(57)【要約】【課題】円筒型電池の封口板において、長期高温保存時や急激な温度変化を伴う環境下で、ガスケットに塗布された封止剤が流動性を持つことからＰＴＣ素子とキャップ間のわずかな隙間に侵入し、封口板内での電気的接続不良を引き起こしてしまうという課題があった。【解決手段】ＰＴＣ素子１０との接触面側に凸部１５を有するキャップ９を用い、電池用封口板構成時にＰＴＣ素子１０をフィルタの外周折り返し部１６とで両側より挟み込む構造とする事により封口板６内の封口部材の電気的接続を確保し、且つ封止剤１４が高温環境下などで軟化して流動性が増した場合においてもその隙間に侵入することを防ぐことができ、安定した内部抵抗を有する電池を提供することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極材と負極材とをセパレータを介して対向配置した発電素子を電解液とともに電池ケースに収納し、この電池ケースの開口部をキャップとＰＴＣ素子と、スペーサと金属製弁体を取付けたフィルタを積層してなる封口板と、封止材を塗布したガスケットによって封口してなる電池において、前記キャップのＰＴＣ素子と対向する面に凸部を設け、前記スペーサと金属製弁体を取付けたフィルタの外周折り返し部と、前記凸部で前記ＰＴＣ素子を挟み込む構造としたことを特徴とする電池。
【請求項２】
前記キャップの凸部をリング状とした請求項１記載の電池。
【請求項３】
前記キャップの凸部を複数の突起で構成した請求項１記載の電池。
【請求項４】
前記キャップの凸部の先端を尖鋭とした請求項１〜３のいずれかに記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は封口板の改良によって内部抵抗を安定させた電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属リチウムあるいはリチウム合金を負極活物質とし、二酸化マンガンを正極活物質とする二酸化マンガンリチウム電池は、高電圧および高エネルギー密度を有するとともに自己放電が少なく、しかも極めて長い貯蔵寿命を有するなどの他の１次電池にない種々の特長を備えていることから、近年において急速に需要が拡大し、多くの電子機器に使用されている。二酸化マンガンリチウム電池の使用温度域は７０℃から−４０℃まで幅が広いことから主にフィルム式のカメラ用電池として広く用いられている。最近では優れた性能を活かして自動車、産業機器、医療機器等で８５℃から−４０℃まで幅広い使用温度域を必要とする用途への利用が要望されている。
【０００３】
リチウム１次電池に限らず、有機電解液を使用した電池ではその密閉性が重要である。電池が十分に密閉されていないと、電池内部からの有機電解液の漏液や外部からの電池内部への湿気の混入による保存特性の低下が生じるという懸念があった。
【０００４】
円筒型電池の封口板には、キャップとＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子と、スペーサとアルミ弁体を取り付けたフィルタとを順に積層した封口板部材と封口板部材の外周部に組み込まれたガスケットと、ガスケットと封口板部材とが接する面に塗布された封止剤で形成されているものがある。この封口板にはガスケットと電池ケースとの間にも封止剤が塗布されている。この２か所に封止剤を塗布することにより、封口後の封口板部材とガスケット、及びガスケットと電池ケースとの間に生ずる空隙が封止剤で埋まるので、封口部位からの漏液が防止される（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
上記封止剤としては、ピッチと呼ばれるブロンアスファルトを鉱物油に溶かしたものや、ブチルゴムなどのガスケット及び封口板部材との密着性が優れた絶縁材料が用いられている。
【０００６】
このような封口板において、例えば急激な温度変化を伴う過酷なヒートショック試験や長期高温下で保存している間に、ガスケットに塗布された封止剤が流動性を持つことからＰＴＣ素子とキャップ間の僅かな隙間に絶縁材料である封止剤が入りこむおそれがあった。ＰＴＣ素子とキャップ間の隙間に絶縁材料である封止剤が入り込むと、封口板部材間の接触抵抗が増加してしまい、結果として電池の内部抵抗が上昇するおそれがあるという課題を有していた。
【０００７】
上記課題に対して、先行技術として、インナーガスケットに突起を設け、特定箇所に封止剤を塗布することで、封止剤の侵入を防ぐ構造のものや（例えば、特許文献２参照）、キャップ−ＰＴＣ素子間、またはＰＴＣ素子−フィルタ間に導電性接着剤を塗布し電気的接続を確保するものが開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１５１５１７号公報
【特許文献２】特開２００７−１５７６０９号公報
【特許文献３】特開２００９−２６６５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら特許文献２に開示された構造では電気的接続の維持のために導電性接着剤など他の材料が必要であった。また、特許文献３では封止剤の侵入を防ぐために、別の特定の箇所に封止剤を塗布する必要があり、より簡易的な構造で解決されることが望まれていた。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、急激な温度変化や電池を長期間高温下で保存している間に、封口板部材間の接触抵抗が増加することの無い封口板を用いることにより内部抵抗の安定した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】
【００１１】
上記従来の課題を解決するために本発明は、正極材と負極材とをセパレータを介して対向配置した発電素子を電解液とともに電池ケースに収納し、この電池ケースの開口部をキャップとＰＴＣ素子と、スペーサと金属製弁体を取付けたフィルタを積層してなる封口板と、封止材を塗布したガスケットによって封口してなる電池において、前記キャップのＰＴＣ素子と対向する面に凸部を設け、前記スペーサと金属製弁体を取付けたフィルタの外周折り返し部と、前記凸部で前記ＰＴＣ素子を挟み込む構造としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成により、封口板内の封口板部材の電気的接続を確保し、且つ電池を長期高温下で保存している間や急激な温度変化により、封止剤の流動性が増加した場合に、封止剤のキャップとＰＴＣ素子間の電気的導通接点への侵入を防ぐことができるため安定した抵抗を有する封口板を提供することができる。すなわち高温環境下など封止剤の粘度が低下し、封止剤の流動性が増す環境においても、封口板部材間の電気的接続を確保する封口板構造を構成することで、内部抵抗の安定した電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態における電池の断面図
【図２】本発明の一実施の形態における封口板の拡大断面図
【図３】（ａ）本発明の一実施の形態における封口板の要部の平面図、（ｂ）本発明の一実施の形態における封口板の側面図
【図４】（ａ）本発明の一実施の形態における封口板の要部の平面図、（ｂ）本発明の一実施の形態における封口板の側面図
【図５】本発明の一実施の形態における封口板の拡大断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明による第１の発明は、正極材と負極材とをセパレータを介して対向配置した発電素子を電解液とともに電池ケースに収納し、この電池ケースの開口部をキャップとＰＴＣ素子と、スペーサと金属製弁体を取付けたフィルタを積層してなる封口板と、封止材を塗布したガスケットによって封口してなる電池において、前記キャップのＰＴＣ素子と対向する面に凸部を設け、前記スペーサと金属製弁体を取付けたフィルタの外周折り返し部と、前記凸部で前記ＰＴＣ素子を挟み込む構造としたことを特徴とする電池である。
【００１５】
この構成により、封止剤の流動性が増加した場合に、封口板部材間の電気的導通接点への封止剤の侵入を防ぎ、接触抵抗を増加させることのない内部抵抗の安定した電池とすることができる。
【００１６】
本発明による第２の発明は、上記第１の発明において、前記突起をリング状とした電池
である。この構成とすることにより、流動性の増加した封止剤の封口板部材間の電気的導通接点への侵入を阻止し、封口板部材間の内部抵抗の増加をより確実に防止することができる。
【００１７】
本発明による第３の発明は、上記第１の発明において、前記凸部を複数の突起で構成した電池である。複数の突起で構成することにより、ＰＴＣ素子への各突起の接触圧が高まり、より安定した電気的接続が可能となる。
【００１８】
本発明による第４の発明は、上記第１〜第３の発明において、前記凸部の先端を尖鋭とした電池である。凸部の先端を尖鋭とすることにより、ＰＴＣ素子との接触圧をより高めることができ、より確実な電気的接続が実現できる。
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施の形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２０】
図１に本発明の一実施の形態における円筒型非水電解液電池の断面図、図２に本発明の一実施の形態における封口板の拡大断面図を示す。この電池は二酸化マンガンを活物質とした正極材と負極材にリチウムを用いた円筒型リチウム１次電池である。二酸化マンガンを主とする活物質混合物を集電金属芯材に充填した帯状の正極板１とリチウム金属からなる帯状の負極板２とこれら正負両電極間に介在されたセパレータ３とを渦巻状に捲回構成された発電素子が、有機電解液とともに電池ケース４に収納されている。電池ケース４の上開口部にはガスケット５を介在させて封口板６が装着され、封口板６には正極芯材に接続された正極リード７が連結されている。負極板２に接続された負極リード８は電池ケース４に連結されている。
【００２１】
図２に示すように封口板６は封口板部材としてのキャップ９、ＰＴＣ素子１０、スペーサ１１とアルミニウム弁体１２を取り付けたフィルタ１３を順に積層して構成され、封口板６の外周部に組み込まれたガスケット５と、ガスケット５と封口板６が接する面に塗布された封止剤１４で構成されている。
【００２２】
キャップ９は電池の正極端子である。キャップ９は高温多湿などの外部環境の影響を受けるため、さびにくい材質が好ましい。また上記キャップ９は電池の正極端子として使用されるため、キャップ９の表面には導電性の高い材料を使用する必要がある。キャップ９はガス抜き孔を有している。またその積層時にＰＴＣ素子１０と対向する面に凸部１５を有している。凸部１５の形状は上記ＰＴＣとの電気的接触を確保できる形状であれば特に限定されるものではなく、その高さはＰＴＣ１０を貫通することの無い高さが望ましい。キャップ９は、例えば厚み０．３ｍｍ程度のステンレス（ＳＵＳ４３０）にニッケル（Ｎｉ）メッキを施した材料を数工程のプレス成型を行うことで作製する。
【００２３】
ＰＴＣ素子１０は、温度上昇に伴い抵抗値が上昇する素子である。ＰＴＣ素子１０の機能は、過電流によって電池の温度が急激に上昇した場合に、ＰＴＣ素子１０の抵抗が上昇することで過電流を抑制するものである。
【００２４】
スペーサ１１は電池内部に発生したガスを逃がすため、アルミニウム弁体１２の作動圧を定めるものである。スペーサ１１はドーナツ状の形態で、内径の大きさによってアルミニウム弁体１２の作動圧を制御する。スペーサ１１は例えば厚み０．２ｍｍのステンレス（ＳＵＳ４３０）をドーナツ状に打ち抜くことで作製する。
【００２５】
アルミニウム弁体１２は電池の内圧上昇に伴い変形する弁体である。アルミニウム弁体
１２は、電池の異常発熱などにより電池の内圧が上昇するにつれて変形し、ある一定の内圧以上になると、アルミニウム弁体１２が破れることで、電池内部に発生したガスを外部に逃がし、電池の破裂を防ぐものである。アルミニウム弁体１２は例えば厚み０．０２５ｍｍのアルミニウムにフィルタ１３を取り付ける面に厚み０．０５ｍｍの接着ポリエチレン、接着ポリエチレンと反対の面に厚み０．０５ｍｍの非接着ポリエチレンをヒートラミネートして作製する。
【００２６】
フィルタ１３は、スペーサ１１及びアルミニウム弁体１２を固定するものである。また、発電素子の正極リード７と溶接されている。フィルタ１３は、例えば厚み０．３ｍｍのステンレス４４４を円形に打ち抜き、中央に貫通孔を設け、数工程のプレス成型を行って段差を設け、そこで形成した面にアルミニウム弁体１２を取り付けてスペーサ１１を挟み込んでフィルタ１３の周辺部をかしめて外周折り返し部１６を形成することによりスペーサ１１及びアルミニウム弁体１２を固定する。
【００２７】
ガスケット５は、封口板６と電池ケース４の間から有機電解液の漏液を防止するものである。ガスケット５は、例えばポリプロピレンを射出成型することにより作製する。
【００２８】
封止剤１４は、電池封口時に封口板６とガスケット５との隙間を埋めて有機電解液の漏液を防止するものである。また、電池ケース４とガスケット５が接する面にも塗布され、上記と同様に有機電解液の漏液を防止する。封止剤１４の主成分は、ガスケット５の材料に対して親和性をもつ材料が好ましい。封止剤１４は、例えばブロンアスファルトとトルエンを１：２の割合で混合して作製する。
【００２９】
図２に示すように前記封口板６としてのキャップ９は、ＰＴＣ素子１０と対向する面に積層することによりＰＴＣ素子１０との接触圧を高めるように接触する凸部１５を有しており、キャップ９とＰＴＣ素子１０との電気的導通を確保している。
【００３０】
この構成とすることで電池を長期間高温下で保存、または急激な温度変化を伴う環境下において、封止剤１４の流動性が増加した場合に、キャップ９に設けられた凸部１５がＰＴＣ素子１０との接触圧を高めることにより、上記凸部１５とＰＴＣ１０間の導通接点への封止剤侵入を防ぎ、ＰＴＣ素子１０の電気的接触を良好に保つことができる。また、フィルタの外周折り返し部１６によって、ＰＴＣ素子１０とフィルタ１３の間の電気的接触も良好に保たれるので電池内部抵抗の上昇を抑制することができる。
【００３１】
上記キャップ９に設けられた凸部１５は、ＰＴＣ素子１０との接続を保持できる形状であれば特に限定されるものではない。図３に示すようにＰＴＣ素子１０と対向する面にリング状として設けることによって、流動性の増加した封止剤の封口板部材間への侵入を阻止し、封口板部材間の内部抵抗の増加をより確実に防止することができる。
【００３２】
また、キャップ９のＰＴＣ素子１０との接触圧を高める凸部１５については、図４に示すように複数個の突起で構成されている形態でもよい。複数個の突起で構成することにより、ＰＴＣ素子への各突起の接触圧が高まり、より安定した電気的接続が可能となる
また図５に示すように、前記凸部１５の形状については先端を尖鋭としたものでもよい。凸部の先端を尖鋭としてＰＴＣ素子との接触圧をより高めることにより、より確実な電気的接続が実現できる。
【実施例】
【００３３】
以上の構造を有する封口板を用いた電池の実施例と比較例を示す。ここでは封止剤が急激な温度変化を伴う環境下にて軟化した場合に封口板部材間の電気的導通接点への侵入の有無を確認するための試験を行った。
【００３４】
まず封口板部材としてのキャップ９、ＰＴＣ素子１０、スペーサ１１とアルミニウム弁体１２を挟み込んで外周部をかしめて構成したフィルタ１３を順に積層し、封口板６の外周部に組み込まれたガスケットにより封口板６を構成しこれを比較例の封口板Ａとした。
【００３５】
次に図３に示すように上記キャップ９に導電性を有するリング状の凸部１５を設け、上記フィルタの外周折り返し部１６とでＰＴＣ素子１０を挟み込む構造とした封口板６を作製し、これを封口板Ｂとした。
【００３６】
また、図４に示すように上記凸部１５を複数の突起で構成したキャップ９をＰＴＣ素子１０と対向するように積層して構成し、上記フィルタの外周折り返し部１６とでＰＴＣ素子を挟み込む構造としこれを封口板Ｃとした。
【００３７】
さらに図５のようにキャップ９に設けた凸部１５の先端を尖鋭としたものをＰＴＣ素子１０と対向するように積層して構成した封口板６を作製し、これを封口板Ｄとした。上記封口板Ｂ〜Ｄの凸部１５の高さは０．１ｍｍとした。
【００３８】
上記封口板Ａ〜Ｄを用い、電池ケース４の開口端部を内側に折り曲げて封口し２／３Ａサイズの円筒型電池を各５０個作製した。以上の電池を８５℃３０分、−４０℃３０分を１サイクルとするヒートショック試験を１００サイクル行った後の電池内部抵抗値の測定結果を（表１）に示す。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
上記の結果より凸部１５を設けた封口板Ｂ〜Ｄにおいては封止剤１４の流動性が増した場合においても封止剤１４のキャップ９とＰＴＣ素子１０間の導通接点への侵入を防ぎ内部抵抗の上昇を防ぐ効果を発揮することが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明によれば、長期間高温下で保存した場合や急激な温度変化を伴う環境下においても、内部抵抗の上昇を抑制することができる電池を得ることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１  正極板
２  負極板
３  セパレータ
４  電池ケース
５  ガスケット
６  封口板
７  正極リード
８  負極リード
９  キャップ
１０  ＰＴＣ素子
１１  スペーサ
１２  アルミニウム弁体
１３  フィルタ
１４  封止剤
１５  凸部
１６  外周折り返し部
【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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