特許 7398719 密閉型電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-07

(45)【発行日】2023-12-15

(54)【発明の名称】密閉型電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/586 20210101AFI20231208BHJP

   H01M 50/533 20210101ALI20231208BHJP

   H01M 50/548 20210101ALI20231208BHJP

   H01M 50/567 20210101ALI20231208BHJP

   H01M 50/593 20210101ALI20231208BHJP

   H01M 50/184 20210101ALI20231208BHJP

   H01M 50/474 20210101ALI20231208BHJP

   H01M 50/477 20210101ALI20231208BHJP

【ＦＩ】

H01M50/586

H01M50/533

H01M50/548 201

H01M50/567

H01M50/593

H01M50/184 D

H01M50/474

H01M50/477

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022521790

(86)(22)【出願日】2021-04-20

(86)【国際出願番号】 JP2021015960

(87)【国際公開番号】W WO2021230014

(87)【国際公開日】2021-11-18

【審査請求日】2022-10-28

(31)【優先権主張番号】P 2020086230

(32)【優先日】2020-05-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002745

【氏名又は名称】弁理士法人河崎特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大塚 正雄

(72)【発明者】

【氏名】高橋 忠義

(72)【発明者】

【氏名】谷川 太志

(72)【発明者】

【氏名】西村 直昭

(72)【発明者】

【氏名】岡崎 亨亮

【審査官】守安 太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１９４０６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５７－２０４６５５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平１１－１６７９０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１８５１１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０３１４８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／５８６

Ｈ０１Ｍ ５０／５６７

Ｈ０１Ｍ ５０／５９３

Ｈ０１Ｍ ５０／５３３

Ｈ０１Ｍ ５０／１８４

Ｈ０１Ｍ ５０／５４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

開口を有する有底円筒形の電池缶と、
前記電池缶に収容される電極体と、
前記電池缶の前記開口を塞ぐ封口板と、
前記封口板に配設された端子を兼ねるリベットと、
前記封口板と前記リベットとを絶縁する絶縁部材と、
前記リベットと電気的に接続される内部リードと、
を具備し、
前記絶縁部材は、前記封口板と前記リベットとの間を封止する封止部と、前記封止部よりも前記電極体の近くで前記電極体の径方向に延在する板状部と、を有し、
前記板状部の周縁が、前記径方向に凹む欠損部分を有し、
前記欠損部分に前記内部リードの一部が配置されている、密閉型電池。

【請求項2】

前記板状部は、前記径方向の外側ほど前記電極体に近づく傾斜部を有する、請求項１に記載の密閉型電池。

【請求項3】

前記板状部は、前記傾斜部から屈曲して前記径方向の外側に向かって延在するフランジ部をさらに有する、請求項２に記載の密閉型電池。

【請求項4】

前記フランジ部に、貫通孔が設けられている、請求項３に記載の密閉型電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池缶と、電池缶に収容された電極体と、電池缶の開口を塞ぐ封口板とを具備する密閉型電池に関する。

【背景技術】

【0002】

密閉型電池における封止の方法として、特許文献１では、電池ケースと、電池ケースの開口を封口する封口板と、封口板に配設された端子を兼ねるリベットと、封口板とリベットを絶縁するガスケットと、を備えた構成を開示している。ガスケットは、封口板より下方側（極板群に対向する側）において、極板群の集電用リードと電気的に接続する金属製のワッシャーを囲むように、極板群の方向に折れ曲がっている。これにより、極板群の移動が抑制され、落下衝撃時等において極板のズレ上がりを抑制できるとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平１１－１６７９０９号公報

【発明の概要】

【0004】

しかしながら、実際の落下方向は極板群から封口板に向かう方向（Ｚ方向）に限られず、極板群から封口板に向かう方向に垂直な方向（ＸＹ方向）に落下衝撃を受ける場合もある。特許文献１では、ＸＹ方向に衝撃を受けたときに、極板群の移動に伴い集電用リードとの接続箇所が移動する。このとき、集電リードの延びが十分でない場合、集電用リードに張力が発生し、ワッシャーと集電用リードとの接続が部分的または完全に外れ、電気的接続が取れなくなる場合がある。

【0005】

本発明の一局面は、開口を有する有底円筒形の電池缶と、前記電池缶に収容される電極体と、前記電池缶の前記開口を塞ぐ封口板と、前記封口板に配設された端子を兼ねるリベットと、前記封口板と前記リベットを絶縁する絶縁部材と、前記リベットと電気的に接続される内部リードと、を具備し、前記絶縁部材は、前記封口板と前記リベットとの間を封止する封止部と、前記封止部よりも前記電極体の近くで前記電極体の径方向に延在する板状部と、を有し、前記板状部の周縁が、前記径方向に凹む欠損部を有し、前記欠損部に前記内部リードの一部が配置されている、密閉型電池に関する。

【0006】

本発明によれば、落下などの衝撃に対しても電極体と端子間の電気的接続を維持でき、耐衝撃性に優れた密閉型電池を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の一実施形態に係る密閉型電池の断面模式図である。

【図2】本発明の他の実施形態に係る密閉型電池の要部を示す上面図（Ａ）および断面図（Ｂ）である。

【図3】本発明の他の実施形態に係る密閉型電池の要部を示す上面図（Ａ）および断面図（Ｂ）である。

【図4】本発明の他の実施形態に係る密閉型電池の要部を示す上面図（Ａ）および断面図（Ｂ）である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本実施形態に係る密閉型電池（以下、単に電池と称する場合がある。）は、開口を有する有底円筒形の電池缶と、電池缶に収容される電極体と、電池缶の開口を塞ぐ封口板と、封口板に配設された端子を兼ねるリベットと、封口板とリベットを絶縁する絶縁部材と、リベットと電気的に接続される内部リードと、を具備する。絶縁部材は、例えばガスケットである。絶縁部材は、樹脂材料で構成されていてもよい。

【0009】

以下において、電池において電極体から端子（リベット）に向かう方向をＺ方向とする。Ｚ方向は、また、電池の上下方向、軸方向または高さ方向とも呼ばれる。また、電極体から端子（リベット）に向かう方向（Ｚ方向）に垂直な方向をＸＹ方向と呼ぶ、ＸＹ方向は、また、径方向を包含する。

【0010】

絶縁部材は、封口板とリベットとの間を封止する封止部と、封止部よりも電極体の近くで電極体の径方向に延在する板状部と、を有する。板状部により、電極体のＺ方向の移動が制限される。板状部は、Ｚ方向において電極体の近傍の位置まで延びている。好ましくは、板状部は、Ｚ方向に向かって突出し、電極体の上方に設けられた絶縁板と接触し、あるいは電極体と直接接触している。これにより、電極体のＺ方向の位置が固定され、落下衝撃等を受けた場合においても耐衝撃性を高められる。また、電極体の巻きズレによる内部抵抗の上昇が抑制され、信頼性の高い電池を実現できる。

【0011】

板状部の周縁は、径方向に凹む欠損部分を有しており、欠損部分に延在するように内部リードの一部が欠損部分に配置されている。これにより、内部リードのＸＹ方向の移動（または、回転）が制限される。また、内部リードと接続する電極体のＸＹ方向の移動（または、回転）も制限される。よって、３次元の任意の方向において電極体の位置が固定され、落下衝撃等を受けた場合において耐衝撃性を一層高めることができる。また、内部リードの断線による内部抵抗の上昇が抑制され、信頼性の高い電池を実現できる。

【0012】

内部リードの一部を欠損部分に配置することで、内部リードおよび電極体のＸＹ方向の移動（または、回転）を制限することができ、耐衝撃性が向上する。これは、径の小さな電極体を用いる場合に、電極体と電池缶の間の空間が大きくなり、落下衝撃等により電極体がＸＹ方向に移動し易くなるため、特に効果的である。

【0013】

欠損部分は、例えば、板状部を、その周縁の一部において切り欠くことにより形成され得る（図２（Ａ）参照）。例えば、欠損部分により形成された板状部の間隙を通過するようにして、内部リードが折りたたまれて電極体と端子との間に収納され得る。これにより、欠損部分において内部リードが板状部に係止される。結果、電極体の移動に伴う内部リードの移動が制限される。

【0014】

欠損部分は、板状部の周縁に沿って１箇所設けられていてもよいし、複数箇所設けられていてもよい。欠損部分が板状部の周縁に沿って複数箇所設けられていると、電極体のＸＹ方向の移動を制限し易い。

【0015】

板状部は、径方向の外側ほど電極体に近づく傾斜部を有していてもよい。この場合、傾斜部がばねとして作用し、衝撃を緩和させ易い。また、絶縁板（または電極体）との接触箇所がより径方向の外側に近づくため、接触面積を大きくでき、落下衝撃等に対して電極体を確実に固定することができ、耐衝撃性を向上でき、信頼性が向上する。

【0016】

傾斜部の延在方向の、電池缶の軸方向に対する傾斜角θは、例えば、２０°～７０°であり得る。

【0017】

好ましくは、板状部は、傾斜部から屈曲して電極体の端面に沿って径方向の外側に向かって延在するフランジ部をさらに有する。フランジ部は、例えば、絶縁板の表面または電極体の端面に沿う平坦面上を延在し、平坦部を形成し得る。この場合、フランジ部は絶縁板（または電極体）と面で接触し、また接触面積を大きくすることが容易である。よって、落下衝撃等に対して電極体を確実に固定することができ、耐衝撃性を向上できる。結果、信頼性の高い電池を実現できる。

【0018】

通常、電極体の上方には、電極体を電池缶および端子から絶縁し、内部短絡を防止するための絶縁板が設けられる。しかしながら、板状部がフランジ部を有する場合、フランジ部を絶縁板として機能させることができるため、別途絶縁板を設ける必要がない。

【0019】

フランジ部は、また、電極体をＺ方向に押圧し得る。これにより、電極体のＺ方向における位置が固定される。また、押圧により生じる摩擦力により電極体のＸＹ方向における位置ずれも抑制され、ＸＹ方向における位置も固定され得る。これにより、任意の３次元方向に対して電極体の位置を固定する効果が高まり、落下衝撃等に対して耐衝撃性を向上できる。よって、電極体の巻きズレや内部リードの断線による内部抵抗の上昇が抑制され、信頼性の高い電池を実現できる。

【0020】

フランジ部は、実使用時の電極体の膨張などを考慮して、製造直後の電池における電極体よりも径方向の外側に突出していてもよい。この場合、電池缶と電極体の間には空間が存在しており、電極体がＸＹ方向に移動し易い。しかしながら、欠損部分およびフランジ部の作用により、落下衝撃等に対して、電極体のＸＹ方向における移動を抑制できる。

【0021】

フランジ部の径方向における幅Ｗは、絶縁板を設ける場合、例えば、電極体の最大径（直径）に対して０．０５倍以上０．５倍以下であり得る。幅Ｗが電極体の最大径の０．０５倍以上であると、絶縁板を介して、電極体の位置ずれを任意の３次元方向において抑制することが容易である。電池内部においてフランジ部が占める体積を低減しつつ、位置ずれの抑制効果を高める観点から、幅Ｗは、電極体の最大径（直径）に対して０．１倍以上０．４倍以下が好ましく、０．２倍以上０．３倍以下がさらに好ましい。電極体の最大径を１６ｍｍとした場合、幅Ｗは、例えば０．８ｍｍ以上８．０ｍｍ以下であり得る。

【0022】

一方、絶縁板を設けない場合には、電極体の位置ずれを任意の３次元方向において抑制できるように、フランジ部の電極体との接触面積を十分に大きくすることが好ましい。この場合、フランジ部の径方向における幅Ｗは、電極体の最大径（直径）に対して、０．１倍以上０．７倍以下であり得る。電池内部においてフランジ部が占める体積を低減しつつ、位置ずれの抑制効果を高める観点から、幅Ｗは、電極体の最大径（直径）に対して０．２倍以上０．６倍以下が好ましく、０．３倍以上０．５倍以下がさらに好ましい。電極体の最大径を１６ｍｍとした場合、幅Ｗは、例えば１．６ｍｍ以上１１．２ｍｍ以下であり得る。

【0023】

また、フランジ部の外径Ｄ（直径）は、幅Ｗと同様に絶縁板の有無で異なり、絶縁板を設ける場合、例えば、電極体の最大径（直径）に対して、０．５倍以上１．１倍以下であり得る。絶縁板を設けない場合、０．７倍以上１．５倍以下であり得る。

【0024】

フランジ部には、貫通孔が設けられていてもよい。貫通孔は、絶縁部材の経年劣化による反りの発生を抑制する作用を有する。

【0025】

絶縁部材は、経年劣化により膨張または収縮し、反りが発生する場合がある。特に、絶縁部材のフランジ部に反りが発生すると、フランジ部が平坦でなくなり、電極体（または、絶縁板）との接触面積が低下する。結果、落下衝撃等に対して電極体を固定する効果が低下する場合がある。しかしながら、貫通孔を設けることで、貫通孔が膨張または収縮することによって、反りの発生を抑制できる。よって、長期の使用においても電極体を固定する効果を高く維持でき、耐衝撃性を向上でき、信頼性が向上する。

【0026】

フランジ部に設けられる貫通孔の開口の形状は、円であることが好ましい。この場合、貫通孔の直径は、例えば、電極体の最大径を１６ｍｍとした場合、０．６ｍｍ以上３ｍｍμｍ以下であり得る。貫通孔の直径は、例えば、第２部分の幅Ｗの０．３倍以上０．７倍以下であり得る。貫通孔は、１つ設けていてもよく、フランジ部の周方向に沿って複数設けてもよい。

【0027】

以下、本実施形態に係る密閉型電池について、図面を参照しながら説明する。ただし、本実施形態はこれに限定されるものではない。なお、以下の図示例において、同じ機能を有する部材には、同じ符号を付している。

【0028】

図１は、密閉型電池の一例の縦断面模式図である。

【0029】

電池１０は、有底円筒形の電池缶１００と、電池缶１００に収容された円筒型の電極体２００と、電池缶１００の開口を塞ぐ封口板３００と、を具備する。封口板３００は、例えばレーザ溶接により、電池缶１００の開口近傍に固定されている。封口板３００は、電池缶１００の開口近傍にかしめられていてもよい。

【0030】

電池缶１００および封口板３００の材質は特に限定されず、鉄、および／または鉄合金（ステンレス鋼を含む）、アルミニウム、アルミニウム合金（マンガン、銅などの他の金属を微量含有する合金など）、などが例示できる。

【0031】

封口板３００は、電池缶１００の開口近傍に固定され、開口を塞いでいる。封口板３００は、電池缶の外側を向く第１主面３００Ｘと、第１主面３００Ｘとは反対側の第２主面３００Ｙと、を備え、中央に貫通孔を備えるドーナツ状である。封口板３００の中央にある貫通孔には、絶縁性のガスケット３１０（絶縁部材）およびワッシャー３２０を介して、先端部分がつぶされた外部端子３３０（リベット）が固定されている。外部端子３３０には、電極体を構成する正極または負極から導出された内部リード２１０の端部が接続されている。以下、封口板３００と、ガスケット３１０と、ワッシャー３２０と、外部端子３３０と、により構成された部材を封口体と称する場合がある。ただし、封口板３００および封口体の形状はこれに限定されない。

【0032】

図示しないが、封口板３００または電池缶１００の底部には、外周部と内周部との間に薄肉部が設けられている。電池の内圧が上昇すると、封口板３００または電池缶１００が外方に向けて盛り上がる方向に圧力がかかる。このとき、薄肉部に集中して引張応力がかかる。そして、薄肉部において封口板または電池缶が破断することにより、防爆機能が作動して内圧が解放される。

【0033】

ガスケット３１０は、例えば、樹脂材料で構成され、封口板３００とともにインサート成形または射出成形により形成される。ガスケット３１０は、封口板３００と外部端子３３０の間を封止する封止部３１０Ａと、封止部３１０Ａよりも電極体２００の近くで径方向に延在する板状部を有する。板状部は、封止部３１０Ａから、径方向の外側ほど電極体２００に近づくように延びる傾斜部３１０Ｂと、傾斜部３１０Ｂから屈曲して電極体２００の端面に沿って径方向の外側に延在するフランジ部３１０Ｃと、を有する。

【0034】

傾斜部３１０Ｂは、電極体のＺ方向の移動を制限する作用を有する。これにより、耐衝撃性が高められ、落下衝撃等を受けた場合においても電極体の巻きズレによる内部抵抗の上昇を抑制できる。よって、信頼性の高い電池を実現できる。

【0035】

図１に示す電池１０では、フランジ部３１０Ｃが、電極体２００と直接接触している。フランジ部３１０Ｃは、少なくとも電極体と対向する表面が平坦面であり、電極体２００の外表面（端面）に沿って径方向の外側に延在し、電極体の外表面と面で接触している。好ましくは、フランジ部３１０Ｃは、電極体２００を押圧している。これにより、任意の３次元方向に対して電極体の位置を固定する効果が高まり、落下衝撃等に対して耐衝撃性を向上できる。結果、電極体の巻きズレや内部リードの断線による内部抵抗の上昇が一層抑制され、信頼性の高い電池を実現できる。

【0036】

フランジ部３１０Ｃは、電極体２００上に設けられた絶縁板（上部絶縁板）と接触していてもよい。この場合、フランジ部３１０Ｃは、上部絶縁板を介して、電極体２００を押圧し得る。これにより、任意の３次元方向に対して電極体の位置を固定でき、落下衝撃等に対して耐衝撃性を向上できる。結果、電極体の巻きズレや内部リードの断線による内部抵抗の上昇が一層抑制され、信頼性の高い電池を実現できる。

【0037】

図２は、上部絶縁板２３０Ａが設けられた電池１１の要部を示す模式図である。図２（Ａ）は電池１１の封口体を電極体２００の側から見た上面図であり、図２（Ｂ）は封口体の近傍を拡大した断面模式図である。

【0038】

図２に示すように、ガスケット３１０は、封止部３１０Ａから、電極体２００の側に向かって、径方向の外側ほど電極体２００に近づくように傾斜しながら延びている。この傾斜しながら延びている部分は、傾斜部３１０Ｂを構成する。ガスケット３１０は、さらに、傾斜部３１０Ｂから屈曲して、上部絶縁板２３０Ａのガスケット側の表面に沿って、径方向の外側に延在している。この電極体の外表面（端面）に沿って径方向の外側に延在する部分は、フランジ部３１０Ｃを構成する。

【0039】

ガスケット３１０は、その周縁の一部において、傾斜部３１０Ｂおよびフランジ部３１０Ｃが切り欠かれ、欠損部分３１０Ｄが形成されている。内部リード２１０が、欠損部分３１０Ｄにより形成された傾斜部３１０Ｂおよびフランジ部３１０Ｃの間隙を延在しながら、折りたたまれて電極体２００と外部端子３３０との間に収納されている。欠損部分３１０Ｄに内部リード２１０が延在していることにより、内部リード２１０のＸＹ方向の移動が制限される。これにより、耐衝撃性が高められ、内部リードの断線による内部抵抗の上昇を抑制できる。よって、信頼性の高い電池を実現できる。

【0040】

また、欠損部分３１０Ｄにまで内部リード２１０を延在させることにより、長さの長い内部リード２１０を収納できる。リード線の長さが長いほど、落下衝撃等が加わった場合において、電極体２００の移動に対して外部端子３３０と内部リード２１０との接続部分に加わる力が緩和され、耐衝撃性を高められる。

【0041】

欠損部分３１０Ｄは、周方向に沿って複数設けられていてもよい。欠損部分が周方向に沿って複数設けられていると、電極体のＸＹ方向の移動を制限し易い。

【0042】

図３に、欠損部分３１０Ｄを２つ有する電池１２の一例を示す。図４に、欠損部分３１０Ｄを３つ有する電池１３の一例を示す。図３および図４において、図２と同様、（Ａ）は電池の封口体を電極体２００の側から見た上面図であり、（Ｂ）は封口体の近傍を拡大した断面模式図である。

【0043】

図３に示す電池１２では、２つの欠損部分３１０Ｄが互いに対向する位置に（周方向における角が０°および１８０°となる位置に）設けられている。内部リード２１０は、電極体２００との接続部分から、一方の欠損部分に延在し、さらに屈曲して他方の欠損部分に延在するように折り曲げられて電極体２００と外部端子３３０との間に収納されている。これにより、内部リード２１０のＸＹ方向の移動を一層抑制することができ、耐衝撃性を一層高めることができる。

【0044】

なお、図２～図４は上部絶縁板２３０Ａが設けられた電池の要部を示すものであるが、上部絶縁板２３０Ａが設けられていない図１に示す電池１０においても、図２～図４と同様の欠損部分３１０Ｄの構成を採用できる。

【0045】

ガスケット３１０の材質は限定されないが、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、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（ＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアミド（ＰＡ）などを用いることができる。

【0046】

次に、リチウム一次電池を例に、電極体２００の構成について例示的に説明する。

【0047】

円筒型の電極体２００は捲回型であり、正極２０１と負極２０２とをセパレータ２０３を介して渦巻状に捲回することにより構成されている。正極２０１および負極２０２の一方（図示例では、正極２０１）には内部リード２１０が接続されている。内部リード２１０は、外部端子３３０に溶接等により接続される。正極２０１および負極２０２の他方（図示例では、負極２０２）には、別の内部リード２２０が接続されている。内部リード２２０は、電池缶１００の内面に溶接等により接続される。

【0048】

電極体２００は、電解質（図示せず）とともに、電池缶１００の内部に収納されている。通常、内部短絡防止のために、電極体２００の上部および下部には、それぞれ上部絶縁板および下部絶縁板が配置されている。しかしながら、本実施形態に係る電池では、ガスケットのフランジ部３１０Ｃにより上部絶縁板を代替できる。図１に示すように、下部絶縁板２３０Ｂだけを配して電池を構成してもよいし、例えば図２に示すように、上部絶縁板２３０Ａおよび下部絶縁板２３０Ｂを配して電池を構成してもよい。

【0049】

（正極）
正極は正極活物質を含み、正極活物質として二酸化マンガンを用いることができる。正極は、例えば、正極集電体と、正極集電体に付着している正極合剤層とを具備する。正極合剤層は、正極活物質の他に、フッ素樹脂などの樹脂材料を結着剤として含み得る。正極合剤層は、炭素材料などの導電性材料を導電剤として含んでもよい。正極集電体は、例えばステンレス鋼製のエキスパンドメタル、ネット、パンチングメタルなどである。

【0050】

（負極）
負極は負極活物質を含み、負極活物質として金属リチウムまたはリチウム合金を用いることができる。金属リチウムまたはリチウム合金は、例えば、長尺のシート状に押し出し成形され、負極として用いられる。リチウム合金としては、Ｌｉ－Ａｌ、Ｌｉ－Ｓｎ、Ｌｉ－Ｎｉ－Ｓｉ、Ｌｉ－Ｐｂなどの合金が用いられるが、Ｌｉ－Ａｌ合金が好ましい。リチウム合金に含まれるリチウム以外の金属元素の含有量は、放電容量の確保や内部抵抗の安定化の観点から、０．１質量％以上５質量％以下とすることが好ましい。

【0051】

（セパレータ）
セパレータとしては、樹脂製の微多孔膜や不織布が好ましく用いられる。セパレータの材料（樹脂）としては、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリアミドイミドなどが好ましい。

【0052】

（電解質）
電解質にはリチウム塩を溶解させた非水溶媒を用い得る。非水溶媒は、特に限定されるものではないが、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、１，２－ジメトキシエタン、γ－ブチロラクトンなどを使用することができる。リチウム塩としては、ホウフッ化リチウム、六フッ化リン酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド、リチウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミドなどを用いることができる。

【0053】

以下、本発明を実施例および比較例に基づいて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【0054】

《実施例１》
（１）封口体の作製
直径１７ｍｍの封口板の中央に、直径約３ｍｍの貫通孔を形成した。この貫通孔に、絶縁性のガスケットおよびワッシャーを介して外部端子となるリベットを固定し、封口体を得た。ガスケットは、外部端子と封口板の間を封止する封止部から延在する傾斜部３１０Ｂおよびフランジ部３１０Ｃを有するものを作製した。傾斜部が延在する方向と封口板の法線方向とがなす角θは３０°とした。傾斜部が延在する長さは、封口体を電池缶の開口に重ね合わせたときに、フランジ部が電極体に接触する長さとした。フランジ部の径方向における幅Ｗは、３ｍｍとし、フランジ部の外径Ｄ（直径）は１４ｍｍとした。傾斜部およびフランジ部には、周方向に沿って切り欠き（欠損部分）を１箇所に形成した。

【0055】

（２）正極の作製
正極活物質である電解二酸化マンガン９２質量部に、導電剤であるケッチェンブラック３．５質量部と、結着剤であるポリテトラフルオロエチレン４．５質量部と、適量の純水と、を加えて混錬し、湿潤状態の正極合剤を調製した。

【0056】

次に、湿潤状態の正極合剤を、ステンレス鋼製のエキスパンドメタルからなる正極集電体に塗布して、正極前駆体を作製した。その後、正極前駆体を、乾燥させ、ロールプレスにより圧延し、所定寸法に裁断し、帯状の正極を得た。

【0057】

（３）負極の作製
シート状のＬｉ－Ａｌ合金（Ａｌ含有量：０．３質量％）を、所定寸法に裁断し、帯状の負極を得た。

【0058】

（４）電極体の作製
正極の一部から正極合剤を剥がして正極集電体を露出させ、その露出部にステンレス鋼製の正極タブリードを溶接した。負極の所定箇所にニッケル製の負極タブリードを溶接した。正極と負極とを、これらの間にセパレータを介在させて、渦巻状に捲回し、柱状の電極体（直径１６ｍｍ）を構成した。セパレータには、ポリエチレン製の微多孔膜を用いた。

【0059】

（５）電解質の調製
プロピレンカーボネート（ＰＣ）と、エチレンカーボネート（ＥＣ）と、１，２－ジメトキシエタン（ＤＭＥ）とを、体積比２：１：２で混合した非水溶媒に、リチウム塩としてトリフルオロメタンスルホン酸リチウムを０．５モル／リットルの濃度で溶解させ、電解質を調製した。

【0060】

（６）円筒形電池の組み立て
電極体を、その底部にリング状の下部絶縁板を配置した状態で、有底円筒形（ＳＵＳ３１６Ｌ製）の電池缶の内部に挿入した。負極タブリードを電池缶の内底面に溶接し、正極タブリードを封口板に固定された外部端子に溶接した。次に、電解質を電池缶の内部に注液し、正極タブリードの一部がガスケットの欠損部分に配置された状態で正極タブリードが折り畳まれるように、電池缶の開口に封口体を重ね合わせた。その後、電池缶の開口近傍に封口板をレーザ溶接した。

【0061】

このようにして、図１に示す構造を有する密閉型の円筒形リチウム電池を２０個作製した。

【0062】

［評価］
２０個のリチウム電池のうち１０個については、作製直後の電池に対し、ＩＥＣ ６００８６－４およびＪＩＳ Ｃ ６００６８－２－３１に基づき落下試験を行った。落下試験の前後で、内部抵抗を測定し、落下試験による内部抵抗の上昇率Ｘ１を求めた。
（内部抵抗の上昇率Ｘ１）＝（落下試験後の内部抵抗）／（落下試験前の内部抵抗）－１
また、２０個のリチウム電池のうち残りの１０個については、経時劣化を想定し、電池を－４０℃の環境に２０分間置き、その後、８５℃の環境に２０分間置いた。これを１サイクルとして、－４０℃／８５℃のサイクルを１０００サイクル繰り返した。

【0063】

１０００サイクル経過後の電池に対して、作製直後の電池と同様に落下試験を行い、落下試験の前後で内部抵抗を測定し、落下試験による内部抵抗の上昇率Ｘ２を求めた。ただし、落下試験では、電池を落下させる高さを、１ｍから１．５ｍに変更した。

【0064】

《実施例２》
封口体の作製において、傾斜部およびフランジ部に切り欠きを２箇所形成したガスケットを用いた。他は実施例１と同様にして、図３に示す構造を有する密閉型の円筒形リチウム電池を２０個作製し、実施例１と同様に評価した。

【0065】

《実施例３》
封口体の作製において、傾斜部およびフランジ部に切り欠きを３箇所形成したガスケットを用いた。他は実施例１と同様にして、図４に示す構造を有する密閉型の円筒形リチウム電池を２０個作製し、実施例１と同様に評価した。

【0066】

《実施例４》
封口体の作製において、傾斜部およびフランジ部に切り欠きを２箇所形成したガスケットを用いた。

【0067】

また、ガスケットのフランジ部に貫通孔（直径１．５ｍｍ）を、周方向における角度が切り欠きに対して±９０°となる位置に２箇所形成した。

【0068】

他は実施例１と同様にして、図３に示す構造を有し、ガスケットの第２部分に貫通孔を有する密閉型の円筒形リチウム電池を２０個作製し、同様に評価した。

【0069】

《比較例１》
封口体の作製において、外部端子と封口板の間を封止する封止部から延在する板状部が設けられたガスケットを用いた。ただし、板状部は、封口板の法線方向に平行に延びて（θ＝０°）、径方向の外側に延びるフランジ部を設けなかった。板状部が延びる長さは、封口体を電池缶の開口に重ね合わせたときに、板状部の先端が電極体に接触する高さとした。板状部には、切り欠きを形成しなかった。

【0070】

他は実施例１と同様にして、密閉型の円筒形リチウム電池を２０個作製し、実施例１と同様に評価した。

【0071】

表１および表２に、実施例１～４の電池、および、比較例１の電池について、落下試験における内部抵抗の上昇率の評価結果を示す。表１は、作製直後の初期電池に対して落下試験を行った場合の評価結果を示している。表２は、１０００サイクルの熱衝撃を加えた後の電池に対して落下試験を行った場合の評価結果を示している。

【0072】

表１に示すように、比較例１では、作製直後の電池に対して落下試験を行った結果、１０個の電池の全てについて内部抵抗上昇率Ｘ１が１０％以上であり、うち５個の電池は内部抵抗上昇率Ｘ１が２０％以上であった。これに対し、実施例１～４では、１０個の電池の全てについて内部抵抗上昇率Ｘ１が１０％未満であり、落下衝撃を加えた場合においても内部抵抗の上昇を抑制できた。

【0073】

落下衝撃による内部抵抗上昇の理由としては、電池の軸方向（Ｚ方向）に衝撃を受けることにより電極体に巻きズレが発生し、正極と負極との対向面積が減少すること、および、電池の径方向（ＸＹ方向）に衝撃を受けることにより内部リードが横ズレし、内部リードとの溶接面積が減少または接続が破断することが挙げられる。比較例１の電池では、前者の電極体の巻きズレを抑制できるものの、後者の内部リードの横ズレを抑制できないため、実施例１～４と比べて、内部抵抗上昇率Ｘ１が顕著に大きくなったと考えられる。

【0074】

一方、表２に示すように、熱衝撃印加後の電池に対して落下試験を行った結果、実施例１～３では、１０個の電池中１個の電池において内部抵抗上昇率Ｘ２が１０％以上２０％未満であった。この理由として、熱衝撃によりガスケットの樹脂が劣化し、ガスケットのフランジ部に反りが発生し、ＸＹ方向およびＺ方向に固定する効果が低下したためと考えられる。

【0075】

これに対し、実施例４では、ガスケットのフランジ部に貫通孔を設けたことにより、熱衝撃を加えた後においても、１０個の全ての電池において、内部抵抗上昇率Ｘ２を１０％未満に抑えることができた。

【0076】

【表1】

【0077】

【表2】

【産業上の利用可能性】

【0078】

本発明に係る密閉型電池は、耐衝撃性に優れるため、様々な電子機器の電源に適している。

【符号の説明】

【0079】

１０、１１、１２：電池
１００：電池缶
２００：電極体
２０１：正極
２０２：負極
２０３：セパレータ
２１０、２２０：内部リード
２３０Ａ：上部絶縁板
２３０Ｂ：下部絶縁板
３００：封口板
３００Ｘ：第１主面
３００Ｙ：第２主面
３１０：ガスケット
３１０Ａ：封止部
３１０Ｂ：傾斜部
３１０Ｃ：フランジ部
３１０Ｄ：欠損部分
３２０：ワッシャー
３３０：外部端子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】