JP3492262B2 - 密閉型電池 - Google Patents

密閉型電池

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、角型電池に関し、
特にセパレータを介して正極および負極を積層して巻回
した角型電池に関し、とくにリチウムイオン電池等の密
閉型の電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】電池使用機器においては、一般には直方
体状の電池収納部が用いられている。このような直方体
状の形状の機器の電池収納部においては、円筒形状の電
池では無効な容積が大きくなるという問題があった。さ
らに、電池収納部の厚さによって円筒型の電池の径が制
限を受けるので、小型、あるいは薄型の機器において
は、円筒型の電池に代えて、厚みの薄い角柱状の密閉型
電池が用いられている。これらの電池においては、電池
の容量は、セパレータを介して積層した正極および負極
の活物質量に依存している。正極集電体および負極集電
体の帯状の金属基体上に正極活物質および負極活物質を
塗布して製造される正極および負極は、活物質の塗布厚
を厚くすることによって、正極および負極の電気容量を
大きくすることが可能である。
【０００３】セパレータを介して正極および負極を積層
して巻回した電池要素を電池缶に収納した電池において
は、正極および負極の活物質層の厚さが大きくなると、
電池の充電時の電池缶の膨らみが大きくなることが避け
られなかった。電池缶の膨らみが大きくなると、電池使
用機器への電池の装着が困難となる等の問題が生じた
り、予め膨張を見越して空間を準備するために無効な空
間が増加する等の問題があった。
【０００４】電池の初期活性化の際の電池の変形を防止
するために、電池の外装缶の発電要素が当接する側面を
凹ませた角型密閉型電池の製造方法が特開平７−１８３
０１０号公報に記載されている。ところが、厚みの薄い
電池の側面を単に凹ませたものでは充分な効果を得るこ
とは困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、角型電池の
充電時の電池要素の膨張による電池缶の側面の膨張を防
止した、電池収納部に無駄な空間を設ける必要がない角
型電池を提供することを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、正極お
よび負極をセパレータを介して積層して巻回した扁平状
の電池要素を収納した密閉型電池において、電池要素の
扁平面に平行な電池缶側面には、電池缶の中心を通り電
池要素の扁平面に平行な側面に垂直な面上にあって、扁
平面に平行な中心軸を有する曲面からなる凹部が形成さ
れており、前記曲面からなる凹部の頂部と電池缶の開口
端部との距離が中央部ほど小さな曲面で形成されている
密閉型電池によって解決することができる。また、前記
曲面からなる凹部の頂部と電池缶の開口端部との距離を
が２ないし５．５ｍｍである前記の密閉型電池である。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明は、正極と負極をセパレー
タを介して積層したものを巻回した扁平状の電池要素を
収納した密閉型電池において、充電時に扁平面と垂直な
方向への膨張による電池缶の変形を、電池缶の壁面に設
ける凹部を特定の形状とすることによって抑制すること
が可能であることを見出したものである。すなわち、電
池要素の扁平状の面に面した電池缶の側面に、底面が曲
面状の凹部を形成すると平面上の凹部を形成した場合に
比べて、充電時の電池缶の膨張を有効に抑制することが
できることを見出したものである。
【０００８】以下に図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明の密閉型電池を説明する斜視図であり、
電池缶内を透視した図である。本発明の密閉型電池１
は、角型の電池缶２内に、セパレータを介して正極と負
極を積層して扁平に巻回した後に、さらに押圧処理して
電池缶の形状に合致するように扁平にした電池要素３が
収容されており、一方の電極からの集電タブ４が電池缶
の蓋体５に設けた電流取り出し端子６に接合されてい
る。また、他方の電極から取り出した集電タブ７は、電
池缶の内面８に接合されている。電池要素の扁平な面に
平行な電池缶側面９には、曲面状の凹部１０が形成され
ている。曲面状の凹部は、電池缶の中心を通り電池要素
の扁平面に垂直な面、すなわち電池缶側面９に垂直な面
上で、電池缶側面に位置する扁平面に平行な中心軸を有
する曲面から形成された、電池缶の内部に向かって突出
した凹面を形成している。
【０００９】本発明の密閉型電池では、充電時において
電池要素は扁平面の中央部が最も大きく膨張するが、電
池缶の側面に設けた曲面の凸部に押圧されることとなり
電池要素の膨張を防止することができる。また、曲面
は、本発明のように電池缶の扁平な面に平行な電池缶側
面９の中心に設けることが好ましい。扁平な面に平行な
電池缶側面９から曲面の最も深い部分までの深さは、電
池缶の大きさ、電池缶を構成する金属材料の厚さ等によ
って適宜厚さを調整することができる。
【００１０】図２は、本発明の密閉型電池の他の例を説
明する図であり、斜視図である。密閉型電池１の電池要
素の扁平な面に平行な電池缶側面９に設けた曲面状の凹
部１０は、電池缶の中心を通り電池要素の扁平面に垂直
な面、すなわち電池缶側面に垂直な面上で、電池缶の外
部に位置する扁平面に平行な中心軸を有する曲面から形
成されており、電池缶の内部に向かって突出した曲面を
形成している。電池缶の開口端部側に位置する曲面状の
凹部の端部と電池缶側面９とを結合する電池缶側面９に
垂直な壁面は、電池缶の開口端部との距離が中央部ほど
小さな曲面、すなわちアーチ状曲面１１を形成してい
る。
【００１１】また、アーチ状曲面１１は、電池缶の上部
開口端部に近いほど電池缶の膨張を抑制するうえでの効
果が大きいが、電池缶の内部壁面に電池要素に結合した
一方の導電タブを接合する場合には、接合部が曲面であ
ると溶接による接合が困難であるので、接合部は平面で
ある必要がある。このために接合部となる平面部分を確
保できる大きさとする必要がある。
【００１２】
【実施例】以下に本発明の実施例を示し、本発明を説明
する。 実施例１ 縦６４．５ｍｍ、横２２ｍｍ、厚さ６．３ｍｍ、板厚
０．３５ｍｍの軟鋼板にニッケルをめっきした部材から
なる電池缶の面積が大きな側面に、図３に示すように、
底部からの距離が３．０ｍｍ、上部開口端部からの５．
５ｍｍであって、上部の開口部から５．５ｍｍの位置か
らは上部開口端部から３．０ｍｍの位置に向かったアー
チ状の壁面を有し、曲面の中心軸を面積が大きな側面に
垂直な中心軸を通る面に有した深さ１．５ｍｍの曲面を
形成した。
【００１３】電池缶内に、マンガン酸リチウム（Ｌｉ
1+xＭｎ2-xＯ4 ）粉末９２重量部、カーボンブラック５
重量部、ポリフッ化ビニリデン３重量部からなる混合物
を、アルミニウム箔に塗布して乾燥した正極と、黒鉛化
メソカーボンマイクロビーズ（大阪ガス製 ＭＣＭＢ）
９１重量部、カーボンブラック１重量部、ポリフッ化ビ
ニリデン８重量部からなる混合物を銅箔上に塗布して乾
燥した負極を微多孔性ポリプロピレン膜のセパレータを
介して積層し、渦巻状に巻回して作製した電池要素を電
池缶に収容した。電池缶内に、エチレンカーボネート３
０容量部、ジエチルカーボネート７０容量部からなる混
合溶媒に濃度１．０ｍｏｌ／ｌとなるようにＬｉＰＦ6
を溶解して作製した電解液を注入してリチウムイオン二
次電池を作製した。得られた二次電池の２０個の電池缶
中央部の厚み、および電池缶の上部の曲面と電池缶の側
面とを結合する最上部の位置での厚みを測定し、その平
均値を図４に示す。
【００１４】比較例１ 曲面の開口端部近傍にアーチ状の壁面を設けずに、缶底
部の近傍と同様に缶底部に水平な壁面を設けた点を除き
実施例１と同様に電池を作製して、実施例１と同様に電
池缶の厚みを測定して、その結果を図４に示す。
【００１５】比較例２ 側面に凹部を形成しない点を除いて実施例１と同様に密
閉型電池を作製してその結果を図４に示す。
【００１６】比較例３ 曲面状の凹部に代えて、底部が側面から１．５ｍｍの深
さに位置する平面状の凹部を形成した点を除き、実施例
１と同様に密閉型電池を作製してその結果を図４に示
す。
【００１７】実施例２ 電池缶の開口部からアーチ状の位置の最上端部までの距
離を、５ｍｍ、３．５ｍｍ、および２．０ｍｍに変えた
点を除き実施例１と同様にして凹面を形成し、電池缶の
厚みを測定してその結果を図５に示す。この結果から、
最上端部までの距離が短いものほど、曲面最上部での缶
厚が薄くなることが判った。
【００１８】
【発明の効果】電池缶の側面に曲面状の凹部を形成する
ことによって、電池充電時の電池缶の膨張を抑制するこ
とができ、電池缶を所定の範囲内の厚さに保持すること
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の密閉型電池を説明する斜視図
である。
【図２】図２は、本発明の密閉型電池の他の例を説明す
る図である。
【図３】図３は、一実施例の密閉型電池を説明する図で
ある。
【図４】図４は、電池の厚さを説明する図である。
【図５】図５は、電池の厚さを説明する図である。
【符号の説明】
１…密閉型電池、２…電池缶、３…電池要素、４…集電
タブ、５…蓋体、６…電流取り出し端子、７…集電タ
ブ、８…電池缶の内面、９…電池缶側面、１０…曲面状
の凹部、１１…アーチ状曲面

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 正極および負極をセパレータを介して積
    層して巻回した扁平状の電池要素を収納した密閉型電池
    において、電池要素の扁平面に平行な電池缶側面には、
    電池缶の中心を通り電池要素の扁平面に平行な側面に垂
    直な面上にあって、扁平面に平行な中心軸を有する曲面
    からなる凹部が形成されており、前記曲面からなる凹部
    の頂部と電池缶の開口端部との距離が中央部ほど小さな
    曲面で形成されていることを特徴とする密閉型電池。
  2. 【請求項２】 前記曲面からなる凹部の頂部と電池缶の
    開口端部との距離をが２ないし５．５ｍｍであることを
    特徴とする請求項１記載の密閉型電池。
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