WO2020241610A1 - 円筒形電池 - Google Patents

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WO2020241610A1
WO2020241610A1 PCT/JP2020/020656 JP2020020656W WO2020241610A1 WO 2020241610 A1 WO2020241610 A1 WO 2020241610A1 JP 2020020656 W JP2020020656 W JP 2020020656W WO 2020241610 A1 WO2020241610 A1 WO 2020241610A1
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WO
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sealing body
grooved
shoulder
cylindrical battery
easily deformable
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PCT/JP2020/020656
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English (en)
French (fr)
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良太 沖本
仰 奥谷
Original Assignee
三洋電機株式会社
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Priority to EP20815065.6A priority patent/EP3979352A4/en
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • This disclosure relates to a cylindrical battery.
  • a cylindrical battery including a bottomed cylindrical outer can, a sealing body for closing the opening of the outer can, and a gasket arranged between the outer can and the sealing body is widely known (for example,). See Patent Documents 1 and 2).
  • the side surface portion generally projects from the outside to the inside, and is formed so as to face the grooved portion and the grooved portion that support the sealing body via the gasket, and the sealing body is formed together with the grooved portion via the gasket.
  • a shoulder is formed to hold the. The shoulder is crimped to the peripheral edge of the sealing body to ensure the airtightness inside the battery.
  • the positive electrode lead is connected to the inner surface of the sealing body to serve as the positive electrode external terminal
  • the negative electrode lead is connected to the inner surface of the outer can to serve as the negative electrode external terminal
  • a plurality of cylindrical batteries may be modularized by being connected in series via an external lead.
  • the external leads are connected to the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal.
  • the external lead may be connected to the shoulder portion of the outer can as the negative electrode external terminal near the sealing body.
  • the shoulder in order to increase the connection area of the external lead on the shoulder and improve the workability of the lead connection, it is conceivable to extend the shoulder, but if the shoulder is simply lengthened, the shoulder will be crimped.
  • the grooved portion is easily deformed to the electrode body side (lower side of the outer can). When the grooved portion is deformed, problems such as a narrow space for accommodating the electrode body and a short circuit due to contact with the grooved portion may occur.
  • the cylindrical battery according to one aspect of the present disclosure includes a bottomed cylindrical outer can including a bottom surface portion and a side surface portion, a sealing body that closes an opening of the outer can, and between the outer can and the sealing body.
  • the outer can is formed by projecting the side surface portion from the outside to the inside, and the grooved portion that supports the sealing body via the gasket, and the sealing body and the gasket.
  • the grooved portion is formed so as to face the grooved portion, and has a shoulder portion that sandwiches the sealing body together with the grooved portion, and at least a part of the shoulder portion of the sealing body is more than an inner end of the grooved portion. It extends inward in the radial direction, and is characterized in that an easily deformable portion is formed on the shoulder portion along the circumferential direction of the outer can.
  • the shoulder portion can be extended from the inner end of the grooved portion to the radial inside of the sealing body while suppressing the deformation of the grooved portion.
  • a sufficient connection area for the external reed on the shoulder can be secured, and the workability of the reed connection is improved when the cylindrical battery is modularized.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a cylindrical battery which is an example of the embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the shoulder portion of the outer can in FIG. 1 and its vicinity.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a cylindrical battery which is another example of the embodiment.
  • FIG. 4A is a plan view of a cylindrical battery which is another example of the embodiment.
  • FIG. 4B is a diagram showing a part of the AA line cross section in FIG. 4A.
  • FIG. 5 is a diagram showing deformation of the grooved portion generated in the cylindrical battery.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a cylindrical battery 10 which is an example of an embodiment.
  • the cylindrical battery 10 includes an electrode body 14, an electrolyte, and an outer can 16 containing the electrode body 14 and the electrolyte.
  • the electrode body 14 includes a positive electrode 11, a negative electrode 12, and a separator 13, and has a structure in which the positive electrode 11 and the negative electrode 12 are spirally wound via the separator 13.
  • the outer can 16 has a bottomed cylindrical shape with one opening in the axial direction, and the opening of the outer can 16 is closed by a sealing body 17. Further, a gasket 18 is interposed between the outer can 16 and the sealing body 17.
  • the sealing body 17 side (opening side of the outer can 16) of the cylindrical battery 10 is on the upper side
  • the bottom surface portion 16a side of the outer can 16 is on the lower side.
  • the positive electrode 11 has a positive electrode core body and a positive electrode mixture layer formed on at least one surface of the core body.
  • a metal foil stable in the potential range of the positive electrode 11, such as aluminum or an aluminum alloy, or a film in which the metal is arranged on the surface layer can be used.
  • the positive electrode mixture layer contains a positive electrode active material, a conductive agent such as acetylene black, and a binder such as polyvinylidene fluoride, and is preferably formed on both surfaces of the positive electrode core body.
  • a lithium transition metal composite oxide is used for example.
  • a positive electrode mixture slurry containing a positive electrode active material, a conductive agent, a binder, and the like is applied onto the positive electrode core, the coating film is dried, and then the coating film is compressed to form a positive electrode mixture layer. It can be manufactured by forming it on both sides of the core body.
  • the negative electrode 12 has a negative electrode core body and a negative electrode mixture layer formed on at least one surface of the core body.
  • a metal foil stable in the potential range of the negative electrode 12 such as copper or a copper alloy, a film in which the metal is arranged on the surface layer, or the like can be used.
  • the negative electrode mixture layer contains a negative electrode active material and a binder such as styrene-butadiene rubber (SBR), and is preferably formed on both sides of the negative electrode core body.
  • SBR styrene-butadiene rubber
  • the negative electrode active material for example, graphite, a silicon-containing compound, or the like is used.
  • a negative electrode mixture slurry containing a negative electrode active material, a binder, etc. is applied onto the negative electrode core body, the coating film is dried, and then the coating film is rolled to form a negative electrode mixture layer on both sides of the core body. It can be manufactured by forming in.
  • a non-aqueous electrolyte for example, a non-aqueous electrolyte is used.
  • the non-aqueous electrolyte contains a non-aqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in the non-aqueous solvent.
  • the non-aqueous solvent esters, ethers, nitriles, amides, a mixed solvent of two or more of these, and the like can be used.
  • the non-aqueous solvent may contain a halogen substituent in which at least a part of hydrogen in these solvents is substituted with a halogen atom such as fluorine.
  • the non-aqueous electrolyte is not limited to the liquid electrolyte, and may be a solid electrolyte.
  • the electrolyte salt for example, a lithium salt such as LiPF 6 is used.
  • the type of the electrolyte is not particularly limited, and may be an aqueous electrolyte.
  • the cylindrical battery 10 includes insulating plates 19 and 20 arranged above and below the electrode body 14, respectively.
  • the positive electrode lead 21 connected to the positive electrode 11 extends to the sealing body 17 side through the through hole of the insulating plate 19, and the negative electrode lead 22 connected to the negative electrode 12 passes through the outside of the insulating plate 20. It extends to the bottom surface 16a side of the outer can 16.
  • the positive electrode lead 21 is connected to the lower surface of the internal terminal plate 25 which is the bottom plate of the sealing body 17 by welding or the like, and the external terminal plate 26 of the sealing body 17 electrically connected to the internal terminal plate 25 serves as the positive electrode external terminal.
  • the negative electrode lead 22 is connected to the inner surface of the bottom surface portion 16a of the outer can 16 by welding or the like, and the outer can 16 serves as a negative electrode external terminal.
  • the cylindrical battery 10 includes an outer can 16, a sealing body 17 that closes the opening of the outer can 16, and a gasket 18 that is arranged between the outer can 16 and the sealing body 17.
  • the outer can 16 is a bottomed cylindrical metal container including a bottom surface portion 16a and a side surface portion 16b.
  • the bottom surface portion 16a has a disk shape
  • the side surface portion 16b is formed in a cylindrical shape along the outer peripheral edge of the bottom surface portion 16a.
  • the outer can 16 has a circular opening
  • the sealing body 17 is formed in a disk shape corresponding to the opening.
  • the gasket 18 secures the airtightness inside the battery and also secures the electrical insulation of the outer can 16 and the sealing body 17.
  • the outer can 16 is formed so that the side surface portion 16b projects from the outside to the inside and faces the grooved portion 30 that supports the sealing body 17 via the gasket 18 and the grooved portion 30 via the sealing body 17 and the gasket 18. It has a shoulder portion 31 for sandwiching the sealing body 17 together with the grooved portion 30.
  • the grooved portion 30 is formed in an annular shape along the circumferential direction of the outer can 16 (side surface portion 16b) by spinning processing from the outside of the side surface portion 16b.
  • the shoulder portion 31 is formed in an annular shape along the circumferential direction of the outer can 16 as in the grooved portion 30.
  • the shoulder portion 31 is formed by bending the opening edge portion of the outer can 16 inward, and is crimped to the peripheral edge portion of the sealing body 17 via the gasket 18.
  • at least a part of the shoulder portion 31 extends radially inward of the sealing body 17 from the inner end 30a of the grooved portion 30, and the shoulder portion 31 is easily extended along the circumferential direction of the outer can 16.
  • a deformed portion 34 (see FIG. 2) is formed.
  • the sealing body 17 is a disk-shaped member provided with a current cutoff mechanism.
  • the sealing body 17 has a structure in which an internal terminal plate 25, an insulating plate 27, and an external terminal plate 26 are laminated in this order from the electrode body 14 side.
  • the internal terminal plate 25 is a metal plate including an annular portion 25a to which the positive electrode lead 21 is connected and a thin central portion 25b that is separated from the annular portion 25a when the internal pressure of the battery exceeds a predetermined threshold value.
  • a ventilation hole 25c is formed in the annular portion 25a.
  • the external terminal plate 26 is arranged to face the internal terminal plate 25 with the insulating plate 27 interposed therebetween.
  • the insulating plate 27 is formed with an opening 27a at the center in the radial direction and a ventilation hole 27b at a portion overlapping the ventilation hole 25c of the internal terminal plate 25.
  • the external terminal plate 26 has a valve portion 26a that breaks when the internal pressure of the battery exceeds a predetermined threshold value, and the valve portion 26a and the annular portion 25a of the internal terminal plate 25 pass through the opening 27a of the insulating plate 27. It is connected by welding or the like.
  • the insulating plate 27 insulates a portion other than the connecting portion between the annular portion 25a of the internal terminal plate 25 and the valve portion 26a of the external terminal plate 26.
  • the valve portion 26a includes a downward convex portion protruding toward the inside of the battery and a thin-walled portion formed around the downward convex portion, and is formed at the radial center portion of the external terminal plate 26.
  • the internal terminal plate 25 to which the positive electrode lead 21 is connected and the external terminal plate 26 are electrically connected to form a current path from the electrode body 14 to the external terminal plate 26. ..
  • the internal terminal plate 25 is broken, the central portion 25b is separated from the annular portion 25a, and the valve portion 26a is deformed so as to be convex toward the outside of the battery. As a result, the current path is cut off.
  • the valve portion 26a breaks and a gas discharge port is formed.
  • the structure of the sealing body is not limited to the structure illustrated in FIG.
  • the sealing body may have a laminated structure including two valve bodies, or may have a convex sealing body cap that covers the valve bodies.
  • the negative electrode lead may be connected to the inner surface of the sealing body
  • the positive electrode lead may be connected to the inner surface of the outer can.
  • the sealing body serves as the negative electrode external terminal
  • the outer can serves as the positive electrode external terminal.
  • a plurality of cylindrical batteries 10 are connected in series and modularized.
  • the external lead is connected to the sealing body 17 and the shoulder portion 31 of the outer can 16 by welding or the like.
  • the size of the module can be reduced as compared with the case where the external lead is connected to the bottom surface portion 16a of the outer can 16.
  • the shoulder portion 31 extends inward in the radial direction of the sealing body 17 from the inner end 30a of the grooved portion 30 and is formed so that the external lead connection area in the shoulder portion 31 is formed. Can be sufficiently secured, workability of lead connection is improved, and yield is improved.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the shoulder portion 31 in FIG. 1 and its vicinity.
  • the sealing body 17 is sandwiched by the grooved portion 30 and the shoulder portion 31 formed on the side surface portion 16b of the outer can 16.
  • a part of the side surface portion 16b projects from the outside to the inside in the upper part of the outer can 16, and is formed in an annular shape along the circumferential direction of the side surface portion 16b.
  • the grooved portion 30 has a substantially U-shaped cross section.
  • the sealing body 17 is arranged on the upper surface of the grooved portion 30 via the gasket 18.
  • the length L of the grooved portion 30 is, for example, 1 mm to 3 mm.
  • the length L of the grooved portion 30 means the length along the radial direction ⁇ of the outer can 16 from the inner surface of the outer can 16 along the axial direction ⁇ to the inner end 30a of the grooved portion 30.
  • the sealing body 17 can be stably supported while ensuring the mechanical strength of the outer can 16.
  • the shoulder portion 31 is formed in an annular shape along the opening edge portion (upper end portion) of the outer can 16.
  • the shoulder portion 31 has a side surface portion 16b in the direction of the sealing body 17 arranged on the upper surface of the grooved portion 30 so that the opening edge portion of the outer can 16 faces the grooved portion 30 via the sealing body 17 and the gasket 18. It is formed by bending.
  • the shoulder portion 31 is crimped to the peripheral edge portion of the sealing body 17 to press the sealing body 17 via the gasket 18.
  • an annular shoulder portion 31 having a constant width is formed on the peripheral edge portion of the sealing body 17.
  • the outer peripheral end of the shoulder 31 is curved toward the outside of the battery.
  • the shoulder portion 31 extends radially inward of the sealing body 17 from the inner end 30a of the grooved portion 30. That is, the shoulder portion 31 extends inward in the radial direction of the sealing body 17 from the facing portion 32 facing the grooving portion 30 via the sealing body 17 and the gasket 18 and the inner end 30a of the grooving portion 30.
  • the length of the extending portion 33 along the radial direction ⁇ of the outer can 16 may be longer than or equal to the length L of the grooved portion 30, but is preferably shorter than the length L.
  • the length of the extending portion 33 is, for example, 10% to 60% of the length L of the grooved portion 30, and as an example, it is 0.2 mm to 2 mm.
  • the annularly formed shoulder portion 31 extends radially inward of the sealing body 17 from the inner end 30a of the grooved portion 30 over the entire length in the circumferential direction. That is, the extending portion 33 of the shoulder portion 31 is formed in an annular shape.
  • An easily deformable portion 34 is formed on the shoulder portion 31 along the circumferential direction of the outer can 16.
  • the easily deformable portion 34 is a portion that is more easily deformed than the other parts of the shoulder portion 31 when the shoulder portion 31 is crimped to the sealing body 17, and the stress of the crimping is easily concentrated and is easier than the other parts. It bends.
  • the easily deformable portion 34 is a portion having the smallest yield stress and being most easily deformed in the cross section of the shoulder portion 31 along the radial direction ⁇ of the outer can 16.
  • the shoulder portion when the shoulder portion is formed with a length exceeding the inner end of the grooved portion, the reaction force from the grooved portion is less than the stress at the time of caulking, and the grooved portion is warped downward toward the electrode body side. As a result, problems such as a narrow accommodation space for the electrode body and a short circuit due to contact with the grooved portion may occur. In this case, the balance between the stress at the time of caulking and the reaction force from the grooved portion is impaired. In the cylindrical battery 10, the stress acting on the grooved portion 30 can be reduced by forming the easily deformable portion 34 on the shoulder portion 31 and deforming the shoulder portion 31 at the time of caulking. Therefore, even if the extending portion 33 is formed on the shoulder portion 31, the deformation of the grooved portion 30 can be suppressed.
  • the shoulder portion 31 is inclined so that the distance from the grooved portion 30 becomes smaller as the shoulder portion 31 approaches the easily deformable portion 34 from the outer peripheral side end portion.
  • the distance from the grooved portion 30 is reduced from the inner end of the curved portion formed at the outer peripheral end of the shoulder portion 31 to the easily deformable portion 34, in other words, the upper surface of the sealing body 17.
  • the facing portion 32 of the shoulder portion 31 is inclined downward so that the distance between the shoulder portions 31 is reduced. In this case, the gasket 18 is strongly pressed by the shoulder portion 31, and good airtightness inside the battery is ensured.
  • the portion located on the tip end side of the shoulder portion 31 with respect to the easily deformable portion 34 is formed substantially parallel to the radial direction ⁇ of the outer can 16.
  • the shoulder portion 31 is crimped, the shoulder portion 31 is bent at the easily deformable portion 34, and the portion located on the tip side of the shoulder portion 31 with respect to the easily deformable portion 34 is in a state along the radial direction ⁇ . That is, the shoulder portion 31 has a bent portion, and a portion located on the distal end side of the bent portion, for example, a part or all of the extending portion 33 is formed substantially parallel to the radial direction ⁇ .
  • the stress acting on the grooved portion 30 is reduced, and the connection of the external lead to the shoulder portion 31 becomes easy. Further, by reducing the inclination angle of the facing portion 32, it becomes easy to connect the external lead to the shoulder portion 31.
  • the inclination angle of the facing portion 32 may be substantially parallel to the radial direction ⁇ of the outer can 16.
  • an annular groove 35 along the circumferential direction of the outer can 16 is formed in the shoulder portion 31.
  • the groove 35 may be formed on the outer surface of the shoulder portion 31, but is preferably formed on the inner surface of the shoulder portion 31 that abuts on the gasket 18.
  • the groove 35 is formed in a substantially V-shaped cross section, for example, at a depth of 10 to 90% of the thickness of the shoulder portion 31.
  • the portion of the shoulder portion 31 where the groove 35 is formed is thinner than the other portion, and when the shoulder portion 31 is crimped to the sealing body 17, stress is concentrated and the portion is more easily deformed than the other portion. That is, the portion where the groove 35 is formed becomes the easily deformable portion 34, and the annular easily deformable portion 34 is formed over the entire length of the shoulder portion 31 (outer can 16) in the circumferential direction.
  • the easily deformable portion 34 (groove 35) has a length L of the grooved portion 30 in the radial direction ⁇ of the outer can 16 with the position where the inner end 30a of the grooved portion 30 and the axial direction ⁇ of the outer can 16 overlap as the center X. It is preferably formed within a length range corresponding to 50%. For example, when the length L of the grooved portion 30 is 2 mm, the easily deformable portion 34 is formed within a range of ⁇ 1 mm in the radial direction ⁇ from the center X. By forming the easily deformable portion 34 within the range, the stress acting on the grooved portion 30 at the time of caulking is sufficiently reduced, and the deformation of the grooved portion 30 can be highly suppressed.
  • the easily deformable portion 34 is more preferably formed in the radial direction ⁇ from the center X of the shoulder portion 31 within a length range corresponding to 30% of the length L of the grooved portion 30, and the length L is 15. It is particularly preferable that it is formed within a length range corresponding to%.
  • the inner end 30a of the grooved portion 30 and the easily deformable portion 34 are substantially aligned in the axial direction ⁇ . That is, the easily deformable portion 34 is formed in the shoulder portion 31 at a portion substantially overlapping the inner end 30a of the grooved portion 30 in the axial direction ⁇ .
  • the easily deformable portion 34 is formed at a boundary position between the facing portion 32 and the extending portion 33, and the entire extending portion 33 is formed substantially parallel to the radial direction ⁇ of the outer can 16.
  • the shoulder portion 31 may have a step 36 formed in an annular shape along the circumferential direction of the outer can 16. Similar to the groove 35, the step 36 has the length L of the grooved portion 30 in the radial direction ⁇ of the outer can 16 with the position where the inner end 30a of the grooved portion 30 and the outer can 16 overlap in the axial direction ⁇ as the center X. It is preferably formed within a length range corresponding to 50%. In the example shown in FIG. 3, a step 36 is formed in the shoulder portion 31 at a portion substantially overlapping the inner end 30a of the grooved portion 30 in the axial direction ⁇ . In this case, the portion of the shoulder portion 31 where the step 36 is formed becomes the easily deformable portion 34.
  • a step 36 (easily deformable portion 34) is formed at the boundary position between the facing portion 32 and the extension portion 33, and the shoulder portion 31 is bent at the boundary position to form the entire extension portion 33. Is formed substantially parallel to the radial direction ⁇ of the outer can 16. Further, the thickness of the extending portion 33 is thinner than the thickness of the facing portion 32, for example, 70% or less of the thickness of the facing portion 32.
  • a step 36 may be formed on the shoulder portion 31 to thin at least a part of the extending portion 33, and a groove 35 may be formed at a position overlapping the step 36.
  • FIG. 4A is a plan view showing another example of the embodiment (gasket 18 is not shown), and FIG. 4B is a view showing a part of the AA line cross section in FIG. 4A.
  • the shoulder portion 31 may have at least one convex portion 37 protruding inward in the radial direction of the sealing body 17 from the inner end 30a of the grooved portion 30.
  • a plurality (four) convex portions 37 are formed at equal intervals in the circumferential direction of the shoulder portion 31 formed in an annular shape. In this case, the base portion of the convex portion 37 becomes the easily deformable portion 34.
  • the easily deformable portion 34 formed at the base of the convex portion 37 is preferably formed at the same position as the easily deformable portion 34 shown in FIGS. 2 and 3.
  • the convex portion 37 protrudes inward in the radial direction of the sealing body 17 from the portion substantially overlapping the inner end 30a of the grooved portion 30 in the axial direction ⁇ , and the entire convex portion 37 extends. It is a part 33.
  • the base portion of the convex portion 37 is bent, and the entire convex portion 37 is formed substantially parallel to the radial direction ⁇ of the outer can 16.
  • the length (width) of the convex portion 37 along the circumferential direction of the shoulder portion 31 is preferably short as long as it does not interfere with the connection of the external leads, and is, for example, twice or less the length L of the grooved portion 30.
  • a lithium transition metal composite oxide represented by the general formula LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 was used as the positive electrode active material.
  • Positive electrode active material, polyvinylidene fluoride, and acetylene black are mixed at a solid content mass ratio of 100: 1.7: 2.5, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) is used as a dispersion medium for the positive electrode.
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • a mixture slurry was prepared. Next, this positive electrode mixture slurry is applied to both sides of a positive electrode core made of aluminum foil, leaving the connection portion of the positive electrode lead, dried and compressed, and then cut to a predetermined electrode size to obtain the positive electrode. Made. An aluminum positive electrode lead was ultrasonically welded to the exposed portion of the positive electrode core.
  • Graphitized carbon was used as the negative electrode active material.
  • the negative electrode active material, polyvinylidene fluoride, and carboxymethyl cellulose were mixed at a solid content mass ratio of 100: 0.6: 1 and water was used as a dispersion medium to prepare a negative electrode mixture slurry.
  • this negative electrode mixture slurry is applied to both sides of the negative electrode core made of copper foil, leaving the connection portion of the negative electrode lead, dried and compressed, and then cut to a predetermined electrode size to obtain the negative electrode.
  • a negative electrode lead made of a Ni—Cu—Ni clad material was ultrasonically welded to the exposed portion of the negative electrode core body.
  • a non-aqueous electrolyte solution was prepared by dissolving LiPF 6 in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), and ethyl methyl carbonate (EMC) to a concentration of 1.0 mol / L.
  • EC ethylene carbonate
  • DEC diethyl carbonate
  • EMC ethyl methyl carbonate
  • the positive electrode and the negative electrode were spirally wound via a polyolefin separator to prepare a wound electrode body.
  • This electrode body was inserted into a bottomed tubular outer can produced by drawing a steel plate via a can bottom insulating plate on a disk, and welded to the inner surface of the bottom surface.
  • an insulating plate was inserted on the electrode body, and a grooved portion having a substantially U-shaped cross section was formed on the upper end side of the outer can from the insulating plate.
  • the grooved portion is formed in an annular shape along the circumferential direction of the outer can, with the side surface portion of the outer can projecting from the outside to the inside.
  • the non-aqueous electrolytic solution was injected into the outer can, and the positive electrode lead was welded to the internal terminal plate of the sealing body. Then, while folding the positive electrode lead, the sealing body was placed on the grooved portion via the gasket.
  • a cylindrical battery in which the shoulder is formed by crimping the opening edge of the outer can to the peripheral edge of the sealing body via a gasket, and the shoulder portion extends radially inward from the inner end of the grooved portion. was produced.
  • an annular groove (depth 0.1 mm) is formed along the circumferential direction of the outer can at a portion overlapping the inner end of the grooved portion in the axial direction of the outer can. .. Further, the extending portion located on the tip end side of the shoulder portion with respect to the groove is formed substantially parallel to the radial direction of the outer can and in an annular shape, and the length thereof is 0.5 mm.
  • the portion of the portion facing the grooved portion (opposing portion) via the sealing body and the gasket extends from the inner end of the curved portion formed on the outer peripheral side end portion to the groove, and the distance from the grooved portion becomes smaller as it approaches the groove. It is tilted like.
  • Example 2 A cylindrical battery was produced in the same manner as in Example 1 except that an annular step was formed in place of the annular groove on the shoulder portion.
  • the thickness of the facing portion was 0.25 mm, and the thickness of the extending portion was 0.15 mm.
  • Example 3 Examples except that a convex portion (length 0.5 mm, width 2 mm) protruding inward in the radial direction of the sealing body from the inner end of the grooved portion was formed in the shoulder portion instead of the annular extending portion.
  • a cylindrical battery was produced in the same manner as in 1. Four convex portions were formed at equal intervals in the circumferential direction of the shoulder portion.
  • Example 1 0 to 0.5 °
  • Example 2 0 to 1 °
  • Example 3 1-2 ° Comparative Example 1: 4 to 6 °
  • the shoulder portion can be extended from the inner end of the grooved portion to the radial inside of the sealing body while suppressing the deformation of the grooved portion. Therefore, it is possible to sufficiently secure the connection area of the external reed on the shoulder portion without causing a problem such as a short circuit occurring when the grooved portion comes into contact with the electrode body.
  • the length of the shoulder portion is simply extended as in the battery of the comparative example, the grooved portion is greatly deformed and the risk of short circuit increases.

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Abstract

本開示は、溝入部の変形を抑制しつつ、溝入部の内端よりも封口体の径方向内側まで肩部が延出した円筒形電池を提供することを目的とする。実施形態の一例である円筒形電池は、底面部及び側面部を含む、有底円筒状の外装缶と、外装缶の開口部を塞ぐ封口体と、外装缶と封口体の間に配置されるガスケットとを備える。外装缶は、側面部が外側から内側に張り出して形成され、ガスケットを介して封口体を支持する溝入部と、封口体及びガスケットを介して溝入部と対向するように形成され、溝入部と共に封口体を挟持する肩部とを有する。肩部の少なくとも一部は溝入部の内端よりも封口体の径方向内側に延出し、肩部には外装缶の周方向に沿って易変形部が形成されている。

Description

円筒形電池
　本開示は、円筒形電池に関する。
　従来、有底円筒状の外装缶と、外装缶の開口部を塞ぐ封口体と、外装缶と封口体の間に配置されるガスケットとを備えた円筒形電池が広く知られている（例えば、特許文献１，２参照）。外装缶には、一般的に、側面部が外側から内側に張り出し、ガスケットを介して封口体を支持する溝入部、及び溝入部と対向するように形成され、溝入部と共にガスケットを介して封口体を挟持する肩部が形成されている。電池内部の密閉性を確保するために、肩部は封口体の周縁部にかしめられている。
　なお、円筒形電池では、例えば封口体の内面に正極リードが接続されて封口体が正極外部端子となり、外装缶の内面に負極リードが接続されて外装缶が負極外部端子となる。
特開２００９－１５２０３１号公報 特表２０１０－５１２６３８号公報
　ところで、円筒形電池は、外部リードを介して複数個が直列に接続されてモジュール化される場合がある。このとき、外部リードが正極外部端子及び負極外部端子に接続される。電池モジュールの小型化を目的として、外部リードを負極外部端子としての外装缶のうち封口体に近接する肩部に接続する場合がある。この場合、肩部における外部リードの接続面積を大きくしてリード接続の作業性を向上させるために、肩部を長く延ばすことが考えられるが、肩部を単純に長くすると、肩部をかしめる際に溝入部が電極体側（外装缶の下部側）に変形し易くなる。かかる溝入部の変形が生じると、電極体の収容スペースが狭くなる、溝入部が電極体と接触して短絡する等の不具合が発生し得る。
　本開示の一態様である円筒形電池は、底面部及び側面部を含む、有底円筒状の外装缶と、前記外装缶の開口部を塞ぐ封口体と、前記外装缶と前記封口体の間に配置されるガスケットとを備え、前記外装缶は、前記側面部が外側から内側に張り出して形成され、前記ガスケットを介して前記封口体を支持する溝入部と、前記封口体及び前記ガスケットを介して前記溝入部と対向するように形成され、前記溝入部と共に前記封口体を挟持する肩部とを有し、前記肩部の少なくとも一部は、前記溝入部の内端よりも前記封口体の径方向内側に延出し、前記肩部には、前記外装缶の周方向に沿って易変形部が形成されていることを特徴とする。
　本開示の一態様である円筒形電池によれば、溝入部の変形を抑制しつつ、溝入部の内端よりも封口体の径方向内側まで肩部を延出させることができる。これにより、肩部における外部リードの接続面積を十分に確保でき、円筒形電池をモジュール化する際にリード接続の作業性が向上する。
図１は、実施形態の一例である円筒形電池の断面図である。 図２は、図１中の外装缶の肩部及びその近傍の拡大図である。 図３は、実施形態の他の一例である円筒形電池の断面図である。 図４Ａは、実施形態の他の一例である円筒形電池の平面図である。 図４Ｂは、図４Ａ中のＡＡ線断面の一部を示す図である。 図５は、円筒形電池で発生する溝入部の変形を示す図である。
　以下、図面を参照しながら、本開示に係る円筒形電池の実施形態の一例について詳説する。本明細書において、「略～」との記載は、「略平行」を例に説明すると、完全に平行な状態及び実質的に平行と認められる状態を意味する。
　図１は、実施形態の一例である円筒形電池１０の断面図である。図１に例示するように、円筒形電池１０は、電極体１４と、電解質と、電極体１４及び電解質を収容する外装缶１６とを備える。電極体１４は、正極１１と、負極１２と、セパレータ１３とを含み、正極１１と負極１２がセパレータ１３を介して渦巻き状に巻回された構造を有する。外装缶１６は、軸方向一方が開口した有底円筒形状を有し、外装缶１６の開口部は封口体１７によって塞がれている。また、外装缶１６と封口体１７の間にはガスケット１８が介在している。以下では、説明の便宜上、円筒形電池１０の封口体１７側（外装缶１６の開口部側）を上、外装缶１６の底面部１６ａ側を下とする。
　正極１１は、正極芯体と、当該芯体の少なくとも一方の面に形成された正極合剤層とを有する。正極芯体には、アルミニウム、アルミニウム合金など、正極１１の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。正極合剤層は、正極活物質、アセチレンブラック等の導電剤、及びポリフッ化ビニリデン等の結着剤を含み、正極芯体の両面に形成されることが好ましい。正極活物質には、例えばリチウム遷移金属複合酸化物が用いられる。正極１１は、正極芯体上に正極活物質、導電剤、及び結着剤等を含む正極合剤スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、塗膜を圧縮して正極合剤層を芯体の両面に形成することにより製造できる。
　負極１２は、負極芯体と、当該芯体の少なくとも一方の面に形成された負極合剤層とを有する。負極芯体には、銅、銅合金等の負極１２の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルムなどを用いることができる。負極合剤層は、負極活物質、及びスチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等の結着剤を含み、負極芯体の両面に形成されることが好ましい。負極活物質には、例えば黒鉛、シリコン含有化合物などが用いられる。負極１２は、負極芯体上に負極活物質、結着剤等を含む負極合剤スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、塗膜を圧延して負極合剤層を芯体の両面に形成することにより製造できる。
　電解質には、例えば非水電解質が用いられる。非水電解質は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む。非水溶媒には、エステル類、エーテル類、ニトリル類、アミド類、及びこれらの２種以上の混合溶媒等を用いることができる。非水溶媒は、これら溶媒の水素の少なくとも一部をフッ素等のハロゲン原子で置換したハロゲン置換体を含有していてもよい。なお、非水電解質は液体電解質に限定されず、固体電解質であってもよい。電解質塩には、例えばＬｉＰＦ６等のリチウム塩が使用される。電解質の種類は特に限定されず、水系電解質であってもよい。
　円筒形電池１０は、電極体１４の上下にそれぞれ配置された絶縁板１９，２０を備える。図１に示す例では、正極１１に接続された正極リード２１が絶縁板１９の貫通孔を通って封口体１７側に延び、負極１２に接続された負極リード２２が絶縁板２０の外側を通って外装缶１６の底面部１６ａ側に延びている。正極リード２１は封口体１７の底板である内部端子板２５の下面に溶接等で接続され、内部端子板２５と電気的に接続された封口体１７の外部端子板２６が正極外部端子となる。負極リード２２は外装缶１６の底面部１６ａの内面に溶接等で接続され、外装缶１６が負極外部端子となる。
　円筒形電池１０は、上述のように、外装缶１６と、外装缶１６の開口部を塞ぐ封口体１７と、外装缶１６と封口体１７の間に配置されるガスケット１８とを備える。外装缶１６は、底面部１６ａ及び側面部１６ｂを含む、有底円筒状の金属製容器である。底面部１６ａは円板状を呈し、側面部１６ｂは底面部１６ａの外周縁に沿って円筒状に形成される。また、外装缶１６は円形状の開口部を有し、封口体１７は当該開口部に対応する円板状に形成される。ガスケット１８は、電池内部の密閉性を確保すると共に、外装缶１６及び封口体１７の電気的な絶縁を確保する。
　外装缶１６は、側面部１６ｂが外側から内側に張り出して形成され、ガスケット１８を介して封口体１７を支持する溝入部３０と、封口体１７及びガスケット１８を介して溝入部３０と対向するように形成され、溝入部３０と共に封口体１７を挟持する肩部３１とを有する。溝入部３０は、側面部１６ｂの外側からのスピニング加工により、外装缶１６（側面部１６ｂ）の周方向に沿って環状に形成される。
　肩部３１は、溝入部３０と同様に、外装缶１６の周方向に沿って環状に形成される。肩部３１は、外装缶１６の開口縁部を内側に折り曲げて形成され、ガスケット１８を介して封口体１７の周縁部にかしめられている。詳しくは後述するが、肩部３１の少なくとも一部は、溝入部３０の内端３０ａよりも封口体１７の径方向内側に延出し、肩部３１には外装缶１６の周方向に沿って易変形部３４（図２参照）が形成される。
　封口体１７は、電流遮断機構を備えた円盤状の部材である。封口体１７は、電極体１４側から順に、内部端子板２５、絶縁板２７、及び外部端子板２６が積層された構造を有する。内部端子板２５は、正極リード２１が接続される環状部２５ａ、及び電池の内圧が所定の閾値を超えたときに環状部２５ａから切り離される薄肉の中央部２５ｂを含む金属板である。環状部２５ａには、通気孔２５ｃが形成されている。
　外部端子板２６は、絶縁板２７を挟んで内部端子板２５と対向配置される。絶縁板２７には、径方向中央部に開口部２７ａが、内部端子板２５の通気孔２５ｃと重なる部分に通気孔２７ｂがそれぞれ形成されている。外部端子板２６は、電池の内圧が所定の閾値を超えたときに破断する弁部２６ａを有し、弁部２６ａが絶縁板２７の開口部２７ａを介して内部端子板２５の環状部２５ａと溶接等で接続されている。絶縁板２７は、内部端子板２５の環状部２５ａと外部端子板２６の弁部２６ａとの接続部分以外の部分を絶縁している。
　弁部２６ａは、電池の内側に向かって突出した下凸部、及び下凸部の周囲に形成された薄肉部を含み、外部端子板２６の径方向中央部に形成されている。円筒形電池１０では、正極リード２１が接続された内部端子板２５と、外部端子板２６とが電気的に接続されることで、電極体１４から外部端子板２６につながる電流経路が形成される。電池に異常が発生して内圧が上昇すると、内部端子板２５が破断して中央部２５ｂが環状部２５ａから切り離され、弁部２６ａが電池の外側に向かって凸となるように変形する。これにより、電流経路が遮断される。電池の内圧がさらに上昇すると、弁部２６ａが破断してガスの排出口が形成される。
　なお、封口体の構造は、図１に例示する構造に限定されない。封口体は、２枚の弁体を含む積層構造を有していてもよく、弁体を覆う凸状の封口体キャップを有していてもよい。また、負極リードが封口体の内面に接続され、正極リードが外装缶の内面に接続されてもよい。この場合、封口体が負極外部端子となり、外装缶が正極外部端子となる。
　円筒形電池１０は、例えば、複数個が直列に接続されてモジュール化される。複数の円筒形電池１０を含む電池モジュールでは、外部リードが封口体１７及び外装缶１６の肩部３１に溶接等で接続される。外部リードを外装缶１６の肩部３１に接続する場合、外部リードを外装缶１６の底面部１６ａに接続する場合と比べて、モジュールの小型化を図ることができる。円筒形電池１０では、肩部３１の少なくとも一部が、溝入部３０の内端３０ａよりも封口体１７の径方向内側に延出して長く形成されているので、肩部３１における外部リード接続面積を十分に確保でき、リード接続の作業性が向上して歩留まりが改善される。
　以下、図２を参照しながら、外装缶１６の肩部３１、及びその近傍の構造について詳説する。図２は、図１中の肩部３１及びその近傍の拡大図である。
　図２に例示するように、封口体１７は、外装缶１６の側面部１６ｂに形成された溝入部３０及び肩部３１によって挟持されている。溝入部３０は、外装缶１６の上部において、側面部１６ｂの一部が外側から内側に張り出し、側面部１６ｂの周方向に沿って環状に形成されている。また、溝入部３０は断面略Ｕ字形状を有する。封口体１７は、ガスケット１８を介して溝入部３０の上面に配置される。
　溝入部３０の長さＬは、例えば１ｍｍ～３ｍｍである。ここで、溝入部３０の長さＬとは、外装缶１６の軸方向αに沿った内面から溝入部３０の内端３０ａまでの外装缶１６の径方向βに沿った長さを意味する。溝入部３０の長さＬが当該範囲内であれば、外装缶１６の機械的強度を確保しながら、封口体１７を安定に支持することができる。
　肩部３１は、外装缶１６の開口縁部（上端部）に沿って環状に形成される。肩部３１は、外装缶１６の開口縁部が封口体１７及びガスケット１８を介して溝入部３０と対向するように、溝入部３０の上面に配置された封口体１７の方向に側面部１６ｂを折り曲げて形成される。肩部３１は、封口体１７の周縁部にかしめられることで、ガスケット１８を介して封口体１７を押圧する。本実施形態では、円筒形電池１０の平面視において、一定の幅を有する環状の肩部３１が、封口体１７の周縁部上に形成されている。なお、肩部３１の外周側端部は、電池の外側に向かって湾曲している。
　肩部３１の少なくとも一部は、上述のように、溝入部３０の内端３０ａよりも封口体１７の径方向内側に延出している。すなわち、肩部３１には、封口体１７及びガスケット１８を介して溝入部３０に対向する対向部３２、及び溝入部３０の内端３０ａよりも封口体１７の径方向内側に延出して溝入部３０と対向しない延出部３３が存在する。外装缶１６の径方向βに沿った延出部３３の長さは、溝入部３０の長さＬ以上であってもよいが、好ましくは長さＬよりも短い。延出部３３の長さは、例えば溝入部３０の長さＬの１０％～６０％であり、一例としては０．２ｍｍ～２ｍｍである。
　本実施形態では、環状に形成された肩部３１が、その周方向全長にわたって、溝入部３０の内端３０ａよりも封口体１７の径方向内側に延出している。つまり、肩部３１の延出部３３は環状に形成されている。
　肩部３１には、外装缶１６の周方向に沿って易変形部３４が形成されている。易変形部３４は、肩部３１を封口体１７にかしめたときに、肩部３１の他の部分よりも変形し易い部分であって、かしめの応力が集中し易く他の部分よりも容易に折れ曲がる。換言すると、易変形部３４は、外装缶１６の径方向βに沿った肩部３１の断面において、最も降伏応力が小さく、最も変形し易い部分である。
　後述の比較例で示すように、溝入部の内端を超える長さで肩部を形成すると、かしめ時の応力に対して溝入部からの反力が下回り、溝入部が電極体側に下反りして電極体の収容スペースが狭くなる、溝入部が電極体と接触して短絡する等の不具合が発生し得る。この場合、かしめ時の応力と溝入部からの反力とのバランスが損なわれている。円筒形電池１０では、肩部３１に易変形部３４を形成してかしめ時に肩部３１を変形させることで、溝入部３０に作用する応力を低減できる。このため、肩部３１に延出部３３を形成しても、溝入部３０の変形を抑制することが可能である。
　肩部３１は、外周側端部から易変形部３４に近づくほど溝入部３０との間隔が小さくなるように傾斜していることが好ましい。本実施形態では、肩部３１の外周側端部に形成された湾曲部の内端から易変形部３４にわたって、溝入部３０との間隔が小さくなるように、換言すると、封口体１７の上面との間隔が小さくなるように、肩部３１の対向部３２が下方に向かって傾斜している。この場合、肩部３１によってガスケット１８が強く押圧され、電池内部の良好な密閉性が確保される。
　他方、易変形部３４よりも肩部３１の先端側に位置する部分は、外装缶１６の径方向βと略平行に形成されることが好ましい。肩部３１をかしめた際に、肩部３１が易変形部３４で折れ曲がり、易変形部３４よりも肩部３１の先端側に位置する部分が径方向βに沿った状態となる。すなわち、肩部３１には屈曲部が存在し、屈曲部よりも先端側に位置する部分、例えば延出部３３の一部又は全部が径方向βと略平行に形成される。延出部３３の少なくとも一部が径方向βと略平行に形成されることで、溝入部３０に作用する応力が低減され、また肩部３１に対する外部リードの接続が容易になる。さらに、対向部３２の傾斜角度を小さくすることで肩部３１に対する外部リードの接続が容易になる。例えば、対向部３２の傾斜角度を外装缶１６の径方向βと略平行としてもよい。
　図２に例示する形態では、外装缶１６の周方向に沿った環状の溝３５が肩部３１に形成されている。溝３５は、肩部３１の外面に形成されてもよいが、ガスケット１８に当接する肩部３１の内面に形成されることが好ましい。溝３５は、例えば肩部３１の厚みの１０～９０％の深さで、断面略Ｖ字状に形成される。肩部３１の溝３５が形成された部分は、他の部分よりも厚みが薄くなり、肩部３１を封口体１７にかしめたときに応力が集中して他の部分よりも変形し易い。すなわち、溝３５が形成された部分が易変形部３４となり、肩部３１（外装缶１６）の周方向の全長にわたって環状の易変形部３４が形成される。
　易変形部３４（溝３５）は、溝入部３０の内端３０ａと外装缶１６の軸方向αに重なる位置を中心Ｘとして、外装缶１６の径方向βに、溝入部３０の長さＬの５０％に相当する長さの範囲内に形成されることが好ましい。例えば、溝入部３０の長さＬが２ｍｍである場合、易変形部３４は、中心Ｘから径方向βに、±１ｍｍの範囲内に形成される。易変形部３４が当該範囲内に形成されることで、かしめ時に溝入部３０に作用する応力が十分に低減され、溝入部３０の変形を高度に抑制できる。
　易変形部３４は、肩部３１の上記中心Ｘから径方向βに、溝入部３０の長さＬの３０％に相当する長さ範囲内に形成されることがより好ましく、長さＬの１５％に相当する長さ範囲内に形成されることが特に好ましい。本実施形態では、溝入部３０の内端３０ａと易変形部３４が軸方向αに略並んでいる。すなわち、易変形部３４は、肩部３１において、溝入部３０の内端３０ａと軸方向αに略重なる部分に形成されている。易変形部３４は、対向部３２と延出部３３の境界位置に形成され、延出部３３の全体が外装缶１６の径方向βと略平行に形成されている。
　図３に例示するように、肩部３１には、外装缶１６の周方向に沿って環状に段差３６が形成されていてもよい。段差３６は、溝３５と同様に、溝入部３０の内端３０ａと外装缶１６の軸方向αに重なる位置を中心Ｘとして、外装缶１６の径方向βに、溝入部３０の長さＬの５０％に相当する長さの範囲内に形成されることが好ましい。図３に示す例では、肩部３１において、溝入部３０の内端３０ａと軸方向αに略重なる部分に段差３６が形成されている。この場合、肩部３１の段差３６が形成された部分が易変形部３４となる。
　図３に例示する形態では、段差３６（易変形部３４）が対向部３２と延出部３３の境界位置に形成され、肩部３１が当該境界位置で屈曲して、延出部３３の全体が外装缶１６の径方向βと略平行に形成されている。また、延出部３３の厚みは、対向部３２の厚みより薄く、例えば対向部３２の厚みの７０％以下である。なお、肩部３１に段差３６を形成して、延出部３３の少なくとも一部を薄肉化すると共に、段差３６と重なる位置に溝３５を形成してもよい。
　図４Ａは実施形態の他の一例を示す平面図（ガスケット１８の図示省略）、図４Ｂは図４Ａ中のＡＡ線断面の一部を示す図である。図４Ａ及び図４Ｂに例示するように、肩部３１は、溝入部３０の内端３０ａよりも封口体１７の径方向内側に突出した少なくとも１つの凸部３７を有していてもよい。図４Ａ及び図４Ｂに示す例では、環状に形成された肩部３１の周方向に等間隔で複数（４つ）の凸部３７が形成されている。この場合、凸部３７の付け根部分が易変形部３４となる。
　凸部３７の付け根部分に形成される易変形部３４は、図２及び図３に示す易変形部３４と同様の位置に形成されることが好ましい。図４Ａ及び図４Ｂに示す例では、溝入部３０の内端３０ａと軸方向αに略重なる部分から、封口体１７の径方向内側に凸部３７が突出しており、凸部３７の全体が延出部３３となっている。また、凸部３７の付け根部分が屈曲し、凸部３７の全体が外装缶１６の径方向βと略平行に形成されている。肩部３１の周方向に沿った凸部３７の長さ（幅）は、外部リードの接続に支障がない範囲で短いことが好ましく、例えば溝入部３０の長さＬの２倍以下である。
　以下、実施例により開示をさらに説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。
　＜実施例１＞
　［正極の作製］
　正極活物質として、一般式ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５Ｏ２で表されるリチウム遷移金属複合酸化物を用いた。正極活物質と、ポリフッ化ビニリデンと、アセチレンブラックを、１００：１．７：２．５の固形分質量比で混合し、分散媒としてＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）を用いて、正極合剤スラリーを調製した。次に、この正極合剤スラリーをアルミニウム箔からなる正極芯体の両面に、正極リードの接続部分を残して塗布し、塗膜を乾燥、圧縮した後、所定の電極サイズに切断して正極を作製した。なお、正極芯体の露出部にアルミニウム製の正極リードを超音波溶接した。
　［負極の作製］
　負極活物質として、易黒鉛化炭素を用いた。負極活物質と、ポリフッ化ビニリデンと、カルボキシメチルセルロースを、１００：０．６：１の固形分質量比で混合し、分散媒として水を用いて、負極合剤スラリーを調製した。次に、この負極合剤スラリーを銅箔からなる負極芯体の両面に、負極リードの接続部分を残して塗布し、塗膜を乾燥、圧縮した後、所定の電極サイズに切断して負極を作製した。なお、負極芯体の露出部にＮｉ－Ｃｕ－Ｎｉクラッド材からなる負極リードを超音波溶接した。
　［非水電解液の調製］
　エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、及びエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）の混合溶媒に、ＬｉＰＦ６を１．０ｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させて非水電解液を調製した。
　［円筒形電池の作製］
　上記正極と上記負極を、ポリオレフィン製のセパレータを介して渦巻状に巻回し、巻回型の電極体を作製した。この電極体を、鋼板の絞り加工により作製した有底筒状の外装缶に円板上の缶底絶縁板を介して挿入し、底面部の内面に溶接した。次に、電極体の上に絶縁板を挿入し、絶縁板よりも外装缶の上端側に断面略Ｕ字状の溝入部を形成した。溝入部は、外装缶の側面部が外側から内側に張り出し、外装缶の周方向に沿って環状に形成される。次に、上記非水電解液を外装缶内に注入し、正極リードを封口体の内部端子板に溶接した。その後、正極リードを折り畳みながら、ガスケットを介して封口体を溝入部の上に配置した。ガスケットを介して外装缶の開口縁部を封口体の周縁部にかしめることで肩部を形成し、溝入部の内端よりも封口体の径方向内側に肩部が延出した円筒形電池を作製した。
　肩部（厚み０．２５ｍｍ）には、外装缶の軸方向に溝入部の内端と重なる部分に、外装缶の周方向に沿った環状の溝（深さ０．１ｍｍ）が形成されている。また、溝よりも肩部の先端側に位置する延出部は、外装缶の径方向と略平行に、かつ環状に形成され、その長さは０．５ｍｍである。なお、封口体及びガスケットを介して溝入部と対向する部分（対向部）は、外周側端部に形成された湾曲部の内端から溝にかけて、溝に近づくほど溝入部との間隔が小さくなるように傾斜している。
　＜実施例２＞
　肩部において、環状の溝の代わりに、環状の段差を形成したこと以外は、実施例１と同様にして円筒形電池を作製した。対向部の厚みは０．２５ｍｍ、延出部の厚みは０．１５ｍｍとした。
　＜実施例３＞
　肩部において、環状の延出部の代わりに、溝入部の内端よりも封口体の径方向内側に突出した凸部（長さ０．５ｍｍ、幅２ｍｍ）を形成したこと以外は、実施例１と同様にして円筒形電池を作製した。凸部は、肩部の周方向に等間隔で４つ形成した。
　＜比較例１＞
　易変形部となる環状の溝を肩部に形成しなかったこと以外は、実施例１と同様にして円筒形電池を作製した。
　［溝入部の断面観察］
　実施例及び比較例の各電池について、電池の上部にエポキシ樹脂を注入して硬化させた後、電池の上部を外装缶の軸方向に沿って切断した。各電池について、溝入部の断面形状を観察し、図５に示すように、溝入部の上面の下反り角度θを計測した。角度θは、外装缶の軸方向に沿った側面部の内面に垂直な方向に対する傾斜角度であって、角度θが大きいほど、溝入部の変形の程度が大きいことを意味する。
　角度θの計測結果は、下記の通りである。
　　　実施例１：０～０．５°
　　　実施例２：０～１°
　　　実施例３：１～２°
　　　比較例１：４～６°
　上記評価結果から、実施例の電池はいずれも、比較例の電池と比べて、溝入部の下反り角度θが小さく、溝入部の変形の程度が小さいことが分かる。実施例の電池によれば、溝入部の変形を抑制しつつ、溝入部の内端よりも封口体の径方向内側まで肩部を延出させることができる。このため、溝入部が電極体と接触して短絡が発生する等の不具合を招くことなく、肩部における外部リードの接続面積を十分に確保できる。他方、比較例の電池のように、肩部の長さを単純に延ばすと、溝入部が大きく変形して短絡リスクが高くなる。
　１０　円筒形電池、１１　正極、１２　負極、１３　セパレータ、１４　電極体、１６　外装缶、１６ａ　底面部、１６ｂ　側面部、１７　封口体、１８　ガスケット、１９，２０　絶縁板、２１　正極リード、２２　負極リード、２５　内部端子板、２５ａ　環状部、２５ｂ　中央部、２５ｃ　通気孔、２６　外部端子板、２６ａ　弁部、２７　絶縁板、２７ａ　開口部、２７ｂ　通気孔、３０　溝入部、３０ａ　内端、３１　肩部、３２　対向部、３３　延出部、３４　易変形部、３５　溝、３６　段差、３７　凸部

Claims (7)

  1. 　底面部及び側面部を含む、有底円筒状の外装缶と、
    　前記外装缶の開口部を塞ぐ封口体と、
    　前記外装缶と前記封口体の間に配置されるガスケットと、
    　を備える円筒形電池であって、
    　前記外装缶は、前記側面部が外側から内側に張り出して形成され、前記ガスケットを介して前記封口体を支持する溝入部と、前記封口体及び前記ガスケットを介して前記溝入部と対向するように形成され、前記溝入部と共に前記封口体を挟持する肩部とを有し、
    　前記肩部の少なくとも一部は、前記溝入部の内端よりも前記封口体の径方向内側に延出し、前記肩部には、前記外装缶の周方向に沿って易変形部が形成されている、円筒形電池。
  2. 　前記易変形部は、前記外装缶の軸方向に前記溝入部の内端と重なる位置を中心として、前記外装缶の径方向に、前記溝入部の長さの５０％に相当する長さの範囲内に形成される、請求項１に記載の円筒形電池。
  3. 　前記易変形部は、前記外装缶の軸方向に前記溝入部の内端と略重なる部分に形成される、請求項１に記載の円筒形電池。
  4. 　前記肩部には、前記外装缶の周方向に沿った環状の溝又は段差が形成され、
    　前記肩部の前記溝又は前記段差が形成された部分が前記易変形部となる、請求項１～３のいずれか１項に記載の円筒形電池。
  5. 　前記肩部は、前記溝入部の内端よりも前記封口体の径方向内側に突出した少なくとも１つの凸部を有し、
    　前記凸部の付け根部分が前記易変形部となる、請求項１～３のいずれか１項に記載の円筒形電池。
  6. 　前記肩部は、外周側端部から前記易変形部に近づくほど前記溝入部との間隔が小さくなるように傾斜している、請求項１～５のいずれか１項に記載の円筒形電池。
  7. 　前記肩部の前記易変形部よりも先端側に位置する部分は、前記外装缶の径方向と略平行に形成されている、請求項１～６のいずれか１項に記載の円筒形電池。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021193133A1 (ja) * 2020-03-25 2021-09-30 三洋電機株式会社 円筒形電池

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115513577A (zh) * 2022-09-23 2022-12-23 深圳市赛尔摩星科技有限公司 圆柱电池及其制造方法、电池模组及用电装置
WO2024110841A1 (en) * 2022-11-21 2024-05-30 Manz Italy S.R.L. Beading apparatus for the production of a power storage device, machine provided with said beading unit and relative beading method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002093382A (ja) * 2000-09-12 2002-03-29 Hitachi Maxell Ltd 蓄電池とその製造方法
JP2005293922A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Sanyo Electric Co Ltd 電池およびその製造方法
JP2009152031A (ja) 2007-12-20 2009-07-09 Panasonic Corp 円筒形電池
JP2012234716A (ja) * 2011-05-02 2012-11-29 Hitachi Vehicle Energy Ltd 円筒形二次電池

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11111264A (ja) * 1997-10-01 1999-04-23 Toray Ind Inc 密閉型電池
JP4223134B2 (ja) * 1999-04-20 2009-02-12 三桜工業株式会社 密閉型電池の容器封口構造
KR100912789B1 (ko) * 2006-09-11 2009-08-18 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 원통형 이차전지
KR100948001B1 (ko) * 2006-12-11 2010-03-18 주식회사 엘지화학 안전성이 강화된 클림핑 형상의 리튬이온 이차전지
JP2009218013A (ja) * 2008-03-07 2009-09-24 Sanyo Electric Co Ltd 密閉型電池
JP2010232089A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Sanyo Electric Co Ltd 密閉型電池
JP5396349B2 (ja) * 2010-08-10 2014-01-22 日立ビークルエナジー株式会社 二次電池
KR102116116B1 (ko) * 2016-09-30 2020-05-27 주식회사 엘지화학 그루브가 형성되어 있는 금속 캔을 포함하는 원통형 전지셀
US10601016B2 (en) * 2016-10-14 2020-03-24 Tiveni Mergeco, Inc. Center contact plate configured to establish electrical bonds to different groups of battery cells in a battery module
KR102063462B1 (ko) * 2016-12-22 2020-01-08 주식회사 엘지화학 2차 크림핑 금형을 포함하는 원통형 전지셀 제조장치
JP6927297B2 (ja) * 2017-06-07 2021-08-25 株式会社村田製作所 二次電池、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002093382A (ja) * 2000-09-12 2002-03-29 Hitachi Maxell Ltd 蓄電池とその製造方法
JP2005293922A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Sanyo Electric Co Ltd 電池およびその製造方法
JP2009152031A (ja) 2007-12-20 2009-07-09 Panasonic Corp 円筒形電池
JP2012234716A (ja) * 2011-05-02 2012-11-29 Hitachi Vehicle Energy Ltd 円筒形二次電池

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3979352A4

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021193133A1 (ja) * 2020-03-25 2021-09-30 三洋電機株式会社 円筒形電池

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