JP2004228035A

JP2004228035A - Method of manufacturing sealed battery, and sealed battery

Info

Publication number: JP2004228035A
Application number: JP2003017529A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Inoue; 博之井上; Nobukazu Yamanishi; 伸和山西; Yasutomo Iwata; 恭朋岩田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-01-27
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2004-08-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sealed battery excellent in durability and energy efficiency while suppressing manufacturing cost at a low level. <P>SOLUTION: As shown in figure (b), the side wall of the package can 40 is constricted radially and inwardly (a diameter reducing step) until the inner diameter length becomes d4 (ϕ21.5 mm) and the outer diameter length becomes d5 (ϕ22.0 mm) after storing a spiral electrode body 10 in an outer package can 40 and welding a negative current collector plate 21 to the can bottom of the package can 40. The reduction in diameter is performed for the entire region from the can bottom portion up to an opening edge end 40a on the side wall of the package can 40. The package can 40 in the diameter reduction step remains in an opened condition. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉型電池の製造方法および密閉型電池に関し、特に、製造過程中に外装缶の側壁を缶の内方に向けて絞り加工を施す絞りステップを有する密閉型電池の製造方法および密閉型電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ニッケル−カドミウム電池（以下、「Ｎｉ−Ｃｄ電池」という。）やニッケル−水素電池に代表される密閉型アルカリ電池は、有底円筒状の外装缶に正負両極板およびセパレータなどからなる電極体を収納し、電極体を収納した部分よりもやや開口縁端側の側壁を曲折して溝入加工することで外装缶の内面に棚を形成し、この棚に封口蓋を載置した後に、外装缶の開口縁端近傍をカシメ加工して封止し製造される。
【０００３】
近年、密閉型アルカリ電池の製造においては、規格で規定された電池寸法の中でより大きな電池容量を得るために、規定の電池寸法よりも大きな外寸を有する外装缶に電極体を収納し、封口体などを載置して封止した後に、外装缶の側壁を径方向内側に向けて絞る（縮径）という手法が開発され、実施されている（特許文献１）。
【０００４】
また、同じく規定の電池寸法よりも大きな外寸を有する外装缶に電極体を収納した後、一端、外装缶における電極体収納相当箇所のみを縮径し、溝入ステップおよび封口体載置ステップなどを経て、外装缶の側壁における残りの部分を縮径するという方法も開発されている（特許文献２）。この技術では、具体的に、外装缶を回転する２つの金型の中央部に形成される空間に配し、この金型を外装缶の径方向に向けて往復運動させることで、少しずつ外装缶の側壁が塑性加工（縮径）され、外装缶の側壁が縮径される。
【０００５】
このように縮径を実施する製造方法を用いることによって、電極体を収納する際には、電極体の外面と外装缶の内面とが接触し難くいので、電極体にダメージがかかり難く、且つ、その後に規定寸法まで外装缶の側壁を絞るので、電極体と外装缶との間の隙間を小さくして、電池のエネルギ効率を高めることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２８５８７５号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平１０−２７５８４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の製造方法では、封止した後に縮径を実施するために、縮径時における側壁の歪が封止箇所にまで及んでしまい、電池の密閉性を低下させてしまう。このような製造方法を用いて製造された密閉型電池では、低い密閉性のために耐久性能という面で問題を有する。
【０００９】
また、特許文献２の製造方法では、上記装置および方法を用いて縮径が実施できるのであって、タクトタイムの面および製造装置のコストなどの面から問題を有する。つまり、特許文献２の製造方法では、コスト競争の厳しい電池の分野にあっては、製造コストの面などから実用に適さないものと考えられる。
本発明は、このような問題を解決しようとなされたものであって、製造コストを低く抑えながら、耐久性およびエネルギ効率に優れた密閉型電池およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る密閉型電池の製造方法は、正極板と負極板とが間にセパレータを介した状態で配されてなる電極体を、電極体の外形寸法より大きい内部空間を有する有底筒状の外装缶に収納する収納ステップと、
収納ステップの後に、所要の形状を有する透孔が形成された加工型を用い、この透孔に対して外装缶をその深さ方向に通過させることにより、外装缶の側壁における底部分から開口縁端までの全領域にわたって絞り加工し、外装缶の内面と電極体の外面との間の隙間を小さくする絞りステップと、絞りステップの後に、外装缶の開口縁端と電極体が収納された領域との間に、外装缶の内方に向けて曲折加工して溝を入れ、当該溝を入れることによって外装缶の内壁に棚部を形成する溝入ステップと、溝入ステップの後に、外装缶の開口部から封口体を挿入して、棚部に封口体を載置し、外装缶における開口縁端の近傍領域をカシメ加工し封止する封止ステップとを有することを特徴とする。
【００１１】
この製造方法では、加工型に設けられた透孔に対して、外装缶を通過させるだけで外装缶の絞り加工を実施することができるので、簡易な装置をもって高い効率で加工を行うことができる。
また、この製造方法では、溝入ステップよりも前の段階で外装缶の側壁における全領域に対して絞り加工を施すので、絞り加工時における側壁の歪が溝に対して影響を及ぼすことはない。よって、電池完成後における溝の形状を幅広い形状で設定することができ、電極体と封口体との間の隙間を小さくすることができる。つまり、従来の製造方法をもって製造される密閉型電池に比べて、エネルギ効率（容積に対する電池容量）の高い密閉型電池を製造することができる。
【００１２】
また、上記特許文献１の製造方法を用いた場合には、溝入ステップの後に外装缶における開口縁端の近傍の絞りを実施しているので、この時点で溝に歪が生じ、封口体の載置精度が低下することがある。
これに対して、本発明の製造方法では、溝入ステップの前に外装缶における底部分から開口縁端までの側壁全域を絞り加工している（絞りステップ）ので、封口体と外装缶との間で高い密着性を得ることができ、優れた耐久性能を有する密閉型電池を製造することができる。
【００１３】
従って、本発明に係る密閉型電池の製造方法では、低い製造コストで、高いエネルギ効率、優れた耐久性能を有する密閉型電池を製造することができる。
上記製造方法において、封止ステップの後に、封口体の最下面が前記外装缶における溝が形成された領域よりも外装缶の缶底側に位置するまで、外装缶に対して深さ方向に圧力を加えて、外装缶を深さ方向に圧縮する圧縮ステップを設けるようにすれば、より高いエネルギ効率を達成することができるので、望ましい。
【００１４】
なお、規格によって外寸が規定されているニッケル・カドミウム電池やニッケル・水素電池においては、絞りステップでの絞り加工および圧縮ステップでの深さ方向への圧縮加工後における外寸が規格に適合するように絞りステップを実施する前の段階（収納ステップ時）における外装缶の寸法を設定しておけば、エネルギ効率が最大となる。
【００１５】
密閉型電池においては、集電効率を高めるために、電極体における封口体の側に集電体が取り付けられることが多いが、このような電池を製造する場合において、具体的な絞りステップとしては、集電体および外装缶における開口縁端に深さ方向の力を加えて、透孔に対して外装缶の底部分を通過させる第１サブステップと、第１サブステップの後に、集電体だけに深さ方向の力を加えて、透孔に対して外装缶の開口縁端までを通過させる第２サブステップとを有する構成とすることが望ましい。
【００１６】
これは、加工型の透孔に対して、電極体における正極板および負極板に直接力を加えた場合には、これらの極板あるいはセパレータなどにダメージを与えることがあるが、電極体に予め集電体を取り付けておき、これに力を加えて絞り加工するようにすれば、電極体の極板などへのダメージを与え難いためである。
上記製造方法は、アルカリ性の電解液を備える密閉型アルカリ蓄電池の製造に際して採用すれば、特に有効である。
【００１７】
また、本発明に係る密閉型電池は、正極板と負極板とが間にセパレータを介した状態で配されてなる電極体が、外装缶の内部空間に収納され、外装缶の一端側に配された封口体により電極体が封止されてなる密閉型電池であって、外装缶の側壁の外面を曲折することで溝部を形成しておき、これにより内面に棚部が形成されることとなり、封口体を、その縁部分を棚部に載置し、最下面が溝部の形成領域よりも電極体に近い位置となるように配しておくことを特徴とする。
【００１８】
この密閉型電池では、封口体の最下面が外装缶における屈曲された領域よりも電極体の側に配されているので、電極体と封口体との間の隙間が小さく、その分電極体を大きく設定することができる。
従って、本発明の密閉型電池では、高い封止性を維持しながら、高いエネルギ効率を得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る密閉型電池の製造方法について、図１および図２を用いて説明する。なお、以下の説明および図面は、本発明の構成および効果を説明するために一例として用いるものであって、本発明は、これによって制限を受けるものではない。
【００２０】
図１および図２に示す製造方法が対象とする密閉型電池は、円筒型の外観形状を有し、正極にニッケル極、負極にカドミウム極を備える密閉型のニッケル−カドミウム蓄電池（以下、「Ｎｉ−Ｃｄ電池」という。）で、ＳＣサイズのものを対象とするものである。
図１（ａ）に示すように、最初のステップとしては、有底円筒状の外装缶４０における内部空間に対して、渦巻状電極体１０を収納する（収納ステップ）。
【００２１】
収納ステップにおいて、収納する渦巻状電極体１０は、短冊状の正極板１１と同じく短冊状の負極板１２とを、間にセパレータ１３を介した状態で巻回して作製される。巻回に際しては、外装缶４０が負極となるのに対応させて、最外周に負極板１２が配置されるようにする。そして、渦巻状電極体１０には、正極板１１の芯体が露出した側（図面では、上側。）に正極集電板２０が接合されており、同様に負極板１２の芯体が露出した側（図面では、下側。）に負極集電板２１が接合されている。これら両集電板２０、２１は、薄い金属製円板であって、各極板１１、１２における芯体の端面に対して、抵抗溶接あるいはレーザ溶接などを用いて接合されている。
【００２２】
正極集電板２０には、短冊状のリード部２０ａが設けられているとともに、板本体の中央部分に孔２０ｂが設けられている。この内、リード部２０ａは、正極集電板２０と後述の封口体（電池における正極端子に相当）５０との接合のために設けられている。また、孔２０ｂは、抵抗溶接によって負極集電板２１と外装缶４０の底面とを接合する際に、抵抗溶接用の溶接電極を通すために設けられている。
【００２３】
また、正極集電板２０の上には、薄いドーナツ状をした絶縁体３０が載置されている。これは、正極集電板２０と外装缶４０との間における電気的な絶縁を図るために設けられている。
外装缶４０への収納時における渦巻状電極体１０の外径寸法は、ｄ１（例えば、φ２２．０ｍｍ）である。
【００２４】
外装缶４０は、ステンレス製の板材を深絞りなどの加工を経て有底円筒状に加工したものであって、筒部の内径寸法がｄ２（例えば、φ２２．５ｍｍ）、外径寸法がｄ３（例えば、φ２３．０ｍｍ）になっている。
図１（ａ）に示すように、渦巻状電極体１０の外径寸法ｄ１に対して、内径寸法ｄ２が大きい外装缶４０を用いているので、収納時に渦巻電極体１０の外周面に対し外装缶４０の内周面から無理な力が及ばず、渦巻状電極体１０における両極板１１、１２およびセパレータ１３にダメージを与えることがない。
【００２５】
次に、図１（ｂ）に示すように、渦巻状電極体１０が外装缶４０の缶底まで収納されたら、抵抗溶接などによって、負極集電板２１における中央部分２１ａで負極集電板２１と外装缶４０の底面との接合を実施する。図示はしていないが、抵抗溶接の際には、渦巻状電極体１０の中空部分１０ａから溶接用電極を挿し入れる。
【００２６】
負極集電板２１と外装缶４０との接合の後に、内径寸法がｄ４（例えば、φ２１．５ｍｍ）、外径寸法がｄ５（例えば、φ２２．０ｍｍ）となるまで、外装缶４０の側壁をその径方向内側に向けて絞る（縮径ステップ）。縮径は、外装缶４０の側壁における缶底部分から開口縁端４０ａに至るまでの全領域について実施する。詳細な加工方法については、後述する。
【００２７】
縮径を実施することによって、外装缶４０の側壁は、図１（ｂ）における上方、つまり、開口縁端４０ａの方向に圧延されてゆく。
次に、図１（ｃ）に示すように、外装缶４０の側壁に対して、渦巻状電極体１０が収納された相当領域よりもやや上方に、缶の径方向内側に向けて溝部４０ｂを形成する（溝入ステップ）。溝部４０ｂは、溝入れコマ（不図示）を外装缶４０の溝入れ箇所における側壁に沿って回転させた状態で、溝入れコマを徐々に外装缶４０の径方向内側に向けて押圧し側壁を屈曲加工することで形成される。溝部４０ｂの幅ｘ１は、用いる溝入れコマの厚みに相当し、例えば、０．５ｍｍである。
【００２８】
なお、溝部４０ｂの幅ｘ１は、溝部４０ｂの上下における溝入れしていない部分での外装缶４０の内壁どうしを結んだ仮想線をＬ１とし、仮想線Ｌ１と溝部４０ｂにおける外装缶４０の外壁との交点をＰ１、Ｐ２とするとき、Ｐ１とＰ２との垂直方向における距離である。
また、このような溝部４０ｂは、外装缶４０の外側底面から渦巻状電極体１０に取り付けられた絶縁体３０の上面までの高さｈ１（例えば、３９．３ｍｍ）に対して、若干上方となる高さｈ２（例えば、３９．４ｍｍ）の箇所に溝部４０ｂにおける外装缶４０の内壁の下面が配置されるように設定している。つまり、図１（ｃ）の拡大部分に示すように、溝部４０ｂは、渦巻状電極体１０に取り付けられた絶縁体３０の上面との間に（ｈ２−ｈ１）の隙間（３９．４ｍｍ−３９．３ｍｍ＝０．１ｍｍ）が残るように形成する。このように隙間が残るように溝部４０ｂを形成することにより、溝形成時における外装缶４０の内壁から渦巻状電極体１０へのストレスをかかり難くすることができ、完成後における電池の耐久性を向上させることができる。
【００２９】
なお、上記特許文献１に記載の技術のように、外装缶４０の開口部を封止した後に縮径を実施した場合には、縮径により外装缶４０の深さ方向に延ばされた側壁が封止部にまで影響を及ぼし、これによって封止部における外装缶４０の側壁と封口体５０におけるガスケット５５との間の圧着力が低下してしまう。よって、この技術を用いて製造された密閉型電池では、封止性が低下し、液洩れなどの問題を生じ易い。
【００３０】
これに対して、本実施の形態では、外装缶４０が開口されたままの状態で縮径を実施しているので、外装缶４０における開口縁端４０ａの伸び量にバラツキを生じたとしても、その後に溝部４０ｂを形成し、最終段階で封止するため、上記側壁の歪が完成後における電池性能に対して何ら悪影響を及ぼさない。
次に、図２（ａ）に示すように、溝入ステップの後に、正極集電板２０におけるリード部２０ａを、予め作製された封口体５０の底面に溶接する。
【００３１】
封口体５０は、皿状の金属板５１、５２を向かい合わせに接合し、これより形成される内部の空間に、弁板５３と、これを金属板５１の内壁面における開口部を塞ぐように押さえつけるスプリング５４とが収納されている。また、図示はしていないが、金属板５２には、ガス抜き孔が設けられている。このような封口体５０は、電池の安全弁として機能するものであって、電池への過充電などにより電池の内部圧力が規定値以上となった際に、弁板５３が押し上げられ、金属板５１および金属板５２に設けられた孔が連通されて、内部のガスが放出される。
【００３２】
また、封口体５０における金属板５１の鍔部分は、表面にガスケット５５が取り付けられている。
封口体５０とリード部２０ａとの接合の後に、渦巻状電極体１０が収納された外装缶４０の内部空間に対して、所定量の電解液を注入する（電解液注入ステップ）。
【００３３】
電解液注入ステップの後に、封口体５０を、外装缶４０の側壁内面に溝部４０ｂの形成によって設けられた棚面４０ｃにガスケット５５の下面５５ａが密着するように載置する。ここで、封口体５０を載置する際には、シール性を一層向上させるために、ガスケット５５の外面にシール材などを塗布しておいてもよい。
次に、図２（ｂ）に示すように、外装缶４０の側壁における開口縁端４０ａの近傍領域を封口体５０におけるガスケット５５に沿うようにカシメ加工を施し、缶の開口部分を縮径する。これによって、外装缶４０における電極体１０が収納された内部空間は、外部から封止されることになる（封止ステップ）。
【００３４】
なお、カシメ加工を実施することによって、外装缶４０におけるガスケット５５になる封止部４０ｄは、その上側表面が外装缶４０の外側底面から距離ｈ３（例えば、４２．３ｍｍ）のところになる。
最後に、封止ステップの後の外装缶４０に対して、その高さ方向に圧縮加重をかけ、その全高を規格によって規定された高さ以内のｈ５（例えば、４２．５ｍｍ）とする（圧縮ステップ）。このとき、外装缶４０の側壁における封止部４０ｄの上面は、外装缶４０の外側底面からの高さがｈ４（例えば、４２．０ｍｍ）の高さとなっている。
【００３５】
また、図２（ｃ）の拡大部分に示すように、圧縮ステップを実施することによって、これより前に溝幅ｘ２であった溝部４０ｂは、外装缶の高さ方向、つまり溝が潰れる方向に圧縮を受け、溝幅ｘ２（例えば、０．２ｍｍ）となる。ここでは、圧縮ステップの前後における溝部を区別するために、圧縮後の溝部を符号４０ｅで表すことにする。
【００３６】
なお、溝部４０ｅにおける溝幅ｘ２についても、上述の幅ｘ１の規定方法と同様に仮想線Ｌ２上におけるポイントＰ３、Ｐ４の垂直方向の距離としている。
この圧縮ステップにより、溝部４０ｅにおける外装缶４０の側壁内面は、溝入ステップ直後に０．１ｍｍあった絶縁体３０との隙間が小さくなり、絶縁体３０と非常に近い距離で近接することになる。
【００３７】
さらに、封口体５０における金属板５１の最下面は、上記絶縁体３０の最上面と略面一あるいはそれよりも缶底側に位置することになる。
このような圧縮ステップを設けることによって、封止ステップまで各ステップにおいて、渦巻電極体１０と外装缶４０の開口縁端４０ａとの間の距離をある程度確保できる。これより、製造時における作業性が低下せず、且つ、完成後の電池において渦巻電極体１０（正極集電板２０）と封口体５０との間の隙間を可能な限り小さくすることができる。よって、この製造方法を用いて製造されるＮｉ−Ｃｄ電池は、高いエネルギ効率を有する。例えば、完成後における電池の高さを同一にすると仮定し、上記圧縮ステップを実施して電池高さを上記ｈ５とする場合には、圧縮ステップを経ずに電池高さを上記ｈ５とする場合に比べて、電池容量を３〜４％向上させることができる。
【００３８】
また、圧縮ステップを実施することによって、外装缶４０の側壁と封口体５０におけるガスケット５５との間の密着性が増し、封止性を向上させるのに有効である。つまり、圧縮ステップは、外装缶４０と封口体５０との圧着をもって電池の密閉性向上をもその目的とするものである。
（縮径ステップについて）
以下では、上記製造過程の内、図１（ｂ）における縮径ステップについて、その具体的方法を、図３および図４を用いて説明する。図３は、本実施の形態において縮径に用いる装置の概略図であり、図４は、装置と外装缶４０との関係を示す断面図である。
【００３９】
先ず、図３に示すように、本実施の形態に係る縮径装置は、縮径加工型１００と、集電板押圧型１１０と、縁端部押圧型１２０とから構成されている。
縮径加工型１００は、直方形状を有しており、その中央部分にテーパー状の透孔１００ａが設けられている。透孔１００ａは、外装缶４０を挿入する側の開口径がｄ６（例えば、２３．４ｍｍ）、排出側の開口径がｄ７（例えば、２１．９８ｍｍ）に設定されている。
【００４０】
なお、排出側の開口径は、縮径後に得ようとする外装缶４０の外径寸法ｄ５と同一であっても構わないが、外装缶４０の使用材料における弾性変形分を考慮して若干小さく設定しておくことが望ましい（上記では、外径寸法ｄ５に対して、開口径ｄ７を０．０２ｍｍ小さくしている。）。
集電板押圧型１１０は、全体が中実円筒状をしており、その外径寸法ｄ８が外装缶４０の縮径前における渦巻状電極体１０の外径寸法ｄ１より小さく、縮径後における外装缶４０の内径寸法ｄ４よりもほんの少し小さく形成されている。
【００４１】
縁端部押圧型１２０は、厚肉円筒形状を有しており、外径寸法ｄ９が縮径前における外装缶４０の外径寸法ｄ３よりも大きく形成されている。
集電板押圧型１１０は、縁端部押圧型１２０における中空部分に挿入された状態で用いられ、縁端部押圧型１２０の内部で摺動可能となっている。
なお、上記図３では、縮径装置における主要構成要素である縮径加工型１００、集電板押圧型１１０、縁端部押圧型１２０のみを図示しているが、これは模式的に表したものであって、実際には、これらの各型１００、１１０、１２０を保持するフレーム、摺動のためのベアリング、集電板押圧型１１０および縁端部押圧型１２０を駆動するためのシリンダなどが備えられている。
【００４２】
このような縮径装置を用いた外装缶４０の縮径方法について、図４を用いて説明する。
図４（ａ）に示すように、渦巻状電極体１０が収納された外装缶４０は、図面上の上方より、集電板押圧型１１０および縁端部押圧型１２０により押圧を受けて縮径加工型１００における透孔１００ａに挿入される。上述のように、透孔１００ａに最初に外装缶４０を挿入する時点においては、集電板押圧型１１０が外装缶４０内に収納された渦巻状電極体１０を押圧し、同時に縁端部押圧型１２０が外装缶４０における開口縁端４０ａを押圧する。ここで、集電板押圧型１１０は、実際には渦巻状電極体１０の上に接合された正極集電板２０および絶縁体３０を間に介して渦巻状電極体１０を透孔１００ａに向けて押圧する。
【００４３】
外装缶４０を透孔１００ａに対して挿入し始める際に加える力ｆ１は、上記のような寸法関係を有する外装缶４０と渦巻状電極体１０との場合、１０００〜１８００Ｎ（平均１４００Ｎ程度）とするのが最適であった。
なお、図示はしていないが、集電板押圧型１１０は、押圧時に正極集電板２０に当接する面にリード部２０ａが接触しないように、Ｕ字状の凹部分が形成されている。これにより、集電板押圧型１１０で正極集電板２０を押圧する際にも、リード部２０ａが変形することがない。
【００４４】
次に、図４（ｂ）に示すように、集電板押圧型１１０および縁端部押圧型１２０を用いて、外装缶４０の開口縁端４０ａと縮径加工型１００の主表面とが同一レベルまで外装缶４０を挿入してゆくと、縁端部押圧型１２０が縮径加工型１００における一方の主表面１００ｃに当たる。縁端部押圧型１２０は、この時点で外装缶４０における開口縁端４０ａの押圧を停止する。そして、これより先の外装缶４０に対しては、集電板押圧型１１０による正極集電板２０および絶縁体３０への押圧のみとなる。
【００４５】
集電板押圧型１１０のみによる押圧の際に加える力ｆ２は、上記力ｆ２の約５０〜６０％程度の５００〜１３００Ｎ（平均９００Ｎ程度）である。このように力ｆ２を力ｆ１よりも小さくすることによって、渦巻状電極体１０における正極板１１および負極板１２に無理な力がかかるのを防止し、それらの変形を防止することができる。
【００４６】
なお、上述のように力ｆ２を力ｆ１の約５０〜６０％としても、外装缶４０の絞り加工に影響は生じない。これは、一般に有底筒状の外装缶４０を縮径する場合に最も大きな力を必要とするのが缶底部分に変形を加える時点であり、その後は小さな力を付加するだけで良好に変形を加えることができるためである。
外装缶４０は、集電板押圧型１１０による渦巻状電極体１０への押圧によって、透孔１００ａより押し出される。
【００４７】
このように押し出された外装缶４０は、透孔１００ａにおける開口径ｄ７（例えば、φ２１．９８ｍｍ）に一端縮径されるが、透孔１００ａから押し出された直後に外装缶４０の使用材料が有する弾性変形分が戻り、外径寸法ｄ５（例えば、φ２２．０ｍｍ）を有することになる。
以上のようにして、縮径ステップが完了する。
【００４８】
このように、上記図３のような縮径装置は、上記特許文献２に開示された製造方法で用いられる２つの金型を回転させながら外装缶を押圧し縮径する装置に対して、非常に簡易なものであり、その分設備コストを低くすることができる。また、上記図３の縮径装置を用い、図４のような方法をもって外装缶４０の縮径を実施できるので、上記特許文献２に開示の技術よりも圧倒的にタクトタイムを短くすることができる。よって、これらのことから本発明の実施の形態に係る密閉型電池の製造方法では、従来の技術を用いて密閉電池を作製する場合よりも低コスト化を実現することができる。
【００４９】
また、本発明の実施の形態に係る密閉型電池の製造方法では、溝入ステップおよび封止ステップよりも前の段階で外装缶４０の側壁における底面から開口縁までの全領域を縮径しているので、上記特許文献１に開示された製造技術を用いた場合よりも、開口縁端４０ａにおける歪による封止性の低下などを生じることがない。
【００５０】
従って、本発明の実施の形態に係る密閉型電池の製造方法は、製造コストを低く抑えながら、耐久性およびエネルギ効率に優れた密閉型電池を製造することができる。
（確認実験）
以下では、上記発明の実施の形態に係る製造方法の優位性を確認するための実験について説明する。
【００５１】

▲１▼実施例：外装缶への渦巻状電極体の収納から電池完成まで上記図１および図２のステップを経たもの。
▲２▼比較例：上記実施例との際は、上記図２（ｃ）の圧縮ステップの後に上記図１（ｂ）の圧縮ステップを実施したところにある。
【００５２】
上記実施例および比較例で得られるＮｉ−Ｃｄ電池を各２０個準備し、以下の条件にて耐久試験を実施した。
試験条件：各電池を満充電状態にし、この状態で温度３３℃、湿度８０％の恒温恒湿槽内に２週間放置した。２週間後における電池の漏液を確認し、その結果を表１に示す。
【００５３】
【表１】

表１に示すように、比較例では、試験電池個数２０個の内、１０％にあたる２個の電池で漏液が発生していた。
それに対して、実施例では、２週間の試験によっても漏液を生じた電池はなかった。
【００５４】
以上の結果より、本発明の実施の形態に係る製造方法では、確実に外装缶の封止を行うことができるので、過酷な条件に対しても漏液を生じることがなく耐久性の優れた密閉型電池を製造することができる。
（完成後におけるＮｉ−Ｃｄ電池における溝部４０ｅについて）
次に、上記図１および図２の各ステップを経て作製されたＮｉ−Ｃｄ電池における溝部４０ｅの周辺部分の構造について、図５を用いて補足説明しておく。
【００５５】
図５（ａ）に示すように、上記図２（ｃ）の圧縮ステップを経た後の溝部４０ｅは、溝幅ｘ２を有し、その部分における外装缶４０の側壁内面が絶縁体３０と非常に近い距離で近接した状態となっている。そして、封口体５０における下側に配された金属板５１の最下面５１ａは、上記絶縁体３９の最上面よりも缶底側に位置する。具体的には、溝部４０ｅにおける外装缶４０の側壁内面の最下面は、外装缶４０の外面側缶底から高さｈ６（例えば、３９．３ｍｍ）のところに位置し、封口体５０における金属板５１の最下面５１ａは、外装缶４０の外面側缶底から高さｈ７（例えば、３９．１ｍｍ）に位置する。
【００５６】
このような構造を有するＮｉ−Ｃｄ電池では、封口体５０における金属板５１の最下面５１ａが間にリード部２０ａを介した状態で正極集電板２０の本体部分に押し付けられているので、最下面５１ａが溝部４０ｅにおける側壁内面の最下面よりも渦巻状電極体１０の近い位置に配されている。つまり、このＮｉ−Ｃｄ電池においては、外装缶４０の内部空間がより有効に利用されており、エネルギ効率が高い。
【００５７】
従って、上記Ｎｉ−Ｃｄ電池では、非常に高いエネルギ効率を有する。つまり、正極集電板２０と封口体５０との間の隙間を最小とすることにより、規格で規定された電池寸法内で最大のエネルギ効率を実現することができる。
また、図５（ｂ）に示すように、溝部４０ｅの傾斜角度θについては、上記図２（ｃ）の圧縮ステップを経ることによって、０°よりも大きくなる。これは、上記図１（ｃ）に示すように、溝入ステップで溝入れを実施した差異の傾斜角度θは、その溝入れコマの形状あるいは溝入れの方向などによって規定されるが、上記図２（ｃ）の圧縮ステップを経ることにより、溝部４０ｅの中心線（仮想線Ｌ４）の傾きが大きくなる。つまり、溝入ステップにおいて、傾斜角度θが０°に規定されていた場合にも、溝部４０ｂに圧縮を受け、封口体５０に接触することで拘束を受けた上側の部分よりも下側の部分が変形し、傾斜角度θを有した溝部４０ｅに成形される。
【００５８】
上述のように圧縮ステップにおいて変形を受けた溝部４０ｅにおいては、上述の電池のエネルギ密度を高く維持するために、傾斜角度θを０°＜θ＜２５°と規定しておくことが望ましい。これは、このように傾斜角度θを規定することにより、外装缶４０内における渦巻状電極体１０の収納のための空間を最大限確保でき、内部空間の有効利用を図るのに有効であるためである。例えば、傾斜角度θが５５°とした場合の内部空間を１００とした場合に、傾斜角度θが２５°未満の内部空間は、１０５となる。つまり、上記傾斜角度θの規定により、内部空間は、規定範囲外の傾斜角度θ（２５°以上）の場合よりも５％以上大きくできる。
【００５９】
従って、圧縮ステップの後の溝部４０ｅにおける傾斜角度θを０°＜θ＜２５°に規定して作製した密閉型電池では、内部空間が大きくなる分、電極体を大きくすることができ、規格で規定された電池の外形寸法内で電池容量を向上させることができる。
なお、上記溝部４０ｅの傾斜角度θとは、溝部４０ｅにおける溝幅ｘ２を規定する２つのポイントＰ３、Ｐ４の中点をポイントｐ５と仮定し、溝部４０ｅにおける折り返し部の曲率中心をポイントｐ６と仮定したとき、ポイントｐ５とポイントｐ６とを結んだ仮想線Ｌ４が外装缶４０の外側底面と平行な仮想線Ｌ５との間になす角度を言う。
（その他の事項）
上記実施の形態では、Ｎｉ−Ｃｄ電池の製造方法を一例として説明したが、本発明は、外装缶に対して絞り加工を実施して製造される密閉型電池全体を対象とするものである。例えば、Ｎｉ−ＭＨ電池を対象としても良いし、角型のリチウムイオン電池などを対象とするものであってもよい。このような密閉型電池を対象とした場合にも、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
また、電池に用いる各部品についても、上記実施の形態に限定を受けるものではない。例えば、上記実施の形態では、リード部２０ａが延出された形状を有する正極集電板２０を用いたが、リード部２０を設ける代わりに、正極集電板の本体の面上に溶接性に優れた溶接用部材を接合しておき、抵抗溶接によって溶接用部材と封口体５０とを接合してもよい（特開２００２−２３１２１６号公報参照。）。このような正極集電板を用いることにより、正極集電板と封口体との間の電気抵抗、即ち、正極板と正極端子との間における電気抵抗を低減することができる。よって、電池性能を向上させるのに有効である。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明のように、本発明に係る密閉型電池の製造方法では、加工型に設けられた透孔に対して、外装缶を通過させるだけで外装缶の絞り加工を実施することができるので、簡易な装置をもって高効率な作業性で加工を行うことができる。
また、この製造方法では、溝入ステップを実施するよりも前に、外装缶の側壁における全領域（缶底から開口縁端）に対して絞り加工を施すので、絞り加工時における側壁の歪が溝に対して影響を及ぼすことはなく、電池完成後における溝の形状を任意に設定することができ、電極体と封口体との間の隙間を小さくすることができる。つまり、従来の製造方法をもって製造される密閉型電池に比べて、エネルギ効率（単位容積あたりの電池容量）の高い密閉型電池を製造することができる。
【００６２】
さらに、本発明の製造方法では、溝入ステップの前に外装缶における底部分から開口縁端までの側壁全域を絞り加工しているので、封口体と外装缶との間で高い密着性を得ることができ、優れた耐久性能を有する密閉型電池を製造することができる。
従って、本発明に係る密閉型電池の製造方法では、低い製造コストで、高いエネルギ効率、優れた耐久性能を有する密閉型電池を製造することができる。
【００６３】
また、本発明に係る密閉型電池では、封口体の最下面が外装缶における屈曲された領域よりも電極体の側に配されているので、電極体と封口体との間の隙間が小さく、その分電極体を大きく設定することができる。このため、本発明の密閉型電池は、低コストで、且つエネルギ効率が高いという優位性を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る密閉型Ｎｉ−Ｃｄ電池の製造工程（前工程）を示すステップ図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る密閉型Ｎｉ−Ｃｄ電池の製造工程（後工程）を示すステップ図である。
【図３】外装缶の側壁を縮径するための装置の概要を示す模式図である。
【図４】図３における外装缶の縮径ステップを示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る製造方法により得られるＮｉ−Ｃｄ電池の封口部分の詳細断面図である。
【符号の説明】
１０．渦巻状電極体
１１．正極板
１２．負極板
１３．セパレータ
２０．正極集電板
２１．負極集電板
３０．絶縁体
４０．外装缶
５０．封口体
１００．縮径加工型
１１０．集電板押圧型
１２０．縁端部押圧型[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a sealed battery manufacturing method and a sealed battery, and more particularly, to a sealed battery manufacturing method and a sealed battery having a drawing step of drawing a side wall of an outer can toward the inside of the can during a manufacturing process. Type battery.
[0002]
[Prior art]
A sealed alkaline battery typified by a nickel-cadmium battery (hereinafter, referred to as a "Ni-Cd battery") and a nickel-hydrogen battery includes an electrode body including a positive and negative bipolar plate and a separator in a bottomed cylindrical outer can. After storing, the shelf is formed on the inner surface of the outer can by bending and grooving the side wall closer to the opening edge than the part storing the electrode body, and after placing the sealing lid on this shelf, It is manufactured by caulking and sealing the vicinity of the opening edge of the can.
[0003]
In recent years, in the production of sealed alkaline batteries, in order to obtain a larger battery capacity in the battery size specified in the standard, the electrode body is housed in an outer can having an outer size larger than the specified battery size, A technique has been developed and practiced in which, after a sealing body or the like is placed and sealed, the side wall of the outer can is squeezed radially inward (diameter reduction) (Patent Document 1).
[0004]
Also, after storing the electrode body in an outer can having an outer dimension larger than the prescribed battery size, the diameter of one end, only the part corresponding to the electrode body storage in the outer can is reduced, and a groove step and a sealing body mounting step are performed. After that, a method of reducing the diameter of the remaining portion of the side wall of the outer can has been developed (Patent Document 2). In this technology, specifically, an outer can is arranged in a space formed in the center of two rotating molds, and the mold is reciprocated in the radial direction of the outer can to gradually increase the outer can. The side wall of the can is subjected to plastic working (reducing the diameter), and the side wall of the outer can is reduced in diameter.
[0005]
By using the manufacturing method of reducing the diameter in this way, when the electrode body is housed, the outer surface of the electrode body and the inner surface of the outer can hardly come into contact with each other, so that the electrode body is hardly damaged, and Thereafter, since the side wall of the outer can is narrowed to the specified size, the gap between the electrode body and the outer can can be reduced, and the energy efficiency of the battery can be increased.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2000-285875 A
[0007]
[Patent Document 2]
JP-A-10-27584
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the manufacturing method of Patent Literature 1, since the diameter is reduced after the sealing, the distortion of the side wall at the time of the diameter reduction reaches the sealing portion, and the sealing performance of the battery is reduced. A sealed battery manufactured using such a manufacturing method has a problem in terms of durability due to low sealing performance.
[0009]
Further, in the manufacturing method of Patent Document 2, since the diameter can be reduced by using the above-described apparatus and method, there are problems in terms of the tact time and the cost of the manufacturing apparatus. In other words, the manufacturing method of Patent Document 2 is considered to be unsuitable for practical use in the field of batteries in which cost competition is severe because of the manufacturing cost.
An object of the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a sealed battery excellent in durability and energy efficiency while keeping manufacturing costs low, and a method of manufacturing the same.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method for manufacturing a sealed battery according to the present invention is to provide an electrode body in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are arranged with a separator interposed therebetween, the outer dimensions of the electrode body being larger than the outer dimensions of the electrode body. A storage step of storing in a bottomed cylindrical outer can having an internal space,
After the storage step, using a processing die in which a through-hole having a required shape is formed, and passing the outer can through the through-hole in the depth direction, from the bottom portion of the side wall of the outer can to the opening edge Draw processing over the entire area up to, a drawing step to reduce the gap between the inner surface of the outer can and the outer surface of the electrode body, and after the drawing step, the opening edge of the outer can and the area where the electrode body is stored In between, a groove is formed by bending toward the inside of the outer can to form a groove, and a groove is formed by forming the groove on the inner wall of the outer can by forming the groove. A sealing step of inserting the sealing body through the opening, placing the sealing body on the shelf, and caulking and sealing a region near the opening edge of the outer can.
[0011]
In this manufacturing method, since the outer can can be drawn simply by passing the outer can through the through-hole provided in the processing die, the processing can be performed with high efficiency using a simple apparatus. .
Further, in this manufacturing method, since the drawing process is performed on the entire region of the side wall of the outer can at the stage before the groove forming step, the distortion of the side wall during the drawing process does not affect the groove. . Therefore, the shape of the groove after completion of the battery can be set in a wide range, and the gap between the electrode body and the sealing body can be reduced. That is, a sealed battery having higher energy efficiency (battery capacity with respect to volume) can be manufactured as compared with a sealed battery manufactured by a conventional manufacturing method.
[0012]
In addition, when the manufacturing method of Patent Document 1 is used, since the drawing near the opening edge of the outer can is performed after the ditching step, the groove is distorted at this point, and the sealing body is closed. The mounting accuracy may be reduced.
On the other hand, in the manufacturing method of the present invention, since the entire side wall from the bottom portion to the edge of the opening in the outer can is drawn (drawn step) before the groove step, the gap between the sealing body and the outer can is reduced. Thus, a sealed battery having excellent adhesion performance and excellent durability can be manufactured.
[0013]
Therefore, in the method for manufacturing a sealed battery according to the present invention, a sealed battery having high energy efficiency and excellent durability can be manufactured at low manufacturing cost.
In the above manufacturing method, after the sealing step, pressure is applied to the outer can in the depth direction until the lowermost surface of the sealing body is positioned closer to the can bottom of the outer can than the region where the groove is formed in the outer can. In addition, it is desirable to provide a compression step of compressing the outer can in the depth direction because higher energy efficiency can be achieved.
[0014]
In the case of nickel-cadmium batteries and nickel-metal hydride batteries whose outer dimensions are specified by the standard, the outer dimensions after drawing in the drawing step and compression in the depth direction in the compression step conform to the standard. If the dimensions of the outer can at the stage before the squeezing step (at the time of the storing step) are set as described above, the energy efficiency is maximized.
[0015]
In a sealed battery, a current collector is often attached to the electrode body on the side of the sealing body in order to increase the current collection efficiency.In the case of manufacturing such a battery, a specific drawing step is as follows. A first sub-step of applying a force in the depth direction to the opening edge of the current collector and the outer can to pass the bottom portion of the outer can through the through-hole; and after the first sub-step, the current collector And a second sub-step of applying a force in the depth direction only to pass through the through hole to the opening edge of the outer can.
[0016]
This is because, when a direct force is applied to the positive electrode plate and the negative electrode plate of the electrode body with respect to the through hole of the processing die, the electrode plate or the separator may be damaged. This is because if a current collector is attached and a force is applied to the current collector to perform drawing, it is difficult to damage the electrode plate of the electrode body.
The above-described manufacturing method is particularly effective if adopted when manufacturing a sealed alkaline storage battery provided with an alkaline electrolyte.
[0017]
Further, in the sealed battery according to the present invention, an electrode body in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are arranged with a separator interposed therebetween is housed in the inner space of the outer can, and is arranged on one end side of the outer can. A sealed battery in which the electrode body is sealed by the sealed body, wherein a groove is formed by bending the outer surface of the side wall of the outer can, whereby a shelf is formed on the inner surface. The sealing member is placed on a shelf with its edge portion arranged such that the lowermost surface is located closer to the electrode body than the region where the groove is formed.
[0018]
In this sealed battery, since the lowermost surface of the sealing body is disposed closer to the electrode body than the bent region in the outer can, the gap between the electrode body and the sealing body is small, and the electrode body is accordingly reduced. Can be set large.
Therefore, in the sealed battery of the present invention, high energy efficiency can be obtained while maintaining high sealing performance.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A method for manufacturing a sealed battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that the following description and drawings are used as an example to explain the configuration and effect of the present invention, and the present invention is not limited by the description.
[0020]
The sealed battery targeted by the manufacturing method shown in FIGS. 1 and 2 has a cylindrical external shape, and has a nickel-cadmium storage battery (hereinafter, referred to as “Ni”) having a nickel electrode on a positive electrode and a cadmium electrode on a negative electrode. -Cd battery "), which is of SC size.
As shown in FIG. 1A, as a first step, the spirally wound electrode body 10 is housed in the internal space of the bottomed cylindrical outer can 40 (housing step).
[0021]
In the housing step, the housed spiral electrode body 10 is manufactured by winding a strip-shaped positive electrode plate 11 and a strip-shaped negative electrode plate 12 similarly with a separator 13 interposed therebetween. At the time of winding, the negative electrode plate 12 is arranged on the outermost periphery so that the outer can 40 becomes a negative electrode. The positive electrode current collector 20 is joined to the spiral electrode body 10 on the side where the core of the positive electrode plate 11 is exposed (upper side in the drawing), and the core of the negative electrode plate 12 is similarly exposed. The negative electrode current collector 21 is joined to the side (the lower side in the drawing). These

current collector plates

20 and 21 are thin metal disks, and are joined to the end faces of the cores of the

respective electrode plates

11 and 12 by resistance welding or laser welding.
[0022]
The positive electrode current collector plate 20 is provided with a strip-shaped lead portion 20a, and is provided with a hole 20b in a central portion of the plate body. Among them, the lead portion 20a is provided for joining the positive electrode current collector plate 20 to a sealing body 50 (corresponding to a positive electrode terminal in a battery) described later. The hole 20b is provided for passing a welding electrode for resistance welding when the negative electrode current collector plate 21 and the bottom surface of the outer can 40 are joined by resistance welding.
[0023]
A thin donut-shaped insulator 30 is placed on the positive electrode current collector plate 20. This is provided for electrical insulation between the positive electrode current collector plate 20 and the outer can 40.
The outer diameter of the spiral electrode body 10 when housed in the outer can 40 is d1 (for example, φ22.0 mm).
[0024]
The outer can 40 is formed by processing a stainless steel plate into a closed-end cylindrical shape through processing such as deep drawing, and has an inner diameter of d2 (for example, φ22.5 mm) and an outer diameter of d3 (for example, φ22.5 mm). For example, φ23.0 mm).
As shown in FIG. 1A, the outer can 40 having an inner diameter d2 larger than the outer diameter d1 of the spiral electrode body 10 is used. Unreasonable force is not applied from the inner peripheral surface of the can 40, and the

bipolar plates

11, 12 and the separator 13 in the spiral electrode body 10 are not damaged.
[0025]
Next, as shown in FIG. 1B, when the spiral electrode body 10 is housed up to the bottom of the outer can 40, the negative electrode current collector plate 21 is formed at the center portion 21a of the negative electrode current collector plate 21 by resistance welding or the like. And the bottom of the outer can 40 are joined. Although not shown, a welding electrode is inserted from the hollow portion 10a of the spiral electrode body 10 during resistance welding.
[0026]
After joining the negative electrode current collector plate 21 and the outer can 40, the side wall of the outer can 40 is removed until the inner diameter becomes d4 (for example, φ21.5 mm) and the outer diameter becomes d5 (for example, φ22.0 mm). Squeeze radially inward (diameter reduction step). The diameter reduction is performed on the entire region from the bottom of the side wall of the outer can 40 to the opening edge 40a. The detailed processing method will be described later.
[0027]
By reducing the diameter, the side wall of the outer can 40 is rolled upward in FIG. 1B, that is, in the direction of the opening edge 40a.
Next, as shown in FIG. 1C, a groove 40 b is formed on the side wall of the outer can 40 slightly above the corresponding area in which the spiral electrode body 10 is housed, toward the radial inside of the can. Forming (grooving step). The groove portion 40b rotates the grooving piece (not shown) along the side wall at the grooving portion of the outer can 40, and gradually presses the grooving piece inward in the radial direction of the outer can 40 to thereby press the side wall. It is formed by bending. The width x1 of the groove 40b corresponds to the thickness of the grooving piece to be used, and is, for example, 0.5 mm.
[0028]
Note that the width x1 of the groove 40b is defined as L1 by a virtual line connecting the inner walls of the outer can 40 at portions not grooved above and below the groove 40b, and the virtual line L1 and the outer wall of the outer can 40 in the groove 40b Is the distance in the vertical direction between P1 and P2, where P1 and P2 are the intersections of.
Further, such a groove 40b is slightly higher than the height h1 (for example, 39.3 mm) from the outer bottom surface of the outer can 40 to the upper surface of the insulator 30 attached to the spiral electrode body 10. It is set so that the lower surface of the inner wall of the outer can 40 in the groove 40b is located at a height h2 (for example, 39.4 mm). That is, as shown in the enlarged portion of FIG. 1C, the groove 40 b has a (h2-h1) gap (39.4 mm−39) between the groove 40 b and the upper surface of the insulator 30 attached to the spiral electrode body 10. .3 mm = 0.1 mm). By forming the groove portion 40b such that the gap remains, it is possible to make it difficult to apply stress to the spiral electrode body 10 from the inner wall of the outer can 40 at the time of forming the groove, and to improve the durability of the battery after completion. Can be improved.
[0029]
When the diameter of the outer can 40 is reduced after sealing the opening of the outer can 40 as in the technique described in Patent Document 1, the side wall extended in the depth direction of the outer can 40 due to the reduced diameter. Affects the sealing portion, whereby the pressing force between the side wall of the outer can 40 in the sealing portion and the gasket 55 in the sealing body 50 decreases. Therefore, in a sealed battery manufactured using this technique, the sealing property is reduced, and problems such as liquid leakage are likely to occur.
[0030]
On the other hand, in the present embodiment, since the diameter is reduced while the outer can 40 is kept open, even if the amount of elongation of the opening edge 40a of the outer can 40 varies, Thereafter, the groove 40b is formed and sealed at the final stage, so that the distortion of the side wall does not adversely affect the battery performance after completion.
Next, as shown in FIG. 2A, after the grooving step, the lead portion 20 a of the positive electrode current collector plate 20 is welded to the bottom surface of the sealing body 50 manufactured in advance.
[0031]
The sealing body 50 joins the dish-shaped metal plates 51 and 52 face-to-face, and fills an inner space formed thereby with a valve plate 53 and an opening on the inner wall surface of the metal plate 51 so as to close the opening. A spring 54 for holding down is housed. Although not shown, the metal plate 52 is provided with a gas vent hole. Such a sealing body 50 functions as a safety valve for the battery. When the internal pressure of the battery exceeds a specified value due to overcharging of the battery, the valve plate 53 is pushed up, and the metal plate 51 is pressed. And the hole provided in the metal plate 52 is communicated, and the gas inside is released.
[0032]
A gasket 55 is attached to the surface of the flange of the metal plate 51 in the sealing body 50.
After joining the sealing body 50 and the lead portion 20a, a predetermined amount of electrolyte is injected into the inner space of the outer can 40 in which the spiral electrode body 10 is stored (electrolyte injection step).
[0033]
After the electrolyte injection step, the sealing body 50 is placed so that the lower surface 55a of the gasket 55 is in close contact with the shelf surface 40c formed by forming the groove 40b on the inner surface of the side wall of the outer can 40. Here, when the sealing body 50 is placed, a sealing material or the like may be applied to the outer surface of the gasket 55 in order to further improve the sealing performance.
Next, as shown in FIG. 2B, the region near the opening edge 40a on the side wall of the outer can 40 is subjected to caulking along the gasket 55 in the sealing body 50, and the opening of the can is reduced in diameter. . Thereby, the internal space in which the electrode body 10 in the outer can 40 is stored is sealed from the outside (sealing step).
[0034]
In addition, the sealing part 40d which becomes the gasket 55 in the outer can 40 by performing caulking processing has an upper surface located at a distance h3 (for example, 42.3 mm) from the outer bottom surface of the outer can 40.
Finally, a compressive load is applied to the outer can 40 after the sealing step in the height direction to make the total height h5 (for example, 42.5 mm) within the height specified by the standard (compression). Steps). At this time, the upper surface of the sealing portion 40d on the side wall of the outer can 40 has a height h4 (for example, 42.0 mm) from the outer bottom surface of the outer can 40.
[0035]
Further, as shown in the enlarged portion of FIG. 2C, by performing the compression step, the groove portion 40b having the groove width x2 before this is moved in the height direction of the outer can, that is, in the direction in which the groove is crushed. Due to the compression, the groove width becomes x2 (for example, 0.2 mm). Here, in order to distinguish the grooves before and after the compression step, the grooves after compression are represented by reference numeral 40e.
[0036]
The groove width x2 of the groove 40e is also the vertical distance between the points P3 and P4 on the imaginary line L2 in the same manner as the method of defining the width x1 described above.
Due to this compression step, the gap between the inner surface of the side wall of the outer can 40 in the groove 40e and the insulator 30 which was 0.1 mm immediately after the groove step is reduced, and the inner surface comes closer to the insulator 30 at a very short distance. .
[0037]
Further, the lowermost surface of the metal plate 51 in the sealing body 50 is substantially flush with the uppermost surface of the insulator 30 or located on the bottom side of the can.
By providing such a compression step, it is possible to secure a certain distance between the spiral electrode body 10 and the opening edge 40a of the outer can 40 in each step up to the sealing step. Thereby, the workability at the time of manufacture does not decrease, and the gap between the spiral electrode body 10 (the positive electrode current collector plate 20) and the sealing body 50 can be made as small as possible in the completed battery. Therefore, a Ni-Cd battery manufactured using this manufacturing method has high energy efficiency. For example, assuming that the height of the battery after completion is the same, and when performing the compression step and setting the battery height to h5, the battery height is set to h5 without passing through the compression step. , The battery capacity can be improved by 3 to 4%.
[0038]
In addition, by performing the compression step, the adhesion between the side wall of the outer can 40 and the gasket 55 in the sealing body 50 is increased, which is effective in improving the sealing performance. That is, the compression step also aims at improving the tightness of the battery by pressing the outer can 40 and the sealing body 50 together.
(About the diameter reduction step)
Hereinafter, a specific method of the diameter reduction step in FIG. 1B in the above manufacturing process will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a schematic diagram of an apparatus used for reducing the diameter in the present embodiment, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing a relationship between the apparatus and an outer can 40.
[0039]
First, as shown in FIG. 3, the diameter reducing device according to the present embodiment includes a diameter reducing processing die 100, a current collector pressing die 110, and an edge pressing die 120.
The diameter reducing die 100 has a rectangular shape, and is provided with a tapered through hole 100a at the center thereof. The opening diameter of the through hole 100a on the side where the outer can 40 is inserted is set to d6 (for example, 23.4 mm), and the opening diameter on the discharge side is set to d7 (for example, 21.98 mm).
[0040]
In addition, the opening diameter on the discharge side may be the same as the outer diameter dimension d5 of the outer can 40 to be obtained after reducing the diameter, but is slightly smaller in consideration of the elastic deformation in the material used for the outer can 40. It is desirable to set it (in the above description, the opening diameter d7 is smaller than the outer diameter dimension d5 by 0.02 mm).
The current collector pressing die 110 has a solid cylindrical shape as a whole, and has an outer diameter dimension d8 smaller than the outer diameter dimension d1 of the spiral electrode body 10 before the outer can 40 is reduced, and The outer can 40 is formed slightly smaller than the inner diameter d4.
[0041]
The edge pressing part 120 has a thick cylindrical shape, and the outer diameter dimension d9 is formed larger than the outer diameter dimension d3 of the outer can 40 before the diameter reduction.
The current collector pressing die 110 is used while being inserted into a hollow portion of the edge pressing die 120, and is slidable inside the edge pressing die 120.
In FIG. 3, only the diameter reducing die 100, the current collector pressing die 110, and the edge pressing die 120, which are the main components of the diameter reducing device, are illustrated, but these are schematically illustrated. And a frame for holding these dies 100, 110, 120, a bearing for sliding, a cylinder for driving the current collector pressing die 110 and the edge pressing die 120, and the like. Is provided.
[0042]
A method of reducing the diameter of the outer can 40 using such a diameter reducing device will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 4A, the outer can 40 in which the spirally wound electrode body 10 is housed is reduced in diameter by being pressed from above by a current collector pressing die 110 and an edge pressing die 120. It is inserted into the through hole 100a in the processing die 100. As described above, when the outer can 40 is first inserted into the through-hole 100a, the current collector pressing die 110 presses the spiral electrode body 10 housed in the outer can 40 and simultaneously presses the edge. The mold 120 presses the opening edge 40 a of the outer can 40. In this case, the current collector pressing die 110 directs the spiral electrode body 10 toward the through hole 100a with the positive electrode current collector plate 20 and the insulator 30 joined on the spiral electrode body 10 interposed therebetween. And press.
[0043]
The force f1 to be applied when the outer can 40 starts to be inserted into the through hole 100a is 1000 to 1800N (about 1400N on average) in the case of the outer can 40 and the spiral electrode body 10 having the above dimensional relationship. It was best to do.
Although not shown, the current collector pressing die 110 is formed with a U-shaped concave portion so that the lead portion 20a does not contact the surface that contacts the positive electrode current collector 20 when pressed. Thus, even when the positive electrode current collector plate 20 is pressed by the current collector pressing die 110, the lead portion 20a is not deformed.
[0044]
Next, as shown in FIG. 4B, using the current collector pressing die 110 and the edge pressing die 120, the opening edge 40a of the outer can 40 and the main surface of the diameter reducing die 100 are the same. When the outer can 40 is inserted to the level, the edge pressing die 120 hits one main surface 100c of the diameter reducing die 100. At this time, the edge pressing die 120 stops pressing the opening edge 40 a in the outer can 40. Then, only the pressing of the positive current collector plate 20 and the insulator 30 by the current collector pressing die 110 is performed on the outer can 40 before this.
[0045]
The force f2 applied when pressed only by the current collector pressing die 110 is about 500 to 1300N (about 900N on average), which is about 50 to 60% of the force f2. By making the force f2 smaller than the force f1 in this way, it is possible to prevent an unreasonable force from being applied to the positive electrode plate 11 and the negative electrode plate 12 in the spiral electrode body 10 and to prevent their deformation.
[0046]
In addition, even if the force f2 is set to about 50 to 60% of the force f1 as described above, the drawing of the outer can 40 is not affected. In general, when the diameter of the cylindrical outer can 40 having a bottom is reduced, the greatest force is required at the time when the can bottom is deformed. Because it can be added.
The outer can 40 is pushed out of the through-hole 100a by the pressing of the spirally wound electrode body 10 by the current collector pressing die 110.
[0047]
The outer can 40 extruded in this way is once reduced in diameter to an opening diameter d7 (for example, φ21.98 mm) in the through hole 100a, but immediately after being extruded from the through hole 100a, the material used for the outer can 40 has The elastic deformation returns to have an outer diameter dimension d5 (for example, φ22.0 mm).
As described above, the diameter reduction step is completed.
[0048]
As described above, the diameter reducing device as shown in FIG. 3 is very different from the device for pressing the outer can and reducing the diameter while rotating two molds used in the manufacturing method disclosed in Patent Document 2. And the equipment cost can be reduced accordingly. In addition, since the diameter of the outer can 40 can be reduced by the method shown in FIG. 4 using the diameter reducing device shown in FIG. 3, the tact time can be significantly shortened as compared with the technique disclosed in Patent Document 2. it can. Therefore, from these facts, in the method for manufacturing a sealed battery according to the embodiment of the present invention, it is possible to realize a lower cost than in the case of manufacturing a sealed battery using a conventional technique.
[0049]
Further, in the method of manufacturing the sealed battery according to the embodiment of the present invention, the entire area from the bottom surface to the opening edge of the side wall of the outer can 40 is reduced in a stage prior to the grooving step and the sealing step. Therefore, compared to the case where the manufacturing technique disclosed in Patent Document 1 is used, a decrease in sealing performance due to distortion at the opening edge 40a does not occur.
[0050]
Therefore, the method for manufacturing a sealed battery according to the embodiment of the present invention can manufacture a sealed battery excellent in durability and energy efficiency while keeping manufacturing costs low.
(Confirmation experiment)
Hereinafter, an experiment for confirming the superiority of the manufacturing method according to the embodiment of the present invention will be described.
[0051]

{Circle around (1)} Example: From the storage of the spiral electrode body in the outer can to the completion of the battery, the steps of FIGS. 1 and 2 were performed.
{Circle around (2)} Comparative Example: In the above embodiment, the compression step in FIG. 1B was performed after the compression step in FIG. 2C.
[0052]
Twenty Ni-Cd batteries obtained in the above Examples and Comparative Examples were prepared, and a durability test was performed under the following conditions.
Test conditions: Each battery was fully charged, and was left in this state in a constant temperature / humidity chamber at a temperature of 33 ° C. and a humidity of 80% for 2 weeks. Two weeks later, battery leakage was confirmed, and the results are shown in Table 1.
[0053]
[Table 1]

As shown in Table 1, in the comparative example, liquid leakage occurred in two batteries corresponding to 10% of the 20 test batteries.
On the other hand, in the example, none of the batteries caused the liquid leakage even after the test for two weeks.
[0054]
From the above results, in the manufacturing method according to the embodiment of the present invention, since the outer can can be securely sealed, the liquid does not leak even under severe conditions and has excellent durability. A sealed battery can be manufactured.
(Regarding groove 40e in Ni-Cd battery after completion)
Next, the structure of the peripheral portion of the groove 40e in the Ni-Cd battery manufactured through the steps of FIGS. 1 and 2 will be additionally described with reference to FIG.
[0055]
As shown in FIG. 5 (a), the groove 40e after the compression step of FIG. 2 (c) has a groove width x2, and the inner surface of the side wall of the outer can 40 at that portion is very different from the insulator 30. They are close to each other at a short distance. The lowermost surface 51a of the metal plate 51 disposed on the lower side of the sealing body 50 is located closer to the bottom of the can than the uppermost surface of the insulator 39. Specifically, the lowermost surface of the inner surface of the side wall of the outer can 40 in the groove portion 40e is located at a height h6 (for example, 39.3 mm) from the outer surface bottom of the outer can 40, and the metal plate in the sealing body 50 The lowermost surface 51a of 51 is located at a height h7 (for example, 39.1 mm) from the outer surface bottom of the outer can 40.
[0056]
In the Ni-Cd battery having such a structure, the lowermost surface 51a of the metal plate 51 in the sealing body 50 is pressed against the main body of the positive electrode current collector plate 20 with the lead portion 20a interposed therebetween. The lower surface 51a is arranged at a position closer to the spiral electrode body 10 than the lowermost surface of the inner surface of the side wall in the groove 40e. That is, in this Ni-Cd battery, the internal space of the outer can 40 is more effectively used, and the energy efficiency is high.
[0057]
Therefore, the Ni-Cd battery has very high energy efficiency. That is, by minimizing the gap between the positive electrode current collector plate 20 and the sealing body 50, it is possible to achieve the maximum energy efficiency within the battery size specified by the standard.
Further, as shown in FIG. 5B, the inclination angle θ of the groove 40e becomes larger than 0 ° through the compression step of FIG. 2C. This is because, as shown in FIG. 1C, the inclination angle θ of the difference obtained by performing the grooving in the grooving step is defined by the shape of the grooving piece or the direction of grooving. By going through the compression step of 2 (c), the inclination of the center line (virtual line L4) of the groove 40e becomes large. In other words, even in the case where the inclination angle θ is set to 0 ° in the groove insertion step, the lower part than the upper part which is compressed by the groove part 40b and restricted by contacting the sealing body 50 is also provided. Is deformed and formed into a groove 40e having an inclination angle θ.
[0058]
In the groove 40e that has been deformed in the compression step as described above, it is desirable that the inclination angle θ be defined as 0 ° <θ <25 ° in order to maintain the energy density of the battery high. This is because, by defining the inclination angle θ in this manner, the maximum space for accommodating the spiral electrode body 10 in the outer can 40 can be secured, and it is effective to effectively use the internal space. It is. For example, if the internal space when the inclination angle θ is 55 ° is 100, the internal space where the inclination angle θ is less than 25 ° is 105. That is, by defining the inclination angle θ, the internal space can be made 5% or more larger than the case of the inclination angle θ (25 ° or more) outside the specified range.
[0059]
Therefore, in the sealed battery manufactured by setting the inclination angle θ in the groove 40e after the compression step to 0 ° <θ <25 °, the electrode body can be enlarged by an amount corresponding to the increase in the internal space. The battery capacity can be improved within the specified battery outer dimensions.
Note that the inclination angle θ of the groove 40e is assumed to be a point p5 at a midpoint between two points P3 and P4 defining the groove width x2 of the groove 40e, and is assumed to be a point p6 at the center of curvature of the folded portion in the groove 40e. Then, the angle formed between the virtual line L4 connecting the point p5 and the point p6 with the virtual line L5 parallel to the outer bottom surface of the outer can 40.
(Other matters)
In the above embodiment, a method of manufacturing a Ni-Cd battery has been described as an example. However, the present invention is directed to an entire sealed battery manufactured by performing drawing on an outer can. For example, a Ni-MH battery or a prismatic lithium ion battery may be used. Even when such a sealed battery is targeted, the same effect as in the above embodiment can be obtained.
[0060]
The components used for the battery are not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the positive electrode current collector plate 20 having the shape in which the lead portion 20a is extended is used, but instead of providing the lead portion 20, the weldability is formed on the surface of the main body of the positive electrode current collector plate. An excellent welding member may be joined, and the welding member and the sealing body 50 may be joined by resistance welding (see JP-A-2002-231216). By using such a positive electrode current collector plate, the electric resistance between the positive electrode current collector plate and the sealing body, that is, the electric resistance between the positive electrode plate and the positive electrode terminal can be reduced. Therefore, it is effective for improving battery performance.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, in the method for manufacturing a sealed battery according to the present invention, since the through-hole provided in the working mold can be subjected to drawing of the outer can simply by passing the outer can, Processing can be performed with high efficiency by using a simple device.
In addition, in this manufacturing method, since the entire region (from the bottom of the can to the opening edge) on the side wall of the outer can is subjected to drawing before the grooving step is performed, distortion of the side wall during drawing is reduced. The shape of the groove after completion of the battery can be arbitrarily set without affecting the groove, and the gap between the electrode body and the sealing body can be reduced. That is, a sealed battery having higher energy efficiency (battery capacity per unit volume) can be manufactured as compared with a sealed battery manufactured by a conventional manufacturing method.
[0062]
Furthermore, in the manufacturing method of the present invention, since the entire side wall from the bottom portion to the opening edge of the outer can is drawn before the grooving step, a high adhesion between the sealing body and the outer can is obtained. Thus, a sealed battery having excellent durability performance can be manufactured.
Therefore, in the method for manufacturing a sealed battery according to the present invention, a sealed battery having high energy efficiency and excellent durability can be manufactured at low manufacturing cost.
[0063]
Further, in the sealed battery according to the present invention, since the lowermost surface of the sealing body is disposed closer to the electrode body than the bent region of the outer can, the gap between the electrode body and the sealing body is small, The electrode body can be set large accordingly. For this reason, the sealed battery of the present invention has the advantages of low cost and high energy efficiency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a step diagram showing a manufacturing process (pre-process) of a sealed Ni—Cd battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a step diagram illustrating a manufacturing process (post-process) of the sealed Ni—Cd battery according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view showing an outline of an apparatus for reducing the diameter of a side wall of an outer can.
FIG. 4 is a sectional view showing a step of reducing the diameter of the outer can in FIG. 3;
FIG. 5 is a detailed cross-sectional view of a sealed portion of the Ni—Cd battery obtained by the manufacturing method according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10. Spiral electrode body
11. Positive electrode plate
12. Negative electrode plate
13. Separator
20. Positive current collector
21. Negative electrode current collector
30. Insulator
40. Outer can
50. Sealing body
100. Diameter reduction type
110. Current collector pressing type
120. Edge pressing type

Claims

A housing step of housing an electrode body in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are arranged with a separator interposed therebetween, in a bottomed cylindrical outer can having an internal space larger than the outer dimensions of the electrode body,
After the storage step, by using a processing die in which a through-hole having a required shape is formed, by passing the outer can through the through-hole in the depth direction, from the bottom portion of the side wall of the outer can Performing a drawing process over the entire region up to the opening edge, a drawing step of reducing a gap between the inner surface of the outer can and the outer surface of the electrode body,
After the drawing step, between the opening edge of the outer can and the region where the electrode body is stored, a groove is formed by bending inward of the outer can, and the groove is formed. A groove step of forming a shelf on the inner wall of the outer can,
After the grooving step, a sealing body is inserted from the opening of the outer can, the sealing body is placed on the shelf, and a region near the opening edge of the outer can is caulked and sealed. A method for manufacturing a sealed battery, comprising a sealing step.

After the sealing step, pressure is applied to the outer can in the depth direction until the lowermost surface of the sealing body is located closer to the can bottom of the outer can than the region where the groove is formed in the outer can. The method according to claim 1, further comprising a compression step of compressing the outer can in the depth direction.

A current collector is attached to the electrode body in advance so as to be on the side of the opening of the outer can at the time of storage in the outer can,
The squeezing step includes:
A first sub-step of applying the force in the depth direction to an opening edge of the current collector and the outer can to allow the bottom portion of the outer can to pass through the through hole;
After the first sub-step, a second sub-step of applying the force in the depth direction only to the current collector to pass the through hole to the opening edge of the outer can. The method for producing a sealed battery according to claim 2.

The method according to any one of claims 1 to 3, further comprising, after the housing step, an electrolyte injecting step of permeating an alkaline electrolyte into the electrode body.

An electrode body in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are arranged with a separator interposed therebetween is housed in the internal space of the outer can, and the electrode body is sealed by a sealing body arranged on one end side of the outer can. In a sealed battery that is stopped,
On the side wall of the outer can, a groove is formed by bending the outer surface thereof, and a shelf is formed by forming the groove on the inner surface,
The sealed battery according to claim 1, wherein an edge portion of the sealing body is placed on the shelf, and a lowermost surface is located closer to the electrode body than a region where the groove is formed.