(57)【要約】【課題】電解液の注入後に電池内の電解液が注液孔から漏れ出ることと、電解液の注入時に電解液が飛び散ることとを抑え、溶接部分に電解液が入り込み難くして封止栓を適正に溶接できる非水電解液電池を提供する。【解決手段】本発明の非水電解液電池１は、上方開口部を有する有底筒状の外装缶２と、該外装缶２の上方開口部を封止する蓋板８と、蓋板８に設けた電解液注入用の注液孔２５とを備える。そして、外装缶２内において、注液孔２５の下面に臨む箇所に不織布からなる緩衝材２７を配置してある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上方開口部を有する有底筒状の外装缶と、該外装缶の上方開口部を封止する蓋板と、前記外装缶又は前記蓋板のいずれか一方に設けた電解液注入用の注液孔とを備えた非水電解液電池であって、
前記外装缶内において、前記注液孔に臨む箇所に不織布からなる緩衝材を配置してあることを特徴とする非水電解液電池。
【請求項２】
前記注液孔が前記蓋板に形成され、
前記外装缶内に、正極と負極とセパレータとからなる電極体が収容されて、前記電極体と前記蓋板との間に絶縁板が配置され、
前記絶縁板と前記蓋板との間に前記緩衝材が配置されている請求項１記載の非水電解液電池。
【請求項３】
前記電極体の前記セパレータが不織布を用いて構成され、
前記緩衝材が、前記セパレータの不織布と同一素材の不織布で形成されている請求項２記載の非水電解液電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上方開口部を有する有底筒状の外装缶、または該外装缶の上方開口部を封止する蓋板のいずれか一方に設けた注液孔から電池内に非水電解液を注入する非水電解液電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の非水電解液電池の公知例としては、特許文献１および特許文献２を挙げることができる。特許文献１に記載の非水電解液電池では、その図２に示すように、外装缶の底板の中央部に注液孔が設けられており、図２とは天地逆姿勢で注液孔から電池内に電解液を注入する。そして、注液孔に金属球を係合して注液孔の周縁に溶接することで、注液孔を封止している（特許文献１の図３参照）。
【０００３】
特許文献２に記載の非水電解液電池においては、その図１および図３に示すように、外装缶の底板の中央部に注液孔が設けられている。そして、前述と同様に天地逆姿勢としたうえで、注液孔から電池内に電解液を注入し、注液孔に封止栓を係合して該封止栓を注液孔の周縁にレーザ溶接することで、注液孔を封止している。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２２４６５１号公報（図２・３）
【特許文献２】特開２００５−１４９９０９号公報（図１・３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種の非水電解液電池にあっては、高容量化等の観点から電池内部の容積をできる限り有効に利用することが求められており、これに合わせて電解液が注液孔の下面近傍まで注入される。この場合、電解液が注液孔から電池外へ漏れ出易いといった不利が生じることになる。
【０００６】
特許文献１に記載の非水電解液電池では、注液孔が電極体の中央部に臨んでいて、該電極体の中央部が上下貫通状になっているため（特許文献１の図２参照）、電極体の中央部においては、電解液が上下方向へ自由に流動できることになる。このため、金属球を注液孔に係合する封止工程へ電池を搬送する際に、電池に小さな振動等が加わっても前記中央部の電解液が簡単に上下方向に波打ってしまう。この場合、前述のように電解液の液面が注液孔から近い分だけ電解液が注液孔から容易に漏れ出てしまう。また、電解液の注入後には、電池内の電極体等に付着している残留ガスを排出するガス抜き工程を電池に施すが、前述のように電解液の液面が注液孔から近い分だけ、前記ガスと共に電解液が注液孔から容易に漏れ出てしまう可能性がある。
【０００７】
かかる注液孔から漏れ出た電解液は、注液孔の内面や注液孔の周辺に付着することになる。この状態で注液孔に金属球が係合されて溶接されることで、溶接部分に電解液が入り込んで溶接熱で突沸し、これにてピンホール等の溶接不良を生じさせてしまう可能性がある。
【０００８】
特許文献２に記載の非水電解液電池では、注液孔が絶縁板（インシュレータ）の中央部および電極体の中央部に臨んでいて、これら中央部が上下貫通状になっているため（特許文献２の図３参照）、前記中央部において電解液が上下方向へ自由に流動できる。このため、特許文献２に記載の非水電解液電池でも、封止栓を注液孔に係合する封止工程まで非水電解液電池を搬送する際に、電解液が注液孔から容易に漏れ出ることになる。また、ガス抜き工程の際にガスと共に電解液が注液孔から容易に漏れ出ることもある。
【０００９】
この結果、特許文献２に記載の非水電解液電池でも、注液孔の内面や注液孔の周辺に付着した状態で、注液孔に封止栓が係合されて溶接されることで、溶接部分に電解液が入り込んでしまい、溶接不良を生じさせる可能性がある。
【００１０】
この対策として、特許文献１や特許文献２に記載の非水電解液電池において、注液孔の位置を電極体の中央部からずらして、注液孔が絶縁板や電極体の周縁部に臨むようにすることも考えられる。しかし、この場合には、電解液の注入時に電解液が絶縁板や電極体の電極等に直接当たることで飛び散り易くなり、飛び散った電解液が注液孔の内面や注液孔の周辺に付着する。この場合にも、溶接不良を生じさせてしまう可能性がある。
【００１１】
本発明の目的は、電解液の注入後に電池内の電解液が注液孔から漏れ出ることと、電解液の注入時に電解液が飛び散ることとを抑え、溶接部分に電解液が入り込み難くして封止栓を適正に溶接できる非水電解液電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、図１および図２に示すごとく、上方開口部を有する有底筒状の外装缶２と、該外装缶２の上方開口部を封止する蓋板８と、外装缶２又は蓋板８のいずれか一方に設けた電解液注入用の注液孔２５とを備えた非水電解液電池を対象とする。そして、前記外装缶２内において、注液孔２５に臨む箇所に不織布からなる緩衝材２７を配置してあることを特徴とする。
【００１３】
また、注液孔２５が蓋板８に形成され、外装缶２内に、正極３と負極４とセパレータ５とからなる電極体６が収容されて、電極体６と蓋板８との間に絶縁板１１が配置され、絶縁板１１と蓋板８との間に緩衝材２７が配置されているものとすることができる。
【００１４】
電極体６のセパレータ５が不織布を用いて構成され、緩衝材２７が、セパレータ５の不織布と同一素材の不織布で形成されているものとすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のように、注液孔２５に臨む箇所に不織布からなる緩衝材２７を配置してあると、該緩衝材２７の不織布は、繊維が複雑に絡み合った状態で構成されているので、電池１に振動等が加わって、電解液７が注液孔２５に臨む緩衝材２７を通過して注液孔２５側へ流れようとしても、その際には緩衝材２７が電解液７に対して流動抵抗となる。このため、電解液７は、緩衝材２７を通過する際に流れの勢いが抑えられてしまう。したがって、電解液７を注液孔２５の近くまで注入した場合において、電解液７を注入してから注液孔２５に封止栓２６を係合するまでの間に電池１に振動等が加わっても、注液孔２５に臨む箇所では電解液７が波打ち難くなる。この結果、電解液７が波打って注液孔２５から電池外に漏れ出ることが確実に抑えられる。
【００１６】
前述のように電解液７は緩衝材２７を通過する際に勢いが抑えられてしまうので、電解液７の注入後に電池１内の残留ガスを排出するガス抜き工程を施す際に、前記ガスの気泡によって電解液７が波打つことも抑えられる。これにて、該ガス抜き工程の際に、電解液７が注液孔２５から電池１外に漏れ出ることも確実に抑えられる。
【００１７】
また、注液孔２５に緩衝材２７が臨むことで、電解液７の注入時に電解液７が緩衝材２７に当たり易くなるが、その際の衝撃は緩衝材２７で吸収され、電解液７が飛び散り難くなる。このため、前記飛び散った電解液７が、注液孔２５の内面や注液孔２５の周辺に付着することも抑えられる。
【００１８】
このように、電解液７が、注液孔２５の内面や注液孔２５の周辺に付着することが抑えられる。したがって、注液孔２５に封止栓２６を係合して該封止栓２６を注液孔２５の周縁に溶接する際に、溶接部分に電解液７が入り込んで溶接熱で突沸し、これにてピンホール等の溶接不良を生じさせてしまうことが確実に抑えられる。
【００１９】
絶縁板１１と蓋板８との間に緩衝材２７を配置すると、絶縁板１１によって緩衝材２７を支持することができて、電池１内で緩衝材２７がずれ動いたり、緩衝材２７にシワが寄ったりすること等が低減される。これにて、注液孔２５に緩衝材２７を適正な姿勢で確実に臨ませることができ、緩衝材２７によって、前述の電解液７が注液孔２５から電池１外に漏れ出ることや、電解液７の注入時に電解液７が飛び散ることをより確実に抑えることができる。
【００２０】
緩衝材２７が、電極体６のセパレータ５の不織布と同一素材の不織布で形成されていると、非水電解液電池１の製造のために用意する不織布の種類を減らすことができて、製造管理等の効率化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（第１実施形態）  図１および図２に、本発明に係る非水電解液電池の第１実施形態を示す。図１において、非水電解液電池（以下、単に電池と記す）１は、上方開口部を有する有底円筒状の外装缶２と、シート状の正極３とシート状の負極４とをシート状のセパレータ５を介して巻回してなる電極体６と、非水電解液（以下、単に電解液と記す）７と、外装缶２の上方開口部を封止する封口構造とからなる。電極体６は、電解液７と共に外装缶２内に収容され、全体として略円柱形状に形成される。外装缶２は、鉄や鉄合金等を素材とする。電池１は、外径寸法が１７ｍｍ、高さ寸法が４５ｍｍである。
【００２２】
封口構造は、外装缶２の上方開口部の内周縁に固定された蓋板８と、該蓋板８の中央部に設けた開口にゴム製の絶縁パッキン９を介して装着された端子体１０と、蓋板８の下方に配置された絶縁板１１とからなる。該絶縁板１１は、電極体６と蓋板８との間に配置され、円形状のベース部１２と、該ベース部１２から立ち上がる縦壁１３とからなる。ベース部１２の中央には、ガス通口１４が形成される。縦壁１３は、例えば、ベース部１２の外周縁に沿って円環状に形成される外環部１３ａと、該外環部１３ａとガス通口１４との間においてガス通口１４に沿って円環状に形成される内環部１３ｂとで形成される。
【００２３】
蓋板８は、外装缶２の上方開口部の内周縁に、レーザ溶接またはパッキングを介したクリンプシールで固定される。電極体６の正極３と端子体１０の下面とは、正極リード体１５で接続される。電極体６の負極４と外装缶２の内面とは、負極リード体１６で接続される。蓋体８には、薄肉状の開裂ベント１７を設けてあり、電池内圧が上昇したときに開裂ベント１７が開裂して電池内圧を解放する。
【００２４】
電極体６の正極３は、帯状の２枚の正極シート（正極活物質層）２０・２０と、これら正極シート２０・２０の間に介在する帯状の正極集電体２１とを含む。各正極シート２０は、例えば、正極活物質に電導助剤やバインダを配合し、必要に応じて水等を添加してなる正極合剤をロール等で圧延し、これを乾燥および粉砕して再度圧延してシート状に成形することで作製される。正極活物質としては、二酸化マンガン、フッ化カーボン、リチウムコバルト複合酸化物またはスピネル型リチウム複合酸化物等を挙げることができる。電導助剤としては、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラックまたはケッチェンブラック等から選択される一種または二種以上の複合物を挙げることができる。バインダとしては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＶＤＦ）またはゴム系バインダ等を用いることができる。
【００２５】
正極集電体２１としては、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ４３０またはＳＵＳ４４４等のステンレス鋼からなる平織り金網、エキスパンドメタル、ラス網、パンチングメタルまたは金属箔（板）等を用いることができる。正極集電体２１の表面には、ペースト状の導電材が塗布される。該導電材としては、銅ペーストやカーボンペースト等を挙げることができる。導電材のバインダとしては、正極シート２０が２００℃を越える高温で乾燥処理されるため、水ガラスやイミド系のバインダ等の耐熱性の材料を用いることが好ましい。
【００２６】
電極体６の負極４は、薄い箔（板）状の２枚の負極シート（負極活物質層）２２・２２と、両負極シート２２・２２が固定される帯状の負極集電体２３とを含む。各負極シート２２は、金属リチウムをシート状に形成してなる。負極集電体２３としては、銅、ニッケル、鉄またはステンレス等からなる金属箔を用いることができる。
【００２７】
セパレータ５は、不織布と微孔性フィルムとを重ねることによって構成される。セパレータ５の不織布としては、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のポリエステル、またはポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）等の熱可塑性の樹脂からなる。
【００２８】
セパレータ５の微孔性フィルムとしては、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、またはポリフェニレンスルフィド等の熱可塑性の樹脂からなる。セパレータ５の微孔性フィルムは、例えば、前記樹脂に微細な無機微粒子を配合し、成形してフィルム状体とし、これを一軸方向または二軸方向に延伸して微粒子近傍にクラックを発生させることで微孔を形成する。
【００２９】
電解液７としては、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＣｌＯ4 またはＬｉＣＦ3 ＳＯ3 等の溶質を０．３〜１．５Ｍ／ｌ溶解した溶媒に、ＰＣやＥＣ等の環状カルボネートにＤＭＥ等の鎖状エーテルまたはジメチルカルボネート等の鎖状カルボネートを混合した電解液が用いられる。
【００３０】
蓋板８において、端子体１０を挟んで開裂ベント１７との対称位置には、電池１内に電解液７を注入するための円形の注液孔２５が形成される。電解液７の注入後の注液孔２５は、封止栓２６で塞がれてレーザ溶接等によって封口される。絶縁板１１は、縦壁１３の外環部１３ａおよび内環部１３ｂが注液孔２５の下方に臨まないように形成される。絶縁板１１の縦壁１３の外環部１３ａおよび内環部１３ｂの上端と蓋板８の下面との間には、図１および図２に示すように、不織布からなる緩衝材２７が配置される。そして、緩衝材２７は絶縁板１１によって支持される。
【００３１】
緩衝材２７は、ポリエチレンやポリプロピレンやポリメチルペンテン等のポリオレフィン、またはポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート等のポリエステル等の熱可塑性の樹脂またはこれらの樹脂のうち、複数種類を混合したものからなる。緩衝材２７は、厚さ寸法が０．４ｍｍ、繊維径が１〜３μｍ、目付量が５０ｇ／ｍ2 である。緩衝材２７は、中央部を円形に切り欠いた円環状に形成され、該中央部に絶縁パッキン９および端子体１０が係合する（図１参照）。外装缶２内への収容前の緩衝材２７の外径寸法は、外装缶２の内径寸法以上に設定されており、緩衝材２７を外装缶２内に挿入したときには、緩衝材２７の外周が外装缶２の内面に密着する。
【００３２】
本発明の電池１は、例えば次の手順で組み立てることができる。まず、正極３と負極４とをセパレータ５を介して巻回して電極体６を作製し、該電極体６を外装缶２内に収容する。なお、電極体６の正極３には、正極リード体１５の下端部が接続され、負極４には、負極リード体１６の下端部が接続されている。また、蓋板８には、絶縁パッキン９、端子体１０および緩衝材２７が予め装着されている。
【００３３】
次いで、電極体６の負極リード体１６の上部を外装缶２の内面に接続し、絶縁板１１を外装缶２内に収容する。この際、正極リード体１５は、絶縁板１１のベース部１２に設けた挿通孔２９を通して、ベース部１２の上側に引き出される。この正極リード体１５の上端部が、端子体１０の下面に接続される。次に、蓋板８が、外装缶２の上方開口部に嵌め込まれ、外装缶２の上方開口部の内周縁にレーザ溶接等で固定される。
【００３４】
この後、注液装置（図示せず）で注液孔２５から電池１内に電解液７を注入する。このとき、注入された電解液７は、注液孔２５の下面に臨む不織布製の緩衝材２７に当たるために（図２参照）、その際の電解液７の飛び散りは抑えられる。なお、電解液７は、注液孔２５の近くまで注入される。
【００３５】
電解液７の注入完了後に、該電池１が、電極体６等に付着している残留ガスを排出するガス抜き工程を介して、封止栓２６を注液孔２５に係合する封止工程に搬送される。封止工程後に、封止栓２６が注液孔２５の周縁に対してレーザ溶接されて注液孔２５が封口され、これにて図１に示す電池１を得ることができる。
【００３６】
このように、電池１内において、注液孔２５の下面に臨ませて緩衝材２７を配置したので、注入時の電解液７が緩衝材２７に当たって、その電解液７の勢いが低減され、電解液７が電池１内で飛び散って注液孔２５の内面等に付着することが抑えられる。また、電解液７の注入完了後のガス抜き工程の際に、ガスの排出に伴って電解液７の液面が波打とうとしても、該電解液７の波打ちが緩衝材２７によって抑えられ、電解液７が注液孔２５から漏れ出すことが抑えられる。ガス抜き工程および封止工程に搬送される際に、電池１が振動して電池１内の電解液７の液面が波打とうとしても、このときにも電解液７の波打ちが緩衝材２７によって抑えられ、これにて電解液７が注液孔２５から漏れ出すことが抑えられる。
【００３７】
緩衝材２７は、絶縁板１１の縦壁１３の上端で支持されるので、電池１内で緩衝材２７が上下方向にずれ動いたり、緩衝材２７にシワが寄ったりすること等が低減される。なお、緩衝材２７は、図２に示すように注液孔２５の下面に接し、または押し付けられるように絶縁板１１の縦壁１３で支持されることが好ましいが、注液孔２５の下面と緩衝材２７との間に隙間があってもよい。
【００３８】
（第２実施形態）  本発明に係る非水電解液電池１の第２実施形態を図３および図４に基づき説明する。第２実施形態の電池１は、絶縁板１１が省略されている点が、先の第１実施形態と大きく相違する。第２実施形態でも、図３および図４に示すように、注液孔２５の下面に臨ませて、前述の不織布からなる緩衝材２７が配置される。その他の点は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００３９】
第２実施形態でも、注入時の電解液７が緩衝材２７に当たって、その電解液７の勢いが低減され、電解液７が電池１内で飛び散って注液孔２５の内面等に付着することが抑えられる。また、電解液７の注入完了後のガス抜き工程の際に、ガスの排出に伴って電解液７の液面が波打とうとしても、該電解液７の波打ちが緩衝材２７によって抑えられて、電解液７が注液孔２５から漏れ出すことが抑えられる。ガス抜き工程および封止工程に搬送される際に、電池１が振動して電池１内の電解液７の液面が波打とうとしても、このときにも電解液７の波打ちが緩衝材２７によって抑えられ、これにて電解液７が注液孔２５から漏れ出すことが抑えられる。第２実施形態でも、緩衝材２７の外周が外装缶２の内面に密着するので、電池１内で緩衝材２７が上下方向等にずれ動き難くなっている。
【００４０】
なお、外装缶２は、深絞り加工によって有底円筒状に形成してもよいが、外装缶２の周側板と底板とを別々に形成し、周側板の下方開口部の内周縁に底板をレーザ溶接等で固定することで有底円筒状に形成してもよい。
【００４１】
注液孔２５は、外装缶２の周側板や底板に設けてもよい。これらの場合にも注液孔２５に臨む箇所には緩衝材２７を配置することになる。そして、注液孔２５を外装缶２の底板に設ける場合には、外装缶２の底板の中央部に注液孔２５を設けてもよい。緩衝材２７は、セパレータ５の不織布と同一素材の不織布を用いて形成してもよい。緩衝材２７は、厚さ寸法が０．１〜１．０ｍｍ、繊維径が１〜５μｍ、目付量が１０〜１００ｇ／ｍ2 であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る非水電解液電池の第１実施形態の縦断側面図である。
【図２】第１実施形態の非水電解液電池の要部の縦断側面図である。
【図３】本発明に係る非水電解液電池の第２実施形態の縦断側面図である。
【図４】第２実施形態の非水電解液電池の要部の縦断側面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  非水電解液電池
２  外装缶
３  正極
４  負極
５  セパレータ
６  電極体
７  非水電解液
８  蓋板
１１  絶縁板
２５  注液孔
２７  緩衝材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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