絶縁紙21およびPTC素子22を外装缶1の底部に
固定して例えば前述した図1、図2および図3に示す構
造の角型密閉リチウムイオンニ次電池のような角型密閉
電池を製造する。
下の形態で実施することが出来る。
スまたは鉄を用いることが出来る。
場合、リチウムイオンが出し入れされる炭素質物質を含
むぺーストを銅薄板のような集電体の両面に保持させた
構造を形成する。
場合、リチウムニッケル酸化物、リチウムコバルト酸化
物のような活物質を含むペーストをアルミニウム薄板の
ような集電体の両面に保持させた構造に形成する。
ンニ次電池の場合、ボリプロピレンやポリエチレンのよ
うな合成樹脂がらなる多孔性フィルムを用いる。
ンニ次電池の場合、過塩素酸リチウム、ホウフッ化リチ
ウム、六フッ化リチウム、六フッ化燐リチウム等の電解
質をエチレンカーボネート、プロピレンカーボネートの
ような有機溶媒で溶解したもの等を用いる。
ムの一種であるEPDM(エチレン・プロピレン・ジエ
ン共重合体)から作られ、球形を有している。弾性体の
直径は、注液孔に対して5%〜20%大きくすることが
好ましい。
例えば照射エネルギーを4〜5J/Pulse、パルス
幅を3〜10.ms、集光部におけるレーザ光のスポッ
ト径を0.4〜0.5mmにすることが好ましい。シ−
ム接合の場合はオーバラップ率を65〜80%にするこ
とが好ましい。
通して電解液30を注液した後において、注液孔にゴム
製の弾性体を挿入して封止する。弾性体は電池容器内部
の圧力上昇により脱落する可能性があるため、これを防
止するために蓋体または外装缶の外表面に封止蓋をレー
ザ溶接により取付ける。レーザ溶接はシーム溶接または
スポット溶接が用いられる。
合された封止板で二重に封止されるため、封止の信頼性
を高めることができる。また、シーム溶接の場合、封止
蓋をレ−ザ溶接する際、溶接入熱により電解液30の蒸
発が生じても、注液孔からの吹き出しが発生しないた
め、前記電解液30による溶接への影響がなく、かつ接
合部で凝固割れを生じることがない。その結果、注液孔
を気密に塞ぐことができ、封止性(密閉性)の高い密閉
電池を得ることができる。
好に気密封止された構造を有する高信頼性の密閉電池を
製造することができる。
は、図5に示す構造にしてもよい。すなわち、電極体3
の最外周をセパレータ5とし、その代わりに電極体3か
ら正極リード24を蓋体8の側に設けて、蓋体8におけ
る電極体3側の面に対して正極リード24を溶接によっ
て接合する。このようにすれば、蓋体8と外装缶1とは
溶接によつて電気的に接合されるので、蓋体8を介して
問接的に外装缶1と電極体3とを電気的に接合すること
ができる。
を外装缶に収納する際にその負極が外側に位置するよう
にして外装缶を負極端子とし、蓋体にハーメテイックシ
ールされた電極端子を正極端子とする構造にしてもよ
い。また、本発明に係わる密閉電池は角型の密閉電池に
限らず、形状が異なるだけで電池としての基本構成が変
わらない円筒型等の密閉電池にも同様に適用することが
できる。
2、図3および図4に示すような蓋体に注液孔を設けた
角型密閉リチウムイオン二次電池を参照して詳細に説明
する。
合金番号A3003)からなる有底角形の外装缶1内の
底面に絶縁紙2を配置し、この中に正極6および負極4
をセパレータ5を挟んで渦巻き状に捲回し、偏平状に成
形した電極体3を収納した。つづいて、外装缶1内の電
極体3上の中心付近にリード取出し穴を有するスぺーサ
7を配置した後、絶縁材12を介してハーメティックシ
ールされた負極端子11および直径1.2mmの電解液
30の注液孔10を有するアルミニウム(JIS合金番
号A3003)からなる厚さ1.0mmの蓋体8を外装
缶1の上端開口部にレーザ溶接により気密に接合した。
の電解質をエチレンカーボネートとメチルエチルカーボ
ネートで溶解した非水溶媒系電解液30を蓋体8の注液
孔10を通して注液した。
らなる直径1.3mmの球体を注液孔に挿入した。
に長さ5mm、幅5mm、厚さ0.20mmのアルミニ
ウム(JIS合金番号A1N30)の板材からなる封止
蓋14を配置し、照射エネルギー5.0J/Puls、
パルス幅5.0ms、繰り返し数24Hz、オーバーラ
ップ率75%の条件で、図3に示すようにその始点15
から終点16に至る円形の溶接軌跡l7が注液孔10を
閉ループを形成して囲むように、かつ、溶接の始点15
および終点16を溶接軌跡l7における閉ループの外側
に位置させるようにレーザ溶接を封止蓋14に施してシ
ーム接合し、注液孔10を塞いだ。
し、かつ、外装缶1の底部外面にスリット20を有する
絶縁紙21を配置すると共に、この絶縁紙21に二つ折
りされたPTC素子22を配置し、外装缶1を含む全体
を外装チューブ23に入れ、このチューブ23を熱収縮
することにより上部側の絶縁紙19を蓋体8に、下部側
絶縁紙21およびPTC素子22を外装缶lの底部に固
定することにより、前述した図1、図2および図3に示
す構造の角型密閉リチウムイオンニ次電池を製造した。
が、円柱状または円錐状でもよい。
して耐性があれば、EPDM以外の材質でもよい。それ
らの一例は、シリコン系ゴム、ポリプロピレン、ポリエ
チレン等である。
合金番号A3003)がらなる有底角形の外装缶1内の
底面に絶縁紙2を配置し、この中に正極6および負極4
をセパレータ5を挟んで渦巻状に捲回し、偏平状に成形
した電極体3を収納した。
付近にリード取出し穴を有するスぺーサ7を配置した
後、絶縁材12を介してハーメティックシールされた負
極端子11および直径1.2mmの電解液30の注液孔
10を有するるアルミニウム(JIS合金番号A300
3)からなる厚さ1.0mmの蓋体8を外装缶1の上端
開口部にレーザ溶接により気密に接合した。
の電解質をエチレンがボネートとメチルエチルカボネー
トで溶解した非水溶媒系電解液30を蓋体8の注液孔1
0を通して注液した。
なる直径1.3mmの球体を注液孔に挿入した。
に長さ5mm、幅5mm、厚さ0.20mmのアルミニ
ウム(JIS合金番号A1N30)の板材がらなる封止
蓋14を配置し、レーザ溶接を封止蓋14の4つのコー
ナ部に施してスポット接合し、注液孔10を塞いだ。
し、かつ外装缶1の底部外面にスリット20を有する絶
縁紙21を配置すると共に、この絶縁紙21に二つ折り
されたPTC素子22を配置し、外装缶1を含む全体を
外装チューブ23に入れ、このチューブ23を熱収縮す
ることにより上部側の絶縁紙19を蓋体8に、下部側の
絶縁紙2lおよびPTC素子22を外装缶1の底部に固
定することにより前述した図1、図2および図3に示す
構造の角型密閉リチウムイオンニ次電池を製造した。
電池では、良好な注液孔の封止性が得られ、特に実施例
(1)についてはレーザによる溶接時に電解液30の吹
き出しが生じなかつた。
注液孔を高い信頼性で気密封止された角型密閉電池を提
供することができる。また、レーザ溶接時に電解液の影
響を受けないため、高い歩留まりで上記電池を製造でき
る。
池を示す部分切欠斜視図。
池の一部断面側面図。
池の平面図。
池の別の実施形態の平面図。
分切欠斜視図。
1…電極端子(負極端子)、14…封止蓋、15…シー
ム溶接始点、16…シーム溶接終点、17…シーム溶接
軌跡、18…スポット溶接部、22…PTC素子、23
…外装チューブ、25…ゴム状の弾性体
Claims (5)
- 【請求項1】 開口部を有する金属からなる外装缶と、
この外装缶内に収納され、セパレータを挟んで対峙され
た正極および負極を有する発電要素と、前記外装缶の開
口部に溶接により接合された金属製の蓋体と、前記発電
要素に電気的に接続された電極端子と、前記蓋体または
外装缶に設けられ、電解液を前記外装缶内に注液するた
めの注液孔とを具備した密閉電池において、 前記注液孔に挿入された封止部材と、前記注液孔を封止
し押圧する金属からなる封止蓋によりなされ、かつ、前
記封止蓋は前記注液孔を含む前記蓋体または前記外装缶
にレーザ光によるシーム溶接又はスポット溶接により接
合されていることを特徴とする密閉電池。 - 【請求項2】 前記封止部材の材質はエチレン・プロピ
レンゴムであることを特徴とする請求項1および2記載
の密閉電池。 - 【請求項3】 前記封止部材の形状は球状であることを
特徴とする請求項1および2記載の密閉電池。 - 【請求項4】 前記封止蓋とこの封止蓋が取付けられる
前記蓋体または前記外装缶のうち、少なくとも一方は、
アルミニウムまたは0.05重量%以下のマグネシウム
および0.2重量%以下の銅を含むアルミニウム系金属
からなることを特徴とする請求項1記載の密閉電池。 - 【請求項5】 金属からなる外装缶内にセパレータを挟
んで対峙された正極および負極を有する発電要素を収納
する工程と、 前記発電要素と電気的に接続された電極端子を形成する
工程と、 前記外装缶の開口部に金属製蓋体を溶接により接合する
工程と、 前記外装缶内に電解液を前記蓋体または前記外装缶に設
けられた注液孔を通して注液する工程と、 前記注液孔に封止部材を挿入する工程と、 前記注液孔を含む前記蓋体または前記外装缶の外表面に
金属板材からなる封止蓋をレーザ光によるシーム溶接又
はスポット溶接により前記封止蓋を前記蓋体または外装
缶に接合して前記注液孔を塞ぐ工程とを具備したことを
特徴とする密閉電池の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07027798A JP4128648B2 (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | 密閉電池およびその製造方法 |
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| KR1019990000143A KR100326879B1 (ko) | 1998-01-09 | 1999-01-07 | 밀폐전지 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP07027798A JP4128648B2 (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | 密閉電池およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH11273638A true JPH11273638A (ja) | 1999-10-08 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP07027798A Expired - Fee Related JP4128648B2 (ja) | 1998-01-09 | 1998-03-19 | 密閉電池およびその製造方法 |
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