(57)【要約】【課題】極板より引き出されたリード端子が有底ケース内部などに接触して内部短絡が発生することを防止するために有底ケース内の電極体の上部に枠体と呼ばれる樹脂製の絶縁板を挿入する工程において、枠体の挿入状態を安定させることにより枠体の浮きや傾きなどを防止し、内部短絡するおそれのない信頼性の高い電池を提供する。【解決手段】リード端子２の一部に枠体４の孔部４ａと係合する屈曲部５からなる係合部を設けることにより、枠体４を有底ケース１内の電極体３の上部に配置した際にこの係合部により枠体４が保持され、枠体４の浮きや傾きなどを抑制できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リード端子を接続した帯状の正極板と負極板とをセパレータを介して積層または渦捲状に捲回してなる電極体と電解液を内部に収納した有底ケースと、この有底ケースの開口部を密閉する封口体を備え、この封口体と電極体の間にリード端子と有底ケースまたは電極体とを絶縁するための枠体を配置した電池であって、
前記リード端子の一部に枠体の一部と係合する係合部を設けた電池。
【請求項２】
前記係合部として枠体にリード端子を貫通する孔部を設け、この孔部とリード端子に設けた屈曲部とを係合した請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記係合部として枠体にリード端子を貫通する孔部を設け、この孔部とリード端子に設けた湾曲部とを係合した請求項１に記載の電池。
【請求項４】
前記係合部として枠体にリード端子を貫通する孔部を設け、この孔部とリード端子に設けた凸部とを係合した請求項１に記載の電池。
【請求項５】
前記係合部として枠体にリード端子を貫通する孔部を設け、この孔部とリード端子に設けた捻り部とを係合した請求項１に記載の電池。
【請求項６】
前記係合部としてリード端子に凹部を設け、この凹部と枠体の一部とを係合した請求項１に記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は封口体と電極体との間に枠体を配置した電池に関し、特に角型リチウムイオン二次電池の内部短絡を防止する構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、ノートパソコンや携帯電話或いはＡＶ機器など民生用電子機器のポータブル化やコードレス化が急速に進んでおり、これら電子機器の駆動用電源を担う小型・軽量で高エネルギー密度を有する二次電池への要望が高まっている。
【０００３】
非水電解液二次電池、特にリチウムイオン二次電池は、高電圧・高エネルギー密度を有する電池であることから、ノートパソコン、携帯電話、ＡＶ機器などを中心に使用されている。なかでも角型のリチウムイオン二次電池は、負荷特性や寿命特性に優れ、電子機器の薄型化に適し、スペース効率が良いことから活発な商品開発が行われている。
【０００４】
角型のリチウムイオン二次電池は、電極体の両極板にリード端子を取り付け、それを内部端子に接続し、内部端子と接続された外部端子を介して外部に電気を取り出すようにしている。金属製の有底ケースを使う場合、有底ケースと同じ極性を持つ極板に接続されたリード端子は、直接有底ケースに接続されるか、もしくは有底ケースに接続される金属製蓋体に接続されている。金属製の有底ケースと違う極性の極板に接続されたリード端子は、内部端子に接続され、内部端子は有底ケースあるいは金属製蓋体とガスケットで絶縁されているが、振動や落下衝撃などで電極体が移動した場合、リード端子に変形が起こり、有底ケースの内部などに接触して内部短絡が発生するおそれがある。これを防止するために一般的に有底ケース内に収納された電極体の上部に枠体と呼ばれる樹脂製の絶縁板が設置されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開平８−６９８１５号公報
【特許文献２】特開２００１−２２９８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来の枠体は有底ケース内に収納された電極体の上部に枠体と呼ばれる樹脂製の絶縁板を配置したのみであるため、この枠体を有底ケース内の電極体の上部に挿入するのに、有底ケースの内寸法や電極体などのロット間ばらつきによって、枠体の挿入状態が不安定になる場合があった。その結果、枠体の浮きや傾きなどが発生し、リード端子が変形して有底ケースの内側面などに接触して内部短絡し開路電圧が低下するおそれがあった。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するものであり、枠体を有底ケース内の電極体の上部に挿入する際において枠体の挿入状態を安定化し、リード端子が変形して有底ケースの内側面などに接触して内部短絡し開路電圧が低下するおそれのない信頼性の高い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】
【０００７】
上記の課題を解決するために本発明は、リード端子を接続した帯状の正極板と負極板とをセパレータを介して積層または渦捲状に捲回してなる電極体と電解液を内部に収納した有底ケースと、この有底ケースの開口部を密閉する封口体を備え、この封口体と電極体の間にリード端子と有底ケースまたは電極体とを絶縁するための枠体を配置した電池であって、前記リード端子の一部に枠体の一部と係合する係合部を設けたことを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、リード端子の一部に枠体の一部と係合する係合部を設けたため、枠体を有底ケース内の電極体の上部に配置した際にこの係合部により枠体が保持され、枠体の浮きや傾きなどを抑制でき、その結果、振動や落下衝撃などで電極体が移動した場合においても、リード端子の変形などにより内部短絡し開路電圧が低下するおそれのない信頼性の高い電池が得られる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、リード端子の一部に枠体の一部と係合する係合部を設けることにより、枠体を有底ケース内の電極体の上部に挿入する際において、有底ケースの内寸法や電極体などのロット間ばらつきによっても枠体の挿入状態が不安定になることがないため、枠体の浮きや傾きなどを抑制でき、従来の枠体のように浮きや傾きなどによりリード端子が変形して有底ケースの内側面などに接触して内部短絡し開路電圧が低下するおそれのない信頼性の高い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】
【００１０】
本発明においては、リード端子を接続した帯状の正極板と負極板とをセパレータを介して積層または渦捲状に捲回してなる電極体と電解液を内部に収納した有底ケースと、この有底ケースの開口部を密閉する封口体を備え、この封口体と電極体の間にリード端子と有底ケースまたは電極体とを絶縁するための枠体を配置した電池であって、前記リード端子の一部に枠体の一部と係合する係合部を設けたものである。
【００１１】
この構成によれば、枠体を有底ケース内の電極体の上部に挿入する際において、枠体が係合部によって保持されるため、有底ケースの内寸法や電極体などのロット間ばらつきによっても枠体の挿入状態が不安定になることがなく、枠体の浮きや傾きなどを抑制できる。
【００１２】
また、前記係合部として枠体にリード端子を貫通する孔部を設け、この孔部とリード端子に設けた屈曲部とを係合しても良い。
【００１３】
この構成によれば、リード端子に設けた屈曲部を枠体の孔部と係合させるため枠体が上方向にずれることなく確実に保持できる。また、枠体を特に加工することなくリード端子に屈曲部を設けるだけの簡単な構成で、枠体の浮きや傾きなどを抑制できる。
【００１４】
また、前記係合部として枠体にリード端子を貫通する孔部を設け、この孔部とリード端子に設けた湾曲部とを係合しても良い。
【００１５】
この構成によれば、リード端子に設けた湾曲部を枠体の孔部と係合させるため枠体が上方向にずれることなく確実に保持できる。また、枠体を特に加工することなくリード端子に上記の屈曲部と同様に湾曲部をリード端子に設けるだけの簡単な構成で枠体の浮きや傾きを抑制できる。
【００１６】
また、前記係合部として枠体にリード端子を貫通する孔部を設け、この孔部とリード端子に設けた凸部とを係合しても良い。
【００１７】
この構成によれば、リード端子に設けた凸部を枠体の孔部と係合させるため枠体が上方向にずれることなく確実に保持できる。また、枠体を特に加工することなくリード端子に上記の屈曲部や湾曲部と同様に凸部をリード端子に設けるだけの簡単な構成で枠体の浮きや傾きを抑制できる。
【００１８】
また、前記係合部として枠体にリード端子を貫通する孔部を設け、この孔部とリード端子に設けた捻り部とを係合しても良い。
【００１９】
この構成によれば、前記リード端子を枠体の孔部に貫通した後、このリード端子に捻りを加えるだけで簡単に捻り部を設けることができる。この捻り部を枠体の孔部と係合させることで枠体が上方向にずれることなく確実に保持できる。尚、板材のリード端子を用いれば捻り易く好ましい。
【００２０】
また、前記係合部としてリード端子に凹部を設け、この凹部と枠体の一部とを係合しても良い。
【００２１】
この構成によれば、枠体の比較的大きい孔部などの一部を利用してリード端子に設けた凹部とを係合させることできる。また、リード端子に設けた凹部を係合させて枠体を保持させるため、枠体の上方向へのずれだけでなく下方向へのずれも確実に抑制できる効果がある。
【００２２】
尚、このようにリード端子の一部に枠体の一部と係合する係合部を設けることにより、有底ケースの内寸法や電極体などのロット間ばらつきによっても枠体の挿入状態が不安定になることがなく、また、過度な振動や落下衝撃が加わった場合においてもリード端子が有底ケースの内側面などに接触して内部短絡し開路電圧が低下するおそれのない信頼性の高い電池を提供することができる。
【実施例】
【００２３】
図１に本発明の角型リチウムイオン二次電池の枠体と有底ケースの構成を示した分解斜視図を示す。
【００２４】
金属製の有底ケース１にリード端子２を接続した帯状の負極板と正極板とをセパレータを介して捲回してなる電極体３を収納する。枠体４は底面に孔部４ａを設け、この孔部４ａにリード端子２を貫通させて電極体３の上部に配置する。リード端子２には係合部として屈曲部５を設けている。
【００２５】
（実施例１）
図２は本発明の実施例１の構成を示した電池の要部の概略断面図である。
【００２６】
アルミニウム合金製の有底ケース１に、ニッケル製の板材からなるリード端子２を接続した帯状の負極板と正極板とを多孔質ポリエチレンからなるセパレータを介して捲回してなる電極体３を収納した。枠体４は、前記リード端子２と前記有底ケース１および前記電極体３とを絶縁するためにポリプロピレン樹脂製のものを用いた。このポリプロピレン樹脂製の枠体４の底面に孔部４ａを設け、この孔部４ａにリード端子２を貫通させて枠体４を電極体３の上部に配置した。
【００２７】
このときリード端子２に設けた係合部としての屈曲部５と枠体４の孔部４ａとを図２に示したように、屈曲部５の幅寸法Ｘを孔部４ａの孔寸法Ｙよりも大きくして係合した。
【００２８】
この状態で図１０（ａ）に示したようにリード端子２の先端部と封口体１１をレーザー溶接し、図１０（ｂ）に示したようにリード端子２を折り曲げて封口体１１を有底ケース１の開口部に配置した。
【００２９】
次に封口体１１と有底ケース１をレーザー溶接し、封口体１１の上部の注液孔（図示せず）を通じて非水電解液を有底ケース１内に注入後、この注液孔を密閉して実施例１の角
型リチウムイオン二次電池を作製した。
【００３０】
（実施例２）
図３は本発明の実施例２の構成を示した電池の要部の概略断面図である。
【００３１】
リード端子２に設けた係合部としての湾曲部６と枠体４の孔部４ａとを図３に示したように、湾曲部６の幅寸法Ｘを孔部４ａの孔寸法Ｙよりも大きくして係合した以外は実施例１と同じように作製した角型リチウムイオン二次電池を実施例２とした。
【００３２】
（実施例３）
図４は本発明の実施例３の構成を示した電池の要部の概略断面図である。
【００３３】
リード端子２の片面部に設けた係合部としての凸部７と枠体４の孔部４ａとを図４に示したように、凸部７の幅寸法Ｘを孔部４ａの孔寸法Ｙよりも大きくして係合した以外は実施例１と同じように作製した角型リチウムイオン二次電池を実施例３とした。
【００３４】
（実施例４）
図５は本発明の実施例４の構成を示した電池の要部の概略断面図である。
【００３５】
リード端子２の両面部に設けた係合部としての凸部７と枠体４の孔部４ａとを図５に示したように、両面部に設けた凸部７の幅寸法Ｘを孔部４ａの孔寸法Ｙよりも大きくして係合した以外は実施例１と同じように作製した角型リチウムイオン二次電池を実施例４とした。
【００３６】
（実施例５）
図６は本発明の実施例４の構成を示した電池の要部の概略断面図である。
【００３７】
リード端子２に設けた係合部としての捻り部１０と枠体４の孔部４ａとを図６に示したように、捻り部１０の幅寸法Ｘを孔部４ａの孔寸法Ｙよりも大きくして係合した以外は実施例１と同じように作製した角型リチウムイオン二次電池を実施例５とした。
【００３８】
（実施例６）
図７は本発明の実施例６の構成を示した電池の要部の概略断面図である。
【００３９】
リード端子２に設けた係合部としての半円弧状の凹部８と枠体４の半円弧状の係合面４ｂとを係合した以外は実施例１と同じように作製した角型リチウムイオン二次電池を実施例６とした。
【００４０】
（実施例７）
図８は本発明の実施例７の構成を示した電池の要部の概略断面図である。
【００４１】
リード端子２に設けた係合部としての角型状の凹部９と枠体４の角型状の係合面４ｂとを係合した以外は実施例１と同じように作製した角型リチウムイオン二次電池を実施例７とした。
【００４２】
（比較例１）
図９は従来の比較例１の構成を示した電池の要部の概略断面図である。
【００４３】
有底ケース２１に、リード端子２２を接続した帯状の負極板と正極板とをセパレータを介して捲回してなる電極体２３を収納した後、電極体２３の上部にリード端子２２と有底
ケース２１または電極体２３とを絶縁するための枠体２４を配置した。
図９に示したように、リード端子２２に枠体２４の一部と係合する係合部を設けなかった以外は実施例１と同じように作製した角型リチウムイオン二次電池を比較例１とした。
【００４４】
実施例１〜７および比較例１において各１０００個の角型リチウムイオン二次電池を作製し、落下衝撃試験後の内部短絡発生率を確認した。内部短絡発生率はほぼ満充電状態の角型リチウムイオン二次電池の落下衝撃試験前後で開路電圧を測定し１００ｍＶ以上開路電圧が低下したものを内部短絡発生品として判定した。落下衝撃試験は角型リチウムイオン二次電池の封口体が下向きになるよう樹脂製のトレイに２００個収納し、この樹脂製のトレイを高さ５０ｃｍの高さから１０回ずつ自然落下させた。
【００４５】
その結果を（表１）に示す。
【００４６】
【表１】
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【００４７】
（表１）からわかるように、実施例１〜７の内部短絡発生は皆無であったが比較例１は５個の内部短絡発生が確認された。この５個の角型リチウムイオン二次電池のリード端子２２をＸ線透視により確認したところ、リード端子２２が有底ケース２１の内側面と接触する位置まで変形していることが確認できた。即ち、落下衝撃試験により枠体２４の浮きや傾きといった不具合が起こりリード端子２２と有底ケース２１の内側面が接触して内部短絡し開路電圧が低下したと考えられる。
【００４８】
つまり、比較例１のリード端子２２に枠体２４の一部と係合する係合部を設けなかった角型リチウムイオン二次電池は、枠体２４の浮きや傾きによりリード端子２２と有底ケー
ス２１の内側面が接触して内部短絡し開路電圧が低下するおそれがあるが、実施例１〜７の枠体４とリード端子２の構成で作製した角型リチウムイオン二次電池は内部短絡に対する信頼性を格段に向上できることがわかった。
【００４９】
実施例１〜７によれば、リード端子２と枠体４の一部が係合する係合部を設けたことにより枠体４が有底ケース１内に安定して保持され、過度な振動や落下衝撃が加わった場合においても枠体４の挿入状態が不安定になることがないと考えられる。
【００５０】
一方、比較例１はリード端子２２と枠体２４の一部が係合する係合部１２を設けていないため枠体２４が有底ケース２１内に安定して保持されず、過度な振動や落下衝撃が加わった場合に枠体２４の挿入状態が不安定になったと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の電池は、リード端子の一部に枠体の一部と係合する係合部を設けることにより枠体の挿入状態を安定化できるため、特に振動や落下衝撃が加わる場合があるノートパソコンや携帯電話など民生用電子機器に用いられる角型リチウムイオン二次電池に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の角型リチウムイオン二次電池の枠体と有底ケースの構成を示した分解斜視図
【図２】本発明の実施例１の枠体とリード端子の構成を示した電池の要部の概略断面図
【図３】本発明の実施例２の枠体とリード端子の構成を示した電池の要部の概略断面図
【図４】本発明の実施例３の枠体とリード端子の構成を示した電池の要部の概略断面図
【図５】本発明の実施例４の枠体とリード端子の構成を示した電池の要部の概略断面図
【図６】本発明の実施例５の枠体とリード端子の構成を示した電池の要部の概略断面図
【図７】本発明の実施例６の枠体とリード端子の構成を示した電池の要部の概略断面図
【図８】本発明の実施例７の枠体とリード端子の構成を示した電池の要部の概略断面図
【図９】従来の比較例１の枠体とリード端子の構成を示した電池の要部の概略断面図
【図１０】（ａ）本発明のリード端子と封口体の接続状態を示した電池の要部の概略断面図、（ｂ）本発明の封口体の有底ケースへの挿入状態を示した電池の要部の概略断面図
【符号の説明】
【００５３】
１    有底ケース
２    リード端子
３    電極体
４    枠体
４ａ  孔部
４ｂ  係合面
５    屈曲部
６    湾曲部
７    凸部
８    半円弧状の凹部
９    角型状の凹部
１０  捻り部
１１  封口体
Ｘ    幅寸法
Ｙ    孔寸法
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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