JP2014120449A - 扁平形電池 - Google Patents

Abstract

【課題】外装缶と封口缶との間にガスケットが挟み込まれる扁平形電池において、外装缶周壁部の開口側の端部における錆の発生を防止可能な構成を得る。
【解決手段】扁平形電池（１）は、筒軸方向に延びる筒状の周壁部（１２）を有する有底筒状の正極缶（１０）と、筒状の周壁部（２２）を有し、正極缶（１０）の開口側を覆う有底筒状の負極缶（２０）と、周壁部（１２）と周壁部（２２）との間に挟み込まれるガスケット（３０）とを備える。周壁部（１２）は、ガスケット（３０）を挟み込んだ状態で周壁部（２２）の外周面に対して嵌合されている。周壁部（１２）の表面には、少なくとも開口側の端面を除いて、保護層が形成されている。周壁部（１２）の開口側の端面は、周壁部（１２）が周壁部（２２）の外周面に対して嵌合された状態で、露出しないようにガスケット（３０）によって覆われている。
【選択図】図１

Description

本発明は、有底筒状の外装缶の外装缶周壁部と有底筒状の封口缶の封口缶周壁部とを、それらの間にガスケットを挟み込んだ状態で嵌合することにより形成される扁平形電池に関する。

有底筒状の外装缶と、該外装缶の開口側を覆うように配置される有底筒状の封口缶と、外装缶周壁部と封口缶周壁部との間に挟み込まれるガスケットとを備えた扁平形電池が知られている。このような扁平形電池では、例えば特許文献１に開示されるように、正極ケース（外装缶）の開口部を内側にかしめることにより、封口板（封口缶）に対して正極ケースを固定している。

特許文献１の構成では、正極ケースの開口部を内側にかしめることにより、該正極ケースと封口板との間にガスケットを挟み込んでいる。このガスケットは、正極ケースと封口板との間に配置されることによって、両者の隙間をシールして該隙間から電池内部の電解液が外部に漏れ出すのを防止する。

なお、特許文献１の構成は、特許文献１の図１に示すように、正極ケースの開口部の端部とガスケットとの間に隙間を有する。

特開平９−２８３１０２号公報

ところで、上述のように、外装缶周壁部の開口側の端部とガスケットとの間に隙間を有する構成の場合、外装缶と封口缶との間に形成される空間内に電解液を封入する際に、前記隙間内に電解液が入り込みやすい。

一般的に、外装缶は、錆の発生等を防止するための保護膜が表面に形成された板部材を、所定の形状に切り抜くことによって得られる。そのため、切り抜かれた後の端面には、保護膜が形成されていない。この切り抜かれた後の端面は外装缶の開口側の端面となるため、外装缶の開口側の端面には保護膜が形成されていない。

よって、上述のように、外装缶周壁部の開口側の端面とガスケットとの間に形成された隙間に電解液が入り込むと、保護膜が形成されていない前記開口側の端面で錆が生じやすくなる。このような錆は、電池性能に大きな影響を及ぼすものではないが、電池の外観を損なうため、あまり好ましくない。

本発明の目的は、外装缶と封口缶との間にガスケットが挟み込まれる扁平形電池において、外装缶周壁部の開口側の端部における錆の発生を防止可能な構成を得ることにある。

本発明の一実施形態に係る扁平形電池は、筒軸方向に延びる筒状の外装缶周壁部を有する有底筒状の外装缶と、筒状の封口缶周壁部を有し、前記外装缶の開口側を覆う有底筒状の封口缶と、前記外装缶周壁部と前記封口缶周壁部との間に挟み込まれるガスケットとを備える。前記外装缶周壁部は、前記ガスケットを挟み込んだ状態で前記封口缶周壁部の外周面に対して嵌合されている。前記外装缶周壁部の表面には、少なくとも開口側の端面を除いて、保護層が形成されている。前記外装缶周壁部の開口側の端面は、前記外装缶周壁部が前記封口缶周壁部の外周面に対して嵌合された状態で、露出しないように前記ガスケットによって覆われている（第１の構成）。

これにより、封口缶周壁部の外周面に対して嵌合される外装缶周壁部の開口側の端面は、ガスケットによって覆われる。よって、保護膜が形成されていない前記開口側の端面が露出するのを防止できる。したがって、外装缶周壁部の開口側の端面に錆が発生して電池の外観を損ねるのを防止できる。

前記第１の構成において、前記ガスケットは、前記外装缶周壁部が前記封口缶周壁部の外周面に対して嵌合された状態で、一部が前記外装缶周壁部の開口側端部よりも前記筒軸方向の外方に位置する（第２の構成）。

これにより、ガスケットによって外装缶周壁部の開口側の端面をより確実に覆うことができる。すなわち、ガスケットの一部は、外装缶周壁部の開口側端部よりも筒軸方向の外方に位置するため、該ガスケットによって外装缶周壁部の開口側の端面をより確実に覆う。上述の構成により、外装缶周壁部の開口側の端面に錆が生じるのをより確実に防止できる。

前記第１または第２の構成において、前記ガスケットは、前記外装缶周壁部が前記封口缶周壁部の外周面に対して嵌合された状態で、前記外装缶周壁部の開口側端部における電池外方側の面を覆う（第３の構成）。

これにより、ガスケットによって外装缶周壁部の開口側の端部をさらに確実に覆うことができる。すなわち、ガスケットは、外装缶周壁部の開口側の端部における電池外方側の面を覆うため、該開口側の端部の端面全体がガスケットによってさらに確実に覆われる。したがって、上述の構成により、外装缶周壁部の開口側の端面に錆が生じるのをさらに確実に防止できる。

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、前記外装缶周壁部の開口側の端面は、前記外装缶周壁部が前記封口缶周壁部の外周面に対して嵌合された状態で、前記封口缶周壁部と対向するように位置付けられる（第４の構成）。

これにより、外装缶周壁部の開口側の端面を、外装缶周壁部と封口缶周壁部との間に配置されるガスケットに押し付けることができる。したがって、ガスケットと外装缶周壁部の開口側の端面との間に隙間が生じるのをより確実に防止することができる。よって、外装缶周壁部の開口側の端面に錆が生じるのをより確実に防止できる。

前記第１から第４の構成のうちいずれか一つの構成において、前記ガスケットは、前記外装缶周壁部が前記封口缶周壁部の外周面に対して嵌合される前の状態で、前記外装缶周壁部よりも前記筒軸方向に長い（第５の構成）。

これにより、外装缶と封口缶とを、外装缶周壁部が封口缶周壁部の外周面に対して嵌合するように組み合わせた状態で、外装缶周壁部の開口側の端面をガスケットによって覆うことができる。したがって、上述の構成により、外装缶周壁部の開口側の端面が露出して該端面に錆が生じるのを防止できる。

本発明の一実施形態に係る扁平形電池によれば、外装缶周壁部において保護膜が形成されていない開口側の端面を、露出しないようにガスケットによって覆う。これにより、外装缶周壁部の開口側の端面で錆が発生するのを防止できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る扁平形電池の概略構成を示す断面図である。 図２は、扁平形電池の外周側の構造を拡大して断面で示す部分拡大断面図である。 図３は、扁平形電池の製造方法を説明するための断面図である。 図４は、扁平形電池の製造方法を説明するための断面図である。

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。なお、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

（全体構成）
図１は、本発明の一実施形態である扁平形電池１の概略構成を示す断面図である。この扁平形電池１は、正極缶１０と、負極缶２０と、ガスケット３０と、電極体４０とを備える。正極缶１０及び負極缶２０は、それぞれ、有底円筒状に形成されている。負極缶２０は、正極缶１０の開口側を覆うように配置される。ガスケット３０は、正極缶１０の後述する周壁部１２（正極缶周壁部）と、負極缶２０の後述する周壁部２２（負極缶周壁部）との間に挟み込まれる。電極体４０は、正極缶１０及び負極缶２０の間に形成される内部空間１ａ内に収納される。

このように、扁平形電池１は、正極缶１０と負極缶２０とを組み合わせることによって、全体が扁平なコイン状に形成されている。扁平形電池１の内部空間１ａ内には、電極体４０以外に、ＰＦ６（六フッ化リン酸）等を含む非水電解液（図示省略）も封入されている。

正極缶１０は、ステンレスなどの金属材料からなり、プレス成形によって有底円筒状に形成されている。正極缶１０は、円形状の底部１１と、その外周に該底部１１と連続して形成された円筒状の周壁部１２とを備える。この周壁部１２は、縦断面視（図１に図示した状態）で、底部１１の外周端から筒軸方向に延びるように設けられている。正極缶１０は、後述するように、負極缶２０との間にガスケット３０を挟んだ状態で、周壁部１２の開口端側が内側に折り曲げられて、負極缶２０に対してかしめられている。なお、本実施形態では、正極缶１０を負極缶２０に対してかしめているが、正極缶１０と負極缶２０とを嵌合可能な構成であれば、かしめ以外の構成であってもよい。

正極缶１０の表面には、保護層としてのメッキ層１３（図１における太線部分）が設けられている。このメッキ層１３は、正極缶１０の表面に形成されたＮｉメッキである。このメッキ層１３を設けることにより、正極缶１０に錆が生じるのを防止できる。ここで、正極缶１０は、表面にメッキ層１３が設けられた板状の部材の一部を円形状に打ち抜くことにより、所定の大きさに形成される。打ち抜かれた際、破断面にはメッキ層は形成されていない。このメッキ層が形成されていない破断面が、正極缶１０の側壁部１２における開口側の端面１２ａである。すなわち、正極缶１０の側壁部１２における開口側の端面１２ａには、メッキ層が形成されていない。

正極缶１０の側壁部１２は、後述するように、開口側の端面１２ａがガスケット３０によって覆われるように、封口缶２０の周壁部２２に対してかしめられている。すなわち、正極缶１０の側壁部１２における開口側の端面１２ａが封口缶２０の周壁部に対向するように、正極缶１０の側壁部１２の開口側の端部は、ガスケット３０に対して食い込んでいる。

負極缶２０も、正極缶１０と同様、ステンレスなどの金属材料からなり、プレス成形によって有底円筒状に形成されている。負極缶２０は、正極缶１０の周壁部１２よりも外形が小さい円筒状の周壁部２２と、その一方の開口を塞ぐ円形状の平面部２１と、を有する。この周壁部２２も、正極缶１０と同様、縦断面視で、平面部２１に対して筒軸方向に延びるように設けられている。周壁部２２には、平面部２１側の基端部２２ａに比べて径が段状に大きくなる拡径部２２ｂが形成されている。すなわち、周壁部２２には、基端部２２ａと拡径部２２ｂとの間に段部２２ｃが形成されている。図１に示すように、この段部２２ｃに対して、正極缶１０の周壁部１２の開口端側が折り曲げられてかしめられている。すなわち、正極缶１０は、その周壁部１２の開口端側が負極缶２０の段部２２ｃに対して嵌合されている。

なお、負極缶２０にも、正極缶１０と同様、表面上にメッキ層２３が設けられている。また、正極缶１０と同様、負極缶２０の開口側の端面にも、メッキ層が形成されていない。

ガスケット３０は、ポリプロピレン（ＰＰ）からなる。ガスケット３０は、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との間に挟みこまれるように、該負極缶２０の周壁部２２上に配置されている。このように、ガスケット３０をＰＰによって構成することで、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との間にガスケット３０を挟み込んだ際に、ガスケット３０を容易に変形させることができる。これにより、ガスケット３０に対して正極缶１０の周壁部１２の開口側の端部を食い込ませることが可能になる。

ガスケット３０は、図１から図４に示すように、負極缶２０の周壁部２２の開口側に取り付けられる。すなわち、ガスケット３０は、負極缶２０の円筒状の周壁部２２と同様、略円筒状に形成されている。

ガスケット３０は、図２及び図３に示すように、内周側に位置するガスケット内側部３１と、外周側に位置するガスケット外側部３２と、ガスケット内側部３１及びガスケット外側部３２を繋ぐガスケット接続部３３とを有する。ガスケット内側部３１及びガスケット外側部３２は、それぞれ筒軸方向に延びる円筒状に形成されている。ガスケット接続部３３は、ガスケット内側部３１とガスケット外側部３２とを、それらの一端側同士で接続するように、該ガスケット内側部３１及びガスケット外側部３２に対して一体に形成されている。

図４に示すように、ガスケット外側部３２は、前記筒軸方向の長さが正極缶１０の周壁部１２の前記筒軸方向の長さよりも長い。これにより、後述するように、ガスケット外側部３２を正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との間に挟み込んだ状態で、ガスケット外側部３２の先端部分３２ａ（開口側の端部、一部）が前記正極缶１０の周壁部１２よりも突出する（図１及び図２参照）。

詳しくは、図２に示すように、ガスケット外側部３２は、ガスケット３０が正極缶２０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との間に挟み込まれた状態で、先端部分３２ａが
周壁部１２の開口側の端部よりも筒軸方向外方に突出する。また、この先端部分３２ａは、周壁部１２の開口側の端部における電池外方側の面も覆っている。すなわち、ガスケット３０が正極缶２０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との間に挟み込まれた状態で、正極缶１０の周壁部１２の開口側の端部は、ガスケット外側部３２に対して食い込んでいる。これにより、周壁部１２の開口側の端部は、ガスケット外側部３２によって包み込まれている。

このように、正極缶１０の周壁部１２の開口側の端部をガスケット外側部３２によって包み込むことにより、該周壁部１２の開口側の端面１２ａが露出するのを防止できる。したがって、端面１２ａに非水電解液が付着して錆が生じるのを防止できる。

なお、ガスケット外側部３２には、図３に示すように、ガスケット接続部３３とは反対側に、ガスケット３０の内周側に膨出する膨出部３２ｂが一体形成されている。ガスケット３０を負極缶２０の周壁部２２に装着した場合、ガスケット外側部３２の膨出部３２ｂが負極缶２０の周壁部２２に引っ掛かって、ガスケット３０が負極缶２０から脱落するのを防止できる。

ガスケット外側部３２の膨出部３２ｂは、図１及び図２に示すように、正極缶１０の周壁部１２を負極缶２０の周壁部２２に対してかしめた際に、前記周壁部１２の開口側の端部によって負極缶２０の周壁部２２に押し付けられる。

電極体４０は、図２にも示すように、袋状のセパレータ４４内に収容された略円板状の正極４１と、略円板状の負極４６と、を厚み方向に交互に複数、積層してなる。これにより、電極体４０は、全体として略円柱状の形状を有する。また、電極体４０は、両端面が負極になるように、複数の正極４１及び負極４６が積層されている。

正極４１は、コバルト酸リチウム等の正極活物質を含有する正極活物質層４２を、アルミニウム等の金属箔製の正極集電体４３の両面にそれぞれ形成したものである。

負極４６は、黒鉛等の負極活物質を含有する負極活物質層４７を、銅等の金属箔製の負極集電体４８の両面にそれぞれ形成したものである。略円柱状の電極体４０の積層方向両端に位置する負極は、それぞれ、負極集電体４８，４８が電極体４０の積層方向端部に位置するように、負極集電体４８の一面側のみに負極活物質層４７を有する。すなわち、略円柱状の電極体４０は、その両端で負極集電体４８，４８が露出している。

電極体４０の一方の負極集電体４８は、該電極体４０が正極缶１０と負極缶２０との間に配置された状態で、負極缶２０の平面部２１に当接する。電極体４０の他方の負極集電体４８は、絶縁シート４９を介して正極缶１０の底部１１上に位置付けられる。

セパレータ４４は、平面視で略円形状に形成された袋状の部材であり、略円板状の正極４１を収納可能な大きさに形成されている。セパレータ４４は、絶縁性に優れたポリエチレン製の微多孔性薄膜によって構成されている。このように、セパレータ４４を微多孔性薄膜によって構成することで、リチウムイオンが該セパレータ４４を透過することができる。セパレータ４４は、一枚の長方形状の微多孔性薄膜のシート材によって正極４１を包み込んで、該シート材の重なっている部分を熱溶着等によって接着することにより形成される。

図１に示すように、正極４１の正極集電体４３には、平面視で該正極集電体４３の外方に向かって延びる導電性の正極リード５１が一体形成されている。この正極リード５１の正極集電体４３側も、セパレータ４４によって覆われている。

負極４６の負極集電体４８には、平面視で該負極集電体４８の外方に向かって延びる導電性の負極リード５２が一体形成されている。

図１に示すように、正極４１及び負極４６は、各正極４１の正極リード５１が一側に位置し、且つ、各負極４６の負極リード５２が該正極リード５１とは反対側に位置するように、積層される。

上述のように複数の正極４１及び負極４６を厚み方向に積層した状態で、複数の正極リード５１は、先端側を厚み方向に重ね合わされて、超音波溶接等によって正極缶１０の底部１１に接続される。これにより、複数の正極リード５１を介して複数の正極４１と正極缶１０の底部１１とが電気的に接続される。

一方、複数の負極リード５２も、先端側を厚み方向に重ね合わされて超音波溶接等によって互いに接続される。これにより、複数の負極リード５２を介して複数の負極４６が互いに電気的に接続される。

（扁平形電池の製造方法）
次に、図３及び図４を用いて、扁平形電池１の製造方法について説明する。

まず、正極缶１０及び負極缶２０を、それぞれ、打ち抜き加工及びプレス加工によって図３のような形状に成形するとともに、ガスケット３０も成形型によって図３のような形状に成形する。一方、正極４１及び負極４６を積層することにより、積層体４０を構成する。

図３に示すように、正極缶１０内に電極体４０を配置して、正極リード５１を正極缶１０の底部１１に溶接する。一方、負極缶２０の周壁部２２にガスケット３０を装着する。そして、正極缶１０に対して負極缶２０を組み合わせる（白抜き矢印参照）。

図４のように正極缶１０及び負極缶２０を組み合わせた状態で、正極缶１０の周壁部１２の開口側を該正極缶１０の内方に折り曲げて（図中の矢印参照）、負極缶２０の周壁部２２に嵌合させる。このとき、ガスケット３０は、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との間に挟み込まれる。

ガスケット３０を正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との間に挟み込むことにより、ガスケット外側部３２には、正極缶１０の周壁部１２の開口側の端部が食い込む。正極缶１０の周壁部１２は、開口側の端面１２ａが負極缶２０の周壁部２２に対向するように位置付けられる。これにより、正極缶１０の周壁部１２における開口側の端部は、ガスケット３０によって覆われる。なお、正極缶２０の周壁部１２の開口側の端部における電池外方側の面も、ガスケット３０によって覆われる。

これにより、図１に示すような扁平形電池１が得られる。

（実施形態の効果）
以上より、この実施形態では、正極缶１０の周壁部１２における開口側の端面１２ａを、ガスケット３０によって覆う。これにより、メッキ層１３が形成されていない周壁部１２の端面１２ａが露出して錆が生じるのを防止できる。

特に、ガスケット３０は、正極缶１０の周壁部１２が負極缶２０の周壁部２２に対してかしめられている状態で、一部が周壁部１２の開口側の端部よりも筒軸方向外方に位置する。これにより、ガスケット３０によって、正極缶１０の周壁部１２の開口側の端面１２ａをより確実に覆うことができる。

しかも、ガスケット３０は、正極缶１０の周壁部１２が負極缶２０の周壁部２２に対してかしめられている状態で、周壁部１２の開口側の端部における電池外方側の面も覆っている。これにより、ガスケット３０によって、正極缶１０の周壁部１２の開口側の端面１２ａをさらに確実に覆うことができる。

また、正極缶１０の周壁部１２の開口側の端面１２ａは、正極缶１０の周壁部１２が負極缶２０の周壁部２２に対してかしめられている状態で、負極缶２０の周壁部２２と対向するように位置付けられる。これにより、ガスケット３０によって、正極缶１０の周壁部１２の開口側の端面１２ａをより確実に覆うことができる。

ガスケット３０は、正極缶１０の周壁部１２が負極缶２０の周壁部２２に対してかしめられる前の状態で、正極缶１０の周壁部１２よりも筒軸方向に長い。これにより、上述の各構成を実現することができる。

（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、本発明は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、ガスケット３０を、負極缶２０とは別体に設けて、該負極缶２０の周壁部２２に装着している。しかしながら、ガスケットを負極缶２０の周壁部２２にモールド成形してもよい。このようなモールド成形のガスケットの場合でも、正極缶１０と負極缶２０とを組み合わせた状態で正極缶１０の周壁部１２の開口側の端面１２ａを覆うように、ガスケットを設けることにより、上述の実施形態と同様の効果が得られる。

前記実施形態では、負極缶１０を外装缶としていて、正極缶２０を封口缶としているが、逆に負極缶が封口缶で、正極缶が外装缶であってもよい。

前記実施形態では、負極缶１０及び正極缶２０を、それぞれ有底円筒状に形成して、扁平形電池１をコイン状に形成したが、この限りではなく、扁平形電池を、多角柱状など、円柱状以外の形状に形成してもよい。

前記実施形態では、ガスケット３０の材料としてＰＰが用いられている。しかしながら、ガスケット３０の材料としては、ＰＰに限らず、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）にオレフィン系エラストマーを含有した樹脂組成物や、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）、ポリアミド系樹脂などを用いてもよい。

前記実施形態では、正極缶１０の表面に、メッキ層１３としてＮｉメッキが形成されている。しかしながら、正極缶１０の表面に、Ａｕメッキや、Ｎｉと他の金属との合金のメッキを形成してもよい。

本発明による扁平形電池は、外装缶の周壁部と封口缶の周壁部との間にガスケットが挟み込まれる構成に利用可能である。

１：扁平形電池、１ａ：内部空間、１０：正極缶（外装缶）、１２：周壁部（外装缶周壁部）、１２ａ：開口側の端面、２０：負極缶（封口缶）、２２：周壁部（封口缶周壁部）、３０：ガスケット、４１：正極、４６：負極

Claims (5)

1. 筒軸方向に延びる筒状の外装缶周壁部を有する有底筒状の外装缶と、
   筒状の封口缶周壁部を有し、前記外装缶の開口側を覆う有底筒状の封口缶と、
   前記外装缶周壁部と前記封口缶周壁部との間に挟み込まれるガスケットとを備え、
   前記外装缶周壁部は、前記ガスケットを挟み込んだ状態で前記封口缶周壁部の外周面に対して嵌合されていて、
   前記外装缶周壁部の表面には、少なくとも開口側の端面を除いて、保護層が形成されていて、
   前記外装缶周壁部の開口側の端面は、前記外装缶周壁部が前記封口缶周壁部の外周面に対して嵌合された状態で、露出しないように前記ガスケットによって覆われている、扁平形電池。
2. 請求項１に記載の扁平形電池において、
   前記ガスケットは、前記外装缶周壁部が前記封口缶周壁部の外周面に対して嵌合された状態で、一部が前記外装缶周壁部の開口側端部よりも前記筒軸方向の外方に位置する、扁平形電池。
3. 請求項１または２に記載の扁平形電池において、
   前記ガスケットは、前記外装缶周壁部が前記封口缶周壁部の外周面に対して嵌合された状態で、前記外装缶周壁部の開口側端部における電池外方側の面を覆う、扁平形電池。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の扁平形電池において、
   前記外装缶周壁部の開口側の端面は、前記外装缶周壁部が前記封口缶周壁部の外周面に対して嵌合された状態で、前記封口缶周壁部と対向するように位置付けられる、扁平形電池。
5. 請求項１から４のいずれか一つに記載の扁平形電池において、
   前記ガスケットは、前記外装缶周壁部が前記封口缶周壁部の外周面に対して嵌合される前の状態で、前記外装缶周壁部よりも前記筒軸方向に長い、扁平形電池。
   

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