(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学素子の発電要素を収納するための有底角筒状の容器であって、略長方形に成形された開口端面形状を断面として維持したまま適宜な高さまで下方に延長する上筒部と、前記略長方形の短辺側がほぼ半円形に成形された形状を維持したまま底面に向けて延長する下筒部とが一体的に接続してなり、前記上筒部の長辺側壁面と前記下筒部の長辺側壁面とがほぼ面一になる平面を形成するとともに、前記開口端における前記略長方形の短辺中点と前記底面における前記半円形の中点を結ぶ側線はほぼ直線となることを特徴とする角形電気化学素子収納容器。
【請求項２】
請求項１において、前記開口端近傍における前記略長方形の四隅のうち少なくとも対向する２ヶ所に筒内方向に突出する突起部を形成してなり、当該突起部を前記下筒部の内壁に対応する領域より外方向にあることを特徴とする角形電気化学素子収納容器。
【請求項３】
請求項１または２において、前記下筒部は前記略長方形の長辺側内壁面に凸面部を形成してなることを特徴とする角形電気化学素子収納容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電池や電気二重層コンデンサーなどの電気化学素子の発電要素を収納するための外装容器に関し、とくに有底角筒状をなす角型電気化学素子収納容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電池などの電気化学素子（以下、電池）の形状は規格によって決まっているものもあるが、電池を組み込む電子機器の形状に合わせて規格外の形状のものもある。とくに、電子機器における薄型化に対応して、近年では扁平な角筒状をなす角形電池の需要が多い。この角形電池は、図６に示した扁平な有底角筒形状の外装容器４内に巻回した電極（巻回群）や電解液を収納し、開口端１０に蓋を挿入して溶接などによって封口することで作製される。角形電池の外装容器（以下、容器）はこの扁平な有底角筒形状を基本としながら、生産性などを考慮して様々な形状に変更される。例えば、図７（Ａ）（Ｂ）に示した容器５では、開口端１０に挿入される蓋３３が容器５内部に落下するのを防止するために、開口端１０付近にエンボス加工を施して内側に突起部３２を突設している（Ａ）。突起部３２が蓋３３を支えて容器５内部に落下するのを防止するとともに、蓋３３を所定の深さに挿入するための位置決めにも利用される（Ｂ）。また、図８の外観図に示した容器６は、蓋の挿入時における容器の変形を防止する目的から断面積の異なる上筒部３４と下筒部３５とを接合した２段角筒状の容器６としている。なお、この２段筒状の容器については特開平９−９２２３５号公報にその技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電池は外装容器内部に収納される発電要素における化学反応によって電気を発生させている。この化学反応は発熱反応であり、密閉された容器の内部圧力を上昇させる。そのため、容器はこの圧力によって外側に膨らむように変形する。上述した従来の容器４〜６は単純な角形筒状を基本としているので、側壁面が平面となる。そのため、この壁面に圧力が集中し偏った応力分布となる。したがって、変形しやすい。容器の変形は、電池の装置への装着を困難としたり、装着されている電池が脱落したりする可能性がある。また、容器を装置筐体の一部として一体的に装着する場合も多く、容器の変形によって装置の外観を損なうことも考えられる。
【０００４】
上記の容器５は巻回群を挿入するときにも問題がある。図９は容器５に巻回群を挿入した状態を開口端１０側からの平面図として示している。角形電池に適用される巻回群３０は容器内壁３６に接する略長円形の断面形状を有しており、容器２に巻回群３０を挿入しようとすると突起部３２が干渉する。そのため、電池の生産性を低下させる。
【０００５】
上記の２段筒状の容器６は、段付きの部分で蓋の落下を防止できるが、上述の内圧の上昇による変形を抑える効果はない。また、この形状では総厚（開口端面における縦横の寸法）が大きくなり電池の小型化、薄型化を困難にさせる。
【０００６】
そこで本発明は、発電要素の化学反応にともなう圧力上昇による形状変形を抑えることができ、さらに巻回群を挿入するさいの作業性を向上させつつ蓋が容器内部に落下しにくい角形電気化学素子の外装容器を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の角形電気化学素子収納容器は有底角筒状の容器であって、略長方形に成形された開口端面形状を断面として維持したまま下方に延長する上筒部と、前記略長方形の短辺側がほぼ半円形に成形された形状を維持したまま底面にに向けて延長する下筒部とが一体的に接続してなり、前記上筒部の長辺側壁面と前記下筒部の長辺側壁面とがほぼ面一になる平面を形成するとともに、前記開口端における前記略長方形の短辺中点と前記底面における前記半円形の中点を結ぶ側線はほぼ直線となっている。
【０００８】
より好ましくは、前記開口端近傍における前記略長方形の四隅のうち少なくとも対向する２ヶ所に筒内方向に突出する突起部を形成してなり、その突起部が前記下筒部の内壁に対応する領域外にある角形電気化学素子収納容器とすることである。また、前記下筒部の前記略長方形の長辺側内壁面に凸面部を形成した角形電気化学素子収納容器としてもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
＝＝＝角形電気化学素子収納容器の形状＝＝＝
図１は本発明の実施例における角形電気化学素子収納容器（以下、容器）１を斜め上方からの立体図として示している。また、図２（Ａ）〜（Ｄ）はこの容器１における四方からの平面図を示し、（Ａ）〜（Ｄ）の順に、それぞれ開口端側、長辺側、底面側、短辺側の平面図を示している。容器１は概ね扁平な有底角筒状をなして一体的に成型されている。なお、本実施例における容器４は板厚ｔ＝０．３５ｍｍのステンレス（ＳＵＳ３０４Ｌ）製であり、その外形寸法は、幅Ｗ＝１０ｍｍ、長さＬ＝３４ｍｍ、高さＨ＝５０ｍｍとなっている。
【００１０】
開口端１０は角にＲ部１１が形成された略長方形をなし、底面１２はこの長方形の短辺側を半円形に形成した形状をなしている。そして、容器１は、開口端１０面の略長方形を断面として維持しつつ下方に延長する上筒部１３と、長方形の短辺側を半円形に形成した形状を断面として維持しながら底面に向けて延長する下筒部１４とからなり、これらの筒部１３、１４が境界部１５を介して連続的に形状変化しながら一体的に接続している。なお、境界部１５はこの容器１の製造時におけるプレス加工精度によるもので、上筒部１３と下筒部１４とが断続的に接続された形状であってもよい。
【００１１】
本実施例において、上筒部１３の高さｈ１は約１０ｍｍである。この高さｈ１はこの容器１に発電要素を挿入したり開口端を封口したりして電池を製造するとき、製造装置が上筒部１３の短辺側壁面１６を基準として位置決めを行うときの精度や、クランプ時のハンドリング性（製造装置の「手」が容器を掴むときの容易性）を考慮して適宜に決定される。
【００１２】
また、上筒部１３の長辺側壁面１８から下筒部１４の長編側壁面１９へと続く面は平坦であり面一となっている。さらに、開口端１０の短辺中点２０から低面１２の半円形の中点２１とを結ぶ側線２２は底面１２に直交する直線となり、同一平面上にある。すなわち、底面１２に平行する断面は、どの高さにおいてもその最大長と最大幅はほぼ等しくなり、開口端面の中心軸２３、２４を中心にした縦断面は全てほぼ長方形となる。
【００１３】
＝＝＝角形電気化学素子収納容器の特性＝＝＝
つぎに、本発明における容器を実際に電池に適用したとき、この容器の形状が内部圧力の上昇に対してどのように作用するかを検証する必要がある。そこで、本発明による容器（新型）と図６に示した単純な角筒上の従来容器（旧型）のそれぞれについて、容器内部の圧力上昇にともなう形状の変化をシミュレーションしてみた。図３はそのシミュレーションによって得られた特性比較グラフである。内部圧力の上昇に対する長辺側壁面の変化量を示している。なお、このシミュレーションにさいして、新旧２種類の容器の材質や寸法は上記実施例の容器と同じ数値に統一した。旧型容器は新型容器に対して圧力の上昇に伴なう変化量が大きくなっていることがわかる。これは、旧型容器の短辺側壁面は平面であり、圧力が分散されずそのまま加わる。それに対して、新型容器は電池の発電要素を収納する部分（下筒部）の短辺側が半円形の壁面である。この壁面形状が圧力を分散させ、長辺側壁面に掛かる応力を減少させたためと思われる。
【００１４】
＝＝＝第２の実施例＝＝＝
図４（Ａ）（Ｂ）に本発明の第２の実施例における容器２を示した。（Ａ）に示した外観図のように、容器２は上筒部１３の４隅（Ｒ部）１１に内方向に突出する突起部２５が設けてある。本発明の容器は、下筒部の断面積が上筒部の断面積より小さいため、基本的に蓋の挿入時にその蓋が下筒部内に落下しにくい構造となっているが、容器２は突起部２５が蓋を支えるためさらに落下しにくい。また、蓋を所定の深さまで挿入するさいの位置合わせも容易となる。この実施例では、Ｒ部１１の外側からプレス加工することで突起部２５を内方向に突設させている。（Ｂ）はＲ部１１の拡大図を開口端１０側からの平面図として示している。突起部２５は下筒部１４の半円形の内壁２６に対応する領域より外側にあり、巻回群の挿入にさいして干渉しないように配慮されている。なお、突起部２５は上筒部１３の四隅全部に設ける必要はなく、少なくとも対向する２ヶ所にあればよい。
【００１５】
＝＝＝第３の実施例＝＝＝
図５（Ａ）（Ｂ）は本発明の第３の実施例における容器３を示している。下筒部１４の長辺側壁面１９にプレス加工などによって凹面部２６が形成されている（Ａ）。（Ｂ）はこの容器３に巻回群３０を挿入した状態での下筒部１４における断面図を示しており、容器３内部は凹面部２７に対応して凸面部２８が形成される。この凸面部２８は内部の圧力上昇に伴なう外側への変形を考慮した「オフセット」として機能する。すなわち、容器３の短辺幅Ｗが製造時の寸法よりも大きくなるまでの時間を遅らせることができる。また、この容器３に巻回群３０を挿入する場合、巻回群３０の断面形状は短軸方向がへこんだ略長円形（繭型）であるため、この長円のへこみ部分３１が凸面部２８に対応して巻回群３０を挿入するときの妨げとならない。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の角形電気化学素子収納容器によれば、断面形状が略長方形の上筒部と断面形状がこの略長方形の短辺を半円形とした形状の下筒部とが一体的に接続されてなっている。発電要素が収納される下筒部は、化学反応の発熱に起因する応力を短辺側の半円形側壁によって分散する。そのため、筒内は偏りの少ない一様な応力分布特性が得られ、収納容器の形状の最大変位量を低下させるとともに、形状の経時変化を緩やかにさせることができる。
【００１７】
また、略長方形断面をなす上筒部は側面が平面であるため、電池製造時において、製造装置が位置決めの基準としてその平面を利用することができる。上筒部の短辺クランプ時のハンドリング性向上に寄与する。さらに、開口端側に挿入される封口用の蓋もこの略長方形となるので、半円形の側面に比べて嵌合しやすい。従って、厳しい寸法精度を必用とせず不良率を低下させる。
【００１８】
また、上筒部と下筒部の長辺側壁面は面一であるとともに開口端の短辺中点と底面の短辺中点とを結ぶ測線は直線である。したがって、容器の幅と長さ寸法を発電要素を収納する下筒部に揃えることができるので、電池の小型／薄型化にも有効である。
【００１９】
上筒部と下筒部の断面積の差は、開口端に挿入される蓋が下筒部へ落下しにくい構造となる。さらに、上筒部の開口端付近の四隅の少なくとも対向する２ヶ所に内部に突出する突起部を設けることで蓋の挿入深さを容易に調整することができるとともに、内部への蓋の落下を確実に防止することができる。したがって、蓋を溶接するときの精度や作業性を向上させる。また、この突起部は下筒部の短辺側面の半円より外側に位置するので巻回群の挿入時に干渉することがない。この構造も生産性の向上に寄与する。
【００２０】
下筒部の長辺側面に凹面を形成すれば、この部分における形状の経時変化をさらに遅らせることができる。この凹面によって筒内に突出する凸面部は巻回群の繭型断面形状に対応するため、巻回群挿入時の邪魔にならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における角形電気化学素子収納容器の外観図である。
【図２】上記容器の４面図である。（Ａ）〜（Ｄ）の順に、それぞれ開口端側、長辺側、底面側、短辺側の平面図を示している。
【図３】上記容器と従来の容器との性能比較図である。
【図４】本発明の第２の実施例における角形電気化学素子収納容器を示している。（Ａ）は外観図であり、（Ｂ）は開口端側からの拡大平面図である。
【図５】本発明の第３の実施例における角形電気化学素子収納容器を示している。（Ａ）は外観図であり、（Ｂ）は当該容器に巻回群を挿入した状態での断面図を示している。
【図６】従来の角形電気化学素子収納容器における基本的な形状を示した外観図である。
【図７】上記従来容器の変更例を外観図として示している。
【図８】従来容器のその他の変更例の外観図である。
【図９】上記従来容器に巻回群を挿入した状態を開口端側からの平面図として示している。
【符号の説明】
１〜３  本発明による角形電気化学素子収納容器
４〜６  従来の角形電気化学素子収納容器
１０    開口端
１２    底面
１３    上筒部
１４    下筒部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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