(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と負極板をセパレーターを介して巻回して構成した極板群と、電解液を収納した電槽を封口する封口装置であって、前記封口装置はキャップ状端子，ＰＴＣ素子，防爆弁体および絶縁インナーガスケットを金属ケースに収納して、かしめて一体になっており、しかも前記キャップ状端子は表面がＲａ＝０．５〜１．０μｍの凹凸処理された材料により構成されたものであることを特徴とする二次電池用防爆封口装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池用防爆封口装置に関するものであり、生産工程における不良低減および二次電池のパック構成時の不良低減をする技術に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＡＶ機器，パソコン等の機器のコードレス化，ポータブル化に伴い、その駆動用電源として小型，軽量で、高エネルギー密度の電池が求められている。特に、リチウムイオン二次電池は高エネルギー密度を有する電池であり、次世代電池の主力として大いに期待され、その潜在的市場規模も大きい。
【０００３】
このリチウムイオン二次電池用防爆封口装置の前記キャップ状端子には、従来表面が平滑で凹凸がＲａ＝０．３μｍ以下である材料（以下、ブライト材という）が用いられてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、第一の課題としてパック構成の際に、前記キャップ状端子と接続板とのリードスポット溶接不良が多発するという欠点を有していた。また、第二の課題として高所からの落下等の衝撃やヒートサイクル等の熱的衝撃が加わった時、前記キャップ状端子とＰＴＣ素子との間に空隙が発生し、電池の内部抵抗が増大し、電池性能を著しく低下させるという欠点を有していた。
【０００５】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、パック構成の際に、確実に前記キャップ状端子と接続板とがリードスポット溶接され、不良を低減し、かつ内部抵抗の増大が抑制された二次電池用防爆封口装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明の二次電池用防爆封口装置は、前記キャップ状端子を表面がＲａ＝０．５〜１．０μｍの凹凸処理された材料を用いて構成したものである。
【０００７】
上記構成によって、前記キャップ状端子にリードスポット溶接を行うと前記キャップ状端子表面における接触抵抗は、従来の表面が平滑なブライト材を用いた場合に比べ、増大する。このことにより、スポット溶接される接続板とキャップ状端子に発生するジュール熱が増加し、前記キャップ状端子と接続板とのリードスポット溶接を、より強固かつ確実に行うことができる。さらに、前記キャップ状端子の凹凸が従来と比べ、大きいことからＰＴＣ素子に凹凸部が深く食い込むことにより、キャップ状端子とＰＴＣ素子の密着度は高くなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、請求項１記載のように正極板と負極板をセパレーターを介して巻回して構成した極板群と、電解液を収納した電槽を封口する封口装置であって、前記封口装置はキャップ状端子，ＰＴＣ素子，防爆弁体および絶縁インナーガスケットを金属ケースに収納して、かしめて一体になっており、しかも前記キャップ状端子は表面がＲａ＝０．５〜１．０μｍの凹凸処理された材料により構成して二次電池用防爆封口装置とすることができる。
【０００９】
以上の構成とすることで、前記キャップ状端子にリードスポット溶接を行うと前記キャップ状端子表面における接触抵抗は、従来の表面が平滑なブライト材を用いた場合に比べ、増大する。このことにより、スポット溶接される接続板とキャップ状端子に発生するジュール熱が増加し、前記キャップ状端子と接続板とのリードスポット溶接を、より強固かつ確実に行うことができる。さらに、前記キャップ状端子の凹凸が従来と比べ大きいことから前記ＰＴＣ素子に凹凸部が深く食い込み、キャップ状端子とＰＴＣ素子の密着度は高くなる。これにより、落下試験やヒートサイクル試験を行った際の電池の内部抵抗の増大が抑制される。
【００１０】
なお、キャップ状端子の表面の凹凸がＲａ＝０．５μｍ以下であると、凹凸が小さいため効果があまり見られず、Ｒａ＝１．０μｍ以上であると、凹凸が大きすぎるためＰＴＣ素子との接触が保てなくなる。このことから、表面の凹凸はＲａ＝０．５〜１．０μｍにすると良い。
【００１１】
【実施例】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１における二次電池用防爆封口装置の断面図を示す。図１に示すように、本実施例１の封口装置のキャップ状端子１は表面がＲａ＝０．５〜１．０μｍの凹凸処理されたものであり、ＰＴＣ素子２と、薄肉部を有する弁体３と、ガス排出口を有する導電性金属板４と、弁体３と導電性金属板４の間に配設されて開口部を有する絶縁ガスケット５を備えている。そして、弁体３の一部と導電性金属板４の一部を絶縁ガスケット５の開口部内で溶着し、絶縁ガスケット５と接触する弁体３の上面を、弁体３と導電性金属板４との溶着部６より上方に位置させるとともに、弁体３を山部３ａを有する波状にして、電池内圧が所定の圧力値に達すると、弁体３が上方に反転し、弁体３と導電性金属板４との電気的接続を遮断する構造を有している。なお、７は金属ケースを示す。
【００１２】
（実施例２）
図２は、本発明の実施例２における二次電池用防爆封口装置の断面図を示す。図２に示すように、実施例１で用いた弁体３の山部３ａをなくし、谷部３ｂをＰＴＣ素子２の底面と弁体３との接触面よりも下方に位置させる。
【００１３】
（実施例３）
図３は、本発明の実施例３における二次電池用防爆封口装置の断面図を示す。図３に示すように、実施例１で用いた弁体３の山部３ａ，谷部３ｂが設けられていない構造とする。
【００１４】
以下に、本発明の実施例による二次電池用防爆封口装置と、キャップ状端子にブライト材を使用した従来の二次電池用防爆封口装置との性能を比較して示す。
【００１５】
本発明の防爆封口装置は、開口部を有する絶縁ガスケット５の上部に配設される弁体３の底面と導電性金属板４とが、絶縁ガスケット５の開口部内で溶着部６により電気的に接続されている。絶縁ガスケット５と、弁体３と、弁体３の上部に配設されるＰＴＣ素子２と、ＰＴＣ素子２の上部に配設されるキャップ状端子１と凹凸段差部を設けた導電性金属板４は、開口部を有する金属ケース７に収納され、かしめ封口されている。
【００１６】
電槽内部には、金属箔集電体にＬｉＣｏＯ2 を主成分とするペーストを塗布，乾燥し短冊状に切断した正極板と、カーボンをペースト状にして金属箔集電体に塗布，乾燥し短冊状に切断した負極板とを、フィルム状セパレーターを介して巻回した発電要素を内蔵し、電槽開口部に、絶縁性樹脂からなるガスケットを介して、前記防爆封口装置はかしめ封口される。本発明の防爆封口装置は成分組成が、Ｃが０．１２％以下、Ｓｉが０．７５％以下、Ｍｎが１．００％以下、Ｐが０．０４０％以下、Ｓが０．０３０％以下、Ｃｒが１６．００〜１８．００％であるＳＵＳを用い、キャップ状端子１に表面がＲａ＝０．５〜１．０μｍの凹凸処理された材料（以下、ダル材という）を用いた。
【００１７】
また、従来例にはキャップ状端子に実施例と同様のＳＵＳを用い、表面の凹凸がＲａ＝０．３μｍ以下の平滑なブライト材を用いた。
【００１８】
以上のように構成された本発明の防爆封口装置と従来例の防爆封口装置について、パック構成時のキャップ状端子とＮｉ，Ａｌ，Ｆｅ等を材料とする接続板のリードスポット溶接不良の割合により評価を行い、その結果を表１に示す。
【００１９】
【表１】
0003879220.tif 000002
【００２０】
表１の結果から、キャップ状端子に表面が平滑なブライト材を用いた従来例には、キャップ状端子と接続板とのリードスポット溶接不良は０．８％発生していたのに対して、キャップ状端子１に表面が凹凸処理されたダル材を用いた本発明の実施例では、全く溶接不良は発生しなかった。
【００２１】
また、上記構成の本発明の実施例の防爆封口装置と従来例の防爆封口装置を用いて電池を組み、５回の落下試験と、１０〜６０℃で１週間のヒートサイクル試験を行い、電池の内部抵抗を測定し、落下試験とヒートサイクル試験前後の変化を調べ、その評価の結果を表２，表３に示す。
【００２２】
【表２】
0003879220.tif 000003
【００２３】
【表３】
0003879220.tif 000004
【００２４】
表２の結果から、キャップ状端子に表面が平滑なブライト材を用いた従来例に比べて、キャップ状端子に表面が凹凸処理されたダル材を用いた本実施例は、落下試験前後での内部抵抗は、本発明の実施例が０．０３ｍΩの増加、従来例が０．８９ｍΩの増加で、本発明の実施例のキャップ状端子が従来例のキャップ状端子に比較して内部抵抗の増加が小さかった。
【００２５】
また、表３の結果から、従来例ではヒートサイクル試験後に電池の内部抵抗が増大するものが１００個中３４個あったが、本実施例においては電池の内部抵抗が増大する電池はなかった。
【００２６】
以上の結果から、キャップ状端子に表面が凹凸処理されたダル材を用いることにより、パック構成時のリードスポット溶接の向上と落下試験やヒートサイクル試験での内部抵抗の増大の抑制が見られた。
【００２７】
なお、本実施例において、キャップ状端子の材質は成分組成が、Ｃが０．１２％以下、Ｓｉが０．７５％以下、Ｍｎが１．００％以下、Ｐが０．０４０％以下、Ｓが０．０３０％以下、Ｃｒが１６．００〜１８．００％であるＳＵＳのダル材としたが、鉄のダル材でも同様の結果が得られる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明は、キャップ状端子の材質を表面が凹凸処理されたダル材とすることにより、キャップ状端子と接続板とのリードスポット溶接を確実に行うことができ、またキャップ状端子とＰＴＣ素子の密着度が高い優れた二次電池用防爆封口装置を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における二次電池用防爆封口装置の断面図
【図２】本発明の実施例２における二次電池用防爆封口装置の断面図
【図３】本発明の実施例３における二次電池用防爆封口装置の断面図
【符号の説明】
１  キャップ状端子
２  ＰＴＣ素子
３  弁体
３ａ  山部
３ｂ  谷部
４  導電性金属板
５  絶縁ガスケット
６  溶着部
７  金属ケース
【図１】
0003879220.tif 000005
【図２】
0003879220.tif 000006
【図３】
0003879220.tif 000007