JP5613618B2

JP5613618B2 - 円筒形二次電池

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Publication number: JP5613618B2
Application number: JP2011102740A
Authority: JP
Inventors: 樋園　武; 武樋園; 勇人小口
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2011-05-02
Filing date: 2011-05-02
Publication date: 2014-10-29
Anticipated expiration: 2031-05-02
Also published as: JP2012234716A

Description

この発明は、円筒形二次電池に関し、より詳細には、電池缶と、電池缶を密閉する蓋部材とがかしめにより固定されて電池缶が外部から密封された円筒形二次電池に関する。

リチウムイオン二次電池等に代表される円筒形二次電池は、円筒形の電池容器内に、正極板と負極板とがセパレータを介して軸芯の周囲に捲回された発電要素が収容され、電解液が注入されて構成される。
電池容器は、上部に開口部有する筒状の電池缶と、この電池缶の上部開口部を塞ぎ、ガスケットといわれる絶縁部材を介して電池缶にかしめにより固定される蓋部材とを備えている。

電池缶は、開口部近傍の周壁に軸芯側に陥没する溝部を有し、次の工程を経て密閉される。電池缶の開口部も受けた溝部上にリング状の絶縁部材を介在させて蓋部材を配置し、電池缶の溝部より上部側の部分を円筒形の外周側面に対して直交する方向に屈曲させる。次いで、この電池缶の屈曲された部分と蓋部材とが絶縁部材を介装してかしめられる。このようにして、外部から密封された電池容器が形成される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２１３８１９号公報

特許文献１に記載された円筒形二次電池では、以上の工程を経て、電池缶と蓋部材とがかしめられる。すなわち、電池缶の開口部の周縁側が内側に屈曲されてかしめられる。そのために、電池缶の屈曲された部分には波打ちが生じる。電池缶のかしめ部分に波打ちが生じると、絶縁部材および蓋部材との圧接力にばらつきが生じ、気密性が損なわれる恐れがある。

本発明の円筒形二次電池は、正極板と負極板とがセパレータを介して軸芯の周囲に捲回された発電要素と、上部側に開口部が形成された円筒形状を有し、内部に発電要素が収容され、電解液が注入された電池缶と、絶縁部材を介して電池缶にかしめにより固定されて電池缶の開口部を塞ぐ蓋部材とを具備し、電池缶の開口部の所定領域には、平面視でリング形状となるように缶内側に折り曲げられたかしめ部が設けられ、かしめ部には、その内縁から電池缶の外周に向けて周方向に切り欠きが複数個形成されており、各切り欠きは、かしめられた状態で、少なくとも内縁側において閉塞されていることを特徴とする。

この発明の円筒形二次電池によれば、電池缶の開口部の周縁部に形成された切り欠きがかしめの際、開口部側の幅が外周側の幅よりも小さくなるように変形する。これにより、電池缶の開口部の周縁部の波打ちが緩和され、以って、円筒形二次電池の気密性を確保することが可能となる。

本発明に係る円筒形二次電池の一実施の形態の断面図。図１に図示された円筒形二次電池の分解斜視図。図１に示された円筒形二次電池における発電要素の詳細を示し、一部を切断した状態の斜視図。図１に図示された電池缶と蓋部材との固定構造を示す拡大断面図。図１に図示された円筒形二次電池における蓋部材側の外観斜視図。蓋部材にかしめる前における電池缶の上部側の外観斜視図。図６に図示された電池缶の切り欠きの形状を示す拡大側面図。図６に図示された電池缶の上部側の正面図。蓋部材にかしめた状態の電池缶の一部を示す平面図。電池缶の作製方法の一例を説明するための図であり、電池缶素材の斜視図。図１０に続く工程を説明するための斜視図。図１１に続く工程を説明するための斜視図。電池缶の他の作製方法を説明するための図であり、図１０に続く工程を示す斜視図。図１３に続く工程を説明するための電池缶の斜視図。図１４に続く工程を説明するための電池缶の側面図。本発明の円筒形二次電池の実施形態２を示し、円筒形二次電池の蓋部材側の外観斜視図。図１６に図示された電池缶の作製工程における一状態を示す外観斜視図。図１６に図示された電池缶の切り欠きの形状を示す拡大側面図。蓋部材にかしめる前における電池缶の上部側の側面図。蓋部材にかしめた状態の電池缶の上部側の一部を示す平面図。図１６に図示された実施形態２の円筒形二次電池の作製方法を説明するための斜視図。図１６に図示された実施形態２の円筒形二次電池の他の作成方法を説明するための電池缶素材の斜視図。

（実施形態１）
［円筒形二次電池の全体構造］
以下、この発明の円筒形二次電池の一実施の形態を図面と共に説明する。
図１は、この発明の円筒形二次電池の一実施の形態を示す拡大断面図であり、図２は、図１に示された円筒形二次電池の分解斜視図である。
円筒形二次電池１は、例えば、リチウムイオン二次電池であり、底部２ｃを有し、上部に開口部２ｂを有する円筒形の電池缶２および電池缶２の開口部２ｂを封口するハット型の電池蓋３で構成される電池容器を有する。電池容器の内部には、以下に説明する発電用の各構成部材が収容され、非水電解液５が注入されている。

円筒形の電池缶２は、例えば、鉄（ＳＰＣＣ）製であり、内外両面にはニッケルめっきが施されている。電池缶２には、上端側に設けられた開口部２ｂ側に電池缶２の内側に突き出した溝２ａが形成されている。
電池缶２の中央部には、発電要素１０が配置されている。発電要素１０は、軸方向に沿う中空部を有する細長い円筒形の軸芯１５と、軸芯１５の周囲にセパレータを介して捲回された正極板および負極板とを備える。

軸芯１５は、軸に沿って形成された中空部を有する中空円筒状を有する。軸芯１５の軸方向（図面の上下方向）の上端部の内面には中空部よりも径大の溝１５ａが形成されている。

［発電要素］
図３は、発電要素１０の構造の詳細を示し、一部を切断した状態の斜視図である。
図３に図示されるように、発電要素１０は、軸芯１５の周囲に、正極板１１、負極板１２、および第１、第２のセパレータ１３、１４が捲回された構造を有する。

軸芯１５は、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）により形成され、軸に沿って形成された中空部を有する中空円筒形状を有する。軸芯１５には、第１のセパレータ１３、負極板１２、第２のセパレータ１４および正極板１１が、順に積層され、捲回されている。図３では図示を省略するが、最内周の負極板１２の内側には第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４が数周捲回されている。

内周（軸芯）側では、負極板１２が正極板１１よりも軸芯側に延出されている。また、外周側では負極板１２が正極板１１よりも外周側に延出されている。最外周の負極板１２の外周に第２のセパレータ１４が延出されている。最外周の第２のセパレータ１４が、ＰＰ等により形成された接着テープ１９で止められる（図２参照）。

正極板１１は、アルミニウム箔により形成され長尺な形状を有し、正極金属箔１１ａと、この正極金属箔１１ａの両面に正極合剤が塗布された正極処理部１１ｂを有する。正極金属箔１１ａの長手方向に延在する上方側の側縁は、正極合剤が塗布されず正極金属箔１１ａが露出した正極合剤未処理部１１ｃとされている。この正極合剤未処理部１１ｃには、軸芯１５の軸に沿って上方に突き出す多数の正極リード１６が等間隔に一体的に形成されている。

正極合剤はリチウム酸化物等の正極活物質と、正極導電材と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等により形成された正極バインダとからなる。
正極合剤は、厚さ２０μｍ程度のアルミニウム箔からなる正極金属箔１１ａの両面に、片側の厚さ４０μｍ程度に塗布される。正極金属箔１１ａを裁断する際、正極リード１６を一体的に形成する。

負極板１２は、銅箔により形成され長尺な形状を有し、負極金属箔１２ａと、この負極金属箔１２ａの両面に負極合剤が塗布された負極処理部１２ｂを有する。負極金属箔１２ａの長手方向に延在する下方側の側縁は、負極合剤が塗布されず銅箔が露出した負極合剤未処理部１２ｃとされている。負極合剤未処理部１２ｃには、軸芯１５の軸に沿って正極リード１６とは反対方向に延出された、多数の負極リード１７が等間隔に一体的に形成されている。

負極合剤は、黒鉛炭素等の負極活物質と、負極バインダと、増粘剤とからなる。
負極合剤は、厚さ１０μｍ程度の圧延銅箔からなる負極金属箔１２ａの両面に、片側の厚さ４０μｍ程度に塗布される。負極金属箔１２ａをプレスにより裁断する際、負極リード１７を一体的に形成する。

第１、第２のセパレータ１３、１４の幅は、正極板１１および負極板１２の幅よりも大きい。
負極板１２の負極処理部１２ｂの幅は、正極板１１の正極処理部１１ｂの幅よりも大きい。負極処理部１２ｂの幅および長さを正極処理部１１ｂの幅および長さよりも大きくして、正極処理部１１ｂの全領域を負極処理部１２ｂで覆う構造とされている。リチウムイオン二次電池の場合、負極側に負極活物質が形成されておらず負極金属箔１２ａが表出していると正極側のリチウムイオンが負極金属箔１２ａに析出し、内部短絡を発生する原因となる。上記の如く、正極処理部１１ｂの全領域を負極処理部１２ｂで覆うことにより、このようなリチウム析出に伴う内部短絡を防止することができる。

第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４は、それぞれ、例えば、厚さ４０μｍ程度のポリエチレン製多孔膜で形成されている。

［発電ユニット］
図１において、中空な円筒形状の軸芯１５には、軸方向（図面の上下方向）の上端部の内面に中空部よりも径大の溝１５ａが形成され、この溝１５ａに大略薄い円筒状の正極集電板２７が圧入されている。

正極集電板２７は、例えば、アルミニウム系金属により形成されている。
正極集電板２７は、円盤状の基部２７ａ、基部２７ａの内周部において軸芯１５側に向かって突出し、軸芯１５の内面に圧入される下部筒部２７ｂ、および外周縁において電池蓋３側に突き出す上部筒部２７ｃを有する。正極集電板２７の基部２７ａには、電池内部で発生するガスを放出するための開口部２７ｄ（図２参照）が形成されている。

正極集電板２７の上部筒部２７ｃの外周には、正極金属箔１１ａの正極リード１６および押え部材２８が接合されている。多数の正極リード１６を、正極集電板２７の上部筒部２７ｃの外周に密着させておき、正極リード１６の外周に押え部材２８をリング状に巻き付けて仮固定し、この状態で超音波波溶接により接合される。

軸芯１５の下端部には、負極集電板２１が圧入されて取り付けられている。負極集電板２１は、例えば、銅により形成され、円盤状の基部２１ａに軸芯１５の段部１５ｂに圧入される開口部２１ｂが形成され、外周縁に、電池缶２の底部側に向かって突き出す外周筒部２１ｃが形成されている。

負極集電板２１の外周筒部２１ｃの外周には、負極金属箔１２ａの負極リード１７および押え部材２２が接合されている。多数の負極リード１７を、負極集電板２１の外周筒部２１ｃの外周に密着させておき、負極リード１７の外周に押え部材２２をリング状に巻き付けて仮固定し、この状態で超音波溶接により接合される。
負極集電板２１の下面には、ニッケルからなる負極通電リード２３が溶接されている。負極通電リード２３は、鉄製の電池缶２の底部２ｃにおいて、電池缶２に溶接されている。

正極集電板２７には、負極通電リード２３を電池缶２に溶接するための電極棒を挿通するための開口部２７ｅ（図２参照）が形成されている。電極棒（図示せず）を正極集電板２７に形成された開口部２７ｅから軸芯１５の中空部に差し込み、その先端部で負極通電リード２３を電池缶２の底部２ｃの内面に押し付けて抵抗溶接を行う。負極集電板２１に接続されている電池缶２の底部２ｃは一方の出力端子として用いられる。

多数の正極リード１６が正極集電板２７に溶接され、多数の負極リード１７が負極集電板２１に溶接されることにより、正極集電板２７、負極集電板２１および発電要素１０が一体的にユニット化された発電ユニット２０が構成される（図２参照）。但し、図２においては、図示の都合上、負極集電板２１、押え部材２２および負極通電リード２３は発電ユニット２０から分離して図示されている。

正極集電板２７の基部２７ａの上面には、複数のアルミニウム箔が積層されて構成されたフレキシブルな接続リード３３が、その一端部を溶接されて接合されている。接続リード３３は、複数枚のアルミニウム箔を積層して一体化することにより、大電流を流すことが可能とされ、且つ、フレキシブル性を付与されている。

［電池蓋ユニット］
正極集電板２７の上部筒部２７ｃ上には、電池蓋ユニット４０が配置されている。電池蓋ユニット４０は、リング形状をした絶縁板３４、絶縁板３４に設けられた開口部３４ａ（図２参照）に嵌入された接続板３５、接続板３５に溶接されたダイアフラム構造の蓋体３７および蓋体３７に、かしめにより固定された電池蓋３により構成される。

絶縁板３４は、例えば、ＰＰ等の絶縁性樹脂材料からなり、円形の開口部３４ａを有するリング形状を有し、正極集電板２７の上部筒部２７ｃ上に載置されている。
絶縁板３４は、下方に延出され開口部側に突出する筒部３４ｂを有している。絶縁板３４の筒部３４ｂには接続板３５が嵌合されている。接続板３５の下面には、接続リード３３の他端部がレーザ溶接等により接合されている。接続リード３３は他端部側において湾曲状に折り返されて、正極集電板２７に溶接された面と同じ面が接続板３５に接合されている。

接続板３５は、アルミニウム系金属により形成され、中央部を除くほぼ全体が均一で、かつ、ほぼ円盤形状を有している。接続板３５の中央部には突起３５ａが形成され、蓋体３７の中央部の底面に抵抗溶接または摩擦攪拌接合により接合されている。蓋体３７はアルミニウム系金属により形成され、蓋体３７の基部３７ａに円形の切込み３７ｂ（図２参照）を有する。切込み３７ｂはプレスにより上面側をＶ字形状に押し潰して、残部を薄肉にしたものである。蓋体３７は、電池の安全性確保のために設けられており、電池の内圧が上昇すると、上方に反り、切込み３７ｂを起点として開裂し、電池内部のガスを放出する機能を有する。

蓋体３７はフランジ３７ｃにおいて電池蓋３の周縁部３ａにかしめにより固定されている（図１参照）。蓋体３７と電池蓋３とをかしめる方法については後述するが、蓋体３７のフランジ３７ｃは、かしめる前は、図２に図示されるように、基部３７ａに対しほぼ垂直に立ち上げられている。蓋体３７には、４つの溶接用突出部３７ｄが形成されている。溶接用突出部３７ｄも、かしめる前は、フランジ３７ｃと同様に、基部３７ａに対しほぼ垂直に立ち上げられている。

電池蓋３は、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）により形成されており、内外両面にニッケルめっきが施されている。電池蓋３は、蓋体３７にかしめられる円盤状の周縁部３ａと、この周縁部３ａから上方に突出す筒部３ｂを有するハット型を有する。

［電池容器の密封構造］
図１を参照して、蓋体３７のフランジ部３７ｂの外周にリング形状のガスケット４３が設けられている。ガスケット４３は、例えば、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）等により形成されている。ガスケット４３は、当初、図２に図示されるように、基部４３ａに対し垂直に立ち上げられた周縁部４３ｂを有する。

図４は、図１に図示された電池缶と蓋部材との固定構造を示す拡大断面図である。
電池缶２の開口部２ｂの周縁部と蓋部材３０とは、ガスケット４３を間に介在してかしめにより固定されている。

電池缶２の開口部２ｂの周縁部と蓋部材３０とを、かしめる方法ついて説明する。
ガスケット４３を電池缶２の溝２ａの上部に載置し、ガスケット４３の開口部内に蓋部材３０を収容する。上述した如く、この状態では、ガスケット４３は、図２に図示されるように基部４３ａの外周部の周縁部４３ｂは、基部４３ａに対して垂直方向に立ち上がっている。
電池缶２の溝２ａより上部側における部分を、円筒形状の外周から軸芯側に向けて大略直角に屈曲する。これには、電池缶２の開口部２ｂの周縁部に、プレス治具の傾斜部を当接して、一旦、電池缶２の開口部２ｂの周縁部を傾斜状に屈曲する。次に、平坦なプレス治具を用いて、電池缶２の開口部２ｂの周縁部を、ガスケット４３を介在して電池缶２の溝２ａ側に屈曲する。これにより、電池缶２の開口部２ｂの周縁部と蓋部材３０の周縁部とが、ガスケット４３の周縁部４３ｂを介在して屈曲され固定される。こうして、電池缶２の開口部２ｂの周縁部、ガスケット４３の周縁部４３ｂおよび蓋部材３０の周縁部が、かしめられて一体化される。

上記において、蓋部材３０は、予め、電池蓋３の周縁部３ａと蓋体３７のフランジ部３７ｃとが、かしめられて一体化されている。電池缶２と蓋部材３０とをかしめる方法は、電池蓋３と蓋体３７をかしめる方法と同様である。蓋体３７は、かしめる前は、図２に図示されるように、フランジ３７ｃおよび溶接用突出部３７ｄが、基部３７ａにほぼ垂直に起立している。このフランジ３７ｃの内側に電池蓋３を配置し、蓋体３７のフランジ３７ｃおよび溶接用突出部３７ｄを軸芯側に屈曲して電池蓋３をかしめる。これには、電池缶２と蓋部材３０とをかしめる場合と同様に、蓋体３７のフランジ３７ｃおよび溶接用突出部３７ｄを、プレスにより、一端、傾斜状に屈曲し、次に、軸方向に屈曲する。蓋体３７のフランジ３７ｃおよび溶接用突出部３７ｄを電池蓋３の周縁部３ａにかしめた後、蓋体３７の溶接用突出部３７ｄを電池蓋３の周縁部３ａに、抵抗溶接または摩擦拡販接合等により接合する。

電池缶２の内部には、非水電解液５が所定量注入されている。非水電解液５の一例としては、リチウム塩がカーボネート系溶媒に溶解した溶液をあげることができる。

［蓋部材の構造］
図５は、図１に図示された円筒形二次電池における蓋部材側の外観斜視図である。
上述した如く、電池缶２の開口部２ｂの周縁部は、円筒形の外周部から軸芯側に屈曲され、ガスケット４３の周縁部４３ｂを介在して蓋部材３０の周縁部にかしめられ、蓋部材３０が電池缶２に一体化されている。

図６は、蓋部材３０にかしめる前における電池缶２の上部側の外観斜視図である。また、図７は、図６に図示された電池缶２の切り欠きの形状を示す拡大側面図であり、図８は、図６に図示された電池缶２の上部側の正面図である。
電池缶２の切り欠き５５は、図６および図８に図示されるように、かしめる前の電池缶２の上側端部５１の領域に、開口部２ｂの周縁部に沿って、ほぼ等間隔に形成されている。各切り欠き５５は、図７に図示されているように、半円弧形状の一端５５ａを有するＵ字形形状に形成されている。切り欠き５５の幅は、一端５５ａを除き、ほぼ均一である。各切り欠き５５は、一端５５ａが上側端部５１の内方に位置し、他端が上側端部５１の縁部５２に開通している。換言すれば、切り欠き５５の他端は、電池缶２の開口部２ｂに連通している。

図９は、蓋部材３０にかしめた状態の電池缶２の一部を示す平面図である。
電池缶２の上側端部５１に形成された切り欠き５５は、かしめる前はほぼ均一であった幅が、かしめた後では、縁部５２側において一端５５ａ側よりも幅狭になっている。あるいは、縁部５２側において閉塞されている。

電池缶２の開口部２ｂ側を缶内に屈曲すると、平面視で、円筒形の電池缶２の外周に対して、上側端部５１の縁部５２側が円の内径側となる。つまり、平面視でリンク状に屈曲された上側端部５１を屈曲することにより、外周の周長と内周の周長との周長の差の分だけ、上側端部５１の縁部５２側の円周の長さが余る。このため、従来技術である切り欠き５５がない電池缶を使用する場合は、電池缶２の上側端部５１に変形が生じ、波打った状態となる。
電池缶２が周縁部において波打っていると、電池缶２の周縁部とガスケット４３の周縁部４３ｂとの間に隙間が生じるため、円筒形二次電池１の気密性が損なわれる恐れがある。

しかし、本実施形態における円筒形二次電池１においては、電池缶２の上側端部５１に、縁部５２から電池缶２の外周側に向かって延出された複数の切り欠き５５が形成されている。かしめの際、電池缶２の上側端部５１は、切り欠き５５が縁部５２側において幅狭になるように変形して、平面視でリン状の上側端部５１の外周の周長と内周の周長との周長の差が吸収される。これより、電池缶２の上側端部５１の波打ちは抑えられる。このため、本実施形態では、電池缶２の上側端部５１とガスケット４３との間には、波打ちに起因する隙間が抑えられ、円筒形二次電池１の気密性が向上する。

電池缶２の上側端部５１における外周と内周との長さの差を完全に吸収するには、切り欠き５５の幅は、その合計が、外周の周長と内周の周長との周長の差に等しいか、それよりも大きくすることが好ましい。しかしながら、切り欠き５５が形成されていれば、その分、波打ちの程度が低減されるので、切り欠き５５の幅の合計が、外周の周長と内周の周長との周長の差の差よりも小さくても差し支えはない。

［電池容器の作製方法１］
次に、蓋部材３０に電池缶２をかしめにより一体化して外部から密封された電池容器を作製する方法を図１０〜１２を参照して説明する。
まず、図１０に図示されるように、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）を、プレスにより円形に切り出して、電池缶素材２’を作製する。
次に、電池缶素材２’を絞り加工して、図１１に図示されるように、底部２ｃを有し、上部に開口部２ｂを有する円筒形状の筒体を形成する。

次に、図１１に図示された状態の電池缶素材２’を、パンチ６０を用いて加工して、上部側における開口部２ｂの周縁部に切り欠き５５を形成する。
図１２に図示されるように、パンチ６０は、前面部６１が、電池缶２の外周面と同一の半径の円弧形状に形成されている。また、パンチ６０の底部には、電池缶２に形成される切り欠き５５に対応するＵ字形状の突起部６２が複数個、形成されている。
突起部６２の間隔は、円周に沿う長さがほぼ同一とされている。換言すれば、幅方向における直線的な間隔は、円周に沿って等間隔に配列された切り欠き５５を、平面に投影した間隔となっている。

図示はしないが、円筒形状の電池缶素材２’の内側には、外面が電池缶素材２’の内面に接する外径を有する円筒形のダイが挿通される。ダイには、パンチ６０の各突起部６２に対応するスリットが形成されている。
パンチ６０を、ダイのスリットに位置合わせして、電池缶素材２’を打抜き加工をする。打抜き加工の際、パンチ６０を、幅方向における中心軸が電池缶素材２’の軸芯を通過するようパンチ６０の向きを位置合わせして、図１２の矢印方向に向かって移動する。これにより、電池缶素材２’に、パンチ６０の突起部６２に対応する数の切り欠き５５が形成される。

次に、電池缶素材２’を所定角度回転し、打抜き加工される領域を割り出し、パンチ６０による打抜き加工を行うことにより、被加工領域に切り欠き５５を形成する。電池缶素材２’の回転割り出しおよび打抜き加工を複数回行うことにより、図１２に図示されるように、電池缶素材２’の開口部２ｂの周縁部全周に切り欠き５５が形成される。
なお、図１２においては、説明の都合上、電池缶素材２’は、パンチ６０による打抜き加工が完了し、上側端部５１側の全周に切り欠き５５が形成された状態を示している。

電池缶素材２’の開口部２ｂの周縁部全周に切り欠き５５を形成した後は、電池缶素材２’と蓋部材３０とを、ガスケット４３を介在させてかしめる。
先ず、図１２に図示された状態の電池缶素材２’の開口部２ｂ近傍の外周に、グルービング加工により溝２ａ（図１、図５参照）を形成する。
そして、上述した如く、電池缶２の溝２ａより上部側の所定領域、すなわち、上側端部５１を、管内側に向けて大略直角に屈曲する。これには、電池缶２の上側端部５１を軸芯側に傾斜させ、次に、上側端部５１を、ガスケット４３を介在して電池缶２の溝２ａ側に屈曲して蓋部材３０の周縁部に圧接する。これにより、電池缶２の上側端部５１、ガスケット４３の周縁部４３ｂおよび蓋部材３０の周縁部が、かしめられて一体化され、外部に対し密封された電池容器が形成される。電池缶２と蓋部材３０とをかしめる前に、電池缶２内に発電ユニット２０を収容し、非水電解液５を注入しておくことにより円筒形二次電池１が作製される。

上記実施形態において、パンチ６０に形成された突起部６２の間隔を、円周に沿う長さが等間隔であるとして例示した。しかし、切り欠き５５の間隔は、格別、正確である必要はなく、パンチ６０の突起部６２の間隔を、直線的に等間隔としてもよい。換言すれば、パンチ６０の幅方向における間隔を同一としてもよい。

上記実施形態において、パンチ６０の前面部６１は、電池缶素材２’の外周とほぼ同一の半径の円弧状に形成されている。このため、パンチ６０の前面部６１が、電池缶素材２’の外周に均一に当接し、切り欠き５５の形状が均一となり、また、電池缶素材２’の変形を無くすことができる。
しかし、切り欠き５５の形状は、格別、正確である必要はなく、パンチ６０の前面部６１は平坦としてもよい。

［電池容器の作製方法２］
次に、電池容器の作製方法の他の例を、図１３〜図１５を参照して説明する。
図１３は、電池缶の他の作製方法を説明するための図であり、図１０に続く工程を示す。また、図１４は、図１３に続く工程を説明するための電池缶の斜視図であり、図１５は、図１４に続く工程を説明するための電池缶の側面図である。
先ず、図１０に図示されるように、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）を、プレスにより円形に切り出して、平坦状の電池缶素材２’を作製する。
次に、図１３に図示されるように、電池缶素材２’の外周縁の近傍に、切り欠き５５を形成する。

Ｕ字形状の切り欠き５５は、図１３に二点鎖線で示す上側端部５１の領域内に配置されるように形成する。図１３において、Ｕ字形状の切り欠き５５の他端は二点鎖線で示す縁部５２まで延出され、半円形状の一端５５ａは、縁部５２の内側に位置するように形成される。

次に、図１４に図示されるように、電池缶素材２’を絞り加工して、平坦部５８の中央に、底部２ｃを有する円筒部を形成する。絞り加工は、数回に分けて行い、徐々に、円筒部の高さを高くする。

そして、図１５に図示されるように、上側端部５１の縁部５２が円筒部と平坦部５８との境界となる位置まで絞り加工を行う。
この状態では、切り欠き５５の他端部は、平坦部５８あるいは縁部５２に位置している。
ここで、円筒部の外周に張り出している平坦部５８を円筒部の外周側面の位置で切断すると、電池缶素材２’は、図１２に図示された上側端部５１の全周に亘り切り欠き５５が配列された、底部２ｃを有する円筒体となる。
以下は、電池容器の作製方法１で説明した方法と同様の方法により、電池缶２の上側端部５１と蓋部材３０とがガスケット４３を介在してかしめられた、外部から密封された電池容器を作製することができる。

［実施形態１の効果］
上記一実施の形態では、蓋部材３０をかしめにより固定する際に内周側に屈曲される電池缶２の上側端部５１に、複数の切り欠き５５を形成した。かしめの際、電池缶２の上側端部５１は、切り欠き５５の縁部５２側が幅狭となるように変形する。これに伴い、内周側に屈曲される電池缶２の上側端部５１は波打ちが吸収または低減される。このため、電池缶２とガスケット４３との間に、電池缶２の波打ちに起因する隙間が生じることがなく、円筒形二次電池１の気密性が向上する。

（実施形態２）
図１６は、本発明の円筒形二次電池の実施形態２を示し、円筒形二次電池の蓋部材側の外観斜視図であり、図１７は、図１６に図示された電池缶の作製工程における一状態、具体的には、蓋部材にかしめる前における電池缶の上部側を示す外観斜視図である。また、図１８は、図１７に図示された電池缶の切り欠きの形状を示す拡大側面図である。
実施形態２に示す蓋部材３０が実施形態１と異なる点は、図１８に図示されるように、かしめる前の電池缶２の上側端部５１に形成される切り欠き５５’の形状をＶ字形状とした点である。
その他は、実施形態１と同様であり、対応する部材に同一の参照符号を付して説明を省略する。

図１８に図示されるように、電池缶２の上側端部５１に形成される切り欠き５５’は、一端５５ａが先鋭な形状とされたＶ字形状に形成されている。
図２０は、蓋部材にかしめた状態の電池缶の上部側の一部を示す平面図である。
かしめる前に、電池缶２の上側端部５１に形成された切り欠き５５’は、その幅が、一端５５ａから縁部５２側に向かって直線的に増大している。このため、かしめ後における切り欠き５５’の幅は、全長に亘り、ほぼ均一となる。切り欠き５５’の縁部５２側の幅が適切であれば、かしめ後における切り欠き５５’の幅を、切り欠き５５’の長さ全体に亘り殆ど０とすることも可能である。
実施形態２における、他の構成は実施形態１と同様であり、対応する部材に同一の参照番号を付して説明を省略する。

図２１は、実施形態２に示された電池缶２を作製する第１の方法を説明するための図である。
この方法は、基本的に、実施形態１に関して説明した電池缶２の作製方法１と同じである。
図１０に図示されるように、円形の電池缶素材２’を切り出し、電池缶素材２’を絞り加工して、図１１に図示されるように底部２ｃを有する円筒形状の筒体を作製する。

そして、図１１に図示された円筒形状の電池缶素材２’を、パンチ６０を用いて加工して、電池缶２を形成する。
パンチ６０の底部に形成された突起部６２’が、図２１に図示されるように、Ｖ字形状を有している点が実施形態１における電池缶素材２’の作製方法１と相違する点である。

図２２は、実施形態２に示された電池缶２を作製する第２の方法を説明するための図である。
この方法は、基本的に、実施形態１に関して説明した電池容器の作製方法２と同じである。
図１０に図示されるように、円形の電池缶素材２’を切り出し、図２２に図示されるように、電池缶素材２’の外周縁の近傍に、切り欠き５５’を形成する。
電池缶素材２’に形成される切り欠き５５’がＶ字形状を有する点が実施形態１の電池容器の作製方法２と相違する点である。

この後は、実施形態１の場合と同様に、絞り加工により電池缶素材２’を、縁部５２まで円筒部にし（図１５参照）、平坦部５８を切断することにより、切り欠き５５’の他端が先端となる円筒体を形成する（図１２の電池缶素材２’参照）。そして、上述した如く、電池缶素材２’と蓋部材３０とをガスケット４３を介在してかしめることにより電池容器を作製する。電池缶２と蓋部材３０とをかしめる前に、電池缶２内に発電ユニット２０を収容し、非水電解液５を注入しておくことにより円筒形二次電池１が作製される。

［実施形態の効果］
実施形態２においても、電池缶２の上側端部５１に複数の切り欠き５５’を形成したので、かしめの際、電池缶２の上側端部５１は、切り欠き５５’の縁部５２側が幅狭となるように変形し、上側端部５１の外周の周長と内周の周長との周長の差が吸収される。このため、電池缶２とガスケット４３との間に、電池缶２の波打ちに起因する隙間が生じることがなく、円筒形二次電池１の気密性が向上する効果を奏する。

実施形態２においては、かしめ前の電池缶２の上側端部５１に形成される切り欠き５５’が、一端５５ａから内周側の縁部５２側に向かって幅広となるＶ字形状とされている。このため、かしめ後において、切り欠き５５の幅が、ほとんど０に近い均一な幅となり、全周に亘り、かしめの強度をほぼ均一とすることができる。

なお、上記実施形態１、２において、電池缶２に形成される切り欠き５５、５５’の形状を、Ｕ字形状またはＶ字形状として例示したが、この形状に限定されるものではない。切り欠き５５、５５’の形状は、例えば、矩形状、楕円形状、逆台形としたり、あるいは、これらの形状を組み合わせた複合形状としたりしてもよい。

電池缶の開口部２ｂの周縁部に形成する切り欠き５５、５５’は、等間隔でなくてもよい。また、切り欠き５５、５５’は周縁部の全周に亘り形成する構造に限られるものではなく、一部の領域にのみ形成するようにしてもよい。

上記実施形態においては、電池蓋ユニット４０は、電池蓋３、蓋体３７、絶縁板３４、接続板により構成されたものとして例示した。しかし、電池蓋ユニット４０は、上記構成に限られるものではなく、本発明は、他の構成部材が追加されたり、上記構成部材の一部を有していない電池蓋ユニット４０にも適用が可能である。

上記実施形態においては、蓋部材３０は、一方の外部電極端子となる電池蓋３と、ダイヤフラム構造を有する蓋体３７により構成されるとして例示した。しかし、本発明は、電池蓋３および蓋体３７がかしめにより一体化された構造に限らず、１つの部材で構成された蓋部材に対しても幅広く適用することができる。

上記実施形態では、リチウムイオン円筒形二次電池の場合で説明した。しかし、本発明は、ニッケル水素電池またはニッケル・カドミウム電池、鉛蓄電池のように水溶性電解液を用いる円筒形二次電池にも適用が可能である。また、円筒形のリチウムイオンキャパシタにも適用することができる。

その他、本発明の円筒形二次電池は、発明の趣旨の範囲内において、種々、変形して適用することが可能であり、要は、正極板と負極板とがセパレータを介して軸芯の周囲に捲回された発電要素と、上部側に開口部が形成された円筒形状を有し、内部に発電要素が収容され、電解液が注入された電池缶と、絶縁部材を介して電池缶にかしめにより固定されて電池缶の開口部を塞ぐ蓋部材とを具備し、電池缶の開口部の所定領域には、平面視でリング形状となるように缶内側に折り曲げられたかしめ部が設けられ、かしめ部には、その内縁から電池缶の外周に向けて周方向に切り欠きが複数個形成されており、各切り欠きは、かしめられた状態で、少なくとも内縁側において閉塞されているものであればよい。

１円筒形二次電池
２電池缶
３電池蓋
１０発電要素
１１正極板
１２負極板
２０発電ユニット
３０蓋部材
４０電池蓋ユニット
４３ガスケット（絶縁部材）
５１上側端部
５２縁部
５５、５５’ 切り欠き
５５ａ一端

Claims

正極板と負極板とがセパレータを介して軸芯の周囲に捲回された発電要素と、
上部側に開口部が形成された円筒形状を有し、内部に前記発電要素が収容され、電解液が注入された電池缶と、
絶縁部材を介して前記電池缶にかしめにより固定されて前記電池缶の開口部を塞ぐ蓋部材とを具備し、
前記電池缶の前記開口部の所定領域には、平面視でリング形状となるように缶内側に折り曲げられたかしめ部が設けられ、
前記かしめ部には、その内縁から電池缶の外周に向けて周方向に切り欠きが複数個形成されており、
前記各切り欠きは、かしめられた状態で、少なくとも前記内縁側において閉塞されていることを特徴とする円筒形二次電池。
請求項１に記載の円筒形二次電池において、前記電池缶の切り欠きは、かしめる前において、それぞれ、Ｕ字形状に形成されていることを特徴とする円筒形二次電池。
請求項１に記載の円筒形二次電池において、前記電池缶の切り欠きは、かしめる前において、それぞれ、Ｖ字形状に形成されていることを特徴とする円筒形二次電池。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の円筒形二次電池において、前記複数個の切り欠きの内周側の縁部における周方向の幅の合計値は、かしめる前において、前記リング形状の前記かしめ部の内縁の周長と、前記電池缶の外周の周長との差と同一、もしくはそれよりも小さいことを特徴とする円筒形二次電池。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の円筒形二次電池において、前記電池缶の開口部側には、前記かしめ部よりも缶底部側において缶内側に凹設された溝が設けられ、前記電池缶の前記溝と前記開口部との間には、前記電池缶の外周側面から軸芯方向に屈曲され、前記絶縁部材を介して前記蓋部材を圧接する上側端部が形成され、前記切り欠きの前記外周側の一端は、かしめられた状態で、前記上側端部の領域内に形成されていることを特徴とする円筒形二次電池。