(57)【要約】      （修正有）【課題】電解液注液口の封口特性が良好な密閉型電池を提供する。【解決手段】密閉型電池１において、電池外装容器２に設けた電解液注液口５には金属製封口体８が溶接されて封口されており、電解液注液口５の電池外装容器の内面側には、電池外装容器の内部から外部への流体の流れを阻止する弁体６を設けた密閉型電池。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉型電池において、電池外装容器に設けた電解液注液口には金属製封口体が溶接されて封口されており、電解液注液口の電池外装容器の内面側には、電池外装容器の内部から外部への流体の流れを阻止する弁体を設けたことを特徴とする密閉型電池。
【請求項２】
弁体が電池外装容器の内面に接合された合成樹脂フィルムからなることを特徴とする請求項１記載の密閉型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型電池に関し、とくに電解液注液口に金属封口体を挿入して溶接することによって封口した密閉型電池において、封口時の溶接熱によって封口特性が悪化することがなく封口特性が良好な密閉型電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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が大きな電池が求められている。
リチウムイオンをドープ、およ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た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。
【０００３】
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た後に、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会合部を封口している。
次いで、電解液注液口から所定の量の電解液を注液した後に、電解液注液口に封口体を装着しレーザ溶接等によって溶接して一体化して封口されている。レーザ溶接等による溶接の際に、溶接の熱によって電池内圧の上昇の結果、電解液注液口から噴出した電解液によって溶接が不充分なものとなり封口不良が生じることがあった。
【０００４】
図５は、従来の密閉型電池とその封口工程を説明する図である。
図５（Ａ）に斜視図を示し、図５（Ｂ）に電解液注液口の封口工程を説明する断面図を示す。
密閉型電池１は、電池外装容器２の開口部に電池ヘッダー３が装着されて、電池外装容器２と電池ヘッダー３との会合部にレーザが照射されて封口されている。
電池ヘッダー３には、電池外装容器２とは異なる極性の導電接続端子４、電解液注液口５が取り付けられている。
電解液注液口５は、電解液注液手段によって電解液を注液した後に、電解液注液口に封口体８を挿入し、封口体８と電解液注液口５との会合部にレーザ１８を照射して封口されている。
【０００５】
密閉型電池においては、電池の容積当たりの容量を大きくするために、電池ヘッダーと電池要素との上部との距離は小さくなり、また電池容器内には、上部にまで電解液９が注入されている。
このため、電解液注液口５に封口体８を挿入してレーザ１８を照射すると、レーザ１８の照射熱によって電解液が加熱されて電解液が蒸気化して電解液注液口に生じた封口体８と電解液注液口５の内面との空隙から電解液噴出１９が発生することがあった。
電解液噴出１９が起こると、レーザ１８による溶接部に空洞が生じる等の溶接不良個所が発生し、電解液注液口の封口不良が生じることがあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、電解液注液口に封口体を装着して封口した密閉型電池において、封口時に加えられる熱によって、電解液が噴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を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の課題は、密閉型電池において、電池外装容器に設けた電解液注液口には金属製封口体が溶接されて封口されており、電解液注液口の電池外装容器の内面側には、電解液注液口を通じた電池外装容器の内部から外部への流体の流れを阻止する弁体を設けた密閉型電池によって解決することができる。
また、弁体が電池外装容器の内面に接合された合成樹脂フィルムからなる密閉型電池である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の密閉型電池は、電池外装容器の電解液注液口に封口体を挿入してレーザを照射して封口体を電解液注液口に溶接して封口する際に、レーザ溶接の熱によって電解液が噴出する現象を、電池外装容器内部の電解液注液口に電解液注液の際には障害とならない弁体を設けて解決したので、レーザによる熱融着時には、電池外装容器内部の圧力上昇による電解液注液口からの電解液の噴出がなく、電解液注液口の封口の際にはピンホール等が生じることはなく、封口特性が優れた密閉型電池とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、電池外装容器の缶壁面に設けた電解液注液口、もしくは電池外装容器の開口部に装着する電池ヘッダに設けた電解液注液口には、電池外装容器の内側に電解液注液の障害とはならず、電池外装容器内の圧力上昇時には、電池外装容器内から電解液の外部への放出を防止可能な弁体を設けることによって、電解液注液口の封口時に加えられた熱によって電池外装容器内の圧力が上昇しても電解液注液口から電解液の噴出がなく、封口不良を防止可能であることを見いだしたものである。
【００１０】
また、本発明の密閉型電池においては、電池外装容器内部の電解液注液口部分に弁体を装着するのみで、電解液注液口の形状、あるいは電解液注液口に装着する封口体の形状等を変えることなく、電解液注液口から電解液注液口の封口時に電解液の噴出を防止することが可能としたものである。
その結果、電解液注液口を封口する溶接時の加熱による内圧の上昇による電解液の噴出を確実に防止し、封口特性が良好で、封口工程の電解液による汚染のない密閉型電池を提供することができる。
【００１１】
以下に図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明の密閉型電池の一例を説明する図である。
図１（Ａ）は、密閉型電池を説明する斜視図である。図１（Ｂ）は、密閉型電池を上部からみた平面図であり、図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）において、電解液注液口部分をＡ−Ａ’線で切断した断面を示す図であり、また図１（Ｄ）は、電解液注液口に装着した弁体を内部から見た図である。
本発明の密閉型電池１は、電池外装容器２内に電池要素を収納した後に、電池外装容器２の開口部に電池ヘッダ３を装着したものであり、電池ヘッダ３は中央部に電極端子４を有するとともに、電解液注液口５を有している。
【００１２】
図１（Ｃ）に示すように、電池外装容器２の内部の電解液注液口５には、電解液注液口５を覆う弁体６が電池外装容器の内壁面に接着剤または粘着剤等の接合手段７によって一端が接合されており、電解液注液口５の外側からは、封口体８が装着されて電解液注液口５の周囲の壁面と溶接によって接合されて一体化されており、内部には電解液９が満たされている。
【００１３】
また、図１（Ｃ）、および（Ｄ）で示すように弁体６は、電池外装容器２の内部の壁面にその一端を接合手段７によって固着した板状体であって、電解液注液口を通じて電解液を注液する際には、電解液注液口５を開放して電解液を円滑に注液することが可能である。
【００１４】
また、弁体６には、リチウムイオン電池等に使用される有機電解液に対して安定なポリプロピレン等の合成樹脂材料、あるいは合成ゴム等を用いることができる。弁体６は、電解液注液時に電解液注液口を容易に開放することができるように、電解液注液時には曲がるとともに、電池外装容器の内部の圧力上昇に伴って電池外装容器の内部の電解液が電解液注液口の外部へ向かって流れようとした場合には、接合手段７によって取り付けられた部分とは反対側が、電解液注液口を閉鎖するように作用するような、厚みあるいは弾性を有する部材を用いることが好ましい。
【００１５】
また、弁体６の接合手段７には、２−エチルヘキシルアクリレートとアクリル酸からなるアクリル系系粘着剤、ボンドクイック５（コニシ）等のエポキシ系接着剤を用いることができ、封口体８は、電池外装容器の材料と同一の材料、あるいは異種の金属材料を用いることができる。
【００１６】
本発明の密閉型電池の製造において、電解液注液口からの電解液の注液方法について説明する。
図２は、本発明の密閉型電池の製造方法の一例を説明する図であり、図２（Ａ）は、電解液の注液方法の一例を説明する図であり、また図２（Ｂ）および（Ｃ）は電解液注液口の封口方法を説明する図である。
図２（Ａ）は、電解液注液口のみを残して密閉した密閉型電池の底部に位置させた電解液注液口を電解液内に浸漬して注液室内に配置して、注液室内の圧力の減圧した後に、大気圧もしくは大気圧以上の圧力に保持して電解液を注液する方法を説明する図である。
【００１７】
注液装置１０は、注液室１１と注液室内の圧力を調整可能な圧力調整手段１２を有している。また、注液室１１には注液槽１３を設けており、注液槽１３は、複数の単位注液槽１４を有している。
各単位注液槽１４に所定の量の電解液９を入れた後に、電解液注液口５を残して封口した密閉型電池１の電解液注液口５を底部にして、単位注液槽１４に設けた弁体開放突起１５を電解液注液口５に挿入して弁体６を開放させた状態で載置する。
【００１８】
注液室１１内の圧力を圧力調整手段１２の排気手段１６によって所定の減圧度まで減圧して電池外装容器内の空気等の気体を除去する。次いで、圧力調整手段１２の大気開放弁１７を開放し注液室１１内の圧力を大気圧として所定の時間保持すると、電池外装缶内と注液室内の圧力差によって電解液が進入する。
更に、第１回目の注液室１１内の圧力変化に続き、再度、圧力調整手段１２の排気手段１６を作動させて減圧した後に、大気開放弁１７を開放し注液室１１内の圧力を大気圧として予め定められた時間保持した後に、密閉型電池を取り出す。
【００１９】
なお、減圧の程度および減圧下での保持時間は、注液する液体の特性等に応じて考慮することが好ましく、揮発性が大きな液体が含まれており、減圧によって揮発性混合比が変化する場合には、所定の減圧度に達した時点で直ちに大気開放することが好ましい。
注液室内の減圧と大気圧に開放して大気圧下で保持する回数は、少なくとも２回以上とするとすることが好ましい。
また、複数回の減圧を行う場合には、第２回目以降の減圧度を第１回目の圧力よりも低く設定しても良く、減圧速度においても第１回目よりも大きくしても良く、これによって注液速度を高めることができる。
【００２０】
次いで、図２（Ｂ）に斜視図を示し、図２（Ｃ）に電解液注液口部の断面図を示すように、電解液注液口５に装着した封口体８と電池注液口５との会合部にレーザ１８を照射して封口する。封口時にレーザ１８の照射熱によって電解液が加熱されて電解液が熱膨張あるいは気化しても弁体６の作用によって電解液が電解液注液口５へ上昇することを防止することができる。
【００２１】
図３は、電解液の注液室に設ける注液槽の一例を説明する図であり、図３（Ａ）は、一部を切り欠いた斜視図を示し、図３（Ｂ）は、単位注液槽の断面図を示し、図３（Ｃ）は、単位注液槽の平面図を示し、図３（Ｄ）は、注液時の電解液の流れを説明する図である。
注液槽１３は複数の単位注液槽１４に区画されており、一度に多数の密閉型電池が収納される構造を有している。単位注液槽１４の底部２０は中心部に向かって傾斜を有しており、また側壁面２１との会合部２２は曲面を形成している。これによって、各単位注液槽内に残留する電解液の量を少なくすることができる。
さらに、底部２０には、注液すべき密閉型電池を収容した際に、密閉型電池の導電接続端子の凸部を受け入れるための凹部２３を形成することが好ましく、凹部２３を形成することによって、注液口からの確実な注液が可能となる。
【００２２】
また、底部には、注液室内を減圧した際に、電解液注液口の内部に設けた弁体によって電解液注液口が閉塞されないようにする弁体開放突起１５を設け、更に電解液の円滑な流れを確保するために、単位注液槽の底部と密閉型電池との間に間隔保持体２４を設けたり、あるいは底部には電解液が流れる溝を形成しても良い。
【００２３】
また、注液槽は注液すべき電解液との濡れ性が小さな材料で製作することが好ましく、濡れ性を小さな材料を用いることによって、注液槽に残留する液体の量を減少させることができる。また、注液槽の基材に金属等の強度が大きく安定した材料を使用し、注液槽の内面のみを注液すべき液体との濡れ性が小さな材料で被覆しても良い。
濡れ性が小さな材料としては、注液すべき液体によって異なるが、ポリプロピレン、フッ素樹脂等の合成樹脂を用いることができる。また、ステンレス等の金属材料を基材としてこれらの被覆を形成しても良い。
【００２４】
図４は、本発明の密閉型電池の他の注液方法を説明する図であり、電解液注液時の電解液注液口の近傍の断面を説明する図である。
密閉型電池１の電解液注液口５に、電解液注液ノズル３０を差し入れ、電解液注液ノズル３０に設けた開放ピン３１によって、電池外装容器２の内部に設けた弁体６を押し広げて、電解液９を円滑に注液する。
所定量の電解液を注液した後に、電解液注液ノズルを取り除くと、弁体６はその弾性力によって電解液注液口５を閉塞する位置に達することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の密閉型電池は、電池外装容器の内部に設けた弁体によって、レーザ溶接による熱によって電池外装容器内の電解液が電解液注液口を通じて外部への噴出を防止できるので、レーザによる熱融着部には、電解液注液口からの電解液の噴出がなく、電解液注液口の封口の際にはピンホール等が生じることはなく、封口特性が優れたものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の密閉型電池の一例を説明する図である。
【図２】図２は、本発明の密閉型電池の製造方法の一例を説明する図である。
【図３】図３は、電解液の注液室に設ける注液槽の一例を説明する図である。
【図４】図４は、本発明の密閉型電池の他の注液方法を説明する図である。
【図５】図５は、従来の密閉型電池とその封口工程を説明する図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…密閉型電池、２…電池外装容器、３…電池ヘッダ、４…電極端子、５…電解液注液口、６…弁体、７…接合手段、８…封口体、９…電解液、１０…注液装置、１１…注液室、１２…圧力調整手段、１３…注液槽、１４…単位注液槽、１５…弁体開放突起、１６…排気手段、１７…大気開放弁、１８…レーザ、１９…電解液噴出、２０…底部、２１…側壁面、２２…会合部、２３…凹部、２４…間隔保持体、３０…電解液注液ノズル、３１…開放ピン
【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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