WO2019017382A1 - 円筒形電池 - Google Patents

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勇馬 山口
山下　修一
福岡　孝博
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三洋電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a cylindrical battery having a current interrupting mechanism with reduced variation in operating pressure.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery When the non-aqueous electrolyte secondary battery is discharged by an excessive current due to an external short circuit or a failure of the charger or is overcharged, the pressure or temperature inside the battery is accompanied by a chemical reaction such as decomposition of the electrolyte. As it rises, the battery is exposed to the risk of rupture or ignition. Therefore, a current interrupting mechanism for interrupting the current path inside the battery when the pressure inside the battery reaches a predetermined value is incorporated in the inside of the sealing member of the cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery.
  • the current interrupting mechanism is composed of two metal plates joined together and an insulating plate interposed therebetween.
  • the metal plate disposed outward of the battery protrudes toward the gold electrode plate disposed inwardly of the battery, and the tip of the projection is joined to the metal plate disposed inwardly of the battery.
  • the pressure inside the battery rises and reaches a predetermined value
  • the metal plate on the outside of the battery deforms so as to invert, so the joint between the two metal plates breaks and the current path inside the battery is interrupted.
  • the pressure inside the battery further increases, the metal plate outside the battery is broken and the gas inside the battery is discharged.
  • a valve made of a flexible metal plate is used as a part of the component of the current interrupting mechanism.
  • a terminal cap which functions as an external terminal is disposed at a portion of the sealing body exposed to the outside of the battery.
  • a conductive intermediate member having an opening at its center may be disposed between the terminal cap and the valve element constituting the current interrupting mechanism.
  • a metal washer is disposed between the terminal cap and the valve body.
  • Metal washers are generally made by stamping a metal plate inserted between the punch and the die. Therefore, the inner diameter of the innermost peripheral portion of the contact portion of the metal washer with the valve body seems to be the same value regardless of which of the front and back of the metal washer abuts on the valve body. However, when forming an opening at the center of the metal washer by punching a metal plate, a sagging is formed on one of the front and back of the metal plate, and a burr is formed on the other. Therefore, the inner diameter of the innermost peripheral portion of the contact portion fluctuates depending on which of the front and back of the metal washer abuts on the valve body, and the operating pressure of the current interrupting mechanism changes.
  • the sealing body when the sealing body is manufactured by randomly using the front and back of the metal washer, the variation in the operating pressure of the current interrupting mechanism becomes large.
  • the variation of operating pressure can be reduced by unifying the direction of a metal washer, such a method causes the complication of the manufacturing process of a cylindrical battery, and the raise of manufacturing cost.
  • a cylindrical battery according to one aspect of the present invention includes an electrode body in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are wound via a separator, an electrolytic solution, an electrode body and
  • the container has a bottomed cylindrical outer can for containing an electrolytic solution, and a sealing body, and the sealing body includes a terminal cap, a valve body constituting a current blocking mechanism, and an opening at a center interposed therebetween.
  • a washer having a recess formed on the periphery of the opening on each surface at both ends in the thickness direction, and a flat portion disposed on the periphery of the recess, the recess and the flat on each surface of the washer Are characterized in that they are arranged so as to overlap each other in the thickness direction of the washer.
  • the innermost peripheral portion of the contact portion of the washer with the valve body coincides with the boundary between the flat portion and the recess portion of the washer surface.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a sealing body according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a washer according to one embodiment.
  • FIG. 4 is a plan view of a washer according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a washer according to another embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a method of manufacturing a washer according to an embodiment, FIG. 6 (a) shows a step of forming an opening, and FIG. 6 (b) shows a step of forming a recess.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a method of manufacturing a washer according to an embodiment, FIG. 6 (a) shows a step of forming an opening, and FIG. 6 (b) shows a step of forming a recess.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a method of manufacturing
  • FIG. 7 is a schematic view showing a method of manufacturing a washer according to a comparative example
  • FIG. 7 (a) shows a step of forming an opening
  • FIG. 7 (b) shows a step of planarly forming the washer
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a washer according to a comparative example.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery 10 according to an embodiment of the present invention.
  • An electrode body 14 and a non-aqueous electrolyte (not shown) are accommodated inside a bottomed cylindrical outer can 18.
  • Insulating plates 15 and 16 are disposed above and below the electrode body 14 respectively.
  • the inside of the battery is sealed by caulking and fixing the sealing body 20 to the opening of the outer can 18 via the gasket 17.
  • the electrode body 14 has a winding structure of a positive electrode plate 11 and a negative electrode plate 12, and a separator 13 is interposed between the positive electrode plate 11 and the negative electrode plate 12.
  • the positive electrode lead 11 a and the negative electrode lead 12 a are connected to the positive electrode plate 11 and the negative electrode plate 12, respectively.
  • the positive electrode lead 11 a is connected to the sealing body 20, and the negative electrode lead 12 a is connected to the bottom of the outer can 18.
  • known materials used for the non-aqueous electrolyte secondary battery can be appropriately selected and used.
  • the sealing body 20 is composed of a terminal cap 21, a washer 22, a valve body 23, an inner gasket 24, and an internal terminal plate 25.
  • the terminal cap 21, the washer 22 and the valve body 23 are fixed by caulking on the outer peripheral portion of the internal terminal plate 25 via the inner gasket 24.
  • An insulating resin is used for the inner gasket 24, and the valve body 23 and the internal terminal plate 25 are joined to each other to secure a current path from the internal terminal plate 25 to the terminal cap 21. Since the internal terminal plate 25 is provided with a vent, when the pressure inside the battery rises, the valve body 23 receives the pressure. When the pressure inside the battery reaches a predetermined value, the joint between the valve body 23 and the internal terminal plate 25 is broken to interrupt the current path inside the battery. When the pressure inside the battery further increases, the valve body 23 is broken and the gas inside the battery is discharged through the vent provided in the terminal cap 21.
  • valve body 23 and the internal terminal plate 25 a metal material which can be stably present even when exposed to a non-aqueous electrolyte at a positive electrode potential, and as such metal materials, aluminum and aluminum alloys are exemplified. Ru.
  • the valve body 23 and the inner terminal plate 25 can be joined together by ultrasonic welding or laser welding.
  • an insulating resin material for the inner gasket 24 interposed between the valve body 23 and the internal terminal plate 25 examples include polyethylene, polypropylene, polybutylene terephthalate, and polyphenylene sulfide. Be done.
  • the current interrupting mechanism is composed of three members of a valve body that can be deformed as the pressure inside the battery increases, a conductive member joined to the inner surface of the battery of the valve body, and an insulating member interposed therebetween. be able to.
  • the current interrupting mechanism is constituted by the valve body 23, the internal terminal plate 25 and the inner gasket 24 interposed therebetween, but the current interrupting mechanism of the present invention is not limited to such a configuration.
  • a metal plate may be interposed between the valve body and the inner terminal plate, and the metal plate may be used as a component of the current interrupting mechanism instead of the inner terminal plate.
  • the thin part can be provided on the metal plate as the easily breakable part, and the thin part can be used as a current blocking part.
  • a metal material excellent in oxidation resistance examples include nickel, iron plated with nickel, and stainless steel. Be done.
  • a PTC element Positive Temperature Coefficient formed by mixing a conductive powder and a resin, for example, can be used.
  • the recessed part 22c is formed in the surface of the washer 22 around the opening part 22a.
  • a flat portion 22b having a flat surface is disposed around the recess 22c.
  • the planar shape of the boundary line 22d is circular.
  • the planar shape of the boundary line 22d is preferably similar to the planar shape of the opening 22a.
  • Boundary lines 22 d formed on the surfaces of the washer 22 are arranged to overlap with each other in the thickness direction of the washer 22.
  • a step is formed from the flat portion 22b to the opening 22a. Since such a step contributes to the quick reversal of the valve body 23 when the current blocking mechanism operates, it is preferable to form the step across the flat portion 22b and the opening 22a.
  • step difference an inclined surface may intervene between the plane part 22b and a bottom part, and a curved surface may intervene between the plane part 22b and a bottom part.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a washer 52 according to another embodiment of the present invention.
  • a recess 52c may be formed between the flat portion 52b and the opening 52a, and may be formed only of an inclined surface. In this case, no step is formed from the flat portion 52b to the opening 52a, but the boundary 22d is clearly formed between the flat portion 52b and the recess 22c, so the same effect as the washer 22 of the above embodiment is obtained. It is exhibited.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a method of forming the opening 22a at the center of the washer 22 and the recess 22c around the opening 22a in the metal plate 30 which is a raw material of the washer 22 by press working.
  • the metal plate 30 is fixed to the die 32 by the pressing jig 33.
  • the punch 31 is punched toward the opening of the die 32 to form an opening 22a in the metal plate 30 (FIG. 6A).
  • a sag is formed on one surface of the metal plate 30, and a burr is formed on the other surface.
  • the metal plate 30 is pressed using the pressing jigs 34 and 35 having flat projections having a larger area than the opening 22a formed in the metal plate 30, and the recess 22c is formed around the opening 22a. It is formed (FIG. 6 (b)).
  • the washer 22 is manufactured by punching out the position corresponding to the outer peripheral portion of the washer 22 of the metal plate 30.
  • the method of manufacturing the washer is not limited to the above-described punching process of the metal plate, and for example, the washer may be manufactured by casting in which a metal material as a raw material is cast into a mold.
  • a sagging may be formed on one of the front and back of the washer and a burr may not be formed on the other, but a burr may be formed on only one of the front and the back of the washer.
  • the present invention it is possible to prevent the influence of such burrs and to prevent the change in the operating pressure of the current interrupting mechanism due to the difference between the front and back of the washer.
  • the present invention exhibits the effect of reducing the variation in the operating pressure of the current interrupting mechanism even when the washer is manufactured by a method other than punching.
  • the washer 22 was produced by punching a metal plate 30 made of nickel. First, the opening 22a was formed in the metal plate 30 as shown in FIG. 6 (a), and then the recess 22c was formed around the opening 22a as shown in FIG. 6 (b). The planar shape of the opening 22a and the recess 22c is circular. Finally, the metal plate 30 was punched out from the center of the opening 22a along a circle of a predetermined radius to produce a washer 22 having an outer diameter of 15.5 mm. The inner diameter of the opening 22a was 6.0 mm, and the diameter of the circle formed by the boundary 22d of the flat portion 22b of the washer 22 and the recess 22c was 6.4 mm.
  • the terminal cap 21, the washer 22, the valve body 23, the inner gasket 24, and the internal terminal plate 25 are used as constituent members of the sealing body 20.
  • the inner gasket 24 and the valve body 23 were laminated on the inner terminal board 25 made of an aluminum plate, and the internal terminal board 25 and the valve body 23 were joined to each other at their central portions.
  • An aluminum foil was used for the valve body 23.
  • the washer 22 and the terminal cap 21 were laminated on the valve body 23, and the flange portion of the terminal cap 21 was crimped and fixed by the internal terminal plate 25 via the inner gasket 24 to produce the sealing body 20 according to the embodiment. .
  • a nickel-plated iron plate was used for the terminal cap 21.
  • the opening 82a was formed by punching the metal plate 30 made of nickel (FIG. 7A).
  • the entire surface of the metal plate 30 was pressed and planarized using pressing jigs 36 and 37 having flat surfaces (FIG. 7 (b)).
  • the metal plate 30 was punched out from the center of the opening 82a along a circle of a predetermined radius to produce a washer 82 shown in FIG. 8 having an outer diameter of 15.5 mm.
  • the inner diameter of the opening 82a of the washer 82 was 6.4 mm.
  • the inner diameter thereof corresponds to the diameter of the circle formed by the boundary 22d of the flat portion 22b and the recess 22c of the washer 22 of the embodiment.
  • the dripping 83 is formed in one of the front and back of the washer 82 of a comparative example, and the burr
  • a sealing body according to a comparative example was produced in the same manner as in the example except that the washer 82 produced as described above was used.
  • the step of forming the concave portion shown in FIG. 6 (b) doubles as planar molding. Therefore, according to the method of manufacturing the washer of the embodiment, the recess can be formed without increasing the number of steps of the manufacturing process of the washer as compared with the comparative example.
  • the standard deviation of the operating pressure of the current interrupting mechanism of the example is significantly lower than that of the comparative example, and the formation of the recess around the opening of the washer reduces the variation of the operating pressure. It turns out that it is contributing greatly.
  • a sag is formed on one of the front and back of the washer of the comparative example, and a burr is formed on the other. Since the operating pressure of the current interrupting mechanism changes due to the difference between the front and back, it is presumed that the variation in operating pressure of the current interrupting mechanism becomes large when the front and back of the washer are used randomly when producing the sealing body. Be done.
  • the present invention does not depend on the material of the electrode body and the electrolyte contained in the inside of the outer can. Therefore, the present invention can be applied not only to non-aqueous electrolyte secondary batteries but also to other cylindrical batteries such as nickel-cadmium batteries and nickel-metal hydride batteries.
  • the industrial applicability of the present invention is large.

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Abstract

本発明の一態様に係る円筒形電池は、正極板及び負極板がセパレータを介して巻回された電極体と、電解液と、電極体及び電解液を収容する有底筒状の外装缶と、封口体と、を有し、封口体が、端子キャップ、電流遮断機構を構成する弁体、及びそれらの間に介在する中心に開口部を有するワッシャを含み、ワッシャが、その厚み方向の両端の各表面において前記開口部の周囲に形成された凹部と、凹部の周囲に配置された平面部を有し、ワッシャの各表面における凹部と平面部の境界線はワッシャの厚み方向で互いに重なるように配置されていることを特徴とする。

Description

円筒形電池
　本発明は、作動圧のバラツキが低減された電流遮断機構を有する円筒形電池に関する。
　近年、ノートパソコン、携帯電話やスマートフォンといった電子機器の普及によって、それらの駆動電源として様々な密閉型電池が用いられている。密閉型電池はその外装ケースの形状や材質によって、円筒形電池、角形電池及びパウチ型電池などに大別される。円筒形電池は、電動工具や電動アシスト自転車といった高出力が求められる用途で使用されることが多い。特に円筒形の非水電解液二次電池は軽量で高エネルギー密度を有することから、その需要は大きい。
　非水電解液二次電池は外部短絡や充電器の故障によって過大な電流で放電された場合又は過充電された場合に、電解液の分解などの化学反応を伴って電池内部の圧力や温度が上昇し、電池が破裂又は発火の危険に曝される。そこで、円筒形の非水電解液二次電池の封口体の内部には、電池内部の圧力が所定値に達したときに電池内部の電流経路を遮断する電流遮断機構が組み込まれている。
　特許文献１及び２に開示されているように、電流遮断機構は互いに接合された二つの金属板とそれらの間に介在する絶縁板から構成される。電池外方に配置された金属板は電池内方に配置された金極板に向けて突出しており、その突出部の先端が電池内方に配置された金属板に接合されている。電池内部の圧力が上昇して所定値に達すると、電池外方の金属板が反転するように変形することで、二つの金属板の接合部が破断して電池内部の電流経路が遮断される。さらに電池内部の圧力が上昇すると、電池外方の金属板が破断して電池内部のガスが排出される。このように電流遮断機構の構成部材の一部には可撓性を有する金属板からなる弁体が用いられる。
特開２００７－２７０２０号公報 特開２００８－２８２６７９号公報
　封口体の電池外部に露出する部分には外部端子として機能する端子キャップが配置される。その端子キャップと電流遮断機構を構成する弁体の間に、中心に開口を有する導電性の中間部材を配置する場合がある。例えば、特許文献１及び２では端子キャップと弁体の間に金属ワッシャが配置されている。
　端子キャップと弁体の間に金属ワッシャが配置されている場合、電池内部の圧力が上昇して弁体が反転する際に、金属ワッシャにおける弁体との当接部のうち最内周部の内径は弁体が反転する際の電池内部の圧力、すなわち電流遮断機構の作動圧に影響を与える。
　金属ワッシャは一般的に、パンチとダイの間に挿入された金属板の打ち抜き加工により作製される。そのため、金属ワッシャの表裏のどちらを弁体に当接させても、金属ワッシャの弁体との当接部の最内周部の内径は同じ値となるように思われる。しかし、金属板の打ち抜き加工により金属ワッシャの中心に開口部を形成する際に、金属板の表裏の一方にダレが形成され、他方にバリが形成される。そのため、金属ワッシャの表裏のいずれを弁体に当接させるかによって、その当接部の最内周部の内径が変動して電流遮断機構の作動圧が変化する。そのため、金属ワッシャの表裏をランダムに用いて封口体を作製すると、電流遮断機構の作動圧のバラツキが大きくなる。封口体を作製する際に、金属ワッシャの向きを統一することにより作動圧のバラツキを低減できるが、そのような手法は円筒形電池の製造工程の複雑化や製造コストの上昇を招く。
　本発明は上記に鑑みてなされたものであり、本発明の一態様に係る円筒形電池は、正極板及び負極板がセパレータを介して巻回された電極体と、電解液と、電極体及び電解液を収容する有底筒状の外装缶と、封口体と、を有し、封口体が、端子キャップ、電流遮断機構を構成する弁体、及びそれらの間に介在する中心に開口部を有するワッシャを含み、ワッシャが、その厚み方向の両端の各表面において開口部の周囲に形成された凹部と、凹部の周囲に配置された平面部を有し、ワッシャの各表面における凹部と平面部の境界線はワッシャの厚み方向で互いに重なるように配置されていることを特徴としている。
　本発明によれば、ワッシャにおける弁体との当接部の最内周部はワッシャ表面の平面部と凹部の境界線に一致する。その境界線をワッシャの厚み方向で互いに重なるように配置することで、ワッシャの表裏差に起因して電流遮断機構の作動圧が変化するという問題が解決される。したがって、本発明によれば円筒形電池の製造工程の複雑化や製造コストの上昇を招くことなく、円筒形電池の電流遮断機構の作動圧のバラツキを低減することが可能となる。
図１は一実施形態に係る円筒形の非水電解液二次電池の断面図である。 図２は一実施形態に係る封口体の断面図である。 図３は一実施形態に係るワッシャの断面図である。 図４は一実施形態に係るワッシャの平面図である。 図５は他の実施形態に係るワッシャの断面図である。 図６は一実施形態に係るワッシャの作製方法を示す模式図であり、図６（ａ）は開口部を形成する工程を示し、図６（ｂ）は凹部を形成する工程を示す。 図７は比較例に係るワッシャの作製方法を示す模式図であり、図７（ａ）は開口部を形成する工程を示し、図７（ｂ）はワッシャを平面成形する工程を示す。 図８は比較例に係るワッシャの断面図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、下記の実施形態は本発明の一例に過ぎず、本発明は実施形態に限定されない。本発明は、その要旨の範囲内において適宜変更して実施することができる。
　図１は、本発明の一実施形態に係る円筒形の非水電解液二次電池１０の断面図である。有底円筒状の外装缶１８の内部に電極体１４と図示しない非水電解液が収容されている。電極体１４の上下にそれぞれ絶縁板１５，１６が配置されている。外装缶１８の開口部にガスケット１７を介して封口体２０をかしめ固定することにより電池内部が密閉されている。
　電極体１４は正極板１１と負極板１２の巻回構造を有し、正極板１１と負極板１２の間にはセパレータ１３が介在している。正極板１１及び負極板１２にそれぞれ正極リード１１ａ及び負極リード１２ａが接続されている。正極リード１１ａは封口体２０に接続され、負極リード１２ａは外装缶１８の底部に接続されている。正極板１１、負極板１２、及びセパレータ１３には非水電解液二次電池に用いられる公知の材料を適宜選択して用いることができる。
　図２に示すように、封口体２０は端子キャップ２１、ワッシャ２２、弁体２３、インナーガスケット２４、及び内部端子板２５から構成されている。端子キャップ２１、ワッシャ２２、及び弁体２３はインナーガスケット２４を介して内部端子板２５の外周部でかしめ固定されている。インナーガスケット２４には絶縁性の樹脂が用いられており、弁体２３と内部端子板２５が互いに接合されることにより内部端子板２５から端子キャップ２１までの電流経路が確保される。内部端子板２５には通気孔が設けられているため、電池内部の圧力が上昇すると弁体２３がその圧力を受ける。電池内部の圧力が所定値に達すると、弁体２３と内部端子板２５の接合部が破断して電池内部の電流経路が遮断される。さらに電池内部の圧力が上昇すると、弁体２３が破断して電池内部のガスが端子キャップ２１に設けられた通気孔を通じで排出される。
　弁体２３及び内部端子板２５には正極電位で非水電解液に曝されても安定に存在することができる金属材料を用いることが好ましく、そのような金属材料としてアルミニウム及びアルミニウム合金が例示される。弁体２３と内部端子板２５は超音波溶接又はレーザ溶接により互いに接合することができる。弁体２３と内部端子板２５の間に介在するインナーガスケット２４には絶縁性の樹脂材料を用いることが好ましく、そのような樹脂材料としてポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタラート、及びポリフェニレンサルファイトが例示される。
　電流遮断機構は電池内部の圧力の上昇に伴って変形可能な弁体、その弁体の電池内側面に接合される導電性部材、及びそれらの間に介在する絶縁部材の３つの部材から構成することができる。本実施形態では、弁体２３、内部端子板２５、及びそれらの間に介在するインナーガスケット２４から電流遮断機構が構成されているが、本発明の電流遮断機構はこのような構成に限定されない。例えば、弁体と内部端子板の間に金属板を介在させて、その金属板を内部端子板に代えて電流遮断機構の構成要素として用いることができる。その金属板に易破断部としての薄肉部を設けて、その薄肉部を電流遮断部とすることができる。
　端子キャップ２１とワッシャ２２は正極電位で大気に曝されるため、耐酸化性に優れた金属材料を用いることが好ましく、そのような金属材料としてニッケル、ニッケルめっきされた鉄、及びステンレス鋼が例示される。ワッシャ２２には金属材料だけでなく、例えば導電性粉末と樹脂とを混合し、成形したＰＴＣ素子（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）を用いることができる。
　図３及び図４に示すように、ワッシャ２２の各表面には開口部２２ａの周囲に凹部２２ｃが形成されている。その凹部２２ｃの周囲にワッシャ２２の表面が平坦な平面部２２ｂが配置されている。凹部２２ｃを形成した場合、ワッシャ２２の弁体２３との当接部の最内周部が凹部２２ｃと平面部２２ｂの境界線２２ｄに一致する。本実施形態では境界線２２ｄの平面形状は円形状となっている。境界線２２ｄの平面形状は開口部２２ａの平面形状と相似形であることが好ましい。ワッシャ２２の各表面に形成された境界線２２ｄは、ワッシャ２２の厚み方向で互いに重なるように配置されている。
　凹部２２ｃには、ワッシャ２２の残肉厚みが一定となる底部が存在している。そのため、平面部２２ｂから開口部２２ａにかけて段差が形成されている。このような段差は電流遮断機構が作動する際の弁体２３の速やかな反転に寄与するため、平面部２２ｂと開口部２２ａにかけて段差を形成することが好ましい。段差を形成する場合、平面部２２ｂと底部の間に傾斜面が介在してもよく、平面部２２ｂと底部の間に湾曲面が介在してもよい。
　図５は、本発明の他の実施形態に係るワッシャ５２の断面図である。図５に示すように、平面部５２ｂと開口部５２ａの間に傾斜面のみからなる凹部５２ｃを形成してもよい。この場合は、平面部５２ｂから開口部５２ａにかけて段差が形成されないが、平面部５２ｂと凹部２２ｃの間に境界線２２ｄが明確に形成されるため、上記の実施形態のワッシャ２２と同様の効果が発揮される。
　ここで、一実施形態に係るワッシャ２２の製造方法の一例について図６を参照しながら説明する。図６はワッシャ２２の原材料となる金属板３０にワッシャ２２の中心の開口部２２ａとその周囲の凹部２２ｃをプレス加工により形成する方法を示す模式図である。まず、金属板３０をダイ３２に押さえ治具３３により固定する。そして、ダイ３２の開口部に向かってパンチ３１を打ち抜くことにより金属板３０に開口部２２ａが形成される（図６（ａ））。その際、金属板３０の一方の面にダレが形成され、他方の面にバリが形成される。次に、金属板３０に形成された開口部２２ａよりも面積が大きい平坦な突起部を有するプレス治具３４，３５を用いて金属板３０をプレス加工して開口部２２ａの周囲に凹部２２ｃが形成される（図６（ｂ））。最後に、金属板３０のワッシャ２２の外周部分に対応する位置を打ち抜いてワッシャ２２が作製される。
　ワッシャの作製方法は上記のような金属板の打ち抜き加工に限定されず、例えば、原料となる金属材料を鋳型に流し込んで成形する鋳造によりワッシャを作製してもよい。鋳造の場合には、ワッシャの表裏の一方にダレが形成され、他方にバリが形成される可能性は小さいが、ワッシャの表裏の一方にのみバリが形成される場合がある。本発明によれば、そのようなバリの影響を防止してワッシャの表裏差に起因する電流遮断機構の作動圧の変化を防止することができる。このように、本発明はワッシャを打ち抜き加工以外の方法で作製する場合にも電流遮断機構の作動圧のバラツキを低減する効果が発揮される。
　ワッシャ２２は、ニッケル製の金属板３０の打ち抜き加工により作製した。まず、図６（ａ）に示すように金属板３０に開口部２２ａを形成し、次に図６（ｂ）に示すように開口部２２ａの周囲に凹部２２ｃを形成した。開口部２２ａ及び凹部２２ｃの平面形状は円形状とした。最後に、開口部２２ａの中心から所定半径の円に沿って金属板３０を打ち抜いて、外径が１５．５ｍｍのワッシャ２２を作製した。開口部２２ａの内径は６．０ｍｍ、ワッシャ２２の平面部２２ｂと凹部２２ｃの境界線２２ｄが形成する円の直径は６．４ｍｍとした。
　封口体２０の構成部材には、図２に示すように、端子キャップ２１、ワッシャ２２、弁体２３、インナーガスケット２４、及び内部端子板２５を用いた。アルミニウム板からなる内部端子板２５上にインナーガスケット２４と弁体２３を積層して、内部端子板２５と弁体２３を互いの中心部で接合した。弁体２３にはアルミニウム箔を用いた。さらに、弁体２３上にワッシャ２２と端子キャップ２１を積層して、端子キャップ２１のフランジ部をインナーガスケット２４を介して内部端子板２５でかしめ固定して実施例に係る封口体２０を作製した。端子キャップ２１にはニッケルめっきされた鉄板を用いた。
（比較例）
　比較例のワッシャ８２は実施例と同様に、まず、ニッケル製の金属板３０の打ち抜き加工により開口部８２ａを形成した（図７（ａ））。次に、開口部８２ａの周囲に凹部を形成するのではなく、金属板３０の全面を平坦な表面を有するプレス治具３６，３７を用いてプレスして平面成形した（図７（ｂ））。最後に、開口部８２ａの中心から所定半径の円に沿って金属板３０を打ち抜いて、外径が１５．５ｍｍの図８に示すワッシャ８２を作製した。ワッシャ８２の開口部８２ａの内径は６．４ｍｍとした。その内径は実施例のワッシャ２２の平面部２２ｂと凹部２２ｃの境界線２２ｄが形成する円の直径に一致している。なお、比較例のワッシャ８２の表裏の一方にはダレ８３が形成され、他方にはバリ８４が形成されている。上記の平面成形の工程ではダレ８３やバリ８４は消失しなかった。
　上記のようにして作製したワッシャ８２を用いたこと以外は実施例と同様にして比較例に係る封口体を作製した。
　なお、実施例では図６（ｂ）に示す凹部の形成工程が平面成形の役割を兼ねている。そのため、実施例のワッシャの製造方法によれば、ワッシャの製造工程の工数を比較例に比べて増加させることなく凹部を形成することができる。
（電流遮断機構の作動圧測定）
　封口体の内部端子板側に空洞を有する金型を当接させて密閉空間を形成した。その密閉空間にガス供給路を通じてガスを供給することで電池内部の圧力の上昇を模擬した電流遮断機構の作動圧の測定を行った。密閉空間の圧力を一定の速度で上昇させている間に、封口体と内部端子板の間の電気抵抗が作動圧の測定前の電気抵抗よりも１Ω上昇した時点の密閉空間の圧力を電流遮断機構の作動圧とした。実施例及び比較例ともに各２０個の封口体の作動圧（ＭＰａ）を測定し、標準偏差（σ）を算出して実施例と比較例のバラツキを比較した。その結果を表１に示す。なお、作動圧の測定に用いた封口体には、ワッシャの表裏の向きがランダムに配置されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
　表１に示すように、比較例に比べて実施例の電流遮断機構の作動圧の標準偏差は大きく低下しており、ワッシャの開口部の周囲への凹部の形成が作動圧のバラツキの低減に大きく寄与していることがわかる。一方、比較例のワッシャの表裏の一方にダレが形成され、他方にバリが形成されている。その表裏差に起因して電流遮断機構の作動圧が変化するため、封口体を作製する際にワッシャの表裏をランダムに用いた場合に電流遮断機構の作動圧のバラツキが大きくなったものと推察される。
　本発明の効果は、外装缶内部に収容される電極体や電解液の材料に依存しないことは明らかである。したがって、本発明は非水電解液二次電池だけでなく、ニッケル－カドミウム電池やニッケル－金属水素化物電池といった他の円筒形電池にも適用することが可能である。
　本発明によれば電流遮断機構の作動圧のバラツキを低減して高品質な円筒形電池を実現することができるため、本発明の産業上の利用可能性は大きい。
１０　　円筒形の非水電解液二次電池
１４　　電極体
１８　　外装缶
２０　　封口体
２１　　端子キャップ
２２　　ワッシャ
２２ａ　開口部
２２ｂ　平面部
２２ｃ　凹部
２２ｄ　境界線
２３　　弁体
２４　　インナーガスケット
２５　　内部端子板
 

Claims (5)

  1. 　正極板及び負極板がセパレータを介して巻回された電極体と、電解液と、前記電極体及び前記電解液を収容する有底筒状の外装缶と、封口体と、を備え、
    　前記封口体が、端子キャップ、電流遮断機構を構成する弁体、及びそれらの間に介在する中心に開口部を有するワッシャを含み、
    　前記ワッシャが、その厚み方向の両端の各表面において、前記開口部の周囲に形成された凹部と、前記凹部の周囲に配置された平面部を有し、
    　前記ワッシャの各表面における前記凹部と前記平面部の境界線は前記厚み方向で互いに重なるように配置されている、円筒形電池。
  2. 　前記境界線は円形状である請求項１に記載の円筒形電池。
  3. 　前記境界線に段差が形成されている請求項１又は２に記載の円筒形電池。
  4. 　前記凹部の厚みは一定である請求項３に記載の円筒形電池。
  5. 　前記凹部は、前記境界線から前記開口部に向けて厚みが小さくなる傾斜部を有する請求項１又は２に記載の円筒形電池。
     
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