JP2004206959A

JP2004206959A - Battery

Info

Publication number: JP2004206959A
Application number: JP2002372959A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshige Saga; 清慈佐賀; Takao Abe; 孝夫阿部; Hiroshi Takabayashi; 洋志高林
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2022-12-24
Also published as: JP4214455B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery capable of restraining leak of electrolyte solution by properly calking a battery can and improving manufacturing yield of the battery. <P>SOLUTION: An angle (a recessed angle) θ1 between an opposite face M1 on a side nearer to lid members S (a battery lid 14, a safety valve 15, and a heat-sensing resistive element 16) at a recessed part 11H of the battery can 11 and a plane (a virtual face) N crossing a longitudinal direction of the battery can 11 is made not more than 8 degrees (θ1 ≤8°). Unlike the case of a recessed angle θ1 of more than 8°, a neighborhood part 17P of a recessed part of a gasket 17 hardly runs off (is hardly pressed in) due to the pressure at the time of calking, so that, as a result, a thickness of the neighborhood part 17P of the recessed part can be secured. By the neighborhood part 17P of the recessed part having the enough thickness, the electrolyte solution is hardly leaked from the battery can 11. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、かしめ構造を有する電池缶の内部に電池素子が収納された電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話、ＰＤＡ（personal digital assistant）またはノート型コンピュータなどに代表される携帯型電子機器の普及に伴い、それらの駆動用電源として、例えば充電可能な二次電池の開発が進められている。この二次電池としては、例えば、円筒型の電池缶の内部に巻回電極体が収納されたものが知られている。この巻回電極体は、二次電池の使用時に放電または充電可能なものであり、例えば、セパレータを挟んで積層された正極と負極とが巻回され、そのセパレータに液状の電解質である電解液が含浸されたものである。この種の二次電池は、例えば、開放部分を通じて電池缶の内部に巻回電極体が収納されたのち、その電池缶の開放部分が電池蓋等を介してかしめられることにより製造されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、二次電池に関して安定した放電・充電動作を確保するためには、電池缶をかしめたのち、その電池缶から電解液が漏洩することを抑制する必要がある。しかしながら、従来の二次電池では、電池缶のかしめ具合が適正でないと、そのかしめ具合によっては電池缶から電解液が漏洩し、電池の製造歩留まりを低下させるおそれがあるという問題があった。
【０００４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、電池缶のかしめ具合を適正化することにより電解液の漏洩を抑制し、電池の製造歩留まりを向上させることが可能な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】
本発明による電池は、２つの対向面を含む窪み部と蓋体部材を介してかしめられたかしめ部とを有する電池缶と、この電池缶の内部に収納された電池素子とを備え、２つの対向面のうちの蓋体部材に近い側の一方の対向面と電池缶の長手方向に直交する平面とのなす角度が８度以下であると共に、長手方向におけるかしめ部の寸法をＬ１とし、そのかしめ部を構成する電池缶の全長をＬ２としたとき、寸法比Ｌ１／Ｌ２が０．６７５以上０．７４７以下の範囲内であるようにしたものである。
【０００６】
本発明による電池では、電池缶のかしめ具合が適正化されるため、電解液の漏洩が抑制される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【０００８】
まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る電池としての二次電池の構成について説明する。図１は、二次電池の断面構造を表している。
【０００９】
この二次電池は、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶１１の内部に電池素子としての巻回電極体２０が収納されたものである。この電池缶１１は、一端側が開放され他端側が閉鎖されており、例えば、ニッケル（Ｎｉ）めっきが施された鉄（Ｆｅ）により構成されている。特に、電池缶１１は、開放部分に近い側の周囲に設けられた窪み部１１Ｈと、蓋体部材Ｓを介してかしめられたかしめ部１１Ｋとを有しており、その電池缶１１のかしめ部１１Ｋと蓋体部材Ｓとの間には、封止部材としてのガスケット１７が配設されている。窪み部１１Ｈは、電解液の漏洩防止を目的として、電池缶１１の開放径を狭めるために設けられており、かしめ部１１Ｋは、電池缶１１の封止を目的として、蓋体部材Ｓを固定するために設けられている。この蓋体部材Ｓは、例えば、電池缶１１を閉じるための電池蓋１４と、この電池蓋１４の内側に設けられた安全弁１５および熱感抵抗素子（Positive Temperature Coefficient；ＰＴＣ素子）１６とを含んで構成されている。電池缶１１の内部には、巻回電極体２０を挟むように、巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板１２，１３がそれぞれ配置されている。
【００１０】
電池蓋１４は、例えば、電池缶１１と同様の材料により構成されている。安全弁１５は、熱感抵抗素子１６を介して電池蓋１４と電気的に接続されており、内部短絡あるいは外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合に、ディスク板１５ａが反転して電池蓋１４と巻回電極体２０との電気的接続を切断するようになっている。熱感抵抗素子１６は、温度が上昇すると抵抗値の増大により電流を制限し、大電流による異常な発熱を防止するものであり、例えば、チタン酸バリウム系半導体セラミックスにより構成されている。ガスケット１７は、例えば、絶縁材料により構成されており、その表面にはアスファルトが塗布されている。
【００１１】
巻回電極体２０は、セパレータ２３を挟んで積層された帯状の正極２１と負極２２とがセンターピン２４を中心として巻回され、そのセパレータ２３に液状の電解質である電解液が含浸されたものであり、正極２１にアルミニウム（Ａｌ）などよりなる正極リード２５が接続され、負極２２にニッケルなどよりなる負極リード２６が接続されている。正極リード２５は、安全弁１５に溶接されることにより電池蓋１４と電気的に接続されており、負極リード２６は、電池缶１１に溶接され電気的に接続されている。
【００１２】
正極２１は、例えば、正極集電体の両面に、軽金属であるリチウムを吸蔵および離脱することが可能な正極材料を含む正極合剤層が設けられたものである。負極２２は、例えば、負極集電体の両面に、軽金属であるリチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料を含む負極合剤層が設けられたものである。セパレータ２３は、例えば、合成樹脂製の多孔質膜やセラミック製の多孔質膜により構成されている。電解液は、例えば、有機溶剤などの溶媒と、この溶媒に溶解された電解質塩であるリチウム塩とを含んで構成されている。
【００１３】
次に、図２を参照して、図１に示した二次電池の詳細な構成について説明する。図２は、図１に示した二次電池の要部の断面構成を拡大して表している。
【００１４】
かしめ部１１Ｋは、その先端部１１ＫＴが図中に矢印Ｙ１として示した方向、すなわち電池缶１１に対して外側に向かうようにかしめられている。より具体的には、かしめ部１１Ｋを構成する先端部１１ＫＴの位置とその先端部１１ＫＴよりも後方の部分（先端近傍部）１１ＫＮとの位置を比較した場合、先端部１１ＫＴは、先端近傍部１１ＫＮよりも外側（図中の左側）に位置している。
【００１５】
特に、窪み部１１Ｈは、互いに対向する２つの対向面Ｍ１，Ｍ２を含んでおり、蓋体部材Ｓに近い側（図中の上側）の一方の対向面Ｍ１と電池缶１１の長手方向（図中の上下方向）に直交する平面（仮想面）Ｎとのなす角度（窪み角度）θ１は、約８度以下（θ１≦８度）である。また、電池缶１１の長手方向におけるかしめ部１１Ｋの寸法をＬ１とし、そのかしめ部１１Ｋを構成する電池缶１１の全長、すなわち後述する電池缶１１の有効しろ（図４参照）をＬ２としたとき、寸法比Ｌ１／Ｌ２は、約０．６７５以上０．７４７以下の範囲内（０．６７５≦Ｌ１／Ｌ２≦０．７４７）である。
【００１６】
次に、図１〜図５を参照して、二次電池の製造方法について説明する。図３〜図５は二次電池の製造工程を説明するためのものであり、図１に示した二次電池の要部に対応する部分を示している。以下では、まず、二次電池全体の製造方法の概略について説明したのち、本発明の特徴である二次電池の要部（窪み部１１Ｈ，かしめ部１１Ｋ）の形成方法について詳細に説明する。
【００１７】
二次電池を製造する際には、まず、正極２１を作製する。すなわち、例えば、リチウムを吸蔵および離脱することが可能な正極活物質と、導電剤と、結着剤とを混合して正極合剤を調製したのち、この正極合剤を溶剤に分散して、ペースト状の正極合剤スラリーとする。続いて、正極合剤スラリーを正極集電体の両面に塗布したのち、その正極合剤スラリー中の溶剤を乾燥させる。最後に、ローラープレス機などを使用して正極合剤スラリーの乾燥物を圧縮成型することにより、正極活物質層を形成する。これにより、正極２１が完成する。
【００１８】
続いて、負極２２を作製する。すなわち、例えば、リチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極活物質と、結着剤とを混合して負極合剤を調製したのち、この負極合剤を溶剤に分散して、ペースト状の負極合剤スラリーとする。続いて、負極合剤スラリーを負極集電体に塗布したのち、その負極合剤スラリー中の溶剤を乾燥させる。最後に、ローラープレス機などを使用して負極合剤スラリーの乾燥物を圧縮成型することにより、負極活物質層を形成する。これにより、負極２２が完成する。
【００１９】
続いて、先に作製した正極２１および負極２２を用いて、二次電池本体を組み立てる。すなわち、まず、正極２１の正極集電体に正極リード２５を溶接して取り付けると共に、負極２２の負極集電体に負極リード２６を溶接して取り付ける。続いて、セパレータ２３を挟んで積層させた正極２１と負極２２とを巻回させることにより巻回電極体２０を形成したのち、正極リード２５の先端部を安全弁１５に溶接すると共に、負極リード２６の先端部を電池缶１１に溶接する。続いて、一対の絶縁板１２，１３で挟みながら電池缶１１の内部に巻回電極体２０を収納したのち、液状の電解質である電解液を電池缶１１の内部に注入してセパレータ２３に含浸させる。最後に、電池缶１１に窪み部１１Ｈを形成したのち、蓋体部材Ｓ（電池蓋１４、安全弁１５、熱感抵抗素子１６）と共にガスケット１７を介して電池缶１１をかしめ、電池缶１１にかしめ部１１Ｋを形成することにより、図１に示した二次電池が完成する。
【００２０】
二次電池の要部を形成する際には、まず、図３に示したように、一端側が開放された電池缶１１を用意し、この電池缶１１の内部に、正極２１に正極リード２５が溶接された巻回電極体２０を収納したのち、ビード加工装置を使用し、電池缶１１に対してビード加工を施す。このビード加工装置としては、例えば、電池缶１１の内径に対応した外径形状のチャック部３１を有し、電池缶１１を固定するためのチャック３０と、電池缶１１を一側方から支持するための受けローラ４０と、窪み１１Ｈに対応した形状の加工部５１を有し、受けローラ４０に対向配置された刃物台５０とを備えたものを使用する。
【００２１】
ビード加工では、チャック部３１が開放部に嵌め込まれるように電池缶１１を下方からチャック３０に対して密着させることにより、そのチャック３０を利用して電池缶１１を固定すると共に、電池缶１１の一側面に受けローラ４０を密着させることにより、その受けローラ４０を利用して電池缶１１を一側面側から支持したのち、図中の軸線Ｓを中心として、チャック３０を電池缶１１と共に回転させる。そして、電池缶１１が回転している状態において、電池缶１１の他側面に刃物台５０を密着させることにより、その刃物台５０の加工部５１を電池缶１１に食い込ませる。このビード加工により、刃物台５０の加工部５１が電池缶１１の周囲を連続的に窪ませるため、図４に示したように、電池缶１１の周囲に窪み部１１Ｈが形成される。ビード加工を行う際には、特に、窪み部１１Ｈの形成時に電池缶１１の表面をほぼ直角に窪ませ、すなわち、図２に示したように、窪み部１１Ｈの窪み角度θ１を８度以下にするために、チャック３０として、チャック部３１の周面３１Ｃが電池缶１１の延在方向に対してほぼ平行であると共に、そのチャック部３１の角部３１Ｎが小さい極率半径を有するものを用いるのが好ましい。また、電池缶１１の有効しろ、すなわち電池缶１１のうち、後工程においてかしめ部１１Ｋとなる部分の長さＬ２が、上記した寸法比Ｌ１／Ｌ２の適正範囲条件（０．６７５≦Ｌ１／Ｌ２≦０．７４７）を満たし得るように、窪み部１１Ｈの形成位置を調整するのが好ましい。
【００２２】
続いて、窪み部１１Ｈが設けられた電池缶１１をビード加工装置から取り外し、図５に示したように、電池缶１１の内部に、蓋体部材Ｓ（電池蓋１４，安全弁１５，熱感抵抗素子１６）と共にガスケット１７を収納すると共に、安全弁１５に正極リード２５を溶接したのち、かしめ装置を使用し、電池缶１１に対してかしめ加工を施す。このかしめ加工装置としては、例えば、電池缶１１の窪み部１１Ｈに対応した形状のチャック部を有し、電池缶１１を固定するためのセルホルダと、電池缶１１をかしめるためのクリンプダイスとを備えたものを使用する。なお、かしめ加工装置としては、例えば、所望のかしめ形状となるように電池缶１１を高精度にかしめるために、電池缶１１を多段階（例えば２段階）にかしめることが可能な複数のクリンプダイスを備えたものを使用するのが好ましい。
【００２３】
かしめ加工では、セルホルダのチャック部を電池缶１１の窪み部１１Ｈに嵌めこむことにより、そのセルホルダを利用して電池缶１１を固定したのち、クリンプダイスを利用して電池缶１１の開放部分を内側に折り曲げることにより、蓋体部材Ｓと共にガスケット１７を介して電池缶１１をかしめる。このかしめ加工において、電池缶１１と蓋体部材Ｓとの間にガスケット１７が充填されることにより、図１および図２に示したように、電池缶１１にかしめ部１１Ｋが形成され、その電池缶１１が封止される。かしめ加工を行う際には、特に、図２に示したように、電池缶１１のかしめ部１１Ｋを、その電池缶１１に対して先端部１１ＫＴが外側に向かうようにかしめるのが好ましい。
【００２４】
以上説明したように、本実施の形態に係る電池では、電池缶１１の窪み部１１Ｈにおける窪み角度θ１が約８度以下になるようにしたので、電池缶１１のかしめ具合を適正化することにより電解液の漏洩を抑制し、電池の製造歩留まりを向上させることができる。その理由は、以下の通りである。
【００２５】
図６は、本実施の形態に係る二次電池に対する比較例としての二次電池の断面構成を表すものであり、図２に対応している。この二次電池は、窪み部１１Ｈの窪み角度θ２が８度より大きく（θ２＞８度）、具体的には２０度であると共に、寸法比Ｌ１／Ｌ２が０．６７５以上０．７４７以下の範囲外、具体的には０，７４７よりも大きく０．７７６以下の範囲内（０．７４７＜Ｌ１／Ｌ２≦０．７７６）である点を除き、本実施の形態に係る二次電池（図２参照）とほぼ同様の構成を有している。
【００２６】
この比較例の二次電池では、窪み角度θ２が比較的大きいため、かしめ部１１Ｋから窪み部１１Ｈにかけて電池缶１１が斜めに折れ曲がっている。この場合には、電池缶１１にビード加工を施して窪み部１１Ｈを形成したのち、その窪み部１１Ｈが設けられた電池缶１１にかしめ加工を施すと、窪み角度θ２が大きな窪み部１１Ｈの構造的特徴に起因して、かしめ具合が不十分になる可能性が高くなる。具体的には、ガスケット１７のうち、電池缶１１の窪み部１１Ｈと蓋体部材Ｓとの間の部分（以下、「窪み部近傍部分」という。）１７Ｐが、かしめ加工の際に電池缶１１に加わる加工圧の影響を受けて図中の矢印Ｙ３の方向に逃げやすくなる（押し込まれやすくなる）ため、結果として、その窪み部近傍部分１７Ｐの厚さが局所的に薄くなる（ガスケット１７が加工圧の影響を受けて伸びてしまい、窪み部近傍部分１７Ｐにおいて抱え込まれるガスケット１７のボリュームが少なくなる）おそれがある。ガスケット１７の厚さが局所的に薄くなると、その薄くなった窪み部近傍部分１７Ｐを通じて電池缶１１から電解液が漏洩しやすくなる。
【００２７】
これに対して、本実施の形態に係る二次電池では、図２に示したように、窪み角度θ１が比較的小さいため、かしめ部１１Ｋから窪み部１１Ｈにかけて電池缶１１がほぼ直角に折れ曲がっている。この場合には、窪み部１１Ｈが設けられた電池缶１１に対してかしめ加工を施すと、窪み角度θ１が小さな窪み部１１Ｈの構造的特徴に基づいて、かしめ具合が適正化される。具体的には、ガスケット１７の窪み部近傍部分１７Ｐが加工圧の影響を受けて逃げやすい比較例の場合とは異なり、その窪み部近傍部分１７Ｐが加工圧の影響を受けて逃げにくくなるため、結果として、その窪み部近傍部分１７Ｐの厚さが確保される（ガスケット１７が加工圧の影響を受けにくくなり、窪み部近傍部分１７Ｐにおいて抱え込まれるガスケット１７のボリュームが確保される）。したがって、くぼみ部近傍部分１７Ｐが十分な厚さを有し、その窪み部近傍部分１７Ｐを通じて電池缶１１から電解液が漏洩しにくくなるため、電池の製造歩留まりが向上するのである。
【００２８】
また、本実施の形態では、寸法比Ｌ１／Ｌ２が０．６７５≦Ｌ１／Ｌ２≦０．７４７以下の範囲内となるようにしたので、この観点においても電池缶１１のかしめ具合を適正化し、電解液の漏洩抑制に寄与することができる。なぜなら、寸法比Ｌ１／Ｌ２が上記適正範囲よりも大きな比較例の場合（０．７４７＜Ｌ１／Ｌ２≦０．７７６）には、電池缶１１の有効しろ長Ｌ２に対してかしめ部１１Ｋの寸法Ｌ１が大きくなりすぎ、結果として、電池缶１１のうち、かしめ部１１Ｋを形成するために折り曲げられる部分の長さが短くなりすぎるため、かしめ部１１Ｋにおいてガスケット１７を十分に押さえることができなくなるからである。一方、寸法比Ｌ１／Ｌ２が上記適正範囲よりも小さくなると（Ｌ１／Ｌ２＜０．６７５）、電池缶１１の有効しろ長Ｌ２に対してかしめ部１１Ｋの寸法Ｌ１が小さくなりすぎて、蓋体部材Ｓと共にガスケット１７を介して電池缶１１を十分にかしめることができなくなるからである。
【００２９】
特に、本実施の形態では、電池缶１１のかしめ部１１Ｋが、その電池缶１１に対して先端部１１ＫＴが外側に向かうようにかしめられているので、以下の理由により、この観点においても電解液の漏洩抑制に寄与することができる。
【００３０】
図６に示した比較例の二次電池のかしめ部１１Ｋでは、先端部１１ＫＴが図中の矢印Ｙ２の方向、すなわち電池缶１１に対して内側に向かうように電池缶１１が折り曲げられている。より具体的には、かしめ部１１Ｋを構成する先端部１１ＫＴの位置と先端近傍部１１ＫＮとの位置を比較した場合、先端部１１ＫＴは、先端近傍部１１ＫＮよりも内側（図中の右側）に位置している。この場合には、かしめ部１１Ｋの構造的特徴に起因して、かしめ具合が不十分になる可能性が高い。具体的には、ガスケット１７の先端近傍部分１７Ｅが、かしめ加工の際に電池缶１１に加わる加工圧の影響を受けて図中の矢印Ｙ４の方向に逃げるため、その先端近傍部分１７Ｅの電池蓋１４に対する密着度が低下するおそれがある。電池蓋１４に対するガスケット１７の先端近傍部分１７Ｅの密着度が低下すると、その先端近傍部分１７Ｅを通じて電池缶１１から電解液が漏洩しやすくなる。
【００３１】
これに対して、本実施の形態に係る二次電池のかしめ部１１Ｋでは、図２に示したように、先端部１１ＫＴが外側に向かうように電池缶１１が折り曲げられているため、そのかしめ部１１Ｋの構造的特徴に基づいて、かしめ具合が適正化される。具体的には、ガスケット１７の先端近傍部分１７Ｅが加工圧の影響を受けて矢印Ｙ４の方向に逃げやすい比較例の場合とは異なり、先端近傍部分１７Ｅが加工圧の影響を受けて逃げにくくなるため、結果として、その先端近傍部分１７Ｅの電池蓋１４に対する密着度が確保される。したがって、ガスケット１７の先端近傍部分１７Ｅが電池蓋１４に対して十分に密着し、その先端近傍部分１７Ｅを通じて電池缶１１から電解液が漏洩しにくくなるため、この観点においても電解液の漏洩抑制に寄与可能となるのである。
【００３２】
なお、以下で説明する二次電池の製造方法は、上記実施の形態において説明した二次電池に適用可能である。
【００３３】
図７は、他の二次電池の製造方法の手順を説明するためのものであり、図中の（Ａ）は本製造方法、（Ｂ）は本製造方法に対する比較例としての製造方法についてそれぞれ示している。この二次電池の製造方法は、主に、電池缶１１に収納された巻回電極体２０のセパレータ２３に対する電解液の含浸効率を促進させるためのものであり、図７（Ａ）に示したように、電池缶１１に巻回電極体２０を収納する収納工程（Ｓ１０１）と、電池缶１１に収納された巻回電極体２０のセパレータ２３に電解液を含浸させる含浸工程（Ｓ１０２）と、電池缶１１にビード加工を施すことにより窪み部１１Ｈを形成するビード加工工程（Ｓ１０３）と、電池缶１１にかしめ加工を施すことによりかしめ部１１Ｋを形成するかしめ加工工程（Ｓ１０４）とをこの順に含んでいる。すなわち、この二次電池の製造工程では、電解液の含浸処理を行ったのち、電池缶１１に窪み部１１Ｈを形成している。
【００３４】
含浸工程（Ｓ１０２）の詳細は、以下の通りである。すなわち、含浸工程では、例えば、電池缶１１に巻回電極体２０が収納された状態において、まず、電池缶１１の内部を真空化し、巻回電極体２０のセパレータ２３からエアーを抜く。このときの真空状態は低真空〜中真空が好ましく、具体的な真空条件としては、例えば、真空圧＝約−１００ｋＰａ〜０．１Ｐａ、真空時間＝約５秒〜６０秒である。続いて、電池缶１１の開放部分を通じてセパレータ２３に電解液を含浸させる。最後に、セパレータ２３全体に電解液が行き渡るように、電池缶１１の内部を加圧する。このときの加圧条件としては、例えば、圧力＝約０．１ＭＰａ〜１．０ＭＰａ、加圧時間＝約５秒〜１５０秒である。
【００３５】
この二次電池の製造方法によれば、含浸工程ののちにビード加工工程を行うようにしたので、以下の理由により、セパレータ２３に対する電解液の含浸効率を促進し、電池の製造歩留まりを向上させることができる。
【００３６】
すなわち、比較例としての二次電池の製造工程は、図７（Ｂ）に示したように、収納工程（Ｓ２０１）と、ビード加工工程（Ｓ２０２）と、含浸工程（Ｓ２０３）と、かしめ加工工程（Ｓ２０４）とをこの順に含み、電池缶１１に窪み部１１Ｈを形成したのちに電解液の含浸処理を行っている。この場合には、含浸工程において、電池缶１１に収納された巻回電極体２０のセパレータ２３に電解液を含浸させる際、その電池缶１１に既に窪み部１１Ｈが形成されており、電池缶１１の開放径が狭まっているため、真空処理時にセパレータ２３からエアーが抜けにくくなると共に、加圧時にセパレータ２３全体に圧力が均等にかかりにくくなり、結果として、セパレータ２３全体に電解液を均等に含浸させることが困難になる。これにより、比較例では、電解液の含浸不足に起因して正極２１や負極２２に未反応部が生じ、電池設計上の容量を確保できなくなると、電池の製造歩留まりが低下するおそれがある。
【００３７】
これに対して、本製造方法では、電解液の含浸処理を行ったのちに電池缶１１に窪み部１１Ｈを形成しているので、窪み１１Ｈの形成前に電池缶１１の開放径が十分に確保されている状態において、電池缶１１に収納された巻回電極体２０のセパレータ２３に電解液が含浸される。この場合には、真空処理時にセパレータ２３からエアーが抜けやすくなると共に、加圧時にセパレータ２３全体に圧力が均等にかかりやすくなるため、セパレータ２３全体に電解液が均等に含浸する。したがって、本製造方法では、比較例の場合とは異なり、電池設計上の容量が確保されるため、電池の製造歩留まりを向上させることが可能になるのである。
【００３８】
しかも、本製造方法では、含浸工程時に電池缶１１に窪み部１１Ｈが未だ形成されていないため、セパレータ２３に含浸させるために電池缶１１内に電解液を注入した際、窪み部１１Ｈに対応して電池缶１１の内側に生じた突起部に電解液が誤って付着し、含浸以外の要因で電解液を消費するおそれがない。したがって、電解液のロス量が低減するため、この観点においても、セパレータ２３に対する電解液の含浸効率の向上に寄与することができる。
【００３９】
【実施例】
次に、本発明の具体的な実施例について説明する。
【００４０】
まず、上記実施の形態において図２に示した本発明の二次電池と、図６に示した比較例の二次電池とについて、サイクル充放電後における電解液の漏洩量を比較したところ、表１に示した結果が得られた。表１は、二次電池の質量減少量（最大値、最小値、平均値、標準偏差σ；単位＝ｇ）を表している。なお、表１には、「比較例」については２３５ロット（１ロット＝１０サンプル）、「本発明」については６３ロット分の二次電池に関するデータを示している。
【００４１】
【表１】

【００４２】
表１に示した結果から判るように、サイクル充放電後における電解液の漏洩に伴う質量減少量の平均値は、比較例について０．０００５６５ｇ、本発明について０．０００１５５ｇであり、本発明において比較例の約１／４に減少した。また、標準偏差σは、比較例について０．０００６１０ｇ、本発明について０．００００３６ｇであり、本発明において比較例の約１／１７に減少した。これらのことから、本発明の二次電池では、電解液の漏洩が抑制されることが確認された。
【００４３】
次に、上記にて図７（Ａ）に示した二次電池の製造方法と、図７（Ｂ）に示した比較例としての二次電池の製造方法とについて、含浸工程時における電解液の含浸効率を比較したところ、表２に示した結果が得られた。表２は、電解液の含浸に要した時間（最大値、最小値、平均値、標準偏差σ；単位＝秒，測定ｎ数＝１０）を表している。なお、電解液の含浸時間を測定する際には、電解液量＝４．５ｇ、真空処理時の圧力＝−８０ｋＰａ、加圧時の圧力＝０．４ＭＰａとした。
【００４４】
【表２】

【００４５】
表２に示した結果から判るように、電解液の含浸時間の平均値は、比較例の製造方法について９７．４６秒、本製造方法について３５．７２秒であり、本製造方法において比較例よりも約６０秒短くなった。このことから、本二次電池の製造方法では、電解液の含浸効率が向上することが確認された。
【００４６】
次に、上記にて図７（Ａ）に示した二次電池の製造方法と、図７（Ｂ）に示した比較例としての二次電池の製造方法とについて、電池缶１１の窪み部１１Ｈの有無による電解液のロス量を比較したところ、表３に示した結果が得られた。表３は、電解液のロス量（最大値、最小値、平均値、標準偏差σ；単位＝ｍｇ，測定ｎ数＝１０）を表している。
【００４７】
【表３】

【００４８】
表３に示した結果から判るように、電解液のロス量の平均値は、比較例の製造方法について３４．６２ｍｇ、本製造方法について４．６９ｍｇであり、本製造方法において比較例の約１／７に減少した。このことから、本二次電池の製造方法では、電解液のロス量が低減し、電解液の含浸効率の向上に寄与可能であることが確認された。
【００４９】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、軽金属としてリチウムを用いる場合について説明したが、ナトリウム（Ｎａ）あるいはカリウム（Ｋ）などの他のアルカリ金属や、マグネシウム（Ｍｇ）あるいはカルシウム（Ｃａ）などのアルカリ土類金属や、アルミニウムなどの他の軽金属や、リチウムあるいはこれらの合金を用いる場合についても、本発明を適用することが可能であり、同様の効果を得ることができる。その際、軽金属を吸蔵および離脱することが可能な正極材料、負極材料、溶媒、あるいは電解質塩などは、その軽金属に応じて選択される。ただし、軽金属としてリチウムまたはリチウムを含む合金を用いるようにすれば、現在実用化されているリチウムイオン二次電池との電圧互換性が高いので好ましい。
【００５０】
また、例えば、上記実施の形態では、本発明を二次電池に適用する場合について説明したが、本発明を一次電池に適用するようにしてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電池によれば、窪み部の２つの対向面のうちの蓋体部材に近い側の一方の対向面と電池缶の長手方向に直交する平面とのなす角度が８度以下であると共に、長手方向におけるかしめ部の寸法Ｌ１とそのかしめ部を構成する電池缶の全長Ｌ２とに関する寸法比Ｌ１／Ｌ２が０．６７５以上０．７４７以下の範囲内であるようにしたので、電池缶のかしめ具合が適正化される。したがって、電解液の漏洩を抑制し、電池の製造歩留まりを向上させることができる。
【００５２】
特に、請求項２に記載の電池によれば、電池缶のかしめ部が、その電池缶に対して端部が外側に向かうようにかしめられているようにしたので、電池缶のかしめ具合がより適正化される。したがって、この観点においても電解液の漏洩抑制に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る二次電池の断面構造を表す断面図である。
【図２】図１に示した二次電池の要部の断面構造を拡大して表す断面図である。
【図３】二次電池の製造工程を説明するための断面図である。
【図４】図３に続く工程を説明するための断面図である。
【図５】図４に続く工程を説明するための断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る二次電池に対する比較例としての二次電池の断面構成を表す断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る二次電池に適用可能な二次電池の製造方法の手順を説明するための図である。
【符号の説明】
１１…電池缶、１１Ｈ…窪み部、１１Ｋ…かしめ部、１１ＫＴ…先端部、１１ＫＮ…先端近傍部、１２，１３…絶縁板、１４…電池蓋、１５…安全弁、１５ａ…ディスク板、１６…熱感抵抗素子、１７…ガスケット、１７Ｅ…先端近傍部分、１７Ｐ…窪み部近傍部分、２０…巻回電極体、２１…正極、２２…負極、２３…セパレータ、２４…センターピン、２５…正極リード、２６…負極リード、３０…チャック、３１…チャック部、３１Ｃ…周面、３１Ｎ…角部、４０…受けローラ、５０…刃物台、５１…加工部、Ｍ１，Ｍ２…対向面、Ｎ…平面（仮想面）、Ｓ…蓋体部材、θ１…窪み角度。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery in which a battery element is housed inside a battery can having a caulking structure.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, with the spread of portable electronic devices typified by mobile phones, PDAs (personal digital assistants), notebook computers, and the like, for example, rechargeable secondary batteries have been developed as power sources for driving them. . As this secondary battery, for example, a battery in which a wound electrode body is housed inside a cylindrical battery can is known. The wound electrode body is capable of discharging or charging when the secondary battery is used. For example, a positive electrode and a negative electrode laminated with a separator interposed therebetween are wound, and the separator is a liquid electrolyte, which is a liquid electrolyte. Is impregnated. This type of secondary battery is manufactured by, for example, storing a wound electrode body inside a battery can through an open portion, and then caulking the open portion of the battery can through a battery lid or the like.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in order to secure a stable discharging / charging operation for a secondary battery, it is necessary to prevent the electrolyte from leaking from the battery can after caulking the battery can. However, in the conventional secondary battery, if the crimping condition of the battery can is not proper, there is a problem that the electrolyte solution may leak from the battery can depending on the crimping condition, thereby lowering the production yield of the battery.
[0004]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a battery capable of suppressing leakage of an electrolyte by optimizing a caulking condition of a battery can and improving the production yield of the battery. To provide.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
A battery according to the present invention includes a battery can having a recess including two opposing surfaces and a caulked portion caulked via a lid member, and a battery element housed inside the battery can. The angle formed between one of the opposing surfaces on the side closer to the lid member and a plane orthogonal to the longitudinal direction of the battery can is 8 degrees or less, and the dimension of the caulked portion in the longitudinal direction is L1. When the total length of the battery can constituting the caulking portion is L2, the dimensional ratio L1 / L2 is in the range of 0.675 or more and 0.747 or less.
[0006]
In the battery according to the present invention, since the caulking condition of the battery can is optimized, leakage of the electrolytic solution is suppressed.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0008]
First, a configuration of a secondary battery as a battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a secondary battery.
[0009]
This secondary battery is a so-called cylindrical type, in which a wound electrode body 20 as a battery element is housed inside a substantially hollow cylindrical battery can 11. The battery can 11 has one end open and the other end closed, and is made of, for example, nickel (Ni) -plated iron (Fe). In particular, the battery can 11 has a concave portion 11H provided around the side near the open portion and a caulked portion 11K caulked via the lid member S, and the caulked portion of the battery can 11 is provided. A gasket 17 as a sealing member is provided between 11K and the lid member S. The recess 11H is provided to reduce the open diameter of the battery can 11 for the purpose of preventing leakage of the electrolyte, and the caulking portion 11K fixes the lid member S for the purpose of sealing the battery can 11. It is provided in order to. The cover member S includes, for example, a battery cover 14 for closing the battery can 11, a safety valve 15 provided inside the battery cover 14, and a positive temperature coefficient (PTC) element 16. It is composed of Inside the battery can 11, a pair of insulating plates 12 and 13 are respectively arranged perpendicular to the winding peripheral surface so as to sandwich the wound electrode body 20.
[0010]
The battery cover 14 is made of, for example, the same material as the battery can 11. The safety valve 15 is electrically connected to the battery cover 14 via the thermal resistance element 16, and when the internal pressure of the battery becomes higher than a certain level due to an internal short circuit or external heating, the disc plate 15a is inverted. Then, the electrical connection between the battery cover 14 and the spirally wound electrode body 20 is cut off. The thermal resistance element 16 limits the current by increasing the resistance value when the temperature rises, and prevents abnormal heat generation due to a large current, and is made of, for example, barium titanate-based semiconductor ceramics. The gasket 17 is made of, for example, an insulating material, and its surface is coated with asphalt.
[0011]
The wound electrode body 20 is formed by winding a strip-shaped positive electrode 21 and a negative electrode 22 laminated with a separator 23 interposed therebetween around a center pin 24, and impregnating the separator 23 with an electrolytic solution as a liquid electrolyte. A positive electrode lead 25 made of aluminum (Al) or the like is connected to the positive electrode 21, and a negative electrode lead 26 made of nickel or the like is connected to the negative electrode 22. The positive electrode lead 25 is electrically connected to the battery cover 14 by welding to the safety valve 15, and the negative electrode lead 26 is welded to and electrically connected to the battery can 11.
[0012]
The positive electrode 21 includes, for example, a positive electrode mixture layer including a positive electrode material capable of inserting and extracting lithium as a light metal on both surfaces of a positive electrode current collector. The negative electrode 22 includes, for example, a negative electrode mixture layer including a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium as a light metal on both surfaces of a negative electrode current collector. The separator 23 is formed of, for example, a synthetic resin porous film or a ceramic porous film. The electrolyte solution includes, for example, a solvent such as an organic solvent, and a lithium salt that is an electrolyte salt dissolved in the solvent.
[0013]
Next, a detailed configuration of the secondary battery shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows an enlarged cross-sectional configuration of a main part of the secondary battery shown in FIG.
[0014]
The caulked portion 11K is caulked so that the tip 11KT thereof is directed in the direction indicated by the arrow Y1 in the drawing, that is, outward with respect to the battery can 11. More specifically, when comparing the position of the tip 11KT constituting the caulking portion 11K with the position of the portion 11KN behind the tip 11KT (near the tip), the tip 11KT becomes the tip vicinity 11KN. Outside (left side in the figure).
[0015]
In particular, the recess 11H includes two opposing surfaces M1 and M2 opposing each other, and one opposing surface M1 on the side close to the lid member S (upper side in the figure) and the longitudinal direction of the battery can 11 (see FIG. An angle (depression angle) θ1 formed with a plane (virtual plane) N orthogonal to the middle vertical direction is about 8 degrees or less (θ1 ≦ 8 degrees). When the size of the caulked portion 11K in the longitudinal direction of the battery can 11 is L1, and the total length of the battery can 11 constituting the caulked portion 11K, that is, the effective margin of the battery can 11 described later (see FIG. 4) is L2. The dimensional ratio L1 / L2 is in the range of about 0.675 or more and 0.747 or less (0.675 ≦ L1 / L2 ≦ 0.747).
[0016]
Next, a method for manufacturing a secondary battery will be described with reference to FIGS. FIGS. 3 to 5 are for explaining a manufacturing process of the secondary battery, and show a portion corresponding to a main part of the secondary battery shown in FIG. In the following, first, an outline of a method of manufacturing the entire secondary battery will be described, and then a method of forming the main parts (the concave portion 11H and the swaged portion 11K) of the secondary battery, which is a feature of the present invention, will be described in detail.
[0017]
When manufacturing a secondary battery, first, the positive electrode 21 is manufactured. That is, for example, after preparing a positive electrode mixture by mixing a positive electrode active material capable of inserting and extracting lithium, a conductive agent, and a binder, dispersing the positive electrode mixture in a solvent, The slurry is a paste-like positive electrode mixture slurry. Subsequently, after applying the positive electrode mixture slurry to both surfaces of the positive electrode current collector, the solvent in the positive electrode mixture slurry is dried. Finally, the positive electrode mixture slurry is compression-molded using a roller press or the like to form a positive electrode active material layer. Thereby, the positive electrode 21 is completed.
[0018]
Subsequently, the negative electrode 22 is manufactured. That is, for example, a negative electrode mixture is prepared by mixing a negative electrode active material capable of inserting and extracting lithium and a binder, and then dispersing the negative electrode mixture in a solvent to form a paste-like negative electrode. Mixture slurry. Subsequently, after applying the negative electrode mixture slurry to the negative electrode current collector, the solvent in the negative electrode mixture slurry is dried. Finally, the dried product of the negative electrode mixture slurry is compression-molded using a roller press or the like to form a negative electrode active material layer. Thereby, the negative electrode 22 is completed.
[0019]
Subsequently, a secondary battery main body is assembled using the positive electrode 21 and the negative electrode 22 manufactured previously. That is, first, the cathode lead 25 is attached to the cathode current collector of the cathode 21 by welding, and the anode lead 26 is attached to the anode current collector of the anode 22 by welding. Subsequently, the wound electrode body 20 is formed by winding the positive electrode 21 and the negative electrode 22 laminated with the separator 23 interposed therebetween, and then the distal end of the positive electrode lead 25 is welded to the safety valve 15 and the negative electrode lead 26 is formed. Is welded to the battery can 11. Subsequently, after the wound electrode body 20 is housed inside the battery can 11 while being sandwiched between the pair of insulating plates 12 and 13, an electrolytic solution, which is a liquid electrolyte, is injected into the battery can 11 and impregnated into the separator 23. Let it. Finally, after forming the recessed portion 11H in the battery can 11, the battery can 11 is swaged together with the cover member S (the battery cover 14, the safety valve 15, the thermal resistance element 16) via the gasket 17, and swaged to the battery can 11. By forming the portion 11K, the secondary battery shown in FIG. 1 is completed.
[0020]
When forming the main part of the secondary battery, first, as shown in FIG. 3, a battery can 11 having one open end is prepared, and a positive electrode lead 25 is connected to the positive electrode 21 inside the battery can 11. After accommodating the welded wound electrode body 20, the battery can 11 is subjected to bead processing using a bead processing apparatus. The bead processing device has, for example, a chuck portion 31 having an outer diameter shape corresponding to the inner diameter of the battery can 11 and supports the chuck 30 for fixing the battery can 11 and the battery can 11 from one side. That has a receiving portion 40 and a processing portion 51 having a shape corresponding to the depression 11H, and a tool rest 50 arranged opposite to the receiving roller 40 is used.
[0021]
In the bead processing, the battery can 11 is brought into close contact with the chuck 30 from below so that the chuck portion 31 is fitted into the open portion, so that the battery can 11 is fixed using the chuck 30 and the battery can 11 is fixed. By making the receiving roller 40 adhere to one side surface, the battery can 11 is supported from one side using the receiving roller 40, and then the chuck 30 is rotated together with the battery can 11 about the axis S in the drawing. . When the battery can 11 is rotating, the tool rest 50 is brought into close contact with the other side surface of the battery can 11, so that the processed portion 51 of the tool rest 50 is cut into the battery can 11. As a result of this bead processing, the processing portion 51 of the tool rest 50 continuously depresses the periphery of the battery can 11, so that a depression 11H is formed around the battery can 11, as shown in FIG. When performing the bead processing, in particular, the surface of the battery can 11 is depressed substantially at a right angle when the depressed portion 11H is formed, that is, as shown in FIG. 2, the depressed angle θ1 of the depressed portion 11H is set to 8 degrees or less. For this purpose, the chuck 30 is such that the peripheral surface 31C of the chuck portion 31 is substantially parallel to the extending direction of the battery can 11, and the corner portion 31N of the chuck portion 31 has a small radius of curvature. Is preferred. Also, the margin of the battery can 11, that is, the length L 2 of the portion of the battery can 11 that will be the caulked portion 11 K in the subsequent process is set in the appropriate range condition (0.675 ≦ L1 / L 2) of the dimensional ratio L1 / L2 described above. ≦ 0.747), it is preferable to adjust the formation position of the recess 11H.
[0022]
Subsequently, the battery can 11 provided with the recessed portion 11H is removed from the bead processing apparatus, and as shown in FIG. 5, a cover member S (the battery cover 14, the safety valve 15, the thermal resistance After accommodating the gasket 17 with the element 16) and welding the positive electrode lead 25 to the safety valve 15, the battery can 11 is caulked using a caulking device. As the caulking device, for example, a cell holder for fixing the battery can 11 having a chuck portion corresponding to the concave portion 11H of the battery can 11 and a crimping die for caulking the battery can 11 are provided. Use what you have. In addition, as the caulking device, for example, in order to caulk the battery can 11 with high accuracy so as to have a desired caulking shape, a plurality of caulks that can caulk the battery can 11 in multiple stages (for example, two stages) are used. It is preferable to use one equipped with a crimp die.
[0023]
In the caulking, the battery holder 11 is fixed by using the cell holder by fitting the chuck portion of the cell holder into the concave portion 11H of the battery can 11, and then the open portion of the battery can 11 is inwardly held by using a crimp die. The battery can 11 is caulked together with the lid member S via the gasket 17 by bending. In this caulking process, the gasket 17 is filled between the battery can 11 and the lid member S, so that a caulked portion 11K is formed in the battery can 11 as shown in FIGS. The can 11 is sealed. When performing the caulking, it is particularly preferable to caulk the caulked portion 11K of the battery can 11 so that the tip 11KT faces outward with respect to the battery can 11, as shown in FIG.
[0024]
As described above, in the battery according to the present embodiment, the dent angle θ1 in the dent portion 11H of the battery can 11 is set to be about 8 degrees or less, so that the degree of caulking of the battery can 11 is optimized. It is possible to suppress the leakage of the electrolytic solution and improve the production yield of the battery. The reason is as follows.
[0025]
FIG. 6 illustrates a cross-sectional configuration of a secondary battery as a comparative example with respect to the secondary battery according to the present embodiment, and corresponds to FIG. In this secondary battery, the depression angle θ2 of the depression 11H is larger than 8 degrees (θ2> 8 degrees), specifically, 20 degrees, and the dimensional ratio L1 / L2 is 0.675 or more and 0.747 or less. The secondary battery according to the present embodiment (see FIG. 7) except for being outside the range, specifically, within a range of greater than 0.747 and 0.776 or less (0.747 <L1 / L2 ≦ 0.776). 2).
[0026]
In the secondary battery of this comparative example, since the depression angle θ2 is relatively large, the battery can 11 is bent obliquely from the swaged portion 11K to the depression 11H. In this case, beading is performed on the battery can 11 to form a recess 11H, and then caulking is performed on the battery can 11 provided with the recess 11H, whereby the structure of the recess 11H having a large recess angle θ2 is obtained. There is a high possibility that the degree of crimping will be insufficient due to the characteristic feature. Specifically, a portion 17P of the gasket 17 between the recessed portion 11H of the battery can 11 and the lid member S (hereinafter, referred to as a “portion near the recessed portion”) 17P is used for caulking. Under the influence of the processing pressure applied to the groove, the groove easily escapes in the direction of arrow Y3 in the drawing (becomes easily pushed in), and as a result, the thickness of the portion 17P near the dent portion becomes locally thin (the gasket 17 becomes thinner). The gasket 17 may expand under the influence of the processing pressure, and the volume of the gasket 17 held in the recessed portion vicinity 17P may be reduced). When the thickness of the gasket 17 is locally reduced, the electrolyte easily leaks from the battery can 11 through the thinned portion near the recess 17P.
[0027]
On the other hand, in the secondary battery according to the present embodiment, as shown in FIG. 2, since the depression angle θ1 is relatively small, the battery can 11 bends at a substantially right angle from the caulked portion 11K to the depression 11H. I have. In this case, when caulking is performed on the battery can 11 provided with the concave portion 11H, the caulking condition is optimized based on the structural characteristics of the concave portion 11H having the small concave angle θ1. More specifically, unlike the comparative example in which the recessed portion 17P of the gasket 17 is easily affected by the processing pressure and escapes, unlike the comparative example, the recessed portion 17P is hardly escaped by the processing pressure. As a result, the thickness of the portion 17P near the dent is secured (the gasket 17 is less affected by the processing pressure, and the volume of the gasket 17 held in the portion 17P near the dent is secured). Therefore, the recessed portion vicinity portion 17P has a sufficient thickness, and the electrolyte is unlikely to leak from the battery can 11 through the recessed portion vicinity portion 17P, so that the production yield of the battery is improved.
[0028]
Further, in the present embodiment, the dimensional ratio L1 / L2 is set to be in the range of 0.675 ≦ L1 / L2 ≦ 0.747 or less. From this viewpoint, the caulking condition of the battery can 11 is optimized, It can contribute to suppressing leakage of the electrolyte. This is because, in the comparative example in which the dimensional ratio L1 / L2 is larger than the appropriate range (0.747 <L1 / L2 ≦ 0.776), the size of the caulked portion 11K with respect to the effective margin length L2 of the battery can 11 is set. L1 becomes too large, and as a result, the length of the portion of the battery can 11 that is bent to form the caulked portion 11K becomes too short, so that the gasket 17 cannot be sufficiently pressed at the caulked portion 11K. It is. On the other hand, if the dimensional ratio L1 / L2 is smaller than the appropriate range (L1 / L2 <0.675), the dimension L1 of the swaged portion 11K becomes too small with respect to the effective margin length L2 of the battery can 11, and the lid body This is because the battery can 11 cannot be sufficiently caulked via the gasket 17 together with the member S.
[0029]
In particular, in the present embodiment, the caulked portion 11K of the battery can 11 is caulked such that the tip portion 11KT is directed outward with respect to the battery can 11, and for this reason, the electrolytic solution is also used in this viewpoint. Can be reduced.
[0030]
In the swaged portion 11K of the secondary battery of the comparative example shown in FIG. 6, the battery can 11 is bent such that the tip 11KT is directed in the direction of the arrow Y2 in the drawing, that is, toward the inside of the battery can 11. More specifically, when comparing the position of the distal end portion 11KT constituting the caulking portion 11K with the position of the distal end portion 11KN, the distal end portion 11KT is located on the inner side (right side in the drawing) of the distal end portion 11KN. are doing. In this case, there is a high possibility that the degree of caulking will be insufficient due to the structural characteristics of the caulked portion 11K. More specifically, the portion 17E near the front end of the gasket 17 escapes in the direction of arrow Y4 in the drawing under the influence of the processing pressure applied to the battery can 11 at the time of caulking. 14 may be reduced. When the degree of adhesion of the portion 17E near the front end of the gasket 17 to the battery lid 14 decreases, the electrolyte tends to leak from the battery can 11 through the portion 17E near the front end.
[0031]
On the other hand, in the caulked portion 11K of the secondary battery according to the present embodiment, as shown in FIG. 2, since the battery can 11 is bent such that the front end portion 11KT faces outward, the caulked portion 11K is formed. The caulking condition is optimized based on the structural characteristics of 11K. Specifically, unlike the case of the comparative example in which the portion 17E near the front end of the gasket 17 is easily affected in the direction of the arrow Y4 due to the influence of the processing pressure, the portion 17E near the front end is hard to escape under the influence of the processing pressure. Therefore, as a result, the degree of adhesion of the portion 17E near the tip to the battery cover 14 is ensured. Accordingly, the tip portion 17E of the gasket 17 is sufficiently adhered to the battery cover 14, and the electrolyte is less likely to leak from the battery can 11 through the tip portion 17E. It can contribute.
[0032]
The method for manufacturing a secondary battery described below is applicable to the secondary battery described in the above embodiment.
[0033]
FIGS. 7A and 7B are diagrams for explaining the procedure of another method of manufacturing a secondary battery. FIG. 7A illustrates the present manufacturing method, and FIG. 7B illustrates the manufacturing method as a comparative example of the present manufacturing method. Is shown. This method of manufacturing a secondary battery is mainly for accelerating the impregnation efficiency of the electrolytic solution into the separator 23 of the wound electrode body 20 housed in the battery can 11, and is shown in FIG. As described above, the storage step of storing the wound electrode body 20 in the battery can 11 (S101), the impregnation step of impregnating the separator 23 of the wound electrode body 20 stored in the battery can 11 with the electrolytic solution (S102), A bead processing step (S103) of forming a recess 11H by performing bead processing on the battery can 11 and a caulking processing step (S104) of forming a caulked section 11K by performing caulking on the battery can 11 are performed in this order. Contains. That is, in the manufacturing process of this secondary battery, after performing the impregnation treatment with the electrolytic solution, the concave portion 11H is formed in the battery can 11.
[0034]
The details of the impregnation step (S102) are as follows. That is, in the impregnation step, for example, in a state where the wound electrode body 20 is stored in the battery can 11, first, the inside of the battery can 11 is evacuated, and air is removed from the separator 23 of the wound electrode body 20. The vacuum state at this time is preferably low vacuum to medium vacuum, and specific vacuum conditions are, for example, vacuum pressure = about -100 kPa to 0.1 Pa and vacuum time = about 5 seconds to 60 seconds. Subsequently, the separator 23 is impregnated with the electrolytic solution through the open portion of the battery can 11. Finally, the inside of the battery can 11 is pressurized so that the electrolytic solution spreads over the entire separator 23. The pressurizing condition at this time is, for example, pressure = about 0.1 MPa to 1.0 MPa and pressurizing time = about 5 seconds to 150 seconds.
[0035]
According to this method of manufacturing a secondary battery, the bead processing step is performed after the impregnation step. Therefore, the efficiency of impregnation of the separator 23 with the electrolytic solution is promoted for the following reasons, and the manufacturing yield of the battery is improved. be able to.
[0036]
That is, as shown in FIG. 7B, the manufacturing process of the secondary battery as a comparative example includes a housing process (S201), a bead working process (S202), an impregnation process (S203), and a caulking process. (S204) is included in this order, and after the depression 11H is formed in the battery can 11, the impregnation treatment with the electrolytic solution is performed. In this case, in the impregnation step, when the electrolytic solution is impregnated into the separator 23 of the spirally wound electrode body 20 housed in the battery can 11, the concave portion 11 </ b> H is already formed in the battery can 11, and the battery can 11 , The air is difficult to escape from the separator 23 during vacuum processing, and it is difficult for the entire separator 23 to be evenly pressurized during pressurization. As a result, the entire separator 23 is evenly impregnated with the electrolytic solution. It will be difficult to make it. As a result, in the comparative example, unreacted portions are generated in the positive electrode 21 and the negative electrode 22 due to insufficient impregnation with the electrolytic solution, and if the capacity in battery design cannot be secured, the production yield of the battery may be reduced.
[0037]
On the other hand, in the present manufacturing method, since the concave portion 11H is formed in the battery can 11 after the impregnation treatment with the electrolytic solution, the open diameter of the battery can 11 is sufficiently ensured before forming the concave 11H. In this state, the electrolytic solution is impregnated into the separator 23 of the spirally wound electrode body 20 housed in the battery can 11. In this case, the air is easily released from the separator 23 during the vacuum treatment, and the pressure is easily applied to the entire separator 23 when pressurized. Therefore, the entire separator 23 is uniformly impregnated with the electrolytic solution. Therefore, in the present manufacturing method, unlike the case of the comparative example, the capacity in battery design is ensured, and the manufacturing yield of the battery can be improved.
[0038]
Moreover, in the present manufacturing method, since the recess 11H is not yet formed in the battery can 11 at the time of the impregnation step, when the electrolytic solution is injected into the battery can 11 to impregnate the separator 23, the recess 11H corresponds to the recess 11H. As a result, there is no possibility that the electrolytic solution erroneously adheres to the protrusions formed inside the battery can 11 and the electrolytic solution is consumed by factors other than impregnation. Therefore, the loss amount of the electrolytic solution is reduced, and also from this viewpoint, it is possible to contribute to an improvement in the efficiency of impregnation of the separator 23 with the electrolytic solution.
[0039]
【Example】
Next, specific examples of the present invention will be described.
[0040]
First, in the above embodiment, the amount of leakage of the electrolyte after cycle charge / discharge was compared between the secondary battery of the present invention shown in FIG. 2 and the secondary battery of the comparative example shown in FIG. The result shown in FIG. 1 was obtained. Table 1 shows the mass reduction amount (maximum value, minimum value, average value, standard deviation σ; unit = g) of the secondary battery. Table 1 shows data for 235 lots (1 lot = 10 samples) for the "Comparative Example" and 63 lots for the "present invention".
[0041]
[Table 1]

[0042]
As can be seen from the results shown in Table 1, the average value of the mass loss due to the leakage of the electrolyte after the cycle charge / discharge was 0.0000655 g for the comparative example and 0.000155 g for the present invention. It was reduced to about 1/4 of the example. Further, the standard deviation σ was 0.000610 g for the comparative example and 0.000036 g for the present invention, which was reduced to about 1/17 of the comparative example in the present invention. From these, it was confirmed that in the secondary battery of the present invention, leakage of the electrolyte solution was suppressed.
[0043]
Next, the method of manufacturing the secondary battery shown in FIG. 7A and the method of manufacturing the secondary battery as a comparative example shown in FIG. When the impregnation efficiencies were compared, the results shown in Table 2 were obtained. Table 2 shows the time required for the impregnation of the electrolyte (maximum value, minimum value, average value, standard deviation σ; unit = second, number of measurement n = 10). In measuring the impregnation time of the electrolytic solution, the amount of the electrolytic solution was 4.5 g, the pressure during vacuum treatment was -80 kPa, and the pressure during pressurization was 0.4 MPa.
[0044]
[Table 2]

[0045]
As can be seen from the results shown in Table 2, the average value of the impregnation time of the electrolytic solution was 97.46 seconds for the production method of the comparative example and 35.72 seconds for the production method of the comparative example. Was also shortened by about 60 seconds. From this, it was confirmed that in the method of manufacturing the secondary battery, the impregnation efficiency of the electrolytic solution was improved.
[0046]
Next, the method of manufacturing the secondary battery shown in FIG. 7A and the method of manufacturing the secondary battery as a comparative example shown in FIG. The results shown in Table 3 were obtained by comparing the amount of electrolyte loss depending on the presence or absence of. Table 3 shows the loss amount of the electrolytic solution (maximum value, minimum value, average value, standard deviation σ; unit = mg, number of measured n = 10).
[0047]
[Table 3]

[0048]
As can be seen from the results shown in Table 3, the average value of the loss amount of the electrolytic solution was 34.62 mg for the production method of the comparative example and 4.69 mg for the production method of the comparative example. / 7. From this, it was confirmed that in the method of manufacturing the secondary battery, the loss amount of the electrolyte solution was reduced, and it was possible to contribute to the improvement of the impregnation efficiency of the electrolyte solution.
[0049]
As described above, the present invention has been described with reference to the embodiment and the example. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment and example, and can be variously modified. For example, in the above embodiment, the case where lithium is used as the light metal has been described. However, another alkali metal such as sodium (Na) or potassium (K), or an alkaline earth such as magnesium (Mg) or calcium (Ca) is used. The present invention can be applied to a case where a metal, another light metal such as aluminum, lithium, or an alloy thereof is used, and the same effect can be obtained. At that time, a positive electrode material, a negative electrode material, a solvent, an electrolyte salt, and the like capable of inserting and extracting a light metal are selected according to the light metal. However, it is preferable to use lithium or an alloy containing lithium as the light metal because voltage compatibility with currently practically used lithium ion secondary batteries is high.
[0050]
Further, for example, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to a secondary battery has been described, but the present invention may be applied to a primary battery.
[0051]
【The invention's effect】
As described above, according to the battery according to any one of claims 1 to 5, one of the two opposing surfaces of the recessed portion on the side closer to the lid member and the battery can. The angle between the plane and the plane perpendicular to the longitudinal direction is 8 degrees or less, and the dimension ratio L1 / L2 of the dimension L1 of the caulked portion in the longitudinal direction and the total length L2 of the battery can constituting the caulked portion is 0.675 or more. Since the range is 0.747 or less, the caulking condition of the battery can is optimized. Therefore, leakage of the electrolyte can be suppressed, and the production yield of the battery can be improved.
[0052]
In particular, according to the battery of the second aspect, since the caulked portion of the battery can is caulked so that the end is directed outward with respect to the battery can, the caulking condition of the battery can is more improved. Be optimized. Therefore, also from this viewpoint, it is possible to contribute to suppression of leakage of the electrolytic solution.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a cross-sectional structure of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view illustrating a cross-sectional structure of a main part of the secondary battery illustrated in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the secondary battery.
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a step following the step shown in FIG. 3;
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a step following the step shown in FIG. 4;
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a cross-sectional configuration of a secondary battery as a comparative example with respect to the secondary battery according to one embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a procedure of a method of manufacturing a secondary battery applicable to the secondary battery according to one embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
11: Battery can, 11H: Depressed portion, 11K: Caulked portion, 11KT: Tip portion, 11KN: Near tip portion, 12, 13: Insulating plate, 14: Battery cover, 15: Safety valve, 15a: Disk plate, 16: Heat Resistive element, 17: gasket, 17E: near tip, 17P: near recess, 20: wound electrode body, 21: positive electrode, 22: negative electrode, 23: separator, 24: center pin, 25: positive electrode lead, 26: negative electrode lead, 30: chuck, 31: chuck part, 31C: peripheral surface, 31N: corner, 40: receiving roller, 50: tool post, 51: processing part, M1, M2: facing surface, N: flat surface ( (Imaginary plane), S: lid member, θ1: depression angle.

Claims

A battery can having a recess including two opposing surfaces and a caulked portion caulked via a lid member; and a battery element housed inside the battery can,
The angle formed between one of the two opposing surfaces on the side closer to the lid member and a plane orthogonal to the longitudinal direction of the battery can is 8 degrees or less,
When the dimension of the caulked portion in the longitudinal direction is L1, and the total length of the battery can forming the caulked portion is L2, the dimensional ratio L1 / L2 is in a range of 0.675 or more and 0.747 or less. Battery.

2. The battery according to claim 1, wherein the caulking portion of the battery can is caulked such that an end of the battery can is directed outward.

The battery according to claim 1, wherein the lid member includes a battery lid, a safety valve, and a thermal resistance element.

The battery according to claim 1, wherein a sealing member is provided between the caulked portion of the battery can and the lid member.

2. The battery according to claim 1, wherein the battery element is formed by winding a positive electrode and a negative electrode laminated with a separator interposed therebetween, and impregnating the separator with a liquid electrolyte.