(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
極板群を収容した電池ケースの上部開口部に、封口板を載置して溶接すると共に、封口板の注液口、または電池ケースの注液口から電解液を注入した後、前記注液口の壁面に合致する樹脂製の密挿段部を有する封口栓を前記注液口に嵌め込み、前記注液口と前記封口栓をレーザー溶接して封口した密閉電池。
【請求項２】
封口栓のレーザー溶接部には薄肉部を設けた請求項１記載の密閉電池。
【請求項３】
封口栓の樹脂製の密挿段部と、注液口の壁面との間に封止剤を塗着した請求項１記載の密閉電池。
【請求項４】
電解液の注液口において、封口栓嵌め込み側の周縁部上端を面取りした請求項１記載の密閉電池。
【請求項５】
極板群を収容した電池ケースの上部開口部に、封口板を載置して溶接すると共に、封口板の注液口、または電池ケースの注液口から電解液を注入した後、前記注液口に金属製の封口栓を嵌め込んで封口した電池において、前記封口栓の密挿段部の径方向寸法を、注液口壁面の径方向寸法に対して±０．１ｍｍとし、その先端周縁は曲面とし、かつ、密挿段部と鍔が連接する内周縁に凹部状のたまり部を形成し、鍔部の下面は０．３ｍｍ以上の直線部とした金属製の封口栓により封口した密閉電池。
【請求項６】
金属製の封口栓のレーザー溶接部に薄肉部を設けた請求項５記載の密閉電池。
【請求項７】
金属製の密挿段部を有する封口栓と、注液口の壁面との間に封止剤を塗着した請求項５記載の密閉電池。
【請求項８】
電解液の注液口において、封口栓嵌め込み側の周縁部上端を面取りした請求項５記載の密閉電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、注液口を有する密閉電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯機器の駆動用電源として、各種の小型二次電池が用いられている。このような小型二次電池として、従来ではニッケルカドミウム電池，ニッケル水素電池が用いられ、近年では特にリチウムイオン二次電池等が用いられている。
【０００３】
このような密閉電池の封口方法として、封口板とケース開口部をレーザー溶接により密閉したものや、封口板をガスケットを介してケースとかしめ封口を行ったものがある。
【０００４】
特に、前者のような封口板とケース開口部をレーザー溶接して封口した電池では、その封口する方法として、まず注液を行い、その後、封口板とケース開口部とをレーザー溶接して封口する場合と、封口板とケース開口部をレーザー溶接した後に、封口板または電池ケースの注液口から注液を行い封口栓をする場合がある。特に、後者のような封口板とケース開口部をレーザー溶接した後に、封口板、または電池ケースの注液口から注液を行い封口栓をする電池においては、封口栓と封口板、または封口栓と電池ケースを溶接する時の溶接不良を低減させ密閉性の高い電池を提供するために、特開平９−２８８９９９号公報では図６の（ａ），（ｂ），（ｃ）に示したように、レーザー溶接ができるように全体が金属製で注液口に密挿される密挿段部Ａとレーザー溶接する鍔部Ｂとを一体にした封口栓形状が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の封口板と電池ケースを溶接した後、封口板の注液口または電池ケースの注液口から注液を行い、その注液口に封口栓を溶接する場合、その溶接不良を増加させる原因として、溶接位置への位置決めが困難であるということと、封口栓を注液口に挿入した時に電解液の這い上がりにより、溶接部近傍への電解液の付着や、溶接部分への電解液の付着によって、封口栓の溶接時に穴あきが生じることがある。特に、図６の（ａ），（ｂ），（ｃ）にそれぞれ示したような従来の封口栓の形状では、電解液が封口栓に付着して溶接不良を起こす問題があった。このような溶接不良は電池の密閉性を低下させ、漏液や生産性を低下させる原因になっていた。
【０００６】
本発明は前述した課題を解決すべく、溶接時の不良を低減させ、信頼性の高い密閉電池を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、注液口に密挿する封口栓の密挿段部は樹脂製とした封口栓を用いることにより、注液口と封口栓の密閉性を高め、封口栓を挿入した時の電解液の這い上がりをなくし、封口栓の溶接部分への電解液の付着を防ぐように構成すると共に、注液口に密挿される密挿段部の寸法を注液口壁面の寸法に合致する寸法として、封口栓挿入時の電解液の這い上がりを低下させ、さらに密挿段部と鍔部とが連接する内周部には凹形状の液だまりをつくり、封口栓溶接部分までの電解液の浸透を遅らせ、鍔部の下面には直線部を形成することにより、溶接時の熱の影響を低下させるように構成したものである。
【０００８】
これにより、封口栓の溶接時の電解液の付着による溶接不良を低減させ、信頼性の高い密閉電池が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、電解液の注液口に密挿される封口栓の密挿段部は樹脂製とし、または樹脂製の栓体を挿入後、金属製の封口栓を樹脂製の栓体に挿入し、注液口と封口栓の密閉性をさらに高め、電解液の上昇を防ぎ溶接不良を低減させるという作用を有する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、封口栓のレーザー溶接部に薄肉部を設けることにより、レーザー出力を弱くでき、注液口までの熱影響を少なくすることにより、電解液の上昇を減少させるという作用を有する。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、封口栓の密挿段部と、注液口の壁面との間に封止剤を塗着し、注液口と封口栓の密閉性を高め、溶接不良を低減させるという作用を有する。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、電解液の注液口において封口栓嵌め込み側の周縁部上端を面取りしたものであり、密挿段部を有する封口栓の挿入を容易にし、特に封口栓の挿入による溶接不良を低減させるという作用を有する。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、極板群を収容した電池ケースの上部開口部に、封口板を載置して溶接すると共に、封口板の注液口、または電池ケースの注液口から電解液を注入した後、前記注液口に封口栓を嵌め込んで封口した電池において、前記封口栓の密挿段部の径方向の寸法を注液口壁面間の寸法に対し±０．１ｍｍとし、その先端は曲面とし、封口栓挿入時の電解液の這い上がりを防止し、かつ密挿段部と鍔が連接する内周縁に凹部状のたまり部を形成し封口栓の溶接部分までの電解液の浸透を遅らせ、また鍔部の下面は０．３ｍｍ以上の直線部とした封口栓により封口したもので、溶接時の熱の影響を低下させ、溶接不良を低減させるという作用を有する。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、金属製封口栓のレーザー溶接部に薄肉部を設けることにより、レーザー出力を弱くでき、注液口までの熱影響を少なくすることにより電解液の上昇を減少させるという作用を有する。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、金属製の密挿段部を有する封口栓と、注液口の壁面との間に封止剤を塗着し、注液口と封口栓の密閉性を高め溶接不良を低減させるという作用を有する。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、電解液の注液口において封口栓嵌め込み側の周縁部上端を面取りしたものであり、密挿段部を有する封口栓の挿入を容易にし、特に封口栓挿入による溶接不良を低減させるという作用を有する。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図４を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の請求項１記載の封口栓の密挿段部が樹脂製である封口栓の断面を示す。図１において、１は封口栓２の密挿段部で、封口栓を注液口に挿入した時の電解液の這い上がりを防止するもので、前記密挿段部１は樹脂から構成されている。樹脂としてはポリエチレン，ポリプロピレンやゴム等が使用でき、特に封口栓２をレーザー溶接するため、熱影響を考慮すると熱的に比較的安定で、また耐電解液性に優れた樹脂が好ましい。
【００１８】
（実施の形態２）
図２は本発明の請求項５記載の封口栓の断面を示す。図２において、３は金属製の封口栓で、電解液の這い上がりを減少させるために密挿段部４の径方向の寸法Ｃは注液口の壁面の径方向寸法に対して±０．１ｍｍである。本発明では、その寸法を±０．１ｍｍとすればよいが、より好ましくは０から±０．１ｍｍとし密挿段部４を注液口に圧入することにより、より密閉性が向上し、電解液の這い上がりを減少させることができる。また、その先端の形状は、このような圧入タイプの金属製の封口栓３を用いた場合でも挿入がスムーズに行われるように曲面としたものである。そして注液口壁面に接触する金属製の封口栓３の密挿段部４が接する部分５が０．１ｍｍ以上を確保できるように面取り、またはＲ形状としている。また、密挿段部４と鍔６とが連接する内周縁に凹部をつけることにより液だまり７をつくり、封口栓溶接部までの電解液の浸透を遅らせることができる。さらに、鍔６の下端の直線部８の寸法を０．３ｍｍ以上にすることにより、溶接時の熱影響を低下させることができる。本発明では、鍔６の下面の直線部８の寸法を０．３ｍｍ以上とすればよいが、金属製の封口栓３の材質等による溶接時のレーザー出力の違いにより、好ましくは０．５ｍｍ以上にする方がよい。
【００１９】
（実施の形態３）
図１および図２においてレーザー溶接部９は、レーザー出力をできるだけ弱くすることにより、注液口部分の熱影響を少なくし、電解液の上昇を減少させるためであり、薄肉部としたものである。
【００２０】
なお、以上の説明では、レーザー溶接部の薄肉部を注液口に嵌め込むための密挿段部を設けた封口栓で構成した例で説明したが、その他の封口栓でも同様に実施可能である。
【００２１】
また、図１および図２では薄肉部をＲ形状とした例で示したが、その他、面取りや段部等を設けても同様に実施可能である。
【００２２】
（実施の形態４）
図３はケース１０の開口部を封口した封口板１１の注液口１２に封口栓１３を挿入した断面を示したもので、図３において樹脂製の密挿段部１４と、注液口１２との密閉性を向上し、電解液の這い上がりを防止するために封止剤１５がある。
【００２３】
（実施の形態５）
図４は注液口部分の断面図であり、図４において、図１，２に示したような封口栓を用いた場合の栓挿入をスムーズにし、封口栓の浮きによる溶接不良を防止させるための面取り部１６を構成する目的で、注液口の周縁部上端を面取りする。面取りする寸法は、注液口壁面と封口栓密挿段部が０．１ｍｍ以上接する部分を確保できるようにすることが好ましい。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図を用いて説明する。図５は、本発明の実施例における角形電池の断面図を示すもので、本発明を幅２２ｍｍ，高さ４８ｍｍ，厚み５ｍｍの薄型リチウムイオン二次電池に適用したものである。図５において、１７はアルミニウム製の角形ケースである。１８はアルミニウム製の封口板で、角形ケース１７とレーザー溶接されている。１９は極板群で、２０は正極リード、２１は負極リードである。２２は封口板１８に開けられた注液口で、２３は注液口２２を封止する封口栓である。
【００２５】
本発明の角形非水電解液電池は以下のようにして作製した。正極板は、活物質であるＬｉＣｏＯ2 に導電剤と結着剤を混合したものをアルミニウム箔の両面に塗着，乾燥し圧延した後、所定の大きさに切断したものとした。これにアルミニウム製の正極リード２０を溶接する。負極板は、炭素質材料を活物質とし、これと結着剤を混合したものを銅箔の両面に塗着，乾燥，圧延した後、所定の大きさに切断したものである。これに、ニッケル製の負極リード２１を溶接する。セパレータはポリエチレン製の微多孔フィルムである。正極板，負極板とをセパレータを介して巻回し、上面が長円形の極板群１９に整形する。極板群１９のリードを封口板１８に溶接し角形ケース１７に挿入し、封口板１８と角形ケース１７をレーザー溶接する。正極リード２０はアルミニウム製の封口板１８にレーザースポット溶接し、負極リード２１はニッケルメッキされた鉄製のワッシャー２４に抵抗溶接した。次に電解液を注液口２２から所定量注液する。電解液にはエチレンカーボネートとジエチルカーボネートを混合した溶媒に、溶質として六フッ化リン酸リチウムを溶解したものを用いた。その後、注液口２２に封口栓２３を施し、封口板１８と封口栓２３をレーザー溶接により封口した。なお図５において２５は安全弁、２６は樹脂製の絶縁性ガスケット、２７はニッケルメッキされた鉄製の端子をかねたリベットを示す。
【００２６】
（実施例１）
前述した封口栓について図を用いて説明する。本実施例１では、図１の（ａ）に示したような封口栓を用いた。図２において封口栓の密挿段部の樹脂は、本実施例ではエチレンプロピレンゴムを用いた。以上を実施例電池Ａとする。また、レーザー溶接部の薄肉部の効果を確認するため、実施例電池Ｂでは薄肉部を設けない封口栓を用いた。また、図２の（ａ）に示した封口栓を用いた実施例を実施例電池Ｃとする。実施例電池Ｃでは、図２において密挿段部の径方向の寸法を注液口の壁面間の寸法に対し＋０．１ｍｍとし、その先端周縁部分のＲを０．３ｍｍとし、液だまりのＲは０．０５ｍｍとした。さらに、鍔の直線部の寸法は０．５ｍｍのものを用いた。また、図３に示したように、注液口と封口栓との密閉性をよくするために、注液口の壁面に封止剤を塗着した。封止剤として本実施例ではコールタールピッチを用い、封口栓は実施例電池Ａのものを用いた。以上を実施例電池Ｄとする。これらの効果を確認するために、封口栓レーザー溶接時の電解液の付着によるレーザー溶接の穴あきによる不良率を比較した。その結果を表１に示す。また、従来品として注液口に対して封口栓の嵌め込み部分の寸法が０．２ｍｍ以下となるような封口栓を用いた。
【００２７】
【表１】
0004110632.tif 000002
【００２８】
表１より明らかなように本発明の封口栓を用いた場合、従来用いられてきた封口栓に比較しレーザー溶接不良を飛躍的に低減することができる。また、実施例電池Ａと実施例電池Ｂを比較すると、レーザー溶接部に薄肉部を設けると、さらに効果的であることが分かる。さらに、実施例電池Ｄに示したように、封止剤により注液口と封口栓の密閉性をより向上させることにより、溶接不良を低減することができた。
【００２９】
また、本実施例では、樹脂としてエチレンプロピレンゴム、また封止剤にコールタールピッチを用いたが、その他の樹脂、また封止剤を用いても同様の結果が得られた。
【００３０】
（実施例２）
次に、電解液の注液口において封口栓嵌め込み側の周縁部上端を面取りした場合の利点を、図４を用いて説明する。図４に示したように電解液の注液口において封口栓嵌め込み側の周縁部上端を面取りすることによって、封口栓を注液口に挿入する際の挿入を容易にすることができる。本実施例では０．０５ｍｍの面取りを行い、封口栓は実施例電池Ａのものを用いた。以上を実施例電池Ｅとする。
【００３１】
本発明の効果を調べるために、注液口への封口栓挿入後の挿入不良率を表２に示す。本試験で用いた従来品は、実施例電池Ａに示した発明品を用いた。
【００３２】
【表２】
0004110632.tif 000003
【００３３】
表２より明らかなように、特に本発明実施例１のような封口板を用いた場合は、本実施例のように電解液の注液口において封口栓嵌め込み側の周縁部上端を面取りすることによって、封口栓を注液口に挿入する際の挿入を容易にすることができ、封口栓の挿入不良を低減することができる。
【００３４】
なお、本実施例では角形リチウムイオン二次電池を用いた場合を示したが、他の電池系、例えばニッケルカドミウム二次電池，ニッケル水素二次電池，鉛蓄電池等に用いた場合にも同様の結果が得られた。さらに角形電池に限らず、このような注液口を持ち、注液を行った後、封口栓をし、封口板とを溶接するような電池の場合にも同様な結果が得られた。また、本実施例では電池ケースおよび封口栓の材質としてアルミニウムを用いたが、他の電池系においては、その材質に鉄，ステンレス等を用いて同様な好結果が得られた。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、密閉電池において注液口へ封口栓をレーザー溶接する際の溶接不良を低減し、信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における封口栓を示す断面図
【図２】同実施の形態２における封口栓を示す断面図
【図３】同実施の形態４における封口栓を注液口に嵌め込んだ封口栓部分の断面図
【図４】同実施の形態５における封口板注液口部分の断面図
【図５】本発明の実施例における角形電池の断面図
【図６】従来の封口栓の断面図
【符号の説明】
１，１４  樹脂製の密挿段部
２，１３，２３  封口栓
３  金属製の封口栓
４  密挿段部
６  鍔
７  液だまり
８  直線部
９  レーザー溶接部
１０  ケース
１１，１８  封口板
１２，２２  注液口
１５  封止剤
１６  面取り部
１７  角形ケース
１９  極板群
２０  正極リード
２１  負極リード
【図１】
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【図２】
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【図３】
0004110632.tif 000006
【図４】
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【図５】
0004110632.tif 000008
【図６】
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