JP2008147069A

JP2008147069A - 密閉型電池

Info

Publication number: JP2008147069A
Application number: JP2006334342A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Saito; 守齊藤
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2006-12-12
Publication date: 2008-06-26

Abstract

【課題】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、フランジ部１１の外周面に鍔部４１を有する封止栓を用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、角形の密閉型電池に関し、特に電解液を注入した後に電解液の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、電解液の注液孔から所定の量の電解液を注液し、注液孔に封止栓を装着してレーザ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を説明する図であり、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の嵌合部にレーザ光を照射すると、レーザ光の照射によリ、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光照射部の発熱により電池内部の温度が上昇し、内部圧力の上昇により電解液が注液孔７と封止栓１の境界部から漏出し、レーザ溶接部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、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、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注液孔に、円柱状の突起部が下部に植立され、上端の外周面に鍔部を有するフランジ部が形成された封止栓を装着し、溶接封止したことを特徴とする。

本発明の密閉型電池によれば、封止部から注液口までの沿面距離が長くなり電池内部への熱影響も少なくなることから、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溶接不良のない安定したレーザ溶接を行うことが可能となり、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を説明する図であり、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を有するとともに注液孔７を有している。

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は上部に注液孔の段部７１に収まるフランジ部１１と下部に注液孔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の上部の外周面に鍔部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、フランジ部１１の上部の外周面に鍔部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、段部７１の径より封止栓１の鍔部４１の外径が大きく形成されているため鍔部４１は蓋体２の上に配置される。その後レーザ溶接を行う。

鍔部４１の端面と蓋体２とをレーザ溶接することにより、レーザ溶接部３と注液孔７までの沿面距離が長く、電解液への熱影響も少なくなり、電解液が漏出してくることがなく、安定したレーザ溶接を行うことができる。

図２は、本発明の密閉型電池の他の注液孔の封止工程を説明する図であり、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の下部に段部７１を有し上部に浅い切り込み部７２を有し階段状になっている。封止栓１は上部に注液孔の段部７１に収まるフランジ部１１とフランジ部１１の上部周縁部に鍔部４１を有し、下部に注液孔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１１の外周面に鍔部４１を有する封止栓１を圧入する。鍔部４１の外形に対応する切り込み部７２に収まることにより封止栓１と蓋体２は同一平面を形成する。

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からの鍔部の幅０．３ｍｍ、厚さ０．２ｍｍ、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た封止栓１を、注液孔７に圧入し、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、封止栓１の鍔部４１の端面にレーザ溶接を行った。作製した５００個のリチウムイオン電池について、レーザ溶接後の封止状態を確認したところ、不良の発生はなかった。

蓋体２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、蓋体２の段部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、更に直径２．６ｍｍ、深さ０．２ｍｍの切り込み部７２を有した蓋体２にフランジ部１１に鍔部を含めた直径２．６ｍｍ、鍔部厚さ０．２ｍｍ、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、レーザ溶接後の封止状態を確認したところ、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、レーザ溶接後の封止状態を確認したところ、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を説明する図、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を説明する図、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を説明する図、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
２蓋体
３レーザ溶接部
５電池缶
６電極端子
７注液孔
１１フランジ部
１２突起部
４１（フランジ部）鍔部
７１（注液孔の）段部
７２（注液孔の）切り込み部

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の注液孔に、円柱状の突起部が下部に植立され、上端の外周面に鍔部を有するフランジ部が形成された封止栓を装着し、溶接封止したことを特徴とする密閉型電池。