JPH11307067A - 電解液密封用シール部材およびリチウムイオン二次電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、シール性能に優れた電解液密封用
シール部材およびこれを用いたリチウムイオン二次電池
を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明の電解液密封用シール部材２は、
中心に穴を有する円板部２ａと、円板部２ａの平面方向
に対してほぼ直角方向にその中心軸を持ち、円板２ａ部
の外周に連続する円筒部２ｂとを有する。ここで、円板
部２ａの外面２ｃと円筒部２ｂの外面２ｄが交差する角
に面取り部２ｅを設ける。また、円板部２ａの外面２ｃ
上に、円板部２ａの中心軸とその中心軸を共有するリン
グ状の凸部２ｆを設ける。また、リチウムイオン二次電
池１は、電池容器３の開口部３ａの近くにくびれ部４を
設けている。ここで、くびれ部４の上部４ａと電池容器
３の折り曲げ部４ｃとの間に、キャップ５を介して電解
液密封用シール部材２を圧力をかけて挟み付ける。その
結果、面取り部２ｅと電池容器３の内面４ｄとの間には
空隙部４ｆが生じる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電解液密封用シー
ル部材およびリチウムイオン二次電池に関する。詳しく
は、円板部の外面と円筒部の外面が交差する角に面取り
部を設けることにより、シール性能を向上させようとし
た電解液密封用シール部材およびこれを用いたリチウム
イオン二次電池に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、リチウムイオン二次電池の電池容
器において、電解液を密封するためのシール部材として
は、弾力性を有する材料からなる電解液密封用シール部
材が用いられてきた。

【０００３】ここで、従来の電解液密封用シール部材お
よびこれを用いたリチウムイオン二次電池について図３
を参照しながら説明する。図３ＡおよびＢにおいて、電
解液密封用シール部材２は、円板部２ａをその構成要素
の一つとしている。また、この円板部２ａのＹ軸方向の
上の方には、円筒部２ｂが円板部２ａと一体的に形成さ
れている。また、この円板部２ａのＹ軸方向の下の方に
は、他の円筒部が円板部２ａと一体的に形成されてい
る。

【０００４】図において、電池容器３は、図面上Ｙ軸方
向の下の方に底（図示せず）を有し、またＹ軸方向の上
の方には開口部３ａを有するほぼ円筒形状を有する容器
である。また、電池容器３の開口部３ａの近くで、開口
部３ａが存在する端部から少し電池容器３の中心側に位
置するところにくびれ部４が形成されている。

【０００５】このくびれ部４において、図面上Ｙ軸方向
の上の方には上部４ａがある。この上部４ａの外側には
湾曲部４ｅがある。また、この湾曲部４ｅの図面上Ｙ軸
方向の上の方には折り曲げ部４ｃが連続している。

【０００６】上述した電解液密封用シール部材２を用い
て電池容器３をシールするには、図３Ａに示すように、
まず電解液密封用シール部材２を、電池容器３の中心軸
に電解液密封用シール部材２の中心軸を合わせながら、
電池容器３の開口部３ａから挿入する。次に、円板状の
キャップ５を電解液密封用シール部材２の円筒部２ｂの
内側に入れる。

【０００７】次に、図３Ｃに示すように、くびれ部４の
上部４ａと電池容器３の折り曲げ部４ｃとの間に、キャ
ップ５を介して電解液密封用シール部材２を圧力をかけ
て挟み付ける。

【０００８】この結果、上部４ａの内面とこれに接する
電解液密封用シール部材の外面２ｃとの間、キャップ５
の下側の面とこれに接する電解液密封用シール部材２の
円板部２ａの内側の面との間、キャップ５の上側の面と
これに接する電解液密封用シール部材の内側の面との
間、および、電池容器３の折り曲げ部の内側の面とこれ
に接する電解液密封用シール部材の外側の面との間は、
圧縮力を受け密封状態になる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の電解液密封用シール部材およびこれを用いたリ
チウムイオン二次電池では、キャップ５の下の面と電解
液密閉用シール部材の内側の面、および、電池容器のく
びれ４の上部４ａの内側の面とこれに接する電解液密閉
用シール部材の外面２ｃとの間には、大きな圧力が発生
せず、その分だけシール性能が低下することになり、電
解液が漏れるという不良が発生した。

【００１０】これらの欠点を防止するため、電解液密閉
用シール部材を載せる上部４ａを長くしたり、湾曲部４
ｅに極力湾曲が生じないようにしたり、または、折り曲
げ部４ｃと上部４ａとの間に大きな力をかけたりする等
の対策が採られていた。しかし、これらの対策を採った
としても、電解液が漏れるという不良を防止するには十
分ではなかった。

【００１１】本発明は、このような課題に鑑みてなされ
たものであり、シール性能に優れた電解液密封用シール
部材およびこれを用いたリチウムイオン二次電池を提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の電解液密封用シ
ール部材は、中心に穴を有する円板部と、円板部の平面
方向に対してほぼ直角方向にその中心軸を持ち、円板部
の外周に連続する円筒部とを有する電解液密封用シール
部材において、円板部の外面と円筒部の外面が交差する
角に面取り部を設けるものである。

【００１３】また、本発明のリチウムイオン二次電池
は、電池容器の開口部の近くにくびれ部を設け、中心に
穴を有する円板部と、この円板部の平面方向に対してほ
ぼ直角方向にその中心軸を持ち、円板部の外周に連続す
る円筒部とを有する電解液密封用シール部材における円
板部の外面が、くびれ部の上部内面と接し、くびれ部の
上部と電池容器の折り曲げ部との間に、キャップを介し
て電解液密封用シール部材を圧力をかけて挟み付けるリ
チウムイオン二次電池において、円板部の外面と円筒部
の外面が交差する角に面取り部を設けて、この面取り部
と電池容器の内面との間には空隙部があるものである。

【００１４】本発明の電解液密封用シール部材およびリ
チウムイオン二次電池によれば、円板部の外面と円筒部
の外面が交差する角に面取り部を設けることにより、キ
ャップの下側の面とこれに接する電解液密封用シール部
材の内側の面との間、および、電池容器の上部内面とこ
れに接する電解液密閉用シール部材の外面との間には大
きな圧縮応力が発生する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。まず、電解液密封用シール部材に係る発明
の実施の形態について図１および図２を参照しながら説
明する。図１において、図１Ａは本発明の実施の形態に
係る電解液密封用シール部材およびこれを用いたリチウ
ムイオン二次電池を模式的に表したものであり、図１Ｂ
は本発明の実施の形態に係る電解液密封用シール部材の
断面形状を模式的に表したものでり、図１Ｃは本発明の
実施の形態に係る電解液密封用シール部材を適用した電
池容器における電解液密封用シール部材と電池容器との
関係を模式的に表したものである。

【００１６】図１ＡおよびＢにおいて、電解液密封用シ
ール部材２は、円板部２ａをその構成要素の一つとして
いる。この円板部２ａは、図に示すように、中心に穴を
有している。すなわち、この円板部２ａは、円板部２ａ
の平面方向に対して直角方向（Ｙ軸方向）にある円板部
２ａの中心軸とその中心軸を共有する円形の穴を有して
いる。

【００１７】また、この円板部２ａのＹ軸方向の上の方
には、円筒部２ｂが円板部２ａと一体的に形成されてい
る。この円筒部２ｂは、円板部２ａの平面方向に対して
ほぼ直角方向（Ｙ軸方向）にその中心軸を持ち、また円
板部２ａの外周に連続している。

【００１８】また、この円板部２ａのＹ軸方向の下の方
には、円筒部２ｈが円板部２ａと一体的に形成されてい
る。この円筒部２ｈは、円板部２ａの平面方向に対して
ほぼ直角方向（Ｙ軸方向）にその中心軸を持ち、また円
板部２ａの内周に連続している。

【００１９】図において、円板部２ａの外面２ｃと円筒
部２ｂの外面２ｄが交差する角には面取り部２ｅを設け
ている。すなわち、円板部２ａの外面２ｃはＹ軸方向に
垂直な平面を形成し、また、円筒部２ｂの外面２ｄは円
筒部２ｂの中心軸をその中心軸とする円筒形状の曲面を
形成している。この円板部２ａの外面２ｃと円筒部２ｂ
の外面２ｄとは交差することにより円形状の交差線を形
成している。これは円板部２ａと円筒部２ｂの連続する
ところに生じた角、すなわち電解液密封用シール部材２
をその中心軸を含む平面で切断したときに円板部２ａと
円筒部２ｂの接続した所の外側に形成される角である。
この角は上述のとおり断面形状からほぼ９０度の角度を
有している。しかし、ここでは図に示すように、この角
に面取り部２ｅを設けているのである。この面取り部２
ｅの形状は、断面形状において、Ｙ軸に対してほぼ４５
度の角度を有する直線とした。

【００２０】この面取り部２ｅの形状は、断面形状にお
いて、上述のようにＹ軸に対してほぼ４５度の角度を有
する直線としたが、面取り部２ｅの形状はこれらの形状
に限るわけではなく、たとえば直線であってもその角度
をＹ軸に対して４５度ばかりでなくこれよりも鋭角にす
るとかまたは鈍角にすることもできる。また、緩やかな
曲率を有する円弧状とすることもできる。さらに、断面
形状を曲線にするときは円弧状ばかりでなく楕円形状な
どのその他の関数曲線、または関数形として表せないそ
の他の曲線とすることもできる。またさらに、直線とこ
れらの曲線との組み合わせとすることもできる。この面
取り部２ｅをどの程度の大きさで面取りするかについて
は後に詳述する。

【００２１】図に示すように、本発明の実施の形態に係
る電解液密封用シール部材においては、上述の面取り部
２ｅを設けるほかに、円板部２ａに凸部２ｆを設けるこ
とができる。すなわち、電解液密封用シール部材２の円
板部２ａの外面２ｃ上に、円板部２ａの中心軸とその中
心軸を共有するリング状の凸部２ｆを設けるものであ
る。この凸部２ｆは、図１ＡおよびＢに示すように、電
解液密封用シール部材２の中心軸を含む平面による断面
において長方形状を有するものであり、円板部２ａに一
体的に形成したものである。

【００２２】図２に示すように、凸部２ｆの厚さ、すな
わちＹ軸方向の厚さは円板部の厚さをｔとしたときに、
その厚さｔを含めてｔ１で表すものとして、ここでは円
板部２ａの厚さｔの１．５倍、すなわち１．５ｔとし
た。また、凸部２ｆの幅、すなわち断面形状においてＸ
軸方向の幅はｗで表した。なお、凸部２ｆの厚さｔ１、
および幅ｗの大きさおよび範囲については後に詳述す
る。

【００２３】上述した電解液密封用シール部材２の材料
としては、ポリプロピレン、テフロンなどの弾力性を有
する樹脂を使用することができる。ただし、電解液密封
用シール部材２の材料としては、これらの樹脂に限るわ
けではなく、電解液に侵されない材料で、弾力性がある
ものであれば他の材料も採用することができることはも
ちろんである。

【００２４】次に、上述した電解液密封用シール部材２
を用いたリチウムイオン二次電池に係る発明の実施の形
態について図１および図２を参照しながら説明する。図
１Ａは、上述した電解液密封用シール部材を用いたリチ
ウムイオン二次電池の電池容器およびこれに適用した電
解液密封用シール部材の位置関係を模式的に表したもの
である。

【００２５】図において、電池容器３は、図面上Ｙ軸方
向の下の方に底（図示せず）を有し、またＹ軸方向の上
の方には開口部３ａを有するほぼ円筒形状を有する容器
である。また、電池容器３の開口部３ａの近くで、開口
部３ａが存在する端部から少し電池容器３の中心側に位
置するところにくびれ部４が形成されている。このくび
れ部４は、電池容器３の中心軸から電池容器３の外周ま
での半径よりも小さい半径をその底部４ｆの半径とし、
電池容器３の外側から電池容器３の中心に向かって緩や
かな曲線と直線部分を組み合わせてへこませた溝を形成
したものである。

【００２６】このくびれ部４において、底部４ｆの図面
上Ｙ軸方向の上の方には上部４ａがある。すなわち、底
部４ｆが緩やかな曲線を形成しているがその延長線は、
Ｙ軸方向に直角な平面に連続している。このＹ軸に直角
な平面の部分が上部４ａである。この上部４ａは、図面
上Ｙ軸方向の上から見たときは、電池容器３の中心軸と
その中心軸を共有し、中心に穴を有する円板形状となっ
ている。

【００２７】この上部４ａの外側には湾曲部４ｅがあ
る。すなわち、この湾曲部４ｅは、上部４ａの外周に連
続する部分であり、電池容器３の中心軸を含む平面によ
る断面においては一定の曲率を持ちながら図面上Ｙ軸方
向の上の方に向かって湾曲しており、Ｙ軸に平行になる
まで湾曲を続けるものである。このように湾曲部４ｅが
湾曲していることにより、湾曲部内面４ｄ、すなわち湾
曲部４ｅの内側に存在する面は、その断面形状において
一定の曲率半径Ｒを有する形状となっている。

【００２８】この湾曲部４ｅの図面上Ｙ軸方向の上の方
には折り曲げ部４ｃが連続している。この折り曲げ部４
ｃは、図１Ａからもわかるように、電池容器３の中心軸
とその中心軸を共有する円筒形状を有する部分である。
この折り曲げ部４ｃは、電池容器３をシールするとき
に、機械的に折り曲げられる部分であり、折り曲げ後の
形状については後に詳述する。

【００２９】次に、上述した電解液密封用シール部材２
をリチウムイオン二次電池１の電池容器３に適用したと
きの、電解液密封用シール部材による電池容器のシール
方法、その効果、および効果が発生する機構について説
明する。

【００３０】上述した電解液密封用シール部材２を用い
て電池容器３をシールするには、図１Ａに示すように、
まず電解液密封用シール部材２を、電池容器３の中心軸
に電解液密封用シール部材２の中心軸を合わせながら円
筒部２ｈをＹ軸方向の下に向けながら、電池容器３の開
口部から挿入する。このとき、電解液密封用シール部材
２の円筒部２ｈは、電池容器３のくびれ部４の底部４ｆ
の内側の中に入り込む。

【００３１】次に、電池容器３のくびれ部４の上部内面
４ｂと、電解液密封用シール部材２の円板部２ａの外面
２ｃまたは凸部２ｆとの接触について説明する。ここで
は、電解液密封用シール部材２について、面取り部２ｅ
を有するが円板部２ａに凸部２ｆを有しないものと、面
取り部２ｅを有しかつ円板部２ａに凸部２ｆを有するも
のとに分けて説明する。

【００３２】まず、面取り部２ｅを有するが円板部２ａ
に凸部２ｆを有しない電解液密封用シール部材２を用い
た場合においては、電解液密封用シール部材２における
円板部２ａの外面２ｃが、くびれ部４の上部内面４ｂと
接することになる。他方、面取り部２ｅを有しかつ円板
部２ａに凸部２ｆを有する電解液密封用シール部材２を
用いた場合においては、電解液密封用シール部材２のリ
ング状の凸部２ｆは、電池容器３のくびれ部４の上部内
面４ｂと接することになる。

【００３３】次に、円板状のキャップ５を電解液密封用
シール部材２の円筒部２ｂの内側に入れる。このときキ
ャップ５は、電解液密封用シール部材２の円板部２ａの
上の面に接することになる。

【００３４】次に、図１Ｃに示すように、くびれ部４の
上部４ａと電池容器３の折り曲げ部４ｃとの間に、キャ
ップ５を介して電解液密封用シール部材２を圧力をかけ
て挟み付ける。すなわち、電池容器３の折り曲げ部４ｃ
を電池容器３の中心軸に向かって内側に折り曲げ、さら
にこの折れ曲がってＸ軸方向とほぼ平行になった折り曲
げ部４ｃと電池容器３のくびれ部４の上部４ａとの間に
互いに向かい合う方向に機械的な力を作用させて折り曲
げ部４ｃをさらに変形させ、この後この機械的力を開放
する。このとき折り曲げ部４ｃは塑性変形をしているの
で、この機械的力を開放した後も塑性変形後の形状を維
持しようとする。

【００３５】一方、電解液密封用シール部材２は、上述
の機械的力が作用したときに、キャップ５の下側の面と
くびれ部４の上部４ａとの間で圧縮されると同時に、キ
ャップ５の上側の面と折り曲げ部４ｃの間で圧縮力を受
ける。したがって、この電解液密封用シール部材２のう
ち圧縮力を受けた部分においては、この圧縮力の力の方
向とは反対の方向にこの圧縮力に対抗した反力が発生す
る。しかし、上述したように電池容器３の折り曲げ部４
ｃは、塑性変形をして機械的力を開放した後も塑性変形
後の形状を維持しようとするので、電解液密封用シール
部材２の反力による変形は阻害される。しかし、電池容
器３の折り曲げ部４ｃは、塑性変形をした後も弾性を有
するので、電解液密封用シール部材２による反力により
わずかに弾性変形し折り曲げ部４ｃが少しＹ軸方向の上
の方に変形する。しかし、その弾性変形は小さいので、
電解液密封用シール部材２の反力が完全に解放するまで
には至らない。したがって、電解液密封用シール部材２
が圧縮力を受け、またこの電解液密封用シール部材２が
これに対抗する反力を発生させてバランスすることにな
る。

【００３６】この結果、くびれ部４の上部内面４ｂとこ
れに接する電解液密封用シール部材の外面２ｃ（円板部
２ａに凸部２ｆがある時は、凸部２ｆも含まれる）との
間、キャップ５の下側の面とこれに接する電解液密封用
シール部材２の円板部２ａの内側の面との間、キャップ
５の上側の面とこれに接する電解液密封用シール部材２
の内側の面との間、および、電池容器３の折り曲げ部の
内側の面とこれに接する電解液密封用シール部材の外側
の面との間は、圧縮力を受け密封状態になっている。

【００３７】また、図からわかるように、電解液密封用
シール部材２の面取り部２ｅと電池容器３の湾曲部内面
４ｄとの間には空隙部４ｆが発生している。このよう
に、面取り部２ｅと電池容器３の湾曲部内面４ｄとの間
に空隙部４ｆを発生させることにより、電池容器３のく
びれ部４の上部内面４ｂとこれに接する電解液密封用シ
ール部材２の外面２ｃ（円板部２ａに凸部２ｆがある時
は、凸部２ｆも含まれる）との間、および、キャップ５
の下側の面とこれに接する電解液密封用シール部材２の
円板部２ａの内側の面との間におけるシール性能が向上
する。すなわち、従来の電解液密封用シール部材のよう
に面取り部がないものに比較して、このように面取り部
２ｅが存在する電解液密封用シール部材２の方がシール
性能が優れているのである。

【００３８】従来の電解液密封用シール部材は、図３Ｂ
に示すように、その中心軸を含む平面による断面におい
て、角部２ｇが存在する。すなわち、角部２ｇはその断
面形状においてほぼ９０度の角度を有している。また、
この従来の電解液密封用シール部材を電池容器に設置し
て、電池容器３の折り曲げ部４ｃを折り曲げたときは、
図３Ｃに示すように、電解液密封用シール部材２の角部
２ｇは、電池容器３の湾曲部４ｅの内側の面にぶつかる
ことになる。しかし、図からわかるように、電解液密封
用シール部材２の角部２ｇの断面形状は９０度の角度を
有し、電池容器３の湾曲部４ｅの断面形状は一定の曲率
半径Ｒを有していることから両者の断面形状は一致して
いない。

【００３９】したがって、図３Ｃに示すように、電池容
器３の折り曲げ部４ｃを折り曲げて機械的力を加えた場
合は、電解液密封用シール部材２の角部２ｇは電池容器
３の湾曲部４ｅにより大きな圧力を受け湾曲部４ｅの形
に沿って変形する。この場合、角部２ｇの変形量は大き
いので角部２ｇには大きな圧縮応力が発生する。また、
上述した機械的力を開放したときには、折り曲げ部４ｃ
は塑性変形しているので塑性変形後の形状を維持しよう
とする。また、電解液密閉用シール部材の反発力に対抗
して弾性変形による力を電解液密閉用シール部材２に作
用する。しかし、上述したように湾曲部４ｅ付近には大
きな弾性変形にともなう圧縮応力が発生しているので、
折り曲げ部４ｃにより発生した弾性変形の力は、この湾
曲部４ｅ付近に発生する圧縮応力に対抗するため大部分
の力がこの湾曲部付近の圧縮応力に対抗して奪われるこ
とになる。したがって、この奪われた力を差し引いた力
がキャップ５の下の面と電解液密閉用シール部材の内側
の面、および、電池容器３のくびれ部４の上部４ａの内
側の面とこれに接する電解液密閉用シール部材２ａの外
面２ｃとの間の密閉に利用されることになる。この結
果、キャップ５の下の面と電解液密閉用シール部材の内
側の面、および、電池容器のくびれ４の上部４ａの内側
の面とこれに接する電解液密閉用シール部材の外面２ｃ
との間には、大きな圧力が発生しないので、その分だけ
シール性能が低下することになる。

【００４０】一方、電解液密閉用シール部材２の角部２
ｇと電池容器３の湾曲部４ｅとの間は、大きな圧縮応力
が発生しているので密閉性に優れているように思われる
が、このように大きな圧縮応力が発生している領域が、
電解液密閉用シール部材２の角部２ｇと電池容器３の湾
曲部４ｅといった狭い領域に限られており、またこの発
生した圧縮応力はその合成ベクトルが円板部２ａの平面
方向に対して斜めに傾いた方向に作用しているので、円
板部２ａの平面方向に対して直角なＹ軸方向のベクトル
の分力は合成ベクトルの全力よりも小さくなり、結果と
して、密閉性に劣ることになる。

【００４１】これに対して、本発明に係る電解液密封用
シール部材２を用いた場合は、図１Ｃに示すように、面
取り部２ｅを設けることにより、従来の電解液密閉用シ
ール部材のように電池容器３の湾曲部内面４ｄの付近に
大きな圧縮応力が集中する現象は発生しない。したがっ
て、電池容器３の折り曲げ部４ｃを折り曲げることによ
り発生する力は、全てキャップ５と電池容器３の上部４
ａの間に挟まれた電解液密封用シール部材２の変形にと
もなう圧縮応力に利用されることになる。この結果、キ
ャップ５の下側の面とこれに接する電解液密封用シール
部材２の内側の面との間、および、電池容器３の上部内
面４ｂとこれに接する電解液密閉用シール部材の外面２
ｃとの間には大きな圧縮応力が発生する。これにより、
キャップ５の下側の面とこれに接する電解液密封用シー
ル部材２の内側の面との間、および、電池容器３の上部
内面４ｂとこれに接する電解液密閉用シール部材の外面
２ｃとの間のシール性能は著しく向上する。

【００４２】このような空隙部４ｆは、電解液密封用シ
ール部材２に面取り部２ｅを設けたことにより形成され
るので、逆に言うと、空隙部４ｆができるように面取り
部２ｅの大きさを決める必要がある。

【００４３】以下に、面取り部２ｅの大きさについて具
体的に述べる。ここで、まず電池容器３のくびれ部４の
上に形成されている湾曲部４ｅについて再度述べること
になる。この湾曲部４ｅは、電池容器３の中心軸を含む
平面による断面において、くびれ部４の上部４ａがＸ軸
方向に平行でありまた折り曲げる前の折り曲げ部４ｃが
Ｙ軸に平行であるのに対して、これらの２つの直線を一
定の曲率半径Ｒで形成された曲線によりスムーズに連続
させた形状となっている。したがって、上部内面４ｂお
よび折り曲げる前の折り曲げ部４ｃの内側の面と湾曲部
内面４ｄとを接続する接続点が２つ存在する。すなわ
ち、１つは上部内面４ｂの直線部分から湾曲部内面４ｄ
の曲線に接続する接続点であり、もう１つは湾曲部内面
４ｄの曲線から折り曲げる前の折り曲げ部４ｃの内側の
面の直線に接続する接続点である。

【００４４】ここで、説明を電解液密封用シール部材２
の面取り部２ｅに戻す。面取り部２ｅの形状をその断面
形状において直線とする場合には、上述の２つの接続点
に対応する２つの点を結ぶ直線に対して、面取り部２ｅ
の断面の直線をより電解液密封用シール部材２の中心側
にする必要がある。すなわち、面取り部２ｅの断面の直
線が、この２つの点を結ぶ直線と交差したり、この２つ
の点を結ぶ直線よりも外側に存在すると、電解液密封用
シール部材２のうち２つの点を結ぶ直線よりも外側に存
在する部分が電池容器３の湾曲部内面４ｄから圧縮を受
け、この圧縮力の発生により、その分だけ折り曲げ部４
ｃと上部４ａとの間の力のうち電池容器のシールに用い
られる力が減殺されることになる。この結果、従来問題
となった電解液密封用シール部材のシール性能が落ちる
という問題点が発生することになる。

【００４５】また、面取り部２ｅの断面形状を一定の曲
率半径を有する円弧状にする場合は、その曲率半径を電
池容器３の湾曲部内面４ｄの曲率半径Ｒよりも大きくす
る必要がある。この場合さらに、この面取り部２ｅの円
と円板部２ｅの外面２ｃの直線と交わる点は上述の２つ
の点のうちの１つの点よりも電池容器の中心側にする必
要があり、また、面取り部２ｅの円と円筒部２ｂの外面
２ｄの直線との交わる点は、上述の２つの点のうちの他
の点よりも電池容器３の開口部３ａよりにする必要があ
る。これらの条件を満たすことにより、面取り部２ｅと
湾曲部内面４ｄとの間には空隙部ができ不要な圧縮力が
発生しなくなる。

【００４６】また、面取り部２ｅの断面形状は、その他
の曲線あるいは曲線と直線との組み合わせなど自由に選
択することができるが、その断面形状は電池容器３の折
り曲げ部４ｃを折り曲げて電解液密封用シール部材２を
圧縮したときに、面取り部２ｅと電池容器３の湾曲部内
面４ｄの間に空隙部４ｆが形成されるものであれば、い
かなる形状も採用できることはもちろんである。

【００４７】なお、電池容器３の折り曲げ部４ｃを折り
曲げたときには、図１Ｃに示すように、折り曲げ部４ｃ
と電池容器３のＹ軸に平行な円筒の部分との間に一定の
曲率半径を有する湾曲した部分が形成されるが、この湾
曲している部分に接触している電解液密封用シール部材
２の部分についても、空隙部を設けることもできる。こ
の空隙部を発生させるために電解液密封用シール部材２
に薄肉の部分を設けたり、溝部を設けたりすることもで
きる。この空隙部の形成により、キャップ５の上面と折
曲部４ｃの間のシール性能をより確実にすることができ
る。

【００４８】次に、電解液密封用シール部材２に凸部２
ｆを設けた場合について説明する。この凸部２ｆを、電
解液密封用シール部材２の円板部２ａの外面２ｃに取り
付けた場合において、電池容器３の折り曲げ部４ｃを折
り曲げた場合は、図１Ａからもわかるように、折り曲げ
部４ｃと上部４ａとの間に発生した圧縮力により、まず
凸部２ｆが電池容器３の上部内面４ｂから圧縮力を受
け、凸部２ｆが圧縮して変形する。この変形にともない
圧縮応力が発生する。この凸部２ｆが変形をしていく
と、次に、円板部２ａの外面２ｃが電池容器３の上部内
面４ｂに接触して圧縮力を受ける。この結果、すでに圧
縮応力が発生している凸部２ｆと後から接触した円板部
２ａの外面２ｃが同時に圧縮力を受けて、両者は同じ圧
縮による変形を受けることになる。この変形は、両者の
圧縮応力の合計と折り曲げ部４ｃと上部４ａの間に作用
する圧縮力がバランスした位置で停止する。このよう
に、凸部２ｆには、この凸部２ｆを除く円板部２ａより
も大きな圧縮応力が発生しているので、凸部２ｆの表面
と上部内面４ｂとの間、および、円板部２ａのＹ軸方向
の図面上の上の方の面のうち凸部２ｆに対応する部分と
キャップ５のＹ軸方向の下の方の面との間には大きな圧
縮応力が発生することになる。この結果、凸部２ｆの表
面と上部内面４ｂとの間、および、円板部２ａのＹ軸方
向の図面上の上の方の面のうち凸部２ｆに対応する部分
とキャップ５のＹ軸方向の下の方の面との間のシール性
能は著しく向上する。

【００４９】次に、図２を参照しながら、この凸部２ｆ
の厚さｔ１と幅ｗについて説明する。ここで、凸部２ｆ
の厚さとしては、円板部２ａの厚さｔを含めた凸部の厚
さと定義し、この凸部の厚さｔ１を円板部２ａの厚さｔ
の何倍であるかで表現する。ここで、凸部２ｆの厚さｔ
１としては、円板部２ａの厚さｔの１．１〜３倍が最適
な範囲である。凸部２ｆの厚さｔ１が１．１ｔよりもう
すくなると凸部２ｆに圧縮応力を集中させる効果が小さ
くなるからであり、また３ｔよりも厚くなると凸部２ｆ
の高さが高くなるすぎてＹ軸方向の圧縮力に対してＹ軸
方向のみに圧縮するのではなくＸ軸方向の変形すなわち
座屈現象を生じるようになり、折り曲げ部４ｃと上部４
ａの間に作用する圧縮力を凸部２ｆのＹ軸方向の圧縮力
として有効に利用できなくなるからである。

【００５０】次に、凸部２ｆの幅ｗについて説明する。
ここで、電池容器３の上部内面４ｂのＸ軸に平行な部分
の長さを上部内面の幅と定義する。すなわち、電池容器
３の中心軸を含む断面において、上部内面４ｂの直線部
分はその中心軸に近い部分においてはくびれ部４の内側
の曲線部分と接続している。また、中心軸から離れた部
分においては、上部内面４ｂは湾曲部内面４ｄの曲線部
分と接続している。このような２つの接続する点の、電
池容器３の中心軸を通る直線上の距離を上部内面の幅と
定義するのである。

【００５１】ここで、凸部の幅ｗは上部内面の幅の何パ
ーセントになるかにより表現する。ここでは、凸部の幅
ｗは上部内面の幅の３０〜７０％の範囲にあることが最
適である。凸部の幅ｗが上部内面の幅の３０％よりも小
さいと、圧縮応力は大きくなるが圧縮応力の大きい幅ｗ
が短いのでシール性能が劣ってしまうからであり、ま
た、凸部の幅ｗが上部内面の幅の７０％よりも大きくな
ると圧縮応力が高い領域が広くなりすぎ圧縮応力を集中
させる効果が小さくなるからである。

【００５２】なお、上述の電解液密封用シール部材２に
ついては、円筒形の電池容器に適用する場合について説
明したが、電解液密封用シール部材２がこの円筒形の電
池容器に限定されるわけではなく、角形などその他の形
状の電池容器に対しても、電解液密封用シール部材のＹ
軸に直角の方向の形状を適宜変更することにより適用す
ることができることはもちろんである。

【００５３】以上のことから、本発明に係る電解液密封
用シール部材、またはこれを用いたリチウムイオン二次
電池により、電池容器のシール性能が著しく向上する。
また、この結果、以下に述べるような利点も同時に発生
する。

【００５４】すなわち、シール性能が向上し、電解液漏
れによる不良の発生率が低下し、歩留まりが向上する。
また、シール時の容器変形のための加工圧力を低下させ
ることができ、加工ばらつきを少なくすることができ
る。この結果、加工形状不良の発生率が低下する。ま
た、電池容器の上部内面の幅の寸法を短くしても、十分
なシール性能を得ることができる。また、電池容器の上
部内面の幅がある程度ばらついても十分なシール性能を
得ることができる。また、電池容器の上部内面の平面度
がある程度ばらついても十分なシール性能を得ることが
できる。

【００５５】なお、本発明は上述の実施の形態に限らず
本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採
り得ることはもちろんである。

【００５６】

【発明の効果】本発明は、以下に記載されるような効果
を奏する。円板部の外面と円筒部の外面が交差する角に
面取り部を設けることにより、電解液密閉用シール部材
のシール性能が向上する。またさらに、円板部の外面上
に円板部の中心軸とその中心軸を共有するリング状の凸
部を設けることにより、電解液密閉用シール部材のシー
ル性能がさらに向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】電解液密封用シール部材およびこれを用いたリ
チウムイオン二次電池に係る発明の実施の形態を示す断
面図である。

【図２】電解液密封用シール部材に係る発明の実施の形
態を示す断面図である。

【図３】従来の電解液密封用シール部材およびこれを用
いたリチウムイオン二次電池を示す断面図である。

【符号の説明】

１‥‥リチウムイオン二次電池、２‥‥電解液密封用シ
ール部材、２ａ‥‥円板部、２ｂ‥‥円筒部、２ｃ‥‥
外面、２ｄ‥‥外面、２ｅ‥‥面取り部、２ｆ‥‥凸
部、２ｇ‥‥角部、３‥‥電池容器、３ａ‥‥開口部、
４‥‥くびれ部、４ａ‥‥上部、４ｂ‥‥上部内面、４
ｃ‥‥折り曲げ部、４ｄ‥‥湾曲部内面、４ｅ‥‥湾曲
部、５‥‥キャップ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心に穴を有する円板部と、 上記円板部の平面方向に対してほぼ直角方向にその中心
   軸を持ち、上記円板部の外周に連続する円筒部とを有す
   る電解液密封用シール部材において、 上記円板部の外面と上記円筒部の外面が交差する角に面
   取り部を設けることを特徴とする電解液密封用シール部
   材。
2. 【請求項２】 円板部の外面上に、円板部の中心軸とそ
   の中心軸を共有するリング状の凸部を設けることを特徴
   とする請求項１記載の電解液密封用シール部材。
3. 【請求項３】 電池容器の開口部の近くにくびれ部を設
   け、 中心に穴を有する円板部と、この円板部の平面方向に対
   してほぼ直角方向にその中心軸を持ち、上記円板部の外
   周に連続する円筒部とを有する電解液密封用シール部材
   における上記円板部の外面が、上記くびれ部の上部内面
   と接し、 上記くびれ部の上部と電池容器の折り曲げ部との間に、
   キャップを介して電解液密封用シール部材を圧力をかけ
   て挟み付けるリチウムイオン二次電池において、 上記円板部の外面と上記円筒部の外面が交差する角に面
   取り部を設けて、この面取り部と電池容器の内面との間
   には空隙部があることを特徴とするリチウムイオン二次
   電池。
4. 【請求項４】 円板部の外面上に、円板部の中心軸とそ
   の中心軸を共有するリング状の凸部であって、くびれ部
   の上部内面と接するものを設けることを特徴とする請求
   項３記載のリチウムイオン二次電池。