(57)【要約】      （修正有）【課題】封止栓のレーザ溶接不良の発生しにくい注液構造を備えた密閉型電池の製造方法を提供する。【解決手段】突状部３２は、注液孔に挿入される挿入部３２２を有し、挿入部３２２の平板状押さえ部３１側端部における表面の傾斜角をθ１、挿入部３２２の先端部における表面の傾斜角をθ２、挿入部３２２の平板状押さえ部３１側端部から任意の距離Ｈｎにおける表面の傾斜角をθｎ、挿入部３２２の注液孔の下端部に接する部分における表面の傾斜角をθｘとするとき、θ２＞θ１、θｎ＋１≧θｎ及び９７°＞θ１≧θｘ＞９２°が成立し、注液孔の直径をＰ、挿入部３２２の注液孔の上端部に接する部分の径をＬ１、挿入部３２２の先端部の径をＬ３、挿入部３２２の注液孔の下端部に接する部分の径をＬ４とするとき、１．２Ｐ＞Ｌ１＞Ｌ４＞Ｐ＞Ｌ３＞０．７Ｐが成立する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状押さえ部（３１）と、前記平板状押さえ部（３１）の一方面に取り付けられた、樹脂製の突状部（３２）と、を有する封止栓（３）を、封口板（１）の注液孔（２）に挿入して前記注液孔（２）を塞ぐ挿入ステップと、
前記平板状押さえ部（３１）の外周縁と前記封口板（１）とを高エネルギービームを用いて溶接する溶接ステップと、
を備える密閉型電池の製造方法において、
前記突状部（３２）は、注液孔に挿入される挿入部（３２２）を有し、
前記挿入部（３２２）の前記平板状押さえ部（３１）側端部における表面の傾斜角をθ１、前記挿入部（３２２）の先端部における表面の傾斜角をθ２、前記挿入部（３２２）の前記平板状押さえ部（３１）側端部から任意の距離Ｈｎにおける表面の傾斜角をθｎ、前記挿入部（３２２）の前記注液孔（２）の下端部に接する部分における表面の傾斜角をθｘとするとき、θ２＞θ１、θｎ＋１≧θｎ及び９７°＞θ１≧θｘ＞９２°が成立し、
前記注液孔（２）の直径をＰ、前記挿入部（３２２）の前記注液孔（２）の上端部に接する部分の径をＬ１、前記挿入部（３２２）の先端部の径をＬ３、前記挿入部（３２２）の前記注液孔（２）の下端部に接する部分の径をＬ４とするとき、
１．２Ｐ＞Ｌ１＞Ｌ４＞Ｐ＞Ｌ３＞０．７Ｐが成立する、
ことを特徴とする密閉型電池の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の密閉型電池の製造方法において、
前記突状部（３２）が、ゴムからなる、
ことを特徴とする密閉型電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉性の向上を目的とした密閉型電池に関し、詳しくは密閉型電池内部に電解液を注液する注液構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、ノートパソコン等の移動情報端末の高機能化が急速に進展しており、その駆動電源としての電池にはさらなる高容量化、高エネルギー密度化が要求されている。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は、高いエネルギー密度を有し、高容量であるので、上記のような移動情報端末の駆動電源として広く利用されている。
【０００３】
中でも、角形の密閉型非水電解質二次電池は、携帯機器に実装しやすい点から、上記分野において広く利用されている。この角形密閉型電池では、金属製の外装缶内に、正負極を備えた電極体と、非水電解質と、が収容され、外装缶の開口部と封口板とがレーザ溶接により封口されており、非水電解質やガスの漏出が防止されている。
【０００４】
従来、角形密閉型電池では、外装缶に電極体及び非水電解質を収容した後に、外装缶の開口部を封口板により封口する方法が採用されていたが、この方法では、非水電解質が外装缶の開口部に付着し、付着した非水電解質がレーザを屈折させて、レーザ溶接不良を招くという問題があった。この問題を解決するため、現在では、封口板に注液孔を設け、封口板と非水電解質を注液していない外装缶とをレーザ溶接した後、注液孔から非水電解質を注液し、しかる後に注液孔に封止栓を挿入し、封止栓の外周縁と封口板とをレーザ溶接して密閉する方法が採用されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開2000-268811号公報
【特許文献２】特開2005-190689号公報
【０００６】
従来技術にかかる密閉型電池の注液構造を、図７に示す。図７（ａ）に示すように、封口板１には注液孔２が設けられ、平板状押さえ部３１と、樹脂製の突状部３２と、を備える封止栓３の突状部３２が注液孔２に挿入され、平板状押さえ部３１の外周縁と封口板１とをレーザ溶接することにより、注液孔２が封止されている（図７（ｂ）参照）。
【０００７】
密閉型電池の注液構造には、注液孔２へ突状部３２を挿入しやすいこと、突状部３２により注液孔が良好に密閉されること、が求められているが、両者を両立し得た注液構造は未だ実現していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記に鑑みなされたものであって、注液孔２へ突状部３２を挿入しやすく、且つ封止栓３のレーザ溶接不良の発生しにくい注液構造を備え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】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明は、平板状押さえ部（３１）と、前記平板状押さえ部（３１）の一方面に取り付けられた、樹脂製の突状部（３２）と、を有する封止栓（３）を、封口板（１）の注液孔（２）に挿入して前記注液孔（２）を塞ぐ挿入ステップと、前記平板状押さえ部（３１）の外周縁と前記封口板（１）とを高エネルギービームを用いて溶接する溶接ステップと、を備える密閉型電池の製造方法において、前記突状部（３２）は、注液孔に挿入される挿入部（３２２）を有し、前記挿入部（３２２）の前記平板状押さえ部（３１）側端部における表面の傾斜角をθ１、前記挿入部（３２２）の先端部における表面の傾斜角をθ２、前記挿入部（３２２）の前記平板状押さえ部（３１）側端部から任意の距離Ｈｎにおける表面の傾斜角をθｎ、前記挿入部（３２２）の前記注液孔（２）の下端部に接する部分における表面の傾斜角をθｘとするとき、θ２＞θ１、θｎ＋１≧θｎ及び９７°＞θ１≧θｘ＞９２°が成立し、前記注液孔（２）の直径をＰ、前記挿入部（３２２）の前記注液孔（２）の上端部に接する部分の径をＬ１、前記挿入部（３２２）の先端部の径をＬ３、前記挿入部（３２２）の前記注液孔（２）の下端部に接する部分の径をＬ４とするとき、１．２Ｐ＞Ｌ１＞Ｌ４＞Ｐ＞Ｌ３＞０．７Ｐが成立することを特徴とする。
【００１０】
この構成による効果を、図１、図２を用いて説明する。
上記構成では、突状部の径と注液孔の径との関係が、
（１）  挿入部３２２の先端径Ｌ３が、注液孔２の径Ｐよりも小さい（Ｐ＞Ｌ３）
（２）  注液孔２に挿入される部分の挿入部３２２の径Ｌ１，Ｌ４が、注液孔２の径Ｐよりも大きい（Ｌ１＞Ｐ、Ｌ４＞Ｐ）
（３）  注液孔２により圧縮される部分の挿入部３２２の径は、先端側が細い（Ｌ１＞Ｌ４）
（４）  挿入部３２２の最も挿入しにくい根元部分の径が、注液孔２の径に対して、一定範囲内にある（１．２Ｐ＞Ｌ１＞Ｐ）
（５）  注液孔２に挿入される部分の挿入部３２２の表面の傾斜角が、一定範囲内にある（９７°＞θ１≧θｘ＞９２°）
（６）  挿入部３２２の先端径は、一定の強度を有する大きさである（Ｌ３＞０．７Ｐ）
（７）  挿入部３２２表面の傾斜は、根元側で小さく、先端側で大きい。（θ２＞θ１且つθｎ＋１≧θｎ）。
という条件を全て満たしている。
【００１１】
上記（１）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）の条件により、突状部３２の注液孔２への挿入が容易となる。
また、上記（２）の条件を満たした突状部３２を封口板１に挿入すると、突状部３２の注液孔２の下端部に接する部分の径Ｌ４が、注液孔の径Ｐよりも大きいため、図２に示すように、注液孔２の下壁面に突状部３２の一部が接する構造となる。このため、突状部３２の圧縮反発力と、注液孔２の下壁面における支持固定作用とが相乗的に作用して、封止栓３の脱離・回転が効果的に抑制される。
このため、挿入が容易で、且つ平板状押さえ部と封口板とのレーザ溶接が容易となる。
【００１２】
突状部の材料としては、適度な弾性を有する樹脂が好ましく、ゴムを用いることがより好ましい。また、高エネルギービームとしては、レーザ光、電子ビームを用いることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、注液が容易で、且つ密閉性に優れた密閉型電池を生産性高く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】
【００１４】
本発明を実施するための最良の形態を、非水電解質二次電池を例として、図面に基づいて説明する。なお、本発明は下記の形態に限定されるものではなく、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可能である。
【００１５】
図１は本発明電池に用いる封止栓を示す図であり、図２は、本発明電池の封止栓近傍の断面図である。図２に示すように、封口板１には注液孔が設けられており、注液孔は、アルミニウム合金製の平板状押さえ部３１と、樹脂製の突状部３２と、を備える封止栓３の突状部３２が挿入されている。平板状押さえ部３１の外周縁と封口板とがレーザ溶接されることにより、注液孔が封止されている。
【００１６】
図１に示すように、本発明に用いる封止栓３の突状部３２は、平板状押さえ部３１と接着する根元部３２１と、注液孔に挿入する挿入部３２２とを有しており、挿入部３２２は、根元側の傾斜角が小さい部分３２２ａと、先端側の傾斜角が大きい部分３２２ｂとを有している。挿入部３２２の高さＨ２は１．１０ｍｍであり、傾斜角が小さい部分３２２ａと、傾斜角が大きい部分３２２ｂとの境界は、Ｈ１＝０．５５ｍｍの部分である。なお、根元部３２１は、本発明の必須の要素ではない。
【００１７】
また、挿入部３２２と根元部３２１との境界における挿入部３２２の径Ｌ１は１．２０ｍｍ、挿入部３２２先端の径Ｌ３は０．８５ｍｍ、傾斜角が小さい部分３２２ａと、傾斜角が大きい部分３２２ｂとの境界における径Ｌ２は１．１０ｍｍとしている。
【００１８】
図２に示すように、封口板１には、注液孔が設けられており、例えば、注液孔の直径Ｐは１．１ｍｍ、注液孔の高さＴは０．４ｍｍである。このため、封止栓３の注液孔の下端部と接する部分の径Ｌ４は、１．１３ｍｍとなる。
【００１９】
ここで、図１に示す挿入部の３２２の根元側の傾斜角が小さい部分の角度θ１は、挿入性の観点から、９２°よりも大きくすることが好ましく、注液孔の下端で適度な圧縮反発力を得るためには、９７°よりも小さくすることが好ましい。
【００２０】
また、図１に示す突状部３２の高さＨ２は、電池内部のスペースを害さないよう、注液孔２の高さＴの４倍以下であることが好ましい。また、圧縮反発力を良好に得るため、傾斜角の小さい部分の高さＨ１は、注液孔２の高さＴ以上であることが好ましい。
【００２１】
また、封口板１と平板状押さえ部３１とは、レーザ溶接を用いて溶接を行うときは強度を高める観点から、両者を同一の材料で構成することが好ましい。また、電池の軽量化の観点から、アルミニウムやアルミニウム合金を用いることが好ましい。
【００２２】
また、突状部３２を構成する樹脂材料としては、非水電解質との反応性がなく、且つ適度な弾性を有するものがよく、例えば、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリプロピレン、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン等を用いることができる。
【００２３】
角型密閉式電池の封止栓圧入前の斜視図を図３に、封止栓３と封口板１の注液孔２との対応を表す斜視図を図４に示す。電池缶６の内部に電極体等が収容されており、電池缶６の上部開口部に封口板１を嵌合させレーザ溶接等で固定する。封口後、注液孔２より電解液を注入したのち、封止栓３で注液孔２を封止し、レーザ溶接して密閉型電池７を完成させるものである。
【００２４】
以下、実施例により本発明に係る密閉型電池について具体的に説明する。
【００２５】
（実施例１）
〈正極の作製〉
正極活物質としての平均粒径５μｍのＬｉＣｏＯ2粉末９質量部と、導電剤としての人造黒鉛粉末１質量部とを混合して、正極合剤を調製した。この正極合剤と、ポリフッ化ビニリデンをＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に５質量％溶かした結着剤溶液とを、乾燥後の固形分質量組成比が正極合剤：ポリフッ化ビニリデン＝９５：５となるように混練して、正極活物質スラリーを調製した。
【００２６】
このスラリーを、正極集電体としてのアルミ箔（箔厚み：１５μｍ）の両面に塗布した。この際、両面塗布部の乾燥後質量で５００ｇ／ｍ2(片面塗布２５０ｇ／ｍ2、集電体除く)塗布した後、乾燥させてその極板を圧縮し、正極活物質の充填密度３．７ｇ／ｍｌの正極板を作製した。その後、極板を電池高さに合うように裁断した。
【００２７】
〈負極の作製〉
リン片状天然黒鉛(ｄ００２値：３.３５６Å,Ｌｃ値：１０００Å、平均粒径：２０μｍ)と、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）のディスパージョン（固形分：４８％）を水に分散させ、増粘剤であるカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を添加して負極活物質スラリーを調製した。なお、乾燥後の固形分質量組成比が、黒鉛：ＳＢＲ：ＣＭＣ＝１００：３： ２となるように調製した。
【００２８】
このスラリーを負極集電体としての銅箔（箔厚み：１０μｍ）の両面に、乾燥後質量で２００ｇ／ｍ2(片面塗布１００ｇ／ｍ2、集電体除く)となるよう塗布した後、乾燥させてその極板を圧縮し、正極活物質の充填密度１．７ｇ／ｍｌの負極板を作製した。その後極板を電池高さに合うように裁断した。
【００２９】
〈電極体の作製〉
上記正極及び負極を、ポリプロピレン製微多孔膜からなるセパレータを介して巻回し、この後プレスすることにより、偏平渦巻状の電極体を作製した。
【００３０】
〈電解液の調整〉
非水電解質として、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）との体積比５０：５０（２５℃）の混合溶媒に，ＬｉＰＦ6を１モル／リットルとなるように溶かして、電解液となした。
【００３１】
〈封口板の作製〉
公知の方法により、注液孔が設けられたアルミニウム合金製の封口板を作製した。
【００３２】
〈封止栓の作製〉
電池厚み方向の幅が２．２ｍｍ、板厚が０．３ｍｍのアルミニウム合金製の平板状押さえ部３１を作製した。また、上記実施の形態に示すサイズのエチレンプロピレンゴム製の突状部３２を成型した。上記平板状押さえ部３１と上記突状部３２とを接着して、封止栓３を作製した。
【００３３】
〈電池の組み立て〉
アルミニウム合金製の角形有底状の外装缶に上記電極体を挿入した後、外装缶の開口部と上記封口板とをレーザ溶接した。この後、封口板の注液孔から上記電解液を注液した。この後、注液孔を封止栓で密閉し、封口板と平板状押さえ部の外周縁とをレーザ溶接することにより、設計容量が８００ｍＡｈである実施例１に係る非水電解質二次電池を作製した。
【００３４】
（比較例１）
Ｌ１＝１．１５ｍｍ、Ｌ２＝１．１５ｍｍ、Ｌ３＝０．８５ｍｍ、Ｌ４＝１．１５ｍｍ、Ｈ１＝０．５０ｍｍ、Ｈ２＝１．１０ｍｍの突状部３２を備えた封止栓を用いたこと以外は、上記実施例１と同様にして、比較例１に係る非水電解質二次電池を作製した。
【００３５】
（比較例２）
傾斜角の変化のない突状部３２を備えた封止栓を用いたこと以外は、上記実施例１と同様にして、比較例２に係る非水電解質二次電池を作製した。なお、挿入部３２２と根元部３２１との境界における突状部３２の径Ｌ１は１．２０ｍｍ、挿入部３２２先端の径Ｌ３は０．８５ｍｍとした。
【００３６】
（封止栓浮き量、封止栓脱落強度の測定）
先端面積が１．３３ｍｍ2であるジグを用いて、実施例１、比較例１、２にかかる封止栓を、注液孔の径をさまざまに変化させた複数の封口板に完全に挿入し、その後平板状押さえ部が封口板から反発により浮き上がった高さを測定し、これを封止栓浮き量とした。この結果を図５に示す。
この後、当該ジグを用いて封止栓を逆方向から押圧し、封止栓を脱落させるのに必要な力を測定し、これを封止栓脱落強度とした。この結果を図６に示す。
なお、封止栓のＬ１〜Ｌ４，Ｈ１、Ｈ２、図１に示すθ１、θ２の値は、下記表１に示すとおりである。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
図５から、径比率（（ゴム栓根元径／穴径）×１００）が大きくなるに伴い、浮き量が大きくなる傾向にある。ここで、浮き量が０．２ｍｍを超えると封止栓の収まりが悪いため、浮き量の好ましい範囲を０．２ｍｍ以下とすると、径比率の好ましい範囲は、実施例１は１２０％以下、比較例１は１１２％以下、比較例２は１２７％以下となる。
【００３９】
図６から、径比率（（ゴム栓根元径／穴径）×１００）が大きすぎても小さすぎても、脱落強度が小さくなる傾向にあることがわかる。ここで、脱落強度が０．５Ｎ未満では、封止栓が抜け易く、レーザ溶接不良が発生するので、好ましい脱落強度を０．５Ｎ以上とすると、径比率の好ましい範囲は、実施例１は１０３〜１３０％、比較例１は１０２〜１２０％、比較例２は１１２％以上となる。
【００４０】
これらを総合すると、径比率の好ましい範囲は、実施例１は１０３〜１２０％、比較例１は１０２〜１１２％、比較例２は１１２〜１２７％となり、許容範囲が、実施例１は１７％、比較例１は１０％、比較例２は１５％となる。したがって、実施例１であれば、比較例１よりも７％、比較例２よりも２％許容範囲が広く、その分歩留まりが高まることになる。
【００４１】
なお、挿入部の傾斜角は、本発明に必須の要素を満たすものであれば、どのような形態をとってもよく、例えば、２段階以上で表面の傾斜角が変化するものや、なだらかに表面の傾斜角が変化するものを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上説明したように、本発明によると、密閉型電池に用いる封口板の注液孔を封止する封止栓の誤差の許容範囲を大きくすることができ、歩留まり高く密閉型電池を製造することができる。よって、本発明の産業上の利用可能性は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、本発明電池に用いる封止栓を示す図である。
【図２】図２は、封止栓を挿入した封口板の要部拡大断面図である。
【図３】図３は、本発明の対象である角形密封電池の斜視図である。
【図４】図４は、角形密閉電池における封止栓と封口板の注液口との関係を示した斜視図である。
【図５】図５は、封止栓浮き量の試験結果を示すグラフである。
【図６】図６は、封止栓脱落強度の試験結果を示すグラフである。
【図７】図７は、従来の注液構造を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  封口板
２  注液孔
３  封止栓
３１  平板状押さえ部
３２  突状部
３２１  根元部
３２２  挿入部
３２２ａ  傾斜角小部分
３２２ｂ  傾斜角大部分
６  電池缶
７  密閉型電池
【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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