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JPH11170069A - 電 池 - Google Patents

電 池

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Publication number
JPH11170069A
JPH11170069A JP10277029A JP27702998A JPH11170069A JP H11170069 A JPH11170069 A JP H11170069A JP 10277029 A JP10277029 A JP 10277029A JP 27702998 A JP27702998 A JP 27702998A JP H11170069 A JPH11170069 A JP H11170069A
Authority
JP
Japan
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aluminum
plate
case
battery
square
Prior art date
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Granted
Application number
JP10277029A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4056147B2 (ja
Inventor
Kazunori Haraguchi
和典 原口
Koji Yoshizawa
浩司 芳澤
Takuya Nakajima
琢也 中嶋
Takashi Takeuchi
崇 竹内
Kikuo Senoo
菊雄 妹尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP27702998A priority Critical patent/JP4056147B2/ja
Publication of JPH11170069A publication Critical patent/JPH11170069A/ja
Application granted granted Critical
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミニウム材で形成された角形ケースに対
するリード接続を容易に行い得るようにした角形電池を
提供する。 【解決手段】 アルミニウム材を有底角筒形状に形成し
た角形ケース1に発電要素を収容して開口端を封口板2
により密閉封止して角形電池を構成する。前記封口板2
に設けられたリベット5を負電極端子、角形ケース1を
正電極端子として電気的接続を行うとき、アルミニウム
材で形成された角形ケース1に対するリード接続を容易
にするため、角形ケース1の底面にアルミニウム板とス
テンレス板とをクラッド接合したクラッド材4が超音波
溶接されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン二
次電池等の発電要素をアルミニウムケース内に収容して
構成した電池に関し、特に電極部となるアルミニウムケ
ースへの電気的接続を容易にした電池に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】例えば、携帯用電子機器の電源として用
いられる二次電池は、高エネルギー密度であることが要
求されると同時に、軽量化や小型化のためにスペース使
用効率のよい形状が要求されている。これらの要求を満
たす電池として角形のアルミニウムケースを用いたリチ
ウムイオン二次電池が脚光をあびている。
【0003】このリチウムイオン二次電池は、その構造
上からも長期にわたって安定した密閉性が要求されるた
め、有底角形ケースの開口端に封口板をレーザー溶接に
より接合して開口端を封口する。この封口板には負極端
子となるリベットが前記封口板と絶縁して取り付けら
れ、角形ケースを正極端子として電池の正負両電極端子
が構成されている。
【0004】正負両電極端子には、電池を使用する機器
に対して電気的接続を行うためにリード接続する必要が
あるが、角形ケースがアルミニウム材で形成されている
場合に、抵抗溶接や半田付けが困難であるため、リード
接続が容易な金属板を角形ケースに接合した構造が採用
されている。前記金属板として、アルミニウム板とニッ
ケル板とをクラッド接合したものを角形ケースの底面に
超音波溶接しておくことにより、ニッケル板にリードを
抵抗溶接あるいは半田付けすることが容易となる。たと
えば、特開平9−320565においては、そのような
リードを使用することが開示されている。しかしなが
ら、それだけでは不十分で、クラッド材中のアルミニウ
ム板の厚さがニッケル板に対し十分厚くない場合、リー
ド板とケースの接合状態が十分でないという問題があっ
た。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】角形ケースにリード接
続するためには、前記クラッド材のニッケル板にリード
を抵抗溶接する手段が多く用いられるが、その溶接時の
熱が角形ケース内に熱的影響を与えないように速やかに
なされることが必要である。そのため、前記ニッケル板
より抵抗溶接の溶接性のよい材質あるいは熱的影響を及
ぼし難い材質が要求されている。
【0006】本発明の目的とするところは、アルミニウ
ム材からなる電池ケースへのリードの接続を容易に行う
ことができる電池を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、アルミニウム材を有底筒状に形成した電池
ケース内に発電要素を収容し、この電池ケースの開口端
を封口板により密閉封止した電池において、前記電池ケ
ースの底面に、ステンレス板とアルミニウム板とを接合
し、アルミニウム板の板厚が、ステンレス板の板厚の2
倍以上であるクラッド材を、アルミニウム板側を電池ケ
ース側にして超音波溶接により接合したことを特徴とす
る。
【0008】電池の正極端子となる電池ケースはアルミ
ニウム材で形成されているためリード接続が困難である
が、電池ケースの底面にクラッド材が接合されているの
で、このクラッド材を構成するステンレス板にリードを
抵抗溶接あるいは半田付けすることが容易となる。ステ
ンレス材は熱伝導性が小さいため、抵抗溶接等によるリ
ード接続時の熱が電池ケースに伝わり難く熱的影響を及
ぼすことが抑制される。また、ステンレス材はその電気
抵抗が大きいため抵抗溶接の溶接性に優れているため、
抵抗溶接によるリード接続を迅速に且つ確実に実施する
ことができる。
【0009】特に、上記構成におけるクラッド材を構成
するアルミニウム板の板厚が、ステンレス板の板厚の2
倍以上に形成されていることによって、ステンレス板の
厚さは必要最低限とし、アルミニウム材である電池ケー
スにクラッド材を超音波溶接により接合するために必要
なアルミニウム板の厚さを確保することができる。
【0010】また、クラッド板をケース底面に超音波溶
接することによって、アルミニウム板に対するクラッド
材の接合を容易に行うことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の一実施形態について説明し、本発明の理解に供する。
【0012】図1は、本実施形態に係る角形電池の構成
を示しており、角形電池は、アルミニウム材を有底角筒
形状に形成した角形ケース1内に発電要素を収容し、そ
の開口端に封口板2をレーザー溶接することにより、角
形ケース1内を密閉封止して構成されている。前記封口
板2にはニッケルメッキされた鉄製のリベット5が封口
板2と絶縁して取り付けられ、発電要素に接続されて電
池の負電極端子となり、角形ケース1が正電極端子とな
るように電池電極が形成されている。従って、この角形
電池を電源として使用する機器に対する電気的接続は、
角形ケース1とリベット5とにリード接続されることに
なる。リベット5は前記のようにニッケルメッキされた
鉄製であるので、抵抗溶接等によりリードを接合するこ
とは容易に行えるが、アルミニウム製である角形ケース
1に対する抵抗溶接や半田付けが困難であるため、角形
ケース1に対するリード接合を容易に行い得るようにす
るため、角形ケース1の底面にクラッド材4が超音波溶
接されている。
【0013】前記クラッド材4は、図2に示すように、
アルミニウム板4aとステンレス板4bとをクラッド接
合して構成されており、アルミニウム板4a側を角形ケ
ース1に向けて超音波溶接により角形ケース1の底面に
接合される。本実施形態におけるクラッド材4は、アル
ミニウム板4aの厚さを0.2mm、ステンレス板4b
の厚さを0.05mmに形成しているが、この厚さ比率
はアルミニウム板4aがステンレス板4bの2倍以上に
なるように形成することが望ましい。ステンレス板4b
は抵抗溶接や半田付けを容易に行い得るので角形ケース
1に対するリード接続が容易となり、また、ステンレス
材は熱伝導性が小さいのでリード溶接時の熱が角形ケー
ス1側に伝導し難く角形ケース1内に熱的影響を与える
ことを抑えることができる。また、アルミニウム板4a
をアルミニウム材で形成された角形ケース1に当接さ
せ、ステンレス板4bに超音波溶接ポイントを当てて超
音波加振し、アルミニウム板4aと角形ケース1との間
を超音波溶接する。溶接はアルミニウムの同質材間の溶
接となり、溶接による接合が確実になされる。尚、図1
(c)に示す複数の凹部9は、前記超音波溶接ポイント
の当接跡である。
【0014】クラッド材は上述のように厚み0.2mm
のアルミニウム板と厚み0.05mmのステンレス板を
張り合わせたものを使用したが、超音波溶接でアルミケ
ースに接合する場合、このアルミニウム板とステンレス
板の厚みの比が接合強度に大きく影響することがわかっ
た。理由は明白ではないが以下のように考察する。
【0015】超音波溶接は接点に振動を与え、その摩擦
熱により物質を接合する方法である。その際、接点周辺
の温度や伝熱・蓄熱といった環境が近いほど強固に接合
できると考えられる。従って、接点が同じ物質からなる
ことが最も望ましい。以上の観点で本願のクラッド材を
考えると、アルミニウムのように比較的熱伝導性の良い
金属とステンレスのように比較的熱伝導性の悪い金属を
張り合わせた材料であるから、他の金属製部品とアルミ
ニウム部分を溶接する場合、その条件にもよるが、ステ
ンレス部分が溶接部の伝熱・蓄熱といった環境に影響を
与えることが予想される。つまり、本願において溶接す
るケース側のアルミニウムとクラッド材側のアルミニウ
ムの状態が異なり、このことが接合強度に大きく影響し
ていると考えられる。以上のことから、アルミニウム板
の厚みがステンレス板の厚みよりも大きいほうが接合強
度があがると考えられる。図3にクラッド材のアルミニ
ウム部分とステンレス部分の厚み比を変えて、ケースと
の接合強度を測定した結果を示した。図より、アルミニ
ウム厚み/ステンレス厚みの比が2以上で急激に接合強
度が増加していることがわかる。
【0016】従って、本願のクラッド材はアルミニウム
厚み>ステンレス厚みとすることが好ましく、その比は
2以上がより好ましい。
【0017】上記構成になる角形電池の正負両電極端子
にそれぞれリードを接続して電池パックを構成した例を
図4に示している。
【0018】図4に示すように、負電極端子となるリベ
ット5に負極リード6の一端を抵抗溶接し、正電極端子
となるクラッド材4に正極リード7の一端を抵抗溶接し
て正負両極を引き出し、負極リード6及び正極リード7
それぞれの他端に充電制御回路を構成する回路基板8を
接続することにより、充電制御回路を備えた電池パック
が構成される。
【0019】
【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば、角形
ケースの底面にステンレス板とアルミニウム板とを接合
したクラッド材が接合されているので、正極電極端子と
なる角形ケースにリードを接続するとき、抵抗溶接や半
田付けが容易なステンレス板を利用することができ、リ
ード接続が容易な角形電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る角形電池の構成を示す
(a)は正面図、(b)は平面図、(c)は底面図、
(d)は側面図。
【図2】クラッド材の構成を示す断面図。
【図3】クラッド材のアルミニウム部分とステンレス部
分の厚み比と、ケースとの接合強度の相関を示すグラ
フ。
【図4】角形電池にリード接続してパック電池を構成し
た例を示す斜視図。
【符号の説明】
1 角形ケース 2 封口板 4 クラッド材 4a アルミニウム板 4b ステンレス板
フロントページの続き (72)発明者 竹内 崇 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 妹尾 菊雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミニウム材を有底筒状に形成したケ
    ース内に発電要素を収容し、このケースの開口端を封口
    板により密閉封止した電池において、 前記ケースの底面に、ステンレス板とアルミニウム板と
    を接合し、アルミニウム板の板厚がステンレス板の板厚
    の2倍以上であるクラッド材を、アルミニウム板側をケ
    ース側にして超音波溶接により接合したことを特徴とす
    る電池。
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