JPH03216955A - 扁平形密閉電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、負極活物質としてリチウム、ナトリウム、カ
リウムなどのアルカリ金属を用い、正極活物質として塩
化チオニル、塩化スルフリル、塩化ホスホリルなどの常
温で液体のすヰシハロゲン化物を用い、ハーメチックシ
ールを採用した扁平形密閉電池に関する。

〔従来の技術］ 近年、電子機器の発達に伴い、そのバックアンプ用電源
として、自己放電が小さく、長寿命で、かつ密閉性が高
く、１０年間以上の長期間にわたって使用できる電池が
要望されるようになってきた。

そごで、そのような要望に応えるべく、負極活物質とし
てリチウムを用い、正極活物質として塩化チオニルを用
い、電池蓋にメタルーガラスーメタルのいわゆるハーメ
チックシールを採用した筒形の密閉電池が開発されてき
た（例えば、特開昭６２−２０６７６９号公報）。

また、ＩＣの消費電流の低減や、電子機器の小形、軽量
化に伴う要請から、上記のような筒形の密閉電池のみな
らず、より小形、薄形のバックアンプ電源用電池が要望
され、扁平形の密閉電池も開発されはじめてきた。

ところで、このような扁平形の密閉電池では、その電解
液の注入と電解液注入後の封止に際して、次のような方
法が採用されている。例えば、第４図に示すように電解
液注入口を設けていない電池では、電池の組立時に、電
池容器（５）に電解液を注入した後、電池蓋（６）を電
池容Ｈ（５）の開口部に嵌合し、電池蓋（６）のボディ
（７）の外周部（７ａ）を電池容器（５）の開口端部（
５ａ）と熔接しており、また、第５図に示すように電池
蓋（６〕のポディ（７）に電解液注入口（ロ）を設けた
電池では、電池蓋（６）のポディ（７）の外周部（７ａ
）と電池容器（５）の開口端部（５ａ）とを溶接した後
、上記電解液注入口０４から電解液を電池内部に注入し
、電解液の注入後、電解液注入口（ロ）に封止栓０９を
挿入し、該封止栓０５１の頭部を上記電解液注入口（ロ
）の周壁部に溶接していた． しかしながら、前者の電解液注入法では、電解液注入後
に電池蓋（６）のボディ（７）の外周部（７ａ）と電池
容器（５）の開口端部（５ａ）とを溶接するため、その
溶接時の熱によって電解液が膨張し、そのため電池容器
（５）の底部（５ｂ）の中央部が膨出し、電池総高の増
加を引き起こす．一方、後者の方法では、封止栓０５１
の頭部と電解液注入口（ロ）の周壁部とを熔接したとき
に熔接部分に盛り上がりが生し、そのため、電池総高が
設定した高さより高くなって総高不良が発生するという
問題があった．また、そのような溶接部分の盛り上がり
を考慮して電池総高を設定すると、そのぶん電池内容積
が減少して放電容量が低下することになった。

そのため、本発明者らは、第１〜２図に示すように、電
池容器（５）の底部（５ｂ）の中央部に、電池内部側に
底部（１２ｂ）を有しかつ中心部に先端が電池容器（５
）の底部（５ｂ）の主底面より電池内部側に位置する筒
状部（１２ａ）を有する凹部（１２）を設け、該筒状部
（１２ａ）を電解液注入口として使用した後に該筒状部
（１２ａ）にリベント状の封止栓（１３）の軸部（１３
ａ）を挿入し、該封止栓０３）の頭部（１３ｂ）を筒状
部（１２ａ）の先端部に溶接することによって、電解液
注入後の熔接による電池総高の増加が生じない扁平形密
閉電池を開発し、それについて特許出願をしてきた（特
願昭６３−２９２８１９号）。

上記構成にすれば、電池蓋（６）のボディ（７）の外周
部（７ａ）を電池容器（５）の開口端部（５ａ）に溶接
した後に電解液を注入することができるので、溶接時の
熱による電解液の熱膨張を抑制することができ、また、
筒状部（１２ａ）に封止栓０クの軸部（１３ａ）を挿入
した後、封止栓０湯の頭部（＋３ｂ）を筒状部（１２ａ
）の先端部に溶接しても、該筒状部（１２ａ）の先端が
電池容器（５）の底部（５ｂ）の主底面〔電池容器（５
）の底部（５ｂ）の凹部（１２）を設けていない部分の
底面］より電池内部側に位置するので、上記封止栓０■
の頭部（１３ｂ）とｗａ’部（１２ａ）の先端部との熔
接による溶接部分の盛り上がりが電池容器（５）の底部
（５ｂ）の主底面より電池外部側に飛び出すことがなく
、電池総高の増加を引き起こさないのである．〔発明が
解決しようとする課題〕 扁平形密閉電池の電解液の注入口とその封止を上記のよ
うな構成にすることによって、電解液注入後の溶接によ
る電池総高の増加が生じない扁平形密閉電池を提供する
ことができる。

しかしながら、筒状部（１２ａ）への封止栓０３）の軸
部（１３ａ）の挿入が適正かつ確実に行われないと、上
記挿入時に電池容器（５）の底部（５ｂ）をくぼませ（
凹ばせ）たり、封正栓０クと筒状部（１２ａ）との溶接
不良を引き起こす原因になる。

したがって、本発明は、電池容器（５）の底部（５ｂ）
のくぼみ（凹み）や溶接不良の発生がなく、かつ溶接に
よる電池総高の増加が生じない扁平形密閉電池を掃供す
ることを目的とする。

〔ば題を解決するための手段〕

本発明の構成をその実施例に対応する第１〜３図を用い
て説明すると、本発明は、筒状部（１２ａ）の内周面に
ネジ（１２ａ１）を設け、かつ封止栓（１３）の軸部（
１３ａ）の外周面に上記筒状部（１２ａ）のネジ（１２
ａ．）と螺合するネジ（１３ａ．）を設けることによっ
て、上記目的を達成したものである． すなわち、本発明は、電池容器（５）の底部（５ｂ）の
中央部に、電池内部側に底部（　１２ｂ）を有し、かつ
中心部に先端が電池容器（５）の底部（５ｈ）の主底面
より電池内部側に位置する筒状部（１２ａ）を有する凹
部（１２）を設け、上記筒状部（１２ａ）の内周面にネ
ジ（ｌ２ａ１）を設け、かつリヘット状の封止栓（１３
）の軸部（ｌ３ａ）の外周面に上記筒状部（１２ａ）の
ネジ（１２ａ１）と螺合するネジ（１３ａ．）を設け、
上記筒状部（１２ａ）を電解液注入口として使用した後
に、上記封止栓０３１の軸部（１３ａ）を上記筒状部（
１２ａ）にネジ込んで挿入し、上記封止栓（ｌ３）の頭
部（１３ｂ）を上記筒状部（１２ａ）の先端部に溶接す
るようにしたものである。

上記のような構成にすれば、筒状部（１２ａ）への封止
栓０湯の軸部（　１３ａ）の挿入が適正かつ確実に行う
ことができ、上記挿入時に電池容器（５）の底部（５ｂ
）をくぼばせたり、封止栓０湯の軸部（１３，ｌ）の挿
入不良に基づく筒状部（１２ａ）と封止栓０■の溶接不
良の発生が防止される． 〔実施例〕 つぎに本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。た
だし、実施例ではりチウムー塩化チオニル系の扁平形密
閉電池について説明するが、本発明はその場合のみに限
られるものではない。

第１図は本発明の扁平形密閉電池の一実施例を概略的に
示す断面図であり、第２図は第１図に示す電池に使用さ
れた電池容器を示すもので、第２図の（ａ）はその断面
図であり、第２図の０））はその底面図である。第３図
は電池容器の底部の要部と封止栓を示す拡大断面図であ
る． まず、電池の構造について概略的に説明すると、（１１
はリチウムからなる負極、（２）は炭素多孔質成形体か
らなる正掻、（３）はガラス繊維不織布からなるセバレ
ータであり、このセパレータ（３）は上記負極（＋１と
正極（２）とを隔離している。（４）は電解液で、（５
）はステンレス鋼製の電池容器、（６）は電池蓋であり
、この電池ＩＩ（６１はステンレス鋼製で環状のボデイ
（７）とガラスからなる環状の絶縁層（８）とステンレ
ス鋼製の端子（９）とからなり、上記ボデイ（７）の外
周部（７ａ》は電池容器（５）の開口端部（５ａ）に溶
接されている。

０［Ｄは集電体であり、ステンレス鋼製網からなり、そ
の中央部が端子（９）の下部にスポット溶接されている
．（１０はガラス繊維不織布からなる絶縁体で、負極（
１）および集電体００）と電池蓋（６）のボデイ（７）
との間を絶縁している．０２ｌは電池容器（５）の底部
（５ｂ）の中央部に設けた電池内部側に底部（１２ｂ）
を有する凹部であり、この凹部０クはその中心部に筒状
部（１２ａ）を有していて、上記筒状部（１２ａ）の内
周面にはネジ（１２ａ１）　（第３図参照）が設けられ
ている．０■はステンレス鋼製でリベット状の封止栓で
あり、封止栓０クの軸部（１３ａ）の外周面には上記筒
状部（１２ａ）のネジ（１２ａ１）と螺合するネジ（１
３ａ１）　（第３図参照）が設けられていて、この封止
栓（１３）の軸部（１３ａ）は、上記筒状部（１２ａ）
を電解液注入口として使用して電解液を電池内部に注入
したのち、上記筒状部（１２ａ）にネジ込んで挿入され
、その頭部（１３ｂ）が上記筒状部（１２ａ）の先端部
に溶接されている．そして、この電池は、外径２０−、
電池総高（厚み）　２．５ｍ−の円板状をした扁平形密
閉電池であつぎに、主要構成部材について詳しく説明す
ると、負極（１１はリング状に打抜いたリチウムシ一ト
を集電体Ｏｌに圧着したものであって、負極活物質のリ
チウムのみで構成され、正極（２）はアセチレンブラン
クを主成分とし、これに黒鉛とポリテトラフルオ口エチ
レンを添加した炭素質を主材とする材料の多孔質成形体
、いわゆる炭素多孔質成形体からなるものであり、リン
グ状をしていて、電池容器（５）の底部側に収容されて
いる。電解液（４）は塩化チオニルに電解質として四塩
化アルミニウムリチウムを１．Ｏｗ＋ｏｌ／　ｌ　ｔｆ
ｊ解した塩化チオニル溶液からなり、塩化チオニルは上
記のように電解液溶媒であるとともに正極活物質でもあ
る。このように塩化チオニルが正極活物質として用いら
れていることからも明らかであるように、上記正極（２
）はそれ自身が反応するものではなく、正極活物質の塩
化チオニルと負極（１）からイオン化して溶出してきた
リチウムイオンとの反応場所を提供するものである． 電池容器（５）は、厚さ０．２５麟靖のステンレス鋼板
で外径２０園一、高さ２．３ｍｓの容器状に形成された
ものであり、その内部に収容した正極（２）との接触に
より、正極端子としての機能を備えている．電池蓋（６
）は、前記のようにステンレス鋼製のボディ（７）とガ
ラスからなる環状の絶縁層（８）とステンレス鋼製の端
子（９）とからなり、上記ポディ（７）は電池蓋（６）
の外周部に位置し、上記絶縁層（８）は上記ボディ（７
）の内周側に位置し、上記端子（９）は上記絶縁層（８
）の中心部に位置していて、上記ガラスからなる絶縁層
（８）がその外周面でステンレス鋼製のボディ（７）の
内周面に融着し、その内周面でステンレス鋼製の端子（
９）の外周面に融着して、いわゆるメタルーガラスーメ
タルのハーメチックシールを持ち、また、前記のように
電池蓋（６）のボディ（７）の外周部（７ａ）は電池容
器（５）の開口端部（５ａ）に溶接されていて、この電
池はいわゆる完全密閉構造となり得るように構成されて
いる．そして、上記電池蓋（６）に設けられた端子（９
）は、その下面に中央部が溶接されている集電体Ｏｆｆ
ｌに負極（１）を圧着しているので、負極端子として作
用する． 電池容器（５）の底部（５ｂ）の中央部に設けた凹部（
１２）は、電池内部側に底部（１２ｂ）を有するもので
あり、したがって、この凹部０クは電池容器（５）の底
面から見たときに凹んでおり、第１図に示すように底部
（５ｂ）を下側にして電池容器（５）を配置したときに
は、凹部０２）は上方に凸出した状態に示される．筒状
部（１２ａ）は上記凹部（１２）の中心部に先端が電池
外部側を向く態様で設けられているが、その先端は電池
容器（５）の底部（５ｂ）の主底面〔つまり、電池容器
（５）の底部（５ｂ）の凹部（１２）を設けていない部
分の底面〕より電池内部側に位置していて、この筒状部
（１２ａ）から電解液を電池内部に注入した後、封止栓
面を上記筒状部０クにネジ込み、該封止栓０ωの頭部（
１３ｂ）を筒状部（１２ａ）の先端部に溶接した場合に
溶接部分に生じる盛り上がりも電池容器（５）の底部（
５ｂ）より電池外部側に突出することがないので、溶接
部分の盛り上がりによる電池総高の増加がない。

なお、上記凹部（１２）と筒状部（１２ａ）の形成は、
電池容器《５》の底部（５ｂ）の中央部に電池容器（５
）の開口部側を向けて立ち上がり部（２ｌ〉を設け、上
記立ち上がり部（２ｌ）の上端から中心部に向けて底部
（５ｂ）と平行な部分、つまり底部（　１２ｂ）を設け
て凹部（１２）とし、さらに上記底部（１２ｂ）の端部
から電池外部側に向けて立ち上がり部分を設けることに
よって筒状部（１２ａ）とすることにより、行われてい
る．また、この電池では、電池容器（５）の底部（５ｂ
）の中央部に筒状部（１２ａ）を有する凹部０クを設け
ているので、電池容器（５）の底部（５ｂ）の変形に対
する抵抗性が高くなっていて、封止栓０クの頭部（１３
ｂ）と筒状部（１２ａ）の先端部との溶接による電解液
の膨張程度では、電池容器（５）の底部（５ｂ）が変形
することがない． つぎに、上記本発明の電池を製造したときの電池容器（
５）の底部（５ｂ）のふくれによる総高不良の発生を調
べた結果と、第４図に示す構造の電池を製造したときの
電池容器（５）の底部（５ｂ）のふくれによる総高不良
の発生を調べた結果を第１表に対比して示す． 電池はいずれも最大寸法を外径２０ｍｓ、電池総高２．
５ｍｓに設定した扁平形密閉電池であり、本発明の電池
では、正極（２）、セパレータ（３）、負極（１）など
をそれぞれ電池容器（５）と電池蓋（６）の所定位置に
収容して電池容２’ｉ　（５）と電池蓋（６）とを嵌合
したのち、電池蓋（６）のボディ（７）の外周部（７ａ
）を′遇池容器（５）の開口端部（５ａ）に炭酸ガスレ
ーザーで出力７００Ｗ、溶接速度６０ｍｍ／ｓｅｃで溶
接したのち、電池を第１図に示す状態から上下を反転さ
せ、筒状部（１２ａ）から電解液を電池内部に注入し、
電解液の注入後、封止栓０湯の軸部（１３ａ）を筒状部
（１２ａ）にネジ込んで挿入し、その封止栓（１３）の
頭部（１３ｂ）を筒状部（１２ａ）の先端部に炭酸ガス
レーザーで出力７００Ｗ、溶接時間０．３秒で溶接した
。

一方、第４図に示す従来電池（従来品）では、電池容器
（５）に正極（２）およびセパレータ（３）を収容した
段階で電解液を注入し、その後、電池蓋（６）を上記の
電池容器（５）に嵌合し、電池蓋（６）のボディ（７）
の外周部（７ａ）を電池容器（５）の開口端部（５ａ）
に前記本発明の電池の場合同様に炭酸ガスレーザーで出
力７００Ｗ，溶接速度６０ｍｍ／ｓｅｃ　７′溶接した
．両電池とも１００個ずつ製造し、電池総高が２．５一
を超えたものを総高不良と判定し、その総高不良発生率
を第１表に示した． 第　　　１　　　表 第１表に示すように、従来品、つまり、第４図に示す構
造の電池では、総高不良が３０％発生したが、本発明の
電池では総高不良の発生がまったくなかった．これは、
本発明の電池では、電解液注入口の溶接が封止栓（１３
）の頭部（１３ｂ）と筒状部（１２ａ）の先端部とを溶
接するだけであって、第４図に示す従来構造の電池より
電解液注入後の溶接面積が少な《、したがって、溶接に
要する熱量が少なくて電解液の体積膨張が少ないことと
、中央部に凹部０クを設けていることによって、電池容
器（５）の底部（５ｂ）の電解液の体積膨張に基づく変
形に対する抵抗性が向上したためであると考えられる．
なお、上記実施例では、電池蓋（６）に設けた端子（９
）が負８ｉ（＋１の端子である場合について説明したが
、負極（１）と正掻（２）の配置する位置を変えること
によって、上記端子（９）が正極（２）の端子となる場
合がある．また、」−記実施例では、絶縁層（８）をガ
ラスで構成したが、ガラスに代えてセラミノクスで絶縁
層（８）を構成してもよい。また、実施例では、負橿活
物質としてリチウムを用い、正極活物質として塩化チオ
ニルを用いたリチウム−塩化ヂオニル電池について説明
したが、負極活物質としてナトリウム、カリウムなどの
リチウム以外のアルカリ金属を用いてもよいし、正極活
物質として塩化チオユル以外に塩化スルフリル、塩化ホ
スホリルなどの常４Ｋ（２５゜Ｃ）で液体のオキシハロ
ゲン化物を用いてもよい． 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明では、電池容器（５）の底
部（５ｂ）の中央部に、電池内部側に底部（　１２ｂ）
を有しかつ中心部に先端が電池容器（５）の底部（５ｂ
）の主底面より電池内部側に位置する筒状部（１２ａ）
を有する凹部０カを設け、上記筒状部（１２ａ）の内周
面に不ジ（１２ａ．）を設け、かつ封止栓０クの軸部（
１３ａ）の外周面にネジ（１３ａ１）を設け、上記筒状
部（１２ａ）を電解液注入口として使用した後に封止栓
０クの軸部（１３ａ）を上記筒状部（１２ａ）にネジ込
んで挿入し、封止栓０湯の頭部（１３ｂ）を筒杖部（１
２ａ）の先端部に溶接する構成にしたことにより、溶接
に基づく電池総高不良の発生を防止するとともに、筒状
部（１２ａ）への封止栓０クの軸部（　１３ａ）の挿入
を適正かつ確実に行わせることによって、上記挿入時の
電池容器（５）の底部（５ｂ）の変形（くぼみ）を防止
し、かつ封止栓ａ湯の頭部（１３ｂ）を筒状部（１２ａ
）の先端部に溶接不良の発生を引き起こすことなく溶接
することができるようになった．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の扁平形密閉電池の一実施例を概略的に
示す断面図であり、第２図は第１図に示す電池に使用さ
れた電池容器を示すもので、第２図の（ａ）はその断面
図であり、第２図の（ｂｌはその底面図である．第３図
は電池容器の底部の要部と封止栓の拡大断面図である。 第４図および第５図はそれぞれ従来の扁平形密閉電池を
示す断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）負極活物質としてアルカリ金属を用い、正極活物
   質として常温で液体のオキシハロゲン化物を用い、上記
   負極活物質および正極活物質を含む発電要素を電池容器
   （５）と電池蓋（６）とで密閉する扁平形密閉電池であ
   って、 上記電池蓋（６）は、金属製で環状のボディ（７）と、
   ガラスまたはセラミックスからなる環状の絶縁層（８）
   と、端子（９）を有し、 上記環状のボディ（７）は、上記電池蓋（６）の外周部
   に位置し、 上記絶縁層（８）は、上記環状のボディ（７）の内周側
   に位置し、 上記端子（９）は、上記環状の絶縁層（８）の中心部に
   位置し、 上記電池容器（５）は、その底部（５ａ）の中央部に凹
   部（１２）を有し、 上記凹部（１２）は、電池内部側に底部（１２ｂ）を有
   し、かつ中心部に筒状部（１２ａ）を有し、上記筒状部
   （１２ａ）は、先端が電池外部側を向き、かつ該先端が
   電池容器（５）の底部（５ｂ）の主底面より電池内部側
   に位置し、 上記筒状部（１２ａ）は、電解液注入口として使用され
   、かつ電解液注入口として使用した後にリベット状の封
   止栓（１３）の軸部（１３ａ）が挿入されるものであり
   、 上記筒状部（１２ａ）の内周面には、ネジ（１２ａ＿１
   ）が設けられ、 上記封止栓（１３）の軸部（１３ａ）の外周面には、ネ
   ジ（１３ａ＿１）が設けられ、 上記筒状部（１２ａ）のネジ（１２ａ＿１）と封止栓（
   １３）の軸部（１３ａ）のネジ（１３ａ＿１）とは螺合
   可能であり、上記電池蓋（６）のボディ（７）の外周部
   （７ａ）は、上記電池容器（５）の開口端部（５ａ）に
   溶接され、上記筒状部（１２ａ）を電解液注入口として
   使用した後に、封止栓（１３）の軸部（１３ａ）を上記
   筒状部（１２ａ）にネジ込んで挿入し、 上記封止栓（１３）の頭部（１３ｂ）を上記筒状部（１
   ２ａ）の先端部に溶接していることを特徴とする、扁平
   形密閉電池。