JP2010010060A

JP2010010060A - 電池ケースの溝加工方法

Info

Publication number: JP2010010060A
Application number: JP2008170539A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Nagashima; 嶋隆行永
Original assignee: Sanoh Industrial Co Ltd
Current assignee: Sanoh Industrial Co Ltd
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2008-06-30
Publication date: 2010-01-14

Abstract

【課題】薄肉の電池ケースに環状溝を加工しても、肉厚減少が生じないように可及的に小さな曲率半径のＲ部を加工できるようにして、電池ケースの耐圧性を確保する。
【解決手段】治具上にケース本体１０を固定し、押圧用の型１３をケース本体１０の開口部１１に嵌合させたまま型１３でケース本体１０を軸方向に押し付け、ケース本体１０を回転させながら溝加工用のロール１４をケース外周面から押し付けて環状溝１２を成形し、その後、ケース本体１０の環状溝１２の形状を保持する面と、環状溝１２の上側に平坦部１６とこれに連続するＲ部１７を形成する面１８、１９と、を有するダイス１５にケース本体１０を入れ、パンチ２３をケース本体１０の開口部１１から押し込むことによりダイス１５の形状に倣わせて平坦部１６とＲ部１７を成形する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電池ケースの溝加工方法に係り、例えば、Ｎｉ−ＭＨバッテリのセルに用いられる円筒型電池ケースにシールリング装着用の溝を加工する方法に関する。

Ｎｉ−ＭＨバッテリをはじめとする各種小型二次電池は、近年、様々な機械の電源として用いられている。この種の二次電池では、帯状の正極板と負極板の間にセパレータを挟んで重ね合わせ、これを渦巻き状にしたものを電極として用い、この電極が筒形の電池ケースの中に電解液とともに入れられる。そして、電池ケースの開口部は、蓋組立体により密閉される。

そこで、図４に従来の一般的な電池ケースを示し、図５に、この電池ケースの加工方法を示す。
図４において、電池ケース１０は有底円筒状のケースであり、開口部１１の周りには、環状溝１２が形成されている。この環状溝１２には、シールリング２０を介して蓋組立体２２が固定されるようになっている。
電池ケース１０の環状溝１２は形成が難しいとされており、この環状溝１２の部分の肉厚が薄くなったり、ゆがんだりすると、密閉性が低下するという問題があった。

そこで、特許文献１には、図５に示すような環状溝１２の加工方法が提案されている。この加工方法は、電池ケース１０に開口部側から上部固定部８により軸方向に押圧力を付与した状態で、電池ケース１０を回転させながら、溝付け用ローラ９を所定の圧力で圧接することにより、環状溝１２を形成する、というものである。
特開２００３−２８２０３２

一般に、二次電池では、放電が進行していくと、電池の内部圧力が次第に高くなっていく。電池寿命との関係では、電池ケース１０の耐えられる内部圧力が高いほど、電池の寿命を長くすることができる。このため、電池ケース１０のベント開放圧力を高く設定できることか好ましい。しかし、ベント開放圧力を高くするには、電池ケース１０の環状溝１２の形状が圧力に耐えられるように加工されていることが必要となる。

例えば、図６に示すように、シールリング２０をカシメによって固定する場合、環状溝１２の上方にあるＲ部１７の曲率半径が大きいと、シールリング２０とＲ部１７との間に隙間ができて接触面積が小さくなり、シールリング２０のシール性能は低下してしまう。

他方、図７に示すように、Ｒ部１７の曲率半径を小さく加工しようとすると、環状溝１２を形成する部分の一部に肉厚減少が発生してしまうという問題がある。この肉厚の減少した部分２１は確実に強度が低下し、電池ケースの耐圧性を低下させてしまう。

肉厚の減少を考慮して、より厚肉の素材から電池ケースを加工することが考えられるが、電池ケースを肉厚を増すと、電池内容積が減少するので、電池容量が低下するので好ましくない。

そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、薄肉の電池ケースに環状溝を加工しても、肉厚減少が生じないように可及的に小さな曲率半径のＲ部を加工できるようにして、電池ケースの耐圧性を確保する電池ケースの溝加工方法を提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明は、有底円筒形状を有するケース本体部の開口部周りに半径方向内側に窪む環状溝を形成する電池ケースの溝加工方法において、治具上にケース本体を固定し、押圧用の型を該ケース本体の開口部に嵌合させたまま前記型でケース本体を軸方向に押し付けて該ケース本体を回転させながら溝加工用のローラをケース外周面から押し付け、前記環状溝を成形する第１の工程と、前記ケース本体の環状溝の形状を保持する面と、前記環状溝の上側に平坦部とこれに連続するＲ部を形成する面と、を有するダイスに該ケース本体を入れ、パンチを該ケース本体の開口部から押し込むことにより前記ダイスの形状に倣わせて前記平坦部とＲ部を成形する第２の工程と、からなることを特徴とするものである。

本発明によれば、薄肉の電池ケースに環状溝を加工しても、肉厚減少が生じないように可及的に小さな曲率半径のＲ部を加工できるので、電池ケースの耐圧性を高め、薄肉の電池ケースにより電池容量を確保しながら、ベント開放圧力を高め、著寿命の電池にすることが可能となる。

以下、本発明による電池ケースの溝加工方法の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
図１並びに図２は、本実施形態による電池ケースの加工方法を示す。溝を加工する前のケース本体１０は、鋼板に絞り加工を施して成形した有底円筒状のケースであり、開口部１１はストレートな形状になっている。この中間品の段階では、電極はすでに収容されている。

ケース本体１０に、環状溝１２を加工する工程は、図１に示すように、押圧用の型１３とロール１４を用いて環状溝１２を成形する第１工程と、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、ダイス１５とパンチ１６を用いて、環状溝１２の上側に平坦部１６とＲ部１７（図３参照）を成形する第２工程と、の２段階に分かれている。

第１工程では、図１において、まず、ケース本体１０を治具１８上に固定する。押圧用の型１３は、ケース本体１０の開口部１１の内径と同じ外径を有する嵌合部１３ａを有する型であり、この嵌合部１３ａをケース本体１０の開口部１１に嵌合させることができる。

そこで、治具１８を回転させ、固定用の型１３で押圧しながら溝加工用のロール１４をケース本体１０の外周面から半径方向に押し付けると、図１に示すように、型１３とロール１４との協働によりケース本体１０をくぼませながら環状溝１２を一次成形することができる。

次に、図２（ａ）に示すように、ダイス１５は、その内周部に環状溝１２の形状に対応した形状をもつ環状凸部１５ａを有するダイスである。このダイス１５では、環状凸部１５ａの上側には、平坦部１６を成形する成形面１８とＲ部１７を成形する成形面１９が連続するようになっている。

そこで、ダイス１５にケース本体１０を入れ、図２（ｂ）パンチ２３をケース本体１０の開口部１１から押し込むと、ダイス１５の成形面１８、１９に倣うようにして、環状溝１２の上側には、平坦部１６とＲ部１７を二次成形することができる（図３参照）。

以上のように、環状溝１２の加工を一度に行わずに、２段階に分けて仕上げるようにしているので、次のような効果が得られる。

第１工程において、ロール１４で環状溝１２を一次成形する場合に、加工量を抑え目にして加工できる。すなわち、ロール１４は、Ｒ部１７を仕上げる成形をするわけではないので、従来のように、環状溝１２と同時にＲ部１７を仕上げる必要がなく、肉厚を薄くせずに加工し易くなる。

そして、第２工程では、ダイス１５の環状凸部１５ａで環状溝１２の形状を保持しながら、平坦部１６およびＲ部１７を仕上げるので、図３に示すように、平坦部１６の肉厚を減らさずに、Ｒ部１７の曲率半径を可及的に小さく加工することが可能になる。Ｒ部１７の曲率半径を小さくすることにより、平坦部１６の幅Ａについては、ケース本体１０の直径の少なくとも４％以上の幅を確保することが可能となった。
なお、以上のように環状溝１２を加工した後は、図２に示すように、ケース本体１０の開口部１１には、シールリング２０を介して蓋組立体２２がカシメにより固定される。

実施例では、本発明の溝加工方法により、Ｃ−ＣｅｌｌサイズのＮｉ−ＭＨバッテリセルのケースを加工した。ケースの材料は、肉厚０．５mmの冷間圧延鋼である。そして、同じ材料で従来技術の欄で説明した加工方法により比較例としてケースを加工した。
実施例と、比較例について、圧力試験を行ったところ、比較例では、５ＭＰａでケースの変形が生じたのに対して、実施例では、８ＭＰａまで変形は生じなかった。
また、Ｄ−Ｃｅｌｌサイズのケース（肉厚０．３mm）についても同様の結果が得られた。

本発明による電池ケースの加工方法の実施形態のうち、第１工程の説明図。本発明による電池ケースの加工方法の実施形態のうち、第２工程の説明図。本発明の実施形態による加工された電池ケースの要部を示す断面図。従来の電池ケースを示す一部縦断面図。従来の電池ケースの加工方法の説明図。従来の環状溝を加工方法による問題点の説明図。従来の環状溝を加工方法による問題点の説明図。

符号の説明

１０電池ケース
１１開口部
１２環状溝
１３押圧用の型
１４ロール
１５ダイス
１６平坦婦
１７Ｒ部
２２シールリング
２３ポンチ

Claims

有底円筒形状を有するケース本体部の開口部周りに半径方向内側に窪む環状溝を形成する電池ケースの溝加工方法において、
治具上にケース本体を固定し、押圧用の型を該ケース本体の開口部に嵌合させたまま前記型でケース本体を軸方向に押し付け、該ケース本体を回転させながら溝加工用のローラをケース外周面から押し付けて前記環状溝を成形する第１の工程と、
前記ケース本体の環状溝の形状を保持する面と、前記環状溝の上側に平坦部とこれに連続するＲ部を形成する面と、を有するダイスに該ケース本体を入れ、パンチを該ケース本体の開口部から押し込むことにより前記ダイスの形状に倣わせて前記平坦部とＲ部を成形する第２の工程と、
からなることを特徴とする電池ケースの溝加工方法。
前記平坦部は、ケース本体の直径の少なくとも４％以上の幅を有することを特徴とする請求項１に記載の電池ケースの溝加工方法。
前記ケース本体の肉厚は、０．３〜０．５mmであることを特徴とする請求項１に記載の電池ケースの溝加工方法。