(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底筒状の電池ケース内に電極群および電解液が収容され、前記電池ケースの開口部に、前記電極群に接続された封口板と前記封口板に密接され、周縁部にガス放出孔を有する金属キャップと、前記封口板と前記金属キャップに挟持された安全弁からなる封口体が挿入された状態で、前記電池ケースの開口周縁部が前記封口体の絶縁樹脂ガスケットと共に内方にかしめ加工されることによって前記開口部が閉塞されてなる密閉型電池において、
前記かしめ加工によって前記絶縁樹脂ガスケットが最も高い圧縮力で圧縮変形されている２箇所の圧縮ポイントを直線で結んだ圧縮線が、前記電池ケースの缶軸心に平行に位置し、且つ前記圧縮線が、前記封口体を支持するための支持段部を前記電池ケースの内部に突出形成する支持用環状溝の溝底および前記ガス放出孔に対し前記電池ケースの径方向外方に位置するよう設定されていることを特徴とする密閉型電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電要素を収容した電池ケースの開口周縁部を封口板の絶縁樹脂ガスケットと共に内方にかしめ加工することにより、電池ケースの開口部が密閉状態に閉塞されてなる密閉型電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、ＡＶ機器あるいはパソコンや携帯型通信機器などの電気機器のポータブル化やコードレス化が急速に促進されており、これらの電気機器の駆動用電源としては、従来においてニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池が主に用いられていたが、近年では、急速充電が可能でエネルギ密度が高く、且つ高い安全性を有するリチウムイオン二次電池に代表される非水電解液（有機溶媒系電解液）二次電池が主流になりつつある。これらの電池では、高エネルギ密度や負荷特性に優れた密閉型とすることが促進されている。
【０００３】
上記のような密閉型電池における電池ケースの開口部の封口に際しては、封口体と電池ケースの開口部とをレーザー溶接により密閉する方法や、封口体の絶縁樹脂ガスケットを介して電池ケースの開口部をかしめることによって封口する方法が主に採用されている。特に、後者の封口方法を採用する密閉型電池では、封口体の絶縁ガスケットと電池ケースとのシール性を高めて電解液の漏液を確実に防止する必要がある。従来の密閉型電池における一般的な封口構造は、図３の縦断面図に示すような構成になっている。
【０００４】
すなわち、封口板２、正電極を兼ねる金属キャップ３、安全弁（図示せず）および絶縁樹脂ガスケット７を組み立ててなる封口体１は、負極を兼ねる有底筒状の金属製電池ケース８の開口部から内部に挿入されて、電池ケース８の周面適所に設けた内方へ凹む支持用環状溝９によって電池ケース８内部に突出形成された支持段部１０上に載置され、この状態において、電池ケース８の開口周縁部を絶縁樹脂ガスケット７と共に内方にかしめ加工することにより、ポリプロピレンまたはナイロンなどの弾性を有する樹脂からなる絶縁樹脂ガスケット７が、かしめ加工時の圧縮変形に対する復元力で封口板２および電池ケース８にそれぞれ密着して、電池ケース８の開口部を液密に封止する封口構造になっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記封口構造では、特に電池ケース８と絶縁樹脂ガスケット７との間のシール性が悪く、電解液の耐漏液性が低い欠点がある。これは、電池ケース８と絶縁樹脂ガスケット７との接触面積を可及的に大きくすることを目的として、電池ケース８の開口先端部８ａを径方向内方側に比較的大きく入り込ませて電池ケース８の開口周縁部で絶縁樹脂ガスケット７を抱き込む状態にかしめ加工していることにより、かしめ加工時における絶縁樹脂ガスケット７が最も高い圧縮率で圧縮される２箇所の圧縮ポイントＡ，Ｂ間における電池ケース８と絶縁樹脂ガスケット７との沿面距離が長くなることから、電池ケース８における両圧縮ポイントＡ，Ｂ間の部分に変形や撓みが生じ易いためであると思われる。
【０００６】
さらには、両圧縮ポイントＡ，Ｂを直線で結ぶ圧縮線ＣＬが電池ケース８自体の缶軸心ＳＬに対し傾いた状態でかしめ加工されることにより、絶縁樹脂ガスケット７がかしめ加工時に効果的に圧縮変形されないことに起因して、両圧縮ポイント間Ａ，Ｂ間における電池ケース８と絶縁樹脂ガスケット７との密着度が不十分となることも耐漏液性の低下を招く一因であると思われる。
【０００７】
上記のように電解液の耐漏液性が低い密閉型電池では、使用に伴って電池ケース８と絶縁樹脂ガスケット７との間のシール性が低下していくと、電池ケース８と絶縁樹脂ガスケット７との間を伝って電解液が電池ケース８の外部に漏れ出す。特に非水電解液電池では、電池性能の劣化をきたすだけでなく、漏液した電解液によって使用中の電気機器や充電器などの機器の損傷を招くなどの不具合が生じる。
【０００８】
そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたもので、封口体の絶縁樹脂ガスケットを介して電池ケースの開口部をかしめ封口するものにおいて、高いシール性を有して電解液の耐漏液性が高い封口構造を有する密閉型電池を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、有底筒状の電池ケース内に電極群および電解液が収容され、前記電池ケースの開口部に、前記電極群に接続された封口板と前記封口板に密接され、周縁部にガス放出孔を有する金属キャップと、前記封口板と前記金属キャップに挟持された安全弁からなる封口体が挿入された状態で、前記電池ケースの開口周縁部が前記封口体の絶縁樹脂ガスケットと共に内方にかしめ加工されることによって前記開口部が閉塞されてなる密閉型電池において、前記かしめ加工によって前記絶縁樹脂ガスケットが最も高い圧縮力で圧縮変形されている２箇所の圧縮ポイントを直線で結んだ圧縮線が、前記電池ケースの缶軸心に平行に位置し、且つ前記圧縮線が、前記封口体を支持するための支持段部を前記電池ケースの内部に突出形成する支持用環状溝の溝底および前記ガス放出孔に対し前記電池ケースの径方向外方に位置するよう設定されていることを特徴とする。
【００１０】
この密閉型電池では、かしめ加工時における絶縁樹脂ガスケットの最も圧縮率が高い２箇所の圧縮ポイントを直線で結ぶ圧縮線が、電池ケース自体の缶軸心に対し平行な状態において、電池ケースの開口周縁部を内方へかしめ加工して製作されるので、弾性を有する絶縁樹脂ガスケットが、かしめ加工時に全体にわたりほぼ均等、且つ効果的に圧縮変形されて、その大きな復元力で電池ケースの内周面に密着するので、シール性が格段に向上する。さらに、２箇所の圧縮ポイント間の電池ケースと絶縁樹脂ガスケットとの沿面距離は従来電池に比較して短くなることから、電池ケースにおける両圧縮ポイント間の部分に変形や撓みが生じ難くなり、且つ両圧縮ポイント間での電池ケースと絶縁樹脂ガスケットとが十分な密着度で密着する。これにより、電解液の耐漏液性が格段に向上して、電池性能の劣化や使用中の電気機器または充電器などの損傷を確実に防止できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１（ａ）は本発明の一実施の形態に係る密閉型電池であるニッケル水素電池を示す縦断面図であり、同図において、図３と同一若しくは同等のものには同一の符号を付してある。負極を兼ねる有底筒状の金属製電池ケース８内には、これの底部に負極集電体１１が敷設され、この負極集電体１１の上方に、正電極と負電極とがセパレータを介在して積層し、巻き回されてなる電極群１２が収容され、この電極群１２の上方部に正極集電体１３が配置されている。なお、電池ケース８内には、電極群１２と共に発電要素を構成する電解液が注入されている。
【００１２】
電池ケース８における正極集電体１３の配置箇所の上方部には、内方へ凹む支持用環状溝９が周面に形成されて、この支持用環状溝９によって電池ケース８内部に支持段部１０が突出形成されている。なお、支持段部１０は、絶縁樹脂ガスケット１４を介して正極集電体１３に下方から支持されている。支持段部１０上には、封口板２、正電極を兼ねる金属キャップ３、安全弁１７および絶縁樹脂ガスケット７によって組み立てられた封口体１が、電池ケース８の開口部から挿入して載置支持されている。封口板２は、正極集電体導電部１８を介して正極集電体１３に電気的接続されているとともに、金属キャップ３に電気的接続状態に密接されている。金属キャップ３には、安全弁１７が開いたときに電池ケース８内部のガスを外部放出するためのガス排出孔１９が設けられている。絶縁樹脂ガスケット７は、ポリプロピレンまたはナイロンなどの弾性を有する樹脂からなり、表面全体にシール材が塗着されている。
【００１３】
図１（ｂ）は同図（ａ）のＣ部の拡大図を示す。この密閉型電池の封口構造は、封口体１の構造自体は従来と同様であるが、２箇所の圧縮ポイントＡ，Ｂを直線で結ぶ圧縮線ＣＬが電池ケース８の缶軸心ＳＬに対し平行になるよう設定して電池ケース８のかしめ加工が行われている。したがって、電池ケース８の開口先端８ａは、電池ケース８の支持段部１０上での圧縮ポイントＢに対し電池ケース８の缶軸心ＳＬと平行な線（圧縮線ＣＬ）上に位置する。また、電池ケース８の支持用環状溝９の溝底は、上記圧縮線ＣＬに対し電池ケース８の径方向内方に位置するよう設定されている。
【００１４】
図２は上記密閉型電池における封口工程を工程順に示した概略工程図である。先ず、（ａ）に示すように、電池ケース８内には、負極集電体１１、電極群１２および正極集電体１３などが収容される。続いて、（ｂ）に示すように、電池ケース８内にガイド支持体２１を開口部から挿入して固定した状態において、電池ケース８をその缶軸心ＳＬ回りに回転させながら、その電池ケース８の所定の外面に溝付けローラ２０を押し付けて、電池ケース８に支持用環状溝９を形成する。
【００１５】
さらに、図１に示した封口体１を電池ケース８内に挿入して支持段部１０上に載置した状態において、（ｃ）に示すように、例えば三つ割りの支持金型２２の支持突部を支持用環状溝９内に挿入して支持金型２２で電池ケース８をチャッキングしながら、かしめ金型２３における所定の湾曲形状となった加工用凹所２３ａを電池ケース８の開口端部に押し付けて電池ケース８の開口周縁部を内方にかしめ加工する。最後に、（ｄ）に示すように、支持部材２４を電池ケース８における支持用環状溝９の周辺の外周面に当てがった状態において、サイジング用金型２７を電池ケース８のかしめ加工部分に押し付けて支持用環状溝９を押し潰し、電池ケース８の高さ寸法を所定値に調整するとともに、同図に図示を省略している電池ケース８と絶縁樹脂ガスケット７との圧着を図る。
【００１６】
上記封口工程を経て電池ケース８の開口部が封口された密閉型電池を、温度が−10°Ｃ〜65°Ｃで、湿度が95％の試験条件下において30日間保存したときの漏液不良の発生の耐漏液性試験を行った。その結果を表１に示す。
【００１７】
【表１】
0005021111.tif 000002
すなわち、図３に示した封口構造を有する従来電池では、28日目に30個の何れにも電解液の漏液が発生したのに対し、上記実施の形態の密閉型電池では、28日が経った時点でも30個のうちのいずれにも漏液が発生せず、極めて高い耐漏液性を有していることが確認できた。
【００１８】
このような高い耐漏液性が得られたのは、図１（ｂ）に示すように、２箇所の圧縮ポイントＡ，Ｂを直線で結ぶ圧縮線ＣＬが、電池ケース８自体の缶軸心ＳＬに対し平行な状態において、電池ケース８の開口周縁部が内方へかしめ加工されたことにより、絶縁樹脂ガスケット７が、かしめ加工時に全体にわたりほぼ均等、且つ効果的に圧縮変形されて、その大きな復元力で電池ケース８の内周面および封口板２に密着して、シール性が格段に向上した結果によるものと思われる。さらに、かしめ加工時における絶縁樹脂ガスケット７の最も圧縮率が高い２箇所の圧縮ポイントＡ，Ｂ間の電池ケース８と絶縁樹脂ガスケット７との沿面距離が従来に比較して短くなることから、電池ケース８における両圧縮ポイントＡ，Ｂ間の部分に変形や撓みが生じ難く、且つ両圧縮ポイント間Ａ，Ｂ間での電池ケース８と絶縁樹脂ガスケット７とが十分な密着度で密着していることも耐漏液性の向上に寄与しているものと思われる。したがって、この密閉型電池では、電解液の漏液を極力抑制できるので、漏液に起因する電池性能の劣化や使用中の電気機器または充電器などが損傷されるのを未然に防止することがてきる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の密閉型電池によれば、かしめ加工時における絶縁樹脂ガスケットの最も圧縮率が高い２箇所の圧縮ポイントを直線で結ぶ圧縮線が、電池ケース自体の缶軸心に対し平行な状態において、電池ケースの開口周縁部が内方へかしめ加工されて製作されたものであるから、弾性を有する絶縁樹脂ガスケットが、かしめ加工時に全体にわたりほぼ均等、且つ効果的に圧縮変形されて、その大きな復元力で電池ケースの内周面に密着するので、絶縁樹脂ガスケットと電池ケース間のシール性が格段に向上する。さらに、２箇所の圧縮ポイント間の電池ケースと絶縁樹脂ガスケットとの沿面距離は従来電池に比較して短くなることから、電池ケースにおける両圧縮ポイント間の部分に変形や撓みが生じ難くなり、且つ両圧縮ポイント間での電池ケースと絶縁樹脂ガスケットとが十分な密着度で密着する。これにより、電解液の耐漏液性が格段に向上して、電池性能の劣化や使用中の電気機器または充電器などの損傷などを未然に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の一実施の形態に係る密閉型電池を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ部の拡大図。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は同上の密閉型電池の封口工程を示す概略工程図。
【図３】従来の密閉型電池における封口構造を示す縦断面図。
【符号の説明】
１  封口体
７  絶縁樹脂ガスケット
８  電池ケース
９  支持用環状溝
１０  支持段部
１２  電極群
Ａ，Ｂ  圧縮ポイント
ＳＬ  電池ケースの缶軸心
ＣＬ  圧縮線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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