JP2023176994A - 円筒形電池 - Google Patents

Abstract

【課題】内缶の変形を抑えた円筒形電池を実現する。
【解決手段】円筒形電池１は、封口板１０と、その外縁部１１を覆うガスケット２０と、封口板１０で封口される開口３３を有する有底の外装缶３０と、その内部に収容される内缶４０とを含む。内缶４０は、側壁部４１と、そこから内側に屈曲部４２を介して延びる鍔部４３とを有する。外装缶３０の開口縁部３３ａは、封口板１０及びガスケット２０を介して屈曲部４２及び鍔部４３の側へかしめられる。屈曲部４２及び鍔部４３の、封口板１０及びガスケット２０の側とは反対の側には、絶縁樹脂８０が設けられる。絶縁樹脂８０を設けることで、外装缶３０の開口縁部３３ａがかしめられる際の押圧力による内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３の変形を抑える。
【選択図】図１

Description

本発明は、円筒形電池に関する。

円筒形電池として、各種形態のものが知られている。
例えば、セパレータを介して一対の帯状極板を巻回した渦巻電極体が収納される導電内缶が外装缶に嵌着され、その導電内缶の上端開口部に形成された鍔縁上に載置される絶縁パッキングを介して外装缶の折曲縁により封口蓋がかしめ装着された円筒型電池であって、導電内缶の鍔縁が絶縁樹脂層で被覆された円筒型電池が知られている（特許文献１）。

また、発電要素を収納し外側面上部に突部を形成した筒状の一極性集電内缶と、その内缶が嵌着され突部が内側面に接して電気接続される一極性端子兼用外装缶と、内缶の鍔部上に支持される絶縁パッキングにより外装缶と絶縁された他極性端子兼用封口蓋とを備え、外装缶の内底面に配設された絶縁板の周縁立上り壁が外装缶と内缶との間隙に介在された電池が知られている（特許文献２）。

また、上部周縁部を内方へ折曲した封口座面を有する有底円筒形の金属製内缶と、これが収容される有底円筒形の金属製外缶と、この外缶の開口部を塞ぐ皿状の金属製端子板と、この端子板の周縁に装着され外缶の開口端縁部を内方へかしめることで圧縮される環状の封口ガスケットとを備え、帯状の正極、セパレータ、負極が交互に重ねられてスパイラル状に巻回された発電要素がその上下面に絶縁板を介して内缶に装填されたスパイラル電極形電池が知られている（特許文献３）。

実開昭５３－１４６９２３号公報 実開昭５６－９３９５８号公報 特開昭６２－１１３３５８号公報

ところで、封口板で封口される開口を有する有底の外装缶と、その内部に収容される内缶とを備え、その内缶に設けられる屈曲部とそれを介して延びる鍔部とによって支持される封口板の外縁部とそれを覆うガスケットとを、外装缶の開口縁部を内缶側にかしめることで固定する円筒形電池では、次のようなことが起こり得る。

即ち、外装缶の開口縁部を封口板及びガスケットを介して内缶側にかしめる際の押圧力により、その内缶に設けられる屈曲部及び鍔部が、外装缶の底部側に曲がって変形することが起こり得る。ここで、円筒形電池の内缶の内部には、セパレータを介して設けられる正負極の電極層を含む発電要素が収容され、正負いずれか一方の極性の電極層が、内缶及び外装缶と電気的に接続される。一方の極性とされる内缶の屈曲部及び鍔部が、前述の如く外装缶のかしめ時の押圧力でその底部側に変形し、発電要素のうち内缶とは異なる他方の極性の電極層と接触してしまうと、短絡不良が生じる。また、外装缶のかしめ時の押圧力による内缶の屈曲部及び鍔部の変形に伴い、ガスケットがいびつに変形してしまうと、円筒形電池の封止が十分に保てなくなる。

このように、内缶の変形は、円筒形電池の性能や品質の低下を引き起こす恐れがある。
１つの側面では、本発明は、内缶の変形を抑えた円筒形電池を実現することを目的とする。

１つの態様では、封口板と、前記封口板の外縁部を覆うガスケットと、前記封口板で封口される開口を有する有底の外装缶と、前記外装缶の内部に収容され、前記外装缶の内壁面に沿って延びる側壁部と、前記開口側の前記側壁部の端部から内側に屈曲部を介して延びる鍔部とを有する内缶と、を含み、前記外装缶の前記開口の開口縁部は、前記封口板の前記外縁部及び前記ガスケットを介して前記内缶の前記屈曲部及び前記鍔部の側へかしめられ、前記内缶は、前記屈曲部及び前記鍔部の、前記封口板の前記外縁部及び前記ガスケットの側とは反対の側に設けられる絶縁樹脂を有する、円筒形電池が提供される。

１つの側面では、内缶の変形を抑えた円筒形電池を実現することが可能になる。

円筒形電池の一例について説明する図である。 円筒形電池の製造方法の一例について説明する図である。 内缶に設けられる絶縁樹脂の厚さについて説明する図である。

図１は円筒形電池の一例について説明する図である。図１には、円筒形電池の一例の要部断面図を模式的に示している。
図１に示す円筒形電池１は、リチウム一次電池の一例である。円筒形電池１は、封口板１０、ガスケット２０、外装缶３０、内缶４０、絶縁板５０、及び発電要素６０を含む。

封口板１０は、ステンレス等の金属製の円板である。封口板１０は、導電性を有する。封口板１０は、例えば、その外縁部１１をフランジとした皿状又はハット状の形状とされる。封口板１０は、円筒形電池１の発電要素６０に含まれる正負の電極層のうちのいずれか一方の極性の電極層と電気的に接続され、円筒形電池１の当該極性の電極（電極端子）として機能する。この例では、封口板１０は、発電要素６０の負極層６２と電気的に接続され、円筒形電池１の負極（負極端子）として機能する。

封口板１０の外縁部１１には、ガスケット２０が設けられる。封口板１０の外縁部１１は、ガスケット２０で覆われる。即ち、封口板１０は、その外縁部１１が、一方の面側から、当該一方の面側とは反対の面側まで、ガスケット２０で覆われる。ガスケット２０には、絶縁性を有する各種絶縁材料が用いられる。ガスケット２０には、例えば、ポリプロピレン樹脂、フッ素樹脂等の絶縁性を有する樹脂材料が用いられる。

外装缶３０は、ステンレス等の金属製の有底の円筒缶である。外装缶３０は、導電性を有する。外装缶３０は、底部３２と、底部３２の縁から立ち上がる側壁部３１と、底部３２と対向して位置する開口３３とを有する。有底の外装缶３０の、その一端の開口３３は、ガスケット２０で外縁部１１が覆われる封口板１０により封口される。外装缶３０は、円筒形電池１の発電要素６０に含まれる正負の電極層のうち、封口板１０と電気的に接続される電極層とは反対の極性の電極層と電気的に接続され、円筒形電池１の当該極性の電極（電極端子）として機能する。この例では、外装缶３０は、発電要素６０の正極層６１と電気的に接続され、円筒形電池１の正極（正極端子）として機能する。

内缶４０は、ステンレス等の金属製の円筒缶である。内缶４０は、導電性を有する。内缶４０は、外装缶３０の内部に収容される。内缶４０は、外装缶３０の側壁部３１の内壁面３１ａに沿って延びる側壁部４１と、外装缶３０の開口３３側の側壁部４１の端部から内側に屈曲する屈曲部４２と、側壁部４１から屈曲部４２を介して内側に延びる鍔部４３とを有する。内缶４０の鍔部４３の根元の部分が屈曲部４２であるとも言える。屈曲部４２の内面は、断面円弧状に湾曲した面（Ｒ面）であってもよい。屈曲部４２は、内缶４０のＲ部分とも言える。

内缶４０は、その側壁部４１が外装缶３０の側壁部３１の内壁面３１ａと接触するように、外装缶３０の内部に収容される。例えば、内缶４０は、外装缶３０の内壁面３１ａの内側に嵌合（又は嵌着）され、外装缶３０の内部に収容される。内缶４０は、外装缶３０と接触し、外装缶３０と電気的に接続される。

内缶４０は、円筒形電池１の発電要素６０に含まれる正負の電極層のうち、封口板１０と電気的に接続される電極層とは反対の極性の電極層と電気的に接続されると共に、外装缶３０と電気的に接続される。この例では、内缶４０は、発電要素６０の正極層６１と電気的に接続されると共に、外装缶３０と電気的に接続される。例えば、内缶４０は、発電要素６０の正極層６１が側壁部４１の内壁面４１ａと接触するように設けられることで正極層６１と電気的に接続され、側壁部４１が外装缶３０の側壁部３１の内壁面３１ａと接触するように設けられることで外装缶３０と電気的に接続される。外装缶３０は、内缶４０を介して発電要素６０の正極層６１と電気的に接続される。

絶縁板５０は、外装缶３０の内部の底部３２上に設けられる。絶縁板５０には、絶縁性を有する各種絶縁材料が用いられる。
発電要素６０は、正極層６１及び負極層６２と、それら正極層６１と負極層６２との間に介在されるセパレータ６３とを有する。発電要素６０には、シート状の正極層６１と負極層６２とが、シート状のセパレータ６３を介して巻回され、円筒状とされた電極体が用いられる。例えば、円筒形電池１をリチウム一次電池とする場合、正極層６１には、ステンレス等の金属箔の両面に正極活物質である二酸化マンガンを含有する正極合剤を設けたものが用いられる。負極層６２には、負極活物質としてのリチウム金属箔が用いられる。負極層６２のリチウム金属箔は、負極集電体を介して負極集電ピン６４と電気的に接続される。セパレータ６３には、微孔性フィルムや不織布等の絶縁性の材料が用いられる。シート状の正極層６１と、負極集電ピン６４と電気的に接続されたシート状の負極層６２とが、シート状のセパレータ６３を介して積層された状態で巻回され、円筒状の電極体である発電要素６０が実現される。

発電要素６０は、絶縁板５０を底部３２上に設けた外装缶３０の内部に収容される内缶４０のその内側、即ち、側壁部４１、屈曲部４２及び鍔部４３の内側に収容される。絶縁板５０により、発電要素６０の下部に露出する正極層６１及び負極層６２並びに負極集電ピン６４と、外装缶３０の底部３２とが、直接接触することが抑えられる。

発電要素６０は、この例では、正極層６１が最外層となるように巻回され、最外層の正極層６１が、内缶４０の側壁部４１の内壁面４１ａと接触するように設けられる。これにより、発電要素６０の正極層６１が、内缶４０と電気的に接続され、内缶４０を介して外装缶３０と電気的に接続される。発電要素６０は、その外周部の正極層６１及び負極層６２並びにセパレータ６３（それらの収容状態での上端）が、内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３と対向するように、内缶４０の内側に収容される。

また、発電要素６０の負極層６２と電気的に接続されて発電要素６０の巻芯部に位置する負極集電ピン６４は、外装缶３０の開口３３を封口する封口板１０の内面（外装缶３０の底部３２と対向する面）に接続されるように設けられる。これにより、発電要素６０の負極層６２が、封口板１０と電気的に接続される。

絶縁板５０、発電要素６０及び内缶４０が収容される外装缶３０の内部には、所定の非水電解液が注入される。例えば、円筒形電池１の非水電解液には、非水系溶媒にリチウム塩を溶解させた非水系有機電解液が用いられる。非水電解液が内部に注入された外装缶３０の開口３３に、ガスケット２０が外縁部１１に設けられた封口板１０が設けられる。封口板１０の外縁部１１及びそこに設けられるガスケット２０は、内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３の上に載置され、屈曲部４２及び鍔部４３によって支持される。即ち、内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３は、封口板１０の外縁部１１及びガスケット２０の座として機能する。封口板１０の外縁部１１及びガスケット２０が、内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３で支持された状態で、外装缶３０の開口３３の開口縁部３３ａが、封口板１０の外縁部１１及びガスケット２０を介して、内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３の側へかしめられる。これにより、かしめられた外装缶３０の開口縁部３３ａと、内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３との間に、ガスケット２０を介して封口板１０の外縁部１１が挟まれて固定され、外装缶３０の開口３３が、封口板１０及びガスケット２０で封口されて密閉される。

尚、上記のような内缶４０を用いない別の形態として、外装缶３０の開口縁部３３ａ近傍の周囲に絞り加工によるビーディング部を設け、そのビーディング部を座にして、封口板１０の外縁部１１及びガスケット２０を載置し、外装缶３０の開口縁部３３ａをかしめてその開口３３を封口する形態も知られている。しかし、円筒形電池１を比較的小型サイズとする場合、例えば、外装缶３０の直径や、外装缶３０の底部３２から封口板１０までの高さを１０ｍｍ程度のサイズとするような場合には、その外装缶３０に上記のようなビーディング部を設けることは難しい。そのようなサイズの外装缶３０にビーディング部を設けてしまうと、電池内部の内容積が著しく減少してしまったり、電池内部に収容できる発電要素６０のサイズに制約が生じてしまったりして、十分な電池性能を実現できないことが起こり得るためである。

そのため、円筒形電池１（図１）では、外装缶３０にビーディング部を設ける代わりに、その外装缶３０の内部に、上記のような内缶４０を収容する。その内缶４０に設けた屈曲部４２及び鍔部４３を座にして、封口板１０の外縁部１１及びガスケット２０を載置し、外装缶３０の開口縁部３３ａをかしめてその開口３３を封口する。このようにビーディング部を設けない場合、外装缶３０は、その底部３２から、かしめられた開口縁部３３ａまでの間の内壁面３１ａが、外装缶３０の径方向において、ガスケット２０の最外縁の外側に位置するようになるとも言える。

外装缶３０にビーディング部を設ける代わりに、内缶４０を用いることで、円筒形電池１を比較的小型サイズとする場合でも、上記のような内容積の減少や、発電要素６０のサイズの制約を回避して、十分な電池性能を実現することが可能になる。尚、このような内缶４０を用いる手法は、円筒形電池１を比較的小型サイズとする場合に限らず、中型サイズや大型サイズとする場合にも、同様に適用可能である。

上記のような構成を有する円筒形電池１の内缶４０には、図１に示すように、その屈曲部４２及び鍔部４３の、封口板１０の外縁部１１及びガスケット２０の側とは反対の側、即ち、内缶４０の内側に、硬化状態の絶縁樹脂８０が設けられる。絶縁樹脂８０は、内缶４０の内側の、鍔部４３から屈曲部４２（鍔部４３の根元のＲ部分）を介して側壁部４１の一部に跨る領域に、設けられる。例えば、絶縁樹脂８０は、内缶４０の屈曲部４２に設けられる絶縁樹脂８０の厚さが、内缶４０の鍔部４３に設けられる絶縁樹脂８０の厚さよりも厚くなるように、設けられる。

内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３に設けられる絶縁樹脂８０は、内缶４０で支持される封口板１０の外縁部１１及びガスケット２０の側からの押圧力に対する屈曲部４２及び鍔部４３の変形を抑える補強部材としての機能を発揮する。即ち、内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３に、絶縁樹脂８０が設けられることで、封口板１０の外縁部１１及びガスケット２０を介して外装缶３０の開口縁部３３ａがかしめられる際に、その押圧力によって屈曲部４２の曲がりが大きくなり鍔部４３が外装缶３０の底部３２側に変形すること、又は過剰に変形することが抑えられる。内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３に、屈曲部４２の方が厚くなるように絶縁樹脂８０が設けられると、そのような外装缶３０の底部３２側への鍔部４３の変形、又は過剰な変形が、より効果的に抑えられる。

外装缶３０の開口縁部３３ａをかしめる際の、絶縁樹脂８０による内缶４０の変形抑制効果について更に説明する。
図２は円筒形電池の製造方法の一例について説明する図である。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）には、外装缶の開口縁部のかしめ工程における要部拡大断面図を模式的に示している。尚、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）には、図１のＰ１部に相当する部分のかしめ工程における拡大断面図を模式的に示している。

上記図１に示したような構成を有する円筒形電池１の製造においては、まず、円筒形電池１を構成する各要素、即ち、上記のような封口板１０、ガスケット２０、外装缶３０、絶縁樹脂８０を設けた内缶４０（絶縁樹脂８０付き内缶４０とも言う）、絶縁板５０、発電要素６０、及び非水電解液等が準備される。

外装缶３０の開口３３から、その底部３２上に絶縁板５０が設けられ、その上に、巻回された発電要素６０及びそれを収容する絶縁樹脂８０付き内缶４０が挿入される。そして、非水電解液の注入後、外装缶３０の開口３３を塞ぐように封口板１０が設けられる。封口板１０は、その外縁部１１及びそれを覆うガスケット２０が、内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３の上に載置され、屈曲部４２及び鍔部４３で支持されるように設けられる。

このような状態から、封口金型が用いられ、外装缶３０の開口３３側から底部３２側に向かって加圧が行われる。これにより、図２（Ａ）又は図２（Ｂ）に示すように、外装缶３０の開口縁部３３ａが、封口板１０の外縁部１１及びガスケット２０を介して、それらを支持する内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３の側へかしめられる。

このような工程により、上記図１及び図２（Ａ）又は図２（Ｂ）に示したような構成を有する円筒形電池１が製造される。
円筒形電池１の製造において、外装缶３０の開口縁部３３ａをかしめる際には、封口金型による加圧が行われることで、内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３に対し、封口板１０の外縁部１１及びガスケット２０の側から、外装缶３０の底部３２側（又は内部に収容される発電要素６０側）に向かって、押圧力が働く。

この時、円筒形電池１では、内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３の、封口板１０の外縁部１１及びガスケット２０の側とは反対の側に、硬化状態の絶縁樹脂８０が設けられている。この絶縁樹脂８０が、補強部材として機能し、封口板１０の外縁部１１及びガスケット２０の側からの押圧力に抗して屈曲部４２及び鍔部４３を支持し、屈曲部４２及び鍔部４３が外装缶３０の底部３２側（又は発電要素６０側）に変形すること、又は過剰に変形することを抑える。ここで、屈曲部４２に設けられる絶縁樹脂８０の厚さを、鍔部４３に設けられる絶縁樹脂８０の厚さよりも厚くしておくと、当該押圧力に対する屈曲部４２の曲がり又は過剰な曲がりがより効果的に抑えられるようになり、屈曲部４２及びそこから先に延びる鍔部４３の変形又は過剰な変形がより効果的に抑えられるようになる。

例えば、図２（Ａ）に示すように、内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３に絶縁樹脂８０が設けられることで、外装缶３０の開口縁部３３ａがかしめられる際の押圧力に対し、屈曲部４２及び鍔部４３が発電要素６０側（外装缶３０の底部３２側）へ変形することが抑えられる。

或いは、図２（Ｂ）に示すように、内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３に絶縁樹脂８０が設けられることで、外装缶３０の開口縁部３３ａがかしめられる際の押圧力に対し、屈曲部４２及び鍔部４３が発電要素６０側（外装缶３０の底部３２側）へ過剰に変形することが抑えられる。例えば、屈曲部４２及び鍔部４３が、鍔部４３の内面における先端４３ａが発電要素６０まで到達するようになるほど大きく変形してしまうことが抑えられる。

尚、内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３が変形する場合、鍔部４３の内面における先端４３ａは、変形前の当初の高さ位置に相当する屈曲部４２の内面位置４２ａよりも、外装缶３０の底部３２側（発電要素６０側）に位置するようになる。

ここで、内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３に絶縁樹脂８０を設けない場合について述べる。
内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３に絶縁樹脂８０を設けない場合には、封口板１０の外縁部１１及びガスケット２０の側からの押圧力に対する十分な補強効果が得られない。そのため、屈曲部４２及び鍔部４３の変形、即ち、屈曲部４２及び鍔部４３の外装缶３０の底部３２側（又は内部に収容される発電要素６０側）への変形が生じ易くなる。

内缶４０の内部には、正極層６１及び負極層６２という異なる極性の電極層を有する発電要素６０が収容される。内缶４０は、発電要素６０の正負の電極層のうちの一方の電極層、この例では正極層６１と接触し、正極層６１と電気的に接続される。即ち、内缶４０（その側壁部４１、屈曲部４２及び鍔部４３）は、正の極性を有する。

封口板１０の外縁部１１及びガスケット２０の側からの押圧力により、内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３が外装缶３０の底部３２側へ変形すると、その変形量によっては、変形した内缶４０（例えばその鍔部４３）が、収容される発電要素６０（鍔部４３と対向する外周部）と接触することが起こり得る。変形した内缶４０が、発電要素６０のうち、内缶４０の極性とは異なる極性の電極層、この例では負極層６２と接触してしまうと、短絡不良が生じる。

また、封口板１０の外縁部１１及びガスケット２０の側からの押圧力により、内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３が外装缶３０の底部３２側へ変形すると、その変形量によっては、ガスケット２０の変形がいびつになり、ガスケット２０による封止を保てなくなることも起こり得る。

内缶４０の変形による電極層との接触、この例では負極層６２との接触を抑えるために、封口板１０の外縁部１１及びガスケット２０の側からの押圧力を弱める、即ち、封口金型による加圧を弱めることも考えられる。しかし、このようにすると、ガスケット２０の十分な封止機能が得られず、外装缶３０の内部に注入される非水電解液の液漏れが生じ易くなることが起こり得る。

このように、内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３に絶縁樹脂８０を設けない場合には、液漏れを抑えるために十分な押圧力で外装缶３０の開口縁部３３ａをかしめようとすると、封口板１０の外縁部１１及びガスケット２０を支持する屈曲部４２及び鍔部４３に過剰な変形が生じ易くなり、その結果、発電要素６０の異なる極性の電極層との接触や、ガスケット２０のいびつな変形による密閉性の低下が起こり得る。逆に、内缶４０と、それとは異なる極性の発電要素６０の電極層との接触や、ガスケット２０のいびつな変形による密閉性の低下を抑えるために、かしめ時の押圧力を弱めると、かしめが不十分となり、ガスケット２０の十分な封止機能が得られず、液漏れが生じ易くなることが起こり得る。

これに対し、上記図１及び図２（Ａ）又は図２（Ｂ）に示した円筒形電池１では、内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３の、封口板１０の外縁部１１及びガスケット２０の側とは反対の側に、硬化状態の絶縁樹脂８０が設けられる。絶縁樹脂８０は、例えば、屈曲部４２に設けられる絶縁樹脂８０の厚さの方が、鍔部４３に設けられる絶縁樹脂８０の厚さよりも厚くなるように設けられる。

絶縁樹脂８０が設けられることで、封口板１０の外縁部１１及びガスケット２０の側からの押圧力に対する内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３の強度が補強され、内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３の、外装缶３０の底部３２側への変形又は過剰な変形が抑えられる。即ち、図２（Ａ）又は図２（Ｂ）に示したように、内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３の、発電要素６０側への変形又は過剰な変形が抑えられる。よって、変形した内缶４０（例えばその鍔部４３）の、それとは異なる極性の発電要素６０の電極層（例えば負極層６２）との接触が抑えられ、短絡不良が抑えられる。内缶４０には、その屈曲部４２及び鍔部４３の、発電要素６０と対向する内面側に絶縁樹脂８０が設けられているため、たとえ内缶４０が発電要素６０側に過剰に変形したとしても、内缶４０が発電要素６０の電極層（例えば負極層６２）と直接接触することが抑えられ、短絡不良が抑えられる。

また、絶縁樹脂８０が設けられることで、内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３の、発電要素６０側への変形又は過剰な変形が抑えられるため、封口板１０の外縁部１１及びガスケット２０の側からの押圧力によってガスケット２０がいびつに変形することが抑えられ、ガスケット２０による封止を保てなくなることが抑えられる。外装缶３０の開口縁部３３ａを、内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３が発電要素６０側へ過剰に変形すること、並びにガスケット２０がいびつに変形することを抑えつつ、十分な押圧力又はより大きな押圧力でかしめることが可能になるため、外装缶３０の内部に注入される非水電解液の液漏れが生じることが抑えられる。

内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３に絶縁樹脂８０を設けることで、更には、屈曲部４２の方が鍔部４３よりも厚くなるように絶縁樹脂８０を設けることで、高性能、高品質の円筒形電池１が実現される。

絶縁樹脂８０について更に述べる。
内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３に設ける絶縁樹脂８０には、絶縁性を示す熱硬化性樹脂を用いることができる。例えば、絶縁樹脂８０として、エポキシ樹脂が用いられる。絶縁樹脂８０の樹脂材料には、硬化剤等の添加剤が含有されてもよい。また、内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３に設ける絶縁樹脂８０には、熱硬化性樹脂のほか、紫外線等の光の照射によって硬化する光硬化性樹脂が用いられてもよい。

絶縁樹脂８０によって上記のような内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３の変形又は過剰な変形を抑えるためには、絶縁樹脂８０には、硬化状態で比較的高い硬度を示す樹脂材料が用いられることが好ましい。例えば、硬化状態での鉛筆硬度が３Ｈ以上、より好ましくは５Ｈ以上となる樹脂材料が用いられ、絶縁樹脂８０が形成される。硬化状態で所定の硬度を示す所定の樹脂材料を用いて内缶４０に絶縁樹脂８０が形成されることで、外装缶３０の開口縁部３３ａをかしめる際の、封口板１０の外縁部１１及びガスケット２０を介した押圧力に対する変形又は過剰な変形が、効果的に抑えられるようになる。

内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３の、押圧力に対する変形又は過剰な変形を効果的に抑えるためには、絶縁樹脂８０は、屈曲部４２に設けられる絶縁樹脂８０の厚さの方が、鍔部４３に設けられる絶縁樹脂８０の厚さよりも厚くなるように設けられることが好ましい。

ここで、図３は内缶に設けられる絶縁樹脂の厚さについて説明する図である。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）には、絶縁樹脂が設けられた内缶の要部断面図を模式的に示している。
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、内缶４０は、側壁部４１、屈曲部４２及び鍔部４３を有する。側壁部４１は、上記のような外装缶３０の内壁面３１ａに沿って延びる部位である。屈曲部４２は、側壁部４１の端部から内缶４０の内側に屈曲する部位である。鍔部４３は、屈曲部４２から内缶４０の内側に延びる部位である。屈曲部４２は、鍔部４３の根元の部分であり、内面がＲ面とされたＲ部分である。ここでは、側壁部４１が延びる方向Ｄ１から鍔部４３が延びる方向Ｄ２まで屈曲（例えば９０°屈曲）する部位であるＰ２部（点線枠部分）を屈曲部４２と言う。

このような内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３の内側に、絶縁樹脂８０が設けられる。絶縁樹脂８０は、内缶４０の内側の、鍔部４３から屈曲部４２（鍔部４３の根元のＲ部分）を介して側壁部４１の一部に跨る領域に、設けられる。

尚、内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３の、絶縁樹脂８０が設けられる側とは反対の側、即ち、屈曲部４２及び鍔部４３の外側に、上記のような封口板１０の外縁部１１及びガスケット２０が設けられる。

内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３に設けられる絶縁樹脂８０は、例えば、屈曲部４２に設けられる絶縁樹脂８０の厚さの方が、鍔部４３に設けられる絶縁樹脂８０の厚さよりも厚くなるように設けられる。例えば、図３（Ａ）に示すように、屈曲部４２の、側壁部４１が延びる方向Ｄ１及び鍔部４３が延びる方向Ｄ２となす角度が共に等しい方向Ｄ３の厚さＴ１（屈曲部４２の中央から離れるにつれて薄くなり得る）が、鍔部４３における方向Ｄ１の厚さＴ２よりも厚くなるように、絶縁樹脂８０が設けられる。或いは、図３（Ｂ）に示すように、屈曲部４２における方向Ｄ１の厚さＴ３が、鍔部４３における方向Ｄ１の厚さＴ２（屈曲部４２に近い領域では遠い領域よりも厚くなり得る）よりも厚くなるように、絶縁樹脂８０が設けられる。

このように絶縁樹脂８０は、屈曲部４２に設けられる絶縁樹脂８０の厚さの方が、鍔部４３に設けられる絶縁樹脂８０の厚さよりも厚くなるように設けることができる。このような形状の絶縁樹脂８０は、例えば、流動性を示す上記のような所定の樹脂材料を、内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３の内側に塗布し、その後、乾燥、硬化させることで、形成することができる。この場合、樹脂材料の塗布を複数回繰り返し、その後、乾燥、硬化を行い、所定の厚さＴ１及びＴ２を有する絶縁樹脂８０、又は所定の厚さＴ３及びＴ２を有する絶縁樹脂８０を形成してもよい。或いは、樹脂材料の塗布、乾燥、硬化という一連の工程を複数回繰り返して行い、所定の厚さＴ１及びＴ２を有する絶縁樹脂８０、又は所定の厚さＴ３及びＴ２を有する絶縁樹脂８０を形成してもよい。

続いて、実施例及び比較例について説明する。
以下の比較例及び実施例１－４では、内缶４０に絶縁樹脂８０を設けずに作製された円筒形電池（比較例）、及び内缶４０に絶縁樹脂８０を設けて作製された円筒形電池（実施例１－４）について、絶縁樹脂８０の鉛筆硬度、鍔部変形量［ｍｍ］及び短絡不良率［％］を測定した。

ここでは、比較例及び実施例１－４の各々について、５つの円筒形電池を作製した。絶縁樹脂８０の鉛筆硬度は、ＪＩＳ Ｋ－５６００に準拠した鉛筆ひっかき試験により、硬化状態での鉛筆硬度を測定した。鍔部変形量は、鍔部４３の先端４３ａの、かしめ前の当初の位置（屈曲部４２の内面位置４２ａに相当）からの変化量を、マイクロスコープで測定した。短絡不良率は、作製した円筒形電池の電気試験に基づいて測定した。

（比較例）
内缶４０に絶縁樹脂８０が設けられない形態の円筒形電池を作製した。絶縁樹脂８０を設けていない内缶４０を用い、５つの円筒形電池を作製した。

（実施例１）
内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３に双方で同等の厚さとなるように絶縁樹脂８０が設けられた形態の円筒形電池を作製した。絶縁樹脂８０として、硬化状態での鉛筆硬度が７Ｈのものを用いた。このような絶縁樹脂８０を設けた内缶４０を用い、５つの円筒形電池を作製した。

（実施例２）
内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３に屈曲部４２の方が鍔部４３よりも厚くなるように絶縁樹脂８０が設けられた形態の円筒形電池を作製した。絶縁樹脂８０として、硬化状態での鉛筆硬度が７Ｈのものを用いた。このような絶縁樹脂８０を設けた内缶４０を用い、５つの円筒形電池を作製した。

（実施例３）
内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３に屈曲部４２の方が鍔部４３よりも厚くなるように絶縁樹脂８０が設けられた形態の円筒形電池を作製した。絶縁樹脂８０として、硬化状態での鉛筆硬度が５Ｈのものを用いた。このような絶縁樹脂８０を設けた内缶４０を用い、５つの円筒形電池を作製した。

（実施例４）
内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３に屈曲部４２の方が鍔部４３よりも厚くなるように絶縁樹脂８０が設けられた形態の円筒形電池を作製した。絶縁樹脂８０として、硬化状態での鉛筆硬度が３Ｈのものを用いた。このような絶縁樹脂８０を設けた内缶４０を用い、５つの円筒形電池を作製した。

比較例及び実施例１－４で作製された円筒形電池について得られた測定結果を表１に示す。表１の鍔部変形量［ｍｍ］は、比較例及び実施例１－４の各々における５つの円筒形電池で測定された鍔部変形量の平均値を表している。表１の短絡不良率［％］は、比較例及び実施例１－４の各々における５つの円筒形電池で発生する短絡不良の率を表している。

表１より、内缶４０に絶縁樹脂８０が設けられない比較例では、鍔部変形量が０．３０６ｍｍと比較的大きく、短絡不良率も５４．１％と比較的大きくなる。比較例のような形態では、かしめ時の押圧力で内缶４０が比較的大きく変形し、対向する発電要素６０の、内缶４０とは異なる極性の電極層（負極層６２）との接触、それによる短絡不良が生じ易くなると言える。

内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３に双方で同等の厚さとなるように絶縁樹脂８０が設けられる実施例１では、鍔部変形量が０．２４１ｍｍ、短絡不良率が４．４％となり、いずれも比較例よりも抑えることが可能になる。絶縁樹脂８０が設けられることで、内缶４０の過剰な変形に起因した発電要素６０との接触、それによる短絡不良の発生が、抑えられるようになる。

内缶４０の屈曲部４２及び鍔部４３に屈曲部４２の方が鍔部４３よりも厚くなるように絶縁樹脂８０が設けられる実施例２－４の場合、例えば、実施例２では、鍔部変形量が０．０６３ｍｍ、短絡不良率が０．１％となる。実施例３では、鍔部変形量が０．０９１ｍｍ、短絡不良率が０．０％となる。実施例４では、鍔部変形量が０．１４４ｍｍ、短絡不良率が１．２％となる。実施例２－４では、鍔部変形量、短絡不良率共に、比較例及び実施例１よりも低く抑えられるようになる。絶縁樹脂８０が設けられ、且つ屈曲部４２の方が鍔部４３よりも厚くなるように絶縁樹脂８０が設けられることで、内缶４０の変形自体を抑えることが可能になり、内缶４０の過剰な変形に起因した発電要素６０との接触、それによる短絡不良の発生を、効果的に抑えることが可能になると言える。

表１の実施例２－４の結果より、内缶４０の鍔部４３の変形抑制効果は、絶縁樹脂８０の鉛筆硬度が高くなるほど大きくなると言える。特に、絶縁樹脂８０の鉛筆硬度を５Ｈ以上とすると、鍔部変形量を０．１ｍｍ以内の低い値に抑えることが可能になり、短絡不良率も十分に低い値に抑えることが可能になる。

尚、以上の説明では、内缶４０及び外装缶３０が発電要素６０の正極層６１と電気的に接続され、封口板１０が発電要素６０の負極層６２と電気的に接続される構成を例示した。このほか、内缶４０及び外装缶３０が発電要素６０の負極層６２と電気的に接続され、封口板１０が発電要素６０の正極層６１と電気的に接続される構成とすることも可能であり、この場合も、上記のように内缶４０に絶縁樹脂８０を設けることで、上記同様の効果を得ることが可能である。

また、以上の説明では、円筒形電池１をリチウム一次電池とする場合を例示したが、円筒形電池１は、リチウム二次電池とすることも可能である。円筒形電池１をリチウム二次電池とする場合、発電要素６０の正極層６１には、正極活物質としてコバルト酸リチウム等が用いられ、発電要素６０の負極層６２には、負極活物質としてリチウム金属やリチウム合金等が用いられる。非水電解液には、非水系溶媒にリチウム塩を溶解させた非水系有機電解液が用いられる。

また、内缶４０に上記のように絶縁樹脂８０を設ける手法は、円筒形電池１を比較的小型サイズとする場合に限らず、中型サイズや大型サイズとする場合にも、同様に適用可能であり、それにより、上記同様の効果を得ることが可能である。

１ 円筒形電池
１ａ 変形解析モデル
１０ 封口板
１１ 外縁部
２０ ガスケット
３０ 外装缶
３１、４１ 側壁部
３１ａ、４１ａ 内壁面
３２ 底部
３３ 開口
３３ａ 開口縁部
４０ 内缶
４２ 屈曲部
４２ａ 内面位置
４３ 鍔部
４３ａ 先端
５０ 絶縁板
６０ 発電要素
６１ 正極層
６２ 負極層
６３ セパレータ
６４ 負極集電ピン
７０ 封口金型
８０ 絶縁樹脂
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３ 方向
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ 鍔部変形量
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ 厚さ

Claims (7)

1. 封口板と、
   前記封口板の外縁部を覆うガスケットと、
   前記封口板で封口される開口を有する有底の外装缶と、
   前記外装缶の内部に収容され、前記外装缶の内壁面に沿って延びる側壁部と、前記開口側の前記側壁部の端部から内側に屈曲部を介して延びる鍔部とを有する内缶と、
   を含み、
   前記外装缶の前記開口の開口縁部は、前記封口板の前記外縁部及び前記ガスケットを介して前記内缶の前記屈曲部及び前記鍔部の側へかしめられ、
   前記内缶は、前記屈曲部及び前記鍔部の、前記封口板の前記外縁部及び前記ガスケットの側とは反対の側に設けられる絶縁樹脂を有する、円筒形電池。
2. 前記屈曲部に設けられる前記絶縁樹脂の厚さは、前記鍔部に設けられる前記絶縁樹脂の厚さよりも厚い、請求項１に記載の円筒形電池。
3. 前記絶縁樹脂は、熱硬化性樹脂である、請求項１に記載の円筒形電池。
4. 前記絶縁樹脂は、エポキシ樹脂である、請求項１に記載の円筒形電池。
5. 前記絶縁樹脂は、鉛筆硬度が３Ｈ以上である、請求項１に記載の円筒形電池。
6. 前記内缶の前記鍔部の内面における先端は、前記屈曲部の内面位置又は前記内面位置よりも前記外装缶の底部側に位置する、請求項１に記載の円筒形電池。
7. 前記外装缶は、前記外装缶の底部から、かしめられた前記開口縁部までの間の前記内壁面が、前記外装缶の径方向において、前記ガスケットの最外縁の外側に位置する、請求項１に記載の円筒形電池。
   

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