(57)【要約】【課題】リフローハンダ付け時に電池内部の圧力が著しく上昇し、漏液が生じるのを抑制し、封口時のケースの強度を向上させ、封止効果を高めることを目的とする。【解決手段】正極、負極、有機電解液からなる発電要素を、負極端子を兼ねる負極ケースに収容し、正極端子を兼ねる正極ケースにより前記負極ケースの開口部を絶絶縁パッキングを介してカシメ封口したコイン型電気化学素子であって、前記正極ケースは、外周縁部を前記負極ケース側に向けて折り曲げられた折曲げ部を有し、前記折曲げ部に第一の加工硬化部と第二の加工硬化部を有し、前記第一の加工硬化部より前記第二の加工硬化部の方が硬くなっていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極、負極、有機電解液からなる発電要素を、負極端子を兼ねる負極ケースに収容し、正極端子を兼ねる正極ケースにより前記負極ケースの開口部を絶縁パッキングを介してカシメ封口したコイン型電気化学素子であって、
前記正極ケースは、外周縁部を前記負極ケース側に向けて折り曲げられた折曲げ部を有し、前記折曲げ部に第一の加工硬化部と第二の加工硬化部を有し、前記第一の加工硬化部より前記第二の加工硬化部の方が硬いコイン型電気化学素子。
【請求項２】
前記第二の加工硬化部から電池の中心線への距離と、前記負極ケースの最外周部から電池の中心線への距離が等しい請求項１に記載のコイン型電気化学素子。
【請求項３】
前記正極ケースの折曲げ部から正極ケースの先端まで至る部分の内、２％以上の部分に前記加工硬化部を有している請求項２に記載のコイン型電気化学素子。
【請求項４】
前記絶縁パッキングがＰＰＳまたはＰＥＥＫである請求項１に記載のコイン型電気化学素子。
【請求項５】
正極、負極、有機電解液からなる発電要素を、負極端子を兼ねる負極ケースに収容し、正極端子を兼ねる正極ケースにより前記負極ケースの開口部を絶縁パッキングを介して収容され、前記正極ケースの外周縁部が前記負極ケース側に向けて折り曲げられてカシメ封口されたコイン型電気化学素子の製造方法であって、
前記外周縁部を折曲げる工程と、前記外周縁部を元に戻す工程と、カシメ封口する工程を有したコイン型電気化学素子の製造方法。
【請求項６】
前記外周縁部を折り曲げる工程での曲げの曲率半径が、前記カシメ封口する工程での曲げの曲率半径よりも小さい請求項５に記載のコイン型電気化学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カシメ封口により封止されているコイン型電気化学素子、特に表面実装用端子付コイン型電気化学素子の封止性能の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コイン型の電池やキャパシタ等の電気化学素子は、総じて円筒や角型等の形状に比べ、その製造工程が簡素であるため製造コストが安い。また、小型化、軽量化も可能なことから、各種電子機器の主電源やメモリーバックアップ用電源として用いられている。
【０００３】
このコイン型電気化学素子の代表的な製造法を、図１を用いながら説明する。電気化学素子は正極端子を兼ねたカップ状の正極ケース１、負極端子を兼ねた浅い皿状の負極ケース２、両ケース間に位置して電気的絶縁と気密を保つ絶縁パッキング３を有し図２に示されるように浅い皿状の負極ケース２に絶縁パッキング３を取付け、ケースを上向きに開口させた状態で、その内部に負極４、セパレータ５および正極６を重ねて配置し、所定量の電解液を充填した後、下向きに開口した正極ケース１を絶縁パッキング３の外側にはめ合わせる。その後、正極ケースの開口部を油圧プレス機などで内方に径小となるようにかしめ、絶縁パッキング３を圧縮して正極ケース１と負極ケース２の開口部を封口する。
【０００４】
そして近年、このようなコイン型電気化学素子において、リフローによる表面実装に対応するものが開発されている。
【特許文献１】特開平８−３３９７８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
表面実装可能なコイン型電気化学素子では、高温雰囲気中を通過させる時に電解液と活物質との反応によるガス発生や、セル内での液膨張に伴い内部圧力が著しく上昇する。これにより、負極ケースが所定の位置からのズレ等が起こり、カシメ封口部に隙間ができて電解液が漏液する原因となり、その結果基板が腐食され、回路のショート等の危険性があり、電気機器の動作に不具合を与えるという課題を有している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明は、正極、負極、有機電解液からなる発電要素を、負極端子を兼ねる負極ケースに収容し、正極端子を兼ねる正極ケースにより前記負極ケースの開口部を絶縁パッキングを介してカシメ封口したコイン型電気化学素子であって、
前記正極ケースは、外周縁部を前記負極ケース側に向けて折り曲げられた折曲げ部を有し、前記折曲げ部に第一の加工硬化部と第二の加工硬化部を有し、前記第一の加工硬化部より前記第二の加工硬化部の方が硬くなっており、カシメ封口後に正極ケースがさらに加工硬化することで正極ケースのカシメ封口に寄与している部分が硬くなり、内圧上昇時に負極ケースが所定の位置からずれるのを防ぎ封止効果を高めることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、封口に寄与している部分の正極ケースにさらなる加工硬化部を持たせることにより封口時のケースの強度を向上させ、封止効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【０００９】
本発明は上記のように、正極、負極、有機電解液からなる発電要素を、負極端子を兼ねる負極ケースに収容し、正極端子を兼ねる正極ケースにより前記負極ケースの開口部を絶絶縁パッキングを介してカシメ封口したコイン型電気化学素子であって、
前記正極ケースは、外周縁部を前記負極ケース側に向けて折り曲げられた折曲げ部を有し、前記折曲げ部に第一の加工硬化部と第二の加工硬化部を有し、前記第一の加工硬化部より前記第二の加工硬化部の方が硬くなっており、内圧上昇時に負極ケースが所定の位置からずれるのを防ぎ封止効果を高めることができる。なお、第一の加工硬化部とはカシメ封口時に加工硬化が起こる部分であり、第二の加工硬化部とはあらかじめ加工硬化させた後さらにカシメ封口時に加工硬化が起こる部分である。
【００１０】
また、第二の加工硬化部から電池の中心線への距離と、前記負極ケースの最外周部から電池の中心線への距離が等しい一に第二の加工部が備えられていることが好ましく、さらに前記第二の加工硬化部は、前記正極ケースの折曲げ部から正極ケースの先端までに至る部分の２％以上の部分に備えられていることが好ましい。
【００１１】
また、無充填のポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ガラスやチタン酸カリウムなどの無機フィラーにより特により強化された硬く伸びにくい材質の絶縁パッキングを用いる場合、カシメ封口時に強く曲げると折曲げ部で絶縁パッキングにクラックが発生する危険性がある。従って、硬く伸びにくい材質を用いる場合はあまり強く曲げられないために封口耐圧が弱くなる。それを補う方法としてあらかじめ正極ケースを加工硬化させておけば、カシメ封口時に強く曲げなくても正極ケース自身の硬度が上り、封口耐圧があがる。
【００１２】
特に、前記外周縁部を折り曲げる工程での曲げの曲率半径が、前記カシメ封口する工程での曲げの曲率半径よりも小さい状態で正極ケースを曲げることにより、正極ケースの加工硬化の度合いが大きくなり封口耐圧が向上する。
【実施例１】
【００１３】
以下、本発明の詳細を、直径４ｍｍ、厚さ１．４ｍｍのコイン型マンガンリチウム二次電池を用いて説明する。
【００１４】
ステンレス鋼製で、周縁部に絶縁パッキング３を取付けた浅い皿状の負極ケース２の内側に接合されたアルミニウムの内面に、負極４（金属リチウムシート）を所定量圧着し、ＰＰＳ製不織布からなるセパレータ５、マンガン酸リチウム複合酸化物に導電剤としてカーボンブラック、結着剤としてフッ素樹脂粉末をそれぞれ混合した正極６を順に配置し、プロピレンカーボネイトと１，２−ジメトキシエタンを体積比１：１に混合した二成分系の混合溶媒にリチウム塩としてＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2を１ｍｏｌ／ｌ溶解した電解液を所定量充填した後、開口部の先端をＲ０．６の金型で曲げた後に再度通常の形状であるカップ状に戻したステンレス鋼の正極ケース８をかぶせた。これを、Ｒ０．８の封口金型でカシメ封口を行いこれを電池Ａとした。
【００１５】
また、開口部の先端をＲ１．０で曲げた後に再度通常の形状であるカップ状に戻した正極ケースを用い、そのほかは電池Ａと同様の処方で電池を作製し、これを電池Ｂとした。
【００１６】
また、本実施例で作られた電池と比較するために、あらかじめ加工硬化をさせない正極ケースを用いた電池を作製し、これを電池Ｃとした。
【００１７】
これら電池Ａ〜電池Ｃについて、図４に示されるようなリフロープロファイルがピーク温度２３０℃、２００℃以上が３０秒であるリフロー槽を２回通過させた時の電池の内部抵抗を測定し、漏液の状況を調べた。その結果を表１に示す。電池Ｃではほとんどの電池
において漏液の発生が見られたが、電池Ａおよび電池Ｂは、漏液が発生しなかった。中でも、封口金型よりも小さい円弧で曲げて加工硬化部を持たせた電池Ａは電池の内部抵抗が低い。これは、正極ケースの加工硬化が大きく、この大きな加工硬化により封口耐圧が上がり、電池の内圧上昇に対して封口板が浮くのを押さえることができたため、内部の接触抵抗が低くなったためである。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
本発明は、カシメ封口を行っている電池の封口耐圧を上げることが目的であるため、上記の実施例ではコイン型マンガンリチウム二次電池を用いたが、ほかの二次電池、例えば、ニオブリチウム二次電池やキャパシタ等のコイン型電気化学素子等についても同様に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、カシメ封口時のケース強度を向上させることができるので、コイン型電気化学素子、特に表面実装用端子付電気化学素子として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来のコイン形電池を示す断面図
【図２】従来の電池の組立て途中の断面図
【図３】本実施例におけるケースの加工硬化の様子を示す模式図
【図４】リフローハンダ付け温度と時間の関係を示す図
【符号の説明】
【００２２】
１  正極ケース
２  負極ケース
３  絶縁パッキング
４  負極
５  セパレータ
６  正極
７  加工硬化部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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