(57)【要約】【課題】本発明は、電極体の構造的均一性を確保できる電気化学セルの提供を目的とする。【解決手段】本発明は、第１容器と第２容器から構成される外装体と、前記外装体の内部に収容された正極電極および負極電極からなる電極体とを備え、前記第１容器と前記第２容器に貫通孔が形成され、前記貫通孔の内部側に絶縁フィルムを介し電極板が配置された電気化学セルであり、前記電極体の外周部が前記絶縁フィルムの外周部近傍まで延在され、前記電極板の外周部が前記絶縁フィルムの外周部近傍まで延在されたことを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１容器と第２容器から構成される外装体と、前記外装体の内部に収容された正極電極および負極電極からなる電極体とを備え、
前記第１容器と前記第２容器に貫通孔が形成され、前記貫通孔の内部側に絶縁フィルムを介し電極板が配置され、前記電極体の平面視形状と前記電極板の平面視形状と前記絶縁フィルムの平面視形状が相似形状である電気化学セルであり、
前記電極体の外周部が前記絶縁フィルムの外周部近傍まで延在され、前記電極板の外周部が前記絶縁フィルムの外周部近傍まで延在されたことを特徴とする電気化学セル。
【請求項２】
第１容器と第２容器から構成される外装体と、前記外装体の内部に収容された正極電極および負極電極からなる電極体とを備え、
前記第１容器と前記第２容器に貫通孔が形成され、前記貫通孔の内部側に絶縁フィルムを介し電極板が配置され、前記電極体の平面視形状と前記電極板の平面視形状と前記絶縁フィルムの平面視形状が相似形状である電気化学セルであり、
前記電極体の外周部が前記絶縁フィルムの外周部近傍まで延在され、前記電極板の外周部が前記絶縁フィルムの外周部より内側に配置され、前記電極板の外周側に周縁部を前記電極体の外周部近傍まで延出させ、前記電極板と同等厚さとした加圧補助環状体が設けられたことを特徴とする電気化学セル。
【請求項３】
前記電極板が鋼板からなり、前記電極板に電極端子が取り付けられ、前記電極端子がＮｉまたはＮｉ合金からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気化学セル。
【請求項４】
前記第１容器と前記第２容器が樹脂層と金属層のラミネート構造からなり、前記第１容
器と前記第２容器がいずれも底壁部と周壁部を有し、前記第１容器の周壁部と前記第２容器の周壁部が重ね合わされて融着され、前記外装体が構成されたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電気化学セル。
【請求項５】
前記金属層がＡｌまたはＡｌ合金からなることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の電気化学セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
非水電解質二次電池、電気二重層キャパシタなどの電気化学セルとして、ボタン形（以下、コイン形およびシリンダ形も含む）に形成された電気化学セルが知られている。ボタン形の電気化学セルは、各種デバイスの電源などに利用されている。ボタン形の電気化学セルの１つの形態として、例えば以下の特許文献１に記載のような偏平型非水電解質二次電池が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、負極端子を兼ねる金属製の負極ケースと正極端子を兼ねる金属製の正極ケースとが絶縁ガスケットを介し嵌合された外装体が開示されている。具体的には、特許文献１において、正極ケースがカシメ加工によって絶縁ガスケットを介し負極ケースに嵌合されている。また、カシメ加工された部位で外装体の封止部が形成されている。
このように、金属製の正極ケース及び負極ケースで外装体が画成され、外装体の収容部に電極体が非水電解質とともに内包されている。
【０００４】
しかし、外装体の封止部をカシメ加工した場合、電池のサイズが小さくなるほど封止部を収容部に対して小さく抑えることが難しい問題がある。このため、小型のボタン形電池においては電池の体積当たりの容量を上げることが難しく、この観点から改良の余地が残されている。
【０００５】
このような背景の基、本願出願人は特許文献２に記載の電気化学セルを提案した。
特許文献２に記載の電気化学セルは、電極体と、第１部材および第２部材を重ね合わせて形成される外装体とを備えている。この外装体に、前記電極体を収容する収容部と、該収容部の外周において、前記第１部材および第２部材が融着された状態で前記収容部の外周に沿って折り曲げられた封止部を有している。また、第１部材と第２部材について金属と樹脂のラミネート構造を採用するか、一方を金属と樹脂のラミネート構造とし、他方を金属板から構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２９８８０３号公報
【特許文献２】特許第６２８４２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に記載の電気化学セルにより、外装体の外周縁部に封止部を設け、封止部の占める体積をセルの外周部に制限することにより、外装体の内部空間の容積を確保することができる構造を提供した。
また、この種のボタン形電気化学セルにおいては、内部に設けた電極体から引き出した導体を正極電極板または負極電極板に接続し、正極側または負極側の電極端子を構成している。
【０００８】
本願発明者は、この種のボタン形電気化学セルにおいて内部構造の詳細について検討を行っている。
図６は上述の電気化学セルに設けられている外装体と、その内部に収容されている電極体の概形、並びに正極側および負極側の電極板の配置関係を示す。
図６に示すように、外装体１００は下部側の第１容器１０１と上部側の第２容器１０２からなり、第１容器１０１の中央部に第１貫通孔１０３が形成され、第２容器１０２の中央部に第２貫通孔１０４が形成されている。第１容器１０１と第２容器１０２は周壁部どうしを溶着して一体化され、外装体１００が構成されている。
【０００９】
外装体１００の内部には電極体１０５と図示略の電解液が収容されている。電極体１０５は、一例として、つづら折り形状の負極側電極とつづら折り形状の正極側電極を交互に積み重ねて構成されている。負極側電極は負極電極板１０６に接続され、この負極電極板１０６が電極体１０５の底部側に配置され、正極側電極は正極電極板１０７に接続され、この正極電極板１０７が電極体１０５の上部側に配置され、正極電極板１０７の上部中央には正極電極端子１０８が接合されている。
負極電極板１０６と第１容器１０１の間に第１絶縁リング１０９が配置され、正極電極板１０７と第２容器１０２の間に第２絶縁リング１１０が配置されている。
【００１０】
図６に示す構造の電気化学セルにあっては、つづら折り構造の電極体１０５を用いている関係から、外装体１００の内部に電極体１０５、絶縁リング１０９、１１０、電極板１０６、１０７、正極電極端子１０８を収容し、外装体１００の外周壁を溶着後、全体を上下方向から加圧する処理を行っている。
この加圧処理により、内部に収容した各部材の位置を整え、電極体１０５の膨らみなどを修正して電気化学セル全体の厚み是正を行うことができる。
【００１１】
ところが、図６に示す構造では、上下方向からの加圧処理を行うと、金属板からなる電極板１０６、１０７の間に挟まれた電極体１０５の中心部分のみが大きな加圧力を受け、電極体１０５に作用する圧力に不均一性が生じる。これに伴い、例えば外装体の封止破れなどによる漏液が発生するなどして電気化学セルとしての特性劣化を引き起こすおそれがある。
【００１２】
本発明は、以上説明した従来の実情に鑑みなされたものであり、電極体への不均一加圧を緩和することで、特性の劣化を引き起こすことのない電気化学セルの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）前記課題を解決するため、本発明の一形態に係る電気化学セルは、第１容器と第２容器から構成される外装体と、前記外装体の内部に収容された正極電極および負極電極からなる電極体とを備え、前記第１容器と前記第２容器に貫通孔が形成され、前記貫通孔の内部側に絶縁フィルムを介し電極板が配置され、前記電極体の平面視形状と前記電極板の平面視形状と前記絶縁フィルムの平面視形状が相似形状である電気化学セルであり、前記電極体の外周部が前記絶縁フィルムの外周部近傍まで延在され、前記電極板の外周部が前記絶縁フィルムの外周部近傍まで延在されたことを特徴とする。
【００１４】
前記構造の電気化学セルは外装体の内部に収容されている電極体の形状を整えることを目的として絶縁フィルムと正極電極板と電極体と負極電極板と絶縁フィルムを積層した方向に沿って外装体の外側から加圧力を印加することがある。この場合、電極体は正極側の電極板と負極側の電極板の間に挟まれて加圧されることとなる。よって、電極体を挟む電極板が電極体と広い面積で接触していないと、電極体に不均一に加圧力が作用することになる。これにより、例えば外装体の変形に伴う封止箇所における漏液発生のおそれがある。
電極板の外周部を電極体の外周部近傍まで延在させることで電極体の全体にできるだけ均一な加圧力を印加できるので、外装体の変形を抑制でき、封止部分における漏液などの不良を防止し、劣化を生じていない電気化学セルを提供できる。
【００１５】
（２）前記課題を解決するため、本発明の一形態に係る電気化学セルは、第１容器と第２容器から構成される外装体と、前記外装体の内部に収容された正極電極および負極電極からなる電極体とを備え、前記第１容器と前記第２容器に貫通孔が形成され、前記貫通孔の内部側に絶縁フィルムを介し電極板が配置され、前記電極体の平面視形状と前記電極板の平面視形状と前記絶縁フィルムの平面視形状が相似形状である電気化学セルであり、前記電極体の外周部が前記絶縁フィルムの外周部近傍まで延在され、前記電極板の外周部が前記絶縁フィルムの外周部より内側に配置され、前記電極板の外周側に周縁部を前記電極体の外周部近傍まで延出させ、前記電極板と同等厚さとした加圧補助環状体が設けられたことを特徴とする。
【００１６】
外装体の外側から電極体に形を整える加圧力を印加した場合、電極体の上下を挟む電極板が電極体と広い面積で接触していないと、電極体に不均一な加圧力が作用するおそれがある。
前記電極板の外周部が前記電極体の外周部より内側に配置されていたとしても、電極板の外周部に電極板と同等厚さの加圧補助環状体を配置しておけば、電極板と加圧補助環状体により電極体の全体に対し、均等な圧力を印加することができる。
このため、電極体全体に渡り電極間距離を均一に揃えることができ、電池反応を均一化できる結果、急激な劣化を生じない電気化学セルを提供できる。
【００１７】
（３）前記一形態の電気化学セルでは、前記電極板が鋼板からなり、前記電極板に電極端子が取り付けられ、前記電極端子がＮｉまたはＮｉ合金からなることを特徴とする。
【００１８】
本形態によれば、鋼板からなる電極板に対し、ＮｉまたはＮｉ合金からなる電極端子を接合しているので、電極端子の表面に自然酸化膜が生成し難く、電極端子に対し外部端子などから良好なコンタクトを取ることができる。このため、電極端子表面に自然酸化膜が生成している場合に比べて外部端子と低い接触抵抗で接続が可能となり、過電圧の発生なども抑制できるので、電池の容量低下を引き起こすことがない。
【００１９】
（４）前記一形態の電気化学セルでは、前記第１容器と前記第２容器が樹脂層と金属層のラミネート構造からなり、前記第１容器と前記第２容器がいずれも底壁部と周壁部を有し、前記第１容器の周壁部と前記第２容器の周壁部が重ね合わされて融着され、前記外装体が構成されたことを特徴とする。
【００２０】
本形態の電気化学セルにおいて、第１容器の周壁部と第２容器の周壁部を重ね合わせて融着していると、容器どうしを接合している融着部を第１容器と第２容器の外周部に配することができるので、第１容器と第２容器からなる外装体の内容積が融着部の存在によって狭められることが無い。このため、小型のボタン形電池であっても外装体の内容積を確保し易く、電池として体積あたりの容量を確保し易くなる。
【００２１】
（５）前記一形態の電気化学セルでは、前記金属層がＡｌまたはＡｌ合金からなる構成を採用できる。
【００２２】
樹脂層とＡｌまたはＡｌ合金からなる金属層とのラミネート構造であれば、外装体として液密性、気密性、軽量性に優れ、電解液を収容する小型の電気化学セル用の外装体として優れる。
【発明の効果】
【００２３】
本形態によれば、電気化学セルにおいて、電極体の形状を整えることを目的として外装体の外側から加圧力を印加した場合、電極体の外周部近傍まで延在する電極板で電極体の全体に均一な加圧力を印加できるので、電極体を構成する電極の間隔を均一化できる。
この結果、電極体において電極間距離を均一に揃えることができ、電池反応を均一化できる結果、急激な劣化を生じない電気化学セルを提供できる。
また、電極体の外周部より内側に電極板の外周部を配置した構成としても、電極板に加え、その周囲に設けた同等厚の加圧補助環状体により電極板と合わせて電極体の全体を均一加圧することができるようになる。
この結果、電極体において電極間距離を均一に揃えることができ、電池反応を均一化できる結果、急激な劣化を生じない電気化学セルを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態に係る電気化学セルの外観を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る電気化学セルの内部構造を示す部分断面図である。
【図３】第１実施形態に係る電気化学セルの分解斜視図である。
【図４】第１実施形態に係る電気化学セルにおいて電極体の概形と電極板および絶縁フィルムの位置関係を示す断面図である。
【図５】第２実施形態に係る電気化学セルにおいて電極体の概形と電極板および絶縁フィルムの位置関係を示す断面図である。
【図６】従来の電気化学セルにおいて電極体の概形と電極板および絶縁フィルムの位置関係を示す断面図である。
【図７】電極体に対する電極板の面積比を１０％とした場合の外装体とシーラントリングと電極板の状態を示す構成図。
【図８】電極体に対する電極板の面積比を２０％とした場合の外装体とシーラントリングと電極板の状態を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る第１実施形態について図面を参照して説明する。
なお、以下の説明では、円盤状に形成されたボタン形、コイン形またはシリンダ形の電気化学セルとして、非水電解質二次電池の一種であるリチウムイオン二次電池（以下、単に「電池」という。）を例に挙げて説明する。
また、以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更し表示しているため、各部材の相対的な大きさが図面に示す形態に限らないのは勿論である。
【００２６】
[第１実施形態]
図１は第１実施形態に係る電池の斜視図、図２は第１実施形態に係る電池の部分断面斜視図、図３は同電池の分解斜視図である。
図１、図２に示すように、本実施形態の電池（電気化学セル）１は、いわゆるボタン形の電池である。電池１は、電極体２と、電極体２に含浸される電解液（電解質溶液：図示せず）と、電極体２を収容した外装体１０とを備えている。
【００２７】
電極体２は、負極電極３および正極電極４を備えている。負極電極３は、つづら折り形状に折り畳まれている。正極電極４は、負極電極３と互い違いに積層するように負極電極３と交差する方向につづら折り形状に折り畳まれている。すなわち、本実施形態の電極体２は、負極電極３と正極電極４とが互い違いに積層するように折り畳まれた積層タイプの電極体である。電極体２を構成する負極電極３と正極電極４は、図２、図３の構成では円板状の電極本体を複数、帯状の連結部を介し数珠繋ぎ状に接続し、それらの一端側に個々に引出電極を形成している。
【００２８】
図１、図２に示すように外装体１０は、電極体２が収容される収容部１２と、収容部１２の外周１２ａに沿って折り曲げられた封止部１５とを有する。封止部１５は、絞り成形によって収容部１２の外周１２ａに沿って折り曲げられている。
また、外装体１０は、有底筒状の第１容器１７と、有底筒状の第２容器１８とを備えている。第１容器１７および第２容器１８は、それぞれの中心軸が同軸となるように配置されている。以下、第１容器１７および第２容器１８の中心軸を図２に示すように中心軸Ｏと呼称し、中心軸Ｏに沿う方向を軸方向と呼称し、中心軸Ｏに直交する方向を径方向と呼称する。なお、中心軸Ｏは収容部１２の中心軸となる。
【００２９】
第１容器１７は、ラミネート部材により形成された第１部材である。ラミネート部材は、ＡｌまたはＡｌ合金からなる金属シートと、第１容器１７における内側面を構成する樹脂製の融着層と、外側面を構成する樹脂製の保護層とが積層されている。
融着層は、例えば、ポリオレフィンのポリエチレンやポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂を用いて形成される。ポリオレフィンとして以下の材質を適宜選択できる。ポリオレフィンとしては、高圧法低密度ポリエチレンや低圧法高密度ポリエチレン、インフレーションポリプロピレンフィルム、無延伸ポリプロピレンフィルム、二軸延伸ポリプロピレンフィルム、直鎖状短鎖分岐ポリエチレンなどの材質を使用できる。保護層は、上述のポリオレフィンや、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ナイロンなどを用いて形成される。融着層および保護層は、それぞれ金属シートとの間に接合層を介して、熱融着または接着剤により接合される。
【００３０】
第１容器１７は、第１底壁部２１および第１周壁部２２を備えている。第１底壁部２１の中央部には丸孔型の第１貫通孔２３が形成されている。第１貫通孔２３は、中心軸Ｏと同軸に形成されている。
第１底壁部２１の内面には、第１シーラントリング（絶縁フィルム）２４を介して円板状のステンレス鋼板などの鋼板からなる負極電極板２５が熱融着されている。第１シーラントリング２４は、ポリオレフィンのポリエチレンやポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂を用いて形成された、シーラントフィルムをリング状にしたものである。
【００３１】
負極電極板２５の内面は、電極体２の負極電極３に接続されている。負極電極板２５の外面は、中央にＮｉあるいはＮｉ合金からなる円板状の負極電極端子２６が溶接されている。負極電極端子２６は、第１貫通孔２３を貫通して外部に露出され、電池１の負極端子として機能する。なお、負極電極板２５をＮｉあるいはＮｉ合金製とすれば、負極電極端子２６を略し、負極電極板２５を負極電極端子として用いることもできる。
【００３２】
第２容器１８は、第１容器１７と同様に、ラミネート部材により形成された第２部材である。ラミネート部材は、ＡｌまたはＡｌ合金からなる金属シートと、第２容器１８における内側面を構成する樹脂製の融着層と、外側面を構成する樹脂製の保護層と、が積層されている。融着層は、第１容器１７の融着層と同じ熱可塑性樹脂を用いて形成される。保護層は、第１容器１７の保護層と同じ熱可塑性樹脂を用いて形成される。
【００３３】
第２容器１８は、第２底壁部３１、第２周壁部３２、および折曲部３３を備えている。
第２周壁部３２は、収容部１２の外周１２ａを形成する。
第２底壁部３１には、中央に丸孔型の第２貫通孔３５が形成されている。第２貫通孔３５は、中心軸Ｏと同軸に形成されている。
第２底壁部３１の内面には、第２シーラントリング（絶縁フィルム）３７を介してステンレス鋼板などの鋼板からなる円板状の正極電極板３８が熱融着されている。第２シーラントリング３７は、第１シーラントリング２４と同様に、熱可塑性樹脂により形成されている。
正極電極板３８はステンレス鋼板などの鋼板から、もしくは、ＡｌまたはＡｌ合金からなる板材からなることが好ましい。
【００３４】
正極電極板３８の内面は、電極体２の正極電極４に接続されている。正極電極板３８の外面は、中央にＮｉあるいはＮｉ合金からなる円板状の正極電極端子３９が抵抗溶接部またはレーザー溶接部を介し溶接されている。正極電極端子３９は、第２貫通孔３５を貫通して外部に露出され、電池１の正極端子として機能する。
正極電極端子３９はＮｉ板あるいはＮｉにＣｒやＭｏ、Ｃｏなどを添加したＮｉ合金板、あるいは、ステンレス鋼板、Ｆｅ板、もしくは、ＣｕまたはＣｕ合金板からなることが好ましい。また、接触抵抗の低減のために、上述のようなＮｉ板や各種Ｎｉ合金板にＡｕメッキを施すことが好ましく、ステンレス鋼板、Ｆｅ板、あるいはＣｕ板、Ｃｕ合金板にＮｉメッキを施して用いることもできる。
負極電極３を構成する負極集電体は、本実施形態では、例えば、Ｃｕ、Ｎｉあるいはステンレス鋼などの金属材料から構成されている。そして、これらの金属材料からなる負極側の引出電極３ｄが負極集電体から延びている。正極電極４を構成する正極集電体は本実施形態ではＡｌまたはＡｌ合金から構成され、この正極集電体から延びる正極側の引出電極４ｄがＡｌまたはＡｌ合金から形成されている。
図３に示すように正極電極４の上端部には、ＡｌまたはＡｌ合金からなる帯状の引出電極４ａが設けられ、この引出電極４ａが正極電極板３８の内面（図３では下面）に溶接部を介し電気的かつ機械的に接合されている。
【００３５】
正極電極４は図３に例示するように連結部４ｅを介し複数の電極本体４ｄを数珠繋ぎ状に連結して構成されるが、一例として、電極本体４ｄおよび連結部４ｅと同一平面形状の正極集電体に正極活物質を塗布した構造の全体を樹脂絶縁材料からなるセパレーターで覆った構造を採用できる。セパレーターで覆った構造の概形が図３に示す形状をなしており、全体をつづら折りすることができる。負極電極３も正極電極４と同等構造であり、全体をつづら折りすることができる。
以上のように構成された負極電極３と正極電極４をそれぞれ交互につづら折り構造として重ねることで、図２または図３に示す電極体２が構成されている。負極電極３と正極電極４を構成する正極集電体は本実施形態ではＡｌまたはＡｌ合金から構成されている。このため、本実施形態では負極側の引出電極３ｄと正極側の引出電極４ｄがいずれもＡｌまたＡｌ合金から形成されている。
本実施形態において用いるＡｌ合金について特に制限は無く、ＪＩＳ規定１０００〜７０００に規定される各種のＡｌ合金を適宜用いることができ、その他、電池用集電体に適用できるＡｌ合金のいずれを用いても良い。
【００３６】
正極電極端子３９は図２、図３に示すように正極電極板３８の中央部に配置されるとともに、正極電極端子３９と正極電極板３８は２箇所の抵抗溶接部あるいはレーザー溶接部により接合されている。
正極電極端子３９は、外部端子の接触を受けるので、２箇所以上の抵抗溶接部あるいはレーザー溶接部によって確実に接合されていることが好ましい。
【００３７】
図３に示すように正極電極板３８の内面（図３に示す下面）の周辺部から正極電極板３８の中央部近くまで引出電極４ａの先端部が延在され、引出電極４ａの先端部が正極電極板３８に溶接されている。
【００３８】
先に説明のように、第１容器１７および第２容器１８をラミネート部材とし、第１容器１７および第２容器１８に負極電極端子２６、正極電極端子３９を設けた。電極端子２６、３９を設けることにより、封止部１５から外部に端子部を突出させる必要がない。よって、電池１を小形にできる。
【００３９】
第２周壁部３２は、第２底壁部３１の外周３１ａから第１容器１７の第１底壁部２１に向けて筒状に折り曲げられている。折曲部３３は、第２周壁部３２のうち、第１底壁部２１側の端部３２ａから第２周壁部３２に沿って第２底壁部３１側へ円筒状に折り曲げられている。折曲部３３は、第２周壁部３２に対して径方向外側に間隔をおいて配置されている。折曲部３３および第２周壁部３２は、断面Ｕ字状に形成されている。
第２周壁部３２は、第１周壁部２２の内側で、かつ、折曲部３３の内側に配置されている。また、折曲部３３は、第１周壁部２２の内側に配置されている。折曲部３３の融着層と第１周壁部２２の融着層とが熱融着されている。
【００４０】
折曲部３３の融着層と第１周壁部２２の融着層とが熱融着されることにより、封止部１５が形成される。よって、収容部１２の外周が封止部１５で封止される。これにより、第１容器１７と第２容器１８が重ね合わされて外装体１０が形成される。
折曲部３３の融着層と第１周壁部２２の融着層とを熱融着する手段として、例えばヒータやレーザーなどの熱源を用いる熱融着が挙げられる。また、折曲部３３の融着層と第１周壁部２２の融着層とは、熱融着の他に、例えば超音波溶接を用いる融着などが適用可能である。
封止部１５は、収容部１２の外側に円筒状に形成され、かつ、収容部１２の外周１２ａに沿って折り曲げられている。収容部１２の外周１２ａは、第２周壁部３２で形成される。封止部１５は、平面視において、円形に形成されている。
【００４１】
封止部１５を収容部１２の外周１２ａに沿って折り曲げることにより、封止部１５を収容部１２の外周１２ａに配置することができる。よって、封止部１５は、収容部１２の中心軸Ｏに対して直交する方向への張出が小さく抑えられる。これにより、特に、小形の電池１において、電池１の体積当たりの容量を高めることができる。
【００４２】
また、封止部１５は、絞り成形によって収容部１２の外周１２ａに沿って折り曲げられている。よって、封止部１５は、第１容器１７および第２容器１８の他の部位に比べて薄肉に形成されている。封止部１５を薄肉に形成することにより、収容部１２の中心軸Ｏに対して直交する方向への封止部１５の張出が一層小さく抑えられる。
また、第１容器１７および第２容器１８の融着層が薄肉に形成されることにより、第１容器１７および第２容器１８の金属シート間の隙間が小さく抑えられる。これにより、封止部１５から外装体１０の内部に水が浸入することを一層良好に抑えることができる。
【００４３】
収容部１２は、第１容器１７と第２容器１８とが重ね合わされることにより密封空間が形成される。具体的には、収容部１２は、第１底壁部２１、第２底壁部３１、および第２周壁部３２により画成されている。
【００４４】
本実施形態において、第１容器１７と第２容器１８からなる外装体１０は平面視円形状であり、そこに収容されている第１シーラントリング２４、負極電極板２５、負極電極端子２６、電極体２、正極電極板３８、第２シーラントリング３７、正極電極端子３９は、いずれも外形が平面視円形状である。このため、第１シーラントリング２４、負極電極板２５、電極体２、正極電極板３８、第２シーラントリング３７を平面視した外形は相似形状とされている。
【００４５】
本形態において、第１シーラントリング２４、第２シーラントリング３７の外径はいずれも第２容器１８における第２周壁部３２の近くまで達する大きさに形成されている。このため、第１シーラントリング２４、第２シーラントリング３７の外周部は第２容器１８における第２周壁部３２の近くまで延在されている。
負極電極板２５はその外周部を第１シーラントリング２４の外周部近傍まで延在させる大きさに形成され、正極電極板３８はその外周部を第２シーラントリング３７の外周近傍まで延在させる大きさに形成されている。
また、電極体２は平面視円形状であり、その外径が第１シーラントリング２４あるいは第２シーラントリング３７の外径と同等に形成されている。
【００４６】
本実施形態において、負極電極板２５の直径は、シーラントリング２４の内径に対し２．２倍以上であることが好ましく、正極電極板３８の直径は、シーラントリング３７の内径に対し２．２倍以上であることが好ましい。また、本実施形態において、負極電極板２５の直径は、貫通孔２３の内径に対し、１．５倍以上であることが好ましく、正極電極板３８の直径は、貫通孔３５の内径に対し、１．５倍以上であることが好ましい。
電極板２５、３８の直径がシーラントリング２４、３７の内径に対し２．２倍未満であると、電極板２５、３８の大きさが小さくなるため、電極板２５、３８に溶着される状態で設けられるシーラントリング２４、３７との溶着面積を充分に確保できなくなるおそれがある。電極板２５、３８に接触する状態で設けられるシーラントリング２４、３７との溶着面積を充分に確保できなくなると、電極板２５とシーラントリング２４の間、あるいは、電極板３８とシーラントリング３７の間から電解液が漏洩するおそれが生じる。
【００４７】
図７は、正極電極板３８の直径をシーラントリング３７の内径の１．３倍とした場合の積層構造の一例を示す。第２底壁部３１に形成されている貫通孔３５はφ５ｍｍ、第２底壁部３１の内面側に溶着されているシーラントリング３７の内径は３．５ｍｍとする。また、図７では、正極電極板３８に取り付けられている正極電極端子３９は記載を略している。
【００４８】
図7の状態であると、シーラントリング３７の内周部と正極電極板３８の外周部とのオーバーラップ部分の幅が小さくなり、この部分を溶着できたとして、溶着面積が小さくなる。このため、外装体１０の外側から加圧力を印加してつづら折り状の電極体２の膨らみ等を是正する作業を行った場合、シーラントリング３７の内周部と正極電極板３８の外周部との溶着部分から電解液の漏洩を生じるおそれが高くなる。
図８は、正極電極板３８の直径をシーラントリング３７の内径の１．８倍とした場合の積層構造の一例を示す。第２底壁部３１に形成されている貫通孔３５はφ５ｍｍ、第２底壁部３１の内面側に溶着されているシーラントリング３７の内径は３．５ｍｍとする。
図８の状態であると、シーラントリング３７の内周部と正極電極板３８の外周部とのオーバーラップ部分の幅をある程度確保することはできるが、溶着の際、電極板３８にシーラントリング３７と第２底壁部３１を押し付けながら溶着するので図８に示す状態では第２底壁部３１と正極電極板３８の外周部とのオーバーラップ部分の幅が不足し、第２底壁部３１とシーラントリング３７との間の部分から電解液の漏洩を生じるおそれがある。
勿論、図７の構造でもシーラントリング３７と第２底壁部３１との界面を介し電解液の漏洩を生じるおそれもある。
【００４９】
図７に示す構造よりも溶着部分の幅を確保して溶着部分の液密性を向上させるために、正極電極板３８の直径をシーラントリング３７の内径に対し２．２倍以上とすることが好ましい。また、図８に示す構造よりも溶着部分の幅を確保して溶着部分の液密性を向上させるために、正極電極板３８の直径を貫通孔３５の内径に対し、１．５倍以上とすることが好ましい。
図７と図８に示す電極板３８とシーラントリング３７と第２底壁部３１の貫通孔３５の関係は、負極側でも同等であり、電極板２５とシーラントリング２４と第１底壁部２１と貫通孔２３も同様の関係とすることが好ましい。
【００５０】
なお、負極電極板２５と正極電極板３８で電極体２を上下から挟み付けながら加圧した場合、加圧力の強い領域と加圧力の弱い領域との圧力差が大きくなり、電極体２を構成する電極間の隙間のバラツキが大きくなる結果、電気化学セル１として使用中に急激に容量低下を引き起こすなどの問題を生じるおそれもある。
逆に、面積比（電極体２を平面視した場合の面積に対する電極板の面積比）が１００％を超えると、負極電極板２５の外周および正極電極板３８の外周が外装体１０の内面に接近し過ぎるため、これらの電極周縁部にバリなどを生じていた場合に外装体１０の内面に電極板２５、３８の周縁部が接触するおそれがある。
【００５１】
以上のように構成された電池１を製造するには、第１容器１７と第２容器１８の間に図３に示すように第１シーラントフィルム２４、負極電極板２５、負極電極端子２６、電極体２、正極電極板３８、正極電極端子３９、第２シーラントフィルム３７をこの順で積層できるように収容し、第１容器１７と第２容器１８から構成される外装体１０の内部に電解液を充填し、第１容器１７と第２容器１８を重ねて互いの周壁部分を熱溶着することができる。
【００５２】
電池１を製造する際、負極電極板２５に負極電極端子２６を、正極電極板３８に正極電極端子３９を、予め抵抗溶接あるいはレーザー溶接等により接合して一体化しておくことが好ましい。
それらの後、電極体２の正極電極板３８の内面側に正極側の引出電極を溶接し、電極体２の負極電極板２５の内面側に負極側の引出電極を溶接することができる。
なお、この例では電極板に電極端子を溶接し、その後に電極体の引出電極を溶接する順で説明したが、電極端子と引出電極を溶接する順序は逆であっても良く、どちらが先でも差し支えない。
【００５３】
以上説明の如く構成された電池１にあっては、外装体１０の内部に収容されている電極体２の形状を整えることを目的として第１シーラントリング２４〜第２シーラントリング３７を積層した方向に沿って外装体１０の外側から加圧力を印加する処理を行う。
この加圧時において、電極板２５、３８の外周部を電極体２の外周部近傍まで延在させる大きさとしていることで電極体２の全体に均一な加圧力を印加できる。これにより、電極体２を構成する正極と負極の電極間隔を電極体２の全体で均一化できる。この結果、電極体２において電池反応を均一化できる結果、急激な劣化を生じない電池１を提供できる。
【００５４】
上述した電解液の漏洩を防止する観点から、また、負極電極板２５と正極電極板３８を平面視した場合の面積は、電極体２を平面視した場合の面積に対し、３０％〜１１０％の範囲であることが好ましい。
この面積比が３０％未満であると、負極電極板２５と正極電極板３８で電極体２を上下から挟み付けながら加圧した場合、加圧力の強い領域と加圧力の弱い領域との圧力差が大きくなることから、電解液が漏液し易くなるおそれがある。
また、この圧力差により、電極体２を構成する電極間の隙間のバラツキが大きくなる結果、電気化学セル１として使用中に急激に容量低下を引き起こすなどの問題を生じるおそれもある。
逆に、前記面積比が１１０％を超えると、電極板２５、３８に対する電極体２の相対的な面積比が小さくなる、つまり、電極体が小さくなりすぎることにより充分な電気的特性が得られなくなることから好ましくない。これに加えて、負極電極板２５の外周および正極電極板３８の外周が外装体１０の内面に接近し過ぎるため、これらの電極２５、３８の外周部にバリなどを生じていた場合、外装体１０の内面に電極板２５、３８が接触するおそれがある。
特に、先に説明したように、負極電極板２５と正極電極板３８を平面視した場合の面積について、電極体２を平面視した場合の面積に対し、面積比で３０％〜１１０％の範囲としているので、電極体２の全体に均一に加圧力を印加できる。
【００５５】
以上説明の如く構成された電池１にあっては、ステンレス鋼板からなる正極電極板３８に対し、ＮｉまたはＮｉ合金からなる正極電極端子３９を接合しているので、電極端子３９の表面に自然酸化膜が生成し難く、正極電極端子３９に対し外部端子などから良好なコンタクトを取ることができる。このため、正極電極端子３９の表面に自然酸化膜が生成している場合に比べて外部端子と低い接触抵抗で接続が可能となり、過電圧の発生なども抑制できるので、容量低下を引き起こすことがない電池１を提供できる。
【００５６】
本形態の電池１において、第１容器１７の第１周壁部２２と第２容器１８の第２周壁部３２を重ね合わせて融着していると、容器どうしを接合している融着部を第１容器１７と第２容器１８の外周部に配することができる。このため、第１容器１７と第２容器１８からなる外装体１０の内容積が融着部の存在によって狭められることが無い。従って、小型のボタン形電池であっても外装体１０の内容積を確保し易く、電池１として体積あたりの容量を確保し易くなる。
また、小型薄型の電池１であっても、容器どうしを接合している融着部について第１容器１７と第２容器１８の外周底部から外周上部まで容器１７、１８の高さを充分に活用した最大高さ分の融着面積としているので、充分な融着面積を確保することができ密閉性の良好な電池構造を得ることができる。
【００５７】
[第２実施形態]
図５は第２実施形態の電池（電気化学セル）５０を示す断面図であり、この第２実施形態の電池５０では負極電極板２５Ａの外径と、正極電極板３８Ａの外径がいずれも第１実施形態の電極板より小さく形成されている。負極電極板２５Ａは第１実施形態の負極電極板２５と外径のみが異なり、構成材料と内径および厚さは同等である。正極電極板３８は第１実施形態の正極電極板３８と外径のみが異なり、構成材料と内径及び厚さは同等である。
また、負極電極板２５Ａの外側に負極電極板２５Ａと同一厚さのリング板からなる加圧補助環状体５１が配置され、正極電極板３８Ａの外側に正極電極板３８Ａと同等厚さのリング板からなる加圧補助環状体５２が配置されている。加圧補助環状体５１、５２の外径は電極体２の外径と同等に形成されている。
加圧補助環状体５１、５２は金属板あるいは硬質樹脂板からなる。
電池５０においてその他の構成は第１実施形態の電池１の構造と同等であるので、その他の部分の構成説明は省略する。
【００５８】
図５に示す構造の電池５０において、外装体１０の内部に収容されている電極体２の形状を整えることを目的として第１シーラントリング２４〜第２シーラントリング３７を積層した方向に沿って外装体１０の外側から内側に向けて加圧力を印加する処理を行う。
この加圧時において、加圧補助環状体５１、５２の外周部を電極体２の外周部近傍まで延在させる大きさとしていることで、負極電極板２５Ａと加圧補助環状体５１および正極電極板３８Ａと加圧補助環状体５２により、電極体２の全体に均一な加圧力を加えることができる。これにより、電極体２を構成する正極と負極の電極間隔を電極体２の全体で均一化できる。この結果、電極体２において電池反応を均一化できる結果、急激な劣化を生じない電池１を提供できる。
【００５９】
なお、先に説明した実施形態では、基本的に平面視円形状の電気化学セルについて説明したが、電気化学セルの平面視形状は円形状に限らず、三角形状などの多角形状、楕円形状、レーストラック形状など、種々の形状を採用可能であり、本形態の電気化学セルにおいて特に平面視形状に制限はない。
【００６０】
平面視円形状ではない電気化学セルを構成する場合、電極板や加圧補助環状体の形状は電気化学セルの平面視形状に合わせた外形とする。
例えば、平面視三角形状の電気化学セルを構成する場合は電極板も平面視三角形状を採用し、平面視楕円状の電気化学セルを構成する場合は電極板も平面視楕円状とする。これらの場合も電極板の平面視形状は電極体の平面視形状の相似形とすることが好ましい。
また、電極板と加圧補助環状体を組み合わせる場合は、これらを組み合わせた平面視形状が電極体の平面視形状に相似形状であれば良い。いずれにおいても、電極体の平面視形状に合わせて電極体の全体を均一に加圧できるように電極板の形状と加圧補助環状体の形状を調整すれば良い。
【００６１】
電極体の平面視形状と電極板の平面視形状を相似形状として、電極板の外周部を全周に渡り電極体の外周部の近傍に配置すると、加圧時の圧力を電極体の全体に均一に付加することができる。また、電極板と加圧補助環状体を組み合わせた形状を電極板の平面視形状と相似形状として、組み合わせた形状の外周部を全周に渡り電極体の外周部の近傍に配置すると、加圧時の圧力を電極体の全体に均一に付加することができる。
この結果、電極体において正極側電極と負極側電極の電極間距離を均一にできるため、電池反応を均一化できる結果、急激な劣化を生じない電池５０を提供できる。
【００６２】
「電気化学セルの試作」
アルミニウム箔からなる金属シートをポリプロピレン製の融着層とナイロン製の保護層で挟んだ構成の図３に示す円筒状の第１の容器（外径１５．１ｍｍ）と、同等構造の図３に示す第２の容器（外径１５．１ｍｍ）を形成し、ポリプロピレンのシーラントリング（外径１２ｍｍ：内径３．５ｍｍ）とステンレス鋼板からなる電極板を用いて図７または図８に示すように第１の容器の貫通孔の内側にシーラントリングと電極板を積層し、積層部分に上下から圧力を加えながら、１７５℃に加熱し、溶着した。第２の容器の貫通孔の内側にもシーラントリングと電極板を積層し、溶着した。
第１の容器の貫通孔は内径５ｍｍ、シーラントリングの挿通孔の内径は３．５ｍｍとした。第１の容器と第２の容器に収容するつづら折り構造の電極体として外径１４．２ｍｍのものを想定した。第２の容器の貫通孔は内径５ｍｍ、シーラントリングの挿通孔の内径は３．５ｍｍとした。
【００６３】
以下の表１に示すように、シーラントリングの内径に対する電極板の直径比、あるいは、ラミネート貫通孔の内径に対する電極板の直径比に設定し、それらを用いて以下の電気化学セルの試作に用いた。
第１の容器と第２の容器を用い、これらの間に電解液を注入し、図１、図２に示すように第１の容器と第２の容器を嵌め込み溶着し、一体化してボタン型の電気化学セルを組み立てた。
【００６４】
この電気化学セルの容器を厚み方向に潰すように１２．５ｋｇの荷重を付加し、電解液の漏れ発生の有無を確認した。
【００６５】
【表１】
2020119629.tif 000003
【００６６】
表１に示す結果から、シーラントリングの内径に対し電極板の直径比が２．２倍以上であり、外装体（ラミネート）の貫通孔に対する直径比で１．５倍以上の電極板であれば、漏液を生じないこともわかった。表１に示す例では、シーラントリングの内径に対し電極板の直径比が２．２倍〜３．１倍の範囲において漏液なしとなり、貫通孔の内径に対する電極板の直径比１．５倍〜２．２倍の範囲において漏液なしとなった。また、電極板の直径の最大値はシーラントリングの外径と同等とすることが好ましい。
このため、確実に漏液を防止可能な構造とするために、シーラントリングの内径に対し電極板の直径比を２．５倍以上に設定し、外装体（ラミネート）の貫通孔に対する直径比を１．８倍以上とした電極板であれば、製造バラツキ等を考慮しても、確実に漏液を生じない電気化学セルを製造できると想定できる。
【符号の説明】
【００６７】
１…電池（電気化学セル）、２…電極体、３…負極電極、４…正極電極、
４ａ…正極側引出電極、１０…外装体、
１２…収容部、１２ａ…収容部の外周、１５…封止部、１７…第１容器、
１８…第２容器、２１…第１底壁部、２２…第１周壁部、２３…第１貫通孔、
２４…第１シーラントリング（絶縁フィルム）、２５…負極電極板、
２６…負極電極端子（貫通電極）、３１…第２底壁部、
３２…第２周壁部（収容部の外周）、３５…第２貫通孔、
３７…第２シーラントリング（絶縁フィルム）、３８…正極電極板、
３９…正極電極端子（貫通電極）、５０…電池（電気化学セル）、
５１、５２…加圧補助環状体。
【図１】
2020119629.tif 000004
【図２】
2020119629.tif 000005
【図３】
2020119629.tif 000006
【図４】
2020119629.tif 000007
【図５】
2020119629.tif 000008
【図６】
2020119629.tif 000009
【図７】
2020119629.tif 000010
【図８】
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