JPH0444387B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は非水電解液電池、特にその密封構造
の改良に関する。

非水電解液電池は、その負極にリチウム等の軽
金属を使用することにより、比較的高い理論エネ
ルギー密度が得られる。従つて、いわゆるボタン
型あるいはコイン型と言われる小型の電池を構成
するのに特に適している。

しかしながら、この非水電解液電池は、その負
極にリチウムのような化学的活性の強い金属を使
用するため、水分の侵入等を極端に嫌う。極めて
僅かな水分の侵入であつても、これが直ちに内部
抵抗の増大などのように、性能の劣化に結び付く
からである。また、非水電解液を使用している
が、この非水電解液が長期間の保存の間に外部に
蒸発して失われ、これにより、いわゆる電池の減
量による性能劣化という問題が生じる。

以上のような特殊性があるため、非水電解液の
封口構造は、今までの例えばアルカリ電池におい
て採用されていた封口構造をそのまま転用するこ
とはできない。しかしながら、現実には、非水電
解液電池に適した封口構造が未だないため、必ず
しも十分とは言えない従前のアルカリ電池におい
て採用されていた封口構造がすくなからず採用さ
れていた。

一般に電池の封口材料、特にパツキングの材料
としては、ポリエチレン、耐衝撃性ポリプロピレ
ン、各種ゴム類等が知られている。

しかし先ず、封口材料としてのポリエチレン
は、科学的に安定であるが、弾性に乏しく、この
ため非水電解液電池では十分な密封効果を得るこ
とができない。また、耐衝撃性ポリプロピレンは
化学的に安定で柔軟性もあるが、弾性に乏しく、
従つてこれも非水電解液電池では十分な密封効果
を得ることができない。さらに、各種ゴム類は、
例えばクロロプレンゴム、SBR、ポリウレタン
系ゴム、シリコン系ゴム等があるが、これらは化
学的におかされやすく、また非水電解液によつて
変質するため、長期間に亘つて安定した密封効果
を維持することができない。

ここで、本発明者らは、上述した材料以外の封
口材料として高硬度ポリプロピレンを非水電解液
電池の封口材料として用いることに着目して研究
を重ねた。

即ち、従来はロツクウエル硬度が80〜90程度の
ポリプロピレンが、非水電解液電池の封口パツキ
ングとして一般的に用いられてきたが、このよう
なパツキングを用いた電池を60℃で保存した場
合、電池特性の劣化が起きていた。この原因とし
ては、ロツクウエル硬度がこの範囲にあるポリプ
ロピレンは樹脂のクリープ性（一定応力または荷
重のもとで時間の経過と共に材料が変形してゆく
特性）が大きく、正極缶と負極端子板とでパツキ
ングの全体を強く挟みつけて密閉性を得ようとす
る構造に適していないからである。即ち、クリー
プ性が大であると言うことは、端子板と缶でパツ
キングを圧縮してもパツキング自体の弾性応力は
非常に小さいものであり、従来よりピツチ、ポリ
ブデン等のシール材を併用することによりそのシ
ール効果を高めるようにしていたにも拘らず、60
℃程度の高温保存時に電解液の蒸発を防ぐという
点においては未だ不十分であつた。

一方、ロツクウエル硬度が95以上のポリプロピ
レンはクリープ性が小さいが、上記のような従来
の締め付け構造ではパツキングにストレスクラツ
キングが起き易かつた。このクラツクはパツキン
グの締め付け強度が大きい部分即ちパツキングの
圧縮率が大きい部分（圧縮率40〜60％）において
顕著に認められた。このクラツチが存在すると、
その部分の樹脂の弾性が損なわれたり、またクラ
ツクが進んでパツキングの一部が崩壊したりする
結果、シール性に著しい悪影響を及ぼしてしま
い、非水電解液電池の封口材としては全く顧みら
れていなかつた。

しかしながら、本発明者らは、封口材料として
は全く不適当であるとされていたロツクウエル硬
度が95以上の高硬度ポリプロピレンが、特定の条
件下では、上述した従来の封口材料よりもはるか
に優れた密封効果を得ることができるということ
を明らかにすることができた。

この発明は、以上のような本発明者らが知得し
た事項に基づいてなされたものである。

この発明の目的とするところは、密封効果の優
れた非水電解液電池を提供することにある。さら
に具体的に述べると、密封効果を高めることによ
り、漏液によるトラブルは勿論のこと、電池内の
非水電解液が外部へ蒸発して該電池が減量するこ
と、および外部からの水分の侵入によつて内部抵
抗が高くなつたりすることをそれぞれ防止するこ
とにある。

上述した目的を達成するために、この発明は、
ロツクウエル硬度が95以上で115以下のポリプロ
ピレンをその特性を実質的に損なうことのないよ
うな封口構造に適用したのである。即ち、本発明
は、リチウム等などの軽金属からなる負極、正極
及び非水電解液からなる発電要素を、電気絶縁性
のパツキングを介して蓋部と容器部とからなる金
属製電池ケースに装填してなる偏平な非水電解液
電池であつて、該蓋部は上面が平坦で周縁部が下
方かつ外方に向けて傾斜すると共にその自由端近
傍が上方に向けて断面円弧状に湾曲されてなり、
該パツキングは該蓋部の該周縁部の全体を包被す
ると共にその下面が該容器部の内底面に座してな
り、該容器部の周縁部が該パツキングに対して締
め付けられて該パツキングを該蓋部の該自由端近
傍の湾曲した下面と該容器部の内底面との間及び
該蓋部の自由端と該容器部の該周縁部の内面との
間において挟圧してなり、さらに該パツキングを
ロツクウエル硬度が95以上で115以下のポリプロ
ピレンで構成したのである。

以下、この発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。

第１図および第２図は、この発明による非水電
解液電池の一実施例を示す。

同図に示す非水電解液電池は、偏平な金属製電
池ケース２０内に発電要素１０が装填されてい
る。発電要素１０はリチウムからなる負極１２、
非水電解液が含浸されるセパレータ１６および正
極１４を層状に配置することにより構成されてい
る。また、電池ケース２０は、ステンレススチー
ルからなる皿状の容器部２２と、ステンレススチ
ールからなる蓋部２４と、上記蓋部２４と上記容
器部２２との間に挟圧せしめられて上記電池ケー
ス２０を密封入する電気絶縁性の封口パツキング
２６によつて構成されている。

ここで、上記正極１４としては、二酸化マンガ
ンを活物質とし、これに黒鉛等の導電助剤を混合
して合剤成形したものが使用される。また、非水
電解液としては、プロピレンカーボネートとジメ
トキシエタンの等量混合溶媒に過塩素酸リチウム
を１モル／溶解したものが使用され、これがポ
リプロピレン製のセパレータ１６に含浸される。

蓋部２４は上面が平坦で周縁部が下方かつ外方
に向けて傾斜すると共にその自由端近傍が上方に
向けて断面円弧状に湾曲されている。封口パツキ
ング２６は蓋部の上記周縁部の全体を包被すると
共にその下面が容器部２２の内底面に座してい
る。容器部２２の周縁部をパツキング２６に対し
て締め付けることによりパツキング２６を蓋部２
４の上記自由端近傍の湾曲した下面と容器部２２
の内底面との間ａ及び蓋部２４の自由端と容器部
２２の上記周縁部の内面との間ｂにおいて挟圧し
ている。更には、容器部２２の自由端下面と蓋部
の上記傾斜した周縁部との間ｃにおいてもパツキ
ングは挟圧されている。上記の挟圧部ａ，ｂ，ｃ
はパツキングを締め付けるネツク部となつてお
り、ａとｂとの間及びｂとｃとの間においてパツ
キング２６はあたかも蓋部と容器部との間に閉じ
込められたような形となつて圧縮されている。

このような封口構造においては、ロツクウエル
硬度が95以上、115以下のポリプロピレンを用い
てもストレスクラツクキングが生じないことを見
出だしたのである。

このロツクウエル硬度95以上、115以下のポリ
プロピレンは、前述したように、その硬度が高い
ために、非水電解液電池の封口材料としては、従
来において全く顧みられていなかつたものであ
る。ところが、後述する試験結果からも明らかに
するように、そのロツクウエル硬度95以上、115
以下のポリプロピレンを非水電解液電池の上記封
口構造と共に用いることにより、従来では予想も
し得なかつた密封効果を得ることができたのであ
る。

すなわち、ポリプロピレンからなるパツキング
２６を用いて第１図および第２図に示した如き構
造の非水電解液電池を構成する。このとき、その
パツキング２６をなすポリプロピレンのロツクウ
エル硬度がR85、90、95、100、105、110、115の
ものをそれぞれ40個づつ試作した。そして、その
中の10個を60℃で20日間保存し、その後の電池の
減量の平均を各ロツクウエル硬度毎に求めた。ま
た、残りの30個を60℃、90％RHの環境下で60日
間保存し、その後の内部抵抗の変化を各ロツクウ
エル硬度毎にそれぞれ求めた。

なお、試験開始前における内部抵抗、すなわち
初度における内部抵抗は平均12Ωであつた。

さて、以上のようにして、パツキング２６のロ
ツクウエル硬度がR85から115までそれぞれ５づ
つ異なる非水電解液電池の保存試験を行なつた結
果は第３図に示すとおりである。これによると、
ロツクウエル硬度95以上、115以下のポリプロピ
レンを用いた非水電解液電池では、その減量が僅
か３ 以下となり、これは従来の耐衝撃性ポリプ
ロピレンをパツキングとして用いた非水電解液電
池よりもはるかに少い値である。また、内部抵抗
については、ロツクウエル硬度が90以下のものは
いずれも初度の12Ωから100Ω以上に上つたが、
ロツクウエル硬度が95以上のものはその半分にも
達しなかつた。さらに、上述した試験を行なつて
いる間に漏液は１個も生じなかつた。

さらに注目すべきことは、ロツクウエル硬度が
105以上のものは、電池の減量および内部抵抗等
においてさらに優れた効果をもたらすことができ
た。このように、ロツクウエル硬度が高いものほ
ど良好な結果を得ることができたのは、高硬度の
ポリプロピレンが高結晶性であるため、電解液に
対する耐性が非常に高くまた上記の封口構造を採
用したことにより漏液の原因となる割れが生じな
かつたものと考えられる。このような傾向は、ロ
ツクウエル硬度が95以上において、上述した如き
効果となつて現れてくる。

また、ロツクウエル硬度が115よりも大きい場
合には、封口かしめ工程でのワレの発生が見ら
れ、このワレは単なる機械的曲げによつて発生
し、電解液との化学的作用とは無関係なものであ
るが、上述した効果を得るためには硬度は115以
下にする必要がある。

以上のように、ロツクウエル硬度が95以上115
以下のポリプロピレンを上記封口構造のパツキン
グ２６として用いた非水電解液電池は、従来の予
想とは全く反対に非常に優れた密封効果を得ら
れ、これにより電池の減量を防止し、また外部か
らの水分（水蒸気）の侵入による内部抵抗の上昇
を防止することができるのである。

ロツクウエル硬度95以上、115以下のポリプロ
ピレンからなるパツキング２６が上述した如き効
果を奏することができるのは、上記電池ケース２
０の容器部２２と蓋部２４との間のａ，ｂ，ｃに
おいて上記パツキング２６を挟圧せしめることに
より、これらをネツク部としてこれらの間にパツ
キングを閉じ込めて圧縮しているためとも考えら
れる。

尚、上記の実施例では、電池ケース２０の容器
部２２と蓋部２４との間のａ，ｂ，ｃの３か所に
おいて上記パツキング２６を挟圧しているが、こ
の挟圧箇所はａとｂの２か所でもこれらの部分を
ネツク部とし、これらの間にパツキングを閉じ込
めて圧縮することができるため、上記実施例とほ
ぼ同様に優れた作用効果を奏することができる。

以上のように、この発明による非水電解液電池
は、そのパツキングをロツクウエル硬度95以上、
115以下のポリプロピレンで構成し、このパツキ
ングを蓋部と容器部との間の少なくとも２か所に
設けたネツク部において挟圧し、これらの間にあ
たかも閉じ込めたように圧縮すると言つた極めて
簡単な手段でもつて、パツキングのクラツキング
を防止することにより非水電解液が外部へ蒸発す
ることにより電池の減量を防止し、また、外部か
らの水分の侵入を確実に防止することができ、こ
れによる保存性能を大幅に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る非水電解液電池の一実
施例を示す断面図、第２図はその一部分を拡大し
て示す断面図、第３図はロツクウエル硬度の違い
による保存性能の違いを示すグラフである。 １０……発電要素、１２……負極、１４……正
極、１６……セパレータ、２０……電池ケース、
２２……容器部、２４……蓋部、２６……ロツク
ウエル硬度95以上のポリプロピレン製パツキン
グ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ リチウム等などの軽金属からなる負極、正極
   及び非水電解液からなる発電要素を、電気絶縁性
   のパツキングを介して蓋部と容器部とからなる金
   属製電池ケースに装填してなる偏平な非水電解液
   電池であつて、該蓋部は上面が平坦で周縁部が下
   方かつ外方に向けて傾斜すると共にその自由端近
   傍が上方に向けて断面円弧状に湾曲されてなり、
   該パツキングは該蓋部の該周縁部の全体を包被す
   ると共にその下面が該容器部の内底面に座してな
   り、該容器部の周縁部が該パツキングに対して締
   め付けられて該パツキングを該蓋部の該自由端近
   傍の湾曲した下面と該容器部の内底面との間及び
   該蓋部の自由端と該容器部の該周縁部の内面との
   間において挟圧してなり、さらに該パツキングを
   ロツクウエル硬度が95以上で115以下のポリプロ
   ピレンで構成したことを特徴とする非水電解液電
   池。