(57)【要約】【課題】  本発明は二次電池を提供する。【解決手段】  陽極板、陰極板及び陽極板と陰極板間に介在されたセパレータを有する電極組込み体１２０と、電極組込み体１２０が電解液と共に収容され、伝導性金属材で形成される缶１１０と、缶１１０の開口部１１０ａに結合されてその一側上部面に少なくとも１つの溝が形成されたキャッププレート１３１と、キャッププレート１３１にガスケット１３３を通じて絶縁されるように貫通形成され、陽極板及び陰極板から引き出されたタブのうち何れか１つと接続される電極端子１３２とを具備するキャップ組込み体と、キャッププレート１３１の溝に挿入されて圧延されることによって結合され、安全装置と連結されるリードプレート１４０と、を含む二次電池１００である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極板、陰極板、及び前記陽極板と陰極板との間に介在されたセパレータを有する電極組込み体と、
前記電極組込み体が電解液と共に収容され、伝導性金属材で形成される缶と、
前記缶の開口部に結合され、その一側上部面に少なくとも１つの溝が形成されたキャッププレートと、前記キャッププレートにガスケットを通じて絶縁されるように貫通形成され、前記陽極板及び陰極板から引き出されたタブのうち何れか１つと接続される電極端子と、を具備するキャップ組込み体と、
前記キャッププレートの溝に挿入されて圧延されることによって結合され、安全装置と連結されるリードプレートと、
を含んでなることを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記キャッププレートは、アルミニウム、アルミニウム合金のうち何れか１つよりなることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記電極組込み体とキャップ組込み体間には、絶縁性素材よりなる保護ケースがさらに具備され、前記電極組込み体をさらに堅固に固定させることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項４】
陽極板、陰極板及び前記陽極板と陰極板間に介在されたセパレータを有する電極組込み体と、
前記電極組込み体が電解液と共に収容されて伝導性金属材で形成され、外部底面に少なくとも１つの溝が形成された缶と、
前記缶の開口部に設置され、これを密封するキャップ組込み体と、
前記缶の外部底面に形成された溝に挿入されて圧延されることによって結合され、安全装置と連結されるリードプレートと、を含んでなることを特徴とする二次電池。
【請求項５】
前記缶は、アルミニウム、アルミニウム合金のうち何れか１つよりなることを特徴とする請求項４に記載の二次電池。
【請求項６】
前記リードプレートは、ニッケルよりなることを特徴とする請求項１または請求項４に記載の二次電池。
【請求項７】
前記リードプレートと安全装置とは、端子部材によって連結され、
前記端子部材は、前記リードプレートと抵抗溶接されて結合されることを特徴とする請求項１または請求項４に記載の二次電池。
【請求項８】
前記端子部材は、ニッケルよりなることを特徴とする請求項７に記載の二次電池。
【請求項９】
前記キャップ組込み体は、
前記缶の開口部に結合されるキャッププレートと、
前記キャッププレートにガスケットを通じて絶縁されるように貫通形成され、前記陽極板及び陰極板から引き出されたタブのうち何れか１つと接続される電極端子と、
を含んでなることを特徴とする請求項４に記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リードプレートと連結される安全装置の信頼性を向上させうる二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、二次電池は再充電が可能であり、小型及び大容量化が可能なものでる。代表的なものには、ニッケル水素（Ｎｉ−ＭＨ）電池とリチウム（Ｌｉ）電池及びリチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）電池がある。
【０００３】
このような二次電池は、陽極板、陰極板及び、セパレータよりなる電極組込み体をアルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる缶に収納し、この缶の内部に電解液を注入して密封することによって形成される。缶をアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成すれば、アルミニウムが鉄やその他の伝導性金属に比べて軽いので、電池の軽量化に寄与でき、高電圧下で長時間使用する時にも腐食されないなど電池用缶としての使用特性が優れたものとなる。
【０００４】
このような二次電池は、一般的に上部に缶と絶縁された電極端子を具備し、この電極端子が電池の陽極または陰極をなし、電池用缶自体は電極端子が陽極である場合に陰極を、電極端子が陰極である場合に陽極をなすようにする。
【０００５】
一方、上述のように密封された二次電池にはＰＴＣ素子（正特性サーミスター素子）、サーマルヒューズ及び、保護回路基板（Ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｍｏｄｕｌｅ：ＰＣＭ）などの安全装置が連結された状態で電池パックに収納される。この安全装置は、陽極と陰極とにそれぞれ連結されて、電池の高温上昇や、過度な充放電などで電池の電圧が急上昇する場合、電流を遮断して電池の破裂などの危険を防止する。
【０００６】
この安全装置は、リードプレートによって電池の陽極及び陰極に連結される。このリードプレートとしては、ニッケルまたはニッケル合金や、ニッケルがメッキされたステンレススチールが使われ、所定の硬度と伝導性とを有する。
【０００７】
これと関連して、特許文献１に開示された電池がある。開示されたところによれば、アルミニウム製缶の外部底面にニッケルよりなるリードプレートをあらかじめレーザー溶接によって接合させ、別途の他のリードプレートを用意してリードプレートに対して抵抗溶接によって結合させ、保護回路基板などの安全装置を連結することによって、レーザービームが安全装置に伝導されることを防止するようになっている。
【０００８】
ところが、このように缶の底面に対してリードプレートをレーザー溶接することは缶の厚さが非常に薄いので、その溶接強度を正確に調節しなければレーザー溶接部位で電解液が漏れる問題が発生する恐れがあり、また、電池の底面に対して２つのリードプレートを順次に連結させるので、作業工程数が増えてしまう。
【特許文献１】米国特許第５,９７６,７２９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、別途の溶接なしにリードプレートをキャッププレートまたは缶の外部底面に結合させることによって、リ―ドプレートと連結される安全装置の信頼性を向上させる一方、溶接による電解液の漏れなどの問題点を解消し、作業工程数が減らせる二次電池を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による二次電池は、陽極板、陰極板、及び前記陽極板と陰極板との間に介在されたセパレータを有する電極組込み体と、前記電極組込み体が電解液と共に収容され、伝導性金属材で形成される缶と、前記缶の開口部に結合され、その一側の上部面に少なくとも１つの溝が形成されたキャッププレートと、前記キャッププレートにガスケットを通じて絶縁されるように貫通形成され、前記陽極板及び陰極板から引き出されたタブのうち何れか１つと接続される電極端子とを具備するキャップ組込み体と、前記キャッププレートの溝に挿入されて圧延されることによって結合され、安全装置と連結されるリードプレートと、を含んでなることを特徴とする。
【００１１】
本発明による二次電池は、陽極板、陰極板及び前記陽極板と陰極板間に介在されたセパレータを有する電極組込み体と、前記電極組込み体が電解液と共に収容され、伝導性金属材で形成されて外部底面に少なくとも１つの溝が形成された缶と、前記缶の開口部に設置されてこれを密封するキャップ組込み体と、前記缶の外部底面に形成された溝に挿入されて圧延されることによって結合され、安全装置と連結されるリードプレートと、を含んでなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による二次電池は次のような効果が得られる。
【００１３】
第１に、キャッププレートに対してリードプレートまたは缶の外部底面に別途の溶接工程なしに結合させることによって、従来のレーザー溶接による電解液の漏れの恐れがなくなり、溶接不良による品質不良を減らすことができ、レーザービームが安全装置に伝導されることが防止できて信頼性が向上させうる。
【００１４】
第２に、キャッププレートの一側にリードプレートを結合させる場合には、リードプレートの距離を短縮できて抵抗が高まることが防止でき、電池性能が向上させられる。さらに、電池のサイズの側面で余裕がある一方、よりコンパクトな構造よりなりうる。
【００１５】
第３に、リードプレートが缶の外部底面に形成された溝に挿入されて圧延される場合には、電池のサイズの側面で余裕があり、安全装置への連結が単純にできて生産性が向上しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の二次電池の構成及び動作を図面を参照して次の通り詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の望ましい第１実施例による二次電池を示す分離斜視図である。
【００１８】
図面を参照すれば、本発明の第１実施例による二次電池１００は、一面に開口部１００ａを具備する缶１１０と、前記開口部１００ａを通じて缶１１０の内部に収納される電極組込み体１２０を含んで構成される。
【００１９】
前記電極組込み体１２０は、陽極板及び陰極板間にセパレータを介在して形成されたものであって、本実施例によれば、図示するように、陽極板及び陰極板間にセパレータを介在させて積層させた後、巻き取ったゼリーロール状の電極組込み体１２０のものである。
【００２０】
この時、前記陽極板はストライプ状の金属薄板よりなる陽極集電体を具備する。前記陽極集電体としては、アルミニウム薄板が使われうる。前記陽極集電体の少なくとも一面には、陽極活物質を含んだ陽極合剤がコーティングされる陽極コーティング部が形成される。前記陽極活物質としてはリチウム系酸化物が使用され、これにバインダー、可塑剤、導電材などを含有して陽極合剤とされる。
【００２１】
また、前記陰極板は、ストライプ状の金属薄板よりなる陰極集電体を具備する。前記陰極集電体としては銅薄板が使われうる。前記陰極集電体の少なくとも一面には陰極活物質を含む陰極合剤がコーティングされた陰極コーティング部が形成される。前記陰極活物質としては炭素材が使用され、これにバインダー、可塑剤、導電材などを含有して陰極合剤とされる。
【００２２】
前記のような電極組込み体１２０の上部には前記陰極板及び陽極板にそれぞれ電気的に連結された陰極タブ１２１及び陽極タブ１２２が引き出されている。陰極タブ１２１及び陽極タブ１２２はそれぞれ前記陰極板及び陽極板に溶接固定されうるものであって、陰極タブ１２１として使われる方にはニッケル薄膜が使われ、陽極タブ１２２として使われる方にはアルミニウム薄膜が使われうるが、必ずしもこれに限定されるものではない。また、前記陰極タブ１２１及び陽極タブ１２２は、図示された位置とは、反対の場合もある。
【００２３】
一方、前記缶１１０は、図示されたように、ほぼ直六面体状を有する金属製よりなり、これによってそれ自体が端子の役割を果たすことが可能である。前記缶１１０は軽量の伝導性金属であるアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されるのが望ましい。また、前記缶１１０はその一面が開口されて開口部１００ａに具備され、これを通じて前記電極組込み体１２０が缶１１０の内部に収納されうる。前記缶１１０は図示のように、その側面のエッジ部が角張った角形の場合もあるが、これに限定されずにそのエッジ部がラウンド処理されたラウンド型の場合もある。
【００２４】
前記のような缶１１０の開口部１００ａにはキャップ組込み体１３０が設置されて密封されるが、前記キャップ組込み体１３０は前記開口部１００ａに直接溶接されて密封するキャッププレート１３１を具備する。前記缶１１０とキャッププレート１３１とはその溶接の容易性のために同じ金属製で具備される。すなわち、前記キャッププレート１３１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で具備されるのが望ましい。
【００２５】
前記キャップ組込み体１３０には前記キャッププレート１３１にガスケット１３３を通じて絶縁されるようにピン状の電極端子１３２が貫通形成される。前記電極端子１３２の下部には絶縁プレート１３４と端子プレート（図示せず）とがさらに具備されて、前記電極端子１３２がキャッププレート１３１と絶縁されるようにできる。前記電極端子１３２はその下部に陰極板から延長された陰極タブ１２１が溶接されることによって陰極端子部としての機能を果たす。一方、前記陽極板から延長された陽極タブ１２２は前記キャッププレート１３１の下面か、缶１１０の内面に電気的に直接連結されて前記電極端子１３２を除外した電池１００の外部全体が陽極端子部としての機能を果たす。しかし、前記した陽極端子部及び陰極端子部の構造は必ずしもこれに限定されるものではなく、前記陽極端子部の構造も前記陰極端子部の構造のように別途の電極端子を通じて形成でき、この外に異なる多様な構造よりなりうる。
【００２６】
一方、前記のような電極組込み体１２０が缶１１０に挿入された後には絶縁性素材で具備された保護ケース１３５が前記電極組込み体１２０とキャップ組込み体１３０との間にさらに設置され、電極組込み体１２０をより堅固に固定させうる。
【００２７】
そして、前記キャップ組込み体１３０を缶１１０の開口部１００ａに溶接させた後にはキャッププレート１３１に形成された電解液注入口１３６を通じて電解液を注入した後、プラグ１３７によってこれを密封するようになる。
【００２８】
前記のような二次電池において、本発明の一特徴によれば、図２に詳細に示されたように、前記キャッププレート１３１の一側にリードプレート１４０が結合される。
【００２９】
すなわち、前記キャッププレート１３１の一側上部面には少なくとも１つの溝１３１ａが形成されているが、前記溝１３１ａにはこれと相応するサイズを有するリードプレート１４０が挿入されて結合される。前記溝１３１ａはキャッププレート１３１を成形する時、同時に形成させるのが望ましい。
【００３０】
前記リードプレート１４０はアルミニウムまたはアルミニウム合金よりなったキャッププレート１３１より伝導性の低いニッケルで具備されうる。
【００３１】
前記のようにキャッププレート１３１の一側に形成された溝１３１ａにリードプレート１４０を挿入させた後には、ローラなどのような通常的な圧延手段によって圧延させることによって、前記リードプレート１４０がキャッププレート１３１に対して結合されうる。
【００３２】
前記キャッププレート１３１に結合されたリードプレート１４０には図１に示されたような同じ保護回路基板かＰＴＣ素子などの安全装置１４１が連結される。この時、前記安全装置１４１から引き出された端子部材１４２は前記リードプレート１４０と同じ素材、例えばニッケルよりなり、抵抗溶接などのような手段によって接合されるのが望ましい。
【００３３】
前記のように、キャッププレート１３１の一側に所定の溝１３１ａを形成し、前記溝１３１ａにリードプレート１４０を挿入した後、圧延させることによって、リードプレート１４０を別途の溶接工程を経ずにキャッププレート１３１に対して結合でき、電解液の漏れなどの恐れがなく、生産性がさらに向上されうる。
【００３４】
そして、キャッププレート１３１にリードプレート１４０を位置させることによって、従来において缶の底面に位置させる場合より、リードプレート１４０の距離を短縮できて抵抗が高まることが防止できて電池性能が向上される。合わせて、電池１００のサイズの側面で、余裕があり、よりコンパクトな構造になりうる。
【００３５】
図４は、本発明の望ましい第２実施例による二次電池を示す分離斜視図である。先に示す図面と同じ符号は同じ機能をする同じ部材を示すので、詳細なる説明は省略する。
【００３６】
図面を参照すれば、前述した第１実施例による二次電池１００においては、キャッププレート１３１の一側にリードプレート１４０が結合されているのに比べ、本発明の第２実施例による二次電池２００においては、図５に詳細に示されているように、キャッププレート２３１以外の缶２１０の外部底面にリードプレート２４０が結合されていることを特徴とする。
【００３７】
すなわち、前記缶２１０の外部底面には少なくとも１つの溝２１２が形成されているが、本実施例では前記溝２１２はアルミニウムまたはアルミニウム合金よりなった素材から深絞り成形によって缶２１０を成形させる過程で、素材の下部に支えられる鉄床に所定の突起を形成することによって、缶２１０の外部底面に形成するのが望ましい。
【００３８】
前記のように形成された溝２１２には別途に備えられたリードプレート２４０を挿入させるようになる。前記リードプレート２４０は前記溝２１２に十分に挿入されうるサイズを有し、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなった缶２１０より伝導性の低いニッケルで具備されるのが望ましい。
【００３９】
前記缶２１０の外部底面に形成された溝２１２にリードプレート２４０を挿入させた後には、ローラなどのような通常的な圧延手段によって缶２１０の外部底面とリードプレート２４０との相互間を圧延させることによって、図６及び図７に示されたように、前記リードプレート２４０が缶２１０の外部底面に対して結合されうる。
【００４０】
前記缶２１０の外部底面に結合されたリードプレート２４０には図４に示されたような保護回路基板やＰＴＣ素子などの安全装置２４１が連結される。この時、前記安全装置２４１から引き出された端子部材２４２は前記リードプレート２４０と同じ素材、例えばニッケルよりなり、抵抗溶接などのような手段によって接合されるのが望ましい。
【００４１】
前記のように、缶２１０の外部底面に溝２１２を形成し、前記溝２１２にリードプレート２４０を挿入した後、圧延させることによって、リードプレート２４０を別途の溶接工程を経ずに缶２１０に対して結合させられるので、電解液の漏れなどの恐れがなく、生産性がさらに向上するようになる。
【００４２】
本発明は図面に示された一実施例を参考に説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当技術分野で当業者であれば、これより多様な変形及び均等な他の実施例が可能である点が理解できるであろう。したがって、本発明の真の保護範囲は特許請求の範囲によってのみ定められねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のリードプレートと連結される安全装置の信頼性が向上できる二次電池は、例えば、ハンディ＆コードレス化される各種ハイテク機器の電源に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施例による二次電池を示す分離斜視図である。
【図２】図１のキャッププレートにリードプレートが圧延される過程を示した斜視図である。
【図３】図２のキャッププレートにリードプレートが圧延された状態を示した断面図である。
【図４】本発明の第２実施例による二次電池についての分離斜視図である。
【図５】図４において、缶の外部底面にリードプレートが圧延される過程を示した部分断面図である。
【図６】図５の圧延過程を経た缶の下側を一部示す部分斜視図である。
【図７】図６に対する断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１００…二次電池、
１１０…缶、
１１０ａ…開口部、
１２０…電極組込み体、
１２１…陰極タブ、
１２２…陽極タブ、
１３０…キャップ組込み体、
１３１…キャッププレート、
１３２…電極端子、
１３３…ガスケット、
１３４…絶縁プレート、
１３５…保護ケース、
１３６…電解液注入口、
１３７…プラグ、
１４０…リードプレート、
１４１…安全装置、
１４２…端子部材。
【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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