WO2019194227A1

WO2019194227A1 - 電池

Info

Publication number: WO2019194227A1
Application number: PCT/JP2019/014814
Authority: WO
Inventors: 心原口; 仰奥谷; 下司　真也
Original assignee: 三洋電機株式会社; パナソニック株式会社
Priority date: 2018-04-06
Filing date: 2019-04-03
Publication date: 2019-10-10
Also published as: JPWO2019194227A1; US20210043879A1; CN111954940A

Abstract

電池は、筒部、前記筒部の一方の端部を閉じる底壁および前記筒部の他方の端部に連続する開口縁を有する電池缶と、前記筒部に収容された電極体と、前記開口縁の開口を封口するように前記開口縁に固定された封口体と、前記電池缶の少なくとも内壁の少なくとも一部に配された絶縁膜と、を具備する。前記封口体は、封口板と、前記封口板の周縁部に配されたガスケットと、を有する。前記絶縁膜は、前記ガスケットの前記電極体側の端部と前記電極体の前記ガスケット側の端部との間の第１領域の少なくとも一部を覆う第１部分を有する。

Description

電池

　本発明は、電池缶と、電池缶に収容された電極体と、電池缶の開口を封口する封口体とを具備する電池に関する。

　封口体により電池缶の開口を封口する場合、一般的には電池缶の開口付近を内側に縮径して環状溝が形成される。封口体の周縁部にはガスケットが配されている。環状溝と電池缶の端部との間に封口体のガスケットを挟み込み、上下方向から圧縮することで封口体が電池缶に固定される（特許文献１参照）。

特開平７－１０５９３３号公報

　電池は、近年では、自動車などの車両に搭載されることもあり、事故などを想定して、大きく変形または破損した場合でも内部短絡が抑制されることが求められつつある。例えば、より過酷な条件下での電池の圧壊試験（平板圧壊試験）では、電池缶の開口側の内壁や封口板が大きく変形して、上記環状溝（縮径部とも言う）を含む電池缶の内壁と封口板とが接触することがある。また、縮径部を含む電池缶の内壁と、電池缶内に収容された電極体の開口側の端部とが接触することもある。このような接触により、内部短絡のリスクが高まる。

　本発明の一局面は、筒部、前記筒部の一方の端部を閉じる底壁および前記筒部の他方の端部に連続する開口縁を有する電池缶と、前記筒部に収容された電極体と、前記開口縁の開口を封口するように前記開口縁に固定された封口体と、前記電池缶の少なくとも内壁の少なくとも一部に配された絶縁膜と、を具備し、
　前記封口体は、封口板と、前記封口板の周縁部に配されたガスケットと、を有し、
　前記絶縁膜は、前記ガスケットの前記電極体側の端部と前記電極体の前記ガスケット側の端部との間における前記内壁の第１領域の少なくとも一部を覆う第１部分を有する、電池に関する。

　平板を用いて電池の幅方向に圧力を加えて変形させる圧壊試験（平板圧壊試験）における電池の内部短絡を抑制できる。

　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、構成および内容の両方に関し、本発明の他の目的および特徴と併せ、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。

本発明の第１実施形態に係る電池の縦断面模式図である。図１のＩＩの領域の拡大図である。図２の電池缶部分を示す断面模式図である。本発明の第２実施形態に係る電池の縦断面模式図である。図４の電池の斜視図である。図４のＶＩの領域の拡大図である。図６の電池缶部分を示す断面模式図である。本発明の第３実施形態に係る電池における図４のＶＩの領域と同じ領域の拡大図である。本発明の第４実施形態に係る電池における図４のＶＩの領域と同じ領域の拡大図である。本発明の第５実施形態に係る電池における図４のＶＩの領域と同じ領域の拡大図である。キャップを具備する図４の電池の要部の縦断面模式図である。キャップの斜視図（ａ）およびその裏面図（ｂ）ならびにキャップを具備する同電池の斜視図（ｃ）である。図４の電池の製造方法の一例の説明図であり、準備工程（Ａ）、封口工程（Ｂ）および横方向かしめ工程（Ｃ）を示す図である。比較例１の電池における図１のＩＩの領域と同じ領域の拡大図である。

　本実施形態に係る電池は、筒部、筒部の一方の端部を閉じる底壁および筒部の他方の端部に連続する開口縁を有する電池缶と、筒部に収容された電極体と、開口縁の開口を封口するように開口縁に固定された封口体と、電池缶の少なくとも内壁の少なくとも一部に配された絶縁膜と、を具備する。封口体は、封口板と、封口板の周縁部に配されたガスケットと、を有する。絶縁膜は、ガスケットの電極体側の端部と電極体のガスケット側の端部との間における内壁の第１領域の少なくとも一部を覆う第１部分を有する。

　リチウムイオン二次電池などでは、電池の安全性を評価する試験方法の１つに、圧壊試験がある。圧壊試験の中でも、平板を用いて大きな力を電池の幅方向に加えて電池を変形させる圧壊試験（平板圧壊試験）において、電池を圧壊すると、電池缶の開口縁の内壁や封口板などの封口体を構成する金属部材が大きく変形する。変形により、電池缶の内壁と、封口体の金属部材や開口縁側の電極体の端部（より具体的には、開口縁側の端面（特に、端面の周縁部））とが接触し易くなるため、このような平板圧壊試験では、内部短絡のリスクが顕著に高まる。特に、電池缶の内壁の、ガスケットの電極体側の端部と電極体のガスケット側の端部との間の領域（上記第１領域）では、平板圧壊試験において、封口体の金属部材や電極体の端部との接触が起こり易い。

　本実施形態によれば、上記のように、第１領域の少なくとも一部を覆う第１部分を有する絶縁膜を形成する。そのため、平板圧壊試験において、電池の幅方向に大きな圧力を加えることで電池缶や封口体が変形しても、電池缶内壁の第１領域と、封口体の金属部材および／または電極体の端面（例えば、電極のタブなど）とが接触することを抑制できる。これにより、平板圧壊試験における電池の内部短絡を抑制することができる。なお、平板圧壊試験において、電池が大きく変形して、互いに反対の極性を有する電池缶の内壁と封口体の金属部材との距離が極端に近くなると、電解液を介して短絡（液絡）が起こることもある。しかし、本実施形態によればこのような液絡を抑制することもできる。
　なお、電池の幅方向とは、電池の高さ方向（または電池缶の高さ方向）に垂直な方向である。例えば、捲回式電極体を用いた電池では、電池の幅方向は、捲回軸に垂直な方向であるとも言える。

　第１領域と封口体の金属部材や電極体の端面との接触を抑制する効果が高まる観点から、第１部分により、第１領域の、例えば、半分以上（つまり、面積の半分以上）が覆われていることが好ましく、６０面積％以上が覆われていてもよく、８０面積％以上が覆われていてもよい。

　絶縁膜は、さらに、電池缶の内壁の開口縁におけるガスケットと対向する第２領域全体を覆う第２部分を含むことが好ましい。ここで、第２部分は、第１部分と連続している。このような第２部分を含むことで、平板圧壊試験における内部短絡抑制効果がさらに高まるとともに、電池の密封性（または封止性）を高めることができる。

　絶縁膜は、さらに、電池缶の開口縁の最端部の端面である第３領域全体を覆う第３部分を含んでもよい。ここで、第３部分は、第２部分と連続している。また、絶縁膜は、さらに電池缶の開口縁の外壁の第４領域の少なくとも一部を覆う第４部分を含んでもよい。第４部分は、第３部分と連続している。一般に、第３領域や第４領域は腐食し易いが、第３部分を第２部分と連続して設けたり、第４部分を第３部分と連続して設けたりすることで、第３領域や第４領域およびこれらの近傍の腐食を抑制することができる。なお、第４部分は必ずしも設ける必要はない。なお、第４部分を設けない場合には、開口縁の外面から集電することができ、電池設計の自由度が広がる。

　絶縁膜は、さらに、筒部の電極体の側面と対向する第５領域の少なくとも一部を覆う第５部分を含んでいてもよい。ここで、第５部分は、第１部分と連続している。電極体の側面の少なくとも一部も、第５部分と対向することになるため、平板圧壊試験により、電池缶や封口体が変形しても、高い内部短絡抑制効果を確保することができる。なお、第５部分は、第５領域のうち、少なくとも電極体のガスケット側の端部側の領域に形成されていればよい。第５領域の一部に第５部分が形成されていない領域があれば、この領域を介して電極体と電池缶との間を電気的に接続することができ、集電が容易になる。

　電池缶は、ガスケットと電極体との間に介入する縮径部を有してもよい。従来の一般的な電池缶は、電池缶をかしめ封口する際に、このような縮径部が形成される。このような電池缶の場合、本実施形態では、少なくとも、電極体のガスケット側の端部（具体的には、電極体の端面）の周縁と対向する縮径部の面に第１部分を形成してもよい。これにより、平板圧壊試験において、電極体のガスケット側の端面の周縁と、この周縁と対向する縮径部の面とが接触することにより起こる内部短絡を効果的に抑制できる。

　電池缶は、ガスケットと電極体との間に介入する縮径部を有さなくてもよい。電池缶がこのような縮径部を有さない電池では、開口縁付近の強度が低く、電極体も安定し難い。しかし、本実施形態では、上記のような絶縁膜を設けるため、このような電池缶を備える場合でも、平板圧壊試験において高い内部短絡抑制効果を得ることができる。特に、第１部分（および第５部分）により、このような高い内部短絡抑制効果が確保される。

　ガスケットは、封口板の周縁部の端面と開口縁との間で開口の径方向に圧縮されていてもよい。具体的には、開口縁は、ガスケットを封口板の周縁部の端面に対して押圧する押圧部を有することができる。押圧部によりガスケットは開口の径方向に圧縮され、ガスケットの反発力により封口体と開口縁との間の密閉性が確保される。

　このような電池では、電池缶の開口縁は、ガスケットを電池缶の軸方向（以下、Ｚ方向とも称する。）ではなく、Ｚ方向と垂直な方向（以下、ＸＹ方向とも称する。）に押圧している。この場合、開口縁がガスケットを押圧する力をＺ方向とＸＹ方向とに分解すると、ＸＹ方向のベクトルは、Ｚ方向のベクトルよりも大きなスカラー量を有する。

　電池缶の開口縁は、押圧部の少なくとも一部として、径方向の内側に突出する突起部を有してもよい。この場合、少なくとも突起部によりガスケットが径方向に圧縮される。このような突起部は、開口縁を内側に縮径することで形成し得る。突起部は、開口の周方向に沿って間欠的に複数形成してもよく、開口の周方向に沿って連続的に形成してもよい。連続的に形成された突起部は、開口の周方向に沿った環状の溝部を形成し得る。突起部は、ガスケットを封口板の周縁部の端面に向けてより強く押圧し得る。よって、封口体と開口縁との間の密閉性がより確実に確保される。

　ガスケットの形状は限定されないが、例えば、封口板の周縁部の電極体側（内側）に配された内側リング部と、封口板の周縁部の端面を覆う側壁部とを有する。この場合、側壁部が径方向に圧縮される。ガスケットは、更に、封口板の周縁部の外側に配された外側リング部を有することが好ましい。より具体的には、ガスケットは、封口板の周縁部を挟み込む外側リング部および内側リング部と、外側リング部と内側リング部とを繋ぐように封口板の周縁部の端面を覆う側壁部とを有することが好ましい。

　突起部を間欠的に複数形成する場合、開口の中心に対して角度的に等価な位置に複数（少なくとも２箇所、好ましくは４箇所以上）の突起部を設けることが好ましい。

　電池缶の高さ方向において、突起部の位置と封口板の周縁部の端面の中心位置とは、実質的に同一であることが望ましい。突起部の位置と端面の中心位置とを面一に揃えることで、電池缶の開口縁に突起部を形成する際に封口板の変形が抑制される。また、ガスケットもしくはその側壁部に印加される圧力も偏りにくくなる。よって、ガスケットの変形が抑制されやすく、かつガスケットの圧縮率を高めることができ、缶内部の密閉性を高めることができる。

　ここで、突起部の位置と封口板の周縁部の端面の中心位置とが実質的に同一であるとは、電池缶の高さ方向において、突起部の位置と封口板の周縁部の端面の中心位置とのずれ量が、電池缶の高さＨの２％以下であることを意味する。

　封口板の周縁部の端面の中心位置には、電池缶の開口縁が有する突起部に対応するように凹溝を形成してもよい。凹溝を設けることで電池缶の開口縁に突起部を形成する際に、封口板の変形がより顕著に抑制され、ガスケットもしくはその側壁部に印加される圧力の偏りも低減されやすくなる。電池缶の高さ方向において、凹溝の中心位置と突起部の位置とのずれ量は、電池缶の高さＨの２％以下であればよい。

　電池缶の高さ方向において、ガスケットもしくはその内側リング部と接触する最低位置（最も内側の位置）における開口縁の外径は、筒部の外径よりも小さくしてもよい。この場合、ガスケットもしくはその外側リング部をＺ方向から覆うとともに、電池缶の開口縁の外周面をＸＹ方向から覆う環状のキャップを設けることが好ましい。キャップを用いることで封口板の周縁部と電池缶の開口縁を保護することができる。このときキャップを開口縁に接合すれば、封口体をより強固に電池缶に固定し得る。キャップの厚さは、キャップの外径と筒部の外径とが概ね同一になるように設計すればよい。

　封口板とガスケットとは、インサート成型などにより一体成型されていることが望ましい。一体成型によれば、封口板とガスケットとが相互に溶着した状態が容易に達成される。封口板とガスケットとが一体成型されることで、封口体を一部品として取り扱うことができ、電池の製造が容易になる。

　上記構成によれば、電池缶内を密閉するためにガスケットをＺ方向に押圧する必要がないため、電池缶に、ガスケットもしくはその内側リング部と電極体との間に介入する縮径部を設ける必要がない。よって、封口体と電極体との最短距離を短くして、缶内部のエネルギー密度を高めやすくなる。具体的には、封口体と電極体との最短距離を、例えば２ｍｍ以下、好ましくは１．５ｍｍ以下とすることが可能である。

　電極体と封口体との間には、一般には、絶縁板が配置されていてもよい。このような絶縁板は、上部絶縁板と呼ばれることがある。上部絶縁板により、電極体と封口体やリードとの間の短絡が抑制されるとともに、電池缶内で電極体が安定に保持される。上部絶縁板は、通常、縮径部と電極体との間に配置される。電池缶が縮径部を有さない場合には、上部絶縁板を配置してもよいし、配置しなくてもよい。上部絶縁板を配置しない場合には、平板圧壊試験の際に、電極体の端面と電池缶の内壁との接触を規制するものがないため、より内部短絡が起こり易い状態となる。また、振動や落下衝撃でも、電極体の端面と電池缶の内壁が接触して内部短絡が起こるリスクもある。本実施形態では、上記のような絶縁膜を形成するため、上部絶縁板を有さない電池でも、電池缶の内壁と電極体の端面や封口体の金属部材との短絡を抑制することができる。ガスケットが、周縁部の端面と開口縁との間で開口の径方向に圧縮されている場合に、上部絶縁板がないと、特に、強度が低くなり、平板圧壊試験において内部短絡が起こり易くなる。このような場合でも、上記絶縁膜により、平板圧壊試験における内部短絡を効果的に抑制することができるため、有利である。

　以下、本発明の実施形態に係る電池について、図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。

　図１は、本発明の第１実施形態に係る電池の縦断面模式図である。図２は、図１のＩＩの領域の拡大図である。電池６１０は、円筒型を有し、円筒型の有底の電池缶７００と、缶内に収容された円筒型の電極体２００と、電池缶７００の開口を封口する封口体８１１とを具備する。電極体２００は、正極と負極とこれらの間に介在するセパレータとを捲回した捲回式の電極体である。電池缶７００内には、通常、電極体２００とともに図示しない電解質が収容される。

　電池缶７００は、電極体２００を収容する筒部７２０と、筒部７２０の一方の端部を閉じる底壁７３０と、筒部７２０の他方の端部に連続する開口縁７１０とを有する。開口縁７１０の開口は、封口体８１１により閉じられている。電池缶７００の開口縁７１０の近傍には環状の縮径部７１０ａが形成されている。

　封口体８１１は、封口板８１２と、内部端子板８１３と、封口板８１２の外周部と内部端子板８１３の外周部との間に介在する環状の絶縁部材８１４とを具備する。封口体８１１は、周縁部に配されたガスケット８２３を備えており、このガスケット８２３を介して電池缶７００の開口を封口している。封口体８１１において、封口板８１２と内部端子板８１３は、それぞれの中心部において互いに接続されている。電極体２００の正極板から導出された正極リード８１０ａは、内部端子板８１３に接続されている。よって、封口板８１２は、正極の外部端子として機能する。電極体２００の負極板から導出された負極リード８１０ｂは、電池缶７００の底壁７３０の内面に接続されている。

　電極体２００のガスケット８２３側の端面と縮径部７１０ａとの間には、絶縁板（上部絶縁板）８２１が配置されている。電極体２００の底壁７３０側の端面と電池缶７００の底壁７３０との間には、絶縁板（下部絶縁板）８２５が配置されている。

　図１および図２に示すように、電池缶７００の少なくとも内壁の一部には、絶縁膜５００が配されている。この絶縁膜５００により、平板圧壊試験において、電池缶７００や内部端子板８１３が変形しても、電池缶７００と内部端子板８１３および／または電極体２００のガスケット８２３側の端面とが接触することが抑制されるため、内部短絡を抑制できる。

　絶縁膜５００の位置について、図３を参照しながら、より詳細に説明する。図３は、図２の電池缶７００部分を示す模式図である。図３には、ガスケット８２３と電極体２００は、点線で示している。電池缶７００は、ガスケット８２３の電極体２００側の端部と電極体２００のガスケット８２３側の端部との間の第１領域Ｒ１と、開口縁７１０とガスケット８２３とが対向する第２領域Ｒ２とを備える。電池缶７００は、さらに、開口縁７１０の最端部の端面である第３領域Ｒ３と、開口縁７１０の外壁（外面）の第４領域Ｒ４とを備える。電池缶７００は、さらに、筒部７２０の電極体２００の側面と対向する第５領域Ｒ５を備える。絶縁膜５００は、少なくとも第１領域Ｒ１の少なくとも一部を覆う第１部分を備えていればよい。図１および図２の例では、絶縁膜５００は、第１部分と、第２領域Ｒ２を覆う第２部分とを備えている。第２部分は、第１部分と連続している。このような絶縁膜５００により、平板圧壊試験において高い内部短絡抑制効果を得ることができるとともに、電池６１０の密封性を確保することができる。

　絶縁膜５００は、さらに第３領域Ｒ３を覆う第３部分を備えていてもよく、第４領域Ｒ４を覆う第４部分を備えていてもよい。第３部分は第２部分と連続しており、第４部分は第３部分と連続している。絶縁膜５００が、第３部分や、第３部分および第４部分を有することで、電池缶７００の第３領域Ｒ３や第４領域Ｒ４における劣化を抑制することができる。絶縁膜５００は、さらに第５領域Ｒ５を覆う第５部分を備えていてもよい。第５部分は、第１部分と連続している。第５部分を有することで、平板圧壊試験における電池缶７００の内壁と電極体２００との接触を抑制する効果が高まるため、内部短絡抑制効果がさらに向上する。

　図４は、本発明の第２実施形態に係る電池の縦断面模式図である。図５は同電池の斜視図である。電池１０は、円筒型を有し、円筒型の有底の電池缶１００と、缶内に収容された円筒型（または円柱型）の電極体２００と、電池缶１００の開口を封口する封口体３００とを具備する。電池缶１００内には、通常、電極体２００とともに図示しない電解質が収容される。

　電池缶１００は、電極体２００を収容する筒部１２０と、筒部１２０の一方の端部を閉じる底壁１３０と、筒部１２０の他方の端部に連続する開口縁１１０とを有する。開口縁１１０の開口は、封口体３００により閉じられている。

　封口体３００は、封口板３１０と、封口板３１０の周縁部３１１に配されたガスケット３２０とを有する。封口板３１０は、円盤状であり、防爆機能を有する。具体的には、封口板３１０は、構造的強度を確保するための厚肉の周縁部３１１および中央領域３１２と、防爆機能を発揮する薄肉部３１３とを具備する。薄肉部３１３は、周縁部３１１と中央領域３１２との間の環状領域に設けられる。中央領域３１２の内側面には、電極体２００を構成する正極または負極から導出されたリード線２１０の端部が接続されている。よって、封口板３１０は一方の端子機能を有する。リード線２１０は、内部短絡を防止するために、例えば図示されない絶縁テープにより電極体から遮蔽されている。

　電池缶１００の内圧が上昇すると、封口板３１０が外方に向けて盛り上がり、例えば周縁部３１１と薄肉部３１３との境界部に張力による応力が集中し、その境界部から破断が生じる。その結果、電池缶１００の内圧が開放され、電池１０の安全性が確保される。あるいは、封口体３００が開口縁１１０から外れて内圧が開放される。

　封口板３１０の形状は、特に限定されないが、図示例では、周縁部３１１の厚さが中央領域３１２よりも大きくなっている。厚い周縁部３１１は、電池缶１００の開口縁１１０から開口の径方向に印加される圧力を、より大きな面積で受けることができ、応力の分散が容易になる。周縁部３１１の端面３１１Ｔの中心位置には、開口縁１１０が有する突起部１１１に対応するように凹溝３１１１が形成されている。

　ガスケット３２０は、外側リング部３２１および内側リング部３２２と、外側リング部３２１と内側リング部３２２とを繋ぐ側壁部３２３とを有する。封口板３１０の周縁部３１１の端面３１１Ｔは、側壁部３２３で覆われている。外側リング部３２１と内側リング部３２２とが、封口板３１０の周縁部３１１を挟み込むことで、ガスケット３２０が封口板３１０に固定されている。内側リング部３２２は、電極体２００と封口板３１０との接触による内部短絡を防止する役割も有する。内側リング部３２２の面積を大きくすることで内部短絡を防止する役割を高めることができる。

　外側リング部３２１、内側リング部３２２および側壁部３２３は一体化された成型体である。ガスケット３２０は、例えばインサート成型により封口板３１０と一体成型され得る。

　電池缶１００の開口縁１１０と封口体３００との間の密閉性を確保するには、開口縁１１０の少なくとも一部が、ガスケット３２０の側壁部３２３を封口板３１０の周縁部３１１の端面３１１Ｔに対して押圧し、側壁部３２３を開口の径方向に圧縮する必要がある。ここでは、開口縁１１０に、内側に縮径された突起部１１１が開口の周方向に沿って形成されており、突起部１１１が側壁部３２３を端面３１１Ｔに対して押圧している。ガスケット３２０の側壁部３２３には、突起部１１１に対応する位置に、予め凹部３２３１を設けておいてもよい。ガスケット３２０に凹部３２３１を設けることで、側壁部３２３が圧縮されたときのガスケット３２０の過度な変形を抑制し得る。

　電池缶１００の高さ方向において、突起部１１１の位置と封口板３１０の周縁部３１１の端面３１１Ｔの中心位置とは実質的に同一である。これにより、封口板３１０とガスケット３２０の変形が抑制され、かつ側壁部３２３の圧縮率を高めやすくなり、封口体３００と開口縁１１０との間の密閉性がより顕著に確保され得る。

　電池缶１００の開口縁１１０において、端面１１０Ｔを有する最端部は、電池缶１００の軸方向（Ｚ方向）と５°未満の角度を成す方向を向いている。これにより、ガスケット３２０に過度な応力が印加されず、ガスケット３２０による密閉性の確保が更に容易になる。

　電池１０の電池缶１００の高さ方向において、ガスケット３２０の内側リング部３２２と接触する最低位置における電池缶１００の開口縁１１０の外径は、筒部１２０の外径よりも小さくなっている。また、外側リング部３２１は、開口縁１１０の端面１１０Ｔよりも電池缶１００の軸方向（Ｚ方向）に突出している。このような場合、電池缶１００の開口縁１１０とガスケット３２０の外側リング部３２１とを覆うように保護部材を設けることが好ましい。

　電池１０において、電池缶１００は、ガスケット３２０もしくは内側リング部３２２と電極体２００との間に介入する縮径部を有さない。よって、封口体３００と電極体２００との最短距離は、例えば１ｍｍ以下に低減され得る。

　電極体２００の負極から導出された負極リード２１０ｂは、電池缶１００の底壁１３０の内面に接続されている。電極体２００の底壁１３０側の端面と電池缶１００の底壁１３０との間には、絶縁板（下部絶縁板）８２５が配置されている。

　図６は、図４のＶＩの領域の拡大図である。図４および図６に示すように、電池缶１００の少なくとも内壁の一部には、絶縁膜５００が配されている。この絶縁膜５００により、第１実施形態の場合と同じように、平板圧壊試験における内部短絡抑制効果を確保することができる。

　図７は、図６の電池缶１００部分を示す模式図である。図７には、ガスケット３２０と電極体２００は、点線で示している。図７の場合にも、図３の場合の同様に、電池缶１００は、第１領域Ｒ１～第５領域Ｒ５を備える。図４および図６の例では、絶縁膜５００は、第１部分と、第２領域Ｒ２を覆う第２部分とを備えている。第２部分は第１部分と連続している。このような絶縁膜５００により、平板圧壊試験において高い内部短絡抑制効果を得ることができるとともに、電池１０の高い密封性を確保することができる。

　絶縁膜５００は、少なくとも第１領域Ｒ１の少なくとも一部を覆う第１部分を備えていればよい。絶縁膜５００は、さらに第３部分～第５部分を有していてもよい。図８～図１０は、それぞれ、本発明の第３実施形態～第５実施形態に係る電池において、図４のＶＩと同じ領域の断面模式図である。図８では、絶縁膜５００は、第１部分および第２部分に加え、図７に示す第５領域Ｒ５の一部を覆う第５部分を備えている。第５部分は、第１部分と連続している。このような絶縁膜５００により、平板圧壊試験において高い内部短絡抑制効果を得ることができるとともに、電池１０の高い密封性を確保することができる。図９では、絶縁膜５００は、第１部分、第２部分、および第５部分に加え、図７に示す第３領域Ｒ３を覆う第３部分を備えている。第３部分は第２部分と連続している。図１０では、絶縁膜５００は、第１部分～第３部分、および第５部分に加え、図７に示す第４領域Ｒ４の一部を覆う第４部分を備えている。第４部分は、第３部分と連続している。図示例では、第４部分は、第３部分寄りの一部に形成されているが、このような場合に限らず、開口縁１１０の外壁全体に形成されていてもよい。第３部分や第４部分を有する絶縁膜５００を設けることで、開口縁１１０の腐食を抑制することができる。

　図１１は、保護部材としてキャップ４００を具備する電池１０の要部の縦断面模式図であり、図１２はキャップ４００の斜視図（ａ）およびその裏面図（ｂ）ならびにキャップ４００を具備する同電池の斜視図（ｃ）である。
　環状のキャップ４００は、ガスケット３２０の外側リング部３２１をＺ方向から覆い、かつ電池缶１００の開口縁１１０の外周面をＸＹ方向から覆っている。キャップ４００の厚さは、例えばキャップ４００の外径と筒部１２０の外径とが実質的に同一になるように設計される。キャップ４００と開口縁１１０の外周面との間には、接合材４１０を介在させてもよい。キャップ４００の外径と筒部１２０の外径とが実質的に同一である場合、キャップ４００の外径もしくは最大外径と筒部１２０の外径もしくは最大外径との差は、筒部１２０の外径Ｄの２０％以下である。

　キャップ４００が導電性を有する場合、キャップ４００に封口板３１０とは極性が異なる他方の端子機能を持たせることができる。キャップ４００に端子機能を持たせる場合、封口板３１０とは極性が異なる他方の電極と電池缶１００とが接続される。キャップ４００は、溶接等により開口縁１１０に接合される。なお、キャップ４００は、付属部品であり、形状の自由度が大きく、様々な用途に応じて形状を設計し得る。
　なお、導電性のキャップ４００を設ける場合には、絶縁膜５００は、第３領域Ｒ３および第４領域Ｒ４には形成されていないことが好ましい。

　電池６１０は、例えば、電極体２００および電解質を電池缶７００の筒部７２０に収容し、周縁にガスケット８２３を取り付けた封口体８１１を、開口縁７１０の内側に配置し、封口体８１１と開口縁７１０とをかしめ封口することにより製造できる。かしめ封口により、縮径部７１０ａが形成される。絶縁膜５００は、電極体２００および／または電解質を電池缶７００内に収容する前に形成してもよく、少なくともいずれか一方を収容した後に形成してもよい。ただし、封口体８１１を配置する前には、絶縁膜５００が形成される。

　次に、図１３を参照しながら電池１０の製造方法の一例について説明する。
　（１）準備工程
　図１３（Ａ）に示すように、まず、電極体２００を筒部１２０に収容した電池缶１００と、封口体３００とを準備する。電池缶１００の開口縁１１０は、電極体２００を缶内に挿入する前には、電極体２００の直径よりも十分に大きく形成されている。電極体２００を缶内に収容した後、開口縁１１０が縮径され、開口縁１１０の外径は筒部１２０よりも小さくされる。

　電池１０の場合にも、電池６１０の場合と同様に、絶縁膜５００は、電極体２００および／または電解質を電池缶１００内に収容する前に形成してもよく、少なくともいずれか一方を収容した後に形成してもよい。ただし、封口体３００を配置する前には、絶縁膜５００が形成される。

　封口体３００は、ガスケット３２０を封口板３１０とともにインサート成型することで準備し得る。封口板３１０の周縁部３１１の厚さは中央領域３１２よりも大きく、かつ周縁部３１１の端面３１１Ｔの中心位置には、凹溝３１１１が形成されている。同様にガスケット３２０の凹溝３１１１に対応する位置には凹部３２３１が設けられている。

　（２）封口工程
　次に、図１３（Ｂ）に示すように、封口体３００を電池缶１００の開口縁１１０の内側に配置する。封口体３００の位置決めの方法は特に限定されないが、例えば図１３（Ｂ）に示すようにガスケット３２０の上端部に、開口の径方向の外側に向いて突出する凸部３２４を設ければよい。凸部３２４はフランジ状に設けてもよく、開口の周方向に沿って間欠的に突起状に設けてもよい。あるいは、電池缶１００の開口縁１１０の内側に段部を設け、封口体３００を段部で位置決めしてもよい。

　（３）横方向かしめ工程
　次に、図１３（Ｃ）に示すように、電池缶１００の開口縁１１０の凹溝３１１１および凹部３２３１に対応する位置を内側に押し込むように溝入れを行う。これにより、開口縁１１０に内側に縮径された突起部１１１が形成され、突起部１１１がガスケット３２０の側壁部３２３を封口板３１０の周縁部３１１の端面３１１Ｔに対して押圧する。その結果、ガスケット３２０の側壁部３２３は開口の径方向に圧縮され、ガスケット３２０の反発力により封口体３００と開口縁１１０との間の密閉性が達成される。

　電池の構造によらず、絶縁膜５００は、絶縁性材料で形成できればよく、材質は特に制限されない。絶縁性材料としては、一般的な樹脂（絶縁性樹脂など）などが挙げられる。樹脂としては、特に制限されず、硬化性樹脂、および／または熱可塑性樹脂を用いてもよい。硬化性樹脂は、光硬化性であってもよく、熱硬化性であってもよい。絶縁性材料としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、および／またはゴム状重合体などが挙げられる。硬化性樹脂は、例えば、硬化性ポリマー（モノマー、オリゴマー、および／またはプレポリマーなど）に加え、開始剤、硬化剤、および／または添加剤などを含む。

　絶縁膜５００は、絶縁性材料の種類に応じて形成される。例えば、硬化性樹脂を少なくとも第１領域Ｒ１（必要に応じて、領域Ｒ１とともに、領域Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、およびＲ５の少なくとも１つの領域）に塗布し、光や熱を作用させて硬化させることで、絶縁膜５００を形成してもよい。また、硬化性樹脂を少なくとも第１領域Ｒ１に塗布して、光や熱の作用により半硬化させた状態で、封口やかしめを行ってもよい。封口やかしめを行っている間に硬化反応を進行させて、完全硬化状態としてもよい。必要に応じて、封口やかしめの際やその後に加熱して、硬化反応をさらに進行させてもよい。また、熱可塑性樹脂を溶媒に溶解させて、少なくとも第１領域Ｒ１に塗布し、溶媒を揮発させることにより絶縁膜５００を形成してもよい。溶媒は、絶縁性材料の種類に応じて選択される。第２領域Ｒ２に絶縁膜５００を形成する場合には、硬化性樹脂を用いて、半硬化後にかしめを行い、かしめ後に完全硬化させると、電池１０の高い密封性をさらに高めることができる。

　絶縁膜５００は、少なくとも第１領域Ｒ１に形成されていればよいが、平板圧壊試験による内部短絡を抑制する観点からは、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２に形成されていることが好ましく、第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２、および第５領域Ｒ５に形成されていることが好ましい。第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２に絶縁膜５００が形成されている場合には、第２領域Ｒ２全体を覆うとともに、少なくとも、第１領域Ｒ１の第２領域Ｒ２側の部分（具体的には、第１領域Ｒ１における第２領域Ｒ２側の半分）を覆うように絶縁膜５００が形成されていることが好ましい。第５領域Ｒ５においては、絶縁膜５００（具体的には第５部分）は、電極体２００のガスケット８２３，３２０側の端部側に形成されていればよい。第５部分の幅（電池缶７００、１００の高さ方向に平行な方向における第５部分の長さ）は、例えば、０．５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であってもよく、２ｍｍ以上５ｍｍ以下であってもよい。

　絶縁膜５００の厚みは、例えば、０．５μｍ以上５０μｍ以下であり、１μｍ以上３０μｍ以下であってもよく、１０μｍ以上３０μｍ以下であってもよい。このような厚みの場合、平板圧壊試験における高い内部短絡抑制効果を確保し易くなるとともに、封口し易く、高容量を確保し易くなる。

　ガスケット８２３、３２０の材質は限定されないが、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアミド（ＰＡ）などを用いることができる。
　ガスケット８２３、３２０の材質は限定されないが、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアミド（ＰＡ）などを用いることができる。

　次に、リチウムイオン二次電池を例に、電極体２００の構成について例示的に説明する。
　円筒型の電極体２００は、捲回型であり、正極と負極とをセパレータを介して渦巻状に捲回して構成されている。正極および負極の一方にはリード線２１０が接続されている。リード線２１０は、封口板３１０の中央領域３１２の内側面に溶接等により接続される。正極および負極の他方には、別のリード線が接続され、別のリード線は電池缶１００の内面に溶接等により接続される。

（負極）
　負極は、帯状の負極集電体と、負極集電体の両面に形成された負極活物質層とを有する。負極集電体には、金属フィルム、金属箔などが用いられる。負極集電体の材料は、銅、ニッケル、チタンおよびこれらの合金ならびにステンレス鋼からなる群より選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。負極集電体の厚みは、例えば５μｍ～３０μｍであることが好ましい。

　負極活物質層は、負極活物質を含み、必要に応じて結着剤と導電剤を含む。負極活物質層は、気相法（例えば蒸着）で形成される堆積膜でもよい。負極活物質としては、Ｌｉ金属、Ｌｉと電気化学的に反応する金属もしくは合金、炭素材料（例えば黒鉛）、ケイ素合金、ケイ素酸化物、金属酸化物（例えばチタン酸リチウム）などが挙げられる。負極活物質層の厚みは、例えば１μｍ～３００μｍであることが好ましい。

（正極）
　正極は、帯状の正極集電体と、正極集電体の両面に形成された正極活物質層とを有する。正極集電体には、金属フィルム、金属箔（ステンレス鋼箔、アルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔）などが用いられる。

　正極活物質層は、正極活物質および結着剤を含み、必要に応じて導電剤を含む。正極活物質は、特に限定されないが、ＬｉＣｏＯ₂、ＬｉＮｉＯ₂のようなリチウム含有複合酸化物を用いることができる。正極活物質層の厚みは、例えば１μｍ～３００μｍであることが好ましい。

　各活物質層に含ませる導電剤には、グラファイト、カーボンブラックなどが用いられる。導電剤の量は、活物質１００質量部あたり、例えば０～２０質量部である。活物質層に含ませる結着剤には、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ゴム粒子などが用いられる。結着剤の量は、活物質１００質量部あたり、例えば０．５～１５質量部である。

（セパレータ）
　セパレータとしては、樹脂製の微多孔膜や不織布が好ましく用いられる。セパレータの材料（樹脂）としては、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリアミドイミドなどが好ましい。セパレータの厚さは、例えば８μｍ～３０μｍである。

（電解質）
　電解質にはリチウム塩を溶解させた非水溶媒を用い得る。リチウム塩としては、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＣＦ₃ＣＯ₂、イミド塩類などが挙げられる。非水溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネートなどの環状炭酸エステル、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネートなどの鎖状炭酸エステル、γ－ブチロラクトン、γ－バレロラクトンなどの環状カルボン酸エステルなどが挙げられる。

［実施例］
　以下、本発明を実施例および比較例に基づいて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
《実施例１》
　図１に示すような円筒型のリチウムイオン電池を下記の手順で作製した。
（１）正極板の作製
　正極活物質（ＬｉＮｉ_0.8Ｃｏ_0.15Ａｌ_0.05Ｏ₂）１００質量部と、結着剤（ポリフッ化ビニリデン）１．７質量部と、導電剤（アセチレンブラック）２．５質量部とを分散媒中に投入し、混練して正極合剤スラリーを調製した。正極合剤スラリーをアルミニウム箔製の正極集電体の両面に塗布し、乾燥し、圧延して正極活物質層を形成し、所定寸法に切断して正極板を得た。正極集電体の一部に露出部を設け、アルミニウム製の正極リードを接続した。

（２）負極板の作製
　負極活物質（黒鉛）１００質量部と、結着剤（スチレンブタジエンゴム）０．６質量部と、増粘剤（カルボキシメチルセルロース）１質量部とを分散媒中に投入し、混練して負極合剤スラリーを調製した。負極合剤スラリーを銅箔製の負極集電体の両面に塗布し、乾燥し、圧延して負極活物質層を形成し、所定寸法に切断して負極を得た。負極集電体の一部に露出部を設け、ニッケル製の負極リードを接続した。

（３）非水電解質の調製
　エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）およびエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）を混合して非水溶媒を調製した。非水溶媒にＬｉＰＦ₆を１ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解して非水電解質を得た。

（４）電池の作製
　正極板と負極板とをポリオレフィン製の微多孔製膜（セパレータ）を介して捲回して電極体を作製した。
　内外面にニッケルめっきを施した鉄缶を電池缶７００として用いた。電池缶７００の第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２になる部分に、熱可塑性樹脂のキシレン溶液を塗布して、６０℃加熱してキシレンを揮発させることにより絶縁膜５００を形成した。電極体の下端面に下部絶縁板を配置し、電池缶７００に挿入し、負極リードを電池缶の底部に抵抗溶接した。

　電極体の上端面に、円盤状の上部絶縁板を配置した。次に、安全機構を具備する封口体が具備する金属板に正極リードを接続し、封口体の周縁にガスケットを装着して、電池缶の開口部分に配置し、開口端を封口体の周縁にかしめることにより、リチウムイオン二次電池Ａ１を完成させた。電池Ａ１では、絶縁膜５００は、図１および図２に示すような位置、つまり、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２に形成した。

《比較例１》
　絶縁膜５００を、図１４に示すような位置、つまり、第２領域Ｒ２のみに形成した。これ以外は、実施例１と同様にしてリチウムイオン電池Ｂ１を形成した。

［評価］
　電池を、ＳＯＣ（充電状態）３０％に充電し、この電池を用いて、以下の手順で平板圧壊試験を行った。
　電池の封口体側の端部に、ステンレス鋼板（縦４０ｃｍ×横４０ｃｍ×厚み３ｃｍ）を荷重２０ｋＮで３０ｍｍ／秒の速度でぶつけて、電池の幅方向に大きな力を加えることにより電池を圧壊させた。圧壊後の電池表面温度を計測し、発熱の有無を確認した。実施例および比較例において各５個の電池について試験を行った。
　電池Ｂ１では、５個中２個の電池で発熱が確認された。これに対し、電池Ａ１では、発熱が確認された電池の個数は５個中０個であった。このような結果から、第１領域Ｒ１における絶縁膜５００の存在により、平板圧壊試験における内部短絡が大きく抑制されていることがわかる。

　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。種々の変形および改変は、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、本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、すべての変形および改変を包含する、と解釈されるべきものである。

　本発明に係る電池は、高エネルギー密度が要求される非水電解質二次電池（特にリチウムイオン二次電池）において有用であり、例えば携帯機器、ハイブリッド自動車、電気自動車等の電源として使用するのに適している。

　１０，６１０：電池、１００，７００：電池缶、１１０，７１０：開口縁、１１０Ｔ：端面、１１１：突起部、１２０：筒部、１３０，７３０：底壁、２００：電極体、２１０ａ，２１０ｂ，８１０ａ，８１０ｂ：リード線、３００，８１１：封口体、３１０，８１２：封口板、３１１：周縁部、３１１Ｔ：端面、３１１１：凹溝、３１２：中央領域、３１３：薄肉部、３２０，８２３：ガスケット、３２１：外側リング部、３２２：内側リング部、３２３：側壁部、３２３１：凹部、３２４：凸部、４００：キャップ、４１０：接合材、５００：絶縁膜、７１０ａ：縮径部、８１３：内部端子板、８１４：絶縁部材、８２１：上部絶縁板、８２５：下部絶縁板、Ｒ１：第１領域、Ｒ２：第２領域、Ｒ３：第３領域、Ｒ４：第４領域、Ｒ５：第５領域

Claims

　筒部、前記筒部の一方の端部を閉じる底壁および前記筒部の他方の端部に連続する開口縁を有する電池缶と、前記筒部に収容された電極体と、前記開口縁の開口を封口するように前記開口縁に固定された封口体と、前記電池缶の少なくとも内壁の少なくとも一部に配された絶縁膜と、を具備し、
　前記封口体は、封口板と、前記封口板の周縁部に配されたガスケットと、を有し、
　前記絶縁膜は、前記ガスケットの前記電極体側の端部と前記電極体の前記ガスケット側の端部との間における前記内壁の第１領域の少なくとも一部を覆う第１部分を有する、電池。
　前記第１領域の８０面積％以上が前記第１部分で覆われている、請求項１に記載の電池。
　前記絶縁膜は、さらに、前記開口縁における前記内壁の前記ガスケットと対向する第２領域全体を覆う第２部分を含み、
　前記第２部分は、前記第１部分と連続している、請求項１または２に記載の電池。
　前記絶縁膜は、さらに、前記電池缶の前記開口縁の最端部の端面である第３領域全体を覆う第３部分を含み、
　前記第３部分は、前記第２部分と連続している、請求項３に記載の電池。
　前記絶縁膜は、さらに、前記電池缶の前記開口縁の外壁の第４領域の少なくとも一部を覆う第４部分を含み、
　前記第４部分は、前記第３部分と連続している、請求項４に記載の電池。
　前記絶縁膜は、さらに、前記筒部の前記電極体の側面と対向する第５領域の少なくとも一部を覆う第５部分を含み、
　前記第５部分は、前記第１部分と連続している、請求項１～４のいずれか１項に記載の電池。
　前記電池缶は、前記ガスケットと前記電極体との間に介入する縮径部を有し、
　前記第１部分は、少なくとも、前記電極体の前記ガスケット側の端部の周縁と対向する前記縮径部の面に形成されている、請求項１～６のいずれか１項に記載の電池。
　前記電池缶は、前記ガスケットと前記電極体との間に介入する縮径部を有さない、請求項１～６のいずれか１項に記載の電池。
　前記ガスケットは、前記周縁部の端面と前記開口縁との間で前記開口の径方向に圧縮されている、請求項１～８のいずれか１項に記載の電池。
　前記開口縁が、前記径方向の内側に突出する突起部を有し、前記突起部により前記ガスケットが前記径方向に圧縮されている、請求項９に記載の電池。
　前記電極体と前記封口体との間に絶縁板が配置されていない、請求項９または１０に記載の電池。
　前記電池缶の高さ方向において、前記ガスケットと接触する最低位置における前記開口縁の外径は、前記筒部の外径よりも小さい、請求項９～１１のいずれか１項に記載の電池。