JPS59103274A - 電池用封口蓋の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はハーメチックシールを採用する密閉形電池に使
用される封口蓋の製造法の改良に係り、ガラス成形に際
してガラス粉末とバインダーとの混合を容易にし、ガラ
ス層の破損を招くことなく容易に製造でき、かつ絶縁性
ならびに密閉性のすぐれた封口蓋を提供することを目的
とする。

たとえは塩化チオニル−リチウム電池などのように高度
の密閉性が要求される電池では密閉手段としてハーメチ
ックシールが採用されている。このハーメチックシール
の場合、電池ケースと封口蓋との接合は溶接で行なわれ
、封口蓋は通常ピンまたはパイプ状の電極端子と、該端
子とは異極の端子機能を有する金属製のボディ一部との
間に絶縁用のガラス層を設けた構成となっている。

ところで、このような封口蓋の製造は、例えば第１図に
示すように、金属製で環状のボディ一部（２）と金属製
のピン（３）をカーボン製の治具（ロ）の所定位置に配
置し、円筒状に成形したガラスの成形体（４ａ）をボデ
ィ一部（２）とピン（３）の間に配置し、電気炉中で加
熱してガラスを溶融させボディ一部（２）とピン（３）
に溶着させることによって行なわれている。

この際、ボディ一部やピンまたはパイプなどの金属製部
材とガラスとの熱膨張率の差が大きいと溶着後の冷却に
よる金属製部材とガラスとの収縮率の差が大きくなり、
その結果、ガラスに亀裂や割れが発生することになる。

そのため、一般に使用されているような高融点ガラスは
、熱膨張率が小さく、金属製のボディ一部やピンとの熱
膨張率の差が大きすぎて使用しがたく、できるかぎりボ
ディ一部やピンとの熱膨張率の差が小さい低融点ガラス
を使用したいきいう要請がある。

七ころで、ガラスを前記のような円筒状の成形体にする
には、ガラス粉末を加圧成形しなければならないが、ガ
ラス粉末だけでは成形性が悪く成形体に崩れなどが発生
するので、それを防止するためにバインダーをガラス粉
末に添加しておく必要がある。

そして、そのようなバインダーとしては一般にニトロセ
ルロースなどの有機バインダーが用いられているが、有
機ノ（イングーがそのままガラス成形体中に残っている
とガラスをボディ一部やピンまたはパイプに溶着する際
に気泡や変色の発生原因となるので、ボディ一部などへ
の溶着前にガラス成形体を焼成して有機バインダーを分
解除去しておかなければならない。

ところが有機バインダーの分解温度は３００〜３５０°
Ｃであり、この温度で焼成すると低融点ガラスが溶融し
はじめるため、基体ガラスとして低融点ガラスを用いる
場合には有機バインダーは使用できないという問題があ
る。

本発明者はそのような事情に鑑み種々研究を重ねた結果
、グイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸リチウム
などのケイ酸アルカリやその他の無機物質がガラス成形
用のバインダーとして使用でき、かつ、それらの無機バ
インダーの場合はガラス成形体中から水を除去するだけ
で無機バインダーそのものを除去する必要がなく、従っ
て低融点ガラスを使用する際も、ガラスの溶融を招くこ
となく、溶着に１祭して障害となる物質を除去すること
ができ、その結果、金属−ガラス−金属よりなる密閉形
電池用の封口蓋が容易に製造できることを見出し、それ
について別途特許出願をした。

ところで、ケイ酸ナトリクム、ケイ酸カリウム、ケイ酸
リチウムなどのケイ酸アルカリはバインダーとしてすぐ
れたものであるが、ガラスの成形が湿潤状態で行なわれ
ることと、一般に水溶液状態で市販されていることから
、通常水溶液状のものが使用される。

ところが、ガラス成形に適するようなかなり高粘度のケ
イ酸アルカリの水溶液にガラス粉末を添加してケイ酸ア
ルカリとガラス粉末を均一に混合することはかなり困難
であり、混合に時間を要することになる。

そのため本発明者は種々結果を重ね、ケイ酸アルカリの
粉末状のものを得、これをガラス粉末と混合したのち、
水を加えるときけ、ガラス粉“末とバインダーとしての
ケイ酸アルカリとの均一な混合を行なうことができ、し
かもガラス成形までの時間を短縮できることを見出し、
本発明を完成するにいたった。

本発明において、バインダーとしてのケイ酸アルカリの
添加量は基体ガラスに対して１〜１０％（重量係、以下
同様）が好ましい。これはケイ酸アルカリの添加量が１
チ未満では固着力が弱くて成形が充分に行なえず、成形
体に欠けや割れが生じやすく、逆に１０％を超えると成
形時に粘度が高過ぎて作業性が低下すると共に組成変化
により熱膨張率が低下するなど基体ガラスの物性に好ま
しくない影響を与えるからである。

本発明において基体ガラスとしては通常ｐｂｏ−Ｂ２０
６系の低融点ガラスが使用される。このｐｂｏ−Ｂ２０
ｇ系の低融点ガラスは軟化点が約８６０’（：！で、熱
膨張率は約１１０　Ｘ　１０−’／℃である。

水の添加量はケイ酸アルカリとガラス粉末との混合物が
適当な粘性が得られる程度に添加すればよい。

封口蓋を構成する金属製ボディ一部としては、例えばＳ
ＵＳ　８０４．５ＵＳ８０４Ｌ、　５ＵＳ８１６、ＳＵ
Ｓ　８１６　ＬｌＳＵＳ　８０９、ＳＵＳ　８４７など
が用いられる。これらの熱膨張率は１７０〜１８０　Ｘ
　１０”−’／’Ｃであり、前記ＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３系低
融点ガラスの熱膨張率より高く、従ってガラス溶着後の
温度降下によりボディ一部がガラス層より大きく収縮し
てガラス層を押圧しガラス層とボディ一部およびガラス
層とピンまたはバイブとの接合を一層強固にする。

そしてピンまたはパイプには例えばＳＵＨ４４６、ＳＵ
Ｓ　４３Ｑなどのフェライト系ステンレス鋼などの耐熱
ステンレス鋼やＦｅ−５２Ｎｉ合金が用いられる。

これら耐熱ステンレス鋼などの熱膨張率は１００〜１１
０　ｘ　１０−’／”Ｃである。

つぎに実施例をあげて本発明を説明する。

ＰＬ＋０−Ｂ２Ｏ３系の低融点ガラスの粉末９５部（重
量部、以下同様）に、モル比５ｉ０２／Ｎａ２０＝　２
．１のケイ酸ナトリウム粉末を５部加えて混合した。

この混合物に水を２５部加えて混合し、粘性のある湿潤
状態にした。

上記のように混合したガラスとケイ酸ナトリクムと水と
の混合物を油圧プレスを用いて加圧力２５１ｇ　７ｍｍ
２で内径１，５ｔ！ｇ、外径３．０ｍｍ、高す２．０Ｉ
１１１Ｎノ円筒状に成形した。

得られたガラス成形体を１２０’Ｃで３０分間乾燥して
水分を除去したのち、第１図に示すように、この円筒状
のガラス成形体（４ａ）をカーボン製の治具（功に配置
された環状のボディ一部（２）とピン（３ンとの間に配
置し、電気炉中でチッ素ガス雰囲気中４５０°Ｃで８０
分間加熱してカリスをボディ一部（２）とピン（３）に
溶着させて封口蓋を製造した。

なおボディ一部（２）はＳＵＳ　８０４製で内径は３゜
５１１ｒｐｌであり、その熱膨張率は約１７８　Ｘ　１
０”−’／℃である。

ＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３系低融点ガラスの熱膨張率は約１１０
×１０／’Ｃであり、ピン（３）は５ＵＨ４４６製で外
径は１．５羽で、その熱膨張率は約１０５　ｘ　１０−
’／’Ｏである。

得られた封口蓋はヘリウムリークディテクターによる気
密性試験でのリークが１（１−９ａｔｍ−ｃｃ／ｓｅｃ
・ａｉｒ以下であって完全な気密性を有していた。

比較のため、ＰｂＯ−８２０３系の低融点ガラスの粉末
８５部に比重１．８（２５°Ｃ）のケイ酸ナトリクム（
モル比Ｓ　ｉ０２　／　Ｎａ２０　＝　２．１　）水溶
液１５部（ＰｂＯ−ｎ２ｏ。

系の低融点ガラス９５部に対してケイ酸ナトリクムが固
形分で５部に相当する）を加え、成形しうる適当な粘性
のある湿潤状態になるまで混合した。

この状態になるまで２０分間要した。これに対し前記の
ような木発８Ａにおいてはガラス粉末とケイ酸ナトリウ
ム粉末との混合および該混合物に水を添加し混合して成
形可能な適度な粘性のある湿潤状態にするまでに要した
時間は１０分間であり、水溶液状のものを用いる従来法
に比べて時間を短縮できた。

なお前記のようにガラス粉末にケイ酸ナトリウム粉末を
加えて混合し、該混合物紀水を加えて混合した場合の成
形時の不良発生はなく、また封口蓋製造（１００個製造
）時のガラス層の破損発生率は１係にすぎなかった。

第２図中、（５）はリチウムよりなる負極で、（６）は
ガラス繊維不織布よりなるセパレータであり、（７〕は
炭素多孔質成形体よりなる正極である。（８）は５ＵＳ
３０４製の電池ケースで返り、（１）は前記の封口蓋で
、この封口蓋（１）のボディ一部（２）の外周部は前記
電池ケース（８）の関口端部と溶接さｎている。そして
電池ケース（８）の内周面には前記リチッム負極（５）
が圧着されていて電池ケース（８）と封口蓋（１）のボ
ディ一部（２）は負極端子としての機能を有している。

ピン（３）の下部は前記正極（７ン内に達していて正極
集電体の作用をはたし、このピン（３）は正極側の端子
としての機能を有している。そしてガラス層（４）は負
極端子としての機能を有するボディ一部（２）と正極端
子としての機能を有するピン（３）とを絶縁している。

（９）およびαＯはセパレーク（６）と同質材料で形成
された上蓋および下蓋である。電解液としては塩化チオ
ニルに塩化アルミニクムリチクムを溶解させたものが使
用され、上記塩化チオニルは同時に正極部物質としての
作用をはたすものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は封口蓋を製造する際の状態を示す断面図であり
、第２図は本発明の方法により製造された封口蓋を用い
た塩化チオニルーリチクム電池の半裁断面図である。 （１）・・・封口蓋、　（２）・・・金属製のボディ一
部、（３）・・・金属製のピン、（４）・・・ガラス層
、（４ａ）・・・ガラス成形体 特許出願人　日立マクセル株式会社 芳１目

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電極端子機能を有する金属製部材間をガラス層で絶
   縁してなる電池用封口蓋の製造にあたり、ガラス粉末に
   ケイ酸アルカリ系の粉末状バインダーを添加して混合し
   たのち、水を加えて混合し湿潤状態にしてガラス成形体
   を成形することを特徴とする電池用封口蓋の製造法。 ２、　ガラスがＰｂＯ−Ｂ２Ｏ，系の低融点ガラスであ
   る特許請求の範囲第１項記載の電池用封口蓋の製造法。 ８、　ケイ酸アルカリ系バインダーがケイ酸ナトリウム
   、ケイ酸カリウムおよびケイ酸リチウムよりなる群から
   選ばれた少なくとも１種である特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項記載の電池用封口蓋の製造法。