(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央に外部端子となる凸部を有する円盤状の金属製上蓋キャップ及び所定圧で開裂する円盤薄板状の安全弁の周縁が皿状の金属製上蓋ケースの周縁でかしめられており、前記上蓋キャップ、安全弁及び上蓋ケースが溶接された溶接点を有する電池蓋を備えた円筒形二次電池を製造する円筒形二次電池製造方法であって、前記溶接点を形成した後、前記溶接点の少なくとも一部が覆われるように前記かしめを行うことを特徴とする円筒形二次電池製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒形二次電池製造方法に係り、特に、中央に外部端子となる凸部を有する円盤状の金属製上蓋キャップ及び所定圧で開裂する円盤薄板状の安全弁の周縁が皿状の金属製上蓋ケースの周縁でかしめられており、上蓋キャップ、安全弁及び上蓋ケースが接合された接合点を有する電池蓋を備えた円筒形二次電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電池蓋には、アルミニウム等の金属材料が使用されており電気抵抗が存在するので、例えば、特開平２０００−９０８９２号公報に開示されているように、中央に正極外部端子となる凸部を有する円盤状の上蓋キャップと皿状の上蓋ケースとをそれらのフランジ部を接合した複数の溶接点を存在させ、電池蓋の電気抵抗を減少させる工夫がなされている。このような電池蓋では、まず、上蓋ケース、安全弁及び上蓋キャップを順に重ね合わせて上蓋ケースの周縁と上蓋キャップの周縁とがかしめられ、次に、かしめられた上蓋キャップの周縁部分より内側に上蓋ケース、安全弁及び上蓋キャップが溶接され溶接点が形成されていた。
【０００３】
一般に、電池蓋のかしめ時には、かしめ上型及びかしめ下型を有するかしめ機が使用されている。かしめ上型及びかしめ下型は、電池蓋を構成する上蓋ケース及び上蓋キャップの形状、厚さ及びかしめ後の電池蓋の形状を考慮した型形状を有しており、上下方向からかしめ上型及びかしめ下型で上蓋ケースの周縁及び上蓋キャップを挟み込んで所定圧を加えることにより電池蓋がかしめられる。一方、電池蓋の溶接点形成時には、一般に、上蓋キャップに接触しやすいように先端にＲ面を有する上電極及び上蓋ケースを固定して載置可能な形状の下電極を有する溶接装置が使用されている。上蓋ケースの周縁及び上蓋キャップの周縁には既にかしめ部が形成されており、上蓋キャップの中央には正極外部端子となる凸部が存在するので、かしめ部及び凸部間の上蓋キャップのフランジ部が露出している箇所に、上述した溶接点が形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
円筒形二次電池の用途・要求は種々多様であり、例えば、電池容量は少なくても良いが、大電流を取り出せる小型小径の電池が欲しいという要求がある。このような用途では、溶接装置を用いて電池蓋に溶接点を形成しようとしても、上述した上蓋キャップのフランジ部が露出している箇所が狭く、溶接装置の上電極を挿入できる幅をとることができないので、小型小径の円筒形二次電池の要求に応えることが難しい、という問題点がある。
【０００５】
また、大電流を取り出すためには電気抵抗を少なくするために、上蓋キャップの正極外部端子も大きくする必要があるので、上蓋キャップのフランジ部が露出している箇所が更に狭くなり、要求に応えることが難しくなる。
【０００６】
本発明は上記事案に鑑み、電池蓋に溶接点が形成でき小型小径の円筒形二次電池の製造方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、中央に外部端子となる凸部を有する円盤状の金属製上蓋キャップ及び所定圧で開裂する円盤薄板状の安全弁の周縁が皿状の金属製上蓋ケースの周縁でかしめられており、前記上蓋キャップ、安全弁及び上蓋ケースが溶接された溶接点を有する電池蓋を備えた円筒形二次電池を製造する円筒形二次電池製造方法であって、前記溶接点を形成した後、前記溶接点の少なくとも一部が覆われるように前記かしめを行うことを特徴とする。
【０００９】
本発明では、中央に外部端子となる凸部を有する円盤状の金属製上蓋キャップ及び所定圧で開裂する円盤薄板状の安全弁の周縁が皿状の金属製上蓋ケースの周縁でかしめられており、上蓋キャップ、安全弁及び上蓋ケースが溶接された溶接点を有している。そして、かしめられている部分により溶接点の少なくとも一部が覆われている。このような溶接点は、上蓋キャップ、安全弁、及び上蓋ケースを溶接した後、上蓋キャップ及び安全弁の周縁を上蓋ケースの周縁でかしめることで形成することができる。本発明によれば、溶接点を形成した後、溶接点の少なくとも一部が覆われるようにかしめることで、溶接点をかしめられている部分に近づけて存在させることができるので、電池蓋の外径を小さくし円筒形二次電池の小型化を図ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明が適用可能な円筒形円筒形二次電池の実施の形態について説明する。
【００１１】
図６に示すように、本実施形態の円筒形リチウムイオン電池３０は、中空円筒状でポリプロピレン製の捲芯１５を捲回中心として正極板と負極板とをポリエチレン製セパレータを介して断面渦巻状に捲回した電極捲回群１６を備えている。電極捲回群１６は、円筒形リチウムイオン電池３０の容器となる導電性の有底電池容器１４内に収容されている。電池容器１４は、深絞り加工で成形された後、内面を含めてニッケルメッキが施されている。
【００１２】
正極板は、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、導電助剤の黒鉛、結着剤のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用いて正極活物質合剤とし、正極活物質合剤を正極集電体のアルミニウム箔の両表面に塗布することにより作製されている。一方、負極板は、非晶質炭素、結着剤のポリフッ化ビニリデンを用いて負極活物質合剤とし、負極活物質合剤を負極集電体の銅箔の両表面に塗布することにより作製されている。
【００１３】
正極集電体のアルミニウム箔からは正極リード片が導出されており、正極リード片は束ねられてリング状の正極集電リングの周縁に溶接されている。正極集電リングは軸芯１５の上端に固定されている。正極集電リングのフランジ部と上蓋ケース１とは断面が略Ｕ字状の正極リード板を介して電気的に接続されている。一方、負極集電体の銅箔からは負極リード片が導出されており、負極リード片は束ねられてリング状の負極集電リングの周縁に溶接されている。負極集電リングは軸芯１５の下端に固定されており、負極集電リングのフランジ部はハット先端部が電池容器１４底面に接合された断面逆ハット状の負極リード板のフランジ部に溶接されている。従って、電極捲回群１６はこの負極リード板により電池容器１４内で支持されている。
【００１４】
また、円筒形リチウムイオン電池３０は、上蓋キャップ２、安全弁３及び上蓋ケース１がこの順に重ねられ、上蓋ケース１の周縁部で上蓋キャップ２及び安全弁３の周縁をかしめたかしめ部６を有する封口電池蓋群２０を備えている。図１に示すように、上蓋キャップ２はニッケルメッキが施された鉄製で、中央に正極外部端子となる凸部を有する円盤状の形状を有している。安全弁３は、アルミニウム製の円盤状薄板で、電池内圧が所定圧となると開裂することで所定圧以上の電池内圧の上昇を防止する機能を有している。上蓋ケース１は、アルミニウム合金製で階段状の段差が中間に形成された皿状の形状とされている。この段差が形成された箇所には、安全弁３を挟んで上蓋キャップ２の凸部が立ち上がる位置に対応して、リング状で安全弁３を下側から支持するＥＰＤＭゴム製の弁押さえ４が配置されている。
【００１５】
封口電池蓋群２０は、上蓋キャップ２、安全弁３及び上蓋ケース１が接合された溶接点５を有している。溶接点５は、上述したかしめ部６を形成する際に同時にかしめられており、溶接点５の上部は上蓋ケース１の周縁で一部が覆われている。以下、便宜上、封口電池蓋群２０の外径を封口電池蓋群外径Ｄ１、正極出力端子の外径を正極出力端子外径Ｄ２という。
【００１６】
図６に示すように、封口電池蓋群２０は、電池容器１４の開口部にガスケットを介して更にかしめられ固定されている。この封口電池蓋群２０のかしめにより円筒形リチウムイオン電池３０は封止され、電池内の密閉状態が確保されている。なお、電池容器１４内には、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート及ジエチルカーボネートの混合溶媒に６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を加えた図示しない非水電解液が所定量注入されており、電極捲回群１６はこの図示しない非水電解液に浸潤されている。
【００１７】
次に、円筒形リチウムイオン電池３０の製造方法について、説明を簡単にするために、封口電池蓋群２０の製造方法に限定して説明する。なお、封口電池蓋群２０の製造方法以外は、通常知られている製造方法でリチウムイオン電池を製造すればよい。
【００１８】
図２に示すように、上蓋ケース１の底部外径形状の一部と同一形状の溶接装置の下電極の上に、周縁１ａが直角に折り曲げられた上蓋ケース１、弁押さえ４、安全弁３、上蓋キャップ２の順で載置した封口電池蓋群２０を定置し、電流を集中させるために先端がＲ面の溶接装置の上電極８を上蓋キャップ２のフランジ部２ａに接触させ、上電極８及び下電極９で上蓋キャップ２、安全弁３及び上蓋ケース１を上下から挟み込み、所定溶接電流で所定時間通電し、所定のナゲット径を有する溶接点５を形成してこれら上蓋キャップ２、安全弁３及び上蓋ケース１を接合する。溶接電流をナゲット径に集中させるためには、上電極８の側面が上蓋ケース１の周縁１ａに接触しないように配慮する必要がある。
【００１９】
次に、図３に示すように、上蓋ケース１の底部外径形状の一部と同一形状のかしめ機のかしめ下型１１に溶接点５が形成された封口電池蓋群２０を定置し、上方からかしめ上型１０で封口電池蓋群２０を挟み込んで所定圧を加えることにより封口電池蓋群２０の周縁にかしめ部６を形成する。
【００２０】
本実施形態の円筒形リチウムイオン電池３０では、溶接点５を形成した後、かしめ部６を形成したので、溶接点５をかしめ部６に形成することができ、フランジ部２ａの幅を小さくすることができる。このため、正極出力端子外径Ｄ２を小さくすることなく円筒形リチウムイオン電池３０の外径（封口電池蓋群外径Ｄ１）を小径化することができ、円筒形リチウムイオン電池３０を小型化することができる。また、円筒形リチウムイオン電池３０では、溶接点５を形成すると共に正極出力端子を大径としたので、上蓋キャップ２の電気抵抗が小さく大電流放電を行うことができる。
【００２１】
なお、本実施形態では、溶接装置の上電極の先端がＲ状のものを使用した例について説明したが、上電極の形状はこれに限定されるものではなく、電極の形状を変え溶接点５を更に封口電池蓋群２０の周縁側に形成することで電池（蓋）のより小型化の実現が可能である。
【００２２】
【実施例】
次に、上記実施形態に従って作製した実施例の円筒形リチウムイオン電池３０について説明する。なお、比較のために、従来の円筒形リチウムイオン電池についても併記する。
【００２３】
（実施例）
下表１に示すように、実施例では、電池容器１４の外径を３４ｍｍ、封口電池蓋群外径Ｄ１を３１ｍｍ、正極出力端子外径Ｄ２を１５ｍｍ、溶接点数を４個として円筒形リチウムイオン電池３０を作製した。溶接に際しては、上電極８と下電極９とでダイレクト方式の溶接を行った。また、電流を集中させるため先端がＲ状とされた外径５ｍｍの上電極８を使用し、溶接電流を４ｋA、溶接時間を２０ｍｓｅｃとし約２ｍｍのナゲット径を得た。かしめ部６の幅は３ｍｍである。
【００２４】
【表１】
0003820876.tif 000002
【００２５】
（比較例）
図４、図５に示すように、従来のリチウムイオン電池では、かしめ機でかしめ部を形成した後、溶接装置で溶接点を形成していた。表１に示すように、この従来のリチウムイオン電池では、電池容器１４の外径が４０ｍｍ、封口電池蓋群外径Ｄ３が３７ｍｍ、正極出力端子外径Ｄ４が１５ｍｍ、溶接点数は４個であった。溶接に際しては、実施例の電池の場合と同様に、溶接電流をナゲット径に集中させるために、上電極８がかしめ部６、とりわけ上蓋キャップ２の正極出力端子側にかしめられた上蓋ケース１の周縁、に接触しない位置で溶接する必要があった。
【００２６】
（対比）
実施例及び比較例の電池は正極出力端子外径Ｄ２、正極出力端子外径Ｄ４が同じであるが、実施例の電池では、封口電池蓋群外径Ｄ１及び電池容器の外径がそれぞれ３１ｍｍ、３４ｍｍの電池を作製することができた。従って、従来の円筒形リチウムイオン電池の外径を４０ｍｍから３４ｍｍへと小径化することができ、小型の円筒形リチウムイオン電池を作製することができた。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、溶接点を形成した後、溶接点の少なくとも一部が覆われるようにかしめることで、溶接点をかしめられている部分に近づけて存在させることができるので、電池蓋の外径を小さくし円筒形二次電池の小型化を図ることができる、という効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用可能な実施形態の円筒形リチウムイオン電池の封口電池蓋群の断面図である。
【図２】実施形態の円筒形リチウムイオン電池の封口電池蓋群の溶接点の形成方法を示す封口電池蓋群及び溶接装置の電極の断面図である。
【図３】実施形態の円筒形リチウムイオン電池の封口電池蓋群のかしめ部の形成方法を示す封口電池蓋群及びかしめ機の型の断面図である。
【図４】従来の円筒形リチウムイオン電池の封口電池蓋群の断面図である。
【図５】従来の円筒形リチウムイオン電池の封口電池蓋群の溶接点の形成方法を示す封口電池蓋群及び溶接装置の電極の断面図である。
【図６】実施形態の円筒形リチウムイオン電池の断面図である。
【符号の説明】
１  上蓋ケース
２  上蓋キャップ
３  安全弁
５  溶接点
６  かしめ部（かしめられている部分）
【図１】
0003820876.tif 000003
【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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