(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有する電池缶の内側に絶縁性のシール部材を介在して電極端子部材を配し、前記電池缶の開口部側における周縁部分を前記シール部材と共に屈曲して前記電池缶と前記電極端子部材とをかしめる二次電池であって、
前記電池缶が屈曲される屈曲部と前記開口部との間における前記電池缶の外側表面に、前記外側表面から外側に向けて突き出す頂部と、前記頂部と前記電池缶の開口部との間に形成された第１の傾斜部と、前記頂部と前記屈曲部との間に形成された第２の傾斜部とを有する出っ張りが、前記開口部の周方向に沿って環状に形成され、前記電池缶における、前記出っ張りを含む外側表面および内側表面にめっき膜が形成されていることを特徴とする二次電池。      
【請求項２】
請求項１に記載の二次電池において、前記電池缶の出っ張りの頂部は、前記第２の傾斜部に連なる前記外側表面から０．０５ｍｍ以上の高さを有することを特徴とする二次電池。
【請求項３】
請求項１に記載の二次電池において、前記電池缶の出っ張りの傾斜部は、前記電池缶の軸方向と直角な方向において、外側表面に対する傾斜角が５°以上であることを特徴とする二次電池。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の二次電池において、前記電池缶は、前記出っ張りを含め、全体が、鉄、アルミニウム、ステンレスのいずれかからなる板金の加工により形成されていることを特徴とする二次電池。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の二次電池において、前記二次電池は円筒形形状を有し、前記出っ張りは平面形状が円形であることを特徴とする二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウム二次電池等に代表される円筒形二次電池においては、正極電極と負極電極とをセパレータを介して捲回して電極群等の発電要素を形成し、この発電要素を電池缶に収容し、電池缶と蓋部材とをかしめて密封する。電池缶は有底無頭の筒形形状を有し、蓋部材は平坦な外周部上に有頭無底の小さな筒が形成されたハット型形状を有する。電池缶および蓋部材は、どちらも、外側表面および内側表面の全面に電解めっきによるめっきが施されている。密封構造の形成には、通常、電池缶の上部側の開口部内にガスケットと言われる、ゴム製または合成樹脂製のシール部材を介在して電池缶と蓋部材とをかしめる方法が採用される。
【０００３】
電池缶の上部開口部側の周縁部を電池缶の軸方向に対してほぼ直角に屈曲し、電池缶と蓋部材の外周部との間にシール部材を圧縮することにより密封構造を形成する。電池缶をほぼ直角に屈曲する際は、電池缶の開口部周縁の先端部にプレス金型を当接させながら曲げ加工を行う。密封構造が、内部からのより大きい高圧に耐えられるようにするために、電池缶の開口部側の先端部を、水平に対して５〜３０°下方に向けて絞り込む構造も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２２３１３４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電池缶の上部開口部に面する先端部の端面には、ほぼ直角な角部がある。電池缶に電解めっきをする際、角部の電流密度は、平坦部よりも大きくなるので、角部付近のめっき膜の厚さが厚くなる。電池缶を屈曲する際には、大きな加圧力が掛かるため、この厚く形成されためっき膜の部分から剥離を生じる確率が大きい。また、電池缶の開口部周縁の先端部にプレス金型を当接させながら曲げ加工を行う際、電池缶の開口部に面する先端部は面状となっているため、プレス金型との当接部が一様とならず、屈曲部の曲げ形状が不均一となる。このことは、めっき膜の内部応力を増大させ、めっき膜剥離の要因となる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の二次電池は、開口部を有する電池缶の内側に絶縁性のシール部材を介在して電極端子部材を配し、電池缶の開口部側における周縁部分をシール部材と共に屈曲して電池缶と電極端子部材とをかしめる二次電池であって、電池缶が屈曲される屈曲部と開口部との間における電池缶の外側表面に、外側表面から外側に向けて突き出す頂部と、頂部と電池缶の開口部との間に形成された第１の傾斜部と、頂部と屈曲部との間に形成された第２の傾斜部とを有する出っ張りが、開口部の周方向に沿って環状に形成され、電池缶における、出っ張りを含む外側表面および内側表面にめっき膜が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
電池缶における先端部側に傾斜部を有する出っ張りを形成することにより、電池缶の先端部における角部が直角より大きい角度を有する形状に形成されている。従って、この電池缶にめっきをする際、めっきの電流密度の集中が緩和されるので、角部のめっき膜厚を薄くすることが可能となり、めっき膜剥離の発生頻度を低減する。また、屈曲加工の際、プレス金型が先鋭な頂部に当接するので、めっき膜の内部応力を低減し、めっき膜の剥離が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の二次電池の密封構造に係り、一実施形態としての円筒形二次電池の断面図。
【図２】図１に図示された円筒形二次電池の分解斜視図。
【図３】図１に図示された電極群の詳細を示すための一部を切断した状態の斜視図。
【図４】図１に図示された電池缶の部分Ａの拡大断面図。
【図５】図１に図示された電池缶を作製するための最初の工程を説明するための斜視図。
【図６】図５に続く工程を説明するための斜視図。
【図７】図６に続く工程を説明するための斜視図。
【図８】図７に続く工程を説明するための拡大断面図。
【図９】図８に示す工程を完了した状態を示す電池缶の断面図。
【図１０】図９に続く工程を説明するための断面図。
【図１１】図１０に続く工程を説明するための断面図。
【図１２】図１１に続く工程を説明するための断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（二次電池の全体構成）
以下、この発明の二次電池の密封構造を、リチウムイオン円筒形二次電池を一実施形態として図面と共に説明する。
図１は、この発明の円筒形二次電池の断面図であり、図２は、図１に示された円筒形二次電池の分解斜視図である。
円筒形二次電池１は、例えば、外形４０ｍｍφ、高さ１００ｍｍの寸法を有する。
この円筒形二次電池１は、有底円筒形の電池缶２とハット型の蓋体（電極端子部材）３とを、通常、ガスケットと言われるシール部材４３を介在してかしめ加工を行い、外部から密封された構造の電池容器４を有する。有底円筒形の電池缶２は、鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属板をプレス加工して形成され、鉄製の場合は腐食防止のため外側および内側の表面全体にニッケル等のめっき膜が形成されている。電池缶２は、その開放側である上端部側に開口部２０２を有する。電池缶２の開口部２０２側には、電池缶２の内側に突き出した溝２０１が形成されている。電池缶２の内部には、以下に説明する発電用の各構成部材が収容されている。
【００１０】
１０は、電極群であり、中央部に軸芯１５を有し、軸芯１５の周囲に正極電極および負極電極が捲回されている。図３は、電極群１０の構造の詳細を示し、一部を切断した状態の斜視図である。図３に図示されるように、電極群１０は、軸芯１５の周囲に、正極電極１１、負極電極１２、および第１、第２のセパレータ１３、１４が捲回された構成を有する。
軸芯１５は、中空円筒状を有し、軸芯１５には、負極電極１２、第１のセパレータ１３、正極電極１１および第２のセパレータ１４が、この順に積層され、捲回されている。最内周の負極電極１２の内側には第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４が数周（図３では、１周）捲回されている。また、最外周は負極電極１２およびその外周に捲回された第１のセパレータ１３となっている。最外周の第１のセパレータ１３が接着テープ１９で留められる（図２参照）。
【００１１】
正極電極１１は、アルミニウム箔により形成され長尺な形状を有し、正極シート１１ａと、この正極シート１１ａの両面に正極合剤１１ｂが塗布された正極処理部を有する。正極シート１１ａの長手方向に沿う上方側の一側縁は、正極合剤１１ｂが塗布されずアルミニウム箔が表出した正極合剤未処理部１１ｃとなっている。この正極合剤未処理部１１ｃには、軸芯１５と平行に上方に突き出す多数の正極リード１６が等間隔に一体的に形成されている。
【００１２】
正極合剤１１ｂは正極活物質と、正極導電材と、正極バインダとからなる。正極活物質はリチウム酸化物が好ましい。例として、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、リチウム複合酸化物（コバルト、ニッケル、マンガンから選ばれる２種類以上を含むリチウム酸化物）などが挙げられる。正極導電材は、正極合剤中におけるリチウムの吸蔵放出反応で生じた電子の正極電極への伝達を補助できるものであれば制限は無い。しかし中でも上述の材料である、コバルト酸リチウムとマンガン酸リチウムとニッケル酸リチウムとからなるリチウム複合酸化物を使用することにより良好な特性がえられる。
【００１３】
正極バインダは、正極活物質と正極導電材を結着させ、また正極合剤と正極集電体を結着させることが可能であり、非水電解液との接触により、大幅に劣化しなければ特に制限はない。正極バインダの例としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）やフッ素ゴムなどが挙げられる。正極合剤層の形成方法は、正極電極上に正極合剤が形成される方法であれば制限はない。正極合剤１１ｂの形成方法の例として、正極合剤１１ｂの構成物質の分散溶液を正極シート１１ａ上に塗布する方法が挙げられる。このような方法で製造することにより特性の優れた正極合剤が得られる。
【００１４】
正極合剤１１ｂを正極シート１１ａに塗布する方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法、などが挙げられる。正極合剤１１ｂに分散溶液の溶媒例としてＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）や水等を添加し、混練したスラリを、厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、裁断する。正極合剤１１ｂの塗布厚さの一例としては片側約４０μｍである。正極シート１１ａを裁断する際、正極リード１６を一体的に形成する。すべての正極リード１６の長さは、ほぼ同じである。
【００１５】
負極電極１２は、銅箔により形成され長尺な形状を有し、負極シート１２ａと、この負極シート１２ａの両面に負極合剤１２ｂが塗布された負極処理部を有する。負極シート１２ａの長手方向に沿う下方側の側縁は、負極合剤１２ｂが塗布されず銅箔が表出した負極合剤未処理部１２ｃとなっている。この負極合剤未処理部１２ｃには、正極リード１６とは反対方向に延出された、多数の負極リード１７が等間隔に一体的に形成されている。この構造により電流を略均等に分散して流すことができ、リチウムイオン二次電池の信頼性の向上に繋がっている。
【００１６】
負極合剤１２ｂは、負極活物質と、負極バインダと、増粘剤とからなる。負極合剤１２ｂは、アセチレンブラックなどの負極導電材を有しても良い。負極活物質としては、黒鉛炭素を用いること、特に人造黒鉛を使用することが好ましい。しかしその中でも次に記載する方法により優れた特性の負極合剤が得られる。黒鉛炭素を用いることにより、大容量が要求されるプラグインハイブリッド自動車や電気自動車向けのリチウムイオン二次電池が作製できる。負極合剤１２ｂの形成方法は、負極シート１２ａ上に負極合剤１２ｂが形成される方法であれば制限はない。負極合剤１２ｂを負極シート１２ａに塗布する方法の例として、負極合剤１２ｂの構成物質の分散溶液を負極シート１２ａ上に塗布する方法が挙げられる。塗布方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法などが挙げられる。
【００１７】
負極合剤１２ｂを負極シート１２ａに塗布する方法の例として、負極合剤１２ｂに分散溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドンや水を添加し、混練したスラリを、厚さ１０μｍの圧延銅箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、裁断する。負極合剤１２ｂの塗布厚さの一例としては片側約４０μｍである。負極シート１２ａを裁断する際、負極リード１７を一体的に形成する。すべての負極リード１７の長さは、ほぼ同じである。
【００１８】
第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４の幅ＷSは、負極シート１２ａに形成される負極合剤１２ｂの幅ＷCより大きく形成される。また、負極シート１２ａに形成される負極合剤１２ｂの幅ＷCは、正極シート１１ａに形成される正極合剤１１ｂの幅ＷAより大きく形成される。
負極合剤１２ｂの幅ＷCが正極合剤１１ｂの幅ＷAよりも大きいことにより、異物の析出による内部短絡を防止する。これは、リチウムイオン二次電池の場合、正極活物質であるリチウムがイオン化してセパレータを浸透するが、負極側に負極活物質が形成されておらず負極シート１２ａが露出していると負極シート１２ａにリチウムが析出し、内部短絡を発生する原因となるからである。
【００１９】
第１、第２のセパレータ１３、１４は、例えば、厚さ４０μｍのポリエチレン製多孔膜である。
図１および図３において、中空な円筒形状の軸芯１５は軸方向（図面の上下方向）の上端部の内面に径大の溝１５ａが形成され、この溝１５ａに正極集電部材２７が圧入されている。
【００２０】
正極集電部材２７は、例えば、アルミニウムにより形成され、円盤状の基部２７ａ、この基部２７ａの内周部において軸芯１５側に向かって突出し、軸芯１５の内面に圧入される下部筒部２７ｂ、および外周縁において蓋体３側に突き出す上部筒部２７ｃを有する。正極集電部材２７の基部２７ａには、電池内部で発生するガスを放出するための開口部２７ｄ（図２参照）が形成されている。また、正極集電部材２７には開口部２７ｅが形成されているが、開口部２７ｅの機能については後述する。
【００２１】
正極シート１１ａの正極リード１６は、すべて、正極集電部材２７の上部筒部２７ｃに溶接される。この場合、図２に図示されるように、正極リード１６は、正極集電部材２７の上部筒部２７ｃ上に重なり合って接合される。各正極リード１６は大変薄いため、１つでは大電流を取りだすことができない。このため、軸芯１５への巻き始めから巻き終わりまでの全長に亘り、多数の正極リード１６が所定間隔に形成されている。
【００２２】
正極集電部材２７は、電解液によって酸化されるので、アルミニウムで形成することにより信頼性を向上することができる。アルミニウムは、なんらかの加工により表面が表出すると、直ちに、表面に酸化アルミウム皮膜が形成され、この酸化アルミニウム皮膜により、電解液による酸化を防止することができる。
また、正極集電部材２７をアルミニウムで形成することにより、正極シート１１ａの正極リード１６を超音波溶接またはスポット溶接等により溶接することが可能となる。
【００２３】
正極集電部材２７の上部筒部２７ｃの外周には、正極シート１１ａの正極リード１６およびリング状の押え部材２８が溶接されている。多数の正極リード１６は、正極集電部材２７の上部筒部２７ｃの外周に密着させておき、正極リード１６の外周に押え部材２８を巻き付けて仮固定し、この状態で溶接される。
【００２４】
軸芯１５の下端部の外周には、外径が径小とされた段部１５ｂが形成され、この段部１５ｂに負極集電部材２１が圧入されて固定されている。負極集電部材２１は、例えば、銅により形成され、円盤状の基部２１ａに軸芯１５の段部１５ｂに圧入される開口部２１ｂが形成され、外周縁に、電池缶２の底部側に向かって突き出す外周筒部２１ｃが形成されている。
負極シート１２ａの負極リード１７は、すべて、負極集電部材２１の外周筒部２１ｃに超音波溶接等により溶接される。各負極リード１７は大変薄いため、大電流を取りだすために、軸芯１５への巻き始めから巻き終わりまで全長にわたり、所定間隔で多数形成されている。
【００２５】
負極集電部材２１の外周筒部２１ｃの外周には、負極シート１２ａの負極リード１７およびリング状の押え部材２２が溶接されている。多数の負極リード１７は、負極集電部材２１の外周筒部２１ｃの外周に密着させておき、負極リード１７の外周に押え部材２２を巻き付けて仮固定し、この状態で溶接される。
負極集電部材２１の下面には、銅製の負極通電リード２３が溶接されている。
負極通電リード２３は、電池缶２の底部において、電池缶２に溶接されている。電池缶２を、例えば、０．５ｍｍの厚さの炭素鋼で形成し、表面にニッケルめっき膜を施して形成することができる。このような材料を用いることにより、負極通電リード２３は、電池缶２に抵抗溶接等により溶接することができる。
【００２６】
ここで、正極集電部材２７に形成された開口部２７ｅは、負極通電リード２３を電池缶２に溶接するための電極棒（図示せず）を挿通するためのものである。より詳細には、電極棒を正極集電部材２７に形成された開口部２７ｅから軸芯１５の中空部に差し込み、その先端部で負極通電リード２３を電池缶２の底部内面に押し付けて抵抗溶接を行う。負極集電部材２１と接続されている電池缶２は一方の出力端として作用し、電極群１０に蓄電された電力を電池缶２から取り出すことができる。
【００２７】
多数の正極リード１６が正極集電部材２７に溶接され、多数の負極リード１７が負極集電部材２１に溶接されることにより、正極集電部材２７、負極集電部材２１および電極群１０が一体的にユニット化された発電ユニット２０が構成される（図２参照）。但し、図２においては、図示の都合上、負極集電部材２１、押え部材２２および負極通電リード２３は発電ユニット２０から分離して図示されている。
【００２８】
また、正極集電部材２７の基部２７ａの上面には、複数のアルミニウム箔が積層されて構成されたフレキシブルな接続部材３３が、その一端を溶接されて接合されている。接続部材３３は、複数枚のアルミニウム箔を積層して一体化することにより、大電流を流すことが可能とされ、且つ、フレキシブル性を付与されている。つまり、大電流を流すには接続部材の厚さを大きくする必要があるが、１枚の金属板で形成すると剛性が大きくなり、フレキシブル性が損なわれる。そこで、板厚の小さな多数のアルミニウム箔を積層してフレキシブル性を持たせている。接続部材３３の厚さは、例えば、０．５ｍｍ程度であり、厚さ０．１ｍｍのアルミニウム箔を５枚積層して形成される。
【００２９】
正極集電部材２７の上部筒部２７ｃ上には、円形の開口部３４ａを有する絶縁性樹脂材料からなるリング状の絶縁板３４が載置されている。
絶縁板３４は、開口部３４ａ（図２参照）と下方に突出す側部３４ｂを有している。絶縁材３４の開口部３４ａ内には接続板３５が嵌合されている。接続板３５の下面には、フレキシブルな接続部材３３の他端が溶接されて固定されている。
【００３０】
接続板３５は、アルミニウム合金で形成され、中央部を除くほぼ全体が均一で、かつ、中央側が少々低い位置に撓んだ、ほぼ皿形状を有している。接続板３５の厚さは、例えば、１ｍｍ程度である。接続板３５の中心には、薄肉でドーム形状に形成された突起部３５ａが形成されており、突起部３５ａの周囲には、複数の開口部３５ｂ（図２参照））が形成されている。開口部３５ｂは、電池内部に発生するガスを放出する機能を有している。
【００３１】
接続板３５の突起部３５ａはダイアフラム３７の中央部の底面に抵抗溶接または摩擦拡散接合により接合されている。ダイアフラム３７はアルミニウム合金で形成され、ダイアフラム３７の中心部を中心とする円形の切込み３７ａを有する。切込み３７ａはプレスにより上面側をＶ字形状に押し潰して、残部を薄肉にしたものである。
【００３２】
ダイアフラム３７は、電池の安全性確保のために設けられており、電池の内圧が上昇すると、第１段階として、上方に反り、接続板３５の突起部３５ａとの接合を剥離して接続板３５から離間し、接続板３５との導通を絶つ。第２段階として、それでも内圧が上昇する場合は切込み３７ａにおいて開裂し、内部のガスを放出する機能を有する。
【００３３】
ダイアフラム３７は周縁部において蓋体３の周縁部３ａを固定している。ダイアフラム３７は図２に図示されるように、当初、周縁部に蓋体３側に向かって垂直に起立する側部３７ｂを有している。この側部３７ｂ内に蓋体３を収容し、かしめ加工により、側部３７ｂを蓋体３の上面側に屈曲して固定する。
蓋体３は、炭素鋼等の鉄で形成され、外側および内側の表面全体にニッケル等のめっき膜が施されている。蓋体３は、ダイアフラム３７に接触する円盤状の周縁部３ａとこの周縁部３ａから上方に突出す有頭無底の筒部３ｂを有するハット型を有する。筒部３ｂには開口部３ｃが形成されている。この開口部３ｃは、電池内部に発生するガス圧によりダイアフラム３７が開裂した際、ガスを電池外部に放出するためのものである。
なお、蓋体３が鉄で形成されている場合には、別の円筒形二次電池と直列に接合する際、鉄で形成された別の円筒形二次電池とスポット溶接により接合することが可能である。
【００３４】
蓋体３、ダイアフラム３７、絶縁板３４および接続板３５は、一体化され蓋ユニット３０を構成する。蓋ユニット３０を組立てる方法を下記に示す。
まず、ダイアフラム３７に蓋体３を固定しておく。ダイアフラム３７と蓋体３との固定は、かしめ等により行う。図２に図示された如く、当初、ダイアフラム３７の側壁３７ｂは基部３７ａに垂直に形成されているので、蓋体３の周縁部３ａをダイアフラム３７の側壁３７ｂ内に配置する。そして、ダイアフラム３７の側壁３７ｂをプレス等により変形させて、蓋体３の周縁部の上面および下面、および外周側面を覆って圧接する。
【００３５】
一方、接続板３５を絶縁板３４の開口部３４ａに嵌合して取り付けておく。次に、絶縁板３４を間に挟持した状態で、接続板３５の突起部３５ａを、蓋体３が固定されたダイアフラム３７の底面に溶接する。この場合の溶接方法は、抵抗溶接または摩擦拡散接合を用いることができる。これにより、蓋体３により固定されたダイアフラム３７に、接続板３５が絶縁板３４を介在させて溶接され、一体化された蓋ユニット３０が構成される。
上述したように、蓋ユニット３０の接続板３５は接続部材３３により正極集電部材２７と接続されている。従って、蓋体３は正極集電部材２７と接続されている。このように、正極集電部材２７と接続されている蓋体３は他方の出力端として作用し、この他方の出力端として作用する蓋体３と一方の出力端として作用する電池缶２より電極群１０に蓄えられた電力を出力することが可能となる。
【００３６】
ダイアフラム３７の側部３７ｂの周縁部を覆って、通常、ガスケットと言われるシール部材４３が設けられている。シール部材４３は、ゴムで形成されており、限定する意図ではないが、１つの好ましい材料の例として、エチレンプロピレン共重合体（ＥＰＤＭ）をあげることができる。また、例えば、電池缶２が厚さ０．５ｍｍの炭素鋼製で、外径が４０ｍｍΦの場合、シール部材４３の厚さは１．０ｍｍ程度とされる。
【００３７】
シール部材４３は、当初、図２に図示されるように、リング状の基部４３ａの周側縁に、上部方向に向けてほぼ垂直に起立して形成された外周壁部４３ｂと、内周側に、基部４３ａから下方に向けてほぼ垂直に垂下して形成された筒部４３ｃとを有する形状を有している。
【００３８】
そして、詳細は後述するが、プレス等により、電池缶２と共にシール部材４３の外周壁部４３ｂを屈曲して基部４３ａと外周壁部４３ｂにより、ダイアフラム３７と蓋体３を軸方向に圧接するようにかしめ加工される。これにより、蓋体３、ダイアフラム３７、絶縁板３４および接続板３５が一体に形成された蓋ユニット３０がシール部材４３を介して電池缶２に固定される。
【００３９】
電池缶２の内部には、非水電解液が所定量注入されている。非水電解液の一例としては、リチウム塩がカーボネート系溶媒に溶解した溶液を用いることが好ましい。リチウム塩の例として、フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ４）、などが挙げられる。また、カーボネート系溶媒の例として、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、或いは上記溶媒の１種類以上から選ばれる溶媒を混合したもの、が挙げられる。
【００４０】
（電池缶の構造）
次に、電池缶の構造について詳述する。
図４は、図１に図示された電池缶２の二点鎖線で囲んだ部分Ａの拡大断面図である。
電池缶２は、板厚が０．４〜０．８ｍｍ程度の鉄、アルミニウム、ステンレス等から形成されている。電池缶２の開口部２０２側の周縁部には、内方に突き出す、断面がほぼＵ字形状の溝２０１が形成されている。電池缶２は、溝２０１の上部に屈曲部２０３を有し、この屈曲部２０３においてほぼ水平方向、換言すれば、電池缶２の軸方向とほぼ直角な方向に屈曲されている。開口部２０２に面する先端部２０４と屈曲部２０３との間には、図４における上方に向けて、換言すれば、電池缶２の外側に向けて、突き出す出っ張り２１０が形成されている。出っ張り２１０は、電池缶２の外側表面に、先端部２０４に沿って環状に形成され、先鋭な頂部２１１と、先端部２０４から頂部２１１に向けて、漸次、板厚が厚くなる方向に傾斜する傾斜部２１２とを有する。
【００４１】
出っ張り２１０の頂部２１１の高さは０．０５ｍｍ以上であればよい。後述するように、先端部２０４から頂部２１１までの寸法は、およそ板厚の寸法となるので、板厚が０．５ｍｍの場合、傾斜部２１２が水平方向に対する傾斜角θはおよそ５°である。出っ張り２１０を含む電池缶２の外側表面全体および内側表面全体には、ニッケル等のめっき膜が形成されている。
【００４２】
本発明の実施形態においては、電池缶２の先端部２０４付近に、先端部２０４から板厚を厚くする方向に傾斜する傾斜部２１２を有する出っ張り２１０が形成されており、先端部２０４の角部Ｒは鈍角となる。このため、先端部２０４の角部Ｒが直角に形成されている従来の電池缶に比し、電解めっきによりめっきを形成する際に、角部Ｒに流れる電流密度が緩和され、その分、角部Ｒに形成されるめっき膜の膜厚を低減することができる。めっき膜の剥離は、めっき膜の厚さが厚くなるほど発生し易くなるので、これにより、めっき膜の剥離が発生する頻度を低減することが可能となる。
【００４３】
また、本発明の実施形態においては、出っ張り２１０は、電池缶２の外側表面の外周に沿って環状に形成された頂部２１１を有する。このため、プレスにより電池缶２を屈曲する際、プレス金型の押圧面が頂部２１１に当接する。頂部２１１は面ではなく、線であるので、プレス金型の押圧面に均一に当接する。屈曲部２０３に作用する曲げモーメントを均一にし、加工後の電池缶２の曲げ角度を全周に亘って均一にするには、曲げの支点から作用点までの寸法Ｆが一定であることが重要である。本発明の実施形態では、上述した通り、プレス金型は、出っ張り２１０の頂部２１１に均一に当接するので、寸法Ｆが、全周に亘り一定となる。このため、押圧力が均一に作用し、屈曲部２０３の形状が均一となる。このことは、電池缶２に施されためっき膜に作用する内部応力のバラツキが小さくなることを意味し、これによってもめっき膜の剥離が抑制される効果が得られる。
上記の如き作用であるため、効果の面からは頂部２１１の高さには、特に、上限はない。しかし、加工方法の容易性からの限界はあり、これについては後述する。
【００４４】
（電池缶の作製方法）
図５〜図７に図示された電池缶の製造過程を示す斜視図、図８に図示された要部拡大断面図および図９に図示された電池缶２全体の断面図を参照して、電池缶２の作製方法を説明する。
先ず、図５に図示されるような外形形状が円形の厚さが一様な金属板２００を準備する。金属板２００としては、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス等が挙げられる。また、金属板２００の厚さは、典型的には、０．４〜０．８ｍｍである。アルミニウム等の強度が低い金属板の場合には、数ｍｍ程度であってもよい。
【００４５】
金属板２００に絞り加工を施し、図６に図示されるように、金属板２００の周囲に所定幅のフランジ部２００ｂが形成されるように、電池缶２の外径より大きく且つ深さが浅い筒部２００ａを形成する。筒部２００ａは、一度に完成品となる電池缶２と同じ深さに形成するのは困難であり、何回かに分けて行う。
【００４６】
絞り加工を繰り返し行うことにより、図７に図示されるように、完成品となる電池缶２と同じ深さになった時点で、筒部の形成は完了する。この状態で、金属板２００は、筒部２００ａの上部側の外周にフランジ部２００ｂが残存するようにする。つまり、金属板２００としては、完成品となる電池缶２の筒部の深さと同じ深さの筒部２００ａが形成可能であり、かつ、筒部２００ａの上部外周にフランジ部２００ｂが残存する寸法のものを用いる。
【００４７】
図８は、筒部２００ａが形成された金属板２００のフランジ部２００ｂを切断する状態を示す拡大断面図であり、図７における二点鎖線で囲んだ部分Ｂの拡大断面図を示す。
上述した如く、金属板２００の筒部２００ａの外周にはフランジ部２００ｂが形成されている。筒部２００ａにおける、フランジ部２００ｂに連接する部分の内面は、絞り加工時に形成される湾曲面２００ｃとなっている。湾曲面２００ｃは、上方、すなわち、フランジ部２００ｂ側に向かうに従って、漸次、筒部２００ａの内径を大きくする方向に湾曲している。
筒部２００ａの内周面側の湾曲面２００ｃを上金型３０１の側面に密着させ、また、フランジ部２００ｂの上面を上金型３０１の上部３０２の下面３０４に密着させる。このとき、上金型３０１の上部３０２の周端面３０３は、筒部２００ａの厚さの中間に位置するような長さに形成されている。
【００４８】
また、筒部２００ａの外周面側におけるフランジ部２００ｂとの連接部に、下金型３１０を配置する。筒部２００ａの外周面側も、絞り加工時に形成される湾曲面２００ｄとなっている。湾曲面２００ｄは、上方、すなわち、フランジ部２００ｂ側に向かうに従って、漸次、筒部２００ａの外径を大きくするように湾曲している。下金型３１０は、筒部２００ａの外周側面との間に所定の間隙Ｈが形成されるように配置される。間隙Ｈは、前述した出っ張り２１０の頂部２１１の高さとなる寸法であり、０．０５ｍｍ以上である。この場合、図８に図示されるように、下金型３０１の角部３１２が筒部２００ａの外周面側の湾曲面２００ｄに当接するようにする。
【００４９】
図８の状態で、上金型３０１と下金型３１０とを相対的に接近するように駆動することにより、金属板２００は、二点鎖線で示すようにほぼ直線状に切断され、フランジ部２００ｂが分離して電池缶２が形成される。形成された電池缶２の断面図が図９に図示されている。
図９における、電池缶２は、出っ張り２１０が電池缶２の軸方向に対して直角方向に屈曲されておらず、また、溝２０１が形成されていない点で図１に図示された最終の電池缶２とは相違する。しかし、筒部の直径、底部側の形状等は同じである。なお、図９においては、図１に図示された電池缶２に対して、出っ張り２１０の形状等を明瞭にするために、板厚を厚くして図示されている。
【００５０】
図８と図９を参照すると、筒部２００ａの外周面側の湾曲面２００ｄにおいて下金型３１０の角部３１２が当接する部位が頂部２１１となり、図８における二点鎖線で示す面が出っ張り２１０の傾斜部２１２となることが判る。また、フランジ部２００ｂにおける上金型３０１の周端面３０３との当接部と、筒部２００ａの外周面側の湾曲面２００ｄにおける下金型３１０の角部３１２との当接部とを結ぶ直線（二点鎖線）が軸方向に対してなす角度θが、出っ張り２１０の傾斜部２１２の傾斜角θとなる。
従って、図９における電池缶２は、外径Ｄの筒部２００ａと、この筒部２００ａの上部の外側表面に環状に形成された、外径が（Ｄ＋２Ｈ）で表される頂部２１１を有する出っ張り２１０とを有する。また、先端部２０４の厚さは、板厚より僅かに薄い厚さに形成されている。
【００５１】
図８を参照して、上金型３０１における、筒部２００ａの内周面側の湾曲部２００ｃに接触する面と、周端面３０３との間の係合寸法Ｋが、電池缶２の先端部２０４の厚さを決定する。先端部２０４における角部Ｒの角度は、係合寸法Ｋが小さいほど直角よりも傾斜角θだけ大きくなるので、めっきの電流密度の低減の面で好ましい。しかし、係合寸法Ｋが小さくなり過ぎると、先端部２０４の部分が破損してフランジ部２００ｂの切断が困難となる。このようなことから、係合寸法Ｋは、筒部２００ａの板厚の１／２以上は必要となる。
【００５２】
（二次電池の製造方法）
以下、本発明の実施形態として示す円筒形二次電池の製造方法について説明する。
〔電極群作製〕
先ず、電極群１０を作製する。正極シート１１ａの両面に、正極合剤１１ｂおよび正極合剤未処理部１１ｃが形成され、また、多数の正極リード１６が正極シート１１ａに一体に形成された正極電極１１を作製する。また、負極シート１２ａの両面に負極合剤１２ｂおよび負極処理部１２ｃが形成され、多数の負極リード１７が負極シート１２ａに一体に形成された負極電極１２を作製する。
【００５３】
次に、第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４の最も内側の側縁部を軸芯１５に溶接する。次に、第１のセパレータ１３と第２のセパレータ１４を軸芯１５に１〜数周捲回し、第２のセパレータ１４と第１のセパレータ１３との間に負極電極１２を挟み込み、所定角度、軸芯１５を捲回する。次に、第１のセパレータ１３と第２のセパレータ１４との間に正極電極１１を挟み込む。そして、この状態で、所定の巻数分、捲回して電極群１０を作製する。
【００５４】
〔発電ユニット作製〕
上述の方法で作製した電極群１０の軸芯１５の下部に負極集電部材２１を取り付ける。
負極集電部材２１の取り付けは、負極集電部材２１の開口部２１ｂを軸芯１５の下端部に設けられた段部１５ｂに嵌入して行う。次に、負極集電部材２１の外周筒部２１ｃの外周の全周囲に亘り、負極リード１７をほぼ均等に配分して密着し、負極リード１７の外周に押え部材２２を巻き付ける。そして、超音波溶接等により、負極集電部材２１に負極リード１７および押え部材２２を溶接する。次に、軸芯１５の下端面と負極集電部材２１とに跨るように負極通電リード２３を負極集電部材２１に溶接する。
【００５５】
次に、正極集電部材２７の基部２７ａに接続部材３３の一端部を、例えば、超音波溶接により溶接する。次に、接続部材３３が溶接された正極集電部材２７の下部筒部２７ｂを軸芯１５の上端側に設けられた溝１５ａに嵌合する。この状態で、正極集電部材２７の上部筒部２７ｃの外周の全周囲に亘り、正極リード１６をほぼ均等に配分して密着し、正極１６の外周に押え部材２８を巻き付ける。そして、超音波溶接等により、正極集電部材２７に正極リード１６および押え部材２８を溶接する。このようにして、図２に図示される発電ユニット２０が作製される。
【００５６】
〔電池缶作製〕
一方、図５〜図９を参照して説明した通り、電池缶２を作製する。電池缶２には、外側および内側の表面全体にめっきが施されている。電池缶２の先端部２０４の角部Ｒは、直角よりも傾斜部２１２の傾斜角θだけ大きい鈍角となっているので、この部分のめっき膜の膜厚は角部Ｒが直角な場合よりも、薄く形成されている。
【００５７】
〔電池容器への収容〕
そして、図９に図示される電池缶２に発電ユニット２０を収容する。
【００５８】
〔負極接合〕
電池缶２内に収納した発電ユニット２０の負極通電リード２２を、電池缶２に抵抗溶接等により溶接する。この場合、正極集電部材２７の開口部２７ｅから、図示はしないが、電極棒を差し込み、軸芯１５の中空部を挿通して、負極通電リード２３を電池缶２の底部に押し付けて溶接する。
【００５９】
次に、電池缶２の上端部側の一部を絞り加工して内方に突出し、外面にほぼＵ字状の溝２０１を形成する。電池缶２の溝２０１は、発電ユニット２０の上端部、換言すれば、正極集電部材２７の上端部近傍に位置するように形成する。
【００６０】
〔電解液注入〕
次に、発電ユニット２０が収容された電池容器２の内部に、非水電解液を所定量注入する。非水電解液は、上述した如く、例えば、リチウム塩がカーボネート系溶媒に溶解した溶液を用いる。
【００６１】
〔蓋ユニット作製〕
一方、上記電池容器２に対する組立プロセスとは別に、蓋ユニット３０を作製しておく。
蓋ユニット３０は、前述した如く、絶縁板３４、絶縁板３４の開口部３４ａに嵌入された接続板３５、接続板３５に溶接されたダイアフラム３７およびダイアフラム３７に、かしめにより固定された蓋体３により構成されている。蓋ユニット３０の作製方法は上述した通りである。
【００６２】
〔正極接合〕
電極群１０と蓋ユニット３０とを電気的に接続する。先ず、電池缶２の溝２０１の上にシール部材４３を載置しておく。この状態におけるシール部材４３は、図２に図示するように、リング状の基部４３ａの上方に、基部４３ａに対して垂直な外周壁部４３ｂを有する構造となっている。
そして、リード板３３の一端部を電池缶２内に収容された正極集電部材２７の基部２７ａの上面に超音波溶接等により接合する。
次に、このような状態のリード板３３の他端部に、上述した蓋ユニット３０を接合する。
リード板３３の他端部側を折り返し、蓋ユニット３０の接続板３５を、図示はしない保持具により、リード板３３の折り返した他端部に接触させた状態に保持し、接触部にレーザを照射してレーザ溶接する。この場合、蓋ユニット３０の接続板３５に接合されるリード板３３の他端部の接合面は、正極集電部材２７の基部２７ａに接合されている一端部の接合面と同一面側である。
【００６３】
〔封口〕
そして、電池缶２内に電池ユニット３０を収納して、電池缶２と電池ユニット３０とをかしめ加工することにより封口して外部から密封する。
図１０〜図１２は、電池缶２と電池ユニット３０を、かしめる方法を説明するための要部の拡大断面図である。
図１０は、Ｕ字形状の溝２０１が形成された電池缶２にシール部材４３を収納し、リード板３３（図１参照）の一端部を正極集電部材２７に溶接し、他端部を蓋ユニット３０を構成する接続板３５に溶接し（図示せず）、この後、蓋ユニット３０をシール部材４３の内側に配置した状態を示す。
【００６４】
次に、図１１に図示されるように、円錐台形状の凹部３２１が形成されたプレス金型３２０を用いて、電池缶２の先端部２０４側を内側に向けて屈曲させる。
電池缶２をプレス金型３２０の下方に配し、電池缶２の先端部２０４がプレス金型３２０の凹部３２１の外周縁の内側になるように位置決めし、プレス金型３２０を下降する。
電池缶２の先端部２０４は、プレス金型３２０の傾斜面３２２に案内され、屈曲部２０３で内方に屈曲する。このとき、シール部材４３の外周壁部４３ｂは、電池缶２の先端部２０４側の周辺部分で押圧され、蓋ユニット３０のダイアフラム３７の折曲部３７ｃの周囲に圧接される。
【００６５】
次に、図１２に図示されるように、蓋体３の逃げ用の凹部３３１と平坦面３３２を有するプレス金型３３０を用いて、電池缶２の屈曲部２０３をさらに屈曲させる。
プレス金型３３０の下方に電池缶２を配し、蓋体３が凹部３３１に対向し、電池缶２の先端部２０４が平坦面３３２に対応するように位置合わせをし、プレス金型３３０を下降する。電池缶２の先端部２０４はプレス金型３３０の平坦面３３２により加圧されることにより、下方に回動され、ほぼ水平方向、換言すれば、電池缶２の軸方向に対してほぼ直角方向に屈曲する。
【００６６】
電池缶２が屈曲部２０３で屈曲されるに伴い、シール部材４３は、蓋体３の周縁部３ａを圧接するダイアフラム３７の折曲部３７ｃを内側にして、Ｕ字形状の溝２０１と先端部２０４の周辺部との間に圧縮される。これにより、蓋ユニット３０と電池缶２の先端部側がシール部材４３を介在してかしめられ、外部から密封されて封口される。
これにより、図１に図示されたリチウムイオン二次電池が完成される。
【００６７】
このように、本発明の二次電池の密封構造によれば、かしめ加工による封口を行うに際して、電池缶２の先端部２０４の周辺部に大きな加圧力が作用しても、先端部２０４の角部Ｒに形成されためっき膜の厚さは、比較的薄く形成されているので、めっき膜剥離の発生頻度を低減することができる。
【００６８】
また、電池缶２の先端部２０４側を、軸方向とほぼ直角に屈曲する際、図１２に図示されるように、プレス金型３３０の平坦部３３２は、電池缶２の出っ張り２１０の頂部２１１に当接する。電池缶２の頂部２１１は、リング状の線となっているため、電池缶２の先端部２０４の周辺部に屈曲角度のばらつきがあっても、プレス金型３３０の加圧力が作用する点は、常に、出っ張り２１０の頂部２１１となる。すなわち、図４における寸法Ｆが一定になる。このため、電池缶２の屈曲部２０３の屈曲形状が均一となる。このことは、めっき膜に発生する内部応力のバラツキが小さくなることであり、したがって、めっき膜の剥離が抑制される効果が得られる。この場合、電池缶２の屈曲部２０３が均一に屈曲され、内部応力が小さいので、強度が大きくなり、電池の内圧に対する信頼性を向上する。
【００６９】
なお、上記実施形態においては、蓋ユニット３０を、蓋体３、ダイアフラム３７、絶縁板３４および接続板３５により構成した場合で説明をした。しかし、蓋ユニット３０の構成は、一例であって、他の構成としてもよい。また、蓋は、ユニット化されたものでなく、単体としてもよく、電極端子としての機能を有する電極端子部材であればよい。
【００７０】
上記実施形態では、電池として、リチウムイオン円筒形二次電池を例として説明したが、この発明は、リチウム電池に限られるものではなく、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池など、他の円筒形二次電池にも適用をすることができる。
【００７１】
その他、本発明の二次電池は、発明の趣旨の範囲内において、種々、変形して構成することが可能であり、要は、開口部を有する電池缶の内側に絶縁性のシール部材を介在して電極端子部材を配し、電池缶の開口部側における周縁部分をシール部材と共に屈曲して電池缶と電極端子部材とをかしめる二次電池であって、電池缶が屈曲される屈曲部と開口部との間における電池缶の外側表面に、外側表面から外側に向けて突き出す頂部と、頂部と電池缶の開口部との間に形成された第1の傾斜部と、頂部と屈曲部との間に形成された第２の傾斜部とを有する出っ張りが、開口部の周方向に沿って環状に形成され、電池缶における、出っ張りを含む外側表面および内側表面にめっき膜が形成されているものであればよい。
【符号の説明】
【００７２】
１    円筒形二次電池
２    電池缶
３    蓋体（電極端子部材）
１０  電極群
１１  正極電極
１２    負極電極
２０  発電ユニット
２１  負極集電部材
２７  正極集電部材
３０  蓋ユニット
２００  金属板
２００ａ  筒部
２００ｂ  フランジ部
２０１  溝
２０２  開口部
２０３  屈曲部
２０４  先端部
２１０  出っ張り
２１１  頂部
２１２  傾斜部
３０１  上金型
３１０  下金型
【図１】
0005396349.tif 000002
【図２】
0005396349.tif 000003
【図３】
0005396349.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0005396349.tif 000007
【図７】
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【図８】
0005396349.tif 000009
【図９】
0005396349.tif 000010
【図１０】
0005396349.tif 000011
【図１１】
0005396349.tif 000012
【図１２】
0005396349.tif 000013