(57)【要約】【課題】発電要素を収納する部分の体積の減少を抑制し、電池容量の低下を防ぐことができる扁平型非水電解液電池を得ることを目的とする。【解決手段】発電要素と、負極端子を兼ねる封口板と、正極端子を兼ねる電池ケースとを含む扁平型非水電解液電池であって、前記封口板がハット状の形状を有し、かつアルミニウム合金部分とステンレス鋼部分とを有するクラッド材からなり、前記封口板のつば部の周縁部において、前記アルミニウム合金部分が前記ステンレス鋼合金部分よりも突出してい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】
発電要素と、負極端子を兼ねる封口板と、正極端子を兼ねる電池ケースとを含む扁平型非水電解液電池であって、
前記封口板がハット状の形状を有し、かつアルミニウム合金部分とステンレス鋼部分とを有するクラッド材からなり、
前記封口板のつば部の周縁部において、前記アルミニウム合金部分が前記ステンレス鋼合金部分よりも突出している扁平型非水電解液電池。
【請求項２】
前記アルミニウム合金部分が前記ステンレス鋼部分よりも０．０２ｍｍ以上突出している請求項１に記載の扁平型非水電解液電池。
【請求項３】
電池の直径が７ｍｍ以下、厚みが１ｍｍ以下である請求項１に記載の扁平型非水電解液電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、扁平型非水電解液電池の耐漏液性の改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
負極活物質としてリチウムを用いる扁平型非水電解液電池は、優れた信頼性を有すると共に高いエネルギー密度を有することから、各種小型電子機器の駆動用電源、及びメモリーバックアップ用電源として、好適に用いられている。
【０００３】
これまで、この種の電池は一次電池が主流であったが、近年、二次電池も各種開発され、メモリや時計機能等のバックアップ用電源としてその需要が増大している。最近では、携帯電話やデジタルスチールカメラ等の電子機器への需要拡大が著しいが、これら電子機器の筐体の小型・薄型化に伴い、機器内部に配される扁平型非水電解液二次電池に対しても小型・薄型化が要請されている。
【０００４】
扁平型非水電解液二次電池としては、負極にリチウムアルミニウム合金などのリチウムと他の金属との合金を用いた電池が知られている。
【０００５】
負極にリチウム金属を用いた場合、充電時にリチウムイオンが負極リチウム表面上に不均一に析出し、デンドライト状結晶を容易に形成する。その結果、形成されたデンドライト状結晶がセパレータを貫通して正極に接触し、内部短絡が発生したり、充放電に伴いデンドライト状結晶の脱落による不活性化が起こり充放電サイクル寿命が著しく短くなるが、負極にリチウムアルミニウム合金を用いれば、充電時、リチウムがアルミニウム合金中に電気化学的に吸蔵拡散されるため、負極表面にデンドライト状結晶が析出せず、内部短絡の抑止及び充放電サイクル寿命の向上を図ることができる。
【０００６】
一方、正極には種々の物質が検討されているが、一般にリチウムイオンと層間化合物やトンネル構造の結晶などを形成する材料である二酸化マンガン、五酸化バナジウム、五酸化ニオブ等の金属酸化物や、二硫化チタン、二硫化モリブデンなどの硫化物が用いられる。またポリアニリン、ポリアセン等の導電性高分子などを用いたものもある。
【０００７】
従来の扁平型非水電解液二次電池では、アルミニウム合金とステンレス鋼とのクラッド材を用いて一体成型された封口板と電池ケースを用い、ガスケットを介して発電要素を密封しており、この電池における密閉性は、封口板の折り曲げ部および底部と電池ケースにより、ガスケットを局部的に圧縮することにより保たれる。
【０００８】
さらに、電池の薄型化を考えた場合、構成部品の薄型化が必須になるため、主面が電池の外方へ突出した中央部と前記主面とほぼ平行に伸びるつば部とからなる封口板（ハット状封口板）と電池ケースを用い、ガスケットを介して発電要素を密閉する電池が提案されている。
【０００９】
しかしながら、このような電池では、ハット状封口板のつば部の周縁部と電池ケースにより、ガスケットを局部的に圧縮しているだけであり、十分な密閉性を得ることが難しく耐漏液性に劣るという問題があった。
【００１０】
このような問題を解決するものとして、引用文献１に示されるようなハット状封口板のつば部に上方に突出した突起を設け、ガスケットの局部的な圧縮部を増やした電池や、特許文献２に示されるようなハット状封口板のつば部に下方に突出した突起を設け、かつ正極ケースに上方に突出した突起を設けることでガスケットの局部的な圧縮部を増やした電池が提案されている。
【特許文献１】特開平８−３３９７８５号公報
【特許文献２】特開２０００−３５３５０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、引用文献１や引用文献２に記載の構成では電池の耐漏液性を向上させることが可能となるものの、ハット状封口板のつば部に突起を設けるため、つば部がある程度の面積を有することが必須となり、その結果電池の大きさが決められた状況下において、発電要素を収容する中央部の体積を制限することによる電池容量の低下を招き、特に電池径の小さな電池においてその影響が著しいものとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するものであり、発電要素と、負極端子を兼ねる封口板と、正極端子を兼ねる電池ケースとを含む扁平型非水電解液電池であって、前記封口板がハット状の形状を有し、かつアルミニウム合金部分とステンレス鋼部分とを有するクラッド材からなり、前記封口板のつば部の周縁部において、前記アルミニウム合金部分が前記ステンレス鋼合金部分よりも突出していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、高容量で耐漏液性に優れた扁平型非水電解液電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明について図１を参照しながら説明する。本発明の扁平型非水電解液電池は、一方の電極端子を兼ねる電池ケース１２、他方の電極端子を兼ね、アルミニウム合金とステンレス鋼とのクラッド材を用いて一体成型されたハット状封口板１１、および前記電池ケース１２と封口板１１とを絶縁するガスケット１３により発電要素を密閉しており、前記ハット状封口板１１は、つば部の周縁部においてアルミニウム合金部分がステンレス鋼部分よりも突出していることに特徴を有する。
【００１５】
本発明におけるハット状封口板１１を上記のような構造にすることにより、ハット状封口板１１のつば部のステンレス鋼部分の周縁部１１ａおよびアルミニウム合金部分の周縁部１１ｂと、電池ケース１２によりガスケット１３を圧縮することが可能となり、ガスケットの圧縮効果が増す。このため、ハット状封口板１１、電池ケース１２およびガスケット１３の密閉性が向上し、得られる電池の耐漏液性が向上するという効果を奏する。
【００１６】
また、本発明に係る扁平型非水電解液電池は、特に電池の小径化に伴う容量減少を抑制しつつ、電池厚みを低減させるものであり、直径が７ｍｍ以下、厚さが１ｍｍ以下である電池に用いるとその効果はより顕著なものとなる。
【００１７】
また、アルミニウム合金部分がステンレス鋼部分よりも突出させるには、用いるクラッド材のステンレス鋼（Ｈｖ＝約４００）とアルミニウム合金（Ｈｖ＝約８０）の硬さの違いを利用し、ハット状封口板１１のつば部をプレスすること等により得られるが、このハット状封口板１１において、アルミニウム合金部分の周縁部がステンレス鋼部分の周縁部よりも０．０２ｍｍ以上突出していることが好ましい。
【００１８】
上記の距離が０．０２ｍｍ未満になると、アルミニウム合金の外周縁部１１ｂと電池ケース１２とで、ガスケット１３の圧縮度を高めることが困難となる。一方、上記の距離が０．０２ｍｍ以上であれば、アルミニウム合金部分の周縁部１１ｂと電池ケース１２とで、ガスケット１３の圧縮度を高めることが可能となり、ガスケットの圧縮効果を増すことができ、電池の密封性能が向上する。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施例について説明する。
【００２０】
（実施例１）
図１に示される形状の直径４．８ｍｍ、厚さ０．８ｍｍの扁平型非水電解液二次電池を作製し、電池Ａとした。
【００２１】
ここで、封口板は負極端子を兼ねており、アルミニウム合金部分と耐食性に優れたステンレス鋼部分とを有するクラッド材からなり、ハット状に一体成型されるようにし、このハット状封口板１１のつば部の周縁部において、アルミニウム合金部分がステンレス鋼部分より０．１ｍｍ突出するようにした。
【００２２】
なおハット状封口板１１は、クラッド材を円盤状に打ち抜き、中央部に絞り加工を施した後、プレス加工を行うことによって作製した。
【００２３】
また、電池ケース１２は、正極端子を兼ねた耐食性に優れたステンレス鋼から形成されており、ガスケット１３は、ハット状封口板１１と電池ケース１２とを絶縁する機能に加え、物理的に発電要素を電池容器内に封止するための機能を有しており、ポリフェニレンサルファイドからなるものを使用した。
【００２４】
ハット状封口板１１及び電池ケース１２とガスケット１３との間にブチルゴムをトルエンで希釈した溶液を塗布し、トルエンを蒸発させることによりブチルゴム膜からなるシーラントとした。
【００２５】
正極１６は、活物質として水酸化ニオブを１０００℃で焼成して得られた単斜晶の五酸化ニオブ（ＢＥＴ比表面積  １．５ｍ2／ｇ）、導電剤としてカーボンブラックおよび結着剤としてテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体を用い、それぞれを混合し、直径２ｍｍ、厚さ０．４ｍｍのペレット状に成型した後、２５０°Ｃ中で１２時間乾燥した。
【００２６】
一方、負極１４はハット状封口板１１の内側に存在するアルミニウム合金表面にリチウム金属を圧着し、電池組み立て時に、電解液を注入することによりリチウムとアルミニウムがショートした状態になり、電気化学的にリチウムがアルミニウム金属中に吸蔵されることにより得られた。
【００２７】
また、正極１６と負極１４との間に配されるセパレータ１５には、ポリフェニレンサルファイドを使用した。さらに電解液には、プロピレンカーボネートと１，２−ジメトキシエタンとの等体積混合溶媒にＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2を１ｍｏｌ／ｌの割合で溶解したものを用いた。
【００２８】
（比較例１）
ハット状封口板のつば部の周縁部において、アルミニウム合金部分とステンレス鋼部分とが同一面にあるようにした（アルミニウム合金部分がステンレス鋼部分よりも突出していないようにした）以外は電池Ａと同様にした電池を電池Ｐとした。なおハット状封口板は、板状のクラッド材に絞り加工を施した後、打ち抜くことによって作製した。
【００２９】
ここで電池Ａおよび電池Ｐの電池をそれぞれ１００個ずつ作製し、熱衝撃試験機（ＴＡＢＡＩ  ＴＳＥ−１０）により熱衝撃試験を実施した。この熱衝撃試験は、−１０℃で１時間保持した後、６０℃で１時間保持することを１サイクルとし、所定のサイクルを繰り返す試験であり、１２０および２４０サイクル後に電池を取り出し、顕微鏡にて１０倍の倍率に拡大し、目視にて電池表面の漏液の発生有無を確認した。その結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
表１の結果から、ハット状封口板のつば部の周縁部において、アルミニウム合金部分をステンレス鋼部分よりも突出させることによって、ガスケットの局部的な圧縮部が増し、電池の耐漏液性を向上させる得ることが明らかとなった。
【００３２】
次にハット状封口板のつば部の周縁部におけるアルミニウム合金部分のステンレス鋼部分に対する突出長さの検討を行った。
【００３３】
（実施例２）
アルミニウム合金部分のステンレス鋼部分に対する突出長さを０．１５ｍｍとした以外は、電池Ａと同様にして作製した電池を電池Ｂとした。
【００３４】
（実施例３）
アルミニウム合金部分のステンレス鋼部分に対する突出長さを０．０５ｍｍとした以外は、電池Ａと同様にして作製した電池を電池Ｃとした。
【００３５】
（実施例４）
アルミニウム合金部分のステンレス鋼部分に対する突出長さを０．０２ｍｍとした以外は、電池Ａと同様にして作製した電池を電池Ｄとした。
【００３６】
（実施例５）
アルミニウム合金部分のステンレス鋼部分に対する突出長さを０．０１５ｍｍとした以外は、電池Ａと同様にして作製した電池を電池Ｅとした。
【００３７】
（実施例６）
アルミニウム合金部分のステンレス鋼部分に対する突出長さを０．０１ｍｍとした以外は、電池Ａと同様にして作製した電池を電池Ｆとした。
【００３８】
（実施例７）
アルミニウム合金部分のステンレス鋼部分に対する突出長さを０．００１ｍｍとした以外は、電池Ａと同様にして作製した電池を電池Ｇとした。
【００３９】
次に、電池Ａ〜電池Ｇをそれぞれ１００個ずつ作製し、それぞれに対して熱衝撃試験を実施した。この熱衝撃試験は、−１０℃で１時間保持した後、６０℃で１時間保持することを１サイクルとし、所定のサイクルを繰り返す試験であり、１２０および２４０サイクル後に電池を取り出し、顕微鏡にて１０倍の倍率に拡大し、目視にて電池表面の漏液の発生有無を確認した。その結果を表２に示す。
【００４０】
【表２】
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【００４１】
表２の結果より、アルミニウム合金部分のステンレス鋼部分に対する突出長さが、０．０２ｍｍ以上であれば全く漏液が発生せず、より優れた耐漏液性が確保できることが明らかとなった。
【００４２】
なお、本実施例では扁平型非水電解液二次電池を用いたが、扁平型非水電解液一次電池などにも適用可能である。
【００４３】
また、本実施例では、正極活物質として、五酸化ニオブを用いたが、五酸化バナジウム、三酸化モリブデンなど遷移金属酸化物やマンガン酸リチウム、チタン酸リチウム等のリチウム含有遷移金属複合酸化物を用いてもよい。また、ガスケット材料として、ポリフェレンサルファイド以外に、ポリエーテルエーテルケトン、パーフルオロアルコギン、ポリプロピレンなどについても適用可能である。
【００４４】
さらに、本実施例では直径４．８ｍｍ、厚さ０．８ｍｍの扁平型非水電解液二次電池を用いたが、電池の大きさを問わず本発明の効果を奏することができ、特に直径７ｍｍ以下、厚さ１ｍｍ以下の小型の扁平型非水電解液電池を用いた場合、得られる効果がより顕著なものとなる。
【００４５】
また、本発明は、非水電解液や、セパレータの種類に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、高容量で耐漏液性に優れた扁平型非水電解液電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施例における扁平形非水電解液二次電池の断面図
【図２】従来の扁平形非水電解液二次電池の断面図
【図３】薄型の扁平形非水電解液二次電池の断面図
【符号の説明】
【００４８】
１１、３１              ハット状封口板
２１                    封口板
１１ａ、２１ａ、３１ａ  ステンレス鋼部分の周縁部
１１ｂ、２１ｂ、３１ｂ  アルミニウム合金部分の周縁部
１２、２２、３２        電池ケース
１３、２３、３３        ガスケット
１４、２４、３４        負極
１５、２５、３５        セパレータ
１６、２６、３６        正極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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