WO2022158378A1

WO2022158378A1 - 円筒形電池

Info

Publication number: WO2022158378A1
Application number: PCT/JP2022/001036
Authority: WO
Inventors: 恵輔山下
Original assignee: 三洋電機株式会社
Priority date: 2021-01-21
Filing date: 2022-01-14
Publication date: 2022-07-28
Also published as: EP4283772A1; CN116711144A; JPWO2022158378A1

Abstract

円筒形電池（１０）の封口板（２７）が、少なくとも一部が外装缶（１６）の開口部に固定される外周部（２７ｂ）と、外周部（２７ｂ）に隣接する環状の薄肉部（２７ｃ）とを有する。薄肉部（２７ｃ）が、径方向の内方側に行くにしたがって軸方向の外装缶（１６）の底側に傾斜する傾斜部（５６）を有する。薄肉部（２７ｃ）を径方向と軸方向を含む平面で切断したときの断面において、薄肉部（２７ｃ）のうち外周部（２７ｂ）に隣接する隣接部（５９）の内面が湾曲形状を有するとともに、薄肉部（２７ｃ）の外面（７０）の勾配が、隣接部（５９）の厚みが小さくなるように外周部（２７ｂ）に向かって変化する。

Description

円筒形電池

　本開示は、円筒形電池に関する。

　従来、円筒形電池としては、特許文献１に記載されているものがある。この円筒形電池は、封口板、内部端子板としての金属板、及び封口板と金属板の間に介在する絶縁部材を有する封口体を備える。この円筒形電池は、有底円筒状の外装缶の開口部に樹脂製のガスケットを介して封口体をかしめ固定することで内部を密閉している。この円筒形電池の封口板には、内周部から外周部に径方向に行くにしたがって軸方向の外方側に変位すると共に厚さが連続的に減少する傾斜部が設けられている。この円筒形電池は、その異常発熱で内圧が上昇すると安全機構が作動する。詳しくは、この円筒形電池は、その異常発熱で内圧が上昇すると、傾斜部が反転して電池内部の電流経路が遮断される。また、内圧が更に上昇すると、傾斜部が破断して電池内部のガスが外部に排出される。

国際公開第２０１６／１５７７４９号

　特許文献１の円筒形電池では、封口板が封口体の最外部に配置されており、外部端子として機能する。外部端子には、複数の円筒形電池でモジュールを構成する場合に外部リードが電気的に接続される。しかし、上記円筒形電池の封口板上面の内周部は、有底の外装缶の肩部に比べて電池内方側に凹んでおり、外部端子を外部リードに電気的に接続しにくい場合がある。係る背景において、外部端子と外部リードの電気的な接続を容易にするため、封口板の径方向中央部に電池外方側に突出する凸部を設けた場合、封口体の反転や破断がその凸部によって起こりにくくなって反転圧やベント圧（破断圧）のバラツキが大きくなる虞がある。封口板に凸部を設けるか否かに限らず反転圧やベント圧のバラツキを低減することが好ましい。

　そこで、本開示の目的は、封口体の反転圧やベント圧のバラツキを低減できる円筒形電池を提供することにある。

　上記課題を解決するため、本開示に係る円筒形電池は、有底筒状の外装缶と、外装缶の開口を塞ぐ封口体とを備えた円筒形電池であって、封口体が、破断することで内部のガスを外部に排出する封口板を含み、封口板は、少なくとも一部が外装缶の開口部にかしめ固定される外周部と、外周部に隣接する環状の薄肉部とを有し、薄肉部が、径方向の内方側に行くにしたがって軸方向の外装缶の底側に傾斜する傾斜部を有し、薄肉部を径方向と軸方向を含む平面で切断したときの断面において、薄肉部のうち外周部に隣接する隣接部の内面が湾曲形状を有するとともに、薄肉部の外面の勾配が、隣接部の厚みが小さくなるように外周部に向かって変化している。

　なお、上記外面は、上記断面において、勾配が異なる２以上の直線を接続したときに形成される折れ線形状を有してもよく、又は、曲線を含んでもよい。ここで、上記外面が、上記断面において折れ線形状の部分を含んでいる場合、その折れ線の接続点における外面の勾配は、２つの直線のうちで径方向の内方側に位置する直線の勾配と同一の勾配として定義するものとする。また、上記外面が、上記断面において曲線を含んでいる場合、曲線の箇所における外面の勾配は、曲線の接線の勾配として定義するものとする。

　本開示に係る円筒形電池によれば、封口体の反転圧やベント圧のバラツキを低減できる。

本開示の一実施形態に係る円筒形電池の軸方向の断面図である。上記円筒形電池の電極体の斜視図である。上記円筒形電池の封口体周辺部における拡大断面図である。変形例の円筒形電池における図１に対応する断面図である。上記封口板の軸方向の断面図であり、封口板をその軸方向と径方向を含む平面で切断したときの断面図である。図５ＡのＲ１領域の拡大図である。比較例の封口板における図４Ａに対応する断面図である。図６ＡのＲ２領域の拡大図である。封口板の反転圧及びベント圧の測定方法の概要を説明するための模式図である。

　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について詳細に説明する。なお、本開示の円筒形電池は、一次電池でもよく、二次電池でもよい。また、水系電解質を用いた電池でもよく、非水系電解質を用いた電池でもよい。以下では、一実施形態である円筒形電池１０として、非水電解質を用いた非水電解質二次電池（リチウムイオン電池）を例示するが、本開示の円筒形電池はこれに限定されない。

　以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて新たな実施形態を構築することは当初から想定されている。以下の実施形態では、図面において同一構成に同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、複数の図面には、模式図が含まれ、異なる図間において、各部材における、縦、横、高さ等の寸法比は、必ずしも一致しない。円筒形電池１０の軸方向は、円筒形電池１０の高さ方向に一致するが、説明の便宜上、軸方向の封口体１７側を「上」とし、軸方向の外装缶１６の底側を「下」とする。以下で説明される構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素であり、必須の構成要素ではない。

　図１は、本開示の一実施形態に係る円筒形電池１０の軸方向の断面図であり、図２は、円筒形電池１０の電極体１４の斜視図である。図１に示すように、円筒形電池１０は、巻回型の電極体１４と、非水電解質（図示せず）と、電極体１４及び非水電解質を収容する電池ケース１５とを備える。図２に示すように、電極体１４は、正極１１と、負極１２と、正極１１及び負極１２の間に介在するセパレータ１３を含み、正極１１と負極１２がセパレータ１３を介して巻回された巻回構造を有する。電池ケース１５は、有底筒状の外装缶１６と、外装缶１６の開口を塞ぐ封口体１７で構成される。また、円筒形電池１０は、外装缶１６と封口体１７との間に配置される樹脂製のガスケット２８を備える。

　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、例えばエステル類、エーテル類、ニトリル類、アミド類、およびこれらの２種以上の混合溶媒等を用いてもよい。非水溶媒は、これら溶媒の水素原子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もよい。なお、非水電解質は液体電解質に限定されず、ゲル状ポリマー等を用いた固体電解質であってもよい。電解質塩には、ＬｉＰＦ_６等のリチウム塩が使用される。

　図２に示すように、電極体１４は、長尺状の正極１１と、長尺状の負極１２と、長尺状の２枚のセパレータ１３とを有する。また、電極体１４は、正極１１に接合された正極リード２０と、負極１２に接合された負極リード２１を有する。負極１２は、リチウムの析出を抑制するために、正極１１よりも一回り大きな寸法で形成され、正極１１より長手方向及び幅方向（短手方向）に長く形成される。また、２枚のセパレータ１３は、少なくとも正極１１よりも一回り大きな寸法で形成され、例えば正極１１を挟むように配置される。

　正極１１は、正極集電体と、集電体の両面に形成された正極合剤層とを有する。正極集電体には、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、導電剤、及び結着剤を含む。正極１１は、例えば正極集電体上に正極活物質、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、圧縮して正極合剤層を集電体の両面に形成することにより作製できる。

　正極活物質は、リチウム含有金属複合酸化物を主成分として構成される。リチウム含有金属複合酸化物に含有される金属元素としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｂ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｓｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ等が挙げられる。好ましいリチウム含有金属複合酸化物の一例は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌの少なくとも１種を含有する複合酸化物である。

　正極合剤層に含まれる導電剤としては、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、黒鉛等の炭素材料が例示できる。正極合剤層に含まれる結着剤としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等のフッ素樹脂、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂などが例示できる。これらの樹脂と、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）又はその塩等のセルロース誘導体、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）などが併用されてもよい。

　負極１２は、負極集電体と、集電体の両面に形成された負極合剤層とを有する。負極集電体には、銅、銅合金など、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、及び結着剤を含む。負極１２は、例えば負極集電体上に負極活物質、及び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、圧縮して負極合剤層を集電体の両面に形成することにより作製できる。

　負極活物質には、一般的に、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出する炭素材料が用いられる。好ましい炭素材料は、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛、土状黒鉛等の天然黒鉛、塊状人造黒鉛、黒鉛化メソフェーズカーボンマイクロビーズ等の人造黒鉛などの黒鉛である。負極合剤層には、負極活物質として、ケイ素（Ｓｉ）を含有するＳｉ材料が含まれていてもよい。また、負極活物質には、Ｓｉ以外のリチウムと合金化する金属、当該金属を含有する合金、当該金属を含有する化合物等が用いられてもよい。

　負極合剤層に含まれる結着剤には、正極１１の場合と同様に、フッ素樹脂、ＰＡＮ、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂等を用いてもよいが、好ましくはスチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）又はその変性体を用いる。負極合剤層には、例えばＳＢＲ等に加えて、ＣＭＣ又はその塩、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）又はその塩、ポリビニルアルコールなどが含まれていてもよい。

　セパレータ１３には、イオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シートが用いられる。多孔性シートの具体例としては、微多孔薄膜、織布、不織布等が挙げられる。セパレータ１３の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、セルロースなどが好ましい。セパレータ１３は、単層構造、積層構造のいずれでもよい。セパレータ１３の表面には、耐熱層などが形成されてもよい。なお、負極１２は電極体１４の巻き始め端を構成してもよいが、一般的にはセパレータ１３が負極１２の巻き始め側端を超えて延出し、セパレータ１３の巻き始め側端が電極体１４の巻き始め端となる。

　図１及び図２に示す例では、正極リード２０は、正極芯体における巻回方向の中央部等の中間部に電気的に接続され、負極リード２１は、負極芯体における巻回方向の巻き終わり端部に電気的に接続される。しかし、負極リードは、負極芯体における巻回方向の巻き始め端部に電気的に接続されてもよい。又は、電極体が２つの負極リードを有して、一方の負極リードが、負極芯体における巻回方向の巻き始め端部に電気的に接続され、他方の負極リードが、負極芯体における巻回方向の巻き終わり端部に電気的に接続されてもよい。又は、負極芯体における巻回方向の巻き終わり側端部を外装缶の内面に当接させることで、負極と外装缶を電気的に接続してもよい。

　図１に示すように、円筒形電池１０は、電極体１４の上側に配置される絶縁板１８と、電極体１４の下側に配置される絶縁板１９を更に有する。図１に示す例では、正極１１に取り付けられた正極リード２０が絶縁板１８の貫通孔を通って封口体１７側に延び、負極１２に取り付けられた負極リード２１が絶縁板１９の外側を通って、外装缶１６の底６８側に延びる。正極リード２０は封口体１７の底板である端子板２３の下面に溶接等で接続され、端子板２３と電気的に接続された封口体１７の天板である封口板２７が正極端子となる。また、負極リード２１は外装缶１６の底６８の内面に溶接等で接続され、外装缶１６が負極端子となる。

　外装缶１６は、有底筒状部を有する金属製容器である。外装缶１６と封口体１７との間が環状のガスケット２８で密封されることにより、電池ケース１５の内部空間が密閉される。また、ガスケット２８は、外装缶１６と封口体１７とで挟持される挟持部３２を含み、封口体１７を外装缶１６に対して絶縁する。ガスケット２８は、電池内部の気密性を保つためのシール材としての役割と、外装缶１６と封口体１７との短絡を防止する絶縁材としての役割を有する。

　外装缶１６は、円筒外周面の高さ方向の一部に環状の溝入れ部３５を有する。溝入れ部３５は、例えば、円筒外周面の一部を、径方向内側にスピニング加工して径方向内方側に窪ませることで形成できる。外装缶１６は、溝入れ部３５を含む有底筒状部３０と、環状の肩部３３を有する。有底筒状部３０は、電極体１４と非水電解質とを収容し、肩部３３は、有底筒状部３０の開口側の端部から径方向の内方側に折り曲げられて該内方側に延びる。肩部３３は、外装缶１６の上端部を内側に折り曲げて封口体１７の周縁部３１にかしめる際に形成される。封口体１７は、そのかしめによって肩部３３と溝入れ部３５にガスケット２８を介して挟持されて外装缶１６に固定される。

　次に、封口体１７の構造、電流遮断動作、及びガス放出動作について説明する。図３は、円筒形電池１０の封口体周辺部における拡大断面図である。図３に示すように、封口体１７は、電極体１４側から順に、端子板２３、環状の絶縁板２５、封口板２７が積層された構造を有する。封口体１７を構成する各部材は、円板形状又はリング形状を有し、絶縁板２５を除く各部材は、電気的に接続される。端子板２３は、封口体１７の底板を構成し、略同一の平面上に位置する円形の上面２３ａを有する。端子板２３は、径方向の外方側に位置する環状の厚肉部２３ｂと、厚肉部２３ｂの径方向内方側の環状端部に繋がると共に厚肉部２３ｂよりも薄い円板状の薄肉部２３ｃを有する。正極リード２０は、端子板２３の厚肉部２３ｂの下面に溶接等で接続される。封口体１７は、封口板２７のみから構成されていてもよい。その場合、図４に示すように、正極リード２０が封口板２７に接続される。

　封口板２７は、平面視で円形をなす。封口板２７は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金の板材をプレス加工することで作製できる。アルミニウム及びアルミニウム合金は可撓性に優れるため、防爆弁として機能する封口板２７の材料として好ましい。封口板２７は、径方向の中央に位置する中央部２７ａ、径方向の外方側に位置する環状の外周部２７ｂ、及び中央部２７ａと外周部２７ｂをつなぐ薄肉部２７ｃを有する。中央部２７ａの下面中央部は、平面視で略円形の形状を有し、高さ方向に略直交する方向に広がっている。端子板２３の薄肉部２３ｃの上面と、封口板２７の中央部２７ａの下面中央部とは、冶金的接合、例えば、レーザー溶接で接合される。端子板２３を、封口板２７と同様にアルミニウム又はアルミニウム合金で形成すると、封口板２７と端子板２３の接合を容易に実行できる。

　中央部２７ａは、薄肉部２７ｃの径方向の内方側の端部に繋がってその端部から軸方向外方側（高さ方向上側）に突出する凸部５５を有する。凸部５５の天面５５ａは、肩部３３において最も軸方向の外方側に位置する箇所３３ａよりも軸方向外方側に位置する。封口板２７の外周部２７ｂは、その外周側端部が肩部３３と溝入れ部３５にガスケット２８を介して挟持されている。これにより、封口板２７が外装缶１６の開口部に固定される。薄肉部２７ｃの軸方向の肉厚は、外周部２７ｂの軸方向の肉厚よりも薄くなっており、中央部２７ａの軸方向の肉厚よりも薄くなっている。薄肉部２７ｃは、径方向内方側に径方向内方側に行くにしたがって軸方向下側に傾斜する傾斜部５６を有する。薄肉部２７ｃにおいて外周部２７ｂに隣接する環状の隣接部５９の軸方向の肉厚は、薄肉部２７ｃの他の部分の軸方向の肉厚よりも薄くなっている。薄肉部２７ｃの形状については、後で、図５Ａ及び図５Ｂを用いて詳細に説明する。

　封口板２７は、軸方向の下側端部に下側に突出する突出部５７を有する。絶縁板２５は、その突出部５７の外周面２９に圧入により外嵌されて固定される。絶縁板２５は、径方向の外方側に高さ方向下側に折れ曲がる環状突出部２５ａを有し、端子板２３の厚肉部２３ｂは、例えば、環状突出部２５ａの内周面に圧入により内嵌されて固定される。絶縁板２５は、絶縁性を確保するために設けられ、端子板２３の厚肉部２３ｂが、封口板２７に電気的に接続することを防止する。

　絶縁板２５は、電池特性に影響を与えない材料で構成されると好ましい。絶縁板２５の材料としては、ポリマー樹脂が挙げられ、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂を例示できる。絶縁板２５の外周面は、封口板２７の外周部２７ｂの軸方向下側に位置する内周面に当接する。薄肉部２７ｃの下面を含む封口板２７の下面の一部と、絶縁板２５上面とは、互いに相まって環状のスペース５８を画定する。絶縁板２５は、軸方向に貫通すると共にスペース５８に連通する１以上の通気孔２５ｂを有し、端子板２３は、軸方向に貫通すると共に通気孔２５ｂに連通する１以上の通気孔２３ｄを有する。

　以上の構成において、円筒形電池１０が異常発熱して、円筒形電池１０の内圧が所定値に達すると、封口体１７は、次のように電流遮断動作及びガス放出動作を行う。詳しくは、円筒形電池１０の内圧が所定値に達すると、薄肉部２７ｃにおいて肉厚が薄くて剛性が低い環状の隣接部５９を支点として、封口板２７の中央部２７ａ及び薄肉部２７ｃが軸方向上側に反転する。その反転と同時に、端子板２３の薄肉部２３ｃが破断して端子板２３から封口板２７に接続された部分が切り離されるか、又は端子板２３と封口板２７との溶接部が外れる。この動作により、端子板２３と封口板２７との間の電流経路が遮断される。更に、内圧が上昇すると、薄肉部２７ｃの隣接部５９が破断し、電池内部のガスが、通気孔２３ｄ及び通気孔２５ｂを経由して封口板２７の破断箇所から外部に排出される。これにより、円筒形電池１０の内圧が上昇しても電池の破裂が防止され、円筒形電池１０を搭載している機器への影響を抑制でき、安全性を向上することができる。封口板の薄肉部２７ｃは、破断することで内部のガスを外部に排出する破断部になっている。

　次に、封口板２７の薄肉部２７ｃの詳細な構造について説明すると共に、その薄肉部２７ｃを採用する円筒形電池１０が獲得できる作用効果について、封口板２７を比較例の封口板１２７（図６Ａ,図６Ｂ参照）と比較することによって説明する。

　図５Ａは、上記封口板２７の軸方向の断面図であり、封口板２７を軸方向と径方向を含む平面で切断したときの断面図である。また、図５Ｂは、図５ＡのＲ１領域の拡大図であり、封口板２７における径方向外方側の部分を示している。図５Ｂに示すように、薄肉部２７ｃは外周部２７ｂに隣接する環状の隣接部５９を有し、隣接部５９の内面は湾曲形状を有する。すなわち、隣接部５９の内面は環状の湾曲面５９ａになっている。また、図５Ｂに示すように、薄肉部２７ｃの外面７０の勾配は、隣接部５９の軸方向の厚みが小さくなるように外周部２７ｂに向かって変化している。

　より詳しくは、図５Ｂに示すように、薄肉部２７ｃの外面７０は、径方向外方側に行くにしたがって軸方向外方側に変位する円錐内周面７０ａと、円錐内周面７０ａの径方向外方側の端部に繋がって軸方向に略直交する方向に広がる環状の平坦面７０ｂを含む。円錐内周面７０ａは、隣接部５９よりも径方向内方側に位置する。外面７０において湾曲面５９ａに軸方向に対向する対向面７０ｃは、平坦面７０ｂに含まれる。対向面７０ｃは、隣接部５９の外面に対応する。

　換言すれば、図５Ｂに示すように、外面７０は、折れ線形状を有し、径方向外方側に行くにしたがって軸方向外方側に変位する第１直線部６０ａと、第１直線部６０ａの径方向外方側の外端７１から軸方向に略直交する方向に延在する第２直線部６０ｂを含む。外端７１は、隣接部５９よりも径方向内方側に位置している。薄肉部２７ｃの外面７０の勾配は、勾配変化点である外端７１を境にして隣接部５９の軸方向厚さが小さくなるように変化する。薄肉部２７ｃの外面７０は、径方向内方側から外方側に移動するに際に薄肉部２７ｃの内面８０側に傾く。

　薄肉部２７ｃの内面８０は、上記湾曲面５９ａと、湾曲面５９ａの径方向内方側の端部に繋がる環状の傾斜面８１を含む。傾斜面８１は、径方向内方側に行くにしたがって軸方向下側に変位する円錐外周面になっている。図５Ａに示すように、中央部２７ａの下面は、径方向外側に傾斜面８１に繋がると共に傾斜面８１と同一の円錐外周面上に位置する円錐外周面部８２を有する。なお、図５Ｂに示すように、本実施形態では、円錐内周面７０ａが、傾斜面８１と略平行になっており、傾斜部５６の軸方向厚さが、径方向位置によれず略一定になっている。しかし、薄肉部の径方向内方側に位置する傾斜部の軸方向厚さは、径方向内方側に行くにしたがって徐々に大きくなっていてもよい。

　以下、実施例の封口体、比較例の封口体、及び試験方法について説明する。

　［実施例の封口体］
　実施例の封口体として、図５Ａ及び図５Ｂを用いて詳細に説明した封口板２７、すなわち、図５Ｂに示すように、薄肉部２７ｃの外面７０の勾配が隣接部５９の軸方向厚さが外周部２７ｂに向かって小さくなるように変化している封口板を用いた。

　［比較例の封口体］
　比較例の封口体として、図６Ａ及び図６Ｂに示す封口板１２７を用いた。図６Ａは、比較例の封口板１２７における図６Ａに対応する断面図であり、図６Ｂは、図６ＡのＲ２領域の拡大図であり、比較例の封口板１２７における径方向外方側の部分を示している。封口板１２７は、図６Ｂに示すように、薄肉部１２７ｃの外面１７０が、径方向外方側に行くにしたがって軸方向外方側（高さ方向上側）に変位し、外面１７０の勾配が一定になっている点が、実施例の封口板２７と異なる。また、封口板１２７は、外面１７０における勾配が一定の箇所に対して勾配が変化する勾配変化点１７１が外周部１２７ｂに存在して、勾配変化点１７１が薄肉部１２７ｃにおいて外周部１２７ｂに隣接する隣接部１５９よりも径方向外方側に位置する点が、実施例の封口板２７と異なる。

　封口板１２７におけるその他の構成は、封口板２７における対応する構成と略同一となっている。例えば、中央部１２７ａが薄肉部１２７ｃの径方向内方側の端部から軸方向外方側（軸方向上側）に突出する凸部１５５を有する点や、隣接部１５９の内面が湾曲形状を有し、隣接部１５９の内面が湾曲面１５９ａになっている点は、封口板２７と同一である。また、薄肉部１２７ｃの内面１８０が、湾曲面１５９ａの径方向内方側の端部に繋がると共に軸方向内方側に行くにしたがって軸方向下側に変位する傾斜面１８１を有する点も、封口板２７と同一である。

　［封口板の反転圧及びベント圧の測定］
　各封口板２７,１２７において反転圧とベント圧の測定を同一の装置を用いて次のように行った。以下では、封口板２７の反転圧とベント圧の測定方法について説明し、封口板１２７の反転圧とベント圧の測定方法については説明を省略する。図７に示すように、押さえ部５１と受け部５２を有する固定治具５０に封口板２７を固定した。押さえ部５１と受け部５２は、透明の材質、例えば、アクリルや強化ガラス等で構成した。受け部５２には、測定装置が接続されており、押さえ部５１を図示しないエアーシリンダーで上方から加圧することで封口板２７と受け部５２で囲まれる空間Ｓの気密性を確保した。この空間Ｓに気体を充填したガスボンベ５４からレギュレーター５３を経由して気体を一定速度で供給した。そして、封口板２７の反転や破断を目視により確認し、反転及び破断を確認した時の空間Ｓの気圧をそれぞれ反転圧及びベント圧とした。反転圧とベント圧の測定は、実施例及び比較例の夫々で２０のサンプルを用いて実行した。

　［試験結果］
　試験結果を表１に示す。

　上記試験結果から、反転、破断ともに、実施例の封口板の方が比較例の封口板に比べて動作圧のバラツキが小さくなることを確認できた。本願発明者は、比較例の封口板の方が、実施例の封口板よりも反転圧やベント圧のバラツキが大きくなる理由を次のように推察している。

　詳しくは、比較例の封口板１２７の場合、図６Ｂに示すように、外面１７０が一定の勾配で径方向外方側に行くにしたがって軸方向外方に変位し、内面１８０における隣接部１５９以外の部分も一定の勾配で径方向外方側に行くにしたがって軸方向内方に変位している。したがって、薄肉部１２７ｃの隣接部１５９周辺では、図６Ｂに矢印Ｂで示す方向、すなわち、軸方向上側に対して径方向内方側に鋭角傾斜する方向に力が付与され易く、これに起因して、隣接部１５９が折れ曲がりにくくなる。よって、本願発明者は、反転動作が偶然性に左右され易くなって、反転や破断が開始するタイミングの不確定性が増し、反転圧やベント圧のバラツキが大きくなり易いと推察している。

　これに対し、実施例の封口板２７の場合、図５Ｂに示すように、薄肉部２７ｃの外面７０の勾配が、隣接部５９の軸方向の厚みが小さくなるように変化することにより、反転や破断を生じる隣接部５９の外面である対向面７０ｃが広がる平面が、軸方向に直交する平面に近づくことになる。その結果、図５Ｂに矢印Ａで示す軸方向の力が薄肉部２７ｃの隣接部５９に作用し易くなり、薄肉部２７ｃの反転圧やベント圧のバラツキが低減されるものと推察される。

　［本開示の円筒形電池の必須の構成と、その作用効果］
　以上、本開示の円筒形電池１０は、有底筒状の外装缶１６と、外装缶１６の開口を塞ぐ封口体１７とを備え、封口体１７が、破断することで内部のガスを外部に排出する封口板２７を含む。また、封口板２７が、少なくとも一部が外装缶１６の開口部にかしめ固定される外周部２７ｂと、外周部２７ｂに隣接する環状の薄肉部２７ｃとを有し、薄肉部２７ｃが、径方向の内方側に行くにしたがって軸方向の外装缶１６の底側に傾斜する傾斜部５６を有する。また、薄肉部２７ｃにおいて外周部２７ｂに隣接する隣接部５９の内面が湾曲面５９ａになっている。そして、薄肉部２７ｃを径方向と軸方向を含む平面で切断したときの断面における薄肉部２７ｃの外面７０の勾配が、隣接部５９の厚みが小さくなるように外周部２７ｂに向かって変化している。

　したがって、隣接部５９の対向面７０ｃが広がる平面を、軸方向に直交する平面に近づけることができ、破断部である隣接部５９が内部の気体から受ける力を軸方向に平行な力に近づけることができる。その結果、円筒形電池１０が異常発熱した際に隣接部５９が電池内の気体から受ける力のバラツキを低減できて、反転圧やベント圧のバラツキを低減できる。

　［採用すると好ましい円筒形電池の構成、その作用効果］
　また、外面７０が隣接部５９において軸方向に略直交する方向に広がっていてもよい。換言すると、外面７０において湾曲面５９ａに軸方向に対向する対向面７０ｃが、軸方向に略直交する方向に広がっていてもよく、軸方向に直交する平面に略平行になっていてもよい。

　上記の構成によれば、隣接部５９が内部の気体から受ける力を略軸方向に平行な力にできる。したがって、円筒形電池１０が異常発熱した際に隣接部５９が電池内の気体から受ける力のバラツキを更に抑制し易く、反転圧やベント圧のバラツキを更に低減することができる。

　また、封口板２７が、径方向の中心部に軸方向の外方側に突出する凸部５５を有してもよい。

　課題の欄で説明したように、従来構成の特許文献１が開示する円筒形電池において、外部端子と外部リードの電気的な接続を容易にするため、封口板に径方向の中央部に電池外方側に突出する凸部を設けた場合、封口体の反転や破断がその凸部によって起こりにくくなって反転圧やベント圧のバラツキが大きくなる虞がある。

　これに対し、本開示の円筒形電池１０においては、反転圧やベント圧がバラツキにくいので、封口板２７の径方向中心部に軸方向外方側に突出する凸部５５を設けて、外部端子と外部リードの電気的な接続を容易にしても、封口板２７の反転や破断を所望の動作圧で実行させ易い。したがって、外部端子と外部リードの電気的な接続を容易にできるだけでなく、反転圧やベント圧のバラツキを低減できる円筒形電池１０を実現できる。

　また、凸部５５の天面５５ａが、外装缶１６の肩部３３よりも軸方向外方側に位置してもよい。

　上記の構成によれば、外部端子を構成する凸部５５の天面５５ａを外部リードに電気的に接続する際に外装缶１６が障害になりにくく、凸部５５の天面５５ａを外部リードに更に円滑に接続することができる。

　なお、本開示は、上記実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲において種々の改良や変更が可能である。

　例えば、上記実施形態では、隣接部５９の対向面７０ｃが、軸方向に直交する平面に略平行に広がる場合について説明した。しかし、隣接部の外面である対向面は、軸方向に直交する平面に略平行に広がっていなくてもよく、例えば、軸方向に直交する平面に対して径方向外方側に行くにしたがって軸方向外方側に傾く傾斜面でもよい。

　また、封口板２７が、径方向の中心部に軸方向外方側に突出する凸部５５を有し、凸部５５の天面５５ａが、外装缶１６の肩部３３よりも軸方向外方側に位置する場合について説明した。しかし、封口板の径方向中心部において軸方向外方側に突出する凸部の天面が、外装缶の肩部の軸方向の最外方に位置する箇所よりも軸方向の電極体側に位置してもよい。又は、封口板は、軸方向外方側に突出する凸部を有さなくてもよい。

　また、薄肉部２７ｃを径方向と軸方向を含む平面で切断したときの断面における薄肉部２７ｃの外面７０が、一か所（外端７１）のみで勾配が変化する折れ線形状を有する場合について説明した。しかし、薄肉部を径方向と軸方向を含む平面で切断したときの断面における薄肉部の外面の形状は、外面の勾配が隣接部の厚みが小さくなるように変化する形状であれば如何なる形状でもよい。

　例えば、薄肉部を径方向と軸方向を含む平面で切断したときの断面における薄肉部の外面は、複数個所で勾配が変化する折れ線形状であってもよく、その外面が径方向の外方側に移動する際に外面の勾配が複数段階で薄肉部の内面側に徐々に傾く構成でもよい。又は、薄肉部を径方向と軸方向を含む平面で切断したときの断面における薄肉部の外面は、曲線を含んでもよく、曲線の接線の勾配が薄肉部の隣接部側に行くにしたがって徐々に薄肉部の内面側に傾く形状を有してもよい。

　１０　円筒形電池、　１１　正極、　１２　負極、　１３　セパレータ、　１４　電極体、　１５　電池ケース、　１６　外装缶、　１７　封口体、　２０　正極リード、　２１　負極リード、　２３　端子板、　２５　絶縁板、　２７　封口板、　２７ａ　中央部、　２７ｂ　外周部、　２７ｃ　薄肉部、　２８　ガスケット、　３０　有底筒状部、　３３　肩部、　５０　固定治具、　５１　押さえ部、　５２　受け部、　５３　レギュレーター、　５４　ガスボンベ、　５５　凸部、　５５ａ　凸部の天面、　５６　傾斜部、　５９　隣接部、　５９ａ　湾曲面、７０　薄肉部の外面、　７０ａ　円錐内周面、　７０ｂ　平坦面、　７０ｃ　対向面。

Claims

　有底筒状の外装缶と、前記外装缶の開口を塞ぐ封口体とを備えた円筒形電池であって、
　前記封口体が、破断することで内部のガスを外部に排出する封口板を含み、
　前記封口板は、少なくとも一部が前記外装缶の開口部にかしめ固定される外周部と、前記外周部に隣接する環状の薄肉部とを有し、
　前記薄肉部が、径方向の内方側に行くにしたがって軸方向の前記外装缶の底側に傾斜する傾斜部を有し、
　前記薄肉部を前記径方向と前記軸方向を含む平面で切断したときの断面において、前記薄肉部のうち前記外周部に隣接する隣接部の内面が湾曲形状を有するとともに、前記薄肉部の外面の勾配が、前記隣接部の厚みが小さくなるように前記外周部に向かって変化している、
　円筒形電池。
　前記外面が前記隣接部において前記軸方向に略直交する方向に広がっている、請求項１に記載の円筒形電池。
　前記封口板が、前記径方向の中心部に前記軸方向の外方側に突出する凸部を有する、請求項１又は２に記載の円筒形電池。
　前記凸部の天面が、前記外装缶の肩部よりも前記軸方向の外方側に位置する、請求項３に記載の円筒形電池。