WO2021193133A1 - 円筒形電池 - Google Patents

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crimped
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心 原口
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三洋電機株式会社
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Definitions

  • This disclosure relates to a cylindrical battery.
  • a cylindrical battery including a bottomed cylindrical outer can, a sealing body for closing the opening of the outer can, and a gasket interposed between the outer can and the sealing body is widely known (for example, patent documents). See 1 and 2).
  • the edge of the opening is generally bent inward, and a caulking portion for pressing the sealing body is formed via a gasket.
  • the positive electrode lead is connected to the inner surface of the sealing body to serve as the positive electrode external terminal
  • the negative electrode lead is connected to the inner surface of the outer can to serve as the negative electrode external terminal.
  • a plurality of cylindrical batteries may be electrically connected and modularized, and external leads are connected to a positive electrode external terminal and a negative electrode external terminal.
  • the external lead may be connected to the caulking portion of the outer can as the negative electrode external terminal, which is close to the sealing body.
  • problems such as a large variation in the operating pressure of the safety valve provided on the sealing body and an unstable connection position when connecting the external lead to the sealing body may occur.
  • the cylindrical battery according to one aspect of the present disclosure includes a bottomed cylindrical outer can, a sealing body for closing the opening of the outer can, and a gasket interposed between the outer can and the sealing body.
  • the edge portion of the opening is bent inward to form a caulking portion that presses the sealing body through the gasket, and the caulking portion is formed with the sealing body toward the inside of the outer can.
  • the base end side portion that is inclined so that the distance between the cans is small, and the base end side portion is inclined at a smaller angle toward the sealing body side than the base end side portion, or is parallel to the bottom surface portion of the outer can, or toward the tip. It is characterized by including a tip-side portion that is inclined so as to increase the distance from the sealing body.
  • the crimped portion can be extended for a long time while suppressing the deformation of the sealing body.
  • a sufficient connection area for external leads can be secured in the crimped portion without causing performance deterioration due to deformation of the sealing body, and the workability of lead connection when modularizing the cylindrical battery is improved.
  • FIG. 1 is a vertical sectional view of a cylindrical battery which is an example of the embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a grooved portion, a crimped portion, and a part of the sealing body of the outer can in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of the caulking portion.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a cylindrical battery 10 which is an example of an embodiment.
  • the cylindrical battery 10 includes a bottomed cylindrical outer can 16 including a bottom surface portion 16a and a side surface portion 16b, a sealing body 17 that closes an opening of the outer can 16, and an outer can 16 and a sealing body 17.
  • a gasket 18 is provided between the two.
  • the cylindrical battery 10 includes an electrode body 14 and an electrolyte housed in the outer can 16.
  • the electrode body 14 includes a positive electrode 11, a negative electrode 12, and a separator 13, and has a structure in which the positive electrode 11 and the negative electrode 12 are spirally wound via the separator 13.
  • the direction along the axial direction of the outer can 16 is defined as the "vertical direction or the vertical direction", and the sealing body 17 side (opening side of the outer can 16) of the cylindrical battery 10 is above and the exterior.
  • the bottom surface 16a side of the can 16 is facing down.
  • the positive electrode 11 has a positive electrode core body and a positive electrode mixture layer formed on at least one surface of the core body.
  • a metal foil stable in the potential range of the positive electrode 11, such as aluminum or an aluminum alloy, or a film in which the metal is arranged on the surface layer can be used.
  • the positive electrode mixture layer contains a positive electrode active material, a conductive agent such as acetylene black, and a binder such as polyvinylidene fluoride, and is preferably formed on both sides of the positive electrode core body.
  • a lithium transition metal composite oxide is used for example.
  • the negative electrode 12 has a negative electrode core body and a negative electrode mixture layer formed on at least one surface of the core body.
  • a metal foil stable in the potential range of the negative electrode 12 such as copper or a copper alloy, a film in which the metal is arranged on the surface layer, or the like can be used.
  • the negative electrode mixture layer contains a negative electrode active material and a binder such as styrene-butadiene rubber (SBR), and is preferably formed on both sides of the negative electrode core body.
  • SBR styrene-butadiene rubber
  • the negative electrode active material for example, graphite, a silicon-containing compound, or the like is used.
  • the electrolyte may be an aqueous electrolyte or a non-aqueous electrolyte. Further, it may be either a liquid electrolyte or a solid electrolyte. In this embodiment, a non-aqueous electrolyte is used.
  • the non-aqueous electrolyte contains a non-aqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in the non-aqueous solvent.
  • the non-aqueous solvent for example, esters, ethers, nitriles, amides, and a mixed solvent of two or more of these can be used.
  • the non-aqueous solvent may contain a halogen substituent in which at least a part of hydrogen in these solvents is substituted with a halogen atom such as fluorine.
  • a halogen substituent such as fluorine.
  • the electrolyte salt for example, a lithium salt such as LiPF 6 is used.
  • the cylindrical battery 10 includes insulating plates 19 and 20 arranged above and below the electrode body 14, respectively.
  • the positive electrode lead 21 connected to the positive electrode 11 extends to the sealing body 17 side through the through hole of the insulating plate 19, and the negative electrode lead 22 connected to the negative electrode 12 passes through the outside of the insulating plate 20. It extends to the bottom surface 16a side of the outer can 16.
  • the positive electrode lead 21 is connected to the internal terminal plate 25 which is the bottom plate of the sealing body 17 by welding or the like, and the rupture plate 26 of the sealing body 17 electrically connected to the internal terminal plate 25 serves as the positive electrode external terminal.
  • the negative electrode lead 22 is connected to the inner surface of the bottom surface portion 16a of the outer can 16 by welding or the like, and the outer can 16 serves as a negative electrode external terminal.
  • the outer can 16 is a metal container having one end (upper end) open in the axial direction, and the bottom surface portion 16a has a disk shape, and the side surface portion 16b is formed in a cylindrical shape along the outer peripheral edge of the bottom surface portion 16a. There is.
  • the sealing body 17 is formed in a disk shape corresponding to the shape of the opening of the outer can 16.
  • the gasket 18 is an annular member made of resin, which secures the airtightness inside the battery and also secures the electrical insulation of the outer can 16 and the sealing body 17.
  • the outer can 16 is formed with a caulking portion 31 in which the edge portion of the opening is bent inward and the sealing body 17 is pressed via the gasket 18. Further, the outer can 16 is formed with a side surface portion 16b protruding from the outside to the inside, and a grooved portion 30 for supporting the sealing body 17 via a gasket 18.
  • the grooved portion 30 is formed in an annular shape along the circumferential direction of the outer can 16 by spinning processing from the outside of the side surface portion 16b.
  • the caulking portion 31 is formed by bending the opening edge portion (upper end portion) of the outer can 16 inward, faces the grooved portion 30 via the sealing body 17 and the gasket 18, and sandwiches the sealing body 17 together with the grooved portion 30. .. Similar to the grooved portion 30, the caulked portion 31 is formed in an annular shape along the circumferential direction of the outer can 16, and presses the peripheral edge portion of the sealing body 17 from above via the gasket 18. As will be described in detail later, a slightly bent bent portion 34 is formed in the middle portion of the crimped portion 31.
  • the sealing body 17 is a disk-shaped member provided with a current cutoff mechanism.
  • the sealing body 17 has a structure in which an internal terminal plate 25, an insulating plate 27, and a rupture plate 26 are laminated in this order from the electrode body 14 side.
  • the internal terminal plate 25 is a metal plate including an annular portion 25a to which the positive electrode lead 21 is connected and a thin central portion 25b that is separated from the annular portion 25a when the internal pressure of the battery exceeds a predetermined threshold value.
  • a ventilation hole 25c is formed in the annular portion 25a.
  • the rupture plate 26 is arranged to face the internal terminal plate 25 with the insulating plate 27 interposed therebetween.
  • the insulating plate 27 is formed with an opening 27a at the center in the radial direction and a ventilation hole 27b at a portion overlapping the ventilation hole 25c of the internal terminal plate 25.
  • the rupture plate 26 has a valve portion 26a that breaks when the internal pressure of the battery exceeds a predetermined threshold value, and the valve portion 26a is welded to the central portion 25b of the internal terminal plate 25 through the opening 27a of the insulating plate 27. It is connected with.
  • the insulating plate 27 insulates a portion other than the connecting portion between the annular portion 25a and the central portion 25b of the valve portion 26a.
  • the valve portion 26a includes a convex downward convex portion inside the battery and a thin-walled portion formed around the downward convex portion, and is formed at the radial center portion of the rupture plate 26.
  • the internal terminal plate 25 to which the positive electrode lead 21 is connected and the rupture plate 26 are electrically connected to form a current path from the electrode body 14 to the rupture plate 26.
  • the internal terminal plate 25 is broken, the central portion 25b is separated from the annular portion 25a, and the valve portion 26a is deformed so as to be convex toward the outside of the battery. This cuts off the current path.
  • the valve portion 26a breaks and a gas discharge port is formed.
  • the structure of the sealing body is not limited to the structure shown in FIG.
  • the sealing body may have a laminated structure including two valve bodies, or may have a convex sealing body cap that covers the valve bodies.
  • the negative electrode lead may be connected to the inner surface of the sealing body
  • the positive electrode lead may be connected to the inner surface of the outer can.
  • the sealing body serves as the negative electrode external terminal
  • the outer can serves as the positive electrode external terminal.
  • a plurality of cylindrical batteries 10 are connected in series and modularized.
  • the external lead is connected to the crimped portion 31 of the outer can 16 and the sealing body 17 by welding or the like.
  • the module can be downsized as compared with the case where the external lead is connected to the bottom surface portion 16a of the outer can 16.
  • the external lead is preferably welded to the second region 33 (see FIG. 2 described later), which is the tip end side portion of the crimped portion 31.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a part of the grooved portion 30, the crimped portion 31, and the sealing body 17 in FIG. 1, and
  • FIG. 3 is an enlarged view of the crimped portion 31.
  • the grooved portion 30 has a substantially U-shaped cross section, and the sealing body 17 is supported on the upper surface thereof.
  • the length L1 of the grooved portion 30 is, for example, 0.5 to 3 mm.
  • the length L1 of the grooved portion 30 means the length along the radial direction of the outer can 16 from the side surface portion 16b to the inner end 30a of the grooved portion 30.
  • the sealing body 17 can be stably supported while ensuring the mechanical strength of the outer can 16.
  • the deformation of the sealing body 17 can be suppressed even if the length L2 of the crimped portion 31 is lengthened, but there is a problem that the internal space of the battery is reduced when the length L1 is lengthened. be.
  • the caulking portion 31 is a portion that is bent inside the outer can 16, and is a portion that presses the peripheral edge portion of the sealing body 17 from above via the gasket 18.
  • the caulking portion 31 is formed by bending the opening edge portion (upper end portion) of the outer can 16 inside the outer can 16 so as to face the grooved portion 30 via the sealing body 17 and the gasket 18. In the cylindrical battery 10, the caulking portion 31 compresses the gasket 18, so that the airtightness inside the battery is ensured.
  • the caulking portion 31 has a constant thickness. That is, it is preferable that the crimped portion 31 does not have a thin portion such that large irregularities, grooves, steps, etc. are not formed and the thickness is locally reduced. In this case, the strength of the crimped portion 31 can be sufficiently ensured, and for example, it is possible to prevent the outer can 16 from being cracked or the like due to the impact applied to the battery.
  • the caulking portion 31 is inclined downward toward the inside of the outer can 16 so as to reduce the distance from the outer surface of the sealing body 17, and strongly compresses the gasket 18 within a range in which the sealing body 17 is not deformed.
  • the first region 32 is included.
  • the first region 32 is R that is largely curved toward the outside of the outer can 16 in the vicinity of the base end 32a, which is the boundary position (that is, the base of the caulking portion 31) with the portion of the side surface portion 16b along the vertical direction. It has a portion and extends from the R portion inward in the radial direction of the outer can 16.
  • the first region 32 particularly strongly compresses the gasket 18, so that good airtightness inside the battery is ensured.
  • the caulking portion 31 includes a second region 33 which is a tip end side portion formed in parallel with the bottom surface portion 16a of the outer can 16 so as to be along the outer surface of the sealing body 17 along the radial direction of the outer can 16.
  • a bent portion 34 exists in the middle portion of the crimped portion 31, and is formed parallel to the bottom surface portion 16a from the bent portion 34 to the tip end 33a of the crimped portion 31.
  • the bent portion 34 is a boundary portion between the first region 32 that is inclined downward and the second region 33 that is parallel to the bottom surface portion 16a, and is a portion where the direction in which the crimped portion 31 extends changes.
  • the bent portion 34 is formed by slightly bending the middle portion of the crimped portion 31 so as to be convex toward the sealing body 17.
  • the bent portion 34 is formed closer to the tip 33a than the proximal end 32a, but the bent portion 34 may be formed closer to the proximal end 32a and is substantially equidistant from the proximal end 32a and the distal end 33a. It may be formed at the position of.
  • the second region 33 of the caulking portion 31 may be inclined upward so as to increase the distance from the sealing body 17 toward the tip 33a.
  • the inclination direction of the crimped portion 31 changes from the downward direction to the upward direction.
  • the second region 33 may be inclined downward like the first region 32, but in this case, the second region 33 is inclined toward the sealing body 17 side with a smaller angle than the first region 32.
  • the angle ⁇ 1 formed by the virtual line ⁇ parallel to the bottom surface portion 16a of the outer can 16 and the virtual line ⁇ along the second region 33 of the caulking portion 31 is set. It is preferably within the range of ⁇ 3 °.
  • the angle ⁇ 1 is +, it means that the second region 33 is inclined upward toward the tip 33a, and when the angle ⁇ 1 is ⁇ , the second region 33 toward the tip 33a is downward. It means a state of being tilted.
  • the angle ⁇ 1 is 0 °.
  • the angle ⁇ 1 is ⁇ 3 °, the deformation of the sealing body 17 can be suppressed more reliably.
  • the angle ⁇ 1 is more preferably ⁇ 1.5 to 3 °, and particularly preferably 0 to 3 °.
  • the angle ⁇ 1 becomes larger than + 3 °, for example, the workability of the external lead connection is lowered, or the compression of the gasket 18 on the tip 33a side of the crimped portion 31 is too weak and the airtightness inside the battery is lowered.
  • the angle ⁇ 2 formed by the virtual line ⁇ parallel to the bottom surface portion 16a of the outer can 16 and the virtual line ⁇ along the downwardly inclined portion of the first region 32 is 5.
  • ⁇ 30 ° is preferable, 5 to 25 ° is more preferable, and 5 to 20 ° is particularly preferable.
  • the angle ⁇ 2 is within the range, it becomes easy to strongly compress the gasket 18 to ensure good airtightness inside the battery while suppressing the deformation of the sealing body 17.
  • the length L2 of the crimped portion 31 is preferably equal to or greater than the length L1 of the grooved portion 30. That is, it is preferable that the caulking portion 31 extends inward in the radial direction of the outer can 16 from the inner end 30a of the grooved portion 30. In this case, a sufficient connection area for the external lead in the caulking portion 31 can be sufficiently secured, and the workability of the lead connection is further improved.
  • the length L1 of the crimped portion 31 is, for example, 1.05 to 2 times, preferably 1.1 to 1.5 times, the length L2 of the grooved portion 30.
  • An example of the length L2 is 1.5 to 3 mm.
  • the bent portion 34 is formed in a range facing the grooved portion 30. That is, the crimped portion 31 is formed with a bent portion 34 on the base end 32a side of the position where the crimped portion 31 overlaps the inner end 30a of the grooved portion 30 in the vertical direction. In this case, even if the crimped portion 31 is extended for a long time, it is easy to suppress the deformation of the sealing body 17.
  • the sealing body 17 is inserted into the outer can 16, and the outer can 16 is crimped by a caulking die. It is formed by plastically processing the upper end portion and crimping it onto the sealing body 17. By bending the diameter-reduced portion inward or outward at a predetermined angle during the diameter-reducing process, the inclination angle ⁇ 1 of the second region 33 can be freely adjusted.
  • the shape of the crimped portion 31 may be processed at the initial stage of manufacturing the outer can 16. Further, the upper end portion of the outer can 16 may be plastically processed so that the portion where the caulking die contacts the outer can 16 is only the R portion of the caulking portion 31. In this case, for example, after caulking, the tip 33a side springs back to form the bent portion 34. It is also possible to process the shape of the crimped portion 31 by additionally machining the tip 33a after crimping.
  • the crimped portion 31 extends inward in the radial direction of the outer can 16 from the grooved portion 30.
  • a bent portion 34 is formed in the crimped portion 31, and the second region 33, which is the tip end side portion, is gently inclined in an angle range of ⁇ 3 ° with respect to the bottom surface portion 16a of the outer can 16, or the bottom surface portion. It is formed parallel to 16a. Therefore, even if the crimped portion 31 is extended for a long time, the deformation of the sealing body 17 due to the pressure received from the crimped portion 31 is suppressed. According to the cylindrical battery 10, a sufficient connection area for external leads in the caulking portion 31 can be secured without causing performance deterioration due to deformation of the sealing body 17, and lead connection work is performed when modularizing the cylindrical battery 10. Improves sex.
  • Electrode body 10 Cylindrical battery, 11 Positive electrode, 12 Negative electrode, 13 Separator, 14 Electrode body, 16 Exterior can, 16a bottom surface, 16b side surface, 17 sealing body, 18 gasket, 19, 20 insulating plate, 21 positive electrode lead, 22 negative electrode lead, 25 internal terminal plate, 25a annular part, 25b central part, 25c vent, 26 Rupture plate, 26a valve part, 27 insulation plate, 27a opening, 27b vent, 30 grooved part, 30a inner end, 31 caulking part, 32 first area, 32a base end, 33 second area, 33a tip, 34 bending part

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Abstract

本開示は、封口体の変形を抑制しつつ、かしめ部を長く延ばすことが可能な円筒形電池を提供することを目的とする。実施形態の一例である円筒形電池は、有底円筒状の外装缶と、外装缶の開口を塞ぐ封口体と、外装缶と封口体の間に介在するガスケットとを備える。外装缶には、開口の縁部が内側に曲げられ、ガスケットを介して封口体を押え付けるかしめ部が形成されている。かしめ部は、外装缶の内側に向かって封口体との間隔が小さくなるように傾斜する基端側部分と、基端側部分よりも封口体側に小さな角度で傾斜するか、外装缶の底面部と平行であるか、または先端に向かって封口体との間隔が大きくなるように傾斜する先端側部分とを含む。

Description

円筒形電池
 本開示は、円筒形電池に関する。
 従来、有底円筒状の外装缶と、外装缶の開口を塞ぐ封口体と、外装缶と封口体の間に介在するガスケットとを備えた円筒形電池が広く知られている(例えば、特許文献1,2参照)。外装缶には、一般的に、開口の縁部が内側に曲げられ、ガスケットを介して封口体を押え付けるかしめ部が形成されている。なお、円筒形電池では、例えば、封口体の内面に正極リードが接続されて封口体が正極外部端子となり、外装缶の内面に負極リードが接続されて外装缶が負極外部端子となる。
特開2009-152031号公報 特表2010-512638号公報
 ところで、円筒形電池は、複数個が電気的に接続されてモジュール化される場合があり、外部リードが正極外部端子および負極外部端子に接続される。このとき、電池モジュールの小型化を目的として、外部リードが負極外部端子としての外装缶のうち封口体に近接するかしめ部に接続される場合がある。この場合、外部リードの接続面積を大きくしてリード接続の作業性を向上させるために、かしめ部を長く延ばすことが考えられるが、かしめ部を単純に長くすると、封口体がかしめ部から大きな圧力を受けて変形し易くなる。封口体が変形すると、封口体に設けられた安全弁の作動圧のバラツキが大きくなる、封口体に外部リードを接続する際に接続位置が安定しない等の不具合が発生し得る。
 本開示の一態様である円筒形電池は、有底円筒状の外装缶と、前記外装缶の開口を塞ぐ封口体と、前記外装缶と前記封口体の間に介在するガスケットとを備え、前記外装缶には、前記開口の縁部が内側に曲げられ、前記ガスケットを介して前記封口体を押え付けるかしめ部が形成され、前記かしめ部は、前記外装缶の内側に向かって前記封口体との間隔が小さくなるように傾斜する基端側部分と、前記基端側部分よりも前記封口体側に小さな角度で傾斜するか、前記外装缶の底面部と平行であるか、または先端に向かって前記封口体との間隔が大きくなるように傾斜する先端側部分とを含むことを特徴とする。
 本開示の一態様である円筒形電池によれば、封口体の変形を抑制しつつ、かしめ部を長く延ばすことができる。これにより、封口体の変形による性能低下を招くことなく、かしめ部における外部リードの接続面積を十分に確保でき、円筒形電池をモジュール化する際にリード接続の作業性が向上する。
図1は、実施形態の一例である円筒形電池の縦方向断面図である。 図2は、図1中の外装缶の溝入部、かしめ部、および封口体の一部の拡大図である。 図3は、かしめ部の構成を説明するための図である。
 以下、図面を参照しながら、本開示に係る円筒形電池の実施形態の一例について詳説する。図1は、実施形態の一例である円筒形電池10の断面図である。
 図1に示すように、円筒形電池10は、底面部16aおよび側面部16bを含む有底円筒状の外装缶16と、外装缶16の開口を塞ぐ封口体17、外装缶16と封口体17の間に介在するガスケット18とを備える。また、円筒形電池10は、外装缶16に収容される電極体14および電解質を備える。電極体14は、正極11と、負極12と、セパレータ13とを含み、正極11と負極12がセパレータ13を介して渦巻き状に巻回された構造を有する。
 本明細書では、説明の便宜上、外装缶16の軸方向に沿った方向を「縦方向または上下方向」とし、円筒形電池10の封口体17側(外装缶16の開口側)を上、外装缶16の底面部16a側を下とする。
 正極11は、正極芯体と、当該芯体の少なくとも一方の面に形成された正極合剤層とを有する。正極芯体には、アルミニウム、アルミニウム合金など、正極11の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。正極合剤層は、正極活物質、アセチレンブラック等の導電剤、およびポリフッ化ビニリデン等の結着剤を含み、正極芯体の両面に形成されることが好ましい。正極活物質には、例えばリチウム遷移金属複合酸化物が用いられる。
 負極12は、負極芯体と、当該芯体の少なくとも一方の面に形成された負極合剤層とを有する。負極芯体には、銅、銅合金等の負極12の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルムなどを用いることができる。負極合剤層は、負極活物質、およびスチレン-ブタジエンゴム(SBR)等の結着剤を含み、負極芯体の両面に形成されることが好ましい。負極活物質には、例えば黒鉛、シリコン含有化合物などが用いられる。
 電解質は、水系電解質であってもよく、非水電解質であってもよい。また、液体電解質、固体電解質のいずれであってもよい。本実施形態では、非水電解質を用いるものとする。非水電解質は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む。非水溶媒としては、例えば、エステル類、エーテル類、ニトリル類、アミド類、およびこれらの2種以上の混合溶媒を用いることができる。非水溶媒は、これら溶媒の水素の少なくとも一部をフッ素等のハロゲン原子で置換したハロゲン置換体を含有していてもよい。電解質塩には、例えば、LiPF等のリチウム塩が用いられる。
 円筒形電池10は、電極体14の上下にそれぞれ配置された絶縁板19,20を備える。図1に示す例では、正極11に接続された正極リード21が絶縁板19の貫通孔を通って封口体17側に延び、負極12に接続された負極リード22が絶縁板20の外側を通って外装缶16の底面部16a側に延びている。正極リード21は封口体17の底板である内部端子板25に溶接等で接続され、内部端子板25と電気的に接続された封口体17のラプチャー板26が正極外部端子となる。負極リード22は外装缶16の底面部16aの内面に溶接等で接続され、外装缶16が負極外部端子となる。
 外装缶16は、軸方向一端(上端)が開口した金属製容器であって、底面部16aが円板状を呈し、側面部16bが底面部16aの外周縁に沿って円筒状に形成されている。封口体17は、外装缶16の開口の形状に対応する円板状に形成されている。ガスケット18は、樹脂製の環状部材であって、電池内部の密閉性を確保すると共に、外装缶16および封口体17の電気的な絶縁を確保する。
 外装缶16には、開口の縁部が内側に曲げられ、ガスケット18を介して封口体17を押え付けるかしめ部31が形成されている。また、外装缶16には、側面部16bが外側から内側に張り出して形成され、ガスケット18を介して封口体17を支持する溝入部30が形成されている。溝入部30は、側面部16bの外側からのスピニング加工により、外装缶16の周方向に沿って環状に形成される。
 かしめ部31は、外装缶16の開口縁部(上端部)を内側に折り曲げて形成され、封口体17およびガスケット18を介して溝入部30と対向し、溝入部30と共に封口体17を挟持する。かしめ部31は、溝入部30と同様に、外装缶16の周方向に沿って環状に形成され、ガスケット18を介して封口体17の周縁部を上から押え付けている。詳しくは後述するが、かしめ部31の中間部には、小さく折れ曲がった屈曲部34が形成されている。
 封口体17は、電流遮断機構を備えた円板状の部材である。封口体17は、電極体14側から順に、内部端子板25、絶縁板27、およびラプチャー板26が積層された構造を有する。内部端子板25は、正極リード21が接続される環状部25a、および電池の内圧が所定の閾値を超えたときに環状部25aから切り離される薄肉の中央部25bを含む金属板である。環状部25aには、通気孔25cが形成されている。
 ラプチャー板26は、絶縁板27を挟んで内部端子板25と対向配置される。絶縁板27には、径方向中央部に開口27aが、内部端子板25の通気孔25cと重なる部分に通気孔27bがそれぞれ形成されている。ラプチャー板26は、電池の内圧が所定の閾値を超えたときに破断する弁部26aを有し、弁部26aが絶縁板27の開口27aを介して内部端子板25の中央部25bと溶接等で接続されている。絶縁板27は、環状部25aと弁部26aの中央部25bとの接続部分以外の部分を絶縁している。
 弁部26aは、電池の内側に凸の下凸部、および下凸部の周囲に形成された薄肉部を含み、ラプチャー板26の径方向中央部に形成されている。円筒形電池10では、正極リード21が接続された内部端子板25と、ラプチャー板26とが電気的に接続されることで、電極体14からラプチャー板26につながる電流経路が形成される。電池に異常が発生して内圧が上昇すると、内部端子板25が破断して中央部25bが環状部25aから切り離され、弁部26aが電池の外側に向かって凸となるように変形する。これにより、電流経路が遮断される。電池の内圧がさらに上昇すると、弁部26aが破断してガスの排出口が形成される。
 なお、封口体の構造は、図1に示す構造に限定されない。封口体は、2枚の弁体を含む積層構造を有していてもよく、弁体を覆う凸状の封口体キャップを有していてもよい。また、負極リードが封口体の内面に接続され、正極リードが外装缶の内面に接続されてもよい。この場合、封口体が負極外部端子となり、外装缶が正極外部端子となる。
 円筒形電池10は、例えば、複数個が直列に接続されてモジュール化される。複数の円筒形電池10を含む電池モジュールでは、外部リードが外装缶16のかしめ部31および封口体17に溶接等で接続される。外部リードをかしめ部31に接続する場合、外部リードを外装缶16の底面部16aに接続する場合と比べて、モジュールの小型化を図ることができる。円筒形電池10によれば、かしめ部31を外装缶16の径方向内側に長く延ばすことができるので、かしめ部31における外部リード接続面積を十分に確保でき、リード接続の作業性が向上する。なお、外部リードは、かしめ部31の先端側部分である第2領域33(後述の図2参照)に溶接されることが好ましい。
 以下、図2および図3を参照しながら、外装缶16の溝入部30およびかしめ部31について詳説する。図2は図1中の溝入部30、かしめ部31、および封口体17の一部の拡大図、図3はかしめ部31の拡大図である。
 図2に示すように、溝入部30は、断面略U字形状を有し、その上面で封口体17を支持する。溝入部30の長さL1は、例えば0.5~3mmである。ここで、溝入部30の長さL1とは、側面部16bから溝入部30の内端30aまでの外装缶16の径方向に沿った長さを意味する。溝入部30の長さL1が当該範囲内であれば、外装缶16の機械的強度を確保しながら、封口体17を安定に支持することができる。なお、溝入部30の長さL1を長くすると、かしめ部31の長さL2を長くしても封口体17の変形を抑制できるが、L1が長くなると、電池の内部空間が減少するという課題がある。
 かしめ部31は、上記のように、外装缶16の内側に折り曲げられた部分であって、ガスケット18を介して封口体17の周縁部を上から押え付ける部分である。かしめ部31は、外装缶16の開口縁部(上端部)が封口体17およびガスケット18を介して溝入部30と対向するように、外装缶16の内側に折り曲げられることで形成される。円筒形電池10では、かしめ部31がガスケット18を圧縮することで、電池内部の密閉性が確保されている。
 また、かしめ部31は、厚みが一定であることが好ましい。即ち、かしめ部31には、大きな凹凸や溝、段差等が形成されず、厚みが局所的に薄くなるような薄肉部が存在しないことが好ましい。この場合、かしめ部31の強度を十分に確保でき、例えば、電池に加わる衝撃で外装缶16にクラック等が生じることを防止できる。
 かしめ部31は、外装缶16の内側に向かって封口体17の外面との間隔が小さくなるように下方に傾斜し、ガスケット18を封口体17が変形しない範囲で強く圧縮する、基端側部分である第1領域32を含む。第1領域32は、側面部16bの上下方向に沿った部分との境界位置(即ち、かしめ部31の付け根)である基端32aの近傍に、外装缶16の外側に向かって大きく湾曲したR部を有し、R部から外装缶16の径方向内側に延びている。かしめ部31のうち、特に第1領域32がガスケット18を強く圧縮することで、電池内部の良好な密閉性が確保される。
 かしめ部31は、外装缶16の径方向に沿って封口体17の外面に沿うように、外装缶16の底面部16aと平行に形成された、先端側部分である第2領域33を含む。図2に示す例では、かしめ部31の中間部に屈曲部34が存在し、かしめ部31の屈曲部34から先端33aにかけて底面部16aと平行に形成されている。このような第2領域33を形成することで、封口体17がかしめ部31から受ける圧力が抑制され、かしめ部31を長く延ばしても封口体17の変形を防止できる。また、外部リードは第2領域33に溶接されるが、平坦で長さの長い第2領域33が存在することで、リード接続の作業性が向上する。なお、従来の一般的な円筒形電池では、かしめ部がR部から先端まで下方に向かって傾斜している。
 屈曲部34は、下方に傾斜する第1領域32と、底面部16aと平行な第2領域33との境界部であって、かしめ部31が延びる方向が変化する部分である。屈曲部34は、封口体17側に凸となるように、かしめ部31の中間部が小さく折れ曲がって形成されている。本実施形態では、屈曲部34が基端32aよりも先端33a寄りに形成されているが、屈曲部34は、基端32a寄りに形成されてもよく、基端32aおよび先端33aから略等距離の位置に形成されてもよい。
 図3に示すように、かしめ部31の第2領域33は、先端33aに向かって封口体17との間隔が大きくなるように上方に傾斜していてもよい。この場合、屈曲部34において、かしめ部31の傾斜方向が下方向から上方向に変化する。なお、第2領域33は、第1領域32と同様に下方に傾斜していてもよいが、この場合、第1領域32よりも封口体17側に小さな角度で傾斜する。
 具体例としては、外装缶16の縦方向断面において、外装缶16の底面部16aと平行な仮想線αと、かしめ部31の第2領域33に沿った仮想線βとがなす角度θ1が、±3°の範囲内であることが好ましい。ここで、角度θ1が+とは、先端33aに向かって第2領域33が上方に傾斜している状態を意味し、角度θ1が-とは、先端33aに向かった第2領域33が下方に傾斜している状態を意味する。また、第2領域33が底面部16aと平行である場合、角度θ1は0°である。
 角度θ1が±3°であれば、封口体17の変形をより確実に抑制できる。角度θ1は、-1.5~3°がより好ましく、0~3°が特に好ましい。一方、角度θ1が+3°を超えて大きくなると、例えば、外部リード接続の作業性が低下する、或いはかしめ部31の先端33a側におけるガスケット18の圧縮が弱くなり過ぎて電池内部の密閉性が低下する等の不具合が発生し得る。
 また、外装缶16の縦方向断面において、外装缶16の底面部16aと平行な仮想線αと、第1領域32の下方に傾斜する部分に沿った仮想線γとがなす角度θ2は、5~30°が好ましく、5~25°がより好ましく、5~20°が特に好ましい。角度θ2が当該範囲内であれば、封口体17の変形を抑制しつつ、ガスケット18を強く圧縮して電池内部の良好な密閉性を確保することが容易になる。
 図2に示すように、かしめ部31の長さL2は、溝入部30の長さL1以上であることが好ましい。即ち、かしめ部31は、溝入部30の内端30aよりも外装缶16の径方向内側に延出していることが好ましい。この場合、かしめ部31における外部リードの接続面積を十分に確保でき、リード接続の作業性がより向上する。かしめ部31の長さL1は、例えば、溝入部30の長さL2の1.05~2倍であり、好ましくは1.1~1.5倍である。長さL2の一例は、1.5~3mmである。
 屈曲部34は、溝入部30と対向する範囲に形成されている。つまり、かしめ部31には、溝入部30の内端30aと上下方向に重なる位置よりも基端32a側に屈曲部34が形成されている。この場合、かしめ部31を長く延ばしても、封口体17の変形を抑制し易い。
 かしめ部31は、例えば、外装缶16の上端から所定長さ(例えば、1mm)の領域のみを縮径加工した後、封口体17を外装缶16に挿入し、かしめ金型により外装缶16の上端部を塑性加工して封口体17にかしめることにより形成される。縮径加工時に、縮径部を内側または外側に所定の角度で曲げておくことで、第2領域33の傾斜角度θ1を自由に調整できる。
 なお、外装缶16を製造する初期の段階でかしめ部31の形状を加工してもよい。また、かしめ金型が外装缶16と接触する部分をかしめ部31のR部のみとして外装缶16の上端部を塑性加工してもよい。この場合、例えば、かしめ後に先端33a側がスプリングバックして屈曲部34が形成される。また、かしめ後に先端33aを追加工して、かしめ部31の形状を加工することも可能である。
 以上のように、円筒形電池10では、かしめ部31が溝入部30よりも外装缶16の径方向内側に延出している。そして、かしめ部31には屈曲部34が形成され、先端側部分である第2領域33は、外装缶16の底面部16aに対して±3°の角度範囲で緩やかに傾斜する、或いは底面部16aと平行に形成されている。このため、かしめ部31を長く延ばしても、かしめ部31から受ける圧力による封口体17の変形が抑制される。円筒形電池10によれば、封口体17の変形による性能低下を招くことなく、かしめ部31における外部リードの接続面積を十分に確保でき、円筒形電池10をモジュール化する際にリード接続の作業性が向上する。
 10 円筒形電池、11 正極、12 負極、13 セパレータ、14 電極体、16
 外装缶、16a 底面部、16b 側面部、17 封口体、18 ガスケット、19,20 絶縁板、21 正極リード、22 負極リード、25 内部端子板、25a 環状部、25b 中央部、25c 通気孔、26 ラプチャー板、26a 弁部、27 絶縁板、27a 開口、27b 通気孔、30 溝入部、30a 内端、31 かしめ部、32 第1領域、32a 基端、33 第2領域、33a 先端、34 屈曲部

Claims (4)

  1.  有底円筒状の外装缶と、
     前記外装缶の開口を塞ぐ封口体と、
     前記外装缶と前記封口体の間に介在するガスケットと、
     を備え、
     前記外装缶には、前記開口の縁部が内側に曲げられ、前記ガスケットを介して前記封口体を押え付けるかしめ部が形成され、
     前記かしめ部は、前記外装缶の内側に向かって前記封口体との間隔が小さくなるように傾斜する基端側部分と、前記基端側部分よりも前記封口体側に小さな角度で傾斜するか、前記外装缶の底面部と平行であるか、または先端に向かって前記封口体との間隔が大きくなるように傾斜する先端側部分とを含む、円筒形電池。
  2.  前記外装缶は、前記封口体を介して前記かしめ部と対向するように形成され、前記封口体を支持する溝入部を有し、
     前記かしめ部の長さは、前記溝入部の長さ以上である、請求項1に記載の円筒形電池。
  3.  前記外装缶の縦方向断面において、前記外装缶の底面部と平行な仮想線αと、かしめ部の前記先端側部分に沿った仮想線βとがなす角度θは、±3°の範囲内である、請求項1または2に記載の円筒形電池。
  4.  前記かしめ部は、厚みが一定である、請求項1~3のいずれか1項に記載の円筒形電池。
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