JP2014235941A - Flat battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コイン形電池等の扁平形電池に関する。 The present invention relates to a flat battery such as a coin battery.
従来より、有底筒状の外装缶と該外装缶の開口を覆うように配置される封口缶との間に、正極材及び負極材を配置した扁平形電池が知られている。このような扁平形電池として、例えば特許文献１に開示されるように、円柱状の正極ペレットの側面を正極リングによって保持する構成が知られている。 Conventionally, a flat battery in which a positive electrode material and a negative electrode material are disposed between a bottomed cylindrical outer can and a sealing can disposed so as to cover the opening of the outer can is known. As such a flat battery, as disclosed in Patent Document 1, for example, a configuration in which a side surface of a cylindrical positive electrode pellet is held by a positive electrode ring is known.
なお、特許文献１の構成では、正極リングは、抵抗溶接もしくはレーザー溶接によって、正極缶の内側に溶着されている。 In the configuration of Patent Document 1, the positive electrode ring is welded to the inside of the positive electrode can by resistance welding or laser welding.
上述の特許文献１の構成のように、正極材（正極ペレット）の側面を台座（正極リング）によって保持する構成の場合、正極材のうち台座によって覆われている部分は、該台座によって部分的に補強されている。しかしながら、正極材のうち台座によって覆われていない部分は露出しているため、当該部分の強度はあまり高くない。そのため、特許文献１の構成の扁平形電池を、大きな振動が加わる装置の電源として用いた場合には、装置に加わる振動によって正極材の一部が損傷を受ける可能性がある。 In the case of the configuration in which the side surface of the positive electrode material (positive electrode pellet) is held by the pedestal (positive electrode ring) as in the configuration of Patent Document 1 described above, the portion of the positive electrode material that is covered by the pedestal is partially formed by the pedestal. It is reinforced. However, since the portion of the positive electrode material that is not covered by the pedestal is exposed, the strength of the portion is not so high. Therefore, when the flat battery having the configuration of Patent Document 1 is used as a power source for a device to which a large vibration is applied, a part of the positive electrode material may be damaged by the vibration applied to the device.
本発明の目的は、正極材及び負極材を備えた扁平形電池において、正極材及び負極材のうち少なくとも一方の部材が振動等によって損傷を受けないように、前記少なくとも一方の部材を効果的に補強可能な構成を得ることにある。 An object of the present invention is to provide a flat battery including a positive electrode material and a negative electrode material, and to at least one member effectively so that at least one member of the positive electrode material and the negative electrode material is not damaged by vibration or the like. The object is to obtain a reinforced structure.
本発明の一実施形態に係る扁平形電池は、有底筒状の外装缶と、前記外装缶の開口を覆う有底筒状の封口缶と、前記外装缶と前記封口缶との間に形成される空間内に配置された正極材及び負極材と、前記正極材及び前記負極材のうち少なくとも一方の部材を保持する台座と、前記少なくとも一方の部材のうち前記台座によって覆われていない部分に配置され、当該部分を補強する補強部材とを備える（第１の構成）。 A flat battery according to an embodiment of the present invention is formed between a bottomed cylindrical outer can, a bottomed cylindrical sealing can that covers an opening of the outer can, and the outer can and the sealed can. A positive electrode material and a negative electrode material arranged in the space, a pedestal holding at least one member of the positive electrode material and the negative electrode material, and a portion of the at least one member not covered by the pedestal And a reinforcing member that reinforces the portion (first configuration).
以上の構成により、正極材及び負極材のうち少なくとも一方の部材を、台座及び補強部材によって補強することができる。すなわち、前記少なくとも一方の部材は、台座によって覆われてない部分が補強部材によって補強されるため、台座のみによって補強される従来の構成に比べて、前記少なくとも一方の部材をより確実に補強することができる。 With the above configuration, at least one member of the positive electrode material and the negative electrode material can be reinforced by the base and the reinforcing member. In other words, since at least one member is reinforced by the reinforcing member at a portion that is not covered by the pedestal, the at least one member can be reinforced more reliably than the conventional configuration in which the reinforced member is reinforced only by the pedestal. Can do.
したがって、大きな振動等が加わる装置の電源として扁平形電池を用いた場合でも、正極材及び負極材のうち少なくとも一方の部材が大きな損傷を受けるのを防止できる。よって、従来に比べて扁平形電池の耐振動性及び耐衝撃性を向上することができる。 Therefore, even when a flat battery is used as a power source of a device to which a large vibration or the like is applied, at least one member of the positive electrode material and the negative electrode material can be prevented from being damaged greatly. Therefore, the vibration resistance and impact resistance of the flat battery can be improved as compared with the conventional case.
前記第１の構成において、前記一方の部材は、軸線方向に延びる柱状に形成されている。前記台座は、前記一方の部材の側面を覆うように配置されている。前記補強部材は、前記一方の部材における前記軸線方向の端面に配置されている（第２の構成）。 In the first configuration, the one member is formed in a column shape extending in the axial direction. The said base is arrange | positioned so that the side surface of said one member may be covered. The reinforcing member is disposed on an end surface in the axial direction of the one member (second configuration).
これにより、柱状の一方の部材における側面及び端面をそれぞれ補強することができる。したがって、一方の部材の強度をより確実に向上することができる。 Thereby, the side surface and end surface in one columnar member can each be reinforced. Therefore, the strength of one member can be improved more reliably.
前記第２の構成において、前記補強部材は、前記軸線方向と交差する方向に拡がるように、前記一方の部材内に配置されている（第３の構成）。これにより、一方の部材の軸線方向の強度をより確実に向上することができる。 In the second configuration, the reinforcing member is disposed in the one member so as to expand in a direction intersecting the axial direction (third configuration). Thereby, the intensity | strength of the axial direction of one member can be improved more reliably.
前記第２または第３の構成において、前記一方の部材は、前記外装缶上に前記端面が位置するように配置されている（第４の構成）。このように、一方の部材における軸線方向の両端面のうち補強部材が配置された一方の端面を、外装缶上に配置することで、一方の部材と外装缶とをより確実に接触させることができる。すなわち、一方の部材において外装缶上に位置する一方の端面に補強部材を設けることにより、該端面の剛性を向上できるとともに該端面の形状をより確実に保持できる。したがって、一方の部材における前記一方の端面と外装缶とをより確実に電気的に接触させることができる。 In the second or third configuration, the one member is arranged such that the end face is positioned on the outer can (fourth configuration). Thus, by arranging one end face where the reinforcing member is disposed on the outer can among the both end faces in the axial direction of the one member, the one member and the outer can can be more reliably brought into contact with each other. it can. That is, by providing a reinforcing member on one end face located on the outer can in one member, the rigidity of the end face can be improved and the shape of the end face can be more reliably maintained. Therefore, the one end surface of the one member and the outer can can be more reliably brought into electrical contact.
前記第１から第４の構成のうちいずれか一つの構成において、前記外装缶は、底部と、前記軸線方向に延びる筒状側壁部とを有する。前記封口缶は、前記外装缶の開口を覆った状態で前記外装缶の内方に位置付けられる周壁部を有する。前記台座は、前記一方の部材を保持する保持部と、前記軸線方向から見て前記封口缶の周壁部の開口端と重なるように前記保持部から外方に延びるフランジ部とを有する。前記フランジ部は、前記封口缶の周壁部の開口端と前記外装缶の底部の内面との間に挟み込まれている（第５の構成）。 In any one of the first to fourth configurations, the outer can has a bottom portion and a cylindrical side wall portion extending in the axial direction. The said sealing can has the surrounding wall part located inside the said exterior can in the state which covered the opening of the said exterior can. The pedestal includes a holding portion that holds the one member, and a flange portion that extends outward from the holding portion so as to overlap the opening end of the peripheral wall portion of the sealing can as viewed from the axial direction. The flange portion is sandwiched between the open end of the peripheral wall portion of the sealing can and the inner surface of the bottom portion of the outer can (fifth configuration).
以上の構成により、台座によって保持された一方の部材は、台座のフランジ部によって外装缶及び封口缶に対して固定される。したがって、一方の部材が外装缶及び封口缶に対して移動するのを抑制することができる。よって、大きな振動を受ける装置に電源として扁平形電池を用いた場合に、該扁平形電池内の部材が大きな損傷を受けるのをより確実に防止できる。 With the above configuration, one member held by the pedestal is fixed to the outer can and the sealed can by the flange portion of the pedestal. Therefore, it can suppress that one member moves with respect to an exterior can and a sealing can. Therefore, when a flat battery is used as a power source for a device that receives large vibrations, it is possible to more reliably prevent members in the flat battery from being damaged greatly.
前記第５の構成において、前記フランジ部は、前記軸線方向から見て、外周端が前記封口缶の周壁部の開口端よりも外方に位置するような大きさに形成されている（第６の構成）。 In the fifth configuration, the flange portion is formed in such a size that the outer peripheral end is located outward from the opening end of the peripheral wall portion of the sealing can as viewed from the axial direction (sixth). Configuration).
こうすることで、台座のフランジ部を、封口缶及び外装缶に対してより確実に固定できる。すなわち、台座のフランジ部は、軸線方向から見て、外周端が封口缶の周壁部の開口端よりも外方に位置しているため、封口缶の周壁部の開口端と外装缶の底部の内面との間により強固に挟み込まれる。 By carrying out like this, the flange part of a base can be more reliably fixed with respect to a sealing can and an exterior can. That is, the flange portion of the pedestal has an outer peripheral end located outside the opening end of the peripheral wall portion of the sealing can as viewed from the axial direction, so that the opening end of the peripheral wall portion of the sealing can and the bottom portion of the outer can It is more firmly sandwiched between the inner surface.
前記第５または第６の構成において、前記封口缶の周壁部の開口端と前記外装缶の底部の内面との間には、シール部材が配置されている。前記フランジ部は、前記シール部材と前記外装缶の底部の内面との間に挟み込まれる（第７の構成）。 In the fifth or sixth configuration, a seal member is disposed between the open end of the peripheral wall portion of the sealing can and the inner surface of the bottom portion of the outer can. The flange portion is sandwiched between the seal member and the inner surface of the bottom portion of the outer can (seventh configuration).
このような構成において、封口缶の周壁部に対して外装缶の周壁部の開口端部をかしめることにより、封口缶と外装缶との間をシール部材によってシールしつつ、台座のフランジ部を封口缶の周壁部の開口端と外装缶の底部の内面との間に挟み込むことができる。したがって、容易に製造可能な構成によって、シール部材によるシール性能を確保しつつ、台座を封口缶及び外装缶に対して固定することができる。 In such a configuration, the flange portion of the pedestal is sealed with a sealing member between the sealing can and the outer can by caulking the open end of the peripheral wall portion of the outer can with respect to the peripheral wall portion of the sealing can. It can be sandwiched between the opening end of the peripheral wall portion of the sealing can and the inner surface of the bottom portion of the outer can. Therefore, the pedestal can be fixed to the sealing can and the outer can while securing the sealing performance by the sealing member with a structure that can be easily manufactured.
前記第１から第７の構成のうちいずれか一つの構成において、前記補強部材は、網状の部材である（第８の構成）。これにより、例えば粉末状の材料を固めて一方の部材を形成する場合に、網状の補強部材の目の中に粉末状の材料が入り込む。したがって、補強部材と一方の部材とをより強固に一体化させることができる。 In any one of the first to seventh configurations, the reinforcing member is a net-like member (eighth configuration). Thereby, for example, when a powdery material is hardened to form one member, the powdery material enters the eyes of the mesh-like reinforcing member. Therefore, the reinforcing member and one member can be integrated more firmly.
本発明の一実施形態に係る扁平形電池では、正極材及び負極材のうち少なくとも一方の部材を保持する台座、及び、前記少なくとも一方の部材において台座によって覆われていない部分に配置される補強部材を備える。これにより、少なくとも一方の部材の強度を向上することができ、従来に比べて耐振動性及び耐衝撃性の高い扁平形電池が得られる。 In a flat battery according to an embodiment of the present invention, a pedestal that holds at least one member of a positive electrode material and a negative electrode material, and a reinforcing member that is disposed on a portion of the at least one member that is not covered by the pedestal Is provided. Thereby, the strength of at least one member can be improved, and a flat battery having higher vibration resistance and impact resistance than the conventional one can be obtained.
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
（全体構成）
図１は、本発明の一実施形態である扁平形電池１の概略構成を示す断面図である。この扁平形電池１は、有底円筒状の正極缶１０（外装缶）と、該正極缶１０の開口を覆う負極缶２０（封口缶）と、正極缶１０の外周側と負極缶２０の外周側との間に配置されるガスケット３０と、正極缶１０及び負極缶２０の間に形成される空間内に収納される発電要素４０とを備える。扁平形電池１は、正極缶１０と負極缶２０とを組み合わせることによって、全体が扁平なコイン状に形成される。なお、正極缶１０及び負極缶２０の間に形成される空間内には、発電要素４０以外に、非水電解液（図示省略）も封入されている。
(overall structure)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a flat battery 1 according to an embodiment of the present invention. The flat battery 1 includes a bottomed cylindrical positive electrode can 10 (exterior can), a negative electrode can 20 (sealing can) covering the opening of the positive electrode can 10, an outer peripheral side of the positive electrode can 10, and an outer periphery of the negative electrode can 20. And a
正極缶１０は、ステンレスなどの金属材料からなり、プレス成形によって有底円筒状に形成されている。正極缶１０は、円形状の底部１１と、その外周に該底部１１と連続して形成される円筒状の周壁部１２（筒状側壁部）とを備える。周壁部１２は、縦断面視で、底部１１に対して垂直に延びるように設けられている。正極缶１０は、後述するように、負極缶２０との間にガスケット３０を挟んだ状態で、周壁部１２の開口端側が内側に折り曲げられて、該負極缶２０の外周部に対してかしめられている。図１における符号Ｐは、扁平形電池１の軸線である。周壁部１２は、扁平形電池１の軸線方向に延びている。
The positive electrode can 10 is made of a metal material such as stainless steel, and is formed into a bottomed cylindrical shape by press molding. The positive electrode can 10 includes a circular bottom portion 11 and a cylindrical peripheral wall portion 12 (cylindrical side wall portion) formed continuously with the bottom portion 11 on the outer periphery thereof. The
正極缶１０の底部１１は、その内面が平坦になるように平板状に形成されている。すなわち、本実施形態の正極缶１０は、外周側に段差が形成されていない、平坦な底部１１を有する。 The bottom 11 of the positive electrode can 10 is formed in a flat plate shape so that its inner surface is flat. That is, the positive electrode can 10 of the present embodiment has a flat bottom portion 11 on which no step is formed on the outer peripheral side.
負極缶２０も、正極缶１０と同様、ステンレスなどの金属材料からなり、プレス成形によって有底円筒状に形成されている。負極缶２０は、円形状の平面部２１と、その外周に該平面部２１と連続して形成される円筒状の周壁部２２とを備える。この周壁部２２も、正極缶１０と同様、縦断面視で、平面部２１に対して垂直に延びるように設けられている。すなわち、周壁部２２も、扁平形電池１の軸線方向に延びている。
Similarly to the positive electrode can 10, the negative electrode can 20 is made of a metal material such as stainless steel and is formed in a bottomed cylindrical shape by press molding. The negative electrode can 20 includes a
周壁部２２は、該周壁部２２の基端部２２ａに対して径が段状に大きくなる拡径部２２ｂを有する。すなわち、周壁部２２には、基端部２２ａと拡径部２２ｂとの間に段部２２ｃが形成されている。図１に示すように、この段部２２ｃに対して、正極缶１０の周壁部１２の開口端側が折り曲げられてかしめられている。これにより、正極缶１０と負極缶２０とが、それらの外周側で接続されている。
The
ガスケット３０（シール部材）は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を主成分としており、ＰＰＳにオレフィン系エラストマーを含有した樹脂組成物からなる。ガスケット３０は、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との間に挟みこまれるように配置されている。また、ガスケット３０は、負極缶２０の周壁部２２の開口端と正極缶１０の底部１１との間に挟み込まれるように配置されている。具体的には、ガスケット３０は、リング状のベース部３１と、該ベース部３１の外周縁から突出する外筒壁３２と、該ベース部３１の内周縁から該外筒壁３２と同じ方向に伸びる内筒壁３３とを備える。本実施形態では、ガスケット３０は、ベース部３１、外筒壁３２及び内筒壁３３が一体で形成されている。
The gasket 30 (seal member) is mainly composed of polyphenylene sulfide (PPS) and is made of a resin composition containing an olefin elastomer in PPS. The
ガスケット３０は、図１に示すように、ベース部３１が、後述する正極リング４４のフランジ部４４ｂ上に位置するように配置されている。そして、ガスケット３０のベース部３１及び正極リング４４のフランジ部４４ｂは、負極缶２０の周壁部２２の開口端と正極缶１０の底部１１の外周部分との間に挟みこまれている。
As shown in FIG. 1, the
また、ガスケット３０は、負極缶２０の拡径部２２ｂを覆うように配置されている。すなわち、ガスケット３０は、負極缶２０の拡径部２２ｂが、ガスケット３０の外筒壁３２と内筒壁３３との間に位置づけられるように、負極缶２０の拡径部２２ｂに配置されている。これにより、ガスケット３０の外筒壁３２は、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との間に挟みこまれる。ガスケット３０のベース部３１及び外筒壁３２は、正極缶１０と負極缶２０との間に挟みこまれた状態で、該正極缶１０と負極缶２０との隙間をシール可能な厚みを有する。
Further, the
このように、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との間にガスケット３０を配置することにより、該正極缶１０と負極缶２０とをそれらの外周側で絶縁することができる。また、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との間にガスケット３０を挟みこんだ状態で、該正極缶１０の周壁部１２を折り曲げて負極缶２０の周壁部２２にかしめることにより、該ガスケット３０によって正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との間を封止することができる。すなわち、ガスケット３０は、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の段部２２ｃとの間に挟みこまれる外筒壁３２、及び、負極缶２０の周壁部２２の開口端と正極缶１０の底部１１との間に挟みこまれるベース部３１が、それぞれ、シールとして機能する。
Thus, by arranging the
また、ガスケット３０のベース部３１と正極缶１０の底部１１との間に、後述する正極リング４４のフランジ部４４ｂを配置することで、該フランジ部４４ｂをガスケット３０のベース部３１と正極缶１０の底部１１とによって挟み込むことができる。これにより、正極リング４４のフランジ部４４ｂを、正極缶１０の底部１１に溶接することなく、該正極缶１０に対して固定することができる。
Further, a
正極リング４４は、所定の剛性及び導電性を有するステンレス鋼等によって構成されている。図１及び図２に示すように、正極リング４４は、正極材４１の側面に接する円筒状の側壁部４４ａ（保持部）と、該側壁部４４ａの一端側から外方に向かって延びる円環状のフランジ部４４ｂとを有する。本実施形態では、側壁部４４ａ及びフランジ部４４ｂは一体形成されている。すなわち、正極リング４４は、概略ハット状に形成されている。
The
側壁部４４ａは、円柱状の正極材４１を内部で保持可能なように、正極材４１の外径と同等かそれよりも小さい内径を有する。すなわち、円柱状の正極材４１は、側壁部４４ａの内面によって保持される。
The
フランジ部４４ｂは、円筒状の側壁部４４ａの一方の端部から該側壁部４４ａの全周に亘って外方に延びている。すなわち、図２に示すように、フランジ部４４ｂは、円環状に形成されている。図１及び図２に示すように、フランジ部４４ｂは、扁平形電池１の軸線方向から見て、外周端が負極缶２０の拡径部２２ｂの開口端（周壁部２２の開口端）よりも外方に位置するような大きさを有する。本実施形態の場合、フランジ部４４ｂは、正極缶１０の底部１１の内面と同等の外径、もしくは、負極缶２０の拡径部２２ｂの開口端の外径と正極缶１０の底部１１における内面の直径との間の外径を有する。
The
このように、正極リング４４のフランジ部４４ｂを、扁平形電池１の軸線方向から見て、外周端が負極缶２０の拡径部２２ｂの開口端よりも外方に位置するような大きさにすることで、フランジ部４４ｂを負極缶２０の周壁部２２と正極缶１０の底部１１との間に挟み込むことができる。これにより、正極缶１０及び負極缶２０に対する正極リング４４の移動を抑制することができる。また、フランジ部４４ｂは、扁平形電池１の軸線方向から見て、外周端が正極缶１０の底部１１の内面の最外周よりも内側に位置する。これにより、フランジ部４４ｂと底部１１との接触以外にも、ガスケット３０と正極缶１０の底部１１との接触を確保することができる。よって、封止性能が損なわれるのを防止できる。
In this way, the
フランジ部４４ｂは、図３に示すように、正極缶１０の軸線方向から見て、外周端の一部が正極缶１０の底部１１の内面の最外周に位置している場合（周壁部１２と接している場合）に、側壁部４４ａを挟んで反対側の部分が負極缶２０の拡径部２２ｂの開口端と重なるような大きさであるのがより好ましい。これにより、正極缶１０の底部１１上で正極リング４４の位置がずれた場合でも、該正極リング４４のフランジ部４４ｂを負極缶２０の拡径部２２ｂの開口端と正極缶１０の底部１１の内面との間に挟み込むことができる。したがって、正極リング４４を正極缶１０及び負極缶２０に対してより確実に固定することができる。
As shown in FIG. 3, when the
本実施形態の場合、図１に示すように、正極リング４４のフランジ部４４ｂは、ガスケット３０のベース部３１と正極缶１０の底部１１との間に配置されている。すなわち、フランジ部４４ｂは、ガスケット３０を介して、負極缶２０の周壁部２２の開口端と正極缶１０の底部１１の内面との間に挟み込まれている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
発電要素４０は、正極活物質等を略円柱状に成形した正極材４１と、負極活物質の金属リチウムまたはリチウム合金を円盤状に形成した負極材４２と、不織布製のセパレータ４３とを備えている。
The
図１に示すように、正極材４１及び負極材４２は、扁平形電池１の軸線方向に積層されるように配置されている。すなわち、正極材４１及び負極材４２は、それらの厚み方向に積層されている。また、正極材４１は、正極缶１０の内方に位置付けられている一方、負極材４２は、負極缶２０の内方に位置付けられている。正極材４１と負極材４２との間にはセパレータ４３が配置されている。
As shown in FIG. 1, the
正極材４１は、正極活物質として二酸化マンガンを含有している。正極材４１は、正極リング４４によって保持されている。すなわち、略円柱状の正極材４１の側面は、正極リング４４によって覆われている。
The
正極材４１は、後述するように、粉末状の正極合剤を加圧成形した後、焼成することにより得られる。すなわち、略円柱状の正極材４１は、次のように形成される。
As will be described later, the
まず、二酸化マンガンに、黒鉛、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体及びヒドロキシプロピルセルロースを混合して正極合剤を調整する。 First, graphite, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer and hydroxypropylcellulose are mixed with manganese dioxide to prepare a positive electrode mixture.
前記正極合剤からなる粉末を正極リング４４内に充填した状態で加圧成形した後、成形された部材を加熱することにより、正極材４１が正極リング４４内に円柱状に形成される。なお、上述の限りではなく、正極リング４４内に正極材４１をペレット状に成形可能な方法であれば、どのような方法でもよい。
The
正極材４１の内部には、軸線方向の一方の端部に補強部材としての網部材５１が配置されている。すなわち、網部材５１は、粉末状の正極合剤と一体化するように、正極リング４４内に粉末状の正極合剤とともに配置された状態で加圧される。本実施形態では、網部材５１を補強部材として用いているが、この限りではなく、板状の部材等、正極材４１を補強可能な他の部材を補強部材として用いてもよい。
Inside the
上述のように、正極材４１は、粉末状の正極合剤を加圧成形した後、焼成することにより得られるため、脆くて壊れやすい。そのため、正極材４１を上述のように正極リング４４内に形成することで、該正極リング４４によって正極材４１の側面を補強することができる。また、上述のように正極材４１の内部に網部材５１を配置することにより、該網部材５１によっても正極材４１を補強することができる。正極材４１の補強構造については後述する。
As described above, since the
セパレータ４３は、ポリブチレンテレフタート製の繊維を素材とする不織布を用いて構成される。このセパレータ４３は、扁平形電池１内で非水電解液によって含浸されている。なお、セパレータ４３の厚みは、例えば、約０．３〜０．４ｍｍ程度である。
The
非水電解液は、プロピレンカーボネイトと１，２−ジメトキシエタンとを混合した溶液にＬｉＣｌＯ４を溶解した溶液である。 The non-aqueous electrolyte is a solution in which LiClO 4 is dissolved in a solution obtained by mixing propylene carbonate and 1,2-dimethoxyethane.
（正極材の補強構造）
次に、正極材４１の補強構造について図１を用いて説明する。
(Reinforcement structure of positive electrode material)
Next, the reinforcing structure of the
図１に示すように、略円柱状の正極材４１は、側面を正極リング４４によって覆われている。これにより、正極材４１の側面を、正極リング４４によって補強することができる。したがって、正極材４１の側面が、扁平形電池１に入力された振動や衝撃等によって、損傷を受けるのを防止できる。
As shown in FIG. 1, the substantially cylindrical
また、図１に示すように、正極材４１の軸線方向の一方の端部には、網部材５１が配置されている。網部材５１は、正極材４１の軸線方向の両端部のうち、正極缶１０の底部１１上に位置する一方の端部に配置されている。網部材５１は、軸線Ｐに対して交差する方向に拡がるように、すなわち、略円柱状の正極材４１の端面に略平行になるように、正極材４１内に配置されている。なお、網部材５１は、正極材４１の内部に、粉末状の正極合剤と一体化するように埋設されている。すなわち、正極材４１内に網部材５１を配置することで、正極材４１を成形する際に、網部材５１の網目内に粉末状の正極合剤が入り込んで、網部材５１と正極合剤とが容易に一体化される。
As shown in FIG. 1, a
上述のように、網部材５１を、正極材４１の軸線方向の一方の端部に配置することで、正極材４１において正極リング４４によって覆われていない部分、すなわち正極材４１における軸線方向の一方の端部の強度を向上することができる。また、網部材５１を正極材４１の内部に配置して正極合剤と一体化することにより、正極材４１をより確実に補強することができる。さらに、網部材５１は、正極材４１の端面に対して略平行に配置されるため、正極材４１の軸線方向の強度を向上することができる。
As described above, by arranging the
また、網部材５１を、正極材４１の軸線方向の両端部のうち、正極缶１０の底部１１上に位置する一方の端部に配置することで、正極材４１と正極缶１０の底部１１とをより確実に接触させることができる。すなわち、正極材４１の一方の端部に網部材５１を配置することにより、該一方の端部の剛性を向上できるとともに、該一方の端部の形状をより確実に保持することができる。
Further, the
網部材５１は、ステンレス鋼材からなる略円形状の部材である。網部材５１は、正極材４１の外径よりも小さい外径を有する。すなわち、網部材５１の外径は、正極リング４４の側壁部４４ａの内径よりも小さい。これにより、網部材５１は、正極リング４４の側壁部４４ａの内方に位置付けられる。
The
正極リング４４の側壁部４４ａの内方に網部材５１を配置することにより、正極材４１の強度をより向上することができる。すなわち、側壁部４４ａによって正極材４１の側面を補強しつつ、網部材５１によって正極材４１の軸線方向の強度を向上することができる。
By arranging the
次に、正極リング４４及び網部材５１による正極材４１の補強の効果について説明する。
Next, the effect of reinforcing the
正極材４１の強度を計測するために、正極材４１を正極リング４４によって保持した状態で、正極材４１を丸棒によって押圧した際の荷重の最大値を測定した。具体的には、正極材４１を、載置台に形成された穴部の上方に位置付けるように該穴部の周縁部上に配置した状態で、穴部よりも小さい外径を有する丸棒によって正極材４１を下方に押圧した。そして、正極材４１が破損する際に正極材４１に生じる応力の最大値（最大応力）を測定した。なお、正極材４１の外径は１５ｍｍであり、穴部の外径は１６ｍｍ、丸棒の外径は９．８ｍｍであった。また、正極材４１の厚みは１．７５ｍｍであった。正極材４１は、二酸化マンガンに、黒鉛、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体及びヒドロキシプロピルセルロースを混合して調整された正極合剤を、正極リング４４内に加圧成形した後、２５０度で１２時間焼成することにより得た。
In order to measure the strength of the
実験に用いた正極材４１は、正極合剤のみからなる正極材（網部材なし）、一方の端部に網部材５１が配置された正極材（網部材あり）と、両端部に網部材５１が配置された正極材（両端部に網部材あり）の３種類を用意した。なお、正極材４１内に配置された網部材５１は、正極材４１（成形体）の外径に対して約９６％の外径を有する。
The
上述の条件で実験を行った結果、網部材なしの場合には正極材４１が破損する際に生じる最大応力は約１３０ｋＰａであり、網部材ありの場合には正極材４１が破損する際に生じる最大応力は約２４０ｋＰａであった。これにより、網部材ありの場合の正極材４１は、網部材なしの場合の正極材に比べて、約２倍の強度を有することが分かった。また、両端部に網部材ありの場合に、正極材４１が破損する際に生じる最大応力は約３００ｋＰａであった。これにより、正極材４１の両端部に網部材を配置することで、正極材４１の強度をさらに向上できることが分かった。
As a result of performing the experiment under the above-described conditions, the maximum stress generated when the
また、正極材４１の密度を変化させた場合の破壊荷重（正極材４１が破壊される際に正極材４１に作用している荷重）も、上述の最大応力と同様に、丸棒を用いて測定した。なお、正極材４１は、内部に網部材５１が配置された正極材（網部材あり）と、正極合剤のみからなる正極材（網部材なし）とを用意した。また、網部材ありの正極材４１は、網部材５１の外径を変えることにより、正極材４１の密度を変化させた。
In addition, the breaking load when the density of the
正極材４１（成形体）の密度を変化させた場合の破壊荷重の変化を図４に示す。この図４から、成形体の密度が大きくなるほど、破壊荷重が大きくなることが分かる。また、網ありの場合には、網なしの場合に比べて破壊荷重が大きい。この傾向は、成形体の密度が大きくなるほど、すなわち、網部材５１の外径が大きくなるほど顕著になる。よって、網部材５１の外径は、正極材４１内に配置可能な範囲で、できるだけ大きい方が好ましい。なお、図４において、網部材ありの場合と網部材なしの場合とで破壊荷重が同等の部分は、丸棒の外径よりも網部材の外径が小さい場合の計測結果である。
FIG. 4 shows changes in the breaking load when the density of the positive electrode material 41 (molded body) is changed. It can be seen from FIG. 4 that the breaking load increases as the density of the molded body increases. Further, when the net is present, the breaking load is larger than when the net is not present. This tendency becomes more prominent as the density of the molded body increases, that is, as the outer diameter of the
（扁平形電池の製造方法）
次に、上述のような構成を有する扁平形電池１の製造方法について説明する。
(Manufacturing method of flat battery)
Next, a method for manufacturing the flat battery 1 having the above-described configuration will be described.
まず、有底円筒状の正極缶１０及び負極缶２０をそれぞれプレス成形によって形成する。また、正極材４１及び負極材４２をそれぞれ形成する。正極材４１は、二酸化マンガンに、黒鉛、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体及びヒドロキシプロピルセルロースを混合して得られる粉末状の正極合剤を、プレス成形によって得られた正極リング４４内に充填して加圧成形した後、焼成することにより得られる。なお、正極リング４４内に粉末状の正極合剤を充填する際、途中で網部材５１を正極リング４４内に配置し、その上に粉末状の正極合剤をさらに充填する。これにより、正極リング４４が正極材４１の内部に埋設される。なお、負極材４２は、金属リチウムまたはリチウム合金を円盤状に形成することによって得られる。
First, the bottomed cylindrical positive electrode can 10 and negative electrode can 20 are each formed by press molding. Moreover, the
正極缶１０の内方に、略円柱状の正極材４１を保持した正極リング４４を配置するとともに、該正極材４１上に、セパレータ４３及び負極材４２の順に積層する。一方、負極缶２０の周壁部２２に、ガスケット３０を装着する。
A
ガスケット３０が装着された負極缶２０を、正極リング４４、セパレータ４３及び負極材４２が収納された正極缶１０に対し、その開口を覆うように配置する。負極缶２０は、周壁部２２が正極缶１０の内方に位置付けられるように、該正極缶１０に対して組み合わされる。正極缶１０と負極缶２０とを組み合わせた状態で、正極缶１０の周壁部１２の開口端側を、負極缶２０の周壁部２２に対してかしめる。
The negative electrode can 20 to which the
これにより、図１に示すような扁平形電池１が得られる。 Thereby, the flat battery 1 as shown in FIG. 1 is obtained.
（実施形態の効果）
以上の構成では、略円柱状の正極材４１は、その側面を正極リング４４によって保持されている。これにより、正極材４１の側面の強度を向上することができる。また、正極材４１には、軸線方向の端部に網部材５１が配置されている。これにより、正極材４１の軸線方向の強度を向上することができる。したがって、正極リング４４及び網部材５１によって、正極材４１の耐振動性及び耐衝撃性を向上することができる。よって、振動等によって正極材４１の一部が欠落して内部短絡を生じるのをより確実に防止できる。
(Effect of embodiment)
In the above configuration, the side surface of the substantially cylindrical
網部材５１は、正極材４１の軸線方向の両端部のうち、正極缶１０の底部１１上に位置する一方の端部に配置されている。これにより、正極材４１の一方の端部の強度を向上できるとともに、該一方の端部の変形を抑制できる。したがって、正極材４１と正極缶１０の底部１１とをより確実に接触させることができる。
The
また、正極材４１内に網部材５１を埋設することにより、正極材４１を成形する際に、網部材５１の網目の中に粉末状の正極合剤が入りこんで、網部材５１と正極合剤とがより強固に一体化される。これにより、正極材４１の強度をより確実に向上することができる。
Further, by embedding the
正極リング４４は、正極材４１を保持する側壁部４４ａと、径方向外方に延びて正極缶１０の底部１１と負極缶２０の周壁部２２との間に挟み込まれるフランジ部４４ｂとを有する。これにより、正極リング４４を正極缶１０及び負極缶２０に対して固定することができる。したがって、扁平形電池１に振動が入力された際に、該扁平形電池１内で正極材４１が移動して衝撃を受けるのを防止できる。また、正極缶１０に対する正極リング４４の移動を抑制することにより、正極材４１と負極材４２との間に位置するセパレータ４３が損傷を受けたり、正極材４１と正極缶１０との電気的な接触が不安定になったりするのを防止できる。
The
また、本実施形態では、正極リング４４のフランジ部４４ｂは、正極缶１０の筒軸方向から見て、外周端が負極缶２０の拡径部２２ｂの開口端（周壁部２２の開口端）よりも外方に位置している。これにより、正極リング４４のフランジ部４４ｂを、負極缶２０の周壁部２２の開口端と正極缶１０の底部１１の内面との間でより確実に挟み込むことができる。したがって、正極リング４４を、正極缶１０及び負極缶２０に対してより確実に固定することができる。
Further, in the present embodiment, the
（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
(Other embodiments)
While the embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented by appropriately modifying the above-described embodiment without departing from the spirit thereof.
前記実施形態では、網部材５１は、正極材４１の軸線方向の端部に配置されている。しかしながら、正極リング４４によって覆われていない部分であれば、網部材５１を、正極材４１の内部または表面のどこに配置してもよい。例えば、網部材５１を、正極材４１内の軸線方向の中央部分に配置してもよい。また、網部材５１の一部は、正極材４１のうち正極リング４４によって覆われている部分に配置されていてもよい。さらに、前記実施形態では、網部材５１は、正極材４１内に、前記軸線方向と交差するように配置されているが、正極材４１を補強可能な配置であれば、網部材５１をどのように配置してもよい。
In the embodiment, the
前記実施形態では、正極材４１の軸線方向の両端部のうち、網部材５１が位置する一方の端部が、正極缶１０の底部１１上に位置している。しかしながら、正極材４１の軸線方向の両端部のうち、網部材５１が位置しない他方の端部が、正極缶１０の底部１１上に位置するように、正極材４１が配置されていてもよい。
In the embodiment, one end where the
前記実施形態では、正極リング４４のフランジ部４４ｂは、扁平形電池１の軸線方向から見て、外周端が負極缶２０の拡径部２２ｂの開口端よりも外方に位置するような大きさである。しかしながら、正極リング４４のフランジ部４４ｂは、扁平形電池１の軸線方向から見て、外周端が負極缶２０の拡径部２２ｂの内周面よりも外方に位置するような大きさであってもよい。
In the embodiment, the
前記実施形態では、正極リング４４のフランジ部４４ｂが、側壁部４４ａの外周全周に亘って円環状に形成されている。しかしながら、フランジ部を側壁部４４ａの一部のみに設けてもよい。ただし、図３の関係を有する場合には、側壁部４４ａを挟んで対向する部分にフランジ部を設ける必要がある。また、フランジ部の形状は、円環状以外の形状であってもよい。同様に、側壁部４４ａの形状も円筒状以外の形状であってもよい。
In the said embodiment, the
前記実施形態では、正極リング４４は側壁部４４ａから径方向外方に延びるフランジ部４４ｂを有する。しかしながら、正極リングは、側壁部４４ａから径方向外方に延びるフランジ部を備えていなくてもよい。また、フランジ部は、側壁部４４ａから径方向内方に延びていてもよい。
In the embodiment, the
前記実施形態では、正極リング４４は正極材４１を保持している。しかしながら、正極リング４４は正極材４１だけでなく負極材４２も保持するように構成されていてもよい。この場合には、負極材４２に網部材を設けてもよい。
In the embodiment, the
前記実施形態では、負極缶２０の周壁部２２は、開口側の端面が正極缶１０の底部１１側に位置するように、概略円筒状に形成されている。しかしながら、負極缶の周壁部の開口側を折り曲げて、その折曲部分と正極缶１０の底部１１との間でガスケット３０を挟み込んでもよい。
In the embodiment, the
前記実施形態では、正極缶１０を外装缶としていて、負極缶２０を封口缶としているが、逆に正極缶が封口缶で、負極缶が外装缶であってもよい。この場合には、正極材と負極材の配置も逆になるため、負極材を保持する負極リングが外装缶である負極缶に固定される。 In the embodiment, the positive electrode can 10 is an outer can and the negative electrode can 20 is a sealed can. Conversely, the positive electrode can may be a sealed can and the negative electrode can may be an outer can. In this case, since the arrangement of the positive electrode material and the negative electrode material is reversed, the negative electrode ring holding the negative electrode material is fixed to the negative electrode can which is an outer can.
前記実施形態では、正極材４１は略円柱状である。しかしながら、正極材４１は、柱状であれば、四角柱など、他の形状であってもよい。
In the embodiment, the
本発明による扁平形電池は、衝撃を受ける環境下で使用される機器の電池として利用可能である。 The flat battery according to the present invention can be used as a battery for equipment used in an environment subject to an impact.
１：扁平形電池、１０：正極缶（外装缶）、１１：底部、１２：周壁部（筒状側壁部）、２０：負極缶（封口缶）、２２：周壁部、３０：ガスケット（シール部材）、４１：正極材、４２：負極材、４４：正極リング（台座）、４４ａ：側壁部（保持部）、４４ｂ：フランジ部、５１：網部材（補強部材）、Ｐ：軸線 1: flat battery, 10: positive electrode can (exterior can), 11: bottom, 12: peripheral wall (cylindrical side wall), 20: negative electrode can (sealing can), 22: peripheral wall, 30: gasket (seal member) ), 41: positive electrode material, 42: negative electrode material, 44: positive electrode ring (pedestal), 44a: side wall portion (holding portion), 44b: flange portion, 51: mesh member (reinforcing member), P: axis
Claims (8)
前記外装缶の開口を覆う有底筒状の封口缶と、
前記外装缶と前記封口缶との間に形成される空間内に配置された正極材及び負極材と、
前記正極材及び前記負極材のうち少なくとも一方の部材を保持する台座と、
前記少なくとも一方の部材において前記台座によって覆われていない部分に配置され、当該部分を補強する補強部材とを備える、扁平形電池。 A bottomed cylindrical outer can,
A bottomed cylindrical sealing can covering the opening of the outer can;
A positive electrode material and a negative electrode material disposed in a space formed between the outer can and the sealed can;
A pedestal that holds at least one member of the positive electrode material and the negative electrode material;
A flat battery comprising: a reinforcing member that is disposed on a portion of the at least one member that is not covered by the pedestal and that reinforces the portion.
前記一方の部材は、軸線方向に延びる柱状に形成されていて、
前記台座は、前記一方の部材の側面を覆うように配置されていて、
前記補強部材は、前記一方の部材における前記軸線方向の端面に配置されている、扁平形電池。 The flat battery according to claim 1,
The one member is formed in a column shape extending in the axial direction,
The pedestal is disposed so as to cover a side surface of the one member,
The reinforcing battery is a flat battery disposed on an end face in the axial direction of the one member.
前記補強部材は、前記軸線方向と交差する方向に拡がるように、前記一方の部材内に配置されている、扁平形電池。 The flat battery according to claim 2,
The flat battery, wherein the reinforcing member is disposed in the one member so as to extend in a direction intersecting the axial direction.
前記一方の部材は、前記外装缶上に前記端面が位置するように配置されている、扁平形電池。 The flat battery according to claim 2 or 3,
The said one member is a flat battery which is arrange | positioned so that the said end surface may be located on the said exterior can.
前記外装缶は、底部と、前記軸線方向に延びる筒状側壁部とを有し、
前記封口缶は、前記外装缶の開口を覆った状態で前記外装缶の内方に位置付けられる周壁部を有し、
前記台座は、前記一方の部材を保持する保持部と、前記軸線方向から見て前記封口缶の周壁部の開口端と重なるように前記保持部から外方に延びるフランジ部とを有し、
前記フランジ部は、前記封口缶の周壁部の開口端と前記外装缶の底部の内面との間に挟み込まれている、扁平形電池。 The flat battery according to any one of claims 1 to 4,
The outer can has a bottom portion and a cylindrical side wall portion extending in the axial direction,
The sealed can has a peripheral wall portion positioned inward of the outer can in a state of covering an opening of the outer can.
The pedestal includes a holding portion that holds the one member, and a flange portion that extends outward from the holding portion so as to overlap an opening end of a peripheral wall portion of the sealing can as viewed from the axial direction,
The flat battery, wherein the flange portion is sandwiched between an open end of a peripheral wall portion of the sealing can and an inner surface of a bottom portion of the outer can.
前記フランジ部は、前記軸線方向から見て、外周端が前記封口缶の周壁部の開口端よりも外方に位置するような大きさに形成されている、扁平形電池。 The flat battery according to claim 5,
The flat battery, wherein the flange portion is formed to have a size such that an outer peripheral end is positioned outward from an opening end of a peripheral wall portion of the sealing can as viewed from the axial direction.
前記封口缶の周壁部の開口端と前記外装缶の底部の内面との間には、シール部材が配置されていて、
前記フランジ部は、前記シール部材と前記外装缶の底部の内面との間に挟み込まれる、扁平形電池。 The flat battery according to claim 5 or 6,
Between the opening end of the peripheral wall portion of the sealing can and the inner surface of the bottom portion of the exterior can, a sealing member is disposed,
The flange portion is a flat battery that is sandwiched between the seal member and the inner surface of the bottom portion of the outer can.
前記補強部材は、網状の部材である、扁平形電池。
The flat battery according to any one of claims 1 to 7,
The reinforcing member is a flat battery that is a net-like member.
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