(57)【要約】【課題】耐漏液信頼性を低下させることなく、部品数および工数が少ない低コストな構成で安全機能を備えた密閉型電池を提供する。【解決手段】電池の一方極の集電体と電気的に接続された固定導電板３２と、所定以上の電池内圧で変形および破断させられることにより電池内圧を開放するとともに固定導電板との電気接続を遮断するカップ状導電破裂板３５と、このカップ状導電破裂板の内底面に導電リング３６を介して着座されられた電極端子板３１と、カップ状導電破裂板３５の周縁部と電池缶１１の開口端部１４との間に圧縮状態で介在する電気絶縁性の封口ガスケット４１とを有し、上記開口端部１４が封口ガスケットを圧縮しながら内方へかしめ加工されるとともに、カップ状導電破裂板４１３５の周縁部が導電リング３６および電極端子板３１の周縁部を包み込んだ状態で内方に折り返し加工されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電要素を収容する金属製電池缶と、この電池缶内にて電池の一方極の集電体と電気的に接続された固定導電板と、この固定導電板に定常的に電気接続される一方、所定以上の電池内圧で変形および破断させられることにより電池内圧を開放するとともに上記固定導電板との電気接続を遮断するカップ状導電破裂板と、このカップ状導電破裂板の内底面に着座させられた導電リングと、この導電リング上に着座されられた電極端子板と、上記カップ状導電破裂板の周縁部と上記電池缶の開口端部との間に圧縮状態で介在する電気絶縁性の封口ガスケットとを備え、上記電池缶の開口端部が上記封口ガスケットを圧縮しながら内方へかしめ加工されるとともに、上記カップ状導電破裂板の周縁部が上記導電リングおよび上記電極端子板の周縁部を包み込んだ状態で内方に折り返し加工されていることを特徴とする密閉型電池。
【請求項２】
請求項１に記載の密閉型電池の製造方法であって、上記カップ状導電破裂板周縁部の加工は、上記電池缶開口端部のかしめ加工によって同時に行うことを特徴とする密閉型電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安全弁機能を備えた密閉型電池とその製造方法に関し、たとえばリチウム二次電池などの高エネルギ密度を有する密閉型電池に適用してとくに有効なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＡＶ機器あるいはパソコンなどの電子機器のポータブル化、コードレス化（携帯型）が進んでいるが、これらの駆動用電源として、高容量化した各種のアルカリ電池やリチウム二次電池に代表される非水電解液電池が提供されている。これらは密閉型電池として実用化されている。
【０００３】
このような高エネルギ密度を有する密閉型電池では、過充電や逆接続等の誤使用によってガス発生が生じるが、このガス発生に対する安全対策がなされていないと、破裂や発火などの危険が生じる。この危険を回避するため、この種の電池では、電池内圧が異常上昇したときにその内圧を開放する安全弁や、電池内圧に反応して過充電／過放電中の電流を強制遮断させるような安全機構を備えることが望まれる
この安全機構は、たとえば図４に部分的に示すように、発電要素を収容した電池缶１１の封口部３０１に設けられる。同図に示す密閉型電池では、電池缶１１内の発電要素の一方極（正極または負極）の集電体に導電リード３３を介して電気的に接続されている固定導電板３２と、その一方極の端子板（電極端子板）３１との間に、導電破裂板（ラプチャー）３５１と導電リング３６を介在させることによって形成される。
【０００４】
導電破裂板３５１は、固定導電板３２との電気接続個所を囲んだ部分が、薄肉部等によって破断しやすく加工されており、電池内圧が所定以上に上昇したときに変形および破断するようになっている。この変形・破断が生じると、電池内圧が開放されるとともに、固定導電板３２との電気接続が遮断される。これにより、電池内圧が異常上昇したときに電池の破裂を防止するとともに、過充電／過放電中の電流を強制遮断させることができる。
【０００５】
同図において、固定導電板３２は樹脂製ボス部材４５で保形および固定されている。この固定導電板３２と電極端子板３１の間に、導電破裂板３５１と導電リング３６を積層・挟持させるとともに、この積層体の周縁部（端面）を封口ガスケット４１で塞ぐことにより、防爆と電流遮断の両機能を備えた安全機構を形成することができる。
【０００６】
封口ガスケット４１は電気絶縁性の樹脂製であって、電池缶１１の上部くびれ部（ビード加工部）１３と開口端部１４のかしめ（カール）加工部とで挟持されるとともに、電池缶１１の開口端部と上記積層体の周縁部との間に圧縮状態で介在することにより、電池缶１１の内部を気密封止する。
【０００７】
図４に示した安全機構に類する構造は特許文献１に開示されている。また、特許文献２には、上述した安全機構を形成するのに必要な部品を電極端子板とともに集合・一体化した封口板が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１９６０４３
【特許文献２】特開平１１−２６０３３４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した従来の密閉型電池では、安全機構を形成するために、電池の封口部に複数の部品が積層状態で組込まれている。このため、図４に示すように、積層された複数の部品の間にそれぞれ電解液の漏液経路が形成される可能性が生じる。
【０００９】
この漏液経路の可能性は、ガスケット４１との電池缶１１との圧接部Ａ１およびガスケット４１と電極端子板３１との圧接部Ｂ１のほかに、電極端子板３１と導電リング３６の重なり部Ｂ２、および導電リング３６と導電破裂板３５１の重なり部Ｂ３にてもそれぞれ生じる。前者の圧接部Ａ１，Ｂ１がガスケット４１との接触であるのに対し、後者の重なり部Ｂ２，Ｂ３は金属部品同士の接触であるため、その重なり部Ｂ２，Ｂ３の端部から電解液が毛細管現象で染み出してしまう可能性が高く、耐漏液信頼性が低下してしまうという問題が生じる。
【００１０】
この問題の回避手段としては、特許文献２に開示されているように、上記安全機構を形成するために積層された複数の部品を、絶縁ガスケットと金属ケースとともに集合・一体化した封口板の使用が考えられる。
【００１１】
しかし、この集合部品である封口板を用いて電池缶の内部を気密封口するためには、その封口板と電池缶の間に別途、絶縁性の封口ガスケットを介在させる必要がある。つまり、特許文献２に開示の技術では、集合部品である封口板を構成するために、新たな部品を追加する必要があるため、部品点数および工数が多くなるとともに構造が複雑化し、高コストになってしまうという問題が生じる。
【００１２】
本発明は以上のような問題を解決するものであって、その目的は、耐漏液信頼性を低下させることなく、部品数および工数が少ない低コストな構成でもって、防爆機能と過充電／過放電に対する安全機能を備えることができる密閉型電池およびその製造方法を提供することにある。
【００１３】
本発明の上記以外の目的および構成については、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明が提供する解決手段は以下のとおりである。  
（１）発電要素を収容する金属製電池缶と、この電池缶内にて電池の一方極の集電体と電気的に接続された固定導電板と、この固定導電板に定常的に電気接続される一方、所定以上の電池内圧で変形および破断させられることにより電池内圧を開放するとともに上記固定導電板との電気接続を遮断するカップ状導電破裂板と、このカップ状導電破裂板の内底面に着座させられた導電リングと、この導電リング上に着座されられた電極端子板と、上記カップ状導電破裂板の周縁部と上記電池缶の開口端部との間に圧縮状態で介在する電気絶縁性の封口ガスケットとを備え、上記電池缶の開口端部が上記封口ガスケットを圧縮しながら内方へかしめ加工されるとともに、上記カップ状導電破裂板の周縁部が上記導電リングおよび上記電極端子板の周縁部を包み込んだ状態で内方に折り返し加工されていることを特徴とする密閉型電池。  
（２）上記手段（１）に記載の密閉型電池の製造方法であって、上記カップ状導電破裂板周縁部の加工は、上記電池缶開口端部のかしめ加工によって同時に行うことを特徴とする密閉型電池の製造方法。
【発明の効果】
【００１５】
耐漏液信頼性を低下させることなく、部品数および工数が少ない低コストな構成でもって、防爆と過充電／過放電に対する安全機能を備えた密閉型電池を提供することができる。
【００１６】
上記以外の作用／効果については、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の技術が適用された密閉型電池の一実施形態を断面図で示す。同図に示す密閉型電池は、有底円筒状の金属製電池缶１１内に発電要素２０が収容されるとともに、その金属缶１１の開口部が気密封止されている。
【００１８】
電池缶１１は負極端子を兼ね、その外底面１２が負極端子面として使用されるようになっている。発電要素２０は、正極活物質２１とセパレータ２２と負極活物質２３が集電体と共にスパイラル状に巻回された積層電極体を用いて構成され、非水電解液に浸漬された状態で電池缶１１内に収容されている。
【００１９】
正極活物質２１には二酸化マンガン等が使用され、負極活物質２３にはリチウムまたはリチウム遷移金属複合酸化物等が使用されている。
【００２０】
電池缶１１を気密封止する封口部３０は、固定導電板３２、カップ状導電破裂板３５、導電リング３６、皿状の正極端子板（電極端子板）３１、電気絶縁性の樹脂製封口ガスケット４１、および樹脂製ボス部材４５などによって形成されている。
【００２１】
固定導電板３２は樹脂製ボス部材４５によって保形および固定されている。この固定導電板３２は、発電要素２０の正極集電体に導電リードを介して電気接続されている。
【００２２】
カップ状導電破裂板３５は、固定導電板３２上に積層されるとともに、その中央面部が固定導電板３２に電気接続されている。このカップ状導電破裂板３５の内底面に導電リング３６が着座させられ、この導電リング３６の上に正極端子板３１が着座させられている。
【００２３】
正極端子板３１は、導電リング３６、カップ状導電破裂板３５、固定導電板３２、および導電リード３３を介して正極集電体に電気接続されている。
【００２４】
カップ状導電破裂板３５はラプチャーとも呼ばれ、固定導電板３２との電気接続個所を囲んだ部分が、薄肉部等によって破断しやすく加工されており、電池内圧が所定以上に上昇したときに電池外方へ変形させられて破断するようになっている。この破裂が生じると、図中に破線で示すように、電池内圧が開放されるとともに、固定導電板３２との電気接続が遮断されるようになっている。
【００２５】
カップ状導電破裂板３５の周縁部（立ち上がり部）は、導電リング３６および正極端子板３１の周縁部を包み込んだ状態で内方に折り返し加工されている。このカップ状導電破裂板３５の周縁部と電池缶１１の開口端部１４の間に封口ガスケット４１が介在している。
【００２６】
封口ガスケット４１は、電池缶１１の上部くびれ部（ビード加工部）１３と開口端部１４のかしめ（カール）加工部とで挟持されるとともに、電池缶１１の開口端部１４と上記積層体の周縁部との間に圧縮状態で介在することにより、電池缶１１の内部を気密封止する。
【００２７】
上述した密閉型電池では、図２に示すように、正極端子板３１と導電リング３６の重なり端面がカップ状導電破裂板３５の周縁部で包み込まれて塞がれることにより、電解液の漏液経路となり得る部分は、封口ガスケット４１と電池缶１１の開口端部１４との圧接部Ａ１と、封口ガスケット４１とカップ状導電破裂板３５の周縁部との圧接部Ａ２だけとなる。
【００２８】
両圧接部Ａ１，Ａ２はいずれも、金属部品同士の接触ではなく、封口ガスケット４１との接触であるから、電解液が毛細管現象で染み出してしまう可能性は非常に低い。これにより、耐漏液信頼性を高く確保できる。
【００２９】
ここで注目すべきは、その高い耐漏液信頼性が、新たな部品の追加ではなく、カップ状導電破裂板３５の加工形状によって付与されていることである。これにより、本発明の密閉型電池では、耐漏液信頼性を低下させることなく、部品数が少ない低コストな構成でもって、高エネルギ密度を有する密閉型電池に望まれている安全機能を備えることができる。
【００３０】
図３は、本発明に係る密閉型電池の要部における製造工程を示す。まず、同図の（ａ）に示すように、樹脂製ボス部材４５で保形されている固定導電板３２にカップ状導電破裂板３５を重ねて中央部分を接続する。
【００３１】
次に、（ｂ）に示すように、正極集電体に接続している導電リード３３の先端部を固定導電板３２に接続した後、固定導電板３２とカップ状導電破裂板３５を封口ガスケット４１とともに電池缶１１の開口部に装填する。
【００３２】
電池缶１１の開口部付近にはくびれ部１３があらかじめ形成されていて、このくびれ部１３で封口ガスケット４１が係止および位置決めされる。固定導電板３２とカップ状導電破裂板３５は、その封口ガスケット４１の内側に嵌着する形で位置決めされる。
【００３３】
続いて、（ｃ）に示すように、カップ状導電破裂板３５の内底面に導電リング３６を着座させる。さらに、（ｄ）に示すように、導電リング３６の上に皿状の正極端子板３１を着座させる。
【００３４】
このあと、（ｅ）に示すように、電池缶１１の開口端部１４を内方にかしめ（カール）加工する。このとき、そのかしめ加工と同時に、カップ状導電破裂板３５の周縁部（立ち上がり部）が、導電リング３６および正極端子板３１の周縁部を包み込んだ状態で、内方に折り返し加工される。
【００３５】
このようにして、新たな部品および工数を加えることなく、安全機能を備えた封口部３０を形成することができる。これにより、耐漏液信頼性を低下させることなく、部品数および工数が少ない低コストな構成でもって、防爆機能と過充電／過放電に対する安全機能を備えた密閉型電池を製造することができる。
【００３６】
以上、本発明をその代表的な実施例に基づいて説明したが、本発明は上述した以外にも種々の態様が可能である。たとえば、本発明は、図１に示したような電極構造以外の密閉型電池、あるいは非水電解質電池以外の密閉型電池にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
耐漏液信頼性を低下させることなく、部品数および工数が少ない低コストな構成でもって、防爆機能と過充電／過放電に対する安全機能を備えた密閉型電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の技術が適用された密閉型電池の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示した電池の要部拡大図である。
【図３】本発明に係る密閉型電池の要部における製造工程を示す要部断面図である。
【図４】従来の密閉型電池の構成を例示する断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１１  電池缶
１２  外底面
１３  くびれ部（ビード加工部）
１４  かしめ（カール）加工部
２０  発電要素
２１  正極活物質
２２  セパレータ
２３  負極活物質
３０  封口部
３１  正極端子板（電極端子板）
３２  固定導電板
３３  導電リード
３５  カップ状導電破裂板
３６  導電リング
４１  封口ガスケット
４５  ボス部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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