JP2001135308A - 扁平形電池及びそのペレットリングの製造方法 - Google Patents

扁平形電池及びそのペレットリングの製造方法

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JP2001135308A
JP2001135308A JP31768299A JP31768299A JP2001135308A JP 2001135308 A JP2001135308 A JP 2001135308A JP 31768299 A JP31768299 A JP 31768299A JP 31768299 A JP31768299 A JP 31768299A JP 2001135308 A JP2001135308 A JP 2001135308A
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pellet ring
ring
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Masao Ide
正夫 井出
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Toshiba Battery Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】偏平形電池おいてペレットリングを改善して、
電池の導電性を向上させかつ製造時の作業性を向上させ
る。 【解決手段】正極合剤に隣接して断面略L字状のペレッ
トリングを備えた扁平形電池であって、該ペレットリン
グの材質を、従来使用されていたSUS430にチタン
を添加したもの(すなわちC:0.05% 以下、Si: 1.0
% 以下、Mn: 1.0% 以下、P:0.04% 以下、S:0.03
% 以下、Ni:0.6%以下、Cr:16.0〜18.0%、Ti:0.
5〜5.0%、残分Feからなる)を使用することにより、
成形性、絞り性が向上してペレットリングの割れが減少
する。また、この材質の金属箔板を上面または下面から
突出させた後、断面略L字状に成形することによって、
ペレットリングを製造すれば、従来より表面の粗いもの
が得られ、電池の内部抵抗が減少する。表面粗さは平均
粗さ5〜50μmが適当である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、断面略L字状のペ
レットリングを備えた扁平形電池と該ペレットリングの
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】扁平形電池の構造の一例を図3に示す。
図3において、11はステンレス鋼などの導電材料で構
成されている正極容器、12は二酸化マンガンを正極作
用物質とする正極合剤、13はステンレス鋼などの導電
材で構成されるペレットリングである。14は正極合剤
12の上に積層されるセパレータで例えばポリプロピレ
ン不織布からなり、ここに所定の電解液が保持されてい
る。15は負極作用物質で例えば、リチウム箔からな
り、セパレータ14の上に積層されている。16は負極
容器である。
【0003】この扁平形リチウム電池は、反応に伴い正
極作用物質中へリチウムイオンが侵入することにより、
正極合剤の体積が膨張するという特性をもっている。放
電により負極作用物質が消耗すると負極15の厚さが減
少する。一方で、正極合剤の膨張は、厚さ方向ばかりで
なく径方向へも及ぶので、負極厚さの減少に対して正極
合剤の厚さ方向の膨張が不十分になることがあり、そう
すると極間距離が拡大することになる。その結果、電池
の内部抵抗が上昇し、放電電圧の低下による放電容量の
減少が生ずる。
【0004】そこで従来は、図3に示すように断面L字
状のペレットリング13を使用することにより、正極合
剤の径方向への膨張を規制して厚さ方向への膨張を促
し、それによって放電時の内部抵抗上昇による放電電圧
の低下を防いできた。
【0005】この断面L字状のペレットリングは、従来
SUS430(C:0.05%以下、Si:1.0%以
下、Mn:1.0%以下、P:0.04%以下、S:
0.03%以下、Ni:0.6%以下、Cr:16.0
〜18.0%、残分Fe)の金属箔板を成形して得られ
たが、SUS430の金属箔板では、成形時の絞り加工
において材料である金属箔板の延びが充分ではなく、割
れが発生することがあった。
【0006】また、このペレットリングの製造は従来次
のような方法で行なわれていた。これを図2によって説
明する。図2の(a)は上から見た図、(b)は側面か
ら見た図である。最初に位置決めのパイロット穴あけ1
を行い、次に内側ランス6を行う。次に外側のランス7
を行った後、絞り8を行って凹状にする。次に断面L字
状になるように凹の中心にペレットリングの内径になる
穴あけ2を行い、最後にトリム5を行って、金属箔板か
ら取り外し、ペレットリングとする。
【0007】しかし、この絞り方式で製造したペレット
リングは表面が平滑なため、このペレットリングを使用
した場合、正極作用物質と接触抵抗が高く、これが原因
で電池内部抵抗が高くなるという問題が生じた。そこ
で、これを改善するためにペレットリング表面に炭素系
の導電性塗料を塗布して、接触抵抗を低減させ、これに
よって導電性の向上を図っていた。
【0008】しかしながら、表面に炭素系導電材を塗布
すると材料費及び塗布工数に起因するコストの増加は止
むを得ない。そこで、金属箔板を上面または下面から突
出させた後、断面略L字状に成形するペレットリングを
製造する方法が提案された(特開平10−25577
3)。この製造方法によれば、ペレットリングの表面粗
さを5〜50μmに粗面化し、これによって正極合剤と
の接触面積を大きくし、電池の内部抵抗を低下させるこ
とができる。
【0009】ところが、この方法は従来の製造方法より
も金属箔板に無理な力が働くので、SUS430材の絞
り加工による割れは、この方法の場合従来の製造方法以
上に問題になり、材質改善の必要が高まった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題に
対処してなされたもので、偏平形電池おいてペレットリ
ングを改善して、電池の導電性を向上させ、かつ製造時
の作業性を向上させることを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、正極
合剤に隣接して断面略L字状のペレットリングを備えた
扁平形電池において、該断面略L字状のペレットリング
の材質が、C:0.05%以下、Si:1.0%以下、
Mn:1.0%以下、P:0.04%以下、S:0.0
3%以下、Ni:0.6%以下、Cr:16.0〜1
8.0%、Ti:0.5〜5%、残分Feからなること
を特徴とする。
【0012】また、本発明は上記断面略L字状のペレッ
トリングの製造方法に関するもので、C:0.05%以
下、Si:1.0%以下、Mn:1.0%以下、P:
0.04%以下、S:0.03%以下、Ni:0.6%
以下、Cr:16.0〜18.0%、Ti:0.5〜5
%、残分Feからなる材質の金属箔板を上面または下面
から突出させた後、断面略L字状に成形することを特徴
とする。
【0013】本発明ではペレットリングの材質として従
来使用していたSUS430材にチタンを0.5〜5%
添加したものを使用するので、SUS430材よりも延
びや粘り性が得られ、成形性、絞り性が向上してペレッ
トリングの割れが減少し、特に上記の製造方法で製造す
るのに適している。その結果、ペレットリングの表面粗
さを調整して、電池の内部抵抗を低下させ、放電性能を
向上させることができる。また、ペレットリングの割れ
が減少するので、作業性も向上する。
【0014】上記した本発明のペレットリングの製造方
法はバーリング方式であり、位置決めの穴あけを行った
後の、内側ランス6、外側ランス7の工程は不要とな
る。すなわち、本発明では位置決めの穴あけを行った
後、金属箔板の上面、または下面から板を突出させるバ
ーリングを行い、金属箔板を突出させる。この時金属箔
板が延ばされ、表面に凹凸が発生する。この凹凸の大き
さ、すなわち表面粗さは、バーリング時の突出量により
制御することが可能である。その後断面L字状に成形を
行い、金属箔板から切り外す。なお、ペレットリングの
表面粗さは5〜50μmの範囲が好ましい。
【0015】このバーリング方式では内側ランス6、外
側ランス7の工程を省き、バーリングで金属箔板を突出
させているため、金属箔板のスリット幅を狭くすること
ができ、歩留りの向上も図れる。金属箔板のスリット幅
は、ペレットリング外径の1.1倍程度まで狭くするこ
とが可能である。
【0016】
【発明の実施の形態】(実施例1〜3)チタンを0.5
%,2%,5%含有したSUS430材を金属箔板とし
て使用し、図2に記載した従来の絞り方式によりペレッ
トリングを製造した。このペレットリングをそれぞれ実
施例1,2,3とした。
【0017】(比較例1)金属箔板としてチタンを含有
しないSUS430を使用し、それ以外は実施例1,
2,3と同様にしてペレットリングを製造した。
【0018】(比較例2)チタンを10%含有したSU
S430材を金属箔板として使用し、それ以外は実施例
1,2,3と同様にしてペレットリングを製造した。上
記実施例1〜3および比較例1〜2において、それぞれ
1000個のペレットリングを作り、その際の割れの発
生率を調べた。結果を表1に示す。
【0019】
【表1】
【0020】表1の結果から、チタンを0.5〜5%含
有したSUS430では金属箔板の延び、粘り性が充分
に得られ、成形性および絞り性が向上してペレットリン
グの割れの発生が減少していることがわかる。これに対
し、チタンを含有していない比較例1(従来例)では、
ペレットリング成形時の絞り加工において金属箔板の延
びが充分でなく、割れが発生している。また、チタンを
10%含有したSUS430を使用した比較例2では、
母材に対するチタン量が多いため硬度が増加し、成形
性、絞り性が悪くなってペレットリングの割れの発生が
増加している。
【0021】(実施例4)図1は本発明のペレットリン
グの製造方法の工程を順次説明する図で、(a)は上か
ら見た図、(b)は側面から見た図である。
【0022】板厚0.10mmのステンレス鋼箔板(S
US430にチタン2%を添加したもの)を用い、図1
に示すように、最初に位置決めの穴あけ工程によりパイ
ロット穴あけ1を行う。次に断面略L字状の内径部分に
あたる位置に穴あけ2を行う。次にバーリング工程3に
より金属箔板を突出させる。次に断面略L字状に成形4
を行う。最後にトリム5を行いペレットリングを金属箔
板から切断する。
【0023】以上の工程により、外径16mm、表面粗
さが平均粗さ5μmのペレットリングを製造し、このペ
レットリングを使用して、以下のように扁平形リチウム
電池を製作した。
【0024】正極作用物質としての焼成二酸化マンガ
ン、黒鉛及びテフロンバインダーからなる混合物を上記
ペレットリングに充填し、負極作用物質として金属リチ
ウム、電解液としてプロピレンカーボネート及び1,2
−ジメトキシエタンの混合溶媒に過塩素酸リチウムを溶
解させたもの、をそれぞれ使用し、外径20mm、高さ
3.2mmの電池を組み立てた。この電池を実施例4の
電池とする。
【0025】(実施例5)次に上記したペレットリング
製造方法によって、外径16mm、表面粗さが平均粗さ
25μmのペレットリングを製造し、このペレットリン
グを使用して実施例4と同様な条件で電池組立を行っ
た。この電池を実施例5とする。
【0026】(実施例6)さらに同様にして、外径16
mm、表面粗さが平均粗さ50μmのペレットリングを
製造し、実施例4と同様な条件で電池組立を行った。こ
の電池を実施例6とする。なお、表面粗さの測定はJI
S B00651に規定する触針式表面粗さ測定器を用
いて行った。
【0027】(比較例3)従来の材質であるSUS43
0の金属箔板を用い、図2に示される方法によりペレッ
トリングを製造した。まず、位置決めの穴あけ工程によ
りパイロット穴あけ1を行い、次に内側ランス6を行
い、次に外側ランス7を行う。次に絞り工程8により凹
状に絞り上げ、次に断面L字状になるように内径の穴あ
け2を行い、最後にトリム5を行ってペレットリングを
母材から切断する。
【0028】この製造方法によって、外径16mm、表
面粗さが平均粗さ0.2μmのペレットリングを製造
し、このペレットリングを用いて実施例4と同様な条件
で電池組立を行った。この電池を比較例3の電池とす
る。次に、上記した実施例4〜6及び比較例3の各電池
を用いて初度の内部抵抗を測定した結果を表2に示す。
【0029】
【表2】
【0030】表2に示すように、表面粗さが粗いほど内
部抵抗は減少していく傾向にある。次に、実施例4〜6
及び比較例3の各電池を60℃に100日間貯蔵したと
きの内部抵抗を調べた。結果を表3に示す。
【0031】
【表3】
【0032】表3に示す60℃に100日間貯蔵したと
きの内部抵抗では、表面粗さを粗くした本発明の実施例
4〜6と比較例3とでは、60〜100%の大きな差が
ある。さらに、内部抵抗を低下させるために伸延度を上
げて、平均粗さ60及び70μmの表面粗さのペレット
リングの製造を行ったが、平均粗さ50μm以上の表面
粗さでは、ペレットリングの肉厚が薄くなり、強度が低
下して、正極作用物質を充填したときにペレットリング
が割れてしまうという問題が発生した。また、表面粗さ
が平均粗さ5μm以下のペレットリングを作製するの
は、本発明の製造方法では金属箔板を突出させるために
非常に困難であった。よって、表面粗さは平均粗さ5〜
50μmが最も望ましい。
【0033】なお、上記実施例では扁平型リチウム電池
について説明を行なったが、本発明はL字状のペレット
リングを用いている扁平型電池であればいかなるもので
も適用可能であり、一次電池でも二次電池でもよい。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の扁平型電
池では、正極合剤とペレットリングの接触抵抗を低減し
て、電池内部抵抗を小さくでき、放電性能を向上させる
ことができる。また、本発明のペレットリングの製造方
法ではスリット幅の狭い金属箔板でペレットリングを製
造することが可能なので、歩留りが向上し、かつペレッ
トリングの表面の粗さを適正にして電池内部抵抗を減少
させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の扁平形電池のペレットリングの製造方
法を示す図で、(a)は上面図、(b)は側面図。
【図2】従来のペレットリングの製造方法を示す図で、
(a)は上面図、(b)は側面図。
【図3】従来の扁平形リチウム電池の部分断面図。
【符号の説明】
1…パイロット穴あけ、2…内径穴あけ、3…バーリン
グ、4…成形、5…トリム、6…内側ランス、7…外側
ランス、8…絞り、11…正極容器、12…正極合剤、
13…ペレットリング、14…セパレータ、15…負極
作用物質、16…負極容器。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正極合剤に隣接して断面略L字状のペレ
    ットリングを備えた扁平形電池において、該断面略L字
    状のペレットリングの材質が、C:0.05%以下、S
    i:1.0%以下、Mn:1.0%以下、P:0.04
    %以下、S:0.03%以下、Ni:0.6%以下、C
    r:16.0〜18.0%、Ti:0.5〜5%、残分
    Feからなることを特徴とする扁平形電池。
  2. 【請求項2】 断面略L字状のペレットリングの表面粗
    さが平均粗さ5〜50μmである請求項1記載の扁平形
    電池。
  3. 【請求項3】 C:0.05%以下、Si:1.0%以
    下、Mn:1.0%以下、P:0.04%以下、S:
    0.03%以下、Ni:0.6%以下、Cr:16.0
    〜18.0%、Ti:0.5〜5%、残分Feからなる
    材質の金属箔板を上面または下面から突出させた後、断
    面略L字状に成形することを特徴とする扁平形電池のペ
    レットリングの製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005347154A (ja) * 2004-06-04 2005-12-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd コイン形リチウム一次電池
JP2012256571A (ja) * 2011-06-10 2012-12-27 Hitachi Maxell Energy Ltd 扁平形電池

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