JP2007207534A

JP2007207534A - コイン形電池

Info

Publication number: JP2007207534A
Application number: JP2006024039A
Authority: JP
Inventors: Koji Yamaguchi; 浩司山口; Takashi Kimura; 孝史木村; Kenichi Sano; 健一佐野
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 2006-02-01
Filing date: 2006-02-01
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2026-02-01
Also published as: CN101013747B; JP5152886B2; CN101013747A

Abstract

【課題】鉄鋼板を構成素材とする封口板を有しており、外表面の錆の発生や漏液の発生を抑制したコイン形電池を提供する。
【解決手段】上面壁および該上面壁から下方向に湾曲した湾曲部を有する封口板と、外装缶の開口部とが、ガスケットを介してかしめられることで封口されているコイン形電池であって、上記封口板は、少なくとも鉄鋼基材の外表面がＮｉメッキされ、かつＮｉメッキ部分と鉄鋼基材部分の間に、ＦｅとＮｉとが互いに拡散した領域が存在しているＮｉメッキ鋼板で構成されており、上記封口板の上記湾曲部の曲率半径Ｒ（ｍｍ）と該湾曲部の内角θ（°）との比Ｒ／θが、０．００６０〜０．０１６０であることを特徴とするコイン形電池である。
【選択図】図１

Description

本発明は、コイン形電池に関し、さらに詳しくは長期貯蔵時の電池缶の耐腐食性能に優れたコイン形電池に関するものである。

二酸化マンガン−リチウム電池などに代表されるコイン形電池は、封口板、外装缶ともにステンレス鋼板が一般的に用いられている。ステンレス鋼板は強度が高いため、封口板および外装缶の厚みを薄くしても強度をある程度確保でき、漏液や電池の変形などの問題が生じにくいことから、こうした問題の発生を抑えつつ高容量化を達成できる点で好ましい。

また、コイン形電池は、電子機器になどの電源として用いられる際に、電子機器内において設置された端子と電池の封口板もしくは外装缶が点接触により通電を行う場合があることから、封口板もしくは外装缶の外面は、接触抵抗を低減させるために、Ｎｉメッキなどのメッキ処理が行われているのが一般的である。

ところが、コイン形電池は、かしめ加工によって外装缶の開口部を封口しており、封口板、外装缶ともに端部に変形の大きな加工領域を有しているため、外面に設けたＮｉメッキ層などに亀裂や剥離が生じる場合がある。しかしながら、ステンレス鋼は耐腐食性が高いため、Ｎｉメッキ層に亀裂や剥離が生じた場合においても外装缶の腐食の問題が生じないという点でも好ましかった。

コイン形電池の封口板や外装缶の素材としてのステンレス鋼板には、上記のような利点がある反面、高価格であるため、電池の製造コストが増大するというデメリットもある。

他方、例えば、筒形電池の外装缶を、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層を有するＮｉメッキ鋼板で構成する技術も提案されている（特許文献１）。このようなＮｉメッキ鋼板は、ステンレス鋼に比べて安価であるため、コイン形電池において、封口板や外装缶の素材を、上記のＮｉメッキ鋼板に置き換えることで、製造コストを下げ得る可能性がある。

特開２００５−８５４８０号公報

しかしながら、本発明者らの検討によると、特許文献１に開示されているようなＮｉメッキ鋼板をコイン形電池の封口板や外装缶に用いると、これら封口板や外装缶に錆が生じて外観不良などの問題が発生したり、また、漏液が生じてしまうことが判明した。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、鉄鋼板を構成素材とする封口板を有しており、外表面の錆の発生や漏液の発生を抑制したコイン形電池を提供することにある。

上記目的を達成し得た本発明のコイン形電池は、上面壁および該上面壁から下方向に湾曲した湾曲部を有する封口板と、外装缶の開口部とが、ガスケットを介してかしめられることで封口されているものであって、上記封口板は、少なくとも鉄鋼基材の外表面がＮｉ（ニッケル）メッキされ、かつＮｉメッキ部分と鉄鋼基材部分の間に、Ｆｅ（鉄）とＮｉとが互いに拡散した領域が存在しているＮｉメッキ鋼板で構成されており、上記封口板の上記湾曲部の曲率半径Ｒ（ｍｍ）と該湾曲部の内角θ（°）との比Ｒ／θが、０．００６０〜０．０１６０であることを特徴とするものである。

上記封口板を構成する上記Ｎｉメッキ鋼板は、無光沢Ｎｉメッキ層を有する鉄鋼板に熱処理を施すことで得られたものであることが好ましく、この場合、無光沢Ｎｉメッキ層の厚みは、２〜１０μｍであることが推奨される。

本発明のコイン形電池においては、外装缶はステンレス鋼により構成されていることが好ましく、また、リチウムまたはリチウム合金を有する負極を備えていることが推奨される。

なお、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、ボタン形電池と呼んだりしているが、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いるわけではなく、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、また、平面形状が円形のもののみならず、四角形などの多角形状の扁平形電池も包含される。

本発明によれば、封口板の構成素材に特定のＮｉメッキ鋼板を適用することにより、従来のステンレス鋼製封口板を有するコイン形電池に比べて、製造時のコストダウンを図って生産性を高め、更に外表面の錆の発生や漏液の発生を抑制も達成したコイン形電池を提供することができる。

特許文献１に開示されているような筒形電池では、通常、外装缶は更に外装部材（電池の名称などを印刷したフィルムなど）で覆われるため、外部環境の影響を受け難い。しかし、コイン形電池の封口板や外装缶では、上記の通り、直接点接触により通電する場合があるため、素材をフィルムなどで覆うことができず、外部からの水分などの影響を受け易い。そのため、例えば、封口板や外装缶に加工する際の変形の大きな箇所では、Ｎｉメッキ層の剥離やひび割れなどが生じて下地の鉄鋼基材が露出し易く、こうした箇所が外部の水分などの影響を受けて錆が生じるものと考えられる。

そこで、より電池外部への露出部分が少ない封口板について、特定のＮｉメッキ鋼板を用いて、更に検討を進めたところ、封口板に錆が生じないような加工をしつつ、コイン形電池を完成させると、比較的漏液が生じ易いことが判明した。

上記の事情に鑑みて、本発明では、封口板を特定のＮｉメッキ鋼板で構成して、Ｎｉメッキ部分の剥離やひび割れを抑制し、また、封口板の形状を制御することで、Ｎｉメッキ部分の剥離やひび割れを更に抑制して封口板外面での錆の発生を抑制すると共に、漏液の発生も抑えることに成功した。

本発明に係る封口板は、少なくとも鉄鋼基材の外表面がＮｉメッキされてなり、かつＮｉメッキ部分と鉄鋼基材部分との間に、ＦｅとＮｉが互いに拡散した領域が存在するＮｉメッキ鋼板で構成されている。

上記のＮｉメッキ鋼板は、例えば、Ｎｉメッキ層を有する鉄鋼板に熱処理を施すことで得ることができる。この熱処理によってＮｉメッキ層と鉄鋼基材（鉄鋼板）の界面で、Ｎｉメッキ層中のＮｉと、鉄鋼基材中のＦｅとが互いに拡散した領域（以下、「Ｆｅ−Ｎｉ拡散領域」という）が層状に形成される。

このように、Ｎｉメッキ層（Ｎｉメッキ部分）と鉄鋼基材（鉄鋼基材部分）との間にＦｅ−Ｎｉ拡散領域が存在するＮｉメッキ鋼板であれば、Ｆｅ−Ｎｉ拡散領域の存在によって、Ｎｉメッキ鋼板表面のＮｉメッキ層と鉄鋼基材との密着性が向上するため、封口板に加工する際のＮｉメッキ層の剥離やひび割れの発生が抑制され、錆の発生が抑えられる。なお、本発明に係る封口板を構成しているＮｉメッキ鋼板では、Ｆｅ−Ｎｉ拡散領域の形成により、かかるＦｅ−Ｎｉ拡散領域との境界が曖昧となるため、例えばＮｉメッキ層は、Ｆｅ−Ｎｉ拡散領域と明確に区別できる層ではないが、本明細書では、以降の記載において、Ｆｅ−Ｎｉ拡散領域が形成された後のＮｉメッキ鋼板におけるＮｉメッキ層の残存部分（Ｎｉメッキ部分）を、便宜上、「Ｎｉメッキ層」という。また、同じ理由から、Ｆｅ−Ｎｉ拡散領域が形成された後の鉄鋼基材（鉄鋼板）部分についても、「鉄鋼基材」や「鉄鋼板」という。

なお、上記の通り、本発明に係る封口板を構成するＮｉメッキ鋼板は、例えば、Ｎｉメッキ鋼板を熱処理することにより得られるが、熱処理前のＮｉメッキ鋼板では、そのＮｉメッキ層が、無光沢Ｎｉメッキ層であることが好ましい。無光沢Ｎｉメッキ層とは、光沢添加剤、レベリング剤、ピンホール抑制剤などの有機系添加剤を用いずに形成した軟質Ｎｉメッキ層のことである。軟質Ｎｉメッキ層とは、ＰやＳなどの微量合金メッキである通常のＮｉメッキ層（所謂硬質Ｎｉメッキ層）とは異なり、こうしたＰやＳなどの微量成分を、メッキ層形成時に不可避的に混入するものを除き実質的に含有しないか、仮に含有していても、メッキ層の硬度の増加に影響しない程度であるＮｉメッキ層を意味している。

すなわち、通常の硬質Ｎｉメッキ層（光沢Ｎｉメッキ層や半光沢Ｎｉメッキ層と称されているものも含む）では、上記のＰやＳなどの微量成分が光沢剤として機能すると共に硬化剤としても機能するため、硬度が高く延展性に劣る。これに対し、ＰやＳなどの硬化成分を殆どまたは全く含有していない無光沢メッキ層では延展性が良好であり、上記の熱処理によってＦｅ−Ｎｉ拡散領域を形成した後に残されたＮｉメッキ層においても、良好な延展性が維持されるので、封口板の形状に成形加工した際にも、Ｎｉメッキ層の剥離やひび割れが生じ難いため、錆の発生をより抑えることができる。

上記無光沢Ｎｉメッキ層の厚みは、例えば、１．５μｍ以上、より好ましくは２．５μｍ以上であって、１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下であることが望ましい。無光沢Ｎｉメッキ層の厚みが小さすぎると、熱処理により形成されるＦｅ−Ｎｉ拡散領域が薄くなるため、封口板に加工する際のＮｉメッキ層のひび割れや剥離の抑制効果が小さくなることがある。また、無光沢Ｎｉメッキ層の厚みが大きすぎると、封口板に加工する際のＮｉメッキ層のひび割れや剥離の抑制効果が飽和する一方で、製造コストが増大するため好ましくない。

また、熱処理前の鉄鋼基材（鉄鋼板）の厚みは、例えば、１００〜５００μｍであることが好ましい。

上記無光沢Ｎｉメッキ層を有するＮｉメッキ鋼板を熱処理してＦｅ−Ｎｉ拡散領域を形成する際には、箱型焼鈍法による熱処理の場合には、例えば、４５０〜６５０℃の温度で４〜１５時間、連続焼鈍法による熱処理の場合には、例えば、６００〜８５０℃の温度で０．５〜３分、といった熱処理条件を採用することが好ましい。

図１に、本発明のコイン形電池の一例を示す。図１は、本発明のコイン形電池の要部の断面を示す模式図であり、１はコイン形電池、２は封口板、３は外装缶、４はガスケット（環状ガスケット）、５は負極、６はセパレータ、７は正極である。

図１に示すように、コイン形電池１では、封口板２と外装缶３とが、ガスケット４を介して、外装缶３の開口端部を内方に締め付けるようにかしめられ、封口板２の周辺折り返し部と外装缶３の開口端部とがガスケット４に圧接されることで封口されている。そして、コイン形電池１の内部には、封口板２に接する負極５と、外装缶３に接する正極７とが、セパレータ６を介して重ねられた状態で装填されており、電解液（図示しない）が注入されている。封口板２は負極側の端子として、外装缶３は正極側の端子として、それぞれ機能する。

また、２ａは封口板２の上面壁で、２ｂは、上面壁２ａから下方向に湾曲した湾曲部である。本発明では、封口板２において、その構成素材が上記特定のＮｉメッキ鋼板であることに加えて、湾曲部２ｂの曲率半径Ｒ（ｍｍ）と湾曲部２ｂの内角θ（°）との比「Ｒ／θ」が、０．００６０以上、０．０１６０以下であるところに最大の特徴を有している。

図２に、図１に示した封口板２の拡大図を示している。なお、図２は、封口板２の断面図を示しているが、理解を容易にするために、封口板２が断面図であることを示す斜線を省略している。封口板２の湾曲部２ｂとは、封口板２を断面で見た場合に、略平坦な上面壁２ａから下方向へ向う変曲部を始端とし、次に曲率が変化する変曲部を終端とする、曲率が一定の部分を意味している。そして、湾曲部２ｂの曲率半径Ｒとは、図２に示すように、封口板２の湾曲部２ａの外表面（電池外表面）の曲面の曲率半径のことであり、湾曲部２ｂの内角θとは、湾曲部２ｂ外表面の両端から曲率中心に向かう線分を引いたときの、両線分間の内角のことである。なお、図２では、曲率半径Ｒや内角θの理解を容易にするように図示しており、例えば曲率半径を求めるための曲率中心の位置などについては、必ずしも正確ではない。

この封口板２の湾曲部２ｂにおいて、Ｒ／θの値を上記特定値に制御することによって、湾曲部２ｂにおけるＮｉメッキ層の剥離やひび割れの発生を防止すると共に、電池とした後の漏液の抑制を達成できる。すなわち、Ｒ／θの値が小さすぎると、特に湾曲部２ｂ付近において、Ｎｉメッキ層に剥離やひび割れが生じ、錆が発生し易くなる。他方、Ｒ／θの値が大きすぎると、Ｎｉメッキ層の剥離やひび割れは生じ難いが、電池とした際に漏液が生じ易くなる。Ｒ／θの値は、０．００８以上であることが好ましく、また、０．０１５以下であることが好ましい。

Ｒ／θの値を制御することは、上記特定のＮｉメッキ鋼板を用いて封口板を成形する際の、湾曲部における変形領域の大きさを調節することを意味している。

例えば、湾曲部の曲率半径Ｒを小さく加工すると、湾曲部での変形は大きくなる。そのため、Ｒ／θの値が上記特定値を下回ることになるように、Ｒを小さく、湾曲部での変形が大きくなるように加工すると、湾曲部近傍において、Ｎｉメッキ層の剥離やひび割れが生じてしまう。また、θが大きくなりすぎるように加工すると、上部が内向きに曲げられることになり、電池内容積に無駄が生じることがある。

他方、湾曲部の曲率半径Ｒを大きく加工したり、湾曲部の内角θを小さく加工したりすると、湾曲部での変形が小さくなるため、Ｎｉメッキ層の剥離やひび割れは生じ難くなるが、Ｎｉメッキ鋼板の加工硬化の程度が小さくなる。そのため、Ｒ／θの値が上記特定値を超えることとなるように、Ｒを大きくしたり、θを小さくすると、湾曲部における加工硬化が不十分になり、封口板の強度不足が生じて、電池とした際に漏液が生じてしまう。

上記湾曲部の曲率半径Ｒは、例えば、０．４０ｍｍ以上、より好ましくは０．５０ｍｍ以上であって、０．９０ｍｍ以下、より好ましくは０．７０ｍｍ以下であることが望ましい。また、上記湾曲部の内角θは、例えば、６０°以上、より好ましくは７０°以上であって、９０°以下、より好ましくは８５°以下であることが望ましい。

なお、本発明において、封口板の上記湾曲部におけるＲ／θを制御するのは、封口板の電池外に露出する部分のうち、上記湾曲部が、封口板に加工成形された際に最も変形を受けている箇所であるからである。

本発明の電池に係る外装缶としては、ステンレス鋼により構成されたものであることが好ましい。封口板は、電池とした際にかしめ部（封口板と外装缶とをガスケットを介してかしめた封口部）を内側から支持する機能もあるが、上記特定のＮｉメッキ鋼板を用いて構成した封口板では、ステンレス鋼で構成した封口板に比べると多少強度が劣るため、例えば、外装缶にも上記特定のＮｉメッキ鋼板を用いると、かしめ部の強度の更なる低下を引き起こしてしまう。

また、本発明のコイン形電池では、例えば有機電解液電池とする場合には、負極にリチウムやリチウム合金を用いることが好ましいが、このような負極を有する場合には、電池電圧が約３Ｖとなり、上記特定のＮｉメッキ鋼板を素材とすると、封口板については酸化されることは無いが、外装缶については、酸化により腐食孔が生じてしまう虞がある。

本発明のコイン形電池には、電解液として有機電解液を有する有機電解液電池、電解液としてアルカリ電解液（アルカリ水溶液）を有するアルカリ電池のいずれの態様も含まれる。

本発明のコイン形電池に係る正極は、正極活物質、導電助剤およびバインダーを含む正極合剤を、ペレット状に加圧成形したものである。正極活物質は特に限定されないが、例えば、有機電解液電池である場合には、マンガン、コバルト、ニッケル、マグネシウム、銅、鉄、ニオブなどの酸化物；これらの複合酸化物；これらとリチウムとの複合酸化物；フッ化黒鉛；などが、アルカリ電池である場合には、二酸化マンガン、オキシ水酸化ニッケル、酸化銀などが挙げられる。また、導電助剤としては、例えば、カーボンブラック、鱗片状黒鉛、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、繊維状炭素などが用いられ、バインダーとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン、カルボキシメチルセルロース、スチレンブタジエンラバーなどが使用できる。

本発明に係る負極としては、有機電解液電池である場合には、負極活物質として、リチウム金属またはリチウム合金を用いたものが好ましい。リチウム合金としては、例えば、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−鉛合金、リチウム−ビスマス合金、リチウム−インジウム合金、などの二元系リチウム合金や、リチウム−インジウム−ガリウム合金などの三元系リチウム合金などが挙げられる。これらリチウム合金の中では、リチウム−アルミニウム合金が特に好適である。また、本発明の電池がアルカリ電池である場合には、負極としては、亜鉛や亜鉛合金を用いることができる。

電解液としては、本発明の電池が有機電解液電池である場合には、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネートなどの環状炭酸エステル；ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネートなどの鎖状炭酸エステル；や、１，２−ジメトキシエタン、ジグライム（ジエチレングリコールメチルエーテル）、トリグライム（トリエチレングリコールジメチルエーテル）、テトラグライム（テトラエチレングリコールジメチルエーテル）、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシメタン、テトラヒドロフランなどのエーテル；より選ばれる１種の溶媒あるいは２種以上の混合溶媒に電解質を０．３〜２．０ｍｏｌ／Ｌ程度の濃度に溶解させることによって調製した有機電解液が用いられる。

上記電解質としては、例えば、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＳｂＦ_６、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＣ_４Ｆ_９ＳＯ_３、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２などが用いられる。

また、本発明の電池がアルカリ電池である場合には、電解液には、アルカリ性の水溶液（例えば、水酸化リチウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液など）を用いることができる。

セパレータとしては、微孔性樹脂フィルム、樹脂不織布のいずれも用いることができる。その材質としては、例えば、ＰＥ、ＰＰ、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィンのほか、耐熱用として、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；ＰＰＳ；ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）；ＰＢＴなどが挙げられる。また、上記材質の微孔性樹脂フィルムと樹脂不織布とを複数積層したり、微孔性樹脂フィルム同士や樹脂不織布同士を複数積層することによってセパレータを構成してもよい。

封口板と外装缶の間に介在させるガスケットの素材としては、例えば、ＰＰ；ナイロン（ナイロン６、ナイロン６６など）；などの他、耐熱用に、ＰＦＡなどのフッ素樹脂；ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）；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）；ＰＰＳ；ＰＥＥＫ；などが例示できる。

本発明のコイン形電池は、上記に例示した各構成要素（発電要素）の選択によって、一次電池、二次電池いずれの形態も採り得る。そして、本発明のコイン形電池は、従来公知のコイン形一次電池やコイン形二次電池が適用されている各種用途に好適に用いることができる。

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施をすることは、全て本発明の技術的範囲に包含される。

実施例１
この実施例１のコイン形電池１を作製するにあたって、外装缶３、封口板２、環状ガスケット４、正極７、負極５、セパレータ６、電解液は以下に示すものを用いた。まず、外装缶３には、厚み３μｍのニッケルメッキを施した厚み２００μｍのステンレス鋼板を、絞り加工によって周壁の高さ３ｍｍの有底円筒状に成形したものを用いた。

封口板２には、３μｍの無光沢Ｎｉメッキを施した厚み２５０μｍの冷間圧延鋼板（鉄鋼板）に熱処理を施すことによって、Ｆｅ−Ｎｉ拡散領域を形成し、湾曲部２ｂを有する形状に成形したものを用いた。ここで、熱処理は、連続焼鈍法を用いて７８０℃で６０秒間の条件にて行った。

また、封口板２の湾曲部の形状としては、曲率半径Ｒを０．６ｍｍ、湾曲部の内角θを７８°とした。この際のＲ／θは０．００７７であった。

正極７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、導電助剤として人造黒鉛を用い、バインダーとしてポリテトラフルオロエチレンを用い、二酸化マンガンが９１．７質量％、人造黒鉛が７．６質量％、ポリテトラフルオロエチレンが０．７質量％となるようにこれらを混合して正極合剤を調製した。この正極合剤を金型に充填し、加圧成形して正極７を作製した。この正極７は直径が１６ｍｍであり、厚さが１．９ｍｍであった。

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溶解させることによって調製した有機電解液を用いた。

負極５には、厚みが０．５８ｍｍのリチウム板を、直径１６ｍｍの円形に打ち抜いたものを用い、この負極５を封口板２に収容した。

そして、セパレータ６としてはポリプロピレン不織布を用い、環状ガスケット４にはポリプロピレン製のものを用い、それらと上記の外装缶３、封口板２、正極７、負極５、および電解液などを用いて、図１に示す構造で直径２０ｍｍ、高さ３．２ｍｍのコイン形電池を作製した。ここで、この実施例１の電池を図１を参照しつつ説明すると、正極１は上記のように二酸化マンガンを正極活物質とする正極合剤を加圧成形したものからなり、負極５は上記のようにリチウムからなり、これらの正極７と負極５との間にはポリプロピレン不織布からなるセパレータ６が介在し、図示していないが、この電池には上記の電解液が注入され、これら、正極７、負極５、セパレータ６、電解液などからなる発電要素は、上記外装缶３、封口板２および環状ガスケット４で形成される空間内に収容されている。そして、電池は、その組立時において、外装缶３の開口端部を内方に締め付ける、いわゆるカシメ加工をすることによって環状ガスケット４を封口板２の周辺折り返し部と外装缶３の開口端部内周面とに圧接させることによって外装缶３の開口部を封口して、電池内部が密閉状態にされている。

実施例２
封口板２の湾曲部の形状を、曲率半径Ｒを０．６ｍｍ、湾曲部の内角θを６０°にした以外は、実施例１と同様にしてコイン形電池を作製した。なお、封口板２の湾曲部のＲ／θは０．０１００であった。

実施例３
封口板２の湾曲部の形状を、曲率半径Ｒを０．５５ｍｍ、湾曲部の内角θを８４°にした以外は、実施例１と同様にしてコイン形電池を作製した。なお、封口板２の湾曲部のＲ／θは０．００６５であった。

実施例４
封口板２の湾曲部の形状を、曲率半径Ｒを０．９ｍｍ、湾曲部の内角θを６０°にした以外は、実施例１と同様にしてコイン形電池を作製した。なお、封口板２の湾曲部のＲ／θは０．０１５０であった。

実施例５
封口板２を形成するための材料として、１．５μｍの無光沢Ｎｉメッキを施した厚み２５０μｍの冷間圧延鋼板（鉄鋼板）に、実施例１と同じ条件で熱処理を施したものを用いた以外は、実施例１と同様にしてコイン形電池を作製した。

比較例１
封口板２の湾曲部の形状を、曲率半径Ｒを０．４５ｍｍ、湾曲部の内角θを７８°にした以外は、実施例１と同様にしてコイン形電池を作製した。なお、封口板２の湾曲部のＲ／θは０．００５８であった。

比較例２
封口板２の湾曲部の形状を、曲率半径Ｒを０．４５ｍｍ、湾曲部の内角θを８６°にした以外は、実施例１と同様にしてコイン形電池を作製した。なお、封口板２の湾曲部のＲ／θは０．００５２であった。

比較例３
封口板２の湾曲部の形状を、曲率半径Ｒを１．１ｍｍ、湾曲部の内角θを６０°にした以外は、実施例１と同様にしてコイン形電池を作製した。なお、封口板２の湾曲部のＲ／θは０．０１８３であった。

比較例４
封口板２を形成するための材料として、３μｍの無光沢Ｎｉメッキを施した厚み２５０μｍの冷間圧延鋼板（鉄鋼板）を、熱処理を施さず、Ｆｅ−Ｎｉ拡散領域を形成せずにそのまま用いた以外は、実施例１と同様にしてコイン形電池を作製した。

上記実施例１〜５、および比較例１〜４の電池を、８５℃、相対湿度９０％の雰囲気中に１５日間貯蔵し、漏液発生の有無、および湾曲部の腐食の有無を調べた。それぞれの判別は目視にて行った。これらの試験にあたっては、実施例１〜５の電池、比較例１〜４の電池を、それぞれ２５個ずつ用いた。その結果を表１に示す。

また、図３に実施例１の電池の封口板における湾曲部を電子顕微鏡にて撮影した写真を、図４に比較例４の電池の封口板における湾曲部を電子顕微鏡にて撮影した写真を示す。

表１に示すように、Ｆｅ−Ｎｉ拡散領域を有するＮｉメッキ鋼板を用い、Ｒ／θが好適値となるように加工された封口板を有する実施例１〜５のコイン形電池は、比較例１、２、４のコイン形電池に比べて湾曲部での腐食を生じておらず、また、比較例３のコイン形電池のように漏液の発生もなく、封口板に鉄鋼板を用いても電池缶の腐食および強度の低下による漏液の問題が改善されていることが確認できる。

ここで、実施例１の電池の封口板における湾曲部を電子顕微鏡にて撮影した写真である図３と、比較例４の電池の封口板における湾曲部の写真である図４とを比較すると、実施例の電池では、Ｎｉメッキ部分の亀裂の発生を顕著に抑制できていることが確認できる。

本発明のコイン形電池の要部の一例を模式的に示す縦断面図である。図１に示したコイン形電池に係る封口板の要部を示す拡大図である。実施例１に係るコイン形電池の封口板の湾曲部の電子顕微鏡写真である。比較例４に係るコイン形電池の封口板の湾曲部の電子顕微鏡写真である。

符号の説明

１コイン形電池
２封口板
２ａ上面壁
２ｂ湾曲部
３外装缶
４ガスケット

Claims

上面壁および該上面壁から下方向に湾曲した湾曲部を有する封口板と、外装缶の開口部とが、ガスケットを介してかしめられることで封口されているコイン形電池であって、
上記封口板は、少なくとも鉄鋼基材の外表面がＮｉメッキされ、かつＮｉメッキ部分と鉄鋼基材部分の間に、ＦｅとＮｉとが互いに拡散した領域が存在しているＮｉメッキ鋼板で構成されており、
上記封口板の上記湾曲部の曲率半径Ｒ（ｍｍ）と該湾曲部の内角θ（°）との比Ｒ／θが、０．００６０〜０．０１６０であることを特徴とするコイン形電池。
上記封口板を構成する上記Ｎｉメッキ鋼板は、無光沢Ｎｉメッキ層を有する鉄鋼板に熱処理を施すことで得られたものである請求項１に記載のコイン形電池。
上記無光沢Ｎｉメッキ層の厚みが、２〜１０μｍである請求項１に記載のコイン形電池。
上記外装缶はステンレス鋼により構成されており、かつリチウムまたはリチウム合金を有する負極を備えている請求項１〜３のいずれかに記載のコイン形電池。