JP2003151507A - 電 池 - Google Patents
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Abstract
にすると同時に、電解液溜まりを設けて極板群の膨張に
備えることができる電池を提供する。 【解決手段】 横断面形状が長円形に形成された極板群
14を収容する電池缶1は、極板群14の円弧部分に対
応する円弧部34a,34bと、円弧部分との間に空間
35a,35bを設けた横断面形状に形成される。円弧
部34a,34bは機器の角部に形成されたアールに対
応した電池装填ができる。空間35a,35bは電解液
溜まりとして極板群14の膨張時に不足する電解液を補
うことができる。
Description
に形成され、その呼称が角形、扁平形、平形等に称され
る電池に関するものである。
れた機器の限られた空間にスペース効率よく電池を収容
するために、角形電池が広く採用されている。中でも携
帯電話機や携帯情報端末にその端的な例が見られるよう
に、小型軽量化に加えて高機能化に伴う消費電力の増大
に対応できる電池として角形のリチウムイオン二次電池
の採用が増加している。
(a)(b)に示すように、2種類の形態が知られてい
る。図9(a)に示すリチウムイオン二次電池Eは、S
−S線矢視横断面が長円形に形成されている。電池缶6
0内には、正極板と負極板とをセパレータを介して扁平
に巻回した極板群14と電解液が収容され、図10
(a)に示すように、極板群14はその横断面形状が長
円形に形成されている。この極板群14を収容する電池
缶60は、その横断面形状が極板群14の外周を囲む長
円形に形成されている。このリチウムイオン二次電池E
は、両端側に円弧が形成されているため、図11に示す
ように、機器の外装ケース38が角部分でアールを描い
ている形状に対応させることができ、スペース効率のよ
い電池収納ができる特徴を有している。
次電池Fは、T−T線矢視横断面が長方形に、厳密には
角部に最小円弧を設けた角丸長方形に形成されている。
電池缶61内には、上記リチウムイオン二次電池Eと同
一の極板群14と電解液が収容されている。図10
(b)に示すように、角丸長方形の中に横断面形状が長
円形の極板群14を収容することにより電池缶61内の
四隅に空間63が形成され、この空間63を電解液溜ま
りとして利用できる利点がある。二次電池においては充
放電の繰り返しにより極板群31の膨張が進行するが、
極板群31の膨張時に電解液溜まりから電解液が極板群
31に吸い込まれることにより、膨張時に不足する電解
液を補うことができる。
は、上記のように横断面形状が長円形のものと、角丸長
方形のものとがある。長円形断面のものは前述のように
装填する機器の角部のアールに対応できるためスペース
効率のよい電池収納ができる利点がある反面、極板群1
4と電池缶60との間に電解液溜まりとなる空間が得ら
れないので、充放電に伴って極板群14に膨張が生じた
ときに不足する電解液を補うことができず、二次電池の
サイクル寿命が低下する問題点があった。
板群14と電池缶61との間に形成される空間63を電
解液溜まりとして利用できる利点がある反面、多くの機
器に採用されている角部分にアールが形成された機器の
外装ケースに対応できず、スペース効率の悪い電池収納
となる問題点があった。
にスペース効率よく装填できる形状と、電解液を貯留す
る電解液溜まりの形成とを両立させた電池を提供するこ
とにある。
に本発明は、正極板と負極板とをセパレータを介して扁
平に巻回し、その横断面形状が長円形になるように形成
された極板群が、有底筒状に形成された電池缶内に収容
され、電池缶の開口端が封口板によって封口されてなる
電池であって、前記電池缶はその横断面形状が、前記極
板群の長円形横断面をその外周に沿って囲む長方形又は
台形の任意の角部が前記長円形横断面の円弧部分に対応
する曲線に形成され、他の角部が加工上許容される最小
円弧に形成されてなることを特徴とするものである。
極板群に対して、極板群の円弧部分に向く長方形又は台
形の任意角部を円弧部分に対応する曲線に形成すること
により、曲線部を機器の外装ケースの角に形成されたア
ール部分に位置させることができ、アール部分に曲線部
を位置させてスペース効率のよい電池収納が可能とな
る。また、極板群の円弧部分に向く長方形又は台形の他
の角部を最小円弧に形成すると極板群との間に空間がで
き、この空間を電解液溜まりとして、極板群が膨張した
ときに不足する電解液を電解液溜まりから補うことがで
き、二次電池のサイクル寿命の低下を抑制することがで
きる。
断面をその外周に沿って囲む長方形の一方の長辺両側角
部を前記長円形横断面の円弧部分に対応する曲線に、他
方の長辺両側角部を最小円弧に形成すると、一方の長辺
の両側に曲線部が、他方の長辺の両側に最小円弧が形成
されるので、曲線部を機器の外装ケースのアールに対応
させて装填することができ、最小円弧部分は極板群との
間に空間が形成され、その空間を電解液溜まりにして極
板群が膨張して電解液が不足したときに電解液溜まりか
ら補うことができる。
円形横断面をその外周に沿って囲む台形の上底の両側に
接する角部を前記長円形横断面の円弧部分に対応する曲
線に、下底の両側に接する角部を最小円弧に形成する
と、台形の上底両側に曲線部が、下底両側に最小円弧が
形成されるので、曲線部を機器の外装ケースのアールに
対応させて装填することができ、最小円弧部分は極板群
との間に空間が形成され、その空間を電解液溜まりにし
て極板群が膨張して電解液が不足したときに電解液溜ま
りから補うことができる。横断面形状が台形状に形成さ
れることにより、電解液溜まりの容積を充分に確保する
ことができる。
円形横断面をその外周に沿って囲む長方形の一方の短辺
両角部を前記長円形横断面の円弧部分に対応する曲線
に、他方の短辺両側角部を最小円弧に形成すると、一方
の短辺が曲線に形成され、他方の短辺の両側に最小円弧
が形成されるので、曲線部を機器の外装ケースのアール
に対応させて装填することができ、最小円弧部分は極板
群との間に空間が形成され、その空間を電解液溜まりに
して極板群が膨張して電解液が不足したときに電解液溜
まりから補うことができる。
の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。
尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であ
って、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
イオン二次電池について示すもので、図1、図5、図6
に示すように、扁平な角形電池として形成されたもので
ある。
オン二次電池Aの外観を示すもので、有底筒状に形成さ
れた電池缶1内に発電要素が収容され、電池缶1の開口
部は後述する封口板3によって封口され、封口板3上に
設けられた正極端子(+)及び負極端子(−)を構成す
る部位が封口板3上を閉じる絶縁板11に形成された開
口部から外部に露出するように構成されている。
極板と負極板とをセパレータを介して扁平に巻回し、図
2に断面形状として示すように、長円形の横断面形状に
構成されている。この極板群14を収容する電池缶1
は、図2に示すように、その横断面形状が、一方の長辺
31aと両短辺32a、32bとが交差する角部36
a,36bが加工上必要な最小半径の円弧に、他方の長
辺31bと両短辺32a、32bとが交差する角部34
a,34bが極板群14の円弧部位に対応する半径の円
弧(曲線)になるカマボコ状に形成されている。ここで
は、角部34a,34bの円弧半径は、電池缶1の短幅
Dの1/2に形成されているが、円弧半径は任意に設定
することができ、例えば円弧半径=Dに設定することも
可能である。
ルミニウムの板材を絞り加工あるいは絞り加工の後しご
き加工する方法により所定深さの有底筒状体に形成する
ことができる。前記角部34a,34bの円弧が加工上
必要な最小半径としているのは、この加工方法に基づく
ものである。これは本実施形態の横断面形状に特定され
るものではなく、従来技術に係る横断面形状にも共通で
ある。
構造を示すもので、電池缶1内に収容された極板群14
は枠体2によって収容位置から移動しないように位置固
定されている。電池缶1の開口端には缶内側に向けて凹
部を形成した封口板3が嵌め合わされ、その周囲が電池
缶1にレーザー溶接されることにより電池缶1の開口端
が封口されている。封口板3の両側に形成された開口部
の一方の開口部には上ガスケット7と下ガスケット5と
により封口板3と絶縁すると共に封口性を保ち、ワッシ
ャ4及び後述するPTC素子9の下極板9aを取り付け
てリベット6が固定されている。他方の開口部は封口板
3が電池缶1上に取り付けられた後に、電池缶1内に電
解液を注液するためのもので、注液後は図示するように
封栓10が挿入され、封栓10を封口板3に溶接するこ
とにより閉じられる。
出された正極リード12は、前記リベット6の延出部6
aに溶接接続され、負極板から引き出された負極リード
13は封口板3の底面に溶接接続される。封口板3の凹
部内には、上ガスケット7によって封口板3と絶縁され
たPTC素子9と、樹脂モールドされた温度ヒューズ8
とが配設されている。温度ヒューズ8は所定の動作温度
になったとき溶断する低融点合金を樹脂モールドして低
融点合金の保護と伝熱性の安定化を図ったもので、低融
点合金の一端は樹脂モールドの上面に配置された端子板
8aに接続され、低融点合金の他端は樹脂モールド外に
リード板8bとして引き出されている。このリード板8
bは前記PTC素子9の上電極9bに半田付けにより接
合されている。封口板3の凹部内には、そこに配設され
た構成要素を包み込んでエポキシ樹脂等の樹脂材料16
が充填される。この樹脂充填により封口板3の凹部内に
配置された各構成要素が絶縁体で被覆固定され、電池に
振動や衝撃が加わったときにも各構成要素が保護され、
耐湿性の向上や伝熱性の安定化が図られる。
動作温度が100〜130℃に設定され、PTC素子9
の動作温度、即ちトリップ状態となる温度が80〜10
0℃に設定される。PTC素子9のトリップ状態になる
温度を80℃、温度ヒューズ8の動作温度を100℃に
設定した場合、このリチウムイオン二次電池が装填され
た機器の故障や、金属物が正極端子(+)と負極端子
(−)との間に接触したような外部短絡が生じたとき、
過大な短絡電流によりPTC素子9は温度上昇し、その
温度がトリップ状態となる温度80℃に達すると、抵抗
値が急増するので短絡電流は一気に制限され、短絡によ
って電池が危険な状態に至る前に阻止することができ
る。短絡状態が解除されると、過大な短絡電流がなくな
るので、PTC素子9の温度は低下してトリップ状態か
ら外れ、抵抗値も下がるので再び正常な電池使用が可能
となる。
された機器の故障などの原因によって高電圧が印加され
たり、逆充電がなされたような場合に、PTC素子9が
絶縁破壊され、それによる電流規制の作用が働かなかっ
たときには、電池温度の急激な上昇により100℃の温
度状態に達すると、温度ヒューズ8が溶断して、PTC
素子9が動作し得ない状態での危険状態への移行が阻止
される。このような二重の安全機能によってエネルギー
密度の高いリチウムイオン二次電池を安全に使用するこ
とができる。
は、図4に携帯機器に装填した状態を断面で示すよう
に、機器ケース41の外形角部が円弧に形成されている
ことによる内部空間の形状に対応して無駄な空間を生じ
させない装填が可能となる。図4は携帯電話機の電源と
して適用した例を示すものであるが、このように小型の
携帯機器では角に丸みをもたせた外観形状は常識的に採
用されている形態であって、これに適応する電池形状と
なる。
ン二次電池Aの横断面において、電池缶1の最小円弧に
形成された角部33a、33bと極板群14との間に形
成された空間35a、35bは、電池缶1内への注液時
に極板群14に充填された後の余剰の電解液を溜める液
溜として活用される。二次電池、特に極板群14を構成
する正極にコバルト酸リチウム、負極に炭素質材料を用
いたリチウムイオン二次電池においては、充放電の繰り
返しにより極板群14が膨張することが知られている。
この膨張に伴って極板群14に充填されている電解液に
不足が生じる。前記空間35a,35bに余剰の電解液
が溜められていると、極板群14が膨張したときに不足
する電解液を補うことができる。このような余剰の電解
液がない場合、極板群14の膨張時に電解液を補うこと
ができず、二次電池として急激なサイクル特性の劣化を
来すことになる。
二次電池Aは、一方面側に形成された円弧形成により機
器の形状に対応して無駄な空間が生じない装填ができる
と同時に、他方面側に極板群14との間に電解液の液溜
が形成されることによりサイクル寿命を向上させること
ができる。また、電池の短幅方向で両側の形状が異なる
非対称な形状であり、更に加えて正極端子(+)及び負
極端子(−)が非対称位置に設けられていることによ
り、逆装填が防止できる。
オン二次電池Bの外観を示すものである。そのP−P線
矢視横断面形状は、図7に示すように、極板群14を収
容する電池缶1aは、長辺41a,41bをつなぐ一方
の短辺が極板群14の円弧部位に対応する円弧44bに
形成され、他方の短辺が直線辺44aを最小半径の円弧
の角部43a,43bで長辺41a及び長辺41bにつ
なぐように形成されている。
短辺が円弧44bに形成されているので、機器の外装ケ
ースの底面あるいは側面に円弧側が位置するように機器
に装填すると、機器の底面又は側面にアールを形成した
形状に適合させることができる。また、他方の短辺は直
線部44aに形成され、長辺41a,41bと交差する
角部43a,43bは最小円弧に形成されているので、
図7に示すように、極板群14との間に電解液を溜める
空間45a,45bが形成され、第1の実施形態の構成
と同様に、充放電に伴う極板群14の膨張によって生じ
る電解液の不足を補う電解液を貯留させることができ
る。
Bの内部構造は、第1の実施形態に係るリチウムイオン
二次電池Aと同様に構成されているので、その説明は省
略する。
オン二次電池Cの外観を示すものである。そのQ−Q線
矢視横断面形状は、図8に示すように、長円形断面の極
板群14を収容する電池缶1bは台形状に形成されてい
る。台形の下底51aと両斜辺52a,52bとが交差
する部分は最小円弧に形成された角部53a,53b
に、上底51bと両斜辺52a,52bとの間は極板群
14の円弧部位に対応する円弧54a,54bに形成さ
れている。
に形成されているので、機器ケースの角部分のアール形
状に最も適合しやすく、無駄な空間を形成することなく
機器に装填することができる。また、台形状に形成する
ことによって極板群14との間に余剰の電解液を溜める
液溜55a,55bの容積が大きくなり、充放電に伴う
極板群14の膨張に際して不足する電解液を液溜55
a,55bから補充することができ、サイクル寿命の向
上に効果的である。
池として構成した例を示したが、一次電池に適用しても
外形形状の特徴を生かすことができる。
面形状が長円形に形成された極板群を収容する電池缶
は、極板群の円弧部分に対応する曲線部が形成されてい
るので、この電池を装填する機器の外装ケースの角部の
アールに前記曲線部を位置させて電池を装填することが
でき、無駄な空間を形成することなくスペース効率のよ
い電池装填ができる。また、極板群の円弧部分との間に
電解液溜まりが形成されるので、極板群が膨張した際に
不足する電解液を電解液溜まりから補うことができ、二
次電池のサイクル寿命を向上させることができる。
の構成を示す外観斜視図。
図。
の構成を示す外観斜視図。
の構成を示す外観斜視図。
(b)の構成を示す外観斜視図。
(b)は図9におけるS−S線矢視断面図。
部分断面図。
線) 35a,35b,45a,45b 空間 36a,36b,43a,43b,53a,53b 角
部(最小円弧) 51a 下底 51b 上底 52a,52b 斜辺
Claims (4)
- 【請求項1】 正極板と負極板とをセパレータを介して
扁平に巻回し、その横断面形状が長円形になるように形
成された極板群が、有底筒状に形成された電池缶内に収
容され、電池缶の開口端が封口板によって封口されてな
る電池であって、前記電池缶はその横断面形状が、前記
極板群の長円形横断面をその外周に沿って囲む長方形又
は台形の任意の角部が前記長円形横断面の円弧部分に対
応する曲線に形成され、他の角部が加工上許容される最
小円弧に形成されてなることを特徴とする電池。 - 【請求項2】 電池缶の横断面形状は、極板群の長円形
横断面をその外周に沿って囲む長方形の一方の長辺両側
角部が前記長円形横断面の円弧部分に対応する曲線に、
他方の長辺両側角部が最小円弧に形成されてなる請求項
1に記載の電池。 - 【請求項3】 電池缶の横断面形状は、極板群の長円形
横断面をその外周に沿って囲む台形の上底の両側に接す
る角部が前記長円形横断面の円弧部分に対応する曲線
に、下底の両側に接する角部が最小円弧に形成されてな
る請求項1に記載の電池。 - 【請求項4】 電池缶の横断面形状は、極板群の長円形
横断面をその外周に沿って囲む長方形の一方の短辺両角
部が前記長円形横断面の円弧部分に対応する曲線に、他
方の短辺両側角部が最小円弧に形成されてなる請求項1
に記載の電池。
Priority Applications (1)
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JP2001344263A JP3811388B2 (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | 電池 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2003151507A true JP2003151507A (ja) | 2003-05-23 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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