(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周縁部に鍔を有する電池内ケースと正極とセパレータと負極と電解液とを内部に含み、前記電池内ケースの鍔上に配置したガスケットを介して正極ケースと封口板により密閉したコイン形電池において、前記電池内ケースの周縁部の鍔の下部に封口時の加圧力による鍔の変形を防止する補強リブを設けたことを特徴とするコイン形電池。
【請求項２】
前記補強リブが電池内ケースの鍔と電池内ケースの側壁に形成された溝状であることを特徴とする請求項１記載のコイン形電池。
【請求項３】
前記電池内ケースの鍔と電池内ケースの側壁に形成された溝状補強リブにおいて、電池内ケースの鍔の溝の最外位置が、ガスケット底部と接する箇所に形成された封口板の折返し部の下端頂部より内側になるように形成したことを特徴とする請求項２記載のコイン形電池。
【請求項４】
前記補強リブの厚みが、電池内ケースの側壁の板厚よりも厚いことを特徴とする請求項１記載のコイン形電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は正極ケース、封口板およびガスケットにより発電要素を密閉したコイン形電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コイン形電池は体積あたりのエネルギー密度が高く、また高電圧であるため、エレクトロニクス機器を中心に使用されてきた。近年、携帯電子機器の急速なコードレス化、ポータブル化により、コイン形電池はその駆動用電源として需要が増大しており、更にこれら携帯電子機器の消費電流の増大に伴い、より大容量の電池、加えて長期間安定して使用できる封口部の信頼性も求められている。コイン形電池では放電容量および信頼性を向上させる上で、正極ケース、封口板、正極リングの形状およびガスケット材質が重要なポイントの一つとなる。
【０００３】
コイン形電池の従来の基本構造は図７に示したように、正極５と負極６がセパレータ４を介して対向配置されており、電解液を充填して、正極ケース２と正極５の間に正極リング７を配置し、正極ケース２の開口部にガスケット３を介して封口板１を配置し、正極ケース２の開口上端部を内方に屈曲させることでカシメ加工が施されており、コイン形の外観を呈する電池に構成されている。
【０００４】
従来の構造を踏襲しながら電池高さの高いコイン形電池を設計するには図８のように封口板１の折り返し部１ａの長さを長くする方法、図９のように封口板１の折り返し部１ａの長さを短く、正極ケース２の高さを低くし封口する方法、図１０のようにガスケット３の底部厚み３ａを厚くする方法が挙げられる。しかしながら、図８、図１０から明らかなように、カシメ部分のスペースが大きくなっており、電解液の充填スペースに使用する等の電池内容積の有効活用ができていない。
【０００５】
これらの課題を解決するために以下のような対策が施されている。すなわち、図１１に示すような電池内ケース７を具備し、この周縁部の鍔７ａにガスケット３および封口板１の折返し部１ａを配置させ封口するもの（例えば、特許文献１参照）、図１２に示すような正極ケース２の開口部を押込み加工により側面を削り取り、中心方向に突出する膨出部２ａを形成し、ガスケット３および封口板１の折返し部１ａを配置させ封口するもの（例えば、特許文献２参照）が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２−７９３６６号公報
【特許文献２】特開平１１−１０２６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上記特許文献１の構成は封口時に電池内ケース７の周縁部の鍔７ａに力が加わり、封口時の力を十分に支えきれず、封口前に比較して図１３に示すように電池内ケース７の周縁部の鍔７ａが下方へ変形する可能性がある。
【０００８】
近年、より高温下さらに長期間安定な封口状態を継続するためにガスケット３の材料が検討されており、従来は汎用的にポリプロピレン樹脂が用いられてきたが、近年ではポリプロピレン樹脂にフィラーが添加されたもの、またエンジニアリングプラスチック樹脂な
どが採用されつつある。これらの材料の中には上記ポリプロピレン樹脂等に比較して曲げ強さ、曲げ弾性率が非常に高いものもある。一例としてポリプロピレン樹脂とポリフェニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ）の曲げ弾性率を比較するとそれぞれ１〜２Ｇｐａ、１０〜２０Ｇｐａであり、ポリフェニレンスルフィド樹脂は非常に圧縮されにくい材料である。
【０００９】
これらの材料をガスケット３として用い封口した際には、ガスケット３自体が硬く圧縮され難いため、電池内ケース７の周縁部の鍔７ａが図１３のようにより変形しやすくなり、良好な封口状態が得られず、結果として耐漏液特性、長期信頼性の低下を誘発する。電池内ケース７の板厚を厚くし材料の剛性、強度を高めることで封口時の電池内ケース７の周縁部の鍔７ａの変形を防止しようとすると、電池内容積に占める電池内ケース７の体積割合が増加するため正極活物質の充填量が少なくなり、放電容量が低下する。
【００１０】
また上記特許文献２の構成では正極ケース２の膨出部２ａ上にガスケット３が配置されるため、封口時にガスケット３の底部を十分に圧縮させるためには、正極ケース２の板厚を厚くし、押し込み加工で十分な量だけ膨出せしめる必要があり、材料のコストアップ、また電池内容積の減少に伴う放電容量の低下に繋がっていた。
【００１１】
本発明は、封口時にも電池内ケースの鍔部が変形せず、長期間安定して使用可能となるコイン形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】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明は、周縁部に鍔を有する電池内ケースと正極とセパレータと負極と電解液とを内部に含み、前記電池内ケースの鍔上に配置したガスケットを介して正極ケースと封口板により密閉したコイン形電池において、前記電池内ケースの周縁部の鍔の下部に封口時の加圧力による鍔の変形を防止する補強リブを設けたことを特徴とする。
【００１３】
上記本発明によれば、電池内ケースの周縁部の鍔の下部に補強リブを設けることにより、封口時の力を十分に受け止める剛性、強度を有することができ、従って封口時のガスケットの底部圧縮量を十分にとることができるとともにバラツキの少ないものとすることができ、耐漏液特性の良好なコイン形電池を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
以上の説明の通り本発明によれば、コイン形電池において、電池内ケースの周縁部の鍔の下部に補強リブを設けることにより封口を安定させ、耐漏液特性が向上したコイン形電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係るコイン形電池の半断面図
【図２】本発明の実施の形態に係る電池内ケースの平面図
【図３】本発明の実施の形態に係る電池内ケースの図２に示すＡ―Ａ線の断面図
【図４】本発明の実施の形態に係る電池内ケースの図２に示すＢ―Ｂ線の断面図
【図５】本発明の他の実施の形態に係るコイン形電池の半断面図
【図６】本発明の他の実施の形態に係るコイン形電池の半断面図
【図７】従来のコイン形電池の半断面図
【図８】従来のコイン形電池の半断面図
【図９】従来のコイン形電池の半断面図
【図１０】従来のコイン形電池の半断面図
【図１１】従来のコイン形電池の半断面図
【図１２】従来のコイン形電池の半断面図
【図１３】従来のコイン形電池の半断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明による第１の発明は、周縁部に鍔を有する電池内ケースと正極とセパレータと負極と電解液とを内部に含み、前記電池内ケースの鍔上に配置したガスケットを介して正極ケースと封口板により密閉したコイン形電池において、前記電池内ケースの周縁部の鍔の下部に封口時の加圧力によって鍔の変形を防止する補強リブを設けたことを特徴とするコイン形電池である。この構成により、封口を安定させ、耐漏液特性に優れたコイン形電池を提供することができる。
【００１７】
本発明による第２の発明は、第１の発明において、前記補強リブが電池内ケースの鍔と電池内ケースの側壁に形成された溝状であることを特徴とするコイン形電池である。上記溝状の補強リブは、押し出し加工により形成することで、容易に電池内ケースの全周に渡って均一に設けることができ、封口を安定させ、耐漏液特性に優れたコイン形電池を提供することができる。
【００１８】
本発明による第３の発明は、第２の発明において、電池内ケースの鍔と電池内ケースの側壁に形成された溝状補強リブにおいて、電池内ケースの鍔の溝の最外位置が、封口板の折返し部の下端頂部より内側になるように形成したことを特徴とするコイン形電池である。この構成により、さらに封口を安定させ、耐漏液特性を向上させることができる。
【００１９】
本発明による第４の発明は、第１の発明において補強リブの厚みが、電池内ケースの板厚よりも厚くなるよう形成したコイン電池である。この構成により補強リブの強度が向上し、耐漏液特性に優れたコイン形電池を提供することができる。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施の形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２１】
本発明の実施の形態に係るコイン形電池の半断面図を図１に示す。正極１５と負極１６がセパレータ１４を介して対向配置されており、電解液を充填して、正極ケース１２の開口部にガスケット１３を介して封口板１１を配置し、また電池内ケース１７の周縁部の鍔１７ａの下部に補強リブ１７ｂを設け、正極ケース１２の開口上端部を内方に屈曲させることで封口されて、コイン形電池は構成されている。補強リブ１７ｂを設けることで電池内ケース１７の周縁部の鍔１７ａの強度が向上し、封口時に安定してガスケット１３のガスケット底部１３ａを圧縮することが可能となる。電池内ケース１７は正極ケース１２とそれぞれの底部において溶接されていることが、導電性の点から好ましい。
【００２２】
ここで電池内ケース１７の開口部からの平面図を図２に示す。補強リブ１７ｂを設けることで、電池内ケース１７の周縁部の鍔１７ａの上面側の溝部１７ｃが発生する。溝部１７ｃの形状に限定は無いが、全周に渡って均等に設けることが封口時の安定性を向上させることからも好ましい。
【００２３】
電池内ケース１７の断面は、補強リブ１７ｂを含む場合、含まない場合に分けられ、それぞれ図３、図４のように示される。図３は図２に示すＡ−Ａ線での断面図であり、図４は図２に示すＢ−Ｂ線での断面図である。ここで補強リブ１７ｂは電池内ケース１７の周縁部の鍔１７ａから側壁にまたがるように設けられている。これにより周縁部の鍔１７ａの強度が向上し、封口時の周縁部の鍔１７ａの安定性をより高めることが可能となる。
【００２４】
また補強リブ１７ｂは電池内ケース７の開口部から底面部へ開口部を押し出し加工により外側へ押し広げることで、側壁部に補強リブ１７ｂを形成している。溝部１７ｃの深さ
が深い場合、図５のように封口時に封口板１１の折返し部１１ａの下端頂部と電池内ケース周縁部の鍔１７ａがガスケット１３のガスケット底部１３ａを均一に圧縮することができなくなり、封口時の信頼性が低下する。従って、溝部１７ｃの最外位置は封口板１１の折返し部１１ａの下端頂部よりも内側になるよう形成されることが好ましい。
【００２５】
一方、上述した溝状の構造以外に、局所的に肉厚を厚くし、補強リブとしての効果をもたせることもできる。この場合、肉厚の補強リブ１７ｄを含むコイン形電池の半断面図は図６のようになる。
【実施例】
【００２６】
（実施例１）
以下の手順に従って、図１に示す構造を有するコイン形リチウム一次電池を作製した。
【００２７】
正極活物質として二酸化マンガンを用い、結着剤として４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）を用い、さらに導電剤として黒鉛を混合し、得られた混合物を加圧成型することにより、ペレット状の正極１５を作製した。負極１６は薄板状の金属リチウムを円盤状に打ち抜き、形成したものである。さらにセパレータ１４はポリプロピレンの不織布からなり、負極１６と同様に円形に打ち抜き加工が施されている。電解液は、１，２−ジメトキシエタンとプロピレンカーボネートを混合した溶媒に、電解質として過塩素酸リチウムを０．５Ｍ／ｌ溶解させ調製した。
【００２８】
封口板１１はステンレス鋼を用いて周縁部に折返しを設け有底筒状に、正極ケース１２はステンレス鋼を用いて有底筒状にそれぞれプレス加工したものである。電池内ケース１７はステンレス鋼を用い、周縁部の鍔１７ａ、補強リブ１７ｂをそれぞれ設けるような形状にプレス加工したものである。ここで補強リブ１７ｂにより形成される周縁部の鍔１７ａの上面側の溝部１７ｃの最外位置は、図１に示したように、封口板１１の折返し部１１ａの下端頂部より内側になるように加工されている。
【００２９】
一方、これらとともに電池容器を形成するガスケット１３は、ポリフェニレンスルフィド樹脂を環状に射出成型したものを用いた。封口板１１とガスケット１３の接触面、および正極ケース１２とガスケット１３の接触面、さらに電池内ケース１７とガスケット１３の接触面には、アスファルトを主成分とする封止剤を塗布した。
【００３０】
正極１５と負極１６がセパレータ１４を介して対向配置されており、電解液を充填して、正極ケース１２の開口部にガスケット１３を介して封口板１１を配置し、また電池内ケース１７の周縁部の鍔１７ａの下部に補強リブ１７ｂを設け、正極ケース１２の開口上端部を内方に屈曲させることで封口が施されており、コイン形電池は構成されている。この形態を有するコイン形リチウム一次電池を作製し電池Ａとした。なお、電池Ａの直径は２４ｍｍ、高さは７．７ｍｍである。
【００３１】
（実施例２）
電池内ケースの周縁部の鍔１７ａの下部および側壁部に、局所的に肉厚を厚くした補強リブ１７ｄを形成したこと以外は電池Ａと同様に作製した電池を電池Ｂとした。
【００３２】
（比較例１）
電池内ケース１７に補強リブを施さないこと以外は電池Ａと同様に作製した電池を電池Ｃとした。
【００３３】
（実施例３）
電池内ケース１７の周縁部の鍔１７ａの上面部の溝部１７ｃの最外位置を、封口板１１
の折返し部１１ａの下端頂部より外側になるように加工したこと以外は電池Ａと同様に作製した電池を電池Ｄとした。
【００３４】
これらの電池の特性評価として、−１０℃１時間／６０℃１時間、つまり１サイクル２時間の熱衝撃試験を行い、目視により漏液の発生数を確認した。（表１）に熱衝撃試験での耐漏液特性結果を示す。
【００３５】
【表１】
0005440140.tif 000002
【００３６】
電池Ａ〜電池Ｄについて比較すると、（表１）から明らかなように、電池Ａ、電池Ｂは熱衝撃試験５００サイクル後でも漏液は発生しなかった。これは電池内ケース１７に補強リブ１７ｂを施すことで、封口後、熱衝撃試験後も電池内ケース１７の周縁部の鍔１７ａに変形が発生せず、バラツキの無いガスケット１３の圧縮がなされたためである。
【００３７】
これに対し電池内ケース１７に補強リブ１７ｂの無い電池Ｃ、電池内ケース１７に補強リブ１７ｂはあるものの、周縁部の鍔１７ａの上面側の溝部１７ｃの最外位置が封口板１１の折返し部１１ａの下端頂部より外側にある電池Ｄは、両者とも熱衝撃試験５００サイクル後に漏液が発生した。
【００３８】
これら熱衝撃試験評価後の電池を分解し内部構造を確認すると、電池Ｃは電池内ケース１７の周縁部の鍔１７ａが封口時の力により下方へ変形しておりガスケット１３が適切に圧縮されておらず、また電池Ｄは電池内ケース１７に補強リブ１７ｂが設けられているため、電池内ケース１７の周縁部の鍔１７ａの変形は見られないものの、電池内ケース１７の周縁部の鍔１７ａの上面側の溝部１７ｃの最外位置が封口板１１の折返し部１１ａの下端頂部より外側にあるため、封口時にガスケット底部１３ａと電池内ケース１７の周縁部の鍔１７ａが密着せずに隙間が生じており耐漏液特性が低下したと考えられる。
【００３９】
なお、直径、高さの異なる電池においても、上記と同様、電池内ケース１７の周縁部の鍔１７ａの下部に補強リブ１７ｂ、肉厚の補強リブ１７ｄを設けることにより、封口を安定させ、耐漏液特性に優れたコイン形リチウム電池を提供することができた。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、電池高さの高い、たとえば３．０ｍｍ以上の高さの電池の設計において特に有用であり、電池内ケースの周縁部の鍔の下部に封口時の加圧力によって鍔の変形を防止する補強リブを設けることにより、封口時の電池内ケースの周縁部の変形を防止し、封口を安定させ、耐漏液特性に優れたコイン形電池を提供することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１１    封口板
１１ａ  折返し部
１２    正極ケース
１３    ガスケット
１３ａ  ガスケット底部
１４    セパレータ
１５    正極
１６    負極
１７    電池内ケース
１７ａ  周縁部の鍔
１７ｂ  補強リブ
１７ｃ  溝部
１７ｄ  肉厚の補強リブ
【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】
0005440140.tif 000013
【図１２】
0005440140.tif 000014
【図１３】
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