(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属封口板とその周縁部に一体成形された合成樹脂製ガスケットからなる封口体を、
前記封口体の上面部に沿う凹部とその凹部より径の大きな段部を有し、この凹部の中央に前記金属封口板を吸着する磁石または真空吸引口を設けた凹型と、
前記封口体の下面部に沿う凸部を有する凸型と、
凹型の段部より径の小さな中空部を有し、中空部に凸型を挿入した可動コアーと、
可動コアーを上方へ付勢する弾性体とを用いて製造する方法であって、
金属封口板を凸型の凸部に載せ、凹型を凸型に向けて移動させて、磁石または真空吸引口により金属封口板を固定するとともに凹型で可動コアーを押圧し、凹型と凸型とを弾性体により相互に圧接させた状態を達成し、
その状態で、凹型の段部と、凸型の凸部の側面と、凸型の凸部に連なる肩部と、可動コアーの上端面とで囲まれた空隙部に、樹脂材料を供給して、前記封口板の周縁部にガスケットを一体成形することを特徴とする電池用封口体の製造方法。
【請求項２】
金属封口板とその周縁部に一体成形された合成樹脂製ガスケットからなる封口体を、
前記封口体の上面部に沿う凹部とその凹部より径の大きな段部を有し、この凹部の中央に前記金属封口板を吸着する磁石を弾性体により金属封口板を押圧するように付勢させて設けた凹型と、
前記封口体の下面部に沿う凸部を有する凸型と、
凹型の段部より径の小さな中空部を有し、中空部に凸型を挿入した可動コアーと、
可動コアーを上方へ付勢する弾性体とを用いて製造する方法であって、
金属封口板を凸型の凸部に載せ、凹型を凸型に向けて移動させて、凹型に設けた弾性体により金属封口板を凸部に押圧するように付勢させて金属封口板を固定するとともに凹型で可動コアーを押圧し、凹型と凸型とを弾性体により相互に圧接させた状態を達成し、
その状態で、凹型の段部と、凸型の凸部の側面と、凸型の凸部に連なる肩部と、可動コアーの上端面とで囲まれた空隙部に、樹脂材料を供給して、前記封口板の周縁部にガスケットを一体成形することを特徴とする電池用封口体の製造方法。
【請求項３】
前記金属封口板の周縁部に、ガスケットを成形するに先だって、封止材を形成する工程を有する請求項１または２記載の電池用封口体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属封口板の周縁部にガスケットをインサート成形によって一体に成形する電池用封口体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、金属容器内に発電要素を収納し、その開口部を金属封口板（容器ということもある）およびガスケットからなる封口体によって閉塞する電池、具体的には電解液として非水電解液、アルカリ性電解液、酸性電解液を使用する一次および二次電池がある。この封口体は、金属封口板とガスケットを別々に成形加工したものを使用し、これらを一体化するための組立工程が必要であった。また、一般にアルカリ性電解液を使用する電池系では、電解液の特性として自然に金属表面を這い上がるクリープ性が顕著であるため、耐漏液性能が他の電池系に比べて劣っている。
【０００３】
そこで、金属封口板とガスケットを別々に成形加工したもの一体化する前工程として、耐電解液性の封止材を金属封口板とガスケットとの間に介在させる工程が必要であった。このため、電池部品の組立工数がさらに増えることから電池のコストが一層上昇することとなり、スケールメリットで成り立つ電池業界にとっては大きな痛手であった。
これらの問題を解決する方法として、金属封口板の周縁部にガスケットをインサート成形によって一体化する試みがあった（特開昭５０ー９１７２０号公報）。このインサート成形によって金属封口板とガスケットを一体化して封口体を得るには、封口体の上面部に沿う凹部を有する凹型と、封口体の下面部に沿う凸部を有する凸型との間に金属封口板を挿入し、型締めして金属封口板の周縁部にガスケットの樹脂材料を注入する方法をとるのが普通である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような従来の金型を使用すると、金属封口板の微妙な形状のバラツキ、あるいは金型温度、成形圧、型締め圧、冷却水の温度、成形樹脂原材料ロットの変化、成形サイクル等の成形環境の変化に起因して、金属封口板の不必要な部分へ樹脂が流出したり、金属封口板の金型からの離脱や位置ずれが生じたりする等の工程不良が避けられなかった。また、金属封口板へ封止材を塗布する場合、金型へ付着する等の問題があった。特に、電池の発電要素と接触する金属封口板内面への樹脂の流出は、電池の導通を遮断する致命的な欠陥である。
本発明は、以上の問題を解決し、金属封口板の金型からの離脱や位置ずれがなく、かつ不要部分への樹脂材料の付着のない、ガスケット一体封口板を成形する方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、金属封口板とその周縁部に一体成形された合成樹脂製ガスケットからなる封口体を、前記封口体の上面部に沿う凹部とその凹部より径の大きな段部を有し、この凹部の中央に前記金属封口板を吸着する磁石または真空吸引口を設けた凹型と、前記封口体の下面部に沿う凸部を有する凸型と、凹型の段部より径の小さな中空部を有し、中空部に凸型を挿入した可動コアーと、可動コアーを上方へ付勢する弾性体とを用いて製造する方法であって、金属封口板を凸型の凸部に載せ、凹型を凸型に向けて移動させて、弾性体を付加した磁石または真空吸引口により金属封口板を固定するとともに凹型で可動コアーを押圧し、凹型と凸型とを弾性体により相互に圧接させた状態を達成し、その状態で、凹型の段部と、凸型の凸部の側面と、凸型の凸部に連なる肩部と、可動コアーの上端面とで囲まれた空隙部に、樹脂材料を供給して、前記封口板の周縁部にガスケットを一体成形することを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、金属封口板は磁石または真空吸引により凹型に吸着されるから、金型からの離脱や位置ずれがなくなる。また、弾性体の付勢力によって、金属封口板は凹型と凸型に密着するから、不要部分への樹脂材料の付着がない。
凹型に磁石を上下動自在に設け、さらに磁石を金属封口板へ付勢する弾性体を設ける構成によれば、金属封口板への金型の密着度合いはさらに良好となり、高精度の金型を用いなくとも不要部分への樹脂材料の付着がないガスケット一体封口板を得ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
《実施の形態１》
まず、図３および図４に示す成形装置を説明する。なお、図では金型の要部のみを示している。
１０は凹型、１１は凸型をそれぞれ示す。凹型１０は下面に封口体の上面の形状に沿う凹部１２を有し、中央には磁石１６およびこれを下方へ付勢するバネ１７を上下動自在に設けている。また、凸型１１は封口体の下面の形状に沿う凸部１３を有する。この凸型１１には、これと協働する可動コアー１４が嵌合され、さらに可動コアー１４を上方へ付勢するバネ１５が設けてある。凹型１０には、ガスケットの樹脂材料を導くゲート１８およびランナー１９が設けてあり、ランナー１９は、図示しないスプルーブッシュのスプルーに連なっている。
【０００８】
この成形装置を用いて封口体を成形するには、まず金属封口板１を凸型１１の凸部１３上に載せ、凹型１０を下降させる。そして、磁石１６により金属封口板１を固定し、さらに凹型１０を下降させることにより、バネ１５の弾力に抗して可動コアー１４を下降させる。こうして凹型１０と凸型１１の間に金属封口板１を固定し、バネ１５の弾力により両型１０、１１を相互に圧接し、バネ１７により封口板１を押圧する。凹型１０の段部１２ａ、凸型１１の凸部１３の側面、凸部１３に連なる肩部１３ａ、および可動コアー１４の上端面で囲まれた部分に、ガスケット２を形成する空隙部が形成される。この状態において、ランナー１９およびゲート１８を通じて樹脂材料が前記空隙部に供給されてガスケット２が封口板１の周縁部に一体に成形される。
【０００９】
ここに示す構成の金型を用いた成形装置によれば、金属封口板は、磁石により固定されるので、脱落や位置ずれがない。また、金属封口板の厚みにバラツキがあっても、バネ１５により凹型１０と凸型１１を相互に圧接し、さらにバネ１７により磁石１６が金属封口板を押圧するので、金型と金属封口板とはよく密着し、樹脂材料は限定された部分以外へ流出することもない。従って、金属封口板に所定のガスケットを形成することができる。
【００１０】
《実施の形態２》
図５は金型の他の実施形態を示す。この例では、凹型２０が図３のものと異なっている。ここに用いた凹型２０は、封口体の形状に合わせた凹部２２、段部２２ａを有し、中央には真空ポンプに連通する吸引口２１を設けている。また、凹型２０の上には、凹型２０を下方へ付勢するバネ２３を設けている。
【００１１】
上記の例では、凸型１１にこれと協働する可動コアー１４を設けたが、可動コアーを設けずに凸型１１の肩部１３ａでその役割を果たすようにすることもできる。なお、バネ１５、１７にはコイルスプリングを用いた。バネ１７には皿バネを用いることもできる。
【００１２】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を説明する。
図１はコイン形二酸化マンガンリチウム一次電池の要部断面図である。負極端子を兼ねる金属封口板１は、その周縁部にポリプロピレン樹脂からなるガスケット２が一体成形されている。正極端子を兼ねる筒形の正極容器６内には、二酸化マンガンを活物質とする正極５、ポリプロピレン製の不織布からなるセパレータ４、および厚み０．２５ｍｍ、直径２０ｍｍの円盤状リチウムからなる負極活物質３が収容され、その開口部は金属封口板１とガスケット２からなる封口体により密閉されている。正極５のペレットは、４００℃で熱処理された二酸化マンガン１００重量部と導電材の黒鉛７重量部の混合物４３０ｍｇを直径１５．７ｍｍの成形金型を用いて成形圧力４ｔ／ｃｍ2で成形した後、２５０℃の温度で乾燥したものである。電解液としては、プロピレンカーボネートとジメトキシエタンの混合溶媒に０．５ｍｏｌ／ｌ濃度の過塩素酸リチウムを溶質として溶解したものを使用した。
【００１３】
上記の電池の封口体として、実施の形態１に示した装置により１ロット５，０００個単位で５ロット成形した。また、比較例として、磁石を設けず、かつ凹型と凸型のみの組み合わせからなる金型を用いて同様に封口体を成形した。表１に封口体の歩留まり（良品率）の比較を示す。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
次に、上記の実施例による封口体を使用した電池、および金属封口板とガスケトを別々に成形し、それらを組み合わせた封口体を用いた電池を各々１ロット１，０００個単位で５ロット作製し、耐漏液試験を実施した。試験の条件は、７０℃の恒温槽に１時間放置した後、１５℃の恒温槽に１時間放置する操作を１サイクルとして１００サイクル実施するものである。その結果を表２に示す。
【００１６】
【表２】
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【００１７】
図２に示すように、周縁部に封止材層７を設けた金属封口板１に、実施の形態１に用いた装置によりガスケット２を成形して封口体を作製した。また、比較例として、磁石を設けず、かつ凹型と凸型のみの組み合わせからなる金型を用いて同様に封口体を成形した。表３に封口体の歩留まり（良品率）の比較を示す。なお、封止材層は、マレイン酸で変成したポリプロピレン樹脂（東洋化成（株）のハードレン）のトルイン溶液を金属封口板に塗布し、１３０℃で３０秒間焼き付けて形成した。
【００１８】
【表３】
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【００１９】
上記の実施例による封口体を使用した図２に示す構成の電池、および別々に成形した金属封口板とガスケット２’を間にブロンアスファルト層７’を介在させて組み合わせた封口体を使用した図６に示す構成の電池を各々１ロット１，０００個単位で５ロット作製し、前記と同様な条件で耐漏液試験を実施した。その結果を表４に示す。
【００２０】
【表４】
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【００２１】
表１〜表４から明らかなように、本発明によれば、封口体の生産性および歩留まりが極めて良好であり、耐漏液性に優れた電池を提供することができる。
【００２２】
上記の実施例では、ポリプロピレン樹脂をガスケット材とするリチウム電池を説明したが、ガスケット材としては、ポリエチレン、ポリフェニレンスルフィドなどがリチウム電池に、またポリアミドなどがアルカリ電池にそれぞれ適用することができる。また、金属封口板とガスケットとの間に介在させる封止材としては、エポキシ樹脂、シランカップリング剤等の耐熱性に優れる有機珪素化合物が有効である。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、金属封口板の金型からの離脱や位置ずれなどによる工程不良がなくなるとともに、樹脂材料の不要な部分への付着がない一定品質の封口体を得ることができる。従って、封口体の製造コストの低減化、および品質の安定化を図れるとともに、耐漏液性の向上した、信頼性の高い電池を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における一次電池の要部を欠截した断面図である。
【図２】他の実施例における一次電池の要部を欠截した断面図である。
【図３】本発明の実施例に用いた成形装置の要部の縦断面図である。
【図４】同成形装置による成形時の縦断面図である。
【図５】他の成形装置の縦断面図である。
【図６】従来例の一次電池の要部を欠截した断面図である。
【符号の説明】
１  金属封口板
２、２’  ガスケット
３  負極
４  セパレータ
５  正極
６  容器
７、７’  封止材
１０、２０  凹型
１１  凸型
１２、２２  凹部
１２ａ、２２ａ  段部
１３  凸部
１３ａ  肩部
１４  可動コアー
１５  バネ
１６  磁石
１７  バネ
１８  ゲート
１９  ランナー
２１  吸引口
２３  バネ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003815852.tif 000009
【図５】
0003815852.tif 000010
【図６】
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