(57)【要約】【課題】  封口板を備えた密閉型電池において、電池製造時に封口板が電池缶開口より浮き上がることに起因して発生する電池高さのバラツキや溶接不良を防止する。【解決手段】  開口を有する電池缶と、封口板（１）と、を少なくとも備え、前記電池缶の開口に前記封口板（１）が嵌合され嵌合部分が溶接されて封口された密閉型電池において、封口板（１）の電池内側表面に、切欠き溝（２）を形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口を有する電池缶と、
対向する略直線状の２つの長辺を有する長円形状または長方形状の封口板と、
を備え、
前記電池缶の開口に前記封口板が嵌合され嵌合部分が溶接されて封口された密閉型電池において、
前記封口板の電池内側表面には、前記長辺に対し垂直方向に配向した切欠き溝が形成されている、
ことを特徴とする密閉型電池。
【請求項２】
前記切欠き溝は、一方端が長辺に接している、
ことを特徴とする請求項１に記載の密閉型電池。
【請求項３】
前記切欠き溝は、対向する２つの長辺に跨っている、
ことを特徴とする請求項１に記載の密閉型電池。
【請求項４】
前記切欠き溝は、前記封口板の長手方向に直交する線分であって前記封口板の電池内側面の面積を２等分する中央線を中心にして、前記面積の５０％を占める領域内で且つ前記中央線に対し線対称の位置に、２つ以上設けられている、
ことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の密閉型電池。
【請求項５】
前記切欠き溝の断面形状が、略Ｕ字状または略Ｖ字状である、
ことを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の密閉型電池。
【請求項６】
前記切欠き溝の深さが、前記封口板の厚みの１０％〜３０％である、
ことを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の密閉型電池。
【請求項７】
前記切欠き溝の最も広い部分の溝幅が、０．５〜２ｍｍである、
ことを特徴とする請求項１ないし６の何れか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、特に密閉型電池の封口板に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、携帯電話、ノートパソコン等の移動情報端末の高性能化、小型軽量化が急速に進展しており、これらの端末の移動電源として、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質電池が広く利用されている。
【０００３】
非水電解質電池などの高エネルギー密度、高容量の電池は密閉型電池であるが、密閉型電池は、通常、外装缶と封口板を嵌合し、嵌合部分をレーザ溶接にてシールすることで構成される。ところが、この嵌合に際して、外装缶の開口部の内寸や封口板の外寸のバラツキ、更には電池内部からの押し上げ力などに起因して嵌合不具合が生じ易い。嵌合不具合は完成電池の電池高さのバラツキ原因となると共に、溶接不良の原因となる。
【０００４】
密閉型電池用の封口板に関する技術としては、例えば特許文献１及び２がある。特許文献１は、封口板の外表面に外周輪郭に沿って溝を設けることにより、電池缶開口部と封口板とのレーザ溶接時のクラック発生を抑制する技術を開示している。特許文献１に開示されるような電池幅の大きい長方形状の電池は、細長い封口板を用いるため、封口板が撓みやすく、中央部（外部端子取り付け部分）が浮く傾向がある。このため嵌合不具合が生じ易い。これを防止するために、嵌合時に封口板中央部を押す等して封口板をフラットな状態にして電池缶開口に嵌合させることを行っても、レーザ溶接工程のために素電池を移動する際に振動が加わるため、元に戻ってしまう。このような封口板の撓みは、溶接不良の原因となり、生産歩留まりの低下や電池性能の低下をもたらす。
【０００５】
特許文献２は、安全弁を有する蓋板（封口板に相当）の外縁から安全弁に向かう溝を形成する技術を開示している。ただし、この溝は安全弁の作動圧を低下させ安全性を向上させることを目的とするものである。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２６８７８１号公報（要約）
【特許文献２】特開２００５−３４６９６６号公報（要約）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、封口板を電池缶に嵌合させる際や嵌合部分を溶接する際に、封口板が撓み嵌合部分から浮くために発生する封口不良を防止し、もって密閉性に優れ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】
上記課題を解決するため、本発明基本構成は、開口を有する電池缶と、対向する略直線状の２つの長辺を有する長円形状または長方形状の封口板と、を備え、前記電池缶の開口に前記封口板が嵌合され嵌合部分が溶接されて封口された密閉型電池において、前記封口板の電池内側表面には、前記長辺に対し垂直方向に配向した切欠き溝が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
封口板が長方形状または長円形状であると、電池内部からの押し上げ力の作用により中央部分が浮き上がりやすいが、この構成によれば、封口板内表面（電池内部側の面）に溝が形成されているため、電極体に接続された封口板を電池缶に嵌合する際に、封口板中央が浮き上がったときに、封口板中央の外部端子近傍を押すことにより、容易にその撓みを修正することができる。また、封口板内表面の溝は、溝が上方に浮き上がる力を緩和する効果をも発揮する。これにより、図３に示すように、上記電池内方への押し下げ力（Ａ）と電池内方から封口板に作用する押し上げ力（Ｂ）とが打ち消しあい、電池内方からの押し上げ力に起因する封口板の浮き上がりが小さくなる。
【００１０】
それゆえ、上記構成によると、封口体を概ねフラットな状態で電池缶開口部分に適正に溶接することができるので、電池高さが均一な溶接不良のない密閉型電池が得られる。
【００１１】
上記基本構成における切欠き溝は、溝の両端（始端と終端）の何れもが長辺に接することのないものであってもよく、例えば封口板の長辺の端部近傍に設けられたものや２つの長辺の中間に設けられた長さの短い溝でもよい。
【００１２】
また、上記切欠き溝は、その始端が一方長辺に接し、終端が対向する長辺に配向した構成とすることができ、好ましくは異なる長辺に始端が接した２つの切欠き溝を互いに向き合わせて配置する。
【００１３】
また、上記切欠き溝は、切欠き溝の一方端が一方長辺に接し、他方端が他方長辺に接した状態、すなわち対向する２つの長辺に跨った形状とすることができる。この形状であると、電池内方から封口板に作用する押し上げ力を緩和する効果が大きく、また撓みの修正が容易であるので好ましい。
【００１４】
更に、上記切欠き溝は、前記封口板の長手方向に直交する線分であって前記封口板の電池内側面の面積を２等分する中央線を中心にして、前記面積の５０％を占める領域内で且つ前記中央線に対し線対称の位置に、２つ以上設けられている構成とすることができる。
【００１５】
切欠き溝の位置が中央線から離れるほど、切欠き溝を設けたことによる効果が小さくなるので、切欠き溝は、前記封口板の電池内側面の面積を２等分する中央線を中心にして、前記面積の５０％を占める領域内で且つ前記中央線に対し線対称の位置に、２つ以上設けるのが好ましい。この構成であると、切欠き溝の封口板全体における配置バランスがよいので、上記緩和効果が一層顕著に発揮されると共に、撓みの修正が一層容易になる。
【００１６】
上記溝は、３本以上とすることもできるが、封口板自体の強度への影響を少なくし、且つ溝効果を得る観点から溝の数は必要最小限に留めるのが好ましい。
【００１７】
更にまた、好ましくは切欠き溝の位置を前記面積（電池内側面の全面積）の４０％とし、更に好ましくは３０％を占める領域内とする。また、切欠き溝の長さは、好ましくは封口板の対向するの長さに対し５０〜１００％（２つの長辺に跨る場合）とする。
【００１８】
上記各構成において、前記切欠き溝の断面形状が、略Ｕ字状または略Ｖ字状である構成とすることができる。
【００１９】
略Ｕ字状の溝や略Ｖ字状の溝は、形成が容易であり、電池内部側からの押し上げ力を溝の左右方向に均一に分散する効果が高いので好ましい。
【００２０】
また、上記各構成において、前記切欠き溝の深さは、前記封口板の厚みの１０％〜３０％とすることができる。
【００２１】
切欠き溝の深さが封口板の厚みの１０％未満であると、溝を設けたことによる効果は小さくなる一方、切欠き溝の深さが封口板の厚みの３０％を超えると封口板自体の強度の低下が懸念されるため好ましくない。
【００２２】
また、上記各構成において、前記溝の最も広い部分の幅が０．５〜２ｍｍであるとすることができる。
【００２３】
前記溝の最も広い部分の幅が０．５ｍｍ未満であると溝を設けたことによる効果が得られない一方、前記溝の最も広い部分の幅が２ｍｍを超えると、応力集中効果が減少し、封口板を電池内部方向に撓ます効果が少なくなる。それゆえ、好ましくは前記溝の最も広い部分の幅を０．５〜２ｍｍとするのがよい。
【００２４】
更にまた、上記切欠き溝は、封口板に電極端子を取り付けた部分など、他の部品が取り付けられた部分や、封口板表面に安全弁を加工した部分など、表面加工された部分を除いた場所に設けることが好ましい。これらの部分に切欠き溝を取り付けると、他の部品の機能を妨げる可能性があるからである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、電池缶開口からの封口板の浮き上がりが防止でき、この結果として電池高さのバラツキが少なく、良好な封口溶接が施された密閉性に優れた密閉型電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
実施例に基づいて、本発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、本発明は、下記の実施例に限定されるものではない。その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することができる。
【００２７】
（実施例１）
（１）電池の作製
＜封口板の作製＞
密閉型電池用の封口板（長辺長さ３７．４ｍｍ×短辺長さ３．７ｍｍ×厚み１ｍｍ）を用意し、電池の内部側となる面に、その長辺を二等分する中央線４からそれぞれ左右に距離５mmの位置に（線対称の位置）に２本の切欠き溝２・２（深さ0.3ｍｍ、幅1ｍｍ）を切削加工した（図１参照）。
【００２８】
また、図１（ａ）の符号５に示す封口板部分を切削し肉厚を薄くし安全弁５を形成した。
【００２９】
＜電池の完成＞
開口形状が長方形状の電池缶（幅３８ｍｍ、高さ４５.３ｍｍ、缶厚４．１ｍｍ）を用意した。上記封口板と正負極及びセパレータを有する電極体とを電気的に接続した後、電極体を電池缶に収容し封口板を電池缶の開口に嵌合させ、嵌合部分をレーザ溶接した。この後、封口板の注液口から電解液を注入し、当該注液口を塞ぎ、実施例１の密閉型電池を完成させた。
【００３０】
なお、２つの切欠き溝２・２は、封口板１の長手方向に直交する線分であって封口板の電池内側面の面積を２等分する中央線４を中心にして、封口板の電池内側面の面積の３０％を占める領域内に位置し且つ中央線４に対し線対称となっている。また、符号６は外部電極端子であるが、外部電極端子６及び安全弁５本発明の必須の要素ではない。
【００３１】
（比較例１）
上記の封口板の電池内面となる面に切欠き溝を全く設けなったこと以外は実施例１の封口板と同様の封口板を用い、実施例１の場合と同様の手順で比較例１の密閉型電池を作製した。
【００３２】
（２）電池全高等の測定と耐落下衝撃試験
上記実施例１及び比較例１の密閉型電池をそれぞれ３０個用意し、これらの電池を用いて以下の測定及び試験を行なった。
【００３３】
＜電池全高＞
上記各電池３０個について、電池缶底部から負極端子先端までの長さ（電池全高）を定圧ノギスにより測定した。各測定値の平均値及び工程能力指数Ｃｐｋ（Ｕ）を求めた。工程能力指数Ｃｐｋは、所定の規格内で製品を生産できる能力を示すものであり、値が大きいほど製品のバラツキが小さいことを示す。計算式は以下である。
工程能力指数Ｃｐｋ（Ｕ）＝(上限規格値−平均値)/3σ
σ：標準偏差
【００３４】
＜溶接深度＞
上記各電池１０個を用い、負極端子横の断面を切り出し、研磨後、溶融部の輪郭を明確にするため腐食させて、電池缶と封口板との嵌合部の溶接深度を測定した。
【００３５】
＜耐落下衝撃試験＞
上記各電池１０個を用い、溶接封止後の電池を１ｍの高さから鉄板の上に落下させることを繰り返し、電池が破損し、電解液が漏れるまでの落下回数を測定した。
【００３６】
各試験の結果を表１に一覧表示する。
【００３７】
【表１】
2010040445.tif 000003
【００３８】
表１において、実施例１群は、比較例１群に比較し、電池全高が平均で０．０７ｍｍ減少させることができた。また、実施例１群では、Ｃｐｋ（Ｕ）の値も比較例１より顕著に大きくなっており、電池製品のバラツキも少なくなっていることがわかった。
【００３９】
また、溶接深度に関しては、比較例１群は、深度が０．２０ｍｍ未満となる場合があったが、実施例１群は、安定して０．２０ｍｍ以上の深度となった。
【００４０】
また、耐落下衝撃試験において、比較例１群では１０個中５個で３５０回目までに溶接部が割れて電解液漏れが発生したが、実施例１群では１０個全てが５００回まで電解液漏れが確認されなかった。
【００４１】
これらの結果は次のように考えられる。比較例１群では電池缶開口から封口板の中央部分が浮き上がるため（特に中央部分が浮き上がるため）、電池全高が大きくなると共に、レーザ溶接における溶接深度が浅くなり良好な溶接が行なわれなかった（図７参照）。これに対し、実施例１群では、封口板の長手方向に直交する溝が、封口板の浮き上がりを緩和するように機能するため、浮き上がり程度が小さくなり、その結果として電池全高の増加程度が小さくなり、かつ良好な溶接が行なえたと考えられる（図３参照）。
【００４２】
（実施例２）
実施例１における溝に代えて、図２に示すように、封口板の長辺に跨る溝ではなく、それぞれの長辺の２箇所に、対向する長辺方向に向いた短い溝（長さはそれぞれ１ｍｍ）を形成した。この形状の封口板を用いたこと以外は、上記実施例１と同様にして、実施例２に係る密閉型電池を３０個作製した。
【００４３】
実施例２群の電池について、実施例１の場合と同様にして、電池全高、溶接深度、耐落下衝撃試験を行なった。その結果を、表２に一覧表示する。
【００４４】
【表２】
2010040445.tif 000004
【００４５】
表２に示されるように、電池全高、溶接深度については、実施例１群よりはやや悪い結果であったが、比較例１電池群よりは良好な結果が得られた。また、耐落下衝撃試験においては、実施例１群と同等レベルの結果が得られた。
【００４６】
この結果により、対向する２辺を結ぶ溝でなく、封口板の電池内側表面に短い溝を形成した場合においても、電池缶開口から封口板が浮き上がることに起因する電池全高のバラツキや溶接不良を低減する効果が得られることが確認された。
【００４７】
（封口板の他形態）
上記実施例１，２に示した封口板の形態以外の形態例を、図４〜６に示す。図４〜６では、略直線状の２つの長辺を有する長円形状の封口板が使用されている。ここで、図４は、切欠き溝の両端（始端と終端）の何れもが長辺に接することのない切欠き溝を１つ設けた封口板の例である。図５は、同様の切欠き溝を、中央線に対し線対照に２つ設けた封口板の例である。また、図６は、その始端が一方長辺に接し、終端が対向する長辺に向いた長さの短い切欠き溝を一方長辺に２つ設けた例である。
【００４８】
これらの封口板を用い、これら以外の条件については上記実施例１と同様にして、密閉型電池を構成し、実施例１の場合と同様な測定及び試験を行ったところ、何れの封口板を用いた場合においても、電池全高、溶接深度、及び耐落下衝撃試験において、比較例１電池群よりも良好な結果が得られることが確認された。
【００４９】
（その他の事項）
（１）上記実施例１では、中央線４を中心にして、封口板の電池内側面の全表面積の３０％を占める領域内に切欠き溝２を配置したが、この範囲に限られるものではない。切欠き溝は封口板の電池内側表面に溝を設ければよい。ただし、中央線４を中心にして５０％以内の領域内に設けるのが好ましく、３０％以内がより好ましい。
【００５０】
また、切欠き溝の形成方法については、特段の制限はなく、例えば切削加工、プレス加工、レーザ加工、腐食などの化学的加工法などを用いることができる。
【００５１】
更に本発明は、封口板を備えた密閉型電池に広く適用でき、一次電池及び二次電池の何れにも適用できると共に、水系電解質電池及び非水系電解質電池の何れにも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は封口板の内表面に切欠き溝を形成するという簡単な手段により、封口板の浮き上がりに起因する電池高さのバラツキを減少させることができると共に、良好な溶接を行なえるという作用効果が得られる。その結果として、電池高さが均一で密閉性に優れた密閉型電池を提供することができるので、本発明の産業上の利用可能性は高い。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施例１にかかる封口板形状を示す図であり、(a)は電池内方から見た平面図、(b)は側面図、(c)は（b）の楕円で囲まれた部分の部分拡大図である。
【図２】実施例２にかかる封口板形状を示す図であり、(a)は電池内方から見た平面図、(b)は側面図である。
【図３】実施例１にかかる封口板の押圧方向及び撓み状態を示す断面模式図である。
【図４】溝の両端の何れもが長辺に接することのない切欠き溝を１つ設けた封口板の例である。
【図５】溝の両端の何れもが長辺に接することのない切欠き溝を中央線４を挟んで線対称に２つ設けた封口板の例である。
【図６】始端が一方長辺に接し、終端が対向する長辺に向いた長さの短い切欠き溝を一方長辺に２つ設けた封口板の例である。
【図７】従来の封口板を用いた密閉型電池の膨らみを示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  封口板
２  切欠き溝
３  電池缶
４  中央線（封口板２分割線）
５  安全弁
６  外部電極端子
【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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【図７】
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