(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池外装缶の両端面からそれぞれ突出して設けた同外装缶より小径の外部端子に外部機器を接続するための外部接続リード板をそれぞれ溶着するようにした電池において、
前記各外部接続リード板として前記外部端子の外径より広い幅のリード板を採用し、該リード板をその成型時に生じた打ち抜きバリが前記外部端子の外周端縁の外側にて前記外装缶の各端面に向くように配置して前記外部端子の各端面に溶接したことを特徴とする外部リード端子を備えた電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種のエレクトロニクス機器等の外部機器の電源として使用される電池に係り、特に、その外部端子に外部機器に接続するための外部接続リード板を備えて、この外部接続リード板を外部機器のプリント基板に接続して使用される電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の各種のエレクトロニクス機器の普及に伴い、これらの機器中に組み込まれるＩＣメモリーや時計回路などの停電時のバックアップ用電源として、円筒型やコイン型などの電池をプリント基板などに直接実装する方法が広く採用されている。この種の基板実装用の電池は、長期間に亘って安定した動作を行わせるために、電流取出し用の金属製の外部接続リード板の一端部を電池の外部端子面にレーザー溶接や抵抗溶接などにより直接溶接して取り付けられることが多い。また、金属製の外部接続リード板の他端部はプリント基板の端子孔に挿入し、半田付けなどにより溶接して取り付けられることが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の基板実装用の電池の外部端子にレーザー溶接や抵抗溶接などにより直接溶接される外部接続リード板の幅は外部端子の幅より狭く形成されている。このため、外部接続リード板の成型時に生じた打ち抜きバリが外部端子に当たった状態でレーザー溶接や抵抗溶接などを行うと、外部接続リード板と外部端子との間に隙間を生じるため、溶接状態が不安定になるという問題を生じた。
【０００４】
そこで、外部接続リード板の成型時に生じた打ち抜きバリが外部端子に当たらないように、打ち抜きバリが外部端子に対して外向きになるように配置して、レーザー溶接や抵抗溶接により溶接する方法が提案された。図６は打ち抜きバリが外部端子に対して外向きになるように配置して、レーザー溶接や抵抗溶接により溶接した電池の要部を示す図であり、図６（ａ）は上面図であり、図６（ｂ）は正面図である。
【０００５】
図６に示す電池は、セパレータを介して正・負極板を渦巻状に巻回した渦巻状電極体を電解液とともに金属製外装缶５０内に収納して形成されており、この金属製外装缶５０の開口部には封口体が溶接されており、この封口体の貫通孔内にガスケットを介して電池の外方に突出して正極あるいは負極用外部端子５１が装着されている。この正極あるいは負極用外部端子５１の表面に外部接続リード板４０が溶接されている。なお、金属製外装缶５０の側壁外表面には樹脂製の被覆層５２で覆われており、外部接続リード板４０の端部にはプリント基板の端子孔に挿入される挿入端子部４１が形成されている。
【０００６】
そして、金属製外装缶５０より突出して形成された正極あるいは負極用外部端子５１の上に外部接続リード板４０を載置する際に、この外部接続リード板４０の成型時に生じた打ち抜きバリ４５が外部端子５１に当たらないように、打ち抜きバリ４５が外部端子５１に対して外向きになるように載置した後、外部接続リード板４０の上に溶接棒を押し当てて、レーザー溶接や抵抗溶接を行うことにより溶接部Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙを形成するようにしている。
【０００７】
ところが、近年、この種の基板実装用の電池を自動機によりプリント基板に自動的に実装されるようになったが、上述のように、外部接続リード板４０の打ち抜きバリ４５が外部端子５１に対して外向きになるように溶接されていると、基板実装用の電池を搬送用のトレイに入れるときや、トレイから取り出すときに打ち抜きバリ４５がトレイに引っかかり、スムーズに出し入れができないという問題を生じた。また、打ち抜きバリ４５が自動機の位置調整用冶具に引っかかり、自動機が停止してプリント基板に実装できないという問題も生じた。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、外部機器に接続するための外部接続リード板の溶接品質を安定させるとともに、搬送用のトレイや位置調整用冶具に引っかからないようにして、プリント基板への実装を容易にすることを目的としてなされたものである。
この目的を達成するため、本発明は、電池外装缶の両端面からそれぞれ突出して設けた同外装缶より小径の外部端子に外部機器を接続するための外部接続リード板をそれぞれ溶着するようにした電池において、前記各外部接続リード板として前記外部端子の外径より広い幅のリード板を採用し、該リード板をその成型時に生じた打ち抜きバリが前記外部端子の外周端縁の外側にて前記外装缶の各端面に向くように配置して前記外部端子の各端面に溶接したことを特徴とする外部リード端子を備えた電池を提供するものである。
【０００９】
上記のように構成した本発明による電池においては、外部接続リード板の打ち抜きバリが外部端子の外周端縁の外側にて外装缶の端面に向くようにして溶接されているので、打ち抜きバリは外部端子の外周端縁の外側にて浮き上がって存在することとなり、外部接続リード板の表面と外部端子の表面が密着状態となって、安定した溶接品質が得られるようになる。また、成型時に生じた打ち抜きバリを外部端子の外周端縁の外側にて外装缶の端面に向くようにして外部接続リード板が外部端子に溶接されていると、打ち抜きバリが電池の外方に突出することがないので、実装用電池がトレイや自動機の位置調整用冶具に引っかかって基板に実装できないことが防止できるようになる。
【００１０】
そして、このような外部接続リード板が良好な集電性を発揮するためには、その板厚を０．１〜０．３ｍｍとするのが好ましく、また、導電性が良好で加工性に優れたニッケル、ニッケル合金あるいはステンレスの何れかの金属板から選択して用いることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
ついで、本発明の外部接続リード板を備えた電池の一実施形態を図に基づいて説明する。なお、図１は本実施形態の負極用外部接続リード板を負極外部端子に溶接した状態の要部を示す図であり、図１（ａ）は上面図を示し、図１（ｂ）は正面図を示す。図２は負極用外部接続リード板を負極外部端子に溶接するとともに、正極用外部接続リード板を正極外部端子に溶接した状態の全体を示す図であり、図２（ａ）は上面図を示し、図２（ｂ）は側面図を示し、図２（ｃ）は底面図を示す。
【００１２】
図３は負極外部端子と金属製外装缶との関係を示す断面図である。また、図４は正・負極板およびこれらを渦巻状に巻回した電極体を示す図であり、図４（ａ）は正極板を示す図であり、図４（ｂ）は負極板を示す図であり、図４（ｃ）は電極体を示す図である。なお、図５は変形例の負極用外部接続リード板を負極外部端子に溶接するとともに、正極用外部接続リード板を正極外部端子に溶接した状態の全体を示す図であり、図５（ａ）は上面図を示し、図５（ｂ）は側面図を示し、図５（ｃ）は底面図を示す。
【００１３】
１．外部接続リード板の作製
本発明の負極用外部接続リード板１０は、厚みが０．１〜０．３ｍｍのニッケル板、ニッケル合金板（例えば、ニッケル−銅合金板）、ステンレス板などの金属板を所定形状に打ち抜いて略矩形状に形成されており、図１（ａ）および図２（ａ）に示すように、六角形状の前部１１と、円形の膨出部を備えた中央部１２と、先端部に基板への線状の挿入端子部１４を備えた矩形の後部１３とからなる。
【００１４】
なお、この負極用外部接続リード板１０の周縁には打ち抜き成型により生じた打ち抜きバリ１５が表面より突出して形成されており、中央部１２の円形の膨出部の径は後述する負極用外部端子２１の径よりも大きく形成されている。これにより、打ち抜きバリ１５を電池２０の内方に向けて配置することにより、打ち抜きバリ１５は負極用外部端子２１に接触することはない。
【００１５】
一方、正極用外部接続リード板３０は、厚みが０．１〜０．３ｍｍのニッケル板、ニッケル合金板（例えば、ニッケル−銅合金板）、ステンレス板などの金属板を所定形状に打ち抜いて略矩形状に形成されており、図２（ｃ）に示すように、前部の角部３１，３１が切り落とされ、後部の先端部に３本の線状の挿入端子部３２，３２，３２が形成されている。
【００１６】
なお、この正極用外部接続リード板３０の周縁には打ち抜き成型により生じた打ち抜きバリ（図示せず）が表面より突出して形成されており、正極用外部接続リード板３０の板幅は後述する正極用外部端子２３の径よりも大きく形成されている。これにより、打ち抜きバリを電池２０の内方に向けて配置することにより、打ち抜きバリは正極用外部端子２３に接触することはない。
【００１７】
変形例
本変形例の負極用外部接続リード板１０ａは、図５（ａ）に示すように、厚みが０．１〜０．３ｍｍのニッケル板、ニッケル合金板（例えば、ニッケル−銅合金板）、ステンレス板などの金属板を所定形状に打ち抜いて略矩形状に形成されており、前部の角部１１ａ，１１ａが切り落とされ、後部の先端部に線状の挿入端子部１４ａが形成されている。
【００１８】
なお、この負極用外部接続リード板１０ａの周縁には打ち抜き成型により生じた打ち抜きバリ（図示せず）が表面より突出して形成されており、負極用外部接続リード板１０ａの板幅は後述する後述する負極用外部端子２１の径よりも大きく形成されている。これにより、打ち抜きバリを電池２０の内方に向けて配置することにより、打ち抜きバリは負極用外部端子２１に接触することはない。なお、図５において、図１，図２と同一符号は同一名称を表すので、その説明は省略した。
【００１９】
２．渦巻状電極体の作製
所定の長さに切断したリチウム合金板２４ａの略中央部に、ニッケル薄板からなる負極集電タブ２４ｂを圧着して接続する。この負極集電タブ２４ｂの先端部近傍付近を除いて、その上面を覆うようにして合成樹脂製の粘着テープ２４ｃを貼り付けて、リチウム負極２４を作製する。
【００２０】
一方、正極活物質としての二酸化マンガン、導電剤としての炭素系導電剤、結着剤としてのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、および水を所定の割合に混合・混練して、適度の粘性を有する正極合剤２５ｂを作製する。この正極合剤２５ｂをステンレス製のエキスパンドメタル２５ａに塗布し、ローラで圧延して正極圧延板を作製する。この正極圧延板を所定の大きさに切断した後、乾燥処理した後、正極圧延板の一端部に正極合剤層の一部を剥離して、エキスパンドメタル２５ａを露出させ、この露出部分にステンレス薄板からなる正極集電タブ２５ｃを抵抗溶接する。この後、正極集電タブ２５ｃ先端部近傍付近を除いて、その上面を覆うようにして合成樹脂製の粘着テープ２５ｄを貼り付けて、二酸化マンガン正極２５を作製する。
【００２１】
上述したように作製したリチウム負極２４の両面にセパレータ２６を配置し、このセパレータ２６上に二酸化マンガン正極２５を配置した後、渦巻状に卷回して、渦巻状電極体２７を作製する。
【００２２】
３．非水電解液電池の作製
ついで、エチレンカーボネート（ＥＣ）とブチレンカーボネート（ＢＣ）と１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）とを体積比で１５：１５：７０となる割合で混合した有機溶媒に、溶質（電解質）としてのトリフルオロメタンスルフォン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）を０．５モル／リットルとなる割合で溶解させて非水電解液を調製する。
【００２３】
ついで、鉄にニッケルメッキを施した金属製外装缶２０を用意する。この金属製外装缶２０内に、中心部に孔を有する底側絶縁板と、上述した渦巻状電極体２７と、中心部に孔を有する開口側絶縁板を挿入する。ついで、渦巻状電極体２７の二酸化マンガン正極２５に圧着して接続された正極集電タブ２５ｃの先端部を金属製外装缶２０の底内面に抵抗溶接する。なお、金属製外装缶２０の底部外表面には電池の外方（図２（ｂ）においては下方）に向けて膨出するように正極外部端子２３が形成されている。この正極外部端子２３の径は上述した正極用外部接続リード板３０の幅より小さくなるように形成されている。
【００２４】
一方、渦巻状電極体２７のリチウム負極２４に溶接された負極集電タブ２４ｂの先端部を、ステンレス製の封口板２０ａの中心透孔にガスケット２０ｂを介して貫通固定した負極外部端子２１の底面に抵抗溶接した後、金属製外装缶２０内に上述のように作製した非水電解液を注入する。この後、封口板２０ａを金属製外装缶２０にレーザ溶接で封口して円筒型非水電解液電池を作製する。
【００２５】
なお、負極外部端子２１は予め電池の外方（図１（ｂ），２（ｂ）においては上方）に向けて膨出するようにガスケット２０ｂおよびワッシャ２０ｃを介して封口板２０ａに装着されている。この負極外部端子２１の径は、上述した負極用外部接続リード板１０の中央部１２の円形の膨出部の径あるいは負極用外部接続リード板１０ａの幅よりも小さく形成されている。また、金属製外装缶２０の外表面には樹脂製の被覆層２２が形成されている。
【００２６】
ついで、上述のように作製した円筒型非水電解液電池の負極外部端子２１の外表面に、上述した負極用外部接続リード板１０の中央部１２の円形の膨出部が位置するように配置するとともに、打ち抜きバリ１５が金属製外装缶２０の内方に向けて（図１（ｂ），２（ｂ）においては下向きに）配置する。ここで、負極用外部接続リード板１０の中央部１２の径は負極外部端子２１の径よりも大きく形成されているので、負極用外部接続リード板１０の中央部１２の円形の膨出部が負極外部端子２１の外表面に位置するように配置した状態においては、打ち抜きバリ１５が負極外部端子２１に接触することはない。
【００２７】
なお、変形例の負極用外部接続リード板１０ａを用いる場合は、打ち抜きバリが金属製外装缶２０の内方に向けて（図５（ｂ）においては下向きに）配置する。この場合も、負極用外部接続リード板１０ａの幅は負極外部端子２１の径よりも大きく形成されているので、打ち抜きバリが負極外部端子２１に接触することはない。
【００２８】
この後、負極用外部接続リード板１０の中央部１２上の適宜箇所（例えば、図１（ａ）においはＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４箇所部、図５（ａ）においはＡ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’の４箇所部）に図示しないレーザ溶接機あるいは抵抗溶接機の溶接棒を押し当てて、レーザ光を照射してレーザ溶接を行うかあるいは溶接棒に通電して抵抗溶接を行う。これにより、負極外部端子２１の外表面に負極用外部接続リード板１０の中央部１２が密に接触した状態で溶接されることとなって、溶接品質が向上するとともに、打ち抜きバリ１５が負極用外部接続リード板１０より上部に突出することもなくなる。なお、変形例の負極用外部接続リード板１０ａを用いる場合も、打ち抜きバリが負極用外部接続リード板１０ａより上部に突出することはない。
【００２９】
一方、金属製外装缶２０の外方（図２においては下方）に向けて膨出するように形成された正極外部端子２３の外表面に、上述した正極用外部接続リード板３０をその打ち抜きバリが金属製外装缶２０の内方に向けて（図２（ｂ），図５（ｂ）においては上向きに）配置する。ここで、正極用外部接続リード板３０の板幅は正極外部端子２３の径よりも大きく形成されているので、打ち抜きバリが正極外部端子２３に接触することはない。
【００３０】
この後、正極用外部接続リード板３０の正極外部端子２３の上部の適宜箇所（例えば、図２（ｃ），図５（ｃ）においはＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈの４箇所部）に図示しないレーザ溶接機あるいは抵抗溶接機の溶接棒を押し当てて、レーザ光を照射してレーザ溶接を行うかあるいは溶接棒に通電して抵抗溶接を行う。これにより、正極外部端子２３の外表面に正極用外部接続リード板３０が密に接触した状態で溶接されることとなって、溶接品質が向上するとともに、打ち抜きバリが正極用外部接続リード板３０より下部に突出することもなくなる。
【００３１】
上述したように、本発明においては、負極用外部接続リード板１０の中央部１２の径は負極外部端子２１の径よりも大きく形成されているので、負極用外部接続リード板１０の中央部１２の円形の膨出部が負極外部端子２１の外表面に位置するように配置した状態においては、打ち抜きバリ１５が負極外部端子２１に接触することはない。この結果、負極外部端子２１の外表面に負極用外部接続リード板１０の中央部１２が密に接触した状態で溶接されることとなって、溶接品質が向上するとともに、打ち抜きバリ１５が負極用外部接続リード板１０より上部に突出することもなくなり、トレイや自動機の位置調整用冶具に引っかかって基板に実装できないことが防止できるようになる。なお、変形例の負極用外部接続リード板１０ａを用いた場合も、同様に打ち抜きバリが負極用外部接続リード板１０ａより上部に突出することがなくなる。
【００３２】
一方、正極用外部接続リード板３０の板幅は正極外部端子２３の径よりも大きく形成されているので、打ち抜きバリが正極外部端子２３に接触することもないので、正極外部端子２３の外表面に正極用外部接続リード板３０が密に接触した状態で溶接されることとなって、溶接品質が向上するとともに、打ち抜きバリが正極用外部接続リード板３０より下部に突出することもなくなり、トレイや自動機の位置調整用冶具に引っかかって基板に実装できないことが防止できるようになる。
【００３３】
そして、このような外部接続リード板１０（１０ａ），３０が良好な集電性を発揮するためには、その板厚を０．１〜０．３ｍｍとするのが好ましく、また、導電性が良好で加工性に優れたニッケル、ニッケル合金あるいはステンレスの何れかの金属板から選択して用いることが好ましい。
【００３４】
なお、上述した実施形態においては、本発明を円筒型電池に適用する例について説明したが、本発明はコイン型電池などの他の形状の電池においても適用できることは明らかである。また、上述した実施形態においては、本発明を非水電解液電池に適用する例について説明したが、本発明はニッケル−水素蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池などのアルカリ蓄電池あるいはリチウムイオン電池などの各種電池においても適用できることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態の負極用外部接続リード板を負極外部端子に溶接した状態の要部を示す図であり、図１（ａ）は上面図を示し、図１（ｂ）は正面図を示す。
【図２】  本発明の一実施形態の負極用外部接続リード板を負極外部端子に溶接するとともに、正極用外部接続リード板を正極外部端子に溶接した状態の全体を示す図であり、図２（ａ）は上面図を示し、図２（ｂ）は側面図を示し、図２（ｃ）は底面図を示す。
【図３】  負極外部端子と金属製外装缶との関係を示す断面図である。
【図４】  本発明の一実施形態の正・負極板およびこれらを渦巻状に巻回した極板群を示す図であり、図４（ａ）は正極板を示す図であり、図４（ｂ）は負極板を示す図であり、図４（ｃ）は極板群を示す図である。
【図５】  変形例の負極用外部接続リード板を負極外部端子に溶接するとともに、正極用外部接続リード板を正極外部端子に溶接した状態の全体を示す図であり、図５（ａ）は上面図を示し、図５（ｂ）は側面図を示し、図５（ｃ）は底面図を示す。
【図６】  従来例の負極用外部接続リード板を負極外部端子に溶接した状態の要部を示す図であり、図６（ａ）は上面図を示し、図６（ｂ）は正面図を示す。
【符号の説明】
１０…負極用外部接続リード板、１１…前部、１２…中央部、１３…後部、１４…接続部、１５…打ち抜きバリ、２０…金属製外装缶（外装缶）、２１…封口板（負極外部端子）、２２…被覆層、２３…正極外部端子、２４…負極板、２５…正極板、２６…セパレータ、２７…渦巻状電極体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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