专利名称：密封型电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种密封型电池，特别是涉及一种封口盖。
背景技术：
近年来，在手机或笔记本电脑、尤其是电动工具等的电源所使用的密封型二次电池中，为了应对更高能量密度化的要求，而例如采取有通过降低电池外装罐的厚度来确保内部空间更加宽敞、可插入较大的电极体等的方案。
对于二次电池的封口盖，为了应对高能量密度化的要求，也希望其薄型化。对目前的二次电池用封口盖进行简要说明，由图4所示的目前的封口盖的主要部分分解图可知，封口盖80具有将这样的帽体81和封口板82粘合的结构，即所述帽体81在中央部设有凹部，所述封口板在一侧的主面中央部设有凹部，而使封口板从另一侧的主面中央部突出，具体来说，在相对主面的一部分彼此间具有空隙而进行粘合，该空隙中收纳有由弹簧和阀板构成的气体排出机构。换言之，形成如下的状态使筒状框体的两端部从其主面突出而构成凸缘部，在框体内侧收纳有气体排出机构(专利文献1)。
设想为封口盖80将收纳有卷绕电极体的有底筒状外装罐的开口部封装的状态时，在帽体81上与上述框体对应的区域，将外装罐外侧与上述框体内侧连通而设置开口部85，在封口板82将外装罐内与上述框体内侧连通而设有开口部86，被收纳在上述框体内的气体排出机构由其轴位于电极体的卷绕轴方向的弹簧83、和主面配置在与该卷绕轴垂直的方向上的圆盘状的阀板84构成，该弹簧83的一端与在外装罐外侧配置的帽体81的框体内侧主面抵接，其另一端按压阀板84的主面而对阀板84施力，在该状态下，将电极体侧的封口板82上设置的开口部86密封。
由弹簧83、阀板84以及两个开口部85、86构成的气体排出机构，在电池内压超过规定压力的情况下，靠压阀板84而使该弹簧83收缩，成为开放状态；在电池的内压小于规定压力时，阀板84被弹簧83靠压而将口部86堵住，成为密封状态。
该气体排出机构确实成为开放状态时，为了确保弹簧83的伸缩行程为规定以上，需要适当地保持该框体的帽体81的内侧主面与阀板84的框体内侧主面之间垂直于凸缘部主面的方向上的间隙距离t1。
由于封口盖80也要求力学上的强度，故封口板82的厚度t2、t3、t4、t5均匀地具有一定的厚度。
通常，在封口盖的中央部设置将电力向电池外部输出的机构，故厚度被最大程度地设定，因此，由图4可知，该框体中配置于外装罐内侧的预定一端以t6的高度从凸缘部的一主面突出，通常，封口盖80中央部的厚度t7为封口盖80的厚度。
专利文献1(日本)特开2001-283809号公报为了将封口盖薄型化而考虑降低封口盖80的厚度t7，作为其中一个方法，考虑将上述间隙距离t1缩短。但是，若试着将该间隙距离t1在该弹簧83的轴向上缩小，则随着该距离t1的缩短，该弹簧83的伸缩行程也变短，电池内压上升时，阀难以打开，其结果，封口盖80变形的倾向变大，具有封口盖80从外装罐的开口部脱离而有损电池密封状态的可能性提高的问题。
因此，试着通过将构成封口盖80的封口板82的厚度减薄来降低封口盖80的厚度，但随着封口板82厚度的减薄，电池的内压上升而产生的压力施加到封口盖80上时，封口盖80容易变形的倾向变大，同样地，具有电池密封状态受损的可能性提高的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种密封型电池，在电池内压上升时，可不导致气体排出机构的动作不良及电池密封状态的恶化，而增大电极体的体积并增加其容量。
为了实现上述目的，本发明的密封型电池，在封口板的一侧的主面中央部以该该封口板从另一侧的主面中央部突出的方式设有凹部，在将气体排除机构配置在所述封口板的所述凹部中的状态下，封口盖通过帽体从所述排出机构之上密封所述凹部，所述封口盖将有底筒型外装罐的开口部封装而构成所述密封型电池，其特征在于，所述封口板中央部的板厚比周边部的板厚薄。
在本发明的密封型电池中，由于在上述封口板使中央部的板厚比周边部小，故而在封口板，可以在将上述周边部维持在与已有技术相同的板厚的同时使上述中央部的板厚比上述周边部小。因此，可以在将用于收纳气体排出机构的容积维持在与已有技术中相同大小的同时将封口盖的厚度减薄。
在本发明的密封型电池中，如上所述，由于可以将收纳上述气体排出机构的框体的容积确保在与已有技术相同的大小，故在封口盖的气体排出机构构成中采用弹簧时，与已有技术的封口盖相比，不会损害弹簧的伸缩行程。
因此，本发明的密封型电池，在电池内压上升时不会导致气体排出机构的动作不良及电池密封状态的恶化而使电极体的体积增大并增加其容量。
图1是实施方式1的镍镉二次电池(蓄电池)主要部分的分解图。
图2是实施方式1的镍镉蓄电池的封口盖40主要部分的分解图。
图3(a)是比较例2的镍镉蓄电池的封口盖60主要部分的分解图，图3(b)是比较例3的镍镉蓄电池的封口盖70主要部分的分解图。
图4是现有的镍镉蓄电池的封口盖主要部分的分解图。
附图标记说明1镍镉二次电池(蓄电池)10电极体11正极板12负极板13隔离板15衬垫20外装罐21开口部31、32集电体33组合件(タブ)40、60、70封口盖41、61、71帽体
42、62、72封口板43、63、73弹簧44、64、74阀板45、65、75第一开口部46、66、76第二开口部50垫圈(ガスケツト)具体实施方式
(实施方式1)以下，使用
本发明的实施方式1。
图1是本实施方式的镍镉二次电池(蓄电池)主要部分的分解图。
如图1所示，在本实施方式的镍镉蓄电池1中，在金属制的有底圆筒型外装罐20中装填卷绕电极体10，并由大致圆盘状的封口盖40将外装罐20的开口部21封住。
在电极体10的两端配置有板状集电体31、32，在配置于电极体10一端的集电体31上设有管状的组合件33，在组合件33被封口盖40和集电体31夹压挤毁的状态下例如通过电阻焊接而将集电体31与封口盖40连接。该连接方式不限于电阻焊接(抵抗溶接)，也可以为激光照射或电子束照射。在电极体31的外周端配置有固定集电体31并且将外装罐20与集电体31电绝缘的环状衬垫15。配置在电极体10另一端的集电体32，其主面与外装罐20接触。
电极体10使例如以镍氧化物为主要成分的带状正极板11与以镉化合物为主要成分的负极板12隔着隔离板13而相对配置，并且将这些部件进行卷绕。
在电极体10与集电体31相接的卷绕端，正极板11的边缘比负极板12的边缘更加突出，因此，正极板11与集电体31接触。在电极体10与集电体32相接的卷绕端，负极板12的边缘比正极板11的边缘更加突出，因此，负极板12与集电体32接触。
通过对外装罐20的开口部21进行铆接加工，封口盖40隔着绝缘垫圈50而连接固定到外装罐20上。
图2是本实施方式中镍镉蓄电池1的封口盖40主要部分的分解图。
如图2所示，在本实施方式中，封口盖40将两张板粘合而构成。具体地说，在封口盖40将外装罐20的开口部21封住时，上述两张板中的一张、即封口板42配置在外装罐20的内侧，另一张板、即帽体41配置在外装罐20的外侧。
并且，封口板42及帽体41通过冲压加工等在各自主面上设置凹凸，形成烟灰缸那样的形状。即，在帽体41的两主面上呈台阶状地设置有可大致区分为两阶的凹凸，而在封口板42的两主面上呈台阶状地设置有可以大致区分为三阶的凹凸。
在封口盖40上，封口板42和帽体41使凹部侧主面相对而粘合，由此在相对的主面之间、在设有凹部的部分彼此之间产生空隙，构成在此收纳气体排出机构的框体。
封口盖40可以大致分为收纳部和包围收纳部的凸缘部，该收纳部由框体和收纳在该框体中的气体排出机构构成。该框体(收纳部)外观上为筒状，更具体地说，该框体是由顶板部、底板部及侧壁部构成的圆筒形，通过在封口板42以及帽体41各自中央部设置的凹部而构成。
在该侧壁部中由帽体41的凹部构成的部分，开设将外装罐20外侧与该框体内侧连通的孔而设置第一开口部45。
在该框体的底板部，更具体地说，在该框体中由封口板42的凹部构成的部分，开设将该框体内侧与外装罐20内侧连通的孔而设置第二开口部46。
另外，在本实施方式中，气体排出机构由盘簧43和阀板44构成。
在气体排出机构中，盘簧43的一端与顶板部的内侧主面抵接，另一端按压阀板44的框体内侧主面，被该按压力靠压的阀板44将第二开口部46封住，由此，气体排出机构成为密封状态。
当外装罐20的内压超过规定压力时，按压阀板44而经由第一开口部45的孔和第二开口部46的孔将外装罐20外侧与外装罐20内侧连通，气体排出机构成为开放状态。
如图2所示，在本实施方式中，封口板42中央部的凹部的底即上述框体底板部的厚度与已有技术相比变薄，封口盖40的凸缘部厚度与已有技术相同、保持不变。
另外，在本实施方式中，该框体顶板部的外装罐20内侧主面与阀板44的外装罐20外侧主面的距离t1维持在与已有技术相同的距离。
在该底板部的两主面上设有凹凸，使两主面呈台阶状地可大致区分为两阶。
具体而言，在设想为封口盖40将外装罐20的开口部21封住了的状态时，在该底板部的主面的中央部向外装罐20外侧突出而设有凸部。通过采用该结构，在该底板部，由于成为在该凸部上载置有阀板44的状态，通过电阻焊接等将组合件33与封口盖44的该底板部连接时，能够抑制阀板44由于焊接热量而固定在该底板部上的情况。
(实施方式1中密封型电池的效果)在本实施方式中，与已有技术的封口盖相比，在封口盖40中成为最厚部分的收纳部的框体中，将在构成该框体的封口板42中央部设置的凹部的板厚减小，因此可减小该收纳部的轴向长度，即可减小该收纳部的厚度。
因此，在将本实施方式的封口盖40配置在外装罐20的开口部上时，能够在将外装罐20长度方向(轴向)的长度维持在与已有技术相同的长度的同时，将长度方向(轴向)的长度比已有技术长的电极体装填到外装罐20的内侧。
在本实施方式中，由于将封口盖40收纳部的框体中顶板部的外装罐20内侧主面与阀板44的外装罐20外侧主面的距离t1维持在与已有技术相同的距离，故确保弹簧43的伸缩行程与已有技术相同，并且在电池1的内压上升时，阀板44与已有技术相同地动作，能够与已有技术同样地发挥抑制电池内压上升的功能。
在本实施方式中，与已有技术的封口盖相比，封口盖40收纳部的轴向长度、即封口盖40的厚度减小，并且在封口盖40的凸缘部，在该凸缘部与外装罐20的连接部分维持在与已有技术相同的厚度，因此，在电池1的内压上升时，能够抑制由于封口盖40变形而破坏电池1的密封状态的问题。
因此，在本实施方式中，与已有技术相比，在电池的内压上升时，不会导致气体排出机构的动作不良或电池密封状态的恶化，可以增大电极体的体积并增加其容量。
在本实施方式中，在封口盖40中，封口板42由一张板材构成，因此与封口盖由多个部件构成的情况相比，能够提高封口盖40相对于电池内压上升而在力学上的强度。
在本实施方式中，由于在封口板42中央部设置的凹部的底部设有上述第二开口部，即使在假设上述框体中上述底板部不能承受电池内压的上升而变形的情况下，也能够成为将上述第二开口部的密封状态解除的趋势，可将上述气体排出机构形成为开放状态，即使电池的内压上升，也能够使封口盖40不从电池脱离。
(其他)在实施方式1中，采用由盘簧对阀板施力而将孔堵住的结构。但施力机构也可以是板簧，成为在端部设置阀板部并与阀板一体化的弹簧。
在实施方式1中，封口盖40的外形为圆盘状，但不限定于此，也可以是方盘状，另外，外装罐20也不限于圆筒形，可以是方筒形。
在实施方式1中，以镍镉蓄电池为例进行了说明，但本发明不限于此，也可以是镍氢蓄电池或锂离子蓄电池等二次电池(蓄电池)。
在实施方式1中，以金属制的外装罐为前提进行了说明，但也可以是树脂制等其他材料构成的外装体。
(评价试验)为了验证本发明的密封型电池的效果，进行评价试验。
评价试验所使用的试样，由于是SC尺寸的镍镉蓄电池(以下记为“镍镉电池”)(直径22.0mm、全长42.5mm)，故准备实施例1、比较例1、2、3各不相同的试样。将各自的容量设定为2400(mAh)。以下对各试样的变更进行详细说明。
另外，各试样的变更是对封口盖进行的变更，由于外装罐、电极体以及外装罐开口部的密封机构采用公知的结构，故在此省略对上述部件的详细说明。
在封口盖的各变更中，各种直径的大小统一，具体而言，在封口板的外装罐内侧的主面，将最外阶的主面外径(直径)设定为20.4(mm)，将其内侧配置的一阶的主面外径(直径)设定为16(mm)，将中心配置的一阶的主面外径(直径)设定为10(mm)，并且将中心设置的开口部直径设定为4.5(mm)。
(实施例1)实施例1的镍镉电池采用实施方式1所示的镍镉电池的结构，在封口盖40，将凸缘部中与外装罐20连接的部分即封口盖42周边部的板厚t2设定为0.7(mm)，将封口盖40收纳部框体的底板部厚度、即封口板42中央部的凹部的板厚t4、t5设定为0.4(mm)，将帽体41中央部的凹部内侧主面与阀板44的框体内侧主面的相对距离、即收纳在该框体中的状态下的弹簧43的长度t1设定为1.3(mm)，将封口盖40收纳部的圆筒轴向的长度t7设定为2.9(mm)。
(比较例1)比较例1的镍镉电池采用现有的镍镉电池的结构，在封口盖，将凸缘部中与外装罐连接的部分的厚度、即封口板周边部的板厚t2设定为0.7(mm)，将封口盖收纳部框体的底板部厚度、即封口板中央部的凹部的板厚t4、t5设定为0.7(mm)，将帽体81中央部的凹部内侧主面与阀板84的框体内侧主面的相对距离、即收纳在框体中的状态下的弹簧83的长度t1设定为1.3(mm)，将封口盖收纳部的圆筒轴向的长度t7设定为3.2(mm)。
(比较例2)比较例2的镍镉电池与现有的镍镉ACD电池相比，封口盖收纳部的圆筒轴向长度小，具体而言，如图3(a)所示，在封口盖60，将凸缘部中与外装罐连接的部分的厚度、即封口板周边部的板厚t2设定为0.7(mm)，将封口盖收纳部的框体的底板部厚度、即封口板中央部的凹部的板厚t4、t5设定为0.7(mm)，将帽体中央部的凹部内侧主面与阀板的框体内侧主面的相对距离、即收纳在该框体中的状态下的弹簧的长度t1设定为1.0(mm)，将封口盖收纳部的圆筒轴向的长度t7设定为2.9(mm)。
(比较例3)比较例3的镍镉电池与现有的镍镉电池相比，构成封口盖的板材厚度即在电极体侧配置的封口板的板厚减小，具体而言，如图3(b)所示，在封口盖70，将凸缘部中与外装罐连接的部分的厚度、即封口板72周边部的板厚t2设定为0.4(mm)，将封口盖70收纳部的框体的底板部厚度、即封口板72中央部的凹部的板厚t4、t5设定为0.4(mm)，将帽体中央部的凹部内侧主面与阀板的框体内侧主面的相对距离t1设定为1.3(mm)，将封口盖70收纳部的圆筒轴向的长度t7设定为2.9(mm)。
(试验内容及结果)分别准备二十组上述各变更的试样，预先使其所有为未充电状态，相对于未充电状态的各试样以40(A)的电流强制放电30分钟，然后确认各试样的状态。其结果表示在表1中。
表1
如表1所示，在实施例1和比较例1中，维持封口盖40、80将外装罐的开口部封住的状态，保持电池的密封状态。对此，在比较例2、3中，封口盖60、70成为在外装罐的开口部脱离的状态，不能保持电池的密封状态。
(基于试验结果的考察)若基于以上结果进行考察，则在比较例2中，构成封口盖60中设置的气体排出机构的弹簧63在被收纳于封口盖60收纳部的框体中的状态下，其长度t1不能被充分确保，即不能够充分确保弹簧63的伸缩行程，因此阀板64不能充分地抬起，不能够将由于强制放电而在电池内强制地产生的气体充分地排出，电池内压上升，封口盖60从外装罐的开口部脱离。
在比较例3中，详细观察，着眼于封口盖70自身的变形。由该状态看来，在比较例3中，与现有结构相比，构成封口盖70的两张板材(帽体71、封口板72)中配置在外装罐内侧的板材(封口板72)的厚度一律地减小，因此，封口板72的强度降低、封口板72不能承受电池内压的上升而变形，结果，封口盖70从外装罐的开口部脱离。
在实施例1、比较例1中，构成封口盖40、80中设置的气体排出机构的弹簧43、83在被收纳于封口盖40、80收纳部的框体中的状态下，其长度t1被充分地确保，即，充分确保弹簧43、83的伸缩行程，并且保证了构成封口盖40、80的两张板材(帽体41、81、封口板42、82)中配置在外装罐内侧的板材(封口板42、82)的强度，因此，能够将由于强制放电而在电池内强制产生的气体充分排出，并且抑制该板材(封口板42、82)的变形，结果，封口盖40、80不从外装罐的开口部脱离而保持电池的密封状态。
特别是，在实施例1中，在构成封口盖40的两张板材(帽体41、封口板42)中配置在外装罐内侧的板材(封口板42)，仅仅收纳气体排出机构的框体的厚度t4、t5小于比较例1，因此，相对于电池的内压上升，可以保持与已有技术的镍镉电池的封口盖相同的强度，并且可减小封口盖厚度方向的长度。
产业上的可利用性本发明在外装罐规格已确定的密封型电池中，在使电池能量密度提高时是有效的，特别适用于对电池主体要求力学上的强度的用途，其产业上的可利用性非常广泛。
权利要求
1.一种密封型电池，在封口板的一侧的主面中央部以该该封口板从另一侧的主面中央部突出的方式设有凹部，在将气体排除机构配置在所述封口板的所述凹部中的状态下，封口盖通过帽体从所述排出机构之上密封所述凹部，所述封口盖将有底筒型外装罐的开口部封装而构成所述密封型电池，其特征在于，所述封口板中央部的板厚比周边部的板厚薄。
全文摘要
本发明提供一种密封型电池，可不损害密封型电池的密封性并且不导致气体排出机构的动作不良，而提高装填到外装罐中的电极体的体积。在将外装罐的开口部封住的封口盖中、气体排出机构收纳部的框体，使面向外装罐内侧的部分的壁厚比凸缘部中与外装罐开口部连接的部分的壁厚薄。
文档编号H01M2/12GK101047232SQ200710091899
公开日2007年10月3日 申请日期2007年3月28日 优先权日2006年3月31日
发明者井上博之, 细田正弘, 青户隆章 申请人:三洋电机株式会社, 葵弹簧株式会社