(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電要素を収納密封するケースと、
前記発電要素の一電極に連結され前記ケースの開口に挿入されて外部に引出され、原形、楕円形あるいは直四角形のうちで一つの形態よりできたヘッド部と、前記ヘッド部から延びた連結部とより構成される引出端子と、
前記引出端子とケースとの間に充填されて両部材を絶縁及びシーリングするフッ素樹脂を含み、
前記発電要素の他の電極はケースに電気的に連結され、
前記キャッププレートには、中央の貫通孔を通じて前記引出端子の前記連結部が挿着され、前記引出端子と前記キャッププレートの貫通孔との間に前記フッ素樹脂が充填されたことを特徴とする、角状密閉電池。
【請求項２】
ケースは角状缶と、その缶の開口に溶着され穴が形成されたキャッププレートを含んで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の角状密閉電池。
【請求項３】
引出端子はヘッド部とケースの開口に挿入される連結部を含んで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の角状密閉電池。
【請求項４】
引出端子はアルミニウム、ニッケル合金及びニッケルメッキ物中の一つの素材で形成したことを特徴とする請求項１に記載の角状密閉電池。
【請求項５】
ケースはアルミニウム、ニッケル合金及びニッケルメッキ物中の一つの素材で形成したことを特徴とする請求項１に記載の角状密閉電池。
【請求項６】
フッ素樹脂は炭化フッ素、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニールエーテル共重合体及びポリテトラフルオロエチレン中の一つであることを特徴とする請求項１に記載の角状密閉電池。
【請求項７】
缶の開口に結合、密封されるキャッププレートに、発電要素の一電極と連結される引出端子を結合、シーリングする角状密閉電池の製造方法において、
原形、楕円形あるいは直四角形のうちで一つの形態よりできたヘッド部と、前記ヘッド部から延びた連結部とより構成される前記引出端子の前記連結部がキャッププレートの開口を貫通して引出されるように配置し前記キャッププレートの上部にマスクを設ける段階と、
前記引出端子とキャッププレートとの間にフッ素樹脂粉末を静電塗装する段階と、
前記フッ素樹脂粉末を焼成及び硬化してシーリングする段階とを含み、
前記キャッププレートには、中央の貫通孔を通じて前記引出端子の前記連結部を挿着し、前記引出端子と前記キャッププレートの貫通孔との間に前記フッ素樹脂を充填することを特徴とする、角状密閉電池の製造方法。
【請求項８】
フッ素樹脂粉末は炭化フッ素、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニールエーテル共重合体及びポリテトラフルオロエチレン中の一つを使用することを特徴とする請求項７に記載の角状密閉電池の製造方法。
【請求項９】
フッ素樹脂粉末の静電塗装を２回以上反復実施することを特徴とする請求項７に記載の角状密閉電池の製造方法。
【請求項１０】
フッ素樹脂粉末の静電塗装前に、ポリテトラフルオロエチレン粉末を先ず１次静電塗装する段階をさらに含む請求項７に記載の角状密閉電池の製造方法。
【請求項１１】
フッ素樹脂粉末の焼成温度は３００〜４００℃であることを特徴とする請求項７に記載の角状密閉電池の製造方法。
【請求項１２】
フッ素樹脂粉末の焼成及び硬化段階を２回以上反復実施することを特徴とする請求項７に記載の角状密閉電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はケースとそのケースの内部から外部に連結される引出端子との間で密閉性を向上させ、構成を単純化させるのに適した角状密閉電池及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
密閉電池は再充電が可能で小型及び大容量化が可能なものであって、代表的にはニッケル水素(Ni-MH)電池とリチウム(Li)電池及びリチウムイオン(Li-ion)電池が使われており、外観上には円筒状と角状電池に区分される。
【０００３】
図４は、通常的な角状密閉電池の構成を示している。
【０００４】
図面のように角状密閉電池は、陽極と陰極との間にセパレーターを介在して共に巻取るので電極群２を形成し、その電極群２を缶４の内部に挿入し、その缶４の上側開口にキャッププレート６を溶着するが、キャッププレート６を貫通して外部に引出される引出端子８をガスケット１０及び絶縁板１２を介在して結合密封し、前記引出端子８の下部と絶縁板１２との間に端子プレート１４を設けてなされる。
【０００５】
電極群２中で陰極は端子タブ(図示せず)を用いて、あるいは缶４と直接接触されることにより電気的に連結され、陽極は端子タブ１６と溶接された端子プレート１４を通じて引出端子８に接続された後外部に連結される。
【０００６】
ここで前記引出端子８はキャッププレート６、ガスケット１０、絶縁板１２及び端子プレート１４を物理的に締結すると同時に、電池外部に連結される電気的な端子役割を兼ねる。このために引出端子８はキャッププレート６の上側から下側に挿入され、ポリエチレンあるいはポリプロピレン材質よりできたガスケット１０と絶縁板１２を介在して絶縁された後、端子プレート１４の下部にリベッティングあるいはコッキング結合される。
【０００７】
しかし前述された角状密閉電池によれば、引出端子８とキャッププレート６との間で密閉性不良が発生する問題点がある。このような密閉性不良は引出端子８による結合力の弱化及び低下から始まるが、例えば密閉性を保障するために引出端子８によるガスケット１０の圧縮率は３０〜５０%を維持すべきであるが、電池の軽量化のために前記引出端子８の材質でアルミニウムを使用する場合には引出端子８の結合力が減少して密閉性不良を招く問題点がある。
【０００８】
また引出端子８とキャッププレート６の密閉性不良は、後工程、例えば缶４とキャッププレート６の溶接工程のように熱が加わる場合、射出物で形成されたガスケット１０及び絶縁板１２の熱変形により発生する。ポリエチレンあるいはポリプロピレンよりできたガスケット１０と絶縁板１２の溶融温度が１２０〜１３０℃で低くて熱により容易に変形される問題点がある。
【０００９】
このような密閉性不良が発生する場合には電解液漏れが発生して人体に有害で電池寿命を縮める問題点を招く。
【００１０】
併わせて従来には引出端子８とキャッププレート６の結合及び密閉のために構造が複雑で、それによって組立が難しくて生産コストが上昇する問題点がある。
【００１１】
従来の技術によれば、米国特許第６，０４２，９６１号に"sealed one piece battery having a prism shape container"が開示されている。また米国特許第６,１３２,９００号には"Method of production of non-aqueous electrolyte battery and seal plate thereof"が開示されている。しかしこのような特許においても前記のような問題点を解決できる手段が開示されていない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は引出端子とキャッププレートとの間の密閉性不良を解消し、組立部品の構成を単純化させられることにその目的がある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的によって本発明では、キャッププレートと引出端子との間に接着性を有するフッ素樹脂を充填して両部材を絶縁し結合及びシーリングした角状密閉電池を提案する。
【００１４】
より具体的には、本発明の角状密閉電池は、発電要素を収納する缶の開口にキャッププレートを結合して構成されるケースと、前記発電要素の一電極に連結され前記ケースの開口に挿入されて外部に引出される引出端子と、前記引出端子とキャッププレートの開口との間に充填されて両部材を絶縁及びシーリングするフッ素樹脂を含み、前記発電要素の他の電極はケースに電気的に連結して構成する。
【００１５】
引出端子はヘッド部とケースの開口に挿入される連結部を含み、アルミニウム、ニッケル合金及びニッケルメッキ物中で一つの素材を使用して形成する。フッ素樹脂は炭化フルオロ、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニールエーテル共重合体及びポリテトラフルオロエチレン中で一つを使用する。
【００１６】
このような構成を有する角状密閉電池を製造する方法として、本発明では引出端子の連結部がキャッププレートの開口を貫通して引出されるように配置し、前記キャッププレートの上部にマスクを設け、前記引出端子とキャッププレートの対向面にフッ素樹脂粉末を静電塗装した後、前記フッ素樹脂粉末を焼成及び硬化してシーリングする方法を提案する。
【００１７】
また、本発明では、フッ素樹脂粉末の静電塗装を２回以上反復実施し、前記フッ素樹脂粉末の焼成及び硬化段階を２回以上反復実施し、フッ素樹脂粉末の静電塗装前にポリテトラフルオロエチレン粉末を先ず１次静電塗装する段階をさらに含んで行う。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施例に対して詳細に説明する。
【００１９】
図１及び図２は、本発明の角状密閉電池を示す分解斜視図及び断面図である。本発明で密閉電池は、リチウムイオンの移動により充放電がなされるリチウム(イオン)電池を一例として説明し、参考として従来の構成と同じ部分に対しては同一符号を付している。
【００２０】
図面で本発明の角状密閉電池は、外観上缶４とその缶４の上側開口に溶着されるキャッププレート６で構成された角状ケースを含む。
【００２１】
缶４は内部に陽極、陰極そして陽極と陰極を絶縁するセパレーター及び電解液を含む発電要素２０を収納しており、その中で電解液はキャッププレート６の結合後電解液注入口６aを通じて注入され、別のプラグを用いて前記注入口６aを塞ぐことにより密封される。
【００２２】
キャッププレート６には中央の貫通孔６cを通じて引出端子８０が挿着され、前記引出端子８０とキャッププレート６の孔６cとの間にフッ素樹脂１８を充填して絶縁され結合及び密封される。
【００２３】
引出端子８０は原形、楕円形あるいは直四角形中で一つの形態よりできたヘッド部８２と、前記ヘッド部８２から延びた連結部８４とより構成され、前記連結部８４がキャッププレート６の下方から上方に挿入された状態でフッ素樹脂１８によりシーリングされるので、キャップアセンブリを構成する。
【００２４】
ここでフッ素樹脂１８としては、炭化フッ素、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニールエーテル共重合体及びポリテトラフルオロエチレン中で一つを使用でき、このようなフッ素樹脂は焼成温度が３００〜４００℃で従来射出成形した絶縁板及びガスケットよりだいぶ高いために、以後行われる後工程、例えば缶４とキャッププレート６の溶接工程でも熱変形を防止する高温特性を得られる。またフッ素樹脂１８は電解液に強い耐化学性を備えており、金属間の接着性が良い特性があるためにキャッププレート６と引出端子８０の接着剤として使用するのに有利である。
【００２５】
このような構成により本発明の角状密閉電池は、従来の技術のキャッププレートと引出端子との間で発生したリベッティング及びコッキング方式の引出端子による結合力弱化を防止でき、その結果前記引出端子８０の材質としてアルミニウム、ニッケル合金またはニッケルメッキ物を使用しても同じ密閉性を実現できる。この時ケースの材質としては前記引出端子と同じものを使用できる。
【００２６】
従って本発明では引出端子８０の材質として銅、黄銅、アルミニウムやニッケル合金、ニッケルメッキ物及びその他の金属製品を全て使用できる。
【００２７】
また本発明では従来の複雑な組立構造とは違って構成を単純化して組立性と生産性を向上させられる。
【００２８】
本発明の引出端子８０は発電要素２０の陽極から引出されたタブ１６と溶接されるので陽極ターミナルとして使われる。また前記のケースは発電要素２０の陰極とタブ(図示せず)を用いて、あるいは直接接触により接続されるので陰極ターミナルとして使われる。ここで前記引出端子８０とケースは逆極性のターミナルとして使われることができる。
【００２９】
一方、本発明に係るキャッププレート６は電池の異常作動や内圧上昇に対する安全対策として安全弁６bを具備しており、これは物理的な方法で溝を形成したりキャッププレート６自体に孔をあけてその孔を薄板で塞いで密封して相対的に弱く形成することによって実現できる。
【００３０】
以上で説明した角状密閉電池を実現する方法として本発明に係る製造方法を図３に基づいて説明すれば次の通りである。
【００３１】
本発明では缶４の開口にキャッププレート６を溶接する前に、発電要素２０の陽極と連結された引出端子８０を前記キャッププレート６の孔６cに結合及びシーリングする。
【００３２】
このために本発明ではジグ２２を用いて引出端子８０の連結部８４がキャッププレート６の孔６cを貫通して引出されるように配置する。この時引出端子８０はジグ２２の凹部２２aに挿入され、キャッププレート６の上面にはマスク２４を設ける。
【００３３】
次いで前記引出端子８０とキャッププレート６との空間に噴射ノズル２６を用いてフッ素樹脂粉末１８aを静電塗装する。この時フッ素樹脂粉末１８aとしては炭化フルオロ、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニールエーテル共重合体及びポリテトラフルオロエチレン中で一つを使用し、前記静電塗装を反復実施して多層で積層形成する。例えば引出端子８０とキャッププレート６との間隔が０.１mmとする時、２０μmずつ５回あるいは５０μmずつ２回に分けて形成する。
【００３４】
また本発明では引出端子８０とキャッププレート６に充填されるフッ素樹脂粉末１８aの塗装性を向上させるために、前記フッ素樹脂粉末１８aの静電塗装前にポリテトラフルオロエチレン粉末を用いて２０μmの厚さでまず１次静電塗装できる。
【００３５】
以後、引出端子８０とキャッププレート６との間に充填されたフッ素樹脂粉末１８aは３００〜４００℃雰囲気での焼成及び硬化工程を通じてシーリングされ、このような焼成及び硬化工程は密閉性向上のために２回以上反復実施することが望ましい。
【００３６】
このように形成されたキャッププレート６は、発電要素２０が収納された缶４の開口に溶着されて本発明の角状密閉電池を形成する。
【００３７】
【発明の効果】
前述されたように、本発明の角状密閉電池及びその製造方法は高温特性が良いフッ素樹脂を用いてキャッププレートと引出端子を絶縁し結合及びシーリングするので、密閉性と組立性を向上させ、合わせて電解液漏れを防止して製品の信頼性を向上させる効果を得られる。また本発明によれば、引出端子とキャッププレートの結合及びシーリング構成が単純化されて組立成果生産性を向上させる効果を得られる。
【００３８】
本発明は添付した図面に示した実施例を参考して説明されたが、当該技術分野で通常の知識を有する者はこれより多様な変形及び均等な他の実施例ができるという点を理解するはずである。従って本発明の保護範囲は請求範囲によってのみ決まるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の角状密閉電池を示す分解斜視図。
【図２】本発明に係る角状密閉電池の断面図。
【図３】本発明に係る角状密閉電池の製造方法を説明する図面。
【図４】従来公知の角状密閉電池を示す断面図。
【符号の説明】
４  缶
６  キャッププレート
６a  電解液注入口
６b  安全弁
６c  貫通孔
１６  端子タブ
２０  発電要素
８０  引出端子
８２  ヘッド部
８４  連結部
【図１】
0004279987.tif 000002
【図２】
0004279987.tif 000003
【図３】
0004279987.tif 000004
【図４】
0004279987.tif 000005