(57)【要約】【課題】台座と電池缶との間の溶接に先立って電極材が台座内に充填されており、耐振動性や耐衝撃性に優れる扁平形電池において、電極材の変質を気にすることなく、過不足無く電池缶に対する台座の溶接作業を行なうことができる扁平形電池を得る。【解決手段】本発明の扁平形電池は、正極材７、負極材９、セパレータ１０および非水電解液から構成される発電要素２を、丸皿状の正極缶３と負極缶５、および環状ガスケット６で形成される電池缶１の空間内部に収容してなる。正極材７は、台座１１に保持された状態で電極缶１内に収容されている。台座１１は、溶接により電池缶１に固定されている。台座１１と電池缶１との間の溶接箇所を避けて、正極材７が台座１１内に配されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極材、負極材、セパレータおよび電解液から構成される発電要素を、皿状の正極缶と負極缶、および環状ガスケットで形成される電池缶の空間内部に収容してなる扁平形電池において、
前記正極材と前記負極材のうち、少なくとも一方の電極材は、台座に保持された状態で電極缶内に収容されており、
前記台座は、溶接により前記電池缶に固定されており、
前記台座と前記電池缶との間の溶接箇所を避けて、前記電極材が前記台座内に配されていることを特徴とする扁平形電池。
【請求項２】
前記台座は、前記電池缶の上下内面に接触する底部と、該底部の外周縁から上下方向に立ち上がる外周壁部とを有し、
前記台座の底部が、溶接により前記電池缶に固定されており、
前記溶接箇所に臨む前記電極材に、上下貫通状の貫通孔が形成されている請求項１記載の扁平形電池。
【請求項３】
前記台座は、前記電極材の周側面を囲む外周壁部と、該外周壁部の上下端部から水平外方向に張り出し形成されたフランジ部とを有し、
前記フランジ部が、溶接により前記電池缶に固定されている請求項１記載の扁平形電池。
【請求項４】
前記電池缶の上下方向の内面に、前記台座の上下方向の端面を受け止める受け面を有する凹部が凹み形成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の扁平形電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正極材、負極材、セパレータおよび電解液から構成される発電要素を、皿状の正極缶と負極缶、および環状ガスケットで形成される電池缶の空間内部に収容してなる扁平形電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の扁平形電池の公知例としては、例えば特許文献１および２を挙げることができる。これら特許文献に記載の扁平形電池においては、正極材が台座を介して電極缶内に収容されている。台座は、電池缶の上下内面に接触する水平状の底部と、該底部の外周縁から上下方向に立ち上がる外周壁部とを含む。
【０００３】
そのうえで特許文献１においては、台座の底部を正極缶の底壁に接触させた状態でレーザー溶接を施して台座を正極缶に固定し、その後に台座内にペレット状に成形した正極材を落とし込んでいる。かかる正極材の落とし込み作業において、台座に対する正極材の厳密な位置合わせ精度が要求されることを防ぐため、特許文献１では、台座の外周壁部と正極材の外周面との間に隙間を設けて、正極材が僅かに位置ずれした場合でも、台座の外周壁部に接触すること無く、台座内に正極材を収容することができるようにしている。
特許文献２においては、台座内に正極材を充填したのち、台座を正極缶内に収容し、その後に正極缶の底壁に対して、外方向からレーザー溶接を行なって、正極缶に台座を溶接している。
【０００４】
【特許文献１】特開平０１−３２０７６０号公報（第１−２図）
【特許文献２】特開平１１−３７１６号公報（図１−３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、特許文献１に記載の扁平形電池では、台座の外周壁部と正極材の外周面との間に隙間を設けている。このため、耐振動性や耐衝撃性の点などで問題がある。すなわち、台座と正極材との間には隙間が設けられているため、正極材が台座内で動くことが避けられず、正極材が負極材の適正な対面位置からずれ動いて、扁平形電池の電池特性が低下するおそれがある。正極材の外周面が台座の外周壁部に衝突し、正極材が破損するおそれもある。
【０００６】
特許文献２に記載の扁平形電池では、溶接前に正極材を台座内に充填しているため、先のような台座内における正極材のずれ動きや、台座に対する正極材の衝突に起因する正極材の破損問題などは生じず、耐振動性や耐衝撃性などの点において、特許文献１に比べて優れている。しかし、レーザー溶接を行なう部位の真上に正極材が配されてるため、溶接により発生した熱により正極材が変質し、結果として電池特性が低下するおそれがある。一方、正極材の変質をおそれて、レーザー光の出力などを抑えると、台座と正極缶との間の溶接固定が不十分となり、電池缶内で台座が動くおそれが生じる。
【０００７】
本発明の目的は、台座と電池缶との間の溶接に先立って電極材が台座内に充填されており、耐振動性や耐衝撃性に優れる扁平形電池において、電極材の変質を気にすることなく、過不足無く電池缶に対する台座の溶接作業を行なうことができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、図１に示すように、正極材７、負極材９、セパレータ１０および電解液から構成される発電要素２を、皿状の正極缶３と負極缶５、および環状ガスケット６で形成される電池缶１の空間内部に収容してなる扁平形電池を対象とする。正極材７と負極材９のうち、少なくとも一方の電極材７は、台座１１に保持された状態で電極缶１内に収容されている。台座１１は、溶接により電池缶１に固定されており、台座１１と電池缶１との間の溶接箇所を避けて、電極材７が台座１１内に配されていることを特徴とする。
【０００９】
台座１１は、図１に示すように、電池缶１の上下内面に接触する底部１２と、該底部１２の外周縁から上下方向に立ち上がる外周壁部１３とを有する。台座１１の底部１２が、溶接により電池缶１に固定されており、溶接箇所に臨む電極材７に、上下貫通状の貫通孔１４が形成されているものとすることができる。
【００１０】
また、台座１１は、図６に示すように、電極材７の周側面を囲む外周壁部１３と、該外周壁部１３の上下端部から水平外方向に張り出し形成されたフランジ部３３とを有し、フランジ部３３が、溶接により電池缶１に固定されているものとすることができる。
【００１１】
電池缶１の上下方向の内面に、台座１１の上下方向の端面を受け止める受け面を有する凹部１８が凹み形成されているものとすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の扁平形電池においては、台座１１と電池缶１との間の溶接箇所を避けて台座１１内に電極材７を配したので、溶接熱が電極材７に伝わることに起因する電極材７の変質を効果的に防ぐことができる。したがって、電極材７の変質を気にすることなく、過不足無く電池缶１に対する台座１１の溶接作業を行なうことができ、確実に電池缶１に台座１１を溶接固定することができる。また、電極材７の変質を抑えて、電池特性の劣化を防ぐことができるので、扁平形電池の品質向上に貢献できる。
加えて、電池缶１に対する台座１１の溶接に先立って、該台座１１内に電極材７を配する形態であるから、特許文献１のように、台座１１の外周壁部１３と電極材７との間に隙間を設ける必要がなく、耐振動性や耐衝撃性に優れる扁平形電池を得ることができる。
【００１３】
台座１１の底部１２の溶接箇所に臨む電極材７に上下貫通状の貫通孔１４を形成していると、該貫通孔１４を介して、上方より台座１１と電池缶１との間の溶接作業を行なうことができる。具体的には、レーザー光を台座１１の底部１２に照射するレーザー溶接や、電極３０を差し込む抵抗溶接などを、貫通孔１４を介して上方より行なうことができる。
【００１４】
台座１１が電極材７の周側面を囲む外周壁部１３と、該外周壁部１３の上下端部から水平外方向に張り出し形成されたフランジ部３３とを有し、該フランジ部３３が溶接により電池缶１に固定される形態を採ることができる。これによれば、フランジ部３３の上方には電極材７は配されておらず、したがって、上述と同様に、レーザー溶接や抵抗溶接などの方法により、上方よりフランジ部３３を電池缶１に溶接固定することができる。また、電極材７の周側面を囲む外周壁部１３から張り出したフランジ部３３を溶接するため、溶接箇所と電極材７との距離を確保することができる。したがって、溶接熱が電極材７に伝わり難く、電極材７の変質を防いで、扁平形電池の電池特性を維持することができる。
【００１５】
電池缶１の上下方向の内面に、台座１１の上下方向の端面を受け止める受け面を有する凹部１８が凹み形成されていると、台座１１を凹部１８に落ち込み係合させて、水平方向の位置決めを図った仮止め状態で溶接作業を行なうことができる。したがって、溶接作業時に台座１１が位置ズレすることがなく、電極材７を適正位置に溶接固定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１実施形態）  図１ないし図５に、本発明に係る扁平形電池の第１実施形態を示す。この扁平形電池は、図１に示すように、正極材（電極材）７、負極材（電極材）９、セパレータ１０および非水電解液から構成される発電要素２を、丸皿状の正極缶３と負極缶５、および環状ガスケット６で形成される電池缶１の空間内部に収容してなる。そして、正極缶３と負極缶５との周縁間に環状ガスケット６が介在することで、正極缶３と負極缶５との間が密封（封止）される（図１の状態）。また、正極缶３と負極缶５とは環状ガスケット６によって絶縁される。
【００１７】
正極缶３および負極缶５はステンレスなどからなり、環状ガスケット６は、合成樹脂製の絶縁材からなる射出成形品である。扁平形電池の外径寸法は２４．５ｍｍ、全厚寸法は５．０ｍｍである。正極缶３および負極缶５の厚さ寸法は、０．２５〜０．３ｍｍである。扁平形電池は、全体が扁平なコイン形状に形成されている。
【００１８】
正極材７は、正極活物質である二酸化マンガンなどからなる円柱形状に形成してなり、負極材９は、負極活物質の金属リチウム又はリチウム合金を円盤形状に形成してなる。セパレータ１０は、不織布などからなり、図１に示すように、正極材７の上側にセパレータ１０を介して負極材９が配置される。正極材７は、上向きに開口する丸皿状の台座１１に保持された状態で電極缶１の空間内部に収容される。台座１１は、導電性を有するステンレスなどの金属で形成され、抵抗溶接法により正極缶３の内面（電池缶１の上下内面）に固定されている。
【００１９】
正極缶３は、丸皿形状のプレス成形品からなり、その円形の底壁１５の外周縁に連続して円筒状の周壁１６が上下方向（図１では上方向）に立ち上げ形成されている。正極缶３の底壁１５の内面中央には、台座１１の上下方向の端面（下端面）を受け止める受け面を有する凹部１８が凹み形成されている。負極缶５は、丸皿形状のプレス成形品からなり、その円形の上壁１９の外周縁に連続して円筒状の周壁２０が上下方向（図１では下方向）に立ち上げ形成されている。負極缶５の周壁２０の下端には、封止部２１が一体形成されている。封止部２１は、はぜ折りされた内外二重の壁で形成してある。
【００２０】
環状ガスケット６は、リング形状のベース部２３と、ベース部２３の外周縁から上向きに張り出して正極缶３の周壁１６と負極缶５の封止部２１との間に挟持される外筒壁２５と、ベース部２３の内周縁から上向きに張り出す内筒壁２６とを有する。
【００２１】
台座１１は、図１および図２に示すように、正極缶３の底壁１５の内面に接触する円形の底部１２と、該底部１２の外周縁から上下方向（図１では上方向）に立ち上がる円筒状の外周壁部１３とを有する。台座１１の底部１２の中央部８が、溶接により電池缶１に固定される。
【００２２】
台座１１の底部１２の周辺部には、周方向に四個の扇形の通液口１７が貫通状に形成されている。これにて、電池缶１内に発電要素２および非水電解液を収容した際には、非水電解液が、正極材７の上部から正極材７内に染み込むことに加えて、台座１１の底部１２の通液口１７を通って正極材７内に染み込むことになる。台座１１の外周壁部１３の上面が開口していることで、正極材７は放電時に上方へ自由に膨張できる。
【００２３】
正極材７は、図１および図３に示すように、台座１１の底部１２の中央部８である溶接箇所に臨ませて上下貫通状の貫通孔１４が形成されている。貫通孔１４は円柱状に形成される。つまり、正極材７は、台座１１と電池缶１との間の溶接箇所を避けて台座１１内に配される。正極材７の貫通孔１４の径寸法は３〜５ｍｍであり、正極材７の外径寸法は２０ｍｍである。台座１１の厚さ寸法は０．１５ｍｍである。
【００２４】
そして、図２に示す台座１１の外周壁部１３内に、充填用の金型（不図示）を用いて正極材７を充填することで、図３に示すように正極材７が台座１１に保持される。この充填作業の際に、正極材７に前記貫通孔１４が形成される。なお、台座１１の底部１２の通液口１７内にも、正極材７が充填される。つまり、正極材７は、台座１１の外周壁部１３との間に隙間が生じることなく配される。
【００２５】
正極材７を保持する台座１１は、図４に示す手順で、電池組み立て前のブランク状態（図５の状態）の正極缶３の底壁１５に固定される。すなわち、まず前記台座１１の下端面を正極缶３の底壁１５の凹部１８に落ち込み係合させて、台座１１の水平方向の位置決めを図った仮止め状態にする。このとき、台座１１の底部１２の下面が、正極缶３の底壁１５の凹部１８の内面に接触している。次いで、抵抗溶接機の一方の電極３０が、正極材７の貫通孔１４内に差し入れられ、台座１１の中央部８の上面に当接する。また、抵抗溶接機の他方の電極３１が、正極缶３の底壁１５の下面中央に当接する。これにて両電極３０・３１で台座１１の底部１２と正極缶３の底壁１５とが挟み込まれ、この状態で台座１１の底部１２の中央部８が正極缶３の底壁１５の凹部１８の内面に溶接される。
【００２６】
電池の組み立てに際しては、図１とは天地を逆姿勢にした状態（図５の状態）で組み立てられる。まず図５に示すブランク状態の負極缶５の開口端部に環状ガスケット６を装着し、負極缶５の上壁１９の内面に負極材９を導電性接着剤などで固定したのちに、セパレータ１０を負極材９の上側に重ねるように組み付ける。次に、負極缶５内に非水電解液を注入し、負極缶５と環状ガスケット６とを、前述の要領で台座１１が溶接されたブランク状態の正極缶３内に嵌め込む。そして、正極缶３の周壁１６の開口端部を内方に向けてかしめ加工する。これによって正極缶３と負極缶５とが、環状ガスケット６を介在させた状態でかしめ固定されて、電池の組み立てが完了する（図１の状態）。
【００２７】
このように本実施形態においては、正極材７に溶接箇所に臨むように上下貫通状の貫通孔１４を形成したので、溶接熱が正極材７に伝わることに起因する正極材７の変質を防ぐことができる。したがって、該変質によって正極材７の一部が発電に利用できなくなって無駄になることが防止され、扁平形電池の電池特性の劣化を防ぐことができる。また正極材７の変質を気にすることなく、過不足無く正極缶３に対する台座１１の溶接作業を行なうことができるので、確実に台座１１を正極缶３に溶接できる。正極材７に貫通孔１４を形成したので、抵抗溶接機の一方の電極３０を上方から貫通孔１４内に差し入れて、正極缶３に対する台座１１の溶接作業を行なうことができる。
【００２８】
加えて、台座１１の外周壁部１３内に正極材７を充填することで、正極材７と台座１１の外周壁部１３との間に隙間を生じさせることなく、正極材７を台座１１内に配することができる。したがって、正極材７が台座１１内で動いて、正極材７が適正な位置からずれ動くことがなく、扁平形電池の電池特性を維持できる。しかも、正極材７の外周面が台座１１の外周壁部１３に衝突して、正極材７が破損することも防止できる。
【００２９】
正極缶３の底壁１５の内面に凹部１８を凹み形成したので、台座１１を凹部１８に落ち込み係合させて、水平方向の位置決めを図った状態で溶接作業を行なうことができる。したがって溶接作業時に台座１１が位置ズレすることがなく、正極材７を適正位置に溶接固定することができる。
【００３０】
（第２実施形態）  次に、本発明の第２実施形態に係る扁平形電池を図６ないし図９を用いて説明する。第２実施形態では、台座１１は、図６に示すように、正極材７の周側面を囲む外周壁部１３と、該外周壁部１３の上下端部から水平外方向に張り出し形成されたフランジ部３３とを有し、フランジ部３３が、溶接により電池缶１に固定されている。なお、第２実施形態では、台座１１の底部１２は省略される。
【００３１】
第２実施形態では、図７に示すように、台座１１の外周壁部１３内の全体に正極材７が充填された状態で、正極材７が台座１１に保持される。そして、正極材７の保持後の台座１１の下端面が、正極缶３の底壁１５の凹部１８に落ち込み係合されて、台座１１の水平方向の位置決めを図った仮止め状態にされる（図６参照）。このとき台座１１のフランジ部３３の下端面と、正極缶３の底壁１５の凹部１８の内面とは接触している。次いで、図８に示す抵抗溶接機の一方の電極３０が台座１１のフランジ部３３の上面に当接し、抵抗溶接機の他方の電極３１が正極缶３の底壁１５の下面に当接して、両電極３０・３１で台座１１のフランジ部３３と正極缶３の底壁１５とが挟み込まれる。この状態で、台座１１のフランジ部３３が正極缶３の底壁１５に溶接される。なお、フランジ部３３の一部のみが、正極缶３の底壁１５に溶接されてもよい。
【００３２】
電池の組み立てに際しては、第１実施形態と同様に、図９に示すように天地を逆姿勢にした状態で組み立てる。つまり、負極缶５の開口端部に環状ガスケット６を装着し、負極缶５の上壁１９の内面に負極材９を固定したのちに、セパレータ１０を負極材９の上側に重ねる。次に、負極缶５内に非水電解液を注入し、負極缶５と環状ガスケット６とを、台座１１が溶接された正極缶３内に嵌め込む。この後、正極缶３の周壁１６の開口端部を内方に向けてかしめ加工することで、電池の組み立てが完了する。その他の点は、第１実施形態と同じであるので、同一部材には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００３３】
第２実施形態では、外周壁部１３から張り出し形成されたフランジ部３３を溶接箇所としたので、第１実施形態と同様に、溶接熱に起因する正極材７の変質を防ぐことができる。また正極材７の変質を気にすることなく、過不足無く正極缶３に対する台座１１の溶接作業を行なうことができる。
【００３４】
また、正極材７の周側面を囲む台座１１の外周壁部１３から張り出したフランジ部３３を溶接するため、溶接箇所と正極材７との距離を確保することが容易である。したがって溶接熱が正極材７に伝わり難くなって、正極材７の変質を防ぐことができる。
【００３５】
正極缶１５の底壁１５の内面に凹部１８を凹み形成したので、台座１１を凹部１８に落ち込み係合させて、水平方向の位置決めを図った状態で溶接作業を行なうことができる。したがって溶接作業時に台座１１が位置ズレすることがなく、正極材７を適正位置に溶接固定することができる。
【００３６】
前記説明では、図１および図６に示すように正極缶３内に負極缶５と環状ガスケット６とが嵌め込まれるようになっているが、負極缶５内に正極缶３と環状ガスケット６とが嵌め込まれるように正極缶３と負極缶５とを構成してもよい。環状ガスケット６は、正極缶３と負極缶５との間に介在して正極缶３と負極缶５とを封止できる形状であればよく、図１および図６に示す形状以外の形状であってもよい。
【００３７】
第１および第２実施形態において、台座１１と正極缶３とをレーザー溶接法で固定してもよい。この場合、第１実施形態においては、貫通孔１４を介して台座１１の底部１２にレーザー光を照射でき、また第２実施形態においては、フランジ部３３の上方からフランジ部３３にレーザー光を照射できる。これにて正極缶３よりも厚み寸法が小さい台座１１を正極缶３に溶接した場合には、レーザー光を正極缶３の下側から照射して正極缶３を台座１１に溶接したときよりも、レーザー光の照射エネルギーを小さくできる。このことは溶接熱を低減化できることを意味し、したがって、正極材７の変質を効果的に防ぐことができる。
【００３８】
負極材９が台座１１に保持されてもよい。この場合、台座１１は、負極缶５の上壁１９の内面（電池缶１の上下内面）に接触した状態で溶接される。また、正極材７および負極材９の双方が、台座１１に保持されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る扁平形電池の縦断面図である。
【図２】第１実施形態の台座の斜視図である。
【図３】第１実施形態の台座に正極材を充填した状態を示す斜視図である。
【図４】第１実施形態の台座を正極缶に溶接する手順を説明するための縦断面図である。
【図５】第１実施形態の扁平形電池の分解断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る扁平形電池の縦断面図である。
【図７】第２実施形態の台座の斜視図である。
【図８】第２実施形態の台座を正極缶に溶接する手順を説明するための縦断面図である。
【図９】第２実施形態の扁平形電池の分解断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  電池缶
２  発電要素
３  正極缶
５  負極缶
６  環状ガスケット
７  正極材
９  負極材
１０  セパレータ
１１  台座
１２  底部
１３  外周壁部
１４  貫通孔
１８  凹部
３３  フランジ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010067495.tif 000008
【図７】
2010067495.tif 000009
【図８】
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【図９】
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