(57)【要約】【課題】横断面形状が長円形の扁平な電池ケースの開口部の全周にわたって均一で密閉性に優れたかしめ部を有し、信頼性の高い封口がなされているので安全性に優れ、漏液の恐れのない電池とその製造方法を提供する。【解決手段】横断面形状が長円形の電池ケース２内に発電要素を収容する工程と、電池ケース２の開口部にガスケットを介して封口部材５を配置する工程と、電池ケース２の開口部を内側にかしめて封口する封口工程とからなる電池の製造方法において、封口工程における電池ケース２の長側面の端縁部２ａは断面円弧状の成形面１７にてかしめ、長側面の両側端面を接続する円弧面の端縁部２ｂは平面状の成形面１８にてかしめる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
横断面形状が長円形の電池ケース内に発電要素を収容する工程と、電池ケースの開口部にガスケットを介して封口部材を配置する工程と、電池ケースの開口部を内側にかしめて封口する封口工程とからなる電池の製造方法において、封口工程における電池ケースの長側面の端縁部は断面円弧状の成形面にてかしめ、長側面の両側端間を接続する円弧面の端縁部は平面状の成形面にてかしめる電池の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電池の製造方法によって得られる電池ケースの長側面の封口かしめ端縁部は頂部が平坦面で、長側面の両側端間を接続する円弧面の端縁部は断面円弧状である電池。
【請求項３】
前記電池ケースの長側面の封口かしめ端縁部よりも長側面の両側端間を接続する円弧面の端縁部の高さが高い請求項２に記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は小型の携帯電子機器等の電池電源に好適に適用される電池とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話、携帯情報端末等の携帯電子機器の性能は、搭載される半導体素子、電子回路だけでなく、充放電可能な密閉型二次電池の性能に大きく依存しており、搭載される密閉型二次電池の容量アップと共に、軽量・コンパクト化も同時に実現することが望まれている。これらの要望に応える密閉型二次電池として、ニッケルカドミウム蓄電池の約２倍のエネルギー密度を有するニッケル水素蓄電池が開発され、次いで、これを上回るリチウムイオン電池が開発され、使用機器の用途に応じて使い分けされている。
【０００３】
これらの密閉型二次電池は、正極板と負極板とをセパレータを介して渦巻状に巻回や積層した極板群と電解液からなる発電要素を円筒形、角形や扁平形の電池ケースに収容し、かしめ封口やレーザー封口することによって構成されており、中でも角形や扁平形の電池は、機器の薄型化に好適であり、携帯電話などの携帯電子機器への適用が増加している。扁平形の電池を封口する手段として、封口板とケース開口部とをレーザー溶接により密閉する方法は、コストが高く生産性も悪いという課題や、リチウム二次電池の場合は有機電解液を用いているためレーザー溶接の際に引火の恐れがあるという課題もあった。
【０００４】
そこで、安価で生産性に優れた横断面形状が細長い長円形の電池ケース内に発電要素を収容し、電池ケースの開口部にガスケットを介して封口部材を配置し、電池ケースの開口部を従来の円筒形電池と同様にかしめて封口する方法も用いられている。具体的には、電池ケースのかしめ工程においては、図５に示すように、電池ケースの横断面形状と同じ開口形状の凹部２２を有し、その内底面の外周部に全周にわたって同じ曲率半径の断面円弧状の成形面２３を形成したかしめ治具２１を用い、このかしめ治具２１の凹部２２を電池ケース３２の開口部に外嵌させ、所定の押圧荷重で加圧することにより、図６に示すように、電池ケース３２の開口部を全周にわたってかしめたかしめ部３３を形成し、電池３１の封口を行っている。なお、図５において、２４は凹部２２の内底面の中央部に形成した逃がし凹部である。
【０００５】
具体的には、図５に示したようなかしめ治具２１を用いて電池ケース３２の開口部をかしめた電池３１においては、図７に示すように、かしめ部３３の内、電池ケース３２の長側面の端縁部の直線状のかしめ部３４と、電池ケース３２の長側面の両側端間を接続する円弧面の端縁部の円弧状のかしめ部３５では、長側面の端縁部より円弧面の端縁部の方がかしめ封口されやすい為に両者の断面形状が異なってしまうといった問題があった。さらに、これらの境界部３６及びその近傍に、両者の封口断面形状の違いによる歪や座屈などによる異常な折れ曲がり３７が発生してしまうことがある。その結果、電池の密閉性、すなわち封口耐圧の確保が困難となり、電池封口部の封口強度が低下し、過充電時に電池の内圧上昇によって作動するべき封口板内の電流遮断機構等の安全機構が、封口部からの漏液やガス漏れによる内圧低下によって未作動となり、電池の安全性低下につながる恐れがある。また、このような封口耐圧の低下は、高温保存時での耐漏液性にも大きな問題となっていた。
【０００６】
なお、かしめ治具２１の凹部２２の内底面の外周部に、断面円弧状の成形面２３に代えて平坦な成形面を形成することによって、直線状のかしめ部３４と円弧状のかしめ部３５の境界部などに座屈が発生しないようにすることも考えられたが、その場合には直線状のかしめ部３４におけるかしめの信頼性が低下し、漏液を生じる恐れがある。
【０００７】
そこで、断面円弧状の成形面にてかしめ封口を行った後、封口上部長側面の電池ケース先端部をパンチ成形する提案（例えば、特許文献１参照。）や、直線状の長側面を円弧角９０°より大きいアール形状の成形面にてかしめ、長側面の両側端面を接続する円弧面を長側面の円弧角より小さいアール形状の成形面にてかしめる提案（例えば特許文献２参照。）がある。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−３３１６５４
【０００９】
【特許文献２】
特開２００２−３２４５２３
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
これらの場合でも、直線状のかしめ部３４と円弧状のかしめ部３５の両方に対して、円弧を有する成形面を用いている為、かしめ封口性の異なる直線状のかしめ部３４と円弧状のかしめ部３５の密閉性の確保が十分ではなく、電池の高容量化、薄型化に伴って、電池ケースの肉厚が薄く、ガスケットの肉厚も薄くなっており、この問題は益々重大となっている。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、横断面形状が長円形の扁平な電池ケースの開口部の全周にわたって均一で密閉性に優れたかしめ部を有し、信頼性の高い封口がなされているので安全性に優れ、漏液の恐れのない電池とその製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
本発明の電池の製造方法は、横断面形状が長円形の電池ケース内に発電要素を収容する工程と、電池ケースの開口部にガスケットを介して封口部材を配置する工程と、電池ケースの開口部を内側にかしめて封口する封口工程とからなる電池の製造方法において、封口工程における電池ケースの長側面の端縁部は断面円弧状の成形面にてかしめ、長側面の両側端間を接続する円弧面の端縁部は平面状の成形面にてかしめる製造方法であり、長側面端縁部よりかしめ封口されやすい円弧面端縁部のかしめ封口性を弱くし、長側面と同等の密閉性にすることができ、円弧面と長側面との境界部を含めた横断面形状が長円形の扁平な電池ケースの開口部の全周にわたって均一で密閉性に優れたかしめ部を形成できるので、過充電時に電池の内圧上昇によって作動するべき封口板内の電流遮断機構等の安全機構が、封口部からの漏液やガス漏れによる内圧低下によって未作動となり、電池の安全性低下につながる恐れがなく、高温保存時での耐漏液性にも優れた信頼性の高い電池を製造することができる。
【００１３】
また、本発明の電池は、前記電池の製造方法によって得られる電池ケースの長側面の封口かしめ端縁部は頂部が平坦面で、長側面の両側端間を接続する円弧面の端縁部は断面円弧状であり、電池ケースの長側面の封口かしめ端縁部よりも長側面の両側端間を接続する円弧面の端縁部の高さが高いことが好ましい。
【００１４】
この場合、長側面の端縁部は頂点が平坦面で先端部が内側に円弧状や平面状となるまでかしめても、長側面の両側端間を接続する円弧面の端縁部は絶縁ガスケットが座屈することなく断面円弧状となり、両者の密閉性を同等にすることができ、円弧面と長側面との境界部を含めた電池ケースの開口部の全周にわたって均一なかしめ部を形成しているので、過充電時に電池の内圧上昇によって作動するべき封口板内の電流遮断機構等の安全機構が、封口部からの漏液やガス漏れによる内圧低下によって未作動となり、電池の安全性低下につながる恐れがなく、高温保存時での耐漏液性にも優れた信頼性の高い電池を得ることができる。そして、電池ケースの長側面の封口かしめ端縁部よりも長側面の両側端間を接続する円弧面の端縁部の高さを０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ高くすることにより、円弧面と長側面における絶縁ガスケットの圧縮率を同じにすることができ、密閉性をより均一にすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態における電池とその製造方法について、リチウムイオン二次電池を用い、図１〜図４を参照して説明するが、本発明は、横断面形状が長円形の扁平であれば特に限定されるものではなく、ニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池などの電池にも適用することができる。
【００１６】
図１において、１はリチウムイオン二次電池から成る電池であり、横断面形状が細長い長円形で、厚さ寸法をｔとして幅寸法Ｗが４ｔ〜８ｔ程度の扁平な形状を呈している。電池１は、図２、図３に示すように、上端部が開口している有底の扁平な電池ケース２内に正極板と負極板をセパレータを介して対向配置した極板群と電解液から成る発電要素３を収容して構成されており、電池ケース２の材質としては、安価なニッケルメッキを施した銅板や軽量なアルミニウム合金などを目的に応じて用いることができる。電池ケース２の開口部は、絶縁ガスケット４を介して封口部材としての封口板５を挿入配置し、電池ケース２の開口部を全周にわたって内側に塑性変形させてかしめ部１２を形成することにより封口されている。２０は封口板５を支持するように電池ケース２の開口部上端より所定の位置にレーザ溶接等により溶接固着された金属製の補強板である。
【００１７】
封口板５は、突起部６を有するキャップ７が一方の極性の接続電極を構成し、電池ケース２が他方の極性の接続電極を構成している。封口板５は、フィルタ８内にインナーガスケット９を介して安全弁機構１０とＰＴＣ素子１１とキャップ７を収容配置して構成され、フィルタ８が発電要素３に接続され、フィルタ８とキャップ７が安全弁機構１０とＰＴＣ素子１１を介して接続されている。
【００１８】
電池ケース２の開口部のかしめ部１２は、電池ケース２の長側面の端縁部２ａは頂部に平坦面１３ａを有する平坦かしめ部１３にて構成され、電池ケース２の長側面の両側端間を接続する円弧面の端縁部２ｂは断面円弧状の円弧かしめ部１４にて構成されている。
【００１９】
このかしめ部１２は、図４に示すように、電池ケース２の横断面形状と同じ開口形状の凹部１６を有し、その内底面の外周部に円弧成形面１７と平坦成形面１８を形成したかしめ治具１５を用い、このかしめ治具１５の凹部１６を電池ケース２の開口部に外嵌させ、所定の押圧荷重で加圧することにより成形されている。円弧成形面１７は、電池ケース２の長側面の端縁部２ａに対応する直線部分に形成された断面円弧状の成形面にて構成され、平坦成形面１８は電池ケース２の円弧面の端縁部２ｂに対応する円弧部分に形成された平坦な成形面にて構成されている。なお、円弧成形面１７の曲率半径ｒと平坦成形面１８のコーナー部の曲率半径ｒは同一に設定されている。１９ａは凹部１６の内底面の中央部に形成した逃がし凹部、１９ｂはかしめ工程後に電池１を取り出す突き出しピンである。
【００２０】
このように電池ケース２の開口部の長側面の直線部分においては、円弧成形面１７で塑性変形させることで絶縁ガスケット４を圧縮して電池ケース２の端縁部を確実にかしめ封口して密閉することができ、長側面の両側端間を接続する円弧部分においては、平坦成形面１８で塑性変形させて円弧の外周から内周に向けて内側にかしめ封口して密閉させることで、長側面の端縁部は頂点が平坦面で先端部が内側に円弧状や平面状となるまでかしめても、長側面の両側端間を接続する円弧面の端縁部は絶縁ガスケットが座屈することなく断面円弧状となり、両者の密閉性を同等にすることができ、円弧面と長側面との境界部を含めた電池ケースの開口部の全周にわたって均一なかしめ部を形成しているので、過充電時に電池の内圧上昇によって作動するべき封口板内の電流遮断機構等の安全機構が、封口部からの漏液やガス漏れによる内圧低下によって未作動となり、電池の安全性低下につながる恐れがなく、高温保存時での耐漏液性にも優れた信頼性の高い電池を得ることができる。
【００２１】
なお、補強板の代わりに開口部上端より所定の位置の外周面から溝入れを行い、内部に膨出形成された溝部を支持部として、封口板を挿入配置しても同様の効果が得られる。
【００２２】
以上の構成の電池１の全体的な製造工程について説明すると、横断面形状が長円形の電池ケース２内に発電要素３を収容し、電池ケース２の開口部内に補強板２０を挿入し、位置決めして溶接し、次いで電池ケース２の開口部に絶縁ガスケット４と封口板５を配置するとともにそのフィルタ８と発電要素３の一方の極性の電極とを接続し、最後に電池ケース２の開口部を上記のようにかしめ治具１５を用いてかしめて封口することで電池１が完成する。
【００２３】
以上のように本実施形態によれば、横断面形状が長円形の扁平な電池１においても、その開口部の全周にわたって均一で密閉性に優れたかしめ部１２を形成でき、電池の高容量化、薄型化に伴って、電池ケースの肉厚が薄く、ガスケットの肉厚も薄くなっても、信頼性の高い封口状態を実現することができ、漏液の恐れのない薄型の電池１を生産性良く製造することができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の電池とその製造方法によれば、横断面形状が長円形の扁平な電池ケースにおいても、その開口部の全周にわたって均一で密閉性に優れたかしめ部を形成でき、信頼性の高い封口がなされるので、安全性に優れ、漏液の恐れのない電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の電池を示し、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は封口状態を示す拡大斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視部分拡大断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ矢視部分拡大断面図である。
【図４】同実施形態の電池の製造工程に用いるかしめ治具を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ矢視拡大断面図、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ矢視部分拡大断面図である。
【図５】従来例の電池の製造工程に用いるかしめ治具を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ矢視拡大断面図、（ｃ）は（ａ）のＦ−Ｆ矢視部分拡大断面図である。
【図６】従来例の電池の封口状態を示す斜視図である。
【図７】従来例の電池の封口状態の問題点を示す部分平面図である。
【符号の説明】
１  電池
２  電池ケース
２ａ  長側面の端縁部
２ｂ  円弧面の端縁部
３  発電要素
４  絶縁ガスケット
５  封口板（封口部材）
１２  かしめ部
１３  平坦かしめ部
１３ａ  平坦面
１４  円弧かしめ部
１５  かしめ治具
１７  円弧成形面
１８  平坦成形面
【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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