電池
【課題】集電体と端子とが、かしめ部分で良好に密着した状態で接合されているので、外力が接合部分にかかった場合に、接合部分の界面で隙間が生じず、電解質の前記界面への浸入等が抑制され、接触抵抗の上昇が抑制された電池を提供する。
【解決手段】電池１の蓋部３の中央部には、断面視がＴ字状をなす負極端子４が、ガスケット５に包囲された状態で、蓋部３を貫通するように設けられている。ガスケット５の下端部は絶縁体６の挿通孔６ｂに挿通されており、該絶縁体６の凹部には板状をなす集電体７が収容されている。集電体７の表面には、集電体７の一端部に設けられた挿通孔７２と同心に挿通孔を配した状態で、パッキン９が配されている。負極端子４を嵌め込んだガスケット５を蓋部３の挿通孔３ａに挿通し、負極端子４の脚部４２の端部を、パッキン９を介在させた状態で集電体７にかしめることにより、負極端子４は集電体７に固定される。
【解決手段】電池１の蓋部３の中央部には、断面視がＴ字状をなす負極端子４が、ガスケット５に包囲された状態で、蓋部３を貫通するように設けられている。ガスケット５の下端部は絶縁体６の挿通孔６ｂに挿通されており、該絶縁体６の凹部には板状をなす集電体７が収容されている。集電体７の表面には、集電体７の一端部に設けられた挿通孔７２と同心に挿通孔を配した状態で、パッキン９が配されている。負極端子４を嵌め込んだガスケット５を蓋部３の挿通孔３ａに挿通し、負極端子４の脚部４２の端部を、パッキン９を介在させた状態で集電体７にかしめることにより、負極端子４は集電体７に固定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケースに電池要素を収納し、ケースの開口を蓋部により閉塞してなる電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビデオカメラ，モバイルコンピュータ，携帯電話機等の携帯電子機器の小型軽量化及び多様化に伴い、その電源である電池に対して、小型かつ軽量であり、高エネルギー密度を有し、貯蔵安定性等の信頼性も高く、長期間繰り返して充放電が可能である二次電池の開発が強く要求されている。
これらの要求を満たす二次電池として、非水電解質を含む非水電解質二次電池が挙げられる。
【０００３】
非水電解質二次電池の代表例として、リチウムイオン二次電池が挙げられる。リチウムイオン二次電池は、リチウムイオンの吸蔵・放出が可能である活物質からなる負極と、遷移金属酸化物、弗化黒鉛、及びリチウムと遷移金属との複合酸化物等からなる正極と、非水電解質とを有する。非水電解質は、非プロトン性有機溶媒にＬｉＢＦ4 、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＡｓＦ6 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、Ｌｉ2 ＳｉＦ6 等のリチウム塩を混合してなる。
【０００４】
リチウムイオン二次電池は、前記正極及び負極がセパレータを介して巻回された扁平巻状の電極群を、一面が開口し、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるケースに収容し、ケースの開口をアルミニウム又はアルミニウム合金製の蓋部により閉塞してなる。該蓋部には、絶縁された状態で蓋部を貫通するように端子が設けられている。
【０００５】
以上のように構成されたリチウムイオン二次電池の電極群から端子までの電気の取出し工法として、かしめ接続が主に用いられている。このかしめ接続は端子となるリベットの円筒状の脚部（電池内部側）を電池内部の集電体と共かしめすることで導通（接続）を得ている。
【０００６】
図１０は、上述の構成の従来のリチウムイオン二次電池の蓋部２３を裏側から見た状態を示す斜視図、図１１は蓋部２３の要部を示す縦断面図である。
蓋部２３の中央部には、平板状の頭部２４ａ及び円筒状の脚部２４ｂを有し、断面視がＴ字状をなす負極端子２４が、該負極端子２４の表面を除き、合成樹脂製のガスケット２５に包囲された状態で、蓋部２３を貫通するように設けられている。
蓋部２３の裏面には合成樹脂製の絶縁体２６が、蓋部３の一端部側の長さが他端部側の長さより短くなる状態で配置されている。絶縁体２６は凹部２６ａを有し、該凹部２６ａには、銅製であり、板状をなす集電体２７が収容されている。集電体２７はタブ２７ｂを有し、タブ２７ｂに前記電極群の負極板に接続された負極リードが接続されるように構成されている。絶縁体２６，集電体２７には、負極端子２４の脚部２４ｂを挿通する挿通孔２６ｂ，２７ａが設けられている。
【０００７】
蓋部２３は、以下のようにして製造される。
まず、負極端子２４を嵌め込んだガスケット２５を、蓋部２３の中央部に設けられた孔に、脚部２４ｂが裏面側に突出する状態で挿通する。そして、蓋部２３の裏面に、脚部２４ｂの端部を挿通孔２６ｂに挿通した状態で絶縁体２６を配する。さらに、脚部２４ｂの端部を挿通孔２７ａに挿通した状態で集電体２７を絶縁体２６の凹部２６ａに収容した後、脚部２４ｂの端部をかしめて（カーリングプレスして）集電体２７に接合する。
【０００８】
図１２は、負極端子２４の端部をかしめて集電体２７に接合させる状態を示す斜視図である。図中、蓋部２３、ガスケット２５、及び絶縁体２６は省略している。
負極端子２４を挿通孔２７ａに挿通し（図１２（ａ））、脚部２４ｂの端部をかしめてかしめ部２４ｃを形成することにより、負極端子２４は集電体２７と接合され、すなわち、電気的に接続され（図１２（ｂ））、該集電体２７及び絶縁体２６を介して、蓋部２３に固定される。
【０００９】
特許文献１には、集電体の挿通孔に２箇所、切り欠きを設けており、負極端子を挿通孔を挿通させ、負極端子の脚部の端部をかしめた場合に、該端部の変形部分が切り欠きに食い込んで係止された状態で、負極端子が集電体に固定されるように構成した電池の発明が開示されている。この電池においては、落下等の衝撃が加わった場合に、負極端子が回転するのが抑制され、接触不良が生じるのが抑制されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−１９３７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上述した従来の電池及び特許文献１の電池においては、端子の脚部の端部をかしめたのみであり、該脚部と集電体とが完全に密着した状態で接合されていないため、電池が振動等してかしめ部分の界面に隙間が生じた場合、該隙間から非水電解質が浸入して、接触状態（接触抵抗）が不安定になるという問題があった。
また、集電体の厚みは通常略０．２ｍｍであり、薄いので、端子を集電体にかしめるときに力が逃げやすく、接続が強固でなく、内部抵抗値が上昇しやすいという問題があった。
【００１２】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、集電体と端子とが、かしめ部分で良好に密着した状態で接合されているので、外力が接合部分にかかった場合に、接合部分の界面で隙間が生じず、電解質の前記界面への浸入が抑制され、接触抵抗の上昇が抑制された電池を提供することを目的とする。
【００１３】
また、本発明は、端子を集電体にかしめるときに、強固に接続され得るので、内部抵抗値の上昇が抑制され、しかも、電池内部の空間効率が減じることが抑制された電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１発明に係る電池は、頭部及び筒状の脚部を有し、電池ケースの蓋部を貫通する端子と、前記脚部が挿通する挿通孔が設けられ、前記蓋部の内面側に配され、前記挿通孔を挿通した前記脚部の端部をかしめることにより前記端子と接合される集電体と、前記端子及び前記集電体と、前記蓋部との間に介在される絶縁体とを備える電池において、前記集電体と前記端子との接合部分の一部に、パッキンを介在させていることを特徴とする。
【００１５】
本発明においては、集電体と端子とがかしめにより接合される部分の一部に、パッキンを介在させている。従って、端子の端部を集電体にかしめたときに、パッキンが圧縮された状態となり、電池が振動する等して外力が接合部分にかかった場合に、端子のかしめ部分の蓋部の厚み方向の変位がパッキンの弾性により吸収される。よって、かしめ部の界面に隙間が生じないので、非水電解質等の電解質の前記界面への浸入が抑制され、接触抵抗の上昇が抑制される。
【００１６】
第２発明に係る電池は、第１発明において、前記パッキンは、ポリオレフィン系熱可塑性樹脂及びフルオロカーボン系熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂、又は熱硬化性エラストマーからなることを特徴とする。
【００１７】
本発明においては、電解質に対する化学的安定性が良好である。
【００１８】
第３発明に係る電池は、第１又は第２発明において、前記集電体は、前記端子との接合部分の厚みが他部より厚いことを特徴とする。
【００１９】
本発明においては、接合部分の厚みが他部より厚いので、端子を集電体にかしめるときに力が逃げることなく、強固に接続され、内部抵抗値の上昇が抑制されている。そして、集電体の接合部分のみを肉厚にしているので、電池内部の空間効率が減じることが抑制されている。
【００２０】
第４発明に係る電池は、第３発明において、前記接合部分の厚みは他部の厚みの１．５倍以上であることを特徴とする。
【００２１】
本発明においては、接合部分の強度がさらに高くなる。
【００２２】
第５発明に係る電池は、第１乃至第４発明のいずれかにおいて、非水電解質を有することを特徴とする。
【００２３】
本発明においては、端子と集電体とが良好な密着性を有するので、非水電解質の接合部分の界面への浸入が良好に抑制される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、集電体と前記端子との接合部分の一部にパッキンを介在させているので、集電体と端子とが、かしめにより良好に密着した状態で接合されており、外力が接合部分にかかった場合に、接合部分の界面で隙間が生じることがなく、電解質の前記界面への浸入等が抑制されて、接触抵抗の上昇が抑制されている。従って、電池の良好な品質が保持される。
【００２５】
また、本発明は、集電体の接合部分の厚みを他部より厚くしているので、端子を集電体にかしめるときに、強固に接続され、内部抵抗値の上昇が抑制されている。そして、集電体の接合部分のみを肉厚にしているので、電池内部の空間効率が減じることが抑制されている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電池を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る電池の蓋部を裏側から見た状態を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る電池の蓋部を示す一部破断側面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る電池の蓋部の要部を示す縦断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る電池の負極端子の端部をかしめて集電体に接合させる状態を示す斜視図である。
【図６】他のパッキンを示す平面図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る電池の蓋部を裏側から見た状態を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る蓋部の要部を示す縦断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る負極端子の端部をかしめて集電体に接合させる状態を示す斜視図である。
【図１０】従来のリチウムイオン二次電池の蓋部を裏側から見た状態を示す斜視図である。
【図１１】従来のリチウムイオン二次電池の蓋部の要部を示す縦断面図である。
【図１２】従来のリチウムイオン二次電池の負極端子の端部をかしめて集電体に接合させる状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る電池としてのリチウムイオン二次電池（以下、電池という）１を示す斜視図、図２は電池１の蓋部３を裏側から見た状態を示す斜視図、図３は蓋部３を示す一部破断側面図、図４は蓋部３の要部を示す縦断面図である。図２において、凹部３２と集電体８との接続部分は省略している。
【００２８】
電池１は、銅集電体に負極合剤を塗布してなる負極板、及びアルミニウム集電体に正極合剤を塗布してなる正極板がセパレータを介して巻回された扁平巻状の電極群１０、及び非水電解質（図示せず）を、一面が開口し、略直方体状をなし、アルミニウムからなるケース２に収容し、ケース２の開口をアルミニウム製の蓋部３により閉塞してなる。
蓋部３の一端部には平面視が矩形状をなす凹部３２が設けられており、該凹部３２の下側には突設部３３が設けられている。突設部３３には、アルミニウム製であり、板状をなす集電体８が接続されている。該集電体８に垂設したタブ８１に、電極群１０の正極板に接続された正極リードが接続される。
【００２９】
蓋部３の中央部には、負極端子４が設けられている。負極端子４は、平板状の頭部４１及び円筒状の脚部４２を有し、断面視がＴ字状をなす。負極端子４は、ニッケルめっきを施した鋼材からなり、加工後に焼き鈍しされている。負極端子４は、ニッケル材から構成することにしてもよい。
負極端子４は、表面が露出する状態で合成樹脂製のガスケット５に覆われている。負極端子４を嵌め込んだガスケット５は、蓋部３の中央部に設けられた孔３ａに、脚部４２の端部が裏面側に突出する状態で挿通されている。
【００３０】
絶縁体６は合成樹脂製で矩形状をなし、後述する集電体７を収容する凹部６ａが長手方向に延びるように設けられ、凹部６ａの長手方向一端部側にはガスケット５の端部を挿通する挿通孔６ｂが設けられている。絶縁体６は、挿通孔６ｂに前記端部を挿通した状態で蓋部３の裏面に配されている。絶縁体６は、蓋部３の凹部３２側の長さが他端部側の長さより短くなる状態で蓋部３に配置されている。
【００３１】
集電体７は銅製で本体が板状をなし、該本体の一長辺に垂設され、該本体の略２／３の長さを有するタブ７１と、本体のタブ７１が設けられていない側に設けられ、脚部４２の端部を挿通させる挿通孔７２とを有する。集電体７は、挿通孔７２に脚部４２の端部を挿通した状態で、前記凹部６ａに収容されている。該集電体７のタブ７１に、電極群１０の負極板に接続された負極リードが接続される。集電体７は、ニッケル材、又はニッケルめっきを施した鋼材から構成することにしてもよい。
【００３２】
パッキン９は、矩形板状をなし、中央部に、脚部４２の端部を挿通する挿通孔９１が設けられている。
パッキン９の材料として、外力に対して変形しない強度を有すること、非水電解質を透過させないこと、非水電解質に対する化学的安定性を示すこと、使用される温度範囲内において、高温での軟化及び変質，低温での固化を起こさないこと、柔軟性及び弾性を有し、接する部材と良好に密着性すること等の性質を備えている合成樹脂が用いられる。
具体的には、例えばＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）等のポリオレフィン系熱可塑性樹脂，例えばＰＦＡ（テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等のフルオロカーボン系熱可塑性樹脂，ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）等の熱可塑性樹脂、及び例えばＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム），ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）等の熱硬化性エラストマー等が挙げられる。中でも、シール性と耐熱性の観点から、ＥＰＤＭが好ましい。
【００３３】
パッキン９は、挿通孔９１に脚部４２の端部を挿通した状態で、集電体７の表面に配されている。
パッキン９は、後述するかしめ部４３の縁部に対向する部分を含み、集電体７の内径の３０％以上の幅（挿通孔９１と縁辺部との間隔）を有するのが好ましい。そして、十分に効果が奏されるという観点から、前記幅は前記内径の３０％以上５０％以下であるのがより好ましい。
そして、本実施の形態においては、パッキン９を挟み込んだ状態で、脚部４２の端部が集電体７にかしめられることによりかしめ部４３が形成されている。
以上のように構成された電池１は、ケース２の負極端子４が設けられている部分以外の部分が正極（端子）とされる。
【００３４】
蓋部３は、以下のようにして製造される。
まず、負極端子４をガスケット５に嵌め込み、該ガスケット５を、蓋部３の中央部に設けられた孔３ａに、脚部４２が裏面側に突出する状態で挿通する。次に、蓋部３の裏面に、挿通孔６ｂにガスケット５の端部を挿通した状態で絶縁体６を配する。そして、集電体７を、挿通孔７２に脚部４２の端部を挿通した状態で絶縁体６の凹部６ａに収容する。さらに、脚部４２の端部にパッキン９を嵌めた上で、前記端部をかしめて集電体７に接合する。
【００３５】
図５は、負極端子４の端部をかしめて集電体７に接合させる状態を示す斜視図である。図５において、蓋部３、ガスケット５、及び絶縁体６は省略している。
負極端子４を集電体７に接合させる場合、まず、負極端子４の脚部４２の端部を集電体７の挿通孔７２に挿通し、さらにパッキン９の挿通孔９１に挿通する（図５（ａ））。
そして、負極端子４の脚部４２の端部をかしめることによりかしめ部４３が形成され、負極端子４は集電体７に固定される（図５（ｂ））。
【００３６】
本実施の形態においては、図４等に示すように、かしめ部４３と集電体７との界面にパッキン９が介在するので、負極端子４の脚部４２の端部を集電体７にかしめたときに、パッキン９が圧縮された状態で集電体７と負極端子４とが良好に密着する。従って、電池１が振動する等して外力がかしめ部４３にかかった場合に、かしめ部４３の蓋部の厚み方向の変位がパッキン９の弾性により吸収される。よって、かしめ部４３の集電体７との界面に隙間が生じず、非水電解質の前記界面への浸入等が抑制され、接触抵抗の上昇が抑制される。なお、集電体７と負極端子４との導通は、主として集電体７の挿通孔７２の内面と脚部４２の外面との接触部から得られるので、パッキン９を設けることによって、導通が低下することはない。
従って、電池１は良好な品質を保持する。
【００３７】
なお、本実施の形態においては、パッキン９が矩形板状をなし、中央部に挿通孔９１が設けられている場合につき説明しているがこれに限定されるものではない。
図６は、他のパッキン１９を示す平面図である。パッキン１９はドーナツ状をなしている。パッキン１９は、かしめ部４３の縁部に対向する部分を含み、集電体７の内径の３０％以上の幅を有するのが好ましい。
【００３８】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る電池は、実施の形態１に係る電池１と同様の構成を有し、集電体１７の構成が実施の形態１の集電体７を構成と異なる。図７は実施の形態２に係る電池の蓋部１３を裏側から見た状態を示す斜視図、図８は蓋部１３の要部を示す縦断面図である。図中、図２、図４と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３９】
集電体１７は銅製であり、本体が板状をなす。該本体の一長辺には、該本体の略２／３の長さを有するタブ１７ｃが垂設されている。そして、集電体１７の本体の、タブ１７ｃが設けられていない側で、負極端子４と接合される側には、他部より厚みを厚くした肉厚部１７ａが本体の長手方向端部に向かって延びるように設けられている。肉厚部１７ａと本体の他部との間には傾斜面が形成されている。
そして、肉厚部１７ａのタブ１７ｃ寄りには、脚部４２の端部を挿通させる挿通孔１７ｂが設けられている。
肉厚部１７ａの厚みは、負極端子４との接続強度がより高くなるので、本体の他部の厚みの１．５倍以上であるのが好ましく、かしめ接続の安定化と電池内部空間の効率化の観点から本体の他部の厚みの１．５倍以上２．０倍以下であるのがより好ましい。
【００４０】
パッキン２９は、矩形板状をなし、中央部に、脚部４２の端部を挿通する挿通孔２９ａが設けられている。
パッキン２９の材料としては、例えばＰＥ、ＰＰ等のポリオレフィン系熱可塑性樹脂，例えばＰＦＡ等のフルオロカーボン系熱可塑性樹脂，ＰＰＳ等の熱可塑性樹脂、及び例えばＥＰＤＭ），ＳＢＲ等の熱硬化性エラストマー等が挙げられる。
【００４１】
パッキン２９は、挿通孔２９ａに脚部４２の端部を挿通した状態で、集電体１７の肉厚部１７ａの表面に配されている。パッキン２９は、かしめ部４３の縁部に対向する部分を含み、集電体１７の内径の３０％以上の幅を有するのが好ましい。
【００４２】
図８に示すように、パッキン２９を挟み込んだ状態で、脚部４２の端部が集電体１７の肉厚部１７ａにかしめられることによりかしめ部４３が形成されている。
【００４３】
蓋部１３は、以下のようにして製造される。
まず、負極端子４をガスケット５に嵌め込み、該ガスケット５を、蓋部１３の中央部に設けられた孔１３ａに、脚部４２が裏面側に突出する状態で挿通する。次に、蓋部１３の裏面に、挿通孔６ｂにガスケット５の端部を挿通した状態で絶縁体６を配する。そして、集電体１７を、挿通孔１７ｂに脚部４２の端部を挿通した状態で絶縁体６の凹部６ａに収容する。さらに、脚部４２の端部にパッキン２９を嵌めた上で、前記端部をかしめて集電体７に接合する。
【００４４】
図９は、負極端子４の端部をかしめて集電体７に接合させる状態を示す斜視図である。図９において、蓋部１３、ガスケット５、及び絶縁体６は省略している。
負極端子４を集電体１７に接合させる場合、まず、負極端子４の脚部４２の端部を集電体１７の挿通孔１７ｂに挿通し、さらにパッキン２９の挿通孔２９ａに挿通する（図９（ａ））。
そして、負極端子４の脚部４２の端部をかしめることによりかしめ部４３が形成され、負極端子４は肉厚部１７ａに固定される（図９（ｂ））。
【００４５】
本実施の形態においては、肉厚部１７ａを有するので、負極端子４を集電体１７にかしめるときに力が逃げることなく、強固に接続され、かしめ部４３の金属接触状態がさらに安定化している。従って、内部抵抗値の上昇がより抑制されている。そして、集電体１７全体の厚みを厚くしているのではなく、負極端子４との接合部分のみを厚くしているので、電池内部の空間効率が減じることが抑制されている。
【００４６】
なお、本実施の形態においては、肉厚部１７ａが本体の中途部から長手方向端部に亘って形成されている場合につき説明しているがこれに限定されるものではない。肉厚部１７ａはかしめるときに接続強度を維持できる長さを有していればよい。
【実施例】
【００４７】
以下に好適な実施例を用いて本発明を説明するが、本発明は、本実施例により、何ら限定されるものではなく、その主旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施することができる。
【００４８】
［実施例１］
実施例１として、前記実施の形態１に係る電池１と同一の構成を有する電池を作製した。
正極板は、以下のようにして作製した。
正極活物質として平均粒子径が３μｍであるＬｉＣｏＯ2 粒子、導電助剤としてのアセチレンブラック（ＡＢ）、及びバインダとしてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を、ＬｉＣｏＯ2 ／ＡＢ／ＰＶＤＦ＝９４／３／３（質量部）となるように混合して正極合剤とし、これをＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に分散させることにより正極ペーストを調整した。
この正極ペーストを、ＮＭＰを除いた正極合剤の質量が片面につき０．０２０ｇ／ｃｍ2 となるように、ドクターブレードを用いて、厚み１３μｍであり、アルミニウム製の正極集電体の両面に均一に塗布した後、１５０℃で１時間の乾燥を行った。そして、室温にて厚みが１３０μｍとなるように極板をプレスし、正極集電体の両面に、合剤層が形成された正極板を得た。
【００４９】
負極板は、以下のようにして作製した。
負極活物質としてのグラファイト（黒鉛）、及びバインダとしてのＰＶＤＦを質量比で９０：１０となるように混合して負極合剤とし、これにＮＭＰを適量加えて分散させ、負極ペーストを得た。
この負極ペーストを、ＮＭＰを除いた負極合剤の質量が片面につき０．００９５ｇ／ｃｍ2 となるように、ドクターブレードを用いて、厚み６μｍであり、銅製の負極集電体の両面に均一に塗布した後、１５０℃で１時間の乾燥を行った。そして、室温にて厚みが１４５μｍとなるように極板をプレスし、負極板を得た。
【００５０】
セパレータとしては、厚み１６μｍ程度のポリエチレン製微多孔性膜を用いた。
電極群１０は、前記正極板と負極板とでセパレータを挟み、これを巻回して、作製した。
非水電解質としては、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとを体積比で３：７で混合した混合溶媒にＬｉＰＦ6 を１．１ｍｏｌ／Ｌ溶解させたものを用いた。
【００５１】
そして、前記実施の形態１に係る負極端子４を集電体７にかしめて蓋部３に固定し、集電体７，８のタブ７１，８１に、それぞれ前記電極群の負極リード，正極リードを接続し、蓋部３に接続された状態で、該電極群をケース２に収容し、蓋部３をケース２の開口部に固定して溶接した。そして、注液孔から前記非水電解質を注入し、注液孔を封口して、電池１を作製した。
【００５２】
電池１の寸法は縦：５０ｍｍ，横：３４ｍｍ，厚み：５．２ｍｍであり、蓋部３の本体の厚みは０．８ｍｍ、負極端子４の脚部４２の寸法は外径：１．３８ｍｍ，厚み：０．２ｍｍ、集電体７の寸法は厚み：０．２ｍｍ，挿通孔７２の内径：１．４ｍｍ、絶縁体６の厚みは０．４ｍｍである。そして、パッキン９の寸法は、厚み：０．２ｍｍ，内径：挿通孔７２の内径の１０３％，外径：挿通孔７２の内径の２００％である。そして、パッキン９はＥＰＤＭ製である。
【００５３】
［実施例２］
実施例２として、前記実施の形態２に係る電池と同一の構成を有する電池を作製した。実施例１の集電体７に代えて、肉厚部１７ａを有する集電体１７を用いたこと以外は実施例１と同様にして、実施例２の電池を作製した。
電池の寸法、構成部材の寸法は集電体１７の寸法が異なること以外は実施例１の電池の寸法、構成部材の寸法と同一である。
集電体１７の寸法は本体の厚み：０．２ｍｍ，肉厚部１７ａの厚み：０．３ｍｍ，挿通孔１７ｂの内径：１．４ｍｍである。
【００５４】
［比較例１］
パッキン９を備えないこと以外は、実施例１と同様にして比較例１の電池を作製した。
【００５５】
[電池の落下試験]
実施例１及び２、並びに比較例１の電池を各１０個作製し、以下の落下試験を行った。
落下試験は、電池を１．５ｍの高さからコンクリート面へと自由落下させて実施した。電池の６面を順に下に向けて落下させるのを１サイクルとし、各電池につき、１サイクル落下毎に電池の内部抵抗を測定し、１０ｍΩ以上の抵抗上昇があった場合のサイクル数を求めた。この落下試験の結果を下記の表１に示す。
【００５６】
【表１】
【００５７】
表１より、比較例１の電池の場合、１０〜２０サイクルで、抵抗上昇が生じたのに対し、実施例１及び実施例２の電池の場合、２０サイクル繰り返しても抵抗上昇が生じなかったことが分かる。
以上より、本発明の実施例の場合、集電体と負極端子との接合部分にパッキン９，２９を介在させており、集電体と負極端子との接続界面への電解液の侵入等を抑制し接触状態が安定化するため、電池が落下して衝撃が加わった場合に接触不良が生じて接続抵抗が上昇するのが抑制されていることが確認された。
【００５８】
以下に、肉厚部１７ａを有する集電体１７を備える電池につき、肉厚部１７ａの厚みと集電体１７の本体の厚みとの割合と、接続状態安定化の効果との関係を調べた結果について説明する。
［製造例１］
集電体１７と負極端子４との接合部分にパッキン２９を介在させなかったこと以外は、実施例２と同様にして製造例１の電池を作製した。
電池の寸法、パッキン２９以外の構成部材の寸法は、実施例２の電池の寸法、構成部材の寸法と同一である。集電体１７の肉厚部１７ａの厚みは０．３ｍｍであり、集電体１７の本体の厚み（０．２ｍｍ）の１．５倍である。
【００５９】
［製造例２］
集電体１７の肉厚部１７ａの厚みを０．４ｍｍ（集電体１７の本体の厚みの２倍）にしたこと以外は、製造例１と同様にして製造例２の電池を作製した。
［製造例３］
集電体１７の肉厚部１７ａの厚みを０．２５ｍｍ（集電体１７の本体の厚みの１．２５倍）にしたこと以外は、製造例１と同様にして製造例３の電池を作製した。
【００６０】
［比較例２］
集電体に肉厚部を設けなかったこと以外は、製造例１と同様にして比較例２の電池を作製した。
【００６１】
製造例１〜３、及び比較例２の電池について、上述の落下試験を行った。この落下試験の結果を下記の表２に示す。
【００６２】
【表２】
【００６３】
表２より、比較例２の電池の場合、１０〜２０サイクルで抵抗上昇が生じたのに対し、製造例１〜３の電池は抵抗上昇が生じるのが抑制されており、特に、肉厚部１７ａの厚みを本体の厚みの１．５倍以上にすることで、集電体１７と負極端子４との接続状態をより安定化することができることが確認された。そして、肉厚部１７ａの厚みを本体の厚みの１．５倍にした場合、集電体１７の必要とされる部分のみ肉厚化しているので、集電体１７の本体全体を肉厚化した場合より、電池内部の空間効率が略１％増加することが算出されている。
以上より、肉厚部１７ａを有する集電体１７を用い、該肉厚部１７ａにパッキン２９を介在させた上で、負極端子４の脚部４２の端部をかしめてなる本発明の実施の形態２に係る電池は、肉厚部１７ａの厚みを集電体本体の厚みの１．５倍以上にすることにより、より集電体１７と負極端子４との接続状態が安定化することが推察される。
【００６４】
なお、前記実施の形態１及び２においては、電池が、蓋部３，１３に負極端子４を貫通させるリチウムイオン二次電池である場合につき説明しているがこれに限定されるものではない。蓋部に正極端子を貫通させる電池につき、正極端子と集電体との接合部分に、本発明の構造を適用することにしてもよい。この場合、ケースが鉄製となり、前記集電体がアルミニウム製となり、正極端子がアルミニウム製となる。
そして、前記実施の形態１及び２においては、ケース２が略直方体状をなす場合につき説明しているがこれに限定されるものではなく、本発明の構造は、ケース２の開口面が長円状をなす、すなわち、幅狭の側面が曲面状をなすように構成された角型のリチウムイオン二次電池に適用することが可能であり、円筒型のリチウムイオン二次電池に適用することも可能である。
さらに、本発明の構造は、ニッケル・水素二次電池、ニッケル・カドミウム二次電池等の他の二次電池に適用することが可能であり、一次電池に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１ 電池
２ ケース
３、１３ 蓋部
３ａ、１３ａ 孔
３２ 凹部
３３ 突設部
４ 負極端子
４１ 頭部
４２ 脚部
４３ かしめ部
５ ガスケット
６ 絶縁体
６ａ 凹部
６ｂ 挿通孔
７、８、１７ 集電体
７１、１７ｃ、８１ タブ
７２、１７ｂ 挿通孔
１７ａ 肉厚部
９、２９ パッキン
９１、２９ａ 挿通孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケースに電池要素を収納し、ケースの開口を蓋部により閉塞してなる電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビデオカメラ，モバイルコンピュータ，携帯電話機等の携帯電子機器の小型軽量化及び多様化に伴い、その電源である電池に対して、小型かつ軽量であり、高エネルギー密度を有し、貯蔵安定性等の信頼性も高く、長期間繰り返して充放電が可能である二次電池の開発が強く要求されている。
これらの要求を満たす二次電池として、非水電解質を含む非水電解質二次電池が挙げられる。
【０００３】
非水電解質二次電池の代表例として、リチウムイオン二次電池が挙げられる。リチウムイオン二次電池は、リチウムイオンの吸蔵・放出が可能である活物質からなる負極と、遷移金属酸化物、弗化黒鉛、及びリチウムと遷移金属との複合酸化物等からなる正極と、非水電解質とを有する。非水電解質は、非プロトン性有機溶媒にＬｉＢＦ4 、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＡｓＦ6 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、Ｌｉ2 ＳｉＦ6 等のリチウム塩を混合してなる。
【０００４】
リチウムイオン二次電池は、前記正極及び負極がセパレータを介して巻回された扁平巻状の電極群を、一面が開口し、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるケースに収容し、ケースの開口をアルミニウム又はアルミニウム合金製の蓋部により閉塞してなる。該蓋部には、絶縁された状態で蓋部を貫通するように端子が設けられている。
【０００５】
以上のように構成されたリチウムイオン二次電池の電極群から端子までの電気の取出し工法として、かしめ接続が主に用いられている。このかしめ接続は端子となるリベットの円筒状の脚部（電池内部側）を電池内部の集電体と共かしめすることで導通（接続）を得ている。
【０００６】
図１０は、上述の構成の従来のリチウムイオン二次電池の蓋部２３を裏側から見た状態を示す斜視図、図１１は蓋部２３の要部を示す縦断面図である。
蓋部２３の中央部には、平板状の頭部２４ａ及び円筒状の脚部２４ｂを有し、断面視がＴ字状をなす負極端子２４が、該負極端子２４の表面を除き、合成樹脂製のガスケット２５に包囲された状態で、蓋部２３を貫通するように設けられている。
蓋部２３の裏面には合成樹脂製の絶縁体２６が、蓋部３の一端部側の長さが他端部側の長さより短くなる状態で配置されている。絶縁体２６は凹部２６ａを有し、該凹部２６ａには、銅製であり、板状をなす集電体２７が収容されている。集電体２７はタブ２７ｂを有し、タブ２７ｂに前記電極群の負極板に接続された負極リードが接続されるように構成されている。絶縁体２６，集電体２７には、負極端子２４の脚部２４ｂを挿通する挿通孔２６ｂ，２７ａが設けられている。
【０００７】
蓋部２３は、以下のようにして製造される。
まず、負極端子２４を嵌め込んだガスケット２５を、蓋部２３の中央部に設けられた孔に、脚部２４ｂが裏面側に突出する状態で挿通する。そして、蓋部２３の裏面に、脚部２４ｂの端部を挿通孔２６ｂに挿通した状態で絶縁体２６を配する。さらに、脚部２４ｂの端部を挿通孔２７ａに挿通した状態で集電体２７を絶縁体２６の凹部２６ａに収容した後、脚部２４ｂの端部をかしめて（カーリングプレスして）集電体２７に接合する。
【０００８】
図１２は、負極端子２４の端部をかしめて集電体２７に接合させる状態を示す斜視図である。図中、蓋部２３、ガスケット２５、及び絶縁体２６は省略している。
負極端子２４を挿通孔２７ａに挿通し（図１２（ａ））、脚部２４ｂの端部をかしめてかしめ部２４ｃを形成することにより、負極端子２４は集電体２７と接合され、すなわち、電気的に接続され（図１２（ｂ））、該集電体２７及び絶縁体２６を介して、蓋部２３に固定される。
【０００９】
特許文献１には、集電体の挿通孔に２箇所、切り欠きを設けており、負極端子を挿通孔を挿通させ、負極端子の脚部の端部をかしめた場合に、該端部の変形部分が切り欠きに食い込んで係止された状態で、負極端子が集電体に固定されるように構成した電池の発明が開示されている。この電池においては、落下等の衝撃が加わった場合に、負極端子が回転するのが抑制され、接触不良が生じるのが抑制されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−１９３７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上述した従来の電池及び特許文献１の電池においては、端子の脚部の端部をかしめたのみであり、該脚部と集電体とが完全に密着した状態で接合されていないため、電池が振動等してかしめ部分の界面に隙間が生じた場合、該隙間から非水電解質が浸入して、接触状態（接触抵抗）が不安定になるという問題があった。
また、集電体の厚みは通常略０．２ｍｍであり、薄いので、端子を集電体にかしめるときに力が逃げやすく、接続が強固でなく、内部抵抗値が上昇しやすいという問題があった。
【００１２】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、集電体と端子とが、かしめ部分で良好に密着した状態で接合されているので、外力が接合部分にかかった場合に、接合部分の界面で隙間が生じず、電解質の前記界面への浸入が抑制され、接触抵抗の上昇が抑制された電池を提供することを目的とする。
【００１３】
また、本発明は、端子を集電体にかしめるときに、強固に接続され得るので、内部抵抗値の上昇が抑制され、しかも、電池内部の空間効率が減じることが抑制された電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１発明に係る電池は、頭部及び筒状の脚部を有し、電池ケースの蓋部を貫通する端子と、前記脚部が挿通する挿通孔が設けられ、前記蓋部の内面側に配され、前記挿通孔を挿通した前記脚部の端部をかしめることにより前記端子と接合される集電体と、前記端子及び前記集電体と、前記蓋部との間に介在される絶縁体とを備える電池において、前記集電体と前記端子との接合部分の一部に、パッキンを介在させていることを特徴とする。
【００１５】
本発明においては、集電体と端子とがかしめにより接合される部分の一部に、パッキンを介在させている。従って、端子の端部を集電体にかしめたときに、パッキンが圧縮された状態となり、電池が振動する等して外力が接合部分にかかった場合に、端子のかしめ部分の蓋部の厚み方向の変位がパッキンの弾性により吸収される。よって、かしめ部の界面に隙間が生じないので、非水電解質等の電解質の前記界面への浸入が抑制され、接触抵抗の上昇が抑制される。
【００１６】
第２発明に係る電池は、第１発明において、前記パッキンは、ポリオレフィン系熱可塑性樹脂及びフルオロカーボン系熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂、又は熱硬化性エラストマーからなることを特徴とする。
【００１７】
本発明においては、電解質に対する化学的安定性が良好である。
【００１８】
第３発明に係る電池は、第１又は第２発明において、前記集電体は、前記端子との接合部分の厚みが他部より厚いことを特徴とする。
【００１９】
本発明においては、接合部分の厚みが他部より厚いので、端子を集電体にかしめるときに力が逃げることなく、強固に接続され、内部抵抗値の上昇が抑制されている。そして、集電体の接合部分のみを肉厚にしているので、電池内部の空間効率が減じることが抑制されている。
【００２０】
第４発明に係る電池は、第３発明において、前記接合部分の厚みは他部の厚みの１．５倍以上であることを特徴とする。
【００２１】
本発明においては、接合部分の強度がさらに高くなる。
【００２２】
第５発明に係る電池は、第１乃至第４発明のいずれかにおいて、非水電解質を有することを特徴とする。
【００２３】
本発明においては、端子と集電体とが良好な密着性を有するので、非水電解質の接合部分の界面への浸入が良好に抑制される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、集電体と前記端子との接合部分の一部にパッキンを介在させているので、集電体と端子とが、かしめにより良好に密着した状態で接合されており、外力が接合部分にかかった場合に、接合部分の界面で隙間が生じることがなく、電解質の前記界面への浸入等が抑制されて、接触抵抗の上昇が抑制されている。従って、電池の良好な品質が保持される。
【００２５】
また、本発明は、集電体の接合部分の厚みを他部より厚くしているので、端子を集電体にかしめるときに、強固に接続され、内部抵抗値の上昇が抑制されている。そして、集電体の接合部分のみを肉厚にしているので、電池内部の空間効率が減じることが抑制されている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電池を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る電池の蓋部を裏側から見た状態を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る電池の蓋部を示す一部破断側面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る電池の蓋部の要部を示す縦断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る電池の負極端子の端部をかしめて集電体に接合させる状態を示す斜視図である。
【図６】他のパッキンを示す平面図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る電池の蓋部を裏側から見た状態を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る蓋部の要部を示す縦断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る負極端子の端部をかしめて集電体に接合させる状態を示す斜視図である。
【図１０】従来のリチウムイオン二次電池の蓋部を裏側から見た状態を示す斜視図である。
【図１１】従来のリチウムイオン二次電池の蓋部の要部を示す縦断面図である。
【図１２】従来のリチウムイオン二次電池の負極端子の端部をかしめて集電体に接合させる状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る電池としてのリチウムイオン二次電池（以下、電池という）１を示す斜視図、図２は電池１の蓋部３を裏側から見た状態を示す斜視図、図３は蓋部３を示す一部破断側面図、図４は蓋部３の要部を示す縦断面図である。図２において、凹部３２と集電体８との接続部分は省略している。
【００２８】
電池１は、銅集電体に負極合剤を塗布してなる負極板、及びアルミニウム集電体に正極合剤を塗布してなる正極板がセパレータを介して巻回された扁平巻状の電極群１０、及び非水電解質（図示せず）を、一面が開口し、略直方体状をなし、アルミニウムからなるケース２に収容し、ケース２の開口をアルミニウム製の蓋部３により閉塞してなる。
蓋部３の一端部には平面視が矩形状をなす凹部３２が設けられており、該凹部３２の下側には突設部３３が設けられている。突設部３３には、アルミニウム製であり、板状をなす集電体８が接続されている。該集電体８に垂設したタブ８１に、電極群１０の正極板に接続された正極リードが接続される。
【００２９】
蓋部３の中央部には、負極端子４が設けられている。負極端子４は、平板状の頭部４１及び円筒状の脚部４２を有し、断面視がＴ字状をなす。負極端子４は、ニッケルめっきを施した鋼材からなり、加工後に焼き鈍しされている。負極端子４は、ニッケル材から構成することにしてもよい。
負極端子４は、表面が露出する状態で合成樹脂製のガスケット５に覆われている。負極端子４を嵌め込んだガスケット５は、蓋部３の中央部に設けられた孔３ａに、脚部４２の端部が裏面側に突出する状態で挿通されている。
【００３０】
絶縁体６は合成樹脂製で矩形状をなし、後述する集電体７を収容する凹部６ａが長手方向に延びるように設けられ、凹部６ａの長手方向一端部側にはガスケット５の端部を挿通する挿通孔６ｂが設けられている。絶縁体６は、挿通孔６ｂに前記端部を挿通した状態で蓋部３の裏面に配されている。絶縁体６は、蓋部３の凹部３２側の長さが他端部側の長さより短くなる状態で蓋部３に配置されている。
【００３１】
集電体７は銅製で本体が板状をなし、該本体の一長辺に垂設され、該本体の略２／３の長さを有するタブ７１と、本体のタブ７１が設けられていない側に設けられ、脚部４２の端部を挿通させる挿通孔７２とを有する。集電体７は、挿通孔７２に脚部４２の端部を挿通した状態で、前記凹部６ａに収容されている。該集電体７のタブ７１に、電極群１０の負極板に接続された負極リードが接続される。集電体７は、ニッケル材、又はニッケルめっきを施した鋼材から構成することにしてもよい。
【００３２】
パッキン９は、矩形板状をなし、中央部に、脚部４２の端部を挿通する挿通孔９１が設けられている。
パッキン９の材料として、外力に対して変形しない強度を有すること、非水電解質を透過させないこと、非水電解質に対する化学的安定性を示すこと、使用される温度範囲内において、高温での軟化及び変質，低温での固化を起こさないこと、柔軟性及び弾性を有し、接する部材と良好に密着性すること等の性質を備えている合成樹脂が用いられる。
具体的には、例えばＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）等のポリオレフィン系熱可塑性樹脂，例えばＰＦＡ（テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等のフルオロカーボン系熱可塑性樹脂，ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）等の熱可塑性樹脂、及び例えばＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム），ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）等の熱硬化性エラストマー等が挙げられる。中でも、シール性と耐熱性の観点から、ＥＰＤＭが好ましい。
【００３３】
パッキン９は、挿通孔９１に脚部４２の端部を挿通した状態で、集電体７の表面に配されている。
パッキン９は、後述するかしめ部４３の縁部に対向する部分を含み、集電体７の内径の３０％以上の幅（挿通孔９１と縁辺部との間隔）を有するのが好ましい。そして、十分に効果が奏されるという観点から、前記幅は前記内径の３０％以上５０％以下であるのがより好ましい。
そして、本実施の形態においては、パッキン９を挟み込んだ状態で、脚部４２の端部が集電体７にかしめられることによりかしめ部４３が形成されている。
以上のように構成された電池１は、ケース２の負極端子４が設けられている部分以外の部分が正極（端子）とされる。
【００３４】
蓋部３は、以下のようにして製造される。
まず、負極端子４をガスケット５に嵌め込み、該ガスケット５を、蓋部３の中央部に設けられた孔３ａに、脚部４２が裏面側に突出する状態で挿通する。次に、蓋部３の裏面に、挿通孔６ｂにガスケット５の端部を挿通した状態で絶縁体６を配する。そして、集電体７を、挿通孔７２に脚部４２の端部を挿通した状態で絶縁体６の凹部６ａに収容する。さらに、脚部４２の端部にパッキン９を嵌めた上で、前記端部をかしめて集電体７に接合する。
【００３５】
図５は、負極端子４の端部をかしめて集電体７に接合させる状態を示す斜視図である。図５において、蓋部３、ガスケット５、及び絶縁体６は省略している。
負極端子４を集電体７に接合させる場合、まず、負極端子４の脚部４２の端部を集電体７の挿通孔７２に挿通し、さらにパッキン９の挿通孔９１に挿通する（図５（ａ））。
そして、負極端子４の脚部４２の端部をかしめることによりかしめ部４３が形成され、負極端子４は集電体７に固定される（図５（ｂ））。
【００３６】
本実施の形態においては、図４等に示すように、かしめ部４３と集電体７との界面にパッキン９が介在するので、負極端子４の脚部４２の端部を集電体７にかしめたときに、パッキン９が圧縮された状態で集電体７と負極端子４とが良好に密着する。従って、電池１が振動する等して外力がかしめ部４３にかかった場合に、かしめ部４３の蓋部の厚み方向の変位がパッキン９の弾性により吸収される。よって、かしめ部４３の集電体７との界面に隙間が生じず、非水電解質の前記界面への浸入等が抑制され、接触抵抗の上昇が抑制される。なお、集電体７と負極端子４との導通は、主として集電体７の挿通孔７２の内面と脚部４２の外面との接触部から得られるので、パッキン９を設けることによって、導通が低下することはない。
従って、電池１は良好な品質を保持する。
【００３７】
なお、本実施の形態においては、パッキン９が矩形板状をなし、中央部に挿通孔９１が設けられている場合につき説明しているがこれに限定されるものではない。
図６は、他のパッキン１９を示す平面図である。パッキン１９はドーナツ状をなしている。パッキン１９は、かしめ部４３の縁部に対向する部分を含み、集電体７の内径の３０％以上の幅を有するのが好ましい。
【００３８】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る電池は、実施の形態１に係る電池１と同様の構成を有し、集電体１７の構成が実施の形態１の集電体７を構成と異なる。図７は実施の形態２に係る電池の蓋部１３を裏側から見た状態を示す斜視図、図８は蓋部１３の要部を示す縦断面図である。図中、図２、図４と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３９】
集電体１７は銅製であり、本体が板状をなす。該本体の一長辺には、該本体の略２／３の長さを有するタブ１７ｃが垂設されている。そして、集電体１７の本体の、タブ１７ｃが設けられていない側で、負極端子４と接合される側には、他部より厚みを厚くした肉厚部１７ａが本体の長手方向端部に向かって延びるように設けられている。肉厚部１７ａと本体の他部との間には傾斜面が形成されている。
そして、肉厚部１７ａのタブ１７ｃ寄りには、脚部４２の端部を挿通させる挿通孔１７ｂが設けられている。
肉厚部１７ａの厚みは、負極端子４との接続強度がより高くなるので、本体の他部の厚みの１．５倍以上であるのが好ましく、かしめ接続の安定化と電池内部空間の効率化の観点から本体の他部の厚みの１．５倍以上２．０倍以下であるのがより好ましい。
【００４０】
パッキン２９は、矩形板状をなし、中央部に、脚部４２の端部を挿通する挿通孔２９ａが設けられている。
パッキン２９の材料としては、例えばＰＥ、ＰＰ等のポリオレフィン系熱可塑性樹脂，例えばＰＦＡ等のフルオロカーボン系熱可塑性樹脂，ＰＰＳ等の熱可塑性樹脂、及び例えばＥＰＤＭ），ＳＢＲ等の熱硬化性エラストマー等が挙げられる。
【００４１】
パッキン２９は、挿通孔２９ａに脚部４２の端部を挿通した状態で、集電体１７の肉厚部１７ａの表面に配されている。パッキン２９は、かしめ部４３の縁部に対向する部分を含み、集電体１７の内径の３０％以上の幅を有するのが好ましい。
【００４２】
図８に示すように、パッキン２９を挟み込んだ状態で、脚部４２の端部が集電体１７の肉厚部１７ａにかしめられることによりかしめ部４３が形成されている。
【００４３】
蓋部１３は、以下のようにして製造される。
まず、負極端子４をガスケット５に嵌め込み、該ガスケット５を、蓋部１３の中央部に設けられた孔１３ａに、脚部４２が裏面側に突出する状態で挿通する。次に、蓋部１３の裏面に、挿通孔６ｂにガスケット５の端部を挿通した状態で絶縁体６を配する。そして、集電体１７を、挿通孔１７ｂに脚部４２の端部を挿通した状態で絶縁体６の凹部６ａに収容する。さらに、脚部４２の端部にパッキン２９を嵌めた上で、前記端部をかしめて集電体７に接合する。
【００４４】
図９は、負極端子４の端部をかしめて集電体７に接合させる状態を示す斜視図である。図９において、蓋部１３、ガスケット５、及び絶縁体６は省略している。
負極端子４を集電体１７に接合させる場合、まず、負極端子４の脚部４２の端部を集電体１７の挿通孔１７ｂに挿通し、さらにパッキン２９の挿通孔２９ａに挿通する（図９（ａ））。
そして、負極端子４の脚部４２の端部をかしめることによりかしめ部４３が形成され、負極端子４は肉厚部１７ａに固定される（図９（ｂ））。
【００４５】
本実施の形態においては、肉厚部１７ａを有するので、負極端子４を集電体１７にかしめるときに力が逃げることなく、強固に接続され、かしめ部４３の金属接触状態がさらに安定化している。従って、内部抵抗値の上昇がより抑制されている。そして、集電体１７全体の厚みを厚くしているのではなく、負極端子４との接合部分のみを厚くしているので、電池内部の空間効率が減じることが抑制されている。
【００４６】
なお、本実施の形態においては、肉厚部１７ａが本体の中途部から長手方向端部に亘って形成されている場合につき説明しているがこれに限定されるものではない。肉厚部１７ａはかしめるときに接続強度を維持できる長さを有していればよい。
【実施例】
【００４７】
以下に好適な実施例を用いて本発明を説明するが、本発明は、本実施例により、何ら限定されるものではなく、その主旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施することができる。
【００４８】
［実施例１］
実施例１として、前記実施の形態１に係る電池１と同一の構成を有する電池を作製した。
正極板は、以下のようにして作製した。
正極活物質として平均粒子径が３μｍであるＬｉＣｏＯ2 粒子、導電助剤としてのアセチレンブラック（ＡＢ）、及びバインダとしてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を、ＬｉＣｏＯ2 ／ＡＢ／ＰＶＤＦ＝９４／３／３（質量部）となるように混合して正極合剤とし、これをＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に分散させることにより正極ペーストを調整した。
この正極ペーストを、ＮＭＰを除いた正極合剤の質量が片面につき０．０２０ｇ／ｃｍ2 となるように、ドクターブレードを用いて、厚み１３μｍであり、アルミニウム製の正極集電体の両面に均一に塗布した後、１５０℃で１時間の乾燥を行った。そして、室温にて厚みが１３０μｍとなるように極板をプレスし、正極集電体の両面に、合剤層が形成された正極板を得た。
【００４９】
負極板は、以下のようにして作製した。
負極活物質としてのグラファイト（黒鉛）、及びバインダとしてのＰＶＤＦを質量比で９０：１０となるように混合して負極合剤とし、これにＮＭＰを適量加えて分散させ、負極ペーストを得た。
この負極ペーストを、ＮＭＰを除いた負極合剤の質量が片面につき０．００９５ｇ／ｃｍ2 となるように、ドクターブレードを用いて、厚み６μｍであり、銅製の負極集電体の両面に均一に塗布した後、１５０℃で１時間の乾燥を行った。そして、室温にて厚みが１４５μｍとなるように極板をプレスし、負極板を得た。
【００５０】
セパレータとしては、厚み１６μｍ程度のポリエチレン製微多孔性膜を用いた。
電極群１０は、前記正極板と負極板とでセパレータを挟み、これを巻回して、作製した。
非水電解質としては、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとを体積比で３：７で混合した混合溶媒にＬｉＰＦ6 を１．１ｍｏｌ／Ｌ溶解させたものを用いた。
【００５１】
そして、前記実施の形態１に係る負極端子４を集電体７にかしめて蓋部３に固定し、集電体７，８のタブ７１，８１に、それぞれ前記電極群の負極リード，正極リードを接続し、蓋部３に接続された状態で、該電極群をケース２に収容し、蓋部３をケース２の開口部に固定して溶接した。そして、注液孔から前記非水電解質を注入し、注液孔を封口して、電池１を作製した。
【００５２】
電池１の寸法は縦：５０ｍｍ，横：３４ｍｍ，厚み：５．２ｍｍであり、蓋部３の本体の厚みは０．８ｍｍ、負極端子４の脚部４２の寸法は外径：１．３８ｍｍ，厚み：０．２ｍｍ、集電体７の寸法は厚み：０．２ｍｍ，挿通孔７２の内径：１．４ｍｍ、絶縁体６の厚みは０．４ｍｍである。そして、パッキン９の寸法は、厚み：０．２ｍｍ，内径：挿通孔７２の内径の１０３％，外径：挿通孔７２の内径の２００％である。そして、パッキン９はＥＰＤＭ製である。
【００５３】
［実施例２］
実施例２として、前記実施の形態２に係る電池と同一の構成を有する電池を作製した。実施例１の集電体７に代えて、肉厚部１７ａを有する集電体１７を用いたこと以外は実施例１と同様にして、実施例２の電池を作製した。
電池の寸法、構成部材の寸法は集電体１７の寸法が異なること以外は実施例１の電池の寸法、構成部材の寸法と同一である。
集電体１７の寸法は本体の厚み：０．２ｍｍ，肉厚部１７ａの厚み：０．３ｍｍ，挿通孔１７ｂの内径：１．４ｍｍである。
【００５４】
［比較例１］
パッキン９を備えないこと以外は、実施例１と同様にして比較例１の電池を作製した。
【００５５】
[電池の落下試験]
実施例１及び２、並びに比較例１の電池を各１０個作製し、以下の落下試験を行った。
落下試験は、電池を１．５ｍの高さからコンクリート面へと自由落下させて実施した。電池の６面を順に下に向けて落下させるのを１サイクルとし、各電池につき、１サイクル落下毎に電池の内部抵抗を測定し、１０ｍΩ以上の抵抗上昇があった場合のサイクル数を求めた。この落下試験の結果を下記の表１に示す。
【００５６】
【表１】
【００５７】
表１より、比較例１の電池の場合、１０〜２０サイクルで、抵抗上昇が生じたのに対し、実施例１及び実施例２の電池の場合、２０サイクル繰り返しても抵抗上昇が生じなかったことが分かる。
以上より、本発明の実施例の場合、集電体と負極端子との接合部分にパッキン９，２９を介在させており、集電体と負極端子との接続界面への電解液の侵入等を抑制し接触状態が安定化するため、電池が落下して衝撃が加わった場合に接触不良が生じて接続抵抗が上昇するのが抑制されていることが確認された。
【００５８】
以下に、肉厚部１７ａを有する集電体１７を備える電池につき、肉厚部１７ａの厚みと集電体１７の本体の厚みとの割合と、接続状態安定化の効果との関係を調べた結果について説明する。
［製造例１］
集電体１７と負極端子４との接合部分にパッキン２９を介在させなかったこと以外は、実施例２と同様にして製造例１の電池を作製した。
電池の寸法、パッキン２９以外の構成部材の寸法は、実施例２の電池の寸法、構成部材の寸法と同一である。集電体１７の肉厚部１７ａの厚みは０．３ｍｍであり、集電体１７の本体の厚み（０．２ｍｍ）の１．５倍である。
【００５９】
［製造例２］
集電体１７の肉厚部１７ａの厚みを０．４ｍｍ（集電体１７の本体の厚みの２倍）にしたこと以外は、製造例１と同様にして製造例２の電池を作製した。
［製造例３］
集電体１７の肉厚部１７ａの厚みを０．２５ｍｍ（集電体１７の本体の厚みの１．２５倍）にしたこと以外は、製造例１と同様にして製造例３の電池を作製した。
【００６０】
［比較例２］
集電体に肉厚部を設けなかったこと以外は、製造例１と同様にして比較例２の電池を作製した。
【００６１】
製造例１〜３、及び比較例２の電池について、上述の落下試験を行った。この落下試験の結果を下記の表２に示す。
【００６２】
【表２】
【００６３】
表２より、比較例２の電池の場合、１０〜２０サイクルで抵抗上昇が生じたのに対し、製造例１〜３の電池は抵抗上昇が生じるのが抑制されており、特に、肉厚部１７ａの厚みを本体の厚みの１．５倍以上にすることで、集電体１７と負極端子４との接続状態をより安定化することができることが確認された。そして、肉厚部１７ａの厚みを本体の厚みの１．５倍にした場合、集電体１７の必要とされる部分のみ肉厚化しているので、集電体１７の本体全体を肉厚化した場合より、電池内部の空間効率が略１％増加することが算出されている。
以上より、肉厚部１７ａを有する集電体１７を用い、該肉厚部１７ａにパッキン２９を介在させた上で、負極端子４の脚部４２の端部をかしめてなる本発明の実施の形態２に係る電池は、肉厚部１７ａの厚みを集電体本体の厚みの１．５倍以上にすることにより、より集電体１７と負極端子４との接続状態が安定化することが推察される。
【００６４】
なお、前記実施の形態１及び２においては、電池が、蓋部３，１３に負極端子４を貫通させるリチウムイオン二次電池である場合につき説明しているがこれに限定されるものではない。蓋部に正極端子を貫通させる電池につき、正極端子と集電体との接合部分に、本発明の構造を適用することにしてもよい。この場合、ケースが鉄製となり、前記集電体がアルミニウム製となり、正極端子がアルミニウム製となる。
そして、前記実施の形態１及び２においては、ケース２が略直方体状をなす場合につき説明しているがこれに限定されるものではなく、本発明の構造は、ケース２の開口面が長円状をなす、すなわち、幅狭の側面が曲面状をなすように構成された角型のリチウムイオン二次電池に適用することが可能であり、円筒型のリチウムイオン二次電池に適用することも可能である。
さらに、本発明の構造は、ニッケル・水素二次電池、ニッケル・カドミウム二次電池等の他の二次電池に適用することが可能であり、一次電池に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１ 電池
２ ケース
３、１３ 蓋部
３ａ、１３ａ 孔
３２ 凹部
３３ 突設部
４ 負極端子
４１ 頭部
４２ 脚部
４３ かしめ部
５ ガスケット
６ 絶縁体
６ａ 凹部
６ｂ 挿通孔
７、８、１７ 集電体
７１、１７ｃ、８１ タブ
７２、１７ｂ 挿通孔
１７ａ 肉厚部
９、２９ パッキン
９１、２９ａ 挿通孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
頭部及び筒状の脚部を有し、電池ケースの蓋部を貫通する端子と、
前記脚部が挿通する挿通孔が設けられ、前記蓋部の内面側に配され、前記挿通孔を挿通した前記脚部の端部をかしめることにより前記端子と接合される集電体と、
前記端子及び前記集電体と、前記蓋部との間に介在される絶縁体と
を備える電池において、
前記集電体と前記端子との接合部分の一部に、パッキンを介在させていることを特徴とする電池。
【請求項２】
前記パッキンは、ポリオレフィン系熱可塑性樹脂及びフルオロカーボン系熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂、又は熱硬化性エラストマーからなることを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記集電体は、前記端子との接合部分の厚みが他部より厚いことを特徴とする請求項１又は２に記載の電池。
【請求項４】
前記接合部分の厚みは他部の厚みの１．５倍以上であることを特徴とする請求項３に記載の電池。
【請求項５】
非水電解質を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電池。
【請求項１】
頭部及び筒状の脚部を有し、電池ケースの蓋部を貫通する端子と、
前記脚部が挿通する挿通孔が設けられ、前記蓋部の内面側に配され、前記挿通孔を挿通した前記脚部の端部をかしめることにより前記端子と接合される集電体と、
前記端子及び前記集電体と、前記蓋部との間に介在される絶縁体と
を備える電池において、
前記集電体と前記端子との接合部分の一部に、パッキンを介在させていることを特徴とする電池。
【請求項２】
前記パッキンは、ポリオレフィン系熱可塑性樹脂及びフルオロカーボン系熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂、又は熱硬化性エラストマーからなることを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記集電体は、前記端子との接合部分の厚みが他部より厚いことを特徴とする請求項１又は２に記載の電池。
【請求項４】
前記接合部分の厚みは他部の厚みの１．５倍以上であることを特徴とする請求項３に記載の電池。
【請求項５】
非水電解質を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−２１０４７３（Ｐ２０１１−２１０４７３Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７５８００（Ｐ２０１０−７５８００）
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（５０７１５１５２６）株式会社ＧＳユアサ (375)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（５０７１５１５２６）株式会社ＧＳユアサ (375)
【Ｆターム（参考）】
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