(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受圧板と遮蔽板が環状の絶縁板を介して積層され、前記受圧板の中央部と前記遮蔽板の中央部が溶接によって接合され、前記受圧板と前記遮蔽板との間に所定以上の圧力が発生した場合に該接合が剥離されるように構成した密閉型電池の安全装置を製造する方法であって、
帯状又は切り板状の受圧板材と遮蔽板材を、所定長手方向ピッチで接合用開口を設けた帯状又は切り板状の絶縁板材を介して積層して積層材を形成し、該積層材において前記受圧板材と前記遮蔽板材が前記絶縁板材の接合用開口と整合する個所を順次溶接によって接合し、その後、前記接合用開口を含めた形態で前記積層材を順次打ち抜くことによって前記密閉型電池の安全装置を連続的に製造することを特徴とする密閉型電池の安全装置の製造方法。
【請求項２】
前記受圧板材として、長手方向に間隔をあけて所定の孔を設けた金属基板材に金属箔材をクラッドしたクラッド金属板材を用いることを特徴とする請求項１記載の密閉型電池の安全装置の製造方法。
【請求項３】
前記遮蔽板材として、長手方向に間隔をあけて所定の孔を設けた金属基板材に金属箔材をクラッドしたクラッド金属板材を用いることを特徴とする請求項１又は２記載の密閉型電池の安全装置の製造方法。
【請求項４】
受圧板と遮蔽板が環状の絶縁板を介して積層され、前記受圧板の中央部と前記遮蔽板の中央部が溶接によって接合され、前記受圧板と前記遮蔽板との間に所定以上の圧力が発生した場合に該接合が剥離されるように構成した密閉型電池の安全装置を製造する設備であって、
帯状又は切り板状の受圧板材と遮蔽板材を、所定長手方向ピッチで接合用開口を設けた帯状又は切り板状の絶縁板材を、それぞれ独立して繰り出す板材繰り出し装置と、
繰り出された前記受圧板材と、遮蔽板材と、絶縁板材を接着剤を塗布すると共に圧着状態に積層して積層材を形成する圧着積層装置と、
前記積層材において前記受圧板材と前記遮蔽板材が前記絶縁板材の接合用開口と整合する個所を順次溶接によって接合する溶接装置と、
前記接合用開口を含めた形態で前記積層材から前記安全装置を順次打ち抜く打ち抜き装置とを具備する密閉型電池の安全装置の製造設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、防爆機能を有する密閉型電池の安全装置を製造する方法及び設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、非水電解液を使用したリチウム電池やリチウムイオン電池等に非水電解液を用いた二次電池が携帯電子機器等に広く使用されつつある。
このような二次電池は高い起電力を有するという特徴がある反面、外装缶内に収納された正極及び負極を備える電極体が化学変化を起こして内圧が高くなり、破裂が生じる場合がある。例えば、リチウム二次電池のような非水電解液電池を過充電状態にしたり、誤使用による短絡状態になって大電流が流れたりすると、電極体の中の非水電解液が分解されてガスが発生する場合がある。このようなガスが外装缶内に次第に充満し、外装缶内の内圧が上昇すると、最後には電池が破裂する。
このような電池の破裂を防止するため、従来においても、例えば、正極蓋に破裂防止のための安全装置を組み込んだものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の安全装置は、ばらつきの少ない電流遮断及び破裂圧力の実現のため、安全装置を構成する個々の部品に複雑かつ高精度な加工、溶接を必要とするため、効率のよい連続一貫生産が困難であった。
本発明は、このような課題を解決しようとするものであり、安全装置の構成部品を帯又は切り板等の状態で積層状態に接着し、電流遮断部となる接点部は高精度の溶接を必要とせず、打ち抜きで最終製品とすることができ、ばらつきの少ない電流遮断及び破裂圧力を実現することができる密閉型電池の安全装置を大量生産することができる密閉型電池の安全装置の製造方法及び設備を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記した本発明の目的を達成するための第１の発明に係る密閉型電池の安全装置の製造方法は、受圧板と遮蔽板が環状の絶縁板を介して積層され、受圧板の中央部と前記遮蔽板の中央部が溶接によって接合され、受圧板と遮蔽板との間に所定以上の圧力が発生した場合に接合が剥離されるように構成した密閉型電池の安全装置を製造する方法であって、帯状又は切り板状の受圧板材と遮蔽板材を、所定長手方向ピッチで接合用開口を設けた帯状又は切り板状の絶縁板材を介して積層して積層材を形成し、積層材において受圧板材と遮蔽板材が絶縁板材の接合用開口と整合する個所を順次溶接によって接合し、その後、接合用開口を含めた形態で積層材を順次打ち抜くことによって密閉型電池の安全装置を連続的に製造する。
【０００５】
また、上記した第１の発明に係る密閉型電池の安全装置の製造方法は、以下の点にも特徴を有する。
▲１▼  受圧板材として、長手方向に所定の孔を設けた金属基板材に金属箔材をクラッドしたクラッド金属板材を用いることができる。そして、孔を封止する金属箔材の部分によって、密閉型電池の内部圧力が所定圧力以上になると破断する第１の連通部が形成されることになる。ここで、金属基板材としてはアルミニウム、鉄、銅、ステンレス等を用いることができ、その厚みは６００μｍ程度とする。一方、金属箔材はニッケル、アルミニウム、銅等を用いることができ、その厚みは３０μｍ程度とする。
【０００６】
▲２▼  遮蔽板材として、所定の孔を設けた金属基板材に金属箔材をクラッドしたクラッド金属板材を用いることができる。そして、第２の連通部は、孔を封止する金属箔の部分によって、密閉型電池の内部圧力がさらに高くなると破断する第２の連通部が形成されることになる。ここで、金属基板材としてはニッケル等を用いることができ、その厚みは１００μｍ程度とする。一方、金属箔材はニッケル、アルミニウム、銅等を用いることができ、その厚みは３０μｍ程度とすることができる。
【０００７】
上記した▲１▼、▲２▼において、クラッド金属板材は、例えば、本出願人が先に特開平１−２２４１８４号公報で開示したように、１×１０-1〜１×１０-4 Torr の極低圧不活性ガス雰囲気中で、接合面を有する金属基板材と金属箔材をそれぞれアース接地した一方の電極Ａとし、絶縁支持された他の電極Ｂとの間に１〜５０ MHzの交流を印加してグロー放電を行わせ、かつ、前記グロー放電によって生じたプラズマ中に露出される電極の面積が、電極Ｂの面積の１／３以下で、スパッタエッチング処理することによって製造することができる。
【０００８】
▲３▼絶縁板材はポリエチレン等の樹脂製とし、その厚みは５００μｍ程度とすることができる。
【０００９】
▲４▼  受圧板材と遮蔽板材の溶接はスポット溶接とし、その際の溶接条件としては、例えば、溶接電圧を２００Ｖ、スポット径を２ｍｍ、通電時間を１０ｍｓｅｃ、スポット押圧力を８０Ｎとする。
【００１０】
また、上記本発明の目的を達成するための第２の発明に係る密閉型電池の安全装置の製造設備は、受圧板と遮蔽板が環状の絶縁板を介して積層され、受圧板の中央部と遮蔽板の中央部が溶接によって接合され、受圧板と遮蔽板との間に所定以上の圧力が発生した場合に接合が剥離されるように構成した密閉型電池の安全装置を製造する設備であって、帯状又は切り板状の受圧板材と遮蔽板材を、所定長手方向ピッチで接合用開口を設けた帯状又は切り板状の絶縁板材を、それぞれ独立して繰り出す板材繰り出し装置と、繰り出された受圧板材と、遮蔽板材と、絶縁板材を接着剤を塗布すると共に圧着状態に積層して積層材を形成する圧着積層装置と、積層材において受圧板材と遮蔽板材が絶縁板材の接合用開口と整合する個所を順次溶接によって接合する溶接装置と、接合用開口を含めた形態で積層材から安全装置を順次打ち抜く打ち抜き装置とを具備する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図に示す一実施の実施の形態を参照して、本発明を具体的に説明する。
まず、本発明の一実施の形態に係る密閉型電池の安全装置の製造方法によって製造することができる密閉型電池の安全装置１０の構成について、図６〜図８を参照して簡単に説明する。
【００１２】
図６〜図８に示すように、負極端子を兼ねる外装缶１１内には電極体１２が収納されている。電極体１２は、正極１３、セパレータ１４及び負極１５の積層物を渦巻状に巻回した構成になっている。そして、外装缶１１の上端接合用開口部には正極蓋１６が絶縁ガスケット１６ａを介して取り付けられており、正極蓋１６は、以下に説明する構成を有する安全装置１０と、端子を兼ねる封口板２１とから構成されている。
【００１３】
即ち、安全装置１０は、実質的に、最内蓋を形成すると共に正極リード１７を介して電極体１２の正極１３に接続される受圧板１８と、受圧板１８の上面に積層される環状の絶縁板２０ａと、絶縁板２０ａの上面に積層されると共に中央部に受圧板１８と溶接によって電気的に接合する突起状の接点部１９を有する遮蔽板２０とから構成されている。
ここで、環状の絶縁板２０ａを密閉空受圧板１８と遮蔽板２０との間に介設することによって密閉空間２２が形成されており、密閉空間２２内にはアルゴンガスや窒素ガス等の不活性ガスが封入されている。そして、この密閉空間２２において、封口板２１と接点部１９は受圧板１８に溶接によって接合して電気的に接続されている。
【００１４】
受圧板１８と遮蔽板２０には、外装缶１１内の圧力と密閉空間２２内の圧力がそれぞれ第１の設定破断圧力Ｐ１（例えば、４〜５ｋｇ／ｃｍ2 ），第２の設定破断圧力Ｐ２（例えば、２０ｋｇ／ｃｍ2 ）以上になると破断する第１及び第２の連通部２３、２４が形成されている。
受圧板１８は、連通孔２５を有するアルミニウムからなる厚肉（例えば、６００μｍ）の金属基板２６の下面にアルミ箔からなる薄肉（例えば、３０μｍ）の金属箔２７をクラッド技術等を用いて接着することによって構成されており、第１の連通部２３は、連通孔２５と、連通孔２５を封止する金属箔２７の部分によって形成される。
【００１５】
遮蔽板２０も、連通孔２８を有するニッケルからなる厚肉（例えば、１００μｍ）の金属基板２９の下面にアルミ箔からなる薄肉（例えば、３０μｍ）の金属箔３０をクラッド技術等を用いて接着することによって構成されており、第２の連通部２４は、連通孔２８と、連通孔２８を封止する金属箔３０の部分によって形成される。
次に、上記した密閉型電池の安全装置を製造するための製造設備Ａについて、図１〜図３を参照して説明する。
図示するように、床面３１の最上流側には、帯状の絶縁板材３２を繰り出すためのアンコイラーからなる第１の板材繰り出し装置３３が配設されており、第１の板材繰り出し装置３３の下流側には、絶縁板材３２に所定ピッチで接合用開口３４を設けるための中抜プレス３５が配設されている。
【００１６】
中抜プレス３５の下流側には架台３６が設置されており、架台３６の上部枠３７内には絶縁板材３２の下流側への移送を案内する絶縁板材用ローラコンベア３８が設けられている。一方、絶縁板材用ローラコンベア３８の下部をなす床面３１上には、帯状の受圧板材３９を繰り出すためのアンコイラーからなる第２の板材繰り出し装置４０が配設されている。ここで、受圧板材３９は、好ましくは、長手方向に所定の孔４１を設けた金属基板材４２の下面に、金属箔材４３をクラッドしたクラッド金属板材を用いる。一方、架台３６の上部枠３７上には、帯状の遮蔽板材４４を繰り出すためのアンコイラーからなる第３の板材繰り出し装置４５が載置されている。ここで、遮蔽板材４４は、好ましくは、長手方向に所定の孔４６を設けた金属基板材４７の下面に、金属箔材４７ａをクラッドしたクラッド金属板材を用いる。
【００１７】
架台３６の下流側には一対の圧着ローラ４８ａ、４８ｂを具備する圧着積層装置４８が配設されている。この圧着積層装置４８によって、それぞれ上記した第１〜第３の板材繰り出し装置３３、４０、４５から繰り出されてくる絶縁板材３２、受圧板材３９、遮蔽板材４４にそれぞれ接着剤を塗布すると共に、中間層、下部層、上部層として圧着状態に積層して積層材４９を形成するすることができる。
圧着積層装置４８の下流側にはスポットウエルダーからなる溶接装置５０が配設されている。この溶接装置５０によって、積層材４９において受圧板材３９と遮蔽板材４４の接合用開口３４と整合する個所を順次スポット溶接によって正確かつ容易に接合することができる。
【００１８】
溶接装置５０の下流側には、打ち抜きプレスからなる打ち抜き装置５１が配設されている。この打ち抜き装置５１によって、接合用開口３４を含めた形態で積層材４９から上記した積層構造を有する安全装置１０を、一打ち抜き動作で複数個ずつ順次打ち抜くことができる。
打ち抜き装置５１の下流側には、安全装置１０を打ち抜いた後の積層材４９を巻き取るためのリコイラーからなる巻取装置５２が配設されている。
【００１９】
図示の実施の形態における密閉型電池の安全装置の製造設備Ａのその他の構成について説明すると、図３に示すように、圧着積層装置４８と溶接装置５０との間にフィーダ装置５３を設けることもできる。このフィーダ装置５３の係合爪５４を積層材４９の両側に形成されているパイロット孔５５に係合させることによって、より確実かつ正確に積層材４９を溶接装置５０や打ち抜き装置５１に移送することができる。
【００２０】
次に、上記した密閉型電池の安全装置を製造するための製造設備Ａを用いた密閉型電池の安全装置の製造方法について、図１〜図５を参照して説明する。
まず、図１〜図３に示すように、第１〜第３の板材繰り出し装置３３、４０、４５を同期して駆動して、絶縁板材３２、受圧板材３９、遮蔽板材４４を繰り出し、その先端部を同期させながら圧着積層装置４８に送り込み、それぞれ接着剤を塗布すると共に一体的に圧着・積層して強力に一体化された積層材４９を形成する。
【００２１】
次に、図１〜図３に示すように、積層材４９を溶接装置５０に送り込み、受圧板材３９と遮蔽板材４４の接合用開口３４と整合する個所を順次スポット溶接によって正確かつ容易に接合する。
溶接完了後、図１〜図３に示すように、積層材４９を打ち抜き装置５１に送り込み、積層材４９から安全装置１０を、一打ち抜き動作で複数個ずつ順次打ち抜くことができる。図４及び図５に打ち抜き直後の安全装置１０を示す。
その後、図１及び図２に示すように、打ち抜いた後の積層材４９を巻取装置５２によって巻き取る。
【００２２】
このように、本実施の形態では、安全装置１０の構成部品である絶縁板２０ａ、受圧板１８、遮蔽板２０となる絶縁板材３２、受圧板材３９、遮蔽板材４４を帯状又は切り板等の状態で積層状態に接着した状態で電流遮断部となる接点部を溶接できるので高精度の溶接を必要とせず、かつ、溶接後、多数個同時打ち抜いて最終製品である安全装置１０を製造できる。従って、ばらつきの少ない電流遮断及び破裂圧力を実現することができる密閉型電池の安全装置１０を安価に大量生産することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１記載の密閉型電池の安全装置の製造方法においては、安全装置の構成部品である絶縁板、受圧板、遮蔽板となる絶縁板材、受圧板材、遮蔽板材を帯状又は切り板等の状態で積層状態に接着した状態で電流遮断部となる接点部を溶接できるので高精度の溶接を必要とせず、かつ、溶接後、多数個同時打ち抜いて最終製品である安全装置を製造できる。従って、ばらつきの少ない電流遮断及び破裂圧力を実現することができる密閉型電池の安全装置を安価に大量生産することができる。
【００２４】
請求項２記載の密閉型電池の安全装置の製造方法においては、所定の穴を設けた金属基板材に金属箔材をクラッドすることによって受圧板材を容易に製造することができる。
請求項３記載の密閉型電池の安全装置の製造方法においては、所定の穴を設けた金属基板材に金属箔材をクラッドすることによって遮蔽板材を容易に製造することができる。
【００２５】
請求項４記載の密閉型電池の安全装置の製造設備においては、帯状又は切り板状の受圧板材と遮蔽板材を、所定長手方向ピッチで接合用開口を設けた帯状又は切り板状の絶縁板材を、それぞれ独立して繰り出す板材繰り出し装置と、繰り出された受圧板材と、遮蔽板材と、絶縁板材を接着剤を塗布すると共に圧着状態に積層して積層材を形成する圧着積層装置と、積層材において受圧板材と遮蔽板材の接合用開口に位置する個所を順次溶接によって接合する溶接装置と、接合用開口を含めた形態で前記積層材から安全装置を順次打ち抜く打ち抜き装置から構成したので、ばらつきの少ない電流遮断及び破裂圧力を実現することができる密閉型電池の安全装置を安価に大量生産することができると共に、製造設備自体も安価に製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る密閉型電池の安全装置の製造設備の全体側面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る密閉型電池の安全装置の製造方法における絶縁板材、受圧板材、遮蔽板材の流れを示した斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る密閉型電池の安全装置の製造方法における絶縁板材、受圧板材、遮蔽板材の流れを示した側面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る密閉型電池の安全装置の製造方法によって製造された直後の密閉型電池の安全装置の断面図である。
【図５】同一部切欠斜視図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る密閉型電池の安全装置の製造方法によって製造された密閉型電池の安全装置の通常使用状態における使用状態説明図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る密閉型電池の安全装置の製造方法によって製造された密閉型電池の安全装置の第１の連通部が破断した状態における使用状態説明図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る密閉型電池の安全装置の製造方法によって製造された密閉型電池の安全装置の第２の連津部が破断した状態における使用状態説明図である。
【符号の説明】
Ａ  密閉型電池の安全装置の製造設備
１０  密閉型電池の安全装置
１１  外装缶
１８  受圧板
２０  遮蔽板
２０ａ  絶縁板
２１  封口板
２３  第１の連通部
２４  第２の連通部
３２  絶縁板材
３３  第１の板材繰り出し装置
３９  受圧板材
４０  第２の板材繰り出し装置
４１  孔
４２  金属基板材
４３  金属箔材
４４  遮蔽板材
４５  第３の板材繰り出し装置
４６  孔
４７  金属基板材
４７ａ  金属箔材
４８  圧着積層装置
４９  積層材
５０  溶接装置
５１  打ち抜き装置
【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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【図７】
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【図８】
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