JP2005044649A - 扁平形電池と、扁平形電池の電池缶と、扁平形電池の電池缶の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電池缶への電解液の充填量を増やし、その分だけ放電容量の向上を図る。併せて、電池蓋をガスケットとともに強固に封止固定して、耐圧強度を増強できる扁平形電池を提供する。
【解決手段】電池缶１の周壁内面の上下中途部に、フランジ状のシール座１２を缶周壁と一体に張り出し形成する。シール座１２でガスケット３を支持して、電池蓋２およびガスケット３を分離不能に封止固定する。シール座１２の下方に液溜めポケット１５が形成されるので、液溜めポケット１５の容積に等しい量の電解液を余分に充填できる。シール座１２は、それぞれ缶周壁に連続する下シール壁１２ａと上シール壁１２ｂとで２重壁状に形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボタン形電池やコイン型電池に代表される扁平形電池、その電池缶、並びに該電池缶の製造方法に関する。

一般的な扁平形電池においては、電池缶の開口周縁壁を内向きにかしめ変形することにより、電池蓋をガスケットと共に封止固定している。リング状のガスケットは、電池缶の内周面に嵌め込んであり、電池缶をかしめ変形した状態において、電池缶の底壁とかしめ壁とで上下方向から挟持固定されている。

この種の扁平形電池において、電池缶の内面の上下中途部にフランジ状の段部を設け、段部でガスケットを受け止めることは、特許文献１、２に公知である。特許文献１では、電池缶の周囲壁を缶内面側へ折り曲げたのち、缶外面側へ反転状に折り返して段部を形成している。この段部は、電池缶に電池蓋をかしめ固定する際に、電池蓋で電池要素が押圧されて傷付くのを防止する。特許文献２では、電池缶をプレス成形する過程で、缶周壁に押し込み加工を施して、先の段部を形成している。

実公昭３８−１９８４２号公報（第１頁、第１図） 特開平１１−１０２６７２号公報（段落番号００１５、図３）

特許文献１の電池では、ガスケットを受け止める段部と電池缶の底壁との間に負極材を収容するが、負極材の直径寸法が段部内縁の直径寸法より大きいので、電池をいかにして製造するかが問題となる。予め段部が形成された電池缶に負極材を装填することは、できない。となると、負極材を電池缶に収容したのち、その周壁に曲げ加工を施して段部を形成することになる。しかしこの種の加工は不可能ではないが、曲げ加工の過程で負極材が損傷するおそれがあり、量産には適さない。

この点、特許文献２の電池は、正極材および負極材のそれぞれの直径が段部内縁の直径寸法より小さいので、問題なく電池を量産できる。しかし、電池缶の周壁に押し込み加工を施して段部を形成するので、段部の張り出し量（0.７mm）を大きくできず、ガスケットの下面周縁しか受け止められない。しかも、押し込み加工によって削られた薄肉の開口周囲壁で、ガスケットを介して電池蓋をかしめ固定せざるを得ないので、先のように段部の張り出し量が小さいことも相俟って、十分なかしめ強度を得られず、電池容器に不可欠な耐圧強度が得られにくい。電池缶を分厚い素材で形成すると、段部の張り出し量はある程度まで大きくでき、しかもかしめ変形される開口周囲壁の厚みも大きくできるが、得られる電池の重量および外形寸法が大きくなるうえ、材料の無駄が避けられない。

本発明の目的は、電池容器の容積を増加し、その分だけ電池の放電容量を向上できる扁平形電池ないしそれ用の電池缶を提供することにある。本発明の目的は、組み立てが容易であって、電池蓋をガスケットとともに強固に封止固定でき、従って十分な耐圧強度を備え、信頼性に優れた電池缶を提供することにある。

本発明の目的は、缶内部にシール座が張り出している電池缶と、これを確実に量産できる製造方法とを提供することにある。

本発明の扁平形電池は、図１に示すごとく電池要素およびガスケット３を収容する電池缶１と、ガスケット３とともに電池缶１の開口内縁にかしめ固定されて、電池缶１を密封する電池蓋２とを含む。電池缶１の周壁内面の上下中途部には、フランジ状のシール座１２が缶周壁と一体に張り出し形成されている。シール座１２で受け止め支持したガスケット３をシール座１２と電池缶１のかしめ壁１４とで上下に挟持することにより、電池蓋２およびガスケット３を分離不能に封止固定する。そして、シール座１２と缶底壁１０との間に、液溜めポケット１５が周回状に形成されていることを特徴とする（請求項１）。

その電池缶１は、板材を素材とするプレス成形品からなり、缶底壁１０と、缶底壁１０の周縁から上向きに折り曲げた下周壁１１と、下周壁１１に連続して缶内面へ向かって張り出し形成されたシール座１２と、シール座１２に連続して上向きに折り曲げた上周壁１３と、上周壁１３の上端側につながるかしめ壁１４とを一体に備えている。そして、シール座１２が、下周壁１１に連続する下シール壁１２ａと、上周壁１３に連続する上シール壁１２ｂと含み、下シール壁１２ａと上シール壁１２ｂとが上下に密着する２重壁構造に形成されている（請求項２）。

そこでのシール座１２の張り出し寸法ｂ１は、図２に示すごとくガスケット３の幅寸法ｂ２とほぼ同一寸法に設定することができる（請求項３）。また、正極材５および負極材６の直径寸法は、シール座１２の内縁直径寸法より僅かに小さく設定することができる（請求項４）。

本発明は、電池要素およびガスケット３を収容する扁平形電池の電池缶であって、缶周壁の内面の上下中途部に、ガスケット３を受け止め支持するフランジ状のシール座１２が缶周壁と一体に張り出し形成されており、前記シール座１２と缶底壁１０との間に、液溜めポケット１５が周回状に形成されていることを特徴とする（請求項５）。

また、本発明に係る扁平形電池の電池缶１は、図４に示すごとく、板材２１に絞り加工を施して周回状の段部２２を形成する第１工程と、第１工程で得られたブランク材の段部２２の外側に絞り加工を施して、逆Ｖ字状の突起２３を形成する第２工程と、突起２３を形成する内外の壁面を密着させてシール座１２を形成する第３工程と、第３工程で得られたブランク材のシール座１２の内側に絞り加工を施して、缶底壁１０と、缶底壁１０に連続して斜めに傾く缶周壁とを形成する第４工程と、シール座１２を含む缶周壁を、缶底壁１０に対して直交状に絞り形成する第５工程とを経て製造される（請求項６）。

また、別の本発明に係る扁平形電池の電池缶１は、図５に示すごとく、板材２１に絞り加工を施して缶底壁１０および下周壁１１を形成する第１工程と、第１工程で得られたブランク材に絞り加工を施して、下周壁１１の開口外側に段部２４を形成する第２工程と、第２工程で得られたブランク材に絞り加工を施して、下周壁１１の開口壁と段部２４の横壁とを密着変形させることにより、フランジ状のシール座１２を形成する第３工程とを経て製造される（請求項７）。

本発明では、電池缶１の周壁内面の上下中途部に設けたシール座１２でガスケット３を支持し、シール座１２の下方に液溜めポケット１５を形成するので、ガスケット３および電池蓋２をかしめ固定した状態における電池容器の内容積は、液溜めポケット１５が存在する分だけ電解液の充填量が増加しており、電池の放電容量を向上できる（請求項１、請求項５）。

シール座１２が、それぞれ缶周壁と一体に形成される下シール壁１２ａおよび上シール壁１２ｂで２重壁状に形成されているので、十分な機械的強度を有するシール座１２が得られる。従って、電池蓋２をガスケット３とともに強固に封止固定して電池の耐圧強度の向上を図れ、その分だけ信頼性に優れた扁平形電池を提供できることになる（請求項２）。

シール座１２の張り出し寸法ｂ１が、ガスケット３の幅寸法ｂ２とほぼ同一寸法に設定されていると、かしめ壁１４をかしめ変形する際の外力をシール座１２で確りと受け止めるので、ガスケット３の圧縮変形量を適正化して電池の耐圧強度が向上し、耐圧強度ばらつきの幅を小さくできる（請求項３）。

正極材５および負極材６の直径寸法が、シール座１２の内縁直径寸法より僅かに小さく寸法設定されていると、正極材５および負極材６の電池缶１に対する組み込みが簡単に行えるものでありながら、電池容量をできるだけ大きく設定できる（請求項４）。

請求項６に係る本発明の電池缶１の製造方法によれば、缶内部にシール座１２が張り出している電池缶１を確実にしかも精度よく量産できる。

請求項６に係る本発明の製造方法によれば、缶内部にシール座１２が張り出している電池缶１をより少ない加工工数で確実に量産できる。

図１ないし図３は本発明に係る扁平形電池の実施例を示す。これの電池容器は、電池要素およびガスケット３を収容する電池缶１と、ガスケット３とともに電池缶１の開口内縁にかしめ固定されて、電池缶１を密封する電池蓋２とで構成されている。電池容器は全体が扁平なボタン形に形成してある。図１において電池要素は、それぞれ円盤形に固められた正極材５、および負極材６と、両者間に介装されるセパレータ７とを含む。

電池缶１は、基本的に上面が開口する丸皿状に形成されるが、電池容器の容積を増加して放電容量を向上させるために、電池缶１の周壁内面の上下中途部にフランジ状のシール座１２が張り出し形成されており、このシール座１２でガスケット３を受け止め支持することにより、シール座１２と缶底壁１０との間に液溜めポケット１５を確保している。

電池缶１は、図１に示すごとく、缶底壁１０と、缶底壁１０の周縁から上向きに折り曲げた下周壁１１と、下周壁１１に連続して缶内面へ向かって張り出し形成されるシール座１２と、シール座１２に連続して上向きに折り曲げた上周壁１３と、上周壁１３の上端側につながるかしめ壁１４とを含む。その製造要領は後述する。

シール座１２は、下周壁１１に連続する下シール壁１２ａと、上周壁１３に連続する上シール壁１２ｂとを上下に密着させた２重壁構造に形成されている。これでシール座１２の構造強度のアップを図り、電池蓋２およびガスケット３をより強固にかしめ固定することができる。

電池蓋２は浅い丸皿状に形成してあり、その周縁に多段状の拡径部を有し、拡径部の下端縁に、外向きに折り返されたシール部１７が形成されている。電池缶１および電池蓋２はステンレス、鋼材、アルミニウム、チタン、ニッケルのいずれか１種、あるいはこれらの金属の合金、または前記金属の複数種を積層したクラッド材で形成される。

ガスケット３は、弾性と絶縁性に優れたプラスチック材を素材とするリング状の射出成形品からなり、電池蓋２のシール部１７を受け入れるために、上向きに開口する周回状のシール溝１８と、シール部１７の外周面に密接するシール壁１９とを備えている。

正極材５および負極材６の直径寸法は、シール座１２の内縁直径寸法より僅かに小さく寸法設定してある。したがって、正極材５および負極材６は電池缶１に対して支障なく組み込める。この後に、ガスケット３をシール座１２に組み付け、電池缶１内に電解液を注入したうえで、シール部１７がシール溝１８に嵌り込む状態で電池蓋２をガスケット３に組み、図１に示すように電池缶１のかしめ壁１４を内向きにかしめ処理することにより、電池蓋２とガスケット３とをかしめ固定して電池缶１を密封状に封口処理する。

上記構成の電池によれば、ガスケット３をシール座１２で受け止め支持した状態において、シール座１２の下方に液溜めポケット１５が確保されているので、ガスケット３および電池蓋２をかしめ固定した状態における電池容器の内容積が増加し、その分だけ電解液の充填量が増えて、電池の放電容量を大にできる。

シール座１２は、下シール壁１２ａおよび上シール壁１２ｂで２重壁になっているので、シール座１２これ自体の構造強度を向上できる。このことは、電池蓋２をガスケット３とともに強固に封止固定できることを意味しており、従って十分な耐圧強度を備え、信頼性に優れた扁平形電池が得られる。

電池缶１を構成する各部の関係寸法は、以下のように設定する。電池缶１の全高寸法ｈ１は１〜１０mmとする。全高寸法ｈ１が１mm未満だと、電池缶１の内面にシール座１２を形成することが困難となり、全高寸法ｈ１が１０mmを越えると、扁平形電池の域を越えて電池が分厚くなるからである。

シール座１２の上面からかしめ壁１４の上縁までの高さ寸法ｈ２は、電池缶１の全高寸法ｈ１の１０〜７０％とする。高さ寸法ｈ２が１０％未満だと、かしめ壁１４のかしめ代が小さく、電池蓋２およびガスケット３を確実に封止固定できない。高さ寸法ｈ２が７０％を越えると、液溜めポケット１５の容積が小さくなり、電解液の増加度合いが僅かになるからである。

シール座１２の張り出し寸法ｂ１は、缶底壁１０の外直径寸法ｄ１の２〜１５％とする。張り出し寸法ｂ１が２％未満であると、かしめ壁１４をかしめた状態において、ガスケット３を確実に支持することができず、シール不良を生じやすい。張り出し寸法ｂ１が１５％を越えると、正極材５、および負極材６の直径寸法を小さくする必要があるので、電池の容量が小さくなるからである。

実施例における電池缶１の各部の関係寸法を具体的に挙げると、図３に示すように、缶底壁１０の外直径寸法ｄ１を１9.９５mmとするとき、かしめ処理する前のかしめ壁１４の外直径寸法ｄ２は２0.２mmとし、かしめ処理する前の電池缶１の全高寸法ｈ１は2.７３mmとし、シール座１２の上面からかしめ壁１４の上縁までの高さ寸法ｈ２は1.７０mmとした。さらに、シール座１２の張り出し寸法ｂ１は1.００mmとして、ガスケット３の断面幅寸法ｂ２は1.０４mmとした。

缶周壁の内面にシール座１２が張り出している電池缶１は、次の手順で製造する。第１工程では、図４（ｂ）に示すように、板材２１に絞り加工を施して周回状の段部２２を形成する。第２工程では、第１工程で得られたブランク材の段部２２の外側に絞り加工を施して、逆Ｖ字状の突起２３を形成する（図４（ｃ））。第３工程では、突起２３を形成する内外の壁面２３ａ・２３ｂを密着させてシール座１２を形成する（図４（ｄ））。第４工程では、第３工程で得られたブランク材のシール座１２の内側に絞り加工を施して、缶底壁１０と、缶底壁１０に連続して斜めに傾く缶周壁とを形成する（図４（ｅ））。第５工程では、シール座１２を含む缶周壁を、缶底壁１０に対して直交状に絞り形成する（図４（ｆ））。

先の電池缶１は、図５に示す手順で製造してもよい。この場合、第１工程では、板材２１に絞り加工を施して缶底壁１０および下周壁１１を形成する（図５（ｂ））。第２工程では、第１工程で得られたブランク材に絞り加工を施して、下周壁１１の開口外側に段部２４を形成する（図５（ｃ））。第３工程では、第２工程で得られたブランク材に絞り加工を施して、下周壁１１の開口壁と段部２４の横壁とを密着変形させることにより、フランジ状のシール座１２を形成する（図５（ｄ））。第４工程では、上周壁１３の上部周縁のフランジ壁をトリミングする（図５（ｅ））。

上記の実施例以外に、電池要素は実施例で説明した正極材５および負極材６である必要はなく、要は電池缶１に電解液が充填してある電池であればよい。シール座１２はビード加工によって形成してもよい。電池缶１は必要があればダイキャスト成形品で形成することができる。

扁平形電池の縦断面図 扁平形電池の分解断面図 電池缶の要部の拡大縦断面図 扁平形電池の製造工程を示す説明図 扁平形電池の別の製造工程を示す説明図

符号の説明

１ 電池缶
２ 電池蓋
３ ガスケット
１０ 缶底壁
１２ シール座
１５ 液溜めポケット

Claims (7)

1. 電池要素およびガスケットを収容する電池缶と、前記ガスケットとともに前記電池缶の開口内縁にかしめ固定されて、前記電池缶を密封する電池蓋とを含む扁平形電池であって、
   前記電池缶の周壁内面の上下中途部には、フランジ状のシール座が缶周壁と一体に張り出し形成されており、
   前記シール座で受け止め支持した前記ガスケットを前記シール座と前記電池缶のかしめ壁とで上下に挟持することにより、前記電池蓋および前記ガスケットが分離不能に封止固定されており、
   前記電池缶の前記シール座と缶底壁との間には、液溜めポケットが周回状に形成されていることを特徴とする扁平形電池。
2. 板材を素材とするプレス成形品からなる前記電池缶が、缶底壁と、前記缶底壁の周縁から上向きに折り曲げた下周壁と、前記下周壁に連続して缶内面へ向かって張り出し形成されたシール座と、前記シール座に連続して上向きに折り曲げた上周壁と、前記上周壁の上端側につながるかしめ壁とを一体に備えており、
   前記シール座が、前記下周壁に連続する下シール壁と、前記上周壁に連続する上シール壁とを含み、前記下シール壁と前記上シール壁とが上下に密着する２重壁構造に形成されている請求項１記載の扁平形電池。
3. 前記シール座の張り出し寸法が、前記ガスケットの幅寸法とほぼ同一寸法に設定されている請求項１または２記載の扁平形電池。
4. 正極材および負極材の直径寸法が、前記シール座の内縁直径寸法より僅かに小さく設定されている請求項１または２または３記載の扁平形電池。
5. 電池要素およびガスケットを収容する扁平形電池の電池缶であって、
   缶周壁の内面の上下中途部に、前記ガスケットを受け止め支持するフランジ状のシール座が前記缶周壁と一体に張り出し形成されており、
   前記シール座と缶底壁との間に、液溜めポケットが周回状に形成されていることを特徴とした扁平形電池の電池缶。
6. 板材に絞り加工を施して周回状の段部を形成する第１工程と、
   第１工程で得られたブランク材の前記段部の外側に絞り加工を施して、逆Ｖ字状の１次突起を形成する第２工程と、
   前記１次突起を形成する内外の壁面を密着させてシール座を形成する第３工程と、
   第３工程で得られた前記ブランク材の前記シール座の内側に絞り加工を施して、缶底壁と、前記缶底壁に連続して斜めに傾く缶周壁とを形成する第４工程と、
   前記シール座を含む前記缶周壁を、前記缶底壁に対して直交状に絞り形成する第５工程とを含む扁平形電池の電池缶の製造方法。
7. 板材に絞り加工を施して缶底壁および下周壁を形成する第１工程と、
   第１工程で得られたブランク材に絞り加工を施して、前記下周壁の開口外側に段部を形成する第２工程と、
   第２工程で得られた前記ブランク材に絞り加工を施して、前記下周壁の開口壁と前記段部の横壁とを密着変形させることにより、フランジ状のシール座を形成する第３工程とを含む扁平形電池の電池缶の製造方法。

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