(57)【要約】【課題】蓋の内面や出力端子にリチウム金属が析出しても、そのリチウム金属で蓋と出力端子とが内部短絡しないようにする。【解決手段】上面が開口する有底円筒形状の電池缶１と、正極１１と負極１２とを有していて電池缶１内に収容される電極体２と、電池缶１の開口上面を塞ぐ蓋３と、蓋３に対して絶縁ガスケット６を介して貫通状に取り付けられる出力端子７とを含む。正極１１から導出された正極集電リード１５が出力端子７に接続される。電池内に露出する出力端子７の下部は、ＵＶ硬化樹脂などの絶縁性塗料２１で被覆される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面が開口する有底筒形状の電池缶と、正極と負極とを有して前記電池缶内に収容される電極体と、前記電池缶の開口上面を塞ぐ蓋と、前記蓋に対して絶縁ガスケットを介して貫通状に取り付けられる出力端子とを含む密閉型電池において、
前記正極および前記負極のいずれか一方の電極から導出された集電リードが前記出力端子に接続されており、
電池内に露出する前記出力端子の下部と前記蓋の内面とのうち、少なくとも一方が絶縁材で被覆されることを特徴とする密閉型電池。
【請求項２】
前記電極体は、帯状の前記正極と帯状の前記負極との間にセパレータを介在させた状態で巻回して形成してあり、
前記負極の負極活物質としては、リチウム金属またはリチウム合金を用いた請求項１記載の密閉型電池。
【請求項３】
前記集電リードが、前記絶縁材で被覆される請求項１又は２記載の密閉型電池。
【請求項４】
前記蓋には、前記絶縁ガスケットおよび前記出力端子が貫通状に取り付けられる端子取付孔を設けてあり、
前記絶縁ガスケットの下側に押さえ板が配されて、前記出力端子が、前記押さえ板および前記絶縁ガスケットを介して前記端子取付孔の周縁に固定されており、
前記押さえ板が、前記絶縁材で被覆される請求項１又は２又は３記載の密閉型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負極活物質としてリチウム金属またはリチウム合金を用いたリチウム一次電池などの密閉型電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
前記リチウム一次電池においては、特許文献１に示すごとく、正極と負極との間にセパレータを介在させた状態で渦巻状に巻回して電極体を形成し、その電極体を電池缶内に収容して蓋で密閉する構造が知られている。
【０００３】
前記リチウム一次電池では、前記蓋に対して、出力端子が絶縁ガスケットを介して貫通状に取り付けられており、集電リードによって電極体の正極が出力端子に接続されることで、出力端子が正極の電位になっている。電極体の負極は、電池缶の内面に接続されていて、電池缶を介して蓋が負極の電位になっている。
【０００４】
この種のリチウム一次電池は、アルカリ電池などと比べて、高エネルギー密度であって長期間の使用ができることから、その需要がますます増えるとともに、その用途も広がっている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１−２３９７６９号公報（第１図）
【特許文献２】特開平５−４１２４８号公報（図１）
【特許文献３】特開平５−１０９４３５号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記リチウム一次電池では、誤って充電されると、本来の放電電流とは逆方向に電流が流れる。また、放電容量が少なくなった古い電池と新品の電池とを混ぜて使用すると、新品の電池から古い電池へ本来の放電電流とは逆方向に電流が流れる。これらの場合、負極の電位となる蓋の内面などに微粒子状のリチウム金属が析出し、このリチウム金属が成長して出力端子に接触し、内部短絡が生じることがある。
【０００７】
前記リチウム金属の析出に起因する内部短絡の防止手段が、特許文献１〜３に開示されている。ところが、特許文献１では、電極体の外周全面および下面周辺部と、電池缶の内面との短絡を絶縁フィルムで防ぐだけである。特許文献２では、リチウム金属がセパレータを乗り越えて正極に短絡することを隔離板で防ぐだけであり、特許文献３では、リチウム金属がセパレータを乗り越えることを絶縁性物質で防ぐだけである。
【０００８】
つまり、特許文献１〜３では、負極の電位となる蓋の内面にリチウム金属が析出することには着目されておらず、蓋の内面に析出したリチウム金属が出力端子に接触して内部短絡することを防止できないところに問題がある。
【０００９】
また、電極体の負極を出力端子に接続し、電極体の正極を電池缶の内面に接続した電池では、出力端子の下部にリチウム金属が析出するため、この電池でも前記リチウム金属によって蓋の内面と出力端子とが内部短絡するおそれがある。
【００１０】
そこで本発明の目的は、蓋の内面や出力端子にリチウム金属が析出しても、そのリチウム金属で蓋と出力端子とが内部短絡することがない密閉型電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明が対象とする密閉型電池は、図２に示すごとく、上面が開口する有底筒形状の電池缶１と、正極１１と負極１２とを有して電池缶１内に収容される電極体２と、電池缶１の開口上面を塞ぐ蓋３と、蓋３に対して絶縁ガスケット６を介して貫通状に取り付けられる出力端子７とを含む。
【００１２】
本発明は、図１に示すごとく、正極１１および負極１２のいずれか一方の電極１１から導出された集電リード１５が出力端子７に接続されており、電池内に露出する出力端子７の下部と蓋３の内面とのうち、少なくとも一方が絶縁材で被覆されている。
【００１３】
ここでの絶縁材には、絶縁性塗料２１や絶縁テープなどが該当し、絶縁材の材料としては、ＵＶ硬化樹脂や、ゴム系樹脂や、フッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）樹脂や、水ガラス（ケイ酸ナトリウム溶液）などが該当する。絶縁材が絶縁性塗料２１の場合には、塗布後に半固体状あるいは固体状に固化するものでもよい。
【００１４】
絶縁材は、出力端子７の下部あるいは蓋３の内面において電池内に露出する箇所の全てを被覆することが好ましいが、出力端子７の下部であって蓋３の内面に近い周辺部のみ、あるいは蓋３の内面であって出力端子７の下部に近い周辺部のみを被覆するものであってもよい。
【００１５】
具体的には、電極体２は、帯状の正極１１と帯状の負極１２との間にセパレータ１３を介在させた状態で巻回して形成してあり、負極１２の負極活物質としては、リチウム金属またはリチウム合金を用いている。
【００１６】
集電リード１５は、絶縁材で被覆されているものとすることができる。
【００１７】
より具体的には、蓋３に、絶縁ガスケット６および出力端子７が貫通状に取り付けられる端子取付孔９を設けてあり、絶縁ガスケット６の下側に押さえ板１０が配されて、出力端子７が、押さえ板１０および絶縁ガスケット６を介して端子取付孔９の周縁に固定されており、押さえ板１０が絶縁材で被覆されている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、電池内に露出する出力端子７の下部と蓋３の内面とのうち、少なくとも一方が絶縁材で被覆されるので、出力端子７の下部あるいは蓋３の内面にリチウム金属などが析出しても、そのリチウム金属などによって出力端子７と蓋３との間で内部短絡が生じることが防止され、その分だけ電池の信頼性が向上する。
【００１９】
集電リード１５を絶縁材で被覆すると、集電リード１５と蓋３との間での内部短絡も確実に防止できて、電池の信頼性がより向上する。
【００２０】
出力端子７が押さえ板１０および絶縁ガスケット６を介して端子取付孔９の周縁に固定されている場合に、押さえ板１０を絶縁材で被覆すると、押さえ板１０と蓋３との間での内部短絡が確実に防止できて、この点でも電池の信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図面は、本発明が対象とする密閉型電池を示し、図２に示すごとく、上面が開口する有底円筒形状の電池缶１と、電池缶１内に収容される電極体２および非水電解液と、電池缶１の開口上面を塞ぐ円形状の蓋３と、電極体２と蓋３との間に配置される絶縁体５とを含む。電池缶１および蓋３は、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）などで形成される。前記電池は、外径寸法が１７mm、高さ寸法が４５mmである。
【００２２】
蓋３の中央には、図１に示すごとく、絶縁ガスケット６および出力端子７が貫通状に取り付けられる端子取付孔９が設けられる。蓋３の外周縁が電池缶１の開口内周面にレーザーでシーム溶接されることで、電池缶１と蓋３とが導通する。絶縁ガスケット６の下側には、押さえ板１０が配されており、出力端子７は、押さえ板１０および絶縁ガスケット６を介して端子取付孔９の周縁にかしめ固定される。
【００２３】
電極体２は、電極としての帯状の正極１１と帯状の負極１２とを有しており、正極１１と負極１２との間に帯状のセパレータ１３を介在させた状態で渦巻状に巻回して形成される。セパレータ１３は、ポリプロピレン樹脂製の微多孔性薄膜フィルムからなる。
【００２４】
正極１１は、網状ステンレス箔製の正極集電体１１ａの裏表両面に正極剤が配されることで形成される。正極剤は、正極活物質としての二酸化マンガンと、バインダーと、カーボンブラックなどを含有する。負極１２は、銅箔製の負極集電体１２ａの裏表両面に負極活物質としてのリチウム金属またはリチウム合金が配されることで形成される。正極１１からは、薄板状の正極集電リード１５が導出されており、負極１２からは、薄板状の負極集電リード１６が導出される。
【００２５】
蓋３の外周寄りには、開裂ベント１７が形成されており、電池内圧が異常上昇したときに開裂ベント１７が開裂して電池内圧を解放する。蓋３には、電池缶１内に電解液を注入するための注液孔１９が形成されており、電解液の注入後の注液孔１９に栓２０が配されてレーザーでシーム溶接される。
【００２６】
前記かしめ加工後の出力端子７の下端面７ａには、図１に示すごとく正極集電リード１５が溶接される。負極集電リード１６は、図２に示すごとく電池缶１の内周上端部に溶接される。これによって、出力端子７が正極の電位になり、電池缶１および蓋３が負極の電位になる。負極集電リード１６は、蓋３の内面に溶接されてもよい。電極体２は、その外周面がセパレータ１３で巻回されるよう形成される。
【００２７】
非水電解液は、プロピレンカーボネート（ＰＣ）やジメチルエーテル（ＤＭＥ）などを含有する有機溶剤からなる。絶縁体５および絶縁ガスケット６は、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂などからなる。押さえ板１０は、ステンレス鋼でリング状に形成される。なお、本発明に係る電池は、電池缶１が有底角筒形状などであってもよい。電池缶１の底部には、図２に示すごとく、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂などからなる絶縁板２５が配される。
【００２８】
電池の組み立てに際しては、蓋３に対し、前述のように出力端子７、絶縁ガスケット６および押さえ板１０を取り付けておき、絶縁板２５、電極体２および絶縁体５を電池缶１内に収容したのちに、正極集電リード１５を出力端子７の下端面７ａに、負極集電リード１６を電池缶１の内周面にそれぞれ前述の要領で溶接する。
【００２９】
次いで、図１に示すごとく、電池内に露出する出力端子７の下端部と押さえ板１０と正極集電リード１５の上部とに絶縁性塗料（絶縁材）２１がそれぞれ塗布されて被覆される。絶縁性塗料２１は、ＵＶ硬化樹脂や、ゴム系樹脂や、フッ化ビニリデン樹脂や、水ガラスなどの前記電解液に対して耐性を有する絶縁材が設定される。ゴム系樹脂としては、前記電解液に膨潤し難く、かつ溶解し難いものが好ましく、ブチルゴムやポリイソブチレンゴムまたはこれらの混合物からなるゴム成分などが好ましい。
【００３０】
絶縁性塗料２１は、撥水性や發油性を有するものがより好ましい。正極集電リード１５の全体に絶縁性塗料２１を塗布してもよいが、正極集電リード１５の下部は、図１に示すごとく絶縁テープ２２で覆われているために、前記下部には絶縁性塗料２１を塗布しなくても済むことになる。
【００３１】
絶縁性塗料２１の塗布後に蓋３を電池缶１に前述の要領で溶接し、注液孔１９から電解液を注入したのちに、注液孔１９を栓２０で塞いで溶接することで電池が完成する。
【００３２】
このように、正極の電位であって電池内に露出し、かつ蓋３の内面近くに位置する箇所、すなわち出力端子７の下部と、押さえ板１０と、正極集電リード１５の上部とが絶縁性塗料２１で被覆されるので、蓋３の内面にリチウム金属が析出しても、そのリチウム金属が出力端子７や押さえ板１０や正極集電リード１５に接触することが低減される。
【００３３】
前記説明では、出力端子７と、押さえ板１０と、正極集電リード１５とを絶縁性塗料２１で被覆したが、これに代えて蓋３の内面を絶縁性塗料２１で被覆してもよく、また出力端子７と、押さえ板１０と、正極集電リード１５と、蓋３の内面とをそれぞれ絶縁性塗料２１で被覆してもよい。
【００３４】
本発明は、出力端子７を負極の電位、電池缶１および蓋３を正極の電位に設定した電池であっても適用できる。この場合、前述と同様に出力端子７と、押さえ板１０と、正極集電リード１５とを絶縁性塗料２１で被覆してもよく、これに代えて蓋３の内面を絶縁性塗料２１で被覆してもよく、また出力端子７と、押さえ板１０と、正極集電リード１５と、蓋３の内面とを絶縁性塗料２１で被覆してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る密閉型電池の要部の拡大縦断正面図
【図２】密閉型電池の全体の縦断正面図
【符号の説明】
【００３６】
１  電池缶
２  電極体
３  蓋
６  絶縁ガスケット
７  出力端子
１１  正極
１２  負極
１３  セパレータ
１５  正極集電リード
２１  絶縁性塗料
【図１】
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【図２】
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