JPH0677160U - スパイラル形電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電池性能に影響を与えることなく電解液の注
液時間を短縮できるスパイラル形電池を提供する。 【構成】 スパイラル形電池は、有底円筒形の電池ケー
ス１と、ケース１の内底部に配置された底板２と、底板
２上にあってケース１内に装填されたスパイラル状の発
電要素３と、発電要素３の上部に配置された偏平円環状
の押え板４と、ケース１の上部開口に封口ガスケット５
を介して嵌着された端子部品６と、発電要素３の上下に
突出し、前記ケース１及び前記端子部品６にそれぞれ接
続された正負極リード板７，８と、発電要素内３に注液
される電解液とを備えている。押え板４の前記発電要素
３の上面と対向する面には、中心から放射状に６本の連
通溝４ｂが形成されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、スパイラル状に巻回形成された発電要素を備えた、いわゆるスパイ ラル形電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】

スパイラル形電池は、有底円筒形の電池ケースと、その電池ケースの内底部に 配置された偏平円環状の底板と、底板の上部にあって前記電池ケース内に装填さ れた発電要素と、その発電要素の上部に配置された偏平円環状の押え板と、前記 電池ケースの上部開口部に封口ガスケットを介して嵌着された端子部品と、前記 発電要素の上下から引き出されて、それぞれ前記電池ケースと前記端子部品とに 接続された正極及び負極リード板と、前記発電要素内に注液される電解液とを備 えている。

【０００３】 前記の発電要素は、セパレータを挟んでその表裏面に正極及び負極活物質を対 向配置したシートをスパイラル状に巻回して円筒形に形成したものである。セパ レータは、正負極活物質同士の接触を避けるために、正負極活物質の合剤よりも 幅広に形成されているので、単３形電池の場合、この発電要素を円筒形に巻回形 成した状態では、セパレータが正負極活物質の合剤よりも上下に２mm程度突出し ている。この発電要素をケース内に収装した状態では、セパレータが上部の押え 板及び下部の底板に接触して正負極活物質同士の内部短絡を未然に防止する。

【０００４】 このような構造を有するスパイラル形電池の組立手順は次の通りである。まず 電池ケース内に底板，押え板を介して発電要素を装填し、発電要素の上下に突出 する正極及び負極リード板をそれぞれ電池ケースの内底面及び端子部品にスポッ ト溶接によって接続した後、円環状の押え板の中央開口部を通じて電解液を注液 する。次いで、端子部品を電池ケースの開口部に封口ガスケットを介して封止す る。しかしながら、このような組立工程にあって、注液及びその後の封缶作業時 に次の問題が生じていた。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

すなわち、前述のように、発電要素の上端部はセパレータと押え板とが接触す ることによって封鎖されているため、電解液の注液時に内部の空気と電解液との 置換が円滑に進まないという問題である。つまり、押え板中央の開口部を通じて スパイラル状発電要素の中心部に注液された電解液は、セパレータへの含浸によ って発電要素の周囲に回り込むので、注液時間が短かったり、注液後封缶作業を 始めるまでの時間が短いと、封缶時の端子部品の嵌合圧力によって電解液が吹出 すことがあり、電池ケースの外装に錆が発生するなどの外観上の問題や電解液の 減量による電池容量の低下が生じる不具合があった。

【０００６】 電解液を電池ケース内に注液してから封缶作業を行うまでに、電解液が発電要 素に含浸するのに十分な時間を確保すればこの問題を解決することができるが、 生産性が著しく低下してしまうので、採用することは事実上できない。

【０００７】 また、他の手段としては、図４に示すように、偏平円環状の押え板ａの周囲に 切欠きｂを設け、電解液の注液時にこの切欠きｂを通じて空気が発電要素外に逃 げられるようにしたものがある。しかし、この構造の押さえ板ａを用いると、切 欠きｂの部分では正負極活物質が露出しているため、残存容量が著しく異なる複 数の電池を直列接続して放電させたとき、残存容量の少ない電池が転極して他の 電池により強制的に通電される状態となった場合などに、電池ケースと発電要素 の正極エッジ部との間に放電電流が集中し易く、前記切欠きｂの部分を中心にセ パレータが損傷したり、さらには正負極間が短絡するなど新たな問題が生じ、し たがって実用化は困難であった。

【０００８】 本考案は以上の問題を解決するものであり、その目的は、生産性を低下させる ことなく封缶時における電解液の吹き出しを防止し、しかも電池の性能低下も来 すことがないスパイラル形電池を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

前記目的を達成するため、本考案は、有底円筒形の電池ケースと、該ケースの 内底部に配置された底板と、正極と負極とをセパレータを介して対向させスパイ ラル状に巻回形成されてなり前記底板上に装填される発電要素と、該発電要素の 上部に配置された偏平円環状の押え板と、前記電池ケースの上部開口部に封口ガ スケットを介して嵌着された端子部品と、前記発電要素の上下に突設されてそれ ぞれ前記電池ケースと前記端子部品とに接続された正極及び負極リード板と、前 記発電要素内に注液される電解液とを備えたスパイラル形電池において、前記押 え板の前記発電要素上面と対向する面に、該押え板の中心部から放射状に複数の 溝が設けられていることを特徴とする。

【００１０】

【作用】

以上の構成を有する本考案によれば、押え板は発電要素の上端部を完全に封鎖 すべく設置されるとともに、押え板の中央開口部を通じて発電要素の中心部に注 液された電解液により置き換えられた空気は、押え板の外縁と内縁とを連通させ る放射状の溝を伝って発電要素の周囲から発電要素の中心部に移動して発電要素 の外へ排出される。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案の一実施例につき添付図面を参照して詳細に説明する。 図１，図２は本考案によるスパイラル形リチウム電池を示し、有底円筒形の負 極兼用電池ケース１と、ケース１の内底部に配置された底板２と、底板２上にお いてケース１内に装填された発電要素３と、発電要素３の上端部に配置された押 え板４と、ケース１の開口に封口ガスケット５を介して気密にカシメ付け固定さ れた正極端子部品６とを備えている。

【００１２】 発電要素３は、正極に二酸化マンガン合剤３ａを、負極に金属リチウム３ｂを 用い、これをセパレータ３ｃを介してスパイラル状に巻回して中央に開口部３ｄ を有する円筒形に形成したものであって、この発電要素３の下端側には前記金属 リチウム３ｂに一端が接続された負極リード板７が突設され、上端側には正極合 剤３ａに一端が接続された正極リード板８が突設されている。

【００１３】 底板２はポリエチレン，ポリプロピレンなどの射出成形体からなり、中央に開 口部２ａが開口形成された偏平円環状の板体である。

【００１４】 また、押え板４は、底板２と同様に、ポリエチレン，ポリプロピレンなどの射 出成形体からなり、中央に開口部４ａが開口形成された偏平円環状の板体であっ て、前記ケース１の開口直下の周囲に内周側に向けて突出するビード部１ａによ って前記発電要素３の上端部に押し付けられ、発電要素３をケース１内で固定し ている。

【００１５】 この押え板４の下面、すなわち前記発電要素３の上端面と対向する側の面には 、図３に示すように、放射状に４本の連通溝４ｂが形成されている。したがって 、発電要素３の上端面に配置された状態では、図２に示すように、発電要素３の 上部に突出するセパレータ３ｃの上端を押さえると同時に、連通溝４ｂを通じて 発電要素３の上端外周側と開口部４ａとを連通させている。

【００１６】 前記正極端子部品６は、正極端子板６ａと、ダイヤフラム６ｂと、ダイヤフラ ム６ｂを前記端子板６ａに一体化する連結板６ｃとからなる。正極端子板６ａの 中央には、打ち抜き成形による切刃６ｄが前記ダイヤフラム６ｂ側に向けて突設 され、慮外の内圧上昇時にダイヤフラム６ｂを破断し、内圧を逃がす安全機能を 備えているほか、図示しないＰＴＣ素子などの電流遮断機能を備えている。

【００１７】 以上の構成を有するスパイラル形電池の組立手順は、次の通りである。まず、 電池ケース１の内部に底板２を底部に組み付けた発電要素３を装填し、押え板４ を発電要素３の上部に設置する。底板２の開口部２ａの直下には負極リード板７ が位置し、正極リード板８は押え板４の開口部４ａを通じてその上部に引き出さ れる。

【００１８】 次に、発電要素３の中央開口部３ｄを通じて図示しないスポット溶接電極を挿 通し、負極リード板７をケース１の内底面に溶接して接続し、正極リード板８と 端子部品６の底面とをスポット溶接によって接続する。

【００１９】 その後に図示しない注液ノズルを前記押え板４の開口部４ａを通じて発電要素 ３の開口部３ｄ内に挿通し、所定量の電解液を注液する。

【００２０】 発電要素３の開口部３ｄに注入された電解液は、セパレータ３ｃに吸収されて 行くが、この際電解液で置き換えられたセパレータ３ｃ内の空気は、セパレータ ３ｃの上端部から押え板４に設けられた連通溝４ｂを通って発電要素３の中心部 へ排出されるので、従来のように押え板４によって空気の流通が妨げられること がなく、電解液の含浸は円滑に行われる。

【００２１】 引き続き、正極端子部品６を封口ガスケット５を介してケース１の開口に嵌合 し、ケース１の外周をカシメ付ければ、図２に示すスパイラル形電池を完成する 。

【００２２】 次に、本考案の効果を確認するために、平板状の従来の押え板と、周囲に切 欠きｂを４箇所形成した押え板（図４参照）と、本考案による押え板とを用 いた外形１７mm，総高３３．５mmの単３形スパイラル電池をそれぞれ１００個作 成し、電解液の吸液に要する時間、封口時における電解液の吹き出し及び錆発生 の有無を調査した。

【００２３】 なお、いずれの押え板も、材質はポリエチレンまたはポリプロピレンであり、 その厚みは０．５mmである。また、本考案の押え板としては、深さ０．２〜０． ３mmの連通溝を６箇所放射状に形成したものを用いた。

【００２４】 まず、従来の押え板を用いた電池と本考案の押え板を用いた電池とで注液 時間を測定したところ、従来の押え板を用いた電池の注液に要する平均時間が １５分であったところ、本考案の押え板を用いた電池では１０分で済み、注液 に要する時間が従来の２／３程度に短縮できることが確認された。

【００２５】 また、一定量の電解液を注液した後に放置して吸液させる時間を限って比較し たところ、従来の押え板を用いた電池では、１００個当り３０個について封口 時の電解液の吹き出しが発生し、６０℃で１０日間保存した後に、１００個当り ２５個について錆が発生した。これに対して、押え板，を用いた電池では、 電解液の吹き出しも錆の発生も全くなかった。

【００２６】 さらに、押え板〜を用いた電池のそれぞれ５０個について公称容量の５０ ％放電させた後、他の未放電電池３個と組合わせて４個直列に接続し、２Ω負荷 で放電を行って内部発熱等による内圧上昇によって安全機構が作動した個数を調 べた。その結果、従来の押え板及び本考案の押え板を用いた電池では安全機 構が作動したものがなかったのに対して、押え板を用いたものでは、５０個中 １８個について安全機構の作動が認められた。

【００２７】 以上から、本考案のスパイラル形電池では、従来品よりも電解液の注液に要す る時間を大幅に短縮することができるとともに、外周に切欠きを設けた押え板を 備えた電池に見られるような電池性能の低下も生じないことが確認された。

【００２８】

【考案の効果】

以上実施例によって詳細に説明したように、本考案によるスパイラル形電池に よれば、押え板の発電要素上面と対向する面に、押え板の中心部から放射状に複 数の溝が設けられているので、押え板は発電要素の上端部を完全に封鎖すべく設 置されるとともに、押え板の中央開口部を通じて発電要素の中心部に注液された 電解液により置き換えられた空気は、押え板の外縁と内縁とを連通させる放射状 の溝を伝って発電要素の周囲から発電要素の中心部に移動して発電要素の外へ円 滑に排出され、電池性能に何等影響を与えることなく電解液の注液時間を大幅に 短縮することができるとともに、封口時における電解液の吹き出しやこれによる 錆の発生、電解液減量による性能低下を防ぐことができるという優れた効果を奏 する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例によるスパイラル形リチウム
電池の分解斜視図である。

【図２】同断面図である。

【図３】本考案の押え板の斜視図である。

【図４】従来の押え板の一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 電池ケース ２ 底板 ３ 発電要素 ３ａ 二酸化マンガン合剤（正極） ３ｂ 金属リチウム（負極） ３ｃ セパレータ ３ｄ 開口部 ４ 押え板 ４ａ 開口部 ４ｂ 連通溝 ５ 封口ガスケット ６ 正極端子部品 ７ 負極リード板 ８ 正極リード板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 鈴木 正章 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (72)考案者 中田 裕之 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 有底円筒形の電池ケースと、該ケースの
   内底部に配置された底板と、正極と負極とをセパレータ
   を介して対向させスパイラル状に巻回形成されてなり前
   記底板上に装填される発電要素と、該発電要素の上部に
   配置された偏平円環状の押え板と、前記電池ケースの上
   部開口部に封口ガスケットを介して嵌着された端子部品
   と、前記発電要素の上下に突設されてそれぞれ前記電池
   ケースと前記端子部品とに接続された正極及び負極リー
   ド板と、前記発電要素内に注液される電解液とを備えた
   スパイラル形電池において、前記押え板の前記発電要素
   上面と対向する面に、該押え板の中心部から放射状に複
   数の溝が設けられていることを特徴とするスパイラル形
   電池。