JP4646056B2 - コイン形電池 - Google Patents

Description

本発明は、正極材を含む発電要素を収容する電池缶が正極缶と負極缶とを含み、負極缶の外周側壁とガスケットとを正極缶内に嵌め込んだ状態で、正極缶の外周筒壁の開口上端部分を内向きにかしめ加工することにより、ガスケットの下端部が、正極缶の底面壁と負極缶の外周側壁との間に挟み込まれるコイン形電池に関する。

この種のコイン形電池の従来例に、図４に示すものがある。そこでの負極缶６は浅い丸皿状に形成されており、円形の上面壁１３と、上面壁１３の周縁に形成された外周側壁１５とを備えている。正極缶５は、負極缶６よりも一回り大きな外径寸法を有する丸皿状に形成されており、円形の底面壁１１と、該底面壁１１の外周縁から上向きに立ち上げ形成された外周筒壁１２とを備えている。

そして、負極缶６の外周側壁１５に装着のガスケット３を介して、正極缶５の外周筒壁１２の開口上端部分１２ａを内向きにかしめ固定することにより、図４に示すコイン形電池を形成している。これら正負極缶５・６で構成された電池缶１の内部には、正極材７、負極材９およびセパレータ１０などからなる発電要素２が組み込まれる。

前記正負の極材７・９にあっては、放電に伴って正極材７が膨張するとともに負極材９が収縮する。この場合、正極材７の上下厚み方向の膨張が、負極材９の上下厚み方向の収縮よりも小さいために、正極材７と負極材９との間隔が広がって電池の内部抵抗が高くなり、放電不良を生じることがある。この対策として、特許文献１ないし４に示すごとく、正極材７の側面を正極リングで囲って正極材７の横方向の膨張を抑え、これによって上下厚み方向の膨張割合を増加させて、放電に伴う正極材７と負極材９との間隔の広がりを低減することが知られている。

特開昭６１−１６５９６４号公報（第１図） 特開昭６３−２００４６４号公報（第１図） 特開平１−３２０７６０号公報（第１図） 特開平９−２０４９２０号公報（図４）

前述のコイン形電池は、車両のタイヤの空気圧センサの電源などに使用される場合がある。かかる空気圧センサは車両のホイールなどに取り付けられるために、前記電池には遠心力や急激な加速度などの衝撃が頻繁に加わる。問題は、前記衝撃によって正極材７が電池缶１内でずれ動いてしまい、放電不良を生じることにある。

そこで本発明の目的は、衝撃が頻繁に加わる過酷な条件下で使用されても、電池缶内で正極材の位置ずれが起こり難いコイン形電池を提供することにある。

本発明が対象とするコイン形電池は、図１や図４に示すごとく、正極材７を含む発電要素２を収容する電池缶１が、底面壁１１の外周から外周筒壁１２を上向きに曲げた正極缶５と、上面壁１３の外周から外周側壁１５を下向きに曲げた負極缶６とを含む。負極缶６の外周側壁１５と、該外周側壁１５に装着された絶縁性のガスケット３とを正極缶５内に嵌め込んだ状態で、正極缶５の外周筒壁１２の開口上端部分１２ａを内向きにかしめ加工することにより、ガスケット３の下端部２１が、正極缶５の底面壁１１と負極缶６の外周側壁１５との間で圧縮状態に挟み込まれている。

かかる構成において、本発明は、図１および図３に示すごとく、正極材７に装着される正極リング２６を有する。その正極リング２６は、正極材７の外周側面を囲む筒部２７と、該筒部２７の下端から外方へ張り出したフランジ部２９とを備えている。フランジ部２９の外径寸法Ｌ１は、ガスケット３の下端部２１の内径寸法Ｌ２に等しいかあるいは僅かに小さく設定されており、フランジ部２９の外周縁がガスケット３の下端部２１に当接することで、正極リング２６の位置ずれを防いでいる。フランジ部２９の外径寸法Ｌ１と、ガスケット３の下端部２１の内径寸法Ｌ２との比率（Ｌ１／Ｌ２）は、1.０〜0.９の範囲が好ましい。この範囲内にすることで正極リング２６の位置ずれが、放電不良の生じ難い範囲内に収まることになる。

具体的には、ガスケット３は弾性を有する。正極リング２６は導電性を有する。正極リング２６のフランジ部２９は、これの下面が正極缶５の底面壁１１に接している。

本発明においては、正極リング２６の筒部２７で放電に伴う正極材７の横方向の膨張を抑えて、正極材７の上下厚み方向の膨張割合を増加させることができるので、放電によって正極材７と負極材９との間隔が広がるのを抑制できる。したがって、放電不良が防止されて、適正かつ安定した放電を確保することができる。

電池に衝撃が頻繁に加わっても正極リング２６のフランジ部２９の外周縁がガスケット３の下端部２１に当接することで、正極材７がずれ動き難くなっており、適正な放電をより確実に確保することができる。正極リング２６はフランジ部２９を筒部２７から外方へ張り出し形成するだけでよいために、既存の電池に対しても格別の設計変更を伴わずに実施できる。

ガスケット３が弾性を有すると、正極リング２６のフランジ部２９の外周縁が、衝撃などによってガスケット３の下端部２１に当たっても、その衝撃がガスケット３で緩和されるので、正極材７が衝撃などで破損することはない。

正極リング２６が導電性を有し、そのフランジ部２９の下面が正極缶５の底面壁１１に接していると、正極材７のみが正極缶５に接している場合よりも電流が流れ易くなって、一度に取り出せる電流を大きくできる。

図１ないし図３は、本発明が対象とするコイン形電池の実施例を示す。図１においてその電池缶１は、発電要素２を収容する正極缶５と、ガスケット３と共に正極缶５の開口内縁にかしめ固定されて正極缶５を密封する負極缶６とで、全体が扁平なコイン形に形成されている。発電要素２は、二酸化マンガンなどを円盤形に固めた正極材７と、円盤形の金属リチウム製の負極材９と、これら両者７・９間に介装されるセパレータ１０とを含む。セパレータ１０は、ポリプロピレン製の不織布からなる。

図２に示すごとく、電池組み立て前のブランク状態における正極缶５は、円形の底面壁１１と、底面壁１１の外周から上方へ向けて垂直に折り曲げ連設した外周筒壁１２とを含む深い丸皿状を呈している。負極缶６は、円形の上面壁１３と、上面壁１３の外周から下方へ向けて折り曲げ連接された外周側壁１５とを含む浅い丸皿状を呈している。これら正極缶５および負極缶６は、ステンレス、アルミニウム、チタンおよびニッケルのいずれか一種、あるいはこれらの金属の合金、または前記金属の複数種を積層したクラッド材を素材とする金属平板をプレス加工して形成することができる。

図１において負極缶６の外周側壁１５は、上面壁１３の外周から斜め下方向に向かって段付き状に張り出す拡径部１６と、拡径部１６に連続して垂直方向に伸びるストレート部１７と、該ストレート部１７の下端外周に上向きに折り返されたシール部１９とを備える。

ガスケット３は、ポリプロピレン樹脂やポリフェニレンサルファイド樹脂などの弾性と絶縁性とに優れたプラスチック材を素材とする円形リング状の射出成形品からなり、図２に示すごとく、発電要素２の受け入れを許す中央開口部２０を有するリング状のベース部（下端部）２１と、該ベース部２１の外周縁から上向きに張り出し形成されて、正極缶５の外周筒壁１２と負極缶９の外周側壁１５との間に挟持される外筒壁２２と、ベース部２１の内周から上向きに張り出し形成されて、負極缶６のストレート部１７の内面に当接する内筒壁２３とを備えている。

同心状に形成された内外の筒壁２３・２２間には、上向きに開口して負極缶６の外周側壁１５の下端部を受け入れる円環状の周回溝２５が形成されている。ガスケット３のベース部２１の外側下面は、装着状態において正極缶５の底面壁１１の上面に接触する。

正極材７には、導電性を有するステンレス製の正極リング２６が装着される。正極リング２６は、上下面が開口していて正極材７の側面を囲む円筒部２７と、該円筒部２７の下端外周に水平状に張り出し形成した円環形状のフランジ部２９とを備えている。円筒部２７の上下高さ寸法は、正極材７の上下高さ寸法よりも僅かに小さい。円筒部２７の上下高さ寸法と正極材７の上下高さ寸法とは等しくてもよい。円筒部２７は上下が開口しているので、正極材７は充放電に応じて上下方向に自由に膨張し、収縮できる。

フランジ部２９は、円筒部２７の下端外周に張り出しており、図３に示すごとく、フランジ部２９の外径寸法Ｌ１は、ガスケット３の内筒壁２３の内径寸法Ｌ２よりも僅かに小さくなるように設定してある。衝撃などで正極リング２６が正極材７と共に横方向にずれ動こうとしても、フランジ部２９の外周縁がガスケット３のベース部２１に当接して、正極リング２６の位置ずれを防ぐ。これにより、正極材７は、正極缶５の底面壁１１の中央部に保持される。フランジ部２９の外径寸法Ｌ１とガスケット３の内筒壁２３の内径寸法Ｌ２とは等しくてもよい。

コイン形電池の組み立てに際しては、負極缶６に発電要素２や正極缶５を組み付ける。つまり、図２とは天地を逆姿勢にした状態で組み立てる。正極材７は、プレス加工で二酸化マンガンなどを圧縮成形するとともに正極リング２６の円筒部２７内に装填しておく。

まず、負極缶６の外周側壁１５にガスケット３を装着したのちに、負極缶６の上面壁１３の内面に負極材９を導電性接着剤などで固定し、セパレータ１０および正極リング２６を装着した正極材７を負極缶６内に組み付ける。次に、負極缶６内に電解液を注入したうえで、正極缶５を上方より被せて、負極缶６の外周側壁１５とガスケット３とを正極缶５内に嵌め込み、正極缶５の外周筒壁１２の開口上端部１２ａを内方に向けてかしめ加工する。

これによって、正極缶５の外周筒壁１２および底面壁１１と、負極缶６の外周側壁１５との間にガスケット３が圧縮状態で挟み込まれ、正極缶５が密封状に封口される。このとき、ガスケット３のベース部２１は、圧縮状態で正極缶５の底面壁１１と負極缶６の外周側壁１５との間に挟み込まれている。また、正極材７および正極リング２６のフランジ部２９の下面は正極缶５の底面壁１１の内面に接しており、正極缶５が正極材７および正極リング２６に導通している。

正極リング２６の円筒部２７が正極材７の横方向の膨張を抑えるので、正極材７の上下厚み方向の膨張割合を増加させることができて、放電によって正極材７と負極材９との間隔が広がることを低減できる。電池に衝撃が加わっても正極リング２６のフランジ部２９の外周縁がガスケット３のベース部２１に当接することで、正極リング２６を装着した正極材７のずれ動きが抑制される。

コイン形電池の要部の縦断面図 コイン形電池の分解図 コイン形電池の縦断面図 従来のコイン形電池の要部縦断面図

符号の説明

１ 電池缶
２ 発電要素
３ ガスケット
５ 正極缶
６ 負極缶
７ 正極材
９ 負極材
１１ 正極缶の底面壁
１２ 正極缶の外周筒壁
１３ 負極缶の上面壁
１５ 負極缶の外周側壁
２１ ベース部
２６ 正極リング
２７ 円筒部
２９ フランジ部

Claims (3)

1. 正極材を含む発電要素を収容する電池缶が、底面壁の外周から外周筒壁を上向きに曲げた正極缶と、上面壁の外周から外周側壁を下向きに曲げた負極缶とを含み、前記負極缶の前記外周側壁と、該外周側壁に装着された絶縁性のガスケットとを前記正極缶内に嵌め込んだ状態で、前記正極缶の前記外周筒壁の開口上端部分を内向きにかしめ加工することにより、前記ガスケットの下端部が、前記正極缶の前記底面壁と前記負極缶の前記外周側壁との間に挟み込まれているコイン形電池において、
   前記正極材に装着される正極リングを有し、
   前記正極リングは、前記正極材の外周側面を囲む筒部と、該筒部の下端から外方へ張り出したフランジ部とを備えており、
   前記フランジ部の外径寸法が、前記ガスケットの下端部の内径寸法に等しいかあるいは僅かに小さく設定されており、
   前記フランジ部の外周縁が前記ガスケットの下端部に当接することで、前記正極リングの位置ずれを防いでいるコイン形電池。
2. 前記ガスケットが、弾性を有する請求項１記載のコイン形電池。
3. 前記正極リングが導電性を有し、
   前記フランジ部の下面が、前記正極缶の前記底面壁に接している請求項１又は２記載のコイン形電池。

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