JPH11224651A - 非水系の電解液を充填している円筒電池とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 封口板で外装缶の開口部を確実に気密に閉塞
する。封口板を外装缶に固定する状態で、安全弁の開弁
圧を試験できるようにする。電解液を充填しない状態
で、外装缶を封口板で閉塞して安全性の高い状態でスト
ックして能率よく多量生産する。電解液を充填してから
の防爆対策が必要な工程を少なくして、簡単な装置で安
全に能率よく製造する。 【解決手段】 非水系の電解液を充填している円筒電池
は、一端を開口している円筒型の外装缶１に、渦巻状に
巻かれた渦巻電極２を挿入している。さらに、渦巻電極
２を入れた外装缶１には、非水系の電解液を充填してい
る。外装缶１の開口部は、安全弁を有する封口板３で気
密に密閉されている。さらに、円筒電池は、外装缶１の
底面に注液口７を開口している。注液口７は、外装缶１
に非水系の電解液を注液した状態で気密に閉塞されてい
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、非水系の電解液を
充填している円筒電池とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】非水系の電解液を充填している、従来の
円筒電池の断面構造を図１に示す。この図の円筒電池
は、リチウムイオン二次電池で、円筒状の外装缶１に、
渦巻電極２を挿入している。外装缶１には、渦巻電極２
が挿入されると共に、非水系の電解液も注入される。さ
らに、外装缶１の開口部は、封口板３が気密に固定され
る。封口板３は、絶縁パッキン４を介して、開口部に気
密に固定される。外装缶１を気密に閉塞している封口板
３は、安全弁（図示せず）を内蔵させている。安全弁
は、円筒電池が異常な状態で使用されて、外装缶１の内
圧が異常に上昇したときに、開弁して、外装缶１が破裂
するのを防止する。渦巻電極２は、一方の電極に接続さ
れるリード５を外装缶１に、他方の電極に接続されるリ
ード６を封口板３に電気接続している。

【０００３】図１に示す円筒電池は、以下の工程で製造
される。 外装缶１に渦巻電極２を挿入する。 渦巻電極２の一方の電極に接続されるリード５を、
外装缶１の底面にスポット溶接等の方法で接続する。こ
のとき、スポット溶接するための溶接電極を、渦巻電極
２の中心に挿入し、この溶接電極でリード５を外装缶１
の底面に押し付けて、スポット溶接する。ただ、リード
は、スポット溶接することなく、渦巻電極の外周と外装
缶の内面との間に挟着して電気接続することもできる。 外装缶１に非水系の電解液を注入する。 渦巻電極２の他方の電極に接続されるリード６を、
封口板３に接続する。ただ、この工程では、封口板３を
外装缶１に固定しない。 外装缶１の開口部に封口板３を固定して、封口板３
で外装缶１を気密に閉塞する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図１に示す円筒電池
は、電解液を充填した状態で、外装缶１の開口部に封口
板３を気密に固定するので、電解液によって、封口板３
の気密性が阻害されることがある。外装缶１の開口部に
電解液が付着すると、これが析出された結晶となり、結
晶が絶縁パッキン４のシール性を不安定にすることがあ
るからである。封口板３のシール不良は、円筒電池の歩
留を低下させる。さらに、シール不良が検出されないで
出荷された円筒電池は、水分が侵入して電池性能が低下
するとともに、水分と反応して危険な状態となることも
推測される。

【０００５】さらに、図１に示す円筒電池は、封口板３
を外装缶１に固定した状態では、安全弁の開弁圧等を試
験をできない欠点もあった。封口板３で気密に閉塞され
た外装缶１は、外装缶１の内部に圧力をかけることがで
きないからである。自己復帰する安全弁を内蔵する封口
板３で閉塞された外装缶１は、安全弁の開弁圧を試験し
て、極めて安全に出荷できるが、このことが実現できな
い。

【０００６】さらに、図１に示す円筒電池は、電解液を
注入しない状態で、外装缶１の開口部を封口板３で閉塞
する状態でストックできない。それは、渦巻電極２を挿
入して電解液を注入した後、封口板３で外装缶１を閉塞
するからである。このため、外装缶１に渦巻電極２を挿
入し、電解液を入れない外装缶１を閉塞する状態、いい
かえると、極めて安全性の高い状態で、ストックできな
い欠点があった。仮に、電解液を注入しないで、外装缶
１を封口板３で閉塞した状態でストックできると、安全
な状態で多量の円筒電池を製造し、最後に電解液を注入
して能率よく多量生産できる特長が実現される。非水系
の電解液を充填する電池は、電解液を充填しない状態で
は、極めて安全性が高い。このため、この状態で多量の
電池がストックできると、能率よく製造できる。

【０００７】さらに、図１に示す円筒電池は、非水系の
電解液を注入した後に、封口板３で外装缶１の開口部を
気密に閉塞するので、電解液を注入してから、外装缶１
を完全に気密に密閉するまでの工程を防爆対策する必要
がある。このため、防爆対策する時間が長く、簡単な装
置を使用して、安全に能率よく製造するのが難しくなる
欠点もあった。

【０００８】本発明は、このような欠点を解決すること
を目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、封
口板で外装缶の開口部を確実に気密に閉塞できる非水系
の電解液を充填している円筒電池とその製造方法を提供
することにある。

【０００９】また、本発明の他の大切な目的は、必要な
らば、封口板を外装缶に固定する状態で、安全弁の開弁
圧を試験することもできる非水系の電解液を充填してい
る円筒電池とその製造方法を提供することにある。

【００１０】さらに、本発明の他の大切な目的は、電解
液を充填しない状態で、外装缶を封口板で閉塞して安全
性の高い状態でストックして能率よく多量生産できる非
水系の電解液を充填している円筒電池とその製造方法を
提供することにある。

【００１１】さらにまた、本発明の他の大切な目的は、
電解液を充填してからの防爆対策が必要な工程を少なく
して、簡単な装置で安全に能率よく製造できる非水系の
電解液を充填している円筒電池とその製造方法を提供す
ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の円筒
電池は、一端を開口している円筒型の外装缶１に、渦巻
状に巻かれた渦巻電極２を挿入している。さらに、渦巻
電極２を入れた外装缶１には、非水系の電解液を充填し
ている。外装缶１の開口部は、安全弁を有する封口板３
で、気密に密閉されている。また、円筒電池は、外装缶
１の底面に注液口７を開口している。注液口７は、渦巻
電極２を入れた外装缶１に、非水系の電解液を注液した
状態で気密に閉塞されている。

【００１３】本発明の請求項２の円筒電池は、注液口７
を外装缶１の底面の中心に開口している。

【００１４】さらに、本発明の請求項３の円筒電池は、
渦巻電極２に接続されたリード５を、外装缶１の底面に
接続している。このリード５は、外装缶１の底面の中央
部に、たとえばスポット溶接等の方法で接続されてい
る。リード５は、外装缶１の底面に接続されて、底面に
開口している注液口７を閉塞しないように貫通孔５Ａを
開口している。

【００１５】本発明の請求項４の円筒電池の製造方法
は、底面の中心に注液口７を開口している円筒型の外装
缶１に、渦巻状に巻かれた渦巻電極２を挿入する工程
と、外装缶１の開口部に安全弁を有する封口板３を気密
に固定して、外装缶１の開口部を気密に閉塞する工程
と、外装缶１に底面の注液口７から非水系の電解液を注
入する工程と、非水系の電解液を注入した後に、外装缶
１の注液口７を気密に閉塞する工程とで非水系の電解液
を充填している円筒電池を製造する。

【００１６】さらにまた、本発明の請求項５の円筒電池
の製造方法は、渦巻電極２に接続しているリード５を外
装缶１に接続する。この工程において、リード５が外装
缶１の注液口７を閉塞しないように、リード５には貫通
孔５Ａのあるものを使用し、貫通孔５Ａを注液口７に位
置させて連結する。貫通孔５Ａを注液口７に一致させる
リード５は、外装缶１の底面に接続して、注液口７を閉
塞しない。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明
の技術思想を具体化するための円筒電池とその製造方法
を例示するものであって、本発明は円筒電池と製造方法
を下記のものに特定しない。

【００１８】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番
号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決す
るための手段の欄」に示される部材に付記している。た
だ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に
特定するものでは決してない。

【００１９】本発明の円筒電池は、非水系の電解液を充
填している、リチウムイオン二次電池等の二次電池であ
る。図２に示す円筒電池は、一端を開口している円筒型
の外装缶１に、渦巻電極２と電解液を入れている。外装
缶１の開口部は、安全弁を有する封口板３で気密に密閉
されている。

【００２０】外装缶１は、ニッケル等の金属メッキをし
た鉄、ステンレス、アルミニウム等の金属製で、金属板
をプレス成形し、あるいは、溶融した金属を金型に注入
して、円筒形状に製作される。円筒状の外装缶１は、封
口板３で閉塞する部分を開口して、底を閉塞している。

【００２１】図に示す外装缶１は、底面の中心に、注液
口７を開口している。注液口７は必ずしも底面の中心に
開口する必要はないが、中心に注液口７を設けた外装缶
１は、電解液をスムーズに充填できる特長がある。渦巻
電極２の中心に設けた空隙に、電解液を注入できるから
である。注液口７は、渦巻電極２を挿入している外装缶
１に、電解液を注入するために開口された小さい貫通孔
である。注液口７は、たとえば、約１ｍｍφの大きさに
開口される。注液口７が小さすぎると、電解液の注液に
時間がかかる。反対に大きすぎると、ここを完全に密閉
するのに手間がかかる。したがって、注液口７は、好ま
しくは０．５〜３ｍｍφ、さらに好ましくは０．５〜２
ｍｍφの円形に設計される。

【００２２】図２の外装缶１は、注液口７の周囲に周壁
８を設けている。周壁８は、電池の内側に突出して、外
装缶１の底面から外側には突出しない。この注液口７
は、外装缶１の外側から内側にプレスして開口できる。
周囲に周壁８のある注液口７は、この周壁８に閉塞材９
を固定して、注液口７を確実に気密に閉塞できる特長が
ある。

【００２３】図３ないし図７は、注液口７を閉塞材９で
気密に閉塞する構造を示す。図３に示す注液口７は、周
壁８の内側に金属球を挿入し、金属球の外面と周壁８の
内面とを溶接して、注液口７を気密に閉塞している。こ
の構造の注液口７は、簡単にしかも確実に閉塞材９で閉
塞できる。

【００２４】図４の注液口７は、外装缶１の底面に、閉
塞材９である金属プレートの周縁を溶接して、気密に閉
塞している。金属プレートはレーザー溶接、あるいは電
気溶接等の方法で、外装缶１の外側に気密に固定され
て、注液口７を閉塞する。この構造は、大きな注液口７
を確実に閉塞できる特長がある。また、注液口７の周囲
に必ずしも周壁８を設ける必要がない。周壁８に金属プ
レートを溶接しないからである。

【００２５】図５の注液口７は、周壁８の内面に沿って
円周溝８Ａを設けている。円周溝８Ａに、パッキン１０
を介して閉塞材９である鋼球を入れ、鋼球とパッキン１
０で注液口７を気密に閉塞している。この構造の注液口
７は、周壁８に鋼球を圧入することにより、溶接等をす
ることなく、気密に閉塞できる特長がある。

【００２６】さらに、図６に示す注液口７は、注液口７
に、閉塞材９として接着材を注入して閉塞している。接
着材には、金属製の外装缶１に強固に接着する、たとえ
ば、エポキシ系の接着材が使用される。この構造の注液
口７は、ペースト状の接着材を充填して簡単に閉塞でき
る。

【００２７】さらに、図７の注液口７は、先端に向かっ
て細くなるテーパー状の閉塞材９を圧入して閉塞してい
る。この閉塞材９には、金属や硬質のプラスチックが使
用できる。閉塞材９は、パッキンを介して注液口７を気
密に閉塞し、あるいは、周壁８の内面に接着して注液口
７を閉塞し、あるいはまた、接触面を溶接して注液口７
を気密に閉塞する。

【００２８】渦巻電極２は、帯状の第１極板２Ａと第２
極板２Ｂを、セパレータ２Ｃを介して積層して渦巻状に
巻いたものである。渦巻電極２は、第１極板２Ａを、封
口板３の凸部電極１１に、第２極板２Ｂを外装缶１に接
続している。第１極板２Ａを接続する凸部電極１１を外
装缶１から絶縁するために、封口板３は、絶縁パッキン
４を介して外装缶１に気密に固定される。

【００２９】第２極板２Ｂは、リード５を介して外装缶
１に接続される。このリード５は、図８と図９に示すよ
うに、貫通孔５Ａを開口している。貫通孔５Ａは、リー
ド５を外装缶１の底面の中央部に接続した状態で、リー
ド５が注液口７を閉塞するのを防止する。したがって、
リード５は、貫通孔５Ａを注液口７に位置させて、外装
缶１の底面に溶接して固定される。図８と図９のリード
５は、注液口７の周壁８を挿入できる大きさの貫通孔５
Ａを開口している。図８の貫通孔５Ａは、周壁８の外形
よりも大きい円形、図９の貫通孔５Ａは、周壁８の外形
よりも幅の広いスリット状である。スリット状の貫通孔
５Ａのあるリード５は、周壁８を貫通孔５Ａに挿入する
状態で、リード５を縦に移動できる。したがって、この
リード５は、外装缶１の底面に無理なく固定できる。

【００３０】渦巻電極は、第２極板をリードを使用しな
いで外装缶に接続することもできる。この円筒電池は、
渦巻電極の最外周に第２極板を表出させる。最外周に表
出された第２極板は、渦巻電極を外装缶に挿入して、外
装缶の内面に電気接続される。

【００３１】リチウムイオン二次電池は、正極板を封口
板３の凸部電極１１に、負極板を外装缶１に接続してい
る。外装缶１に接続されるリード５は、渦巻電極２の中
心に設けられた貫通孔５Ａから、スポット溶接する電極
を挿入して、外装缶１の底板の中心にスポット溶接して
接続される。

【００３２】

【発明の効果】本発明の円筒電池とその製造方法は、封
口板で外装缶の開口部を確実に気密に閉塞できる特長が
ある。それは、外装缶の底面に電解液を注入する注液口
を開口しており、渦巻電極を挿入した外装缶の開口部
を、安全弁を有する封口板で気密に密閉した状態で、非
水系の電解液を注入し、外装缶の注液口を気密に閉塞し
ているからである。このように、本発明の円筒電池とそ
の製造方法は、外装缶の開口部に封口板を気密に固定し
た状態で電解液を充填するので、電解液によって封口板
の気密性が阻害されることがない。このため、従来のよ
うに、外装缶の開口部に電解液が付着して、絶縁パッキ
ンのシール性を不安定にすることがなく、外装缶の開口
部を封口板で確実に気密に閉塞して、円筒電池の保留を
高くできる特長がある。さらに、外装缶の開口部が封口
板で確実に閉塞される円筒電池は、この部分からの漏液
や水分の侵入を有効に阻止できるので、電池性能を保障
できる特長もある。

【００３３】さらに、本発明の円筒電池とその製造方法
は、封口板を外装缶に固定した状態で、安全弁の開弁圧
を試験できる特長がある。それは、外装缶の開口部を安
全弁を有する封口板で気密に密閉した状態で、注液口を
利用して、外装缶の内部に圧力をかけることができるか
らである。このように、本発明の円筒電池とその製造方
法は、従来の円筒電池では実現不可能だった、外装缶を
封口板で閉塞した後の安全弁の開弁圧を、正確に測定し
て電池の安全性を高めることができる優れた特長があ
る。とくに、自己復帰する安全弁を内蔵する封口板で外
装缶が閉塞された円筒電池は、安全弁の開弁圧を試験し
て製造、出荷できるので、電池の安全性を保障できると
共に、安心して使用できる特長がある。

【００３４】さらに、本発明の円筒電池とその製造方法
は、電解液を充填しない状態で、外装缶を封口板で閉塞
して、安全性の高い状態でストックして能率よく多量生
産できる特長がある。それは、本発明の円筒電池とその
製造方法が、渦巻電極を挿入した外装缶の開口部を封口
板で気密に密閉した後に、外装缶に設けた注液口から電
解液を注入できるからである。このため、電解液を注入
しないで外装缶を封口板で閉塞した状態、いいかえる
と、極めて安全性の高い状態で多量の電池をストックで
きる。したがって、多量の円筒電池を製造して安全な状
態でストックし、最後に電解液を注入して能率よく多量
生産できる特長が実現される。

【００３５】さらに、本発明の円筒電池とその製造方法
は、封口板で外装缶の開口部を気密に閉塞した後に、電
解液を注入するので、電解液を注入するまでの工程を防
爆対策する必要がない。このため、防爆対策が必要な工
程を少なくして、簡単な装置で安全に能率よく製造でき
る特長がある。

【００３６】さらに、本発明の請求項２の円筒電池は、
外装缶に電解液をスムーズに充填できる特長がある。そ
れは、この円筒電池が、注液口を外装缶の底面の中心に
開口しているからである。このように、底面の中心に注
液口を設けた外装缶は、渦巻状に巻かれた渦巻電極の中
心に設けた空隙に電解液を注入できるので、電解液を短
時間で効率よく充填できる特長がある。

【００３７】さらに、本発明の請求項３の円筒電池と請
求項５の円筒電池の製造方法は、渦巻電極に接続された
リードを、外装缶の底面の中央部に接続した状態で、リ
ードが注液口を閉塞するのを確実に防止できる特長があ
る。それは、この円筒電池が、外装缶の底面の中央部に
接続されるリードに、貫通孔を開口しているからであ
る。この円筒電池と製造方法は、リードを外装缶に接続
する工程において、リードが外装缶の注液口を閉塞しな
いように、リードの貫通孔を注液口に位置させて連結で
きる。したがって、注液口は、外装缶の底面に接続され
るリードで閉塞されることがなく、ここから確実に電解
液を注入して充填できる特長がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の円筒電池の断面図

【図２】本発明の実施例にかかる円筒電池の断面図

【図３】図２に示す円筒電池の注液口を閉塞材で気密に
閉塞する構造を示す拡大断面図

【図４】注液口を閉塞材で気密に閉塞する構造の他の一
例を示す拡大断面図

【図５】注液口を閉塞材で気密に閉塞する構造の他の一
例を示す拡大断面図

【図６】注液口を閉塞材で気密に閉塞する構造の他の一
例を示す拡大断面図

【図７】本発明の他の実施例にかかる円筒電池の断面図

【図８】外装缶に接続されるリードの一例を示す一部断
面斜視図

【図９】外装缶に接続されるリードの他の一例を示す一
部断面斜視図

【符号の説明】

１…外装缶 ２…渦巻電極 ２Ａ…第１極板 ２
Ｂ…第２極板 ２Ｃ…セパレータ ３…封口板 ４…絶縁パッキン ５…リード ５Ａ…貫通孔 ６…リード ７…注液口 ８…周壁 ８Ａ…円周溝 ９…閉塞材 １０…パッキン １１…凸部電極

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端を開口している円筒型の外装缶(1)
   に、渦巻状に巻かれた渦巻電極(2)が挿入されると共
   に、非水系の電解液が充填されて、外装缶(1)の開口部
   が安全弁を有する気密に固定されている封口板(3)で気
   密に密閉されてなる円筒電池において、 外装缶(1)の底面に注液口(7)が開口されており、この注
   液口(7)は、外装缶(1)に非水系の電解液を注液した状態
   で気密に閉塞されてなることを特徴とする非水系の電解
   液を充填している円筒電池。
2. 【請求項２】 注液口(7)が外装缶(1)の底面の中心に開
   口されている請求項１に記載される非水系の電解液を充
   填している円筒電池。
3. 【請求項３】 渦巻電極(2)に接続されたリード(5)を、
   外装缶(1)の底面に接続しており、このリード(5)は底面
   の中央部に接続されると共に、注液口(7)を閉塞しない
   ように貫通孔(5A)を開口している請求項１に記載される
   非水系の電解液を充填している円筒電池。
4. 【請求項４】 底面に注液口(7)を開口している円筒型
   の外装缶(1)に、渦巻状に巻かれた渦巻電極(2)を挿入す
   る工程と、 外装缶(1)の開口部に安全弁を有する封口板(3)を気密に
   固定して、外装缶(1)の開口部を気密に閉塞する工程
   と、 外装缶(1)に底面の注液口(7)から非水系の電解液を注入
   する工程と、 非水系の電解液を注入した後に、外装缶(1)の注液口(7)
   を気密に閉塞する工程とからなる非水系の電解液を充填
   している円筒電池の製造方法。
5. 【請求項５】 底面に注液口(7)を開口している円筒型
   の外装缶(1)に、渦巻状に巻かれた渦巻電極(2)を挿入す
   る工程と、 渦巻電極(2)に接続されて、外装缶(1)との接続部に貫通
   孔(5A)を開口しているリード(5)を、貫通孔(5A)を注液
   口(7)に位置させて連結する工程と、 外装缶(1)の開口部に安全弁を有する封口板(3)を気密に
   固定して、外装缶(1)の開口部を気密に閉塞する工程
   と、 外装缶(1)に底面の注液口(7)から非水系の電解液を注入
   する工程と、 非水系の電解液を注入した後に、外装缶(1)の注液口(7)
   を気密に閉塞する工程とからなる非水系の電解液を充填
   している円筒電池の製造方法。