特開 2022-60923 電気化学セル

(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】P2022060923

(43)【公開日】2022-04-15

(54)【発明の名称】電気化学セル

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/10 20210101AFI20220408BHJP

   H01M 10/04 20060101ALI20220408BHJP

   H01M 10/052 20100101ALI20220408BHJP

   H01M 10/058 20100101ALI20220408BHJP

   H01M 50/147 20210101ALI20220408BHJP

   H01M 50/183 20210101ALI20220408BHJP

【ＦＩ】

H01M2/02 J

H01M10/04 Z

H01M10/052

H01M10/058

H01M2/04 J

H01M2/08 W

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020168691

(22)【出願日】2020-10-05

(71)【出願人】

【識別番号】000002325

【氏名又は名称】セイコーインスツル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(72)【発明者】

【氏名】三浦 研

【テーマコード（参考）】

5H011

5H028

5H029

【Ｆターム（参考）】

5H011AA09

5H011BB03

5H011CC06

5H011CC10

5H011DD03

5H011DD06

5H011DD15

5H011HH02

5H011HH03

5H011HH04

5H011HH09

5H011JJ12

5H011JJ15

5H028AA07

5H028BB01

5H028BB04

5H028CC08

5H028EE01

5H028EE06

5H029AK02

5H029AL02

5H029AL11

5H029AM03

5H029BJ03

5H029BJ12

5H029CJ03

5H029CJ05

5H029DJ02

5H029DJ03

5H029EJ01

5H029EJ12

5H029HJ12

(57)【要約】

【課題】優れた封止性を有し、かつ電気容量の大きいリフローはんだ付け可能な電気化学セルを提供する。
【解決手段】電池は、有頂筒状に形成された負極缶６０を備える。負極缶周壁部６４は、負極缶６０の開口縁６１から頂部６２に向けて延びる二重筒部７１と、頂部６２と二重筒部７１とを連結する段部６５と、を有する。段部６５は、頂部６２の外周縁から下方に延びる第１湾曲部６６と、第１湾曲部６６から径方向の外側に延びる第２湾曲部６７と、第２湾曲部６７から下方に延びる第３湾曲部６８と、を有する。二重筒部７１は、第３湾曲部６８から下方に延びる内筒部７２と、内筒部７２を径方向の外側から囲う外筒部７３と、を有する。ガスケットは、外筒部７３の径方向の外側および上方に配置される。外筒部７３の上端縁７３ａは、軸方向における負極缶６０の両端間の中心６０Ｃよりも上方に位置し、かつ第３湾曲部６８の上端縁６８ａよりも下方に位置している。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

有底筒状に形成され、底部および前記底部の外周縁から軸方向の第１方向に延びる正極缶周壁部を有する正極缶と、
有頂筒状に形成され、頂部および前記頂部の外周縁から前記軸方向の第２方向に延びる負極缶周壁部を有し、前記正極缶の内側に挿入された負極缶と、
前記正極缶周壁部および前記負極缶周壁部の間に配置され、前記正極缶の開口縁を絞ることで前記負極缶の外周面に押し付けられたガスケットと、
を備え、
前記負極缶周壁部は、
前記負極缶の開口縁から前記頂部に向けて前記第１方向に延びる二重筒部と、
前記頂部と前記二重筒部とを連結する段部と、
を有し、
前記段部は、
前記頂部の前記外周縁から前記第２方向に湾曲して延びる第１湾曲部と、
前記第１湾曲部における前記第２方向の端縁から径方向の外側に湾曲して延びる第２湾曲部と、
前記第２湾曲部の外周縁から前記第２方向に湾曲して延びる第３湾曲部と、
を有し、
前記二重筒部は、
前記第３湾曲部における前記第２方向の端縁から前記第２方向に延びる内筒部と、
前記内筒部を前記径方向の外側から囲う外筒部と、
前記負極缶の前記開口縁に設けられ、前記内筒部と前記外筒部とを接続する折り返し部と、
を有し、
前記ガスケットは、少なくとも前記外筒部の前記径方向の外側および前記第１方向に配置され、
前記外筒部における前記第１方向の端縁は、前記軸方向における前記負極缶の両端間の中心よりも前記第１方向に位置し、かつ前記第３湾曲部における前記第１方向の端縁よりも前記第２方向に位置する、
電気化学セル。

【請求項2】

前記外筒部における前記第１方向の前記端縁は、前記内筒部における前記第１方向の端縁よりも前記第１方向に位置する、
請求項１に記載の電気化学セル。

【請求項3】

前記ガスケットは、
前記正極缶の前記底部と前記負極缶の前記開口縁との間に配置された環状の基部と、
前記基部の外周部から前記第１方向に突出するとともに周方向に沿って全周に延び、前記正極缶周壁部および前記負極缶周壁部の間に配置された外壁部と、
前記基部から前記負極缶周壁部の内側を前記第１方向に突出するとともに前記周方向に沿って全周に延びる内壁部と、
を有し、
前記軸方向における前記基部の寸法は、前記径方向における前記外壁部および前記内壁部それぞれの最大寸法よりも大きい、
請求項１または請求項２に記載の電気化学セル。

【請求項4】

前記外筒部の前記外周面における前記第１方向の端部は、全周にわたって面取りされている、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電気化学セル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気化学セルに関するものである。

【背景技術】

【0002】

電気化学セルの容器として、一対の金属缶の開口部の間にガスケットを挟んだ状態で金属缶の開口部をかしめることで封口されたものがある。この種の電気化学セルでは、信頼性を高めるために封止性を向上させる技術が開発されている。例えば、特許文献１に記載のコイン形電池では、負極缶（封口板）が天面部と第二側壁との境界に形成された第一湾曲部と、第一湾曲部に続いて形成された第二湾曲部と、第二湾曲部に続いて形成された第三湾曲部と、第三湾曲部に続いて形成された立ち下り部と、を具備し、第一湾曲部の曲率半径および第二湾曲部の曲率半径を規定している。これにより、正極缶（電池ケース）の開口端部をかしめる際に、負極缶の第二側壁に印加される圧力をより広範囲に分散させて、かしめ加工時の負極缶の変形を大幅に抑制することができるとされている。

【0003】

ところで近年、電気化学セルの一種である小型非水電解質二次電池では、回路基板搭載時のはんだ付けの効率を上げるためリフローはんだ付け対応が求められている。例えば、特許文献２に記載の非水電解質二次電池では、溶媒がグライム系溶媒にエチレンカーボネート（ＥＣ）とビニレンカーボネート（ＶＣ）を含有することで、リフローはんだ付け時の加熱に耐える耐熱性を得ている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１３／０４６６４４号

【特許文献2】特開２０１９－１６０６１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、リフローはんだ付けでは、実装時の加熱により内圧が上昇しやすいため、さらなる封止性の向上が必要となる。
また、リフローはんだ付けが可能な電気化学セルは、実装面積を大きくすることなく電気容量を大きくすることが求められる。そこで電気化学セルを厚くして電気容量を大きくする場合、一対の金属缶の周壁部が高さ方向に大きくなるので、上述したかしめ加工時に圧力を広範囲に分散させると、負極缶の周壁部がより広範囲に加圧されるので、負極缶の変形が生じて封止性が低下する可能性がある。

【0006】

そこで本発明は、優れた封止性を有し、かつ電気容量の大きいリフローはんだ付け可能な電気化学セルを提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の電気化学セルは、有底筒状に形成され、底部および前記底部の外周縁から軸方向の第１方向に延びる正極缶周壁部を有する正極缶と、有頂筒状に形成され、頂部および前記頂部の外周縁から前記軸方向の第２方向に延びる負極缶周壁部を有し、前記正極缶の内側に挿入された負極缶と、前記正極缶周壁部および前記負極缶周壁部の間に配置され、前記正極缶の開口縁を絞ることで前記負極缶の外周面に押し付けられたガスケットと、を備え、前記負極缶周壁部は、前記負極缶の開口縁から前記頂部に向けて前記第１方向に延びる二重筒部と、前記頂部と前記二重筒部とを連結する段部と、を有し、前記段部は、前記頂部の前記外周縁から前記第２方向に湾曲して延びる第１湾曲部と、前記第１湾曲部における前記第２方向の端縁から径方向の外側に湾曲して延びる第２湾曲部と、前記第２湾曲部の外周縁から前記第２方向に湾曲して延びる第３湾曲部と、を有し、前記二重筒部は、前記第３湾曲部における前記第２方向の端縁から前記第２方向に延びる内筒部と、前記内筒部を前記径方向の外側から囲う外筒部と、前記負極缶の前記開口縁に設けられ、前記内筒部と前記外筒部とを接続する折り返し部と、を有し、前記ガスケットは、少なくとも前記外筒部の前記径方向の外側および前記第１方向に配置され、前記外筒部における前記第１方向の端縁は、前記軸方向における前記負極缶の両端間の中心よりも前記第１方向に位置し、かつ前記第３湾曲部における前記第１方向の端縁よりも前記第２方向に位置する、ことを特徴とする。

【0008】

本発明によれば、外筒部を軸方向に大きく設けることできるので、負極缶周壁部に径方向の外側からの加圧に対する高い耐久性を付与することができる。これにより、正極缶の開口縁を絞ってガスケットを強く加圧し、負極缶を第１方向および径方向外側から十分に抑え込むことができる。これに伴い、外筒部が第３湾曲部よりも第１方向に突出しないので、外筒部の第１方向に配置されたガスケットに外筒部が食い込むことを抑制できる。よって、ガスケットを強く加圧してもガスケットが外筒部との接触により破損することを抑制できる。よって、正極缶の開口部からガスケットの表面を伝って内部へ水分が進入することを抑制できるので、電気容量の増大を図って厚みが増した電気化学セルに対しても優れた封止性を付与することができる。したがって、優れた封止性を有し、かつ電気容量の大きいリフローはんだ付け可能な電気化学セルを提供できる。

【0009】

上記の電気化学セルにおいて、前記外筒部における前記第１方向の前記端縁は、前記内筒部における前記第１方向の端縁よりも前記第１方向に位置していてもよい。

【0010】

本発明によれば、内筒部の全体を外筒部によって囲うことができる。これにより、二重筒部において二重構造の部分を最大限に設けることができるので、二重筒部により高い耐久性を付与することができる。

【0011】

上記の電気化学セルにおいて、前記ガスケットは、前記正極缶の前記底部と前記負極缶の前記開口縁との間に配置された環状の基部と、前記基部の外周部から前記第１方向に突出するとともに周方向に沿って全周に延び、前記正極缶周壁部および前記負極缶周壁部の間に配置された外壁部と、前記基部から前記負極缶周壁部の内側を前記第１方向に突出するとともに前記周方向に沿って全周に延びる内壁部と、を有し、前記軸方向における前記基部の寸法は、前記径方向における前記外壁部および前記内壁部それぞれの最大寸法よりも大きくてもよい。

【0012】

本発明によれば、外壁部のうち特に基部に近い部分の肉厚を確保することができる。これにより、電気容量の増大を図って厚みが増した電気化学セルにおいて、ガスケットの強度を確保することができる。また、正極缶の底部と負極缶の開口縁との間に十分な量のガスケットが配置されるので、正極缶のかしめ加工の際にガスケットに正極缶および負極缶を充分に密着させることができる。したがって、優れた封止性を有する電気化学セルを形成できる。さらに、軸方向における基部の寸法を増大させた分、負極缶周壁部の軸方向の寸法を減少させることができる。このため、負極缶周壁部においてガスケットを介して加圧される面積を減少させて、負極缶周壁部に加わる力を低下させることができる。よって、負極缶の変形を抑制することができる。

【0013】

上記の電気化学セルにおいて、前記外筒部の前記外周面における前記第１方向の端部は、全周にわたって面取りされていてもよい。

【0014】

本発明によれば、外筒部の第１方向に配置されたガスケットに外筒部から過大な圧力が加わることを抑制できる。よって、ガスケットを強く加圧してもガスケットが外筒部との接触により破損することを抑制できる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、優れた封止性を有し、かつ電気容量の大きいリフローはんだ付け可能な電気化学セルを形成できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施形態に係る電池の断面図である。

【図2】実施形態の電池を示す縦断面図であって、外装体を封口する前の状態を示す図である。

【図3】実施形態のガスケットを示す縦断面図である。

【図4】実施形態の負極缶を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。実施形態の非水電解質二次電池（電気化学セル）は、正極または負極として用いる活物質とセパレータが収容容器内に収容されてなる二次電池である。なお、以下の説明では、非水電解質二次電池を単に電池と称する。

【0018】

図１は、実施形態に係る電池の断面図である。
図１に示すように、実施形態の電池１は、いわゆるコイン（ボタン）形の電池である。本実施形態の電池１は、外径を５ｍｍ程度、厚さを２ｍｍ程度に設定した小型のコイン形電池である。ただし、電池１の外径はこれに限定されない。電池１は、平面視円形状の外装体３と、外装体３内に配置された正極５、負極７およびセパレータ９と、外装体３内に充填された電解液１１と、を備える。外装体３は、正極缶２０と、正極缶２０に絶縁性のガスケット３０を介して組み付けられた負極缶６０と、を有している。外装体３の詳細については後述する。

【0019】

正極５および負極７は、セパレータ９を介して対向した状態で配置されている。正極５は、正極集電体１３を介し正極缶２０の内面に電気的に接続されている。負極７は、負極集電体１５を介し負極缶６０の内面に電気的に接続されている。なお、正極５を直接正極缶２０に接続して正極缶２０に集電体の機能を持たせてもよい。また、負極７を直接負極缶６０に接続して負極缶６０に集電体の機能を持たせてもよい。正極５、負極７及びセパレータ９には、外装体３内に充填された電解液１１が含浸されている。

【0020】

正極５において、正極活物質の種類は特に限定されないが、例えば、正極活物質としてリチウムマンガン酸化物を含有するものを用いることが好ましい。正極５中の正極活物質の含有量は、電池１に要求される放電容量等を勘案して決定され、５０～９５質量％の範囲とすることができる。正極活物質の含有量が上記好ましい範囲の下限値以上であれば、充分な放電容量が得られやすく、好ましい上限値以下であれば、正極５を成形しやすい。

【0021】

正極５は、導電助剤（以下、正極５に用いられる導電助剤を「正極導電助剤」ということがある）を含有してもよい。正極導電助剤としては、例えば、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、グラファイト等の炭素質材料が挙げられる。正極導電助剤は、上記のうちの１種を単独で用いてもよく、あるいは、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

【0022】

正極５は、バインダ（以下、正極５に用いられるバインダを「正極バインダ」ということがある）を含有してもよい。正極バインダとして、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）やポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリアクリル酸（ＰＡ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等を選択できる。また、正極バインダは、上記のうちの１種を単独で用いてもよく、あるいは、２種以上を組み合わせて用いてもよい。正極５において正極バインダの含有量は、例えば、１～２０質量％とすることができる。正極集電体１３として、炭素を導電性フィラーとする導電性樹脂接着剤等を用いることができる。

【0023】

また、本実施形態では、正極活物質として、上記のリチウムマンガン酸化物に加え、他の正極活物質を含有していても良く、例えば、モリブデン酸化物やリチウム鉄リン酸化合物、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、バナジウム酸化物等、他の酸化物の何れか１種以上を含有していても良い。

【0024】

負極７において、負極活物質の種類は特に限定されないが、例えば、負極活物質としてシリコン酸化物を含有することが好ましい。また、負極７において、負極活物質がＳｉＯｘ（０≦ｘ＜２）で表されるシリコン酸化物からなることが好ましい。

【0025】

また、負極７は、負極活物質として、上記のＳｉＯｘ（０≦ｘ＜２）に加え、他の負極活物質を含有していても良く、例えば、ＳｉやＣ等、他の負極活物質を含有していても良い。負極活物質として粒状のＳｉＯｘ（０≦ｘ＜２）を用いる場合、これらの粒子径（Ｄ５０）は、特に限定されず、例えば、０．１～３０μｍの範囲を選択することができ、１～１０μｍの範囲を選択することができる。ＳｉＯｘの粒子径（Ｄ５０）が、上記範囲の下限値未満であると、例えば電池１を過酷な高温高湿環境下において保管・使用した場合や、リフロー処理による反応性が高まり、電池特性が損なわれるおそれがあり、また、上限値を超えると、放電レートが低下するおそれがある。

【0026】

負極７中の負極活物質、即ち、ＳｉＯｘ（０≦ｘ＜２）の含有量は、電池１に要求される放電容量等を勘案して決定され、５０質量％以上の範囲を選択することができ、６０～８０質量％の範囲を選択することができる。負極７において、上記元素からなる負極活物質の含有量が、上記範囲の下限値以上であれば、充分な放電容量が得られやすく、また、上限値以下であれば、負極７を成形しやすい。

【0027】

負極７は、導電助剤（以下、負極７に用いられる導電助剤を「負極導電助剤」ということがある）を含有してもよい。負極導電助剤は、正極導電助剤と同様のものである。

【0028】

負極７は、バインダ（以下、負極７に用いられるバインダを「負極バインダ」ということがある）を含有してもよい。負極バインダとして、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）やスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリアクリル酸（ＰＡ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）等を選択することができる。

【0029】

また、負極バインダは、上記のうちの１種を単独で用いてもよく、あるいは、２種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、負極バインダにポリアクリル酸を用いる場合には、ポリアクリル酸を、予め、ｐＨ３～１０に調整しておくことができる。この場合のｐＨの調整には、例えば、水酸化リチウム等のアルカリ金属水酸化物や水酸化マグネシウム等のアルカリ土類金属水酸化物を用いることができる。負極７中の負極バインダの含有量は、例えば１～２０質量％の範囲とされる。

【0030】

セパレータ９は、正極５と負極７との間に介在されている。なお、本実施形態の電池１においては、負極７とセパレータ９との間に、リチウムフォイルなどのリチウム体１７が設けられている。セパレータ９は、大きなイオン透過度を有し、かつ、機械的強度を有する絶縁膜が用いられる。セパレータ９としては、例えば、アルカリガラスやホウ珪酸ガラス、石英ガラス、鉛ガラス等のガラス、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリアミド、ポリイミド（ＰＩ）等の樹脂からなる不織布等を用いることができる。中でも、セパレータ９としては、ガラス製不織布を用いることが好ましく、ホウ珪酸ガラス製不織布を用いることがより好ましい。ガラス製不織布は、機械強度に優れるとともに、大きなイオン透過度を有するため、内部抵抗を低減して放電容量の向上を図ることができる。セパレータ９の厚さは、電池１の大きさや、セパレータ９の材質等を勘案して決定される。セパレータ９の厚さは、例えば５～３００μｍとすることができる。

【0031】

電解液１１は、通常、支持塩を非水溶媒に溶解させたものである。本実施形態の電解液１１の非水溶媒は、テトラグライム（ＴＥＧ）を主溶媒とし、ジエトキシエタン（ＤＥＥ）を副溶媒とし、更にエチレンカーボネート（ＥＣ）およびビニレンカーボネート（ＶＣ）を添加剤として含有するものである。非水溶媒は、通常、電解液１１に求められる耐熱性や粘度等を勘案して決定される。グライム系溶媒を構成するための主溶媒は、テトラグライムの他に、トリグライムやペンタグライム、ジグライムなどを利用することができる。

【0032】

本実施形態の電解液１１は、エチレンカーボネート（ＥＣ）、テトラグライム（ＴＥＧ）およびジエトキシエタン（ＤＥＥ）を含有する非水溶媒を用いている。このような構成を採用することで、支持塩をなすＬｉイオンに、ＤＥＥおよびＴＥＧが溶媒和する。このとき、ＤＥＥがＴＥＧよりもドナーナンバーが高いため、ＤＥＥが選択的にＬｉイオンと溶媒和する。このように、支持塩をなすＬｉイオンにＤＥＥおよびＴＥＧが溶媒和し、Ｌｉイオンを保護する。これにより、例え、高温高湿環境下において非水電解質二次電池の内部に水分が侵入した場合であっても、水分とＬｉとが反応するのを防止できるので、放電容量が低下するのを抑制し、保存特性が向上する効果が得られる。

【0033】

電解液１１中の非水溶媒における上記各溶媒の比率は、特に限定されないが、例えば、ＴＥＧ：３０質量％以上４８．５質量％以下、ＤＥＥ：３０質量％以上４８．５質量％以下、ＥＣ：０．５質量％以上１０質量％以下、ＶＣ：２質量％以上１３％以下の範囲（トータル１００％）の範囲を選択できる。非水溶媒に含まれるＴＥＧとＤＥＥとＥＣの割合が上記範囲であると、上述した、ＤＥＥがＬｉイオンに溶媒和することでＬｉイオンが保護される作用が得られる。

【0034】

上述の範囲であっても、ＶＣの含有量について、２．５質量％以上１０質量％の範囲が望ましく、５．０質量％以上７．５質量％の範囲がより好ましい。ＴＥＧとＤＥＥの含有量の上限値については、４８．２５質量％以下が好ましく、４８質量％以下がより好ましい。ＶＣの含有量が２質量％以上１３％以下の範囲の場合、リフローハンダ付け時の加熱を受けたとしても正極缶２０および負極缶６０からなる外装体３に生じる厚みの変化が小さく、内部抵抗の増加も少なくできる。また、ＶＣの含有量が２．５質量％以上１０．０質量％以下の範囲の場合、リフローハンダ付け時の加熱を受けたとしても収容容器２に生じる厚みの変化をより小さくでき、内部抵抗の増加もより少なくできる。これらの範囲内であっても、ＶＣの含有量が５．０質量％以上７．５質量％以下の範囲が最も好ましい。

【0035】

支持塩として、例えば、ＬｉＣＨ_３ＳＯ_３、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２、ＬｉＣ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_３）_２、ＬｉＮ（ＦＳＯ_２）_２等の有機酸リチウム塩や、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＢ（Ｃ_６Ｈ_５）_４、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ等の無機酸リチウム塩等のリチウム塩等が挙げられる。なかでも、支持塩として、リチウムイオン導電性を有する化合物であるリチウム塩を用いることが好ましく、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（ＦＳＯ_２）_２、ＬｉＢＦ_４を用いることがより好ましい。特に、耐熱性および水分との反応性が低く、保存特性を充分に発揮できるという観点から、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２が支持塩として好ましい。支持塩は、上記のうちの１種を単独で用いてもよく、または、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

【0036】

電解液１１中の支持塩の含有量は、支持塩の種類等を勘案して決定できる。例えば、電解液１１中の支持塩の含有量は、０．１～３．５ｍｏｌ／Ｌが好ましく、０．５～３ｍｏｌ／Ｌがより好ましく、１～２．５ｍｏｌ／Ｌが特に好ましい。電解液１１中の支持塩濃度が高過ぎても、あるいは低過ぎても、電導度の低下が起き、電池特性に悪影響を及ぼすおそれがある。

【0037】

外装体３について詳述する。
外装体３は、有底筒状の正極缶２０と、正極缶２０の内側に嵌め込まれた環状のガスケット３０と、正極缶２０の開口部に挿入されてガスケット３０を介して正極缶２０に組み付けられ、有頂筒状の負極缶６０と、を備える。外装体３は、正極缶２０と負極缶６０との間に正極５および負極７を収容する収容空間を形成する。正極缶２０および負極缶６０は、ガスケット３０を挟んで互いに間隔をあけて配置されている。外装体３は、正極缶２０の開口縁２１をかしめ加工により絞ることで、ガスケット３０を負極缶６０の外周面に押し付けて封口されている。正極缶２０、負極缶６０およびガスケット３０は、それぞれの中心軸線が共通軸上に位置するように配置されている。以下、この共通軸を軸線Ｏと称し、軸線Ｏに沿う方向を軸方向といい、軸線Ｏに直交して軸線Ｏから放射状に延びる方向を径方向といい、軸線Ｏ回りに周回する方向を周方向という。また、軸方向のうち正極缶２０の開口方向を「上方」（第１方向）と定義し、上方の反対方向を「下方」（第２方向）と定義する。また、軸線Ｏに沿う断面を「縦断面」と称する。

【0038】

図２は、実施形態の電池を示す縦断面図であって、外装体を封口する前の状態を示す図である。なお図２では正極５および負極７等の内容物の図示を省略している。
図２に示すように、正極缶２０は、上方に開口した円筒状に形成されている。正極缶２０は、円板状の底部２２と、底部２２の外周縁から全周にわたって正極缶２０の開口縁２１に向けて上方に延びる正極缶周壁部２４と、を備える。正極缶２０は、ステンレス鋼板を絞り加工等して形成されている。正極缶２０として、例えばＳＵＳ３１６ＬやＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ等を用いることができる。

【0039】

図３は、実施形態のガスケットを示す縦断面図である。なお図３では、ガスケット３０が正極缶２０および負極缶６０に組み付けられる前の単体状態を示している。
図３に示すように、ガスケット３０は、周方向に全周にわたって延びる基部３１と、基部３１の内周面から径方向の内側に突出したゲート部３６と、基部３１の外周部から全周にわたって上方に延びる外壁部４１と、基部３１の内周部から外壁部４１の内側を全周にわたって上方に延びる内壁部５１と、を備える。

【0040】

基部３１は、下方を向く底面３２と、外壁部４１と内壁部５１との間で上方を向く天面３３と、底面３２の内周縁から上方に延びる内周面３４と、を備える。底面３２の外周部は、正極缶２０における底部２２および正極缶周壁部２４の境界部の内面形状に倣い、下方かつ径方向の外側に突出した湾曲面状に形成されている。内周面３４の下部は、底面３２の内周縁から上方かつ径方向の内側に延びている。内周面３４の上部は、内周面３４の下部の上端縁から軸方向に沿って上方に延びている。

【0041】

ゲート部３６は、周方向に全周にわたって設けられている。ゲート部３６は、内周面３４の上部と下部との境界上に形成されている。ただし、ゲート部３６は、内周面３４の上部および下部の一方に形成されていてもよい。ゲート部３６の外表面は、径方向よりも上方に傾斜した方向を向く上面３７を有する。上面３７は、縦断面上で径方向に対して傾斜し、径方向の内側から外側に向かうに従い上方に延びて内周面３４の上部に接続している。ただし、上面３７は、内壁部５１の内周面に接続していてもよい。

【0042】

外壁部４１は、円筒状に形成されている。外壁部４１の内周面は、面取り部４２と、案内部４３と、シール剤保持部４４と、湾曲部４５と、を備える。これら面取り部４２、案内部４３、シール剤保持部４４および湾曲部４５は、周方向の全周にわたって設けられている。面取り部４２は、外壁部４１の上端開口縁に形成されている。面取り部４２は、上方かつ径方向内側を向いている。案内部４３は、面取り部４２の下方に隣接している。案内部４３は、面取り部４２から下方に延びている。案内部４３は、一定の内径で軸方向に延びている。

【0043】

シール剤保持部４４は、案内部４３の下方に隣接している。シール剤保持部４４は、流動性を有するシール剤を保持可能とする凹凸構造が形成されている。シール剤は、例えばアスファルトやエポキシ樹脂、ポリアミド系樹脂、ブチルゴム系接着剤等を用いることができる。シール剤は、シール剤保持部４４に塗布された後、乾燥されて用いられる。シール剤保持部４４は、径方向の内側に突出し、縦断面上で軸方向に複数（図示の例では５つ）設けられた凸部４６と、上下に隣り合う凸部４６の間に形成された溝部４７と、を備える。凸部４６および溝部４７は、環状に形成され、周方向に全周にわたって延びている。凸部４６は、径方向の内側に向けて先細っている。凸部４６の先端は、案内部４３よりも径方向の内側に位置する。溝部４７の底は、径方向における案内部４３と同じ位置に位置している。

【0044】

湾曲部４５は、シール剤保持部４４の下方に隣接している。湾曲部４５は、径方向の外側かつ下方に窪んでいる。湾曲部４５は、縦断面上で円弧状に延びている。湾曲部４５の下端部は、基部３１の天面３３に滑らかに接続している。

【0045】

内壁部５１は、円筒状に形成されている。内壁部５１の上端縁５１ａは、外壁部４１の高さ中心４１Ｃよりも下方に位置している。外壁部４１の高さ中心４１Ｃは、基部３１の上端縁（天面３３）および外壁部４１の上端縁４１ａの軸方向における中心位置である。内壁部５１の上端縁５１ａは、シール剤保持部４４の上端縁と軸方向で略同じ位置に位置している。図示の例では、内壁部５１の上端縁５１ａは、シール剤保持部４４の上端縁よりも僅かに上方に位置している。内壁部５１の内周面５２は、軸方向に一定の内径で延びている。内壁部５１の内周面５２は、基部３１の内周面３４の上部と同じ内径を有し、基部３１の内周面３４に連続している。内壁部５１の外周面５３は、軸方向に対して傾斜して延びている。内壁部５１の外周面５３は、基部３１の天面３３に滑らかに接続している。外周面５３の下端部は、縦断面上で円弧状に延びている。外周面５３の下端部は、外壁部４１の内周面の湾曲部４５よりも小さい曲率半径で窪んでいる。外周面５３は、下方から上方に向かうに従い径方向の内側に延びている。これにより内壁部５１は、下端部から上方に向かうに従い漸次薄くなっている。外周面５３は、その下端部を除き、縦断面上で直線状に延びている。

【0046】

ガスケット３０の外周面は、基部３１から外壁部４１にわたって設けられている。ガスケット３０の外周面は、テーパ部５６を備える。テーパ部５６は、径方向から見て案内部４３およびシール剤保持部４４に重なっている。テーパ部５６の上端部５６ｕは、径方向から見て案内部４３よりも上方に設けられている。テーパ部５６の下端部５６ｌは、径方向から見てシール剤保持部４４よりも下方に設けられている。本実施形態では、テーパ部５６は、ガスケット３０の外周面の全体に形成されている。テーパ部５６は、下方から上方に向かうに従い漸次拡径して径方向の外側に延びている。換言すると、テーパ部５６は、その下端部５６ｌから上方に向かうに従い径方向の外側に延びている。これにより、テーパ部５６は、径方向の外側よりも下方に傾斜した方向を向いている。テーパ部５６は、縦断面上で直線状に延びている。

【0047】

ガスケット３０の基部３１の軸方向の寸法は、外壁部４１の径方向における最大寸法、および内壁部５１の径方向における最大寸法よりも大きい。なおガスケット３０の基部３１の上下方向の寸法は、基部３１の天面３３と底面３２との間隔である。

【0048】

ガスケット３０は、例えば、熱変形温度２３０℃以上の樹脂により形成されることが好ましい。ガスケット３０に用いる樹脂材料の熱変形温度が２３０℃以上であれば、リフローはんだ付け処理や電池１の使用中の加熱によってガスケット３０が著しく変形し、電解液１１が漏出するのを防止できる。ガスケット３０の材質としては、例えば、ポリフェニルサルファイド（ＰＰＳ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルニトリル樹脂（ＰＥＮ）、ポリエーテルケトン樹脂（ＰＥＫ）、ポリアリレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂（ＰＥＳ）、ポリアミノビスマレイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。また、これらの材料にガラス繊維、マイカウイスカー、セラミック微粉末等を、３０質量％以下の添加量で添加したものを好適に用いることができる。

【0049】

図４は、実施形態の負極缶を示す縦断面図である。
図４に示すように、負極缶６０は、下方に開口した円筒状に形成されている。負極缶６０は、円板状の頂部６２と、頂部６２の外周縁から全周にわたって負極缶６０の開口縁６１に向けて下方に延びる負極缶周壁部６４と、を備える。負極缶６０は、ステンレス鋼板を絞り加工等して形成されている。負極缶６０として、例えばＳＵＳ３１６ＬやＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ、あるいはＳＵＳ３０４等を用いることができる。また、負極缶６０として、例えばステンレス鋼に銅やニッケル等を圧着してなるクラッド材を用いてもよい。

【0050】

負極缶周壁部６４の外周面は、頂部６２の外周縁から負極缶６０の開口縁６１に向けて拡径するように延びている。負極缶周壁部６４は、負極缶６０の開口縁６１から頂部６２に向けて上方に延びる二重筒部７１と、頂部６２と二重筒部７１とを連結する段部６５と、を備える。

【0051】

段部６５は、周方向の全周にわたって一様に延びている。段部６５は、第１湾曲部６６と、第２湾曲部６７と、第３湾曲部６８と、を備える。第１湾曲部６６は、頂部６２の外周縁に連なっている。第１湾曲部６６は、頂部６２の外周縁から下方に湾曲して延びている。第１湾曲部６６は、９０°湾曲している。第１湾曲部６６は、負極缶周壁部６４の外周面において、縦断面上で一定の第１曲率半径で湾曲している。第２湾曲部６７は、第１湾曲部６６の下端縁から径方向の外側に湾曲して延びている。第２湾曲部６７は、９０°湾曲している。第２湾曲部６７は、負極缶周壁部６４の外周面において、縦断面上で一定の第２曲率半径で湾曲している。第２曲率半径は、第１曲率半径よりも小さい。第３湾曲部６８は、第２湾曲部６７の外周縁から下方に湾曲して延びている。第３湾曲部６８は、９０°湾曲している。第３湾曲部６８は、負極缶周壁部６４の外周面において、縦断面上で一定の第３曲率半径で湾曲している。第３曲率半径は、第１曲率半径よりも小さい。図示の例では、第３曲率半径は、第２曲率半径と等しい。なお、第３湾曲部６８の下端部が後述する内筒部７２の上端縁７２ａに連続していれば、第２湾曲部６７および第３湾曲部６８は、９０°未満の角度で鈍角状に湾曲していてもよい。また、図示の例では、第１湾曲部６６と第２湾曲部６７との間に、縦断面上で軸方向に直線状に延びる部分が設けられているが、この直線状に延びる部分の存在の有無は特に限定されない。

【0052】

二重筒部７１は、負極缶６０の開口縁６１で折り返された一体構造を有する。二重筒部７１は、段部６５の下端縁から全周にわたって下方に延びる内筒部７２と、内筒部７２を径方向の外側から囲う外筒部７３と、負極缶６０の開口縁６１に設けられて内筒部７２と外筒部７３とを接続する折り返し部７４と、を備える。

【0053】

内筒部７２は、第３湾曲部６８に連続して、一定の内径および一定の外径で軸方向に延びている。内筒部７２の上端縁７２ａは、縦断面上での第３湾曲部６８の曲率中心と軸方向で一致している。

【0054】

折り返し部７４は、内筒部７２の下端縁と外筒部７３の下端縁とを接続している。折り返し部７４は、内筒部７２の下端縁から径方向の外側に１８０°湾曲して延びている。折り返し部７４の下面は、縦断面上で下方に突出する凸曲面状に延びている。

【0055】

外筒部７３は、折り返し部７４から全周にわたって上方に延びている。外筒部７３は、内筒部７２の外周面に沿って、一定の内径および一定の外径で軸方向に延びている。外筒部７３の内周面は、内筒部７２の外周面に接していてもよいし、内筒部７２の外周面に僅かに間隔をあけていてもよい。外筒部７３の外径は、ガスケット３０の案内部４３の内径と等しい。外筒部７３の上端縁７３ａは、軸方向に直交する平面状に形成されている。外筒部７３の上端縁７３ａは、負極缶６０における軸方向の両端間の中心６０Ｃよりも頂部６２側（上方）に位置している。外筒部７３の上端縁７３ａは、内筒部７２の上端縁７２ａよりも上方に位置している。換言すると、外筒部７３は、内筒部７２よりも上方に突出している。外筒部７３の上端縁７３ａは、第３湾曲部６８の上端縁６８ａよりも下方に位置している。なお、第３湾曲部６８の上端縁６８ａは、負極缶周壁部６４の外周面における第２湾曲部６７および第３湾曲部６８の境界に一致し、縦断面上で負極缶周壁部６４の外周面の接線方向と軸方向との交差角が極大値をとる箇所である。

【0056】

外筒部７３の外周面の上端部には、面取り部７５が形成されている。面取り部７５は、周方向の全周にわたって形成されている。図示の例では、面取り部７５は、いわゆる角面取り形状を有する。ただし、面取り部７５の法線方向は、径方向に対して４５°傾斜した方向に限定されない。また、面取り部７５は、いわゆる丸面取り形状を有していてもよい。

【0057】

図２に示すように、負極缶６０は、ガスケット３０のシール剤保持部４４にシール剤（不図示）が塗布された状態で、ガスケット３０に装着される。負極缶６０の二重筒部７１は、ガスケット３０の外壁部４１および内壁部５１の間の環状溝に挿入される。二重筒部７１の下端縁（負極缶６０の開口縁６１）は、ガスケット３０の基部３１の天面３３に当接している。二重筒部７１の外筒部７３の外周面には、ガスケット３０の外壁部４１の内周面が全周にわたって密着している。外筒部７３の外周面は、ガスケット３０の外壁部４１の内周面のうち、少なくともシール剤保持部４４の全体に接触している。図示の例では、二重筒部７１は、外筒部７３によってガスケット３０のシール剤保持部４４の凸部４６（図３参照）を潰すように、外壁部４１の内側に挿入されている。外筒部７３の面取り部７５および上端縁７３ａは、シール剤保持部４４よりも上方、かつ外壁部４１の上端縁４１ａよりも下方に位置している。負極缶６０は、ガスケット３０に装着された状態で、ガスケット３０とともに正極缶２０の内側に挿入される。負極缶６０は、頂部６２が正極缶２０から上方に突出するように配置される。

【0058】

ガスケット３０は、正極缶２０の開口部に上方から挿入される。ガスケット３０の基部３１の底面３２は、正極缶２０の底部２２の上面に接触している。ガスケット３０の外周面は、正極缶周壁部２４の内周面に全周にわたって密着している。ガスケット３０の外周面は、軸方向の全長にわたって正極缶周壁部２４の内周面に接触している。ここで、ガスケット３０は、単体状態で外周面のテーパ部５６が径方向の外側よりも下方を向くように形成されているので、正極缶２０に挿入されることで正極缶周壁部２４によって径方向の内側に押圧される。これにより、ガスケット３０の外壁部４１は、負極缶６０に対して径方向に間隔をあけた部分が径方向の内側に変位するように変形する。図示の例では、ガスケット３０の外壁部４１のうち負極缶６０の外筒部７３よりも上方に位置する部分が径方向の内側に変位する。その結果、ガスケット３０の外壁部４１の内周面における案内部４３の上部は、負極缶６０の外筒部７３の上方で、外筒部７３の外周面よりも径方向の内側に膨出する。

【0059】

図１に示すように、正極缶２０は、正極缶周壁部２４の上部を絞るようにかしめ加工される。正極缶２０の開口縁２１は、負極缶６０の外筒部７３の上端縁７３ａよりも径方向の内側まで絞られる。ガスケット３０は、正極缶周壁部２４の上部を絞ることで、負極缶６０に対して径方向に間隔をあけていた部分が径方向の内側に変位するように変形する。その結果、ガスケット３０の外壁部４１は、外筒部７３の径方向外側から外筒部７３の上方を通って第３湾曲部６８の上方にわたって配置される。そして、外壁部４１は、負極缶６０の外筒部７３における面取り部７５および上端縁７３ａ、並びに段部６５の第３湾曲部６８に上方から密着する。また、負極缶６０は、ガスケット３０を介して正極缶周壁部２４の上部によって下方に抑え込まれる。これに伴い、ガスケット３０は、基部３１が負極缶６０の開口縁６１によって加圧されることで、内壁部５１の外周面５３が負極缶周壁部６４の内周面に沿うように変形する。

【0060】

以上に説明したように、本実施形態の電池１において、負極缶６０の外筒部７３の上端縁７３ａは、軸方向における負極缶６０の両端間の中心６０Ｃよりも上方に位置し、かつ第３湾曲部６８の上端縁６８ａよりも下方に位置する。この構成によれば、外筒部７３を軸方向に大きく設けることできるので、負極缶周壁部６４に径方向の外側からの加圧に対する高い耐久性を付与することができる。これにより、正極缶２０の開口縁２１を絞ってガスケット３０を強く加圧し、負極缶６０を上方および径方向外側から十分に抑え込むことができる。これに伴い、外筒部７３が第３湾曲部６８よりも上方に突出しないので、外筒部７３の上方に配置されたガスケット３０に外筒部７３が食い込むことを抑制できる。よって、ガスケット３０を強く加圧してもガスケット３０が外筒部７３との接触により破損することを抑制できる。したがって、正極缶２０の開口部からガスケット３０の表面を伝って内部へ水分が進入することを抑制できるので、電気容量の増大を図って厚みが増した電池１に対しても優れた封止性を付与することができる。したがって、優れた封止性を有し、かつ電気容量の大きいリフローはんだ付け可能な電池１を提供できる。

【0061】

また、外筒部７３の上端縁７３ａは、内筒部７２の上端縁７２ａよりも上方に位置する。この構成によれば、内筒部７２の全体を外筒部７３によって囲うことができる。これにより、二重筒部７１において二重構造の部分を最大限に設けることができるので、二重筒部７１により高い耐久性を付与することができる。

【0062】

ガスケット３０において、軸方向における基部３１の寸法は、径方向における外壁部４１および内壁部５１それぞれの最大寸法よりも大きい。この構成によれば、外壁部４１のうち特に基部３１に近い部分の肉厚を確保することができる。これにより、電気容量の増大を図って厚みが増した電池１において、ガスケット３０の強度を確保することができる。また、正極缶２０の底部２２と負極缶６０の開口縁６１との間に十分な量のガスケット３０が配置されるので、正極缶２０のかしめ加工の際にガスケット３０に正極缶２０および負極缶６０を充分に密着させることができる。したがって、優れた封止性を有する電池１を形成できる。

【0063】

さらに、軸方向における基部３１の寸法を増大させた分、負極缶周壁部６４の軸方向の寸法を減少させることができる。このため、負極缶周壁部６４においてガスケット３０を介して加圧される面積を減少させて、負極缶周壁部６４に加わる力を低下させることができる。よって、負極缶６０の変形を抑制することができる。

【0064】

外筒部７３の外周面の上端部には面取り部７５が形成されている。これにより、外筒部７３の上方に配置されたガスケット３０に外筒部７３から過大な圧力が加わることを抑制できる。よって、ガスケット３０を強く加圧してもガスケット３０が外筒部７３との接触により破損することを抑制できる。

【0065】

なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態では、ガスケット３０が正極缶２０の底部２２の上面に接触しているが、例えばガスケットと正極缶の底部との間にセパレータおよび正極が配置されていてもよい。

【0066】

また、上記実施形態では、第１湾曲部６６、第２湾曲部６７および第３湾曲部６８それぞれが一定の曲率で湾曲しているが、第１湾曲部、第２湾曲部および第３湾曲部の曲率は変改していてもよい。

【0067】

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

【符号の説明】

【0068】

１…電池（電気化学セル） ２０…正極缶 ２１…正極缶の開口縁 ２２…底部 ２４…正極缶周壁部 ３０…ガスケット ３１…基部 ４１…外壁部 ５１…内壁部 ６０…負極缶 ６１…負極缶の開口縁 ６２…頂部 ６４…負極缶周壁部 ６５…段部 ６６…第１湾曲部 ６７…第２湾曲部 ６８…第３湾曲部 ７１…二重筒部 ７２…内筒部 ７３…外筒部 ７４…折り返し部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】