特開 2025-9269 電池缶用板状鋼板、電池缶、筒形電池、電池缶用板状鋼板の製造方法、電池缶の製造方法及び筒形電池の製造方法

(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】P2025009269

(43)【公開日】2025-01-20

(54)【発明の名称】電池缶用板状鋼板、電池缶、筒形電池、電池缶用板状鋼板の製造方法、電池缶の製造方法及び筒形電池の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/124 20210101AFI20250110BHJP

   H01M 50/119 20210101ALI20250110BHJP

   H01M 50/107 20210101ALI20250110BHJP

   H01M 50/129 20210101ALI20250110BHJP

【ＦＩ】

H01M50/124

H01M50/119

H01M50/107

H01M50/129

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023112148

(22)【出願日】2023-07-07

(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】110002918

【氏名又は名称】弁理士法人扶桑国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 拓也

【テーマコード（参考）】

5H011

【Ｆターム（参考）】

5H011AA03

5H011AA09

5H011CC06

5H011CC10

5H011DD18

5H011DD21

5H011DD22

(57)【要約】

【課題】絶縁部品の使用が抑えられ且つ性能に優れた筒形電池を実現する。
【解決手段】筒形電池１の電池缶１０に用いられる電池缶用板状鋼板４０は、板状の鋼板２０と、電着塗布層３０とを含む。鋼板２０は、第１面２１と、それとは反対側の第２面２２とを有する。電着塗布層３０は、鋼板２０の第１面２１側及び第２面２２側のうち、第１面２１側のみを覆うように設けられる。電着塗布層３０により、電池缶用板状鋼板４０に絶縁機能が付加される。絶縁機能が付加された電池缶用板状鋼板４０が用いられ、電池缶１０及びそれを用いた筒形電池１が実現される。外装ラベル３０ａ等の絶縁部品を不要とし、電池缶１０の外径寸法拡大、それによる電池容量増大を可能とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒形電池の電池缶に用いる電池缶用板状鋼板であって、
第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有する、板状の鋼板と、
前記鋼板の前記第１面側及び前記第２面側のうち、前記第１面側のみを覆うように設けられた電着塗布層と、
を含む、電池缶用板状鋼板。

【請求項2】

前記鋼板が前記第１面側にメッキ層を有し、
前記メッキ層を覆うように前記電着塗布層が設けられる、請求項１に記載の電池缶用板状鋼板。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の電池缶用板状鋼板を用いた筒形電池の電池缶であって、
前記電池缶用板状鋼板が、前記電着塗布層が設けられる前記第１面側が有底円筒状の外周側となるように加工された電池缶。

【請求項4】

前記電着塗布層を覆うように設けられた表面処理層を更に含む、請求項３に記載の電池缶。

【請求項5】

請求項３又は４に記載の電池缶を用いた筒形電池。

【請求項6】

筒形電池の電池缶に用いる電池缶用板状鋼板の製造方法であって、
第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有する、板状の鋼板を準備する工程と、
前記鋼板の前記第１面側及び前記第２面側のうち、前記第１面側のみを覆うように電着塗布層を形成する工程と、
を含む、電池缶用板状鋼板の製造方法。

【請求項7】

筒形電池の電池缶の製造方法であって、
請求項１又は２に記載の電池缶用板状鋼板を、前記電着塗布層が設けられる前記第１面側が有底円筒状の外周側となるように加工する工程を含む、電池缶の製造方法。

【請求項8】

前記電池缶用板状鋼板を加工する工程後に、前記電着塗布層を覆う表面処理層を形成する工程を更に含む、請求項７に記載の電池缶の製造方法。

【請求項9】

筒形電池の製造方法であって、
請求項３又は４に記載の電池缶を用いた筒形電池の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池缶用板状鋼板、電池缶、筒形電池、電池缶用板状鋼板の製造方法、電池缶の製造方法及び筒形電池の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電池の発電要素が収納される外装缶として、有底筒状に成型された鋼板の外周面に、焼き付け塗装により絶縁性樹脂層が形成されたものを用いる技術が知られている（特許文献１）。

【0003】

また、Ｎｉめっき冷延鋼板の表面に化成処理皮膜を介して導電剤含有樹脂塗膜を形成し、当該塗膜面を内側にして加工する技術が知られている（特許文献２）。
また、鋼板を有底筒状に成形した鋼製外装ケース本体の外面に、クラウド式静電塗装法等を用いて合成樹脂粉体を塗着する技術が知られている（特許文献３）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１－１４９９０８号公報

【特許文献2】特開平８－２８７８８５号公報

【特許文献3】特開２００２－３６７５７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

筒形電池に関し、電池缶の外周に絶縁性の外装ラベルを貼り付け、電池缶と隣接する端子との絶縁のために絶縁ワッシャーを取り付ける技術が知られている。
一方、筒形電池の外径寸法は、その筒形電池の仕様によって定められるが、電池缶の外周に設けられる上記のような外装ラベルの厚みも含めた寸法となる。そのため、筒形電池の電池缶の最大外径寸法は、外装ラベルの厚み分の制約を受ける。電池缶の外径寸法を大きくすると、その内容積を大きくし、電池容量を高めることが可能になる。しかし、電池缶の外周に外装ラベルを設ける構成では、その厚み分の制約を受けるため、電池缶の外径寸法の拡大、それによる電池容量の増大が制限されてしまい、筒形電池の更なる性能向上が図れない場合がある。

【0006】

また、筒形電池の絶縁確保のために使用される外装ラベルや絶縁ワッシャーのような絶縁部品には、プラスチックが用いられる。昨今プラスチックの削減が求められる中にあって、プラスチック部品及びその生産過程で発生するプラスチック廃棄物を削減することは社会的課題の１つである。

【0007】

１つの側面では、本発明は、絶縁部品の使用が抑えられ且つ性能に優れた筒形電池を実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

１つの態様では、筒形電池の電池缶に用いる電池缶用板状鋼板であって、第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有する、板状の鋼板と、前記鋼板の前記第１面側及び前記第２面側のうち、前記第１面側のみを覆うように設けられた電着塗布層と、を含む、電池缶用板状鋼板が提供される。

【0009】

また、別の態様では、電池缶用板状鋼板を用いた電池缶、電池缶を用いた筒形電池が提供される。
また、更に別の態様では、電池缶用板状鋼板の製造方法、電池缶用板状鋼板を用いた電池缶の製造方法、電池缶を用いた筒形電池の製造方法が提供される。

【発明の効果】

【0010】

１つの側面では、絶縁機能が付加された電池缶用板状鋼板が実現される。そのような電池缶用板状鋼板が用いられ、筒形電池の電池缶、当該電池缶を用いた筒形電池が実現される。

【0011】

絶縁機能が付加された電池缶用板状鋼板を用いることで、絶縁部品の使用が抑えられ且つ性能に優れた筒形電池を実現することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】筒形電池の構成例について説明する図である。

【図2】電池缶用板状鋼板加工後の表面処理層形成について説明する図である。

【図3】筒形電池の例について説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

筒形電池として、例えば、アルカリ電池、マンガン電池、リチウム電池、ニッケルカドミウム電池等の一次電池や、リチウムイオン電池等の二次電池が知られている。従来、筒型電池には、その発電要素が収容される有底円筒状の電池缶の外周にＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）等を用いた絶縁性の外装ラベルが貼り付けられ、電池缶と隣接する端子との絶縁には絶縁ワッシャーを取り付けることが一般的である。筒型電池は電池缶全体が金属であり導電性を持つため、これらの絶縁部品がないと、筒形電池が適用される機器との接触端子面以外の場所で導通して短絡してしまうことが起こり得る。短絡は電池そのものの特性を失うとともに、発熱や漏液、破裂等、使用者にとっての危険源となる。そのため、従来の筒形電池では、所定部位の絶縁確保のために、外装ラベルや絶縁ワッシャーのような絶縁部品が使用されている。

【0014】

一方、筒形電池の電池容量は、専ら筒形電池の内容積に比例しており、高容量電池の開発には、内容積を増大させることが有効となる。筒形電池の長さ方向は、筒形電池が適用される機器との端子接触のために、ある程度規定されるため、内容積増大のためには、外径方向への拡大が極めて有効な手段となる。

【0015】

ところが、筒形電池の内容積増大のために、電池缶をその外径方向に拡大しようとしても、外周に設けられる上記のような外装ラベルの厚み分の制限がかかる。即ち、筒形電池の外径寸法は、その筒形電池の仕様によって定められるが、電池缶の外周に設けられる外装ラベルの厚みも含めた寸法となる。そのため、筒形電池の電池缶の最大外径寸法は、外装ラベルの厚み分の制約を受ける。筒形電池の外径寸法は、その電池缶の外径寸法に外装ラベル２枚分の厚みを加えた寸法、外装ラベルの端の重ね合わせ部分では外装ラベル３枚分の厚みを加えた寸法（これが筒形電池の最大外径寸法）となる。

【0016】

このように、電池缶の外周に外装ラベルを設ける構成では、その厚み分の制約を受けるため、電池缶の外径寸法の拡大、それによる電池容量の増大が制限されてしまい、筒形電池の更なる性能向上が図れない場合がある。

【0017】

また、外装ラベルや絶縁ワッシャーのような絶縁部品には、プラスチックが用いられる。このような絶縁部品を生産するためには、ラベル台紙や樹脂ランナー等の廃棄物が発生することも知られている。昨今プラスチックの使用量や廃棄量の削減が求められる中にあって、プラスチック部品及びその生産過程で発生するプラスチック廃棄物を削減することは社会的課題の１つである。

【0018】

以上のような点に鑑み、ここでは以下に実施形態として述べるような構成を採用し、絶縁部品の使用が抑えられ且つ性能に優れた筒形電池を実現する。
図１は筒形電池の構成例について説明する図である。図１には、従来例及び実施形態に係る２種類の筒形電池の各電池缶及びその表面層の要部断面図を模式的に示している。

【0019】

まず、図１に示す一方の筒形電池１ａ（左側）について説明する。
この筒形電池１ａは、従来例に係る筒形電池の一例である。筒形電池１ａは、鋼板２０ａ、例えば、表面にニッケル等のメッキが施されたメッキ鋼板によって形成される電池缶１０ａを含む。図１には便宜上、鋼板２０ａにメッキ鋼板が用いられる場合の、その表面に形成されるメッキ層を、メッキ層２３ａとして点線で図示している。ここでは図示を省略するが、電池缶１０ａは有底円筒状とされ、電池缶１０ａの内周側に、発電要素、例えば、正極層及び負極層とそれらの間に介在されるセパレータ並びに電解液を含む発電要素が収容される。

【0020】

筒形電池１ａでは、電池缶１０ａの外周側、即ち、鋼板２０ａの表面に、表面層として絶縁性の外装ラベル３０ａが設けられる。外装ラベル３０ａにより、筒形電池１ａが適用される機器との接触端子面以外の場所で導通して短絡してしまうことが回避される。外装ラベル３０ａには、例えば、１６０μｍ程度の厚みを有するＰＥＴやＰＶＣ等のフィルムが用いられる。

【0021】

尚、従来例に係る筒形電池１ａは、例えば、次のような方法を用いて製造される。まず、板状の鋼板２０ａが準備される。準備された鋼板２０ａが、プレス加工によって有底円筒状に加工され、電池缶１０ａ（例えば正極）が製造される。製造された電池缶１０ａの内周側に、発電要素が収容され、電池缶１０ａの開口部が封口体（例えば負極）で封口される。一例として、発電要素の正極層が電池缶１０ａと電気的に接続され、発電要素の負極層が封口体と電気的に接続される。そして、電池缶１０ａの外周側に、外装ラベル３０ａが貼り付けられる。例えば、このような方法が用いられ、筒形電池１ａが製造される。図１の筒形電池１ａ（左側）には、このようにして製造される筒形電池１ａの電池缶１０ａ及びその表面層である外装ラベル３０ａの一部の断面図を模式的に示している。

【0022】

次に、図１に示すもう一方の筒形電池１（右側）について説明する。
この筒形電池１は、実施形態に係る筒形電池の一例である。筒形電池１は、電池缶用板状鋼板４０によって形成される電池缶１０を含む。ここでは図示を省略するが、電池缶１０は有底円筒状とされ、電池缶１０の内周側に、発電要素、例えば、正極層及び負極層とそれらの間に介在されるセパレータ並びに電解液を含む発電要素が収容される。

【0023】

電池缶用板状鋼板４０は、鋼板２０と、その表面に設けられた電着塗布層３０とを含む。
電池缶用板状鋼板４０の鋼板２０には、例えば、表面にニッケル等のメッキが施されたメッキ鋼板が用いられる。尚、図１には便宜上、鋼板２０にメッキ鋼板が用いられる場合の、その表面に形成されるメッキ層を、メッキ層２３として点線で図示している。鋼板２０は、第１面２１と、第１面２１とは反対側の第２面２２とを有する。鋼板２０の第１面２１は、筒形電池１の電池缶１０の外周側となる面であり、鋼板２０の第２面２２は、筒形電池１の電池缶１０の内周側となる面である。鋼板２０の第１面２１側及び第２面２２側のうち、第１面２１側のみを覆うように、電着塗布層３０が設けられる。鋼板２０としてメッキ鋼板が用いられる場合には、その表面のメッキ層２３を覆うように、電着塗布層３０が設けられる。

【0024】

電池缶用板状鋼板４０の電着塗布層３０は、電着塗装法を用いて鋼板２０の第１面２１側に塗布される層である。電着塗布層３０の形成には、例えば、カチオン電着塗装法が用いられる。電気を通す水溶性の電着塗料が貯留された槽に、第２面２２側を保護した鋼板２０を浸漬し、通電することで、第１面２１側のみに電着塗料が塗布された状態を得る。塗布された電着塗料の乾燥、焼き付けを行うことで、鋼板２０の第１面２１側に電着塗布層３０が形成された電池缶用板状鋼板４０を得る。鋼板２０の第１面２１側に形成される電着塗布層３０は、絶縁性を有する。鋼板２０の第１面２１側に形成される電着塗布層３０の厚みは、例えば、１．０μｍから５．０μｍの範囲に設定される。

【0025】

尚、電気化学反応を利用する電着塗装法によれば、鋼板２０の第１面２１側に、均一に反応を起こさせることができ、絶縁性樹脂を塗布して形成される絶縁層等に比べて、厚みの均一性の高い絶縁層、即ち、電着塗布層３０を形成することができる。

【0026】

電池缶１０の電池缶用板状鋼板４０の表面には、表面処理層５０が設けられてよい。表面処理層５０は、絶縁性を有する。ここでは表面処理層５０として、電着塗布層３０の表面に形成される印刷層５１と、印刷層５１を覆うコート層５２とを含む表面処理層５０を例示している。印刷層５１は、筒形電池１の外装デザインが印刷により形成される層である。印刷層５１の厚みは、例えば、数μｍから数十μｍ程度に設定される。コート層５２は、ＵＶ（紫外線）コート等、印刷層５１を外部から保護する層である。コート層５２の厚みは、例えば、４０μｍ程度に設定される。印刷層５１及びコート層５２は、絶縁性を有する。尚、印刷層５１及びコート層５２は一例であって、表面処理層５０としては、印刷層５１及びコート層５２と共に、或いは、印刷層５１及びコート層５２に代えて、絶縁性を有する他の層が形成されてもよい。

【0027】

尚、実施形態に係る筒形電池１は、例えば、次のような方法を用いて製造される。まず、板状の鋼板２０が準備され、その第１面２１側及び第２面２２側のうち、第１面２１側のみに電着塗布層３０が形成され、電池缶用板状鋼板４０が製造される。製造された電池缶用板状鋼板４０が、プレス加工によって有底円筒状に加工され、電池缶１０が製造される。この時、電池缶用板状鋼板４０は、電着塗布層３０が設けられる第１面２１側が有底円筒状の外周側となるように加工される。これにより、外周側に電着塗布層３０が設けられる有底円筒状の電池缶１０（例えば正極）が製造される。加工後の電池缶１０の外周側に、表面処理層５０、例えば、印刷層５１及びコート層５２が形成される。加工され、表面処理層５０が形成された電池缶１０の内周側に、発電要素が収容され、電池缶１０の開口部が封口体（例えば負極）で封口される。一例として、発電要素の正極層が電池缶１０と電気的に接続され、発電要素の負極層が封口体と電気的に接続される。例えば、このような方法が用いられ、筒形電池１が製造される。図１の筒形電池１（右側）には、このようにして製造される筒形電池１の電池缶１０の電池缶用板状鋼板４０（鋼板２０と電着塗布層３０）及びその表面層である表面処理層５０（印刷層５１とコート層５２）の一部の断面図を模式的に示している。

【0028】

上記のように、図１に示す筒形電池１ａ及び筒形電池１のうち、従来例に係る筒形電池１ａでは、その電池缶１０ａの外周側となる鋼板２０ａの表面に、比較的厚い外装ラベル３０ａが設けられる。筒形電池１ａの外径寸法は、その電池缶１０ａの外径寸法に、外装ラベル３０ａの厚みを加えた寸法となる。即ち、筒形電池１ａの外径寸法は、外装ラベル３０ａの２枚分の厚みを加えた寸法、外装ラベル３０ａの端の重ね合わせ部分では３枚分の厚みを加えた寸法となる。

【0029】

これに対し、実施形態に係る筒形電池１では、その電池缶１０の外周側となる鋼板２０の第１面２１側に、外装ラベル３０ａに比べて極めて薄い数μｍオーダーの厚みの電着塗布層３０が設けられる。鋼板２０と電着塗布層３０とを含む電池缶用板状鋼板４０が用いられ、電池缶１０が形成される。電着塗布層３０は、絶縁性を有する。そのため、電着塗布層３０により、鋼板２０の第１面２１側について、その絶縁性を確保することができる。即ち、電着塗布層３０により、鋼板２０の第１面２１側に絶縁機能が付加される。従って、筒形電池１では、上記筒形電池１ａで用いられるような外装ラベル３０ａを不要とすることができる。

【0030】

このように実施形態に係る筒形電池１では、電着塗布層３０が用いられることで、絶縁確保のために電池缶１０の外周側に設ける絶縁材を薄くすることができる。筒形電池１では、電池缶１０の外周側に設ける絶縁材の厚みを、電着塗布層３０の厚みに、その表面に設けられる表面処理層５０（印刷層５１及びコート層５２）の厚みを加えても、外装ラベル３０ａの厚みよりも薄くすることができる。筒形電池１では、電池缶１０の外周側に設ける絶縁材の厚みを薄くすることができるので、その電池缶１０の外径寸法を、図１に示す電池缶外径拡大しろ１００に示す分、外装ラベル３０ａを用いる筒形電池１ａの電池缶１０ａの外径寸法よりも拡大することが可能になる。

【0031】

従って、電着塗布層３０を用いる筒形電池１では、外装ラベル３０ａを用いる筒形電池１ａに比べて、電池缶１０の内容積を増大させることが可能になる。電池缶１０の内容積を増大させることで、内部に収容される発電要素を大容量化し、電池容量を増大させることが可能になり、性能に優れた筒形電池１を実現することが可能になる。更に、電着塗布層３０を用いる筒形電池１では、プラスチック製の絶縁部品の１つである外装ラベル３０ａを不要とすることで、外装ラベル３０ａに用いられるプラスチック材料及びその生産過程で発生するプラスチック廃棄物を削減することが可能になる。よって、電着塗布層３０を用いる筒形電池１では、プラスチック部品の生産に要するコストの削減、及び、環境負荷の低減を図ることが可能になる。

【0032】

更に、電着塗布層３０を用いる筒形電池１では、その電池缶１０（電池缶用板状鋼板４０）の電着塗布層３０によって絶縁性が確保されるため、電池缶１０と他部品との短絡回避のための絶縁ワッシャーのようなプラスチック製の絶縁部品を不要とすることもできる。従って、絶縁ワッシャーに用いられるプラスチック材料及びその生産過程で発生するプラスチック廃棄物を削減することが可能になり、プラスチック部品の生産に要するコストの削減、及び、環境負荷の低減を図ることが可能になる。

【0033】

鋼板２０とその第１面２１側に設けられる電着塗布層３０とを含む電池缶用板状鋼板４０を用いて電池缶１０を得ることで、絶縁部品の使用が抑えられ且つ性能に優れた筒形電池１が実現される。

【0034】

ところで、筒形電池１の製造では、板状の鋼板２０の第１面２１側に電着塗布層３０が設けられた電池缶用板状鋼板４０が、例えば、多段階深絞り加工によるプレス加工によって加工され、電池缶１０が製造される。電池缶用板状鋼板４０がこのように加工されて製造された電池缶１０の外周側に、表面処理層５０が形成される。

【0035】

ここで、図２は電池缶用板状鋼板加工後の表面処理層形成について説明する図である。図２（Ａ）には、加工前の電池缶用板状鋼板の要部断面を模式的に示している。図２（Ｂ）には、加工後の電池缶用板状鋼板の要部断面を模式的に示している。図２（Ｃ）には、加工後の電池缶用板状鋼板及びその表面に形成された表面処理層の要部断面を模式的に示している。

【0036】

図２（Ａ）に示すような電池缶用板状鋼板４０に対し、深絞り加工によるプレス加工を行うと、図２（Ｂ）に示すように、深絞り加工された電池缶用板状鋼板４０の表層部に、電着塗布層３０を貫通して鋼板２０に達する谷間４１が形成され得る。例えば、鋼板２０にメッキ鋼板が用いられる場合には、その表面のメッキ層に達する谷間４１、或いは、当該メッキ層を貫通し更にその下地の鋼板まで達する谷間４１が形成され得る。谷間４１の形成は、絶縁性の電着塗布層３０で覆われずに導電性の鋼板２０が露出してしまう部位の発生を招く。谷間４１による鋼板２０の部分的な露出は、外部との短絡を引き起こすリスクを高める恐れがある。

【0037】

筒形電池１の製造では、このように深絞り加工によって電池缶用板状鋼板４０に谷間４１が形成される場合にも、深絞り加工後の電池缶用板状鋼板４０の表面に、図２（Ｃ）に示すように、表面処理層５０が形成される。即ち、深絞り加工後の、谷間４１が形成された電池缶用板状鋼板４０の電着塗布層３０上に、絶縁性の表面処理層５０が形成される。これにより、深絞り加工によって電池缶用板状鋼板４０に形成された谷間４１が、絶縁性の表面処理層５０（その印刷層５１又はコート層５２）で覆われる。よって、谷間４１による鋼板２０の部分的な露出が抑えられ、外部との短絡を引き起こすリスクが低減される。電池缶用板状鋼板４０では、電着塗布層３０のほか、表面処理層５０によっても、鋼板２０の第１面２１側に絶縁機能が付加される。

【0038】

このような観点から、表面処理層５０は、電池缶用板状鋼板４０の深絞り加工前よりも、深絞り加工後に、その表面に形成されることが好ましい。
続いて、筒形電池の例について説明する。

【0039】

図３は筒形電池の例について説明する図である。図３（Ａ）には、素電池の一例を模式的に示している。図３（Ｂ）には、従来例に係る筒形電池の一例を模式的に示している。図３（Ｃ）には、実施形態に係る筒形電池の一例を模式的に示している。

【0040】

図３（Ａ）は、従来例に係る筒形電池１ａ（図３（Ｂ））の、外装ラベル３０ａ及び絶縁ワッシャー９０を設ける前の素電池１ｂの外観を、その内部構造の一部と共に模式的に示したものである。素電池１ｂは、板状の鋼板２０ａをプレス加工によって有底円筒状に加工することで製造される電池缶１０ａ（正極）の内周側に、発電要素６０が収容され、電池缶１０ａの開口部が封口体７０ａ（負極）で封口される。

【0041】

ここで、電池缶１０ａは、外側に突出する正極端子２ａ、及び、内周側に凹む凹部１１ａ（ビーディング部）を有するように、深絞り加工によるプレス加工によって製造される。封口体７０ａは、外側に突出する負極端子３ａを有する。電池缶１０ａの内周側に、発電要素６０が収容され、凹部１１ａを座にして封口体７０ａが設けられ、電池缶１０ａの開口部が封口される。電池缶１０ａと封口体７０ａとの間は、絶縁性のガスケット（図示せず）によって絶縁されて密閉される。発電要素６０は、正極層６１及び負極層６２と、それらの間に介在されるセパレータ６３及びそれに浸み込ませた電解液（図示せず）を含む。発電要素６０の正極層６１が電池缶１０ａと電気的に接続され、発電要素６０の負極層６２がそれに差し込まれる炭素棒等の集電体８０を通じて封口体７０と電気的に接続される。

【0042】

図３（Ｂ）は、従来例に係る筒形電池１ａの外観を模式的に図示したものであって、図３（Ａ）に示した素電池１ｂの外周に外装ラベル３０ａを設け、負極端子３ａ側の面に絶縁ワッシャー９０を設けたものである。図３（Ｂ）には便宜上、素電池１ｂに相当する部分を点線で模式的に図示している。更に、図３（Ｂ）には便宜上、電池缶１０ａ（鋼板２０ａ）及びその外周に設けられた外装ラベル３０ａの一部の断面を抜き出して模式的に図示している。図３（Ｂ）に示す筒形電池１ａでは、外周に外装ラベル３０ａが設けられる分、図３（Ａ）に示す素電池１ｂよりも外径が大きくなる。

【0043】

図３（Ｃ）は、実施形態に係る筒形電池１の外観を模式的に図示したものである。図３（Ｃ）には便宜上、素電池（図３（Ａ）の素電池１ｂとは異なる）に相当する部分を点線で模式的に図示している。更に、図３（Ｃ）には便宜上、電池缶１０（電池缶用板状鋼板４０の鋼板２０と電着塗布層３０）及びその外周に設けられた表面処理層５０の一部の断面を抜き出して模式的に図示している。

【0044】

図３（Ｃ）に示す筒形電池１では、板状の鋼板２０の第１面２１側のみに電着塗布層３０を形成して製造された電池缶用板状鋼板４０を、その電着塗布層３０が外周側となるように、プレス加工によって有底円筒状に加工することで、電池缶１０が製造される。そして、上記素電池１ｂ（図３（Ａ））の例に従い、製造された電池缶１０（正極）の内周側に、発電要素（上記発電要素６０と同様の構成を有するもの）が収容され、電池缶１０の開口部が封口体７０（負極）で封口される。

【0045】

ここで、電池缶１０は、外側に突出する正極端子２、及び、内周側に凹む凹部１１（ビーディング部）を有するように、深絞り加工によるプレス加工によって製造される。電池缶１０の、正極端子２となる部分の表面の電着塗布層３０は除去される。加工後の電池缶１０の外周側に、表面処理層５０が形成される。プレス加工によって製造される電池缶１０に、上記のような鋼板２０が露出する谷間４１が形成されている場合でも、その谷間４１が表面処理層５０で覆われ、鋼板２０の露出が抑えられる。即ち、電池缶１０の外周の絶縁性が確保される。表面処理層５０が形成された電池缶１０の内周側に、発電要素が収容され、電池缶１０の開口部が、凹部１１を座にして設けられる封口体７０で封口される。封口体７０は、外側に突出する負極端子３を有する。封口体７０は、電池缶１０と同様に、板状の鋼板２０の第１面２１側のみに形成された電着塗布層３０を有する電池缶用板状鋼板４０を、プレス加工によって加工することで製造されてよい。この場合、負極端子３となる部分の表面の電着塗布層３０は除去される。封口体７０の、負極端子３となる部分以外の表面には、表面処理層５０が形成されてよい。電池缶１０と封口体７０との間は、絶縁性のガスケット（図示せず）によって絶縁されて密閉される。上記素電池１ｂ（図３（Ａ））の例に従い、発電要素の正極層が電池缶１０と電気的に接続され、発電要素の負極層が炭素棒等の集電体を通じて封口体７０と電気的に接続される。

【0046】

図３（Ｃ）に示す筒形電池１では、電池缶用板状鋼板４０に設けられる電着塗布層３０、或いは更にその表面に設けられる表面処理層５０によって、鋼板２０の第１面２１側に絶縁機能が付加される。

【0047】

図３（Ｃ）に示す筒形電池１では、その電池缶１０に、鋼板２０の第１面２１側に薄い電着塗布層３０が設けられた電池缶用板状鋼板４０が用いられることで、厚い外装ラベル３０ａ（図３（Ｂ））を不要とすることができる。そのため、電池缶１０の外径寸法を拡大することが可能になる。これにより、電池缶１０の内容積を増大させ、電池容量を増大させることが可能になる。更に、図３（Ｃ）に示す筒形電池１では、プラスチック製の絶縁部品である外装ラベル３０ａのほか絶縁ワッシャー９０を不要とすることができる。これにより、プラスチック材料及びその生産過程で発生するプラスチック廃棄物を削減することが可能になる。電池缶用板状鋼板４０が用いられることで、絶縁部品の使用が抑えられ且つ性能に優れた筒形電池１が実現される。

【0048】

続いて、各種筒形電池の性能を評価した結果について述べる。
＜筒形電池＞
筒形電池として、下記従来例、比較例１－２及び実施例１－５の単３形アルカリ電池を準備した。

【0049】

〔従来例〕
板状の鋼板に多段階深絞り加工によるプレス加工を施して得られる電池缶（正極）の内周側に発電要素を収容し、開口部を封口体（負極）で封口し、電池缶の外周側に外装ラベル（外装）として厚さ１６０μｍのＰＥＴラベルを設け、封口体側に厚さ２００μｍの絶縁ワッシャー（外装）を設け、従来例の単３形アルカリ電池を得た。

【0050】

〔比較例１〕
板状の鋼板に多段階深絞り加工によるプレス加工を施し、従来例の外装ラベルを設ける単３形アルカリ電池の外径寸法（外装ラベルを含む）と同等の外径寸法、即ち、拡大した外形寸法を有する電池缶（正極）を得た。得られた電池缶の内周側に、従来例に比べてより大型の発電要素を収容し、開口部を封口体（負極）で封口し、比較例１の単３形アルカリ電池を得た。比較例１の単３形アルカリ電池は、比較例２及び実施例１－５の単３形アルカリ電池の素電池に相当する。

【0051】

〔比較例２〕
板状の鋼板の一面側のみにカチオン電着塗装法を用いて厚さ１．０μｍの電着塗布層（外装）を設けた電池缶用板状鋼板に、当該電着塗布層が外周側となるように多段階深絞り加工によるプレス加工を施し、比較例１と同等の外径寸法を有する電池缶（正極）を得た。得られた電池缶の内周側に、従来例に比べてより大型の発電要素を収容し、開口部を封口体（負極）で封口し、比較例２の単３形アルカリ電池を得た。

【0052】

〔実施例１〕
板状の鋼板の一面側のみにカチオン電着塗装法を用いて厚さ１．０μｍの電着塗布層（外装）を設けた電池缶用板状鋼板に、当該電着塗布層が外周側となるように多段階深絞り加工によるプレス加工を施し、比較例１－２と同等の外径寸法を有する電池缶（正極）を得た。得られた電池缶の外周側に、ＵＶ樹脂を噴霧して固めたＵＶコート（厚さ４０μｍ程度）を形成した。ＵＶコート形成後の電池缶の内周側に、従来例に比べてより大型の発電要素を収容し、開口部を封口体（負極）で封口し、実施例１の単３形アルカリ電池を得た。

【0053】

〔実施例２〕
板状の鋼板の一面側のみにカチオン電着塗装法を用いて厚さ２．０μｍの電着塗布層（外装）を設けた電池缶用板状鋼板を用いること以外は、実施例１と同様にして、実施例２の単３形アルカリ電池を得た。

【0054】

〔実施例３〕
板状の鋼板の一面側のみにカチオン電着塗装法を用いて厚さ３．０μｍの電着塗布層（外装）を設けた電池缶用板状鋼板を用いること以外は、実施例１と同様にして、実施例３の単３形アルカリ電池を得た。

【0055】

〔実施例４〕
板状の鋼板の一面側のみにカチオン電着塗装法を用いて厚さ４．０μｍの電着塗布層（外装）を設けた電池缶用板状鋼板を用いること以外は、実施例１と同様にして、実施例４の単３形アルカリ電池を得た。

【0056】

〔実施例５〕
板状の鋼板の一面側のみにカチオン電着塗装法を用いて厚さ５．０μｍの電着塗布層（外装）を設けた電池缶用板状鋼板を用いること以外は、実施例１と同様にして、実施例５の単３形アルカリ電池を得た。

【0057】

＜性能評価＞
上記従来例、比較例１－２及び実施例１－５の単３形アルカリ電池（筒形電池）について、下記試験１－３を実施し、性能評価を行った。

【0058】

〔試験１〕
外部短絡試験（並列配置）
ここでは、電池側面部の導通により、電池電圧の低下又は発熱が生じないかを確認した。試験には、電池を４本使用する電池ケースを想定し、電池群を横並びにしてテープで固定し、２４時間放置する方法を採用した。表１では、電圧低下及び発熱なしのものを「〇」とし、電圧低下又は発熱ありのものを「×」としている。

【0059】

〔試験２〕
外部短絡試験（機器からの取り出し）
機器への挿入及び取り出しにより、電池側面部にキズや剥がれが生じないか、それに起因して導通が生じないかを確認した。試験には、機器に対する３０回の挿入と取り出しを繰り返し、電池側面部のキズや剥がれ又はそれに起因する外部短絡がないかを確認する方法を採用した。表１では、キズ及び剥がれなしのものを「〇」とし、キズ若しくは剥がれ又はそれに起因する外部短絡ありのものを「×」としている。

【0060】

〔試験３〕
電池容量測定
放電容量測定により、電池容量を比較した。試験には、定電流連続放電によって放電容量を測定する方法を採用した。表１では、従来例の電池容量を１００％とし、それに対する比較例１－２及び実施例１－５の電池容量の比率を示している。

【0061】

従来例、比較例１－２及び実施例１－５の単３形アルカリ電池について実施した試験１－３の結果を表１に示す。

【0062】

【表1】

【0063】

外装及びＵＶコートが設けられない比較例１の単３形アルカリ電池では、電池缶の外径寸法の拡大、収容する発電要素の大型化により、従来例の単３形アルカリ電池よりも電池容量が高められた。但し、試験１の外部短絡試験（並列配置）では、電圧低下又は発熱ありと判定され、試験２の外部短絡試験（取り出し）では、キズ若しくは剥がれ又はそれに起因する外部短絡ありと判定された。

【0064】

外装として厚さ１．０μｍの電着塗布層が設けられ、ＵＶコートが設けられない比較例２の単３形アルカリ電池では、電池缶の外径寸法の拡大、収容する発電要素の大型化により、従来例の単３形アルカリ電池よりも電池容量が高められた。試験１の外部短絡試験（並列配置）では、電圧低下及び発熱なしと判定された。但し、試験２の外部短絡試験（取り出し）では、キズ若しくは剥がれ又はそれに起因する外部短絡ありと判定された。

【0065】

外装として厚さ１．０μｍの電着塗布層が設けられ、更にＵＶコートが設けられる実施例１の単３形アルカリ電池では、電池缶の外径寸法の拡大、収容する発電要素の大型化により、従来例の単３形アルカリ電池よりも電池容量が高められた。試験１の外部短絡試験（並列配置）では、電圧低下及び発熱なしと判定され、試験２の外部短絡試験（取り出し）では、キズ及び剥がれなしと判定された。

【0066】

外装として厚さ２．０μｍ－５．０μｍの電着塗布層が設けられ、更にＵＶコートが設けられる実施例２－５の単３形アルカリ電池についても、実施例１と同様の結果が得られた。即ち、従来例の単３形アルカリ電池よりも電池容量は高められ、試験１の外部短絡試験（並列配置）では電圧低下及び発熱なしと判定され、試験２の外部短絡試験（取り出し）ではキズ及び剥がれなしと判定された。

【0067】

表１の実施例１－５の結果より、電着塗布層を設けた電池缶用板状鋼板を用いて外形寸法を大型化した電池缶を得ること、更に、得られた電池缶にＵＶコートを設けることで、電池容量が高く、外部短絡が効果的に抑えられる単３形アルカリ電池を得ることができることが確認された。尚、ここでは電池缶にＵＶコートが設けられないものを比較例２としたが、比較例２の単３形アルカリ電池でも、電池容量向上効果を得ることができ、一定程度の外部短絡抑制効果は得ることができる。

【符号の説明】

【0068】

１、１ａ 筒形電池
１ｂ 素電池
２、２ａ 正極端子
３、３ａ 負極端子
１０、１０ａ 電池缶
１１、１１ａ 凹部
２０、２０ａ 鋼板
２１ 第１面
２２ 第２面
２３、２３ａ メッキ層
３０ 電着塗布層
３０ａ 外装ラベル
４０ 電池缶用板状鋼板
４１ 谷間
５０ 表面処理層
５１ 印刷層
５２ コート層
６０ 発電要素
６１ 正極層
６２ 負極層
６３ セパレータ
７０、７０ａ 封口体
８０ 集電体
９０ 絶縁ワッシャー
１００ 電池缶外径拡大しろ

【図1】

【図2】

【図3】