JP2005353512A - コイン形電池 - Google Patents

Abstract

【課題】負極端子付きのコイン形電池において、負極端子と正極缶の開口上端部分との間で短絡が生じるのを阻止する。
【解決手段】ガスケット３は、リング状のベース部２１と、該ベース部２１の外縁部から上向きに延びて、正・負極缶５・６の周側壁１２・１５に挟持される筒壁部２２とを備える弾性材製の成形品である。筒壁部２２の上端には、正極缶５の周側壁１２の開口上端部分１２ａを覆うカバー部４０を外側方に張り出し形成する。このカバー部４０で、前記開口上端部分１２ａと負極端子３０との間で短絡が生じることを防ぐことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池要素を収容する電池缶が、円形の底面壁の外周から周側壁を上向きに曲げた金属製の正極缶と、円形の上面壁の外周から周側壁を下向きに曲げた金属製の負極缶とを含み、正極缶の周側壁の開口上端部分が、負極缶の周側壁に装着されたガスケットを介して内向きにかしめ加工されたコイン形電池に関する。

この種のコイン形電池の従来例に、図５に示すものがある。そこでの負極缶６は浅い丸皿状に形成されており、円形の上面壁１３と、上面壁１３の周縁に形成された周側壁１５とからなる。正極缶５は、負極缶６よりも一回り大きな外径寸法を有する丸皿状に形成されており、円形の底面壁１１と、底面壁１１の周縁に形成された周側壁１２とからなる。そして、負極缶６の周側壁１５に装着されたガスケット３を介して、正極缶５の周側壁１２の開口上端部分１２ａを内向きにかしめ固定することにより、図５に示すようなコイン形電池を形成している。ここでのガスケット３は、リング状のベース部２１と、該ベース部２１の外縁部から上向きに延びて、正・負極缶５・６の周側壁１２・１５に挟持される筒壁部２２とを備える。同様の缶構造は、例えば特許文献１ないし４にも見受けられる。

そのうえで本発明者等は、図５に示すように、負極缶６の上面壁１３に、負極端子３０を固定することを予定している。負極端子３０は、上面壁１３から水平方向に伸びる腕部３１と、腕部３１の遊端から下向きに伸びる垂直部３２とを含むプレス成形品である。

特開２００３−２４２９４１号公報（図２） 特開２００３−０４５３８１号公報（図１） 特開２００２−１８４４１６号公報（図１、図３） 特開平０９−２８３１０２号公報（図１）

図５のような端子付きのコイン形電池の問題は、落下衝撃等を受けて不慮に負極端子３０が下方に撓み変形した場合に、負極端子３０の腕部３１が、それに対向する正極缶５の開口上端部分１２ａに接触して、両者３１・１２ａの間で短絡を起こしやすいことにある。かかる不具合は、例えば正極缶５の開口上端部分１２ａを覆うように、ゴム製のリング体を配置することで解決できると考えるが、この場合には部品点数が増加するため、電池の製造コストの上昇を招く。リング体を組み込む分だけ電池の組み立て工数が増加し、この点でも電池の製造コストが上昇することが避けられない。

本発明の目的は、負極端子付きのコイン形電池において、負極端子と正極缶の開口上端部分との間で短絡が生じるのを確実に阻止することにある。本発明の目的は、電池の組み立て作業を従来通りの手順で行うことが可能であり、したがって負極端子−正極缶間における短絡防止機能を備えている負極端子付きのコイン形電池を、低コストに提供することにある。

本発明は、図１に示すごとく電池要素２を収容する電池缶１が、円形の底面壁１１の外周から周側壁１２を上向きに曲げた金属製の正極缶５と、円形の上面壁１３の外周から周側壁１５を下向きに曲げた金属製の負極缶６とを含み、正極缶５の周側壁１２の開口上端部分１２ａが、負極缶６の周側壁１５に装着されたガスケット３を介して内向きにかしめ加工されたコイン形電池を対象とする。かかるコイン形電池においては、負極缶６の上面壁１３には、負極端子３０が横外側方に張り出し固定されている。ガスケット３は、リング状のベース部２１と、該ベース部２１の外縁部から上向きに延びて、正・負極缶５・６の周側壁１２・１５に挟持される筒壁部２２とを備える弾性材製の成形品である。そして、ガスケット３の筒壁部２２の上端に、正極缶５の周側壁１２の開口上端部分１２ａを覆って、該開口上端部分１２ａと負極端子３０との間の短絡を防ぐカバー部４０が、外向きに張り出し形成されていることを特徴とする。なお、ここで言う「円形」とは楕円形も含む概念である。

具体的には、カバー部４０は、筒壁部２２の上端から周回状に張り出し形成されたものとすることができる。

負極缶６の周側壁１５は、上面壁１３の外周から斜め下方向に張り出す拡径部１６と、該拡径部１６に連続して垂直方向に伸びるストレート部１７とを含む。電池組み立て前において、図４に示すように、ガスケット３には、これの筒壁部２２の上端全周から外向きに張り出し形成されたフランジ壁２６と、該フランジ壁２６の遊端から下方に延びる環状鍔２７とが設けられており、電池組み立て時において、図１に示すように、ガスケット３を負極缶６の周側壁１５に装着したうえで、正極缶５の周側壁１２の開口上端部分１２ａを内向きにかしめ加工することにより、前記フランジ壁２６が、正極缶５の周側壁１２の開口上端部分１２ａと負極缶６の拡径部１６との間に挟持されてほぼ垂直姿勢となり、その結果、前記環状鍔２７がほぼ水平姿勢となって、該環状鍔２７が正極缶５の周側壁１２の開口上端部分１２ａを覆うカバー部４０となるようにすることができる。

本発明のように、ガスケット３の筒壁部２２の上端に、正極缶５の周側壁１２の開口上端部分１２ａを覆うカバー部４０を設けてあると、該開口上端部分１２ａと、これと微小間隔を置いて対向する負極端子３０との間で短絡が生じることを確実に防止できる。つまり、落下衝撃等を受けて不慮に負極端子３０が下方に撓み変形した場合でも、負極端子３０が開口上端部分１２ａに接触することはなく、したがって両者３０・１２ａ間における短絡を確実に防止できる。これにて、負極端子３０を備えるコイン形電池の作動の信頼性を良好に確保できる。

加えて、ガスケット３に僅かな設計変更を加えるだけで、負極端子３０付きのコイン形電池に短絡防止機能を与えることができるので、電池製造コストの上昇を最小限に抑えることができる。短絡防止用のリング形のカバー部材を別途組み込むような形態に比べて、コイン形電池の構成部品点数と、組み立て工数の削減化を図ることができるので、この点でもコイン形電池の製造コストの上昇を最小限に抑えることができる。

電池組み立て前におけるガスケット３が、筒壁部２２の上端に設けられたフランジ壁２６と、該フランジ壁２６の遊端から下方に延びる環状鍔２７とを備えており、電池組み立て時において、正極缶５の周側壁１２の開口上端部分１２ａを内向きにかしめ加工することにより、環状鍔２７が水平姿勢に変形してカバー部４０となるようにしてあると、従来形態の電池と全く同様の手順で簡単に組み立てることができるので、電池製造ラインの変更は必要なく、製造コストの上昇の低減化に貢献できる。

図１ないし図３は、本発明に係るコイン形電池の実施形態を示す。そこでの電池缶１は、電池要素２を収容する正極缶５と、ガスケット３とともに正極缶５の開口内縁にかしめ固定されて、正極缶５を密封する負極缶６とで構成されており、全体が扁平なコイン形に形成してある。電池要素２は、それぞれ円盤形に固められた正極材７および負極材９と、両者間に介装されるセパレータ１０とを含む。正極材７としては二酸化マンガンを、負極材９としては金属リチウムを挙げることができる。セパレータ１０としては、ポリプロピレン製不織布を挙げることができる。

図４に示すように、電池組み立て前のブランク状態における正極缶５は、円形の底面壁１１と、底面壁１１の外周から上方へ向けて垂直に曲げた周側壁１２とを含む深い丸皿状を呈している。負極缶６は、円形の上面壁１３と、上面壁１３の外周から下方へ向けて折り曲げられた周側壁１５とを含む浅い丸皿状を呈している。これら正極缶５および負極缶６は、ステンレス、アルミニウム、チタン、ニッケルのいずれか一種、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。

図１に示すように、負極缶９の周側壁１５は、上面壁１３の外周から斜め下方向に段状に張り出す拡径部１６と、拡径部に連続して垂直方向に伸びるストレート部１７と、該ストレート部１７に連続して上向きに折り返されたシール部１９とを備える。

ガスケット３は、ポリプロピレン樹脂やポリフェニレンサルファイド樹脂などの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、図４に示すように、電池要素２の受け入れを許す中央開口部２０を有する円リング状のベース部２１と、該ベース部２１の外縁部から上向きに張り出し形成されて、正・負極缶５・６の周側壁１２・１５に挟持される外筒壁（筒壁部）２２と、ベース部２１の内縁部から上向きに張り出し形成されて、負極缶６のストレート部１７の内面に当接する内筒壁２３とを備えており、内外筒壁２３・２２の間に、負極缶６の周側壁１５の下端部を受け入れる円環状の溝２５が形成されている。これら内外筒壁２３・２２は、同心位置に設けられている。

図４に示すごとく、電池組み立て前におけるガスケット３には、筒壁部２２の上端全周から外向きに張り出し形成されたフランジ壁２６と、該フランジ壁２６の遊端から下方に延びる環状鍔２７とが一体に設けられている。

図１において、符号３０は、負極缶５の上面壁１３に固定された金属板製の負極端子を示す。ここでの負極端子３０は、上面壁１３の上面に溶接固定されて、該上面壁１３から横外側方に延びる水平状の腕部３１と、腕部３１の遊端から下方に向けて折り曲げられた垂直部３２と、垂直部３２の遊端から外向きに水平姿勢で折り曲げられた固定部３３とを備える段状のプレス成形品である。図２において、符号３５は、正極缶５の底面壁１１に固定された金属板製の正極端子を示す。

電池の組み立てに際しては、正極缶５の内部に正極材７等の電池要素２を組み付け、正極缶５内に電解液を注入したうえで、負極缶６の周側壁１５にこれの下方からガスケット３を装着して、正極缶５に負極缶６を嵌合する。次いで、正極缶５の周側壁１２の開口上端部１２ａを内方に向けてかしめ加工する。これにて正極缶５の周側壁１２と負極缶６の周側壁１５の拡径部１６、ストレート部１７、シール部１９との間において、ガスケット３が圧縮状態に加圧されることとなり、正極缶５を密封状に封口できる。

上述のようにかしめ加工したときに、図１に示すごとく、ガスケット３のフランジ壁２６は、正極缶５の周側壁１２の開口上端部分１２ａと負極缶６の拡径部１６との間に挟持されて、水平姿勢からほぼ垂直姿勢へと姿勢変形する。このようにフランジ壁２６が姿勢変形することにより、該フランジ壁２６に連続する環状鍔２７が、図４の垂直姿勢から図１の水平姿勢に姿勢変形する。かかる水平姿勢において、環状鍔２７は正極缶５の周側壁１２の開口上端部分１２ａを上側から覆う。つまり、環状鍔２７は、正極缶５の周側壁１２の開口上端部分１２ａを覆って、該開口上端部分１２ａと負極端子３０との間の短絡を防ぐカバー部４０となる。

以上のように、ガスケット３の外筒壁２２の上端に、正極缶５の周側壁１２の開口上端部分１２ａを覆うカバー部４０が設けられていると、該開口上端部分１２ａと、これに微小間隔を置いて対向する負極端子３０との間で短絡が生じることを確実に防止できる。つまり、落下衝撃等を受けて不慮に負極端子３０が下方に撓み変形した場合でも、負極端子３０が開口上端部分１２ａに接触することはなく、したがって両者３０・１２ａ間における短絡を確実に防止できる。

加えて、ガスケット３に僅かな設計変更を加えるだけで、負極端子付きのコイン形電池に短絡防止機能を与えることができるので、電池製造コストの上昇を抑えることができる。また、短絡防止用のリング形のカバー部材を別途組み込むような形態に比べて、コイン形電池の構成部品点数の削減と、組み立ての手間を減らすことが可能であり、したがって、この点でもコイン形電池の製造コストの上昇を最小限に抑えることができる。さらに、従来と同様の手順で簡単に組み立てることができるので、製造ラインの変更が不要で、この点でも製造コストの低減化に貢献できる。

コイン形電池の要部の縦断面図であり、図３のＡ−Ａ線断面図 コイン形電池の外観斜視図 コイン形電池の縦断面図 コイン形電池の組み立て方法を説明するための分解図 従来形態に係るコイン形電池の要部の縦断面図

符号の説明

１ 電池缶
２ 電池要素
３ ガスケット
５ 正極缶
６ 負極缶
７ 正極材
９ 負極材
１０ セパレータ
１１ 正極缶の底面壁
１２ 正極缶の周側壁
１３ 負極缶の上面壁
１５ 負極缶の周側壁
１６ 負極缶の拡径部
１７ 負極缶のストレート部
２１ ガスケットのベース部
２２ ガスケットの筒壁部（外筒壁）
２６ ガスケットのフランジ壁
２７ ガスケットの環状鍔
３０ 負極端子
４０ カバー部

Claims (3)

1. 電池要素を収容する電池缶が、円形の底面壁の外周から周側壁を上向きに曲げた金属製の正極缶と、円形の上面壁の外周から周側壁を下向きに曲げた金属製の負極缶とを含み、前記正極缶の前記周側壁の開口上端部分が、前記負極缶の前記周側壁に装着されたガスケットを介して内向きにかしめ加工されたコイン形電池において、
   前記負極缶の上面壁には、負極端子が横外側方に張り出し固定されており、
   前記ガスケットは、リング状のベース部と、該ベース部の外縁部から上向きに延びて、前記正・負極缶の周側壁に挟持される筒壁部とを備える弾性材製の成形品であり、
   前記ガスケットの前記筒壁部の上端に、前記正極缶の周側壁の開口上端部分を覆って、該開口上端部分と前記負極端子との間の短絡を防ぐカバー部が、外向きに張り出し形成されていることを特徴とするコイン形電池。
2. 前記カバー部が、前記筒壁部の上端から周回状に張り出し形成されている請求項１記載のコイン形電池。
3. 前記負極缶の前記周側壁は、上面壁の外周から斜め下方向に張り出す拡径部と、該拡径部に連続して垂直方向に伸びるストレート部とを含み、
   電池組み立て前において、前記ガスケットには、これの前記筒壁部の上端全周から外向きに張り出し形成されたフランジ壁と、該フランジ壁の遊端から下方に延びる環状鍔とが設けられており、
   電池組み立て時において、前記ガスケットを前記負極缶の前記周側壁に装着したうえで、前記正極缶の前記周側壁の開口上端部分を内向きにかしめ加工することにより、前記フランジ壁が、前記正極缶の周側壁の開口上端部分と前記負極缶の拡径部との間に挟持されてほぼ垂直姿勢となり、その結果、前記環状鍔がほぼ水平姿勢となって、該環状鍔が前記正極缶の周側壁の開口上端部分を覆うカバー部となるようにしてある請求項１又は２記載のコイン形電池。

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