JP2002184368A - コイン形非水電解質電池 - Google Patents

コイン形非水電解質電池

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JP2002184368A
JP2002184368A JP2000382062A JP2000382062A JP2002184368A JP 2002184368 A JP2002184368 A JP 2002184368A JP 2000382062 A JP2000382062 A JP 2000382062A JP 2000382062 A JP2000382062 A JP 2000382062A JP 2002184368 A JP2002184368 A JP 2002184368A
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gasket
coin
peripheral projection
shaped
negative electrode
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JP2000382062A
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English (en)
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Hitoshi Koda
仁 甲田
Masami Suzuki
正美 鈴木
Machi Ohashi
真智 大橋
Yuichi Kikuma
祐一 菊間
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FDK Twicell Co Ltd
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Toshiba Battery Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ガスケットの欠けおよびセパレータの切れを防
止したPPS樹脂ガスケットを用いたコイン形非水電解
質電池を提供する。 【解決手段】PPS樹脂ガスケットを用いたコイン形非
水電解質電池において、概ねリング状のガスケットのリ
ング面を底面にしてその内周と外周にそれぞれ壁状の突
起部をもち、この突起部は内側面と外側面と略平面状の
上面を有し、さらにガスケットが外周突起部の内側面と
上面が交叉する角部に傾斜状の欠刻部を設け、また、ガ
スケットの内周突起部の内側面と底面が交叉する角部に
傾斜状の欠刻部を設けた構成であるので、電池ケースを
ガスケットに一体化する場合に生じるガスケットの欠け
を防止し、かつ/または、セパレータをガスケットに挿
入する場合のセパレータ切れを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、PPS樹脂ガスケ
ットを用いたコイン形非水電解質電池に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】メモリーバックアップ等に用いられる従
来のコイン形非水電解質電池は、金属リチウムである負
極が負極ケースに収納され、二酸化マンガンまたは弗化
黒鉛を導電材とともに混合してペレット状に成形した正
極が正極ケース内に収納されている。また、負極を炭素
質材料、Li4Ti512、Li-Al合金などに代え、
正極をV25、Li含有複合酸化物などに代え、二次電
池化を図ったものも実現されている。
【0003】そして、これらの電池では、正極ケースと
負極ケースを絶縁するためにガスケットを介在させ、電
池を封口している。このガスケットの材質としてポリプ
ロピレン(PP)樹脂やポリエチレン(PE)樹脂が用
いられていた。しかし、これらの樹脂は融点が低いた
め、80℃を越えるような高温下で使用することは不可
能であった。
【0004】近年、電池を製品の回路基盤にハンダ付け
する際、工程の簡略化を図るために大量処理が可能にな
り、リフローハンダ付け方式を用いるようになってき
た。このリフローハンダ付け方式では、ハンダが溶融す
るような高温処理を行うため、ガスケットの材料を従来
のPP樹脂やPE樹脂から耐熱性の優れたPPS(ポリ
フェレンサルファイド)樹脂に代える必要があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、PPS樹脂
は、従来のPP樹脂やPE樹脂に比べると、硬くかつも
ろい素材であり、金属に近い硬度や靭性を有している。
そのため、電池の組立工程において、次のような不具合
が見られた。すなわち、PPS樹脂を用いたガスケット
に負極ケースを挿入して、一体化する際に、負極ケース
の底部がガスケットの外周突起部の内側面と上面が交叉
する角部にあたり、この角部が欠けることがあった。
【0006】そのため、カシメ加工による封口時にガス
ケットの圧縮率が低下したり、欠けたガスケットの一部
が負極ケースとガスケットの間に挟まり、漏液を招くな
どの不具合が生じた。一方、従来のPP樹脂やPE樹脂
製のガスケットは柔軟性に富むため、このような不具合
は見られないことから、PPS樹脂が柔軟性に劣るため
生じたものと考えられる。
【0007】また、これらの電池では、一般にガスケッ
トの内面にセパレータをカップ状に挿入するが、その
際、ガスケットの内側面と底面が交叉する角部によりセ
パレータが切れるなどの不具合があった。
【0008】さらに、PPS樹脂特有の問題として、ガ
スケット射出成形を繰り返し行うと、射出成形金型の合
わせ目に沿ってバリが成長するという問題があった。一
般的に、ガスケットの金型の合わせ目は、負極ケースの
挿入面やセパレータ挿入面の角部に設けざるを得ないた
め、先に指摘した漏液やセパレータ切れがますます悪化
するという問題も生じた。
【0009】本発明は上記課題に対処するためになされ
たもので、ガスケットの欠けおよびセパレータの切れを
防止したPPS樹脂ガスケットを用いたコイン形非水電
解質電池を提供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、ガスケットの
外周突起部の内側面と上面が交叉する角部に傾斜状の欠
刻部を設け、かつまたは、ガスケットの内周突起部の内
側面と底面が交叉する角部に傾斜状の欠刻部を設けるこ
とで、PPS樹脂をガスケットの材質に用いた場合で
も、電池ケースをガスケットに一体化する場合に生じる
ガスケットの欠けを防止し、かつまたは、セパレータを
ガスケットに挿入する場合のセパレータ切れを防止でき
ることを見出した。
【0011】さらに、これらの傾斜状の欠刻部に関して
は以下のような範囲を設けることで、その効果が顕著に
なることが分かった。すなわち、ガスケットの外周突起
部の上面に、ガスケットの外周突起部の肉厚に対して1
5〜75%の傾斜状の欠刻部を施したものが優れてい
る。
【0012】この理由は、15%未満である傾斜状の欠
刻部では、負極ケースとガスケットを一体化する際にガ
スケットに欠けが起こり、その結果漏液が発生し、また
75%を越える傾斜状の欠刻部では、カシメ加工を施し
た際にパッキングの圧縮率を上げることができず、漏液
の発生を抑制することができないことが分かったからで
ある。
【0013】また、ガスケットの底面にガスケット底部
の肉厚に対して、15〜75%の傾斜状の欠刻部を施し
たものが優れている。その理由は、15%未満である傾
斜状の欠刻部では、セパレータ切れが起こり、内部短絡
が発生し、また、75%を越える傾斜状の欠刻部では、
カップ状にしたセパレータの側面を保持するガスケット
の面積が減り、セパレータの浮き上りやズレガ起こり、
その結果内部短絡がやはり発生することが分かったから
である。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。図1は本発明の実施例1の断面図で
あり、図2は図1のガスケットの断面拡大図である。
【0015】本実施例では、負極にLi含有炭素、正極
にV25を用いた非水電解質二次電池を例にとり説明す
る。キャップ状の負極ケース5の周縁部に傾斜状の欠刻
部を設けた耐熱性に優れるPPS樹脂製ガスケット6を
嵌合し、その内部に、メソフェースピッチ炭素繊維粉末
95質量部にポリテトラフルオロエチレン(PTFE)
5質量部を加え混合した後、所定量を厚さ0.5mm、
直径3.9mmのタブレット状に加圧成形し、これを8
0℃の温度下で12時間減圧乾燥し、さらに電気化学的
にリチウムをドープした負極4を着設する。
【0016】さらに、ガラス繊維不織布からなるセパレ
ータ3を挿入し、そのセパレータにエチレンカーボネー
トとγ−ブチルラクトンを1:2の割合で混合した溶媒
にLiBF4を1mol/lの濃度で溶解した非水電解
質を含浸させ、五酸化バナジウム(V25)90質量部
に黒鉛粉末を10質量部、PTFEを5質量部加え、混
合した後、所定量を厚さ0.5mm、直径3.9mmの
タブレット状に加圧成形し、これを80℃の温度下で1
2時間減圧乾燥した正極2を着設する。
【0017】次に、カップ状の正極ケース1を嵌合し、
その後、正極ケースの開口部にカシメ加工を施し、直径
6.8mm、高さ1.4mmの図1に示す構造の実施例
1のコイン形非水電解質二次電池を300個製作した。
【0018】なお、本実施例におけるガスケットは、ガ
スケットの外周突起部の肉厚(0.27mm)に対し
て、ガスケット外周突起部の内側面と上面との交叉線か
ら、ガスケット外周突起部の内側方向と上面方向に、な
おかつガスケットの底面の肉厚(0.27mm)に対し
て、ガスケット内周突起部の内側面と底面との交叉線か
ら、ガスケット内周突起部の内側面方向と底面方向に、
それぞれ38%の傾斜状の欠刻部を施した。
【0019】(実施例2)ガスケットの外周突起部の肉
厚(0.27mm)に対して、ガスケット外周突起部の
内側面と上面との交叉線から、ガスケット外周突起部の
内側方向と上面方向に、なおかつガスケット底面の肉厚
(0.27mm)に対して、ガスケット内周突起部の内
側面と底面との交叉線から、ガスケットの内周突起部の
内側面方向と底面方向に、それぞれ15%の傾斜状の欠
刻部を施した以外は、実施例1と同様に、図1に示す構
造のコイン形非水電解質二次電池を300個作製した。
【0020】(実施例3)ガスケットの外周突起部の肉
厚(0.27mm)に対して、ガスケット外周突起部の
内側面と上面との交叉線から、ガスケット外周突起部の
内側面方向と上面方向に、なおかつガスケット底面の肉
厚(0.27mm)に対して、ガスケット内周突起部の
内側面と底面との交叉線から、ガスケット内周突起部の
内側面方向と底面方向に、それぞれ75%の傾斜状の欠
刻部を施した以外は、実施例1と同様に、図1に示す構
造のコイン形非水電解質二次電池を300個製作した。
【0021】(比較例1)図4に示すように、PPS樹
脂を用いたガスケット6の外周突起部の内側面と上面が
交叉する角部に傾斜状の欠刻部およびガスケットの内周
突起部の内側面と底部が交叉する角部に傾斜状の欠刻部
を設けなかったこと以外は、図3に示す構造の(実施例
1と同様)比較例1のコイン形非水電解質二次電池を3
00個製作した。
【0022】(比較例2)ガスケットの外周突起部の肉
厚(0.27mm)に対して、ガスケット外周突起部の
内側面と上面との交叉線から、ガスケット外周突起部の
内側面方向と上面方向に、なおかつガスケットの底面の
肉厚(0.27mm)に対して、ガスケット内周突起部
の内側面と底面との交叉線から、ガスケット内周突起部
の内側面方向と底面方向に、それぞれ80%の傾斜状の
欠刻部を残してある以外は、実施例1と同様に比較例2
のコイン形非水電解質二次電池を300個製作した。以
上のごとく製作した実施例1、実施例2、実施例3、お
よび比較例1、比較例2の電池について電池組み立て後
の開路電圧を測定した。その結果を表1に示す。
【0023】
【表1】
【0024】実施例1、実施例2、実施例3の電池に比
べて、比較例1、比較例2の電池は、開路電圧が低く、
またバラツキも大きいことが分かった。さらに、電池を
分解調査した結果、比較例1の電池では、ガスケットの
内周突起部の内側面と底面が交叉する角部に傾斜状の欠
刻部を設けなかったため、セパレータ切れがおきてお
り、また、比較例2の電池では、ガスケットの内周突起
部の内側面と底面が交叉する角部に傾斜状の欠刻部を大
きく設けすぎたため、セパレータズレが発生しているこ
とが確認された。
【0025】次に、今回製作した電池について、150
℃の高温下で10日間の貯蔵試験を行った。実施例1、
実施例2、実施例3の電池は漏液が全く見られなかった
のに対して、比較例1、比較例2の電池は共に高温貯蔵
後の漏液が発生した。
【0026】漏液した電池を分解調査した結果、比較例
1の電池では、ガスケットの内周突起部の内側面と底面
が交叉する角部に傾斜状の欠刻部を設けなかったため、
負極ケースとガスケットを一体化する際にガスケットが
割れたために漏液が発生したものと考えられる。また比
較例2の電池では、このような不具合が見られなかった
が、ガスケットの圧縮率が低下したために漏液が発生し
たものと考えられる。
【0027】なお、本実施例では、非水電解質二次電池
について説明したが、正極および負極に関してもこの限
りではない。また負極にLi、正極に弗化黒鉛や二酸化
マンガンを用いたリチウム電池をはじめとした非水電解
質一次電池についても適用可能である。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
ガスケットの材質にPPS樹脂を用いた電池において、
ガスケットの欠けおよびセパレータの切れを防止できる
ので、漏液のない工業的価値の非常に高い非水電解質電
池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の電池の断面図。
【図2】図1のガスケットの断面図。
【図3】比較例の電池の断面図。
【図4】図3のガスケット断面図。
【符号の説明】
1…正極ケース、2…正極、3…セパレータ、4…負
極、5…負極ケース、6…ガスケット。
フロントページの続き (72)発明者 大橋 真智 東京都品川区南品川三丁目4番10号 東芝 電池株式会社内 (72)発明者 菊間 祐一 東京都品川区南品川三丁目4番10号 東芝 電池株式会社内 Fターム(参考) 5H011 AA17 GG02 HH02 JJ04 KK01 KK02 5H029 AJ15 AK05 AL06 AM03 AM05 AM07 BJ03 BJ12 CJ04 DJ03 EJ12 HJ04 HJ12

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負極端子を兼ねる金属製の負極ケースと
    正極端子を兼ねる金属製のケースが、絶縁ガスケットを
    介し、嵌合され、前記負極あるいは正極ケースのどちら
    かにカシメ加工を施すことにより封口され、その内部に
    少なくとも正極、負極、セパレータ、非水電解質からな
    る発電要素を内包し、さらに前記ガスケットの材質がポ
    リフェニレンサルファイド樹脂であるコイン形非水電解
    質電池において、前記ガスケットの形状が、概ねリング
    状であり、前記リング面を底面にしてその内周と外周に
    それぞれ壁状に突起部を持つ形状を有し、前記突起部は
    内側面と外側面と略平面状の上面を有し、前記ガスケッ
    トが外周突起部の内側面と上面が交叉する角部に傾斜状
    の欠刻部を設け、かつまたは、ガスケットの内周突起部
    の内側面と底面が交叉する角部に傾斜状の欠刻部を設け
    たことを特徴とするコイン形非水電解質電池。
  2. 【請求項2】 欠刻部は、ガスケット外周突起部の内側
    面と上面との交叉線から、ガスケット外周突起部の内側
    面方向と上面方向に傾斜状の欠刻を設け、なおかつ、前
    記欠刻部の上面寸法はガスケット外周突起部の肉厚に対
    して15〜75%であることを特徴とする請求項1記載
    のコイン形非水電解質電池。
  3. 【請求項3】 欠刻部は、ガスケット内周突起部の内側
    面と底面との交叉線から、ガスケット内周突起部の内側
    方向と底面方向に傾斜状の欠刻を設け、なおかつ、前記
    欠刻部の底面寸法はガスケットの底面の肉厚に対して、
    15〜75%であることを特徴とする請求項1記載のコ
    イン形非水電解質電池。
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