(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板の外装缶(1)を封口金型(8)のかしめ金型(12)でかしめて、封口板(6)と外装缶(1)でガスケット(7)を挟着し、封口板(6)で外装缶(1)の開口部を気密に密閉する密閉電池の封口方法であって、かしめ金型(12)のかしめ面(12A)で外装缶(1)の上端縁を内側に折曲してかしめる封口方法において、
封口作業時に、封口金型(8)が外装缶(1)を最も薄く押し潰している位置で、０．１秒以上保持して外装缶(1)のスプリングバックを少なくすることを特徴とする密閉電池の封口方法。
【請求項２】
封口金型(8)が、外装缶(1)をかしめる封口作業において、
かしめ金型(12)が外装缶(1)をかしめながら降下する移動速度を２０ｍｍ／秒よりも遅くして、外装缶(1)のスプリングバックを少なくすることを特徴とする請求項１に記載される密閉電池の封口方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉電池の封口方法の改良に関し、とくに、かしめた部分から漏液しない密閉電池の封口方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
密閉電池は、外装缶の内部に、電極や電解液を入れた後、開口部を封口板で気密に密閉して製造される。外装缶の開口部は、外装缶をかしめ、かしめられた外装缶と封口板とで、ガスケットを挟着して気密に封口される。外装缶をかしめて気密に密閉する封口方法は、たとえば、封口板の周縁を外装缶の開口部にレーザー溶接する封口方法に比較すると、能率よく外装缶を封口できる特長がある。
【０００３】
かしめによる封口方法は、外装缶と封口板で、確実に気密に密閉して漏液しない構造とすることが大切である。このため、シール剤を選択し、ガスケットの形状を改良する等、種々の検討改良がなされているが、理想的な耐漏液性は得られていないのが実情である。耐漏液性を十分に得るために、封口形状を高精度化する等種々の改良が行われている。ただ、この方法によっても、十分に満足できる耐漏液性は実現されていない。
【０００４】
とくに、外装缶をかしめて封口する方法は、封口金型で押圧して変形された外装缶のスプリングバックで、漏液性が悪くなる性質がある。スプリングバックを考慮して、封口金型で強く外装缶を変形させると、ガスケットに余分な衝撃を与える弊害が発生する。外装缶をかしめて封口する方法は、外装缶と封口板との間にガスケットを挟着して、気密に封口するので、ガスケットの損傷は耐漏液性を悪化させる。
【０００５】
このような欠点を改良する方法として、封口金型が、２回以上外装缶を押圧してかしめる方法が開発されている（特開昭５９−２２４０４６号公報）。この公報に記載される封口方法は、外装缶のスプリングバックを考慮して、２回以上封口金型で外装缶を押圧してかしめている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
封口金型が複数回に外装缶をかしめてスプリングバックを少なくする封口方法は、封口金型が１回で外装缶をかしめる方法に比較すると、耐漏液性を改善できる。しかしながら、この封口方法は、封口金型を複数回ストロークさせて、外装缶をかしめるので、能率よく多量生産するのが難しくなり、生産性が低下する欠点がある。
【０００７】
本発明は、きわめて簡単な方法で、耐漏液性を改善することに成功したもので、本発明の重要な目的は、耐漏液性を改善できることに加えて、短時間で能率よく封口できる密閉電池の封口方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の封口方法は、金属板の外装缶１をかしめて、封口板６と外装缶１でガスケット７を挟着し、封口板６で外装缶１の開口部を気密に密閉する方法を改良したものである。本発明の封口方法は、複数回にかしめ作業をするのではなくて、封口作業の時に、封口金型８のかしめ金型１２が外装缶１を最も薄く押し潰している位置で、０．１秒以上保持することを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明の請求項２の封口方法は、封口金型８が外装缶１をかしめる封口作業において、かしめ金型１２が外装缶１をかしめながら降下する移動速度を、２０ｍｍ／秒よりも遅くする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための封口方法を例示するものであって、本発明は封口方法を下記のものに特定しない。
【００１１】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１２】
図１は、本発明の封口方法で封口される密閉電池であるボタン電池を示す。この密閉電池は、外装缶１に、正極板２と負極板３の間にセパレータ４を配設してなる電極群５と、電解液を入れた後、封口板６で外装缶１の開口部を気密に密閉している。
【００１３】
外装缶１と封口板６は金属板で、外装缶１がかしめられて、外装缶１と封口板６とでガスケット７を挟着して、開口部を気密に密閉している。ガスケット７は、外装缶１と封口板６に挟着されて弾性変形し、外装缶１と封口板６に気密に密着して封口される。さらに、ガスケット７は、正極である外装缶１と、負極である封口板６を絶縁する働きもしている。
【００１４】
図１に示す密閉電池は、図２ないし図５に示す封口金型８で、外装缶１をかしめて封口される。この図の封口金型８は、下金型８Ａと上金型８Ｂとからなる。下金型８Ａは固定金型９と、この固定金型９の周囲に上下方向に移動できるように配設される周壁金型１０とからなる。周壁金型１０は、バネ１３で弾性的に押し上げられている。上金型８Ｂは、封口板６の上面を押圧する中心金型１１と、この中心金型１１の周囲に配設されるかしめ金型１２とからなる。中心金型１１は、バネ１４を介してかしめ金型１２に上下方向に移動できるように連結されている。かしめ金型１２は、シリンダーに連結されており、シリンダーで押し下げられる。かしめ金型１２は、外装缶１の上端縁を内側に折曲して、かしめることができるように、下端部の内面に、湾曲するかしめ面１２Ａを有する。かしめ面１２Ａの内側に中心金型１１を配設している。
【００１５】
これらの図に示す金型は下記の工程で、外装缶をかしめて封口する。
(1)  図２に示すように、下金型８Ａの周壁金型１０が、バネ１３で押し上げられて、固定金型９よりも高く位置し、周壁金型１０の内側にできる凹部に外装缶１をセットする。外装缶１には、電極群５と電解液とガスケット７とが入れられ、ガスケット７の上の定位置には、封口板６が載せられている。
【００１６】
(2)  図３に示すように、かしめ金型１２が、シリンダーに押されて降下を始めると、かしめ金型１２に押されて、下金型８Ａの周壁金型１０が降下する。中心金型１１はかしめ金型１２にバネ１４で連結されているので、かしめ金型１２が降下すると、中心金型１１も降下する。中心金型１１は、封口板６の上面を押圧する位置まで降下すると降下しなくなる。ただ、中心金型１１は、かしめ金型１２にバネ１４で連結されているので、かしめ金型１２が降下すると、封口板６の上面を弾性的に押圧するようになる。したがって、かしめ金型１２が降下すると、中心金型１１は封口板６の上面を押圧するようになる。押圧される封口板６は、ガスケット７の下面を外装缶１の底面に弾性的に押圧して、ガスケット７と外装缶１底面とを気密に密着させる。
【００１７】
(3)  図４に示すように、さらにかしめ金型１２が降下されると、外装缶１の上端縁は、かしめ金型１２のかしめ面１２Ａに沿って内側に折曲される。降下するかしめ金型１２は、周壁金型１０を降下させながら、次第に降下して、外装缶１の上端縁を内側にかしめ面１２Ａで折曲してかしめる。この状態になると、封口板６の中心が、かしめられた外装缶１の上端縁よりも突出するようになるので、中心金型１１の下面は、かしめ面１２Ａよりも上方に押し上げられる。
【００１８】
(4)  図５に示すように、外装缶１の開口部がかしめられた後、上金型８Ｂを上昇させて、封口された密閉電池を下金型８Ａから取り出す。
【００１９】
以上の工程で降下される上金型８Ｂの降下速度を図６に示す。かしめ金型１２が降下されるとき、中心金型１１が封口板６の上面を押圧するまで、あるいは、かしめ金型１２のかしめ面１２Ａが、外装缶１の上端部を折曲し始めるまでは、ほとんど負荷がかからない。このため、かしめ金型１２は、この位置まで、図６においてａからｂまでは速い速度で降下される。中心金型１１が封口板６の上面を押圧し、さらに、かしめ金型１２が外装缶１の上端部を内側に折曲するようになると、かしめ金型１２の降下速度を遅くする。このときの、降下速度が、外装缶１のかしめ状態に影響を与えるからである。図６において、ｂからｃまでは、かしめ金型１２の降下速度を遅くする。
【００２０】
図７は、かしめ金型１２が、外装缶１をかしめながら降下する速度、すなわち、かしめ金型１２が、図６においてｂからｃに降下するまでの降下速度に対する封口寸法を表示している。ただし、封口寸法は、図１の矢印Ｄで示すように、外装缶１の底面からかしめられた外装缶１の上端迄の寸法である。外装缶１のスプリングバックが大きくなると、封口寸法は大きくなるので、封口寸法が小さいとスプリングバックが小さく、より確実に封口されたことを示す。この図の封口寸法は、かしめ金型がもっとも降下して、外装缶を最も薄く押し潰している時間を０．２秒として測定した。この図は、かしめ金型の降下速度を、２０ｍｍ／秒よりも遅くすると、封口寸法が小さくなって確実に封口できることを明示する。したがって、かしめ金型１２は、好ましくは２０ｍｍ／秒よりも遅く、さらに好ましくは１０ｍｍ／秒よりも遅い速度で降下させる。
【００２１】
さらに、図８はかしめ金型１２が、外装缶１を最も薄く押し潰している位置で保持する時間、図６においてｃからｄまでの時間を長くすると、封口寸法が小さくなって、より確実に封口できることを示す。ただし、この図は、かしめ金型が外装缶をかしめながら降下する速度を１０ｍｍ／秒として測定した。この図は、かしめ金型が、外装缶を最も薄く押し潰している位置に保持される時間を、０．１秒よりも長くすると、封口寸法が小さくなって、外装缶がより確実に封口されることを示す。したがって、本発明の封口方法は、かしめ金型１２で、外装缶１を最も薄く押し潰している時間を０．１秒よりも長く、さらに好ましくは、０．２秒よりも長くする。
【００２２】
【実施例】
［実施例］
下記の条件で図１に示す構造の密閉電池を３００個試作した。ただし、試作電池は、図６において、かしめ金型の降下速度と、保持時間を下記のように設定して製作した。
ａ−ｂ間のかしめ金型の降下速度…６０ｍｍ／秒
ｂ−ｃ間のかしめ金型の降下速度…５ｍｍ／秒
ｃ−ｄ間のかしめ金型の保持時間…０．３秒
ｄ−ｅ間のかしめ金型の上昇速度…６０ｍｍ／秒
【００２３】
［比較例１］
下記の条件で図１に示す構造の密閉電池を３００個試作した。ただし、試作電池は、図６において、かしめ金型の降下速度と、保持時間を下記のように設定して製作した。
ａ−ｂ間のかしめ金型の降下速度…６０ｍｍ／秒
ｂ−ｃ間のかしめ金型の降下速度…６０ｍｍ／秒
ｃ−ｄ間のかしめ金型の保持時間…０秒
ｄ−ｅ間のかしめ金型の上昇速度…６０ｍｍ／秒
【００２４】
［比較例２］
さらに、比較例１の封口方法と同じかしめ方法であるが、かしめ回数を２回として、３００個の比較電池を試作した。
【００２５】
以上の方法で封口した電池の耐漏液試験を、下記の（１）と（２）の条件で測定した。
（１）  ６０℃で２００日放置した後の漏液電池の個数
（２）  毎日１サイクルの周期で、６０℃〜−２０℃のサイクル試験を１００日間      した後の漏液電池の個数
【００２６】
耐漏液試験の結果、実施例と、比較例１、２の電池で漏液した個数は下記のようになった。
実施例の電池の（１）の試験の漏液個数…………０／３００個
実施例の電池の（２）の試験の漏液個数…………０／３００個
【００２７】
比較例１の電池の（１）の試験の漏液個数………１／３００個
比較例１の電池の（２）の試験の漏液個数………３／３００個
【００２８】
比較例２の電池の（１）の試験の漏液個数………０／３００個
比較例２の電池の（２）の試験の漏液個数………２／３００個
【００２９】
以上のように、本発明の封口方法で密閉された電池は、３００個試作して、（１）と（２）の環境で、漏液したものは皆無であった。これに対して、比較例１の電池、すなわち、かしめ金型を外装缶を最も薄く押し潰した位置で保持しない方法で試作した電池は、（１）の試験では３００個で１個が漏液し、（２）の試験では３００個で３個が漏液した。さらに、比較例２の電池、すなわち、外装缶を２回かしめて封口した電池は、（１）の試験では３００個とも漏液しなかったが、（２）の試験では３００個で２個が漏液した。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の密閉電池の封口方法は、極めて簡単な方法で、製造された電池の漏液を極減できる特長がある。さらに、この特長に加えて、本発明の封口方法は、短時間で能率よく外装缶を封口できる特長も実現される。それは、本発明の封口方法が、従来のように、複数回に繰り返し、封口金型で外装缶をかしめ作業する必要がなく、１回のかしめ作業で確実に封口できるからである。とくに、本発明の封口方法は、封口金型で外装缶を最も薄く押し潰す時間を、わずかに０．１秒長くするという、極めて簡単な方法で、漏液特性を著しく改善できる卓効が実現される。このため、１個の外装缶を封口する時間をほとんど延長することなく、外装缶を理想的な状態で封口できる特長が実現される。
さらに、本発明の請求項２の封口方法によって、封口金型が外装缶を押圧しながら挟着する移動速度を２０ｍｍ／秒よりも遅くすることより、さらに優れた漏液特性を実現できる特長がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の封口方法で封口される密閉電池の断面図
【図２】外装缶をかしめて密閉電池を封口する工程を示す断面図
【図３】外装缶をかしめて密閉電池を封口する工程を示す断面図
【図４】外装缶をかしめて密閉電池を封口する工程を示す断面図
【図５】外装缶をかしめて密閉電池を封口する工程を示す断面図
【図６】図２ないし図５に示す工程で封口金型の位置と経過時間との関係を示すグラフ
【図７】封口金型の降下速度と封口寸法との関係を示すグラフ
【図８】封口金型が外装缶を最も薄く押し潰している状態での保持時間と封口寸法との関係を示すグラフ
【符号の説明】
１…外装缶
２…正極板
３…負極板
４…セパレータ
５…電極群
６…封口板
７…ガスケット
８…封口金型            ８Ａ…下金型        ８Ｂ…上金型
９…固定金型
１０…周壁金型
１１…中心金型
１２…かしめ金型        １２Ａ…かしめ面
１３…バネ
１４…バネ
【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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