WO2023157949A1 - 扁平形電池 - Google Patents

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WO2023157949A1
WO2023157949A1 PCT/JP2023/005756 JP2023005756W WO2023157949A1 WO 2023157949 A1 WO2023157949 A1 WO 2023157949A1 JP 2023005756 W JP2023005756 W JP 2023005756W WO 2023157949 A1 WO2023157949 A1 WO 2023157949A1
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WO
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flat battery
sealing
wall portion
cylindrical
peripheral wall
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Application number
PCT/JP2023/005756
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French (fr)
Inventor
俊彦 石原
Original Assignee
マクセル株式会社
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/109—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure of button or coin shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M50/133—Thickness
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present disclosure relates to flat batteries.
  • a flat battery such as a coin-shaped or button-shaped non-aqueous electrolyte battery is generally constructed by housing a power generation element having a positive electrode and a negative electrode between an outer can and a sealing can each made of a stainless steel plate. ing.
  • the outer can has a bottom and a cylindrical side wall, and the sealed can faces the outer can and has an upper surface and a peripheral wall.
  • the thickness of the peripheral wall portion of the sealing can in a flat battery is often about 0.25 mm.
  • Patent Document 1 discloses a coin-shaped lithium primary battery.
  • a coin-type lithium primary battery includes a case having a bottom plate portion, a side portion rising from the peripheral edge of the bottom plate portion, and a sealing plate having a top plate portion and a peripheral portion extending inward from the side portion from the top plate portion. The tip of the peripheral portion of the sealing plate is folded back toward the top plate portion along the outer peripheral surface of the peripheral portion.
  • Patent Document 2 discloses a coin-shaped battery.
  • a coin-shaped battery has a cylindrical battery can having a bottom surface and a first side wall rising from the periphery of the bottom surface, and a sealing plate having a top plate and a second side wall extending from the periphery of the top plate to the inside of the first side wall. and The second side wall is formed with a bulging portion that bulges outward.
  • the second side wall of the sealing plate has a folded structure folded back at the tip.
  • Patent Document 3 discloses a small battery.
  • a compact battery includes a negative electrode container and a positive electrode container. The opening end of the negative electrode container is thickened by pressure molding without being folded back.
  • Patent Document 4 discloses a coin-type lithium battery.
  • a coin-shaped lithium battery has a sealing plate whose periphery is not folded in a U-shape and a cylindrical positive electrode case with a bottom.
  • the opening of the sealing plate is inclined in the outer diameter direction with respect to the height direction of the positive electrode case.
  • the tip of the peripheral edge of the sealing plate is folded back in order to improve the sealing performance of the internal space of the battery.
  • the peripheral edge portion of the sealing plate becomes thicker, which restricts the internal volume of the battery and prevents the battery from increasing in capacity.
  • the small battery of Patent Document 3 has an open end of a thickened negative electrode container. Therefore, it is possible to improve the sealing performance of the internal space of the battery, but the internal volume of the battery is limited, and the increase in capacity of the battery is prevented.
  • an object of the present disclosure is to provide a flat battery that can increase the capacity of the battery by increasing the internal volume while ensuring excellent sealing performance.
  • the flat battery according to the present disclosure includes an outer can having a bottom portion and a cylindrical side wall portion, a sealing can having an upper surface portion and a peripheral wall portion and facing the outer can, a cylindrical side wall portion, and the peripheral wall portion. and a gasket disposed between the part.
  • the peripheral wall portion includes a base end portion on the side of the upper surface portion, a cylindrical portion formed to be larger than the outer diameter of the base end portion and having a tip end facing the bottom portion of the outer can, and between the base end portion and the cylindrical portion.
  • the tubular portion is slanted radially outward from the end on the side of the step toward the tip of the tubular portion, and has an inclination angle of 0.5 to 4° with respect to the axial direction.
  • the base end portion is inclined radially inward from the end portion on the upper surface portion side toward the end portion on the step portion side, and has an inclination angle of 0.5° to 5° with respect to the axial direction.
  • the flat battery according to the present disclosure it is possible to increase the capacity of the battery by increasing the internal volume while ensuring excellent sealing performance.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a flat battery according to this embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the structure of the flat battery shown in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the structure of a flat battery according to an example.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the structure of a flat battery according to a comparative example.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing the structure of a flat battery according to an example.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing the structure of a flat battery according to a comparative example.
  • FIG. 7 is a graph showing changes in surface pressure of the gasket in contact with the sealing can.
  • FIG. 8 is a graph showing changes in surface pressure of the gasket in contact with the sealing can.
  • a flat battery includes an outer can having a bottom portion and a cylindrical side wall portion, a sealing can having an upper surface portion and a peripheral wall portion and facing the outer can, a cylindrical side wall portion, and the peripheral wall portion. and a gasket disposed between.
  • the peripheral wall portion includes a base end portion on the side of the upper surface portion, a cylindrical portion formed to be larger than the outer diameter of the base end portion and having a tip end facing the bottom portion of the outer can, and between the base end portion and the cylindrical portion.
  • the tubular portion is inclined radially outward from the end on the stepped portion side toward the tip of the tubular portion, and is 0.5 to 4° with respect to the axial direction.
  • the base end portion is inclined radially inward from the end portion on the upper surface portion side toward the end portion on the step portion side, and has an inclination angle of 0.5° to 5° with respect to the axial direction.
  • the peripheral wall portion of the sealing can preferably has a thickness of 0.185 to 0.215 mm.
  • the cylindrical side wall portion of the outer can preferably has a thickness of 92 to 108% of the thickness of the peripheral wall portion. This makes it easier to ensure excellent sealing performance and increase the internal volume.
  • the peripheral wall has a thickness of 0.185-0.215 mm.
  • the cylindrical side wall portion has a thickness of 92 to 108% of the thickness of the peripheral wall portion.
  • the tubular portion may be slanted radially outward from the end on the stepped portion side toward the tip of the tubular portion.
  • the tubular portion preferably has an inclination angle of 0.5 to 4° with respect to the axial direction.
  • the base end portion may be inclined radially inward from the end portion on the upper surface portion side toward the end portion on the step portion side.
  • the base end preferably has an inclination angle of 0.5° to 5° with respect to the axial direction.
  • the sealed can is preferably made of cold-rolled steel plate.
  • Cold-rolled steel sheets which have relatively low strength within the thickness range of the peripheral wall portion described above, are particularly suitable for use because the inclined structure described above can be easily formed.
  • the outer can is preferably made of stainless steel plate. As a result, cost reduction can be achieved.
  • the flat battery 1 of the present embodiment according to the present disclosure will be specifically described below with reference to FIG.
  • the flat battery according to this embodiment is a non-aqueous electrolyte battery.
  • a flat battery 1 is composed of an outer can 2 , a sealing can 3 , a positive electrode 41 , a negative electrode 42 , a separator 43 and a gasket 5 .
  • the internal space between the outer can 2 and the sealing can 3 is filled with a positive electrode 41, a negative electrode 42, a separator 43, and a non-aqueous electrolyte (not shown) as power generating elements.
  • the power generating element may be one used in general non-aqueous electrolyte batteries. Therefore, detailed description of the power generation element is omitted.
  • the flat battery 1 is not limited to a non-aqueous electrolyte battery, and may be a flat all-solid battery using a solid electrolyte.
  • the outer can 2 includes a circular bottom portion 21 and a cylindrical side wall portion 22 continuously formed from the outer periphery of the bottom portion 21 .
  • Cylindrical side wall portion 22 is provided so as to extend substantially perpendicularly to bottom portion 21 in a vertical cross-sectional view.
  • the outer can 2 is made of, for example, austenitic stainless steel such as SUS301, SUS304 or SUS316, austenitic/ferritic stainless steel such as SUS329J1, SUS329J3L or SUS329J4L, or stainless steel plate such as ferritic stainless steel such as SUS430 or SUS444. Can be configured.
  • the surface of the outer can 2 may be subjected to anti-corrosion plating such as Ni plating, or the cost can be reduced by not performing anti-corrosion plating.
  • the shape of the outer can 2 is not limited to a cylindrical shape with a circular bottom portion 21 .
  • the shape of the outer can 2 is such that the bottom portion 21 is formed in a polygonal shape such as a square shape or an elliptical shape, and the cylindrical side wall portion 22 is formed in a polygonal shape such as a square shape matching the shape of the bottom portion 21, or an elliptical shape. , and various changes can be made according to the size and shape of the flat battery 1 .
  • the shape of the cylindrical side wall portion 22 includes not only a cylindrical shape, but also a polygonal cylindrical shape such as a square cylindrical shape, an elliptical cylindrical shape, and the like.
  • the bottom portion 21 of the outer can 2 may or may not have a flat shape.
  • the bottom portion 21 of the outer can 2 may have a shape protruding downward so as to accommodate a portion of the power generation element on the positive electrode 41 side at the position where the power generation element is arranged.
  • the sealing can 3 includes a circular upper surface portion 31 and a cylindrical peripheral wall portion 32 continuously formed from the outer periphery of the upper surface portion 31 .
  • the opening of the sealing can 3 faces the opening of the outer can 2 .
  • the sealing can 3 can be made of the above-described stainless steel plate or cold-rolled steel plate (SPCD, SPCE, SPCF, etc.).
  • the surface of the sealing can 3 is anti-corrosion plated.
  • the anti-corrosion plating is, for example, Ni plating.
  • the shape of the sealing can 3 is not limited to the cylindrical shape with the circular upper surface portion 31 .
  • the shape of the sealed can 3 is such that the upper surface portion 31 is formed in a polygonal shape such as a square shape or an elliptical shape, and the peripheral wall portion 32 is formed in a polygonal tubular shape such as a square tubular shape matching the shape of the upper surface portion 31, or an elliptical tubular shape.
  • the shape of the peripheral wall portion 32 includes not only a cylindrical shape, but also a polygonal cylindrical shape such as a rectangular cylindrical shape, an elliptical cylindrical shape, and the like.
  • the upper surface portion 31 of the sealing can 3 may or may not have a flat shape.
  • the upper surface portion 31 of the sealing can 3 may have a shape including a curved surface, such as having a slight inclination from the outer periphery toward the center.
  • the peripheral wall portion 32 of the sealing can 3 includes a base end portion 32a on the side of the upper surface portion 31, a cylindrical portion 32b formed to have a larger outer diameter than the base end portion 32a, and a base end portion 32a and the cylindrical portion 32b. and a stepped portion 32c therebetween. Therefore, the peripheral wall portion 32 is formed in a stepped shape in which the cylindrical portion 32b is wider outward than the base end portion 32a.
  • the tip of the tubular portion 32 b faces the bottom portion 21 of the outer can 2 . That is, the cylindrical portion 32b is not folded back along the outer peripheral surface of the peripheral wall portion 32. As shown in FIG.
  • the gasket 5 is made of low moisture permeability resin such as polypropylene resin, polyphenylene sulfide resin, PFA resin (tetrafluoroethylene-perfluoroalkoxyethylene copolymer).
  • the gasket 5 is formed in a tubular shape along the inner peripheral surface of the cylindrical side wall portion 22 of the outer can 2 and is arranged between the cylindrical side wall portion 22 of the outer can 2 and the peripheral wall portion 32 of the sealed can 3 .
  • the gasket 5 is not particularly limited as long as it can insulate the outer can 2 and the sealing can 3, but from the viewpoint of moisture permeability and heat resistance, polyphenylene sulfide resin or fluororesin such as PFA resin is preferably used.
  • the outer can 2 and the sealing can 3 are crimped via the gasket 5 between the cylindrical side wall portion 22 of the outer can 2 and the peripheral wall portion 32 of the sealing can 3 after housing the power generating element in the internal space.
  • the outer can 2 and the sealed can 3 are arranged such that the openings of the outer can 2 and the sealed can 3 face each other, and the peripheral wall portion 32 of the sealed can 3 is placed inside the cylindrical side wall portion 22 of the outer can 2 .
  • the gasket 5 is crimped between the cylindrical side wall portion 22 and the peripheral wall portion 32 .
  • the edge portion of the cylindrical side wall portion 22 is crimped so as to face inward toward the stepped portion 32c of the peripheral wall portion 32 .
  • the peripheral wall portion 32 preferably has a relatively small thickness t1 of 0.185 to 0.215 mm. If the thickness t1 of the peripheral wall portion 32 is too small, the strength of the peripheral wall portion 32 is lowered, and the ability to seal the internal space of the flat battery 1 is lowered. Therefore, the thickness t1 is preferably 0.185 mm or more, more preferably 0.190 mm or more, and particularly preferably 0.195 mm or more. If the thickness t1 is too large, the internal volume of the flat battery 1 is restricted, which prevents the flat battery 1 from increasing its capacity. Therefore, the thickness t1 is preferably 0.215 mm or less, more preferably 0.210 mm or less, and particularly preferably 0.205 mm or less.
  • the thickness t1 of the peripheral wall portion 32 is particularly preferably within the above range.
  • the cylindrical portion 32b of the peripheral wall portion 32 is inclined radially outward from the end on the side of the stepped portion 32c toward the tip of the cylindrical portion 32b. That is, when the outer can 2 and the sealing can 3 are crimped, the base end portion 32a of the peripheral wall portion 32 is pressed radially inward by the tip of the cylindrical side wall portion 22 of the outer can 2, and the stepped portion 32c is displaced. It is pressed downwards and inwards. At this time, the thickness t1 of the peripheral wall portion 32 is relatively small, that is, the thickness t1 is set within the range described above, so that the cylindrical portion 32b side of the base end portion 32a is easily deformed so as to be inclined radially inward.
  • the cylindrical portion 32b is likely to be deformed such that its tip is apparently opened outward, that is, inclined radially outward.
  • the radially outwardly inclined cylindrical portion 32b improves adhesion with the gasket 5 when the cylindrical side wall portion 22 of the outer can 2 is crimped, and suitably presses the gasket 5 radially outward. At the same time, it is pushed back radially inward by the gasket 5 .
  • the contact pressure between the gasket 5 and the outer peripheral surface of the cylindrical portion 32b can be increased, the gap between the gasket 5 and the cylindrical portion 32b is suppressed, and the contact area between the gasket 5 and the cylindrical portion 32b is increased. be able to.
  • the inclination angle ⁇ 1 of the cylindrical portion 32b with respect to the axial direction should be 0.5 to 4°. If the inclination angle ⁇ 1 is too small, the contact pressure between the gasket 5 and the outer peripheral surface of the cylindrical portion 32b or the contact pressure between the gasket 5 and the cylindrical side wall portion 22 is reduced, resulting in deterioration of the sealing performance. On the other hand, if the inclination angle ⁇ 1 is too large, the contact pressure between the gasket 5 and the tubular portion 32b or the bottom portion 21 of the outer can 2 is reduced, resulting in deterioration of the sealing performance.
  • the inclination angle ⁇ 1 is preferably 1° or more, more preferably 2° or more.
  • the base end portion 32a of the peripheral wall portion 32 is inclined radially inward from the end portion on the side of the upper surface portion 31 toward the end portion on the side of the stepped portion 32c.
  • the base end portion 32a is pushed downward and inwardly of the cylindrical side wall portion 22. It becomes easy to deform so as to incline radially inward.
  • the edge of the cylindrical side wall 22 can easily press the gasket 5 downward, improving the adhesion between the gasket 5 and the cylindrical portion 32b. .
  • the gasket 5 is easily pressed toward the bottom portion 21 of the outer can 2 by the tip of the cylindrical portion 32b. Thereby, the sealing property of the internal space of the flat battery 1 can be further improved.
  • the inclination width of the base end portion 32a is preferably smaller than the thickness t1 of the peripheral wall portion 32 of the sealing can 3, more preferably 50% or less of t1. is.
  • the width of inclination is the width in the radial direction from the end of the base end portion 32a on the upper surface portion 31 side to the end portion of the step portion 32c side, and the inclination angle ⁇ 2 of the base end portion 32a with respect to the axial direction is 0°.
  • Such an inclined shape of the base end portion 32a may be formed in advance during press molding of the sealed can 3, or may be formed by pressing with the edge portion of the cylindrical side wall portion 22 during the caulking described above.
  • the inclination angle ⁇ 2 of the base end portion 32a with respect to the axial direction may be 0.5 to 5°. If the inclination angle ⁇ 2 is too small, it becomes difficult for the edge of the cylindrical side wall portion 22 to press the cylindrical portion 32b downward, thereby degrading the sealing performance. On the other hand, if the inclination angle ⁇ 2 is too large, the contact pressure between the gasket 5 and the base end portion 32a or the contact pressure between the gasket 5 and the stepped portion 32c will decrease, resulting in a decrease in sealing performance.
  • the inclination angle ⁇ 2 is preferably 1° or more, more preferably 2° or more, and particularly preferably 3° or more. In addition, when the base end portion 32a does not include a straight portion as shown in FIG. ⁇ 2 may be used.
  • the thickness t2 of the cylindrical side wall portion 22 of the outer can 2 is preferably 92 to 108% of the thickness t1 of the peripheral wall portion 32 of the sealed can 3. If the thickness t2 of the cylindrical side wall portion 22 is too small, the cylindrical side wall portion 22 is pushed radially outward by the elastic force generated radially outward of the peripheral wall portion 32 after crimping, especially the elastic force of the cylindrical portion 32b. can be transformed in the direction of Therefore, the thickness t2 is preferably 92% or more, more preferably 95% or more, and particularly preferably 98% or more of the thickness t1. If the thickness t2 is too large, the internal volume of the flat battery 1 will be restricted, and this will hinder the flat battery 1 from increasing in capacity. Therefore, the thickness t2 is preferably 108% or less, more preferably 105% or less, and particularly preferably 102% or less of the thickness t1.
  • Example 2 The contact pressure (surface pressure) between the sealing can and the gasket and the contact pressure (surface pressure) between the outer can and the gasket were calculated using structural analysis software, and the sealing properties of Examples and Comparative Examples were simulated.
  • general-purpose structural analysis software "LS-DYNA" manufactured by Livermore Software Technology was used.
  • the outer can was made of SUS430
  • the sealing can was made of cold-rolled steel plate (SPCD)
  • the resin material of the gasket was polypropylene
  • the tensile modulus of the gasket was 1372 Mpa.
  • the cylindrical portion 32b of the sealed can 3 shown in FIG. is 0.2 mm, and the flat battery 100 of Comparative Example 1 in which the opening end side of the peripheral wall portion 332 of the sealing can 300 shown in FIG. made a comparison.
  • reference numeral 200 indicates an outer can
  • reference numeral 500 indicates a gasket.
  • 3 and 4 each show the flat battery before the sealing can and outer can are crimped.
  • the structural analysis described above was carried out with respect to the surface pressure when the sealing can and the outer can shown in FIGS. 3 and 4 were crimped.
  • FIG. 5 in the example, the surface pressure of the gasket 5 in contact with the surface of the sealing can 3 from the start point S to the end point T shown in the figure was calculated.
  • FIG. 6 in Comparative Example 1 as well, the surface pressure of the gasket 500 in contact with the surface of the sealing can 300 was measured at positions corresponding to the starting point S and the ending point.
  • the measurement results are shown in the graph of FIG.
  • the horizontal axis represents the distance from the start point S toward the end point T
  • the solid line represents the transition of the surface pressure in Example 1
  • the dashed line represents the transition of the surface pressure in Comparative Example 1. show.
  • the sealing performance on the sealing can side was evaluated from the sum of the surface pressure areas of Example 1 and Comparative Example 1. Then, when the area of the surface pressure graph in Comparative Example 1 is taken as 100%, the value in Example 1 is 130%, and it was found that the sealing performance on the sealing can side was improved.
  • Example 1 and Comparative Example 1 the same structural analysis was performed for the contact pressure (surface pressure) with the gasket that is in contact with the surface of each outer can.
  • surface pressure surface pressure
  • a graph similar to that of FIG. 7 was created, and the sealing performance on the side of the outer can was evaluated from the sum of the areas of the respective surface pressure graphs.
  • the starting point S is the radially innermost position of the surface of the gasket facing the bottom of the outer can
  • the end point T is the surface of the gasket facing the cylindrical side wall of the outer can. It is the position of the top end.
  • the area of the graph of the surface pressure in Comparative Example 1 is taken as 100%, the value in Example 1 is 86%, indicating that Comparative Example 1 has higher sealing performance on the side of the outer can.
  • Example 1 the sum of the area of the graph of the surface pressure of the gasket in contact with the sealing can and the area of the graph of the surface pressure of the gasket in contact with the outer can was compared to obtain the results of Example 1 and Comparative Example 1.
  • the sealing property of the entire flat battery was evaluated.
  • the value of Example 1 was 95% of the value of Comparative Example 1, and it was found that substantially the same degree of sealing performance could be obtained between Example 1 and Comparative Example 1. This is probably because in Example 1, the improvement in sealing performance on the side of the sealed can compensated for the deterioration in sealing performance on the side of the outer can.
  • Example 1 even when the thickness of the peripheral wall portion of the sealed can is relatively thin so as not to fold the tubular portion of the sealed can, it is the same as when the tubular portion of the sealed can is folded back. Furthermore, it was found that by not folding back the cylindrical portion of the sealing can, the inner volume of the flat battery can be increased and the capacity can be increased. As shown in FIG. 6, a relatively large gap is formed between the peripheral wall portion 332 and the gasket 500, and the contact area between the peripheral wall portion 332 and the gasket 500 is small. It is considered that this is because the gasket 500 in contact with the tip of the folded-back peripheral wall portion 332 expands radially outward.
  • the graph in FIG. 8 shows the surface pressure of the gasket in contact with the surface of the sealing can in Example 1 and Comparative Examples 2 and 3.
  • the horizontal axis is the distance from the start point S toward the end point T
  • the sealing performance on the sealing can side was evaluated from the sum of the surface pressure areas of Comparative Examples 2 and 3. Then, when the area of the graph of the surface pressure in Comparative Example 1 shown in FIG. 7 is set to 100%, the value in Comparative Example 2 in FIG. 8 is 101%, and the value in Comparative Example 3 is 104%. . As described above, the value in Example 1 was 130% of that in Comparative Example 1, so it was confirmed that the flat battery of Example 1 had the most excellent sealing performance on the sealing can side.
  • the contact pressure (surface pressure) of the gasket in contact with the surface of the outer can was calculated, and the sealing performance on the outer can side was evaluated from the sum of the areas of each surface pressure. Then, when the area of the graph of the surface pressure in Comparative Example 1 is taken as 100%, the value in Comparative Example 2 is 80%, and the value in Comparative Example 3 is 84%. Since the value in Example 1 is 86% that of Comparative Example 1, the flat battery of Example 1 has superior sealing performance on the outer can side compared to Comparative Examples 2 and 3. was confirmed. Based on these results, the sealing performance of the entire flat batteries of Comparative Examples 2 and 3 was evaluated in the same manner as described above. The sealing performance of Comparative Example 3 was 88%. Thus, it was found that the flat batteries of Comparative Examples 2 and 3 were inferior to the flat battery of Example 1 in sealing performance.
  • the thickness of the sealing can (peripheral wall portion) and the thickness of the outer can (cylindrical side wall portion) are set within suitable ranges, so that the peripheral wall portion 32 is properly formed at the time of crimping.
  • the inclination angle ⁇ 1 with respect to the axial direction of the tubular portion 32b is set in the range of 0.5 to 4°
  • the inclination angle ⁇ 2 with respect to the axial direction of the base end portion 32a is set in the range of 0.5 to 5°.

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Abstract

優れた封止性を確保しながら内容積を大きくして電池の高容量化を図ることができる扁平形電池を提供する。扁平形電池１は、外装缶２と封口缶３とガスケット５とを有する。外装缶２は、底部２１と筒状側壁部２２とを有する。封口缶３は、上面部３１と周壁部３２とを有する。周壁部３２は、上面部３１側の基端部３２ａと、基端部３２ａの外径よりも大きく形成されて外装缶２の底部２１と対向する先端を有する筒状部３２ｂと、基端部３２ａと筒状部３２ｂとの間に位置する段部３２ｃとを有する。筒状部は、段部側の端部から筒状部の先端に向かって径方向外方に傾斜し、軸方向に対して０．５°～４°の傾斜角を有する。基端部は、上面部側の端部から段部側の端部に向かって径方向内方に傾斜し、軸方向に対して０．５°～５°の傾斜角を有する。

Description

扁平形電池
　本開示は、扁平形電池に関する。
　従来、コイン形又はボタン形の非水電解質電池などの扁平形電池は、一般的に各々ステンレス鋼板からなる外装缶と封口缶との間に正極及び負極を有する発電要素を収容することによって構成されている。外装缶は、底部と筒状側壁部と有し、封口缶は、外装缶に対向し、上面部と周壁部とを有する。従来において、扁平形電池における封口缶の周壁部の厚みは、０．２５ｍｍ程度のものが多用されている。
　特開２０１８－１８７９７号公報（特許文献１）は、コイン形リチウム一次電池を開示している。コイン形リチウム一次電池は、底板部および底板部の周縁から立ち上がる側部を有するケースと、天板部および天板部から側部の内側へ延びる周縁部を有する封口板とを含む。封口板の周縁部の先端は、周縁部の外周面に沿うように天板部側へと折り返されている。
　国際公開第２０１２／１３２３７３号（特許文献２）は、コイン形電池を開示している。コイン形電池は、底面部および底面部の周縁から立ち上がる第１側壁を有する円筒形の電池缶と、天板部および天板部の周縁から第１側壁の内側へ延びる第２側壁を有する封口板とを有する。第２側壁には、外側に膨らむ膨出部が形成されている。封口板の第２側壁は、先端で折り返された折り畳み構造を有する。
　特開平１０－２５５７３３号公報（特許文献３）は、小型電池を開示している。小型電池は、負極容器と正極容器とを含んでいる。負極容器の開口端は、折り返されずに加圧成形によって肉厚化されている。
　特開平８－１６２０７５号公報（特許文献４）は、コイン形リチウム電池を開示している。コイン形リチウム電池は、周縁がＵ字状に折り返されていない封口板と、有底筒状の正極ケースとを有する。封口板の開口部は、正極ケースの高さ方向に対して外径方向に傾斜している。
特開２０１８－１８７９７号公報 国際公開第２０１２／１３２３７３号 特開平１０－２５５７３３号公報 特開平８－１６２０７５号公報
　特許文献１のコイン形リチウム一次電池は、電池の内部空間の封止性を向上させるため、封口板の周縁部の先端を折り返している。そのため、封口板の周縁部の厚みが大きくなり、電池の内容積が制限されてしまい、電池の高容量化が妨げられる。
　特許文献２のコイン形電池は、耐漏液性を確保するために、封口板の第２側壁に比較的幅広のフランジ部を設ける必要がある。したがって、封口板に膨出部が設けられているにもかかわらず、必ずしも電池全体の内容積の増加には繋がらず、電池の高容量化が妨げられる。
　特許文献３の小型電池は、肉厚化された負極容器の開口端を有する。そのため、電池の内部空間の封止性を向上させることができるが、電池の内容積が制限され、電池の高容量化が妨げられる。
　特許文献４のコイン形電池は、耐漏液性を向上させることが可能となるものの、電池の高容量化を図ることは何ら提案されていない。
　そこで、本開示は、優れた封止性を確保しながら内容積を大きくして電池の高容量化を図ることができる扁平形電池を提供することを課題とする。
　上記課題を解決するために、本開示は次のように構成した。すなわち、本開示に係る扁平形電池は、底部と筒状側壁部とを有する外装缶と、上面部と周壁部とを有し、外装缶に対向する封口缶と、筒状側壁部と前記周壁部との間に配置されるガスケットとを備えている。周壁部は、上面部側の基端部と、基端部の外径よりも大きく形成されて外装缶の底部と対向する先端を有する筒状部と、基端部と筒状部との間に位置する段部とを有している。筒状部は、段部側の端部から筒状部の先端に向かって径方向外方に傾斜し、軸方向に対して０．５～４°の傾斜角を有している。基端部は、上面部側の端部から段部側の端部に向かって径方向内方に傾斜し、軸方向に対して０．５°～５°の傾斜角を有している。
　本開示に係る扁平形電池によれば、優れた封止性を確保しながら内容積を大きくして電池の高容量化を図ることができる。
図１は、本実施形態に係る扁平形電池の構造を示す断面図である。 図２は、図１に示す扁平形電池の構造を示す拡大断面図である。 図３は、実施例に係る扁平形電池の構造を示す拡大断面図である。 図４は、比較例に係る扁平形電池の構造を示す拡大断面図である。 図５は、実施例に係る扁平形電池の構造を示す拡大断面図である。 図６は、比較例に係る扁平形電池の構造を示す拡大断面図である。 図７は、封口缶に接するガスケットの面圧の推移を示すグラフである。 図８は、封口缶に接するガスケットの面圧の推移を示すグラフである。
　実施の形態に係る扁平形電池は、底部と筒状側壁部とを有する外装缶と、上面部と周壁部とを有し、外装缶に対向する封口缶と、筒状側壁部と前記周壁部との間に配置されるガスケットとを備えている。周壁部は、上面部側の基端部と、基端部の外径よりも大きく形成されて外装缶の底部と対向する先端を有する筒状部と、基端部と筒状部との間に位置する段部とを有している。扁平形電池の第１の実施態様では、筒状部は、段部側の端部から筒状部の先端に向かって径方向外方に傾斜し、軸方向に対して０．５～４°の傾斜角を有している。基端部は、上面部側の端部から段部側の端部に向かって径方向内方に傾斜し、軸方向に対して０．５°～５°の傾斜角を有している。これにより、優れた封止性を確保しながら内容積を大きくして電池の高容量化を図ることができる。また、封口缶の周壁部は、０．１８５～０．２１５ｍｍの厚みを有するのが好ましい。これにより、筒状部及び基端部の傾斜構造を形成しやすくなる。外装缶の筒状側壁部は、周壁部の厚みに対して９２～１０８％の厚みを有するのが好ましい。これにより、優れた封止性の確保と内容積の拡大を実現しやすくなる。
　扁平形電池の第２の実施態様では、周壁部は、０．１８５～０．２１５ｍｍの厚みを有している。筒状側壁部は、周壁部の厚みに対して９２～１０８％の厚みを有している。これにより、優れた封止性を確保しながら内容積を大きくして電池の高容量化を図ることができる。
　筒状部は、段部側の端部から筒状部の先端に向かって径方向外方に傾斜してよい。
　筒状部は、軸方向に対して０．５～４°の傾斜角を有するのが好ましい。
　基端部は、上面部側の端部から段部側の端部に向かって径方向内方に傾斜してよい。
　基端部は、軸方向に対して０．５°～５°の傾斜角を有するのが好ましい。
　封口缶は、冷間圧延鋼板からなるのが好ましい。上述の傾斜構造を形成しやすいため、上述の周壁部の厚みの範囲において比較的強度が小さい冷間圧延鋼板は特に好適に用いることができる。
　外装缶は、ステンレス鋼板からなるのが好ましい。これにより、コストダウンを図ることができる。
　以下、本開示に係る本実施形態の扁平形電池１について、図１を用いて具体的に説明する。なお、本実施形態に係る扁平形電池は、非水電解質電池である。まず、図１に示すように、扁平形電池１は、外装缶２と、封口缶３と、正極４１、負極４２と、セパレータ４３と、ガスケット５とから構成されている。なお、外装缶２と封口缶３との間の内部空間には、正極４１、負極４２、セパレータ４３及び図示しない非水電解液が発電要素として充填されている。発電要素は、一般的な非水電解質電池に用いられるものでよい。そのため、発電要素についての詳細な説明は省略する。また、扁平形電池１は、非水電解質電池に限られるものではなく、固体電解質を用いた扁平形の全固体電池であってもよい。
　外装缶２は、円形状の底部２１と、底部２１の外周から連続して形成される円筒状の筒状側壁部２２とを備える。筒状側壁部２２は、縦断面視で、底部２１に対して略垂直に延びるように設けられている。外装缶２は、例えば、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４又はＳＵＳ３１６などのオーステナイト系ステンレス鋼、ＳＵＳ３２９Ｊ１、ＳＵＳ３２９Ｊ３Ｌ又はＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌなどのオーステナイト・フェライト系ステンレス鋼、或いは、ＳＵＳ４３０又はＳＵＳ４４４などのフェライト系ステンレス鋼などのステンレス鋼板などで構成することができる。外装缶２の表面には、Ｎｉメッキなどの防触メッキを施してもよく、また防触メッキを行わないことにより、コストダウンを図ることもできる。なお、外装缶２の形状は、円形状の底部２１を備えた円筒形状に限られない。例えば、外装缶２の形状は、底部２１を四角形状などの多角状や楕円状に形成し、筒状側壁部２２を底部２１の形状に合わせた四角筒状などの多角筒状や楕円筒状に形成してもよく、扁平形電池１のサイズや形状に応じて、種々変更することができる。そのため、筒状側壁部２２の形状は、円筒状だけでなく、四角筒状などの多角筒状や楕円筒状なども含むものである。なお、外装缶２の底部２１は平坦な形状であっても平坦な形状でなくてもよい。例えば、外装缶２の底部２１は、発電要素を配置する位置において、発電要素の正極４１側の一部を収容できるように下方に突出する形状となっていても構わない。
　封口缶３は、円形状の上面部３１と、上面部３１の外周から連続して形成される円筒状の周壁部３２とを備える。封口缶３の開口は、外装缶２の開口と対向している。封口缶３は、上述のステンレス鋼板又は冷間圧延鋼板（ＳＰＣＤ、ＳＰＣＥ又はＳＰＣＦなど）などで構成することができる。封口缶３の表面には、防触メッキが施されている。防触メッキは、例えば、Ｎｉメッキである。なお、封口缶３の形状は、円形状の上面部３１を備えた円筒形状に限られない。例えば、封口缶３の形状は、上面部３１を四角形状などの多角状や楕円状に形成し、周壁部３２を上面部３１の形状に合わせた四角筒状などの多角筒状や楕円筒状に形成してもよく、扁平形電池１のサイズや形状に応じて、種々変更することができる。そのため、周壁部３２の形状は、円筒状だけでなく、四角筒状などの多角筒状や楕円筒状なども含むものである。なお、封口缶３の上面部３１は、平坦な形状であっても平坦な形状でなくてもよい。例えば、封口缶３の上面部３１は、外周から中央に向けて若干の傾斜を有するなど、曲面を含む形状であっても構わない。
　封口缶３の周壁部３２は、上面部３１側の基端部３２ａと、基端部３２ａの外径よりも大きく形成された筒状部３２ｂと、基端部３２ａと筒状部３２ｂとの間の段部３２ｃとを有している。そのため、周壁部３２は、基端部３２ａよりも筒状部３２ｂが外側に広くなる段状に形成されている。筒状部３２ｂの先端は、外装缶２の底部２１と対向している。すなわち、筒状部３２ｂは、周壁部３２の外周面に沿うように折り返されていない。
　ガスケット５は、ポリプロピレン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ＰＦＡ樹脂（四フッ化エチレン－パーフルオロアルコキシエチレン共重合体）などの低透湿性樹脂によって形成されている。ガスケット５は、外装缶２の筒状側壁部２２の内周面に沿う筒状に形成され、外装缶２の筒状側壁部２２と封口缶３の周壁部３２との間に配置されている。ガスケット５は、外装缶２と封口缶３とを絶縁できれば、特に限定されるものではないが、透湿性や耐熱性の点から、ポリフェニレンサルファイド樹脂、あるいはＰＦＡ樹脂などのフッ素樹脂が好ましく用いられる。
　外装缶２と封口缶３とは、発電要素を内部空間に収容したのち、外装缶２の筒状側壁部２２と封口缶３の周壁部３２との間にガスケット５を介してカシメられる。具体的には、外装缶２と封口缶３とは、外装缶２と封口缶３の互いの開口を対向させ、外装缶２の筒状側壁部２２の内側に封口缶３の周壁部３２を挿入したのち、筒状側壁部２２と周壁部３２との間にガスケット５を介してカシメられる。筒状側壁部２２の縁端部は、周壁部３２の段部３２ｃの方向へ内側に向くようにカシメられる。
　図２に示すように、周壁部３２は、比較的に厚みが小さい０．１８５～０．２１５ｍｍの厚みｔ１を有することが好ましい。周壁部３２の厚みｔ１が小さ過ぎると周壁部３２の強度が低下し、扁平形電池１の内部空間の封止性が低下する。そのため、厚みｔ１は、好ましくは０．１８５ｍｍ以上、より好ましくは０．１９０ｍｍ以上、特に好ましくは０．１９５ｍｍ以上とするのがよい。厚みｔ１が大き過ぎると、扁平形電池１の内容積が制限され、扁平形電池１の高容量化の妨げになる。そのため、厚みｔ１は、好ましくは０．２１５ｍｍ以下、より好ましくは０．２１０ｍｍ以下、特に好ましくは０．２０５ｍｍ以下とするのがよい。周壁部３２の厚みｔ１は、封口缶３の金属材料を比較的強度が小さい冷間圧延鋼板とした場合には、上述の範囲とすることが特に好適である。このように周壁部３２の厚みを規定したことにより、外装缶２及び封口缶３をカシメた際に、後述する筒状部３２ｂ及び基端部３２ａの傾斜構造となるように変形し易くなり、優れた封止性を確保することができ、かつ、内容積を大きくして電池の高容量化を図ることができる
　周壁部３２の筒状部３２ｂは、段部３２ｃ側の端部から筒状部３２ｂの先端に向かって径方向外方に傾斜している。すなわち、外装缶２と封口缶３とをカシメる際、外装缶２の筒状側壁部２２の先端によって周壁部３２の基端部３２ａが径方向内方に押圧されるとともに、段部３２ｃが下方内側へと押圧される。この際、周壁部３２の厚みｔ１が比較的小さい、すなわち、厚みｔ１を上述の範囲としたことにより、基端部３２ａの筒状部３２ｂ側が径方向内方に傾斜するよう変形しやすくなり、これに伴い、筒状部３２ｂは、その先端が見かけ上外方に開くように、すなわち、径方向外方に傾斜するように変形しやすくなるい。径方向外方に傾斜した筒状部３２ｂは、外装缶２の筒状側壁部２２がカシメられた際に、ガスケット５との密着性が向上し、ガスケット５を径方向外方に好適に押圧するとともに、ガスケット５によって径方向内方へと押し返される。これにより、ガスケット５と筒状部３２ｂの外周面との接触圧を向上させることができ、ガスケット５と筒状部３２ｂとの間に隙間が生じることを抑制し、これらの接触面積を大きくすることができる。このように、ガスケット５と筒状部３２ｂの外周面との接触圧及び接触面積を大きくすることにより、扁平形電池１の内部空間の封止性をさらに向上させることができる。
　軸方向に対する筒状部３２ｂの傾斜角θ１は、０．５～４°とすればよい。傾斜角θ１が小さ過ぎると、ガスケット５と筒状部３２ｂの外周面との接触圧、あるいは、ガスケット５と筒状側壁部２２との接触圧が低下して封止性が低下する。一方、傾斜角θ１が大き過ぎると、ガスケット５と筒状部３２ｂや外装缶２の底部２１との接触圧が低下して封止性が低下する。傾斜角θ１は、１°以上であることが好ましく、２°以上であることがより好ましい。
　周壁部３２の基端部３２ａは、上面部３１側の端部から段部３２ｃ側の端部に向かって径方向内方に傾斜している。上述の通り、周壁部３２の厚みｔ１を比較的小さくすることにより、外装缶２と封口缶３とをカシメる際、基端部３２ａは、筒状側壁部２２の下方内側への押圧力によって径方向内方に傾斜するように変形しやすくなる。これにより、外装缶２と封口缶３とをカシメる際、筒状側壁部２２の縁端部がガスケット５を下方に押圧しやすくなり、ガスケット５と筒状部３２ｂとの密着性が向上する。また、筒状部３２ｂの先端によりガスケット５は外装缶２の底部２１に向かって押圧され易くなる。これにより、扁平形電池１の内部空間の封止性をさらに向上させることができる。基端部３２ａの傾斜幅は、扁平形電池１の内容積の高容量化を図るという観点から、好ましくは封口缶３の周壁部３２の厚みｔ１よりも小さく、より好ましくはｔ１の５０％以下である。なお、傾斜幅とは、基端部３２ａにおける上面部３１側の端部から段部３２ｃ側の端部までの径方向の幅であり、軸方向に対する基端部３２ａの傾斜角θ２が０°となる位置から径方向にズレた長さに相当する。このような基端部３２ａの傾斜形状は、封口缶３のプレス成形時に予め形成してもよく、上述のカシメ時に筒状側壁部２２の縁端部による押圧によって形成してもよい。
　軸方向に対する基端部３２ａの傾斜角θ２は、０．５～５°とすればよい。傾斜角θ２が小さ過ぎると、筒状側壁部２２の縁端部が筒状部３２ｂを下方に押圧し難くなり封止性が低下する。一方、傾斜角θ２が大き過ぎると、ガスケット５と基端部３２ａとの接触圧、又は、ガスケット５と段部３２ｃとの接触圧が低下して封止性が低下する。傾斜角θ２は、１°以上であることが好ましく、２°以上であることがより好ましく、３°以上であることが特に好ましい。なお、基端部３２ａが、図２に示すような直線部分を含まず、曲線だけで構成されている場合は、前記曲線に対する接線が軸方向となす角が最も大きくなるときの角度を傾斜角θ２とすればよい。
　外装缶２の筒状側壁部２２の厚みｔ２はことが好ましい、封口缶３の周壁部３２の厚みｔ１に対して９２～１０８％の厚みを有する。筒状側壁部２２の厚みｔ２が小さ過ぎると、カシメ後において周壁部３２の径方向外方に向かって生じる弾性力、特に、筒状部３２ｂの弾性力によって筒状側壁部２２が径方向外方へと変形し得る。そのため、厚みｔ２は、厚みｔ１に対して９２％以上とすることが好ましく、より好ましくは９５％以上、特に好ましくは９８％以上とするのがよい。厚みｔ２が大き過ぎると扁平形電池１の内容積が制限され、扁平形電池１の高容量化の妨げになる。そのため、厚みｔ２は、厚みｔ１に対して１０８％以下とすることが好ましく、より好ましくは１０５％以下、特に好ましくは１０２％以下とするのがよい。
　以上、実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
　（実施例）
　封口缶及びガスケットの接触圧（面圧）、並びに、外装缶及びガスケットの接触圧（面圧）を構造解析ソフトを用いて算出し、実施例及び比較例の封止性についてシミュレーションした。本構造解析では、Ｌｉｖｅｒｍｏｒｅ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製の汎用構造解析ソフト「ＬＳ－ＤＹＮＡ」を用いた。なお、当該構造解析において、外装缶はＳＵＳ４３０とし、封口缶は冷間圧延鋼板（ＳＰＣＤ）とし、ガスケットは、樹脂材料をポリプロピレンとし、ガスケットの引張弾性率を１３７２Ｍｐａとした。
　まず、図３に示す封口缶３の筒状部３２ｂを折り返さず、かつ、周壁部３２を含む封口缶３全体の厚みを０．２ｍｍとし、筒状側壁部２２を含む外装缶２全体の厚みを０．２ｍｍとした実施例１の扁平形電池１と、図４に示す封口缶３００の周壁部３３２の開口端側をその外周面に沿って折り返した比較例１の扁平形電池１００との比較を行った。なお、図４において、符号２００は外装缶を示し、符号５００はガスケットを示す。図３及び図４は各々、いずれも封口缶と外装缶とをカシメる前の扁平形電池を示す。まず、図２に示すように、封口缶３の周壁部３２における、筒状部３２ｂの軸方向に対する傾斜角θ１と、基端部３２ａの軸方向に対する傾斜角θ２を求めたところ、θ１は約３°となり、θ２は約４°となった。次に、図３及び図４に示す封口缶及び外装缶をカシメた際の面圧について、上述の構造解析を行った。図５に示すように、実施例において、図示の始点Ｓから終点Ｔまでにおける封口缶３の表面に接するガスケット５の表面の面圧を計算した。また、図６に示すように、比較例１においても同様に始点Ｓから終点までに相当する位置において、封口缶３００の表面に接するガスケット５００表面の面圧を計測した。計測結果を図７のグラフに示す。なお、図７のグラフにおいて、横軸は、終点Ｔに向かう始点Ｓからの距離であり、実線は、実施例１における面圧の推移を示し、破線は、比較例１における面圧の推移を示す。
　図７のグラフにおいて、実施例１及び比較例１の各々の面圧の面積の総和から、封口缶側での封止性を評価した。そうすると、比較例１における面圧のグラフの面積を１００％としたとき、実施例１における値は１３０％となり、封口缶側での封止性が向上することがわかった。
　また、実施例１及び比較例１において、各々の外装缶の表面に接するガスケッとの接触圧（面圧）についても同様の構造解析を行った。特に図示をしないが、図７と同様のグラフを作成し、各々の面圧のグラフの面積の総和から、外装缶側での封止性を評価した。なお、当該面圧の算出において、始点Ｓは、外装缶の底部に対向するガスケット表面のうち最も径方向内側の位置であり、終点Ｔは、外装缶の筒状側壁部に対向するガスケット表面のうち最上端の位置である。そうすると、比較例１における面圧のグラフの面積を１００％としたとき、実施例１における値は８６％となり、外装缶側での封止性は比較例１の方が高いことが分かった。
　これらの結果を考慮し、封口缶に接するガスケットの面圧のグラフの面積と、外装缶に接するガスケットの面圧のグラフの面積との総和を比較することにより、実施例１および比較例１における扁平形電池全体の封止性を評価した。その結果、実施例１の値は、比較例１の値に対して９５％となり、実施例１と比較例１とは、ほぼ同程度の封止性を得られることが分かった。これは、実施例１において、封口缶側での封止性の向上が外装缶側での封止性の低下を補填したためと考えられる。このように、実施例１では、封口缶の筒状部を折り返さないように封口缶の周壁部の厚みを比較的薄くした場合であっても、封口缶の筒状部を折り返した場合と同様に優れた封止性を確保でき、さらに、封口缶の筒状部を折り返さないことによって扁平形電池の内容積を大きくして高容量化できることが分かった。なお、図６に示すように、周壁部３３２とガスケット５００との間には比較的大きな隙間が形成され、周壁部３３２とガスケット５００との接触面積が小さくなっている。これは、折り返された周壁部３３２の先端に接触したガスケット５００が径方向外方に広げられるためであると考えられる。
　ここで、実際に、板厚が０．２ｍｍのＳＵＳ４３０の外装缶と、板厚が０．２ｍｍの冷間圧延鋼板（ＳＰＣＤ）の封口缶と、ポリプロピレン製のガスケットを用い、２０３２サイズの扁平形電池を組み立て、高さ方向に切断して断面を観察した結果、封口缶の周壁部における、筒状部の軸方向に対する傾斜角θ１は３°、基端部の軸方向に対する傾斜角θ２は４°となっており、前記構造解析と同じ結果が得られることを確認することができた。
　次に、上述の実施例１の扁平形電池と比較例２及び３の扁平形電池とについて、同様の構造解析を行って各々の封止性を評価した。比較例２及び３の扁平形電池は、実施例１と同様に、封口缶の筒状部が筒状部の外周面に沿って折り返されていない。また、比較例２では、周壁部を含む封口缶の厚みを０．１５ｍｍとし、比較例３では、周壁部を含む封口缶の厚みを０．２５ｍｍとし、外装缶などは実施例１と同じ条件として構造解析を行った。なお、実施例１、比較例２及び比較例３の封口缶は各々、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＤ）からなる。
　前記と同様に、筒状部３２ｂの軸方向に対する傾斜角θ１と、基端部３２ａの軸方向に対する傾斜角θ２を求めたところ、比較例２における傾斜角θ１は４°を超え、傾斜角θ２は５°を超えたのに対し、比較例３における傾斜角θ１および傾斜角θ２は、いずれもほぼ０°（０．５°未満）となった。
　実施例１、比較例２及び３における封口缶の表面に接するガスケットの面圧を図８のグラフに示す。なお、図８に示すグラフにおいて、横軸は、終点Ｔに向かう始点Ｓからの距離であり、実線（ｔ＝０．２ｍｍ）は、実施例１における面圧の推移を示し、比較的細かい破線（ｔ＝０．１５ｍｍ）は、比較例２における面圧の推移を示し、比較的粗い破線（ｔ＝０．２５ｍｍ）は、比較例３における面圧の推移を示す。
　図８のグラフにおいて、比較例２及び比較例３の各々の面圧の面積の総和から、封口缶側での封止性を評価した。そうすると、上述の図７に示す比較例１における面圧のグラフの面積を１００％としたとき、図８の比較例２における値は１０１％であり、比較例３における値は１０４％であった。上述の通り、実施例１における値は比較例１に対して１３０％であるため、実施例１の扁平形電池が、封口缶側において最も優れた封止性を有することが確認できた。
　また、上述と同様に、外装缶の表面に接するガスケットの接触圧（面圧）を算出し、各々の面圧の面積の総和から外装缶側での封止性を評価した。そうすると、比較例１における面圧のグラフの面積を１００％としたとき、比較例２における値は８０％であり、比較例３における値は８４％であった。実施例１における値は、比較例１に対して８６％であるため、実施例１の扁平形電池が、比較例２及び比較例３に比べ、外装缶側において優れた封止性を有することが確認できた。これらの結果に基づき、上述と同様にして比較例２及び比較例３の扁平形電池全体の封止性を評価した結果、比較例２の封止性は比較例１に対して８４％となり、比較例３の封止性は８８％となった。このように、比較例２及び比較例３の扁平形電池は、実施例１の扁平形電池よりも封止性が劣ることが分かった。
　このように、実施例１に係る扁平形電池は、封口缶（周壁部）の厚みおよび外装缶（筒状側壁部）の厚みを好適な範囲とすることにより、カシメ時に周壁部３２が適切に変形するため、周壁部３２において、筒状部３２ｂの軸方向に対する傾斜角θ１を０．５～４°の範囲とし、基端部３２ａの軸方向に対する傾斜角θ２を０．５～５°の範囲とすることができ、封口缶の板厚をある程度薄くしても、比較例２及び比較例３の電池に比べて強い接触圧（面圧）を得ることができ、封止性が向上した。したがって、本発明の扁平形電池の構成により、比較例１と同程度の優れた封止性を確保しながら内容積を大きくして高容量化を図ることができるものと推察される。
　　１　扁平形電池
　　２　外装缶、２１　底部、２２　筒状側壁部
　　３　封口缶、３１　上面部、３２　周壁部、３２ａ　基端部、３２ｂ　筒状部
　　　　　　　　３２ｃ　段部
　　４１　正極、４２　負極、４３　セパレータ
　　５　ガスケット
　　θ１　傾斜角、θ２　傾斜角
　　ｔ１　厚み、ｔ２　厚み

Claims (10)

  1. 　底部と筒状側壁部とを有する外装缶と、
    　上面部と周壁部とを有し、前記外装缶に対向する封口缶と、
    　前記筒状側壁部と前記周壁部との間に配置されるガスケットとを備え、
    　前記周壁部は、前記上面部側の基端部と、前記基端部の外径よりも大きく形成されて前記外装缶の底部と対向する先端を有する筒状部と、前記基端部と前記筒状部との間に位置する段部とを有し、
    　前記筒状部は、前記段部側の端部から前記筒状部の先端に向かって径方向外方に傾斜し、軸方向に対して０．５°～４°の傾斜角を有し、
    　前記基端部は、前記上面部側の端部から前記段部側の端部に向かって径方向内方に傾斜し、軸方向に対して０．５°～５°の傾斜角を有する、扁平形電池。
  2. 　請求項１に記載の扁平形電池であって、
    　前記封口缶の周壁部は、０．１８５～０．２１５ｍｍの厚みを有する、扁平形電池。
  3. 　請求項２に記載の扁平形電池であって、
    　前記外装缶の筒状側壁部は、前記周壁部の厚みに対して９２～１０８％の厚みを有する、扁平形電池。
  4. 　底部と筒状側壁部とを有する外装缶と、
    　上面部と周壁部とを有し、前記外装缶に対向する封口缶と、
    　前記筒状側壁部と前記周壁部との間に配置されるガスケットとを備え、
    　前記周壁部は、前記上面部側の基端部と、前記基端部の外径よりも大きく形成されて前記外装缶の底部と対向する先端を有する筒状部と、前記基端部と前記筒状部との間に位置する段部とを有し、
    　前記封口缶の周壁部は、０．１８５～０．２１５ｍｍの厚みを有し、
    　前記外装缶の筒状側壁部は、前記周壁部の厚みに対して９２～１０８％の厚みを有する、扁平形電池。
  5. 　請求項４に記載の扁平形電池であって、
    　前記筒状部は、前記段部側の端部から前記筒状部の先端に向かって径方向外方に傾斜している、扁平形電池。
  6. 　請求項５に記載の扁平形電池であって、
    　前記筒状部は、軸方向に対して０．５°～４°の傾斜角を有する、扁平形電池。
  7. 　請求項４に記載の扁平形電池であって、
    　前記基端部は、前記上面部側の端部から前記段部側の端部に向かって径方向内方に傾斜している、扁平形電池。
  8. 　請求項７に記載の扁平形電池であって、
    　前記基端部は、軸方向に対して０．５°～５°の傾斜角を有する、扁平形電池。
  9. 　請求項１～８のいずれか１項に記載の扁平形電池であって、
    　前記封口缶は、冷間圧延鋼板からなる、扁平形電池。
  10. 　請求項１～８のいずれか１項に記載の扁平形電池であって、
    　前記外装缶は、ステンレス鋼板からなる、扁平形電池。
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