JP3760427B2 - 電池ケースの製造方法及び電池 - Google Patents
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はボタン型ないしコイン型のリチウム電池等の電池に用いられる電池ケースを製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４、図５は、特開平２−７９３６６号公報に開示される従来のボタン型リチウム電池を示している。図４において、１は封口板、２ａは電池ケース、３はガスケット、４は正極、５は負極、６はセパレータ、７は逆ハット形状の内部ケースであり、内部に電解液が充填されている。
【０００３】
この電池は、電池ケース２ａ内に、正極４、負極５、セパレータ６、電解液からなる発電要素、及び内部ケース７を内蔵させた後、電池ケース２ａの開口部８に封口板１を、両者間にガスケット３を介在させた状態で、前記開口部８を求心方向にカシメ加工することにより固定することにより得られる。このカシメ加工によって、ガスケット３は前記開口部８と内部ケース７の鍔部９との間に圧縮固定され、前記封口板１の周縁部１０がガスケット３によって挾圧保持されることにより封口状態とされる。
【０００４】
又図４、図５に示すように、前記内部ケース７の側周壁下部に流通孔１２が設けられていて、内部ケース７の外周と電池ケース２ａの内周との間の空間１１に、電解液を導き、前記空間１１を電解液溜まりとしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記従来例では、内部ケース７の鍔部９によってカシメ時の力を受止めているが、これに対する剛性、強度を十分にとることが困難であるため、封口時におけるガスケット３の圧縮量を十分にとれず、又圧縮量のバラツキが大きなものとなってしまう。このため、電池の熱衝撃試験において、耐漏液特性が大幅に低下した電池が生産されてしまうという問題がある。
【０００６】
又上記従来例では、内部ケース７に設けた流通孔１２を通じてのみ電解液が電解液溜まり用の空間１１に流入して溜められるように構成されているが、電解液が前記空間１１に導かれるために必要な時間が長く、電池の生産性を大幅に低下させている。又この時間を短縮すると、前記空間１１に流入すべき電解液の一部が封口時に漏れ出てしまうという問題がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解決するため、電池ケース内に発電要素を内蔵させた後、電池ケースの開口部に封口板を、両者間にガスケットを介在させた状態で、前記開口部を求心方向にカシメ加工することにより固定してなる電池に用いられる電池ケースの製造方法において、絞り加工により金属板材から逆ハット形状体を得、次いで押込み加工により逆ハット形状体の開口部の押込み加工される部分の板厚を金属板材の板厚の２０〜８０％とすると共に、この板厚が減小する部分の直下部分に求心方向に突出するガスケット支持膨出部を形成し、次いでトリミング加工により逆ハット形状体の鍔部を切断整形して、電池ケースを得ることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、押込み加工によりガスケット支持膨出部を電池ケースに一体形成でき、このガスケット支持膨出部はカシメ時の力を十分に受止めうる剛性、強度を有している。従って、封口時のガスケット３の圧縮量を十分にとることができると共にバラツキの少ないものとなすことができ、耐漏液特性の良好な電池を提供することができる。そして押込み加工において、ハット形状体の開口部の押込み加工される部分の板厚を金属板材の板厚の２０〜８０％とすることにより、上記剛性、強度を有するガスケット支持膨出部を形成することが可能である。
【０００９】
又本発明によれば、従来例の内部ケースに相当するものを有さないので、電池ケース内全体に電解液が速やかに充填されることになる。従って電解液充填性能が向上し、電池の生産性を向上させることができる。
【００１０】
上記電池ケースの製造方法に係る発明において、金属板材の板厚を０．２０〜０．５０ｍｍとすると好適であり、又金属板材が鉄、ステンレス、アルミニウム、或いはこれらを主材料として構成される金属のいずれかからなるものであると好適である。
【００１１】
上記発明の製造方法により得られた電池ケースを用いて電池を構成することにより、封口部の耐漏液特性が優れ、電解液充填性能が優れた電池を提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は直径２４．５ｍｍ、高さ７．７ｍｍのボタン型リチウム電池を示す。図１において、１はステンレス製の負極端子を兼ねる封口板、２は後述する製造方法で製作されたステンレス製の正極端子を兼ねる電池ケース、３はポリプロピレンからなるガスケット、４はカーボンとフッ化カーボンの混合物からなる正極、５はリチウムからなる負極であって、前記封口板１の内面に圧着されたものであり、６はポリプロピレン等からなるセパレータ、１２は正極リングである。
【００１３】
電池ケース２内に、前記正極４、負極５、セパレータ６、正極リング１２及び電解液からなる発電要素を図１に示すように内蔵させた後、電池ケース２の開口部８に封口板１を、両者間にガスケット３を介在させた状態で、前記開口部８を求心方向にカシメ加工することにより固定して、上記電池を構成している。本発明の電池ケース２は、図３に示すように、押込み加工により、前記開口部８に薄肉部１３及びその直下にガスケット支持膨出部１４が形成されているので、このガスケット支持膨出部１４でカシメ時の力を受止めることができる。前記カシメ加工によって、ガスケット３は前記開口部８とガスケット支持膨出部１４との間に圧縮固定され、前記封口板１の周縁部１０がガスケット３によって挾圧保持されることになり、電池の封口がなされる。
【００１４】
次に図２、図３を参照して、上記電池ケース２の製造方法について説明する。
【００１５】
電池ケース２の素材として板厚Ｔが０．４０ｍｍのＳＵＳ４４４の金属板材１５を用いる（図２の（ａ））。この金属板材１５から絞り加工により逆ハット形状体１６を得る（図２の（ｂ））。この逆ハット形状体１６の円筒部外径は２４．５ｍｍ、高さ７．７ｍｍである。次いで押込み加工（一般にインデント加工と称されている。）により、逆ハット形状体１６の開口部の押込み加工される部分（薄肉部）１３の板厚ｔが０．２５ｍｍとなるようにし、同時にこの薄肉部１３の直下に求心方向に突出するガスケット支持膨出部１４を形成する。このガスケット支持膨出部１４は図２の（ｃ）に示すように、上面１７が平坦な断面三角形状に形成され、薄肉部１３の内面から求心方向に突出する突出量Ｐが約０．７ｍｍのものとなった。前記上面１７がガスケット３を支持する支持座となる。次いで、トリミング加工において、逆ハット形状体１６の鍔部１８を、プレス打抜きにより切断整形し（図２の（ｄ））図２の（ｅ）に示す電池ケース２を得ている。図２の（ｅ）に示すものは、前記鍔部１８の一部１８ａが残されているが、これに限らず鍔部１８が全く存在しないように電池ケース２を整形してもよい。
【００１６】
図３は、カシメ加工前における上記製造方法で得られた電池ケース２と、ガスケット３と、封口板１との関係を示している（図３は発電要素の図示を省略している。）。封口板１の周縁部１０は下方に折曲げられると共にＵ字状に折積ねられている。ガスケット３は前記ガスケット支持膨出部１４の支持座１７上に載置され、その断面形状が略Ｕ形であり、この略Ｕ形の内部空間内に封口板１の周縁部１０が収容されている。このような状態で、電池ケース２の開口部８を求心方向にカシメ加工することにより、図１に示す電池が得られる。
【００１７】
次に上記製造方法で得られた電池Ｂと、図４、図５で示す従来例の電池Ａとの耐漏液特性を比較するための熱衝撃試験を行った。なお、電池Ａの電池ケースは板厚が０．２５ｍｍ、内部ケースは板厚が０．２５ｍｍで、これらはＳＵＳ４４４で形成されたものである。
【００１８】
両電池Ａ、Ｂ夫々１０本に対し、−１０℃／６０℃の熱衝撃試験を行った結果を（表１）に示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】
（表１）から明らかなように、本発明に係る電池Ｂは、１０００サイクル熱衝撃を繰り返した場合でも全数漏液がなく、従来例の電池Ａではこのサイクルで全数漏液していることに鑑み、耐漏液特性が格段に向上していることが判明した。
【００２１】
又上記電池Ａ、Ｂの封口時の電解液の漏れ重量を測定した。この結果を（表２）に示す。
【００２２】
【表２】
【００２３】
（表２）から明らかなように、本発明に係る電池Ｂは、封口時に全く漏液せず、電池Ａに比較して、電解液充填性が格段に良好になっていることが判明した。
【００２４】
上記実施形態では、電池ケース２の素材として、板厚Ｔが０．４０ｍｍのＳＵＳ４４４（ステンレス）板を用いたが、板厚Ｔが０．２０ｍｍ〜０．５０ｍｍの鉄、ステンレス、アルミニウム、或いはこれらを主材料として構成される金属のいずれかからなる金属板材を用いると好適である。
【００２５】
又上記実施形態では、電池ケース２の薄肉部１３の板厚ｔが金属板材１５の板厚Ｔの６３％（＝１００×０．２５／０．４０％）となっているが、前記板厚ｔを前記板厚Ｔの２０％〜８０％の範囲に設定することが可能である。ｔ／Ｔが２０％未満になると、電池ケース２の強度剛性に不足が生じ、ｔ／Ｔが８０％を越えると、ガスケット支持膨出部１４の突出量Ｐが不足し、ガスケット３を安定して受止めることが困難になる。
【００２６】
又、本実施形態として、電池ケースの形状として円筒形のもので示したが、その他の形状、具体的には、長円形（小判形）、角形、楕円形の形状のものであれば同様の効果が得られるものである。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、封口部のガスケット圧縮を十分に行うことができ、かつガスケットの圧縮量のバラツキが少ない耐漏液特性の良好な電池を提供することができる。
【００２８】
又本発明によれば、電解液充填性能を向上させ、電池の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る電池を示す断面図。
【図２】上記電池に用いられる電池ケースの製造工程を（ａ）〜（ｅ）に順に示す工程図。
【図３】上記電池の封口部を内部構造を省略して示す断面図。
【図４】従来例の電池を示す断面図。
【図５】従来例の電池に用いられる内部ケースを示す斜視図。
【符号の説明】
１ 封口板
２ 電池ケース
３ ガスケット
４、５、６、１２ 発電要素
８ 電池ケースの開口部
１３ 電池ケースの薄肉部
１４ ガスケット支持膨出部
１５ 金属板材
１６ 逆ハット形状体
１８ 逆ハット形状体の鍔部
【発明の属する技術分野】
本発明はボタン型ないしコイン型のリチウム電池等の電池に用いられる電池ケースを製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４、図５は、特開平２−７９３６６号公報に開示される従来のボタン型リチウム電池を示している。図４において、１は封口板、２ａは電池ケース、３はガスケット、４は正極、５は負極、６はセパレータ、７は逆ハット形状の内部ケースであり、内部に電解液が充填されている。
【０００３】
この電池は、電池ケース２ａ内に、正極４、負極５、セパレータ６、電解液からなる発電要素、及び内部ケース７を内蔵させた後、電池ケース２ａの開口部８に封口板１を、両者間にガスケット３を介在させた状態で、前記開口部８を求心方向にカシメ加工することにより固定することにより得られる。このカシメ加工によって、ガスケット３は前記開口部８と内部ケース７の鍔部９との間に圧縮固定され、前記封口板１の周縁部１０がガスケット３によって挾圧保持されることにより封口状態とされる。
【０００４】
又図４、図５に示すように、前記内部ケース７の側周壁下部に流通孔１２が設けられていて、内部ケース７の外周と電池ケース２ａの内周との間の空間１１に、電解液を導き、前記空間１１を電解液溜まりとしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記従来例では、内部ケース７の鍔部９によってカシメ時の力を受止めているが、これに対する剛性、強度を十分にとることが困難であるため、封口時におけるガスケット３の圧縮量を十分にとれず、又圧縮量のバラツキが大きなものとなってしまう。このため、電池の熱衝撃試験において、耐漏液特性が大幅に低下した電池が生産されてしまうという問題がある。
【０００６】
又上記従来例では、内部ケース７に設けた流通孔１２を通じてのみ電解液が電解液溜まり用の空間１１に流入して溜められるように構成されているが、電解液が前記空間１１に導かれるために必要な時間が長く、電池の生産性を大幅に低下させている。又この時間を短縮すると、前記空間１１に流入すべき電解液の一部が封口時に漏れ出てしまうという問題がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解決するため、電池ケース内に発電要素を内蔵させた後、電池ケースの開口部に封口板を、両者間にガスケットを介在させた状態で、前記開口部を求心方向にカシメ加工することにより固定してなる電池に用いられる電池ケースの製造方法において、絞り加工により金属板材から逆ハット形状体を得、次いで押込み加工により逆ハット形状体の開口部の押込み加工される部分の板厚を金属板材の板厚の２０〜８０％とすると共に、この板厚が減小する部分の直下部分に求心方向に突出するガスケット支持膨出部を形成し、次いでトリミング加工により逆ハット形状体の鍔部を切断整形して、電池ケースを得ることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、押込み加工によりガスケット支持膨出部を電池ケースに一体形成でき、このガスケット支持膨出部はカシメ時の力を十分に受止めうる剛性、強度を有している。従って、封口時のガスケット３の圧縮量を十分にとることができると共にバラツキの少ないものとなすことができ、耐漏液特性の良好な電池を提供することができる。そして押込み加工において、ハット形状体の開口部の押込み加工される部分の板厚を金属板材の板厚の２０〜８０％とすることにより、上記剛性、強度を有するガスケット支持膨出部を形成することが可能である。
【０００９】
又本発明によれば、従来例の内部ケースに相当するものを有さないので、電池ケース内全体に電解液が速やかに充填されることになる。従って電解液充填性能が向上し、電池の生産性を向上させることができる。
【００１０】
上記電池ケースの製造方法に係る発明において、金属板材の板厚を０．２０〜０．５０ｍｍとすると好適であり、又金属板材が鉄、ステンレス、アルミニウム、或いはこれらを主材料として構成される金属のいずれかからなるものであると好適である。
【００１１】
上記発明の製造方法により得られた電池ケースを用いて電池を構成することにより、封口部の耐漏液特性が優れ、電解液充填性能が優れた電池を提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は直径２４．５ｍｍ、高さ７．７ｍｍのボタン型リチウム電池を示す。図１において、１はステンレス製の負極端子を兼ねる封口板、２は後述する製造方法で製作されたステンレス製の正極端子を兼ねる電池ケース、３はポリプロピレンからなるガスケット、４はカーボンとフッ化カーボンの混合物からなる正極、５はリチウムからなる負極であって、前記封口板１の内面に圧着されたものであり、６はポリプロピレン等からなるセパレータ、１２は正極リングである。
【００１３】
電池ケース２内に、前記正極４、負極５、セパレータ６、正極リング１２及び電解液からなる発電要素を図１に示すように内蔵させた後、電池ケース２の開口部８に封口板１を、両者間にガスケット３を介在させた状態で、前記開口部８を求心方向にカシメ加工することにより固定して、上記電池を構成している。本発明の電池ケース２は、図３に示すように、押込み加工により、前記開口部８に薄肉部１３及びその直下にガスケット支持膨出部１４が形成されているので、このガスケット支持膨出部１４でカシメ時の力を受止めることができる。前記カシメ加工によって、ガスケット３は前記開口部８とガスケット支持膨出部１４との間に圧縮固定され、前記封口板１の周縁部１０がガスケット３によって挾圧保持されることになり、電池の封口がなされる。
【００１４】
次に図２、図３を参照して、上記電池ケース２の製造方法について説明する。
【００１５】
電池ケース２の素材として板厚Ｔが０．４０ｍｍのＳＵＳ４４４の金属板材１５を用いる（図２の（ａ））。この金属板材１５から絞り加工により逆ハット形状体１６を得る（図２の（ｂ））。この逆ハット形状体１６の円筒部外径は２４．５ｍｍ、高さ７．７ｍｍである。次いで押込み加工（一般にインデント加工と称されている。）により、逆ハット形状体１６の開口部の押込み加工される部分（薄肉部）１３の板厚ｔが０．２５ｍｍとなるようにし、同時にこの薄肉部１３の直下に求心方向に突出するガスケット支持膨出部１４を形成する。このガスケット支持膨出部１４は図２の（ｃ）に示すように、上面１７が平坦な断面三角形状に形成され、薄肉部１３の内面から求心方向に突出する突出量Ｐが約０．７ｍｍのものとなった。前記上面１７がガスケット３を支持する支持座となる。次いで、トリミング加工において、逆ハット形状体１６の鍔部１８を、プレス打抜きにより切断整形し（図２の（ｄ））図２の（ｅ）に示す電池ケース２を得ている。図２の（ｅ）に示すものは、前記鍔部１８の一部１８ａが残されているが、これに限らず鍔部１８が全く存在しないように電池ケース２を整形してもよい。
【００１６】
図３は、カシメ加工前における上記製造方法で得られた電池ケース２と、ガスケット３と、封口板１との関係を示している（図３は発電要素の図示を省略している。）。封口板１の周縁部１０は下方に折曲げられると共にＵ字状に折積ねられている。ガスケット３は前記ガスケット支持膨出部１４の支持座１７上に載置され、その断面形状が略Ｕ形であり、この略Ｕ形の内部空間内に封口板１の周縁部１０が収容されている。このような状態で、電池ケース２の開口部８を求心方向にカシメ加工することにより、図１に示す電池が得られる。
【００１７】
次に上記製造方法で得られた電池Ｂと、図４、図５で示す従来例の電池Ａとの耐漏液特性を比較するための熱衝撃試験を行った。なお、電池Ａの電池ケースは板厚が０．２５ｍｍ、内部ケースは板厚が０．２５ｍｍで、これらはＳＵＳ４４４で形成されたものである。
【００１８】
両電池Ａ、Ｂ夫々１０本に対し、−１０℃／６０℃の熱衝撃試験を行った結果を（表１）に示す。
【００１９】
【表１】
（表１）から明らかなように、本発明に係る電池Ｂは、１０００サイクル熱衝撃を繰り返した場合でも全数漏液がなく、従来例の電池Ａではこのサイクルで全数漏液していることに鑑み、耐漏液特性が格段に向上していることが判明した。
【００２１】
又上記電池Ａ、Ｂの封口時の電解液の漏れ重量を測定した。この結果を（表２）に示す。
【００２２】
【表２】
（表２）から明らかなように、本発明に係る電池Ｂは、封口時に全く漏液せず、電池Ａに比較して、電解液充填性が格段に良好になっていることが判明した。
【００２４】
上記実施形態では、電池ケース２の素材として、板厚Ｔが０．４０ｍｍのＳＵＳ４４４（ステンレス）板を用いたが、板厚Ｔが０．２０ｍｍ〜０．５０ｍｍの鉄、ステンレス、アルミニウム、或いはこれらを主材料として構成される金属のいずれかからなる金属板材を用いると好適である。
【００２５】
又上記実施形態では、電池ケース２の薄肉部１３の板厚ｔが金属板材１５の板厚Ｔの６３％（＝１００×０．２５／０．４０％）となっているが、前記板厚ｔを前記板厚Ｔの２０％〜８０％の範囲に設定することが可能である。ｔ／Ｔが２０％未満になると、電池ケース２の強度剛性に不足が生じ、ｔ／Ｔが８０％を越えると、ガスケット支持膨出部１４の突出量Ｐが不足し、ガスケット３を安定して受止めることが困難になる。
【００２６】
又、本実施形態として、電池ケースの形状として円筒形のもので示したが、その他の形状、具体的には、長円形（小判形）、角形、楕円形の形状のものであれば同様の効果が得られるものである。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、封口部のガスケット圧縮を十分に行うことができ、かつガスケットの圧縮量のバラツキが少ない耐漏液特性の良好な電池を提供することができる。
【００２８】
又本発明によれば、電解液充填性能を向上させ、電池の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る電池を示す断面図。
【図２】上記電池に用いられる電池ケースの製造工程を（ａ）〜（ｅ）に順に示す工程図。
【図３】上記電池の封口部を内部構造を省略して示す断面図。
【図４】従来例の電池を示す断面図。
【図５】従来例の電池に用いられる内部ケースを示す斜視図。
【符号の説明】
１ 封口板
２ 電池ケース
３ ガスケット
４、５、６、１２ 発電要素
８ 電池ケースの開口部
１３ 電池ケースの薄肉部
１４ ガスケット支持膨出部
１５ 金属板材
１６ 逆ハット形状体
１８ 逆ハット形状体の鍔部
Claims (4)
- 電池ケース内に発電要素を内蔵させた後、電池ケースの開口部に封口板を、両者間にガスケットを介在させた状態で、前記開口部を求心方向にカシメ加工することにより固定してなる電池に用いられる電池ケースの製造方法において、絞り加工により金属板材から逆ハット形状体を得、次いで押込み加工により逆ハット形状体の開口部の押込み加工される部分の板厚を金属板材の板厚の２０〜８０％とすると共に、この板厚が減小する部分の直下部分に求心方向に突出するガスケット支持膨出部を形成し、次いでトリミング加工により逆ハット形状体の鍔部を切断整形して、電池ケースを得ることを特徴とする電池ケースの製造方法。
- 金属板材は板厚０．２０〜０．５０ｍｍのものである請求項１記載の電池ケースの製造方法。
- 金属板材が鉄、ステンレス、アルミニウム、或いはこれらを主材料として構成される金属のいずれかからなるものである請求項１又は２記載の電池ケースの製造方法。
- 請求項１〜３のいずれか１項に記載される電池ケースの製造方法により得られた電池ケースを用いてなることを特徴とする電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25987197A JP3760427B2 (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | 電池ケースの製造方法及び電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25987197A JP3760427B2 (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | 電池ケースの製造方法及び電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11102672A JPH11102672A (ja) | 1999-04-13 |
| JP3760427B2 true JP3760427B2 (ja) | 2006-03-29 |
Family
ID=17340119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25987197A Expired - Lifetime JP3760427B2 (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | 電池ケースの製造方法及び電池 |
Country Status (1)
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-
1997
- 1997-09-25 JP JP25987197A patent/JP3760427B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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|---|---|
| JPH11102672A (ja) | 1999-04-13 |
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