JP4869438B2 - 密閉型電池用封口体及びこれを用いてなる密閉型電池 - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型電池に関し、より詳しくは、耐衝撃性の向上を目的とした密閉型電池用封口体の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
角形外装缶を用いた密閉型電池は、電子機器内部のスペースに実装しやすいことから、さまざまな電子機器の駆動電源として用いられている。
【０００３】
この種の角形密閉型電池は、角形外装缶の内部に、正極と負極とを備えた電極体と、電解液とが収容され、角形外装缶の開口部と封口体とを嵌合し、該嵌合部をレーザ溶接することにより密閉され、作製される。
【０００４】
角形密閉型電池の封口体に外部から圧力が作用すると、封口体の中央部にその応力が集中しやすい。この応力により、封口体の中央部が大きく変形し、封口体の中央部近傍のレーザ溶接部が破壊され、電解液の漏液が起きるという問題が生じる。角形密閉型電池の設計上、封口体の中央部に電極外部端子が設けられることが多いのであるが、封口体の中央部に電極外部端子を設けるためには、貫通孔や他の部分よりも厚みの薄い薄肉部を設けることがあり、これにより当該部分の強度が弱くなるので、上述した問題が起きやすくなる。
【０００５】
密閉型電池に関する技術としては、たとえば下記特許文献１がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開2000-268781号公報
【０００７】
特許文献１は、電池の外側になる表面側に、外周側よりも中央側の方が厚み方向に窪んだ段差部が、外周に沿って形成されている封口体を用いる技術である。この技術によると、レーザ溶接を行う時に、レーザ光の照射エネルギーをできるだけ低く抑え、クラックの発生を抑制することができるとされる。
［０００８］
しかし、この技術では、レーザ溶接部の応力による破壊を、十分に抑制することはできない。
発明の開示
発明が解決しようとする課題
［０００９］
本発明は、上記に鑑みなされたものであって、レーザ溶接部の応力による破壊を抑制し得た密閉型電池用封口体及びこれを用いてなる密閉型電池を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
【００１０】
上記課題を解決するための密閉型電池用封口体にかかる本発明は、貫通孔及び／又は他の部分よりも厚みの薄い薄肉部を有する略長方形状の封口板と、前記封口板の前記貫通孔及び／又は前記薄肉部に取り付けられた電極外部端子と、を備える密閉型電池用封口体において、電極外部端子近傍の封口体外周縁の厚みが、前記封口体外周縁の他の部分よりも厚いことを特徴とする。
【００１１】
この構造では、電極外部端子近傍の封口体に厚みの厚い部分が設けられている。前記厚みの厚い部分の強度は前記封口体外周縁の他の部分よりも大きく、衝撃が加えられたときに生じる応力を厚みの厚い部分が緩和するように作用する。よって、応力による変形量が小さくなり、レーザ溶接部の破壊が抑制されて、漏液が生じにくくなる。
［００１２］
また、厚みの厚い部分は、封口体の外周縁に設けられているので、封口体よりも電池内側に実装される部材を組み込むスペースを害さない。よって、体積エネルギー密度を低下させるおそれがない。
［００１３］
ここで、電極外部端子近傍とは、図４に示すように、電極外部端子１０の長さをＬ１とするとき、電極外部端子とその外側のＬ２＝１〜１．５Ｌ１の領域を意味する。
［００１４］
なお、厚みの厚い部分の長さが電極外部端子の長さＬ１よりも短い場合や、電極外部端子の長さＬ１の１．５倍を超えて長い場合には、十分に応力を緩和できない。
【００１５】
前記厚みの厚い部分は、前記封口体外周縁の他の部分よりも０．１〜０．４ｍｍ厚く、前記厚みの厚い部分の幅が、０．１〜０．５ｍｍであることが好ましい。
【００１６】
なお、電極外部端子近傍の封口体の外周縁（封口板の２つの長辺）は、その一方のみで厚みが厚くなっている構成であっても効果があるが、両方を厚くするほうが、効果が大きい。また、両方の厚みを厚くする場合、厚みの増加量、厚みの厚い部分の幅を、等しくすることが好ましい。
【００１７】
上記構成において、前記封口板の電池外側面の外周縁には、電池外側に立ち上がった立ち上り部が設けられ、前記封口板の電池内側面の外周縁の前記電極外部端子近傍以外の領域には、立ち上がった部分に対向する段差部が形成されており、且つ、前記封口板の電池内側面の外周縁の前記電極外部端子近傍には、段差部が形成されていない構成とすることができる。
【００１８】
上記構成では、前記封口板の電池外側面の外周縁には、電池外側に立ち上がった立ち上り部が設けられており、この立ち上り部によってレーザ溶接時にレーザ熱が逃げにくくなり、レーザ溶接不良を防止できる。この立ち上り部を形成するには、封口板の電池内側から外周縁を押し上げるように鍛造加工することが簡便な方法であり、この方法によると、立ち上がった部分に対向する封口板の電池内側面に段差部ができる。封口板の電池内側面の外周縁の前記電極外部端子近傍において、当該段差部を埋める等して段差部が形成しないようにすることにより、電池内の空間を犠牲にすることなく当該部分の厚みを厚くすることができる。
【００１９】
上記構成において、前記封口板の電池内側面の外周縁の前記電極外部端子近傍には、電池内側に突出した肉盛り部が形成されている構成とすることができる。
【００２０】
封口板の電池内側面の外周縁の電極外部端子近傍に、電池内側に突出した肉盛り部を形成することにより、当該部分の厚みを簡便に厚くすることができる。
【００２１】
上記課題を解決するための密閉型電池にかかる本発明は、上記構造の密閉型電池用封口体を用いてなる密閉型電池である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、封口板と外装缶との溶接強度を高め、漏液のおそれのない密閉型電池を生産性高く提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明にかかる密閉型電池を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明にかかる密閉型電池の断面図である。
【図３】図３は、本発明にかかる封口体を示す図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ部断面図である。
【図４】図４は、本発明にかかる封口体の平面透視図である。
【図５】図５は、本発明にかかる封口体に用いる封口板の断面図であって、図５（ａ）は電極外部端子近傍、図５（ｂ）はその他の部分を示す。
【図６】図６は、荷重が加わった場合の封口体の変形を説明する図であって、図６（ａ）は本発明にかかる封口体、図６（ｂ）は従来の封口体を示す。
【図７】図７は、本発明にかかる封口体の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（実施の形態）
以下に、本発明を実施するための形態を、本発明を非水電解質二次電池に適用した例を用いて、図面を用いながら説明する。図１は、本発明にかかる密閉型電池を示す斜視図であり、図２は、本発明にかかる密閉型電池の断面図であり、図３は、本発明にかかる封口体を示す図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ部断面図であり、図４は、本発明にかかる封口体の平面透視図であり、図５は封口板の断面図である。
【００２５】
図１に示すように、本発明に係る密閉型電池は、外装缶２の開口部に、封口体１が嵌合され、当該嵌合部がレーザ溶接されることにより密閉されてなる。また、図４に示すように、本発明に係る密閉型電池用封口体１は、電池内圧が異常に上昇したときに電池内部のガスを電池外部に排出する安全弁６と、電解液を外装缶２内部に注液するための注液孔７と、電極外部端子１０と、を有しており、図２及び図４に示すように、注液孔７が、押さえ板と突状部とを有する封止栓８により密閉されている。なお、安全弁６、注液孔７及び封止栓８は、本発明の必須の構成要素ではない。
【００２６】
図３（ｂ）に示すように、本発明に係る密閉型電池用封口体１は、封口板１３と、端子板１１と、絶縁ガスケット１２と、端子リベット１５と、絶縁板１４とを有している。封口体１は、絶縁ガスケット１２及び絶縁板１４をかしめることにより、端子板１１および端子リベット１５が封口板１３に固定される構造である。電極外部端子１０は、電流取り出しに関与する端子リベット１５、端子板１１と、これらを固定するための絶縁板１４、絶縁ガスケット１２とで構成される。ここで、封口体１を平面視した場合には、端子板１１が主に現れるので、電極外部端子１０（図３（ａ）参照）の長さは、端子板１１の長さとなる。
【００２７】
図２に示すように、外装缶２内部には、正極と負極とを有する電極体３が収容されており、電極体３と封口体１との間には、両者を絶縁する絶縁部材４が配置されている。また、電極体３と、端子板１１とが、集電タブ３１、リード３２及び端子リベット１５を介して接続されることにより、電流が外部に取り出される構造である。
【００２８】
図５に示すように、封口板１３の電池外側面（図中上側）の外周縁には、電池外側に立ち上がった立ち上り部１７が形成されている。そして、電極外部端子近傍以外では、立ち上がった部分に対向する面に、段差部２１が形成されており（図５（ｂ）参照）、電極外部端子近傍ではこの段差部を埋められてなる肉盛り部２０が形成されて、この肉盛り部２０により当該部分の厚みが増されている（図５（ａ）参照）。また、封口板１３には、電極外部端子を取り付けるための貫通孔１８及び薄肉部１９が形成されている。
【００２９】
外周縁が電池外側に立ち上がった立ち上り部１７は、レーザ溶接時に、レーザ熱を逃げにくくするためのものであるが、立ち上り部１７は本発明の必須の要素ではない。しかし、立ち上り部１７を作製するためには、封口板１３の裏面の立ち上げに対向する部分を押し上げるように鍛造加工することで立ち上げるので、立ち上り部１７の対向部分には段差部２１ができる。肉盛り部２０はこの段差部２１を利用して（埋めて）形成できるので、電池内の空間を有効に利用することができる。
【００３０】
ここで、電極外部端子１０の長さＬ１は６ｍｍであり、肉盛り部２０が形成されている部分の長さＬ２は８ｍｍ（１．３３Ｌ１）である。また、肉盛り部２０の厚み、幅は、それぞれ段差部２１の深さＬ３、幅Ｌ４に等しく、Ｌ３＝０．２ｍｍ、Ｌ４＝０．２５ｍｍである（図５参照）。
【００３１】
ここで、封口体１の材料としては、軽量で加工性に優れたアルミニウム系材料（純アルミニウムやアルミニウム合金）を用いることが好ましい。アルミニウム合金としては、特にＡｌ−Ｍｎ合金が好ましい。
【００３２】
以下、本発明に係る密閉型電池の製造方法について説明する。
【００３３】
〈正極の作製〉
正極活物質としての平均粒径５μｍのＬｉＣｏＯ2粉末９質量部と、導電剤としての人造黒鉛粉末１質量部とを混合して、正極合剤を調製する。この正極合剤と、ポリフッ化ビニリデンをＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に５質量％溶かした結着剤溶液とを、乾燥後の固形分質量比が正極合剤：ポリフッ化ビニリデン＝９５：５となるように混練して、正極活物質スラリーを調製する。
【００３４】
このスラリーを、正極集電体としてのアルミ箔（箔厚み：１５μｍ）の両面に塗布する。この際、両面塗布部の乾燥後質量で５００ｇ／ｍ2(片面塗布２５０ｇ／ｍ2、集電体除く)塗布した後、乾燥させてその極板を圧縮し、正極活物質の充填密度３．７ｇ／ｍｌの正極板を作製する。その後、極板を電池高さに合うように裁断した後、集電タブを取り付けて正極となす。
【００３５】
〈負極の作製〉
リン片状天然黒鉛(ｄ００２値：３.３５６Å,Ｌｃ値：１０００Å、平均粒径：２０μｍ)と、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）のディスパージョン（固形分：４８％）を水に分散させ、増粘剤であるカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を添加して負極活物質スラリーを調製する。乾燥後の固形分質量組成比は、例えば黒鉛：ＳＢＲ：ＣＭＣ＝１００：３：２となるように調製する。
【００３６】
このスラリーを負極集電体としての銅箔（箔厚み：１０μｍ）の両面に、乾燥後質量で２００ｇ／ｍ2(片面塗布１００ｇ／ｍ2、集電体除く)となるよう塗布した後、乾燥させてその極板を圧縮し、負極活物質の充填密度１．７ｇ／ｍｌの負極板を作製する。その後極板を電池高さに合うように裁断した後、集電タブを取り付けて負極となす。
【００３７】
〈電極体の作製〉
上記正極及び負極を、ポリエチレン製微多孔膜からなるセパレータを介して巻回し、この後プレスすることにより、偏平渦巻状の電極体３を作製する。
【００３８】
〈電解液の調整〉
非水電解質として、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）との体積比５０：５０（２５℃）の混合溶媒に，ＬｉＰＦ6を１モル／リットルとなるように溶かして、電解液となす。
【００３９】
〈封口体の作製〉
公知の方法により、安全弁６、注液孔７が設けられた封口板１３を作製する。鍛造加工により、封口板１３の外周部分を立ち上げて、立ち上り部１７を形成する。これにより、立ち上り部１７の対向部分に段差部２１が形成される。この後、端子板１１を固定するための凹状の薄肉部１９を形成する。薄肉部１９を形成する際、押し込まれた封口板材料を、薄肉部１９近傍の段差部２１に逃げるようにし、当該部分の段差部２１を埋めて肉盛り部２０を形成する。この後打ち抜き加工を用いて端子リベット用の貫通孔１8をあける。この後、絶縁ガスケット１２及び絶縁板１４をかしめることにより、端子板１１および端子リベット１５を封口板１３に固定して、封口体１を得る。
【００４０】
〈電池の組み立て〉
上記電極体３の正負電極にそれぞれ取り付けられた集電タブは、負極集電タブ３１と、端子リベット１５とを、リード３２を介して接続する。この電極体をアルミニウム合金製の有底角形の外装缶２に挿入した後、外装缶２と封口体１との間に正極集電タブを挟み込む。この後、外装缶の開口部と上記封口体１とをレーザ溶接し、封口体１の注液孔７から上記電解液を注液する。この後、注液孔７を押さえ板と突状部とを有する封止栓８で密閉し、封口板１３と封止栓８の押さえ板の外周縁とをレーザ溶接することにより、本実施の形態に係る非水電解質二次電池を作製する。なお、端子リベット１５と接続する集電タブを正極側とし、外装缶２に接続する集電タブを負極側としてもよい。
【００４１】
（試験用セル１）
電極体及び電解液を用いないこと以外は、上記実施の形態と同様にして、試験用セル１を作製した。
【００４２】
肉盛り部を形成しない封口体を用いたこと以外は、上記試験用セル１と同様にして、試験用セル２を作製した。
【００４３】
〔押し込み強度（溶接強度）の測定〕
上記と同様にして、試験用セル１，２をそれぞれ５つ作製した。この各試験用セルの端子板１１に先端の直径が３ｍｍである冶具を押し当て、溶接部が開裂するときの強度（溶接強度）を測定した。この結果を下記表１に示す。なお、試験数は、５である。
【００４４】
【表１】
【００４５】
上記表において、括弧外数値は平均、括弧内数値は実測値の範囲を示す。
【００４６】
上記表１から、肉盛り部２０を設けた試験用セル１は、押し込み強度が平均４１９Ｎと、肉盛り部を設けていない試験用セル２の平均３７３Ｎよりも大きいことがわかる。
【００４７】
このことは、次のように考えられる。封口板に肉盛り部２０を設けると（試験用セル１）、肉盛り部２０が設けられた部分の肉厚は他の部分よりも厚いため、その分強度が高まる。この高強度部分が最も応力の集中しやすい封口体中央の電極端子近傍に設けられているので、この部分にかかる応力が分散され、押し込み強度が高まる。従来の封口体（試験用セル２）では、この機能がないため、押し込みによる変形量が大きく、押し込み強度が低くなる（図６（ａ），（ｂ）参照）。
【００４８】
（追加事項）
図７に示すように、封口板１３の外周縁を立ち上げず、その代わりに電池内側に突出した形状の肉盛り部２０を設けて、当該部分の厚みを増してもよい。
【００４９】
また、本発明は、角形外装缶を用いた密閉型電池すべてに適用できるものであり、一次電池、二次電池を問わない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上説明したように、本発明によると、封口体の電極端子近傍の外周縁に肉盛り部を設けて厚みを増すことにより、落下等の衝撃によっても電解液の漏液が少ない、安全性に優れた密閉型電池を、体積エネルギー密度を損なうことなく提供できる。よって、本発明の産業上の利用可能性は大きい。
【符号の説明】
【００５１】
１ 封口体
２ 外装缶
３ 電極体
４ 絶縁部材
６ 安全弁
７ 注液孔
８ 封止栓
１０ 電極外部端子
１１ 端子板
１２ 絶縁ガスケット
１３ 封口板
１４ 絶縁板
１５ 端子リベット
１７ 立ち上り部
１８ 貫通孔
１９ 薄肉部
２０ 肉盛り部
２１ 段差部
３１ 集電タブ
３２ リード
【０００１】
本発明は、密閉型電池に関し、より詳しくは、耐衝撃性の向上を目的とした密閉型電池用封口体の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
角形外装缶を用いた密閉型電池は、電子機器内部のスペースに実装しやすいことから、さまざまな電子機器の駆動電源として用いられている。
【０００３】
この種の角形密閉型電池は、角形外装缶の内部に、正極と負極とを備えた電極体と、電解液とが収容され、角形外装缶の開口部と封口体とを嵌合し、該嵌合部をレーザ溶接することにより密閉され、作製される。
【０００４】
角形密閉型電池の封口体に外部から圧力が作用すると、封口体の中央部にその応力が集中しやすい。この応力により、封口体の中央部が大きく変形し、封口体の中央部近傍のレーザ溶接部が破壊され、電解液の漏液が起きるという問題が生じる。角形密閉型電池の設計上、封口体の中央部に電極外部端子が設けられることが多いのであるが、封口体の中央部に電極外部端子を設けるためには、貫通孔や他の部分よりも厚みの薄い薄肉部を設けることがあり、これにより当該部分の強度が弱くなるので、上述した問題が起きやすくなる。
【０００５】
密閉型電池に関する技術としては、たとえば下記特許文献１がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開2000-268781号公報
【０００７】
特許文献１は、電池の外側になる表面側に、外周側よりも中央側の方が厚み方向に窪んだ段差部が、外周に沿って形成されている封口体を用いる技術である。この技術によると、レーザ溶接を行う時に、レーザ光の照射エネルギーをできるだけ低く抑え、クラックの発生を抑制することができるとされる。
［０００８］
しかし、この技術では、レーザ溶接部の応力による破壊を、十分に抑制することはできない。
発明の開示
発明が解決しようとする課題
［０００９］
本発明は、上記に鑑みなされたものであって、レーザ溶接部の応力による破壊を抑制し得た密閉型電池用封口体及びこれを用いてなる密閉型電池を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
【００１０】
上記課題を解決するための密閉型電池用封口体にかかる本発明は、貫通孔及び／又は他の部分よりも厚みの薄い薄肉部を有する略長方形状の封口板と、前記封口板の前記貫通孔及び／又は前記薄肉部に取り付けられた電極外部端子と、を備える密閉型電池用封口体において、電極外部端子近傍の封口体外周縁の厚みが、前記封口体外周縁の他の部分よりも厚いことを特徴とする。
【００１１】
この構造では、電極外部端子近傍の封口体に厚みの厚い部分が設けられている。前記厚みの厚い部分の強度は前記封口体外周縁の他の部分よりも大きく、衝撃が加えられたときに生じる応力を厚みの厚い部分が緩和するように作用する。よって、応力による変形量が小さくなり、レーザ溶接部の破壊が抑制されて、漏液が生じにくくなる。
［００１２］
また、厚みの厚い部分は、封口体の外周縁に設けられているので、封口体よりも電池内側に実装される部材を組み込むスペースを害さない。よって、体積エネルギー密度を低下させるおそれがない。
［００１３］
ここで、電極外部端子近傍とは、図４に示すように、電極外部端子１０の長さをＬ１とするとき、電極外部端子とその外側のＬ２＝１〜１．５Ｌ１の領域を意味する。
［００１４］
なお、厚みの厚い部分の長さが電極外部端子の長さＬ１よりも短い場合や、電極外部端子の長さＬ１の１．５倍を超えて長い場合には、十分に応力を緩和できない。
【００１５】
前記厚みの厚い部分は、前記封口体外周縁の他の部分よりも０．１〜０．４ｍｍ厚く、前記厚みの厚い部分の幅が、０．１〜０．５ｍｍであることが好ましい。
【００１６】
なお、電極外部端子近傍の封口体の外周縁（封口板の２つの長辺）は、その一方のみで厚みが厚くなっている構成であっても効果があるが、両方を厚くするほうが、効果が大きい。また、両方の厚みを厚くする場合、厚みの増加量、厚みの厚い部分の幅を、等しくすることが好ましい。
【００１７】
上記構成において、前記封口板の電池外側面の外周縁には、電池外側に立ち上がった立ち上り部が設けられ、前記封口板の電池内側面の外周縁の前記電極外部端子近傍以外の領域には、立ち上がった部分に対向する段差部が形成されており、且つ、前記封口板の電池内側面の外周縁の前記電極外部端子近傍には、段差部が形成されていない構成とすることができる。
【００１８】
上記構成では、前記封口板の電池外側面の外周縁には、電池外側に立ち上がった立ち上り部が設けられており、この立ち上り部によってレーザ溶接時にレーザ熱が逃げにくくなり、レーザ溶接不良を防止できる。この立ち上り部を形成するには、封口板の電池内側から外周縁を押し上げるように鍛造加工することが簡便な方法であり、この方法によると、立ち上がった部分に対向する封口板の電池内側面に段差部ができる。封口板の電池内側面の外周縁の前記電極外部端子近傍において、当該段差部を埋める等して段差部が形成しないようにすることにより、電池内の空間を犠牲にすることなく当該部分の厚みを厚くすることができる。
【００１９】
上記構成において、前記封口板の電池内側面の外周縁の前記電極外部端子近傍には、電池内側に突出した肉盛り部が形成されている構成とすることができる。
【００２０】
封口板の電池内側面の外周縁の電極外部端子近傍に、電池内側に突出した肉盛り部を形成することにより、当該部分の厚みを簡便に厚くすることができる。
【００２１】
上記課題を解決するための密閉型電池にかかる本発明は、上記構造の密閉型電池用封口体を用いてなる密閉型電池である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、封口板と外装缶との溶接強度を高め、漏液のおそれのない密閉型電池を生産性高く提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明にかかる密閉型電池を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明にかかる密閉型電池の断面図である。
【図３】図３は、本発明にかかる封口体を示す図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ部断面図である。
【図４】図４は、本発明にかかる封口体の平面透視図である。
【図５】図５は、本発明にかかる封口体に用いる封口板の断面図であって、図５（ａ）は電極外部端子近傍、図５（ｂ）はその他の部分を示す。
【図６】図６は、荷重が加わった場合の封口体の変形を説明する図であって、図６（ａ）は本発明にかかる封口体、図６（ｂ）は従来の封口体を示す。
【図７】図７は、本発明にかかる封口体の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（実施の形態）
以下に、本発明を実施するための形態を、本発明を非水電解質二次電池に適用した例を用いて、図面を用いながら説明する。図１は、本発明にかかる密閉型電池を示す斜視図であり、図２は、本発明にかかる密閉型電池の断面図であり、図３は、本発明にかかる封口体を示す図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ部断面図であり、図４は、本発明にかかる封口体の平面透視図であり、図５は封口板の断面図である。
【００２５】
図１に示すように、本発明に係る密閉型電池は、外装缶２の開口部に、封口体１が嵌合され、当該嵌合部がレーザ溶接されることにより密閉されてなる。また、図４に示すように、本発明に係る密閉型電池用封口体１は、電池内圧が異常に上昇したときに電池内部のガスを電池外部に排出する安全弁６と、電解液を外装缶２内部に注液するための注液孔７と、電極外部端子１０と、を有しており、図２及び図４に示すように、注液孔７が、押さえ板と突状部とを有する封止栓８により密閉されている。なお、安全弁６、注液孔７及び封止栓８は、本発明の必須の構成要素ではない。
【００２６】
図３（ｂ）に示すように、本発明に係る密閉型電池用封口体１は、封口板１３と、端子板１１と、絶縁ガスケット１２と、端子リベット１５と、絶縁板１４とを有している。封口体１は、絶縁ガスケット１２及び絶縁板１４をかしめることにより、端子板１１および端子リベット１５が封口板１３に固定される構造である。電極外部端子１０は、電流取り出しに関与する端子リベット１５、端子板１１と、これらを固定するための絶縁板１４、絶縁ガスケット１２とで構成される。ここで、封口体１を平面視した場合には、端子板１１が主に現れるので、電極外部端子１０（図３（ａ）参照）の長さは、端子板１１の長さとなる。
【００２７】
図２に示すように、外装缶２内部には、正極と負極とを有する電極体３が収容されており、電極体３と封口体１との間には、両者を絶縁する絶縁部材４が配置されている。また、電極体３と、端子板１１とが、集電タブ３１、リード３２及び端子リベット１５を介して接続されることにより、電流が外部に取り出される構造である。
【００２８】
図５に示すように、封口板１３の電池外側面（図中上側）の外周縁には、電池外側に立ち上がった立ち上り部１７が形成されている。そして、電極外部端子近傍以外では、立ち上がった部分に対向する面に、段差部２１が形成されており（図５（ｂ）参照）、電極外部端子近傍ではこの段差部を埋められてなる肉盛り部２０が形成されて、この肉盛り部２０により当該部分の厚みが増されている（図５（ａ）参照）。また、封口板１３には、電極外部端子を取り付けるための貫通孔１８及び薄肉部１９が形成されている。
【００２９】
外周縁が電池外側に立ち上がった立ち上り部１７は、レーザ溶接時に、レーザ熱を逃げにくくするためのものであるが、立ち上り部１７は本発明の必須の要素ではない。しかし、立ち上り部１７を作製するためには、封口板１３の裏面の立ち上げに対向する部分を押し上げるように鍛造加工することで立ち上げるので、立ち上り部１７の対向部分には段差部２１ができる。肉盛り部２０はこの段差部２１を利用して（埋めて）形成できるので、電池内の空間を有効に利用することができる。
【００３０】
ここで、電極外部端子１０の長さＬ１は６ｍｍであり、肉盛り部２０が形成されている部分の長さＬ２は８ｍｍ（１．３３Ｌ１）である。また、肉盛り部２０の厚み、幅は、それぞれ段差部２１の深さＬ３、幅Ｌ４に等しく、Ｌ３＝０．２ｍｍ、Ｌ４＝０．２５ｍｍである（図５参照）。
【００３１】
ここで、封口体１の材料としては、軽量で加工性に優れたアルミニウム系材料（純アルミニウムやアルミニウム合金）を用いることが好ましい。アルミニウム合金としては、特にＡｌ−Ｍｎ合金が好ましい。
【００３２】
以下、本発明に係る密閉型電池の製造方法について説明する。
【００３３】
〈正極の作製〉
正極活物質としての平均粒径５μｍのＬｉＣｏＯ2粉末９質量部と、導電剤としての人造黒鉛粉末１質量部とを混合して、正極合剤を調製する。この正極合剤と、ポリフッ化ビニリデンをＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に５質量％溶かした結着剤溶液とを、乾燥後の固形分質量比が正極合剤：ポリフッ化ビニリデン＝９５：５となるように混練して、正極活物質スラリーを調製する。
【００３４】
このスラリーを、正極集電体としてのアルミ箔（箔厚み：１５μｍ）の両面に塗布する。この際、両面塗布部の乾燥後質量で５００ｇ／ｍ2(片面塗布２５０ｇ／ｍ2、集電体除く)塗布した後、乾燥させてその極板を圧縮し、正極活物質の充填密度３．７ｇ／ｍｌの正極板を作製する。その後、極板を電池高さに合うように裁断した後、集電タブを取り付けて正極となす。
【００３５】
〈負極の作製〉
リン片状天然黒鉛(ｄ００２値：３.３５６Å,Ｌｃ値：１０００Å、平均粒径：２０μｍ)と、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）のディスパージョン（固形分：４８％）を水に分散させ、増粘剤であるカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を添加して負極活物質スラリーを調製する。乾燥後の固形分質量組成比は、例えば黒鉛：ＳＢＲ：ＣＭＣ＝１００：３：２となるように調製する。
【００３６】
このスラリーを負極集電体としての銅箔（箔厚み：１０μｍ）の両面に、乾燥後質量で２００ｇ／ｍ2(片面塗布１００ｇ／ｍ2、集電体除く)となるよう塗布した後、乾燥させてその極板を圧縮し、負極活物質の充填密度１．７ｇ／ｍｌの負極板を作製する。その後極板を電池高さに合うように裁断した後、集電タブを取り付けて負極となす。
【００３７】
〈電極体の作製〉
上記正極及び負極を、ポリエチレン製微多孔膜からなるセパレータを介して巻回し、この後プレスすることにより、偏平渦巻状の電極体３を作製する。
【００３８】
〈電解液の調整〉
非水電解質として、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）との体積比５０：５０（２５℃）の混合溶媒に，ＬｉＰＦ6を１モル／リットルとなるように溶かして、電解液となす。
【００３９】
〈封口体の作製〉
公知の方法により、安全弁６、注液孔７が設けられた封口板１３を作製する。鍛造加工により、封口板１３の外周部分を立ち上げて、立ち上り部１７を形成する。これにより、立ち上り部１７の対向部分に段差部２１が形成される。この後、端子板１１を固定するための凹状の薄肉部１９を形成する。薄肉部１９を形成する際、押し込まれた封口板材料を、薄肉部１９近傍の段差部２１に逃げるようにし、当該部分の段差部２１を埋めて肉盛り部２０を形成する。この後打ち抜き加工を用いて端子リベット用の貫通孔１8をあける。この後、絶縁ガスケット１２及び絶縁板１４をかしめることにより、端子板１１および端子リベット１５を封口板１３に固定して、封口体１を得る。
【００４０】
〈電池の組み立て〉
上記電極体３の正負電極にそれぞれ取り付けられた集電タブは、負極集電タブ３１と、端子リベット１５とを、リード３２を介して接続する。この電極体をアルミニウム合金製の有底角形の外装缶２に挿入した後、外装缶２と封口体１との間に正極集電タブを挟み込む。この後、外装缶の開口部と上記封口体１とをレーザ溶接し、封口体１の注液孔７から上記電解液を注液する。この後、注液孔７を押さえ板と突状部とを有する封止栓８で密閉し、封口板１３と封止栓８の押さえ板の外周縁とをレーザ溶接することにより、本実施の形態に係る非水電解質二次電池を作製する。なお、端子リベット１５と接続する集電タブを正極側とし、外装缶２に接続する集電タブを負極側としてもよい。
【００４１】
（試験用セル１）
電極体及び電解液を用いないこと以外は、上記実施の形態と同様にして、試験用セル１を作製した。
【００４２】
肉盛り部を形成しない封口体を用いたこと以外は、上記試験用セル１と同様にして、試験用セル２を作製した。
【００４３】
〔押し込み強度（溶接強度）の測定〕
上記と同様にして、試験用セル１，２をそれぞれ５つ作製した。この各試験用セルの端子板１１に先端の直径が３ｍｍである冶具を押し当て、溶接部が開裂するときの強度（溶接強度）を測定した。この結果を下記表１に示す。なお、試験数は、５である。
【００４４】
【表１】
【００４５】
上記表において、括弧外数値は平均、括弧内数値は実測値の範囲を示す。
【００４６】
上記表１から、肉盛り部２０を設けた試験用セル１は、押し込み強度が平均４１９Ｎと、肉盛り部を設けていない試験用セル２の平均３７３Ｎよりも大きいことがわかる。
【００４７】
このことは、次のように考えられる。封口板に肉盛り部２０を設けると（試験用セル１）、肉盛り部２０が設けられた部分の肉厚は他の部分よりも厚いため、その分強度が高まる。この高強度部分が最も応力の集中しやすい封口体中央の電極端子近傍に設けられているので、この部分にかかる応力が分散され、押し込み強度が高まる。従来の封口体（試験用セル２）では、この機能がないため、押し込みによる変形量が大きく、押し込み強度が低くなる（図６（ａ），（ｂ）参照）。
【００４８】
（追加事項）
図７に示すように、封口板１３の外周縁を立ち上げず、その代わりに電池内側に突出した形状の肉盛り部２０を設けて、当該部分の厚みを増してもよい。
【００４９】
また、本発明は、角形外装缶を用いた密閉型電池すべてに適用できるものであり、一次電池、二次電池を問わない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上説明したように、本発明によると、封口体の電極端子近傍の外周縁に肉盛り部を設けて厚みを増すことにより、落下等の衝撃によっても電解液の漏液が少ない、安全性に優れた密閉型電池を、体積エネルギー密度を損なうことなく提供できる。よって、本発明の産業上の利用可能性は大きい。
【符号の説明】
【００５１】
１ 封口体
２ 外装缶
３ 電極体
４ 絶縁部材
６ 安全弁
７ 注液孔
８ 封止栓
１０ 電極外部端子
１１ 端子板
１２ 絶縁ガスケット
１３ 封口板
１４ 絶縁板
１５ 端子リベット
１７ 立ち上り部
１８ 貫通孔
１９ 薄肉部
２０ 肉盛り部
２１ 段差部
３１ 集電タブ
３２ リード
Claims (5)
- 貫通孔及び／又は他の部分よりも厚みの薄い薄肉部を有する略長方形状の封口板と、前記封口板の前記貫通孔及び／又は前記薄肉部に取り付けられた電極外部端子と、を備える密閉型電池用封口体において、
前記電極外部端子近傍の封口体外周縁の厚みが、前記封口体外周縁の他の部分よりも厚い、
ことを特徴とする密閉型電池用封口体。 - 請求項１に記載の密閉型電池用封口体において、
前記封口体外周縁の厚みの厚い部分は、前記封口体外周縁の他の部分よりも０．１〜０．４ｍｍ厚く、
前記封口体外周縁の厚みの厚い部分の幅が、０．１〜０．５ｍｍである、
ことを特徴とする密閉型電池用封口体。 - 請求項１に記載の密閉型電池用封口体において、
前記封口板の電池外側面の外周縁には、電池外側に立ち上がった立ち上り部が設けられ、
前記封口板の電池内側面の外周縁の前記電極外部端子近傍以外の領域には、立ち上がった部分に対向する段差部が形成されており、且つ、前記封口板の電池内側面の外周縁の前記電極外部端子近傍には、段差部が形成されていない、
ことを特徴とする密閉型電池用封口体。 - 請求項１に記載の密閉型電池用封口体において、
前記封口板の電池内側面の外周縁の前記電極外部端子近傍には、電池内側に突出した肉盛り部が形成されている、
ことを特徴とする密閉型電池用封口体。 - 請求項１に記載の密閉型電池用封口体を用いてなる密閉型電池。
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