JPH06267514A

JPH06267514A - 角形密閉電池の製造方法

Info

Publication number: JPH06267514A
Application number: JP5048975A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Ozawa; 英明小澤; Tomoyuki Ono; 伴幸小野; Hiroaki Yanagawa; 浩章柳川; Hideaki Kitatsume; 秀明北爪
Original assignee: Toshiba Battery Co Ltd
Current assignee: FDK Twicell Co Ltd
Priority date: 1993-03-10
Filing date: 1993-03-10
Publication date: 1994-09-22
Anticipated expiration: 2017-02-04
Also published as: JP3253161B2

Abstract

(57)【要約】【目的】封口工程の際に封口板が変形するのを防止する
と共に気密性を向上することが可能な角形密閉電池の製
造方法を提供することを目的とする。【構成】互いに対向する２つの長手方向の側辺が外方へ
湾曲した形状を有する角形の封口板が収納された絶縁ガ
スケットを発電要素が収納された有底角筒形の外装缶内
に載置し、中空部が中央部に設けられ、かつ前記中空部
の前記封口板の湾曲した側辺と対応する面を外方へ湾曲
させた絞り金型を用いて前記外装缶を縮径して前記絶縁
ガスケットを内方に圧縮し、更に中空部及び凹部が中央
部に設けられ、かつ前記凹部の前記封口板の湾曲した側
辺と対応する面を外方へ湾曲させたカール金型を用いて
前記外装缶の上部開口部の上端を内方に折り曲げること
により前記封口板を前記絶縁ガスケットで圧縮固定する
ことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は角形密閉電池の製造方法
に関し、特に絞り金型及びカール金型の形状を改良した
角形密閉電池の製造方法に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の角形密閉電池は、図１４に示す方
法により製造されている。まず、有底角筒形の外装缶５
０の上部開口部を拡口して段部（図示せず）を形成す
る。つづいて、前記外装缶５０内に正極と負極とをセパ
レータを介して積層した電極体（図示せず）を収納す
る。ひきつづき、防爆機能及び端子を兼ねる封口蓋群５
１を底部に矩形の穴を有する有底角筒形の絶縁ガスケッ
ト５２内に収納する。前記封口蓋群５１は、中央にガス
抜き孔が開口された金属製の封口板５３と、前記ガス抜
き孔を覆うように載置され、例えば合成ゴムからなる安
全弁（図示せず）と、前記封口板５３と溶接されること
により前記安全弁を包囲し、ガス抜き孔が開口された金
属製の帽子形端子板５４とから構成されている。なお、
前記封口板５３は互いに対向する２つの長手方向の側辺
が外側に向かって湾曲した形状をなしている。前記絶縁
ガスケット５２を前記外装缶５０の前記段部に載置す
る。次いで、角筒形の中空部が中央部に設けられ、かつ
前記中空部の下端内周面が外側に拡口された絞り金型
（図示せず）を用い、前記中空部を上下動するナックア
ウト（図示せず）で前記外装缶５０の前記上部開口部を
押さえながら前記絞り金型を前記外装缶５０の前記上部
開口部に挿入し前記外装缶５０の前記上部開口部を前記
外装缶５０の胴部寸法まで縮径することにより前記絶縁
ガスケット５２を内方に圧縮する。ひきつづき、角筒形
の中空部が中央部に設けられ、かつ底部に前記中空部と
連通すると共に前記中空部より寸法の大きい角形凹部が
形成されたカール金型（図示せず）を用い、前記中空部
を上下動するナックアウト（図示せず）で前記外装缶５
０の前記封口板５３を押さえながら前記カール金型を前
記外装缶５０の前記上部開口部の上端に当接させて前記
外装缶５０の前記上部開口部の上端を内方に折り曲げる
ことにより前記封口板５３を前記絶縁ガスケット５２で
圧縮固定し、前記電池を製造する。

【０００３】このような従来の角形電池の製造方法にお
いて、前述したように互いに対向する長手方向の側辺を
湾曲させた前記封口板５３を用いた場合、前記封口板５
３の湾曲した側辺と前記外装缶５０の前記折り曲げ部５
５との間隔が狭くなり、それらの間に介装された前記絶
縁ガスケット５２が過圧縮を受けることになり圧縮歪を
助長する。

【０００４】そのうえ、前述した従来の方法において
は、前記中空部の内周面が平坦な面で構成された絞り金
型を用いて前記外装缶５０の上部開口部を縮径し、更に
前記凹部の内周面が平坦な面で構成されたカール金型を
用いて前記外装缶５０の前記上部開口部上端を折り曲げ
ている。その結果、折り曲げ工程後において前述した図
１４に示すように前記封口板５３の外方へ湾曲した側辺
に追従して前記外装缶５０の折り曲げ部５５を形成する
ことができず、それらの間隔が狭くなるため、前記封口
板５３の湾曲した側辺とこれと対向する前記外装缶５０
の前記折り曲げ部５５との間に介装された前記絶縁ガス
ケット５２の立上がり部が過度に圧縮される。従って、
前記絶縁ガスケット５２により前記封口板５３が過度に
内方に圧縮されるため、前記封口板５３が反り、気密性
が低下するという問題点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来の問題を
解決するためになされたもので、封口工程の際に封口板
が変形するのを防止すると共に気密性を向上することが
可能な角形密閉電池の製造方法を提供しようとするもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上部開口部を
拡口することにより形成された段部を有する有底角筒形
の金属製外装缶内に発電要素を収納する工程と、互いに
向かい合う２つの長手方向の側辺が外方へ湾曲した形状
を有する角形の金属製封口板を底部に矩形の穴を有する
有底角筒形の絶縁ガスケット内に載置する工程と、前記
絶縁ガスケットを前記外装缶の段部上に載置する工程
と、角筒形の中空部が中央部に設けられ、かつ前記中空
部の下端内周面が外側に拡口された絞り金型を用い、前
記中空部を上下動するナックアウトで前記外装缶の前記
上部開口部を押さえながら前記絞り金型を前記外装缶の
前記上部開口部に挿入し前記外装缶の前記上部開口部を
前記外装缶の胴部寸法まで縮径して前記絶縁ガスケット
の立上がり部を内方に圧縮する工程と、角筒形の中空部
が中央部に設けられ、かつ底部に前記中空部と連通する
と共に前記中空部より寸法の大きい角形凹部が形成され
たカール金型を用い、前記中空部を上下動するナックア
ウトで前記外装缶の前記金属製封口板を押さえながら前
記カール金型を前記外装缶の前記上部開口部の上端に当
接させて前記外装缶の前記上部開口部の上端を内方に折
り曲げることにより前記封口板を前記絶縁ガスケットで
圧縮固定する工程とを具備した角形密閉電池の製造方法
において、前記絞り金型は、前記中空部の内周面のうち
前記封口板の湾曲した側辺に対応する面が外方へ湾曲し
た形状を有し、かつ前記カール金型は、前記角形凹部の
内周面のうち前記封口板の湾曲した側辺に対応する面が
外方へ湾曲した形状を有することを特徴とする角形密閉
電池の製造方法である。

【０００７】前記電池を気密性良く封口する観点から、
前記絞り金型は前記中空部の湾曲部中央部の幅を前記湾
曲部端部の幅よりも０．５％以上大きくし、また前記カ
ール金型においても前記凹部の湾曲部中央部の幅を前記
湾曲部端部の幅よりも０．５％以上大きくすることが望
ましい。

【０００８】

【作用】本発明によれば、中空部の内周面のうち封口板
の湾曲した側辺に対応する面が外方へ湾曲した形状を有
する絞り金型を用いて前記外装缶の上部開口部を縮径
し、更に角形凹部の内周面のうち前記封口板の湾曲した
側辺に対応する面が外方へ湾曲した形状を有するカール
金型を用いることによって、前記封口板の湾曲した側辺
に追従して前記外装缶の前記上部開口部上端を内方に折
り曲げることができる。その結果、前記外装缶の前記折
り曲げ部と前記封口板の側辺との間に介装された前記絶
縁ガスケットが局所的に圧縮されるのを防止することが
できるため、前記封口板が変形するのを防止することが
可能となり、封口後の電池は前記外装缶の長辺側側面が
外方に湾曲した形状を有することが可能となり、その結
果、短絡や過充電等に起因して前記外装缶内に発生した
ガス圧力により前記外装缶の前記上部開口部の長手方向
側の面が湾曲するのに対し、強度の向上を付加できる。
従って、内圧上昇時に高い気密性を維持することが可能
である。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。実施例１まず、本発明の製造方法において用いられる絞り金型及
びカール金型について図１〜図１１を参照して説明す
る。

【００１０】図１及び図２において、下型１はその上に
後述する外装缶が載置される。角筒形の中空部２が中央
部に設けられ、かつ前記中空部２の下端内周面３が外側
に拡口された上下動自在な第１絞り金型４は前記下型１
の上方に配置されている。下部周縁に矩形枠状突起部５
が形成されたナックアウト６は、前記中空部２を上下動
する。また、前記中空部２は、図１０に示すようにその
内周面のうち後述する封口板の湾曲した側辺と対応する
面７が外方に湾曲した形状を有し、前記中空部２の長辺
の長さ（Ｌ₁）は１６．６２ｍｍ、湾曲部中央部の幅
（Ｌ₂）は５．８７ｍｍ、前記湾曲部端部の幅（Ｌ₃）
は、５．７２ｍｍとなっている。

【００１１】図３及び図４において、角筒形の中空部８
が中央部に設けられ、かつ底部に前記中空部８と連通す
ると共に前記中空部より寸法の大きい角形凹部９が形成
された上下動自在な第１カール金型１０は前記下型１の
上方に配置されている。下部周縁に矩形枠状突起部１１
が形成されたナックアウト１２は、前記中空部８及び前
記凹部９を上下動する。前記凹部９は、図１１に示すよ
うにその内周面のうち後述する封口板の湾曲した側辺と
対応する面１３が外方に湾曲した形状を有し、前記凹部
９の長辺の長さ（Ｌ₄）は１６．６２ｍｍ、湾曲部中央
部の幅（Ｌ₅）は５．８７ｍｍ、前記湾曲部端部の幅
（Ｌ₆）は、５．７２ｍｍとなっている。

【００１２】図５及び図６において、角筒形の中空部１
４が中央部に設けられ、かつ前記中空部１４の下端内周
面１５が外側に拡口された上下動自在な第１絞り金型１
６は前記下型１の上方に配置されている。下部周縁に矩
形枠状突起部１７が形成されたナックアウト１８は、前
記中空部１４を上下動する。また、前記中空部１４は、
その内周面のうち後述する封口板の湾曲した側辺と対応
する面が外方に湾曲した形状を有し、前記中空部１４の
長辺の長さは１６．６２ｍｍ、湾曲部中央部の幅は５．
８７ｍｍ、前記湾曲部端部の幅は、５．７２ｍｍとなっ
ている。

【００１３】図７及び図８において、角筒形の中空部１
９が中央部に設けられ、かつ底部に前記中空部１９と連
通すると共に前記中空部１９より寸法の大きい角形凹部
２０が形成され上下動自在な第２カール金型２１は前記
下型１の上方に配置されている。下部周縁に矩形枠状突
起部２２が形成されたナックアウト２３は、前記中空部
１９及び前記凹部２０を上下動する。また、前記凹部２
０は、その内周面のうち後述する封口板の湾曲した側辺
と対応する面が外方に湾曲した形状を有し、前記凹部２
０の長辺の長さは１６．６２ｍｍ、湾曲部中央部の幅は
５．８７ｍｍ、前記湾曲部端部の幅は、５．７２ｍｍと
なっている。次に、本発明の製造方法を詳細に説明す
る。

【００１４】前述した図１に示すように例えば胴部の長
い側の幅（Ｌ₇）が１６．４ｍｍ（短い側の幅が５．５
ｍｍ）、肉厚が０．４ｍｍである有底角筒形の前記外装
缶２４の前記上部開口部を拡口させることにより段部２
５を形成すると共に、前記段部２５の上方側に長い側の
幅（Ｌ₈）が１６．８ｍｍ（短い側の幅が５．９ｍｍ）
の立ち上がり部２６を形成した。つづいて、袋形状のセ
パレータ２７に覆われた水酸化ニッケルを活物質として
含む正極板２８と、水素吸蔵合金を活物質として含む負
極板２９とを積層した電極体３０を前記外装缶２４内に
収納した。ひきつづき、前記外装缶２４内にアルカリ電
解液を収容した。さらに、底部に矩形の穴３１が開口さ
れ、立上がり部の肉厚が０．５ｍｍである有底角筒形の
絶縁ガスケット３２に防爆機能及び端子を兼ねる封口蓋
群３３を載置し、前記絶縁ガスケット３２を前記外装缶
２４の前記立上がり部２６下の前記段部２５に載置し
た。前記封口蓋群３３は、中央にガス抜き孔３４が開口
された金属製の封口板３５と、前記ガス抜き孔３４を覆
うように載置され、例えば合成ゴムからなる安全弁３６
と、前記封口板３５と溶接されることにより前記安全弁
３６を包囲し、ガス抜き孔３７が開口された金属製の帽
子形端子板３８とから構成されている。前記封口板３５
は、図１２に示すように互いに対向する長手方向の側辺
が外側に向かって湾曲した形状を有し、肉厚が０．８ｍ
ｍ、湾曲部中央部の幅（Ｌ₉）が４．２５ｍｍで、前記
湾曲部端部の幅（Ｌ₁₀）が４．１ｍｍとなっている。ま
た、前記封口板３５の長辺の長さは、電池の気密性を向
上する観点から、前記外装缶２４の肉厚の４０倍以下と
することが望ましく、本実施例では１５ｍｍとした。な
お、一端が前記正極板２８と接続された正極リード３９
は、他端が前記封口板３５の下面と接続されている。そ
の後、前記外装缶２４を前記下型１に載置し、前記第１
絞り金型４を前記外装缶２４の上方に配置した。

【００１５】次いで、前述した図２に示すように前記第
１絞り金型４を下降させ前記ナックアウト６の前記突起
部５で前記外装缶２４の上部開口部の上端を押さえなが
ら前記第１絞り金型４を前記外装缶２４の上部開口部に
挿入することにより、前記外装缶２４の上部開口部を前
記絶縁ガスケット３２を軽く圧縮する程度に縮径し、か
つ前記上部開口部の前記段部２５を内方へ突出させた。
つづいて、前記第１絞り金型４を上昇させて前記外装缶
２４から取り外した後、前述した図３に示すように前記
第１カール金型１０を前記外装缶２４上方に配置した。

【００１６】次いで、前述した図４に示すように前記第
１カール金型１０を下降させて前記ナックアウト１２の
前記突起部１１で前記封口板３５を押さえながら前記第
１カール金型１０の前記凹部９の内周面と前記外装缶２
４の上部開口部の上端を当接させることにより、前記外
装缶２４の上部開口部の上端と前記絶縁ガスケット３２
の前記立上がり部を内方に折り曲げた。つづいて、前述
した図５に示すように前記第１カール金型１０を上昇さ
せることにより前記第１カール金型１０を前記外装缶２
４から取り外した後、前記第２絞り金型１６を前記外装
缶２４の上方に配置した。

【００１７】次いで、前述した図６に示すように前記第
１絞り金型１６を下降させ前記ナックアウト１８の前記
突起部１７で前記外装缶２４の上部開口部の上端を押さ
えながら前記第１絞り金型１６を前記外装缶２４の上部
開口部に挿入することにより、前記外装缶２４の上部開
口部を前記外装缶２４胴部の幅（Ｌ₇）と等しくなるま
で縮径し、前記外装缶２４の前記段部２５を更に内方に
突出させ幅（Ｌ₁₂）１５．４ｍｍの屈曲部４０を形成し
た。つづいて、前述した図７に示すように前記第２絞り
金型１６を上昇させることにより前記第２絞り型１６を
前記外装缶２４から取り外した後、前記第２カール金型
２１を前記外装缶２４上方に配置した。

【００１８】次いで、前述した図８に示すように前記第
１カール金型２１を下降させて前記ナックアウト２３の
前記突起部２２で前記封口板３５を押さえながら前記第
１カール金型２１の前記凹部２０の内周面と前記外装缶
２４の上部開口部の上端を当接させることにより、前記
外装缶２４の上部開口部の上端と前記絶縁ガスケット３
２の前記立上がり部を更に内方に折り曲げて、前記封口
板３５の周縁に前記封口板３５の外方へ湾曲した側辺に
追従した折り曲げ部４１を形成した。この後、前記第２
カール金型２１及び前記下型１から図９に示すように前
記外装缶２４を取り外し、角形ニッケル水素二次電池を
製造した。

【００１９】なお、前述した図９に示すような電池にお
いて、過充電や短絡等に起因して前記外装缶２４内にガ
スが発生し前記ガス圧力が前記封口板３５の前記ガス抜
き孔３４を通して前記安全弁３６に加わると、前記安全
弁３６は弾性材料からなるために持ち上げられ前記封口
板３５との間に隙間が生じる。その結果、前記ガスが前
記隙間及び前記帽子型端子板３８の前記ガス抜き孔３７
から外部へ逃散し前記電池の破裂を防止することができ
る。なお、前記防爆機構は復帰式である。

【００２０】このような製造方法において前述した図１
０、図１１及び図１３に示すように中空部２の内周面の
うち封口板３５の湾曲した側辺と対応する面７が外方へ
湾曲した形状を有する絞り金型４を用いて外装缶２４の
上部開口部を縮径し、更に角形凹部９の内周面のうち前
記封口板３５の湾曲した側辺に対応する面１３が外方へ
湾曲した形状を有するカール金型１０を用いることによ
って、前記封口板３５の湾曲した側辺に追従して前記外
装缶２４の前記上部開口部上端を内方に折り曲げること
ができる。その結果、前記外装缶２４の前記折り曲げ部
４１と前記封口板３５の側辺との間に介装された前記絶
縁ガスケット３２が局所的に圧縮されるのを防止するこ
とができるため、前記封口板３５が変形するのを防止す
ることが可能である。したがって、電池の気密性を向上
することが可能である。

【００２１】また、前記封口板３５の湾曲した側辺に追
従して前記外装缶２４の前記上部開口部上端を内方に折
り曲げることによって、短絡や過充電等に起因して前記
外装缶２４内に発生したガス圧力により前記外装缶２４
の前記上部開口部の長手方向側の面が湾曲するのを抑制
することができる。従って、内圧上昇時に高い気密性を
維持することが可能である。なお、第２絞り金型１６及
び第２カール金型２１も前記第１絞り金型４及び前記第
１カール金型１０と同様な効果を有する。事実、以下に
説明する実験によって実施例１で製造された電池が優れ
た特性を有することが確認された。

【００２２】まず、比較例１の電池として、中空部の内
周面が平坦な面で構成された絞り金型及び凹部の内周面
が平坦な面で構成されたカール金型を用いたこと以外、
実施例１と同様な製造方法により製造された電池を用意
した。ただし、封口工程の際に前記絶縁ガスケットが過
度に圧縮されたため、前記封口板が反り変形が生じた。
なお、実施例１及び比較例１の電池には後述する耐圧強
度試験のために防爆機能を設けなかった。

【００２３】実施例１及び比較例１の電池それぞれ１０
個用意し、各電池の外装缶の胴部に昇圧装置を取り付
け、圧力センサーにて封口部分よりガス漏れを生じるガ
ス圧を測定し、その結果を下記表１に示した。表１試料ガス漏れが生じたガス圧力（ｋｇ／ｃｍ² ）実施例１１１〜１３比較例１２〜１１

【００２４】表１から明らかなように、実施例１の方法
で製造された電池は耐圧が１１〜１３ｋｇ／ｃｍ² と極
めて高く、気密性を向上できることがわかる。これに対
し、比較例１の方法で製造された電池は耐圧が２〜１１
ｋｇ／ｃｍ² と著しく低く、封口板の反りを生じている
ことが認められた。

【００２５】更に、前述した図９による折り曲げ工程後
において、前記外装缶２４の前記立ち上がり部２６と前
記折り曲げ部４１とがなす曲面の曲率半径（Ｒ₁）が前
記外装缶２４の肉厚をｔとしたとき１．５ｔ≦Ｒ₁≦３
ｔを満たし、かつ前記折り曲げ部４１の幅を前記外装缶
２４の肉厚よりも大きくすることが望ましい。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、封
口工程の際に封口板が変形するのを防止し、かつ気密性
を向上することが可能な角形密閉電池の製造方法を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の角型密閉電池の製造工程を示す断面
図。

【図２】本発明の角型密閉電池の製造工程を示す断面
図。

【図３】本発明の角型密閉電池の製造工程を示す断面
図。

【図４】本発明の角型密閉電池の製造工程を示す断面
図。

【図５】本発明の角型密閉電池の製造工程を示す断面
図。

【図６】本発明の角型密閉電池の製造工程を示す断面
図。

【図７】本発明の角型密閉電池の製造工程を示す断面
図。

【図８】本発明の角型密閉電池の製造工程を示す断面
図。

【図９】本発明の製造方法により製造された角型密閉電
池を示す断面図。

【図１０】図１の絞り金型のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図１１】図３のカール金型のＢ−Ｂ線に沿う断面図。

【図１２】図１の防爆機能及び端子を兼ねる封口蓋群の
上面図。

【図１３】図９の角形密閉電池の上面図。

【図１４】従来の製造方法により製造された角型密閉電
池の上面図。

【符号の説明】

２…中空部、３…拡口された内周面、４…第１絞り金
型、６…ナックアウト、８…中空部、９…凹部、１０…
第１カール金型、１２…ナックアウト、１４…中空部、
１５…拡口された内周面、１６…第２絞り金型、１８…
ナックアウト、１９…中空部、２０…凹部、２１…第２
カール金型、２３…ナックアウト、２４…外装缶、２５
…段部、３１…矩形の穴、３２…絶縁ガスケット、３５
…封口板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者北爪秀明東京都品川区南品川３丁目４番10号東芝電池株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上部開口部を拡口することにより形成さ
れた段部を有する有底角筒形の金属製外装缶内に発電要
素を収納する工程と、互いに向かい合う２つの長手方向
の側辺が外方へ湾曲した形状を有する角形の金属製封口
板を底部に矩形の穴を有する有底角筒形の絶縁ガスケッ
ト内に載置する工程と、前記絶縁ガスケットを前記外装
缶の段部上に載置する工程と、角筒形の中空部が中央部
に設けられ、かつ前記中空部の下端内周面が外側に拡口
された絞り金型を用い、前記中空部を上下動するナック
アウトで前記外装缶の前記上部開口部を押さえながら前
記絞り金型を前記外装缶の前記上部開口部に挿入し前記
外装缶の前記上部開口部を前記外装缶の胴部寸法まで縮
径して前記絶縁ガスケットの立上がり部を内方に圧縮す
る工程と、角筒形の中空部が中央部に設けられ、かつ底
部に前記中空部と連通すると共に前記中空部より寸法の
大きい角形凹部が形成されたカール金型を用い、前記中
空部を上下動するナックアウトで前記外装缶の前記金属
製封口板を押さえながら前記カール金型を前記外装缶の
前記上部開口部の上端に当接させて前記外装缶の前記上
部開口部の上端を内方に折り曲げることにより前記封口
板を前記絶縁ガスケットで圧縮固定する工程とを具備し
た角形密閉電池の製造方法において、前記絞り金型は、前記中空部の内周面のうち前記封口板
の湾曲した側辺に対応する面が外方へ湾曲した形状を有
し、かつ前記カール金型は、前記角形凹部の内周面のう
ち前記封口板の湾曲した側辺に対応する面が外方へ湾曲
した形状を有することを特徴とする角形密閉電池の製造
方法。