JPH11288703A5 - - Google Patents

Description

【書類名】 明細書
【発明の名称】 電池及び電池の製造方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】 巻回式発電要素を金属ケース内に収納し、この発電要素の最外周に巻回した電極の基体を金属ケース内面に接触させることにより接続した電池において、
固定部材により発電要素を金属ケ−ス内面に固定したことを特徴とする電池。
【請求項２】 電池ケ−スは、一面が開口した偏平型であり、発電要素の巻回軸線は電池ケ−ス開口面と平行かつ発電要素の平面部分と電池ケ−スの開口面とが直角となるよう配置したことを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項３】 帯状の正極と帯状の負極とを帯状のセパレータを介して長円筒形に巻回し、最外周の極板の巻き終わりの外周面側に活物質を塗布しない金属箔を露出させた発電要素を、前記金属箔が前記金属ケースの両側の内面に接触させて電池ケース内に挿入し、前記発電要素を電池ケースに固着することを特徴とする電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長円筒形の巻回型の発電要素を金属ケース内に収納し、一方の電極をこの金属ケースの内面に接触させることにより接続した非水電解質二次電池等の電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非水電解質二次電池には、図３に示すように、アルミニウム板を箱型容器状とした電池ケース１内に長円筒形の巻回型の発電要素２を収納したものがある。この発電要素２は、図４に示すように、帯状の正極２ａと負極２ｂをこれらよりも若干幅広の帯状のセパレータ２ｃを介して長円筒形に巻回したものである。正極２ａは、帯状のアルミニウム箔の表面にリチウムコバルト複合酸化物等の正極活物質を塗布したものであり、負極２ｂは、帯状の銅箔の表面にグラファイト等の負極活物質を塗布したものである。また、セパレータ２ｃは、帯状の微多孔性樹脂フィルムを用いる。
【０００３】
上記発電要素２は、図５に示すように、正極２ａの巻き終わりにアルミニウム箔を露出させておき、この正極２ａを最外周に巻回してテープ３で止め付けることにより巻きを固定する。そして、図３に示したように、この発電要素２を電池ケース１内に収納することにより、正極２ａのアルミニウム箔を電池ケース１の内面に接触させて接続し、電池ケース１全体が正極端子になるようにする。このようにして発電要素２を収納した電池ケース１には、内部に非水電解液を注入し、図６に示すように、開口部に電池蓋５を取り付けて密閉する。また、この際、発電要素２の負極２ｂは、電池蓋５の中央部に取り付けられた負極端子６に、内部側でカシメや超音波溶接等により接続固定する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、発電要素２の正極２ａは、正極端子となる電池ケース１の内面に接触によってのみ接続されているので、振動や衝撃を受けて発電要素２が電池ケース１内でズレたり動いたりすると、正極２ａのアルミニウム箔と電池ケース１の内面との接触界面に非水電解液が浸入する等して接触抵抗が大きくなり、電池の内部抵抗が増大して電池性能が低下するという問題が生じていた。しかも、特に上記のように電池ケース１や正極２ａにアルミニウムを用いている場合、表面に絶縁性の酸化被膜が形成される等の原因によってこの接触抵抗が大きくなる傾向が強くなる。
【０００５】
また、上記問題を解消するために、従来は、正極２ａについても、リード等を介して正極端子にカシメや溶接により確実に接続固定する場合があった。しかし、このように正負両極の電極を端子に接続固定すると、組み立て工数が増加し製造コストが上昇するという新たな問題が発生する。
【０００６】
なお、非水電解質二次電池では、電池ケース１に鉄板やステンレス板を用い、この電池ケース１の内面に負極２ｂの銅箔を接触させて接続する場合もある。しかし、この場合も、アルミニウムほど顕著ではないものの接触抵抗が大きくなるという問題は生じる。また、これらの材質以外の金属を用いた場合や、非水電解質二次電池以外の電池の場合にも、同様の問題は生じ得る。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、発電要素を接着剤で金属ケース内に固定して収納することにより、振動を受けても接触抵抗が大きくなるようなことのない電池を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の電池は、巻回式発電要素を金属ケース内に収納し、この発電要素の最外周に巻回した電極の基体を金属ケース内面に接触させることにより接続した電池において、固定部材により発電要素を金属ケ−ス内面に固定したことを特徴とする。
【０００９】
請求項１の電池によれば、発電要素が金属ケースの内面に接着剤で固着されるので、振動を加えてもこの発電要素の位置がズレたり動いたりするようなことがなくなる。このため、発電要素の最外周の電極と金属ケースの内面との接触界面に電解液が浸入するようなことがなくなる。
【００１０】
なお、接着剤は、絶縁性のものでもよいが、導電性のものを用いることもできる。ただし、耐電解液性を有するものに限る。また、発電要素を固着できればよいので、ここでいう接着剤には粘着剤も含まれる。
【００１１】
本発明において、巻回式発電要素は長円筒状に巻回したものであり、固着手段が接着剤であることが好ましい。
【００１２】
巻回式発電要素を長円筒状に巻回し、固着手段を接着剤とすることにより、この界面での接続状態が維持されて接触抵抗が大きくなるのを防止することができる。
【００１３】
請求項２の電池は、電池ケ−スは、一面が開口した偏平型であり、発電要素の巻回軸線は電池ケ−ス開口面と平行かつ発電要素の平面部分と電池ケ−スの開口面とが直角となるよう配置したことを特徴とする。
【００１４】
請求項２の電池によれば、発電要素と電池ケ−スとの接着面積が増大するので仕様字に繰り返し振動や衝撃を受けてもこの発電要素の位置がケ−ス内でズレたり動いたりすることがなくなる。
【００１５】
本発明において、前記電池が非水電解質二次電池であり、金属ケースがアルミニウムで構成され、発電要素の最外周に巻回した電極の基体がアルミニウム箔であることが好ましい。
【００１６】
このように、非水電解質二次電池の金属ケースを軽量化のためにアルミニウム板にした場合に、発電要素の正極のアルミニウム箔との間の接触抵抗が増大し易くなるのを防止することができるようになる。
【００１７】
なお、非水電解質二次電池の場合の接着剤としては、非水電解液に耐性を有するエポキシ樹脂系接着剤が最適である。
【００１８】
請求項３は、電池の製造方法に関するものであり、帯状の正極と帯状の負極とを帯状のセパレータを介して長円筒形に巻回し、最外周の極板の巻き終わりの外周面側に活物質を塗布しない金属箔を露出させた発電要素を、前記金属箔が前記金属ケースの両側の内面に接触させて電池ケース内に挿入し、前記発電要素を電池ケースに固着することを特徴とする。
【００１９】
請求項３の製造方法により、最外周の金属箔が電池ケースの両側の内面に圧迫されて確実に接触でき、電池ケースに収納された発電要素が電池ケースに強固に固着される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１〜図２は本発明の電池の一実施形態を示すものであって、図１は非水電解質二次電池の構造を示す縦断面図、図２は非水電解質二次電池に振動を加えた場合の内部抵抗の変化を従来例と比較した図である。なお、図３〜図６に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。
【００２２】
本実施形態は、図３〜図５に示したものと同様の非水電解質二次電池について説明する。ただし、本発明は、最外周に負極２ｂを銅箔を露出させて巻回し鉄製やステンレス製の電池ケース１の内面に接触させた非水電解質二次電池にも同様に実施可能である。また、この場合の電池ケース１は、電池の軽量化のために、例えば外側にアルミニウム板を用い内側に銅板を用いたクラッドメタルで構成してもよい。さらに、本発明は、長円筒形の巻回型の発電要素を金属ケース内に収納して最外周の電極を接触により接続させる電池であれば、他の非水電解質二次電池やこれ以外の電池にも実施可能である。
【００２３】
この非水電解質二次電池の発電要素２は、図４に示したものと同様に、帯状の正極２ａと負極２ｂを帯状のセパレータ２ｃを介して長円筒形に巻回したものである。そして、正極２ａは、巻き終わりの１周分の長さの少なくとも外周面側に正極活物質に塗布しないようにしてアルミニウム箔を露出させておき、これを発電要素２の最外周に巻回してテープ３で止め付けることにより巻きを固定する。そして、図３に示したように、この発電要素２を一面が開口した偏平箱型の電池ケース１内に挿入して収納する。この際、電池ケース１内の幅は、発電要素２の太さよりもわずかに狭くしておき、最外周の正極２ａのアルミニウム箔が電池ケース１の両側の内面に圧迫されて確実に接触できるようにする。
【００２４】
また、この発電要素２の周側面の挿入側の先端となる正極２ａのアルミニウム箔の表面には、予め接着剤４を塗布しておく。或いは接着剤はケ−ス１内面底部へ塗布してもよい。このようにすると、図１に示すように、収納された発電要素２がこの接着剤４によって電池ケース１の底面に強固に固着される。接着剤４は、ここでは非水電解液に耐性を有するエポキシ樹脂系接着剤を用いる。なお、この接着剤４は、電解液に耐性を有するものであればよいので、電池の種類に応じて例えばアクリル系等の任意のものを選択することができる。また、発電要素２を電池ケース１に固着できればよいので、粘着剤であってもよい。さらに、この接着剤４は、発電要素２を電池ケース１の内面に固着できる所であれば、どこに何個所塗布してもよい。もっとも、エポキシ樹脂系の接着剤４のように絶縁性のものを用いる場合には、電池ケース１の内面との接触面積が少なくなるのを避けるために、長円筒形の発電要素２の長辺に沿った周側面には塗布しないようにすることが好ましい。ただし、導電性の接着剤４を用いる場合には、このような制限はない。
【００２５】
発電要素２がこのようにして収納されると、電池ケース１内に非水電解液を注入し、この電池ケース１の開口部に電池蓋５を取り付けて内部を密閉することにより非水電解質二次電池を完成する。また、この際、発電要素２の負極２ｂは、電池蓋５の中央部に絶縁密封して貫通固着された負極端子６に、内部側でカシメや超音波溶接等により接続固定する。従って、この非水電解質二次電池は、電池ケース１全体が正極端子となり、電池蓋５の中央部に負極端子６が突設されることになる。
【００２６】
上記構成により、本実施形態の非水電解質二次電池は、発電要素２が電池ケース１の底面に接着剤４で固着されるので、使用時に繰り返し振動や衝撃を受けても、この発電要素２の位置が電池ケース１の内部でズレたり動いたりするようなことがなくなる。このため、発電要素２の正極２ａのアルミニウム箔と電池ケース１の内面との間の接触による接続状態が非水電解液の浸入等により損なわれるようなことがなくなり、接触抵抗が大きくなるのを防止することができる。
【００２７】
本実施形態の非水電解質二次電池に振動を加えた場合の内部抵抗の変化を従来例と比較して図２に示す。従来の非水電解質二次電池は、振動を繰り返し加えると、内部抵抗がある程度大きな値となるまで徐々に増加する。これに対して、本実施形態の非水電解質二次電池は、振動を繰り返し加えても内部抵抗の増加はほとんどみられなかった。従って、本実施形態の非水電解質二次電池を振動や衝撃が激しい用途で使用しても、内部抵抗が増大して電池性能が低下するというようなことがなくなる。
【００２８】
なお、上記実施形態では、発電要素２の巻回軸線が電池ケ−ス１の開口面と平行であり、かつ発電要素２の平面部分と電池ケ−ス１の開口面が直角に位置するように挿入する縦巻き型の場合について説明したが、発電要素２の軸方向に沿って電池ケース１に挿入する横巻き型の場合であっても同様に実施可能である。また、上記実施形態では、電池ケース１が方形の箱型の場合について説明したが、発電要素２と同様の長円筒形のものについても同様に実施可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の電池によれば、発電要素が振動を加えてもズレたり動いたりするようなことがなくなり、この発電要素の最外周の電極と金属ケースの内面との接触界面での接続が維持されて接触抵抗が大きくなるのを防止することができる。従って、電池が振動等を受け易い用途で使用された場合にも、内部抵抗が増大して電池性能が低下するのを防止することができるようになる。また、この発明は、軽量化のために金属ケースをアルミニウム板で形成した非水電解質二次電池に特に適したものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の一実施形態を示すものであって、非水電解質二次電池の構造を示す縦断面図である。
【図２】
本発明の一実施形態を示すものであって、非水電解質二次電池に振動を加えた場合の内部抵抗の変化を従来例と比較した図である。
【図３】
従来例を示すものであって、非水電解質二次電池の電池ケースに発電要素を挿入する工程を示す斜視図である。
【図４】
従来例を示すものであって、発電要素の巻回工程を示す斜視図である。
【図５】
従来例を示すものであって、発電要素の斜視図である。
【図６】
従来例を示すものであって、非水電解質二次電池の構造を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 電池ケース
２ 発電要素
２ａ 正極
２ｂ 負極
４ 接着剤