(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池ケースの開口部に外側面から窪んでいる溝部を設け、前記電池ケース内に収納された発電要素構成群の上部に前記溝部の内面と接する円環状絶縁板を配設し、前記円環状絶縁板と対向する前記溝部の内面に設けた凹部あるいは凸部によって電解液を誘導する間隙を備えたことを特徴とする電池。
【請求項２】
凹部あるいは凸部が、電池ケースの高さ方向に形成される複数の線条であることを特徴とする請求項１記載の電池。
【請求項３】
凹部あるいは凸部を、スプライン加工によって形成したことを特徴とする請求項１または２記載の電池。
【請求項４】
凸部を、電池ケースの外面からの打痕により形成したことを特徴とする請求項１記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池用ケースの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電池は一般的に、正極，負極，セパレータからなる発電要素構成群を電池ケース内に挿入し、電解液を注入後、電池ケースの開口部を封口蓋等を用いて封口して作製するのが普通である。そして、電池より外部に電圧を取り出すため、金属リボン等の集電体を用い、正極あるいは負極と電池ケースとを接続し、電池ケースと接続していない他方の極と封口蓋を接続する構成としている。この種の電池に振動や衝撃が加わった場合は、電池ケースに内蔵された正極もしくは負極の一部が、他極と接続された封口蓋もしくは電池ケースと接触し、内部短絡を起こす危険性がある。そこで、発電要素構成群の上部か下部のいずれか一方またはその両方に絶縁板を配設して前記の内部短絡を防止している。絶縁板はその外周形状が電池ケースの内周形状に沿う形状とすることが一般的である。例えば、円筒形電池の場合の形状は、図５に示すようなリング状に形成した絶縁板Ｒが提案されている。このような構造であれば、前記内部短絡を防止するには充分である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記構成の電池ケースと絶縁板Ｒでは、電池を製造する時に、注液工程において、電解液の含浸経路が絶縁板Ｒにより遮断されるため、電池内部、特に発電要素構成群に対する電解液の含浸性が悪い。このため、電解液の含浸速度が遅く、電解液の注液工程に長時間を必要とするため電池の生産性が低下する要因となっていた。また、発電要素構成群内に充分電解液が含浸されていないことにより電池反応が充分に起こらず、電池性能が悪いという問題が発生することもあった。
【０００４】
本発明はこのような前記する課題に対応すべく、内部短絡を防止しつつ、電解液の注液工程での電解液の含浸性を良好に確保できる電池ケースを提供することにより、電池の生産性の向上および電池性能を安定化することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために、電池ケースの開口部に外側面から窪んでいる溝部を設け、前記電池ケース内に収納された発電要素構成群の上部に前記溝部の内面と接する円環状絶縁板を配設し、前記円環状絶縁板と対向する前記溝部の内面に設けた凹部あるいは凸部によって電解液を誘導する間隙を備える構成としたものである。本発明の構造を用いることで、発電要素構成群の端部からの電解液の含浸経路が確保でき、発電要素構成群の端部の空気と電解液の置換が容易となり、発電要素構成群に対する電解液の含浸性が良くなる。特に、発電要素構成群と電池ケースとの界面における電解液の含浸性を飛躍的に向上させることができる。このことにより電解液の含浸速度が速くなり、電解液注液工程に必要な時間が短縮でき、生産性が向上できる。また、含浸不充分による電池性能の低下も防止することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、各請求項に示す形態によって実施できるものであり、請求項１記載のように、電池ケースの開口部に外側面から窪んでいる溝部を設け、前記電池ケース内に収納された発電要素構成群の上部に前記溝部の内面と接する円環状絶縁板を配設し、前記円環状絶縁板と対向する前記溝部の内面に設けた凹部あるいは凸部によって電解液を誘導する間隙を備える構成とすることにより、電池製造時の電解液注液工程において、電解液は前記電池ケースと円環状絶縁板との間隙を通って電池ケース内に注液されることになる。従って、円環状絶縁板と電池ケース内面とが密着していて電解液が電池ケース内に含浸され難い従来技術による電池の問題点を解消することができる。
【０００７】
そして、凹部あるいは凸部によって形成される電解液を誘導する間隙は、請求項２記載のように、電池ケースの高さ方向に形成される複数の線条によって簡単に設けることができる。
【０００８】
特に、請求項３記載のように、電池ケースの内面にスプライン加工を施すことによって効率良く実施できる。
【０００９】
また、請求項４記載のように、凸部によって形成される電解液を誘導する間隙は電池ケースの外面から円環状絶縁板に対向する部分に打痕により容易に設けることができる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について従来例と比較しながら詳細に説明する。
【００１１】
図１に正極活物質としてＬｉＣｏＯ2、負極活物質としてカーボンを使用した一般に知られている円筒形リチウムイオン二次電池の縦断面図を示す。図１において、１はニッケルめっき鋼板を加工した電池ケース、２は封口蓋、３は発電要素構成群である。発電要素構成群３は正極板および負極板がセパレータを介して複数回渦巻状に巻回されたものである。そして、前記正極板から正極リード４が引き出されて封口蓋２に接続され、負極板からは負極リード５が引き出されて電池ケース１の内底部に接続されている。６は発電要素構成群３の上部の円環状絶縁板で、７は発電要素構成群３の下部の絶縁板である。また、電池ケース１の開口部付近に電池ケース１の外側面から窪んでいる溝部１ａを設け、この溝部１ａに封口蓋２をのせ、電池ケース１の開口部をかしめることにより電池を封口している。なお、電池ケース１の径は１６．４ｍｍ、溝部１ａの内径は１３．４ｍｍ、電池ケース１の開口時、溝部１ａから電池開口端部までは５．０ｍｍ、電池ケース底部から電池開口端部までは５０．０ｍｍ、そして、発電要素構成群３は外径１５．５ｍｍ，長さ４５．０ｍｍとする。
【００１２】
ここで、前記円筒形リチウムイオン二次電池の電池ケースとして、開口部付近に溝部１ａを設けたものを用い図１に示す電池を作製し、従来例電池とした。そして、電池ケース１の内面にスプライン加工をして電池ケース１の内面に図２，図３に示すように、電池の高さ方向に線条をなす複数の凸部８によって電解液を誘導する間隙を形成した電池ケース１を用いた以外は従来例電池と全く同じ構成で電池を作製し、実施例電池Ａとした。さらに、従来例電池と全く同じ構成で図１に示すように、電池ケース１の開口部に溝部１ａを設けた後に図４に示すように、電池ケース１において上部の円環状絶縁板６と対向する溝部１ａの内面に２箇所打痕を入れて、溝部１ａの内面に凸部９を２箇所に形成した以外は従来例電池と全く同じ構成で電池を作製し、実施例電池Ｂとした。
【００１３】
これら従来例電池，実施例電池Ａ，実施例電池Ｂにそれぞれ非水電解液を３．０ｃｃ注入し、これを２６０ｍｍＨｇまで４秒間減圧した後、大気に開放する。このようにして注液を行った各電池について、電解液の含浸性の比較をするため、大気開放直後の電池から発電要素構成群を取り出し分解し、電解液が含浸されている極板の面積を確認すること、大気開放直後の開口部付近の発電要素構成群上に残っている電解液の残液量を測定すること、そして、大気開放から電池開口部の電解液の残液がなくなるまでの時間を測定すること、以上３つの確認および測定を行った。一方、これらの従来例電池，実施例電池Ａ，実施例電池Ｂの性能を比較するため、注液直後の各電池を封口し、その内部抵抗を測定するとともに、以下の充放電を行い電池容量を確認した。充電は最大電流０．５Ａ，４．１Ｖ定電流定電圧充電を２時間行い、放電は７２０ｍＡ定電流で３．０Ｖまで行った。
【００１４】
まず、大気開放直後の発電要素構成群内の電解液が含浸されている極板の面積は、実施例電池Ｂが最も大きく、全極板面積の約２／３に及び、実施例電池Ｂについて電解液が含浸されている極板の面積が大きいのは実施例電池Ａで全極板面積の約３／５であり、最も電解液が含浸されていなかったのは、従来例電池で全極板面積の約１／１０であった。
【００１５】
次に、大気開放直後の電池開口部付近の発電要素構成群上に残っている電解液の残液量は、従来例電池が最も多くて約２．２ｃｃ、次に実施例電池Ａで約０．３ｃｃ、最も残液量が少なかったのは実施例電池Ｂで約０．２ｃｃであった。
【００１６】
次に、大気開放から電池開口部の電解液の残液がなくなるまでの時間は、従来例電池が最も長くて約２０分、次に実施例電池Ａで約７分、最も短かったのは実施例電池Ｂで約５分であった。
【００１７】
一方、電池の内部抵抗は従来例電池が最も高くて７００ｍΩ、次に実施例電池Ａで１２０ｍΩ、最も低かったのは実施例電池Ｂで１１０ｍΩであった。また電池容量は、実施例電池Ｂが最も大きくて７００ｍＡｈ、次に実施例電池Ａで６９０ｍＡｈ、最も少なかったのは従来例電池で２５０ｍＡｈであった。これは各電池により、発電要素構成群に対する電解液の含浸性が異なるため、発電要素構成群内の極板の反応面積が増減するためである。すなわち、電解液の含浸性の良い実施例電池Ａと実施例電池Ｂとでは従来例電池に比べて極板の反応面積が広くなるため、内部抵抗が低く、電池容量が大きくなったものである。
【００１８】
以上の結果を表１にまとめる。
【００１９】
【表１】
0004092745.tif 000002
【００２０】
表１に示す結果より、従来例電池に対して実施例電池Ａと実施例電池Ｂとでは電解液の含浸性が明らかに向上していることがわかる。
【００２１】
上記の検討を、電解液の粘度が０．１〜５００ｃＰと異なるものについて実施したところ、電池ケース１の溝部１ａの内面に凹部あるいは凸部によって電解液を誘導する間隙を備えることで電解液の含浸性を向上させることが可能であることがわかった。また、その効果は電解液の粘度が高いものほど顕著であった。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、発電要素構成群に対する電解液の含浸性が向上でき、電解液の含浸速度が速くなることにより、電解液の注液工程に必要な時間が短縮して、生産性を向上させることができる。また、電解液の含浸が不充分なことによる電池性能の低下も防止でき、安定した信頼性の高い電池を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  円筒形リチウムイオン二次電池の縦断面図
【図２】  本発明の実施例におけるスプライン加工を施した電池ケースの縦断面図
【図３】  同スプライン加工を施した電池ケースの横断面図
【図４】  本発明の他の実施例において電解液を誘導する間隙を溝部の内面に打痕により形成した円筒形リチウムイオン二次電池の横断面図
【図５】  従来例における絶縁板の平面図
【符号の説明】
１  電池ケース
１ａ  溝部
２  封口蓋
３  発電要素構成群
４  正極リード
５  負極リード
６  上部の円環状絶縁板
７  下部の絶縁板
８  凸部
９  凸部
【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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