JP3099652B2

JP3099652B2 - 電池の製造法

Info

Publication number: JP3099652B2
Application number: JP06276390A
Authority: JP
Inventors: 文夫大尾; 精一水谷
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-11-10
Filing date: 1994-11-10
Publication date: 2000-10-16
Anticipated expiration: 2015-10-16
Also published as: JPH08138634A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、断面形状が長円形にあ
る有底筒状の金属ケースをかしめ封口する電池の製造法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯電話、ハンディビデオなどの
コードレス情報・通信機器の目覚ましいポータブル化、
インテリジェンス化に伴い、その駆動用電源として、小
形軽量で高エネルギー密度の電池、例えばイオンリチウ
ム二次電池などが求められてきている。とくに、電池形
状も従来の円筒形、ボタン形、コイン形の電池よりも収
納時のスペース効率が良い、例えば断面形状が長円形の
電池への要望が非常に強まっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の断面形状が長円
形の電池は、板厚が０．１〜０．８ｍｍ程度の均一な肉
圧で、そのビッカース硬度が１００〜１２０程度の有底
金属ケースを用い、その開口部に絶縁ガスケットを介し
て封口板を挿入し、ケース開口部を内方に折り曲げて封
口するいわゆるかしめ封口などの方法により、封口して
いた。

【０００４】この種の電池を構成するには、正極板、負
極板およびセパレータを交互に積み重ねる方法、あるい
は渦巻状に巻回する方法などによって構成された極板群
を前記ケースに挿入し、次いで集電片をケースと封口板
にスポット溶接などの方法で接続し、さらに電解液を所
定量注液した後、封口板を用いて封口していた。

【０００５】しかし、このような構成の電池は従来の二
次電池と同様に、過度の充放電時、短絡時、高温保存時
等の異常な使用状況下でガス発生、あるいは内容物の膨
脹等の現象が起こる。このような場合、前記ケースの最
大受圧面積部となる、相対向する略平坦部分が圧力の影
響を受け、大きく外径方向に変形し、電池の特性や寿
命、ならびに使用機器に悪影響を及ぼしていた。この対
策として実開昭５４−１８０９２０号公報記載のよう
に、ケース側面の板厚を他の部分より厚くする試みがな
されたが、この場合、電池の体積効率［ｗｈ／ｌ］が低
下することとなり、あまり好ましいものではなかった。

【０００６】他の方法として、ケース素材のビッカース
硬度を２００以上に硬くする試みもあったが、このよう
な硬い金属材料では、この種の小型成形品をプレス加工
で連続的に同じ形状・寸法に加工することは難しかっ
た。

【０００７】電池ケースとして使用される金属材料は電
池の機械的強度を考慮すると、ビッカース硬度が１００
以上必要であるが、金属ケースをプレス加工で成形する
場合の深絞り性を考慮するとビッカース硬度は１００以
下６０以上程度のものを使用するのが好ましい。

【０００８】本発明は、上記の課題を解決するもので、
良好な電池性能、特に体積効率をもつ断面形状が長円形
である電池の製造法を提供することを目的とするもので
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、断面形状が長円形の有底金属ケースの開
口部近傍にケース全周に渡ってケースの外側から内側に
向けて溝部を設け、この溝部によってケース内側に形成
された凸部の開口部側に絶縁ガスケットを介して封口板
を載置し、前記ケースを溝部からケース開口部を内方に
屈曲させてかしめ封口する電池の製造法であって、前記
ケースのビッカース硬度が１５０〜４５０となるよう硬
化処理を施した後、前記溝部を形成し、さらに前記溝部
から開口部の曲率半径が前記ケースの板厚に対して３倍
以上７倍以下となるようかしめ封口を行うことを特徴と
する。

【００１０】また、上記の製造法において、金属材料を
絞り加工にて所定形状に成形されたケースに対して前記
硬化処理を施しており、この硬化処理としては浸炭処
理、窒化処理、浸炭窒化処理、硼化処理から選択される
処理を行うものである。

【００１１】ケースに用いられる金属材料としては、
鉄、ニッケル、ステンレス鋼またはニッケルメッキされ
た鉄からなる群のいずれかが好ましい。

【００１２】

【作用】本発明は上記構成により、断面形状が長円形の
有底金属ケースのビッカース硬度を１５０以上とするこ
とで過度の充放電時、短絡時、高温保存時等の異常な使
用状況下で生じるガス発生、あるいは内容物の膨張等に
よる圧力を受けて変形しやすい側面部の変形を極力小さ
なものにできる。またクリンプ封口部分の形状をケース
板厚の３倍以上、７倍以下の曲率半径を有することで、
上記のような高硬度のケースでも割れ、クラック等を発
生させることなくクリンプ封口が可能となり、電池の気
密封口性も十分維持できる。

【００１３】また、加工金属素材のビッカース硬度が通
常の素材より小さいもので絞り加工した後、硬化処理を
行うので、電池として動作する時には十分な強度をも
ち、かつ極めて小形の深絞りケースも容易に加工が可能
となり、電池の小形化、高密度化が一層図れるものであ
る。

【００１４】

【実施例】本発明の一実施例について図を用いて説明す
る。図は本発明による断面形状が長円形のイオンリチウ
ム二次電池で、図１はその正面図で部分的に断面形状を
模式的に示しており、図２はその側断面を模式的に示し
た図、図３は上面図である。この電池は幅１７ｍｍ、高
さ４８ｍｍ、厚み６ｍｍ、電気容量として８５０ｍＡｈ
の電池である。ケース１はビッカース硬度が１１０で厚
みが０．５ｍｍの鉄材にニッケルメッキを施したもの
で、有底金属ケースとしてのケース１はプレスによって
絞り加工後、ＫＣＮ，ＮａＣＮ等を含む液体浸炭剤を加
熱溶融した浴中に浸積し、浴から取り出した後、冷却乾
燥し、ニッケルメッキを施したものである。上記処理を
施したケースのビッカース硬度は３００である。２はケ
ース１内に収納される極板群、３はケースの開口部１ｃ
を封口する封口板、４は封口板３に設けられ正極リード
と接合する部分、５は正極リード、６は負極リードを示
しており、ケースの内面に電気的に接続している。

【００１５】正極板はコバルト酸リチウムを活物質と
し、これに導電剤、結着剤を混合して練合しペースト状
とした合剤を、アルミニウム箔からなる芯材の両面に塗
着、乾燥して圧延し、アルミニウム製リードを芯材にス
ポット溶接したものである。

【００１６】また負極板は、炭素粉末を活物質とし、こ
れに結着剤を混合、練合してペースト状とした合剤を銅
箔からなる芯材の両面に塗着、乾燥し、圧延してニッケ
ル製リードをスポット溶接したものである。

【００１７】セパレータはポリプロピレンからなる多孔
性フィルムを、正極板および負極板よりも幅広く裁断し
て用いた。

【００１８】これらの正極、負極およびセパレータを渦
巻状に巻回し極板群２を構成し、セパレータ終端をポリ
プロピレン製の粘着テープで固定した後、極板群２を一
定方向から加圧して長円形に構成している。なおこのと
き正極リード５、負極リード６の取り出しは極板群２の
上の方向から行った。

【００１９】次にこの極板群２を前記ケース１内に挿入
した後、負極リード６をケース１の内面にスポット溶接
で接合、その後ケース１の開口部１ｃの下方に溝部１ｂ
をローラ金型で形成する。その後、正極リード５と封口
板３とをスポット溶接した後、電解液を注入し、正極リ
ード５を湾曲させ、ケース開口部１ｃをガスケット（図
示せず）を介して内方に折り曲げるかしめ封口を行いリ
チウム二次電池を構成した。

【００２０】この時、ケース開口部１ｃはケース１の板
厚の３倍以上、７倍以下の曲率半径で形成するように、
内方に折り曲げてかしめ封口を行った。

【００２１】なお、かしめ封口の形状としてケース１の
板厚の３倍以上、７倍以下の曲率半径としたのは３倍以
下では、ビッカース硬度が１５０〜４５０程度のものを
かしめ封口した場合、ケースにクラック、あるいは破れ
が発生し、気密封口することが不可能である。また７倍
以上の曲率半径とすると、封口板とガスケットとの密着
強度が極めて弱いものとなり、この場合でも気密封口性
に問題が生じ、内蔵物が容易に外部に漏出することとな
り好ましいものではない。

【００２２】上述の方法で電池を各５０個製作し、電池
を室温で充放電を１０サイクル繰り返し、充電状態で６
０℃、２０日保存し、電池の膨脹の様子を測定した。な
お、この時の充放電は１時間率定電流で行った。その時
の電池側面、具体的にはケース側面の略平坦部分１ａの
ふくれ率の平均値を（表１）に示す。表中、ケース１の
ビッカース硬度を実施例として、Ａ．１５０、Ｂ．２５
０、Ｃ．３５０、Ｄ．４５０、従来例としてＥ．８０、
Ｆ．１２０、Ｇ．５００、Ｈ．５５０としたものであ
る。なお、本実験に使用した電池のかしめ封口部はケー
ス板厚の５．６倍の曲率半径で封口を行ったもので実施
した。

【００２３】

【表１】

【００２４】（表２）は、かしめ封口部の形状について
検討を行ったもので、この場合のケース１のビッカース
硬度は３５０のものを使用し、各曲率半径ごとにおける
電池の漏液発生状態を８５℃で２０日間保存した時点で
比較したものである。

【００２５】

【表２】

【００２６】（表１），（表２）から明らかなように、
本実施例において電池内部圧力の上昇によって生じる電
池ケースの変形量を極めて小さくできるものであり、か
しめ封口部分における形状をケース板厚の３倍以上、７
倍以下とすることで、気密封口性のよい電池を提供でき
ることが判明しているものである。

【００２７】ただし、ビッカース硬度が５００以上のも
のについては、かしめ封口時にクラックあるいは破れが
発生し気密封口することは、非常に難しい。

【００２８】なお、ケースのビッカース硬度を向上させ
る方法として、ＫＣＮ，ＮａＣＮ等を使用する液体浸炭
処理を施した例を示したが、他に窒化処理、浸炭窒化処
理、硼化処理を施した方法でも同様に効果を発揮できる
ものである。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、電池ケースの板厚を厚くすることなく、換言す
れば発電要素収納空間を減少させることなく、電池の耐
圧強度ならびに気密封口性を向上させることができる。
また、従来加工できなかった超小形深絞りケースも加工
することが可能であり、その結果、電池の小形化も十分
可能なものとなる極めて工業的価値の大なるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における電池の正面部分断面
模式図

【図２】本発明の一実施例における電池の側断面模式図

【図３】本発明の一実施例における電池の上面図

【符号の説明】

１ケース１ａ略平坦部分１ｂ溝部１ｃ開口部２極板群３封口板４正極リードと接合する部分５正極リード６負極リード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01M 2/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】断面形状が長円形の有底金属ケースの開口
部近傍にケース全周に渡ってケースの外側から内側に向
けて溝部を設け、この溝部によってケース内側に形成さ
れた凸部の開口部側に絶縁ガスケットを介して封口板を
載置し、前記ケースを溝部からケース開口部を内方に屈
曲させてかしめ封口する電池の製造法であって、前記ケースのビッカース硬度が１５０〜４５０となるよ
う硬化処理を施した後、前記溝部を形成し、さらに前記
溝部から開口部の曲率半径が前記ケースの板厚に対して
３倍以上７倍以下となるようかしめ封口を行うことを特
徴とする電池の製造法。
【請求項２】有底金属ケースに浸炭処理、窒化処理、浸
炭窒化処理、硼化処理から選択される硬化処理を施す請
求項１記載の電池の製造法。
【請求項３】ケースの金属材料として、鉄、ニッケル、
ステンレス鋼またはニッケルメッキされた鉄からなる群
のいずれかを用いる請求項１記載の電池の製造法。