DE112022006396T5

DE112022006396T5 - Batterie

Info

Publication number: DE112022006396T5
Application number: DE112022006396.3T
Authority: DE
Inventors: Akinobu Nojima; Shinya Watanabe; Yukiko Hirabayashi
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2022-01-14
Filing date: 2022-12-19
Publication date: 2024-11-28
Also published as: WO2023136049A1; US20250096372A1; JP2023103542A

Abstract

Diese Batterie umfasst: ein elektrisches Speicherelement (12) mit einer positiven Elektrode, einer negativen Elektrode und einem isolierenden Film, der zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode angeordnet ist und die positive Elektrode und die negative Elektrode elektrisch trennt; und ein Gehäuse (11), das das elektrische Speicherelement (12) in einem luftdichten Zustand aufnimmt, wobei das Gehäuse (11) ein erstes Teil (1) mit einem Bodenabschnitt (1a) und einem rohrartigen Abschnitt (1b) umfasst; ein zweites Teil (2) mit einem deckelartigen Abschnitt (2a), der eine Öffnung des ersten Teils (1) abdeckt, und einem umgebenden Wandabschnitt (2b), der den rohrartigen Abschnitt (1b) von außen abdeckt, umfasst; und eine Dichtung (3), die kontinuierlich zwischen einer Endfläche (1c) des ersten Teils (1) und dem zweiten Teil (2) und zwischen dem rohrartigen Teil (1b) und dem zweiten Teil (2) angeordnet ist, und wobei ein berührungsfreier Abschnitt (41 oder 42), mit dem die Dichtung (3) nicht in Kontakt ist, entweder in einem Teil einer ersten Oberfläche (1d) des ersten Teils (1), der der Dichtung (3) gegenüberliegt, oder in einem Teil einer zweiten Oberfläche (2d) des zweiten Teils (2), der der Dichtung (3) gegenüberliegt, vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2022-004113 , die am 14. Januar 2022 eingereicht wurde und deren Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.
[Stand der Technik]
Herkömmlicherweise gibt es Batterien, die ein elektrisches Speicherelement in einem Gehäuse unterbringen. Das Innere des Gehäuses wird mit einer Dichtung abgedichtet und damit das Innere des Gehäuses in einen luftdichten Zustand versetzt.
Patentdokument 1 beschreibt beispielsweise eine münzähnliche Lithiumbatterie, bei der eine negative Elektrode, die aus Lithium oder einer Lithiumlegierung besteht, und eine positive Elektrode über einen Separator einander gegenüberliegend angeordnet sind und in einem Batteriegehäuse aufbewahrt werden. In dieser münzähnlichen Lithiumbatterie ist mindestens eine der negativen Elektrode oder der positiven Elektrode in einer gekrümmten Form im zentralen Teil gequollen, und die Batteriedose ist entlang der gekrümmten Oberfläche elastisch verformt. Darüber hinaus beschreibt das Patentdokument 1, dass eine Negativelektrodenkappe und eine Positivelektrodendose, die die Batterie konfigurieren, durch eine isolierende Dichtung verschlossen werden. Darüber hinaus beschreibt das Patentdokument 1 als K Negativelektrodenkappe eine Kappe mit einer Seitenwand, die durch Falten und Verdoppeln des Materials eines Randbereichs gebildet wird.
[Zitierliste]
[Patentdokument]
[Patentdokument 1] Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Erstveröffentlichungsnummer H7-201323
[Zusammenfassung der Erfindung]
[Technisches Problem]
Bei herkömmlichen Batterien kommt es vor, dass sich das im Gehäuse untergebrachte elektrische Speicherelement ausdehnt oder ein Gas aus dem elektrischen Speicherelement austritt, wodurch der Innendruck im Gehäuse steigt und sich das Gehäuse verformt. Wenn dadurch eine über die Elastizitätsgrenze hinausgehende Kraft auf die Dichtung ausgeübt wird, die den luftdichten Zustand des Gehäuses aufrechterhält, kann es zu einem Riss in der Dichtung kommen. Wenn ein Riss in der Dichtung entsteht, verschlechtert sich die Dichtfähigkeit der Dichtung, der luftdichte Zustand des Gehäuses lässt sich nur noch schwer aufrechterhalten, und eine Batterie wird anfällig sich zu verschlechtern.
Aus diesem Grund besteht bei herkömmlichen Batterien die Forderung, den luftdichten Zustand im Gehäuse auch bei steigendem Innendruck über einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten, um eine Verschlechterung der Batterien zu verlangsamen.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Umstände gemacht, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Batterie bereitzustellen, die in der Lage ist, den luftdichten Zustand im Gehäuse für einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten und für welche eine Verschlechterung weniger wahrscheinlich ist.
[Lösung des Problems]
[1] Eine Batterie aufweisend:

ein elektrisches Speicherelement mit einer positiven Elektrode, einer negativen Elektrode und einem isolierenden Film, der zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode angeordnet ist und die positive Elektrode und die negative Elektrode elektrisch trennt; und
ein Gehäuse, das das elektrische Speicherelement luftdicht aufnimmt,
bei dem das Gehäuse folgendes umfasst: ein erstes Teil mit einem Bodenabschnitt und einem rohrartigen Abschnitt;
ein zweites Teil mit einem deckelartigen Abschnitt, der eine Öffnung des ersten Teils abdeckt, und einem umgebenden Wandabschnitt, der den rohrartigen Abschnitt von einer äußeren Umgebung abdeckt; und
eine Dichtung, die kontinuierlich zwischen einer Endfläche des ersten Teils und des zweiten Teils und zwischen dem rohrartigen Abschnitt und dem zweiten Teil angeordnet ist, und
einen berührungsfreien Abschnitt, mit dem die Dichtung nicht in Kontakt steht, welcher entweder in einem Teil einer ersten Oberfläche des ersten Teils, der der Dichtung zugewandt ist, oder in einem Teil einer zweiten Oberfläche des zweiten Teils, der der Dichtung zugewandt ist, oder in beiden vorgesehen ist.

[2] Die Batterie nach [1], bei der der berührungsfreie Abschnitt auf der zweiten Oberfläche vorgesehen ist.
[3] Die Batterie nach [2], bei der der rohrartige Abschnitt des ersten Teils eine zylindrische Form hat, und in einer Schnittfläche entlang einer Mitte des rohrartigen Abschnitts ein Prozentsatz einer Länge des berührungsfreien Abschnitts, der auf der zweiten Oberfläche vorgesehen ist, in Bezug auf einen Abstand L2 in einer Längsrichtung des rohrartigen Abschnitts von einer Außenfläche des deckelartigen Abschnitts zu einer Endfläche des umgebenden Wandabschnitts 20 % bis 95 % beträgt.
[4] Die Batterie nach einem der [1] bis [3], bei der der berührungsfreie Abschnitt auf der ersten Oberfläche vorgesehen ist.
[5] Die Batterie nach [4], bei der der rohrartige Abschnitt des ersten Teils eine zylindrische Form hat, und
in einer Schnittfläche entlang einer Mitte des rohrartigen Abschnitts ein Prozentsatz einer Länge des berührungsfreien Abschnitts, der auf der ersten Fläche vorgesehen ist, in Bezug auf eine Länge L1 des rohrartigen Abschnitts, die dem umgebenden Wandabschnitt gegenüberliegt, 40 % bis 80 % beträgt.
[6] Die Batterie nach einem der [1] bis [5], bei der der rohrartige Abschnitt des ersten Teils eine zylindrische Form aufweist, und
in einer Schnittfläche entlang einer Mitte des rohrartigen Abschnitts eine Mehrzahl der berührungsfreien Abschnitte mit einer Länge von 10 µm oder mehr vorhanden ist.
[7] Die Batterie nach einem der [1] bis [6], bei der der rohrartige Abschnitt des ersten Teils eine zylindrische Form hat und Folgendes umfasst: einen ersten Außendurchmesserabschnitt; einen zweiten Außendurchmesserabschnitt mit einem größeren Außendurchmesser als der erste Außendurchmesserabschnitt; und einen Stufenabschnitt, der den ersten Außendurchmesserabschnitt und den zweiten Außendurchmesserabschnitt miteinander verbindet,
wobei der erste Außendurchmesserabschnitt näher an dem Bodenabschnitt angeordnet ist als der zweite Außendurchmesserabschnitt, und
wobei in einer Schnittfläche, die durch eine Mitte des rohrartigen Abschnitts verläuft, der Stufenabschnitt innerhalb eines Längenbereichs von 1/3 einer Länge L1 des rohrartigen Abschnitts, der dem umgebenden Wandabschnitt zugewandt ist, von einer zentralen Position der Länge L1 des rohrartigen Abschnitts, der dem umgebenden Wandabschnitt zugewandt ist, vorgesehen ist.
[8] Die Batterie nach einem der [1] bis [7], bei der der rohrartige Abschnitt des ersten Teils eine zylindrische Form aufweist, und
in einer Schnittfläche entlang einer Mitte des rohrartigen Abschnitts ist eine Länge L3 der Dichtung in einer Längsrichtung des rohrartigen Abschnitts größer als ein Abstand L2 in der Längsrichtung des rohrartigen Abschnitts von einer Außenfläche des deckelartigen Abschnitts zu einer Endfläche des umgebenden Wandabschnitts.
[Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung]
Eine Batterie der vorliegenden Erfindung umfasst ein Gehäuse, das ein elektrisches Speicherelement in einem luftdichten Zustand aufnimmt, wobei das Gehäuse ein erstes Teil mit einem Bodenabschnitt und einem rohrartigen Abschnitt, ein zweites Teil mit einem deckelartigen Abschnitt, der eine Öffnung des ersten Teils abdeckt, und einen umgebenden Wandabschnitt, der den rohrartigen Abschnitt von einer äußeren Umgebung abdeckt, und eine Dichtung, die kontinuierlich zwischen einer Endfläche des ersten Teils und des zweiten Teils und zwischen dem rohrartigen Abschnitt und dem zweiten Teil angeordnet ist, aufweist und wobei ein berührungsfreier Abschnitt, mit dem die Dichtung nicht in Kontakt ist, entweder in einem Teil einer ersten Oberfläche des ersten Elements, der der Dichtung zugewandt ist, oder in einem Teil einer zweiten Oberfläche des zweiten Elements, der der Dichtung zugewandt ist, oder in beiden vorgesehen ist. Daher ist die Batterie der vorliegenden Erfindung in der Lage, den luftdichten Zustand im Gehäuse für einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten und ist weniger wahrscheinlich zu verschlechtern.
[Kurzbeschreibung der Zeichnungen]

1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Batterie gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt, und ist eine Querschnittsansicht einer Schnittfläche entlang einer ebenen Ansichtsmitte eines rohrartigen Abschnitts 1b eines ersten Teils 1.
2(a) und 2(b) sind Querschnittsansichten zur Beschreibung der Gesamtstruktur der Batterie der ersten Ausführungsform. 2(a) ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A' in 2(b). 2(b) ist eine Querschnittsansicht der Schnittfläche entlang der ebenen Ansichtsmitte des rohrartigen Abschnitts 1b des ersten Teils 1.
3 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Batterie einer zweiten Ausführungsform zeigt, und ist eine Querschnittsansicht einer Schnittfläche entlang einer ebenen Ansichtsmitte eines rohrartigen Abschnitts 11b eines ersten Teils 1.

[Beschreibung der Ausführungsformen]
Nachfolgend wird eine Batterie im Sinne der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben.
<Erste Ausführungsform>
[Batterie]
1, 2(a) und 2(b) sind schematische Querschnittsansichten, die eine Batterie gemäß einer ersten Ausführungsform zeigen. 1 und 2(a) sind Querschnittsansichten einer Schnittfläche entlang einer ebenen Ansichtsmitte eines rohrartigen Abschnitts 1b mit einer rohrartigen Form eines ersten Teils 1. 2(a) ist eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie A-A' in 2(b) geschnitten ist. Eine in 1, 2(a) und 2(b) gezeigte Batterie 10 ist eine münzähnliche Batterie und hat ein elektrisches Speicherelement 12 und ein Gehäuse 11, das das elektrische Speicherelement 12 luftdicht aufnimmt.
Das Gehäuse 11 der Batterie 10 der vorliegenden Ausführungsform weist einen ersten Teil 1, einen zweiten Teil 2 und eine Dichtung 3 auf. Das Innere des Gehäuses 11 ist mit der Dichtung 3 abgedichtet; und dadurch wird das Innere des Gehäuses 11 luftdicht gemacht und in einen luftdichten Zustand versetzt.
(Erstes Teil)
Das erste Teil 1 hat einen Bodenabschnitt 1a und einen rohrartigen Abschnitt 1b, der mit dem Randabschnitt des Bodenabschnitts 1a verbunden und mit dem Bodenabschnitt 1a integriert ist, wie in 1 dargestellt. Der Bodenabschnitt 1a hat in einer ebenen Ansicht eine runde Form, und der rohrartige Abschnitt 1b hat eine zylindrische Form (siehe 2(a) und 2(b)). Der rohrartige Abschnitt 1b hat einen ersten Außendurchmesserabschnitt 1e, einen zweiten Außendurchmesserabschnitt 1f mit einem größeren Außendurchmesser als der erste Außendurchmesserabschnitt 1e und einen Stufenabschnitt 1g, der den ersten Außendurchmesserabschnitt 1e und den zweiten Außendurchmesserabschnitt 1f miteinander verbindet, wie in 1 dargestellt. Der erste Außendurchmesserabschnitt 1e ist näher am Bodenabschnitt 1a angeordnet als der zweite Außendurchmesserabschnitt 1f. Der erste Außendurchmesserabschnitt 1e und der zweite Außendurchmesserabschnitt 1f erstrecken sich in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Bodenabschnitts 1a verläuft, wie in 1 dargestellt.
Ein innerer oberflächenseitiger Krümmungsradius r1 und ein äußerer oberflächenseitiger Krümmungsradius r2 des ersten Teils 1, die durch den Stufenabschnitt 1g gebildet werden, sind nicht besonders begrenzt, betragen aber vorzugsweise 50 µm oder mehr und noch bevorzugter 60 µm bis 200 µm. Dies liegt daran, dass, wenn der Krümmungsradius r1 und der Krümmungsradius r2 50 µm oder mehr betragen, ein berührungsfreier Abschnitt 41, in dem die Länge eines Abschnitts, in dem eine erste Oberfläche 1d und die Dichtung 3 nicht in Kontakt miteinander sind, 10 µm oder länger ist, in der Nähe des Stufenabschnitts 1g leicht gebildet werden kann. Außerdem wird, wenn der Krümmungsradius r1 und der Krümmungsradius r2 200 µm oder weniger betragen, der Unterschied im Außendurchmesser zwischen dem ersten Außendurchmesserabschnitt 1e und dem zweiten Außendurchmesserabschnitt 1f nicht zu groß, was vorzuziehen ist. Der innere oberflächenseitige Krümmungsradius r1 und der äußere oberflächenseitige Krümmungsradius r2 können gleich oder verschieden voneinander sein.
Der Unterschied im Außendurchmesser zwischen dem ersten Außendurchmesserabschnitt 1e und dem zweiten Außendurchmesserabschnitt 1f (mit anderen Worten, eine Länge, die doppelt so groß ist wie die Ausdehnung des Stufenabschnitts 1g in Dickenrichtung des rohrartigen Abschnitts 1b) kann beispielsweise auf 50 µm bis 200 µm und vorzugsweise auf 60 µm bis 100 µm eingestellt werden. Wenn der Unterschied im Außendurchmesser zwischen dem ersten Außendurchmesserabschnitt 1e und dem zweiten Außendurchmesserabschnitt 1f 50 µm oder mehr beträgt, wird die Höhe des Stufenabschnitts 1g ausreichend groß. Infolgedessen wird es für den berührungsfreien Abschnitt 41 einfach in einem weiteren Bereich, mit dem die Dichtung 3 nicht in Kontakt ist, in der Nähe des Stufenabschnitts 1g auf der ersten Oberfläche 1d in dem Bodenabschnitt-1a-seitig gebildet zu werden. Wenn der Unterschied im Außendurchmesser zwischen dem ersten Außendurchmesserabschnitt 1e und dem zweiten Außendurchmesserabschnitt 1f 200 µm oder weniger beträgt, wird es außerdem einfach, die Luftdichtheit im Gehäuse 11 mit der Dichtung 3 nach der Fertigstellung der Batterie 10 (wenn die Batterie 10 fertiggestellt ist) zu sichern, und die Luftdichtheit im Gehäuse 11 wird günstiger.
In einer Schnittfläche entlang der Mitte des rohrartigen Abschnitts 1b des ersten Teils 1 ist der Stufenabschnitt 1g, der den ersten Außendurchmesserabschnitt 1e und den zweiten Außendurchmesserabschnitt 1f verbindet, innerhalb eines Längenbereichs von 1/3 einer Länge L1 des rohrartigen Abschnitts 1b, der einem umgebenden Wandabschnitt 2b zugewandt ist, ausgehend von einer zentralen Position der Länge L1 des rohrartigen Abschnitts 1b, der dem umgebenden Wandabschnitt 2b des zweiten Teils 2 zugewandt ist, wie in 1 gezeigt, vorgesehen. Daher ist es möglich, die Länge des ersten Außendurchmesserabschnitts 1e und des zweiten Außendurchmesserabschnitts 1f ausreichend zu sichern, und in einem Fall, in dem der Innendruck im Gehäuse 11 zugenommen hat, wirkt der Stufenabschnitt 1g als Angelpunkt der Verformung, und der erste Außendurchmesserabschnitt 1e und der zweite Außendurchmesserabschnitt 1f des rohrartigen Abschnitts 1b dehnen sich in einer gekrümmten Form aus. Infolgedessen ist es möglich, eine Kraft, die auf die Verformung des Gehäuses 11 zurückzuführen ist, mit einem Zwischenraum zwischen dem ersten Außendurchmesserabschnitt 1e und der Dichtung 3 und einem Zwischenraum zwischen dem zweiten Außendurchmesserabschnitt 1f und der Dichtung 3 in einem Fall, in dem der Innendruck im Gehäuse 11 zugenommen hat, wirksam zu absorbieren. Daher wird es leicht in einem Fall, in dem der Stufenabschnitt 1g in einem Längenbereich von 1/3 der Länge L1 vorgesehen ist, die Luftdichtheit im Gehäuse 11 mit der Dichtung 3 zu sichern, und die Luftdichtheit im Gehäuse 11 wird günstiger.
Darüber hinaus wird in einem Gehäuse, in dem der Stufenabschnitt 1g in einem Längenbereich von 1/3 der Länge L1 vorgesehen ist, die Position des Stufenabschnitts 1g nicht zu nahe an einer Endfläche 1c des ersten Teils 1 positioniert. Daher wirkt in einem Fall, in dem der Innendruck im Gehäuse 11 zugenommen hat, die Endfläche 1c des ersten Teils 1 als Angelpunkt der Verformung, und der rohrartige Abschnitt 1b des ersten Teils 1 dehnt sich in einer gekrümmten Form aus, und es wird nicht schwierig für die Kraft, die mit der Verformung des Gehäuses 11 zusammenhängt, durch dem Raum zwischen dem ersten Außendurchmesserabschnitt 1e und der Dichtung 3 absorbiert zu werden. Darüber hinaus wird in einem Gehäuse, in dem der Stufenabschnitt 1g innerhalb eines Längenbereichs von 1/3 der Länge L1 vorgesehen ist, die Position des Stufenabschnitts 1g nicht zu nahe an den Bodenabschnitt 1a des ersten Teils 1 gebracht. Daher kann in einem Fall, in dem der Innendruck im Gehäuse 11 zugenommen hat, verhindert werden, dass die Kraft, die auf die Verformung des Gehäuses 11 zurückzuführen ist, das zweite Teil 2 erreicht, ohne dass sie ausreichend von dem Raum zwischen dem ersten Außendurchmesserabschnitt 1e und der Dichtung 3 absorbiert wird, und es kann verhindert werden, dass sich das zweite Teil 2 verformt.
Als Material des ersten Teils 1 kann z. B. ein leitfähiges Material wie eine Folie oder Platte aus einem Metall verwendet werden, das aus Nickel, Edelstahl, Aluminium und Kupfer ausgewählt wird.
(Zweites Teil)
Das zweite Teil 2 hat einen deckelartigen Abschnitt 2a, der die Öffnung des ersten Teils 1 abdeckt, und den umgebenden Wandabschnitt 2b, der den rohrartigen Abschnitt 1b des ersten Teils 1 von außen abdeckt, wie in 1 dargestellt. Der deckelartige Abschnitt 2a ist im Wesentlichen parallel zu dem Bodenabschnitt 1a des ersten Teils 1 angeordnet. Der umgebende Wandabschnitt 2b ist mit dem Randabschnitt des deckelartigen Abschnitts 2a verbunden und mit dem deckelartigen Abschnitt 2a integriert. Der deckelartige Abschnitt 2a hat in einer ebenen Ansicht eine im Wesentlichen konzentrisch runde Form, deren Zentrum sich im Wesentlichen an der gleichen Position wie das des Bodenabschnitts 1a des ersten Teils 1 befindet, wie in 2(a) und 2(b) gezeigt. Der umgebende Wandabschnitt 2b hat eine zylindrische Form, die im Wesentlichen konzentrisch zu dem rohrartigen Abschnitt 1b ist, und der Innendurchmesser des umgebenden Wandabschnitts 2b ist länger als der Außendurchmesser des rohrartigen Abschnitts 1b des ersten Teils 1. Der umgebende Wandabschnitt 2b hat einen Innendurchmesser und einen Außendurchmesser, die im Wesentlichen konstant sind.
Die Länge von der Innenfläche des deckelartigen Abschnitts 2a bis zu einer Endfläche 2c des umgebenden Wandabschnitts 2b ist kürzer als die Länge von der Außenfläche des Bodenabschnitts 1a des ersten Teils 1 bis zur Endfläche 1c des rohrartigen Abschnitts 1b. Daher liegt ein Teil des rohrartigen Abschnitts 1b des ersten Teils 1 an der Außenfläche des Gehäuses 11 frei.
Als Material des zweiten Teils 2 kann z. B. ein leitfähiges Material wie eine Folie oder Platte aus einem Metall verwendet werden, das aus Nickel, rostfreiem Stahl, Aluminium und Kupfer ausgewählt ist. Das Material des zweiten Teils 2 kann mit dem Material des ersten Teils 1 identisch sein oder sich von diesem unterscheiden.
(Dichtung)
Die Dichtung 3 ist durchgehend zwischen der Stirnfläche 1c des ersten Teils 1 und dem zweiten Teil 2 sowie zwischen dem rohrartigen Abschnitt 1b und dem zweiten Teil 2 angeordnet, wie in 1 dargestellt.
Wie in 1 gezeigt, ist in der Schnittfläche entlang der Mitte des rohrartigen Abschnitts 1b des ersten Teils 1 eine Länge L3 der Dichtung 3 in der Längsrichtung des rohrartigen Abschnitts 1b vorzugsweise länger als ein Abstand L2 des zweiten Teils 2 in der Längsrichtung des rohrartigen Abschnitts 1b von der Außenfläche des deckelartigen Abschnitts 2a bis zur Endfläche 2c des umgebenden Wandabschnitts 2b. Wenn die Länge L3 der Dichtung 3 in Längsrichtung des rohrartigen Abschnitts 1b größer ist als der Abstand L2, ist die Dichtung 3 über den gesamten Bereich zwischen der Endfläche 1c des ersten Teils 1 und dem zweiten Teil 2 und zwischen dem rohrartigen Abschnitt 1b und dem zweiten Teil 2 angeordnet. Daher ist die Dichtung 3 im gesamten Bereich eines Eindringpfades von Feuchtigkeit angeordnet, die von der Endfläche 2c des umgebenden Wandabschnitts 2b in das Gehäuse 11 eindringen könnte. Infolgedessen wird es einfach, die Luftdichtheit im Gehäuse 11 mit der Dichtung 3 zuverlässiger zu sichern, und die Luftdichtheit im Gehäuse 11 wird noch günstiger.
Als Material der Dichtung 3 kann z. B. ein bekanntes Isoliermaterial wie säuremodifiziertes Polyethylen, Polypropylen, säuremodifiziertes Polypropylen, ein Epoxidharz, Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Polyvinylidenchlorid (PVDC) verwendet werden.
(berührungsfreier Abschnitt)
In der Batterie 10 der vorliegenden Ausführungsform, wie in 1, 2(a) und 2(b) gezeigt, ist der berührungsfreie Abschnitt 41, mit dem die Dichtung 3 nicht in Kontakt ist, in einem Teil der ersten Oberfläche 1d des ersten Teils 1 vorgesehen, der der Dichtung 3 gegenüberliegt. Die ebene Form des berührungsfreien Abschnitts 41 kann eine beliebige Form haben, wie zum Beispiel eine im Wesentlichen runde Form oder eine im Wesentlichen polygonale Form, oder sie kann eine unregelmäßige Form sein. Die Anzahl der berührungsfreien Abschnitte 41 kann einer oder mehrere sein, aber eine Mehrzahl der berührungsfreien Abschnitte ist vorzugsweise vorgesehen, da es möglich ist, die Luftdichtheit im Gehäuse 11 effektiver aufrechtzuerhalten. Die Mehrzahl der berührungsfreien Abschnitte 41 kann regelmäßig oder unregelmäßig angeordnet sein. Die mehreren berührungsfreien Abschnitte 41 können jeweils eine unterschiedliche ebene Form haben oder ein Teil oder alle Abschnitte können die gleiche ebene Form haben.
Wie in 1 gezeigt, beträgt bei der Batterie 10 der vorliegenden Ausführungsform in der Schnittfläche entlang der Mitte des rohrartigen Abschnitts 1b des ersten Teils 1 der Prozentsatz der Länge des berührungsfreien Abschnitts 41, der auf der ersten Fläche 1d vorgesehen ist, in Bezug auf die Länge L1 des rohrartigen Abschnitts 1b, der dem umgebenden Wandabschnitt 2b des zweiten Teils 2 gegenüberliegt, vorzugsweise 40 % bis 80 % und noch bevorzugter 40 % bis 50 %. Wenn der prozentuale Anteil der Länge des berührungsfreien Abschnitts 41 in Bezug auf die Länge L1 40 % oder mehr beträgt, kann wirksam verhindert werden, dass ein Riss in der Dichtung 3 aufgrund einer Kraft erzeugt wird, die auf die Verformung des Gehäuses 11 der Batterie 10 zurückzuführen ist. Wenn der prozentuale Anteil der Länge des berührungsfreien Abschnitts 41 in Bezug auf die Länge L1 80 % oder weniger beträgt, wird die Dichtfähigkeit der Dichtung 3 bei der Fertigstellung der Batterie 10 günstig, und die Luftdichtheit im Gehäuse 11 wird somit zum Zeitpunkt der Fertigstellung der Batterie 10 günstiger.
Wie in 1 gezeigt, weist bei der Batterie 10 der vorliegenden Ausführungsform das erste Teil 1 den Stufenabschnitt 1g auf, der den ersten Außendurchmesserabschnitt 1e und den zweiten Außendurchmesserabschnitt 1f verbindet. Der berührungsfreie Abschnitt 41, der auf der ersten Oberfläche 1d in dem ersten Außendurchmesserabschnitt 1e vorgesehen ist, hat oft eine große Fläche im Vergleich zu dem berührungsfreien Abschnitt 41, der auf der ersten Oberfläche 1d in dem zweiten Außendurchmesserabschnitt 1f vorgesehen ist. Dies liegt daran, dass der umgebende Wandabschnitt 2b des zweiten Teils 2 mit dem rohrartigen Abschnitt 1b des ersten Teils 1 durch Verstemmen verbunden ist; und dadurch wird die Dichtung 3 gegen die erste Oberfläche 1d im zweiten Außendurchmesserabschnitt 1f gedrückt. Wenn der Prozentsatz des ersten Außendurchmesserabschnitts 1e im rohrartigen Abschnitt 1b, der dem umgebenden Wandabschnitt 2b des zweiten Teils 2 zugewandt ist, zunimmt, kann daher der Prozentsatz der Länge des berührungsfreien Abschnitts 41 in Bezug auf die Länge L1 zunehmen.
Wie in 1, 2(a) und 2(b) gezeigt, ist in der Batterie 10 der vorliegenden Ausführungsform ein berührungsfreier Abschnitt 42, mit dem die Dichtung 3 nicht in Kontakt ist, auch in einem Teil einer zweiten Oberfläche 2d des zweiten Teils 2 vorgesehen, der der Dichtung 3 gegenüberliegt. Die ebene Form des berührungsfreien Abschnitts 42 kann eine beliebige Form haben, wie z.B. eine im Wesentlichen runde Form oder eine im Wesentlichen polygonale Form, oder sie kann eine unregelmäßige Form sein. Die Anzahl der berührungsfreien Abschnitte 42 kann eine oder mehrere sein, aber eine Mehrzahl der berührungsfreien Abschnitte ist vorzugsweise vorgesehen, da es möglich ist, die Luftdichtheit im Gehäuse 11 effektiver zu erhalten. Die Mehrzahl der berührungsfreien Abschnitte 42 kann regelmäßig oder unregelmäßig angeordnet sein. Die mehreren berührungsfreien Abschnitte 42 können jeweils eine unterschiedliche ebene Form haben, oder ein Teil oder alle davon können die gleiche ebene Form haben.
Wie in 1 gezeigt, beträgt in der Batterie 10 der vorliegenden Ausführungsform in der Schnittfläche entlang der Mitte des rohrartigen Abschnitts 1b des ersten Teils 1 der Prozentsatz der Länge des berührungsfreien Abschnitts 42, der auf der zweiten Oberfläche 2d in Bezug auf den Abstand L2 des zweiten Teils 2 in der Längsrichtung des rohrartigen Abschnitts 1b von der Außenfläche des deckelartigen Abschnitts 2a zur Endfläche 2c des umgebenden Wandabschnitts 2b vorgesehen ist, vorzugsweise 20 % bis 95 % und noch bevorzugter 40 % bis 60 %. Wenn der Prozentsatz der Länge des berührungsfreien Abschnitts 42 in Bezug auf den Abstand L2 20 % oder mehr beträgt, kann wirksam verhindert werden, dass ein Riss in der Dichtung 3 aufgrund der Kraft entsteht, die auf die Verformung des Gehäuses 11 der Batterie 10 zurückzuführen ist. Wenn der prozentuale Anteil der Länge des berührungsfreien Abschnitts 42 in Bezug auf den Abstand L2 95 % oder weniger beträgt, wird die Dichtfähigkeit der Dichtung 3 bei der Fertigstellung der Batterie 10 günstig, und die Luftdichtheit im Gehäuse 11 wird somit nach Fertigstellung der Batterie 10 günstiger.
Wie in 1 gezeigt, ist es in der Batterie 10 der vorliegenden Ausführungsform in der Schnittfläche entlang der Mitte des rohrartigen Abschnitts 1b des ersten Teils 1 vorteilhaft, eine Mehrzahl der berührungsfreien Abschnitte 41 und/oder 42 mit einer Länge von 10 µm oder mehr entweder in der ersten Oberfläche 1d oder der zweiten Oberfläche 2d oder in beiden vorzusehen, und es ist noch vorteilhafter, eine Mehrzahl der berührungsfreien Abschnitte 41 und 42 mit einer Länge von 10 µm oder mehr sowohl in der ersten Oberfläche 1d als auch der zweiten Oberfläche 2d vorzusehen. Die berührungsfreien Abschnitte 41 und 42 mit einer Länge von 10 µm oder mehr sind in der Lage, die Kraft, die auf die Verformung des Gehäuses 11 zurückzuführen ist, mit dem Raum zwischen der ersten Oberfläche 1d oder der zweiten Oberfläche 2d und der Dichtung 3 wirksam zu absorbieren. Dadurch kann wirksamer verhindert werden, dass in der Dichtung 3, die den berührungsfreien Abschnitten 41 und 42 gegenüberliegt, aufgrund der Kraft, die auf die Verformung des Gehäuses 11 zurückzuführen ist, ein Riss entsteht.
(elektrisches Speicherelement)
Das elektrische Speicherelement 12 in der Batterie 10 der vorliegenden Ausführungsform hat in einer planaren Ansicht eine im Wesentlichen runde Form mit einem kleineren Durchmesser als der Bodenabschnitt 1a des ersten Teils 1, wie in 1, 2(a) und 2(b) gezeigt. Das elektrische Speicherelement 12 hat eine Laminatstruktur, in der eine negative Elektrode mit einer Negativelektrodenaktivmaterialschicht 61, die auf einem Negativelektrodenstromkollektor 6 ausgebildet ist, eine positive Elektrode mit einer Positivelektrodenaktivmaterialschicht 71, die auf einem Positivelektrodenstromkollektor 7 ausgebildet ist, und ein Separator 5, der zwischen der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 61 und der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 71 angeordnet ist, miteinander laminiert sind.
Als Negativelektrodenstromkollektor 6 kann z.B. ein bekannter Stromkollektor aus einer Metallfolie, wie z.B. einer Kupferfolie, verwendet werden. Der Negativelektrodenstromkollektor 6 hat eine im Wesentlichen runde Form in einer ebenen Ansicht, wie in 2(a) und 2(b) gezeigt. Der Negativelektrodenstromkollektor 6 ist elektrisch mit dem Bodenabschnitt 1a des ersten Teils 1 des Gehäuses 11 über eine bandartige Negativelektrodenzuleitung 62 verbunden, die aus einer Metallfolie, wie z. B. einer Kupferfolie, besteht und in den Randabschnitt des Negativelektrodenstromkollektors 6 integriert ist.
Als Negativelektrodenaktivmaterialschicht 61 kann eine Schicht verwendet werden, die ein bekanntes Negativelektrodenaktivmaterial wie Graphit und ein bekanntes Bindemittel wie Polyvinylidenfluorid (PVDF) enthält.
Als Positivelektrodenstromkollektor 7 kann z.B. ein bekannter Stromkollektor aus einer Metallfolie, wie z.B. einer Aluminiumfolie, verwendet werden. Der Positivelektrodenstromkollektor 7 hat in der Draufsicht eine im Wesentlichen runde Form, die im Wesentlichen konzentrisch zum Negativelektrodenstromkollektor 6 ist und einen kleineren Durchmesser als der Negativelektrodenstromkollektor 6 hat, wie in 2(a) und 2(b) gezeigt. Der Positivelektrodenstromkollektor 7 ist elektrisch mit dem deckelartigen Abschnitt 2a des zweiten Teils 2 des Gehäuses 11 über eine bandförmige Positivelektrodenzuleitung 72 verbunden, die aus einer Metallfolie, wie z. B. einer Aluminiumfolie, besteht, die in den Randbereich des Positivelektrodenstromkollektors 7 integriert ist.
Als Positivelektrodenaktivmaterialschicht 71 kann eine Schicht verwendet werden, die ein bekanntes Positivelektrodenaktivmaterial wie Lithiumkobaltat, ein bekanntes Bindemittel wie Polyvinylidenfluorid (PVDF) und ein bekanntes Leithilfsmittel wie Acetylenschwarz enthält.
Der Separator 5 trennt die positive Elektrode von der negativen Elektrode elektrisch. Als Separator 5 kann ein bekannter isolierender Film verwendet werden, der aus einem Harz oder ähnlichem besteht. Der Separator 5 hat in der Draufsicht eine im Wesentlichen runde Form, die im Wesentlichen konzentrisch mit dem Negativelektrodenstromkollektor 6 ist und einen größeren Durchmesser als der Negativelektrodenstromkollektor 6 und der Positivelektrodenstromkollektor 7 hat, wie in 2(a) und 2(b) gezeigt.
Das elektrische Speicherelement 12 in der in 1, 2(a) und 2(b) gezeigten Batterie 10 kann nach einem konventionell bekannten Verfahren hergestellt werden. So wird beispielsweise eine Aufschlämmung der positiven Elektrode durch Mischen des Positivelektrodenaktivmaterials, des Bindemittels, des Leithilfsmittels und eines bekannten Lösungsmittels wie N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) zu einer Paste verarbeitet. Anschließend wird die Positivelektrodenpaste auf die Metallfolie, die als Positivelektrodenstromkollektor 7 dienen soll, mit Hilfe eines Rakelverfahrens oder ähnlichem in einer vorgegebenen Dicke aufgetragen. Anschließend wird die Metallfolie, auf die der positive Elektrodenschlamm aufgetragen wurde, bei z. B. 150 ° C getrocknet. Danach wird die getrocknete, beschichtete Folie nach einem bekannten Verfahren gepresst, um eine hohe Verdichtung zu erreichen; dadurch entsteht die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 71.
Anschließend wird die Metallfolie mit der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 71 z.B. mit einer PINNACLE-DIE (eingetragenes Warenzeichen) in eine vorgegebene Form gestanzt. Dadurch wird die Metallfolie mit der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 71 in eine Form gebracht, die dem Positivelektrodenstromkollektor 7 mit einer im Wesentlichen runden Form und der Form der bandförmigen Positivelektrodenzuleitung 72 entspricht, die sich von dem Randabschnitt des Positivelektrodenstromkollektors 7 erstreckt. Als nächstes wird die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 71, die an einer Stelle auf der Metallfolie gebildet wurde, die als Positivelektrodenzuleitung 72 dienen soll, abgeschält. Die positive Elektrode, die aus dem Positivelektrodenstromkollektor 7 und der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 71 und der mit dem Positivelektrodenstromkollektor 7 integrierten Positivelektrodenzuleitung 72 besteht, wird durch die oben beschriebenen Schritte erhalten.
Anschließend wird eine Aufschlämmung der negativen Elektrode durch Mischen des Negativelektrodenaktivmaterials, des Bindemittels und eines wohlbekannten Lösungsmittels wie N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) hergestellt, um eine Paste zu erzeugen. Danach wird die negative Elektrode, die aus dem Negativelektrodenstromkollektor 6 und der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 61 besteht, sowie die mit dem Negativelektrodenstromkollektor 6 integrierte Negativelektrodenzuleitung 62 auf die gleiche Weise hergestellt wie im Falle der Herstellung der positiven Elektrode und der Positivelektrodenzuleitung 72, mit der Ausnahme, dass die Metallfolie, die als Negativelektrodenstromkollektor 6 dienen soll, anstelle der Metallfolie, die als Positivelektrodenstromkollektor 7 dienen soll, und die Negativelektrodenaufschlämmung anstelle der Positivelektrodenaufschlämmung verwendet wird.
Als nächstes wird der Separator 5 auf der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 61 der negativen Elektrode angebracht, und die positive Elektrode wird so laminiert, dass die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 71 mit dem Separator 5 in Kontakt kommt. Danach werden die zusammenlaminierte negative Elektrode, der Separator 5 und die positive Elektrode in engen Kontakt miteinander gebracht und gegebenenfalls mit Isolierband (nicht dargestellt) fixiert. Das in 1, 2(a) und 2(b) dargestellte elektrische Speicherelement 12 wird durch die oben beschriebenen Schritte hergestellt.
Das elektrische Speicherelement in der Batterie 10 der vorliegenden Ausführungsform ist nicht auf das in 1, 2(a) und 2(b) dargestellte elektrische Speicherelement 12 beschränkt. Beispielsweise kann die ebene Form des elektrischen Speicherelements eine im Wesentlichen nicht runde Form sein oder es kann eine im Wesentlichen elliptische Form oder eine im Wesentlichen polygonale Form sein und kann in Abhängigkeit von der ebenen Form oder dergleichen des ersten Teils 1 als angemessen bestimmt werden. Darüber hinaus kann in dem elektrischen Speicherelement eine Mehrzahl der Laminatstrukturen, in denen die positive Elektrode, der Separator und die negative Elektrode zusammen laminiert sind, zusammen laminiert werden.
Darüber hinaus muss das elektrische Speicherelement eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und einen isolierenden Film enthalten, der zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode angeordnet ist und die positive Elektrode und die negative Elektrode elektrisch trennt, und es kann ein herkömmlich bekanntes elektrisches Speicherelement verwendet werden. Als elektrisches Speicherelement kann z.B. ein elektrisches Speicherelement mit einer positiven Elektrode, einer negativen Elektrode, einem Separator (isolierender Film) und einer Elektrolytlösung verwendet werden, wie sie in Lithiumbatterien oder ähnlichem verwendet werden. Das elektrische Speicherelement kann beispielsweise einen gewickelten Körper aufweisen, der durch Wickeln eines bandartigen Komplexes mit einem zwischen einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode angeordneten Separator erhalten wird. In einem Gehäuse, in dem das elektrische Speicherelement den oben beschriebenen gewickelten Körper aufweist, können sich die zentrale Position des gewickelten Komplexes und die zentrale Position des zylindrischen rohrartigen Abschnitts 1b des ersten Teils 1 in einer planaren Ansicht im Wesentlichen überlappen.
Bei der in 1, 2(a) und 2(b) dargestellten Batterie 10 bestehen das erste Teil 1 und das zweite Teil 2 aus einem leitfähigen Material, die negative Elektrode im elektrischen Speicherelement 12 ist elektrisch mit dem ersten Teil 1 verbunden, die positive Elektrode ist elektrisch mit dem zweiten Teil 2 verbunden, und das erste Teil 1 und das zweite Teil 2 sind durch die Dichtung 3 elektrisch voneinander isoliert.
In der Batterie 10 der vorliegenden Ausführungsform ist es erforderlich, dass eine der positiven Elektrode oder der negativen Elektrode in dem elektrischen Speicherelement 12 elektrisch mit dem ersten Teil 1 verbunden ist, die andere ist elektrisch mit dem zweiten Teil 2 verbunden, das erste Teil 1 und das zweite Teil 2 sind durch die Dichtung 3 elektrisch voneinander isoliert, die positive Elektrode in dem elektrischen Speicherelement 12 kann elektrisch mit dem ersten Teil 1 verbunden sein, und die negative Elektrode kann elektrisch mit dem zweiten Teil 2 verbunden sein.
[Verfahren zur Herstellung einer Batterie]
Die in 1, 2(a) und 2(b) gezeigte Batterie 10 kann z. B. nach einem unten zu beschreibenden Verfahren hergestellt werden.
Eine im Wesentlichen runde erste Metallfolie, die als erster Teil 1 dienen soll, wird vorbereitet. Danach wird die erste Metallfolie einem Ziehverfahren nach einem bekannten Vorgehen unterzogen, und dadurch wird das erste Teil 1 mit einer vorbestimmten Form und mit dem Bodenabschnitt 1a und dem rohrartigen Abschnitt 1b gebildet.
Als nächstes wird das elektrische Speicherelement 12 in dem ersten Teil 1 untergebracht, und das erste Teil 1 und die negative Elektrode des elektrischen Speicherelements 12 werden durch ein Widerstandsschweißverfahren der Negativelektrodenzuleitung 62 (siehe 2(a)) des elektrischen Speicherelements 12 mit dem Bodenabschnitt 1a des ersten Teils 1 elektrisch miteinander verbunden.
Als nächstes wird eine bandartige isolierende Lage mit einer im Wesentlichen gleichmäßigen Dicke hergestellt, die als Dichtung 3 dienen soll. Anschließend werden auf einer oder beiden Oberflächen der isolierenden Lage mehrere vertiefte Abschnitte ausgebildet. Diese mehreren vertieften Abschnitte können regelmäßig oder unregelmäßig angeordnet sein. Darüber hinaus können die mehreren vertieften Abschnitte auf der gesamten Oberfläche der isolierenden Lage oder nur auf einem Teil der isolierenden Lage ausgebildet sein. In einem Gehäuse, in dem die mehreren vertieften Abschnitte nur auf einem Teil der isolierenden Lage ausgebildet sind, sind die mehreren vertieften Abschnitte vorzugsweise auf einem Abschnitt ausgebildet, der zwischen dem rohrartigen Abschnitt 1b des ersten Teils 1 und dem zweiten Teil 2 angeordnet ist. Die vertieften Abschnitte auf der isolierenden Lage können beispielsweise durch ein Verfahren gebildet werden, bei dem eine Walze mit vorbestimmten Unebenheiten auf der Oberfläche gegen die isolierende Lage gedrückt wird.
Anschließend wird die isolierende Lage so angebracht, dass sie die Stirnseite 1c des ersten Teils 1 bedeckt und einen Teil des rohrartigen Abschnitts 1b des ersten Teils 1 von außen abdeckt. In einem Gehäuse, in dem die mehreren vertieften Abschnitte nur auf einer Oberfläche der isolierenden Lage vorgesehen sind, wird die isolierende Lage vorzugsweise so angebracht, dass die Oberfläche mit den Aussparungen auf der Außenseite liegt. Dies liegt daran, dass der berührungsfreie Abschnitt 42, mit dem die Dichtung 3 nicht in Kontakt ist, leicht auf der zweiten Oberfläche 2d des zweiten Teils 2 ausgebildet werden kann.
Als nächstes wird eine runde zweite Metallfolie vorbereitet, die als zweites Teil 2 dienen soll. Dann wird die zweite Metallfolie auf dem ersten Teil 1 mit der dazwischen angeordneten isolierenden Lage mit den mehreren vertieften Abschnitten angebracht. Danach wird der Endabschnitt der zweiten Metallfolie entlang des rohrartigen Abschnitts 1b des ersten Teils 1 gefaltet, und der gefaltete Abschnitt wird mit dem rohrartigen Abschnitt 1b des ersten Teils 1 durch Verstemmen nach einem bekannten Verfahren verbunden. Dadurch wird das zweite Teil 2 mit einer vorbestimmten Form und mit dem deckelartigen Abschnitt 2a und dem umgebenden Wandabschnitt 2b gebildet, und das Innere des Gehäuses 11 wird in einen luftdichten Zustand versetzt.
Anschließend werden das zweite Teil 2 und die positive Elektrode des elektrischen Speicherelements 12 durch ein Widerstandsschweißverfahren der Positivelektrodenzuleitung 72 (siehe 2(b)) des elektrischen Speicherelements 12 mit dem deckelartigen Abschnitt 2a des zweiten Teils 2 elektrisch miteinander verbunden.
Die in 1, 2(a) und 2(b) dargestellte Batterie 10 wird durch die oben beschriebenen Schritte hergestellt.
Die in 1, 2(a) und 2(b) gezeigte Batterie 10 weist das Gehäuse 11 auf, das das elektrische Speicherelement 12 in einem luftdichten Zustand aufnimmt, und das Gehäuse 11 umfasst: das erste Teil 1 mit dem Bodenabschnitt 1a und dem rohrartigen Abschnitt 1b; das zweite Teil 2 mit dem deckelartigen Abschnitt 2a, der die Öffnung des ersten Teils 1 abdeckt, und dem umgebenden Wandabschnitt 2b, der den rohrartigen Abschnitt 1b von außen abdeckt; und die Dichtung 3, die kontinuierlich zwischen der Endfläche 1c des ersten Teils 1 und dem zweiten Teil 2 und zwischen dem rohrartigen Abschnitt 1b und dem zweiten Teil 2 angeordnet ist. Darüber hinaus sind in der Batterie 10 die berührungsfreien Abschnitte 41 und 42, mit denen die Dichtung 3 nicht in Kontakt ist, sowohl in einem Teil der ersten Oberfläche 1d des ersten Teils 1, der der Dichtung 3 gegenüberliegt, als auch in einem Teil der zweiten Oberfläche 2d des zweiten Teils 2, der der Dichtung 3 gegenüberliegt, vorgesehen.
Bezüglich der Batterie 10 gibt es Fälle, in denen sich das im Gehäuse 11 untergebrachte elektrische Speicherelement 12 ausdehnt, ein Gas von dem elektrischen Speicherelement 12 erzeugt wird oder der Innendruck im Gehäuse 11 aufgrund einer zeitlichen Veränderung zunimmt. In den berührungsfreien Abschnitten 41 und 42 wird selbst dann, wenn der Innendruck im Gehäuse 11 ansteigt und sich das Gehäuse 11 ausdehnt oder verformt, ein Teil einer mit der Verformung des Gehäuses 11 zusammenhängenden Kraft mit dem Raum zwischen der ersten Oberfläche 1d und/oder der zweiten Oberfläche 2d und der Dichtung 3 absorbiert. Daher wird die den berührungsfreien Abschnitten 41 und 42 entgegenstehende und mit der Verformung des Gehäuses 11 zusammenhängende Kraft, die auf die Dichtung 3 ausgeübt wird, entlastet. Dadurch kann verhindert werden, dass in der Dichtung 3, die den berührungsfreien Abschnitten 41 und 42 zugewandt ist, aufgrund der mit der Verformung des Gehäuses 11 zusammenhängenden Kraft ein Riss entsteht.
Außerdem wird, wenn die mit der Verformung des Gehäuses 11 zusammenhängende Kraft groß wird, Luft zwischen den berührungsfreien Abschnitten 41 und 42 und der Dichtung 3 nach außen gedrückt, der Raum zwischen der ersten Oberfläche 1d und/oder der zweiten Oberfläche 2d und der Dichtung 3 kollabiert, und die Dichtung 3, die den berührungsfreien Abschnitten 41 und 42 gegenüberliegt, wird gegen die berührungsfreien Abschnitte 41 und 42 gedrückt. Infolgedessen wird selbst in einem Fall, in dem ein Riss in der Dichtung 3, die mit der ersten Oberfläche 1d und der zweiten Oberfläche 2d in Kontakt ist, erzeugt wird, wenn die Batterie 10 aufgrund der Kraft, die der Verformung des Gehäuses 11 zugeschrieben wird, fertiggestellt ist, der luftdichte Zustand in dem Gehäuse 11 durch die Dichtfähigkeit der Dichtung 3, die gegen die berührungsfreien Abschnitte 41 und 42 gedrückt wird, aufrechterhalten.
Aus diesen Gründen ist es möglich, den luftdichten Zustand im Gehäuse 11 über einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten und es macht die Batterie 10 der vorliegenden Ausführungsform weniger anfällig für eine Verschlechterung und ausgezeichnet in Bezug auf die Zuverlässigkeit.
Im Gegensatz dazu ist beispielsweise bei einer Batterie, bei der die Dichtung 3 mit der gesamten ersten Fläche 1d des ersten Teils 1, die der Dichtung 3 zugewandt ist, und der gesamten zweiten Fläche 2d des zweiten Teils 2, die der Dichtung 3 zugewandt ist, in Kontakt steht, die Luftdichtheit des Gehäuses nach Fertigstellung der Batterie günstig. Bei dieser Batterie wurde jedoch leicht ein Riss in der Dichtung 3 durch eine Kraft erzeugt, die auf die Verformung des Gehäuses in Verbindung mit einem Anstieg des Innendrucks im Gehäuse zurückzuführen war, und es war nicht möglich, den luftdichten Zustand im Gehäuse über einen längeren Zeitraum aufrechtzuerhalten.
Weiterhin ist es in dem in 1, 2(a) und 2(b) gezeigten Gehäuse 11 der Batterie 10 so ,dass der rohrartige Abschnitt des ersten Teils 1 eine zylindrische Form hat und den ersten Außendurchmesserabschnitt 1e aufweist, dass der zweite Außendurchmesserabschnitt 1f einen größeren Außendurchmesser als der erste Außendurchmesserabschnitt 1e at und dass der Stufenabschnitt 1g den ersten Außendurchmesserabschnitt 1e und den zweiten Außendurchmesserabschnitt 1f verbindet, und dass der erste Außendurchmesserabschnitt 1e an einer Position angeordnet ist, die näher am Bodenabschnitt 1a liegt als der zweite Außendurchmesserabschnitt 1f. Darüber hinaus ist in der Schnittfläche entlang der Mitte des rohrartigen Abschnitts 1b der Stufenabschnitt 1g innerhalb eines Längenbereichs von 1/3 der Länge L1 des rohrartigen Abschnitts, der dem umgebenden Wandabschnitt 2b des zweiten Teils 2 zugewandt ist, von der zentralen Position der Länge L1 des rohrartigen Abschnitts 1b, der dem umgebenden Wandabschnitt 2b zugewandt ist, wie in 1 gezeigt, vorgesehen. Daher kann der luftdichte Zustand im Gehäuse 11 auch bei einem Anstieg des Innendrucks im Gehäuse 11 durch die Dichtfähigkeit der Dichtung 3 aus den nachfolgend beschriebenen Gründen (1) bis (3) über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten werden.
(1) Eine Kraft, die durch das Verstemmen des umgebenden Wandabschnitts 2b des zweiten Teils 2 mit dem rohrartigen Abschnitt 1b entsteht, wird in dem Bodenabschnitts-1a-seitigen Bereich des Stufenabschnitts 1g im Vergleich zu dem Endflächen-1c-seitigen Bereich des Stufenabschnitts 1g schwach. Wenn der Innendruck im Gehäuse 11 zunimmt, dehnt sich daher der Bodenabschnitts-1a-seitige Bereich des Stufenabschnitts 1g bevorzugt aus, während die Verformung in anderen Abschnitten des Gehäuses 11 gedämpft wird. Die Entstehung eines Risses in der Dichtung 3, die sich außerhalb des Bodenabschnitts-la-seitigen Bereich des Stufenabschnitts 1g befindet, kann verhindert werden.
(2) Es wird einfach, den berührungsfreien Abschnitt 41 mit einem breiten Bereich, mit dem die Dichtung 3 nicht in Kontakt ist, im Bodenabschnitts-la-seitigen Bereich des Stufenabschnitts 1g auf der ersten Oberfläche 1d zu bilden, und es wird einfach, den berührungsfreien Abschnitt 42 mit einem breiten Bereich, mit dem die Dichtung 3 nicht in Kontakt ist, auf der zweiten Oberfläche 2d zu bilden, die so angeordnet ist, dass sie dem ersten Außendurchmesserabschnitt 1e gegenüberliegt. Daher wird selbst dann, wenn sich der Bodenabschnitts-1a-seitige Bereich des Stufenabschnitts 1g ausdehnt, eine Kraft, die der Ausdehnung zugeschrieben wird, mit den berührungsfreien Abschnitten 41 und 42, die einen großen Bereich aufweisen, absorbiert, und die Kraft, die der Ausdehnung des Gehäuses 11 zugeschrieben wird und auf die Dichtung 3 ausgeübt wird, die den berührungsfreien Abschnitten 41 und 42 gegenüberliegt, wird entlastet.
(3) Wenn der Innendruck im Gehäuse 11 zunimmt, wird die Dichtung 3, die dem zweiten Außendurchmesserabschnitt 1f zugewandt ist, wo der Abstand zwischen dem umgebenden Wandabschnitt 2b des zweiten Teils 2 und dem rohrartigen Abschnitt 1b eng ist, gegen die berührungsfreien Abschnitte 41 und 42 gedrückt. Danach, wenn der Innendruck im Gehäuse 11 weiter ansteigt, wird die Ausdehnung des Bodenabschnitts-1a-seitigen Bereich des Stufenabschnitts 1g noch größer und kann nicht mehr von den berührungsfreien Abschnitten 41 und 42 aufgenommen werden, und die Dichtung 3, die den berührungsfreien Abschnitten 41 und 42 zugewandt ist, wird gegen die berührungsfreien Abschnitte 41 und 42 gedrückt. Daher wird, selbst wenn ein Riss in der Dichtung 3 entsteht, die nach Fertigstellung der Batterie 10 mit der ersten Oberfläche 1d und der zweiten Oberfläche 2d in Kontakt war, der luftdichte Zustand im Gehäuse 11 durch die Dichtfähigkeit der gegen die berührungsfreien Abschnitte 41 und 42 gepressten Dichtung 3 aufrechterhalten.
<Zweite Ausführungsform>
3 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Batterie einer zweiten Ausführungsform zeigt. In Bezug auf eine Batterie 10a der zweiten Ausführungsform, die in 3 dargestellt ist, werden die gleichen Teile wie in der oben beschriebenen Batterie 10 der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen versehen und nicht noch einmal beschrieben. In einem ersten Teil 1 in einem Gehäuse 11a der in 3 dargestellten Batterie 10a hat ein rohrartiger Abschnitt 11b eine zylindrische Form wie in der Batterie 10 der ersten Ausführungsform. 3 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Schnittfläche entlang einer ebenen Ansichtsmitte des rohrartigen Abschnitts 11b.
Die Batterie 10a der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Batterie 10 der ersten Ausführungsform dadurch, dass der rohrartige Abschnitt 11b im ersten Teil 1 des Gehäuses 11a einen im Wesentlichen konstanten Außendurchmesser hat und keine Stufenabschnitte aufweist. Der rohrartige Abschnitt 11b erstreckt sich in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur Erstreckungsrichtung eines Bodenabschnitts 1a verläuft, wie in 3 dargestellt.
Ähnlich wie die Batterie 10 der ersten Ausführungsform weist die in 3 gezeigte Batterie 10a das Gehäuse 11a auf, das ein elektrisches Speicherelement 12 in einem luftdichten Zustand aufnimmt, und das Gehäuse 11a umfasst ein erstes Teil 1, ein zweites Teil 2 und eine Dichtung 3. Darüber hinaus sind berührungsfreie Abschnitte 41 und 42, mit denen die Dichtung 3 nicht in Kontakt ist, sowohl in einem Teil einer ersten Oberfläche 1d des ersten Teils 1, die der Dichtung 3 gegenüberliegt, als auch in einem Teil einer zweiten Oberfläche 2d des zweiten Teils 2, die der Dichtung 3 gegenüberliegt, vorgesehen. Daher ist die in 3 gezeigte Batterie 10a ähnlich wie die Batterie 10 der ersten Ausführungsform in der Lage, den luftdichten Zustand im Gehäuse 11a über einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten, ist weniger anfällig für eine Verschlechterung und hat eine ausgezeichnete Zuverlässigkeit.
(Weitere Beispiele)
Die Batterie der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
Bei den in 1 und 3 dargestellten Batterien 10 und 10a wurde beispielsweise ein Fall beschrieben, bei dem die berührungsfreien Abschnitte 41 und 42, mit denen die Dichtung 3 nicht in Kontakt ist, in einem Teil der ersten Oberfläche 1d des ersten Teils 1, der der Dichtung 3 gegenüberliegt, bzw. in einem Teil der zweiten Oberfläche 2d des zweiten Teils 2, der der Dichtung 3 gegenüberliegt, vorgesehen sind, wobei der berührungsfreie Abschnitt jedoch nur in einem Teil der ersten Oberfläche 1d oder einem Teil der zweiten Oberfläche 2d vorgesehen sein kann.
In einem Fall, in dem der berührungsfreie Abschnitt nur entweder in einem Teil der ersten Oberfläche 1d oder in einem Teil der zweiten Oberfläche 2d vorgesehen ist, ist es vorzuziehen, dass der berührungsfreie Abschnitt 42 in einem Teil der zweiten Oberfläche 2d des zweiten Teils 2 vorgesehen ist, der der Dichtung 3 gegenüberliegt. Dies liegt daran, dass eine Kraft, die auf die Verformung des Gehäuses 11 oder 11a zurückzuführen ist, effektiver absorbiert werden kann, wenn der Raum zwischen der zweiten Oberfläche 2d einen größeren Oberflächenbereich als die erste Oberfläche 1d und die Dichtung 3 aufweist, und es ist möglich, effektiver zu verhindern, dass ein Riss in der Dichtung 3 entsteht.
In den Batterien 10 und 10a, die in 1 und 3 wurde ein Gehäuse beschrieben, bei dem der Bodenabschnitt 1a des ersten Teils 1 in einer ebenen Ansicht eine runde Form und die rohrartigen Abschnitte 1b und 11b eine zylindrische Form haben, aber die ebenen Formen des Bodenabschnitts 1a des ersten Teils 1 und der rohrartigen Abschnitte 1b und 11b müssen nicht unbedingt eine runde Form haben, sondern können beispielsweise eine polygonale Form wie eine quadratische Form, eine rechteckige Form oder eine sechseckige Form, eine elliptische Form oder eine ovale Form haben und sind nicht besonders begrenzt.
Bei den in 1 und 3 dargestellten Batterien 10 und 10a wurde als Beispiel ein Fall beschrieben, bei dem der deckelartige Abschnitt 2a des zweiten Teils 2 in einer ebenen Ansicht eine runde Form hat, aber die ebene Form des deckelartigen Abschnitts 2a ist nicht auf eine runde Form beschränkt, ist vorzugsweise eine im Wesentlichen ähnliche Form wie die ebene Form des Bodenabschnitts 1a des ersten Teils 1 und kann entsprechend in Abhängigkeit von der ebenen Form des Bodenabschnitts 1a passend gewählt werden.
In den in 1 und 3 dargestellten Batterien 10 und 10a wurde als Beispiel ein Fall beschrieben, in dem der umgebende Wandabschnitt 2b des zweiten Teils 2 eine zylindrische Form hat, aber die ebene Form des umgebenden Wandabschnitts 2b ist nicht auf eine runde Form beschränkt, ist vorzugsweise eine im Wesentlichen ähnliche Form wie die ebenen Formen der rohrartigen Abschnitte 1b und 11b des ersten Teils 1 und kann entsprechend in Abhängigkeit von den ebenen Formen der rohrartigen Abschnitte 1b und 11b passend gewählt werden.
Bisher wurden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben, aber jede Konfiguration in jeder Ausführungsform, eine Kombination davon oder dergleichen ist ein Beispiel, und das Hinzufügen, Weglassen, Ersetzen und andere Änderungen der Konfiguration sind im Rahmen der Merkmale der vorliegenden Erfindung möglich.
[Beispiele]
„Beispiel 1“
(Herstellung eines elektrischen Speicherelements)
Eine Positivelektrodenaufschlämmung wurde durch Mischen von Lithiumkobaltat als Positivelektrodenaktivmaterial, Polyvinylidenfluorid (PVDF) als Bindemittel, Acetylenschwarz als leitfähigem Hilfsstoff, und N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) als Lösungsmittel, zu einer Paste hergestellt. Anschließend wurde die Positivelektrodenaufschlämmung mit einem Rakelverfahren auf eine Aluminiumfolie aufgetragen, die als Positivelektrodenstromkollektor 7 dienen sollte. Anschließend wurde die Aluminiumfolie, auf die die Positivelektrodenaufschlämmung aufgetragen worden war, bei 150 ° C getrocknet. Danach wurde die getrocknete, beschichtete Folie gepresst und hoch verdichtet; dabei entstand eine Positivelektrodenaktivmaterialschicht 71.
Anschließend wurde die Aluminiumfolie mit der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 71 mit Hilfe einer PINNACLE-DIE (eingetragenes Warenzeichen) ausgestanzt. Dabei wurde die Aluminiumfolie mit der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 71 in eine Form gebracht, die dem Positivelektrodenstromkollektor 7 entsprach, der eine runde Form mit einem Durchmesser von 10 mm und eine bandförmige Positivelektrodenzuleitung 72, die 20 mm lang und 5 mm breit war, erstreckte sich vom Randabschnitt des Positivelektrodenstromkollektors 7. Anschließend wurde die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 71, die an einer Stelle der Aluminiumfolie, die als Positivelektrodenzuleitung 72 dienen sollte, gebildet worden war, abgezogen. Eine positive Elektrode, die aus dem Positivelektrodenstromkollektor 7 und der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 71 sowie der mit dem Positivelektrodenstromkollektor 7 integrierten Positivelektrodenzuleitung 72 besteht, wurde durch die oben beschriebenen Schritte erhalten.
Anschließend wurde eine Negativelektrodenaufschlämmung durch Mischen von Graphit als Negativelektrodenaktivmaterial, Polyvinylidenfluorid (PVDF) als Bindemittel, und N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) als Lösungsmittel, hergestellt, um eine Paste zu erzeugen. Danach wurde eine negative Elektrode, bestehend aus einem Negativelektrodenstromkollektor 6 mit einer runden Form und einem Durchmesser von 13 mm und einer Positivelektrodenaktivmaterialschicht 61 und einer bandartigen Negativelektrodenzuleitung 62 mit einer Länge von 3 mm und einer Breite von 5 mm, die in den Negativelektrodenstromkollektor 6 integriert war, in der gleichen Weise wie bei der Herstellung der positiven Elektrode und der Positivelektrodenzuleitung 72 hergestellt, mit der Ausnahme, dass eine Kupferfolie, die als Negativelektrodenstromkollektor 6 dienen sollte, anstelle der Aluminiumfolie verwendet wurde und die Negativelektrodenaufschlämmung anstelle der Positivelektrodenaufschlämmung verwendet wurde.
Anschließend wurde auf der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 61 ein Separator 5 in runder Form mit einem größeren Durchmesser als der Negativelektrodenstromkollektor 6 angebracht und die positive Elektrode wurde so auflaminiert, dass die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 71 mit dem Separator 5 in Kontakt kam. Danach wurden die negative Elektrode, der Separator 5 und die zusammenlaminierte positive Elektrode in engen Kontakt zueinander gebracht und mit Isolierband fixiert. Ein elektrisches Speicherelement 12, wie es in 1 dargestellt ist, wurde durch die oben beschriebenen Schritte erhalten.
(Herstellung von Batterien)
Als nächstes wurde eine erste Metallfolie vorbereitet, die aus einer 100 µm dicken, im Wesentlichen runden Edelstahlfolie bestand und als erster Teil 1 dienen sollte. Danach wurde die erste Metallfolie einem Ziehverfahren unterzogen, wodurch ein 4,0 mm hohes erstes Teil 1 mit einem runden Bodenabschnitt 1a und einem rohrartigen Abschnitt 1b gebildet wurde.
Als erster Teil 1 wurde der rohrartige Abschnitt 1b gebildet, der einen ersten Außendurchmesserabschnitt 1e mit einem Außendurchmesser von 20,0 mm, einen zweiten Außendurchmesserabschnitt 1f mit einem Außendurchmesser von 20,4 mm und einen Stufenabschnitt 1g aufweist, der den ersten Außendurchmesserabschnitt 1e und den zweiten Außendurchmesserabschnitt 1f verbindet. Ein innerer oberflächenseitiger Krümmungsradius r1 des ersten Teils 1, der durch den Stufenabschnitt 1g gebildet wurde, betrug 100 um, und ein äußerer oberflächenseitiger Krümmungsradius r2 betrug 100 µm. Der Stufenabschnitt 1g wurde so ausgebildet, dass er sich in der Mitte einer Länge L1 des rohrartigen Abschnitts 1b befindet, der dem umgebenden Wandabschnitt 2b des zweiten Teils 2 gegenüberliegt.
Als nächstes wurde das elektrische Speicherelement 12 in dem ersten Teil 1 untergebracht, und das erste Teil 1 und die negative Elektrode des elektrischen Speicherelements 12 wurden durch ein Verfahren elektrisch miteinander verbunden, bei dem die Negativelektrodenzuleitung 62 des elektrischen Speicherelements 12 mit dem Bodenabschnitt 1a des ersten Teils 1 widerstandsverschweißt wurde.
Als nächstes wurde eine bandförmige isolierende Lage aus Polypropylen mit einer im Wesentlichen einheitlichen Dicke von 100 µm hergestellt, die als Dichtung 3 dienen sollte. Anschließend wurden auf beiden Oberflächen der isolierenden Lage mehrere vertiefte Abschnitte angebracht. Die vertieften Abschnitte auf der isolierenden Lage wurden durch ein Verfahren gebildet, in welchem eine Walze mit mehreren rechteckigen Vorsprüngen mit einer Höhe von 30 µm, einer Länge von 50 mm und einer Breite von 50 µm in Abständen von 200 µm auf der Walzenoberfläche gegen die isolierende Lage gedrückt wurde.
Anschließend wurde die isolierende Lage so angebracht, dass sie eine Stirnseite 1c des ersten Teils 1 bedeckt und einen Teil des rohrartigen Abschnitts 1b des ersten Teils 1 von außen abdeckt.
Als nächstes wurde eine zweite Metallfolie vorbereitet, die aus einer 100 µm dicken, im Wesentlichen runden Edelstahlfolie bestand und als zweites Teil 2 dienen sollte. Darüber hinaus wurde die zweite Metallfolie auf dem ersten Teil 1 mit der isolierenden Lage, die mehrere vertiefte Abschnitte aufweist, dazwischen angebracht. Danach wurde der Endabschnitt der zweiten Metallfolie entlang des rohrartigen Abschnitts 1b des ersten Teils 1 gefaltet, und der gefaltete Abschnitt wurde mit dem rohrartigen Abschnitt 1b des ersten Teils 1 durch Verstemmen verbunden.
Dabei wurde der zweite Teil 2 mit dem runden deckelartigen Abschnitt 2a und dem umgebenden Wandabschnitt 2b mit einem Außendurchmesser von 20,6 mm gebildet und das Innere eines Gehäuses 11 in einen luftdichten Zustand versetzt.
Anschließend wurden das zweite Teil 2 und die positive Elektrode des elektrischen Speicherelements 12 durch ein Widerstandsschweißverfahren der Positivelektrodenzuleitung 72 des elektrischen Speicherelements 12 mit dem deckelartigen Abschnitt 2a des zweiten Teils 2 elektrisch miteinander verbunden.
Eine Batterie 10 des in 1 dargestellten Beispiels 1 wurde durch die oben beschriebenen Schritte hergestellt.
In der Batterie 10 des Beispiels 1 betrug in einer Schnittfläche entlang der Mitte des rohrartigen Abschnitts 1b des ersten Teils 1 eine Länge L3 der Dichtung 3 in der Längsrichtung des rohrartigen Abschnitts 1b 3,5 mm und ein Abstand L2 des zweiten Teils 2 in der Längsrichtung des rohrartigen Abschnitts 1b von der Außenfläche des deckelartigen Abschnitts 2a zur Endfläche 2c des umgebenden Wandabschnitts 2b 3,0 mm.
„Beispiel 2“
Eine Batterie 10 gemäß Beispiel 2 wurde auf die gleiche Weise wie Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Anordnung der isolierenden Lage geändert wurde. In der Batterie 10 von Beispiel 2 betrug die Länge L3 der Dichtung 3 in Längsrichtung des rohrartigen Abschnitts 1b in einer Schnittfläche entlang der Mitte des rohrartigen Abschnitts 1b des ersten Teils 1 2,8 mm.
„Beispiel 3“
Eine Batterie 10a des in 3 dargestellten Beispiels 3 wurde auf die gleiche Weise wie Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass der rohrartige Abschnitt 11b des ersten Teils 1 einen konstanten Außendurchmesser von 20,4 mm hatte und keine Stufenabschnitte aufwies.
„Beispiel 4“
Eine Batterie 10 gemäß Beispiel 4 wurde auf die gleiche Weise wie Beispiel 1 hergestellt, außer dass als Walze eine Walze mit mehreren rechteckigen Vorsprüngen mit einer Höhe von 30 µm, einer Länge von 10 mm und einer Breite von 10 µm in Abständen von 200 µm auf der Walzenoberfläche verwendet wurde.
„Beispiel 5“
Eine Batterie 10a gemäß Beispiel 5 wurde auf die gleiche Weise wie Beispiel 3 hergestellt, außer dass als Walze eine Walze mit mehreren rechteckigen Vorsprüngen mit einer Höhe von 30 µm, einer Länge von 10 mm und einer Breite von 10 µm in Abständen von 200 µm auf der Walzenoberfläche verwendet wurde.
„Beispiel 6“
Eine Batterie 10a gemäß Beispiel 6 wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Anordnung der isolierenden Lage geändert wurde. In der Batterie 10a des Beispiels 6 betrug die Länge L3 der Dichtung 3 in Längsrichtung des rohrartigen Abschnitts 1b in einer Schnittfläche entlang der Mitte des rohrartigen Abschnitts 1b des ersten Teils 1 2,8 mm.
„Beispiel 7“
Eine Batterie 10a gemäß Beispiel 7 wurde in der gleichen Weise wie Beispiel 6 hergestellt, außer dass mehrere vertiefte Abschnitte auf nur einer Oberfläche der isolierenden Lage gebildet wurden und die isolierende Lage so angebracht wurde, dass die Oberfläche der isolierenden Lage mit den vertieften Abschnitten der auf der Innenseite lag.
„Beispiel 8 und Beispiel 9“
Die Batterien 10a aus Beispiel 8 und Beispiel 9 wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Anzahl der Male, die die Rolle gegen die isolierende Lage gepresst wurde, geändert wurde. Die Anzahl der Anpressvorgänge der Rolle gegen die isolierende Lage in Beispiel 8 war kleiner als die Anzahl der Anpressvorgänge in Beispiel 7, und die Anzahl der Anpressvorgänge der Rolle gegen die isolierende Lage in Beispiel 9 war größer als die Anzahl der Anpressvorgänge in Beispiel 7.
„Beispiel 10“
Eine Batterie 10a des Beispiels 10 wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 6 hergestellt, außer dass mehrere vertiefte Abschnitte auf einer Oberfläche der isolierenden Lage unter Verwendung einer Walze mit mehreren rechteckigen Vorsprüngen, welche eine Höhe von 30 µm, eine Länge von 10 mm und eine Breite von 10 µm aufwiesen und in Abständen von 200 µm auf der Oberfläche der Walze angeordnet waren, gebildet wurde und die isolierende Lage wurde so installiert, dass die Oberfläche mit den vertieften Abschnitten der isolierenden Lage außen liegt.
„Beispiel 11 und Beispiel 12“
Die Batterien 10a von Beispiel 11 und Beispiel 12 wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 10 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Anzahl der Male, die die Rolle gegen die isolierende Lage gedrückt wurde, geändert wurde. Die Anzahl der Male, die die Rolle gegen die isolierende Lage gepresst wird, wurde sowohl in Beispiel 11 als auch in Beispiel 12 höher angesetzt als die Anzahl der Male in Beispiel 10, und die Anzahl der Male in Beispiel 11 wurde höher angesetzt als die in Beispiel 12.
„Beispiel 13 bis Beispiel 16“
Die Batterien 10a der Beispiele 13 bis 16 wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 6 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Anzahl der Anpressungen der Rolle gegen die isolierende Lage auf jeder der beiden Oberflächen der isolierenden Lage geändert wurde. Auf der Oberfläche der isolierenden Lage, die dem rohrartigen Abschnitt 1b des ersten Teils 1 zugewandt ist, wurde die Anzahl der Male, die die Rolle gegen die isolierende Lage in Beispiel 13 und Beispiel 14 gedrückt wurde, kleiner als die Anzahl der Male in Beispiel 6 eingestellt, und die Anzahl der Male, die die Rolle gegen die isolierende Lage in Beispiel 15 und Beispiel 16 gedrückt wurde, wurde größer als die Anzahl der Male in Beispiel 6 eingestellt. Außerdem wurde auf der Oberfläche der isolierenden Lage, die dem zweiten Teil 2 zugewandt ist, die Anzahl der Anpressungen der Rolle gegen die isolierende Lage in Beispiel 13 und Beispiel 15 kleiner als die Anzahl der Anpressungen in Beispiel 6 und die Anzahl der Anpressungen der Rolle gegen die isolierende Lage in Beispiel 14 und Beispiel 16 größer als die Anzahl der Anpressungen in Beispiel 6 festgelegt.
„Vergleichsbeispiel 1“
Eine Batterie 10 des Vergleichsbeispiels 1 wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 6 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die isolierende Lage verwendet wurde, ohne die vertieften Abschnitte zu bilden.
„Vergleichsbeispiel 2“
Eine Batterie 10 des Vergleichsbeispiels 2 wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die isolierende Lage verwendet wurde, ohne die vertieften Abschnitte zu bilden.
[Messung der prozentualen Verschlechterung]
In Bezug auf jede der Batterien 10 und 10a von Beispiel 1 bis Beispiel 16, Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2, die wie oben beschrieben erhalten wurden, wurde unter Verwendung eines Batterielade-/Entladesystems (SM-8: hergestellt von Meiden Hokuto Corporation) eine Konstantstromladung bis zu 4.2 V bei einem Strom von 0,1 C durchgeführt, und nachdem die Spannung 4,2 V erreicht hatte, wurde eine Konstantspannungsladung durchgeführt, bis eine Stromstärke von 0,05 C erreicht war. Anschließend wurde eine Konstantstromentladung auf 3,0 V bei einer Stromstärke von 0,1 C durchgeführt, und die Entladekapazität wurde gemessen (Kapazität vor der Lagerung).
Danach wurde jede der Batterien 10 und 10a, deren Kapazität vor der Lagerung gemessen worden war, aufgeladen, in einen vollgeladenen Zustand versetzt und einen Monat lang bei einer Umgebungstemperatur von 60 °C und einer Luftfeuchtigkeit von 95 % gelagert.
Für jede der Batterien 10 und 10a wurde nach der Lagerung eine Konstantstromentladung auf 3,0 V bei einem Strom von 0,1 C durchgeführt. Danach wurde die Batterie unter den gleichen Bedingungen wie vor der Messung der Kapazität vor der Lagerung geladen und entladen, und die Entladekapazität wurde auf die gleiche Weise wie bei der Messung der Kapazität vor der Lagerung gemessen (Kapazität nach der Lagerung).

Anschließend wurde die prozentuale Verschlechterung der Kapazität ([Kapazität nach der Lagerung/Kapazität vor der Lagerung] × 100 (%)) aus den Kapazitäten vor der Lagerung und nach der Lagerung berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
[Tabelle 1]

	1f - 1e	Prozentualer Anteil des berührungsfreien Abschnitts 41	Vorhandensein oder Fehlen einer Mehrzahl berührungsfreier Abschnitte 41 von 10 µm oder mehr	Prozentu aler Anteil des berührun gsfreien Abschnitts 42	Vorhandensein oder Fehlen einer Mehrzahl berührungsfreier Abschnitte 42 von 10 µm oder mehr	Vorhanden sein oder Fehlen eines Stufenabschnitt s 1g	L3 - L2	Grad der Verschlec h-terung
Beispiel 1	0,2 mm	50%	Vorhanden	50%	Vorhanden	Vorhanden	Mehr als 0	90%
Beispiel 2	0,2 mm	50%	Vorhanden	50%	Vorhanden	Vorhanden	0 oder weniger	88%
Beispiel 3	0, 0 mm	50%	Vorhanden	50%	Vorhanden	Fehlt	Mehr als 0	88%
Beispiel 4	0,2 mm	50%	Fehlt	50%	Fehlt	Vorhanden	Mehr als 0	87%
Beispiel 5	0, 0 mm	50%	Fehlt	50%	Fehlt	Fehlt	Mehr als 0	85%
Beispiel 6	0, 0 mm	50%	Fehlt	50%	Fehlt	Fehlt	0 oder weniger	85%
Beispiel 7	0,0 mm	50%	Fehlt	0%	Fehlt	Fehlt	0 oder weniger	83%
Beispiel 8	0, 0 mm	19%	Fehlt	0%	Fehlt	Fehlt	0 oder weniger	79%
Beispiel 9	0, 0 mm	96%	Fehlt	0%	Fehlt	Fehlt	0 oder weniger	76%
Beispiel 10	0, 0 mm	0% %	Fehlt	39%	Fehlt	Fehlt	0 oder weniger	78%
Beispiel 11	0, 0 mm	0% %	Fehlt	81%	Fehlt	Fehlt	0 oder weniger	79%
Beispiel 12	0, 0 mm	0%	Fehlt	70%	Fehlt	Fehlt	0 oder weniger	82 %
Beispiel 13	0, 0 mm	19%	Fehlt	39%	Fehlt	Fehlt	0 oder weniger	78%
Beispiel 14	0, 0 mm	19%	Fehlt	81%	Fehlt	Fehlt	0 oder weniger	78%
Beispiel 15	0, 0 mm	96%	Fehlt	39%	Fehlt	Fehlt	0 oder weniger	76%
Beispiel 16	0, 0 mm	96%	Fehlt	81%	Fehlt	Fehlt	0 oder weniger	74%
Vergleichs beispiel 1	0, 0 mm	0%	Fehlt	0%	Fehlt	Fehlt	0 oder weniger	65%
Vergleichs beispiel 2	0,2 mm	0% %	Fehlt	0%	Fehlt	Vorhanden	Mehr als 0	69%

Die Batterie 10 aus Beispiel 1, an der die Verschlechterungsrate der Kapazität gemessen worden war, wurde in ein Harz eingebettet, und zwei beliebige Stellen entlang der Mitte des rohrartigen Abschnitts 1b des ersten Teils 1 wurden mit einer Präzisionsschneidemaschine (Handelsname; ISOMET, hergestellt von Bühler) ausgeschnitten. Die so erhaltenen Schnittflächen der beiden Stellen wurden jeweils mit Schleifpapier poliert. Danach wurde die Oberfläche durch Bestrahlung jeder Schnittfläche mit einem Ar-Ionenstrahl unter Verwendung eines Ionenfräsgeräts (Handelsname: IM4000, hergestellt von Hitachi High-Tech Corporation) gefräst, und es wurde eine Querschnittsbeobachtungsprobe erhalten.
Die Schnittfläche jeder Querschnittsprobe wurde mit einem Lasermikroskop (Handelsname: VK-X, hergestellt von der Keyence Corporation) betrachtet, und die Anzahl und Längen der berührungsfreien Abschnitte 41 und 42 mit einer Länge von 100 µm oder mehr wurden auf dem erhaltenen Bild untersucht.
Darüber hinaus wurde die Schnittfläche jeder Querschnittsprobe mit einem Rasterelektronenmikroskop (SEM) (Handelsname: SU8220, hergestellt von Hitachi High-Tech Corporation) untersucht, und die Anzahl und Länge der berührungsfreien Abschnitte 41 und 42 mit einer Länge von weniger als 100 µm wurden auf dem erhaltenen Bild untersucht.
Darüber hinaus wurde der prozentuale Anteil der Länge der berührungsfreien Abschnitte 41, die auf einer ersten Fläche 1d vorgesehen waren, in Bezug auf die Länge L1 des rohrartigen Abschnitts 1b, der dem umgebenden Wandabschnitt 2b des zweiten Teils 2 in jeder Schnittfläche gegenüberlag, berechnet, und ein Durchschnittswert davon (im Folgenden in einigen Gehäusen als „der prozentuale Anteil der berührungsfreien Abschnitte 41“ bezeichnet) wurde ermittelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Darüber hinaus wurde der prozentuale Anteil der Länge der berührungsfreien Abschnitte 42, die auf einer zweiten Fläche 2d vorgesehen waren, in Bezug auf den Abstand L2 des zweiten Teils 2 in Längsrichtung des rohrartigen Abschnitts 1b von der Außenfläche des deckelartigen Abschnitts 2a bis zur Endfläche 2c des umgebenden Wandabschnitts 2b in jeder Schnittfläche berechnet, und ein Durchschnittswert davon (im Folgenden in einigen Fällen als „der prozentuale Anteil der berührungsfreien Abschnitte 42“ bezeichnet) wurde ermittelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Darüber hinaus wurde für jede Schnittfläche anhand von Bildern, die bei der Beobachtung mit dem Lasermikroskop und dem Rasterelektronenmikroskop (REM) gewonnen wurden, untersucht, ob eine Mehrzahl der berührungsfreien Abschnitte 41 und 42 mit einer Länge von 10 µm oder mehr vorhanden war. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. In Tabelle 1 wurde „Vorhanden“ für ein Gehäuse eingetragen, bei dem mehrere berührungsfreie Abschnitte 41 mit einer Länge von 10 µm oder mehr (oder mehrere berührungsfreie Abschnitte 42 mit einer Länge von 10 µm oder mehr) auf allen Schnittflächen vorgesehen waren, und „Fehlt“ wurde für andere Fälle eingetragen.
Bei jeder der Batterien 10 und 10a von Beispiel 2 bis Beispiel 16, Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2, bei denen die Verschlechterungsrate der Kapazität gemessen wurde, wurden die Schnittflächen an zwei beliebigen Stellen entlang der Mitte des rohrartigen Abschnitts 1b des ersten Teils 1 beobachtet und die Anzahl und die Längen der berührungsfreien Abschnitte 41 und 42 in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 untersucht, bei dem die Verschlechterungsrate der Kapazität gemessen wurde.
In jeder der Batterien 10 und 10a von Beispiel 1 bis Beispiel 16, Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2, die Differenz (1f - 1e) zwischen dem Außendurchmesser des ersten Außendurchmesserabschnitts 1e und dem Außendurchmesser des zweiten Außendurchmesserabschnitts 1f im ersten Teil 1, der Prozentsatz der berührungsfreien Abschnitte 41, der Prozentsatz der berührungsfreien Abschnitte 42, ob eine Mehrzahl der berührungsfreien Abschnitte 41 und 42 mit einer Länge von 10 µm oder mehr vorgesehen war oder nicht, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Stufenabschnitts 1g und ob die Differenz (L3 - L2) zwischen der Länge L3 der Dichtung 3 in der Längsrichtung des rohrartigen Abschnitts 1b oder 11b und dem Abstand L2 des zweiten Teils 2 in der Längsrichtung des rohrartigen Abschnitts 1b oder 11b von der Außenfläche des deckelartigen Abschnitts 2a zur Endfläche 2c des umgebenden Wandabschnitts 2b in der Schnittfläche entlang der Mitte des rohrartigen Abschnitts 1b oder 11b des ersten Teils 1 größer als Null ist oder nicht, sind in Tabelle 1 angegeben.
Wie in Tabelle 1 gezeigt, waren die Prozentsätze der Kapazitätsverschlechterung in den Batterien 10 und 10a von Beispiel 1 bis Beispiel 16 mit den berührungsfreien Abschnitten 41 und/oder den berührungsfreien Abschnitten 42 hoch im Vergleich zu denen in den Batterien des Vergleichsbeispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 2, bei denen die Dichtung 3 und alle einander zugewandten Flächen des ersten Teils 1 und des zweiten Teils 2 miteinander in Kontakt waren (die Prozentsätze der berührungsfreien Abschnitte 41 und 42 waren 0 %). Es wird angenommen, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass die Batterien 10 und 10a von Beispiel 1 bis Beispiel 16 die berührungsfreien Abschnitte 41 und 42 aufwiesen und es dadurch möglich war, den luftdichten Zustand in den Gehäusen 11 und 11a bei der Lagerung aufrechtzuerhalten.
Insbesondere bei den Batterien 10 und 10a von Beispiel 1 bis Beispiel 16, bei den Batterien 10 und 10a von Beispiel 1 bis Beispiel 7 und Beispiel 12, bei denen der Prozentsatz der berührungsfreien Abschnitte 41 20 % bis 95 % und/oder der Prozentsatz der berührungsfreien Abschnitte 42 40 % bis 80 % betrug, lagen die Kapazitätsverschlechterungsraten bei 80 % oder mehr, und es konnte bestätigt werden, dass die Batterien eine geringere Verschlechterungswahrscheinlichkeit aufweisen.
[Industrielle Anwendbarkeit]
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den luftdichten Zustand im Gehäuse über einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten und eine Batterie bereitzustellen, die weniger anfällig für Beschädigungen ist.
Bezugszeichenliste
[Liste der Referenzschilder]

1: Erstes Teil
1a: Bodenabschnitt
1b,: 11b rohrartiger Abschnitt
1c: Endfläche
1d: Erste Oberfläche
1e: Erster Außendurchmesserabschnitt
1f: Zweiter Außendurchmesserabschnitt
1g: Stufenabschnitt
2: Zweites Teil
2a: Deckelartiger Abschnitt
2b: Umgebender Wandabschnitt
2c: Endfläche
2d: Zweite Oberfläche
3: Dichtung
5: Separator
6: Negativelektrodenstromkollektor
7: Positivelektrodenstromkollektor
10, 10a: Batterie
11, 11a: Gehäuse
12: Elektrisches Speicherelement
41, 42: Berührungsfreier Abschnitt
61: Negativelektrodenaktivmaterialschicht
62: Negativelektrodenzuleitung
71: Positivelektrodenaktivmaterialschicht
72: Positivelektrodenzuleitung
r1: Innerer oberflächenseitiger Krümmungsradius
r2: Äußerer oberflächenseitiger Krümmungsradius

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

japanischen Patentanmeldung Nr. 2022-004113 [0002]

Claims

Eine Batterie, aufweisend: ein elektrisches Speicherelement mit einer positiven Elektrode, einer negativen Elektrode und einem isolierenden Film, der zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode angeordnet ist und die positive Elektrode und die negative Elektrode elektrisch trennt; und ein Gehäuse, das das elektrische Speicherelement luftdicht aufnimmt, wobei das Gehäuse ein erstes Teil mit einem Bodenabschnitt und einem rohrartigen Abschnitt aufweist; ein zweites Teil mit einem deckelartigen Abschnitt, der eine Öffnung des ersten Teils abdeckt, und einem umgebenden Wandabschnitt, der den rohrartigen Abschnitt von einer äußeren Umgebung abdeckt; und eine Dichtung, die kontinuierlich zwischen einer Endfläche des ersten Teils und des zweiten Teils und zwischen dem rohrartigen Abschnitt und dem zweiten Teil angeordnet ist, und ein berührungsfreier Abschnitt, mit dem die Dichtung nicht in Kontakt steht, entweder in einem Teil einer ersten Oberfläche des ersten Teils, der der Dichtung zugewandt ist, oder in einem Teil einer zweiten Oberfläche des zweiten Teils, der der Dichtung zugewandt ist, oder in beiden vorgesehen ist.
Die Batterie nach Anspruch 1, wobei der berührungsfreie Abschnitt auf der zweiten Oberfläche vorgesehen ist.
Die Batterie nach Anspruch 2, wobei der rohrartige Abschnitt des ersten Teils eine zylindrische Form hat, und in einer Schnittfläche entlang einer Mitte des rohrartigen Abschnitts ein Prozentsatz einer Länge des berührungsfreien Abschnitts, der auf der zweiten Oberfläche vorgesehen ist, in Bezug auf einen Abstand L2 in einer Längsrichtung des rohrartigen Abschnitts von einer Außenfläche des deckelartigen Abschnitts zu einer Endfläche des umgebenden Wandabschnitts 20 % bis 95 % beträgt.
Die Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der berührungsfreie Abschnitt auf der ersten Oberfläche vorgesehen ist.
Die Batterie nach Anspruch 4, wobei der rohrartige Abschnitt des ersten Teils eine zylindrische Form hat, und in einer Schnittfläche entlang einer Mitte des rohrartigen Abschnitts ein Prozentsatz einer Länge des berührungsfreien Abschnitts, der auf der ersten Oberfläche vorgesehen ist, in Bezug auf eine Länge L1 des rohrartigen Abschnitts, die dem umgebenden Wandabschnitt gegenüberliegt, 40 % bis 80 % beträgt.
Die Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der rohrartige Abschnitt des ersten Teils eine zylindrische Form hat, und in einer Schnittfläche entlang einer Mitte des rohrartigen Abschnitts eine Mehrzahl der berührungsfreien Abschnitte mit einer Länge von 10 µm oder mehr vorhanden ist.
Die Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der rohrartige Abschnitt des ersten Teils eine zylindrische Form hat und Folgendes aufweist: einen ersten Außendurchmesserabschnitt; einen zweiten Außendurchmesserabschnitt mit einem größeren Außendurchmesser als der erste Außendurchmesserabschnitt; und einen Stufenabschnitt, der den ersten Außendurchmesserabschnitt und den zweiten Außendurchmesserabschnitt miteinander verbindet, wobei der erste Außendurchmesserabschnitt näher an dem Bodenabschnitt angeordnet ist als der zweite Außendurchmesserabschnitt, und wobei in einer Schnittfläche, die durch eine Mitte des rohrartigen Abschnitts verläuft, der Stufenabschnitt innerhalb eines Längenbereichs von 1/3 einer Länge L1 des rohrartigen Abschnitts, der dem umgebenden Wandabschnitt zugewandt ist, von einer zentralen Position der Länge L1 des rohrartigen Abschnitts, der dem umgebenden Wandabschnitt zugewandt ist, vorgesehen ist.
Die Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der rohrartige Abschnitt des ersten Teils eine zylindrische Form hat, und in einer Schnittfläche entlang einer Mitte des rohrartigen Abschnitts ist eine Länge L3 der Dichtung in einer Längsrichtung des rohrartigen Abschnitts größer als ein Abstand L2 in der Längsrichtung des rohrartigen Abschnitts von einer Außenfläche des deckelartigen Abschnitts zu einer Endfläche des umgebenden Wandabschnitts.