JP2014022095A - 密閉型電池および密閉型電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】注液孔を封止する封止部材の高さ方向の位置決め精度を向上させることができる密閉型電池および密閉型電池の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の一態様は、電池１において、封止部材２０は、金属製封止板３６の注液孔２６側の面４０から突出して形成されシール部３２の周囲に隣接して配置されるストッパ３８を備え、ストッパ３８の突出方向側の面４６を蓋板１８に当接させている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、リチウムイオン電池等の密閉型電池および当該密閉型電池の製造方法に関するものである。

近年、ハイブリッド自動車、電気自動車などの車両や、ノート型パソコン、ビデオカムコーダなどのポータブル電子機器の駆動用電源に、充放電可能な電池が利用されている。このような電池の製造において、電池内に電解液を注入するために蓋板に形成された注液孔を封止する際に、電池内を減圧状態に保つために、減圧下で金属製の封止栓を蓋板に溶接して注液孔を封止する方法がある。そして、このように金属製の封止栓を蓋板に溶接するに際しては、溶接装置を減圧装置内に収納するか、あるいは、減圧装置外部からレーザや電子ビームをビーム透過部材に透過させて溶接することが考えられる。しかしながら、装置が大型化したり、ビーム透過部材の汚れやひずみで溶接が不安定になる恐れがある。

そこで、減圧下で金属部と弾性体部からなる封止栓の弾性体部を注液孔に挿入し、その後、金属部を前記の注液孔を備える蓋板に大気中で溶接する方法が考えられる。この方法の一例として、特許文献１には、注液孔に樹脂製の突起部を挿入し、アルミニウム合金製の平板状押さえ部の外周縁と封口板とを溶接することにより、注液孔を封止する密閉型電池が開示されている。そして、特許文献１の密閉型電池では、樹脂製の突起部が根元部と先端部とからなり、根元部は封口板の凹部と当接し、先端部は注液孔に挿入されている。

特開２００９−０８５６５９号公報

しかしながら、特許文献１の密閉型電池では、封止栓の高さ方向（中心軸方向）の位置決め機能がなく、突状部の圧縮率がばらついて、封止栓の高さ方向の位置決めが困難である。そして、突状部の圧縮率が低いと、突状部のシール性が低下して電池内を密閉できなくなる。また、突状部の圧縮率が高いと、突状部や封口板の変形が発生し、同様にシール性が低下して電池内を密閉できなくなる。また、封止栓の平板押さえ部と封口板とを溶接する際に溶接ビームが平板押さえ部を貫通したとき、溶接ビームの反射光が突状部に照射されて突状部のシール性が低下する恐れがある。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、注液孔を封止する封止部材の高さ方向の位置決め精度を向上させることができる密閉型電池および密閉型電池の製造方法を提供すること、を課題とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、ケース本体部材の開口を閉塞し、前記ケース本体部材の内部に電解液を注液するための注液孔を備える蓋板と、平板状の金属製封止板と、前記金属製封止板の前記注液孔側の面に配置され前記注液孔に挿入される樹脂製封止栓と、を備える封止部材と、を有し、前記蓋板と前記金属製封止板とを突合せ溶接により接合させている密閉型電池において、前記封止部材は、前記金属製封止板の前記注液孔側の面から突出して形成され前記樹脂製封止栓の周囲に隣接して配置される環状凸部を備え、前記環状凸部の突出方向側の面を前記蓋板に当接させていること、を特徴とする。

この態様によれば、環状凸部の突出方向側の面を蓋板に当接させていると共に、環状凸部により樹脂製封止栓の変形を抑制して樹脂製封止栓の圧縮率を安定させているので、封止部材の高さ方向の位置決め精度を向上させることができる。

また、上記態様においては、前記蓋板は、底面に前記注液孔の入口を備える凹部を備え、前記環状凸部の突出方向側の面を前記底面に当接させて前記封止部材を前記凹部の内部に挿入しており、前記蓋板と前記金属製封止板とを面一に配置していること、が好ましい。

この態様によれば、蓋板と金属製封止板とを溶接し易くなる。そのため、蓋板と金属製封止板との溶接部における溶接品質を向上させることができる。したがって、密閉型電池内の密閉性を向上させて、密閉型電池の品質の向上を図ることができる。

また、上記態様においては、前記蓋板と前記金属製封止板との溶接部は、前記金属製封止板を当該金属製封止板の板厚方向について貫通していること、が好ましい。

この態様によれば、蓋板と金属製封止板とを溶接するときに、気体が溶接部の外部に抜けやすくなり、蓋板と金属製封止板との溶接部に空隙が発生し難くなる。そのため、蓋板と金属製封止板との溶接部における溶接品質を確実に向上させることができる。したがって、密閉型電池内の密閉性を確実に向上させて、確実に密閉型電池の品質の向上を図ることができる。

上記課題を解決するためになされた本発明の他の態様は、ケース本体部材の開口を閉塞し、前記ケース本体部材の内部に電解液を注液するための注液孔を備える蓋板と、平板状の金属製封止板と、前記金属製封止板の前記注液孔側の面に配置され前記注液孔に挿入される樹脂製封止栓と、を備える封止部材と、を有し、前記蓋板と前記金属製封止板とを突合せ溶接により接合させている密閉型電池の製造方法において、前記封止部材は、前記金属製封止板の前記注液孔側の面から突出して形成され前記樹脂製封止栓の周囲に隣接して配置される環状凸部を備え、前記環状凸部の突出方向側の面を前記蓋板に当接させて、前記蓋板と前記金属製封止板とを突合せ溶接により接合させること、を特徴とする。

この態様によれば、環状凸部の突出方向側の面を蓋板に当接させていると共に、環状凸部により樹脂製封止栓の変形を抑制して樹脂製封止栓の圧縮率を安定させているので、封止部材の高さ方向の位置決め精度を向上させることができる。

また、蓋板と金属製封止板とを突合せてレーザ溶接により貫通溶接を行うときに、環状凸部によりレーザ光が遮断されるので、樹脂製封止栓にレーザ光が照射されることを抑制できる。そのため、樹脂製封止栓のシール性を維持することができる。したがって、密閉型電池内の密閉性を維持して、密閉型電池の品質を維持できる。

本発明に係る密閉型電池および密閉型電池の製造方法によれば、注液孔を封止する封止部材の高さ方向の位置決め精度を向上させることができる。

本実施例の密閉型電池の斜視図である。 封止部材の周辺の拡大図（上面図）である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図３に対応する図面であり、封止部材を蓋板に接合させる前の状態を示している。 変形例を示す図である。

〔密閉型電池の全体説明〕
まず、本実施例の密閉型電池（以下、主に「電池」と表記する）について全体的に説明する。本実施例の電池１は、図１に示すように、電極体（不図示）及び電解液（不図示）を収容してなる電池ケース１０を有する密閉型のリチウムイオン二次電池である。また、この電池１は、電極体の負極板（不図示）と接合する負極端子構造体１２と、電極体の正極板（不図示）と接合する正極端子構造体１４とを備える。

電池ケース１０は、開口を含むケース本体部材１６と蓋板１８を備える。このうち蓋板１８は、矩形板状であり、ケース本体部材１６の開口を閉塞して、このケース本体部材１６に溶接されている。

また、電池ケース１０は、蓋板１８の注液孔２６（図３や図４参照）を封止する封止部材２０を備える。この封止部材２０は、図２に示すように、本実施例においてはその外周縁が円形状に形成され、その外周縁にて蓋板１８と溶接させた部分である溶接部２２が形成されている。

〔蓋板と封止部材の説明〕
次に、蓋板１８と封止部材２０について説明する。蓋板１８は、図３に示すように、凹部２４と、ケース本体部材１６の内部に電解液を注液するための注液孔２６と、を備える。そして、凹部２４は、側面２８とシール面３０（底面）とを備え、シール面３０に注液孔２６の入口を備える。具体的には、円形状の注液孔２６の入口の径方向の外側の周囲にシール面３０を設け、シール面３０の円形状の外周縁からシール面３０に直交して立ち上がるように側面２８を設けている。

封止部材２０は、シール部３２と金属部３４を備える。金属部３４は、さらに、金属製封止板３６とストッパ３８を備える。シール部３２は、弾性体であり、樹脂により形成されている。このシール部３２は、金属製封止板３６の注液孔２６側（図３の下側）の面４０に配置され、注液孔２６に挿入されている。本実施例では、シール部３２は、根元側に円柱部４２を備え、先端側に円錐部４４を備えている。そして、円柱部４２をストッパ３８（図３参照）の内周面の内側に配置し、円錐部４４を注液孔２６の内周面の内側の部分とケース本体部材１６（図１参照）の内部とに挿入している。なお、シール部３２は、本発明における「樹脂製封止栓」の一例である。

なお、シール部３２を構成する樹脂としては、非水電解質との反応性がなく、かつ、適度な弾性を有するものがよい。そして、このようなシール部３２を構成する樹脂材料としては、例えば、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリプロピレン、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン等を使用することが考えられる。

金属製封止板３６は、金属製の平板であり、本実施例では一例として円盤状に形成されている。そして、この金属製封止板３６と前記の蓋板１８とを、突合せ溶接により接合させている。また、ストッパ３８は、金属製封止板３６の注液孔２６側の面４０から突出して形成されており、シール部３２の周囲に隣接して配置されるように形成されている。すなわち、ストッパ３８を円形状に形成しており、これにより、金属製封止板３６とストッパ３８でシール部３２を囲い、シール部３２が圧縮されるときの変形を抑制している。

さらに、本実施例では、ストッパ３８の突出方向側（図３の下側）の面４６を蓋板１８のシール面３０に当接させている。具体的には、ストッパ３８の突出方向側の面４６を凹部２４のシール面３０に当接させて封止部材２０を凹部２４の内部に挿入しており、蓋板１８の上面４８と金属製封止板３６の上面５０とを面一（同じ面上）に配置している。このようにして、ストッパ３８により、シール部３２が蓋板１８から過剰に圧縮されないようにしている。なお、シール部３２の圧縮率を、１０％〜３０％とすることが望ましい。なお、ストッパ３８は、本発明における「環状凸部」の一例である。

なお、金属部３４を構成する金属材料としては、蓋板１８と同じ金属材料を使用することが望ましく、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金を使用することが考えられる。

また、図３に示すように、蓋板１８と金属製封止板３６との溶接部２２は、金属製封止板３６をその板厚方向に貫通して形成されている。

〔電池の製造方法〕
このような構造の電池１の製造方法においては、まず、電極体などをケース本体部材１６の内部に収容して、蓋板１８によりケース本体部材１６の開口を閉塞する。次に、注液孔２６から電解液をケース本体部材１６の内部に注入する。次に、注液孔２６を封止部材２０により封止する。

ここで、注液孔２６を封止部材２０により封止する際には、具体的には、図４に示す状態から、シール部３２の円錐部４４を注液孔２６に挿入しながら、ストッパ３８の面４６をシール面３０に当接させる。このようにして、ストッパ３８の突出方向側の面４６をシール面３０に当接させて、封止部材２０を凹部２４の内部に挿入し、蓋板１８の上面４８と金属製封止板３６の上面５０とを面一に配置する。

次に、前記の図３のようにストッパ３８の面４６をシール面３０に当接させながら、蓋板１８の凹部２４の側面２８と金属製封止板３６の外周縁５２（図４参照）とを突合せ溶接により接合させる。このとき、金属製封止板３６をその板厚以上に溶融させるように貫通溶接を行うことにより、気体が溶接部２２の外部に抜けやすく溶接部２２の内部に空隙（ボイドやブローホール）が発生し難くなる。これにより、封止部材２０を蓋板１８に確実に溶接により接合させることができる。

このように貫通溶接を行うに際して、レーザ溶接を行うときには、レーザ光はストッパ３８に照射されるのでシール部３２には照射されない。そのため、シール部３２のシール性を維持できる。以上のようにして、注液孔２６を封止部材２０により封止する。

なお、図４に示すように、蓋板１８の寸法の一例として、板厚Ａ＝１．０ｍｍ、凹部２４の深さＢ＝０．７ｍｍ、凹部２４の直径Ｃ＝φ５．０ｍｍ、注液孔２６の直径Ｄ＝φ１．６ｍｍとすることが考えられる。また、封止部材２０の寸法の一例として、金属製封止板３６の直径Ｅ＝φ５．０ｍｍ、金属製封止板３６の板厚Ｆ＝０．３ｍｍ、金属製封止板３６の上面５０からストッパ３８の面４６までの幅Ｇ＝０．７ｍｍ、ストッパ３８の内径Ｈ＝φ２．０ｍｍ、ストッパ３８の外径Ｉ＝φ２．０ｍｍとすることが考えられる。

〔本実施例の効果〕
本実施例の電池１によれば、ストッパ３８の突出方向側の面４６を蓋板１８に当接させていると共に、ストッパ３８によりシール部３２の変形を抑制してシール部３２の圧縮率を安定させているので、封止部材２０の高さ方向（中心軸方向、図３の上下方向）の位置決め精度を向上させることができる。

また、蓋板１８と金属製封止板３６とを突合せてレーザ溶接により貫通溶接を行うときに、ストッパ３８によりレーザ光が遮断されるので、シール部３２にレーザ光が照射されることを抑制できる。そのため、シール部３２のシール性を維持することができる。したがって、電池１内の密閉性を維持して、電池１の品質を維持できる。

また、蓋板１８は、シール面３０に注液孔２６の入口を備える凹部２４を備え、ストッパ３８の面４６を凹部２４のシール面３０に当接させて封止部材２０を凹部２４の内部に挿入しており、蓋板１８の上面４８と金属製封止板３６の上面５０とを面一に配置している。これにより、蓋板１８と金属製封止板３６とを溶接し易くなる。そのため、蓋板１８と金属製封止板３６との溶接部２２における溶接品質を向上させることができる。したがって、電池１内の密閉性を向上させて、電池１の品質の向上を図ることができる。

また、蓋板１８と金属製封止板３６との溶接部２２は、金属製封止板３６を当該金属製封止板３６の板厚方向（図３の上下方向）について貫通している。これにより、蓋板１８と金属製封止板３６とを溶接するときに、気体が溶接部２２の外部に抜けやすくなり、溶接部２２に空隙が発生し難くなる。そのため、溶接部２２における溶接品質を確実に向上させることができる。したがって、電池１内の密閉性を確実に向上させて、確実に電池１の品質の向上を図ることができる。

また、図５に示すような変形例も考えられる。図５に示す変形例では、蓋板１８の凹部２４のシール面３０を、注液孔２６に向かって下方向に傾斜させるようにテーパ状に形成している。これにより、電解液を注液孔２６から注入するときにシール面３０にて電解液の液だまりが起こり難い。また、ストッパ３８の面４６を、シール面３０とほぼ同じ斜度にてストッパ３８の内周側に向かって下方向に傾斜させるようにテーパ状に形成している。これにより、ストッパ３８の面４６をシール面３０に確実に当接させることができる。そのため、封止部材２０の高さ方向の位置決め精度を確実に向上させることができる。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。

１ 電池
１０ 電池ケース
１６ ケース本体部材
１８ 蓋板
２０ 封止部材
２２ 溶接部
２４ 凹部
２６ 注液孔
２８ 側面
３０ シール面
３２ シール部
３４ 金属部
３６ 金属製封止板
３８ ストッパ
４０ 面
４６ 面

Claims (4)

1. ケース本体部材の開口を閉塞し、前記ケース本体部材の内部に電解液を注液するための注液孔を備える蓋板と、
   平板状の金属製封止板と、前記金属製封止板の前記注液孔側の面に配置され前記注液孔に挿入される樹脂製封止栓と、を備える封止部材と、
   を有し、
   前記蓋板と前記金属製封止板とを突合せ溶接により接合させている密閉型電池において、
   前記封止部材は、前記金属製封止板の前記注液孔側の面から突出して形成され前記樹脂製封止栓の周囲に隣接して配置される環状凸部を備え、
   前記環状凸部の突出方向側の面を前記蓋板に当接させていること、
   を特徴とする密閉型電池。
2. 請求項１の密閉型電池において、
   前記蓋板は、底面に前記注液孔の入口を備える凹部を備え、
   前記環状凸部の突出方向側の面を前記底面に当接させて前記封止部材を前記凹部の内部に挿入しており、前記蓋板と前記金属製封止板とを面一に配置していること、
   を特徴とする密閉型電池。
3. 請求項１または２の密閉型電池において、
   前記蓋板と前記金属製封止板との溶接部は、前記金属製封止板を当該金属製封止板の板厚方向について貫通していること、
   を特徴とする密閉型電池。
4. ケース本体部材の開口を閉塞し、前記ケース本体部材の内部に電解液を注液するための注液孔を備える蓋板と、
   平板状の金属製封止板と、前記金属製封止板の前記注液孔側の面に配置され前記注液孔に挿入される樹脂製封止栓と、を備える封止部材と、
   を有し、
   前記蓋板と前記金属製封止板とを突合せ溶接により接合させている密閉型電池の製造方法において、
   前記封止部材は、前記金属製封止板の前記注液孔側の面から突出して形成され前記樹脂製封止栓の周囲に隣接して配置される環状凸部を備え、
   前記環状凸部の突出方向側の面を前記蓋板に当接させて、前記蓋板と前記金属製封止板とを突合せ溶接により接合させること、
   を特徴とする密閉型電池の製造方法。

Images