JP2012234716A - Cylindrical secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、円筒形二次電池に関し、より詳細には、電池缶と、電池缶を密閉する蓋部材とがかしめにより固定されて電池缶が外部から密封された円筒形二次電池に関する。 The present invention relates to a cylindrical secondary battery, and more particularly to a cylindrical secondary battery in which a battery can and a lid member that seals the battery can are fixed by caulking and the battery can is sealed from the outside.
リチウムイオン二次電池等に代表される円筒形二次電池は、円筒形の電池容器内に、正極板と負極板とがセパレータを介して軸芯の周囲に捲回された発電要素が収容され、電解液が注入されて構成される。
電池容器は、上部に開口部有する筒状の電池缶と、この電池缶の上部開口部を塞ぎ、ガスケットといわれる絶縁部材を介して電池缶にかしめにより固定される蓋部材とを備えている。
A cylindrical secondary battery represented by a lithium ion secondary battery or the like contains a power generation element in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are wound around a shaft core via a separator in a cylindrical battery container. The electrolyte is injected and configured.
The battery container includes a cylindrical battery can having an opening at the top, and a lid member that closes the upper opening of the battery can and is fixed to the battery can by caulking via an insulating member called a gasket.
電池缶は、開口部近傍の周壁に軸芯側に陥没する溝部を有し、次の工程を経て密閉される。電池缶の開口部も受けた溝部上にリング状の絶縁部材を介在させて蓋部材を配置し、電池缶の溝部より上部側の部分を円筒形の外周側面に対して直交する方向に屈曲させる。次いで、この電池缶の屈曲された部分と蓋部材とが絶縁部材を介装してかしめられる。このようにして、外部から密封された電池容器が形成される(例えば、特許文献1参照)。 The battery can has a groove that is recessed toward the axial center on the peripheral wall near the opening, and is sealed through the following steps. A lid member is disposed on the groove that also receives the opening of the battery can with a ring-shaped insulating member interposed therebetween, and a portion on the upper side of the groove of the battery can is bent in a direction perpendicular to the cylindrical outer peripheral side surface. . Next, the bent portion of the battery can and the lid member are caulked with an insulating member interposed therebetween. In this way, a battery container sealed from the outside is formed (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載された円筒形二次電池では、以上の工程を経て、電池缶と蓋部材とがかしめられる。すなわち、電池缶の開口部の周縁側が内側に屈曲されてかしめられる。そのために、電池缶の屈曲された部分には波打ちが生じる。電池缶のかしめ部分に波打ちが生じると、絶縁部材および蓋部材との圧接力にばらつきが生じ、気密性が損なわれる恐れがある。 In the cylindrical secondary battery described in Patent Document 1, the battery can and the lid member are caulked through the above steps. That is, the peripheral edge side of the opening of the battery can is bent inward and caulked. Therefore, undulation occurs in the bent portion of the battery can. When undulation occurs in the caulking portion of the battery can, the pressure contact force between the insulating member and the lid member may vary, and airtightness may be impaired.
本発明の円筒形二次電池は、正極板と負極板とがセパレータを介して軸芯の周囲に捲回された発電要素と、上部側に開口部が形成された円筒形状を有し、内部に発電要素が収容され、電解液が注入された電池缶と、絶縁部材を介して電池缶にかしめにより固定されて電池缶の開口部を塞ぐ蓋部材とを具備し、電池缶の開口部の所定領域には、平面視でリング形状となるように缶内側に折り曲げられたかしめ部が設けられ、かしめ部には、その内縁から電池缶の外周に向けて周方向に切り欠きが複数個形成されていることを特徴とする。 The cylindrical secondary battery of the present invention has a power generating element in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are wound around a shaft core via a separator, and a cylindrical shape in which an opening is formed on the upper side. A battery can in which a power generation element is housed and an electrolyte is injected, and a lid member that is fixed to the battery can by caulking via an insulating member and closes the opening of the battery can. The predetermined area is provided with a caulking portion that is bent inside the can so as to have a ring shape in plan view, and the caulking portion is formed with a plurality of notches in the circumferential direction from the inner edge toward the outer periphery of the battery can. It is characterized by being.
この発明の円筒形二次電池によれば、電池缶の開口部の周縁部に形成された切り欠きがかしめの際、開口部側の幅が外周側の幅よりも小さくなるように変形する。これにより、電池缶の開口部の周縁部の波打ちが緩和され、以って、円筒形二次電池の気密性を確保することが可能となる。 According to the cylindrical secondary battery of the present invention, when the notch formed in the peripheral portion of the opening of the battery can is caulked, the opening is deformed so that the width on the opening side becomes smaller than the width on the outer peripheral side. As a result, the undulation at the peripheral edge of the opening of the battery can is alleviated, so that the airtightness of the cylindrical secondary battery can be ensured.
(実施形態1)
[円筒形二次電池の全体構造]
以下、この発明の円筒形二次電池の一実施の形態を図面と共に説明する。
図1は、この発明の円筒形二次電池の一実施の形態を示す拡大断面図であり、図2は、図1に示された円筒形二次電池の分解斜視図である。
円筒形二次電池1は、例えば、リチウムイオン二次電池であり、底部2cを有し、上部に開口部2bを有する円筒形の電池缶2および電池缶2の開口部2bを封口するハット型の電池蓋3で構成される電池容器を有する。電池容器の内部には、以下に説明する発電用の各構成部材が収容され、非水電解液5が注入されている。
(Embodiment 1)
[Overall structure of cylindrical secondary battery]
Hereinafter, an embodiment of a cylindrical secondary battery of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view showing an embodiment of a cylindrical secondary battery of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the cylindrical secondary battery shown in FIG.
The cylindrical secondary battery 1 is, for example, a lithium ion secondary battery, and has a
円筒形の電池缶2は、例えば、鉄(SPCC)製であり、内外両面にはニッケルめっきが施されている。電池缶2には、上端側に設けられた開口部2b側に電池缶2の内側に突き出した溝2aが形成されている。
電池缶2の中央部には、発電要素10が配置されている。発電要素10は、軸方向に沿う中空部を有する細長い円筒形の軸芯15と、軸芯15の周囲にセパレータを介して捲回された正極板および負極板とを備える。
The cylindrical battery can 2 is made of, for example, iron (SPCC), and nickel plating is applied to both the inner and outer surfaces. In the battery can 2, a
A
軸芯15は、軸に沿って形成された中空部を有する中空円筒状を有する。軸芯15の軸方向(図面の上下方向)の上端部の内面には中空部よりも径大の溝15aが形成されている。
The
[発電要素]
図3は、発電要素10の構造の詳細を示し、一部を切断した状態の斜視図である。
図3に図示されるように、発電要素10は、軸芯15の周囲に、正極板11、負極板12、および第1、第2のセパレータ13、14が捲回された構造を有する。
[Power generation element]
FIG. 3 is a perspective view showing the details of the structure of the
As shown in FIG. 3, the
軸芯15は、例えば、PP(ポリプロピレン)により形成され、軸に沿って形成された中空部を有する中空円筒形状を有する。軸芯15には、第1のセパレータ13、負極板12、第2のセパレータ14および正極板11が、順に積層され、捲回されている。図3では図示を省略するが、最内周の負極板12の内側には第1のセパレータ13および第2のセパレータ14が数周捲回されている。
The
内周(軸芯)側では、負極板12が正極板11よりも軸芯側に延出されている。また、外周側では負極板12が正極板11よりも外周側に延出されている。最外周の負極板12の外周に第2のセパレータ14が延出されている。最外周の第2のセパレータ14が、PP等により形成された接着テープ19で止められる(図2参照)。
On the inner circumference (axial core) side, the
正極板11は、アルミニウム箔により形成され長尺な形状を有し、正極金属箔11aと、この正極金属箔11aの両面に正極合剤が塗布された正極処理部11bを有する。正極金属箔11aの長手方向に延在する上方側の側縁は、正極合剤が塗布されず正極金属箔11aが露出した正極合剤未処理部11cとされている。この正極合剤未処理部11cには、軸芯15の軸に沿って上方に突き出す多数の正極リード16が等間隔に一体的に形成されている。
The
正極合剤はリチウム酸化物等の正極活物質と、正極導電材と、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等により形成された正極バインダとからなる。
正極合剤は、厚さ20μm程度のアルミニウム箔からなる正極金属箔11aの両面に、片側の厚さ40μm程度に塗布される。正極金属箔11aを裁断する際、正極リード16を一体的に形成する。
The positive electrode mixture includes a positive electrode active material such as lithium oxide, a positive electrode conductive material, and a positive electrode binder formed of polyvinylidene fluoride (PVDF) or the like.
The positive electrode mixture is applied to both sides of the positive
負極板12は、銅箔により形成され長尺な形状を有し、負極金属箔12aと、この負極金属箔12aの両面に負極合剤が塗布された負極処理部12bを有する。負極金属箔12aの長手方向に延在する下方側の側縁は、負極合剤が塗布されず銅箔が露出した負極合剤未処理部12cとされている。負極合剤未処理部12cには、軸芯15の軸に沿って正極リード16とは反対方向に延出された、多数の負極リード17が等間隔に一体的に形成されている。
The
負極合剤は、黒鉛炭素等の負極活物質と、負極バインダと、増粘剤とからなる。
負極合剤は、厚さ10μm程度の圧延銅箔からなる負極金属箔12aの両面に、片側の厚さ40μm程度に塗布される。負極金属箔12aをプレスにより裁断する際、負極リード17を一体的に形成する。
The negative electrode mixture is composed of a negative electrode active material such as graphite carbon, a negative electrode binder, and a thickener.
The negative electrode mixture is applied to both sides of a negative
第1、第2のセパレータ13、14の幅は、正極板11および負極板12の幅よりも大きい。
負極板12の負極処理部12bの幅は、正極板11の正極処理部11bの幅よりも大きい。負極処理部12bの幅および長さを正極処理部11bの幅および長さよりも大きくして、正極処理部11bの全領域を負極処理部12bで覆う構造とされている。リチウムイオン二次電池の場合、負極側に負極活物質が形成されておらず負極金属箔12aが表出していると正極側のリチウムイオンが負極金属箔12aに析出し、内部短絡を発生する原因となる。上記の如く、正極処理部11bの全領域を負極処理部12bで覆うことにより、このようなリチウム析出に伴う内部短絡を防止することができる。
The widths of the first and
The width of the negative
第1のセパレータ13および第2のセパレータ14は、それぞれ、例えば、厚さ40μm程度のポリエチレン製多孔膜で形成されている。
The
[発電ユニット]
図1において、中空な円筒形状の軸芯15には、軸方向(図面の上下方向)の上端部の内面に中空部よりも径大の溝15aが形成され、この溝15aに大略薄い円筒状の正極集電板27が圧入されている。
[Power generation unit]
In FIG. 1, a hollow
正極集電板27は、例えば、アルミニウム系金属により形成されている。
正極集電板27は、円盤状の基部27a、基部27aの内周部において軸芯15側に向かって突出し、軸芯15の内面に圧入される下部筒部27b、および外周縁において電池蓋3側に突き出す上部筒部27cを有する。正極集電板27の基部27aには、電池内部で発生するガスを放出するための開口部27d(図2参照)が形成されている。
The positive electrode
The positive electrode
正極集電板27の上部筒部27cの外周には、正極金属箔11aの正極リード16および押え部材28が接合されている。多数の正極リード16を、正極集電板27の上部筒部27cの外周に密着させておき、正極リード16の外周に押え部材28をリング状に巻き付けて仮固定し、この状態で超音波波溶接により接合される。
The
軸芯15の下端部には、負極集電板21が圧入されて取り付けられている。負極集電板21は、例えば、銅により形成され、円盤状の基部21aに軸芯15の段部15bに圧入される開口部21bが形成され、外周縁に、電池缶2の底部側に向かって突き出す外周筒部21cが形成されている。
A negative electrode
負極集電板21の外周筒部21cの外周には、負極金属箔12aの負極リード17および押え部材22が接合されている。多数の負極リード17を、負極集電板21の外周筒部21cの外周に密着させておき、負極リード17の外周に押え部材22をリング状に巻き付けて仮固定し、この状態で超音波溶接により接合される。
負極集電板21の下面には、ニッケルからなる負極通電リード23が溶接されている。負極通電リード23は、鉄製の電池缶2の底部2cにおいて、電池缶2に溶接されている。
The
A negative
正極集電板27には、負極通電リード23を電池缶2に溶接するための電極棒を挿通するための開口部27e(図2参照)が形成されている。電極棒(図示せず)を正極集電板27に形成された開口部27eから軸芯15の中空部に差し込み、その先端部で負極通電リード23を電池缶2の底部2cの内面に押し付けて抵抗溶接を行う。負極集電板21に接続されている電池缶2の底部2cは一方の出力端子として用いられる。
The positive electrode
多数の正極リード16が正極集電板27に溶接され、多数の負極リード17が負極集電板21に溶接されることにより、正極集電板27、負極集電板21および発電要素10が一体的にユニット化された発電ユニット20が構成される(図2参照)。但し、図2においては、図示の都合上、負極集電板21、押え部材22および負極通電リード23は発電ユニット20から分離して図示されている。
A large number of positive electrode leads 16 are welded to the positive electrode
正極集電板27の基部27aの上面には、複数のアルミニウム箔が積層されて構成されたフレキシブルな接続リード33が、その一端部を溶接されて接合されている。接続リード33は、複数枚のアルミニウム箔を積層して一体化することにより、大電流を流すことが可能とされ、且つ、フレキシブル性を付与されている。
On the upper surface of the
[電池蓋ユニット]
正極集電板27の上部筒部27c上には、電池蓋ユニット40が配置されている。電池蓋ユニット40は、リング形状をした絶縁板34、絶縁板34に設けられた開口部34a(図2参照)に嵌入された接続板35、接続板35に溶接されたダイアフラム構造の蓋体37および蓋体37に、かしめにより固定された電池蓋3により構成される。
[Battery cover unit]
A
絶縁板34は、例えば、PP等の絶縁性樹脂材料からなり、円形の開口部34aを有するリング形状を有し、正極集電板27の上部筒部27c上に載置されている。
絶縁板34は、下方に延出され開口部側に突出する筒部34bを有している。絶縁板34の筒部34bには接続板35が嵌合されている。接続板35の下面には、接続リード33の他端部がレーザ溶接等により接合されている。接続リード33は他端部側において湾曲状に折り返されて、正極集電板27に溶接された面と同じ面が接続板35に接合されている。
The insulating
The insulating
接続板35は、アルミニウム系金属により形成され、中央部を除くほぼ全体が均一で、かつ、ほぼ円盤形状を有している。接続板35の中央部には突起35aが形成され、蓋体37の中央部の底面に抵抗溶接または摩擦攪拌接合により接合されている。蓋体37はアルミニウム系金属により形成され、蓋体37の基部37aに円形の切込み37b(図2参照)を有する。切込み37bはプレスにより上面側をV字形状に押し潰して、残部を薄肉にしたものである。蓋体37は、電池の安全性確保のために設けられており、電池の内圧が上昇すると、上方に反り、切込み37bを起点として開裂し、電池内部のガスを放出する機能を有する。
The
蓋体37はフランジ37cにおいて電池蓋3の周縁部3aにかしめにより固定されている(図1参照)。蓋体37と電池蓋3とをかしめる方法については後述するが、蓋体37のフランジ37cは、かしめる前は、図2に図示されるように、基部37aに対しほぼ垂直に立ち上げられている。蓋体37には、4つの溶接用突出部37dが形成されている。溶接用突出部37dも、かしめる前は、フランジ37cと同様に、基部37aに対しほぼ垂直に立ち上げられている。
The
電池蓋3は、冷間圧延鋼板(SPCC)により形成されており、内外両面にニッケルめっきが施されている。電池蓋3は、蓋体37にかしめられる円盤状の周縁部3aと、この周縁部3aから上方に突出す筒部3bを有するハット型を有する。
The
[電池容器の密封構造]
図1を参照して、蓋体37のフランジ部37bの外周にリング形状のガスケット43が設けられている。ガスケット43は、例えば、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂(PFA)等により形成されている。ガスケット43は、当初、図2に図示されるように、基部43aに対し垂直に立ち上げられた周縁部43bを有する。
[Battery container sealing structure]
Referring to FIG. 1, a ring-shaped
図4は、図1に図示された電池缶と蓋部材との固定構造を示す拡大断面図である。
電池缶2の開口部2bの周縁部と蓋部材30とは、ガスケット43を間に介在してかしめにより固定されている。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view illustrating a fixing structure between the battery can and the lid member illustrated in FIG. 1.
The peripheral edge of the
電池缶2の開口部2bの周縁部と蓋部材30とを、かしめる方法ついて説明する。
ガスケット43を電池缶2の溝2aの上部に載置し、ガスケット43の開口部内に蓋部材30を収容する。上述した如く、この状態では、ガスケット43は、図2に図示されるように基部43aの外周部の周縁部43bは、基部43aに対して垂直方向に立ち上がっている。
電池缶2の溝2aより上部側における部分を、円筒形状の外周から軸芯側に向けて大略直角に屈曲する。これには、電池缶2の開口部2bの周縁部に、プレス治具の傾斜部を当接して、一旦、電池缶2の開口部2bの周縁部を傾斜状に屈曲する。次に、平坦なプレス治具を用いて、電池缶2の開口部2bの周縁部を、ガスケット43を介在して電池缶2の溝2a側に屈曲する。これにより、電池缶2の開口部2bの周縁部と蓋部材30の周縁部とが、ガスケット43の周縁部43bを介在して屈曲され固定される。こうして、電池缶2の開口部2bの周縁部、ガスケット43の周縁部43bおよび蓋部材30の周縁部が、かしめられて一体化される。
A method for caulking the peripheral edge of the
The
A portion on the upper side of the
上記において、蓋部材30は、予め、電池蓋3の周縁部3aと蓋体37のフランジ部37cとが、かしめられて一体化されている。電池缶2と蓋部材30とをかしめる方法は、電池蓋3と蓋体37をかしめる方法と同様である。蓋体37は、かしめる前は、図2に図示されるように、フランジ37cおよび溶接用突出部37dが、基部37aにほぼ垂直に起立している。このフランジ37cの内側に電池蓋3を配置し、蓋体37のフランジ37cおよび溶接用突出部37dを軸芯側に屈曲して電池蓋3をかしめる。これには、電池缶2と蓋部材30とをかしめる場合と同様に、蓋体37のフランジ37cおよび溶接用突出部37dを、プレスにより、一端、傾斜状に屈曲し、次に、軸方向に屈曲する。蓋体37のフランジ37cおよび溶接用突出部37dを電池蓋3の周縁部3aにかしめた後、蓋体37の溶接用突出部37dを電池蓋3の周縁部3aに、抵抗溶接または摩擦拡販接合等により接合する。
In the above, the
電池缶2の内部には、非水電解液5が所定量注入されている。非水電解液5の一例としては、リチウム塩がカーボネート系溶媒に溶解した溶液をあげることができる。
A predetermined amount of
[蓋部材の構造]
図5は、図1に図示された円筒形二次電池における蓋部材側の外観斜視図である。
上述した如く、電池缶2の開口部2bの周縁部は、円筒形の外周部から軸芯側に屈曲され、ガスケット43の周縁部43bを介在して蓋部材30の周縁部にかしめられ、蓋部材30が電池缶2に一体化されている。
[Structure of lid member]
5 is an external perspective view of the lid member side of the cylindrical secondary battery illustrated in FIG.
As described above, the peripheral edge portion of the
図6は、蓋部材30にかしめる前における電池缶2の上部側の外観斜視図である。また、図7は、図6に図示された電池缶2の切り欠きの形状を示す拡大側面図であり、図8は、図6に図示された電池缶2の上部側の正面図である。
電池缶2の切り欠き55は、図6および図8に図示されるように、かしめる前の電池缶2の上側端部51の領域に、開口部2bの周縁部に沿って、ほぼ等間隔に形成されている。各切り欠き55は、図7に図示されているように、半円弧形状の一端55aを有するU字形形状に形成されている。切り欠き55の幅は、一端55aを除き、ほぼ均一である。各切り欠き55は、一端55aが上側端部51の内方に位置し、他端が上側端部51の縁部52に開通している。換言すれば、切り欠き55の他端は、電池缶2の開口部2bに連通している。
FIG. 6 is an external perspective view of the upper side of the battery can 2 before caulking to the
As shown in FIGS. 6 and 8, the
図9は、蓋部材30にかしめた状態の電池缶2の一部を示す平面図である。
電池缶2の上側端部51に形成された切り欠き55は、かしめる前はほぼ均一であった幅が、かしめた後では、縁部52側において一端55a側よりも幅狭になっている。あるいは、縁部52側において閉塞されている。
FIG. 9 is a plan view showing a part of the battery can 2 in a state crimped to the
The
電池缶2の開口部2b側を缶内に屈曲すると、平面視で、円筒形の電池缶2の外周に対して、上側端部51の縁部52側が円の内径側となる。つまり、平面視でリンク状に屈曲された上側端部51を屈曲することにより、外周の周長と内周の周長との周長の差の分だけ、上側端部51の縁部52側の円周の長さが余る。このため、従来技術である切り欠き55がない電池缶を使用する場合は、電池缶2の上側端部51に変形が生じ、波打った状態となる。
電池缶2が周縁部において波打っていると、電池缶2の周縁部とガスケット43の周縁部43bとの間に隙間が生じるため、円筒形二次電池1の気密性が損なわれる恐れがある。
When the
If the battery can 2 is undulating at the peripheral edge, a gap is formed between the peripheral edge of the battery can 2 and the
しかし、本実施形態における円筒形二次電池1においては、電池缶2の上側端部51に、縁部52から電池缶2の外周側に向かって延出された複数の切り欠き55が形成されている。かしめの際、電池缶2の上側端部51は、切り欠き55が縁部52側において幅狭になるように変形して、平面視でリン状の上側端部51の外周の周長と内周の周長との周長の差が吸収される。これより、電池缶2の上側端部51の波打ちは抑えられる。このため、本実施形態では、電池缶2の上側端部51とガスケット43との間には、波打ちに起因する隙間が抑えられ、円筒形二次電池1の気密性が向上する。
However, in the cylindrical secondary battery 1 according to the present embodiment, a plurality of
電池缶2の上側端部51における外周と内周との長さの差を完全に吸収するには、切り欠き55の幅は、その合計が、外周の周長と内周の周長との周長の差に等しいか、それよりも大きくすることが好ましい。しかしながら、切り欠き55が形成されていれば、その分、波打ちの程度が低減されるので、切り欠き55の幅の合計が、外周の周長と内周の周長との周長の差の差よりも小さくても差し支えはない。
In order to completely absorb the difference in length between the outer periphery and the inner periphery of the
[電池容器の作製方法1]
次に、蓋部材30に電池缶2をかしめにより一体化して外部から密封された電池容器を作製する方法を図10〜12を参照して説明する。
まず、図10に図示されるように、冷間圧延鋼板(SPCC)を、プレスにより円形に切り出して、電池缶素材2’を作製する。
次に、電池缶素材2’を絞り加工して、図11に図示されるように、底部2cを有し、上部に開口部2bを有する円筒形状の筒体を形成する。
[Production Method 1 of Battery Container]
Next, a method for producing a battery container in which the battery can 2 is integrated with the
First, as illustrated in FIG. 10, a cold-rolled steel plate (SPCC) is cut into a circle by pressing to produce a
Next, the
次に、図11に図示された状態の電池缶素材2’を、パンチ60を用いて加工して、上部側における開口部2bの周縁部に切り欠き55を形成する。
図12に図示されるように、パンチ60は、前面部61が、電池缶2の外周面と同一の半径の円弧形状に形成されている。また、パンチ60の底部には、電池缶2に形成される切り欠き55に対応するU字形状の突起部62が複数個、形成されている。
突起部62の間隔は、円周に沿う長さがほぼ同一とされている。換言すれば、幅方向における直線的な間隔は、円周に沿って等間隔に配列された切り欠き55を、平面に投影した間隔となっている。
Next, the
As shown in FIG. 12, the
The distance between the
図示はしないが、円筒形状の電池缶素材2’の内側には、外面が電池缶素材2’の内面に接する外径を有する円筒形のダイが挿通される。ダイには、パンチ60の各突起部62に対応するスリットが形成されている。
パンチ60を、ダイのスリットに位置合わせして、電池缶素材2’を打抜き加工をする。打抜き加工の際、パンチ60を、幅方向における中心軸が電池缶素材2’の軸芯を通過するようパンチ60の向きを位置合わせして、図12の矢印方向に向かって移動する。これにより、電池缶素材2’に、パンチ60の突起部62に対応する数の切り欠き55が形成される。
Although not shown, a cylindrical die having an outer diameter whose outer surface is in contact with the inner surface of the
The
次に、電池缶素材2’を所定角度回転し、打抜き加工される領域を割り出し、パンチ60による打抜き加工を行うことにより、被加工領域に切り欠き55を形成する。電池缶素材2’の回転割り出しおよび打抜き加工を複数回行うことにより、図12に図示されるように、電池缶素材2’の開口部2bの周縁部全周に切り欠き55が形成される。
なお、図12においては、説明の都合上、電池缶素材2’は、パンチ60による打抜き加工が完了し、上側端部51側の全周に切り欠き55が形成された状態を示している。
Next, the battery can blank 2 'is rotated by a predetermined angle, the area to be punched is determined, and the punching process is performed by the
In FIG. 12, for convenience of explanation, the
電池缶素材2’の開口部2bの周縁部全周に切り欠き55を形成した後は、電池缶素材2’と蓋部材30とを、ガスケット43を介在させてかしめる。
先ず、図12に図示された状態の電池缶素材2’の開口部2b近傍の外周に、グルービング加工により溝2a(図1、図5参照)を形成する。
そして、上述した如く、電池缶2の溝2aより上部側の所定領域、すなわち、上側端部51を、管内側に向けて大略直角に屈曲する。これには、電池缶2の上側端部51を軸芯側に傾斜させ、次に、上側端部51を、ガスケット43を介在して電池缶2の溝2a側に屈曲して蓋部材30の周縁部に圧接する。これにより、電池缶2の上側端部51、ガスケット43の周縁部43bおよび蓋部材30の周縁部が、かしめられて一体化され、外部に対し密封された電池容器が形成される。電池缶2と蓋部材30とをかしめる前に、電池缶2内に発電ユニット20を収容し、非水電解液5を注入しておくことにより円筒形二次電池1が作製される。
After the
First, a
Then, as described above, a predetermined region on the upper side from the
上記実施形態において、パンチ60に形成された突起部62の間隔を、円周に沿う長さが等間隔であるとして例示した。しかし、切り欠き55の間隔は、格別、正確である必要はなく、パンチ60の突起部62の間隔を、直線的に等間隔としてもよい。換言すれば、パンチ60の幅方向における間隔を同一としてもよい。
In the said embodiment, the space | interval of the
上記実施形態において、パンチ60の前面部61は、電池缶素材2’の外周とほぼ同一の半径の円弧状に形成されている。このため、パンチ60の前面部61が、電池缶素材2’の外周に均一に当接し、切り欠き55の形状が均一となり、また、電池缶素材2’の変形を無くすことができる。
しかし、切り欠き55の形状は、格別、正確である必要はなく、パンチ60の前面部61は平坦としてもよい。
In the said embodiment, the
However, the shape of the
[電池容器の作製方法2]
次に、電池容器の作製方法の他の例を、図13〜図15を参照して説明する。
図13は、電池缶の他の作製方法を説明するための図であり、図10に続く工程を示す。また、図14は、図13に続く工程を説明するための電池缶の斜視図であり、図15は、図14に続く工程を説明するための電池缶の側面図である。
先ず、図10に図示されるように、冷間圧延鋼板(SPCC)を、プレスにより円形に切り出して、平坦状の電池缶素材2’を作製する。
次に、図13に図示されるように、電池缶素材2’の外周縁の近傍に、切り欠き55を形成する。
[Battery container manufacturing method 2]
Next, another example of the battery container manufacturing method will be described with reference to FIGS.
FIG. 13 is a diagram for explaining another method for manufacturing the battery can, and shows a step subsequent to FIG. 10. 14 is a perspective view of the battery can for explaining the process following FIG. 13, and FIG. 15 is a side view of the battery can for explaining the process following FIG.
First, as illustrated in FIG. 10, a cold-rolled steel plate (SPCC) is cut into a circle by pressing to produce a flat battery can
Next, as illustrated in FIG. 13, a
U字形状の切り欠き55は、図13に二点鎖線で示す上側端部51の領域内に配置されるように形成する。図13において、U字形状の切り欠き55の他端は二点鎖線で示す縁部52まで延出され、半円形状の一端55aは、縁部52の内側に位置するように形成される。
The
次に、図14に図示されるように、電池缶素材2’を絞り加工して、平坦部58の中央に、底部2cを有する円筒部を形成する。絞り加工は、数回に分けて行い、徐々に、円筒部の高さを高くする。
Next, as shown in FIG. 14, the
そして、図15に図示されるように、上側端部51の縁部52が円筒部と平坦部58との境界となる位置まで絞り加工を行う。
この状態では、切り欠き55の他端部は、平坦部58あるいは縁部52に位置している。
ここで、円筒部の外周に張り出している平坦部58を円筒部の外周側面の位置で切断すると、電池缶素材2’は、図12に図示された上側端部51の全周に亘り切り欠き55が配列された、底部2cを有する円筒体となる。
以下は、電池容器の作製方法1で説明した方法と同様の方法により、電池缶2の上側端部51と蓋部材30とがガスケット43を介在してかしめられた、外部から密封された電池容器を作製することができる。
Then, as shown in FIG. 15, the drawing is performed to a position where the
In this state, the other end portion of the
Here, when the
The following is a battery container sealed from the outside, in which the
[実施形態1の効果]
上記一実施の形態では、蓋部材30をかしめにより固定する際に内周側に屈曲される電池缶2の上側端部51に、複数の切り欠き55を形成した。かしめの際、電池缶2の上側端部51は、切り欠き55の縁部52側が幅狭となるように変形する。これに伴い、内周側に屈曲される電池缶2の上側端部51は波打ちが吸収または低減される。このため、電池缶2とガスケット43との間に、電池缶2の波打ちに起因する隙間が生じることがなく、円筒形二次電池1の気密性が向上する。
[Effect of Embodiment 1]
In the above-described embodiment, the plurality of
(実施形態2)
図16は、本発明の円筒形二次電池の実施形態2を示し、円筒形二次電池の蓋部材側の外観斜視図であり、図17は、図16に図示された電池缶の作製工程における一状態、具体的には、蓋部材にかしめる前における電池缶の上部側を示す外観斜視図である。また、図18は、図17に図示された電池缶の切り欠きの形状を示す拡大側面図である。
実施形態2に示す蓋部材30が実施形態1と異なる点は、図18に図示されるように、かしめる前の電池缶2の上側端部51に形成される切り欠き55’の形状をV字形状とした点である。
その他は、実施形態1と同様であり、対応する部材に同一の参照符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 16 is a perspective view of the appearance of the cylindrical secondary battery according to the second embodiment of the present invention, and is an external perspective view of the cylindrical secondary battery on the lid member side, and FIG. 1 is an external perspective view showing the upper side of the battery can before it is caulked on the lid member. FIG. 18 is an enlarged side view showing the notch shape of the battery can shown in FIG.
The
Others are the same as those of the first embodiment, and the corresponding members are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図18に図示されるように、電池缶2の上側端部51に形成される切り欠き55’は、一端55aが先鋭な形状とされたV字形状に形成されている。
図20は、蓋部材にかしめた状態の電池缶の上部側の一部を示す平面図である。
かしめる前に、電池缶2の上側端部51に形成された切り欠き55’は、その幅が、一端55aから縁部52側に向かって直線的に増大している。このため、かしめ後における切り欠き55’の幅は、全長に亘り、ほぼ均一となる。切り欠き55’の縁部52側の幅が適切であれば、かしめ後における切り欠き55’の幅を、切り欠き55’の長さ全体に亘り殆ど0とすることも可能である。
実施形態2における、他の構成は実施形態1と同様であり、対応する部材に同一の参照番号を付して説明を省略する。
As illustrated in FIG. 18, the
FIG. 20 is a plan view showing a part of the upper side of the battery can in a state crimped to the lid member.
Prior to caulking, the width of the
Other configurations in the second embodiment are the same as those in the first embodiment, and corresponding members are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図21は、実施形態2に示された電池缶2を作製する第1の方法を説明するための図である。
この方法は、基本的に、実施形態1に関して説明した電池缶2の作製方法1と同じである。
図10に図示されるように、円形の電池缶素材2’を切り出し、電池缶素材2’を絞り加工して、図11に図示されるように底部2cを有する円筒形状の筒体を作製する。
FIG. 21 is a diagram for explaining a first method for producing the battery can 2 shown in the second embodiment.
This method is basically the same as the manufacturing method 1 of the battery can 2 described in regard to the first embodiment.
As shown in FIG. 10, a circular battery can
そして、図11に図示された円筒形状の電池缶素材2’を、パンチ60を用いて加工して、電池缶2を形成する。
パンチ60の底部に形成された突起部62’が、図21に図示されるように、V字形状を有している点が実施形態1における電池缶素材2’の作製方法1と相違する点である。
Then, the cylindrical battery can
The
図22は、実施形態2に示された電池缶2を作製する第2の方法を説明するための図である。
この方法は、基本的に、実施形態1に関して説明した電池容器の作製方法2と同じである。
図10に図示されるように、円形の電池缶素材2’を切り出し、図22に図示されるように、電池缶素材2’の外周縁の近傍に、切り欠き55’を形成する。
電池缶素材2’に形成される切り欠き55’がV字形状を有する点が実施形態1の電池容器の作製方法2と相違する点である。
FIG. 22 is a view for explaining a second method of manufacturing the battery can 2 shown in the second embodiment.
This method is basically the same as the battery
As shown in FIG. 10, a circular battery can
The point that the
この後は、実施形態1の場合と同様に、絞り加工により電池缶素材2’を、縁部52まで円筒部にし(図15参照)、平坦部58を切断することにより、切り欠き55’の他端が先端となる円筒体を形成する(図12の電池缶素材2’参照)。そして、上述した如く、電池缶素材2’と蓋部材30とをガスケット43を介在してかしめることにより電池容器を作製する。電池缶2と蓋部材30とをかしめる前に、電池缶2内に発電ユニット20を収容し、非水電解液5を注入しておくことにより円筒形二次電池1が作製される。
Thereafter, as in the case of the first embodiment, the
[実施形態の効果]
実施形態2においても、電池缶2の上側端部51に複数の切り欠き55’を形成したので、かしめの際、電池缶2の上側端部51は、切り欠き55’の縁部52側が幅狭となるように変形し、上側端部51の外周の周長と内周の周長との周長の差が吸収される。このため、電池缶2とガスケット43との間に、電池缶2の波打ちに起因する隙間が生じることがなく、円筒形二次電池1の気密性が向上する効果を奏する。
[Effect of the embodiment]
Also in the second embodiment, since the plurality of
実施形態2においては、かしめ前の電池缶2の上側端部51に形成される切り欠き55’が、一端55aから内周側の縁部52側に向かって幅広となるV字形状とされている。このため、かしめ後において、切り欠き55の幅が、ほとんど0に近い均一な幅となり、全周に亘り、かしめの強度をほぼ均一とすることができる。
In the second embodiment, the
なお、上記実施形態1、2において、電池缶2に形成される切り欠き55、55’の形状を、U字形状またはV字形状として例示したが、この形状に限定されるものではない。切り欠き55、55’の形状は、例えば、矩形状、楕円形状、逆台形としたり、あるいは、これらの形状を組み合わせた複合形状としたりしてもよい。
In the first and second embodiments, the shape of the
電池缶の開口部2bの周縁部に形成する切り欠き55、55’は、等間隔でなくてもよい。また、切り欠き55、55’は周縁部の全周に亘り形成する構造に限られるものではなく、一部の領域にのみ形成するようにしてもよい。
The
上記実施形態においては、電池蓋ユニット40は、電池蓋3、蓋体37、絶縁板34、接続板により構成されたものとして例示した。しかし、電池蓋ユニット40は、上記構成に限られるものではなく、本発明は、他の構成部材が追加されたり、上記構成部材の一部を有していない電池蓋ユニット40にも適用が可能である。
In the said embodiment, the
上記実施形態においては、蓋部材30は、一方の外部電極端子となる電池蓋3と、ダイヤフラム構造を有する蓋体37により構成されるとして例示した。しかし、本発明は、電池蓋3および蓋体37がかしめにより一体化された構造に限らず、1つの部材で構成された蓋部材に対しても幅広く適用することができる。
In the above-described embodiment, the
上記実施形態では、リチウムイオン円筒形二次電池の場合で説明した。しかし、本発明は、ニッケル水素電池またはニッケル・カドミウム電池、鉛蓄電池のように水溶性電解液を用いる円筒形二次電池にも適用が可能である。また、円筒形のリチウムイオンキャパシタにも適用することができる。 In the said embodiment, the case of the lithium ion cylindrical secondary battery was demonstrated. However, the present invention can also be applied to a cylindrical secondary battery using a water-soluble electrolyte such as a nickel metal hydride battery, a nickel cadmium battery, or a lead storage battery. The present invention can also be applied to a cylindrical lithium ion capacitor.
その他、本発明の円筒形二次電池は、発明の趣旨の範囲内において、種々、変形して適用することが可能であり、要は、正極板と負極板とがセパレータを介して軸芯の周囲に捲回された発電要素と、上部側に開口部が形成された円筒形状を有し、内部に発電要素が収容され、電解液が注入された電池缶と、絶縁部材を介して電池缶にかしめにより固定されて電池缶の開口部を塞ぐ蓋部材とを具備し、電池缶の開口部の所定領域には、平面視でリング形状となるように缶内側に折り曲げられたかしめ部が設けられ、かしめ部には、その内縁から電池缶の外周に向けて周方向に切り欠きが複数個形成されているものであればよい。 In addition, the cylindrical secondary battery of the present invention can be applied in various modifications within the scope of the invention. In short, the positive electrode plate and the negative electrode plate have a shaft core through a separator. A power generation element wound around, a cylindrical shape having an opening formed on the upper side, a power generation element accommodated therein, and an electrolyte injected therein, and a battery can through an insulating member A lid member that is fixed by caulking and closes the opening of the battery can, and a predetermined area of the opening of the battery can is provided with a caulking portion that is bent inside the can so as to form a ring shape in plan view. The caulking portion only needs to have a plurality of notches formed in the circumferential direction from the inner edge toward the outer periphery of the battery can.
1 円筒形二次電池
2 電池缶
3 電池蓋
10 発電要素
11 正極板
12 負極板
20 発電ユニット
30 蓋部材
40 電池蓋ユニット
43 ガスケット(絶縁部材)
51 上側端部
52 縁部
55、55’ 切り欠き
55a 一端
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylindrical
51
Claims (6)
上部側に開口部が形成された円筒形状を有し、内部に前記発電要素が収容され、電解液が注入された電池缶と、
絶縁部材を介して前記電池缶にかしめにより固定されて前記電池缶の開口部を塞ぐ蓋部材とを具備し、
前記電池缶の前記開口部の所定領域には、平面視でリング形状となるように缶内側に折り曲げられたかしめ部が設けられ、
前記かしめ部には、その内縁から電池缶の外周に向けて周方向に切り欠きが複数個形成されていることを特徴とする円筒形二次電池。 A power generation element in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are wound around a shaft core via a separator;
A battery can having a cylindrical shape with an opening formed on the upper side, containing the power generation element therein, and injected with an electrolyte, and
A lid member fixed by caulking to the battery can via an insulating member and closing the opening of the battery can;
A predetermined area of the opening of the battery can is provided with a crimped portion bent inside the can so as to have a ring shape in plan view,
A cylindrical secondary battery in which a plurality of notches are formed in the caulking portion in the circumferential direction from the inner edge toward the outer periphery of the battery can.
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