特開 2022-171164 電池および電池製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022171164

(43)【公開日】2022-11-11

(54)【発明の名称】電池および電池製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/469 20210101AFI20221104BHJP

   H01M 10/04 20060101ALI20221104BHJP

   H01M 50/403 20210101ALI20221104BHJP

   H01M 50/489 20210101ALI20221104BHJP

   H01M 50/414 20210101ALI20221104BHJP

【ＦＩ】

H01M50/469

H01M10/04 Z

H01M50/403 C

H01M50/489

H01M50/414

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021077635

(22)【出願日】2021-04-30

(71)【出願人】

【識別番号】000237721

【氏名又は名称】ＦＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】都築 秀典

(72)【発明者】

【氏名】國谷 繁之

【テーマコード（参考）】

5H021

5H028

【Ｆターム（参考）】

5H021BB02

5H021CC05

5H021EE02

5H021EE03

5H021EE11

5H021HH03

5H028AA07

5H028AA08

5H028BB04

5H028HH05

(57)【要約】

【課題】放電性能を向上させる。
【解決手段】電池１は、正極缶１１と、管状に形成されて正極缶１１の内部に配置される正極３と、正極３の内部に配置される負極５と、セパレータ７とを備えている。セパレータ７は、不織布から形成されている側面部材２５と、不織布よりイオンが透過しにくいホットメルト樹脂から形成されている底面部材２６とを備えている。側面部材２５は、負極５と正極３とに挟まれている。底面部材２６は、負極５と正極缶１１とに挟まれている。底面部材２６は、不織布が負極５と正極缶１１とに挟まれないように、かつ、ホットメルト樹脂が負極５と正極３とに挟まれないように、側面部材２５に接合されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

正極缶と、
管状に形成され、前記正極缶の内部に配置される正極と、
前記正極の内部に配置される負極と、
セパレータとを備え、
前記セパレータは、
第１材料から形成されている側面部材と、
絶縁性の第２材料から形成されている底面部材とを有し、
前記側面部材は、前記負極と前記正極とに挟まれ、
前記底面部材は、前記負極と前記正極缶とに挟まれ、
前記底面部材は、前記第１材料が前記負極と前記正極缶とに挟まれないように、かつ、前記第２材料が前記負極と前記正極とに挟まれないように、前記側面部材に接合される
電池。

【請求項2】

前記底面部材は、前記正極缶に密着している
請求項１に記載の電池。

【請求項3】

前記底面部材の厚さは、０．１ｍｍ以上であり、かつ、１ｍｍ以下である
請求項１または請求項２に記載の電池。

【請求項4】

前記底面部材の厚さは、０．１ｍｍ以上であり、かつ、０．３ｍｍ以下である
請求項３に記載の電池。

【請求項5】

前記第２材料は、加熱されることにより液状になるホットメルト樹脂である
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電池。

【請求項6】

前記側面部材のうちの前記底面部材に近い側の端は、前記端に近付くにつれ細くなるように形成される
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電池。

【請求項7】

正極缶と、
管状に形成され、前記正極缶の内部に配置される正極と、
前記正極の内部に配置される負極と、
セパレータとを備え、
前記セパレータは、
第１材料から形成されている側面部材と、
前記第１材料よりイオンが透過しにくい第２材料から形成されている底面部材とを有し、
前記側面部材は、前記負極と前記正極とに挟まれ、
前記底面部材は、前記負極と前記正極缶とに挟まれる
電池
を製造する電池製造方法であり、
前記側面部材を作製することと、
前記側面部材が作製された後に、前記側面部材に接合された前記底面部材を作製して、前記セパレータを作製することと、
前記セパレータが作製された後に、前記セパレータを前記正極の内側に挿入すること
とを備える電池製造方法。

【請求項8】

前記底面部材は、液状のホットメルト樹脂に前記側面部材の一端を接触させることにより、作製される
請求項７に記載の電池製造方法。

【請求項9】

前記セパレータが前記正極の内側に挿入された後で、前記底面部材を前記正極缶に向かって加圧することと、
前記底面部材が加圧された後に、前記セパレータの内部に前記負極を充填すること
とをさらに備える請求項７または請求項８に記載の電池製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の技術は、電池および電池製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

正極缶の内部に格納される正極と負極とが有底円筒形のセパレータにより隔てられているアルカリ乾電池が知られている。セパレータのうちの負極と正極缶とを隔てている底部は、負極から成長するデンドライトにより貫通されないように、ホットメルト樹脂を含んでいることがある（特許文献１～３）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００－０６７８７８号公報

【特許文献2】特開平１０－０４０９２７号公報

【特許文献3】特開平１１－１０２６８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、ホットメルト樹脂の注入精度が悪いときに、セパレータの底面に閉鎖不良が発生しないように、ホットメルト樹脂を多めに注入する必要がある。アルカリ乾電池は、ホットメルト樹脂が多めに注入されることにより、セパレータのうちの負極と正極とを隔てている側面部にホットメルト樹脂が含侵したり、負極の内容積が低減したりして、放電性能が低下することがある。

【0005】

開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、放電性能を向上させる電池および電池製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様による電池は、正極缶と、管状に形成され、前記正極缶の内部に配置される正極と、前記正極の内部に配置される負極と、セパレータとを備えている。前記セパレータは、第１材料から形成されている側面部材と、絶縁性の第２材料から形成されている底面部材とを有している。前記側面部材は、前記負極と前記正極とに挟まれている。前記底面部材は、前記負極と前記正極缶とに挟まれている。前記底面部材は、前記第１材料が前記負極と前記正極缶とに挟まれないように、かつ、前記第２材料が前記負極と前記正極とに挟まれないように、前記側面部材に接合されている。

【発明の効果】

【0007】

開示の電池および電池製造方法は、放電性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態の電池を示す断面図である。

【図2】図２は、底面部材が接合されていない側面部材を示す斜視図である。

【図3】図３は、セパレータに形成される途中の側面部材を示す側面図である。

【図4】図４は、セパレータを示す斜視図である。

【図5】図５は、正極の内側に挿入されたセパレータを示す断面図である。

【図6】図６は、空気がセパレータの内側に入れられたときの底面部材を示す断面図である。

【図7】図７は、比較例１の電池のセパレータを示す概略断面図である。

【図8】図８は、比較例３の電池のセパレータを示す概略断面図である。

【図9】図９は、変形例の電池のセパレータを示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本願が開示する実施形態にかかる電池および電池製造方法について、図面を参照して説明する。なお、以下の記載により本開示の技術が限定されるものではない。また、以下の記載においては、同一の構成要素に同一の符号を付与し、重複する説明を省略する。

【0010】

［実施形態の電池１］
実施形態の電池１は、図１に示されているように、いわゆるアルカリ乾電池であり、電池ケース２と正極３と負極５と集電棒６とセパレータ７とを備えている。図１は、実施形態の電池１を示す断面図である。電池ケース２は、正極缶１１と負極端子板１２と封口ガスケット１４とを備えている。正極缶１１は、金属に例示される導体から形成されている。正極缶１１は、有底円筒形に形成され、側面部分１５と底面部分１６とを備えている。側面部分１５は、円柱の側面に沿うように、屈曲した板から形成されている。底面部分１６は、円柱の一方の底面に沿うように配置されている。底面部分１６は、底面部分１６の縁が底面部分１６の一方の端に隣接するように、側面部分１５に一体に繋がっている。

【0011】

底面部分１６には、凹凸が形成され、底面部分１６の中央には、正極端子部分１７が形成されている。正極端子部分１７は、正極缶１１の内側から外側に向かって突出するように形成されている。正極缶１１には、開口部１８が形成されている。開口部１８は、側面部分１５のうちの円柱の他方の底面に対応する部位に形成されている。正極缶１１の内部は、開口部１８を介して正極缶１１の外部に繋がっている。側面部分１５には、ビーディング部２１が形成されている。ビーディング部２１は、側面部分１５のうちの開口部１８の近傍に形成されている。ビーディング部２１は、側面部分１５のうちの開口部１８の近傍の一部の内径が小さくなるように、形成されている。

【0012】

負極端子板１２は、金属に例示される導体から形成され、概ね円板状に形成されている。負極端子板１２は、正極缶１１の開口部１８を閉鎖するように、円柱の他方の底面に沿うように配置されている。電池ケース２の内部には、負極端子板１２が開口部１８を閉鎖することにより、正極缶１１と負極端子板１２とに囲まれる内部空間２３が形成されている。

【0013】

封口ガスケット１４は、樹脂に例示される絶縁体から形成され、概ねリング状に形成されている。封口ガスケット１４は、負極端子板１２の縁を取り囲み、正極缶１１の開口部１８に配置されている。封口ガスケット１４は、負極端子板１２の縁と正極缶１１とに挟まれ、負極端子板１２の縁と正極缶１１との間に形成される隙間を塞いでいる。負極端子板１２は、封口ガスケット１４が負極端子板１２の縁と正極缶１１とに挟まれることにより、封口ガスケット１４を介して正極缶１１に固定されている。負極端子板１２は、封口ガスケット１４が負極端子板１２の縁と正極缶１１とに挟まれることにより、封口ガスケット１４を介して正極缶１１から電気的に絶縁されている。

【0014】

正極３は、正極作用物質とバインダーと水酸化カリウム水溶液とから形成されている。正極作用物質は、二酸化マンガンＭｎＯ_２と黒鉛Ｃとを含んでいる。バインダーは、たとえば、高分子化合物を含有し、正極作用物質から形成される粉体を互いに接着させて固形物に形成する。正極３は、管状に形成され、電池ケース２の内部空間２３に配置されている。正極３は、正極作用物質が正極缶１１に電気的に接続されるように、正極缶１１の側面部分１５の内周面に密着している。負極５は、負極作用物質から形成され、ゲル状に形成されている。負極作用物質は、亜鉛合金粉と水酸化カリウム水溶液とを含んでいる。負極５は、電池ケース２の内部空間２３のうちの正極３の内側に配置されている。

【0015】

集電棒６は、導体から形成され、棒状に形成されている。集電棒６は、側面部分１５が沿う円柱の中心軸に沿うように内部空間２３に配置されている。集電棒６は、さらに、負極５の負極作用物質に電気的に接続されるように、負極５に埋設されている。集電棒６は、さらに、封口ガスケット１４の中央を貫通している。集電棒６の一端は、集電棒６が負極端子板１２に電気的に接続されるように、負極端子板１２に接合されている。

【0016】

セパレータ７は、中空である円柱状に形成され、側面部材２５と底面部材２６とを備えている。側面部材２５は、ビニロンやパルプ等に例示される絶縁体から形成されている不織布から形成されている。なお、側面部材２５は、イオン伝導性が良好である他の絶縁体から形成されてもよい。側面部材２５は、管状に形成され、セパレータ７が形成する円柱の側面に対応する部分を形成している。側面部材２５は、内部空間２３のうちの正極３と負極５との間に配置され、正極３と負極５とを隔てている。

【0017】

底面部材２６は、ホットメルト樹脂から形成されている。ホットメルト樹脂は、主に、常温で固形となり加熱により液状となる熱可塑性樹脂から形成されている。ホットメルト樹脂は、アルカリに対して耐性を有している。ホットメルト樹脂は、さらに、側面部材２５が形成される材料に比較して、イオンが透過しにくく、すなわち、固形のホットメルト樹脂のイオン伝導性は、側面部材２５が形成される材料のイオン伝導性より悪い。なお、底面部材２６は、ホットメルト樹脂と異なる他の材料から形成されることもできる。その材料は、アルカリに対して耐性を有し、側面部材２５が形成される材料に比較して、イオンが透過しにくく、すなわち、その材料のイオン伝導性は、側面部材２５が形成される材料のイオン伝導性より悪い。このような材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル等が例示される。底面部材２６は、円いシート状に形成され、セパレータ７が形成する円柱の一方の底面に対応する部分を形成している。底面部材２６は、内部空間２３のうちの負極５と正極缶１１の底面部分１６との間に配置され、正極缶１１の底部と負極５とを隔てている。底面部材２６は、側面部材２５と底面部材２６との間に隙間が形成されないように、側面部材２５に接合されている。なお、図１では、底面部材２６は、平坦に形成され、セパレータ７の底面部材２６と正極缶１１の底面部分１６との間に隙間が形成されているが、底面部材２６と底面部分１６との間に隙間が形成されないように、屈曲し、底面部分１６に密着していてもよい。

【0018】

電池１は、電解液をさらに備えている。電解液は、水酸化カリウムＫＯＨを含有する水溶液から形成されている。電解液は、正極３と負極５とが電解液に浸漬されるように、内部空間２３に配置され、セパレータ７に染み込み、正極３に染み込んでいる。

【0019】

［実施形態の電池製造方法］
実施形態の電池製造方法は、セパレータの作製と電池の組立とを備えている。セパレータの作製では、底面部材２６が接合されていない側面部材２５が準備される。図２は、底面部材２６が接合されていない側面部材２５を示す斜視図である。側面部材２５の一端３１には、開口部３２が形成され、端面３３が形成されている。側面部材２５の内部は、開口部３２を介して側面部材２５の外部に接続されている。端面３３は、概ね平坦に形成され、１つの平面に沿っている。

【0020】

セパレータの作製では、さらに、図３に示されているように、ホットメルト樹脂３４が準備される。図３は、セパレータ７に形成される途中の側面部材２５を示す側面図である。ホットメルト樹脂３４は、加熱されて液状に形成され、容器３５に貯留されている。側面部材２５は、端面３３の全部がホットメルト樹脂３４に接触するように、かつ、側面部材２５のうちの端面３３と異なる表面がホットメルト樹脂３４になるべく接触しないように、ホットメルト樹脂３４の上に配置される。

【0021】

側面部材２５は、端面３３の全部がホットメルト樹脂３４に接触した後に、ホットメルト樹脂３４から離される。ホットメルト樹脂３４の一部は、側面部材２５がホットメルト樹脂３４から離されることにより、側面部材２５の開口部３２を塞ぐ膜に形成される。その膜は、側面部材２５がホットメルト樹脂３４から離されることにより、冷却され、固化し、図４に示されているように、底面部材２６に形成される。図４は、セパレータ７を示す斜視図である。

【0022】

なお、セパレータ７は、ホットメルト樹脂と異なる他の絶縁体を用いて底面部材２６が形成されるときに、他の工程により底面部材２６が作製される。その工程では、たとえば、絶縁体から形成されているシートから円板状の底紙が切り取られ、その底紙が開口部３２を塞ぐように、その底紙が側面部材２５に接着されて、セパレータ７が作製される。

【0023】

電池の組立では、正極３と、ビーディング部２１が形成される前の正極缶１１とが準備される。正極３は、正極３の外周面が正極缶１１に内周面に接触するように、正極缶１１の内部に挿入される。正極缶１１は、正極３が正極缶１１に挿入された後に、正極缶１１の開口部１８にビーディング部２１が形成されるように、加工される。正極３は、正極缶１１にビーディング部２１が形成されることにより、正極缶１１から抜け出ることが防止される。正極缶１１にビーディング部２１が形成された後に、図５に示されているように、セパレータ７が正極３の内側に挿入される。図５は、正極３の内側に挿入されたセパレータ７を示す断面図である。

【0024】

セパレータ７が正極３の内側に挿入された後に、予め定められた圧力で空気がセパレータ７の内側に注入される。底面部材２６は、空気がセパレータ７の内側に注入されることにより、正極缶１１の底面部分１６に向かって加圧され、図６に示されているように、屈曲し、底面部分１６に密着する。図６は、空気がセパレータ７の内側に入れられたときの底面部材２６を示す断面図である。なお、電池の組立では、底面部材２６を底面部分１６に向けて加圧する工程が省略されてもよい。

【0025】

セパレータ７が正極３の内側に挿入された後に、電解液が正極３の内側に注入されてセパレータ７に染み込ませられる。このとき、電解液は、正極３にも染み込む。電池の組立では、さらに、亜鉛合金粉と水酸化カリウム水溶液とを用いてゲル状の負極５が調製され、集電棒６と負極端子板１２と封口ガスケット１４とが準備される。負極５は、セパレータ７と正極３とに電解液が染み込んだ後に、予め定められた高さまでセパレータ７の内側に注入される。負極５が注入された後に、負極端子板１２に接合された集電棒６が負極５に埋め込まれるように、かつ、負極端子板１２と封口ガスケット１４とが開口部１８を閉鎖するように、集電棒６と負極端子板１２と封口ガスケット１４とが正極缶１１に取り付けられる。集電棒６と負極端子板１２と封口ガスケット１４とが正極缶１１に取り付けられた後に、負極端子板１２の縁と正極缶１１との間に形成される隙間が封口ガスケット１４により封止されるように、正極缶１１の開口部１８の近傍の部分がかしめられる。正極缶１１がかしめられることにより、封口ガスケット１４が変形し、集電棒６と負極端子板１２と封口ガスケット１４とが正極缶１１に固定され、内部空間２３が外部から密閉され、電池１が作製される。

【0026】

このような電池製造方法によれば、セパレータ７は、予め定められた値に底面部材２６の厚さが等しくなるように、かつ、底面部材２６が側面部材２５に適切に接合されるように、容易に、かつ、適切に作製されることができる。

【0027】

［電池１の評価試験］
実施形態の電池１の効果を確認するために、複数の電池試料が作製され、複数の電池試料の各々に複数の評価試験が実行されている。表１は、複数の電池試料に対応する複数の作製条件と複数の評価結果とを示している。

【表1】

【0028】

複数の電池試料は、比較例１の電池と比較例２の電池と比較例３の電池と比較例４の電池と実施例１の電池と実施例２の電池と実施例３の電池と実施例４の電池と実施例５の電池と実施例６の電池と実施例７の電池とを含んでいる。複数の電池試料の各々は、既述の電池製造方法に基づいて作製された複数の電池を含んでいる。

【0029】

複数の電池試料は、作製条件が互いに異なるように、作製されている。作製条件は、セパレータ作製方法と底厚さとにより示される。ある電池試料に対応するセパレータ作製方法は、その電池試料に設けられているセパレータを作製する方法を示している。ある電池試料に対応する底厚さは、その電池試料のうちの底面部材２６に対応する部分の厚さを示している。

【0030】

複数の電池試料は、その作製条件が互いに異なること以外は、互いに同様に作製されている。すなわち、複数の電池試料は、電池サイズがＬＲ６になるように、正極３と集電棒６と正極缶１１と負極端子板１２と封口ガスケット１４とが作製されている。電池の組立では、さらに、負極５は、負極５がセパレータ７の内部に注入可能である量だけ注入されている。

【0031】

比較例１の電池は、図７に示されているように、既述の電池１のセパレータ７が他のセパレータ１０１に置換されている。図７は、比較例１の電池のセパレータ１０１を示す概略断面図である。セパレータ１０１は、既述の電池製造方法のセパレータの作製と異なる方法で作製され、側面部材１０２と底面部分１０３とを備えている。側面部材１０２は、ビニロン、パルプ、ビニロンバインダー繊維製の厚さ１２０μｍの不織布を２重巻することにより作製された管状の不織布部材の一部から形成されている。底面部分１０３は、不織布部材の残部とホットメルト樹脂とから形成され、円板状に形成され、側面部材１０２の一端の開口部を塞いでいる。すなわち、底面部分１０３は、不織布部材の一端が内側に折り曲げられ、その折り曲げられた部分がホットメルト樹脂を用いて熱融着されて形成されている。底面部分１０３は、不織布部材の一部が熱融着されて形成されていることにより、比較的厚く形成されている。比較例１の電池の底厚さは、底面部分１０３の厚さを示し、１．０ｍｍを示している。

【0032】

比較例２の電池は、既述の電池１のセパレータ７が他のセパレータに置換されている。そのセパレータは、既述の電池製造方法のセパレータの作製と異なる方法で作製され、２つの短冊状の不織布を用いて作製されている。２つの短冊状の不織布は、２つの短冊状の不織布が直交する２直線に沿うように、２つの短冊状の不織布の中央同士が重ねられている。比較例２の電池のセパレータのうちの底面部材２６に対応する部分は、２つの短冊状の不織布のうちの重ねられた部分から形成されている。比較例２の電池のセパレータのうちの側面部材２５に対応する部分は、２つの短冊状の不織布のうちの重ねられていない部分から形成されている。比較例２の電池のセパレータのうちの側面部材２５に対応する部分は、不織布が重なっている部分を含んでいる。不織布が重なっている部分のイオン伝導性は、不織布が重なっていない部分のイオン伝導性より悪く、不織布が重なっている部分は、不織布が重なっていない部分に比較してイオンが通過し難い。比較例２の電池のセパレータのうちの既述の側面部材２５に対応する部分は、不織布が重なっている部分を含んでいる。比較例２の電池の底厚さは、２つの短冊状の不織布が重なっている部分の厚さを示し、０．２４ｍｍを示している。

【0033】

比較例３の電池は、図８に示されているように、既述の電池１のセパレータ７が他のセパレータ１１１に置換されている。図８は、比較例３の電池のセパレータ１１１を示す概略断面図である。セパレータ１１１は、側面部材２５と底面部材１１３とを備えている。すなわち、セパレータ１１１は、既述の電池製造方法のセパレータの作製と異なる方法で作製され、既述のセパレータ７の底面部材２６が他の底面部材１１３に置換され、他の部分が既述のセパレータ７と同じである。底面部材１１３は、側面部材２５が形成される不織布と同じ不織布から形成されている底紙から形成されている。底面部材１１３の一部は、側面部材２５の開口部３２を塞いでいる。底面部材１１３の残部は、側面部材２５の一部１１４に重なっている。比較例３の電池の底厚さは、底面部材１１３のうちの側面部材２５の開口部３２を塞いでいる部分の厚さを示し、０．１２ｍｍを示している。

【0034】

比較例４の電池は、既述の電池１のセパレータ７が他のセパレータに置換されている。そのセパレータは、既述の比較例３の電池のセパレータ１１１の底面部材１１３が他の底面部材に置換され、他の部分は、既述の比較例３の電池のセパレータ１１１と同じである。その置換された底面部材は、厚さ１２０μｍのポリエチレンフィルム製の底紙から形成されている。底面部材の一部は、側面部材２５の開口部３２を塞いでいる。底面部材の残部は、側面部材２５の一部１１４に重なっている。比較例４の電池の底厚さは、ポリエチレンフィルム製の底紙のうちの側面部材２５の開口部３２を塞いでいる部分の厚さを示し、０．１２ｍｍを示している。

【0035】

実施例１の電池のセパレータ７は、既述の電池製造方法のセパレータの作製に基づいて作製されている。実施例１の電池のセパレータ７の側面部材２５は、ビニロン、パルプ、ビニロンバインダー繊維製の厚さ１２０μｍの不織布を２重巻することにより作製された管状の不織布から形成されている。実施例１の電池のセパレータ７の底面部材２６は、ホットメルト樹脂から形成されている。実施例１の電池のセパレータ７は、さらに、底面部材２６を底面部分１６に向けて加圧する工程が省略されて作製されている。実施例１の電池の底厚さは、底面部材２６の厚さを示し、１．２ｍｍを示している。

【0036】

実施例２の電池のセパレータは、既述の電池製造方法のセパレータの作製に基づいて作製されている。実施例２の電池のセパレータ７の側面部材２５は、ビニロン、パルプ、ビニロンバインダー繊維製の厚さ１２０μｍの不織布を２重巻することにより作製された管状の不織布から形成されている。実施例２の電池のセパレータ７の底面部材２６は、ホットメルト樹脂から形成されている。実施例２の電池のセパレータ７は、さらに、底面部材２６を底面部分１６に向けて加圧する工程が省略されて作製されている。実施例２の電池の底厚さは、底面部材２６の厚さを示し、１．０ｍｍを示している。

【0037】

実施例３の電池のセパレータは、既述の電池製造方法のセパレータの作製に基づいて作製されている。実施例３の電池のセパレータ７の側面部材２５は、ビニロン、パルプ、ビニロンバインダー繊維製の厚さ１２０μｍの不織布を２重巻することにより作製された管状の不織布から形成されている。実施例３の電池のセパレータ７の底面部材２６は、ホットメルト樹脂から形成されている。実施例３の電池のセパレータ７は、さらに、底面部材２６を底面部分１６に向けて加圧する工程が省略されて作製されている。実施例３の電池の底厚さは、底面部材２６の厚さを示し、０．３ｍｍを示している。

【0038】

実施例４の電池のセパレータは、既述の電池製造方法のセパレータの作製に基づいて作製されている。実施例４の電池のセパレータ７の側面部材２５は、ビニロン、パルプ、ビニロンバインダー繊維製の厚さ１２０μｍの不織布を２重巻することにより作製された管状の不織布から形成されている。実施例４の電池のセパレータ７の底面部材２６は、ホットメルト樹脂から形成されている。実施例４の電池のセパレータ７は、さらに、底面部材２６を底面部分１６に向けて加圧する工程が省略されて作製されている。実施例４の電池の底厚さは、底面部材２６の厚さを示し、０．１ｍｍを示している。

【0039】

実施例５の電池のセパレータは、既述の電池製造方法のセパレータの作製に基づいて作製されている。実施例５の電池のセパレータ７の側面部材２５は、ビニロン、パルプ、ビニロンバインダー繊維製の厚さ１２０μｍの不織布を２重巻することにより作製された管状の不織布から形成されている。実施例５の電池のセパレータ７の底面部材２６は、ホットメルト樹脂から形成されている。実施例５の電池のセパレータ７は、さらに、底面部材２６を底面部分１６に向けて加圧する工程が省略されて作製されている。実施例５の電池の底厚さは、底面部材２６の厚さを示し、０．０５ｍｍを示している。

【0040】

実施例６の電池のセパレータは、既述の電池製造方法のセパレータの作製に基づいて作製されている。実施例６の電池のセパレータ７の側面部材２５は、ビニロン、パルプ、ビニロンバインダー繊維製の厚さ１２０μｍの不織布を２重巻することにより作製された管状の不織布から形成されている。実施例６の電池のセパレータ７の底面部材２６は、ホットメルト樹脂から形成されている。実施例６の電池のセパレータ７は、さらに、底面部材２６を底面部分１６に向けて加圧する工程が実行されて作製されている。実施例６の電池の底厚さは、底面部材２６の厚さを示し、０．１ｍｍを示している。

【0041】

実施例７の電池のセパレータは、既述の電池製造方法のセパレータの作製に基づいて作製されている。実施例７の電池のセパレータ７の側面部材２５は、ビニロン、パルプ、ビニロンバインダー繊維製の厚さ１２０μｍの不織布を２重巻することにより作製された管状の不織布から形成されている。実施例７の電池のセパレータ７の底面部材２６は、ポリエチレンから形成されている。実施例７の電池のセパレータ７は、さらに、底面部材２６を底面部分１６に向けて加圧する工程が省略されて作製されている。実施例７の電池の底厚さは、底面部材２６の厚さを示し、０．３ｍｍを示している。

【0042】

複数の評価結果は、複数の負極有効容積と複数の第１放電試験結果と複数の第２放電試験結果と複数のセパレータ貫通評価結果とを含んでいる。複数の負極有効容積は、複数の電池試料に対応している。複数の負極有効容積のうちのある電池試料に対応する負極有効容積は、その電池試料に注入された負極５の量を示し、その電池試料の負極５の量を比較例１の電池の負極５の量で除算した値に１００を乗算した値を示している。

【0043】

複数の負極有効容積は、実施例１～７の電池に関して、底厚さが薄い電池ほど負極有効容積が大きいことを示している。複数の負極有効容積は、さらに、実施例６の電池の負極有効容積が実施例４の電池の負極有効容積より大きいことを示し、底面部材２６が正極缶１１に密着することにより、負極有効容積が大きくなることを示している。

【0044】

複数の第１放電試験結果は、複数の電池試料に対応している。複数の第１放電試験結果のうちのある電池試料に対応する第１放電試験結果は、その電池試料に対して第１放電試験が実行されることにより導出された結果を示している。ある電池試料に対して実行される第１放電試験では、その電池試料の電池電圧が終止電圧１．０５Ｖより小さくなるまで５分間の放電パターンが１時間毎に繰り返し実行され、放電時間が導出される。５分間の放電パターンでは、３０秒の放電パターンが１０回繰り返し実行されている。３０秒の放電パターンは、２秒の放電期間と２８秒の放電期間とから形成されている。２秒の放電期間では、その電池試料が１５００ｍＷの負荷に電気的に接続され、その電池試料がパルス放電される。２８秒の放電期間は、２秒の放電期間が終了した直後に開始される。２８秒の放電期間では、その電池試料が７５０ｍＷの負荷に２８秒間電気的に接続され、その電池試料がパルス放電される。１時間のうちの５分間の放電パターンを除く期間では、その電池試料が放電されないように、その電池試料が負荷から電気的に絶縁される。

【0045】

放電時間は、その電池試料の電池電圧が終止電圧１．０５Ｖより小さくなる前に、その電池試料が放電していた時間を示している。複数の第１放電試験結果のうちのある電池試料に対応する第１放電試験結果は、その電池試料として作製された８つの電池の放電時間の平均を、比較例１の電池として作製された８つの電池の放電時間の平均で除算した値に１００を乗算した値を示している。複数の第１放電試験結果は、第１放電試験結果が大きい電池試料ほど重負荷での放電性能が良好であることを示している。

【0046】

複数の第１放電試験結果は、比較例２の電池の第１放電試験結果が比較例１の電池の第１放電試験結果より小さいことを示し、比較例２の電池の重負荷での放電性能が比較例１の電池の重負荷での放電性能より悪いことを示している。複数の第１放電試験結果は、さらに、比較例４の電池の第１放電試験結果が比較例１の電池の第１放電試験結果より小さいことを示し、比較例４の電池の重負荷での放電性能が比較例１の電池の重負荷での放電性能より悪いことを示している。すなわち、複数の第１放電試験結果は、セパレータのうちの側面部材２５に対応する部分にイオン伝導性が良好でない部分が含まれているときに、電池の重負荷での放電性能が悪くなることを示している。

【0047】

複数の第１放電試験結果は、さらに、実施例１～７の電池の第１放電試験結果が比較例１、２、４の電池の第１放電試験結果より大きく、実施例１～７の電池の重負荷での放電性能が比較例１、２、４の電池の重負荷での放電性能より良好であることを示している。

【0048】

複数の第１放電試験結果は、さらに、実施例３～７の電池の第１放電試験結果が実施例１、２の電池の第１放電試験結果より大きく、実施例３～７の電池の重負荷での放電性能が実施例１、２の電池の重負荷での放電性能より良好であることを示している。すなわち、複数の第１放電試験結果は、底厚さが０．３ｍｍ以下である電池の重負荷での放電性能が、底厚さが０．３ｍｍより大きい電池の重負荷での放電性能より良好であることを示している。

【0049】

複数の第２放電試験結果は、複数の電池試料に対応している。複数の第２放電試験結果のうちのある電池試料に対応する第２放電試験結果は、その電池試料に対して第２放電試験が実行されることにより導出された結果を示している。ある電池試料に対して実行される第２放電試験では、その電池試料の電池電圧が終止電圧１．０Ｖより小さくなるまで８時間の放電パターンが繰り返し実行され、放電時間が導出される。８時間の放電パターンは、１時間の放電期間と７時間の休止時間とから形成されている。１時間の放電期間では、その電池試料が５０ｍＡの負荷に電気的に接続される。７時間の休止時間では、その電池試料が放電されないように、その電池試料が負荷から電気的に絶縁される。放電時間は、その電池試料の電池電圧が終止電圧１．０Ｖより小さくなる前に、その電池試料が放電していた時間を示している。

【0050】

複数の第２放電試験結果のうちのある電池試料に対応する第１放電試験結果は、その電池試料として作製された８つの電池の放電時間の平均を、比較例１の電池として作製された８つの電池の放電時間の平均で除算した値に１００を乗算した値を示している。複数の第２放電試験結果は、第２放電試験結果が大きい電池試料ほど中軽負荷での放電性能が良好であることを示している。

【0051】

複数の第２放電試験結果は、実施例２～７の電池の第２放電試験結果が実施例１の電池の第２放電試験結果より大きく、実施例２～７の電池の重負荷での放電性能が実施例１の電池の重負荷での放電性能より良好であることを示している。すなわち、複数の第２放電試験結果は、底厚さが１．０ｍｍ以下である電池の重負荷での放電性能が、底厚さが１．０ｍｍより大きい電池の重負荷での放電性能より良好であることを示している。

【0052】

複数の第２放電試験結果は、さらに、実施例３～７の電池の第２放電試験結果が実施例２の電池の第２放電試験結果より大きく、実施例３～７の電池の重負荷での放電性能が実施例２の電池の重負荷での放電性能より良好であることを示している。すなわち、複数の第２放電試験結果は、底厚さが０．３ｍｍ以下である電池の重負荷での放電性能が、底厚さが０．３ｍｍより大きい電池の重負荷での放電性能より良好であることを示している。

【0053】

複数の負極有効容積と複数の第２放電試験結果とは、負極有効容積が大きい電池ほど第２放電試験結果が大きいことを示し、すなわち、負極有効容積が大きい電池ほど中軽負荷の放電性能が良好であることを示している。

【0054】

複数のセパレータ貫通評価結果は、複数の電池試料に対応している。複数のセパレータ貫通評価結果のうちのある電池試料に対応するセパレータ貫通評価結果は、その電池試料に対してセパレータ貫通評価試験が実行されることにより導出された結果を示している。ある電池試料に対して実行されるセパレータ貫通評価試験では、その電池試料の電池電圧が予め定められた終止電圧より小さくなるまで５分間の放電が毎日繰り返し実行され、負極５から成長するデンドライトが底面部材を貫通したか否かが確認される。５分間の放電では、その電池試料が３．９Ωの負荷に電気的に接続される。１日のうちの５分間の放電と異なる休止時間では、その電池試料が放電されないように、その電池試料が負荷から電気的に絶縁される。複数のセパレータ貫通評価結果のうちのある電池試料に対応するセパレータ貫通評価結果は、その電池試料として作製された１０個の電池のうちのデンドライトが底面部材を貫通した電池の個数を示している。複数のセパレータ貫通評価結果は、セパレータ貫通評価結果が大きい電池試料ほど、負極５から成長するデンドライトが底面部材を貫通しやすいことを示している。

【0055】

複数のセパレータ貫通評価結果は、比較例１、４の電池と実施例１～７の電池とに底面部材を貫通したデンドライトが形成されなかったことを示し、比較例２、３の電池に底面部材を貫通したデンドライトが形成されたことを示している。すなわち、複数のセパレータ貫通評価結果は、底面部材にホットメルト樹脂またはポリエチレンが使用されている電池が、底面部材が不織布のみから形成されている電池に比較して、負極５から成長するデンドライトが底面部材を貫通し難いことを示している。複数のセパレータ貫通評価結果は、さらに、実施例１～７の電池が、比較例１～４の電池に比較して、負極５から成長するデンドライトが底面部材を貫通し難いことを示している。

【0056】

［実施形態の電池１の効果］
実施形態の電池１は、正極缶１１と、管状に形成されて正極缶１１の内部に配置される正極３と、正極３の内部に配置される負極５と、セパレータ７とを備えている。セパレータ７は、不織布から形成されている側面部材２５と、不織布よりイオンが透過しにくいホットメルト樹脂から形成されている底面部材２６とを備えている。側面部材２５は、負極５と正極３とに挟まれている。底面部材２６は、負極５と正極缶１１とに挟まれている。底面部材２６は、不織布が負極５と正極缶１１とに挟まれないように、かつ、ホットメルト樹脂が負極５と正極３とに挟まれないように、側面部材２５に接合されている。

【0057】

電池１は、側面部材２５の不織布が負極５と正極缶１１とに挟まれていないことにより、底面部材２６を薄くすることができる。電池１は、底面部材２６が薄いことにより、負極５の容量を増加させることができ、中軽負荷の放電性能を向上させることができる。電池１は、底面部材２６のホットメルト樹脂が負極５と正極３とに挟まれないことにより、負極５と正極３との間の領域のうちのイオンが透過しにくい部分の面積を低減することができる。電池１は、負極５と正極３との間のうちのイオンが透過しにくい部分の面積が低減することにより、負極５と正極３との間のイオン伝導を向上させることができ、重負荷の放電性能を向上させることができる。

【0058】

また、実施形態の電池１の底面部材２６は、正極缶１１に密着している。電池１は、底面部材２６が正極缶１１に密着していることにより、負極５の容量を増加させることができ、中軽負荷の放電性能を向上させることができる。

【0059】

また、実施形態の電池１の底面部材２６の厚さは、０．１ｍｍ以上であり、かつ、１ｍｍ以下である。電池１は、底面部材２６の厚さが１ｍｍ以下であることにより、負極５の容量を増加させることができ、中軽負荷の放電性能を向上させることができる。電池１は、底面部材２６の厚さが０．１ｍｍ以上であることにより、底面部材２６が正極缶１１に密着して屈曲する場合でも、底面部材２６が破損することを防止することができる。電池１は、さらに、底面部材２６の厚さが０．３ｍｍ以下であることにより、負極５の容量をより増加させることができ、中軽負荷の放電性能をより向上させることができる。

【0060】

また、実施形態の電池１の底面部材２６は、加熱されることにより液状になるホットメルト樹脂から形成されている。この場合、電池１は、液状であるホットメルト樹脂に側面部材２５の一端を接触させることにより、側面部材２５に接合された底面部材２６が容易に作製され、製造を容易にすることができる。

【0061】

実施形態の電池製造方法は、側面部材２５を作製することと、側面部材２５が作製された後に、側面部材２５に接合された底面部材２６を作製して、セパレータ７を作製することと、セパレータ７が作製された後に、セパレータ７を正極３の内側に挿入することとを備えている。このような電池製造方法によれば、負極５と正極缶１１との間に不織布が挟まれないように、かつ、負極５と正極３との間にホットメルト樹脂が挟まれないように、セパレータ７を適切に、かつ、容易に作製することができる。

【0062】

また、実施形態の電池製造方法では、底面部材２６は、液状のホットメルト樹脂に側面部材２５の一端を接触させることにより、作製される。このような電池製造方法は、底面部材２６を適切に、かつ、容易に形成することができ、セパレータ７を適切に、かつ、容易に適切に作製することができ、電池１を適切に、かつ、容易に作製することができる。

【0063】

また、実施形態の電池製造方法は、セパレータ７が正極３の内側に挿入された後で、底面部材２６を正極缶１１に向かって加圧することと、底面部材２６が加圧された後に、セパレータ７の内部に負極５を充填することとをさらに備えている。このような電池製造方法は、正極缶１１に凹凸が形成されている場合でも、セパレータ７の底面部材２６を正極缶１１に適切に密着させることができる。

【0064】

［変形例の電池］
変形例の電池は、図９に示されているように、既述の電池１のセパレータ７が他のセパレータ４１に置換され、他の部分は、既述の電池１と同じである。図９は、変形例の電池のセパレータ４１を示す斜視図である。セパレータ４１は、側面部材４２と底面部材２６とを備え、すなわち、既述のセパレータ７の側面部材２５が側面部材４２に置換され、他の部分は、既述のセパレータ７と同じである。側面部材４２は、既述の側面部材２５と同様に、ビニロンやパルプ等に例示される絶縁体から形成されている不織布から形成されている。

【0065】

側面部材４２は、本体部分４３と先端部分４４とを備えている。本体部分４３は、円柱の側面に沿うように形成されている。先端部分４４は、円錐台の側面に沿うように形成されている。先端部分４４は、先端部分４４のうちの円錐台の大きい方の底面に対応する端が本体部分４３の一端に対向するように、本体部分４３に繋がっている。底面部材２６は、先端部分４４のうちの円錐台の小さい方の底面に対応する端を塞ぐように、先端部分４４に接合されている。すなわち、セパレータ４１は、底面部材２６が形成される先端に向かって先細に形成されている。

【0066】

変形例の電池は、既述の電池１と同様に、既述の実施形態の電池製造方法に基づいて作製される。変形例の電池は、側面部材４２の不織布が負極５と正極缶１１とに挟まれていないことにより、既述の電池１と同様に、底面部材２６を薄くすることができ、負極５の容量を増加させることができ、中軽負荷の放電性能を向上させることができる。変形例の電池は、底面部材２６のホットメルト樹脂が負極５と正極３とに挟まれないことにより、既述の電池１と同様に、負極５と正極３との間の領域のうちのイオンが透過しにくい部分の面積を低減することができ、重負荷の放電性能を向上させることができる。

【0067】

変形例の電池のセパレータ４１は、側面部材２５のうちの底面部材２６に近い側の端が先細に形成されていることにより、既述の電池１のセパレータ７に比較して、正極３の内部に挿入されやすい。このため、変形例の電池は、セパレータ４１を正極３の内部に挿入する作業を容易化することができる。変形例の電池は、さらに、側面部材２５のうちの底面部材２６に近い側の端が先細に形成されていることにより、底面部材２６の大きさを低減することができ、底面部材２６に用いられる材料の量を低減することができる。

【0068】

以上、実施例を説明したが、前述した内容により実施例が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、実施例の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも１つを行うことができる。

【符号の説明】

【0069】

１ ：電池
３ ：正極
５ ：負極
７ ：セパレータ
１１：正極缶
２５：側面部材
２６：底面部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】