(57)【要約】【課題】本発明は，電解液注入孔の密閉時に蓋板の変形を防止することができるリチウムイオン二次電池の提供を課題とする。【解決手段】本発明は，第１電極板，第２電極板，および第１電極板と第２電極板との間に介在されたセパレータを備える電極組立体と，電極組立体を収容するための空間を有するケースと，０．５〜２質量％のマンガンを含むアルミニウム−マンガン系合金からなる蓋板３１０を備え，ケースに装着されてケースを密閉し，電極組立体と電気的に連結される端子部が形成される蓋体組立体とを備える。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極板，第２電極板，および前記第１電極板と前記第２電極板との間に介在されたセパレータを備える電極組立体と；
前記電極組立体を収容するケースと；
０．５〜２質量％のマンガンを含むアルミニウム−マンガン系合金からなる蓋板を備え，前記ケースに装着されて前記ケースを密閉し，前記電極組立体と電気的に連結される端子部が形成される蓋体組立体と；
を備えることを特徴とする，リチウムイオン二次電池。
【請求項２】
前記蓋板の厚さは，０．７〜１．１ｍｍであることを特徴とする，請求項１に記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項３】
前記蓋板の長軸長と短軸長との比は，１．３〜４．０であることを特徴とする，請求項１または２に記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項４】
第１電極板，第２電極板，および前記第１電極板と前記第２電極板との間に介在されたセパレータを備える電極組立体と；
前記電極組立体を収容するケースと；
降伏強度１５．００ｋｇｆ／ｍｍ２以上の物質からなる蓋板を備え，前記ケースに装着されて前記ケースを密閉し，前記電極組立体と電気的に連結される端子部が形成される蓋体組立体と；
を備えることを特徴とする，リチウムイオン二次電池。
【請求項５】
前記蓋板は，引張強度１５．５０ｋｇｆ／ｍｍ２以上の物質からなることを特徴とする，請求項４に記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項６】
前記蓋板は，せん断強度１０．００ｋｇｆ／ｍｍ２以上の物質からなることを特徴とする，請求項４に記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項７】
前記蓋板は，ブリネル硬度４０以上の物質からなることを特徴とする，請求項４に記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項８】
前記蓋板の厚さは，０．７〜１．１ｍｍであることを特徴とする，請求項４〜７のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項９】
前記蓋板の長軸長と短軸長との比は，１．３〜４．０であることを特徴とする，請求項４〜８のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項１０】
前記蓋板の長軸長と短軸長との比は，１．５〜３．３であることを特徴とする，請求項９に記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項１１】
前記蓋板の長軸長と短軸長との比は，３．０であることを特徴とする，請求項１０に記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項１２】
前記蓋板に形成された電解液注入孔は，長軸と平行な辺からの距離と比べて短軸と平行な辺からの距離が小さい位置に形成されることを特徴とする，請求項４〜１１のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項１３】
前記降伏強度１５．００ｋｇｆ／ｍｍ２以上の物質は，０．５〜２質量％のマンガンを含むアルミニウム−マンガン系合金であることを特徴とする，請求項４〜１２のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリチウムイオン二次電池に係り，より詳しくは，電解液注入孔の密閉時に蓋板の変形を防止することができるリチウムイオン二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近，携帯用電話，ラップトップコンピュータ，ビデオレコーダなど，小型かつ軽量の携帯用電気・電子機器が，盛んに開発生産されている。このような携帯用電気・電子機器は，固定電源を得られない場所でも作動できるように電池パックを内装している。最近の電池パックには，経済的な観点から，充放電可能な二次電池が用いられている。二次電池としては，例えば，ニッケルカドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）電池，ニッケル水素（Ｎｉ−ＭＨ）電池，リチウム（Ｌｉ）電池，リチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）電池が挙げられる。
【０００３】
特に，リチウム二次電池は，携帯用電子機器の電源として広範に利用されているニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池と比べて，３倍の作動電圧（３．６Ｖ）を有し，かつ単位質量当りエネルギー密度が高いという特徴から，その工業的用途が急速に拡大している。
【０００４】
リチウム二次電池は，一般に，陽極活物質としてリチウム系酸化物，陰極活物質として炭素質物を用いる。リチウム二次電池は，電解質の種類に応じて，液体電解質を用いるリチウムイオン電池と，高分子電解質を用いるリチウムポリマー電池とに分類され，円筒型，角型，パウチ型など様々な形状で製造されている。
【０００５】
一般に，リチウムイオン二次電池は，陽極活物質が塗布された陽極電極板，陰極活物質が塗布された陰極電極板，電気的短絡の防止とリチウムイオンのみの移動を可能とするために，両電極板の間に介在されたセパレータとを積層し，これらを巻回することにより形成される電極組立体，この電極組立体を収容するケース，このケースに注入されてリチウムイオンの移動を可能ならしめる電解質を含む。
【０００６】
電極組立体は，陽極活物質が塗布され陽極タブが連結された陽極電極板，陰極活物質が塗布され陰極タブが連結された陰極電極板，およびセパレータを積層し，これらを巻回することにより形成される。
【０００７】
電極組立体は，ケースに収容され，電極組立体の離脱を防止するため，ケースの開口部は蓋体組立体により密閉される。このケースには，蓋体組立体の蓋板に形成された電解液注入孔を介して電解液が注入される。電解液注入孔は，軟性に優れたアルミニウムボールピンを押入することにより密閉されるが，密閉を確実にするため，押入されたボールピンと電解液注入孔との境界には溶接および樹脂塗布が施される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし，ケースに電解液を注入後，電解液注入孔にボールピンを押入する工程において，蓋板が大きく変形するという問題が発生している。このような蓋板の変形は主に板厚の減少に伴う機械的強度の低下に起因しており，板厚の減少は充電容量の増加と電池本体の小型化という相反する要求を同時に満たすために生じる。
【０００９】
蓋板が大きく変形すれば，ケースと蓋板との間の溶接による密閉が機能しなくなる。また，蓋板の変形により，蓋板が電極組立体の上面と接触するため，陰極と陽極との間に電気的短絡をもたらす。さらに，ケースの内圧が変化するため，正常な充放電に際しても安全ベントが破壊されるという問題を生じる。
【００１０】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので，その目的は，リチウムイオン二次電池の蓋体組立体において，電解液注入孔の密閉時に蓋板の変形を防止することができるリチウムイオン二次電池を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，第１電極板，第２電極板，および第１電極板と第２電極板との間に介在されたセパレータを備える電極組立体と，電極組立体を収容するケースと，０．５〜２質量％のマンガンを含むアルミニウム−マンガン系合金からなる蓋板を備え，ケースに装着されてケースを密閉し，電極組立体と電気的に連結される端子部が形成される蓋体組立体とを備えるリチウムイオン二次電池が提供される。
【００１２】
かかる構成によれば，０．５〜２質量％のマンガンを含むアルミニウム−マンガン系合金からなる蓋板により，蓋板の機械的強度が確保されるため，電解液注入孔の密閉時に蓋板の変形を防止することができる。
【００１３】
上記蓋板の厚さは，０．７〜１．１ｍｍであるようにしてもよい。
【００１４】
上記蓋板の長軸長と短軸長との比は，１．３〜４．０であるようにしてもよい。
【００１５】
また，本発明の他の観点によれば，第１電極板，第２電極板，および第１電極板と第２電極板との間に介在されたセパレータを備える電極組立体と，電極組立体を収容するケースと，降伏強度１５．００ｋｇｆ／ｍｍ２以上の物質からなる蓋板を備え，ケースに装着されてケースを密閉し，電極組立体と電気的に連結される端子部が形成される蓋体組立体とを備えるリチウムイオン二次電池が提供される。
【００１６】
かかる構成によれば，降伏強度１５．００ｋｇｆ／ｍｍ２以上の物質からなる蓋板により，蓋板の機械的強度が確保されるため，電解液注入孔の密閉時に蓋板の変形を防止することができる。
【００１７】
上記蓋板は，引張強度１５．５０ｋｇｆ／ｍｍ２以上の物質からなるようにしてもよい。
【００１８】
上記蓋板は，せん断強度１０．００ｋｇｆ／ｍｍ２以上の物質からなるようにしてもよい。
【００１９】
上記蓋板は，ブリネル硬度４０以上の物質からなるようにしてもよい。
【００２０】
上記蓋板の厚さは，０．７〜１．１ｍｍであるようにしてもよい。
【００２１】
上記蓋板の長軸長と短軸長との比は，１．３〜４．０であるようにしてもよい。
【００２２】
上記蓋板の長軸長と短軸長との比は，１．５〜３．３であるようにしてもよい。
【００２３】
上記蓋板の長軸長と短軸長との比は，３．０であるようにしてもよい。
【００２４】
上記蓋板に形成された電解液注入孔は，長軸と平行な辺からの距離と比べて短軸と平行な辺からの距離が小さい位置に形成されるようにしてもよい。
【００２５】
上記降伏強度１５．００ｋｇｆ／ｍｍ２以上の物質は，０．５〜２質量％のマンガンを含むアルミニウム−マンガン系合金であるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば，リチウムイオン二次電池の蓋体組立体において，電解液注入孔の密閉時に蓋板の変形を防止することができるリチウムイオン二次電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に，添付した図面を参照しながら，本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお，本明細書および図面において，実質的に同一の機能構成を有する発明特定事項については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２８】
図１は本発明の第１の実施形態に係るリチウムイオン二次電池を説明する分解斜視図である。
【００２９】
図１に示すとおり，本実施形態に係るリチウムイオン二次電池１００は，ケース１１０と，ケース１１０に収容される電極組立体２００と，ケース１１０の上部に装着される蓋体組立体３００とを含む。
【００３０】
ケース１１０は，略四角形状を有する金属物質からなり，それ自体が端子として機能する。
【００３１】
電極組立体２００は，第１電極タブ２１５を備える第１電極板２１０，第２電極タブ２２５を備える第２電極板２２０，および第１，第２電極板２１０，２２０の間に介在されたセパレータ２３０を積層，巻回することにより形成され，ケース１１０に収容される。第１電極タブ２１５と第１電極板２１０との境界部，および第２電極タブ２２５と第２電極板２２０との境界部は，それぞれの境界部における電気的短絡を防止するため，絶縁テープ２４０により絶縁される。
【００３２】
蓋体組立体３００には，ケース１１０の開口部に対応する寸法形状を有する金属板からなる蓋板３１０が装着される。蓋板３１０の中央には，所定寸法の端子通孔３１１が形成され，蓋板３１０の一側には，電解液を注入するための電解液注入孔３１２が形成される。この電解液注入孔３１２は，ボールピン３１５を押入することにより密閉される。
【００３３】
端子通孔３１１は，電極端子３２０，例えば陰極端子が挿通される位置に形成される。電極端子３２０の外周には，蓋板３１０との電気的絶縁のため，管状のガスケット３３０が装着される。蓋板３１０の下面には絶縁板３４０が装着され，この絶縁板３４０の下面には端子板３５０が装着される。
【００３４】
電極端子３２０は，その外周がガスケット３３０により被覆され，端子通孔３１１に挿通される。電極端子３２０の底面は，絶縁板３４０を介して，端子板３５０と電気的に連結される。
【００３５】
蓋板３１０の下面には，第１電極板２１０に備えられた第１電極タブ２１５が溶接され，電極端子３２０の下端には，第２電極板２２０に備えられた第２電極タブ２２５が溶接される。
【００３６】
一方，電極組立体２００の上面には，電極組立体２００と蓋体組立体３００とを電気的に絶縁するとともに，電極組立体２００の上端を被覆する絶縁ケース３６０が装着される。絶縁ケース３６０は，蓋板３１０の電解液注入孔３１２に対応する位置に電解液注入孔３６２を備え，電解液の注入を容易ならしめる。絶縁ケース３６０は，絶縁性を有する高分子樹脂，望ましくはポリプロピレンからなる。
【００３７】
図２は，第１の実施形態に係るリチウムイオン二次電池の蓋板を説明する斜視図である。
【００３８】
図２に示すとおり，本実施形態に係る蓋板３１０には端子通孔３１１と電解液注入孔３１２とが形成される。
【００３９】
蓋板３１０は，降伏強度１５．００ｋｇｆ／ｍｍ２（１４．７１ｘ１０７Ｐａ）以上の物質，特に本実施形態においては，０．５〜２質量％のマンガン（Ｍｎ）を含むアルミニウム−マンガン（Ａｌ−Ｍｎ）系合金からなる。蓋板３１０の降伏強度は，その厚さが０．７〜１．１ｍｍ，特に変形し易い０．７〜０．８ｍｍである場合に重要となる。
【００４０】
また，蓋板３１０の長軸（Ａ）長と短軸（Ｂ）長との比（以下，軸長の比）は，４．０以下，望ましくは３．３以下，非常に望ましくは３．０程度とする。蓋板３１０の軸長の比が４．０以上であれば，電解液注入孔３１２の密閉に際して，蓋板３１０の長軸方向の変形が生じ易くなる。一方，蓋板３１０は，その軸長の比が３．３以下であれば変形が生じ難く，特にその軸長の比が３．０であれば変形が殆ど認められない。
【００４１】
電解液注入孔３１２は，蓋板３１０上において，その長軸（Ａ）と平行な辺からの距離と比べて，その短軸（Ｂ）と平行な辺からの距離が小さい位置に形成されることが望ましい。
【００４２】
また，蓋板３１０の軸長の比は，１．３以上，特に１．５以上であることが望ましい。これは，蓋板３１０の軸長の比が１．３以下であれば，蓋板３１０のトルク抵抗が低下するためである。
【００４３】
一方，蓋板３１０は，引張強度１５．５０ｋｇｆ／ｍｍ２（１５．１９ｘ１０７Ｐａ）以上，せん断強度１０．００ｋｇｆ／ｍｍ２（９．８０ｘ１０７Ｐａ）以上，またはブリネル硬度４０以上のいずれかの特性を有する物質からなることができる。
【００４４】
電解液注入孔３１２の密閉に用いるボールピン３１５としては，軟性に優れたＪＩＳ１０７０アルミニウムを使用し，その硬度はビッカース硬度Ｈｖ２７以下，Ｈｖ２６程度が望ましい。密閉時のレーザー溶接を容易にするため，挿通されたボールピン３１５の蓋板３１０からの突出を０．１５ｍｍ以下にすることが望ましい。
【００４５】
これは，蓋板３１０を装着された蓋体組立体３００がケース１１０の上部に装着され，電解液が注入された後，電解液注入孔３１２にボールピン３１５を押入し，電解液注入孔３１２を密閉する過程で，蓋板３１０の変形を防止するためである。
【００４６】
上記のとおり，本実施形態に係るリチウムイオン二次電池１００においては，電解液注入孔３１２にボールピン３１５を押入し密閉する際，蓋板３１０の変形を防止できる。
【００４７】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範疇に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るリチウムイオン二次電池を説明する分解斜視図である
【図２】第１の実施形態に係るリチウムイオン二次電池の蓋板を説明する斜視図である。
【符号の説明】
【００４９】
１００    リチウムイオン二次電池
１１０    ケース
２００    電極組立体
２１０    第１電極板
２１５    第１電極タブ
２２０    第２電極板
２２５    第２電極タブ
２３０    セパレータ
２４０    絶縁テープ
３００    蓋体組立体
３１０    蓋板
３１１    端子通孔
３１２    電解液注入孔
３１５    ボールピン
３２０    端子電極
３３０    ガスケット
３４０    絶縁板
３５０    端子板
３６０    絶縁ケース
３６２    電解液注入孔
【図１】
2006080066.tif 000003
【図２】
2006080066.tif 000004