JPH10241645A - 密閉型電池およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シール剤を使用することなく簡単な工程にて
製造し得、しかも安定した高気密性を有する密閉型電池
を提供することを目的とする。 【解決手段】 電池の密閉工程における金属製電池缶の
上端部に付与するかしめ力を利用して、電気絶縁ガスケ
ット内の最下や最上に位置する部材の下面に設けたリン
グ状凹溝や突起により該電気絶縁ガスケットを部分的に
変形せしめ、この部分的変形により電気絶縁ガスケット
とそこに収容された内容物との間を気密に封止する。 【効果】 従来使用されてきたシール剤を使用すること
なく高度の気密性にて、しかも簡単な方法で電池の上部
を封止することができ、非水液体電解質系のリチウム二
次電池に適用してすこぶる有用である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、密閉型電池に関
し、特に非水液体電解質を有する各種二次電池、例えば
リチウム二次電池などとして好適な密閉型電池に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来の非水液体電解質を有する
リチウム二次電池の断面図例であり、図６は、図５にお
ける安全構造部分およびその近傍部の拡大断面図であ
る。図５および図６において、１は金属製の電池缶、２
は負極電気絶縁板、３は電池要素巻回体、３１は電池要
素巻回体３の下部から延在する負極リード、３２は同巻
回体３の上部から延在する正極リード、４はドーナツ状
の正極電気絶縁板、５は電池の安全構造、６は正極蓋、
７は安全構造５と正極蓋６とを電池缶１から絶縁するた
めの電気絶縁ガスケット、９は電池缶１の外壁上に設け
られ、正極電気絶縁板４以下の電池内容物をガタツキな
く固定するための絞りである。図６において安全構造５
は、導電板５１、導電性のラプチャー板５２、および導
電板５１とラプチャー板５２との間に設置されたドーナ
ツ状の電気絶縁板５３とからなる。また導電板５１とラ
プチャー板５２とは、図示する点Ａにおいて電気的に接
触している。負極リード３１は、負極電気絶縁板２の外
側を越えてその先端が電池缶１の底内壁上に溶接されて
おり、正極リード３２の先端はドーナツ状の正極電気絶
縁板４の中心孔を貫通して導電板５１の裏面上に溶接さ
れている。また導電性のラプチャー板５２は、正極蓋６
の裏面と直接接して電気的に接続されているので、正極
リード３２は導電板５１およびラプチャー板５２とを介
して正極蓋６と電気的に導通状態とされている。

【０００３】ところで非水液体電解質を有する上記のリ
チウム二次電池において、その電池要素巻回体３が吸水
や吸湿すると電池の機能が大きく低下するため、電池内
は大気から気密に保持される。またさらにリチウム二次
電池は、充放電により電池内の気相部の圧力が変化し、
場合によってはこの気相部の圧力変化により液体電解質
が電池外に漏出することもあるので、かかる液体電解質
の漏出を防止するためにも上記の気密が重要となる。

【０００４】従来かかる気密は、電気絶縁ガスケット７
と電池缶１との間、電気絶縁ガスケット７と導電板５１
との間、あるいはその他の気体のリークが生じ易い個所
にシール剤、例えばアスファルトを施与する方法にて行
ってきた。しかしこの方法では、シール剤の使用並びに
その施与工程が必要となるので電池の製造コストが上が
る、シール剤の希釈に使用する有機溶媒の揮散により作
業環境が悪化する、さらにはシール剤が液体電解質に混
入してその機能を劣化させる、などの問題がある。さら
にシール剤の施与量、施与個所、均一施与などを管理す
ることは困難であるために、シールが不十分な不良品が
製造されることもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかして本発明は、シ
ール剤を使用することなく簡単な工程にて製造し得、し
かも安定した高気密性を有する密閉型電池およびその製
造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、つぎの特徴を
有する。 (1) 金属製電池缶の上部に設置された電気絶縁ガスケッ
トと電気絶縁ガスケット内に収容された内容物との間お
よび金属製電池缶壁との間が、電気絶縁ガスケットの部
分的変形により気密に封止された密閉型電池であって、
電気絶縁ガスケットの部分的変形が、電気絶縁ガスケッ
ト内の最下に位置する部材の下面に設けられたリング状
凹溝内への電気絶縁ガスケットを形成する材料の入り込
み、または該部材の下面に設けられたリング状突起の電
気絶縁ガスケットの壁の表面から内部への没入である密
閉型電池。 (2) 電気絶縁ガスケットの部分的変形が、電気絶縁ガス
ケット内の最上に位置する部材の上面に設けられたリン
グ状の凹溝内への電気絶縁ガスケットを形成する材料の
入り込み、または該部材の上面に設けられたリング状突
起の電気絶縁ガスケットの壁の表面から内部への没入で
ある上記(1) 記載の密閉型電池。 (3) 金属製電池缶の上端部をかしめて電池を密閉する
際、該かしめ力により電気絶縁ガスケットを上下から加
圧して電気絶縁ガスケットに部分的変形を生ぜしめ、該
部分的変形により電気絶縁ガスケットと電気絶縁ガスケ
ット内に収容された内容物との間および金属製電池缶壁
との間を気密に封止することを特徴とする密閉型電池の
製造方法。 (4) 電気絶縁ガスケットの部分的変形が、上記(1) また
は(2) 記載の入り込みまたは／および没入である上記
(3) 記載の密閉型電池の製造方法。

【０００７】

【作用】電気絶縁ガスケットを有する本発明の密閉型電
池において、気密封止が必要な個所は、電気絶縁ガスケ
ット内に収容された内容物と該電気絶縁ガスケットの内
壁との間、並びに電気絶縁ガスケットの外壁と金属製電
池缶の内壁との間の二か所である。以下本発明におい
て、前者の間をガスケット内側間と、一方、後者の間を
ガスケット外側間と略称する。本発明においては、ガス
ケット内側間並びにガスケット外側間は、共に電気絶縁
ガスケットの部分的変形により気密に封止されるので、
従来のようにシール剤を使用した場合に生じる種々の問
題が解決される。更にこの電気絶縁ガスケットの部分的
変形として、特に電気絶縁ガスケット内の最下や最上に
位置する部材の下面に設けられたリング状凹溝内への電
気絶縁ガスケットを形成する材料の入り込み、または該
部材の下面に設けられたリング状突起の電気絶縁ガスケ
ットの壁の表面から内部への没入を採用する。かかる部
分的変形を採用することによりガスケット内側間のひい
ては電池全体としての気密封止性が一層確実となる。し
かも電気絶縁ガスケットのかかる部分的変形は、電池を
密封する工程での金属製電池缶の上端部のかしめによる
電気絶縁ガスケットの上下からの加圧にて簡単に形成す
ることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図例により詳細に
説明する。図１は本発明の実施例の部分断面図であり、
図２は図１の部分拡大断面図である。図３は本発明の他
の実施例の部分断面図であり、図４は図３の部分拡大断
面図である。

【０００９】図１〜図４においては、従来例たる図６に
示された部材または部位と同じものは同じ符号にて示
す。図１および図３と図６とは、正極蓋６とラプチャー
板５２との間にドーナツ状のＰＴＣ板５４を挿入してあ
ること、および後記するように電気絶縁ガスケット７に
前記した部分的変形が形成されている点において相違す
るのみで他は同じであるので、図１および図３における
各部の詳細説明並びに電池の一般的な製造工程などにつ
いては、図６に基づく説明に委ねてここでは省略する。
なお本発明において、ドーナツ状のＰＴＣ板５４は必須
でなく、省略してもよい。

【００１０】図１および図２においては、導電板５１と
して、その下面にリング状の凹溝５１２とその上面にリ
ング状の突起５１３とを有するものが用いられている。
電池の製造過程において導電板５１、電気絶縁板５３、
ラプチャー板５２、ＰＴＣ板５４、および正極蓋６を順
次収容した電気絶縁ガスケット７が絞り９の上に設置さ
れる。本実施例においては、上記の５種の部材、即ち５
１、５３、５２、５４、および６が電気絶縁ガスケット
７内に収容された内容物となる。さて、内容物を収容し
た電気絶縁ガスケット７が絞り９の上に設置された直後
では、金属製の電池缶１の開口先端部は図１において符
号１’を付した点線で示すように未だ直立状態にある
が、その後機械的にかしめて矢印の方向に折り曲げられ
て電気絶縁ガスケット７の上面７１上に重ねられる。本
実施例においては、このかしめ工程の際に電気絶縁ガス
ケット７をその上下、即ちその上面７１と絞り９の裏壁
面と接する下面７２、とに付与される加圧力を利用して
電気絶縁ガスケット７の壁が変形して電気絶縁ガスケッ
トの形成材料の一部が導電板５１の下面に設けたリング
状の凹溝５１２内に入り込んで充填するように加工す
る。またその際、金属製の電池缶１の開口先端１１が、
図示する通りに電気絶縁ガスケット７の上面７１から内
部に没入するようにする。したがって、ガスケット内側
間は電気絶縁ガスケット７の形成材料のリング状凹溝５
１２内への入り込みにより、一方、ガスケット外側間は
金属製の電池缶１の開口先端１１の電気絶縁ガスケット
７の上面７１への没入により、それぞれ気密に封止され
る。

【００１１】導電板５１の上面に設けられたリング状の
突起５１３は必ずしも必要でない。しかし該突起５１３
は、電気絶縁ガスケット７が加圧されてリング状凹溝５
１２内への上記の入り込みが完了した後においても、電
気絶縁板５３、ラプチャー板５２、ＰＴＣ板５４、正極
蓋６および電気絶縁ガスケット７の上面７１の裏面壁に
順次圧迫力を付与してガスケット内側間の気密封止性を
向上させる。

【００１２】図３および図４に示す実施例においては、
正極蓋６としてその上面にリング状の凹溝６２とその下
面にリング状の突起６３とを有するものが用いられてお
り、ガスケット内側間は電気絶縁ガスケットの形成材料
のリング状凹溝６２内への入り込みにより、一方、ガス
ケット外側間は金属製の電池缶１の開口先端１１の電気
絶縁ガスケット７の上面７１への没入により、それぞれ
気密に封止されている。この実施例の場合も、下面のリ
ング状の突起６３は、図１および図２の実施例における
突起５１３と同様に、ＰＴＣ板５４、ラプチャー板５
２、電気絶縁板５３、および電気絶縁ガスケット７の下
面７２の裏面壁に順次圧迫力を付与してガスケット内側
間の気密封止性を向上させる。

【００１３】本発明の製造方法において、金属製の電池
缶１の開口先端部の機械的かしめの際、例えば絞り９の
外壁９１と金属製の電池缶１の開口先端部の外壁１２と
に適当な加圧手段を作用せしめて電気絶縁ガスケット７
をその上下から加圧すると、電気絶縁ガスケット７に上
記したよう部分的変形を付与することができる。

【００１４】図１〜図４において、金属製の電池缶１の
開口先端１１の電気絶縁ガスケット７の上面７１への没
入の程度は大きい程、ガスケット外側間の気密封止性は
向上するが、一般的には没入深さが０．１〜０．２ｍｍ
程度が適当である。また導電板５１のリング状の凹溝５
１２や正極蓋６のリング状の凹溝６２の大きさは、幅が
０．２〜０．５ｍｍ程度、深さが０．１〜０．３ｍｍ程
度が適当である。

【００１５】電気絶縁ガスケット７は、外力を受けるこ
とにより上記したような必要な部分的変形を生じる電気
絶縁性材料にて形成されておればよく、多くの有機高分
子材料をその形成材料として使用することができる。例
えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ４−メチル
ペンテン−１、ポリ塩化ビニル、エチレン酢酸ビニル共
重合体、ナイロン、ポリエステルなどの熱可塑性ポリマ
ー類、天然ゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン
・プロピレン・ジエンゴム、アクリロニトリルブタジエ
ンゴム、スチレン・ブタジエンゴムなどのゴム類または
その架橋ゴム類、ポリスチレン系熱可塑性エラストマ
ー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化
ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑
性エラストマーなどの熱可塑性エラストマー類である。
それら有機高分子材料は、必要に応じて酸化防止剤、充
填剤、カーボンブラックのような補強剤、顔料などを配
合した組成物として使用される。また電気絶縁ガスケッ
ト７は、上記のような電気絶縁性材料にて所望の形状に
成形され、且つ架橋されてもよい。

【００１６】電気絶縁ガスケットの部分的変形によるガ
スケット内側間並びにガスケット外側間の気密封止性を
一層良好とする観点から、電気絶縁ガスケットの形成材
料としては上記の各種有機高分子材料のうちでも、弾性
や表面粘着性を有するものが好ましい。それらは、一般
的にはゴム類またはその架橋ゴム類、熱可塑性エラスト
マー類、あるいはタッキファイアのような粘着性付与剤
を含む熱可塑性ポリマー類などである。

【００１７】電気絶縁ガスケットとしてポリプロピレン
からなる壁厚０．５ｍｍのものを使用し、その中に図２
に示す構造のアルミニウム導電板（厚さ：０．５ｍｍ、
下面の凹溝の幅が０．４ｍｍで深さが０．２ｍｍ）、ポ
リプロピレンからなる電気絶縁板（厚さ：０．３ｍ
ｍ）、アルミニウム合金からなるラプチャー板（厚肉部
の厚さ：０．３ｍｍ、薄肉部の厚さ：０．０４ｍｍ）、
および正極蓋６を順次収容し、単３型の鉄製電池缶の絞
り上に設置し、ついで該電池缶の開口先端部を機械的に
かしめて電池の密封を行った。かくして得た電池につい
て下記の気密試験方法により気密性を評価したところ、
１０ｋｇｆ／ｃｍ² （ｎ数：５）で未だ試験気体の漏れ
はなく、実用的に十分な気密性を保持していることが分
かった。なお気密試験の後に電池を解体したところ、電
気絶縁ガスケットの上表面への電池缶先端の没入深さは
平均０．１５ｍｍであり、アルミニウム導電板の凹溝内
は電気絶縁ガスケットの形成材料にて略１００％充填さ
れていた。

【００１８】気密試験方法：電池を水中に漬け、電池缶
の底部よりアルゴンガスを電池缶内に送り込み、圧力を
上げながら封口部からの気泡の発生の有無を観察する。
その際の圧力上昇速度は１ｋｇｆ／ｃｍ² ／秒であり、
１ｋｇｆ／ｃｍ² の圧力上昇毎に１分間保持した。

【００１９】本発明は、上記した実施例以外にも種々の
変形実施例を包含する。ガスケット内側間の気密方法に
ついて言えば、例えば図１および図２に示した導電板５
１において、その下面のリング状の凹溝５１２に代えて
リング状の突起を有するものであってもよい。同様のこ
とは図３および図４に示した正極蓋６についても該当
し、その上面にリング状の突起を有するものであっても
よい。ガスケット外側間の気密方法については、電池缶
の内壁に形成された一つ以上のリング状突起の電気絶縁
ガスケットの壁内への没入、あるいは電池缶の内壁に形
成された一つ以上のリング状の窪み内への電気絶縁ガス
ケット形成材料の入り込みなどであってもよい。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、従来使用されてきたシ
ール剤を使用することなく高度の気密性にて、しかも簡
単な方法で電池の上部を封止することができる。よって
シール剤を使用することに由来する諸問題、例えば電池
の製造コストアップ、シール剤の希釈に使用する有機溶
媒の揮散による作業環境の悪化、シール剤が液体電解質
に混入する危険性などが克服され、気密封止性が良好な
電池を安定的に製造することができる。本発明は種々の
電池に適用可能であるが、安全性が特に重視される非水
液体電解質系のリチウム二次電池に適用してすこぶる有
用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の部分断面図である。

【図２】図１の部分拡大断面図である。

【図３】本発明の他の実施例の部分断面図である。

【図４】図３の部分拡大断面図である。

【図５】従来の非水液体電解質を有するリチウム二次電
池の断面図例である。

【図６】図５における安全構造部分およびその近傍部の
拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 金属製の電池缶 １１ 金属製の電池缶の先端 ５１ 導電板 ５２ ラプチャー板 ５３ 電気絶縁板 ６ 正極蓋 ７ 電気絶縁ガスケット ９ 絞り

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製電池缶の上部に設置された電気絶
   縁ガスケットと電気絶縁ガスケット内に収容された内容
   物との間および金属製電池缶壁との間が、電気絶縁ガス
   ケットの部分的変形により気密に封止された密閉型電池
   であって、電気絶縁ガスケットの部分的変形が、電気絶
   縁ガスケット内の最下に位置する部材の下面に設けられ
   たリング状凹溝内への電気絶縁ガスケットを形成する材
   料の入り込み、または該部材の下面に設けられたリング
   状突起の電気絶縁ガスケットの壁の表面から内部への没
   入である密閉型電池。
2. 【請求項２】 電気絶縁ガスケットの部分的変形が、電
   気絶縁ガスケット内の最上に位置する部材の上面に設け
   られたリング状の凹溝内への電気絶縁ガスケットを形成
   する材料の入り込み、または該部材の上面に設けられた
   リング状突起の電気絶縁ガスケットの壁の表面から内部
   への没入である請求項１記載の密閉型電池。
3. 【請求項３】 金属製電池缶の上端部をかしめて電池を
   密閉する際、該かしめ力により電気絶縁ガスケットを上
   下から加圧して電気絶縁ガスケットに部分的変形を生ぜ
   しめ、該部分的変形により電気絶縁ガスケットと電気絶
   縁ガスケット内に収容された内容物との間および金属製
   電池缶壁との間を気密に封止することを特徴とする密閉
   型電池の製造方法。
4. 【請求項４】 電気絶縁ガスケットの部分的変形が、請
   求項１または２記載の入り込みまたは／および没入であ
   る請求項３記載の密閉型電池の製造方法。