(57)【要約】【課題】封口板を構成する皿板、安全弁膜、ＰＴＣ素子及びキャップ状端子板の積層面を介した漏液の発生を防止し、高い信頼性と電池特性の劣化も抑制した密閉型電池の製造法を提案する。【解決手段】キャップ状端子板、ＰＴＣ素子、安全弁膜、及び皿板が隣接する他の要素に対して溶着にて一体化した封口板の製造法であり、接合面へのクリームハンダの塗布工程、組立封口板の作製工程、リフロー炉等でクリームハンダを溶融させ、前記の各要素を一体化する溶融工程を有する。【選択図】図１
2005123060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底筒状の電池ケースを封口板で閉塞した密閉型電池の製造法であって、
前記封口板は、ガス抜き孔を設けたキャップ状端子板、このキャップ状端子板の下側に配置され、ガス抜き孔を設けたＰＴＣ素子、発電要素の一方の電極に接続され、ガス抜き孔を有する皿板、前記ガス抜き孔を閉塞し、電池の内圧上昇時に膨脹、破断する機能を有し、前記皿板とＰＴＣ素子との間に配される安全弁膜を要素とし、
前記各要素と隣接する要素との少なくとも一方の接合面にクリームハンダを塗布する工程、上方よりキャップ状端子板、ＰＴＣ素子、安全弁膜、及び皿板の順になるように各要素を載置し、組立封口板を作製する工程、前記クリームハンダを溶融させ、各要素の接合面を一体化する工程を有する密閉型電池の製造法。
【請求項２】
前記クリームハンダを溶融させた後、熱処理工程を実施する請求項１記載の密閉型電池の製造法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電要素を収容した電池ケースの開口部を閉塞すると共に、内部にＰＴＣ素子が配置された封口板を備えた密閉型電池に関し、封口板の耐漏液性を向上させると共に、その製造工程を簡素化した密閉型電池の製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
密閉型電池は、携帯機器の電源をはじめとする幅広い分野で使用されている。特に、リチウム、若しくはその合金からなる負極、非水電解液を用いた密閉型電池（以下、単に密閉型電池とする）は、長期間の保存、使用に対する電池特性の劣化が極めて小さく、且つ使用可能な温度範囲が広いことから、前記携帯機器の電源だけでなく、ガスメータ、車載用緊急通報システムの電源といった高い信頼性が要求される分野では必要不可欠な電池である。
【０００３】
密閉型電池は、上述のように高いエネルギー密度を有しており、電池の異状放電、短絡等に起因する安全性の低下を回避するために、ＰＴＣ素子、及び防爆機能を封口板に付加している。この種の封口板は、一方の極板に電気的に接続された皿板上に、安全弁膜、ＰＴＣ素子及びキャップ状の端子板を載置した形態としている。
【０００４】
封口板は、その製造工程で安全弁膜、ＰＴＣ素子、キャップ状端子板が載置された皿板をシーマ等によりカシメを行うことで一体化している。しかし、カシメ工程は、皿板に偏心等の不良を起こし易く、また生産性の低下を招いてしまう。そして、カシメ状態の不良は、保存時、特に上記用途で想定される高温環境下での保存（以下、単に「高温保存時」とする）の際において耐漏液性を低下させる主因となっていた。
【０００５】
そこで本発明者らは、未公開自社出願の特願２００２−２１２０３３号において、先にキャップ状端子板、ＰＴＣ素子、安全弁膜、及び皿板の要素が隣接する他の要素に対して溶着、或いは溶接にて一体化すること、且つ溶接、溶着が施された部位を液密とすることを提案した。
【０００６】
しかし、この提案による封口板は、各要素を溶着、或いは溶接にて一体化する工程が新たに生じてしまう。このため、カシメのみとした従来の封口板に比較して生産工程の煩雑化を招いてしまい、製造コストの上昇に繋がってしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、上述のような封口板、すなわち積層面を介した漏液の発生を防止するために溶接、或いは溶着にて一体化された封口板を、効率よく製造するものであり、同時に高い信頼性と、電池特性の劣化も抑制した密閉型電池を提供する製造法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る製造法は、有底筒状の電池ケースを封口板で閉塞した密閉型電池の製造法であり、前記封口板は、ガス抜き孔を設けたキャップ状端子板、このキャップ状端子板の下側に配置され、ガス抜き孔を設けたＰＴＣ素子、発電要素の一方の電極に接続され、ガス抜き孔を有する皿板、前記ガス抜き孔を閉塞し、電池の内圧上昇時に膨脹、破断する機能を有し、前記皿板とＰＴＣ素子との間に配される安全弁膜を要素としており、前記各要素と隣接する要素との少なくとも一方の接合面にクリームハ
ンダを塗布する工程、上方よりキャップ状端子板、ＰＴＣ素子、安全弁膜、及び皿板の順になるように各要素が載置され、封口板の半完成体である組立封口板を作製する工程、前記クリームハンダを溶融させ、各要素の接合面を一体化し、積層面を液密とする工程を有することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の製造法にて作製される電池は、皿板上に載置された安全弁膜、ＰＴＣ素子、キャップ状端子板の各積層面、すなわち隣接する要素との接触面は、クリームハンダの塗布し、そして溶融させる工程を経ることにより溶着部位を形成している。これらの部位は、積層面全体を溶着部位とすること、或いは接触面の全周にわたる溶着部位、例えば少なくとも一畝の連続した溶着部位とすることで、各要素を接合し、一体化すると同時に積層面を液密としている。これにより、封口板を構成する要素は電気的に接続されているだけでなく、液密性が付与されることで、積層面間への電解液の侵入を阻止し、封口板を介した漏液の発生を確実に抑制するものである。そして、本発明の製造法は、各構成要素が組み合わされた状態の組立封口板を作製した後、クリームハンダを溶融させることで各要素を同時に一体化している。このため、要素毎に溶接（溶着）を実施し、接合する製造法（非特許文献１にて提案）に比較して、工数の大幅な減少が実現される。
【００１０】
また、本発明の製造法では、各要素の接合にクリームハンダを用いるのが好ましい。クリームハンダは、ハンダ粉末に比べて積層面に均一な塗布が可能であり、塗布量及び塗布位置の精度確保も容易である。また、クリームハンダは、積層面で対向する要素の両方に塗布する方法でも、片方に塗布する方法の何れであっても良く、各要素の接合強度と液密性を確保するに必要十分な量であるのが好ましい。
【００１１】
積層面に塗布されるハンダの量が多い場合、各要素の積層面からハンダがはみ出す虞があり、封口板の組立精度の悪化に繋がってしまう。特に、安全弁膜の周縁でハンダのはみ出しが生じた場合、ハンダを介して皿板とＰＴＣ素子が電気的に接続された状態となり、安全弁膜が破断しているも拘わらず、電流遮断がなされない状態となってしまう。一方、ハンダの塗布量が少ない場合、或いは均一な塗布がなされない場合には、積層面の液密性を低下させることになる。特に、クリームハンダの塗布量に偏りがあった場合には、各要素の配置位置が平行にならず、組立精度の悪化にも繋がってしまう、以上のことから、積層面におけるハンダは、非常に高い塗布精度が要求されることがわかる。
【００１２】
クリームハンダを溶融させる工程は、クリームハンダが塗布された組立封口板を、電気炉や高周波炉等に挿入すると共に、組立封口板を加圧し、各要素の相対位置を保持しながら、クリームハンダを溶融させることで各要素の一体化を実施するものである。
【００１３】
一方、従来の封口板、すなわち構成要素の一体化がなされていない封口板の組立工程と比較すると、クリームハンダを塗布する工程、及び塗布されたクリームハンダを溶融させる工程が増加している。しかし、工数の増加が最少に抑えられており、生産の顕著な悪化を招くものではない。さらに、作製された封口板は、クリームハンダによる溶着部位が各要素の積層面間に形成されることで、要素間の接触抵抗が減少しており、従来構成の封口板に比して放電特性を改善する効果も奏する。以上の説明から明確なように、本発明に係る製造法は、従来の封口板の製造法に比べて工数の増加は生じるものの特性面の向上が実現でき、溶接（溶着）による一体化を採用した製造法に比べて工数の減少を実現するものである。
【００１４】
さらに、本発明に係る製造法は、ＰＴＣ素子の熱処理工程を要素の一体化を実施する溶着工程後に行うことで、更なる工程の簡素化を実現するものである。この熱処理工程に関し、より深い理解を供するために、封口板の作製工程を示すフローチャートの図２を用いて本発明、及び従来例における製造法を比較する。同図（ａ）は、従来の製造法を示すフ
ローチャートである。この製造法は、従来の技術の項で既説の通り、封口板を構成する要素を載置し、重ね合わせた後に、皿板の周縁部を内方に屈曲させるカシメにて封口板を作製している。ＰＴＣ素子は、予め所定形状であるドーナツ型に打ち抜き加工を施した後、熱処理を施している。この熱処理は、ＰＴＣ素子を低抵抗化するものである。同時に、フィルタ及びＡｌ弁体はカシメ工程に先立ち、予め溶着を施すことで一体化し、電気的接続を行っている。一方、従来構造のカシメ工程に代えて溶着工程を採用した同図（ｂ）に示す製造法では、上記従来の製造法と同様に、クリームハンダが積層面に塗布された各要素を重ね合わせた後、溶着を実施している。この製造法では、溶着に伴う熱によりＰＴＣ素子の特性への影響が懸念される。そこで、溶着工程を実施した後、ＰＴＣ素子への熱影響の排除を目的として、ＰＴＣ素子に再度の熱処理を施し、低抵抗化を実施する必要がある。
【００１５】
これらに対して、同図（ｃ）に示す本発明の製造法は、所定形状に打ち抜き加工されたＰＴＣ素子、別体にあるフィルタとＡｌ弁体、及びキャップの積層面にクリームハンダを塗布した後、これらを重ね合わせ、リフロー法等による溶着工程を実施している。この製造法によれば、封口板の組立工程に先立つ前処理の工程、すなわちＰＴＣ素子の熱処理、Ａｌ弁体の作製が不要となり、製造工程の簡素化に繋がるものである。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明による製造法で作製された封口板は、電池の耐漏液性を向上させており、電池特性の劣化を抑制するものである。さらに本発明の製造法は、前記溶着一体化された封口板を、効率よく製造するものであり、その工業的価値は大なるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本願発明の実施形態を説明する。この実施形態は、本発明の封口板を具現化した一例を示したものであり、以下の記載内容に限定するものではない。
【００１８】
本実施形態に係る密閉型電池の封口板は、中央部に凸部を有し、上面または側面部にガス抜き孔を設けたキャップ状端子板、このキャップ状端子板の下側に配置され、中央部にガス抜き孔を設けたＰＴＣ素子、前記発電要素の一方の電極に接続され、中央部にガス抜き孔を有する皿板、この皿板のガス抜き孔を閉塞し、電池の内圧上昇時に膨脹、破断する機能を有し、前記皿板とＰＴＣ素子との間に配される金属製の安全弁膜を備える。
【００１９】
皿板は、シート状の鋼板をプレス加工することで所定形状に打ち抜き、中央部に円形或いは方形状のガス抜き孔を打ち抜くことで作製される。さらにプレス加工を施し、中央部を電池ケース側に突出させ、平坦面を形成した形状としても良い。皿板の外周形状は、電池ケースの封口部形状に応じて設定され、厚み方向の形状は封口部位の形状等の種々因子を考慮し、決定される。皿板の下面は、電池ケースの開口部に配置される際に、ケースに収容された正負極板の何れか一方から延出された接続リードを接続する。この時、前記平坦面を形成した皿板では、前記平坦面と皿板の上部に配置される安全弁膜との間に間隙が存在し、接続リードを溶接する際の安全弁膜への熱影響、応力付加の影響を回避できる。
【００２０】
安全弁膜は、金属薄板、好ましくはアルミニウム箔からなり、電池の内圧上昇にともなって、上方に膨れる。この時、キャップ状端子板の内頂部に切刃を設けた構成では、切刃によって安全膜が破断され、未設置の構成では、安全弁膜の破断強度を調整することで、電池内圧が所定値以上に上昇しない。また、ＰＴＣ素子は、上述した皿板と同様に封口部の形状に応じた外周形状に打ち抜かれ、中央部に円形或いは方形状のガス抜き孔を形成し、ドーナツ状とされる。ＰＴＣ素子は導電性高分子材料の表裏面に金属薄板を一体化した構造を有しており、封口板の他の要素に対して溶着、及び溶接による接続が可能である。
【００２１】
キャップ状端子板は、中央部に凸部を有し、上面または側面部にガス抜き孔を設けた形態である。この端子板は、ステンレス鋼板等をプレス加工にて所定の外観形状に打ち抜いた後、さらに中央部を突出させるようにプレス加工を施している。凸部は、封口板の様態に完成した際に、皿板及びＰＴＣ素子の中央部に形成したガス抜き孔と連通する様に形状を規定している。また、安全弁膜を切刃にて破断させる構成を採用した場合には、凸部の頂面の一部を、先端が鋭利な形状で折り曲げることで切刃が形成される。
【００２２】
上述の様に形成された封口板の各要素は、クリームハンダを積層面に塗布した状態で、皿板上に安全弁膜、ＰＴＣ素子及びキャップ状端子板を積層し、加熱及び加圧を施すことによって一体化がなされるものである。
【００２３】
作製された本実施形態に係る封口板は、積層面に液密性を有する。このため、封口板への電解液の侵入を阻止し、封口板を介した漏液の発生を確実に抑制することで、高温保存時などにおける電池の耐漏液性を大幅に向上させることができる。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００２５】
図１は、本発明に係る密閉型電池の部分断面図である。本発明に係る電池の主たる要素である封口板（番号は付与せず）は、皿板７、安全弁膜６、ＰＴＣ素子４、キャップ状端子板１の順で載置された構成を有しており、有底筒状の電池ケース１０の上端に配されている。図１から明らかなように、封口板はガスケット８を介して電池ケース１０の開口部にカシメ固定されており、電池ケース１０を封口する。また、電池ケース１０に収容された発電要素の一方極の極板に接続される。本実施例では、正極板に接続されたリード板９は、皿板７の底面に溶接されている。キャップ状端子板１はガス抜き孔２を有している。本実施例では、このガス抜き孔２はキャップ状端子板１の凸部３の上面から側面にかけた部位に形成されたものを用いた。
【００２６】
この封口板は、皿板７、安全弁膜６、ＰＴＣ素子４、キャップ状端子板１の各積層面の全体に、クリームハンダを塗布した後、これを溶融させた状態で、封口板の厚み方向に加圧を施することで得られたものである。得られた封口板は、溶着部位５を介して隣接する要素と接合されており、且つ溶着部位５が積層面の全体に形成されることから、ガスケット８を介して封口板へ達した電解液が積層面に侵入するのを抑制している。
【００２７】
本実施例では、上記の製造法にて作製された電池に関し、漏液の発生有無から本発明の製造法に基づいて作製された電池の特性向上を検証した。具体的には、上記の構成を有する封口板を使用し、正極に二酸化マンガン、負極に金属リチウムを用いた円筒形の非水電解液電池を作製した（電池Ａ）。また、比較例として、各要素の一体がなされていない従来構成の封口板を用いた非水電解液電池を作製した（電池Ｂ）。尚、作製個数は、各々３００個とした。
【００２８】
作製された電池の耐漏液性を検討するために、高温環境下における保存試験を実施した。試験条件は、８５℃の高温環境下に１ヶ月間とし、保存後における漏液の発生有無を顕微鏡による目視検査を行った。その結果を（表１）に示す。
【００２９】
【表１】
2005123060.tif 000003
【００３０】
（表１）に示したように、高温保存時における耐漏液性が向上しており、本発明に係る製造法は、封口板へ高い信頼性を付与し、電池特性の劣化を抑制するものであることが理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施例における封口板を備えた電池の部分断面図
【図２】本実施例における封口板の製造工程を示すフローチャート
【符号の説明】
【００３２】
１  キャップ状端子板
２  ガス抜き孔
３  凸部
４  ＰＴＣ素子
５  溶着部位
６  安全弁膜
７  皿板
８  絶縁パッキング
９  リード板
【図１】
2005123060.tif 000004
【図２】
2005123060.tif 000005