(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心に穴を有する円板部と、
前記円板部の平面方向に対してほぼ直角方向にその中心軸を持ち、前記円板部の外周に連続する円筒部と、
前記円板部の外面と前記円筒部とが交差する角に設けられ、電池容器に収容された際に、前記電池容器のくびれ部の上部内面に接触し、前記電池容器の折り曲げ部と前記上部内面との間の湾曲部内面に接触しない面取り部と
を備える電解液密封用シール部材。
【請求項２】
前記円板部の外面上に、前記円板部の中心軸とその中心軸を共有し、前記上部内面の幅に対して３０〜７０％の範囲の幅を有するリング状の凸部を備える請求項１記載の電解液密封用シール部材。
【請求項３】
電池容器の開口部の近くに設けられたくびれ部と、
中心に穴を有し、外面が前記くびれ部の上部内面に接する円板部と、
前記円板部の平面方向に対してほぼ直角方向にその中心軸を持ち、前記円板部の外周に連続する円筒部と、
前記電池容器の折り曲げ部と前記上部内面との間の湾曲部と、
前記円板部の外面と前記円筒部の外面が交差する角に設けられ、前記上部内面に接触し、前記電池容器の折り曲げ部と前記上部内面との間の湾曲部内面に接触しない面取り部と、
前記面取り部と、前記湾曲部内面との間に設けられた空隙部と、
前記くびれ部の上部と前記電池容器の折り曲げ部との間に介在するキャップと、
を備えるリチウムイオン二次電池。
【請求項４】
前記円板部の外面上に、前記円板部の中心軸とその中心軸を共有し、前記上部内面の幅に対して３０〜７０％の範囲の幅を有し、前記上部内面と接するリング状の凸部を備える請求項３記載のリチウムイオン二次電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解液密封用シール部材およびリチウムイオン二次電池に関する。
詳しくは、円板部の外面と円筒部の外面が交差する角に面取り部を設けることにより、シール性能を向上させようとした電解液密封用シール部材およびこれを用いたリチウムイオン二次電池に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、リチウムイオン二次電池の電池容器において、電解液を密封するためのシール部材としては、弾力性を有する材料からなる電解液密封用シール部材が用いられてきた。
【０００３】
ここで、従来の電解液密封用シール部材およびこれを用いたリチウムイオン二次電池について図３を参照しながら説明する。
図３ＡおよびＢにおいて、電解液密封用シール部材２は、円板部２ａをその構成要素の一つとしている。また、この円板部２ａのＹ軸方向の上の方には、円筒部２ｂが円板部２ａと一体的に形成されている。また、この円板部２ａのＹ軸方向の下の方には、他の円筒部が円板部２ａと一体的に形成されている。
【０００４】
図において、電池容器３は、図面上Ｙ軸方向の下の方に底（図示せず）を有し、またＹ軸方向の上の方には開口部３ａを有するほぼ円筒形状を有する容器である。
また、電池容器３の開口部３ａの近くで、開口部３ａが存在する端部から少し電池容器３の中心側に位置するところにくびれ部４が形成されている。
【０００５】
このくびれ部４において、図面上Ｙ軸方向の上の方には上部４ａがある。この上部４ａの外側には湾曲部４ｅがある。また、この湾曲部４ｅの図面上Ｙ軸方向の上の方には折り曲げ部４ｃが連続している。
【０００６】
上述した電解液密封用シール部材２を用いて電池容器３をシールするには、図３Ａに示すように、まず電解液密封用シール部材２を、電池容器３の中心軸に電解液密封用シール部材２の中心軸を合わせながら、電池容器３の開口部３ａから挿入する。
次に、円板状のキャップ５を電解液密封用シール部材２の円筒部２ｂの内側に入れる。
【０００７】
次に、図３Ｃに示すように、くびれ部４の上部４ａと電池容器３の折り曲げ部４ｃとの間に、キャップ５を介して電解液密封用シール部材２を圧力をかけて挟み付ける。
【０００８】
この結果、上部４ａの内面とこれに接する電解液密封用シール部材の外面２ｃとの間、キャップ５の下側の面とこれに接する電解液密封用シール部材２の円板部２ａの内側の面との間、キャップ５の上側の面とこれに接する電解液密封用シール部材の内側の面との間、および、電池容器３の折り曲げ部の内側の面とこれに接する電解液密封用シール部材の外側の面との間は、圧縮力を受け密封状態になる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の電解液密封用シール部材およびこれを用いたリチウムイオン二次電池では、キャップ５の下の面と電解液密閉用シール部材の内側の面、および、電池容器のくびれ４の上部４ａの内側の面とこれに接する電解液密閉用シール部材の外面２ｃとの間には、大きな圧力が発生せず、その分だけシール性能が低下することになり、電解液が漏れるという不良が発生した。
【００１０】
これらの欠点を防止するため、電解液密閉用シール部材を載せる上部４ａを長くしたり、湾曲部４ｅに極力湾曲が生じないようにしたり、または、折り曲げ部４ｃと上部４ａとの間に大きな力をかけたりする等の対策が採られていた。
しかし、これらの対策を採ったとしても、電解液が漏れるという不良を防止するには十分ではなかった。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、シール性能に優れた電解液密封用シール部材およびこれを用いたリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の電解液密封用シール部材は、中心に穴を有する円板部と、円板部の平面方向に対してほぼ直角方向にその中心軸を持ち、円板部の外周に連続する円筒部と、円板部の外面と円筒部とが交差する角に設けられ、電池容器に収容された際に、電池容器のくびれ部の上部内面に接触し、電池容器の折り曲げ部と上部内面との間の湾曲部内面に接触しない面取り部とを備える。
【００１３】
また、本発明のリチウムイオン二次電池は、電池容器の開口部の近くに設けられたくびれ部と、中心に穴を有し、外面がくびれ部の上部内面に接する円板部と、この円板部の平面方向に対してほぼ直角方向にその中心軸を持ち、円板部の外周に連続する円筒部と、電池容器の折り曲げ部と上部内面との間の湾曲部と、円板部の外面と円筒部の外面が交差する角に設けられ、上部内面に接触し、電池容器の折り曲げ部と上部内面との間の湾曲部内面に接触しない面取り部と、面取り部と、湾曲部内面との間に設けられた空隙部と、くびれ部の上部と電池容器の折り曲げ部との間に介在するキャップと、を備える。
【００１４】
本発明の電解液密封用シール部材およびリチウムイオン二次電池によれば、円板部の外面と円筒部の外面が交差する角に面取り部を設けることにより、キャップの下側の面とこれに接する電解液密封用シール部材の内側の面との間、および、電池容器の上部内面とこれに接する電解液密閉用シール部材の外面との間には大きな圧縮応力が発生する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
まず、電解液密封用シール部材に係る発明の実施の形態について図１および図２を参照しながら説明する。
図１において、図１Ａは本発明の実施の形態に係る電解液密封用シール部材およびこれを用いたリチウムイオン二次電池を模式的に表したものであり、図１Ｂは本発明の実施の形態に係る電解液密封用シール部材の断面形状を模式的に表したものでり、図１Ｃは本発明の実施の形態に係る電解液密封用シール部材を適用した電池容器における電解液密封用シール部材と電池容器との関係を模式的に表したものである。
【００１６】
図１ＡおよびＢにおいて、電解液密封用シール部材２は、円板部２ａをその構成要素の一つとしている。この円板部２ａは、図に示すように、中心に穴を有している。すなわち、この円板部２ａは、円板部２ａの平面方向に対して直角方向（Ｙ軸方向）にある円板部２ａの中心軸とその中心軸を共有する円形の穴を有している。
【００１７】
また、この円板部２ａのＹ軸方向の上の方には、円筒部２ｂが円板部２ａと一体的に形成されている。この円筒部２ｂは、円板部２ａの平面方向に対してほぼ直角方向（Ｙ軸方向）にその中心軸を持ち、また円板部２ａの外周に連続している。
【００１８】
また、この円板部２ａのＹ軸方向の下の方には、円筒部２ｈが円板部２ａと一体的に形成されている。この円筒部２ｈは、円板部２ａの平面方向に対してほぼ直角方向（Ｙ軸方向）にその中心軸を持ち、また円板部２ａの内周に連続している。
【００１９】
図において、円板部２ａの外面２ｃと円筒部２ｂの外面２ｄが交差する角には面取り部２ｅを設けている。すなわち、円板部２ａの外面２ｃはＹ軸方向に垂直な平面を形成し、また、円筒部２ｂの外面２ｄは円筒部２ｂの中心軸をその中心軸とする円筒形状の曲面を形成している。この円板部２ａの外面２ｃと円筒部２ｂの外面２ｄとは交差することにより円形状の交差線を形成している。これは円板部２ａと円筒部２ｂの連続するところに生じた角、すなわち電解液密封用シール部材２をその中心軸を含む平面で切断したときに円板部２ａと円筒部２ｂの接続した所の外側に形成される角である。この角は上述のとおり断面形状からほぼ９０度の角度を有している。しかし、ここでは図に示すように、この角に面取り部２ｅを設けているのである。この面取り部２ｅの形状は、断面形状において、Ｙ軸に対してほぼ４５度の角度を有する直線とした。
【００２０】
この面取り部２ｅの形状は、断面形状において、上述のようにＹ軸に対してほぼ４５度の角度を有する直線としたが、面取り部２ｅの形状はこれらの形状に限るわけではなく、たとえば直線であってもその角度をＹ軸に対して４５度ばかりでなくこれよりも鋭角にするとかまたは鈍角にすることもできる。また、緩やかな曲率を有する円弧状とすることもできる。さらに、断面形状を曲線にするときは円弧状ばかりでなく楕円形状などのその他の関数曲線、または関数形として表せないその他の曲線とすることもできる。またさらに、直線とこれらの曲線との組み合わせとすることもできる。この面取り部２ｅをどの程度の大きさで面取りするかについては後に詳述する。
【００２１】
図に示すように、本発明の実施の形態に係る電解液密封用シール部材においては、上述の面取り部２ｅを設けるほかに、円板部２ａに凸部２ｆを設けることができる。
すなわち、電解液密封用シール部材２の円板部２ａの外面２ｃ上に、円板部２ａの中心軸とその中心軸を共有するリング状の凸部２ｆを設けるものである。この凸部２ｆは、図１ＡおよびＢに示すように、電解液密封用シール部材２の中心軸を含む平面による断面において長方形状を有するものであり、円板部２ａに一体的に形成したものである。
【００２２】
図２に示すように、凸部２ｆの厚さ、すなわちＹ軸方向の厚さは円板部の厚さをｔとしたときに、その厚さｔを含めてｔ１で表すものとして、ここでは円板部２ａの厚さｔの１．５倍、すなわち１．５ｔとした。また、凸部２ｆの幅、すなわち断面形状においてＸ軸方向の幅はｗで表した。なお、凸部２ｆの厚さｔ１、および幅ｗの大きさおよび範囲については後に詳述する。
【００２３】
上述した電解液密封用シール部材２の材料としては、ポリプロピレン、テフロンなどの弾力性を有する樹脂を使用することができる。ただし、電解液密封用シール部材２の材料としては、これらの樹脂に限るわけではなく、電解液に侵されない材料で、弾力性があるものであれば他の材料も採用することができることはもちろんである。
【００２４】
次に、上述した電解液密封用シール部材２を用いたリチウムイオン二次電池に係る発明の実施の形態について図１および図２を参照しながら説明する。
図１Ａは、上述した電解液密封用シール部材を用いたリチウムイオン二次電池の電池容器およびこれに適用した電解液密封用シール部材の位置関係を模式的に表したものである。
【００２５】
図において、電池容器３は、図面上Ｙ軸方向の下の方に底（図示せず）を有し、またＹ軸方向の上の方には開口部３ａを有するほぼ円筒形状を有する容器である。
また、電池容器３の開口部３ａの近くで、開口部３ａが存在する端部から少し電池容器３の中心側に位置するところにくびれ部４が形成されている。このくびれ部４は、電池容器３の中心軸から電池容器３の外周までの半径よりも小さい半径をその底部４ｆの半径とし、電池容器３の外側から電池容器３の中心に向かって緩やかな曲線と直線部分を組み合わせてへこませた溝を形成したものである。
【００２６】
このくびれ部４において、底部４ｆの図面上Ｙ軸方向の上の方には上部４ａがある。すなわち、底部４ｆが緩やかな曲線を形成しているがその延長線は、Ｙ軸方向に直角な平面に連続している。このＹ軸に直角な平面の部分が上部４ａである。この上部４ａは、図面上Ｙ軸方向の上から見たときは、電池容器３の中心軸とその中心軸を共有し、中心に穴を有する円板形状となっている。
【００２７】
この上部４ａの外側には湾曲部４ｅがある。すなわち、この湾曲部４ｅは、上部４ａの外周に連続する部分であり、電池容器３の中心軸を含む平面による断面においては一定の曲率を持ちながら図面上Ｙ軸方向の上の方に向かって湾曲しており、Ｙ軸に平行になるまで湾曲を続けるものである。このように湾曲部４ｅが湾曲していることにより、湾曲部内面４ｄ、すなわち湾曲部４ｅの内側に存在する面は、その断面形状において一定の曲率半径Ｒを有する形状となっている。
【００２８】
この湾曲部４ｅの図面上Ｙ軸方向の上の方には折り曲げ部４ｃが連続している。この折り曲げ部４ｃは、図１Ａからもわかるように、電池容器３の中心軸とその中心軸を共有する円筒形状を有する部分である。この折り曲げ部４ｃは、電池容器３をシールするときに、機械的に折り曲げられる部分であり、折り曲げ後の形状については後に詳述する。
【００２９】
次に、上述した電解液密封用シール部材２をリチウムイオン二次電池１の電池容器３に適用したときの、電解液密封用シール部材による電池容器のシール方法、その効果、および効果が発生する機構について説明する。
【００３０】
上述した電解液密封用シール部材２を用いて電池容器３をシールするには、図１Ａに示すように、まず電解液密封用シール部材２を、電池容器３の中心軸に電解液密封用シール部材２の中心軸を合わせながら円筒部２ｈをＹ軸方向の下に向けながら、電池容器３の開口部から挿入する。このとき、電解液密封用シール部材２の円筒部２ｈは、電池容器３のくびれ部４の底部４ｆの内側の中に入り込む。
【００３１】
次に、電池容器３のくびれ部４の上部内面４ｂと、電解液密封用シール部材２の円板部２ａの外面２ｃまたは凸部２ｆとの接触について説明する。
ここでは、電解液密封用シール部材２について、面取り部２ｅを有するが円板部２ａに凸部２ｆを有しないものと、面取り部２ｅを有しかつ円板部２ａに凸部２ｆを有するものとに分けて説明する。
【００３２】
まず、面取り部２ｅを有するが円板部２ａに凸部２ｆを有しない電解液密封用シール部材２を用いた場合においては、電解液密封用シール部材２における円板部２ａの外面２ｃが、くびれ部４の上部内面４ｂと接することになる。
他方、面取り部２ｅを有しかつ円板部２ａに凸部２ｆを有する電解液密封用シール部材２を用いた場合においては、電解液密封用シール部材２のリング状の凸部２ｆは、電池容器３のくびれ部４の上部内面４ｂと接することになる。
【００３３】
次に、円板状のキャップ５を電解液密封用シール部材２の円筒部２ｂの内側に入れる。このときキャップ５は、電解液密封用シール部材２の円板部２ａの上の面に接することになる。
【００３４】
次に、図１Ｃに示すように、くびれ部４の上部４ａと電池容器３の折り曲げ部４ｃとの間に、キャップ５を介して電解液密封用シール部材２を圧力をかけて挟み付ける。すなわち、電池容器３の折り曲げ部４ｃを電池容器３の中心軸に向かって内側に折り曲げ、さらにこの折れ曲がってＸ軸方向とほぼ平行になった折り曲げ部４ｃと電池容器３のくびれ部４の上部４ａとの間に互いに向かい合う方向に機械的な力を作用させて折り曲げ部４ｃをさらに変形させ、この後この機械的力を開放する。このとき折り曲げ部４ｃは塑性変形をしているので、この機械的力を開放した後も塑性変形後の形状を維持しようとする。
【００３５】
一方、電解液密封用シール部材２は、上述の機械的力が作用したときに、キャップ５の下側の面とくびれ部４の上部４ａとの間で圧縮されると同時に、キャップ５の上側の面と折り曲げ部４ｃの間で圧縮力を受ける。したがって、この電解液密封用シール部材２のうち圧縮力を受けた部分においては、この圧縮力の力の方向とは反対の方向にこの圧縮力に対抗した反力が発生する。しかし、上述したように電池容器３の折り曲げ部４ｃは、塑性変形をして機械的力を開放した後も塑性変形後の形状を維持しようとするので、電解液密封用シール部材２の反力による変形は阻害される。しかし、電池容器３の折り曲げ部４ｃは、塑性変形をした後も弾性を有するので、電解液密封用シール部材２による反力によりわずかに弾性変形し折り曲げ部４ｃが少しＹ軸方向の上の方に変形する。しかし、その弾性変形は小さいので、電解液密封用シール部材２の反力が完全に解放するまでには至らない。したがって、電解液密封用シール部材２が圧縮力を受け、またこの電解液密封用シール部材２がこれに対抗する反力を発生させてバランスすることになる。
【００３６】
この結果、くびれ部４の上部内面４ｂとこれに接する電解液密封用シール部材の外面２ｃ（円板部２ａに凸部２ｆがある時は、凸部２ｆも含まれる）との間、キャップ５の下側の面とこれに接する電解液密封用シール部材２の円板部２ａの内側の面との間、キャップ５の上側の面とこれに接する電解液密封用シール部材２の内側の面との間、および、電池容器３の折り曲げ部の内側の面とこれに接する電解液密封用シール部材の外側の面との間は、圧縮力を受け密封状態になっている。
【００３７】
また、図からわかるように、電解液密封用シール部材２の面取り部２ｅと電池容器３の湾曲部内面４ｄとの間には空隙部４ｆが発生している。このように、面取り部２ｅと電池容器３の湾曲部内面４ｄとの間に空隙部４ｆを発生させることにより、電池容器３のくびれ部４の上部内面４ｂとこれに接する電解液密封用シール部材２の外面２ｃ（円板部２ａに凸部２ｆがある時は、凸部２ｆも含まれる）との間、および、キャップ５の下側の面とこれに接する電解液密封用シール部材２の円板部２ａの内側の面との間におけるシール性能が向上する。すなわち、従来の電解液密封用シール部材のように面取り部がないものに比較して、このように面取り部２ｅが存在する電解液密封用シール部材２の方がシール性能が優れているのである。
【００３８】
従来の電解液密封用シール部材は、図３Ｂに示すように、その中心軸を含む平面による断面において、角部２ｇが存在する。すなわち、角部２ｇはその断面形状においてほぼ９０度の角度を有している。また、この従来の電解液密封用シール部材を電池容器に設置して、電池容器３の折り曲げ部４ｃを折り曲げたときは、図３Ｃに示すように、電解液密封用シール部材２の角部２ｇは、電池容器３の湾曲部４ｅの内側の面にぶつかることになる。しかし、図からわかるように、電解液密封用シール部材２の角部２ｇの断面形状は９０度の角度を有し、電池容器３の湾曲部４ｅの断面形状は一定の曲率半径Ｒを有していることから両者の断面形状は一致していない。
【００３９】
したがって、図３Ｃに示すように、電池容器３の折り曲げ部４ｃを折り曲げて機械的力を加えた場合は、電解液密封用シール部材２の角部２ｇは電池容器３の湾曲部４ｅにより大きな圧力を受け湾曲部４ｅの形に沿って変形する。この場合、角部２ｇの変形量は大きいので角部２ｇには大きな圧縮応力が発生する。また、上述した機械的力を開放したときには、折り曲げ部４ｃは塑性変形しているので塑性変形後の形状を維持しようとする。また、電解液密閉用シール部材の反発力に対抗して弾性変形による力を電解液密閉用シール部材２に作用する。しかし、上述したように湾曲部４ｅ付近には大きな弾性変形にともなう圧縮応力が発生しているので、折り曲げ部４ｃにより発生した弾性変形の力は、この湾曲部４ｅ付近に発生する圧縮応力に対抗するため大部分の力がこの湾曲部付近の圧縮応力に対抗して奪われることになる。したがって、この奪われた力を差し引いた力がキャップ５の下の面と電解液密閉用シール部材の内側の面、および、電池容器３のくびれ部４の上部４ａの内側の面とこれに接する電解液密閉用シール部材２ａの外面２ｃとの間の密閉に利用されることになる。この結果、キャップ５の下の面と電解液密閉用シール部材の内側の面、および、電池容器のくびれ４の上部４ａの内側の面とこれに接する電解液密閉用シール部材の外面２ｃとの間には、大きな圧力が発生しないので、その分だけシール性能が低下することになる。
【００４０】
一方、電解液密閉用シール部材２の角部２ｇと電池容器３の湾曲部４ｅとの間は、大きな圧縮応力が発生しているので密閉性に優れているように思われるが、このように大きな圧縮応力が発生している領域が、電解液密閉用シール部材２の角部２ｇと電池容器３の湾曲部４ｅといった狭い領域に限られており、またこの発生した圧縮応力はその合成ベクトルが円板部２ａの平面方向に対して斜めに傾いた方向に作用しているので、円板部２ａの平面方向に対して直角なＹ軸方向のベクトルの分力は合成ベクトルの全力よりも小さくなり、結果として、密閉性に劣ることになる。
【００４１】
これに対して、本発明に係る電解液密封用シール部材２を用いた場合は、図１Ｃに示すように、面取り部２ｅを設けることにより、従来の電解液密閉用シール部材のように電池容器３の湾曲部内面４ｄの付近に大きな圧縮応力が集中する現象は発生しない。したがって、電池容器３の折り曲げ部４ｃを折り曲げることにより発生する力は、全てキャップ５と電池容器３の上部４ａの間に挟まれた電解液密封用シール部材２の変形にともなう圧縮応力に利用されることになる。この結果、キャップ５の下側の面とこれに接する電解液密封用シール部材２の内側の面との間、および、電池容器３の上部内面４ｂとこれに接する電解液密閉用シール部材の外面２ｃとの間には大きな圧縮応力が発生する。これにより、キャップ５の下側の面とこれに接する電解液密封用シール部材２の内側の面との間、および、電池容器３の上部内面４ｂとこれに接する電解液密閉用シール部材の外面２ｃとの間のシール性能は著しく向上する。
【００４２】
このような空隙部４ｆは、電解液密封用シール部材２に面取り部２ｅを設けたことにより形成されるので、逆に言うと、空隙部４ｆができるように面取り部２ｅの大きさを決める必要がある。
【００４３】
以下に、面取り部２ｅの大きさについて具体的に述べる。
ここで、まず電池容器３のくびれ部４の上に形成されている湾曲部４ｅについて再度述べることになる。この湾曲部４ｅは、電池容器３の中心軸を含む平面による断面において、くびれ部４の上部４ａがＸ軸方向に平行でありまた折り曲げる前の折り曲げ部４ｃがＹ軸に平行であるのに対して、これらの２つの直線を一定の曲率半径Ｒで形成された曲線によりスムーズに連続させた形状となっている。したがって、上部内面４ｂおよび折り曲げる前の折り曲げ部４ｃの内側の面と湾曲部内面４ｄとを接続する接続点が２つ存在する。すなわち、１つは上部内面４ｂの直線部分から湾曲部内面４ｄの曲線に接続する接続点であり、もう１つは湾曲部内面４ｄの曲線から折り曲げる前の折り曲げ部４ｃの内側の面の直線に接続する接続点である。
【００４４】
ここで、説明を電解液密封用シール部材２の面取り部２ｅに戻す。面取り部２ｅの形状をその断面形状において直線とする場合には、上述の２つの接続点に対応する２つの点を結ぶ直線に対して、面取り部２ｅの断面の直線をより電解液密封用シール部材２の中心側にする必要がある。すなわち、面取り部２ｅの断面の直線が、この２つの点を結ぶ直線と交差したり、この２つの点を結ぶ直線よりも外側に存在すると、電解液密封用シール部材２のうち２つの点を結ぶ直線よりも外側に存在する部分が電池容器３の湾曲部内面４ｄから圧縮を受け、この圧縮力の発生により、その分だけ折り曲げ部４ｃと上部４ａとの間の力のうち電池容器のシールに用いられる力が減殺されることになる。この結果、従来問題となった電解液密封用シール部材のシール性能が落ちるという問題点が発生することになる。
【００４５】
また、面取り部２ｅの断面形状を一定の曲率半径を有する円弧状にする場合は、その曲率半径を電池容器３の湾曲部内面４ｄの曲率半径Ｒよりも大きくする必要がある。この場合さらに、この面取り部２ｅの円と円板部２ｅの外面２ｃの直線と交わる点は上述の２つの点のうちの１つの点よりも電池容器の中心側にする必要があり、また、面取り部２ｅの円と円筒部２ｂの外面２ｄの直線との交わる点は、上述の２つの点のうちの他の点よりも電池容器３の開口部３ａよりにする必要がある。これらの条件を満たすことにより、面取り部２ｅと湾曲部内面４ｄとの間には空隙部ができ不要な圧縮力が発生しなくなる。
【００４６】
また、面取り部２ｅの断面形状は、その他の曲線あるいは曲線と直線との組み合わせなど自由に選択することができるが、その断面形状は電池容器３の折り曲げ部４ｃを折り曲げて電解液密封用シール部材２を圧縮したときに、面取り部２ｅと電池容器３の湾曲部内面４ｄの間に空隙部４ｆが形成されるものであれば、いかなる形状も採用できることはもちろんである。
【００４７】
なお、電池容器３の折り曲げ部４ｃを折り曲げたときには、図１Ｃに示すように、折り曲げ部４ｃと電池容器３のＹ軸に平行な円筒の部分との間に一定の曲率半径を有する湾曲した部分が形成されるが、この湾曲している部分に接触している電解液密封用シール部材２の部分についても、空隙部を設けることもできる。この空隙部を発生させるために電解液密封用シール部材２に薄肉の部分を設けたり、溝部を設けたりすることもできる。この空隙部の形成により、キャップ５の上面と折曲部４ｃの間のシール性能をより確実にすることができる。
【００４８】
次に、電解液密封用シール部材２に凸部２ｆを設けた場合について説明する。
この凸部２ｆを、電解液密封用シール部材２の円板部２ａの外面２ｃに取り付けた場合において、電池容器３の折り曲げ部４ｃを折り曲げた場合は、図１Ａからもわかるように、折り曲げ部４ｃと上部４ａとの間に発生した圧縮力により、まず凸部２ｆが電池容器３の上部内面４ｂから圧縮力を受け、凸部２ｆが圧縮して変形する。この変形にともない圧縮応力が発生する。この凸部２ｆが変形をしていくと、次に、円板部２ａの外面２ｃが電池容器３の上部内面４ｂに接触して圧縮力を受ける。この結果、すでに圧縮応力が発生している凸部２ｆと後から接触した円板部２ａの外面２ｃが同時に圧縮力を受けて、両者は同じ圧縮による変形を受けることになる。この変形は、両者の圧縮応力の合計と折り曲げ部４ｃと上部４ａの間に作用する圧縮力がバランスした位置で停止する。このように、凸部２ｆには、この凸部２ｆを除く円板部２ａよりも大きな圧縮応力が発生しているので、凸部２ｆの表面と上部内面４ｂとの間、および、円板部２ａのＹ軸方向の図面上の上の方の面のうち凸部２ｆに対応する部分とキャップ５のＹ軸方向の下の方の面との間には大きな圧縮応力が発生することになる。この結果、凸部２ｆの表面と上部内面４ｂとの間、および、円板部２ａのＹ軸方向の図面上の上の方の面のうち凸部２ｆに対応する部分とキャップ５のＹ軸方向の下の方の面との間のシール性能は著しく向上する。
【００４９】
次に、図２を参照しながら、この凸部２ｆの厚さｔ１と幅ｗについて説明する。
ここで、凸部２ｆの厚さとしては、円板部２ａの厚さｔを含めた凸部の厚さと定義し、この凸部の厚さｔ１を円板部２ａの厚さｔの何倍であるかで表現する。ここで、凸部２ｆの厚さｔ１としては、円板部２ａの厚さｔの１．１〜３倍が最適な範囲である。凸部２ｆの厚さｔ１が１．１ｔよりもうすくなると凸部２ｆに圧縮応力を集中させる効果が小さくなるからであり、また３ｔよりも厚くなると凸部２ｆの高さが高くなるすぎてＹ軸方向の圧縮力に対してＹ軸方向のみに圧縮するのではなくＸ軸方向の変形すなわち座屈現象を生じるようになり、折り曲げ部４ｃと上部４ａの間に作用する圧縮力を凸部２ｆのＹ軸方向の圧縮力として有効に利用できなくなるからである。
【００５０】
次に、凸部２ｆの幅ｗについて説明する。ここで、電池容器３の上部内面４ｂのＸ軸に平行な部分の長さを上部内面の幅と定義する。すなわち、電池容器３の中心軸を含む断面において、上部内面４ｂの直線部分はその中心軸に近い部分においてはくびれ部４の内側の曲線部分と接続している。また、中心軸から離れた部分においては、上部内面４ｂは湾曲部内面４ｄの曲線部分と接続している。このような２つの接続する点の、電池容器３の中心軸を通る直線上の距離を上部内面の幅と定義するのである。
【００５１】
ここで、凸部の幅ｗは上部内面の幅の何パーセントになるかにより表現する。ここでは、凸部の幅ｗは上部内面の幅の３０〜７０％の範囲にあることが最適である。凸部の幅ｗが上部内面の幅の３０％よりも小さいと、圧縮応力は大きくなるが圧縮応力の大きい幅ｗが短いのでシール性能が劣ってしまうからであり、また、凸部の幅ｗが上部内面の幅の７０％よりも大きくなると圧縮応力が高い領域が広くなりすぎ圧縮応力を集中させる効果が小さくなるからである。
【００５２】
なお、上述の電解液密封用シール部材２については、円筒形の電池容器に適用する場合について説明したが、電解液密封用シール部材２がこの円筒形の電池容器に限定されるわけではなく、角形などその他の形状の電池容器に対しても、電解液密封用シール部材のＹ軸に直角の方向の形状を適宜変更することにより適用することができることはもちろんである。
【００５３】
以上のことから、本発明に係る電解液密封用シール部材、またはこれを用いたリチウムイオン二次電池により、電池容器のシール性能が著しく向上する。また、この結果、以下に述べるような利点も同時に発生する。
【００５４】
すなわち、シール性能が向上し、電解液漏れによる不良の発生率が低下し、歩留まりが向上する。
また、シール時の容器変形のための加工圧力を低下させることができ、加工ばらつきを少なくすることができる。この結果、加工形状不良の発生率が低下する。
また、電池容器の上部内面の幅の寸法を短くしても、十分なシール性能を得ることができる。
また、電池容器の上部内面の幅がある程度ばらついても十分なシール性能を得ることができる。
また、電池容器の上部内面の平面度がある程度ばらついても十分なシール性能を得ることができる。
【００５５】
なお、本発明は上述の実施の形態に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００５６】
【発明の効果】
本発明は、以下に記載されるような効果を奏する。
円板部の外面と円筒部の外面が交差する角に面取り部を設けることにより、電解液密閉用シール部材のシール性能が向上する。
またさらに、円板部の外面上に円板部の中心軸とその中心軸を共有するリング状の凸部を設けることにより、電解液密閉用シール部材のシール性能がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】電解液密封用シール部材およびこれを用いたリチウムイオン二次電池に係る発明の実施の形態を示す断面図である。
【図２】電解液密封用シール部材に係る発明の実施の形態を示す断面図である。
【図３】従来の電解液密封用シール部材およびこれを用いたリチウムイオン二次電池を示す断面図である。
【符号の説明】
１‥‥リチウムイオン二次電池、２‥‥電解液密封用シール部材、
２ａ‥‥円板部、２ｂ‥‥円筒部、２ｃ‥‥外面、２ｄ‥‥外面、
２ｅ‥‥面取り部、２ｆ‥‥凸部、２ｇ‥‥角部、３‥‥電池容器、
３ａ‥‥開口部、４‥‥くびれ部、４ａ‥‥上部、４ｂ‥‥上部内面、
４ｃ‥‥折り曲げ部、４ｄ‥‥湾曲部内面、４ｅ‥‥湾曲部、５‥‥キャップ
【図１】
0004135208.tif 000002
【図２】
0004135208.tif 000003
【図３】
0004135208.tif 000004