(57)【要約】【目的】  電池容器を容易に封着でき、かつ、電池容器の熱伝導性が優れた密閉型電池を提供すること。【構成】  密閉型電池１００は、正極及び負極を含む発電要素１４０と、これを収容する電池容器１１０とを備える。電池容器１１０は、金属からなり自身の内側面が容器内部に露出する第１容器部材１１１と、金属からなり自身の内側面が容器内部に露出する第２容器部材１１６と、樹脂からなり第１容器部材１１１に液密に固設された第１樹脂部材１２１と、樹脂からなり第２容器部材に液密に固設された第２樹脂部材１２６とを有する。そして、第１樹脂部材１２１と第２樹脂部材１２６とが熱溶着されて、電池容器１１０が封止されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極及び負極を含む発電要素と、
前記発電要素を収容する電池容器と、
を備える密閉型電池であって、
前記電池容器は、
金属からなり、自身の内側面が容器内部に露出する第１容器部材と、
金属からなり、自身の内側面が容器内部に露出する第２容器部材と、
樹脂からなり、前記第１容器部材に液密に固設された第１樹脂部材と、
樹脂からなり、前記第２容器部材に液密に固設された第２樹脂部材と、を有し、
前記第１樹脂部材と前記第２樹脂部材とが熱溶着されて、前記電池容器が封止されてなる
密閉型電池。
【請求項２】
請求項１に記載の密閉型電池であって、
前記第１容器部材と前記第２容器部材とは電気的に絶縁されており、
前記第１容器部材は、前記正極に電気的に接続して正の電荷を集電してなり、
前記第２容器部材は、前記負極に電気的に接続して負の電荷を集電してなる
密閉型電池。
【請求項３】
請求項２に記載の密閉型電池であって、
前記第１容器部材は、前記正極に直接接続されてなる
密閉型電池。
【請求項４】
請求項２に記載の密閉型電池であって、
前記第２容器部材は、前記負極に直接接続されてなる
密閉型電池。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の密閉型電池であって、
前記電池容器は角型をなす
密閉型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正極及び負極を含む電池要素が電池容器に収容された密閉型電池に関し、特に、電池容器が金属からなる容器部材によって構成された密閉型電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、正極及び負極を含む発電要素が電池容器に収容された密閉型電池が数多く知られている。従来の密閉型電池では、電池容器が３つの種類に大別される。即ち、金属のみから構成された電池容器と、樹脂のみから構成された電池容器と、金属板の内面に樹脂層が被覆された金属・樹脂複合体から構成された電池容器である。金属のみから構成される電池容器は、金属からなる２つの容器部材を突き合わせて溶接することにより封着されている。一方、樹脂のみから構成される電池容器や金属・樹脂複合体から構成される電池容器は、２つの容器部材の樹脂部分を熱溶着することにより封着されている。
なお、特許文献１〜３には、金属・樹脂複合体から構成された電池容器を有する密閉型電池がそれぞれ開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−２４１８５４号公報
【特許文献２】特開平１１−１７６３９７号公報
【特許文献３】特開平１１−２７３６３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
金属のみから構成された電池容器を有する密閉型電池は、容器内部に金属面が露出しているので熱伝導性に優れる。しかし、上記のように電池容器を封着するために溶接が必要で、しかも容器構成部材の突き合わせ面に高い面精度が要求されるため、コスト高になる。
一方、樹脂のみから構成された電池容器を有する密閉型電池は、熱溶着によって電池容器を封着できるので、製造が容易でコスト高を抑えることができる。しかし、電池容器の熱伝導性が悪く、電池を冷却しにくい。また、金属・樹脂複合体から構成された電池容器を有する密閉型電池も同様に、熱溶着によって電池容器を封着できる利点はあるが、電池容器の熱伝導性が金属のみから構成された電池容器に比べ悪く、電池を冷却しにくい。
【０００５】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、電池容器を容易に封着でき、かつ、電池容器の熱伝導性に優れた密閉型電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
その解決手段は、正極及び負極を含む発電要素と、前記発電要素を収容する電池容器と、を備える密閉型電池であって、前記電池容器は、金属からなり、自身の内側面が容器内部に露出する第１容器部材と、金属からなり、自身の内側面が容器内部に露出する第２容器部材と、樹脂からなり、前記第１容器部材に液密に固設された第１樹脂部材と、樹脂からなり、前記第２容器部材に液密に固設された第２樹脂部材と、を有し、前記第１樹脂部材と前記第２樹脂部材とが熱溶着されて、前記電池容器が封止されてなる密閉型電池である。
【０００７】
前述したように、従来の密閉型電池は、電池容器を封着するために溶接を必要としコスト高を招くか、或いは、熱伝導性が悪く冷却性に劣るという問題があった。
これに対し、本発明の密閉型電池は、電池容器が、内側面に樹脂層がなく内側面が容器内部に露出する２つの金属製の容器部材（第１，第２容器部材）によって構成されている。従って、この密閉型電池は、樹脂のみで電池容器が構成される従来の密閉型電池や、内側面に樹脂層を有する金属・樹脂複合体で電池容器が構成される従来の密閉型電池に比して、熱伝導性に優れ、冷却性に優れる。
その上、電池容器は、第１容器部材に液密に固設された第１樹脂部材と第２容器部材に液密に固設された第２樹脂部材とが熱溶着されることにより封止されている。従って、この密閉型電池は、金属のみで構成された従来の密閉型電池のように溶接を必要とせず、熱溶着によって電池容器を封止できるため、安価に製造できる。
【０００８】
ここで、「電池容器」は、上記の要件を満たすものであれば、その形態等は特に限定されない。例えば、角型や円筒型とすることができる。
「第１容器部材」及び「第２容器部材」は、金属からなり電池容器を構成するものであればよく、その形態等は特に限定されない。例えば、第１，第２容器部材をそれぞれ有底筒状としてもよいし、或いは、一方を有底筒状とし他方を板状（蓋）としてもよい。また、第１，第２容器部材を構成する金属は、電解液に対する耐性（耐アルカリ性）や強度、第１，第２容器部材が正極及び負極と電気的に接続される場合には電気的安定性等を考慮して適宜選択すればよく、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金、ニッケルメッキを施した炭素鋼、ニッケルを多く含むオーステナイト系ステンレスなどが挙げられる。
【０００９】
「第１樹脂部材」及び「第２樹脂部材」は、第１容器部材または第２容器部材にそれぞれ液密に固設されたものであればよく、その形態やその固設場所等は特に限定されない。例えば、第１，第２容器部材がそれぞれ有底筒状の場合には、それぞれの開口端部に固設することができる。また、第１，第２容器部材の一方が有底筒状、他方が板状の場合には、有底筒状部材の開口端部と、板状部材の周縁端部にそれぞれ固設することができる。また、第１容器部材と第１樹脂部材、或いは、第２容器部材と第２樹脂部材との密着性を向上させるために、両者間にＯリング等のシールリングを介在させる構造とすることもできる。
また、第１，第２樹脂部材の第１，第２容器部材への固設方法は適宜変更できるが、例えば、インサート成形や接着剤による接着、加締め固定などが挙げられる。また、第１，第２樹脂部材を構成する樹脂は、電解液に対する耐性（耐アルカリ性）や熱溶着性などを考慮して適宜選択すればよく、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、変性ポリフェニレンエーテルとポリスチレンの共重合体、ＡＢＳ樹脂、アクリロニトリルスチレン樹脂、ポリアミド、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、メタクリル樹脂、及び、これらの混合物等が挙げられる。
【００１０】
更に、上記の密閉型電池であって、前記第１容器部材と前記第２容器部材とは電気的に絶縁されており、前記第１容器部材は、前記正極に電気的に接続して正の電荷を集電してなり、前記第２容器部材は、前記負極に電気的に接続して負の電荷を集電してなる密閉型電池とすると良い。
【００１１】
樹脂のみで電池容器が構成される従来の密閉型電池や、内側面に樹脂層を有する金属・樹脂複合体で電池容器が構成される従来の密閉型電池では、電池容器の内側面が樹脂であるが故に、電池容器に正極や負極を電気的に接続することができない。このため、正極端子や負極端子が別途必要となる。
これに対し、本発明の密閉型電池は、第１容器部材の内側面に樹脂層がなく内側面（金属面）が露出しているので、第１容器部材が正極と電気的に接続して正の電荷を集電する。また、第２容器部材の内側面にも樹脂層がなく内側面（金属層）が露出しているので、第２容器部材が負極と電気的に接続して負の電荷を集電する。従って、正極端子や負極端子が無くすことができ、安価な密閉型電池とすることができる。
【００１２】
更に、上記の密閉型電池であって、前記第１容器部材は、前記正極に直接接続されてなる密閉型電池とすると良い。
【００１３】
一般に、電池要素の正極及び負極は、正極集電板及び負極集電板を介して、端子や電池容器に電気的に接続される。
これに対し、本発明では、第１容器部材に正極が直接接続されている。従って、正極集電板を無くすことができ、安価な密閉型電池とすることができる。
【００１４】
更に、上記の密閉型電池であって、前記第２容器部材は、前記負極に直接接続されてなる密閉型電池とすると良い。
【００１５】
前述したように、一般に、電池要素の正極及び負極は、正極集電板及び負極集電板を介して、端子や電池容器に電気的に接続される。
これに対し、本発明では、第２容器部材に負極が直接接続されている。従って、負極集電板を無くすことができ、安価な密閉型電池とすることができる。
【００１６】
更に、上記のいずれかに記載の密閉型電池であって、前記電池容器は角型をなす密閉型電池とすると良い。
【００１７】
円筒型の密閉型電池では、２つの金属製の容器部材を樹脂部材を介して加締め固定することも可能である。しかし、角型の密閉型電池では、角部の加締めが困難なため、電池容器の加締めによる封着は難しい。
これに対し、本発明では、前述したように、熱溶着を利用して電池容器を封着しているので、角型電池であるにも拘わらず、封着が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
（実施形態１）
図１に本実施形態に係る密閉型電池１００の斜視図を示す。また、図２にこの密閉型電池１００の分解斜視図を示す。また、図３に電池容器１１０の要部の部分断面図を示す。
この密閉型電池１００は、電気自動車やハイブリッドカーの電源として用いられる二次電池（例えばニッケル水素蓄電池）であり、略直方体形状の角型電池である。密閉型電池１００は、略直方体形状をなす電池容器１１０と、電池容器１１０の内部に収容された発電要素１４０と、同じく電池容器１１０の内部に固設された正極集電板１５０及び負極集電板１５１と、電池容器１１０に固設された安全弁１６０とから構成され、容器内部には電解液が注入されている（図１及び図２参照）。
【００１９】
電池容器１１０は、金属（ニッケルメッキ鋼板）からなる深い有底角筒状の第１容器部材１１１と、同じく金属（ニッケルメッキ鋼板）からなる浅い有底角筒状の第２容器部材１１６とからなる。第１容器部材１１１、第２容器部材１１６は共に、自身の内側面に樹脂層がなく、金属面が容器内部に露出している。従って、電池内部で生じた熱を効率よく外部へ放熱できる。第１容器部材１１１の図１及び図２中、上側の面には、安全弁１６０を固設するための孔１１１ｋが穿孔されている。なお、図３に示すように、第１，第２容器部材１１１，１１６の開口端部１１１ｔ，１１６ｔは、幾度も屈曲する迷路状の形態に加工されている。
【００２０】
また、電池容器１１０は、絶縁性の樹脂（ポリプロピレン）からなり、第１容器部材１１１の開口端部１１１ｔの全周にわたって液密に固設された略角リング状の第１樹脂部材１２１と、同じく絶縁性の樹脂（ポリプロピレン）からなり、第２容器部材１１６の開口端部１１６ｔの全周にわたって液密に固設された略角リング状の第２樹脂部材１２６とを有する。第１，第２樹脂部材１２１，１２６は、迷路状をなす第１，第２容器部材１１１，１１６の開口端部１１１ｔ，１１６ｔを取り巻くようにそれぞれ固設されて、それぞれ両者間のシール長さが長くされている。このため、容器内部の電解液が第１，第２容器部材１１１，１１６と第１，第２樹脂部材１２１，１２６との間を通って容器外部に漏れることをより確実に防止できる。また、電池容器１１０においては、第１樹脂部材１２１と第２樹脂部材１２６とは、第１容器部材１１１の開口端部１１１ｔと第２容器部材１１６の開口端部１１６ｔを対向された状態で、第１樹脂部材１２１の端面１２１ｔと第２樹脂部材１２６の端面１２６ｔとが熱溶着されている。これにより電池容器１１０が封止されている。なお、このように、第１容器部材１１１と第２容器部材１１６との間には、絶縁性の第１，第２樹脂部材１２１，１２６が介在するので、第１，第２容器部材１１１，１１６は互いに電気的に絶縁されている。
【００２１】
発電要素１４０は、複数の正極板と複数の負極板がセパレータを介して交互に積層されることにより構成されている。複数の正極板からなる正極は、正極集電板１５０と電気的に接続するために、第１容器部材１１１側に延出している。一方、複数の負極板からなる負極は、負極集電板１５１と電気的に接続するために、第２容器部材１１６側に延出している。なお、図２には、電池要素１４０を簡略化して模式的に描いてある。
【００２２】
正極集電板１５０は、金属（ニッケルメッキ鋼板）からなり、一方の面に発電要素１４０の正極が溶接により電気的に接続されている。また、他方の面は、第１容器部材１１１の内側底面に電子ビーム溶接により固設されている（図１参照）。
負極集電板１５１は、金属（ニッケルメッキ鋼板）からなり、一方の面に発電要素１４０の負極が溶接により電気的に接続されている。また、他方の面は、第２容器部材１１６の内側底面に電子ビーム溶接により固設されている（図１参照）。
【００２３】
このような密閉型電池１００は、公知の手法により発電要素１４０を製造し、これに正極集電板１５０と負極集電板１５１をそれぞれ溶接する。また一方で、公知のインサート成形により第１樹脂部材１２１が固設された第１容器部材１１１と、第２樹脂部材１２６が固設された第２容器部材１１６を用意する。そして、容器内部に発電要素１４０等を収容すると共に、第１容器部材１１１に固設された第１樹脂部材１２１の端部１２１ｔ、及び、第２容器部材１１６に固設された第２樹脂部材１２６の端部１２６ｔを熱板に当接させて溶融させた上で、互いに突き合わせて、第１樹脂部材１２１と第２樹脂部材１２６とを熱溶着させ、電池容器１１０を封着する。次に、第１容器部材１１１の外側底面及び第２容器部材１１６の外側底面の所定位置にそれぞれレーザビームを照射し、正極集電板１５０と第１容器部材１１１とを、負極集電板１５１と第２容器部材１１６とをそれぞれ溶接する。その後は、電解液を充填し、安全弁１６０等を取り付ければ、密閉型電池１００が完成する。
【００２４】
この密閉型電池１００では、電池容器１１０が、内側面に樹脂層がなく内側面が容器内部に露出する２つの金属製の容器部材（第１，第２容器部材１１１，１１６）によって構成されている。従って、樹脂のみで電池容器が構成される従来の密閉型電池や、内側面に樹脂層を有する金属・樹脂複合体で電池容器が構成される従来の密閉型電池に比して、熱伝導性に優れ、冷却性に優れる。その上、電池容器１１０は、第１容器部材１１１に液密に固設された第１樹脂部材１２１と第２容器部材１１６に液密に固設された第２樹脂部材１２６とが熱溶着されることにより封止されている。従って、金属のみで構成された従来の密閉型電池のように高精度のレーザ溶接を必要とせず、第１樹脂部材１２１と第２樹脂部材１２６との熱溶着によって電池容器１１０を封止できるため、安価に製造できる。とりわけ、本実施形態の密閉型電池１１０は、角型であるため、加締めにより電池容器１１０を封止するのは困難であるが、上記のように熱溶着を利用しているので、容易に電池容器１１０を封着できる。
更に、本実施形態では、第１容器部材１１１が正極集電板１５０を介して発電要素１４０の正極と電気的に接続し正の電荷を集電する。また、第２容器部材１１６も負極集電板１５１を介して発電要素１４０の負極と電気的に接続し負の電荷を集電する。このため、正極端子や負極端子が要らず、安価な密閉型電池１００とすることができる。
【００２５】
（実施形態２）
次いで、第２の実施形態について説明する。なお、上記実施形態１と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。
図４に本実施形態２に係る密閉型電池２００の分解斜視図を示す。この密閉型電池２００には、上記実施形態１のような正極集電板１５０及び負極集電板１５１がなく、発電要素１４０の正極及び負極が電池容器１１０に直接溶接されている。即ち、発電要素１４０の正極が第１容器部材１１１の内側底部に直接溶接され、負極が第２容器部材１１６の内側底部に直接溶接されている。
このような密閉型電池２００は、正極電極板及び負極電極板が無いため、安価な電池とすることができる。
その他、上記実施形態１と同様な部分は、上記実施形態１と同様な作用、効果を奏する。
【００２６】
（実施形態３）
次いで、第３の実施形態について説明する。なお、上記実施形態１または２と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。
図５に本実施形態３に係る密閉型電池のうち電池容器３１０の部分断面図を示す。本実施形態３の密閉型電池は、電池容器３１０の構造が上記実施形態１，２の電池容器１１０と異なる。それ以外は上記実施形態１と同様である。
【００２７】
この電池容器３１０は、金属からなる深い有底角筒状の第１容器部材３１１と、同じく金属からなる浅い有底角筒状の第２容器部材３１６とを有する。第１容器部材３１１、第２容器部材３１６は共に、自身の内側面に樹脂層がなく、金属面が容器内部に露出している。この第１，第２容器部材３１１，３１６の開口端部３１１ｔ，３１６ｔは、上記実施形態１，２の第１，第２容器部材１１１，１１６ように屈曲加工されておらず、真っ直ぐに延出している。
【００２８】
また、電池容器３１０は、樹脂からなり、第１容器部材３１１の開口端部３１１ｔの全周にわたって液密に固設された略角リング状の第１樹脂部材３２１と、同じく樹脂からなり、第２容器部材３１６の開口端部３１６ｔの全周にわたって液密に固設された略角リング状の第２樹脂部材３２６とを有する。第１，第２樹脂部材３２１，３２６は、第１，第２容器部材３１１，３１６の開口端部３１１ｔ，３１６ｔを取り巻くようにそれぞれ固設されている。
【００２９】
詳細には、第１樹脂部材３２１のうち、第１容器部材３１１の開口端部３１１ｔの内側面に接する部分には、全周にわたって凹溝３２１ｍが形成されている。そして、この凹溝３２１ｍ内に、第１シールリング３２２が挿入されている。この第１シールリング３２２は、弾性変形して、第１容器部材３１１の開口端部３１１ｔの内側面に圧接すると共に、第１樹脂部材３２１の凹溝３２１ｍの底面に圧接している。同様に、第２樹脂部材３２６のうち、第２容器部材３１６の開口端部３１６ｔの内側面に接する部分には、全周にわたって凹溝３２６ｍが形成されている。そして、この凹溝３２６ｍ内に、第２シールリング３２７が挿入されている。この第２シールリング３２７も、弾性変形して、第２容器部材３１６の開口端部３１６ｔの内側面に圧接すると共に、第２樹脂部材３２１の凹溝３２１ｍの底面に圧接している。
このように、第１，第２容器部材３１１，３１６と第１，第２樹脂部材３２１，３２６との間に第１，第２シールリング３２２，３２７を配設することで、容器内部に注入された電解液が外部に漏れることをより確実に防止できる。
その他、上記実施形態１等と同様な部分は、上記実施形態１等と同様な作用、効果を奏する。
【００３０】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、２つの有底筒状の容器部材１１１，１１６等にそれぞれ樹脂部材１２１，１２６等を設け、２つの樹脂部材１２１，１２６等を突き合わせた状態で熱溶着した例を示した。
しかし、一方の容器部材を有底筒状、他方の容器部材を板状（蓋）としてそれぞれに樹脂部材を設け、２つの樹脂部材同士を熱溶着する形態とすることもできる。
また、開口の大きさの異なる２つの有底筒状の容器部材を用意して、これらに樹脂部材を設け、開口の大きい容器部材の内側に開口の小さい容器部材の一部を挿入した状態で、２つの樹脂部材の側面同士を熱溶着する形態とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施形態１に係る密閉型電池の斜視図である。
【図２】実施形態１に係る密閉型電池の一部の分解斜視図である。
【図３】実施形態１に係る密閉型電池のうち、電池容器の部分断面図である。
【図４】実施形態２に係る密閉型電池の一部の部分斜視図である。
【図５】実施形態３に係る密閉型電池のうち、電池容器の部分断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１００，２００  密閉型電池
１１０，３１０  電池容器
１１１，３１１  第１容器部材
１１６，３１６  第２容器部材
１２１，３２１  第１樹脂部材
１２６，３２６  第２樹脂部材
１５０  正極集電板
１５１  負極集電板
１４０  発電要素
【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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