(57)【要約】 【課題】  製品化後の流通過程だけでなく、製造過程における電解液漏れの確認を容易に行うことができる電池装置を提供する。【解決手段】  電池又は電池パックのヘッダ部に、単一又は複数の電池セルを備えた電池ユニットの内部から漏れた電解液と反応して変色する絶縁部材１を設ける。この絶縁部材１は、透明又は半透明の絶縁シート２と酸アルカリ指示紙４とを貼り合わせて形成したものである。酸アルカリ指示紙４は、リトマス紙である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッダ部に、単一又は複数の電池セルを備えた電池ユニットの内部から漏れた電解液と反応して変色する絶縁部材を設けたことを特徴とする電池装置。
【請求項２】
単一の電池セルを備えた電池であることを特徴とする請求項１記載の電池装置。
【請求項３】
複数の電池セルを備えた電池パックであることを特徴とする請求項１記載の電池装置。
【請求項４】
前記絶縁部材は、透明又は半透明の絶縁シートと酸アルカリ指示紙とを貼り合わせて形成したものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の電池装置。
【請求項５】
前記酸アルカリ指示紙と前記ヘッダ部との間を固定材で固定し、該固定材に逃げ部を設けたことを特徴とする請求項４記載の電池装置。
【請求項６】
前記酸アルカリ指示紙は、リトマス紙であることを特徴とする請求項４又は５記載の電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池装置に関し、特に、リチウム二次電池及び電池パックにおける電池ユニットからの電解液漏れ確認のために用いられるシート状の絶縁部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機等の各種携帯電子機器の電源として、リチウムイオン二次電池等の電池又は電池パックが用いられている。
【０００３】
この電池装置の形態としては、渦巻状に巻いた電極を円筒状のケースに収納した円筒型電池と、折り込んだ電極や矩形状積層電極、又楕円状に巻回した電極を角型ケースに収納した角型電池がある。特に、後者の角型電池は、円筒型電池に比べて機器内の厚みの薄い小さな空間を有効に利用することができるので、携帯電話機をはじめとする小型の携帯電子機器では、主に角型電池が用いられている。
【０００４】
これらの携帯電子機器に必要とされる電圧、電流に対応した角型状の単一の電池セルが用いられているが、単一の電池セルでは対応することが困難な電圧、電流容量を必要とする電子機器の場合には、複数個の電池セルを直列あるいは並列に導電接続して所定の電圧と電流容量が出力可能な電池パックが用いられている。また、複数個の電池セルを設けた電池パックは、充放電容量が大きなものとなるので、電池パックあるいはこの電池パックを使用する電子機器には、過充電、過放電、短絡等の異常時に電池の過熱、焼損、破裂等の危険な事態に至らないような保護手段が設けられている。
【０００５】
ところで、この角型電池は、長尺状の正極板と負極板をセパレータを介して積層して巻回したり、短冊状の正極板、負極板をセパレータで包んで積層して電池缶内に収納して密閉する等の方法によって製造される。即ち、角型電池は、セパレータを介在させて、正極活物質を塗布した正極側集電体と、負極活物質を塗布した負極側集電体を巻回して発電要素からなるジェリーロールを作製して電池缶内に収納し、有機電解液等の電解液を注入後、上部の電極ヘッダ部を電池缶に溶接することによって密閉して製造される。
【０００６】
ところが、リチウムイオン二次電池等の角型電池装置は、製造過程において強い負荷がかかったとき、例えば、電池セルを収納する時及び電池パックを組み立てするときの負荷により内部の電解液が漏れることがあり、また、構造上、各部分の封止が弱めになっていて、電解液が漏れやすい傾向にあった。電解液が漏れると、電池そのものの性能が劣化する可能性がある。各部において電解液が漏れる要因には、次のようなものがある。図４に、従来の電池における電解液漏れしやすい箇所を外観斜視図で示す。図４に示すように、ラプチャー３１ａは、電池に対して過充電や発熱等で膨れが発生した時に破裂を防ぐために開き、負荷を軽減するものであるが、組み立て時に超音波溶着する際の振動等において開いてしまうことがあった。又、ヘッダピン３１ｂは、缶内部と繋がっており、引き出しタブを溶接した時の圧力、熱により内部の電解液が隙間から漏れることがあった。又、ヘッダ部３１と缶３２は、シーム溶接により接続されており、その工程不良等によりピンホールが発生し、溶接部から電解液漏れが起こることがあった。
【０００７】
これらの要因で起こる電解液漏れは重大な欠点になるため、この防止策として電池及び電池パックの組立工程においては、従来は、下記のような検査を実施してきた。図５、図６に、それぞれ従来の電池、電池パックにおける電解液漏れを確認する方法を外観斜視図で示す。なお、図５、図６の各図において、Ｃ、Ｄは、電解液漏れの検出としては不要な部分を示している。電池の場合には、図５に示すように、組立完了した電池４０に、リトマス紙４４を固定テープ４３にて取り付け、確認を行ってきた。また、電池パックの場合にも、上記の電池と同様に、図６に示すように、組立完了したケーシング前の電池ユニット５０に、リトマス紙５４を固定テープ５３にて取り付け、確認を行ってきた。
【０００８】
しかし、この方法では、リトマス試験紙を各工程で取り付け、取り外しをする手間が発生する上に、不要な部分にもリトマス紙が回り込んでいるために材料的にも無駄が生じるという問題があった。
【０００９】
また、製品が故障等の不具合で返却された場合でも、従来、電解液漏れ品かどうかの判定は、電解液の匂いや電池装置に付いている電解液のシミから判断するしかなかった。しかも長時間経過した後では、匂いも飛んでしまうため、判断が難しかった。
【００１０】
製品化後の電解液漏れを確認する方法として、特許文献１に、二次電池ユニットを容器に収納し、この容器のラベル貼付面に透孔を穿ち、二次電池からの漏洩成分に反応して変色する、透孔を塞ぐ位置又は透孔を介して外部から視認可能な位置に漏液検出シールを設けた電池パックが開示されている。しかし、この電池パックは、製品になってからの特異な使用環境下に晒された場合の外部環境の影響を受けての液漏れの有無を確認するためのものであり、製造過程での液漏れの有無を検出するものではなく、又、容器のラベル貼付面に孔を開けたり、視認可能な位置に漏液検出シールを設けなければならず、容易に確認できるというものではなかった。
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−２６０４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決し、製品化後の流通過程だけでなく、製造過程における電解液漏れの確認を容易に行うことができる電池及び電池パック等の電池装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、ヘッダ部に、単一又は複数の電池セルを備えた電池ユニットの内部から漏れた電解液と反応して変色する絶縁部材を設けたことを特徴とする電池装置である。
【００１４】
また、本発明は、単一の電池セルを備えた電池であることを特徴とする上記の電池装置である。
【００１５】
また、本発明は、複数の電池セルを備えた電池パックであることを特徴とする上記の電池装置である。
【００１６】
また、本発明は、前記絶縁部材が、透明又は半透明の絶縁シートと酸アルカリ指示紙とを貼り合わせて形成したものであることを特徴とする上記の電池装置である。
【００１７】
また、本発明は、前記酸アルカリ指示紙と前記ヘッダ部との間を固定材で固定し、該固定材に逃げ部を設けたことを特徴とする上記の電池装置である。
【００１８】
また、本発明は、前記酸アルカリ指示紙が、リトマス紙であることを特徴とする上記の電池装置である。
【発明の効果】
【００１９】
上記のような構成とすることにより、本発明によれば、製品化後の流通過程だけでなく、製造過程における電解液漏れの確認を容易に行うことができる電池及び電池パック等の電池装置を提供することができる。
【００２０】
本発明の電池及び電池パックによれば、リトマス紙等の酸アルカリ指示紙と絶縁シートを組み合わせた簡単な構成の絶縁部材を、１個又は複数個の電池セルからなる電池ユニットに貼ることにより、そのことだけで電池の製造工程及び電池パックの製造工程での電解液漏れ、特に、電池セルを収納する時及び電池パック組み立て中の電解液漏れの有無を確認することができる。
【００２１】
また、各工程におけるリトマス紙の貼り付ける等の取り付け及び剥がす等の取り外し作業が不要となる他に、リトマス紙を各工程で新たに用意する必要がなくなり、別途リトマス紙を取り付けたり、取り外したりする手間と材料の無駄がなくなり効率的となる。
【００２２】
また、工数及び材料代の削減になる上に、電解液漏れの確認を確実に実行可能なため、リチウムイオン二次電池等の電池性能及び安全性を確保したものを生産、製品出荷が可能となる。即ち、本発明品を適用することにより、製造過程での電解液漏れ品の流出を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の電池又は電池パックに用いられる絶縁部材の説明図であり、図１（ａ）は、外観斜視図、図１（ｂ）は、分解斜視図である。図２は、本発明の絶縁部材を使用した電池の電解液漏れを確認する方法を説明する外観斜視図である。図３は、本発明の絶縁部材を使用した電池パックの電解液漏れを確認する方法を説明する外観斜視図である。
【００２４】
図１（ａ）に示すように、本発明の絶縁部材１は、シート状であり、４層から構成され、図１（ｂ）に示すように、絶縁シート２、固定材３、酸アルカリ指示紙４、固定材５を貼り合わせたものである。１層目（最上層）の絶縁シート２は、変性ＰＰＥやＰＰＳ等の絶縁材からなる。この絶縁シート２は、酸アルカリ指示紙４の反応による変色を確認できるように透明もしくは半透明である。２層目の固定材３は、両面テープ等であり、絶縁シート２と酸アルカリ指示紙４を繋ぎ止めるものである。なお、酸アルカリ指示紙４の不要な反応を抑えるために中性の粘着材で構成されている。３層目の酸アルカリ指示紙４は、リトマス紙、ＰＨ指示紙等であり、この部分の変色を以て電池からの電解液漏れの有無を判断する。１層目から３層目までの絶縁シート２、固定材３、酸アルカリ指示紙４のそれぞれのほぼ中央にはヘッダピンを貫通させる矩形の孔２ａ、３ａ、４ａが設けられている。
【００２５】
４層目（最下層）の固定材５は、上記２層目の固定材３と同じく両面テープであり、酸アルカリ指示紙４と電池ユニットを貼り付ける働きをする。上記の絶縁シート２、固定材３、酸アルカリ指示紙４と同様に、ほぼ中央にヘッダピンを貫通させる孔５ａが設けられ、長手方向と垂直な方向に２分割された構造である。材質は固定材３と同様に中性の粘着材である。また、酸アルカリ指示紙の反応をよくするために、電池ユニットのヘッダ部におけるラプチャー、ヘッダピンに相当する部分に逃げ部５ｂ、５ｃが設けられている。逃げ部５ｂは半円形で、上記孔の、長手方向の両側に設けられている。逃げ部５ｃは円形であり、両端部と孔のほぼ中央の距離で、両側に２個形成され、そのうち一方がラプチャーに対応する部分に形成されている。
【００２６】
次に、本発明の角型電池の製造工程を巻回型の発電要素を例にとり説明する。本発明の角型電池は、ポリエチレン、ポリプロピレン等の高分子多孔性フィルムからなるセパレータを介在させて、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）等からなる正極活物質を塗布したアルミ箔等からなる正極側集電体と、グラファイト（難黒鉛化性炭素）系、コークス（易黒鉛化性炭素）系化合物からなる負極活物質を塗布した銅箔等からなる負極側集電体を巻回して発電要素のジェリーロールを作製してアルミニウム、スチール等からなる電池缶内に収納し、アルカリ電解液、酸性電解液、有機電解液等の電解液を注入後、上部の電極ヘッダ部を電池缶に溶接することによって密閉して製造される。
【００２７】
図２に示すように、このような角型の電池１０のヘッダ部１１に、本発明のシート状の絶縁部材を取り付けた。酸アルカリ指示紙として、赤色リトマス紙を用いた場合には、電解液がアルカリ性のときには、赤色から青色に変化し、青色リトマス紙を用いた場合には、電解液が酸性のときには、青色から赤色に変化する。よって、この状態のままで上面のヘッダ部のＡ部の変色具合を目視するだけで、電解液漏れの有無を容易に確認できる。
【００２８】
また、図３に示すように、上記と同様に、複数の電池セルと端子を組み合わせた電池パック２０の場合には、ケーシング前の電池ユニットのヘッダ部２１に、本発明のシート状の絶縁部材を取り付けることにより、この状態のままで上面のヘッダ部のＢ部の変色具合を目視するだけで、電解液漏れの有無を容易に確認できる。
【００２９】
本発明は、上記の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、各種の変形が可能である。例えば、上記の実施の形態では、絶縁シートと酸アルカリ指示紙、酸アルカリ指示紙と電池ユニットとを固定材として両面テープで固定したが、酸アルカリ指示紙の反応、及び変色の確認に影響を与えないような他の固定方法でもよく、例えば接着剤を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の電池又は電池パックに用いられる絶縁部材の説明図。図１（ａ）は、外観斜視図。図１（ｂ）は、分解斜視図。
【図２】本発明の絶縁部材を使用した電池の電解液漏れを確認する方法を説明する外観斜視図。
【図３】本発明の絶縁部材を使用した電池パックの電解液漏れを確認する方法を説明する外観斜視図。
【図４】従来の電池における電解液漏れしやすい箇所を説明する外観斜視図。
【図５】従来の電池における電解液漏れを確認する方法を説明する外観斜視図。
【図６】従来の電池パックにおける電解液漏れを確認する方法を説明する外観斜視図。
【符号の説明】
【００３１】
１    絶縁部材
１ａ，２ａ，３ａ，４ａ，５ａ    孔
２    絶縁シート
３    固定材
４    酸アルカリ指示紙
５    固定材
５ｂ，５ｃ    逃げ部
１０，３０，４０    電池
１１，２１，３１    ヘッダ部
２０    電池パック
２２    端子
３１ａ    ラプチャー
３１ｂ    ヘッダピン
３２    缶
４３，５３    固定テープ
４４，５４    リトマス紙
５０    電池ユニット
Ａ，Ｂ    目視箇所
Ｃ，Ｄ    電解液漏れの検出としては不要な部分
【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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