(57)【要約】 【課題】円筒形二次電池の組立工程中の難しい作業を簡略化し、製作コストを低減する。【解決手段】電池缶と、正極電極と負極電極とをセパレータを介して捲回した電極捲回群と、前記負極電極を接合する負極集電リング106と、前記負極集電リングと前記電池缶を電気的に接合する負極リード板119と、前記電極捲回群、前記負極集電リング及び前記負極リード板を、前記電池缶に封入し、前記負極リード板119と前記負極集電リング106とが機械的接合により接合されていることを特徴とする円筒形二次電池。【選択図】図２
2012146521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池缶と、
正極電極と負極電極とをセパレータを介して捲回した電極捲回群と、
前記負極電極を接合する負極集電リングと、
前記負極集電リングと前記電池缶を電気的に接合する負極リード板と、
前記電極捲回群、前記負極集電リング及び前記負極リード板を、前記電池缶に封入した円筒形二次電池であって、
前記負極リード板と前記負極集電リングとが機械的接合により接合されていることを特徴とする円筒形二次電池。
【請求項２】
請求項１に記載された円筒形二次電池において、
前記機械的接合は、圧入であることを特徴とする円筒形二次電池。
【請求項３】
請求項１に記載された円筒形二次電池において、
前記機械的接合は、かしめであることを特徴とする円筒形二次電池。
【請求項４】
請求項１に記載された円筒形二次電池において、
前記機械的接合は、圧着であることを特徴とする円筒形二次電池。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかの請求項に記載の円筒形二次電池において、
前記機械的接合をする箇所にロウ付け等の接着手段を施したことを特徴とする円筒形二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン二次電池およびその製造方法に係り、特に負極集電リング、負極リード板、電池缶が接続された構造の円筒形リチウムイオン二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リチウムイオン二次電池は、さまざまな用途で広く使用されている。とりわけ、帯状の正極と負極とをセパレータを介して軸芯に断面渦巻状に捲回した電極群を円筒形の電池缶に収容した円柱形捲回式リチウムイオン二次電池は、高エネルギー密度であるメリットを活かして、ＶＴＲカメラ、ノート型パソコン若しくは携帯電話等のポータブル機器に使用されていることに加えて、大電流放電用途の二次電池として、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の車載電源等にも使用されている。
【０００３】
一般的に、大電流放電用途の捲回式二次電池では、電池の内部抵抗を低減するため、正極板と負極板の一側からの複数の集電タブを収束し、負極側では負極集電リングに溶接している。そして、負極集電リングは、負極リード板と溶接し、この負極リード板は電池缶と溶接する。
【０００４】
ここで、負極集電リングと電池缶を直接溶接しようとすると、負極集電リングの材質には、負極電極と同質材を使用する必要性から、銅若しくは銅合金を使用することとなり、電池缶の材質である鋼板との溶接性が悪いという問題に直面する。そこで、電池缶にニッケルめっきを施し、銅若しくは銅合金と、鋼材とのいずれの金属とも溶接性の良いニッケル材を使用した負極リード板を仲介部品として使用している。
【０００５】
特許文献１は、上記した従来技術の一例を示すもので、電池缶内に正極板と負極板とをセパレータを介して捲回した電極群を収容させ、電極群の下側に配置された負極集電リングの下部には、負極板と電池缶とを電気的に接続する負極リード板を溶接しており、負極リード板は電池缶の内底面に抵抗溶接で接合されているリチウム二次電池を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−４２５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、円筒形二次電池（リチウムイオン二次電池）の負極集電リングと負極リード板との接続を溶接で行うと、溶接に適した材質に制限されること、それに伴う作業が必要であった。本発明は、こうした円筒形二次電池（リチウムイオン二次電池）の負極集電リングと負極リード板とを接続する組立作業の簡素化を課題としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る円筒形二次電池は、電池缶と、正極電極と負極電極とをセパレータを介して捲回した電極捲回群と、前記負極電極を接合する負極集電リングと、前記負極集電リングと前記電池缶を電気的に接合する負極リード板と、前記電極捲回群、前記負極集電リング及び前記負極リード板を、前記電池缶に封入し、前記負極リード板と前記負極集電リングとが機械的接合により接合されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る円筒形二次電池は、更に前記機械的接合が、圧入、かしめ又は圧着であることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る円筒形二次電池は、更に前記機械的接合をする箇所にロウ付け等の接着手段を施したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、円筒形二次電池（リチウムイオン二次電池）の負極集電リングと負極リード板とを接続する組立工程に溶接を必要としないことから、負極リード板の材質の自由度を増大すると共に、組立作業の簡素化を実現することができる。そのため、製造コストを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明が適用される円筒形二次電池（リチウムイオン二次電池）の分解略図を示す。
【図２】本発明の実施例１の円筒形二次電池（リチウムイオン二次電池）の全体構成と拡大した部分構成を示す。
【図３】本発明の実施例２の円筒形二次電池（リチウムイオン二次電池）の部分構成を拡大して示す。
【図４】本発明の実施例３の円筒形二次電池（リチウムイオン二次電池）の部分構成を拡大して示す。
【図５】本発明の実施例４の円筒形二次電池（リチウムイオン二次電池）の部分構成を拡大して示す。
【図６】本発明の実施例５の円筒形二次電池（リチウムイオン二次電池）の部分構成を拡大して示す。
【図７】本発明の実施例６の円筒形二次電池（リチウムイオン二次電池）の部分構成を拡大して示す。
【図８】本発明の実施例７の円筒形二次電池（リチウムイオン二次電池）の部分構成を拡大して示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を用いて本発明を適用する円筒形二次電池、特に円筒形リチウムイオン二次電池の実施の形態について説明する。
【００１４】
図１は、本発明が適用可能な一つの実施形態の円筒形二次電池の略図を示す。正極電極14はアルミ等の金属薄膜であり、その両面に正極合剤16が塗布されており、図１における上方の長辺部に正極タブ12が複数設けられている。負極電極15は、銅等の金属薄膜であり、その両面に負極合剤17が塗布されており、図１における下方の長辺部には負極タブ13が複数設けられている。これらの正極電極14と負極電極15の間に多孔質で絶縁性を有するセパレータ18を介し、これらを樹脂製の軸芯7の周囲に捲回し、最外周のセパレータをテープ18aで止めて、電極捲回群8を構成する。
【００１５】
管状の軸芯7の両端には、正極集電リング5と負極集電リング6を嵌め合いにより固定している。正極集電リング5の外周面には正極タブ12を、例えば超音波溶接法により溶接する。負極集電リング6の外周面には負極タブ13を、例えば超音波溶接法により溶接する。負極の端子を兼ねる電池容器1の内部には、樹脂製の軸芯7を軸に捲回した電極捲回群8に正極、負極の集電リング部品5，6を取り付けた状態で収納している。この際、電解液が電池缶1内に注入される。
【００１６】
電池缶1と上蓋ケース4との間にはガスケット2が設けられ、このガスケット2により電池缶1の開口部を封口すると共に、両者間を電気的に絶縁する役割を担っている。
【００１７】
正極集電リング5の上には電池缶1の開口部を封口するように設けられた電導性を有する上蓋部があり、前記上蓋部は上蓋3と上蓋ケース4からなる。上蓋ケース4に正極リード9の一端が溶接され、その他端が正極集電リング5に溶接される。こうして上蓋部3,4と、電極捲回群8の正極とが電気的に接続される。
【００１８】
銅若しくは銅合金製でリング状の負極集電リング6の下に、ニッケル若しくはニッケル合金製の負極リード板19が接合され、こうして負極集電リング6が電池缶1に収納される。
【００１９】
リチウムイオン二次電池の製作工程には、正極板と負極板を製作した後、正極板と負極板に正極タブ若しくは負極タブをそれぞれ成形する準備工程と、正極板と負極板とをセパレータを介して捲回し、電極捲回群8を製作する捲回工程と、正極集電タブと負極集電タブをそれぞれ正極集電リング若しくは負極集電リングに接合する接合工程と、電極捲回群8を電池缶1に収容してリチウム二次電池を完成する組立工程とが、含まれるが、本発明は、これらの製作工程中の最終の組立工程に係るものである。
【００２０】
組立工程では、先ず負極集電リング6の下面に負極リード板19を、以下、実施例に示すように、圧入、かしめ、圧着等の機械的接合により接合する。
【００２１】
［実施例１］
次に、本発明に係る実施形態に従った実施例を挙げて説明する。
【００２２】
図２は、本発明の実施例１の円筒形二次電池の全体構成と拡大した部分構成を示す。ここでは、図１に示した円筒形二次電池の負極集電リング6とその下側の負極リード板19の形状を、図２に示すように変更し、負極集電リング6とその下側の負極リード板19の接合を、圧入により行う。
【００２３】
負極集電リング106は、その中心に内側に立ち上がり部を有する穴106aを備え、この穴106aには軸芯が圧入される。また、その外周に立ち上がり部106bを備え、この立ち上がり部106bには負極タブ13が接合される。また、中間平面部106cには、穴106dを備える。負極集電リング106の材質は、銅若しくは銅合金である。
【００２４】
負極リード板119は、矩形状の板を断面ハット状に折り曲げ、負極集電リング106の中間平面部106cに当接する端部平面部119aと電池缶1の内底面に当接する中央平面部119bを有する。端部平面部119aには、負極集電リング106の穴106dに嵌合する凸部119cを備える。負極リード板119は、ニッケル若しくはニッケル合金である。
【００２５】
本発明の実施例１では、負極集電リング106の穴106dに、負極リード板119の凸部119cを圧入することにより、負極集電リング106と負極リード板119を電気的に接続することを特徴とするものであり、これにより、製作工程中の組立工程の作業の簡略化を実現し、従来仕様に比較して、リチウムイオン二次電池の製作コストを低減することができる。
【００２６】
［実施例２］
図３は、本発明の実施例２の円筒形二次電池の部分構成を拡大して示す。ここでは、図１に示した円筒形二次電池の負極集電リング6とその下側の負極リード板19の形状を、図３に示すように変更し、負極集電リング206とその下側の負極リード板219の接合を、圧入により行う点では実施例１と同じであるが、その具体的な構造が次のとおり異なる。
【００２７】
負極集電リング206は、その中心に内側に立ち上がり部を有する穴206aを備え、この穴206aには軸芯が圧入される。また、その外周に立ち上がり部206bを備え、この立ち上がり部206bに負極タブ13が接合される。また、中間平面部206cには、負極リード板219の穴219cに嵌合する凸部206dを備える。負極集電リング206の材質は、銅若しくは銅合金である。
【００２８】
負極リード板219は、矩形状の板を断面ハット状に折り曲げ、負極集電リング206の中間平面部206cに当接する端部平面部219aと、電池缶1の内底面に当接する中央平面部219bを有し、その端部平面部219aには穴219cを備える。負極リード板219の材質は、ニッケル若しくはニッケル合金である。
【００２９】
本発明の実施例２では、負極集電リング206の凸部206dを負極リード板219の穴219cに圧入することにより、負極集電リング206と負極リード板219とを電気的に接続するものであり、これにより、製造工程中の組立工程の作業の簡略化を実現し、従来仕様に比較して、リチウムイオン二次電池の製作コストを低減することができる。
【００３０】
［実施例３］
図４は、本発明の実施例３の円筒形二次電池の部分構成を拡大して示す。ここでは、図１に示した円筒形二次電池の負極集電リング6とその下側の負極リード板19の形状を、図４に示すように変更し、負極集電リング306とその下側の負極リード板319との接合を、かしめにより行う。
【００３１】
負極集電リング306は、その中心に内側に立ち上がり部を有する穴306aを備え、この穴306aに軸芯を圧入すると共に、その外周に立ち上がり部306bを備え、ここに負極タブ13を接合する。また、負極集電リング306は、中間平面部306cを備え、そこに穴306dを有する。負極集電リング306の材質は、銅若しくは銅合金である。
【００３２】
負極リード板319は、矩形状の板を断面ハット状に折り曲げ、負極集電リング306の中間平面部306cに当接する端部平面部319aと、電池缶1の内底面に当接する中央平面部319bを有する。端部平面部319aには凸部319cを備え、この凸部319cを負極集電リング306の穴306dに挿入して、かしめを行う。負極リード板319の材質は、ニッケル若しくはニッケル合金である。
【００３３】
本発明の実施例３では、負極集電リング306の穴306dに負極リード板319の凸部319cを挿入した後、かしめを行って、負極集電リング306と負極リード板319とを電気的に接続するものであり、これにより、製造工程中の組立工程の作業の簡略化を実現し、従来仕様に比較して、リチウムイオン二次電池の製作コストを低減することができる。
【００３４】
［実施例４］
図５は、本発明の実施例４の円筒形二次電池の部分構成を拡大して示す。ここでは、図１に示した円筒形二次電池の負極集電リング6とその下側の負極リード板19の形状を、図５に示すように変更し、負極集電リング416とその下側の負極リード板419の接合を、かしめにより固定する。負極集電リング406は、その中心に内側に立ち上がり部を有する穴406aを備え、この穴406aに軸芯を圧入すると共に、その外周に立ち上がり部406bを備え、ここに負極タブ13を接合する。
【００３５】
負極集電リング406の中間平面部406cは凸部406dを備え、この凸部406dを負極リード板419が備える穴419cに挿入し、かしめを行って固定する。負極集電リング406の材質は、銅若しくは銅合金である。負極リード板419は、矩形状の板を断面ハット状に折り曲げ、負極集電リング406の中間平面部406cに当接する端部平面部419aと、電池缶1の内底面に当接する中央平面部419bを備えるように形成し、端部平面部419aには穴419cを加工する。負極リード板419の材質は、ニッケル若しくはニッケル合金である。
【００３６】
本発明の実施例４では、負極集電リング406の凸部406dを負極リード板419の穴419cに挿入後、かしめにより固定して、負極集電リング406と負極リード板419を電気的に接続するものであり、これにより、製造工程中の組立工程の作業の簡略化を実現し、従来仕様に比較して、リチウムイオン二次電池の製作コストを低減することができる。
【００３７】
［実施例５］
図６は、本発明の実施例５の円筒形二次電池の部分構成を拡大して示す。ここでは、図１に示した円筒形二次電池の負極集電リング6とその下側の負極リード板19の形状を、図６に示すように変更し、負極集電リング506とその下側の負極リード板519の接合を曲げによるかしめ若しくは圧着等により固定する。負極集電リング506は、その中心に内側に立ち上がり部を有する穴506aを備え、この穴506aには軸芯を圧入すると共に、その外周に立ち上がり部506bを備え、ここに負極タブ13を接合する。
【００３８】
負極集電リング506の中間平面部506cは、角穴506dを備える。負極集電リング506の材質は、銅若しくは銅合金である。負極リード板519は、矩形状の板を断面ハット状に折り曲げて、電池缶1の内底面に当接する中央平面部519bと負極集電リング506の角穴506dに挿入して、曲げによるかしめ若しくは圧着を行うための折り曲げ部519cを備える。負極リード板519の材質は、ニッケル若しくはニッケル合金である。
【００３９】
本発明の実施例５では、負極集電リング506の角穴506dに負極リード板519の折り曲げ部519cを挿入した後、曲げによるかしめ若しくは圧着を行って、負極集電リング506と負極リード板519を電気的に接続するものであり、これにより、製造工程中の組立工程の作業の簡略化を実現し、従来仕様に比較して、リチウムイオン二次電池の製作コストを低減することができる。
【００４０】
［実施例６］
図７は、本発明の実施例６の円筒形二次電池の部分構成を拡大して示す。ここでは、図１に示した円筒形二次電池の負極集電リング6とその下側の負極リード板19の形状を、図７に示すように変更し、負極集電リング606とその下側の負極リード板619の接合を曲げによるかしめ若しくは圧着等により固定する。
【００４１】
負極集電リング606は、その中心に内側に立ち上がり部を有する穴606aを備え、この穴606aに軸芯を圧入すると共に、その外周に立ち上がり部606bを備え、ここに負極タブ13を接合する。
【００４２】
負極集電リング606の中間平面部606cは、折り曲げ部606dを備え、この折り曲げ部606dを、負極リード板619の角穴619cに挿入して、曲げによる圧着を行う。負極集電リング606の材質は、銅若しくは銅合金である。負極リード板619は、矩形状の板を断面ハット状に折り曲げて、端部平面部619aと中央平面部619bを備えるように形成し、端部平面部619aに角穴619cを加工する。そして、負極リード板619の端部平面部619aは、負極集電リング606の中間平面部606cに当接し、負極リード板619の中央平面部619bは、電池缶1の内底面に当接するように置かれる。負極リード板619は、ニッケル若しくはニッケル合金である。
【００４３】
本発明の実施例６では、負極集電リング606の折り曲げ部606dを負極リード板619の角穴619cに挿入した後、曲げによるかしめ若しくは圧着を行って、負極集電リング606と負極リード板619を電気的に接続するものであり、これにより、製造工程中の組立工程の作業の簡略化を実現し、従来仕様に比較して、リチウムイオン二次電池の製作コストを低減することができる。
【００４４】
［実施例７］
図８は、本発明の実施例７の円筒形二次電池の部分構成を拡大して示す。図８は、便宜上、図３に示した負極集電リング206の中間平面部206cの凸部206dを、負極リード板219の穴219cに圧入する場合に、ロウ付け等の接合手段を併せて用いることにより電気的接続の信頼性を向上させた例である。しかし、実施例７は、図８に示した例に限定されるものではなく、以上に示した実施例中のその他の実施例における、負極集電リングと負極リード板を溶接、圧入、かしめ、圧着等の機械的接合により接合した場合に、ロウ付け等の接着手段を併せて用いた例である。
【００４５】
本発明の実施例５によれば、負極集電リングと負極リード板の接合部にロウ付け等を施すことにより、電気的接続の信頼性を一層向上させることができる。
【符号の説明】
【００４６】
1  電池缶、106  負極集電リング、7  軸芯、8  電極捲回群、13  負極タブ、15  負極電極、119  負極リード板
【図１】
2012146521.tif 000003
【図２】
2012146521.tif 000004
【図３】
2012146521.tif 000005
【図４】
2012146521.tif 000006
【図５】
2012146521.tif 000007
【図６】
2012146521.tif 000008
【図７】
2012146521.tif 000009
【図８】
2012146521.tif 000010