(57)【要約】【課題】四角形半殻体に形成された本体ケース内に極板群を収容して蓋板によって封口した構造の角形電池を提供する。【解決手段】半殻体に形成された本体ケース１１の凹部１５の端部に外部接続端子とするリベット１９を設けた段差部１６を形成し、巻き終わり端の所定位置に所定長さに正極リード２１及び負極リード２２を形成した極板群１４を凹部１５内に収納すると、正極リード２１はリベット１９上に、負極リード２２は段差部１６上に位置するので、リード接続が容易になされる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と負極板とをセパレータを介して扁平に巻回し、巻き終わり端に正極リードおよび負極リードが巻回方向に群体から突出するようにして極板群が形成され、四角形半殻体に形成された凹部深さを一辺側で部分的に浅くした段差部に正負の各外部接続端子が設けられた本体ケース内に、前記極板群が前記正極リードおよび負極リードがそれぞれ前記段差部上の正極外部接続端子及び負極外部接続端子上に位置するように収容され、正極外部接続端子に正極リード、負極外部接続端子に負極リードを接合した後、前記本体ケースの開口部が蓋板によって封口されてなることを特徴とする角形電池。
【請求項２】
正極リード及び負極リードは、極板の巻き終わり端から所定長さに延出させた部位の所定位置が所定幅に形成されてなる請求項１に記載の角形電池。
【請求項３】
正極板及び負極板、セパレータの極板群巻回方向と直交する方向の幅は、正極板及び負極板は凹部内幅寸法より小さく、セパレータは凹部内幅寸法より大きく形成されてなる請求項１又は２に記載に角形電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半殻体に形成された本体ケースの開口部が蓋板によって封口された電池ケース内に発電要素を収容した扁平形状の角形電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機やＰＤＡなどの携帯電子機器は、高機能化と共に小型化、薄型化の進展が著しく、それに適用する電池に小型、薄型にして高エネルギー密度であることが要求され、これに対応する電池として扁平角形のリチウムイオン二次電池が広く用いられている。この扁平角形の電池に適用される電池ケースは、深絞り加工によって有底角筒形状に形成された電池缶と、その開口端を閉じる封口板とによって構成され、電池ケース内に極板群および電解液からなる発電要素が収容されている。
【０００３】
電池の薄型化を達成するためには、前記電池缶をより狭い幅の角筒に深絞りする必要があるが、加工方向の深さに対して開口面積が小さくなるほどに加工が困難となり、深絞り加工による電池缶の薄型化には限度がある。また、幅が狭く深い筒状に形成された電池缶に極板群を挿入することも、薄型化して開口面積が小さくなるほどに困難になる。
【０００４】
従って、薄型化に限度がある角形電池の更なる薄型化を図るためには、電池ケースの構造を変える必要があり、半殻体に形成された本体ケースと、この本体ケースの開口部を閉じる平板もしくは半殻体に形成された蓋板とによって電池ケースを形成した電池が開発されている。
【０００５】
例えば、図１０に示すように、上カップ１内に極板群３を収容し、その開口部を下カップ２によって封口した角形電池が知られている（特許文献１参照）。この電池ケース構造では、浅い絞り加工によって発電要素を収容する凹部を形成することができるので、電池ケースの製造は容易である。
【０００６】
また、図１１（ａ）に示すように、凹部の周囲に鍔部４ａ，５ａを形成した一対のケース部材４，５の凹部４ａ，５ａ内に極板群８を収容して鍔部４ｂ，５ｂ間で接合した角形電池が知られている（特許文献２参照）。この角形電池では、一方のケース部材４に設けられた正極外部接続端子６及び負極外部接続端子７と極板群８との間を接続するために、図１１（ｂ）に示すように、極板群８に設けられた正極リード６ａ及び負極リード７ａと前記正極外部接続端子６及び負極外部接続端子７との間が正極接続リード６ｂ及び負極接続リード７ｂで接続するように構成されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２５０５１７号公報（第２〜４頁、図１）
【０００８】
【特許文献２】
特開２００１−１６７７４４号公報（第４〜７頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
小型化、薄型化した角形電池は狭い空間に極板群が収容されるため、極板群を構成する正極板及び負極板と正負それぞれの外部接続端子への接続を容易に行い得るように構成することが要求される。しかし、上記従来例構成では、極板群の正極板及び負極板と正負それぞれの外部接続端子との間の接続構造が限られた空間内を占める体積が大きく、接続構造が複雑になる課題があった。
【００１０】
また、狭い空間に極板群が収容されるため、正極板又は負極板が金属製であり正極又は負極の端子となる電池ケースに接触しないように絶縁を図る必要がある。しかし、接触の恐れがある部位に絶縁テープや絶縁板等の絶縁手段を配置すると、製造工数の増加や生産性を低下させる課題があった。
【００１１】
本発明が目的とするところは、半殻体ケースを蓋板で閉じる構造の電池ケースを用いた角形電池に適した接続構造及び絶縁構造を備えた角形電池を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る角形電池は、正極板と負極板とをセパレータを介して扁平に巻回し、巻き終わり端から正極リードおよび負極リードが巻回方向に群体から突出するようにして極板群が形成され、四角形半殻体に形成された凹部深さを一辺側で部分的に浅くした段差部に正負の各外部接続端子が設けられた本体ケース内に、前記極板群が前記正極リードおよび負極リードがそれぞれ前記段差部上の正極外部接続端子及び負極外部接続端子上に位置するように収容され、正極外部接続端子に正極リード、負極外部接続端子に負極リードを接合した後、前記本体ケースの開口部が蓋板によって封口されてなることを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、段差部を形成した凹部内に極板群を収納すると、極板群から引き出された正極リード及び負極リードはそれぞれ段差部上に設けられた正極外部接続端子及び負極外部接続端子上に位置するので、狭いケース内にリードを引き回すことなく本体ケースに大きく開口する開口部から正極リード及び負極リードを容易に接合することができる。また、リードを引き回すためのスペースが不要であるため、ケース内のスペースが有効に利用できるサイズに極板群を形成して電池容量の増加を図ることができる。
【００１４】
上記構成において、正極リード及び負極リードは、極板の巻き終わり端から所定長さに延出させた部位の所定位置を所定幅に形成することにより、極板端部の外部接続端子延長線上をリード幅にして正極及び負極リードとすることができるので、極板群にリード形成したことによる厚さ増加がなく、角形電池の薄型化に有効となる。
【００１５】
また、正極板及び負極板、セパレータの極板群巻回方向と直交する方向の幅は、正極板及び負極板は凹部内幅寸法より小さく、セパレータは凹部内幅寸法より大きく形成することにより、極板群を凹部内に押し込むと、セパレータの端辺は折れ曲がって正極板及び負極板の端を被覆するので、絶縁部材を設けることなく極板群とケースとの絶縁を図ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る角形電池の外観形状を示すもので、リチウムイオン二次電池として構成されたものである。この角形電池は、図２に示す電池本体２０と、それを被覆する外装体３０とによって構成されている。
【００１８】
電池本体２０は、図３に各構成要素に分解して示すように、半殻体に形成された本体ケース１１と、その開放部を閉じる蓋板１２とにより電池ケース１０が構成されており、本体ケース１１の凹部１５内に極板群１４を収容し、本体ケース１１に形成されたフランジ部１３に蓋板１２の周囲を溶接して本体ケース１１の開口部を蓋体１２で封止するように構成されている。
【００１９】
前記本体ケース１１は、ステンレス鋼あるいは冷間圧延鋼板等の鉄系板材をプレス加工して一端側に絞り深さを小さくした段差部１６を設けて凹部１５を形成すると共に、凹部１５の周囲にフランジ部１３を設けて形成される。前記段差部１６は正極及び負極の外部接続端子を形成する部位で、ここでは段差部１６に形成された端子孔１７に下ガスケット１８で本体ケース２と絶縁すると共に気密性を確保してリベット１９によりＰＴＣユニット２６を段差部１６の外面上に固定している。
【００２０】
前記ＰＴＣユニット２６は、図８に示すように、ＰＴＣ導電性ポリマ３３ａの両面に上電極３３ｂと下電極３３ｃとを接合したＰＴＣ素子３３をＰＴＣホルダ３４内に収容し、上ガスケット３５によって段差部１６と絶縁してワッシャ３７を介して前記リベット１９を締結することにより段差部１６上に固定され、前記ＰＴＣホルダ３４の開口部にホルダプレート３６を溶接したものである。ホルダプレート３６は、ここでは正極外部接続端子を構成する。尚、ＰＴＣ（ＰｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子３３は、過電流や過熱により温度上昇して素子温度が所定温度に達すると急激に抵抗値が上昇するデバイスであり、平常時は僅少な抵抗値で通電回路の電力損失は低く抑えられ、所定温度に達したときには抵抗値が１０の４乗から６乗にも急上昇するので、外部短絡が生じたときに温度上昇して短絡電流を抑え、電池を外部短絡から保護する。
【００２１】
前記本体ケース１１の凹部１５内には、正極板４７と負極板４８とをセパレータ４９を介して扁平に巻回された極板群１４が収容される。極板群１４は、図４に示すように、最外周が負極板４８となるように巻回され、その巻回方向は、段差部１６からその対向辺に向く方向であり、巻き終わり端が段差部１６側になるようにして、正極板４７及び負極板４８それぞれの巻き終わり端から正極リード２１、負極リード２２が引き出される。正極リード２１は、正極板４７の巻き終わり端からの延長部を、段差部１６上に取り付けられたリベット１９の延長線上となる位置にリードとして適切な幅で、極板群１４を凹部１５ないに収納したときに先端部がリベット１９上に位置する長さになるように切断加工して形成される。また、負極リード２２は、負極板４８の巻き終わり端からの延長部を、段差部１６上のリベット１９等の部材が存在しない任意位置の延長線上となる位置にリードとして適切な幅で、極板群１４を凹部１５内に収納したときに先端部が段差部１６上に位置する長さになるように切断加工して形成される。また、セパレータ４９は、図５に示すように、巻回方向と直交する方向の幅が、正極板４７及び負極板４８の幅より大きく、凹部１５の幅寸法より大きく形成されている。
【００２２】
上記構成になる極板群１４は、図６に示すように、本体ケース１１の凹部１６内に正極リード２１及び負極リード２２が引き出された側を前記段差部１６側にすると共に、巻き終わり端が外方になるようにして収納する。このとき、極板群１４の巻回方向と直交する方向の側面から出ているセパレータ４９の端辺は、図７に示すように、極板群１４の凹部１５内への押し込み方向の下流側に折り曲げられるので、折り曲げられたセパレータ４９は正極板４７が負極電位となる本体ケース１１に接触するのを防止する絶縁手段となる。
【００２３】
また、極板群１４を凹部１５内に収納すると、巻き終わり端が外方になるようにすると、段差部１６よりやや高い高さ位置で、正極リード２１の先端部は前記リベット１９上に位置し、負極リード２２の先端部分は段差部１６上に位置するので、リードを引き回すことなく、正極リード２１はリベット１９に、負極リード２２は段差部１６にそれぞれ接合することができる。
【００２４】
極板群１４が収容された本体ケース１１の開口部は、フランジ部１３上に蓋板１２を載置し、フランジ部１３と蓋板１２とをそれぞれの外縁端が一致するように位置決めして、蓋板１２の周辺部とフランジ部１３との間を溶接することにより封口される。
【００２５】
蓋板１２は本体ケース１１に用いる金属板材の厚さより薄い金属板材が適用され、図示するように中央部に浅い窪み２３を形成して、極板群４の膨張、あるいは内圧の上昇により電池ケース５０に膨らみが生じたとき、膨らみを窪み２３の形成深さ内で吸収して、角形電池としての全体厚さに変化が生じないようにしている。
【００２６】
封止された凹部１５内には、段差部１６に形成された電解液注入口２８から所定量の電解液が注入され、注入完了後に電解液注入口２８には封栓２９が挿入され、段差部１６に封栓２９を溶接することにより凹部１５内は密封される。
【００２７】
上記のように形成された電池本体２０には、図９に示すように、樹脂成形によって形成された樹脂カバー２５が被せられ、樹脂フィルム３８を巻着することにより、図１に示した角形電池に形成される。前記樹脂カバー２５には、段差部１６の外面上に固定されたＰＴＣユニット２６のホルダプレート３６上に開口する正極端子窓３１と、本体ケース１１底面の段差部１６が形成されていない部位上に開口する負極端子窓３２とが形成され、正極端子窓３１及び負極端子窓３２の部分には、前記樹脂フィルム３８が巻着されないように切り欠きが形成されているので、正極端子窓３１から正極外部接続端子となるホルダプレート３６が外部露出し、負極端子窓３２から負極外部接続端子となる本体ケース１１が外部露出するので、外部接続の用に供することができる。
【００２８】
上記構成になる角形電池は、極板の膨張や通常使用における内圧上昇が生じたとき、板厚が本体ケース１１より薄く形成された蓋板１２に膨らみが生じるが、蓋板１２に窪み２３が形成されていることにより、膨らみを窪み２３の形成深さ内で吸収して、角形電池全体の厚さに変化が生じないようにする。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明の通り本発明によれば、半殻体に形成された本体ケースの凹部内に極板群を収納したとき、凹部の端部に設けられた段差部上に配設された外部接続端子上に正極及び負極の各リードが位置するので、リードを引き回すことなくリード接続が可能となる。また、極板群を凹部内に押し入れることにより、正負極板より幅を大きく形成したセパレータが折れ曲がって正負極板の端部を被覆するので、別途に絶縁手段を設けることなく内部短絡を防止する絶縁手段が構成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る角形電池の外観形状を示す斜視図。
【図２】同上角形電池を構成する電池本体の外観形状を示す斜視図。
【図３】電池本体の構成を示す分解斜視図。
【図４】リードの引き出し構造を示す斜視図。
【図５】極板群の構成を示す部分断面図。
【図６】本体ケース内への極板群の収納状態を示す平面図。
【図７】角形電池の部分断面図。
【図８】ＰＴＣユニットの構成を示す断面図。
【図９】電池本体に対する外装体の形成を示す斜視図。
【図１０】従来技術に係る角形電池の構成を示す分解斜視図。
【図１１】従来技術に係る角形電池の構成を示す（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図。
【符号の説明】
１０  電池ケース
１１  本体ケース
１２  蓋板
１３  フランジ部
１４  極板群
１５  凹部
１６  段差部
１９  リベット（外部接続端子）
２１  正極リード
２２  負極リード
４７  正極板
４８  負極板
４９  セパレータ
【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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