(57)【要約】【課題】注液口に付着した電解液による注液口とキャップ材との溶接不良を安定的に抑制することが可能な非水電解液二次電池を提供する。【解決手段】非水電解液二次電池１は、径方向内側に電解液の注液口１１が形成された環状部１２と、環状部１２の径方向外側に形成され、注液口１１を覆うキャップ材２０の周部２１が嵌合されるキャップ材嵌合部１３とを有する電池容器を備える。キャップ材嵌合部１３にキャップ材２０が嵌合され溶接固定されている。環状部１２は、環状部１２の外面１２Ａ側から内面１２Ｂ側に向けて、厚み方向に径が連続的に小さくなるテーパ部１２Ｔを含む。環状部１２の径方向の幅をＷ１とし、テーパ部１２Ｔの径方向の幅をＷ２としたとき、Ｗ２／Ｗ１≧０．５を充足する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向内側に電解液の注液口が形成された環状部と、
前記環状部の径方向外側に形成され、前記注液口を覆うキャップ材の周部が嵌合されるキャップ材嵌合部とを有する電池容器を備え、
前記キャップ材嵌合部に前記キャップ材が嵌合され溶接固定された非水電解液二次電池であって、
前記環状部は、当該環状部の外面側から内面側に向けて、厚み方向に径が連続的に小さくなるテーパ部を含み、
前記環状部の径方向の幅をＷ１とし、前記テーパ部の径方向の幅をＷ２としたとき、Ｗ２／Ｗ１≧０．５を充足する非水電解液二次電池。
【請求項２】
Ｗ２／Ｗ１が０．５〜０．７５である請求項１に記載の非水電解液二次電池。
【請求項３】
前記環状部の内面には、前記電解液注入時の流下方向に突出した環状突起が設けられた請求項１または２に記載の非水電解液二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水電解液二次電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池等の非水電解液二次電池は、正極と、負極と、これらの間を絶縁するセパレータと、非水電解液とから概略構成されている。
かかる非水電解液二次電池の製造においては、電池セルを製造後、電池容器の注液口より非水電解液を注入し、その後、注液口を塞ぐキャップ材を電池容器にレーザ溶接している。
【０００３】
電解液注入の際に、電解液の飛び跳ねあるいは電解液の這い上がり等により、注液口あるいはその近傍に電解液が付着し、キャップ材の溶接不良による封口不良が生じる場合がある。
かかる課題を解決することを目的として、特許文献１には注液口（５）にテーパ部（９）を設けた密閉型電池が開示されている（請求項１、図１）。注液口（５）にテーパ部（９）を設けることで、電解液注入の際に注液口のテーパ面に沿って電解液が下方に落ちやすくなる（段落０００９）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2002-358948号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者が検討したところ、テーパ部の傾斜角等によっては、電解液が流れ落ちにくく、上記効果が安定的に得られないことが分かった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、注液口あるいはその近傍に付着した電解液によるキャップ材の溶接不良を安定的に抑制することが可能な非水電解液二次電池を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の非水電解液二次電池は、
径方向内側に電解液の注液口が形成された環状部と、
前記環状部の径方向外側に形成され、前記注液口を覆うキャップ材の周部が嵌合されるキャップ材嵌合部とを有する電池容器を備え、
前記キャップ材嵌合部に前記キャップ材が嵌合され溶接固定された非水電解液二次電池であって、
前記環状部は、当該環状部の外面側から内面側に向けて、厚み方向に径が連続的に小さくなるテーパ部を含み、
前記環状部の径方向の幅をＷ１とし、前記テーパ部の径方向の幅をＷ２としたとき、Ｗ２／Ｗ１≧０．５を充足するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、注液口あるいはその近傍に付着した電解液によるキャップ材の溶接不良を安定的に抑制することが可能な非水電解液二次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る一実施形態の非水電解液二次電池の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
「非水電解液二次電池」
図面を参照して、本発明に係る一実施形態の非水電解液二次電池の構造について説明する。
本実施形態の非水電解液二次電池１は、正極と、負極と、これらの間を絶縁するセパレータと、非水電解液と、これらを収容する電池容器とを備えている。
電池容器は、上面が開口した電池容器本体とこれを封口する蓋材とからなる。
図１は、電池容器をなす蓋材の要部断面図である。
【００１１】
図１に示すように、蓋材１０は、
径方向内側に電解液の注液口１１が形成された環状部１２と、
環状部１２の径方向外側に形成され、注液口１１を覆うキャップ材２０の周部２１が嵌合されるキャップ材嵌合部１３とを有する。
キャップ材嵌合部１３にキャップ材２０が嵌合されレーザ溶接されている。
図中、符号３０はレーザ溶接部を示している。
【００１２】
キャップ材嵌合部１３は、レーザ溶接前において、環状部１２の外面１２Ａより外側に位置し、キャップ材２０の周部２１の底面が当接する平坦部１３Ｐと、キャップ材２０の周部２１の側面が当接する側面部とを有する。
蓋材１０のキャップ材嵌合部１３の側面部とその近傍、およびキャップ材２０の周部２１の側面部とその近傍が、レーザ溶接後、レーザ溶接部３０となっている。
【００１３】
本実施形態において、環状部１２は、環状部１２の外面１２Ａ側から内面１２Ｂ側に向けて、厚み方向に径が連続的に小さくなるテーパ部１２Ｔを有する。
環状部１２はまた、テーパ部１２Ｔの上端に繋がる平坦部１２Ｐを有する。
【００１４】
一般に、非水電解液二次電池の製造においては、電解液注入の際に、電解液の飛び跳ねあるいは電解液の這い上がり等により、注液口あるいはその近傍に電解液が付着し、キャップ材の溶接不良による封口不良が生じる場合がある。
注液口１１を有する環状部１２にテーパ部１２Ｔを設けることで、電池容器内に電解液を注入する際に、電解液がテーパ面に沿って流れ落ちやすくなる。
しかしながら、本発明者が検討したところ、テーパ部１２Ｔの傾斜角等によっては、電解液が流れ落ちにくく、上記効果が安定的に得られないことが分かった。
【００１５】
本実施形態の非水電解液二次電池１は、環状部１２の径方向の幅（＝テーパ部１２Ｔと平坦部１２Ｐとの合計幅）をＷ１とし、テーパ部１２Ｔの径方向の幅をＷ２としたとき、Ｗ２／Ｗ１≧０．５を充足する。
Ｗ２／Ｗ１は０．５〜０．７５であることが好ましい。
Ｗ２／Ｗ１を０．５以上、好ましくは０．５〜０．７５とすることで、電池容器内に電解液を注入する際に電解液の飛び跳ねあるいは電解液の這い上がり等があったとしても、電解液がテーパ面に沿って流れ落ちやすくなり、注液口１１あるいはその近傍に電解液が残ることを安定的に抑制でき、歩留まりを向上させることができる。
【００１６】
さらに図１に示すように、環状部１２の内面１２Ｂには、電解液注入時の流下方向に突出した環状突起１４を設けることが好ましい。
この場合、テーパ部１２Ｔを含む環状部１２と環状突起１４とは、電解液を電池容器内に注入する際に漏斗のように機能する。そのため、電解液がこれらの面に沿って流れ落ちやすく、電解液の飛び跳ねが抑制される。
本実施形態において、環状部１２のテーパ部１２Ｔの最小内径と環状突起１４の内径とは同一であるが、これらはずれてもよい。環状突起１４の位置は環状部１２の下であれば、図示する位置に限らない。
環状突起１４の径方向の幅Ｗ３は特に制限されない。環状突起１４の径方向の幅Ｗ３は環状部１２の幅Ｗ１よりも小さくてよく、テーパ部１２Ｔの幅Ｗ２より小さくてもよい。
【００１７】
以上説明したように、本実施形態によれば、注液口１１あるいはその近傍に付着した電解液によるキャップ材２０の溶接不良を安定的に抑制することが可能な非水電解液二次電池１を提供することができる。
【００１８】
非水電解液二次電池としては、リチウムイオン二次電池等が挙げられる。
以下、リチウムイオン二次電池を例として、主な構成要素について説明する。
リチウムイオン二次電池は、正極、負極、これらの間を絶縁するセパレータ、非水電解液、及び電池容器等から概略構成される。
【００１９】
＜正極＞
正極は、公知の方法により、アルミニウム箔などの正極集電体に正極活物質を塗布して、製造することができる。
公知の正極活物質としては特に制限なく、例えば、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＮｉｘＣｏ（１−ｘ）Ｏ２、及びＬｉＮｉｘＣｏｙＭｎ（１−ｘ−ｙ）Ｏ２等のリチウム含有複合酸化物等が挙げられる（式中、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）。
【００２０】
例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等の分散剤を用い、上記の正極活物質と、炭素粉末等の導電剤と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の結着剤とを混合して、ペーストを得、このペーストをアルミニウム箔等の集電体上に塗布し、乾燥し、プレス加工して、正極活物質層を形成することができる。
【００２１】
＜負極＞
負極活物質としては特に制限なく、Ｌｉ／Ｌｉ＋基準で２．０Ｖ以下にリチウム吸蔵能力を持つものが好ましく用いられる。
負極活物質としては、黒鉛等の炭素、金属リチウム、リチウム合金、リチウムイオンのド−プ・脱ド−プが可能な遷移金属酸化物／遷移金属窒化物／遷移金属硫化物、及び、これらの組合わせ等が挙げられる。
【００２２】
負極は例えば、公知の方法により、銅箔などの負極集電体に負極活物質を塗布して、製造することができる。
例えば、水等の分散剤を用い、負極活物質と、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）またはその変性体（変性ＳＢＲ）等の結着剤と、必要に応じてカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等の増粘剤とを混合して、スラリーを得、このスラリーを銅箔等の集電体上に塗布し、乾燥し、プレス加工して、負極を得ることができる。
【００２３】
負極活物質として金属リチウムおよび／またはリチウム合金を用いる場合、集電体を用いずに、負極活物質をそのまま負極として用いることができる。
【００２４】
＜非水電解液＞
非水電解液としては公知のものが使用でき、例えば、プロピレンカーボネ−トあるいはエチレンカーボネ−ト等の高誘電率カーボネート溶媒と、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジメチルカーボネート等の低粘度カーボネート溶媒との混合溶媒に、リチウム含有電解質を溶解した非水電界液が好ましく用いられる。
【００２５】
混合溶媒としては例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）／ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）／エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）の混合溶媒が好ましく用いられる。
リチウム含有電解質としては例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、Ｌｉ２ＳｉＦ６、ＬｉＯＳＯ２ＣｋＦ（２ｋ＋１）（ｋ＝１〜８の整数）、ＬｉＰＦｎ｛ＣｋＦ（２ｋ＋１）｝（６−ｎ）（ｎ＝１〜５の整数、ｋ＝１〜８の整数）等のリチウム塩、及びこれらの組合わせが挙げられる。
【００２６】
＜セパレータ＞
セパレータは、正極と負極とを電気的に絶縁し、かつリチウムイオンが透過可能な膜であればよく、多孔質高分子フィルムが好ましく使用される。
セパレータとしては例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）製多孔質フィルム、ＰＥ（ポリエチレン）製多孔質フィルム、あるいは、ＰＰ（ポリプロピレン）−ＰＥ（ポリエチレン）の積層型多孔質フィルム等のポリオレフィン製多孔質フィルムが好ましく用いられる。
【実施例】
【００２７】
本発明に係る実施例および比較例について説明する。
【００２８】
（実施例１〜４、比較例１〜２）
各例においては、図１に示した寸法Ｔ１〜Ｔ３、Ｗ１〜Ｗ３の異なる蓋材を用い、その他の条件は同一として、リチウムイオン二次電池を製造した。
Ｔ１〜Ｔ３およびＷ１〜Ｗ３は表１に示す通りとし、その他の条件は同一とした。表には、Ｗ２／Ｗ１の算出値を合わせて示してある。
いずれの例においても、Ｔ１およびＷ１は共通とした。Ｔ１の値を定数Ａ、Ｗ１の値を定数Ｂで表し、その他の寸法をこれら定数を用いて表した。
実施例１〜２では、注液口をテーパ状とし、Ｗ２／Ｗ１≧０．５とした。これら実施例では、環状部１２の下に環状突起１４を設けなかった（Ｗ３＝０、Ｔ３＝０）。
実施例３〜４では、注液口をテーパ状とし、Ｗ２／Ｗ１≧０．５とした。これら実施例では、環状部１２の下に環状突起１４を設けた。
比較例１では注液口を非テーパ状とし（Ｗ２＝０）、比較例２では注液口をテーパ状としたがＷ２／Ｗ１＜０．５とした。これら比較例では、環状部１２の下に環状突起１４を設けなかった（Ｗ３＝０、Ｔ３＝０）。
注液口から電池容器内に電解液を注入後、キャップ材嵌合部にキャップ材を嵌合し、レーザ溶接した。
【００２９】
（リーク試験）
各例において得られた非水電解液二次電池について、ヘリウムガスのリーク試験を行った。電池セルを解体して、電池容器本体とその内部に収容された電極等を切り離した。キャップ材が溶接された蓋材と外部端子を含む残りの部分について、−４０℃の雰囲気で、内側から０．５ＭＰａのヘリウムガスを供給し、外側からのヘリウムガスのリークの有無をディテクタにより検出した。リークが見られなかったものを良品とし、リークが見られたものを不良品として、評価した。１００個製造したときの歩留まりを評価した。
評価結果を表１に示す。
注液口をテーパ状とし、Ｗ２／Ｗ１≧０．５とした実施例１〜４では、歩留まりの向上が見られた。特に環状部１２の下に環状突起１４を設けた実施例３、４では歩留まりの大きな向上が見られた。
【００３０】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の非水電解液二次電池は、プラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）あるいは電気自動車（ＥＶ）等に搭載されるリチウムイオン二次電池等に好ましく適用できる。
【符号の説明】
【００３２】
１  非水電解液二次電池
１０    蓋材
１１  注液口
１２  環状部
１２Ａ  外面
１２Ｂ  内面
１２Ｐ  平坦部
１２Ｔ  テーパ部
１３  キャップ材嵌合部
１３Ｐ  平坦部
１４  環状突起
２０  キャップ材
２１  周部
３０  レーザ溶接部
Ｗ１    環状部の幅
Ｗ２    テーパ部の幅
Ｗ３    環状突起の幅
【図１】
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