WO2014156002A1

WO2014156002A1 - 円筒型電池の製造方法

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Publication number: WO2014156002A1
Application number: PCT/JP2014/001314
Authority: WO
Inventors: 大塚　正雄; 米山　聡; 後藤　浩之
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2014-03-10
Publication date: 2014-10-02
Also published as: CN104885253B; JP6094910B2; CN104885253A; JPWO2014156002A1

Abstract

　前記円筒型電池を製造する方法であって、電池の電池缶は、円形の底部、開口端部を有する円筒状の側壁、および底部と前記側壁との接続部を含み、電極群を電池缶に挿入した後、側壁の外径Ｄｃを初期外径Ｄ１から縮径する工程（ａ）を備え、工程（ａ）が、内径Ｄｄが径Ｄ１よりも小さいリング状のダイスの中に、電池缶を底部側から挿入する工程（ａ１）、および、ダイスを開口端部の方向に相対的に移動させることで、電池缶に縮径力を印加する工程（ａ２）を含み、ダイスと電池缶とが接触して、縮径力の印加が開始されるときの接触開始部分が、接続部の中で、底部の周縁部の内側面よりも、電池缶の軸方向の開口端部側の位置にある、円筒型電池の製造方法。

Description

円筒型電池の製造方法

　本発明は、円筒型電池の製造方法に関し、特に、電池の高容量化を容易にする円筒型電池の製造方法に関する。

　近年、電子機器のコードレス化が急速に進む中、これらの電源として小型かつ軽量で高エネルギ密度を有する二次電池への要望が高まりつつある。従来、そのような電池は、正極と負極とを、両者間にセパレータを介在させて、渦巻状に捲回して構成した電極群を、金属製の電池缶（電池ケース）に収納し、その電池ケースに電解液を所定量注入した後、電池ケースの上部を正極および負極のいずれかの端子を兼ねた封口板で密閉して構成される。

　一方、電極群の電池缶への挿入を容易として生産性を向上させるために、電極群の外径を電池缶の内径に対してある程度小さくし、両者の間に隙間を生じさせることが行われる。この場合に、その隙間をそのまま放置すると、捲回した電極群に緩みが生じ、電池性能が低下することがある。このため、電極群を電池缶に挿入した後に、電池缶の径を縮径することが行われる（特許文献１および２参照）。

特開昭５７－１３０３６８号公報特開平７－３１４０５６号公報

　特許文献１では、内径が、電池缶の初期外径よりも小さい円筒状のダイスに、電池缶を下側（底部側）から挿入することで、電池缶を所望外径まで縮径している。このため、電池缶の側壁の下部とダイスとが接触し、電池缶の縮径が開始されると、電池缶が縮径されるときの歪みにより、底部外面が外側に膨らむように電池缶が変形することがある。その結果、電池形状を所望形状に形成することができなくなるとともに、電池高さを所望高さに管理することも困難となる。

　特許文献２は、リング状のダイスを使用して、特許文献１と同様の方法で電池缶を縮径するとともに、電池缶の底部に下側から受型を押し当てることで、縮径の際の電池缶の望ましくない変形を防止しようとしている。

　特許文献２では、電池缶の底部の周縁部に受型を押し当てているので（特許文献２の図２参照）、その部分が外側（下側）に膨らむのを抑えることができる。しかしながら、縮径の際に電池缶の底部に作用する変形力が大きいような場合には、底部の中央部が外側に膨らむのを抑えることはできない。

　上記の問題点に対して、底部の全体に下側から受型を押し当てることで、底部の中央部が外側に膨らむのを抑えることも考えられる。ところが、底部の全体に下側から受型を押し当てると、縮径の歪みが、底部が外側に膨らむ方向に作用せず、底部が内側に凹む方向に作用することがある。その結果、底部が外側に膨らむ場合と同様に、電池の外観不良が発生するとともに、電池を所定機器に装着した場合の接点不良などの課題が生ずる。

　さらに、底部に生じた変形を後で矯正することも考えられる。しかしながら、一旦、生じた変形を後で矯正しても、精度の高い平面を得ることは困難である。

　本発明は、正極、負極およびセパレータを含む電極群と、前記電極群を収容する電池缶とを具備した円筒型電池を製造する方法であって、
　前記電池缶は、円形の底部、開口端部を有する円筒状の側壁、および前記底部と前記側壁との接続部を含み、
　前記電極群を前記電池缶に挿入した後、前記側壁の外径Ｄｃを初期外径Ｄ１から縮径する工程（ａ）を備え、
　前記工程（ａ）が、内径Ｄｄが前記初期外径Ｄ１よりも小さいリング状のダイスの中に、前記電池缶を前記底部側から挿入する工程（ａ１）、および、前記ダイスを前記開口端部の方向に相対的に移動させることで、前記電池缶に縮径力を印加する工程（ａ２）を含み、
　前記ダイスと前記電池缶とが接触して、前記縮径力の印加が開始されるときの接触開始部分が、前記接続部の中で、前記底部の周縁部の内側面よりも、前記電池缶の軸方向の前記開口端部側の位置にある、円筒型電池の製造方法に関する。

　本発明によれば、電池缶を縮径するときの底部の変形を簡易かつ効果的に抑えることができる円筒型電池の製造方法を提供することができる。

　本発明の新規な特徴を添付の請求の範囲に記述するが、本発明は、構成及び内容の両方に関し、本発明の他の目的及び特徴と併せ、図面を照合した以下の詳細な説明によりさらによく理解されるであろう。

本発明の一実施形態に係る円筒型電池の製造方法により製造される電池の一例を示す、一部断面図である。図１Ａの電池に使用される電池缶の断面図である。図１の円筒型電池を縮径する縮径装置の一例の概略構成を示す正面図である。図１の円筒型電池を縮径する縮径装置の他の一例の概略構成を示す正面図である。本発明の一実施形態に係る製造方法により円筒型電池を縮径するときの電池缶の底部と縮径用のダイスとの位置関係を示す、電池缶及びダイスの断面図である。図３Ａから電池缶の底部と側壁との接続部だけを取り出して示した断面図である。ダイスを、中心軸を含む平面により切断した断面図である。比較例１の円筒型電池を縮径するときの電池缶の底部と縮径用のダイスとの位置関係を示す、電池缶及びダイスの断面図である。比較例２の円筒型電池を縮径するときの電池缶の底部と縮径用のダイスとの位置関係を示す、電池缶及びダイスの断面図である。比較例３の円筒型電池を縮径するときの電池缶の底部と縮径用のダイスとの位置関係を示す、電池缶及びダイスの断面図である。

　本発明は、正極、負極およびセパレータを含む電極群と、その電極群を収容する電池缶とを具備した電池を製造する方法に関する。ここで、電池缶は、円形の底部、開口端部を有する円筒状の側壁、および、底部と側壁との接続部を含む。接続部は、電池缶の底部との境界の曲がり始めの位置から、側壁との境界の曲がり終わりの位置までを構成している。そして、本発明の製造方法は、電極群を電池缶に挿入した後、側壁の外径Ｄｃを初期外径Ｄ１から、例えば所望外径Ｄ２まで縮径する工程（ａ）を備える。

　上記工程（ａ）は、内径Ｄｄが初期外径Ｄ１よりも小さいリング状のダイスの中に、電池缶を底部側から挿入する工程（ａ１）、および、ダイスを、電池缶の側壁の開口端部の方向に相対的に移動させることで、電池缶に縮径力を印加する工程（ａ２）を含む。

　図３Ａに示すように、ダイスと電池缶とが接触して、縮径力の印加が開始されるときの接触開始部分Ｐ１は、接続部（２２）の中で、底部の周縁部（１９）の内側面ＳＡ１よりも、電池缶の軸方向の開口端部側の位置にある。本発明によれば、接触開始部分Ｐ１が、そのような位置にあることで、電池缶の側壁を縮径するための縮径力Ｆ１の電池缶の径方向の分力Ｆ２により、電池缶の側壁を効果的に縮径できるとともに、底部が撓むように変形するのを抑えることができる。その結果、底部が外側（下側）に膨らんだり、内側に凹んだりするのを防止することができる。さらに、縮径力Ｆ１の電池缶の軸方向の分力Ｆ３も容易に小さくすることができるので、電池缶の側壁が内側に倒れるように回転するのを抑制することができ、その回転力により底部が外側に膨れるのを防止することができる。このとき、接続部の曲率半径をＲ２（図３Ｂ参照）とし、底部の周縁部の厚みをｔ１とすると、曲率半径Ｒ２は、厚みｔ１の２倍以上であることが好ましい。

　以上の点をより詳しく説明する。図３Ａに示すように、接触開始部分Ｐ１が内側面ＳＡ１よりも上側にあると、縮径の開始時点から、ダイスによる縮径力Ｆ１の、電池缶の径方向の分力Ｆ２が、電池缶の底部とは重ならず、効果的に電池缶の側壁を縮径するように作用する。これにより、分力Ｆ２が、円形である底部を外周側から押圧することが抑えられる。したがって、底部が撓んで、電池缶の外側に膨らんだり、内側に凹んだりするように変形するのを防止することができる。

　また、縮径力Ｆ１の、電池缶の軸方向に平行な分力Ｆ３と、Ｆ１との間の角度θ１を大きくすることが容易となるので、分力Ｆ３を分力Ｆ２よりも小さくすることが容易となる。その結果、電池缶の側壁が内側に倒れる方向（図３Ａで反時計回りの方向）に、側壁を回転させる回転力を小さくすることができる。これにより、その回転力で電池缶の底部が外側に膨らむように変形するのを防止することができる。

　なお、底部を下側から受型により抑えることで、底部が膨らむのを防止する方法は、缶壁の厚み、缶壁材料の硬度、およびダイスと缶表面との間の摩擦力等の他の要因の影響を受けやすい。これらの要因に変動があると、縮径の際に底部を膨らませようとする力も大きくなり得る。そして、そのような変形力が想定以上に大きくなると、受型で押さえるだけでは、底部が膨らむのを抑制できないか、または、底部が外側に膨らむ代わり内側に凹むように変形することがある。

　接触開始部分Ｐ１が内側面ＳＡ１よりも上側にあることで、縮径力Ｆ１自体が想定以上に大きくなり、それに応じて、電池缶の径方向の分力Ｆ２が大きくなっても、分力Ｆ２は電池缶の底部とは重ならない位置で作用する。このため、上記の他の要因によらず、底部の膨れを抑えながら、効果的、かつ安定的に電池缶の側壁を縮径することができる。その結果、良好な外観形状をした円筒型電池を安定的に製造することができる。

　ここで、電池缶の縮径は、内径Ｄｄが異なる複数個のダイスを使用し、徐々に小さな内径Ｄｄのダイスに電池缶を挿入することで、電池缶を、段階的に縮径することができる。これにより、ダイス１個当たりによって電池缶に印加される縮径力を小さくすることができる。よって、より効果的に底部の変形を防止することができ、缶底部の変形がない良好な外観形状をした円筒型電池を製造することができる。

　以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。図１Ａに、本発明の一実施形態に係る円筒型電池の製造方法が適用される円筒型電池の一例を斜視図により示す。図１Ｂに、電池缶の構造を、簡略化した断面図により示す。図１Ａにおいては、電池の内部構造の理解を容易とするために、電池の一部分を断面図により示している。図１Ｂにおいては、電池缶は、溝入れする前の状態を示している。また、図１Ｂ中の破線は、底部と接続部との境界Ｘ、および側壁と接続部との境界Ｙを示している。

　図示例の電池１００は、概念図であり、例えば単３形ニッケル水素蓄電池であり、円形の底部１８、開口端部２０ａを有する円筒状の側壁２０および底部１８と側壁２０とを接続する接続部２２を含む電池缶１を備えている。電池缶１は導電性材料（例えば、ＳＰＣＣおよびＳＰＣＤ等の冷間圧延鋼板、またはニッケルメッキ鋼板等の金属）から形成されている。電池缶１の内部には、アルカリ電解液（図示せず）とともに、正極１２、負極１３及びセパレータ１４を含む略円柱状の電極群１１が収容されている。電極群１１は、正極１２および負極１３を、間にセパレータ１４を挟んで渦巻き状に捲回して形成されている。電極群１１の最外周部には、負極１３が配置されており、その負極１３が、電池缶１の内周壁に直接接触している。

　以上の構成により、電池缶１は電池１００の負極外部端子としての機能を有している。電池缶１の開口端部の内側には、リング状の絶縁材（例えば樹脂）から形成されたガスケット２が配置されている。電池缶１の開口端部は、導電性材料（例えば金属）から形成された蓋板（封口板）３により塞がれている。封口板３は、ガスケット２により電池缶１とは電気的に絶縁されている。封口板３の上には、突起１０ａを有する正極端子板１０が配置されている。正極端子板１０は、封口板３と電気的に接続されている。

　電池缶１の側壁の開口端部の近傍には、ガスケット２を確実に固定するために、開口端部に沿って、溝部４が設けられている。溝部４は、電池缶１の側壁を内側に凹ませて形成されている。封口板３は、周縁部をガスケット２により上下から挟まれ、そのガスケット２が、溝部４を形成する電池缶１の側壁（溝部形成壁）と、電池缶１の開口端部を内側に曲げたカール部１ａとにより挟持されることで、電池缶１の開口端部に固定されている。なお、図示例の溝４は、電池缶１の軸方向に圧縮されている。

　封口板３は、中央部にガス抜き孔８を有している。そのガス抜き孔８を封口板３の外面側から塞ぐように、ゴム製の円柱状の弁体９が配置されている。弁体９は、正極端子板１０に形成された突起の内部に収容されており、その突起の頂部の内側面により、所定の圧力で、封口板３に向かって押圧されている。これにより、通常時には、ガス抜き孔８は、弁体９により気密に閉塞されている。一方、電池缶１内でガスが発生してその内圧が高まった場合には弁体９がガス圧により圧縮され、ガス抜き孔８が開いて、電池缶１の内部からガスが放出される。このように、封口板３、弁体９及び正極端子板１０は、安全弁を形成している。

　電極群１１の一端部（封口板３側端部）と封口板３との間には、円形のスリット付きの絶縁部材１６が配置され、正極１２に接続された正極リード１５が、そのスリットを通して、正極１２と封口板３とを接続している。これにより、正極端子板１０と正極１２とが電気的に接続されている。電極群１１の他端部（電池缶１の底部側端部）と電池缶１の底部との間にも円形の絶縁部材１７が配置されている。そして、電池缶１の外側面は、底部を除いて、絶縁性の外装ラベル６で被覆されている。更に、カール部１ａと外装ラベル６との間には、ドーナツ状の絶縁板（漏液防止板）７を配置してもよい。

　次に、電池缶の縮径について説明する。図２Ａに、縮径装置の一例を示す。図２Ｂに、縮径装置の他の一例を示す。図２Ａに示す縮径装置３０Ａは、電池１００を電池缶１の軸方向に沿って移動させる移動機構３１と、移動機構３１により移動される電池が挿入される、リング状の縮径用のダイス３２Ａとを備えている。

　移動機構３１は、例えば、垂直部材３１ａ、およびその両端に対向配置された２つの水平部材３１ｂを有する枠体３１ｃと、枠体３１ｃに固定されたエアシリンダ３３と、エアシリンダ３３と接続され、電池の底部と当接して、電池を一定の支持力で下側（底部側）から支持する下側支持部材３４と、枠体３１ｃに固定された上側支持部材３６とを有する。電池１００は、下側支持部材３４と上側支持部材３６とに挟まれて支持されている。下側支持部材３４の電池の底部と当接する部分（以下、受型という）は筒状とし、縮径前の底部の周縁部とだけ当接させることができる。あるいは、受型は、縮径前の底部の全体と当接するように形成することもできる。

　そして、移動機構３１は、下側支持部材３４および上側支持部材３６を介して枠体３１ｃにより支持された電池を、下側に向かって押し動かすための駆動力を発生する電動機３５と、その出力軸（図示せず）に接続された例えばボールねじ３７とを含んでいる。電動機３５が発生する回転駆動力は、ボールねじ３７により、直線的な下向きの駆動力に変換される。その下向きの駆動力により、電池を支持した枠体３１ｃが下向きに移動され、電池が、底部側からダイス３２Ａの中に挿入され、ダイス３２Ａの中を下に向かって移動する。ここで、電池缶１（側壁２０）の外径（直径）Ｄｃの初期値（初期外径）をＤ１とし、ダイス３２Ａの内径（最小径）をＤｄａとすると、Ｄｄａ＜Ｄ１である。これにより、径Ｄｃが縮径される。なお、電池缶１を縮径した後の所望外径をＤ２とすると、Ｄ２＝Ｄｄａである。

　図２Ｂに示す縮径装置３０Ｂは、２つのリング状の縮径用のダイス３２Ｂおよび３２Ｃを備える点が、図２Ａの縮径装置３０Ａと異なっている。縮径装置３０Ｂの移動機構３１は、縮径装置３０Ａのものと同様である。ダイス３２Ｂおよび３２Ｃは、電池１００が、初めにダイス３２Ｂの中に挿入され、その後で、ダイス３２Ｃの中に挿入されるように、電池の移動方向に同軸に並べて配置されている。なお、ダイス３２Ｂ、３２Ｃには、内径が異なり得ること以外、ダイス３２Ａと同じ形状のダイスを使用することができる。

　ダイス３２Ｂの内径をＤｄｂ（Ｄｄｂ＜Ｄ１）とし、ダイス３２Ｃの内径をＤｄｃ（Ｄｄｃ＜Ｄ１）とすると、Ｄｄｃ＜Ｄｄｂである。また、Ｄｄｃ＝Ｄｄａ＝Ｄ２とすることができる。２つのダイス３２Ｂおよび３２Ｃに電池１００を順次挿入することで、電池缶１が段階的に縮径される。これにより、１個のダイスにより電池缶に印加される縮径力を小さくすることができる。よって、電池缶の底部が外側に膨出するような変形を、より効果的に抑制することができる。

　図３Ａに、電池缶の接続部の近傍の部分を、電池缶の中心軸を含む平面により切断した断面図により示す。図３Ｂに、接続部を断面図により示す。図３Ｃに、ダイスを、中心軸を含む平面により切断した断面図により示す。

　図３Ｃに示すように、ダイス３２は、内周側の面に、電池缶１と当接する当接部３８を有している。当接部３８が電池缶１の接続部２２と当接することで、電池缶１の縮径が開始される。当接部３８との当接により電池缶１に縮径力Ｆ１が作用し始めるときの電池缶１の外側面の部分（接触開始部分）Ｐ１は、電池缶１の軸方向において、底部１８の周縁部１９の内側面ＳＡ１よりも上側（開口端部側）にある。縮径力Ｆ１と、電池缶１の軸方向上向きの分力Ｆ３との間の角度θ１は、５０°以上、さらには６０°以上であることが好ましい。これにより、縮径力Ｆ１の、電池缶１の径方向の分力Ｆ２を大きくする一方で、軸方向の分力Ｆ３を小さくすることができる。

　当接部３８は、軸方向における中央部がダイス３２の内側に向かって円弧状に突出するような断面形状を有している。その頂部３８ａの断面形状の曲率半径をＲ１とする。また、ダイス３２の基部３９と当接部３８の頂部３８ａとをつなぐ斜部３８ｂと、ダイス３２の軸方向とがなす角度をθ２とする。曲率半径Ｒ１は、電池缶１の底部１８の周縁部１９の厚みｔ１の１～５倍であるのが好ましい。角度θ２は、３～１５°であるのが好ましい。

　一方、電池缶１の接続部２２も、円弧状の輪郭線を有する断面形状を有しており、その曲率半径をＲ２とする。より具体的には、電池缶１を電池缶１の中心軸を含む平面で切断した断面図において、曲率半径Ｒ２は、接続部２２における電池缶１の外側の輪郭線の曲率半径である。曲率半径Ｒ２は、底部１８の周縁部１９の厚みｔ１の２倍以上、さらには、２～５倍であるのが好ましい。

　電池缶１は、内部に電極群および電解液を収容した状態で、その軸心をダイス３２の軸心と一致させて、ダイス３２の中空部に底部１８側から挿入される。これにより、電池缶１の接続部２２と、ダイス３２の当接部３８とが接触開始部分Ｐ１で当接し、縮径装置３０Ａ（３０Ｂ）による電池缶１の縮径が開始される。

　以下に、本発明の実施例を説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されない。
（実施例１）
　トランスファープレスを使用して、厚みが０．５ｍｍである冷延鋼板を深絞り加工することにより電池缶を形成した。そして、電池缶の側壁の開口端部の近傍に、側壁を一周するように幅が１ｍｍ、深さが１ｍｍの溝を形成した。電池缶の全体にニッケルメッキを施した。電池缶（側壁）の初期外径（直径）Ｄ１は、１４．２ｍｍであり、底部および側壁の厚みは０．３ｍｍであった。底部と側壁との接続部の外側面の曲率半径Ｒ２は、０．７ｍｍであった。また、縮径前の底部の外径（底部と接続部との境界Ｘが描く円の直径）は、１２．８ｍｍであった。

　正極と負極との間にセパレータを挟んで積層したものを、渦巻状に捲回して、電極群を構成した。これを、電池缶に挿入し、アルカリ電解液を注入した。その後、正極端子を兼ねた封口板を、周縁部にガスケットを配して電池缶の開口端部に装着し、電池缶の開口縁を内側にカールさせて、開口端部を封口した。以上のようにして、試験用電池を１０個作製した。

　図２Ａに示したような、１つのダイス（３２Ａ）により電池缶を縮径する縮径装置を使用して、１０個の試験用電池の電池缶を順次縮径した。このとき、下側支持部材３４の、電池缶の底部と接する部分（以下、受型という）には、筒状の部材を使用し、その外径は、１３．５ｍｍとした。受型の内径は、それよりも４ｍｍだけ小さくした。底部の中央部は、受型と接触しないようにした。ダイスの当接部の内径Ｄｄは、１４ｍｍであり、曲率半径Ｒ１は、０．３ｍｍであった。縮径後の電池缶の外径Ｄｃは、所望外径Ｄ２である１４ｍｍになり、電池缶は、０．２ｍｍ縮径された。接触開始部分Ｐ１は、電池缶の軸方向において、内側面ＳＡ１（基準面）よりも上にあった。そして、縮径後に、試験用電池を縮径装置から取り外し、１０個の試験用電池について、電池缶の底部が縮径により外側（下側）に膨らんだ変形量を測定した。

　変形量の測定には、接触式形状測定器を使用した。より具体的には、測定器の接触端子（２５μｍの針）を電池缶の底部の外側面に接触させて、底部中央から周縁部まで、送り速度０．５ｍｍ／秒で移動させることで、縮径前と縮径後の底部形状を得た。そして、縮径前の底部形状と縮径後の底部形状とを重ね合わせ、形状の最大の差異（通常は底部中央の変位量）により変形量を測定した。そして、１０個の試験用電池の変形量の平均値を算出することで底部膨出量を得た。

（実施例２）
　内径が１４．１ｍｍである第１ダイス（３２Ｂ）、および内径が１４ｍｍである、実施例１のダイス（３２Ａ）と同じ第２ダイス（３２Ｃ）、の２つを使用し、試験用電池を第１ダイス（３２Ｂ）に挿入した後、第２ダイス（３２Ｃ）に挿入する順序で縮径した。それ以外は、実施例１と同様にして、１０個の試験用電池を縮径し、底部膨出量を得た。第１ダイス（３２Ｂ）の当接部の曲率半径は第２ダイス（３２Ｃ）の当接部の曲率半径Ｒ１と同じである。

（比較例１）
　図４に示すように、電池缶の側壁２０Ａの初期外径Ｄ１が１４．５ｍｍであり、縮径前の底部１８Ａの外径が１３．１ｍｍである試験用電池を使用したこと、並びに、接触開始部分Ｐ１が、電池缶の軸方向において、底部の周縁部の内側面ＳＡ１よりも下側であったこと、以外は、実施例１と同様にして、１０個の試験用電池を縮径し、底部膨出量を得た。

（比較例２）
　図５に示すように、接続部２２Ｂの曲率半径（Ｒ２）が０．４ｍｍであること、並びに、接触開始部分Ｐ１が、電池缶の軸方向において、底部の周縁部の内側面ＳＡ１よりも下側であったこと、以外は、実施例１と同様にして、１０個の試験用電池を縮径し、底部膨出量を得た。

（比較例３）
　図６に示すように、接続部２２Ｃの曲率半径が一様ではなく、接続部２２Ｃと側壁２０Ｃとは正接しておらず、境界で缶壁が折れ曲がっている電池缶を使用した。接続部２２Ｃの曲率が一様な部分の曲率半径（Ｒ２）は１．２ｍｍとした。また、接触開始部分Ｐ１は、電池缶の軸方向において、底部の周縁部の内側面ＳＡ１よりも下側であった。上記以外は、実施例１と同様にして、１０個の試験用電池を縮径し、底部膨出量を得た。比較例３においては、接続部の中心は、水平距離で、側壁の外側面から０．７ｍｍの位置にあった。側壁と底部とが正接している場合には、上記の距離は１．２ｍｍである。したがって、比較例３においては、側壁と底部とが正接している場合よりも、接続部の中心は、水平距離で０．５ｍｍだけ側壁寄りの位置にあった。このような比較例３は、深絞り加工により電池缶を製作する際に、深絞り加工の工法、および、使用する金型によっては、接続部の中心が側壁側に偏る場合があることと対応する。

　以上の結果を表１および表２に示す。

　表１および２に示すように、実施例１および２は、底部膨出量が０．０４ｍｍ以下であり、目視では、電池缶の底面の膨れはほとんど確認できなかった。これに対して、比較例１～３は、底部膨出量が０．２２ｍｍ以上であり、目視でも、電池缶の底面の膨れを確認することができた。これは、比較例１～３では、接触開始部分Ｐ１が電池缶の軸方向において、底部の周縁部の内側面ＳＡ１よりも下側であったために、縮径開始時において、縮径力Ｆ１の電池缶の径方向の分力Ｆ２が底部を撓むように変形させたためと考えられる。また、縮径力Ｆ１自体も、比較例１～３は、実施例１および２よりも大きくなるために、縮径力Ｆ１の電池缶の軸方向の分力Ｆ３も実施例１および２と比べて、大きくなったものと考えられる。その結果、電池缶の側壁を内側に倒させるような回転力（図３等で反時計方向の回転力）が缶壁に作用するために、底部膨出量が大きくなったものと考えられる。

　作図により、縮径力Ｆ１の電池缶の軸方向からの傾きθ１（Ｆ３とＦ１との間の角度）を求めたところ、実施例１および２では、θ１は、５０°以上であったのに対して、比較例１～３では、θ１は、４０°以下であった。その結果、実施例１および２では、分力Ｆ３が、分力Ｆ２と比べて小さくなる。よって、電池缶の缶壁が図３等で反時計方向に回転しないために、電池缶の底部の膨れが防止できたものと考えられる。なお、θ１は、６０°以上であるのがより好ましいと考えられる。

　また、２つのダイスを使用して電池缶を０．１ｍｍずつ段階的に縮径した実施例２は、１つのダイスだけを使用して、０．２ｍｍを１回の加工で縮径した実施例１よりも底部膨出量は小さかった。これは、ダイスを複数個使用して、段階的に縮径した方が、ダイス１個当たりから電池缶が受ける外力が小さくなるので、より効果的に電池缶の底面の膨れを防止することができたものと考えられる。しかしながら、目視によっては、両者の間に差異は認められなかった。以上のように、接触開始部分Ｐ１を、電池缶の軸方向において、底部の周縁部の内側面ＳＡ１よりも上側にすることで、円筒型電池を縮径したときに、電池缶の底部が外側に膨出するように変形せず、良好な外観形状の電池が得られることが確かめられた。

　比較例１では、縮径前の電池缶の外径（直径）は１４．５ｍｍであり、実施例１等よりも大きいので、電池缶の底部近傍の空間が広がり、電極群を電池缶に容易に挿入することができた。特に、電極群の最外周にある電極は、電池缶の底部近傍の空間が広くないと、電極が折れ曲がり、その結果、短絡不良や活物質の脱落による容量低下が発生する。電池缶の外径を１４．５ｍｍとすることで、そのような不都合は回避できた。また、電解液を電池缶に注入したときにも、電極群と電池缶との隙間が大きいために、電解液を電極群に容易に浸透させることができた。また、電解液が電池缶の外に漏れることも容易に防止できた。また、比較例２では、接続部の曲率半径Ｒ２を小さくすることで、電池缶の底部近傍の空間を拡げることができたため、電極群を電池缶に容易に挿入できた。

　本発明によれば、接触開始部分が、電池缶の底部の周縁部の内側面よりも、電池缶の軸方向で、電池缶の開口端部側の位置にあるという条件を少なくとも満たすことで、電池缶を縮径するときの、電池缶の底部の変形を抑えることができる。これにより、所望形状および寸法の円筒型電池を安定的に製造することができる。なお、内径が異なる複数個のダイスを使用して、電池缶を段階的に縮径するときには、各々のダイスが実際に電池缶と接触するときに、上記の条件が満たされていればよい。

　本発明を現時点での好ましい実施態様に関して説明したが、そのような開示を限定的に解釈してはならない。種々の変形及び改変は、上記開示を読むことによって本発明に属する技術分野における当業者には間違いなく明らかになるであろう。したがって、添付の請求の範囲は、本発明の真の精神及び範囲から逸脱することなく、すべての変形及び改変を包含する、と解釈されるべきものである。

　１…電池缶、２…ガスケット、３…封口板、４…溝部、６…外装ラベル、８…孔、９…弁体、１０…正極端子板、１００…電池、１０ａ…突起、１１…電極群、１２…正極、１３…負極、１４…セパレータ、１５…正極リード、１６…絶縁部材、１７…絶縁部材、１８，１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ…底部、１９…周縁部、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ…側壁、２０ａ…開口端部、２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ…接続部、３０Ａ，３０Ｂ…縮径装置、３１…移動機構、３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ…ダイス、３３…エアシリンダ、３５…電動機、３８…当接部、Ｒ１、Ｒ２…曲率半径、Ｄ１…初期外径、Ｐ１…接触開始部分、ＳＡ１…内側面、Ｆ１…縮径力、Ｆ２、Ｆ３…分力

Claims

　正極、負極およびセパレータを含む電極群と、前記電極群を収容する電池缶とを具備した円筒型電池を製造する方法であって、
　前記電池缶は、円形の底部、開口端部を有する円筒状の側壁、および前記底部と前記側壁との接続部を含み、
　前記電極群を前記電池缶に挿入した後、前記側壁の外径Ｄｃを初期外径Ｄ１から縮径する工程（ａ）を備え、
　前記工程（ａ）が、内径Ｄｄが前記初期外径Ｄ１よりも小さいリング状のダイスの中に、前記電池缶を前記底部側から挿入する工程（ａ１）、および、前記ダイスを前記開口端部の方向に相対的に移動させることで、前記電池缶に縮径力を印加する工程（ａ２）を含み、
　前記ダイスと前記電池缶とが接触して、前記縮径力の印加が開始されるときの接触開始部分が、前記接続部の中で、前記底部の周縁部の内側面よりも、前記電池缶の軸方向の前記開口端部側の位置にある、円筒型電池の製造方法。
　前記内径Ｄｄが異なる複数個の前記ダイスを使用して、段階的に、前記側壁の前記外径Ｄｃを縮径する、請求項１記載の円筒型電池の製造方法。