(57)【要約】  側壁部に折り返しを設けない封口缶を用いてコイン形電池を製造する際に、量産性及び封止性に優れ、電極体を収容するための収容空間を大きくして高容量化された、信頼性に優れたコイン形電池を製造する。封口缶の側壁部の開口端部が内周側及び外周側に屈曲しないようにし、開口端部の先端を、鋭角的にならない形状とし、上端部の内周側に切り落とし部を形成し、内径を封口缶の側壁部の外径よりも小さくしたガスケットに前記封口缶を嵌め込み、外装缶をかしめることによりコイン形電池を製造する。
2018124152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面部と周壁部とを備え、厚み方向において、前記底面部とは反対側に開口を有する外装缶と、
平面部と側壁部とを備え、厚み方向において、前記平面部とは反対側に開口を有し、且つ、前記側壁部に、前記平面部と前記開口との間に位置して径方向に拡がる段状の肩部が設けられた封口缶と、
前記外装缶の周壁部と前記封口缶の側壁部との間に少なくとも一部が配置されたガスケットと、
前記外装缶と前記封口缶とによって形成された収容空間内に配置された発電要素と、
を備えたコイン形電池であって、
前記ガスケットは、
筒状に形成され、前記外装缶の周壁部と前記封口缶の側壁部との間に配置されたガスケット周壁部と、
前記外装缶の底面部と前記封口缶の側壁部の開口端部との間に配置されたガスケット底部と、
を備え、断面が鉤状の環状体であり、
前記外装缶の底面部の外径をｄ１（ｍｍ）、前記外装缶の周壁部における開口端部の内径をｄ２（ｍｍ）、前記封口缶の平面部の外径をｄ３（ｍｍ）、前記封口缶の側壁部における開口端部の外径をｄ４（ｍｍ）とすると、
０．８≦ｄ３／ｄ１≦０．９
かつ、０．９８≦ｄ２／ｄ４≦１．０６
を満たす、コイン形電池。
【請求項２】
請求項１に記載のコイン形電池において、
ｄ３／ｄ４≧０．８５
を満たす、コイン形電池。
【請求項３】
請求項１または２に記載のコイン形電池において、
前記ガスケットは、融点または熱分解温度が２００℃以上の耐熱樹脂によって構成されている、コイン形電池。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一つに記載のコイン形電池の製造方法であって、
前記封口缶の側壁部と前記外装缶の周壁部との間に前記ガスケット周壁部を挟み込むとともに、前記封口缶の側壁部における開口端部と前記外装缶の底面部との間に前記ガスケット底部を挟み込むように、前記封口缶と前記外装缶との間に前記ガスケットを配置した状態で、前記外装缶の周壁部を、前記封口缶の側壁部に対して径方向に変位させることによって、前記外装缶の周壁部と前記封口缶の側壁部とを嵌合させる工程を含む、コイン形電池の製造方法。
【請求項５】
外装缶と、封口缶と、前記外装缶と前記封口缶との間に配置されたガスケットと、前記外装缶、前記封口缶及び前記ガスケットにより形成された収容空間内に配置された発電要素とを備えたコイン形電池の製造方法であって、
前記外装缶は、底面部と周壁部とを備え、高さ方向において、前記底面部とは反対側に開口を有し、
前記封口缶は、平面部と側壁部とを備え、高さ方向において、前記平面部とは反対側に開口を有し、
前記封口缶の側壁部は、基端部と、拡径部と、径方向に拡がる段状の肩部とを有し、
前記ガスケットは、前記外装缶の周壁部と前記封口缶の側壁部との間に配置される、筒状に形成されたガスケット周壁部と、前記外装缶の底面部と前記封口缶の側壁部の開口端部との間に配置されるガスケット底部とを備え、かつ断面が鉤状の環状体であり、
前記ガスケット周壁部の上端部の内周側に切り落とし部を有し、
前記封口缶の高さをｈ１（ｍｍ）とし、
前記封口缶の側壁部において、開口端部の外径をｄ５（ｍｍ）、開口端部の先端から平面部側にｈ１の７／１０の位置における外径及び缶厚みを、それぞれｄ６（ｍｍ）及びｔ１（ｍｍ）とし、開口端部の先端から平面部側にｔ１の１／２の位置における缶厚みをｔ２（ｍｍ）とし、
前記ガスケット周壁部の、前記切り落とし部以外での内径をｄ７（ｍｍ）としたときに、  −０．１≦ｄ５−ｄ６≦０．１、ｄ６＞ｄ７、及び、ｔ２／ｔ１≧０．９を満たし、
前記ガスケット周壁部の内側に前記封口缶の側壁部を嵌め込む工程と、
前記外装缶の周壁部をかしめて封止する工程とを有する、コイン形電池の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載のコイン形電池の製造方法において、
前記封口缶の側壁部における開口端部の先端が、径方向で前記拡径部の中心線より内周側に位置している、コイン形電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイン形電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コイン形電池またはボタン電池と呼ばれる扁平形状の電池が知られている。この電池では、正極と負極との間にセパレータが挟み込まれて構成された電極体が、電解液とともに、電池ケース内に収容されている。この電池ケースは、底面部及び周壁部を有し且つ該周壁部に開口部が設けられた外装缶と、平面部及び側壁部を有し、且つ、該側壁部に開口部及び肩部が形成された封口缶と、外装缶と封口缶との間に配置されるガスケットとを備えている。前記外装缶の周壁部と前記封口缶の側壁部とは、嵌合されている。【０００３】
上述のような構成を有する電池では、外装缶と封口缶との嵌合において、ガスケットに効率良く圧力を加えて封止する一方、内容積を大きくして高容量化を図るために、外装缶及び封口缶の封止構造について、さまざまな検討が行われている。【０００４】
そのような封止構造の１つとして、封口缶の側壁部に折り返し部分を設けず、ガスケットの断面形状をＬ字状にすることが提案されている（特許文献１）。このような封止構造を用いることにより、封口缶の側壁部を折り返す構造に比べて、側壁部の内側の容積を増大させることができる。これにより、電池の高容量化を図ることができる。【０００５】
また、封口缶の側壁部に折り返し部分を設けない場合の耐漏液性を高めるために、封口缶の側壁部の先端の内周側部分の曲率半径を、外周側部分の曲率半径より小さくすること、及び、封口缶の側壁部の開口部を電池の中心側に屈曲させることにより、封口缶の側壁部の先端部とガスケットとの密着性を向上させ、封止性を改善して漏液の発生を抑制することも提案されている（特許文献２及び３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１９０９００号公報
【特許文献２】特開平８−２２２１９２号公報
【特許文献３】特開２００７−２００６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１及び２に示すように、封口缶を縦断面で見て、封口缶の側壁部の先端部を直線に近い形状とする場合、封口缶の側壁部にガスケットを取り付ける際に、前記側壁部の先端部が前記ガスケットを傷つけることにより、漏液の原因になる場合がある。また、特許文献３に示すように、前記側壁部の先端部を内側に大きく屈曲させる場合には、封口缶の側壁部の内側に生じるデッドスペースが大きくなるため、封口缶の側壁部に折り返し部分を設けない構造とすることによる電池の内容積向上の効果が損なわれるという問題が生じる。【０００８】
特に、側壁部の開口の先端が鋭角である場合には、封口缶の側壁部の先端がガスケットの側面を傷つけたり、側壁部の先端に押圧される個所が切れたりするなどの問題を生じやすくなり、漏液を生じやすくなることがわかった。【０００９】
また、電池ケース内のデッドスペースを減らして高容量化を図るためには、側壁部における肩部をできるだけ平面部側に形成するとともに、前記側壁部のうち前記肩部よりも開口部側の部分が、平面部に対してほぼ垂直に位置するように前記側壁部が形成された封口缶を用いて、前記封口缶の形状ができるだけ変化しないように封止を行う必要がある。しかし、前記形状を有する封口缶にガスケットを取り付けようとすると、ガスケットの内面側と接触する封口缶の側壁部の面積が大きいため、前記封口缶と前記ガスケットとの摩擦などにより、ガスケットを傷つけたり位置ずれなどを生じたりして、電池の組み立て後に漏液を生じる可能性が高くなることもわかった。【００１０】
本発明の目的は、封止性を損なうことなく、電極体を収容するための収容空間を大きくすることにより高容量化され、且つ、信頼性に優れたコイン形電池及びそ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】
【００１１】
本発明の一実施形態に係るコイン形電池は、底面部と周壁部とを備え、厚み方向において、前記底面部とは反対側に開口を有する外装缶と、平面部と側壁部とを備え、厚み方向において、前記平面部とは反対側に開口を有し、且つ、前記側壁部に、前記平面部と前記開口との間に位置して径方向に拡がる段状の肩部が設けられた封口缶と、前記外装缶の周壁部と前記封口缶の側壁部との間に少なくとも一部が配置されたガスケットと、前記外装缶と前記封口缶とによって形成された収容空間内に配置された発電要素と、を備えたコイン形電池である。前記ガスケットは、筒状に形成され、前記外装缶の周壁部と前記封口缶の側壁部との間に配置されたガスケット周壁部と、前記外装缶の底面部と前記封口缶の側壁部の開口端部との間に配置されたガスケット底部と、を備え、断面が鉤状の環状体であり、前記外装缶の底面部の外径をｄ１（ｍｍ）、前記外装缶の周壁部における開口端部の内径をｄ２（ｍｍ）、前記封口缶の平面部の外径をｄ３（ｍｍ）、前記封口缶の側壁部における開口端部の外径をｄ４（ｍｍ）とすると、０．８≦ｄ３／ｄ１≦０．９、かつ、０．９８≦ｄ２／ｄ４≦１．０６を満たす。【００１２】
本発明の一実施形態に係るコイン形電池の製造方法において、該コイン形電池は、外装缶と、封口缶と、前記外装缶と前記封口缶との間に配置されたガスケットと、前記外装缶、前記封口缶及び前記ガスケットにより形成された収容空間内に配置された発電要素とを備える。前記外装缶は、底面部と周壁部とを備え、高さ方向において、前記底面部とは反対側に開口を有し、前記封口缶は、平面部と側壁部とを備え、高さ方向において、前記平面部とは反対側に開口を有し、前記封口缶の側壁部は、基端部と、拡径部と、径方向に拡がる段状の肩部とを有する。前記ガスケットは、前記外装缶の周壁部と前記封口缶の側壁部との間に配置される、筒状に形成されたガスケット周壁部と、前記外装缶の底面部と前記封口缶の側壁部の開口端部との間に配置されるガスケット底部とを備え、かつ断面が鉤状の環状体であり、前記ガスケット周壁部の上端部の内周側に切り落とし部を有する。さらに、前記封口缶の高さをｈ１（ｍｍ）とし、前記封口缶の側壁部において、開口端部の外径をｄ５（ｍｍ）、開口端部の先端から平面部側にｈ１の７／１０の位置における外径及び缶厚みを、それぞれｄ６（ｍｍ）及びｔ１（ｍｍ）とし、開口端部の先端から平面部側にｔ１の１／２の位置における缶厚みをｔ２（ｍｍ）とし、前記ガスケット周壁部の、前記切り落とし部以外での内径をｄ７（ｍｍ）としたときに、−０．１≦ｄ５−ｄ６≦０．１、ｄ６＞ｄ７、及び、ｔ２／ｔ１≧０．９を満たす。コイン形電池の製造方法は、前記ガスケット周壁部の内側に前記封口缶の側壁部を嵌め込む工程と、前記外装缶の周壁部をかしめて封止する工程とを有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一実施形態に係るコイン形電池及びその製造方法を用いることにより、封止性を損なうことなく、電極体を収容するための収容空間を大きくすることにより高容量化され、且つ、信頼性に優れたコイン形電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明のコイン形電池の製造方法により作製されるコイン形電池について、その一実施形態の概略構成を示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示すコイン形電池内の電極体の構造を断面で拡大して示す部分拡大断面図である。
【図３】図３は、本発明のコイン形電池に用いられる封口缶の概略構成を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明のコイン形電池に用いられる封口缶の側壁部の要部の断面を拡大して示す部分拡大断面図である。
【図５】図５は、コイン形電池の比較例に用いられる封口缶の側壁部の要部の断面を拡大して示す部分拡大断面図である。
【図６】図６は、本発明のコイン形電池に用いられるガスケットの概略構成を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明のコイン形電池に用いられるガスケットの変形例を示す断面図である。
【図８】図８は、正極の概略構成を示す平面図である。
【図９】図９は、負極の概略構成を示す平面図である。
【図１０】図１０は、電極体の概略構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１６】
（全体構成）
図１は、本発明のコイン形電池の製造方法により作製されるコイン形電池の一実施形態の概略構成を示す断面図である。このコイン形電池１は、有底円筒状の外装缶としての正極缶１０と、正極缶１０の開口を覆う封口缶としての負極缶２０と、正極缶１０と負極缶２０との間に挟み込まれるガスケット３０と、正極缶１０及び負極缶２０の間に形成される収容空間Ｓ内に収容される電極体４０（発電要素）とを備える。したがって、コイン形電池１は、正極缶１０と負極缶２０とを合わせることによって、高さ方向の寸法よりも径方向の寸法が大きい扁平なコイン状となる。コイン形電池１の正極缶１０及び負極缶２０の間に形成される収容空間Ｓ内には、電極体４０以外に、非水電解液（図示省略）も封入されている。なお、図１における符号Ｐは、コイン形電池１の高さ方向に延びる軸線である。以下の説明では、コイン形電池１において、軸線方向を高さ方向といい、軸線方向と直交する方向を径方向という。
【００１７】
正極缶１０は、ステンレス（例えばＳＵＳ３１６等）などの金属材料からなる。正極缶１０は、外面にＮｉメッキなどが形成可能であり、プレス成形によって有底円筒状に形成されている。正極缶１０は、円形状の底面部１１と、その外周に該底面部１１と連続して形成された円筒状の周壁部１２とを備える。この周壁部１２は、縦断面視（図１に図示した状態）で、底面部１１の外周端からコイン形電池１の高さ方向に延びるように設けられている。すなわち、周壁部１２は、底面部１１から軸線方向に延びている。また、正極缶１０は、前記軸線方向において、底面部１１とは反対側に開口を有する。
【００１８】
正極缶１０は、後述するように、負極缶２０との間にガスケット３０を挟んだ状態で、周壁部１２の開口端部１３（周壁部１２の開口側の端部）が正極缶１０の径方向内方に倒れるような変形を生じていることにより、該負極缶２０に対してかしめられている。
【００１９】
負極缶２０も、ステンレス（例えばＮＡＳ６４等）などの金属材料からなる。負極缶２０は、外面にＮｉメッキなどが形成可能であり、プレス成形によって有底円筒状に形成されている。負極缶２０は、正極缶１０の周壁部１２よりも外形が小さい概略円筒状の側壁部２２と、その一方の開口を塞ぐ円形状の平面部２１と、を有する。この側壁部２２も、正極缶１０と同様、縦断面視で、平面部２１の外周端からコイン形電池１の高さ方向に延びるように設けられている。すなわち、側壁部２２は、平面部２１から前記軸線方向に延びている。また、負極缶２０は、前記軸線方向において、平面部２１とは反対側に開口を有する。
【００２０】
なお、側壁部２２は、先端部分で折り返されることなく、前記軸線方向に延びている。すなわち、負極缶２０は、側壁部２２の先端部分に折り返しがない、いわゆるストレート缶である。
【００２１】
また、側壁部２２には、平面部２１側の基端部２２ａに比べて径が大きくなる拡径部２２ｂが形成されている。すなわち、側壁部２２には、基端部２２ａと拡径部２２ｂとの間に径方向に拡がる段状の肩部２２ｃが形成されている。本実施形態の構成では、側壁部２２に対して、後述するガスケット３０を挟んだ状態で正極缶１０の周壁部１２が径方向に押し付けられている。
【００２２】
なお、正極缶１０の周壁部１２において、開口端部１３は、周壁部１２の他の部分に比べて径方向に大きく変位することにより、負極缶２０の肩部２２ｃにも、正極缶１０の周壁部１２による押し付け力の一部を付与することができる。そのため、負極缶２０の側壁部２２の開口端部２３（側壁部２２の開口側の端部）が、後述するガスケット３０のガスケット底部３２を、正極缶１０の底面部１１との間で挟み込む。
【００２３】
次に、本発明のコイン形電池の製造方法により作製されるコイン形電池において、高容量化及び優れた封止性を実現するために好適と思われる実施形態を、以下に具体的に説明する。
【００２４】
正極缶１０の底面部１１の外径ｄ１及び負極缶２０の平面部２１の外径ｄ３は、０．８≦ｄ３／ｄ１≦０．９を満たすことが好ましい。
【００２５】
本実施形態では、正極缶１０の底面部１１の外径ｄ１は、コイン形電池１の外径にほぼ等しい。そのため、負極缶２０の平面部２１の外径ｄ３を、正極缶１０の底面部１１の外径ｄ１に対して８０％以上にすることで、コイン形電池１の実体積（コイン形電池１の外形寸法から求められる体積）に対する負極缶２０の内部の空間の割合を大きくすることができる。すなわち、ｄ３／ｄ１≧０．８を満たすことで、コイン形電池１の実体積に対して電極体４０の収容空間Ｓの割合を大きくすることができる。これにより、コイン形電池１の電池容量を大きくすることが可能になる。
【００２６】
一方、負極缶２０の平面部２１の外径ｄ３は、正極缶１０の底面部１１の外径ｄ１に対して９０％以下とすることが好ましく、８８％以下とすることがより好ましい。これにより、正極缶１０の周壁部１２の開口端部１３を、径方向に一定以上変位させて負極缶２０の側壁部２２にかしめることが可能になる。したがって、コイン形電池１において、良好な封止性を確保することが可能になる。
【００２７】
また、負極缶２０の側壁部２２の開口端部２３の外径ｄ４、及び、負極缶２０に対してガスケット３０を挟んでかしめられた状態における正極缶１０の周壁部１２の開口端部１３の内径ｄ２は、０．９８≦ｄ２／ｄ４≦１．０６を満たすことが好ましい。
【００２８】
負極缶２０の側壁部２２における開口端部２３の外径ｄ４と正極缶１０の周壁部１２における開口端部１３の内径ｄ２との関係は、負極缶２０の側壁部２２に対する正極缶１０の周壁部１２の嵌合構造によって変化する。例えば、負極缶の側壁部の肩部に正極缶の周壁部がかしめられ、封口缶の側壁部の開口端部と外装缶の底面部との間でガスケットが押圧されることにより封止される、従来のコイン形電池の構成では、ｄ２／ｄ４の値は、０．９程度の小さな値である。
【００２９】
これに対し、本実施形態では、正極缶１０の周壁部１２を径方向に変位させることにより、正極缶１０の周壁部１２を負極缶２０の側壁部２２に押圧している。すなわち、正極缶１０の周壁部１２は、負極缶２０の側壁部２２に対して径方向に嵌合している。
【００３０】
前記嵌合構造において、正極缶１０の周壁部１２における開口端部１３の内径ｄ２と負極缶２０の側壁部２２における開口端部２３の外径ｄ４との関係を０．９８≦ｄ２／ｄ４≦１．０６とすることにより、正極缶１０の周壁部１２がガスケット３０を径方向に押圧する力が大きくなる。これにより、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の側壁部２２との間に配置されたガスケット３０の封止性能を向上させることができる。
【００３１】
ｄ２／ｄ４の値が０．９８よりも小さくなると、負極缶２０の側壁部２２の開口端部２３などの一部の部位に押圧力が集中する。そのため、正極缶１０の周壁部１２がガスケット３０を径方向に押圧する力が減少して、電池全体の封止性能が低下する可能性がある。
【００３２】
一方、ｄ２／ｄ４の値が１．０６よりも大きくなると、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の側壁部２２とのかしめが不充分になる。そのため、この場合にも電池全体の封止性能が低下する可能性がある。
【００３３】
さらに、負極缶２０の平面部２１の外径ｄ３、及び負極缶２０の側壁部２２における開口端部２３の外径ｄ４は、ｄ３／ｄ４≧０．８５を満たすことが好ましい。
【００３４】
負極缶２０の平面部２１の外径ｄ３と負極缶２０の側壁部２２における開口端部２３の外径ｄ４との関係も、負極缶２０の側壁部２２に対する正極缶１０の周壁部１２の嵌合構造によって変化する。例えば、負極缶の側壁部の肩部に正極缶の周壁部がかしめられる従来のコイン形電池の構成では、前記肩部が一定以上の幅寸法を有するよう設計されており、ｄ３／ｄ４の値は０．８程度である。
【００３５】
これに対し、本実施形態では、上述のように、正極缶１０の周壁部１２は、負極缶２０の側壁部２２に対して径方向に嵌合している。そのため、コイン形電池１の径方向において、負極缶２０の側壁部２２における肩部２２ｃの突出寸法を従来の構成に比べて小さくすることができ、電極体４０の収容に必要な空間以外のデッドスペースを減らして電池の高容量化を図ることができる。前記観点から、ｄ３／ｄ４の値は、０．８７以上であることがより好ましく、０．９以上であることが特に好ましい。
【００３６】
ただし、肩部２２ｃの突出寸法を所定の寸法以上にして、負極缶２０の側壁部２２の開口端部２３が後述のガスケット底部３２を正極缶１０の底面部１１に対して押圧する力を生じさせることにより、ガスケット底部３２と正極缶１０の底面部１１との間で一定の封止性を確保するためには、ｄ３／ｄ４の値は０．９７以下とすることが好ましい。
【００３７】
このように、コイン形電池１の径方向において、負極缶２０の側壁部２２における肩部２２ｃの突出寸法を小さくすることにより、コイン形電池１における嵌合構造を小型化することができる。したがって、電極体４０を収容する収容空間Ｓを大きくしつつコイン形電池１の小型化を実現することが可能である。
【００３８】
なお、本実施形態において、外径は、径方向において、対象とする部分の最外周位置における直径を意味する。内径は、径方向において、対象とする部分の最も内側の位置における直径を意味する。図１に、ｄ１〜ｄ４の寸法を具体的に図示する。
【００３９】
コイン形電池１の実体積に対して電極体４０の収容空間Ｓの割合を大きくするためには、ｄ３／ｄ１の値は、０．８１以上とすることがより好ましく、０．８２以上とすることが特に好ましい。一方、正極缶１０の周壁部１２における開口端部１３のかしめをより良好にして封止性を向上するためには、ｄ３／ｄ１の値は、０．８８以下とすることがより好ましく、０．８７以下とすることが特に好ましく、０．８５以下とすることが最も好ましい。
【００４０】
また、正極缶１０の周壁部１２による径方向の押圧をより良好にするために、ｄ２／ｄ４の値は、０．９９以上とすることがより好ましく、１以上であることが特に好ましい。一方、必要なかしめの量を確保するためには、ｄ２／ｄ４の値は、１．０５以下とすることがより好ましく、１．０３以下とすることが特に好ましい。
【００４１】
ガスケット３０は、例えばポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン樹脂のほか、ポリアミド、ポリフェニレンエーテル（ＰＥＥ）、ポリスルフォン（ＰＳＦ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）などの樹脂によって構成することができる。ガスケット３０は、高温での封止性の低下を防ぐため、融点または熱分解温度が２００℃以上の耐熱樹脂により構成されることが好ましい。
【００４２】
ガスケット３０は、ガスケット周壁部３１と、ガスケット底部３２とを備える。図６は、コイン形電池を組立てる前のガスケット３０の概略構成を示す断面図である。
【００４３】
ガスケット周壁部３１は、前記軸線方向に延びる円筒状に形成されている。ガスケット周壁部３１は、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の側壁部２２との間に配置される。ガスケット底部３２は、ガスケット周壁部３１の前記軸線方向における一方の端部からガスケット周壁部３１の内方に向かって延びる円環状に形成されている。すなわち、ガスケット３０は、ガスケット底部３２によって囲まれた穴部３０ａを有する。これにより、ガスケット３０は、鉤状の断面を有する環状体として形成されている。ガスケット底部３２は、負極缶２０の側壁部２２における開口端部２３と正極缶１０の底面部１１との間に挟みこまれている。
【００４４】
ガスケット３０は、図１に示すように、正極缶１０と負極缶２０との間に挟みこまれた状態で、負極缶２０の側壁部２２の外方に位置する。なお、図１には図示されていないが、正極缶１０及び負極缶２０の封止の際に、負極缶２０の側壁部２２の開口端部２３によりガスケット底部３２が押圧されるため、側壁部２２の開口端部２３付近の内周側には、変形したガスケット底部３２の一部が接触している。
【００４５】
電極体４０は、図２にも示すように、袋状のセパレータ４４内に収容された略円板状の正極４１と、略円板状の負極４６と、をコイン形電池１の高さ方向に交互に複数、積層してなる。これにより、電極体４０は、全体として前記軸線方向に延びる略円柱状の形状を有する。また、電極体４０は、前記軸線方向の両端面が負極になるように、複数の正極４１及び複数の負極４６が積層されている。
【００４６】
正極４１は、図２に示すように、例えば、コバルト酸リチウム等の正極活物質を含有する正極活物質層４２が、アルミニウム等の金属箔製の正極集電体４３の両面に形成された部材である。
【００４７】
負極４６は、図２に示すように、黒鉛等の負極活物質を含有する負極活物質層４７が、銅等の金属箔製の負極集電体４８の両面に形成された部材である。ただし、略円柱状の電極体４０の軸方向両端に位置する負極は、それぞれ、負極集電体４８，４８が電極体４０の軸方向端部に位置するように、負極集電体４８の一面側のみに負極活物質層４７を有する。すなわち、略円柱状の電極体４０は、その両端に負極集電体４８，４８が露出している。この電極体４０の一方の負極集電体４８は、正極集電体４３及び絶縁シート４９を介して正極缶１０の底面部１１上に位置づけられる（図１及び図２参照）。電極体４０の他方の負極集電体４８は、電極体４０が正極缶１０と負極缶２０との間に配置された状態で、該負極缶２０の平面部２１に当接する（図１参照）。
【００４８】
セパレータ４４は、平面視で略円形状に形成された袋状の部材であり、略円板状の正極４１を収納可能な大きさに形成されている。セパレータ４４は、絶縁性に優れたポリエチレン製の微多孔性薄膜によって構成されている。このように、セパレータ４４を微多孔性薄膜によって構成することで、リチウムイオンが該セパレータ４４を透過することができる。セパレータ４４は、略円形状の２枚の微多孔性薄膜の周縁部を熱溶着等によって接着することにより形成される。
【００４９】
図１及び図２に示すように、正極４１の正極集電体４３には、平面視で該正極集電体４３の外方に向かって延びる導電性の正極リード５１が一体形成されている。この正極リード５１の正極集電体４３側も、セパレータ４４によって覆われている。なお、絶縁シート４９と正極缶１０の底面部１１との間には、正極活物質層４２が設けられていない正極集電体４３が配置されている。すなわち、この正極集電体４３は、正極缶１０の底面部１１に電気的に接触している。
【００５０】
負極４６の負極集電体４８には、平面視で負極集電体４８の外方に向かって延びる導電性の負極リード５２が一体形成されている。
【００５１】
図１及び図２に示すように、正極４１及び負極４６は、各正極４１の正極リード５１が一側に位置し、且つ、各負極４６の負極リード５２が該正極リード５１とは反対側に位置するように、積層される。
【００５２】
上述のように複数の正極４１及び負極４６をコイン形電池１の高さ方向に積層した状態で、複数の正極リード５１は、先端側を前記高さ方向に重ね合わされて、超音波溶接等によって接続される。これにより、複数の正極リード５１を介して、複数の正極４１同士が電気的に接続されるとともに、各正極４１と正極缶１０とがそれぞれ電気的に接続される。一方、複数の負極リード５２も、先端側を前記高さ方向に重ね合わされて超音波溶接等によって互いに接続される。これにより、複数の負極リード５２を介して、複数の負極４６同士が電気的に接続されるとともに、各負極４６と負極缶２０とがそれぞれ電気的に接続される。
【００５３】
（コイン形電池の製造方法）
次に、上述のような構成を有するコイン形電池１を製造するための、本発明のコイン形電池１の製造方法について説明する。
【００５４】
図３は、電池の組み立てに用いる封口缶（負極缶）の概略構成を示す断面図である。また、図４及び図５は、封口缶の側壁部の要部（拡径部）の断面を拡大して示す部分拡大断面図である。図４は、本発明のコイン形電池の製造方法に用いられる封口缶の一実施態様を示す部分拡大断面図であり、図５は、従来の封口缶の一例を示す部分拡大断面図である。
【００５５】
封口缶は、前述したように、概略円筒状の側壁部２２と、その一方の開口を塞ぐ円形状の平面部２１と、を有する。この側壁部２２は、縦断面視で、平面部２１の外周端から平面部２１と直交する方向（高さ方向）に延びるように設けられている。すなわち、側壁部２２は、平面部２１から前記軸線方向に延びている。また、封口缶は、前記軸線方向において、平面部２１とは反対側に開口を有する。なお、図３における符号Ｐは、封口缶の高さ方向に延びる軸線である。
【００５６】
また、側壁部２２は、上述したように、平面部２１側の基端部２２ａと、開口端部２３側の拡径部２２ｂと、それらの間に形成された肩部２２ｃとを有する。肩部２２ｃが形成される位置は、電池の内容積を大きくするために、できるだけ平面部２１に近い位置とすることが好ましい。すなわち、前記高さ方向において、拡径部２２ｂをできるだけ大きくすることが好ましい。具体的には、封口缶の高さをｈ１（ｍｍ）としたときに、拡径部２２ｂがｈ１の７／１０よりも高い位置に形成されるようにすればよい。すなわち、封口缶の側壁部２２において、開口端部２３の外径をｄ５（ｍｍ）、開口端部２３の先端２３ａから平面部２１側にｈ１の７／１０の位置における外径をｄ６（ｍｍ）としたときに、肩部２２ｃの前記高さ方向の位置は、ｄ５とｄ６が等しくなる位置が好ましい。なお、実際には、製造時の公差を考慮して、−０．１≦ｄ５−ｄ６≦０．１となるよう拡径部２２ｂを形成すればよい。
【００５７】
一方、肩部２２ｃの位置が平面部２１に近づきすぎると、外装缶による封止が困難になる。そのため、側壁部２２において、開口端部２３の先端２３ａから平面部２１側にｈ１の９／１０に位置する部分は、基端部２２ａであることが好ましい。
【００５８】
また、図５に示すように、開口端部２３の先端２３ａの形状が鋭角である場合には、ガスケットに封口缶の側壁部２２を嵌め込む際に開口端部２３の先端２３ａがガスケット周壁部を傷つけたり、開口端部２３の先端２３ａがガスケット底部を押圧する際に切れ目ができたりするなどの問題が生じやすい。よって、組み立て後の電池において漏液が発生しやすくなる。このため、封口缶の側壁部２２の先端２３ａは、図４に示すように、縦断面において外形が曲線である断面形状を有することが好ましい。なお、図４及び図５における符号Ｑは、拡径部２２ｂにおける径方向の厚みの中心位置を示す中心線である。
【００５９】
開口端部２３の先端２３ａの形状ができるだけ鋭角にならないようにするためには、開口端部２３の先端２３ａから平面部２１側にｈ１の７／１０の位置における封口缶の缶厚みをｔ１（ｍｍ）としたときに、開口端部２３の先端２３ａにできるだけ近い位置まで前記缶厚みが維持されるように封口缶を形成すればよい。
【００６０】
具体的には、開口端部２３の先端２３ａから平面部２１側にｔ１の１／２の位置における缶厚みをｔ２（ｍｍ）としたときに、ｔ２／ｔ１≧０．９を満たすように先端２３ａを形成すればよい。一般的に、ｔ２／ｔ１の値の上限は１であるが、製造時の公差などを考慮し、ｔ２／ｔ１の値は、１よりも若干大きな値であってもよい。
【００６１】
また、開口端部２３の先端２３ａが、図５に示すように中心線Ｑよりも径方向外周側に位置する場合よりも、図４に示すように中心線Ｑよりも径方向内周側に位置する場合の方が、前記問題はより生じ難くなる。よって、開口端部２３の先端２３ａを、径方向において中心線Ｑよりも径方向内周側に形成することが好ましい。
【００６２】
さらに、図４に示すように、開口端部２３の外周側部分２３ｂにＲを設けることにより、ガスケット周壁部の損傷の発生をより一層抑制することが可能となる。開口端部２３のＲの曲率半径は、特に限定されないが、加工性も考慮して、０．０１〜０．５ｍｍ程度にすればよいと考えられる。
【００６３】
前記の形状を有する封口缶は、プレス成形の際の周知の条件を調整することでプレス成形によって得ることができる。
【００６４】
また、図６に示すように、電池の組み立てに用いるガスケット３０は、ガスケット周壁部３１と、ガスケット底部３２とを備える。電池の組み立て時に、ガスケット周壁部３１の内周側に封口缶の側壁部２２が嵌め込まれることにより、コイン形電池１の封止が行われる。ガスケット周壁部３１の内周面３５と側壁部２２の拡径部２２ｂの外周面との密着性を高め、封止性を向上させるために、ガスケット周壁部３１の内径をｄ７（ｍｍ）としたときに、ｄ６＞ｄ７となるよう前記内径が調整される。すなわち、ガスケット周壁部３１の内径を、封口缶の側壁部２２の拡径部２２ｂの外径よりも小さくなるよう設定する。
【００６５】
なお、封止性をより向上させるためには、ｄ７がｄ６よりも一定以上小さくなるようにすればよい。具体的には、ｄ６とｄ７との差ｄ６−ｄ７を、０．００１以上とすることが好ましく、０．００５以上とすることがより好ましく、０．００８以上とすることが特に好ましい。
【００６６】
なお、前記のように、本実施形態においてコイン形電池の組み立てに用いられる封口缶は、ガスケット周壁部３１と接する拡径部２２ｂの面積が大きい。そのため、たとえ開口端部２３の先端２３ａを前記のような形状にした場合であっても、ｄ７がｄ６よりも一定以上小さい場合には、ガスケット周壁部３１と拡径部２２ｂとの摩擦が大きくなって、嵌め込み不良及びガスケットの損傷などが生じる可能性がある。ｄ６＞ｄ７の場合にガスケット３０に対して封口缶の側壁部２２を嵌め込みやすくするためには、図６に示すように、ガスケット周壁部３１の上端部３３の内周側に切り落とし部３４を形成すればよい。
【００６７】
特に限定されないが、封口缶の開口端部２３の先端２３ａをなめらかにガスケット周壁部３１の径方向内方に誘導するために、ガスケット周壁部３１の上端部３３の端面３３ａにおける内径ｄ８（ｍｍ）がｄ５よりも大きくなるように切り落とし部３４を形成すればよい。通常は、ｄ８−ｄ５がおよそ０．１以上１以下の範囲となるように切り落とし部３４を設ければよい。
【００６８】
また、切り落とし部３４を軸線方向で見た場合、その巾ｔ３（ｍｍ）が、およそ０．１以上１以下の範囲となるように切り落とし部３４を設計すればよい。ガスケット周壁部３１の上端部３３の端面３３ａに対する傾斜が緩くなりすぎて、切り落とし部３４の効果が得られ難くなるのを防ぐために、ｔ３≧（ｄ８−ｄ７）／６とすることが好ましく、ｔ３≧（ｄ８−ｄ７）／３とすることがより好ましい。
【００６９】
一方、切り落とし部３４の面積が大きくなりすぎて封止性が低下するのを防ぐために、ｔ３≦（ｄ８−ｄ７）×２とすることが好ましく、ｔ３≦ｄ８−ｄ７とすることがより好ましい。
【００７０】
なお、ｄ７の値がｄ６よりも小さすぎる場合には、たとえ切り落とし部３４を形成しても、ガスケット周壁部３１と拡径部２２ｂとの摩擦により、側壁部２２の嵌め込みが困難になったり、組み立て時にガスケット周壁部３１を傷つけたり、封止ができなくなったりするなどの問題を生じやすくなる。このため、ｄ７とｄ６の差が大きくなりすぎないように封口缶及びガスケット３０を設計する必要がある。具体的には、ｄ６−ｄ７の値を０．０８以下とすることが好ましく、０．０５以下とすることがより好ましく、０．０３以下とすることが特に好ましい。
【００７１】
また、封口缶の嵌め込み不良、ガスケットの損傷、あるいは電池の封止性の低下などが生じなければ、図７に示すように、ガスケット３０のガスケット周壁部３１の内周面３５には、凸部３５ａまたは凹部３５ｂが形成されていてもよい。ガスケット３０のガスケット底部３２についても同様に、内周部３６に凸部３６ａまたは凹部３６ｂを形成することも可能である。
【００７２】
なお、ガスケット周壁部３１の内径ｄ７は、ガスケット周壁部３１において前記切り落とし部３４を除く部分の内径である。また、ガスケット周壁部３１の内周面３５の一部に前記凸部または前記凹部が形成されている場合には、ガスケット周壁部３１の内径ｄ７は、ガスケット周壁部３１において前記凸部または前記凹部が形成されている部分を除いた部分の内径である。
【００７３】
また、図６には、ガスケット周壁部３１の切り落とし部３４を、縦断面で見て直線状に形成する実施態様を示したが、切り落とし部３４の断面は、必ずしも直線状である必要はなく、縦断面で見て曲線状であってもよい。例えば、図７に示すように、縦断面で見て、切り落とし部３４は、円弧状であってもよい。
【００７４】
また、ガスケット周壁部３１の外径を、ガスケット底部３２の側から上端部３３の側に向けて高さ方向に徐々に大きくすることにより、ガスケット周壁部３１の径方向の厚みをテーパー状に変化させてもよい。これにより、外装缶の周壁部の開口端部を封口缶の肩部２２ｃにかしめた際に、封止性を向上させることができる。
【００７５】
なお、ガスケット３０は、成形型等に樹脂材料を注入することによって形成されてもよい。
【００７６】
以下、前記封口缶（負極缶）及び前記ガスケットを用いてコイン形電池を製造する工程を説明する。なお、外装缶（正極缶）は、円形状の底面部と、その外周に前記底面部と連続して形成された軸線方向に延びる円筒状の周壁部とを備え、前記底面部の反対側に開口を有する、汎用の外装缶を用いればよい。
【００７７】
まず、セパレータ４４によって覆われた複数の板状の正極４１と、複数の板状の負極４６とを高さ方向に積層して、図１に示すような略円柱状の電極体４０を構成する。電極体４０は、従来の方法と同様の方法によって製造されるため、詳しい製造方法については説明を省略する。
【００７８】
正極缶１０内に、円筒状のガスケット３０を配置した後、電極体４０を絶縁シート４９等とともに配置し、非水電解液を注入する。そして、負極缶２０を、正極缶１０の開口を覆うように配置する。その状態で、正極缶１０の周壁部１２を、負極缶２０の側壁部２２に対して径方向内方に押し付けてかしめる。
【００７９】
この際、負極缶２０の側壁部２２と正極缶１０の周壁部１２との間にガスケット周壁部３１を挟み込むとともに、負極缶２０の側壁部２２における開口端部２３と正極缶１０の底面部１１との間にガスケット底部３２を挟み込むように、負極缶２０と正極缶１０との間にガスケット３０を配置した状態で、正極缶１０の周壁部１２を、負極缶２０の側壁部２２に対して径方向に変位させることによって、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の側壁部２２とを嵌合させる。
【００８０】
なお、ガスケット底部３２は、負極缶２０の側壁部２２における開口端部２３と正極缶１０の底面部１１との間に挟み込まれた状態で厚み方向に力が加わると、内周部３６の近傍がガスケット底部３２の厚み方向に変形を生じる。そのため、側壁部２２の開口端部２３付近の内周面にガスケット底部３２の前記変形した部分が接触する。
【００８１】
以上により、前述の構成のコイン形電池１が得られる。電池の封止性をより一層向上させるために、電池の組み立て前に、負極缶２０の側壁部２２、正極缶１０の周壁部１２及び底面部１１のうち、ガスケット３０と接触する部分に、あらかじめ汎用の封止剤を塗布することが好ましい。また、ガスケット３０側に封止剤を塗布してもよい。
【００８２】
ガスケットに傷がある場合は、前記封止剤を使用しても封止性の向上効果が充分に得られない。しかしながら、本発明のコイン形電池の製造方法は、ガスケットの損傷及びガスケットの嵌合不良を防ぐことができるので、封止剤の効果をより効果的に得ることができる。
【００８３】
以上の工程を経て作製されるコイン形電池１は、前述したように、正極缶１０の周壁部１２の外径ｄ１及び負極缶２０の平面部２１の外径ｄ３が、０．８≦ｄ３／ｄ１≦０．９を満たすように設計されることが好ましい。また、コイン形電池１は、負極缶２０に対してガスケット３０を挟んでかしめられた状態において正極缶１０の周壁部１２の開口端部１３の内径ｄ２及び負極缶２０の側壁部２２の開口端部２３の外径ｄ４が、０．９８≦ｄ２／ｄ４≦１．０６を満たすように設計されることが好ましい。
【００８４】
これにより、コイン形電池１内の収容空間Ｓを、従来の構成に比べて大きくすることができ、コイン形電池１の高容量化を図れる。すなわち、負極缶２０の平面部２１の外径ｄ３と正極缶１０の底面部１１の外径ｄ１との関係を０．８≦ｄ３／ｄ１≦０．９にすることで、電池の外形寸法に対して、負極缶２０の内部の空間を大きくすることができる。
【００８５】
また、負極缶２０の側壁部２２における開口端部２３の外径ｄ４と正極缶１０の周壁部１２における開口端部１３の内径ｄ２との関係を０．９８≦ｄ２／ｄ４≦１．０６にすることで、電池の実体積に対して負極缶２０の内部空間の割合を大きくした電池構造において、封止性能を高めることができる。よって、コンパクトな封止構造を実現できるため、コイン形電池１が大型化することなく電池容量を高めることができる。
【００８６】
なお、コイン形電池１において、正極缶１０の周壁部１２は、かしめられることにより変位する量が比較的小さいため、負極缶２０の形状は、元の封口缶の形状がほぼそのまま保たれている。したがって、前記元の封口缶における側壁部２２の開口端部２３での外径ｄ５と、組み立てられたコイン形電池１の負極缶２０における側壁部２２の開口端部２３での外径ｄ４は、ほぼ同じである。また、負極缶の平面部２１の外径ｄ３とｄ４との比（ｄ３／ｄ４）を、０．８５以上かつ０．９７以下の範囲とするためには、前記元の封口缶における平面部２１の外径とｄ５との比を、ほぼ０．８５以上かつ０．９７以下の範囲に設定すればよい。
【実施例】
【００８７】
次に、本発明のコイン形電池１の製造方法について、以下の実施例及び比較例により具体的に説明する。【００８８】
［実施例１］
＜正極の作製＞
正極活物質としてＬｉＣｏＯ2を、導電助剤としてカーボンブラックを、バインダとしてＰＶＤＦを、それぞれ用いて、以下のように正極を作製した。【００８９】
まず、ＬｉＣｏＯ2：９３質量部とカーボンブラック：３質量部とを混合し、得られた混合物とＰＶＤＦ：４質量部を予めＮＭＰに溶解させておいたバインダ溶液とを混合して正極合剤ペーストを調製した。得られた正極合剤ペーストを厚さ１５μｍのアルミニウム箔からなる正極集電体の両面にアプリケータにより塗布した。なお、塗布部と未塗布部とが交互になるように、且つ、表面が塗布部の部分は、裏面でも塗布部となるように、正極合剤ペーストを正極集電体上に塗布した。続いて、塗布した正極合剤ペーストを乾燥させて正極活物質層を形成し、ロールプレスした後、所定の大きさに切断することにより、帯状の正極シートを得た。なお、この正極シートは、正極活物質層が形成された部分の全体厚みが１４０μｍとなるように形成した。【００９０】
前記帯状の正極シートを、正極活物質層が形成された部分が本体部（円弧の部分の直径：５．６ｍｍ）となり、正極活物質層が形成されていない部分が正極タブ部（幅：２．０ｍｍ）となるように打ち抜くことにより、正極を得た。図８に、打ち抜き後の正極を模式的に表した平面図を示す。正極４１は、正極集電体４３の両面に正極活物質層４２がそれぞれ形成された本体部４１ａと、本体部４１ａから突出し且つ本体部４１ａよりも幅が狭い正極タブ部４１ｂとを有する。【００９１】
＜負極の作製＞
負極活物質として黒鉛を、バインダとしてＰＶＤＦを、それぞれ用いて、以下のように負極を作製した。【００９２】
まず、黒鉛：９４質量部と、ＰＶＤＦ：６質量部を予めＮＭＰに溶解させておいたバインダ溶液とを混合して、負極合剤ペーストを調製した。得られた負極合剤ペーストを厚さ１０μｍの銅箔からなる負極集電体の片面または両面にアプリケータにより塗布した。なお、塗布部と未塗布部とが交互になるように、且つ、集電体の両面に負極合剤ペーストを塗布した場合には、表面が塗布部の部分は裏面でも塗布部となるように、負極合剤ペーストを負極集電体上に塗布した。続いて、塗布した負極合剤ペーストを乾燥させて負極活物質層を形成し、ロールプレスした後、所定の大きさに切断することにより、帯状の負極シートを得た。なお、この負極シートは、負極活物質層が形成された部分の全体厚みが、集電体の両面に負極活物質層が形成された場合は１９０μｍ、集電体の片面に負極活物質層が形成された場合は１００μｍとなるように、形成した。【００９３】
前記帯状の負極シートを、負極活物質層が形成された部分が本体部（円弧の部分の直径：６．２ｍｍ）となり、負極活物質層が形成されていない部分が負極タブ部となるように打ち抜いて、集電体の片面に負極活物質層を有する負極と、集電体の両面に負極活物質層を有する負極とをそれぞれ得た。なお、集電体の片面に負極活物質層を有する負極のうち、外装缶側に配置される負極については、前記帯状の負極シートの集電体の露出面に、厚みが１００μｍのＰＥＴフィルム（絶縁シート）を貼り付けた後に打ち抜いた。図９に、打ち抜き後の負極を模式的に表した平面図を示す。負極４６は、負極集電体４８の両面または片面に負極活物質層４７が形成された本体部４６ａと、本体部４６ａから突出し且つ本体部４６ａよりも幅が狭い負極タブ部４６ｂとを有する。【００９４】
＜非水電解液の調製＞
エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとの体積比が１：２の混合溶媒に、ＬｉＰＦ6を１．２ｍｏｌ／ｌの濃度で溶解させることにより、非水電解液を作製した。【００９５】
＜正極とセパレータとの一体化＞
図１０に、本実施例で使用したセパレータを模式的に表す。上述のように作製した正極４１の両面に、図１０に示す形状のポリエチレン製微多孔フィルム（厚み１６μｍ）をそれぞれ配置して、両セパレータ４４の主体部４４ａの周縁部の一部と張り出し部４４ｂの一部とを加熱プレス（温度１７０℃、プレス時間２秒）によって溶着し、２枚のセパレータ４４における主体部４４ａの周縁部の一部及び張り出し部４４ｂの周縁部の一部に接合部を形成することにより、正極４１とセパレータ４４とを一体化した。【００９６】
図１０は、正極４１、負極４６及びセパレータ４４が積層された電極体を示している。図１０では、セパレータ４４の下に配置される正極４１を点線で示し、それらの更に下側に配置される負極４６の負極タブ部４６ｂを一点鎖線で示し、電極体の各構成要素の位置ずれを抑えるための結束テープ９を二点鎖線で示している。また、図１０に示す正極４１は、電極体において、正極４１を厚み方向に挟んで一体化された一対のセパレータ４４のうち一方を介して負極４６と積層されている。なお、図１０では特に図示していないが、セパレータ４４の下側（図１０における紙面奥側）に負極を配置した。【００９７】
図１０に示すセパレータ４４は、正極４１（図中点線で表示）をその厚み方向に挟んで下側（図１０における紙面奥側）に配置された他のセパレータ４４に、周縁部で溶着された接合部４４ｃ（図中、格子模様で表示）を有する。すなわち、正極４１を厚み方向に挟んで配置された一対のセパレータ４４は、周縁部で互いに溶着されて袋状になっていて、その内部に正極４１が収容されることで、正極４１とセパレータ４４とが一体化されている。【００９８】
なお、図１０に示すセパレータ４４は、正極４１の本体部４１ａの全面を覆う主体部４４ａ（すなわち、正極４１の本体部４１ａよりも平面視の面積が大きい主体部４４ａ）と、主体部４４ａから突出し、正極４１の正極タブ部４１ｂにおける本体部４１ａとの境界部を覆う張り出し部４４ｂとを有する。そして、セパレータ４４の主体部４４ａ及び張り出し部４４ｂの周縁部の少なくとも一部に、正極４１の両面に配置された一対のセパレータ４４同士を互いに溶着する接合部４４ｃが設けられている。また、主体部４４ａの周縁部の一部には、セパレータ４４同士が溶着されない非溶着部４４ｄが設けられている。【００９９】
なお、本実施例において、セパレータ４４の主体部４４ａ及び張り出し部４４ｂにそれぞれ設けられている接合部４４ｃの幅は０．３ｍｍであり、張り出し部４４ｂの周縁部における主体部４４ａからの突出方向の長さは０．５ｍｍであった。また、セパレータ４４の主体部４４ａの外縁のうち、９０％の長さ部分を接合部とした。【０１００】
＜電池の組み立て＞
前記セパレータと一体化された正極１１枚と、負極集電体の両面に負極活物質層が形成された負極１０枚と、負極集電体の片面に負極活物質層が形成された負極２枚（このうち１枚は、集電体の露出面にＰＥＴフィルムが貼り付けられた負極）とを用いて、負極集電体の片面に負極活物質層が形成された負極が最外部の電極になるように、正極と負極とを交互に重ねて、全体を結束テープで固定することにより電極体を得た。【０１０１】
次に電極体の一方に突出している各正極の正極タブ部、及び、該正極タブ部とは反対方向に突出している各負極の負極タブ部を、それぞれ纏めた状態で溶接することにより一体化した。【０１０２】
外装缶として、ＳＵＳ３１６によって構成された厚みが０．１ｍｍの板材をプレス成形することにより、円形状の底面部と、その外周端から前記底面部と直交する方向（高さ方向）に形成された円筒状の周壁部とを有し、前記底面部とは反対側に開口を有する金属缶を作製した。なお、外装缶の外面にはＮｉメッキが施されている。外装缶の底面部の外径は７．８５ｍｍとした。【０１０３】
また、封口缶として、ＮＡＳ６４によって構成された厚みが０．１ｍｍの板材をプレス成形することにより、円形状の平面部と、その外周端から前記平面部と直交する方向（高さ方向）に形成された側壁部とを有し、前記平面部とは反対側に開口を有する、図３に示す金属缶をプレス成形により作製した。なお、封口缶の外面にはＮｉメッキが施されている。封口缶の高さｈ１を３．２５ｍｍとし、平面部の外径を６．８０（ｍｍ）とした。側壁部には、開口端部の先端から平面部側に２．６８ｍｍ（ｈ１の８２／１００）の位置に肩部を形成した。また、開口端部での側壁部の外径ｄ５を７．１０ｍｍ、開口端部の先端から平面部側にｈ１の７／１０の位置における側壁部の外径ｄ６及び缶厚みｔ１を、それぞれ７．１０ｍｍ及び０．１０ｍｍとし、開口端部の先端から平面部側にｔ１の１／２の位置における側壁部の缶厚みｔ２を０．１０ｍｍとした。すなわち、ｄ５−ｄ６＝０及びｔ２／ｔ１＝１となるように、側壁部の拡径部２２ｂを形成した。【０１０４】
なお、開口端部の先端は、拡径部における径方向の厚みの中心線よりも径方向内周側に位置していた。【０１０５】
また、ポリフェニレンサルファイド製で、図６に示す断面形状を有する環状のガスケットを用いた。なお、ガスケット周壁部の上端部の内周側には切り落とし部を設けた。ガスケット周壁部における切り落とし部以外での内径ｄ７を７．０９ｍｍとした。上端部の端面における内径ｄ８を７．３９ｍｍ、外径を７．７４ｍｍとした。軸線方向における切り落とし部の巾ｔ３を０．１５ｍｍとした。ガスケット底部の軸線方向における厚みを０．５０ｍｍとした。また、ガスケット周壁部の径方向の厚みが、ガスケット底部の近傍において０．２５ｍｍとなるよう、ガスケット周壁部の外径をテーパー状に変化させた。【０１０６】
前記外装缶内に、前記電極体の負極のＰＥＴフィルムが外装缶の内面と対向するように配置し、前記一体化した各正極の正極タブ部を外装缶の内面に溶接した。【０１０７】
次に、前記ガスケットのガスケット周壁部の内側に前記封口缶の側壁部を嵌め込んで一体化した。前記ガスケットが装着された前記封口缶内に、前記非水電解液を注入した後、前記電極体が収容された前記外装缶を前記封口缶に被せ、該外装缶の周壁部を前記封口缶の側壁部に対してかしめることにより封止を行った。これにより、図１に示す電池と同様の構造を有し、外径が７．８５ｍｍで且つ高さが４ｍｍのコイン形非水二次電池を得た。【０１０８】
なお、前記封口缶の側壁部の外周面、及び、前記外装缶の内面には、前記ガスケットと接触する部分に、あらかじめポリオレフィン系の熱可塑性エラストマーを含む市販の封止剤を塗布した。電池の組み立て後に、前記ガスケットと前記封口缶及び前記外装缶との間に前記封止剤が介在するように封止を行った。【０１０９】
この電池における外装缶の底面部の外径ｄ１は７．８５（ｍｍ）であった。外装缶の周壁部における開口端部の内径ｄ２は７．２（ｍｍ）であった。封口缶の平面部の外径ｄ３は６．８（ｍｍ）であった。封口缶の側壁部における開口端部の外径ｄ４は７．１（ｍｍ）であった。よって、前記電池では、ｄ３／ｄ１＝０．８６６、ｄ２／ｄ４＝１．０１４、ｄ３／ｄ４＝０．９５８であった。【０１１０】
［実施例２］
ガスケット周壁部３１の径方向の厚みを全体に厚くすることにより、ガスケット周壁部の切り落とし部３４以外での内径ｄ７を７．０４ｍｍとした以外は、実施例１と同様にしてコイン形非水二次電池を作製した。【０１１１】
［比較例１］
封口缶の開口端部での側壁部の外径ｄ５を７．２５ｍｍとし、ｄ５とｄ６の差（ｄ５−ｄ６）を０．１５とした以外は、実施例１と同様にしてコイン形非水二次電池を作製した。【０１１２】
［比較例２］
封口缶の開口端部での側壁部の外径ｄ５を６．９５ｍｍとし、ｄ５とｄ６の差（ｄ５−ｄ６）を−０．１５とした以外は、実施例１と同様にしてコイン形非水二次電池を作製した。【０１１３】
［比較例３］
ガスケット周壁部の径方向の厚みを全体に薄くすることにより、ガスケット周壁部の切り落とし部以外での内径ｄ７を７．１５ｍｍとした以外は、実施例１と同様にしてコイン形非水二次電池を作製した。【０１１４】
［比較例４］
封口缶の開口端部の先端から平面部側にｔ１の１／２の位置における側壁部の缶厚みｔ２を０．０３ｍｍとし、ｔ２／ｔ１＝０．３となるように側壁部の拡径部２２ｂを鋭角に形成した以外は、実施例１と同様にしてコイン形非水二次電池を作製した。【０１１５】
［比較例５］
ガスケット周壁部の内周側に切り落とし部を設けず、ガスケット周壁部の上端部の端面における内径ｄ８を７．０９ｍｍとした以外は、実施例１と同様にしてコイン形非水二次電池を作製した。【０１１６】
各実施例及び各比較例の電池をそれぞれ１００個ずつ作製した。電池の組み立て後に６０℃の温度環境下で２４時間貯蔵し、貯蔵後に漏液が認められた電池の個数を確認した。【０１１７】
なお、比較例５については、ガスケット周壁部の内側に封口缶の側壁部を嵌め込む際に嵌め込み不良が多く発生したため、前記貯蔵による漏液の確認を行わなかった。【０１１８】
各実施例及び各比較例における封口缶及びガスケットの設計寸法、封口缶及びガスケットの寸法の相互関係、及び、電池の貯蔵後の漏液確認の結果を、表１及び表２に示す。【０１１９】
【表１】
2018124152.tif 000003
【０１２０】
【表２】
2018124152.tif 000004
【０１２１】
本発明のコイン形電池の製造方法により作製された実施例１の電池では、組み立て時のガスケットの損傷などを防ぐことができたため、組み立て後の電池の漏液が抑制された。したがって、本発明のコイン形電池の製造方法により、封止性に優れた電池を得ることができた。特に、ｄ６とｄ７の差を０．０５以下とした実施例１の電池では、封止性をより一層向上させることができた。【０１２２】
一方、比較例１の電池では、封口缶の側壁部の先端部が径方向外側に屈曲してｄ５−ｄ６の値が０．１よりも大きくなったため、ガスケットに封口缶を嵌め込む際に該封口缶の側壁部の先端部によってガスケットに微小な傷が生じた。そのため、漏液を生じる電池が多く発生した。【０１２３】
また、比較例２の電池では、封口缶の側壁部の先端部が径方向内側に屈曲してｄ５−ｄ６の値が−０．１よりも小さくなったため、組み立て後の電池において封口缶によるガスケット底部の押圧が不充分となり、漏液を生じる電池が多く発生した。【０１２４】
また、比較例３の電池では、ガスケット周壁部の内径が封口缶の側壁部の拡径部の外径よりも大きいため、封口缶に対して外装缶をかしめた際に、ガスケット周壁部と封口缶の側壁部との密着が不充分となり、漏液を生じる電池が多く発生した。【０１２５】
また、比較例４の電池では、封口缶の側壁部における先端部の形状が鋭角であるため、ガスケットに封口缶を嵌め込む際に該封口缶の側壁部の先端部によってガスケットに微小な傷が生じたり、封口缶に対して外装缶をかしめた際に、該封口缶の側壁部の先端部に押圧されたガスケット底部に切れ目が生じたりしたことにより、漏液を生じる電池が多く発生した。また、ガスケット底部に切れ目が生じ、封口缶の側壁部の先端部が外装缶の底面部に接触したことによると思われる短絡も、一部の電池で認められた。【０１２６】
［比較例６］
開口端部で側壁部が折り返された従来構造の封口缶と、前記封口缶に対応して縦断面がＵ字状の環状のガスケットと、実施例１と同じ外装缶とを用いてコイン形電池を作製した。【０１２７】
なお、比較例６の電池では、実施例１の電池に比べて電極体を収容する収容空間が減少したため、それに合わせて電極体の外径を小さくする必要があった。【０１２８】
＜電池容量の測定＞
実施例１及び比較例６の各電池に対し、正極の理論容量を１Ｃ（ｍＡｈ）とした場合に、４．２Ｖまで０．５Ｃ（ｍＡ）の定電流充電を行った後、４．２Ｖで定電圧充電を行い、０．０５Ｃまで電流値が減少した時点で充電を終了した。また、充電後の電池を、０．２Ｃ（ｍＡ）の定電流で放電させ、電池の電圧が３Ｖに達するまでの放電容量を測定した。測定結果を表３に示す。【０１２９】
【表３】
2018124152.tif 000005
【０１３０】
本発明のコイン形電池の製造方法により作製された電池は、外径が７．８５ｍｍの電池の場合、従来構成の電池に比べて放電容量を１５％高容量化することができた。【０１３１】
次に、上述の実施形態のコイン形電池及び従来の構成（ガスケットが断面Ｕ字状）のコイン形電池について、それぞれ、以下のように実施例１、３及び比較例７〜１１のコイン形電池を製作して、実施例１、３及び比較例７については電池容量を、実施例１及び比較例８〜１１については短絡の有無及び封止性能をそれぞれ確認した。なお、以下の説明における実施例１のコイン形電池は、上述の実施例１のコイン形電池と同じであるため、説明を省略する。【０１３２】
［実施例３］
電池の外装缶における底面部の外径（以下、単に、電池の外径という）がそれぞれ６．７ｍｍ、８．５ｍｍ、１０ｍｍ及び１１．５ｍｍであり、前記電池の外径に応じて、正極及び負極におけるそれぞれの本体部及びタブ部の大きさ、並びにセパレータの大きさが変更された電極体を用いることにより、図１に示す電池と同様の構造を有するコイン形非水二次電池を作製した。なお、この実施例３に係る各電池では、ガスケット周壁部の厚み及びガスケット底部の厚みが実施例１と同じであり、大きさを前記電池の外径に応じて変更した鉤状ガスケットを用いて、ｄ３／ｄ１の値及びｄ２／ｄ４の値が、それぞれ０．８≦ｄ３／ｄ１≦０．８８及び０．９８≦ｄ２／ｄ４≦１．０６の範囲になるように電池の組み立てを行った。【０１３３】
［比較例７］
電池の外径がそれぞれ６．７ｍｍ、７ｍｍ、１０ｍｍ及び１１．５ｍｍであり、Ｕ字状の断面を有する環状体のガスケット（「Ｕ字状ガスケット」）を用いるとともに、前記電池の直径に応じて外径が変更された電極体を用いることにより、コイン形非水二次電池を得た。この比較例７に係る各電池は、電池の直径、電極体の直径及びガスケット以外は、上述の実施例１と同様にして作製された。なお、比較例７の各電池は、封口缶の側壁部の内方にもガスケットが存在するため、同じ直径を有する上述の実施例の電池に比べて、電極体の外径を小さくする必要があった。【０１３４】
＜電池容量の測定＞
実施例１，３及び比較例７の各電池において、正極の理論容量を１Ｃ（ｍＡｈ）とした場合に、４．２Ｖまで０．５Ｃ（ｍＡ）の定電流充電を行った後、４．２Ｖでの定電圧充電を行い、０．０５Ｃまで電流値が減少した時点で充電を終了した。また、充電後の電池を、０．２Ｃ（ｍＡ）の定電流で放電させ、電池の電圧が３Ｖに達するまでの放電容量を測定した。また、各外径の電池において、本実施形態におけるガスケットである「鉤状ガスケット」の電池の容量をＣ１とし、従来のガスケットである「Ｕ字状ガスケット」の電池の容量をＣ２としたときに、「鉤状ガスケット」の電池の容量と「Ｕ字状ガスケット」の電池の容量との容量差を、（Ｃ１−Ｃ２）／Ｃ２×１００（％）の式を用いて求めた。【０１３５】
表４に、「鉤状ガスケット」及び「Ｕ字状ガスケット」の電池の容量の測定結果、及び、それらの電池の容量差を示す。
【表４】
2018124152.tif 000006
【０１３６】
表４の結果から、電池外径が小さくなるほど、「鉤状ガスケット」の電池の容量と「Ｕ字状ガスケット」の電池の容量との容量差が大きくなることが分かる。また、外径が１０ｍｍ以下の電池では、前記容量差がより大きくなり、特に、外径が８．５ｍｍ以下の電池では前記容量差が顕著になることが分かる。ただし、電池外径が６ｍｍ未満になると、電池の組み立てが困難になるため、電池外径は６ｍｍ以上であることが好ましい。【０１３７】
次に、「鉤状ガスケット」を用いた電池の絶縁性能及び封止性能を確認するために、以下のようにして比較例８〜１１を作製した。【０１３８】
［比較例８］
封口缶の平面部の外径ｄ３を５．９ｍｍとし、ｄ３／ｄ１＝０．７５２とした以外は、実施例１と同様にして、コイン形非水二次電池を作製した。【０１３９】
［比較例９］
封口缶の平面部の外径ｄ３を７．０８ｍｍとし、ｄ３／ｄ１＝０．９０２とした以外は、実施例１と同様にして、コイン形非水二次電池を作製した。【０１４０】
［比較例１０］
外装缶の周壁部における開口端部の内径ｄ２を６．８ｍｍとし、ｄ２／ｄ４＝０．９５８とした以外は、実施例１と同様にして、コイン形非水二次電池を作製した。【０１４１】
［比較例１１］
外装缶の周壁部における開口端部の内径ｄ２を７．６ｍｍとし、ｄ２／ｄ４＝１．０７０とした以外は、実施例１と同様にして、コイン形非水二次電池を作製した。【０１４２】
＜絶縁の有無及び封止性能の確認＞
実施例１及び比較例８〜１１の各電池において、上述の電池容量の測定と同じ条件で充放電を行って、放電後の電池の内部抵抗を測定することにより、電池内部での短絡の有無を調べた。【０１４３】
また、上述の電池容量の測定と同じ条件で充電を行って、充電後の電池を６０℃で且つ相対湿度９０％の環境下において５０日間貯蔵した後、電池の漏液の有無を調べた。【０１４４】
それらの結果を表５に示す。なお、表５では、短絡、漏液がそれぞれない電池を○として表し、短絡、漏液が生じた電池をそれぞれ×として表している。
【表５】
2018124152.tif 000007
【０１４５】
表５から分かるように、ｄ３／ｄ１及びｄ２／ｄ４の値が、それぞれ０．８≦ｄ３／ｄ１≦０．８８及び０．９８≦ｄ２／ｄ４≦１．０６の範囲内である実施例１の電池は、短絡及び漏液を生じなかった。一方、比較例８の電池では、実施例１の電池に比べて、電極体の収容空間の割合が小さいため、短絡を生じ、比較例９〜１１の電池では、封止性能の低下により漏液を生じた。以上より明らかなように、本発明により、封止性能を維持しつつ、小型のコイン形電池の高容量化を図ることができる。【０１４６】
（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。【０１４７】
前記実施形態では、電極体４０を、複数の正極４１及び負極４６を交互に積層した構成としているが、電極体の構成はこれ以外の構成であってもよい。【０１４８】
前記実施形態では、正極４１は、コバルト酸リチウム等の正極活物質を含有する正極活物質層を含んでおり、負極４６は、黒鉛等の負極活物質を含有する負極活物質層４７を含んでいる。しかしながら、正極及び負極の構成は、上述以外の構成であってもよい。【０１４９】
前記実施形態では、正極缶１０を外装缶としていて、負極缶２０を封口缶としているが、逆に正極缶が封口缶で、負極缶が外装缶であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
本発明によるコイン形電池は、ガスケットが封口缶と外装缶との間に挟み込まれる構成に利用可能である。
【符号の説明】
【０１５１】
１  コイン形電池
１０  正極缶（外装缶）
１１  底面部
１２  周壁部
１３  開口端部
２０  負極缶（封口缶）
２１  平面部
２２  側壁部
２２ａ  基端部
２２ｂ  拡径部
２２ｃ  肩部
２３  開口端部
２３ａ  （開口端部の）先端
２３ｂ  （開口端部の）外周側部分
３０  ガスケット
３０ａ  穴部
３１  ガスケット周壁部
３２  ガスケット底部
３３  上端部
３３ａ  端面
３４  切り落とし部
３５  内周面
３５ａ  凸部
３５ｂ  凹部
３６  内周部
３６ａ  凸部
３６ｂ  凹部
４０  電極体（発電要素）
Ｐ  軸線
Ｑ  中心線
Ｓ  収容空間
【図１】
2018124152.tif 000008
【図２】
2018124152.tif 000009
【図３】
2018124152.tif 000010
【図４】
2018124152.tif 000011
【図５】
2018124152.tif 000012
【図６】
2018124152.tif 000013
【図７】
2018124152.tif 000014
【図８】
2018124152.tif 000015
【図９】
2018124152.tif 000016
【図１０】
2018124152.tif 000017
【国際調査報告】
2018124152.tif 000018
2018124152.tif 000019
2018124152.tif 000020