(57)【要約】【課題】有底円筒状に形成された外装缶と有底円筒状に形成された封口板との間に環状のガスケットを介在させて外装缶の開口部を内側にかしめて発電要素を密封した電気化学素子の高温保存時における耐漏液性能の低下を防止する。【解決手段】封口板２は開口部に外側に向かって折返し部２ａを設けるとともに、外装缶１と封口板２にはさまれるするガスケット３の側壁部の内面に全周にわたって突起部３ａを設け、かしめ封口を行う際に封口板２の本体と折返し部２ａとの隙間空間２ｂの入り口に突起部３ａを当接し、突起部３ａを圧入して隙間空間２ｂを密閉する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底円筒状に形成された封口板と有底円筒状に形成された外装缶との間に環状のガスケットを介在させ、前記外装缶の開口部を内側にかしめて発電要素を密封した電気化学素子であって、前記封口板はその開口部に外側に向かって折返し部を有するとともに、前記ガスケットは前記封口板と前記外装缶にはさまれる側壁部の内面に全周にわたって突起部を有し、前記ガスケットの突起部が前記封口板の本体と折返し部の隙間空間の入り口に当接して全周にわたって前記隙間空間を密封していることを特徴とする電気化学素子。
【請求項２】
封口板は、折返し部の端部より本体と折返し部の隙間空間内部にガスケットを有する請求項１記載の電気化学素子。
【請求項３】
有底円筒状に形成された封口板と有底円筒状に形成された外装缶との間に環状のガスケットを介在させ前記外装缶の開口部を内側にかしめて発電要素を密封した電気化学素子の封口方法であって、前記封口板はその開口部に外側に向かって折返し部を有し、前記ガスケットは前記封口板と前記外装缶にはさまれる側壁部の内面に全周にわたって突起部を有し、前記ガスケットの突起部を前記封口板の本体と折返し部の隙間空間に圧入することを特徴とする電気化学素子の封口方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有底円筒状に形成された封口板と、有底円筒状に形成された外装缶と、封口板と外装缶との間に介在する環状のガスケットと、発電要素を備え、発電要素に電解液を有する電気化学素子の耐漏液性能の向上に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器は小型化、軽量化が進んでいるが、電池やキャパシタ等の電気化学素子は、電子機器のメモリーバックアップやポータブル電子機器の主電源などに使用され、機器の動向に適合した部品として用途が拡大している。電気化学素子の代表例としては電卓、時計、カメラなどに使用されているリチウム電池、アルカリ電池や補聴器の電源となっている空気亜鉛電池、メモリーバックアップなどに使用されている電気二重層キャパシタなどがあげられる。
【０００３】
これらの電気化学素子は構成要素である正負極の電極、電解液、セパレータを素子内部に有する。密閉方式としては外装缶の端部をガスケットとともにカールさせるかしめ封口方式、封口板と外装缶をレーザーにより溶接するレーザー封口方式がある。
【０００４】
図８に例として扁平形リチウム電池の構造を示す。有底円筒状に形成された外装缶１１は、有底円筒状に形成された封口板１２とともに電池外装を形成する。外装缶１１の開口端部はかしめによりガスケット１３を封口板１２に圧接することにより密閉構造としている。この電池内部には活物質として、外装缶１１に接触する正極ペレット１４と封口板１２に接触する負極１５、さらに両活物間を絶縁し電解液を保持するセパレータ１６を有する。
【０００５】
かしめ封口方式を採用する電気化学素子では、封口板外周部分の強度を高めることにより耐漏液性能を向上させることが可能である。主に扁平形電気化学素子に使用されている封口板の形状として、封口板の最外周部分を外側に向けてＵ字状に折返しているもの（例えば特許文献１参照）と、折返しの無いもの（例えば特許文献２参照）がある。この折返しは封口板最外周部の強度を向上さるとともに封口板成型時の切断面を封口肩部に位置させることにより封口応力を集中させ、耐漏液性能の向上を行っている。例として、扁平形二酸化マンガンリチウム電池の使用温度範囲は高温側は６０℃までであるが、この程度の温度範囲であればＵ字状折返し部がない封口板でも十分な耐漏液性を保持できる。しかし近年自動車室内での使用など、従来の温度範囲より高温での性能が要求されるようになっているが、この様な高温中での使用においては封口板最外周の折返しは耐漏液性能の向上に非常に有効であり、素子の使用温度範囲を高温側に拡大することができる。
【特許文献１】特開平５−００３０２４号公報
【特許文献２】特開平８−１６２０７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この封口板のＵ字状折返し部には、プレス加工上本体側と外周側の折返し部分の間に隙間空間が生じる。この隙間空間にはかしめ封口時に内部から電解液が流出して滞留し、これが保存あるいは使用中に隙間空間より漏出して漏液が発生することがある。特に高温保存時には電解液の蒸発や分解速度が速まるため電池内の圧力が急激に上昇し、この内部圧力により隙間空間に滞留した電解液が漏出しやすくなる。これは通常の素子内部からの漏液とは異なり、封口板のＵ字状折返し部に滞留した電解液のみが漏出するため高温保存を継続した場合にも進行性はないが、外観上は通常の素子内部からの漏液と
変わらず、また電解液はイオン導電性のため、少量であってもプリント基板等に付着した場合基板が腐食するなどの問題が発生する場合がある。このような問題は折返し部分のない封口板を使った電池には発生し得ないが、前述のように特に高温環境下では封口板強度や封口応力の点で不利である。
【０００７】
本発明は、封口板の折返し部からの漏液を防止することにより高温保存時における耐漏液性能の向上を行い、高い信頼性を有する電気化学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の電気化学素子は、有底円筒状に形成された封口板と有底円筒状に形成された外装缶との間に環状のガスケットを介在させ、前記外装缶の開口部を内側にかしめて発電要素を密封した電気化学素子であって、前記封口板はその開口部に外側に向かって折返し部を有するとともに、前記ガスケットは前記封口板と前記外装缶にはさまれる側壁部の内面に全周にわたって突起部を有し、前記ガスケットの突起部が前記封口板の本体と折返し部の隙間空間の入り口に当接して全周にわたって前記隙間空間を密封していることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の電気化学素子の封口方法は、有底円筒状に形成された封口板と有底円筒状に形成された外装缶との間に環状のガスケットを介在させ前記外装缶の開口部を内側にかしめて発電要素を密封した電気化学素子の封口方法であって、前記封口板はその開口部に外側に向かって折返し部を有し、前記ガスケットは前記封口板と前記外装缶にはさまれる側壁部の内面に全周にわたって突起部を有し、前記ガスケットの突起部を前記封口板の本体と折返し部の隙間空間に圧入することを特徴とする。
【００１０】
電気化学素子は、側壁部の内面全周にわたって突起部を持つガスケットと開口部に折返し部を持つ封口板を組み合わせ、外装缶の開口部を内側にかしめて封口する際に、突起部を封口板の開口部の折返し部に形成された隙間空間の入り口に当接させる、あるいは、ガスケットの突起部を封口板の隙間空間に圧入することにより密封して折り返し部の隙間空間を密封しているので、封口時に内部から流出する電解液が折り返し部の隙間空間に滞留するのを抑制することができる。また、かりに隙間空間に滞留したとしても、電解液の漏出防止を行うことが可能である。さらにガスケットの圧縮が折返し部の内側および外側の二箇所で行われ、圧縮部分の面積も結果的に増加するので、電池内部からの耐漏液性能をさらに向上させることができる。特に、漏液が発生しやすくなる高温保存時に顕著な効果が得られる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電気化学素子の高温保存時における耐漏液性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、扁平形電気化学素子の代表例としての扁平形リチウム一次電池の概略断面図である。有底円筒状に形成された外装缶１と有底円筒状に形成された封口板２は環状のガスケット３を介在して組み合わせられ、電池の外装を形成している。内部には発電要素としての正極４、負極５、セパレータ６が積層され、さらに電解液により満たされている。
【００１４】
図２は、封口板２及びガスケット３を組み合わせ、外装缶１に挿入した状態を模式的に示したかしめ封口前の封口部概略断面図である。封口板２の開口部は外側に向かって折り返されて折返し部２ａが形成され、外周部を強化している。封口板２の本体と折返し部２
ａの間には隙間空間２ｂがある。封口板２と外装缶１にはさまれるガスケット３の側壁部の内面には全周にわたって突起部３ａが、外装缶１の開口部を内側にかしめてかしめ封口を行った際に封口板２の隙間空間２ｂの入り口に当接する位置に設けられている。この状態で外装缶１の開口部を内側にかしめて封口すると、図３に示すように、ガスケット３の突起部３ａが封口板２の隙間空間２ｂの入り口から圧入され、隙間空間２ｂが完全に密封される。
【００１５】
（実施例）
本発明の実施例として扁平形リチウム一次電池を組み立てて、従来の電池との比較を行った。電池サイズは直径２０ｍｍ、高さ１．６ｍｍのもので行った。正極には二酸化マンガンを活物質とし、カーボン粉末を導電剤とした粉体混合物を加圧成型したものを用いた。また負極には金属リチウムを、セパレータにはポリプロピレン不織布を使用した。電解液は、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容積混合溶媒に、過塩素酸リチウムを１ｍｏｌ／Ｌの割合で溶解したものを用いた。外装缶１及び封口板２にはステンレス金属板を成型加工したものを用いた。ガスケット３はポリプロピレン製とした。封口板２の肉厚は０．３ｍｍとし、ガスケット３の突起部３ａは高さが封口板肉厚と同等の０．３ｍｍのもの（これを実施例１とする）と、それよりも小さな０．２ｍｍのもの（これを実施例２とする）で、これらを外装缶１の開口部を内側にかしめて封口し電池を組み立てた。
【００１６】
図４は、従来例１として、開口部が折り返されてない封口板２２と、突起部のないガスケット２３とを、外装缶２１とともに組み合わせたものを模式的に示したかしめ封口前の封口部概略断面図で、外装缶２１の開口部を内側にかしめて封口し、図５に示すような概略断面の電池を組み立てた。この電池は、ガスケット２３の側壁部の内面に突起部はないが封口板２２に折り返しがないので、ガスケット２３は側壁部が封口板２２に沿った状態で封口されている。
【００１７】
また、図６は、従来例２として、開口部に折返し部１２ａがある封口板１２と、内面に突起ないものガスケット１３とを、外装缶１１とともに組み合わせたものを模式的に示したかしめ封口前の封口部概略断面図で、外装缶１１の開口部を内側にかしめて封口し、図７に示すような概略断面の電池を組み立てた。本発明の実施例を示す図４と同様に封口板１２の本体と折返し部１２ａと間の隙間空間１２ｂがガスケット３で外見上塞がれるものの、この状態ではガスケット１３は側壁部の内面に突起部がなく平坦なため隙間空間１３ｂ圧入されないのはもちろんのこと、入り口にも当接せず接触圧力が不充分なものとなる。
【００１８】
実施例１、実施例２、および従来例２の電池のそれぞれについて、封口板２、１２の隙間空間２ｂ、１２ｂとガスケット３、１３の状態を詳細に観察すると、実施例１では、封口板２の隙間空間２ｂにガスケット３が０．１０ｍｍ圧入されており、また、実施例２では、０．０７ｍｍ圧入されいるのに対し、従来例２では、封口板１２の隙間空間１２ｂにガスケット１３は圧入されず逆に０．０２ｍｍの浮き上がりが認められた。
【００１９】
これらの電池を高温環境下に保存して耐漏液性の比較試験を行った。表１に示すように、従来例１、従来例２、実施例１、および実施例２の電池はいずれも、６０℃４０日間の保存試験では良好な耐漏液性を示した。しかし、１００℃３日間の保存においては、従来例１および従来例２では、電池に漏液が見られたのに対して、実施例１および実施例２の電池では、漏液が発生しなかった。さらに１００℃６日間の保存後には、従来例２の電池は３日間保存後に比較して漏液数が増加するのに対して、従来例１の電池では漏液数が増加しない。このことより封口板の開口部に折返し部をもうけることは耐漏液性能の向上に効果があり、本発明のように封口板と外装缶にはさまれるガスケットの側壁部の内面に突
起部を設けて封口板の隙間空間を密封することにより、さらに耐漏液性能の向上に寄与することが明らかである。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
なお、実施例として扁平形二酸化マンガンリチウム電池で説明したが、他の化学系電池、キャパシタ等でも同様の効果が期待できる。また、同様の封口構造を持つものであれば円筒形電池にも適用できる。
【００２２】
また、ガスケットの突起部の高さは、封口板の本体と折返し部の隙間空間の入り口に当接して圧入可能なように任意に設定すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明により、電気化学素子の高温保存における耐漏液性を向上させることができることから、従来使用が難しかった高温領域における電気化学素子の使用の可能性を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例における扁平形リチウム一次電池の概略断面図
【図２】本発明の実施例における扁平形リチウム一次電池のかしめ封口前の封口部概略断面図
【図３】本発明の実施例における扁平形リチウム一次電池のかしめ封口後の封口部概略断面図
【図４】従来例１における扁平形リチウム一次電池のかしめ封口前の封口部概略断面図
【図５】従来例１における扁平形リチウム一次電池のかしめ封口後の封口部概略断面図
【図６】従来例２における扁平形リチウム一次電池のかしめ封口前の封口部概略断面図
【図７】従来例２における扁平形リチウム一次電池のかしめ封口後の封口部概略断面図
【図８】従来の扁平形リチウム一次電池の概略断面図
【符号の説明】
【００２５】
１  外装缶
２  封口板
２ａ  折返し部
２ｂ  隙間空間
３  ガスケット
３ａ  突起部
４  正極
５  負極
６  セパレータ
【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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【図８】
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