JPH10284016A

JPH10284016A - Ａｌ合金製密閉角型二次電池用外装缶及びこれを用いたリチウム二次電池

Info

Publication number: JPH10284016A
Application number: JP9083703A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nishimura; 健西村; Kenichi Ogura; 健一小倉
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1997-04-02
Filing date: 1997-04-02
Publication date: 1998-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】密閉角型リチウム二次電池用外装缶におい
て、軽量で、ふくれ等の変形を防止して、電池特性の向
上を可能とする電池外装缶の形状及びこれに使用するＡ
ｌ合金材を見出すこと。【解決手段】非真円型渦巻電極体を収納する密閉角型
リチウム二次電池用外装缶において、外装缶がＡｌ合金
材からなり、長径部の直線部分の厚みを短径部の直線部
分の厚みより厚くしたことを特徴とするＡｌ合金製密閉
角型電池用外装缶及びこれを用いたリチウム二次電池で
ある。この外装缶には、３００３系若しくは７０００系
のＡｌ合金材が、成形性、ふくれ等の変形防止の点で適
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ａｌ合金製密閉角
型二次電池用外装缶とこれを用いたリチウム二次電池に
関するもので、特に電池外装缶に非真円形渦巻電極体を
収納している密閉角型二次電池の外装缶を特定の形状と
し、Ａｌ合金材料で成形することによって、軽量で、ふ
くれ等の変形を防止して、電池特性の向上を可能とする
電池用外装缶及びこの外装缶を用いたリチウム二次電池
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ノートブック型パソコンに代表さ
れるＯＡ機器や携帯電話に代表される通信機器などの携
帯機器が急速に普及し、その電源となるニッケル水素二
次電池やリチウム二次電池には、急速充電や長寿命化が
要求されるとともに、小型化、軽量化が重要視されるよ
うになった。また、携帯機器の電源に利用される二次電
池は、実装効率の高い角型電池の比率が高まっている。

【０００３】角型電池の外装缶の形状は、図２（断面
図）に示すごとく、従来、長径部１の肉厚１ｔ、短径部
２の肉厚２ｔは、いずれも同一肉厚のものが一般的であ
る。なお、図２において、３はコーナー部内側、４は渦
巻電極体である。また、図２は、外装缶の断面形状を示
すものであるが、外装缶全体の形状は、この断面を有
し、底面に底があり、上面は開放されている（図１、図
３も同様）。

【０００４】これらの外装缶の材料は、従来、ニッケル
メッキした鋼やステンレス鋼が一般的であるが、近年Ａ
ｌ合金材料も検討され、特開昭５２−１５４０３５号に
は、一次電池の容器に、合金Ｎｏ．３００３（Al-1.0〜
1.5wt%Mn-0.05 〜0.20t%Cu合金) が開示されている。電
池の軽量化の点では、Ａｌ合金材料が好ましいが、上記
３００３より更に強度があり、角型電池の外装缶への成
形性に優れたＡｌ合金材料は、まだ検討されていない。

【０００５】角型電池の外装缶は、材料の強度が不十分
であると、充電放電を繰返すことによる電極の膨潤や電
池内圧の上昇により、外装缶に膨れ等の変形が生じると
いう問題がある。そのため、外装缶を補強する技術とし
て、特開昭６２−９３８５４号には、外装缶の一部に肉
厚部を設ける方法が開示されている。しかしながら、外
装缶の一部に肉厚部を設けることにより外装缶の変形を
抑制することはできるが、電池としての外形が大きくな
り、単位体積当たりの電池容量が小さくなり、携帯機器
への実装効率が低下する。

【０００６】また、図３（断面図）に示すごとく、特開
平７−３２６３３１号は、上記の欠点を解決するために
開発されたもので、外装缶の外形を大きくすることなく
外装缶の強度を補強するために、外装缶の各コーナー部
内側３の厚みを外装缶の直線部分の厚みより厚くしてい
る（図においてコーナー部内側の肉盛部３Ｔ）。しかし
ながら、外装缶のコーナー部における外装缶と非真円形
渦巻電極４との隙間に生じる空間が減少してしまい、電
解液が収納される容積が小さくなってしまうという問題
がある。

【０００７】なお、リチウム二次電池の電解液には、非
水電解液が用いられ、この非水電解液としては、リチウ
ム塩を有機溶媒に溶解したものである。また、リチウム
塩としては、主にＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ
₄、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃等が使用され、有機溶媒としては
エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−
ブチロラクトン、スルホラン、ジエチルカーボネート、
ジメチルカーボネート、ジメトキシエタン、ジエトキシ
エタン、２−メチル−テトラヒドロフラン、各種グライ
ム類等を単独若しくは２種類以上混合したものが用いら
れる。リチウム二次電池の電解液は、上記のものが用い
られるため、外装缶の材料としてのＡｌ合金材料は、耐
蝕性の点で、特に問題ない。

【０００８】以上のことから、密閉角型リチウム二次電
池の外装缶は、軽量であること、外径を大きくする
ことなく、又出来るだけ薄肉で内径（内容積）を小さく
することなく、膨れ等の変形を防止できる高強度の容器
であること、角型の形状に成形できること、耐蝕性
の点で問題ないこと等が必要である。

【０００９】電解液は、本来、電池反応に必要且つ十分
な量が正極と負極およびセパレータで構成される非真円
形渦巻電極体の内部に存在していれば十分であるが、電
池製造時において、短時間の内に電解液が電極体の隅々
に浸透するわけではない。通常、電解液は外装缶に電極
体を収納した後に、減圧法や遠心法などの方法で注液さ
れるが、注液直後には一部の電解液が電極体に浸透され
ずに電極体と外装缶との隙間に入り、後の工程で行われ
るエージングや初期活性化の段階を経て電極体の隅々に
浸透する。従って、外装缶と非真円形渦巻電極体との隙
間に生じる空隙は、電解液を一時的に滞留させる空間と
して確保しておく必要がある。

【００１０】前述の従来技術のように、外装缶コーナー
部内側を厚くすると、電解液が瞬時に収納される空間が
不足し、それによる悪影響を補うための新たな工程を追
加したり、電解液の注液工程のない、全く異なる電池製
法で製造する必要がある。例えば、電極体への電解液の
浸透を十分に行うための超音波や真空などの新たな工程
を追加する必要があるなど、いずれにしても量産性や経
済性を阻害するなどの問題がある。また、外装缶コーナ
ー部内側が、長径部の直線部より厚く、且つ、長径部の
直線部分が電池内圧の上昇に伴う膨れに十分耐えうる剛
性を有していない場合、長径部の直線部分の膨れによっ
て、短径部の直線部分には凹みが生じる可能性もある。

【００１１】角型電池の外装缶が膨れると、機器内部の
プリント基板や端子部などに異常な圧力が加わったり、
変形を生じさせる恐れがあり、機器の信頼性を損なう原
因となる。また、リチウム二次電池は、充電、放電を繰
り返すことにより、リチウムイオンをインターカレート
したカーボン負極が膨潤する。外装缶の強度が十分でな
いと、電極体が膨潤したり、電池の内圧が上昇したりす
ると、外装缶に膨れ等の変形が生じる。外装缶に変形が
生じると、電極体との接触抵抗が大きくなったり、膨潤
した電極体内部における活物質と集電体（芯体）との接
触抵抗が大きくなるなどにより、内部抵抗の増大を招
く。電池の内部抵抗が大きくなると、内部抵抗による電
圧降下により、放電電圧が低下し、電池から取り出せる
エネルギーの低下を招いてしまう。更に、外装缶が膨れ
ると不可逆に電極体が膨潤し、活物質の利用率が低下し
て、サイクル寿命特性に悪影響を及ぼすことになる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、軽量
で、電池の外形を大きくすることなく、しかも電解液を
一時的に滞留させる空間を確保した状態で、外装缶のふ
くれ等の変形を効果的に防止できる外装缶形状を見出す
ことである。また、本発明の他の課題は、このような角
型外装缶に成形できる高強度で成形性に優れたＡｌ合金
材料を見出すことである。更に、本発明の他の課題は、
前記外装缶をリチウム二次電池に用いた場合に、電池特
性の向上を可能とするリチウム二次電池を提供すること
である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めの請求項１の発明は、非真円型渦巻電極体を収納する
密閉角型二次電池の外装缶において、外装缶がＡｌ合金
材からなり、長径部の直線部分の厚みを短径部の直線部
分の厚みより厚くしたことを特徴とするＡｌ合金製密閉
角型二次電池用外装缶であり、

【００１４】請求項２の発明は、前記電池用外装缶の短
径部の直線部分の厚みを０．２ｍｍ以上としたことを特
徴とする請求項１に記載のＡｌ合金製密閉角型二次電池
用外装缶である。

【００１５】また、請求項３の発明は、前記電池用外装
缶を、Ｍｎ０．３〜１．５ｗｔ％を含有し、Ｃｕ０．５
ｗｔ％以下およびＭｇ１．３ｗｔ％以下の内１種または
２種を含有し、残部がＡｌと不可避的不純物とからなる
Ａｌ合金材で成形したことを特徴とする請求項１、２に
記載のＡｌ合金製密閉角型二次電池用外装缶であり、。

【００１６】請求項４の発明は、前記電池用外装缶を、
Ｍｎ０．３〜１．５ｗｔ％を含有し、Ｃｕ０．５ｗｔ％
以下およびＭｇ１．３ｗｔ％以下の内１種または２種を
含有し、更にＣｒ０．３５ｗｔ％以下、Ｚｒ０．１２ｗ
ｔ％以下、Ｔｉ０．１ｗｔ％以下の内１種または２種以
上を含有し、残部がＡｌと不可避的不純物とからなるＡ
ｌ合金材で成形したことを特徴とする請求項１、２に記
載のＡｌ合金製密閉角型二次電池用外装缶である。

【００１７】また、請求項５の発明は、前記電池用外装
缶を、Ｍｇ０．２〜２．０ｗｔ％、Ｚｎ０．８〜５．０
ｗｔ％，Ｃｕ０．０２〜０．５ｗｔ％を含有し、残部が
Ａｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合金材で成形した
ことを特徴とする請求項１、２に記載のＡｌ合金製密閉
角型二次電池用外装缶であり、

【００１８】請求項６の発明は、前記電池用外装缶を、
Ｍｇ０．２〜２．０ｗｔ％、Ｚｎ０．８〜５．０ｗｔ
％、Ｃｕ０．０２〜０．５ｗｔ％を含有し、Ｍｎ０．７
ｗｔ％以下、Ｃｒ０．３ｗｔ％以下、Ｔｉ０．２ｗｔ％
以下、Ｚｒ０．２５ｗｔ％以下の内１種または２種以上
を含有し、残部がＡｌと不可避的不純物とからなるＡｌ
合金材で成形したことを特徴とする請求項１、２に記載
のＡｌ合金製密閉角型二次電池用外装缶である。

【００１９】更に、請求項７の発明は、前記請求項１〜
６のいずれかに記載の外装缶を用いたリチウム二次電池
である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、各発明について、詳細に説
明する。（１）請求項１、２の発明について前記の課題を解決するための本発明は、以下の構成を備
える。なお、理解を容易にするために本発明を、図１を
用いて説明する。即ち、密閉角型電池は、角型外装缶に
非真円形渦巻電極体４を収納しているが、本発明の角型
電池の外装缶は、Ａｌ合金材で成形され、長径部２１の
直線部分の厚み２１ｔを短径部２２の直線部分の厚み２
２ｔより厚くしている（請求項１）。

【００２１】なお、図１は、外装缶の断面形状を示すも
のであるが、本発明の外装缶は、底面に底を有する底有
外装缶で、上面は開放されている。本発明の外装缶は、
前記の形状を有し、且つＡｌ合金材で成形されているた
め、これをリチウム二次電池に用いた場合は、外装缶の
材料を最大限削減でき、また電池を軽量化することが可
能となり、重量エネルギー効率の高い電池を得ることが
できる。

【００２２】外装缶の上面は、最終的に封口体とレーザ
ー溶接などの手段を用いて密閉される。本発明の外装缶
を電池として密閉するためには、最も肉薄となる短径部
２２の直線部分が、溶接可能な厚みである必要がある。
従って、角型電池の外装缶の短径部２２の直線部の厚み
２２ｔは、レーザー溶接が可能な０．１ｍｍ以上が必要
であり、又プレス成形が可能な０．２ｍｍ以上が必要で
ある。従って、この部分の厚さ２２ｔは、０．２ｍｍ以
上とした（請求項２）。

【００２３】更に、携帯機器は軽量化を図ることが極め
て重要であり、また、携帯機器は消費者ニーズとして、
１回当たりの充電で長時間作動でき、しかも小型である
ことが要求されている。携帯機器全体に占める電池の重
量比率は無視できない程度に大きいが、一方、電源とし
搭載される電池には高いエネルギー効率とともに、実装
効率も要求される。具体的には、重量エネルギー密度と
体積エネルギー密度を高い水準で両立させる必要があ
る。従って、本発明の角型電池の外装缶は、軽量で高強
度のＡｌ合金材で、前記の形状に成形する。なお、本発
明の二次電池用外装缶は、Ａｌ合金材で成形されるが、
リチウム二次電池の電解液は、前記のごとく、非水電解
質であるため、耐食性の点では特に問題ない。

【００２４】角型外装缶のたわみ強度は、長辺長さの３
乗に比例して低下することから、充電放電に伴う電極板
の膨れや電池内圧の上昇による外装缶の変形は、角形外
装缶の長径部に発生する。従って、最も変形が生じ易い
長径部の直線部分には、変形が発生しないだけのたわみ
強度を有する素材と厚みが必要である。また、電池外形
を大きくさせないで電池容量を確保するには、外装缶の
厚みをできるだけ薄くして電池内の容積を大きくし、可
能な限り多くの活物質を充填する必要がある。本発明に
おける外装缶の短径部の直線部分の厚みは、外装缶が変
形しない最低の強度を有する厚みでよく、その時の厚み
は、長径部の直線部分の厚みより薄い。短径部の厚み
は、レーザー溶接性と成形性の点から０．２ｍｍ以上の
厚みとする。

【００２５】（２）請求項３、４の発明について本発明は、請求項１、２の発明の電池用外装缶の成形に
使用するＡｌ合金材料の好ましい実施態様である。即
ち、この発明の外装缶の成形材料の一つは、Ｍｎ０．３
〜１．５ｗｔ％を含有し、Ｃｕ０．５ｗｔ％以下および
Ｍｇ１．３ｗｔ％以下の内１種または２種を含有し、残
部がＡｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合金材であり
（請求項３）、その二つは、Ｍｎ０．３〜１．５ｗｔ％
を含有し、Ｃｕ０．５ｗｔ％以下およびＭｇ１．３ｗｔ
％以下の内１種または２種を含有し、更にＣｒ０．３５
ｗｔ％以下、Ｚｒ０．１２ｗｔ％以下、Ｔｉ０．１ｗｔ
％以下の内１種または２種以上を含有し、残部がＡｌと
不可避的不純物とからなるＡｌ合金材である（請求項
４）。

【００２６】以下、これらの合金材に含有する各々の元
素の作用について示す。Ｍｎは、延性を大きく損なうこ
となく強度を高くできるために、成形性を改善できる。
上述の添加量に規定した理由は、下限値を下回った場合
には、その効果が期待できなくなり、成形時に破断が生
じたり、成形できた場合でも長径部の直線部分の板厚の
減少率が大きいために、電池内圧の上昇に伴う前述の部
分の膨れが大きくなる傾向がある。一方、上限を上回っ
た場合には粗大な化合物が生成し、成形の際に阻害要因
となるためである。

【００２７】ＣｕおよびＭｇも、強度の向上に寄与する
元素である。しかし、電池外装缶を成形する際には、多
段で成形することが一般的であり、この際に各々の元素
について上述の添加範囲を上回った場合には、プレス成
形の際に加工硬化能が大きくなるために、２段目以降の
工程での破断の発生が懸念される。尚、Ｍｇに関しては
上限を超える添加量では、外装缶に蓋を密閉する際に行
われるレーザー溶接工程において、ボイドが発生する等
の現象により溶接性が阻害されるためである。

【００２８】Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉは、結晶粒径の微細化に
寄与する元素である。成形する際に結晶粒径が大きい場
合、肌荒れ破断などの不具合を生じる可能性があるた
め、結晶粒径は細かい方が好ましい。但し、前述の添加
範囲を上回った場合には、粗大な化合物が生成し、成形
性を阻害するため、添加量を上記の範囲に制御する必要
がある。

【００２９】上述の３０００系Ａｌ合金材は、角型外装
缶へのプレス成形性に優れるため、低コストの外装缶が
得られる。従って、この外装缶を用いた電池の低コスト
化につながることになる。

【００３０】（３）請求項５、６の発明について本発明は、請求項１、２の発明の電池用外装缶の成形に
使用するＡｌ合金材料の、別の好ましい実施態様であ
る。即ち、本発明の外装缶の成形材料の一つは、Ｍｇ
０．２〜２．０ｗｔ％、Ｚｎ０．８〜５．０ｗｔ％、Ｃ
ｕ０．０２〜０．５ｗｔ％を含有し、残部がＡｌと不可
避的不純物とからなるＡｌ合金材であり（請求項５）、
その二つは、Ｍｇ０．２〜２．０ｗｔ％、Ｚｎ０．８〜
５．０ｗｔ％、Ｃｕ０．０２〜０．５ｗｔ％を含有し、
Ｍｎ０．７ｗｔ％以下、Ｃｒ０．３ｗｔ％以下、Ｔｉ
０．２ｗｔ％以下、Ｚｒ０．２５ｗｔ％以下の内１種ま
たは２種以上を含有し、残部がＡｌと不可避的不純物と
からなるＡｌ合金材である（請求項６）。

【００３１】以下、これらの合金材に含有する各々の元
素の作用について示す。Ｍｇ、ＺｎおよびＣｕは、充電
放電に伴う外装缶の温度の上昇によって金属間化合物を
析出し、材料強度と耐圧強度の向上に寄与する元素であ
る。上述の添加量に規定した理由は、下限値を下回った
場合にはその効果が期待できなくなり、電池内圧の上昇
に伴う長径部の直線部分の膨れが大きくなる傾向があ
る。一方、上限を上回った場合には、材料の延性が低下
し、成形の際に阻害要因となるためである。また、Ｍｇ
に関しては、前述の上限を上回った場合には、外装缶に
蓋を接合する際に行われるレーザー溶接工程において、
溶接性が低下するばかりか、成形中の加工硬化能が大き
いために、一般的に多段で行われる成形加工において、
破断やネッキングなどの不具合を生じることが懸念され
る。

【００３２】Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒは、結晶粒径の微
細化に寄与する元素である。成形する際に結晶粒径が大
きい場合、肌荒れ破断などの不具合を生じる可能性があ
るため、結晶粒径は細かい方が好ましい。但し、前述の
添加範囲を上回った場合には、粗大な化合物が生成し、
成形性を阻害するため、添加量を上記の範囲に制御する
必要がある。

【００３３】上述の７０００系Ａｌ合金材は、角型外装
缶へのプレス成形性に優れ、且つ強度が高いため、外装
缶の肉厚を更に薄肉化することが可能となる。この外装
缶を電池に使用した場合、外装缶の薄肉化により、電池
内容積が増加し、活物質をより多く充填することがで
き、電池の高容量化が可能となる。

【００３４】（４）請求項７の発明について請求項７の発明は、前記請求項１〜６のいずれかに記載
のＡｌ合金製外装缶を用いたリチウム二次電池である。
前記の本発明のＡｌ合金製外装缶を密閉角型リチウム二
次電池に用いることで、外装缶のコーナー内側に肉盛部
がなく内容積が大きいため、軽量で高容量の電池を、低
コストで製造できる。また、本発明のＡｌ合金製外装缶
を用いた密閉角型リチウム二次電池は、外装缶の薄肉化
が実現できるため、体積エネルギー効率が高く、且つ、
量産性に優れた電池となる。更に、本発明のＡｌ合金製
外装缶を用いた密閉角型リチウム二次電池は、膨れ等の
変形を防止することができるため、各種の電池特性（例
えばサイクル寿命特性等）の向上を可能とする。

【００３５】

【実施例】以下、本発明の実施例（本発明例）につい
て、本発明の範囲外の比較例と対比しながら、詳細に説
明する。（実施例１）本実施例は、請求項１、２に関するもので
ある。外装缶の外形サイズおよび断面積が同一の３種類
の外装缶を成形加工して比較した。各々の外装缶の断面
形状を図１（本発明形状）、図２（従来形状１）、図３
（従来形状２）に示す。外装缶の外形サイズは、いずれ
も３５ｍｍ×１０ｍｍ×４０ｍｍで、底の肉厚はいずれ
も０．８ｍｍであり、各部の設計肉厚は、以下の通りで
ある。・本発明形状：長径部肉厚０．８ｍｍ、短径部肉厚０．
３ｍｍ・従来形状１：長径部肉厚０．７ｍｍ、短径部肉厚０．
７ｍｍ・従来形状２：長径部肉厚０．６７６ｍｍ、短径部肉厚
０．６７６ｍコーナー部内側肉盛り１ｍｍ×１ｍｍの三角形状上記形状において、外装缶の肉厚部の断面積は、いずれ
も６１．０４ｍｍ²である。また、外装缶の内側の断面
積（従って内容積）も同じである。

【００３６】この３種の形状について、３０００系と７
０００系のＡｌ合金板を用いて、成形試験と、得られた
外装缶の耐圧試験を行った。成形試験は、厚さ０．９５
ｍｍのＡｌ合金板を使用し、ブランキング，絞りおよび
しごきを含む７段のプレス成形により行った。成形時の
破断の有無および設計板厚に対する板厚減少率について
測定した結果を表１に記す。

【００３７】成形後の成形品に関しては成形可否およ
び耐圧試験による膨れの評価を行った。具体的な内容に
関しては下記に示す。また、結果を表１に併記する。成形可否：長径部の直線部分の最大板厚減少率が２０％
未満の場合には成形可能であると見なして○、破断が発
生していなくとも最大板厚減少率が２０％以上のものは
実用に耐えないと判断して△、破断が発生したものは×
とした。耐圧試験：内圧０．８ＭＰａ／ｃｍ²を負荷した状態で
９０℃×２４時間保持後、内圧を除荷した状態の室温に
おける長辺に対する外装缶の膨れ率を測定した。尚、膨
れ率は、試験前の長径部の直線部分の中心間の距離に対
する、試験後の同個所の距離の比で示している。尚、成
形可否で△、および×の評価をしたものに関しては、評
価を行っていない。更に、合格レベルとしては２．０％
未満とした。

【００３８】

【表１】

【００３９】本発明形状の成形品に関しては、長径部の
直線部分の板厚の減少率が小さく、且つ、耐圧試験にお
ける膨れ率が小さいことがわかる。一方、従来形状１及
び従来形状２の成形品は、成形性は良好であるものの膨
れ性が劣っていることがわかる。

【００４０】〔実施例２〕本実施例は、請求項３、４に
関するものである。本発明形状（図１）の外装缶につい
て、３０００系の種々の組成のＡｌ合金板を用いて、実
施例１と同一のサイズおよび断面積での成形試験を行っ
た。表２に示す組成を有する厚さ０．９５ｍｍのＡｌ合
金板を使用し、ブランキング，絞りおよびしごきを含む
７段のプレス成形により行った。成形時の破断の有無お
よび設計板厚に対する板厚減少率について測定した結果
を表３に記す。

【００４１】成形後の成形品に関しては、成形可否およ
び耐圧試験による膨れの評価を行った。この結果を表３
に併記する。具体的な板厚減少率、成形可否、耐圧試験
による膨れの試験及び評価方法は、実施例１と同様であ
る。

【００４２】

【表２】

【００４３】

【表３】

【００４４】本発明に係わるＡｌ合金材を使用した成形
品に関しては、成形が可能であり、長径部の直線部分の
板厚の減少率も小さく、且つ、耐圧試験における膨れ率
が小さいことがわかる。一方、本発明の合金組成範囲か
らはずれるＡｌ合金材を使用した成形品は、板厚の減少
率が大きかったり、破断が発生している。

【００４５】〔実施例３〕本実施例は、請求項５、６に
関するものである。本発明形状（図１）の外装缶につい
て、７０００系の種々の組成のＡｌ合金板を用いて、実
施例１と同一のサイズおよび断面積での成形試験を行っ
た。表４に示す組成を有する厚さ０．９５ｍｍのＡｌ合
金板を使用し、ブランキング，絞りおよびしごきを含む
７段のプレス成形により行った。成形時の破断の有無お
よび設計板厚に対する板厚減少率について測定した結果
を表５に記す。

【００４６】成形後の成形品に関しては成形可否およ
び耐圧試験による膨れの評価を行った。この結果を表５
に併記する。具体的な板厚減少率、成形可否、耐圧試験
による膨れの試験及び評価方法は、実施例１と同様であ
る。

【００４７】

【表４】

【００４８】

【表５】

【００４９】本発明に係わるＡｌ合金材を使用した成形
品に関しては、成形が可能であり、長径部の直線部分の
板厚の減少率も小さく、且つ、耐圧試験における膨れ率
が小さいことがわかる。一方、本発明の合金組成範囲か
らはずれるＡｌ合金材を使用した成形品は、板厚の減少
率と膨れ率が大きかったり、破断が発生している。

【００５０】〔実施例４〕本実施例は、請求項７に関す
るものである。即ち、本発明に係わるＡｌ合金製外装缶
を用いたリチウム二次電池である。実施例１と同様の形
状（図１、図２、図３に示す形状）で、同様のＡｌ合金
材で成形した外装缶を用いて、リチウム二次電池を作製
した。

【００５１】この試験における密閉角型電池に収納され
ている非真円形渦巻電極体は、正極板と負極板とをセパ
レータを介して積層して、長方形の断面形状を有する角
型外装缶に効率よく収納されるように、非真円形に渦巻
状に巻回したものである。正極板は、芯体がＡｌからな
っており、層状構造を有するコバルト酸リチウム（Ｌｉ
ＣｏＯ₂）を活物質とし、導電剤としてアセチレンブラ
ックおよび結着剤としてフッ素樹脂デイスパージョンを
用いて作製した。

【００５２】正極板は、Ａｌ合金製の角型外装缶と電気
的に接続しており、角型外装缶が正極となる。負極板
は、難黒鉛性カーボンを負極活物質とし、結着剤として
フッ素樹脂デイスパージョンを用いて負極合剤とし、Ｃ
ｕ製の芯体に塗布して得た。セパレータは、ポリエチレ
ン製の微孔性薄膜を用いた。

【００５３】密閉角型電池は、前記の有底角型外装缶
に、非真円形渦巻電極体を収納し、ＬｉＰＦ₆を溶質と
し、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートから
なる溶媒に溶かした非水電解液を注液した後、外装缶開
口部に安全弁装置を有する封口体をＹＡＧレーザーでス
ポット溶接して、作製した。

【００５４】電池特性は、０．５Ｃ定電流にて、電池電
圧が４．２Ｖに達するまで充電し、０．５Ｃ定電流で電
池電圧が２．７５Ｖに達するまで放電するというサイク
ルを繰り返し、初期の放電容量の８０％まで容量が維持
できた回数をサイクル寿命特性として評価し、これらの
試験結果を表６に記した。

【００５５】

【表６】

【００５６】表６から明らかなごとく、本発明形状の外
装缶を用いたリチウム二次電池（本発明例、Ｎｏ．１、
２）は、電池のサイクル寿命特性に優れていることがわ
かる。これに対して、従来形状の外装缶を用いたリチウ
ム二次電池（比較例、Ｎｏ．３〜６）は、電池のサイク
ル寿命特性の点で劣ることがわかる。

【００５７】

【発明の効果】本発明の密閉角型リチウム二次電池用外
装缶は、Ａｌ合金製であり、外装缶の長径部の直線部分
の厚みを短径部の直線部分の厚みより厚くしている。従
って、少ない外装缶の材料で最大限のたわみ強度を発揮
し、しかも、外装缶と非真円形渦巻電極との隙間に生じ
る空隙に、電解液を滞留させる空間を確保している。電
池内に電解液が滞留できる空隙が確保できると、注液工
程が簡単になり、量産性に優れる。また、外装缶を所定
の組成のＡｌ合金材で成形することにより、本発明の外
装缶を密閉角型リチウム二次電池に用いることで、リチ
ウム二次電池の軽量化と高容量化を実現、長寿命の電池
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる電池の外装缶の断面図（本発明
形状）

【図２】従来の電池の外装缶の断面図（従来形状１）

【図３】従来の電池の他の外装缶の断面図（従来形状
２）

【符号の説明】

１、２１：長径部２、２２：短径部３：コーナー部内側１ｔ、２１ｔ：長径部の肉厚２ｔ、２２ｔ：短径部の肉厚３Ｔ：コーナー部内側の肉盛部４：渦巻電極体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非真円型渦巻電極体を収納する密閉角型
二次電池の外装缶において、外装缶がＡｌ合金材からな
り、長径部の直線部分の厚みを短径部の直線部分の厚み
より厚くしたことを特徴とするＡｌ合金製密閉角型二次
電池用外装缶。
【請求項２】前記電池用外装缶の短径部の直線部分の
厚みを０．２ｍｍ以上としたことを特徴とする請求項１
に記載のＡｌ合金製密閉角型二次電池用外装缶。
【請求項３】前記電池用外装缶を、Ｍｎ０．３〜１．
５ｗｔ％を含有し、Ｃｕ０．５ｗｔ％以下およびＭｇ
１．３ｗｔ％以下の内１種または２種を含有し、残部が
Ａｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合金材で成形した
ことを特徴とする請求項１、２に記載のＡｌ合金製密閉
角型二次電池用外装缶。
【請求項４】前記電池用外装缶を、Ｍｎ０．３〜１．
５ｗｔ％を含有し、Ｃｕ０．５ｗｔ％以下およびＭｇ
１．３ｗｔ％以下の内１種または２種を含有し、更にＣ
ｒ０．３５ｗｔ％以下、Ｚｒ０．１２ｗｔ％以下、Ｔｉ
０．１ｗｔ％以下の内１種または２種以上を含有し、残
部がＡｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合金材で成形
したことを特徴とする請求項１、２に記載のＡｌ合金製
密閉角型二次電池用外装缶。
【請求項５】前記電池用外装缶を、Ｍｇ０．２〜２．
０ｗｔ％、Ｚｎ０．８〜５．０ｗｔ％，Ｃｕ０．０２〜
０．５ｗｔ％を含有し、残部がＡｌと不可避的不純物と
からなるＡｌ合金材で成形したことを特徴とする請求項
１、２に記載のＡｌ合金製密閉角型二次電池用外装缶。
【請求項６】前記電池用外装缶を、Ｍｇ０．２〜２．
０ｗｔ％、Ｚｎ０．８〜５．０ｗｔ％、Ｃｕ０．０２〜
０．５ｗｔ％を含有し、Ｍｎ０．７ｗｔ％以下、Ｃｒ
０．３ｗｔ％以下、Ｔｉ０．２ｗｔ％以下、Ｚｒ０．２
５ｗｔ％以下の内１種または２種以上を含有し、残部が
Ａｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合金材で成形した
ことを特徴とする請求項１、２に記載のＡｌ合金製密閉
角型二次電池用外装缶。
【請求項７】前記請求項１〜６のいずれかに記載の外
装缶を用いたリチウム二次電池。