(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際において、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、内部短絡して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。【解決手段】有底ケース１の内側面に枠体４の一部と係合する係合部として凹部５と凸部６など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前記有底ケースとリード端子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、
前記有底ケースの内側面に枠体の一部と係合する係合部を設けた電池。
【請求項２】
前記係合部として有底ケースの内側面と枠体の外周縁の一方を凹部、他方を凸部とし、この凹凸部を嵌合する構成とした請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記係合部として有底ケースの内側面に凸部を設け、この凸部の下部と前記枠体の外周縁の一部とを係合する構成とした請求項１に記載の電池。
【請求項４】
前記係合部として有底ケースの内側面に凸部を設け、この凸部の下部と前記枠体の外周縁の上端部とを係合する構成とした請求項３に記載の電池。
【請求項５】
前記有底ケースの内側面の凸部を押出し加工により設けた請求項２〜４のいずれか１つに記載の電池。
【請求項６】
前記係合部として有底ケースの内側面に段差部を設け、この段差部の下部と前記枠体の外周縁の一部とを係合する構成とした請求項１に記載の電池。
【請求項７】
前記係合部として有底ケースの内側面に段差部を設け、この段差部の下部と前記枠体の外周縁の上端部とを係合する構成とした請求項６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、リード端子の変形が起こり、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前記有底ケースとリード端子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、前記有底ケースの内側面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、有底ケースの内面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が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、有底ケースの内面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場合がないため、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前記有底ケースとリード端子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、前記有底ケースの内側面に枠体の一部と係合する係合部を設けた構成とするものである。
【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、前記係合部として有底ケースの内側面と枠体の外周縁の一方を凹部、他方を凸部とし、この凹凸部を嵌合する構成としても良い。
【００１３】
この構成によれば、凹凸部を嵌合して枠体が位置決めされるため枠体が上下方向にずれることなく確実に保持できる。また、凹凸部を設ける位置によって有底ケースに対する枠体の保持位置を正確に規定することができる。
【００１４】
また、前記係合部として有底ケースの内側面に凸部を設け、この凸部の下部と前記枠体の外周縁の一部とを係合する構成としても良い。
【００１５】
この構成によれば、有底ケースの内側面に凸部を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。例えば、構造上突起部を設けてあるような枠体を用いた場合であっても、この突起部を有底ケースの内側面に設けた凸部と係合させて枠体の浮きや傾きを抑制できる。
【００１６】
また、前記係合部として有底ケースの内側面に凸部を設け、この凸部の下部と前記枠体の外周縁の上端部とを係合する構成としても良い。
【００１７】
この構成によれば、有底ケース側に凸部を設けるだけで、枠体を特に加工することなく枠体の浮きや傾きなどを抑制できる。
【００１８】
また、前記有底ケースの内側面の凸部を押出し加工により設けても良い。
【００１９】
この構成によれば、有底ケースの内側面に凸部を容易に設けることができる。また、凸部の無い有底ケースに凸部を設ける加工を行って作製できるため、凸部の出しろや位置、形状等の変更を容易に行なえる。
【００２０】
また、前記係合部として有底ケースの内側面に段差部を設け、この段差部の下部と前記枠体の外周縁の一部とを係合する構成としても良い。
【００２１】
この構成によれば、有底ケースの開口部近傍に段差部を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。
【００２２】
また、前記係合部として有底ケースの内側面に段差部を設け、この段差部の下部と前記枠体の外周縁の上端部とを係合する構成としても良い。
【００２３】
この構成によれば、有底ケース側に段差部を設けるだけで、枠体を特に加工することなく枠体の浮きや傾きなどを抑制できる。
【００２４】
尚、このように有底ケースの内側面に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部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。
【００２５】
また、有底ケースに設けた係合部は有底ケースの内側面の全周にわたり設けた方が良いが有底ケースの内側面に部分的に設けても効果がある。
【実施例】
【００２６】
図１１に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。
【００２７】
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。
【００２８】
（実施例１）
図１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。
【００２９】
アルミニウム合金製の有底ケース１に、ニッケル製のリード端子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。
【００３０】
このとき有底ケース１の内側面に設けた係合部としての凹部５と枠体４の外周縁に設けた凸部６を図１に示したように嵌合させて係合した。
【００３１】
この状態で図９（ａ）に示したように、リード端子２の先端部と封口体７をレーザー溶接し、図９（ｂ）に示したようにリード端子２を屈曲させて封口体７を有底ケース１の開口部に配置した。
【００３２】
次に封口体７と有底ケース１をレーザー溶接し、封口体７の上部の注液孔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。
【００３３】
（実施例２）
図２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。
【００３４】
有底ケース１の内側面に設けた係合部としての凸部８と枠体４の外周縁に設けた凹部９を図２に示したように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。
【００３５】
（実施例３）
図３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。
【００３６】
有底ケース１の内側面に設けた係合部としての凸部１０の下部と枠体４の外周縁に設けた凸部１１の上部を図３に示したように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。
【００３７】
（実施例４）
図４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。
【００３８】
有底ケース１の内側面に設けた係合部としての凸部１２の下部と枠体４の外周縁の上端部を図４に示したように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。
【００３９】
（実施例５）
図５は本発明の実施例５の構成を示した電池の要部の概略断面図である。
【００４０】
有底ケース１の内側面に押出し加工により設けた係合部としての凸部１３の下部と枠体４の外周縁の上端部を図５に示したように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。
【００４１】
（実施例６）
図６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。
【００４２】
有底ケース１の内側面に設けた係合部としての段差部１４と枠体４の外側面に設けた凸部１５の上部を図６に示したように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。
【００４３】
（実施例７）
図７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。
【００４４】
有底ケース１の内側面に設けた係合部としての段差部１６と枠体４の外周縁の上端部を図７に示したように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。
【００４５】
（実施例８）
図８は本発明の実施例８の構成を示した電池の要部の概略断面図である。
【００４６】
有底ケース１の開口部の内側面にこの肉厚を厚くして設けた係合部としての段差部１７
と枠体４の外周縁の上端部を図８に示したように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８とした。
【００４７】
（比較例１）
図１０は比較例１の構成を示した電池の要部の概略断面図である。
【００４８】
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および電極体２３とを絶縁するための枠体２４を配置した。図１０に示したように、有底ケース２１の内側面に枠体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。
【００４９】
実施例１〜８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。落下衝撃試験は作製した角型リチウムイオン二次電池が２００個収納できる樹脂製のトレイを用い、この樹脂製のトレイに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２００個収納して高さ５０ｃｍの高さから１０回ずつ自然落下させた。
【００５０】
その結果を（表１）に示す。
【００５１】
【表１】
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【００５２】
（表１）からわかるように、実施例１〜８の内部短絡発生は皆無であったが比較例１は４個の内部短絡発生が確認された。この４個の角型リチウムイオン二次電池をＸ線透視検査したところ、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。
【００５３】
つまり、比較例１の構成で作製した角型リチウムイオン二次電池は枠体の浮きや傾きによる内部短絡のおそれがあるが、実施例１〜８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。
【００５４】
実施例１〜８によれば、有底ケース１と枠体４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内に保持されて、枠体４の浮きや傾きが解消されたと考えられる。
【００５５】
一方、比較例１は有底ケース２１と枠体２４が係合する係合部がないため枠体２４が有底ケース２１内に保持されず、枠体２４の浮きや傾きが生じたと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の電池は、有底ケースの内面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】
【００５７】
【図１】本発明の実施例１の枠体と有底ケースの構成を示した電池の要部の概略断面図
【図２】本発明の実施例２の枠体と有底ケース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３の枠体と有底ケース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４の枠体と有底ケース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５の枠体と有底ケース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６の枠体と有底ケース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７の枠体と有底ケース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８の枠体と有底ケースの構成を示した電池の要部の概略断面図
【図９】（ａ）本発明のリード端子と封口板の接続状態を示した電池の要部の概略断面図、（ｂ）本発明の封口板の有底ケースへの挿入状態を示した電池も要部の概略断面図
【図１０】従来の比較例１の枠体と有底ケースの構成を示した電池の要部の概略断面図
【図１１】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
【符号の説明】
【００５８】
１    有底ケース
２    リード端子
３    電極体
４    枠体
４ａ  孔部
５    凹部
６    凸部
７    封口体
８    凸部
９    凹部
１０  凸部
１１  凸部
１２  凸部
１３  凸部
１４  段差部
１５  凸部
１６  段差部
１７  段差部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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