JP2012074265A - 円筒形二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、ショート品質を確保する目的等でガスケットの厚みを増大させても、密閉性が低下しない円筒形二次電池を提供することにある。
【解決手段】
外装缶の開口部にガスケットを介して封口体をカシメ固定してなる円筒形二次電池であって、
前記ガスケットは、封口体の下面に当接するフランジ部と当該フランジ部から立ち上がるリング状の円筒部を有し、当該円筒部は、封口体の側端面に当接する部分から、電池の中心側に折曲される先端部分にかけて、厚み方向に対して２層以上に分かれていて、前記２層以上に分かれた各層の境界面が接合されていないことを特徴する円筒形二次電池。
【選択図】 図５

Description

本発明は、封口体を外装缶の開口部にガスケットを介してカシメ固定した円筒形二次電池に関する。

一般に、ニッケルカドミウム蓄電池などの円筒形二次電池（例えば特許文献１参照）は、図１に示すように、外装缶６に電極体４を収容して電解液を注入した後、ガスケット２０を介して封口体１２を外装缶の開口部６０に配置し、外装缶６の開口部６０をカシメ加工することによって封口体１２を外装缶の開口部６０に固定して密閉している。

特開2002-93455号公報

上記円筒形二次電池においては、封口体１２を開口部６０に固定するために、図２に示すように、外装缶６の開口縁１４が、カシメ加工によって電池の中心方向にＬ字状に折り曲げられる。
このとき、図３に示すように、外装缶６の開口縁１４と封口体１２との間に介挿されたガスケット２０の先端部も外装缶６の開口縁１４に倣うようにして電池の中心方向にＬ字状に折り曲げられる。

このとき、ガスケット２０の先端の電池の中心方向にＬ字状に折り曲げられる根元の部分（屈曲する部分）では、図３中のガスケット２０の屈曲する部分の拡大図に示すように、内周側の極率半径（R1）が小さく、外周側の極率半径（R2）が大きくなり、内周側と外周側との間で極率半径に差（R2-R1）が生じる。
これにより、ガスケット２０の先端の電池の中心方向にＬ字状に折り曲げられる部分は、根元の部分（屈曲する部分）の内周側が外周側に拘束された状態で折り曲げられることになる。

このため、ショート品質を確保する目的等で厚みを増加させたガスケットを使用する場合、ガスケットのＬ字状に折り曲げられる根元の部分（屈曲する部分）の内周側と外周側の極率半径の差（R2-R1）が大きくなり、図３に示すように、ガスケットのＬ字状に折り曲げられる根元の部分（屈曲する部分）の内周側の表面が封口体１２の表面２２に密着せず、電池の密閉性が低下するという問題が生じる。

本発明は、上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、ショート品質を確保する目的等でガスケットの厚みが増大させても、密閉性が低下しない円筒形二次電池を提供することにある。

本発明の円筒形二次電池は、外装缶の開口部にガスケットを介して封口体をカシメ固定してなる円筒形二次電池であって、前記ガスケットは、封口体の下面に当接するフランジ部と当該フランジ部から立ち上がるリング状の円筒部を有し、当該円筒部は、封口体の側端面に当接する部分から、電池の中心側に折曲される先端部分にかけて、厚み方向に対して２層以上に分かれていて、前記２層以上に分かれた各層の境界面が接合されていないことを特徴する。

上記構成の本発明の円筒形二次電池によれば、図５に示すように、ガスケット２０の先端から外装缶６の開口縁１４の電池の中心方向への折曲によって屈曲する部分を超えるまでの部分が、厚み方向に対して２層以上に分かれていて、前記２層以上に分かれた各層の境界面が接合されていないので、外装缶６の開口縁１４を電池の中心方向にＬ字状に折り曲げる際に、前記２層以上に分かれた各層が隣接する外側の層に拘束されずに電池の中心方向にＬ字状に折り曲げられる。

このため、ショート品質を確保する目的等で厚みの大きいガスケットを使用しても、実質、厚みが薄いガスケットを使用した時と同じようにガスケット２０の先端部を電池の中心方向にＬ字状に折り曲げることができる。

これにより、図６に示すように、ガスケット１４の先端の電池の中心方向に折り曲げられる根元の部分（屈曲する部分）の内周側の表面が封口体の表面１２に密着し、電池の密閉性の低下が抑制される。

本発明及び従来の円筒形二次電池を模式的に示す斜視図である。 本発明及び従来の円筒形二次電池の封口部分を模式的に示す断面図である。 従来の円筒形二次電池の封口部分を模式的に示す拡大図である。 本発明の円筒形二次電池に使用するガスケットを模式的に示す平面図である。 本発明の円筒形二次電池に使用するガスケットを模式的に示す断面図である。 本発明の円筒形二次電池の封口部分を模式的に示す拡大図である。 本発明の円筒形二次電池に製造方法を示す模式図である。

以下に、本発明の円筒形二次電池の一実施の形態を図１〜７に基づいて説明する。この場合、円筒形二次電池としてニッケルカドミウム蓄電池を用いた場合について説明するが、本発明はこれに限定されるものでなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。

１．ガスケット
・ 実施例の円筒形二次電池に使用するガスケット
図４は、取付け前の自由状態にある実施例のガスケット２０を示す平面図であり、図５は、一部を断面にて示した取付け前の実施例のガスケット２０の側面図である。ガスケット２０はナイロン製で、厚みが０.７ｍｍの大円筒部３２を有し、大円筒部３２の一端には一体に内向きフランジ３４が設けられている。内向きフランジ３４の内周縁には小円筒部３６が一体に形成され、小円筒部３６は大円筒部３２とは反対側に突出している。また、内向きフランジ３４の内周縁には、相互に直径方向に離間した２つの舌部３８が一体に形成され、各舌部３８は径方向内側に向けて突出している。
大円筒部３２は、先端部４０から内向きフランジ部３４にかけて、厚み方向に対して２層に分かれており、各層の境界面が接合されていない（図５中の拡大図参照）。

・ 比較例の円筒形二次電池に使用するガスケット
大円筒部３２が、先端部４０から内向きフランジ部３４にかけて、厚み方向に対して２層に分かれていない以外は、実施例のガスケットと同じである。

２．円筒形二次電池
実施例及び比較例のガスケットを使用して実施例及び比較例の円筒形二次電池を作成した。実施例及び比較例の円筒形二次電池の構造は以下の通りである（図１参照）。
電極体４は、正極板１と負極板２とをセパレータ３を介して渦巻き状に巻回されてなる。
正極板１は、パンチングメタルの表面にニッケル焼結多孔体を形成した後、化学含浸法により水酸化ニッケルを主体とする活物質を前記焼結多孔体内に充填して製造した焼結式ニッケル正極板である。当該正極板１は、パンチング加工された円盤状の本体部７０と集電リード板（短冊状のタブ）７１を持つ正極集電体７に対して抵抗溶接されており、上記封口体１２を介して、正極端子に電気的に接続されている。

負極板２は、同様に化学含浸法により水酸化カドミウムを主体とする活物質を前記焼結多孔体内に充填して製造した焼結式カドミウム負極板であり、ＮｉメッキしたＦｅからなる多孔性円盤状の負極集電体５によって、負極端子を兼ねる円筒形外装缶６の底部６２の凹部に接続されている。

セパレータ３は、例えばナイロンやポリプロピレン製のものであって、電解液を良好に保持し、かつ正極板１および負極板２と電気的に絶縁するために用いる。

上記正極集電体７、負極集電体５は、導電性に優れる部材、例えばニッケルメッキした金属板から構成される。このうち正極集電体７は、集電リード板７１の長さが本体部７０の直径よりも短くなるように設定されている。これは、集電リード板７１の電流路を短縮する目的のほか、製造時に当該タブ７１に対して封口体１２を載置した状態で効率よく抵抗溶接（いわゆるダイレクト溶接法）が行えるようにされたものである。

なお集電リード板７１は、絶縁リング８に挿通されている。そして当該絶縁リング８が電極体４の上方端部を覆うように配置される。外装缶６上端の開口部に配される封口体１２では、その周囲が絶縁ガスケット１１によって囲まれている。封口体１２には中央に開口部（ガス抜き孔）が設けられ、これを覆うように皿状の正極端子が装着される。

封口体１２と正極端子の内部空間には、下から上に向かって弁板９、コイルスプリング１０が順次載置される。このうち、弁板９はコイルスプリング１０の弾性力によって上記中央開口部の周囲に押圧されることで、安全弁として作用するようになっている。なお、弁板９、コイルスプリング１０の代わりにゴム等のエラストマーを用いてもよい。

３．円筒形二次電池の製造方法
実施例及び比較例の円筒形二次電池は、以下のようにして作製される（図７参照）。
所定のサイズに形成した上記構成の正極板１、負極板２を、セパレータ３を介して巻き回し、電極体４を作製する。この電極体４と、負極集電体５とを外装缶６に収納し、当該外装缶６に所定の電解液を注液する。一方、正極集電体７には絶縁リング８を挿通し、これを電極体４の上に載置するように収納する。このとき集電リード板７１の先端は、絶縁リング８に載置される。

次に封口体１２を外装缶６の開口部に嵌合する。その後電池の上下方向から、封口体１２と外装缶底部６２に溶接電極Ｗ１、Ｗ２を押圧させるように配置し（図７（ａ）を参照）、ダイレクト抵抗溶接を行う。このとき、溶接電極Ｗ１、Ｗ２による封口体１２と外装缶底部６２の押圧によって、封口体１２が外装缶底部６２の方向に降下し、集電リード板７１の突起部が封口体下面に溶接される。その後、外装缶６の開口部６０に対してカシメ加工を行い、封口体１２を外装缶６の開口部６０に固定して、電池内部を封止する（図７（ｂ）。これによって、実施例及び比較例の円筒形二次電池が完成する。

４．円筒形二次電池の封口部分の構造
（１）実施例の円筒形二次電池
図６は、実施例の円筒形二次電池に取り付けられたガスケット２０の一部を拡大して示しており、大円筒部３２の先端部４０は、外装缶６の開口縁１４から突出しており、非圧縮状態である。これに対し、大円筒部３２の中間部４２は、外装缶６の開口縁１４と封口板２２の外周部との間にて圧縮され、これらの間をシールする部分として機能している。

また、ガスケット２０の先端部４０から外装缶６の開口縁１４の電池の中心方向への折曲によって屈曲される部分を超えるまでの部分が、厚み方向に対して２層以上に分かれていて、前記２層以上に分かれた各層の境界面が接合されていないので、外装缶６の開口縁１４を電池の中心方向にＬ字状に折り曲げる際に、前記２層以上に分かれた各層が、隣接する外側の層に拘束されずに電池の中心方向にＬ字状に折り曲げられる。
具体的には、ガスケット２０の先端部４０が電池の中心方向にＬ字状に折り曲げられる際に、外周側の層が内周側の層の表面を上滑りするようにしてガスケット２０の先端が折り曲げられるので、隣接する外側の層に拘束されずに電池の中心方向にＬ字状に折り曲げられる。

このため、ショート品質を確保する目的等で厚みの大きいガスケットを使用しても、実質、厚みが薄いガスケットを使用した時と同じようガスケット２０の先端部を電池の中心方向にＬ字状に折り曲げることができる。
これにより、図６に示すように、ガスケット２０の先端の電池の中心方向に折り曲げられる根元の部分（屈曲する部分）の内周側の表面が封口体１２の表面２２に密着し、電池の密閉性の低下が抑制される。

尚、ガスケット２０の先端から外装缶６の開口縁１４の電池の中心方向への折曲によって屈曲される部分を超えるまでの部分に形成される層の数は、多くなるほどガスケット２０の先端の電池の中心方向に折り曲げられる根元の部分（屈曲する部分）の内周側の表面が封口体１２の表面２２に容易に密着するが、実使用上想定されるガスケットの厚みの範囲に対しては、製造性の面から２層にするのが好ましい。

（２）比較例の円筒形二次電池
図３は、比較例の円筒形二次電池に取り付けられたガスケット２０の一部を拡大して示している。
具体的には、ガスケット２０の先端の電池の中心方向にＬ字状に折り曲げられる根元の部分（屈曲する部分）では、図３中のガスケット２０の屈曲する部分の拡大図に示すように、内周側の極率半径（R1）が小さく、外周側の極率半径（R2）が大きくなり、内周側と外周側との間で極率半径に差（R2-R1）が生じる。

これにより、ガスケット２０の先端の電池の中心方向にＬ字状に折り曲げられる部分は、根元の部分（屈曲する部分）の内周側が外周側に拘束された状態で折り曲げられることになる。
このため、Ｌ字状に折り曲げられる根元の部分（屈曲する部分）の内周側と外周側の極率半径の差（R2-R1）が大きくなり、図３に示すように、Ｌ字状に折り曲げられる根元の部分の内周側の表面が封口体１２の表面２２に密着せず、電池の密閉性が低下する

１ 正極板
２ 負極板
３ セパレータ
４ 電極体
５ 負極集電体
６ 外装缶
７ 正極集電体
８ 絶縁リング（ 防振リング或いは正極ワッシャー）
１ ２ 封口体
６ ２ 外装缶底部
６ ３ くびれ部
７ ０ 本体部
７ １ タブ

Claims (1)

1. 外装缶の開口部にガスケットを介して封口体をカシメ固定してなる円筒形二次電池であって、
   前記ガスケットは、封口体の下面に当接するフランジ部と当該フランジ部から立ち上がるリング状の円筒部を有し、当該円筒部は、封口体の側端面に当接する部分から、電池の中心側に折曲される先端部分にかけて、厚み方向に対して２層以上に分かれていて、前記２層以上に分かれた各層の境界面が接合されていないことを特徴する円筒形二次電池。