JP2014002882A - 密閉型電池 - Google Patents

Abstract

【課題】電池ケースの内圧が上昇した場合でも該電池ケースの側面の変形を抑制可能とするとともに、閾値を超えた内圧に達した時には、確実に開裂溝が開裂する構成を得る。
【解決手段】密閉型電池（１）は、内部に電極体（３０）及び電解液が封入される柱状の電池ケース（２）を備える。電池ケース（２）の側面には、該電池ケース（２）が内圧の上昇によって膨らんだ際に該電池ケース（２）の側面に形成される稜線（Ｌ）上に、該電池ケース（２）の内方に向かって凹む凹部（４１）を形成する。外装缶（１０）と蓋板（２０）との間の溶接部（５０）は、前後の長辺部がそれぞれ直線状に延びており、その前後の長辺部分の左右方向の一方の端側のみに溶接強度の低い溶接弱部（５１）がそれぞれ形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、電極体及び電解液が封入された電池ケースに、変形を抑制するための凹部が形成された密閉型電池に関する。

従来から、電池ケースの側面に凹部が形成された密閉型電池が知られている。このような密閉型電池では、例えば特許文献１、２に開示されるように、電池ケースの側面の中央部分に、該電池ケースの内方に向かって凹んだ凹部が形成されている。凹部によって電池ケースの側面の一部が予め電池ケースの内方に位置しているため、電池ケースの内圧が上昇した場合でも、該電池ケースの側面の変形を小さくすることができる。

一方、電池ケースの側面に、該電池ケース内の圧力が閾値よりも大きくなった場合に開裂する開裂溝が形成された密閉型電池も知られている。このような密閉型電池では、例えば特許文献３に開示されるように、電池ケースの側面上で、且つ、該電池ケースが内圧の上昇によって膨らんだ際に形成される凸部稜線（稜線）と交差する位置に、開裂溝が形成されている。これにより、電池ケース内の圧力が閾値よりも大きくなると該電池ケースの変形によって開裂溝が開裂するため、電池ケース内のガス等を外部へ逃すことができる。

特開平７−１８３０１０号公報 特開２００２−０４２７４１号公報 特開２００３−２９７３２２号公報

前記特許文献１、２に開示される構成のように、電池ケースの側面の中央部分に凹部を設けた場合、電池ケースの初期の変形に対しては該凹部が設けられた部分の変位を小さく抑えることができる。しかしながら、電池ケースの内圧が上昇すると、上述の凹部の効果も徐々に小さくなるため、電池ケースの側面の変形を効果的に抑えることはできない。すなわち、電池ケースの内圧の上昇によって、該電池ケースの側面の中央部分に設けられた凹部が膨らむと、該凹部に電池ケースの側面の変形を小さくする効果はほとんどなくなる。そうすると、電池ケースの内圧がさらに上昇した場合、電池ケースの側面は、凹部が設けられていない場合と同様、凸状に変形を生じる可能性がある。

さらに、前記特許文献１、２に開示される電池ケースの側面に凹部を設けた構成の場合、特許文献３に開示される電池ケースの側面に該電池ケース内の圧力が閾値よりも大きくなった場合に開裂する開裂溝を形成させようとすると、該電池ケースの側面の変形が小さくなるが故に、該電池ケースの側面に設けた開裂溝が開裂しにくくなるという問題があった。

そのため、本発明では、電池ケースの内圧が上昇した場合でも該電池ケースの側面の変形を抑制可能な構成を得るとともに、内圧がある閾値に達した場合には、開裂溝が迅速に開裂し、電池ケース内部の残留圧を容易に放出可能な密閉型電池の提供を目的とする。

本発明の一実施形態にかかる密閉型電池は、内部に電極体及び電解液が封入される柱状の外装缶と、前記外装缶の開口部を封口する蓋板と、前記外装缶の開口部周縁と、前記蓋体の外周縁との境界に沿って溶接を施した電池ケースを備え、前記外装缶と前記蓋板との間の溶接部は、前後の長辺部がそれぞれ直線状に延びており、その前後の長辺部分の左右方向の一方の端側のみに溶接強度の低い溶接弱部がそれぞれ形成され、前記電池ケースの側面には、該電池ケースが内圧の上昇によって膨らんだ際に該電池ケースの側面に形成される稜線上に、該電池ケースの内方に向かって凹んだ凹部が形成されている（第１の構成）。

以上の構成では、電池ケースの側面のうち、該電池ケースが内圧の上昇によって膨らんだ際に該電池ケースの側面に形成される稜線上に、凹部が形成されるため、該凹部によって電池ケースの側面の変形を阻害することができる。すなわち、凹部を稜線上に設けることにより、電池ケースの側面の剛性を部分的に高めることができ、該電池ケースの側面の変形を抑制することができる。

しかも、凹部は、従来技術のように変形を生じ易い側面中央部分ではなく、稜線上に形成されるため、電池ケースが多少変形を生じても、凹部の形状を維持することができる。これにより、電池ケースの内圧が上昇した状態でも、該電池ケースの側面の変形を抑制することができる。

前記第１の構成において、前記凹部は、前記稜線のうち、前記電池ケースの側面の軸線方向端部から該側面の内方に向かって延びる基端部上に位置する（第２の構成）。これにより、電池ケースに形成される稜線のうち、該電池ケースの変形に伴って初期の段階で出現する稜線の基端部上に、凹部を形成することができる。よって、凹部によって、電池ケースの変形を初期の段階から抑制することができる。

前記第１または第２の構成において、前記凹部は、前記稜線に対して交差する方向に延びる凹部側面を有する（第３の構成）。これにより、電池ケースの側面に形成される稜線に対して凹部側面が交差するため、該電池ケースの側面の変形を凹部側面によって阻害することができる。すなわち、電池ケースの側面が変形して膨らむ際に、電池ケース内方側に向かって延びる凹部側面が電池ケースの側面の変形を阻害する。したがって、電池ケースの側面の変形をより確実に抑制することができる。

前記第１から第３の構成のうちいずれか一つの構成において、前記電池ケースは、少なくとも一対の対向する側面を有し、前記凹部は、前記一対の側面にそれぞれ形成されている（第４の構成）。

これにより、電池ケースの対向する側面の変形を、凹部によって、それぞれ抑制することができる。したがって、電池ケース全体の変形をより確実に抑制することができる。

前記第４の構成において、前記凹部は、前記一対の側面において互いに対向する位置にそれぞれ形成されている（第５の構成）。こうすることで、電池ケースの対向する側面の変形を、互いに対向する位置に設けられた凹部によって抑制できるため、該電池ケースの変形をさらに確実に抑制することができる。

前記４または第５の構成において、前記一対の側面は、それぞれ矩形状に形成されていて、前記凹部は、前記各側面の四隅の少なくとも一部に形成されている（第６の構成）。

電池ケースの側面が矩形状の場合、該側面が膨らんだ際に形成される稜線は、側面の四隅から該側面の内方に向かって延びる。よって、上述のように、矩形状の側面の四隅の少なくとも一部に凹部を形成することで、該側面の変形を抑制することができる。

前記第６の構成において、前記凹部は、前記各側面の四隅にそれぞれ形成されているのが好ましい（第７の構成）。こうすることで、電池ケースの側面の変形をより確実に抑制することができる。

前記第１から第７の構成のうちいずれか一つの構成において、前記凹部は、前記電池ケースの側面の法線方向から見て、多角形状に形成されているのが好ましい（第８の構成）。

この構成では、凹部は複数の凹部側面を有するため、該複数の凹部側面によって、電池ケースの側面の変形を複数の方向で抑制することができる。しかも、凹部は複数の角部を有するため、該角部によっても電池ケースの側面の剛性を複数の方向で高めることができる。これにより、該電池ケースの側面の変形をより確実に抑制することができる。

前記第８の構成において、前記凹部は、角部分が、前記稜線上で且つ前記電池ケースの側面の軸線方向端部側に位置するように、前記電池ケースの側面に形成されている（第９の構成）。

これにより、多角形状の凹部の角部分によって、電池ケースが稜線に沿って変形するのを抑制できる。すなわち、凹部では、該凹部の角部分で最も剛性が高くなるため、該角部分が稜線上で電池ケースの側面の軸線方向端部側に位置するように、凹部を形成することで、該稜線に沿った電池ケースの変形をより確実に抑制することができる。

さらに、本発明の密閉型電池では、前記外装缶の開口部周縁と、前記蓋板の外周縁との境界に沿って溶接を施し、前記外装缶と前記蓋体との間の溶接部は、前後の長辺部がそれぞれ直線状に延びており、その前後の長辺部分の左右方向の一方の端側のみに溶接強度の低い溶接弱部がそれぞれ形成された電池ケースを備える。
電池ケースの内圧がある閾値を超えた場合には、電池ケース内の内圧を直ちに外部へ放出することが安全上必要である。そこで、前述したように電池ケースの側面に、該電池ケース内の圧力が閾値よりも大きくなった場合に開裂する開裂溝が形成された密閉型電池が知られている。
しかし、電池ケースの側面に凹部を設けた構成の電池に、電池ケースの側面に該電池ケース内の圧力が閾値よりも大きくなった場合に開裂する開裂溝を形成させようとすると、該電池ケースの側面の変形が小さくなるが故に、該電池ケースの側面に設けた開裂溝が開裂しにくくなるという問題があった。特に、電池ケースの側面に形成される稜線上に、凹部が形成した構成の電池においては、電池ケース側面の変形がより小さくなるため、側面に設けた開裂溝がより開裂しにくくなる。
本発明の電池においては、側面に設けた凹部の存在により、従来技術の電池と比較して、電池ケースの側面の変形をより確実に抑制する一方で、前記外装缶の開口部周縁と、前記蓋板の外周縁との境界に沿って施した溶接部において、蓋板の長辺部分の左右方向の一方の端側のみに溶接強度の低い溶接弱部がそれぞれ形成されているため、電池ケースの内圧が閾値を超えた場合に、その溶接弱部が開裂して内圧を外部に放出させることができる。

図１は、本発明の実施形態にかかる密閉型電池の概略構成を示す斜視図である。 図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図３は、密閉型電池の概略構成を示す側面図である。 図４は、図３における電池ケースのＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図５は、平面部に設ける凹部の数を変えて計算したモデルの概略図を示す。 図６は、凹部の数を変えた場合において、電池ケースの内圧変化と平面部の最大変形量との関係を示す計算結果である。 図７は、凹部の数を変えた場合において、電池ケースの内圧を０．１ＭＰａとしたときの平面部の最大変形量の計算結果である。 図８は、凹部の側壁部の傾きを変えて計算したモデルの概略図を示す。 図９は、凹部の側壁部の傾きを変えた場合において、電池ケースの内圧を０．１ＭＰａとしたときの平面部の最大変形量の計算結果である。 図１０は、凹部の深さを変えた場合において、電池ケースの内圧を０．１ＭＰａとしたときの平面部の最大変形量の計算結果である。 図１１は、凹部の位置を変えて計算したモデルの概略図を示す。 図１２は、凹部の位置を変えた場合において、電池ケースの内圧を０．１ＭＰａとしたときの平面部の最大変形量の計算結果である。 図１３は、凹部の一辺の長さを変えて計算したモデルの概略図を示す。 図１４は、凹部の一辺の長さを変えた場合において、電池ケースの内圧を０．１ＭＰａとしたときの平面部の最大変形量の計算結果である。 図１５は、外装缶の開口部周縁と、前記蓋体の外周縁との境界に沿って溶接を施した溶接部と、溶接強度の低い溶接弱部との位置関係を例示した平面図である。 図１６は、外装缶の開口部周縁と、前記蓋体の外周縁との境界に沿って溶接を施した溶接部と、溶接強度の低い溶接弱部との位置関係を例示したその他の平面図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。

＜実施形態１＞
（全体構成）
図１は、本発明の実施形態１にかかる密閉型電池１の概略構成を示す斜視図である。この密閉形電池１は、有底筒状の外装缶１０と、該外装缶１０の開口を覆う蓋板２０と、該外装缶１０内に収納される電極体３０とを備えている。外装缶１０に蓋板２０を取り付けることによって、内部に空間を有する柱状の電池ケース２が構成される。なお、この電池ケース２内には、電極体３０以外に、非水電解液（以下、単に電解液という）も封入されている。

電極体３０は、それぞれシート状に形成された正極３１及び負極３２を、例えば両者の間及び該負極３２の下側にセパレータ３３がそれぞれ位置するように重ね合わせた状態で、図２に示すように渦巻状に巻回することによって形成された巻回電極体である。電極体３０は、正極３１、負極３２及びセパレータ３３を重ね合わせた状態で巻回した後、押しつぶして扁平状に形成される。

ここで、図２では、電極体３０の外周側の数層分しか図示していない。しかしながら、この図２では電極体３０の内周側部分の図示を省略しているだけであり、当然のことながら、電極体３０の内周側にも正極３１、負極３２及びセパレータ３３が存在する。また、図２では、蓋板２０の電池内方に配置される絶縁体等の記載も省略している。

正極３１は、正極活物質を含有する正極活物質層を、アルミニウム等の金属箔製の正極集電体の両面にそれぞれ設けたものである。詳しくは、正極３１は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能なリチウム含有酸化物である正極活物質、導電助剤、及びバインダなどを含む正極合剤を、アルミニウム箔などからなる正極集電体上に塗布して乾燥させることによって形成される。正極活物質であるリチウム含有酸化物としては、例えば、ＬｉＣｏＯ_２などのリチウムコバルト酸化物やＬｉＭｎ_２Ｏ_４などのリチウムマンガン酸化物、ＬｉＮｉＯ_２などのリチウムニッケル酸化物等のリチウム複合酸化物を用いるのが好ましい。なお、正極活物質として、１種類の物質のみを用いてもよいし、２種類以上の物質を用いてもよい。また、正極活物質は、上述の物質に限られない。

負極３２は、負極活物質を含有する負極活物質層を、銅等の金属箔製の負極集電体の両面にそれぞれ設けたものである。詳しくは、負極３２は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質、導電助剤、及びバインダなどを含む負極合剤を、銅箔などからなる負極集電体上に塗布して乾燥させることによって形成される。負極活物質としては、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素材料（黒鉛類、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類など）を用いるのが好ましい。負極活物質は、上述の物質に限られない。

また、電極体３０の正極３１には、正極リード３４が接続されている一方、負極３２には負極リード３５が接続されている。これにより、正極リード３４及び負極リード３５が、電極体３０の外部に引き出されている。そして、この正極リード３４の先端側は、蓋板２０に接続されている。一方、負極リード３５の先端側は、後述するように、リード板２７を介して負極端子２２に接続されている。

外装缶１０は、アルミニウム合金製の有底筒状部材であり、蓋板２０とともに電池ケース２を構成する。外装缶１０は、図１に示すように、長方形の短辺側が円弧状に形成された底面１１を有する有底筒状の部材である。詳しくは、外装缶１０は、底面１１と、滑らかな曲面を有する扁平筒状の側壁１２とを備えている。側壁１２は、対向して配置される矩形状（本実施形態では長方形状）の一対の平面部１３と、該一対の平面部１３同士を接続する半円筒状の半円筒部１４とを有する。すなわち、外装缶１０は、底面１１の短辺方向に対応する厚み方向の寸法が、底面１１の長辺方向に対応する幅方向よりも小さくなるように、扁平形状に形成されている。また、この外装缶１０は、後述するように正極リード３４に接続される蓋板２０と接合されているため、密閉型電池１の正極端子も兼ねている。

図２に示すように、外装缶１０の内側の底部には、該外装缶１０を介して電極体３０の正極３１と負極３２との間で短絡が発生するのを防止するためのポリエチレンシートからなる絶縁体１５が配置されている。上述の電極体３０は、該絶縁体１５上に一方の端部が位置付けられるように配置されている。

蓋板２０は、外装缶１０の開口部を覆うように、該外装缶１０の開口部に溶接によって接合されている。この蓋板２０は、外装缶１０と同様、アルミニウム合金製の部材からなり、該外装缶１０の開口部の内側に嵌合可能なように長方形の短辺側が円弧状に形成されている。また、蓋板２０には、その長手方向の中央部分に貫通孔が形成されている。この貫通孔内には、ポリプロピレン製の絶縁パッキング２１及びステンレス鋼製の負極端子２２が挿通されている。具体的には、概略柱状の負極端子２２が挿通された概略円筒状の絶縁パッキング２１が前記貫通孔の周縁部に嵌合されている。

負極端子２２は、円柱状の軸部の両端に平面部がそれぞれ一体形成された構成を有している。負極端子２２は、平面部が外部に露出する一方、該軸部が絶縁パッキング２１内に位置付けられるように、該絶縁パッキング２１に対して配置されている。この負極端子２２には、ステンレス鋼製のリード板２７が接続されている。これにより、負極端子２２は、リード板２７及び負極リード３５を介して、電極体３０の負極３２に電気的に接続されている。なお、リード板２７と絶縁パッキング２１との間には、絶縁体２６が配置されている。

蓋板２０には、負極端子２２と並んで電解液の注入口２４が形成されている。注入口２４は、平面視で略円形状に形成されている。また、注入口２４は、蓋板２０の厚み方向に径が２段階で変化するように小径部及び大径部を有している。この注入口２４は、該注入口２４の径の変化に対応して段状に形成された封止栓２５によって封止されている。そして、封止栓２５と注入口２４の周縁部との間に隙間が生じないように、該封止栓２５の大径部側の平面外周部と注入口２４の周縁部とはレーザー溶接によって接合されている。

（凹部）
図１及び図３に示すように、外装缶１０の側壁１２の平面部１３には、複数の凹部４１が形成されている。詳しくは、外装缶１０の一対の平面部１３には、それぞれ、四隅に凹部４１が形成されている。

凹部４１は、平面部１３の法線方向から見て、四角形状（本実施形態では正方形状）に形成されている。凹部４１は、矩形状の底面部４１ａと、該底面部４１ａの各辺に対応して電池ケース２の内方側に向かって延びる４つの側壁部４１ｂ（凹部側壁）とを有する。また、凹部４１は、４つの側壁部４１ｂが外装缶１０の平面部１３の四辺に対して略平行になるように、該平面部１３に形成されている（図３参照）。

なお、凹部４１は、平面部１３の法線方向から見て、長方形や平行四辺形など、正方形以外の四角形状であってもよいし、三角形や五角形など他の多角形状であってもよい。また、凹部４１は、平面部１３の法線方向から見て、円形や楕円状であってもよい。

凹部４１は、図３に示すように、密閉型電池１の内部圧力の上昇に伴って電池ケース２が膨らんだ場合に外装缶１０に形成される稜線Ｌ上に、設けられている。具体的には、凹部４１は、２つの側壁部４１ｂが接続される角部分４１ｃが、稜線Ｌ上に位置するように、外装缶１０の平面部１３に設けられている。これにより、凹部４１において最も強度が高い角部分４１ｃが稜線Ｌ上に位置するため、電池ケース２の変形を該角部分４１ｃによって阻害することができる。したがって、電池ケース２の変形を抑制することができる。しかも、稜線Ｌ上に凹部４１の角部分４１ｃを設けることで、該角部分４１ｃを構成する２つの側壁部４１ｂによって、稜線Ｌに対する２方向の変形を抑制することができる。これにより、稜線Ｌ近辺での変形を抑制することができる。

図３では、稜線Ｌを、平面部１３の隅部分（有底筒状の外装缶１０の軸線方向端部）から該平面部１３の内方に向かって延びる直線で描いているが、この部分は稜線Ｌの基端部であり、電池ケース２の変形が進行すると、平面部１３の各隅部分から延びる稜線Ｌの基端部同士が繋がる。図３に示すように、稜線Ｌの基端部分に凹部４１を形成することで、平面部１３の変形を、初期の段階で該凹部４１によって抑制することができる。

また、凹部４１は、角部分４１ｃが稜線Ｌにおける平面部１３の隅部分（有底筒状の外装缶１０の軸線方向端部）側に位置するように、該稜線Ｌ上に形成されている。これにより、平面部１３が変形を生じる初期の段階で、凹部４１によって、該平面部１３の変形をより確実に阻害することができる。したがって、電池ケース２の変形をより確実に抑制することができる。

なお、凹部４１は、側壁部４１ｂが稜線Ｌ上に位置するように設けられていてもよい。この場合には、凹部４１の角部分４１ｃを稜線Ｌ上に配置する場合のような作用効果は期待できないが、側壁部４１ｂによって電池ケース２の変形を抑制することができる。

凹部４１は、外装缶１０の一対の平面部１３において、互いに対向する位置に形成されている。すなわち、図３には一方の平面部１３のみを示しているが、他方の平面部１３にも該一方の平面部１３に形成された凹部４１と同じ位置に凹部４１が形成されている。これにより、電池ケース２における一対の平面部１３の変形を、凹部４１によって抑制できるため、電池ケース２の変形をより確実に抑制することができる。

凹部４１は、外装缶１０をプレス成形する際に、該外装缶１０とともにプレスによって形成される。したがって、凹部４１の側壁部４１ｂは、図４に断面で示すように、該凹部４１の底面部４１ａから開口側に向かって凹部４１が外方に拡がるように傾斜している。このプレス加工によって、凹部４１を構成する底面部４１ａ及び側壁部４１ｂの周辺部分で加工硬化が生じることから、該凹部４１の周辺部分の強度向上を図れる。したがって、電池ケース２の変形を、凹部４１によって、さらに確実に抑制することができる。

凹部４１は、詳しくは後述するが、平面部１３において、端部のうちプレス成形が可能な最も端に形成されるのが好ましい。また、凹部４１は、側壁部４１ｂの傾斜が、プレス成形可能な角度の中で最も急勾配であるのが好ましい。さらに、凹部４１の深さは、電池ケース２内に収納される電極体３０等の機能を阻害しない範囲で、できるだけ深いのが好ましい。

次に、凹部４１の位置及び形状等を変化させた場合の影響について図５から図１４を用いて説明する。なお、図６、図７、図９、図１０、図１２、図１４は、平面部１３の横寸法が５１ｍｍで且つ縦寸法が４８ｍｍで、該平面部１３の板厚みが０．３ｍｍ、ケース厚みが５．０５ｍｍの電池ケースの変形を計算によって求めた結果である。これらの図に示す結果は、いずれも、電池ケース２の平面部１３において変形量が最も大きい部分（中央部分）での変形量を示している。電池ケースはアルミ合金製として計算を行い、計算には構造解析ソフトウェアであるＬＳ−ＤＹＮＡ（登録商標）を用いた。また、図６には、密閉型電池１の使用時の電池ケース２の内圧変化を考慮した負荷試験の内圧変化の範囲（０ＭＰａから０．２ＭＰａ）に対応する計算結果を示す。なお、図７、図９、図１０、図１２及び図１４には、上述の範囲のうち、内圧が０．１ＭＰａのときの計算結果を示す。

まず、電池ケース２の平面部１３に設ける凹部４１の数を変更した場合（図５参照）において、該平面部１３での最大変形量の変化を図６及び図７に示す。この図６及び図７では、図５（ａ）に示すように平面部１３の四隅全てに凹部４１を設けた場合（４箇所）以外に、平面部１３において、蓋部２０側の隅（２箇所）または底面１１側の隅（２箇所）に凹部４１を形成した場合（図５（ｂ）、（ｃ））、凹部４１を形成しなかった場合（凹部なし）で、電池ケース２の平面部１３の変形を求めた。また、凹部４１は、一辺が９ｍｍの正方形状とし、その深さは０．２ｍｍとした。

図６に示すように、電池ケース２の内圧が上昇すると、該電池ケース２の平面部１３の最大変形量は徐々に大きくなる。平面部１３の最大変形量は、蓋部２０側の隅の２箇所に凹部４１を設けた場合と、底面１１側の隅の２箇所に凹部４１を設けた場合とでほぼ同じであった。また、図６に示すように、凹部なし、凹部４１を２箇所設けた場合、凹部４１を４箇所設けた場合の順に、平面部１３の最大変形量が小さくなった。

図７に、電池ケース２の内圧が０．１ＭＰａのときの平面部１３の最大変形量を示す。この図７からも分かるように、凹部４１を平面部１３の四隅に設けた場合には、凹部４１を２箇所に設けた場合に比べて電池ケース２の変形を抑制することができる。なお、図７からも、蓋部２０側の隅の２箇所に凹部４１を設けた場合と、底面１１側の隅の２箇所に凹部４１を設けた場合とで、平面部１３の最大変形量がほぼ同じであることが分かる。

したがって、電池ケース２の変形を抑制する観点からは、電池ケース２の平面部１３の四隅に凹部４１を形成するのが好ましい。

次に、凹部４１の側壁部４１ｂの傾きを変化させた場合（図８参照）において、平面部１３の最大変形量の変化を図９に示す。なお、この図９では、図７の場合と同様、電池ケース２の内圧が０．１ＭＰａのときの平面部１３の最大変形量を示す。また、図９では、凹部４１の深さを０．２ｍｍとし、側壁部４１ｂにおける平面部１３の面方向の長さ（以下、単に面方向長さという）を変えることによって、該側壁部４１ｂの傾きを変化させている（図８参照）。したがって、図９において、側壁部４１ｂの面方向長さが大きいほど、該側壁部４１ｂの傾斜は緩やかになる。なお、凹部４１の形状は、図７の場合と同様、一辺が９ｍｍの正方形状とする。

図９に示すように、電池ケース２の平面部１３に設ける凹部４１は、側壁部４１ｂの傾きが急である方が平面部１３の最大変形量が小さい。したがって、電池ケース２の変形を抑制する観点からは、凹部４１をプレス成形可能な範囲で、該凹部４１の側壁部４１ｂの傾きを可能な限り急勾配にするのが好ましい。

次に、凹部４１の深さを変化させた場合において、平面部１３の最大変形量の変化を図１０に示す。なお、この図１０では、図７及び図９の場合と同様、電池ケース２の内圧が０．１ＭＰａのときの平面部１３の最大変形量を示す。また、凹部４１は、平面部１３の四隅に設ける。さらに、各凹部４１の形状は、図７及び図９の場合と同様、一辺が９ｍｍの正方形状とし、側壁部４１ｂの傾きは各深さにおいて同じ傾きとする。

図１０に示すように、電池ケース２の平面部１３に設ける凹部４１の深さが深いほど、該平面部１３の最大変形量を小さくすることができる。したがって、凹部４１の深さは、電池ケース２の変形を抑制する観点からは、電池ケース２内に収納される電極体３０の機能等を損なわない範囲で深い方が好ましい。

次に、電池ケース２の平面部１３に設ける凹部４１の位置を変化させた場合（図１１参照）において、平面部１３の最大変形量の変化を図１２に示す。なお、この図１２では、図７、図９及び図１０の場合と同様、電池ケース２の内圧が０．１ＭＰａのときの平面部１３の最大変形量を示す。また、凹部４１は平面部１３の四隅に設ける。さらに、各凹部４１の形状は、図７、図９及び図１０の場合と同様、一辺が９ｍｍの正方形状とし、深さは０．２ｍｍｍとする。

また、図１２において、端部とは、蓋板２０（又は底面１１）から平面部１３の縦方向に２ｍｍ、また半円筒部１４から平面部１３の横方向に２ｍｍ離れた位置である。図１２に示す２．５ｍｍ及び５．０ｍｍは、該端部の位置に設けられた凹部（図１１（ａ））に対して平面部１３の縦横方向にそれぞれ２．５ｍｍずつ及び５．０ｍｍずつ移動した位置を意味する（図１１（ｂ）、（ｃ）参照。図中の点線は図１１（ａ）の凹部の位置を示す。）。

図１２に示すように、凹部４１を平面部１３の隅に近い位置に設けた方が、該平面部１３の最大変形量を小さくすることができる。したがって、平面部１３において凹部４１を設ける位置は、電池ケース２の変形を抑制する観点からは、該凹部４１を成形可能な範囲で、可能な限り平面部１３の隅であるのが好ましい。

次に、凹部４１の一辺の長さを変化させた場合（図１３参照）において、平面部１３の最大変形量の変化を図１４に示す。なお、この図１４では、図７、図９、図１０及び図１２の場合と同様、電池ケース２の内圧が０．１ＭＰａのときの平面部１３の最大変形量を示す。また、凹部４１は平面部１３の四隅に設ける。図１４は、凹部４１の一辺の長さを、平面部１３の隅から凹部４１の角部分４１ｃまでの距離が変わらないように、９ｍｍ（図１３（ａ）参照）、６ｍｍ（図１３（ｂ）参照）及び１２ｍｍ（図１３（ｃ）参照）と変化させた場合の計算結果である。さらに、各凹部４１の形状は、図７、図９、図１０及び図１２の場合と同様、深さは０．２ｍｍｍとする。

図１４に示すように、凹部４１の一辺の長さを変化させた場合でも、電池ケース２の平面部１３の最大変形量はほとんど変わらない。

さらに、本発明の密閉型電池においては、前記外装缶１０と前記蓋板２０との間の溶接部５０は、前後の長辺部がそれぞれ直線状に延びており、その前後の長辺部分の左右方向の一方の端側のみに溶接強度の低い溶接弱部５１がそれぞれ形成される。図１５に外装缶の開口部周縁と、前記蓋体の外周縁との境界に沿って溶接を施した溶接部５０と、溶接強度の低い溶接弱部５１との位置関係を例示した。また、溶接部５０のうち、一方の長辺部６０ａまたは６０ｂにおける左右方向のいずれか一方の端部のみに溶接弱部５１を形成してもよい（図１６）。

溶接の手法としてはレーザー溶接や抵抗溶接などがあげられ、溶接弱部５１は溶接のビード幅を狭くして形成したものや、溶け込み深さを浅くして形成することができる。レーザー溶接の場合は、他の溶接部５０より、レーザー光線の照射出力を小さくする、または照射時間を短くすることなどにより、前記溶接弱部５１を形成することができる。

溶接弱部５１の長さは、溶接部５０の長辺部６０ａまたは６０ｂの長さに対し、１５〜５０％の比率にあることが望ましい。溶接弱部５１の長さが長辺部に対して短すぎると、溶接弱部５１が開裂しにくくなる、または開裂しても開裂面積が小さくなって内圧の放出効果が低下し、十分な防爆効果が得られないなどの問題が生じる。逆に長すぎると溶接部５０全体の溶接強度が低くなり、外部衝撃などにより溶接弱部５１が簡単に開裂してしまう問題が生じる。

溶接部５０の、溶接弱部５１の溶け込み深さは、溶接弱部５１以外の溶接部分の溶け込み深さに対して４０〜８０％の比率にあることが望ましい。溶け込み深さが小さすぎると溶接弱部が簡単に開裂しやすくなり、逆に溶け込み深さが大きすぎると溶接弱部５１以外の溶接部５０が先に開裂する恐れがある。溶接弱部５１以外で開裂すると、電池を収容した機器類にダメージを与えるなどの問題が生じる。

＜外装缶の調整＞
図１に示す外観であり、平面部の横寸法が５１ｍｍ、縦寸法が４８ｍｍ、板厚みが０．３ｍｍ、見掛け厚みが５．０５ｍｍのアルミニウム製外装缶の四隅の端部に、図１１（ａ）に示す通りの凹部を形成した。なお、凹部の側壁部における面方向の長さは０．５ｍｍ、凹部の深さは０．２ｍｍ、凹部の一辺の長さは９ｍｍとした。
＜電池ケースの作製＞
前記外装缶の開口部周縁と、蓋体の外周縁との境界に沿って溶接を施して図１に示す通りの電池ケースを作製した。溶接部の溶け込み深さはすべて０．１８ｍｍ、長辺部長さはすべて４５ｍｍとし、溶接弱部の溶け込み深さと、溶接弱部の長さを表１の通り変更して１０種作製した。溶接弱部は図１６に示すレイアウトで２箇所形成した。
＜溶接弱部の開裂圧試験＞
前記電池ケースの底面１１に開孔部を設け、電池ケース内の内圧が０．４ＭＰａに達するまで窒素ガスを注入した。開裂した際の電池ケースの内圧を開裂圧とした。結果を表１に示す。

実施例１から９の電池ケースは、すべて０．４ＭＰａ以下の内圧で溶接弱部が開裂した。開裂圧であるが、低すぎると、電池の落下等の外部衝撃により簡単に溶接弱部が開裂してしまい、電池が使用できなくなる問題が生じ、逆に高すぎると、電池の内圧を放出するタイミングが遅くなるので、電池が破裂・発火に至る場合がある。そこで、溶接弱部の開裂する開裂圧は、０．２５〜０．３５ＭＰａに設定することが望ましい。すなわち、実施例１から５の電池ケースが該当し、具体的には、溶接弱部の溶け込み深さは、溶接弱部以外の溶接部分の溶け込み深さに対して４０〜８０％の比率にあることが望ましく、溶接弱部の長さは、溶接部の長辺部の長さに対し、１５〜５０％の比率にあることが望ましい。

（実施形態の効果）
本実施形態では、電池ケース２の平面部１３の隅部分で、且つ、該電池ケース２が内圧の上昇によって変形した場合に生じる稜線上に、該電池ケース２の内方に向かって凹んだ凹部４１を設けた。これにより、電池ケース２の内圧が上昇した場合、凹部４１によって、電池ケース２の変形を抑制することができる。

また、凹部４１を、その角部分４１ｃが前記稜線Ｌ上に位置するように平面部１３に設けることで、該平面部１３の変形を凹部４１によってより確実に阻害することができる。したがって、電池ケース２の変形をより確実に抑制することができる。

さらに、凹部４１を、その角部分４１ｃが稜線Ｌ上で且つ該凹部４１において平面部１３の隅部分側に位置するように、該平面部１３に形成することで、平面部１３の変形を初期段階で抑制することができる。したがって、電池ケース２の変形をさらに確実に抑制することができる。

また、凹部４１を、側壁部４１ｂが稜線Ｌに交差する方向に延びるように、平面部１３に形成することで、該平面部１３が稜線Ｌに沿って変形を生じるのを凹部４１によって阻害することができる。

さらに、一対の平面部１３において、互いに対向する位置に凹部４１を設けることで、該一対の平面部１３の変形を凹部４１によってそれぞれ抑制することができる。したがって、電池ケース２の変形をより確実に抑制することができる。

しかも、凹部４１を、平面部１３の四隅にそれぞれ設けることで、平面部１３の変形をさらに確実に抑制することができる。これにより、電池ケース２の変形をさらに確実に抑制することができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

前記実施形態では、凹部４１を、電池ケース２の平面部１３の四隅に設けているが、該平面部１３の四隅のうち少なくとも一つに設けてもよい。また、凹部４１は、電池ケース２の稜線Ｌ上に位置すれば、平面部１３のいずれの場所に設けてもよい。

前記各実施形態では、密閉型電池１の電池ケース２を、長方形の短辺側が円弧状に形成された底面を有する柱状としている。しかしながら、電池ケースの形状は、六面体など他の形状であってもよい。

前記各実施形態では、密閉型電池１をリチウムイオン電池として構成している。しかしながら、密閉型電池１はリチウムイオン電池以外の電池であってもよい。

本発明は、電極体等が収納される電池ケースを備えた密閉型電池に利用可能である。

１：密閉型電池、２：電池ケース、１０：外装缶、１１：底面、１２：側壁、１３：平面部、１４：半円筒部、２０：蓋板、３０：電極体、４１：凹部、４１ａ：底面部、４１ｂ：側壁部、４１ｃ：角部分、Ｌ：稜線、５０：溶接部、５１：溶接弱部

Claims (9)

1. 内部に電極体及び電解液が封入される柱状の外装缶と、前記外装缶の開口部を封口する蓋板と、前記電池ケースの開口部周縁と、前記蓋板の外周縁との境界に沿って溶接した電池ケースを備え、
   前記外装缶と前記蓋板との間の溶接部は、前後の長辺部がそれぞれ直線状に延びており、その前後の長辺部分の左右方向の一方の端側のみに溶接強度の低い溶接弱部がそれぞれ形成され、
   前記電池ケースの側面には、該電池ケースが内圧の上昇によって膨らんだ際に該電池ケースの側面に形成される稜線上に、該電池ケースの内方に向かって凹んだ凹部が形成されている、密閉型電池。
2. 請求項１に記載の密閉型電池において、
   前記凹部は、前記稜線のうち、前記電池ケースの側面の軸線方向端部から該側面の内方に向かって延びる基端部上に位置する、密閉型電池。
3. 請求項１または２に記載の密閉型電池において、
   前記凹部は、前記稜線に対して交差する方向に延びる凹部側面を有する、密閉型電池。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の密閉型電池において、
   前記電池ケースは、少なくとも一対の対向する側面を有し、
   前記凹部は、前記一対の側面にそれぞれ形成されている、密閉型電池。
5. 請求項４に記載の密閉型電池において、
   前記凹部は、前記一対の側面において互いに対向する位置にそれぞれ形成されている、密閉型電池。
6. 請求項４または５に記載の密閉型電池において、
   前記一対の側面は、それぞれ矩形状に形成されていて、
   前記凹部は、前記各側面の四隅の少なくとも一部に形成されている、密閉型電池。
7. 請求項６に記載の密閉型電池において、
   前記凹部は、前記各側面の四隅にそれぞれ形成されている、密閉型電池。
8. 請求項１から７のいずれか一つに記載の密閉型電池において、
   前記凹部は、前記電池ケースの側面の法線方向から見て、多角形状に形成されている、密閉型電池。
9. 請求項８に記載の密閉型電池において、
   前記凹部は、角部分が、前記稜線上で且つ前記電池ケースの側面の軸線方向端部側に位置するように、前記電池ケースの側面に形成されている、密閉型電池。

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