(57)【要約】【課題】  円筒型電池において、軸と垂直方向に作用する振動・衝撃などの外力に対する耐久性を向上する。【解決手段】  円筒型電池１には電極群１０と正極集電部材３１が収容されている。正極集電部材３１の上部には、開裂弁３７および蓋３の円周部３ａの上下面、外周側面を覆ってゴム製のガスケット４３が設けられており、電池容器２を軸方向に圧縮するかしめにより密封されている。この状態で、ガスケット４３の筒部４３ｃが、正極シート１１に形成された多数の正極リード１１ｂ１が溶接された正極集電部材３１に当接され、正極集電部材３を、軸方向に垂直な方向に作用する衝撃・振動等の外力に抗して保持する。【選択図】  図７
2011054380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と負極とがセパレータを介して軸芯に捲回された電極群と、
前記電極群の軸方向の一端側および他端側に配置され、それぞれ、前記正極および前記負極の一方および他方に接続された一対の集電部材と、
前記電極群および前記一対の集電部材を収容し、前記一対の集電部材の一方に接続された電池容器と、
前記一対の集電部材の他方に接続された蓋と、
前記蓋の外周縁と前記電池容器の軸方向の一方の側縁との間に介在され、前記蓋の外周縁と前記電池容器の軸方向に作用する圧接力により固定されたゴム製のガスケットと、
軸方向と垂直な方向に作用する外力に抗して前記蓋に接続された前記集電部材を保持する軸垂直方向保持手段と、
を具備することを特徴とする円筒型電池。
【請求項２】
請求項１に記載の円筒型電池において、前記蓋の外周縁と前記電池容器の軸方向の一方の側縁との間に介在された前記ガスケットは、前記蓋の上面側を覆う上部と前記蓋の下面側を覆う下部を有し、前記下部の一部が、前記軸垂直方向保持部材手段を兼用することを特徴とする円筒型電池。
【請求項３】
請求項１または２のいずれ１項に記載の円筒型電池において、前記集電部材は筒状の側部を有し、前記集電部材に接続される正極または負極は多数のリード部を有し、前記ガスケットの下部の一部は、前記多数のリード部が接続された前記集電部材の側部に、直接または他の部材を介して当接していることを特徴とする円筒型電池。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の円筒型電池において、前記ガスケットの下部は、リング状の基部と、前記リング状の基部にほぼ垂直に形成された筒状部とを有し、前記基部および前記筒状部が、軸方向に傾斜した状態で前記集電部材に当接していることを特徴とする円筒型電池。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の円筒型電池において、前記ガスケットは、ショア硬度がＨｓ５０〜９０度であることを特徴とする円筒型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、円筒型電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウム二次電池等に代表される円筒型電池では、軸芯に捲回された正極または負極に接続された集電部材の一方を蓋に、他方を電池容器に接続する構造を有する。一般的には、正極を蓋に接続し、負極を電池容器に接続するが、逆の接続構造を有するものもある。
【０００３】
蓋と電池容器とは、ゴム等で形成されたガスケットにより絶縁する。この場合、ガスケットにより絶縁を図ると同時に蓋を保持する構造が知られている。このような円筒型電池の製造方法の一例を示すと、まず、円筒型の容器の上部側にプレス等により、電池容器の一部を内側に突出すように変形してほぼＶ字形状の溝を形成する。次に、この溝の上方に円筒状のガスケットを配置し、その上にガスケットより僅かに小さい円盤状の蓋の外周縁を載置する。そして、プレス等により電池容器およびガスケットを軸方向に圧縮するかしめを行い、電池容器の一側縁と溝部との間に、蓋とガスケットを固定する。蓋を固定することにより蓋に接続された集電部材が固定され、これにより正極、負極等含む発電要素が固定される。（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１０４９７９号公報（図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記構造の場合、集電部材はガスケットにより円筒電池の軸方向に保持されているが、軸方向と垂直な方向には保持されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の円筒型電池は、正極と負極とがセパレータを介して軸芯に捲回された電極群と、電極群の軸方向の一端側および他端側に配置され、それぞれ、正極および負極の一方および他方に接続された一対の集電部材と、電極群および一対の集電部材を収容し、一対の集電部材の一方に接続された電池容器と、一対の集電部材の他方に接続された蓋と、蓋の外周縁と電池容器の軸方向の一方の側縁との間に介在され、蓋の外周縁と電池容器の軸方向に作用する圧接力により固定されたゴム製のガスケットと、軸方向と垂直な方向に作用する外力に抗して蓋に接続された集電部材を保持する軸垂直方向保持手段と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の円筒型電池によれば、集電部材を軸方向に作用する外力に対して確実に保持することができ、且つ、軸方向に垂直な方向に作用する衝撃・振動等の外力に対する耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の円筒型電池の一実施形態を示す断面図。
【図２】図１に示された円筒型電池の電極群の一部を切断した外観斜視図。
【図３】図１に示された円筒型電池の分解斜視図。
【図４】本発明の円筒型電池におけるガスケットを用いた密封方法の最初の工程を示す断面図。
【図５】図４に続く工程を示す断面図。
【図６】図５に続く工程を示す断面図。
【図７】図６に続く工程を示す断面図。
【図８】この発明の第１の変形例を示し、かしめをする前の状態を示す要部断面図。
【図９】図８の後工程を示し、かしめをした後の状態を示す要部断面図。
【図１０】この発明の第２の変形例を示し、かしめをする前の状態を示す要部断面図。
【図１１】図１０の後工程を示し、かしめをした後の状態を示す要部断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（円筒型電池の構造）
以下、この発明の円筒型電池の一実施形態を、リチウム二次電池を例として図面と共に説明する。
図１は、この発明の円筒型電池の一実施形態を示す断面図であり、図２は、図１に示された円筒型電池の電極群の一部を切断した外観斜視図であり、図３は、図１に示された円筒型電池の分解斜視図である。但し、図３においては、負極集電板および電池容器は、図示を省略されている。
円筒型電池１は、例えば、外形４０ｍｍφ、高さ１００ｍｍの寸法を有する。
この円筒型電池１は、有底円筒型の電池容器２およびハット型の蓋３の内部に、以下に説明する発電用の各構成部材を収容している。電池容器２は、その開放側の側部が内側に突出すように変形され、溝２ａが形成されている。
【００１０】
１０は、電極群である。電極群１０は、図２に図示されるように、軸芯１５と、軸芯１５の周囲に捲回された正極シート（正極）１１、負極シート（負極）１２、および正極シート１１と負極シート１２との間に配置されたセパレータ１３を有する。
【００１１】
正極シート１１は、アルミニウム箔により形成され、両面に正極活物質等を塗布する正極処理が施された正極処理部１１ａと、正極処理が施されずアルミニウム箔が表出した正極未処理部１１ｂとを有する。正極未処理部１１ｂには、多数の正極リード（リード部）１１ｂ１が、等間隔に一体的に形成されている。
【００１２】
正極シート１１の形成方法の一例を説明すれば、正極シート１１は、リチウムマンガン複酸化物として代表的なマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4）を正極活物質として用い、次のように作製される。正極活物質９０重量部に対して、導電剤として燐片状黒鉛１０重量部と、結着剤としてポリフッ化ジビニリデン（ＰＶＤＦ）５重量部とを添加し、これを分散溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドンを添加、混練したスラリを、厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、プレス、裁断する。
【００１３】
負極シート１２は、銅箔により形成され、両面に負極活物質等を塗布する負極処理が施された負極処理部１２ａと、負極処理が施されず銅箔が表出した負極未処理部１２ｂとを有する。負極未処理部１２ｂには、多数の負極リード（リード部）１２ｂ１が等間隔に一体的に形成されている。
【００１４】
負極シート１２の形成方法の一例を説明すれば、負極シート１２は負極活物質の炭素材として非晶質炭素粉末を用い次のように作製される。非晶質炭素粉末９０重量部に、結着剤としてポリフッ化ジビニリデン（ＰＶＤＦ）１０重量部を添加し、これに分散溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドンを添加、混練したスラリを、厚さ１０μｍの圧延銅箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、プレス、裁断する。
【００１５】
セパレータ１３は、例えば、厚さ４０μｍのポリエチレン製多孔膜である。
軸芯１５は軸方向（図面の上下方向）に延出された中空な細い筒形状を有し、上部には、正極集電部材３１が圧入されている。正極集電部材３１は、例えば、アルミニウムにより形成され、円盤状の基部３１ａの軸芯側に、下面側に突出して形成され、軸芯１５の内面に圧入される下部筒部３１ｂを有し、外周縁に上面側に突き出す上部筒部（側部）３１ｃを有する。
【００１６】
正極シート１１の正極リード１１ｂ１は、すべて、正極集電部材３１の上部筒部３１ｃに溶接される。すなわち、図３に図示されるように、正極リード１１ｂ１は、正極集電部材３１の上部筒部３１ｃ上に重なり合って接合される。各正極リード１１ｂ１は大変薄いため、１つでは大電流を取りだすことができない。このため、軸芯１５への巻き始めから巻き終わりまでの全長に亘り、多数の正極リード１１ｂ１が所定間隔で形成されている。
正極集電部材３１は、電解液によって酸化されるので、アルミニウムで形成することにより信頼性を向上することができる。アルミニウムは、なんらかの加工により表面が表出すると、直ちに、表面に酸化アルミウム皮膜が形成され、この酸化アルミニウム皮膜により、電解液による酸化を防止することができる。
また、正極集電部材３１をアルミニウムで形成することにより、正極シート１１の正極リード１１ｂ１を超音波溶接またはスポット溶接等により溶接することが可能となる。
【００１７】
負極集電部材２１（図１参照）は、例えば、銅により形成され、円盤状の基部２１ａの軸芯側に軸芯１５の外面に圧入される内周筒部２１ｂを有し、外周縁に、内周筒部２１ｂと同方向に突き出す外周筒部２１ｃを有する。
負極シート１２の負極リード１２ｂ１は、すべて、負極集電部材２１の外周筒部２１ｃに、超音波溶接またはスポット溶接により溶接される。各負極リード１２ｂ１は大変薄いため、大電流を取りだすために、軸芯１５への巻き始めから巻き終わりまで全長にわたり、所定間隔で多数形成されている。
【００１８】
負極集電部材２１の外周筒部２１ｃの外周には、負極シート１２の負極リード１２ｂ１およびリング状の押え部材２２が溶接されている。負極リード１２ｂ１は多数あるので、負極集電部材２１の外周筒部２１ｃの外周に密着させておき、負極リード１２ｂ１の外周に押え部材２２を巻き付けて仮固定し、この状態で溶接される。
負極集電部材２１の下面には、銅製の負極通電リード２３が溶接されている。
負極通電リード２３は、電池容器２の底部において、電池容器２に溶接されている。電池容器２は、例えば、０．５ｍｍの厚さの炭素鋼で形成され、表面にニッケルメッキが施されている。このような材料を用いることにより、負極通電リード２３は、電池容器２に抵抗溶接により溶接することができる。
【００１９】
図７は、図１に図示された円筒型電池１の領域Ａの拡大図である。以下の説明においては、図１および図３と共にこの図７を参照されたい。
正極集電部材３１の上部筒部３１ｃの外周には、正極シート１１の正極リード１１ｂ１およびリング状の押え部材３２が溶接されている。正極リード１１ｂ１は多数あるので、正極集電部材３１の上部筒部３１ｃの外周に密着させておき、正極リード１１ｂ１の外周に押え部材３２を巻き付けて仮固定し、この状態で溶接する。
電極群１０を構成する正極シート１１に形成された多数の正極リード１１ｂ１が、正極集電部材３１の上部筒部３１ｃに溶接されることにより、正極集電部材３１は電極群１０と一体的に構成される。
【００２０】
また、正極集電部材３１の基部３１ａの上面には、多数のアルミニウム箔が積層されて構成された第１フレキシブル接続部材３３が、その一部を溶接されて接合されている。第１フレキシブル接続部材３３は、多数のアルミニウム箔を積層して一体化することにより、大電流を流すことが可能とされ、且つ、フレキシブル性を付与されている。つまり、大電流を流すには接続部材の厚さを大きくする必要があるが、１枚の金属板で形成すると剛性が大きくなり、フレキシブル性が損なわれる。そこで、板厚の小さな多数のアルミニウム箔を積層してフレキシブル性を持たせている。第１フレキシブル部材３３がフルキシブル性を必要とされる理由は後述する。
【００２１】
図３に示すように、正極集電部材３１の上部筒部３１ｃ上には、円形の開口部４１ａを有する絶縁性樹脂材料からなるリング状の絶縁板４１が搭載されている。
絶縁板４１は、開口部４１ａと下方に突出す側部４１ｂを有している。
絶縁材４１の開口部４１ａ内には、アルミニウム製の内蓋３５が嵌合されている。この内蓋３５の下面には、第２フレキシブル接続部材３４が、その一部が内蓋３５に溶接されている。第２フレキシブル部材３４は、多数のアルミニウム箔を積層して一体化することにより、大電流を流すことが可能とされ、且つ、フレキシブル性を付与されている。
【００２２】
第１フレキシブル接続部材３３と第２フレキシブル接続部材３４は、電池容器２内部に電解液を注入する前は、図３に図示されるように、それぞれ、溶接により一端側が固定されているに対し、他端側が開放端部となっている。電解液を注入した後は、図１に図示されるように、第１フレキシブル接続部材３３と第２フレキシブル接続部材３４の開放端部同士が溶接される。
内蓋３５には、第１フレキシブル部材３３と第２フレキシブル部材３４を溶接するための開口部３６が形成されている。
【００２３】
内蓋３５の上方には、周縁部が絶縁板４１上に載置され、中央部分が内蓋３５の上面に接する、アルミニウム等で形成された開裂弁３７が配置されている。開裂弁３７には、切込み３７ａが形成されている。開裂弁３７は、電池の安全性確保のために設けられており、リチウム電池の内圧が上昇すると、第１段階として、上方に反り、内蓋３５から離間して通電を絶つ。第２段階として、それでも内圧が上昇する場合は切込み３７ａにおいて開裂し、内部のガスを放出する機能を有する。
上述した絶縁板４１は、内蓋３５の外周部と開裂弁３７の周縁部側に介在され、初期状態では、開裂弁３７の中央部のみが内蓋３５に接触されるようにする。
【００２４】
開裂弁３７の上面には蓋３が配置されている。蓋３は、表面をＮｉめっきされた炭素鋼等の鉄で形成されており、開裂弁３７に接触する円盤状の周縁部３ａとこの周縁部３ａから上方に突出す有頭無底の筒部３ｂを有するハット型を有する。筒部３ｂには複数の開口部３ｃが形成されている。
蓋３の周縁部３ａの上下面および外周側面は、開裂弁３７の周縁部により覆われている。開裂弁３７は、当初、図３に図示されているように円盤状の基部に対して垂直に起立した側壁３７ｂを有する形状に形成されており、蓋３の周縁部３ａが搭載された後、プレス等によりかしめられ、コ字上に折曲されて、蓋３の周縁部３ａの上面側を覆う。
なお、蓋３が鉄で形成されている場合には、別の円筒型電池と直列に接合する際、鉄で形成された別の円筒型電池とスポット溶接により溶接することができる。
【００２５】
開裂弁３７の周縁部の上下面および外周側面を覆ってガスケット４３が設けられている。ガスケット４３は、当初、図３に図示されるように、リング状の基部４３ａの周側縁に、上方に起立して形成された外周壁部４３ｂと、内周側に、基部４３ａから下方に向かってほぼ垂直に垂下して形成された筒部４３ｃとを有する形状を有している。
そして、詳細は後述するが、プレス等により、ガスケット４３の外周壁部４３ｂを折曲して基部４３ａと外周壁部４３ｂにより、開裂弁３７と蓋３を軸方向に圧接するように加工される。また、これと同時に、ガスケット４３の基部４３ａと筒部４３ｃの境界部の角部４３ｄ（図７）を正極集電部材３１の上部筒部３１ｃに当接して、正極集電部材３１が軸方向と垂直な方向へ移動するのを阻止する。換言すれば、軸垂直方向に作用する外力に抗して正極集電部材３１を保持する構造とされる。
【００２６】
電池容器２の内部には、非水電解液が所定量注入されている。非水電解液の一例としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とを体積比で１：１：１の割合で混合した混合有機溶媒中に、電解質として六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）を１モル／リットル溶解したものをあげることができる。
以下、上記構成の円筒型電池の製造方法の一例を説明する。
【００２７】
（円筒型電池の製造方法）
正極処理部１１ａと、多数の正極リード１１ｂ１が形成された正極未処理部１１ｂを有する正極シート１１を作製する。また、負極処理部１２ａと、多数の負極リード１２ｂ１が形成された負極シート１２を作製する。
正極シート１１と負極シート１２とを、両シート間にセパレータ１３を挟んで軸芯１５の周囲に多重に捲回して電極群１０を作製する。
【００２８】
この電極群１０の軸芯１５の下部に負極集電部材２１を取り付ける。負極集電部材２１の取り付けは、負極集電部材２１の内周筒部２１ｂを軸芯１５の外周に嵌入して行う。負極集電部材２１の外周筒部２１ｃの外周の全周囲に亘り、負極リード１２ｂ１をほぼ均等に配分して密着し、負極リード１２ｂ１の外周に押え部材２２を巻き付ける。そして、超音波溶接等により、負極集電部材２１に負極リード１２ｂ１および押えリング２２を溶接する。
【００２９】
上面側に第１フレキシブル接続部材３３の一端が溶接された正極集電部材３１を、軸芯１５の上部に取り付ける。第１フレキシブル接続部材３３と正極集電部材３１との溶接は、スポット溶接を用いることができる。正極集電部材３１の軸芯１５への取り付けは、正極集電部材３１の下部筒部３１ｂを軸芯１５の内面に嵌合して行う。
【００３０】
正極集電部材３１の上部筒部３１ｃの外周の全周囲に亘り、正極リード１１ｂ１をほぼ均等に配分して密着し、正極リード１１ｂ１の外周に押え部材３２を巻き付ける。そして、超音波溶接等により、正極集電部材３１に正極リード１１ｂ１および押えリング３２を溶接する。このようにして、図３に図示される発電ユニット２０が作製される。
【００３１】
発電ユニット２０を収容可能なサイズを有する金属製の有底円筒部材に、上述の工程を経て作製された発電ユニット２０を収容する。付言する必要も無いが、有底円筒部材は、電池容器２となるものである。
以下において、説明を簡素にして明瞭にするために、この有底円筒部材を電池容器２として説明する。
電池容器２内に収納した発電ユニット２０の負極通電リード２２を、電池容器２に抵抗溶接により溶接する。
次に、電池容器２を絞り加工して、電池容器２の一部を内方に突出し、外面にほぼＶ字状の溝２ａを形成する。電池容器２の溝２ａは、発電ユニット２０の上端部、換言すれば、正極集電部材３１の上端部近傍に位置するように形成する。
【００３２】
発電ユニット２０が収容された電池容器２内部に、電解液を所定量注入する。
電解液を注入する際、第１フレキシブル接続部材３３は、注入に邪魔とならない位置に曲げておく。また、電解液の注入が終わったあとは変形させて、その開放端部が内蓋３５の開口部３６に対応する位置に配置する。
【００３３】
第２フレキシブル接続部材３４の一端が溶接された内蓋３５を絶縁板４１に取り付け、正極集電部材３１上に配置する。第２フレキシブル接続部材３４と内蓋３５との溶接は、超音波溶接を用いることができる。内蓋３５と絶縁板４１との取り付けは、圧入、溶着、接着などによる。正極集電部材３１上への配置は、絶縁板４１の側部４１ｂに正極集電部材３１の上部筒部３１ｃの内面を嵌入した状態で、正極集電部材３１の上部筒部３１ｃ上に載置する。
第２フレキシブル接続部材３４の開放端部を内蓋３５の開口部３６に対応する位置にして、第１フレキシブル接続部剤３１の開放端部と重合させておく。
【００３４】
第１フレキシブル接続部材３３と第２フレキシブル接続部材３４の開放端部同士をスポット溶接等により溶接する。第１フレキシブル接続部材３３と第２フレキシブル接続部材３４の溶接に際しては、上述した如く、それぞれの開放端部の位置を変位させるために、第１フレキシブル接続部材３３および第２フレキシブル接続部材３４を変形させる必要があるが、それぞれが、アルミニウム箔等の薄い金属箔を複数積層して形成されているので、変形に十分な可撓性を有している。
【００３５】
次に、開裂弁３７が固定された蓋３を絶縁板４１上に載置する。開裂弁３７と蓋３との固定は、かしめ等により行う。図３に図示された如く、開裂弁３７には、当初、側壁３７ｂは基部３７ａに垂直に形成されているので、蓋３の周縁部３ａを開裂弁３７の側壁３７ｂ内に配置する。そして、開裂弁３７の側壁３７ｂをプレス等により変形させて、蓋３の周縁部の上面および下面、および外周側面を覆って圧接する。
この後、蓋３および電池容器２をかしめて、ガスケット４３により、蓋３、換言すれば、正極集電部材３１および電極群１０を軸方向に保持すると共に、正極集電部材３１を軸方向と垂直な方向に対して確実に保持させるための加工を行う。
その方法を、図１に図示された領域Ａの拡大断面を示す図４〜図７を用いて説明する。
【００３６】
図４に図示されるように、かしめによって開裂弁３７が固定された蓋３と電池容器２との間にガスケット４３を配置する。ガスケット４３は、ゴムで形成されており、限定する意図ではないが、１つの好ましい材料の例として、エチレンプロピレン共重合体（ＥＰＤＭ）をあげることができる。また、例えば、電池容器２が厚さ０．５ｍｍの炭素鋼製で、外径が４０ｍｍΦの場合、ガスケット４３の厚さは１０ｍｍ程度とされる。
【００３７】
図４に図示された状態では、ガスケット４３は、電池容器２の溝２ａの内側に留まっている。また、発電ユニット２０は、その上端の位置が、電池容器２の溝２ａの上部に対応する。
【００３８】
上述した通り、ガスケット４３は、当初、リング上の基部４３ａの上方に外周壁部４３ｂを有し、下方に向かって基部４３ａに垂直方向に突出す筒部４３ｃを有する形状に作製されている。外周壁部４３ｂも基部４３ａに対してほぼ垂直方向に突出して形成されている。また、この状態では、正極集電部材３１とガスケット４３の筒部４３ｃとの間には径方向クリアランスＣ１が、押え部材３２とガスケット４３の筒部４３ｃとの間には径方向クリアランスＣ２が存在する。
【００３９】
図４に図示されるように、ガスケット４３上に、開裂弁３７がかしめられた蓋３を搭載した状態で、図５に図示されるように、内側上方から外周下方に傾斜したプレス面を有する成形金型６１を電池容器２の軸方向に押し下げて、電池容器２の上側の側縁と共にガスケット４３の外周壁部４３ｂを内側に向けて傾斜させる。このように、プレス加工によってガスケット４３の外周壁部４３ｂを内側に傾斜させると、これに伴って、ガスケット４３の筒部４３ｃが軸方向に対して反時計方向に回転する。
プレス加工は、プレス面の傾斜が垂直に近いものから、順次、水平に近づくように傾斜が緩やかになる成形金型に変更して、複数回行うようにしてもよい。
【００４０】
図６は、プレス面が水平の成形金型６２を用いて、蓋３とガスケット４３にかしめを行う工程の状態を示す。この工程では、電池容器２の溝２ａ内に、溝２ａの傾斜面とほぼ同じ角度に傾斜した成形金型６３を配し、成形金型６２と６３の間に、開裂弁３７がかしめられた蓋３に、ガスケット４３および電池容器２の上部の側縁を軸方向に圧縮してかしめを行う。このかしめによって、ガスケット４３の外周壁部４３ｂは、開裂弁３７の上面および外周側面に沿ってＬ字状に折曲される。
このように圧縮されると、ガスケット４３に内部応力が発生し、この内部応力によって、ガスケット４３は、基部４３ａおよび外周壁部４３ｂの部分が、圧縮方向と垂直な方向に伸展する。このため、正極集電部材３１とガスケット４３の筒部４３ｃとの間のクリアランスｃ１および押え部材３２とガスケット４３の筒部４３ｃとの間のクリアランスｃ２は共に図４に図示される加工前よりも小さくなる。
【００４１】
図７は、図６の状態から、さらに軸方向に圧縮した状態を示す。
この状態では、電池容器２の上部の側縁は、ガスケット４３の上面に食い込む。
また、ガスケット４３の基部４３ａおよび外周壁部４３ｂは圧縮方向と垂直な方向にさらに伸展し、基部４３ａと筒部４３ｃの境界部の角部４３ｄが正極集電部材３１の上部筒部３１ｃの外面に当接する。これと共に、ガスケット４３の筒部４３ｃは押え部材３２に強く密着する。
このようにして、蓋３が電池容器２およびガスケット４３に保持されることにより正極集電部材３１および電極群１０は、軸方向と垂直な方向に対して強固に保持される。また、正極集電部材３１の上部筒部３１ｃの外面に、ガスケット４３の角部４３ｄが強く当接することにより、正極集電部材３１およびこの正極集電部材３１に一体化された電極群１０は、軸方向と垂直な方向に対して強固に保持される。
なお、上記の説明において、ガスケット４３を、正極集電部材４３と押え部材３２に同時に当接あるいは密着させる必要はなく、どちらか一方にのみ当接するようにすればよい。
【００４２】
表１は、ガスケット４３をＥＰＤＭで作製し、ショア硬度Ｈｓをパラメータとして、振動試験を行った後の内部短絡発生数を示す。
実施例１〜５は、それぞれ、図１に図示する円筒型電池の構造を有しており、ガスケット４３のショア硬度Ｈｓは、それぞれ、５０度、６０度、７０度、８０度および９０度である。また、比較例として、ガスケットと正極集電部材との間にクリアランスを有する従来の構造を有し、ショア硬度Ｈｓが７０度のＥＰＤＭ製のガスケットを用いた円筒型電池を作製し、同様な振動試験を行った結果を掲載する。
【表１】
2011054380.tif 000003
【００４３】
上記振動試験は、「ＪＩＳＣ８７１３  密閉形小形二次電池の機械的試験」に準じ、振動数１０〜５００Ｈｚ、振幅０．３５ｍｍのピークまたは最大５０ｍ／ｓ2とし、振動軸は効果を検証しやすい円筒の長手（軸）方向に垂直な方向とした。また、掃引速度は１オクターブ／分とし、１００サイクルまで繰り返し実施した。２０サイクル毎に電圧を測定して内部短絡の有無を確認し、各電池の内部短絡の発生数をカウントした。電池電圧は、初期２．７Ｖであり、２０サイクル毎に電池電圧を測定し、電池電圧が２．５Ｖ以下となった電池を、内部短絡が発生したものとした。試験は、実施例毎に電池２０個を行った。周囲温度は２０＋０．５−０．５℃である。表１に記載の内部短絡発生数は、累積数である。
【００４４】
表１に掲載されている如く、比較例では、４０サイクルから内部短絡を発生した電池が確認され、６０サイクルでは７個の電池に内部短絡が発生した。しかも、１００サイクル終了時点では、全数２０に対し殆ど全数ともいえる１９個が内部短絡を生じた。これに対し、実施例では１〜５のすべてにおいて、６０サイクルまでは内部短絡を発生した電池は皆無であった。従って、いずれの実施例も、比較例に対して、信頼性が向上したことが確認された。中でも、実施例２〜４（Ｈｓ６０〜８０）は、１００サイクル終了後においても、短絡を発生した電池は皆無であった。
【００４５】
従って、表１の結果からは、ショア硬度Ｈｓが６０〜８０度が最も望ましいといえる。但し、初期状態における正極集電部材３１とガスケット４３とのクリアランスおよびプレスによる圧縮力によって最適なＨｓの値は変動することも考慮すべきである。
以上の通り、上記実施形態によれば、蓋３の周縁部３ａを挟んで電池容器２とガスケット４３をかしめることにより、軸方向に作用する外力に抗して正極集電部材３１を強固に保持する。また、ガスケット４３の基部４３ａと筒部４３ｃの境界部の角部４３ｄを正極集電部材３１の上部筒部３１ｃに当接させるので、正極集電部材３１および正極集電部材４３に一体的に構成された電極群１０を、軸方向に垂直な方向に作用する衝撃・振動等の外力に抗して確実に保持し、耐久性の向上を図ることができる。
なお、上記実施形態では、ガスケット４３による正極電極集電部材３１の軸方向の保持および軸と垂直方向の保持をガスケット４３に対して同時に行う加工により行う方法であったが、正極電極集電部材３１の軸方向の保持および軸と垂直方向の保持を別工程で行うようにしてもよい。次に、そのような変形例を示す。
【００４６】
（変形例１）
図８および図９は、実施形態の第１の変形例を示す要部断面であり、図８はかしめ前の状態を示し、図９はかしめ後の状態を示す。以下の説明において、実施形態と同一の部材には、同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
図８および図９において、実施形態と異なる構成は、電池容器２に第１の溝２ａ１および第２の溝２ａ２が形成されていること、および正極集電部材３１に溶接された正極リード１１ｂ１の周囲に巻き付けられている押え部材３２が無いことである。
図８までの工程の概略を示すと、実施形態の場合と同様に、発電ユニット２０を電池容器２内に収容した後、第１の溝２ａ１を、ガスケット４３の上部に対応する位置に、また、第２の溝２ａ２を、ガスケット４３の下部に対応する位置に、同時に、あるいは別工程により形成する。
【００４７】
絶縁板４１上に、ガスケット４３および開裂弁３７がかしめられた蓋３を載置した後、先ず、第１の溝２ａ１を用いて、実施形態の場合と同様に、プレス等により、開裂弁３７および蓋３の周縁部３ａを挟んで、電池容器２およびガスケット４３を軸方向に圧縮する。但し、実施形態の場合と異なり、電池容器２の圧縮は、ガスケット４３の筒部４３ｃが正極集電部材３１に溶接された正極リード１１ｂ１に当接しない状態に留める。すなわち、変形例１における第１の加工工程は、正極集電部材３１を軸方向に移動しないように保持するために行う。
【００４８】
次に、プレス等により、電池容器２の第２の溝２ａ２を、さらに、内方に突出すように変形させる。図９に図示されるように、この第２の加工工程により、電池容器２の第２の溝２ａ２の先端部に対応する部分２ｂがガスケット４３の筒部４３ｃを押圧して、正極集電部材３１に溶接された正極リード１１ｂ１に当接させる。
この場合には、図９において、ガスケット４３の筒部４３ｃが、実施形態の場合とは逆に、軸方向に対して時計方向に回転される。そして、ガスケット４３の筒部４３ｃの先端部側が正極集電部材３１の上部筒部３１ｃに当接して、軸方向に垂直方向の外力に抗して正極集電部材３１を保持する。
【００４９】
変形例１の場合にも、実施形態の場合と同様な効果を奏することができる。加えて、電池容器２の第１の溝２ａ１を用いて正極集電板３１を軸方向に保持する加工と、電池容器２の第２の溝２ａ２を用いて正極集電板３１を軸方向と垂直な方向に保持する加工とを別工程で行うので、ガスケット４３に対して、それぞれに適切な荷重で加工することができる。従って、正極集電板３１の固定をより高精度で且つ信頼性の高いものとすることができる。
【００５０】
（変形例２）
図１０および図１１は、実施形態の第２の変形例を示す要部断面であり、図１０はかしめ前の状態を示し、図１１はかしめ後の状態を示す。第２の変形例においても、実施形態と同一の部材には、同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
図１０および図１１に示される変形例２においても、変形例１と同様に、電池容器２に第１の溝２ａ１および第２の溝２ａ２が形成されている。しかし、変形例１においては、正極集電部材３１に溶接された正極リード１１ｂ１の周囲に嵌合されている押え部材３２が無い構造であるのに比し、変形例２では、正極リード１１ｂ１の周囲に、例えば、ＥＰＤＭ等のゴム製のリング４４が装着されている。
【００５１】
リング４４は、発電ユニット２０を電池容器２内に収容する前に、正極集電部材３１に溶接された正極リード１１ｂ１の外面に密着して装着されている。
図１０までの工程の概略を示すと、リング４４が正極リード１１ｂ１の周囲に装着された発電ユニット２０を電池容器２内に収容した後、第１の溝２ａ１および第２の溝２ａ２を形成する。
【００５２】
そして、第１の溝２ａ１を用いて、プレス等により、ガスケット４３が正極集電部材３１に溶接された正極リード１１ｂ１に当接しない程度に電池容器２およびガスケット４３を軸方向に圧縮する。この第１の加工は、変形例１の場合と同様に、正極集電部材３１を軸方向に移動しないように保持するために行う。
【００５３】
次に、プレス等により、電池容器２の第２の溝２ａ２を、さらに内方に突出すように変形させる。図１１に図示されるように、この変形により、電池容器２の第２の溝２ａ２の先端部に対応する部分２ｂがガスケット４３の筒部４３ｃに当接する。
そして、ガスケット４３の筒部４３ｃが、軸方向に対して時計方向に僅かに回転された位置でリング４４に当接する。リング４４は、ガスケット４３に加圧されて正極集電部材３１を圧迫し、軸方向に垂直な外力に抗して正極集電板３１を保持する。
【００５４】
変形例２の場合にも、実施形態と同様な効果を奏することができる。また、変形例１と同様に、電池容器２の第１の溝２ａ１を用いて正極集電板３１を軸方向に保持する加工と、電池容器２の第２の溝２ａ２を用いて正極集電板３１を軸方向と垂直な方向に保持する加工とを別工程で行うので、ガスケット４３に対して、それぞれに適切な荷重で加工することができる。しかも、変形例２の場合には、正極集電板３１をゴム製のリング４４を介して保持する構造であり、ガスケット４３とは関係なく、ゴムのショア硬度が最適な値のものを自由に選択することができる。よって、一層、正極集電板３１の保持を高精度で且つ信頼性の高いものとすることができる。
【００５５】
なお、上記の実施形態では、リチウム電池の場合で説明したが、この発明は、リチウム電池に限られるものではなく、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池など、他の円筒型電池にも適用をすることができる。
【００５６】
上記の実施形態では、ガスケットにより正極集電部材３１を保持する場合で示したが、ガスケットにより負極集電部材を保持する構造とすることができる。集電部材を負極にした円筒型電池では、負極集電部材に接続された蓋が炭素鋼等の鉄製材料で形成され、正極である電池容器がアルミニウムで形成される。すなわち、図１において、リード（正極）１２ｂ１、集電部材（正極）２１、集電リード（正極）２２および電池容器２がアルミニウムで形成され、リード（負極）１１ｂ１が銅で形成され、集電部材（負極）３１、内蓋３５、開裂弁３７および蓋３が炭素鋼等の鉄で形成される。蓋３はアルミニウムで形成しても良い。但し、この場合においても、材料は一例であって、他の材料で形成されたものも本発明に含まれる。
【００５７】
その他、本発明の円筒型電池は、発明の趣旨の範囲内において、種々、変形して構成することが可能であり、要は、正極と負極とがセパレータを介して軸芯に捲回された電極群と、電極群の軸方向の一端側および他端側に配置され、それぞれ、正極および負極の一方および他方に接続された一対の集電部材と、電極群および記一対の集電部材を収容し、一対の集電部材の一方に接続された電池容器と、一対の集電部材の他方に接続された蓋と、蓋の外周縁と電池容器の軸方向の一方の側縁との間に介在され、蓋の外周縁と電池容器の軸方向に作用する圧接力により固定されたゴム製のガスケットと、軸方向と垂直な方向に作用する外力に抗して記蓋に接続された集電部材を保持する軸垂直方向保持手段と、を具備するものであればよい。
【符号の説明】
【００５８】
１    円筒型電池
２    電池容器
２ａ  溝
２ａ１  第１の溝
２ａ２  第２の溝
３    蓋
３ａ  周縁部
３ｂ  筒部
１０  電極群
１１  正極シート（正極）
１１ａ  正極処理部
１１ｂ  正極未処理部
１１ｂ１  正極リード
１２  負極シート（負極）
１２ａ  負極処理部
１２ｂ  負極未処理部
１２ｂ１  負極リード
１３  セパレータ
１５  軸芯
２０  発電ユニット
２１  負極集電部材
３１  正極集電部材
３５  内蓋
３７  開裂弁
４１  絶縁板
４３  ガスケット
４３ａ  基部
４３ｂ  外周壁部
４３ｃ  筒部
４４  リング
【図１】
2011054380.tif 000004
【図２】
2011054380.tif 000005
【図３】
2011054380.tif 000006
【図４】
2011054380.tif 000007
【図５】
2011054380.tif 000008
【図６】
2011054380.tif 000009
【図７】
2011054380.tif 000010
【図８】
2011054380.tif 000011
【図９】
2011054380.tif 000012
【図１０】
2011054380.tif 000013
【図１１】
2011054380.tif 000014