JP4701464B2

JP4701464B2 - 電池

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

Claims

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する電池。