(57)【要約】  電池ケースの開口部を、蓋体の外周部で二重に巻き締めて封口した円筒形電池であって、電池ケースの開口部側の外周部は、径方向内側に縮径されており、電池ケースの外周面は、外装ラベルで被覆されており、電池ケースの外周面と、蓋体の外周部と、外装ラベルとで囲まれた空間部が形成されており、空間部の径方向に垂直な断面において、電池ケースの外周面と、蓋体の外周部と、外装ラベルとに接する内接円の直径をＤ、電池ケースの厚みをＴ１としたとき、０．１ｍｍ≦Ｔ１≦０．５ｍｍの範囲において、１．２×Ｔ１≦Ｄ≦２．７×Ｔ１を満たしている。
2019163180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底円筒状の電池ケースの開口部を、蓋体の外周部で二重に巻き締めて封口した円筒形電池であって、
前記電池ケースの開口部側の外周部は、径方向内側に縮径されており、
前記電池ケースの外周面は、絶縁性の外装ラベルで被覆されており、
前記電池ケースの開口部側の外周部において、前記電池ケースの外周面と、前記蓋体の外周部と、前記外装ラベルとで囲まれた空間部が形成されており、
前記空間部の径方向に垂直な断面において、前記電池ケースの外周面と、前記蓋体の外周部と、前記外装ラベルとに接する内接円の直径をＤ、前記電池ケースの厚みをＴ１としたとき、０．１ｍｍ≦Ｔ１≦０．５ｍｍの範囲において、以下の式（１）を満たしている、円筒形電池。
１．２×Ｔ１≦Ｄ≦２．７×Ｔ１    ・・・（１）
【請求項２】
前記蓋体の厚みをＴ２としたとき、以下の式（２）を満たしている、請求項１に記載の円筒形電池。
０．８Ｔ１≦Ｔ２≦１．２Ｔ１    ・・・（２）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有底円筒状の電池ケースの開口部を、蓋体の外周部で二重に巻き締めて封口した円筒形電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、円筒形電池は、有底円筒状の電池ケース内に発電要素を収容した後、電池ケースの開口部を蓋体で封口することによって製造される。【０００３】
電池ケースの開口部の封口は、例えば、電池ケースの開口部側端部を、ガスケットを介して、かしめ加工することによって行われる。【０００４】
また、特許文献１には、電池ケースの開口部を、蓋体の外周部で二重巻締加工して封口した円筒形電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００２−５２３８７５号公報
【発明の概要】
【０００６】
電池ケースの外周面には、正極と負極との短絡を防止するために、絶縁性の外装ラベルが被覆されている。
【０００７】
電池ケースの開口部を、蓋体の外周部で二重に巻き締めて封口した円筒形電池の場合、巻き締め部近傍において、電池ケースの外周面と外装ラベルとの間に空間部（隙間）が生じる。そのため、空間部が生じた場所の外装ラベルに、外部から鋭利物等の衝撃を受けると、外装ラベルが破れるおそれがある。外装ラベルが破れると、外観を損なうだけでなく、正極と負極とがショートするおそれもある。
【０００８】
本開示は、上記課題に鑑みなされたもので、その主な目的は、電池ケースの開口部を、蓋体の外周部で二重に巻き締めて封口した円筒形電池において、電池ケースの外周面に被覆した外装ラベルが、外部からの衝撃を受けても、破れ等が発生しない円筒形電池を提供することにある。
【０００９】
本開示に係る円筒形電池は、有底円筒状の電池ケースの開口部を、蓋体の外周部で二重に巻き締めて封口した円筒形電池であって、電池ケースの開口部側の外周部は、径方向内側に縮径されており、電池ケースの外周面は、絶縁性の外装ラベルで被覆されており、電池ケースの開口部側の外周部において、電池ケースの外周面と、蓋体の外周部と、外装ラベルとで囲まれた空間部が形成されており、空間部の径方向に垂直な断面において、電池ケースの外周面と、蓋体の外周部と、外装ラベルとに接する内接円の直径をＤ、電池ケースの厚みをＴ１としたとき、０．１ｍｍ≦Ｔ１≦０．５ｍｍの範囲において、以下の式（１）を満たしている。
【００１０】
１．２×Ｔ１≦Ｄ≦２．７×Ｔ１  ・・・（１）
本開示によれば、電池ケースの開口部を、蓋体の外周部で二重に巻き締めて封口した円筒形電池において、電池ケースの外周面に被覆した外装ラベルが、外部からの衝撃を受けても、破れ等が発生するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態における円筒形電池の構成を模式的に示した半断面図である。
【図２】、図１に示した円筒形電池において、二重巻締めされた部位の近傍を拡大した拡大図である。
【図３】（ａ）は、円筒形電池の使用例を示した図で、（ｂ）は、電池の負極端子側を拡大して示した図である。
【図４】電池ケースの厚みＴ１、及び、内接円の直径Ｄに対して、外装ラベルの破れの発生状況を示したグラフである。
【図５】本実施形態の変形例における円筒形電池の二重巻締めされた部位の近傍を拡大した拡大図である。
【図６】（ａ）〜（ｆ）は、電池ケースと蓋体とを二重巻締めする方法を示した工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態における円筒形電池の構成を模式的に示した半断面図である。なお、図１では、アルカリ電池の例を示すが、これに限定されず、例えば、リチウム一次電池、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池等の他の電池にも適用できる。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態における円筒形電池１は、有底円筒状の電池ケース１０内に、セパレータ１５を挟んで、二酸化マンガンを含む正極１３と、亜鉛合金を含む負極１４とが、電解液とともに収容されている。そして、電池ケース１０の開口部は、蓋体１１で封口されている。ここで、電池ケース１０の底部は正極端子を兼ね、蓋体１１は負極端子を兼ねている。
【００１５】
本実施形態において、電池ケース１０の開口部は、蓋体１１の外周部で二重に巻き締められて封口されており、所謂、二重巻締め構造となっている。このような二重巻締めは、例えば、予め電池ケース１０の開口部に設けられたフランジ部に、蓋体１１の外周部に設けられたカール部を被せた状態で、カール部とフランジ部とを一緒に巻き込むように加工することによって形成することができる。絶縁は、フランジ部とカール部の間へ封止剤を塗布する事で行っている。
【００１６】
図１に示すように、電池ケース１０の開口部側の外周部は、径方向内側に縮径されている。また、電池ケース１０の外周面は、絶縁性の外装ラベル１２で被覆されている。なお、外装ラベル１２は、少なくとも、蓋体１１の外周部の二重巻締めされた部位まで被覆されている。外装ラベル１２の被覆は、具体的には、内面が糊付きされたシート状の外装ラベル１２を電池外周に巻き付ける、または、筒状の外装ラベル１２内に電池を入れたのち、熱風により熱収縮させて電池の外周部にラベルを密着させている。
【００１７】
図２は、図１に示した円筒形電池１において、二重巻締めされた部位の近傍を拡大した拡大図である。
【００１８】
図２に示すように、電池ケース１０の開口部側の外周部において、電池ケース１０の外周面と、蓋体１１の外周部と、外装ラベル１２とで囲まれた空間部３０が形成されている。この空間部３０は、電池ケース１０の開口部側の外周部を、径方向内側に縮径加工することと、電池ケース１０の開口部を、蓋体１１の外周部で二重巻締め加工することによって形成されたものである。
【００１９】
図３（ａ）は、円筒形電池１の使用例を示した図である。ここでは、円筒形電池１を、電子機器２０の電池装着部２１に装着する例を示している。通常、電池装着部２１の負極側には、コイルバネ２２が付けられている。一般的には、負極端子側から先に、コイルバネ２２を縮ませる方向へ、負極端子を押込むように、電池１を装着するが、使用者が誤って、先に、電池１の正極端子側を、電池装着部２１の正極側に挿入し、負極端子側では、コイルバネ２２の周方向から、電池側面を押し付けるような形で、電池１を装着する場合がある。その場合、コイルバネ２２の先端が電池側面へ当たり、ラベル破れや、最悪の場合はショートを引き起こす可能性がある。
【００２０】
図３（ｂ）は、電池１の負極端子側を拡大して示した図である。図３（ｂ）に示すように、電池１の負極端子側は、電池ケース１０と蓋体１１との二重巻締めされた部位となっている。そのため、図２に示したように、空間部３０が生じた場所の外装ラベル１２に、コイルバネ２２の先端部が当たるおそれがある。
【００２１】
空間部３０が狭いと、コイルバネ２２の先端部が、外装ラベル１２を突き破ることはないが、空間部３０が広いと、コイルバネ２２の先端部が、外装ラベル１２を突き破るおそれがある。
【００２２】
この空間部３０は、上述したように、電池ケース１０の開口部側の外周部を、径方向内側に縮径加工することと、電池ケース１０の開口部を、蓋体１１の外周部で二重巻締め加工することによって形成されたものである。そのため、これらの加工を工夫することによって、空間部３０の大きさを、ある程度制御することができる。しかしながら、これらの加工は、曲げ加工を伴うため、電池ケース１０の厚みに応じて、制御できる空間部３０の大きさに限界がある。
【００２３】
そこで、電池ケース１０の厚みと、空間部３０の大きさとを変えた円筒形電池１を作製して、外装ラベル１２の破れとの関係を調べた。なお、空間部３０の大きさは、図２に示すように、空間部３０の径方向に垂直な断面において、電池ケース１０の外周面と、蓋体１１の外周部と、外装ラベル１２とに接する内接円４０の直径Ｄで評価した。
【００２４】
表１に、作製した円筒形電池１の電池ケース１０の厚みＴ１（ｍｍ）、及び、内接円４０の直径Ｄ（ｍｍ）を示す。なお、蓋体１１の厚みは、電池ケース１０の厚みＴ１と同じにした。また、電池ケース１０の厚みＴ１に応じて、作製した円筒形電池１の外径Ｌ（ｍｍ）を変えた。これは、電池ケース１０の厚みＴ１が変わると、電池ケース１０の曲げ加工精度や、強度等が変わるため、電池ケース１０の厚みＴ１に応じて、電池１の外径を変えるという、実際の電池仕様に合わせたものである。
【００２５】
なお、電池ケース１０の厚みＴ１を、０．１ｍｍより薄くすると、電池の製品強度が弱くなるため、評価の対象から外した。同じく、電池ケース１０の厚みＴ１を、０．５ｍｍより厚くすると、二重巻締めの加工強度が高くなるため、評価の対象から外した。
【００２６】
表１に、このように作製した各電池１を用いて、図３(ａ）に示した方法で、電池１を電池装着部２１に装着したときの、外装ラベル１２の破れ具合を評価した結果を示す。なお、電池装着部２１の大きさは、電池１の外径Ｌの大きさいに合わせて変えた。また、コイルバネ２２の径も、電池１の外径Ｌの大きさに応じて変えた。これは、電池１の外径Ｌの大きさに応じて、電池１を支持するコイルバネ２２の径を変えるという、実際の機器仕様に合わせたものである。
【００２７】
【表１】
2019163180.tif 000003
【００２８】
外装ラベル１２の破れの評価は、表１に示した各電池を１０個作製し、図３（ａ）に示した方法、すなわち、先に、電池１の正極端子側を、電池装着部２１の正極側に挿入した状態で、電池１の負極端子側を、電池装着部２１の負極（コイルバネ２２）側に挿入する方法で、各電池１を装着し、その際の電池１の外装ラベル１２の表面状態を、目視により観察した。
【００２９】
表１に、その評価結果を示すとともに、図４に、電池ケース１０の厚みＴ１（ｍｍ）、及び、図２に示した内接円４０の直径Ｄ（ｍｍ）に対して、外装ラベル１２の破れの発生状況を示す。ここで、１０個の電池１全てにおいて、外装ラベル１２の破れが生じなかったものを黒丸で示し、１個でも外装ラベル１２の破れが生じたものをバツ印で示している。なお、三角印は、形成する内接円４０の直径Ｄが、加工限界にあるため、実施ができなかったものを示す。
【００３０】
図４に示すように、電池ケース１０の厚みＴ１が、０．１ｍｍ≦Ｔ１≦０．５ｍｍの範囲において、電池ケース１０の厚みＴ１と、内接円４０の直径Ｄとが、矢印（Ａ）で示した直線（Ｄ＝２．７×Ｔ１）、及び、矢印（Ｂ）で示した直線（Ｄ＝１．２×Ｔ１）の間の範囲にあれば、外装ラベル１２の破れを防止できることが分かる。
【００３１】
すなわち、電池ケース１０の厚みをＴ１、内接円４０の直径をＤとしたとき、０．１ｍｍ≦Ｔ１≦０．５ｍｍの範囲において、Ｔ１及びＤを、以下の式（１）を満たすように設定することによって、外装ラベル１２の破れを防止することができる。
【００３２】
１．２×Ｔ１≦Ｄ≦２．７×Ｔ１  ・・・（１）
なお、外装ラベル１２が破れた場合、直ちに、正極端子（電池ケース１０）と負極端子（蓋体１１）とがショートすることはないが、表１に示すように、内接円４０の直径Ｄがさらに大きくなると、ショートが発生するおそれがある。そのため、ショートの発生を防止するためにも、Ｔ１及びＤを、上記の式（１）を満たすように設定することが好ましい。
【００３３】
また、蓋体１１の厚みＴ２は、空間部３０の大きさを制御する上で、それほど影響しない。従って、本実施形態では、蓋体１１の厚みＴ２は、特に限定されないが、電池ケース１０の厚みＴ１との関係で、以下の式を満たすことが好ましい。
【００３４】
０．８Ｔ１≦Ｔ２≦１．２Ｔ１    ・・・（２）
電池ケース１０の厚みＴ１及び蓋体１１の厚みＴ２が、上記式（２）を満たすことによって、電池ケース１０と蓋体１１の加工強度差が小さくなる為、両方の部品をバランスよく均一に二重巻締め加工しやすくなる。
【００３５】
図５は、本実施形態の変形例における円筒形電池の二重巻締めされた部位の近傍を拡大した拡大図である。
【００３６】
図５に示すように、本変形例において、外装ラベル１２は、電池ケース１０の外周面と蓋体１１の外周部の形状に沿わせるように、空間部３０内へ窪まっている。これにより、内接円４０の直径Ｄをより小さくすることができる。ガスケットを有さない二重巻締め構造の電池では、かしめ封口構造の電池が備えるガスケットへの熱影響を無視できる。そのため、外装ラベル１２を被覆する際、より加熱することで外装ラベル１２の収縮を促進させて、空間部３０内へ窪ませることが可能である。
【００３７】
図６（ａ）〜（ｆ）は、本実施形態において、電池ケース１０と蓋体１１とを二重巻締めする方法を示した工程図である。
【００３８】
まず、図６（ａ）に示すように、金属板を絞り加工することによって、有底円筒状の電池ケース１０を作製する。
【００３９】
次に、図６（ｂ）に示すように、治具５０、５１を用いて、電池ケース１０の開口部側の外周部１０Ａを、径方向内側に縮径加工する。
【００４０】
次に、図６（ｃ）に示すように、治具６０を用いて、電池ケース１０の開口部をフランジ加工して、フランジ部１０Ｂを形成する。
【００４１】
次に、図６（ｄ）に示すように、外周部にカール部１１Ａが形成された蓋体１１を、カール部１１Ａが、電池ケース１０のフランジ部１０Ｂに被さるように配置する。
【００４２】
次に、図６（ｅ）に示すように、治具７０を用いて、カール部１１Ａとフランジ部１０Ｂとを一緒に巻き込むように加工して、図６（ｆ）に示すように、二重巻締め構造を完成させる。
【００４３】
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、もちろん、種々の改変が可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１      円筒形電池
１０      電池ケース
１０Ｂ    フランジ部
１１      蓋体
１１Ａ    カール部
１２      外装ラベル
１３      正極
１４      負極
１５      セパレータ
２０      電子機器
２１      電池装着部
２２      コイルバネ
３０      空間部
４０      内接円
【図１】
2019163180.tif 000004
【図２】
2019163180.tif 000005
【図３】
2019163180.tif 000006
【図４】
2019163180.tif 000007
【図５】
2019163180.tif 000008
【図６】
2019163180.tif 000009
【国際調査報告】
2019163180.tif 000010
2019163180.tif 000011
2019163180.tif 000012