(57)【要約】【課題】電池外装缶の先端に封口体をガスケットを介して固定するための加締め工程を見直し、電池外装缶の先端が腐食され難いようにした密閉型電池を提供すること。【解決手段】本発明の密閉型電池は、電池外装缶１７の開口部にガスケット３０ａを介して電池外装缶１７とは電気的に絶縁された状態で液密に固定された封口体１８を備え、封口体１８は、電池外装缶１７の開口端側を加締ることにより電池外装缶１７の開口部に固定されており、ガスケット３０ａの先端部は、電池外装缶１７の加締められた開口端の先端側に反り上がり部３１ａが形成されることにより電池外装缶の加締められた開口端の先端との間に窪みが形成されて窪み内がシール材で被覆されている、またはガスケット３０ａの先端部は電池外装缶の加締められた開口端の先端を覆っていることを特徴とする。【選択図】  図１
2010067379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池外装缶と、
前記電池外装缶内に収容され、正極板及び負極板がセパレータを介して互いに絶縁された状態で積層又は巻回された電極体と、
前記電池外装缶の開口部にガスケットを介して前記電池外装缶とは電気的に絶縁された状態で液密に固定された封口体と、
を備え、
前記封口体は、前記電池外装缶の開口端側を加締ることにより前記電池外装缶の開口部に固定されている密閉型電池において、
前記ガスケットの先端部は、前記電池外装缶の加締められた開口端の先端側に反り上がり部が形成されることにより前記電池外装缶の加締められた開口端の先端との間に窪みが形成され、前記窪み内がシール材で被覆されていることを特徴とする密閉型電池。
【請求項２】
電池外装缶と、
前記電池外装缶内に収容され、正極板及び負極板がセパレータを介して互いに絶縁された状態で積層又は巻回された電極体と、
前記電池外装缶の開口部にガスケットを介して前記電池外装缶とは電気的に絶縁された状態で液密に固定された封口体と、
を備え、
前記封口体は、前記電池外装缶の開口端側を加締ることにより前記電池外装缶の開口部に固定されている密閉型電池において、
前記ガスケットの先端部は、前記電池外装缶の加締められた開口端の先端側に反り上がり部が形成され、前記電池外装缶の加締められた開口端の先端を覆っていることを特徴とする密閉型電池。
【請求項３】
前記ガスケットの反り上がり高さは、前記電池外装缶の加締め部の高さを超えないことを特徴とする請求項1又は２に記載の密閉型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型電池に関し、特に電池外装缶の先端に封口体をガスケットを介して固定するための加締め工程を見直し、電池外装缶の先端が腐食され難いようにした密閉型電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池、ニッケル−カドミウム二次電池、ニッケル−水素二次電池などの密閉型電池には、角形のものや円筒形のもの等が作製されている。このうち、円筒形の密閉型電池としての非水電解質二次電池の一般的な構成を図５及び図６を用いて説明する。なお、図５は、下記特許文献１に開示されている円筒形の非水電解質二次電池を縦方向に切断して示す斜視図である。図６は図５の封口体の拡大一部破断図である。
【０００３】
この非水電解質二次電池１０は、正極板１１と負極板１２とがセパレータ１３を介して巻回された巻回電極体１４を、この巻回電極体１４の上下にそれぞれ絶縁板１５及び１６を配置した後、負極端子を兼ねるスチール製の円筒形の電池外装缶１７の内部に収容し、負極板１２の集電タブ１２ａを電池外装缶１７の内側底部に溶接するとともに正極板１１の集電タブ１１ａを安全装置が組み込まれた封口体１８の底板部に溶接し、この電池外装缶１７の開口部から所定の非水電解液を注入した後、ガスケット３０及び封口体１８によって電池外装缶１７を密閉することにより製造されている。
【０００４】
この封口体１８は、皿状のアルミニウム製底板２０と、逆皿状に形成されたニッケルメッキ鉄製の端子キャップ１９とを備えている。底板２０は、電池内部に向けて膨出する凹部２３と、この凹部２３の底辺部を構成する平板状のフランジ部２４とを有し、凹部２３の角部にはガス抜き孔２３ａが設けられている。この底板２０のフランジ部２４上に円環状の例えばＰＰ製絶縁ガスケット２７を載置し、更に凹部２５ａとフランジ部２５ｂとからなるアルミニウム箔からなる安全弁２５を、絶縁ガスケット２７の上にフランジ部２５ｂが、そして底板２０の凹部２３の上に安全弁２５の凹部２５ａが位置するように載置されている、そして、安全弁２５の凹部２３の最底部と底板２０の凹部２３は例えば超音波溶接法にて溶接されている。
【０００５】
端子キャップ１９は、電池外部に向けて膨出する凸部２１と、この凸部２１の底辺部を構成する平板状のフランジ部２２とを有し、凸部２１の角部には複数のガス抜き孔２１ａが設けられている。そして、安全弁２５上に端子キャップ１９を載置し、端子キャップ１９側から複数箇所にレーザ溶接を行ない、底板２０のフランジ部２４を加締ることにより電流遮断機能を有する封口体１８が作製される。なお、参照符号２８はレーザ溶接によって形成された溶接痕を示す。この封口体１８は、図５に示したように、別途ガスケット３０を介して電池外装缶１７の開口部に載置され、その後、電池外装缶１７の開口端側を加締ることにより、電池外装缶１７と電気的に絶縁された状態で、液密的に取り付けられている。
【特許文献１】特開２００７−１９４１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような円筒形の密閉型電池に用いる外装缶には、鉄にニッケルメッキしたニッケルメッキ鉄板が用いられている。このニッケルメッキ鉄板は、ニッケルメッキが何らかの影響で剥がれると、その部分が腐食を受けやすいという弱点をもっている。これらの弱点を補うために、後メッキするなどなどの工夫がなされている。特に、電池外装缶の先端部は、封口体をガスケットを介して固定するための加締め工程で大きく折り曲げられるため、ニッケルメッキが剥がれる可能性が大きい。このニッケルメッキの剥がれ部は、大気中の水や酸素と反応して腐食がおこりやすく、また電解液と接触した場合などは更に腐食が加速されるために変色し、電池の使用者に不快感を与えるという問題点が存在していた。
【０００７】
本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決すべくなされたもので、その目的は、電池外装缶の先端に封口体をガスケットを介して固定するための加締め工程を見直し、電池外装缶の先端が腐食され難いようにした密閉型電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の密閉型電池は、
電池外装缶と、
前記電池外装缶内に収容され、正極板及び負極板がセパレータを介して互いに絶縁された状態で積層又は巻回された電極体と、
前記電池外装缶の開口部にガスケットを介して前記電池外装缶とは電気的に絶縁された状態で液密に固定された封口体と、
を備え、
前記封口体は、前記電池外装缶の開口端側を加締ることにより前記電池外装缶の開口部に固定されている密閉型電池において、
前記ガスケットの先端部は、前記電池外装缶の加締められた開口端の先端側に反り上がり部が形成されることにより前記電池外装缶の加締められた開口端の先端との間に窪みが形成され、前記窪み内がシール材で被覆されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の密閉型電池は、封口体が電池外装缶の開口端側を加締ることにより電池外装缶の開口部に固定されており、ガスケットの先端部が電池外装缶の加締められた開口端の先端側に反り上がるようになされることにより電池外装缶の加締められた開口端の先端との間に窪みが形成され、前記窪み内にシール材が塗布されている。このようなガスケットの先端部と前記電池外装缶の加締められた開口端の先端との間に窪みが形成されるようにするには、ガスケットの反り上がり部の長さが電池外装缶の先端部の厚さよりも長くすることにより容易に形成し得る。そして、本発明の密閉型電池においては、窪み内がシール材で被覆されているので、電池外装缶の先端部はより空気に触れ難くなると共に、電池内部から電解液が染み出すようなことがあってもシール材により封止性を保持することが可能となり、電池外装缶の先端部の腐食を抑制することができるようになる。
【００１０】
シール材としては公知のものを使用することができる。ゴム系樹脂、アルキド樹脂、エステル樹脂、アクリル樹脂等を有機溶剤や水に溶解させたもの、シリコーンなど化学変化により硬化するものなどが例示される。シール材は液状のもので、窪みに塗布された後に乾燥したり硬化して固体に変化して、固体成分が窪みに固着するものが取り扱いに優れ、好ましい。
【００１１】
また、上記目的を達成するため、本発明の密閉型電池は、
電池外装缶と、
前記電池外装缶内に収容され、正極板及び負極板がセパレータを介して互いに絶縁された状態で積層又は巻回された電極体と、
前記電池外装缶の開口部にガスケットを介して前記電池外装缶とは電気的に絶縁された状態で液密に固定された封口体と、
を備え、
前記封口体は、前記電池外装缶の開口端側を加締ることにより前記電池外装缶の開口部に固定されている密閉型電池において、
前記ガスケットの先端部は、前記電池外装缶の加締められた開口端の先端側に反り上がり部が形成され、前記電池外装缶の加締められた開口端の先端を覆っていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の密閉型電池は、封口体が電池外装缶の開口端側を加締ることにより電池外装缶の開口部に固定されており、ガスケットの先端部が電池外装缶の加締められた開口端の先端側に反り上がるようになされている。このような構成は、電池外装缶の先端側を加締めて封口する際の金型の形状によって形成することができる。本発明の密閉型電池によれば、電池外装缶の先端部がガスケットの先端部を覆っているので、たとえ電池外装缶のめっき等が剥がれることがあっても、電池外装缶の先端部が空気に直接触れないようになるので、空気中の水分や酸素と触れ難くなり、電池外装缶の先端部の腐食を抑制することができるようになる。
【００１３】
なお、上述のような効果は、ガスケットの先端部に厚みを持たすような構造であったり、ガスケットの反り上がり部を図４のように、あらかじめ反り上がったガスケットで外装缶先端を覆い、外装缶先端で封口体を加締めることによって形成することによっても達成し得る。しかしながら、ガスケット作製時の歩留まり、封止時に必要な負荷力、外装缶の先端部からのガスケット出代寸法のコントロール性、加締め時にガスケットが破断してしまう可能性などを総合的に勘案すると、ガスケットの反り上がり部は、加締め金型の形状や加締め寸法を調整し、加締め工程で外装缶先端がガスケットを押さえ込むときに外装缶先端に接するガスケットを圧縮することでガスケットを外装缶先端側へ反り上がるように形成することが好ましい。
【００１４】
また、本発明の密閉型電池においては、前記ガスケットの反り上がり高さは、前記電池外装缶の加締め部の高さを超えないことが好ましい。
【００１５】
組み立てられた電池は、後工程で組電池に加工される。このとき、電池を接続するために端子キャップにリードが溶接される。そして、溶接されたリードと外装缶が接触する短絡を起こさないように、外装缶の加締め部を覆う絶縁部材が取り付けられる。ここでガスケットの反り上がり高さが加締め部の高さを超えると、ガスケットの先端により絶縁部材が浮き上がって保持が不安定になることがある。ガスケットの反り上がり高さが加締め部の高さを超えないと絶縁部材は浮き上がらずに安定して保持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本願発明を実施するための最良の形態を実施例及び比較例を図１〜３を参照して詳細に説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための密閉型電池として図５及び図６に示した従来例の非水電解質二次電池１０に使用されている封口体１８を用いた電池外装缶１７の開口端側の加締め部を例示するものであって、本発明をこの封口体１８を用いた非水電解質二次電池１０に特定することを意図するものではない。すなわち、本発明は、他の構成の封口体を用いた場合や、水性電解質を使用した密閉型電池等、特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の密閉型電池にも等しく適用し得るものである。また、図１〜３においては、図５及び図６に示した従来例の非水電解質二次電池１０及び封口体１８と同一の構成部分には同一の参照符号を付与して説明する。
【００１７】
なお、図１は実施例１の密閉型電池の加締め部の部分断面図である。図２は実施例２の密閉型電池の加締め部の部分断面図である。図３は比較例の密閉型電池の加締め部の部分断面図である。
【００１８】
なお、実施例１〜３及び比較例で使用した非水電解質二次電池の構成及び封口体の構成は、ガスケット及び電池外装缶の加締め部の構成を除いて図５及び図６に示したものと同様であるので、図５及び図６を援用して説明する。
【００１９】
まず、実施例１〜３及び比較例で使用する封口体として、図６に示されている従来例の封口体１８と同様の構成のものを用意した。次に、実施例１〜３及び比較例で使用するガスケットとして、ガスケット３０ａ（実施例１及び３）、ガスケット３０ｂ（実施例２）及び３０ｃ（比較例）を用意した。なお、これらのガスケット３０ａ〜３０ｃはいずれもＰＰ製であり、加締め加工後に実施例１〜３のガスケット３０ａ及び３０ｂの反り上がり部３１ａ及び３１ｂの長さが電池外装缶１７の先端部の厚さよりも長くなるように調整されている。
【００２０】
そして、電池外装缶１７の開口部付近に形成されたくびれ部分１７ａの部分にそれぞれのガスケット３０ａ〜３０ｃを載置し、更にこのガスケット３０ａ〜３０ｃ上に上記の封口体１８のフランジ部分２４が当接するように載置した。次いで、従来例の場合と同様に、図示しない金型を用いて電池外装缶１７の先端部を加締めて封口体１８を電池外装缶１７のくびれ部分１７ａの上部にガスケット３０ａ〜３０ｃを介して液密状態に固定した。
【００２１】
なお、加締め工程でガスケット先端が外装缶先端部で反り上がるように、金型の形状が調整されている。実施例１と３の場合、封口体と外装缶先端がなす角度を大きくなるように金型形状を調整することで、ガスケット先端の反り上がり角度が封口体に対して大きくなる。このとき、実施例１及び実施例３の場合は、電池外装缶１７の先端部とガスケット３０ａの反り上がり部３１ａとの間に隙間は生じておらず、電池外装缶１７の先端部とガスケット３０ａの反り上がり部３１ａとは密着しており、また、電池外装缶１７の先端部の上面とガスケット３０ａの反り上がり部３１ａとの間に溝が形成された状態となる。一方、実施例２の場合は、封口体と外装缶先端がなす角度を小さくなるように金型形状を調整することで、ガスケット先端の反り上がり角度が封口体に対して小さくなる。このとき、電池外装缶１７の先端部とガスケット３０ｂの反り上がり部３１ｂとの間に隙間（溝）が生じおり、電池外装缶１７の先端部とガスケット３０ｂの反り上がり部３１ｂとは密着しておらず、電池外装缶１７の先端部は溝内に露出された状態となっている。更に、比較例の場合は、ガスケット先端に反り上がりができないように金型形状を調整することで、ガスケット３０ｃに反り上がり部が形成されていないため、電池外装缶１７の先端部は露出された状態となっている。この比較例の部分断面図を図３に示した。
【００２２】
次いで、実施例１及び実施例２の場合においては、電池外装缶１７の先端部とガスケット３０ａないし３０ｂの反り上がり部３１ａないし３１ｂとの間に形成された溝内にゴム系のシール材３２を塗布した。この状態の実施例１の部分断面図を図１に、実施例２の部分断面図を図２に示した。なお、実施例３の場合は、シール材３２を塗布しない以外は実施例１の場合と同様の構成を備えているので、図示省略する。また、実施例１〜３及び比較例で製造された電池は、リチウムイオン系非水電解質二次電池であり、それぞれの電池のサイズは直径１８ｍｍ×長さ６５ｍｍであり、設計電池容量は１２００ｍＡｈである。
【００２３】
［耐腐食性試験］  このようにして得られた実施例１〜実施例３の電池及び比較例の電池のそれぞれを、満充電状態とした後、２０個ずつ、７０℃、９０％の相対湿度下に放置し、１日目及び１０日目の電池外装缶１７の加締め部分を目視することにより腐食状態を測定した。なお、腐食状態は目視により電池外装缶１７の加締め部分にさびが認められたものの個数を調べた。結果を表１に纏めて示した。
【００２４】
［耐漏液性試験］
また、上述のようにして作製されたた実施例１〜実施例３の電池及び比較例の電池のそれぞれを、１０個ずつ、８５℃で３０分間放置した後−２０℃で３０分間放置するというヒートショック試験を３０日間繰り返し行い、１０日目及び３０日目の電池外装缶１７の加締め部分を目視することにより腐食状態を検知した。なお、腐食状態は目視により電池外装缶１７の加締め部分にさびが認められたものの個数を調べた。結果を表１に纏めて示した。
【００２５】
【表１】
2010067379.tif 000003
【００２６】
上記表１に示した結果によると、実施例１及び２の電池によると、耐腐食性及び耐漏液性共に非常に優れているが、比較例の電池では、耐腐食性及び耐漏液性が劣っていることが分かる。また、実施例３の電池では、耐腐食性及び耐漏液性とも、比較例の電池よりは良好な結果が得られているが、実施例１の電池よりも劣っていることが分かる。実施例１の電池と実施例３の電池とは、電池外装缶１７の先端部がガスケット３０ａの反り上がり部３１ａに密着している点では同一であるが、電池外装缶１７の先端部の上側とガスケットの反り上がり部３１ａとの間に形成される溝内に、実施例１の電池ではシール材３２で被覆されているのに対し、実施例３の電池ではシール材で被覆されていない点で相違している。そのため、電池外装缶１７の先端部とガスケットの反り上がり部３１ａとを密着させるのみでも一応良好な効果が生じるが、電池外装缶１７の先端部の上側とガスケット３０ａの反り上がり部３１ａとの間に形成される溝内がシール材で被覆されるとより良好な効果が達成されることが分かる。
【００２７】
一方、実施例２の電池では、電池外装缶１７の先端部とガスケット３０ｂのとの間に隙間（溝）が形成されているが、この溝内がシール材３２で被覆されているため、電池外装缶１７の先端部が露出していない状態となっているので、実施例１の電池の場合と同様に良好な効果が得られたものと認められる。
【００２８】
なお、図１及び図２の記載から明らかなように、ガスケット３０ａ及び３０ｂの反り上がり部３１ａ及び３１ｂの高さは、電池外装缶１７の加締め部の高さを超えないことが好ましい。すなわち、溶接されたリードが外装缶と接触して短絡を起こさないように、外装缶の加締め部を覆うように絶縁部材が取り付けられても、ガスケットの反り上がり高さが加締め部の高さを超えないので、絶縁部材は浮き上がらずに安定して保持される。
【００２９】
また、上記実施例1〜３では端子キャップと安全弁を底板で加締る封口体を用いた密閉型電池について説明したが、電極体を挿入した外装缶の開口部付近にくびれ部にガスケット、安全弁、端子キャップを載置し、これら部品を外装缶開口端を加締ることにより液密に固定する形式の密閉型電池等についても、本発明の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例１の密閉型電池の加締め部の部分断面図である。
【図２】実施例２の密閉型電池の加締め部の部分断面図である。
【図３】比較例の密閉型電池の加締め部の部分断面図である。
【図４】あらかじめガスケットに反り上がり部が形成された状態を示す部分断面図である。
【図５】従来例の円筒形の非水電解質二次電池を縦方向に切断して示す斜視図である。
【図６】図５の封口体の拡大一部破断図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０：非水電解質二次電池  １１：正極板  １１ａ：集電タブ  １２：負極板  １２ａ：集電タブ  １３：セパレータ  １４：巻回電極体  １５、１６：絶縁板  １７：電池外装缶  １７ａ：くびれ部分  １８：封口体  １９：端子キャップ  ２０：底板  ２１：（端子キャップの）凸部  ２１ａ：ガス抜き孔  ２２：（端子キャップの）フランジ部  ２３：（フランジ部の）凹部  ２３ａ：ガス抜き孔  ２４：フランジ部  ２５：安全弁  ２５ａ：（安全弁の）凹部  ２５ｂ：（安全弁の）フランジ部  ２７：絶縁ガスケット  ２８：溶接痕  ３０、３０ａ〜３０ｃ：ガスケット  ３１：シール材
【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】
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