(57)【要約】【課題】電池の製造工程におけるキャップ同士の嵌合をより確実に防止することが可能な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、天面部及び複数の側面部を有し、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、凸部の側方において複数の側面部の間にそれぞれ形成された複数の通気孔とを備える。さらに、封口体キャップは、複数の通気孔の縁部を形成するフランジ部の内端から凸部の内側に突出した突起部を備える。【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、
天面部及び複数の側面部を有し、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、
前記凸部の側方において前記複数の側面部の間にそれぞれ形成された複数の通気孔と、
前記複数の通気孔の縁部を形成する前記フランジ部の内端から、前記凸部の内側に突出した突起部と、
を備える、円筒形電池用の封口体キャップ。
【請求項２】
前記突起部は、平面視において前記凸部の高さ方向の中央における前記複数の側面部の外面の位置よりも前記凸部の内側に突出している、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】
前記突起部は、前記複数の通気孔の縁部に少なくとも１つずつ形成されている、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】
前記突起部は、前記凸部と前記フランジ部の境界線に沿って等間隔で形成されている、請求項３に記載の円筒形電池用の封口体キャップ。
【請求項５】
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１〜４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６】
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１〜５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１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２８３１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、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。
【０００５】
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。
【０００６】
本開示の目的は、電池の製造工程におけるキャップ同士の嵌合をより確実に防止することが可能な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、天面部及び複数の側面部を有し、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、前記凸部の側方において前記複数の側面部の間にそれぞれ形成された複数の通気孔と、前記複数の通気孔の縁部を形成する前記フランジ部の内端から、前記凸部の内側に突出した突起部とを備える。
【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けるキャップ同士の嵌合をより確実に防止することができる。
【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斜視図である。
【図３】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４】封口体キャップの変形例を示す図である。
【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。本明細書では、封口体、封口体キャップ等において、電池の外側を向いた面を外面、電池の内側を向いた面を内面とする。
【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。以下では、説明の便宜上、円筒形電池１０の封口体１７を上、外装缶１６の底部側を下とする。
【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２８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２９が形成されている。
【００１８】
封口体１７は、電流遮断機構を備えた円盤状の部材である。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、スペーサ２７、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。絶縁部材２５は、周縁部が下弁体２４と上弁体２６の間から延出して封口体１７の径方向内側に折り返され、折り返された部分がキャップ３０の外面に当接している。絶縁部材２５は、封口体１７の気密性を高めるインナーガスケットとして機能する。
【００１９】
内部端子板２３は、複数の通気孔を有する金属板であって、絶縁部材２５と同様に周縁部が封口体１７の径方向内側に折り返され、折り返された部分が絶縁部材２５を介してキャップ３０の外面に当接している。弁体、絶縁部材２５、及びキャップ３０は、内部端子板２３によって挟持されている。図１に示す例では、下弁体２４が上凸形状、上弁体２６が下凸形状を有する。封口体１７によれば、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。
【００２０】
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。
【００２１】
以下、図２及び図３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の斜視図、図３はキャップ３０の平面図である。図３では、凸部３１の高さ方向中央における各側面部３４の外接円Ｙの位置を一点鎖線で示す。
【００２２】
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、例えば金属板を深絞り加工して製造される。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（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。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。
【００２３】
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。
【００２４】
図２及び図３に例示するように、キャップ３０は、天面部３３及び複数の側面部３４を有し、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円環状のフランジ部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、内部端子板２３を介して外装缶１６の加締め部２９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。フランジ部３２は、径方向外側部分の厚みが径方向内側部分の厚みよりも薄く、径方向外側部分において外面が凹んでいる。
【００２５】
キャップ３０は、さらに、凸部３１の側方において複数の側面部３４の間にそれぞれ形成された複数の通気孔３５と、通気孔３５の縁部に形成された突起部３６とを備える。突起部３６は、通気孔３５の縁部を形成するフランジ部３２の内端から、凸部３１の内側に突出している。突起部３６は、凸部３１の高さ方向中央における複数の側面部３４の外面の位置よりも内側に突出していることが好ましい。突起部３６は、１つの通気孔３５の縁部のみに形成されていてもよいが、好ましくは各通気孔３５に対応して複数形成される。本実施形態では、全ての通気孔３５の縁部に突起部３６が形成されている。
【００２６】
凸部３１は、円筒形電池１０の外側に膨出した部分であって、平面視略真円形状の天面部３３と、フランジ部３２と天面部３３をつなぐ複数の側面部３４とを有する。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、キャップ３０の平面視において天面部３３の中心Ｘがキャップ３０の中心と一致するように形成されることが好ましい。天面部３３は、平坦であり、フランジ部３２と略平行に形成されている。外部装置につながるリード線は、天面部３３に溶接等で接続される。
【００２７】
側面部３４は、フランジ部３２と天面部３３をつなぐ柱であって、フランジ部３２に対して略垂直に形成されている。凸部３１は、互いに同一形状、同一寸法で形成された３つの側面部３４を有する。複数の側面部３４は、天面部３３の周方向に等間隔で配置される。フランジ部３２と側面部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。なお、側面部３４の数、配置等は特に限定されない。
【００２８】
凸部３１の側方に形成された複数の通気孔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。通気孔３５は、凸部３１の側方において側面部３４よりも大きく形成され、側面部３４よりも凸部３１の周方向に長いことが好ましい。通気孔３５は、凸部３１の高さ方向よりも周方向に長く形成される。凸部３１は、互いに同一形状、同一寸法で形成された３つの通気孔３５を有する。複数の通気孔３５は、天面部３３の周方向に等間隔で配置される。なお、通気孔３５の数、配置等は特に限定されない。
【００２９】
凸部３１の内側に向かって突出した複数の突起部３６は、電池の製造工程におけるキャップ３０同士の嵌合を防止する役割を果たす。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。突起部３６を設けることで、メッキ不良等の不具合を引き起こすキャップ３０同士の嵌合を防止できる。
【００３０】
突起部３６は、各通気孔３５の縁部を形成するフランジ部３２の内端から凸部３１の内側に突出している。突起部３６は、例えば凸部３１とフランジ部３２の境界線に沿って等間隔で形成される。突起部３６は、通気孔３５の長手方向端部に位置する縁部、即ち側面部３４の近傍に形成されてもよいが、好ましくは通気孔３５の長手方向中央部に位置する縁部に形成される。突起部３６は、例えば、通気孔３５の両側に位置する２つの側面部３４から等距離の位置に形成される。この場合、キャップ３０同士の嵌合を防止することが容易になり、突起部３６を小さくできる。電池の製造工程で通気孔３５に他のキャップ３０のフランジ部３２が嵌ることが想定されるが、突起部３６を小さくすることにより、そのような係合を防止できる。
【００３１】
本実施形態では、複数の突起部３６は、凸部３１の高さ方向中央における側面部３４の外面に対応する位置よりも凸部３１の内側に突出しており、それらの先端は外接円Ｙよりも凸部３１の内側、即ちキャップ３０の径方向中央側に位置する。外接円Ｙは、凸部３１の高さ方向中央で各側面部３４の外面に接する円であって、平面視において天面部３３の中心Ｘを円心とする円である。図３に示す例では、各突起部３６が互いに同一形状、同一寸法で形成されている。各突起部３６は、キャップ３０の平面視において、外接円Ｙよりも凸部３１の内側まで延び、かつ天面部３３と重ならない範囲の突出長さで形成される。
【００３２】
突起部３６は、フランジ部３２と同じ厚みで、フランジ部３２の面方向に沿って形成されている。突起部３６の形状は特に限定されず、例えば四角形状、三角形状、半円形状等であってもよいが、好ましくは半円形状である。半円形状の突起部３６には、三角形状のように尖った角部が存在しないため、他のキャップ３０の引っ掛かりや、傷つきを抑制できる。フランジ部３２の内端には、１つの通気孔３５に対して複数の突起部３６が形成されていてもよいが、本実施形態では各通気孔３５の縁部に突起部３６が１つずつ形成されている。
【００３３】
図３に例示する半円形状の突起部３６は、通気孔３５の長手方向に沿った長さが、例えば通気孔３５の長さの１０％〜３０％である。他方、図４に例示するように、通気孔３５の縁部には、通気孔３５の長手方向に沿った長さが通気孔３５の長さの５０％を超えるような幅広の突起部３７が形成されていてもよい。突起部３７は、略長方形状を呈する。この場合も、各突起部３７は、外接円Ｙよりも凸部３１の内側まで延び、かつ天面部３３と重ならない範囲の突出長さで形成される。なお、通気孔３５の縁部を形成するフランジ部３２の内端には、通気孔３５の長手方向全長にわたって突起部を形成することも可能である。
【００３４】
以上のように、上記構成を備えたキャップ３０によれば、各通気孔３５の縁部に突起部３６，３７が１つずつ形成されているため、凸部３１の側面部３４が、他のキャップ３０の凸部３１の通気孔３５に入り込むことが抑制される。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。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。
【００３５】
実際に、通気孔の縁部に突起部が形成されたキャップ（実施例１〜４）と、突起部を有さない従来のキャップ（比較例１）をそれぞれ１００００個作製し、バレルメッキ法でメッキ処理を行ったところ、表１に示す結果が得られた。実施例４のキャップは、各通気孔の縁部にそれぞれ８個の半円状突起部を有する。
【００３６】
【表１】
2020140866.tif 000003
【００３７】
表１に示すように、従来のキャップでは、キャップ同士の嵌合が確認され、目的とする厚みのメッキ層が形成されないメッキ不良が発生したが、突起部を備えた実施例のキャップでは、キャップ同士の嵌合は確認されず、メッキ不良は発生しなかった。さらに、排気シミュレーションの結果、突起部の存在は封口体からの排気特性に影響せず、また弁体の作動圧にも影響を与えないことが分かった。
【符号の説明】
【００３８】
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  スペーサ、２８  ガスケット、２９  加締め部、３０  キャップ、３１  凸部、３２  フランジ部、３３  天面部、３４  側面部、３５  通気孔、３６，３７  突起部
【図１】
2020140866.tif 000004
【図２】
2020140866.tif 000005
【図３】
2020140866.tif 000006
【図４】
2020140866.tif 000007