JP2007200682A

JP2007200682A - コイン型電池

Info

Publication number: JP2007200682A
Application number: JP2006017123A
Authority: JP
Inventors: Yukimasa Igawa; 幸昌井川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-01-26
Filing date: 2006-01-26
Publication date: 2007-08-09

Abstract

【課題】コイン型電池において、高容量化を図るために、内側外装間の開口部が折り返し構造を持たない形状が主流となっているが、その形状では、折り返し構造をもつ形状に比べ、絶縁パッキングを抑える力が弱くなり、その結果封止力が低下して、耐漏液性能の低下や保存特性の低下につながるため、耐漏液特性と保存特性に優れたコイン型電池を提供することを目的とする。
【解決手段】正極ケースと負極ケースとパッキングとで構成される容器の内部に、正極ペレット及び金属リチウムを含むの発電要素を収納したコイン型電池において、前記負極ケースの開口部が、電池の中心部に向けて屈曲構造を有することにより、パッキングを抑える面積が増えて封止力が強くなり、その結果、内容積をほとんど減らすことなく、耐漏液性の向上、保存特性の向上を図ることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、コイン型電池の封止性能の改良に関するものである。

コイン型電池は、総じて円筒や角型等の形状に比べ、その製造工程が簡素であるため、製造コストが安い。また、小型化、軽量化も可能なことから、各種電子機器の主電源やメモリーバックアップ用電源として用いられている。

このコイン型電池の代表的な製造法は、負極端子を兼ねた浅い皿状の負極ケース２に絶縁パッキング３を取付け、それを上向きに開口させた状態で、その内部に負極４、リチウム５、セパレータ６および正極ペレット７を重ねて配置し、電解液を充填した後、下向きに開口した正極端子を兼ねたカップ状の正極ケース１を絶縁パッキング３の外側にはめ合わせる。その後、正極ケース１の開口部を油圧プレス機などで内方に径小となるようにかしめ、絶縁パッキング３を圧縮して正極ケース１および負極ケース２の開口部を封口する（図１）。

近年、このようなコイン型電池において、高容量化が求められている。そのため、負極ケース２の開口部が折り返し構造を持たない形状となっている。しかしながら、折り返し構造を持たない形状では、折り返し構造をもつ形状に比べ、絶縁パッキングを押さえる力が弱くなり、その結果封止力が低下して、耐漏液性能の低下や保存特性の低下につながる。

その課題解決にあたって耐漏液性能や保存特性の向上に関する発明として正極ケースの開口部を薄くして耐漏液性能を向上させる発明などがある（特許文献１参照）。
特開平７−５７７０６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、負極ケース開口部で絶縁パッキングを押さえる力が弱くなる、正極ケースと絶縁パッキングの間に隙間ができるなどの課題を有していた。

前記従来の課題を解決するために、本発明は、正極ケースと負極ケースとパッキングとで構成される容器の内部に正極ペレット及び金属リチウムを含むの発電要素を収納した電池において、前記負極ケースの開口部が、電池の中心部に向けて屈曲構造を有するというものである。これにより、ケースの曲げられた部分が加工硬化して強度が上がり絶縁パッキングを押さえる力が向上するとともに、絶縁パッキングを抑える面積が増えて、封止力を向上させることができる。また、折り曲げている部分が開口部の先端だけであるので、内容積を減らすことなく、封止力を向上させることができる。

本発明によると、ケースの曲げられた部分が加工硬化して強度が上がり絶縁パッキングを押さえる力が向上するとともに、絶縁パッキングを押さえる面積が増えて封止力が強くなり、耐漏液性能や保存特性の向上を図ることができる。

本発明は前記のように、正極ケースと負極ケースとパッキングとで構成される容器の内部に正極ペレット及び金属リチウムを含むの発電要素を収納した電池において、前記負極ケースの開口部が、電池の中心部に向けて屈曲構造を有することで、ケースの開口部が加工硬化し絶縁パッキングを押さえる力が向上するため、封止力を向上させることができる。また、絶縁パッキングを押さえている面積も増えるため封止力を向上させることができる。

特に、負極ケースの開口部が、負極ケースの側面部に対し４５°以上の屈曲構造を有することで、絶縁パッキングを意図的に外側に押すことができる。これにより、外側のケースと絶縁パッキングの隙間がなくなり、耐漏液性能や保存特性をさらに向上させることができる。

また、前記屈曲構造を有する部分の長さが、負極ケースの板厚の１０％以上であることでより確実に封止することができる。

以下、本発明の詳細を、直径２０ｍｍ、厚さ２．０ｍｍのコイン型マンガンリチウム二次電池の実施例で説明する。

（実施例１）
ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製で板厚が０．２０ｍｍの負極ケースの開口部を側面部に対し９０°の角度を持ちかつ０．２０ｍｍ電池の中心部方向に折り曲げた負極ケース２の周縁部に絶縁パッキング３を取付け、その内側に接合された負極となるアルミニウム４の内面に、リチウム５を０．０４ｍｌ圧着し、ポリプロピレン製不織布からなるセパレータ６、マンガン酸リチウム複合酸化物に導電剤としてカーボンブラック、結着剤としてフッ素樹脂粉末をそれぞれ混合した正極合剤からなる正極ペレット８を順に配置し、プロピレンカーボネートと１，２−ジメトキシエタンを体積比１：１に混合した２成分系の混合溶媒にリチウム塩としてＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂を１モル／Ｌ溶解した電解液を０．１５ｍｌ充填した後、カップ状のステンレス鋼の正極ケース１をかぶせた。これを、封口金型でカシメ封口を行い、電池Ａとした。

（実施例２）
開口部を０．４０ｍｍ電池の中心部に折り曲げた負極ケースを用いたこと以外は電池Ａと同様に作製した電池を電池Ｂとした。

（実施例３）
開口部を０．６０ｍｍ電池の中心部に折り曲げた負極ケースを用いたこと以外は電池Ａと同様に作製した電池を電池Ｃとした。

（実施例４）
開口部を０．８ｍｍ電池の中心部に折り曲げた負極ケースを用いたこと以外は電池Ａと同様に作製した電池を電池Ｄとした。

（実施例５）
開口部の側面部に対する角度を１３５°としたこと以外は電池Ｂと同様に作製した電池を電池Ｅとした。

（実施例６）
開口部の側面部に対する角度を４５°としたこと以外は電池Ｂと同様に作製した電池を電池Ｆとした。

（実施例７）
開口部の側面部に対する角度を３０°としたこと以外は電池Ｂと同様に作製した電池を電池Ｇとした。

（比較例１）
開口部を折り曲げていないこと以外は電池Ａと同様にして作製した電池を電池Ｈとした。

その後、電池Ａ〜電池Ｈについて、（１）−２０℃と６０℃を１時間ごとに交互に５００回繰り返した後の漏液の結果（ヒートショック試験結果）と、（２）温度が６０℃で湿度が９０％ＲＨの雰囲気中に１００日置いた後の内部抵抗の結果（高温多湿保存試験結果）を表１に示す。

電池Ｇでは漏液率が２１．５％であったが、実施例の電池Ａ〜Ｆでは漏液率が５．０％以下と良好な結果となった。中でも、折り返し長さを長くした電池、または曲げ角度を大きくした電池は耐漏液特性も保存特性も良くなった。これは、屈曲部が加工硬化して絶縁パッキングを抑える力が強くなるとともに、抑える面積が増えることにより封止力が強くなったためである。しかしながら、曲げる長さ０．６０ｍｍ以上長くしても、カシメ封口の時に変形してしまい、封止効果は一定値以上向上しなかった。また、曲げ角度を４５°以下とすると、封止効果が少なくなった。

この発明は、コイン型電池の封止力を向上が目的である。このため、前記の実施例ではコイン型マンガンリチウム二次電池を用いたが、ほかの二次電池、例えば、ニオブリチウム二次電池、ニッケル水素電池などや、リチウム電池、空気亜鉛電池、酸化銀電池などの一次電池についても同様に適用できる。

本発明は、絶縁パッキングの内側にあるケースの開口部を内側に向けて曲げることにより封止力を向上させることができるので、コイン型電池には有用である。

従来のコイン型電池の断面図本発明の一実施例にかかるコイン型電池の断面図本発明の一実施例にかかる外装缶の断面図

符号の説明

１正極ケース
２負極ケース
３絶縁パッキング
４負極
５リチウム
６セパレータ
７正極ペレット
８折り曲げ部

Claims

正極ケースと負極ケースとパッキングとで構成される容器の内部に、正極ペレット及び金属リチウムを含むの発電要素を収納したコイン型電池において、前記負極ケースの開口部が、電池の中心部に向けて屈曲構造を有することを特徴とするコイン型電池。
前記負極ケースの開口部が、負極ケースの側面部に対し４５°以上の屈曲構造を有する請求項１記載のコイン型電池。
前記屈曲構造を有する部分の長さが、負極ケースの板厚の１０％以上である請求項１または請求項２記載のコイン型電池。