JP4037046B2

JP4037046B2 - 偏平角形電池

Info

Publication number: JP4037046B2
Application number: JP2000330916A
Authority: JP
Inventors: 徹也林; 邦彦別所; 眞中西
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-10-30
Filing date: 2000-10-30
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2020-10-30
Also published as: JP2002134071A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏平形の一次電池または二次電池に係り、特に、偏平形電池の角形化を可能にした偏平角形電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ボタン形電池、偏平形電池とも称されるコイン形の電池は小型薄型であるため、その特徴を生かして腕時計や補聴器など小型化が要求される場合や、ＩＣカードなどのように薄型化が要求される場合に広く用いられている。
【０００３】
このコイン形電池は、図７（ａ）（ｂ）に示すような薄い円盤状に構成される。この製造は、図８に示すように、円形半殻体に形成された封口ケース３５内に、円盤状に形成された正極ペレット３２と負極ペレット３３とをセパレータ３６を介して対向配置し、電解液を注入した後、封口ケース３５の開口部にガスケット３６を装着して電池ケース３１を被せ、電池ケース３１の開口端を内側に折り曲げるカシメ加工により封口ケース３５の開口部を電池ケース３１で封口するカシメ封口により、図７（ａ）（ｂ）に示すように、コイン形の外観形状を呈するコイン形電池に形成される。
【０００４】
この偏平形の電池はコイン形と称されるように平面形状が円形である。これは電池ケース３１の開口端側を縮口して封口ケース３５との間をガスケット３６で封じるカシメ封口が全周にわたって均等確実になされ、電池内からの漏液を防止するのに円形が適していることによる。
【０００５】
この偏平形電池の平面形状を四角形に形成することができれば、電池収容のスペース効率が向上するだけでなく、正極極板と負極極板とをセパレータを介して巻回した極板構造を容易に適用することができ、偏平形電池の性能を向上させ、適用範囲を拡大させることができる。この平面形状を四角形にした偏平角形電池は、特開２０００−１６４２５９号に開示されたものが知られている。
【０００６】
この偏平角形電池は、図９に示すように、平面形状が角丸長方形の半殻体に形成された封口ケース５３と電池ケース５２とを互いの開口部側を対向配置した内部空間に巻回構造の極板群を収容し、電池ケース５２の開口端側を縮口するカシメ加工により電池ケース５２と封口ケース５３との間を封口し、偏平な角形電池に構成している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、角形の封口ケース５３は、そのコーナーのアール形成部分と、直線部分とでは、電池ケース５２を縮口するカシメ加工に対する強度に差があり、直線部分において確実な封口がなされず、漏液防止が困難となる問題点があった。
【０００８】
即ち、図１０（ａ）に示すように、角形半殻体に形成された電池ケース５２及び封口ケース５３をガスケット５４を介して対向配置し、電池ケース５２の側周面５２ａの開口端側を封口ケース５３の側周面５３ａに形成された段差部５３ｂ上に折り曲げるカシメ加工を実施したとき、図１０（ｂ）に示すように、封口ケース５３のコーナー部分では、電池ケース５２からの加圧で変形することなく、ガスケット５４は電池ケース５２の側周面５２ａにより段差部５３ｂ上に圧縮されて封口がなされる。しかし、封口ケース５３の側周部５３ａの直線部分では電池ケース５２からの加圧に耐えるだけの強度が確保できず、図１０（ｃ）に示すように、段差部５３ｂに歪みが生じたり（図示Ａ）、側周面５３ａが外側に広がったり（図示Ｂ）、封口ケース５３の底面が膨らんだり（図示Ｃ）する。このように封口ケース５３の直線部分で変形が生じると、封口が確実になされず漏液が発生する。
【０００９】
本発明が目的とするところは、角形ケースによる直線部分の強度低下による封口時の変形を防止する構造を備えた偏平角形電池を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、多角形半殻体に形成された金属製の電池ケースと、この電池ケースの側周面から所定間隔を隔てる外径が電池ケース側周面の高さに対応する位置で外径を狭める段差部を設けた側周面を有する多角形半殻体に形成された金属製の封口ケースとが、互いの開口部を対向させた内部空間に発電要素を収容し、両ケースの側周面の間にガスケットを配して電池ケース側周面の開口端側を縮口して前記段差部上にガスケットを圧縮して両ケース間が封口された偏平角形電池であって、前記封口ケースは、その底面から前記段差部に至る側周面及び段差部が、前記底面の板厚の１．２倍以上の厚さに形成されてなることを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、電池ケースの開口端側を封口ケースの段差上に折り曲げるカシメ加工時の加圧によっても、封口ケースの底面から前記段差部に至る側周面及び段差部が厚く形成されていることにより強度が向上し、変形強度が低くなる直線部分でも変形が防止される。従って、角形に形成することによって直線部分の封口性が低下することがなく、漏液にない偏平角形電池を構成することができる。
【００１２】
上記構成において、封口ケースの底面の周辺部に、少なくとも直線部に沿って凹部を形成することにより、底面が補強され、封口時の加圧により底面に変形が生じることが防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１４】
本実施形態に係る偏平角形電池１は、図１に示すように、正方形のコーナ部に小さいアールを形成したほぼ正方形の偏平形電池に構成されたもので、外装体となる電池ケース２及び封口ケース３内に収容する発電要素によって一次電池にも、二次電池にも適用することができる。ここでは、巻回構造の極板群を収容した対角寸法３０ｍｍの角丸正方形の偏平角形リチウムイオン二次電池に構成した具体例を示す。
【００１５】
前記電池ケース２は、図２に示すように、厚さ０．２〜０．２５ｍｍのステンレス板を金属プレス成形して四角形の半殻体に形成される。その電池底面２１は電池コーナ部２３に所定のアール半径Ｒで角丸を設けた四角形で、電池底面２１の周囲から電池側周面２２が立ち上がるように形成される。前記電池コーナ部２３のアール半径Ｒは、電池ケース２の材厚ｔとの関係が、２ｔ＜Ｒ＜２０ｔとなるように形成される。
【００１６】
また、前記封口ケース３は、図３に示すように、厚さ０．２〜０．２５ｍｍのステンレス板を金属プレス成形により四角形の半殻体に形成される。その封口底面３１は封口コーナ部３３にアールを設けた四角形で、封口底面３１の周囲から立ち上がる封口側周面３２には所定高さ位置に段差部３５が形成される。前記段差部３５の段幅は、封口ケース３の材厚の５〜１０倍になるように形成するのが望ましい。また、封口コーナ部３３のアール半径Ｒは、電池ケース２と同様に、封口ケース３の材厚ｔとの関係が、２ｔ＜Ｒ＜２０ｔとなるように形成される。また、封口ケース３は、図４に断面図として示すように、封口底面３１から段差部３５に至る封口側周面３２及び段差部３５が、封口底面３１の厚さの１．２倍以上の厚さに形成されている。
【００１７】
また、極板群５は、正極集電体に正極材料を塗着した正極極板と、負極集電体に負極材料を塗着した負極極板とを、それぞれ帯状に裁断し、この正極極板と負極極板とを、図６に示すようにセパレータを介して偏平に巻回し、偏平な一方面側に正極リード１５、他方面側に負極リード１６が位置するように仕上げられる。
【００１８】
上記構成になる封口ケース３の封口側周面３２の開口端側に、図４に示すように樹脂製のガスケット４を装着し、封口ケース３内に極板群５を収容し、封口ケース３の内面に負極のリードを接続した後、これに電解液を所定量滴下し、含浸時間を経過させた後、電池ケース２の内面に正極のリードを接続し、この電池ケース２を封口ケース３に被せて封口することにより、図１に示す状態に偏平角形電池１が形成される。封口は封口金型を用いた加圧プレスにより、図４（ｂ）に示すように、電池ケース２の電池側周面２２の開口端側を封口ケース側に折り曲げ、封口側周面３２の段差部３５上にガスケット４を圧縮することによりなされる。
【００１９】
また、図５に示すように、封口ケース３の封口底面３１の周辺部に凹部３６を形成すると、封口底面３１の変形強度が向上し、封口時の加圧による封口底面３１の変形が防止される。この凹部３６は、正方形の封口底面３１の全周にわたって形成してもよいが、直線部分４か所に沿って形成してもよく、強度の弱い直線部分を補強することができる。
【００２０】
本実施形態に示すような角形の電池を封口するとき、封口ケース３の封口側周面３２のコーナ部とそれをつなぐ直線部との間には変形強度に差があるため、封口加圧を受けたとき、封口側周面３２の直線部は内側に向かって座屈変形しやすくなる。そのため直線部での封口が充分になされず、漏液が発生しやすい状態となるが、本実施形態による封口ケース３では、前述したように封口底面３１から段差部３５にかけて厚く形成されているので、直線部の剛性が大きくなって変形が抑制され、封口コーナ部３３と直線部との間の変形に対する強度の差が小さくなり、角形であっても封口が確実になされて漏液を防止することができる。
【００２１】
上記構成において、偏平角形電池１の正極側とする電池ケース２の内面に、保護層としてニッケルあるいはアルミニウムの単体またはその合金を０．００５ｍｍ以上の厚さに形成することにより、母材金属（ここではステンレス鋼）が電位差によって溶解することが防止できる。前記保護層の形成は、クラッド、メッキ、蒸着等の手段により実施することができる。また、本実施形態では電池ケース２を正極、封口ケース３を負極としているが、この逆に正極、負極を設定する場合もある。
【００２２】
また、電池ケース２及び封口ケース３の外面は梨地に形成しておくと、リード板を溶接するときの接触抵抗が増加し、抵抗溶接が容易となる。
【００２３】
また、本実施形態では、極板群５に巻回構造を適用して電池容量の増加を図った例を示しているが、封口ケース３の形状に対応する角丸の正方形に成形した正極ペレットと負極ペレットとをセパレータを介して対向配置した電極構造を適用することもできる。
【００２４】
また、本実施形態では、偏平角形電池１の平面形状を角丸の正方形としているが、長辺と短辺との長さの差が大きくならない程度の長方形に形成することもできる。また、四角形以上の多角形に形成することもできる。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明の通り本発明によれば、偏平形電池を角形に形成したときに直線部分で封口が充分になされない問題点を、封口時に最も変形しやすい封口ケースに段差部から底面にかけての厚さを増すことにより変形強度を向上させ、直線部分の変形による漏液を防止することができる。従って、従来は円形にしかできなかった偏平形電池を角形に構成することが可能となり、また、巻回構造の極板を収容することが容易となり、携帯機器などのように小型化、薄型化、軽量化が要求される場合の電池電源として、スペース効率及び電池容量の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る偏平角形電池の斜視図。
【図２】実施形態に係る電池ケースの構成を示す斜視図。
【図３】実施形態に係る封口ケースの構成を示す斜視図。
【図４】実施形態に係る偏平角形電池の（ａ）は組立状態、（ｂ）は封口状態を示す断面図。
【図５】実施形態に係る偏平角形電池の別態様を示す断面図。
【図６】実施形態に係る巻回構造の極板を示す斜視図。
【図７】従来の円形の偏平電池の構成を示す（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図。
【図８】従来の円形偏平電池の構成を示す断面図。
【図９】従来の偏平角形電池の構成を示す（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図。
【図１０】同上の（ａ）は組立状態、（ｂ）封口時のコーナー部分、（ｃ）は封口時の直線部分の座屈状態を示す断面図。
【符号の説明】
１偏平角形電池
２電池ケース
３封口ケース
４ガスケット
５極板群
２１電池底面
２２電池側周面
３１封口底面
３２封口側周面
３５段差部
３６凹部

Claims

多角形半殻体に形成された金属製の電池ケースと、この電池ケースの側周面から所定間隔を隔てる外径が電池ケース側周面の高さに対応する位置で外径を狭める段差部を設けた側周面を有する多角形半殻体に形成された金属製の封口ケースとが、互いの開口部を対向させた内部空間に発電要素を収容し、両ケースの側周面の間にガスケットを配して電池ケース側周面の開口端側を縮口して前記段差部上にガスケットを圧縮して両ケース間が封口された偏平角形電池であって、
前記封口ケースは、その底面から前記段差部に至る側周面及び段差部が、前記底面の板厚の１．２倍以上の厚さに形成されてなることを特徴とする偏平角形電池。
封口ケースの底面の周辺部に、少なくとも直線部に沿って凹部が形成されてなる請求項１記載の偏平角形電池。