JP2009152031A

JP2009152031A - 円筒形電池

Info

Publication number: JP2009152031A
Application number: JP2007328354A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Suzuki; 康弘鈴木; Toshiyuki Shimizu; ▲敏▼之清水; Hiromasa Hiramatsu; 宏正平松
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2007-12-20
Publication date: 2009-07-09

Abstract

【課題】電池ケースの開口部を絶縁パッキングで封口した円筒形電池において、高温使用時の耐漏液性を向上させることを目的とする。
【解決手段】絶縁パッキングと電池ケースの間、および絶縁パッキングと封口板の間にブチルゴム系の封止剤を形成し、封口後の電池ケース高さの最大点から電池ケースの開口端部に連なる曲率半径が、封口後の電池ケース高さの最大点から段部の上方の立ち上がり部に連なる曲率半径以下で形成することで、高温使用時の耐漏液性を向上させる。
【選択図】図１

Description

本発明は円筒形電池に関するものである。

金属リチウムあるいはリチウム合金を負極活物質とし、二酸化マンガンを正極活物質とする二酸化マンガンリチウム電池は、高電圧および高エネルギー密度を有するとともに自己放電が少なく、しかも、極めて長い貯蔵寿命を有するなどの他の一次電池にない種々の特長を備えていることから、近年において急速に需要が拡大して、多くの電子機器に使用されている。二酸化マンガンリチウム電池の使用温度域は６０℃から−４０℃まで幅が広いことから主にフィルム式のカメラ用電池として広く用いられている。最近では優れた性能を活かして、自動車、産業機器等で８５℃から−４０℃まで幅広い使用温度域を必要とする用途への利用が要望されている。

従来のこの種の円筒形電池は、発電要素を充填した有底円筒状の電池ケースの開口部近傍を内側に突出させて環状の段部を形成し、封口板を絶縁パッキングの内縁部で挟持した組立封口体を電池ケースの段部に載置し、電池ケースの開口端部を内側に折り曲げることにより、絶縁パッキングを前記電池ケースの段部と折り曲げられたケースの開口部との間に挟持された封口板との間で上下方向に圧縮して封口する構造のものが知られている。

特許文献１には、絶縁パッキングと電池ケース間の封止効果を高めるために、アスファルト系やオレフィン系の封止剤を使用すると効果があることが開示されており、高温使用時にはアスファルトが軟化するために、オレフィン系のブチルゴムなどの封止剤が優れていると考えられている。
特開２０００−２００５９０号公報

そこで、特許文献１に示されているブチルゴム系の封止剤を使用して円筒形電池を作製したところ、８５℃の高温域では十分な封止効果が得られず、封止剤のみならず封口構造が重要であることがわかった。その対策として、封口後の前記電池ケースの段部の上方の立ち上がり部から開口端部に連なる曲率半径を小さくすることで、絶縁パッキングの反発弾性力を向上させ、封止効果を高めることが考えられるが、上記の方法では封口した後の前記電池ケース高さの最大点から段部の上方の立ち上がり部に連なる部分において、絶縁パッキングを圧縮する面積が減少し、絶縁パッキングと電池ケース間に隙間が生じ、密閉性が損なわれるという課題がある。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、密閉性が高く、耐漏液性が改善された円筒形電池を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために本発明は、発電要素を充填した円筒形電池ケースの開口部近傍を内側に突出させて環状の段部を形成し、封口板を絶縁パッキングの内縁部で挟持した組立封口体を前記電池ケースの段部に載置し、前記電池ケースの開口端部を内側に折り曲げて封口してなる円筒形電池において、前記絶縁パッキングと前記電池ケースの間、および前記絶縁パッキングと前記封口板の間にブチルゴム系の封止剤が形成されており、封口後の前記電池ケース高さの最大点から前記電池ケースの開口端部に連なる曲率半径が、封口後の前記電池ケース高さの最大点から段部の上方の立ち上がり部に連なる曲率半径以下で形成されていることを特徴とするものである。

本発明によると、封口した後の電池ケース高さの最大点から電池ケースの開口端部に連なる曲率半径が、封口した後の前記電池ケース高さの最大点から段部の上方の立ち上がり部に連なる曲率半径以下で形成されることで、絶縁パッキングの反発弾性力を向上させると共に圧縮する面積を増加させ、より優れた封止効果が得られる。

封口した後の前記電池ケース高さの最大点から開口端部に連なる曲率半径を小さくすることで、電池ケースの開口端部の絶縁パッキングを上下方向に強く圧縮し反発弾性力を向上させることができる。また、封口した後の電池ケース高さの最大点から段部の上方の立ち上がり部に連なる曲率半径を大きくすることで、絶縁パッキングを圧縮する面積を増加させ、上下方向のみならず左右方向にも絶縁パッキングを圧縮できる。また、８５℃保存においても封止力の高いブチルゴム系の封止剤を併用することで、さらに耐漏液性を向上させることができる。

本発明によると、耐漏液性に優れた円筒型電池を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の円筒形非水電解液電池の一実施例を示す断面図である。図１において、負極端子を兼ねるニッケルメッキ鋼板の電池ケース１には、二酸化マンガンと黒鉛を主成分とする正極２と、リチウム金属を主成分とする負極３とをポリプロピレン製のセパレータ４を介して渦巻き状に巻き回した発電要素が挿入されている。発電要素を電池ケース１に挿入した後、電池ケース１の開口部近傍を内側に突出させて環状の段部７を形成した。環状の段部７の上方にはブチルゴム系の封止剤を塗布した。５はＳＵＳ４４４製の封口板、６は電池ケース１の開口部を閉塞するポリプロピレン製の絶縁パッキングである。この絶縁パッキング６の内縁部には、ブチルゴム系の封止剤を介し封口板５が挟持されている。電池ケース１にプロピレンカーボネートと１．２−ジメトキシエタンとの１：１混合溶媒に、溶質としてトリフルオロメタンスルホン酸リチウムを１モル／ｌ溶解した電解液を注液した後、絶縁パッキング６を電池ケース１の開口部近傍を内側に突出させて形成した環状の段部７に載置し、電池ケース１の開口端部を内側に折り曲げることにより封口した。

封口した後の電池ケース高さの最大点から電池ケースの開口端部８に連なる曲率半径をＲ１とし、封口した後の前記電池ケース高さの最大点から段部７の上方の立ち上がり部９に連なる曲率半径をＲ２とする。

図２は本発明の円筒形電池の封口後の電池ケース上部を示したものである。

封口した後の電池ケース高さの最大点から電池ケースの開口端部８に連なる曲率半径Ｒ１及び封口した後の電池ケース高さの最大点から段部７の上方の立ち上がり部９に連なる曲率半径Ｒ２が共に小さい場合、電池ケースの開口端部８において絶縁パッキング６を上下方向に強く圧縮し絶縁パッキングの反発弾性力が向上するが、電池ケース高さの最大点から段部７の上方の立ち上がり部９において、絶縁パッキングを圧縮する面積が減少するため、封止の効果が低減する。

一方、封口した後の電池ケース高さの最大点から電池ケースの開口端部８に連なる曲率半径Ｒ１及び封口した後の電池ケース高さの最大点から段部７の上方の立ち上がり部９に連なる曲率半径Ｒ２が共に大きい場合、電池ケース高さの最大点から段部７の上方の立ち上がり部９において、絶縁パッキングを圧縮する面積が増加するが、電池ケースの開口端部８において絶縁パッキング６を上下方向に強く圧縮することができず、反発弾性力が低下するため、封止の効果が低減する。

さらに、封口した後の電池ケース高さの最大点から電池ケースの開口端部８に連なる曲率半径Ｒ１を大きく、封口した後の電池ケース高さの最大点から段部７の上方の立ち上がり部９に連なる曲率半径Ｒ２を小さくした場合、電池ケースの開口端部８において絶縁パッキング６を上下方向に強く圧縮することができず反発弾性力が低下する上に、電池ケース高さの最大点から段部７の上方の立ち上がり部９において、絶縁パッキング６を圧縮する面積が減少するため、封止の効果が低減する。

そこで、封口した後の電池ケース高さの最大点から電池ケースの開口端部８に連なる曲率半径Ｒ１を小さく、封口した後の電池ケース高さの最大点から段部７の上方の立ち上がり部９に連なる曲率半径Ｒ２を大きくした場合、電池ケースの開口端部８の絶縁パッキング６を上下方向に強く圧縮し反発弾性力が向上する上に、電池ケース高さの最大点から段部７の上方の立ち上がり部９において、絶縁パッキングを圧縮する面積が増加するため、封止力向上の効果がある。

次に本発明の円筒形電池の封口方法について具体的に説明する。ニッケルメッキ鋼板を用いた電池ケース１の内部に、発電要素を挿入した後、ローラにより、図３のように電池ケース１の開口部近傍に、内側に突出させた環状の段部７を形成した。

次いで電池ケース１の段部７とその上方の立ち上がり部９の内面側に封止剤１０を塗布し、電池ケース１に電解液を注液した後、封口板５を挿入した絶縁パッキング６を電池ケース１の段部７に載置した。

次に曲率半径を持つ封口用金型の上下動によって、電池ケース１の開口端部８を内側に折り曲げて封口し、図１に示すＣＲ２サイズの円筒形電池を作製した。

（実施例１）
封口した後の電池ケース高さの最大点から電池ケースの開口端部８に連なる曲率半径Ｒ１を０．８ｍｍとし、封口した後の電池ケース高さの最大点から段部７の上方の立ち上がり部９に連なる曲率半径Ｒ２を１．２ｍｍで作製し、封止剤１０にブチルゴム系を使用した円筒形電池を電池Ａとした。

（比較例１）
封止剤１０にアスファルト系を使用した以外は、実施例１の電池と同様にして電池を作製した。この電池を電池Ｂとした。

（比較例２）
封口した後の電池ケース高さの最大点から電池ケースの開口端部８に連なる曲率半径Ｒ１を０．８ｍｍとし、封口した後の電池ケース高さの最大点から段部７の上方の立ち上がり部９に連なる曲率半径Ｒ２を０．８ｍｍで作製する以外は、実施例１の電池と同様にして電池を作製した。この電池を電池Ｃとした。

（比較例３）
封口した後の電池ケース高さの最大点から電池ケースの開口端部８に連なる曲率半径Ｒ１を１．２ｍｍとし、封口した後の電池ケース高さの最大点から段部７の上方の立ち上がり部９に連なる曲率半径Ｒ２を０．８ｍｍで作製する以外は、実施例１の電池と同様にして電池を作製した。この電池を電池Ｄとした。

（比較例４）
封口した後の電池ケース高さの最大点から電池ケースの開口端部８に連なる曲率半径Ｒ１を１．２ｍｍとし、封口した後の電池ケース高さの最大点から段部７の上方の立ち上がり部９に連なる曲率半径Ｒ２を１．２ｍｍで作製する以外は、実施例１の電池と同様にして電池を作製した。この電池を電池Ｅとした。

（電池の評価）
以上の電池Ａ〜電池Ｅについて、８５℃３０分、−４０℃３０分を１サイクルとするヒートショック試験を行った場合の漏液の発生率を表１に示す。なお、試験数は各々１００個とし、サイクル数５００サイクルとした。

表１からわかるように、本発明の実施例にかかる電池Ａは封口した後の電池ケース高さの最大点から電池ケースの開口端部８に連なる曲率半径Ｒ１を小さく、封口した後の電池ケース高さの最大点から段部７の上方の立ち上がり部９に連なる曲率半径Ｒ２を大きくすることで、電池ケースの開口端部８の絶縁パッキング６を上下方向に強く圧縮し反発弾性力が向上する上に、電池ケース高さの最大点から段部７の上方の立ち上がり部９において、絶縁パッキング６を圧縮する面積が増加するため、上下方向のみならず左右方向にも絶縁パッキング６を圧縮することができ、封止力の向上の効果があったものと考えられる。

また、電池Ａと電池Ｂを比較するとアスファルト系よりブチルゴム系の封止剤１０の方が、封止力が強いことがわかった。以上の点から、封口した後の電池ケース高さの最大点から電池ケースの開口端部８に連なる曲率半径Ｒ１を小さく、封口した後の電池ケース高さの最大点から段部７の上方の立ち上がり部９に連なる曲率半径Ｒ２を大きくし、ブチルゴム系の封止剤１０を併用することにより高温域で使用する場合の耐漏液性を向上させることができる。

本発明の円筒形電池は、自動車，産業機器等において高温域で使用される用途に用いられる電池として有用である。

本発明の実施例にかかる円筒形電池の断面図本発明の円筒形電池の封口後の電池ケース上部の断面図開口部近傍に環状の段部を形成した電池ケースの断面図

符号の説明

１電池ケース
２正極
３負極
４セパレータ
５封口板
６絶縁パッキング
７段部
８開口端部
９立ち上がり部
１０封止剤

Claims

発電要素を充填した円筒形電池ケースの開口部近傍を内側に突出させて環状の段部を形成し、封口板を絶縁パッキングの内縁部で挟持した組立封口体を前記電池ケースの段部に載置し、前記電池ケースの開口端部を内側に折り曲げて封口してなる円筒形電池において、前記絶縁パッキングと前記電池ケースの間、および前記絶縁パッキングと前記封口板の間にブチルゴム系の封止剤が形成されており、封口後の前記電池ケース高さの最大点から前記電池ケースの開口端部に連なる曲率半径が、封口後の前記電池ケース高さの最大点から段部の上方の立ち上がり部に連なる曲率半径以下で形成されていることを特徴とする円筒形電池。