(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板に設けた開口部に内部に貫通孔を有する絶縁性部材を介在させ、該貫通孔に発電要素に導電接続した電極導出ピンを貫通させ、該電極導出ピンをかしめて固着した密閉型電池において、該金属板に絶縁性部材を介して配置された電極引出用部材は、該電極導出ピンのかしめによる該電極導出ピンとの接触とともに、該電極導出ピンとの溶接による接合の両者によって導電接続を形成したものであることを特徴とする密閉型電池。
【請求項２】
電極導出ピンと電極引出用部材が組み立て前に溶接によって接合したものであることを特徴とする請求項１記載の密閉型電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉型電池に関し、とくに電極端子部の封止構造と導電接続特性に優れた電極端子を有する非水電解液電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
小型の電子機器の電源として各種の電池が用いられており、携帯電話、ノートパソコン、カムコーダ等の電源として、小型で大容量の密閉型電池が用いられており、高容量のリチウム電池やリチウムイオン二次電池等の非水電解液電池が用いられている。
機器の小型化に対応して、円筒型電池に加えて、小さな空間を有効に利用することができる角型の密閉式電池がひろく用いられている。角型電池においては、電池の一方の電極として作用する電池缶と絶縁性部材によって隔離した電極端子が取り付けられている。
【０００３】
図３に、角型電池の一例を説明する図を示す。
ステンレス鋼、ニッケルめっきを表面に施した軟鋼等からなる角筒状の電池缶１に、正極と負極をセパレータを介して積層したものを巻回した発電要素が収納されており、電池缶１の上端２には、金属板３に形成した開口部に絶縁性部材４を介して電極導出ピン５を取り付けたヘッダー６を取り付けて溶接している。
【０００４】
図４は、ヘッダの一例を説明する図であり、電池上部の断面を示す図であり、図４（Ａ）は、ヘッダーの各構成部材を説明する斜視図であり、図４（Ｂ）は、ヘッダーを組立た断面図である。
ヘッダー６は、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の導電性の良好な金属からなる正極導出ピン５が、上部絶縁性部材４Ａおよび下部絶縁性部材４Ｂからなる絶縁性部材４の貫通孔内に金属板３との間が導通しないように配置されており、上部の絶縁性部材４Ａ上には電極引出用部材７が載置されている。電極引出用部材７としては、ニッケル板、ニッケルめっきを施した鉄板、銅板、洋白板等が用いられており、電極導出ピン５と電極引出用部材７とは、電極導出ピン５をかしめることによって、金属板３、絶縁性部材４Ａおよび４Ｂ、電極導出ピン５、および電極引出用部材７の相互の間を機密に保持するとともに、電極導出ピン５と電極引出用部材７の間の導電接続を形成している。
【０００５】
また、正極導出ピン５の下部には、ポリイミド、フッ素樹脂等の絶縁体８によって保護された正極タブ９が導電接続されている。
このような、ヘッダーは、正極または負極の導出ピンをかしめて、電極ヘッダを一体化して各構成部材の間を封止することによって電池の密閉化を図っているが、電極導出ピンと電極引出用部材の間の密閉性が充分ではないという問題点が生じることがあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、電極導出ピンをかしめて封止した電極封止構造を有する電池において、電極導出ピンと電極引出用部材との間の導電接続が良好で、しかも経時的な変化も小さな密閉型電池を提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、金属板に設けた開口部に内部に貫通孔を有する絶縁性部材を介在させ、該貫通孔に発電要素に導電接続した電極導出ピンを貫通させ、該電極導出ピンをかしめて固着した密閉型電池において、該金属板に絶縁性部材を介して配置された電極引出用部材は、該電極導出ピンのかしめによる該電極導出ピンとの接触とともに、該電極導出ピンとの溶接による接合の両者によって導電接続を形成した密閉型電池によって解決することができる。
電極導出ピンと電極引出用部材が組み立て前に溶接によって接合したものである前記の密閉型電池である。
また、溶接が抵抗溶接によって行ったものである前記の密閉型電池である。
リチウムイオン二次電池である前記の密閉型電池である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、密閉型電池のヘッダーの電極導出ピンと電極引出用部材との間の封止に特徴を有するものであり、電極導出ピンと電極引出用部材との間の導電接続を、両者の接触のみによるのではなく、両者の溶接によって接合して電極導出ピンと電極引出用部材との間の導電接続を良好とするとともに経時変化を小さくしたものである。
【０００９】
図１は、本発明の密閉型電池の電池缶の上部の開口部に取り付けるヘッダー部を説明する図であり、図１（Ａ）は、各構成部材を説明する斜視図であり、図１（Ｂ）は、断面図である。
ヘッダー６は、金属板３の開口部１０に、上部絶縁性部材４Ａおよび下部絶縁性部材４Ｂからなる絶縁性部材４を取り付け、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の導電性の良好な金属からなる電極導出ピン５のつば部５Ａをニッケル板、ニッケルめっきを施した鉄板、銅板、洋白板等からなる電極引出用部材７とを抵抗溶接によって接合した後に、柱状部５Ｂを上部絶縁性部材４Ａおよび下部絶縁性部材４Ｂの開口部に貫通させた後に、柱状部５Ｂの端部をかしめて変形させて一体化させ、更に電極導出ピン５の柱状部５Ｂのかしめた部分に、ポリイミド、フッ素樹脂等の絶縁体８によって保護された正極タブ９が溶接されている。
【００１０】
電極導出ピン５のつば部５Ａへの電極引出用部材７の溶接は、抵抗溶接以外にも、レーザー溶接で行っても良い。
また、絶縁性部材は、上部絶縁性部材と下部絶縁性部材に分離したものであっても、金属板と合成樹脂とを一体に成形したものであっても良い。
【００１１】
図２は、本発明の密閉型電池の他の例を説明する図であり、図２（Ａ）は、各構成部材を説明する斜視図であり、図２（Ｂ）および図２（Ｃ）は組立工程を説明する断面図である。
ヘッダー６は、金属板３の開口部１０に、上部絶縁性部材４Ａおよび下部絶縁性部材４Ｂからなる絶縁性部材４を取り付け、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の導電性の良好な金属からなる電極導出ピン５のつば部５Ａをニッケル板、ニッケルめっきを施した鉄板、銅板、洋白板等からなる電極引出用部材７とを抵抗溶接によって接合した後に、柱状部５Ｂを上部絶縁性部材４Ａおよび下部絶縁性部材４Ｂの開口部を貫通させ、柱状部５Ｂの端部をかしめて変形させて一体化させた後に、図２（Ｂ）に示すように、電極導出ピン５と電極引出用部材７に溶接用電極１１を押し当てて通電し、電極導出ピン５のつば部と電極引出用部材７間を抵抗溶接によって接合し、その後に図２（Ｃ）に示すように、電極導出ピンのつば部５にポリイミド、フッ素樹脂等の絶縁体８によって保護された正極タブ９を溶接してヘッダーとの導電接続を行ったものである。
【００１２】
電極導出ピンと電極引出用部材との接合には抵抗溶接を適用することが好ましく、交流式抵抗溶接、直流式抵抗溶接のいずれをも用いることができる。
また、電極導出ピンと電極引出用部材との接合は、抵抗溶接によらずにレーザー溶接によって行っても良いが、抵抗溶接が接合すべき金属の接触面において発熱するのに対して、レーザー溶接では外部から照射されたレーザーの熱エネルギーによって加熱溶融して接合するので、絶縁性部材が加熱されて劣化する危険性もあるので加熱の際の熱が絶縁性部材に及ばないようにすることが必要である。
【００１３】
また、本発明のヘッダーは各種の密閉型電池に適用することができるが、リチウムをドープ、脱ドープする活物質を含有する正極電極および負極電極をセパレータを介して積層したものを巻回した電池要素を用いて製造したリチウムイオン電池の製造に好適であり、電池缶を負極とし、電極導出ピンをアルミニウムからなる正極で好適な材料とした電池に好適である。
【００１４】
【実施例】
以下に実施例を示し本発明を説明する。
実施例１
長辺３３ｍｍ、短辺８ｍｍの長方形のニッケルめっき鉄材の中央部に直径２．６ｍｍの開口部を形成した板状の部材を用いて、板状の部材の中央部の開口部に電極導出ピンを貫通させる開口を有するフッ素樹脂製の絶縁性部材を取り付けた後に、組み立てた電池缶の外側に位置する側に絶縁性部材上に、中央部に２．０ｍｍの開口を有した厚さ０．３ｍｍのニッケル板を載置した後に、柱状部の直径が１．５ｍｍで、直径２．６ｍｍのつば部を有するアルミニウム製の電極導出ピンを、組み立てた電池缶の内側に位置する側から挿入して上下からかしめて電極導出ピンを変形させて一体化した。
次いで、電極導出ピンと電極引出用部材に直径１．５ｍｍの電極を押し当て、交流式抵抗溶接によって５００Ａの電流を０．０２秒間通電して、電極導出ピンと電極引出用部材の間を接合してヘッダーを作製した。
【００１５】
リチウムマンガン複合酸化物を、導電性物質、結着剤とを混練してアルミニウム箔上に塗布して製造した正極電極と、炭素質材料を導電性物質、結着剤ととも混練して銅箔上に塗布して製造した負極電極とをセパレータを介して積層したものを巻回して製造した電池要素に正極タブおよび負極タブを取り付け、電池ヘッダーの電極導出ピンおよび電池缶の内壁面に接合した後、電池缶にヘッダーを取り付けて溶接し、次いで電解液を注入して封口することによって、高さ、４８ｍｍ、横幅３４ｍｍ、厚み８ｍｍの電池を製造した。
【００１６】
得られた電池の電極導出ピンと電極引出用部材の間のインピーダンスを測定すると共に、電極導出ピンと電極引出用部材の界面に電解液を１滴付着させた後、５００時間経過後のインピーダンスを測定したところ、インピーダンスに変化はなかった。
【００１７】
実施例２
電極導出ピンのつば部と電極引出用部材とを交流式抵抗溶接によって接合したものを、電池組立後の電池缶の外側に位置する側から絶縁性部材の貫通孔に挿入し、次いでかしめて一体化した点を除いて実施例１と同様にして電池を製造し、実施例１と同様にインピーダンス変化を測定したところ、インピーダンスの変化はなかった。
【００１８】
比較例１
電極導出ピンと電極引出用部材との間を接合しなかった点を除き実施例１と同様にして電池を作製した。１０００個の電池を製造して実施例１と同様に試験したところ０．１％の電池にインピーダンスが５ｍΩ以上となったものが生じた。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によって電極導出ピンをかしめることによって、電池の電極導出ピンと電極引出端子との間の導電接続を形成する密閉型電池において、電気的接触の経時変化が小さく特性が安定した電池を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の密閉型電池の電池缶の上部の開口部に取り付けるヘッダー部を説明する図である。
【図２】図２は、本発明の密閉型電池の他の例を説明する図である。
【図３】図３は、角型電池の一例を説明する図である。
【図４】図４は、ヘッダの一例を説明する図である。
【符号の説明】
１…電池缶、２…上端、３…金属板、４…絶縁性部材、４Ａ…上部絶縁性部材、４Ｂ…下部絶縁性部材、５…電極導出ピン、５Ａ…つば部、５Ｂ…柱状部、６…ヘッダー、７…電極引出用部材、８…絶縁体、９…正極タブ、１０…開口部、１１…溶接用電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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