[go: up one dir, main page]

JPWO2012132373A1 - コイン形電池 - Google Patents

コイン形電池 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2012132373A1
JPWO2012132373A1 JP2013507163A JP2013507163A JPWO2012132373A1 JP WO2012132373 A1 JPWO2012132373 A1 JP WO2012132373A1 JP 2013507163 A JP2013507163 A JP 2013507163A JP 2013507163 A JP2013507163 A JP 2013507163A JP WO2012132373 A1 JPWO2012132373 A1 JP WO2012132373A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery
side wall
coin
sealing plate
sealing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013507163A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5807164B2 (ja
Inventor
堂太 水田
堂太 水田
猛 柳本
猛 柳本
慎二 藤井
慎二 藤井
五反田 幸宏
幸宏 五反田
敏彦 池畠
敏彦 池畠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2013507163A priority Critical patent/JP5807164B2/ja
Publication of JPWO2012132373A1 publication Critical patent/JPWO2012132373A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5807164B2 publication Critical patent/JP5807164B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/109Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure of button or coin shape
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147Lids or covers
    • H01M50/166Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids
    • H01M50/167Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids by crimping
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147Lids or covers
    • H01M50/166Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids
    • H01M50/171Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids using adhesives or sealing agents
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183Sealing members
    • H01M50/186Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/552Terminals characterised by their shape
    • H01M50/559Terminals adapted for cells having curved cross-section, e.g. round, elliptic or button cells
    • H01M50/56Cup shaped terminals
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)
  • Primary Cells (AREA)

Abstract

耐漏液性を確保しながら電池容量を向上させるために、底面部およびその周縁から立ち上がる第1側壁を有する円筒形の電池缶と、天板部およびその周縁から第1側壁の内側へ延びる第2側壁を有する封口板と、第1側壁と第2側壁との間に圧縮されて介在するガスケットと、電池缶と封口板により密封された発電要素とを具備するコイン形電池において、第2側壁に外側に膨らむ膨出部を設け、膨出部の内側に発電要素の一部を配置する。膨出部の内側に負極が接触していることが望ましい。

Description

本発明は、コイン形電池に関し、特に高温雰囲気下で耐漏液性を確保でき、かつ電池容量を向上させることのできるコイン形電池に関する。
偏平な円筒形の外装体内に非水電解液を含む発電要素を収容したコイン形電池は、ボタン形電池、偏平形電池とも称される。コイン形電池は、小型薄型であるため、その特徴を活かして、腕時計やキーレスエントリーなどの小型化が要求される用途や、OA機器やFA機器のメモリバックアップなどの長期間使用が要求される用途に広く用いられている。さらに、各種メータや測定機用電源にもコイン形電池が採用されており、その用途は拡大の一途にある。コイン形電池の使用環境も、低温或や常温域から高温域へと拡大しつつある。
一般的なコイン形電池は、電池缶内に、正極と負極とをセパレータを介して対向配置し、電解液を注液した後、電池缶の開口部を封口板で塞ぎ、開口端部を、ガスケットを介して封口板に加締めることにより形成されている。このような構造のコイン形電池では、高温雰囲気下で連続使用された場合や、激しい温度衝撃が加えられた場合に、漏液が発生することがある。
具体的には、高温で電解液の膨張や気化が起こると、電池内圧が上昇し、封口板および電池缶は外側に向かって膨出する。このとき、電池缶とガスケットとの間、または封口板とガスケットとの間の密閉性は低下する。従って、封口部分に変形が生じると、漏液が起こりやすい。
そこで、漏液を防止するために、図10Aに示すように、封口板22の周縁にフランジ部25を設け、さらに、フランジ部25から電池缶21の側壁28と対向するような垂直下方に延びる延出部26を設けるとともに、電池缶21の底面部の周縁に、延出部26の内径より小さい外径を有する段差部27bを設け、段差部27bより外側の環状領域27aから電池缶21の側壁28の先端までの間に、ガスケット23を配置した電池100Aが提案されている。図10Bは、電池100Aの要部拡大図である。電池ガスケット23が圧縮されるように側壁28の端部をフランジ部25に加締めることで、信頼性の高い封口が可能になる(特許文献1参照)。この構成によれば、高温(さらには高湿度)雰囲気下や激しい温度衝撃下でも、耐漏液性を確保することができる。
国際公開第02/013290号パンフレット
しかしながら、コイン形電池の更なる小型化への要望は強く、小型化に伴う外装体の内容積の減少を補うために、電池形状を見直す必要性が生じてきている。例えば、図11Aに示すように、電池100Bの直径を以前のまま維持し、封口板22のフランジ部25の幅を狭くすることが検討されている。これにより、フランジ部25の縮小分だけ、封口板22の天板部の直径を大きくすることができ、封口板22の内側の容積を増やすことができる。図11Bは、電池100Bの要部拡大図である。
一方、フランジ部25の幅を縮小すると、フランジ部25に加締められる電池缶21の側壁28の端部(加締め部29)の幅Cが、図10A、Bに示す電池100Aよりも縮小される。その結果、ガスケット23の圧縮面積が減少し、十分な密閉性を維持できない可能性がある。従って、結局、耐漏液性を確保することが困難になる。
本発明は、上記に鑑み、高温雰囲気下や激しい温度衝撃下でも耐漏液性を確保でき、かつ電池容量を向上させることのできるコイン形電池を提供することを目的とする。
本発明は、底面部および前記底面部の周縁から立ち上がる第1側壁を有する円筒形の電池缶と、天板部および前記天板部の周縁から前記第1側壁の内側へ延びる第2側壁を有する封口板と、前記第1側壁と前記第2側壁との間に圧縮されて介在するガスケットと、前記電池缶と前記封口板により密閉された発電要素と、を具備し、
前記第2側壁は、外側に膨らむ膨出部を有し、前記膨出部の内側に、前記発電要素の一部が配置されている、コイン形電池に関する。
本発明によれば、コイン形電池の耐漏液性を確保したままで、従来よりも電池容量を向上させることが可能である。
本発明の新規な特徴を添付の請求の範囲に記述するが、本発明は、構成および内容の両方に関し、本願の他の目的および特徴と併せ、図面を照合した以下の詳細な説明によりさらによく理解されるであろう。
本発明の一実施形態に係るコイン形電池の構成を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係るコイン形電池を構成する電池缶およびガスケットの部分断面図である。 本発明の一実施形態に係るコイン形電池を構成する封口板の部分断面図である。 封口板の内側に負極を圧着する工程の途中の状態を示す部分断面図である。 封口板の内側に負極を圧着する工程の終了時の状態を示す部分断面図である。 電池缶の側壁の端部を封口板のフランジ部に加締める工程の途中の状態を示す部分断面図である。 電池缶の側壁の端部を封口板のフランジ部に加締める工程の終了時の状態を示す部分断面図である。 本発明の一実施形態に係るコイン形電池の要部を拡大して示す部分断面図である。 本発明の他の実施形態に係るコイン形電池の要部を拡大して示す部分断面図である。 従来のコイン形電池の構成を示す縦断面図である。 同コイン形電池の要部を拡大して示す部分断面図である。 封口板の内側の容積を拡大した従来のコイン形電池の構成を示す縦断面図である。 同コイン形電池の要部を拡大して示す部分断面図である。
本発明は、底面部およびその周縁から立ち上がる第1側壁を有する円筒形の電池缶と、天板部および天板部の周縁から第1側壁の内側へ延びる第2側壁を有する封口板と、第1側壁と第2側壁との間に圧縮されて介在するガスケットと、電池缶と封口板により密閉された発電要素とを具備する。ただし、第2側壁は、外側(コイン形電池の径方向の外側)に膨らむ膨出部を有し、膨出部の内側には、発電要素の一部が配置されている。第1側壁の高さは底面板の直径より小さく、電池缶の形状は浅底である。
上記構成によれば、封口板に膨出部が設けられているため、封口板の内側の容積を増やすことが可能であり、そこに発電要素の一部が配置されるため、コイン形電池の高容量化が可能である。また、電池缶の第1側壁と封口板の第2側壁との間に介在するガスケットの圧縮面積を十分に確保することができるため、高温かつ高湿度雰囲気下や、激しい温度衝撃下において、電池内圧が上昇した場合でも、電池缶とガスケットとの間、または封口板とガスケットとの間の密閉性の低下が抑制される。
ここで、発電要素は、例えば、正極、正極とセパレータを介して対向配置されたリチウム金属またはリチウム合金を含む負極、および非水電解液を具備する。この場合、コイン形電池は、非水電解液電池(例えばリチウムイオン電池)である。また、リチウム金属またはリチウム合金を含む負極は、金属材料に特有の展性を有するため、膨出部の内側に圧力印加により充填することが比較的容易である。従って、負極が膨出部の内側に接触するまで負極を封口板の内側に充填することが可能であり、高容量化を達成しやすい。
封口板の第2側壁は、膨出部に続く括れ部と、括れ部から外側(コイン形電池の径方向の外側)に延びるフランジ部と、フランジ部から電池缶の第1側壁と対向するように延びる延出部とを有することが好ましい。第2側壁が膨出部と括れ部とを有する場合、比較的幅広のフランジ部を確保することが可能である。従って、電池缶の第1側壁の端部を比較的幅広のフランジ部に加締めることができるため、フランジ部と第1側壁の端部との間に介在するガスケットの圧縮面積を十分に確保することが可能である。
高容量化の効果を高める観点からは、膨出部の最大外径Aは、電池の外径D(すなわち電池缶の第1側壁の最大外径)以下であればよい。ただし、電池缶の第1側壁の端部を封口板のフランジ部に加締める作業の容易さを考慮すると、膨出部の最大外径Aと、括れ部の最小外径Bと、電池の外径Dは、0<(A−B)/2かつ0.7<(D−A)/2を満たすことが好ましく、0.1mm≦(A−B)/2を満たすことが更に好ましい。ここで、(A−B)/2の値は、コイン形電池の径方向における膨出部の長さに相当するため、高容量化の指標となる。また、(A−B)/2の値が大きいほど、封口板のフランジ部の幅および封口板の内側の容積は大きくなる傾向がある。
次に、図面を参照して、本発明の一実施形態に係るコイン形電池について説明する。ただし、以下の実施形態は、本発明の具体例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
図1に示すコイン形電池100は、浅い有底円筒形の電池缶1の内側に、ペレット状の正極15が配置されている。同じく、浅い有底円筒形の封口板2の内側には、負極17がセパレータ16を介して正極15と対向するように配置されている。電池缶1、封口板2およびこれらの側壁の間に介在するガスケット3は、コイン形電池100の外装体を形成しており、外装体の内部には、発電要素である正極15および負極17とともに、電解液(図示せず)が収容されている。
図2は、コイン形電池を組み立てる前の、電池缶1とガスケット3の断面構造を示している。電池缶1は、底面部7と、その周縁から垂直上方に立ち上がる第1側壁14とを有する。底面部7の周縁には僅かに立ち上がる段差部7bが設けられており、段差部7bから第1側壁14が立ち上がるまでの環状領域7aに、ガスケット3の底部10が接触している。
図3は、コイン形電池を組み立てる前の、封口板2の断面構造を示している。封口板2は、天板部13と、その周縁から電池缶1の第1側壁14の内側へと延びる第2側壁18を有する。第2側壁18は、外側に膨らむ膨出部20と、膨出部20に続く括れ部4と、括れ部4からほぼ水平方向に外側に延びるフランジ部5と、フランジ部5から電池缶1の第1側壁14と対向するようにほぼ垂直下方に延びる延出部6とを有する。膨出部20の最大外径が大きいほど、高容量化の観点からは好ましい。
図3では、延出部6は、その最端部がフランジ部5と面一になるような折り畳み構造を有するが、延出部6は必ずしもこのような折り畳み構造を有する必要はない。ただし、延出部6を折り畳み構造とすることで、封口部分の強度が高くなり、後述の加締め工程の際にガスケット3の圧縮率を高めることが容易となる。
電池缶1の底面部7の環状領域7aから第1側壁14の開口端部に至るまでの領域には、ガスケット3が、封口板2の第2側壁18と勘合するような形状で配置されている。従って、電池缶1の第1側壁14の開口端部を内側に折り曲げて封口板2のフランジ部5に加締めることにより、ガスケット3は、少なくとも電池缶1の第1側壁14の開口端部と封口板2のフランジ部5と間で強く圧縮される。すなわち、第1側壁14の開口端部は、立ち上がり部8から水平方向に内側に延びる加締め部9を構成する。
ガスケット3は、具体的には、封口板2の延出部6の下端と電池缶1の環状領域7aとの間に介在する底部10と、封口板2の延出部6と電池缶1の立ち上がり部8との間に介在する側部11と、封口板2のフランジ部5と電池缶1の第1側壁14の加締め部9との間に介在する肩部12とを有している。
次に、コイン形電池の製造方法について説明する。
まず、図4に示すように、封口板2の天板部13の内側に負極17を配置する。次いで、封口板2の内側から、負極17を加工用金型54でプレスする。その際、図5に示すように、負極17が膨出部20の内側の少なくとも一部に充填されるように、負極17を圧延する。
一方、電池缶1内には、正極15およびセパレータ16を配置し、電解液を注液する。そして、電池缶1の底面7の環状領域7aから立ち上がり部8の内側に沿うように、リング状のガスケット3を配置する。次に、負極17が充填された封口板2で、電池缶1の開口を塞ぎ、図6、7に示すように、以下の要領で、加締め加工を行う。
加締め加工は、まず、電池缶1の底面部7を外側から押圧する直径D1を有する柱状の下型31と、封口板2の天板部13を外側から押圧する直径D1より小径の直径D2を有する柱状の上型32と、下型31が勘挿される第1開口と上型32が勘挿される第2開口とを有する筒状の封口金型33Aとを用いて行われる(予備封口工程)。封口金型33Aは中空構造を有し、第1開口と第2開口の中心軸は共通である。第1開口の内径は直径D1に対応し、第2開口の内径は直径D2に対応し、中空の直径は、第1開口から途中までが直径D1に対応し、途中から第2開口までが直径D2に対応している。中空のうち直径D1からD2に変化する領域(R部34)の断面は、図6に示すように円弧状の曲面になっている。
封口板2で開口が塞がれた電池缶1は、第2開口側から封口金型33Aの中空に挿入される。電池缶1の底面部7を外側から下型31で押圧するとともに、封口板2の天板部13を外側から上型32で押圧しつつ、封口金型33Aを封口板2側から電池缶1側に下降させることにより、封口金型33AのR部34で電池缶1の第1側壁14の開口端部(加締め部9)が内側に折り曲げられる。
次に、封口金型33Aを、R部34の曲率半径がより小さく、断面がほぼ直角になっている封口金型33Bに変更し、封口金型33B内で圧力をかけることにより、図7に示すように、電池缶1の第1側壁14の加締め部9が封口板2のフランジ部5に対して加締められる(本封口工程)。その際、加締め部9の先端部19が膨出部20に接触しないように、膨出部20の膨出の長さと加締め部9の長さが設定される。また、加締め部9の先端部19が封口板2に接触することがないように、ガスケット3は、加締め部9の先端部19に至るまでの領域に配置される。
加締め部9を封口板2のフランジ部5に加締める際には、ガスケット3の底部10は、電池缶1の底面7の環状領域7aと封口板2の第2側壁18の延出部6の下端との間でも圧縮される。また、ガスケット3の側部11は、電池缶1の立ち上がり部8と封口板2の延出部6との間でも圧縮される。そして、ガスケット3の肩部12は、電池缶1の加締め部9と封口板2のフランジ部5との間で圧縮される。封口板2が膨出部20と括れ部4を有することで、加締め部9の長さCを十分に確保できるため、肩部12の圧縮面積が十分に大きくなり、結果として高い密閉性が得られる。
コイン形電池が大きくなるほど、熱衝撃により発生する応力も大きくなるため、加締め部9の長さCは、コイン形電池の大きさに応じて設定することが望ましい。具体的には、加締め部9の長さCと、コイン形電池の外径Dとの関係は、0.06≦2C/D≦0.15を満たすことが望ましい。
下型31、上型32および封口金型33Bを解除すると、図8に示すような構造を有するコイン形電池が得られる。図8は、図1のコイン形電池の要部の拡大断面図である。
なお、電池缶や封口板の形状は、上記の形状に限られない。例えば、本発明のコイン形電池は、図9に示すような形状を有してもよい。図9の電池101は、封口板2Aの形状が異なること以外、図8の電池100と同じ構造を有する。封口板2Aは、膨出部20Aから括れ部4Aまでの形状が上記と相違しており、膨出部20Aはフランジ部5の最も内側の端部から斜め方向上方に傾斜させたような形状である。
次に、実施例に基づいて、本発明のコイン形電池について更に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。
《実施例1》
図1に示すようなコイン形電池を以下の要領で作製した。作製したコイン形電池の外径Dは20mm、厚さは5mmである。
(i)正極
正極活物質である二酸化マンガン100質量部に対し、導電剤であるカーボンブラック4質量部と、結着剤であるテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体5質量部とを添加し、混合して、正極合剤を調製した。正極合剤を直径13.5mmの円盤状のペレットに成形して正極15を得た。
(ii)負極
プレス前の厚さが0.9mmの金属リチウム箔を直径16mmに打ち抜いて、負極17を得た。
(iii)セパレータ
ポリプロピレン製不織布をセパレータ16として用いた。
(iv)電解液
プロピレンカーボネート:ジメチルエーテルの体積比が8:2の混合溶液に、溶質として過塩素酸リチウムを1mol/Lの濃度で溶解させて非水電解液を調製した。
(iv)電池缶
厚さ250μmのステンレス鋼板(SUS444)を用いて、図2に示すような、第1側壁14の内径が19mmである電池缶1を作製した。底面部7の直径は、段差部7bの中心において16mm、環状領域7aの幅は1.5mmとした。第1側壁14の長さは、加締め部9の長さが1mmになるように設定した。
(v)封口板
厚さ250μmのステンレス鋼板(SUS304)を用いて、図3に示すような、折り畳み構造の延出部6の外径が19mmである封口板2を作製した。膨出部20の最大外径Aは18mm、括れ部の最小外径Bは17mmとした。すなわち(A−B)/2は0.5mmに設定した。(D−A)/2は1mmである。
(vi)ガスケット
図2に示すような、底部10の厚さ1mm、側部の厚さ0.5mmのポリプロピレン製のガスケットを準備した。
(vii)電池の組み立て
封口板2の内側に負極17を貼り付け、図5に示すように、負極17が膨出部20の内側に接触するまで、加工用金型で負極17を封口板2の天板部13に向けてプレスした。一方、電池缶1の内側に正極15を載置し、その上にセパレータ16を配置し、電解液を注液した。次に、封口板2の延出部6にブロンアスファルトと鉱物油からなる封止剤を塗布して、負極17が充填された封口板2で電池缶1の開口を塞ぎ、図6、7に示すような金型を用いて加締め加工を行い、コイン形電池(電池X)を完成させた。
《比較例1》
図10に示すようなコイン形電池(電池Y)を作製した。厚さ0.8μmの金属リチウム箔を直径16mmに打ち抜いて負極として用いた。そして、封口板22に膨出部20を設けず、天板部の直径を17mmとしたこと以外、実施例1と同様にして、電池を作製した。なお、封口板22のフランジ部25の幅は実施例1と同じとした。負極を加工用金型で封口板22の天板部に向けてプレスする工程は行わなかった。
《比較例2》
図11に示すようなコイン形電池(電池Z)を作製した。厚さ0.8mmの金属リチウム箔を直径17mmに打ち抜いて負極として用いた。そして、封口板22に膨出部20を設けず、天板部の直径を18mmとしたこと以外、実施例1とほぼ同様にして、電池を作製した。なお、封口板22のフランジ部25の幅は、実施例1の半分とした。負極を加工用金型で封口板22の天板部に向けてプレスする工程は行わなかった。電池缶21の側壁28の長さは、加締め部29の長さが0.5mmになるように設定した。
電池X、YおよびZを、それぞれ110個ずつ作製した。電池X、YおよびZは、封口板の形状、加締め部の長さ、負極容量以外は、ほぼ同じ構成を有し、ほぼ同じ寸法を有する。電池X、YおよびZの発電要素、電池缶および封口板の材質は同じである。
表1に各電池の諸元をまとめて示す。膨出部を有さない電池YおよびZの(A−B)/2は0と表示した。寸法Cは、加締め部の長さを示す。
[評価]
(a)初期電池容量
n=10で6.8kΩの定抵抗放電を行い、初期電池容量を確認した。
(b)漏液発生数
n=100で湿度90%RH、85℃1時間/−20℃1時間の熱衝撃試験を100サイクル実施した後、ガスケットと電池缶または封口板との間の漏液の有無を確認した。
(c)熱衝撃試験後の電池容量
上記熱衝撃試験後、漏液が発生しなかった電池について、6.8kΩの定抵抗放電を行い、電池A、Bについては100個の平均値、電池Cについては89個の平均値を求めた。結果を表1に示す。
Figure 2012132373
高温域から低温域の移動を繰り返した場合、電池の膨張および収縮が繰り返される。その際、ガスケットの肩部と加締め部やフランジ部との間、ガスケットの底部と電池缶の底面や封口板の延出部との間に、隙間が生じやすくなると考えられる。従って、加締め部の長さCが短く、ガスケットの肩部の圧縮面積が小さいと、漏液が発生しやすくなる。
電池XおよびYでは、加締め部の長さCを十分に確保できるため、ガスケットの肩部の圧縮面積が広く、漏液は発生していない。一方、電池Zでは、加締め部の長さCが短いため、ガスケットの肩部の圧縮面積が狭く、封口部の強度が低くなる。よって、漏液が発生したものと考えられる。
次に、電池Yは、初期電池容量が最も小さく、高容量化に不利であることがわかる。電池容量は、発電要素(正極、負極および電解液)の充填量が多いほど増加する。発電要素の充填量を増加させるためには、電池缶と封口板で囲まれる電池内容積の拡大が必要である。電池Zは、初期電池容量が最も大きくなっているが、熱衝撃試験後の漏液の発生確率が大きく、熱衝撃試験後の電池容量は電池Xよりも低くなっている。これは、電解液の消失や外部からの水分の浸入等により、電池特性が大きく低下したためと考えられる。
なお、上記実施例の他、図9に示すように、膨出部20Aをフランジ部5の最も内側の端部から斜め方向上方に傾斜させたような電池であっても、同様の結果が得られる。
本発明のコイン形電池は、高容量であり、かつ低温と高温とが繰り返されるような過酷な使用条件下でも優れた耐漏液性を発揮するため、様々な環境で使用される機器の電源として用いることができる。
本発明を現時点での好ましい実施態様に関して説明したが、そのような開示を限定的に解釈してはならない。種々の変形および改変は、上記開示を読むことによって本発明に属する技術分野における当業者には間違いなく明らかになるであろう。したがって、添付の請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、すべての変形および改変を包含する、と解釈されるべきものである。
1:電池缶、2:封口板、3:ガスケット、4:括れ部、5:フランジ部、6:延出部、7:底面部、8:立ち上がり部、9:加締め部、10:底部、11:側部、12:肩部、13:天板部、15:正極、16:セパレータ、17:負極、19:加締め部の先端部、20:膨出部、31:下型、32:上型、33A,B:封口金型、34:R部、54:負極加工用金型

Claims (4)

  1. 底面部および前記底面部の周縁から立ち上がる第1側壁を有する円筒形の電池缶と、
    天板部および前記天板部の周縁から前記第1側壁の内側へ延びる第2側壁を有する封口板と、
    前記第1側壁と前記第2側壁との間に圧縮されて介在するガスケットと、
    前記電池缶と前記封口板により密閉された発電要素と、を具備し、
    前記第2側壁は、外側に膨らむ膨出部を有し、前記膨出部の内側に、前記発電要素の一部が配置されている、コイン形電池。
  2. 前記発電要素が、正極と、前記正極とセパレータを介して対向配置されたリチウム金属またはリチウム合金を含む負極と、非水電解液と、を具備し、
    前記負極が、前記膨出部の内側に接触している、請求項1記載のコイン形電池。
  3. 前記第2側壁は、前記膨出部に続く括れ部と、前記括れ部から外側に延びるフランジ部と、前記フランジ部から前記第1側壁と対向するように延びる延出部と、を有し、
    前記フランジ部に、前記第1側壁の端部が加締められている、請求項1または2記載のコイン形電池。
  4. 前記膨出部の最大外径Aと、前記括れ部の最小外径Bと、前記電池の外径Dとが、
    0<(A−B)/2かつ0.7mm<(D−A)/2を満たす、請求項3記載のコイン形電池。
JP2013507163A 2011-03-25 2012-03-23 コイン形電池 Active JP5807164B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013507163A JP5807164B2 (ja) 2011-03-25 2012-03-23 コイン形電池

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011067247 2011-03-25
JP2011067247 2011-03-25
JP2013507163A JP5807164B2 (ja) 2011-03-25 2012-03-23 コイン形電池
PCT/JP2012/002046 WO2012132373A1 (ja) 2011-03-25 2012-03-23 コイン形電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2012132373A1 true JPWO2012132373A1 (ja) 2014-07-24
JP5807164B2 JP5807164B2 (ja) 2015-11-10

Family

ID=46930150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013507163A Active JP5807164B2 (ja) 2011-03-25 2012-03-23 コイン形電池

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20130330601A1 (ja)
JP (1) JP5807164B2 (ja)
CN (1) CN103370809B (ja)
WO (1) WO2012132373A1 (ja)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103718331B (zh) * 2011-09-30 2016-03-16 松下知识产权经营株式会社 硬币型电池
JP6372821B2 (ja) 2014-01-21 2018-08-15 セイコーインスツル株式会社 非水電解質二次電池
PL3537496T3 (pl) * 2018-03-05 2021-11-22 H & T Marsberg Gmbh & Co. Kg Pojemnik baterii dla baterii
CN109037501A (zh) * 2018-08-30 2018-12-18 深圳市能锐创新科技有限公司 扣式锂离子电池壳体及扣式叠片锂离子电池
CN109037502A (zh) * 2018-08-30 2018-12-18 深圳市能锐创新科技有限公司 扣式锂离子电池壳体及扣式叠片锂离子电池
CN109449320B (zh) * 2018-11-06 2021-01-26 河南省鹏辉电源有限公司 一种纽扣电池外壳结构、纽扣电池以及用电设备
CN110676477B (zh) * 2019-09-12 2021-03-02 深圳市科晶智达科技有限公司 纽扣电池自动批量化制样方法
JP7261713B2 (ja) * 2019-09-27 2023-04-20 パナソニックホールディングス株式会社 コイン形電池
CN111009624B (zh) * 2019-11-05 2021-07-13 广东微电新能源有限公司 纽扣电池以及电子设备
JP7602884B2 (ja) * 2020-10-05 2024-12-19 セイコーインスツル株式会社 電気化学セル用のガスケット、および電気化学セル
JP7592447B2 (ja) 2020-10-05 2024-12-02 セイコーインスツル株式会社 電気化学セル
CN112366394A (zh) * 2020-11-11 2021-02-12 路华置富电子(深圳)有限公司 扣式电池
JPWO2022102639A1 (ja) * 2020-11-13 2022-05-19
CN112242579B (zh) * 2020-11-20 2025-07-01 靳建明 壳体密封结构和电池
CN112490543A (zh) * 2020-12-03 2021-03-12 惠州市恒泰科技股份有限公司 电池及其制备工艺
CN117121274A (zh) * 2022-01-04 2023-11-24 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池单体、电池、用电设备及电池单体的制造方法和设备
JPWO2023157949A1 (ja) 2022-02-18 2023-08-24

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5873555U (ja) * 1981-11-13 1983-05-18 富士電気化学株式会社 偏平型密閉式電池
DE3247191A1 (de) * 1981-12-26 1983-07-07 Kawaguchiko Seimitsu Co. Ltd., Yamanashi Flache batterie
EP0731516B1 (en) * 1995-03-07 1999-04-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Flat-type cell
US5846672A (en) * 1997-11-14 1998-12-08 Eveready Battery Company, Inc. Indented electrode cup for a miniature galvanic cell
US6567527B1 (en) * 2000-08-07 2003-05-20 Insound Medical, Inc. Elongated oval battery assembly for canal hearing device
US6761995B2 (en) * 2000-08-09 2004-07-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Coin-shaped battery
JP2003036886A (ja) * 2001-07-23 2003-02-07 Toshiba Battery Co Ltd 扁平形非水電解質二次電池
JP2006079851A (ja) * 2004-09-07 2006-03-23 Toshiba Battery Co Ltd 扁平形非水電解質二次電池
JP5294248B2 (ja) * 2007-03-20 2013-09-18 日立マクセル株式会社 扁平形電池

Also Published As

Publication number Publication date
CN103370809B (zh) 2015-11-25
JP5807164B2 (ja) 2015-11-10
CN103370809A (zh) 2013-10-23
WO2012132373A1 (ja) 2012-10-04
US20130330601A1 (en) 2013-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5807164B2 (ja) コイン形電池
JP5425526B2 (ja) 密閉電池
JP3954494B2 (ja) コイン形電池
JP2009087729A (ja) 密閉型電池
US6696198B2 (en) Flat battery
JP2011216479A (ja) コイン形電池およびコイン形電池用ホルダとコイン形電池収納体
JP4214172B1 (ja) アルカリ電池及び電池パック
JP2012069455A (ja) コイン形電池
JP4831625B2 (ja) コイン形電池
JP4070136B2 (ja) コイン形電池
JP2009152031A (ja) 円筒形電池
JPH10255733A (ja) 小型電池
JP2002324523A (ja) 密閉型電池の封口方法
TW202226666A (zh) 電化學胞用墊片及電化學胞
JP2020030887A (ja) アルカリ乾電池
JP3199060B2 (ja) 扁平形有機電解液電池及びその製造法
JP2008004428A (ja) アルカリ乾電池
JP2007200682A (ja) コイン型電池
JP5836178B2 (ja) アルカリ電池
JP4112854B2 (ja) 角型電池及びその製造方法
KR101006167B1 (ko) 전기 에너지 저장 소자
JP2004079398A (ja) コイン形リチウム一次電池
JP2000048780A (ja) コイン形有機電解液電池及びその製造方法
JP2005243274A (ja) 非水系角型二次電池
JP2011129692A (ja) 電気化学素子の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140807

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140904

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20141009

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20141028

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150305

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150401

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5807164

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151