(57)【要約】【課題】電池の製造工程において、他のキャップに損傷を与える等の不具合を招くことなく、キャップ同士の嵌合をより確実に防止できる封口体キャップを提供する。【解決手段】実施形態の一例である円筒形電池用の封口体キャップは、円盤状の金属板で構成されるキャップであって、金属板の中央部に形成された凸部と、凸部の周囲に形成されたフランジ部とを備える。凸部は、天面部と、フランジ部に接続された複数の連結部と、フランジ部に隣接するように複数の連結部の間にそれぞれ形成された複数の通気孔とを有する。平面視において、フランジ部と複数の通気孔の境界線が金属板の中央部に描かれる略正多角形の各辺の一部を構成するように配置され、複数の連結部の外側表面が略正多角形の内接円の外側に配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状の金属板で構成される封口体キャップであって、
前記金属板の中央部に形成された凸部と、
前記凸部の周囲に形成されたフランジ部と、
を備え、
前記凸部は、天面部と、前記フランジ部に接続された複数の連結部と、前記フランジ部に隣接するように前記複数の連結部の間にそれぞれ形成された複数の通気孔とを有し、
平面視において、前記フランジ部と前記複数の通気孔の境界線が前記金属板の中央部に描かれる略正多角形の各辺の一部を構成するように配置され、前記複数の連結部の外側表面が前記略正多角形の内接円の外側に配置されている、
円筒形電池用の封口体キャップ。
【請求項２】
前記略正多角形は、略正四角形状又は略正八角形状である、請求項１に記載の円筒形電池用の封口体キャップ。
【請求項３】
前記複数の連結部は、平面視において前記フランジ部側に凸となるように湾曲している、請求項１又は２に記載の円筒形電池用の封口体キャップ。
【請求項４】
前記金属板の表面には、メッキ層が形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の円筒形電池用の封口体キャップ。
【請求項５】
有底円筒形状の外装缶と、
前記外装缶の開口を塞ぐ封口体と、
を備え、
前記封口体は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の封口体キャップを含む、円筒形電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、円筒形電池用の封口体キャップ、及び当該封口体キャップを備えた円筒形電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
円筒形電池は、一般的に、軸方向一方側が開口した有底円筒形状の外装缶と、外装缶の開口を塞ぐ封口体とを備える。封口体は、例えば複数の部材が積層された構造を有し、底板である内部端子板、弁体、及び天板であるキャップを備える。封口体キャップは、円盤状の金属板で構成され、金属板の中央部には複数の通気孔を有する平面視略真円形状の凸部が形成されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
封口体キャップを構成する金属板の表面には、金属板の腐食を防止するために、ニッケル等のメッキ層が形成される場合がある。メッキ処理は、例えば複数のキャップをメッキ槽に浸漬して行われるが、このとき、キャップの凸部が他のキャップの凸部に嵌合してキャップ同士が密着し、密着した部分にメッキ層が形成されない、或いはメッキ層の厚みが薄くなる等のメッキ不良が発生する場合がある。なお、特許文献２の封口体キャップには、メッキ不良を抑制するために、凸部の通気孔の縁部に突起が設けられている。
【０００４】
また、封口体の組み立て工程でキャップ同士が嵌合した場合、例えば１つの封口体に対して２枚のキャップが供給されるといった供給不良や、設備の詰まり等の不具合が発生することも想定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２８３１０７号公報
【特許文献２】特開２００７−２１３８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電池の製造工程において、封口体キャップの嵌合に起因した上記不具合を解消することは重要な課題である。特許文献２のキャップには、メッキ不良に対処するための突起が設けられているが、突起はキャップ同士の引っ掛かりの原因となり、また他のキャップに損傷を与える場合がある。本開示の目的は、電池の製造工程において、他のキャップに損傷を与える等の不具合を招くことなく、キャップ同士の嵌合をより確実に防止できる封口体キャップを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様である円筒形電池用の封口体キャップは、円盤状の金属板で構成される封口体キャップであって、前記金属板の中央部に形成された凸部と、前記凸部の周囲に形成されたフランジ部とを備え、前記凸部は、天面部と、前記フランジ部に接続された複数の連結部と、前記フランジ部に隣接するように前記複数の連結部の間にそれぞれ形成された複数の通気孔とを有し、平面視において、前記フランジ部と前記複数の通気孔の境界線が前記金属板の中央部に描かれる略正多角形の各辺の一部を構成するように配置され、前記複数の連結部の外側表面が前記略正多角形の内接円の外側に配置されている。
【０００８】
本開示の一態様である円筒形電池は、有底円筒形状の外装缶と、前記外装缶の開口を塞ぐ封口体とを備え、前記封口体は上記封口体キャップを含む。
【発明の効果】
【０００９】
本開示に係る円筒形電池用の封口体キャップによれば、電池の製造工程において、他のキャップに損傷を与える等の不具合を招くことなく、キャップ同士の嵌合をより確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の一例である円筒形電池の断面図である。
【図２】実施形態の一例である封口体キャップの平面図である。
【図３】図２中のＡＡ線断面図である。
【図４】図２中のＢＢ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本開示に係る円筒形電池用の封口体キャップ、及び当該封口体キャップを備えた円筒形電池の実施形態の一例について詳説する。
【００１２】
図１は、実施形態の一例である円筒形電池１０の断面図である。図１に例示するように、円筒形電池１０は、電極体１４と、電解質（図示せず）と、電極体１４及び電解質を収容する外装缶１６とを備える。電極体１４は、正極１１と、負極１２と、セパレータ１３とを備え、正極１１と負極１２がセパレータ１３を介して渦巻き状に巻回された巻回構造を有する。外装缶１６は、軸方向一方側が開口した有底円筒形状を有し、外装缶１６の開口は封口体１７によって塞がれている。
【００１３】
正極１１は、正極集電体と、当該集電体の少なくとも一方の面に形成された正極合材層とを備える。正極集電体には、アルミニウム、アルミニウム合金など、正極１１の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。正極合材層は、正極活物質、アセチレンブラック等の導電材、及びポリフッ化ビニリデン等の結着材を含み、正極集電体の両面に形成されることが好ましい。正極活物質には、例えばリチウム含有遷移金属複合酸化物が用いられる。正極１１は、正極集電体上に正極活物質、導電材、及び結着材等を含む正極合材スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、塗膜を圧縮して正極合材層を正極集電体の両面に形成することにより製造できる。
【００１４】
負極１２は、負極集電体と、当該集電体の少なくとも一方の面に形成された負極合材層とを備える。負極集電体には、銅、銅合金等の負極１２の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルムなどを用いることができる。負極合材層は、負極活物質、及びスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等の結着材を含み、負極集電体の両面に形成されることが好ましい。負極活物質には、例えば黒鉛、シリコン含有化合物などが用いられる。負極１２は、負極集電体上に負極活物質、結着材等を含む負極合材スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、塗膜を圧延して負極合材層を集電体の両面に形成することにより製造できる。
【００１５】
電解質には、例えば非水電解質が用いられる。非水電解質は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む。非水溶媒には、例えばエステル類、エーテル類、ニトリル類、アミド類、及びこれらの２種以上の混合溶媒等を用いてもよい。非水溶媒は、これら溶媒の水素の少なくとも一部をフッ素等のハロゲン原子で置換したハロゲン置換体を含有していてもよい。なお、非水電解質は液体電解質に限定されず、固体電解質であってもよい。電解質塩には、例えばＬｉＰＦ６等のリチウム塩が使用される。電解質の種類は特に限定されず、水系電解質であってもよい。
【００１６】
円筒形電池１０は、電極体１４の上下にそれぞれ配置された絶縁板１８，１９を備える。図１に示す例では、正極１１に取り付けられた正極リード２０が絶縁板１８の貫通孔を通って封口体１７側に延び、負極１２に取り付けられた負極リード２１が絶縁板１９の外側を通って外装缶１６の底部側に延びている。正極リード２０は封口体１７の底板である内部端子板２３の下面に溶接等で接続され、内部端子板２３と電気的に接続された封口体１７の天板であるキャップ３０が正極外部端子となる。負極リード２１は外装缶１６の底部内面に溶接等で接続され、例えば外装缶１６の底部が負極外部端子となる。
【００１７】
外装缶１６は、有底円筒形状の金属製容器である。外装缶１６と封口体１７との間にはガスケット２７が設けられ、電池内部の密閉性が確保される。外装缶１６には、側面部の一部が内側に張り出した、封口体１７を支持する溝入部２２が形成されている。溝入部２２は、外装缶１６の周方向に沿って環状に形成されることが好ましく、その上面で封口体１７を支持する。封口体１７は、溝入部２２と、封口体１７に対して加締められた外装缶１６の開口端部とにより、外装缶１６の上部に固定される。外装缶１６の開口端部には、環状に加締め部２８が形成されている。
【００１８】
封口体１７は、電極体１４側から順に、内部端子板２３、下弁体２４、絶縁部材２５、上弁体２６、及びキャップ３０が積層された構造を有する。封口体１７を構成する各部材は、例えば円盤状又はリング状を呈し、絶縁部材２５を除く各部材は互いに電気的に接続されている。下弁体２４と上弁体２６は各々の中央部で互いに接続され、各々の周縁部の間には絶縁部材２５が介在している。異常発熱で電池の内圧が上昇すると、下弁体２４が上弁体２６をキャップ３０側に押し上げるように変形して破断し、下弁体２４と上弁体２６の間の電流経路が遮断される。さらに内圧が上昇すると、上弁体２６が破断し、キャップ３０の通気孔３５からガスが排出される。
【００１９】
なお、封口体の構造は、図１に例示する構造に限定されない。例えば、封口体は内部端子板を有さない構造であってもよく、電極リードが下弁体に接続されていてもよい。また、弁体は１つの部材で構成されていてもよい。
【００２０】
以下、図２〜図４をさらに参照しながら、実施形態の一例である封口体キャップ（キャップ３０）について詳説する。図２は、キャップ３０の平面図である。図３は図２中のＡＡ線断面図、図４は図２中のＢＢ線断面図である。
【００２１】
図１に例示するように、キャップ３０は、封口体１７の最外部に配置され、円筒形電池１０の天面を形成している。キャップ３０は、円盤状の金属板で構成される。金属板の組成は特に限定されないが、一般的には鉄、又は鉄合金（例えば、ステンレス）である。金属板の厚みの一例は、０．１ｍｍ〜０．８ｍｍである。キャップ３０は、例えば金属板を深絞り加工して製造される。なお、キャップ３０には、外部装置につながったリード線（図示せず）が溶接等で接続される。
【００２２】
金属板の表面には、金属板の腐食を防止するためのメッキ層が形成される。メッキ層の好適な一例は、ニッケルメッキ層である。キャップ３０のメッキ処理としては、ラックメッキ法、バレルメッキ法など、従来公知の方法が適用可能であるが、生産性の観点からバレルメッキ法が好ましい。バレルメッキは、バレルと呼ばれるカゴに複数のキャップ３０（メッキ層が形成されていないもの）を入れてメッキ槽に浸漬し、バレルを回転させながらメッキを行う方法であり、キャップ３０のような小型部品の生産に適する。
【００２３】
図２〜図４に例示するように、キャップ３０は、金属板の中央部に形成された凸部３１と、凸部３１の周囲に形成されたフランジ部３２とを備える。キャップ３０は、平面視略真円形状を呈し、外装缶１６の開口を閉塞可能な寸法を有する。フランジ部３２は、外装缶１６の加締め部２８により押圧される部分であるため、キャップ３０にはある程度の幅のフランジ部３２を確保する必要がある。一方、凸部３１は上記リード線が接続される部分であるため、接続の作業性、接続強度等を考慮すると、凸部３１は大面積に形成されることが好ましい。
【００２４】
凸部３１は、円筒形電池１０の外側に膨出している。凸部３１の膨出の程度（高さ）は特に限定されないが、一例としては１ｍｍ〜５ｍｍ程度である。凸部３１は、天面部３３と、フランジ部３２に接続された複数の連結部３４と、フランジ部３２に隣接するように複数の連結部３４の間にそれぞれ形成された複数の通気孔３５とを有する。通気孔３５は天面部３３の一部に形成してもよい。凸部３１は、天面部３３の中心Ｘがキャップ３０の径方向の中心と一致するように形成されることが好ましい。
【００２５】
図２に示すように、本実施形態の一例では、キャップ３０の平面視において、天面部３３の中心Ｘを挟んで対向配置された一対の連結部３４が二組形成されている。対向配置される一対の連結部３４の外側表面の間隔Ｄ１は、対向配置される一対の通気孔３５のフランジ部３２との境界線の間隔Ｄ２より大きい。間隔Ｄ１と間隔Ｄ２が間隔Ｄ１＞間隔Ｄ２の関係を満たすことで、凸部３１の他のキャップ３０の凸部３１の裏面の凹部への挿入が阻害される。したがって、電池の製造工程において、他のキャップ３０に損傷を与える等の不具合を招くことなく、キャップ３０同士の嵌合をより確実に防止できる。
【００２６】
また、フランジ部３０の平面視において、フランジ部３２と通気孔３５の境界線はキャップ３０の中央部に描かれる正四角形の各辺の一部を構成するように配置されている。この場合、当該正四角形の内接円３６の外側に連結部３４の外側表面が配置されていれば間隔Ｄ１＞間隔Ｄ２の関係が満たされる。つまり、フランジ部３２と通気孔３２の境界線がキャップ３０の中央部に描かれる正多角形の各辺の一部を構成するように配置される場合、連結部３４の外側表面が当該正多角形の内接円３６の外側に配置されることで間隔Ｄ１＞間隔Ｄ２の関係が満たされる。当該正多角形の例として正三角形、正四角形、及び正八角形が挙げられる。キャップ３０の製造に使用される金型の摩耗の低減という観点から、当該正多角形は正四角形又は正八角形であることが好ましい。なお、本開示でいう正多角形とは肉眼で正多角形と認識できるものであれば十分である。
【００２７】
上述のように、平面視略真円形状の凸部を備える従来の封口体キャップの場合、メッキ処理工程においてキャップ同士が重なり合って密着し、メッキ層が形成されない、或いはメッキ層の厚みが薄くなる等のメッキ不良が発生する。例えば、バレルが回転するときに、凸部の側面部が、他のキャップの凸部の通気孔に入り込む。これにより、キャップ同士が嵌合して密着し、密着した部分にメッキ液が浸透し難くなってメッキ不良が発生する。なお、通気孔の縁部に設けられる突起（特許文献２参照）は、メッキ不良の抑制に寄与するが、他のキャップを傷つける、或いは変形させる等の不具合を招く場合がある。このため、特許文献２に開示されるような突起を設けることは好ましくない。
【００２８】
凸部３１の天面部３３は、平坦であり、フランジ部３２と平行に形成されている。天面部３３は全てが平坦である必要はなく、例えば、天面部３３の外周部は面取り加工されていてもよい。
【００２９】
凸部３１の連結部３４は、フランジ部３２と天面部３３をつなぐ部分であって、フランジ部３２に対して略垂直に形成されている。フランジ部３２と連結部３４が凸部３１の膨出方向に対してなす角度は、９０°〜１１０°程度が好ましく、９０°〜１００°程度がより好ましい。凸部３１は、天面部３３の中心Ｘの周りに互いに同一形状、同一寸法で形成された４つの連結部３４を有する。各連結部３４から中心Ｘまでの距離はいずれも同じであり、また凸部３１の周縁に沿って隣り合う連結部３４同士の間隔はいずれも同じである。
【００３０】
複数の連結部３４は、平面視においてフランジ部３２側（キャップ３０の径方向外側）に凸となるように湾曲している。この場合、連結部３４の端面が凸部３１の外側に露出し難くなるので、電池の製造工程で連結部３４の端面が他のキャップ３０に接触して傷つけることを抑制できる。各連結部３４は、中心Ｘを円心とする円弧として形成されてもよい。即ち、各連結部３４は、中心Ｘを円心とする同心円上に配置されてもよい。
【００３１】
凸部３１に形成される複数の通気孔３５は、電池に異常が発生して封口体１７の弁体が破断した場合にガスを排出するための開口部である。複数の通気孔３５は、凸部３１の側面において、フランジ部３２と天面部３３の間に形成される。凸部３１は、天面部３３の中心Ｘの周りに互いに同一形状、同一寸法で形成された４つの通気孔３５を有する。各通気孔３５から中心Ｘまでの距離はいずれも同じであり、また連結部３４を隔てて隣り合う通気孔３５同士の間隔はいずれも同じである。凸部３１の側面において、通気孔３５は、連結部３４よりも大きく形成されることが好ましい。
【００３２】
以上のように、上記構成を備えたキャップ３０によれば、凸部３１の連結部３４が、他のキャップ３０の凸部３１の通気孔３５に入り込むことがない。このため、電池の製造工程におけるキャップ３０同士の嵌合をより確実に防止できる。また、他のキャップ３０を傷つける、或いは変形させる等の不具合を招くこともない。キャップ３０同士の嵌合が防止されることで、電池の生産性が向上し、またキャップ３０には良質なメッキ層が形成される。
【符号の説明】
【００３３】
１０  円筒形電池、１１  正極、１２  負極、１３  セパレータ、１４  電極体、１６  外装缶、１７  封口体、１８，１９  絶縁板、２０  正極リード、２１  負極リード、２２  溝入部、２３  内部端子板、２４  下弁体、２５  絶縁部材、２６  上弁体、２７  ガスケット、３０  キャップ、３１  凸部、３２  フランジ部、３３  天面部、３４  連結部、３５  通気孔、３６  内接円
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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