(57)【要約】【課題】素材缶の開口部から不要部分を切り落として作製された電池缶であって、切断の際に形成されたバリの高さが小さく抑えられているとともに、切断面を再切断することによる切り屑の発生が抑制された電池缶を提供する。【解決手段】開口部に不要部分１５ｃを有する有底円筒形状の電池缶の素材缶１５から不要部分を切除して電池缶３０が作製される。ここで、不要部分１５ｃを切除するように、素材缶１５の缶壁を周方向に切断した切断面は、切り終わりの部分４２が切り始めの部分４０よりも高くなっている。【選択図】図１５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部に不要部分を有する有底円筒形状の電池缶の素材缶から前記不要部分を切除して作製される電池缶であって、
前記不要部分を切除するように、前記素材缶の缶壁を周方向に切断した切断面は、切り終わりの部分が切り始めの部分よりも高くなっている電池缶。
【請求項２】
前記切断面の切り終わりの部分が切り始めの部分よりも、１０〜５０μｍだけ高くなっている請求項１記載の電池缶。
【請求項３】
前記切断面が、せん断面と破断面とからなり、
前記せん断面の前記切断面全体に対する比率が、０．９０〜０．５０の範囲である請求項１記載の電池缶。
【請求項４】
正極と、負極と、前記正極と負極との間に介在されるセパレータと、電解液とを、請求項１記載の電池缶に封入して構成された電池。
【請求項５】
前記正極が、リチウム含有複合酸化物を含む活物質、導電材および結着材を分散媒により混練分散した正極合剤塗料を、正極用集電体上に塗布して構成される正極板から構成され、
前記負極が、リチウムを保持し得る材料よりなる活物質、および結着材を分散媒により混練分散した負極合剤塗料を、負極用集電体上に塗布して構成される負極板から構成され、
前記電解液が非水電解液から構成される請求項４記載の電池。
【請求項６】
開口部に不要部分を有する有底円筒形状の電池缶の素材缶から、その不要部分を切除して、電池缶を製造する方法であって、
前記不要部分を切除する工程を、切断面の切り終わりの部分が切り始めの部分よりも高くなるように、前記素材缶の缶壁を周方向に切断して実行する電池缶の製造方法。
【請求項７】
開口部に不要部分を有する有底円筒形状の電池缶の素材缶から、その不要部分を切除して、電池缶を製造する装置であって、
前記素材缶を回転自在に支持する素材缶支持手段と、
前記素材缶の缶壁に内側から当接する環状の内刃と、
前記内刃を回転自在に支持する内刃支持手段と、
前記内刃と所定のクリアランスをおいて交叉するように、前記素材缶の缶壁に外側から当接する円弧状の外刃と、
前記外刃を回動自在に支持する外刃支持手段とを備え、
前記外刃の形状が、前記内刃と外刃とにより前記素材缶の缶壁を周方向に切断した切断面の切り終わりの部分が切り始めの部分よりも高くなるように設定されている電池缶の製造装置。
【請求項８】
前記外刃は、回転の周方向に延びる刃先の稜線が、回転の軸方向と垂直な平面から傾くように形成されている請求項７記載の電池缶の製造装置。
【請求項９】
前記内刃の刃先と前記素材缶の内周面とのクリアランスが２０μｍ〜５０μｍの範囲となるように、前記内刃の外径が設定されている請求項７記載の電池缶の製造装置。
【請求項１０】
前記素材缶支持手段は、
同軸に配された一対のスピンドルから構成されるとともに、前記一対のスピンドルは、前記素材缶が外嵌される一方のスピンドルと、前記素材缶の底部が嵌る凹部を有する他方のスピンドルとから構成されており、
前記一方のスピンドルと前記他方のスピンドルとにより前記素材缶の底部を挟持して前記素材缶を支持する請求項７記載の電池缶の製造装置。
【請求項１１】
前記他方のスピンドルが、前記凹部に嵌った前記素材缶を吸着するように磁力を発生する磁力発生手段を有する請求項９記載の電池缶の製造装置。
【請求項１２】
前記外刃の刃先の周速度の、前記素材缶の内周面の周速度に対する比の値が１.０〜１．２の範囲内である請求項７記載の電池缶の製造装置。
【請求項１３】
前記他方のスピンドルは、少なくとも前記凹部の設けられた部位が非磁性体材料から構成されており、前記磁力発生手段は、その部位に埋設された永久磁石から構成される請求項１１記載の電池缶の製造装置。
【請求項１４】
前記一方のスピンドルは、先端が前記素材缶の底部に内側から当接して、自身に外嵌された前記素材缶を押し外すための、前記他方のスピンドルに向かって付勢された缶押し外し用ピンを進退可能に収容している請求項７記載の電池缶の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有底円筒形状の電池缶の素材缶から開口部の不要部分を切り落として製造される電池缶、その製造方法および製造装置、並びにその電池缶を使用して製造された電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電池の高容量化および軽量化に対する要求がますます高まるのに伴って、その発電要素を収容する電池缶についても、その容積率の向上と軽量化とがますます要求されるようになってきている。そのような要求に応えるために、電池缶の製造は、少ない材料量により薄い缶を作製することが可能な絞りしごき加工によるのが主流となっている。
絞りしごき加工は鋼板を円状のブランクに打ち抜くと同時に絞り加工を行い、有底円筒状の缶状部材を形成した後、缶状部材にしごき加工を施して、薄肉かつ、軸方向に長い有底円筒状の電池缶の素材（以下、素材缶という）を成形するものである。絞りしごき加工により成形された素材缶の開口端部には、材料の異方性に起因して、波状にうねった凸部（イヤリング）が形成される。このため、そのイヤリングを除去して、開口端部を整形するとともに、長めに形成された素材缶を規定の寸法とするように、素材缶の開口端部を切断する切断工程が行われる。
【０００３】
図１７に、そのような切断工程に使用される缶製造装置（トリマー）を示す（特許文献１および２参照）。図示例のトリマー１００は、飲料用アルミニウム缶の素材缶１０１の位置決めをするように素材缶１０１が外嵌されるマンドレル１０２と、そのマンドレル１０２が取り付けられる主軸１０３とを備えている。
【０００４】
主軸１０３は、外刃支持軸１０４とともに回転するように、ギアなどを介して外刃支持軸１０４と接続されている。一方、マンドレル１０２の基端部には、円環状の内刃１０５が設けられている。内刃１０５と、外刃支持軸１０４に支持された円弧状の外刃１０６とは所定のクリアランスで交叉して、間に挟まれた素材缶１０１の缶壁を周方向に切断する。
【０００５】
マンドレル１０２は中空構造となっているとともに、その周壁に複数の吸引孔が形成されており、その中空部分は吸気装置と接続されている。吸気装置によりマンドレル１０２の中空部の空気を吸引することによって、素材缶１０１は、缶壁がマンドレル１０２の周面に吸引される。
上記吸引孔は、マンドレル１０２の周面に設けられた、軸方向に延びる筋状の複数の凹部の中に開口しており、吸引された素材缶１０１は、凹部の形にならって変形する。これにより、切断中のマンドレル１０２に対する素材缶１０１の空回りが阻止される。
【特許文献１】特開平１０−７６４２０号公報
【特許文献２】特開平１０−７６４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の缶製造装置は、アルミニウム以外の、より固い材料の素材缶を使用した場合には、上記凹部にならって素材缶の缶壁が変形せず、素材缶を空回りしないように保持することが困難である。例えば、冷間圧延鋼板を絞りしごき加工により成形した素材缶を使用した場合には、素材缶を空回りしないように保持することは困難である。
【０００７】
さらには、アルミニウムよりも固い材料であっても缶壁の厚みの小さい素材缶であれば、上記凹部に缶壁をならわせることは可能である。しかし、この場合には、素材缶の缶壁にひずみが生じ、外観不良となる。
【０００８】
また、上記いずれの場合においても、空気の吸引力により保持するだけでは、金属製の缶壁を切断するときの切断抵抗よりも大きな保持力で素材缶を保持することは容易ではない。このため、切断中に素材缶のマンドレルに対するすべりが生じ、精度よく切断することは困難である。また、素材缶の保持が不安定になることから、切断の際に生ずるバリの高さが大きくなってしまうという問題もある。
【０００９】
そして、高いバリが発生した缶を電池缶として使用すると、電池の組み立て工程において、渦巻状に巻回した電極群を電池缶に挿入する際に、電極群の外周面をバリにより損傷するおそれがある。また、バリが脱落して電池缶の内部に落ち込むと、電池の組立後の充放電時に内部短絡を発生し、異常発熱や電池缶の破裂を引き起こすおそれがある。このように、高いバリの発生は、電池の安全性を低下させる要因となる。
【００１０】
さらには、特許文献１および２に示したような缶製造装置においては、素材缶の内側から缶壁に当接する円環状の内刃と、素材缶の外側から缶壁に当接する円弧状の外刃とを、所定のクリアランスをおいて交叉させながら、素材缶と、内刃および外刃とを回転させて、缶壁を周方向に切断している。
【００１１】
このとき、切断の初期に外刃が素材缶の缶壁を貫くまでの切断抵抗は高く、その後は、切断抵抗は小さくなる。したがって、主軸のたわみを一定に保ちながら切断することは難しい。つまり、切断の初期段階では切断抵抗が高いために、主軸がたわみやすく、実際のクリアランスは設定したクリアランスよりも広くなる。一方、切断の終了時には切断抵抗が小さく、実際のクリアランスと設定したクリアランスはほぼ等しくなる。主軸のたわみによりクリアランスが広がる場合は、クリアランスが相対的に狭い時よりも僅かではあるが切断面は高い位置に形成される。また切断初期の切断抵抗により開口部の近傍が弾性変形する。このため、素材缶の缶壁を周方向に切断する場合に、切断面の切り始めの部分と切り終わりの部分とを寸法誤差無く同一平面上に仕上げることは非常に困難である。
【００１２】
その結果、切断の切り始めの部分が、一周してきた刃物により再び切断されるという再切断が発生する。
再切断が発生すると、図１８に示すように、缶壁の切断面１０８には、細い糸状の切り屑１１０が発生する。この切り屑が残存して、電池缶の外部に付着したままとなると、電池の組立て後に正極端子と負極端子とが短絡される外部短絡が発生する可能性がある。
【００１３】
また、その切り屑が電池缶の内部に混入すると、電極群の最外周に配置されたセパレータを突き破り、正極板と負極板とを短絡させて、熱暴走を発生させる危険性がある。このため切断時において切り屑の発生を抑制することは極めて重要な課題である。
また、上述したような切り屑の発生のみならず、切断面に発生するバリも電池の外部短絡を引き起こす要因となるために、バリの高さが高くならないように切断を行うことも極めて重要である。
【００１４】
本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、素材缶の開口部から不要部分を切り落として作製された電池缶であって、切断の際に形成されたバリの高さが小さく抑えられているとともに、切断面を再切断することによる切り屑の発生が抑制された電池缶を提供することを目的としている。
また、本発明は、素材缶の開口部から不要部分を切り落として電池缶を作製するに際して、バリの高さを小さく抑えることができるとともに、切断面を再切断することによる切り屑の発生を抑制することができる電池缶の製造方法および製造装置を提供することを目的としている。
また、本発明は、上記した電池缶を使用した、安全性のより高い電池を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の電池缶は、開口部に不要部分を有する有底円筒形状の電池缶の素材缶から前記不要部分を切除して作製される電池缶であって、
前記不要部分を切除するように、前記素材缶の缶壁を周方向に切断した切断面は、切り終わりの部分が切り始めの部分よりも高くなっているように構成されている。
【００１６】
本発明の電池缶において、好ましい形態においては、前記切断面の切り終わりの部分が切り始めの部分よりも、１０〜５０μｍだけ高くされる。
【００１７】
また、本発明の電池缶において、別の好ましい形態においては、前記切断面が、せん断面と破断面とからなり、
前記せん断面の前記切断面全体に対する比率が、０．９０〜０．５０の範囲とされる。
【００１８】
また、本発明は、正極と、負極と、前記正極と負極との間に介在されるセパレータと、電解液とを、上記した電池缶に封入して構成された電池を提供する。
【００１９】
本発明の電池において、好ましい形態においては、前記正極が、リチウム含有複合酸化物を含む活物質、導電材および結着材を分散媒により混練分散した正極合剤塗料を、正極用集電体上に塗布して構成される正極板から構成され、
前記負極が、リチウムを保持し得る材料よりなる活物質、および結着材を分散媒により混練分散した負極合剤塗料を、負極用集電体上に塗布して構成される負極板から構成され、
前記電解液が非水電解液から構成される。
【００２０】
また、本発明は、開口部に不要部分を有する有底円筒形状の電池缶の素材缶から、その不要部分を切除して、電池缶を製造する方法であって、
前記不要部分を切除する工程を、切断面の切り終わりの部分が切り始めの部分よりも高くなるように、前記素材缶の缶壁を周方向に切断して実行する電池缶の製造方法を提供する。
【００２１】
また、本発明は、開口部に不要部分を有する有底円筒形状の電池缶の素材缶から、その不要部分を切除して、電池缶を製造する装置であって、
前記素材缶を回転自在に支持する素材缶支持手段と、
前記素材缶の缶壁に内側から当接する環状の内刃と、
前記内刃を回転自在に支持する内刃支持手段と、
前記内刃と所定のクリアランスをおいて交叉するように、前記素材缶の缶壁に外側から当接する円弧状の外刃と、
前記外刃を回動自在に支持する外刃支持手段とを備え、
前記外刃の形状が、前記内刃と外刃とにより前記素材缶の缶壁を周方向に切断した切断面の切り終わりの部分が切り始めの部分よりも高くなるように設定されている電池缶の製造装置を提供する。
【００２２】
本発明の電池缶の製造装置において、好ましい形態においては、前記外刃は、回転の周方向に延びる刃先の稜線が、回転の軸方向と垂直な平面から傾くように形成される。
【００２３】
また、本発明の電池缶の製造装置において、別の好ましい形態においては、前記内刃の刃先と前記素材缶の内周面とのクリアランスが２０μｍ〜５０μｍの範囲となるように、前記内刃の外径が設定される。
【００２４】
また、本発明の電池缶の製造装置において、別の好ましい形態においては、前記素材缶支持手段は、
同軸に配された一対のスピンドルから構成されるとともに、前記一対のスピンドルは、前記素材缶が外嵌される一方のスピンドルと、前記素材缶の底部が嵌る凹部を有する他方のスピンドルとから構成されており、
前記一方のスピンドルと前記他方のスピンドルとにより前記素材缶の底部を挟持して前記素材缶を支持するように構成される。
【００２５】
また、本発明の電池缶の製造装置において、別の好ましい形態においては、前記他方のスピンドルが、前記凹部に嵌った前記素材缶を吸着するように磁力を発生する磁力発生手段を有するように構成される。
【００２６】
また、本発明の電池缶の製造装置において、別の好ましい形態においては、前記外刃の刃先の周速度の、前記素材缶の内周面の周速度に対する比の値が１.０〜１．２の範囲内とされる。
【００２７】
また、本発明の電池缶の製造装置において、別の好ましい形態においては、前記他方のスピンドルは、少なくとも前記凹部の設けられた部位が非磁性体材料から構成されており、前記磁力発生手段は、その部位に埋設された永久磁石から構成される。
【００２８】
また、本発明の電池缶の製造装置において、別の好ましい形態においては、前記一方のスピンドルは、先端が前記素材缶の底部に内側から当接して、自身に外嵌された前記素材缶を押し外すための、前記他方のスピンドルに向かって付勢された缶押し外し用ピンを進退可能に収容している。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の電池缶によれば、素材缶の缶壁を周方向に切断した切断面の切り終わりの部分が切り始めの部分よりも高くなっていることから、切り始めの部分を再切断することにより発生する切り屑が付着している可能性が低い。また、切断面におけるせん断面の比率が、０．９０〜０．５０の範囲であるのでバリの高さが低く抑えられている。したがって、安全性の高い電池を提供することが可能となる。
さらには、本発明の電池缶の製造方法および製造装置によれば、有底円筒形状の素材缶の底部を一対のスピンドルにより挟持して、素材缶を保持しながら缶壁を切断することから、大きな切断抵抗が生じても、素材缶のすべりを抑制して切断を行うことができる。加えて、一対のスピンドルも相互に支持し合う状態となっていることから、大きな切断抵抗が生じても、そのたわみを抑制することができる。これにより、バリの高さをより小さく抑えることができる。また、素材缶の側壁部を把持する場合と比較して、外観不良を招くおそれも小さい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明は、開口部に不要部分を有する有底円筒形状の電池缶の素材缶から不要部分を切除して作製される電池缶に関する。その電池缶においては、上記不要部分を切除するように、素材缶の缶壁を周方向に切断した切断面は、切り終わりの部分が切り始めの部分よりも高くなっている。これにより、切断面の切り始めの部分を、一周した後に再切断することが回避できる。したがって、再切断により細い糸状の切り屑が発生して、その切り屑が電池缶に付着したままとなり、内部短絡および外部短絡が発生する危険性を排除することが可能となる。
【００３１】
このとき、切断面の切り終わりの部分が切り始めの部分よりも、１０〜５０μｍだけ高くなるようにするのがよい。
【００３２】
また、その切断面は、せん断面と破断面とから構成される。そして、せん断面の切断面全体に対する比率は、０．９０〜０．５０の範囲とするのがよい。
切断面におけるせん断面の比率をこの範囲とすることで、素材缶の内側に発生するバリの高さも低く抑えることができる。したがって、上述した切り屑に起因する弊害を免れることができることに加えて、電池缶の内部に電極群等の発電要素を挿入する際に、発電要素の最外周に配された部材、例えばセパレータが上記バリにより損傷される危険性を低減することができる。その結果、安全性のより高い電池缶を提供することが可能となる。
【００３３】
また、本発明は、正極と、負極と、その正極と負極との間に介在されるセパレータと、電解液とを、上記した電池缶に封入して構成された電池に関する。本発明の電池は、切断面を再切断することにより発生する切り屑が付着しておらず、且つ切り口に発生しているバリの高さが低い電池缶を使用して作製されている。これにより、製造段階における品質不良の発生、つまりバリの高さに関する不良および電極群を電池缶に挿入する際の不良の発生、並びに使用中の品質不良の発生を低減することができる。したがって、歩留まりが高く、且つ安全性の高い電池を提供することが可能となる。
【００３４】
また、その正極が、リチウム含有複合酸化物を含む活物質、導電材および結着材を分散媒にて混練分散した正極合剤塗料を、正極用集電体上に塗布して構成される正極板から構成され、その負極が、リチウムを保持し得る材料よりなる活物質、および結着材を分散媒にて混練分散した負極合剤塗料を、負極用集電体上に塗布して構成される負極板から構成され、電解液が非水電解液から構成されるものとすることによって、リチウムイオン電池の製造段階における品質不良の発生、および使用中の品質不良の発生を低減することができる。したがって、歩留まりが高く、且つ安全性の高いリチウムイオン電池を提供することが可能となる。
【００３５】
また、本発明は、開口部に不要部分を有する有底円筒形状の電池缶の素材缶から、その不要部分を切除して、電池缶を製造する方法に関する。ここで、上記不要部分を切除する工程は、切断面の切り終わりの部分が切り始めの部分よりも高くなるように、上記素材缶の缶壁を周方向に切断して実行される。
これにより、切断面の切り始めの部分を再切断することが回避できる。したがって、再切断により細い糸状の切り屑が発生して、その切り屑が電池缶に付着したままとなり、内部短絡および外部短絡が発生する危険性を排除することが可能となる。
【００３６】
また、本発明は、開口部に不要部分を有する有底円筒形状の電池缶の素材缶から、その不要部分を切除して、電池缶を製造する装置に関する。その装置は、素材缶を回転自在に支持する素材缶支持手段と、素材缶の缶壁に内側から当接する環状の内刃と、内刃を回転自在に支持する内刃支持手段と、内刃と所定のクリアランスをおいて交叉するように、素材缶の缶壁に外側から当接する円弧状の外刃と、外刃を回動自在に支持する外刃支持手段とを備えている。その外刃の形状は、内刃と外刃とにより素材缶の缶壁を周方向に切断した切断面の切り終わりの部分が切り始めの部分よりも高くなるように設定されている。
これにより、切断面の切り始めの部分を再切断することが回避される。したがって、再切断により細い糸状の切り屑が発生して、その切り屑が電池缶に付着したままとなり、内部短絡および外部短絡が発生する危険性を排除することが可能となる。
【００３７】
より具体的には、外刃は、回転の周方向に延びる刃先の稜線が、回転の軸方向と垂直な平面から傾くように形成されている。
【００３８】
ここで、切り始め、および切り終わり、という概念について、上記製造装置を使用した場合を例にさらに詳しく説明する。上述の製造装置による切断面においては、外刃の刃先が素材缶の外周面に当接した後、その刃先が素材缶の内周面に突き抜けるようにして、切断が開始される。素材缶の外周面に当接してから素材缶の内周面に突き抜けるまでの外刃の刃先の軌跡を境界線として、その両側に、切り始めの部分と切り終わりの部分とが隣接して形成される。上述した境界線は、素材缶の周方向と垂直な短い線ではなく、素材缶の周方向にも伸びる比較的長い線であるので、切り始めの部分の再切断が生じると、糸状の長い切り屑が生じてしまう。したがって、そのような切り屑が電池缶に付着したまま残存すると、外部短絡および内部短絡が引き起こされる。本発明は、そのような切り屑の発生を抑えることができるものである。
【００３９】
また、本発明は、上記内刃の刃先と素材缶の内周面とのクリアランスが２０μｍ〜５０μｍの範囲となるように、内刃の外径が設定されている電池缶の製造装置に関する。
このように、円環状の内刃の刃先と、素材缶の内周面とのクリアランスが比較的小さい値に設定されていることから、切断時において素材缶のたおれや振れを抑制することが可能となり、切断面における破断面の割合を小さくすることができる。破断面の割合が小さくなると、材料の破断により発生するバリを小さくすることが可能となる。したがって、電池缶に電極群を収納する際に、電極群を損傷する危険性が小さくなり、品質不良の発生を抑えることが可能となる。
【００４０】
また、本発明は、上記素材缶支持手段が、同軸に配された一対のスピンドルから構成されるとともに、その一対のスピンドルは、素材缶が外嵌される一方のスピンドルと、素材缶の底部が嵌る凹部を有する他方のスピンドルとから構成された電池缶の製造装置に関する。ここで、素材缶支持手段は、上述した一方のスピンドルと他方のスピンドルとにより素材缶の底部を挟持して素材缶を支持するものである。
このように、素材缶の底部を挟持して素材缶を支持するものとすることによって、大きな切断抵抗が生じても、スピンドルのたわみを極めて小さくすることができ、素材缶の位置がずれたり、振れたりすることなく、切断を行うことができる。また、素材缶の側壁部を把持して支持する場合と比較して、素材缶と支持手段とが接触する面積を小さくすることができる。これにより、素材缶に傷が付きにくくなるので電池缶の外観不良の発生を低減することができる。
【００４１】
また、本発明は、上記他方のスピンドルが、上記凹部に嵌った素材缶を吸着するように磁力を発生する磁力発生手段を有する電池缶の製造装置に関する。
このように、磁力発生手段により、他方のスピンドルに素材缶を吸着させるものとすることによって、回転振動や切断抵抗による素材缶の振れを招くことなく素材缶を切断することが可能となる。これにより、外刃の切込量を一定に保ちながら素材缶を切断することが可能となる。また、他方のスピンドルに素材缶を磁力により吸着保持した状態で、素材缶を一方のスピンドルに外嵌することができるために、その工程が容易となる。さらには、切断工程の終了後、上記一方のスピンドルに外嵌された素材缶を抜き取る際に、その磁力を利用して抜き取ることが可能となり、製造工程を円滑に進めることが可能となる。
【００４２】
また、本発明は、外刃の刃先の周速度の、素材缶の内周面の周速度に対する比の値が１.０〜１．２の範囲内である電池缶の製造装置に関する。
このように、両者の周速度を設定することによって、素材缶を内刃と外刃とにより挟み込んで切断する際に、２つの刃と素材缶との間に滑りを生じることなく切断することができる。これにより、切断面におけるバリの高さを更に抑制することができる。
【００４３】
また、本発明は、上記他方のスピンドルは、少なくとも素材缶と当接する部位が非磁性体材料から構成されており、上記磁力発生手段は、その非磁性体材料から構成された部位に埋設された永久磁石から構成される電池缶の製造装置に関する。
このように、他方のスピンドルの素材缶と当接する部位を、非磁性体材料から構成することによって、その部位が永久磁石により磁化されることが抑止できる。したがって、メンテナンスの際に、永久磁石を取り外すことによって、付着した金属異物を容易に取り除くことができる。
【００４４】
また、本発明は、上記一方のスピンドルは、先端が素材缶の底部に内側から当接して、自身に外嵌された素材缶を押し外すための、上記他方のスピンドルに向かって付勢された押し外し用ピンを進退可能に収容している電池缶の製造装置に関する。
これにより、不要部分の切断工程が終了した後に、上記一方のスピンドルに外嵌された素材缶をスムーズに取り外すことができる。
【００４５】
《実施の形態１》
以下、本発明の実施の形態１に係る電池缶製造装置を、図面を参照して説明する。
図１に、実施の形態１の電池缶の製造装置を断面図により示す。図２に、その製造装置により切断加工される素材缶を斜視図により示す。図３に、素材缶が、その製造装置により切断加工された後の状態を示す。
製造装置１０は、底部１５ａを有する円筒形状の素材缶１５を切断加工して、電池缶３０を製造する装置である。より具体的には、製造装置１０は、絞りしごき加工により作製された素材缶１５の開口部に形成されたイヤリング１５ｂを切除して整形する装置であり、あらかじめ長めに形成された素材缶１５を規定の寸法とするように、開口部近傍の不要部分１５ｃを切り落とすものである。
【００４６】
図示例の製造装置１０は、上スピンドル１１と、それと同軸に配された下スピンドル１２と、外刃支持軸１３とを備えている。上スピンドル１１、下スピンドル１２および外刃支持軸１３は、図示しない電動機等の駆動源により回転される。なお、これらの部材の上および下という位置関係の呼称は、図示例の装置に即して付した便宜上のものであり、本発明を限定するものではない。
【００４７】
上スピンドル１１は、素材缶１５の缶壁に内側から当接する内刃１８を回転自在に支持するとともに、下スピンドル１２と協働して素材缶１５を回転自在に支持するための軸である。外刃支持軸１３は、素材缶１５の缶壁に外側から当接する外刃２８を回転自在に支持する軸である。
以下に、これらの各構成要素をより具体的に説明する。
【００４８】
上スピンドル１１は、有底円筒形状の素材缶１５が外嵌される、概略円柱状の缶外嵌部１４と、缶外嵌部１４を支持する基部１６とから構成される。缶外嵌部１４と基部１６との間には、円環状の内刃１８が配設される。
【００４９】
内刃１８の内周部には図示しない雌ねじが設けられる一方、上スピンドル１１の基部１６の先端側（下側）に設けられた凸部１６ａには、内刃１８の雌ねじと螺合する図示しない雄ねじが形成されている。その雄ねじに内刃１８を締め込むことによって、内刃１８が基部１６に固定される。また、缶外嵌部１４の後側端部（上端部）にも、基部１６の凸部１６ａに設けられた雄ねじと螺合する図示しない雌ねじが形成されている。その雌ねじを、内刃１８に続いて基部１６の凸部１６ａに締め込むことにより、内刃１８の雌ねじが緩まないように固定される。なお、ここで示した内刃１８の上スピンドル１１への固定構造は一例であり、これに限定されるものではない。内刃１８の上スピンドル１１への固定構造は、内刃１８を上スピンドル１１に必要な強度で固定し得る構造であれば、どのような構造であってもよい。
【００５０】
内刃１８の刃先（エッジ部）は、図には明瞭に示されていないが、内刃１８の上端部の縁を一周するように形成されており、缶外嵌部１４の先端（下端）から内刃１８の刃先までの距離は、電池缶の内側の長さに応じて設定される。
図４に示すように、内刃１８の外径は、内刃１８の刃先と素材缶１５の内周面とのクリアランスＬが全周に亘って２０〜５０μｍとなるように設定されている。これにより、切断により生ずるバリの高さを抑えることができる。
【００５１】
また、上スピンドル１１は、中心を上下に貫通するようにピン挿通孔（図示せず）が設けられており、その孔に、缶押し外し用ピン２４を上下動可能に収容している。缶押し外し用ピン２４は、その先端（下端）が、缶外嵌部１４に外嵌された素材缶１５の底部１５ａに内側から当接することにより素材缶１５を缶外嵌部１４から押し外すものである。缶押し外し用ピン２４は、弾性体２６により下に向けて付勢されている。ここで、弾性体２６にはバネまたはゴムを使用することができる。また、弾性体２６に代えて、エアシリンダにより缶押し外し用ピン２４を付勢するようにしても良い。
【００５２】
下スピンドル１２は、上スピンドル１１と同軸に設けられており、上スピンドル１１と同じ速度で回転するように回転自在、且つ上下動自在に配設されている。下スピンドル１２は、缶外嵌部１４と対向して配置される缶底嵌合部２１と、缶底嵌合部２１を着脱可能に支持する基部２０とから構成される。缶底嵌合部２１には、缶外嵌部１４と対向する面に素材缶１５の底部と嵌合する凹部２１ａが形成されている。
また、缶底嵌合部２１は、非磁性体材料（例えば、ステンレス鋼、アルミニウム合金、樹脂）から構成されており、その内部には、素材缶１５を磁力により吸着して保持するための１または複数個のマグネット２２が埋設されている。マグネット２２を複数個設ける場合には、それらが、上スピンドル１１および下スピンドル１２の軸芯と垂直な１つの平面上に並ぶように配置するのが好ましい。
【００５３】
下スピンドル１２の下端（図示せず）は、エアシリンダ等から構成されるアクチュエータに取り付けられており、下スピンドル１２は、そのアクチュエータにより素材缶１５を間に挟んで上スピンドル１１に向かって一定の圧力で押しつけられる。なお、そのような押し付け機構は、エアシリンダに限らず、機械式の定寸機構でも良い。
【００５４】
外刃支持軸１３は、上スピンドル１１および下スピンドル１２と所定の距離をおいて、上スピンドル１１および下スピンドル１２と平行に配設されている。外刃支持軸１３の下端にはフランジ状の外刃取付部１３ａが設けられており、その外刃取付部１３ａの上に、円弧状の外刃２８が取り付けられている。外刃２８は、内刃１８とは正対して配置されておらず、図には明瞭に示されていないが、内刃１８と所定のクリアランスをおいて交叉して（後の図１３参照）、素材缶１５の缶壁を周方向に沿って切断する。
【００５５】
図５に、図１のV-V線による、外刃２８の断面図を示す。外刃２８のエッジ部（刃先）２８ａの長さ、並びにそのエッジ部２８ａの旋回半径Ｒは、素材缶１５の外周長に応じて設定される。上スピンドル１１、下スピンドル１２および外刃支持軸１３はギアにより接続されており、上述した駆動源により回転される。そのギア比は、外刃２８のエッジ部２８ａの周速度の、素材缶１５の内周面の周速度に対する比の値が、１．０〜１．２の範囲となるように設定されている。これにより、素材缶１５の缶壁を周方向に沿って切断するときの素材缶１５と内刃１８との間のすべりが抑制される。
【００５６】
次に、製造装置１０を使用して素材缶１５を加工する工程を説明する。
図６〜図９に、製造装置１０を使用して素材缶１５を加工する工程を順番に示す。
まず、図６に示すように、素材缶１５を下スピンドル１２の缶底嵌合部２１の上に設置する。このとき、素材缶１５の底部１５ａが缶底嵌合部２１の凹部２１ａに嵌り込むように設置する。この状態で、素材缶１５の底部１５ａは、缶底嵌合部２１に埋設されたマグネット２２により吸着される。これにより、素材缶１５は、その軸心が、上スピンドル１１の軸心と一致するように、開口部を上に向けて下スピンドル１２により保持される。
また、このとき、缶押し外し用ピン２４は、先端部が、弾性体２６の付勢力により上スピンドル１１の缶外嵌部１４の先端から突き出した状態となっている。
【００５７】
次いで、図７に示すように、素材缶１５の底部１５ａが缶外嵌部１４の先端部と当接する位置まで下スピンドル１２を上昇させて、素材缶１５を上スピンドル１１に外嵌する。これにより、素材缶１５は、底部１５ａが下スピンドル１２の缶底嵌合部２１の凹部２１ａに嵌り込んだ状態で、上スピンドル１１の缶外嵌部１４と下スピンドル１２の缶底嵌合部２１との間に挟み込まれて固定される。このようにして素材缶１５が固定されることから、素材缶１５の缶壁を周方向に沿って切断する際に、素材缶１５のたおれや振れが抑えられる。
またこのとき、缶押し外し用ピン２４は素材缶１５の底部１５ａにより押し上げられて、先端部まで上スピンドル１１の内部に収容される。
【００５８】
次いで、図８に示すように、外刃支持軸１３を回転させて、外刃２８を素材缶１５の缶壁と当接させる。この後、さらに外刃支持軸１３を回転させて、不要部分１５ｃを切り落とすように素材缶１５の缶壁を周方向に沿って切断する。同時に、内刃１８は上スピンドル１１により回転されるとともに、素材缶１５も上スピンドル１１および下スピンドル１２の回転により回転される。
このとき、外刃支持軸１３は、外刃２８の送りの方向が、内刃１８および素材缶１５の送りの方向と同じになるように、上スピンドル１１および下スピンドル１２とは逆方向に回転される。
【００５９】
切断工程が終了すると、下スピンドル１２が図６により示した初期位置まで下降される。図９はその途中の状態を示している。
これにより、素材缶１５から作製された電池缶３０は、下スピンドル１２の缶底嵌合部２１に埋設されたマグネット２２により吸着されて、上スピンドル１１から抜き取られる。
このとき、弾性体２６の付勢力により缶押し外し用ピン２４の先端が缶外嵌部１４の先端から突出し、これにより電池缶３０の上スピンドル１１からの取り外しが助けられる。またこのとき、不要部分１５ｃも電池缶３０とともに、上スピンドル１１から抜け落ちる。
【００６０】
図１０に、電池缶３０の開口部の切断面を拡大して示す。図示例の切断面３２は、外周側のせん断面３４と内周側の破断面３６とで構成される。せん断面３４は、刃物により実際に切断された部分、つまり刃物によりせん断加工された部分である。破断面３６は、せん断加工が進んで薄くなった素材缶１５の缶壁が、外刃２８に押されて素材缶１５の内側に押し込まれ、その残りの缶壁に内側方向の引張応力が生じ、その引張応力により破断が発生して形成される面である。
図１１に、切断の際に形成されたバリを示す。バリ３７は、破断面３６における素材缶１５の材料が内側に向かって引きちぎられて発生するために、図１１に示すように、素材缶１５の内側に突出するように形成される。
【００６１】
このとき、せん断面３４の切断面３２全体に占める割合は、０．５〜０．９の範囲となっているのが好ましい。これに対応して、破断面３６の切断面３２全体に占める割合は、０．５〜０．１となっているのが好ましい。実施の形態１の製造装置においては、素材缶１５の切断中の回転振動や切断抵抗を抑えることにより、素材缶を半径方向に揺らさず常に外刃の切込量を同じに保った状態で切断することできる。このため、切断面３２全体に対するせん断面３４の割合を、０．５〜０．９に維持することが可能となる。その結果、バリの高さを２０μｍ以下に抑制することも可能となる。
【００６２】
バリの高さを２０μｍ以下に抑制することができれば、バリがセパレータを貫通する危険性を大きく低減することができる。一般的に用いられるセパレータの厚みは約２０μｍだからである。なお、安全率を考慮すれば、バリの高さは１５μｍ以下に抑えるのがより好ましい。
【００６３】
以下に、実施の形態１に係る製造装置を使用して実際に電池缶を製造した実施例について説明する。なお、本発明は以下の実施例により限定されるものではない。
【００６４】
《実施例１〜４、比較例１〜３》
冷間圧延鋼板に絞りしごき加工により、内径が、１８ｍｍ側壁の厚みが０．２ｍｍ、総高が７０ｍｍとした素材缶１５を作製した。その素材缶１５に対して、図６〜図９により示した手順で電池缶を作製した。このとき、素材缶１５の内周面と内刃１８のエッジ部とのクリアランスＬを１０μｍ（比較例１）、２０μｍ（実施例１）、３０μｍ（実施例２）、４０μｍ（実施例３）、５０μｍ（実施例４）、６０μｍ（比較例２）、および７０μｍ（比較例３）に設定して、それぞれ１０００個の電池缶を作製した。
また、素材缶１５の内周面の周速度に対する外刃２８のエッジ部２８ａの周速度の比の値は１．０に設定した。
【００６５】
そして、作製された合計７０００個の電池缶について開口縁部の内側のバリ３７の高さＴと、切断面全体に対する破断面の割合とを測定し、その測定値の平均値をクリアランスＬの大きさ毎に算出した。その算出結果を表１に示す。
【００６６】
【表１】
2010034025.tif 000003
【００６７】
表１より明らかなように、クリアランスが５０μｍ以下である実施例１〜４および比較例１においては、破断面の割合は０．５０以下に抑えられている。また、バリの高さは１５μｍ以下に抑えられている。
これに対して、クリアランスが６０μｍ以上である比較例２および３においては、破断面の割合が０．５０を超えている。また、比較例２においてはバリの高さは１５μｍを超え、比較例３においては、バリの高さは２０μｍを超えている。その原因は、素材缶１５の内周面と内刃１８の外周部とのクリアランスＬが広すぎるために、切断開始時に素材缶１５の缶壁が内側へ折れ曲がり、外刃１１によるせん断加工が行われると同時に破断が発生したためであると考えられる。これにより、十分にせん断加工が行われない状態で、缶壁に大きな引張応力が発生し、破断面が大きくなって、バリの高さが高くなるからである。
【００６８】
一方、クリアランスＬが１０μｍである比較例１は、破断面の割合およびバリの高さは低減されているものの、クリアランスＬが小さすぎるために、電池缶を上スピンドル１１から抜き取る際に、バリ３７が内刃１８に引っかかり、電池缶をスムーズに取り外せないという問題が生じた。
【００６９】
以上の結果によれば、バリ３７をより小さく抑えながら、素材缶・電池缶の上スピンドルへの着脱を容易にするという観点から、クリアランスＬは２０〜５０μｍに設定することが好ましいといえる。
【００７０】
《実施例５〜７、比較例４〜６》
実施例１〜４において使用した素材缶１５と同じ素材缶１５を使用して、実施例１〜４におけると同様の手順で電池缶を作製した。このとき、素材缶１５の内周面の周速度に対する外刃２８のエッジ部２８ａの周速度の比の値を、０．８（比較例４）、０．９（比較例５）、１．０（実施例５）、１．１（実施例６）、１．２（実施例７）、および１．３（比較例６）のそれぞれに設定して、それぞれ１０００個の電池缶を作製した。
また、素材缶の内周面と内刃の外周部とのクリアランスＬは２０μｍに設定した。
【００７１】
そして、作製された合計６０００個の電池缶について開口縁部の内側のバリ３７の高さを測定し、その測定値の平均値を周速度の比の値毎に算出した。その算出結果を表２に示す。
【００７２】
【表２】
2010034025.tif 000004
【００７３】
表２より明らかなように、外刃２８の周速度の比の値が１．０〜１．２であると、バリの高さを２０μｍ以下に抑えることができる。これに対して、外刃２８の周速度の比の値が１．３である比較例６においては、バリ３７の高さは２０μｍを超えている。
また、外刃２８の周速度の比の値が０．９以下である比較例４および５においては、外刃２８が素材缶１５の回転速度に追従することができず、外刃２８のエッジ部２８ａが素材缶１５により削りとられて磨耗してしまい、切断加工を継続して実施することができなかった。
したがって、バリの高さを抑えながら、切断に使用する刃の寿命を延ばすためには、外刃２８の周速度の素材缶１５の内周面の周速度に対する比の値は、１．０〜１．２の範囲に設定することが好ましいといえる。
【００７４】
《実施例８、比較例７〜９》
実施例１〜４において使用した素材缶１５と同じ素材缶１５を使用して、実施例１〜４におけると同様の手順で電池缶を作製した。
このとき、上スピンドル１１に缶押し外し用ピン２４を設けるとともに、下スピンドル１２に１個のマグネット２２を設けた場合（実施例８）について、１００回 の切断加工を実施し、加工後に上スピンドル１１から電池缶が自動的に排出されなかった場合（取り外しミスと称する）を計数した。
【００７５】
また、缶押し外し用ピン２４のみを設けた場合（比較例７）、マグネット２２のみを設けた場合（比較例８）、並びに缶押し外し用ピン２４およびマグネット２２の両方を設けなかった場合（比較例９）についても、それぞれ１００回の切断加工を実施し、加工後に上スピンドル１１から電池缶が自動的に排出されなかった場合を計数した。
以上の結果を、表３に示す。
ここで、素材缶１５の内周面の周速度に対する外刃２８のエッジ部２８ａの周速度の比の値は１．０に設定し、素材缶１５の内周面と内刃１８のエッジ部とのクリアランスＬは２０μｍに設定した。
【００７６】
【表３】
2010034025.tif 000005
【００７７】
表３より明らかなように、缶押し外し用ピン２４とマグネット２２の両方を有する実施例８においては、素材缶１５の上スピンドル１１からの取り外しミスは生じなかった。また、缶押し外し用ピン２４およびマグネット２２のいずれか一方のみが有る場合（比較例７および８）は、取り出しミスはそれぞれ１０回であった。また、缶押し外し用ピン２４とマグネット２２の両方が無い場合は、取り出しミスが８０回であった。
【００７８】
実施例８において取り外しミスが発生しなかった原因は、素材缶１５の底部を内側から缶押し外し用ピン２４により押し付け、さらにマグネット２２でその底部を下スピンドル１２に吸着することにより、素材缶１５を上ピンドル１１の軸芯と平行な状態で引き抜くことが可能となるからであると考えられる。その結果、内刃１８をバリ３７に引っ掛からせたり、素材缶１５の内周面と上スピンドル１１との間の接触抵抗を増大させたりすることなく、スムーズに素材缶１５を抜き取ることができる。
【００７９】
これに対して、缶押し外し用ピン２４およびマグネット２２のいずれか一方のみを設けた比較例７および８においては、その両方を設けていない比較例９と比較して、大幅に取り外しミスは減少しているものの、取り外しミスを完全に抑えることはできていない。
以上の結果によれば、缶押し外し用ピン２４およびマグネット２２の両方を設置するのが好ましいことが分かる。
【００８０】
《実施例９》
アルミニウムから実施例１〜４の素材缶１５と同じ寸法の素材缶１５を作製し、その素材缶を使用して、実施例１〜４におけると同様の手順で電池缶を１０００個作製した（実施例９）。
ここで、素材缶１５の内周面の周速度に対する外刃２８のエッジ部２８ａの周速度の比の値は１．０に設定し、素材缶１５の内周面と内刃２８のエッジ部とのクリアランスＬは２０μｍに設定した。
【００８１】
そして、作製された１０００個の電池缶について開口縁部の内側のバリの高さを測定し、その測定値の平均値を算出した。その結果、バリ３７の高さは平均で８μｍであった。
このように、素材缶１５の材料をアルミニウムに変えても、バリの高さを２０μｍ以下とすることが可能であることが確かめられた。
【００８２】
《実施の形態２》
次に、本発明の実施の形態２の製造装置を、図面を参照して説明する。
図１２は、実施の形態２の製造装置の外刃２８Ａを図１の矢印Ａの方向に見た様子を示す。外刃２８Ａは、エッジ部２８ａの稜線が素材缶１５を支持する上スピンドル１１の軸心Ｈ−Ｈと垂直な平面Ｓに対して、最大で角度Ｃだけ傾くように、外刃支持軸１３に取り付けられている。その傾きの方向は、切断の終わりに素材缶１５と当接するエッジ部２８ａの位置が、切断の始めに素材缶１５と当接するエッジ部２８ａの位置よりも高くなるように設定されている。
【００８３】
この結果、図１３および図１４に示すように、内刃１８と外刃２８とのクリアランスＬｓは、切断初期（図１３参照）におけるクリアランスＬｓよりも切断終期（図１４参照）におけるクリアランスＬｓが大きくなる。
その結果、図１５に示すように、切断面３２を構成するせん断面３４と破断面３６の比率は、素材缶１５の周方向において変化する。その理由は、内刃１８と外刃２８とのクリアランスＬｓが広がると、せん断面３４の割合が減少する一方、破断面３６の割合が増加する傾向があるからである。
【００８４】
より詳しく説明すると、上記クリアランスＬｓが広い場合には、図１４に示すように、外刃２８により押された素材缶１５の缶壁が切断されずに内方向へ逃げやすくなる。その結果、外刃２８によりせん断加工される素材缶１５の缶壁の厚みは小さくなる。一方、素材缶１５の缶壁に矢印４０により示す方向の引張応力が大きくなり、缶壁の破断面が大きくなる。
【００８５】
一方、図１３に示すように、クリアランスＬｓが小さい場合は、外刃２８により押されても、素材缶１５の缶壁が内方向に逃げにくく、外刃２８によりせん断加工される部分の素材缶１５の缶壁の厚みが大きくなる。その結果、矢印４２により示す方向の素材缶１５の缶壁に生ずる引張応力も小さくなって、破断面３６も狭くなる。
【００８６】
また、切り始めの位置から切り終わりの位置に向かってクリアランスＬｓを大きくするように変化させた場合は、図１５に示すように、切断面３２の切り始めの部分４０よりも切断面３２の切り終わりの部分４２の方が、高低差４４だけ高くなる。
ここで、切断面３２の切り始めの部分４０および切り終わりの部分４２とは、外刃２８が素材缶１５の缶壁に当接し、切断を開始してから、素材缶１５の缶壁を貫通するまでの間の外刃２８のエッジ部２８ａの軌跡３８を間に挟んだ両側の部分をいう。
なお、図１５に図示した角度は、切り始めの位置を０°として、素材缶１５の缶壁を切断する方向に測った角度を示している。
【００８７】
このように、切断面３２が、切り始めの部分４０よりも切り終わりの部分４２の方の高さが高くなることから、切り始めの部分４０の再切断が回避される。これにより、糸状の切り屑の発生を抑止することができる。
【００８８】
以下、上記実施の形態１および２のいずれかの製造装置により製造された電池缶を使用して製造された非水系二次電池としてのリチウムイオン二次電池について説明する。なお、本発明は、リチウムイオン二次電池に限定されるものではなく、乾電池およびリチウム一次電池、ニッケル水素蓄電池等の有底円筒形状の電池缶を有するあらゆる電池に適用することができる。
【００８９】
先ず、リチウムイオン二次電池５０の電極板の構成について図１６を参照して説明する。正極板５１は、アルミニウム製ないしはアルミニウム合金製の箔または不織布からなり、厚みが５μｍ〜３０μｍである正極集電体を含む。正極活物質、導電材および結着材をプラネタリーミキサー等の分散機により分散媒中に混合分散させて、正極合剤塗料を調製する。その正極合剤塗料を上記した正極集電体の片面または両面に塗布し、乾燥し、全体を圧延して正極板５１は作製される。
【００９０】
正極活物質としては、例えばコバルト酸リチウムおよびその変性体（コバルト酸リチウムにアルミニウムやマグネシウムを固溶させたものなど）、ニッケル酸リチウムおよびその変性体（一部ニッケルをコバルト置換させたものなど）、並びにマンガン酸リチウムおよびその変性体が挙げられる。導電材には、例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック、または各種グラファイトを単独あるいは組み合わせて用いる。正極用結着材には、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）およびその変性体、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、またはアクリレート単位を有するゴム粒子結着材を用いる。
【００９１】
一方、負極板５２は、圧延銅箔、電解銅箔、または銅繊維の不織布からなり、厚みが５μｍ〜２５μｍである負極集電体を含む。負極活物質、結着材、必要に応じて導電材、および増粘剤をプラネタリーミキサー等の分散機により分散媒中に混合分散させて、負極合剤塗料を調製する。その負極合剤塗料を上記した負極集電体の片面または両面に塗布し、乾燥し、全体を圧延して負極板５２は作製される。
【００９２】
負極活物質には、リチウムを保持しうる材料を使用する。例えば各種天然黒鉛および人造黒鉛、またはシリサイドなどのシリコン系複合材料および各種合金組成材料を使用することができる。結着材としてはＰＶｄＦおよびその変性体をはじめ各種バインダーを用いることができるが、リチウムイオン受入れ性向上の観点からは、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム粒子（ＳＢＲ）およびその変性体等を用いるのが好ましい。増粘剤には、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）やポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などの水溶液として粘性を有する材料を使用することができる。また、合剤塗料の分散性および増粘性を向上させる観点からは、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）をはじめとするセルロース系樹脂およびその変性体を用いるのが好ましい。
【００９３】
また、正極板５１および負極板５２とともに電池缶３０に封入される非水系電解液には、電解質塩としてのＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4などの各種リチウム化合物を非水溶媒に溶解したものを用いることができる。非水溶媒としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、およびメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）を単独または組み合わせて用いることができる。また正極板および負極板の上に良好な皮膜の形成を促すとともに、過充電時の安定性を保証するために、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、またはシクロヘキシルベンゼン（ＣＨＢ）およびその変性体を電解液に添加することも好ましい。
【００９４】
次に、リチウムイオン二次電池５０の構造を説明する。正極板５１と負極板５２とをセパレータ５３を間に挟んで渦巻状に巻回して、電極群５４を作製する。電極群５４を有底円筒形の電池缶３０の内部に絶縁板５５と共に収容する。電極群５４の下部より導出した図示しない負極リードを電池缶３０の底部に接続する。次いで、電極群５４の上部より導出した正極リード５６を封口板５７に接続する。電池缶３０に所定量の非水溶媒からなる非水系電解液（図示せず）を注液した後、電池缶３０の開口部に封口ガスケット５８を周縁に取り付けた封口板５７を挿入し、電池缶３０の開口部を内方向に折り曲げて、かしめ封口する。
【００９５】
以下に、実施の形態２に係る製造装置を使用して実際に電池缶を製造した実施例について説明する。なお、本発明は以下の実施例により限定されるものではない。
【００９６】
《実施例１０》
実施例１〜４に使用したのと同じ素材缶１５を、図１２における角度Ｃを０．１°に設定して切断加工を行い、１０００個の電池缶を作製した。
そして、その１０００個の電池缶について、図１５により示した高低差４４を測定するとともに、図１５により示した、切り始めからの各角度（０°、９０°、１８０°および２７０°）の位置におけるバリ３７の高さを測定した。また、顕微鏡を使用して切断面３２を調べることにより、切断面３２の切り始めの部分の再切断による切り屑の発生の有無を確認した。また、上記切り始めからの各角度の位置における破断面の割合を調べた。その結果を、表４に示す。
【００９７】
【表４】
2010034025.tif 000006
【００９８】
表４に示すように、角度０°の位置においては、高低差４４は２５〜３５μｍの範囲内であった。また、全ての電池缶を通じて、角度０°の位置において切り屑は確認されなかった。切り屑が生じなかったのは、外刃２８に傾斜角度Ｃを設けて切断したことにより、切断面３２が、切り始めの部分４０よりも切り終わりの部分４２が高い位置となるように形成されたため、切り始めの部分４０を再切断することが防止できたためであると考えられる。
【００９９】
また、バリ３７の高さＴは、角度０°の位置におけるものが一番高く、７〜１６μｍであった。これに対して、角度９０°、１８０°および２７０°の各位置においては、バリ３７の高さは、最大で８μｍとなった。角度位置０°におけるバリ３７の高さが高くなっている原因は、角度０°の位置においては、切り始めの部分４０と切り終わりの部分４２とが重なっているために、クリアランスＬｓの大きい切り終わりの部分４２におけるバリ３７の高さが大きくなったためであると考えられる。
【０１００】
また、切断面３２における破断面３６の割合は、角度０°から角度２７０°の位置に向かって増大するように、０．１５〜０．４０の間で変化している。これに応じて、せん断面３４の割合は、０．８５〜０．６０の間で変化している。その原因は、切断面３２の切り始めの部分４０から切り終わりの部分４２に向かって、クリアランスＬｓが増大するように、変化したからであると考えられる。
【０１０１】
また、図１５に示した高低差４４を１０μｍ以下とするように、角度Ｃを０．１°以下に設定することは実際には困難であり、そのような設定を無理に行うと、再切断の可能性が発生する。より詳しく説明すれば、外刃２８、並びに上下のスピンドル１１および１２の芯振れおよび面振れ等を抑えるように機械精度を向上させて、電池缶１５が振れないように保持することは可能である。しかしながら、それを実現しようとすると、設備コストが著しく増大するために生産コストの上昇を招く。一方、高低差４４が５０μｍ以上となると、内刃１８と外刃２８とのクリアランスが大きくなり、上述したように破断面３６の割合が大きくなってしまう。これにより、バリ高さ３７が２０μｍ以上となってセパレータ５３を突き破る可能性が生じてくる。そこで生産性と安全性の観点より、高低差４４は１０〜５０μｍにすることが好ましいものといえる。
【０１０２】
このように、高低差４４が１０〜５０μｍの範囲内となるように外刃２８の傾斜角度Ｃを調節することによって、切り屑の発生を抑えながら、破断面の割合を０．１５〜０．４０の間に抑えて、バリの高さを、一般的なセパレータの厚みである２０μｍ以下とすることができる。これにより、電極群を電池缶に挿入するときに、バリ３７がセパレータを突き破り、正極と負極とを短絡させて、電池を熱暴走させるのを回避できる。
【０１０３】
《実施例１１》
本実施例１１においては、実施例１０において作製した電池缶を使用してリチウムイオン二次電池を作製した。
まず、正極活物質としての１００重量部のコバルト酸リチウムと、導電材としての２重量部のアセチレンブラックと、結着材としての２重量部のポリフッ化ビニリデンとを適量のＮ−メチル−２−ピロリドンと共に双腕式練合機にて攪拌し、混練することで、正極合剤塗料を調製した。
【０１０４】
次いで、その塗料を厚みが１５μｍであるアルミニウム箔の正極集電体の両面に塗布し、乾燥後の片面の合剤層の厚みが１００μｍである正極板の前駆体を作製した。さらに、その正極板を総厚が１６５μｍとなるようにプレスした。これにより、合剤層の片面の厚みは７５μｍとなった。その後、上記前駆体を規定の幅にスリット加工して、正極板を作製した。
【０１０５】
また、負極活物質としての１００重量部の人造黒鉛と、結着材としての２．５重量部（結着材の固形分換算で１重量部）のスチレン−ブタジエン共重合体ゴム粒子分散体（固形分４０重量％）と、増粘剤としての１重量部のカルボキシメチルセルロースとを適量の水とともに双腕式練合機にて攪拌し、負極合剤塗料を調製した。そして、その塗料を厚みが１０μｍである銅箔の負極集電体に、幅方向に塗布して、両面に塗布し、乾燥後の合剤層の片面の厚みが１００μｍである負極板の前駆体を作製した。
【０１０６】
さらに、その前駆体を総厚が１７０μｍとなるようにプレスした。これにより、合剤層の片面の厚みは８０μｍとなった。その後、上記前駆体を規定の幅にスリット加工して、負極板を作製した。
【０１０７】
それらの正極板および負極板を、間に厚みが２０μｍであるセパレータを挟んで巻回し、所定の長さで切断して、電極群を構成した。その電極群を、上述した電池缶に挿入した。その後、ＥＣ、ＤＭＣおよびＭＥＣの混合溶媒に、１ＭのＬｉＰＦ6と３重量部のＶＣとを溶解させた非水電解液を注入し、電池缶を封口して、円筒形のリチウムイオン二次電池を製作した。このようにして、１００個のリチウムイオン二次電池を製作した。
【０１０８】
そして、作製された全てのリチウムイオン二次電池に対して、内部短絡試験を行った。その試験内容は、先ず正極端子と負極端子との間に２５０Ｖの電圧を印加し、内部抵抗をテスターにて測定し、内部抵抗が１００ｍΩ以下である絶縁不良のリチウムイオン二次電池を計数した。
その結果、絶縁不良として検出されるものはなかった。その原因は、切断面３２の切り始めの部分を再切断することによる切り屑の発生が無く、またバリの高さが小さく抑えられていたためであると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明は、不要部分を切除する際の切断面の切り始めの部分を再切断することによる糸状の切り屑がなく、且つ切断の際のバリの高さの小さい電池缶を使用した電池を提供することができる。したがって、安全性を向上させることが可能であることから、特に安全性の向上が求められているリチウムイオン二次電池に適用するのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電池缶の製造方法に適用される製造装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】同上製造装置により加工される電池缶の素材缶の外観を示す斜視図である。
【図３】同上製造装置により加工された後の素材缶の外観を示す斜視図である。
【図４】内刃と素材缶とのクリアランスを示す断面図である。
【図５】外刃の構成を示す断面図である。
【図６】同上製造装置による切断加工を実施するときの準備段階の断面図である。
【図７】同上製造装置による切断加工を実施するときの、素材缶の支持が完了した状態の断面図である。
【図８】同上製造装置による切断加工を実施するときの、切断開始時の断面図である。
【図９】同上製造装置による切断加工を実施するときの、切断が終了し、素材缶を取り外すときの断面図である。
【図１０】同上製造装置により切断加工された切断面を拡大した平面図である。
【図１１】同上製造装置により切断加工された切断面のバリを示す電池缶の要部の縦断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る電池缶の製造方法に適用される製造装置の要部を拡大して示す側面図である。
【図１３】同上装置による素材缶の切断加工の切断開始時点の状態を示す断面図である。
【図１４】同上装置による素材缶の切断加工の切断終了時点の状態を示す断面図である。
【図１５】同上製造装置により切断加工された切断面を拡大した斜視図である。
【図１６】本発明の各実施の形態により製造された電池缶を使用して作製された電池の一部を切断した状態を示す斜視図である。
【図１７】従来の缶製造装置の一例を示す正面図である。
【図１８】従来の缶製造装置による缶壁の切断面を拡大して示す平面図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１１  上スピンドル
１２  下スピンドル
１３  外刃支持軸
１５  素材缶
１８  内刃
２２  マグネット
２４  缶押し外し用ピン
２８  外刃
３０  電池缶
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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