(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電要素と、一方に開口し、蓄電要素が収納された定形のアルミニウム製容器と、ニッケルとアルミニウムの２層からなり、そのアルミニウム層が前記容器側にあって前記容器の開口側の端面に接合されることにより前記容器を封じる蓋とを備えるリチウムイオン電池と、
保護回路とを備え、
前記電池が、絶縁部材を介して前記蓋を貫通した電池端子を有し、前記蓄電要素の一方の電極をその電池端子に接続させるとともに、蓄電要素の他方の電極を直接的又は間接的に蓋に接続させており、前記保護回路が、前記電池端子及び蓋のニッケル層と接続していることを特徴とする電池装置。
【請求項２】
蓄電要素と、一方に開口し、蓄電要素が収納された定形のアルミニウム製容器と、ニッケルとアルミニウムの２層からなり、そのアルミニウム層が前記容器側にあって前記容器の開口側の端面に接合されることにより前記容器を封じる蓋とを備えたリチウムイオン電池であって、蓋のアルミニウム層が、容器の端面に接合される周縁部と、周縁部よりも容器側に突出し容器の開口と嵌合する中央部とからなる電池と、
保護回路とを備えた電池装置において、
前記電池が、絶縁部材を介して前記蓋を貫通した電池端子を有し、前記蓄電要素の一方の電極をその電池端子に接続させるとともに、蓄電要素の他方の電極を直接的又は間接的に蓋に接続させており、前記保護回路が、前記電池端子及び蓋のニッケル層と接続していることを特徴とする電池装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リチウムイオン電池を備えた電池装置に属する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話などの小型機器に内蔵される電池として、リチウムイオン電池が多く使用される。従来のリチウムイオン電池を図３に断面図として示す。
この電池２１は、正極板、負極板、及びこれらの間に介在するセパレータからなる蓄電要素２２を備える。蓄電要素２２は、上方に開口した角形のアルミニウム製容器２３に収納され、容器２３の開口は、アルミニウム製の蓋２４が填め込まれて密封される。蓋２４の中央部には貫通孔が開けられ、その貫通孔には、ニッケルメッキが施された鉄製の負極端子２５が絶縁性パッキン２６とともに挿入されている。そして蓄電要素２２の負極板は、この負極端子２５の下端と接続している。一方、蓄電要素２２の正極板は、蓋２４と接続している。よって、蓋２４及びこれと接続した容器２３は、正極端子としての役割を担う。
【０００３】
リチウムイオン電池２１はエネルギー密度が高いので、安全性確保のために保護回路２９とともに電池装置として機器に内蔵される。保護回路２９には温度ヒューズ、サーミスタ等の保護素子が実装されており、保護回路２９は蓋２４の上方に配置される。保護回路２９の電池２１への取り付けは、保護回路２９を負極端子２５及び容器２３に、それぞれ負極リード２７及び正極リード２８を介して接続することによってなされる。だが、容器２３は軽量化のためアルミニウムからなり、溶接性のためリード２７、２８はニッケルからなる。よって、容器２３と正極リード２８とを直接接合することはできない。そのため、従来の電池２１では、ニッケル層３１ａ及びアルミニウム層３１ｂの２層からなるクラッド材３１が接合タブとして容器２３の底に溶接されており、そのニッケル層３１ａに正極リード２８が接合される。
【０００４】
従来のリチウムイオン電池の製造工程及び保護回路の取り付け工程を、図４に断面図として示す。
まず、（Ａ）に示すように、クラッド材３１のアルミニウム層３１ｂを容器２３の底に超音波溶接する。次に、（Ｂ）に示すように、蓋２４の貫通孔に負極端子２５及びパッキン２６を挿入した後、蓄電要素２２の負極板及び正極板をそれぞれ負極端子２５及び蓋２４に接続する。続いて、（Ｃ）に示すように、蓄電要素２２を容器２３に収納し、さらに容器２３の開口に蓋２４を填め込む。その後、容器２３と蓋２４との境界面３０に上方からレーザーＬを当てることによって、それらを溶接する。これにより、電池２１が得られる。
【０００５】
次いで、保護回路２９及び正負のリード２７、２８を準備する。そして、電池２１の蓋２４の上に保護回路２９を配置し、負極リード２７の両端を負極端子２５及び保護回路２９に抵抗溶接する。さらに、正極リード２８の両端を、クラッド材３１のニッケル層３１ａ及び保護回路２９に抵抗溶接する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のリチウムイオン電池２１では、容器２３の底に、ニッケル層３１ａを有するクラッド材３１を接合タブとして溶接しなければならない。よって製造工程数が多い。また、容器２３の底のクラッド材３１から蓋２４の上方まで、長い距離に亘って正極リード２８を引かなければならない。そのため、保護回路２９の取り付けが面倒である。  それ故、本発明の課題は、製造が容易で保護回路の取り付けが簡単なリチウムイオン電池を備えた電池装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電池装置におけるリチウムイオン電池は、
蓄電要素と、
一方に開口し、蓄電要素が収納された定形のアルミニウム製容器と、
ニッケルとアルミニウムの２層からなり、そのアルミニウム層が前記容器側にあって前記容器の開口側の端面に接合されることにより前記容器を封じる蓋と
を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明では、アルミニウム製容器を封じる蓋がニッケルとアルミニウムの２層からなる。そして、蓋のアルミニウム層が容器側にあり、容器の開口側の端面に接合される。よって、蓋のニッケル層側の面が外側に露出し、そのニッケル層が接合タブとして機能する。そのため、ニッケル層を有するクラッド材を別途設ける必要はない。従って本発明の電池では、製造が容易である。また蓋近傍に保護回路を取り付ける場合、本発明では蓋のニッケル層が保護回路の近くに位置するので、従来の電池のようにリードを長く引かなくても良い。よって、本発明によると、保護回路の取り付けが簡単である。
【０００９】
本発明において、蓋のアルミニウム層は、容器の端面に接合される周縁部と、周縁部よりも容器側に突出し容器の開口と嵌合する中央部とからなることが望ましい。中央部が容器の開口と嵌合するため、蓋が面方向に動くのを防止することができる。蓋のニッケル層の厚さは０．０５〜０．２ｍｍが好ましく、アルミニウム層の厚さは０．３〜１．０ｍｍが好ましい。
【００１０】
蓄電要素としては、コバルト酸リチウム等の活物質材料が塗布された正極板、セパレータ、及び炭素等のホスト物質が塗布された負極板を順に積層して渦状に巻いたものを使用することができる。セパレータには、例えばハロゲン系リチウム塩を含有する非水電解液を保持させる。容器については、例えば角形の容器を使用する。容器と蓋との接合方法としては、レーザー溶接がある。また、蓋には１本の電池端子を貫通させると良い。そして、蓄電要素の正負電極の一方を電池端子に接続させ、他方を蓋に接続させるのが好ましい。例えば、負極を電池端子に接続させて、正極を蓋に接続させる。また、蓄電要素の電極を蓋に接続させるには、電極を蓋に直接的に接続させても良いし、電極を例えば容器に繋ぐことで間接的に接続しても良い。電池端子の材質については、ニッケルによりメッキされた鉄の他、ニッケル、ＳＵＳなどがある。
【００１１】
本発明の電池装置は、前記電池と、保護回路とを備えた電池装置において、
電池が、絶縁部材を介して前記蓋を貫通した電池端子を有し、前記蓄電要素の一方の電極をその電池端子に接続させるとともに、蓄電要素の他方の電極を直接的又は間接的に蓋に接続させており、前記保護回路が、前記電池端子及び蓋のニッケル層と接続していることを特徴とする。
【００１２】
この電池装置では、保護回路を電池に取り付けるのが簡単なので、容易に製造されうる。保護回路には、温度ヒューズ、サーマルプロテクター、電流ヒューズ、サーミスタ等の保護素子が実装される。また保護回路は、電池の蓋近傍に取り付けられるのが好ましい。そして、保護回路にニッケル製の電池接続用端子を２つ設け、それらの端子を電池端子及び蓋のニッケル層とそれぞれリードを介して接続すると良い。リードとしては、ニッケル製のリードが使用可能である。保護回路の端子、電池端子及び蓋のニッケル層と、リードとの接合方法としては、抵抗溶接がある。また、リードを介さずに、保護回路の端子と電池端子及び蓋のニッケル層とを直接抵抗溶接しても良い。
【００１３】
本発明の電池の好ましい製造方法は、蓄電要素と、一方に開口した定形のアルミニウム製容器と、ニッケルとアルミニウムの２層からなる蓋を準備し、容器に蓄電要素を収納した後、容器の開口側の端面に蓋のアルミニウム層側の面を合わせ、その合わせ面を含む平面内でレーザーを走査させることにより容器と蓋を溶接することである。
【００１４】
この製造方法では、容器の開口側端面と蓋のアルミニウム層側の面を合わせる。そして、その合わせ面を含む平面内でレーザーを走査させることで、それらをレーザー溶接する。そのため、レーザーが蓋のニッケル層に当たることがなく、ニッケル層が溶けてしまうのを防ぐことができる。また、アルミニウム同士がレーザー溶接されるので、接合強度が高くなる。よって、この製造方法によると、密閉性に優れた電池を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面とともに説明する。図１は、実施形態のリチウムイオン電池を備えた電池装置を示す断面図である。
この電池１は、正極板、非水電解液を保持するセパレータ及び負極板からなって、これらが順に積層され渦状に巻回された蓄電要素２を備える。蓄電要素２は、上方に開口した角形をなすアルミニウム製の容器３に収納されており、その容器３の開口は蓋４によって封じられている。蓋４は、ニッケル層４ａ及びアルミニウム層４ｂの２層からなるクラッド材である。さらにアルミニウム層４ｂは、容器３の開口側端面を接合した周縁部４ｃと、それよりも容器側に突出してその開口と嵌合した中央部４ｄとからなる。
【００１６】
また、蓋４には貫通孔が開けられていて、その貫通孔には絶縁性のパッキン６を介して負極端子５が挿入されている。負極端子５はニッケルメッキが施された鉄からなる。負極端子５の下端は容器３の内部にまで至っており、蓄電要素２の負極板はその負極端子５の下端と接続している。一方、蓄電要素２の正極板は、蓋４のアルミニウム層４ｂと接続している。
【００１７】
本実施形態の電池１は、保護素子が実装された保護回路９とともに、電池装置として機器に内蔵される。保護回路９は、電池１の上方に取り付けられている。保護回路９にはニッケル製の電池接続用端子が２つ設けられており、それらの端子は、ニッケル製の負極リード７及び正極リード８の一端とそれぞれ接合している。また、これらのリード７、８の他端は、負極端子５及び蓋４のニッケル層４ａとそれぞれ接合している。
【００１８】
この電池の製造工程及び保護回路９の取り付け工程を図２に断面図として示す。
まず、（Ａ）に示すように、負極端子５が挿入された蓋４、蓄電要素２及び容器３を準備する。そして、蓄電要素２の負極板及び正極板を、それぞれ負極端子５及び蓋４のアルミニウム層４ｂに接続する。次に、（Ｂ）に示すように、蓄電要素２を容器３に収納し、蓋４の周縁部４ｃを容器３の開口側端面に合わせる。これによって容器３の開口が塞がれ、また蓋４の中央部４ｄが容器３の開口と嵌合するので、蓋４が面方向にずれることは防止される。
【００１９】
その後、容器３と蓋４のアルミニウム層４ｂとをレーザー溶接する。レーザー溶接時には、容器と蓋４のアルミニウム層４ｂとを合わせてなる境界面１０を含む平面内でレーザーＬを走査する。こうすることにより、蓋４のニッケル層４ａにレーザーＬを当てることなく、アルミニウム同士を溶接することができる。従って、本実施形態の電池１は、優れた密閉性を有する。レーザー溶接の後、容器３の側面に設けられた注液口（図示省略）より非水電解液を注入する。そして、注液口を塞ぐことによって、本実施形態の電池１が得られる。
【００２０】
続いて、（Ｃ）に示すように、保護回路９及び正負のリード７、８を用意する。そして、電池１の蓋４の上方に保護回路９を配置し、負極リード７の両端を負極端子５及び保護回路９の端子に抵抗溶接する。さらに、正極リード８の両端を蓋４のニッケル層４ａ及び保護回路９の端子に抵抗溶接する。これにて、保護回路９の取り付けが完了する。
【００２１】
本実施形態では、蓋４のニッケル層４ａが電池表面に露出するので、このニッケル層４ａに正極リード８を接合することができる。よって、ニッケル層を有するクラッド材を接合タブとして別途設ける必要はなく、製造が容易である。さらに、蓋４のニッケル層４ａと保護回路９との間隔は近いので、正極リード８を引く距離が短くて済む。そのため、保護回路９を簡単に取り付けることができ、また電池装置の製造が容易である。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によると、電池の製造が容易になり、保護回路の取り付けが簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の電池装置を示す断面図である。
【図２】実施形態の電池の製造及び保護回路の取り付け工程を示す図である。
【図３】従来の電池を示す断面図である。
【図４】従来の電池の製造及び保護回路の取り付け工程を示す図である。
【符号の説明】
１電池
２蓄電要素
３容器
４蓋
４ａニッケル層、４ｂアルミニウム層
５負極端子
６パッキン
７負極リード
８正極リード
９保護回路
１０境界面
【図１】
0004154456.tif 000002
【図２】
0004154456.tif 000003
【図３】
0004154456.tif 000004
【図４】
0004154456.tif 000005