JP4320839B2 - 長円形密閉電池の製造法とその製造法による長円形密閉電池 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長円形密閉電池の製造法とその製造法による長円形密閉電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話，ノート型パーソナルコンピューター等のコードレス機器の小型，軽量，薄型化にともない、その駆動用電源として小型，軽量で高エネルギー密度の高い、リチウム二次電池、なかでもスペースの有効利用の観点から薄型電池に要望が集まりつつある。薄型電池としては、従来より角形ニッケルカドミウム電池や、角形ニッケル水素電池が主に用いられている。しかし、これらの電池は封口板とケース開口部をレーザー溶接により密閉しているため、コストが高く生産性も悪いという問題点があった。また、リチウム二次電池は有機電解液を用いているためレーザー溶接の際に引火の恐れがあるという問題点があった。したがって、コスト，生産性に優れたかしめ封口方式の薄型電池が望まれている。
【０００３】
そのため、有底の長円形ケースの開口部近傍に全周にわたって溝入れ加工をし、その溝入れ部の開口側に絶縁ガスケットを介して封口板を載置し、従来の円筒形電池と同様な縦断面がＲ形状のかしめ封口をした電池が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、長円形密閉電池は、図５に示すように断面が長方形部分１の側面と、半円形部分２の側面を有するため、長円形ケースの開口部の全周にわたって縦断面がＲ形状のかしめを行うと、図６（ａ）に示すように、半円形部分２の封口部断面形状と、図６（ｂ）に示すように長方形部分１の封口部断面形状とによって、両者は封口部断面形状が異なっていると云う問題があった。さらに、前記半円形部分２と長方形部分１との境目３において、両者の封口形状の違いによる歪みが生じ、電池の密閉性、すなわち封口耐圧の確保が困難である。このため、電池封口部の封口強度は低下し、過充電時に電池の内圧上昇によって作動するべき封口板内の電流遮断機構等の安全機構が、封口部からの漏液やガス漏れによる内圧低下によって未作動となり、電池の安全性低下につながる恐れがある。また、このような封口耐圧の低下は、高温保存時での耐漏液性にも大きな問題となっていた。
【０００５】
本発明は上記の問題点を解決するもので、有底長円形ケースを用いた電池の半円形部分と長方形部分の封口部の密閉性の違いをなくし、安全性，信頼性に優れた長円形密閉電池を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明は縦断面がＲ形状のかしめによる封口を行った後、封口上部直線部の電池ケース缶先端部をパンチ成形して、長方形部分の封口部と半円形部分の封口部の密閉性のバランスを保つようにしたものである。そしてパンチ成形に用いるパンチ金型は、端面が長方形のフラット形状、好ましくは端面が長方形のフラット形状の短辺サイドにテーパー形状部を有するものとした。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。有底筒状で、かつ筒心に対し直交方向の横断面が扁平な長円形状となった電池ケース缶に、正極板，負極板およびセパレータからなる極板群と電解液を収容し、さらに開口部近傍の外周面に、開口に沿った環状溝を凹設し、前記電池ケース缶の溝上部開口端内周面にガスケットを介して封口板を載置させ、環状溝の上部をかしめ、密封口した電池であって、前記封口工程において、図７に示す封口金型４により縦断面がＲ形状のかしめを行った後、封口上部の長方形部分の電池ケース缶先端部を図１に示す端面５が長方形のフラット形状のパンチ金型６を用いてパンチ成形を行う。その結果、図２に示すような長方形部分の封口断面形状となり、従来例として示した図６（ａ）の半円形部分の封口断面形状と比較してもガスケットの圧縮状態に差がなく長方形部分の密閉性が向上する。
【０００８】
しかし、端面５が長方形のフラット形状だけのパンチ金型６を用いた場合は、封口部の半円形部分２と長方形部分１との境目３は、長方形部分１のパンチ成形によって引っ張られ、結果としてテーパー形状となり、端面５が長方形のフラット形状だけのパンチ金型６によるパンチ成形だけでも密閉性が向上するが、好ましくは、図３に示す長方形のフラット形状の短辺サイドにテーパー形状部７を有するパンチ金型８を用いてパンチ成形をした方が、半円形部分と直線部とのつながり部分のかしめ形状が安定し、さらに密閉性が向上する。
【０００９】
上述したような、縦断面がＲ形状のかしめによる封口を行った後、封口上部の長方形部分の電池ケース缶先端部を図１に示す端面５が長方形のフラット形状、好ましくは端面５が長方形のフラット形状の短辺サイドにテーパー形状部７を有するパンチ金型８を用いてパンチ成形を行うことによって、封口部全体にわたって均一な密閉性を得ることができ、図６に示す従来のように長方形部分と半円形部分とで、封口形状の違いによる密閉性のばらつきに起因する漏液がない優れた長円形密閉電池を提供することができる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。
【００１１】
図４は、本発明の実施例における長円形電池の縦断面を示すもので、本発明を幅４０ｍｍ，高さ４８ｍｍ，厚み８ｍｍの薄型リチウム二次電池に適用する。図４において、９はケース、１０は極板群、１１は封口板、１２は架橋板、１３は正極リード、１４は負極リード、１５は封口板１１のうち正極リード１３と接合する接合部分、１６はガスケットを示している。
【００１２】
そして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，練合して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，乾燥後圧延し、アルミニウム製リードを正極リード１３として芯材にスポット溶接したものである。また負極板は炭素粉末を活物質とし、結着材を混合，練合してペースト状とした合剤を、鋼箔からなる芯材の両面に塗着，乾燥し圧延して、銅リードを負極リード１４としてスポット溶接したものである。セパレータはポリエチ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。
【００１３】
これらの正負極板，セパレータを渦巻き状に巻回し、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１０を一定方向から加圧し長円形に構成した。
【００１４】
その後、ケース９の開口部に沿った環状溝１７を凹設した。そして、正極リード１３と封口板１１とをスポット溶接し、電解液を注入した後、正極リード１３を湾曲し、かしめによる封口を経て長円形リチウム二次電池を構成した。
【００１５】
前記、封口工程において図７に示す縦断面がＲ形状の封口金型４を用いてかしめを行い封口部を形成した電池を従来電池とした。一方、従来の縦断面がＲ形状の封口金型４を用いてかしめを行った後、図１に示す端面５が長方形のフラット形状のパンチ金型６を用い、封口上部の直線部の電池ケース缶先端部をパンチ成形を行い封口部を形成した電池を本発明の実施例電池Ａとした。さらに、従来の縦断面がＲ形状の封口金型４を用いてかしめを行った後、図３に示す端面５が長方形のフラット形状の短辺サイドにテーパー形状部７を有するパンチ金型８を用いて封口上部の直線部の電池ケース缶先端部をパンチ成形を行い封口部を形成した電池を本発明の実施例電池Ｂとした。
【００１６】
本発明の効果を検討するため、従来電池、本発明の実施例電池Ａ，Ｂ、さらに比較のため断面が円筒形の密閉電池を円筒形電池として各１００個ずつ作製し、充電状態で６０℃および８５℃で２０日間保存した時の漏液電池の数を測定し、表１に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】
表１から判るように、６０℃で２０日間保存では、１００個の従来電池においても漏液電池はみられなかった。しかし、８５℃で２０日間保存では、本発明の実施例電池Ａ，実施例電池Ｂの電池では、円筒型の比較例電池と同等な耐漏液性を示すのに対し、従来電池では、１００個中１１個が漏液した。この漏液経路を調べると、長方形部分および長方形部分と半円形部分の境目から漏液していることが判った。さらに、８５℃で３０日間保存では、実施例電池Ａの電池では１００個中２個漏液したのに対し、実施例電池Ｂの電池では漏液はみられなかった。この漏液経路を調べると、すべて長方形部分と半円形部分の境目から漏液していることが判った。
【００１９】
以上のように、縦断面がＲ形状のかしめによる封口を行った後、封口上部の長方形部分の電池ケース缶先端部を端面５が長方形のフラット形状、好ましくは端面５が長方形のフラット形状の短辺サイドにテーパー形状部７を有するパンチ金型８を用いてパンチ成形を行うことによって、封口部全体にわたって均一な密閉性を得ることができ、円筒形電池と同様なレベルにまで耐漏液性が向上したことが判った。
【００２０】
以上の説明では、リチウム二次電池について行った時の例を示したが、一次電池，二次電池を問わず他の電池系でも同様な効果が得られるものである。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明では、断面が長方形部分と、両端に半円形部分を有する長円形電池において、縦断面がＲ形状のかしめによる封口を行った後、封口上部の長方形部分の電池ケース缶先端部をパンチ金型によりパンチ成形をすることにより、封口部全体にわたって均一な密閉性を得ることができ、高温保存時での耐漏液性を向上させるとともに、封口部に備えた安全機構、例えば電流遮断機構の信頼性を向上することができ、信頼性，安全性に優れた長円形密閉電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態におけるパンチ金型の上面図
（ｂ）同断面図
【図２】本発明の実施の形態における長円形密閉電池の長方形部分の封口部縦断面図
【図３】（ａ）本発明の他の実施の形態におけるパンチ金型の上面図
（ｂ）同断面図
【図４】本発明の実施例における長円形密閉電池の縦断面図
【図５】長円形密閉電池の上面図
【図６】（ａ）従来電池の半円形部分の封口部縦断面図
（ｂ）従来電池の長方形部分の封口部縦断面図
【図７】（ａ）封口金型の上面図
（ｂ）同断面図
【符号の説明】
１ 長方形部分
２ 半円形部分
３ 境目
４ 封口金型
５ 端面
６，８ パンチ金型
７ テーパー形状部
９ ケース
１０ 極板群
１１ 封口板
１２ 架橋板
１３ 正極リード
１４ 負極リード
１５ 接合部分
１６ ガスケット
１７ 環状溝
【発明の属する技術分野】
本発明は、長円形密閉電池の製造法とその製造法による長円形密閉電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話，ノート型パーソナルコンピューター等のコードレス機器の小型，軽量，薄型化にともない、その駆動用電源として小型，軽量で高エネルギー密度の高い、リチウム二次電池、なかでもスペースの有効利用の観点から薄型電池に要望が集まりつつある。薄型電池としては、従来より角形ニッケルカドミウム電池や、角形ニッケル水素電池が主に用いられている。しかし、これらの電池は封口板とケース開口部をレーザー溶接により密閉しているため、コストが高く生産性も悪いという問題点があった。また、リチウム二次電池は有機電解液を用いているためレーザー溶接の際に引火の恐れがあるという問題点があった。したがって、コスト，生産性に優れたかしめ封口方式の薄型電池が望まれている。
【０００３】
そのため、有底の長円形ケースの開口部近傍に全周にわたって溝入れ加工をし、その溝入れ部の開口側に絶縁ガスケットを介して封口板を載置し、従来の円筒形電池と同様な縦断面がＲ形状のかしめ封口をした電池が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、長円形密閉電池は、図５に示すように断面が長方形部分１の側面と、半円形部分２の側面を有するため、長円形ケースの開口部の全周にわたって縦断面がＲ形状のかしめを行うと、図６（ａ）に示すように、半円形部分２の封口部断面形状と、図６（ｂ）に示すように長方形部分１の封口部断面形状とによって、両者は封口部断面形状が異なっていると云う問題があった。さらに、前記半円形部分２と長方形部分１との境目３において、両者の封口形状の違いによる歪みが生じ、電池の密閉性、すなわち封口耐圧の確保が困難である。このため、電池封口部の封口強度は低下し、過充電時に電池の内圧上昇によって作動するべき封口板内の電流遮断機構等の安全機構が、封口部からの漏液やガス漏れによる内圧低下によって未作動となり、電池の安全性低下につながる恐れがある。また、このような封口耐圧の低下は、高温保存時での耐漏液性にも大きな問題となっていた。
【０００５】
本発明は上記の問題点を解決するもので、有底長円形ケースを用いた電池の半円形部分と長方形部分の封口部の密閉性の違いをなくし、安全性，信頼性に優れた長円形密閉電池を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明は縦断面がＲ形状のかしめによる封口を行った後、封口上部直線部の電池ケース缶先端部をパンチ成形して、長方形部分の封口部と半円形部分の封口部の密閉性のバランスを保つようにしたものである。そしてパンチ成形に用いるパンチ金型は、端面が長方形のフラット形状、好ましくは端面が長方形のフラット形状の短辺サイドにテーパー形状部を有するものとした。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。有底筒状で、かつ筒心に対し直交方向の横断面が扁平な長円形状となった電池ケース缶に、正極板，負極板およびセパレータからなる極板群と電解液を収容し、さらに開口部近傍の外周面に、開口に沿った環状溝を凹設し、前記電池ケース缶の溝上部開口端内周面にガスケットを介して封口板を載置させ、環状溝の上部をかしめ、密封口した電池であって、前記封口工程において、図７に示す封口金型４により縦断面がＲ形状のかしめを行った後、封口上部の長方形部分の電池ケース缶先端部を図１に示す端面５が長方形のフラット形状のパンチ金型６を用いてパンチ成形を行う。その結果、図２に示すような長方形部分の封口断面形状となり、従来例として示した図６（ａ）の半円形部分の封口断面形状と比較してもガスケットの圧縮状態に差がなく長方形部分の密閉性が向上する。
【０００８】
しかし、端面５が長方形のフラット形状だけのパンチ金型６を用いた場合は、封口部の半円形部分２と長方形部分１との境目３は、長方形部分１のパンチ成形によって引っ張られ、結果としてテーパー形状となり、端面５が長方形のフラット形状だけのパンチ金型６によるパンチ成形だけでも密閉性が向上するが、好ましくは、図３に示す長方形のフラット形状の短辺サイドにテーパー形状部７を有するパンチ金型８を用いてパンチ成形をした方が、半円形部分と直線部とのつながり部分のかしめ形状が安定し、さらに密閉性が向上する。
【０００９】
上述したような、縦断面がＲ形状のかしめによる封口を行った後、封口上部の長方形部分の電池ケース缶先端部を図１に示す端面５が長方形のフラット形状、好ましくは端面５が長方形のフラット形状の短辺サイドにテーパー形状部７を有するパンチ金型８を用いてパンチ成形を行うことによって、封口部全体にわたって均一な密閉性を得ることができ、図６に示す従来のように長方形部分と半円形部分とで、封口形状の違いによる密閉性のばらつきに起因する漏液がない優れた長円形密閉電池を提供することができる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。
【００１１】
図４は、本発明の実施例における長円形電池の縦断面を示すもので、本発明を幅４０ｍｍ，高さ４８ｍｍ，厚み８ｍｍの薄型リチウム二次電池に適用する。図４において、９はケース、１０は極板群、１１は封口板、１２は架橋板、１３は正極リード、１４は負極リード、１５は封口板１１のうち正極リード１３と接合する接合部分、１６はガスケットを示している。
【００１２】
そして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，練合して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，乾燥後圧延し、アルミニウム製リードを正極リード１３として芯材にスポット溶接したものである。また負極板は炭素粉末を活物質とし、結着材を混合，練合してペースト状とした合剤を、鋼箔からなる芯材の両面に塗着，乾燥し圧延して、銅リードを負極リード１４としてスポット溶接したものである。セパレータはポリエチ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。
【００１３】
これらの正負極板，セパレータを渦巻き状に巻回し、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１０を一定方向から加圧し長円形に構成した。
【００１４】
その後、ケース９の開口部に沿った環状溝１７を凹設した。そして、正極リード１３と封口板１１とをスポット溶接し、電解液を注入した後、正極リード１３を湾曲し、かしめによる封口を経て長円形リチウム二次電池を構成した。
【００１５】
前記、封口工程において図７に示す縦断面がＲ形状の封口金型４を用いてかしめを行い封口部を形成した電池を従来電池とした。一方、従来の縦断面がＲ形状の封口金型４を用いてかしめを行った後、図１に示す端面５が長方形のフラット形状のパンチ金型６を用い、封口上部の直線部の電池ケース缶先端部をパンチ成形を行い封口部を形成した電池を本発明の実施例電池Ａとした。さらに、従来の縦断面がＲ形状の封口金型４を用いてかしめを行った後、図３に示す端面５が長方形のフラット形状の短辺サイドにテーパー形状部７を有するパンチ金型８を用いて封口上部の直線部の電池ケース缶先端部をパンチ成形を行い封口部を形成した電池を本発明の実施例電池Ｂとした。
【００１６】
本発明の効果を検討するため、従来電池、本発明の実施例電池Ａ，Ｂ、さらに比較のため断面が円筒形の密閉電池を円筒形電池として各１００個ずつ作製し、充電状態で６０℃および８５℃で２０日間保存した時の漏液電池の数を測定し、表１に示す。
【００１７】
【表１】
表１から判るように、６０℃で２０日間保存では、１００個の従来電池においても漏液電池はみられなかった。しかし、８５℃で２０日間保存では、本発明の実施例電池Ａ，実施例電池Ｂの電池では、円筒型の比較例電池と同等な耐漏液性を示すのに対し、従来電池では、１００個中１１個が漏液した。この漏液経路を調べると、長方形部分および長方形部分と半円形部分の境目から漏液していることが判った。さらに、８５℃で３０日間保存では、実施例電池Ａの電池では１００個中２個漏液したのに対し、実施例電池Ｂの電池では漏液はみられなかった。この漏液経路を調べると、すべて長方形部分と半円形部分の境目から漏液していることが判った。
【００１９】
以上のように、縦断面がＲ形状のかしめによる封口を行った後、封口上部の長方形部分の電池ケース缶先端部を端面５が長方形のフラット形状、好ましくは端面５が長方形のフラット形状の短辺サイドにテーパー形状部７を有するパンチ金型８を用いてパンチ成形を行うことによって、封口部全体にわたって均一な密閉性を得ることができ、円筒形電池と同様なレベルにまで耐漏液性が向上したことが判った。
【００２０】
以上の説明では、リチウム二次電池について行った時の例を示したが、一次電池，二次電池を問わず他の電池系でも同様な効果が得られるものである。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明では、断面が長方形部分と、両端に半円形部分を有する長円形電池において、縦断面がＲ形状のかしめによる封口を行った後、封口上部の長方形部分の電池ケース缶先端部をパンチ金型によりパンチ成形をすることにより、封口部全体にわたって均一な密閉性を得ることができ、高温保存時での耐漏液性を向上させるとともに、封口部に備えた安全機構、例えば電流遮断機構の信頼性を向上することができ、信頼性，安全性に優れた長円形密閉電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態におけるパンチ金型の上面図
（ｂ）同断面図
【図２】本発明の実施の形態における長円形密閉電池の長方形部分の封口部縦断面図
【図３】（ａ）本発明の他の実施の形態におけるパンチ金型の上面図
（ｂ）同断面図
【図４】本発明の実施例における長円形密閉電池の縦断面図
【図５】長円形密閉電池の上面図
【図６】（ａ）従来電池の半円形部分の封口部縦断面図
（ｂ）従来電池の長方形部分の封口部縦断面図
【図７】（ａ）封口金型の上面図
（ｂ）同断面図
【符号の説明】
１ 長方形部分
２ 半円形部分
３ 境目
４ 封口金型
５ 端面
６，８ パンチ金型
７ テーパー形状部
９ ケース
１０ 極板群
１１ 封口板
１２ 架橋板
１３ 正極リード
１４ 負極リード
１５ 接合部分
１６ ガスケット
１７ 環状溝
Claims (4)
- 有底筒状で、かつ筒心に対し直交方向の横断面が長円形状の電池ケース缶に、正極板，負極板およびセパレータからなる極板群と電解液を収容し、さらに開口部近傍の外周面に、開口に沿った環状溝を凹設し、前記電池ケース缶の溝上部開口端内周面にガスケットを介して封口板を載置させ、環状溝上部をかしめるかしめ工程において、縦断面がＲ形状のかしめを行った後、封口上部の直線部の電池ケース缶先端部をパンチ成形することを特徴とする長円形密閉電池の製造法。
- パンチ成形は端面が長方形のフラット形状の金型によって行うことを特徴とする請求項１記載の長円形密閉電池の製造法。
- パンチ成形は端面が長方形のフラット形状の短辺サイドにテーパー形状部を有するパンチ金型によって行うことを特徴とする請求項１記載の長円形密閉電池の製造法。
- 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の製造法により製造した長円形密閉電池。
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