JP4861630B2 - 円筒形密閉電池用ガスケットと電池および製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、円筒形密閉電池用ガスケットとこのガスケットを用いた円筒形密閉電池およびその製造方法に関し、たとえばボビン形リチウム一次電池に適用して有効である。

たとえば、図４に示すボビン形リチウム一次電池は、発電要素２０を収容した正極缶（電池缶）１１の開口部を負極端子板２７で塞ぐとともに、正極缶１１の開口部と負極端子板２７の外周縁部との間に環状封口ガスケット３２ａを被圧状態で介在させることにより、電池缶１１を密閉封止している。

正極缶１１は有底円筒状であって、その外底面には台形凸状の正極端子部１２がプレス加工により形成されている。正極缶１１には、ガスケット３２ａを下方から支持するビーディング部１３と、ガスケット３２ａを外方から圧迫するかしめ部（カール加工部）１４とが形成されている。

発電要素２０は、金属リチウムを用いた負極作用物質２３がセパレータ２２および正極作用物質２１と共に正極缶１１内に装填されて非水電解液に浸漬されることにより構成されている。

正極缶１１は正極集電子および正極端子を兼ねる。負極作用物質２３には負極集電体２４が圧着させられている。負極集電体２４は一体的に形成されているリード部２５を介して金属製封口板２６に接続されている。封口板２６は電池内外を気密隔離するものであって、その周辺部は負極端子板２７と封口ガスケット３２ａの間に挟持されている。この種の円筒形密閉電池はたとえば特許文献１に開示されている。

上記電池の製造に際しては、図３に示すように、ガスケット３２ａを正極缶１１の開口部に先組みした後、負極端子板２７を封口板２６と共にガスケット３２ａに圧入して組み付ける。この後、正極缶１１の開口部を内方にカール加工して上記かしめ部１４を形成することにより、図４に示すように、封口板２６および負極端子板２７がリング状のガスケット３２ａを介して正極缶１１の開口部にカシメ付け固定され、電池が密閉されている。
特開２０００−３１５４９７

上記ガスケット３２ａを用いた円筒形密閉電池には次のような問題があった。すなわち、従来のガスケット３２ａでは、図３に示すように、ガスケット３２ａに負極端子板２７を圧入する際に、ガスケット３２ａの下部（Ａで示す部分）が支点となってガスケット３２ａの上部（Ｂで示す部分）が外方に広がり、実質的にはガスケット３２ａの内径側面が上方に向かって若干テーパー状に拡開させられた状態となってしまう。この結果、図３中に破線で示すように、負極端子板２７がガスケット３２ａの弾性力で上方へ押し返されて抜け落ちやすい状態、あるいはガスケット３２ａから浮き上がりやすい状態が生じる。このため、負極端子板２７が傾いたまま電池が製造されてしまうことがあった。

上記の状態は、電池製造工程における搬送時の振動等により発生しやすい。負極端子板２７が抜け落ちた場合は、エラー発生により製造ラインの流れが一時停止し、稼動率が低下してしまう。また、負極端子板２７が浮き上がったり傾いたりしたままの状態で電池の製造が行われた場合は、封口性能に問題が発生するとともに、その問題が隠されたまま出荷されてしまう恐れが生じる。つまり、不良品の流出という問題が生じる。

負極端子板２７の抜け落ちや浮き上がりは、ガスケット３２ａの圧縮変形に伴う弾性力によって生じる。したがって、抜け落ちや浮き上がりを防止するためには、ガスケット３２ａの圧縮変形が小さくなるようにガスケット３２ａの寸法や形状を定める必要がある。しかし、この場合は、ガスケット３２ａと封口板２６間の密着性が低下し、漏液阻止に必要な封口性能が得られなくなってしまうという背反が生じる。

また、ガスケット３２ａと負極端子板２７間の密着性を高めるためにガスケット３２ａの内周径を小さくすると、負極端子板２７をガスケット３２ａに圧入するのが困難になるとともに、その圧入の際にガスケット３２ａに亀裂等の破損が生じやすくなるという問題もあった。

負極端子板２７等の封口部品が抜け落ちたり浮き上がったりすることの対策手段としては、図５に示すように、負極端子板２７および封口板２６が上方へ移動するのを阻止するように張り出した凸条３３’を有するガスケット３２ｂが、特許文献２に開示されている。

特許文献２に開示された凸条３３’は、負極端子板２７および封口板２６をその上方から係止するような位置に設けられている。負極端子板２７は上方への移動を係止されることにより、抜け落ちや浮き上がりが阻止される。しかしながら、上記凸条３３’は、負極端子板２７の抜け落ちや浮き上がりの防止には有効であっても、封口性能の向上に寄与するものではなかった。

本発明は以上のような技術背景を鑑みてなされたものであって、その目的は、封口部品の抜け落ちや浮き上がりによる製造効率の低下および不良品流出の恐れを解決するとともに、封口性能を向上に有効な円筒形密閉電池用ガスケットを提供することにある。また、このガスケットを用いることにより、不良率が低くて封口性能にすぐれた円筒形密閉電池とこれを高い稼動効率で効率良く製造できる製造方法を提供する。

本発明の上記以外の目的および構成については、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
特開２００２−４８２４１

本発明による手段は次のとおりである。
（１）下方を底として発電要素を収容した有底円筒状電池缶を封止する円筒形密閉電池用ガスケットであって、
上記電池缶の上部開口部と、外周縁が上方に開放する略Ｕ字状に屈曲するフランジを有する皿状の端子板との間の環状間隙に被圧状態で介在し、
円筒の上端が全面開口するとともに下端の一部が開口する環状で、内周面が上記フランジの上記略Ｕ字の外面に接し、下端内面が上記フランジの上記略Ｕ字の底面に接し、外周面が上記電池缶の開口部の内面に接し、
上記内周面で、上記フランジと接する領域に連続して一周する凸条が一体形成されている、
ことを特徴とする円筒形密閉電池用ガスケット。

（２）発電要素を収容した円筒状電池缶の開口部とこの開口部を塞ぐ端子板との間の環状間隙にガスケットを被圧状態で介在させるとともに、そのガスケットと端子板の間に、電池缶内と端子板との間を隔離する導電性封口板の周辺部を挟み込ませた円筒形密閉電池において、上記ガスケットとして上記手段（１）に記載のガスケットを用いたことを特徴とする円筒形密閉電池。

（３）上記手段（２）に記載の円筒形密閉電池の製造方法であって、ガスケットを電池缶の開口部に先組みした後、端子板と封口板を上記ガスケットに組み付けて電池缶の開口部をカール加工することを特徴とする円筒形密閉電池の製造方法。

封口部品の抜け落ちや浮き上がりによる製造効率の低下および不良品流出の恐れを解決するとともに、封口性能を向上に有効な円筒形密閉電池用ガスケットを提供することができる。このガスケットを用いることにより、不良率が低くて封口性能にすぐれた円筒形密閉電池を得ることができる。さらに、上記電池を高い稼動効率で効率良く製造することができる。

上記以外の作用／効果については、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。

図１は本発明に係る円筒形密閉電池用ガスケットの一実施形態を示す。図２は本発明の技術が適用された筒形密閉電池の断面図を示す。まず、図２に示す実施形態の電池はボビン形リチウム一次電池であって、金属リチウムを用いた負極作用物質２３がセパレータ２２および正極作用物質２１と共に正極缶１１内に装填されて非水電解液に浸漬されることにより、発電要素２０が形成されている。

発電要素２０を収容する正極缶（電池缶）１１は有底筒状であって、樹脂製で環状の封口ガスケット３２を用いて密閉封止されている。ガスケット３２は、正極缶１１の開口部と負極端子板２７の外周縁部との間の被圧状態で介在させられている。

正極缶１１はステンレススチール（ＳＵＳ３０４）製で、深絞りプレス加工により形成されている。正極缶１１は正極集電体と正極端子を兼ねる。その外底面には台形凸状の正極端子部１２が一体形成されている。この正極缶１１には、ガスケット３２を下方から支持するビーディング部１３と、ガスケット３２を外方から圧迫するかしめ部（カール加工部）１４とが形成されている。

負極端子板２７と正極缶１１内との間は金属製封口板２６が気密隔離している。このため、封口板２６は、その周辺部が負極端子板２７と封口ガスケット３２の間に挟持されている。これにより、封口板２６と負極端子板２７間は導電接続されている。

上記封口板２６の内側面（発電要素２０側面）には負極リード２５がスポット溶接等により導電接続されている。負極リード２５は、負極作用物質２３に圧着するネット状の負極集電体２４に導電接続されている。

上記電池の封口部を形成するガスケット３２は、図１に示すように、正極缶１１の開口部と負極端子板２７の外周縁とで挟圧される環状部分に、負極端子板２７の外周縁側に向けて突出する凸条３３が一体形成されている。凸条３３は略台形の断面形状を有し、ガスケット３２の内周面を連続して一周している。

上記電池の製造に際しては、図１に示すように、ガスケット３２を正極缶１１の開口部に先組みした後、負極端子板２７と封口板２６をガスケット３２に圧入して組み付ける。この後、正極缶１１の開口部をカール加工して上記かしめ部１４を形成することにより、図２に示すたように、ガスケット３２を正極缶１１の開口部と負極端子板２７との間の環状間隙に被圧状態で介在させ、正極缶１１を封止する。

上記ガスケット３２の凸条３３は、負極端子板２７を封口板２６と共にガスケット３２に圧入することより、ほぼ平坦に圧縮変形させられる。これにより、ガスケット３２と負極端子板２７および封口板２６間がその圧縮変形させられた凸条３３の部分に沿って選択的に強く圧迫され、この圧迫により、負極端子板２７の抜け落ちや浮き上がりを確実に防止することができる。

これとともに、そのガスケット３２の凸条３３が負極端子板２７の外周縁を取り囲んで締めつけ圧迫することにより、カズケット３２と負極端子板２７および封口板２６間の密着性を十分に高めることができる。

また、上記凸条３３により、ガスケット３２全体の内径寸法を無理に小さくしなくても、封口板２６および負極端子板２７に対して、強い締め付けによる高い密着性を得ることができる。これにより、負極端子板２７をガスケット３２に圧入する際の作業性も良好にすることができ、さらにその圧入の際に、ガスケット３２に亀裂等の破損が生じるのも確実に防止できるようになる。

以上のように、上記ガスケット３２を用いることにより、ガスケット３２の抜け落ちや浮き上がりによる製造効率の低下および不良品流出の恐れを解決するとともに、電池の封口性能を向上させることができる。また、不良率が低くて封口性能にすぐれた円筒形密閉電池を高い稼動率で効率良く製造することができる。

図１に示した本発明形状のガスケット３２を使用して約１，０００個のボビン形リチウム一次電池を試作したが、この試作過程にて、封口部品（負極端子板等）の抜け落ちや浮き上がりは皆無だった。一方、図３に示した従来形状のガスケット３２ａを使用して同タイプのボビン形リチウム一次電池を製造した場合は、約５００個に１個の割合で封口部品の抜け落ちが発生した。

以上、本発明をその代表的な実施例に基づいて説明したが、本発明は上述した以外にも種々の態様が可能である。たとえば、上記凸条３３は複数条を平行に設けてもよい。

封口部品の抜け落ちや浮き上がりによる製造効率の低下および不良品流出の恐れを解決するとともに封口性能を向上に有効な円筒形密閉電池用ガスケットを提供することができる。このガスケットを用いることにより、不良率が低くて封口性能にすぐれた円筒形密閉電池を得ることができる。さらに、上記電池を高い稼動効率で効率良く製造することができる。

本発明に係る円筒形密閉電池の一実施形態を示す断面図である。 本発明に係るガスケットとその組み付け状態を示す要部断面図である。 従来の円筒形密閉電池の一実施形態を示す断面図である。 従来のガスケットとその組み付け状態を示す要部断面図である。 従来のガスケットの別の例を示す要部断面図である。

符号の説明

１１ 正極缶
１２ 正極端子部
１３ ビーディング部
１４ かしめ部（カール加工部）
２０ 発電要素
２１ 正極作用物質
２２ セパレータ
２３ 負極作用物質
２４ 負極集電体
２５ 負極リード
２６ 封口板
２７ 負極端子板
３２ 封口ガスケット
３３ 凸条

Claims (3)

1. 下方を底として発電要素を収容した有底円筒状電池缶を封止する円筒形密閉電池用ガスケットであって、
   上記電池缶の上部開口部と、外周縁が上方に開放する略Ｕ字状に屈曲するフランジを有する皿状の端子板との間の環状間隙に被圧状態で介在し、
   円筒の上端が全面開口するとともに下端の一部が開口する環状で、内周面が上記フランジの上記略Ｕ字の外面に接し、下端内面が上記フランジの上記略Ｕ字の底面に接し、外周面が上記電池缶の開口部の内面に接し、
   上記内周面で、上記フランジと接する領域に連続して一周する凸条が一体形成されている、
   ことを特徴とする円筒形密閉電池用ガスケット。
2. 発電要素を収容した円筒状電池缶の開口部とこの開口部を塞ぐ端子板との間の環状間隙にガスケットを被圧状態で介在させるとともに、そのガスケットと端子板の間に、電池缶内と端子板との間を隔離する導電性封口板の周辺部を挟み込ませた円筒形密閉電池であって、上記ガスケットとして請求項１に記載のガスケットを用いたことを特徴とする円筒形密閉電池。
3. 請求項２に記載の円筒形密閉電池の製造方法であって、上記ガスケットを電池缶の開口部に先組みした後、上記端子板と上記封口板を上記ガスケットに組み付けて電池缶の開口部をカール加工することを特徴とする円筒形密閉電池の製造方法。

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