(57)【要約】【課題】かしめに伴なう正極缶の底面壁の外膨らみを許容して、電解液の液漏れが生じにくい扁平形電池の製造方法を得る。【解決手段】正極缶１に絶縁パッキン１２と負極缶２とを挿入したのち、正極缶１の開口上端部５ａを絶縁パッキン１２を介して負極缶２の周側壁７にかしめて、電池缶を密閉する。かしめ用の金型は、正極缶１の開口上端部５ａを内向きに湾曲成形するための封口金型１５と、ノックアウトピン１６と、ノックアウトピン１６に対面状に配される封口上パンチ１７とからなる。かしめ時には、封口上パンチ１７の枠状凸部２１が正極缶１の底面壁３の周縁に当接し、封口上パンチ１７とノックアウトピン１６とで電池缶を挟み込んだ状態で、封口金型１５によって正極缶１の開口上端部５ａを湾曲成形する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極缶に絶縁パッキンと負極缶とを挿入したのち、前記正極缶の開口上端部を前記絶縁パッキンを介して前記負極缶の周側壁にかしめて、電池缶を密閉する扁平形電池の製造方法において、
かしめ用の金型が、前記正極缶の前記開口上端部を内向きに湾曲成形するための封口金型と、前記封口金型を貫通して前記負極缶の上面壁に当接するノックアウトピンと、前記ノックアウトピンに対面状に配されて前記正極缶の底面壁に当接する封口上パンチとからなり、
前記封口上パンチには、前記正極缶の前記底面壁の周縁に当接する枠状凸部が突出形成されており、
かしめ時には、前記封口上パンチの前記枠状凸部が前記正極缶の前記底面壁の周縁に当接し、前記封口上パンチと前記ノックアウトピンとで前記電池缶を挟み込んだ状態で、前記封口金型によって前記正極缶の前記開口上端部を成形することを特徴とする扁平形電池の製造方法。
【請求項２】
前記枠状凸部の突出寸法が、0.０１〜0.２mmである請求項１記載の扁平形電池の製造方法。
【請求項３】
前記正極缶の肉厚寸法と、前記枠状凸部の幅寸法との比が、0.２〜２である請求項１又は２記載の扁平形電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正極缶を絶縁パッキンを介して負極缶にかしめることで電池缶を密閉する扁平形電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１〜３には、かしめ前の正極缶に絶縁パッキンと負極缶とを挿入したのち、正極缶を絶縁パッキンを介して負極缶の周側壁にかしめて、電池缶を密閉する形態が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３２５９８８号公報（段落番号０００８−０００９、図１・３）
【特許文献２】特開２０００−４８７８０号公報（段落番号００１７、図１）
【特許文献３】特開２０００−３４０１８９号公報（段落番号００１０−００１１、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記電池にあっては、封口上パンチとノックアウトピンとで電池缶を挟み込み、この状態で封口金型によって正極缶の開口上端部を内向きに湾曲成形してかしめる。このかしめ時に、正極缶の底面壁が膨らもうとする。この際、特許文献１〜３では、正極缶の底面壁に当接する封口上パンチの端面が平坦になっている。そのため、正極缶の底面壁が外側に膨らむことができず、そのひずみが電池缶の内方に向かって正極缶の底面壁が内向きに凹む。これで、電池缶内の容積が低下して電池内圧が過度に上昇し、電解液の液漏れが生じやすくなる。
【０００５】
そこで本発明の目的は、かしめに伴なう正極缶の底面壁の外膨らみを許容して、電解液の液漏れが生じにくい扁平形電池の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明が対象とする扁平形電池の製造方法は、図４に示すごとく、正極缶１に絶縁パッキン１２と負極缶２とを挿入したのち、正極缶１の開口上端部５ａを絶縁パッキン１２を介して負極缶２の周側壁７にかしめて、電池缶を密閉する。
【０００７】
かしめ用の金型は、図１および図２に示すごとく、正極缶１の開口上端部５ａを内向きに湾曲成形するための封口金型１５と、封口金型１５を貫通して負極缶２の上面壁６に当接するノックアウトピン１６と、ノックアウトピン１６に対面状に配されて正極缶１の底面壁３に当接する封口上パンチ１７とからなる。封口上パンチ１７には、正極缶１の底面壁３の周縁に当接する枠状凸部２１が突出形成されており、かしめ時には、封口上パンチ１７の枠状凸部２１が正極缶１の底面壁３の周縁に当接し、封口上パンチ１７とノックアウトピン１６とで電池缶を挟み込んだ状態で、封口金型１５によって正極缶１の開口上端部５ａを成形することを特徴とする。
【０００８】
具体的には、封口上パンチ１７の枠状凸部２１の突出寸法ｈが、0.０１〜0.２mmである。枠状凸部２１の突出寸法ｈが0.０１mmよりも小さいと、正極缶１の底面壁３は、少し膨らんでも封口上パンチ１７の下面２０に当接するために、ほとんど膨らむことができず、そのひずみが電池缶の内方に向かって正極缶１の底面壁３が内向きに凹む。そのため、電池缶内の容積が低下して電池内圧が過度に上昇し、電解液の液漏れが生じやすくなる。枠状凸部２１の突出寸法ｈが0.２mmよりも大きいと、かしめの力が正極缶１の底面壁３の外膨らみに過度に使われて、かしめでの締め付け力が不十分になって電解液の液漏れが生じやすくなる。
【０００９】
また、正極缶１の肉厚寸法ｔと、枠状凸部２１の幅寸法ｂとの比（ｔ／ｂ）は、0.２〜２であることが好ましい。前記比（ｔ／ｂ）が0.２よりも小さいと、正極缶１の肉厚に比べて封口上パンチ１７の枠状凸部２１の幅が大きくなり過ぎて、かしめ時に正極缶１の底面壁３が外膨らみし難くなる。一方、前記比（ｔ／ｂ）が２よりも大きいと、封口上パンチ１７の枠状凸部２１の幅が小さくなり過ぎて枠状凸部２１の強度が不十分になるからである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、かしめ時には、封口上パンチ１７の枠状凸部２１が正極缶１の底面壁３の周縁に当接するために、正極缶１の底面壁３の中央部は、対面する封口上パンチ１７の中央部から離れている。この分だけ、かしめ時において正極缶１の底面壁３が外向きに膨らむことができ、かしめによる電池缶内の容積低下を防いで電池内圧の上昇を防止し、電解液の液漏れを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（実施例１）  図１ないし図５は、本発明が対象とする扁平形電池の製造方法の実施例１を示す。電池缶は、図４に示すごとく、いずれもがスレンレス鋼からなる下側の正極缶１と、上側の負極缶２とからなり、図５に示すごとく平面視で正方形に形成される。正極缶１は、正極端子を兼ねており、図３および図４に示すごとく、正方形の底面壁３と、底面壁３の外周から上向きに折り曲げ連設した周側壁５とを有する。負極缶２は、負極端子を兼ねており、正方形の上面壁６と、上面壁６の外周から下向きに折り曲げ連設した周側壁７とを有する。
【００１２】
負極缶２の周側壁７は、上下方向の中間で外向きに折り曲げ形成した段付き部７ａと、段付き部７ａの外周から下向きに折り曲げ形成した封止部７ｂとを設けてある。封止部７ｂは、はぜ折りされた内外二重の壁で形成されている。
【００１３】
正極缶１内には、二酸化マンガン（正極活物質）をプレス成形した正極９が底面壁３の内面に接する状態で収容される。負極缶２内には、リチウム金属板（負極活物質）を打ち抜いた負極１０が上面壁６の内面に接する状態で収容される。正極９と負極１０との間には、ポリプロピレン製の不織布からなるセパレータ１１が介在する。正極缶１の周側壁５の開口上端部５ａが、ポリプロピレン製の絶縁パッキン１２を介して負極缶２の周側壁７の段付き部７ａにかしめられることで、正極９、負極１０、セパレータ１１および電解液が電池缶内に密封される。
【００１４】
電解液の溶媒は、プロピレンカーボネート（ＰＣ）と、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）とを１：１（体積比）で、溶質として0.５Ｍ過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4 ）を溶解させたものを使用した。よって一辺の寸法が２４mmの正方形で、四隅の曲線部分の半径（Ｒ）寸法が３mm、上下高さ寸法が３mmとなる扁平形電池をつくった。正極缶１の肉厚寸法ｔ（図４）は0.３mmである。
【００１５】
かしめ用の金型は、図１および図２に示すごとく、正極缶１の開口上端部５ａを内向きに湾曲成形するための曲面部１５ａを有する封口金型１５と、封口金型１５をこれの下方から貫通するノックアウトピン１６と、ノックアウトピン１６の上方に対面状に配された封口上パンチ１７とからなる。かしめ時には、電池缶の上下を逆にした状態で、ノックアウトピン１６の上面１９に負極缶２の上面壁６を載置（当接）し、この状態で正極缶１の底面壁３に封口上パンチ１７を当接させる。
【００１６】
封口上パンチ１７の下面２０には、正極缶１の底面壁３の正方形の周縁に当接する枠状凸部２１が下向きに突出形成されている。枠状凸部２１の突出寸法ｈは0.１mm、幅寸法ｂは0.６mmである。因みに、正極缶１の肉厚寸法ｔと、封口上パンチ１７の枠状凸部２１の幅寸法ｂとの比（ｔ／ｂ）は0.５である。
【００１７】
図３に示すかしめ前の正極缶１に、正極９、負極１０およびセパレータ１１を収容し、正極缶１内にこれの開口上面側から絶縁パッキン１２と負極缶２とを挿入する。この電池缶を、図１に示すごとく上下を逆にした状態でノックアウトピン１６の上面１９に負極缶２の上面壁６側を載置したのち、ノックアウトピン１６と封口上パンチ１７とで挟み込む。このとき、封口上パンチ１７は、枠状凸部２１の下面のみが正極缶１の底面壁３に当接する（図２参照）。つまり、正極缶１の底面壁３の中央部は、封口上パンチ１７の下面２０から離れている。この状態で、ノックアウトピン１６と封口上パンチ１７とが下降する。
【００１８】
すると、図２に示すごとく、正極缶１の開口上端部５ａが、封口金型１５の曲面部１５ａによって内向きのカール状に湾曲成形され、負極缶２の周側壁７の段付き部７ａに絶縁パッキン１２を介して押し付けられてかしめられる。このかしめに伴なって正極缶１の底面壁３が電池缶の外側に膨れるが、この正極缶１の膨張は、封口上パンチ１７の下面２０で受け止められる。
【００１９】
（実施例２）  実施例２では、封口上パンチ１７の枠状凸部２１の突出寸法ｈを0.０１mmとした。その他の点は、実施例１と同じであるので説明を省略する。
【００２０】
（実施例３）  実施例３では、封口上パンチ１７の枠状凸部２１の突出寸法ｈを0.２mmとした。その他の点は、実施例１と同じであるので説明を省略する。
【００２１】
（実施例４）  実施例４では、封口上パンチ１７の枠状凸部２１の幅寸法ｂを0.１５mmにして、正極缶１の肉厚寸法ｔ（0.３mm）と、封口上パンチ１７の枠状凸部２１の幅寸法ｂとの比（ｔ／ｂ）を２とした。その他の点は、実施例１と同じであるので説明を省略する。
【００２２】
（実施例５）  実施例５では、封口上パンチ１７の枠状凸部２１の幅寸法ｂを1.５mmにして、正極缶１の肉厚寸法ｔと、封口上パンチ１７の枠状凸部２１の幅寸法ｂとの比（ｔ／ｂ）を0.２とした。その他の点は、実施例１と同じであるので説明を省略する。
【００２３】
（比較例１）  比較例１では、封口上パンチ１７の枠状凸部２１の突出寸法ｈを0.５mmとした。その他の点は実施例１と同じである。
【００２４】
（比較例２）  比較例２では、封口上パンチ１７の枠状凸部２１を設けずに封口上パンチ１７の下面２０を平坦にした。つまり、枠状凸部２１の突出寸法ｈは０mmである。その他の点は実施例１と同じである。
【００２５】
（比較例３）  比較例３では、封口上パンチ１７の枠状凸部２１の幅寸法ｂを0.０６mmにして、正極缶１の肉厚寸法ｔと、封口上パンチ１７の枠状凸部２１の幅寸法ｂとの比（ｔ／ｂ）を５とした。その他の点は実施例１と同じである。
【００２６】
（比較例４）  比較例４では、封口上パンチ１７の枠状凸部２１の幅寸法ｂを３mmにして、正極缶１の肉厚寸法ｔと、封口上パンチ１７の枠状凸部２１の幅寸法ｂとの比（ｔ／ｂ）を0.１とした。その他の点は実施例１と同じである。
【００２７】
（試験）  実施例１〜５および比較例１〜４の各電池をそれぞれ２５個ずつ用意して、かしめたのちに、正極缶１の底面壁３の膨張寸法を測定し、その平均値と標準偏差値とを調べた。ただし、正極缶１の底面壁３が膨らんだ場合の膨張寸法を「正」、凹んだ場合の膨張寸法を「負」とした。
【００２８】
また、かしめ後の各電池の上下高さ寸法を測定し、各電池の上下高さ寸法の平均値と標準偏差値とを調べた。因みに、電池の上下高さ寸法の許容範囲は最大で3.０５mmである。さらに、耐漏液性試験として前記各電池を温度６０℃、湿度９０％ＲＨの雰囲気下に８０日置いたのち、電解液の液漏れの有無を調べた。表１はその結果を示す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
表１に示すごとく、実施例１〜５では、各電池における正極缶１の底面壁３の膨張寸法の平均値が0.０８〜0.１５mmであって、正極缶１の底面壁３の膨らみが適正に抑えられ、これによって全ての電池の上下高さ寸法が前記許容範囲内に収まっていることが確認された。また、実施例１〜５では、全ての電池において液漏れが生じなかった。
【００３１】
これに対し、比較例１では、各電池における正極缶１の底面壁３の膨張寸法の平均値が0.３５mmと大きく、これに伴なって各電池の上下高さ寸法の平均値が3.２０mmとなって許容範囲を越えた。これは、封口上パンチ１７の枠状凸部２１の突出寸法ｈが0.５mmと大きいために、封口上パンチ１７の下面２０で正極缶１の底面壁３の膨らみを適正に抑えることができなかったためと考えられる。また、比較例１で液漏れが５個も生じたのは、かしめの力が前記正極缶１の底面壁３の膨らみに逃げて、かしめでの締め付け力が不十分になったためと考えられる。
【００３２】
比較例２では、各電池が内向きに凹むとともに電解液の液漏れが１２個も生じ、また比較例４でも、各電池が内向きに凹むとともに電解液の液漏れが８個も生じた。これは、比較例２では、正極缶１の底面壁３の全体に封口上パンチ１７の下面２０が当接して、正極缶１の底面壁３が外向きに膨らむことができず、そのひずみが電池缶の内方に向かって凹んだと考えられる。比較例４でも同様に、封口上パンチ１７の枠状凸部２１の幅寸法ｂが３mmと幅広のため、枠状凸部２１の下面で正極缶１の底面壁３が外向きに膨らむことが抑えられ、そのひずみが電池缶の内方に向かって凹んだと考えられる。この凹みによって比較例２・４では、電池缶内の容積が低下して電池内圧が過度に上昇し、液漏れが生じたと考えられる。
【００３３】
比較例３で、封口上パンチ１７の枠状凸部２１が破損したのは、枠状凸部２１の幅寸法ｂを小さくし過ぎたために、枠状凸部２１が強度不足になったと考えられる。
【００３４】
正極缶１は、アルミニウム−ＳＵＳクラッド材などであってもよく、負極缶２は、銅−ＳＵＳクラッド材などであってもよい。絶縁パッキン１２は、ポリフェニレンサルファイド製などであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】電池缶をかしめ用の金型にセットした状態を示す縦断面図
【図２】かしめ完了時の状態を示す縦断面図
【図３】扁平形電池の組み立て前の縦断面図
【図４】扁平形電池の一部を示す縦断面図
【図５】扁平形電池の平面図
【符号の説明】
【００３６】
１  正極缶
２  負極缶
３  正極缶の底面壁
５ａ  正極缶の開口上端部
６  負極缶の上面壁
１２  絶縁パッキン
１５  封口金型
１６  ノックアウトピン
１７  封口上パンチ
２１  枠状凸部
ｂ  枠状凸部の幅寸法
ｈ  枠状凸部の突出寸法
ｔ  正極缶の肉厚寸法
【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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