JP2003242941A - コイン形電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高湿度／高温度雰囲気下などの過酷な使用条
件下での耐漏液性の向上を図ったコイン形電池を提供す
る。 【解決手段】 電池缶１の底部周囲に段差部５を形成
し、封口板２にフランジ部６と同等高さに折り返し部８
を形成し、電池缶１の開口端のカシメ加工により封口板
２をガスケット３を介して固定する。ガスケット３が段
差部５及び折り返し部８の先端部とフランジ部６上に圧
縮されるので確実な封口がなされる。また、ガスケット
の一部が封口板の外側面に沿って配置され、先端部分を
電池缶の上面部よりも上方に位置させることで、カシメ
部に付着した水分による短絡の発生が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、偏平な円筒形状に
形成されたコイン形電池に係り、特に高温度、高湿度雰
囲気下での信頼性を向上させた構造を備えたコイン形電
池に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】ボタン形電池、偏平形電池とも称される
コイン形の電池は小型薄型であるため、その特徴を生か
して腕時計やキーレスエントリーなど小型化が要求され
る場合や、ＯＡ機器やＦＡ機器等のメモリバックアップ
など長期間の使用が要求される場合に広く用いられてい
る。さらに各種のメータや測定機用電源にも採用され、
その用途は拡大の一途にある。また、電池の使用環境も
常温域から、低温或いは高温雰囲気下に拡がっている。 【０００３】コイン形電池は、電池缶内に正極ペレット
と負極ペレットとをセパレータを介して対向配置し、電
解液を充填した後、ガスケットを介して電池缶の開口部
を封口板でカシメ封口して形成されている。このような
構造の電池では、高温度雰囲気下で連続使用された場合
や激しい温度衝撃が加わったような場合に漏液が発生す
ることがある。これは温度上昇により電解液の膨張や気
化等の要因により電池内圧が上昇したとき、封口板及び
電池缶は外側に膨出する。このとき封口部分において
は、封口板の端部でガスケットを押し上げる力が作用
し、ガスケットから離れた状態となる。また、電池缶の
外側への膨出によって電池缶とガスケットとの間に隙間
が発生する。このような封口部分での変形が生じると漏
液し易い状態となる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】上記のような漏液を防
止するために、本発明者らは、図５に示すように封口板
２として電池缶１と逆向きの有底円筒形の開口部にフラ
ンジ部６を有し、フランジ部６の先端部分に円筒方向へ
の延出部７と、その折り返し部８とが形成されたもの
を、電池缶１として底部周囲に少なくとも前記延出部７
の内径より小さい外径に段差部５が形成されたものを各
々用い、ガスケット３が段差部５の内面上及び折り返し
部８の先端上からフランジ部６上に圧縮されるようにカ
シメ加工を施すことで、ガスケット３が段差部５の内面
上及び折り返し部８の先端上からフランジ部６上で圧縮
され確実な封口を可能にする構成を提案した（特願２０
００−２４１６８０号）。この構成によれば、高温度雰
囲気下など過酷な使用条件下においても優れた耐漏液製
を得ることができる。 【０００５】近年、コイン形電池の使用用途は多岐に亘
っており、より過酷な雰囲気下であっても高い信頼性を
有する電池が求められている。例えば、自動車のタイヤ
空気圧を検出し、車両側へ検出値を送信する測定装置で
は、寒冷地の低温環境、ブレーキからの発熱による高温
環境という過酷な温度環境に曝され、さらに雨天、積雪
による多湿環境にも曝されることになる。また、前記測
定装置はタイヤの内部に装着されており、少なくともタ
イヤ寿命に至るまでは電池交換が困難である。さらに、
タイヤ空気圧の低下は重大な事故を引き起こす要因に成
りうることから、機器の作動維持に必要な放電容量を有
するとともに、過酷な温度・湿度環境に耐えうる高い信
頼性が要求される。 【０００６】本発明者らは、多湿環境下において高温環
境と低温環境の異なる温度負荷を繰り返し与えること
で、コイン形電池の信頼性に対する検討を行った。その
結果、低温環境下に曝された際に結露が生じ、フランジ
部６の取り付け部分と電池缶１の上端面とに囲まれた領
域である隙間部２０に結露にて生じた水分が流れ込む現
象を確認した。そして、前記水分を介して電池缶１と封
口板２とを短絡することから、電池の信頼性を損なうこ
とがある。 【０００７】また、電池と機器側との電気的接触を向上
させるために、機器との接触部分の清浄度を確保する必
要がある。このため、プレス加工時及び封口時に電池缶
１及び封口板２の表面に付着した油分や汚れ等を洗い落
とすために洗浄を施している。この洗浄時に前記隙間部
１０に侵入した水分を介して、前記結露の場合と同様に
電池缶１と封口板２との短絡が発生してしまう。 【０００８】本発明が目的とするところは、多湿環境下
での高温、低温の温度負荷を繰り返した負荷した場合に
生ずる結露に起因する短絡の発生、並びに電池洗浄時に
隙間部へ侵入した水分に起因する短絡の発生を抑制し、
結露の発生、洗浄を実施した場合でも短絡が生じず、電
池の信頼性を大きく向上させる封口構造を備えたコイン
形電池を提供することにある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、浅い有底円筒形に形成された電池缶内に発
電要素を収容して、電池缶の開口部にガスケットを介し
て封口板を配し、電池缶の開口端を内側に折り曲げるカ
シメ加工により電池缶の開口部をカシメ封口したコイン
形電池であって、前記封口板は、電池缶と逆向きの有底
円筒形の開口部にフランジ部を有し、フランジ部の先端
部分に円筒方向への延出部と、その折り返し部とが形成
されてなり、前記電池缶は、その底部周囲に少なくとも
前記延出部の内径より小さい外径に段差部が形成されて
なり、前記ガスケットは、カシメ加工されたとき、前記
段差部の内面上及び前記折り返し部の先端上からフラン
ジ部上に圧縮されるように形成されてなり、一端が電池
缶の上面よりも上部（封口板上面側）に位置するように
封口板の外周面に沿って延出されてなることを特徴とす
る。 【００１０】この構成によれば、ガスケットの一端が封
口板の外周面に沿って嵌合部から延出され、端部が電池
缶の上面と封口板の上面との間に配置されており、封口
板におけるフランジ部の取り付け部分はガスケットに被
覆されている形態となる。詳細には、フランジ部６の取
り付け部分と電池缶の上端面とフランジ部の取り付け部
分に囲まれた隙間部の体積が最小化され、同時にフラン
ジ部の取り付け部分と電池缶の上端部との間にガスケッ
トが介在した形態となる。このため、結露等に起因する
水分が隙間部に流れ込んだ場合であっても、電池缶と封
口板とが前記水分を介して短絡することはなく、電池の
信頼性を大きく向上させるものである。 【００１１】一方、耐漏液性に関しては、電池内圧の上
昇によって電池缶が膨出したときには段差部によって変
形圧力が分散され、封口板が膨出したときにはフランジ
部によって変形圧力が分散されるので、封口部分の変形
が抑制され、優れた特性を発揮するものである。 【００１２】従って、本発明に係る構成を有するコイン
形電池は、高温雰囲気下での使用等に際して漏液等が発
生し難く、高湿環境下にあり、且つ高温から低温に至る
温度雰囲気が繰り返し負荷される環境下での使用等に際
しても、結露等に起因する短絡が発生し難いことから、
幅広い温度／湿度環境下での使用等を可能にし、高い信
頼性を発揮させることができる。 【００１３】 【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。
尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であ
って、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 【００１４】本実施形態に係るコイン形電池は、図１に
断面図として示すように、浅い有底円筒形の電池缶１内
に、正極ペレット１１と負極ペレット１２がセパレータ
１３を介して対向配置されており、電解液を充填して、
電池缶１の開口部にガスケット３を介して封口板２を配
し、電池缶１の開口端を内側に折り曲げるカシメ加工に
より電池缶１の開口部を封口し、コイン形の外観を呈す
る電池に構成されている。ここで、ガスケット３は、カ
シメ加工が施された封口部分から封口板２の外周面に沿
って延出されており、その先端部分は電池缶１の上面よ
りも封口板上面側に位置している。 【００１５】前記電池缶１は、図４に示すように、浅い
有底円筒形で、その底部の周囲には、底面に対して垂直
方向に形成された立ち上がり部９を設けて段差部５が形
成されている。また、前記封口板２は、図３に示すよう
に、電池缶１と逆向きの有底円筒形に形成され、開口端
側にフランジ部６が形成されると共に、フランジ部６の
先端側には、円筒方向に延出する延出部７と、この延出
部７を折り返した折り返し部８とが形成されている。 【００１６】ガスケット３は、図４に示すように、電池
缶１の段差部５から内側面に沿って配置されており、先
端部は電池缶１の開口端部より上方に突出した部位を有
している。この部位は、封口時に封口板２の外側面に接
する部位であり、電池缶１の上端部を内方に屈曲させる
ことで、封口板２の外周面に対して密着する。ここで、
ガスケット３の厚みは、封口板２の外周面に接する部位
において薄肉化が施されている。ガスケット３は、封口
板２の形状にそって密着させる必要があり、さらにフラ
ンジ部６の取り付け部分は外側面に対して屈曲されてい
ることから、この取り付け部分に接するガスケットの部
位には大きな変形度が要求される。本実施形態にかかる
ガスケット３は、高温環境下においても封口性能を維持
するために、ポリフェニレンサルフィド等の比較的硬度
の高い樹脂材料が選択される。このため、本実施形態に
かかるガスケット３は、フランジの取り付け部分に接す
る部位に薄肉化を施すことで、封口板２の形状に沿った
変形を可能にしている。また、封口板２の外側面に接す
る部位は、射出成型にてガスケットを形成する際の生産
性を考慮し、薄肉化が施されている。したがって、ガス
ケット３は、フランジ部の取り付け部分に接する部位よ
りも上方を薄肉化されていることになる。尚、ガスケッ
ト３の薄肉化は、ガスケットの圧縮度合いの低下を招
き、封止性能の低下に繋がる。しかし、本実施形態のガ
スケットでは薄肉化を施した部位が、カシメ加工が施さ
れない部位に相当することから、封止性能の低下を引き
起こすことはない。 【００１７】本実施形態に係るコイン形電池は、以下の
手順に作成される。電池缶１内に図１に示すように正極
ペレット１１、負極ペレット１２及びセパレータ１３を
収容し、電解液を充填して、電池缶１の段差部５の内面
上にガスケット３が位置するようにして、電池缶１の開
口部に封口板２を配し、図２に示すように、電池缶１の
開口端を内側に折り曲げると、ガスケット３は圧縮され
て、その下端は段差部５の内面に密着し、上部は折り返
し部８の側面及び先端部８ａとフランジ部６とに密着す
るので、電池の内部は密閉された状態が得られる。この
時、ガスケット３は、フランジ部６の取り付け部分にて
上方に曲げられ、外側面に沿う様に変形され、ガスケッ
ト３は封口板２に密着する。 【００１８】上記構成となる電池は、高温度雰囲気下で
の使用に対しても耐漏液性に優れた特性を発揮する。即
ち、高温度雰囲気下での使用により電池内の構成要素の
膨張や電解液の気化等が生じたとき、電池缶１及び封口
板２を外側に膨出させる力が及ぶが、電池缶１に段差部
５が形成されていることにより、電池缶１の変形が封口
部分に及ぶことが分散され、段差部５の内面がガスケッ
ト３の下端から離れる変形が抑制される。このとき、底
面から段差部５に立ち上がる立ち上がり部９は、その立
ち上がり方向が底面に対して垂直になるように形成して
おくことによって、底面の変形が段差部５に及ぶ力が分
散され、段差部５の変形によりガスケット３の下端との
間に隙間を生じさせることが抑制される。また、封口板
２の変形圧力はフランジ部６によって分散され、ガスケ
ット３を持ち上げようとする力も電池缶１のカシメ部分
でガスケット３によって押さえられていることにより隙
間を発生させないように作用する。 【００１９】また、高湿度環境下において高温度雰囲気
と低温度雰囲気に繰り返し曝される使用環境や、電池を
洗浄に対しても短絡等の発生が無い極めて高い信頼性を
発揮する。即ち、コイン形電池に水分が付着する使用様
態であっても、封口板２と電池缶２の活電部が近接する
封口部位はガスケットによって確実に絶縁されており、
さらに水分が残留する体積も最小化されることから、前
記水分を介した短絡を発生させないように作用する。 【００２０】尚、上記耐漏液性を充分に得るためには、
前記段差部５の幅ｗは、図２に示すように、少なくとも
電池缶１の外周から立ち上がり部９までの距離が、封口
板２の延出部７の内径位置より内側になるように形成す
る。また、前記折り返し部８の先端部８ａの高さ位置
は、フランジ部６の高さ位置と同一位置になるように形
成することが望ましく、少なくともその誤差は、±封口
板２の材厚の範囲内であるように形成する。 【００２１】上記構成になる電池について、本発明者ら
が先に提案したコイン形電池との比較、検証した結果を
以下に説明する。 【００２２】本実施形態に係る電池は具体的に次のよう
に作製した。図１に示すように、ＳＵＳ４４４を用いて
形成された電池缶１に、フッ化黒鉛に黒鉛等の導電剤及
び結着剤を混合した正極ペレット１１と、金属リチウム
により形成した負極ペレット１２とを、ポリフェニレン
サルファイド不織布によるセパレータ１３を挟んで対向
配置し、１５０℃以上の耐熱性を有する非水電解液を充
填する。この後、ポリフェニレンサルファイドにより形
成されたガスケット３とＳＵＳ３０４により形成された
封口板２との間にブロンアスファルトと鉱物油からなる
封止剤を塗布して、これを電池缶１の開口部に配してカ
シメ封口することによりコイン形電池に作製した。尚、
作成した電池の直径は２４．５ｍｍ、厚さは７．７ｍ
ｍ、電気容量は１０００ｍＡｈである。 （検証１）この実施形態になる電池をＡ、比較対象とす
る電池として、図５に示した構造の比較電池Ｂをそれぞ
れ１００個作製した。全てコイン形フッ化黒鉛リチウム
電池として構成されたものである。 【００２３】耐漏液試験は、湿度９０％、８５℃１時間
／−２０℃１時間の熱衝撃試験を１００サイクル実施し
て、プラス極（電池缶）側とマイナス極（封口板）側と
の短絡発生の有無を確認した。その試験結果を表１に示
す。 【００２４】 【表１】 短絡の発生は、高湿度の状態にある８５℃の高温環境か
ら−２０℃の低温環境への急激な温度環境の変化によ
り、電池表面に結露が生じ、この水分が嵌合部位に堆積
することで、水分を介して正負極間が電気的に導通する
事に起因するもので、比較電池Ｂに比して電池Ａでは短
絡の発生が認められず、信頼性が大幅に改善されている
ことがわかる。 【００２５】（検証２）次に、検証１にて作成した電池
Ａ、及び比較電池Ｂを１００個づつ使用し、洗浄を施し
短絡の発生有無を検証１と同様に確認した。尚、この洗
浄は、各電池を水に浸漬し、超音波にて１０分間の洗浄
を行った後、水中から引き上げた。この時、水分のふき
取り等による乾燥は施していない。試験結果は、上記表
１に併せて示している。 【００２６】洗浄時、及び洗浄後に電池に付着した水分
によって正負極間が電気的に導通する事に起因するもの
で、比較電池Ｂに比して電池Ａでは短絡の発生が認めら
れず、信頼性が大幅に改善されていることがわかる。 【００２７】 【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば、高湿
度にあり、且つ低温と高温雰囲気が繰り返し負荷される
過酷な使用条件下においても耐漏液性に優れたコイン形
電池を提供することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】実施形態に係るコイン形電池の構成を示す断面
図。 【図２】コイン形電池の封口部分の拡大断面図。 【図３】封口板の部分断面図。 【図４】電池缶及びガスケットの部分断面図。 【図５】先願におけるコイン形電池の構成を示す断面
図。 【符号の説明】 １ 電池缶 ２ 封口板 ３ ガスケット ５ 段差部 ６ フランジ部 ７ 延出部 ８ 折り返し部 ８ａ 先端部 ９ 立ち上がり部 ２０ 隙間部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山中 晋 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 池畠 敏彦 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 AA02 AA03 AA10 CC06 DD01 DD06 DD15 KK01 KK03

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 浅い有底円筒形に形成された電池缶内に
   発電要素を収容して、電池缶の開口部にガスケットを介
   して封口板を配し、電池缶の開口端を内側に折り曲げる
   カシメ加工により電池缶の開口部をカシメ封口したコイ
   ン形電池であって、前記封口板は、電池缶と逆向きの有
   底円筒形の開口部にフランジ部を有し、フランジ部の先
   端部分に円筒方向への延出部と、その折り返し部とが形
   成されてなり、前記電池缶は、その底部周囲に少なくと
   も前記延出部の内径より小さい外径に段差部が形成され
   てなり、前記ガスケットは、カシメ加工されたとき、前
   記段差部の内面上及び前記折り返し部の先端上からフラ
   ンジ部上に圧縮されるように形成されてなり、一端が前
   記電池缶の上面よりも封口板上面側に位置するように封
   口板の外周面に沿って延出されてなることを特徴とする
   コイン形電池。