JP5371347B2 - 扁平形電池 - Google Patents

Description

本発明は、コイン形電池やボタン形電池と呼ばれる扁平形電池に関する。

コイン形電池やボタン形電池と呼ばれる扁平形電池は、情報機器や映像機器等のメモリバックアップ用を中心とした電源として利用されている。図１４に従来の扁平形電池の一例の斜視図を示している。扁平形電池１００は、正極缶である外装缶１０１と負極缶である封口缶１０２とを組み合わせたものである。

図１５は、図１４のＣＣ線における断面図である。扁平形電池１００内には、発電要素１１０を収納し、非水電解液を充填している。外装缶１０１の周壁１０４と、封口缶１０２の周壁１０５の折り返し部１０７との間には、ガスケット１０３を介在させている。封口缶１０２に折り返し部１０７を形成したことにより、ガスケット１０３との密着部分の強度を確保している。

外装缶１０１の周壁１０４の先端部１０４ａを、封口缶１０２の中心軸１０６側に湾曲させて、外装缶１０１を封口缶１０２にかしめ固定している。このことにより、外装缶１０１と封口缶１０２との間の隙間をガスケット１０３により封止し、かつ極性の異なる外装缶１０１と封口缶１０２とを絶縁している。

折り返し部１０７に相当する構成を備えた扁平形電池は、例えば下記特許文献１、２も記載されている。折り返し部１０７を形成した構成は、強度面では有利になるが、高容量化の点では不利になる。

具体的には、扁平形電池１００の外形寸法は、所定寸法に規定されている。同一外形寸法の扁平形電池では、折り返し部１０７のある構成は、折り返し部１０７の無い構成と比較すると、封口缶１０２のコーナ部１０８が、中心軸１０６側に移動することになり、その分容量が小さくなる。

他方、下記特許文献３−６には、折り返し部１０７の無い構成が記載されており、これらの各構成では、高容量化の点では有利になる。
ＷＯ０２／０１３２９０号公報 特開２００３−１５１５１１号公報 特開平７−５７７０６号公報 特開２００３−６８２５４号公報 特開平４−３４１７５６号公報 特許第３３９９８０１号公報

しかしながら、前記特許文献３−６に提案されているような折り返し部１０７の無い構成では、高容量化の点では有利になるが、強度面では不利になる。具体的には、図１５において、外装缶１０１の周壁１０４の先端部１０４ａを、中心軸１０６側に湾曲させて、かしめ加工する際に、封口缶１０２の周壁１０５も中心軸１０６側に変形する。すなわち、周壁１０５はガスケット１０３の内周面から離れる方向に変形する。この際、折り返し部１０７の無い構成では、周壁１０５とガスケット１０３との密着性が弱くなり、ガスケット１０３による封止が不十分になる場合があった。

前記特許文献３には、このような不十分な封止を防止する構成が提案されているが、強度不足を補うことまでの提案はなく、周壁の板厚を変化させる加工も必要であった。

本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、封止性を確保しつつ、高容量化に有利な扁平形電池を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の扁平形電池は、外装缶の開口を封口缶で封口した扁平形電池であって、前記外装缶及び封口缶は、底部の外周に周壁を立設させ、一端が開口した円筒状であり、前記外装缶の周壁の先端部を、前記封口缶の中心軸側に湾曲させて、前記外装缶を前記封口缶にかしめ固定しており、前記封口缶の中心軸方向における断面形状において、前記封口缶の周壁は、折り返しの無い一重壁であり、かつコーナ部を介して前記底部とつながっており、前記封口缶の周壁は、前記コーナ部を介して前記底部とつながった直線部と、前記直線部に対して段差を形成する肩部と、立設部分とを、前記底部の側からこの順に備え、前記立設部分は、前記封口缶の周壁のうち、前記湾曲させた前記外装缶の周壁の先端部と、前記外装缶の底部とで挟まれた部分であり、前記立設部分の厚さは、前記コーナ部の厚さより大きく、前記直線部の厚さは、前記コーナ部の厚さ及び前記立設部分の厚さより小さく、前記直線部及び前記立設部分を含む前記封口缶の周壁のビッカース硬さは、全体に亘り前記コーナ部のビッカース硬さより大きいことを特徴とする。

本発明によれば、封止性を確保しつつ、高容量化にも有利になる。

本発明の扁平形電池によれば、封口缶の周壁には、厚さ及び硬さをコーナ部より大きくした立設部分を形成しているので、かしめ加工時には、立設部分の変形が抑えられ、ガスケットによる封止性が保たれることになる。

前記本発明の扁平形電池においては、前記直線部及び前記立設部分を含む前記封口缶の周壁のビッカース硬さは、全体に亘り前記コーナ部のビッカース硬さより大きい。この構成によれば、かしめ加工時には、封口缶の周壁全体の変形が抑えられ、封止性の低下防止に一層有利になる。

また、前記コーナ部のビッカース硬さは、１５０以上であり、前記立設部分のビッカース硬さは、２００以上であることが好ましい。

また、前記立設部分のビッカース硬さは、前記コーナ部のビッカース硬の１．０５倍以上であることが好ましい。

また、前記立設部分は、前記封口缶の周壁を圧縮させる加工により加工硬化していることが好ましい。

また、前記外装缶の周壁の内周面と前記封口缶の周壁の外周面との間にガスケットを介在させており、前記ガスケットは、前記封口缶の周壁を前記中心軸側に押圧するように、前記封口缶の周壁に押し当てられていることが好ましい。この構成によれば、極性の異なる外装缶と封口缶との間の絶縁性及び封止性が良好になる。

また、前記肩部と前記外装缶の周壁との間にガスケットを介在させており、前記封口缶の高さ方向に前記ガスケットが押圧されていることが好ましい。この構成によっても、極性の異なる外装缶と封口缶との間の絶縁性及び封止性が良好になる。
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る扁平形電池の斜視図を示している。扁平形電池１は、正極缶である外装缶２と負極缶である封口缶３とを組み合わせたものである。扁平形電池１の一例として、外径寸法（図２のＤ寸法）を２０．０ｍｍとし、厚さを５ｍｍとしたものが挙げられる。

図２は、図１のＡＡ線における断面図である。外装缶２は、底部１１の外周に周壁１２を立設させ、一端が開口した円筒状である。封口缶３は、底部１５の外周に周壁１６を立設させ、一端が開口した円筒状である。外装缶２の周壁１２の内周面と封口缶３の周壁１６の外周面との間には、ガスケット４を介在させている。

外装缶２の周壁１２の先端部１２ａを、封口缶３の中心軸９側に湾曲させて、外装缶２を封口缶３にかしめ固定している。このことにより、外装缶２と封口缶３との間の隙間をガスケット４により封止し、かつ極性の異なる外装缶２と封口缶３とを絶縁している。

扁平形電池１内には、発電要素１０を収納し、非水電解液を充填している。発電要素１０は、正極活物質等を円盤形状に固めた正極材（電極材）５と、負極活物質の金属リチウム又はリチウム合金を円盤形状に形成した負極材（電極材）６と、不織布製のセパレータ７とを含んでいる。セパレータ７を介して正極材５と負極材６とが配置されている。正極材５に外面には、ステンレス鋼等で形成した正極リング８を装着している。

図３は、図２に示した扁平形電池１の分解図を示している。前記の通り、外装缶２及び封口缶３は、一端が開口した円筒状である。これらは、例えばステンレス材をプレス成形して成形することができる。封口缶３の周壁部１６は直線部１７を含んでおり、底部１５と直線部１７との交差部にコーナ部１８を形成している。さらに、周壁部１６は肩部１９を介して段差を形成している。

ガスケット４は樹脂成形品であり、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を主成分とし、オレフィン系エラストマーを含有した樹脂組成物で成形する。ガスケット４はリング状部材であり、ベース部２０から内壁２１と外壁２２とが立ち上がっている。内壁２１と外壁２２との間には、隙間２３を形成している。この隙間２３に封口缶３の周壁１６を挿入することができる。

正極材５は、正極リング８と一体に正極活物質を円盤状に成形したものである。正極活物質としては、例えば二酸化マンガンに、黒鉛、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体およびヒドロキシプロピルセルロースを混合して調整した正極合剤を成形したものが挙げられる。

セパレータ７は不織布で形成しており、例えばポリブチレンテレフタレート製の繊維を素材とする不織布である。

セパレータ７には非水電解液が含浸する。非水電解液としては、例えば、プロピレンカーボナイトと、１，２−ジメトキシエタンとを混合した溶媒にＬｉＣｌＯ₄を溶解した溶液を用いることができる。セパレータ７の厚さは、例えば０．３−０．４ｍｍ程度である。

以上、扁平形電池１の概略構成について説明したが、本実施の形態に係る扁平形電池１は、封口缶３の硬さ及び厚さの分布に特徴がある。具体的には、図２の封口缶３の周壁１６のうち、立設部分１３の厚さは、コーナ部１８の厚さより大きくしている。さらに、立設部分１３のビッカース硬さは、コーナ部１８のビッカース硬さより大きくしている。

立設部分１３は、湾曲させた外装缶２の周壁１２の先端部１２ａと、外装缶２の底部１１とで挟まれた部分である。肩型１９においては、立設部分１３の内周面の延長線１４に対し、外側の部分が立設部分１３に含まれる。

硬さ及び厚さを大きくした立設部分１３を形成しているのは、詳細は後に説明するように、外装缶２の周壁１２の先端部１２ａを湾曲させるかしめ加工の際に、封口缶３の周壁１６の変形を抑えてガスケット４による封止性を確保するためである。

ここで、ビッカース硬さは、ＪＩＳＺ２２４４に準拠した測定による硬さである。測定の際には、対角面が１３６度のダイヤモンド四角すい圧子を用いて、試験面にくぼみを付け、永久くぼみの対角線長さから永久くぼみの表面積を求める。ビッカース硬さは、くぼみを付けた試験荷重を、永久くぼみの表面積で除した値から得られる。

以下、前記のような封口缶３の立設部分１３を得るための成形方法について、図４、５を参照しながら説明する。図４は、封口缶３の原材料である板材４０から円盤状部材４１を打ち抜いた状態を示している。円盤状部材４１は、トランスファープレスにより加工される。トランスファープレスは、多工程の各工程に対応した金型と、加工物を次工程に搬送するトランスファー機構とを備えたプレス機械である。円盤状部材４１は、各工程に対応した金型により加工されて、図３に示した形状に成形される。

図５は、各工程を経た加工物の形状の変化を示している。（ａ）−（ｅ）の各図には、平面図と断面図とを図示している。図５（ａ）は、円盤状部材４１を示している。前記の通り、円盤状部材４１は図４に示したように、板材４０から打ち抜いたものである。円盤状部材４１は、図５（ｂ）では、絞り加工により、底部４２の外周に周壁４３を立設させた円筒状に加工されている。

図５（ｃ）は、叩き工程を経た状態を示している。図５（ｃ）の状態は、円筒状であることには変りないが、周壁４３を叩いて周壁４３の高さ調整をしている。

この高さ調整により、周壁４３は圧縮変形し加工硬化する。前記のように、封口缶３の周壁１６の立設部分１３において、厚さ及びビッカース硬さを大きくしているのは、この叩き工程における圧縮変形及びこれに伴う加工硬化によるものである。

図５（ｄ）は、図５（ｃ）の加工品のコーナ部４４を加工して肩部４５を形成した状態を示している。図５（ｅ）は、仕上げを経た完成状態を示している。この完成した封口缶は、図３に示した封口缶３と同一形状である。

一方、図３に示した封口缶３は、順送金型によるプレス加工によっても成形することができる。しかしながら、この加工方法では、叩き工程を含ませることができず、周壁１６の立設部分１３（図２）における厚さ及び硬さを、コーナ部１８より大きくすることができない。

以下、順送金型による封口缶３の成形方法を比較例として説明する。図６は、順送金型により加工中のコイル材５０の平面図を示している。図６には、加工物の断面図も示している。各断面図は、コイル材５０の幅方向における断面図（ＢＢ線における断面図）であるが、図示の便宜上、横方向に配置した図示としている。

図６の状態において、コイル材５０を１工程分送ることにより（矢印ａ方向）、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各加工物は、それぞれ１工程先の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の位置に送られる。この状態で、１行程分のプレスを経て、各位置の断面図の形状に加工される。すなわち、コイル材を１行程分送る毎に、多工程のプレスが同時に進行することになる。

（ａ）の円盤状部材５１は、（ｂ）の絞り形状に加工される。（ｂ）の絞り形状のコーナ部５２は、（ｃ）のように加工され、肩部５３が形成される。（ｃ）の状態に加工された加工物は、（ｄ）において破線部分を打ち抜かれ、コイル材５０から切り離される。コイル材５０から切り離した加工物は、（ｅ）のように上端部５４を折り返して、図１５の折り返し部１０７に相当する形状を形成する。（ｅ）の工程を省いて、周壁を折り返し部の無い一重壁とすることもできる。

図６に示した成形方法では、加工物がコイル材５０と一体になったまま加工が進むことになる。この成形では、曲げ加工によりコーナ部５２に加工硬化が得られる点は、図５に示した成形方法と同様である。

しかしながら、図６に示した成形方法では、円筒状部材の周壁を圧縮する工程がなく、立設部分１３（図２）において、厚さ及び硬さをコーナ部１８より大きくするという加工はできない。

このことについて、以下実験結果を参照しながら説明する。図７は実施例１と比較例１の厚さ及びビッカース硬さの測定点を示している。図７（ａ）は、実施例１に係る封口缶３の要部を示している。Ａ−Ｈ点が測定点である。図７（ａ）には、図２に示した立設部分１３の範囲を示している。前記の通り、立設部分１３の内周面の延長線１４に対し、外側の部分は立設部分１３に含まれる。このため、Ｆ、Ｇ及びＨ点が立設部分１３における測定点である。

実施例１は、直径２０ｍｍ、高さ５ｍｍのコイン形電池用の封口缶である。実施例１の封口缶３は、図３に示した封口缶３と同様の構成であり、側壁部１６は折り返し部の無い一重壁である。また、実施例１は、図５に示した成形方法で成形したものであり、円盤状に打ち抜いた加工物に加工を進めて成形したものである。

図７（ｂ）は、比較例１に係る封口缶１０２の要部を示している。Ａ、Ａ′、Ｂ−Ｊ点が測定点である。比較例１は、直径２４．５ｍｍ、高さ５ｍｍのコイン形電池用の封口缶である。比較例１の封口缶１０２は、図１５に示した封口缶１０２と同様の構成であり、側壁部１０５に折り返し部１０７を形成している。また、比較例１は図６に示した成形方法で成形したものであり、コイル材５０と一体になった加工物に加工を進めて成形したものである。

図８は、実施例１及び比較例１について、測定点とビッカース硬さとの関係、及び測定点と厚さ収縮率との関係を示している。実線６０は実施例１のビッカース硬さを示しており、破線６１は比較例１のビッカース硬さを示している。

実線７０は実施例１の厚さ収縮率を示しており、破線７１は比較例１の厚さ収縮率を示している。厚さ収縮率は元厚に対する収縮の程度を示しており、下記の式（１）で算出した。式（１）によれば、厚さ収縮率が大きいほど厚さが薄いことになる。

式（１） 厚さ収縮率（％）＝［（元厚−測定値）／元厚］×１００
まず、ビッカース硬さを示す実線６０と破線６１とを比較してみる。実施例１及び比較例１共に、Ａ、Ａ′点（底部）に比べ、Ｂ点（コーナ部）の硬さは高い値になっている。これは、コーナ部の曲げ加工による加工硬化によるものと考えられる。このことは、実施例１及び比較例１のコーナ部であるＤ、Ｆ点、及び折り曲げ部である比較例１のＨ点においても同様である。

ここで、加工硬化は、曲げ部分のみならず、その近傍にまで及ぶことになる。このため、実施例１において、コーナ部近傍であるＣ点、Ｅ点及びＧ点においても加工硬化が及ぶものと考えられる。また、実施例１では、周壁１６全体が叩き工程により加工硬化し、コーナ部（Ｆ点）から離れたＨ点においても加工硬化することになる。

比較例１においては、コーナ部近傍であるＣ点及びＥ点においても加工硬化が及び、コーナ部（Ｆ点）及び折り曲げ部（Ｈ点）の双方の近傍であるＧ点においても加工硬化が及ぶことになる。

したがって、実施例１及び比較例１共に、Ｂ点−Ｈ点の間では、硬さは高い値を維持している。

一方、Ｂ点−Ｈ点の間において、実施例１と比較例１とを比較してみると、ほぼ全体に亘り、比較例１（破線６１）の硬さより、実施例１（実線６０）硬さが、大きくなっている。特に、比較例１（破線６１）では、Ｃ点（直線部１１１）は、Ｂ点（コーナ部１０８）より硬さが低下しているの対し、実施例１（実線６０）では、Ｃ点（直線部１７）の硬さは、Ｂ点（コーナ部１８）より高い値になっている。

これは、両者の成形方法の差異によるものと考えられる。すなわち、実施例１と比較例１とにおける、Ｂ点とＣ点の硬さの大小関係の差異は、前記の通り、実施例１では、図５（ｃ）の叩き工程による加工硬化が得られるのに対し、比較例１では叩き工程に相当する工程が無いためと考えられる。

次に、図８において、厚さ収縮率（％）を示す実線７０と破線７１とを比較してみる。厚さ収縮率（％）の目盛りは図８の右側に示している。図７（ａ）の立設部分１３に相当するＦ−Ｈ点においては、全体に亘り、実施例１（実線７０）の厚さ収縮率は、比較例１（破線７１）の厚さ収縮率より小さくなっている。

一方、Ｆ−Ｈ点における実施例１（実線７０）の厚さ収縮率は、Ｂ点（コーナ部１８）における厚さ収縮率より小さくなっている。すなわち、実施例１では、立設部分１３に相当するＦ−Ｈ点の厚さは、Ｂ点（コーナ部１８）の厚さより大きくなっている。これに対し、比較例１（破線７１）のＦ点の値は、Ｂ点（コーナ部１０８）の値より上にあり、Ｆ点はＢ点（コーナ部１０８）より厚さが小さくなっている。

以上のように、実施例１は、図７（ａ）において、立設部分１３においては、硬さ及び厚さ共に、コーナ部１８より大きくなっている。このような立設部分１３を形成できるのは、前記の通り、実施例１の成形方法には、比較例１の成形方法には無い叩き工程があるためである。

ここで、図２において、外装缶２の周壁１２の先端部１２ａは、中心軸９方向に湾曲させている。このことにより、外装缶２を封口缶３にかしめ固定している。実施例１のように、硬さ及び厚さをコーナ部１８に比べ大きくした立設部分１３においては、変形が抑えられ、ガスケット４による封止性の確保に有利になる。このことの詳細については、以下図９−１２を参照しながら製造工程を説明した上で、図２、１３を参照しながら説明する。

図３に示した構成部品を組み立てる際には、図３の上下を逆にした状態で組み立てを進める。図９に組み立て途中の状態の断面図を示している。図９（ａ）は、封口缶３にガスケット４を装着した状態を示す断面図である。ガスケット４の隙間２３に、封口缶３の周壁１６を挿入して、封口缶３にガスケット４を装着している。

図９（ｂ）は、封口缶３内に発電要素１０を収納した状態を示している。負極材６は封口缶３に導電性接着剤等で固定する。負極材６に、セパレータ７及び正極材５を重ねる。その後、封口缶３内に非水電解液を注入する。

図１０は、図９（ｂ）の組立体に、外装缶２を嵌合させた状態を示す断面図である。この状態では、ガスケット４の外周面と外装缶２の周壁１２の内周面とが嵌合している。図１０に示した状態からかしめ工程へ移行する。かしめ工程では、外装缶２の周壁１２の先端部１２ｂを、封口缶３の中心軸９側に曲げ加工する。

図１１は、かしめ前の状態を示す断面図である。ノックアウトピン３０とパンチ３１との間に、図１０に示した扁平形電池１を挟み込んでいる。外装缶２の周壁１２を囲むように、周壁１２の外周面に封口金型３２の金型面が嵌合している。この状態でノックアウトピン３０及びパンチ３１とを下降させる。このことにより、外装缶２の周壁１２の先端部１２ａは、封口金型３２の曲面に沿って、封口缶３の中心軸９側に曲げ加工されることになる。

図１２は、ノックアウトピン３０及びパンチ３１の下降が完了した状態を示す断面図である。この状態では、外装缶２の周壁１２の内周面と、封口缶３の周壁１６の外周面との間にガスケット４が挟み込まれている。

さらに、ガスケット４の先端部は、周壁１６を中心軸９側に押圧するように、封口缶３の周壁１６に押し当てられている。このことにより、極性の異なる外装缶２と封口缶３との間の絶縁性及び封止性が良好になる。

また、封口缶３の肩部１９と外装缶２の周壁１２の先端部１２ａとの間において、封口缶３の高さ方向にガスケット４が押圧されている。このことによっても、外装缶２と封口缶３との間の絶縁及び封止性が良好になる。

図２のかしめ加工後の完成品状態では、外装缶２の周壁１２の先端部１２ａは、封口缶３の中心軸９側に曲げ加工されている。この曲げ加工の際、封口缶３の周壁１６が変形すると、ガスケット４による封止性が低下する可能性がある。

比較例１では、図１５に示したように、折り返し部１０７を形成して強度を高めることにより、封止性の低下を防止している。これに対して、本実施の形態では、折り返し部１０７に代えて、厚さ及び硬さを大きくした一重壁の立設部分１３を形成して、封止性の低下を防止している。

前記の通り、実施例１では、図７（ａ）において、立設部分１３の厚さは、コーナ部１８より大きくしている。すなわち、封口缶３のコーナ部１８の厚さをｔ１、立設部分１３の厚さをｔ２とすると、本実施の形態に係る封口缶３は、下記の式（２）の関係を満足している。

式（２） ｔ１＜ｔ２
さらに前記の通り、実施例１では、図７（ａ）において、立設部分１３の硬さは、コーナ部１８より高い値になっている。すなわち、封口缶３のコーナ部１８のビッカース硬さをＨｖ１、立設部分１３のビッカース硬さをＨｖ２とすると、本実施の形態に係る封口缶３は、下記の式（３）の関係を満足している。

式（３） Ｈｖ１＜Ｈｖ２
この構成によれば、コーナ部１８は、曲げ加工を経た加工硬化により硬度が高められているとともに、立設部分１３はコーナ部１８よりさらに硬さを大きくし、かつ厚さも大きくしていることになる。したがって、かしめ加工時には、立設部分１３の変形が抑えられ、封止性の低下も防止できることになる。

式（２）による効果をより確実にするには、下記式（４）の関係を満足することが好ましく、下記式（５）の関係を満足することがさらに好ましい。

式（４） １．０１≦ｔ２／ｔ１
式（５） １．０５≦ｔ２／ｔ１
一方、叩き加工による圧縮の限界を考慮すれば、ｔ２／ｔ１は、下記式（６）の範囲内とすることが好ましい。

式（６） ｔ２／ｔ１≦１．３０
また、式（３）による効果をより確実にするには、下記式（７）の関係を満足することが好ましく、下記式（８）の関係を満足することがさらに好ましい。

式（７） １．０５≦Ｈｖ２／Ｈｖ１
式（８） １．１０≦Ｈｖ２／Ｈｖ１
一方、叩き加工による加工硬化の限界を考慮すれば、Ｈｖ２／Ｈｖ１は、下記式（９）の範囲内とすることが好ましい。

式（９） Ｈｖ２／Ｈｖ１≦１．６
Ｈｖ１、Ｈｖ２の好ましい数値範囲は下記のようになる。封口缶３の材料は、ＳＵＳ４３０等のステンレス材が通常であり、下記の数値範囲は、ＳＵＳ４３０におけるコーナ部の曲げによる加工硬化の程度、叩き加工よる加工硬化の程度から導き出したものである。

コーナ部１８のビッカース硬さＨｖ１は、下記の式（１０）の範囲が好ましく、下記の式（１１）の範囲がより好ましく、下記の式（１２）の範囲がさらに好ましい。

式（１０） １５０≦Ｈｖ１
式（１１） １７０≦Ｈｖ１
式（１２） １９０≦Ｈｖ１
立設部分１３のビッカース硬さＨｖ２は、下記の式（１３）の範囲が好ましく、下記の式（１４）の範囲がより好ましく、下記の式（１５）の範囲がさらに好ましい。

式（１３） ２００≦Ｈｖ２
式（１４） ２１０≦Ｈｖ２
式（１５） ２２０≦Ｈｖ２
一方、コーナ部１８の硬度を高める加工は困難であり、コーナ部１８の硬度が高過ぎると、立設部分１３の硬度をコーナ部１８より大きくすることも困難になる。このため、コーナ部１８の硬さは、下記式（１６）の範囲内とすることが好ましく、下記式（１７）の範囲内とすることがより好ましい。

式（１６） Ｈｖ１≦２１０
式（１７） Ｈｖ１≦２００
ここで、図８の実線６０に示した通り、実施例１では立設部分１３（Ｆ−Ｈ点）のみならず、周壁１６全体（Ｃ−Ｈ点）において、ビッカース硬さはコーナ部１８（Ｂ点）より大きくなっている。この構成によれば、コーナ部１８が曲げ加工を経た加工硬化により硬度が高められているとともに、周壁１６全体はコーナ部１８よりさらに硬度が高められていることになる。この場合、かしめ加工時には、コーナ部１８及び周壁１６全体の変形が抑えられ、封止性の低下防止に一層有利になる。

なお、封止性の低下防止とは、直接は関係しないが、封口缶３の平面部である底部１５（図２）についても、電池膨れ等を防止するために、ある程度の硬さが必要になる。このため、底部１５のビッカース硬さは、１３０以上が好ましく、１４０以上がより好ましい。

次に、図１３を参照しながら、本実施の形態と比較例とを比較してみる。図１３（ａ）は、比較例に係る扁平電池１００の要部断面図である。本図は図１５に示した従来例と同一構成である。図１３（ｂ）は、本実施の形態に係る扁平電池１の要部断面図である。本図は、図２に示した扁平電池１と同一構成である。

扁平電池１００、扁平電池１は共に外形寸法Ｄは同じである。扁平電池１００が、封口缶１０２に折り返し部１０７を形成しているのに対し、扁平電池１の周壁１６は、折り返しの無い一重壁である。

封口缶１０２から折り返し部１０７を省いても、周壁１０５の肩部１０９とガスケット１０３との掛り代は変らない。この場合、折り返し部１０７を省いた分、封口缶１０２の周壁１０５全体を、外装缶１０１の周壁１０４側に移動させることができる。

この移動後の状態が図１３（ｂ）に相当する。図１３（ｂ）の扁平電池１は、図１３（ａ）の扁平電池１００に比べ、封口缶３の内周面が寸法Ａだけ外側に移動している。このことにより、扁平電池１は、扁平電池１００と外形寸法Ｄが同じでありながら、容量を大きくすることができる。

また、直線部１７を形成していることも、容量確保に有利になっている。図１３（ｂ）において、コーナ部１８の半径を大きくすると、直線部１７はコーナ部１８の一部になってしまう。この構成では、コーナ部１８が中心軸９側に変位するので、容量確保に不利になる。すなわち、コーナ部１８の半径を小さくし、直線部１７の長さを大きくするほど容量を大きくすることができる。

一方、前記の通り、扁平電池１は、前記式（２）及び（３）を満足する立設部分１３を形成しており、かしめ加工時においては、立設部分１３の変形が抑えられ、封止性の低下も防止できることになる。

すなわち、本実施の形態は、封口缶３の周壁１６を、折り返しの無い一重壁とし高容量化に有利な構造としながらも、ガスケット４による封止性の確保にも有利な構成であるといえる。

なお、本実施の形態に係る封口缶３は、周壁１６の断面形状に直線部１７を形成した例で説明したが、直線部１７を形成していない構成であってもよい。他方、直線部１７を形成した場合は、かしめ加工後において、周壁１６の断面形状には直線部１７を形成していることになる。しかしながら、かしめ加工により周壁１６には外力が加わり、かしめ加工後は、直線部１７は完全な直線形状を維持できない場合がある。このような構成であっても、容量確保に有利な構成であることには変りない。

したがって、直線部１７の形状は完全な直線だけでなく、曲率半径が大きく直線とみなすことができる曲線も含んでいる。より具体的には、直線部１７の形状は、曲率半径が５ｍｍ以上の曲線、又はコーナ部１８の半径の２０倍以上の曲率半径の曲線も含むものとする。

また、図１−３を用いて、扁平電池１の寸法や構成部品の材料について説明したが、これらは一例であり、他の寸法のものでもよく、他の材料を用いたものであってもよい。

以上のように、本発明によれば、封止性を確保しつつ、高容量化に有利であるので、本発明の扁平形電池は、例えば情報機器や映像機器等のメモリバックアップ用を中心とした電源として有用である。

本発明の一実施の形態に係る扁平形電池の斜視図。 図１のＡＡ線における断面図。 図２に示した扁平形電池１の分解図。 本発明の一実施の形態に係る板材から円盤状部材を打ち抜いた状態を示す図。 本発明の一実施の形態に係る各工程を経た加工物の形状の変化を示す図。 比較例に係る封口缶の成形方法を示す図。 実施例１と比較例１のビッカース硬さの測定点を示す図。 実施例１及び比較例１について、測定点とビッカース硬さとの関係、及び測定点と厚さ収縮率との関係を示す図。 本発明の一実施の形態に係る扁平形電池の組み立て途中の断面図であり、（ａ）図は、封口缶３にガスケット４を装着した状態を示す断面図、（ｂ）図は、封口缶３内に発電要素１０を収納した状態を示す断面図。 図９（ｂ）の組立体に、外装缶２を嵌合させた状態を示す断面図。 本発明の一実施の形態に係るかしめ前の状態を示す断面図。 本発明の一実施の形態に係るかしめ後の状態を示す断面図。 本実施の形態と比較例とを比較するための断面図であり、（ａ）図は比較例の断面図、（ｂ）図は本実施の形態の断面図。 従来の扁平形電池の一例の斜視図。 図１１のＣＣ線における断面図。

符号の説明

１ 扁平形電池
２ 外装缶
３ 封口缶
４ ガスケット
１１ 外装缶の底部
１２ 外装缶の周壁
１３ 立設部分
１５ 封口缶の底部
１６ 封口缶の周壁
１７ 封口缶の直線部
１８ 封口缶のコーナ部
１９ 封口缶の肩部

Claims (6)

1. 外装缶の開口を封口缶で封口した扁平形電池であって、
   前記外装缶及び封口缶は、底部の外周に周壁を立設させ、一端が開口した円筒状であり、
   前記外装缶の周壁の先端部を、前記封口缶の中心軸側に湾曲させて、前記外装缶を前記封口缶にかしめ固定しており、
   前記封口缶の中心軸方向における断面形状において、
   前記封口缶の周壁は、折り返しの無い一重壁であり、かつコーナ部を介して前記底部とつながっており、
   前記封口缶の周壁は、前記コーナ部を介して前記底部とつながった直線部と、前記直線部に対して段差を形成する肩部と、立設部分とを、前記底部の側からこの順に備え、
   前記立設部分は、前記封口缶の周壁のうち、前記湾曲させた前記外装缶の周壁の先端部と、前記外装缶の底部とで挟まれた部分であり、
   前記立設部分の厚さは、前記コーナ部の厚さより大きく、
   前記直線部の厚さは、前記コーナ部の厚さ及び前記立設部分の厚さより小さく、
   前記直線部及び前記立設部分を含む前記封口缶の周壁のビッカース硬さは、全体に亘り前記コーナ部のビッカース硬さより大きいことを特徴とする扁平形電池。
2. 前記コーナ部のビッカース硬さは、１５０以上であり、前記立設部分のビッカース硬さは、２００以上である請求項１に記載の扁平形電池。
3. 前記立設部分のビッカース硬さは、前記コーナ部のビッカース硬の１．０５倍以上である請求項１又は２に記載の扁平形電池。
4. 前記立設部分は、前記封口缶の周壁を圧縮させる加工により加工硬化している請求項１から３のいずれかに記載の扁平形電池。
5. 前記外装缶の周壁の内周面と前記封口缶の周壁の外周面との間にガスケットを介在させており、
   前記ガスケットは、前記封口缶の周壁を前記中心軸側に押圧するように、前記封口缶の周壁に押し当てられている請求項１から４のいずれかに記載の扁平形電池。
6. 前記肩部と前記外装缶の周壁との間にガスケットを介在させており、前記封口缶の高さ方向に前記ガスケットが押圧されている請求項１から５のいずれかに記載の扁平形電池。

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