JP2755751B2 - 密閉式電池の製造方法 - Google Patents

密閉式電池の製造方法

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尚 垣内
健一朗 長江
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  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 ニッケル−カドミウム蓄電池等の封口蓋に安全弁機構
を備えた密閉式電池の製造方法に関するものである。
(ロ) 従来の技術 従来、密閉式電池の封口方法は、円筒外装缶の開孔部
近傍に形成した溝部に、安全弁機構を有する電池蓋をパ
ッキングを介して組み合わせ、前記外装缶をかしめるこ
とによってパッキングを圧縮し密封するものが一般的で
ある。しかし、近年、電池を用いるポータブル機器の需
要の増加に伴い、電池の小型化、高容量化が図られ、電
池形状においても円筒形状のみならず、角型形状の電池
も見られるようになってきた。角型形状の電池において
は、上記のような封口方法を採用するのは難しく、蓋板
の透孔部に安全弁機構を有する電池端子を外装缶にレー
ザー溶接等の方法により密閉固定する方法(例えば実開
昭62−167368号公報参照)がある。これは、パッキング
を介して蓋板の透孔部に中空リベットを通し、リベット
下端部をかしめることによって固定し、この中空リベッ
トに安全弁機構を持つ電池端子部を溶接する方法が一般
的に用いられる。
円筒形状電池におけるかしめ方法では、外装缶が外側
からの力によって押し曲げられ、蓋板との間に挟まれた
パッキングが圧縮されることによって密封される。一
方、中空リベットを用いる方法では、当然のことながら
内側からの力によって中空リベットを変形させ、やはり
蓋板との間に介されたパッキングが圧縮されて密封され
る。前記せる実開昭62−167368号公報には、中空リベッ
トの一般的なかしめ方法を応用した例が記されている
(第4図参照)。
従来の円筒形電池の如く、外側からの力によってかし
める方法では、外装缶を覆う形態の頑丈な金型を用いる
ことができ、安定した加工寸法が得られる。一方、内側
からかしめる方法では、細いポンチを用いる必要があ
り、また、加工対象が蓋板透孔部に入る中空リベットで
あって、微小な部品となること等から、密閉式電池が要
求する気密性が得られにくい。その結果、電池製造工程
における「漏液による不良率」が前者に比べて高いとい
う問題点がある。
(ハ) 発明が解決しようとする課題 本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであって、
蓋板の透孔部に配置された中空リベットのような微小な
部品を用いる場合であっても、精度よくかしめることが
でき、密閉性の優れた安全弁機構を備えた密閉式電池の
製造方法を提供するものである。
(ニ)課題を解決するための手段 本発明は、透孔部を有する蓋板と、電池の一極性端子
を構成する中空リベットと、前記透孔部に配置され前記
中空リベットを前記蓋板から絶縁する絶縁パッキング
と、前記中空リベットの下端部に配置され且つ前記パッ
キングを介して前記蓋板に前記中空リベットをかしめ固
定するワッシャーとからなる密閉構造を有する密閉式電
池の製造方法であって、前記中空リベットの内径より大
きい外径を有する先細のポンチを、前記中空リベットに
挿入して該中空リベットに拡開部分を形成して、該中空
リベットの外側面に存在せるパッキングを前記中空リベ
ットの外側面と前記蓋板の透孔部内周部とで圧縮する第
1工程と、前記中空リベットのつば部と前記蓋板、及び
前記蓋板と前記中空リベットの下端部に配置された前記
ワッシャーとで、前記パッキングを圧縮する第2工程と
からなり、前記第1工程において前記中空リベットの拡
開部分が、前記蓋板の透孔部よりも前記中空リベットの
下端部側に存在することを特徴とするものである。
(ホ) 作 用 本来、中空リベットは、その先端部即ち下端部を押し
広げ、中空リベットのつば部方向に押しつけかしめるこ
とにより、圧接固定されるものであり、その際、中空部
が外周方向に向かって若干膨れる。しかし、電池を完全
密閉するためには中空リベットの変形量と同時にパッキ
ングの圧縮量を正確にコントロールする必要がある。
このため、かしめ工程を2段階とし、まず第1工程で
蓋板透孔部の内周部と中空リベット外側面に挟持された
部分のパッキングの圧縮量をコントロールし、次いで、
第2工程で蓋板の上下に位置する部分のパッキングの圧
縮量をコントロールする。
この場合、第2工程で中空リベット下端を単にフラン
ジ状に蓋板方向に押しつけると、中空リベットは第1工
程で径を拡大された位置を支点にして変形しやすい。そ
の結果、この位置が蓋板の透孔部内周部と近接する位置
の場合は、第1工程で圧縮された蓋板の透孔部内周部と
リベット外側面の間のパッキングを緩ませることなり、
密閉性を低下させることがあった。
しかし、中空リベットの径の拡大部分を、リベット下
端から蓋板の透孔部の内周部下端に近接する位置迄にし
ておくことにより、第2工程ではこの位置を支点に中空
リベットが変形しても、蓋板の透孔部内周部とリベット
外側面で挟持されたパッキングには影響がなく、安定し
た気密性を保持することができる。
(ヘ) 実施例 以下に、実施例として角形のニッケル−カドミウム電
池を密閉式電池に用いた場合につき、詳述する。
(第1実施例) 第1図乃至第3図はいずれも本発明による封口構造の
要部断面図であり、第1図は第1工程における封口構造
の説明図、第2図は第2工程における封口構造の説明
図、第3図は、本発明の構造方法により製造された安全
弁機構を示す要部縦断面図である。
先づ、中空リベット1の外側面外径と同一寸法の内径
を有する上パッキング2を、前記中空リベット1に装着
する。これは蓋板9の中央部に形成した透孔部に配置
し、下パッキング4と、正極集電部材を兼ねるワッシャ
5と組合せる。そして、これを押え金型6、7に組み込
み、中空リベットの内径d1より大きい外径(d2)部分8a
を有する先細のポンチ8Aを(ポンチの先端はd1より小さ
い径である)を、前記中空リベット1の中空部内に挿入
する。そして、ポンチ8Aの、中空リベットの内径d1より
大きい外径部分8aが、蓋板の透孔部の下端部9aよりも、
前記中空リベットの下端部側に止まるよう、ポンチ8Aの
上動の位置を調節してかしめを行い、第1工程とする。
この第1工程によって、中空リベット1の外側面に存在
せるパッキング2aを、前記中空リベット1の外側面と、
蓋板9の透孔部の内周部とで、圧縮されるようにする
(第1図参照)。
次に、中空リベット1の下端部1aのかしめを、第1工
程で用いたポンチ8Aとは異なる形状を有するポンチ8Bを
用い、第2工程として行なう(第2図参照)、このポン
チ8Bの、中段の外径部分8bの径d3は、前記d2より少し小
さくなっている。この第2工程によって、中空リベット
1のつば部1bと蓋板9、及び、前記蓋板9と前記中空リ
ベットの下端部1aに配置されたワッシャー5とで上パッ
キング2及び下パッキング4を、上下方向に加圧圧縮
し、密閉構造とする。尚、中空リベット1の下端部1a
は、ポンチ8Bの水平部8Cで加圧され、中空リベット1の
上端部であるつば部1bが押え金型7で保持されているか
ら、前記下端部1aが水平方向に変形される。
そして、中空リベット1のつば部1bに、ゴム弁10を内
部に装着した端子蓋11を溶接固定し、正極端子を構成し
た。
一方、セパレータを介して、正、負極を組み合せた極
板群12を用い、この正極タブ13に、リード板14の一端を
溶接固定した。これを角柱状の外装缶3に挿入後、前記
正極タブ13を保護する樹脂製のスペーサ15を極板群12上
に配置し、濃度30%のKOHからなる電解液をここに注液
した。そして、電池蓋のワッシャー5の折曲部5aに、前
記リード板14の他端部を溶接した。次に、蓋板9の外周
9aが、外装缶3開口部の端面3aに内接するよう嵌合、配
置し、この嵌合部をYAGレーザーにて溶接し、密閉し
た。
尚、前記端子蓋11、中空リベット1、蓋板9、ワッシ
ャー5、リード板14、外装缶3は、いずれも冷間圧延鋼
板にニッケルメッキしたものであり、上パッキング2下
パッキング4、スペーサー15は、ナイロン6−6、ポン
チ8A、ポンチ8B、押え金型6、7は、超硬合金から構成
されている。
このようにして、本発明による密閉型電池を作製し
た。
(比較例) 次に、比較例として第1工程で使用せるポンチ8A及び
第2工程で使用せるポンチ8Bの形状を、第5図(ポンチ
18A)及び第6図に(ポンチ18B)のように変更し、かし
めを行って電池蓋を作製したものを得た。
本発明電池と異なる点は、第1工程における先細のポ
ンチの径大になる部分18aが、ポンチの先端により近く
なっている。その結果、中空リベット1における内径の
拡開部分1cが、蓋板9の下端部9aよりも、上側(中空リ
ベット1のつば部1b側)に形成されており、また第2工
程においても、前記拡開部分1cの変形が最大となるの
で、中空リベット1の最大内径部分1eが蓋板9の透孔部
近傍に形成され、中空リベット1の下端部1a側に存在し
ない。
このようにして、比較電池を作製した。
このようにして作製した本発明電池と比較電池とを用
い、これらの封口構造の密閉性を比較した。このテスト
は各電池を100個ずつ用意し、これらの電池の安全弁部
分であるゴム弁10と中空リベット1のつば部1bを、シア
ノアクリレート系接着剤で固定し、安全弁として作動で
きないようにした後、電池の極性を逆に接続して0.2CmA
の電流で60分間充電するというものである。このように
することで、電池の正極からは水素ガスが、負極からは
酸素ガスが発生して、電池の内部圧が上昇しかしめ部分
から電解液が漏液する、この有無を確認するというもの
である。
この結果を、第1表に示す。
これより本発明電池の漏液発生数が少なく、この密閉
構造が優れたものであることが理解できる。
このように、中空リベットは元来かしめると同時にそ
の中空部が径方向外側に向かって広がるものであるが、
密閉式電池に必要な密閉性を確保するためには、パッキ
ングの圧縮量及び圧縮部分をコントロールしなければな
らず、特に蓋板透孔内周部とリベット外周面の間のパッ
キングの緩みを防ぐことで、密閉性が極めて向上するこ
とが分かる。
(第2実施例) 前記第1実施例に示された如く、蓋板9として単なる
平板のものを用い中空リベット1をかしめつけると、中
空リベット1の中空部近傍にかしめ圧力が集中する。こ
のため蓋板9の上下に位置する上パッキング2及び下パ
ッキング4にこの圧力が加わると、下パッキング4が中
空リベット1の中空部から逃げようとする力が働く。特
に中空リベット1の外側面部分と接していない下パッキ
ング4は、かしめにより加圧状態となる部分から外周方
向へはみ出し易い、この状態を示すのが、第7図であ
る。このように、蓋板9の下面とワッシャー5との間
に、下パッキング4の逃げによる空間部16が生じ、これ
が密閉性を低下させる原因となる。
そこで、この第2実施例では、蓋板9の透孔部周辺に
透孔と同心円状に段差9bを設けると、かしめ時に下パッ
キング4が段差9bのコーナー部9cに食い込むことにな
り、密閉性が向上する(第8図参照)。
この段差9bを設けた場合(第8図)と、段差を設けな
い場合(第7図)の構造における密閉性の差異を調べ
た。この時の実験条件は、前記第1実施例における充電
時の電流を0.25CmAとした以外は同様にして、テストを
行った。
この結果を、第2表に示す。
これより、蓋板9に段差9bを有する構造の電池が、密
閉性においてより優れたものであることが理解できる。
(ト) 発明の効果 本発明の密閉型電池の製造方法によれば、パッキング
に付与されるかしめ圧力を第1工程及び第2工程によっ
て調整し、密閉性に優れた安全弁構造を提供することが
できるので、その工業的価値は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図はいずれも本発明の封口構造の要部断
面図であり、第1図は第1工程時における封口構造の説
明図、第2図は第2工程時における封口構造の説明図、
第3図は本発明電池の要部断面図、第4図は従来の安全
弁構造を示す要部断面図、第5図乃至第6図はいずれも
比較例の封口構造の要部断面図であり、第5図は第1工
程時における封口構造の説明図、第6図は第2工程時に
おける封口構造の説明図、第7図は蓋板に段差を設けな
い場合のパッキングの状態を示す封口構造の要部断面
図、第8図は蓋板に段差を設けた場合のパッキングの状
態を示す封口構造の要部断面図である。 1……中空リベット、2……上パッキング、3……外装
缶、4……下パッキング、5……ワッシャー、6、7…
…押え金型、8A、8B、18A、18B……ポンチ、9……蓋
板、10……ゴム弁、11……端子蓋、12……極板群、13…
…正極タブ、14……リード板、15……スペーサー、16…
…空間部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 俊 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−259962(JP,A) 実開 昭62−167368(JP,U) 実開 昭64−4061(JP,U)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透孔部を有する蓋板と、電池の一極性端子
    を構成する中空リベットと、前記透孔部に配置され前記
    中空リベットを前記蓋板から絶縁する絶縁パッキング
    と、前記中空リベットの下端部に配置され且つ前記パッ
    キングを介して前記蓋板に前記中空リベットをかしめ固
    定するワッシャーとからなる密閉構造を有する密閉式電
    池の製造方法であって、 前記中空リベットの内径より大きい外径を有する先細の
    ポンチを、前記中空リベットに挿入して該中空リベット
    に拡開部分を形成して、該中空リベットの外側面に存在
    せるパッキングを前記中空リベットの外側面と前記蓋板
    の透孔部内周部とで圧縮する第1工程と、 前記中空リベットのつば部と前記蓋板、及び前記蓋板と
    前記中空リベットの下端部に配置された前記ワッシャー
    とで、前記パッキングを圧縮する第2工程とからなり、 前記第1工程において前記中空リベットの拡開部分が、
    前記蓋板の透孔部よりも前記中空リベットの下端部側に
    存在することを特徴とする密閉式電池の製造方法。
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