JP5173095B2

JP5173095B2 - Sealed battery

Info

Publication number: JP5173095B2
Application number: JP2001127136A
Authority: JP
Inventors: 龍一郎海老; 兼人増本; 靖平川
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-04-25
Filing date: 2001-04-25
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2021-04-25
Also published as: JP2002324541A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉型電池における外部接続端子の封止構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、ＡＶ機器あるいはパソコンや携帯型通信機器などの電気機器のポータブル化やコードレス化が急速に進んでいる。これらの電気機器の駆動電源としては、従来においてニッケルカドミウム蓄電池やニッケル水素蓄電池が主に用いられていたが、近年では、特に、急速充電が可能でエネルギ密度が高く、高い安全性を有するリチウム二次電池に代表される非水電解液（有機溶媒電解液）電池が主流になりつつある。この非水電解液電池の中でも、高いエネルギ密度や負荷特性に優れ、機器の薄型化に適し、スペース効率が高い角形密閉型電池の使用割合が高まっている。さらに、電気機器の高性能化および高機能化が進むのに伴って、より高電圧および高容量の電池が要望されている。
【０００３】
従来、角形密閉型電池の封口方式はクリンプ封口が主流であったが、近年ではレーザ封口が主流になってきている。例えば、アルミニウム製の外装缶と蓋体とをレーザ溶接して封口する場合には、蓋体に外部負極端子を設けて発電要素に取り付けられた負極リードを溶接し、蓋体と正極リードを溶接する。つぎに、発電要素を外装缶に挿入し、蓋体を有底筒状の外装缶の開口部に嵌合したのちに、その蓋体と外装缶との突き合わせ部分をレーザ溶接して封口している。最後に、蓋体および外装缶の何れかに設けられた注液孔から電解液を注入したのち、注液孔に栓をして密閉構造としている。この構造において、体積エネルギー密度を向上させるには、主に蓋体に設けられた外部接続端子板の封止構造の薄型化が必要となる。
【０００４】
従来の密閉型電池における外部接続端子板の封止構造としては、図４（ａ）〜（ｅ）に示すようなものが一般に知られている。なお、図４（ａ）〜（ｅ）において、同一若しくは同等のものには同一の符号を付してある。図４（ａ）に示す第１の外部接続端子板の封止構造は、蓋体１に穿設された取付孔１ａに、中空リベット３をこれの周囲に上部ガスケット２を配した状態で上方から挿通させ、その中空リベット３の下部に、下部ガスケット４および内部端子板７を挿入させて取り付けた状態で、中空リベット３の下端部がかしめ加工されて、外部接続端子板となる中空リベット３が上部ガスケット２および下部ガスケット４により封止されている。
【０００５】
同図（ｂ）に示す第２の外部接続端子板の封止構造（例えば、特許第２７０３２４９号公報参照）は、蓋体１に穿設された取付孔１ａに、筒状中空リベット８をこれの周囲に上部ガスケット２を配した状態で上方から挿通させ、前記筒状中空リベット８の下部に、下部ガスケット４および内部端子板７を挿入させて取り付けた状態で、筒状中空リベット８の下端部がかしめ加工されている。筒状中空リベット８は注液孔の機能を合わせ持ち、電解液が筒状中空リベット８の筒孔を通じて注入される。そののちに、前記筒状中空リベット８の上端部と外部接続端子板９とは、これらの間にＥＰＤＭ等のゴム１０を介在した状態で溶接されることにより、筒状中空リベット８の注液孔として用いた筒孔が、外部接続端子板９と筒状中空リベット８との間で圧縮されたゴム１０の復元力で封止されている。なお、上記ゴム１０は、電池内部のガス圧が上昇した際に、電池の破裂を防ぐための安全機構としての機能をも合わせ持っている。
【０００６】
同図（ｃ）に示す第３の外部接続端子板の封止構造は、蓋体１に穿設された取付孔１ａに下方から下部ガスケット４を挿入し、その下部ガスケット４の下面に内部端子板７を当てがうとともに、取付孔１ａに連通して蓋体１の上部に形成された座グリ部１ｂ内に上部ガスケット１１を挿入し、その上部ガスケット１１上に外部接続端子板１２を配した状態で、中実リベット１３を内部端子板７、下部ガスケット４、上部ガスケット１１および外部接続端子板１２の各々の挿通孔に挿入したのち、中実リベット１３の上端部をかしめ加工して封止した構造になっている。
【０００７】
同図（ｄ）に示す第４の外部接続端子板の封止構造は、蓋体１に穿設された取付孔１ａに下部ガスケット４を下方から挿入し、取付孔１ａに連通して蓋体１の上部に形成された座グリ部１ｂ内に上部ガスケット１１を挿入し、上部ガスケット１１上に外部接続端子板１２を配し、中実リベット１３を、下部ガスケット４、上部ガスケット１１および外部接続端子板１２の各々の挿通孔に挿入したのち、中実リベット１３をかしめ加工して封止した構造になっている。
【０００８】
同図（ｅ）に示す第５の外部接続端子板の封止構造（例えば、特開２０００- １１３８６５号公報参照）は、蓋体１に穿設された取付孔１ａおよび座ぐり部１ｂに、上部ガスケット２および段付き中実リベット１４をそれぞれ上方から挿入し、段付き中実リベット１４の下部に、下部ガスケット４および内部端子板７を挿入させたのち、段付き中実リベット１４の下端部をかしめ加工して封止した構造である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年では、電池の高エネルギ密度化および機器の薄型化が進展したのに伴って、厚みを４ｍｍ未満に設定した角形電池が開発されており、このような超薄型の角形電池では、外装缶とこれの開口部に嵌合する金属製蓋体とをレーザ溶接により接合する場合、リベットの径を１ｍｍ以下に設定しなければ構成できなくなってしまう。そのため、（ａ）の中空リベット３、（ｂ）の筒状中空リベット８および（ｅ）の段付き中実リベット１４は、上記のような角形電池に適用することを目的として、何れも１ｍｍ以下の小さな径に設定すると、中空部分や細い径の部分の肉厚が小さくなり過ぎることに起因して、形状や寸法を安定して製造することが困難であるとともに、小さな肉厚部分や細い径となった部分が存在することによって締結力が極端に落ちるから、安定した封止性および電気抵抗を得ることができなくなる。また、（ｂ）の封止構造は、上下方向に多くの部材を配置するので、体積ロスが大きくなるというデメリットもある。
【００１０】
また、（ｃ）に示す中実リベット１３では、内部端子板７および下部ガスケット４を挿入させた状態でかしめ加工するので、体積ロスが大きくなるとともに、落下試験によって電気抵抗が著しく増大する欠点がある。さらに、（ｄ）に示す構造では、中実リベット１３が内部端子を兼ねることから、体積ロスが小さくなる利点があるが、発電要素から伸びる接続リードを中実リベット１３における内部端子となるかしめ部分に直接的に溶接するので、その溶接時の熱影響によって下部ガスケット４に変形が生じる結果、封止性の低下を招いて電解液の漏液を引き起こすおそれがある。
【００１１】
そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたもので、超薄型化に対応でき、体積ロスが少なく、発電要素の接続リードの溶接ならびに外部接続端子板への電気的接続を確実、且つ容易に行えるとともに、安定した封止性および電気抵抗を得ることができる密閉型電池を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の密閉型電池は、上端部が開口した有底の金属製外装缶と、正極板と負極板とがセパレータを介在して絶縁された状態で前記外装缶内に収納された発電要素と、前記外装缶の開口部に嵌合して接合され、前記発電要素から導出した一方の電極の接続リードが溶接により接続された金属製蓋体と、鍔部の中央部に対し一方寄りに偏芯した位置に一体形成された軸部が前記蓋体の取付孔に前記外装缶の内部側から挿入され、前記鍔部の他方寄りの部位に前記発電要素から導出した他方の電極の接続リードが溶接により接続された偏芯中実リベットと、前記偏芯中実リベットと前記蓋体とをこれらの間に介在して電気絶縁する下部ガスケットと、前記軸部の先端部に該軸部と共にかしめ加工されて固着された外部接続端子板と、前記外部接続端子板と前記蓋体とをこれらの間に介在して電気絶縁する上部ガスケットとを備え、前記他方の電極の接続リードが溶接された前記鍔部の部位は、前記軸部のかしめ部に対面する前記上部ガスケットの箇所から離間していることを特徴としている。
【００１３】
この密閉型電池では、偏芯中実リベットの鍔部が内部端子板としての機能を果たすので、体積ロスが少なく、偏芯中実リベットの軸部が単なる軸状であるから、薄型化が容易である。また、軸部が鍔部の中央部に対し一方寄りに偏心した部位に設けられ、かつ、他方の電極の接続リードが溶接される鍔部の部位が、軸部のかしめ部に対面する上部ガスケットの箇所から離間して設けられ、当該他方寄りの箇所に発電要素の接続リードの溶接を行うので、その溶接を行う際の熱影響によってガスケットに変形が生じることがなく、電解液の漏液を確実に防止することができる。
【００１４】
上記発明において、外部接続端子板が、偏芯中実リベットの軸部の径よりも大きな孔径に形成された挿通孔に前記軸部の先端部分が挿入されたのち、前記軸部と共にかしめ加工されて前記軸部に固着され、上部ガスケットが、蓋体の取付孔に連通して前記外装缶の外方側に形成された座ぐり部内に挿入された配置で前記外部接続端子板と前記蓋体との間に介在されている構成とすることが好ましい。これにより、外部接続端子板と軸部とを外装缶の外方側でかしめ加工して固着するので、確実な電気的接続を容易に得ることができるとともに、かしめ部が電解液に接しないので、落下試験時の電気抵抗の上昇が少なく、安定した電気抵抗および封止性をもつ密閉型電池を得ることができる。
【００１５】
上記発明における偏芯中実リベットの材質が、ＳＵＳまたは表面にニッケルメッキを施した鉄であることが好ましい。これにより、外装缶および蓋体の材質をアルミニウムまたはアルミニウム合金とした場合、外装缶の極性は、電気化学的溶解の問題から正極とする必要があり、したがって、外部接続端子板が負極となるから、この外部接続端子板に電気的接続される偏芯中実リベットの材質をＳＵＳまたは表面にニッケルメッキを施した鉄とすることにより、電気的接続が容易となる。
【００１６】
また、上記発明における偏芯中実リベットの材質が、銅もしくは銅合金であってもよい。これにより、偏芯中実リベットの材質がＳＵＳまたは表面にニッケルメッキを施した鉄である場合と同様に電気的接続が容易となる効果を得ることができ、それに加えて、偏芯中実リベットの成型性が向上する効果を得られる。
【００１７】
さらに、上記発明における偏芯中実リベットの材質が、アルミニウムもしくはアルミニウム合金であってもよい。これにより、外装缶および蓋体の材質を鉄若しくはＳＵＳとした場合、外装缶の極性は、電気化学的溶解の問題から負極とする必要があり、したがって、外部接続端子板が正極となるから、この外部接続端子板に電気的接続される偏芯中実リベットの材質をアルミニウムもしくはアルミニウム合金とすることにより、電気化学的溶解の問題から好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る密閉型電池を示す切断正面図、図２はその密閉型電池を示す切断右側面図であり、この実施の形態では角形リチウム二次電池を例示してある。これらの図において、金属製の外装缶１７は、上端開口した有底角筒状の形状を有し、正極端子を兼ねている。
【００１９】
上記外装缶１７の材質としては、アルミニウム合金（ＪＩＳ合金番号３００３）または表面にニッケルめっきを施した鉄を用いることが好ましいが、この実施の形態では、外装缶１７の材質としてアルミニウム合金を用いた場合を例示してある。それ伴って、角形の外装缶１７の長側面１７ａには防爆用の切削溝１８が設けられているとともに、外装缶１７の底部には、アルミニウムとニッケルのクラッド板１９が、アルミニウムの層を外装缶１７に対面させた配置でレーザ溶接、超音波溶接もしくは抵抗溶接などにより接合されている。このクラッド板１９は正極側外部接続端子板（図示せず）との接続を図るためのものである。なお外装缶１７の材質が表面にニッケルめっきを施してなる鉄の場合には、長側面１７ａに防爆用の刻印を設けることが好ましい。この刻印および上記切削溝１８は、いずれも電池内圧が所定値まで上昇したときに、薄肉部が破断してガスを外部に排出するものである。
【００２０】
外装缶１７の内部には、発電要素２０が下部絶縁板２１によって底面に対し電気的絶縁状態に仕切った状態で収納されており、発電要素２０の上端部にはこれの上方の構成部材と電気的に絶縁するための上部絶縁板２２が取り付けられている。上記発電要素２０は、図示を省略しているが、正極板と負極板とをセパレータを介在して絶縁した状態で非真円形の渦巻形状に巻回した後、プレス成型にて角形の外装缶１７に対応する扁平状に変形して作製したものである。
【００２１】
ところで、上記正極板は、アルミニウム製の箔、ラス加工またはエッチング処理された箔からなる集電体の片側または両面に、正極活物質と結着剤、さらに必要に応じて導電剤または可塑剤を溶剤に混練分散させたペーストを塗布、乾燥、圧延して作製することができる。
【００２２】
上記正極活物質としては、例えば、リチウムイオンをゲストとして受け入れ得るリチウム含有遷移金属化合物が使用される。例えば、正極活物質としては、コバルト、マンガン、ニッケル、クロム、鉄およびバナジウムから選ばれる少なくとも一種類の金属とリチウムとの複合金属酸化物、ＬｉＣｏＯ₂、ＬｉＭｎＯ₂、ＬｉＮｉＯ₂、ＬｉＣｏ_xＮｉ_(1-x)Ｏ₂（０＜ｘ＜１）、ＬｉＣｒＯ₂、αＬｉＦｅＯ₂、ＬｉＶＯ₂等を用いるのが好ましい。
【００２３】
上記結着剤としては、活物質間の密着性を保つフッ素樹脂材料、ポリアルキレンオキサイド骨格を持つ高分子材料、またはスチレン−ブタジエン共重合体などがある。上記フッ素系樹脂材料としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）の共重合体Ｐ（ＶＤＦ−ＨＦＰ）を用いるのが好ましい。
【００２４】
必要に応じて加える導電剤としては、アセチレンブラック、グラファイト、炭素繊維等の炭素系導電材が好ましく、可塑剤としては、フタル酸ジイソブチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジプロピル、フタル酸ジヘキシルなどのフタル酸エステルが好ましい。
【００２５】
上記溶剤としては、結着材が溶解可能な溶剤が適切であり、有機系結着材の場合は、アセトン、シクロヘキサノン、N −メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）等の有機溶剤を単独またはこれらを混合した混合溶剤が好ましく、水系結着材の場合は水が好ましい。
【００２６】
上記負極板は、銅製の箔またはラス加工やエッチングされた箔からなる集電体の片側または両面に、負極活物質と結着剤、さらに必要に応じて導電剤、可塑剤を溶剤に混練分散させたペーストを、塗布、乾燥、圧延して作製することができる。負極活物質としては、例えば、リチウムイオンを吸蔵、脱離し得る黒鉛型結晶構造を有するグラファイトを含む材料、例えば天然黒鉛や人造黒鉛が使用される。特に、格子面（００２）の面間隔（ｄ₀₀₂）が３．３５０〜３．４００Åである黒鉛型結晶構造を有する炭素材料を使用することが好ましい。結着剤、溶剤および必要に応じて加えることができる導電剤並びに可塑剤は、上述した正極板と同様のものを使用することができる。
【００２７】
セパレータとしては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などの微多孔性ポリオレフィン系樹脂が好ましい。上述した渦巻形状に巻回後の発電要素２０に対するプレス成型の方法としては、発電要素２０に常温だけでなく、４０℃から発電要素２０中の結着剤の軟化点以下の温度に加温した状態で１．０ＭＰａ〜７．０ＭＰａの圧力にてプレスすることが好ましい。
【００２８】
そして、外装缶１７の開口部は、金属製蓋体２３が嵌め込まれたのちに、外装缶１７と蓋体２３との突き合わせ部分をレーザ溶接することにより、封口されている。蓋体２３には、取付孔２３ａと、この取付孔２３ａに対し電池外方側に位置して連通する座グリ部２３ｂとが形成されている。上記取付孔２３ａには、偏芯中実リベット２４の軸部２４ａが、下部ガスケット２７により前記金属製蓋体２３と電気的に絶縁された状態で下方から挿入されている。
【００２９】
上記偏芯中実リベット２４は、その斜視図を示す図３のように、軸部２４ａが鍔部２４ｂに対し中央部から一方寄りに偏芯した位置で直交方向の配置で一体形成された形状を有している。この偏芯中実リベット２４の軸部２４ａの上部には、上部ガスケット２８を介在して外部接続端子板２９が嵌め込まれている。このとき、上部ガスケット２８は、蓋体２３の座ぐり部２３ｂ内に嵌まり込んで、偏芯中実リベット２４の軸部２４ａと外部接続端子板２９とを電気的に絶縁している。外部接続端子板２９における偏芯中実リベット２４の軸部２４ａを挿通させる挿通孔２９ａは、軸部２４ａよりも大きな径に形成されており、偏芯中実リベット２４の軸部２４ａと外部接続端子板２９とををかしめ加工することにより、偏芯中実リベット２４と外部接続端子板２９とが確実に電気的接続された状態で封止密閉されている。
【００３０】
上記偏芯中実リベット２４の軸部２４ａの配設位置は、蓋体２３の取付孔２３ａの孔径にもよるが、偏芯中実リベット２４の鍔部２４ｂの中央部に対し１／４〜５／６偏芯した位置に設定するのが好ましく、さらに好ましくは１／３〜４／５だけ偏芯した位置であり、これによる効果については後述する。軸部２４ａは、単なる軸状であることから、直径を０．５０ｍｍ〜１．００ｍｍ程度に小さく設定しても、安定に製造することができるとともに、かしめ加工した場合にも外部接続端子板２９に対し十分な締結力を有するものとなるから、上述した超薄型の角形電池にも十分に適応することができる。
【００３１】
上記偏芯中実リベット２４の鍔部２４ｂは内部端子板としての機能を果たすものであり、この鍔部２４ｂには、発電要素２０から導出された負極リード３０が溶接により接続されている。鍔部２４ｂにおける負極リード３０が溶接される部位は、図１に明示するように軸部２４ａから離間する方向の端部であり、軸部２４ａの配設位置は、上述したように、鍔部２４ｂにおける１／４〜５／６偏芯した位置に設定されている。したがって、上部ガスケット２８における軸部２４ａのかしめ部に対面する箇所は、鍔部２４ｂの負極リード３０が溶接される部位から比較的大きく離間しているから、負極リード３０が溶接される際に生じる熱の影響を殆ど受けない。また、この密閉型電池では、偏芯中実リベット２４の鍔部２４ｂが内部端子板としての機能を果たしているので、体積ロスが少なくなっている。また、鍔部２４ｂが延出する側とは反対側の箇所では、発電要素２０から導出された正極リード３１が蓋体２３に溶接により接続されている。
【００３２】
上記偏芯中実リベット２４の材質としては、電気的接続を容易にする為に、ＳＵＳや表面にニッケルメッキを施した鉄、あるいは成型性のよい銅または銅合金を用いることが好ましい。上部ガスケット２８は、厚みが４ｍｍ未満となる角形電池の超薄型化に伴い、外装缶１７と蓋体２３とを嵌合してレーザ溶接する際の熱影響による電解液の漏液を防ぐため、耐熱温度の高いフッ素樹脂を主に用いることが好ましい。一方、下部ガスケット２７は、上記と同じ理由により、耐熱温度の高いフッ素樹脂や電池幅のサイズおよび形状によりポリプロピレンおよびポリフェニレンサルファイドなどの樹脂を使い分けて用いるのが好ましい。
【００３３】
上記蓋体２３には、電解液を注入するための注液孔３２が設けられており、外装缶１７内には非水電解液（図示せず）が上記注液孔３２を通じて注液される。この非水電解液としては、非水溶媒と電解質からなり、非水溶媒としては、主成分として環状カーボネートおよび鎖状カーボネートが含有される。前記環状カーボネートとしては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、およびブチレンカーボネート（ＢＣ）から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。また、前記鎖状カーボネートとしては、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、およびエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
【００３４】
電解質としては、例えば、電子吸引性の強いリチウム塩を使用し、例えば、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＮ（ＳＯ₂ＣＦ₃）₂、ＬｉＮ（ＳＯ₂Ｃ₂Ｆ₅）₂、ＬｉＣ（ＳＯ₂ＣＦ₃）₃等が挙げられる。これらの電解質は、一種類で使用しても良く、二種類以上組み合わせて使用しても良い。これらの電解質は、前記非水溶媒に対して０．５〜１．５Ｍの濃度で溶解させることが好ましい。
【００３５】
上述の注液が終了すると、上記注液孔３２は、アルミニウム箔３３ａとＥＰＤＭなどからなるゴム３３ｂとを一体成型した栓体３３で密閉封止される。このとき、上記アルミニウム箔３３ａは蓋体２３にレーザ溶接されて、確実な密閉封止が行われる。
【００３６】
なお、上記実施の形態では、アルミニウム製の有底角形外装缶１７にアルミニウム製の蓋体２３を溶接する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、鉄製等の有底角筒状の外装缶１７に鉄製等の蓋体２３を溶着する場合にも適用可能である。この際、偏芯中実リベット２４の極性は正極となり、電気化学的溶解の問題から偏芯中実リベット２４の材質は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金を用いることが好ましい。また、上記実施の形態では、蓋体２３に注液孔３２を形成した場合について説明したが、この注液孔３２は、有底角筒状の外装缶１７の何れかの箇所に開設されていてもよい。さらに、上記実施の形態では、非水電解液二次電池について説明したが、本発明は電池の種類に必ずしも限定されるものではない。また、上記実施の形態では、外装缶１７を角筒状としたが、本発明の外装缶１７は円筒形、長円筒形等であってもよく、外装缶１７の形状に限定されるものではない。
【００３７】
【実施例】
つぎに、実施例および比較例を用いて本発明の密閉型電池を詳細に説明する。
【００３８】
（実施例１）
図１および図２において、有底角筒状の外装缶１７は、上端開口している肉厚が０．２０ｍｍのアルミニウム合金（ＪＩＳ合金番号３００３）製で、その寸法形状は厚さ３．５ｍｍ、幅３４．０ｍｍ、高さ５０．０ｍｍであり、正極端子を兼ねている。そして、外装缶１７の長側面１７ａの中央部には防爆用の切削溝１８を設け、外装缶１７の底部には、外部接続端子板との接続用のアルミニウムとニッケルのクラッド板１９が、アルミニウムの層を外装缶１７に対面させた配置でレーザ溶接により接合した。
【００３９】
正極活物質としてＬｉＣｏＯ₂、結着材としてフッ化ビニリデン（ＶＤＦ）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）との共重合体Ｐ（ＶＤＦ−ＨＦＰ）、及び導電材としてアセチレンブラックをＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）からなる有機溶剤に混練分散したペーストを用い、このペーストを厚さ１５ｍμのアルミニウム箔製集電体に塗着、乾燥、圧延して、正極板を作製した。
【００４０】
負極活物質として易黒鉛化炭素、前記Ｐ（ＶＤＦ−ＨＦＰ）の粉末をアセトンとシクロヘキサノンからなる混合有機溶剤に混練分散したペーストを用い、このペーストを厚さ１２μｍの銅箔製集電体に塗着、乾燥、圧延して、負極板を作製した。
【００４１】
このようにして作製した正極板と負極板とを厚さ２５μｍの微多孔性のポリエチレン樹脂からなるセパレータを介して非真円形の渦巻形状に巻回した発電要素２０を６．０ＭＰａの圧力でプレスして扁平状に作製した。この発電要素２０は、外装缶１７の内部にこれの底面に対し絶縁板２１で電気的絶縁状態に仕切った状態で収め、発電要素２０の上端部は絶縁板２２で電気的に絶縁した。
【００４２】
鍔部２４ｂの中央部から一方側に４／５偏芯した位置に直径が１．００ｍｍの軸部２４ａが一体形成された偏芯中実リベット２４を、下部ガスケット２７により金属製蓋体２３に対し電気的に絶縁し、偏芯中実リベット２４の軸部２４ａの径より大なる１．０５ｍｍの孔径の挿通孔２９ａを有する外部接続端子板２９を、上部ガスケット２８を介在して金属製蓋体２３と電気的に絶縁した状態で軸部２４ａに挿通させて取り付けたのち、偏芯中実リベット２４の軸部２４ａと外部接続端子板２９とをかしめ加工して確実な電気的接続を行った。
【００４３】
偏芯中実リベット２４における内部端子板として機能する鍔部２４ｂに、発電要素２０から導出された負極リード３０を抵抗溶接により接続した。偏芯中実リベット２４の材質は、電気的接続を容易にする為に、表面にニッケルめっきを施した鉄製のものを用いた。また、蓋体２３には、発電要素２０から導出した正極リード３１をレーザ溶接により接続した。上部ガスケット２８には、耐熱温度の高いフッ素樹脂を用い、下部ガスケット２７にも、耐熱温度の高いフッ素樹脂を用いた。
【００４４】
蓋体２３を外装缶１７の開口部に嵌合した状態で、両者の突き合わせ部分をレーザ溶接により接合して密閉した後、エチレンカーボネート（ＥＣ）とエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）を２：１で混合した混合溶媒にＬｉＰＦ６を１．０Ｍの濃度で溶解させた非水電解液を、蓋体２３の注液孔３２から注液した。その注液後、注液孔３２をアルミニウム箔３３ａとＥＰＤＭ製のゴム３３ｂを一体成型した栓体３３のゴム３３ｂを嵌入したのち、アルミニウム箔３３ａを蓋体２３にレーザ溶接して封止密閉し、密閉型電池を得た。
【００４５】
（実施例２）
図１および図２において、有底角筒状の外装缶１７は、上端開口している肉厚が０．２０ｍｍで表面に２．０μｍのニッケルめっきが施されている鉄製で、その寸法形状は厚さ３．５ｍｍ、幅３４．０ｍｍ、高さ５０．０ｍｍであり、負極端子を兼ねている。
【００４６】
偏芯中実リベット２４の鍔部２４ｂの中央部から一方寄りに１／３偏芯した位置に直径が０．５０ｍｍの軸部２４ａが一体形成された偏芯中実リベット２４の軸部２４ａを、下部ガスケット２７を介在して金属製蓋体２３に対し電気的に絶縁し、偏芯中実リベット２４の軸部２４ａの径より大なる０．５５ｍｍの孔径の挿通孔２９ａを有する外部接続端子板２９を、上部ガスケット２８を介在して金属製蓋体２３に対し電気的に絶縁した状態で軸部２４ａに挿通させて取り付けたのち、軸部２４ａと外部接続端子板２９とをかしめ加工して確実な電気的接続を行った。
【００４７】
偏芯中実リベット２４における内部端子板として機能する鍔部２４ｂに、発電要素２０から導出した正極リード３１をレーザ溶接により接続した。偏芯中実リベット２４の材質は、電気化学的溶解の問題から、アルミニウム合金製を用いた。また、蓋体２３には、発電要素２０から導出した負極リード３０をレーザ溶接により接続した。これ以外は、実施例１と同様にして密閉型電池を作製した。
【００４８】
（比較例１）
図４（ｂ）に示すように、蓋体１の取付孔１ａに上部ガスケット２および筒状中空リベット８を挿入し、筒状中空リベット８に、下部ガスケット４および内部端子板７を挿入して、かしめ加工により封止した。これ以外は、実施例１と同様にして密閉型電池を作製した。
【００４９】
（比較例２）
図４（ｅ）に示すように、蓋体１の取付孔１ａに、上部ガスケット２および段付き中実リベット１４を挿入し、段付き中実リベット１４に、下部ガスケット４および内部端子板７を挿入し、かしめ加工して封止した。これ以外は、実施例１と同様にして密閉型電池を作製した。
【００５０】
このようにして実施例１、実施例２、比較例１および比較例２で得られた密閉型電池を各３０個を用いて、４．２０Ｖまで充電を行った後、１９０ｃｍの高さからコンクリート面上に５回の自由落下を行う第１の落下衝撃試験と、７５ｃｍの高さからコンクリート面上に３方向の面を各５回ずつ自由落下を行う第２の落下衝撃試験を行った結果を表１、表２に示す。
【００５１】
【表１】

【００５２】
【表２】

表１および表２から明らかなように、実施例１、実施例２で得られた密閉型電池は、比較例１、比較例２で得られた密閉型電池と比較して、落下衝撃試験による電池抵抗の上昇変化が小さい。これは、本発明によるかしめ部が、非水電解液と接触しない構造になっており、発電要素から伸びるリード溶接ならびに外部接続端子板への電気的接続が確実に行われている結果である。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の密閉型電池によれば、偏芯中実リベットに一体形成された鍔部が内部端子板として機能するので、体積ロスが少なくなり、偏芯中実リベットの軸部は単なる軸状であるから、薄型化が容易であり、軸部が鍔部の中央部に対し一方寄りに偏心した部位に設けられ、かつ、他方の電極の接続リードが溶接される鍔部の部位が、軸部のかしめ部に対面する上部ガスケットの箇所から離間して設けられているので、発電要素から伸びる接続リードの溶接を行う際の熱影響によってガスケットに変形が生じることがなく、電解液の漏液を確実に防止することができる。また、外部接続端子板と軸部とを外装缶の外部側でかしめ加工して固着するので、確実な電気的接続を容易に得ることができるとともに、かしめ部が電解液に接しないので、落下試験時の電気抵抗の上昇が少なく、安定した電気抵抗および封止性をもつ密閉型電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る密閉型電池を示す切断正面図。
【図２】同上の密閉型電池を示す切断右側面図。
【図３】同上の密閉型電池における偏芯中実リベットを示す斜視図。
【図４】（ａ）〜（ｅ）はいずれも従来の異なる密閉型電池における外部接続端子板の封止構造部分の切断正面図。
【符号の説明】
１７外装缶
２０発電要素
２３蓋体
２３ａ取付孔
２３ｂ座ぐり部
２４偏芯中実リベット
２４ａ軸部
２４ｂ鍔部
２７下部ガスケット
２８上部ガスケット
２９外部接続端子板
２９ａ挿通孔
３０負極リード（他方の電極の接続リード）
３１正極リード（一方の電極の接続リード）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sealing structure for external connection terminals in a sealed battery.
[0002]
[Prior art]
In recent years, portable and cordless electronic devices such as AV devices or personal computers and portable communication devices have been rapidly advanced. Conventionally, nickel cadmium storage batteries and nickel metal hydride storage batteries have been mainly used as driving power sources for these electric devices. However, in recent years, lithium secondary batteries capable of rapid charging, high energy density, and high safety have been used. Non-aqueous electrolyte (organic solvent electrolyte) batteries represented by secondary batteries are becoming mainstream. Among these non-aqueous electrolyte batteries, the usage rate of rectangular sealed batteries that are excellent in high energy density and load characteristics, are suitable for thinning of devices, and have high space efficiency is increasing. In addition, as the performance and functionality of electric devices increase, batteries with higher voltage and capacity are desired.
[0003]
Conventionally, a sealing method for a rectangular sealed battery has been mainly a crimp sealing, but in recent years, a laser sealing has become mainstream. For example, when sealing an aluminum outer can and a lid by laser welding, an external negative electrode terminal is provided on the lid, the negative electrode lead attached to the power generation element is welded, and the lid and the positive electrode lead are welded To do. Next, after inserting the power generation element into the outer can and fitting the lid to the opening of the bottomed cylindrical outer can, the butted portion between the lid and the outer can is laser welded and sealed. Yes. Finally, after injecting an electrolytic solution from a liquid injection hole provided in either the lid or the outer can, the liquid injection hole is plugged to form a sealed structure. In this structure, in order to improve the volume energy density, it is necessary to thin the sealing structure of the external connection terminal plate provided mainly on the lid.
[0004]
As the sealing structure of the external connection terminal plate in the conventional sealed battery, the one shown in FIGS. 4A to 4E is generally known. 4 (a) to 4 (e), the same or equivalent components are denoted by the same reference numerals. The sealing structure of the first external connection terminal plate shown in FIG. 4 (a) is shown in a state where the hollow rivet 3 is placed in the mounting hole 1a drilled in the lid body 1 and the upper gasket 2 is arranged around it. The hollow rivet 3 is formed by caulking the lower end of the hollow rivet 3 with the lower gasket 4 and the internal terminal plate 7 inserted and attached to the lower part of the hollow rivet 3 to form an external connection terminal plate. Is sealed by the upper gasket 2 and the lower gasket 4.
[0005]
The second external connection terminal plate sealing structure shown in FIG. 2B (see, for example, Japanese Patent No. 2703249) is provided with a cylindrical hollow rivet 8 in the mounting hole 1a formed in the lid 1. The lower gasket 4 is inserted into the lower portion of the cylindrical hollow rivet 8 with the lower gasket 4 and the internal terminal plate 7 inserted and attached to the lower end of the cylindrical hollow rivet 8. The part is crimped. The cylindrical hollow rivet 8 has the function of a liquid injection hole, and the electrolytic solution is injected through the cylindrical hole of the cylindrical hollow rivet 8. After that, the upper end portion of the cylindrical hollow rivet 8 and the external connection terminal plate 9 are welded with rubber 10 such as EPDM interposed therebetween, so that the liquid injection of the cylindrical hollow rivet 8 is performed. The cylindrical hole used as the hole is sealed by the restoring force of the rubber 10 compressed between the external connection terminal plate 9 and the cylindrical hollow rivet 8. The rubber 10 also has a function as a safety mechanism for preventing the battery from bursting when the gas pressure inside the battery rises.
[0006]
In the sealing structure of the third external connection terminal plate shown in FIG. 5C, the lower gasket 4 is inserted into the mounting hole 1a drilled in the lid 1 from below, and the internal terminal is formed on the lower surface of the lower gasket 4. The upper gasket 11 is inserted into the spot facing portion 1b formed in the upper portion of the lid body 1 in communication with the mounting hole 1a, and the external connection terminal plate 12 is arranged on the upper gasket 11. In this state, the solid rivet 13 is inserted into the insertion holes of the internal terminal plate 7, the lower gasket 4, the upper gasket 11 and the external connection terminal plate 12, and then the upper end of the solid rivet 13 is caulked and sealed. It has a stopped structure.
[0007]
In the sealing structure of the fourth external connection terminal plate shown in FIG. 4D, the lower gasket 4 is inserted into the mounting hole 1a drilled in the lid body 1 from below, and the lid body is communicated with the mounting hole 1a. The upper gasket 11 is inserted into the spot facing portion 1b formed on the upper portion of the wire 1, the external connection terminal plate 12 is arranged on the upper gasket 11, and the solid rivet 13 is connected to the lower gasket 4, the upper gasket 11 and the external connection. After inserting into each insertion hole of the terminal board 12, the solid rivet 13 is caulked and sealed.
[0008]
The fifth external connection terminal plate sealing structure (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-113865) shown in FIG. 5 (e) is provided in the mounting hole 1a and the counterbore 1b formed in the lid 1. The upper gasket 2 and the stepped solid rivet 14 are respectively inserted from above, and after the lower gasket 4 and the internal terminal plate 7 are inserted into the lower portion of the stepped solid rivet 14, the lower end portion of the stepped solid rivet 14 It is the structure sealed by caulking.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, along with the progress of higher energy density of batteries and thinner devices, square batteries having a thickness set to less than 4 mm have been developed. In such ultra-thin square batteries, When the outer can and the metal lid fitted to the opening of the outer can are joined by laser welding, the rivet cannot be configured unless the diameter of the rivet is set to 1 mm or less. Therefore, (a) hollow rivet 3, (b) cylindrical hollow rivet 8 and (e) stepped solid rivet 14 are all 1 mm or less for the purpose of being applied to the rectangular battery as described above. If the diameter is set to a small diameter, it is difficult to stably produce the shape and dimensions due to the excessively small thickness of the hollow part and the thin diameter part, and the small thick part and the thin diameter Since the fastening force is extremely reduced due to the presence of the part that has become, stable sealing performance and electrical resistance cannot be obtained. In addition, the sealing structure (b) has a demerit that volume loss increases because many members are arranged in the vertical direction.
[0010]
Further, in the solid rivet 13 shown in (c), since the caulking process is performed with the internal terminal plate 7 and the lower gasket 4 inserted, there is a drawback that the volume loss is increased and the electric resistance is remarkably increased by a drop test. is there. Furthermore, in the structure shown in FIG. 4D, the solid rivet 13 also serves as an internal terminal, so there is an advantage that the volume loss is reduced. However, the connecting lead extending from the power generation element is the caulked portion that becomes the internal terminal in the solid rivet 13. Since the lower gasket 4 is deformed by the heat effect during the welding, the sealing performance may be lowered and the electrolyte may leak.
[0011]
Therefore, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, can cope with ultra-thinness, has a small volume loss, and reliably welds connection leads of power generation elements and electrically connects to external connection terminal plates. An object of the present invention is to provide a sealed battery that can be easily performed and can obtain stable sealing performance and electrical resistance.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the sealed battery of the present invention includes a bottomed metal outer can having an open upper end, the positive electrode plate and the negative electrode plate being insulated with a separator interposed therebetween. A power generation element housed inside, a metal lid that is fitted and joined to the opening of the outer can, and a connection lead of one electrode led out from the power generation element is connected by welding; A shaft portion integrally formed at a position eccentric to one side with respect to the central portion is inserted into the mounting hole of the lid body from the inside of the outer can, and is led out from the power generating element to a portion closer to the other side of the flange portion. An eccentric solid rivet in which the connecting lead of the other electrode is connected by welding, a lower gasket for interposing the eccentric solid rivet and the lid between them, and electrically insulating the shaft, The exterior that is caulked and fixed to the tip with the shaft A connection terminal plate, wherein an external connecting terminal plate and said lid and an upper gasket for electrically insulating interposed therebetween, portions of the flange portion connecting leads are welded the other electrode ,Previous Facing the caulking part of the shaft part Of the upper gasket It is characterized by being spaced from the location.
[0013]
In this sealed battery, the flange part of the eccentric solid rivet functions as an internal terminal plate, so there is little volume loss, and the shaft part of the eccentric solid rivet is simply a shaft, making it easy to reduce the thickness. It is. In addition, the shaft portion is provided in a portion eccentric to one side with respect to the central portion of the flange portion, and the portion of the flange portion to which the connection lead of the other electrode is welded is provided. ,axis Facing the crimped part of the part Upper gasket Since the power generation element connection lead is welded to the other side, the gasket is not deformed due to the heat effect during the welding, and electrolyte leakage is ensured. Can be prevented.
[0014]
In the above invention, the external connection terminal plate is caulked with the shaft portion after the tip portion of the shaft portion is inserted into the insertion hole formed with a hole diameter larger than the diameter of the shaft portion of the eccentric solid rivet. The external connection terminal plate and the lid body are fixed to the shaft portion, and the upper gasket communicates with the mounting hole of the lid body and is inserted into a counterbore portion formed on the outer side of the outer can. It is preferable to have a structure interposed between the two. As a result, the external connection terminal plate and the shaft portion are caulked and fixed on the outer side of the outer can so that reliable electrical connection can be easily obtained and the caulking portion does not contact the electrolyte. A sealed battery having a stable electrical resistance and sealing property can be obtained with little increase in electrical resistance during a drop test.
[0015]
The material of the eccentric solid rivet in the above invention is preferably SUS or iron whose surface is nickel-plated. Thereby, when the material of the outer can and the lid is made of aluminum or aluminum alloy, the polarity of the outer can needs to be a positive electrode due to the problem of electrochemical dissolution, and therefore the external connection terminal plate becomes a negative electrode. The material of the eccentric solid rivet that is electrically connected to the external connection terminal plate is SUS or iron whose surface is nickel-plated, thereby facilitating electrical connection.
[0016]
The material of the eccentric solid rivet in the above invention may be copper or a copper alloy. As a result, the effect of facilitating electrical connection can be obtained as in the case where the material of the eccentric solid rivet is SUS or iron with nickel plating on the surface. In addition, the eccentric solid rivet The effect of improving the moldability of can be obtained.
[0017]
Furthermore, the material of the eccentric solid rivet in the above invention may be aluminum or an aluminum alloy. Thereby, when the material of the outer can and the lid is iron or SUS, the polarity of the outer can needs to be a negative electrode from the problem of electrochemical dissolution, and therefore the external connection terminal plate becomes a positive electrode. The material of the eccentric solid rivet electrically connected to the external connection terminal plate is preferably aluminum or an aluminum alloy from the viewpoint of electrochemical dissolution.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cut front view showing a sealed battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cut right side view showing the sealed battery. In this embodiment, a rectangular lithium secondary battery is illustrated. It is. In these drawings, the metal outer can 17 has a bottomed rectangular tube shape with an open top and serves also as a positive electrode terminal.
[0019]
As the material of the outer can 17, it is preferable to use an aluminum alloy (JIS alloy number 3003) or iron whose surface is nickel-plated, but in this embodiment, an aluminum alloy is used as the material of the outer can 17. The case is illustrated. Along with this, an explosion-proof cutting groove 18 is provided on the long side surface 17 a of the rectangular outer can 17, and an aluminum and nickel clad plate 19 is provided on the bottom of the outer can 17 to cover the aluminum layer. Joined by laser welding, ultrasonic welding, resistance welding or the like in an arrangement facing the can 17. The clad plate 19 is for connection to a positive electrode side external connection terminal plate (not shown). When the material of the outer can 17 is iron whose surface is nickel-plated, it is preferable to provide an explosion-proof stamp on the long side surface 17a. Both the marking and the cutting groove 18 are used to discharge the gas to the outside by breaking the thin-walled portion when the battery internal pressure rises to a predetermined value.
[0020]
Inside the outer can 17, the power generation element 20 is housed in a state of being electrically insulated from the bottom surface by the lower insulating plate 21, and the upper component of the power generation element 20 is electrically connected to the upper components. An upper insulating plate 22 is attached for electrical insulation. Although not shown in the figure, the power generation element 20 is wound in a non-circular spiral shape with a positive electrode plate and a negative electrode plate insulated with a separator interposed therebetween, and then press-molded into a rectangular outer can. It is produced by deforming into a flat shape corresponding to 17.
[0021]
By the way, the positive electrode plate has a positive electrode active material, a binder, and a conductive agent or a plasticizer as necessary, on one or both sides of a current collector made of an aluminum foil, a lath-processed or etched foil. A paste kneaded and dispersed in a solvent can be applied, dried and rolled.
[0022]
As the positive electrode active material, for example, a lithium-containing transition metal compound that can accept lithium ions as a guest is used. For example, as the positive electrode active material, a composite metal oxide of at least one metal selected from cobalt, manganese, nickel, chromium, iron and vanadium and lithium, LiCoO ₂ LiMnO ₂ , LiNiO ₂ LiCo _x Ni _(1-x) O ₂ (0 <x <1), LiCrO ₂ , ΑLiFeO ₂ , LiVO ₂ Etc. are preferably used.
[0023]
Examples of the binder include a fluororesin material that maintains the adhesion between the active materials, a polymer material having a polyalkylene oxide skeleton, and a styrene-butadiene copolymer. As the fluorine resin material, it is preferable to use polyvinylidene fluoride (PVDF), a copolymer P (VDF-HFP) of vinylidene fluoride (VDF) and hexafluoropropylene (HFP).
[0024]
The conductive agent added as necessary is preferably a carbon-based conductive material such as acetylene black, graphite, or carbon fiber, and the plasticizer is diisobutyl phthalate, diethyl phthalate, dibutyl phthalate, dipropyl phthalate, or dihexyl phthalate. Preferred are phthalate esters such as
[0025]
As the solvent, a solvent capable of dissolving the binder is suitable. In the case of an organic binder, an organic solvent such as acetone, cyclohexanone, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), or methyl ethyl ketone (MEK) is used. Or a mixed solvent obtained by mixing these is preferable, and water is preferable in the case of an aqueous binder.
[0026]
The negative electrode plate is kneaded and dispersed in one or both sides of a current collector made of copper foil or lath processed or etched foil with a negative electrode active material and a binder, and optionally a conductive agent and a plasticizer in a solvent. The paste thus prepared can be produced by coating, drying and rolling. As the negative electrode active material, for example, a material containing graphite having a graphite-type crystal structure capable of inserting and extracting lithium ions, such as natural graphite and artificial graphite, is used. In particular, the lattice spacing (d) of the lattice plane (002) ₀₀₂ ) Is preferably a carbon material having a graphite-type crystal structure of 3.350 to 3.400 mm. As the binder, the solvent, and the conductive agent and plasticizer that can be added as necessary, the same positive electrode plate as described above can be used.
[0027]
The separator is preferably a microporous polyolefin resin such as polyethylene resin or polypropylene resin. As a method of press-molding the power generation element 20 after being wound into the above-described spiral shape, the power generation element 20 was heated not only at room temperature but also from 40 ° C. to a temperature below the softening point of the binder in the power generation element 20. It is preferable to press at a pressure of 1.0 MPa to 7.0 MPa in the state.
[0028]
The opening of the outer can 17 is sealed by laser welding the butted portion of the outer can 17 and the lid 23 after the metal lid 23 is fitted. The lid body 23 is formed with an attachment hole 23a and a spot facing portion 23b that is located on the battery outer side and communicates with the attachment hole 23a. The shaft portion 24a of the eccentric solid rivet 24 is inserted into the mounting hole 23a from below while being electrically insulated from the metal lid 23 by the lower gasket 27.
[0029]
The eccentric solid rivet 24 is integrally formed in an orthogonal arrangement at a position where the shaft portion 24a is eccentric from the center portion to one side with respect to the flange portion 24b as shown in FIG. 3 showing a perspective view thereof. have. An external connection terminal plate 29 is fitted over the shaft portion 24a of the eccentric solid rivet 24 with an upper gasket 28 interposed therebetween. At this time, the upper gasket 28 is fitted into the counterbore portion 23b of the lid body 23 to electrically insulate the shaft portion 24a of the eccentric solid rivet 24 from the external connection terminal plate 29. An insertion hole 29a through which the shaft portion 24a of the eccentric solid rivet 24 is inserted in the external connection terminal plate 29 is formed to have a diameter larger than that of the shaft portion 24a. By crimping the terminal plate 29, the eccentric solid rivet 24 and the external connection terminal plate 29 are hermetically sealed in a state of being securely electrically connected.
[0030]
The arrangement position of the shaft portion 24a of the eccentric solid rivet 24 is ¼ to the center of the flange 24b of the eccentric solid rivet 24 although it depends on the hole diameter of the mounting hole 23a of the lid 23. The position is preferably set to a position that is eccentric by 5/6, more preferably a position that is eccentric by 1/3 to 4/5, and the effect of this will be described later. Since the shaft portion 24a has a simple shaft shape, it can be stably manufactured even when the diameter is set to be as small as about 0.50 mm to 1.00 mm. Therefore, the present invention can sufficiently be applied to the ultra-thin rectangular battery described above.
[0031]
The flange portion 24b of the eccentric solid rivet 24 serves as an internal terminal plate, and a negative electrode lead 30 led out from the power generation element 20 is connected to the flange portion 24b by welding. The portion where the negative electrode lead 30 is welded in the flange portion 24b is an end portion in a direction away from the shaft portion 24a as clearly shown in FIG. 1, and the arrangement position of the shaft portion 24a is as described above. It is set at a position that is 1/4 to 5/6 eccentric in 24b. Accordingly, the portion of the upper gasket 28 that faces the caulking portion of the shaft portion 24a is relatively far away from the portion where the negative electrode lead 30 of the flange portion 24b is welded, and thus is generated when the negative electrode lead 30 is welded. It is hardly affected by heat. Further, in this sealed battery, the volume loss is reduced because the flange 24b of the eccentric solid rivet 24 functions as an internal terminal plate. Moreover, the positive electrode lead 31 derived | led-out from the electric power generation element 20 is connected to the cover body 23 by welding in the location on the opposite side to the side where the collar part 24b extends.
[0032]
As the material of the eccentric solid rivet 24, it is preferable to use SUS, iron whose surface is nickel-plated, or copper or copper alloy with good formability in order to facilitate electrical connection. The upper gasket 28 prevents leakage of the electrolyte due to the thermal effect when the outer can 17 and the lid 23 are fitted and laser-welded as the prismatic battery having a thickness of less than 4 mm becomes thinner. It is preferable to mainly use a fluororesin having a high heat resistance temperature. On the other hand, for the same reason as described above, the lower gasket 27 is preferably used by selectively using a fluororesin having a high heat resistance temperature or a resin such as polypropylene and polyphenylene sulfide depending on the size and shape of the battery width.
[0033]
The lid body 23 is provided with a liquid injection hole 32 for injecting an electrolytic solution, and a nonaqueous electrolytic solution (not shown) is injected into the outer can 17 through the liquid injection hole 32. . This non-aqueous electrolyte is composed of a non-aqueous solvent and an electrolyte, and the non-aqueous solvent contains a cyclic carbonate and a chain carbonate as main components. The cyclic carbonate is preferably at least one selected from ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), and butylene carbonate (BC). The chain carbonate is preferably at least one selected from dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), and the like.
[0034]
As the electrolyte, for example, a lithium salt having a strong electron withdrawing property is used, for example, LiPF. ₆ , LiBF _Four LiClO _Four , LiAsF ₆ , LiCF _Three SO _Three , LiN (SO ₂ CF _Three ) ₂ , LiN (SO ₂ C ₂ F _Five ) ₂ , LiC (SO ₂ CF _Three ) _Three Etc. These electrolytes may be used alone or in combination of two or more. These electrolytes are preferably dissolved at a concentration of 0.5 to 1.5 M in the non-aqueous solvent.
[0035]
When the above-described liquid injection is completed, the liquid injection hole 32 is hermetically sealed with a plug 33 integrally formed of an aluminum foil 33a and rubber 33b made of EPDM or the like. At this time, the aluminum foil 33a is laser-welded to the lid 23, and a reliable hermetic sealing is performed.
[0036]
In the above-described embodiment, the case where the aluminum lid body 23 is welded to the bottomed rectangular outer can 17 made of aluminum has been described. The present invention is also applicable to the case where a lid 23 made of iron or the like is welded to the bottomed rectangular tube-shaped outer can 17. At this time, the polarity of the eccentric solid rivet 24 becomes a positive electrode, and it is preferable to use aluminum or an aluminum alloy as the material of the eccentric solid rivet 24 from the problem of electrochemical dissolution. Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the liquid injection hole 32 was formed in the cover body 23, this liquid injection hole 32 is opened in any location of the bottomed rectangular tube-shaped exterior can 17. May be. Furthermore, although the non-aqueous electrolyte secondary battery has been described in the above embodiment, the present invention is not necessarily limited to the type of battery. In the above embodiment, the outer can 17 has a rectangular tube shape. However, the outer can 17 of the present invention may be cylindrical, long cylindrical, or the like, and is not limited to the shape of the outer can 17. Absent.
[0037]
【Example】
Next, the sealed battery of the present invention will be described in detail using Examples and Comparative Examples.
[0038]
Example 1
1 and 2, the bottomed rectangular tube-shaped outer can 17 is made of an aluminum alloy (JIS alloy number 3003) having a thickness of 0.20 mm that is open at the upper end, and its dimensional shape is a thickness of 3.5 mm. , The width is 34.0 mm, the height is 50.0 mm, and also serves as a positive electrode terminal. An explosion-proof cutting groove 18 is provided in the central portion of the long side surface 17a of the outer can 17 and an aluminum for connection with an external connection terminal plate and a nickel clad plate 19 are formed on the bottom of the outer can 17 with aluminum. These layers were joined by laser welding in an arrangement facing the outer can 17.
[0039]
LiCoO as positive electrode active material ₂ , A copolymer P (VDF-HFP) of vinylidene fluoride (VDF) and hexafluoropropylene (HFP) as the binder, and acetylene black as the conductive material is an organic material made of NMP (N-methyl-2-pyrrolidone). Using a paste kneaded and dispersed in a solvent, this paste was applied to an aluminum foil current collector with a thickness of 15 μm, dried and rolled to produce a positive electrode plate.
[0040]
As a negative electrode active material, a paste obtained by kneading and dispersing graphitized carbon and P (VDF-HFP) powder in a mixed organic solvent composed of acetone and cyclohexanone was applied to a copper foil current collector having a thickness of 12 μm. A negative electrode plate was prepared by coating, drying and rolling.
[0041]
The power generating element 20 in which the positive electrode plate and the negative electrode plate thus produced are wound in a non-circular spiral shape through a separator made of a microporous polyethylene resin having a thickness of 25 μm is pressed at a pressure of 6.0 MPa. Then, it was made flat. The power generation element 20 was housed inside the outer can 17 in a state of being electrically insulated from the bottom of the outer can 17 by an insulating plate 21, and the upper end portion of the power generation element 20 was electrically insulated by an insulating plate 22.
[0042]
An eccentric solid rivet 24 in which a shaft portion 24a having a diameter of 1.00 mm is integrally formed at a position 4/5 eccentric from the central portion of the flange portion 24b to a metal lid 23 by a lower gasket 27. An external connection terminal plate 29 that is electrically insulated and has an insertion hole 29a having a hole diameter of 1.05 mm, which is larger than the diameter of the shaft portion 24a of the eccentric solid rivet 24, is placed on a metal lid via an upper gasket 28. After being attached to the shaft portion 24a while being electrically insulated from the body 23, the shaft portion 24a of the eccentric solid rivet 24 and the external connection terminal plate 29 are caulked to perform reliable electrical connection. It was.
[0043]
The negative electrode lead 30 led out from the power generation element 20 was connected to the flange 24b functioning as an internal terminal plate in the eccentric solid rivet 24 by resistance welding. The material of the eccentric solid rivet 24 was made of iron whose surface was nickel-plated for easy electrical connection. In addition, a positive electrode lead 31 led out from the power generation element 20 was connected to the lid body 23 by laser welding. A fluorine resin having a high heat resistance temperature is used for the upper gasket 28, and a fluorine resin having a high heat resistance temperature is also used for the lower gasket 27.
[0044]
With the lid 23 fitted in the opening of the outer can 17, the butted portions of both are joined and sealed by laser welding, and then ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) are mixed at a ratio of 2: 1. A nonaqueous electrolytic solution in which LiPF6 was dissolved at a concentration of 1.0 M in the mixed solvent was injected from the injection hole 32 of the lid 23. After the injection, the injection hole 32 is fitted with a rubber 33b of a plug body 33 formed by integrally molding an aluminum foil 33a and a rubber 33b made of EPDM, and then the aluminum foil 33a is laser-welded to the lid body 23 and hermetically sealed. A sealed battery was obtained.
[0045]
(Example 2)
1 and 2, the bottomed rectangular tube-shaped outer can 17 is made of iron having a thickness of 0.20 mm at the top opening and nickel plating of 2.0 μm on the surface. It has a thickness of 3.5 mm, a width of 34.0 mm, and a height of 50.0 mm, and also serves as a negative electrode terminal.
[0046]
The shaft portion 24a of the eccentric solid rivet 24, in which a shaft portion 24a having a diameter of 0.50 mm is integrally formed at a position eccentric to one third from the center of the flange portion 24b of the eccentric solid rivet 24, is formed. An external connection terminal having an insertion hole 29a having a diameter of 0.55 mm larger than the diameter of the shaft portion 24a of the eccentric solid rivet 24, which is electrically insulated from the metal lid 23 through the lower gasket 27 After the plate 29 is inserted and attached to the shaft portion 24a while being electrically insulated from the metal lid 23 with the upper gasket 28 interposed therebetween, the shaft portion 24a and the external connection terminal plate 29 are caulked. And reliable electrical connection.
[0047]
The positive electrode lead 31 led out from the power generation element 20 was connected to the flange portion 24b functioning as an internal terminal plate in the eccentric solid rivet 24 by laser welding. The material of the eccentric solid rivet 24 was made of an aluminum alloy because of the problem of electrochemical dissolution. Further, a negative electrode lead 30 led out from the power generation element 20 was connected to the lid body 23 by laser welding. Except for this, a sealed battery was produced in the same manner as in Example 1.
[0048]
(Comparative Example 1)
As shown in FIG. 4 (b), the upper gasket 2 and the cylindrical hollow rivet 8 are inserted into the mounting hole 1 a of the lid 1, and the lower gasket 4 and the internal terminal plate 7 are inserted into the cylindrical hollow rivet 8. And sealed by caulking. Except for this, a sealed battery was produced in the same manner as in Example 1.
[0049]
(Comparative Example 2)
As shown in FIG. 4 (e), the upper gasket 2 and the stepped solid rivet 14 are inserted into the mounting hole 1 a of the lid 1, and the lower gasket 4 and the internal terminal plate 7 are inserted into the stepped solid rivet 14. Inserted, caulked and sealed. Except for this, a sealed battery was produced in the same manner as in Example 1.
[0050]
After charging up to 4.20 V using 30 sealed batteries obtained in Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 in this way, the concrete was measured from a height of 190 cm. Results of a first drop impact test in which a free fall is performed 5 times on a surface and a second drop impact test in which a surface in three directions is dropped 5 times on a concrete surface from a height of 75 cm. Are shown in Tables 1 and 2.
[0051]
[Table 1]

[0052]
[Table 2]

As is clear from Tables 1 and 2, the sealed batteries obtained in Example 1 and Example 2 were compared with the sealed batteries obtained in Comparative Examples 1 and 2 according to the drop impact test. Small increase in battery resistance. This is a result that the caulking portion according to the present invention has a structure that does not come into contact with the non-aqueous electrolyte, and lead welding extending from the power generation element and electrical connection to the external connection terminal plate are reliably performed.
[0053]
【Effect of the invention】
As described above, according to the sealed battery of the present invention, since the flange portion integrally formed with the eccentric solid rivet functions as the internal terminal plate, the volume loss is reduced and the shaft portion of the eccentric solid rivet is reduced. Since it is a simple shaft shape, it is easy to reduce the thickness, the shaft portion is provided at a position eccentric to one side with respect to the central portion of the flange portion, and the connection lead of the other electrode is welded. The part is ,axis Facing the crimped part of the part Upper gasket Since it is provided away from the location, the gasket is not deformed by the thermal effect when welding the connection lead extending from the power generation element, and leakage of the electrolyte can be reliably prevented. In addition, since the external connection terminal plate and the shaft portion are caulked and fixed on the outer side of the outer can, a reliable electrical connection can be easily obtained, and the caulking portion does not contact the electrolyte, so There is little increase in electrical resistance during testing, and a sealed battery having stable electrical resistance and sealing properties can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cut front view showing a sealed battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cut right side view showing the sealed battery according to the embodiment.
FIG. 3 is a perspective view showing an eccentric solid rivet in the sealed battery according to the embodiment.
FIGS. 4A to 4E are cut front views of a sealing structure portion of an external connection terminal plate in different conventional sealed batteries.
[Explanation of symbols]
17 Exterior can
20 Power generation elements
23 Lid
23a Mounting hole
23b Counterbore
24 Eccentric solid rivet
24a Shaft
24b Isobe
27 Lower gasket
28 Upper gasket
29 External connection terminal board
29a Insertion hole
30 Negative lead (Connecting lead for the other electrode)
31 Positive lead (Connecting lead for one electrode)

Claims

上端部が開口した有底の金属製外装缶と、
正極板と負極板とがセパレータを介在して絶縁された状態で前記外装缶内に収納された発電要素と、
前記外装缶の開口部に嵌合して接合され、前記発電要素から導出した一方の電極の接続リードが溶接により接続された金属製蓋体と、
鍔部の中央部に対し一方寄りに偏芯した位置に一体形成された軸部が前記蓋体の取付孔に前記外装缶の内部側から挿入され、前記鍔部の他方寄りの部位に前記発電要素から導出した他方の電極の接続リードが溶接により接続された偏芯中実リベットと、
前記偏芯中実リベットと前記蓋体とをこれらの間に介在して電気絶縁する下部ガスケットと、
前記軸部の先端部に該軸部と共にかしめ加工されて固着された外部接続端子板と、
前記外部接続端子板と前記蓋体とをこれらの間に介在して電気絶縁する上部ガスケットとを備え、
前記他方の電極の接続リードが溶接された前記鍔部の部位は、前記軸部のかしめ部に対面する前記上部ガスケットの箇所から離間していることを特徴とする密閉型電池。A bottomed metal outer can with an open upper end;
A power generation element housed in the outer can in a state where the positive electrode plate and the negative electrode plate are insulated with a separator interposed therebetween,
A metal lid body that is fitted and joined to the opening of the outer can, and the connection lead of one electrode led out from the power generation element is connected by welding,
A shaft part integrally formed at a position eccentric to one side with respect to the central part of the collar part is inserted into the attachment hole of the lid body from the inside of the outer can, and the power generation is provided at the other part of the collar part. An eccentric solid rivet in which the connection lead of the other electrode derived from the element is connected by welding;
A lower gasket that is electrically insulated by interposing the eccentric solid rivet and the lid between them;
An external connection terminal plate that is caulked and fixed together with the shaft portion at the tip portion of the shaft portion;
An upper gasket that electrically insulates the external connection terminal plate and the lid between them,
The other portion of the flange portion connecting leads are welded electrode, sealed battery, characterized in that spaced apart from the point of the upper gasket facing the crimping portion of the front Kijiku portion.

外部接続端子板が、偏芯中実リベットの軸部の径よりも大きな孔径に形成された挿通孔に前記軸部の先端部分が挿入されたのち、前記軸部と共にかしめ加工されて前記軸部に固着され、上部ガスケットが、蓋体の取付孔に連通して前記外装缶の外方側に形成された座ぐり部内に挿入された配置で前記外部接続端子板と前記蓋体との間に介在されている請求項１に記載の密閉型電池。The external connection terminal plate is caulked together with the shaft portion after the tip portion of the shaft portion is inserted into an insertion hole formed with a hole diameter larger than the diameter of the shaft portion of the eccentric solid rivet, and the shaft portion The upper gasket communicates with the mounting hole of the lid body and is inserted into a counterbore portion formed on the outer side of the outer can, so that it is interposed between the external connection terminal plate and the lid body. The sealed battery according to claim 1, wherein the battery is interposed.

偏芯中実リベットの材質が、ＳＵＳまたは表面にニッケルメッキを施した鉄である請求項１または２に記載の密閉型電池。The sealed battery according to claim 1 or 2, wherein the material of the eccentric solid rivet is SUS or iron whose surface is nickel-plated.

偏芯中実リベットの材質が、銅もしくは銅合金である請求項１または２に記載の密閉型電池。The sealed battery according to claim 1 or 2, wherein the material of the eccentric solid rivet is copper or a copper alloy.

偏芯中実リベットの材質が、アルミニウムもしくはアルミニウム合金である請求項１または２に記載の密閉型電池。The sealed battery according to claim 1 or 2, wherein the material of the eccentric solid rivet is aluminum or an aluminum alloy.