JP2003051294A - 密閉型電池とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池缶の開口端にハーメチック封口板を溶接
して封口することにより密閉性を高めた密閉型電池を提
供する。 【解決手段】 極板群２を収容した電池缶１内に電解液
を注入し、ガスケット８を介して電池缶１の開口端をカ
シメ加工して電池缶１を仮封口する。仮封口された電池
は洗浄工程を実施することができるので、洗浄により溶
接部位に付着した電解液を除去した後、電池缶１とハー
メチック封口板３の当接部位をレーザ溶接すると、電解
液の付着による溶接不良を発生させることなく確実な溶
接がなされた密閉型電池を製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発電要素を収容し
た電池缶内を外気に対して完全密閉構造にして長期間に
わたって安定したエネルギーが取り出せるようにした密
閉型電池とその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】比較的長期間にわたって安定した出力電
圧が得られる電池として塩化チオニルリチウム電池が知
られている。この電池が反応物質として用いる塩化チオ
ニルは空気中では分解するので外気と遮断する完全密閉
構造を採用して長期間にわたる安定した使用を可能にし
ている。また、二酸化マンガンリチウム電池等において
も長期間にわたって安定使用できるようにするには電池
内への水分の浸入が阻止できるように完全密閉構造が必
要となる。

【０００３】完全密閉構造は発電要素を収容した電池缶
の開口端を封口板により完全封口できるようにするため
に両者間を溶接する。また、電池缶内の発電要素に接続
される出力端子、一般的には正極端子はガラスハーメチ
ックシールにより負極と絶縁して固定され、気密性の向
上が図られている。

【０００４】図４は、密閉型電池の従来構造を示す断面
図で、有底円筒形に形成された電池缶３１内に上部絶縁
リング３８及び下部絶縁リング３９で絶縁して極板群３
２が収容され、電池缶３１の開口端はハーメチック封口
板３３によって封口されている。ハーメチック封口板３
３は、封口板３３ａの中央に開口した開口部に電池缶３
１内に貫通させて正極端子３４が配設され、開口部にガ
ラス４０を充填することにより正極端子３４が封口板３
３ａに絶縁固定されている。ハーメチック封口板３３は
その周囲で電池缶３１の開口端に溶接され、外面側は凹
部に樹脂が充填されるので、電池缶３１内は外気と遮断
された完全密閉構造となる。

【０００５】この電池では、電池缶３１内に突出した正
極端子３４に極板群３２の正極に接続された正極リード
３６が溶接接合され、電池缶３１に極板群３２の負極が
接続されて電池缶３１が負極端子を構成する。外部に突
出する正極端子３４は円筒形なので正極接続リード４１
は正極端子３４に巻き付けるようにして溶接接続され
る。尚、円筒形に形成された正極端子３４は、電池缶３
１がハーメチック封口板３３により封口された後、内筒
から電解液を電池缶３１内に注入する用に供され、電解
液の注入が完了した後、内筒は封止栓３５により閉じら
れて電池缶３１内を密閉状態にする。

【０００６】上記構成になる密閉型電池では、円筒形の
正極端子３４を用いて封口後に電解液が注入できるよう
にしているが、注入時間が長いことや注液装置が複雑に
なる課題があった。また、正極端子３４の電池缶３１内
への突出量及び電池外への突出量が大きいため、電池の
総高が徒に大きくなり、電池缶３１内に無駄な空間が形
成されて電池容量が少なくなる課題がある。この課題を
解決すべく、図３に示すように、高さの小さい正極端子
４４を用いてハーメチック封口板４３を構成し、電池缶
３１内に電解液を注入した後、電池缶３１の開口端にハ
ーメチック封口板４３の周縁部をレーザ溶接した密閉型
電池が提案されている。

【０００７】この密閉型電池では、正極端子４４はＴの
字状断面に形成され、封口板４３ａにガラス４５により
絶縁固定され、更に樹脂４７を充填して密閉性の向上が
図られているので、封口板４３ａの周縁部を電池缶３１
の開口端に溶接することにより、電池缶３１が密閉され
る。この構成では正極端子４４の外部突出量は少なく、
電池の総高の増加が抑えられる。また、正極端子４４の
電池缶３１内への突出量も少なく、発電要素４２の収容
量の増加により電池容量の増大を図ることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電池缶
３１内に電解液を注入した後にハーメチック封口板４３
を電池缶３１に溶接するとき、電解液が電池缶３１の開
口端に付着していることがあり、その状態でレーザ溶接
を行うと付着した電解液が気化し、その部分にブローホ
ールが発生して溶接不良となる問題点があった。

【０００９】正極端子４４の高さを小さくしたハーメチ
ック封口板４３の構成は、前述したように電池の総高の
削減や電池容量の増大を図ることができるばかりでな
く、電池缶３１内での正極リード４６の接合や、外部接
続のリード接合が正極端子４４の平坦な面でできる作業
性のよい利点があるため、上記のように電解液の付着に
よる溶接不良の発生を解決することが望まれている。

【００１０】本発明が目的とするところは、電解液の付
着による溶接不良の発生をなくして密閉性の高い密閉型
電池を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本願の第１発明は、有底筒状に形成されて発電要素を
収容した電池缶の開口端に、封口板に出力端子を絶縁固
定したハーメチック封口板を溶接することにより電池缶
の開口部が封口されてなる密閉型電池において、前記ハ
ーメチック封口板と電池缶の開口端との間を溶接する溶
接部位より電池缶内寄りに配設され、電池缶とハーメチ
ック封口板との間で圧縮されることにより電池缶内を仮
封口するガスケットが設けられてなることを特徴とす
る。

【００１２】上記構成によれば、電池缶とハーメチック
封口板との間に配設されたガスケットは、溶接部位で電
池缶の開口端とハーメチック封口板との間を所定位置で
当接させるために加圧したときに圧縮されて電池缶内を
仮封口することができる。仮封口された電池は洗浄する
ことができるので、溶接部位に付着した電解液を洗浄に
よって除去し、電解液が付着していることによる溶接不
良の発生を防止して溶接による封口を確実なものとする
ことができる。

【００１３】上記構成において、ガスケットは、電池缶
の開口端を内側に折り曲げてハーメチック封口板の溶接
部位に当接させるカシメ加工によって圧縮されるように
ハーメチック封口板の周縁部に被さるリング状に形成す
ることにより、ガスケットはカシメ加工により圧縮され
てハーメチック封口板と電池缶とに密着して溶接による
封口がなされるまでの仮封口が充分に達成できる。

【００１４】また、ガスケットは、電池缶の開口端側を
周方向に内側に向けて突出させた括れ部上に配設され、
電池缶の開口端にハーメチック封口板が圧入されること
によりハーメチック封口板と前記括れ部との間で圧縮さ
れるようにリング状に形成することにより、圧縮された
ガスケットはハーメチック封口板と括れ部とに密着して
電池缶内を外部に対して封止することができる。

【００１５】また、ハーメチック封口板は、その中央部
に形成された開口部に出力端子をガラスにより絶縁固定
したガラスハーメチックシール構造に形成することによ
り、出力端子の取り付け部分をガラスにより封口するこ
とができ、端子部分の密閉を図ることができる。

【００１６】また、ハーメチック封口板は、その中央部
に形成された開口部に出力端子をガスケットを介して固
定することによっても構成することができ、シール材の
充填によって端子部分の密閉をより確実なものとするこ
とができる。

【００１７】また、本願の第２発明は、有底筒状に形成
されて発電要素を収容した電池缶の開口端に、封口板に
出力端子を絶縁固定したハーメチック封口板を溶接する
ことにより電池缶の開口部を封口する密閉型電池の製造
方法において、前記電池缶内に電解液を注入し、電池缶
とハーメチック封口板との間を互いの溶接部位が当接す
るように加圧することにより両者間に介在させたガスケ
ットを圧縮して電池缶の開口端を仮封口し、洗浄工程を
実施した後、電池缶の開口端とハーメチック封口板との
間を前記溶接部位で溶接することにより電池缶の開口端
を封口することを特徴とする。

【００１８】上記密閉型電池の製造方法によれば、電池
缶内への電解液の注入が容易で且つ注入時間を短縮する
ことができるが、電池缶の開口端を開放状態にして電解
液の注入がなされるので、開口端に電解液が付着する恐
れがあり、開口端の溶接部位に電解液が付着していると
溶接不良を発生させる原因となる。しかし、この電池は
ガスケットにより仮封口がなされるので、仮封口の後に
洗浄工程を実施することが可能であり、洗浄により溶接
部位に付着した電解液を除去することができる。従っ
て、溶接による封口が確実に実施でき、完全密閉構造の
密閉型電池を製造することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。
尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であ
って、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【００２０】図１は、第１の実施形態に係る密閉型電池
の構成を示すもので、有底円筒形に形成された電池缶１
内に上部絶縁板４及び下部絶縁板５で絶縁して極板群２
を収容し、電池缶１の開口端はハーメチック封口板３に
よって封口されている。前記ハーメチック封口板３は、
封口板３ａの中央に形成された開口部にＴの字状断面に
形成された正極端子（出力端子）９をガラス１０により
絶縁固定したもので、このハーメチック封口板３はその
周縁部がガスケット８を介して電池缶１の開口端を内方
に折り曲げるカシメ加工により仮封口がなされた後、電
池缶１の開口端と封口板３ａとの間をレーザ溶接した完
全密閉型の封口がなされている。

【００２１】ハーメチック封口板３は、中央部に正極端
子９を絶縁固定するために円筒状に絞り加工された開口
部分を形成した封口板３ａに、開口部分にガラスペレッ
トと正極端子９とを位置決め配置し、これを加熱炉内に
入れてガラスペレットを溶融させ、溶融したガラスペレ
ットを固化させることにより図１に示すように、正極端
子９と封口板３ａとに接着したガラス１０により封口板
３ａに正極端子９を絶縁固定する。更に正極端子９に形
成されたフランジ部分の下にガラス１０及び封口板３ａ
の開口部分上を覆ってエポキシ樹脂７を充填してガラス
１０による絶縁固定を補強している。

【００２２】また、電池缶１は、その内部に下部絶縁板
５、極板群２、上部絶縁板４を収容して、開口部側に円
周上を内方に突出させた括れ部１ａを形成して極板群２
を位置固定すると共に、この括れ部１ａ上にハーメチッ
ク封口板３が固定できるようにしている。極板群２を構
成する正極極板から引き出された正極リード６を正極端
子９の下面に溶接し、電池缶１内に電解液を注入し、電
池缶１の括れ部１ａにガスケット８を配し、ハーメチッ
ク封口板３をその周縁部がガスケット８の内面に当接す
るように配置する。次に、電池缶１の開口部側を内側に
折り曲げるカシメ加工により、ガスケット８を封口板３
ａ側に圧縮して電池缶１内を仮封口すると同時に、電池
缶１の開口端が封口板３ａに当接した状態にする。封口
板３ａは、図１に示すように、外周側で段差が形成され
ており、電池缶１の開口端はカシメ加工により段差部分
の角に当接する。

【００２３】本実施形態の密閉型電池では、電池缶１の
開口部が封口される前に電解液を注入するので、注入時
間が短縮でき、注入作業も容易であるが、電池缶１の開
口部に電解液が付着する場合がある。電解液が付着した
ままでレーザ溶接すると、付着した電解液が気化して、
その部分にはブローホールが発生して溶接不良となる。
この電池ではカシメ加工によりガスケット８を圧縮する
仮封口がなされているので電池の移動が可能であり、電
解液の付着による溶接不良の発生を防止するために、溶
接部位に付着した電解液を除去する洗浄工程を実施する
ことができる。

【００２４】仮封口された電池を洗浄工程に送って電解
液を除去した後、図１に示すように、封口板３ａと電池
缶１の開口端とが当接する部位に全周にわたってレーザ
光Ｌを照射してレーザ溶接する。

【００２５】このように本実施形態に係る密閉型電池で
は、正極端子９をガラスハーメチックシールすると共
に、ガスケット８をカシメ加工により圧縮した圧縮封口
に加えて溶接による封口がなされるので、完全密閉状態
が得られ、塩化チオニルリチウム電池や二酸化マンガン
リチウム電池等を長期間にわたって安定した状態に動作
させることができ、ガスメータ等の計測用途やメモリバ
ックアップ等に有効な密閉型電池が構成される。

【００２６】次に、第２の実施形態に係る密閉型電池の
構成について、図２を参照して説明する。尚、上記第１
の実施形態の構成と共通する要素には同一の符号を付
し、その説明は省略する。

【００２７】図２において、有底円筒形に形成された電
池缶１１は、その内部に上部絶縁板４及び下部絶縁板５
で絶縁して極板群２を収容した後、開口部側に円周上を
内方に突出させた括れ部１１ａを形成して極板群２を位
置固定すると共に、この括れ部１１ａ上にハーメチック
封口板１３が固定できるようにしている。また、開口端
の直径は、封口板１３ａの直径より小さくなるように内
方に若干量の折り曲げがなされている。

【００２８】ハーメチック封口板１３は、周縁部を立ち
上げた皿状の封口板１３ａの中央部に形成された開口部
に正極端子１９を絶縁固定して構成されている。正極端
子１９の絶縁固定は、封口板１３ａの中央に形成された
開口部に円筒形に形成された中央ガスケット１２を嵌め
込み、中央ガスケット１２の内筒内に正極端子１９を嵌
入させ、正極端子１９の先端部にワッシャ１４を固定す
ることによってなされる。また、封口板１３ａ上にでき
た凹部分にはエポキシ樹脂１７を充填して、中央ガスケ
ット１２による絶縁固定を補強している。

【００２９】上記のように電池缶１１及びハーメチック
封口板１３を形成した後、極板群２を構成する正極極板
から引き出された正極リード６を正極端子１９の下端に
溶接接合し、電池缶１１内に電解液を注入する。次い
で、電池缶１に形成した括れ部１ａ上にリング状に形成
された外周ガスケット１８を配設し、正極リード６を図
示するように折り曲げつつハーメチック封口板１３を電
池缶１１の開口部に圧入する。このハーメチック封口板
１３の圧入により外周ガスケット１８は括れ部１１ａ上
に圧縮され、電池缶１１の開口部が仮封口される。ま
た、前述したように電池缶１１の開口端は封口板１３ａ
の直径より小さくなるように折り曲げられているので、
圧入されたハーメチック封口板１３が圧縮された外周ガ
スケット１８の反発によって圧入位置から飛び出すこと
が防止される。

【００３０】電池缶１１の開口部を開放状態にして電解
液を注入すると、注入速度は速いものの電解液の飛沫が
電池缶１１の開口部にも付着する恐れが多分にある。前
述したように付着した電解液はレーザ溶接時にブローホ
ールを発生させて溶接不良となる。第１の実施形態に係
る密閉型電池と同様に、本実施形態に係る密閉型電池に
おいても仮封口がなされているので、付着した電解液を
除去する洗浄工程を実施した後、図示するようにハーメ
チック封口板１３の周縁部と電池缶１１と開口端との間
にレーザ光Ｌを照射してレーザ溶接による封口がなされ
る。

【００３１】このように本実施形態に係る密閉型電池で
は、正極端子１９を中央ガスケット１２によりハーメチ
ックシールすると共に、外周ガスケット１８を圧縮した
圧縮封口に加えて溶接による封口がなされるので、完全
密閉状態が得られ、塩化チオニルリチウム電池や二酸化
マンガンリチウム電池等を長期間にわたって安定した状
態に動作させることができ、ガスメータ等の計測用途や
メモリバックアップ等に有効な密閉型電池が構成され
る。

【００３２】以上説明した第１及び第２の各実施形態の
密閉型電池では、仮封口がなされることから電解液を除
去する洗浄工程の実施が可能となり、その結果、溶接時
にブローホールの発生が防止でき、レーザ溶接による完
全密閉が実施できる。この洗浄工程を実施することの効
果を検証するために、第１及び第２の各実施形態の構
成、更には図３に示した従来構成により二酸化マンガン
リチウム電池を作成して前記ブローホールの発生状態を
確認した。第１の実施形態に係る密閉型電池で、洗浄工
程を行ったものを「構成Ａ」、洗浄工程を省略したもの
を「構成Ｂ」とし、第２の実施形態に係る密閉型電池
で、洗浄工程を行ったものを「構成Ｃ」、洗浄工程を省
略したものを「構成Ｄ」とし、更に、図３に示した従来
構造の密閉型電池を「構成Ｅ」として、それぞれサンプ
ル数１００個について検証した結果を表１に示す。

【００３３】

【表１】 表１から明らかなように、洗浄工程を実施した第１及び
第２の実施形態に係る密閉型電池ではブローホールの発
生はみられない。また、洗浄工程を省略した場合にはブ
ローホールの発生がみられるが、従来構造の発生率から
みると少なくなっている。これは、レーザ溶接時の伝熱
によって電池内の電解液が気化して上昇しても、ガスケ
ット８、１８によって溶接部位に浸入することが阻止さ
れるためである。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば、発電
要素を収容した電池缶の開口端にハーメチック封口板を
溶接して封口する以前にガスケットを用いた仮封口がな
されるので、溶接による封口の前に洗浄工程を実施する
ことができ、電池缶の開放端を開放状態にして電池缶内
に電解液を注入したときに溶接部位に付着した電解液を
除去することができる。従って、注入時間が短縮でき、
注入工程が容易な開口端からの電解液注入を行っても、
電解液付着による溶接不良がなく、溶接によって完全封
口を実施した密閉型電池を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係る密閉型電池の構成を示す
断面図。

【図２】第２の実施形態に係る密閉型電池の構成を示す
断面図。

【図３】従来構成になる密閉型電池の構成を示す断面
図。

【図４】従来構成になる密閉型電池の構成を示す断面
図。

【符号の説明】

１、１１ 電池缶 ２ 極板群 ３、１３ ハーメチック封口板 ３ａ、１３ａ 封口板 ８ ガスケット ９、１９ 正極端子（出力端子） １０ ガラス １２ 中央ガスケット １８ 外周ガスケット

フロントページの続き (72)発明者 乾 武史 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 五反田 幸宏 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 棚橋 隆幸 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 鈴木 康弘 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H011 AA09 AA17 BB04 DD13 FF03 FF04 GG02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有底筒状に形成されて発電要素を収容し
   た電池缶の開口端に、封口板に出力端子を絶縁固定した
   ハーメチック封口板を溶接することにより電池缶の開口
   部が封口されてなる密閉型電池において、 前記ハーメチック封口板と電池缶の開口端との間を溶接
   する溶接部位より電池缶内寄りに配設され、電池缶とハ
   ーメチック封口板との間で圧縮されることにより電池缶
   内を仮封口するガスケットが設けられてなることを特徴
   とする密閉型電池。
2. 【請求項２】 ガスケットは、電池缶の開口端を内側に
   折り曲げてハーメチック封口板の溶接部位に当接させる
   カシメ加工によって圧縮されるようにハーメチック封口
   板の周縁部に被さるリング状に形成されてなる請求項１
   に記載の密閉型電池。
3. 【請求項３】 ガスケットは、電池缶の開口端側を周方
   向に内側に向けて突出させた括れ部上に配設され、電池
   缶の開口端にハーメチック封口板が圧入されることによ
   りハーメチック封口板と前記括れ部との間で圧縮される
   ようにリング状に形成されてなる請求項１に記載の密閉
   型電池。
4. 【請求項４】 ハーメチック封口板は、その中央部に形
   成された開口部に出力端子をガラスにより絶縁固定した
   ガラスハーメチックシール構造に形成されてなる請求項
   １〜３いずれか一項に記載の密閉型電池。
5. 【請求項５】 ハーメチック封口板は、その中央部に形
   成された開口部に出力端子がガスケットを介して固定さ
   れてなる請求項１〜３いずれか一項に記載の密閉型電
   池。
6. 【請求項６】 有底筒状に形成されて発電要素を収容し
   た電池缶の開口端に、封口板に出力端子を絶縁固定した
   ハーメチック封口板を溶接することにより電池缶の開口
   部を封口する密閉型電池の製造方法において、 前記電池缶内に電解液を注入し、電池缶とハーメチック
   封口板との間を互いの溶接部位が当接するように加圧す
   ることにより両者間に介在させたガスケットを圧縮して
   電池缶の開口端を仮封口し、洗浄工程を実施した後、電
   池缶の開口端とハーメチック封口板との間を前記溶接部
   位で溶接することにより電池缶の開口端を封口すること
   を特徴とする密閉型電池の製造方法。