JP6616952B2 - 筒型電池の封口体及び筒型電池 - Google Patents
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Description
本発明は、筒型電池の封口体及び筒型電池に関する。
筒型電池は、各種電気機器の電源用電池として広く使用されている。筒型電池は、発電要素を収容している有底筒型電池缶の開口部を当該電池缶を封止するための金属製封口板で封口し、電極端子を取り付けてなる基本構造を有している。このような筒型電池は、携帯電話、ノートパソコン、デジタルカメラ等の小型機器をはじめ、電気自動車やハイブリッド自動車などの駆動電源として用いられている。いずれの用途であっても、筒型電池には、内容物の漏出を確実に防止しうる高度の密閉性が要求される。
上記の密閉性を確保する観点から、例えば特許文献１には、柱状挿入部が設けられた電極外部端子と、絶縁ガスケットと、封口板とを有し、これらが前記柱状挿入部によって一体的にかしめ付けられる密閉型電池において、絶縁ガスケットに表裏から接する環状突起部を設けて振動や衝撃が加わった場合でも液漏れしにくい構成とすることが提案されている。また、特許文献２には、特許文献１と類似の構成を有する密閉型電池であって、柱状挿入部の横断面の形状に対応する凹部が絶縁ガスケットに設けられている構成が提案されており、密閉性をより高めることができるとされている。
しかしながら、上記いずれの特許文献においても、密閉性を高めるべく環状突起部同士、あるいは柱状挿入部によって押圧されるのは絶縁ガスケットである。そのため、柱状挿入部によってかしめ固定されるときに絶縁ガスケットは圧縮されて多少外側に伸びてしまい、絶縁ガスケットの反発力による十分な密閉性が得られないという問題点があった。
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、密閉性をより向上させることができる筒型電池の封口体及び筒型電池を提供することを一つの目的としている。
前記の、及び他の問題点を解決するために、本発明の一つの態様は、有底筒状の電池缶と、当該電池缶の内側に配置されている発電要素とを備える筒型電池を構成すべく、前記発電要素と電気的に接続されている電極端子を含み、前記電池缶の開口部を封止するための封口体であって、前記電池缶の開口部内周面に密接する平面形状を有する平板状の封口板と、前記封口板及び前記電極端子と密接し、前記封口板と前記電極端子との間を電気的に絶縁するための絶縁ガスケットとを有し、前記絶縁ガスケットには前記封口板と隣接する側に所定の横断面形状を有する突起部が設けられており、前記封口板の前記絶縁ガスケットと隣接する側には前記突起部に対応する形状で形成された凹部が設けられ、少なくとも前記封口板と前記絶縁ガスケットとが、前記電極端子から延出する円柱状の部材である挿通部がそれぞれに挿通されて互いに圧接され、前記絶縁ガスケットの前記突起部が前記封口板の前記凹部内で圧縮状態とされ、前記絶縁ガスケットが、前記突起部を有する第１部材と、前記封口板を挟んで前記第１部材の反対側に配置される第２部材とからなり、前記第２部材の前記封口板と隣接する側には、前記封口板の前記凹部の裏側として現れる凸部に対応する凹部が設けられることを特徴とする。
また、本発明の他の態様は、有底筒状の電池缶と、当該電池缶の内側に配置されている発電要素と、前記発電要素と電気的に接続されている電極端子を含み、前記電池缶の開口部を封止するための封口体とを有する筒型電池であって、前記封口体は、前記電池缶の開口部内周面に密接する平面形状を有する平板状の封口板と、前記封口板及び前記電極端子と密接し、前記封口板と前記電極端子との間を電気的に絶縁するための絶縁ガスケットとを有し、前記絶縁ガスケットには前記封口板と隣接する側に所定の横断面形状を有する突起部が設けられており、前記封口板の前記絶縁ガスケットと隣接する側には前記突起部に対応する形状で形成された凹部が設けられ、少なくとも前記封口板と前記絶縁ガスケットとが、前記電極端子から延出する円柱状の部材である挿通部がそれぞれに挿通されて互いに圧接され、前記絶縁ガスケットの前記突起部が前記封口板の前記凹部内で圧縮状態とされ、前記絶縁ガスケットが、前記突起部を有する第１部材と、前記封口板を挟んで前記第１部材の反対側に配置される第２部材とからなり、前記第２部材の前記封口板と隣接する側には、前記封口板の前記凹部の裏側として現れる凸部に対応する凹部が設けられる。
本発明の一態様によれば、密閉性をより向上させることができる筒型電池の封口体及び筒型電池を提供することができる。
以下に、添付図面を参照して、本発明の実施形態について具体的に説明する。なお、本発明は、それらの実施形態に限定されるものではない。
まず、図１に、本実施形態に係る筒型電池１の構成例を示す縦断面図を示している。図１の筒型電池１は、有底筒型の電池缶１０の内部に発電要素２０を収容して構成されている。筒型の形状は、円筒形であっても他の角筒形であってもよい。発電要素２０としては、スラリー状の正極材料を例えばステンレス製ラス板に塗布したものを所定の大きさに切断した後に乾燥させてなる正極２２、板状のリチウム金属やリチウム合金である負極２４を、例えばポリオレフィン製微多孔膜からなるセパレータ２３を介してスパイラル状に形成してリチウム一次電池を構成した例として示している。図１において、正極２２と後述する電極端子４３の下面、及び負極２４と電池缶１０の内面が、それぞれ正極タブ４５、負極タブ１１を介して接続されている。なお、本発明は、アルカリ電池などの他の形式の筒型電池にも適用することができる。
図１に示されるように、電池缶１０の開口端は封口体４０によって密封されている。図２に封口体４０の縦断面図を示している。封口体４０は、封口板４１、絶縁ガスケット４２ａ、４２ｂ、電極端子４３、及びワッシャ４４を備えている。封口板４１、ワッシャ４４は、鉄材、ステンレス鋼帯等の金属材料からプレス成形により形成することができる。絶縁ガスケット４２ａ、４２ｂは、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド等の、熱可塑性、電気絶縁性を有する合成樹脂により形成することができる。電極端子４３は、円盤状の端子部４３ａと端子部４３ａの一方の面に突設されている円柱状の挿通部４３ｂを有する。封口板４１、絶縁ガスケット４２ａ、４２ｂ、及びワッシャ４４の中央には、電極端子４３の挿通部４３ｂを挿通させるための開口部が設けられている。封口体４０は、絶縁ガスケット４２ａ、封口板４１、絶縁ガスケット４２ｂ、ワッシャ４４の順に電極端子４３の挿通部４３ｂを各開口部に挿通させ、挿通部４３ｂの端部を軸方向に押圧変形させてかしめ付けることにより、一体の部品として完成される。電池缶１０は、封口板４０の周縁折り曲げ部４１ｂを電池缶１０の内周に沿って溶接することにより封止されている。
図３Ａ、図３Ｂに、封口体４０の分解斜視図を示している。電池缶１０を密封する封口体４０の上側に配置される絶縁ガスケット４２ａの下面には、その開口部の周囲に下方に突出する突起部４２ａ１が設けられている。図３Ａの例ではこの突起部４２ａ１の平面形状は六角形、図３Ｂの例では円形である。なお、突起部４２ａ１の平面形状はこれらに限定されることなく、適宜の形状を選定することが可能である。
図３Ａ、図３Ｂに示すように、絶縁ガスケット４２ａの下面は封口板４１により受けられる。そこで、封口板４１の開口部周辺には、絶縁ガスケット４２ａの突起部４２ａ１の形状寸法に対応する凹部４１ａが設けられている。凹部４１ａの形状寸法は、絶縁ガスケット４２ａの材質、突起部４２ａ１の形状、突出寸法に応じて決定することができる。具体的には、封口板４１の凹部４１ａは、金属プレス加工によって形成される。
さらに、図３Ａ、図３Ｂに示すように、封口板４１の下面は絶縁ガスケット４２ｂにより受けられる。そこで、絶縁ガスケット４２ｂの開口部周辺には、封口板４１の凹部４１ａの形状寸法に対応する凹部４２ｂ１が設けられている。凹部４２ｂ１の形状寸法は、封口板４１の凹部４１ａの形状、突出寸法に応じて決定することができる。具体的には、絶縁ガスケット４２ｂの凹部４２ｂ１は、樹脂成形によって形成される。
図４に、図３Ａの構成例に対応する封口板４１の平面図を示している。図４では、封口板４１の開口部の周囲に六角形の凹部４１ａが形成されている。これに対し、図５には、図２〜図４に示した本実施形態の封口体４０と同様の基本構成を有するが、絶縁ガスケット４２ａの突起部４２ａ１と、対応する封口板４１の凹部４１ａ、絶縁ガスケット４２ｂの凹部４２ｂ１が設けられていない従来例の封口体４０の縦断面図を示している。従来例の封口体４０では、前記したように、端子部４３ａ、あるいはワッシャ４４と封口板４１との間で押圧された絶縁ガスケット４２ａ、４２ｂは外方に逃げてしまう傾向が見られる。
本実施形態の封口体４０の場合、電極端子４３の挿通部４３ｂをかしめることで圧縮された絶縁ガスケット４２ａは、封口板４１の凹部４１ａの内壁と中央の電極端子４３の挿通部４３ｂ外面に押圧されて密接し、封口体４０の電池缶１０の密封性能をより向上させる効果を奏する。また、絶縁ガスケット４２ａの突起部４２ａ１と、対応する封口板４１の凹部４１ａ、絶縁ガスケット４２ｂの凹部４２ｂ１の横断面形状を円形以外の多角形状、楕円状等の形状とすれば、封口体４０としてかしめ付けられた封口板４１、絶縁ガスケット４２ａ、４２ｂが、電池１に与えられる衝撃等により互いに回転しようとする作用を防止する回り止めの効果を増強することが可能である。
上記した本実施形態の効果を確認するため、封口体４０の絶縁ガスケット４２ａの突起部４２ａ１と封口板４１の凹部４１ａとの接触圧力を解析し、図５に例示した従来例の封口体４０の場合と比較した。比較結果を表１に示している。
表１に示されているように、封口体４０の絶縁ガスケット４２ａの突起部４２ａ１と封口板４１の凹部４１ａとの接触圧力の最大値は、本実施形態の方が従来例よりも約１０％大きくなっている。そのため、接触圧力と接触圧力が印加されている距離との積についても、本実施形態の方が約１０％大きくなっており、封口体４０の密閉性が向上していることがわかる。
以上詳細に説明したように、本発明の実施形態に係る封口体４０を備えた筒型電池では、従来の筒型電池と比較して密閉性をさらに向上させることができる。
１ 筒型電池 １０ 電池缶 ２０ 発電要素
４０ 封口体 ４１ 封口板 ４１ａ 凹部
４２ａ、４２ｂ 絶縁ガスケット ４２ａ１ 突起部 ４２ｂ１ 凹部
４３ 電極端子 ４３ａ 端子部 ４３ｂ 挿通部
４０ 封口体 ４１ 封口板 ４１ａ 凹部
４２ａ、４２ｂ 絶縁ガスケット ４２ａ１ 突起部 ４２ｂ１ 凹部
４３ 電極端子 ４３ａ 端子部 ４３ｂ 挿通部
Claims (2)
- 有底筒状の電池缶と、当該電池缶の内側に配置されている発電要素とを備える筒型電池を構成すべく、前記発電要素と電気的に接続されている電極端子を含み、前記電池缶の開口部を封止するための封口体であって、
前記電池缶の開口部内周面に密接する平面形状を有する平板状の封口板と、
前記封口板及び前記電極端子と密接し、前記封口板と前記電極端子との間を電気的に絶縁するための絶縁ガスケットとを有し、
前記絶縁ガスケットには前記封口板と隣接する側に所定の横断面形状を有する突起部が設けられており、
前記封口板の前記絶縁ガスケットと隣接する側には前記突起部に対応する形状で形成された凹部が設けられ、
少なくとも前記封口板と前記絶縁ガスケットとが、前記電極端子から延出する円柱状の部材である挿通部がそれぞれに挿通されて互いに圧接され、前記絶縁ガスケットの前記突起部が前記封口板の前記凹部内で圧縮状態とされ、
前記絶縁ガスケットが、前記突起部を有する第１部材と、前記封口板を挟んで前記第１部材の反対側に配置される第２部材とからなり、前記第２部材の前記封口板と隣接する側には、前記封口板の前記凹部の裏側として現れる凸部に対応する凹部が設けられる
ことを特徴とする筒型電池の封口体。 - 有底筒状の電池缶と、当該電池缶の内側に配置されている発電要素と、前記発電要素と電気的に接続されている電極端子を含み、前記電池缶の開口部を封止するための封口体とを有する筒型電池であって、
前記封口体は、
前記電池缶の開口部内周面に密接する平面形状を有する平板状の封口板と、
前記封口板及び前記電極端子と密接し、前記封口板と前記電極端子との間を電気的に絶縁するための絶縁ガスケットとを有し、
前記絶縁ガスケットには前記封口板と隣接する側に所定の横断面形状を有する突起部が設けられており、
前記封口板の前記絶縁ガスケットと隣接する側には前記突起部に対応する形状で形成された凹部が設けられ、
少なくとも前記封口板と前記絶縁ガスケットとが、前記電極端子から延出する円柱状の部材である挿通部がそれぞれに挿通されて互いに圧接され、前記絶縁ガスケットの前記突起部が前記封口板の前記凹部内で圧縮状態とされ、
前記絶縁ガスケットが、前記突起部を有する第１部材と、前記封口板を挟んで前記第１部材の反対側に配置される第２部材とからなり、前記第２部材の前記封口板と隣接する側には、前記封口板の前記凹部の裏側として現れる凸部に対応する凹部が設けられる
ことを特徴とする筒型電池。
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