WO2023085030A1 - 円筒形電池 - Google Patents

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cylindrical battery
gasket
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negative electrode
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仰 奥谷
真也 下司
心 原口
ファハナー ビンティ ハリダン ファティン
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三洋電機株式会社
パナソニックホールディングス株式会社
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present disclosure relates to cylindrical batteries.
  • Patent Literature 1 discloses a cylindrical battery in which a radially extending annular bottom portion of a gasket is in contact with an electrode body.
  • the electrode assembly is axially constrained by the gasket and is difficult to move in the axial direction. Therefore, in that case, it is easy to increase resistance to vibration and impact.
  • the annular bottom portion of the radially extending gasket presses the electrode assembly. Therefore, since the force that the electrode body receives from the bottom portion varies greatly depending on the axial position of the annular bottom portion, highly accurate axial positioning of the annular bottom portion is required. However, it is difficult to precisely position the annular bottom portion in the axial direction, and in addition, variations in the dimensions of the electrode body, etc. occur, making it difficult to press the electrode body with an appropriate force with the gasket.
  • an object of the present disclosure is to provide a cylindrical battery in which the electrode body can be easily pressed in the axial direction by a gasket with an appropriate force, and which has excellent resistance to vibration and impact.
  • the cylindrical battery according to the present disclosure includes an electrode body in which a positive electrode and a negative electrode are wound with a separator interposed therebetween, a bottomed cylindrical outer can containing the electrode body, and an opening of the outer can. and a gasket that insulates the outer can and the sealing body, and the gasket has an annular portion that contacts the bottom surface of the sealing body, and is positioned closer to the electrode body than the annular portion and the electrode body and a connecting portion that connects the annular portion and the bottom portion and that slopes toward the center in the radial direction as it approaches the bottom portion, and the bottom portion is located so as to include the center in the radial direction. It has a through-hole and a plurality of second through-holes located in the outer peripheral portion.
  • the electrode assembly can be easily pressed in the axial direction by the gasket with an appropriate force, and the resistance to vibration and impact of the cylindrical battery can be enhanced.
  • FIG. 1 is an axial cross-sectional view of a cylindrical battery according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 1 is a perspective view of an electrode body of a cylindrical battery
  • FIG. FIG. 4 is a plan view of the gasket before caulking as seen from above in the axial direction
  • FIG. 4 is a plan view of the gasket before caulking as viewed from below in the axial direction
  • FIG. 4 is a perspective view showing a cut surface of the gasket before caulking.
  • Fig. 3 is an axial half-sectional view of the gasket before crimping
  • FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining deformation of a gasket during caulking.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining deformation of a gasket during caulking.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining deformation of a gasket during caulking.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining deformation of a gasket during ca
  • FIG. 1 is an axial cross-sectional view of a cylindrical battery 10 according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a perspective view of an electrode body 14 of the cylindrical battery 10.
  • a cylindrical battery 10 includes a wound electrode body 14, a non-aqueous electrolyte (not shown), and a bottomed cylindrical metal outer can containing the electrode body 14 and the non-aqueous electrolyte. 16, and a sealing member 17 that closes the opening of the outer can 16.
  • the electrode assembly 14 has a wound structure in which a long positive electrode 11 and a long negative electrode 12 are wound with two long separators 13 interposed therebetween.
  • the non-aqueous electrolyte contains a non-aqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in the non-aqueous solvent.
  • the non-aqueous solvent include esters, ethers, nitriles, amides, and mixed solvents of two or more thereof.
  • the non-aqueous solvent may contain a halogen-substituted product obtained by substituting at least part of the hydrogen atoms of these solvents with halogen atoms such as fluorine.
  • the non-aqueous electrolyte is not limited to a liquid electrolyte, and may be a solid electrolyte using a gel polymer or the like.
  • a lithium salt such as LiPF 6 is used as the electrolyte salt.
  • the positive electrode 11 has a positive electrode current collector and positive electrode mixture layers formed on both sides of the positive electrode current collector.
  • 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, and a binder.
  • a positive electrode mixture slurry containing a positive electrode active material, a conductive agent, a binder, and the like is applied onto a positive electrode current collector, the coating film is dried, and then compressed to collect a positive electrode mixture layer. It can be produced by forming on both sides of the electric body.
  • the positive electrode active material is composed mainly of a lithium-containing metal composite oxide.
  • Metal elements contained in the lithium-containing metal composite oxide include Ni, Co, Mn, Al, B, Mg, Ti, V, Cr, Fe, Cu, Zn, Ga, Sr, Zr, Nb, In, Sn , Ta, W, and the like.
  • An example of a preferable lithium-containing metal composite oxide is a composite oxide containing at least one of Ni, Co, Mn and Al.
  • the negative electrode 12 has a negative electrode current collector and negative electrode mixture layers formed on both sides of the negative electrode current collector.
  • a metal foil stable in the potential range of the negative electrode 12 such as copper or a copper alloy, or a film having the metal on the surface layer can be used.
  • the negative electrode mixture layer contains a negative electrode active material and a binder.
  • a negative electrode mixture slurry containing a negative electrode active material, a binder, and the like is applied onto a negative electrode current collector, the coating film is dried, and then compressed to form a negative electrode mixture layer on the current collector. It can be produced by forming on both sides.
  • a carbon material that reversibly absorbs and releases lithium ions is generally used as the negative electrode active material.
  • Preferred carbon materials are graphite such as natural graphite such as flake graphite, massive graphite and earthy graphite, massive artificial graphite and artificial graphite such as graphitized mesophase carbon microbeads.
  • the negative electrode mixture layer may contain a Si material containing silicon (Si) as a negative electrode active material.
  • a metal other than Si that forms an alloy with lithium, an alloy containing the metal, a compound containing the metal, or the like may be used as the negative electrode active material.
  • a porous sheet having ion permeability and insulation is used for the separator 13 .
  • porous sheets include microporous thin films, woven fabrics, and non-woven fabrics.
  • polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, cellulose, and the like are preferable.
  • the separator 13 may have either a single layer structure or a laminated structure.
  • a heat-resistant layer or the like may be formed on the surface of the separator 13 .
  • a terminal cap 27 forming a top plate of the sealing member 17 is electrically connected to the bottom plate 23, and the terminal cap 27 serves as a positive electrode terminal.
  • the negative electrode lead 21 is connected to the inner surface of the bottom portion 68 of the metal outer can 16 by welding or the like, and the outer can 16 serves as a negative electrode terminal.
  • the positive lead 20 is electrically connected to an intermediate portion such as the central portion of the positive electrode current collector in the winding direction
  • the negative electrode lead 21 is connected to the negative electrode current collector in the winding direction. is electrically connected to the end of the winding end.
  • the negative electrode lead may be electrically connected to the end of the negative electrode current collector on the winding start side in the winding direction.
  • the electrode body has two negative leads, one negative lead is electrically connected to the winding start side end of the negative electrode current collector in the winding direction, and the other negative lead is connected to the negative electrode current collector. It may be electrically connected to the winding end side end in the winding direction of the body.
  • the negative electrode and the outer can may be electrically connected by bringing the winding end portion of the negative electrode current collector in the winding direction into contact with the inner surface of the outer can.
  • the outer can 16 accommodates the electrode body 14 and the non-aqueous electrolyte, and has a shoulder portion 38 , a grooved portion 34 , a tubular portion 30 and a bottom portion 68 .
  • the grooved portion 34 can be formed, for example, by spinning a portion of the side surface of the outer can 16 radially inward to form an annular depression radially inward.
  • the shoulder portion 38 is formed by bending the upper end portion of the outer can 16 inward toward the peripheral edge portion 45 of the outer can 17 when the sealing member 17 is crimped and fixed to the outer can 16 .
  • the sealing member 17 is clamped between the shoulder portion 38 and the grooved portion 34 via the gasket 28 by caulking and fixed to the outer can 16 .
  • the gasket 28 is made of a material having elasticity and electrolyte resistance, such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP), which is a polyolefin resin, or polytetrafluoroethylene (PTFE), which is a fluorine resin, or perfluoroalkoxy. It is composed of alkane (PFA) or the like.
  • the gasket 28 has an annular portion 31 that contacts the bottom surface of the sealing member 17 , a bottom portion 32 that presses the electrode body 14 , and a connecting portion 33 that connects the annular portion 31 and the bottom portion 32 .
  • the degree of freedom of displacement of the bottom portion 32 inward in the radial direction can be increased, compared to the case where the first through hole 41 is not provided.
  • the gasket 28 not only makes it easier to press the electrode body 14 in the axial direction with an appropriate force, but also suppresses the wavy displacement of the bottom portion 32, thereby efficiently pressing the electrode body 14 downward.
  • a plurality of second through holes 42 are provided in the outer periphery of the bottom of the gasket 28 .
  • the gasket 28 can easily press the electrode body 14 in the axial direction with an appropriate force.
  • the outer peripheral portion of the bottom portion 32 is inclined toward the electrode body 14 as it approaches the center in the radial direction.
  • the degree of freedom of axial displacement of the portion of the bottom portion 32 that presses the electrode body 14 is further improved, making it easier to press the electrode body 14 downward with an appropriate force.
  • the outer peripheral portion of the bottom portion 32 may be curved toward the electrode body 14 as it approaches the center in the radial direction.
  • the thickness of the connecting portion 33 is thicker than the thickness of the bottom portion 32 , and that the inclination angle of the connecting portion 33 with respect to the radial direction is larger than the inclination angle of the outer peripheral portion of the bottom portion 32 .
  • the sealing body 17 has a structure in which a bottom plate 23, a lower valve body 24, an insulating member 25, an upper valve body 26, and a terminal cap 27 are layered in order from the electrode body 14 side.
  • Each member constituting the sealing member 17 has, for example, a disk shape or a ring shape, and each member except for the insulating member 25 is electrically connected to each other.
  • the bottom plate 23 has at least one through hole 23a.
  • the lower valve body 24 and the upper valve body 26 are connected at their central portions, and an insulating member 25 is interposed between their peripheral edge portions.
  • FIG. 3 is a plan view of a single gasket 28 before crimping as seen from above in the axial direction
  • FIG. 4 is a plan view of the gasket 28 as seen from below in the axial direction
  • 5 is a perspective view showing a cut surface of the gasket 28 before crimping
  • FIG. 6 is an axial half-sectional view of the gasket 28 before crimping.
  • the first through-hole 41 and the plurality of second through-holes 42 have the following shape and structure. More specifically, the first through hole 41 may be positioned so as to include the center in the radial direction, but is preferably positioned in the center in the radial direction and has a substantially circular planar shape. A plurality of second through-holes 42 are arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction on the outer peripheral portion of the bottom portion 32, and each second through-hole 42 is an elongated hole extending along the circumferential direction.
  • the opening area of the first through holes is larger than the total area of the openings of all the second through holes 42 .
  • the opening area of the first through-holes 41 may be smaller than the total area of the openings of all the second through-holes 42. It may be smaller than the opening area. More specifically, the total area of the openings of all the second through holes 42 is, for example, preferably 5% or more and 30% or less of the opening area of the first through holes 41, and 10% or more and 20% or less. is more preferred. If the total area is less than 5% of the opening area of the first through holes 41, it becomes difficult to adjust the force with which the bottom portion 32 presses the electrode body 14. If it is larger than 30% of the opening area of , the rigidity of the bottom portion 32 is reduced, making it difficult for the bottom portion 32 to reliably press the electrode body 14 .
  • the gasket 28 before crimping has a cylindrical portion 60, and the annular portion 31 extends from the lower end portion of the cylindrical portion 60 in the radial direction substantially in parallel.
  • the connecting portion 33 is inclined radially inward and axially downward from the radially inner end portion of the annular portion 31 . It spreads substantially parallel to the radial direction from the lower end.
  • Each thickness of the annular portion 31, the connecting portion 33, and the bottom portion 32 is not particularly limited. However, as described above, in order to press the electrode body 14 with an appropriate force at the bottom portion 32, as shown in FIG. and the thickness of the connection portion 33 is preferably thicker than the thickness of the bottom portion 32 indicated by the arrow C. For example, if the thickness of the bottom portion 32 is 70% or more and 90% or less of the thickness of the connecting portion 33, it is easy to adjust the force with which the bottom portion 32 presses the electrode body 14 within an appropriate range.
  • FIGS. 7 to 9 are cross-sectional views explaining deformation of the gasket 28 during crimping.
  • the sealing member shown in FIGS. 7 to 9 is composed of a terminal cap and a bottom plate.
  • the connecting portion 33 is deformed downward by the force on the lower side with the upper side of the grooved portion 34 as a fulcrum.
  • the bottom portion 32 extending in the radial direction before crimping deforms so as to bulge inside the battery.
  • an inclined portion is formed on the outer peripheral portion of the bottom portion 32 . Then, as the caulking progresses further, as shown in FIGS.
  • the inclination angle of the outer peripheral portion of the bottom portion 32 increases.
  • the structure of the gasket 28 after crimping shown in FIG. 1 can be realized.
  • a gasket having the structure of the gasket 28 after crimping shown in FIG. 1 may be used.
  • LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 was used as a positive electrode active material. 100 parts by weight of the positive electrode active material, 1.7 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, and 2.5 parts by weight of acetylene black as a conductive agent were mixed with the liquid component to prepare a positive electrode mixture paste. The positive electrode mixture paste was applied to both surfaces of a positive electrode current collector made of aluminum foil, except for the connecting portion of the positive electrode lead, dried, and then rolled to a predetermined thickness to obtain a positive electrode. This positive electrode was cut into a predetermined size, and a positive electrode lead made of Al was connected to the exposed portion of the current collector by ultrasonic welding.
  • Graphitizable carbon was used as the negative electrode active material. 100 parts by weight of the negative electrode active material, 0.6 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, 1 part by weight of carboxymethyl cellulose as a thickening agent, and an appropriate amount of water are stirred with a double-arm kneader, A negative electrode paste was obtained. The negative electrode mixture paste was applied to both surfaces of a negative electrode current collector made of copper foil, except for the connecting portion of the negative electrode lead, dried, and then rolled to a predetermined thickness to obtain a negative electrode. This negative electrode plate was cut into a predetermined size, and a negative electrode lead made of a Ni--Cu--Ni clad agent was connected to the exposed portion of the current collector by ultrasonic welding.
  • a thin-walled portion was provided on a circular terminal plate using an aluminum material as the valve body, and the thinnest-walled portion was further formed in the center. After that, a predetermined rupture disk and an insulating plate were connected to produce a sealing member.
  • the positive electrode and the negative electrode are spirally wound via a polyolefin resin as a separator, An electrode body was produced.
  • the electrode assembly was inserted into an outer can made by drawing a steel plate, the negative electrode lead was welded to the bottom surface of the outer can, and the positive electrode lead was welded to the sealing body.
  • the outer can was filled with a non-aqueous electrolyte.
  • the gasket described with reference to FIGS. 3 to 6 was placed between the outer can and the sealing body, and the crimping described with reference to FIGS. 7 to 9 was performed with the electrode assembly housed in the outer can. .
  • the cylindrical battery shown in FIG. 1 was produced.
  • the electrode body 14 can be easily pressed in the axial direction with an appropriate force, and the electrode body can withstand vibrations and impacts. 14 resistance can be increased easily and reliably.

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Abstract

ガスケット（２８）が、封口体（１７）の底面に当接する円環部（３１）と、円環部（３１）に比べて電極体（１４）側に位置すると共に電極体（１４）を押圧する底部（３２）と、円環部（３１）と底部（３２）とを連結すると共に底部（３２）に近づくにしたがって径方向中心に向かって傾斜する連結部（３３）とを有する。底部（３２）に径方向中心を含むように位置する第１貫通孔（４１）と、外周部に位置する複数の第２貫通孔（４２）を設ける。

Description

円筒形電池
　本開示は、円筒形電池に関する。
　一般に、円筒形電池は、振動や衝撃への耐性が求められるが、特に車両に搭載される場合等、厳しい振動や衝撃への耐性が求められる場合がある。特許文献１は、ガスケットにおける径方向に延在する円環状の底部を電極体に接触させた円筒形電池を開示している。この円筒形電池では、円環状の底部が電極体を軸方向に適切に押圧している場合には、電極体がガスケットによって軸方向に拘束され、軸方向に移動しにくい。よって、その場合、振動や衝撃への耐性を大きくし易い。
実開平０２－０４９０６４号公報
　上記円筒形電池は、径方向に延在するガスケットの円環状の底部で電極体を押圧するようになっている。したがって、電極体が当該底部から受ける力が、円環状の底部の軸方向位置に依存して大きく変動するため、円環状の底部の高精度な軸方向の位置決めが必要になる。しかし、円環状の底部の高精度な軸方向の位置決めが難しいことに加え、電極体等の寸法バラツキも生じるため、ガスケットで電極体を適切な力で押圧するのが難しい。
　そこで、本開示の目的は、電極体をガスケットによって適切な力で軸方向に押圧し易く、振動や衝撃に対する耐性に優れた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、正極と負極がセパレータを介して巻回された電極体と、電極体を収容する有底筒状の外装缶と、外装缶の開口を封口する封口体と、外装缶と封口体を絶縁するガスケットと、を備え、ガスケットが、封口体の底面に当接する円環部と、円環部に比べて電極体側に位置すると共に電極体を押圧する底部と、円環部と底部とを連結すると共に底部に近づくにしたがって径方向中心に向かって傾斜する連結部とを有し、底部が、径方向中心を含むように位置する第１貫通孔と、外周部に位置する複数の第２貫通孔を有する。
　本開示に係る円筒形電池によれば、電極体をガスケットによって適切な力で軸方向に押圧し易く、円筒形電池の振動や衝撃に対する耐性を高めることができる。
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。 円筒形電池の電極体の斜視図である。 かしめ前のガスケットを軸方向上側から見たときの平面図である。 かしめ前のガスケットを軸方向下側から見たときの平面図である。 かしめ前のガスケットを切断面が見える状態で示す斜視図である。 かしめ前のガスケットの軸方向の半断面図である。 かしめを行っている際のガスケットの変形について説明する断面図である。 かしめを行っている際のガスケットの変形について説明する断面図である。 かしめを行っている際のガスケットの変形について説明する断面図である。
　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。
　以下で説明する実施形態や変形例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。本明細書では、円筒形電池１０の軸方向（高さ方向）の封口体１７側を「上」とし、軸方向の外装缶１６の底部６８側を「下」とする。また、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、非水電解質（図示せず）、電極体１４及び非水電解質を収容する有底筒状で金属製の外装缶１６、及び外装缶１６の開口部を塞ぐ封口体１７を備える。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が長尺状の２枚のセパレータ１３を介して巻回された巻回構造を有する。
　負極１２は、リチウムの析出を防止するために、正極１１よりも一回り大きな寸法で形成される。即ち、負極１２は、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。負極１２は、電極体１４の巻き始め端を構成してもよい。しかし、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。
　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、ＬｉＰＦ６等のリチウム塩が使用される。
　正極１１は、正極集電体と、正極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、負極集電体の両面に形成された負極合剤層を有する。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。
　図１に示すように、正極１１には、正極リード２０が接合され、負極１２の長手方向の巻き終わり側には、負極リード２１が接合される。円筒形電池１０は、電極体１４の上方に上部絶縁板１８を有し、電極体１４の下方に下部絶縁板１９を有する。正極リード２０は、上部絶縁板１８の貫通孔を通って封口体１７側に延び、負極リード２１は、下部絶縁板１９の外側を通って外装缶１６の底部６８側に延びる。正極リード２０は、封口体１７の底板２３の下面に溶接等で接続される。封口体１７の天板を構成する端子キャップ２７が底板２３と電気的に接続され、端子キャップ２７が正極端子となる。また、負極リード２１は、金属製の外装缶１６の底部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。
　図１及び図２に示す例では、正極リード２０は、正極集電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、負極集電体における巻回方向の巻き終わり側端部に電気的に接続される。しかし、負極リードは、負極集電体における巻回方向の巻き始め側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、負極集電体における巻回方向の巻き始め側端部に電気的に接続され、他方の負極リードが、負極集電体における巻回方向の巻き終わり側端部に電気的に接続されてもよい。又は、負極集電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。
　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を更に備える。封口体１７は、ガスケット２８を介して外装缶１６の開口部にかしめ固定される。これにより、円筒形電池１０の内部空間が密閉される。ガスケット２８は、外装缶１６と封口体１７に挟持され、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の役割と、外装缶１６と封口体１７を絶縁する絶縁材としての役割を有する。
　外装缶１６は、電極体１４と非水電解質を収容し、肩部３８、溝入れ部３４、筒状部３０、及び底部６８を有する。溝入れ部３４は、例えば、外装缶１６の側面の一部を、径方向内側にスピニング加工して径方向内方側に環状に窪ませることで形成できる。肩部３８は、封口体１７を外装缶１６にかしめ固定する際に、外装缶１６の上端部を封口体１７の周縁部４５に向かって内側に折り曲げて形成される。封口体１７は、かしめによって肩部３８と溝入れ部３４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。
　ガスケット２８は、弾性及び耐電解質性を有する材料、例えば、ポリオレフィン系の樹脂であるポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）、または、フッ素系の樹脂であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）やパーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）等で構成される。ガスケット２８は、封口体１７の底面に当接する円環部３１と、電極体１４を押圧する底部３２と、円環部３１と底部３２とを連結する連結部３３とを有する。底部３２は、円環部３１に比べて電極体１４側に位置しており、径方向の中心を含むように位置する第１貫通孔４１と外周部に位置する複数の第２貫通孔４２とを有する。複数の第２貫通孔４２は周方向に沿って配置されている。連結部３３は、底部３２に近づくにしたがって径方向の中心に向かって傾斜している。
　電極体１４は、ガスケット２８によって軸方向下側に直接押圧され、軸方向の移動が抑制される。ガスケット２８が上部絶縁板１８を介して電極体１４を押圧するように、上部絶縁板１８の形状を変更してもよい。底部３２は、径方向中央側かつ軸方向下側に傾斜する連結部３３の下側端部に連なる。したがって、軸方向に向かって傾斜する連結部３３の弾性によって電極体１４が底部３２から過度の圧力を受けることが防止される。よって、電極体１４をガスケット２８によって適切な力で軸方向に押圧し易く、振動や衝撃に対する円筒形電池１０の耐性を高めることができる。
　また、ガスケット２８の径方向中央に第１貫通孔４１が設けられているので、底部３２の径方向内側の変位の自由度を高くでき、第１貫通孔４１を設けなかった場合との比較において、電極体１４をガスケット２８によって適切な力で軸方向に押圧し易くなるだけでなく、底部３２が波打つように変位することを抑制でき、電極体１４を効率的に下側に押圧できる。
　また、ガスケット２８の底部の外周部に複数の第２貫通孔４２が設けられている。このように、連結部３３に隣接する位置に複数の第２貫通孔４２が設けられることで、電極体１４をガスケット２８によって適切な力で軸方向に押圧し易くなる。
　更には、図１に示すように、底部３２の外周部が径方向中心に近づくにしたがって電極体１４に向かって傾斜していることが好ましい。これにより、底部３２のうち電極体１４を押圧する部分の軸方向の変位の自由度がより向上するため、さらに電極体１４を適切な力で下側に押圧しやすくなる。底部３２の外周部が、径方向中心に近づくにしたがって電極体１４に向かって湾曲していてもよい。
　更には、連結部３３の厚さが、底部３２の厚さより厚いことが好ましく、連結部３３の径方向に対する傾斜角度が、底部３２の外周部の傾斜角度より大きいことが好ましい。
　封口体１７は、電極体１４側から順に、底板２３、下弁体２４、絶縁部材２５、上弁体２６、及び端子キャップ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、例えば円板形状又はリング形状を有し、絶縁部材２５を除く各部材は互いに電気的に接続されている。底板２３は、少なくとも１つの貫通孔２３ａを有する。また、下弁体２４と上弁体２６は、各々の中央部で接続され、各々の周縁部の間には絶縁部材２５が介在している。
　円筒形電池１０が異常発熱して、円筒形電池１０の内圧が上昇すると、下弁体２４が上弁体２６を端子キャップ２７側に押し上げるように変形して破断し、下弁体２４と上弁体２６の間の電流経路が遮断される。さらに内圧が上昇すると、上弁体２６が破断して、端子キャップ２７の貫通孔２７ａからガスが排出される。このガスの排出により、円筒形電池１０の内圧が過度に上昇して円筒形電池１０が破裂することを防止でき、円筒形電池１０の安全性を高くできる。
　図３は、かしめ前の単体のガスケット２８を軸方向上側から見たときの平面図であり、図４は、当該ガスケット２８を軸方向下側から見たときの平面図である。また、図５は、かしめ前のガスケット２８を切断面が見える状態で示す斜視図であり、図６は、かしめ前のガスケット２８の軸方向の半断面図である。
　図３及び図４に示すように、本実施形態では、第１貫通孔４１及び複数の第２貫通孔４２は、次の形状及び構造を有する。詳しくは、第１貫通孔４１は、径方向の中心を含むように位置していればよいが、径方向の中心に位置することが好ましく、略円形の平面形状を有する。複数の第２貫通孔４２は、底部３２の外周部に周方向に略等間隔に配置され、各第２貫通孔４２は、周方向に沿って延在する長孔である。第１貫通孔４１の開口面積は、特に制限されないが、例えば、筒状部３０（図１参照）の内径部分の面積の１０％以上３５％以下であることが好ましく、１５％以上２５％以下であることがより好ましい。開口面積が１５％より小さいと、底部３２が波打つ可能性があり、逆に３５％よりも大きくなると、底部３２が小さくなって、底部３２で電極体１４を確実に押圧しにくくなる可能性がある。
　第１貫通孔の開口面積は、全ての第２貫通孔４２の開口の総面積より大きい。しかし、第１貫通孔４１の開口面積は、全ての第２貫通孔４２の開口の総面積よりも小さくてもよく、更には、第１貫通孔４１の開口面積は、第２貫通孔４２の開口面積よりも小さくてもよい。より詳しくは、全ての第２貫通孔４２の開口の総面積は、例えば、第１貫通孔４１の開口面積の５％以上３０％以下であることが好ましく、１０％以上２０％以下であることがより好ましい。当該総面積が、第１貫通孔４１の開口面積の５％よりも小さいと、底部３２が電極体１４を押圧する力を調整しにくくなり、逆に、当該総面積が、第１貫通孔４１の開口面積の３０％よりも大きいと、底部３２の剛性が小さくなって、底部３２で電極体１４を確実に押圧しにくくなる。
　図５に示すように、かしめ前のガスケット２８は、円筒部６０を有し、円環部３１は、円筒部６０の下側端部から径方向に略平行に広がっている。また、連結部３３は、円環部３１の径方向の内方側の端部から軸方向に向かって径方向内側かつ軸方向下側に傾斜し、円環状の底部３２は、連結部３３の下側端部から径方向に略平行に広がっている。円環部３１、連結部３３、及び底部３２の夫々の厚さは、特に制限されない。しかし、上述のように、底部３２で電極体１４を適切な力で押圧するために、図６に示すように、矢印Ａで示す円環部３１の厚さが、矢印Ｂで示す連結部３３の厚さより厚いことが好ましく、連結部３３の厚さが、矢印Ｃで示す底部３２の厚さより厚いことが好ましい。例えば、底部３２の厚さが、連結部３３の厚さの７０％以上９０％以下であれば、底部３２が電極体１４を押圧する力を適切な範囲に調整し易い。
　図７～図９は、かしめを行っている際のガスケット２８の変形について説明する断面図である。なお、図７～図９に示す封口体は、端子キャップと底板で構成されている。図７に示すように、かしめにより外装缶１６の開口側の端部を径方向内方に折り曲げると、連結部３３が溝入れ部３４の上側を支点として下側の力を下側に変形し、その結果、かしめ前に径方向に延在していた底部３２が、電池内部に膨出するように変形する。このとき、底部３２の外周部に傾斜部が形成される。そして、更にかしめが進むと、図８及び図９に示すように、底部３２の外周部の傾斜角度が大きくなる。これにより、図１に示すかしめ後のガスケット２８の構造を実現できる。かしめ前において、図１に示すかしめ後のガスケット２８の構造を有するガスケットを用いてもよい。
　＜実施例＞
　［正極の作製］
　正極活物質としてＬｉＮｉ０.８Ｃｏ０.１５Ａｌ０.０５Ｏ２を使用した。正極活物質１００重量部、結着剤としてポリフッ化ビニリデン１.７重量部、及び導電剤としてアセチレンブラック２.５重量部を、液状成分に混合させて、正極合剤ペーストを調製した。その正極合剤ペーストを、アルミニウム箔からなる正極集電体の両面に、正極リードの接続部分を除いて塗布、乾燥し、その後、所定の厚みに圧延することで、正極を得た。この正極を所定の寸法に裁断し、集電体の露出部にＡｌ製の正極リードを超音波溶着により接続した。
　［負極の作製］
　負極活物質として易黒鉛化炭素を使用した。負極活物質１００重量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン０.６重量部と、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース１重量部と、適量の水とを、双腕式練合機にて攪拌し、負極ペーストを得た。その負極合剤ペーストを、銅箔からなる負極集電体の両面に、負極リードの接続部分を除いて塗布、乾燥し、その後、所定の厚みに圧延することで、負極を得た。この負極板を所定の寸法に裁断し、集電体の露出部にNi－Cu－Niクラッド剤からなる負極リードを超音波溶着により接続した。
　［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）、およびエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）の混合溶媒に、電解質としてヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）が１.０ｍｏｌ／Ｌになるように溶解し、非水電解液を調製した。
　［封口体の作製］
　弁体としてアルミ材を用いて円形の端子板に薄肉部を設け、更に中央に最薄肉部を形成した。その後、所定のラプチャーディスクと絶縁板を接続し、封口体を作製した。
　［円筒形電池の作製］
　上記正極と負極を、セパレータとしてポリオレフィン系樹脂を介して渦巻状に巻回し、
電極体を作製した。電極体を、鋼板を絞り加工により作製した外装缶の中に挿入し、負極リードを外装缶の底面に溶接すると共に、正極リードを封口体に溶接した。続けて、外装缶に上述のスピニング加工を施した後、外装缶内に非水電解質を充填した。その後、図３～図６を用いて説明したガスケットを外装缶と封口体の間に配置し、外装缶内に電極体を収容した状態で図７～図９を用いて説明したかしめを行った。これにより、図１に示す円筒形電池を作製できた。
　＜変形例＞
　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、ガスケット２８の底部３２を電極体１４に直接接触させて底部３２で電極体１４を直接押圧する場合について説明した。しかし、ガスケット２８の底部３２を上部絶縁板１８に接触させて上部絶縁板１８を下側に押圧してもよい。そして、下側に押圧されて下側に移動した上部絶縁板１８で電極体１４を下側に押圧してもよい。このように、ガスケット２８で上部絶縁板１８を介して電極体１４を間接的に下側に押圧しても、電極体１４を適切な力で軸方向に押圧し易く、振動や衝撃に対する電極体１４の耐性を容易かつ確実に大きくできる。
　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、　１７　封口体、　１８　上部絶縁板、　１９　下部絶縁板、　２０　正極リード、　２１　負極リード、　２３　底板、　２３ａ　貫通孔、　２４　下弁体、　２５　絶縁部材、　２６　上弁体、　２７　端子キャップ、　２７ａ　貫通孔、　２８　ガスケット、　　３０　筒状部、　３１　円環部、　３２　底部、　３３　連結部、　３４　溝入れ部、　３８　肩部、　４１　第１貫通孔、　４２　第２貫通孔、　４５　周縁部、　６０　円筒部、　６８　底部。

Claims (6)

  1. 　正極と負極がセパレータを介して巻回された電極体と、
    　前記電極体を収容する有底筒状の外装缶と、
    　前記外装缶の開口を封口する封口体と、
    　前記外装缶と前記封口体を絶縁するガスケットと、を備え、
    　前記ガスケットが、前記封口体の底面に当接する円環部と、前記円環部に比べて前記電極体側に位置すると共に前記電極体を押圧する底部と、前記円環部と前記底部とを連結すると共に前記底部に近づくにしたがって径方向の中心に向かって傾斜する連結部とを有し、
    　前記底部が、前記径方向の中心を含むように位置する第１貫通孔と、外周部に位置する複数の第２貫通孔を有する、円筒形電池。
  2. 　前記底部の少なくとも外周部が、前記径方向の中心に近づくにしたがって前記電極体に向かって傾斜している、請求項１に記載の円筒形電池。
  3. 　前記底部の少なくとも外周部が、前記径方向中心に近づくにしたがって前記電極体に向かって湾曲している、請求項１に記載の円筒形電池。
  4. 　前記底部が、前記電極体を直接押圧する、請求項１から３のいずれか１つに記載の円筒形電池。
  5. 　前記連結部の厚さは、前記底部の厚さより厚い、請求項１から４のいずれか１つに記載の円筒形電池。
  6. 　前記第１貫通孔の開口面積が、前記複数の第２貫通孔の開口の総面積よりも大きい、請求項１から５のいずれか１つに記載の円筒形電池。
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