JP3633042B2

JP3633042B2 - 角型電池

Info

Publication number: JP3633042B2
Application number: JP17865495A
Authority: JP
Inventors: 秀哲名倉; 浩平山本; 吉郎原田
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 1995-07-14
Filing date: 1995-07-14
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2015-07-14
Also published as: JPH0935694A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電池に係わり、特に、断面が四角形状となされた角型電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電池として、たとえば図５に示すように、断面が四角形状となされた角型電池が知られている。
【０００３】
この図に示す角型電池１は、有底筒状で断面形状が長方形状の缶体２内に、正極にＬｉＣｏＯ_２を、また、負極にカーボンを用いたシート状電極を、ポリオレフィン多孔膜のセパレータを介して長円形に巻いて形成した電極群３（図６参照）を挿入するとともに、前記缶体２内に電解液を注入した後に、この缶体２の開口端２ａを閉塞するように封口板４を装着し、この封口板４の周縁部と前記缶体２の開口端２ａの内周部との間に、図６に示すように、ポリプロピレン等の絶縁材料からなるガスケット５を配置し、前記缶体２の開口端２ａを加締めることによって、前記ガスケット５と前記封口板４の周縁部とを共締めして、前記封口板３を缶体１の開口端２ａに固定するとともに、前記開口端２ａの内周部と前記封口板４の周縁部とを全周に亙って気密に閉塞した構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した角型電池１においては、缶体２の開口端２ａの形状が長方形であって、開口端２ａに施される加締めが、長さの異なる長辺と短辺に対する直線的な加締めとなることから、特に、長辺の中間部分における開口端２ａによるガスケット５の挟持力がばらついたり、あるいは、加締め後におけるスプリングバック等によって前述した挟持力が低下するといった不具合を有している。
【０００５】
このような不具合は、長辺／短辺≧２である場合に多く発生することが確認されている。
【０００６】
そして、このような不具合が発生すると、前記開口端２ａにおける気密性が低下し、この気密性の低下した部分から外部の空気や水分が缶体２内に浸入することによって、空気中の水蒸気や前記水分によりその内部に挿入されている活物質の不活性化が起こり、電池容量の減少を招いてしまう。
また、前述した気密性の低下により、缶体２内に注入されている溶媒が外部へ揮発してしまい、これに起因して電池特性が悪化してしまうといった不具合も生じる。
特に、再充電を行なって、長期に亙って繰り返し使用される二次電池においては、前述した不具合の発生頻度が高くなる。
【０００７】
本発明は、前述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、缶体の内部への空気や水分の浸入を抑制し、あるいは、缶体内部の溶媒の揮発を抑制することのできる角型電池を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述した目的を達成するために、有底筒状で断面形状が角型の缶体と、この缶体の開口端を閉塞するように設けられる封口板と、この封口板の周縁部と前記缶体の開口端内周部との間に介装されて、両者を絶縁するガスケットとを備え、前記缶体の開口端が、前記ガスケットを介して前記封口板の周縁部を挟持するように加締められてなる角型電池において、前記缶体の加締め部から前記封口板の一部にかけて、変性ポリエチレンフィルムおよび金属ラミネートフィルムからなる積層体を溶着することによって被覆されていることを特徴とする。
【０００９】
【作用】
本発明に係わる角型電池によれば、前記缶体の加締め部から前記封口板の一部にかけて被覆される積層体の変性ポリエチレンフィルムによって、前記加締め部における水蒸気や水分の通過、あるいは、缶体内の溶媒の通過が抑制され、また、金属ラミネートフィルムによって前記変性ポリエチレンフィルムが補強されるとともに、この積層体によって、前記加締め部における缶体の開口端が、前記封口板から剥がれる方向へ移動することが拘束されることにより、この加締め部における挟持力の低下が抑制される。
したがって、これらの相乗作用により、加締め部における気密性の低下が抑制される。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について、図１ないし図４に基づき説明する。
図１中、符号１０は本実施例に係わる角型電池を示し、この角型電池１０は、有底筒状で断面形状が角型の缶体１１と、この缶体１１の開口端１１ａを閉塞するように設けられる封口板１２と、この封口板１２の周縁部と前記缶体１１の開口端１１ａの内周部との間に介装されて、両者を絶縁するガスケット１３とを備え、前記缶体１１の開口端１１ａが、前記ガスケット１３を介して前記封口板１２の周縁部を挟持するように加締められてなり、前記缶体１１の加締め部Ｃから前記封口板１２の一部にかけて、変性ポリエチレンフィルム１４ａおよび金属ラミネートフィルム１４ｂからなる積層体１４によって被覆された概略構成となっている。
【００１１】
前記缶体１１の開口端１１ａの近傍には、図１および図４に示すように、前記缶体１１の内部に突出する突条１１ｂを全周に亙って形成する絞りが施されており、この突条１１ｂによって、前記封口体１２の周縁部に取り付けられる前記ガスケット１３の下端が全周に亙って支持されるようになされ、かつ、前記開口端１１ａが内側へ加締められた際に、この開口端１１ａとの間で、前記ガスケット１３を挟持するようになされている。
【００１２】
前記封口板１２は、導電性を有する材料によって長方形状に形成されているとともに、その中央部には、正極の接触部を構成する突起１２ａが突設されているとともに、前記缶体１１の開口端１１ａを覆って取り付けられる際に、図４に示すように、前記缶体１１の内部に挿入されている電極群１５から延設された正極のリード端子１６が溶接等によって接続されるようになされている。
【００１３】
また、前記ガスケット１３は、電気絶縁性が良好で、好ましくは水蒸気の透過性の低い材料によって環状に形成されており、たとえば、ポリプロピレン樹脂が好適に用いられる。
【００１４】
さらに、前記積層体１４は、その外形形状が前記缶体１１の断面形状と略同一の長方形となされているとともに、中央部には、前記封口板１２の突起１２ａが貫通させられる貫通孔１４ｃが形成されていることにより、前記缶体１１の外周面から、前記封口体１２の周縁部と所定距離重畳させられる幅をもって環状に形成されている。
【００１５】
そして、この積層体１４を構成する金属ラミネートフィルム１４ｂは、本実施例においては、図３に示すように、１０ミクロンの厚さのアルミニウム箔あるいはアルミニウム合金箔からなる金属層１７と、この金属層１７の両面に一体に積層された４０ミクロンの厚さのポリプロピレン樹脂からなる第１の樹脂層１８・１９と、一方の第１の樹脂層１９に一体に積層された１０ミクロンの厚さのポリエステル樹脂からなる第２の樹脂層２０とによって構成されている。
【００１６】
また、前記積層体１４を構成する前記変性ポリエチレンフィルム１４ａは、その厚さが約５０ミクロンとなされており、前記金属ラミネートフィルム１４ｂの第２の樹脂層２０と重ね合わされた状態で、前記缶体１１および封口体１２上に載置されるようになっている。
【００１７】
ついで、このように構成された本実施例の作用について説明する。
【００１８】
まず、この角型電池１０は、従来と同様にして、缶体１１内に電極群１５を挿入し、電解液を注入した後に、封口板１２およびガスケット１３を前記缶体１１の開口端１１ａに装着し、ついで、前記開口端１１ａを内側に加締めることにより、前記ガスケット１３および封口板１２を缶体１１の開口端１１ａと突条１１ｂとに挟持させて、前記開口端１１ａの封口を行なう。
【００１９】
また、前記変性ポリエチレンフィルム１４ａ上に金属ラミネートフィルム１４ｂを重ね合わせて、プレス等によって予備成形することにより、これらを一体化して積層体１４を形成するとともに、この積層体１４を、前記加締め部Ｃと封口板１２とによって形成される表面形状に合致させておく。
【００２０】
ついで、前記加締め部Ｃと前記封口体１２を覆うようにして、前記予備成形された積層体１４を設置した後に、図４に示すように、前記積層体１４に熱板２１を押し付けて、この積層体１４を構成する変性ポリエチレンフィルム１４ａを溶融することにより、積層体１４を前記缶体１１の開口端１１ａから封口体１２の上面へかけて溶着することによって組み上げられる。
【００２１】
この際、ポリエステルフィルムはポリエチレン、ポリプロピレンフィルムより耐熱温度が高いため、溶融接着時に、アルミニウム箔と封口部とがショートすることを防止することができる。
【００２２】
これによって、図１および図４に示すように、前記加締め部Ｃにおける開口端１１ａの端縁と封口板１２との間が前記積層体１４によって被覆されて、前記ガスケット１３が覆い隠される。
【００２３】
このようにして組み上げられた本実施例の角型電池１０においては、加締め部Ｃにおける開口端１１ａの端縁と封口板１２との間が前記積層体１４によって被覆されて、前記ガスケット１３が覆い隠されることにより、前記積層体１４を構成する変性ポリエチレンフィルム１４ａによって外部の水蒸気や水分が、前記加締め部Ｃから缶体１１内へ浸入することが防止されるとともに、この缶体１１内に注入されている溶媒が外部へ揮発してしまうことが抑制される。
したがって、電池容量の低下や電池特性の悪化が防止される。
【００２４】
また、前記積層体１４の層中に金属ラミネートフィルム１４ｂが存在することにより、その金属層により、積層体１４自体の強度が確保されるとともに、缶体１１の開口端１１ａを強固に封口体１２へ接続し、これによって、加締め部Ｃにおける開口端１１ａの、前記封口体１２から離間する方向への変形が抑制され、加締め部Ｃにおける密封性の低下が防止される。
【００２５】
したがって、この点からも、長期に亙って電池容量の低下や電池特性の悪化が防止される。
【００２６】
ここで、従来の構成の角型電池１を比較例とし、この比較例と本実施例に係わる角型電池１０の電池容量について、組立後において、１０回の充・放電を行なった後に、充・放電後の初期段階、温度６０℃および湿度４０％の条件下で２０日間放置した後、また、温度９０℃および湿度９０％の条件下で２０日間放置した後のそれぞれにおいて測定したところ表１に示す結果が得られた。
【００２７】
【表１】

なお、表中の数値の単位はｍＡｈ（ミリアンペアアワー）である。
【００２８】
この結果からも明らかなように、本実施例に係わる角型電池１０においては、比較例に比して電池容量の減少が少なく、かつ、経時変化も小さい。
【００２９】
また、温度６０℃で２０日間放置した後における重量変化を測定したところ、本実施例の角型電池１０が―３ｍｇであったのに対して、比較例が―１５ｍｇであった。
【００３０】
この重量減少は、前記缶体１１（２）に注入されている溶媒の一部が外部へ揮発することによって生じると想定されるが、本実施例の角型電池１０は、従来の比較例に比して１／５の重量減少に抑さえられており、電池特性の変化が抑制されるとともに、前記効果と相俟って長期間に亙る電池性能の維持が図られる。
【００３１】
なお、前記実施例において示した各構成部材の諸形状や寸法等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３２】
たとえば、前記積層体１４を構成する金属ラミネートフィルム１４ｂの金属層を、アルミニウム箔やアルミニウム合金箔とした例について示したが、ステンレス箔等、他の金属箔を用いてもよいものであり、また、金属箔に積層される樹脂層の材質や積層形態も変更可能である。
【００３３】
そして、前記金属箔を適宜変更することにより、缶体１１の開口端１１ａと封口板１２との接合強度が高められて、加締め部Ｃにおける封口板１２およびガスケット１３に対する挟持力の低下が防止される。
【００３４】
さらに、前記ガスケット１３としてポリプロピレン樹脂を用いた例について説明したが、積層体１４の熱溶着時におけるガスケット１３への熱的影響を小さくするために、前記ガスケット１３を熱に強いポリテトラフルオロエチレン（テフロン：デュポン社商品名）樹脂を用いることも可能である。
【００３５】
ここで、前記ポリテトラフルオロエチレン樹脂は、ポリプロピレン樹脂に比して、塑性変形し易く、加締め部Ｃにおける気密性の低下が懸念されるが、前述したように、積層体１４において充分な気密性が確保されていることから、全体としての気密性の低下は小さい。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の角型電池によれば、缶体の加締め部から封口板の一部にかけて溶着により被覆される積層体の変性ポリエチレンフィルムによって、前記加締め部における水蒸気や水分の通過、あるいは、缶体内の溶媒の通過を抑制し、また、金属ラミネートフィルムによって前記変性ポリエチレンフィルムを補強するとともに、この積層体によって、前記加締め部における缶体の開口端が、前記封口板から剥がれることを拘束し、これによって、この加締め部における挟持力の低下を防止することができる。
【００３７】
したがって、これらの相乗作用により、加締め部における気密性の低下を抑制して、活物質の不活性化を抑制するとともに、溶媒の揮発を抑制して、電池性能の低下を長期に亙って防止することができる。
【００３８】
また、その他の効果として、ラミネートフィルムの厚さ、材質、接着面積等のコントロールにより、前述の密封特性を保ったまま、異常な内圧上昇時の安全機構（防爆）とすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係わる角型電池の外観斜視図である。
【図２】本発明の一実施例に用いられる積層体の外観斜視図である。
【図３】本発明の一実施例に用いられる積層体の拡大縦断面図である。
【図４】本発明の一実施例を示すもので、積層体を缶体の加締め部へ被覆する方法の一例を示す要部の縦断面図である。
【図５】従来の角型電池を示す外観斜視図である。
【図６】従来の角型電池における加締め部の縦断面図である。
【符号の説明】
１０角型電池
１１缶体
１１ａ開口端
１２封口板
１３ガスケット
１４積層体
１４ａ変性ポリエチレンフィルム
１４ｂ金属ラミネートフィルム
Ｃ加締め部

Claims

有底筒状で断面形状が角型の缶体１１と、この缶体の開口端１１ａを閉塞するように設けられる封口板１２と、この封口板の周縁部と前記缶体の開口端内周部との間に介装されて、両者を絶縁するガスケット１３とを備え、前記缶体の開口端が、前記ガスケットを介して前記封口板の周縁部を挟持するように加締められてなる角型電池において、前記缶体の加締め部Ｃから前記封口板の一部にかけて、変性ポリエチレンフィルム１４ａおよび金属ラミネートフィルム１４ｂからなる積層体１４を溶着することによって被覆されていることを特徴とする角型電池。