JP2009289654A - 円筒電池およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造過程における注液時のエア抜け性を改善した円筒電池およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明の円筒電池１は，円柱状の電極捲回体５０を円筒ケース１０に封入したものであって，一端側に，外部端子部材１３がガスケット２１を軸方向に貫通して取り付けられているものである。さらに，円筒ケース１０の内面にネック１９が形成されている。外部端子部材１３には，ネック１９の内径より大きい外径のフランジ部１４が形成されている。ガスケット２１は，円筒部２２と，ダイヤフラム部２３，２４とを有している。円筒ケース１０に外部端子部材１３を装着する際には，フランジ部１４にガスケット２１を装着し，フランジ部１４がネック１９に当たるまで押し込んだ仮封止状態で貫通孔１７から注液し，その後に，円筒ケース１０の端の部分を内面側に折り曲げて，その折り曲げ部２０でダイヤフラム部２４をフランジ部１４に押し付けて封止する。
【選択図】図１

Description

本発明は，電極帯を円柱状に捲回した発電要素を円筒ケースに封入してなる円筒電池およびその製造方法に関する。さらに詳細には，製造過程における注液時のエア抜け性を改善した円筒電池およびその製造方法に関するものである。

従来から，正負の電極帯を重ね合わせて捲回してなる二次電池が利用されている。かかる二次電池には，電極帯の捲回形状が円柱状であり，これを円筒ケースに収納してなる円筒電池がある。例えば自動車（特にＨＶやＥＶ）用途に使用する円筒電池の場合，搭載上の必要から，細長い形状とされることがある。従来の円筒電池の例として，特許文献１，２に記載されたもの等が挙げられる。この種の円筒電池では，円筒ケースの端部が，円筒ケースの内部と外部とを区画する蓋部材で閉じられる。そしてその中心に，一方の電極帯に繋がる端子が設けられる。
特開２０００−２５１８７５号公報 特開２００３−７７４４９号公報

しかしながら，従来の円筒電池では，製造過程における注液がやりにくいという問題があった。円筒電池の場合，注液の際の電解液の注入と内部のエアの排出とを，側面ではなく端面から行うことになる。しかも通常は，注液時には一方の端面が密閉されているので，残る一方の端面だけしか，注液および排気の経路として使えない。さらに，その端面の一部は，前述の端子に占められている。すなわち，円筒電池の全表面積のうち，注液および排気の経路として使える部分は非常に限られているのである。このために，円筒電池においては注液工程が問題となりやすいのである。なお，注液前に円筒ケースの内部を真空引きすることも行われているが，それでも残留エアはあり，注液時の排気経路は必要である。

この問題に対して例えば，蓋部材を取り付ける前に注液を行い，その後に蓋部材を取り付けることが考えられる。蓋部材の取り付けの前であれば，端面のほぼ全部が開口しているからである。しかしこれでは，端子が必然的に内部材と外部材との２部品になり，それらの接合工程が必要となる。その分信頼性や生産性が低い。このため，端子を，蓋部材を貫通する１部品とするのが好ましいが（例えば特許文献２），そうすると今度は，注液前に蓋部材を取り付ける必要がある。ここで注液性の問題が出てくるのである。特許文献１の技術も一応，注液性の改善を目的としたものである。しかしながらこの技術では，長手方向の中央部へ液を到達させることに主眼をおいている。このため，エアの排出性に関しては解決になっていない。

本発明は，前記した従来の円筒電池が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，製造過程における注液時のエア抜け性を改善した円筒電池およびその製造方法を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の円筒電池は，正負の電極帯を円柱状に捲回した発電要素を円筒ケースに封入してなり，円筒ケースの一端側に，発電要素の一方の電極帯に繋がる端子部材と，円筒ケースと端子部材とを絶縁しつつ両者間の隙間を封止する柔軟性の封止部材とを有し，端子部材が封止部材を軸方向に貫通して取り付けられているものであって，円筒ケースの内面に第１凸部が形成されており，端子部材は，第１凸部より軸方向外側となる位置の側面に，第１凸部の内径より大きい外径のフランジ部が形成されるとともに，円筒ケースの軸方向に貫通する注液口が形成されたものであり，封止部材は，円筒ケースにおける第１凸部より軸方向外側の内面と，フランジ部の縁辺との間に位置する大径円筒部と，大径円筒部に繋がって半径方向の内側に設けられ，第１凸部の軸方向外側の面とフランジ部の軸方向内側の面との間に位置するダイヤフラム部とを有するものであり，円筒ケースにおける第１凸部より端部側の部分が内面側に折り曲げられており，その折り曲げ部が前記封止部材の一部分を前記フランジ部に押し付けることで，前記円筒ケースの一端が封止されているものである。

また，本発明の円筒電池の製造方法では，円筒ケースの端部の開口に端子部材を装着する際に，円筒ケースと端子部材との間に，封止部材を，ダイヤフラム部が第１凸部の軸方向外側の面とフランジ部の軸方向内側の面との間に位置し，大径円筒部が円筒ケースの内面とフランジ部の縁辺との間に位置するように配置し，その状態で，注液口を介して円筒ケース内に電解液を注入し，その後に，円筒ケースにおける第１凸部より端部側の部分を内面側に折り曲げて，その折り曲げ部で封止部材の一部分をフランジ部に押し付けることで，円筒ケースの一端を封止する。

本発明では，本封止に至らない仮封止の状態で注液を行う。注液時に本封止がまだされていないため，円筒ケース内に存在していたエアが良好に排出される。このように注液時のエア抜け性がよい。このため発電要素への電解液の含浸性もよい。また，注液後に円筒ケースを折り曲げて簡単に本封止ができ，作業性がよい。

本発明の１つの態様の円筒電池は，封止部材が，円筒ケースの軸方向の２箇所にダイヤフラム部を有し，その軸方向の内側のダイヤフラム部が，第１凸部の軸方向外側の面とフランジ部の軸方向内側の面との間に位置し，軸方向の外側のダイヤフラム部が，折り曲げ部により，フランジ部に押し付けられているものである。その製造方法では，注液を，フランジ部の軸方向内側の面が第１凸部の軸方向外側の面にダイヤフラム部の一方を介して当接した状態で，封止部材の外面と円筒ケースの内面との間の隙間から排気しつつ行い，注液後の円筒ケースの折り曲げにより，折り曲げた部分とフランジ部の軸方向外側の面とで，もう一方のダイヤフラム部を挟み付ける。

本発明の別の態様の円筒電池は，封止部材が，大径円筒部より小径の小径円筒部が，ダイヤフラム部に繋がって円筒ケースの軸方向の内側向きに設けられるとともに，小径円筒部の外面における，第１凸部より軸方向内側の位置に，第１凸部の内径より大きい外径の第２凸部が設けられたものであり，大径円筒部の一部分が，折り曲げ部により折り曲げられて，フランジ部に押し付けられており，第１凸部と第２凸部との少なくとも一方が周方向に凹凸状に形成されたものであり，第１凸部と第２凸部とは，封止部材を円筒ケースの軸方向に移動させた際に部分的に当接するとともに，当接した状態でも部分的に隙間のある形状であるものである。

その製造方法では，注液を，第２凸部が第１凸部に当接するまで端子部材を軸方向内向きに押し込んだ状態で，第２凸部と第１凸部との間の隙間から排気しつつ行い，注液後に，端子部材を軸方向内向きにさらに押し込んで第２凸部と第１凸部とを互いに乗り越えさせ，その後に円筒ケースを折り曲げることで，その折り曲げ部により大径円筒部の一部分を折り曲げてフランジ部に押し付けて封止する。

この態様においては，第２凸部が第１凸部に当接するまで端子部材を軸方向内向きに押し込んだ状態が仮封止状態である。この仮封止状態では，第１凸部と第２凸部との少なくとも一方が周方向に凹凸状であることにより，第２凸部と第１凸部との間に隙間が確保されている。注液時にはこの隙間を通してエアが排出されることになる。さらに，注液後の本封止のための円筒ケースの折り曲げ時に，第２凸部により，シール性低下が防止される。本封止時には円筒ケースの端部とともに封止部材の大径円筒部も折り曲げられるが，その応力による小径円筒部の変形が，第２凸部の第１凸部への接触により抑制されるからである。

本発明のさらに別の態様の円筒電池は，封止部材が，大径円筒部の内面における，フランジ部より軸方向外側の位置に，フランジ部の外径より小さい内径の第２凸部が設けられたものであり，大径円筒部の一部分が，折り曲げ部により折り曲げられて，フランジ部に押し付けられており，フランジ部と第２凸部との少なくとも一方が周方向に凹凸状に形成されたものであり，フランジ部と第２凸部とは，円筒ケースを折り曲げる前に封止部材を円筒ケースの軸方向に移動させた際に部分的に当接するとともに，当接した状態でも部分的に隙間のある形状であるものである。

その製造方法では，注液を，フランジ部が第２凸部に当接するまで端子部材を軸方向内向きに押し込んだ状態で，フランジ部と第２凸部との間の隙間から排気しつつ行い，注液後に，端子部材を軸方向内向きにさらに押し込んでフランジ部と第２凸部とを互いに乗り越えさせ，その後に円筒ケースを折り曲げることで，その折り曲げ部により大径円筒部の一部分を折り曲げてフランジ部に押し付けて封止する。

この態様においては，フランジ部が第２凸部に当接するまで端子部材を軸方向内向きに押し込んだ状態が仮封止状態である。この仮封止状態では，フランジ部と第２凸部との少なくとも一方が周方向に凹凸状であることにより，フランジ部と第２凸部との間に隙間が確保されている。注液時にはこの隙間を通してエアが排出されることになる。

この態様の円筒電池においてはさらに，第２凸部が周方向に凹凸状に形成されており，フランジ部の軸方向外側の面に，第２凸部と係合する係合形状が形成されており，第２凸部と係合形状が係合していることが望ましい。この場合の製造方法では，本封止時の円筒ケースの折り曲げにより，第２凸部を係合形状に係合させる。このようにすると，第２凸部と係合形状との係合により，端子部材の円筒ケースに対する回転が防止される。

本発明によれば，製造過程における注液時のエア抜け性を改善した円筒電池およびその製造方法が提供されている。

以下，本発明を具体化した最良の形態に係る円筒電池およびその製造方法について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の各形態に係る円筒電池は，正負の電極帯を捲回して電解液を含浸させた電極捲回体を発電要素とする二次電池である。

［第１の形態］
第１の形態に係る円筒電池は，図１に示すように構成されている。図１に示す円筒電池１は，円筒ケース１０に，電極捲回体５０を収納してなるものである。円筒ケース１０の図中上端１１は，もともと開放端であったものが封止された端部である。円筒ケース１０の下端１２は，密閉端である。電極捲回体５０は，正負の電極帯が，平巻き状ではなく円筒巻き状に捲回されたものである。

円筒ケース１０の上端１１には，外部端子部材１３が取り付けられている。外部端子部材１３は，その一端が，円筒ケース１０の内部で，電極捲回体５０を構成する正負の電極帯の一方に接続されるとともに，他端が円筒ケース１０の外部に対外的接続のために突出している部材である。本形態における外部端子部材１３は，２部品以上の組み立て体ではなく，円筒ケース１０の内部の部分から外部の部分に至る一体の部品である。

図２に示す外部端子部材１３には，フランジ部１４と，内側部１５と，外側部１６とが設けられている。内側部１５は，円筒ケース１０の中で電極捲回体５０に接続される部位である。外側部１６は，円筒ケース１０の外で対外的接続箇所となる部分である。フランジ部１４は，内側部１５と外側部１６との間に位置する円盤状の部分である。その外径Ｒ１は，円筒ケース１０の内径Ｒ２（図１参照）より小さい。内側部１５と外側部１６とはともに，フランジ部１４より小径である。

さらに，図１から分かるように，外部端子部材１３の中心には，貫通孔１７が形成されている。貫通孔１７は，外部端子部材１３を軸方向に貫通している。貫通孔１７は，内側部１５では電極捲回体５０の内側に開口し，外側部１６では外部に開口している。ただし図１では，外側部１６にキャップ１８が被せられており，外側部１６の開口は塞がれている。貫通孔１７は，円筒電池１の製造過程において，電極捲回体５０に含浸させる電解液を注入するための孔である。

図１の円筒ケース１０における上端１１の付近には，ネック１９が形成されている。ネック１９は，円筒ケース１０の一部を環状に内向きに塑性変形させた箇所である。その内径Ｒ３（図４参照）は，フランジ部１４の外径Ｒ１より小さい。図１の状態においてネック１９は，外部端子部材１３のフランジ部１４の下側に位置している。すなわち，円筒ケース１０の軸方向についてみると，ネック１９は，フランジ部１４より内側に位置する。また，円筒ケース１０の上端１１側の先端は，径方向内向きに折り曲げられてかしめ部２０となっている。かしめ部２０は，フランジ部１４より軸方向外側に位置する。

さらに，フランジ部１４と円筒ケース１０との間には，ガスケット２１が挟み込まれている。ガスケット２１は，柔軟性のある部材であり，図３に示すように，円筒部２２と，ダイヤフラム部２３，２４とを有している。円筒部２２は，フランジ部１４の側面と円筒ケース１０の内面との間に位置する部分である。ダイヤフラム部２３は，フランジ部１４の図１中の下面とネック１９との間に位置する部分である。ダイヤフラム部２４は，フランジ部１４の図１中の上面とかしめ部２０との間に位置する部分である。

円筒ケース１０の下端１２付近の内部には，内部端子部材２５が内蔵されている。内部端子部材２５は，筒状部２６と圧接部２７とを有している。筒状部２６は，電極捲回体５０を構成する正負の電極帯のうち，外部端子部材１３に接続されていない方の電極帯に接続されている。圧接部２７は，円筒ケース１０の下端１２の内面２８に圧接されている。これにより，外部端子部材１３と円筒ケース１０とが対外的には円筒電池１の両電極をなすようになっている。なお，図１に示した円筒電池１の下端１２は完全密閉タイプであるが，これに限らず，下端に安全弁を備えた構造のものであっても，本発明にいう「封入」の範囲内とする。

続いて，図１に示した円筒電池１の製造プロセスを説明する。本形態の製造プロセスでは，次のものを用意しておく。
・電極捲回体５０に外部端子部材１３および内部端子部材２５を接続したものであって，電解液の含浸をしていないもの
・ガスケット２１
・円筒ケース１０であって，ネック１９やかしめ部２０が形成されていないもの
・電解液
・キャップ１８

そして本形態では，概ね，次の手順で円筒電池１を製造する。
仮封止 → 注液 → 本封止

（仮封止まで）
まず，外部端子部材１３のフランジ部１４に，ガスケット２１を装着する。そして，円筒ケース１０に電極捲回体５０を挿入する。このとき，内部端子部材２５が先に円筒ケース１０に入るようにする。そして，電極捲回体５０の全部を円筒ケース１０におけるネック１９が形成されるべき位置より内側に入れる。ただし，外部端子部材１３のフランジ部１４は，ネック１９が形成されるべき位置より軸方向外側にある状態とする。このとき，内部端子部材２５の圧接部２７が，円筒ケース１０の下端１２の内面２８に接触した状態となる。

この状態で，プレス加工により，円筒ケース１０にネック１９を形成する。ネック１９を形成するのは，電極捲回体５０とフランジ部１４との間の位置である。結局，本形態の製造プロセスでは，ネック１９が形成された円筒ケース１０が使用されることになる。このとき，ネック１９の内径Ｒ３がフランジ部１４の外径Ｒ１より小さくなるようにする。そして，ネック１９の形成後に，外部端子部材１３をさらに円筒ケース１０の軸方向内側へ向けて押し込む。すると外部端子部材１３は，フランジ部１４がネック１９に当接したところで停止する。このとき，外部端子部材１３をあまり強くは押し付けないようにする。

この状態における上端１１の付近を図４に示す。図４の状態では，外部端子部材１３のフランジ部１４と円筒ケース１０との間にガスケット２１が挟み込まれている。より詳細にいえば，フランジ部１４の図中下側の面と，ネック１９の図中上側の面との間に，ガスケット２１のダイヤフラム部２３が挟み込まれている。また，フランジ部１４の側面と，円筒ケース１０におけるネック１９より上の部分の内面との間に，ガスケット２１の円筒部２２が挟み込まれている。

この状態で外部端子部材１３は，円筒ケース１０の上端１１に軽く固定された状態であり，簡単に円筒ケース１０から外れてしまうことはない。ただし，円筒ケース１０の内面とガスケット２１とは，互いに強く圧接されているわけではない。このため，円筒ケース１０の内部の圧力が高まった場合には，円筒ケース１０の内面とガスケット２１との間からエアが抜けることができる状態である。すなわち，仮封止がなされ，未だ本封止はされていない状態である。

（注液）
この状態で注液を行う。すなわち図４中，外部端子部材１３の貫通孔１７を通して，円筒ケース１０の内部に電解液を注入する。注入された電解液は，まず電極捲回体５０の中に入り，そこから電極帯の間に含浸していく。このとき，円筒ケース１０の中に存在していたエアは，円筒ケース１０の内面とガスケット２１との間を通って外部へ抜けていく。

すなわち前記のように，この状態での外部端子部材１３は，ネック１９に当接したところで停止しているだけであり，円筒ケース１０の上端１１を完全に封止しているわけではない。このため，円筒ケース１０の内部の圧力が高まると，円筒ケース１０の内面とガスケット２１との間に隙間ができ，そこからエアが脱出できるのである。また，円筒ケース１０の内面とガスケット２１との間が，全周にわたりエアの脱出経路として利用される。したがって，注液時のエア抜け性がよく，注液をスムーズに行うことができる。これにより，電極帯の間への電解液の含浸性もよい。

なお，注液の前に円筒ケース１０の内部をあらかじめ減圧しておいてもよい。その場合でも残留エアはあるので，本形態のエア抜け性の良さには意義がある。

（本封止）
注液の後に，本封止を行う。すなわち，図４中の円筒ケース１０の上端部２９を，径方向内側に折り曲げる。いわゆるカシメである。これにより，円筒ケース１０の上端部２９が図１中のかしめ部２０となる。このカシメをした状態では，かしめ部２０により，ガスケット２１のダイヤフラム部２４が，外部端子部材１３のフランジ部１４の図中上側の面に押し付けられている。またこれにより，外部端子部材１３自体もネック１９に押し付けられる状態となっている。

このため，外部端子部材１３とガスケット２１とが強く密着している。ガスケット２１と円筒ケース１０の内面とも強く密着している。これにより，上端１１における外部端子部材１３と円筒ケース１０との間が封止されている。これが本封止である。そしてその後，外部端子部材１３の外側部１６にキャップ１８を被せる。これにより，貫通孔１７を封止する。これ以後，円筒ケース１０内の電解液が外部へ漏れ出すことはない。これにて本形態の円筒電池１の完成である。

以上詳細に説明したように本形態では，円筒ケース１０にネック１９を形成することとしている。そして，外部端子部材１３を，ネック１９に当接するまで押し込んだ仮封止状態にて注液を行い，その後に本封止を行うこととしている。このように仮封止状態で注液することで，エアの脱出経路を確保している。また，外部端子部材１３が１部品であるため，余分な接合工程が不要である。このため，生産性や信頼性が高い。これにより，円筒型であって，注液性と生産性等とを両立した円筒電池１およびその製造方法が実現されている。

［第２の形態］
第２の形態に係る円筒電池の要部を，図５に示す。図５の円筒電池２は，図１に示した第１の形態の円筒電池１におけるガスケット２１を，ガスケット３０で置き換えたものである。他の部分は第１の形態と共通である。円筒電池２に組み込む前の状態でのガスケット３０を図６に示す。

図６のガスケット３０は，大径部３１と，ダイヤフラム部３２と，小径部３３とにより構成されている。このうち，大径部３１が第１の形態における円筒部２２およびダイヤフラム部２４に相当し，ダイヤフラム部３２が第１の形態におけるダイヤフラム部２３に相当する。小径部３３は，ダイヤフラム部３２の内周側に，図６中下向きに形成されている。すなわち小径部３３は，円筒電池２に組み込んだ状態でダイヤフラム部３２よりも軸方向に内側となる位置にある。

さらに，小径部３３の外周面には，突起部３４が形成されている。突起部３４は，図７に示されるように，周方向に離散的に形成されている。図７は，図６中のＡ−Ａ箇所（突起部３４の頂部の位置）の断面図である。すなわち，周方向に見ると，突起部３４のある箇所とない箇所とで凹凸状をなしている。突起部３４の個数は任意である。突起部３４の形状も，図示したような半球状に限らず，円錐状や角錐状，円柱状，角柱状など何でもよい。さらに，突起部３４は，完全には離散的でなくともよい。周方向に高低差がある凹凸状であれば繋がっていてもよい。

ガスケット３０において，小径部３３の外径Ｒ４（図６参照）は，ネック１９の内径Ｒ３（図４参照）より小さい。また，突起部３４の外径Ｒ５（図７参照）は，ネック１９の内径Ｒ３より大きい。また，ダイヤフラム部３２と，突起部３４の図中上側の縁との間隔Ｔ１（図６参照）は，ネック１９の厚さＴ２（図５参照）よりやや小さい程度である。また，ダイヤフラム部３２から突起部３４の図中下側の縁までの距離Ｔ３は，円筒ケース１０におけるネック１９よりも上の部分の長さＴ４（図８参照）よりやや長い。

本形態の円筒電池２も，基本的に
仮封止 → 注液 → 本封止
の製造手順で製造される点では，第１の形態の製造手順と共通する。ただ，本形態においては，電極捲回体５０と外部端子部材１３とを接合する前に，先に外部端子部材１３にガスケット３０を装着しておく必要がある。

（仮封止）
本形態における仮封止状態を図８に示す。図８の状態は，外部端子部材１３を，ガスケット３０の突起部３４がネック１９に当接するまで，円筒ケース１０に押し込んだ状態である。この状態では，ガスケット３０の小径部３３がネック１９の中に入り込んでいる。また，突起部３４がネック１９の図中上側に引っ掛かって停止している。前述のようにＲ５がＲ３より大きいからである。ここで，外部端子部材１３を強く押し込めば，突起部３４がネック１９を乗り越えてしまう。ガスケット３０は柔軟な材質でできており，変形できるからである。しかし，この時点ではそこまでは押し込まずに，図８の状態でとどめる。

図８の状態では，ネック１９と，ガスケット３０の小径部３３（突起部３４を除く）との間に隙間がある。前述のようにＲ４がＲ３より小さいからである。この状況を図９に示す。図９は，図８中のＡ−Ａ箇所（突起部３４の頂部の位置）の断面図である。図９を見ると，突起部３４の箇所を除いて，小径部３３とネック１９との間に隙間３５があることを理解できる。図８の状態ではまた，円筒ケース１０の上端とガスケット３０の大径部３１との間にも隙間（破線の矢印Ｃのあるところ）がある。前述のようにＴ３がＴ４より長いからである。このような状態が，本形態における仮封止状態である。

（注液）
本形態でも，仮封止状態で，外部端子部材１３の貫通孔１７を通して注液を行う。本形態では，円筒ケース１０の中に存在していたエアは，図９に示した隙間３５を通って破線の矢印Ｄのように脱出していく。さらに，図８中の破線の矢印Ｃのように，円筒ケース１０とガスケット３０との間の隙間を通って外部へ脱出する。このように，エアの脱出経路となる隙間が確保されている。したがって，注液時のエア抜け性がよく，注液をスムーズに行うことができる。これにより，電極帯の間への電解液の含浸性もよい。

（本封止）
本形態では，注液後，カシメを行う前に，外部端子部材１３を強く押し込む。実際には，注液終了後に注液ノズルで外部端子部材１３を押し込めばよい。これによりガスケット３０が変形するので，突起部３４がネック１９を乗り越えて，図１０に示す状態となる。図１０の状態では，突起部３４がネック１９の図中すぐ下に位置している。すなわち，突起部３４とダイヤフラム部３２との間にネック１９が位置している。また，外部端子部材１３のフランジ部１４の図中下側の面と，ネック１９の図中上側の面との間に，ガスケット３０のダイヤフラム部３２が挟み込まれている。また，フランジ部１４の側面と，円筒ケース１０におけるネック１９より上の部分の内面との間に，ガスケット３０の大径部３１が挟み込まれている。

続いて，円筒ケース１０の上端を径方向内向きに折り曲げるカシメを行う。これにより図５に示したように，円筒ケース１０の上端のかしめ部２０が，ガスケット３０の大径部３１を，外部端子部材１３のフランジ部１４の図中上側の面に押し付ける状態となる。こうして本封止がなされる。そしてキャップ１８を取り付ければ，本形態の円筒電池２の完成である。

ここで，カシメの際，突起部３４の存在により次の効果がある。カシメの際には，ガスケット３０の大径部３１が，径方向内向きに折り曲げられることになる。このガスケット３０の変形の影響で，小径部３３を逆に径方向外向きに広げようとする応力が掛かるのである。この応力は，ガスケット３０のダイヤフラム部３２等の厚さを減少させシール性を低下させる方向に作用する。しかし本形態では，突起部３４の存在により，小径部３３の外向きの変形が抑えられる。突起部３４がネック１９に当たっているからである。これにより本形態では，カシメ時の応力によるシール性の低下が防止されている。

以上詳細に説明したように本形態では，ガスケット３０におけるダイヤフラム部３２よりも軸方向内側の位置に，小径部３３を設けている。そして，小径部３３の外面とネック１９との間に隙間３５ができるようにしている。さらに，小径部３３の外面に，ネック１９に引っ掛かる突起部３４を離散的に設けている。また，突起部３４がネック１９に当接するまで押し込んだ状態で，円筒ケース１０の上端とガスケット３０との間にも隙間ができるようにしている。こうして，第１の形態の効果に加えて，注液時にエアの脱出経路となる隙間が確保されるようにしている。また，カシメ時の応力によるシール性の低下も防止している。これにより，円筒型であって，注液性と生産性等とをよりよく両立した円筒電池２およびその製造方法が実現されている。

なお，上記の本形態においては，ネック１９を周方向に連続的に設け，突起部３４を離散的に設けている。しかしこの関係を逆にすることもできる。すなわち，ネック１９を離散的に設け，突起部３４を周方向に連続的にするのである。このようにしても，同様にエアの脱出経路が確保される。また，カシメ時の応力対策効果もある。あるいは，ネック１９と突起部３４との双方を離散的としつつ，仮封止時に引っ掛かる形状とすることも考えられる。

［第３の形態］
第３の形態に係る円筒電池の要部を，図１１に示す。図１１の円筒電池３は，図５に示した第２の形態の円筒電池２におけるガスケット３０をガスケット３６で置き換え，さらに外部端子部材１３を外部端子部材３７で置き換えたものである。他の部分は第２の形態と共通である。円筒電池３に組み込む前の状態でのガスケット３６を図１２に示す。

図１２のガスケット３６は，大径部３８と，ダイヤフラム部３９と，小径部４０とにより構成されている。大径部３８が第２の形態における大径部３１に相当し，ダイヤフラム部３９が第２の形態におけるダイヤフラム部３２に相当し，小径部４０が第２の形態における小径部３３に相当する。本形態のガスケット３６の，第２の形態のガスケット３０との相違点は，小径部４０に突起部３４が設けられておらず，代わりに，大径部３８の内面に突起部４１が設けられている点である。突起部４１は，図１３に示されるように，周方向に離散的に形成されている。図１３は，図１２中のＢ−Ｂ箇所（突起部４１の頂部の位置）の断面図である。突起部４１については，第２の形態で突起部３４について説明した種々の変形が可能である。

単独での外部端子部材３７を図１４に示す。図１４の外部端子部材３７は，第１および第２の形態の外部端子部材１３に対し，凹部４２が形成されている点でのみ相違するものである。凹部４２は，フランジ部４３の上面に離散的に形成されている。凹部４２が形成されている位置は，図１１のように円筒ケース１０およびガスケット３６を折り曲げた際に，ちょうど突起部４１が嵌る位置である。

ガスケット３６において，大径部３８の内径Ｒ６（図１２参照）は，フランジ部４３の外径Ｒ７（図１４参照）より大きい。また，突起部４１の内径Ｒ８（図１３参照）は，フランジ部４３の外径Ｒ７より小さい。

本形態の円筒電池３も，
仮封止 → 注液 → 本封止
の製造手順で製造される点では，第１および第２の形態の製造手順と共通する。本形態においても，電極捲回体５０と外部端子部材３７とを接合する前に，先に外部端子部材３７にガスケット３６を装着しておく必要がある。ただし，フランジ部４３が突起部４１を乗り越えない程度にとどめておく。

（仮封止）
本形態における仮封止状態を図１５に示す。図１５の状態は，外部端子部材３７を，そのフランジ部４３がガスケット３６の突起部４１に当接するまで，円筒ケース１０に押し込んだ状態である。この状態では，ガスケット３６の小径部４０がネック１９の中に入り込んでいる。また，フランジ部４３が突起部４１の図中上側に引っ掛かって停止している。前述のようにＲ７がＲ８より大きいからである。ここで，外部端子部材３７を強く押し込めば，フランジ部４３が突起部４１を乗り越えてしまう。しかし，この時点ではそこまでは押し込まずに，図１５の状態でとどめる。なお，このとき，フランジ部４３の凹部４２と突起部４１とが周方向に同じ方角に位置するようにする。

図１５の状態では，ガスケット３６の大径部３８の内面（突起部４１を除く）と，フランジ部４３との間に隙間がある。前述のようにＲ７がＲ６より小さいからである。この状況を図１６に示す。図１６は，図１５中のＢ−Ｂ箇所（突起部４１の頂部の位置）を図中下から見た断面図である。図１６を見ると，突起部４１の箇所を除いて，大径部３８とフランジ部４３との間に隙間４４があることを理解できる。このような状態が，本形態における仮封止状態である。

（注液）
本形態でも，仮封止状態で，外部端子部材３７の貫通孔１７を通して注液を行う。本形態では，円筒ケース１０の中に存在していたエアは，図１６中の破線の矢印Ｅのように，隙間４４を通って外部へ脱出していく。このように，エアの脱出経路が確保されているので，注液をスムーズに行うことができる。電極帯の間への電解液の含浸性もよい。

（本封止）
本形態でも，注液後，カシメを行う前に，注液ノズルで外部端子部材３７を強く押し込む。これによりガスケット３６が変形するので，フランジ部４３が突起部４１を乗り越えて，図１７に示す状態となる。図１７の状態では，フランジ部４３が突起部４１の図中すぐ下に位置している。すなわち，突起部４１とダイヤフラム部３９との間にフランジ部４３が位置している。また，外部端子部材３７のフランジ部４３の図中下側の面と，ネック１９の図中上側の面との間に，ガスケット３６のダイヤフラム部３９が挟み込まれている。また，フランジ部４３の側面と，円筒ケース１０におけるネック１９より上の部分の内面との間に，ガスケット３６の大径部３８が挟み込まれている。

続いて，円筒ケース１０の上端を径方向内向きに折り曲げるカシメを行う。これにより図１１に示したように，円筒ケース１０の上端のかしめ部２０が，ガスケット３６の大径部３８を，外部端子部材３７のフランジ部４３の図中上側の面に押し付ける状態となる。こうして本封止がなされる。このとき，大径部３８の突起部４１がフランジ部４３の凹部４２に嵌り込む。これにより，外部端子部材３７の回転止めがなされる。そしてキャップ１８を取り付ければ，本形態の円筒電池３の完成である。

以上詳細に説明したように本形態では，ガスケット３６におけるダイヤフラム部３９よりも軸方向外側の位置に，大径部３８を設けている。そして，大径部３８の内面とフランジ部４３との間に隙間４４ができるようにしている。さらに，大径部３８の内面に，フランジ部４３が引っ掛かる突起部４１を離散的に設けている。こうして，第２の形態の場合と同様に，注液時にエアの脱出経路となる隙間が確保されるようにしている。また，カシメにより突起部４１とフランジ部４３が噛み合うことで，回転止めをも行っている。これにより，円筒型であって，注液性と生産性等とをよりよく両立した円筒電池３およびその製造方法が実現されている。

なお，上記の本形態においても，フランジ部４３の縁辺を周方向に凹凸状とし，突起部４１を周方向に連続的にすることができる。このようにしても，同様にエアの脱出経路が確保される。あるいは，フランジ部４３と突起部４１との双方を周方向に凹凸状としつつ，仮封止時に引っ掛かる形状とすることも考えられる。本形態においては，ガスケット３６の小径部４０はなくてもよい。小径部４０がある場合には，そこに第２の形態のような突起部３４を設けることができる。こうすると，第２の形態のようにカシメ時の応力対策効果が得られる。また，本形態の突起部４１と凹部４２とによる回転止め効果を，第１または第２の形態に適用することもできる。その場合，ガスケットに凹部を設けてフランジ部に突起部を設けてもよい。

なお，前記各実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。

第１の形態に係る円筒電池の構造を示す断面図である。 図１の円筒電池における端子部材を示す正面図である。 図１の円筒電池におけるガスケットを示す断面図である。 図１の円筒電池の製造過程における仮封止状態を示す断面図である。 第２の形態に係る円筒電池の構造を示す断面図である。 図５の円筒電池におけるガスケットを示す断面図である。 図６のガスケットを別の切り口で見た断面図である。 図５の円筒電池の製造過程における仮封止状態を示す断面図である。 図８の状態を別の切り口で見た断面図である。 図５の円筒電池の製造過程における本封止の直前の状態を示す断面図である。 第３の形態に係る円筒電池の構造を示す断面図である。 図１１の円筒電池におけるガスケットを示す断面図である。 図１２のガスケットを別の切り口で見た断面図である。 図１２の円筒電池における端子部材を示す断面図である。 図１１の円筒電池の製造過程における仮封止状態を示す断面図である。 図１５の状態を別の切り口で見た断面図である。 図１１の円筒電池の製造過程における本封止の直前の状態を示す断面図である。

符号の説明

１，２，３ 円筒電池
１０ 円筒ケース
１３，３７ 外部端子部材
１４，４３ フランジ部
１７ 貫通孔（注液口）
１９ ネック（第１凸部）
２０ かしめ部（折り曲げ部）
２１，３０，３６ ガスケット（封止部材）
２２ 円筒部（大径円筒部）
２３，３２，３９ ダイヤフラム部
２４ ダイヤフラム部
２９ 円筒ケースの上端部
３１，３８ 大径部（大径円筒部）
３３ 小径部（小径円筒部）
３４，４１ 突起部（第２凸部）
３５，４４ 隙間
４２ 凹部（係合形状）
５０ 電極捲回体

Claims (10)

1. 正負の電極帯を円柱状に捲回した発電要素を円筒ケースに封入してなり，前記円筒ケースの一端側に，前記発電要素の一方の電極帯に繋がる端子部材と，前記円筒ケースと前記端子部材とを絶縁しつつ両者間の隙間を封止する柔軟性の封止部材とを有し，前記端子部材が前記封止部材を軸方向に貫通して取り付けられている円筒電池において，
   前記円筒ケースの内面に第１凸部が形成されており，
   前記端子部材は，
   前記第１凸部より軸方向外側となる位置の側面に，前記第１凸部の内径より大きい外径のフランジ部が形成されるとともに，
   前記円筒ケースの軸方向に貫通する注液口が形成されたものであり，
   前記封止部材は，
   前記円筒ケースにおける前記第１凸部より軸方向外側の内面と，前記フランジ部の縁辺との間に位置する大径円筒部と，
   前記大径円筒部に繋がって半径方向の内側に設けられ，前記第１凸部の軸方向外側の面と前記フランジ部の軸方向内側の面との間に位置するダイヤフラム部とを有するものであり，
   前記円筒ケースにおける前記第１凸部より端部側の部分が内面側に折り曲げられており，その折り曲げ部が前記封止部材の一部分を前記フランジ部に押し付けることで，前記円筒ケースの一端が封止されていることを特徴とする円筒電池。
2. 請求項１に記載の円筒電池において，
   前記封止部材は，円筒ケースの軸方向の２箇所にダイヤフラム部を有するものであり， 軸方向の内側のダイヤフラム部が，前記第１凸部の軸方向外側の面と前記フランジ部の軸方向内側の面との間に位置しており，
   軸方向の外側のダイヤフラム部が，前記折り曲げ部により，前記フランジ部に押し付けられていることを特徴とする円筒電池。
3. 請求項１に記載の円筒電池において，
   前記封止部材は，
   前記大径円筒部より小径の小径円筒部が，前記ダイヤフラム部に繋がって前記円筒ケースの軸方向の内側向きに設けられるとともに，
   前記小径円筒部の外面における，前記第１凸部より軸方向内側の位置に，前記第１凸部の内径より大きい外径の第２凸部が設けられたものであり，
   前記大径円筒部の一部分が，前記折り曲げ部により折り曲げられて，前記フランジ部に押し付けられており，
   前記第１凸部と前記第２凸部との少なくとも一方が周方向に凹凸状に形成されたものであり，
   前記第１凸部と前記第２凸部とは，前記封止部材を前記円筒ケースの軸方向に移動させた際に部分的に当接するとともに，当接した状態でも部分的に隙間のある形状であることを特徴とする円筒電池。
4. 請求項１に記載の円筒電池において，
   前記封止部材は，前記大径円筒部の内面における，前記フランジ部より軸方向外側の位置に，前記フランジ部の外径より小さい内径の第２凸部が設けられたものであり，
   前記大径円筒部の一部分が，前記折り曲げ部により折り曲げられて，前記フランジ部に押し付けられており，
   前記フランジ部と前記第２凸部との少なくとも一方が周方向に凹凸状に形成されたものであり，
   前記フランジ部と前記第２凸部とは，前記円筒ケースを折り曲げる前に前記封止部材を前記円筒ケースの軸方向に移動させた際に部分的に当接するとともに，当接した状態でも部分的に隙間のある形状であることを特徴とする円筒電池。
5. 請求項４に記載の円筒電池において，
   前記第２凸部が周方向に凹凸状に形成されており，
   前記フランジ部の軸方向外側の面に，前記第２凸部と係合する係合形状が形成されており，
   前記第２凸部と前記係合形状が係合していることを特徴とする円筒電池。
6. 正負の電極帯を円柱状に捲回した発電要素を円筒ケースに封入してなり，前記円筒ケースの一端側に，前記発電要素の一方の電極帯に繋がる端子部材と，前記円筒ケースと前記端子部材とを絶縁しつつ両者間の隙間を封止する柔軟性の封止部材とを有し，前記端子部材が前記封止部材を軸方向に貫通して取り付けられている円筒電池の製造方法において，
   前記円筒ケースとして，内面に第１凸部が形成されたものを用い，
   前記端子部材として，
   前記第１凸部より軸方向外側となる位置の側面に，前記第１凸部の内径より大きい外径のフランジ部が形成されるとともに，
   前記円筒ケースの軸方向に貫通する注液口が形成されたものを用い，
   前記封止部材として，
   前記円筒ケースにおける前記第１凸部より軸方向外側の内面と，前記フランジ部の縁辺との間に位置することとなる大径円筒部と，
   前記大径円筒部に繋がって半径方向の内側に設けられたダイヤフラム部とを有するものを用い，
   前記円筒ケースの端部の開口に前記端子部材を装着する際に，
   前記円筒ケースと前記端子部材との間に，前記封止部材を，
   前記ダイヤフラム部が前記第１凸部の軸方向外側の面と前記フランジ部の軸方向内側の面との間に位置し，
   前記大径円筒部が前記円筒ケースの内面と前記フランジ部の縁辺との間に位置するように配置し，
   その状態で，前記注液口を介して前記円筒ケース内に電解液を注入し，
   その後に，前記円筒ケースにおける前記第１凸部より端部側の部分を内面側に折り曲げて，その折り曲げ部で前記封止部材の一部分を前記フランジ部に押し付けることで，前記円筒ケースの一端を封止することを特徴とする円筒電池の製造方法。
7. 請求項６に記載の円筒電池の製造方法において，
   前記封止部材として，円筒ケースの軸方向の２箇所にダイヤフラム部を有するものを用い，
   電解液の注入を，
   前記フランジ部の軸方向内側の面が前記第１凸部の軸方向外側の面に前記ダイヤフラム部の一方を介して当接した状態で，
   前記封止部材の外面と前記円筒ケースの内面との間の隙間から排気しつつ行い，
   注入後の円筒ケースの折り曲げにより，折り曲げた部分と前記フランジ部の軸方向外側の面とで，もう一方の前記ダイヤフラム部を挟み付けることを特徴とする円筒電池の製造方法。
8. 請求項６に記載の円筒電池の製造方法において，
   前記封止部材として，
   前記大径円筒部より小径の小径円筒部が，前記ダイヤフラム部に繋がって前記円筒ケースの軸方向の内側となる位置に設けられるとともに，
   前記小径円筒部の外面における，前記ダイヤフラム部が前記第１凸部の軸方向外側の面に接触したときに前記第１凸部より軸方向内側となる位置に，前記第１凸部の内径より大きい外径の第２凸部が設けられたものを用い，
   前記第１凸部と前記第２凸部との少なくとも一方が周方向に凹凸状に形成されたものであり，
   電解液の注入を，
   前記第２凸部が前記第１凸部に当接するまで前記端子部材を軸方向内向きに押し込んだ状態で，
   前記第２凸部と前記第１凸部との間の隙間から排気しつつ行い，
   注入後に，前記端子部材を軸方向内向きにさらに押し込んで前記第２凸部と前記第１凸部とを互いに乗り越えさせ，
   その後に前記円筒ケースを折り曲げることで，その折り曲げ部により前記大径円筒部の一部分を折り曲げて前記フランジ部に押し付けて封止することを特徴とする円筒電池の製造方法。
9. 請求項６に記載の円筒電池の製造方法において，
   前記封止部材として，前記大径円筒部の内面における，前記フランジ部の軸方向内側の面が前記ダイヤフラム部に接触したときに前記フランジ部より軸方向外側となる位置に，前記フランジ部の外径より小さい内径の第２凸部が設けられたものを用い，
   前記フランジ部と前記第２凸部との少なくとも一方が周方向に凹凸状に形成されたものであり，
   電解液の注入を，
   前記フランジ部が前記第２凸部に当接するまで前記端子部材を軸方向内向きに押し込んだ状態で，
   前記フランジ部と前記第２凸部との間の隙間から排気しつつ行い，
   注入後に，前記端子部材を軸方向内向きにさらに押し込んで前記フランジ部と前記第２凸部とを互いに乗り越えさせ，
   その後に前記円筒ケースを折り曲げることで，その折り曲げ部により前記大径円筒部の一部分を折り曲げて前記フランジ部に押し付けて封止することを特徴とする円筒電池の製造方法。
10. 請求項９に記載の円筒電池の製造方法において，
    前記第２凸部が周方向に凹凸状に形成されており，
    前記端子部材として，前記フランジ部の軸方向外側の面に，前記第２凸部と係合する係合形状が形成されたものを用い，
    前記円筒ケースの折り曲げにより，前記第２凸部を前記係合形状に係合させることを特徴とする円筒電池の製造方法。

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