JP2000048780A - コイン形有機電解液電池及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正極、リチウムを活物質とする負極、有機電
解液からなる発電要素を、正極端子を兼ねる正極ケース
に収容し、負極端子を兼ねる封口板により、正極ケース
の開口部をガスケットを介して封口したコイン形有機電
解液電池を長期間にわたって使用した場合、電池容器内
でのガス発生に起因して、電池容器内と大気圧との間に
差が生じ、カシメ封口を行った部分において大気圧より
も圧力が高い状態にある電池容器内から外部へ電解液が
漏れ出す現象、いわゆる漏液が発生する可能性がある。 【解決手段】 封口板が、外周縁部を正極ケース側に向
けてＵ字状に折返された折返部と、折返部分に続く平坦
部とを有し、且つ平坦部の幅が板厚に対して７５〜１５
０％の範囲にある構成とし、好ましくは平坦部と当接す
る電池ケースの内面を臨む面と、封口板の天面の垂線と
の作る角度が５〜１５°の範囲にある構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、正極端子を兼ねる
正極ケース、および負極端子を兼ねる封口板からなる電
池容器に、発電要素を収納し、正極ケースの開口部に封
口板およびガスケットを配してカシメ封口した構造を有
し、カシメ封口部分における耐漏液特性を改善したコイ
ン形有機電解液電池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、負極にリチウムあるいはその合
金を用いた有機電解液電池は、活物質にリチウムを用い
ることから、エネルギー密度が高い。このため、機器の
小型化および軽量化が可能であるだけでなく、高信頼性
を有することから各種電子機器の主電源やメモリーバッ
クアップ電源として使用されている。また、最近では充
電可能な二次電池の開発により、さらに広く使用され、
その需要は年々増加している。とくにコイン形に形成さ
れた有機電解液電池は、小型精密機器の主電源やメモリ
ーバックアップ電源として使用されるようになり、長期
にわたっての高信頼性を確保する必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】コイン形有機電解液電
池は、長期間にわたって使用した場合、電池容器内に微
量のガスが発生する。このガスの発生に起因して、電池
容器の内圧が上昇する。この際、電池容器内と大気圧と
の間に差が生じ、これによるポンプアップ効果によって
カシメ封口を行った部分より漏液が発生する可能性があ
る。特に二次電池の場合、充放電の繰り返し等からガス
発生率が高くなる。その結果、電池周辺の回路を痛め、
機器の故障。本発明は、特に高い耐漏液特性の確保を目
的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】これらの課題を解決する
ために、本発明のコイン形有機電解液電池は、正極と、
リチウムを活物質とする負極と有機電解液とからなる発
電要素を、正極端子を兼ねる正極ケースに収容し、外周
縁部が該正極ケース側にＵ字状に折返され、折返部分に
平坦部を有する負極端子を兼ねる封口板により、該正極
ケースの開口部をガスケットを介して封口したコイン形
有機電解液電池であって、該平坦部の幅が該封口板の板
厚に対して７５〜１５０％の範囲にあるしたことを特徴
とする。

【０００５】さらに、封口金型および上押さえピン、下
押さえピンによって正極ケースを内方へカールして封口
処理を行うに際し、上押さえピンの入る孔部の内径が内
方へカールされた電池の正極ケースの上端開口部径より
も小さく、ガスケット上部を８０％以上押さえる封口金
型を使用して封口処理する。

【０００６】この正極ケースと封口板とをガスケットを
介してカシメ封口した際に、正極ケース開口部と封口板
との間、正極ケースと封口板周縁端部との間および正極
ケースと封口板折返部の間に介在するガスケットの圧縮
率が３０〜７０％である構成としたものである。

【０００７】これにより、コイン形有機電解液電池の耐
漏液特性を改善したものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、正極とリチウムを活物質とする負極と有機電解液と
を、正極ケースと封口板から成る電池容器に収納し、ガ
スケットを介してカシメ封口した構造のコイン形有機電
解液電池であって、前記封口板として折返部に板厚の７
５〜１５０％の平坦部を設けたことを特徴とするコイン
形有機電解液電池としたものであり、封口した際の電池
底部のガスケットにかかるストレスを分散させガスケッ
トの劣化を防止しながらガスケットと封口板およびケー
スとを十分に密着させたものである。

【０００９】請求項２に記載の発明は、前記封口板とし
て、折り返し最周縁部と封口板天部の垂線が作る角度θ
を５〜１５°としたものを用いたことを特徴とする請求
項１記載のコイン形有機電解液電池としたものであり、
封口した際の封口板の折返部の内部への変形を防止し、
封口板開口方向への力がかかることにより、ガスケット
と封口板およびケースとの密着性を良好にする。

【００１０】請求項３に記載の発明は、前記正極ケース
の板厚が封口板の板厚の６５〜８５％であり、ケース開
口端部内側が８０〜１００°の角度で切断されたことを
特徴とする請求項１、２記載のコイン形有機電解液電池
であり、封口した際に、ケースの板厚が封口板の板厚の
６５〜８５％とすることにより、封口板の折返部の内部
への変形を防止する。さらに、封口板として折返部に板
厚の７５〜１５０％の平坦部を設けたものを用いるとこ
により、封口した際の電池底部のガスケットにかかるス
トレスを分散させガスケットの劣化を防止しながら、ケ
ース開口端部内側が８０〜１００°の角度で切断された
ものを用いることにより、封口した際の、ガスケットへ
のくいこみにより移動を防止することによって、ガスケ
ットと封口板およびケースとを十分に密着させたもので
ある。

【００１１】請求項４に記載の発明は、正極とリチウム
を活物質とする負極と有機電解液とを、正極ケースと封
口板から成る電池容器に収納し、ガスケットを介してカ
シメ封口した構造のコイン形有機電解液電池であって、
前記有機電解液リチウム電池を、封口金型および上押さ
えピン、下押さえピンによって正極ケースを内方へカー
ルして封口処理を行うに際し、上押さえピンの入る孔部
の内径が内方へカールされた電池の正極ケースの上端開
口部径よりも小さく、ガスケット上部を８０％以上押さ
える金型を使用して封口処理したことを特徴とするコイ
ン形有機電解液電池であり、封口時のガスケットの移動
を防止し、ガスケットが封口板とケース間に隙間なく存
在させることにより十分な密着性を得ることができる。

【００１２】請求項５に記載の発明は、前記正極ケース
と封口板とをガスケットを介してカシメ封口した際に、
正極ケース開口部と封口板との間、正極ケースと封口板
周縁端部との間および正極ケースと封口板折り返しに介
在するガスケットの圧縮率が３０〜７０％である請求項
４記載のコイン形有機電解液電池であり、バランスよく
封口することにより、ガスケットの移動を防止し、ガス
ケットと封口板およびケースとの密着性を良好にする。

【００１３】請求項６に記載の発明は、前記封口板とし
て折返部に板厚の７５〜１５０％の平坦部を設け、折り
返し最周縁部と封口板天部の垂線が作る角度を５〜１５
°としたものを用いたことを特徴とする請求項４記載の
コイン形有機電解液電池としたものであり、封口時のガ
スケットの移動を防止し、さらに、封口した際の電池底
部のガスケットにかかるストレスを分散させガスケット
の劣化を防止しながらガスケットと封口板およびケース
とを十分に密着させたものである。さらに、封口時の際
に封口板の折返部の内部への変形を防止し、封口板開口
方向への力がかかり、さらに、ガスケットの移動を防止
することによって、ガスケットが封口板とケース間に隙
間なく存在し、ガスケットと封口板およびケースとの密
着性を良好にする。

【００１４】請求項７に記載の発明は、前記正極ケース
として前記正極ケースの板厚が封口板の板厚の６５〜８
５％であり、ケース開口端部内側が８０〜１００°の角
度で切断されたことを特徴とする請求項５、６記載のコ
イン形有機電解液電池としたものであり、封口した際
に、ケースの板厚が封口板の板厚の６５〜８５％とする
ことにより、封口板の折返部の内部への変形を防止す
る。さらに、封口板として折返部に板厚の７５〜１５０
％の平坦部を設けたものを用いることにより、封口した
際の電池底部のガスケットにかかるストレスを分散させ
ガスケットの劣化を防止しすることができる。また、ケ
ース開口端部内側が８０〜１００°の角度で切断された
ものを用いることにより、封口した際にガスケットへ正
極ケースがくいこみ、同時に封口金型でガスケットを押
さえることにより移動を防止する。これらのことから、
ガスケットが封口板とケースの間に隙間なく存在し、十
分な密着性を得ることができる。

【００１５】以上のように本発明の構成にすることによ
って、ケース、封口板とガスケットとの密着性を良好に
し、ガス発生を伴って充放電がくり返されるコイン形有
機電解液電池の耐漏液特性を改善することができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１７】図１は、コイン形有機電解液電池の部分断
面図および封口時に使用する封口金型および上押さえピ
ン、下押さえピンの状態を示す断面図である。図１にお
いて１は封口板を示し、ステンレス鋼からなる。封口板
１は、封口板の外周に向けて折り返された折返部１ａを
有している。この折返部１ａの幅Ｗは、板厚の７５〜１
５０％の平坦部を設け、さらに折り返し最周縁部と天部
の垂線が作る角度θは５〜１５°である。２はケースを
示し、ステンレス鋼からなる。板厚は封口板の板厚の６
５〜８５％であり、ケース開口端部内側は８０〜１００
°の角度で切断されたものである。３はポリプロピレン
製ガスケットを使用し、カシメ封口した際に、正極ケー
ス開口部と封口板との間、正極ケースと封口板周縁端部
との間および正極ケースと封口板折り返しに介在するガ
スケットの圧縮率は３０〜７０％である。４は正極でリ
チウムマンガン酸化物９０ｗｔ％、導電材であるアセチ
レンブラック５ｗｔ％および結着剤であるフッ素樹脂を
５ｗｔ％の重量比になるように混練し、直径１５ｍｍ、
厚み０．８ｍｍの大きさになるようペレット成型する。
５は負極でリチウムチタン酸化物９０ｗｔ％、導電材で
あるアセチレンブラック５ｗｔ％および結着剤であるフ
ッ素樹脂を５ｗｔ％の重量比になるように混練し、直径
１５ｍｍ、厚み０．５ｍｍの大きさになるようペレット
成型する。６はセパレータで厚み０．３ｍｍのポリプロ
ピレン製不職布である。電解液はＰＣ、ＤＭＥを体積比
１：１で混合した溶媒にＬｉＣｌＯ₄を１モル／ｌの割
合で溶解したものを用いた。７は封口金型、８は上押さ
えピン、９は下押さえピンを示し、正極ケースを内方へ
カールして封口処理を行うに際し、上押さえピンの入る
孔部の内径が内方へカールされた電池の正極ケースの上
端開口部径よりも小さく、さらにガスケット上部を８０
％以上押さえる金型である。この本発明の電池をＡとす
る。

【００１８】比較として、封口板の折返部に平坦部がな
い電池をＢとする。また、折り返し最周縁部と天部の垂
線が作る角度θが０°である電池をＣとする。さらに、
ケースとして、板厚が封口板の板厚と同じであり、ケー
ス開口端部内側が円弧である電池をＤとする。同様にケ
ース板厚が封口板の板厚の５０％であり、ケース開口端
部内側が円弧である電池をＥとする。次に、封口金型と
して、上押さえピンの入る孔部の内径が内方へカールさ
れた電池の正極ケースの上端開口部径と同じである金型
を使用して封口処理した電池をＦ、ガスケット上部を５
０％押さえる金型を使用して封口処理した電池をＧとす
る。また、正極ケースと封口板とをガスケットを介して
カシメ封口した際に、正極ケース開口部と封口板との
間、正極ケースと封口板周縁端部との間および正極ケー
スと封口板折返部の間に介在するガスケットの圧縮率が
１０〜２０％である電池をＨ、同様に圧縮率が８０〜９
０％である電池をＩとする。その他の構成は電池Ａと全
く同じとする。 これらの電池を各々１００個構成し、
６０℃に１時間保持した後、−１０℃に１時間保持する
熱衝撃サイクルを１サイクルとし、３００サイクル繰り
返す漏液試験における漏液発生率の結果を示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】電池Ｂでは封口板の折返部に平坦部がない
ことから、ガスケットの一点にストレスがかかり、ガス
ケットの変形、亀裂を招いた。電池Ｃではθが０°であ
ることから、封口した際の封口板側部にかかるストレス
のために封口板折返部の電池内側への変形が見られた。
また電池Ｄでは、ケースとして板厚が封口板の板厚と同
じものを用いたため、封口した際に電池Ｂと同様に封口
板側部にかかるストレスのために封口板折返部が電池内
側へ変形した。さらに、ケース開口端部内側が円弧であ
るのでガスケットがすべり、電池外側への飛び出しが見
られた。結果として、ケースと封口板の間のガスケット
の体積が減少し、ガスケットとケースおよび封口板との
密着性が下がるために、耐漏液特性が低いと考えられ
る。電池Ｅにおいては、ケース板厚が封口板の板厚の５
０％であることから、封口時にケースの強度が弱いた
め、十分にカシメることができず、またケース開口端部
内側が円弧であるので電池Ｄと同様にガスケットがすべ
り、電池外側へ飛び出しがあった。またこれらのことか
ら、温度変化の中でガスケットが移動し、ケースおよび
封口板との密着性が下がるため、耐漏液特性が低いと考
えられる。電池Ｆは封口金型として、上押さえピンの入
る孔部の内径が内方へカールされた電池の正極ケースの
上端開口部径と同じである金型を使用して封口処理した
ために、ガスケットを十分に押さえることができず、電
池外側への飛び出しが見られ、電池Ｄと同様に、耐漏液
特性は低いと考えられる。電池Ｆでも、電池Ｅと同様に
考えられる。電池Ｈにおいては、正極ケースと封口板と
をガスケットを介してカシメ封口した際に、正極ケース
開口部と封口板との間、正極ケースと封口板周縁端部と
の間および正極ケースと封口板折返部の間に介在するガ
スケットの圧縮率が不十分のため、温度が変化すると、
ガスケットが正極ケースと封口板の間で十分に密着して
おらず移動するため、耐漏液特性は低い。逆に、電池Ｉ
のように圧縮率が８０〜９０％になるとガスケットが弾
性を失い、温度変化の中での電池の内圧変化にともなっ
てガスケットが正極ケースと封口板の間で移動するた
め、耐漏液特性が低いと考えられる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明の構成を採用するこ
とによって、封口時のガスケットの電池外側への飛び出
しや移動、変形を防止し、ガスケットとケースおよび封
口板との密着性を良好にし、コイン形有機電解液電池の
耐漏液特性を格段に向上することができる。もちろん、
一次電池だけでなくコイン形の充放電可能なリチウム二
次電池にも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】封口工程におけるコイン型有機電解液電池の縦
断面図

【符号の説明】

１ 封口板 ２ 正極ケース ３ ガスケット ４ 正極 ５ 負極 ６ セパレータ ７ 封口金型 ８ 上押さえピン ９ 下押さえピン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H011 AA17 CC06 DD06 DD15 DD26 GG02 HH02 JJ12 KK01 KK02 KK03 5H024 AA02 BB00 BB05 BB14 BB20 CC03 DD01 DD04 FF11 FF36 HH01 HH13

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正極、リチウムを活物質とする負極、有
   機電解液からなる発電要素を、正極端子を兼ねる正極ケ
   ースに収容し、負極端子を兼ねる封口板により、該正極
   ケースの開口部をガスケットを介して封口したコイン形
   有機電解液電池であって、 該封口板は、外周縁部を該正極ケース側に向けてＵ字状
   に折返された折返部と、折返部分に続く平坦部とを有
   し、該平坦部の幅が該封口板の板厚に対して７５〜１５
   ０％の範囲にあることを特徴とするコイン形有機電解液
   電池。
2. 【請求項２】 該平坦部に当接し、且つ電池ケース内部
   を臨む面と、封口板天面の垂線との作る角度が５〜１５
   °の範囲にある封口板を用いた請求項１記載のコイン形
   有機電解液電池。
3. 【請求項３】 該正極ケースの板厚が、該封口板の板厚
   に対して６５〜８５％の範囲にあり、電池ケース内面に
   対するケース開口部端面の角度が８０〜１００°の範囲
   にある請求項１もしくは請求項２記載のコイン形有機電
   解液電池。
4. 【請求項４】 正極、リチウムを活物質とする負極、有
   機電解液からなる発電要素を、正極ケースと封口板がガ
   スケットを介して配された電池容器に収納し、封口金
   型、上押さえピンおよび下押さえピンにて正極ケースを
   内方へカールさせ、電池容器を封口する封口工程を有す
   るコイン型有機電解液電池の製造法であって、 該封口金型は、該ガスケットをその高さ方向に対して上
   部から８０％以上を押さえると共に、上押さえピンが貫
   入される孔部を有し、この孔部の内径が該正極ケースの
   上端開口部径よりも小さく、且つ該ガスケット上部を８
   ０％以上押さえる金型を使用して封口処理したことを特
   徴とするコイン形有機電解液電池の製造法。
5. 【請求項５】 封口工程において、正極ケース開口部と
   封口板との間、正極ケースと封口板周縁端部との間、お
   よび正極ケースと封口板の外周部を正極ケース側に向け
   てＵ字状に折返した折返部との間に介在するガスケット
   の圧縮率が、いずれも３０〜７０％の範囲にあることを
   特徴とする請求項４記載のコイン形有機電解液電池の製
   造法。
6. 【請求項６】 外周縁部を該正極ケース側に向けてＵ字
   状に折返された折返部と、折返部分に続く平坦部とを有
   し、該平坦部の幅が該封口板の板厚に対して７５〜１５
   ０％の範囲にあり、且つ平坦部に当接し、且つ電池ケー
   ス内部を臨む面と、封口板天面の垂線との作る角度が５
   〜１５°の範囲にある封口板を用いた請求項４記載のコ
   イン型有機電解液電池の製造法。
7. 【請求項７】 板厚が該封口板の板厚に対して６５〜８
   ５％の範囲にあり、電池ケース内面に対するケース開口
   部端面の角度が８０〜１００°の範囲にある正極ケース
   を用いた請求項４記載のコイン型有機電解液電池の製造
   法。