JP2007066600A

JP2007066600A - 密閉型電池

Info

Publication number: JP2007066600A
Application number: JP2005248984A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Saito; 守齊藤
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2005-08-30
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2007-03-15

Abstract

【課題】電解液の注液孔に封止栓を装着して封孔する密閉型電池において、封孔時に加えられる熱によって、電解液が漏出して溶接不良が生じることがない密閉型電池を提供する。
【解決手段】アルミニウム合金からなる電池缶５あるいは前記電池缶開口部を封口する蓋体２に設けられた段部７１を備えた電解液の注液孔７に、円柱状の突起部１２が植立されたフランジ部１１を備えた封止栓１を装着し、溶接封止する密閉型電池において、円柱状の突起部１２またはフランジ部１１の少なくとも一方の外周面に凸部４１を有する封止栓を用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、密閉型電池に関し、とくに電解液を注入した後に電解液注液孔を封口する封止栓に特徴を有するリチウムイオン電池等の密閉型電池に関するものである。

携帯用の電子機器は、小型軽量化と共に機能の高度化が進んでいる。その結果、これらの電子機器に使用する電源用の電池には、小型、軽量で容積あたり容量の大きな電池が求められている。リチウムイオンをドープ、及び脱ドープする正極活物質と負極活物質を用いたリチウムイオン電池は、従来から用いられているニッケルカドミウム電池や鉛電池に比べて、容積あるいは質量当りのエネルギー密度が大きな二次電池として小型の電子機器用の電源として利用されている。

リチウムイオン電池は、正極電極と負極電極をセパレータを介して巻回して製造した電池要素、あるいは正極電極と負極電極を積層した電池要素を金属製の電池外装容器に収納し、電池外装容器とは極性の異なる電極を絶縁性部材で絶縁した電極を備えた蓋体を取り付けて電池外装容器と蓋体との嵌合部を封口した後、電解液注液孔から所定の量の電解液を注液し、電解液注液孔に封止栓を装着してレーザー溶接等によって溶接し注液孔を封止している。

図３は、従来の密閉型電池の注液孔封止工程の説明図であり、図３（ａ）は封止栓の平面図、図３（ｂ）は封止栓を注液孔に挿入する前の状態の説明図、図３（ｃ）は封止栓を注液孔に挿入し溶接した状態の説明図である。

電解液を注液した密閉型電池の蓋体２の、段部７１を備えた電解液の注液孔７に封止栓１を挿入し、封止栓１と蓋体２の嵌合部にレーザー光を照射すると、レーザー光照射部の金属が溶解し、注液孔７を設けた蓋体２あるいは電池缶のレーザー光照射部の発熱により電池内部の温度が上昇し、内部の圧力上昇により電解液の注液孔７と封止栓１の境界部からの漏出が発生し、レーザー溶接部３への電解液の付着により封止不良が発生することがあった。

特許文献１では、電解液注液孔の内側にゴム等の弾性体を装着し、外側には金属製の封止栓を装着して外側の金属製の封止栓を電解液注液孔の壁面と溶接した密閉型電池が提案されている。しかしながら、ゴム等の弾性体からなる封止栓は、溶接時に加えられる熱によって軟化し内圧が高まった電池内部から電解液が漏出し、金属製の封止栓の溶接が不充分なものとなって封止不良が生じる可能性があった。

特開２０００−２６８８１１号公報

本発明の課題は、電解液の注液孔に封止栓を装着して封孔する密閉型電池において、封孔時に加えられる熱によって、電解液が漏出して溶接不良が生じることがない密閉型電池を提供することにある。

前記課題を解決するため、本発明の密閉型電池はアルミニウム合金からなる電池缶あるいは前記電池缶開口部を封口する蓋体に設けられた段部を備えた電解液注液孔に、円柱状の突起部が植立されたフランジ部を備えた封止栓を装着し、溶接封止する密閉型電池において、前記封止栓の円柱状の突起部またはフランジ部の少なくとも一方の外周面に外周面を周回する凸部を有することを特徴とする。

本発明の密閉型電池によれば電解液注液孔に封止栓を装着する際に圧入により封止栓に設けた凸部が潰れて注液孔に食い込み気密性を保つことにより、レーザ溶接時に電池缶内部からの電解液の漏出を防止することができ、電解液付着によるレーザー溶接不良のない安定したレーザー溶接を行うことが可能となり、熱による影響も少ない封止不良の少ない密閉型電池を提供できる。

次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の密閉型電池の説明図であり、図１（ａ）は密閉型電池を説明する斜視図であり、図１（ｂ）は密閉型電池の平面図であり、図１（ｃ）は注液孔の封止工程を説明する断面図であり、図１（ｄ）は図１（ｂ）の電解液注液孔部分をＡ−Ａ線で切断した断面図である。

本発明の密閉型電池は、電池缶５内に電池要素を収納した後に、電池缶５の開口部を蓋体２で封口したものであり、蓋体２は中央部に電極端子６を有するとともに電解液注液孔７を有している。

電解液の注液孔７は、蓋体２を構成する板状の部材に段部７１を有し階段状になっている。段部７１を有する注液孔７はプレス加工等により形成される。封止栓１は、注液孔段部７１に収まるフランジ部１１と電解液の注液孔７に収まる先端が細くなった略円柱状の突起部１２から形成され、突起部１２の外周面に凸部４１を有している。

電解液の注液孔７より、電解液を注入した後、注液孔７に、突起部１２の外周面に凸部４１を有する封止栓１を圧入する。封止栓１を圧入の際には、注液孔７の内径より封止栓１の突起部の凸部４１の外径が大きく形成されているため凸部は潰れ、注液孔７に食い込み密封状態を形成する。その後レーザー溶接を行う。

注液孔７と封止栓１により密封状態を形成しているので、電解液が漏出してくることがなく、安定したレーザー溶接を行うことができる。注液孔７と封止栓１でレーザー溶接前に密封状態を形成するためには、突起部に凸部を有する封止栓１を用いる他に、フランジ部の外周に凸部を有する封止栓１を用いることもできる。

図２は、本発明の密閉型電池の他の注液孔の封止工程の説明図であり、図２（ａ）は封止栓の平面図、図２（ｂ）は注液孔の封止工程を説明する断面図であり、図２（ｃ）は注液孔の封止後の断面図である。電解液の注液孔７は蓋体２を構成する板状の部材に段部７１を有し階段状になっている。封止栓１は注液孔段部７１に収まるフランジ部１１と電解液の注液孔７に収まる先端が細くなった略円柱状の突起部１２から形成され、フランジ部１１の外周面に凸部４２を有している。

電解液の注液孔７より、電解液を注入した後、注液孔７に、フランジ部の外周面に凸部を有する封止栓１を圧入する。封止栓１を圧入の際には、注液孔７の段部の内径より封止栓１のフランジ部の凸部の外径が若干大きく形成されているため凸部は潰れ、注液孔７の段部に食い込み密封状態を形成する。

幅３０ｍｍ、高さ４８ｍｍ、厚さ４ｍｍのアルミニウム合金（Ａ３００３）製の電池缶に電池要素を収納した後、図１に示すように、段部７１の直径２．０ｍｍ深さ０．５ｍｍで中心に直径１．３ｍｍの貫通孔を有した注液孔７を設けた厚さ１ｍｍのアルミニウム合金（Ａ３００３）製の蓋体２を電池缶に嵌合し溶接して封口する。電解液として六フッ化燐酸リチウムを電解質としてジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とエチレンカーボネート（ＥＣ）の混合溶媒に溶解したものを注液孔７から注液した後、フランジ部１１の直径２．０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、フランジ部１１の中心から高さ０．７ｍｍ、直径１．２ｍｍの略円柱状の突出部を有し、突起部１２のフランジ部１１の上面から０．８ｍｍの外周上に直径１．３４ｍｍの断面ほぼ半円状となる凸部を設けた封止栓１を、注液孔７に圧入し、抵抗溶接を行った。封止栓１を注液孔７に圧入することにより凸部４１が潰れ密封状態を形成し、更に抵抗溶接により注液孔７と封止栓１の接触部が溶接される。その後、レーザー溶接を行った。作製した５００個のリチウムイオン電池について、レーザー溶接後の封止不良を検査したところ、不良の発生はなかった。

封止栓の構造を変更した以外は実施例１と同様にリチウムイオン電池を作製した。図２に示すように、段部７１の直径２．０ｍｍ深さ０．５ｍｍで中心に直径１．３ｍｍの貫通孔を有した注液孔７にフランジ部１１の直径２．００ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、フランジ部１１の中心から高さ０．７ｍｍ、直径１．２ｍｍの略円柱状の突起部１２を有し、フランジ部１１の上面から０．１ｍｍの外周上に直径２．２０ｍｍの断面ほぼ半円状となる凸部４２を設けた封止栓１を、注液孔７に圧入し、抵抗溶接を行い、その後、レーザー溶接を行った。作製した５００個のリチウムイオン電池について、レーザー溶接後の封止不良を検査したところ、不良の発生はなかった。

（比較例）
封止栓の構造を変更した以外は実施例１と同様にリチウムイオン電池を作製した。図３に示すように、蓋体２に段部７１の直径２．０ｍｍ深さ０．５ｍｍで中心に直径１．２ｍｍの貫通孔を有した注液孔７に、フランジ部１１の直径２．０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの封止栓１を注液孔７に圧入し、レーザー溶接を行った。作製した５００個のリチウムイオン電池について、レーザー溶接後の封止不良を検査したところ、３個ピンホールによる溶接不良が発生した。

本発明の密閉型電池の説明図、図１（ａ）は密閉型電池を説明する斜視図、図１（ｂ）は密閉型電池の平面図、図１（ｃ）は注液孔の封止工程を説明する断面図、図１（ｄ）は図１（ｂ）の電解液注液孔部分をＡ−Ａ線で切断した断面図。本発明の密閉型電池の他の注液孔の封止工程の説明図、図２（ａ）は封止栓の平面図、図２（ｂ）は注液孔の封止工程を説明する断面図、図２（ｃ）は注液孔の封止後の断面図。従来の密閉型電池の注液孔封止工程の説明図、図３（ａ）は封止栓の平面図、図３（ｂ）は封止栓を注液孔に挿入する前の状態の説明図、図３（ｃ）は封止栓を注液孔に挿入し溶接した状態の説明図。

符号の説明

１封止栓
１１フランジ部
１２突起部
２蓋体
３レーザ溶接部
４１（突起部）凸部
４２（フランジ部）凸部
５電池缶
６電極端子
７注液孔
７１（注液孔）段部

Claims

アルミニウム合金からなる電池缶あるいは前記電池缶開口部を封口する蓋体に設けられた段部を備えた電解液注液孔に、円柱状の突起部が植立されたフランジ部を備えた封止栓を装着し、溶接封止した密閉型電池において、前記封止栓の円柱状の突起部またはフランジ部の少なくとも一方の外周面に外周面を周回する凸部を有することを特徴とする密閉型電池。