(57)【要約】【課題】気密性並びに作業性に優れ、かつ電池性能を低下させないリチウム二次電池用注液栓の密閉構造を提供する。【解決手段】リチウム二次電池の電槽蓋に設けられた注液栓の密閉構造において、前記注液栓１下部内面の雌ネジ部２にボルト３を螺合し、ボルト頭部４上に平板５を配し、平板５外周面と注液栓１内周面とをレーザー溶接により接合したリチウム二次電池用注液栓の密閉構造。溶接対象となる平板５外周面と注液栓１内周面の間隙は、ボルト頭部４上で平板５を移動することで容易に調整できる。従ってレーザー溶接が平板５外周面と注液栓１内周面の全面に渡って良好に行え気密性に優れる溶接部７が得られる。さらにボルト頭部４と注液栓１の間隙は狭める必要がないためボルト３を注液栓雌ネジ部２に容易に螺合できる。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
リチウム二次電池の電槽蓋に設けられた注液栓の密閉構造において、前記注液栓下部内面の雌ネジ部にボルトを螺合し、前記ボルト頭部上に平板を配し、前記平板外周面と注液栓内周面とをレーザー溶接又は電子ビーム溶接により接合したことを特徴とするリチウム二次電池用注液栓の密閉構造。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、リチウム二次電池用注液栓の密閉構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のエレクトロニクス分野の急速な進展により、電子機器の小型軽量化、高性能化が進み、これら電子機器の電源として、エネルギー密度が高く、且つ再充電可能な二次電池の要求が強まり、既に鉛蓄電池、ニカド電池、ニッケル−水素電池、リチウム二次電池が市場に登場している。中でもリチウム二次電池は、他の電池に較べて電池電圧が高く、しかも質量及び体積あたりのエネルギー密度が大きいため、今後、最も期待される二次電池である。
【０００３】
前記リチウム二次電池は、正極、負極、電解液で構成される電池エレメントを電槽缶に格納し、正極、負極に設けた集電タブと、電槽缶に設けた極端子とを接続することで、前記電池エレメントから電池エネルギーを取り出す構成からなる。
【０００４】
前記リチウム二次電池の電解液は、有機溶媒にリチウム塩を溶解した非水系溶液のため大気中の水分と接触すると性能が著しく低下する。そのためリチウム二次電池では、電解液を不活性ガス雰囲気下で注入し、その後注液栓は密閉する。
密閉方法としては、電池の種類や用途によって様々だが、例えば、開口（注液栓）を封孔した封口部材の頭部と受部と受具を溶接する方法（特許文献１）、図３に示すように、注液栓１下部内面の雌ネジ部２にボルト３の雄ネジ部３ｂを螺合し、ボルト頭部４外周面と注液栓１内周面とを全周に亘って溶接する方法などがある。図３で７は溶接部である。
【０００５】
【特許文献１】実開昭５８−８８７７４号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記溶接を溶接熱の大きいＡｒアーク溶接やＴＩＧ溶接などで行うと、有機溶媒系の電解液が溶接熱により変質して電池性能が低下し、最悪の場合は発火することがあった。
【０００７】
一方、前記溶接を、溶接熱が比較的小さいレーザー溶接や電子ビーム溶接で行う場合は、ボルト頭部外周面と注液栓内周面との間隙（溶接対象）を０．１ｍｍ程度に狭めないと気密性の高い溶接部が得られない。しかしながら、前記注液栓とボルトとは注液栓下部で螺合されているため、螺合部での僅かな軸ずれもボルト頭部では大きく現れ、ボルト頭部外周面と注液栓内周面との間隙を全周に亘って０．１ｍｍ程度に調整するのは非常に困難であった。また前記間隙が０．１ｍｍ程度と狭いとネジ締め作業性（加工性）が著しく悪化した。
本考案の目的は、気密性並びに作業性に優れ、かつ電池性能を低下させないリチウム二次電池用注液栓の密閉構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の考案は、リチウム二次電池の電槽蓋に設けられた注液栓の密閉構造において、前記注液栓下部内面の雌ネジ部にボルトを螺合し、前記ボルト頭部上に平板を配し、前記平板外周面と注液栓内周面とをレーザー溶接又は電子ビーム溶接により接合したことを特徴とするリチウム二次電池用注液栓の密閉構造である。
【考案の効果】
【０００９】
本考案の注液栓の密閉構造は、注液栓下部内面の雌ネジ部にボルトを螺合し、前記ボルト上に平板を配し、前記平板外周面と注液栓内周面とをレーザー溶接か電子ビーム溶接した構造なので、溶接対象となる平板外周面と注液栓内周面の間隙は、ボルト頭部上で平板を移動することで容易に調整できる。従ってレーザー溶接や電子ビーム溶接が平板外周面と注液栓内周面の全面に渡って良好に行え気密性に優れる溶接部が得られる。さらにボルト頭部と注液栓の間隙は狭める必要がないためボルトを注液栓雌ネジ部に容易に螺合できる。前記レーザー溶接や電子ビーム溶接は溶接熱が比較的小さいため溶接熱による電解液の性能低下も殆ど見られず、発火の恐れもない。従って、本考案のリチウム二次電池用注液栓の密閉構造は気密性並びに作業性に優れ、かつ電池性能を低下させない効果を有する。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１０】
本考案のリチウム二次電池用注液栓の密閉構造は、図１（イ）、（ロ）に示すように、中空の注液栓１下部内面に設けられた雌ネジ部２にボルト３の雄ネジ部３ｂが螺合され、ボルト頭部４上に平板５が載置され、さらに平板５の外周面と注液栓１内周面とが全周に亘ってレーザー溶接により接合されたものである。図１（イ）、（ロ）で、６はパッキン、７は溶接部、８は電槽蓋で、この電槽蓋８の開口部に注液栓１が溶接され取付けられている。
【００１１】
本考案において、平板５は、その横断面形状が注液栓内側の横断面形状と相似形で、注液栓内側に０．１ｍｍ程度の間隙をあけて挿入できるものである。平板５の厚みは、平板５をボルト頭部４上に載せた状態で、その上面が注液栓１上面と同じ高さになる厚みが、レーザー溶接や電子ビーム溶接が良好に行え望ましい。また平板５には任意の材料が使用できるが、注液栓１と同じ材料が、やはりレーザー溶接や電子ビーム溶接が良好に行え望ましい。
【００１２】
リチウム二次電池は、金属箔に正極活物質などを塗付した正極電極と負極活物質などを塗付した負極電極を、セパレータを介して積層し、この積層体を渦巻状に捲回して電槽缶に挿入し、各金属箔（集電体）に取付けた集電タブを電槽蓋の極端子に接続し、この接続部を絶縁し、電槽蓋を電槽缶に接合し、電槽蓋に設けられた注液栓から電解液を注入したのち注液栓を密閉して製造される。
【００１３】
本考案の注液栓の密閉構造は、任意のリチウム二次電池に適用できる。
即ち、前記正極活物質にリチウム含有複合酸化物（例えばＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４）やカルコゲン化合物（例えばＴｉＯ２、ＭｏＯ２、ＭｏＯ３、Ｖ２Ｏ５、ＴｉＳ２、ＭｏＳ２）などの電気化学的にリチウムを吸蔵、放出できる物質を用いたもの、負極活物質にコークス、熱分解炭素、有機材料の低温焼成体、天然黒鉛、人造黒鉛、リチウム金属、Ｌｉ−Ａｌ合金、Ｌｉ−Ｐｂ合金など電気化学的にリチウムを吸蔵、放出できる物質を用いたもの、集電タブに導電材、結着材（バインダー）、電解液などと化学的に安定で、かつ集電体に超音波溶接、グサリカシメ、冷間圧接、レーザー溶接、静電抵抗溶接などの方法で接続可能な材料を用いたもの、セパレータに電解液に不溶でかつ濡れ性の良い材料（特にポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン系の微多孔性フィルム）を用いたもの、集電タブ接続部の絶縁材料に電解液に溶解せず化学的に安定な材料（ポリエチレンテレフタレート、或いはポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイトなどを基材とする粘着テープなど）を用いたもの、極端子に電槽蓋、封口材、電解液などと化学的に安定な材料を用いたもの、などの任意のリチウム二次電池に適用できる。
【実施例１】
【００１４】
リチウム二次電池を次のようにして製造した。
即ち、正極活物質、結着材、増粘材からなる合剤を金属箔に塗付して正極電極とし、負極活物質、結着材、増粘材からなる合材を金属箔に塗付して負極電極とし、各金属箔に集電タブを取付けたのち、前記正極電極と負極電極をセパレータ（金属箔より大サイズ）を介して積層し、この積層体を渦巻状に捲回して電極体とし、この電極体を角形電槽缶に挿入し、前記集電タブを電槽蓋の極端子に接続後、予め中空の注液栓が取付けられた電槽蓋を電槽缶に接合した。
次に、不活性ガスを充満させたグローブボックス内で、電槽蓋に設けられた注液栓から電解液を電槽缶内に注入した。電解液には有機溶媒にリチウム塩を溶解した非水系溶液を用いた。
【００１５】
電解液注入後、注液栓を図２（イ）、（ロ）に示す方法により密閉した。
即ち、注液栓１下部内面に設けた雌ネジ部（Ｍ３）２にボルト３の雄ネジ部３ｂを、パッキン６を介して螺合し、７５ｃN・ｍの荷重をかけて締結した。次いでボルト頭部４の上に平板５を注液栓１内面との間隔が全周に亘って均一になるように配したのち、注液栓１内面と平板５外周面の間隙をレーザー溶接機９により溶接し接合した。注液栓１内径と平板５外径との寸法差は０．２ｍｍとした。
得られたリチウム二次電池の気密性をヘリウムリークテストにより調べた。
【００１６】
比較例１として、平板を用いず、図３（イ）、（ロ）に示したように、注液栓１内周面とボルト頭部４外周面との間隙をレーザー溶接した他は、実施例１と同じ方法によりリチウム二次電池を製造し、実施例１と同じ方法により気密性を調べた。注液栓１内径とボルト頭部４外径との寸法差は０．２ｍｍとした。
【００１７】
表１にリークしたヘリウム量を示した。調査個数は各２０とした。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
表１から本考案の密閉構造はいずれもリーク量が極めて少なく気密性が優れていた。
実施例１では注液栓内径とボルト頭部外径との寸法差を０．４ｍｍと大きくしたので、前記注液栓下部内面の雌ネジ部にボルトの雄ネジ部を容易に螺合することができた。
また溶接を発熱量の小さいレーザー溶接により行ったため溶接時に爆発などが起きることもなく、電解液が変質することもなかった。
【００２０】
これに対し、比較例１ではリーク量が多く、バラツキも大きかった。これはボルト頭部外周面と注液栓内周面との間に間隙の大きい部分が生じ、その部分が溶接不良となったためである。また注液栓内周面とボルト頭部外周面の間隙が０．１ｍｍと狭かったためボルトを注液栓１の雌ネジ部２に螺合するのに多大の手間を要した。
なお、注液栓１内面と平板５外周面の間隙をレーザー溶接に代え電子ビーム溶接で行った場合も同様の効果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本考案の密閉構造の実施形態を示す（イ）平面図、（ロ）縦断面図である。
【図２】（イ）、（ロ）は本考案の密閉構造を作製する方法の工程説明図である。
【図３】従来の密閉構造を示す（イ）平面図、（ロ）縦断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  注液栓
２  注液栓下部内面に設けられた雌ネジ部
３  ボルト
３ｂボルト雄ネジ部
４  ボルト頭部
５  平板
６  パッキン
７  溶接部
８  電槽蓋
９  レーザー溶接機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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