JP2006024446A

JP2006024446A - コイン形電池

Info

Publication number: JP2006024446A
Application number: JP2004201391A
Authority: JP
Inventors: Koji Yamaguchi; 浩司山口; Takashi Kimura; 孝史木村
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 2004-07-08
Filing date: 2004-07-08
Publication date: 2006-01-26

Abstract

【課題】耐漏液性が優れたコイン形電池を提供する。
【解決手段】正極、負極および電解液を含む発電要素を、有底筒状の外装缶と封口板と樹脂製の環状ガスケットとで形成される空間内に収容し、外装缶の開口端部の内方への締め付けにより環状ガスケットを封口板と外装缶の開口端部の内周面とに圧接させて外装缶の開口部を封口して密閉するコイン形電池において、上記環状ガスケットの外周面に微細な凹部を設けて、コイン形電池を構成する。
上記環状ガスケットの外周面の微細な凹部は、環状ガスケットの外周面に環状の溝を複数本形成することによって設けることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、コイン形電池に関し、さらに詳しくは、耐漏液性が優れたコイン形電池に関するものである。

コイン形リチウム電池、コイン形アルカリ電池などの電解液を用いるコイン形電池では、外装缶と封口板と環状ガスケットとで形成される空間内に正極、負極および電解液を含む発電要素を収容した構造を採っている（例えば、特許文献１参照）。

このようなコイン形電池では、電池組立時に、外装缶の開口端部を内方に締め付けることにより、あらじかめ封口板の周辺折り返し部に取り付けておいた樹脂製の環状ガスケットを封口板の周辺折り返し部と外装缶の開口端部とに圧接させて外装缶の開口部を封口することにより電池内部を密閉状態にしている。

そして、上記のような封口構造を採ることにより、現在の用途に対しては必要な耐漏液性が確保されているが、今後はさらなる長寿命化や高温高湿下での使用などを要求されることが想定されることから、それに備えて、耐漏液性に関しても、さらに向上させておくことが必要とされる。
特開２０００−４８７８０号公報

本発明は、上記のようなコイン形電池に関する事情に鑑み、耐漏液性をさらに向上させ、耐漏液性が優れたコイン形電池を提供することを目的とする。

本発明は、正極、負極および電解液を含む発電要素を、有底筒状の外装缶と封口板と樹脂製の環状ガスケットとで形成される空間内に収容し、外装缶の開口端部の内方への締め付けにより環状ガスケットを封口板と外装缶の開口端部の内周面とに圧接させて外装缶の開口部を封口して密閉するコイン形電池において、上記環状ガスケットの外周面に微細な凹部を設けることによって、耐漏液性を向上させ、上記課題を解決したものである。

本発明によれば、環状ガスケットの外周面と外装缶の開口端部の内周面との間に電解液の漏液経路が形成されるのを防止して、耐漏液性が優れたコイン形電池を提供することができる。

すなわち、コイン形電池の組立時の封口工程においては、外装缶の開口端部を内方に締め付ける前に、あらかじめ環状ガスケットを周辺折り返し部に取り付けておいた封口板を外装缶側に押圧するか、あるいは、その逆に、外装缶を封口板側に押圧して、外装缶の内底面と環状ガスケットの底面との間に隙間が残らないようにしているが、その時に電解液の一部が外装缶の内底面と環状ガスケットの底面との間から環状ガスケットの外周面より径方向外方に逃げ出すことが生じる。そして、従来のコイン形電池では、その状態で、外装缶の開口端部を内方に締め付けると、上記の電解液が環状ガスケットの外周面と外装缶の開口端部の内周面との間を通って電池外部に漏れ出していき、漏液経路が形成されてしまう。封口時に電池外部に漏れ出す電解液量はわずかであるが、一旦、漏液経路が形成されると、その後、電池が高温高湿下で使用されたり貯蔵されるなど電解液の漏出が誘発されやすい状況下に置かれると、電解液がその漏液経路を通って外部へ漏出する。

これに対して、本発明では、環状ガスケットの外周面に微細な凹部を設けているので、封口板を外装缶側に押圧したり、外装缶を封口板側に押圧したときに環状ガスケットの外周面より径方向外方に逃げ出した電解液が、外装缶の開口端部を内方に締め付けたときに、環状ガスケットの外周面に設けた凹部に閉じ込められ、電池外部に漏出しないので、漏液経路が形成されず、そのため、耐漏液性が向上する。

本発明において、環状ガスケットは、樹脂製であれば、その材質に関して特に限定されることはないが、その形成にあたって、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）などのフッ素樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＥＥ）、ポリスルフォン（ＰＳＦ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などを用いることができる。

そして、この環状ガスケットの外周面に設ける微細な凹部としては、特にその形状などに関して限定されることはないが、例えば、環状ガスケットの外周面に微細な環状の溝を適数本形成することによって前記の凹部とすることが、その形成が容易であることから好ましい。

そして、その際、溝の深さは０．０２〜０．２０ｍｍ程度が好ましく、特に０．０３〜０．１０ｍｍ程度が好ましく、溝の開口部の幅は０．０２〜０．１５ｍｍ程度が好ましく、また、その溝を設ける際のピッチは０．４〜１．５ｍｍ程度が好ましく、特に０．５〜１．０ｍｍ程度が好ましい。

本発明においては、上記のように環状ガスケットの外周面に微細な凹部を特徴とするが、それ以外の構成に関しては、コイン形電池に従来から採用されている構成をそのまま採用することができる。すなわち、正極、負極、電解液、セパレータ、外装缶、封口板などに関して、従来から採用されている構成をそのまま採用することができる。もとより、従来から採用されている構成を適宜変更して採用することも可能である。

電池業界においては、高さより径の方が大きい扁平形電池をコイン形電池と呼んだり、あるいはコイン形電池と呼んでいるが、そのコイン形電池とボタン形電池との間に明確な差はなく、本発明のコイン形電池も、ボタン形電池と呼ばれるものを排除しておらず、そのようなボタン形電池と呼ばれる電池も、本発明のコイン形電池の範囲内に含まれる。

つぎに、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は実施例に例示のもののみに限定されることはない。

実施例１
ポリプロピレンで環状ガスケットを作製し、その外周面に深さ０．０４ｍｍ、開口部の幅０．０８ｍｍ、ピッチ１．０ｍｍで環状の溝を２本形成して、図１に示す状態にした。つまり、この環状ガスケット６では、図１のＡ部に詳しく示すように、その外周面６ａに環状の溝による微細な凹部６ｂが設けられている。

正極の作製にあたっては、正極活物質として二酸化マンガンを用い、導電助剤として黒鉛を用い、バインダーとしてポリテトラフルオロエチレンを用い、それらを質量比で二酸化マンガン：黒鉛：ポリテトラフルオロエチレン＝９１．７：７．６：０．６の割合で混合し、それを加圧成形して直径１６ｍｍ、厚み１．８ｍｍの正極を作製した。

封口板としては鉄製で表面にニッケルメッキを施したものを用い、この封口板の周辺折り返し部に前記環状ガスケットを取り付け、封口板の内面には直径１６ｍｍ、厚さ０．６ｍｍのリチウム板を圧着して負極とした。

セパレータとしてはポリプロピレン不織布を用い、電解液としてはプロピレンカーボネートと１，２−ジメトキシエタンとの体積比１：１の混合溶媒にＬｉＣｌＯ_４を０．５ｍｏｌ／ｌの濃度に溶解することによって調製した有機電解液を用い、上記セパレータを前記封口板内の負極上に載置し、そこに上記電解液を注入し、その上に前記正極を載置し、その上からステンレス鋼製で表面にニッケルメッキを施した外装缶をかぶせ、外装缶を封口板側に押圧した後、外装缶の開口端部を内方に締め付けて環状ガスケットを封口板の周辺折り返し部と外装缶の開口端部の内周面とに圧接させることによって外装缶の開口部を封口した。

このようにして作製したコイン形電池を図２に概略的に示す。図２において、１は前記のように二酸化マンガンを正極活物質として構成した正極で、２は前記のようにリチウムで構成した負極であり、３は前記のポリプロピレン不織布からなるセパレータであって、このセパレータ３は上記正極１と負極２との間に配置されている。４は前記のステンレス鋼製でその表面にニッケルメッキが施された外装缶であり、５は前記の鉄製で表面にニッケルメッキを施した封口板である。そして、６は前記の環状ガスケットであり、図１のＡ部に示すように、この環状ガスケット６の外周面６ａには微細な凹部６ｂが設けられ、正極１、負極２、電解液およびセパレータ３を含む発電要素は、これら外装缶４と封口板５と環状ガスケット６とで形成される空間内に収容され、その組立時においては、前記のように、外装缶４の開口端部を内方に締め付けて環状ガスケット６を封口板５の周辺折り返し部５ａと外装缶４の開口端部の内周面とに圧接させることによって外装缶４の開口部を封口し、電池内部の密閉構造にしている。なお、この図２では、電池は上記組立時とは上下を反転させた状態で図示されている。

比較例１
環状ガスケットの外周面に凹部を設けなかった以外は、実施例１と同様にコイン形電池を作製した。

上記実施例１および比較例１の電池を−４０℃〜８５℃の温度範囲を１時間で循環変動する試験装置に２０日間入れて漏液の発生状況を調べた。この試験にあたっては、実施例１の電池、比較例１の電池とも、１００個ずつを用いた。その結果を表１に示すが、表１では試験に供した全電池個数を分母に示し、漏液の発生した電池個数を分子に示す態様で表示した。

表１に示すように、実施例１の電池は、比較例１の電池に比べて、漏液発生個数が少なく、耐漏液性が優れていた。

なお、上記実施例では、平面形状が円形のコイン形電池について説明したが、最近は、いわゆるカシメ方式による封口（本発明におけるように外装缶の開口端部の内方への締め付けにより環状ガスケットを封口板と外装缶の開口端部の内周面に圧接させることによる封口）を採用した平面形状が角形のコイン形電池も開発されており、本発明は実施例で示したような平面形状が円形のコイン形電池だけに限定されることなく、平面形状が角形のコイン形電池にも適用できるものである。また、外装缶４が有底筒状のものである旨に規定しているが、コイン形電池であることから、その筒状部の高さは底部のサイズに比べて小さい（低い）ものである。

また、上記実施例では、封口板５が周辺折り返し部５ａを有するコイン形電池について説明したが、この周辺折り返し部５ａは必ずしも必要でない。そして、そのように周辺折り返し部を有しない封口板を用いる場合には、環状ガスケットを封口板の外周部に配設しておけばよい。

本発明のコイン形電池に用いる環状ガスケットの一例を概略的に示す断面図であり、Ａ部は図１の要部拡大断面図である。本発明のコイン形電池の一例を概略的に示す部分断面図である。

符号の説明

１正極
２負極
３セパレータ
４外装缶
５封口板
６環状ガスケット
６ａ外周面
６ｂ凹部

Claims

正極、負極および電解液を含む発電要素を、有底筒状の外装缶と封口板と樹脂製の環状ガスケットとで形成される空間内に収容し、外装缶の開口端部の内方への締め付けにより環状ガスケットを封口板と外装缶の開口端部の内周面とに圧接させて外装缶の開口部を封口して密閉するコイン形電池であって、上記環状ガスケットの外周面に微細な凹部を設けたことを特徴とするコイン形電池。
環状ガスケットの外周面に環状の溝を複数本形成することによって、環状ガスケットの外周面に微細な凹部を設けたことを特徴とする請求項１記載のコイン形電池。