JP2007141673A - ボビン形リチウム一次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】正極缶の素材にニッケルメッキ鋼板を用いることによって低コスト化を可能にするとともに、長期間の使用および保存が可能なボビン形リチウム一次電池を提供する。
【解決手段】有底筒状の金属製正極缶１１内に、リチウムを負極作用物質２３とする発電要素２０が収容され、その正極缶１１の開口端部１４がカシメ加工されることにより、その開口端部１４と負極端子板３１の間にガスケット４１が挟持されて正極缶１１内が気密封止され、正極缶１１の素材がニッケルメッキ鋼板であるとともに、正極缶１１と負極端子板３１の間に多孔質で弾力性と保液性を有する電気絶縁性リング６２が介装され、この電気絶縁性リング６２によって正極缶１１の開口端部１４付近に防錆剤を保持させる。
【選択図】図１

Description

本発明はボビン形リチウム電池に関し、とくに長期間を無交換／無保守で使い続ける用途に有効なものに関する。

ボビン形リチウム一次電池は、図２にその概要を示すように、有底筒状の金属製正極缶１１１内に、金属リチウムを負極作用物質２３とする発電要素２０が収容されている。発電要素２０は、二酸化マンガン等の正極作用物質２１、セパレータ２２、および金属リチウムからなる負極作用物質２３が同心状に配置されるとともに正極缶１１１内で非水電解液に浸漬されることにより形成される。

正極缶１１１はＳＵＳ（ステンレススチール）製で、その外底面には凸状の正極端子部１２がプレス加工により一体形成されている。この正極缶１１１の開口部は、負極端子板３１、金属製封口板３２、および樹脂製ガスケット４１によって封口されている。

この場合、正極缶１１１の開口端部１４がカシメ加工されることにより、その開口端部１４と負極端子板３１の周縁部の間にガスケット４１が挟持されて正極缶１１１内が気密封止されている。ガスケット４１は絞り加工（ビード加工）により形成されたクビレ部１３とカシメ加工（カール加工）された開口端部１４の間に挟持された状態で正極缶１１１内を気密封止する。

正極缶１１１は正極集電子および正極端子を兼ねる。負極作用物質２３には負極集電体３４に圧着し、この負極集電体３４は負極集電リード３３を介して金属製封口板３２に導電接続されている。封口板３２は負極端子板３１と正極缶１１１内との間を気密隔離するものであって、その周辺部は負極端子板３１と封口ガスケット４１の間に挟持されている。

また、正極缶１１１の胴部および肩部は熱収縮樹脂チューブ６１で被覆されている。は熱収縮樹脂チューブ６１は外装材をなす。

上述したボビン形リチウム一次電池は、負極作用物質２３に金属リチウムを用いることで高いエネルギー密度が実現され、とくに長期間を無交換／無保守で使い続けるような用途に適している。たとえば、マイクロコンピュータ内蔵のガスメータの内蔵電池として使用されている。

上記ボビン形リチウム一次電池は、たとえば特許文献１，２に記載されている。
特開２０００−３１５４９７ 特開２００３−２０８９０６

上述したボビン形リチウム一次電池は、長期間を無交換／無保守で使い続けることを意図している。そこで、従来のボビン形リチウム一次電池では、長期間の使用や保存を可能にするために、耐蝕性にすぐれたＳＵＳを用いて正極缶１１１を構成していた。

しかし、ＳＵＳ製の正極缶１１１は、ニッケルメッキ鋼板を用いたものよりも高コストであった。この種のボビン形リチウム一次電池の低コスト化をはかるためには、正極缶１１１を比較的安価なニッケルメッキ鋼板にすることが非常に有効であるが、ニッケルメッキ鋼板を用いると、保存性が低下して長期間の使用に適さなくなってしまうという問題が生じる。

有底筒状の正極缶はＳＵＳ板の絞り加工で作製されるが、ニッケルメッキ鋼板の絞り加工で作製された正極缶の開口端部は、素地の鋼板がむき出しとなるため、メッキによる保護が効かず、錆が発生しやすいことが、本発明者等によりあきらかとされた。

その対策として、正極缶作製後に再度メッキ処理をして開口端部を保護する、あるいは開口端部に防錆剤を塗布するなどの処置が考えられる。しかし、再度メッキを施しても電池製造過程で行われる正極缶の絞り工程やカシメ工程でメッキが剥がれてしまう可能性があった。また、塗布された防錆剤は長期間の使用や保存中に何らかの理由で取れてしまう可能性があった。

本発明の目的は、上述した問題を解決することにあり、具体的には、正極缶の素材にニッケルメッキ鋼板を用いることによって低コスト化を可能にするとともに、長期間の使用および保存を可能にしたボビン形リチウム一次電池を提供することにある。

本発明の上記以外の目的および構成については、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。

本発明による解決手段は次のとおりである。

（１）有底筒状の金属製正極缶内に、リチウムを負極作用物質とする発電要素が収容され、その正極缶の開口端部がカシメ加工されることにより、その正極缶の開口端部と負極端子板の周縁部の間にガスケットが挟持されて正極缶内が気密封止されたボビン形リチウム一次電池において、上記正極缶の素材がニッケルメッキ鋼板であるとともに、上記正極缶と上記負極端子板の間に多孔質で弾力性と保液性を有する電気絶縁性リングが介装され、この電気絶縁性リングによって正極缶の開口端部付近に防錆剤が保持されるようにしたことを特徴とするボビン形リチウム一次電池。

（２）上記手段（１）において、上記電気絶縁性リングに、鋼板の防錆効果がある薬剤が含浸されていることを特徴とするボビン形リチウム一次電池。

（３）上記手段（１）または（２）において、上記電気絶縁性リングが、正極缶の開口端部と負極端子板の周縁部に跨って接していることを特徴とするボビン形リチウム一次電池。

（４）上記手段（１）〜（３）のいずれかかにおいて、上記正極缶の胴部および肩部が熱収縮樹脂チューブで被覆されているとともに、この熱収縮樹脂チューブによって上記電気絶縁性チューブが拘束・固定されていることを特徴とするボビン形リチウム一次電池。

正極缶の素材にニッケルメッキ鋼板を用いることによって低コスト化を可能にするとともに、長期間の使用および保存が可能なボビン形リチウム一次電池を提供できる。

上記以外の作用／効果については、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。

図１は、本発明に係るボビン形リチウム一次電池の概要および要部を拡大して示す断面図である。同図に示すボビン形リチウム一次電池は、有底筒状の金属製正極缶１１内に、金属リチウムを負極作用物質２３とする発電要素２０が収容されている。

発電要素２０は、二酸化マンガン等の正極作用物質２１、セパレータ２２、および金属リチウムからなる負極作用物質２３が同心状に配置されるとともに正極缶１１内で非水電解液に浸漬されることにより形成される。

正極缶１１には、ニッケルメッキ鋼板を深絞り加工したものが使用されている。この正極缶１１は正極集電体および正極端子を兼ね、その外底面には凸状の正極端子部１２がプレス加工により一体形成されている。正極缶１１の開口部は、負極端子板３１、金属製封口板３２、および樹脂製ガスケット４１によって封口されている。

この場合、正極缶１１の開口端部１４がカシメ加工されることにより、その開口端部１４と負極端子板３１の周縁部の間にガスケット４１が挟持されて正極缶１１内が気密封止されている。ガスケット４１は絞り加工（ビード加工）により形成されたクビレ部１３とカシメ加工（カール加工）された開口端部１４の間に挟持された状態で正極缶１１内を気密封止する。

正極缶１１は正極集電子および正極端子を兼ねる。負極作用物質２３には負極集電体３４に圧着し、この負極集電体３４は負極集電リード３３を介して金属製封口板３２に導電接続されている。封口板３２は負極端子板３１と正極缶１１内との間を気密隔離するものであって、その周辺部は負極端子板３１と封口ガスケット４１の間に挟持されている。

また、正極缶１１の胴部および肩部は熱収縮樹脂チューブ６１で被覆されている。は熱収縮樹脂チューブ６１は外装材をなす。

上記構成に加えて、同図に示す実施形態では、正極缶１１と負極端子板３１の間に多孔質で弾力性と保液性を有する電気絶縁性リング６２が介装されている。電気絶縁性リング６２には、鋼板の防錆効果がある薬剤が含浸されている。これにより、正極缶１１の開口端部１４付近に防錆剤が長期間安定に固定されるようになっている。

多孔質で弾力性と保液性を有する電気絶縁性リング６２の素材として、微細空隙を有するスポンジ状の樹脂発泡体が好適である。

上記構成によれば、正極缶１１の素材にニッケルメッキ鋼板を用いることによって低コスト化を可能にするとともに、正極缶１１の開口端部１４での錆発生を長期にわたって確実に抑制できる防錆効果を得られることが判明した。これにより、長期間の使用および保存を可能にしたボビン形リチウム一次電池が得られるようになった。

上記に加えて、この実施形態では、電気絶縁性リング６２に防錆剤を含浸させることにより、正極缶１１の開口端部１４に、防錆に十分な量の防錆剤を安定的に微量補給しながら長期にわたって保持させることができる。

また、この実施形態では、上記電気絶縁性リング６２が、正極缶１１の開口端部１４と負極端子板３１の周縁部に跨って接しているが、これにより、防錆剤を正極缶１１の開口端部１４に一層確実に保持させることができる。

さらに、上記電気絶縁性リング６２は、正極缶１１の胴部および肩部を被覆する熱収縮樹脂チューブ６１により、正極缶１１の開口端部１４と負極端子板３１の周縁部に跨って接する位置に安定に拘束・固定されているが、これは、電気絶縁性リング６２を上記位置に安定に位置決めさせるのに非常に有効である。

防錆剤としては、たとえばシリコーン系オイルが好適に使用できる。また、アミン、ラノリン誘導体、複素環化合物および脂肪酸族誘導体を主成分とした水溶性液体も使用できる。防錆剤の形態は、粉状、油状、水溶性、揮発性、昇華性のいずれも使用可能である。

ＳＵＳ製の正極缶を用いた従来のボビン形リチウム一次電池（現行品）、ニッケルメッキ鋼板（ＮＰＳ）製の正極缶を用い、上記電気絶縁性リング６２は使用しないで試作したボビン形リチウム一次電池（試作品）、ニッケルメッキ鋼板（ＮＰＳ）製の正極缶と上記電気絶縁性リング６２を使用した本発明構成のボビン形リチウム一次電池（本発明品）をそれぞれ１００個ずつ用意し、温度７０℃、湿度５０％ＲＨの加速条件による保存試験を行った。保存日数と錆発生の個数を調べたところ、表１に示すような結果が得られた。

表１の結果からもあきらかなように、本発明構成のボビン形リチウム一次電池は、従来のＳＵＳ製正極缶を用いたものと同等の保存性を有することが確認された。

以上、本発明をその代表的な実施例に基づいて説明したが、本発明は上述した以外にも種々の態様が可能である。たとえば、防錆剤は、正極缶１１の開口端部１４に塗布等によってあらかじめ付着させ、この付着状態を上記電気絶縁性リング６２で保持・固定させるようにしてもよい。

正極缶の素材にニッケルメッキ鋼板を用いることによって低コスト化を可能にするとともに、長期間の使用および保存が可能なボビン形リチウム一次電池を提供できる。

本発明に係るボビン形リチウム一次電池の概要および要部を拡大して示す断面図である。 従来のボビン形リチウム一次電池の概要を示す断面図である。

符号の説明

１１ 正極缶
１２ 正極端子部
１３ クビレ部
１４ 開口端部
２０ 発電要素
２１ 正極作用物質
２２ セパレータ
２３ 負極作用物質
３１ 負極端子板
３２ 金属製封口板
３３ 負極集電リード
３４ 負極集電体
４１ 樹脂製ガスケット
６１ 熱収縮樹脂チューブ
６２ 電気絶縁性リング

Claims (4)

1. 有底筒状の金属製正極缶内に、リチウムを負極作用物質とする発電要素が収容され、その正極缶の開口端部がカシメ加工されることにより、その正極缶の開口端部と負極端子板の周縁部の間にガスケットが挟持されて正極缶内が気密封止されたボビン形リチウム一次電池において、上記正極缶の素材がニッケルメッキ鋼板であるとともに、上記正極缶と上記負極端子板の間に多孔質で弾力性と保液性を有する電気絶縁性リングが介装され、この電気絶縁性リングによって正極缶の開口端部付近に防錆剤が保持されるようにしたことを特徴とするボビン形リチウム一次電池。
2. 請求項１において、上記電気絶縁性リングに、鋼板の防錆効果がある薬剤が含浸されていることを特徴とするボビン形リチウム一次電池。
3. 請求項１または２において、上記電気絶縁性リングが、正極缶の開口端部と負極端子板の周縁部に跨って接していることを特徴とするボビン形リチウム一次電池。
4. 請求項１〜３のいずれかかにおいて、上記正極缶の胴部および肩部が熱収縮樹脂チューブで被覆されているとともに、この熱収縮樹脂チューブによって上記電気絶縁性チューブが拘束・固定されていることを特徴とするボビン形リチウム一次電池。
   
   

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