WO2022107716A1 - 円筒形電池 - Google Patents

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cylindrical battery
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心 原口
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三洋電機株式会社
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • This disclosure relates to a cylindrical battery.
  • an outer can has a grooved portion whose side surface is partially overhanging inward, the open end of the outer can is bent inward, and a gasket interposed between the grooved portion and the open end is placed in the vertical direction.
  • the sealing body is crimped and fixed by compressing it to.
  • positive electrode leads and negative electrode leads protrude from the positive electrode and negative electrode contained in the electrode body, respectively.
  • the sealing body is connected to the positive electrode lead to become a positive electrode external terminal, and the outer can is connected to the negative electrode lead to form a negative electrode external terminal. Become.
  • an external lead is connected to each of the sealing body and the outer can, and the plurality of cylindrical batteries are connected to each other by the external lead.
  • an external lead may be connected to the open end of the outer can located on the battery sealing body side and to the adjacent battery sealing body.
  • the open end of the outer can is short, so workability when connecting an external lead to the open end is not good.
  • the gasket cannot be uniformly compressed at the open end, wrinkles and wrinkles occur, and the flatness of the open end deteriorates. Therefore, the external lead cannot be stably connected to the end of the opening as an external terminal.
  • an object of the present disclosure is to provide a cylindrical battery having an external terminal at the open end of the outer can, which has a polarity different from that of the sealing body and is easily connected to an external lead.
  • the cylindrical battery according to one aspect of the present disclosure includes an electrode body including a positive electrode and a negative electrode, a bottomed cylindrical outer can that houses the electrode body and is connected to either the positive electrode or the negative electrode, and a positive electrode and a negative electrode.
  • the outer can has a protrusion whose side surface projects radially inward, and the opening end extends radially outward, and the sealing body is via a gasket. It is characterized in that it is caulked and fixed inward in the radial direction by a protruding portion.
  • the open end for connecting the external lead extends outward in the radial direction, so that the open end of the outer can of the conventional cylindrical battery is compared with the open end. It is possible to form an open end portion that is flat and has a sufficient area. As a result, it is possible to form an external terminal having a polarity different from that of the sealing body and being easily connected to an external lead at the open end of the outer can.
  • FIG. 1 is an enlarged view of a part of the upper end of the outer can in FIG.
  • FIG. 2 is a diagram showing an embodiment further including a conductive member joined to the end of the opening. It is a figure corresponding to FIG. 2 in another example of an embodiment.
  • FIG. 1 is a vertical sectional view of a cylindrical battery 10 which is an example of an embodiment.
  • the cylindrical battery 10 has an electrode body 14, a bottomed cylindrical outer can 16 accommodating the electrode body 14 and an electrolyte (not shown), and a gasket 18 at the opening of the outer can 16. It is provided with a sealing body 17 that closes through.
  • 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 direction along the axial direction of the outer can 16 is referred to as "vertical direction or vertical direction”
  • the sealing body 17 side is referred to as "upper”
  • the bottom surface side of the outer can 16 is referred to as "lower”. do.
  • the direction perpendicular to the axial direction of the outer can 16 will be referred to as "horizontal direction or radial direction"
  • the radial inner side of the outer can 16 will be referred to as the inner side
  • the radial outer side will be referred to as the outer 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, a film in which the metal is arranged on the surface layer, or the like 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 sides of the positive electrode core.
  • a lithium transition metal composite oxide or the like is used for example.
  • 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.
  • SBR styrene-butadiene rubber
  • the negative electrode active material for example, graphite, a silicon-containing compound or the like is used.
  • the electrolyte may be an aqueous electrolyte or a non-aqueous electrolyte. Further, it may be either a liquid electrolyte or a solid electrolyte. In this embodiment, 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 for example, esters, ethers, nitriles, amides, and a mixed solvent of two or more of these can be used.
  • the non-aqueous solvent may contain a halogen-substituted product in which at least a part of hydrogen in these solvents is substituted with a halogen atom such as fluorine.
  • a halogen atom such as fluorine.
  • the electrolyte salt for example, a lithium salt such as LiPF 6 is used.
  • the cylindrical battery 10 includes insulating plates 19 and 20 arranged above and below the electrode body 14, respectively.
  • the outer can 16 is connected to either the positive electrode 11 or the negative electrode 12, and the sealing body 17 is connected to the other of the positive electrode 11 and the negative electrode 12.
  • the positive electrode lead 21 connected to the positive electrode 11 extends toward the sealing body 17 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 side of the outer can 16.
  • the positive electrode lead 21 is connected to the internal terminal plate 25 which is the bottom plate of the sealing body 17 by welding or the like, and the rupture 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 of the outer can 16 by welding or the like, and the outer can 16 serves as a negative electrode external terminal.
  • the negative electrode lead may be connected to the inner surface of the sealing body 17, and the positive electrode lead may be connected to the inner surface of the outer can 16.
  • the sealing body 17 serves as the negative electrode external terminal
  • the outer can 16 serves as the positive electrode external terminal.
  • the outer can 16 is a metal container having one end (upper end) open in the axial direction, and has a disk-like bottom surface and a cylindrical side surface along the outer peripheral edge of the bottom surface.
  • the sealing body 17 is formed in a disk shape corresponding to the shape of the opening of the outer can 16.
  • the gasket 18 is an annular member made of resin, which secures the airtightness inside the battery and also secures the electrical insulation of the outer can 16 and the sealing body 17.
  • the sealing body 17 is caulked and fixed via a gasket 18 inside the protruding portion 16a of the outer can 16 in the radial direction.
  • the outer can 16 has a protruding portion 16a whose side surface projects inward in the radial direction, and the opening end portion 16b extends outward in the radial direction.
  • the protrusion 16a functions to crimp and fix the sealing body 17.
  • An external lead is connected to the open end 16b.
  • the outer can 16 has a grooved portion 23 whose side surface projects from the outside to the inside.
  • the grooved portion 23 is formed in an annular shape along the circumferential direction of the outer can 16 by spinning processing from the outside of the side surface.
  • the grooved portion 23 has a substantially U-shaped cross section, and the sealing body 17 is supported on the upper surface thereof. Since the grooved portion 23 supports the sealing body 17 from below, the positioning of the sealing body 17 at the time of manufacturing the cylindrical battery 10 becomes easy.
  • the outer can 16 does not have to have the grooved portion 23.
  • the projecting portion 16a crimps and fixes the sealing body 17 inward in the radial direction, so that the airtightness inside the battery can be ensured even if the outer can 16 does not have the grooved portion 23.
  • the space for accommodating the electrode body 14 inside the outer can 16 can be increased in the vertical direction to increase the capacity of the battery.
  • 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 a rupture 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 rupture 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 rupture 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 is welded to the central portion 25b of the internal terminal plate 25 through the opening 27a of the insulating plate 27. It is connected by.
  • the insulating plate 27 insulates a portion other than the connecting portion between the annular portion 25a and the central portion 25b of the valve portion 26a.
  • the valve portion 26a includes a convex downward convex portion inside the battery and a thin-walled portion formed around the downward convex portion, and is formed in the radial center portion of the rupture plate 26.
  • the internal terminal plate 25 to which the positive electrode lead 21 is connected and the rupture plate 26 are electrically connected to form a current path from the electrode body 14 to the rupture 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 upper side of the battery. This cuts off the current path.
  • the valve portion 26a breaks and a gas discharge port is formed.
  • the structure of the sealing body is not limited to the structure shown in FIG.
  • the sealing body may have a laminated structure including two valve bodies, or may have a convex sealing body cap covering the valve body.
  • a plurality of cylindrical batteries 10 are connected in series and modularized.
  • the external lead is connected to the opening end portion 16b and the sealing body 17 by welding or the like.
  • the connection distance between the batteries can be shortened as compared with the case where the external lead is connected to the bottom surface of the outer can 16.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a part of the upper end of the outer can in FIG.
  • the outer can 16 has a protruding portion 16a whose side surface protrudes inward in the radial direction.
  • the protrusion 16a compresses the gasket 18 inward in the radial direction to crimp and fix the sealing body 17.
  • the protruding portion 16a is formed on the entire circumference of the outer can 16.
  • the protruding portion 16a is formed in an annular shape along the circumferential direction of the outer can 16 by spinning processing from the outside of the side surface.
  • protrusion 16a is formed in the vertical direction, but a plurality of protrusions 16a may be formed.
  • the shape of the protruding portion 16a is not particularly limited, and the cross section may be a substantially V-shaped shape as shown in FIG. 2, a substantially U-shaped shape, a substantially W-shaped shape, or the like. Further, one or a plurality of protruding portions 16a may be formed in a part of the outer can 16 in the circumferential direction. In this case, from the viewpoint of improving the airtightness inside the battery, it is preferable that the pair of protruding portions 16a are formed so as to face each other in the radial direction.
  • the opening end portion 16b is formed by bending the opening edge portion (upper end portion) of the outer can 16 outward, and extends substantially horizontally outward in the radial direction.
  • the length L1 of the opening end portion 16b is, for example, 0.5 to 3 mm.
  • the length L1 of the open end portion 16b means the length along the radial direction from the side surface of the outer can 16 to the end portion. Similar to the grooved portion 23, the open end portion 16b is formed in an annular shape along the circumferential direction of the outer can 16.
  • the opening end portion 16b is formed on the entire circumference of the outer can 16.
  • the external lead can be connected to the opening end portion 16b in any direction in the circumferential direction of the outer can 16.
  • the opening end portion 16b may be formed one or more in a part of the outer can 16 in the circumferential direction.
  • the cylindrical battery 10 may further include a conductive member 30 bonded to the open end portion 16b.
  • a conductive member 30 bonded to the open end portion 16b.
  • an external lead can be connected to the surface of the conductive member 30 having a larger area than the open end portion 16b, and the conductive member 30 functions as an external terminal.
  • the conductive member 30 is, for example, a flat plate made of metal.
  • the thickness of the conductive member 30 is, for example, 0.05 to 0.5 mm.
  • the position of the outer end 30a of the conductive member 30 is not particularly limited, but for example, as shown in FIG. 3, the open end and the outer end 30a of the outer can 16 may be substantially aligned.
  • the position of the inner end 30b of the conductive member 30 is not particularly limited, and may be outside the inner end of the gasket 18, for example, as shown in FIG. Further, the conductive member 30 may be a ring-shaped plate member.
  • the outer diameter of the conductive member 30 is, for example, ⁇ 20 to 30 mm and the hollow cut hole is ⁇ 15 to 20 mm.
  • a welding method, an adhesive method, or the like can be used as a method of joining the conductive member 30 and the open end portion 16b.
  • the welding method include laser welding and resistance welding, and laser welding is preferable.
  • the bonding method include a method using an adhesive or solder.
  • the adhesive preferably has conductivity.
  • the surface roughness of the conductive member 30 may be increased to improve weldability.
  • the material of the conductive member 30 is preferably the same as the main component of the material of the outer can 16. As a result, the conductive member 30 and the open end portion 16b can be easily joined by laser welding.
  • the material of the conductive member 30 and the open end portion 16b may be a steel plate material. Further, the surface of the steel plate material may be plated with, for example, nickel or the like.
  • the cross-sectional shape of the gasket 18 may be an L-shape.
  • the base portion 18a extending in the radial direction of the gasket 18 prevents the outer peripheral edge of the sealing body 17 from coming into contact with the grooved portion 23.
  • the upright portion 18b extending in the vertical direction of the gasket 18 is compressed between the protruding portion 16a of the outer can 16 and the sealing body 17 while preventing the outer peripheral edge of the sealing body 17 from coming into contact with the outer can 16. By doing so, the sealing body 17 is crimped and fixed.
  • the outer shape of the gasket 18 is not particularly limited as long as the base portion 18a and the upright portion 18b can perform their respective functions.
  • press working is performed with a 90 ° bent portion formed near the upper end of a bottomed cylindrical outer can 16 made of a steel plate material, the upper end is trimmed, and the length is 0.5 to the outside in the radial direction.
  • a 3 mm open end 16b is formed.
  • the insulating plates 19 and 20 are arranged above and below the electrode body 14, and are housed in the outer can 16.
  • the negative electrode lead 22 is welded to the bottom of the outer can 16, and the grooved portion 23 is formed on the side surface of the outer can 16 by pressing.
  • the sealing body 17 is welded to the positive electrode lead 21, and an appropriate amount of non-aqueous electrolyte is injected into the outer can 16.
  • the gasket 18 and the sealing body 17 are housed in the upper part of the grooved portion 23, and the side surface of the outer can 16 is spun from the outside to form an annular protruding portion 16a along the circumferential direction of the outer can 16.
  • the sealing body 17 is caulked and fixed inward in the radial direction by the protruding portion 16a via the gasket 18, and a cylindrical battery is manufactured.
  • the open end portion 16b of the outer can 16 extends outward in the radial direction, and the sealing body 17 is caulked and fixed in the radial direction by the protruding portion 16a.
  • the connection area of the external lead at the open end 16b can be sufficiently secured, so that the stability and work of the connection between the outer can and the external lead when modularizing the cylindrical battery 10 can be obtained. Improves sex.

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Abstract

外装缶の開口端部に、封口体と異なる極性を有するとともに外部リードとの接続が容易な円筒形電池を提供する。本開示の一態様である円筒形電池（１０）は、正極（１１）及び負極（１２）を含む電極体（１４）と、電極体（１４）を収容し、正極（１１）及び負極（１２）のいずれか一方と接続される有底円筒状の外装缶（１６）と、正極（１１）及び負極（１２）の他方と接続される封口体（１７）とを備え、外装缶（１６）は、側面が径方向内側に突出した突出部（１６ａ）を有し、且つ、開口端部（１６ｂ）が径方向外側に延出し、封口体（１７）は、ガスケット（１８）を介して突出部（１６ａ）により径方向内側にかしめ固定されている。

Description

円筒形電池
　本開示は、円筒形電池に関する。
　従前から、有底円筒状の外装缶に電極体を収容し、外装缶の開口を封口体で塞いだ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）。一般的に、外装缶は、側面の一部が内側に張り出した溝入部を有し、外装缶の開口端部が内側に曲げられ、溝入部と開口端部の間に介在するガスケットを上下方向に圧縮することで封口体をかしめ固定している。また、電極体に含まれる正極と負極からは各々正極リードと負極リードが突出し、例えば、封口体は正極リードと接続して正極外部端子となり、外装缶は負極リードと接続して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、複数の円筒形電池を接続して電池モジュールを形成する場合には、封口体と外装缶のそれぞれに外部リードが接続され、外部リードにより複数の円筒形電池が互いに接続される。電池間の接続距離を短くするために、外部リードが、電池の封口体側に位置する外装缶の開口端部と、隣接する電池の封口体に接続されることがある。従来の電池では、外装缶の開口端部が短いので、開口端部に外部リードを接続する際の作業性が良くない。また、開口端部を長くして作業性を向上させようとすると、開口端部でガスケットを均一に圧縮することができず、しわや波打ちが発生して開口端部の平坦性が悪くなってしまい、外部端子としての開口端部に外部リードを安定して接続することができない。
　そこで、本開示の目的は、外装缶の開口端部に、封口体と異なる極性を有するとともに外部リードとの接続が容易な外部端子を有する円筒形電池を提供することである。
　本開示の一態様である円筒形電池は、正極及び負極を含む電極体と、電極体を収容し、正極及び負極のいずれか一方と接続される有底円筒状の外装缶と、正極及び負極の他方と接続される封口体とを備え、外装缶は、側面が径方向内側に突出した突出部を有し、且つ、開口端部が径方向外側に延出し、封口体は、ガスケットを介して突出部により径方向内側にかしめ固定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、外部リードを接続するための開口端部を径方向外側に延出するので、従来の円筒形電池の外装缶の開口端部に比べて、平坦で、且つ、十分な面積の開口端部が形成可能である。これにより、外装缶の開口端部に、封口体と異なる極性を有するとともに外部リードとの接続が容易な外部端子を形成することができる。
実施形態の一例である円筒形電池の縦方向断面図である。 図１における外装缶の上端の一部を拡大した図である。 図２において、開口端部に接合された導電部材をさらに備える実施形態を示す図である。 実施形態の他の一例における図２に対応する図である。
　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。図１は、実施形態の一例である円筒形電池１０の縦方向断面図である。
　図１に示すように、円筒形電池１０は、電極体１４と、電極体１４及び電解質（図示せず）を収容する有底円筒状の外装缶１６と、外装缶１６の開口をガスケット１８を介して塞ぐ封口体１７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。なお、以下では、説明の便宜上、外装缶１６の軸方向に沿った方向を「縦方向又は上下方向」とし、封口体１７側を「上」、外装缶１６の底面側を「下」として説明する。また、外装缶１６の軸方向に垂直な方向を「水平方向又は径方向」とし、外装缶１６の径方向内側を内側、径方向外側を外側として説明する。
　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、アルミニウム合金等の正極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等が用いられる。
　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等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等が用いられる。
　電解質は、水系電解質であってもよく、非水電解質であってもよい。また、液体電解質、固体電解質のいずれであってもよい。本実施形態では、非水電解質を用いるものとする。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。非水溶媒としては、例えば、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。電解質塩には、例えば、ＬｉＰＦ６等のリチウム塩が用いられる。
　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。外装缶１６が正極１１及び負極１２のいずれか一方と接続され、封口体１７が正極１１及び負極１２の他方と接続される。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のラプチャー板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。なお、負極リードが封口体１７の内面に接続され、正極リードが外装缶１６の内面に接続されてもよい。この場合、封口体１７が負極外部端子となり、外装缶１６が正極外部端子となる。
　外装缶１６は、軸方向一端（上端）が開口した金属製容器であって、底面が円板状を呈し、側面が底面の外周縁に沿って円筒状に形成されている。封口体１７は、外装缶１６の開口の形状に対応する円板状に形成されている。ガスケット１８は、樹脂製の環状部材であって、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。封口体１７は、外装缶１６の突出部１６ａの径方向内側において、ガスケット１８を介してかしめ固定されている。
　外装缶１６は、側面が径方向内側に突出した突出部１６ａを有し、且つ、開口端部１６ｂが径方向外側に延出している。突出部１６ａは、封口体１７をかしめ固定するように機能する。開口端部１６ｂには、外部リードが接続される。
　外装缶１６は、側面が外側から内側に張り出した溝入部２３を有する。溝入部２３は、側面の外側からのスピニング加工により、外装缶１６の周方向に沿って環状に形成される。溝入部２３は、断面が略Ｕ字形状を有し、その上面で封口体１７を支える。溝入部２３が封口体１７を下から支えることで、円筒形電池１０の製造時における封口体１７の位置合わせが容易になる。なお、外装缶１６は、溝入部２３を有しなくてもよい。後述するように、突出部１６ａが径方向内側に封口体１７をかしめ固定しており、外装缶１６が溝入部２３を有さなくても電池内部の密閉性が確保できる。外装缶１６が溝入部２３を有さない場合は、外装缶１６内部の電極体１４を収容する空間を縦方向に大きくして、電池を高容量化することができる。
　封口体１７は、電流遮断機構を備えた円板状の部材である。封口体１７は、電極体１４側から順に、内部端子板２５、絶縁板２７、及びラプチャー板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。
　ラプチャー板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。ラプチャー板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２７ａを介して内部端子板２５の中央部２５ｂと溶接等で接続されている。絶縁板２７は、環状部２５ａと弁部２６ａの中央部２５ｂとの接続部分以外の部分を絶縁している。
　弁部２６ａは、電池の内側に凸の下凸部、及び下凸部の周囲に形成された薄肉部を含み、ラプチャー板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、ラプチャー板２６とが電気的に接続されることで、電極体１４からラプチャー板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が電池の上方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に示す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。
　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。本実施形態の円筒形電池１０を含む電池モジュールでは、外部リードは、開口端部１６ｂ及び封口体１７に溶接等で接続される。外部リードを開口端部１６ｂに接続することで、外部リードを外装缶１６の底面に接続する場合と比べて、電池間の接続距離を短くすることができる。
　以下、図２及を参照しながら、外装缶１６の突出部１６ａによる封口体１７のかしめ固定構造、及び、開口端部１６ｂについて説明する。図２は、図１における外装缶の上端の一部を拡大した図である。
　外装缶１６は、側面が径方向内側に突出した突出部１６ａを有する。突出部１６ａは、ガスケット１８を径方向内側に圧縮して封口体１７をかしめ固定する。本実施形態においては、外装缶１６の全周に突出部１６ａが形成されている。突出部１６ａは、側面の外側からのスピニング加工により、外装缶１６の周方向に沿って環状に形成される。
　図２では、突出部１６ａは縦方向に１つのみ形成されているが、複数形成されていてもよい。また、突出部１６ａの形状は、特に限定されず、断面が、図２に示すような略Ｖ字形状でもよいし、略Ｕ字形状、略Ｗ字形状等であってもよい。また、突出部１６ａは、外装缶１６の周方向の一部に１つ又は複数形成されていてもよい。この場合、電池内部の密閉性向上の観点から、一対の突出部１６ａが径方向に対向するように形成されることが好ましい。
　開口端部１６ｂは、外装缶１６の開口縁部（上端部）を外側に折り曲げて形成され、径方向外側に略水平に延出している。開口端部１６ｂの長さＬ１は、例えば０．５～３ｍｍである。ここで、開口端部１６ｂの長さＬ１とは、外装缶１６の側面から端部までの径方向に沿った長さを意味する。開口端部１６ｂは、溝入部２３と同様に、外装缶１６の周方向に沿って環状に形成されている。
　本実施形態においては、開口端部１６ｂは、外装缶１６の全周に形成されている。これにより、開口端部１６ｂにおいて外装缶１６の周方向のいずれの方向にも外部リードを接続できる。
　開口端部１６ｂは、外装缶１６の周方向の一部に１つ又は複数形成されていてもよい。これにより、電池の径方向の外形を小さくできるので、電池同士の間隔を小さくして、電池モジュールの高密度化できる。
　また、図３に示すように、円筒形電池１０は、開口端部１６ｂに接合された導電部材３０をさらに備えてもよい。これにより、円筒形電池１０をモジュール化する際に、開口端部１６ｂよりも面積が大きい導電部材３０の表面に外部リードを接続することができ、導電部材３０が外部端子として機能する。これにより、外装缶１６の開口端部１６ｂに形成された外部端子と外部リードとの間の接続の作業性がより向上する。導電部材３０は、例えば、金属製の平坦な板である。また、導電部材３０の厚みは、例えば、０．０５～０．５ｍｍである。
　導電部材３０の外端３０ａの位置は、特に限定されないが、例えば、図３に示すように、外装缶１６の開口端と外端３０ａが略揃っていてもよい。導電部材３０の内端３０ｂの位置は、特に限定されず、例えば、図３に示すように、ガスケット１８の内端よりも外側であってもよい。また、導電部材３０は、環形状の板部材であってもよい。導電部材３０の外形は、例えば、外径がφ２０～３０ｍｍで、中空切り穴がφ１５～２０ｍｍである。
　導電部材３０と開口端部１６ｂとの接合方法としては、例えば、溶接方法及び接着方法等を用いることができる。溶接方法としては、レーザ溶接及び抵抗溶接等が挙げられ、レーザ溶接が好ましい。接着方法としては、接着剤や半田を用いる方法が挙げられる。接着剤としては、導電性を有するものが好ましい。導電部材３０の表面粗さを大きくして、溶接性を向上させてもよい。導電部材３０の材質は、外装缶１６の材質の主成分と同じであることが好ましい。これにより、導電部材３０と開口端部１６ｂとがレーザ溶接で接合しやすくなる。例えば、導電部材３０及び開口端部１６ｂの材質が鋼鈑材料であってもよい。また、当該鋼鈑材料の表面は、例えば、ニッケル等のメッキ処理がされていてもよい。
　また、図４に示すように、ガスケット１８の断面形状は、Ｌ字形状であってもよい。ガスケット１８の径方向に延びる土台部１８ａは、封口体１７の外周縁が溝入部２３に接触することを防止する。また、ガスケット１８の上下方向に延びる起立部１８ｂは、封口体１７の外周縁が外装缶１６に接触することを防止しつつ、外装缶１６の突出部１６ａと封口体１７との間で圧縮されることで封口体１７をかしめ固定する。ガスケット１８の外形は、土台部１８ａ及び起立部１８ｂが各々の機能を果たすことができれば、特に限定されない。
　次に、図１を参照しつつ、円筒形電池１０の製造方法の一例について説明する。まず、鋼鈑材料からなる有底円筒状の外装缶１６の上端近傍に９０°の折り曲げ部を形成した状態でプレス加工を行い、上端をトリミングして、径方向外側に長さ０．５～３ｍｍの開口端部１６ｂを形成する。次に、電極体１４の上下に絶縁板１９，２０をそれぞれ配置し、外装缶１６に収容する。負極リード２２を外装缶１６の底部に溶接して、外装缶１６の側面にプレスで溝入部２３を形成する。その後、正極リード２１に封口体１７を溶接し、外装缶１６の内部に適量の非水電解質を注液する。注液後、ガスケット１８と封口体１７を溝入部２３の上部に収容し、外装缶１６の側面を外側からスピニング加工することで外装缶１６の周方向に沿って環状に突出部１６ａを形成し、ガスケット１８を介して突出部１６ａにより封口体１７を径方向内側にかしめ固定し、円筒形電池を作製する。
　以上のように、円筒形電池１０では、外装缶１６の開口端部１６ｂが径方向外側に延出し、封口体１７は、突出部１６ａによって径方向にかしめ固定されている。円筒形電池１０によれば、開口端部１６ｂにおける外部リードの接続面積を十分に確保できるので、円筒形電池１０をモジュール化する際に外装缶と外部リードとの間の接続の安定性と作業性が向上する。
　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　突出部、１６ｂ　開口端部、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、２３　溝入部、２５　内部端子板、２５ａ　環状部、２５ｂ　中央部、２５ｃ　通気孔、２６　ラプチャー板、２６ａ　弁部、２７　絶縁板、２７ａ　開口、２７ｂ　通気孔、３０　導電部材、３０ａ　外端、３０ｂ　内端

Claims (4)

  1. 　正極及び負極を含む電極体と、
    　前記電極体を収容し、前記正極及び前記負極のいずれか一方と接続される有底円筒状の外装缶と、
    　前記正極及び前記負極の他方と接続される封口体とを備え、
    　前記外装缶は、側面が径方向内側に突出した突出部を有し、且つ、開口端部が径方向外側に延出し、
    　前記封口体は、ガスケットを介して前記突出部により径方向内側にかしめ固定されている、円筒形電池。
  2. 　前記開口端部は、前記外装缶の全周に形成されている、請求項１に記載の円筒形電池。
  3. 　前記開口端部は、前記外装缶の周方向の一部に１つ又は複数形成されている、請求項１に記載の円筒形電池。
  4. 　前記開口端部に接合された導電部材をさらに備える、請求項１～３のいずれか１項に記載の円筒形電池。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008192321A (ja) * 2007-01-31 2008-08-21 Sanyo Electric Co Ltd 円筒型蓄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
JP2010512638A (ja) 2006-12-11 2010-04-22 エルジー・ケム・リミテッド 安全性を高めた折り曲げ形状のリチウムイオンバッテリー
WO2019194253A1 (ja) * 2018-04-06 2019-10-10 三洋電機株式会社 電池
WO2020111275A1 (ja) * 2018-11-30 2020-06-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電池

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010512638A (ja) 2006-12-11 2010-04-22 エルジー・ケム・リミテッド 安全性を高めた折り曲げ形状のリチウムイオンバッテリー
JP2008192321A (ja) * 2007-01-31 2008-08-21 Sanyo Electric Co Ltd 円筒型蓄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
WO2019194253A1 (ja) * 2018-04-06 2019-10-10 三洋電機株式会社 電池
WO2020111275A1 (ja) * 2018-11-30 2020-06-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電池

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