JP2006004698A - コイン形電池 - Google Patents

Abstract

【課題】アルミニウム板を含むクラッド材で負極缶を形成してなるコイン形電池において、封口部に係るアルミニウム板が空気と接触して、それが酸化・変質されることに起因する耐圧強度の低下問題を解消する。
【解決手段】負極缶６の外周側壁１５の下端を、アルミニウム板２７がガスケット３の筒壁部２２の内周面と非接触となるような、缶内方向に向かう折り返し姿勢とする。これにて、封口部に係るアルミニウム板２７が、かしめ加工時に封口部に残留した空気や、その後に封口部の隙間から侵入した空気と接触して、酸化・変質されることに起因する負極缶６の外周側壁１５の構造強度の低下を効果的に防ぐことができるので、電池缶１の耐圧強度を良好に確保して、耐漏液性に優れたコイン形電池を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、発電要素を収容する電池缶が、円形の底面壁の外周から外周筒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外周側壁を下向きに曲げた金属製の負極缶とを含み、正極缶の外周筒壁の開口上端部分が、負極缶の外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４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外周側壁１５とを備える。外周側壁１５は、上面壁の外周から斜め下方向に張り出す拡径部１６と、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、該ストレート部１７の下端から缶外側に上向きに折り返されたシール部４０とを備える。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外周筒壁１２とを備える。そして、負極缶６の外周側壁１５に装着されたガスケット３を介して、正極缶５の外周筒壁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４に示すようなコイン形電池を形成している。これら正負極缶５・６で構成される電池缶１の内部には、正負極材７・９、セパレータ１０などからなる発電要素２が組み込まれる。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。

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）

本発明者は、二酸化マンガンリチウム電池（ＭＬ電池）と称される二次電池の開発にたずさわっており、そこでの正極材７は、二酸化マンガンを円盤状に成形してなるものとし、負材極９としてはリチウム金属を用いている。負極缶２は、ステンレス鋼２６とアルミニウム板２７とからなるクラッド材３０を素材とするプレス成形品であり、アルミニウム板２７が内面となるように形成されている。なお、符号２９は、ステンレス鋼２６の表面にメッキ処理により形成されたニッケル層である。

かかる形態のコイン形ＭＬ電池においては、図４に示すごとく、シール部４０がストレート部１７の下端から缶外方向に向かう上向きに折り返されているため、当該シール部４０のアルミニウム板２７がガスケット３の筒壁部２２の内周面に接するものとなっている。このため、かしめ加工時に封口部に残留した空気や、その後に封口部の隙間から侵入した空気がアルミニウム板２７に接触し、当該アルミニウム板２７が酸化・変質されて負極缶６の外周側壁１５全体の構造強度が低下しやすい。かかる構造強度の低下は、電池缶の耐圧強度の低下を招き、その結果液漏れを引き起こす。

本発明の目的は、アルミニウム板を含むクラッド材で負極缶を形成してなるコイン形電池において、封口部に係るアルミニウム板が空気と接触して、それが酸化・変質されることに起因する電池缶の耐圧強度の低下問題を解消し、優れた耐漏液性を備えたコイン形電池を提供することにある。

本発明は、図１に示すごとく、発電要素２を収容する電池缶１が、円形の底面壁１１の外周から外周筒壁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の外周から外周側壁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の外周筒壁１２の開口上端部分１２ａが、負極缶６の外周側壁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。負極缶６は、アルミニウム板２７を含むクラッド板３０を素材として、該アルミニウム板２７が内面側にくるようにプレス加工を施してなるものである。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張り出し形成されて、外周筒壁１２と外周側壁１５の間に挟持される筒壁部２２とを備えるものである。そして、負極缶６の外周側壁１５の下端が、前記のアルミニウム板２７がガスケット３の筒壁部２２の内周面と非接触となるような、缶内方向に向かう折り返し姿勢とされていることを特徴とする。アルミニウム板２７とともにクラッド材３０を構成する金属板としては、例えばステンレス鋼を挙げることができる。本発明に言う「アルミニウム板」とは、アルミニウム合金板をも含む概念である。

具体的には、負極缶６の外周側壁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。ストレート部１７は、拡径部１６に連続する外筒部１８と、該外筒部１８の下端を缶内方向に向かう上向きに折り返した内筒部１９とからなる。そして、当該ストレート部１７が、内外の筒部１８・１９の互いのアルミニウム板２７どうしを密着させた二重壁構造とすることができる。

本発明に係るコイン形電池においては、負極缶６の外周側壁１５の下端を、アルミニウム板２７がガスケット３の筒壁部２２の内周面と非接触となるような、缶内方向に向かう折り返し姿勢としたので、封口部に係るアルミニウム板２７が、かしめ加工時に封口部に残留した空気や、その後に封口部の隙間から侵入した空気と接触して、酸化・変質されることを良く防ぐことができる。つまり、シール部４０をストレート部１７の下端から缶外方向に向かう上向きに折り返していた従来形態のコイン形電池に比べて、アルミニウム板２７等と封口部との間の距離を大きく採ることができるので、空気との接触によりアルミニウム板２７が酸化・変質されることをよく防ぐことができる。これにて、負極缶６の外周側壁１５全体の構造強度の低下を効果的に防いで、電池缶１の耐圧強度を良好に確保することができるので、耐漏液性に優れたコイン形電池を得ることができる。

外周側壁１５の下端に係るストレート部１７を、内外の筒部１８・１９からなる二重壁としていると、ストレート部１７これ自体の構造強度を向上できる。このことは負極缶６をガスケット３とともに強度に封止固定できることを意味しており、したがって十分な耐圧強度を備え、信頼性に優れたコイン形電池が得られる。

図１ないし図３に、本発明をコイン形ＭＬ電池に適用した実施形態を示す。そこでの電池缶１は、発電要素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。発電要素２は、それぞれ円盤形に固められた二酸化マンガン製の正極材７と、金属リチウム製の負極材９と、両者７・９間に介装されるセパレータ１０とを含む。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２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外周筒壁１２とからなる深い丸皿状を呈している。正極缶５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を素材とする金属平板をプレス加工して形成される。

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外周側壁１５とからなる浅い丸皿状を呈している。負極缶６は、ステンレス鋼２６とアルミニウム板２７とからなるクラッド材３０を素材とするプレス成形品であり、アルミニウム板２７が缶内面となるように形成される。図１において、符号２９は、ステンレス鋼２６の表面にメッキ処理を施すことによって形成されたニッケル層を示す。

図１に示すように、負極缶９の外周側壁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１６に連続して垂直方向に伸びるストレート部１７とを備える。ストレート部１７は、拡径部１６に連続する外筒部１８と、該外筒部１８の下端を缶内方向に向かう上向きに折り返した内筒部１９とを含み、内外の筒部１８・１９の互いのアルミニウム板２７どうしを密着させた二重壁構造に形成されている。

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２に示すように、発電要素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とを備える弾性材製の成形品であって、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を備える。これら内外筒壁２３・２２は、同心位置に設けられている。

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にガスケット３を装着して、正極缶５に負極缶６を嵌合させる。次いで、かかる嵌合状態から、正極缶５の周側壁１２の開口上端部分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１２の拡径部１６、ストレート部１７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。

かかるコイン形ＭＬ電池によれば、負極缶６の外周側壁１５の下端を、アルミニウム板２７がガスケット３の筒壁部２２の内周面と非接触となるような、缶内方向に向かう折り返し姿勢としてあるので、封口部に係るアルミニウム板２７が、かしめ加工時に封口部に残留した空気や、その後に封口部の隙間から侵入した空気と接触して、酸化・変質されることをよく防ぐことができる。これにて、負極缶６の外周側壁１５の構造強度の低下を防ぐことができるので、電池缶１の耐圧強度を良好に確保して、耐漏液性に優れたコイン形ＭＬ電池を得ることができる。

外周側壁１５の下端に係るストレート部１７は、内外の筒部１８・１９で二重壁になっているので、ストレート部１７これ自体の構造強度を向上できる。このことは負極缶６をガスケット３とともに強度に封止固定できることを意味しており、したがって十分な耐圧強度を備え、信頼性に優れたコイン形ＭＬ電池が得られる。

上記実施形態においては、ストレート部１７を二重壁構造としていたが、これは本発明の必須構成用件ではない。つまり、外周側壁１５の下端部は僅かでも缶内方向に折り返してあればよく、要は、アルミニウム板２７がガスケット３の筒壁部２２の内周面と非接触状態となっていればよい。尤も、図１に示すように、外周側壁１５の下端を大きく折り曲げてあると、封口部とアルミニウム板２７の露出部分との距離を大きく稼ぐことができるため、該アルミニウム板２７と空気との接触をよく防いで、その酸化・変質を防止するうえで有利であることは言うまでもない。アルミニウム板に代えて、アルミニウム合金板でクラッド材３０を構成してもよい。

コイン形電池の要部の縦断面図 コイン形電池の分解図 コイン形電池の縦断面図 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 発電要素
３ ガスケット
５ 正極缶
６ 負極缶
１１ 正極缶の底面壁
１２ 正極缶の外周筒壁
１３ 負極缶の上面壁
１５ 負極缶の外周側壁
２１ ガスケットのベース部
２２ ガスケットの筒壁部
２７ ステンレス鋼版
３０ クラッド材

Claims (2)

1. 発電要素を収容する電池缶が、円形の底面壁の外周から外周筒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外周側壁を下向きに曲げた金属製の負極缶とを含み、前記正極缶の前記外周筒壁の開口上端部分が、前記負極缶の前記外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、
   前記負極缶は、アルミニウム板を含むクラッド板を素材として、該アルミニウム板が内面側にくるようにプレス加工を施してなるものであり、
   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張り出し形成されて、前記外周筒壁と前記外周側壁の間に挟持される筒壁部とを備えており、
   前記負極缶の前記外周側壁の下端が、前記アルミニウム板が前記ガスケットの筒壁部の内周面と非接触となるような、缶内方向に向かう折り返し姿勢とされていることを特徴とするコイン形電池。
2. 前記負極缶の前記外周側壁は、前記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、
   前記ストレート部は、前記拡径部に連続する外筒部と、該外筒部の下端を缶内方向に向かう上向きに折り返した内筒部とからなり、内外の筒部の互いのアルミニウム板どうしを密着させた二重壁構造とされている請求項１記載のコイン形電池。

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