JP3605451B2 - 角形電池の製造方法 - Google Patents
角形電池の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3605451B2 JP3605451B2 JP25115595A JP25115595A JP3605451B2 JP 3605451 B2 JP3605451 B2 JP 3605451B2 JP 25115595 A JP25115595 A JP 25115595A JP 25115595 A JP25115595 A JP 25115595A JP 3605451 B2 JP3605451 B2 JP 3605451B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- container
- opening
- longitudinal direction
- sealing member
- width
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 14
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 54
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 5
- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 11
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(II) oxide Inorganic materials [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 7
- 208000028659 discharge Diseases 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 4
- 229910021503 Cobalt(II) hydroxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ASKVAEGIVYSGNY-UHFFFAOYSA-L cobalt(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Co+2] ASKVAEGIVYSGNY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 3
- BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ni+2] BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001122 Mischmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940065285 cadmium compound Drugs 0.000 description 2
- 150000001662 cadmium compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 150000001869 cobalt compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 239000001866 hydroxypropyl methyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 235000010979 hydroxypropyl methyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 229920003088 hydroxypropyl methyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- UFVKGYZPFZQRLF-UHFFFAOYSA-N hydroxypropyl methyl cellulose Chemical compound OC1C(O)C(OC)OC(CO)C1OC1C(O)C(O)C(OC2C(C(O)C(OC3C(C(O)C(O)C(CO)O3)O)C(CO)O2)O)C(CO)O1 UFVKGYZPFZQRLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002816 nickel compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229920000219 Ethylene vinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017961 MgNi Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018007 MmNi Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002302 Nylon 6,6 Polymers 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 229910010340 TiFe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010380 TiNi Inorganic materials 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910008340 ZrNi Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PLLZRTNVEXYBNA-UHFFFAOYSA-L cadmium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Cd+2] PLLZRTNVEXYBNA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010960 cold rolled steel Substances 0.000 description 1
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000003851 corona treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 229920001477 hydrophilic polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001600 hydrophobic polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 1
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920001495 poly(sodium acrylate) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M sodium polyacrylate Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)C=C NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006277 sulfonation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
- H01M50/103—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は封口部材を絶縁ガスケットを介して容器にかしめ固定した角形電池の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、機器の小型軽量化に伴い、体積効率が高い角形電池の開発が行われている。前記角形電池の封口方法としては、発電要素が収納された容器に封口部材をレーザー溶接により固定する方法と、発電要素が収納された容器の開口部に封口部材を絶縁ガスケットを介してかしめ固定する方法とが知られている。
【０００３】
前記かしめ固定によって封口するクリンプ式の角形電池は、従来、次に示す方法により製造されている。すなわち、予め開口部を拡口することにより前記開口部の下方に形成した内方に突出した形状の段部を有する有底角筒形容器内に発電要素を収納する。封口部材及び前記封口部材が収納される絶縁ガスケットを前記容器内の前記段部に載置する。前記容器の下端を下型に挿入して固定し、前記容器の開口部を縮径した後、前記開口部の上端を内方に折り曲げることにより前記ガスケットを圧縮し、この絶縁ガスケットの反発弾性力によって前記封口部材を前記容器にかしめ固定して前記角形電池を製造する。
【０００４】
ところで、前記容器の長手方向と直交する側面は、前記容器のコーナ部と同様に強度が高い反面、撓みにくく、過大な力が加わった場合に塑性変形を起こしやすい。このため、前記容器の開口部を全周に亘ってほぼ均等な幅で縮径すると、前記段部のうち長手方向と直交する部分が更に内側に入り込む。次いで行われるカール工程においては、前記容器の下方を前記下型で支えながら前記開口部の上端を内方に折曲げるため、前記容器に上方向からの加圧力が加わる。前記縮径工程で段部が内側に入り込むと、この段部とつながる開口部は前記加圧力に対する強度が低いため、前記カール工程において座屈変形を生じ、前記段部がよりいっそう内側に入り込む。その結果、前記開口部の上端の折り曲り度合いが浅くなるため、前記ガスケットの圧縮度合いが低下し、封口耐圧が低くなるという問題点が生じる。また、前記封口工程においてより内方に突出した段部は内側に入った反動で外側に膨らむことがあるため、寸法に不具合を生じることがあった。更に、開口部を全周に亘ってほぼ均等な幅で縮径すると、スプリングバックのために前記開口部のうち長手方向に沿う面が外側に湾曲する。従って、前記開口部を前記容器の胴部と同寸法になるように縮径すると、この面が前記胴部よりも外側に張り出すため、寸法に不具合を生じる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、封口工程における容器の変形を回避し、封口信頼性が向上され、寸法上の不具合が解消された角形電池の製造方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る角形電池の製造方法は、予め開口部を拡口することにより前記開口部の下方に形成した内方に突出した形状の段部を有する有底角筒形状の容器内に発電要素を収納する工程と、封口部材及び前記封口部材が収納される絶縁ガスケットを前記容器内の前記段部に載置する工程と、前記容器の前記開口部を縮径した後、前記開口部の上端を内方に折り曲げることにより前記容器に前記封口部材を前記絶縁ガスケットを介してかしめ固定する工程とを具備した角形電池の製造方法において、
前記開口部の縮径幅は、長手方向と直交する方向に縮径する際の縮径幅をＷｘ とし、長手方向に縮径する際の縮径幅をＷｙ とした際に式Ｗｘ ＞Ｗｙ を満たし、かつ前記Ｗｙ が前記容器の厚さの３０〜６０％であることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る製造方法を図１〜図５を参照して説明する。
（第１工程）
図１に示すように、予め開口部１を拡口することにより前記開口部１の下方に形成した内方に突出した形状の段部２を有する有底角筒形状の容器３を用意する。また、前記容器３は負極端子を兼ねる。
【０００８】
前記容器３において、前記開口部１の拡口幅は、図２に示すように長手方向と直交する方向に拡口した際の拡口幅をＡｘ とし、図３に示すように長手方向に拡口した際の拡口幅をＡｙ とした際に式Ａｘ ＞Ａｙ を満たし、かつ前記Ａｙ が前記容器の厚さの３０〜６０％であることが好ましい。このような容器３は、絶縁ガスケットの保持性を損なうことなく前記長手方向と直交する面側の段部の縮径工程における内側への変形量を大幅に低減することができる。
【０００９】
前記Ａｙ を前記容器３の厚さの３０〜６０％にするのは次のような理由によるものである。前記Ａｙ を前記容器３の厚さの３０％未満にすると、前記容器３内の段部２上に絶縁ガスケットを載置することが困難になる恐れがある。一方、前記Ａｙ が前記容器３の厚さの６０％を越えると、長手方向と直交する方向に沿う段部２の縮径工程における内側への変形を低減することが困難になる恐れがある。前記Ａｙ は、前記容器３の厚さの４０〜５０％にすることがより好ましい。
【００１０】
前記容器３は、前述した図２に示すように前記段部２のうち長手方向に沿う部分の段差をＢｘ とし、かつ前述した図３に示すように前記段部２のうち長手方向と直交する部分の段差をＢｙ とした際に式Ｂｘ ≧Ｂｙ を満たす構造にすることが好ましい。特に、前記容器３は、前記Ｂｘ 及び前記Ｂｙ が式Ｂｘ ＞Ｂｙ を満たす構造を有することがより好ましい。このような構造にすることによって、前記容器３内の前記段部２の絶縁ガスケットの保持性を更に向上することができると共に前記段部２のうち長手方向と直交する部分の縮径工程における内側への変形を大幅に低減することができるため、封口耐圧を飛躍的向上することができる。
【００１１】
前記容器３は、例えば、ニッケルメッキが施されたＳＰＣＣ鋼材（低炭素鋼の冷延鋼）、ニッケルメッキが施された鉄、ステンレス等から形成することができる。
【００１２】
前記容器３の厚さは、０．３０〜０．４５ｍｍにすることが好ましい。これは次のような理由によるものである。前記容器１の厚さを０．３０ｍｍ未満にすると、前記容器３の封口部材の保持性が著しく低下する恐れがある。また、前記容器３の厚さが０．４５ｍｍを越えると、前記容器３の加工性が低下する恐れがあると共に電池の高容量化及び軽量化を図ることが困難になる恐れがある。より好ましい容器３の厚さは０．３５〜０．４０ｍｍである。
【００１３】
前記容器３は、前記開口部のビッカース硬度を８０Ｈｖ〜１５０Ｈｖにし、かつ前記段部より下方に位置する部分（以下、胴部と称す）のビッカース硬度を１６０〜１７０Ｈｖにすることが好ましい。このように開口部の硬度のみを低くすると、前記胴部の強度を保持したまま前記開口部の加工性を高められる。前記開口部のビッカース硬度を前記範囲に限定するのは次のような理由によるものである。前記ビッカース硬度を８０Ｈｖ未満にすると、前記開口部の強度が劣るためにカール工程において前記開口部が変形する恐れがある。また、前記容器内のガス圧力が上昇した際に前記開口部が膨らみやすくなるため、前記開口部内周面と絶縁ガスケットとの間に隙間が生じてガス漏れを生じる恐れがある。一方、前記ビッカース硬度が１５０Ｈｖを越えると、前記開口部の加工性が低下するため、結果として前記カール工程において前記容器の胴部に変形が生じる恐れがある。より好ましい前記開口部のビッカース硬度は、９０Ｈｖ〜１２０Ｈｖの範囲である。
【００１４】
以下に説明する第２工程〜第４工程を経て図４及び図５に示す角形電池を製造する。
（第２工程）
前述した容器３に発電要素としての電極群４及び電解液を収納する。前記電極群４は、正極５と負極６とをその間にセパレータ７を介在して最外層に負極６が位置するように積層することにより作製される。
【００１５】
次に、前記正極５、前記負極６、前記セパレータ７及び前記電解液について説明する。
１）正極５
前記正極５は、正極活物質を含むペーストが集電体に充填された構造を有することが好ましい。
【００１６】
前記正極は、例えば、正極活物質と導電剤と結着剤と水とを含むペーストを調製した後、前記ペーストを集電体に充填し、これを乾燥した後、プレスで加圧成形することにより作製することができる。
【００１７】
前記正極活物質としては、例えば、ニッケル化合物を挙げることができる。前記ニッケル化合物としては、水酸化ニッケル、亜鉛及びコバルトが共沈された水酸化ニッケル、ニッケル酸化物等を挙げることができる。中でも、前記亜鉛及びコバルトが共沈された水酸化ニッケルを用いるのが好ましい。
【００１８】
前記導電剤としては、例えば、コバルト化合物及び金属コバルトから選ばれる１種以上からなるものを用いることができる。前記コバルト化合物としては、例えば、水酸化コバルト（Ｃｏ（ＯＨ）２ ）、一酸化コバルト（ＣｏＯ）等を挙げることができる。特に、水酸化コバルトか、一酸化コバルト、もしくは水酸化コバルト及び一酸化コバルトの両方からなる導電材を用いるのが好ましい。
【００１９】
前記結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、ポリプロピレン等の疎水性ポリマー、例えばカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、例えばポリアクリル酸ナトリウム（ＳＰＡ）などのポリアクリル酸塩、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレンオキシド等の親水性ポリマー、例えばラテックス等のゴム系ポリマー等を挙げることができる。
【００２０】
前記集電体としては、例えば、ニッケル、ステンレスのような金属や、ニッケルメッキが施された樹脂等の耐アルカリ性材料から形成された網状、スポンジ状、繊維状、もしくはフェルト状の金属多孔体等を挙げることができる。
２）負極６
この負極６は、負極活物質を含むペーストが集電体に充填された構造を有することが好ましい。
【００２１】
このような負極は、例えば、負極活物質と導電性材料と結着剤と水とを含むペーストを調製した後、前記ペーストを集電体に充填し、これを乾燥した後、プレスで加圧成形することにより作製することができる。
【００２２】
前記負極活物質としては、充放電反応に直接関与する物質や、充放電反応に直接関与する物質を吸蔵・放出する物質を用いることができる。前者の例としては、例えば、金属カドミウム、水酸化カドミウムなどのカドミウム化合物の粉末等を挙げることができる。後者の例としては、例えば、水素を吸蔵放出する水素吸蔵合金等を挙げることができる。中でも、前記水素吸蔵合金を含む負極を備えた二次電池は、前記カドミウム化合物の粉末を含む負極を備えた二次電池に比べて大電流での放電が可能で、かつ環境汚染の恐れが少ないため、好適である。
【００２３】
前記水素吸蔵合金としては、格別制限されるものではなく、電解液中で電気化学的に発生させた水素を吸蔵でき、かつ放電時にその吸蔵水素を容易に放出できるものであればよい。例えば、ＬａＮｉ５ 、ＭｍＮｉ５ （Ｍｍ；ミッシュメタル）、ＬｍＮｉ５ （Ｌｍ；ランタン富化したミッシュメタル）、またはこれらのＮｉの一部をＡｌ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｂのような元素で置換した多元素系のもの、もしくはＴｉＮｉ系、ＴｉＦｅ系、ＺｒＮｉ系、ＭｇＮｉ系のものを挙げることができる。中でも、一般式ＬｍＮｉｘ Ｍｎｙ Ａｚ （ただし、ＡはＡｌ，Ｃｏから選ばれる少なくとも一種の金属、原子比ｘ，ｙ，ｚはその合計値が４．８≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦５．４を示す）で表される水素吸蔵合金を用いることが望ましい。このような組成の水素吸蔵合金を含む負極を備えた円筒形二次電池は、放電容量及び充放電サイクル寿命を向上することができる。
【００２４】
前記導電性材料としては、例えば、ニッケル粉末、酸化コバルト、酸化チタン、カーボンブラック等を挙げることができる。特に、前記カーボンブラックを導電性材料として用いることが好ましい。
【００２５】
前記結着剤としては、前述した正極で説明したのと同様なものを用いることができる。
前記集電体としては、例えば、パンチドメタル、エキスパンデッドメタル、穿孔剛板、ニッケルネットなどの二次元基板や、フェルト状金属多孔体や、スポンジ状金属基板などの三次元基板を挙げることができる。
３）セパレータ７
前記セパレータ７としては、例えば、ポリエチレン繊維製不織布、エチレン−ビニルアルコール共重合体繊維製不織布、ポリプロピレン繊維製不織布などのポリオレフィン繊維製不織布に親水性官能基が付与されたものや、例えばナイロン６，６などのポリアミド繊維製不織布を挙げることができる。前記ポリオレフィン繊維製不織布に親水性官能基を付与する方法としては、例えば、コロナ放電処理、スルホン化処理、グラフト共重合、界面活性剤や親水性樹脂の塗布などを挙げることができる。
４）電解液
前記電解液としては、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）の水溶液、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）の水溶液、水酸化カリウム（ＫＯＨ）の水溶液、ＮａＯＨとＬｉＯＨの混合液、ＫＯＨとＬｉＯＨの混合液、ＫＯＨとＬｉＯＨとＮａＯＨの混合液等のアルカリ電解液を用いることができる。
（第３工程）
底部に穴８を有する有底矩形筒状の合成樹脂製絶縁ガスケット９内に正極端子を兼ねる封口部材１０を収納する。前記封口部材１０は、ガス抜き孔１１を有する矩形封口板１２と、前記封口板１２にそのガス抜き孔１１を囲むように配置され、ガス通過孔１３を有する正極端子１４と、前記封口板１２と前記正極端子１４との間に前記ガス抜き孔１１を塞ぐように配置された弾性弁体１５とを有する。このような封口部材１０が収納された絶縁ガスケット９を、前記封口板１２の下面と前記正極５とを正極リード１６によって接続した後、前記容器３の前記段部２に載置する。
（第４工程）
前記容器３の開口部１を縮径する。前記開口部１の縮径幅は、前述した図４に示すように長手方向と直交する方向に縮径する際の縮径幅をＷｙ とし、前述した図５に示すように長手方向に縮径する際の縮径幅をＷｘ とした際に式Ｗｘ ＞Ｗｙ を満たし、かつ前記Ｗｙ が前記容器３の厚さの３０〜６０％である。
【００２６】
前記Ｗｙ を前記容器３の厚さの３０〜６０％にするのは次のような理由によるものである。前記Ｗｙ を前記容器３の厚さの３０％未満にすると、前記絶縁ガスケット９の圧縮率が不足し、反って封口耐圧が低下する。一方、前記Ｗｙ が前記容器３の厚さの６０％を越えると、長手方向と直交する方向に沿う段部２の縮径工程における内側への変形を低減することが困難になる恐れがある。前記Ｗｙ は、前記容器３の厚さの４０〜５０％にすることがより好ましい。
（第５工程）
前記開口部１の上端を内方に折り曲げて前記ガスケット９を圧縮し、前記ガスケット９の反発弾性力によって前記容器３に前記封口部材１０をかしめ固定して前述した図４及び図５に示す角形電池を製造する。
【００２７】
本発明の角形電池の製造方法によれば、容器の開口部の縮径幅は、長手方向と直交する方向に縮径する際の縮径幅をＷｘ とし、長手方向に縮径する際の縮径幅をＷｙ とした際に式Ｗｙ ＞Ｗｘ を満たし、かつ前記Ｗｘ は前記容器の厚さの３０〜６０％である。このように縮径幅を設定することによって、前記容器の段部のうち長手方向と直交する部分の内側への変形を抑制することができるため、この段部とつながる開口部のカール工程における上からの押圧に対する強度を向上することができる。その結果、カール工程時に前記開口部のうち長手方向に直交する面に座屈変形を生じさせることなく開口部上端を内方に深く折り曲げることができるため、封口耐圧が向上された角形電池を製造することができる。また、このようにして製造された角形電池は前記開口部のうち長手方向に沿う面が外側に湾曲するのを抑えることができるため、寸法に不具合がない角形電池を提供することが可能である。
【００２８】
前記製造方法において、容器の開口部の拡口幅を前述したように規定する、つまり、長手方向と直交する方向に拡口する際の拡口幅をＡｘ とし、長手方向に拡口する際の拡口幅をＡｙ とした際に式Ａｘ ＞Ａｙ を満たし、かつ前記Ａｙ が前記容器の厚さの３０〜６０％である拡口幅で拡口した開口部を有する容器を用いることによって、縮径工程の際の前記長手方向と直交する面における段部の内側への変形を大幅に低減することができるため、前記段部とつながる開口部のカール工程における上からの押圧に対する強度を飛躍的に向上させることができる。従って、前記容器を用いることによって、封口耐圧が大幅に向上された角形電池を製造することができる。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
実施例１
容器内に電極群及び電解液を収納しないこと以外は前述した図４及び図５に示す電池と同様な構造を有する封口耐圧測定用の角形ニッケル水素二次電池を組み立てた。
【００３０】
ニッケルメッキが施されたＳＰＣＣ鋼材から絞り加工によって、長手方向に沿う幅が１６．４ｍｍで、長手方向と直交する幅が５．６ｍｍで、肉厚が０．４ｍｍの有底角筒形状の容器を作製した。この容器の開口部を拡口幅が０．２２ｍｍになるように拡口して前述した図１に示すように前記開口部の下方に内方に突出した形状の段部を形成した。また、前記容器は、前記段部の段差Ｂｘ 及びＢｙ をいずれも０．２０ｍｍにした。前記開口部のビッカース硬度は９０〜１２０Ｈｖにし、胴部のビッカース硬度は１６０Ｈｖとした。
【００３１】
前記容器の開口部内周面にアスファルト系のシール剤を塗布した。合成ゴムを圧縮成形して作製された弾性弁体を帽子形の端子のトップ内に挿入した後、前記端子をガス抜き孔を有する矩形封口板に前記弾性弁体が前記封口板のガス抜き孔を閉塞するように載置し、前記端子の鍔部を前記封口板にスポット溶接によって固定することにより防爆機能及び端子を兼ねる封口部材を組み立てた。ナイロン６，６から形成された底部に穴を有する有底矩形筒状の絶縁ガスケット内に前記封口部材を収納した後、この絶縁ガスケットを前記容器の段部に載置した。
【００３２】
前記容器の開口部を前述した式Ｗｘ ＞Ｗｙ を満たすように縮径した。すなわち、長手方向に沿う縮径の幅Ｗｙ を０．２４ｍｍ、つまり前記容器の肉厚の６０％にし、長手方向と直交する方向に沿う縮径の幅Ｗｘ を０．３０ｍｍにした。次いで、前記開口部上端を内方に折り曲げることにより折曲部を形成し、前記容器に前記封口板を前記絶縁ガスケットを介してかしめ固定し、封口耐圧測定用の角形ニッケル水素二次電池を製造した。
実施例２
実施例１と同様な寸法の有底角筒形状の容器の開口部を前述した式Ａｘ ＞Ａｙ を満たすように拡口して前述した図１に示すように前記開口部の下方に内方に突出した形状の段部を形成した。すなわち、前記開口部のうち長手方向に沿う面の拡口幅Ａｘ は０．２２ｍｍであり、前記開口部のうち長手方向と直交する面の拡口幅Ａｙ は０．１８ｍｍで、前記容器の肉厚の４５％に相当する。また、前記Ｂｘ を０．２０ｍｍにし、前記Ｂｙ を０．１５ｍｍにした。前記開口部のビッカース硬度は９０〜１２０Ｈｖにし、胴部のビッカース硬度は１６０Ｈｖとした。
【００３３】
前記容器に実施例１と同様な方法によってシール剤の塗布、封口部材の載置を行った後、前記容器の開口部を前述した式Ｗｘ ＞Ｗｙ を満たすように縮径した。すなわち、長手方向に沿う縮径の幅Ｗｙ を０．２４ｍｍ、つまり前記容器の肉厚の６０％にし、長手方向と直交する方向に沿う縮径の幅Ｗｘ を０．３１ｍｍにした。次いで、実施例１と同様な方法によって前記開口部上端に折曲部を形成し、前記容器に前記封口板を前記絶縁ガスケットを介してかしめ固定し、封口耐圧測定用の角形ニッケル水素二次電池を製造した。
比較例
実施例１と同様な容器に実施例１と同様な方法によってシール剤の塗布、封口部材の載置を行った後、前記容器の開口部を全周に亘って同じ縮径幅（０．３０ｍｍ）で縮径した。次いで、実施例１と同様な方法によって前記開口部上端に折曲部を形成し、前記容器に前記封口板を前記絶縁ガスケットを介してかしめ固定し、封口耐圧測定用の角形ニッケル水素二次電池を製造した。
【００３４】
得られた実施例１〜２及び比較例の電池について、容器の外観を観察し、封口工程における変形の有無を調べ、その結果を下記表１に示す。
また、実施例１〜２及び比較例の電池の容器の下部側面に孔を設け、この孔から前記容器内にガスを送りこみ、開口部が外側に向かって湾曲し、前記開口部の内周面と絶縁ガスケットとの間に隙間が生じてこの隙間からガス漏れが生じた時の前記容器内の圧力を測定して封口耐圧を求め、その結果を下記表１に併記する。
【００３５】
【表１】
【００３６】
表１から明らかなように、容器の開口部の縮径幅が前述した式Ｗｘ ＞Ｗｙ を満たし、かつ前記Ｗｙ が容器肉厚の３０％〜６０％である実施例１〜２の電池は、縮径幅が全周に亘り均等である比較例の電池に比べて封口耐圧が高いことがわかる。特に、開口部の拡口幅が前述した式Ａｘ ＞Ａｙ を満たし、前記Ａｙ が容器肉厚の３０％〜６０％であり、かつ段部の段差が式Ｂｘ ＞Ｂｙ を満たす容器を用いる実施例２の電池は、封口耐圧が実施例１に比べて高いことがわかる。これは、縮径の際に、長手方向と直交する方向に沿う段部の内方への突出がほとんどなかったためである。また、比較例の電池は、カール工程の際に開口部のうち長手方向と直交する面において座屈変形を生じた。
【００３７】
なお、前記実施例では、防爆機構として、電池内のガス圧が所定の値以上になると開弁してガスを外部に放出し、その後は再び電池を密閉する復帰式の安全弁である弾性弁体を用いたが、前記防爆機構としては、非復帰式の安全弁である弁膜を用いても良い。前記弁膜は封口板と正極端子との間に前記封口板のガス抜き孔を覆うように配置すれば良い。
【００３８】
前記実施例では、封口板として打抜き加工によって作製された平板状のものを用いたが、封口板としては、板材から打抜き加工によって得られる矩形の板に絞り加工を施して中央に矩形溝を形成し、前記矩形溝の底部にガス抜き孔を開口することにより作製された矩形封口板を用いても良い。このような構造を有する封口板にその矩形溝を囲むように溶接によって正極端子を固定し、前記矩形溝と前記端子との間に前記ガス抜き孔を塞ぐように弾性弁体を配置して防爆機能及び正極端子を兼ねる封口部材を作製すると、前記矩形溝の深さを変化させることによって前記弾性弁体の圧縮度合いを調節することができるため、弁作動圧の調節を簡単に行える。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、封口耐圧を向上でき、容器寸法に不具合がなく、歩留まりが向上された角形電池の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る製造方法で用いられる容器を示す斜視図。
【図２】図１の容器を長手方向に直交する面で切断した際の前記容器の開口部を示す部分断面図。
【図３】図１の容器を長手方向に沿う面で切断した際の前記容器の開口部を示す部分断面図。
【図４】本発明に係る方法により製造された角形電池を長手方向に沿う面で切断した部分断面図。
【図５】本発明に係る方法により製造された角形電池を長手方向に直交する面で切断した部分断面図。
【符号の説明】
１…開口部、２…段部、３…容器、４…電極群、９…絶縁ガスケット、１０…封口部材。
【発明の属する技術分野】
本発明は封口部材を絶縁ガスケットを介して容器にかしめ固定した角形電池の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、機器の小型軽量化に伴い、体積効率が高い角形電池の開発が行われている。前記角形電池の封口方法としては、発電要素が収納された容器に封口部材をレーザー溶接により固定する方法と、発電要素が収納された容器の開口部に封口部材を絶縁ガスケットを介してかしめ固定する方法とが知られている。
【０００３】
前記かしめ固定によって封口するクリンプ式の角形電池は、従来、次に示す方法により製造されている。すなわち、予め開口部を拡口することにより前記開口部の下方に形成した内方に突出した形状の段部を有する有底角筒形容器内に発電要素を収納する。封口部材及び前記封口部材が収納される絶縁ガスケットを前記容器内の前記段部に載置する。前記容器の下端を下型に挿入して固定し、前記容器の開口部を縮径した後、前記開口部の上端を内方に折り曲げることにより前記ガスケットを圧縮し、この絶縁ガスケットの反発弾性力によって前記封口部材を前記容器にかしめ固定して前記角形電池を製造する。
【０００４】
ところで、前記容器の長手方向と直交する側面は、前記容器のコーナ部と同様に強度が高い反面、撓みにくく、過大な力が加わった場合に塑性変形を起こしやすい。このため、前記容器の開口部を全周に亘ってほぼ均等な幅で縮径すると、前記段部のうち長手方向と直交する部分が更に内側に入り込む。次いで行われるカール工程においては、前記容器の下方を前記下型で支えながら前記開口部の上端を内方に折曲げるため、前記容器に上方向からの加圧力が加わる。前記縮径工程で段部が内側に入り込むと、この段部とつながる開口部は前記加圧力に対する強度が低いため、前記カール工程において座屈変形を生じ、前記段部がよりいっそう内側に入り込む。その結果、前記開口部の上端の折り曲り度合いが浅くなるため、前記ガスケットの圧縮度合いが低下し、封口耐圧が低くなるという問題点が生じる。また、前記封口工程においてより内方に突出した段部は内側に入った反動で外側に膨らむことがあるため、寸法に不具合を生じることがあった。更に、開口部を全周に亘ってほぼ均等な幅で縮径すると、スプリングバックのために前記開口部のうち長手方向に沿う面が外側に湾曲する。従って、前記開口部を前記容器の胴部と同寸法になるように縮径すると、この面が前記胴部よりも外側に張り出すため、寸法に不具合を生じる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、封口工程における容器の変形を回避し、封口信頼性が向上され、寸法上の不具合が解消された角形電池の製造方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る角形電池の製造方法は、予め開口部を拡口することにより前記開口部の下方に形成した内方に突出した形状の段部を有する有底角筒形状の容器内に発電要素を収納する工程と、封口部材及び前記封口部材が収納される絶縁ガスケットを前記容器内の前記段部に載置する工程と、前記容器の前記開口部を縮径した後、前記開口部の上端を内方に折り曲げることにより前記容器に前記封口部材を前記絶縁ガスケットを介してかしめ固定する工程とを具備した角形電池の製造方法において、
前記開口部の縮径幅は、長手方向と直交する方向に縮径する際の縮径幅をＷｘ とし、長手方向に縮径する際の縮径幅をＷｙ とした際に式Ｗｘ ＞Ｗｙ を満たし、かつ前記Ｗｙ が前記容器の厚さの３０〜６０％であることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る製造方法を図１〜図５を参照して説明する。
（第１工程）
図１に示すように、予め開口部１を拡口することにより前記開口部１の下方に形成した内方に突出した形状の段部２を有する有底角筒形状の容器３を用意する。また、前記容器３は負極端子を兼ねる。
【０００８】
前記容器３において、前記開口部１の拡口幅は、図２に示すように長手方向と直交する方向に拡口した際の拡口幅をＡｘ とし、図３に示すように長手方向に拡口した際の拡口幅をＡｙ とした際に式Ａｘ ＞Ａｙ を満たし、かつ前記Ａｙ が前記容器の厚さの３０〜６０％であることが好ましい。このような容器３は、絶縁ガスケットの保持性を損なうことなく前記長手方向と直交する面側の段部の縮径工程における内側への変形量を大幅に低減することができる。
【０００９】
前記Ａｙ を前記容器３の厚さの３０〜６０％にするのは次のような理由によるものである。前記Ａｙ を前記容器３の厚さの３０％未満にすると、前記容器３内の段部２上に絶縁ガスケットを載置することが困難になる恐れがある。一方、前記Ａｙ が前記容器３の厚さの６０％を越えると、長手方向と直交する方向に沿う段部２の縮径工程における内側への変形を低減することが困難になる恐れがある。前記Ａｙ は、前記容器３の厚さの４０〜５０％にすることがより好ましい。
【００１０】
前記容器３は、前述した図２に示すように前記段部２のうち長手方向に沿う部分の段差をＢｘ とし、かつ前述した図３に示すように前記段部２のうち長手方向と直交する部分の段差をＢｙ とした際に式Ｂｘ ≧Ｂｙ を満たす構造にすることが好ましい。特に、前記容器３は、前記Ｂｘ 及び前記Ｂｙ が式Ｂｘ ＞Ｂｙ を満たす構造を有することがより好ましい。このような構造にすることによって、前記容器３内の前記段部２の絶縁ガスケットの保持性を更に向上することができると共に前記段部２のうち長手方向と直交する部分の縮径工程における内側への変形を大幅に低減することができるため、封口耐圧を飛躍的向上することができる。
【００１１】
前記容器３は、例えば、ニッケルメッキが施されたＳＰＣＣ鋼材（低炭素鋼の冷延鋼）、ニッケルメッキが施された鉄、ステンレス等から形成することができる。
【００１２】
前記容器３の厚さは、０．３０〜０．４５ｍｍにすることが好ましい。これは次のような理由によるものである。前記容器１の厚さを０．３０ｍｍ未満にすると、前記容器３の封口部材の保持性が著しく低下する恐れがある。また、前記容器３の厚さが０．４５ｍｍを越えると、前記容器３の加工性が低下する恐れがあると共に電池の高容量化及び軽量化を図ることが困難になる恐れがある。より好ましい容器３の厚さは０．３５〜０．４０ｍｍである。
【００１３】
前記容器３は、前記開口部のビッカース硬度を８０Ｈｖ〜１５０Ｈｖにし、かつ前記段部より下方に位置する部分（以下、胴部と称す）のビッカース硬度を１６０〜１７０Ｈｖにすることが好ましい。このように開口部の硬度のみを低くすると、前記胴部の強度を保持したまま前記開口部の加工性を高められる。前記開口部のビッカース硬度を前記範囲に限定するのは次のような理由によるものである。前記ビッカース硬度を８０Ｈｖ未満にすると、前記開口部の強度が劣るためにカール工程において前記開口部が変形する恐れがある。また、前記容器内のガス圧力が上昇した際に前記開口部が膨らみやすくなるため、前記開口部内周面と絶縁ガスケットとの間に隙間が生じてガス漏れを生じる恐れがある。一方、前記ビッカース硬度が１５０Ｈｖを越えると、前記開口部の加工性が低下するため、結果として前記カール工程において前記容器の胴部に変形が生じる恐れがある。より好ましい前記開口部のビッカース硬度は、９０Ｈｖ〜１２０Ｈｖの範囲である。
【００１４】
以下に説明する第２工程〜第４工程を経て図４及び図５に示す角形電池を製造する。
（第２工程）
前述した容器３に発電要素としての電極群４及び電解液を収納する。前記電極群４は、正極５と負極６とをその間にセパレータ７を介在して最外層に負極６が位置するように積層することにより作製される。
【００１５】
次に、前記正極５、前記負極６、前記セパレータ７及び前記電解液について説明する。
１）正極５
前記正極５は、正極活物質を含むペーストが集電体に充填された構造を有することが好ましい。
【００１６】
前記正極は、例えば、正極活物質と導電剤と結着剤と水とを含むペーストを調製した後、前記ペーストを集電体に充填し、これを乾燥した後、プレスで加圧成形することにより作製することができる。
【００１７】
前記正極活物質としては、例えば、ニッケル化合物を挙げることができる。前記ニッケル化合物としては、水酸化ニッケル、亜鉛及びコバルトが共沈された水酸化ニッケル、ニッケル酸化物等を挙げることができる。中でも、前記亜鉛及びコバルトが共沈された水酸化ニッケルを用いるのが好ましい。
【００１８】
前記導電剤としては、例えば、コバルト化合物及び金属コバルトから選ばれる１種以上からなるものを用いることができる。前記コバルト化合物としては、例えば、水酸化コバルト（Ｃｏ（ＯＨ）２ ）、一酸化コバルト（ＣｏＯ）等を挙げることができる。特に、水酸化コバルトか、一酸化コバルト、もしくは水酸化コバルト及び一酸化コバルトの両方からなる導電材を用いるのが好ましい。
【００１９】
前記結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、ポリプロピレン等の疎水性ポリマー、例えばカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、例えばポリアクリル酸ナトリウム（ＳＰＡ）などのポリアクリル酸塩、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレンオキシド等の親水性ポリマー、例えばラテックス等のゴム系ポリマー等を挙げることができる。
【００２０】
前記集電体としては、例えば、ニッケル、ステンレスのような金属や、ニッケルメッキが施された樹脂等の耐アルカリ性材料から形成された網状、スポンジ状、繊維状、もしくはフェルト状の金属多孔体等を挙げることができる。
２）負極６
この負極６は、負極活物質を含むペーストが集電体に充填された構造を有することが好ましい。
【００２１】
このような負極は、例えば、負極活物質と導電性材料と結着剤と水とを含むペーストを調製した後、前記ペーストを集電体に充填し、これを乾燥した後、プレスで加圧成形することにより作製することができる。
【００２２】
前記負極活物質としては、充放電反応に直接関与する物質や、充放電反応に直接関与する物質を吸蔵・放出する物質を用いることができる。前者の例としては、例えば、金属カドミウム、水酸化カドミウムなどのカドミウム化合物の粉末等を挙げることができる。後者の例としては、例えば、水素を吸蔵放出する水素吸蔵合金等を挙げることができる。中でも、前記水素吸蔵合金を含む負極を備えた二次電池は、前記カドミウム化合物の粉末を含む負極を備えた二次電池に比べて大電流での放電が可能で、かつ環境汚染の恐れが少ないため、好適である。
【００２３】
前記水素吸蔵合金としては、格別制限されるものではなく、電解液中で電気化学的に発生させた水素を吸蔵でき、かつ放電時にその吸蔵水素を容易に放出できるものであればよい。例えば、ＬａＮｉ５ 、ＭｍＮｉ５ （Ｍｍ；ミッシュメタル）、ＬｍＮｉ５ （Ｌｍ；ランタン富化したミッシュメタル）、またはこれらのＮｉの一部をＡｌ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｂのような元素で置換した多元素系のもの、もしくはＴｉＮｉ系、ＴｉＦｅ系、ＺｒＮｉ系、ＭｇＮｉ系のものを挙げることができる。中でも、一般式ＬｍＮｉｘ Ｍｎｙ Ａｚ （ただし、ＡはＡｌ，Ｃｏから選ばれる少なくとも一種の金属、原子比ｘ，ｙ，ｚはその合計値が４．８≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦５．４を示す）で表される水素吸蔵合金を用いることが望ましい。このような組成の水素吸蔵合金を含む負極を備えた円筒形二次電池は、放電容量及び充放電サイクル寿命を向上することができる。
【００２４】
前記導電性材料としては、例えば、ニッケル粉末、酸化コバルト、酸化チタン、カーボンブラック等を挙げることができる。特に、前記カーボンブラックを導電性材料として用いることが好ましい。
【００２５】
前記結着剤としては、前述した正極で説明したのと同様なものを用いることができる。
前記集電体としては、例えば、パンチドメタル、エキスパンデッドメタル、穿孔剛板、ニッケルネットなどの二次元基板や、フェルト状金属多孔体や、スポンジ状金属基板などの三次元基板を挙げることができる。
３）セパレータ７
前記セパレータ７としては、例えば、ポリエチレン繊維製不織布、エチレン−ビニルアルコール共重合体繊維製不織布、ポリプロピレン繊維製不織布などのポリオレフィン繊維製不織布に親水性官能基が付与されたものや、例えばナイロン６，６などのポリアミド繊維製不織布を挙げることができる。前記ポリオレフィン繊維製不織布に親水性官能基を付与する方法としては、例えば、コロナ放電処理、スルホン化処理、グラフト共重合、界面活性剤や親水性樹脂の塗布などを挙げることができる。
４）電解液
前記電解液としては、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）の水溶液、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）の水溶液、水酸化カリウム（ＫＯＨ）の水溶液、ＮａＯＨとＬｉＯＨの混合液、ＫＯＨとＬｉＯＨの混合液、ＫＯＨとＬｉＯＨとＮａＯＨの混合液等のアルカリ電解液を用いることができる。
（第３工程）
底部に穴８を有する有底矩形筒状の合成樹脂製絶縁ガスケット９内に正極端子を兼ねる封口部材１０を収納する。前記封口部材１０は、ガス抜き孔１１を有する矩形封口板１２と、前記封口板１２にそのガス抜き孔１１を囲むように配置され、ガス通過孔１３を有する正極端子１４と、前記封口板１２と前記正極端子１４との間に前記ガス抜き孔１１を塞ぐように配置された弾性弁体１５とを有する。このような封口部材１０が収納された絶縁ガスケット９を、前記封口板１２の下面と前記正極５とを正極リード１６によって接続した後、前記容器３の前記段部２に載置する。
（第４工程）
前記容器３の開口部１を縮径する。前記開口部１の縮径幅は、前述した図４に示すように長手方向と直交する方向に縮径する際の縮径幅をＷｙ とし、前述した図５に示すように長手方向に縮径する際の縮径幅をＷｘ とした際に式Ｗｘ ＞Ｗｙ を満たし、かつ前記Ｗｙ が前記容器３の厚さの３０〜６０％である。
【００２６】
前記Ｗｙ を前記容器３の厚さの３０〜６０％にするのは次のような理由によるものである。前記Ｗｙ を前記容器３の厚さの３０％未満にすると、前記絶縁ガスケット９の圧縮率が不足し、反って封口耐圧が低下する。一方、前記Ｗｙ が前記容器３の厚さの６０％を越えると、長手方向と直交する方向に沿う段部２の縮径工程における内側への変形を低減することが困難になる恐れがある。前記Ｗｙ は、前記容器３の厚さの４０〜５０％にすることがより好ましい。
（第５工程）
前記開口部１の上端を内方に折り曲げて前記ガスケット９を圧縮し、前記ガスケット９の反発弾性力によって前記容器３に前記封口部材１０をかしめ固定して前述した図４及び図５に示す角形電池を製造する。
【００２７】
本発明の角形電池の製造方法によれば、容器の開口部の縮径幅は、長手方向と直交する方向に縮径する際の縮径幅をＷｘ とし、長手方向に縮径する際の縮径幅をＷｙ とした際に式Ｗｙ ＞Ｗｘ を満たし、かつ前記Ｗｘ は前記容器の厚さの３０〜６０％である。このように縮径幅を設定することによって、前記容器の段部のうち長手方向と直交する部分の内側への変形を抑制することができるため、この段部とつながる開口部のカール工程における上からの押圧に対する強度を向上することができる。その結果、カール工程時に前記開口部のうち長手方向に直交する面に座屈変形を生じさせることなく開口部上端を内方に深く折り曲げることができるため、封口耐圧が向上された角形電池を製造することができる。また、このようにして製造された角形電池は前記開口部のうち長手方向に沿う面が外側に湾曲するのを抑えることができるため、寸法に不具合がない角形電池を提供することが可能である。
【００２８】
前記製造方法において、容器の開口部の拡口幅を前述したように規定する、つまり、長手方向と直交する方向に拡口する際の拡口幅をＡｘ とし、長手方向に拡口する際の拡口幅をＡｙ とした際に式Ａｘ ＞Ａｙ を満たし、かつ前記Ａｙ が前記容器の厚さの３０〜６０％である拡口幅で拡口した開口部を有する容器を用いることによって、縮径工程の際の前記長手方向と直交する面における段部の内側への変形を大幅に低減することができるため、前記段部とつながる開口部のカール工程における上からの押圧に対する強度を飛躍的に向上させることができる。従って、前記容器を用いることによって、封口耐圧が大幅に向上された角形電池を製造することができる。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
実施例１
容器内に電極群及び電解液を収納しないこと以外は前述した図４及び図５に示す電池と同様な構造を有する封口耐圧測定用の角形ニッケル水素二次電池を組み立てた。
【００３０】
ニッケルメッキが施されたＳＰＣＣ鋼材から絞り加工によって、長手方向に沿う幅が１６．４ｍｍで、長手方向と直交する幅が５．６ｍｍで、肉厚が０．４ｍｍの有底角筒形状の容器を作製した。この容器の開口部を拡口幅が０．２２ｍｍになるように拡口して前述した図１に示すように前記開口部の下方に内方に突出した形状の段部を形成した。また、前記容器は、前記段部の段差Ｂｘ 及びＢｙ をいずれも０．２０ｍｍにした。前記開口部のビッカース硬度は９０〜１２０Ｈｖにし、胴部のビッカース硬度は１６０Ｈｖとした。
【００３１】
前記容器の開口部内周面にアスファルト系のシール剤を塗布した。合成ゴムを圧縮成形して作製された弾性弁体を帽子形の端子のトップ内に挿入した後、前記端子をガス抜き孔を有する矩形封口板に前記弾性弁体が前記封口板のガス抜き孔を閉塞するように載置し、前記端子の鍔部を前記封口板にスポット溶接によって固定することにより防爆機能及び端子を兼ねる封口部材を組み立てた。ナイロン６，６から形成された底部に穴を有する有底矩形筒状の絶縁ガスケット内に前記封口部材を収納した後、この絶縁ガスケットを前記容器の段部に載置した。
【００３２】
前記容器の開口部を前述した式Ｗｘ ＞Ｗｙ を満たすように縮径した。すなわち、長手方向に沿う縮径の幅Ｗｙ を０．２４ｍｍ、つまり前記容器の肉厚の６０％にし、長手方向と直交する方向に沿う縮径の幅Ｗｘ を０．３０ｍｍにした。次いで、前記開口部上端を内方に折り曲げることにより折曲部を形成し、前記容器に前記封口板を前記絶縁ガスケットを介してかしめ固定し、封口耐圧測定用の角形ニッケル水素二次電池を製造した。
実施例２
実施例１と同様な寸法の有底角筒形状の容器の開口部を前述した式Ａｘ ＞Ａｙ を満たすように拡口して前述した図１に示すように前記開口部の下方に内方に突出した形状の段部を形成した。すなわち、前記開口部のうち長手方向に沿う面の拡口幅Ａｘ は０．２２ｍｍであり、前記開口部のうち長手方向と直交する面の拡口幅Ａｙ は０．１８ｍｍで、前記容器の肉厚の４５％に相当する。また、前記Ｂｘ を０．２０ｍｍにし、前記Ｂｙ を０．１５ｍｍにした。前記開口部のビッカース硬度は９０〜１２０Ｈｖにし、胴部のビッカース硬度は１６０Ｈｖとした。
【００３３】
前記容器に実施例１と同様な方法によってシール剤の塗布、封口部材の載置を行った後、前記容器の開口部を前述した式Ｗｘ ＞Ｗｙ を満たすように縮径した。すなわち、長手方向に沿う縮径の幅Ｗｙ を０．２４ｍｍ、つまり前記容器の肉厚の６０％にし、長手方向と直交する方向に沿う縮径の幅Ｗｘ を０．３１ｍｍにした。次いで、実施例１と同様な方法によって前記開口部上端に折曲部を形成し、前記容器に前記封口板を前記絶縁ガスケットを介してかしめ固定し、封口耐圧測定用の角形ニッケル水素二次電池を製造した。
比較例
実施例１と同様な容器に実施例１と同様な方法によってシール剤の塗布、封口部材の載置を行った後、前記容器の開口部を全周に亘って同じ縮径幅（０．３０ｍｍ）で縮径した。次いで、実施例１と同様な方法によって前記開口部上端に折曲部を形成し、前記容器に前記封口板を前記絶縁ガスケットを介してかしめ固定し、封口耐圧測定用の角形ニッケル水素二次電池を製造した。
【００３４】
得られた実施例１〜２及び比較例の電池について、容器の外観を観察し、封口工程における変形の有無を調べ、その結果を下記表１に示す。
また、実施例１〜２及び比較例の電池の容器の下部側面に孔を設け、この孔から前記容器内にガスを送りこみ、開口部が外側に向かって湾曲し、前記開口部の内周面と絶縁ガスケットとの間に隙間が生じてこの隙間からガス漏れが生じた時の前記容器内の圧力を測定して封口耐圧を求め、その結果を下記表１に併記する。
【００３５】
【表１】
表１から明らかなように、容器の開口部の縮径幅が前述した式Ｗｘ ＞Ｗｙ を満たし、かつ前記Ｗｙ が容器肉厚の３０％〜６０％である実施例１〜２の電池は、縮径幅が全周に亘り均等である比較例の電池に比べて封口耐圧が高いことがわかる。特に、開口部の拡口幅が前述した式Ａｘ ＞Ａｙ を満たし、前記Ａｙ が容器肉厚の３０％〜６０％であり、かつ段部の段差が式Ｂｘ ＞Ｂｙ を満たす容器を用いる実施例２の電池は、封口耐圧が実施例１に比べて高いことがわかる。これは、縮径の際に、長手方向と直交する方向に沿う段部の内方への突出がほとんどなかったためである。また、比較例の電池は、カール工程の際に開口部のうち長手方向と直交する面において座屈変形を生じた。
【００３７】
なお、前記実施例では、防爆機構として、電池内のガス圧が所定の値以上になると開弁してガスを外部に放出し、その後は再び電池を密閉する復帰式の安全弁である弾性弁体を用いたが、前記防爆機構としては、非復帰式の安全弁である弁膜を用いても良い。前記弁膜は封口板と正極端子との間に前記封口板のガス抜き孔を覆うように配置すれば良い。
【００３８】
前記実施例では、封口板として打抜き加工によって作製された平板状のものを用いたが、封口板としては、板材から打抜き加工によって得られる矩形の板に絞り加工を施して中央に矩形溝を形成し、前記矩形溝の底部にガス抜き孔を開口することにより作製された矩形封口板を用いても良い。このような構造を有する封口板にその矩形溝を囲むように溶接によって正極端子を固定し、前記矩形溝と前記端子との間に前記ガス抜き孔を塞ぐように弾性弁体を配置して防爆機能及び正極端子を兼ねる封口部材を作製すると、前記矩形溝の深さを変化させることによって前記弾性弁体の圧縮度合いを調節することができるため、弁作動圧の調節を簡単に行える。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、封口耐圧を向上でき、容器寸法に不具合がなく、歩留まりが向上された角形電池の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る製造方法で用いられる容器を示す斜視図。
【図２】図１の容器を長手方向に直交する面で切断した際の前記容器の開口部を示す部分断面図。
【図３】図１の容器を長手方向に沿う面で切断した際の前記容器の開口部を示す部分断面図。
【図４】本発明に係る方法により製造された角形電池を長手方向に沿う面で切断した部分断面図。
【図５】本発明に係る方法により製造された角形電池を長手方向に直交する面で切断した部分断面図。
【符号の説明】
１…開口部、２…段部、３…容器、４…電極群、９…絶縁ガスケット、１０…封口部材。
Claims (1)
- 予め開口部を拡口することにより前記開口部の下方に形成した内方に突出した形状の段部を有する有底角筒形状の容器内に発電要素を収納する工程と、
封口部材及び前記封口部材が収納される絶縁ガスケットを前記容器内の前記段部に載置する工程と、
前記容器の前記開口部を縮径した後、前記開口部の上端を内方に折り曲げることにより前記容器に前記封口部材を前記絶縁ガスケットを介してかしめ固定する工程とを具備した角形電池の製造方法において、
前記開口部の縮径幅は、長手方向と直交する方向に縮径する際の縮径幅をＷｘ とし、長手方向に縮径する際の縮径幅をＷｙ とした際に式Ｗｘ ＞Ｗｙ を満たし、かつ前記Ｗｙ が前記容器の厚さの３０〜６０％であることを特徴とする角形電池の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25115595A JP3605451B2 (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | 角形電池の製造方法 |
| KR1019960019546A KR100234633B1 (ko) | 1995-09-28 | 1996-06-01 | 각형전지 및 각형전지의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25115595A JP3605451B2 (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | 角形電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0992234A JPH0992234A (ja) | 1997-04-04 |
| JP3605451B2 true JP3605451B2 (ja) | 2004-12-22 |
Family
ID=17218499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25115595A Expired - Fee Related JP3605451B2 (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | 角形電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3605451B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100467698B1 (ko) * | 2002-09-05 | 2005-01-24 | 삼성에스디아이 주식회사 | 원통형 리튬이차전지와 이의 제조방법 |
-
1995
- 1995-09-28 JP JP25115595A patent/JP3605451B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0992234A (ja) | 1997-04-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3745424B2 (ja) | 電池の製造方法 | |
| JP2000090903A (ja) | 二次電池 | |
| JP2002298906A (ja) | ニッケル水素二次電池 | |
| JP3596954B2 (ja) | 角形電池の製造方法 | |
| JP3605451B2 (ja) | 角形電池の製造方法 | |
| JP3670357B2 (ja) | 円筒形電池 | |
| JP3686139B2 (ja) | アルカリ二次電池 | |
| JP2003109554A (ja) | 密閉型電池 | |
| JP2000268782A (ja) | 円筒形密閉電池の製造方法 | |
| JP3699172B2 (ja) | 円筒形電池 | |
| JPH02207449A (ja) | 扁平形電池の製造方法 | |
| KR100234633B1 (ko) | 각형전지 및 각형전지의 제조방법 | |
| JP4141152B2 (ja) | 密閉型蓄電池 | |
| JPH10284017A (ja) | 角形電池 | |
| JP2000294270A (ja) | 角形アルカリ二次電池の製造方法 | |
| JP2002279941A (ja) | 角形電池 | |
| JP2003077524A (ja) | 密閉角形電池 | |
| JP2000113862A (ja) | 角形アルカリ二次電池 | |
| JPH09213360A (ja) | 角形電池の製造方法 | |
| JP3410340B2 (ja) | 角形アルカリ二次電池 | |
| JP2004031140A (ja) | 角形アルカリ二次電池 | |
| JP2001068145A (ja) | 角形アルカリ二次電池 | |
| JP2000294219A (ja) | 角形アルカリ二次電池 | |
| JP2004063325A (ja) | 円筒型蓄電池 | |
| JPH11307064A (ja) | 電 池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040702 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040921 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041004 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081008 Year of fee payment: 4 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081008 Year of fee payment: 4 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081008 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091008 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |