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公開番号2024104725
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-05
出願番号2023189229
出願日2023-11-06
発明の名称ボタン電池
出願人レナタ・アーゲー
代理人個人
主分類H01M 50/109 20210101AFI20240729BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】シールされたボタン電池を提供する。
【解決手段】本発明に係るボタン電池は、カップ状の容器の形態の第1のコンポーネントと、容器に挿入された電極アセンブリーと、自身の外側エッジに沿って容器の側壁3の上側リム20’に固定された蓋状の第2のコンポーネント10とを備える。第1のコンポーネント又は第2のコンポーネントには、導電性の中央部分と、導電性の周部分と、中央部分を周部分から分離し絶縁する中間部分である、3つの部分がある。第1のコンポーネントの側壁3及び第2のコンポーネント10のエッジの形は、組み付けられた電池において互いに接触している相補的な径変化部分22、25がある。好ましい実施形態において、蓋10のエッジ及び側壁3のリムには、さらに、一方の径変化部分の他方の径変化部分への挿入を止めるための止めを定めるように構成している段部分23、24がある。
【選択図】図5a
特許請求の範囲【請求項１】
カップ状の容器の形態の第１のコンポーネント（１）と、蓋状の第２のコンポーネント（１０）とを備えるボタン電池であって、
前記容器には、ベース（２）と、このベースの外周に沿って側壁（３）があり、
前記容器の内部には、少なくとも１つの第１の電極（５）、一又は複数の隔離シート（７）及び少なくとも１つの第２の電極（６）を含む電極アセンブリー（４）があり、
前記第２のコンポーネント（１０）の外側エッジは、前記電池の内部を環境からシールする少なくとも１つの導電性接続（２１）によって、前記側壁（３）の上縁に固定され、
前記第１のコンポーネント又は第２のコンポーネントのいずれかには、導電性の中央部分（１１）と、導電性の周部分（１２）と、前記中央部分（１１）を前記導電性の周部分（１２）から分離し電気的に絶縁する絶縁部分（１３）があり、
他のコンポーネントは、導電性材料によって一体的に形成されており、
前記電極アセンブリーの前記第１及び第２の電極（５、６）は、一方のコンポーネントにある導電性の中央部分（１１）が前記電池の第１の接触を形成し、他方のコンポーネントが第２の接触を形成するように、前記コンポーネントに電気的に接続されており、
前記側壁（３）のリム（２０'）には、径変化部分（２２）があり、
前記第２のコンポーネント（１０）の前記外側エッジには、前記リムの前記径変化部分（２２）に対して相補的な径変化部分（２５）があり、
前記リムと前記第２のコンポーネントの前記径変化部分（２２、２５）どうしは、物理的に接触しており、
前記リム（２０'）と前記外側エッジには、さらに、段部分（２３、２４）があり、
前記段部分どうしも、物理的に接触している
ことを特徴とする電池。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記リム（２０）には、凹状の径変化部分（２２）があり、前記外側エッジには、凸状の径変化部分（２５）があり、
前記リム（２０'）の前記段部分（２３）は、前記径変化部分（２２）の半径方向外側にある第１の段部分であり、
前記リム（２０'）には、前記第１の段部分（２３）の半径方向の外側に追加の段部分（２６）があり、
前記第２のコンポーネント（１０）のエッジは、前記追加の段部分（２６）と実質的に同じ高さである
ことを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記少なくとも１つのシール接続（２１）は、溶接接続である
ことを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項４】
前記カップ状の容器（１）のベース（２）は、円形である
ことを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項５】
前記電極アセンブリー（４）には、少なくとも１つの第１の電極（５）と、少なくとも１つの第２の電極（６）と、少なくとも１つの隔離シート（７）とが重なり合った巻き積層体があり、
前記電極アセンブリーは、さらに、前記少なくとも１つの第１の電極（５）と、前記少なくとも１つの第２の電極（６）と、前記電池の第１の接点と第２の接点とにそれぞれ電気的に接続される集電細長材（８）を備える
ことを特徴とする請求項４に記載の電池。
【請求項６】
前記電極アセンブリー（４）は、積層電極アセンブリーである
ことを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項７】
前記蓋状の第２のコンポーネント（１０）は、前記側壁（３）に対して垂直に向いている
ことを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項８】
前記蓋状の第２のコンポーネント（１０）又は前記側壁（３）には、欠乏部分（３０）がある
ことを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項９】
請求項１に記載のボタン電池を組み付けて作る方法であって、
前記第２のコンポーネント（１０）の前記エッジを、前記第１のコンポーネント（１）の前記側壁（３）のリム（２０'）に整列させる整列ステップと、
前記第２のコンポーネント（１０）の前記エッジの前記径変化部分（２５）を前記側壁（３）の前記リム（２０'）の前記径変化部分（２２）に挿入する、又は前記第２のコンポーネント（１０）の前記エッジの前記径変化部分（２５）に前記側壁（３）の前記リム（２０'）の前記径変化部分（２２）を挿入して、前記径変化部分（２２、２５）どうしが接触するようにする挿入ステップと、
少なくとも１つのシール接続（２１）によって、前記第２のコンポーネント（１０）の前記エッジを前記側壁（３）の前記リム（２０'）に固定する固定ステップとを備え、
前記側壁（３）の前記リム（２０'）及び前記第２のコンポーネント（１０）の前記エッジには、段部分（２３、２４）があり、
前記段部分どうしが接触したときに前記径変化部分の挿入を止める
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記第２のコンポーネント（１０）の前記エッジを前記側壁（３）の前記リム（２０'）に固定する前記固定ステップは、溶接、接着、ポリマーベースの接着剤の硬化の技術のうちのいずれかによって行う
ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、携行型時計（例、腕時計、懐中時計）、温度計のような小型の電気駆動される器具の電源としてよく知られているボタン電池に関する。
続きを表示（約 4,000 文字）【背景技術】
【０００２】
ボタン電池は、ボタンセルとしても知られており、広く使われており、複数のタイプのものを利用可能であり、様々な寸法構成と形、そして、電極と電解質に用いられる物質によって特徴づけられる。
【０００３】
ほとんどの既知のタイプのボタン電池には、正の接点として機能する平坦なベース部分、及びこの平坦なベース部分から上方に延在している直立した側壁がある金属製の底部カップと、金属製の上蓋カップがある。この上蓋カップの平坦なベース部分は、負の接点として機能する。このボタン電池は、さらに、上蓋カップと底部カップの間の空間に電極アセンブリーを備える。例えば、充電式リチウムイオンボタン電池において、電極アセンブリーは、液体電解質を含浸させた隔離シートによって分離される電極層の積層体を巻くことによって得られる渦巻き状のアセンブリーであることがある。他の電極アセンブリーとして、上部接点と底部接点に平行に向いている、交互に積み重なり合った電極層と隔離層の水平方向の積層体として形成されるものがある。ボタンセルは、円形のディスクの形であることがよくあるが、他の形も可能である。
【０００４】
上記のタイプの電池の製造プロセスは、電極アセンブリーを上蓋カップ内に配置し、上蓋カップを底部カップ内に挿入することを伴い、その上蓋カップと底部カップの間に、ガスケット又は接着剤タイプの電気的絶縁シール（密封）を配置して、電池の外部に対して電極アセンブリーをシールする。物理的なガスケットを用いる場合、上蓋カップの壁の開放端がガスケット内に挿入され、底部カップがガスケットに圧着される。接着剤タイプの絶縁シールを用いる場合、上蓋カップの側壁の外側をシール材で被覆し、その後に上蓋カップを底部カップ内に挿入する。接着剤を乾かしたり硬化させたりして、電池をシールする。
【０００５】
電池をシールするこれらの既知の方法には、多くの課題がある。１つの課題として、例えば、ガスケット又は接着剤を収容するために必要な以下のような二重壁構成の課題がある。上蓋カップの側壁と底部カップどうしは、重なり合う必要がある。これによって、物理的なガスケットやシール用接着剤として絶縁シールが占める空間が無駄になる。
【０００６】
この課題に対する対処法として、二重壁構成がない改善された電池設計の形態であるものが考えられている。この電池タイプは、欧州特許出願ＥＰ２２１７８２０３の対象となっている。この電池は依然として、電極アセンブリーを備え正の接点としてはたらく底部カップを備える。この電池には、さらに、導電性の中央部分と、導電性の周部分と、中央部分を周部分から分離し絶縁する電気的絶縁性の中間部分と、である３つの部分によって形成される蓋がある。中央部分は、負の接点として機能し、絶縁部分は、電気的絶縁を実現する。蓋は、カップの開放端に固定されて、電池を外部からシールする。蓋とカップの固定接続は、カップのベースが電池の正の接点を形成するように導電性にされる。
【０００７】
この電池タイプの製造プロセスにおいて発生する課題として、蓋をカップに固定するプロセスに関連するものがあり、この固定は、蓋をカップの側壁のリムに対して整列させ、その整列された蓋の周部に沿って蓋をリムに溶接（例えば、レーザー溶接）することによって行うことができる。しかし、完全にシールされた溶接接続を得るには、蓋とカップの寸法構成を高い精度で合致させる必要がある。また、この種の電池の寸法構成が小さいため、溶接プロセス中に蓋を正しい位置のままに維持することは難しい。このような問題は、不完全な溶接につながり、電池の内部から化学物質が漏れてしまうリスクにつながる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の課題を克服する手法を提供することを目的とする。この目的は、添付の請求の範囲に記載のボタン電池及びこのような電池を組み付けて作る方法によって達成される。本発明に係るボタン電池は、カップ状の容器の形態の第１のコンポーネントと、容器に挿入された電極アセンブリーと、さらに、自身の外側エッジに沿って容器の直立側壁の上側リムに固定される蓋状の第２のコンポーネントを備える。第１のコンポーネント又は第２のコンポーネントには、導電性の中央部分と、導電性の周部分と、中央部分を周部分から分離し絶縁する中間部分である、３つの部分がある。他方のコンポーネントは、導電性材料によって均一に形成されている。電極アセンブリーの電極は、一方のコンポーネントが含む導電性の中央部分が電池の一方の接点を形成し、他方のコンポーネントが電池の他方の接点を形成するように、コンポーネントに電気的に接続されている。
【０００９】
本発明に係る電池において、カップ状の容器の側壁及び蓋状の第２のコンポーネントのエッジの形は、組み付けられた電池で相互に接触している相補的な径変化部分があるように形が作られる。前記相補的な径変化部分は、電池の組み付け中に蓋を側壁のリムに自律的に整列させることを可能にし、これらの径変化部分は、シールプロセス中に、蓋を容器上に維持するために寄与し、このシールプロセスは、蓋のエッジ及び側壁のリムの共通の周部に沿って蓋を容器に溶接するプロセスであることができる。いくつかの好ましい実施形態において、蓋のエッジ及び側壁のリムには、さらに、一方の径変化部分の他方の径変化部分への挿入を止めるための止めを形成するように構成している段部分がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
従来技術の欧州特許出願ＥＰ２２１７８２０３による、巻かれた電極アセンブリーを備える、電池の主要コンポーネントを示している。
組み付けられた状態の図１の電池を示している。
シールプロセスの前における図１及び２の電池のカップと蓋の断面図を示している。
図４ａ及び４ｂは、図１～３の電池の側壁のリムと、蓋のエッジとの典型的な断面を示している。
図４ａ及び４ｂは、図１～３の電池の側壁のリムと、蓋のエッジとの典型的な断面を示している。
図５ａ及び５ｂは、本発明の一実施形態に係る電池における、側壁のリムと、蓋のエッジとが合致している断面を示している。
図５ａ及び５ｂは、本発明の一実施形態に係る電池における、側壁のリムと、蓋のエッジとが合致している断面を示している。
図６ａ及び６ｂは、側壁のリムに追加の段部分があること以外はいくつかの前の図と同様のリムとエッジの断面を有するような実施形態について示している。
図６ａ及び６ｂは、側壁のリムに追加の段部分があること以外はいくつかの前の図と同様のリムとエッジの断面を有するような実施形態について示している。
側壁の厚みが薄い電池におけるものであること以外は図５と同様なリムとエッジの断面を示している。
図８ａ及び８ｂは、図５～７の実施形態に対して、リムとエッジの断面の径変化部分が逆になっている実施形態について示している。
図８ａ及び８ｂは、図５～７の実施形態に対して、リムとエッジの断面の径変化部分が逆になっている実施形態について示している。
図９ａ及び９ｂは、蓋自体又は側壁に欠乏部分があるような実施形態について示している。
図９ａ及び９ｂは、蓋自体又は側壁に欠乏部分があるような実施形態について示している。
図１０ａ及び１０ｂは、カップ状のコンポーネントに絶縁部分によって分離される導電性の中央部分と周部分があり、蓋状のコンポーネントが導電性材料によって均一に形成されているような、本発明の実施形態について示している。
図１０ａ及び１０ｂは、カップ状のコンポーネントに絶縁部分によって分離される導電性の中央部分と周部分があり、蓋状のコンポーネントが導電性材料によって均一に形成されているような、本発明の実施形態について示している。
図１１ａ～１１ｃは、本発明の一実施形態に係る、コンポーネント間のシール接続を設ける方法として摩擦溶接を用いるような、蓋状のコンポーネント及びカップ状のコンポーネントの接合シーケンスを示している。
図１１ａ～１１ｃは、本発明の一実施形態に係る、コンポーネント間のシール接続を設ける方法として摩擦溶接を用いるような、蓋状のコンポーネント及びカップ状のコンポーネントの接合シーケンスを示している。
図１１ａ～１１ｃは、本発明の一実施形態に係る、コンポーネント間のシール接続を設ける方法として摩擦溶接を用いるような、蓋状のコンポーネント及びカップ状のコンポーネントの接合シーケンスを示している。
図１２ａ～１２ｃは、コンポーネントが摩擦溶接によって接続されている本発明に係る電池の別の例を示している。
図１２ａ～１２ｃは、コンポーネントが摩擦溶接によって接続されている本発明に係る電池の別の例を示している。
図１２ａ～１２ｃは、コンポーネントが摩擦溶接によって接続されている本発明に係る電池の別の例を示している。
図１３ａ～１３ｃは、コンポーネントが摩擦溶接によって接続されている本発明に係る電池の別の例を示している。
図１３ａ～１３ｃは、コンポーネントが摩擦溶接によって接続されている本発明に係る電池の別の例を示している。
図１３ａ～１３ｃは、コンポーネントが摩擦溶接によって接続されている本発明に係る電池の別の例を示している。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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