(57)【要約】【課題】溶接不良を低減して封止体を電池ケースに確実に溶接できるようにする。【解決手段】注液孔１６から電池ケース６内に電解液を注入したのちに、注液孔１６を封止栓１７で塞いで封止栓１７を注液孔１６の周辺部に溶接することで、注液孔１６が封口される。封止栓１７は、アルミニウム層２５とニッケル層２６とを上下に接合したクラッド材で形成されており、アルミニウム層２５が、電池ケース６側に配されているとともに、アルミニウム層２５の周縁部２５ａが、ニッケル層２６の周縁よりも封止栓１７の外側に突出していて、レーザで注液孔１６の周辺部に溶接されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池ケースに設けた注液孔から前記電池ケース内に電解液を注入したのちに、前記注液孔を封止体で塞いで前記封止体を前記注液孔の周辺部に溶接することで、前記注液孔が封口されている密閉型電池において、
前記封止体は、アルミニウムやアルミニウム合金で形成されたアルミニウム層と、前記アルミニウムとは異なる金属あるいはその金属合金で形成された異種金属層とを上下に接合したクラッド材で形成されており、
前記アルミニウム層が、前記電池ケース側に配されているとともに、前記アルミニウム層の周縁部が、前記異種金属層の周縁よりも前記封止体の外側に突出しており、
前記アルミニウム層の周縁部が、前記注液孔の周辺部に溶接されていることを特徴とする密閉型電池。
【請求項２】
前記封止体は、前記注液孔の周辺部に溶接される頭部と、前記頭部の下面から下向きに突出する軸部とを有しており、
前記封止体の軸部が、前記注液孔に挿入されており、
前記封止体の頭部が、前記アルミニウム層の上側に前記異種金属層を接合した前記クラッド材で形成されている請求項１記載の密閉型電池。
【請求項３】
前記アルミニウム層の周縁部が、0.１mm以上の突出寸法分だけ前記異種金属層の周縁よりも前記封止体の外側に突出している請求項１又は２記載の密閉型電池。
【請求項４】
前記電池ケースは、少なくとも外面側がアルミニウムやアルミニウム合金で形成されている請求項１又は２又は３記載の密閉型電池。
【請求項５】
前記封止体の軸部が、前記頭部の前記アルミニウム層と一体形成されている請求項２又は３又は４記載の密閉型電池。
【請求項６】
前記アルミニウム層の周縁部が、前記注液孔の周辺部にレーザで溶接されている請求項１又は２又は３又は４又は５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、リチウムイオン電池などの密閉型電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１〜３には、電極体や電解液などを電池缶に収容し、その電池缶の上面開口を蓋で塞いで電池ケースを形成した密閉型電池が開示されている。この密閉型電池では、蓋に設けた注液孔から電池缶内に電解液を注入し、次いで封止栓やプレートなどからなる封止体で注液孔を塞いだのち、その封止体を注液孔の周縁部となる蓋の上面にレーザなどを用いて溶接することで、注液孔を封止体で封口している。
【０００３】
前記密閉型電池は、携帯電話やノート型パーソナルコンピュータなどの外部機器に電源として装着されるようになっており、前記封止体が外部機器などとの接続用の端子を兼ねている。つまり、外部機器などのリード線が封止体に溶接される。この外部機器などのリード線は、耐食性などに優れたニッケルなどで形成されているのに対して、電池缶や蓋はアルミニウムやアルミニウム合金で形成されている。
【０００４】
したがって、前記封止体は、蓋との溶接の適合性の上からアルミニウムやアルミニウム合金で形成することが好ましいが、アルミニウムやアルミニウム合金と、ニッケルとの溶接の適合性はよくない。つまり、封止体をアルミニウムやアルミニウム合金で形成すると、その封止体に外部機器のリード線を溶接したときには、ビード内に隙間（ボイド）などの溶接不良が生じてしまい、溶接強度が低下する。
【０００５】
この対策としては、特許文献１〜３に示すごとく、アルミニウムやアルミニウム合金からなるアルミニウム層の上側に、ニッケルやニッケル合金からなるニッケル層を接合したクラッド材で封止体を形成することになる。そして、アルミニウム層側を蓋に溶接したうえで、ニッケル層の上面に外部機器のリード線を溶接する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３７３６４２号公報（図１−２）
【特許文献２】特開２００３−３１７７０３号公報（図１−３）
【特許文献３】特開２００６−１２８２９号公報（図２ａ・図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＹＡＧレーザなどを用いたレーザ溶接では、前記封止体が狭いスペースに配されていても容易に溶接できるために、封止体はレーザで蓋に溶接することになる。ところが、特許文献１〜３では、封止体のアルミニウム層の上面全体をニッケル層が覆っているために、ニッケル層の上方からレーザが照射されることになる（特許文献１の図２および特許文献３の図３参照）。
【０００８】
この場合、前記溶接部では、封止体のアルミニウム層が溶ける一方で、封止体のニッケル層も溶けてしまう。このため、前述と同様にビード内に隙間などの溶接不良が生じてしまって、溶接強度が低下するところに問題がある。
【０００９】
そこで本発明の目的は、溶接不良を低減して封止体を電池ケースに確実に溶接できる密閉型電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明が対象とする密閉型電池は、図１に示すごとく、電池ケース６に設けた注液孔１６から電池ケース６内に電解液を注入したのちに、注液孔１６を封止体１７で塞いで封止体１７を注液孔１６の周辺部に溶接することで、注液孔１６が封口されている。
【００１１】
本発明は、図１および図２に示すごとく、封止体１７が、アルミニウムやアルミニウム合金で形成されたアルミニウム層２５と、アルミニウムとは異なる金属あるいはその金属合金で形成された異種金属層２６とを上下に接合したクラッド材で形成されており、アルミニウム層２５が、電池ケース６側に配されているとともに、アルミニウム層２５の周縁部２５ａが、異種金属層２６の周縁よりも封止体１７の外側に突出していて、注液孔１６の周辺部に溶接されていることを特徴とする。ここでのアルミニウムとは異なる金属としては、ニッケル、ステンレス鋼および銅などの金属が該当する。前記クラッド材は、アルミニウム層と異種金属層との間に複数の金属層を配してもよい。
【００１２】
詳しくは、封止体１７が、注液孔１６の周辺部に溶接される頭部２２と、頭部２２の下面から下向きに突出する軸部２３とを有しており、封止体１７の軸部２３が、注液孔１６に挿入されており、封止体１７の頭部２２が、アルミニウム層２５の上側に異種金属層２６を接合したクラッド材で形成されている。
【００１３】
溶接部２９がアルミニウム層２５の周縁部２５ａのみに形成されて異種金属層２６には及ばないようにするうえでは、封止体１７のアルミニウム層２５の周縁部２５ａが、0.１mm以上の突出寸法Ｌ１だけ異種金属層２６の周縁よりも封止体１７の外側に突出していることが好ましい。
【００１４】
前記突出寸法Ｌ１が0.１mmよりも小さいと、溶接部２９が異種金属層２６にも及ぶおそれがある。前記突出寸法Ｌ１が大きいほど溶接が容易になるが、アルミニウム層２５の周縁部２５ａが負極端子１５や絶縁パッキング１２などに近づき過ぎるおそれがあるために、前記突出寸法Ｌ１の上限値は、絶縁パッキング１２などとの距離などに基づいて決定される。
【００１５】
封止体１７のアルミニウム層２５との溶接の適合性のうえからは、電池ケース６は、少なくとも外面側がアルミニウムやアルミニウム合金で形成されていることが好ましい。
【００１６】
封止体１７の軸部２３を、頭部２２のアルミニウム層２５と一体形成されていることが、封止体１７の作製を容易にするうえで好ましい。
【００１７】
具体的には、封止体１７のアルミニウム層２５の周縁部２５ａは、注液孔１６の周辺部にレーザで溶接されている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、封止体１７のアルミニウム層２５の周縁部２５ａが、異種金属層２６の周縁よりも封止体１７の外側に突出しているので、そのアルミニウム層２５の周縁部２５ａのみを、電池ケース６における注液孔１６の周辺部にレーザなどで容易に溶接することができる。
【００１９】
つまり、前記溶接の際に封止体１７の異種金属層２６も一緒に溶けてしまうことを防止でき、アルミニウム層２５と異種金属層２６との両方が溶けて溶接不良が生じることを防止でき、これによって溶接強度が低下することを確実に防止できる。
【００２０】
封止体１７の軸部２３が注液孔１６に挿入されると、軸部２３によって封止体１７が電池ケース６に対してしっかりと位置決めされる。したがって、封止体１７で注液孔１６を確実に塞ぐことができるうえ、自動溶接機を用いた場合でも封止体１７を注液孔１６の周辺部に確実に溶接することができる。また、軸部２３が注液孔１６に挿入される分だけ、注液孔１６を封止体１７でより確実に封口することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明に係る密閉型電池は、図１および図２に示すごとく、上面に左右横長の開口を有する有底角筒形状の電池缶１と、電池缶１内に収容された電極体２および非水電解液と、電池缶１の開口上面を塞いで密封する左右横長の蓋３と、蓋３の内側に配置されるプラスチック製の絶縁体５とを含む。電池缶１の左右幅寸法は３４mm、上下高さ寸法は４６mm、前後厚み寸法は４mmである。電池缶１と蓋３とによって電池ケース６が形成される。
【００２２】
電極体２は、図１に示すごとく、帯状の正極と帯状の負極との間に帯状のセパレータを介在させた状態で渦巻状に巻回して作製される。電極体２は、巻回状態で図２に示す扁平状になっている。正極は、コバルト酸リチウムなどの正極活物質を含有する正極活物質層が帯状の正極集電体の裏表両面に形成されており、図１および図２に示すごとく、正極集電体から薄板状の正極集電リード１０が導出される。
【００２３】
負極は、黒鉛などの負極活物質を含有する負極活物質層が帯状の負極集電体の裏表両面に形成されており、負極集電体から薄板状の負極集電リード１１が導出される。セパレータは、ポリエチレン樹脂などの微多孔性薄膜フィルムなどからなる。非水電解液は、エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとを混合した溶媒にＬｉＰＦ6 を溶解させて作製した。
【００２４】
電池缶１は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金の板材の深絞り成形品である。蓋３は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金の板材のプレス成形品であり、電池缶１の開口周縁に蓋３の外周縁がＹＡＧレーザでシーム溶接される。これによって、図１に示す電池ケース６が形成される。蓋３の中央には、図１に示すごとく、上側の絶縁パッキング１２および下側の絶縁板１３を介して負極端子１５が貫通状に取り付けられる。
【００２５】
蓋３の左右方向の右端寄りには、平面視で円形の注液孔１６が上下貫通状に形成されている。注液孔１６から電池ケース６内に非水電解液が注入される。電解液の注入後に注液孔１６は、封止栓（封止体）１７で塞がれる。負極端子１５の下端には、蓋３の内面において左右横長の薄板からなるリード体１９が接続される。リード体１９は、注液孔１６の反対側に延びており、前記絶縁板１３で蓋３と絶縁されている。このリード体１９の下面には、負極集電リード１１が溶接される。
【００２６】
正極集電リード１０は、蓋３の裏面において絶縁板１３と注液孔１６との間のスペースに溶接される。これで正極集電リード１０が蓋３および電池缶１に導通して、蓋３および電池缶１が正極電位に帯電する。蓋３の左右方向の一端寄り（図２の左端寄り）には、開裂ベント２０が形成されており、開裂ベント２０は、電池内圧が異常上昇したときに開裂して電池内圧を解放する。
【００２７】
封止栓１７は、図１および図２に示すごとく、蓋３の上面であって注液孔１６の周辺部に溶接される四角板状の頭部２２と、頭部２２の下面２２ａの中央よりやや右寄りの位置から下向きに突出する円柱状の軸部２３とを有している。封止栓１７の軸部２３は、注液孔１６に対して圧入状態で挿入されている。
【００２８】
封止栓１７の頭部２２は、前記軸部２３と一体形成されたアルミニウム層２５と、アルミニウム層２５の上側に接合されたニッケル層（異種金属層）２６とからなるクラッド材で形成されている。アルミニウム層２５の周縁部２５ａは、ニッケル層２６の周縁よりも封止栓１７の外側に突出している。
【００２９】
つまり、アルミニウム層２５の周縁部２５ａは、0.３〜0.４mm程度の突出寸法Ｌ１（図２参照）分だけ、ニッケル層２６の周縁よりも封止栓１７の外側に突出する。アルミニウム層２５の周縁部２５ａの突出寸法Ｌ１は、0.１mm以上であることが好ましい。なお、軸部２３の上下厚さ寸法は0.６mm程度である。軸部２３は、図１に示すごとく注液孔１６内に収まっていてもよいが、電池ケース６の内方へ突出してもよい。
【００３０】
アルミニウム層２５および軸部２３は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金で形成されており、ニッケル層２６は、ニッケルあるいはニッケル合金で形成されている。アルミニウム層２５の厚さ寸法は0.５mm程度、ニッケル層２６の厚さ寸法は0.２mm程度である。アルミニウム層２５のビッカース硬度は２4.５Ｈｖ程度、ニッケル層２６のビッカース硬度は１９１Ｈｖ程度である。
【００３１】
そして、注液孔１６の周辺部である蓋３の上面において、封止栓１７の頭部２２が、アルミニウム層２５の周縁部２５ａに沿ってＹＡＧレーザでシーム溶接されている。この溶接においては、図１に示すごとく溶接部２９が、アルミニウム層２５の周縁部２５ａのみに形成されてニッケル層２６には及ばないように、ＹＡＧレーザの照射範囲や照射強度などが設定される。
【００３２】
電池の完成後においては、例えば図３に示すごとく、封止栓１７の頭部２２のニッケル層２６の上面に、保護回路や外部機器などの正極のリード線３０がスポット溶接され、負極端子１５の上面には、前記外部機器などの負極のリード線３１がスポット溶接される。外部機器などの正極のリード線３０は、ニッケルあるいはニッケル合金の層を有するクラッド材などからなり、ニッケル面が封止栓１７の頭部２２に接した状態で封止栓１７に溶接される。
【００３３】
封止栓１７は、例えば次のように作製される。まず、アルミニウムあるいはアルミニウム合金からなる板材と、ニッケルあるいはニッケル合金からなる板材とを上下に合わせた状態で、それらを熱間圧延や鍛接などで互いに圧着することで、アルミニウム層２５とニッケル層２６とを上下に接合したクラッド材を作製する。
【００３４】
次いで、前記クラッド材から封止栓１７の頭部２２とほぼ同寸法の四角形状の板を切断する。この板に対してプレス加工機で鍛造を行うことで、前記軸部２３を形成するとともに、頭部２２のアルミニウム層２５の周縁部２５ａをニッケル層２６の周縁よりも外側に突出させる。これにより、図２に示す封止栓１７が作製される。
【００３５】
電池の組み立てに際しては、蓋３に対して、前述のように負極端子１５、絶縁パッキング１２、絶縁板１３およびリード体１９をそれぞれ取り付けておく。そして、電極体２および絶縁体５を電池缶１内に収容したのちに、負極集電リード１１をリード体１９に、正極集電リード１０を蓋３にそれぞれ前述の要領で溶接する。次いで、電池缶１の開口周縁に蓋３をシーム溶接したのちに、電池缶１内を真空減圧して注液孔１６から非水電解液を注入する。
【００３６】
前記電解液の注入完了後に、封止栓１７の軸部２３を注液孔１６に圧入し、次いで封止栓１７の頭部２２のアルミニウム層２５の周縁部２５ａを注液孔１６の周辺部にＹＡＧレーザで溶接する。この際、アルミニウム層２５の下面は蓋３の上面に接している（図１参照）。これにより、注液孔１６が、封止栓１７で塞がれて封口される。この後、封止栓１７の頭部２２に外部機器の正極のリード線３０が抵抗溶接やレーザ溶接などで溶接され、負極端子１５には外部機器などの負極のリード線３１が同様に溶接される。正極のリード線３０および負極のリード線３１は、それぞれ平板状であってもよく、Ｌ字状やコ字状などに折り曲げられた形状であってもよい。
【００３７】
封止栓１７の軸部２３は、合成ゴムなどの合成樹脂であってもよい。この場合、軸部２３は、頭部２２の下面２２ａに対して接着剤などで固定されることになる。封止栓１７の軸部２３は、注液孔１６に対して遊びを有する状態で挿入されてもよい。また、軸部２３を省略して封止栓１７を頭部２２のみで形成してもよい。この場合でも、アルミニウム層２５の周縁部２５ａは、ニッケル層２６の周縁よりも封止栓１７の外側に突出する。
【００３８】
注液孔１６および封止栓１７は、必ずしも蓋３に設ける必要はなく、電池ケース６のいずれかの個所に設けてあればよい。例えば、注液孔１６および封止栓１７は電池缶１の底面や側面に設けてもよい。
【００３９】
封止栓１７は、ニッケル層２６に代えて、例えばステンレス鋼やステンレス合金などからなる金属層をアルミニウム層２５に接合したクラッド材で形成してもよい。電池缶１や蓋３は、少なくとも外面側がアルミニウムやアルミニウム合金の層で形成されるクラッド材で作製してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る密閉型電池の縦断正面図
【図２】密閉型電池の分解斜視図
【図３】密閉型電池に外部機器などのリード線を接続した状態を示す平面図
【符号の説明】
【００４１】
１  電池缶
３  蓋
６  電池ケース
１６  注液孔
１７  封止栓
２２  頭部
２２ａ  下面
２３  軸部
２５  アルミニウム層
２５ａ  周縁部
２６  ニッケル層
２９  溶接部
Ｌ１  突出寸法
【図１】
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【図２】
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【図３】
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