(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と負極板とがセパレータを介して軸芯の周囲に捲回された発電要素と、
上部側に開口部を有し、前記発電要素が収容され、電解液が注入された電池缶と、
絶縁部材を介して前記電池缶にかしめにより固定されて前記電池缶の開口部を塞ぐ蓋部材とを具備し、
前記蓋部材は、円形の外周側面を有する電池蓋と、前記電池蓋の一面側に配置され、前記電池蓋の外周側面に対応する部分で屈曲され、前記電池蓋の他面側において内周側に折り返されて前記電池蓋にかしめられたフランジ部を有する蓋体とを含み、
前記フランジ部に円周方向に配列された複数の切り欠きが形成されていることを特徴とする円筒形二次電池。
【請求項２】
請求項１に記載の円筒形二次電池において、前記蓋体の切り欠きは、かしめる前において、それぞれ、内周側の縁部と折り返し起点部との間に端部が形成され、前記内周側の縁部側が開口されたＵ字形状に形成されていることを特徴とする円筒形二次電池。
【請求項３】
請求項２に記載の円筒形二次電池において、前記蓋体の切り欠きは、かしめた後において、前記端部側が幅広く、前記内周側の縁部側が幅狭となっているか、または、前記内周側の縁部側の開口された部分が閉塞されていることを特徴とする円筒形二次電池。
【請求項４】
請求項１に記載の円筒形二次電池において、前記蓋体の切り欠きは、かしめる前において、それぞれ、内周側の縁部と折り返し起点部との間に端部が形成され、前記内周側の縁部側が開口されたＶ字形状に形成されていることを特徴とする円筒形二次電池。
【請求項５】
請求項４に記載の円筒形二次電池において、前記蓋体の切り欠きは、かしめた後において、前記端部から前記内周側の縁部側までの全長に亘り、その幅がほぼ均一であるか、または閉塞されていることを特徴とする円筒形二次電池。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれか１項に記載の円筒形二次電池において、前記複数の切り欠きの前記内周側の縁部における開口された部分の幅の合計は、かしめる前において、前記フランジ部の内周縁における周長と前記電池蓋の外周側面の周長との差と同一もしくはそれよりも大きいことを特徴とする円筒形二次電池。
【請求項７】
請求項２乃至６のいずれか１項に記載の円筒形二次電池において、前記フランジ部には、前記内周側の縁部よりも内周側に突き出された接合用突出部が形成されていることを特徴とする円筒形二次電池。
【請求項８】
請求項７に記載の円筒形二次電池において、前記接合用突出部の円周方向における両側の側部に接して、前記切り欠きが形成されていることを特徴とする円筒形二次電池。
【請求項９】
請求項１に記載の円筒形二次電池において、前記切り欠きは、かしめる前において、内周側の縁部側が折り返し起点側の端部より幅が広く形成されていることを特徴とする円筒形二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、円筒形二次電池に関し、より詳細には、電池蓋と蓋体とがかしめにより固定された円筒形二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池等に代表される円筒形二次電池は、円筒形の電池容器内に、正極板と負極板とがセパレータを介して軸芯の周囲に捲回された発電要素が収容され、電解液が注入されて構成される。
電池容器は、上部に開口部を有する筒状の電池缶と、この電池缶の上部開口部を塞ぎ、ガスケットといわれる絶縁部材を介して電池缶にかしめにより固定される蓋部材とを備えている。
【０００３】
蓋部材として、正・負極の一方に外部端子となる平面円形状の蓋キャップ（電池蓋）と、蓋キャップとガスケットとの間に配置され、蓋キャップに固定された平面円形状の蓋ケース（蓋体）とにより構成される構造が知られている。蓋キャップと蓋ケースとは、一般的に、蓋ケースの周縁部を、蓋キャップの外周側面と対応する部分で立ち上げ、プレスにより、反対面側で内周側に折り返し、蓋ケースと蓋キャップとの周縁部の全周囲をかしめることにより固定される（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】特開２００７−２１３８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された蓋キャップと蓋ケースの固定構造では、蓋ケースの周縁部を、蓋キャップの外周側面と対応する部分において、反対面で内周側に折り返してかしめる。この場合、蓋ケースの内周側の周囲長さは、蓋ケースの外周の周囲長さよりも小さい。このため、蓋ケースの折返し部が波打った状態で蓋キャップにかしめられる。従って、従来は、蓋部材とガスケットとの間に隙間が生じ、円筒形二次電池の気密性が損なわれる恐れがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の円筒形二次電池は、正極板と負極板とがセパレータを介して軸芯の周囲に捲回された発電要素と、上部側に開口部を有し、発電要素が収容され、電解液が注入された電池缶と、電池缶の開口部を塞いで絶縁部材を介して電池缶にかしめにより固定された蓋部材とを具備し、蓋部材は、円形の外周側面を有する電池蓋と、電池蓋の一面側に配置され、電池蓋の外周側面に対応する部分で屈曲され、電池蓋の他面側において内周側に折り返されて電池蓋にかしめられた円形のフランジ部を有する蓋体とを含み、蓋体は、フランジ部に円周方向に配列された複数の切り欠き有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の円筒形二次電池によれば、蓋体のフランジ部に形成された切り欠きの幅が、かしめの際に小さくなることにより、蓋体のフランジ部における偏肉による変形量が吸収される。このため、蓋ケースのフランジ部の波打ちを抑えることができ、円筒形二次電池の気密性を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る円筒形二次電池の一実施の形態の断面図。
【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に示された円筒形二次電池における発電要素の詳細を示し、一部を切断した状態の斜視図。
【図４】図１に図示された電池蓋と電池缶との固定構造を示す拡大断面図。
【図５】蓋部材を構成する電池蓋と蓋体との固定構造を示す外観斜視図。
【図６】図５に図示された蓋体の作製工程における一状態を示す外観斜視図。
【図７】図６に図示された蓋体の切り欠きの形状を示す拡大正面図。
【図８】図５に図示されたかしめ後の蓋体の形状を示す拡大平面図。
【図９】蓋体の作製方法を説明するための図であり、最初の工程を説明するための斜視図。
【図１０】図９に続く工程を説明するための斜視図。
【図１１】図１０に続く工程を説明するための斜視図。
【図１２】蓋体の作製成方法の異なる例を説明するための図であり、最初の工程を説明するための斜視図。
【図１３】図１２に続く工程を説明するための斜視図。
【図１４】本発明の円筒形二次電池の実施形態２として蓋部材の外観斜視図。
【図１５】図１４に図示された蓋体の作製工程における一状態を示す外観斜視図。
【図１６】図１５に図示された蓋体の切り欠きの形状を示す拡大側面図。
【図１７】図１４に図示されたかしめ後の蓋体の形状を示す拡大平面図。
【図１８】図１４に図示された蓋体を作製する方法を説明するための斜視図。
【図１９】図１４に図示された蓋体の作製方法の異なる例を説明するための図であり、最初の工程を説明するための斜視図。
【図２０】図１９に続く工程を説明するための斜視図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（実施形態１）
［円筒形二次電池の全体構造］
以下、この発明の円筒形二次電池の一実施の形態を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一実施の形態を示す拡大断面図であり、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、リチウムイオン二次電池であり、底部２ｃを有し、上部に開口部２ｂを有する円筒形の電池缶２および電池缶２の開口部２ｂを封口するハット型の電池蓋３で構成される電池容器を有する。電池容器の内部には、以下に説明する発電用の各構成部材が収容され、非水電解液５が注入されている。
【００１０】
円筒形の電池缶２は、例えば、鉄（ＳＰＣＣ）製であり、内外両面にはニッケルめっきが施されている。電池缶２には、上端側に設けられた開口部２ｂ側に電池缶２の内側に突き出した溝２ａが形成されている。
電池缶２の中央部には、発電要素１０が配置されている。発電要素１０は、軸方向に沿う中空部を有する細長い円筒形の軸芯１５と、軸芯１５の周囲にセパレータを介して捲回された正極板および負極板とを備える。
【００１１】
軸芯１５は、軸に沿って形成された中空部を有する中空円筒状を有する。軸芯１５の軸方向（図面の上下方向）の上端部の内面には中空部よりも径大の溝１５ａが形成されている。
【００１２】
［発電要素］
図３は、発電要素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、発電要素１０は、軸芯１５の周囲に、正極板１１、負極板１２、および第１、第２のセパレータ１３、１４が捲回された構造を有する。
【００１３】
軸芯１５は、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）により形成され、軸に沿って形成された中空部を有する中空円筒形状を有する。軸芯１５には、第１のセパレータ１３、負極板１２、第２のセパレータ１４および正極板１１が、順に積層され、捲回されている。図３では図示を省略するが、最内周の負極板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が数周捲回されている。
【００１４】
内周（軸芯）側では、負極板１２が正極板１１よりも軸芯側に延出されている。また、外周側では負極板１２が正極板１１よりも外周側に延出されている。最外周の負極板１２の外周に第２のセパレータ１４が延出されている。最外周の第２のセパレータ１４がＰＰ等により形成された接着テープ１９で止められる（図２参照）。
【００１５】
正極板１１は、アルミニウム箔により形成され長尺な形状を有し、正極金属箔１１ａと、この正極金属箔１１ａの両面に正極合剤が塗布された正極処理部１１ｂを有する。正極金属箔１１ａの長手方向に延在する上方側の側縁は、正極合剤が塗布されず正極金属箔１１ａが露出した正極合剤未処理部１１ｃとされている。この正極合剤未処理部１１ｃには、軸芯１５の軸に沿って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。
【００１６】
正極合剤はリチウム酸化物等の正極活物質と、正極導電材と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等により形成された正極バインダとからなる。
正極合剤は、厚さ２０μｍ程度のアルミニウム箔からなる正極金属箔１１ａの両面に、片側の厚さ４０μｍ程度に塗布される。正極金属箔１１ａをプレスにより裁断する際、正極リード１６を一体的に形成する。
【００１７】
負極板１２は、銅箔により形成され長尺な形状を有し、負極金属箔１２ａと、この負極金属箔１２ａの両面に負極合剤が塗布された負極処理部１２ｂを有する。負極金属箔１２ａの長手方向に延在する下方側の側縁は、負極合剤が塗布されず銅箔が露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、軸芯１５の軸に沿って正極リード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。
【００１８】
負極合剤は、黒鉛炭素等の負極活物質と、負極バインダと、増粘剤とからなる。
負極合剤は、厚さ１０μｍ程度の圧延銅箔からなる負極金属箔１２ａの両面に、片側の厚さ４０μｍ程度に塗布される。負極金属箔１２ａを裁断する際、負極リード１７を一体的に形成する。
【００１９】
第１、第２のセパレータ１３、１４の幅は、正極板１１および負極板１２の幅よりも大きい。
負極板１２の負極処理部１２ｂの幅は、正極板１１の正極処理部１１ｂの幅よりも大きい。負極処理部１２ｂの幅および長さを正極処理部１１ｂの幅および長さよりも大きくして、正極処理部１１ｂの全領域を負極処理部１２ｂで覆う構造とされている。リチウムイオン二次電池の場合、負極側に負極活物質が形成されておらず負極金属箔１２ａが表出していると負極金属箔１２ａにリチウムが析出し、内部短絡を発生する原因となる。上記の如く、正極処理部１１ｂの全領域を負極処理部１２ｂで覆うことにより、このようなリチウム析出に伴う内部短絡を防止することができる。
【００２０】
第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４は、それぞれ、例えば、厚さ４０μｍ程度のポリエチレン製多孔膜で形成されている。
【００２１】
［発電ユニット］
図１において、中空な円筒形状の軸芯１５には、軸方向（図面の上下方向）の上端部の内面に中空部よりも径大の溝１５ａが形成され、この溝１５ａに大略薄い円筒状の正極集電板２７が圧入されている。
【００２２】
正極集電板２７は、例えば、アルミニウム系金属により形成されている。
正極集電板２７は、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電池蓋３側に突き出す上部筒部２７ｃを有する。正極集電板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。
【００２３】
正極集電板２７の外周筒部２７ｃの外周には、正極金属箔１１ａの正極リード１６および押え部材２８が接合されている。多数の正極リード１６を、正極集電板２７の外周筒部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をリング状に巻き付けて仮固定し、この状態で超音波溶接により接合される。
【００２４】
軸芯１５の下端部には、負極集電板２１が取り付けられている。負極集電板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。
【００２５】
負極集電板２１の外周筒部２１ｃの外周には、負極金属箔１２ａの負極リード１７および押え部材２２が接合されている。多数の負極リード１７を、負極集電板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をリング状に巻き付けて仮固定し、この状態で音波溶接により接合される。
負極集電板２１の下面には、ニッケルからなる負極通電リード２３が溶接されている。
負極通電リード２３は、鉄製の電池缶２の底部において、電池缶２に溶接されている。
【００２６】
正極集電板２７には、負極導電リード２３を電池缶２に溶接するための電極棒を挿通するための開口部２７ｅ（図２参照）が形成されている。電極棒（図示せず）を正極集電板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２ｃの内面に押し付けて抵抗溶接を行う。負極集電板２１に接続されている電池缶２の底部２ｃは一方の出力端子として用いられる。
【００２７】
多数の正極リード１６が正極集電板２７に溶接され、多数の負極リード１７が負極集電板２１に溶接されることにより、正極集電板２７、負極集電板２１および発電要素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、負極集電板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】
正極集電板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リード３３が、その一端部を溶接されて接合されている。接続リード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。
【００２９】
［電池蓋ユニット］
正極集電板２７の上部筒部２７ｃ上には、電池蓋ユニット４０が配置されている。電池蓋ユニット４０は、リング形状をした絶縁板３４、絶縁板３４に設けられた開口部３４ａ（図２参照）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構造の蓋体３７および蓋体３７に、かしめにより固定された電池蓋３により構成される。
【００３０】
絶縁板３４は、例えば、ＰＰ等の絶縁性樹脂材料からなり、円形の開口部３４ａを有するリング形状を有し、正極集電板２７の上部筒部２７ｃ上に載置されている。
絶縁板３４は、下方に延出され開口部側に突出する筒部３４ｂを有している。絶縁板３４の筒部３４ｂには接続板３５が嵌合されている。接続板３５の下面には、接続リード３３の他端部がレーザ溶接等により接合されている。接続リード３３は他端部側において湾曲状に折り返されて、正極集電板２７に溶接された面と同じ面が接続板３５に接合されている。
【００３１】
接続板３５は、アルミニウム系金属により形成され、中央部を除くほぼ全体が均一で、かつ、ほぼ円盤形状を有している。接続板３５の中央部には突起３５ａが形成され、蓋体３７の中央部の底面に抵抗溶接または摩擦攪拌接合により接合されている。蓋体３７はアルミニウム系金属により形成され、蓋体３７の基部３７ａに円形の切込み３７ｂ（図２参照）を有する。切込み３７ｂ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。蓋体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、上方に反り、切込み３７ａを起点として開裂し、内部のガスを放出する機能を有する。
【００３２】
蓋体３７はフランジ部３７ｃにおいて電池蓋３の周縁部３ａにかしめにより固定されている（図１参照）。蓋体３７と電池蓋３とをかしめる方法については後述するが、蓋体３７のフランジ部３７ｃは、かしめる前は、図２に図示されるように、基部３７ａに対しほぼ垂直に立ち上げられている。蓋体３７には、４つの接合用突出部３７ｄが形成されている。接合用突出部３７ｄも、かしめる前は、フランジ部３７ｃと同様に、基部３７ａに対しほぼ垂直に立ち上げられている。
【００３３】
電池蓋３は、鉄（ＳＰＣＣ）により形成されており、内外両面にニッケルめっきが施されている。電池蓋３は、蓋体３７にかしめられる円盤状の周縁部３ａと、この周縁部３ａから上方に突出す筒部３ｂを有するハット型を有する。
【００３４】
図１を参照して、蓋体３７のフランジ部３７ｃの外周に筒状形状のガスケット４３が設けられている。ガスケット４３は、例えば、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）等により形成されている。ガスケット４３は、当初、図２に図示されるように、基部４３ａに垂直に立ち上げられた周縁部４３ｂを有する。
ガスケット４３を電池缶２の溝２ａの上部に載置し、ガスケット４３の開口部内に蓋部材３０を収容する。この状態で、電池缶２の開口部２ｂの周縁部を溝２ａ側にプレスする。これにより、電池缶２の開口部２ｂの周縁部と溝２ａとの間に介在する蓋部材３０の周縁部にガスケット４３の周縁部４３ｂが屈曲されてかしめられる。電池缶２と蓋部材３０をかしめることにより、外部に対して密封された電池容器が作製される。
【００３５】
電池缶２の内部には、非水電解液５が所定量注入されている。非水電解液５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あげることができる。
【００３６】
［蓋部材の構造］
図４は、図１に図示された電池蓋と電池缶との固定構造を示す拡大断面図であり、図５は、蓋部材を構成する電池蓋と蓋体との固定構造を示す外観斜視図である。
上述した如く、電池蓋ユニット４０は、蓋部材３０と、絶縁板３４と、接続板３５が一体化されて構成されている。蓋部材３０は、電池蓋ユニット４０を作製する前に、予め、電池蓋３の周縁部３ａに蓋体３７の周縁部であるフランジ部３７ｃをかしめることにより一体化されて構成されている。
【００３７】
図５に図示されるように、蓋体３７のフランジ部３７ｃには、ほぼ等間隔に配列された４つの接合用突出部３７ｄと、各接合用突出部３７ｄ間にほぼ等間隔に配列された複数の切り欠き５５が形成されている。各接合用突出部３７ｄの円周方向における両側の側部にも切り欠き５５が形成されている。
蓋体３７は電池蓋３の内面側に配置されており、フランジ部３７ｃは、電池蓋３の外周側面に対応する部分において立ち上げられ、電池蓋３の外面側において内周側に折り返されている。各切り欠き５５の一端５５ａは、折り返し起点、換言すれば、かしめ後における蓋体３７の外周側面３７ｓ、よりも内側に形成されている。また、各切り欠き５５の他端は、外周側面３７ｓと接合用突出部３７ｄの端部３７ｄＥとの間の縁部５２に達している。
各切り欠き５５は、一端５５ａ側が幅広く、縁部５２側が幅狭になるように、あるいは、縁部５２側が閉塞されるように形成されている。
【００３８】
従来技術で説明した切り欠き５５が形成されていない蓋体３７は、フランジ部３７ｃを電池蓋３の外周側面で内側に折り返してかしめられるため、折り返した後の外周と内周との周長の差により蓋体３７のフランジ部３７ｃ、すなわち蓋部材３０の周縁部が波打った状態となる。
蓋部材３０が周縁部において波打っていると、蓋部材３０とガスケット４３との間に隙間が生じるため、円筒形二次電池１の気密性が損なわれる恐れがある。
本実施形態における円筒形二次電池１の蓋体３７においては、フランジ部３７ｃに、縁部５２から外周側の折り返し起点側に向かって延出された複数の切り欠き５５が形成されている。かしめの際、蓋体３７のフランジ部３７ｃは、切り欠き５５が縁部５２側において幅狭になるように変形して、外周と内周との長さの差が吸収される。これにより、蓋体３７のフランジ部３７ｃの、波打ちが抑えられる。このため、本実施形態では、蓋部材３０とガスケット４３との間には、波打ちに起因する隙間が生じることがなく、円筒形二次電池１の気密性が向上する。
【００３９】
蓋体３７のフランジ部３７ｃにおける外周の周長と内周の周長との差を完全に吸収するには、切り欠き５５の幅は、その合計が、外周の周長と内周の周長との差に等しいか、それよりも大きくすることが好ましい。しかしながら、切り欠き５５が形成されていれば、その分、波打ちの程度を低減するので、切り欠き５５の幅の合計が、外周の周長と内周の周長との差より小さくても差し支えはない。
【００４０】
図６は、図５に図示された蓋体の作製工程における一状態、具体的には、かしめる前の蓋体３７の斜視図である。蓋体３７には、上述した通り、基部３７ａに対して垂直に立ち上がるフランジ部３７ｃが形成される。フランジ部３７ｃには、縁部５２から基部３７ａ側に向かって延出された複数の切り欠き５５が形成されている。切り欠き５５の一端５５ａは、基部３７ａに達しておらず、基部３７ａから離間した位置にある。フランジ部３７ｃの４つの接合用突出部３７ｄは、縁部５２より突き出して形成されている。４つの接合用突出部３７ｄは、フランジ部３７ｃの外周に沿ってほぼ等間隔に配置され、各接合用突出部３７ｄ間に、それぞれ、複数の切り欠き５５が形成されている。
【００４１】
図７は、蓋体３７に形成された切り欠き５５の拡大正面図である。
かしめる前の切り欠き５５は、一端５５ａ側が半円形形状とされ、全体としてＵ字形状を有する。切り欠き５５の幅は、一端５５ａを除き、ほぼ均一である。
【００４２】
図８は、電池蓋３にかしめた後の蓋体３７を示す拡大平面図である。
蓋体３７の切り欠き５５は、かしめる前は均一であった幅が、かしめた後では縁部５２側において幅狭になっている。あるいは、縁部５２側において閉塞されている。つまり、蓋体３７のフランジ部３７ｃの縁部５２が内周側に屈曲された際の周長の差の分、切り欠き５５における縁部５２側が幅狭になるように変形される。これにより、電池蓋３にかしめた蓋体３７のフランジ部３７ｃの波打ちが吸収または低減される。
【００４３】
［蓋部材の作製方法１］
次に、電池蓋３に蓋体３７をかしめることにより一体化して蓋部材３０を形成する方法を図９〜１１を参照して説明する。
まず、図９に図示されるように、アルミニウム系金属からなる金属板を、プレスにより円形に切り出して、蓋体素材３７’を作製する。
次に、蓋体素材３７’を絞り加工して、図１０に図示されるように、周縁部にフランジ形成部３７ｂ’を有する円筒形状にする。
【００４４】
次に、図１０に図示された状態の蓋体素材３７’を、図１１に示すパンチ６０を用いて加工して、蓋体３７を形成する。
パンチ６０は、前面部６１が、電池缶２の外周部と同一の半径の円弧形状に形成されている。また、パンチ６０の底部には、電池缶２に形成される切り欠き５５に対応するＵ字形状の突起部６２が複数個、形成されている。
突起部６２の間隔は、円周に沿う長さがほぼ同一とされている。換言すれば、幅方向における直線的な間隔は、円周に沿って等間隔に配列された切り欠き５５を、平面に投影した間隔となっている。
【００４５】
図示はしないが、蓋体素材３７’の内側には、外面が蓋体素材３７’の内面に接する外径を有する円筒形のダイが収容される。ダイには、パンチ６０の各突起部６２に対応するスリットが形成されている。パンチ６０を、その幅方向における中心軸が蓋体素材３７’の基部３７ａの中心を通過するようにパンチ６０の向きを決定し、蓋体素材３７’の加工領域３７−１〜３７−４に打ち抜き加工を施す。打ち抜き加工の際、パンチ６０を、図１１に図示された矢印方向、換言すれば、基部３７ａの中心側に向かって移動する。これにより、例えば、加工領域３７−１において、蓋体素材３７’のフランジ形成部３７ｃ’に切り欠き５５が形成される。また、隣接する２つの接合用突出部３７ｄの一側部が、それぞれ、切り出される。次に、蓋体素材３７’を９０度回転させ、フランジ形成部３７ｃ’の加工領域３７−２において、同様に、切り欠き５５を形成する。この加工操作を領域３７−３、３７−４に対し行おうことにより、４つの接合用突出部３７ｄと切り欠き５５が形成される。
このようにして、図６に図示された蓋体３７が作製される。なお、図１１においては、説明の都合上、蓋体３７は、パンチ６０による打ち抜き加工が完了し、フランジ部３７ｃの全周に切り欠き５５が形成された状態を示している。
【００４６】
上記において、パンチ６０に形成された突起部６２の各間隔は、蓋体３７に形成された切り欠き５５を平面に投影した間隔に等しくした場合、すなわち、突起部６２のピッチがそれぞれ異なる場合で例示した。しかし、切り欠き５５の間隔は、格別、正確である必要はなく、パンチ６０のすべての突起部６２を等間隔で形成してもよい。
【００４７】
蓋部材３０を作製するには、図６に図示された蓋体３７のフランジ部３７ｃの内側に電池蓋３を収容し、プレスにより、フランジ部３７ｃを電池蓋３の外周側面に対応する部分で屈曲して内側に折り返し、電池蓋３の周縁部３ａにかしめる。蓋体３７のフランジ部３７ｃを内側に屈曲して折り返すには、図示はしないが、傾斜した押圧面を有する金型により、一旦、フランジ部３７ｃを基部３７ａに対して所定角度内側に傾斜した状態にする。次に、平坦な押圧面を有する金型により、傾斜したフランジ部３７ｃをプレスする。この後、各接合用突出部３７ｄを、抵抗溶接または摩擦攪拌接合により電池蓋３に接合することにより図５に図示される蓋部材３０が作製される。図５において、５６は接合部である。
【００４８】
［蓋部材の作製方法２］
次に、蓋部材３０の作製方法の他の例を、図１２および図１３を参照して説明する。
第２の方法は、図１２に図示されるように、円形の蓋体素材３７’をパンチ７０とダイ８０により、図１３に図示された展開された状態の蓋体３７に打ち抜く方法である。
パンチ７０は、蓋体３７の切り欠き５５に対応するＵ字形状の溝７１および蓋体３７の接合用突出部３７ｄに対応する突出側部７２が形成された柱状形状を有する。
ダイ８０は、中央部の中空部に、パンチ７０の溝７１に対応する突出側部８１およびパンチ７０の突出側部７２に対応する凹部８２が形成された筒状形状を有する。
【００４９】
円形の蓋体素材３７’をパンチ７０とダイ８０の間に装着して打ち抜くことにより、図１３に図示されるように、パンチ７０の突出側部７２に対応する４つの接合用突出部３７ｄと、ダイ８０の突出側部８１に対応する複数の切り欠き５５を有する平坦な板状の蓋体板３７Ａが形成される。
次に、図１３に図示される蓋体板３７Ａを絞り加工することにより、図６に図示された蓋体３７が作製される。
この後、蓋部材３０を作製する方法は、上述した作製方法１と同様である。
【００５０】
［実施形態１の効果］
上記一実施の形態では、電池蓋３の周縁部３ａにかしめにより固定される蓋体３７のフランジ部３７ｃに、縁部５２から折り返し起点側に延出される複数の切り欠き５５を形成した。切り欠き５５は、かしめの際、縁部５２側が幅狭となるように変形するため、フランジ部３７ｃの外周と内周の各長さの差が吸収される。これに伴い、蓋体３７のフランジ部３７ｃは波打ちが吸収または低減される。このため、電池缶と蓋部材３０とをガスケット４３を介在してかしめる際、蓋部材３０とガスケット４３との間に蓋部材３０の波打ちに起因する隙間が生じることがなく、円筒形二次電池１の気密性の信頼性が向上する。
【００５１】
上記一実施の形態では、蓋体３７のフランジ部３７ｃに接合用突出部３７ｄを形成した。
接合用突出部３７ｄは、縁部５２よりも内周側に突き出している。蓋体３７を電池蓋３に溶接する接合部５６の面積は、電池の充放電電流に基づき所定の値が必要とされるが、接合用突出部３７ｄに接合部５６を設けることにより、フランジ部３７ｃそのものに接合部５６を設ける必要がなく、フランジ部３７ｃの折り返し起点からの縁部５２の高さを小さくすることが可能となる。これに伴ってフランジ部３７ｃの外周と内周の各周長の差を小さくすることができるので、切り欠き５５の幅を小さくすることができる。その結果、切り欠き５５の形成に伴って発生するかしめ強度の低減を抑えることができる。
【００５２】
（実施形態２）
図１４は、本発明の円筒形二次電池の実施形態２としての蓋部材の外観斜視図であり、図１５は、図１４に図示された蓋体の作製工程における一状態、具体的には、電池蓋にかしめる前の状態を示す外観斜視図である。また、図１６は、図１５に図示された蓋体の切り欠きの形状を示す拡大側面図である。
実施形態２に示す蓋部材３０が、実施形態１と異なる点は、蓋体３７のフランジ部３７ｃに形成される切り欠き５５’をＶ字形状とした点である。
【００５３】
図１６に図示されるように、蓋体３７のフランジ部３７ｃに形成される切り欠き５５’は、折り返し起点側の一端５５ａが先鋭な形状とされたＶ字形状に形成されている。
図１７は、図１４に図示されたかしめ後の蓋体の拡大平面図である。
かしめ前に、蓋体３７のフランジ部３７ｃに形成された切り欠き５５’は、その幅が、折り返し起点側から縁部５２側に向かって、直線的に増大している。このため、かしめ後における切り欠き５５’の幅は、全長に亘り、ほぼ均一となる。Ｖ字形状が適切であれば、かしめ後における切り欠き５５’の幅を、全長に亘りほぼ０とすることも可能である。
実施形態２における、他の構成は実施形態１と同様であり、対応する部材に同一の参照番号を付して説明を省略する。
【００５４】
図１８は、実施形態２に示された蓋体３７を作製する第１の方法を説明するための図である。
この方法は、基本的に、実施形態１に関して説明した蓋部材の作製方法１と同じである。
図９に図示されるように、円形の蓋体素材３７’を切り出し、蓋体素材３７’を絞り加工して、図１０に図示されるように周縁部にフランジ形成部３７ｃ’を有する円筒形に形成する。
【００５５】
そして、図１０に図示された状態の蓋体素材３７’を、パンチ６０を用いて加工して、蓋体３７を形成する。
ここで、パンチ６０の底部に形成された突起部６２’がＶ字形状を有している点が実施形態１における蓋部材３０の作製方法１と相違する点である。
【００５６】
図１９および図２０は、実施形態２に示された蓋体３７を作製する第２の方法を説明するための図である。
この方法は、基本的に、実施形態１に関して説明した蓋部材の作製方法２と同じである。
図１９に図示されるように、円形の蓋体素材３７’を切り出し、パンチ７０とダイ８０により、図２０に図示された展開された状態の蓋体３７に打ち抜く。
パンチ７０は、蓋体３７の切り欠き５５’に対応する溝７１’および蓋体３７の接合用突出部３７ｄに対応する突出側部７２が形成された柱状形状を有する。
ダイ８０は、中央部の中空部に、パンチ７０の溝７１’に対応する突出側部８１’およびパンチ７０の突出側部７２に対応する凹部８２が形成された筒状形状を有する。
ここで、パンチ７０の溝７１’およびダイ８０の突出側部８１’がＶ字形状を有する点が実施形態１の蓋部材の作製方法２と相違する点である。
【００５７】
［実施形態の効果］
実施形態２においても、蓋体３７のフランジ部３７ｃに、複数の切り欠き５５を形成したので、かしめの際、切り欠き５５の縁部５２側が幅狭となるように変形し、外周の周長と内周の週長の差が吸収される。従って、電池缶２と蓋部材３０とをガスケット４３を介在してかしめる際、蓋部材３０とガスケット４３との間に、蓋部材３０の波打ちに起因する隙間が生じることがなく、実施形態１と同様に、円筒形二次電池１の気密性の信頼性が向上する効果を奏する。
【００５８】
実施形態２においては、かしめ前の蓋体３７のフランジ部３７ｃに形成される切り欠き５５’が、蓋体３７の折り返し起点側に先鋭な一端５５ａを有し、内周側の縁部５２側で幅広となるＶ字形状とされている。このため、かしめ後において、切り欠き５５の幅が、実施形態１のＵ字形状に比べて、全長に亘って、均一な幅となり、かしめの強度を大きくすることができる。
なお、上述した通り、縁部５２側の切り欠き５５’を縁部５２の周長とフランジ折り返し側の周長との差に等しくなるＶ字形状とすれば、かしめ後の切り欠き５５’の幅をほぼ０にすることができるので、かしめ強度の向上のうえでさらに好ましい。
【００５９】
また、実施形態２においても、実施形態１と同様に、蓋体３７のフランジ部３７ｃに縁部５２より内周側に突き出す接合用突出部３７ｄを形成した。従って、実施形態１で説明したのと同じ理由により、フランジ部３７ｃにおける折り返し基点からの縁部５２の高さを小さくすることができるので、切り欠き５５の形成に伴うかしめ強度の低減を抑えることができる。
【００６０】
なお、上記実施形態１、２において、蓋体３７のフランジ部３７ｃに形成される切り欠き５５、５５’の形状を、Ｕ字形状またはＶ字形状として例示したが、この形状に限定されるものではない。切り欠き５５の形状は、例えば、矩形状、楕円形状、逆台形としたり、あるいは、これらの形状を組み合わせた複合形状としたりしてもよい。
【００６１】
上記各実施形態においては、蓋体３７のフランジ部３７ｃに接合用突出部３７ｄが形成されているとして例示した。しかし、フランジ部３７ｃに接合用突出部３７ｄを形成しないようにしてもよい。
蓋体３７のフランジ部３７ｃに接合用突出部３７ｄを形成しない場合には、切り欠き５５を、縁部５２の全周に亘り、ほぼ等間隔で形成することができる。あるいは、フランジ部３７ｃの所定の領域には、切り欠き５５を形成しないようにしてもよい。
【００６２】
上記実施形態においては、電池蓋ユニット４０は、電池蓋３、蓋体３７、絶縁板３４、接続板により構成されたものとして例示した。しかし、電池蓋ユニット４０は、上記構成に限られるものではなく、本発明は、他の構成部材が追加されたり、上記構成部材の一部が削除されたりして構成される電池蓋ユニット４０にも適用が可能である。
【００６３】
上記実施形態においては、蓋部材３０は、一方の外部電極端子となる電池蓋３と、ダイヤフラム構造を有する蓋体３７により構成されるとして例示した。しかし、本発明は、電池蓋３および蓋体３７がかしめにより一体化される構造に対して幅広く適用することができるものであり、その機能は上記に限定されるものではない。
【００６４】
上記実施形態では、リチウムイオン円筒形二次電池の場合で説明した。しかし、本発明は、ニッケル水素電池またはニッケル・カドミウム電池、鉛蓄電池のように水溶性電解液を用いる円筒形二次電池にも適用が可能である。また、円筒形のリチウムイオンキャパシタにも適用することができる。
【００６５】
その他、本発明の円筒形二次電池は、発明の趣旨の範囲内において、種々、変形して適用することが可能であり、要は、正極板と負極板とがセパレータを介して軸芯の周囲に捲回された発電要素と、上部側に開口部を有し、発電要素が収容され、電解液が注入された電池缶と、電池缶の開口部を塞いで絶縁部材を介して電池缶にかしめにより固定された蓋部材とを具備し、蓋部材は、円形の外周側面を有する電池蓋と、電池蓋の一面側に配置され、電池蓋の外周側面に対応する部分で屈曲され、電池蓋の他面側において内周側に折り返されて電池蓋にかしめられた円形のフランジ部を有する蓋体とを含み、蓋体は、フランジ部に円周方向に配列された複数の切り欠き有するものであればよい。
【符号の説明】
【００６６】
１ 円筒形二次電池
２ 電池缶
３ 電池蓋
４ 電池容器
５ 非水電解液
１０ 発電要素
１１ 正極板
１２ 負極板
２０ 発電ユニット
３０ 蓋部材
３７ 蓋体
３７ｃ フランジ部
３７ｄ 接合用突出部
４０ 電池蓋ユニット
４３ ガスケット（絶縁部材）
５２ 縁部
５５、５５’ 切り欠き
５５ａ 一端
【図１】
0005555665.tif 000002
【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】
0005555665.tif 000017
【図１７】
0005555665.tif 000018
【図１８】
0005555665.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
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