(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池外装容器に穿設された孔部に収納されてなる合成樹脂製筒体と、前記電池外装容器の両面に配設され前記電池外装容器の孔部に対応する部分に孔部を穿設してなる絶縁フィルムと、前記合成樹脂製筒体の内径と略同一の外径からなる柱状部の一端に鍔縁を備えた金属製封止ピンとからなり、前記合成樹脂製筒体は少なくとも前記電池外装容器に穿設された前記孔部の長さと前記両面に配設された絶縁フィルムの厚さを加えた長さ以上を有し、前記合成樹脂製筒体の孔部と絶縁フィルムの孔部を挿通し前記電池外装容器の孔部から突出する前記金属製封止ピンの柱状部の他端をかしめることにより、金属製封止ピンの両端間で絶縁フィルム、合成樹脂製筒体及び電池外装容器を圧接挟持して前記電池外装容器の孔部を気密封止したことを特徴とする封止電極端子構造。
【請求項２】
電池外装容器に穿設された孔部に収納されてなる合成樹脂製筒体と、前記電池外装容器の両面に配設され前記電池外装容器の孔部に対応する部分に孔部を穿設してなる絶縁フィルムと、この一方の絶縁フィルムの外面に孔部を連通して配置されたワッシャー体と、前記合成樹脂製筒体の内径と略同一の外径からなる柱状部の一端に鍔縁を備えた金属製封止ピンとからなり、前記合成樹脂製筒体は少なくとも前記電池外装容器に穿設された前記孔部の長さと前記両面に配設された絶縁フィルムの厚さを加えた長さ以上を有し、前記合成樹脂製筒体の孔部と絶縁フィルムの孔部とワッシャー体を挿通し前記電池外装容器の孔部から突出する前記金属製封止ピンの柱状部の他端をかしめることにより、金属製封止ピンの両端間で絶縁フィルム、合成樹脂製筒体、ワッシャー体及び電池外装容器を圧接挟持して前記電池外装容器の孔部を気密封止したことを特徴とする封止電極端子構造。
【請求項３】
電池外装容器に穿設された孔部に収納されてなる合成樹脂製筒体と、前記電池外装容器の一方面に配設され前記電池外装容器の孔部に対応する部分に孔部を穿設してなる第１の絶縁フィルムと、前記電池外装容器の孔部に対応する部分に孔部を穿設し電池外装容器の他方面に配置された第２の絶縁フィルムとワッシャー体との積層体と、前記合成樹脂製筒体の内径と略同一の外径からなる柱状部の一端に鍔縁を備えた金属製電極ピンとからなり、前記合成樹脂製筒体は少なくとも前記電池外装容器に穿設された前記孔部の長さと前記両面に配設された絶縁フィルムの厚さを加えた長さ以上を有し、前記合成樹脂製筒体の孔部と積層体の孔部を挿通し前記電池外装容器の孔部から突出する前記金属製電極ピンの柱状部の他端をかしめることにより、金属製電極ピンの両端間で第１の絶縁フィルム、合成樹脂製筒体、積層体及び電池外装容器を圧接挟持して前記電池外装容器の孔部を気密封止したことを特徴とする封止電極端子構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、密閉型電池における電池外装容器を貫通して配設される正極若しくは負極の端子構造に係り、特に絶縁性、気密性に優れるとともに電極端子が特殊な材料に限定されることのない封止電極端子構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、携帯電話、携帯用ノートパソコン、ビデオムービー等の小型でコードレスで用いられる携帯用電子機器がめざましく普及している。そして、このような機器には、小型で高容量化が図れるリチウム電池やリチウムイオン二次電池等の非水系電解液の電池が多く用いられてきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような非水系電解液の電池にあっては、その高い起電力に起因し正極端子の材質としてはチタン、モリブデン等を含有する特殊なステンレス、金、白金、アルミニウム等の限られた材料しか用いることができなかった。特に、この正極端子が電池蓋若しくは電池缶からなる電池外装容器を貫通して配設され、高い密閉性を求められる融着ガラスを用いるハーメチックシール方式の電池にあっては、電極端子の材料は融着ガラスの熱膨張係数と近い値であることが必要であり、このことからチタン、モリブデン等を含有する特殊なステンレス等にその材料が限定されていた。
【０００４】
しかし、このチタン、特殊なステンレスはいずれも加工性及び溶接性に大きな難点があるとともに、高価であった。
【０００５】
そこで、本発明にあっては、加工性及び溶接性に問題があり且つ高価なチタン、特殊なステンレスを用いることなく、例えば正極端子であれば加工性に優れ且つ廉価なアルミニウム若しくはアルミニウム合金を、また負極端子であれば銅、ニッケル、ニッケルメッキを施した鉄、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ４３０等の汎用ステンレス等を用いることが可能であるとともに、高い密閉性が得られる封止電極端子構造を実現することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成すべく、本発明の封止電極端子構造は、電池外装容器に穿設された孔部に収納されてなる合成樹脂製筒体と、前記電池外装容器の両面に配設され前記電池外装容器の孔部に対応する部分に孔部を穿設してなる絶縁フィルムと、前記合成樹脂製筒体の内径と略同一の外径からなる柱状部の一端に鍔縁を備えた金属製封止ピンとからなり、前記合成樹脂製筒体は少なくとも前記電池外装容器に穿設された前記孔部の長さと前記両面に配設された絶縁フィルムの厚さを加えた長さ以上を有し、前記合成樹脂製筒体の孔部と絶縁フィルムの孔部を挿通し前記電池外装容器の孔部から突出する前記金属製封止ピンの柱状部の他端をかしめることにより、金属製封止ピンの両端間で絶縁フィルム、合成樹脂製筒体及び電池外装容器を圧接挟持して前記電池外装容器の孔部を気密封止したことを特徴とするものである。
【０００７】
また、電池外装容器に穿設された孔部に収納されてなる合成樹脂製筒体と、前記電池外装容器の両面に配設され前記電池外装容器の孔部に対応する部分に孔部を穿設してなる絶縁フィルムと、この一方の絶縁フィルムの外面に孔部を連通して配置されたワッシャー体と、前記合成樹脂製筒体の内径と略同一の外径からなる柱状部の一端に鍔縁を備えた金属製封止ピンとからなり、前記合成樹脂製筒体は少なくとも前記電池外装容器に穿設された前記孔部の長さと前記両面に配設された絶縁フィルムの厚さを加えた長さ以上を有し、前記合成樹脂製筒体の孔部と絶縁フィルムの孔部とワッシャー体を挿通し前記電池外装容器の孔部から突出する前記金属製封止ピンの柱状部の他端をかしめることにより、金属製封止ピンの両端間で絶縁フィルム、合成樹脂製筒体、ワッシャー体及び電池外装容器を圧接挟持して前記電池外装容器の孔部を気密封止したことを特徴とするものである。
【０００８】
また、電池外装容器に穿設された孔部に収納されてなる合成樹脂製筒体と、前記電池外装容器の一方面に配設され前記電池外装容器の孔部に対応する部分に孔部を穿設してなる第１の絶縁フィルムと、前記電池外装容器の孔部に対応する部分に孔部を穿設し電池外装容器の他方面に配置された第２の絶縁フィルムとワッシャー体との積層体と、前記合成樹脂製筒体の内径と略同一の外径からなる柱状部の一端に鍔縁を備えた金属製電極ピンとからなり、前記合成樹脂製筒体は少なくとも前記電池外装容器に穿設された前記孔部の長さと前記両面に配設された絶縁フィルムの厚さを加えた長さ以上を有し、前記合成樹脂製筒体の孔部と積層体の孔部を挿通し前記電池外装容器の孔部から突出する前記金属製電極ピンの柱状部の他端をかしめることにより、金属製電極ピンの両端間で第１の絶縁フィルム、合成樹脂製筒体、積層体及び電池外装容器を圧接挟持して前記電池外装容器の孔部を気密封止したことを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】
電池外装容器に穿設された孔部に収納されてなる合成樹脂製筒体と、前記電池外装容器の両面に配設され前記電池外装容器の孔部に対応する部分に孔部を穿設してなる絶縁フィルムと、前記合成樹脂製筒体の内径と略同一の外径からなる柱状部の一端に鍔縁を備えた金属製封止ピンとからなり、前記合成樹脂製筒体の孔部と絶縁フィルムの孔部を挿通し前記電池外装容器の孔部から突出する前記金属製封止ピンの柱状部の他端をかしめることにより、金属製封止ピンの両端間で絶縁フィルム、合成樹脂製筒体及び電池外装容器を圧接挟持して前記電池外装容器の孔部を気密封止したことで、本発明の封止電極端子構造は電極端子の材料が限定されてしまう従来の融着ガラスによる封止構造を用いることなく電池外装容器に対して確実に絶縁されるとともに、電池外装容器の孔部を優れた気密性で封止することができる。
【００１０】
また、電池外装容器に穿設された孔部に収納されてなる合成樹脂製筒体と、前記電池外装容器の両面に配設され前記電池外装容器の孔部に対応する部分に孔部を穿設してなる絶縁フィルムと、この一方の絶縁フィルムの外面に孔部を連通して配置されたワッシャー体と、前記合成樹脂製筒体の内径と略同一の外径からなる柱状部の一端に鍔縁を備えた金属製封止ピンとからなり、前記合成樹脂製筒体の孔部と絶縁フィルムの孔部とワッシャー体を挿通し前記電池外装容器の孔部から突出する前記金属製封止ピンの柱状部の他端をかしめることにより、金属製封止ピンの両端間で絶縁フィルム、合成樹脂製筒体、ワッシャー体及び電池外装容器を圧接挟持して前記電池外装容器の孔部を気密封止したことで、本発明の封止電極端子構造は電極端子の材料が限定されてしまう従来の融着ガラスによる封止構造を用いることなく電池外装容器に対して確実に絶縁されるとともに、電池外装容器の孔部を優れた気密性で封止することができる。
【００１１】
また、電池外装容器に穿設された孔部に収納されてなる合成樹脂製筒体と、前記電池外装容器の一方面に配設され前記電池外装容器の孔部に対応する部分に孔部を穿設してなる第１の絶縁フィルムと、前記電池外装容器の孔部に対応する部分に孔部を穿設し電池外装容器の他方面に配置された第２の絶縁フィルムとワッシャー体との積層体と、前記合成樹脂製筒体の内径と略同一の外径からなる柱状部の一端に鍔縁を備えた金属製電極ピンとからなり、前記合成樹脂製筒体の孔部と積層体の孔部を挿通し前記電池外装容器の孔部から突出する前記金属製電極ピンの柱状部の他端をかしめることにより、金属製電極ピンの両端間で第１の絶縁フィルム、合成樹脂製筒体、積層体及び電池外装容器を圧接挟持して前記電池外装容器の孔部を気密封止したことで、本発明の封止電極端子構造は電極端子の材料が限定されてしまう従来の融着ガラスによる封止構造を用いることなく電池外装容器に対して確実に絶縁されるとともに、電池外装容器の孔部を優れた気密性で封止することができる。
【００１２】
【実施例】
図１は、本発明の封止電極端子構造の第１の実施例を示す分解図、図２は組立て状態の断面図であり、１は本発明の封止電極端子構造、２は柱状部２ａの上端に鍔縁２ｂを形成した電極ピン、３はポリパラフェニレンテレフタルアミド（ＰＰＴＡアラミド）、ポリイミド等からなる高強度で、耐熱性、耐薬品性に優れた絶縁フィルム、４は孔部４ａを設けたポリテトラフルオロエチレンからなる絶縁性を有する合成樹脂製筒体、５は貫通孔６を穿設した電池蓋若しくは電池缶からなる電池外装容器である。
【００１３】
電極ピン２は、その柱状部２ａの外径を電池外装容器５の貫通孔６よりも小さく且つ合成樹脂製筒体４の孔部４ａ内径と略同一か若干小さくするとともに、柱状部２ａの長さを電池外装容器５と絶縁フィルム３の２枚分を加えた厚さをよりも大きくする。また、鍔縁２ｂの外径は貫通孔６よりも大きいものとする。また、電極ピン２の先端部分は、かしめ易いように略円錐形状に凹陥させている。
【００１４】
電池を非水系電解液のリチウム電池やリチウムイオン二次電池とすると、電極ピン２を正極とした場合には、電極ピン２の材質としてはアルミニウム、アルミニウム合金、チタニウムが好適であり、特にアルミニウムやアルミニウム合金は加工性、溶接性に優れるとともに廉価であることから最適である。そして、負極となる電池外装容器５の材質をステンレス、ニッケルメッキ鋼板等とする。また、電極ピン２を負極とした場合には、電極ピン２の材質としては加工性、溶接性に優れた銅、ニッケルメッキを施した鉄、軟質のステンレスが好適であり、ステンレスのなかでも、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ４３０，ＳＵＳ３０５等の汎用品が使用できる。このとき、正極となる電池外装容器５の材質はアルミニウム、アルミニウム合金とする。
【００１５】
絶縁フィルム３は、ポリパラフェニレンテレフタルアミド（ＰＰＴＡアラミド）若しくはポリイミドをフィルム状としたもので、耐熱性、耐薬品性、絶縁性に優れるとともに、数〜数十μｍという薄さであっても高強度で優れた機械的特性を発揮し得るものである。そして、電池外装容器５の貫通孔６に対応する部分に電池外装容器５の貫通孔６よりも若干大きめの孔部３ａを穿設し、この絶縁フィルム３を電池外装容器５の両面に配設する。
【００１６】
合成樹脂製筒体４は、外径を電池外装容器５の貫通孔６の幅径と略同一とし、その長さは電池外装容器５と絶縁フィルム３を２枚分加えた厚さと略同一か若しくは若干大きく、且つ電極ピン２の柱状部２ａの長さよりも短くする。そして、電池外装容器５の貫通孔６に合成樹脂製筒体４を挿入配置する。その材質としては、フッ化ポリエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、シリコーン樹脂等の合成樹脂、若しくはエラストマー等でよい。耐侯性、耐電解液性、シール性、機械特性等を考慮のうえ選定する。もちろん、ポリマーアロイ化、変性して用いてもよい。
【００１７】
更に、電極ピン２の柱状部２ａが合成樹脂製筒体４の孔部４ａと絶縁フィルム３の孔部３ａを挿通し、合成樹脂製筒体４の下端から柱状部２ａを突出させる。この状態で突出した電極ピン２の柱状部２ａをかしめ、金属製封止ピン２の両端間で絶縁フィルム３、合成樹脂製筒体４及び電池外装容器５を圧接挟持する。かしめ方法として、インパクトに限らずプレス、冷間揺動プレス等であってもよい。これにより、図２に示す如く、本発明の封止電極端子構造１が、電極ピン２を電池外装容器５から確実に絶縁しつつ貫通孔６を気密封止していることがわかる。
【００１８】
図３、図４は、本発明の封止電極端子構造の第２の実施例を示し、この封止電極端子構造１は、前述した第１の実施例の封止電極端子構造に、貫通孔６を連通するワッシャー体７を追加したものである。このワッシャー体７は、電極ピン２をかしめたことで生じる尖鋭なかえりにより破断することのない強度を有するもので、電気的絶縁物が好適であるが、絶縁フィルム３と併用することから導電性を有する金属であってもよい。
【００１９】
このワッシャー体７を、かしめる側の絶縁フィルム３の外方に配置する。そして、金属製封止ピン２の柱状部２ａが合成樹脂製筒体４の孔部４ａと絶縁フィルム３の孔部３ａとワッシャー体７を挿通し、貫通孔６から突出した金属製封止ピン２の柱状部２ａの先端をかしめることで、図４に示す如く、金属製封止ピン２の両端間で絶縁フィルム３、合成樹脂製筒体４、ワッシャー体７及び電池外装容器５を圧接挟持する。
【００２０】
図５、図６は、本発明の封止電極端子構造の第３の実施例を示し、この封止電極端子構造１は、第２の実施例におけるワッシャー体７に予めフッ化ポリエチレン等熱可塑性の樹脂、アクリル、シリコーン、天然ゴム等の粘着剤、エポキシ、シリコーン等の接着剤を用いて絶縁フィルム３を被着させてなる積層体８を用いるもので、ワッシャー体７を外方に位置させる。そして、金属製封止ピン２の柱状部２ａが合成樹脂製筒体４の孔部４ａと絶縁フィルム３の孔部３ａと積層体８の孔部８ａを挿通し、貫通孔６から突出した金属製封止ピン２の柱状部２ａの先端をかしめることで、図６に示す如く、金属製封止ピン２の両端間で絶縁フィルム３、合成樹脂製筒体４、積層体８及び電池外装容器５を圧接挟持する。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明の封止電極端子構造によれば、電池外装容器に穿設された孔部に収納されてなる合成樹脂製筒体と、前記電池外装容器の両面に配設され前記電池外装容器の孔部に対応する部分に孔部を穿設してなる絶縁フィルムと、前記合成樹脂製筒体の内径と略同一の外径からなる柱状部の一端に鍔縁を備えた金属製金属製封止ピンとからなり、前記合成樹脂製筒体の孔部と絶縁フィルムの孔部を挿通し前記電池外装容器の孔部から突出する前記金属製金属製封止ピンの柱状部の他端をかしめることにより、金属製金属製封止ピンの両端間で絶縁フィルム、合成樹脂製筒体及び電池外装容器を圧接挟持して前記電池外装容器の孔部を気密封止したことにより、本発明の封止電極端子構造は電極端子の材料が限定されてしまう従来の融着ガラスによる封止構造を用いることなく電池外装容器に対して確実に絶縁されるとともに、電池外装容器の孔部を優れた気密性で封止することができる。
【００２２】
また、電池外装容器に穿設された孔部に収納されてなる合成樹脂製筒体と、前記電池外装容器の両面に配設され前記電池外装容器の孔部に対応する部分に孔部を穿設してなる絶縁フィルムと、この一方の絶縁フィルムの外面に孔部を連通して配置されたワッシャー体と、前記合成樹脂製筒体の内径と略同一の外径からなる柱状部の一端に鍔縁を備えた金属製封止ピンとからなり、前記合成樹脂製筒体の孔部と絶縁フィルムの孔部とワッシャー体を挿通し前記電池外装容器の孔部から突出する前記金属製封止ピンの柱状部の他端をかしめることにより、金属製封止ピンの両端間で絶縁フィルム、合成樹脂製筒体、ワッシャー体及び電池外装容器を圧接挟持して前記電池外装容器の孔部を気密封止したことにより、本発明の封止電極端子構造は電極端子の材料が限定されてしまう従来の融着ガラスによる封止構造を用いることなく電池外装容器に対して確実に絶縁されるとともに、電池外装容器の孔部を優れた気密性で封止することができる。
【００２３】
更に、電池外装容器に穿設された孔部に収納されてなる合成樹脂製筒体と、前記電池外装容器の一方面に配設され前記電池外装容器の孔部に対応する部分に孔部を穿設してなる第１の絶縁フィルムと、前記電池外装容器の孔部に対応する部分に孔部を穿設し電池外装容器の他方面に配置された第２の絶縁フィルムとワッシャー体との積層体と、前記合成樹脂製筒体の内径と略同一の外径からなる柱状部の一端に鍔縁を備えた金属製電極ピンとからなり、前記合成樹脂製筒体の孔部と積層体の孔部を挿通し前記電池外装容器の孔部から突出する前記金属製電極ピンの柱状部の他端をかしめることにより、金属製電極ピンの両端間で第１の絶縁フィルム、合成樹脂製筒体、積層体及び電池外装容器を圧接挟持して前記電池外装容器の孔部を気密封止したことにより、本発明の封止電極端子構造は電極端子の材料が限定されてしまう従来の融着ガラスによる封止構造を用いることなく電池外装容器に対して確実に絶縁されるとともに、電池外装容器の孔部を優れた気密性で封止することができる。
【００２４】
したがって、リチウム電池やリチウムイオン二次電池等の非水系電解液の電池にあっては、高い密閉性を求められる場合に従来融着ガラスによる封止構造を用いることで電極ピンの材質を加工性及び溶接性に問題があり且つ高価なチタン、特殊なステンレスとすることが余儀なくされていたが、本発明の封止電極端子構造は、チタン、特殊なステンレスを用いることなく、例えば正極端子であれば加工性に優れ且つ廉価なアルミニウム若しくはアルミニウム合金を、また負極端子であれば銅等を用いることが可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の封止電極端子構造の第１の実施例の分解図である。
【図２】本発明の封止電極端子構造の第１の実施例の組立て状態の断面図である。
【図３】本発明の封止電極端子構造の第２の実施例の分解図である。
【図４】本発明の封止電極端子構造の第２の実施例の組立て状態の断面図である。
【図５】本発明の封止電極端子構造の第３の実施例の分解図である。
【図６】本発明の封止電極端子構造の第３の実施例の組立て状態の断面図である。
【符号の説明】
１  封止電極端子構造
２  電極ピン
３  絶縁フィルム
３ａ  孔部
４  合成樹脂製筒体
４ａ  孔部
５  電池外装容器
６  貫通孔
７  ワッシャー体
８  積層体
８ａ  孔部
【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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【図６】
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