(57)【要約】      （修正有）【課題】回転に対して強い摩擦力を発揮できる構造を封口板に付与して、封口板が回転することなく他の電池を連結できる円筒形電池を提供する。【解決手段】本発明の円筒形電池は、外周部に絶縁ガスケット２５を備えた封口板２１が円筒状外装缶２０の開口部に配設されて密封されている。そして、封口板２１の中心部に排気用開口２１ｂが形成されていて、排気用開口２１ｂを覆うとともに電池外部に突出する端子部２３が形成されている。封口板２１の外周部の絶縁ガスケット２５との接触部の複数箇所に絶縁ガスケット２５に食い込むプロジェクション部が形成されている。このように絶縁ガスケット２５に食い込むプロジェクション部が形成されていると、このプロジェクション部は回転に対して強い摩擦力を発揮できるので、封口板２１が回転することなく他の電池を連結することが可能となる。【選択図】図１
2007242520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部に絶縁ガスケットを備えた封口板が円筒状外装缶の開口部に配設されて密封された円筒形電池であって、
前記封口板に形成された排気用開口を覆うように電池外部に突出する端子部が当該封口板に固定接続されているとともに、
前記封口板外周部の前記絶縁ガスケットとの接触面の複数箇所に当該絶縁ガスケットに食い込むプロジェクション部が形成されていることを特徴とする円筒形電池。
【請求項２】
前記封口板の下部にガス排出弁部が形成された金属製弁板を備えるとともに、前記ガス排出弁部が前記封口板に形成された排気用開口の下部に位置するように当該弁板が前記封口板に固定接続されていることを特徴とする請求項１に記載の円筒形電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウム二次電池やアルカリ蓄電池などの円筒形電池に係り、特に、外周部に絶縁ガスケットを備えた封口板が円筒状外装缶の開口部に配設されて密封された円筒形電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、ノートパソコン、小型ビデオカメラ等の携帯用電子・通信機器等に用いられる電源、あるいはハイブリッド車（ＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）等の電源として、エネルギー密度（Ｗｈ／Ｋｇ）の高いリチウム二次電池などの円筒形電池が注目されている。
【０００３】
この種の円筒形のリチウム二次電池は以下のようにして作製されるのが一般的である。即ち、正極芯体（通常は、アルミニウム箔）に正極活物質を含有する正極合剤を塗布して帯状正極板を作製するとともに、負極芯体（通常は、銅箔）に負極活物質を含有する負極合剤を塗布して帯状負極板を作製する。この後、帯状正極板と帯状負極板を帯状セパレータを介して相対向させて積層し、これらを渦巻状に巻回して渦巻状電極群とする。ついで、渦巻状電極群の正極板端部の芯体露出部（正極合剤の未塗布部）と正極集電体とを溶接するとともに、負極板端部の芯体露出部（負極合剤の未塗布部）と負極集電体とを溶接して電極体とする。この後、このようにして作製された電極体を円筒状外装缶内に収容し、非水電解液を注液した後、封口板で密閉して円筒形電池としている。
【０００４】
上述のように円筒状外装缶内に電極体を収容して非水電解液を注液し、外装缶の開口部を封口板で密閉するに際しては、通常、外周部に絶縁ガスケットを備えた封口板を用意し、この封口板を円筒状外装缶の開口部に配置した後、開口部の先端部を封口板にかしめて密封するようにしている。ところで、リチウム二次電池においては、高度の密閉性が要求されることから、例えば、特許文献１にて、電池内を気密に封止できる封止部が提案されるようになった。この特許文献１にて提案された封止部においては、図４に示すように、絶縁ガスケットの下部に位置する部材３０の外周部にリング状の突起３１を形成し、このリング状の突起３１により絶縁ガスケットを部分的に変形させて、気密に封止するようにしている。
【特許文献１】特開平１０−２４１６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、この種の円筒形のリチウム二次電池が大電流や高電圧の用途に用いられるようになり、複数の電池を直列接続して使用されるようになった。この場合、封口板に端子部を溶接するとともに、この端子部に他の電池が螺合できるような螺合部を形成して、電池同士を直列接続するようにしている。ところが、封口板に溶接された端子部に他の電池を螺合させる際に、封口板も電池の螺合方向に一緒に回転するという現象が生じた。ところが、通常、封口板には一方の電極に接続された集電体から延出したリード部が溶接されている。このため、このように封口板が回転すると、これに溶接接続されたリード部が切断されるという問題が生じた。
【０００６】
この場合、上述した特許文献１にて提案された封止部のように、絶縁ガスケットの下部に位置する部材３０に螺合可能な端子部を形成して、この端子部に他の電池を螺合させた場合、部材３０にリング状の突起３１を形成しただけでは、部材３０も端子部と一緒にその螺合方向に回転することとなる。これは、絶縁ガスケットの下部に位置する部材３０に形成されたリング状の突起３１は、図４（ｂ）に示すように、絶縁ガスケットを部分的に変形させて絶縁ガスケット内に食い込んではいるが、リング状の突起３１と絶縁ガスケットとの間の摩擦力は回転に対しては強くないためである。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点を解消するためになされたものであって、回転に対して強い摩擦力を発揮できる構造を封口板に付与して、封口板が回転することなく他の電池を連結できる円筒形電池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】
本発明の円筒形電池は、外周部に絶縁ガスケットを備えた封口板が円筒状外装缶の開口部に配設されて密封されている。そして、上記目的を達成するため、封口板に形成された排気用開口を覆うように電池外部に突出する端子部が当該封口板に固定接続されているとともに、封口板外周部の絶縁ガスケットとの接触面の複数箇所に当該絶縁ガスケットに食い込むプロジェクション部が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
このように封口板外周部の絶縁ガスケットとの接触面の複数箇所に当該絶縁ガスケットに食い込むプロジェクション部が形成されていると、このプロジェクション部は回転に対して強い摩擦力を発揮できるので、封口板が回転することなく他の電池を連結することが可能となる。なお、この場合、封口板の下部にガス排出弁部が形成された金属製弁板を備えるとともに、ガス排出弁部が封口板に形成された排気用開口の下部に位置するように当該弁板が封口板に固定接続されるようにするのが望ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の円筒形電池においては、回転に対して強い摩擦力を発揮できるプロジェクション部を封口板に形成されているので、封口板が回転することなく他の電池を連結できる円筒形電池を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
ついで、本発明の実施の形態を図１〜図３に基づいて以下に説明するが、本発明はこの実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。なお、図１は本発明をリチウム二次電池に適用した場合の円筒形電池を示す図であり、図１（ａ）はその全体構成を模式的に示す断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示された渦巻電極群を模式的に示す斜視図である。図２は図１（ａ）のＡ部を拡大して示す断面図である。図３は図１（ａ）に示された封口板を模式的に示す図であり、図３（ａ）はその平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ断面を拡大して示す断面図である。
【００１２】
１．正極板
正極活物質としてのコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）粉末９４質量％と、導電剤としてのアセチレンブラックあるいはグラファイトなどの炭素系粉末３質量％とを混合して正極合剤を調製した。この正極合剤と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）からなる結着剤３質量％とをＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）からなる有機溶剤に溶解した結着剤溶液とを混練して、正極活物質スラリーを調製した。なお、正極活物質としては上述したＬｉＣｏＯ2以外に、ＬｉxＭＯ2（但し、ＭはＣｏ，Ｎｉ，Ｍｎの少なくとも１種で、０．４５≦ｘ≦１．２０）で表されるリチウム遷移金属複合酸化物、例えば、ＬｉＮｉＯ2，ＬｉＮｉyＣｏ1-yＯ2（但し、０．０１≦ｙ≦０．９９），Ｌｉ0.5ＭｎＯ2，ＬｉＭｎＯ2などの１種単独、もしくは複数種を混合して用いるようにしてもよい。
【００１３】
ついで、アルミニウム箔（例えば、厚みが２０μｍのもの）からなる正極芯体１１ａを用意し、上述のように作製した正極活物質スラリーを正極芯体１１ａの片面に均一に塗布して、正極合剤層１１ｂを形成した。この場合、正極合剤層１１ｂの上側には正極活物質スラリーの塗布されていない所定幅の非塗布部（正極芯体露出部）１１ｃが正極芯体１１ａの端縁に沿って形成されるように塗布した。この後、乾燥機中を通過させて、スラリー作製時に必要であった有機溶剤（ＮＭＰ）を除去して乾燥させた。乾燥後、ロールプレス機により所定の厚みになるまで圧延して正極板を作製した。このようにして作製した正極板を所定の寸法の短冊状に切り出し、帯状の正極芯体露出部１１ｃを設けた正極板１１を得た。
【００１４】
２．負極板
負極活物質としての天然黒鉛粉末９８質量％と、結着剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）およびスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）をそれぞれ１質量％ずつ混合し、水を加えて混練して負極活物質スラリーを調製した。なお、負極活物質としては上述した天然黒鉛以外に、リチウムイオンを吸蔵・脱離し得るカーボン系材料、例えば、人造黒鉛、カーボンブラック、コークス、ガラス状炭素、炭素繊維、またはこれらの焼成体等を用いてもよいし、金属リチウム、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−鉛合金、リチウム−錫合金等のリチウム合金、ＳｎＯ2、ＳｎＯ、ＴｉＯ2、Ｎｂ2Ｏ3等の電位が正極活物質に比べて卑な金属酸化物を用いてもよい。
【００１５】
ついで、銅箔（例えば、厚みが１２μｍのもの）からなる負極芯体１２ａを用意し、上述のように作製した負極活物質スラリーを負極芯体１２ａの片面に均一に塗布して、負極合剤層１２ｂを形成した。この場合、負極合剤層１２ｂの下側には負極活物質スラリーの塗布されていない所定幅の非塗布部（負極芯体露出部）１２ｃが形成されるように塗布した。この後、乾燥機中を通過させて乾燥させた。乾燥後、ロールプレス機により所定の厚みになるまで圧延して負極板を作製した。このようにして作製した負極板を寸法となる短冊状に切り出し、帯状の負極芯体露出部１２ｃを設けた負極板１２を得た。
【００１６】
３．渦巻状電極群
ついで、ポリエチレン製微多孔膜からなる帯状セパレータ１３，１３を用意し、上述のようにして作製した正極板１１と負極板１２とをそれぞれセパレータ１３，１３上に配置して幅方向へずらすとともに、これらの幅方向の中心線が一致するように重ね合わせた。これにより、正極芯体露出部１１ｃおよび負極芯体露出部１２ｃはセパレータ１３の両端縁からそれぞれ外側へ突出することとなる。この後、巻取機によりこれらを渦巻状に巻回した後、最外周をテープ止めして渦巻状電極群１０を作製した。
【００１７】
なお、このようにして作製された渦巻状電極群１０においては、一方の端部では正極板１１の正極芯体露出部１１ｃがセパレータ１３の一方の端縁よりも外方へ突出し、他方の端部では負極板１２の負極芯体露出部１２ｃがセパレータ１３の他方の端縁よりも外方へ突出している。ついで、正極集電体１４と負極集電体１５を用意し、渦巻状電極群１０の端部に形成されている正極芯体露出部１１ｃに正極集電体１４をレーザ溶接するとともに、渦巻状電極群１０の他端部の負極芯体露出部１２ｃに負極集電体をレーザ溶接して、電極体を形成した。
【００１８】
４．封口板および弁板
ついで、金属製外装缶２０の開口部の内径よりも若干小径で厚みが１．５ｍｍのニッケル製の封口板２１を用意した。なお、この封口板２１の外周部で、後述する絶縁ガスケット２５との当接面内には、下方から上方に向けて突出する複数のプロジェクション部２１ａ，２１ａ，２１ａ，２１ａが形成されている。この場合、プロジェクション部２１ａの形成個数は４個としているが、２個以上であれば何個でもよく、その形成個数は製造性等を考慮して適宜選択するようにすればよい。また、プロジェクション部２１ａの高さｈは０．２ｍｍになるように形成しているが、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ（０．１ｍｍ≦ｈ≦０．５ｍｍ）の範囲であればよい。さらに、封口板２１の中心部にはガス排出口２１ｂが形成されている。
【００１９】
一方、封口板２１の下部に溶接固定される厚みが０．３ｍｍのアルミニウム製の弁板２２を用意した。なお、この弁板２２の径は封口板２１と同径に形成されいるとともに、その中心部に弁部２２ａが形成されている。ここで、弁部２２ａには電池内の圧力が所定圧以上になると基材が炸裂するように形成されており、この弁部２２ａは弁板２２に一体的に形成されている。また、外周部に雄ねじ部が形成されたハット状（帽子状）で底部にフランジ部を備えた正極端子２３を用意した。なお、正極端子２３のハット状の角部には図示しない排気孔が形成されている。
【００２０】
そして、封口板２１の下に弁板２２が位置し、かつガス排出口２１ｂの下部に弁部２２ａが位置するように封口板２１と弁板２２とを配置した後、これらをスポット溶接して封口板２１と弁板２２との間に溶接部２４，２４を形成して、これらを一体化した。この後、この正極端子２３を封口板２１の上に配置するとともに、ガス排出口２１ｂの上に位置させて、正極端子２３のフランジ部を封口板２１の上にスポット溶接した。ついで、断面形状が略コ字状でリング状の絶縁ガスケット２５を用意した後、このリング状の絶縁ガスケット（例えば、ポリプロピレン製）２５を封口板２１と弁板２２の一体化物の端部に嵌着させた。
【００２１】
５．非水電解液二次電池
ついで、上部に開口部を備えた円筒状金属製外装缶２０を用意した後、内周面に雌ねじ部が形成された円筒状で底部にフランジ部を備えた負極端子２６を外装缶２０の底面の外面に溶接する。この後、上述のように上端部に正極集電体１４が溶接され、下端部に負極集電体１５が溶接された電極体を外装缶２０内に挿入する。ついで、外装缶２０の開口部の下部周囲に絞り加工を施して、開口部の下部周囲に環状の絞り部２０ａを形成した。この後、負極集電体１５を外装缶２０の底部内面にスポット溶接した。
【００２２】
また、上述のように端部にリング状の絶縁ガスケット２５が嵌着された封口板２１と弁板２２の一体化物を用意した後、弁板２２の下面に正極集電体１４から延出した正極リード１４ａをスポット溶接した。ついで、外装缶２０内にエチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）を３：７の容積比で混合した混合溶媒に、電解質としてＬｉＰＦ6を１モル／リットルの割合で溶解させた非水電解液を注液した。この後、封口板２１と弁板２２の一体化物を外装缶２０の開口部の下部周囲に形成された絞り部２０ａの上に配置した。この後、外装缶２０の開口部の端部２０ｂを封口板２１側にかしめて密封することにより、円筒形非水電解液二次電池が作製される。
【００２３】
なお、電解質としては、上述した六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）以外に、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、ホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ4）、六フッ化珪酸リチウム（ＬｉＡｓＦ6）、トリフルオロメチルスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム（ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2）などのリチウム塩を用いるようにしてもよい。また、有機溶媒に対する溶解量としては、１モル／リットルに限らず、０．５〜２．０モル／リットルとするのが好ましい。
【００２４】
このように作製される円筒形非水電解液二次電池においては、封口板２１の外周部で絶縁ガスケット２５との当接面内には、下方から上方に向けて突出する複数のプロジェクション部２１ａが形成されている。そして、この複数のプロジェクション部２１ａは絶縁ガスケット２５に対して回転方向に強い摩擦力を発揮する。このため、正極端子２３に形成された雄ねじ部に、他の円筒形非水電解液二次電池の底部外面に形成された負極端子２６の雌ねじ部を螺合させてこれらを接続した場合、封口板２１が回転することなく他の電池を連結することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
なお、上述した実施の形態においては、本発明を非水電解液二次電池に適用する例について説明したが、本発明の円筒形電池は、非水電解液二次電池に限らず、封口板の外周部に絶縁ガスケットを配置し、これを外装缶の開口部に配置した後、外装缶の開口部を封口板側にかしめて密封するタイプの電池であれば、ニッケル−水素蓄電、ニッケル−カドミウム蓄電池などのアルカリ蓄電池やその他の蓄電池に適用できることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明をリチウム二次電池に適用した場合の円筒形電池を示す図であり、図１（ａ）はその全体構成を模式的に示す断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示された渦巻電極群を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１（ａ）のＡ部を拡大して示す断面図である。
【図３】図１（ａ）に示された封口板を模式的に示す図であり、図３（ａ）はその平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ断面を拡大して示す断面図である。
【図４】従来例の絶縁ガスケットの下部に位置する部材を模式的に示す図であり、図４（ａ）はその平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＣ−Ｃ断面を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０…渦巻状電極群、１１…正極板、１１ａ…正極芯体、１１ｂ…正極合剤層、１１ｃ…正極芯体露出部、１２…負極板、１２ａ…負極芯体、１２ｂ…負極合剤層、１２ｃ…負極芯体露出部、１３…セパレータ、１４…正極集電体、１５…負極集電体、２０…金属製外装缶、２１…封口板、２１ａ…プロジェクション部、２１ｂ…ガス排出口、２２…弁板、２２ａ…弁部、２３…正極端子、２４…溶接部、２５…絶縁ガスケット、２６…負極端子
【図１】
2007242520.tif 000003
【図２】
2007242520.tif 000004
【図３】
2007242520.tif 000005
【図４】
2007242520.tif 000006