(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の正極電極及び負極電極をセパレータを介して渦巻状に巻回した電極渦巻体を円筒型状の金属電池ケースに収納してなる円筒型二次電池において、
前記金属電池ケースの表面を液体ホーニングで前処理し、その後液状のウレタン系ゴム弾性絶縁体を塗布し、乾燥させ固着させることにより得た、膜厚が５０μｍ以上２００μｍ以下のウレタン系ゴム弾性絶縁体層を設けたことを特徴とする円筒型二次電池。
【請求項２】
帯状の正極電極及び負極電極をセパレータを介して渦巻状に巻回した電極渦巻体を円筒型状の金属電池ケースに収納してなる円筒型リチウムイオン二次電池であり、
前記金属電池ケースの表面を液体ホーニングで前処理し、その後液状のウレタン系ゴム弾性絶縁体を塗布し、乾燥させ固着させることにより得た、膜厚が５０μｍ以上２００μｍ以下のウレタン系ゴム弾性絶縁体層を設けた円筒型二次電池を複数個接続して組電池ケースに収納するようにした組電池であって、
前記組電池ケースは、上カバー、中カバー、下カバー、表カバーおよび裏カバーから成り、
前記上カバー、中カバーおよび下カバーに前記円筒型二次電池に当接する当接リブを設け、該当接リブの溝にウレタン系弾性シーラントが充填されることにより前記組電池ケースに接着固定したことを特徴とする円筒型二次電池の組電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば電気自動車等の電源として使用して好適な円筒型二次電池及びその組電池に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、円筒型二次電池として帯状の正極電極及び負極電極をセパレータを介して渦巻状に巻回した電極渦巻体を円筒型状の金属例えばステンレススチール製の電池ケースに収納するようにしたものが提案されている。
【０００３】
斯る、金属電池ケースの円筒型二次電池の複数個を接続して組電池ケースに収納し、組電池として使用する場合、この円筒型二次電池の金属電池ケース間を短絡したときには、この短絡した円筒型二次電池間に電流が流れることになるので、この金属電池ケースを合成樹脂より成る絶縁シュリンクチューブにより被覆する如くしていた。
【０００４】
しかしながら、斯る絶縁シュリンクチューブの絶縁フィルムは金属電池ケースとの密着性が無い為に、この絶縁フィルムに傷等がつくと、その亀裂が進行し、この絶縁フィルムがはがれる不都合があった。
【０００５】
特に、この組電池を電気自動車の電源として使用するときには、常時この組電池に振動が印加される為上述の如くして絶縁フィルムがはがれ易い不都合があった。
【０００６】
また、この組電池を電気自動車の電源として使用するときには、この円筒型二次電池の複数個を接続して組電池ケースに収納する場合、堅固に固定する必要があり、一般にこの円筒型二次電池に取り付け部を設け、ボルト等により組電池ケースに締結することが行なわれているが、この場合には比較的大きなスペースを必要とすると共に重量が重くなる不都合があった。
【０００７】
本発明は斯る点に鑑み、金属電池ケースを良好に絶縁できるようにすると共に組電池を比較的小型且つ比較的軽量化することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明円筒型二次電池は帯状の正極電極及び負極電極をセパレータを介して渦巻状に巻回した電極渦巻体を円筒型状の金属電池ケースに収納してなる円筒型二次電池において、この金属電池ケースの表面を液体ホーニングで前処理し、その後液状のウレタン系ゴム弾性絶縁体を塗布し、乾燥させ固着させることにより得た、膜厚が５０μｍ以上２００μｍ以下のウレタン系ゴム弾性絶縁体層を設けたものである。
【０００９】
斯る本発明によれば、金属電池ケースの表面にウレタン系ゴム弾性絶縁体層を設けたので、このウレタン系ゴム弾性絶縁体層が傷ついても、このウレタン系ゴム弾性絶縁体層がはがれることがなく、この金属電池ケースの表面を良好に絶縁できる。
【００１０】
また、本発明円筒型二次電池の組電池は帯状の正極電極及び負極電極をセパレータを介して渦巻状に巻回した電極渦巻体を円筒型状の金属電池ケースに収納してなる円筒型リチウムイオン二次電池であり、この金属電池ケースの表面を液体ホーニングで前処理し、その後液状のウレタン系ゴム弾性絶縁体を塗布し、乾燥させ固着させることにより得た、膜厚が５０μｍ以上２００μｍ以下のウレタン系ゴム弾性絶縁体層を設けた円筒型二次電池を複数個接続して組電池ケースに収納するようにした組電池であって、この組電池ケースは、上カバー、中カバー、下カバー、表カバーおよび裏カバーから成り、この上カバー、中カバーおよび下カバーにこの円筒型二次電池に当接する当接リブを設け、この当接リブの溝にウレタン系弾性シーラントが充填されることによりこの組電池ケースに接着固定したものである。
【００１１】
斯る本発明によれば、円筒型二次電池の金属電池ケースの表面にウレタン系ゴム弾性絶縁体層を設けると共にこの円筒型二次電池をウレタン系弾性シーラントにより組電池ケースに接着固定しているので、円筒型二次電池を堅固に組電池ケースに固定でき、比較的小型且つ軽量の組電池が得られる。
【００１２】
また本発明によれば表面にウレタン系ゴム弾性絶縁体層を有する円筒型二次電池をウレタン系弾性シーラントにより組電池ケースに接着固定しているので耐振動性、耐衝撃性が向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明円筒型二次電池及びその組電池を円筒型非水電解液二次電池である円筒型リチウムイオン二次電池及びその組電池に適用した例につき説明しよう。
【００１４】
本例による円筒型リチウムイオン二次電池は図１〜図３に示す如く、帯状の正極電極２及び負極電極３をセパレータ８を介して渦巻状に巻回した電極渦巻体１４を例えばステンレススチール板より成る円筒型状の金属電池ケース１０に収納する如くする。
【００１５】
この負極電極３は次のようにして作製する。即ち、この負極電極３の負極活物質６は、出発原料として石油ピッチを用い、これを酸素を含む官能基を１０〜２０％導入（いわゆる酸素架橋）した後、不活性ガス気流中１０００℃で熱処理して、ガラス状炭素に近い性質を持った炭素材料を得、この炭素材料を粉砕した平均粒径２０μｍの炭素材料粉末を使用する。
【００１６】
この炭素材料粉末を９０重量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）１０重量部とを混合し、この混合物を溶剤Ｎ−メチルピロリドンに分散してスラリー状とし、このスラリー状の負極活物質６を図２に示す如く、厚さ１０μｍの帯状銅箔より成る負極集電体７の両面に均一に塗布して、厚さ１８０μｍの負極電極原板を作成し、これを３４８ｍｍ×６９４０ｍｍの大きさの帯状にカットすると共に図２に示す如く、この負極集電体７の一側より延長する如く所定ピッチで、所定幅所定長の短冊状リード７ａを設け、帯状の負極電極３を得た。この場合、本例ではこの短冊状リード７ａのピッチを１５ｍｍ、幅を１０ｍｍ、長さを３０ｍｍとした。
【００１７】
また正極電極２は次のように作製する。
平均粒径１５μｍのＬｉＣｏＯ2 の粉末を９１重量部と、導電剤としてグラファイトを６重量部と、結着材としてフッ化ビニリデンを３重量部とを混合し、この混合物を溶剤Ｎ−メチルピロリドンに分散してスラリー状とし、このスラリー状の正極活物質４を図２に示す如く、厚さ２０μｍの帯状アルミ箔より成る正極集電体５の両面に均一に塗布して、厚さ１５０μｍの正極電極原板を作成し、これを３４４ｍｍ×７１５０ｍｍの大きさの帯状にカットすると共に図２に示す如く、この正極集電体５の他側より延長する如く所定ピッチで、所定幅、所定長の短冊状リード５ａを設け帯状の正極電極２を得た。この場合、本例ではこの短冊状リード５ａのピッチを１５ｍｍ、幅を１０ｍｍ長さを３０ｍｍとした。
【００１８】
またセパレータ８としては厚さ３８μｍの微小孔が形成されているポリエチレンのシートを３５３ｍｍ×７６００ｍｍの大きさにカットしたものを使用する。
【００１９】
本例においては、図２に示す如く上述の帯状のセパレータ８、帯状の負極電極３、帯状のセパレータ８及び帯状の正極電極２を順次重ね合わせ、内芯１１に渦巻状に巻回し、電極渦巻体１４を得た。
【００２０】
この場合正極電極２の正極集電体５の短辺方向に延長した短冊状リード５ａと負極電極３の負極集電体７の短辺方向に延長した短冊状リード７ａとが夫々この電極渦巻体１４の一側及び他側に位置する如くする。
【００２１】
この内芯１１は例えば外径１７ｍｍ、内径１４ｍｍ、長さ３５４ｍｍのアルミニウムの円筒体とする。
【００２２】
この電極渦巻体１４の正極集電体５よりの短冊状リード５ａ側の内芯１１に図１，図３に示す如くアルミニウムより成る円盤状部１２ａとその中心部より突出した円柱部１２ｂとを有する正極端子１２を絶縁カラー１３を介して固定し、この正極端子１２の円盤状部１２ａの外周に全周に亘って、この短冊状リード５ａを押え金具１７で挟んだ状態でレーザー溶接して接続固定する如くする。
【００２３】
また電極渦巻体１４の負極集電体７よりの短冊状リード７ａ側の内芯１１に図１に示す如く銅より成る円盤状部１５ａとその中心部より突出した円柱部１５ｂとを有する負極端子１５を絶縁カラー１６を介して固定し、この負極端子１５の円盤部１５ａの外用の全周に亘って、この短冊状リード７ａを押え金具１７で挟んだ状態でレーザー溶接して接続固定する如くする。
【００２４】
この電極渦巻体１４の両端に夫々固定された正極端子１２及び負極端子１５の夫々の円柱部１２ｂ及び１５ｂに夫々所定厚のステンレススチール板より成る円形の天板２０ａ及び２０ｂをパッキン２１ａ及び２１ｂ、セラミック突き当て２２ａ及び２２ｂセラミックワッシャ２３ａ及び２３ｂを夫々組み込み、その後、ナット２４ａ及び２４ｂで締め込んで、この部分を密封に固定する。またこの正極端子１２及び負極端子１５の夫々の円柱部１２ｂ及び１５ｂに結線用のコネクタを固定するボルト２７ａ及び２７ｂを螺着する。
【００２５】
その後この天板２０ａ及び２０ｂが固定された電極渦巻体１４を例えば厚さ０．４ｍｍのステンレススチール板より成る円筒型状の電池ケース１０に挿入し、その後この電池ケース１０の一端及び他端と天板２０ａ及び２０ｂの夫々の外周とをレーザー溶接して気密に固定する如くする。
【００２６】
図面において、２５ａ及び２５ｂは夫々電解液注入口を封止するメクラ栓を示し、２６ａ及び２６ｂは夫々この電池ケース１０内の気圧が所定気圧以上となったときに内部の気体を抜くための開放弁装置を示す。
【００２７】
本例においては、この電解液注入口より電解液を注入する。この電解液としてはプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶媒中にＬｉＰＦ6 を１モル／ｌの割合で溶解したものである。
【００２８】
本例においては、この円筒型状の電池ケース１０の表面にウレタン系ゴム弾性絶縁体層３０を設ける。この電池ケース１０の表面にウレタン系ゴム弾性絶縁体層３０を設けるのに、この円筒型状の電池ケース１０の表面を液体ホーニングで前処理し、その後液状のウレタン系ゴム弾性絶縁体を塗布し、乾燥させ固着させる。
【００２９】
このウレタン系ゴム弾性絶縁体層３０の厚みは絶縁性能を満足させるのに５０μｍ以上であることが好ましく、また電池重量、体積の増大を考慮して２００μｍ以下にすることが望ましい。
【００３０】
斯る本例によれば、円筒型状の電池ケース１０の表面にウレタン系ゴム弾性絶縁体層３０を設けたので、このウレタン系ゴム弾性絶縁体層３０が傷ついても、このウレタン系ゴム弾性絶縁体層３０がはがれることがなく、この電池ケースの表面を良好に絶縁することができる。
【００３１】
また、本例においては図４に示す如く上述の如き円筒型リチウムイオン二次電池４０を複数個例えば８個を直列接続して組電池ケース４１に収納し、組電池とする。
【００３２】
この組電池ケース４１は、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等により樹脂モールドにより作製したもので、この組電池ケース４１はこの円筒型リチウムイオン二次電池４０を固定する上カバー４１ａ、中カバー４１ｂ及び下カバー４１ｃを有し、之等上カバー４１ａ、中カバー４１ｂ及び下カバー４１ｃに夫々所定数のこの円筒型リチウムイオン二次電池４０の円筒型状電池ケース１０に当接するリブ４２を夫々形成する。
【００３３】
本例においては、この夫々のリブ４２に溝を設け、このリブ４２の溝にウレタン系弾性シーラント例えば（株）横浜ゴム製のハマタイトＷＳ−５５を充填して、このウレタン系樹脂シーラントによりこの８個の円筒型リチウムイオン二次電池４０と上カバー４１ａ、中カバー４１ｂ及び下カバー４１ｃとを接着固定し一体化する。
【００３４】
図４において、４３はこの８個の円筒型リチウムイオン二次電池４０を直列接続する為のコネクタを示し、４１ｄ及び４１ｅは、この組電池ケース４１を構成し、この円筒型リチウムイオン二次電池４０の正極及び負極端子部を被う表端子カバー及び裏端子カバーを示し、この表端子カバー４１ｄ及び裏端子カバー４１ｅは接着剤により上カバー４１ａ、中カバー４１ｂ及び下カバー４１ｃに接着固定し、之等と一体化する。
【００３５】
また表端子カバー４１ｄに、この組電池の電極端子４４ａ及び４４ｂを設ける如くする。
【００３６】
本例は上述の如く円筒型リチウムイオン二次電池の電池ケース１０の表面にウレタン系ゴム弾性絶縁体層３０を設けると共にこの円筒型リチウムイオン二次電池４０をウレタン系弾性シーラント３１により組電池ケース４１のリブ４２に接着固定しているので（図５参照）、この円筒型リチウムイオン二次電池４０を堅固にこの組電池ケース４１に固定でき、比較的小型且つ軽量の組電池を得ることができる。
【００３７】
また本例によれば表面にウレタン系ゴム弾性絶縁体層３０を有する円筒型リチウムイオン二次電池４０をウレタン系弾性シーラント３１により組電池ケース４１に接着固定しており、このウレタン系ゴム弾性絶縁体層３０及びウレタン系弾性シーラント３１は弾性体であるため振動衝撃を吸収し、耐振動性、耐衝撃性の優れたものが得られる。
【００３８】
尚、上述実施例においては本発明を円筒型リチウムイオン二次電池に適用した例につき述べたが、本発明をその他の円筒型二次電池に適用できることは容易に理解できよう。また、上述実施例では電池ケース１０としてステンレススチール板により形成したが、その他の金属であっても良い。
【００３９】
また本発明は上述実施例に限らず本発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成が採り得ることは勿論である。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、金属電池ケースの表面にウレタン系ゴム弾性絶縁体層を設けたので、このウレタン系ゴム弾性絶縁体層が傷ついても、このウレタン系ゴム弾性絶縁体層がはがれることがなく、この金属電池ケースの表面を良好に絶縁できる利益がある。
【００４１】
また本発明によれば円筒型二次電池の金属電池ケースの表面にウレタン系ゴム弾性絶縁体層を設けると共にこの円筒型二次電池をウレタン系弾性シーラントにより組電池ケースに接着固定しているので、円筒型二次電池を堅固に組電池ケースに固定でき、比較的小型且つ軽量の組電池を得ることができる利益がある。
【００４２】
また本発明によれば表面にウレタン系ゴム弾性絶縁体層を有する円筒型二次電池をウレタン系弾性シーラントにより組電池ケースに接着固定しているので、耐振動性、耐衝撃性が良い利益がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明円筒型二次電池の一実施例を示す断面図である。
【図２】図１の要部の説明に供する線図である。
【図３】図１の一部拡大断面図である。
【図４】本発明の円筒型二次電池の組電池の実施例を示す分解斜視図である。
【図５】図４の要部の説明に供する線図である。
【符号の説明】
２  正極電極
３  負極電極
５  正極集電体
５ａ  短冊状リード
７  負極集電体
７ａ  短冊状リード
８  セパレータ
１０  金属電池ケース
１１  内芯
１２  正極端子
１５  負極端子
３０  ウレタン系ゴム弾性絶縁体層
３１  ウレタン系弾性シーラント
４１  組電池ケース
４２  リブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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