JP2002015712A

JP2002015712A - 電池缶およびその製造方法

Info

Publication number: JP2002015712A
Application number: JP2001131397A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Mori; 克彦森; Tomomichi Ueda; 智通上田; Yoshiharu Yamashita; 祥治山下
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2002-01-18
Anticipated expiration: 2021-04-27
Also published as: JP4064642B2

Abstract

(57)【要約】【課題】内容積を大きく保ちながらも側周壁内面と正極
合剤や活物質との接触面積の増大を図ることのできる形
状を有する電池缶およびそのような電池缶を高い生産性
で確実に製造することのできる製造方法を提供する。【解決手段】電池缶１は、しごきダイス１１〜１３を多
段配置したしごき工程を経て側周壁１ａの厚みｔ₁が底
壁１ｂの厚みｔ₀に対してｔ₁＝αｔ₀（α＝0.2 〜0.
7 ）に形成され、側周壁１ａの内周面が、しごき工程後
の絞り工程を経ることによって平均表面粗さが0.2 μｍ
〜2.0 μｍの粗面に形成されている。電池缶１の製造方
法は、カップ状中間製品４にＤＩ加工を施して電池缶素
体７を製作する第１の工程と、電池缶素体７を、複数段
に配置した絞りダイス１８，１９で絞り加工して側周壁
１ａの厚みを変えることなく所定の外径ｒに縮径するこ
とにより、電池缶１を製作する第２の工程とを有してい
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、アルカリ乾電池や
ニッケルカドミウム蓄電池或いはリチウム二次電池など
の各種電池の外体ケースとして用いられる電池缶および
その電池缶をＤＩ（drawing とironinｇ、つまり絞り加
工としごき加工の両方）加工を少なくとも一製造工程に
用いて製造することのできる製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、電池缶の製造方法としては、トラ
ンスファプレス機による深絞り加工および抜き加工を10
〜13工程繰り返すことによって所定形状の電池缶を製作
する、いわゆるトランスファ絞り加工法と、プレス機に
よる深絞り工程によってカップ状中間製品を製作した
後、絞りダイスを用いた絞り工程およびしごきダイスを
用いたしごき工程によって前記カップ状中間製品から所
定形状の電池缶を製作するＤＩ加工法が主に採用されて
いる。ＤＩ加工法は、トランスファ絞り加工法に比較し
て、工程数の削減により生産性が向上し、カップ状中間
製品をしごき加工する工程において側周壁のみを引き延
ばして薄肉とできることから、内容積が大となるので、
充填剤を増大させることによる容量アップに応じて電池
特性が向上し、且つ軽量化を図ることができるなどの長
所を有しているので、その利用率が近年において高まっ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＤＩ加
工法で製缶した電池缶は、上述の種々の長所を有する反
面、しごき加工時に電池缶の側周壁の内面がポンチの胴
部に強く押し付けられて、その側周壁の内面の表面が平
滑化されてしまう。その結果、電池缶の内部に収容した
活物質または正極合剤と側周壁の内面との接触面積が少
なくなり、電池内部抵抗が高くなって電池特性が劣化す
るという課題がある。特に、アルカリ乾電池では、正極
を兼ねる電池缶の側周壁の内面とペレット状の正極合剤
との二次的な接触のみにより正極側の電気的導通を図っ
ているので、上述の接触面積の低減による電池内部抵抗
の増大は電池性能を大きく低下させ、中でも大きな電流
を取り出すことのできる高負荷放電特性が低下してしま
う。

【０００４】そこで、従来では、電池缶の側周壁の内周
面に、電池保存後の内部抵抗を低減させることを目的と
して、カーボンなどの導電塗料や導電剤を塗布したり、
側周壁内面にニッケル−錫めっき合金層を形成して、側
周壁内面と正極合剤や活物質との間の電池内部抵抗の低
減を図っている。ところが、このような手段では、電池
内部抵抗の低減がどうしても不十分となる上に、側周壁
内面自体の表面が平滑面であることから、導電塗料や導
電剤を保持する能力が弱く、所要の電池保存後特性を得
ることができない。

【０００５】一方、上記のＤＩ加工法以外の加工法、例
えば上述のトランスファ絞り加工法で製缶された電池缶
は、絞り工程を多数回繰り返すときの小さなしわの発生
によって側周壁内面が粗面化されるので、正極合剤や活
物質との接触面積が大きくなって電池内部抵抗の上昇を
抑えることが可能である。ところが、トランスファ絞り
加工法では、しごき加工を殆ど行なわないことが多く、
その場合には側周壁の厚みが底壁の厚みに比較して殆ど
薄くならないので、電池缶の内容積を大きくすることが
できず、活物質などの充填量が少なくなって充放電特性
が低下する欠点がある。しかも、この電池缶の製造方法
では、上述のように工程数が多いために、生産性の向上
を図ることができない上に、製造コストが高くつく。

【０００６】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、内容積を大きく保ちながらも側周壁
内面と正極合剤や活物質との接触面積の増大を図ること
のできる形状を有する電池缶およびそのような電池缶を
高い生産性で確実に製造することのできる製造方法を提
供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電池缶は、しごきダイスを多段配置したし
ごき工程を経て側周壁の厚みｔ₁が底壁の厚みｔ₀に対
してｔ₁＝αｔ₀（α＝0.2 〜0.7 ）に形成され、前記
側周壁の内周面が、前記しごき工程後の絞り工程を経る
ことによって平均表面粗さが0.2 μｍ〜2.0 μｍの粗面
に形成されていることを特徴としている。

【０００８】この電池缶では、側周壁の内周面が0.2 μ
ｍ〜2.0 μｍの平均表面粗さを有する粗面に形成されて
いるので、内部に収容される電極合剤や活物質と側周壁
の内周面との接触面積が大きくなって電池内部抵抗を格
段に低減することができる。また、側周壁の内周面にカ
ーボンなどの導電材を塗布する場合には、その導電材な
どの保持力が向上して、電池の保存後特性を長期間にわ
たり高く保つことが可能となる。上記接触面積を増大さ
せるには、平均表面粗さを0.2μｍ〜2.0 μｍの範囲に
設定すればよい。また、この電池缶は、しごき工程を経
ることにより、側周壁の厚みが底壁の厚みよりも薄く形
成されて大きな内容積を有しているので、正極合剤や活
物質の充填量を増大させることができ、充放電特性など
の電池性能の向上を図ることができる。

【０００９】本発明の電池缶の製造方法は、カップ状中
間製品に、少なくとも一つの絞りダイスによる絞り加工
と多段配置したしごきダイスによるしごき加工とを施す
ことにより、側周壁の厚みｔ₁が底壁の厚みｔ₀に対し
てｔ₁＝αｔ₀（α＝0.2 〜0.7 ）となる電池缶素体を
製作する第１の工程と、前記電池缶素体を、複数段に配
置した絞りダイスで絞り加工して側周壁の厚みを変える
ことなく所定の外径に縮径することにより、電池缶を製
作する第２の工程とを有していることを特徴としてい
る。

【００１０】この電池缶の製造方法では、第２の工程に
しごき加工が存在しないので、電池缶素体を、その側周
壁の厚みをそのまま保持しながら、その外径が所定の小
さな外径となるように縮径する状態に塑性変形される。
したがって、電池缶の側周壁の内周面は、側周壁の厚み
を変えることなく縮径する過程で発生する極めて小さ
く、且つ多数のしわによって粗面化されるので、微小な
凹凸が全体にわたり疎密なく形成されて、正極合剤や活
物質との接触面積を確実に増大させることができる粗面
となる。しかも、側周壁の内周面の粗面化は、特別な工
程を要することなく、電池缶の一連の製造過程を経るこ
とによって形成されるので、高い生産性で製造すること
ができる。

【００１１】また、第１の工程では、カップ状中間製品
をしごき加工するので、側周壁の厚みが底壁の厚みより
薄くなり、第２の工程では側周壁の厚みを変えることな
く縮径するので、大きな内容積を有するものとなる。さ
らに、第２の工程では、電池缶素体の縮径に伴う変形分
の材料が底壁に逃がすように流動されるので、側周壁よ
りも大きな厚みを有する底壁の周端部分に段部が形成さ
れ、座屈などの発生を防止できる強度を有した電池缶を
得ることができる。

【００１２】上記製造方法において、カップ状の中間製
品を、外部パンチで押動しながら、直列に配列した第１
の工程の各ダイス内を通過させることにより、電池缶素
体を製作し、前記外部パンチを、その先端部が前記第１
の工程の最終段のしごきダイスを通過し終えた時点で停
止させ、且つ前記外部パンチの内部に出入自在の内部パ
ンチを前記外部パンチから突出して進行を継続させ、前
記電池缶素体を、前記内部パンチで押動しながら、前記
第１の工程の各ダイスの後段側に連続して直列に配列し
た第２の工程の各絞りダイス内を通過させることによ
り、電池缶を製缶することもできる。

【００１３】これにより、上述の製造方法による効果を
得られるのに加えて、カップ状中間製品に対して第１の
工程と第２の工程とを連続的に行って一挙に電池缶を製
作することができ、生産性が格段に向上する利点があ
る。

【００１４】さらに、上記製造方法の第２の工程におい
て、電池缶の外径ｒの電池缶素体の外径Ｒに対する絞り
比ｒ／Ｒが0.4 〜0.9 となる絞り加工を施すことが好ま
しい。

【００１５】このように第２の工程における絞り比を0.
4 〜0.9 の範囲に設定すれば、電池缶の側周壁の内周面
を、充填剤に対し大きな接触面積を得るのに必要な0.2
μｍ〜2.0 μｍの範囲の平均表面粗さに形成することが
できる。絞り比を0.4 以下に設定した場合には、電池缶
素体を絞り加工して歪みの少ない好ましい電池缶を製缶
すること自体が困難となり、絞り比を0.9 以上に設定し
た場合には、電池缶の側周壁が十分に粗面化されないこ
とから、上記接触面積を大きくする効果が不十分とな
る。より好ましくは絞り比を０．５〜０．８の範囲に設
定するものである。

【００１６】本発明の電池は、上記発明の電池缶に発電
要素が収容され、前記電池缶の開口部を封口して構成さ
れている。

【００１７】この電池は、正極合剤や活物質と電池缶の
側周壁との接触面積が従来電池缶に比較して格段に増大
するから、電池内部抵抗が低減して極めて優れた電池性
能を発揮する。特に、正極合剤と電池缶とが互いの接触
のみによって電気的導通される構造のアルカリ乾電池で
は極めて優れた電池性能を発揮する顕著な効果を得られ
る。また、電池缶の内周面にカーボンなどの導電剤を塗
着する場合には、電池缶の粗面化された内周面によって
導電剤の保持力が向上し、電池内部抵抗のさらなる低減
を図ることができるとともに、電池の保存後特性が向上
する。さらに、電池缶はその側周壁の薄肉化によって大
きな内容積を有しているから、活物質などの充填量の増
大を図ることができ、充放電特性などの電池性能が向上
する。しかも、電池缶は、底壁の厚みが側周壁よりも大
きく、且つその底壁の周端部分に段部が形成されるの
で、強度が向上して座屈などの電池缶の変形の発生が確
実に防止される。なお電池としては、アルカリ乾電池の
他、アルカリ蓄電池であるニッケルカドミウム蓄電池、
ニッケル水素蓄電池や、リチウム二次電池、リチウム一
次電池にも有効である。

【００１８】

【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電池缶１を示す一部破断し
た側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線で切断した拡大断
面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ部を模式的に示した拡大図で
ある。（ａ）に示すように、この電池缶１の側周壁１ａ
の厚みｔ₁は、底壁１ｂの厚みｔ₀に対してｔ₁＝αｔ
₀（α＝0.2 〜0.7 ）に形成されている。これにより、
この電池缶１は、側周壁１ａの厚みｔ₁が薄くなってい
る分だけ内容積を大きくすることができる。したがっ
て、この電池缶１は、活物質または正極合剤の充填量を
多くして電池容量の増大を図りながらも、比較的厚い底
壁１ｂおよび底壁１ｂと側周壁１ａとの境界となる底周
端部分の段部１ｃの存在によって十分な耐圧強度を有す
る。

【００１９】また、この電池缶１は、（ｂ）に示すよう
に、鋼鉄板２の表面にニッケルめっき層３が形成されて
なるニッケルめっき鋼板を素材として製作されている。
このニッケルめっき鋼板を用いているのは、この電池缶
１の主な適用対象となるアルカリ乾電池やニッケルカド
ミウム蓄電池などの電解液として用いられる強アルカリ
性の水酸化カリウムに対してニッケルが耐アルカリ腐食
性に強いこと、電池を外部端子に接続する際にニッケル
が安定した接触抵抗を有していること、電池を組み立て
る際のスポット溶接に対してニッケルがスポット溶接性
に優れているなどの理由による。

【００２０】さらに、（ｃ）に示すように、電池缶１の
側周壁１ａの内面は、多数の凹凸が全体にわたり疎密の
ない微細な配置に形成されて、平均表面粗さＲａが0.2
μｍ〜2.0 μｍになるよう設定されている。（ｄ）は、
（ｃ）の比較のために示したＤＩ加工法により製缶され
た従来の電池缶における側周壁の内面の粗度を模式的に
示したものである。この（ｄ）との比較から明らかなよ
うに、この実施の形態の電池缶１では、その側周壁１ａ
の内面が従来の電池缶に比較して比較的大きな凹凸が微
細な配置に形成された粗面になっているので、電池缶１
内に収容される正極合剤や活物質との接触面積が大きく
なって電池内部抵抗を格段に低減することができ、ま
た、側周壁１ａの内面にカーボンなどの導電材を塗布す
る場合には、その導電材などの保持力が向上して、電池
の保存後特性が高くなる。

【００２１】つぎに、上述した顕著な効果を有する実施
の形態の電池缶１を生産性良く高精度に製作することの
できる製造方法について説明する。先ず、本発明の第１
の実施の形態に係る電池缶１の製造方法では、図２に示
す第１の工程と図３に示す第２の工程とを経て電池缶１
を製造する。図２の第１の工程には、周知の絞り兼しご
き機を用いたＤＩ加工法が採用されている。この絞り兼
しごき機は、この第１の工程の前工程において製作され
て送給されてくるカップ状中間製品４に、１段の絞り加
工および３段のしごき加工を一挙に施して、同図（ｂ）
に示す電池缶素体７を製作する。なお、カップ状中間製
品４は、周知の工程を経ることから図示を省略している
が、フープ状としてプレス機に供給される電池缶素材
を、所定形状に打ち抜いたのちに、深絞り加工を行うこ
とにより製作される。このカップ状中間製品４の側周壁
の厚みＴ₁と底壁の厚みＴ₀とはほぼ同一である。

【００２２】前記第１の工程に用いる絞り兼しごき機
は、第１のパンチ８、ダイス機構９およびストリッパ
（図示せず）を備えて構成されており、ダイス機構９
は、絞りダイス１０および第１ないし第３しごきダイス
１１〜１３が第１のパンチ８の軸心と同心となる配置で
直列に配列された構成になっている。中間製品搬送部
（図示せず）により搬送されて図２（ａ）に図示の成形
箇所に位置決めされたカップ状中間製品４は、（ａ）の
位置から図示矢印方向に進行する第１のパンチ８で押動
されることにより、先ず絞りダイス１０によって、その
形状が第１のパンチ８の先端形状に沿った形状になるよ
うに絞られる。この絞り加工によって、カップ状中間製
品４は若干小径、且つ胴長に塑性変形されるが、その肉
厚における変化は殆どない。

【００２３】カップ状中間製品４は、第１のパンチ８の
押動がさらに進むことにより、第１しごきダイス１１に
よって第１段のしごき加工が施されて、側周壁１ａが展
延されて肉厚が小となるとともに加工硬化によって硬度
が高められる。さらに第１のパンチ８の押動が進むと、
カップ状中間製品４は、第１しごきダイス１１よりも内
径が小さい第２しごきダイス１２によって次の第２段の
しごき加工が施され、続いて、第２しごきダイス１２よ
りも内径がさらに小さい第３しごきダイス１３によって
次の第３段のしごき加工が施されて、同図（ｂ）に示す
ように、側周壁１ａが順次展延されて肉厚がさらに小と
なるとともに硬度が高められる。このＤＩ加工法による
絞り加工およびしごき加工を経て製作完了した電池缶素
体７は、ストリッパによって絞り兼しごき機から取り外
される。この電池缶素体７は、側周壁７ａの厚みｔ₁が
底壁７ｂの厚みｔ₀に対してｔ₁＝αｔ₀（α＝0.2 〜
0.7 ）と小さくなる。

【００２４】つぎの第２の工程では、第１の工程で製作
した電池缶素体７に対して、図３に示すような絞りプレ
ス機を用いた絞り加工が行われる。この絞りプレス機
は、第１の工程で製作されたのちに送給されてくる電池
缶素体７に、２段の絞り加工を施して、同図（ｂ）に示
す所要の電池缶１を製作する。この第２の工程に用いる
絞りプレス機は、第２のパンチ１４、ダイス機構１７お
よびストリッパ（図示せず）を備えて構成されており、
ダイス機構１７は、第１絞りダイス１８および第２絞り
ダイス１９が第２のパンチ１４の軸心と同心となる配置
で直列に配列された構成になっている。

【００２５】電池缶素体搬送部（図示せず）により搬送
されて図３（ａ）に図示の成形箇所に位置決めされた電
池缶素体７は、第２のパンチ１４が図示矢印方向に進行
するのに伴う押動を受けて、第１絞りダイス１８によっ
て、その形状が第２のパンチ１４の先端形状に沿った形
状になるように絞られる。その絞り加工によって、電池
缶素体７は、側周壁７ａの厚みが殆ど変化しない状態を
保持したまま若干小径、且つ胴長に塑性変形される。こ
の電池缶素体７は、第２のパンチ１４の押動がさらに進
むことにより、第１絞りダイス１８よりも内径が小さい
第２絞りダイス１９によって、上述と同様の状態にさら
に絞られて、同図（ｂ）に示すように、所要の電池缶１
が出来上がる。製作完了した電池缶１は、ストリッパに
よって絞りプレス機から取り外される。

【００２６】このようにして製作された電池缶１は、第
１の工程のＤＩ加工法により製作された電池缶素体７
が、第２の工程において絞り加工を施されただけであっ
て、しごき加工を施されないので、電池缶素体７におけ
る側周壁７ａの厚みｔ₁をそのまま保持しながら電池缶
素体７の外径Ｒが所定の小さな外径ｒとなるように縮径
する状態に塑性変形される。但し、この第２の工程で
は、電池缶素体７の縮径に伴う変形分の材料が底壁１ｂ
に逃がすように流動されるので、底壁の厚みｔ₀は殆ど
変わらないが、底壁１ｂの周端部分に段部１ｃが形成さ
れる。

【００２７】この電池缶１の製造方法では、第２の工程
において、電池缶素体７の側周壁７ａの厚みｔ₁を変化
させずに、その外径Ｒを所定の小さな外径ｒになるよう
縮径させることから、必然的に側周壁７ａの内周面が粗
面化され、図１に示した本発明の実施の形態の電池缶１
を高精度に製造することができる。ここで、側周壁７ａ
の内周面は、側周壁の厚みｔ₁を変えることなく縮径す
る過程で発生する極めて小さく、且つ多数のしわによっ
て粗面化されることから、極めて微小な凹凸が全体にわ
たり疎密なく形成された良好な粗面となるので、正極合
剤や活物質との接触面積を確実に増大させることができ
る。これに対し、例えば、胴部に縦溝を設けたパンチを
用いてＤＩ加工を行うことにより側周壁の内面に縦溝な
どを形成した従来の電池缶では、上述の接触面積がさほ
ど大きくならない。また、製造後の電池缶１は、電池缶
素体７の側周壁７ａの薄い厚みをそのまま保持するの
で、大きな内容積を維持する。

【００２８】また、この電池缶１の製造方法では、電池
の一連の製造工程を経ることによって側周壁１ａの内周
面を粗面化することができ、粗面化するための工程を別
途必要としないので、電池缶１を高い生産性で製造する
ことができる。

【００２９】本発明は、図１（ｅ）に示すように正極端
子１ｐが電池缶の底壁１ｄに一体形成された電池缶に適
用されることができる。この電池缶においても、しごき
ダイスを多段配置したしごき工程を経て側周壁１ａの厚
みｔ_１が底壁１ｄの厚みｔ_０に対してｔ_１＝αｔ_０（α
＝０．２〜０．７）に形成され、前記側周壁1ａの内周
面が、前記しごき工程後の絞り工程を経ることによって
平均表面粗さが０．２μｍ〜２．０μｍの粗面に形成さ
れている。なお、前記正極端子１ｐは前記しごき工程の
前の工程である絞りダイスによる絞り加工によって形成
される。

【００３０】図４は、本発明の第２の実施の形態に係る
電池缶１の製造方法を具現化した製造工程を示す概略断
面図であり、同図において、図２および図３と同一若し
くは同等のものには、同一の符号を付して、その説明を
省略する。この実施の形態では、カップ状中間製品４に
対し、第１の実施の形態における第１の工程のＤＩ加工
法による絞り加工およびしごき加工と第２の工程におけ
る絞り加工とを一連の工程で一挙に施すことにより、電
池缶１を製造するものである。

【００３１】この実施の形態の製造方法に用いる加工プ
レス機は、第１の実施の形態の第１の工程で用いた第１
のパンチ８と同一の外形を有し、且つ中空となった外部
パンチ２０の内部に、第１の実施の形態の第２の工程で
用いた第２のパンチ１４とほぼ同一形状の内部パンチ２
１が、出入自在に収容されている。一方、ダイス機構２
２は、第１の工程Ｐ１用の絞りダイス１０と、第１ない
し第３しごきダイス１１〜１３と、第２の工程Ｐ２用の
第１絞りダイス１８および第２絞りダイス１９とが、両
パンチ２０，２１の軸心と同心となる配置で直列に配列
された構成になっている。

【００３２】上記プレス加工機では、内部パンチ２１を
収容した外部パンチ２０が、カップ状中間製品４を押動
しながら図示矢印方向に進行して、絞りダイス１０およ
び第１ないし第３しごきダイス１１〜１３を順次通過す
ることにより、第１の工程Ｐ１であるＤＩ加工によって
カップ状中間製品４から電池缶素体７が製作される。外
部パンチ２０は、（ｂ）に示すように、先端部が第１の
工程Ｐ１の最終段の第３しごきダイス１３を通過し終え
た時点で停止され、且つ内部パンチ２１のみが外部パン
チ２０内から突出して進行を継続する。この内部パンチ
２１は、電池缶素体７を押動しながら進行して、第１絞
りダイス１８および第２絞りダイス１９を順次通過する
ことにより、第２の工程Ｐ２である絞り加工によって電
池缶素体７から所要の電池缶１が製作される。

【００３３】したがって、上記第２の実施の形態の製造
方法では、第１の実施の形態の第１および第２の工程と
ほぼ同様の第１および第２の工程Ｐ１，Ｐ２を経てカッ
プ状中間製品４から一実施の形態で示した電池缶１を製
缶することができるのに加えて、カップ状中間製品４を
一連の一工程で一挙に電池缶１に塑性変形することがで
きるから、生産性が格段に向上する利点がある。

【００３４】本発明者は、上記の第１の実施の形態の製
造方法により電池缶１を実際に製缶して、その電池缶１
における側周壁１ａの内周面の平均表面粗さの状態の確
認を行った。図５（ａ），（ｂ）は、電池缶素体７の側
周壁７ａおよび電池缶１の側周壁１ａのそれぞれの表面
粗さを周方向（軸心に対し直交方向）に沿って測定した
実測値を示すグラフであり、図６（ａ），（ｂ）は、電
池缶素体７の側周壁７ａおよび電池缶１の側周壁１ａの
それぞれの表面粗さを軸心方向に沿って測定した実測値
を示すグラフである。

【００３５】上記の表面粗さの測定には、商品名「サー
フコム１４００（株式会社東京精密製）」の表面粗さ形
状測定機を用いて行った。各グラフにおける横軸は、平
均表面粗さＲａ（ＪＩＳＢ０６０１−１９８２）を求め
るための評価長さである測定長さを示し、縦軸は表面粗
さを示している。この図５および図６の表面粗さ曲線か
ら明らかなように、本発明の製造方法により得られた電
池缶１における側周壁１ａの内周面の表面は、ＤＩ加工
法で製作しただけの電池缶素体７における側周壁７ａの
内表面、換言すると、従来の電池缶における側周壁の内
表面に比較して格段に粗面化されていることが確認でき
た。

【００３６】図７は、図５および図６の表面粗さ曲線の
データに基づき算出した電池缶１の電池缶素体７に対す
る絞り比と平均表面粗さＲａとの関係を示す特性図であ
る。絞り比は、第２の工程における電池缶１の外径ｒと
電池缶素体７の外径Ｒとの比（ｒ／Ｒ）である。また、
図７において、Ｃ１は電池缶１の周方向における平均表
面粗さＲａの特性曲線、Ｃ２は電池缶１の軸心方向にお
ける平均表面粗さＲａの特性曲線である。同図に示すよ
うに、絞り比をそれぞれ「1.00」，「0.87」，「0.79」
および「0.65」に設定したときに、これに対応して周方
向の平均表面粗さが「0.24」，「0.48」，「0.58」，
「0.76」となり、且つ軸心方向の平均表面粗さが「0.1
5」，「0.28」，「0.41」，「0.68」となる。

【００３７】ところで、電池缶１内に収容する正極合剤
または活物質と側周壁１ａとの接触面積の増大を図るた
めの指標となるパラメータは、電池缶１の周方向におけ
る平均表面粗さＲａである。上記接触面積を増大させる
には、前記平均表面粗さＲａを、0.2μｍ〜2.0 μｍの
範囲に設定するのが好ましい。そのためには、第２の工
程における絞り比を0.4 〜0.9 の範囲に設定すればよ
く、より好ましくは0.5〜0.8 の範囲である。絞り比を
0.4 以下に設定した場合には、第２の工程において電池
缶素体７を歪みの少ない好ましい電池缶１に製缶するこ
と自体が困難となり、絞り比を0.9 以上に設定した場合
には、電池缶１の側周壁１ａが十分に粗面化されないこ
とから、上記接触面積を大きくするという効果が不十分
となる。

【００３８】さらに、第２の工程で絞り比（ｒ／Ｒ）を
上述の範囲に設定して形状に歪みの少ない電池缶１を得
るためには、第１の工程において、側周壁７ａの厚みｔ
₁と底壁７ｂの厚みｔ₂との比（ｔ₁／ｔ₂）が0.2 〜
0.7 の範囲となる電池缶素体７を製作することが好まし
い。

【００３９】図８は単３型アルカリ乾電池を示す一部切
欠き断面図であり、この乾電池の電池缶２３は、上記実
施の形態の製造方法により製缶されたものである。正極
を兼ねる電池缶２３の内部には、正極活物質である二酸
化マンガンと導電剤である黒鉛と電解質の水酸化カリウ
ムとを混練してペレット状に成型された複数個の正極合
剤２４が加圧状態で挿入されている。その正極合剤２４
の内方中空部にはセパレータ２７が挿入され、そのセパ
レータ２７の内側には、電解液としてのか性カリの水溶
液と、粘性物質および亜鉛粉末からなる負極ゲル状物質
２８とが注入されている。

【００４０】電池缶２３の開口部は、防爆機構を備えた
封口体２９の中央部に、負極集電体３０と負極端子底板
３１とを一体化した部品をワッシャ３２を間に圧入状態
に介在させてなる組立体が挿入されたのちに、封口体２
９の嵌合部に強く密着させることによって封口されてい
る。正極を兼ねる電池缶２３の底部には正極端子３３が
一体形成されている。また、電池缶２３の外周面には外
装ラベル３４が巻き付け状態で貼着されている。

【００４１】このアルカリ乾電池における正極合剤２４
と電池缶２３とは、互いの二次的な接触のみによって電
気的導通が図られている。電池缶２３は、上述の第１ま
たは第２の製造方法によって製缶されて、図１に示した
ように側周壁２３ａの内周面に微細な凹凸を極めて多数
有する粗面になっている。そのため、このアルカリ乾電
池では、正極合剤２４と電池缶２３の側周壁２３ａの内
周面との接触面積が従来電池缶に比較して格段に増大
し、電池内部抵抗が低減して極めて優れた電池性能を発
揮する。また、電池缶２３の内周面にカーボンなどの導
電剤を塗着する場合には、粗面化された内周面によって
導電剤の保持力が向上し、電池内部抵抗のさらなる低減
を図ることができるとともに、電池の保存後特性が向上
する。

【００４２】電池缶２３は、第１の工程におけるＤＩ加
工法によりカップ状中間製品４が電池缶素体７とされる
工程を経ているので、側周壁２３ａが延伸されてその厚
みが底壁に比較して薄くなり、第２の工程においてその
側周壁２３ａの厚みを変えることなく縮径されているか
ら、大きな内容積を有している。したがって、電池缶２
３には、より多くの正極合剤２４や負極ゲル状物質２８
を充填することができるから、充放電特性などの電池性
能が向上する。しかも、電池缶２３は、第２の工程にお
いて電池缶素体の側周壁の厚みを変えることなく縮径さ
れるので、縮径に伴う変形分の材料が底壁に逃がすよう
に流動され、側周壁よりも厚みの大きい底壁の周端部分
に段部が形成される。したがって、電池缶２３は、側周
壁２３ａの厚みを薄くして内容積の増大を図りながら
も、厚みの大きい底壁と段部の存在とによって強度が向
上しているので、座屈などが発生するのを確実に防止さ
れる。

【００４３】図９はニッケルカドミウム蓄電池を示す一
部破断した斜視図であり、この電池の電池缶３７も上記
実施の形態の製造方法により製缶されたものである。こ
の電池缶３７の内部に収容された電極群３８は、水酸化
ニッケルを主成分とする正極活物質が芯材に塗着されて
なる正極電極板３９と、水素吸蔵合金粉を主成分とする
負極活物質が芯材に塗着されてなる負極電極板４０と
が、これらの間にセパレータ４１を介在して積層した状
態て渦巻き状に巻回されてなる。電池缶３７には、上記
電極群３８が収容されたのちに、電解液（図示せず）が
注液され、その開口部が、封口板４３、安全弁４４、絶
縁ガスケット４７および金属キャップ４６を組み立てて
なる封口体４２で密閉されている。

【００４４】このニッケルカドミウム蓄電池では、一般
には渦巻き状に巻回されている電極群３８の正極電極板
３９からは正極リードが引き出されて封口板４３に接続
され、負極電極板４０からは負極リードが引き出されて
電池缶３７の底部に接続されている。

【００４５】このような構成のニッケルカドミウム蓄電
池では、負極電極板４０の負極リードが負極を兼ねる電
池缶３７に接続されているので、電池缶３７の側周壁３
７ａの内周面と負極電極板４０との接触による電気的導
通を特に必要としないが、電極群３８が、電池缶３７の
側周壁３７ａの粗面化された内周面に大きな接触面積で
接触することによって電池缶３７の内部で固定化される
ため、外部からの衝撃や、落下などに対して電極群３８
が電池缶３７の内面とのズレが抑制され、内部ショート
を防止することができる。また、この電池は、アルカリ
乾電池と同様に、側周壁３７ａの厚みを薄くして内容積
の増大を図りながらも、厚みの大きい底壁とその周壁と
その周端部の段部とによって強度が向上しているので、
座屈などの発生が確実に防止されている。

【００４６】また、ニッケルカドミウム蓄電池には、電
極群３８の最外周に位置する負極電極板４０が負極を兼
ねる電池缶３７の内周面に面接触されていることによ
り、負極側の電気的導通を図っている構成のものもあ
る。すなわち、この構成の電池では、負極電極板４０の
リード部が電池缶３７の底部にスポット溶接されていな
い。したがって、最外周の負極電極板４０と電池缶３７
の内周面とは大きな接触面積で接触させる必要がある
が、この電池缶３７は、上述の第１または第２の製造方
法によって製缶されて、側周面３７ａの内周面に微細な
凹凸を極めて多数有する粗面になっているため、最外周
の負極電極板４０と電池缶３７の側周壁３７ａの内周面
との接触面積は、従来電池缶に比較して格段に増大し、
電池内部抵抗が低減して優れた充放電特性を得ることが
できる。

【００４７】図１０は円筒型リチウム二次電池を示す縦
断面図であり、この電池の電池缶４８も上記実施の形態
の製造方法により製缶されたものである。この電池缶４
８内には、正極電極板４９および負極電極板５０がこれ
らの間にセパレータ５１を介在して積層した状態で渦巻
き状に巻回されてなる電極群５２が収容されている。正
極電極板４９からは正極リード５３が引き出されて封口
板５４に接続され、負極電極板５０からは負極リード５
７が引き出されて電池缶４８の底部に接続されている。
電極群５２の上下部にそれぞれ絶縁リング５８，５８が
設けられている。電池缶４８の開口部は、電解液（図示
せず）を注液したのちに、安全弁５９を設けた封口板５
４および絶縁パッキング６０によって封口されている。

【００４８】このリチウム二次電池では、負極電極板５
０の負極リード５７が負極を兼ねる電池缶４８に接続さ
れているので、電池缶４８の側周壁４８ａの内周面と負
極電極板５０との接触による電気的導通を特に必要とし
ないが、電極群５２が、電池缶４８の側周壁４８ａの粗
面化された内周面に大きな接触面積で接触することによ
って電池缶４８の内部で固定化されているので、外部か
らの衝撃に対して電極群５２が電池缶４８の内部で妄り
に動くのが防止されて、電池内部抵抗の変化が抑制され
る利点がある。

【００４９】

【発明の効果】以上のように本発明の電池缶によれば、
側周壁の内面が適当な粗面に形成されているので、内部
に収容される電極合剤や活物質と側周壁の内面との接触
面積が大きくなって電池内部抵抗を格段に低減すること
ができ、また、側周壁の内面にカーボンなどの導電材を
塗布した場合に、その導電材の保持力が向上して、電池
の保存後特性を長期間にわたり高く保つことが可能とな
る。さらに、側周壁の厚みは、しごき工程を経ることに
よって底壁の厚みよりも薄く形成されているので、正極
合剤や活物質の充填量を増大させることができ、充放電
特性などの電池性能の向上を図ることができる。

【００５０】また、本発明の電池缶の製造方法によれ
ば、第１の工程で製作した電池缶素体を、しごき加工が
存在しない第２の工程において、側周壁の厚みをそのま
ま保持しながら所定の小さな外径に縮径する状態に塑性
変形させるようにしたので、電池缶の側周壁の内面は、
極めて小さく、且つ多数のしわの発生により粗面化さ
れ、微小な凹凸が全体にわたり疎密なく形成されて、正
極合剤や活物質との接触面積が確実に増大する粗面に形
成することができる。また、第１の工程では、カップ状
中間製品をしごき加工するので、側周壁の厚みが底壁の
厚みより薄くなり、第２の工程では側周壁の厚みを変え
ることなく縮径するので、大きな内容積を有する電池缶
を製造できる。さらに、第２の工程では、電池缶素体の
縮径に伴う変形分の材料が底壁に逃がすように流動され
るので、底壁の厚みは、電池缶素体のときよりも若干大
きくなり、且つ底壁の周端部分に段部が形成されるの
で、座屈などの発生を防止できる強度を有した電池缶を
得ることができる。

【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電池缶
を示す一部破断した側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線
で切断した拡大断面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ部を模式的
に示した拡大図、（ｄ）は（ｃ）に対する比較のために
示した従来の電池缶の模式的な拡大断面図、（ｅ）は同
実施の形態に係る他の電池缶を示す一部破断した側面
図。

【図２】（ａ），（ｂ）は同上の電池缶を製造するため
の本発明の第１の実施の形態に係る製造方法を具現化し
た第１の工程の製造過程を順に示した概略断面図。

【図３】（ａ），（ｂ）は同上の製造方法の第２の工程
の製造過程を順に示した概略断面図。

【図４】（ａ），（ｂ）は同上の電池缶を製造するため
の本発明の第２の実施の形態に係る製造方法を具現化し
た製造過程を順に示す概略断面図。

【図５】（ａ），（ｂ）は同上の製造方法における第１
の工程で製作された電池缶素体の側周壁および製造完了
後の電池缶の側周壁のそれぞれの内周面の表面粗さを周
方向に沿って測定した実測値を示すグラフ。

【図６】（ａ），（ｂ）は、同上の電池缶素体の側周壁
および電池缶の側周壁のそれぞれの内周面の表面粗さを
軸心方向に沿って測定した実測値を示すグラフ。

【図７】電池缶の電池缶素体に対する絞り比と側周壁の
平均表面粗さとの関係を示す特性図。

【図８】単３型アルカリ乾電池を示す一部切欠き断面
図。

【図９】ニッケル・カドミウム蓄電池を示す一部破断し
た斜視図。

【図１０】円筒型リチウム二次電池を示す縦断面図。

【符号の説明】

１電池缶１ａ電池缶の側周壁１ｂ電池缶の底壁４カップ状中間製品７電池缶素体１０第１の工程の絞りダイス１１〜１３しごきダイス２０外部パンチ２１内部パンチ２３，３７，４８電池缶２３ａ，３７ａ，４８ａ電池缶の側周壁２４正極合剤（発電要素）３８，５２電極群（発電要素）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山下祥治大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5H011 AA04 AA09 BB03 CC06 DD05 KK01 KK02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】しごきダイスを多段配置したしごき工程
を経て側周壁の厚みｔ₁が底壁の厚みｔ₀に対してｔ₁
＝αｔ₀（α＝0.2 〜0.7 ）に形成され、前記側周壁の内周面が、前記しごき工程後の絞り工程を
経ることによって平均表面粗さが0.2 μｍ〜2.0 μｍの
粗面に形成されていることを特徴とする電池缶。
【請求項２】カップ状中間製品に、少なくとも一つの
絞りダイスによる絞り加工と多段配置したしごきダイス
によるしごき加工とを施すことにより、側周壁の厚みｔ
₁が底壁の厚みｔ₀に対してｔ₁＝αｔ₀（α＝0.2 〜
0.7 ）となる電池缶素体を製作する第１の工程と、前記電池缶素体を、複数段に配置した絞りダイスで絞り
加工して側周壁の厚みを変えることなく所定の外径に縮
径することにより、電池缶を製作する第２の工程とを有
していることを特徴とする電池缶の製造方法。
【請求項３】カップ状の中間製品を、外部パンチで押
動しながら、直列に配列した第１の工程の各ダイス内を
通過させることにより、電池缶素体を製作し、前記外部パンチを、その先端部が前記第１の工程の最終
段のしごきダイスを通過し終えた時点で停止させ、且つ
前記外部パンチの内部に出入自在の内部パンチを前記外
部パンチから突出して進行を継続させ、前記電池缶素体を、前記内部パンチで押動しながら、前
記第１の工程の各ダイスの後段側に連続して直列に配列
した第２の工程の各絞りダイス内を通過させることによ
り、電池缶を製缶するようにした請求項２に記載の電池
缶の製造方法。
【請求項４】第２の工程において、電池缶の外径ｒの
電池缶素体の外径Ｒに対する絞り比ｒ／Ｒが0.4 〜0.9
となる絞り加工を施すようにした請求項２または３に記
載の電池缶の製造方法。
【請求項５】請求項１に記載の電池缶に発電要素が収
容され、前記電池缶の開口部が封口されてなる電池。