(57)【要約】【課題】  電解液注液口の封口特性が良好な密閉型電池を提供する。【解決手段】  密閉型電池において、電池外装缶、もしくは電池ヘッダーの壁面に設けた電解液注液口の周囲に、電解液注液口と間隔を設けて環状の溝を備え、電解液注液口を封口する封口部材は、電解液注液口に嵌合する封口部、環状の溝と嵌合する係止部、およびその外周に接合部を有し、接合部において電池外装缶もしくは電池ヘッダーの壁面と接合されたものである密閉型電池。【選択図】  図１
2005190776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉型電池において、電池外装缶、もしくは電池ヘッダーの壁面に設けた電解液注液口の周囲に、電解液注液口と間隔を設けて環状の溝を備え、電解液注液口を封口する封口部材は、電解液注液口に嵌合する封口部、環状の溝と嵌合する係止部、およびその外周に接合部を有し、接合部において電池外装缶もしくは電池ヘッダーの壁面と接合されたものであることを特徴とする密閉型電池。
【請求項２】
環状の溝、および環状の溝と嵌合する係止部には、接着剤が塗布されたことを特徴とする請求項１記載の密閉型電池。
【請求項３】
封口部材の接合部が電池ヘッダーあるいは電池外装缶の壁面と接した状態で、環状の溝の底部には係止部の先端部が到達しないことを特徴とする請求項１または２記載の密閉型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型電池に関し、とくに電解液を注液した後に電解液注液口を封口した際に、封口部における電解液の付着による封口不良を防止した封口特性が良好な密閉型電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯用の電子機器をはじめとして移動体用の電源用の電池には、機器の性能の向上とともに、容積当たりの電気容量が大きな密閉型電池が求められている。
リチウムイオンをドープ、および脱ドープする正極活物質と負極活物質を用いたリチウムイオン電池は、従来から用いられているニッケルカドミウム電池や鉛電池に比べて、容積あるいは質量当たりのエネルギー密度が大きな、密閉型電池として携帯用の電子機器用の電源、あるいは電気自動車等の電源用の電池として利用されている。
【０００３】
リチウムイオン電池は、正極電極と負極電極とをセパレータを介して巻回して製造した電池要素、あるいは正極電極と負極電極を積層した電池要素を金属缶に収納した後に、電池缶とは極性の異なる電極を絶縁性部材で絶縁した電極を備えた蓋体を取り付けて電池缶と蓋体との会合部を封口している。
次いで、電解液注液口から所定の量の電解液を注入した後に、電解液注液口に封口部材を嵌合した状態でレーザーを照射して溶融させて一体化している。
レーザー溶接においては、電解液注液口に付着した電解液によって溶接不良による封口不良が生じたり、あるいは電解液注液口の壁面と液口栓との嵌合状態の不良によって封口不良が生じることがあった。
【０００４】
図３は、従来の電解液注液および封口工程を説明する図である。
図３（Ａ）に、密閉型電池の斜視図を示し、図３（Ｂ）には、密閉型電池を上部から見た平面図を示すように、密閉型電池１は、電池外装缶２に電池要素を収納した後に、電池外装缶２の開口部に電池ヘッダー３を着して電池外装缶との会合部をレーザー溶接等によって接合されている。
電池ヘッダー３には、中央部に電池外装缶とは異極性の導電接続端子４を有し、また電池内部の圧力が異常に増大した場合に圧力を開放する圧力開放部５を有すると共に、電池外装缶の内部へ電解液を注入する電解液注液口６を有している。
電解液注液口６には、電解液を注液した後に封口部材７を挿入し、封口部材と電池ヘッダー３との会合部にレーザーを照射して、電解液注液口を封口している。
【０００５】
図３（Ｃ）に、図３（Ｂ）においてＡ−Ａ’線で切断した電解液注液口６の近傍の断面図を示すように、電解液注液口６に封口部材７を装着した場合には、電解液注液口への封口部材７の装着時、あるいはレーザーの照射時の加熱による内圧の上昇により電解液１２が電解液注液口６からあふれ出して、電解液注液口６と封口部材７との会合部に付着することがあった。
このために、電解液注液口５には、レーザー１５の照射によって分解した生成物、あるいはレーザー照射時の電解液の噴出によって空洞、ピンホール等の封口不良部１６が生じることがあった。
【０００６】
そこで、電解液注液口およびその周囲を洗浄したり、あるいは電解液注液口の溶接部およびその周辺に付着する付着物、あるいは溶接部近傍に被覆された被覆物をレーザービームの照射によって除去する除去工程を設けて、付着物等によって生じる溶接不良を防止することが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００７】
しかしながら、レーザービームの照射によって付着した電解液等は分解するものの、レーザービームの照射によって気体成分とはならない分解生成物が残留すると封口部材を挿入して熱融着した場合には、残留した分解生成物によって溶接部の封口特性が悪化するおそれがあった。また、レーザービーム照射時の内圧の上昇によって電解液注液口から電解液が吹き出して、封口特性を悪化させることもあった。
【０００８】
一方、電解液注液口に弾性体を封口部材として使用すると共に、封口部材が電池缶内部の圧力上昇時に脱落することを防止するために、電池缶の蓋体または外装缶の表面に封止蓋をレーザー溶接によって取り付けた密閉型電池が提案されている（例えば、特許文献２）。
しかしながら、電解液注液時等に電解液注液口の周辺に付着した電解液によって溶接時に封口不良が生じる可能性があった。
【特許文献１】特開２０００−２１４３７号公報
【特許文献２】特開平１１−２７３６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、電解液注液口に封口部材を装着してレーザー溶接等の手段によって溶接して封口した密閉型電池において、電解液注液口の周囲に電解液注液時に付着した電解液、あるいは電解液注液口から溢流した電解液による電解液注液口の封口不良が生じることがない密閉型電池を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の課題は、密閉型電池において、電池外装缶、もしくは電池ヘッダーの壁面に設けた電解液注液口の周囲に、電解液注液口と間隔を設けて環状の溝を備え、電解液注液口を封口する封口部材は、電解液注液口に嵌合する封口部、環状の溝と嵌合する係止部、およびその外周に接合部を有し、接合部において電池外装缶もしくは電池ヘッダーの壁面と接合されたものである密閉型電池によって解決することができる。
このように、電池ヘッダーまたは電池外装缶の壁面に形成した電解液注液口の周囲には、電解液注液口から間隔を設けて環状の溝を形成し、封口部材には電解液注液口に嵌合する封口部と、環状の溝と嵌合する係止部とを設けたので、レーザー溶接部位は電解液注液口から離れた位置する。その結果、レーザー溶接の熱が電解液注液口に伝わりにくくなり、レーザー溶接時の熱による電解液注液口からの電解液の噴出を防止することができ、レーザーによる封口部での封口不良を防止できる。
【００１１】
また、環状の溝、および環状の溝と嵌合する係止部は、接着剤によって接合された前記の密閉型電池である。
このように、環状の溝、およびそれと嵌合する封口部材の係止部が接着剤による接合によって封口されているので、封口部材の外周部に位置する接合部においてレーザー溶接によって接合する場合にも電解液の吹き出し等がなく封口特性をより高めることができる。
【００１２】
また、封口部材の接合部が電池ヘッダーあるいは電池外装缶の壁面と接した状態で、環状の溝の底部には係止部の先端部が到達しない前記の密閉型電池である。
このように、電解液注液口の周囲に形成した環状の溝の深さに対して、封口部材に設けた環状の溝と嵌合する係止部の長さを、環状の溝の底面に到達しない長さとしたので、電解液注液口から電解液が溢れた量が多い場合でも、電解液は環状の溝で収容されて、封口部材の外周の接合部に到達してレーザー溶接の際に封口不良部が形成されることが防止される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の密閉型電池は、電解液注液口の周囲には、電解液注液口から間隔を設けて環状の溝を設け、封口部材には電解液注液口と嵌合する封口部、環状の溝と嵌合する係止部、その周囲の外周の接合部を設けたものを用い、接合部において電解液注液口の周囲の部材の壁面と溶接によって接合されているので、接合部には電解液の付着等による封口不良が生じる可能性は小さなものとなり、特性が優れた密閉型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】
【００１４】
本発明は、密閉型電池において、電解液注液口に封口部材を装着してレーザー溶接によって封口した場合に生じる封口不良部は、レーザー溶接時の熱による電池内圧の上昇に起因する電解液の噴き出し、あるいは電解液注液時に電解液注液口の周囲に付着した電解液が起因することに着目したものである。
そして、レーザー溶接による封口部と電解液注液口の開口部との距離を離すことによって、電解液注液口への熱の影響を小さくするとともに、電解液注液口とレーザー溶接が行われる接合部の間に、環状の凹凸を嵌合した部分を形成することにより電解液がレーザー溶接による封口部へ至ることを確実に防止し、それによって封口の歩留まりの改善が可能であることを見出したものである。
更に、環状の凹凸部に接着剤を塗布した場合には、接着剤によって環状の凹凸部において密閉されるので、接合部をレーザー溶接する際には、電解液が接合部に到達することはなく、特性が優れた封口部を形成することが防止可能となる。
【００１５】
以下に図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明の密閉型電池を説明する図である。
図１（Ａ）は、密閉型電池を説明する斜視図である。図１（Ｂ）は、密閉型電池を上部からみた平面図であり、図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）において、電解液注液口部分をＡ−Ａ’線で切断した断面を示す図である。
本発明の密閉型電池１は、電池缶２内に電池要素を収納した後に、電池缶２の開口部に電池ヘッダー３を装着したものであり、電池ヘッダー３は中央部に電池外装缶２とは異極性の電極端子４を有するとともに電池内部の圧力が異常に増大した場合に圧力を開放する圧力開放部５を有しており、また電解液注液口６を備えている。
【００１６】
電解液注液口６には、封口部材７の封口部８が嵌合し、電解液注液口６の周囲に設けた環状の溝９には、環状の突起部からなる係止部１０が嵌合している。
封口部材６の外周に設けた接合部１１においてレーザー溶接によって電池ヘッダー３の壁面との間で接合されて封口されている。
これによって、接合部１１の封口前において電解液注液口５から電解液１２が漏れだした場合にも、封口部材７の周囲の接合部１１への電解液の到達を防止することができる。
また、本発明においては封口部材には、電解液注液口５と嵌合する封口部のみではなく、環状の溝に嵌合する係止部を有しているので、封口部材を装着する際には、位置ずれが生じにくくなる。
【００１７】
また、環状の溝９、および環状の溝と嵌合する係止部１０に接着剤１３が塗布された場合には、環状の溝９と係止部１０とが接着剤１３によって接合されると、電解液が溶接時の加熱、あるいは周囲の押圧では環状の溝部を超えて流出することはなくなり、外周部の接合部ではピンホール等が生じることなく確実な封口部が形成される。
【００１８】
また、封口部材の接合部１１が電池ヘッダー３あるいは電池外装缶２の壁面と接した状態で、環状の溝９の底部には係止部１０の先端が到達しないような大きさとした場合には、環状の溝９と係止部１０の間に空間１４が形成される。
したがって、電解液注液口６から溢流した電解液１２の量が多い場合でも、環状の溝９と係止部１０によって形成された空間１４に貯留されて接合部１１への到達を防止することができる。
【００１９】
図２は、本発明の密閉型電池の製造工程を説明する図であり、図２（Ａ）は電池ヘッダーの電解液注液口の近傍の平面図を示し、図２（Ｂ）ないし（Ｄ）はその断面を示す図である。
図２（Ａ）に示すように、電池ヘッダー３に設けた電解液注液口６の外周部には、電解液注液口６から間隔を設けて環状の溝９が形成されている。
次いで、図２（Ｂ）に示すように、電池外装缶の内部には、充分な量の電解液１１を注液した後に、電池ヘッダー３に形成した環状の溝９の表面、および封口部材７の係止部１０の相互の接触面に接着剤１３を塗布した後に、電解液注液口６には封口部材７の封口部８を嵌合し、また環状の溝９には封口部材７の係止部１０を嵌合する。
その際、環状の溝９の深さを、封口部材の係止部１０の電池ヘッダーの壁面との接触部からの高さよりも大きくしたので、電解液注液口６から電解液が溢流しても、電解液１２は図２（Ｃ）に示すように、環状の溝９と係止部１０との間に形成された空間１４に貯留される。
また、環状の溝９と係止部１０の相互の接触面に塗布された接着剤１３によって、環状の溝９と係止部１０の間で接合が行われるとともに、封口部材７の外周部の電池ヘッダーとの接合部１１への電解液の到達を防止することができる。
【００２０】
また、図２（Ｄ）に示すように、封口部材７の外周部の接合部１１と電池ヘッダーとの接触部にレーザー１５を照射して封口を行う。レーザーの照射による溶融個所には電解液の付着等がないので、融着部に封口不良個所が生じることはない。接合部は外周に向かって厚みが小さくなるように傾斜したものであることが好ましい。
以下に本発明の実施例を示し、本発明を説明する。
【実施例１】
【００２１】
幅３０ｍｍ、高さ４６ｍｍ、厚さ５ｍｍのアルミニウム製のリチウムイオン電池の電池缶の開口部に、電池要素を収納した後に、直径１．０ｍｍの注液口を形成し、注液口の端部から０．２ｍｍの間隔を設けて、幅０．３ｍｍ、深さ０．６ｍｍの環状の溝を形成した電池ヘッダーを取り付けた。
ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とエチレンカーボネート（ＥＣ）を５：３（容量比）で混合した混合溶媒を使用し、六フッ化リン酸リチウムを電解質とした電解液を電解液注液口から注液した。
次いで、中央部に電解液注液口と嵌合する直径１．０ｍｍ、壁面からの高さ１．０ｍｍの封口部、環状の溝と嵌合する壁面からの高さが０．３ｍｍの環状の係止部を有し、外周部の径が２．６ｍｍの封口部材を、係止部の環状の溝との接触面にエポキシ系接着剤を塗布した後に装着した。
ついで、封口部材の外周部のヘッダーとの接触部をレーザーによって溶接した。作製した１０００個のリチウムイオン電池について、レーザー溶接による封口部のピンホールの形成の有無を確認したところ、ピンホールが生じたものはなかった。
【００２２】
比較例１
電解液注液口の周囲に環状の溝を形成していないヘッダーを用いて、電解液注液口に、直径１．１ｍｍ、長さ０．８ｍｍの封口部材を圧入してレーザー溶接を行った点を除き実施例１と同様にしてリチウムイオン電池を作製した。作製した１０００個の電池について封口部のピンホールの確認をしたところ、４５個についてピンホールが生じていた。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明の密閉型電池は、電解液注液口と融着によって形成する封口部の間に間隔を設けるとともに、電解液注液口の周囲に、電解液注液口から間隔を設けて環状の溝を形成し、環状の溝には封口部材に形成した係止部を嵌合させたので、大量の電解液を注液して封口部材を装着した場合にも、電解液が溢流してヘッダー上の融着部に付着して封口不良等を起こす可能性がなく、封口特性が優れた密閉型電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の密閉型電池を説明する図である。
【図２】図２は、本発明の密閉型電池の製造工程を説明する図である。
【図３】図３は、従来の密閉型電池を説明する図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…密閉型電池、２…電池缶、３…電池ヘッダー、４…電極端子、５…圧力開放部、６…電解液注液口、７…封口部材、８…封口部、９…環状の溝、１０…係止部、１１…接合部、１２…電解液、１３…接着剤、１４…空間、１５…レーザー、１６…封口不良部
【図１】
2005190776.tif 000003
【図２】
2005190776.tif 000004
【図３】
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