JP2000231917A - 密閉型電池 - Google Patents

密閉型電池

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JP2000231917A
JP2000231917A JP11031825A JP3182599A JP2000231917A JP 2000231917 A JP2000231917 A JP 2000231917A JP 11031825 A JP11031825 A JP 11031825A JP 3182599 A JP3182599 A JP 3182599A JP 2000231917 A JP2000231917 A JP 2000231917A
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electrode
battery
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Tamotsu Sato
保 佐藤
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NEC Mobile Energy Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 封口特性が良好な電極ヘッダを有する密閉型
電池を提供する。 【解決手段】 電池缶と異種の極性の電極導出ピンを絶
縁性部材を介して取り付けた電極ヘッダを有する密閉型
電池において、該絶縁性部材は電極ヘッダを構成する板
状態にインサートモールドによって形成されており、該
電極導出ピンは該絶縁性部材に設けた貫通孔に気密性を
保持して取り付けられたものである密閉型電池。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解液電池に
関し、とくにアルミニウムからなる電極端子を絶縁性部
材を用いて電池缶と隔離して設けた非水電解液電池に関
する。
【0002】
【従来の技術】小型の電子機器の電源として各種の電池
が用いられており、携帯電話、ノートパソコン、カムコ
ーダ等の電源として、小型で大容量の密閉型電池が用い
られており、高容量のリチウム電池やリチウムイオン二
次電池等の非水電解液電池が用いられている。機器の小
型化に対応して、円筒型電池に加えて、小さな空間を有
効に利用することができる角型の密閉式電池がひろく用
いられている。角型電池においては、電池の一方の電極
として作用する電池缶と絶縁性部材によって隔離した電
極端子が取り付けられている。
【0003】図3に、角型電池の一例を説明する図を示
す。ステンレス鋼、ニッケルめっきを表面に施した軟鋼
等からなる角筒状の金属容器1(以下、電池缶とも称
す)に、電池要素のジェリーロールが収納されており、
電池缶1の上端2には、金属板3に設けた凹部3Aに導
電接続用端子4(以下、正極導出ピンとも称す)を外部
絶縁板14、正極引き出し端子15を介して取り付けて
構成した電極ヘッダ5の上面と電池缶の上端2とが同一
平面となるように取り付けて封口したものであり、電極
ヘッダ5の一部には、電池の内部圧力の異常な上昇時に
圧力を開放するために他の部分よりも肉厚が薄い薄肉部
6、電解液を注液し、電解液の注液後に封口する小孔1
2が設けられており、小孔12から電解液を注入し、ス
テンレス鋼等の金属からなる部材を埋め込み、溶接して
封口している。
【0004】図4は、電極ヘッダの一例を説明する図で
あり、図4(A)は、分解斜視図であり、図4(B)
は、組み立てた電極ヘッダの断面を説明する図である。
アルミニウムまたはアルミニウム合金等の導電性の良好
な金属からなる正極導出ピン4のフランジ4A上にポリ
プロピレン、フッ素樹脂等からなる内部絶縁板13を設
け、次に表面に周囲の肉厚より薄くした防爆機能を有す
る薄肉部6、および電解液の注液用の小孔12を具備
し、上面に設けた凹部3Aに貫通孔を有するステンレス
鋼、ニッケルめっきを施した軟鋼板等からなる金属板3
を挿入し、次にポリプロピレン、フッ素樹脂等からなる
外部絶縁板14を挿入し、次にニッケル板、ニッケルめ
っきを施した鉄板、銅板、洋白板等からなる電極引出端
子板15を順次挿入して、正極導出ピンの先端4Bを上
下からかしめて正極引き出し端子15とともに導電接続
用端子を形成し、一体化された電極ヘッダ5を作製して
いる。また、正極導出ピン4の下部には、ポリイミド、
フッ素樹脂等の絶縁体17によって保護された正極タブ
16が導電接続されている。このような、電極ヘッダ
は、正極導出ピンをかしめて、電極ヘッダを一体化して
各構成部材の間を封止することによって電池の密閉化を
図っているが、正極導出ピン部での短絡や、密閉性が充
分ではない電池が生じることがあった。
【0005】こうした問題が、電極導出ピンをかしめて
封止する際に、電極導出ピンが不均等に変形することに
よって生じることを見いだして、本出願人は、電極導出
ピンとして焼き鈍し処理したアルミニウムまたはその合
金からを用いることを提案している。すなわち、図5
は、電極導出ピンをかしめて密閉した従来の電池の密閉
構造を説明する図である。正極導出ピン4をかしめる
と、正極導出ピン4は均等に変形せず、中央部が変形
し、内部絶縁板の柱状部上部13Aが正極導出ピンの柱
状部4Bと金属板3に押されて大きく変形し、正極導出
ピン4と金属板3の間に接触が生じ短絡を起こしたり、
あるいは正極導出ピン4の変形の大きな部分18の割れ
によって生じた金属片が金属板3と接触して短絡を生じ
たり、あるいは内部絶縁板や外部絶縁板との間に空隙が
生じ、空隙、あるいはひび割れ部分によって電池の密閉
性が損なわれることが生じる。
【0006】そこで、本出願人は、電極導出ピン4とし
て焼き鈍しを行ったアルミニウムまたはアルミニウム合
金を用いることによって、かしめの際の変形量をわずか
とすることができ、その結果、内部絶縁板13A、金属
板3、および外部絶縁板14の各部材の変形量も小さな
ものとし、電極導出ピン4と金属板3との間の絶縁を確
実なものにしている、さらに、電極導出ピンの変形量が
小さいことから電極導出ピンに割れやひびが生じること
はなく、その結果、電極導出ピンと内部絶縁板との間の
気密性が保持されるので、密閉特性が良好な電池を得る
ことができる。更に、正極導出ピン上部4Cは、かしめ
後もほぼ円形の形状を維持し、正極引出端子板15の中
央部に位置することとなり、導電体を接続する場合にも
位置あわせが容易となるものを提案している。密閉型電
池の使用分野が多様なものとなり、より気密性が高く、
絶縁不良の発生がなく、しかも組立容易で小型の電極導
出構造を有する密閉型電池が求められていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、電極導出ピ
ンをかしめて封止した電極封止構造を有する電池におい
て、絶縁性、気密性に優れ、信頼性の高い密閉型電池
を、容易に提供することを課題とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、電池缶と異種
の極性の電極導出ピンを絶縁性部材を介して取り付けた
電極ヘッダを有する密閉型電池において、該絶縁性部材
は電極ヘッダを構成する板状態にインサートモールドに
よって形成されており、該電極導出ピンは該絶縁性部材
に設けた貫通孔に気密性を保持して取り付けられたもの
である密閉型電池である。電極導出ピンが柱状部とつば
部から構成されており、電極導出ピンは電極引出用部材
を介してかしめることによって気密性を保持したもので
ある前記の密閉型電池である。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の密閉型電池は、電極導出
ピンをかしめて密閉した電池において、短絡や電池の漏
洩を漏洩が起こる原因を鋭意検討した結果、これらの問
題が、電極導出ピンの変形に起因することを見いだした
ものである。図1は、本発明の密閉型電池の電極ヘッダ
の電極導出ピンによる封口部を説明する図である。図1
(A)は、電極ヘッダの各構成部品を説明する斜視図で
あり、図1(B)は、かしめ前の各部材の状態を説明す
る断面図である。電池缶の開口部に取り付けられる電極
ヘッダは、貫通孔を有するステンレス鋼、ニッケルめっ
きを施した軟鋼板等からなる金属板3から構成されてい
る。貫通孔の周囲には、絶縁性部材13がインサートモ
ールドによって金属板3と一体に形成されている。絶縁
性部材13としては、ポリプロピレン、あるいはテトラ
フルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共
重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフ
ルオロプロピレン共重合体(FEP)等の熱可塑性フッ
素樹脂等を挙げることができる。また、電極ヘッダの外
面は、絶縁性部材が外に突出しないように、電極ヘッダ
を形成する金属板には絶縁性部材の厚さに相当する凹部
3Aを形成することが好ましい。
【0010】電極ヘッダの外面に位置する絶縁性部材1
3の上面には、ニッケル板、ニッケルめっきを施した軟
鋼板、銅板、洋白板等からなる電極引出端子板15を挿
入して、正極導出ピンを上下からかしめて正極引出端子
板15とともに導電接続用端子を形成し、一体化された
電極ヘッダ5を形成している。また、絶縁性部材13に
設けた貫通孔には、電極導出ピン4を挿入し、電極導出
ピンのつば部4A、柱状部4Bが絶縁性部材13と密着
している。
【0011】図2は、本発明の密閉型電池の電極導出ピ
ンをかしめた場合の各部材の状態を説明する図である。
電極導出ピン4のかしめによって、電極導出ピン4は上
部が変形すると共に、柱状部4Bも変形を起こしてバリ
が生じることもあるが、電極導出ピンの周囲は絶縁性部
材によって完全に被覆されているので、発生したバリに
よって電極ヘッダ5の電極導出ピン4と逆極性の金属板
3との間が短絡することはない。
【0012】しかしながら、電極導出ピンとしては、ア
ルミニウムまたはその合金からなる金属素材を電極導出
ピンの形状に加工後に焼き鈍しを行ったものを用いるこ
とが好ましい。焼き鈍しを行った電極導出ピンは変形量
はわずかであり、その結果、絶縁性部材13、金属板3
等の各構成部材の変形量も小さなものとなる。その結
果、電極導出ピン4と金属板3との間の絶縁がより確実
なものになる。
【0013】さらに、電極導出ピンの変形量が小さいこ
とから電極導出ピンに割れやひびが生じることはなく、
その結果、電極導出ピンと絶縁性部材との間の気密性が
保持されるので、封口特性が良好な電池を得ることがで
きる。更に、正極導出ピン上部4Cは、かしめ後もほぼ
円形の形状を維持し、正極引出端子板15の中央部に位
置することとなり、導電体を接続する場合にも位置あわ
せが容易となる。電極導出ピンは焼き鈍しによって、か
しめの際の変形が均一となるとともに、また表面硬度が
低下し、表面のひび割れ等も生じにくくなったことによ
って絶縁性部材との間の密閉性等が良好とものとなる。
【0014】また、本発明の電極ヘッダにおいては、イ
ンサートモールドによって絶縁性部材が電極ヘッダを構
成する蓋体部分の金属板に一体に形成されているので、
絶縁性部材を複数の部材によって構成した場合に比べ
て、厚みを薄くすることができるので、電極ヘッダを小
型化が可能となる。さらに、電極ヘッダの組立工程数を
減少することが可能となる。
【0015】また、本発明において好ましい電極導出ピ
ンは、アルミニウムまたはその合金の線材から冷間加工
によって製造したかしめピンを焼き鈍しすることによっ
て得ることができる。焼き鈍しは、かしめピンを、30
0ないし350℃、好ましくは330ないし350℃に
おいて加熱処理した後に、徐冷することによって製造す
ることができる。加熱処理は、300℃より低ければ十
分ではなく、また、350℃よりも高いと、アルミニウ
ムの酸化が大きくなったり、軟化変形が生じるので好ま
しくない。アルミニウムは、大気中では酸化皮膜で表面
が覆われているので、焼き鈍しの際の加熱処理は、不活
性気体中での加熱であっても大気中での加熱のいずれで
も良い。
【0016】一方、本発明の電極導出ピンは、焼き鈍し
によって一時的に硬度が低下するが、かしめ加工によっ
て加えられた衝撃によって加工硬化が起こるので、かし
め後の電極導出ピンは、焼き鈍し加工を行っていないも
のと同様の硬度を示すので、封口特性や電極導出ピンの
かしめ強度の低下が生じることはない。
【0017】
【発明の効果】本発明の密閉型電池は、電極ヘッダの金
属板と電極導出ピンとの間に設ける絶縁性部材をインサ
ートモールドによって金属部材と一体に作製したので、
正極導出ピンのかしめによる封口の際に、電極導出ピン
の変形による短絡等の問題が生じることは無く、しかも
確実な封口を容易に実現することができる。また、従来
方法では電極ヘッダーを組み立てるために数種類の部品
を使用し組立方法が複雑であったために、歩留の低下、
製作工数の増加を引き起こしていたが、本発明では、部
品点数が少ないために、上記の問題を解消し、しかも安
価なヘッダーを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の密閉型電池の電極ヘッダの電
極導出ピンによる封口部を説明する図である。
【図2】図2は、本発明の密閉型電池の電極導出ピンを
かしめた場合の各部材の状態を説明する図である。
【図3】図3は、角型電池の一例を説明する図である。
【図4】図4は、電極ヘッダの一例を説明する図であ
る。
【図5】図5は、電極導出ピンをかしめて密閉した従来
の電池の密閉構造を説明する図である。
【符号の説明】
1…金属容器、電池缶、2…電池缶の上端、3…金属
板、3A…凹部、4…導電接続用端子または正極導出ピ
ン、4A…正極導出ピンのつば部、4B…正極導出ピン
の柱状部、4C…正極導出ピンの先端部、5…電極ヘッ
ダ、6…薄肉部、7…底部絶縁体、8…ジェリーロー
ル、9…上部絶縁板、10…保護膜、11…負極タブ、
12…小孔、13…絶縁性部材、13A…内部絶縁板、
13B…内部絶縁板の柱状部、13C…内部絶縁板の柱
状部上部、14…外部絶縁板、15…電極引出端子板、
16…正極タブ、17…絶縁体、18…変形の大きな部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電池缶と異種の極性の電極導出ピンを絶
    縁性部材を介して取り付けた電極ヘッダを有する密閉型
    電池において、該絶縁性部材は電極ヘッダを構成する板
    状態にインサートモールドによって形成されており、該
    電極導出ピンは該絶縁性部材に設けた貫通孔に気密性を
    保持して取り付けられたものであることを特徴とする密
    閉型電池。
  2. 【請求項2】 電極導出ピンが柱状部とつば部から構成
    されており、電極導出ピンは電極引出用部材を介してか
    しめることによって気密性を保持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。
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