(57)【要約】【課題】部品点数を削減して回路への接続作業性を改善できるヒューズ機能付きの蓄電デバイス用リード端子、並びにそのリード端子を備えた非水電解質蓄電デバイスを提供する。【解決手段】リード端子は、導電基材３２と、導電基材３２の一部を被覆する樹脂フィルム３１と、樹脂フィルム３１の被覆部から導電基材３２の長さ方向の一方の端部までの少なくとも一部の領域で、導電基材３２に積層されたニッケル層３５と、ニッケル層３５に溶接されたヒューズ部３３と、ヒューズ部３３に溶接されたニッケル部材３４と、を備える。樹脂フィルム３１は、幅方向の長さが導電基材３２の幅方向の長さより長く、導電基材３２の両面から貼られて導電基材３２の幅方向に一端から他端までを被覆し、導電基材３２の幅方向の両端から突出した領域で両面から貼られた樹脂フィルム３１同士が貼り合される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムまたはアルミニウム合金による矩形の導電基材と、前記導電基材の一部を被覆する樹脂フィルムと、を備えた帯状の蓄電デバイス用リード端子であって、
前記矩形の導電基材の直交する２辺のうち、長い方の辺に沿った方向を前記導電基材の長さ方向とし、前記長さ方向に直交する方向を幅方向とするとき、
前記樹脂フィルムは、幅方向の長さが前記導電基材の幅方向の長さより長く、前記導電基材の両面から貼られて前記導電基材の幅方向に一端から他端までを被覆し、前記導電基材の幅方向の両端から突出した領域で前記両面から貼られた前記樹脂フィルム同士が貼り合され、
前記蓄電デバイス用リード端子は、前記樹脂フィルムの被覆部から前記導電基材の長さ方向の一方の端部までの少なくとも一部の領域で、前記導電基材に積層されたニッケル層と、
前記ニッケル層に溶接されたヒューズ部と、
前記ヒューズ部に溶接されたニッケル部材と、を備えることを特徴とする蓄電デバイス用リード端子。
【請求項２】
前記ヒューズ部は、前記導電基材の輪郭線と重なる部分の前記ヒューズ部の断面積が、前記導電基材の長さ方向に垂直な断面積よりも小さいことで過電流によって溶断する部位であることを特徴とする請求項１に記載の蓄電デバイス用リード端子。
【請求項３】
前記ヒューズ部は、前記導電基材の材料とは異なる金属材料とし、前記ヒューズ部の接続抵抗により生じる過電流によって溶断する部位であることを特徴とする請求項１に記載の蓄電デバイス用リード端子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電デバイス用リード端子を備え、正極、負極、電解質が外包体に収納された非水電解質蓄電デバイスであって、
前記リード端子は、前記正極に接続され、前記ヒューズ部及び前記ニッケル部材が前記外包体の外に出ている状態で、前記外包体の封入口に前記樹脂フィルムの被覆部分がシールされていること、を特徴とする非水電解質蓄電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電デバイス用リード端子、及びそれを備えた非水電解質蓄電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からリチウムイオン２次電池等の非水電解質電池が、様々な電子機器の電源として用いられている。非水電解質電池は、正極、負極、及び電解質が軽量、薄肉の外包体に収納され、正極と負極のリード端子をそれぞれ外部に取り出す構造を有している。
【０００３】
また、非水電解質電池は、過充電・過放電や内部短絡などの異常が発生した際に、熱暴走を起こし、最悪のケースでは発火に至る恐れがある。この問題に対処するために、リード端子にヒューズ素子を設ける構成が知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、１つのリード端子を第一リード部と第二リード部に分割し、第一リード部と第二リード部と接続するヒューズ部を設け、そのヒューズ部を含む所定領域を表裏から樹脂フィルムで被覆してなるリード端子が開示されている。ヒューズ部が過電流によって溶断した場合、その両側に配置された第一リード部及び第二リード部は樹脂フィルムに密着して固定され、その樹脂フィルムの部分が外包体の封入口でシールされているため、第１リード部と第二リード部とが接触することによる再短絡を防ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１７７０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非水電解質電池は、電源を供給するための回路に接続して使用される。その際には、非水電解質電池のリード端子を回路に溶接する作業が行われる。
正極のリード端子は、正の高電位になるので、電解液との接触による溶解が生じないようにアルミニウムが用いられる。しかしながらアルミニウムは、熱集中性が悪く融点が低いために、溶接時に溶け落ちや歪み、ブローホールが生じやすく、あるいは表面に酸化皮膜が存在するため、溶接の作業性を低下させる。
【０００７】
このため、アルミニウム製の正極のリード端子を回路に接続する場合、まず正極のリード端子にニッケルの接続部材を接続し、このニッケルの接続部材を回路に溶接することでリード端子と回路とを電気的に接続している。
この溶接作業は、非水電解質電池を使用するユーザが実施している。この場合、ユーザは、ニッケルの接続部材を用意して、正極のリード端子に接続部材を溶接し、さらに接続部材を回路に溶接する必要が生じ、非水電解質電池の接続作業に時間がかかる。また、ニッケル部材をリード端子に新たに溶接する構成は、非水電解質電池を回路に接続するための部材の点数を増大させる。
また、非水電解質電池の過充電・過放電や内部短絡などの異常に対処するために、リード端子にヒューズ機能を持たせることも要求される。
【０００８】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであり、部品点数を削減して回路への接続作業時間を短縮できるヒューズ機能付きの蓄電デバイス用リード端子を提供すること、並びにそのリード端子を備えた非水電解質蓄電デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による蓄電デバイス用リード端子は、アルミニウムまたはアルミニウム合金による矩形の導電基材と、導電基材の一部を被覆する樹脂フィルムと、を備えた帯状の蓄電デバイス用リード端子であって、矩形の導電基材の直交する２辺のうち、長い方の辺に沿った方向を導電基材の長さ方向とし、長さ方向に直交する方向を幅方向とするとき、樹脂フィルムは、幅方向の長さが導電基材の幅方向の長さより長く、導電基材の両面から貼られて導電基材の幅方向に一端から他端までを被覆し、導電基材の幅方向の両端から突出した領域で両面から貼られた樹脂フィルム同士が貼り合される。そして、蓄電デバイス用リード端子は、樹脂フィルムの被覆部から導電基材の長さ方向の一方の端部までの少なくとも一部の領域で、導電基材に積層されたニッケル層と、ニッケル層に溶接されたヒューズ部と、ヒューズ部に溶接されたニッケル部材と、を備えている。
【００１０】
上記のヒューズ部は、導電基材の輪郭線と重なる部分のヒューズ部の断面積が、導電基材の長さ方向に垂直な断面積よりも小さいことで過電流によって溶断する部位である。また、上記のヒューズ部は、導電基材の材料とは異なる金属材料とし、ヒューズ部の接続抵抗により生じる過電流によって溶断する部位とするものであってもよい。
【００１１】
本発明による非水電解質蓄電デバイスは、上記の蓄電デバイス用リード端子を備え、正極、負極、電解質が外包体に収納された非水電解質蓄電デバイスであって、リード端子が正極に接続され、ヒューズ部及びニッケル部材が外包体の外に出ている状態で、外包体の封入口に樹脂フィルムの被覆部分がシールされている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の蓄電デバイス用リード端子によれば、部品点数を削減して回路への接続作業時間を短縮できるヒューズ機能付きの蓄電デバイス用リード端子を提供すること、並びにそのリード端子を備えた非水電解質蓄電デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電デバイスの構成例を示す斜視図である。
【図２】図１に示す正極リードの構成例をさらに具体的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電デバイスの構成例を示す斜視図で、図中、１は非水電解質蓄電デバイスの一例としての非水電解質電池である。なお、蓄電デバイスとしては、電池に限ったものではなく、コンデンサのように電荷を蓄えるものであれば適用できる。
非水電解質電池１は、積層電極群２、正極のリード端子である正極リード３、負極のリード端子である負極リード４、及び外包体としての外装ケース５を備える。外装ケース５の内部には、積層電極群２と図示しない電解質が収容され、積層電極群２に正極リード３、及び負極リード４が接続され、正極リード３と負極リード４の一方の端部が、外装ケース５から外に引き出されている。
【００１５】
外装ケース５としては、例えばラミネートシートを袋状にしたものが用いられる。ラミネートシートは、アルミ、銅、ステンレス等の金属からなる金属箔の両面に樹脂フィルムを貼り合わせるなどして、例えば３〜５層の積層体で形成される。
ラミネートシートの最内層フィルムは、電解液で溶解されず、シール部分から電解液が漏出するのを防止するため、例えば、酸変性ポリオレフィン（例：無水マレイン酸変性低密度ポリエチレン）で形成される。また、最外層フィルムは、内側の金属箔を外傷から保護するためにポリエチレンテレフタレート（略称ＰＥＴ）等で形成される。
【００１６】
外装ケース５に収容される電解質としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロドフランなどの有機溶媒に、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６などを溶解させた非水電解液や、リチウムイオン伝導性の固体電解質などが用いられる。
【００１７】
積層電極群２は、正の電極板、負の電極板をセパレータを介して積層したものである。正負の電極板は、集電体と呼ばれる金属箔またはエキスパンドメタル等の金属基材上に活性物質層を形成した構造を有している。正の電極板の金属基材には、例えば、アルミニウムの電極導電体が用いられ、負の電極板の金属基材には、銅またはニッケルからなる電極導電体が用いられる。また、セパレータは、電気的絶縁性を保持し、かつイオン伝導性を保持するポリオレフィン系の多孔膜などで形成される。正極リード３、及び負極リード４は、それぞれ正の電極板、負の電極板にスポット溶接や超音波溶接等により接続される。
【００１８】
正極リード３は、本発明の蓄電デバイス用リード端子に相当するもので、樹脂フィルム３１、導電基材３２、導電基材３２に一端が固定されるヒューズ部３３、及びヒューズ部３３の他端が固定されるニッケル部材３４により構成されている。導電基材３２とヒューズ部３３の間には導電基材３２に積層されたニッケル層が存在している。この正極リード３の構成については、本発明の主たる特徴部分であり詳細に後述する。
【００１９】
負極リード４は、樹脂フィルム４１及び導電基材４２からなっている。導電基材４２は、過充電でリチウムが析出し過放電で電位が高くなることから、リチウムに腐食され難く、リチウムと合金が形成され難く、かつ高電位で溶解され難いように、負電極の電極導電体と同じ銅またはニッケルあるいはこれらの合金等で形成される。
【００２０】
樹脂フィルム３１，４１は、それぞれ正極リード３の導電基材３２、及び負極リード４の導電基材４２に対して、予め熱溶着や接着などによって接合されている。樹脂フィルム３１，４１は、正極リード３の導電基材３２、及び負極リード４の導電基材４２の表裏から、各導電基材３２，４２を挟み込んで被覆するように貼り合わされている。
ここでは、矩形の導電基材３２，４２の直交する２辺のうち、長い方の辺に沿った方向を導電基材３２，４２の長さ方向とし、長さ方向に直交する方向を幅方向とするとき、樹脂フィルム３１，４１は、幅方向の長さが導電基材３２，４２の幅方向の長さより長く、導電基材３２，４２の両面から貼られて導電基材３２，４２の幅方向に一端から他端までを被覆する。そして導電基材３２，４２の幅方向の両端から突出した領域で両面から貼られた導電基材３２，４２同士が貼り合される。
これらの樹脂フィルム３１，４１が被覆された正極リード３、及び負極リード４は、外装ケース５の封入口となるシール部６に挟み込まれ熱シールされて封止される。
【００２１】
各導電基材３２，４２に樹脂フィルム３１，４１を接合する位置は、外装ケース５のシール部８からの取出し部分に相当する位置とする。
また、樹脂フィルム３１，４１は、外装ケース５の金属箔と各導電基材３２，４２とに電気的短絡が生じないようにして密封状態で引き出しておく。このため、樹脂フィルム３１，４１は、低融点の内側絶縁層と、これよりは融点が高く外装ケース５のシール部６の熱シール温度では溶融しない外側絶縁層の２層構成とすることが好ましい。
【００２２】
この２層構成の内側絶縁層には、例えば、熱可塑性ポリオレフィン樹脂等、好ましくは低密度ポリエチレンあるいは酸変性低密度ポリエチレンが用いられ、正極リード３の導電基材３２、及び負極リード４の導電基材４２の金属面に熱溶着される。
一方、外側絶縁層には、例えば、架橋ポリオレフィン樹脂、好ましくは架橋された低密度ポリエチレンあるいはエチレン−ビニルアルコール重合体、ポリプロピレンが用いられる。
【００２３】
外装ケース７の最内層フィルムが酸変性低密度ポリエチレンで形成されている場合、シール部８は１５０℃程度で熱シールされることとなるが、例示した外側絶縁層は、この熱シール温度では溶融しない。従って、このような外側絶縁層を採用することで、正極リード３及び負極リード４の取り出し部分において、外装ケース５の金属箔との電気的絶縁を確保することができる。
【００２４】
このように、非水電解質電池１は、積層電極群２と電解質を外装ケース５に収容し、正の電極板に接続した正極リード３、及び負の電極板に接続した負極リード４をシール部６から外部に取り出した状態でシール部６にて熱シールされ、これにより内部を密封状態にして構成される。
【００２５】
図２は、正極リードの構成例をさらに具体的に示す図で、図２（Ａ）は、正極リード３の上面図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す正極リードのＢ−Ｂ断面を示す図である。
正極リード３の導電基材３２の一端（図２の右側端部）は、図１の積層電極群２の正の電極板に接続される。導電基材３２は正の高電位となるので、電解液との接触により溶解が生じないように、正の電極板の電極導電体と同じアルミニウム、あるいはアルミニウム合金で形成される。また、導電基材３２には、耐電解液性を保持するために酸化被膜を形成する表面処理が行われる。
【００２６】
導電基材３２は、帯状の矩形形状を有し、その長さ方向(矩形形状の直交する２辺のうち長い方の辺に沿った方向)の中間部に樹脂フィルム３１が接合される。樹脂フィルム３１は、それぞれ２層構成の２枚の樹脂フィルムで導電基材３２を表裏から挟み込んで、導電基材３２を被覆するように接合されたものである。
導電基材３２は、樹脂フィルム３１の被覆部から導電基材３２の長さ方向の一方の端部までの少なくともの一部の領域に、ニッケル層３５が積層される。ニッケル層３５は、導電基材３２の長さ方向の両端部のうち、外装ケース５から外に出される端部側の領域に設けられる。あるいは、ニッケル層３５が積層された側が外装ケース５から外に出される。このニッケル層３５は、導電基材３２に対してニッケルメッキによって形成してもよく、あるいはニッケル箔を導電基材３２に貼り合わせてクラッド板を構成することで得るようにしてもよい。
【００２７】
ニッケル層３５にはヒューズ部３３が溶接され、これにより導電基材３２とヒューズ部３３とがニッケル層３５を介して接続される。ニッケル層３５の存在により、ヒューズ部３３の溶接が容易となる。
ヒューズ部３３は、（１）導電基材３２の長さ方向（図２では左右の方向）に垂直な断面でみて導電基材３２に対して部分的に断面積を小さくする、つまりヒューズ部３３が導電基材３２の輪郭線と重なる部分の長さ方向に垂直な断面積を導電基材３２の長さ方向に垂直な断面積より小さくする、（２）導電基材３２とは異種金属とし、それらを接合してその部分の接続抵抗値を高くする、（３）融点の低い金属（低温半田など）を接合する、などによってそのヒューズ機能を果たすように構成する。特に上記（１），（２）のように構成して、ヒューズ部３３が過電流によって溶断することが好ましい。ヒューズ部３３の金属としては、銅を用いることができる。
【００２８】
上記のようなヒューズ部３３を設けることで、非水電解質電池に過充電・過放電や内部短絡などの異常が発生した場合にも事故を防ぐことができる。また、ヒューズ部３３は、樹脂フィルム３１よりも外装ケース５の外側に取り付けられているため、外装ケース５の熱シールなど電池組立時の熱の影響を受けることがない。
【００２９】
ヒューズ部３３のニッケル層３５との溶接部とは反対側端部には、ニッケル部材３４が溶接されている。そして正極リード３を、接続対象とする回路に接続する際に、ニッケル部材３４を回路に溶接する。このように正極リード３には予めニッケル部材３４が設けられているため、ユーザは、新たにニッケルの接続部材を用意して、正極リードに溶接する作業を行う必要がなく、ニッケル部材３４を利用して正極リード３を容易に回路に溶接することができ、正極リード３の回路への接続の作業性を良好なものとすることができる。また、ニッケル部材３４をヒューズ部３３を介して導電基材３２に接続する構成を備えているため、例えば、導電基材３２を分割してその間にヒューズ部を挿入する構成等に比して、部品点数を削減してコストダウンを図ることができる。
【００３０】
以上、本発明に係る蓄電デバイス用リード端子について、非水電解質蓄電デバイスに設けた例を挙げて説明したが、このリード端子は、他のデバイスのリードとしても取り付け可能である。本発明のリード端子は、取り付け対象のデバイスが、接続対象の回路等に溶接接続する必要があるものに特に有益となる。
【符号の説明】
【００３１】
１…非水電解質電池、２…積層電極群、３…正極リード、４…負極リード、５…外装ケース、６…シール部、７…外装ケース、８…シール部、３１…樹脂フィルム、３２…導電基材、３３…ヒューズ部、３４…ニッケル部材、３５…ニッケル層、４１…樹脂フィルム、４２…導電基材。
【図１】
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【図２】
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