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技術 円筒形電池およびその製造方法

出願人 株式会社トーキン
発明者 神部千夏西山淳子
出願日 1999年12月28日 (20年2ヶ月経過) 出願番号 1999-374261
公開日 2001年7月6日 (18年8ヶ月経過) 公開番号 2001-185118
状態 特許登録済
技術分野 電池の接続・端子 一次電池(その1) 二次電池(その他の蓄電池) 電池の接続・端子
主要キーワード ケース開口端 有底円筒体 平面円形状 ケース底 ケース底面 内フランジ ケース開口 領域面
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この項目の情報は公開日時点(2001年7月6日)のものです。
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図面 (6)

課題

端子板取付作業を簡単に行うこと,生産性を高めることおよびリード線における接続部分の劣化断線の発生を防止することを可能とする。

解決手段

一方に開口する有底円筒形状の電池ケース2と、この電池ケース2内に収納され正負両極板3a,3b間にセパレータ3cが介在する積層体巻回してなる電極渦巻体3と、この電極渦巻体3の正極板3aにリード線4を介して接続され電池ケース2の開口部を閉塞する端子板6と、この端子板6と電極渦巻体3との間に配設されリード線4が挿通する絶縁体5とを備え、この絶縁体5は、電極渦巻体3を電池ケース2の底面に圧接する第一絶縁体8と、この第一絶縁体8を挿通するリード線4の撓み部分を電極渦巻体側に押える第二絶縁体9とが一体化してなる構成としてある。

概要

背景

一般に、この種の円筒形電池には、正負両極板間にセパレータが介在する積層体巻回してなる電極渦巻体を備えたものが知られており、その代表的なものとしてニッケルカドミウム蓄電池,ニッケル−水素蓄電池等のアルカリ蓄電池あるいは一次・二次リチウム電池がある。

従来、この種の円筒形電池としては、特開平10−125335号公報に開示され、図5に示すようなものが採用されている。この円筒形電池につき、同図を用いて説明すると、同図において、符号51で示す円筒形電池は、電池ケース52,電極渦巻体53,リード片54,絶縁体55および端子板56を備えている。

電池ケース52は、一方に開口し、この開口内周面円周方向に沿う環状の内フランジ52aを有する金属製の有底円筒体によって形成されている。電池ケース52には、電極渦巻体53を浸漬する電解液(図示せず)が内封されている。電極渦巻体53は、正極板53aと負極板53bとの間にセパレータ53cが介在する積層体を渦巻状に巻回してなり、電池ケース52内に収納されている。リード片54は、正極板53aおよび端子板56に接続されている。

絶縁体55は、第一絶縁板57および第二絶縁板58を有している。第一絶縁板57は、内フランジ52aと電極渦巻体53との間に配設されており、全体が軸線両方向に開口するリング板によって形成されている。第一絶縁板57の渦巻体側外周面には円周方向に沿う環状のフランジ57aが一体に設けられており、端子板側内周面には円周方向に等間隔をもって突出する二つの係止部57b,57cが一体に設けられている。

第二絶縁板58は、第一絶縁板57内に収納され、かつ電極渦巻体53上に配置され、全体が網状の円形板によって形成されている。第二絶縁板58の外径は、第一絶縁板57の内径より小さい寸法に設定されている。

端子板56は、内フランジ52a上に載置して電池ケース52の開口部内にかしめ固定されている。なお、同図中、符号59は電池ケース52の内周面と端子板56との間に介在するガスケットである。

概要

端子板の取付作業を簡単に行うこと,生産性を高めることおよびリード線における接続部分の劣化断線の発生を防止することを可能とする。

一方に開口する有底円筒形状の電池ケース2と、この電池ケース2内に収納され正負両極板3a,3b間にセパレータ3cが介在する積層体を巻回してなる電極渦巻体3と、この電極渦巻体3の正極板3aにリード線4を介して接続され電池ケース2の開口部を閉塞する端子板6と、この端子板6と電極渦巻体3との間に配設されリード線4が挿通する絶縁体5とを備え、この絶縁体5は、電極渦巻体3を電池ケース2の底面に圧接する第一絶縁体8と、この第一絶縁体8を挿通するリード線4の撓み部分を電極渦巻体側に押える第二絶縁体9とが一体化してなる構成としてある。

目的

本発明はこのような事情かんがみてなされたもので、端子板の取付作業を簡単に行うことができるとともに、生産性を高めることができ、かつリード線における接続部分の劣化・断線の発生を防止することができる円筒形電池およびその製造方法の提供を目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
4件
牽制数
3件

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請求項1

一方に開口する有底円筒形状の電池ケースと、この電池ケース内収納され、正負両極板間にセパレータが介在する積層体巻回してなる電極渦巻体と、この電極渦巻体の正負両極板のうちいずれか一方の極板リード線を介して接続され、前記電池ケースの開口部を閉塞する端子板と、この端子板と前記電極渦巻体との間に配設され、前記リード線が挿通する絶縁体とを備え、この絶縁体は、前記電極渦巻体を前記電池ケースの底面側に圧接する第一絶縁体と、この第一絶縁体を挿通する前記リード線の撓み部分を電極渦巻体側に押える第二絶縁体とが一体化してなることを特徴とする円筒形電池

請求項2

前記電池ケースの開口内周面に前記端子板を載置する内フランジを形成し、この内フランジと前記電極渦巻体との間に前記第一絶縁体を弾装したことを特徴とする請求項1記載の円筒形電池。

請求項3

前記第一絶縁体の周縁に、前記第二絶縁体の端縁部を係止する爪部が形成されていることを特徴とする請求項1または2記載の円筒形電池。

請求項4

前記第二絶縁体が、平面円形状絶縁板からなることを特徴とする請求項1,2または3記載の円筒形電池。

請求項5

前記第二絶縁体が、平面ほぼ十字状の絶縁板からなることを特徴とする請求項1,2または3記載の円筒形電池。

請求項6

正負両極板間にセパレータが介在する積層体を予め巻回してなる電極渦巻体を有底円筒形状の電池ケース内に収納し、次に、この電極渦巻体の正負両極板のうちいずれか一方の極板を前記電池ケースの内面に接続した後、前記電池ケースの開口部を閉塞する端子板に他方の極板をリード線によって接続し、前記電池ケース内に電解液注入してから、前記端子板を前記電池ケースの開口部に装着することにより、円筒形電池を製造する方法において、前記端子板を装着する前に、前記電極渦巻体をケース底面側に圧接する第一絶縁体を前記電池ケース内に弾装した後、この第一絶縁体と前記リード線の撓み部分を渦巻体側に押える第二絶縁体とを一体化する工程を含ませることを特徴とする円筒形電池の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、非水電解液リチウムイオン電池等に使用して好適な円筒形電池およびその製造方法に関する。

背景技術

0002

一般に、この種の円筒形電池には、正負両極板間にセパレータが介在する積層体巻回してなる電極渦巻体を備えたものが知られており、その代表的なものとしてニッケルカドミウム蓄電池,ニッケル−水素蓄電池等のアルカリ蓄電池あるいは一次・二次リチウム電池がある。

0003

従来、この種の円筒形電池としては、特開平10−125335号公報に開示され、図5に示すようなものが採用されている。この円筒形電池につき、同図を用いて説明すると、同図において、符号51で示す円筒形電池は、電池ケース52,電極渦巻体53,リード片54,絶縁体55および端子板56を備えている。

0004

電池ケース52は、一方に開口し、この開口内周面円周方向に沿う環状の内フランジ52aを有する金属製の有底円筒体によって形成されている。電池ケース52には、電極渦巻体53を浸漬する電解液(図示せず)が内封されている。電極渦巻体53は、正極板53aと負極板53bとの間にセパレータ53cが介在する積層体を渦巻状に巻回してなり、電池ケース52内に収納されている。リード片54は、正極板53aおよび端子板56に接続されている。

0005

絶縁体55は、第一絶縁板57および第二絶縁板58を有している。第一絶縁板57は、内フランジ52aと電極渦巻体53との間に配設されており、全体が軸線両方向に開口するリング板によって形成されている。第一絶縁板57の渦巻体側外周面には円周方向に沿う環状のフランジ57aが一体に設けられており、端子板側内周面には円周方向に等間隔をもって突出する二つの係止部57b,57cが一体に設けられている。

0006

第二絶縁板58は、第一絶縁板57内に収納され、かつ電極渦巻体53上に配置され、全体が網状の円形板によって形成されている。第二絶縁板58の外径は、第一絶縁板57の内径より小さい寸法に設定されている。

0007

端子板56は、内フランジ52a上に載置して電池ケース52の開口部内にかしめ固定されている。なお、同図中、符号59は電池ケース52の内周面と端子板56との間に介在するガスケットである。

発明が解決しようとする課題

0008

しかし、従来の円筒形電池においては、両絶縁板57,58のうち第一絶縁板57がリング板によって形成されているため、第一絶縁板57がリード片54の撓み部分を押える部材として機能せず、電池ケース52の開口部に端子板56を取り付ける場合にリード片54における撓み部分の復帰力が内フランジ52a上の端子板56に内フランジ52aから離間する方向に作用していた。

0009

この結果、電池ケース52への端子板56の取付時に内フランジ52a上に端子板56をリード片54における撓み部分の復帰力に抗して押し付け作用力を必要とし、その取付作業を煩雑にするばかりか、生産性が低下するという問題があった。

0010

また、この種の円筒形電池においては、第二絶縁板58が第一絶縁板57内に単に配設されているに過ぎず、このため電池ケース52の振動時に第二絶縁体58の移動によってリード片54に電極渦巻体53から離間する方向の引張力が作用し、リード片54の接続部分が劣化したり、断線したりするという問題もあった。

0011

本発明はこのような事情かんがみてなされたもので、端子板の取付作業を簡単に行うことができるとともに、生産性を高めることができ、かつリード線における接続部分の劣化・断線の発生を防止することができる円筒形電池およびその製造方法の提供を目的とする。

課題を解決するための手段

0012

前記目的を達成するために、本発明の請求項1記載の円筒形電池は、一方に開口する有底円筒形状の電池ケースと、この電池ケース内に収納され正負両極板間にセパレータが介在する積層体を巻回してなる電極渦巻体と、この電極渦巻体の正負両極板のうちいずれか一方の極板にリード線を介して接続され電池ケースの開口部を閉塞する端子板と、この端子板と電極渦巻体との間に配設されリード線が挿通する絶縁体とを備え、この絶縁体は、電極渦巻体を電池ケースの底面に圧接する第一絶縁体と、この第一絶縁体を挿通するリード線の撓み部分を電極渦巻体側に押える第二絶縁体とが一体化してなる構成としてある。したがって、第一絶縁体を挿通するリード線における撓み部分の復帰力を第二絶縁体が受ける。

0013

請求項2記載の発明は、請求項1記載の円筒形電池において、電池ケースの開口内周面に端子板を載置する内フランジを形成し、この内フランジと電極渦巻体との間に第一絶縁体を弾装した構成としてある。したがって、第一絶縁体が内フランジから受ける作用力が電極渦巻体に押圧力として加わる。

0014

請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の円筒形電池において、第一絶縁体の周縁に第二絶縁体の端縁部を係止する爪部が形成されている構成としてある。したがって、第一絶縁体の爪部が第二絶縁体の端縁部を係止することにより、第一絶縁体と第二絶縁体とが一体化される。

0015

請求項4記載の発明は、請求項1,2または3記載の円筒形電池において、第二絶縁体が平面円形状の絶縁板からなる構成としてある。したがって、リード線における撓み部分の復帰力を第二絶縁体が比較的広い領域面にわたって受ける。

0016

請求項5記載の発明は、請求項1,2または3記載の円筒形電池において、第二絶縁体が平面ほぼ十字状の絶縁板からなる構成としてある。したがって、第一絶縁体と第二絶縁体との一体化が、第二絶縁体の端縁一部を第一絶縁体に接触させて行われる。

0017

請求項6記載の発明(円筒形電池の製造方法)は、正負両極板間にセパレータが介在する積層体を予め巻回してなる電極渦巻体を有底円筒形状の電池ケース内に収納し、次にこの電極渦巻体の正負両極板のうちいずれか一方の極板を電池ケースの内面に接続した後、電池ケースの開口部を閉塞する端子板に他方の極板をリード線によって接続し、電池ケース内に電解液を注入してから、端子板を電池ケースの開口部に装着することにより、円筒形電池を製造する方法において、端子板を装着する前に、電極渦巻体をケース底面側に圧接する第一絶縁体を電池ケース内に弾装した後、この第一絶縁体とリード線の撓み部分を渦巻体側に押える第二絶縁体とを一体化する工程を含ませる方法としてある。したがって、電池ケースに対する端子板の装着が、リード線における撓み部分の復帰力を第二絶縁体によって受けた状態で行われる。

発明を実施するための最良の形態

0018

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。図1は本発明の第一実施形態に係る円筒形電池の要部を示す断面図、図2(a)および(b)は同じく本発明の第一実施形態に係る円筒形電池における第一絶縁体を示す断面図と平面図、図3(a)および(b)は本発明の第一実施形態に係る円筒形電池における第二絶縁体を示す断面図と平面図である。図1図3において、符号1で示す円筒形電池は、電池ケース2,電極渦巻体3,リード線4,絶縁体5および端子板6を備えている。

0019

電池ケース2は、一方に開口し、この開口内周面に円周方向に沿う環状の内フランジ2aを有する金属製の有底円筒体によって形成されている。電池ケース2には、電極渦巻体3を浸漬する電解液(図示せず)が内封されている。電極渦巻体3は、正極板3aと負極板3bとの間にセパレータ3cが介在する積層体を段付き巻芯7の回りに渦巻状に巻回してなり、電池ケース2内に収納されている。リード線4は、複数のリード線からなり、一方側の各端部が正極板3aに接続され、かつ他方側の各端部を巻芯7の軸線上で束ねて端子板6に接続されている。

0020

絶縁体5(下部絶縁体は図示せず)は、第一絶縁体8および第二絶縁体9を有している。第一絶縁体8は、内フランジ2aと電極渦巻体3(巻芯7の段部)との間に配設(弾装)されており、全体が平面円形状の絶縁板によって形成されている。第一絶縁体8には、巻芯7が挿通する位置決め孔8aおよびこの位置決め孔8aを中心として円周方向に沿う内外二組の貫通孔8b,8cが設けられている。

0021

位置決め孔8aは、第一絶縁体8の中心部に配置されている。これにより、第一絶縁体8がケース径方向位置決めされる。各組の貫通孔8b,8cは、互いに異なる円周上に配置されている。これにより、リード線4が第一絶縁体8の各貫通孔8b,8cに挿通される。また、各組の貫通孔8b,8cを利用してガス抜きと電解液の注入が行われる。

0022

第一絶縁体8の周縁には、第二絶縁体9の端縁部を係止する弾性変形可能な環状の爪部8dが一体に形成されている。これにより、第一絶縁体9が爪部8dを弾性変形させて内フランジ2aと段付き巻芯7との間に装着されると、電極渦巻体3が電池ケース2の底面側に圧接される。

0023

第二絶縁体9は、爪部8dの周縁部への係止によって第二絶縁体8に一体化されており、全体が弾性変形可能な平面円形状の皿体によって形成されている。これにより、第一絶縁体8と第二絶縁体9とが一体化すると、第一絶縁体8を挿通するリード線4の撓み部分が電極渦巻体側に押えられる。すなわち、第二絶縁体9の周縁部を第一絶縁体8の爪部8dが係止すると、リード線4におけるばね性を有する撓み部分の復帰力を比較的広い領域面にわたって第二絶縁体9が受ける。第二絶縁体9には、中心部にリード線4が挿通する貫通孔9aおよびこの貫通孔9aの周囲に所定の間隔をもって並列する複数のガス抜き(電解液注入)用の貫通孔9bが設けられている。

0024

端子板6は、正極端子として機能する頂部6aを中央部に有し、内フランジ2a上にガスケット10とともに載置して電池ケース2の開口部内にかしめ固定されており、全体が平面円形状の封止板によって形成されている。

0025

次に、本実施形態における円筒形電池の製造方法について説明する。すなわち、円筒形電池の製造は、「下部絶縁体の収納」,「電極渦巻体の収納」,「負極板の溶接」「上部絶縁体の取り付け」,「正極板(リード線)の溶接」,「電解液の注入」,「上部絶縁体の取り付け」および「端子板の装着」の工程を順次経て行われる。

0026

「下部絶縁体の収納」内フランジ形成前の電池ケース2(外径30mm×高さ100mm)内に軸線方向の端面がケース底部内面に当接するように平面円形状の下部絶縁体(図示せず)を収納する。
「電極渦巻体の収納」予め形成された電極渦巻体3を内フランジ形成前の電池ケース2内に収納する。このとき、電極渦巻体3がケース底部内面上に下部絶縁体を介して積層される。

0027

「負極板の溶接」次に、内フランジ形成前における電池ケース2の内周面に最外周の負極板3bを溶接する。
「上部絶縁体の取り付け」第一絶縁体8を内フランジ形成前の電池ケース2内に位置決め挿入した後、内フランジ2aをプレス成形して電池ケース2内に第一絶縁体8を取り付ける。このとき、第一絶縁体8の位置決め孔8aに電極渦巻体3の巻芯7が挿通され、また第一絶縁体8の爪部8dおよび電極渦巻体3がそれぞれ内フランジ2aと下部絶縁体に圧接される。

0028

「正極板の溶接」正極板3a付きのリード線4を第一絶縁体8の貫通孔8b,8cに挿通させて端子板6に溶接する。
「電解液の注入」乾燥後に第一絶縁体8の貫通孔8b,8cから電池ケース2内に電解液を注入する。なお、電池ケース2に対する電解液の注入は、第一絶縁体8と第二絶縁体9とを一体化した後に行ってもよい。

0029

「上部絶縁体の取り付け」第一絶縁体8の爪部8aに第二絶縁体9の周縁部を弾性変形させながら係止して両絶縁体8,9を一体化する。このとき、リード線4の撓み部分が両絶縁体8,9間に配置される。「端子板の装着」電池ケース2の内フランジ2a上に端子板6をガスケット10とともに載置し、次にケース開口端部をかしめてケース開口部内に端子板6を装着した後、初期充電を施す。このようにして、円筒形電池(外径30mm×高さ98mm)を製造することができる。

0030

したがって、本実施形態においては、電池ケース2に対する端子板6の装着が、リード線4における撓み部分の復帰力を第二絶縁体9によって受けた状態で行われるから、電池ケース2への端子板6の取付時に従来必要とした内フランジ2a上に端子板6を押し付ける作用力が不要になる。

0031

また、本実施形態において、リード線撓み部分の復帰力を第二絶縁体9によって受けることは、ケース振動時に撓み部分が移動しないから、リード線4の他の部位への接触による短絡発生を防止することができる。さらに、本実施形態において、第一絶縁体8に第二絶縁体9を一体化したことは、電池ケース2が振動しても、第二絶縁体9によってリード線4に電極渦巻体3から離間する方向の引張力が作用することがない。

0032

なお、本実施形態においては、第二絶縁体9が平面円形状である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、第二実施形態として図4(a)および(b)に示すように第二絶縁体41が平面十字状であってもよく、この場合に第一絶縁体8の爪部8dに対する第二絶縁体41の端縁(四箇所)の係止が第一実施形態の場合と比較して簡単に行われる。同図において、第二絶縁体41の中心部には、リード線4が挿通する貫通孔41aが設けられている。

発明の効果

0033

以上説明したように本発明によれば、リード線が挿通する絶縁体は、電極渦巻体を電池ケースの底面に圧接する第一絶縁体と、この第一絶縁体を挿通するリード線の撓み部分を電極渦巻体側に押える第二絶縁体とが一体化してなるので、電池ケースに対する端子板の装着が、リード線における撓み部分の復帰力を第二絶縁体によって受けた状態で行われる。

0034

したがって、電池ケースへの端子板の取付時に従来必要とした内フランジ上に端子板を押し付ける作用力が不要になるから、端子板の取付作業を簡単に行うことができるとともに、生産性を高めることができる。また、第一絶縁体と第二絶縁体とを一体化したことは、電池ケースが振動しても、第二絶縁体が移動しないから、第二絶縁体によってリード線に電極渦巻体から離間する方向の引張力が作用せず、リード線における接続部分の劣化・断線の発生を防止することができる。

図面の簡単な説明

0035

図1本発明の第一実施形態に係る円筒形電池の要部を示す断面図である。
図2(a)および(b)は同じく本発明の第一実施形態に係る円筒形電池における第一絶縁体を示す断面図と平面図である。
図3(a)および(b)は本発明の第一実施形態に係る円筒形電池における第二絶縁体を示す断面図と平面図である。
図4(a)および(b)は本発明の第二実施形態に係る円筒形電池における第二絶縁体を示す断面図と平面図である。
図5従来の円筒形電池を示す断面図である。

--

0036

1円筒形電池
2電池ケース
2a内フランジ
電池渦巻体
3a正極板
3b 負極板
3cセパレータ
4リード線
5絶縁体
6端子板
7段付き巻芯
8 第一絶縁体
8a位置決め孔
8b,8c貫通孔
8d 爪部
9 第二絶縁体
9a,9b 貫通孔

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