JP4701464B2

JP4701464B2 - battery

Info

Publication number: JP4701464B2
Application number: JP34497698A
Authority: JP
Inventors: 茂生小松
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 1998-12-04
Filing date: 1998-12-04
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2018-12-04
Also published as: JP2000173576A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池、特に携帯用無線電話等の小型電子機器に用いられる電池に属する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯用無線電話、携帯用パソコン、携帯用ビデオカメラ等の小型電子機器が普及している。これらの電子機器に内蔵されるリチウムイオン電池などの電池は、小さくてエネルギー密度が高いほど、また軽いほど好ましい。そのため、従来より、フィルム同士を溶着してなる電池容器と、この中に収納される電極と、電極と接続されるとともに、フィルムの溶着されている内面間を通って電池容器外に露出する平板型のリードとを備えた電池が使用されている。
【０００３】
電池は、外箱に収納され電池パックとなってから、電子機器内に組み込まれる。このとき、リードは外箱内に設けられた保護回路等の外部回路に接続される。ここで、電子機器をさらに小型化するためには、外箱の大きさも電池の大きさと同様に小さい方が好ましい。小さい外箱を使用するためには、外箱内に無駄なスペースが生じないように、リードを屈曲させる必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、リードを曲げようとすると、リードは薄いため破断してしまう。また、曲げることができたとしても、その後に衝撃が加えられると簡単に破断してしまう。
【０００５】
それ故、本発明の目的は、リードが破断することがなく、電子機器のさらなる小型化を可能とする電池を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の電池は、フィルム同士を溶着してなる電池容器と、この中に収納される電極と、前記フィルムの溶着されている内面間を通って前記電極と外部回路とを接続するリードとを備え、そのリードが屈曲されている電池において、リードの屈曲部分の曲率半径が０．５〜４ｍｍであると共に前記リードの屈曲部分が絶縁性の樹脂で被覆され、且つ、前記樹脂が前記電池容器を形成するフィルムの延長部分であることを特徴としている。
【０００７】
本発明の電池では、リードの屈曲部分の曲率半径が０．５ｍｍ以上であるため、リードの破断を防ぐことができる。さらに、曲率半径が４ｍｍ以下であるので、無駄なスペースができず、従来の電池よりも小型化され、その結果、電子機器のさらなる小型化が可能となる。なお、リードの材質としては、アルミニウム、ニッケル若しくは銅が好ましい。また、リードの屈曲部分を絶縁性の樹脂で被覆すると、曲げ荷重に対する抵抗力が増すので、リードの破断を防ぐ効果が一層高まる。リードの屈曲部分に被覆される樹脂としては、電池容器を形成するフィルムの延長部分がある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明について図面とともに説明する。図１は、第一参考形態の電池を示す正面図であり、図２は、第一参考形態の電池の一部を示す断面図である。本参考形態の電池１は、電池容器２と、発電要素３と、リード４とを備えており、また、電池１は外箱Ｋ内に収納されている。
【０００９】
電池容器２は、外側から順に、表面保護層２ａ、金属からなるバリア層２ｂ、絶縁性樹脂からなる溶着層２ｃを積み重ねたラミネートフィルムからなり、フィルム周縁を熱溶着することによって作製される。また、この中に収納された発電要素３は、集電体に活物質を塗布してなる正極板、電解液が保持されたセパレータ、及び集電体にホスト物質を塗布してなる負極板を順に積層して渦状に巻いたものである。
【００１０】
リード４は、平板型をしており、電池容器２内の正負極板に接続されるとともに、溶着部２ｄにおいてラミネートフィルム間より電池容器２外に露出している。また、リード４のラミネートフィルムの端面と交差する位置は、絶縁性樹脂からなるチューブ５によって覆われている。これにより電池容器２内の気密性が維持されるとともに、リード４と電池容器２のバリア層２ｂとが接触して短絡するのを防ぐことができる。
【００１１】
リード４は、電池容器２外で屈曲しながら、外箱Ｋ内に設けられた保護回路Ｐと接続している。リード４は、曲率半径Ｒが０．５〜４ｍｍの範囲になるように治具を用いて折り曲げられている。よって、リード４は破断することがなく、それでいて電池１の全体の大きさを小さくすることができる。そのため、従来よりも小さい外箱Ｋに電池１を収納することができ、その結果、電子機器がさらに小型化され得る。なお、リード４は、幅２〜７ｍｍ、厚さ０．０５〜２．０ｍｍであることが好ましく、使用に適した材質としてアルミニウム、ニッケル、銅が挙げられる。
【００１２】
リード３以外については、従来より使用されてきた材質を使用すれば良い。また、この電池１の製造方法は、最後にリード３を屈曲させることを除くと、従来の製造方法と同様である。リード３を屈曲させる際には、半径０．５〜４ｍｍの治具を屈曲させたい箇所に当てた状態で、１８０度折り曲げると良い。
【００１３】
第二参考形態の電池を図３に正面図として示す。本参考形態の電池１１は、リード１４が屈曲部分までチューブ６で被覆されている以外は、第一参考形態の電池１と同じである。チューブ６はリード１４の屈曲部分を被覆している。そのため、リード１４の曲げ荷重に対する抵抗力が増し、リード１４がより破断しにくくなる。また、第一参考形態と同様に、チューブ６によって気密性を維持することができ、さらにリード１４と電池容器１２のバリア層との短絡を防止することもできる。
【００１４】
チューブ６の材質については、本参考形態では電池容器１２の溶着層とリード１４との間に介在させているので、電池容器１２の溶着層と同じであることが好ましい。なお、チューブ６をリード１４の屈曲部分にだけ設けても破断を防止することはできるが、この場合には溶着層と同じ材質にする必要はない。また、リード１４を屈曲させる際には、第一参考形態と同様に、治具を用いてリード１４の曲率半径が０．５〜４ｍｍになるように曲げると良い。但し、チューブ６の厚さを考慮しながら、適当な治具を選択しなければならない。例えば、チューブ６の厚さが１００μｍである場合には、半径が０．５〜３ｍｍの治具を選択すると良い。
【００１５】
第一実施形態の電池を図４に正面図として示す。本実施形態の電池２１では、電池容器２２の溶着部２２ｄが第一参考形態の電池１のそれよりも長く、リード２４の屈曲部分まで延びている。これ以外については第一参考形態の電池１と同じである。したがって、リード２４の屈曲部分は電池容器２２のラミネートフィルムと密着し、これによりリード２４の曲げ荷重に対する抵抗力が増加し、リード２４が一層破断しにくくなる。また、リード２４を屈曲させる際には、第二参考形態の場合と同様に、ラミネートフィルムの厚さを考慮しなければならない。このとき、リード２４の破断だけでなく、ラミネートフィルムが切れたりしわになったりしないように注意する必要がある。
【００１６】
【実施例】
−参考例１−
図１、２に示す第一参考形態の電池１について、まずリード４を屈曲させる前の状態のものを作製した後、治具を用いて屈曲させる作業を何回繰り返すとリード４が破断するかを調べた。治具は、半径が０．２、０．３、０．４、０．５及び１．０ｍｍのものを用意し、それぞれについて５個の電池を用いて試験した。リード４の大きさについては、幅が３ｍｍで厚さが０．１ｍｍとし、材質については正極用としてアルミニウムを、負極用としてニッケルを使用した。結果を表１に示す。なお、リード４以外の条件については次の通りである。
【００１７】
電池容器２の表面保護層２ａ、バリア層２ｂ及び溶着層２ｃの厚さはそれぞれ１２、９、１００μｍであり、材質はＰＥＴ、アルミニウム、酸変性ポリエチレンとした。また、正極板の集電体としてアルミニウム箔を、活物質としてリチウムコバルト複合酸化物を使用し、負極板の集電体として銅箔を、ホスト物質として黒鉛を使用した。セパレータにはポリエチレン微多孔膜を用い、電解液としては、ＬｉＰＦ₆を１ｍｏｌ／ｌ含むエチレンカーボネート：メチルエチルカーボネート＝４：６（体積比）の混合液を用いた。さらに、チューブ５として厚さ１００μｍの酸変性ポリエチレンを用いた。
【００１８】
【表１】
【００１９】
表１の結果を見れば分かるように、曲率半径が０．４ｍｍ以下の場合と０．５ｍｍ以上の場合とでは、顕著な差が認められ、リード４を０．５ｍｍ以上の曲率半径で屈曲させると破断しにくくなることが明らかとなった。
【００２０】
−参考例２−
図１、２に示す第一参考形態の電池１について、以下の試験を行った。まず、リード４の曲率半径が０．５ｍｍの電池（第一参考形態例１）及び１．０ｍｍの電池（第一参考形態例２）を２０個ずつ用意した。続いて、それぞれを外箱Ｋ内に収納し、リード４を保護回路Ｐに接続した。このとき、両面テープで電池１を外箱Ｋの内壁に固定した。そして、振動（振幅４ｍｍ、振動数１０００ｃｐｍ）を縦方向、横方向及び垂直方向に一時間ずつ与えた後、リード４の破断状況を調べた。また、比較例として、曲率半径が０．２ｍｍ（比較例１）、０．３ｍｍ（比較例２）、０．４ｍｍ（比較例３）である以外は、第一参考形態例１、２と同じである電池も各２０個用意し、同様に試験した。結果を表２に示す。なお、リード４その他についての条件は、参考例１と同じである。
【００２１】
【表２】
【００２２】
表２に見られるように、比較例ではいずれもリードが破断したのに対し、第一参考形態例ではリードが破断した電池は全く認められなかった。これより、本参考例の電池では、衝撃を加えられてもリードが破断しないことが確認された。
【００２３】
−参考例３−
図３に示す第二参考形態の電池１１について、まずリード１４を屈曲させる前の状態のものを作製した後、治具を用いて屈曲させる作業を何回繰り返すとリード４が破断するかを調べた。治具は半径が０．２ｍｍのものを使用し、５個の電池１１を用いて試験した。チューブ６については、材質を酸変性ポリエチレンとし、厚さを１００μｍとした。他の条件は参考例１において示したのと同じである。また、比較例として、リード１４がチューブ６で被覆されていない以外は、図３の電池１１と同じである電池についても同様に試験した。
【００２４】
その結果、比較例では、正極用リード及び負極用リードのいずれもが一回目で破断した。それに対して、チューブ６を被覆させたものでは５０回以上屈曲させても破断しなかった。これにより、リード１４にチューブ６を被覆させると、リード１４が破断しにくくなることが確認された。
【００２５】
−実施例１−
図４に示す第一実施形態の電池２１について、次の試験を行った。まず、リード２４を屈曲させる前の状態のものを２個作製した。続いて、そのうちの一つを半径０．２ｍｍの治具で屈曲させ、もう一つを半径０．６ｍｍの治具で屈曲させた。そして、各電池のリード２４の屈曲部分を顕微鏡で観察した。
【００２６】
その結果、いずれの電池でもリード２４の破断は認められなかった。しかし、半径０．２ｍｍの治具で屈曲させた電池では、屈曲部分の外側のラミネートフィルムが切れて、また、内側のラミネートフィルムがしわになっていた。以上より、この実施形態の電池２１においてリード２４を屈曲させる際には、半径０．５以上の治具を用いるのが好ましいと言える。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の電池では、リードが破断することがなく、電子機器のさらなる小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一参考形態の電池を示す正面図である。
【図２】第一参考形態の電池の一部を示す断面図である。
【図３】第二参考形態の電池を示す正面図である。
【図４】第一実施形態の電池を示す正面図である。
【符号の説明】
１、１１、２１電池
２、１２、２２電池容器
２ａ表面保護層、２ｂバリア層、２ｃ溶着層、２ｄ、２２ｄ溶着部
３発電要素
４、１４、２４リード
５、６チューブ
Ｋ外箱
Ｐ保護回路
Ｒ曲率半径[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery, particularly a battery used in a small electronic device such as a portable radio telephone.
[0002]
[Prior art]
Small electronic devices such as portable radio telephones, portable personal computers, and portable video cameras have become widespread. Batteries such as lithium ion batteries incorporated in these electronic devices are preferably smaller and have a higher energy density and lighter. Therefore, conventionally, a battery container formed by welding films, an electrode housed therein, a flat plate connected to the electrode and exposed to the outside of the battery container through the inner surface where the film is welded Batteries with mold leads are used.
[0003]
The battery is housed in an outer box to become a battery pack, and then incorporated into the electronic device. At this time, the lead is connected to an external circuit such as a protection circuit provided in the outer box. Here, in order to further reduce the size of the electronic device, it is preferable that the size of the outer box be small as well as the size of the battery. In order to use a small outer box, it is necessary to bend the lead so as not to create a useless space in the outer box.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, if the lead is bent, the lead is thin and breaks. Even if it can be bent, it is easily broken when an impact is applied thereafter.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide a battery capable of further downsizing an electronic device without breaking a lead.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the battery of the present invention includes a battery container in which films are welded together, an electrode accommodated therein, and an electrode and an external circuit that pass between the welded inner surface of the film. And the lead is bent, the curvature radius of the bent portion of the lead is 0.5 to 4 mm, and the bent portion of the lead is covered with an insulating resin, and The resin is an extended part of a film forming the battery container.
[0007]
In the battery of the present invention, since the curvature radius of the bent portion of the lead is 0.5 mm or more, breakage of the lead can be prevented. In addition, since the radius of curvature is 4 mm or less, there is no wasted space and the battery is smaller than the conventional battery. As a result, the electronic device can be further downsized. The lead material is preferably aluminum, nickel or copper. Further, when the bent portion of the lead is covered with an insulating resin, the resistance against bending load is increased, so that the effect of preventing breakage of the lead is further enhanced. The resin coated on the bent portion of the lead includes an extended portion of a film that forms a battery container.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view showing a battery of the first reference form, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing a part of the battery of the first reference form. Battery 1 of this preferred embodiment includes a battery case 2, the power generating element 3, and a lead 4, The battery 1 is accommodated in the outer box K.
[0009]
The battery container 2 is made of a laminate film in which a surface protective layer 2a, a metal barrier layer 2b, and a welding layer 2c made of an insulating resin are stacked in order from the outside, and is manufactured by thermally welding the film periphery. The power generation element 3 housed therein includes a positive electrode plate obtained by applying an active material to a current collector, a separator holding an electrolytic solution, and a negative electrode plate obtained by applying a host material to the current collector. They are laminated in order and wound in a spiral.
[0010]
The lead 4 has a flat plate shape, is connected to the positive and negative electrode plates in the battery container 2, and is exposed to the outside of the battery container 2 from between the laminate films at the welded portion 2d. Further, the position of the lead 4 that intersects the end surface of the laminate film is covered with a tube 5 made of an insulating resin. Thereby, while the airtightness in the battery container 2 is maintained, it can prevent that the lead | read | reed 4 and the barrier layer 2b of the battery container 2 contact, and short-circuit.
[0011]
The lead 4 is connected to a protection circuit P provided in the outer box K while being bent outside the battery case 2. The lead 4 is bent using a jig so that the curvature radius R is in the range of 0.5 to 4 mm. Therefore, the lead 4 is not broken, and the overall size of the battery 1 can be reduced. Therefore, the battery 1 can be stored in the outer box K smaller than the conventional case, and as a result, the electronic device can be further downsized. The lead 4 preferably has a width of 2 to 7 mm and a thickness of 0.05 to 2.0 mm, and examples of materials suitable for use include aluminum, nickel, and copper.
[0012]
For materials other than the lead 3, a conventionally used material may be used. The manufacturing method of the battery 1 is the same as the conventional manufacturing method except that the lead 3 is bent at the end. When bending the lead 3, it is preferable to bend it 180 degrees in a state where a jig having a radius of 0.5 to 4 mm is applied to a portion to be bent.
[0013]
The battery of the second reference embodiment is shown as a front view in FIG. The battery 11 of the present reference embodiment is the same as the battery 1 of the first reference embodiment except that the lead 14 is covered with the tube 6 up to the bent portion. The tube 6 covers the bent portion of the lead 14. Therefore, the resistance force against the bending load of the lead 14 increases, and the lead 14 becomes more difficult to break. Further, as in the first reference embodiment, airtightness can be maintained by the tube 6, and further, a short circuit between the lead 14 and the barrier layer of the battery container 12 can be prevented.
[0014]
The material of the tube 6, since in this preferred embodiment is interposed between the welding layer and the lead 14 of the battery container 12 is preferably the same as the welding layer of the battery case 12. The tube 6 can be prevented from breaking even if it is provided only at the bent portion of the lead 14, but in this case, it is not necessary to use the same material as the weld layer. Furthermore, when bending the leads 14, as in the first reference embodiment, the radius of curvature of the lead 14 using a jig may bend such that 0.5 to 4 mm. However, an appropriate jig must be selected in consideration of the thickness of the tube 6. For example, when the thickness of the tube 6 is 100 μm, a jig having a radius of 0.5 to 3 mm may be selected.
[0015]
The battery of the first embodiment is shown as a front view in FIG. In the battery 21 of this embodiment, the welded portion 22d of the battery container 22 is longer than that of the battery 1 of the first reference embodiment and extends to the bent portion of the lead 24. The rest is the same as the battery 1 of the first reference embodiment. Therefore, the bent portion of the lead 24 is in close contact with the laminate film of the battery container 22, thereby increasing the resistance force against the bending load of the lead 24 and making the lead 24 more difficult to break. Further, when the lead 24 is bent, the thickness of the laminate film must be taken into consideration as in the case of the second reference embodiment. At this time, it is necessary to pay attention not only to break the lead 24 but also to prevent the laminate film from being cut or wrinkled.
[0016]
【Example】
-Reference Example 1-
The batteries 1 of the first reference embodiment shown in FIGS. 1 and 2, either firstly prepared those state before bending the leads 4, repeated many times the work to be bent using a jig lead 4 breaks I investigated. Jigs having radii of 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, and 1.0 mm were prepared, and tested using five batteries for each. Regarding the size of the lead 4, the width was 3 mm and the thickness was 0.1 mm, and the material was aluminum for the positive electrode and nickel for the negative electrode. The results are shown in Table 1. The conditions other than the lead 4 are as follows.
[0017]
The thicknesses of the surface protective layer 2a, the barrier layer 2b, and the welding layer 2c of the battery container 2 were 12, 9, and 100 μm, respectively, and the materials were PET, aluminum, and acid-modified polyethylene. Further, an aluminum foil was used as the current collector of the positive electrode plate, a lithium cobalt composite oxide was used as the active material, a copper foil was used as the current collector of the negative electrode plate, and graphite was used as the host material. A polyethylene microporous membrane was used as the separator, and a mixed solution of ethylene carbonate: methyl ethyl carbonate = 4: 6 (volume ratio) containing 1 mol / l LiPF ₆ was used as the electrolyte. Further, acid-modified polyethylene having a thickness of 100 μm was used as the tube 5.
[0018]
[Table 1]
[0019]
As can be seen from the results in Table 1, there is a significant difference between the case where the radius of curvature is 0.4 mm or less and the case where the radius of curvature is 0.5 mm or more, and the lead 4 is bent with a radius of curvature of 0.5 mm or more. It became clear that it became difficult to break.
[0020]
-Reference example 2-
The following tests were performed on the battery 1 of the first reference embodiment shown in FIGS. First, 20 batteries each having a lead 4 having a curvature radius of 0.5 mm ( first reference embodiment example 1) and 1.0 mm batteries ( first reference embodiment example 2) were prepared. Subsequently, each was accommodated in the outer box K, and the lead 4 was connected to the protection circuit P. At this time, the battery 1 was fixed to the inner wall of the outer box K with double-sided tape. Then, vibration (amplitude 4 mm, vibration frequency 1000 cpm) was applied to the vertical direction, the horizontal direction, and the vertical direction for one hour, and then the breaking condition of the lead 4 was examined. As a comparative example, the same as Reference Examples 1 and 2 except that the radius of curvature is 0.2 mm (Comparative Example 1), 0.3 mm (Comparative Example 2), and 0.4 mm (Comparative Example 3). 20 batteries each were prepared and tested in the same manner. The results are shown in Table 2. The conditions for the lead 4 and others are the same as those in Reference Example 1.
[0021]
[Table 2]
[0022]
As can be seen from Table 2, in all of the comparative examples, the lead broke, whereas in the first reference embodiment , no battery in which the lead broke was found. From this, it was confirmed that in the battery of this reference example, the lead was not broken even when an impact was applied.
[0023]
-Reference Example 3-
For the battery 11 of the second reference embodiment shown in FIG. 3, first, a battery in a state before bending the lead 14 is manufactured, and then it is examined how many times the operation of bending using a jig is repeated to break the lead 4. It was. A jig having a radius of 0.2 mm was used and tested using five batteries 11. For the tube 6, the material was acid-modified polyethylene and the thickness was 100 μm. Other conditions are the same as those shown in Reference Example 1. Further, as a comparative example, a battery that is the same as the battery 11 of FIG. 3 was tested in the same manner except that the lead 14 was not covered with the tube 6.
[0024]
As a result, in the comparative example, both the positive electrode lead and the negative electrode lead were broken at the first time. On the other hand, the tube 6 was not broken even when bent 50 times or more. Thus, it was confirmed that when the lead 14 was covered with the tube 6, the lead 14 was not easily broken.
[0025]
Example 1
The following test was performed on the battery 21 of the first embodiment shown in FIG. First, two pieces in a state before bending the lead 24 were produced. Subsequently, one of them was bent with a jig having a radius of 0.2 mm, and the other was bent with a jig having a radius of 0.6 mm. And the bending part of the lead | read | reed 24 of each battery was observed with the microscope.
[0026]
As a result, no breakage of the lead 24 was observed in any of the batteries. However, in a battery bent with a jig having a radius of 0.2 mm, the laminate film outside the bent portion was cut and the inner laminate film was wrinkled. From the above, it can be said that it is preferable to use a jig having a radius of 0.5 or more when the lead 24 is bent in the battery 21 of this embodiment.
[0027]
【The invention's effect】
In the battery of the present invention, the lead is not broken, and the electronic device can be further downsized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a battery according to a first reference embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a part of the battery of the first reference embodiment.
FIG. 3 is a front view showing a battery according to a second reference embodiment.
FIG. 4 is a front view showing the battery of the first embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 11, 21 Battery 2, 12, 22 Battery container 2a Surface protection layer, 2b Barrier layer, 2c Welding layer, 2d, 22d Welding part 3 Electric power generation element 4, 14, 24 Lead 5, 6 Tube K Outer box P Protection circuit R Curvature radius

Claims

A battery container formed by welding films, an electrode housed therein, and a lead connecting the electrode and an external circuit through an inner surface where the film is welded, the lead being bent In the battery, the radius of curvature of the bent portion of the lead is 0.5 to 4 mm, the bent portion of the lead is covered with an insulating resin, and the resin is an extension of the film forming the battery container A battery characterized by being a part.