JPH1027584A - 円筒形電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、第一には密閉度の高い密閉型円
筒形電池を提供しようとするもので、第二には電池缶へ
電池素子を収納した後に電池缶の外径を減少させて作成
する密閉型円筒形電池の製造方法を改善して高容量で保
存性の良い密閉型円筒形電池を提供しようとするもので
ある。 【構成】 本発明は、電池缶開口部付近にガスケットを
支える細溝を付けた時点で電池缶開口部の外径（Ｌ１）
と電池缶中央部の外径（Ｌ２）の関係をＬ１＞Ｌ２とし
ておき、電池缶の開口部を閉塞密閉した時点ではＬ１≒
Ｌ２＝Ａの関係とする。これによって開口部の電池缶の
外径（Ｌ１）が最終的に縮められる結果となり、電池缶
に対して水平方向と垂直方向の両方向の締め付けを伴っ
た閉塞構造が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、第一には密閉度の高
い密閉型円筒形電池を提供しようとするものであり、第
二には最終完成電池における電池缶の外径寸法より大き
い外径寸法の電池缶を使用し、当該電池缶へ電池素子を
収納した後に電池缶の外径を減少させて作成する密閉型
円筒形電池の製造方法の改善に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ノート型パソコン、携帯電話、ビデオカ
メラ等様々な携帯用電子機器の普及と進歩に伴い、それ
らの駆動用電源としては高性能で且つ安全性及び信頼性
の高い電池が望まれていて、特にリチウム電池やリチウ
ムイオン二次電池が注目されている。リチウム電池やリ
チウムイオン二次電池は電圧が高いため、エネルギー密
度（Ｗｈ／ｌ）が高く、携帯用電子機器の小型軽量化に
大きく寄与できるからである。

【０００３】しかし、電池が高性能であればあるほど、
万一外部短絡等で大きな電流が流れ、電池内部で発熱
し、電池内温度が限界の温度以上に上昇すると、特にリ
チウム電池やリチウムイオン二次電池は熱暴走を起こし
て電池が発火する場合がある。従って高性能なリチウム
電池やリチウムイオン二次電池には安全性の点で不安が
あったが、現在では安全対策として電池内にＰＴＣ効果
を有する抵抗体（以下ＰＴＣ素子という）を内蔵して、
必要以上の大きな電流が流れないようにしている。ＰＴ
Ｃ素子は、大きい電流が流れると温度上昇して電気抵抗
が急激に大きくなる特性をもつので、電池に対して直列
にＰＴＣ素子を装着しておけば、万一の外部短絡等でも
大きな電流が流れることがなく、電池内温度が限界の温
度以上に上昇することがないので高性能電池の安全対策
として効果的である。

【０００４】一方、電池の信頼性にはやや問題を残して
いる。電池の信頼性に最も関係するのが密閉度の高い電
池を得るための閉塞技術である。密閉度が悪い電池は閉
塞部からの電解液の蒸発や液漏れにより長期間の使用や
長期間の保存で電池性能が劣化してしまう問題や電池か
らの液漏れにより機器が破損するという問題がおこる。

【０００５】従来技術１（市販の電池に於ける閉塞技
術） 図６に従来電池の組み立て行程を示す。図６（ａ）は電
池缶である。電池缶の外径は開口部の外径（Ｌ１）と中
央部の外径（Ｌ２）は同じである。電池缶の中に電池素
子を収納した時点で、図６（ｂ）に示すように電池缶の
内側にガスケットの支えを設けるために、電池缶の開口
部の近くで電池缶外周を内側に押し込んで細溝（２）を
付け、ガスケット（３）を設置し、当該ガスケットの内
側に閉塞蓋体（４）（通常防爆弁の機能を有する）を設
置して、当該蓋体にＰＴＣ素子（５）を接触させ、当該
ＰＴＣ素子には外部端子（６）（通常正極端子であるが
負極端子の場合もありうる）を接触して重ねて、図６
（ｃ）のように電池缶開口部外周をかしめて閉塞密閉す
る。

【０００６】この方法では電池缶開口部の閉塞は、図４
（ｂ）に示すようなｙ方向の締め付けによる閉塞構造と
なる。かしめ行程においては、更に詳しく図５に示すよ
うに、ホルダー（３１）で電池缶を前記細溝（２）の部
分を支えて、かしめ金型（３２）を下降させて電池缶開
口部の縁をかしめる。この時ホルダー（３１）で電池缶
を前記細溝（２）の部分で支えているので、かしめ金型
（３２）を下降させる力を強くすれば、図４（ｂ）に示
すｙ方向のかしめ力は高まることになる。しかし、ＰＴ
Ｃ素子（５）は通常２枚の金属板の間にＰＴＣ効果を有
する抵抗体物質を挟んで構成されており、かしめ力を増
すと、ＰＴＣ素子（５）に大きな力がかかり過ぎてＰＴ
Ｃ素子の機能に支障を来す。その為、ｙ方向のかしめ強
度には限界がある。また当然かしめ力が弱いと、密閉が
不十分となることはもちろん、ＰＴＣ素子（５）と外部
端子（６）の電気的接触が不安定となることもある。し
たがって従来の方法では適切なかしめ力の調整が難し
く、しばしば十分な密閉度が得られず、閉塞部からの液
漏れや電解液の蒸発により長期間の保存で性能が劣化し
てしまう問題がある。

【０００７】従来技術２（開発段階にある技術） これに対し、図７に示す行程で電池を組み立てる方法が
検討され提案された（特開平６−２１５７９２）。この
方法ではまず図７（ａ）に示すように、電池缶として最
終完成電池における電池缶の外径寸法（Ａ）より大きい
外径寸法（Ｂ）の電池缶を使用し、当該電池缶へ電池素
子を収納し、電池缶開口部近くで電池缶を細く内側にし
ぼり込んでガスケットを支える細溝（２）を付け、ガス
ケット（３）を設置し、当該ガスケットの内側に蓋体
（４）（通常防爆弁の機能を有する）を設置して、当該
蓋体にＰＴＣ素子（５）を接触させ、当該ＰＴＣ素子に
は外部端子（６）（通常正極端子であるが負極端子の場
合もありうる）を接触して重ねて、図７（ｂ）に示すよ
うに電池缶の外径を最終完成電池における電池缶の外径
寸法（Ａ）まで絞り込んで、最終的に図７（ｃ）のよう
に電池缶開口部外周をかしめて密閉する。かしめ行程自
身は従来のかしめ行程と全く同じで、図５に示すよう
に、ホルダー（３１）で電池缶を細溝（２）部分を支え
て、かしめ金型（３２）を下降させて電池缶開口部の縁
をかしめる。

【０００８】電池缶外径寸法の絞り込みの具体的な方法
としては、スウエージャーの名で市販されている機械を
使って行うことができる。図８にその原理図を示した。
中心に直径φＸの穴（２１）を持ち且つ中央で２つに分
割された金型（２２）が金型ホルダー（２３）に納めら
れて中央に設置され、その外側には多数個（図７では８
個の場合で示した）のローラー（２４）が設置されてい
る。２つに分割された金型（２２）は金型ホルダー（２
３）と共に矢印方向に回転すると、４５°回転する度に
ローラー（２４）に接触し、金型（２２）は内側に締め
付けられ、分割された金型（２２）の中央のギャップは
縮まる。さらに回転してローラー（２４）を外れると中
央のギャップはひろがる。従って、分割された２つの金
型（２２）は、接近したり離れたりするので金型の中心
に出来る穴の直径φＸは小さくなったり大きくなったり
する。回転する金型（２２）の中心に出来る穴（２１）
の中へ円筒形の物体を挿入すると、分割された２つの金
型（２２）が接近したとき、つまり金型の中心に出来る
穴の直径φＸが小さくなった時に締め付けられ、外径寸
法が絞り込まれることになる。

【０００９】このスウエージャーを使用して、電池の場
合も、電池缶の外径を絞り込んで円筒型電池を作成する
ことが出来る。図９（ａ）はスウエージャーの回転する
金型（２２）の中心部を縦断面図で示したもので、左右
の金型は矢印のように接近したり離れたりする。図９
（ｂ）に示すように、回転する金型（２２）の中心に出
来る穴の中へ電池を挿入することによって、電池缶の外
径を最終完成電池における電池缶の外径寸法まで絞り込
むことが出来る（以後、電池缶外径を絞ることを「スウ
エージング」と呼び、電池缶の外径寸法を絞り込んで円
筒形電池を作成する方法を「スウエージ方式」とい
う）。

【００１０】この「スウエージ方式」では、最終完成電
池における電池缶の外径寸法より大きい外径寸法の電池
缶を使用するので、電池素子の直径を大きくして容量ア
ップを計れることが特徴であるが、更に、「スウエージ
方式」による電池は、「スウエージング」行程（図７−
（ｂ））で電池缶の外径が小さくなるので、閉塞部が図
４（ａ）に示しめしたようなｙ方向の締め付けに加えて
ｘ方向の締め付けが伴う閉塞構造となり、より密閉度の
高い電池が期待され、閉塞部からの液漏れや電解液の蒸
発にかかわる問題の解決が期待された。とこらが、「ス
ウエージング」行程で、電池缶と電池素子の隙間に存在
していた電解液が、電池外部へ押し出され、外部へ押し
出される電解液の一部が電池缶とガスケット及びガスケ
ットと閉塞蓋体との間に挟み込まれる結果となり、斯か
る挟み込まれた電解液が漏液の通路となるため、実際に
は電池内からの液漏れや電池内電解液の蒸発にかかわる
問題解決に対してはむしろ逆効果であった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、従来の円筒形電池に於ける閉塞部からの液
漏れや電池内電解液の蒸発による保存中の性能劣化の問
題を解決しようとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の一つの手段は、
電池缶開口部付近の電池缶の外径寸法（Ｂ）が電池缶中
央部の外径寸法（Ａ）より大きい関係（Ｂ＞Ａ）にある
電池缶を使用し、当該電池缶の開口部付近にガスケット
を支える細溝を付けた時点で、電池缶開口部の外径（Ｌ
１）と電池缶中央部の外径（Ｌ２）の関係をＬ１＞Ｌ２
としておき、電池缶開口部を閉塞密閉した時点ではＬ１
≒Ｌ２＝Ａの関係とする。更に本発明の他の手段は、最
終完成電池における電池缶の外径寸法（Ａ）より大きい
外径寸法（Ｂ）の電池缶を使用し、当該電池缶へ電池素
子を収納した後に電池缶の外径（但し、開口部付近の外
径を除く）を外径寸法（Ａ）まで減少させ、その後に電
池缶の開口部近くにガスケットを支える細溝を付けるこ
とにより、当該細溝を付けた時点では、電池缶の開口部
の外径（Ｌ１＝Ｂ）と電池缶中央部の外径（Ｌ２＝Ａ）
の関係をＬ１＞Ｌ２としておき、電池缶開口部を閉塞密
閉した時点ではＬ１≒Ｌ２＝Ａの関係とする。

【００１３】

【作用】本発明の一つによる電池は、基本的に図１の
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の行程で作成される。図１
（ａ）は電池缶であり、本発明では電池缶開口部付近の
電池缶の外径寸法（Ｌ１＝Ｂ）が電池缶中央部の外径寸
法（Ｌ２＝Ａ）より大きい関係（Ｂ＞Ａ）にある電池缶
（１）を使用する。電池缶に電池素子（２０）を収納し
た後、図１（ｂ）に示すように、ガスケットを支える細
溝（２）を電池缶の開口部近くに付ける。本発明では電
池缶開口部付近の外径寸法が電池缶中央部の外径寸法よ
り大きい関係にある電池缶を使用するので、この細溝
（２）を付けた時点では、電池缶の開口部の外径（Ｌ１
＝Ｂ）は電池缶中央部側の外径（Ｌ２＝Ａ）より大きい
関係にある（Ｌ１＞Ｌ２）。その後、図１（ｂ）に示す
ように、電池缶にはガスケット（３）を設置し、電解液
を注入し、ガスケットの内側に閉塞蓋体（４）（通常防
爆弁の機能を有する）を設置して、当該閉塞蓋体には必
要に応じてはＰＴＣ素子（５）を接触して重ね、さらに
外部端子（６）を接触して重ねて、図１（ｃ）に示すよ
うに開口部の電池缶の外径（Ｌ１）は径を縮められ、さ
らに電池缶開口部外周をかしめて密閉される。この時電
池缶外径はＬ１＝Ｌ２＝Ａとなっている。本発明では図
１（ｂ）より（ｃ）に至る過程で開口部の電池缶の外径
（Ｌ１）がＢからＡに縮められているため、図４（ａ）
のようなｙ方向に加えてｘ方向の締め付けを伴ったかし
めによる閉塞が可能となる。従って図４（ａ）に示すｙ
方向のかしめ圧力は、特にＰＴＣ素子（５）を装着した
した場合にはＰＴＣ素子の機能に支障を来さない程度に
調整しても、ｘ方向の締め付けが十分な密閉度を保つの
で、閉塞部からの液漏れや電解液の蒸発により長期間の
保存の間に性能が劣化してしまうという問題は大幅に改
善される。

【００１４】ちなみに図６は従来の電池組立行程を示す
ものである。図６（ａ）は従来の電池に使用される電池
缶で、電池缶開口部付近の電池缶の外径寸法（Ｌ１＝
Ａ）は基本的に電池缶中央部の外径寸法（Ｌ２＝Ａ）と
同じ大きさの関係（Ｌ１＝Ｌ２）にある電池缶を使用す
る。従って、本発明の図１（ｂ）より（ｃ）に至る過程
と対比される図６（ｂ）より（ｃ）に至る過程では開口
部の電池缶の外径（Ｌ１＝Ａ）が縮められないため、図
４（ｂ）のようなｘ方向の締め付けを伴わない閉塞構造
となる。

【００１５】もう一つの本発明による電池は、「スウエ
ージ方式」によるもので、基本的に図２及び図３で示さ
れる行程で作成される。まず、図２に示すように、電池
缶外径寸法（Ｂ）が最終完成電池の電池缶の外径寸法
（Ａ）より大きい関係（Ｂ＞Ａ）にある電池缶（１）を
使用し、作成した電池素子（２０）を当該電池缶に納め
る（図２（ａ））。電池素子は電池缶への挿入が容易に
行えるように、用意された電池缶の内径より若干（２０
０〜７００ミクロン）小さい外径で作るので、電池缶と
電池素子の間には隙間が存在する。その後、本発明では
電池缶内に電解液を入れないで、前述の「スウエージャ
ー」を用いて、図１１に示すように回転する金型（２
２）の中心に出来る穴の中へ電池を挿入して「スウエー
ジング」を行ない、電池缶と電池素子の間に存在してい
た前記隙間が殆どなくなるまで、電池缶の外径（開口部
付近の外径を除く）をＬ２＝Ａまで減少させる（図２
（ｂ））。この時点では電池缶開口部の外径寸法（Ｌ
１）は減少させないので基本的にはＬ１＝Ｂである。そ
の後電池缶の開口部近くにガスケットを支える細溝
（２）を付ける（図２（ｃ））。当該細溝を付けた時点
では、電池缶の開口部の外径（Ｌ１＝Ｂ）と電池缶中央
部の外径（Ｌ２＝Ａ）の関係はＬ１＞Ｌ２と成ってい
る。その後、電池缶内に必要量の電解液を注入し、電池
缶開口部にガスケット（３）、閉塞蓋体（４）、必要に
よってはＰＴＣ素子（５）及び外部端子（６）をそれぞ
れ装着する（図３（ａ））。次に、図３（ｂ）に示すよ
うに開口部の電池缶の外径（Ｌ１）は再び「スウエージ
ング」を行なって径を縮めて、Ｌ１＝Ｌ２＝Ａとなす。
最後に図３（ｃ）に示すように電池缶開口部は外周をか
しめて閉塞密閉される。

【００１６】本発明の作用は、図３（ａ）から図３
（ｂ）への本発明による「スウエージ方式」の行程と図
７（ａ）から図７（ｂ）への従来「スウエージ方式」の
行程の比較に於いて、従来方法からの改良点が明確に説
明される。

【００１７】従来の方法では電池缶開口部にガスケット
及び閉塞蓋体を装着して、電池外径の総てを一度に「ス
ウエージング」するので、「スウエージング」後には電
池内には電解液をいれることは出来ないわけで、「スウ
エージング」前に電池缶内に必要量の電解液は注入され
ている。従来の方法でも電池素子は用意された電池缶の
内径より若干（２００〜７００ミクロン）小さい外径で
作るので、電池缶と電池素子の間には隙間が存在し、注
入した電解液は電池素子内部への侵入より、電池缶と電
池素子の隙間に侵入するほうが極めて優先的である。従
って、従来方法では電池缶と電池素子の間の隙間に電解
液が存在する状態で「スウエージング」を行うので、
「スウエージング」行程（図７（ｂ））で電池缶の径が
減少し、当該隙間が無くなってしまうため、当該隙間に
存在する電解液が「スウエージング」行程で外部へ押し
出されていた。そのため電解液の一部が電池缶とガスケ
ット及びガスケットと閉塞蓋体との間に挟み込まれる結
果となり、斯かる挟み込まれた電解液が漏液の通路とな
るため、電池内からの液漏れや電池内電解液の蒸発によ
る保存中の性能劣化に対しては問題であった。

【００１８】一方、本発明による「スウエージ方式」
は、前述のように電解液を注入する前に、電池缶と電池
素子の間に存在していた隙間が殆どなくなるまで電池缶
の外径寸法を小さくしているので、その後に注入した電
解液は主として電池素子内部に含侵される。つまり図３
（ａ）においては電池缶と電池素子の間には隙間が存在
しない。且つ、図３（ａ）から図３（ｂ）への過程で開
口部の外径（Ｌ１）を縮めてＬ１＝ＢからＬ１＝Ａと成
す行程はガスケット及び閉塞蓋体を装着した電池缶開口
部のみの径の絞り込みであり、電解液が外部へ押し出さ
れることが無い。以上のように本発明では図３（ａ）よ
り（ｃ）に至る過程で電池缶の開口部の外径（Ｌ１）が
ＢからＡに縮められているため、図４（ａ）に示す、ｙ
方向に加えてｘ方向の締め付けを伴った閉塞が可能とな
り、且つガスケットと電池缶または閉塞蓋体との間に電
解液が挟み込まれることが無く、閉塞部からの液漏れや
電解液の蒸発に原因する問題が解決される。特にＰＴＣ
素子（４）を装着したした場合でもＰＴＣ素子の機能に
支障を来さない程度にｙ方向の締め付け圧力を調整して
も、ｘ方向の締め付けが十分な密閉度を保つので、閉塞
部からの液漏れや電解液の蒸発により長期間の保存の間
に性能が劣化してしまうという問題は大幅に改善され
る。

【００１９】

【実施例】以下実施例により本発明をさらに詳しく説明
する。

【００２０】実施例１ 図１を参照しながら本発明の具体的な電池作成手順を説
明する。本発明を実施するための電池素子は次のように
して用意される。まず負極は従来の公知の方法によって
次のように用意される。２８００℃で熱処理を施したメ
ソカーボンマイクロビーズ（ｄ００２＝３．３７Å）の
８７重量部にアセチレンブラック３重量部と結着剤とし
てポリ沸化ビニリデン（ＰＶＤＦ）１０重量部を溶剤で
あるＮ−メチル−２−ピロリドンと湿式混合してスラリ
ーにする。次にこのスラリーを負極集電体とする厚さ
０．０１ｍｍの銅箔の両面に均一に塗布し、乾燥後ロー
ルプレス機で加圧成型して帯状の負極を作成する。帯状
負極には端に集電体の露出部分を設けてそこにニッケル
の負極リードを溶接しておく。

【００２１】さらに正極も従来の公知の方法によって次
のようにして作成する。市販の二酸化マンガン（ＭｎＯ
_２）と炭酸リチウム（Ｌｉ_２ＣＯ_３）を１モル：０．２
７５モルの比で良く混合し、これを空気中８００℃で約
１２時間焼成する。この焼成操作を３回繰り返し、スピ
ネル型リチウムマンガン複合酸化物を合成する。このス
ピネル型リチウムマンガン複合酸化物は平均粒径０．０
２５ｍｍの粉末とし、その８９重量部に導電剤としてア
セチレンブラック３重量部とグラファイト４重量部を混
合し、さらに結着剤としてＰＶＤＦの４重量部を溶かし
たＮ−メチル−２−ピロリドンと湿式混合してスラリー
にする。次にこのスラリーを正極集電体とする厚さ０．
０２ｍｍのアルミニウム箔の両面に均一に塗布し、乾燥
後ロールプレス機で加圧成型して帯状の正極を作成す
る。この帯状正極にも端にアルミニウムの露出部分を設
けて、そこにアルミニウムの正極リードを溶接してお
く。

【００２２】用意された負極と正極はその間に多孔質ポ
リプロピレン製のセパレータを挟んで、ロール状に巻上
げて平均外径１６．９ｍｍの電池素子（２０）を作成す
る。

【００２３】図１は本実施例による電池の作成行程を示
したものである。電池缶は図１（ａ）に示すように缶開
口部が広がり、開口部の外径（Ｌ１）が１８．５ｍｍで
缶中央部の外径（Ｌ２）が１８．０ｍｍで高さが６７ｍ
ｍのニッケル鍍金を施した鉄製の電池缶である。この電
池缶へ作成した電池素子（２０）を収納し、図１（ｂ）
に示すように缶底から６０．５ｍｍの位置（電池缶開口
部近く）で電池缶をしぼり込んでガスケットを支える細
溝（２）を付ける。細溝を付けた時点では、開口部の電
池缶外径（Ｌ１）と電池缶中央部の外径（Ｌ２）の関係
はＬ１＞Ｌ２である。

【００２４】つぎにポリプロピレン製のガスケット
（３）を図１（ｂ）に示すように電池缶開口部に設置
し、負極リードは缶底に溶接し、正極リードはアルミニ
ウム製で中央に十字の肉薄部を設けた防爆弁を兼ねる閉
塞蓋体（４）に溶接する。その後電池缶の中にはエチレ
ンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥ
Ｃ）の混合溶媒に１モル／リットルのＬｉＰＦ６を溶解
した電解液を注入し、防爆弁を兼ねた閉塞蓋体（４）を
ガスケット（３）にはめ、ドーナツ型のＰＴＣ素子
（５）を閉塞蓋体に接触させて重ね、更に正極外部端子
（６）を重ね、図８の原理の「スウエージャー」を用い
て、図１０に示すように回転する金型（２２）の中心に
出来る穴の中へ電池を開口部まで完全に挿入して「スウ
エージング」を行ない、電池缶の開口部の外径（Ｌ１）
だけをを絞り込んで電池缶中央部の外径（Ｌ２＝１８．
０ｍｍ）と同じにする。さらにＰＴＣ素子の機能に支障
を来さない程度の締め付け圧力と成るようにかしめ機を
調整して、電池缶の縁をかしめて密閉し、図１（ｃ）に
示す電池構造で外径１８．０ｍｍ、高さ６５ｍｍの電池
（Ｓ）を作成した。

【００２５】電池（Ｓ）はかしめて密閉した時点ではＬ
１＝Ｌ２＝１８．０ｍｍの関係にある。本実施例では図
１（ｂ）より（ｃ）に至る過程で開口部側の電池缶の外
径（Ｌ１）が１８．５ｍｍから１８．０ｍｍに縮められ
ているため、電池（Ｓ）では閉塞部の断面が、図３
（ａ）に示すような、ｙ方向に加えてｘ方向の締め付け
を伴った閉塞部断面構造を有している。

【００２６】従来例 実施例１と全く同じにして平均外径１６．９ｍｍの電池
素子（２０）を作成する。図６は従来技術による電池の
作成行程を示したものである。ここでは使用する電池缶
は図６（ａ）に示すように、開口部の外径（Ｌ１）と中
央部の外径（Ｌ２）が何れも１８．０ｍｍで高さが６７
ｍｍのニッケル鍍金を施した鉄製の電池缶である。この
電池缶へ作成した電池素子（２０）を収納し、図６
（ｂ）に示すように缶底から６０．５ｍｍの位置（電池
缶開口部近く）で電池缶をしぼり込んで、ガスケットを
支える細溝（２）を付ける。細溝を付けた時点でも、電
池缶の開口部の外径（Ｌ１）と電池缶中央部の外径（Ｌ
２）の関係は当然Ｌ１＝Ｌ２＝１８．０ｍｍである。更
に図６（ｂ）に示すようにポリプロピレン製のガスケッ
ト（３）を電池缶開口部に設置し、負極リードと正極リ
ードをそれぞれ缶底及び防爆弁を兼ねる閉塞蓋体（４）
に溶接し、電池缶の中には実施例１と同じ電解液を注入
し、閉塞蓋体（４）をガスケットにはめ、ドーナツ型の
ＰＴＣ素子（５）を閉塞蓋体に重ねて接触させ、更に正
極外部端子（６）を重ね、ＰＴＣ素子の機能に支障を来
さない程度の締め付け圧力と成るようにかしめ機を調整
して、電池缶の縁をかしめて密閉し、図６（ｃ）に示す
電池構造で外径１８．０ｍｍ、高さ６５ｍｍの電池
（Ｙ）を作成した。以上に示した従来例では、図６
（ｂ）より（ｃ）に至る過程で電池缶の開口部の外径
（Ｌ１）は縮められないので、電池（Ｙ）では閉塞部の
断面が、図４（ｂ）に示す、ｙ方向の締め付けだけの閉
塞構造となる。

【００２７】実施例２ 図２及び図３を参照しながら、本発明による「スウエー
ジ方式」の実施例を説明する。まず、実施例１と同じ手
順で外径寸法だけを少し大きくして平均外径１７．４ｍ
ｍの電池素子（２０）を作成する。ここでは使用する電
池缶は開口部の外径（Ｌ１）と中央部の外径（Ｌ２）が
何れも１８．５ｍｍで高さが６５ｍｍのニッケル鍍金を
施した鉄製の電池缶である。この電池缶へ、図２（ａ）
に示すように、作成した電池素子（２０）を収納する。
電池素子の外径は１７．４ｍｍであり、ちなみに該電池
缶の内径は１７．９ｍｍであり、電池素子の電池缶への
挿入は容易に行える。当然電池缶と電池素子の間には隙
間が存在する。本実施例ではこの後、図８に示す原理の
前述の「スウエージャー」を用いて、図１１に示すよう
に回転する金型（２２）の中心に出来る穴の中へ電池缶
を開口部を残して挿入し、「スウエージング」を行な
い、図２（ｂ）に示すように電池缶の外径（開口部付近
の外径を除く）を１８．０ｍｍまで減少させる。この
時、電池缶と電池素子の間に存在する前記隙間が殆どな
くなる。またこの時点では電池缶開口部の外径寸法（Ｌ
１）は減少させないので基本的にはＬ１＝１８．５ｍｍ
である。その後図２（ｃ）に示すように缶底から６０．
５ｍｍの位置（電池缶開口部近く）で電池缶をしぼり込
んでガスケットを支える細溝（２）を付ける。当該細溝
を付けた時点では、電池缶の開口部の外径（Ｌ１＝１
８．５ｍｍ）と電池缶中央部の外径（Ｌ２＝１８．０ｍ
ｍ）の関係はＬ１＞Ｌ２と成っている。後は全く実施例
１と同じ手順で、図３の（ａ）から（ｃ）の行程にした
がって電池を組み立てる。つまり、図３（ａ）に示すよ
うに電池缶開口部にガスケット（３）を設置し、負極リ
ードと正極リードはそれぞれは缶底とアルミニウム製の
防爆弁を兼ねる閉塞蓋体（４）に溶接する。その後、実
施例１で使用したものと同じ電解液を注入し、閉塞蓋体
（４）をガスケットにはめ、ドーナツ型のＰＴＣ素子
（５）を閉塞蓋体に接触させて重ね、更に正極外部端子
（６）を重ね、再び「スウエージャー」を用いて電池缶
の開口部の外径（Ｌ１）を絞り込んで電池缶中央部の外
径（Ｌ２）と同じにする（図３（ｂ））。最後にＰＴＣ
素子の機能に支障を来さない程度の締め付け圧力と成る
ようにかしめ機を調整して、電池缶の縁をかしめて密閉
し、図３（ｃ）に示す電池構造で外径１８．０ｍｍ、高
さ６５ｍｍの電池（Ｔ）を作成した。

【００２８】電池（Ｔ）は、かしめて密閉した時点では
Ｌ１＝Ｌ２＝１８．０ｍｍの関係にある。本実施例でも
図３（ａ）より（ｂ）に至る過程で開口部の電池缶の外
径（Ｌ１）が１８．５ｍｍから１８．０ｍｍに縮められ
ているため、電池（Ｓ）では閉塞部の断面が、図４
（ａ）に示すような、ｙ方向に加えｘ方向の締め付けを
伴った閉塞部断面構造を有している。なお本実施例に於
ける電池（Ｔ）は電池内に納める時点の電池素子の外径
寸法を大きくしたにもかかわらず、完成電池の外形寸法
に於いては実施例１の電池（Ｓ）と同じとなる特長を有
する。

【００２９】比較例 実施例２の電池（Ｔ）と比較するために、従来の「スウ
エージ方式」に従って電池を作成する。図７は本比較例
の電池を作成する行程を示したものである。まず、実施
例２と全く同じに平均外径１７．４ｍｍの電池素子（２
０）を作成する。ここでは使用する電池缶は、実施例２
で使用したものと同じで、開口部の外径（Ｌ１）と中央
部の外径（Ｌ２）が何れも１８．５ｍｍで高さが６５ｍ
ｍのニッケル鍍金を施した鉄製の電池缶である。この電
池缶へ作成した電池素子（２０）を収納し、図７（ａ）
に示すように缶底から６０．５ｍｍの位置（電池缶開口
部近く）で電池缶をしぼり込んで、ガスケットを支える
細溝（２）を付ける。細溝を付けた時点では、開口部の
電池缶外径（Ｌ１）と電池缶中央部の外径（Ｌ２）の関
係はＬ１＝Ｌ２＝１８．５ｍｍである。更に図７（ａ）
に示すようにガスケット（３）を電池缶開口部に設置
し、負極リードと正極リードをそれぞれ缶底と閉塞蓋体
（４）（防爆弁を兼ねる）に溶接し、電池缶の中には実
施例と同じ電解液を注入し、閉塞蓋体（４）をガスケッ
トにはめ、ドーナツ型のＰＴＣ素子（５）を閉塞蓋体に
重ねて接触させ、更に正極外部端子（６）を重ね、前述
の「スウエージャー」を用いて、図９（ｂ）に示すよう
に回転する金型（２２）の中心に出来る穴の中へ挿入
し、缶底から開口部までの総ての電池缶外径を絞り込ん
で電池缶外径を１８．０ｍｍに縮める（図７（ｂ））。
最後にＰＴＣ素子の機能に支障を来さない程度の締め付
け圧力と成るようにかしめ機を調整して、電池缶の縁を
かしめて密閉し、図７（ｃ）に示す電池構造で外径１
８．０ｍｍ、高さ６５ｍｍの電池（Ｚ）を作成する。電
池（Ｚ）はかしめて密閉した時点ではＬ１＝Ｌ２＝１
８．０ｍｍの関係である。本比較例でも図７（ａ）より
（ｂ）に至る過程で電池缶の開口部の外径（Ｌ１）が１
８．５ｍｍから１８．０ｍｍに縮められているため、電
池（Ｚ）も閉塞部の断面が、図４（ａ）に示すような、
ｘ方向の締め付けを伴った閉塞部断面構造を有してい
る。また実施例２の電池（Ｔ）と同じく電池内に納める
時点の電池素子の外径寸法を実施例１や従来例の場合の
それより大きくしたにもかかわらず、完成電池の外形寸
法に於いては実施例１の電池（Ｓ）と同じとなる特長を
有する。

【００３０】しかし、本比較例では電池缶の開口部にガ
スケット及び閉塞蓋体を装着して、電池外径の総てを一
度に「スウエージング」するので、「スウエージング」
前に電池缶内に必要量の電解液は注入されている。また
電池素子は使用する電池缶の内径より若干小さい外径で
作るので、電池缶と電池素子の間には隙間が存在し、注
入した電解液は電池缶と電池素子の隙間にも侵入する。
従って、「スウエージング」行程（図７（ｂ））で電池
缶の径が減少し、当該隙間が無くなってしまうため、当
該隙間に存在する電解液が「スウエージング」行程で外
部へ押し出される。そのため電解液の一部がガスケット
と電池缶又は閉塞蓋体との間に挟み込まれる結果とな
り、斯かる挟み込まれた電解液が漏液の通路となる可能
性が高い。

【００３１】容量試験結果 以上のようにして作成した電池（Ｓ）、（Ｙ）、（Ｔ）
及び（Ｚ）は何れも充電電圧を４．２Ｖに設定し、充電
電流５００ｍＡで４時間充電し、放電は放電電流５００
ｍＡで終止電圧３．０Ｖまで行った。電池（Ｓ）及び電
池（Ｙ）は、何れも３．７５Ｖの平均放電電圧で、放電
容量は１２００ｍＡｈが得られた。又電池（Ｔ）及び電
池（Ｚ）は、何れも３．７５Ｖの平均放電電圧で、放電
容量は１２６０ｍＡｈが得られた。放電容量に関しては
何れの電池も市販されているリチウムイオン二次電池と
同等レベルであり、十分実用に供されるものである。電
池（Ｔ）及び電池（Ｚ）が電池（Ｓ）及び電池（Ｙ）に
比べて容量が大きいのは、前者は後者に対して平均外径
が０．５ｍｍ大きい電池素子で電池作成が可能であった
ためである。

【００３２】保存試験結果 電池（Ｓ）、（Ｙ）、（Ｔ）及び（Ｚ）は再度充電電圧
を４．２Ｖに設定し、充電電流５００ｍＡで４時間充電
し、電池重量と内部抵抗を測定しておき、４５℃のオー
ブン中に３０日間保存した後、再び電池重量と内部抵抗
を測定して、保存中の重量減と内部抵抗の変化を調べ
た。その結果、本発明による電池（Ｓ）及び電池（Ｔ）
では保存中の重量減が１ｍｇ以下で無視できるものであ
り、内部抵抗も初期値（約６０ミリオーム）がほとんど
維持されており、極めて保存性能の良好なものであっ
た。これに対し、従来法による電池（Ｙ）では１５ｍｇ
の重量減が生じ、内部抵抗も約７５ミリオームまで上昇
し、長期保存には性能劣化が予想されるものであった。
また従来の「スウエージ方式」による電池（Ｚ）では１
５０ｍｇの重量減が生じ、内部抵抗も約１２０ミリオー
ムまで上昇し、ガスケットと正極端子の間には液漏れに
よる汚れが観察された。電池（Ｚ）では電池作成過程の
閉塞段階で電解液の一部がガスケットと電池缶及び閉塞
蓋体との間に挟み込まれるため、斯かる挟み込まれた電
解液が漏液の通路となり、保存性が著しく悪い電池と成
るものと考えられる。

【００３３】なお、本発明の実施例として、正極活物質
にリチウムマンガン酸化物を使用し、負極活物質には炭
素材料を使用したリチウムイオン二次電池を作成して示
したが、本発明は基本的には円筒形電池の閉塞方法に関
して提案されるものであって、他のシステムの円筒形電
池の作成に於いても適用可能であることはもちろんであ
る。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、電池缶開
口部近くに細溝を付けた時点で電池缶の開口部の外径
（Ｌ１）と電池缶中央部の外径（Ｌ２）の関係をＬ１＞
Ｌ２としておき、電池缶開口部外周をかしめて密閉した
時点ではＬ１≒Ｌ２の関係とするので、電池缶の開口部
の外径（Ｌ１）が最終的に縮められるので、図４（ａ）
のようなｙ方向に加えてｘ方向の締め付けを伴った閉塞
が可能となる。その結果密閉度の高い電池と成るため、
閉塞部からの液漏れや電解液の蒸発が無くなり、保存性
の良好な電池を作成することが出来る。特に安全性を高
めるためにＰＴＣ素子を装着する場合でも、ＰＴＣ素子
の機能に支障を来さない程度にｙ方向の締め付け圧力を
調整しても、ｘ方向の締め付けが十分な密閉度を保つの
で、閉塞部からの液漏れや電解液の蒸発により長期間の
保存の間に性能が劣化してしまうという問題は大幅に改
善される。更に最終完成電池における電池缶の外径寸法
より大きい外径寸法の電池缶を使用して「スウエージ方
式」により電池を作成する場合にも、本発明によれば、
電解液が外部へ押し出されることが無く、電解液がガス
ケットと電池缶及び閉塞蓋体との間に挟み込まれること
はなくなり、且つ電池缶開口部の外径（Ｌ１）と電池缶
中央部の外径（Ｌ２）の関係をＬ１＞Ｌ２としておき、
閉塞密閉後はＬ１≒Ｌ２の関係とするので、図４（ａ）
のようなｙ方向に加えてｘ方向の締め付けを伴った閉塞
が可能となり、高容量で保存性の良好な電池を作成する
ことが出来る。この結果、広範囲の用途に使用出来る安
全で、保存性の良い、高性能な電池が提供出来るように
なり、その工業的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】組み立て過程に於ける本発明電池の模式的断面
図

【図２】組み立て過程に於ける本発明電池の模式的断面
図

【図３】組み立て過程に於ける本発明電池の模式的断面
図

【図４】電池の閉塞部の断面図

【図５】かしめ機の原理図

【図６】組み立て過程に於ける従来電池の模式的断面図

【図７】従来「スウエージ方式」の組み立て過程に於け
る電池の模式的断面図

【図８】スウエージャーの原理図

【図９】スウエージングの原理図

【図１０】スウエージングの原理図

【図１１】スウエージングの原理図

【符号の説明】

１は電池缶、２は細溝、３はガスケット、４は閉塞蓋
体、５はＰＴＣ素子、６は外部端子、２０は電池素子、
２１は金型の穴、２２は金型、２３は金型ホルダー、２
４はローラー、３１はかしめ機の電池ホルダー、３２は
かしめ金型である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電池缶の内側にガスケットの支えを設ける
   ために、電池缶の開口部の近くで電池缶外周を内側に押
   し込んで細溝を付け、電池缶の開口部の内側にガスケッ
   トを設置し、当該ガスケットの内側に少なくとも閉塞蓋
   体を設置して、電池缶の開口部の外周をかしめて閉塞密
   閉する円筒形電池の製造過程において、電池缶の開口部
   近くに前記細溝が付けられた時点では、電池缶の開口部
   の外径（Ｌ１）と電池缶中央部の外径（Ｌ２）の関係は
   Ｌ１＞Ｌ２としておき、電池缶の開口部が閉塞密閉され
   た時点ではＬ１≒Ｌ２の関係となっていることを特徴と
   する円筒形電池。
2. 【請求項２】前記閉塞蓋体にＰＴＣ効果を有する抵抗体
   を接触させ、当該抵抗体には正負いずれかの外部端子を
   接触して重ねて、電池缶の開口部を閉塞密閉した請求項
   １記載の円筒形電池。
3. 【請求項３】最終完成電池における電池缶の外径寸法よ
   り大きい外径寸法の電池缶を使用し、当該電池缶へ電池
   素子を収納した後に、電池缶の開口部付近以外の外径を
   減少させた後に電池缶の開口部近くで電池缶外周を内側
   に押し込んで細溝を付けることにより、当該細溝を付け
   た時点では、電池缶の開口部の外径（Ｌ１）と電池缶中
   央部の外径（Ｌ２）の関係をＬ１＞Ｌ２とする請求項１
   又は請求項２記載の円筒形電池。