JP2004327280A

JP2004327280A - ボタン形電気化学セル

Info

Publication number: JP2004327280A
Application number: JP2003121453A
Authority: JP
Inventors: Kotaro Kanetani; 孝太郎金谷; Yoshimi Sugano; 佳実菅野; Hiroyuki Koseki; 裕之小関; Shunji Watanabe; 俊二渡邊; Tsugio Sakai; 次夫酒井
Original assignee: SII Micro Parts Ltd
Current assignee: SII Micro Parts Ltd
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】ガスケットや金属蓋の寸法ばらつきにより、かしめ封口時に、勘合が緩くなり金属蓋がガスケットから脱落し、逆に勘合がきつくなりガスケットへの金属蓋の組込みが不十分になるなど、生産の安定稼動に著しく支障をきたし、歩留まりも悪く、品質も安定しなかった。
【解決手段】金属ケース１０３と外周部に折り返しを有する金属蓋１０５の間に介在するガスケット１０８の立ち上がり部の金属蓋１０５側に段差１０９をもたせる構成とした。段差１０９の位置は、組み込まれる金属蓋１０５の折り返し頂点より上に設けた。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、正極と負極とイオン導電性の電解質等から少なくともなる発電要素を内部に含み、樹脂製のガスケットを介しカップ状の金属ケースと金属蓋でかしめ封口してなるボタン形電気化学セルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のボタン形電気化学セルの代表的なかしめ封口前における構造を図１に示した。従来のガスケット１０８は、金属ケース１０３と金属蓋１０５の間に介在する立ち上がり部の金属蓋１０５側の形状は平面状になっていた（例えば、特許文献１参照。）。金属蓋１０５とガスケット１０８との勘合が緩いと金属蓋１０５がガスケット１０８から脱落し、逆にきついと金属蓋１０５の組み込みが不十分となる。そのため、ガスケット１０８と金属蓋１０５との勘合状態を良好に保つため、加工技術を超えた高い寸法精度が必要となり、歩留まりが悪かった。このことは、ボタン形電気化学セルの小型化によって、特に顕著になっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１３８０４２号公報（第４頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、ガスケット１０８に金属蓋１０５を組込み、かしめ封口する時に、ガスケットおよび金属蓋の寸法ばらつきにより、勘合が緩くなり金属蓋１０５がガスケット１０８から脱落したり、逆に勘合がきつくなりガスケット１０８への金属蓋１０５の組込みが不十分になり、セル高さにばらつきが生じた。そのため、生産の安定稼動に著しく支障をきたし、歩留まりも悪く、品質も安定しなかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は金属ケースと外周部に折り返しを有する金属蓋の間に介在するガスケットの立ち上がり部の金属蓋側に、段差をもたせる構成とすることにした。段差の位置は、組み込まれる金属蓋の折り返し頂点より上に設けた。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図２に、本発明の樹脂製のガスケットを介しカップ状の金属ケースと金属蓋でかしめ封口してなるボタン形電気化学セルのかしめ封口前における断面図を示した。金属蓋とガスケットの勘合不良による脱落防止には、金属ケース１０３と金属蓋１０５の間に介在するガスケット１０８の立ち上がり部の金属蓋１０５側に段差１０９をもたせることが効果的である。
【０００７】
また、段差１０９の位置は、組み込まれる金属蓋１０５の折り返し頂点より上に設けると有効である。また、本発明は段差１０９の形状を限定するものではないが、たとえば、図３に示すような形状であればよい。
【０００８】
上記のように構成されたボタン形電気化学セルは、金属蓋１０５のガスケット１０８からの脱落を防ぐと同時に、金属蓋１０５およびガスケット１０８の寸法ねらい値を適正にすることにより、セル高さのばらつきを少なくすることができる。このことにより、歩留まりが向上し、品質が安定する。
【０００９】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
【００１０】
【実施例】
本実施例では、正極活物質としてＭｏＯ３、負極活物質としＳｉＯを用いた場合である。下記のようにして作製した正極、負極及びイオン導電性電解質を用いた。また、セルの大きさは外径４．８ｍｍ、厚さ１．４ｍｍであった。
【００１１】
実施例１〜７として、正極は次の様にして作製した。市販のＭｏＯ３を粉砕したものに導電剤としてグラファイトを、結着剤としてポリアクリル酸を重量比ＭｏＯ３：グラファイト：ポリアクリル酸＝５３：４５：２の割合で混合して正極合剤とし、次にこの正極合剤５ｍｇを２ｔｏｎ／ｃｍ２で直径２．４ｍｍのペレットに加圧成形し正極電極１０１とした。その後、この様にして得られた正極電極１０１を、炭素を含む導電性樹脂接着剤からなる電極集電体を用いて金属ケース１０３に接着し一体化した（正極ユニット化）後、２５０℃で８時間減圧加熱乾燥した。塗布する液体シール剤は、市販のブチルゴム系接着剤（ブチルゴム３０重量％、残りトルエン）とブローンアスファルトをトルエンに溶かしたものを金属ケースの内側に注射器により塗布し、ドライルーム内で１２０℃乾燥して用いた。
【００１２】
負極は、次の様にして作製した。市販のＳｉＯを粉砕したものを作用極の活物質として用いた。この活物質に導電剤としてグラファイトを、結着剤としてポリアクリル酸をそれぞれ重量比４５：４０：１５の割合で混合して負極合剤とした。合剤１．１ｍｇを２ｔｏｎ／ｃｍ２で直径２．１ｍｍのペレットに加圧成形したものを用いた。その後、この様にして得られた負極ペレットを、炭素を導電性フィラーとする導電性樹脂接着剤からなる電極集電体を用いて金属蓋１０５に接着し一体化した（負極ユニット化）後、２５０℃で８時間減圧加熱乾燥した。さらに、ペレット上にリチウムフォイルを直径２ｍｍ、厚さ０．２ｍｍに打ち抜いたものを圧着し、リチウム−負極ペレット積層電極１０４とした。厚さ０．２ｍｍのガラス繊維からなる不織布を乾燥後φ３ｍｍに打ち抜きセパレータ１０７とした。
【００１３】
金属蓋１０５の外径は４．２１ｍｍで折り返し頂点の高さは０．５６ｍｍのものを用いた。ガスケット１０８は、立ち上がり部の内径４．２２ｍｍおよび４．２４ｍｍの２水準で、段差１０９の形状は図３の（５）の形状で、段差の高さは０．０３ｍｍ、段差の幅は０．０６ｍｍとし、段差１０９の位置は組み込む金属蓋の折り返し頂点の上部０．１ｍｍの箇所に設けた。
【００１４】
比較例１〜７として、段差１０９のないガスケットを用いて他の構成は同じセルを作製した。ガスケット材質については表１に示した。塗布する液体シール剤は、市販のブチルゴム系接着剤（ブチルゴム３０重量％、残りトルエン）とブローンアスファルトをトルエンに溶かしたものをガスケットの溝に注射器により塗布し、ドライルーム内で１２０℃乾燥して用いた。
【００１５】
イオン導電性電解質は、エチレンカーボネート（ＥＣ）：γ−ブチロラクトン（γＢＬ）の体積比１：１混合溶媒にホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ４）を１モル／ｌ溶解したもの６μＬ入れた。正極ユニットと負極ユニットを重ねかしめ封口することによりセルを５００個作製した。正極ユニットと負極ユニットを重ねかしめ封口する前に、ガスケットと金属蓋との勘合状態を確認し、容易に脱落するものは不良としてセル作製からはずした。作製したセルのセル高さを測定し、ばらつきを評価した。
【００１６】
結果を表１に示した。ガスケット１０８に段差１０９をもたせることによって、金属蓋とガスケットの勘合が緩いことによって生じる脱落がなくなることがわかった。また、段差を設けたガスケットの立ち上がり部内径を４．２４ｍｍにすることによって、脱落防止と同時にセル高さを安定化させることがわかった。
【００１７】
【表１】

【００１８】
本実施例では、イオン導電性電解質二次電池についてのみ説明したが、実施例同様の金属ケース、金属蓋、ガスケットを用いた電気二重層キャパシタにおいても同様の効果が確認できた。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００２０】
ボタン形電気化学セルでは、かしめ封口時、ガスケットおよび金属蓋の寸法ばらつきにより、金属蓋がガスケットから脱落する場合や、金属蓋の組込みが不十分になる場合が生じていたが、ガスケットに段差を設けることによって、金属蓋とガスケットの勘合が緩いねらい寸法にすることができ、脱落防止と同時に、セル高さの安定化が実現できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボタン形電気化学セルの代表的なかしめ封口前における構造を示す図である。
【図２】本発明のボタン形電気化学セルのかしめ封口前における断面を示す図である。
【図３】本発明のガスケットの段差の形状を示す図である。
【符号の説明】
１０１正極電極
１０２電極集電体
１０３金属ケース
１０４負極電極
１０５金属蓋
１０６イオン導電性電解質
１０７セパレータ
１０８ガスケット
１０９段差

Claims

正極と負極とイオン導電性の電解質等から少なくともなる発電要素を内部に含み、樹脂製のガスケットを介しカップ状の金属ケースと金属蓋でかしめ封口してなるボタン形電気化学セルにおいて、前記ガスケットの金属ケースと金属蓋の間に介在する立ち上がり部の金属蓋側に、段差を備えることを特徴とするボタン形電気化学セル。
前記金属蓋が外周部に折り返しを有し、前記ガスケットの金属ケースと金属蓋の間に介在する立ち上がり部の金属蓋側の前記段差の位置が、組み込まれる金属蓋の折り返し頂点より上であることを特徴とする請求項１に記載のボタン形電気化学セル。
前記ガスケットの立ち上がり部の前記段差の高さが０．２ｍｍ以下、段差の幅が１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のボタン形電気化学セル。
前記ガスケットに用いる樹脂がポリアミド樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）を主体とするポリオレフィン樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルニトリル樹脂（ＰＥＮ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）から選ばれる樹脂であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のボタン形電気化学セル。