JP2009080975A

JP2009080975A - 電池の製造方法

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Publication number: JP2009080975A
Application number: JP2007247985A
Authority: JP
Inventors: Soichi Hanabusa; 聡一花房
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-09-25
Filing date: 2007-09-25
Publication date: 2009-04-16

Abstract

【課題】密閉性を高めた電池の製造方法を提供する。
【解決手段】出力端子８の軸部が、ワッシャー７の軸用貫通孔２３よりも径の大きな軸胴部１６と、軸胴部１６から延出され、ワッシャー７の軸用貫通孔２３よりも径の小さな軸先端部１７とを有し、軸胴部１６の径をＡ、長さをＬａ、軸先端部１７の径をＢ、長さをＬｂとした場合、それぞれの寸法の関係は（１）及び（２）式の関係を満たす。Ａ＞Ｂ（１），π（Ａ／２）²Ｌａ＞π（Ｂ／２）²Ｌｂ（２）電池は、出力端子８の軸先端部１７を延長方向に対して垂直に加圧してかしめることにより、軸先端部１７と軸胴部１６の外径を拡張し、軸胴部１６の最大拡張部を蓋体５の貫通孔１０の側壁部もしくは絶縁プレート６の軸用貫通孔２２の側壁部に位置させて製造される。
【選択図】図５

Description

本発明は、電池の製造方法に関するものである。

近年、電子機器の発達に伴い、小型で軽量かつエネルギー密度が高く、更に繰り返し充放電が可能な非水電解質二次電池としてリチウム二次電池が発達してきた。また最近では、ハイブリッド車や電気自動車に搭載する車載用二次電池、電力平準化に使用される電力貯蔵用二次電池として好適な、急速充電および高出力放電が可能でかつサイクル性能に優れた非水電解質二次電池の開発が要望されている。このような二次電池として、例えば特許文献１に記載されているような、負極活物質として小粒径（一次粒子の平均粒子径が１μｍ以下）のリチウムチタン酸化物（リチウムチタン複合酸化物）を用いた、急速充電および高出力放電が可能でかつサイクル性能に優れた非水電解質二次電池の開発がなされている。

一方、上記のような非水電解質二次電池の正極や負極等を収納する外装部材として、金属缶が実用化されている。この金属缶を用いる密閉型の電池においては、金属缶の開口を蓋体で密封する。蓋体には、出力端子を固定するための貫通孔が存在し、出力端子はプラスチック製のガスケットを介して、蓋体を上下に貫通する状態で固定される。また、ガスケットは出力端子と蓋との直接接触を避ける絶縁体を兼ねる。この場合、出力端子はガスケットの外面に露出する頭部と、ガスケットに内嵌する軸部とを有する。出力端子の該軸部延長方向に対して垂直に加圧するパンチを備えたプレスにより圧力を加えることでかしめ、軸部を拡張し、ガスケットの筒状軸部を蓋体の貫通孔側壁に圧接させることで出力端子とガスケットを固定する。

しかしながら、上記かしめ方法によると、かしめ時にパンチが直接当たる軸部先端が最も拡張するため、端子頭部と軸部が交わるところから軸部先端までがテーパー状に拡張する（例えば特許文献２）。このため、軸部に対して平行に衝撃や振動が加わった場合に、ガスケットの筒状軸部と端子軸部の圧接部がズレて密着が緩み、気密性の低下による性能不良や漏液等の問題を発生し易かった。

ところで、特許文献３は、電池缶に設けた開口部に内部に貫通孔を有する絶縁性部材を介在させて、貫通孔に発電要素に導電接続した電極導出ピンをかしめて固着した密閉型電池に関するものである。この特許文献３に記載の電池では、電極導出ピンとして、つば部分とつば部分に結合する円柱部から構成されるものであって、絶縁体との接触部分に、円柱部とつば部との会合部よりも径が大きな部分を有するものを使用している。

しかしながら、特許文献３のように電極導出ピンに予め径が大きな部分を設けると、絶縁部材の貫通孔に電極導出ピンを挿入する際に貫通孔が径方向に拡張して変形するため、絶縁部材と電極導出ピンとの間に隙間が生じやすく、十分な密閉性を得られない。
特開２００５−１２３１８３特開２００５−５６６４８特開２００１−１８５１００

本発明は、密閉性を高めた電池の製造方法を提供するものである。

本発明に係る電池の製造方法は、電池缶と、
前記電池缶の開口部を塞ぎ、貫通孔を有する蓋体と、
前記蓋体の一方の面に配置され、前記蓋体の前記貫通孔と連通するように設けられた軸用貫通孔を有する絶縁プレートと、
前記絶縁プレートに配置され、前記絶縁プレートの前記軸用貫通孔と連通するように設けられた軸用貫通孔を有するワッシャーと、
前記蓋体の他方の面に配置され、凹みを有するフランジ部と、前記フランジ部から延出された筒状軸部と、前記筒状軸部内の中空と連通するように前記フランジ部に開口された軸挿入孔とを備えた絶縁ガスケットと、
頭部及び前記頭部から延出された軸部を備えた出力端子とを具備する電池の製造方法であって、
前記出力端子の前記軸部が、前記ワッシャーの前記軸用貫通孔よりも径の大きな軸胴部と、前記軸胴部から延出され、前記ワッシャーの前記軸用貫通孔よりも径の小さな軸先端部とを有し、前記軸胴部の径をＡ、長さをＬａ、前記軸先端部の径をＢ、長さをＬｂとした場合、それぞれの寸法の関係は下記（１）及び（２）式の関係を満たし、
Ａ＞Ｂ（１）
π（Ａ／２）²Ｌａ＞π（Ｂ／２）²Ｌｂ（２）
前記出力端子の前記頭部を前記絶縁ガスケットの前記フランジ部の前記凹み内に配置すると共に、前記出力端子の前記軸部を前記絶縁ガスケットの前記軸挿入孔及び前記筒状軸部に挿入して前記筒状軸部から前記軸先端部を延出させる工程と、
前記絶縁ガスケットの前記筒状軸部を前記蓋体の前記貫通孔に挿入して前記貫通孔から前記軸先端部を延出させる工程と、
前記蓋体の前記貫通孔から延出した前記軸先端部を、前記絶縁プレートの前記軸用貫通孔及び前記ワッシャーの前記軸用貫通孔に挿入する工程と、
前記出力端子の前記軸先端部を延長方向に対して垂直に加圧することでかしめることにより、前記軸先端部と前記軸胴部の外径を拡張し、前記軸胴部の最大拡張部を前記蓋体の前記貫通孔の側壁部もしくは前記絶縁プレートの前記軸用貫通孔の側壁部に位置させる工程と
を具備することを特徴とする。

本発明によれば、密閉性を高めた電池の製造方法を提供することができる。

本発明は、正極、負極及び電解液等が収納される金属製の電池缶と、電池缶の開口部を塞ぐ蓋体とを備えた電池の製造方法に関するものである。蓋体には貫通孔が存在し、蓋体の貫通孔に正極側又は負極側を出力する端子が該出力端子と電池缶とを絶縁するガスケットを介してかしめ固定される。出力端子は、例えば、平坦部を有する頭部と軸部とからなるＴ字状をしている。ガスケットは出力端子の軸部に嵌合する筒状軸部を有している。蓋体の内側には、絶縁プレートを介してワッシャーが配置される。ワッシャーには、正極または負極の導電タブが電気的に接続される。蓋体、絶縁プレート及びワッシャーに出力端子がかしめ固定されることにより、蓋体、絶縁プレート及びワッシャーは一体化されている。

本発明は、出力端子の軸部の構造を改良することにより、出力端子の軸部とガスケットの筒状軸部との密着性を高め、落下や振動等の衝撃が加わった際の漏液を防止したものである。すなわち、出力端子の軸部が、ワッシャーの軸用貫通孔よりも径の大きな軸胴部と、軸胴部から延出され、ワッシャーの軸用貫通孔よりも径の小さな軸先端部とを有すると共に、前記軸胴部の径をＡ、長さをＬａ、前記軸先端部の径をＢ、長さをＬｂとした場合、それぞれの寸法の関係は下記（１）及び（２）式の関係を満たすことによって、かしめにより出力端子の軸胴部に形成される最大拡張部を、蓋体の貫通孔の側壁部もしくは絶縁プレートの軸用貫通孔の側壁部に位置させることができる。これにより出力端子が衝撃や振動を受けてもガスケットの筒状軸部と出力端子軸部とがズレにくい構造となり、気密性の低下による性能不良や漏液等の問題を解決することができる。

Ａ＞Ｂ（１）
π（Ａ／２）²Ｌａ＞π（Ｂ／２）²Ｌｂ（２）
本発明の実施形態に係る密閉型電池の製造方法を図面を参照して説明する。まず、本実施形態に係る方法で製造される密閉型電池を図１及び図２を参照して説明する。図１は本実施形態に係る方法で製造される密閉型電池を模式的に示した斜視図で、図２は図１の密閉型電池の略式組み立て図である。

図１及び図２に示すように、電池は、上面が開口している縦長角箱状の電池缶１と、電池缶１内に充填された電極群２および電解液（図示しない）と、電池缶１の開口を塞ぐ封口部材などを備える。電池缶１は、深絞り加工して形成しされている。電極群２はコバルト酸リチウム等の正極活物質が金属箔上に薄く形成されたシート状の正極（図示しない）と、黒鉛等の負極活物質が金属箔上に薄く形成されたシート状の負極（図示しない）とをセパレータ（図示しない）を間にして長円状に巻回されている。電極群２の正極と電気的に接続されている正極タブ３は、電極群２の上方側の端面から上向きに延出されている。また、電極群２の負極と電気的に接続されている負極タブ４は、電極群２の上方側の端面から上向きに延出されている。

図２に示すように、封口部材は、電池缶１の上面開口を塞ぐ蓋体５と、蓋体５の内側に配置されたプラスチック製の絶縁プレート６と、絶縁プレート６の下面に配置されたワッシャー７と、蓋体５、絶縁プレート６及びワッシャー７にかしめ固定された出力端子８と、出力端子８と蓋体５との間に介在されたガスケット９などを備える。

蓋体５は、図２に示すように、板面上にガスケット９の取付け用に貫通孔１０が形成され、該貫通孔１０の上面側の開口周縁には、ガスケット９用の受け座１１が凹み形成されている。また、圧力開放弁１２は、ケース内圧が一定圧力を越えると破断して内圧を開放する役割を持つ。電解液注入口１３は、電解液の注入後、封止栓１４で閉止される。この封止栓１４は、蓋体５に溶接される。

図２において出力端子８は、矩形状の頭部１５と、頭部１５から延出した円柱状の軸胴部１６と、軸胴部１６から延出した円柱状の軸先端部１７から形成される。ここで、前記軸胴部１６の径をＡ、長さをＬａ、前記軸先端部の径１７をＢ、長さをＬｂとした場合、それぞれの寸法の関係は下記の関係を満たす。なお、かしめ時には軸先端部１７に圧力を加える。

Ａ＞Ｂ（１）
π（Ａ／２）²Ｌａ＞π（Ｂ／２）²Ｌｂ（２）
また、ガスケット９は、矩形状のフランジ部１８と、フランジ部１８の下面から延出した丸軸状の筒状軸部１９から形成されるプラスチック成形品である。筒状軸部１９内の中空は、上下に貫通しており、フランジ部１８に開口された軸挿入孔２０と連通している。筒状軸部１９には、出力端子８の軸胴部１６が嵌合される。また、筒状軸部１９はかしめ時に貫通孔１０の側壁部に圧接される。フランジ部１８には、出力端子８の頭部１５が収納される凹み２１が形成されている。

絶縁プレート６は、中央付近にガスケット９の取付け用の軸用貫通孔２２が蓋体５の貫通孔１０と連通するように開口された矩形の絶縁樹脂板である。一方、ワッシャー７は、円環状をなしている。ワッシャー７の中央に開口された軸用貫通孔２３は、出力端子８の軸胴部１６の径よりも小さく、軸先端部１７の径よりも大きい。

電池缶１、蓋体５、ワッシャー７及び出力端子８の材質は、活物質の種類に応じて変更されるもので、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ニッケル等から形成される。

電極群２から延出する正極タブ３は蓋体５または電池缶１のいずれかに溶接され、また負極タブ４はワッシャー７または出力端子８に溶接される。このことで電池缶１は正極となり、出力端子８は負極端子として機能することになる。前述した正極タブ３及び負極タブ４は逆に溶接しても差し支えない。ただし、正極活物質及び負極活物質の種類によって電池缶１及び出力端子８の材質は限定される。また蓋体又は電池缶の何れかに別の出力端子を設置して２箇所とし、正極タブ３及び負極タブ４をそれぞれ溶接しても差し支えない。この場合、電池缶１は中性となる。

上記封口部材の組み立て方法を前述した図１，２及び図３〜図８を参照して説明する。

（第１の工程）
図３に示すように、出力端子８の頭部１５をガスケット９のフランジ部１８の凹み２１内に収納すると共に、出力端子８の軸胴部１６をガスケット９の軸挿入孔２０及び筒状軸部１９内に挿入し、出力端子８の軸先端部１７を筒状軸部１９から突出させる。

（第２の工程）
図４に示すように、出力端子８が挿入されたガスケット９の筒状軸部１９を蓋体５の貫通孔１０に挿入し、ガスケット９のフランジ部１８を蓋体５の受け座１１に配置すると共に、ガスケット９の筒状軸部１９から突出した出力端子８の軸先端部１７を、蓋体５の内側に延出させる。

（第３の工程）
図５に示すように、蓋体５の内側に延出した出力端子８の軸先端部１７に絶縁プレート６と、ワッシャー７とを順に挿入し、軸先端部１７の先端をワッシャー７の内側に突出させる。

（第４の工程）
図６に示すように、出力端子８の頭部１５を下にしてかしめ用治具２４に設置する。次に、かしめ用パンチ２５を備えたプレスにより出力端子８の軸先端部１７を延長方向Ｌに対して垂直に加圧することでかしめ、軸先端部１７と軸胴部１６の外径を拡張し、ガスケット９の筒状軸部１９を蓋体５の貫通孔１０の側壁に圧接させることで出力端子８とガスケット９を固定し、同時にワッシャー７を固定する。

出力端子８の軸がその径が異なる二段階構造になっており、具体的には、軸先端部１７の径がワッシャー７の軸用貫通孔２３よりも小さく、軸胴部１６の径が軸用貫通孔２３よりも大きくなっている。また、前記軸胴部１６の径をＡ、長さをＬａ、前記軸先端部１７の径をＢ、長さをＬｂとした場合、それぞれの寸法の関係は下記（１）及び（２）式の関係を満足する。

Ａ＞Ｂ（１）
π（Ａ／２）²Ｌａ＞π（Ｂ／２）²Ｌｂ（２）
このような構成にすると、かしめのために軸先端部１７を潰す際に、軸胴部１６の中心に圧力を集中させることができるため、軸胴部１６の中間地点を拡張させることができ、軸胴部１６の最大拡張部２６を蓋体５の貫通孔１０の側壁部と対向する位置（図７に示す）か、図８に示すように軸胴部１６の軸最大拡張部２６を絶縁プレート６の貫通孔２２の側壁部と対向する位置に配置することできる。これにより出力端子８が衝撃や振動を受けてもガスケット９の筒状軸部１９と出力端子８の軸部とがズレにくい構造となり、気密性の低下による性能不良や漏液等の問題を解決することができる。

以下、電極群と非水電解質について説明する。

１）電極群
電極群には、扁平形状を有するものを使用することができる。扁平形状の電極群は、例えば、正極と負極とをセパレータを介して扁平渦巻状に捲回するか、あるいは正極と負極とをその間にセパレータを介在させながら交互に積層することにより作製される。

正極に含まれる正極活物質としては、種々の酸化物、例えば二酸化マンガン、リチウムマンガン複合酸化物（例えば、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄、ＬｉＭｎＯ₂）、リチウム含有ニッケル酸化物、リチウム含有コバルト酸化物（例えば、ＬｉＣｏＯ₂）、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物（例えば、ＬｉＮｉ_0.8Ｃｏ_0.2Ｏ₂）、リチウム含有鉄酸化物、リチウムを含むバナジウム酸化物や、二硫化チタン、二硫化モリブデンなどのカルコゲン化合物などを挙げることができる。なお、使用する正極活物質の種類は、１種類もしくは２種類以上にすることができる。

正極活物質が担持される正極集電体としては、多孔質構造の導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板を用いることができる。これら導電性基板は、例えば、アルミニウム、ステンレス、またはニッケルから形成することができる。

負極に含まれる負極活物質には、リチウムイオンもしくはリチウムを吸蔵放出するものを使用することができ、例えば、黒鉛質材料もしくは炭素質材料（例えば、黒鉛、コークス、炭素繊維、球状炭素、熱分解気相炭素質物、樹脂焼成体など）、カルコゲン化合物（例えば、二硫化チタン、二硫化モリブデン、セレン化ニオブ等）、軽金属（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金、リチウム、リチウム合金等）、リチウムチタン酸化物（例えば、スピネル型のチタン酸リチウム）等を挙げることができる。

負極活物質が担持される負極集電体としては、多孔質構造の導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板を用いることができる。これら導電性基板は、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス、またはニッケルから形成することができる。

セパレータとしては、微多孔性の膜、織布、不織布、これらのうち同一材または異種材の積層物等を用いることができる。セパレータを形成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合ポリマー、エチレン−ブテン共重合ポリマー等を挙げることができる。セパレータの形成材料としては、前述した種類の中から選ばれる１種類または２種類以上を用いることができる。

２）電解液
電解液は、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解される電解質（例えば、リチウム塩）とを含むものである。この非水電解質の形態は、液体状（非水電解液）やゲル状あるいは固体状にすることができる。

非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、γ−ブチロラクトン（γ−ＢＬ）、スルホラン、アセトニトリル、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン等を挙げることができる。非水溶媒は、単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。

電解質としては、例えば、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ₄）、六フッ過リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ₄）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ₆）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃）等のリチウム塩を挙げることができる。電解質は単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。電解質の非水溶媒に対する溶解量は、０．２ｍｏｌ／Ｌ〜３ｍｏｌ／Ｌとすることが望ましい。

以下、本発明の実施例を前述した図面を参照して詳細に説明する。

（実施例１）
＜電極群の作製＞
まず活物質としてのＬｉＣｏＯ₂粉末８９重量部に導電性フィラーとしてのグラファイト粉末８重量部および結着剤としてポリフッ化ビニリデン樹脂３重量部をＮ−メチルピロリドン２５重量部に混合してペーストを調製した。

このペーストを集電体である外形寸法５０ｍｍ×５９０ｍｍ、厚さ０．０３ｍｍのアルミニウム箔正極集電体の両面に片側５０ｍｍ×７０ｍｍのエッジ部が未塗布部分として残るように塗布し、乾燥した後、圧延し、正極合剤層とした。

次いで、厚さ０．１ｍｍ幅４ｍｍのアルミニウム製正極タブ３を未塗布部分に溶接することにより正極を作製した。

次いで、メソフェーズピッチ系炭素繊維を粉砕した後、熱処理した炭素繊維粉末１００重量部をカルボキシメチルセルロースおよびスチレン−ブタジエンの架橋ゴムラテックス粒子２重量部を含む水溶液に混合してペーストを調製した。

このペーストを負極集電体である外形寸法５１．５ｍｍ×６１０ｍｍ、厚さ０．０１５ｍｍの銅箔の両面に片側５１．５ｍｍ×６０ｍｍのエッジ部が未塗布部分として残るように塗布し、乾燥した後、圧延し負極合剤層とした。

次いで、厚さ０．１ｍｍ幅４ｍｍのニッケル製負極タブ４を該負極タブ４の延出方向が正極タブ３の延出方向と同じになるように未塗布部分に溶接することにより負極を作製した。

次いで、正極と負極の間に５３ｍｍ×７２０ｍｍのポリエチレン製微多孔膜のセパレータを配置した後、負極の集電体で最外周が覆われるように捲回機により渦巻き状に捲回して１００個の円筒状物を作製した。

つづいて、この円筒状物を室温で圧力１０〜３０ｋｇ／ｃｍ²の条件の下で加熱加圧成形して扁平状にした後、正負極タブ３，４をこの扁平状電極群の片面と同一平面上になるように折り曲げ、最終的に図２に示す厚さ約８ｍｍの１００個の扁平状電極群２を作製した。

＜非水電解液の調製＞
エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）が体積比で１：１の割合で混合された非水溶媒に電解質としてＬｉＰＦ₆を１ｍｏｌ／Ｌの濃度になるように溶解させて非水電解液を調製した。

＜端子の取り付け＞
頭部が外径６ｍｍ×４ｍｍの矩形状で高さが４ｍｍの頭部１５と、頭部１５から延出した外径φ３ｍｍ、長さ１．５ｍｍの円柱状の軸胴部１６と、軸胴部１６から延出した外径φ２ｍｍ、長さ２．５ｍｍの円柱状の軸先端部１７から形成された、表面にニッケルメッキを施した鉄製の出力端子８を用意した。図３に示すように、この出力端子８を、肉厚０．５ｍｍの矩形状のフランジ部１８と、フランジ部１８の下面から延出した外径４ｍｍ、肉厚０．５ｍｍ、長さ１ｍｍの丸軸状の筒状軸部１９から形成されるプラスチック成形品のガスケット９に挿入し、筒状軸部１９から軸先端部１７を延出させた。

次に、厚さ１ｍｍのアルミニウム板で、出力端子８とガスケット９を固定するための直径φ４ｍｍの貫通孔１０と、該貫通孔の周囲にガスケット９を配するための深さ０．５ｍｍの受け座１１と、ケース内圧が一定圧力を越えると破断して内圧を開放する役割を持つ圧力開放弁１２と、電解液注入口１３とからなる蓋体５を用意した。図４に示すように、蓋体５の貫通孔１０に、出力端子８が挿入済みのガスケット９を挿入し、貫通孔１０から軸先端部１７を延出させた。

次に、図５に示すように、蓋体５の内側に延出した出力端子８の軸先端部１７に、厚さ０．５ｍｍで直径４．５ｍｍの軸用貫通孔２２を有するプラスチック製の絶縁プレート６と、表面にニッケルメッキを施した鉄製で、厚さ０．５ｍｍで、直径２．１ｍｍの軸用貫通孔２３を有するワッシャー７を順に挿入した。

次いで、図６に示すように、出力端子８の頭部１５を下にしてかしめ用治具２４に設置した。次に、かしめ用パンチ２５を備えたプレスにより出力端子８の軸先端部１７を延長方向Ｌに対して垂直に加圧することでかしめ、軸先端部１７と軸胴部１６の外径を拡張し、ガスケット９の筒状軸部１９を蓋体５の貫通孔１０の側壁に圧接させることで出力端子８とガスケット９を固定し、同時にワッシャー７を固定した。

＜密閉型電池の作製＞
電池缶１にはアルミニウム板を絞り成形した開口部内寸１０ｍｍ×７０ｍｍ、高さ８０ｍｍ、缶壁厚さ０．５ｍｍの角型缶を用いた。まず、電極群２から延出する正極タブ３を蓋体５に溶接し、一方の負極タブ４は、ワッシャー７に溶接した後、電極群２を電池缶１内に挿入し、該電池缶開口部に蓋体５を嵌合し、嵌合部をシーム溶接して一体化した。

このようにして得られた電池半製品を減圧下に置き、非水電解液を電解液注入口１３より注入した後、該注液口を封止栓１４で閉止した後、封止栓１４の周囲をシーム溶接して蓋体５に溶接することにより、縦１１ｍｍ、横７１ｍｍ、高さ８４ｍｍで、容量１０００ｍＡｈの密閉型電池を１００個作製した。

また本実施例１で用いた出力端子８取り付け済の蓋体５を出力端子中央部分で縦断面を確認したところ、図７のように出力端子８の軸胴部１６の最大拡張部２６が軸胴部１６の中間に位置し、かつ軸胴部１６の最大拡張部２６が貫通孔１０の側壁部に位置し、ガスケット９の筒状軸部１９を圧接していることが確認できた。

（実施例２）
出力端子８の軸胴部１６及び軸先端部１７の長さを下記表１に示す値にした以外、実施例１と同じ方法で容量１０００ｍＡｈの密閉型電池を１００個作製した。

また本実施例２で用いた出力端子８取り付け済の蓋体５を出力端子中央部分で縦断面を確認したところ、図８のように出力端子８の軸胴部１６の最大拡張部２６が軸胴部１６の中間に位置し、かつ軸胴部１６の最大拡張部２６が絶縁プレート６の軸用貫通孔２２の側壁部に位置する（貫通孔１０を介して端子頭部１５側と対向する位置）ことが確認できた。

（比較例）
出力端子８の軸胴部１６及び軸先端部１７の長さを下記表１に示す値にした以外、実施例１と同じ方法で容量１０００ｍＡｈの密閉型電池を１００個作製した。

また本比較例で用いた出力端子８取り付け済の蓋体５を出力端子中央部分で縦断面を確認したところ、図９のように出力端子８の軸胴部１６の最大拡張部２６が軸胴部１６の中間に位置し、かつ軸胴部１６の最大拡張部２６が、貫通孔１０よりも端子頭部１５側にあることが確認できた。

（従来例）
出力端子８の軸先端部１７を無くし、軸胴部１６の長さを下記表１に示す値にした以外、実施例１と同じ方法で容量１０００ｍＡｈの密閉型電池を１００個作製した。

また本従来例で用いた出力端子８取り付け済の蓋体５を出力端子中央部分で縦断面を確認したところ、図１０のように出力端子８の軸胴部１６の最大拡張部２６が軸胴部１６の先端にあり、貫通孔１０を介して端子頭部１５側と対向する位置にあることが確認できた。

これら作製した電池を各１００個充電し、各電池５０個を５０ｃｍの高さからコンクリート上へ出力端子８の頭部１５を上方向にして電池缶１の底部から１０回落下させ、更に出力端子８の頭部１５を下方向にして１０回落下させた場合と、電池各５０個をＪＩＳＺ２０３２付属書Ａ表1のランダム振動に準じＸ、Ｙ、Ｚの３方向に振動を加えたときの蓋体５における出力端子８の固定部分から漏液した電池の数を表１に示す。

表１の結果より、ワッシャーの軸用貫通孔よりも径の大きな軸胴部と、ワッシャーの軸用貫通孔よりも径の小さな軸先端部とを有すると共に軸胴部及び軸先端部が前述した（１）及び（２）式の関係を満たす出力端子を用い、軸胴部の最大拡張部を蓋体の貫通孔の側壁部もしくは絶縁プレートの軸用貫通孔の側壁部に位置させた実施例１，２によると、落下試験時及び振動試験時の漏液数が皆無であることがわかる。なお、実施例１では、（２）式におけるπ（Ａ／２）²Ｌａが３．３７５πで、π（Ｂ／２）²Ｌｂが２．５πであった。実施例２では、（２）式におけるπ（Ａ／２）²Ｌａが４．２７５πで、π（Ｂ／２）²Ｌｂが２．１πであった。

これに対し、軸先端部及び軸胴部が前述の（２）式の関係を満たさない（π（Ａ／２）²Ｌａが１．８πで、π（Ｂ／２）²Ｌｂが３．２π）出力端子を用いた比較例では、軸胴部の最大拡張部が蓋体の貫通孔よりも出力端子頭部側に位置したため、落下試験時及び振動試験時の漏液が多くなった。最大拡張部が蓋体の貫通孔よりも端子頭部側に存在する場合は、ガスケットの筒状軸部のうち端子軸部と蓋体の貫通孔側壁とに圧接される部分が極端に少なくなり、蓋体と出力端子との固定が不十分になるからである。一方、軸先端部を設けなかった従来例では、軸胴部の先端が最も拡張し、出力端子頭部と軸胴部が交わるところから軸胴部先端までがテーパー状に拡張した。この場合、蓋体の貫通孔の側壁部に軸胴部の最大拡張部が掛からないため、端子が衝撃や振動を受けた際に電池外側から内側へズレやすく、表１の結果に示す通りに漏液が多かった。

また、前述した実施例では非水電解液を用いた電池を例えに説明したが、非水電解液の代わりに固体電解質やポリマー電解質、または水溶液電解液を用いた電池についても当然適応可能である。さらに正負極活物質に関してもこの限りでなく、他の活物質を用いることができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施形態に係る方法で製造される密閉型電池の斜視図。図１に示す密閉型電池の略式組み立て図。図１の密閉型電池の封口部材の組立工程を示す断面図。図１の密閉型電池の封口部材の組立工程を示す断面図。図１の密閉型電池の封口部材の組立工程を示す断面図。図１の密閉型電池の封口部材の組立工程を示す断面図。実施例１の密閉型電池における要部拡大断面図。実施例２の密閉型電池における要部拡大断面図。比較例の密閉型電池における要部拡大断面図。従来例の密閉型電池における要部拡大断面図。

符号の説明

１…電池缶、２…電極群、３…正極タブ、４…負極タブ、５…蓋体、６…絶縁プレート、７…ワッシャー、８…出力端子、９…ガスケット、１０…貫通孔、１１…受け座、１２…圧力開放弁、１３…電解液注入口、１４…封止栓、１５…頭部、１６…軸胴部、１７…軸先端部、１８…フランジ部、１９…筒状軸部、２０…軸挿入孔、２１…凹み、２２，２３…軸用貫通孔、２４…かしめ用治具２４、２５…かしめ用パンチ、２６…最大拡張部。

Claims

電池缶と、
前記電池缶の開口部を塞ぎ、貫通孔を有する蓋体と、
前記蓋体の一方の面に配置され、前記蓋体の前記貫通孔と連通するように設けられた軸用貫通孔を有する絶縁プレートと、
前記絶縁プレートに配置され、前記絶縁プレートの前記軸用貫通孔と連通するように設けられた軸用貫通孔を有するワッシャーと、
前記蓋体の他方の面に配置され、凹みを有するフランジ部と、前記フランジ部から延出された筒状軸部と、前記筒状軸部内の中空と連通するように前記フランジ部に開口された軸挿入孔とを備えた絶縁ガスケットと、
頭部及び前記頭部から延出された軸部を備えた出力端子とを具備する電池の製造方法であって、
前記出力端子の前記軸部が、前記ワッシャーの前記軸用貫通孔よりも径の大きな軸胴部と、前記軸胴部から延出され、前記ワッシャーの前記軸用貫通孔よりも径の小さな軸先端部とを有し、前記軸胴部の径をＡ、長さをＬａ、前記軸先端部の径をＢ、長さをＬｂとした場合、それぞれの寸法の関係は下記（１）及び（２）式の関係を満たし、
Ａ＞Ｂ（１）
π（Ａ／２）²Ｌａ＞π（Ｂ／２）²Ｌｂ（２）
前記出力端子の前記頭部を前記絶縁ガスケットの前記フランジ部の前記凹み内に配置すると共に、前記出力端子の前記軸部を前記絶縁ガスケットの前記軸挿入孔及び前記筒状軸部に挿入して前記筒状軸部から前記軸先端部を延出させる工程と、
前記絶縁ガスケットの前記筒状軸部を前記蓋体の前記貫通孔に挿入して前記貫通孔から前記軸先端部を延出させる工程と、
前記蓋体の前記貫通孔から延出した前記軸先端部を、前記絶縁プレートの前記軸用貫通孔及び前記ワッシャーの前記軸用貫通孔に挿入する工程と、
前記出力端子の前記軸先端部を延長方向に対して垂直に加圧することでかしめることにより、前記軸先端部と前記軸胴部の外径を拡張し、前記軸胴部の最大拡張部を前記蓋体の前記貫通孔の側壁部もしくは前記絶縁プレートの前記軸用貫通孔の側壁部に位置させる工程と
を具備することを特徴とする電池の製造方法。