JPH1050273A - 円筒形電池及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 円筒形正極合剤の内周面と円筒形負極体の外
周面とを完全に対向させ、放電利用率向上を図る。 【解決手段】 有底円筒形の正極缶１の外周側内底面１
ｅに下端面２ａが当接した状態で配設された円筒形正極
合剤２と、円筒形正極合剤２の内部に配設された有底円
筒形のセパレータ３と、セパレータ３の内底面３ｂに下
端面４ｂが当接した状態で配設された円筒形負極体４と
を備えた電池において、正極缶１の底部１ｄの中央に、
セパレータ３の底部３ａを収容する凹部１０を設け、セ
パレータ３の内底面３ｂと正極缶１の外周側内底面１ｅ
とを面一とする。正極缶１の内周面に正極合剤２を圧入
するに際し、正極合剤２の下端面２ａが正極缶１の外周
側内底面１ｅに当接する手前の位置まで正極合剤２を圧
入した状態で、正極缶１の上方部１ａをビーディングす
ることにより正極合剤２の上端面２ｄに載置されたリン
グ２０を介して正極合剤２を下方へ押圧する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は円筒形電池及びその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】円筒形電池として、例えば、図２に示す
ような内部構造を有するリチウム電池が知られている。
すなわち、この円筒形リチウム電池は、有底円筒形の正
極缶１の内部に、３つの円筒形正極合剤２が嵌合挿入さ
れて円筒軸方向に沿って積層装填されている。各円筒形
正極合剤２は、９重量部の二酸化マンガン及び１重量部
の黒鉛に加えバインダとして０．２重量部の粉末フッ素
樹脂を混合して造粒成形された正極合剤により中空円筒
体状に加圧成形されたものである。３つの円筒形正極合
剤２の内周面には、例えばポリプロピレン製不織布など
からなる有底円筒形のセパレータ３が装着されている。
さらに、セパレータ３の内側には、内部中空の円筒形負
極体４が配設されている。この円筒形負極体４は、リチ
ウム金属などからなるリチウム平板を巻回し、その両端
部を相互に突き合わせて円筒形に成形されたものであっ
て、円筒軸方向の寸法が３つ積層された円筒形正極合剤
全体のそれと同じ寸法となっている。また、円筒形負極
体４の内周面には帯状の負極集電体５の一端が接続され
ており、その負極集電体５の他端部５ａが円筒形負極体
４の上端面より突出している。

【０００３】そして、正極缶１の内部には、円筒形正極
合剤２及び円筒形負極体４の上方まで非水電解液５が注
液されている。非水電解液５は、例えば、過塩素酸リチ
ウムを溶質とし、プロピンカーボネート及び１，２−ジ
メトキシエタンを溶媒とした溶液などからなる。

【０００４】また、正極缶１の上方部１ａには、ビーデ
ィングにより正極缶１の外周面に沿って形成された溝部
１ｂが形成され、溝部１ｂの上方にガスケット６が載置
されている。このガスケット６を介して外形円形状の封
口板７及び皿状の負極端子８が封止されている。

【０００５】正極缶１の底部１ｄの中央には外方に突出
した正極端子としての有底円筒形の突部１ｃが設けら
れ、負極集電体５の他端部５ａはガスケット６の中央開
口部６ａを挿通して封口板７の下面に溶接接続されてい
る。

【０００６】このような構成の筒形電池の組立にあって
は、まず、正極缶１の内部に円筒形正極合剤２、セパレ
ータ３及び円筒形負極体４を収装してから溝部１ｂを形
成し、この溝部１ｂにガスケット６を載置するとともに
負極集電体５の他端部５ａをガスケット６の中央開口部
６ａに挿通させて、封口板７の下面に溶接接続する。そ
して、電解液５を注入した後、封口板５を負極端子８な
どとともにガスケット６を介して正極缶１の開口端部１
ａに封止して組立を完了するようになっている。

【０００７】前述した正極缶１の内部に円筒形正極合剤
２、セパレータ３及び円筒形負極体４を収装するにあた
って、円筒形正極合剤２を正極缶１の内部に圧入して正
極缶１の外周側内底面１ｅに円筒形正極合剤２の下端面
２ａを当接させることにより、円筒形正極合剤２を円筒
軸方向に位置決めしている。次にセパレータ３を円筒形
正極合剤２の内部に挿入して正極缶１の内底面１ｅにセ
パレータ３の底部３ａの下端面３ｄを当接させることに
より、円筒形正極合剤２及びセパレータ３の下端面２
ａ，３ｄが面一になるように円筒形正極合剤２を円筒軸
方向に位置決めしている。また円筒形負極体４の下端面
４ｂをセパレータ３の内底面３ｂに当接させることによ
り、円筒形負極体４を円筒軸方向に位置決めしている。

【０００８】このように、正極缶１の内部に配設された
円筒形正極合剤２及び円筒形負極体４がセパレータ３を
介して対向することにより放電反応が起きるわけである
が、円筒形正極合剤２の内周面２ｂと円筒形負極体４の
外周面４ｃとの対向する面積が大きければ大きい程、放
電反応に有効な面積が増えることになり、放電利用率が
上がる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電池にあっては、図２に示すように、円筒形正極合
剤２に対する円筒形負極体４の高さ位置がセパレータ３
の底部３ａの厚さｄ１の分だけ上方にずれてしまってい
るのである。このため、円筒形正極合剤２の内周面２ｂ
と円筒形負極体４の外周面４ｃとがセパレータ３の底部
３ａの厚さｄ１の分だけずれて対向してしまい、円筒形
正極合剤２の下端面２ａから厚さｄ１の部分Ａと円筒形
負極体４の上端面４ａから厚さｄ１の部分Ｂとは対向相
手の電極がないため、その分有効に放電反応が進まず、
放電利用率が下がってしまうのである。

【００１０】本発明は、前述したような問題点を解決す
るためになされたものであり、その目的は、円筒形正極
合剤の内周面と円筒形負極体の外周面とを完全に対向さ
せ、放電利用率を向上できる円筒形電池及びその製造方
法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明に係る円筒形電池では、有底円筒形の正極缶
と、前記正極缶の外周側内底面に下端面が当接した状態
で配設された円筒形正極合剤と、前記円筒形正極合剤の
内部に配設された有底円筒形のセパレータと、前記セパ
レータの内底面に下端面が当接した状態で配設された円
筒形負極体とを備えた円筒形電池において、前記正極缶
の底部の中央に、前記セパレータの底部を収容する凹部
を設け、前記セパレータの前記内底面と前記正極缶の前
記外周側内底面とを面一としてなる。

【００１２】前記構成の円筒形電池の製造にあたり、前
記正極缶の内周面に前記円筒形正極合剤を圧入するに際
し、前記円筒形正極合剤の下端面が前記正極缶の外周側
内底面に当接する手前の位置まで前記円筒形正極合剤を
圧入した状態で、前記正極缶の上方部をビーディングす
ることにより前記円筒形正極合剤の上端面に載置された
リングを介して前記円筒形正極合剤を下方へ押圧し、前
記円筒形正極合剤の下端面を前記正極缶の前記外周側内
底面に密着させる。

【００１３】前述した本発明の円筒形電池によれば、正
極缶の底部の中央に設けられた凹部がセパレータの底部
を収容し、セパレータの内底面と正極缶の外周側内底面
とを面一にすることによって、セパレータを挟んで配設
された円筒形負極体及び円筒形正極合剤の下端面同士が
面一となるのに伴ってそれら上端面同士も面一となる。
よって円筒形負極体の外周面と円筒形正極合剤の内周面
とを完全に対向させることができる。

【００１４】さらに、前述した本発明の円筒形電池の製
造の方法によれば、前記正極缶内周面に前記円筒形正極
合剤を圧入するに際し、前記円筒形正極合剤の下端面が
前記正極缶の外周側内底面に当接する手前の位置まで前
記円筒形正極合剤を圧入した状態で、前記正極缶の上方
部をビーディングすることにより前記円筒形正極合剤の
上端面に載置されたリングを介して前記円筒形正極合剤
を下方へ押圧し、前記円筒形正極合剤の下端面を前記正
極缶の外周側内底面に密着させる。

【００１５】即ち、前記正極缶内周面に前記円筒形正極
合剤を圧入するに際し、圧入し始めてから前記円筒形正
極合剤の下端面を前記正極缶の前記外周側内底面に密着
させるまでの動作を一度に連続して行う場合には、円筒
形正極合剤の下端面が前記正極缶の外周側内底面に当接
した際に、円筒形正極合剤の下端部の内側が正極缶の底
部の中央に設けられた凹部の角部に当接して好ましくな
い衝撃を受ける可能性がある。

【００１６】しかしながら、本発明の円筒形電池の製造
方法にあっては、円筒形正極合剤の下端面が前記正極缶
の前記外周側内底面に当接する手前の位置まで前記円筒
形正極合剤を圧入した状態で、圧入を停止し、その後ビ
ーディングによる正極缶の上方部の変形によってリング
を介して円筒形正極合剤を下方へ押圧する。このため、
円筒形正極合剤の下端面が前記正極缶の前記外周側内底
面に当接するに際し、比較的柔らかく当接するため、円
筒形正極合剤の下端部の内側が正極缶の底部の中央に設
けられた凹部の角部によって好ましくない衝撃を受ける
ことを防止することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の円筒形電池及びそ
の製造方法の実施の形態について添付図面に基づき詳述
する。なお、前述した図２の従来例と共通する部分につ
いての詳しい説明は省略し、相違点を中心に詳述する。

【００１８】図２の従来例と相違する本発明の第１の特
徴点は、先ず、図１に示すように、正極缶１の底部１ｄ
の中央に、セパレータ３の底部３ａを収容する凹部１０
を設け、セパレータ３の内底面３ｂと正極缶１の外周側
内底面１ｅとを面一とした点である。

【００１９】即ち、正極缶１の底部１ｄの中央に設けら
れた凹部１０は、セパレータ３の底部３ａの厚さｄ１を
収容して底部３ａと密に嵌合できるような形状になって
いる。詳しくは、凹部１０は円筒部１０ａと環状の水平
部１０ｂと有底円筒形の突部１０ｃとから構成され、円
筒部１０ａはセパレータ３の底部３ａの外周面と密着で
きるような内径を有しており、本形態では、円筒部１０
ａの内径をセパレータ３の底部３ａの外径より僅かに大
きくしている。また、円筒部の高さｄ２はセパレータ３
の底部３ａの厚さｄ１と同じ寸法にしている。

【００２０】また、突部１０ｃは、水平部１０ｂの内周
端から外方へ突出する従来と同様の正極端子であって、
この突部１０ｃの正極缶１の外底面の外周側からの突出
長さｄ３は前述した従来の図２の突部１ｃの突出長さｄ
３と同じ寸法とすることにより、電池の円筒軸方向の長
さ寸法が従来のものと同じとなるようにしている。

【００２１】さらに、セパレータ３の円筒軸方向の長さ
をその底部の厚さｄ１分だけ大きくすることにより、セ
パレータ３の底部３ａを凹部１０に収容しても、電池内
におけるセパレータ３の上端３ｃの位置を従来のものと
同じとなるようにしている。

【００２２】以上の構成により、セパレータ３の内底面
３ｂと正極缶１の外周側内底面１ｅとは面一となる。こ
のことにより、軸方向の寸法が同じ円筒形正極合剤２全
体及び円筒形負極体４のそれぞれの下端面２ａ，４ｂが
面一に配設されることになり、円筒形正極合剤２及び円
筒形負極体４の上端面２ｄ，４ａも面一となる。したが
って、円筒形負極体４の外周面４ｃと円筒形正極合剤２
の内周面２ｂとを軸方向の全長に亘って完全に対向させ
ることができ、円筒形正極合剤２及び円筒形負極体４間
の放電利用率を向上させることができる。

【００２３】次に本発明の第２の特徴点について説明す
ると、前述した図１の円筒形電池の製造にあたり、正極
缶１の内周面に円筒形正極合剤２を圧入するに際し、円
筒形正極合剤２の下端面２ａが正極缶１の外周側内底面
１ｅに当接する手前の位置まで円筒形正極合剤２を圧入
した状態で、正極缶１の上方部１ａをビーディングして
溝部１ｂを形成することにより円筒形正極合剤の上端面
２ｄに載置されたリング２０を介して円筒形正極合剤２
を下方へ押圧し、円筒形正極合剤２の下端面２ａを正極
缶１の外周側内底面１ｅに押し下げて密着させるのであ
る。

【００２４】このリング２０は、断面Ｌ字形に形成され
ており、水平円環部２０ａと、この水平円環部２０ａの
外周端縁から上方に立設した円筒部２０ｂとから構成さ
れている。水平円環部２０ａの径方向の長さは円筒形正
極合剤のそれと同じ寸法であり、円筒部２０ｂの円筒軸
方向の長さは、正極缶１の上方部１ａをビーディングし
たときに、円筒部２０ｂの上端が下方に押圧されて水平
円環部２０ｂが円筒形正極合剤２を下方へ押し下げるの
に適した寸法となっている。

【００２５】即ち、正極缶１の内周面に円筒形正極合剤
２を圧入するに際し、圧入し始めてから円筒形正極合剤
２の下端面２ａが正極缶１の外周側内底面１ｅに密着さ
せるまでの動作を一度に連続して行う場合には、円筒形
正極合剤２の下端面２ａが正極缶１の外周側内底面１ｅ
に当接した際に、円筒形正極合剤２の下端部の内側２ｃ
が、円筒形正極合剤２の底部１ｄの中央に設けられた凹
部１０の角部１０ｄ、即ち円筒部１０ａ上端内縁に当接
して好ましくない衝撃を受ける可能性がある。

【００２６】しかしながら、本発明の円筒形電池の製造
方法にあっては、円筒形正極合剤２の下端面２ａが正極
缶１の外周側内底面１ｅに当接する手前の位置まで円筒
形正極合剤２を圧入した状態で、圧入を停止し、その後
ビーディングによる正極缶１の上方部１ａの変形によっ
てリング２０を介して円筒形正極合剤２を下方へ押圧し
て若干押し下げる。よって、円筒形正極合剤２の下端面
２ａが正極缶１の外周側内底面１ｅに当接するに際し、
比較的柔らかく当接するため、円筒形正極合剤２の下端
部の内側２ｃが正極缶１の底部１ｄの中央に設けられた
凹部１０の角部１０ｄによって好ましくない衝撃を受け
ることを防止することができ、電池としての信頼性を確
保できる。

【００２７】以上説明した本発明に係る円筒形電池の放
電利用率の向上を確認するため、放電性能試験を前述し
た図２の従来品と比較して行った。試験条件としては、
本発明品及び従来品双方に共通して、円筒形正極合剤２
や円筒形負極体４及び電解液５の組成や混合比率につい
ては従来技術の項で説明したものと同じものを用い、外
径１７．０ｍｍで高さ３３．５ｍｍの大きさものを各３
０個用意した。これらを温度２０℃の環境下で１ＫΩに
接続して連続放電させ、その持続時間を測定した。測定
結果を表１に示す。

【００２８】

【表１】 従来品の平均持続時間は５８３時間であるのに対して本
発明品のそれは６１８時間であり、従来品の平均持続時
間を１００としてこれに対する本発明品の平均持続時間
を指数で表すと、表１に示すように１０６となり、放電
性能の向上が認められた。したがって、本発明の円筒形
電池にあっては、円筒形正極合剤２及び円筒形負極体４
間の放電反応に有効な対向面積が最大となったことによ
り、放電利用率を向上させることができることが確認で
きた。

【００２９】なお、本発明による円筒形電池及びその製
造方法にあっては、リチウム電池に限らず、本発明を適
用できる形態の電池であれば、円筒形正極合剤や円筒形
負極体及び電解液等の発電要素を構成する材料の形態を
問わずに、例えばアルカリ電池等にも適用できる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る円筒
形電池によれば、円筒形正極合剤の内周面と円筒形負極
体の外周面とを完全に対向させることができるため、円
筒形負極体及び円筒形正極合剤間の有効反応面積を最大
化でき、電極の反応利用率を向上できる。

【００３１】また、本発明に係る円筒形電池の製造方法
によれば、正極缶内周面に円筒形正極合剤を圧入するに
際し、正極缶の底部の中央に設けられた凹部の角部によ
って好ましくない衝撃が与えられることを防止すること
ができ、電池としての信頼性を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る円筒形電池の内部構造を示した縦
断面図である。

【図２】従来の円筒形電池の内部構造を示した縦断面図
である。

【符号の説明】

１ 正極缶 １ａ 上方部 １ｂ 溝部 １ｄ 底部 １ｅ 外周側内底面 ２ 円筒形正極合剤 ２ａ 下端面 ２ｂ 内周面 ３ セパレータ ３ａ 底部 ３ｂ 内底面 ４ 円筒形負極体 ４ａ 上端面 ４ｂ 下端面 １０ 凹部 １０ａ 円筒部 １０ｂ 水平部 ２０ リング ２０ａ 水平円環部 ２０ｂ 円筒部２０ｂ ｄ１ 底部３ａの厚み ｄ２ 円筒部１０ａの高
さ ｄ３ 突部１０ｃの突出長さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜田 浩 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有底円筒形の正極缶（１）と、該正極缶
   （１）の外周側内底面（１ｅ）に下端面（２ａ）が当接
   した状態で配設された円筒形正極合剤（２）と、該円筒
   形正極合剤（２）の内部に配設された有底円筒形のセパ
   レータ（３）と、該セパレータ（３）の内底面（３ｂ）
   に下端面（４ｂ）が当接した状態で配設された円筒形負
   極体（４）とを備えた円筒形電池において、該正極缶
   （１）の底部（１ｄ）の中央に、該セパレータ（３）の
   底部（３ａ）を収容する凹部（１０）を設け、該セパレ
   ータ（３）の該内底面（３ｂ）と該正極缶（１）の該外
   周側内底面（１ｅ）とを面一としてなることを特徴とす
   る円筒形電池。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の円筒形電池の製造にあ
   たり、前記正極缶（１）の内周面に前記円筒形正極合剤
   （２）を圧入するに際し、該円筒形正極合剤（２）の下
   端面（２ａ）が該正極缶（１）の該外周側内底面（１
   ｅ）に当接する手前の位置まで該円筒形正極合剤（２）
   を圧入した状態で、該正極缶（１）の上方部（１ａ）を
   ビーディングすることにより該円筒形正極合剤（２）の
   上端面（２ｄ）に載置されたリング（２０）を介して該
   円筒形正極合剤（２）を下方へ押圧し、該円筒形正極合
   剤（２）の下端面（２ａ）を該正極缶（１）の前記外周
   側内底面（１ｅ）に密着させることを特徴とする円筒形
   電池の製造方法。