(57)【要約】【課題】長期にわたる使用や保存において、電池内部にガスが発生することに伴う電池の内圧上昇の影響を受けない、高い信頼性を維持できるコイン形の非水電解液電池を提供する。【解決手段】正極ケースと、前記正極ケースの開口部を封口する負極ケースと、前記正極ケースと前記負極ケースとの間に介在するガスケットにより発電要素が密閉されてなる非水電解液二次電池であって、正極ケースの開口部の電池内部側の負極ケースの開口端のなす平面より端部側の任意の部位に突起部を有す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】
正極ケースと、前記正極ケースの開口部を封口する負極ケースと、前記正極ケースと前記負極ケースとの間に介在するガスケットにより発電要素が密閉されてなる非水電解液二次電池であって、前記正極ケースの開口部の電池内部側の前記負極ケースの開口端のなす平面より端部側に突起部を有することを特徴とする非水電解液二次電池。
【請求項２】
前記突起部が、前記正極ケースと前記負極ケースとが最近接する部分に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の非水電解液二次電池。
【請求項３】
前記正極ケースの開口部の電池外部側に切り欠き部を有することを特徴とする請求項１に記載の非水電解液二次電池。
【請求項４】
前記切り欠き部が、前記正極ケースの電池内部側の突起部に表裏一致して前記正極ケース電池外部側に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の非水電解液二次電池。
【請求項５】
前記突起部と接するガスケットの圧縮率が、２５〜６０％の範囲であることを特徴とする請求項１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、正極ケース、負極ケース、およびガスケットにより発電要素を液密的に密閉してなる非水電解液電池の長期信頼性の向上に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非水電解液電池は、各種電子機器の主電源やメモリーバックアップ電源として広く使用されている。とくに近年、携帯電話をはじめとする小型携帯機器の増加に伴い、非水電解液電池の需要は年々増加の一途をたどっている。このような背景の中、これら電子機器の重要な構成要素である非水電解液電池に対しては、長期にわたって高い信頼性を確保することが求められている。
【０００３】
コイン形非水電解液電池の従来の構造を図３に示す。
【０００４】
電池の組み立ては、負極５、セパレーター６、正極４および電解液７を正極ケース１内部に充填し、負極ケース２の開口部に対向させた正極ケース１の開口部を正極ケース１と負極ケース２の両者間に絶縁物であるガスケット３を介して内側にかしめて封口することにより行われる。
【０００５】
より高い信頼性の確保のため、特に耐漏液特性の改善を目的として封口構造を改良する方法としては、例えば、特許文献１に示されるように、凹型缶（正極端子を兼ねたケース）内面のガスケットとの接触部分に突起部を設ける方法がある。該電池においては、突起部の設置位置はガスケット底面との接触部分であることが好ましいとしており、この方法により、特にリフローハンダ時の耐漏液特性を改善することを目的としている。
【特許文献１】特開２００１−３５７８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非水電解液電池は使用機器内で長期にわたって使用されるものであり、耐漏液特性はもちろんのこと、二次電池における充放電の繰り返し（サイクル）特性も含め、長期にわたって高い信頼性を維持することも非常に重要な課題である。
【０００７】
非水電解液電池は、長期にわたる使用や保存において電池内部にガスが発生する。特にコイン形非水電解液電池においては、ガス発生による電池の内圧上昇に伴い正極ケースの電池底面にあたる部分が膨れることによって、ガスケット底部の圧縮が緩和される。その結果、特許文献１に記載されるような構造では、電解液が漏出したり、電池外部から水蒸気などの異物が浸入したりすることがある。さらに電解液の漏出では、周辺機器を腐食させ種々の弊害を引き起こすという問題が起こり、水蒸気が浸入すると、電解液の分解反応により電池反応が円滑に進まなくなり、電池性を低下させるという問題が起こる。
【０００８】
本発明は、前述した問題を鑑みてなされたものであり、非水電解液電池において、封口をさらに確実なものとし、長期にわたってより高い信頼性を確保することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明における電池は、正極ケースと、前記正極ケースの開口部を封口する負極ケースと、前記正極ケースと前記負極ケースとの間に介在するガスケットにより発電要素が密閉されてなる非水電解液二次電池であって、正極ケースの開口部の電池内部側の負極ケースの開口端のなす平面より端部側の任意の部位に突起部を有することを特徴とする。
【００１０】
係る構成によれば、正極ケースに突起部を設けることにより、負極ケースの開口部のなす平面より端部側に配する正極ケースの開口部と、ガスケットを介して配する負極ケースの開口部のなす平面より上方部分とで共圧される部分のガスケットの圧縮度を高めることができる。
【００１１】
さらに、電池の長期にわたる使用におけるガス発生に伴う正極ケース膨れに対して、本発明の電池では、負極ケースの開口部のなす平面より端部側に配する正極ケースの開口部と、ガスケットを介して配する負極ケースの開口部のなす平面より上方部分とで共圧される部分のガスケットの圧縮度が高められる上、この部分では横方向の圧縮となり、縦方向の圧縮度緩和の影響を全く受けず、電池の長期にわたる使用においてもガス発生による電池の内圧上昇に伴う正極ケース膨れの影響を受けることがない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、正極ケース開口部の電池内部側の負極ケースの開口部のなす平面より端部側に突起部を設けて、負極ケースの開口部のなす平面より端部側に配する正極ケースの開口部と、ガスケットを介して配する負極ケース開口部のなす平面より上方部分とで共圧される部分のガスケットの圧縮度を高めているため、長期にわたる使用においても安定した高い信頼性を有する電池を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
本発明における電池はコイン形非水電解液二次電池であり、図１に示されるように内側に突起部１ａを有した正極ケース１、負極端子を兼ねた負極ケース２、正極ケース１と負極ケース２との間に絶縁物として存在するガスケット３、正極４、負極５、セパレーター６、電解液７を有し、電池の組み立てを、負極５、セパレーター６、正極４および非水電解液７を電池ケース内部に充填し、突起部１ａを有する本発明の正極ケース１の開口部を正極ケース１と負極ケース２の両者間に絶縁物であるガスケット３を介して内側にかしめて封口することにより行った。
【００１５】
突起部１ａの設置位置は、負極ケース２の開口部のなす平面より端部側であって正極ケース１の電池内部側に設けるのが好適である。
【００１６】
本発明における電池は、負極ケースの開口部のなす平面より端部側に配する正極ケースの開口部と、ガスケットを介して配する負極ケースの開口部のなす平面より上方部分とで共圧される部分のガスケットの圧縮度を高めており、長期にわたる使用や保存に伴う正極ケースの電池底面にあたる部分の膨れの影響を受けずに、この部分において電池内部からの電解液の漏出および電池外部からの水蒸気の浸入を防ぐ効果がある。この効果により、長期にわたる高い信頼性を有する電池を提供することが可能となる。
【００１７】
上記正極ケース１の突起部１ａは、負極ケース２の開口部のなす平面より端部側に配する正極ケース１の開口部の内側に備えられ、正極ケース１と負極ケース２が最近接する部分に設けられると、より好適である。正極ケースと負極ケースが最近接する部分は最もガスケットの圧縮度の高い部分であり、この部分の圧縮度を高めることで、漏液や水蒸気浸入の抑制にさらなる効果を発揮する。
【００１８】
このとき負極ケースの開口部のなす平面より端部側に配する正極ケースの開口部と、ガスケットを介して配する負極ケースの開口部のなす平面より上方部分とでガスケットが共圧される部分において、正極ケースに設けた突起部１ａに対応するガスケットの部分は、かしめ封口後の圧縮率が２５〜６０％であることが好適である。
【００１９】
また、図２に示されるように、負極ケースの開口部のなす平面より端部側に配する正極ケースの開口部の外側に切り欠き部１ｂを設けると、より好適である。この切り欠き部１ｂは封口時の応力を良好に吸収し、正極ケースのスプリングバックを低減し、負極ケースの開口部のなす平面より端部側に配する正極ケースの開口部と、ガスケットを介して配する負極ケースの開口部のなす平面より上方部分とで共圧される部分におけるガスケットの圧縮の緩和を低減する効果が期待できる。この効果により、封口がより確実なものとなり、耐漏液特性はもちろんのこと、長期信頼性に対し相乗的な効果をもたらす。
【００２０】
さらに、前記切り欠き部１ｂは、正極ケース内側の突起部に対応した正極ケース外側に設けられると、部品の作製が容易となる。
【００２１】
なお、本発明の正極ケースの突起部および切り欠き部は、連続的に設けられたものであっても、また断続的に設けられたものであっても良い。
【実施例】
【００２２】
続いて、本発明のより具体的な実施の形態について説明する。
【００２３】
（実施例１）
本発明の具体的な例として、２０２０（直径２０ｍｍ、厚み２．０ｍｍ）サイズの電池を作製した。この電池は図１に示されるように、内側に突起部１ａを有した正極ケース１、負極端子を兼ねた負極ケース２、正極ケース１と負極ケース２との間に絶縁物として存在するポリプロピレンからなるガスケット３、正極４、リチウム−アルミニウム合金を活物質とする負極５、正極と負極との間に絶縁物として存在するポリプロピレン不織布からなるセパレーター６、電解液７を有する。正極４は活物質であるマンガン酸リチウムの重量に対して、導電剤として炭素粉末を４％、結着剤としてフッ素系樹脂であるテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（固形成分）７％と水とを調練合させた後、加圧成型してペレット状とした。電解液７にはプロピレンカーボネート（ＰＣ）とジメトキシエタン（ＤＭＥ）からなる混合溶媒に、電解質として過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）を溶解させたものを用いた。
【００２４】
電池の組み立ては、負極５、セパレーター６、正極４および電解液７を電池ケース内部に充填し、本発明の正極ケース１の開口部を正極ケース１と負極ケース２の両者間に絶縁物であるガスケット３を介して内側にかしめて封口することにより行い、正極ケースと負極ケースが最近接する部分に設けられた正極ケースの突起部に対応するガスケットの圧縮率は２５％とした電池を電池Ａとした。
【００２５】
一方、図３に示されるように、突起部を有さない正極ケースを用いて作製した電池を電池Ｐとした。また、ガスケット底面との接触部に突起部を設けた正極ケースを用いて電池を作製し、突起部の高さとガスケット厚みとの比を２０％とした電池を電池Ｑとした。
【００２６】
ここで、いずれの電池も負極ケースの開口部の下端より上方に配する正極ケースの開口部と、ガスケットを介して配する負極ケースの開口部の下端より上方部分とで共圧される部分であって、正極ケースと負極ケースが最近接する部分におけるガスケットの圧縮率を２５％とした。
【００２７】
電池Ａ、電池Ｐおよび電池Ｑを６０℃で１時間、−１０℃で１時間保持する熱衝撃サイクルの漏液試験を５０サイクル実施した後の漏液発生率を表１に示す。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
表１より、電池Ｐに対し、電池Ａおよび電池Ｑの漏液発生率が低いことから、正極ケースの内側に突起部を有することで漏液特性が著しく向上させることができることが明らかである。
【００３０】
続いて、電池Ａ、電池Ｐおよび電池Ｑをそれぞれ完全に放電させた後、３．１Ｖ−１６０Ωで３５時間充電後、１．５ｋΩで２．０Ｖまで放電させることを繰り返すサイクル試験を行った。サイクル後、電池の放電容量が初期の半分になる時点のサイクル数を表１に示している。電池Ｐおよび電池Ｑに比べ電池Ａのサイクル寿命が長く、このことから電池Ａの構成を有することによって電池のサイクル特性が著しく向上することがわかる。
【００３１】
さらに、電池Ａ、電池Ｐおよび電池Ｑをそれぞれ完全に放電させ、その後、６０℃の恒温槽中で３．１Ｖ−１６０Ωで常に充電状態におく耐過充電試験を行った。一定期間経過後取り出した電池を１．５ｋΩで２．０Ｖまで放電させ、残存容量を確認した。図４には、６０℃耐過充電試験の結果を示しており、横軸に保存日数を、縦軸に残存容量（初期容量比）をとってプロットしたものである。
【００３２】
図４より、電池Ｐおよび電池Ｑに比べ電池Ａの６０℃耐過充電試験において容量の劣化が少なく、電池Ａの耐過充電特性が向上することがわかる。
【００３３】
以上のことより、正極ケース内側に突起部を設け、かつその設置位置を負極ケースの開口部の下端より上方の正極ケースの電池内部側にすることで、耐漏液特性はもちろん、長期信頼性も向上することがわかる。
【００３４】
（実施例２）
図２に示されるように、正極ケースの電池内部側の突起部に表裏一致させて電池外部側に切り欠き部を有するようにした以外の構成は電池Ａと同じとして作製した電池を電池Ｂとした。
【００３５】
電池Ｂを完全に放電させた後、３．１Ｖ−１６０Ωで３５時間充電後、１．５ｋΩで２．０Ｖまで放電させることを繰り返すサイクル試験を行った。サイクル後、電池の放電容量が初期の半分になる時点のサイクル数を表２に示している。表２より、電池Ｂでは、電池Ａに比べ、サイクル特性がさらに向上することがわかる。
【００３６】
よって、負極ケースの開口部のなす平面より端部側の正極ケース電池内部側に有する突起部に表裏一致させた電池外部側に切り欠き部を有することがより好ましい。
【００３７】
【表２】
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【００３８】
（実施例３）
次いで、電池Ａと同様の構成とし、正極ケースと負極ケースが最近接する部分に設けられた正極ケースの突起部に対応するガスケットの圧縮率を変化させた電池Ｃ〜電池Ｇを作製した。
【００３９】
各電池を６０℃で1時間、−１０℃で1時間保持する熱衝撃サイクルの漏液試験を５０サイクル実施した後の漏液発生率と各電池をそれぞれ完全に放電させた後、３．１Ｖ−１６０Ωで３５時間充電後、１．５ｋΩで２．０Ｖまで放電させることを繰り返すサイクル試験を行った結果を表３に示す。
【００４０】
【表３】
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【００４１】
表３の結果より、本発明による正極ケースを使用し、かつ負極ケースの開口部のなす平面より端部側に配する正極ケースの開口部と、ガスケットを介して配する負極ケースの開口部のなす平面より上方部分とで共圧される部分であって、正極ケースと負極ケースが最近接する部分に設けられた突起部に対応するガスケットの圧縮率を２５〜６０％に設定することによって、漏液を防止する優れた効果が得られることがわかる。
【００４２】
さらに、表３のサイクル試験結果より、耐漏液特性同様、正極ケースの突起部に対応するガスケットの圧縮率が２５〜６０％の時にサイクル特性がより向上することがわかる。
【００４３】
以上より、本発明の正極ケースを用いた時、正極ケースと負極ケースが最近接する部分に設けられた突起部に対応するガスケットの圧縮率は２５〜６０％であることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の非水電解液電池は、電池の長期にわたる高い信頼性の確保において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本実施例における非水電解液電池の断面模式図
【図２】本実施例における非水電解液電池の断面模式図
【図３】従来の非水電解液電池の断面模式図
【図４】本実施例における過充電特性図
【符号の説明】
【００４６】
１    正極ケース
１ａ  突起部
１ｂ  切り欠き部
２    負極ケース
３    ガスケット
４    正極
５    負極
６    セパレーター
７    電解液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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