(57)【要約】【課題】外形が方形の扁平形非水電解質二次電池における落下時の内部短絡を低減する。【解決手段】有底方形筒状をなし、その開口端に外側に張り出し、かつカシメ加工による折り曲げ形状をしたフランジ部２を有するアウター缶１と、有底方形筒状で、その開口端に外側に張り出したフランジ部４を有し、このフランジ部４が前記アウター缶１の前記フランジ部２で囲まれるように前記アウター缶１の開口部に配置された封口缶３と、前記アウター缶１の前記フランジ部２と前記封口缶３の前記フランジ部４との間に配置された絶縁ガスケット５と、前記アウター缶１の底部内面と前記封口缶３の底部内面の間に配置され、正極及び負極を含む電極群６とを具備し、前記アウター缶１の前記フランジ部２の内縁寸法Ｌ2は、前記封口缶３の前記フランジ部４の内縁寸法Ｌ1よりも小さく、前記アウター缶１の前記フランジ部２の高さは、前記電極群６の厚さの１５％以上、５０％以下であることを特徴とする扁平形非水電解質二次電池。【選択図】      図１
2006079851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底方形筒状をなし、その開口端に外側に張り出し、かつカシメ加工による折り曲げ形状をしたフランジ部を有するアウター缶と、
有底方形筒状で、その開口端に外側に張り出したフランジ部を有し、このフランジ部が前記アウター缶の前記フランジ部で囲まれるように前記アウター缶の開口部に配置された封口缶と、
前記アウター缶の前記フランジ部と前記封口缶の前記フランジ部との間に配置された絶縁ガスケットと、
前記アウター缶の底部内面と前記封口缶の底部内面の間に配置され、正極及び負極を含む電極群とを具備し、
前記アウター缶の前記フランジ部の内縁寸法は、前記封口缶の前記フランジ部の内縁寸法よりも小さく、
前記アウター缶の前記フランジ部の高さは、前記電極群の厚さの１５％以上、５０％以下であることを特徴とする扁平形非水電解質二次電池。
【請求項２】
前記正極は、リチウムコバルト含有複合酸化物、リチウムニッケル含有複合酸化物及びリチウムニッケルコバルト含有複合酸化物よりなる群から選択される少なくとも１種類の正極活物質を含有し、
前記負極は、リチウムを吸蔵放出する炭素質物を含有することを特徴とする請求項１記載の扁平形非水電解質二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非円形状の外形を有する扁平形非水電解質二次電池に係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やPDAなどの小型情報端末を中心に使用機器の小型化が加速しており、主電源である二次電池についても小型化を図ることが要求されている。小型化に対応する構造としては、リチウムイオン電池に見られるような円筒型、角型等が現有するが、さらに薄型を追求する場合には、正極端子を兼ねる金属ケースと負極端子を兼ねる金属ケースを、ガスケットを介してカシメ固定することにより構成されるコイン型が簡便で生産性が高い方法とされている。通常コイン型と称される扁平電池は、カシメにより負極ケースまたは正極ケースのいずれかを加圧することによって封口性を維持するが、円形部品を等方的に変形させてカシメをおこなうため、均一な応力を与えるとともに高い信頼性がある。
【０００３】
一方、電子機器の使用電力の増加により、従来のような電極にペレット形状を利用した電池では、機器が必要とする電力を十分に取り出すことが困難となっている。高出力を実現するために特許文献１，２では電極を捲回構造として反応面積を増加させて、高出力を実現させている。
【０００４】
また、特許文献３は、円形のコイン型電池に関するもので、正極缶の底壁周縁、すなわちガスケットと接する封止壁より内側に外凸状の凹部を設けると、凹部の底壁が膨張変形する場合にも、その影響が封止壁に及ぶのが避けられて、高温環境下でも電池を適正に密閉し続けられることが記載されている。
【０００５】
特許文献４も円形のコイン型電池に関するもので、有底円筒形の開口部にフランジ部を有し、フランジ部の先端部分に円周方向への延出部と、延出部を折り返した折り返し部とが形成された負極缶を使用すると共に、浅い有底円筒形をなし、その底部周囲に負極缶の延出部の内径よりも小さい外径の段差部が形成された正極缶を使用することを開示している。特許文献４に記載の円形コイン型電池によると、高温での耐漏液性が改善される。
【０００６】
しかしながら、矩形や正方形などの方形の扁平形非水電解質二次電池において、特許文献３，４に記載されているような凹部もしくは段差部が設けられた正極缶を使用すると、落下時に内部短絡を生じるという円形コイン型電池ではなかった新たな問題点が発生した。
【特許文献１】特開２００３−７７４５７号公報
【特許文献２】特開２００３−７７５４３号公報
【特許文献３】特開２００３−１５１５１１号公報
【特許文献４】特開２００３−２４２９４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、外形が矩形や正方形などの方形である（主面の形状が方形の）扁平形非水電解質二次電池における落下時の内部短絡を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る扁平形非水電解質二次電池は、有底方形筒状をなし、その開口端に外側に張り出し、かつカシメ加工による折り曲げ形状をしたフランジ部を有するアウター缶と、
有底方形筒状で、その開口端に外側に張り出したフランジ部を有し、このフランジ部が前記アウター缶の前記フランジ部で囲まれるように前記アウター缶の開口部に配置された封口缶と、
前記アウター缶の前記フランジ部と前記封口缶の前記フランジ部との間に配置された絶縁ガスケットと、
前記アウター缶の底部内面と前記封口缶の底部内面の間に配置され、正極及び負極を含む電極群とを具備し、
前記アウター缶の前記フランジ部の内縁寸法は、前記封口缶の前記フランジ部の内縁寸法よりも小さく、
前記アウター缶の前記フランジ部の高さは、前記電極群の厚さの１５％以上、５０％以下であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、外形が矩形や正方形などの方形をなす扁平形非水電解質二次電池の落下時の内部短絡を低減することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を図１を参照して説明する。
【００１１】
有底方形筒状をなすアウター缶１は、一方極（例えば正極）端子を兼ねている。ここで、方形（四角形）としては、矩形、正方形などが挙げられる。アウター缶１は、その開口部から外側に張り出したＵ字形状もしくはカール形状のフランジ部２を有する。このフランジ部２のＵ字もしくはカール形状は、カシメ加工で内方に折り曲げることにより形成されたものである。一方、有底方形筒状をなす封口缶３は、他方極（例えば負極）端子を兼ねている。封口缶３は、その開口部から外側に張り出したフランジ部４を有する。封口缶３は、アウター缶１の開口部に配置され、そのフランジ部４が、アウター缶１のフランジ部２により絶縁ガスケット５を介して挟持されている。つまり、封口缶３は、アウター缶１の開口部に絶縁ガスケット５を介してカシメ固定されている。
【００１２】
封口缶３のフランジ部４にリバース構造（例えば特許文献４に記載の延出部と折り返し部）が設けられていないため、封口部の高さを低くすることができ、電池の薄型化を推し進めることができる。同時に、カシメ加工の際にアウター缶１のフランジ部が折り曲がり易くなるため、フランジ部２の折り曲げ幅を十分に確保することができ、十分な耐漏液性を得ることができる。
【００１３】
電極群６は、正極７と負極８をその間にセパレータ９を介して扁平形状に捲回された構造を有する。電極群６の外形は、ほぼ方形である。封口缶３とアウター缶１で構成される電池ケースの外形と電極群の外形は概略相似であることが望ましい。これにより、電池ケースに対する電極群の占有率を高くすることができるため、エネルギー密度を向上することができる。正極７は、正極集電体（図示しない）と、この正極集電体の片面もしくは両面に担持された正極活物質含有層（図示しない）とを含むものである。一方、負極８は、負極集電体（図示しない）と、この負極集電体の片面もしくは両面に担持された負極活物質含有層（図示しない）とを含むものである。電極群６の一方の最外層は、正極集電体で、この正極集電体の内側の面には正極活物質含有層が形成されているが、後述する図６に示すように形成されていない構成にすることも可能である。また、電極群６の他方の最外層は、負極集電体で、この負極集電体の内側の面には負極活物質含有層が形成されているが、後述する図６に示すように形成されていない構成にすることも可能である。なお、電極群６の巻き終わり端部は、巻き止めテープ１０で固定されている。
【００１４】
このような電極群６は、アウター缶１と封口缶３で形成された液密な空間内に収納されている。また、電極群６は、正極集電体が最外層である面がアウター缶１の底部内面と対向し、かつ負極集電体が最外層である面が封口缶３の底部内面と対向している。
【００１５】
例えば金属製多孔質板からなる正極導電層１１は、最外層の正極集電体とアウター缶１の底部内面との間に配置され、これらの導通を良好にする役割を果たしている。一方、例えば金属製多孔質板からなる負極導電層１２は、最外層の負極集電体と封口缶３の底部内面との間に配置され、これらの導通を良好にする役割を果たしている。
【００１６】
このような構成を有する扁平形非水電解質二次電池において、アウター缶１のフランジ部２の内縁寸法（内周寸法）Ｌ2は、封口缶３のフランジ部４の内縁寸法（内周寸法）Ｌ1よりも小さいことが望ましい。ここで、封口缶３のフランジ部４の内縁寸法Ｌ1は、封口缶３の側壁からフランジ部４につながる部分の内壁に対する接線Ｘ1とフランジ部４の内面に対する接線Ｙ1との第１の交点Ｑと、この第１の交点Ｑと電極群６を介して対向し、第１の交点Ｑと同様にして求めた第２の交点との距離から算出される。一方、アウター缶１のフランジ部２の内縁寸法Ｌ2は、アウター缶１の底板からフランジ部２につながる立ち上り部の内壁に対する接線Ｘ2とフランジ部２の底面に対する接線Ｙ2との第３の交点Ｐから、この第３の交点Ｐと電極群６を介して対向し、第３の交点Ｐと同様にして求めた第４の交点との距離から算出される。
【００１７】
そして、アウター缶１のフランジ部２の第３，第４の交点間の距離と、封口缶３のフランジ部４の第１，第２の交点間の距離とを比較した際、互いに向かい合う二組の辺いずれの組においてもアウター缶１の方が小さい時に、アウター缶１のフランジ部２の内縁寸法（内周寸法）Ｌ2が、封口缶３のフランジ部４の内縁寸法（内周寸法）Ｌ1よりも小さいとする。
【００１８】
さらに、この二次電池では、アウター缶１のフランジ部２の高さＨは、電極群６の厚さＴの１５％以上、５０％以下であることが望ましい。ここで、フランジ部２の高さＨは、アウター缶１の底面とフランジ部２の底面との距離を意味する。また、電極群６の厚さＴは、一方の最外層表面から他方の最外層表面までの距離を言い、未充電または放電による開放電圧が３．５Ｖ以下の電池の断面から測定できる。
【００１９】
まず、フランジ部２の高さＨを前記範囲に規定する理由を説明する。電池の取り扱いとしてはさまざまな状況が想定される。圧力、振動、衝撃等、取り扱いに関する評価項目は複数実施されるが、特に落下試験は部品の変形を伴うため過酷な試験である。電池の充電容量にもよるが、充電状態と放電状態とで電極群６の厚さが異なる場合がある。特に、正極活物質としてＬｉＣｏＯ2のようなリチウムコバルト含有複合酸化物を使用すると共に負極活物質として炭素質物を使用すると、放電時に活物質の収縮により電極群が薄くなる現象を生じる。また、カシメ固定時の加工性を高くするためには、封口缶３とアウター缶１のコーナ部の曲率半径が、電極群６のコーナ部の曲率半径よりも大きいことが望ましい。これらの結果、放電状態の二次電池では、封口缶３とアウター缶１で構成された電池ケース内を電極群６が移動しやすい状況にある。フランジ部２の高さＨを電極群６の厚さＴの１５％未満にすると、放電状態の二次電池を誤って落下させた際に電極群６が電池ケース内を移動しやすくなり、電極群６の角部が電池ケース内壁に衝突して破損し、短絡に至る危険性がある。さらに好ましくは１７％以上である。フランジ部２の高さＨを高くする方が、アウター缶１の底板からフランジ部２につながる立ち上り部が高くなるためにアウター缶１への電極群６の収まりが良くなるものの、この立ち上り部に傾斜が付いていることから、フランジ部２の高さＨが電極群６の厚さＴの５０％を超えると、電極群が移動した際に立ち上り部の内壁に衝突しやすくなり、短絡が助長される。さらに好ましくは４８％以下である。
【００２０】
上述したように封口缶３のフランジ部４はリバース構造を持たないため、機械的強度が十分でなく、アウター缶１のフランジ部２の高さＨを電極群６の厚さＴの１５％以上、５０％以下にすると、カシメ固定時に封口缶３のフランジ部４が変形する恐れがある。本願発明では、アウター缶１のフランジ部２の内縁寸法Ｌ2を封口缶３のフランジ部４の内縁寸法Ｌ1よりも小さくすることによって、カシメ固定時の封口缶３の変形を防止しているのである。
【００２１】
コイン形状またはボタン形状に代表される外形が円形の電池においては、封口板とアウター缶の配置が同心円の関係を満たすことが重要である。カシメによる組み立ては、被加工部品の最外周よりも小さい半径の円形状の金型で加工されるが、円の中心が一致することにより、均一な応力が加えられ、高い封口性を得ることが可能である。一方、本発明のような、非円形状の電池においては、円形状と異なり、部品それぞれの最外周の形状が相似形状であると、均一にカシメ加工を施すことが困難となる。非円形部品をカシメ用とした場合、カシメを施される非加工部品は、非加工部品の最外周よりも小さい概ね相似なカシメ金型により加工を受けるが、加工の過程において、辺部は折り曲げられる形態を経由し、コーナ部は開口幅を小さくする圧縮を経由する。加工に要する応力はコーナ部が大きく、辺部が小さい。辺部は小さな応力により加工が開始されるが部品の強度としては低くなる傾向にあり、コーナ部設定および電池の大きさによっては変形が封口缶に影響し封口性が低下する恐れがある。
【００２２】
カシメ工程の概略を図２と図３に示す。まず、アウター缶１のフランジ部２を直角に折り曲げ、上向きに９０度立ち上がった立ち上り部を形成する。次いで、アウター缶１内に電極群６及び非水電解質を収容した後、リング状で断面がＬ字状をなす絶縁ガスケット５を、アウター缶１のフランジ部２の立ち上り部上に載置する。次いで、封口缶３のフランジ部４を絶縁ガスケット５の底部内面に配置する。得られた未封口電池を、電池の位置を固定するためのガイド２１内に挿入された下型パンチ２２の上に載置する。この状態が図２に示されている。下型パンチ２２の上面にはアウター缶１の形状に対応した凹部２２ａが形成されている。
【００２３】
ナックアウト２３を下降させ、未封口電池の封口缶３の底板を押さえながら、第１のカシメ金型２４を下降させて円弧状に湾曲した金型内面２５を絶縁ガスケット５及びフランジ部２の上端に当接させて押圧する。これにより、フランジ部２の立ち上り部を絶縁ガスケット５と共に内方に折り曲げることができる。第１のカシメ金型２４を上昇させて取り外した後、ナックアウト２３を上昇させる。
【００２４】
次いで、第１のカシメ金型２４を第２のカシメ金型２６に交換する。この状態が図３に示されている。ナックアウト２３を下降させ、未封口電池の封口缶３の底板を押さえながら、第２のカシメ金型２６を下降させて角形をした金型内面２７を、折り曲がったフランジ部２と絶縁ガスケット５に当接させ、押圧する。これにより、フランジ部２の折り曲げが完成する。
【００２５】
このようなカシメ工程において、アウター缶１のフランジ部２の内縁寸法Ｌ2を封口缶３のフランジ部４の内縁寸法Ｌ1よりも大きくすると、アウター缶１の底板からフランジ部２につながる立ち上り部分が封口缶３のフランジ部４の下方に位置するため、ナックアウト２３による加圧をアウター缶１の底板で支えきれなくなる。これにより、封口缶３のフランジ部４に挫屈変形が生じるため、アウター缶１との接触による内部短絡に至る危険性が生じる。アウター缶１のフランジ部２の内縁寸法Ｌ2を封口缶３のフランジ部４の内縁寸法Ｌ1よりも小さくすることによって、ナックアウト２３による加圧をアウター缶１の底板で十分に支えることができるため、封口缶３のフランジ部４の挫屈変形を抑制することができる。また、カシメ金型による加圧が他に逃げずにフランジ部２に十分に伝わるようになるため、フランジ部２を深く折り曲げることができ、高い耐漏液性を得ることができる。
【００２６】
なお、本発明で言う扁平形非水電解質二次電池とは、アウター缶１の開口部と直交する方向の高さが、アウター缶１の開口部に水平な面の幅よりも小さいものである。
【００２７】
図４に例示されるように、封口缶３のフランジ部４の外縁部におけるコーナ部Ｒ1と、アウター缶１のフランジ部２の外縁部におけるコーナ部Ｒ2は、それぞれ、曲線状もしくは円弧状に湾曲していることが好ましい。コーナ部Ｒ1，Ｒ2が鋭角であると、カシメの段階で大きな歪みを生じさせ、均一な封口部を形成が困難となる恐れがある。一方、コーナ部Ｒ1，Ｒ2の曲率半径を大きくすると、電池の外形が円に近似するため、高いエネルギー密度を得られない可能性がある。コーナ部Ｒ1，Ｒ2の曲率半径を小さくする方が、エネルギー密度が高くなるものの、カシメ固定時にコーナ部に生じる歪みが大きくなり、しわや歪みとなりやすく、均等なカシメが困難となる恐れがある。好ましくは電池の一辺の長さをＡ、この辺と直交する辺の長さをＢとした際にコーナ部Ｒ1，Ｒ2の曲率半径Ｒは（Ａ＋Ｂ）／１４以上、（Ａ＋Ｂ）／８以下の範囲が好ましい。
【００２８】
絶縁ガスケット５は水分の進入が少なく、吸湿性が低い材料から形成されていることが好ましい。また、電解液に対する膨潤性が少ないことや、使用温度を考慮した材料選定も重要である。このような観点から好ましいガスケット材料としては、ポリエチレンやポリプロピレンを代表とするポリオレフィン、ポリフェニレンサルファイドなどが挙げられる。
【００２９】
封口缶３及びアウター缶１は、それぞれ、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などの金属、アルミニウムもしくはアルミニウム合金とステンレス鋼とのクラッド材から形成することができる。
【００３０】
封口缶３の板厚は０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲にすることが望ましい。また、アウター缶１の板厚は０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲にすることが望ましい。
【００３１】
正極活物質としては、前述したリチウムコバルト含有複合酸化物の他に、例えば、リチウムニッケル含有複合酸化物（例えば、ＬｉＮｉＯ2）、リチウムニッケルコバルト含有複合酸化物（例えば、ＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.2Ｏ2）等を挙げることができる。
【００３２】
負極活物質である炭素質物としては、例えば、黒鉛、コークス、炭素繊維、球状炭素、熱分解気相炭素質物、樹脂焼成体などの黒鉛質材料もしくは炭素質材料；  熱硬化性樹脂、等方性ピッチ、メソフェーズピッチ系炭素、メソフェーズピッチ系炭素繊維、メソフェーズ小球体などに５００〜３０００℃で熱処理を施すことにより得られる黒鉛質材料または炭素質材料；  黒鉛質材料粒子の表面を粒子よりも結晶性の低い炭素層で被覆したもの等を挙げることができる。
【００３３】
また、非水電解質としては、液状、ゲル状、固体状のものを使用することができる。
【００３４】
なお、前述した図１では、電極群６の最外層の正負極集電体と電池ケースとの導通を良好にするために正負極導電層１１，１２を使用したが、これらの代わりに図５〜図７に示すような樹脂製の電極群ガイドを使用しても良い。
【００３５】
この電極群ガイド３１は、図５に示すようなコの字状で、例えばポリプロピレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンから形成されている。電極群ガイド３１の上面３１ａは、電極群６の最外層の負極集電体３２とセパレータ３３との間に配置されている。一方、電極群ガイド３１の下面３１ｂは、電極群６の最外層の正極集電体３４とセパレータ３５との間に配置されている。なお、この場合、最外層の正負極集電体には、両面とも活物質含有層を形成していない。また、電極群ガイド３１の上面３１ａと下面３１ｂをつなぐ立ち上り壁３１ｃは、図６に示された渦巻き面の裏側に位置する渦巻面に配置されている。このような電極群ガイド３１によると、電極群６の最外層の正負極集電体と電池ケースとの導通が良好になるだけでなく、充放電サイクルの進行に伴う電極群６の歪みを小さくすることが可能になる。
【００３６】
また、上述したような構造の電極群ガイドの代わりに、電極群の最外層の負極集電体とセパレータとの間、および電極群の最外層の正極集電体とセパレータとの間それぞれにシリコンゴムシートを配置しても良い。このシリコンゴムシートは、非水電解質に対する耐性に優れ、かつ充放電に伴う電極群の膨張収縮に対する変位量が少ないため、電極群の最外層の正負極集電体と電池ケースとの導通を長期に亘り維持することができる。
【００３７】
［実施例］
以下、本発明の実施例を前述した図面を参照して詳細に説明する。  
（実施例１）
＜正極の作製＞
ＬｉＣｏＯ2１００質量部に対し導電剤としてアセチレンブラック５質量部と黒鉛粉末５質量部を加え、結着剤としてポリフッ化ビニリデンを５質量部加え、Ｎ−メチルピロリドンで希釈、混合し、スラリー状の正極合剤を得た。次に、正極集電体である厚さ０．０２ｍｍのアルミニウム箔の両面に正極合剤をドクターブレード法により塗工、乾燥を施すことにより正極活物質含有層を形成した後、プレスおよび２０ｍｍ幅にスリットを行ない、正極を作製した。
【００３８】
次いで、この正極の片面の端から１０ｍｍ部分の正極活物質含有層を除去してアルミニウム層を露出させて集電部とし、幅２０ｍｍ、長さ２００ｍｍの長さに切り出した厚さ０．１５ｍｍの正極７を作製した。
【００３９】
＜負極の作製＞
黒鉛化メソフェーズピッチ炭素繊維粉末１００質量部に結着剤としてスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）とカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）をそれぞれ２．５質量部添加し、イオン交換水で希釈、混合し、スラリー状の負極合剤を得た。得られた負極合剤を負極集電体である厚さ０．０２ｍｍの銅箔に負極活物質含有層の厚さが０．１５ｍｍとなるように正極の場合と同様に塗工、乾燥をおこない、プレスおよび２１ｍｍ幅にスリットをおこない負極を作製した。
【００４０】
次いで、この負極の片面の端から２３ｍｍ部分の負極活物質含有層を除去して銅層を露出させて集電部とし、幅２１ｍｍ、長さ２２０ｍｍの長さに切り出した厚さ０．１５ｍｍの負極８を得た。
【００４１】
＜電池の組立て＞
正極７と負極８の間に厚さ２５μｍで幅２３ｍｍのポリエチレン微多孔膜からなるセパレータ９を介在させ、一方の最外層が正極集電部（アルミニウム箔）で、かつ他方の最外層が負極集電部（銅箔）となるように捲回した。最外周部の扁平面はそれぞれ正極集電部および負極集電部が対向するよう巻き終わり、巻き終わり部分をポリエステル製粘着テープ１０で固定した。その後、電極群が２．３ｍｍとなるまで平板プレスを施した。作製した電極群は８５℃で１２ｈ乾燥してから使用した。
【００４２】
ポリプロピレン製の絶縁ガスケット５を、シール剤としてトルエンで希釈したブロンアスファルトに浸漬し、常温で乾燥したものを使用した。
【００４３】
封口缶３は、０．２５ｍｍのＳＵＳ材を加工して、フランジ部４の内縁寸法Ｌ1が２６ｍｍで、フランジ部４の高さが１．９４ｍｍとなるように作製された。得られた封口缶３の底部内面に負極導電層１２として厚さ０．１ｍｍのニッケル製ネットを溶接した。
【００４４】
アウター缶１は、アルミニウム０．０５ｍｍ−ＳＵＳ０．２ｍｍから構成されるクラッド材のアルミニウム層の方を内面として加工して、フランジ部２の内縁寸法Ｌ2が２５．５ｍｍで、フランジ部２の高さＨが０．４６ｍｍとなるように作製された。得られたアウター缶１の底部内面に正極導電層１１として厚さ０．２ｍｍのアルミニウム製ネットを溶接した。
【００４５】
絶縁ガスケット５と封口缶３をあらかじめ一体化してから１２時間減圧乾燥を施した。封口缶３のニッケル製金属ネット１２に電極群６の負極集電部を対向させ、エチレンカーボネートとγ−ブチルラクトンを体積比１：３の割合で混合した非水溶媒に支持塩としてＬｉＢＦ4を１．５ｍｏｌ／Ｌの割合で溶解せしめた液状の非水電解質を注液し、さらに電極群６の正極集電部をアウター缶１のアルミニウム製金属ネット１１と接触させ、上下反転後、アウター缶１と封口缶３に前述した図２〜図３に示すようにカシメ加工を施して前述した図１に示す構造を有し、厚さ３．２ｍｍ、縦３０ｍｍ、横３０ｍｍの外形が正方形をなす扁平形非水電解質二次電池を製造した。なお、カシメ加工時に使用する下型パンチ２２の上面に形成された凹部２２ａの深さは、アウター缶形状に応じたものとするため、以降の実施例及び比較例に示すようにアウター缶形状を変更した場合にはその形状に応じて凹部の深さを変更した。
【００４６】
（実施例２）
アウター缶１のフランジ部２の高さＨを１．０４ｍｍとし、封口缶３のフランジ部４の高さｈを１．３６ｍｍとすること以外は、前述した実施例１で説明したのと同様にして扁平形非水電解質二次電池を製造した。
【００４７】
（実施例３）
アウター缶１のフランジ部２の高さＨを０．７０ｍｍとし、封口缶３のフランジ部４の高さｈを１．７０ｍｍとし、かつフランジ部２の内縁寸法Ｌ2を２４．５ｍｍにすること以外は、前述した実施例１で説明したのと同様にして扁平形非水電解質二次電池を製造した。
【００４８】
（実施例４）
アウター缶１のフランジ部２の高さＨを０．３５ｍｍとし、封口缶３のフランジ部４の高さｈを２．０５ｍｍとすること以外は、前述した実施例１で説明したのと同様にして扁平形非水電解質二次電池を製造した。
【００４９】
（実施例５）
アウター缶１のフランジ部２の高さＨを１．１５ｍｍとし、封口缶３のフランジ部４の高さｈを１．２５ｍｍとすること以外は、前述した実施例１で説明したのと同様にして扁平形非水電解質二次電池を製造した。
【００５０】
（比較例１）
アウター缶１のフランジ部２の高さＨを０．３０ｍｍとし、封口缶３のフランジ部４の高さｈを２．１０ｍｍとすること以外は、前述した実施例１で説明したのと同様にして扁平形非水電解質二次電池を製造した。
【００５１】
（比較例２）
アウター缶１のフランジ部２の高さＨを２．１０ｍｍとし、封口缶３のフランジ部４の高さｈを０．３０ｍｍとすること以外は、前述した実施例１で説明したのと同様にして扁平形非水電解質二次電池を製造した。
【００５２】
（比較例３）
アウター缶１のフランジ部２の高さＨを０．７０ｍｍとし、封口缶３のフランジ部４の高さｈを１．７０ｍｍとし、かつフランジ部２の内縁寸法Ｌ2を２６．５ｍｍにすること以外は、前述した実施例１で説明したのと同様にして扁平形非水電解質二次電池を製造したところ、カシメ固定時に封口缶のフランジ部が変形してしまった。これは、比較例３では、アウター缶のフランジ部の高さが電極群の厚さの３０％であるにも拘わらず、アウター缶のフランジ部内縁寸法が封口缶のフランジ部内縁寸法よりも大きいため、アウター缶がカシメ固定時の圧力に耐えられず、封口缶のフランジ部の変形に至ったものと推測される。
【００５３】
実施例１〜５及び比較例１〜２の二次電池それぞれを２０個ずつ用意し、４．２Ｖ、１５ｍＡの定電流定電圧で２４時間初充電を施した。電池の放電容量を測定するために、一旦、１５ｍＡで３．０Ｖまで放電をおこなった。うち１０個に４．２Ｖ、７５ｍＡの定電流定電圧充電を施した後、高さ１．９ｍからの自由落下を２０回行ない、内部短絡により発熱または回路電圧が０．１Ｖ以上低下した電池を不良品としてカウントした。その結果を下記表１に示す。
【００５４】
残りの１０個については、４．２Ｖ、１５ｍＡの定電流定電圧充電を施した後、１５ｍＡで３．０Ｖまで放電をし、高さ１．９ｍからの自由落下を２０回行ない、内部短絡により発熱または回路電圧が０．１Ｖ以上低下した電池を不良品としてカウントした。その結果を下記表１に示す。
【表１】
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【００５５】
表１から明らかなように、アウター缶のフランジ部内縁寸法を封口缶のフランジ部内縁寸法よりも狭くし、かつアウター缶のフランジ部の高さを電極群の厚さの１５％以上、５０％以下にした実施例１〜５の二次電池によると、充電状態での落下試験時及び放電状態での落下試験時両方とも発熱・開路電圧低下による不良数が少なかった。中でも、アウター缶のフランジ部の高さを電極群の厚さの１７％以上、４８％以下にした実施例１〜３の二次電池によると、充電状態での落下試験時及び放電状態での落下試験時双方ともに不良数が皆無であった。
【００５６】
これに対し、アウター缶のフランジ部の高さが電極群の厚さの１５％未満の比較例１の二次電池と、アウター缶のフランジ部の高さが電極群の厚さの５０％を超える比較例２の二次電池によると、放電状態での落下試験時に開路電圧の低下した不良個数が実施例１〜５よりも多かった。
【００５７】
概略方形でカシメ封口による扁平形非水電解質二次電池においては、電池の充電容量によっては、落下の衝撃により発電要素が移動し、電池ケースに衝突することによって内部短絡を引き起こす可能性があったが、本発明によれば、充放電状態によらず落下による信頼性が高い非水電解質二次電池が得られる。
【００５８】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
高負荷放電が可能な概略方形の電池において、充放電の状態に関わらず落下に対する信頼性が高く、機器の小型化、高性能化に貢献できるため、その工業的価値は高い。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係る扁平形非水電解質二次電池の一実施形態を示す断面図。
【図２】本発明に係る扁平形非水電解質二次電池のカシメ工程における第１段階を模式的に示した断面図。
【図３】本発明に係る扁平形非水電解質二次電池のカシメ工程における第２段階を模式的に示した断面図。
【図４】図１の扁平形非水電解質二次電池の模式的な上面図。
【図５】本発明に係る扁平形非水電解質二次電池で使用される電極群ガイドの模式的な断面図。
【図６】図５の電極群ガイドを電極群に組込んだ状態を模式的に示した側面図。
【図７】図６に示す電極群ガイド付き電極群の模式的な上面図。
【符号の説明】
【００６１】
１…アウター缶、２…折り曲げ形状のフランジ部、３…封口缶、４…フランジ部、５…絶縁ガスケット、６…電極群、７…正極、８…負極、９…セパレータ、１０…巻き止めテープ、１１…正極導電層、１２…負極導電層、２１…ガイド、２２…下側パンチ、２３…ナックアウト、２４，２６…カシメ金型、３１…電極群ガイド。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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