JP2002289158A

JP2002289158A - 密閉型電池

Info

Publication number: JP2002289158A
Application number: JP2001087830A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Tahira; 弘樹田平; Atsushi Demachi; 敦出町; Teruyuki Oka; 輝行岡; Toshiyuki Kubo; 利行久保; Satoshi Tabuchi; 聡田渕; Yasuhisa Saito; 安久斎藤; Toraji Kuwabara; 虎嗣桑原; Keiichi Tanaka; 啓一田中; Takehiro Hosokawa; 武広細川; Satoshi Murao; 諭村尾
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2002-10-04

Abstract

(57)【要約】【解決手段】有底筒状の金属製のケース１１内に正電
極２１、負電極２２及び電解液１３を収納し、ケースの
開口部１４をガスケット１５を介して金属製の蓋１６で
閉じてなる密閉型電池１０において、ガスケット１５
は、射出成形可能な樹脂の架橋体からなる。樹脂の架橋
体は、電離放射線を照射したポリエチレン、ポリふっ化
ビニリデン、ポリエチレンとふっ素ゴムとの化合物、又
はポリふっ化ビニリデンとふっ素ゴムとの化合物を各々
放射線架橋したものである。【効果】ガスケットを射出成形機で連続して製造する
ことができ、生産コストを低減することができる。ガス
ケットの架橋によって、耐熱性は向上し、軟化し難く
く、加熱の雰囲気下で電池のシール性を保つことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電池の封止にガスケ
ットを使用した密閉型電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスケットを使用した密閉型電池には、
例えば、特開平１０−２７５６０４号公報「密閉型電池
およびそれに用いるガスケット」が知られている。この
密閉型電池用のガスケット７は、同公報の図１によれ
ば、発電要素体側開口部７１の上に設置棚７２１を有す
る電池安全装置収容部７２を形成し、この電池安全装置
収容部７２の上に、電池安全装置収容部７２の壁厚Ｔ７
２よりも薄肉の壁厚Ｔ７３を有する折り曲げ密封用部７
３を形成したものである。折り曲げ密封用部７３を薄肉
にしたので、境界が特に折れ曲がり易く、良好に密封す
ることができるというものである。また、詳細な説明に
よれば、ガスケット７の材質は、ポリプロピレンなどの
有機高分子材料であり、さらに、これらの有機高分子材
料を架橋したものでもよいと説明されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記ガスケット７の材
質をポリプロピレンとすれば、密閉型電池内の温度が異
常に上昇した場合、密封性を低下させることが考えられ
る。密閉型電池内の温度が上昇すると、加熱によって、
ポリプロピレンが変形する心配がある。それに伴ない絶
縁性が低下する心配もある。

【０００４】そこで、本発明の目的は、低コストで、シ
ール性、及び絶縁性に優れた密閉型電池を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１は、有底筒状の金属製のケース内に正電極、
負電極及び電解液を収納し、ケースの開口部をガスケッ
トを介して金属製の蓋で閉じてなる密閉型電池におい
て、ガスケットが、射出成形可能な樹脂の架橋体からな
ることを特徴とする。

【０００６】ガスケットは射出成形可能な樹脂の架橋体
である。射出成形機で短時間に多数のガスケットを成形
し、生産効率の向上を図る。また、射出成形したガスケ
ットの樹脂を架橋し、樹脂を架橋体とする。その結果、
樹脂の耐熱性などの物性が向上し、電池内で加熱されて
もガスケットが変形することはなく、ガスケットはシー
ル性、及び絶縁性を保つ。

【０００７】請求項２の樹脂の架橋体は、電離放射線を
照射したポリエチレン、ポリふっ化ビニリデン、ポリエ
チレンとふっ素ゴムとの化合物、又はポリふっ化ビニリ
デンとふっ素ゴムとの化合物である。

【０００８】樹脂の架橋体は、電離放射線を照射したポ
リエチレン、ポリふっ化ビニリデン、ポリエチレンとふ
っ素ゴムとの化合物、又はポリふっ化ビニリデンとふっ
素ゴムとの化合物であり、樹脂の耐熱性が向上するた
め、シール性及び絶縁性に優れる。また、電離放射線で
あれば、ガスケットを架橋するために、成形前に特別な
設備や工程を追加する必要がなく、生産に手間がかから
ない。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見る
ものとする。図１は本発明に係る密閉型電池の断面図で
あり、密閉型電池１０は、充電できる２次電池であり、
有底筒状の金属製のケース１１内に電極１２、及び電解
液１３を収納し、ケース１１の開口部１４をガスケット
１５を介して金属製の蓋１６で閉じた電池である。

【００１０】電極１２は、正電極２１、及び負電極２２
とからなる。正電極２１は、帯状の集電体２３の両面に
電極合剤２４，２５（活物質、導電補助剤、バインダを
混練）を塗布し、巻いたものである。負電極２２は、帯
状の集電体２６の両面に電極合剤２７，２８（活物質、
バインダを混練）を塗布し、巻いたものである。２９は
正電極２１、負電極２２間に挟めて絶縁、並びに電解液
１３の保持を行うセパレータである。

【００１１】ガスケット１５は、正極となる金属製の蓋
１６と負極となる金属製のケース１１との間に介在して
絶縁を行う絶縁材であり、同時にケース１１の開口部１
４に蓋１６をかしめた際に、メタル同士の接触を防止し
てシール性の向上を図るものである。

【００１２】図２は本発明に係るガスケットの断面図で
あり、単品完成後の状態を示す。また、ガスケット１５
は、下方に小径の開口部３１を形成し、この開口部３１
の上に蓋収納部３２を形成し、この蓋収納部３２の上に
折り返し部３３を形成したものである。折り返し部３３
を仮想線のように折る（矢印方向）ことで、蓋を固定す
るとともに、ケース１１（図１参照）を封止する。

【００１３】次に、ガスケットの製造方法を説明する。
図３（ａ），（ｂ）は本発明に係るガスケットの射出成
形の説明図であり、一例を示す。（ａ）：射出成形機４０は、射出装置４１と、型締装置
４２を備えたものである。射出成形機４０に所定の条件
（加熱温度や計量等）を設定し、型締装置４２に金型４
３（固定金型，可動金型）を取付け、射出装置４１（加
熱シリンダ）で樹脂（ポリエチレン）を溶融（可塑化→
計量）する。そして、射出装置４１（ノズル）を金型４
３に接続（矢印方向へ前進→ノズルタッチ）し、樹脂４
４を射出（スクリュー前進）する。

【００１４】（ｂ）：樹脂４４が固まったら（冷却固
化）、型締装置４２で金型４３（可動金型）を開く。一
方、射出装置４１は矢印方向へ後退して樹脂の溶融（計
量）を開始する。金型４３から一次ガスケット４５を取
り出し、流路部４６（スプール、ランナー）を仮想線の
ように取り除き、射出成形で造った一次ガスケット４５
（架橋前）が完成する。

【００１５】ガスケットに射出成形可能な樹脂として、
ポリエチレン、ポリふっ化ビニリデン、ポリエチレンと
ふっ素ゴムとの化合物、又はポリふっ化ビニリデンとふ
っ素ゴムとの化合物を用いたので、ガスケットを射出成
形で造っても、「ばり」や「ひけ」のない良好なガスケ
ットを成形することができる。

【００１６】図４は本発明に係るガスケットの電離放射
線処理の説明図である。電離放射線照射装置５０は、ガ
ンマ線（γ線）を照射するものであり、電離放射線源と
してコバルト（コバルト６０：⁶⁰Ｃｏ）を用いたコバル
ト照射装置であり、下方に移送装置５１を備えたもので
ある。なお、電離放射線には、α線、β線、γ線、Ｘ
線、紫外線等がある。Ｘ線や紫外線はエネルギーが低
く、これらを照射しただけでは、分子同士を結合させる
ためのラジカルを生成させることができない。β線やγ
線はエネルギーが高く成形品の架橋に適している。従っ
て、β線を用いてもよい。

【００１７】電離放射線照射装置５０に所定の条件を設
定後、移送装置５１上に一次ガスケット４５・・・（・・・は
複数を示す。以下同様。）を配置する。そして、一次ガ
スケット４５・・・にγ線５２を所定の吸収線量（単位：
グレイ（Ｇｙ））だけ照射して、ガスケット５３・・・が
完成する。

【００１８】吸収線量は、ポリエチレンの場合、５０ｋ
Ｇｙ〜３００ｋＧｙの範囲に設定するのが望ましい。５
０ｋＧｙ（下限）未満であれば、架橋が不十分となり、
耐熱性の改良を期待できない。３００ｋＧｙ（上限）を
超えると、所望以上の架橋となるため、むだであり、且
つ場合によっては損傷して物性が低下する可能性があ
る。また、照射時間が長くなり、生産効率が低下する。

【００１９】樹脂が受ける吸収線量の制御は、線源から
の距離と照射時間で行う。線源からの距離を、電離放射
線照射装置５０の端面から一次ガスケット４５までの距
離とすると、局部照射とならず、且つ吸収線量が得られ
る（架橋が起きる）距離になるように距離Ｓを設定す
る。また、照射時間を、吸収線量の過不足（架橋の過不
足）が起きないように、且つ生産効率が向上するように
照射時間を設定する。

【００２０】このように制御して得られたガスケット５
３は、γ線によってポリエチレンが架橋したものであ
り、図１に示すガスケット１５と同じものである。架橋
は、樹脂にγ線を照射すると、加熱によって溶融する一
次元の線状高分子が連結し、加熱しても溶融し難い三次
元（網目構造）の架橋高分子へと変化することをいう。
すなわち、樹脂が架橋することで、耐熱性などの物性の
向上を図ることができる。

【００２１】耐熱性は架橋の度合によって異なり、架橋
の度合が増すほど向上する。また架橋の度合は吸収線量
が増すほど増加する。なお、架橋の度合は電離放射線を
受ける側によっても異なり、ポリエチレンの種類によっ
ても異なる。従って、吸収線量を目安にして、樹脂によ
って適宜照射の条件を設定する必要がある。

【００２２】図４に示したように、ガスケットの樹脂
が、ポリエチレン、ポリふっ化ビニリデン、ポリエチレ
ンとふっ素ゴムとの化合物、又はポリふっ化ビニリデン
とふっ素ゴムとの化合物であれば、電離放射線の照射に
よって架橋することができる。本発明では、密閉型電池
のガスケットの架橋に電離放射線を使用するので、成形
前に樹脂原料に特別な処理をする必要がなく、特別な装
置や工程の追加を必要とせず、一般的な射出成形品と同
様にガスケットを成形することができ、生産に手間がか
からず、生産コストの低減を図ることができる。また、
樹脂の種類に合せて吸収線量を制御するので、所望の架
橋度合、並びに耐熱性を確保することができる。従っ
て、電離放射線照射にむだがなく、生産コストの低減を
図ることができる。

【００２３】以上に述べた密閉型電池の作用を次に説明
する。図５は本発明に係る密閉型電池の作用図である。
密閉型電池１０のケース１１の開口部１４をガスケット
１５を介して金属製の蓋１６で閉じる。ガスケット１５
の蓋収納部３２に蓋１６を収め、仮想線に示すケース１
１の縁とともに、折り返し部３３を矢印の如く折り曲
げることで、ガスケット１５に所定の面圧５５・・・が発
生し、密閉することができる。

【００２４】密閉型電池１０では、誤使用や短絡により
大電流が流れると、電池温度が上昇するとともに、分解
ガス５６，５６が発生し、電池の内部圧力が異常に上昇
する。また、電極からの熱５７，５７がガスケット１５
を加熱し、ガスケット１５の温度は上昇するが、ガスケ
ット１５は架橋した樹脂なので、耐熱性があり、加熱し
ても軟化することはない。その結果、面圧５５・・・をそ
のまま保つことができ、分解ガス５６，５６や電解液が
漏れることはない。

【００２５】

【実施例】次に、実施例１〜４、比較例１〜４を示し、
電離放射線照射の有無と変形量との関係を説明する。

【００２６】

【表１】

【００２７】［実施例１］線状低密度ポリエチレン（Ｍ
Ｉ：２０ｇ／１０ｍｉｎ）を用いて、ガスケットを射出
成形し、そのガスケットにγ線を吸収線量１００ｋＧｙ
だけ照射した後、照射したガスケットを１５０℃に加熱
し、ガスケットに１ｋｇ／ｃｍ²の圧力を加えた。な
お、ＭＩ（Melt Index）とは、溶融物の流れやすさを表
わす指数である。

【００２８】［実施例２］高密度ポリエチレン（ＭＩ：
２０ｇ／１０ｍｉｎ）を用いて、ガスケットを射出成形
し、そのガスケットにγ線を吸収線量１００ｋＧｙだけ
照射した後、照射したガスケットを１５０℃に加熱し、
ガスケットに１ｋｇ／ｃｍ²の圧力を加えた。

【００２９】［実施例３］ポリふっ化ビニリデン（Ｍ
Ｉ：０．２ｇ／１０ｍｉｎ）を用いて、ガスケットを射
出成形し、そのガスケットにγ線を吸収線量１００ｋＧ
ｙだけ照射した後、照射したガスケットを１５０℃に加
熱し、ガスケットに１ｋｇ／ｃｍ²の圧力を加えた。

【００３０】［実施例４］ポリふっ化ビニリデン（Ｍ
Ｉ：０．３ｇ／１０ｍｉｎ）を用いて、ガスケットを射
出成形し、そのガスケットにγ線を吸収線量１００ｋＧ
ｙだけ照射した後、照射したガスケットを１５０℃に加
熱し、ガスケットに１ｋｇ／ｃｍ²の圧力を加えた。

【００３１】［比較例１］ガスケットにγ線を照射して
いない以外は、実施例１と同様のガスケットである。
［比較例２］ガスケットにγ線を照射していない以外
は、実施例２と同様のガスケットである。

【００３２】［比較例３］ガスケットにγ線を照射して
いない以外は、実施例３と同様のガスケットである。
［比較例４］ガスケットにγ線を照射していない以外
は、実施例４と同様のガスケットである。射出成形機で
成形したガスケットを目視で外観検査した結果、実施例
１〜４の全数において、ガスケットには「ひけ」や「ば
り」がなく、良好であった。

【００３３】次に、変形量を測定したところ、実施例１
の照射した（架橋）ガスケットの変形量は６％であった
のに対し、比較例１の照射しない（未架橋）ガスケット
の変形量は１００％であった。実施例２の照射した（架
橋）ガスケットの変形量は１５％であったのに対し、比
較例２の照射しない（未架橋）ガスケットの変形量は１
００％であった。

【００３４】また、実施例３の照射した（架橋）ガスケ
ットの変形量は１％であったのに対し、比較例３の照射
しない（未架橋）ガスケットの変形量は１００％であっ
た。さらに、実施例４の照射した（架橋）ガスケットの
変形量は１％であったのに対し、比較例４の照射しない
（未架橋）ガスケットの変形量は１００％であった。

【００３５】図６はガスケットの変形量の説明図であ
る。ガスケット６１を加熱手段６２で１５０℃まで加熱
し、且つ保持し、加圧部６３に１ｋｇ／ｃｍ²の圧力を
かけて、ガスケット６１を加圧し、ガスケット６１の変
形量を測定する。変形量（％）は、変形量（％）＝
（（Ａ−Ｂ）／Ａ）×１００である。

【００３６】尚、実施例１〜４に示したＭＩに限定する
ものではなく、また、吸収線量は１００ｋＧｙに限定す
るものではなく（樹脂によって異なる）、要は、射出成
形可能な樹脂であって、且つ所望の耐熱性が得られる架
橋度合であればよい。

【００３７】

【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１では、密閉型電池のガスケットは、射出
成形可能な樹脂の架橋体からなる。ガスケットの樹脂に
射出成形可能な樹脂を用いるので、射出成形機で短時間
に多数のガスケットを製造することができ、生産コスト
を低減することができる。また、ガスケットの樹脂を架
橋するので、樹脂は改良して耐熱性が向上し、密閉型電
池が発熱してもガスケットは軟化し難くく、且つ絶縁性
も低下し難い。その結果、加熱した雰囲気下でも絶縁
性、及びシール性を保つことができる。

【００３８】請求項２では、樹脂の架橋体は、電離放射
線を照射したポリエチレン、ポリふっ化ビニリデン、ポ
リエチレンとふっ素ゴムとの化合物、又はポリふっ化ビ
ニリデンとふっ素ゴムとの化合物である。これらの樹脂
であれば、射出成形でガスケットを造ることができ、且
つガスケットを電離放射線で架橋することができる。従
って、生産コストの低減を図ることができるとともに、
ガスケットの絶縁性、及びシール性を保つことができ
る。

【００３９】また、樹脂の架橋体は、電離放射線を照射
したポリエチレン、ポリふっ化ビニリデン、ポリエチレ
ンとふっ素ゴムとの化合物、又はポリふっ化ビニリデン
とふっ素ゴムとの化合物である。この場合、射出成形で
造ったガスケットに電離放射線を照射してガスケットを
架橋するので、樹脂を架橋するために、成形前に樹脂原
料に特別な処理をする必要がなく、特別な装置や工程の
追加を必要とせず、一般的な射出成形品と同様にガスケ
ットを成形することができ、生産に手間がかからない。
従って、より生産コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る密閉型電池の断面図

【図２】本発明に係るガスケットの断面図

【図３】本発明に係るガスケットの射出成形の説明図

【図４】本発明に係るガスケットの電離放射線処理の説
明図

【図５】本発明に係る密閉型電池の作用図

【図６】ガスケットの変形量の説明図

【符号の説明】

１０…密閉型電池、１１…ケース、１３…電解液、１４
…開口部、１５，５３…ガスケット、２１…正電極、２
２…負電極、４３…金型、４４…樹脂、４５…一次ガス
ケット、５０…電離放射線照射装置、５２…電離放射線
（γ線）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者出町敦埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ホンダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者岡輝行埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ホンダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者久保利行埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ホンダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者田渕聡埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ホンダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者斎藤安久埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ホンダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者桑原虎嗣埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ホンダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者田中啓一栃木県鹿沼市さつき町３番３号住友電気工業株式会社関東製作所内 (72)発明者細川武広栃木県鹿沼市さつき町３番３号住友電気工業株式会社関東製作所内 (72)発明者村尾諭栃木県鹿沼市さつき町３番３号住友電気工業株式会社関東製作所内Ｆターム(参考） 5H011 AA02 AA09 AA17 FF03 GG02 HH02 HH03 HH11 JJ00 JJ02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有底筒状の金属製のケース内に正電極、
負電極及び電解液を収納し、前記ケースの開口部をガス
ケットを介して金属製の蓋で閉じてなる密閉型電池にお
いて、前記ガスケットは、射出成形可能な樹脂の架橋体からな
ることを特徴とする密閉型電池。
【請求項２】前記樹脂の架橋体は、電離放射線を照射
したポリエチレン、ポリふっ化ビニリデン、ポリエチレ
ンとふっ素ゴムとの化合物、又はポリふっ化ビニリデン
とふっ素ゴムとの化合物であることを特徴とする請求項
１記載の密閉型電池。