JPH08167400A - 角形電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 容器の開口端を所望の形状に折り曲げること
ができ、かつ前記容器の胴部や底部が変形するのを防止
することが可能な折り曲げ工程を具備した角形電池の製
造方法を提供することを目的とする。 【構成】 カール金型３により容器８の開口端を内方に
折り曲げて封口部材１４をかしめ固定する工程を具備し
た角形電池の製造方法において、前記カール金型３は、
金型本体の底部に角形の逆凹状部５を有し、前記逆凹状
部５はその側部内面と上部内面との交差部に前記容器８
の開口端と当接する折曲部が形成され、かつ前記折曲部
のうちのコーナ部に位置する部分５ａの曲率半径をｒ₁
とし、コーナ部を除く領域に位置する部分５ｂの曲率半
径をｒ₂ とした時、式ｒ₁ ＞ｒ₂ を満たすことを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は有底矩形筒状の容器内の
折曲部と段部とにより囲まれた位置に封口部材が絶縁ガ
スケットを介してかしめ固定された構造を有する角形電
池の製造方法に関し、特に折り曲げ工程を改良した角形
電池の製造方法に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、機器の小型軽量化にともない、体
積効率の高い角形電池の開発が行われている。前記角形
電池としては、角形ニッケルカドミウム二次電池や角形
ニッケル水素二次電池などの角形アルカリ二次電池が知
られている。アルカリ二次電池を充電すると、充電末期
に正極から酸素ガスが発生する。発生した酸素ガスは負
極で再結合吸収されるため、電池内圧が所望の値に保た
れる。しかしながら、前記二次電池を急速充電すると、
前記正極から発生する酸素ガスにより電池内圧が上昇す
る。電池内圧が過度に上昇すると前記二次電池が破裂す
る恐れがある。このため、前記二次電池は、有底矩形筒
状の容器内に、正極と負極との間にセパレータを介して
作製された電極群及びアルカリ電解液が収納され、前記
容器の上部開口部に防爆機能及び端子を兼ねる封口部材
が取付けられた構造を有する。前記封口部材は、ガス抜
き孔を有する封口板と、前記封口板にそのガス抜き孔を
囲むように載置され、ガス通過孔を有する帽子形の端子
キャップと、前記封口板と前記端子キャップとの間に前
記ガス抜き孔を覆うように配置された合成ゴム製の弾性
弁体とから構成される。

【０００３】このような構成の二次電池においてガスが
発生し、所望の値のガス圧力が前記封口板のガス抜き孔
を通して前記弾性弁体に加わると、前記弁体は変形して
持ち上げられるため、前記封口板と前記弁体との間に隙
間が生じる。その結果、前記ガスは前記隙間，前記端子
キャップのガス通過孔を通して外部へ逃散するため、破
裂が防止される。

【０００４】ところで、前記容器の上部開口部に前記封
口部材を取付ける方法としては、かしめ固定が知られて
いる。まず、図９に示す開口端付近が拡口されることに
より形成された段部３１ａを有する有底矩形筒状の容器
３１を用意する。前記容器内に前記電極群を収納した
後、前記電解液を収容する。底部に矩形穴を有する有底
矩形筒状の合成樹脂製絶縁ガスケット内に前記封口部材
を収納する。この絶縁ガスケットを前記容器の前記段部
に載置した後、前記容器の前記段部より上方に位置する
部分を縮径する。次いで、カール金型により前記容器の
開口端を内方に折り曲げて折曲部を形成し、この折曲部
と前記段部との間の位置に前記封口部材を前記絶縁ガス
ケットを介してかしめ固定することにより前記二次電池
を製造する。

【０００５】ところで、前記カール金型は、底部に角形
の逆凹状部を有し、前記逆凹状部はその側部内面と上部
内面との交差部に前記容器の開口端と当接する折曲部が
形成されている。前記折り曲げ工程において、前記金型
を前記容器の上方に配置し、前記金型を下降させて前記
金型の前記折曲部を前記容器の開口端に当接させると、
前記折曲部の曲率半径は全周に亘って等しいため、前記
容器の開口端は全周が同時に内方に折れ曲がる。この
時、前記容器の開口端のコーナに応力が集中して肉が寄
るため、開口端のコーナは加工され難くなる。その結
果、開口端の辺も折り曲り難くなるため、前記開口端の
折り曲り度合いが不十分になるという問題点があった。
容器の開口端の折り曲げが不十分な二次電池において、
例えば急速充電により前記二次電池のガス圧力が上昇す
ると、前記防爆機構が作動する前に前記ガス圧力により
開口端と段部との間に位置する長手方向側の面の中央部
分が外方へ湾曲する。その結果、前記容器の段部内面が
前記絶縁ガスケットの底部周縁より立上った部分から外
れるため、開口端と段部との間に位置する長手方向側内
面と絶縁ガスケットとの間に隙間が生じ、前記電池の気
密性が低下するという問題点があった。

【０００６】また、前記折り曲げ工程において、前記金
型を更に下降させて前記容器の開口端に過度な押圧力を
加えることにより前記容器の開口端を所望の形状に折り
曲げようとすると、前記容器の胴部や底部に凹みや歪み
などの変形が生じるという問題点があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、容器
の開口端を所望の形状に折り曲げることができ、かつ前
記容器の胴部や底部が変形するのを防止することが可能
な折り曲げ工程を具備した角形電池の製造方法を提供し
ようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の角形電池の製造
方法は、開口端付近を拡口することにより形成された段
部を有する有底矩形筒状の容器内に正極と負極との間に
セパレータを介装して作製された電極群を収納する工程
と、前記容器内に電解液を収容する工程と、前記容器の
前記段部上に封口部材及び絶縁ガスケットを載置する工
程と、前記容器の前記段部より上方に位置する箇所を縮
径する工程と、カール金型により前記容器の開口端を内
方に折り曲げて前記封口部材をかしめ固定する工程とを
具備し、前記カール金型は、金型本体の底部に角形の逆
凹状部を有し、前記逆凹状部はその側部内面と上部内面
との交差部に前記容器の開口端と当接する折曲部が形成
され、かつ前記折曲部のうちのコーナ部に位置する部分
の曲率半径をｒ₁ とし、コーナ部を除く領域に位置する
部分の曲率半径をｒ₂ とした時、式ｒ₁ ＞ｒ₂ を満たす
ことを特徴とするものである。

【０００９】前記曲率半径ｒ₁ は、前記曲率半径ｒ₂ の
大きさを１とした時に１．１〜１．４の大きさにするこ
とが好ましい。これは次のような理由によるものであ
る。前記曲率半径ｒ₁ を１．１未満にすると、前記折り
曲げ工程において容器の開口端のコーナに肉が寄るのを
抑制することが困難になる恐れがある。一方、前記曲率
半径ｒ₁ が１．４を越えると、容器の開口端の折れ曲が
り度合いが深くなり過ぎるため、前記絶縁ガスケットが
過度に押圧されて前記容器の段部から脱落する恐れがあ
る。また、前記容器の胴部や底部に過度な押圧力が加わ
って凹みや歪みなどの変形が生じる恐れがある。より好
ましい曲率半径ｒ₁ の大きさは、１．１５〜１．３５で
ある。

【００１０】

【作用】本発明の角形電池の製造方法によれば、側部内
面と上部内面との交差部に容器の開口端と当接する折曲
部が形成された角形の逆凹状部を有するカール金型を用
い、前記逆凹状部が前記折曲部のうちのコーナ部に位置
する部分の曲率半径をｒ₁ とし、コーナ部を除く領域に
位置する部分の曲率半径をｒ₂ とした時、式ｒ₁＞ｒ₂
を満たすことによって、折り曲げ工程において、先に前
記容器の開口端のコーナに前記逆凹状部の折曲部のうち
のコーナ部に位置する部分が当接されるため、前記開口
端のコーナを開口端の辺からの肉寄せを生じさせること
なく内方に折り曲げることができる。その後、前記容器
の開口端の辺に前記逆凹状部の折曲部のうちのコーナ部
を除く領域に位置する部分が当接される。従って、予め
開口端のコーナが内方に折り曲げられた状態で開口端の
辺を折り曲げることができるため、前記開口端の辺が折
り曲げられる際に前記開口端のコーナに肉が寄るのを抑
制することができる。その結果、前記開口端を所望の形
状に折り曲げることができるため、前記電池の気密性を
向上することができる。また、前記容器の開口端を折り
曲げる際に前記容器に過度な押圧力が加わらないため、
前記容器の胴部や底部に凹みや歪みなどの変形が生じる
のを防止することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。 実施例 まず、実施例において用いられるカール金型及び下型に
ついて図１〜図４を参照して説明する。

【００１２】図１において、下型１はその矩形穴２内に
後述する容器の下部を固定する。上下動自在なカール金
型３は、前記下型１の上方に配置されている。前記カー
ル金型３は、図２に示すように矩形筒状の中空部４が貫
通され、かつ底部に前記中空部４と連通するように形成
され、前記中空部４より寸法の大きい角形の逆凹状部５
を有する円柱からなる。下部周縁に矩形枠状突起部６が
形成されたナックアウト７は、前記中空部４及び前記逆
凹状部５を上下動する。図３及び図４に示すように、前
記逆凹状部５はその側部内面と上部内面との交差部に後
述する容器の開口端と当接する折曲部が形成されてい
る。前記折曲部のうちのコーナ部に位置する部分５ａの
曲率半径ｒ₁ が例えば１．３ｍｍであり、コーナ部を除
く領域に位置する部分５ｂの曲率半径ｒ₂ が例えば１．
０ｍｍである。従って、前記金型３は、前記逆凹状部５
が式ｒ₁ ＞ｒ₂ を満たす構造を有する。

【００１３】次に、角形電池の製造方法を前述した図１
〜図４及び図５〜図８を参照して詳細に説明する。ま
ず、図５に示すように開口端付近に段部８ａが形成され
た有底矩形筒状容器８を用意した。前記容器８は、鋼板
から深絞り成形によって有底矩形筒状に成形された後、
開口端付近が拡口されて段部が形成されることにより作
製された。前記容器８は、板厚が０．４ｍｍで、長手方
向側の幅が１６．４ｍｍである。

【００１４】このような形状の容器８内に図１に示すよ
うに正極リード９が接続されたニッケル正極１０と水素
吸蔵合金負極１１との間にポリアミド繊維製不織布から
なるセパレータ１２を介装して作製された電極群１３を
収納した後、７規定のＫＯＨ及び１規定のＬｉＯＨから
なるアルカリ電解液を注液した。また、防爆機能及び端
子を兼ねる封口部材１４を用意した。前記封口部材１４
は、中央にガス抜き孔１５を有する封口板１６と、前記
封口板１６にそのガス抜き孔１５を囲むように載置され
たガス通過孔（図示しない）を有する端子キャップ１７
と、前記端子キャップ１７と前記封口板１６との間に前
記ガス抜き孔１５を覆うように配置された弾性弁体１８
とから構成されている。前記封口部材１４を底部に矩形
貫通穴を有する有底矩形筒状の絶縁ガスケット１９内に
載置し、前記封口部材１４の前記封口板１６の下面に前
記正極リード９の先端を溶接した後、前記絶縁ガスケッ
ト１９を前記容器８の段部８ａに載置した。その後、前
記容器８の段部８ａより上方を縮径し、前記段部８ａを
内方に突出させた。前記容器８を前記下型１の前記矩形
穴２に載置し、前記カール金型３を前記容器８の上方に
配置した。

【００１５】次いで、前記ナックアウト７の前記突起部
６で前記封口板１６を押さえながら前記カール金型３を
下降させる。前記逆凹状部５の前記折曲部５ａの曲率半
径ｒ₁ が前記折曲部５ｂの曲率半径ｒ₂ よりも大きいた
め、図６に示すように前記容器８の開口端のコーナ２０
ａに前記カール金型３の前記逆凹状部５の前記折曲部５
ａが当接され、前記開口端のコーナ２０ａが内方に折り
曲げられた。この時、前記容器８の開口端のコーナ２０
ａに肉は寄らなかった。ひきつづき、前記金型３を更に
下降させると、図７に示すように前記容器８の開口端の
辺２０ｂに前記金型３の前記逆凹状部５の前記折曲部５
ｂが当接されるため、前記開口端の辺２０ｂの折り曲げ
が行われる。また、前記カール金型３の前記逆凹状部５
の前記折曲部５ａにより前記開口端のコーナ２０ａが押
圧されるため、前記開口端のコーナ２０ａが更に内方に
折り曲げられる。前記開口端のコーナ２０ａが予め内方
に折り曲げられているため、この折り曲げの際に開口端
のコーナ２０ａへ寄った肉は少なかった。従って、前記
開口端２０ａ，２０ｂは所望の形状に折り曲げられ、前
記容器８の上部開口部に前記封口部材１４が前記絶縁ガ
スケット１９を介してかしめ固定された。また、前記容
器８は変形しなかった。この後、前記カール金型３を上
昇させながら前記ナックアウト７の前記突起部６で前記
封口板１６上面を押すことにより前記カール金型３を前
記容器８から取り外し、前記下型１から前記容器８を取
り外して図８に示す角形ニッケル水素二次電池を製造し
た。

【００１６】本発明に係わる方法により製造された角形
ニッケル水素二次電池の優れた特性は以下に示す実験に
より確認された。 比較例 角形の逆凹状部の折曲部の曲率半径が全周に亘って１．
０ｍｍである構造を有するカール金型を用いて折り曲げ
工程を行った以外は実施例と同様な方法により角形ニッ
ケル水素二次電池を製造した。

【００１７】実施例及び比較例の二次電池の容器の下部
側面に孔を設け、この孔から前記容器８内にガスを送り
こみ、開口端２０ａ，２０ｂと段部８ａとの間に位置す
る長手方向側内面と絶縁ガスケット１９との間からガス
漏れが生じた時の前記容器８内の圧力を測定した。その
結果を下記表１に示す。

【００１８】 表１ 曲率半径ｒ₁ 曲率半径ｒ₂ 封口後の状態 耐ガスリーク圧 実施例 １．３ｍｍ １．０ｍｍ 良好 １２〜１５ｋｇｆ 比較例 １．０ｍｍ １．０ｍｍ 上部口径大 ８〜１０ｋｇｆ 表１から明らかなように、角形の逆凹状部の折曲部の曲
率半径が式ｒ₁ ＞ｒ₂を満たす構造を有するカール金型
を用いて折り曲げ工程が行われた実施例の二次電池は、
開口端が所望の形状に折り曲げられ、耐ガスリーク圧が
高いことがわかる。これに対し、角形の逆凹状部の折曲
部の曲率半径が全周に亘って等しい構造を有するカール
金型を用いて折り曲げ工程が行われた比較例の二次電池
は、開口端の折り曲がり度合いが浅いために上部の口径
が実施例の二次電池に比べて大きくなり、耐ガスリーク
圧が低いことがわかる。

【００１９】また、比較例で使用されたカール金型を用
い、このカール金型の下死点を実施例よりも０．０５ｍ
ｍ下げて容器の開口端を折り曲げたこと以外は実施例と
同様な方法により角形ニッケル水素二次電池を製造した
ところ、耐ガスリーク圧は１０ｋｇｆ〜１２ｋｇｆまで
上昇したが、容器の底部に歪みが生じた。

【００２０】なお、前記実施例ではナックアウトを有す
るカール金型を用いたが、ナックアウトがないカール金
型を用いても良い。前記実施例では、角形ニッケル水素
二次電池の製造方法に適用した例を説明したが、角形ニ
ッケルカドミウム二次電池の製造方法にも同様に適用す
ることができる。

【００２１】前記実施例では、角形アルカリ二次電池の
製造方法に適用した例を説明したが、角形リチウムイオ
ン二次電池の製造方法、角形リチウム電池の製造方法に
も同様に適用することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の角形電池の
製造方法によれば、容器の開口端を所望の形状に折り曲
げることができ、かつ前記容器の胴部や底部が変形する
のを防止することが可能な折り曲げ工程を備え、角形電
池の気密性及び信頼性を向上することができるという顕
著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる角形電池の製造工程を示す断面
図。

【図２】図１のカール金型の上面図。

【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図。

【図５】本発明の方法により製造される角形電池に用い
られる容器を示す斜視図。

【図６】本発明に係わる角形電池の製造工程を示す断面
図。

【図７】本発明に係わる角形電池の製造工程を示す断面
図。

【図８】本発明に係わる方法により製造された角形電池
を示す斜視図。

【図９】従来の方法で製造される角形電池に用いられる
容器を示す斜視図。

【符号の説明】

３…カール金型、４…中空部、５…角形の逆凹状部、５
ａ，５ｂ…折曲部、８…容器、８ａ…段部、１０…正
極、１１…負極、１２…セパレータ、１３…電極群、１
４…防爆機能及び端子を兼ねる封口部材、１９…絶縁ガ
スケット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開口端付近を拡口することにより形成さ
   れた段部を有する有底矩形筒状の容器内に正極と負極と
   の間にセパレータを介装して作製された電極群を収納す
   る工程と、前記容器内に電解液を収容する工程と、前記
   容器の前記段部上に封口部材及び絶縁ガスケットを載置
   する工程と、前記容器の前記段部より上方を縮径する工
   程と、カール金型により前記容器の開口端を内方に折り
   曲げて前記封口部材をかしめ固定する工程とを具備した
   角形電池の製造方法において、 前記カール金型は、金型本体の底部に角形の逆凹状部を
   有し、前記逆凹状部はその側部内面と上部内面との交差
   部に前記容器の開口端と当接する折曲部が形成され、か
   つ前記折曲部のうちのコーナ部に位置する部分の曲率半
   径をｒ₁ とし、コーナ部を除く領域に位置する部分の曲
   率半径をｒ₂ とした時、式ｒ₁ ＞ｒ₂ を満たすことを特
   徴とする角形電池の製造方法。