JP3759553B2 - 電池用缶およびその製造方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルカリマンガン乾電池、充電式ニッケル・カドニウム電池、充電式リチウムイオン電池、充電式ニッケル水素電池等の端子を兼ねて容器として用いられる電池用缶およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、携帯電話や携帯用音響機器あるいは携帯型コンピュータ等の普及が目覚ましく、これ等の電源としての乾電池や充電式電池の軽量化および高電気容量化(高寿命化)が望まれている。これ等のニーズに対応するため、乾電池等の端子を兼ねて容器として用いられる電池用缶として、底部の厚さが0.2〜0.7mm、側部の厚さが0.1〜0.3mmの鉄製の一体成形電池用缶が提案されている(特開昭60−180058号公報)。
しかしながら乾電池等は、単3形等のサイズ別に外寸が規格で決められているので、上記厚さでは、軽量化および高電気容量化のニーズに応えるには不十分であるという問題を有する。
【0003】
また従来の電池用缶を用いた乾電池等は、過放電時などにおけるガス発生による内圧の上昇(例えば20kg/cm2)によって底部が外方に膨らんだり、密封の際のかしめの時に加わる高い軸荷重によって底部が内方に凹む(段落番号0026参照)等して平坦性が失われるという問題があった。
さらに従来の電池用缶は、乾電池等を形成する時の密封のためのかしめの際に、かしめ部に縦皺を生じたり、あるいはかしめ部が緩んで内容液の漏洩を招き易いという問題があった。
従来の電池用缶は乾電池等を形成する時に、外径が電池用缶の内径とほぼ等しい固状の正電極合剤等や封口体を挿入する際に、正電極合剤等が電池用缶の端部に引っ掛って正電極合剤等が傷付き易いという問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
請求項1に係わる発明の目的は、軽量化および高電気容量化を可能にする電池用缶を提供することにある。また、底部の耐内圧強度および軸荷重強度が改善された電池用缶を提供することにある。請求項2に係わる発明の目的は、請求項1に係わる発明の目的に加えて、かしめの際に、かしめ部に縦皺を生じ難く、かつかしめ部が緩み難い電池用缶を提供することにある。請求項3に係わる発明の目的は、請求項1、請求項2に係わる発明の目的に加えて、正電極合剤等や封口体を挿入する際に、正電極合剤等が傷付き難い電池用缶を提供することにある。
【0005】
請求項4に係わる発明の目的は、軽量化および高電気容量化を可能にする電池用缶の製造方法を提供することにある。請求項5に係わる発明の目的は、請求項4に係わる発明の目的に加えて、正電極合剤や封口体を挿入する際に、正電極合剤等が傷付き難い電池用缶の製造方法を提供することにある。請求項6に係わる発明の目的は、請求項5に係わる発明の目的に加えて、乾電池等に形成された後のかしめ部が緩み難い電池用缶の製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明の電池用缶は、鋼板より一体成形により形成された、底部および円筒状の側壁部を有する電池用缶であって、底部の厚さが0.130〜0.195mmで、側壁部の厚さが0.070〜0.195mmで、底部はその周縁部に環状のコイニング部を形成した薄肉部とその内側に形成された厚肉部とからなることを特徴とする。
鋼板としては、裸の低炭素鋼板、および少なくとも片面が表面処理された表面処理鋼板等が挙げられる。一体成形とは、成形品の底部と側壁部が一体となるような成形をいい、絞り加工、再絞り加工、しごき加工等の何れか、またはこれらの適宜の組み合わせ等による加工をいう。一体成形により形成された電池用缶は通常、側壁部、底部および側壁部と底部を接続する曲率部を備えている。底部は、平坦の場合、およびピップ(端子となる中央突起部)が形成されている場合等がある。側壁部の端面は、軸方向に垂直な環状平面であってもよく、また内側下方に延びる環状斜面であってもよい。電池用缶とは、正極、負極および電解剤からなる発電要素を内蔵する容器となり、かつ端子を兼ねる缶をいう。
【0007】
請求項1に係わる発明は、底部の厚さが0.195mm以下で、側壁部の厚さが0.195mm以下であるので、軽量であり、内容積が大きい。従ってこれを用いた電池は、軽量で、かつ電気容量が大きく、高寿命となる。
底部の厚さが0.130mmより小さくなると、底部の耐内圧強度および軸荷重強度が低下して、実用に供することが困難になるので、底部の厚さの下限を0.130mmとした。
側壁部の厚さが0.070mmより小さくなると、製造の際に側壁部が破断し易く、生産性が低下するので、下限を0.070mmにした。
【0008】
また、請求項1に係る発明は、底部の周縁部に環状のコイニング部が形成されている電池用缶である。コイニング部は圧縮により僅かに凹んで強化され、硬度が高くなり変形し難い。このコイニング部が、底部が膨らんだり、凹んだりする時の基部となる底部周縁部に環状に形成されているので、底部の内圧または軸荷重による膨らみ、または凹みが起こり難くなる。
【0009】
請求項2に係る発明は、側壁部の口縁部のマイクロビッカース硬さ(MHv、荷重:100gr.;以下同じ)が、160〜240である請求項1に記載の電池用缶である。口縁部とは、電池用缶に発電要素等を充填した後、内側に向って曲げられて、封口体(ガスケット)に密接、係合する、すなわちかしめられる側壁部の開口端部部分をいう。通常端面より高さ方向5mm以内の部分をいう。上記硬さが240より高いと、かしめの際に、円周方向の圧縮力によってかしめ部に縦皺が発生して、密封性が損なわれ易い。硬さが160より低いと、かしめ部の強度が小さくなって、内圧によってかしめ部が緩んで、密封性が損なわれ易い。請求項3に係わる発明は、上記硬さが160〜240であるので、かしめ部の縦皺の発生や緩みが起こり難い。
【0010】
請求項3に係わる発明は、側壁部が円筒形の側壁主部と、開口端部に形成された、側壁主部より内径が大きい拡開部を有する請求項1または請求項2に記載の電池用缶である。拡開部はかしめ部となる口縁部を含んでいる。側壁主部より内径が大きい拡開部が開口端部に形成されているので、発電要素等を充填し易く、傷付け難く、かつかしめの際に円周方向の圧縮量が大きくなる故、かしめ力が強くなり、密封性が向上する。
【0011】
請求項4に係わる発明の電池用缶の製造方法は、厚さが0.130〜0.195mmの鋼板を円筒形のカップ体に絞り加工した後、1回以上の再絞り加工を行なって縮径と同時にフランジ部を形成し、次いでしごき加工して、均一な厚さの側壁主部を形成すると同時に、フランジ部直下に側壁主部より厚い側壁上部を形成し、
側壁部の下方外面を拘束した状態で底部の周縁部をアンビルとポンチ間でコイニングしたのち前記側壁上部をトリミングにより除去するか、
前記側壁上部をトリミングにより除去したのち側壁部の下方外面を拘束した状態で底部の周縁部をアンビルとポンチ間でコイニングする、ことを特徴とする。
【0012】
1回以上の再絞り加工における再絞り加工回数は、通常5回以下であり、好ましくは2回以上である。
本明細書において再絞り加工とは、有底成形体の側壁部の直径を小さくする加工を含む加工いう。
従って単に再絞り加工という場合、比較的大きな曲率半径の加工コーナのダイを用いて行なう通常の再絞り加工(本明細書では単純再絞り加工とよぶ)の他に、特開平1−258822号公報に記載のような加工コーナの曲率半径Rのブランク厚さt0(すなわち図8のカップ体31の底部31bの厚さt0)に対する比R/t0が1.0〜2.9である曲率半径Rが極く小さいダイを用いて、側壁部を延伸、薄肉化しながら再絞りする、所謂薄肉化再絞り加工、および特開平7−275961号公報に記載のような薄肉化再絞り加工としごき加工を同工程で同時に行なう薄肉化再絞り−しごき加工、および単純再絞り−しごき加工等を含むものとする。
【0013】
また本明細書においてしごき加工とは、しごき用リングダイを用いて有底成形体の側壁部の肉厚を小さく、かつ高さ方向に均一にする加工を最後に含む加工をいう。
従って単にしごき加工という場合、しごき加工のみよりなる単独のしごき加工(本明細書では単純しごき加工とよぶ)の他に、単純再絞りーしごき加工および薄肉化再絞りーしごき加工等を含むものとする。
再絞り加工やしごき加工によって形成された成形体の底部の厚さは、素材である鋼板の厚さと実質的に等しい。厚さが0.130〜0.195mmの鋼板を素材(ブランク)とするので、底部の厚さが0.130〜0.195mmの電池用缶を製造することができる。
再絞り加工によって側壁部の厚さが底部の厚さ以上になることがある。しかし最終工程でしごき加工が行なわれるので、側壁部の厚さを、底部の厚さ以下である0.070〜0.195mmにすることができる。
フランジ部を残すことにより、しごき後の側壁部が薄くてもポンチの抜出しが容易になる。
【0014】
請求項5に係わる発明の電池用缶の製造方法は、厚さが0.130〜0.195mmの鋼板を円筒形のカップ体に絞り加工した後、1回以上の再絞り加工を行なって縮径と同時にフランジ部を形成し、次いでしごき加工して、均一な厚さの側壁主部を形成すると同時に、フランジ部直下に側壁主部より厚い側壁上部を形成し、その後側壁上部を除いて、ダイとポンチのクリアランスを側壁主部の厚さと同じにした単純再絞り加工を行なって、側壁上部の下方に外側斜め上方に向う段差部を形成し、次いで段差部の外面基部を通って軸方向にトリミングして段差部とその上方の部分を除去することを特徴とする。
【0015】
厚さが0.130〜0.195mmの鋼板を素材(ブランク)とするので、底部の厚さが0.130〜0.195mmの電池用缶を製造することができる。
しごき加工後に行なう単純再絞り加工は、ダイとポンチのクリアランスが側壁主部の厚さと等しい状態で行なわれる。従って最終工程である単純再絞り加工によって側壁主部の厚さが増大することがない。よって請求項5の発明の場合と同様に、側壁部の厚さが0.070〜0.195mmの電池用缶を製造することができる。
段差部の外面基部を通って軸方向にトリミングするので、環状斜面よりなる端面を有する電池用缶を製造することができる。
【0016】
請求項6に係わる発明の電池用缶の製造方法は、厚さが0.130〜0.195mmの鋼板を円筒形のカップ体に絞り加工した後、1回以上の再絞り加工を行なって縮径と同時にフランジ部を形成し、次いでしごき加工して、均一な厚さの側壁主部と、フランジ部直下に側壁主部より厚い側壁上部を形成し、その後側壁上部を除いて、ダイとポンチのクリアランスを側壁主部の厚さと同じにした単純再絞り加工を行なって、側壁上部の下方に短円筒部を残して外側斜め上方に向う第1の段差部を形成し、短円筒部と第1の段差部を単純再絞り加工して、第1の段差部に対応する部分と側壁上部との間に外側斜め上方に向う第2の段差部を形成し、次いで第2の段差部の外面基部を通って軸方向にトリミングして第2の段差部とその上方の部分を除去することを特徴とする。
【0017】
請求項6に係わる発明は、請求項5に係わる発明に加えて、短円筒部と第1の段差部を単純再絞り加工して、第1の段差部に対応する部分と側壁上部との間に外側斜め上方に向う第2の段差部を形成し、次いで第2の段差部の外面基部を通って軸方向にトリミングするものである。厚さが0.130〜0.195mmの鋼板を素材(ブランク)とするので、底部の厚さが0.130〜0.195mmの電池用缶を製造することができる。最終工程で短円筒部と第1の段差部を単純再絞り加工し、側壁主部は加工されないから、側壁主部の厚さはしごき加工後変化しない。従って請求項6の発明の場合と同様に、側壁部の厚さが0.070〜0.195mmの電池用缶を製造することができる。 第2の段差部の外面基部を通って軸方向にトリミングするので、短円筒部と第1の段差部に対応する部分、すなわち拡開部を開口端部に形成された、かつ環状斜面よりなる端面を有する電池用缶を製造することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
図1に示す電池用缶1は、本発明の電池用缶の実施の1形態を示すものである。円筒形の側壁部2は曲率部3を介して平坦な底部4に接続する。側壁部2の厚さは全長にわたり均一であり、0.07〜0.195mmの範囲内のある値である。底部4の厚tさも均一であり、0.130〜0.195mmの範囲内のある値である。
側壁部2の厚さは底部3の厚さ以下である。側壁部2の外径は20mm以下であることが好ましい。
電池用缶1は、非金属介在物を実質的に含まない清浄な連続鋳造鋼より製造された低炭素アルミニウムキルド鋼板より形成されるのが好ましい。
電池用缶1の内面には防錆および導電性の点から、表1に示すようなニッケル単独、コバルト単独またはニッケルを含むめっき層が形成されている。ここで1、2、の数字はめっき種別の番号(No.)を示し、「−」印は「存在しない」こと、例えばNo.1のめっき層はニッケルのみよりなることを示す。
【0020】
【表1】
Figure 0003759553
【0021】
電池用缶1の外面には、表2に示すようなニッケル単独、錫単独またはニッケルを含むめっき層が形成されている。
【0022】
【表2】
Figure 0003759553
【0023】
めっき層は、これらのめっきを施された表面処理鋼板を一体成形することによって形成されてもよいし、一体成形後にめっきすることによって形成されてもよい。めっき層は、基体である鋼板と合金化したものでもよい。めっき層の厚さは、0.5〜7.0μmであるのが好ましい。
側壁部2の端面5は実線で示すような軸方向に垂直な環状平面、もしくは点線で示すような内側斜め下方に向う環状斜面でもよい。点線5の端面の場合は、断面が凸円弧状になっているが、断面が直線、もしくは上部が直線、下部が円弧状であってもよい。
【0024】
図2、図3は、図1の形態の電池用缶1の底部外面に形成された環状の、僅かに凹んだコイニング部6を示す。
図2の場合、コイニング部6の外周線6aは、コイニング形成後の曲率部3(コイニングにより下部が加工されてコイニング部6形成前に比べて僅かに短くなっている)の下端に接続している。底部4の強度向上の点からは、この態様が好ましい。しかしコイニング部6の外周線6aと曲率部3とが若干離れていてもよい。すなわち外周線6aと曲率部3との距離が、0〜5t(tは底部の厚さ)であってもよい。0の場合は、図2の態様を含む。コイニング部6の幅wは、2t以上で、15t以下であることが好ましい。
特に上記距離が0(mm)であること、すなわち外周線6aが、コイニング形成前の曲率部に接するか、コイニング形成前の曲率部の底部近傍部内にある(図2の場合)ことが望ましい。
コイニング部6の深さdは通常約10〜30μmであり、コイニング加工による硬度上昇は通常約5〜20%である。
【0025】
図4に示す乾電池7は、端子を兼ねた容器として電池用缶1を用いて作製された乾電池の例である。電池用缶1の底部4が正極端子となり、8が負極端子である。9が封口体(ガスケット)、10が正極合剤、11が負極ゲルであり、セパレータ12が正極合剤10と負極ゲル11を分離している。正極合剤10は通常、中空円柱体形のペレットよりなり、その外径は側壁部2の内径と実質的に等しく、正極合剤10は側壁部2内面に密接可能になっている。集電体13が負極端子8に接続している。14はプラスチック包装体であって、通常は印刷を施した包装フィルムで、ラベルと呼ばれるものである。
【0026】
乾電池7は例えば次のようにして作製される。正極合剤10を電池用缶1内に挿入した後、セパレータ12を挿入し、負極ゲル11をセパレータ12内に入れる。電池用缶1の側壁部2の正極合剤10の上面よりやや高い位置にビード部2aを形成した後、集電体13を溶接した負極端子8と封口体9を組み立てたものを挿着し、封口体9の大径部の下部曲率部9aをビード部2aに係合させる。次いで図5に示すように、電池用缶1の下方部をぴったりと挿入可能な凹部16aを有するアンビル16の凹部16aに電池用缶1を挿入した後、上狭で、軸方向に垂直に延びるリング状押え面17a1を上部に有する凹部17aを有するかしめ具17を下降させて、電池用缶1の側壁部2の口縁部2bを押圧して内方に向ってほぼ直角に曲げ、封口体9の上面に密接させてかしめ部18を形成して密封する。なお図5において、正極合剤10等の発電要素や封口体9等の記入を省略した。かしめ部18に縦皺の発生や緩みが起こり難くするため、口縁部2bのマイクロビッカース硬さが160〜240であるのが好ましい。このような硬さの口縁部2bを有する電池用缶1の作製は、めっき前のマイクロビッカース硬さが、80〜140の鋼板をブランクとすることによって行なわれる。なお上記かしめ作業の際に、側壁部2に軸荷重Fが加わる。この軸荷重Fが曲率部3を介して底部4に半径方向内方に向う力を作用させるためと思われるが、底部4が一点鎖線4で示されるように凹み易い。この傾向は、底部4が薄い程、顕著である。
【0027】
図6に示す電池用缶21は、請求項4に係わる発明の実施の1形態を示すもので、側壁部22が円筒形の側壁主部22aと拡開部22bよりなっている。拡開部22bは、側壁主部22aに接続する逆円錐台形部22b2と、開口部となる短円筒形部22b1よりなっている。短円筒形部22b1の端面25は、内側斜め下方に延びる環状斜面となっている。そのため正極合剤10や封口体9を電池用缶22内に挿入の際に引っ掛かり等のトラブルが起こり難く、上記挿入が容易である。
環状斜面の断面は、図6の場合円弧状であるが、全体が直線、または上部が直線で下部が円弧状であってもよい。
電池を形成する時に、逆円錐台形部22b2がほぼビード部(2a)となり、短円筒形部22b1がほぼ封口体9を覆う部分となる。かしめの際に短円筒形部22b1は縮径されて、側壁部22は全長が実質的に同じ外径になる。そのため短円筒形部22b1の外径と、側壁主部22aの外径との差は約0.2〜0.5mmであることが好ましい。
【0028】
次に端面5が環状平面である電池用缶1の製造方法の実施の1形態について説明する。
板厚0.130〜0.195mmの鋼板ブランク(図示されない)を浅絞り加工して、図7に示すような円筒形の側壁部30aを有する、浅いカップ体30を形成する。次にカップ体30を単純再絞り加工して、側壁部31aの高さが底部31bの直径より若干小さい縮径されたカップ体31を形成する(図8)。
更にカップ体31を単純再絞り加工して、図9に示すような、側壁部32aの高さが底部32bの直径のほぼ2倍で、フランジ部32cが付いたカップ体32を形成する。次にカップ体32を単純再絞り加工して、図10に示すような、側壁部33a、底部33bおよびフランジ部33cを有する、縮径された有底円筒体33を形成する。その後カップ体33を単純再絞り加工して、図11に示すような、側壁部34a、底部34bおよびフランジ部34cを有する、縮径された有底円筒体34を形成する。
【0029】
次いで有底円筒体34を、図12に示すようなアプローチ部36a、ランド部36bおよび逃げ部36cを有するしごき用リングダイ36、およびポンチ(図示されない)によってしごき加工して、高さが増大した側壁部35aと、フランジ部35cを有する有底円筒体35を形成する。
側壁部35aは、均一な肉厚の側壁主部35a1と、側壁主部35a1より肉厚が大きい側壁上部35a2よりなっている。側壁上部35a2は、フランジ部35c直下の肉厚が有底円筒体34の側壁部34aの肉厚に等しく、しごき加工を受けなかった短円筒形部35a3と、側壁主部35a1に接続する外面が下向き内方に傾斜し、軸線に対する傾斜角がアプローチ部36aの傾斜角に等しいテーパ部35a4よりなっている。
最後に図13に示すように、側壁主部35a1の上端近傍部をロータリカッター(図示されない)によって軸線に垂直方向にトリミングして、側壁上部35a2を除去して、端面5が軸線に垂直で平坦な電池用缶1を作製する。
【0030】
次に端面5が環状斜面である電池用缶1の製造方法の実施の1形態について説明する。
図11に示す有底円筒体34をしごき加工して、有底円筒体35(図12)と断面形状が同様な、図14に示す、均一な肉厚で円筒形の側壁主部40a1と、側壁主部40a1より肉厚が大きい側壁上部40a2よりなる側壁部40aを有する有底円筒体40を形成する。側壁上部40a2は、フランジ部40c直下の肉厚が有底円筒体34の側壁部34aの肉厚に等しい短円筒形部40a3と、側壁主部40a1に接続する外面が下向き内方に傾斜したテーパ部40a4よりなっている。
次に有筒円筒体40の側壁主部40a1を、ダイ(図示されない)とポンチ(図示されない)間のクリアランスが側壁主部40a1の肉厚に等しい再絞り工具を用いて、単純再絞り加工して、図15に示す側壁部41a、底部41bおよびフランジ部41cを有する有底円筒状体41を形成する。側壁部41aは、円筒形の側壁主部41a1、側壁主部41a1より全体として肉厚が大きい側壁上部41a2(側壁上部40a2にほぼ対応する)、および側壁主部41a1と側壁上部41a2の間の外側斜め上方に向う段差部41a3よりなっている。
段差部41a3の主部と側壁主部41a1との間に曲率部41dがあるが、曲率部41dは段差部41a3の一部を構成するものである。
【0031】
上記単純再絞り加工の際に、有底円筒体40の底部40bの周辺部が側壁主部41a1の下方部を形成する。そして有底円筒体40の底部40bの厚さは、側壁主部40a1の厚さより大きいが、上記クリアランスの工具を用いて再絞り加工を行なうので、側壁主部41a1の下方部の厚さは、側壁主部41a1の他の部分の厚さと実質的に等しくなる。
次に段差部41a3の外面の基部41a’3、すなわち側壁主部41a1の外面上端を通って垂直方向に、すなわち一点鎖線42で示すトリミング方向に、ポンチとダイ方式のカッターで段差部41a3をトリミングし、側壁上部41a2と段差部41a3の大部分を除去する。
この場合、トリミングによって形成された端面5は、曲率部41dの内面側によって大部分が占められる。従って図16に示すような環状凸曲面よりなる端面5を有する電池用缶1が作製される。曲率部41dの内面側曲率半径が極めて小さい時は、端面5の断面は実質的に直線になる。曲率部41dの内面側曲率半径が前記の時よりやや大きい場合は、端面5の断面は上部が直線、下部がこの直線となだらかに接続する円弧状になる。
【0032】
次に拡開部22bを有する電池用缶21の製造方法の実施の1形態について説明する。
図9に示すフランジ部32cが付いたカップ体32を単純再絞り加工して、図17に示すような側壁部50aの高さが底部50bの直径のほぼ3倍で、フランジ部50cが付いた有底円筒体50を形成する。 有底円筒体50をしごき加工して、有底円筒体35(図12)と断面形状が同様な、図18に示す均一な肉厚で円筒形の側壁主部51a1と、側壁主部51a1より肉厚が大きい側壁上部51a2よりなる側壁部51aを有する有底円筒体51を形成する。側壁上部51a2は、フランジ部51c直下の肉厚が有底円筒体50の側壁部50aの肉厚に等しい短円筒形部51a3と、側壁主部51a1に接続する外面が下向き内方に傾斜したテーパ部51a4よりなっている。
次に有筒円筒体51の側壁主部51a1を、ダイ(図示されない)とポンチ(図示されない)間のクリアランスが側壁主部51a1の肉厚に等しい再絞り工具を用いて、単純再絞り加工して、図19に示す側壁部52a、底部52bおよびフランジ部52cを有する有底円筒状体52を形成する。側壁部52aは、円筒形の側壁主部52a1、側壁主部52a1より肉厚が大きい側壁上部52a2(側壁上部51a2に対応する)、側壁上部52a2より垂下する短円筒部52a3、および側壁主部52a1と短円筒部52a3の間の外側斜め上方に向う段差部52a4よりなっている。
【0033】
次いで有底円筒状体52の短円筒形部52a3および段差部52a4を、側壁主部52a1と側壁上部52a2の直径を保持したまま再絞り加工して、図20に示すような2段段差部を有する円筒状体53を形成する。すなわち図20において、53a1は側壁主部、53a2は側壁上部、53a3は上段差部、53a4は短円筒部であり、53a5は軸線となす角αが比較的小さい下段差部であって、下段差部53a5は側壁主部53a1に接続する。
次に上段差部53a3の外面の基部53a’3、すなわち短円筒部53a4の外面上端を通って垂直方向に、すなわち一点鎖線54で示すトリミング方向に、ポンチとダイ方式のカッターで上段差部53a3をトリミングし、側壁上部53a2と上段差部53a3の大部分を除去する。このようにして図21に示すような、断面凸円弧状の環状曲面よりなる端面25を有する電池用缶21を作製する。
【0034】
次に底部をコイニングする実施の1形態について説明する。
図22において、60はアンビル、61はリング体、62は、エア抜き孔62aを備えるポンチである。アンビル60は、外径が電池用缶1の側壁部2の外径に等しく、幅がコイニング部6の幅wより僅かに大きく、上面が平坦な環状突起部60aを備えている。リング体61は内径が環状突起部60aの外径より僅かに大きく、環状突起部60aおよび側壁部2をぴったりと挿入可能の孔部61aを有している。ポンチ62の直径は側壁部2の内径より僅かに小さく、ポンチ62と側壁部2間のクリアランスは、ポンチ62が電池用缶1内にスムースに挿入することが可能の範囲内で小さくなっている。
【0035】
以上の工具によって、コイニングは次のようにして行なわれる。
アンビル60の環状突起部60aにリング体61を外挿して、リング体61をアンビル60上に載置した状態で、電池用缶1の側壁部2をリング体61に挿入する。次にポンチ62を電池用缶1内に挿入して底部4の周縁部4aをポンチ62と環状突起部60aの間で押圧する。この押圧によって、図23に示すように僅かに凹んだコイニング部6が形成される。コイニング部6の形成は、トリミング直前またはトリミング後に行なわれる。
【0036】
【実施例】
実験例1:両面にニッケルめっき(厚さ2.5μm)を施した、厚さ0.190mmで、めっき前のマイクロビッカース硬さ(MHv)が110の連続鋳造アルミニウムキルド低炭素鋼板を、図7〜図13に示すような順序で、絞り加工、再絞り加工、しごき加工、およびトリミングを行なって電池用缶1を作製した。
ブランクの直径は45mmで、カップ体30(図7)形成時の絞り比が1.5、カップ体31(図8)形成時の再絞り比が1.25、カップ体32(図9)形成時の再絞り比が1.25、有底円筒体33(図10)形成時の再絞り比が1.24、有底円筒体34(図11)形成時の再絞り比が1.16、有底円筒体35(図12)形成時のしごき率が50%であった。
日本工作油(株)製の水溶性潤滑剤(G2700NT:商品名)をブランクとしごき前の有底円筒体34に塗布した後成形を行なった。洗浄は40℃の温水を60秒間スプレーすることによって行なった。
電池用缶1の高さは50.3mm、側壁部外径は13.8mm、底部4の厚さは0.190mm、側壁部2の厚さは0.095mmであった。
電池用缶1の平坦な底部4に、図22に示す工具を使用して、図2に示すような曲率部3に隣接する幅wが1.2mm、深さdが17μmのコイニング部6を、60トンの汎用プレスで押圧形成した。
【0037】
この電池用缶1について、コイニング部6および側壁部の口縁部2bの硬さ、20kgf/cm2の内圧を加えた時の底部4の膨らみ高さ、および100kgfの軸荷重を加えた時の底部4の凹み深さを試験した結果を、表3に実験例1として示す。
なお上記内圧の印加は、電池用缶1の開口部を密閉した状態で、油圧ポンプで加圧することにより行なった。
実験例2:コイニング部を形成しない点を除いては、実験例1の電池用缶1と同様な電池用缶1について同様な試験を行なった結果を、実験例2として表3に示す。表3において、対応部とは、底部のコイニング対応部をいい、括弧内の数値はコイニング対応部の硬さを示す。
【0038】
【表3】
Figure 0003759553
【0039】
実験例3:鋼板の厚さが0.160mmで、マイクロビッカース硬さが112であり、しごき率が47%である点を除いては、実験例1の場合と同様にして作製され、同様な試験を行なった結果を、実験例3として表3に示す。
実験例4:コイニング部を形成しない点を除いては、実験例3の電池用缶1と同様な電池用缶1について同様な試験を行なった結果を、実験例4として表3に示す。
【0040】
実験例5:比較のため鋼板の厚さが0.250mmで、マイクロビッカース硬さが95であり、かつコイニング部を形成しない点、およびブランクの直径が51mmで、カップ体30(図7)形成時の絞り比が1.62、カップ体31(図8)形成時の再絞り比が1.31、有底円筒体35(図12)形成時のしごき率が28%である点を除いては、実験例1の場合と同様にして作製され、同様な試験を行なった結果を、実験例5として表3に示す。
実験例6:さらに比較のため鋼板の厚さが0.210mmで、マイクロビッカース硬さが97であり、かつコイニング部を形成しない点、およびブランクの直径が60mmで、カップ体30(図7)形成時の絞り比が1.91、カップ体31(図8)形成時の再絞り比が1.31、有底円筒体35(図12)形成時のしごき率が0%である点を除いては、実験例1の場合と同様にして作製され、同様な試験を行なった結果を、実験例6として表3に示す。
なお乾電池作製のためのかしめによる縦皺の発生状況をも試験したが、縦皺は何の実験例1〜6の場合にも発生しなかった。
【0041】
【発明の効果】
請求項1に係わる発明の電池用缶は、軽量化および高電気容量化が可能であるという効果を奏する。また、底部の耐内圧強度および軸荷重強度が改善されるという効果を奏する。
請求項2に係わる発明の電池用缶は、請求項1に係わる発明の効果に加えて、かしめの際に、かしめ部に縦皺を生じ難く、かつかしめ部が緩み難いという効果を奏する。
請求項3に係わる発明の電池用缶は、請求項1および請求項2に係わる発明の効果に加えて、正電極合剤等や封口体を挿入する際に、正電極合剤等が傷付き難いという効果を奏する。
【0042】
請求項4に係わる発明の電池用缶の製造方法は、軽量化および高電気容量化を可能にする電池用缶を製造できるという効果を奏する。請求項5に係わる発明の電池用缶の製造方法は、請求項4に係わる発明の効果に加えて、正電極合剤や封口体を挿入する際に、正電極合剤等が傷付き難い電池用缶を製造できるという効果を奏する。
請求項6に係わる発明の電池用缶の製造方法は、請求項5に係わる発明の効果に加えて、乾電池等に形成された後のかしめ部が緩み難い電池用缶を製造できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の電池用缶の第1の形態を示す説明用縦断面図である。
【図2】図2は、図1のA部の拡大図面である。
【図3】図3は、コイニング部が形成された場合における、図1の電池用缶の拡大底面図である。
【図4】図4は、図1の電池用缶を用いた乾電池の例の縦断面図である。
【図5】図5は、図4に示す乾電池のかしめが終わった状態を示す説明用要部縦断面図である。
【図6】図6は、本発明の電池用缶の第2の形態を示す説明用縦断面図である。
【図7】図7は、本発明の製造方法の第1の形態において、第1の工程で形成されたカップ体の縦断面図である。
【図8】図8は、本発明の製造方法の第1の形態において、第2の工程で形成されたカップ体の縦断面図である。
【図9】図9は、本発明の製造方法の第1の形態において、第3の工程で形成されたカップ体の縦断面図である。
【図10】図10は、本発明の製造方法の第1の形態において、第4の工程で形成された有底円筒体の縦断面図である。
【図11】図11は、本発明の製造方法の第1の形態において、第5の工程で形成された有底円筒体の縦断面図である。
【図12】図12は、本発明の製造方法の第1の形態において、第6の工程で形成された有底円筒体の縦断面図である。
【図13】図13は、本発明の製造方法の第1の形態において、電池用缶が形成された直後の状態を示す縦断面図である。
【図14】図14は、本発明の製造方法の第2の形態において、第6の工程で形成された有底円筒体の縦断面図である。
【図15】図15は、本発明の製造方法の第2の形態において、第7の工程で形成された有底円筒体の縦断面図である。
【図16】図16は、本発明の製造方法の第2の形態において、電池用缶が形成された直後の状態を示す縦断面図である。
【図17】図17は、本発明の製造方法の第3の形態において、第4の工程で形成された有底円筒体の縦断面図である。
【図18】図18は、本発明の製造方法の第3の形態において、第5の工程で形成された有底円筒体の縦断面図である。
【図19】図19は、本発明の製造方法の第3の形態において、第6の工程で形成された有底円筒体の縦断面図である。
【図20】図20は、本発明の製造方法の第3の形態において、第7の工程で形成された有底円筒体の縦断面図である。
【図21】図21は、本発明の製造方法の第3の形態において、電池用缶が形成された直後の状態を示す縦断面図である。
【図22】図22は、本発明の電池用缶の底部にコイニング部を形成している状態を示す縦断面図である。
【図23】図23は、図22のB部の拡大図面である。
【符号の説明】
1 電池用缶
2 側壁部
2b 口縁部
4 底部
4a 周縁部
6 コイニング部
21 電池用缶
22 側壁部
22a 側壁主部
22b 拡開部
35a1 側壁主部
35a2 側壁上部
40c フランジ部
40a1 側壁主部
40a2 側壁上部
41a3 段差部
41a’3 外面基部
42 トリミング方向
50c フランジ部
51a1 側壁主部
51a2 側壁上部
52a3 短円筒形部
52a4 (第1の段差部)段差部
53a3 (第2の段差部)上段差部
53a5 (第1の段差部に対応する部分)下段差部
54 トリミング方向
60 アンビル
61 リング体(側壁部の下方外面を拘束する部材)
62 ポンチ

Claims (6)

  1. 鋼板より一体成形により形成された、底部および円筒状の側壁部を有する電池用缶であって、底部の厚さが0.130〜0.195mmで、側壁部の厚さが0.070〜0.195mmで、底部はその周縁部に環状のコイニング部を形成した薄肉部とその内側に形成された厚肉部とからなることを特徴とする電池用缶。
  2. 側壁部の口縁部のマイクロビッカース硬さが、160〜240である請求項1に記載の電池用缶。
  3. 側壁部が円筒形の側壁主部と、開口端部に形成された、側壁主部より内径が大きい拡開部を有する請求項1又は2に記載の電池用缶。
  4. 厚さが0.130〜0.195mmの鋼板を円筒形のカップ体に絞り加工した後、1回以上の再絞り加工を行なって縮径と同時にフランジ部を形成し、次いでしごき加工して、均一な厚さの側壁主部を形成すると同時に、フランジ部直下に側壁主部より厚い側壁上部を形成し、
    側壁部の下方外面を拘束した状態で底部の周縁部をアンビルとポンチ間でコイニングしたのち前記側壁上部をトリミングにより除去するか、
    前記側壁上部をトリミングにより除去したのち側壁部の下方外面を拘束した状態で底部の周縁部をアンビルとポンチ間でコイニングする、ことを特徴とする電池用缶の製造方法。
  5. 厚さが0.130〜0.195mmの鋼板を円筒形のカップ体に絞り加工した後、1回以上の再絞り加工を行なって縮径と同時にフランジ部を形成し、次いでしごき加工して、均一な厚さの側壁主部を形成すると同時に、フランジ部直下に側壁主部より厚い側壁上部を形成し、その後側壁上部を除いて、ダイとポンチのクリアランスを側壁主部の厚さと同じにした単純再絞り加工を行なって、側壁上部の下方に外側斜め上方に向う段差部を形成し、次いで段差部の外面基部を通って軸方向にトリミングして段差部とその上方の部分を除去することを特徴とする電池用缶の製造方法。
  6. 厚さが0.130〜0.195mmの鋼板を円筒形のカップ体に絞り加工した後、1回以上の再絞り加工を行なって縮径と同時にフランジ部を形成し、次いでしごき加工して、均一な厚さの側壁主部と、フランジ部直下に側壁主部より厚い側壁上部を形成し、その後側壁上部を除いて、ダイとポンチのクリアランスを側壁主部の厚さと同じにした単純再絞り加工を行なって側壁上部の下方に短円筒部を残して外側斜め上方に向う第1の段差部を形成し、短円筒部と第1の段差部を単純再絞り加工して第1の段差部に対応する部分と側壁上部との間に外側斜め上方に向う第2の段差部を形成し、次いで第2の段差部の外面基部を通って軸方向にトリミングして第2の段差部とその上方の部分を除去することを特徴とする電池用缶の製造方法。
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