(57)【要約】      （修正有）【課題】電池の封止部に用いるガスケットを、封止部に対するカシメカによる押圧変形に加えて、ガスケットを電池の外装缶とキャップ缶に融着する事により、封止部の封止力を高める事のできる、外装缶とキャップ缶の封止方法、及び該方法を実施した電池を提供する。【解決手段】正極の端子を兼ねる外装缶２と、負極の端子を兼ね外装缶２に嵌合するキャップ缶３とによって形成したハウジング内に発電要素４を収容し、外装缶２とキャップ缶３の嵌合部の全周に亘って絶縁ガスケット８を介してカシメて封止される電池において、ガスケット８はカシメ力によって押圧変形しており、且つ、ガスケット８の表面は該嵌合部の全周に亘って外装缶２とキャップ缶３の両方に融着接合している。【選択図】図２
2006313649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と負極の一方の端子を兼ねる外装缶(２)と、他方の端子を兼ね該外装缶(２)に嵌合するキャップ缶(３)とによって形成したハウジング(１)内に発電要素(４)を収容し、外装缶(２)とキャップ缶(３)の嵌合部の全周に亘って絶縁ガスケット(８)を介してカシメて封止される電池において、ガスケット(８)はカシメ力によって押圧変形しており、且つ、ガスケット(８)の表面は該嵌合部の全周に亘って外装缶(２)とキャップ缶(３)の両方に融着接合していることを特徴とする電池。
【請求項２】
ガスケット(８)は全体が、ポリエーテルエーテルケトン(ＰＥＥＫ)、パーフルオロアルコキシアルカン(ＰＦＡ)、ポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ)等の絶縁性及び融着性に優れた樹脂にて形成されている請求項１に記載の電池。
【請求項３】
ガスケット(８)は、ポリプロピレン(ＰＰ)、ポリエーテルエーテルケトン(ＰＥＥＫ)、パーフルオロアルコキシアルカン(ＰＦＡ)、ポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ)、ポリフェニレンサルファイド(ＰＰＳ)等の絶縁性及に優れた樹脂にて形成された環状部材(81)の表面に、融着性に優れた樹脂ワニスを塗布して形成され、該樹脂ワニスが加熱溶融することよってガスケット(８)の表面は外装缶(２)とキャップ缶(３)の両方に融着接合している請求項１に記載の電池。
【請求項４】
ガスケット(８)の融点は２３０℃以上である請求項１乃至３の何れかに記載の電池。
【請求項５】
ガスケット(８)の融点は２６０℃以上である請求項１乃至３の何れかに記載の電池。
【請求項６】
正極と負極の一方の端子を兼ねる外装缶(２)と、他方の端子を兼ね外装缶(２)に嵌合するキャップ缶(３)とによって形成され内部に発電要素(４)を収容した電池ハウジング(１)の、外装缶(２)とキャップ缶(３)の嵌合部の封止方法において、外装缶(２)とキャップ缶(３)の嵌合部に環状の絶縁ガスケット(８)を介在させて嵌合部の全周をカシメて密閉し、カシメ部に対する加熱によってガスケット(８)表面を溶融させることにより、ガスケット(８)の表面を外装缶(２)とキャップ缶(３)の両方に融着させる、電池の外装缶(２)とキャップ缶(３)の封止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電要素を収納する電池のハウジングを構成する外装缶とキャップ缶との封止構造に特徴を有する電池及びその封止方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボタン型の電池の、発電要素を内蔵したキャビネットは、一方の端子を兼ねる扁平円形の外装缶と他方の端子を兼ねる円形のキャップ缶を嵌合して形成され、該嵌合部は、環状の絶縁ガスケットを介してカシメて封止されている(例えば、特許文献１、特許文献２)。
【０００３】
上記電池の封止構造の場合、キャビネットの封止部は、外装缶とキャップ缶に対するカシメ力とガスケットの弾性力のみで封止されているから、封止の信頼性を高めるために、外装缶、キャップ缶及びガスケットに高い寸法精度が要求される。そのため、部材のコスト高を招来する。更にカシメ加工の精度を高める必要があり、組立時の歩留まりが悪くなって、更なるコスト増となる。
然も、室温におけるキャビネットの封止部に問題がなくても、高温や低温での熱サイクル時に、外装缶、キャップ缶及びガスケットの熱変形、電池内圧の上昇による形状変形等によって、封止の信頼性を保つことが困難であった。
【０００４】
特に、電池をリフローハンダ付けによってプリント基板に取り付ける場合に問題となる。  リフローハンダ付けは、予め電池にハンダ付用の端子を溶接しておく。他方、プリント基板上のハンダ付を行う部分にハンダクリームを塗布しておき、その部分に電池や電子部品を載置し、２００〜２３０℃となるように設定された高温雰囲気のリフロー炉内に部品を搭載したプリント基板を通過させることにより、ハンダを溶融させて、プリント基板上に電池及び電子部品をハンダ付けするのである。
【０００５】
上記リフローハンダ付けを行うには、電池にリフロー炉での加熱に対する耐熱性が要求される。そのため、絶縁ガスケット(８)に耐熱性のあるポリフェニレンスルファイド(ＰＰＳ)を用い、さらに、ガラス繊維を添加して耐熱性を向上することが提案されている。
【０００６】
しかし、環境問題から鉛を規制する動きがあり、そのため、鉛なしのハンダ(以下、「鉛フリーハンダ」）を用いる必要性が高まった。従来の鉛入りのハンダを用いてリフローハンダ付けを行う際のリフロー炉の処理温度は最高で約２３０℃であった。しかし、鉛フリーハンダは用いる材料により融点が高くなり、リフローハンダ付けの温度は約２６０℃が必要となる。
この様に、電池に対する熱影響は苛酷になっており、これは電池の外装缶とキャップ缶の封止部に重大な影響を及ぼす。
【０００７】
ポリエーテルエーテルケトン(ＰＥＥＫ)等、耐熱性樹脂製のガスケットを用いることで熱に対するガスケットの溶融の問題は回避できるとしても、熱によるガスケットの膨張、それに伴うカシメ部の変形及びガスケットが冷えた際の収縮によって、封止部の封止が甘くなり、内部の発電要素の漏出の虞れ等の問題が生じるのである。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−１５３５００号公報
【特許文献２】特開２００３−３３１８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、電池の封止部に用いるガスケットを、封止部に対するカシメ力による押圧変形に加えて、ガスケットを電池の外装缶とキャップ缶に融着することにより、封止部の封止力を高めることのできる、外装缶とキャップ缶の封止方法、及び該方法を実施した電池を明らかにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電池は、正極と負極の一方の端子を兼ねる外装缶(２)と、他方の端子を兼ね外装缶(２)に嵌合するキャップ缶(３)とによって形成したハウジング(１)内に発電要素(４)を収容し、外装缶(２)とキャップ缶(３)の嵌合部の全周に亘って絶縁ガスケット(８)を介してカシメて封止される電池において、ガスケット(８)はカシメ力によって押圧変形しており、且つ、ガスケット(８)の表面は該嵌合部の全周に亘って外装缶(２)とキャップ缶(３)の両方に融着接合している。
【００１１】
ガスケット(８)は全体が、ポリエーテルエーテルケトン(ＰＥＥＫ)、パーフルオロアルコキシアルカン(ＰＦＡ)、ポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ)等の絶縁性及び融着性に優れた樹脂にて形成されているか、或いはガスケット(８)はポリプロピレン(ＰＰ)、ポリエーテルエーテルケトン(ＰＥＥＫ)、パーフルオロアルコキシアルカン(ＰＦＡ)、ポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ)、ポリフェニレンサルファイド(ＰＰＳ)等の絶縁性に優れた樹脂にて形成された部材の表面に融着性に優れた樹脂ワニスを塗布して形成されていることが望ましい。
【００１２】
ガスケット(８)の融点は２３０℃以上、更には２６０℃以上であることが望ましい。
【００１３】
本発明の電池の外装缶(２)とキャップ缶(３)の封止方法は、外装缶(２)とキャップ缶(３)の嵌合部に環状の絶縁ガスケット(８)を介在させて嵌合部の全周をカシメて密閉し、カシメ部に対する加熱によってガスケット(８)表面を溶融させることにより、ガスケット(８)の表面を外装缶(２)とキャップ缶(３)の両方に融着させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
ガスケット(８)は、電池外装缶(２)とキャップ缶(３)の嵌合部の全周に亘たるカシメにより押圧変形して、外装缶(２)の開口部とキャップ缶(３)の外周部に密接し、更に、ガスケット(８)は外装缶(２)の開口部とキャップ缶(３)の嵌合部の全周に亘って融着接合されているから、ハウジング(１)の該嵌合部の完全なる封止を実現できる。
ハウジング(１)が熱の影響を受けても、ガスケット(８)を溶融させるほどの高温度でない限り、封止の封止効果を損なうことはない。
【００１５】
又、外装缶(２)とキャップ缶(３)の嵌合部をガスケット(８)を介してカシメるだけの従来例に比べて、本発明では、そのカシメに加えて、ガスケット(８)の表面を溶融して、外装缶(２)とキャップ缶(３)の嵌合部に融着している。そのため、外装缶(２)とキャップ缶(３)の嵌合部の寸法精度、及びガスケット(８)の寸棒精度を、従来よりも下げることができ、即ち、部品製造のコストを下げることができる。又、電池の組立におけるハウジング封止部の欠陥を極力無くして歩留まりを向上させ、コストの引き下げに寄与できる。
【００１６】
融点が２３０℃以上のガスケット(８)を用いると、リフローハンダ付けを実施しても、外装缶(２)とキャップ缶(３)に対するガスケット(８)の接合が維持され、融点が２６０℃以上のガスケット(８)を用いると、鉛フリーハンダによるリフローハンダ付けを実施しても外装缶(２)とキャップ缶(３)に対するガスケット(８)の接合が維持されるため、封止効果が損なわれることはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明をリチウムボタン電池に実施した状態を示している。リチウムボタン電池は、正極の端子を兼ねる外装缶(２)と、負極の端子を兼ね外装缶(２)に嵌合したキャップ缶(３)とからなるハウジング(１)内に、発電要素(４)である正極板(５)と負極板(６)を収容している。
【００１８】
外装缶(２)は金属板にて高さの低い底付き円筒状に形成され底部にフッ化黒鉛を主成分とする正極板(５)を装填し、その上にセパレ−タ(７)を被せている。
キャップ缶(３)は、外装缶(２)の開口に嵌まる大きさの逆さ皿状に形成され、内側に金属リチウムを活物質とする負極板(６)を装填し、該負極板(６)を前記セパレータ(７)上に載せている。
【００１９】
外装缶(２)の底表面及びキャップ缶(３)の表面に、夫々レーザー溶接、抵抗溶接等にて端子片(９)(91)が固着されている。
上記端子片(９)(91)は、電池をリフローハンダ付けする場合に必要とするものであり、本発明の必須構成要件ではない。
【００２０】
キャップ缶(３)の下向き外周縁(31)に、樹脂製の環状ガスケット(８)が装着され、外装缶(２)の開口縁は全周に亘って内側に曲げる様にカシメられている。ガスケット(８)はカシメによる押圧変形によって、ガスケット(８)の全周に亘って、外装缶(２)の開口縁の内側及びキャップ缶(３)の外周縁に密着している。
環状ガスケット(８)の上面には、キャップ缶(３)の下向き外周縁(31)が緊密に嵌まる環状溝(81)が形成されている。
【００２１】
本発明の特徴は、上記外装缶(２)とキャップ缶(３)のガスケット(８)を介してのカシメに加えて、ガスケット(８)の表面を溶融して外装缶(２)とキャップ缶(３)に対する融着層(8a)を生じさせている点である。
【００２２】
実施例では、電磁誘導加熱、遠赤外線加熱等、局部的な加熱をコントロールし易い加熱方法によって、極力ガスケット(８)の表面を、外装缶(２)とキャップ缶(３)に融着可能な必要最小限に溶融させた。
【００２３】
ガスケット(８)は絶縁性、融着性に優れることは勿論であるが、実施例の場合、電池をリフローハンダ付けによって、プリント基板にハンダ付けをすることを想定して、ガスケット(８)は全体が、ポリエーテルエーテルケトン(ＰＥＥＫ)、パーフルオロアルコキシアルカン(ＰＦＡ)、ポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ)等、融点が２３０℃以上の耐熱性に優れた樹脂にて形成されている。
【００２４】
然して、ガスケット(８)は、電池外装缶(２)とキャップ缶(３)の嵌合部の全周に亘たるカシメにより、押圧変形して外装缶(２)の開口部とキャップ缶(３)の外周部に密接し、更に、ガスケット(８)は融着によって外装缶(２)の開口部とキャップ缶(３)のに対して嵌合部の全周に亘って接合されているから、該嵌合部の完全なる封止を実現できる。
【００２５】
ガスケット(８)の全体が、融点２３０℃以上の樹脂にて形成されているから、電池をリフローハンダ付けによってプリント基板に取り付けても、電池ハウジング(１)の封止部の封止効果を損なうことはない。
ポリエーテルエーテルケトン(ＰＥＥＫ)等、融点２６０℃以上の樹脂にてガスケットを形成すれば、鉛フリーハンダによる電池のリフローハンダ付けを行っても、電池ハウジング(１)の封止部の封止効果を損なうことはない。
【００２６】
上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【００２７】
例えば、実施例では、リチウムボタン電池について説明したが、これに限定されることはなく、外装缶(２)とキャップ缶(３)とかなるハウジング(１)内に発電要素(４)を収容した電池の、外装缶(２)とキャップ缶(３)の嵌合部の封止構造及び封止方法であれば、酸化銀電池、空気電池、アルカリ乾電池、マンガン乾電池等、電池の種類、形状は問わない。
【００２８】
又、ガスケット(８)を、ポリプロピレン(ＰＰ)、ポリエーテルエーテルケトン(ＰＥＥＫ)、パーフルオロアルコキシアルカン(ＰＦＡ)、ポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ)、ポリフェニレンサルファイド(ＰＰＳ)等の絶縁性に優れた樹脂にて形成された環状部材の表面に、融着性に優れた樹脂ワニスを塗布して形成し、該樹脂ワニスを加熱溶融することよってガスケット(８)の表面を外装缶(２)とキャップ缶(３)の両方に融着接合することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】電池の断面図である。
【図２】同上の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  ハウジング
２  外装缶
３  キャップ缶
４  発電要素
８  絶縁ガスケット
【図１】
2006313649.tif 000003
【図２】
2006313649.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成17年7月6日(2005.7.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
ガスケット(８)は全体が、ポリエーテルエーテルケトン(ＰＥＥＫ)、パーフルオロアルコキシアルカン(ＰＦＡ)、ポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ)等の絶縁性及び融着性に優れた樹脂にて形成されているか、或いはガスケット(８)はポリプロピレン(ＰＰ)、ポリエーテルエーテルケトン(ＰＥＥＫ)、パーフルオロアルコキシアルカン(ＰＦＡ)、ポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ)、ポリフェニレンサルファイド(ＰＰＳ)等の絶縁性に優れた樹脂にて形成された部材の表面に融着性に優れた樹脂バインダーを塗布して形成されていることが望ましい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
又、ガスケット(８)を、ポリプロピレン(ＰＰ)、ポリエーテルエーテルケトン(ＰＥＥ
Ｋ)、パーフルオロアルコキシアルカン(ＰＦＡ)、ポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ)、ポリフェニレンサルファイド(ＰＰＳ)等の絶縁性に優れた樹脂にて形成された環状部
材の表面に、融着性に優れた樹脂バインダーを塗布して形成し、該樹脂バインダーを加熱溶融することよってガスケット(８)の表面を外装缶(２)とキャップ缶(３)の両方に融着接合することもできる。