KR20220045553A - 전기 화학 셀용의 개스킷 및 전기 화학 셀 - Google Patents

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KR20220045553A
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세이코 인스트루 가부시키가이샤
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Abstract

개스킷은, 둘레 방향으로 전체 둘레에 걸쳐서 연장되고, 양극 캔의 바닥부와 음극 캔의 개구 가장자리 사이에 배치되는 기부와, 기부의 외주부로부터 상방으로 돌출함과 더불어 둘레 방향을 따라서 전체 둘레로 연장되고, 양극 캔의 내주면 및 음극 캔의 외주면에 밀착하는 외벽부와, 기부로부터 외벽부의 내측을 상방으로 돌출함과 더불어 둘레 방향을 따라서 전체 둘레로 연장되는 내벽부를 구비한다. 외벽부의 내주면은, 일정한 내경으로 축방향으로 연장되는 안내부와, 안내부와 기부 사이에 위치하고, 유동성을 갖는 실링제를 유지 가능한 실링제 유지부를 구비한다. 외벽부의 외주면은, 둘레 방향의 전체 둘레에 걸쳐서 연장되는 테이퍼부를 구비한다. 테이퍼부는, 하방으로부터 상방을 향함에 따라 점차 확경되고 있다.

Description

전기 화학 셀용의 개스킷 및 전기 화학 셀{GASKET FOR ELECTROCHEMICAL CELL AND ELECTROCHEMICAL CELL}
본원은, 2020년 10월 5일에 출원된 일본국 특허출원 제2020-168690호에 대해 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
본 발명은, 전기 화학 셀용의 개스킷 및 전기 화학 셀에 관한 것이다.
전기 화학 셀의 용기로서, 한 쌍의 금속 캔의 개구부 사이에 개스킷을 끼운 상태로 외측의 금속 캔의 개구부를 코킹함으로써 봉구(封口)된 것이 있다. 이 종류의 전기 화학 셀에서는, 신뢰성을 높이기 위해서 봉지성을 향상시키는 기술이 개발되어 있다.
최근, 전기 화학 셀의 일종인 소형의 비수 전해질 이차 전지에서는, 회로 기판 탑재시의 납땜의 효율을 올리기 위해 리플로우 납땜 대응이 요구되고 있다. 리플로우 납땜에서는, 실장시의 가열에 의해 내압이 상승하기 쉽기 때문에, 더 나은 봉지성의 향상이 필요하게 된다. 예를 들어, 일본국 특허공개 2011-216855호 공보에는, 외벽과 내벽을 갖는 환상의 전기 화학 셀용 개스킷으로서, 외벽의 내측면에 실링제를 유지하는 복수의 환상의 볼록부가 형성된 것이 개시되어 있다. 이 개스킷에 의하면, 종래의 개스킷 형상의 것에 비해, 봉지성이 향상된다고 되어 있다.
그런데, 리플로우 납땜이 가능한 전기 화학 셀은, 실장 면적을 크게 하는 일 없이 전기 용량을 크게 하는 것이 요구된다. 그래서 전기 화학 셀을 두껍게 하여 전기 용량을 크게 하는 경우, 한 쌍의 금속 캔의 둘레벽부가 높이 방향으로 커지므로, 코킹 가공 시에 가압력이 분산되어 봉지성을 충분히 확보할 수 없을 가능성이 있다.
그래서 본 발명은, 우수한 봉지성을 갖고, 또한 전기 용량이 큰 리플로우 납땜 가능한 전기 화학 셀을 형성할 수 있는 전기 화학 셀용의 개스킷 및 그 개스킷을 구비한 전기 화학 셀을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따르는 전기 화학 셀용의 개스킷은, 바닥이 있는 통형상의 양극 캔과, 상기 양극 캔의 내측에 삽입되고, 상기 양극 캔과의 사이에 양극 및 음극을 수용하는 수용 공간을 형성하는 천장이 있는 통형상의 음극 캔을 갖는 전기 화학 셀에 설치된 환상의 개스킷으로서, 둘레 방향으로 전체 둘레에 걸쳐서 연장되고, 상기 양극 캔의 바닥부와 상기 음극 캔의 개구 가장자리 사이에 배치되는 기부(基部)와, 상기 기부의 외주부로부터 상기 기부의 중심 축선의 축방향에 있어서의 제1 방향으로 돌출함과 더불어 상기 둘레 방향을 따라서 전체 둘레로 연장되고, 상기 양극 캔의 내주면 및 상기 음극 캔의 외주면에 밀착하는 외벽부와, 상기 기부로부터 상기 외벽부의 내측을 상기 제1 방향으로 돌출함과 더불어 상기 둘레 방향을 따라서 전체 둘레로 연장되는 내벽부를 구비하고, 상기 외벽부의 내주면은, 일정한 내경으로 상기 축방향으로 연장되는 안내부와, 상기 안내부와 상기 기부 사이에 위치하고, 유동성을 갖는 실링제를 유지 가능한 실링제 유지부를 구비하며, 상기 외벽부의 외주면은, 상기 둘레 방향의 전체 둘레에 걸쳐서 연장되는 테이퍼부를 구비하고, 상기 테이퍼부는, 상기 축방향의 제2 방향으로부터 상기 제1 방향을 향함에 따라 점차 확경되고 있다.
제1 양태에 따르는 전기 화학 셀용의 개스킷에 의하면, 실링제가 유지된 실링제 유지부의 내측에 음극 캔의 둘레벽부를 삽입함으로써, 실링제 유지부와 음극 캔의 둘레벽부 사이에 실링제가 배치되므로, 개스킷과 음극 캔 사이의 실링성을 확보할 수 있다. 또, 축방향으로 실링제 유지부를 끼워 기부와는 반대측에 일정한 내경으로 축방향으로 연장되는 안내부가 형성되어 있으므로, 외벽부의 내측에 음극 캔을 삽입할 때, 음극 캔의 둘레벽부를 실링제 유지부를 향해서 원활하게 안내할 수 있다. 그리고, 외벽부의 내주면과 테이퍼부 사이의 부분은 선끝 측(제1 방향)을 향함에 따라 두꺼워져 있으므로, 음극 캔이 장착된 개스킷을 양극 캔에 삽입하고, 양극 캔의 개구 가장자리를 코킹 가공에 의해 좁힘으로써, 개스킷의 외벽부의 두꺼운 부분을 음극 캔에 밀어 붙여, 음극 캔을 제2 방향으로 억제할 수 있다. 특히 음극 캔의 둘레벽부가 음극 캔의 개구 가장자리에서 꺾인 이중 통 구조를 갖는 경우에는, 외주측의 통부에 있어서의 제1 방향의 끝 가장자리에 개스킷의 외벽부의 두꺼운 부분을 밀어 붙여, 음극 캔을 제2 방향으로 억제할 수 있다. 따라서, 전기 용량의 증대를 도모하여 두께가 증가한 전기 화학 셀에 있어서도, 양극 캔의 개구부로부터 개스킷의 표면을 타고 내부로 수분이 진입하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 개스킷을 이용함으로써, 우수한 봉지성을 갖고, 또한 전기 용량이 큰 리플로우 납땜 가능한 전기 화학 셀을 형성할 수 있다.
본 발명의 제2 양태에 따르는 전기 화학 셀용의 개스킷은, 상기 제1 양태에 따르는 전기 화학 셀용의 개스킷에 있어서, 상기 테이퍼부는, 경방향에서 볼 때 적어도 상기 안내부와 겹친다.
제2 양태에 따르는 전기 화학 셀용의 개스킷에 의하면, 외벽부 중 안내부가 설치됨으로써 일정한 내경으로 연장되는 부분을 두껍게 형성할 수 있다. 따라서, 개스킷에 음극 캔을 장착하기 쉽게 하면서, 우수한 봉지성의 확보를 실현할 수 있다.
본 발명의 제3 양태에 따르는 전기 화학 셀용의 개스킷은, 상기 제1 또는 제2 양태에 따르는 전기 화학 셀용의 개스킷에 있어서, 상기 실링제 유지부는, 상기 안내부보다 경방향의 내측으로 돌출함과 더불어 상기 둘레 방향을 따라서 전체 둘레에 걸쳐서 연장되고, 상기 축방향으로 복수 설치된 볼록부를 구비한다.
제3 양태에 따르는 전기 화학 셀용의 개스킷에 의하면, 축방향으로 서로 이웃하는 볼록부 사이에는 홈부가 형성되므로, 실링제 유지부는 유동성을 갖는 실링제를 홈부에서 용이하게 유지할 수 있다. 또, 볼록부 사이의 홈부는 둘레 방향을 따라서 전체 둘레에 걸쳐서 연장되므로, 실링제 유지부는 실링제를 전체 둘레에 걸쳐서 유지할 수 있다. 또한, 볼록부가 안내부보다 경방향의 내측으로 돌출되어 있으므로, 음극 캔의 외주면에 외벽부를 확실히 접촉시킬 수 있다. 따라서, 개스킷을 이용함으로써, 우수한 봉지성을 갖는 전기 화학 셀을 형성할 수 있다.
본 발명의 제4 양태에 따르는 전기 화학 셀용의 개스킷은, 상기 제1 내지 제3 양태 중 어느 한 양태에 따르는 전기 화학 셀용의 개스킷에 있어서, 상기 내벽부의 상기 제1 방향의 끝 가장자리는, 상기 기부의 상기 제1 방향의 끝 가장자리 및 상기 외벽부의 상기 제1 방향의 끝 가장자리의 상기 축방향에 있어서의 중심 위치보다 상기 제2 방향에 위치한다.
제4 양태에 따르는 전기 화학 셀용의 개스킷에 의하면, 내벽부의 제1 방향의 끝 가장자리가 상기 중심 위치보다 제1 방향에 위치하는 구성과 비교하여, 제2 방향으로 억제된 음극 캔에 의해서 기부가 가압된 경우에, 내벽부의 변위량을 작게 할 수 있다. 이로써, 내벽부에 의해서 전기 화학 셀의 내용물에 부하가 걸리는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 개스킷을 이용함으로써 내부 쇼트 등의 불량의 발생이 억제되므로, 신뢰성이 높은 전기 화학 셀을 형성할 수 있다.
본 발명의 제5 양태에 따르는 전기 화학 셀용의 개스킷은, 상기 제1 내지 제4 양태 중 어느 한 양태에 따르는 전기 화학 셀용의 개스킷에 있어서, 상기 축방향에 있어서의 상기 기부의 두께는, 경방향에 있어서의 상기 외벽부 및 상기 내벽부 각각의 최대 두께보다 크다.
제5 양태에 따르는 전기 화학 셀용의 개스킷에 의하면, 외벽부 중 특히 기부에 가까운 부분의 두께를 확보할 수 있다. 이로써, 전기 용량의 증대를 도모하여 두께가 증가한 전기 화학 셀에 있어서, 개스킷의 강도를 확보할 수 있다. 또, 양극 캔의 바닥부와 음극 캔의 개구 가장자리 사이에 충분한 양의 개스킷이 배치되므로, 양극 캔의 코킹 가공 시에 개스킷에 양극 캔 및 음극 캔을 충분히 밀착시킬 수 있다. 따라서, 개스킷을 이용함으로써, 우수한 봉지성을 갖는 전기 화학 셀을 형성할 수 있다.
본 발명의 제6 양태에 따르는 전기 화학 셀용의 개스킷은, 상기 제1 내지 제5 양태 중 어느 한 양태에 따르는 전기 화학 셀용의 개스킷에 있어서, 상기 기부의 내주면으로부터 경방향의 내측으로 돌출한 게이트부를 더 구비하고, 상기 게이트부의 외표면은, 상기 경방향보다 상기 제1 방향으로 경사진 방향을 향하는 경사면을 가지며, 상기 경사면은, 상기 중심 축선을 따르는 종단면 상에서, 상기 경방향의 내측으로부터 외측을 향함에 따라 상기 제1 방향으로 연장되어 있다.
제6 양태에 따르는 전기 화학 셀용의 개스킷에 의하면, 개스킷을 사출 성형할 때, 용융 수지는 금형 중 게이트부에 대응하는 공동(空洞)부로부터 기부에 대응하는 공동부로 흘러든다. 추가로 금형 중 기부에 대응하는 공동부로 흘러든 용융 수지는, 내벽부에 대응하는 공동부로 흘러든다. 이 때, 게이트부의 경사면에 대응하는 금형 내면은 경방향의 내측으로부터 외측을 향함에 따라 축방향의 제1 방향, 즉 기부로부터 내벽부를 향하는 방향으로 연장되어 있으므로, 금형에 있어서의 내벽부에 대응하는 공동부에 용융 수지를 적극적으로 인도할 수 있다. 특히 기부가 두껍게 형성되는 경우에는, 금형에 있어서의 기부에 대응하는 공동부에 수지가 모이기 쉽기 때문에, 상기 서술한 작용에 의해 내벽부를 확실히 형성할 수 있다. 따라서, 개스킷을 사출 성형에 의해서 형성할 때에, 충전 부족 등의 성형 불량의 발생을 억제할 수 있다.
본 발명의 제7 양태에 따르는 전기 화학 셀용의 개스킷은, 상기 제6 양태에 따르는 전기 화학 셀용의 개스킷에 있어서, 상기 내벽부는, 상기 종단면 상에서 상기 제1 방향을 향해서 끝이 가늘어져 있다.
제7 양태에 따르는 전기 화학 셀용의 개스킷에 의하면, 금형에 있어서의 내벽부에 대응하는 공동부에 있어서, 가장 안쪽부까지 용융 수지를 충전하기 쉽게 할 수 있다. 따라서, 개스킷을 사출 성형에 의해서 형성할 때에, 충전 부족 등의 성형 불량의 발생을 보다 확실히 억제할 수 있다.
본 발명의 제8 양태에 따르는 전기 화학 셀은, 상기 제1 내지 제7 양태 중 어느 한 양태에 따르는 전기 화학 셀용의 개스킷과, 상기 양극 캔 및 상기 음극 캔을 구비하고, 상기 양극 캔은, 바닥부, 및 상기 바닥부의 외주 가장자리로부터 상기 제1 방향으로 연장되는 양극 캔 둘레벽부를 가지며, 상기 음극 캔은, 정부(頂部), 및 상기 정부의 외주 가장자리로부터 상기 제2 방향으로 연장되는 음극 캔 둘레벽부를 갖고, 상기 음극 캔 둘레벽부는, 상기 외벽부 및 상기 내벽부 사이에 배치되고, 상기 실링제 유지부에 전체 둘레에 걸쳐서 접촉하고 있다.
제8 양태에 따르는 전기 화학 셀에 의하면, 상기 서술한 개스킷을 구비하므로, 우수한 봉지성을 갖고, 또한 전기 용량이 큰 리플로우 납땜 가능한 전기 화학 셀을 제공할 수 있다.
본 발명의 제9 양태에 따르는 전기 화학 셀은, 상기 제8 양태에 따르는 전기 화학 셀에 있어서, 상기 음극 캔 둘레벽부는, 상기 음극 캔의 개구 가장자리로부터 상기 정부를 향해서 상기 제1 방향으로 연장되는 이중 통부를 구비하고, 상기 이중 통부는, 상기 축방향으로 연장되는 내통부, 및 상기 내통부를 경방향의 외측으로부터 둘러싸는 외통부를 가지며, 상기 내벽부의 상기 제1 방향의 끝 가장자리는, 상기 외통부의 상기 제1 방향의 끝 가장자리보다 상기 제2 방향에 위치한다.
제9 양태에 따르는 전기 화학 셀에 의하면, 내벽부의 제1 방향의 끝 가장자리가 외통부의 제1 방향의 끝 가장자리보다 제1 방향에 위치하는 구성과 비교하여, 제2 방향으로 억제된 음극 캔에 의해서 기부가 가압된 경우에, 내벽부의 변위량을 작게 할 수 있다. 이로써, 내벽부에 의해서 전기 화학 셀의 내용물에 부하가 걸리는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 내부 쇼트 등의 불량의 발생을 억제할 수 있다. 따라서, 신뢰성이 높은 전기 화학 셀을 제공할 수 있다.
도 1은, 실시 형태에 따르는 전지의 단면도이다.
도 2는, 실시 형태의 전지를 나타내는 종단면도이며, 외장체를 봉구하기 전의 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은, 실시 형태의 개스킷을 나타내는 종단면도이다.
도 4는, 실시 형태의 음극 캔을 나타내는 종단면도이다.
도 5는, 실시 형태의 변형예의 개스킷을 나타내는 종단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 의거하여 설명한다. 또한 이하의 설명에서는, 동일 또는 유사한 기능을 갖는 구성에 동일한 부호를 붙인다. 그리고, 그들 구성의 중복하는 설명은 생략하는 경우가 있다. 실시 형태의 비수 전해질 이차 전지(전기 화학 셀)는, 양극 또는 음극으로써 이용하는 활물질과 세퍼레이터가 수용 용기 내에 수용되어 이루어지는 이차 전지이다. 또한, 이하의 설명에서는, 비수 전해질 이차 전지를 간단히 전지라고 칭한다.
도 1은, 실시 형태에 따르는 전지의 단면도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 실시 형태의 전지(1)는, 이른바 코인형(버튼형)의 전지이다. 본 실시 형태의 전지(1)는, 외경을 5mm 정도, 두께를 2mm 정도로 설정한 소형의 코인형 전지이다. 단, 전지(1)의 외경은 이것에 한정되지 않는다. 전지(1)는, 평면에서 볼 때 원 형상의 외장체(3)와, 외장체(3) 내에 배치된 양극(5), 음극(7) 및 세퍼레이터(9)와, 외장체(3) 내에 충전된 전해액(11)을 구비한다. 외장체(3)는, 양극 캔(20)과, 양극 캔(20)에 절연성의 개스킷(30)을 통해 장착된 음극 캔(60)을 갖고 있다. 외장체(3)의 상세에 대해서는 후술한다.
양극(5) 및 음극(7)은, 세퍼레이터(9)를 통해 대향한 상태로 배치되어 있다. 양극(5)은, 양극 집전체(13)를 통해 양극 캔(20)의 내면에 전기적으로 접속되어 있다. 음극(7)은, 음극 집전체(15)를 통해 음극 캔(60)의 내면에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 양극(5)을 직접 양극 캔(20)에 접속하여 양극 캔(20)에 집전체의 기능을 갖게 해도 된다. 또, 음극(7)을 직접 음극 캔(60)에 접속하여 음극 캔(60)에 집전체의 기능을 갖게 해도 된다. 양극(5), 음극(7) 및 세퍼레이터(9)에는, 외장체(3) 내에 충전된 전해액(11)이 함침되어 있다.
양극(5)에 있어서, 양극 활물질의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어, 양극 활물질로서 리튬망간 산화물을 함유하는 것을 이용하는 것이 바람직하다. 양극(5) 중의 양극 활물질의 함유량은, 전지(1)에 요구되는 방전 용량 등을 감안하여 결정되며, 50~95질량%의 범위로 할 수 있다. 양극 활물질의 함유량이 상기 바람직한 범위의 하한값 이상이면, 충분한 방전 용량이 얻어지기 쉽다. 양극 활물질의 함유량이 상기 바람직한 상한값 이하이면, 양극(5)을 성형하기 쉽다.
양극(5)은, 도전조제를 함유해도 된다. 이하, 양극(5)에 이용되는 도전조제를 「양극 도전조제」라고 하는 경우가 있다. 양극 도전조제로서는, 예를 들어, 퍼니스 블랙, 케첸 블랙, 아세틸렌 블랙, 그래파이트 등의 탄소질 재료를 들 수 있다. 양극 도전조제는, 상기 중 1종을 단독으로 이용해도 되고, 혹은, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다.
양극(5)은, 바인더를 함유해도 된다. 이하, 양극(5)에 이용되는 바인더를 「양극 바인더」라고 하는 경우가 있다. 양극 바인더로서, 예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)이나 폴리불화비닐리덴(PVDF), 스티렌부타디엔 고무(SBR), 폴리아크릴산(PA), 카복시메틸셀룰로오스(CMC), 폴리비닐알코올(PVA) 등을 선택할 수 있다. 또, 양극 바인더는, 상기 재료 중 1종을 단독으로 이용해도 되고, 혹은, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다. 양극(5)에 있어서 양극 바인더의 함유량은, 예를 들어, 1~20질량%로 할 수 있다. 양극 집전체(13)로서, 탄소를 도전성 필러로 하는 도전성 수지 접착제 등을 이용할 수 있다.
또, 본 실시 형태에서는, 양극(5)은, 양극 활물질로서 상기의 리튬망간 산화물에 더해, 다른 양극 활물질을 함유하고 있어도 된다. 예를 들어, 양극(5)은, 양극 활물질로서, 몰리브덴 산화물이나 리튬철인산 화합물, 리튬코발트 산화물, 리튬니켈 산화물, 바나듐 산화물 등, 다른 산화물 중 어느 1종 이상을 함유하고 있어도 된다.
음극(7)에 있어서, 음극 활물질의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어, 음극 활물질로서, 실리콘 산화물을 함유하는 것이 바람직하다. 또, 음극(7)에 있어서, 음극 활물질이 SiOx(0≤x＜2)로 나타내어지는 실리콘 산화물로 이루어지는 것이 바람직하다.
또, 음극(7)은, 음극 활물질로서, 상기의 SiOx(0≤x＜2)에 더해, 다른 음극 활물질을 함유하고 있어도 된다. 예를 들어, 음극(7)은, 음극 활물질로서 Si나 C 등, 다른 음극 활물질을 함유하고 있어도 된다. 음극 활물질로서 입상의 SiOx(0≤x＜2)를 이용하는 경우, 이들 입자경(D50)은, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 음극 활물질의 입자경(D50)은, 0.1~30μm의 범위를 선택할 수 있고, 바람직하게는 1~10μm의 범위를 선택할 수 있다. SiOx의 입자경(D50)이, 상기 범위의 하한값 미만이면, 예를 들어 전지(1)를 지나치게 가혹한 고온 고습 환경하에 있어서 보관·사용한 경우나, 리플로우 처리에 의한 반응성이 높아져, 전지 특성이 손상될 우려가 있다. 또, SiOx의 입자경(D50)이, 상기 범위의 상한값을 초과하면, 방전 레이트가 저하할 우려가 있다.
음극(7) 중의 음극 활물질, 즉, SiOx(0≤x＜2)의 함유량은, 전지(1)에 요구되는 방전 용량 등을 감안하여 결정된다. 음극(7) 중의 음극 활물질의 함유량은, 50질량% 이상의 범위를 선택할 수 있고, 바람직하게는 60~80질량%의 범위를 선택할 수 있다. 음극(7)에 있어서, 상기 원소로 이루어지는 음극 활물질의 함유량이, 상기 범위의 하한값 이상이면, 충분한 방전 용량이 얻어지기 쉽다. 또, 상기 원소로 이루어지는 음극 활물질의 함유량이 상한값 이하이면, 음극(7)을 성형하기 쉽다.
음극(7)은, 도전조제를 함유해도 된다. 이하, 음극(7)에 이용되는 도전조제를 「음극 도전조제」라고 하는 경우가 있다. 음극 도전조제는, 양극 도전조제와 동일한 것이다.
음극(7)은, 바인더를 함유해도 된다. 이하, 음극(7)에 이용되는 바인더를 「음극 바인더」라고 하는 경우가 있다. 음극 바인더로서, 폴리불화비닐리덴(PVDF)이나 스티렌부타디엔 고무(SBR), 폴리아크릴산(PA), 카복시메틸셀룰로오스(CMC), 폴리이미드(PI), 폴리아미드이미드(PAI) 등을 선택할 수 있다.
또, 음극 바인더는, 상기 재료 중 1종을 단독으로 이용해도 되고, 혹은, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다. 또한, 음극 바인더에 폴리아크릴산을 이용하는 경우에는, 폴리아크릴산을, 미리, pH3~10으로 조정해 둘 수 있다. 이 경우의 pH의 조정에는, 예를 들어, 수산화리튬 등의 알칼리 금속 수산화물이나 수산화마그네슘 등의 알칼리 토류 금속 수산화물을 이용할 수 있다. 음극(7) 중의 음극 바인더의 함유량은, 예를 들어 1~20질량%의 범위가 된다.
세퍼레이터(9)는, 양극(5)과 음극(7) 사이에 개재되어 있다. 또한, 본 실시 형태의 전지(1)에 있어서는, 음극(7)과 세퍼레이터(9) 사이에, 리튬포일 등의 리튬체(17)가 설치되어 있다. 세퍼레이터(9)는, 큰 이온 투과도를 갖고, 또한, 기계적 강도를 갖는 절연막이 이용된다. 세퍼레이터(9)로서는, 예를 들어, 알칼리 유리나 붕규산 유리, 석영 유리, 납 유리 등의 유리, 또는 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아미드이미드(PAI), 폴리아미드, 폴리이미드(PI) 등의 수지로 이루어지는 부직포 등을 이용할 수 있다. 그 중에서도, 세퍼레이터(9)로서는, 유리제 부직포를 이용하는 것이 바람직하고, 붕규산 유리제 부직포를 이용하는 것이 보다 바람직하다. 유리제 부직포는, 기계 강도가 우수함과 더불어, 큰 이온 투과도를 갖기 때문에, 내부 저항을 저감하여 방전 용량의 향상을 도모할 수 있다. 세퍼레이터(9)의 두께는, 전지(1)의 크기나, 세퍼레이터(9)의 재질 등을 감안하여 결정된다. 세퍼레이터(9)의 두께는, 예를 들어 5~300μm로 할 수 있다.
전해액(11)은, 통상, 지지염을 비수용매에 용해시킨 것이다. 본 실시 형태의 전해액(11)의 비수용매는, 테트라글라임(TEG)을 주용매로 하고, 디에톡시에탄(DEE)을 부용매로 하며, 추가로 에틸렌카보네이트(EC) 및 비닐렌카보네이트(VC)를 첨가제로서 함유하는 것이다. 비수용매는, 통상, 전해액(11)에 요구되는 내열성이나 점도 등을 감안하여 결정된다. 글라임계 용매를 구성하기 위한 주용매는, 테트라글라임 외에, 트리글라임이나 펜타글라임, 디글라임 등을 이용할 수 있다.
본 실시 형태의 전해액(11)은, 에틸렌카보네이트(EC), 테트라글라임(TEG) 및 디에톡시에탄(DEE)을 함유하는 비수용매를 이용하고 있다. 이러한 구성을 채용함으로써, 지지염을 이루는 Li 이온에, DEE 및 TEG가 용매화(溶媒和)한다. 이 때, DEE가 TEG보다 도너 넘버가 높기 때문에, DEE가 선택적으로 Li 이온과 용매화한다. 이와 같이, 지지염을 이루는 Li 이온에 DEE 및 TEG가 용매화하여, Li 이온을 보호한다. 이로써, 가령, 고온 고습 환경하에 있어서 비수 전해질 이차 전지의 내부에 수분이 침입한 경우에도, 수분과 Li가 반응하는 것을 방지할 수 있으므로, 방전 용량이 저하하는 것을 억제하고, 보존 특성이 향상하는 효과가 얻어진다.
전해액(11) 중의 비수용매에 있어서의 상기 각 용매의 비율은, 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어, TEG：30질량% 이상 48.5질량% 이하, DEE：30질량% 이상 48.5질량% 이하, EC：0.5질량% 이상 10질량% 이하, VC：2질량% 이상 13질량% 이하의 범위(토탈 100%)를 선택할 수 있다. 비수용매에 포함되는 TEG와 DEE와 EC의 비율이 상기 범위이면, 상기 서술한 바와 같이, DEE가 Li 이온에 용매화함으로써 Li 이온이 보호되는 작용이 얻어진다.
상기 서술한 범위여도, VC의 함유량에 대해서, 2.5질량% 이상 10질량% 이하의 범위가 바람직하고, 5.0질량% 이상 7.5질량% 이하의 범위가 보다 바람직하다. TEG와 DEE의 함유량의 상한값에 대해서는, 48.25질량% 이하가 바람직하고, 48질량% 이하가 보다 바람직하다. VC의 함유량이 2질량% 이상 13질량% 이하의 범위인 경우, 리플로우 납땜시의 가열을 받았다고 해도 양극 캔(20) 및 음극 캔(60)으로 이루어지는 외장체(3)에 생기는 두께의 변화가 작고, 내부 저항의 증가도 줄일 수 있다. 또, VC의 함유량이 2.5질량% 이상 10.0질량% 이하의 범위인 경우, 리플로우 납땜시의 가열을 받았다고 해도 수용 용기(2)에 생기는 두께의 변화를 보다 작게 할 수 있어, 내부 저항의 증가도 보다 줄일 수 있다. 이들 범위 내여도, VC의 함유량이 5.0질량% 이상 7.5질량% 이하의 범위가 가장 바람직하다.
지지염으로서, 예를 들어, LiCH3SO3, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2, LiC(CF3SO2)3, LiN(CF3SO3)2, LiN(FSO2)2 등의 유기산 리튬염이나, LiPF6, LiBF4, LiB(C6H5)4, LiCl, LiBr 등의 무기산 리튬염 등의 리튬염 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 지지염으로서, 리튬 이온 도전성을 갖는 화합물인 리튬염을 이용하는 것이 바람직하고, LiN(CF3SO2)2, LiN(FSO2)2, LiBF4를 이용하는 것이 보다 바람직하다. 특히, 내열성의 관점, 및 수분과의 반응성이 낮고, 보존 특성을 충분히 발휘할 수 있다고 하는 관점에서, LiN(CF3SO2)2가 지지염으로서 바람직하다. 지지염은, 상기 재료 중 1종을 단독으로 이용해도 되고, 또는, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다.
전해액(11) 중의 지지염의 함유량은, 지지염의 종류 등을 감안하여 결정할 수 있다. 예를 들어, 전해액(11) 중의 지지염의 함유량은, 0.1~3.5mol/L가 바람직하고, 0.5~3mol/L가 보다 바람직하며, 1~2.5mol/L가 특히 바람직하다. 전해액(11) 중의 지지염 농도가 너무 높아도, 혹은 너무 낮아도, 전도도의 저하가 일어나, 전지 특성에 악영향을 미칠 우려가 있다.
외장체(3)에 대해 상술한다.
외장체(3)는, 바닥이 있는 통형상의 양극 캔(20)과, 양극 캔(20)의 내측에 끼워넣어진 환상의 개스킷(30)과, 양극 캔(20)의 개구부에 삽입되어 개스킷(30)을 통해 양극 캔(20)에 장착된 천장이 있는 통형상의 음극 캔(60)을 구비한다. 외장체(3)는, 양극 캔(20)과 음극 캔(60) 사이에 양극(5) 및 음극(7)을 수용하는 수용 공간을 형성한다. 양극 캔(20) 및 음극 캔(60)은, 개스킷(30)을 끼워 간격을 두고 배치되어 있다. 외장체(3)는, 양극 캔(20)의 개구 가장자리(21)를 코킹 가공에 의해 좁힘으로써, 개스킷(30)을 음극 캔(60)의 외주면에 밀어 붙여 봉구되어 있다. 양극 캔(20), 음극 캔(60) 및 개스킷(30)은, 각각의 중심 축선이 공통축 상에 위치하도록 배치되어 있다. 이하, 이 공통축을 축선 O이라고 칭한다. 또, 축선(O)을 따르는 방향을 축방향이라고 하고, 축선(O)과 직교하여 축선(O)으로부터 방사상으로 연장되는 방향을 경방향이라고 하며, 축선(O) 둘레로 주회하는 방향을 둘레 방향이라고 한다. 또, 축방향 중 양극 캔(20)의 개구 방향을 「상방」(제1 방향)이라고 정의하고, 상방의 반대 방향을 「하방」(제2 방향)이라고 정의한다. 또, 축선(O)을 따르는 단면을 「종단면」이라고 칭한다.
도 2는, 실시 형태의 전지를 나타내는 종단면도이며, 외장체를 봉구하기 전의 상태를 나타내는 도면이다. 또한 도 2에서는 양극(5) 및 음극(7) 등의 내용물의 도시를 생략하고 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 양극 캔(20)은, 상방으로 개구한 원통형상으로 형성되어 있다. 양극 캔(20)은, 원판형상의 바닥부(22)와, 바닥부(22)의 외주 가장자리로부터 전체 둘레에 걸쳐서 양극 캔(20)의 개구 가장자리(21)를 향해 상방으로 연장되는 양극 캔 둘레벽부(24)를 구비한다. 양극 캔(20)은, 스테인리스 강판을 드로잉 가공 등 하여 형성되어 있다. 양극 캔(20)의 재료로서, 예를 들어 SUS316L이나 SUS329J4L 등을 이용할 수 있다.
도 3은, 실시 형태의 개스킷을 나타내는 종단면도이다. 또한 도 3에서는, 개스킷(30)이 양극 캔(20) 및 음극 캔(60)에 장착되기 전의 단체 상태를 나타내고 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 개스킷(30)은, 둘레 방향으로 전체 둘레에 걸쳐서 연장되는 기부(31)와, 기부(31)의 내주면으로부터 경방향의 내측으로 돌출한 게이트부(36)와, 기부(31)의 외주부로부터 전체 둘레에 걸쳐서 상방으로 연장되는 외벽부(41)와, 기부(31)의 내주부로부터 외벽부(41)의 내측을 전체 둘레에 걸쳐서 상방으로 연장되는 내벽부(51)를 구비한다.
기부(31)는, 하방을 향하는 바닥면(32)과, 외벽부(41)와 내벽부(51) 사이에서 상방을 향하는 천장면(33)과, 바닥면(32)의 내주 가장자리로부터 상방으로 연장되는 내주면(34)을 구비한다. 바닥면(32)의 외주부는, 양극 캔(20)에 있어서의 바닥부(22) 및 양극 캔 둘레벽부(24)의 경계부의 내면 형상에 따라, 하방 또한 경방향의 외측으로 돌출한 만곡면형상으로 형성되어 있다. 내주면(34)의 하부는, 바닥면(32)의 내주 가장자리로부터 상방 또한 경방향의 내측으로 연장되어 있다. 내주면(34)의 상부는, 내주면(34)의 하부의 상측 끝 가장자리로부터 축방향을 따라서 상방으로 연장되어 있다.
게이트부(36)는, 둘레 방향으로 전체 둘레에 걸쳐서 설치되어 있다. 게이트부(36)는, 내주면(34)의 상부와 하부의 경계 상에 형성되어 있다. 단, 게이트부(36)는, 내주면(34)의 상부 및 하부의 한쪽에 형성되어 있어도 된다. 게이트부(36)의 외표면은, 경방향보다 상방으로 경사진 방향을 향하는 상면(37)(경사면)을 갖는다. 상면(37)은, 종단면 상에서 경방향에 대해서 경사지고, 경방향의 내측으로부터 외측을 향함에 따라 상방으로 연장되며 내주면(34)의 상부에 접속하고 있다. 단, 상면(37)은, 내벽부(51)의 내주면에 접속하고 있어도 된다.
외벽부(41)는, 원통형상으로 형성되어 있다. 외벽부(41)의 내주면은, 면취부(42)와, 안내부(43)와, 실링제 유지부(44)와, 만곡부(45)를 구비한다. 이들 면취부(42), 안내부(43), 실링제 유지부(44) 및 만곡부(45)는, 둘레 방향의 전체 둘레에 걸쳐서 설치되어 있다. 면취부(42)는, 외벽부(41)의 상측 끝 개구 가장자리에 형성되어 있다. 면취부(42)는, 상방 또한 경방향 내측을 향하고 있다. 안내부(43)는, 면취부(42)의 하방에 인접하고 있다. 안내부(43)는, 면취부(42)로부터 하방으로 연장되어 있다. 안내부(43)는, 일정한 내경으로 축방향으로 연장되어 있다.
실링제 유지부(44)는, 안내부(43)의 하방에 인접하고 있다. 실링제 유지부(44)는, 유동성을 갖는 실링제를 유지 가능하게 하는 요철 구조가 형성되어 있다. 실링제는, 예를 들어 아스팔트나 에폭시 수지, 폴리아미드계 수지, 부틸 고무계 접착제 등을 이용할 수 있다. 실링제는, 실링제 유지부(44)에 도포된 후, 건조되어 이용된다. 실링제 유지부(44)는, 경방향의 내측으로 돌출하며, 종단면 상에서 축방향으로 복수(도시의 예에서는 5개) 설치된 볼록부(46)와, 상하로 서로 이웃하는 볼록부(46) 사이에 형성된 홈부(47)를 구비한다. 볼록부(46) 및 홈부(47)는, 환상으로 형성되고, 둘레 방향으로 전체 둘레에 걸쳐서 연장되어 있다. 볼록부(46)는, 경방향의 내측으로 향해서 끝이 가늘어져 있다. 볼록부(46)의 선끝은, 안내부(43)보다 경방향의 내측에 위치한다. 홈부(47)의 바닥은, 경방향에 있어서의 안내부(43)와 같은 위치에 위치하고 있다.
만곡부(45)는, 실링제 유지부(44)의 하방에 인접하고 있다. 만곡부(45)는, 경방향의 외측 또한 하방으로 패여 있다. 만곡부(45)는, 종단면 상에서 원호형상으로 연장되어 있다. 만곡부(45)의 하측 끝부는, 기부(31)의 천장면(33)에 매끄럽게 접속하고 있다.
내벽부(51)는, 원통형상으로 형성되어 있다. 내벽부(51)의 상측 끝 가장자리(51a)는, 외벽부(41)의 높이 중심(41C)보다 하방에 위치하고 있다. 외벽부(41)의 높이 중심(41C)은, 기부(31)의 상측 끝 가장자리(천장면(33)) 및 외벽부(41)의 상측 끝 가장자리(41a)의 축방향에 있어서의 중심 위치이다. 내벽부(51)의 상측 끝 가장자리(51a)는, 실링제 유지부(44)의 상측 끝 가장자리와 축방향으로 대략 같은 위치에 위치하고 있다. 도시의 예에서는, 내벽부(51)의 상측 끝 가장자리(51a)는, 실링제 유지부(44)의 상측 끝 가장자리보다 아주 약간 상방에 위치하고 있다. 내벽부(51)의 내주면(52)은, 축방향으로 일정한 내경으로 연장되어 있다. 내벽부(51)의 내주면(52)은, 기부(31)의 내주면(34)의 상부와 같은 내경을 갖고, 기부(31)의 내주면(34)에 연속하고 있다. 내벽부(51)의 외주면(53)은, 축방향에 대해서 경사져서 연장되어 있다. 내벽부(51)의 외주면(53)은, 기부(31)의 천장면(33)에 매끄럽게 접속하고 있다. 외주면(53)의 하측 끝부는, 종단면 상에서 원호형상으로 연장되어 있다. 외주면(53)의 하측 끝부는, 외벽부(41)의 내주면의 만곡부(45)보다 작은 곡률 반경으로 패여 있다. 외주면(53)은, 하방으로부터 상방을 향함에 따라 경방향의 내측으로 연장되어 있다. 이로써 내벽부(51)는, 하측 끝부로부터 상방을 향함에 따라 점차 얇아지고 있다. 외주면(53)은, 그 하측 끝부를 제외하고, 종단면 상에서 직선형상으로 연장되어 있다.
개스킷(30)의 외주면은, 기부(31)로부터 외벽부(41)에 걸쳐서 설치되어 있다. 개스킷(30)의 외주면은, 테이퍼부(56)를 구비한다. 테이퍼부(56)는, 경방향에서 볼 때 안내부(43) 및 실링제 유지부(44)와 겹쳐져 있다. 테이퍼부(56)의 상측 끝부(56u)는, 경방향에서 볼 때 안내부(43)보다 상방에 설치되어 있다. 테이퍼부(56)의 하측 끝부(56l)는, 경방향에서 볼 때 실링제 유지부(44)보다 하방에 설치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 테이퍼부(56)는, 개스킷(30)의 외주면의 전체에 형성되어 있다. 테이퍼부(56)는, 하방으로부터 상방을 향함에 따라 점차 확경되고 경방향의 외측으로 연장되어 있다. 바꿔 말하면, 테이퍼부(56)는, 그 하측 끝부(56l)로부터 상방을 향함에 따라 경방향의 외측으로 연장되어 있다. 이로써, 테이퍼부(56)는, 경방향의 외측보다 하방으로 경사진 방향을 향하고 있다. 테이퍼부(56)는, 종단면 상에서 직선형상으로 연장되어 있다.
개스킷(30)의 기부(31)의 축방향의 두께는, 외벽부(41)의 경방향에 있어서의 최대 두께, 및 내벽부(51)의 경방향에 있어서의 최대 두께보다 크다. 또한 개스킷(30)의 기부(31)의 축방향의 두께는, 기부(31)의 천장면(33)과 바닥면(32)의 간격이다.
개스킷(30)은, 예를 들어, 열변형 온도 230℃ 이상의 수지에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 개스킷(30)에 이용하는 수지 재료의 열변형 온도가 230℃ 이상이면, 리플로우 납땜 처리나 전지(1)의 사용 중의 가열에 의해서 개스킷(30)이 현저하게 변형되어, 전해액(11)이 누출되는 것을 방지할 수 있다. 개스킷(30)의 재료로서는, 예를 들어, 폴리페닐렌설파이드(PPS)나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아미드, 액정 폴리머(LCP), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합 수지(PFA), 폴리에테르에테르케톤 수지(PEEK), 폴리에테르니트릴 수지(PEN), 폴리에테르케톤 수지(PEK), 폴리아릴레이트 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지(PBT), 폴리시클로헥산디메틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리에테르술폰 수지(PES), 폴리아미노비스말레이미드 수지, 폴리에테르이미드 수지, 불소 수지 등을 들 수 있다. 또, 이들 재료에 유리 섬유, 마이카 위스커(mica whisker), 세라믹 미분말 등을, 30질량% 이하의 첨가량으로 첨가한 것을 적절하게 이용할 수 있다.
도 4는, 실시 형태의 음극 캔을 나타내는 종단면도이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 음극 캔(60)은, 하방으로 개구한 원통형상으로 형성되어 있다. 음극 캔(60)은, 원판형상의 정부(62)와, 정부(62)의 외주 가장자리로부터 전체 둘레에 걸쳐서 음극 캔(60)의 개구 가장자리(61)를 향해서 하방으로 연장되는 음극 캔 둘레벽부(64)를 구비한다. 음극 캔(60)은, 스테인리스 강판을 드로잉 가공 등 하여 형성되어 있다. 음극 캔(60)의 재료로서, 예를 들어 SUS316L이나 SUS329J4L, SUS304 등을 이용할 수 있다. 또, 음극 캔(60)의 재료로서, 예를 들어 스테인리스강에 구리나 니켈 등을 압착하여 이루어지는 클래드재를 이용해도 된다.
음극 캔 둘레벽부(64)의 외주면은, 정부(62)의 외주 가장자리로부터 음극 캔(60)의 개구 가장자리(61)를 향해서 확경되도록 연장되어 있다. 음극 캔 둘레벽부(64)는, 음극 캔(60)의 개구 가장자리(61)로부터 정부(62)를 향해서 상방으로 연장되는 이중 통부(71)와, 정부(62)와 이중 통부(71)를 연결하는 단(段)부(65)를 구비한다.
단부(65)는, 둘레 방향의 전체 둘레에 걸쳐서 균일하게 연장되어 있다. 단부(65)는, 제1 만곡부(66)와, 제2 만곡부(67)와, 제3 만곡부(68)를 구비한다. 제1 만곡부(66)는, 정부(62)의 외주 가장자리에 연속되어 있다. 제1 만곡부(66)는, 정부(62)의 외주 가장자리로부터 하방으로 만곡하여 연장되어 있다. 제1 만곡부(66)는, 90° 만곡되어 있다. 제1 만곡부(66)는, 음극 캔 둘레벽부(64)의 외주면에 있어서, 종단면 상에서 일정한 제1 곡률 반경으로 만곡되어 있다. 제2 만곡부(67)는, 제1 만곡부(66)의 하측 끝 가장자리로부터 경방향의 외측으로 만곡하여 연장되어 있다. 제2 만곡부(67)는, 90° 만곡되어 있다. 제2 만곡부(67)는, 음극 캔 둘레벽부(64)의 외주면에 있어서, 종단면 상에서 일정한 제2 곡률 반경으로 만곡되어 있다. 제2 곡률 반경은, 제1 곡률 반경보다 작다. 제3 만곡부(68)는, 제2 만곡부(67)의 외주 가장자리로부터 하방으로 만곡되어 연장되어 있다. 제3 만곡부(68)는, 90° 만곡되어 있다. 제3 만곡부(68)는, 음극 캔 둘레벽부(64)의 외주면에 있어서, 종단면 상에서 일정한 제3 곡률 반경으로 만곡되어 있다. 제3 곡률 반경은, 제1 곡률 반경보다 작다. 도시의 예에서는, 제3 곡률 반경은, 제2 곡률 반경과 동일하다. 또한, 제3 만곡부(68)의 하측 끝부가 후술하는 내통부(72)의 상측 끝 가장자리(72a)에 연속되어 있으면, 제2 만곡부(67) 및 제3 만곡부(68)는, 90° 미만의 각도로 둔각형상으로 만곡되어 있어도 된다. 또, 도시의 예에서는, 제1 만곡부(66)와 제2 만곡부(67) 사이에, 종단면 상에서 축방향으로 직선형상으로 연장되는 부분이 설치되어 있는데, 이 직선형상으로 연장되는 부분의 존재의 유무는 특별히 한정되지 않는다.
이중 통부(71)는, 음극 캔(60)의 개구 가장자리(61)에서 꺾인 일체 구조를 갖는다. 이중 통부(71)는, 단부(65)의 하측 끝 가장자리로부터 전체 둘레에 걸쳐서 하방으로 연장되는 내통부(72)와, 내통부(72)를 경방향의 외측으로부터 둘러싸는 외통부(73)와, 음극 캔(60)의 개구 가장자리(61)에 설치되어 내통부(72)와 외통부(73)를 접속하는 꺾임부(74)를 구비한다.
내통부(72)는, 제3 만곡부(68)에 연속하여, 일정한 내경 및 일정한 외경으로 축방향으로 연장되어 있다. 내통부(72)의 상측 끝 가장자리(72a)는, 종단면 상에서의 제3 만곡부(68)의 곡률 중심과 축방향으로 일치하고 있다.
꺾임부(74)는, 내통부(72)의 하측 끝 가장자리와 외통부(73)의 하측 끝 가장자리를 접속하고 있다. 꺾임부(74)는, 내통부(72)의 하측 끝 가장자리로부터 경방향의 외측으로 180° 만곡하여 연장되어 있다. 꺾임부(74)의 하면은, 종단면 상에서 하방으로 돌출하는 볼록 곡면형상으로 연장되어 있다.
외통부(73)는, 꺾임부(74)로부터 전체 둘레에 걸쳐서 상방으로 연장되어 있다. 외통부(73)는, 내통부(72)의 외주면을 따라서, 일정한 내경 및 일정한 외경으로 축방향으로 연장되어 있다. 외통부(73)의 내주면은, 내통부(72)의 외주면에 접하고 있어도 되고, 내통부(72)의 외주면에 아주 약간 간격을 두고 있어도 된다. 외통부(73)의 외경은, 개스킷(30)의 안내부(43)의 내경과 동일하다. 외통부(73)의 상측 끝 가장자리(73a)는, 축방향과 직교하는 평면형상으로 형성되어 있다. 외통부(73)의 상측 끝 가장자리(73a)는, 음극 캔(60)에 있어서의 축방향의 양끝 사이의 중심(60C)보다 정부(62) 측(상방)에 위치하고 있다. 외통부(73)의 상측 끝 가장자리(73a)는, 내통부(72)의 상측 끝 가장자리(72a)보다 상방에 위치하고 있다. 바꿔 말하면, 외통부(73)는, 내통부(72)보다 상방으로 돌출되어 있다. 외통부(73)의 상측 끝 가장자리(73a)는, 제3 만곡부(68)의 상측 끝 가장자리(68a)보다 하방에 위치하고 있다. 또한, 제3 만곡부(68)의 상측 끝 가장자리(68a)는, 음극 캔 둘레벽부(64)의 외주면에 있어서의 제2 만곡부(67) 및 제3 만곡부(68)의 경계에 일치하고, 종단면 상에서 음극 캔 둘레벽부(64)의 외주면의 접선 방향과 축방향의 교차각이 극대값을 취하는 개소이다.
외통부(73)의 외주면의 상측 끝부에는, 면취부(75)가 형성되어 있다. 면취부(75)는, 둘레 방향의 전체 둘레에 걸쳐서 형성되어 있다. 도시의 예에서는, 면취부(75)는, 이른바 각 면취 형상을 갖는다. 단, 면취부(75)의 법선 방향은, 경방향에 대해서 45° 경사진 방향에 한정되지 않는다. 또, 면취부(75)는, 이른바 환면취 형상을 갖고 있어도 된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 음극 캔(60)은, 개스킷(30)의 실링제 유지부(44)에 실링제(도시하지 않음)가 도포된 상태로, 개스킷(30)에 장착된다. 음극 캔(60)의 이중 통부(71)는, 개스킷(30)의 외벽부(41) 및 내벽부(51) 사이의 환상 홈에 삽입된다. 이중 통부(71)의 하측 끝 가장자리(음극 캔(60)의 개구 가장자리(61))는, 개스킷(30)의 기부(31)의 천장면(33)에 맞닿아 있다. 이중 통부(71)의 외통부(73)의 외주면에는, 개스킷(30)의 외벽부(41)의 내주면이 전체 둘레에 걸쳐서 밀착되어 있다. 외통부(73)의 외주면은, 개스킷(30)의 외벽부(41)의 내주면 중, 적어도 실링제 유지부(44)의 전체에 접촉하고 있다. 도시의 예에서는, 이중 통부(71)는, 외통부(73)에 의해서 개스킷(30)의 실링제 유지부(44)의 볼록부(46)(도 3 참조)를 찌그러트리도록, 외벽부(41)의 내측에 삽입되어 있다. 외통부(73)의 면취부(75) 및 상측 끝 가장자리(73a)는, 실링제 유지부(44)보다 상방, 또한 외벽부(41)의 상측 끝 가장자리(41a)보다 하방에 위치하고 있다. 음극 캔(60)은, 개스킷(30)에 장착된 상태로, 개스킷(30)과 함께 양극 캔(20)의 내측에 삽입된다. 음극 캔(60)은, 정부(62)가 양극 캔(20)으로부터 상방으로 돌출하도록 배치된다.
개스킷(30)은, 양극 캔(20)의 개구부에 상방으로부터 삽입된다. 개스킷(30)의 기부(31)의 바닥면(32)은, 양극 캔(20)의 바닥부(22)의 상면에 접촉하고 있다. 개스킷(30)의 외주면은, 양극 캔 둘레벽부(24)의 내주면에 전체 둘레에 걸쳐서 밀착되어 있다. 개스킷(30)의 외주면은, 축방향의 전체 길이에 걸쳐서 양극 캔 둘레벽부(24)의 내주면에 접촉하고 있다. 여기서, 개스킷(30)은, 단체 상태로 외주면의 테이퍼부(56)가 경방향의 외측보다 하방을 향하도록 형성되어 있으므로, 양극 캔(20)에 삽입됨으로써 양극 캔 둘레벽부(24)에 의해서 경방향의 내측에 압압(押壓)된다. 이로써, 개스킷(30)의 외벽부(41)는, 음극 캔(60)에 대해서 경방향으로 간격을 둔 부분이 경방향의 내측으로 변위하도록 변형한다. 도시의 예에서는, 개스킷(30)의 외벽부(41) 중 음극 캔(60)의 외통부(73)보다 상방에 위치하는 부분이 경방향의 내측으로 변위한다. 그 결과, 개스킷(30)의 외벽부(41)의 내주면에 있어서의 안내부(43)의 상부는, 음극 캔(60)의 외통부(73)의 상방으로, 외통부(73)의 외주면보다 경방향의 내측으로 팽출한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 양극 캔(20)은, 양극 캔 둘레벽부(24)의 상부를 좁히도록 코킹 가공된다. 양극 캔(20)의 개구 가장자리(21)는, 음극 캔(60)의 외통부(73)의 상측 끝 가장자리(73a)보다 경방향의 내측까지 좁혀진다. 개스킷(30)은, 양극 캔 둘레벽부(24)의 상부를 좁힘으로써, 음극 캔(60)에 대해서 경방향으로 간격을 두고 있던 부분이 경방향의 내측으로 변위하도록 변형한다. 그 결과, 개스킷(30)의 외벽부(41)는, 외통부(73)의 경방향 외측으로부터 외통부(73)의 상방을 지나 제3 만곡부(68)의 상방에 걸쳐서 배치된다. 그리고, 외벽부(41)는, 음극 캔(60)의 외통부(73)에 있어서의 면취부(75) 및 상측 끝 가장자리(73a), 그리고 단부(65)의 제3 만곡부(68)에 상방으로부터 밀착한다. 또, 음극 캔(60)은, 개스킷(30)을 통해 양극 캔 둘레벽부(24)의 상부에 의해서 하방으로 억제된다. 이것에 수반하여, 개스킷(30)은, 기부(31)가 음극 캔(60)의 개구 가장자리(61)에 의해서 가압됨으로써, 내벽부(51)의 외주면(53)이 음극 캔 둘레벽부(64)의 내주면을 따르도록 변형한다.
이상으로 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 전지(1)의 개스킷(30)의 외벽부(41)의 내주면은, 일정한 내경으로 축방향으로 연장되는 안내부(43)와, 안내부(43)와 기부(31) 사이에 위치하고, 실링제를 유지 가능한 실링제 유지부(44)를 구비한다. 외벽부(41)의 외주면은, 둘레 방향의 전체 둘레에 걸쳐서 연장되고, 하방으로부터 상방을 향함에 따라 점차 확경되는 테이퍼부(56)를 구비한다.
이 구성에 의하면, 실링제가 유지된 실링제 유지부(44)의 내측에 음극 캔 둘레벽부(64)를 삽입함으로써, 실링제 유지부(44)와 음극 캔 둘레벽부(64) 사이에 실링제가 배치되므로, 개스킷(30)과 음극 캔(60) 사이의 실링성을 확보할 수 있다. 또, 축방향으로 실링제 유지부(44)를 끼워 기부(31)와는 반대측에 일정한 내경으로 축방향으로 연장되는 안내부(43)가 형성되어 있으므로, 외벽부(41)의 내측에 음극 캔(60)을 삽입할 때, 음극 캔 둘레벽부(64)를 실링제 유지부(44)를 향해서 원활하게 안내할 수 있다. 그리고, 외벽부(41)의 내주면과 테이퍼부(56) 사이의 부분은 상방을 향함에 따라 두꺼워져 있으므로, 음극 캔(60)이 장착된 개스킷(30)을 양극 캔(20)에 삽입하고, 양극 캔(20)의 개구 가장자리(21)를 코킹 가공에 의해 좁힘으로써, 개스킷(30)의 외벽부(41)의 두꺼운 부분을 음극 캔(60)에 밀어 붙여, 음극 캔(60)을 하방으로 억제할 수 있다. 특히 음극 캔 둘레벽부(64)가 개구 가장자리(61)에서 꺾인 이중 통 구조를 갖는 경우에는, 외통부(73)의 상측 끝 가장자리(73a)에 개스킷(30)의 외벽부(41)의 두꺼운 부분을 밀어 붙여, 음극 캔(60)을 하방으로 억제할 수 있다. 따라서, 전기 용량의 증대를 도모하여 두께가 증가한 전지(1)에 있어서도, 양극 캔(20)의 개구부로부터 개스킷(30)의 표면을 타고 내부로 수분이 진입하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 개스킷(30)을 이용함으로써, 우수한 봉지성을 갖고, 또한 전기 용량이 큰 리플로우 납땜 가능한 전지(1)를 형성할 수 있다. 또, 전지(1)는, 상기 서술한 개스킷(30)을 구비하므로, 우수한 봉지성을 갖고, 또한 전기 용량이 큰 리플로우 납땜 가능한 전지가 된다.
또, 테이퍼부(56)는, 경방향에서 볼 때 적어도 안내부(43)와 겹쳐져 있다. 이 구성에 의하면, 외벽부(41) 중 안내부(43)가 설치됨으로써 일정한 내경으로 연장되는 부분을 두껍게 형성할 수 있다. 따라서, 개스킷(30)에 음극 캔(60)을 장착하기 쉽게 하면서, 우수한 봉지성의 확보를 실현할 수 있다.
실링제 유지부(44)는, 안내부(43)보다 경방향의 내측으로 돌출함과 더불어 둘레 방향을 따라서 전체 둘레에 걸쳐서 연장되고, 축방향으로 복수 설치된 볼록부(46)를 구비한다. 이로써, 축방향으로 서로 이웃하는 볼록부(46) 사이에는 홈부(47)가 형성되므로, 실링제 유지부(44)는, 유동성을 갖는 실링제를 홈부(47)에서 용이하게 유지할 수 있다. 또, 볼록부(46) 사이의 홈부(47)는 둘레 방향을 따라서 전체 둘레에 걸쳐서 연장되므로, 실링제 유지부(44)는, 실링제를 전체 둘레에 걸쳐서 유지할 수 있다. 또한, 볼록부(46)가 안내부(43)보다 경방향의 내측으로 돌출되어 있으므로, 음극 캔(60)의 외주면에 외벽부(41)를 확실히 접촉시킬 수 있다. 따라서, 개스킷(30)을 이용함으로써, 우수한 봉지성을 갖는 전지(1)를 형성할 수 있다.
내벽부(51)의 상측 끝 가장자리(51a)는, 축방향에 있어서의 외벽부(41)의 높이 중심(41C)보다 하방에 위치한다. 이 구성에 의하면, 내벽부의 상측 끝 가장자리가 외벽부(41)의 높이 중심(41C)보다 상방에 위치하는 구성과 비교하여, 하방으로 억제된 음극 캔(60)에 의해서 기부(31)가 가압된 경우에, 내벽부(51)의 변위량을 작게 할 수 있다. 이로써, 내벽부(51)에 의해서 양극(5)이나 음극(7), 세퍼레이터(9) 등에 부하가 걸리는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 개스킷(30)을 이용함으로써 내부 쇼트 등의 불량의 발생을 억제할 수 있으므로, 신뢰성이 높은 전지(1)를 형성할 수 있다.
축방향에 있어서의 기부(31)의 두께는, 경방향에 있어서의 외벽부(41) 및 내벽부(51) 각각의 최대 두께보다 크다. 이 구성에 의하면, 외벽부(41) 중 특히 기부(31)에 가까운 부분의 두께를 확보할 수 있다. 이로써, 전기 용량의 증대를 도모하여 두께가 증가한 전지(1)에 있어서, 개스킷(30)의 강도를 확보할 수 있다. 또, 양극 캔(20)의 바닥부(22)와 음극 캔(60)의 개구 가장자리(61) 사이에 충분한 양의 개스킷(30)이 배치되므로, 양극 캔(20)의 코킹 가공 시에 개스킷(30)에 양극 캔(20) 및 음극 캔(60)을 충분히 밀착시킬 수 있다. 따라서, 개스킷(30)을 이용함으로써, 우수한 봉지성을 갖는 전지(1)를 형성할 수 있다.
개스킷(30)은, 기부(31)의 내주면으로부터 경방향의 내측으로 돌출한 게이트부(36)를 더 구비한다. 게이트부(36)의 상면(37)은, 종단면 상에서 경방향의 내측으로부터 외측을 향함에 따라 상방으로 연장되어 있다. 이 구성에 의하면, 개스킷(30)을 사출 성형할 때, 용융 수지는 금형 중 게이트부(36)에 대응하는 공동부로부터 기부(31)에 대응하는 공동부로 흘러든다. 추가로 금형 중 기부(31)에 대응하는 공동부로 흘러든 용융 수지는, 내벽부(51)에 대응하는 공동부로 흘러든다. 이 때, 게이트부(36)의 상면(37)에 대응하는 금형 내면은 경방향의 내측으로부터 외측을 향함에 따라 상방, 즉 기부(31)로부터 내벽부(51)를 향하는 방향으로 연장되어 있으므로, 금형에 있어서의 내벽부(51)에 대응하는 공동부에 용융 수지를 적극적으로 인도할 수 있다. 특히 기부(31)가 두껍게 형성되는 경우에는, 금형에 있어서의 기부(31)에 대응하는 공동부에 수지가 모이기 쉬우므로, 상기 서술한 작용에 의해 내벽부(51)를 확실히 형성할 수 있다. 따라서, 개스킷(30)을 사출 성형에 의해서 형성할 때에, 충전 부족 등의 성형 불량의 발생을 억제할 수 있다.
내벽부(51)는, 종단면 상에서 상방을 향해서 끝이 가늘어져 있다. 이로써, 금형에 있어서의 내벽부(51)에 대응하는 공동부에 있어서, 가장 안쪽부까지 용융 수지를 충전하기 쉽게 할 수 있다. 따라서, 개스킷(30)을 사출 성형에 의해서 형성할 때에, 충전 부족 등의 성형 불량의 발생을 보다 확실히 억제할 수 있다.
내벽부(51)의 상측 끝 가장자리(51a)는, 음극 캔(60)의 외통부(73)의 상측 끝 가장자리(73a)보다 하방에 위치한다. 이 구성에 의하면, 내벽부의 상측 끝 가장자리가 외통부(73)의 상측 끝 가장자리(73a)보다 상방에 위치하는 구성과 비교하여, 하방으로 억제된 음극 캔(60)에 의해서 기부(31)가 가압된 경우에, 내벽부(51)의 변위량을 작게 할 수 있다. 이로써, 내벽부(51)에 의해서 양극(5)이나 음극(7), 세퍼레이터(9) 등에 부하가 걸리는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 내부 쇼트 등의 불량의 발생을 억제할 수 있다. 따라서, 신뢰성이 높은 전지(1)를 제공할 수 있다.
또한, 도 2에 나타내는 실시 형태에서는, 개스킷(30)의 기부(31)의 축방향의 두께는, 외벽부(41)의 경방향에 있어서의 최대 두께, 및 내벽부(51)의 경방향에 있어서의 최대 두께보다 큰데, 기부와 외벽부 및 내벽부의 크기의 관계는 이것에 한정되지 않는다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 개스킷(130)의 기부(131)의 축방향의 두께는, 외벽부(41)의 경방향에 있어서의 최대 두께보다 작아도 된다. 또, 도시하지 않으나, 개스킷의 기부의 축방향의 두께는, 내벽부의 경방향에 있어서의 최대 두께보다 작아도 된다.
또, 상기 실시 형태에서는, 내벽부(51)는, 하측 끝부로부터 상방을 향함에 따라 점차 얇아지고 있는데, 내벽부의 형상은 이것에 한정되지 않는다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 내벽부(151)는, 일정한 두께로 축방향으로 연장되어 있어도 된다.
또, 상기 실시 형태에서는, 내벽부(51)의 상측 끝 가장자리(51a)는, 실링제 유지부(44)의 상측 끝 가장자리보다 아주 약간 상방에 위치하고 있는데, 내벽부의 상측 끝 가장자리와 실링제 유지부의 위치 관계는 이것에 한정되지 않는다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 내벽부(151)의 상측 끝 가장자리(151a)는, 실링제 유지부(44)의 상측 끝 가장자리보다 하방에 위치하고 있어도 된다.
또한, 본 발명은, 도면을 참조하여 설명한 상기 서술의 실시 형태에 한정되는 것이 아니며, 그 기술적 범위에 있어서 여러가지 변형예가 생각된다.
예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 개스킷(30)이 양극 캔(20)의 바닥부(22)의 상면에 접촉되어 있는데, 예를 들어 개스킷과 양극 캔의 바닥부 사이에 세퍼레이터 및 양극이 배치되어 있어도 된다.
또, 상기 실시 형태에서는, 실링제 유지부(44)의 볼록부(46) 및 홈부(47)가 환상으로 형성되어 있는데, 볼록부 및 홈부의 형상은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어 볼록부 및 홈부는 나선형상으로 형성되어 있어도 된다. 또, 실링제 유지부는, 둘레 방향 및 축방향으로 독립하여 설치된 복수의 볼록부를 구비하고 있어도 된다. 또, 실링제 유지부는, 독립하여 설치된 복수의 볼록부를 구비하고 있어도 된다. 또, 실링제 유지부는, 조면 가공에 의해 형성되어 있어도 된다.
또, 상기 실시 형태에서는, 개스킷(30)의 외벽부(41)에 면취부(42)가 형성되어 있는데, 외벽부에 면취부가 형성되어 있지 않아도 된다. 안내부가 외벽부의 상단 개구 가장자리로부터 일정한 내경으로 축방향으로 연장되어 있어도 된다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명했는데, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 구성의 부가, 생략, 치환, 및 그 외의 변경이 가능하다. 본 발명은 전술한 설명에 의해서 한정될 일은 없고, 첨부의 클레임의 범위에 의해서만 한정된다.

Claims (9)

  1. 바닥이 있는 통형상의 양극 캔과, 상기 양극 캔의 내측에 삽입되고, 상기 양극 캔과의 사이에 양극 및 음극을 수용하는 수용 공간을 형성하는 천장이 있는 통형상의 음극 캔을 갖는 전기 화학 셀에 설치된 환상의 개스킷으로서,
    둘레 방향으로 전체 둘레에 걸쳐서 연장되고, 상기 양극 캔의 바닥부와 상기 음극 캔의 개구 가장자리 사이에 배치되는 기부(基部)와,
    상기 기부의 외주부로부터 상기 기부의 중심 축선의 축방향에 있어서의 제1 방향으로 돌출함과 더불어 상기 둘레 방향을 따라서 전체 둘레로 연장되고, 상기 양극 캔의 내주면 및 상기 음극 캔의 외주면에 밀착하는 외벽부와,
    상기 기부로부터 상기 외벽부의 내측을 상기 제1 방향으로 돌출함과 더불어 상기 둘레 방향을 따라서 전체 둘레로 연장되는 내벽부
    를 구비하고,
    상기 외벽부의 내주면은,
    일정한 내경으로 상기 축방향으로 연장되는 안내부와,
    상기 안내부와 상기 기부 사이에 위치하고, 유동성을 갖는 실링제를 유지 가능한 실링제 유지부
    를 구비하며,
    상기 외벽부의 외주면은, 상기 둘레 방향의 전체 둘레에 걸쳐서 연장되는 테이퍼부를 구비하고,
    상기 테이퍼부는, 상기 축방향의 제2 방향으로부터 상기 제1 방향을 향함에 따라 점차 확경되고 있는,
    전기 화학 셀용의 개스킷.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 테이퍼부는, 경방향에서 볼 때 적어도 상기 안내부와 겹치는, 전기 화학 셀용의 개스킷.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 실링제 유지부는, 상기 안내부보다 경방향의 내측으로 돌출함과 더불어 상기 둘레 방향을 따라서 전체 둘레에 걸쳐서 연장되고, 상기 축방향으로 복수 설치된 볼록부를 구비하는, 전기 화학 셀용의 개스킷.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내벽부의 상기 제1 방향의 끝 가장자리는, 상기 기부의 상기 제1 방향의 끝 가장자리 및 상기 외벽부의 상기 제1 방향의 끝 가장자리의 상기 축방향에 있어서의 중심 위치보다 상기 제2 방향에 위치하는, 전기 화학 셀용의 개스킷.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 축방향에 있어서의 상기 기부의 두께는, 경방향에 있어서의 상기 외벽부 및 상기 내벽부 각각의 최대 두께보다 큰, 전기 화학 셀용의 개스킷.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기부의 내주면으로부터 경방향의 내측으로 돌출한 게이트부를 더 구비하고,
    상기 게이트부의 외표면은, 상기 경방향보다 상기 제1 방향으로 경사진 방향을 향하는 경사면을 가지며,
    상기 경사면은, 상기 중심 축선을 따르는 종단면 상에서, 상기 경방향의 내측으로부터 외측을 향함에 따라 상기 제1 방향으로 연장되어 있는, 전기 화학 셀용의 개스킷.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 내벽부는, 상기 종단면 상에서 상기 제1 방향을 향해서 끝이 가늘어져 있는, 전기 화학 셀용의 개스킷.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 전기 화학 셀용의 개스킷과,
    상기 양극 캔 및 상기 음극 캔
    을 구비하고,
    상기 양극 캔은, 바닥부, 및 상기 바닥부의 외주 가장자리로부터 상기 제1 방향으로 연장되는 양극 캔 둘레벽부를 가지며,
    상기 음극 캔은, 정부(頂部), 및 상기 정부의 외주 가장자리로부터 상기 제2 방향으로 연장되는 음극 캔 둘레벽부를 갖고,
    상기 음극 캔 둘레벽부는, 상기 외벽부 및 상기 내벽부 사이에 배치되고, 상기 실링제 유지부에 전체 둘레에 걸쳐서 접촉하고 있는,
    전기 화학 셀.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 음극 캔 둘레벽부는, 상기 음극 캔의 개구 가장자리로부터 상기 정부를 향해서 상기 제1 방향으로 연장되는 이중 통부를 구비하고,
    상기 이중 통부는, 상기 축방향으로 연장되는 내통부, 및 상기 내통부를 경방향의 외측으로부터 둘러싸는 외통부를 가지며,
    상기 내벽부의 상기 제1 방향의 끝 가장자리는, 상기 외통부의 상기 제1 방향의 끝 가장자리보다 상기 제2 방향에 위치하는, 전기 화학 셀.
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