扁平形電池
【課題】外装缶に対して、正極材及び負極材のいずれか一方の部材を保持するための台座を固定する扁平形電池において、衝撃を受けても台座から前記一方の部材が外れにくい構成を得る。
【解決手段】扁平形電池（１）は、有底筒状の正極缶（１０）（外装缶）と、正極缶（１０）の開口を覆うように配置される負極缶（２０）（封口缶）と、正極缶（１０）と負極缶（２０）との間に配置される正極材（４１）及び負極材（４２）と、正極材（４１）及び負極材（４２）のいずれか一方の部材を保持しつつ正極缶（１０）の内面上に固定される正極リング（４４）（台座）と、を備える。正極リング（４４）は、前記一方の部材の一部を覆う側壁部（４４ａ）を有し、側壁部（４４ａ）には、前記一方の部材を保持するための突出部（４４ｃ）（係止部）が少なくとも一つ設けられている。
【解決手段】扁平形電池（１）は、有底筒状の正極缶（１０）（外装缶）と、正極缶（１０）の開口を覆うように配置される負極缶（２０）（封口缶）と、正極缶（１０）と負極缶（２０）との間に配置される正極材（４１）及び負極材（４２）と、正極材（４１）及び負極材（４２）のいずれか一方の部材を保持しつつ正極缶（１０）の内面上に固定される正極リング（４４）（台座）と、を備える。正極リング（４４）は、前記一方の部材の一部を覆う側壁部（４４ａ）を有し、側壁部（４４ａ）には、前記一方の部材を保持するための突出部（４４ｃ）（係止部）が少なくとも一つ設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイン形電池等の扁平形電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、有底筒状の外装缶と該外装缶の開口を覆うように配置される封口缶との間に、正極材及び負極材を配置するとともに、該正極材及び負極材のいずれか一方を保持する台座を外装缶に対して固定した扁平形電池が知られている。このような扁平形電池として、例えば特許文献１に開示されるように、正極缶に対して、正極ペレットに固定された正極リングが抵抗溶接もしくはレーザー溶接によって正極缶の内側から溶着された構成が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０３１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述の特許文献１に開示されている構成のように、外装缶（正極缶）に対して、正極材（正極ペレット）を保持する台座（正極リング）を固定する構成の場合、台座内に正極材を装着する前に、台座を外装缶に固定する必要がある。
【０００５】
一般的に、正極材は、型枠等を用いて台座内に成形されるが、上述のように台座を外装缶に固定した状態では、台座内での正極材の成形が難しい。そのため、例えば、外装缶に対して固定された台座内に、ブロック状に形成した正極材を配置し、該部材を押し潰すことによって、台座内に正極材を装着する方法が考えられる。
【０００６】
しかしながら、上述のような方法で台座内に正極材を装着した場合、型枠等を用いて台座内に正極材を成形した場合に比べて、台座に対する正極材の密着性が低下する。
【０００７】
特に、扁平形電池を、タイヤの空気圧を検出するタイヤ空気圧検出装置用の電源のような強い衝撃が加わる環境下で用いる場合、扁平形電池が受けた衝撃によって、台座から正極材が外れる可能性がある。扁平形電池内で台座から正極材が外れると、正極材と外装缶との接触が不安定になり、扁平形電池の内部抵抗が増大するため、電池性能が大幅に低下する可能性がある。
【０００８】
本発明の目的は、外装缶に対して、正極材及び負極材のいずれか一方の部材を保持するための台座を固定する扁平形電池において、衝撃を受けても台座から前記一方の部材が外れにくい構成を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態にかかる扁平形電池は、有底筒状の外装缶と、前記外装缶の開口を覆うように配置される封口缶と、前記外装缶と封口缶との間に配置される正極材及び負極材と、前記正極材及び負極材のいずれか一方の部材を保持しつつ前記外装缶の内面上に固定される台座と、を備え、前記台座は、前記一方の部材の一部を覆う側壁部を有し、前記側壁部には、前記一方の部材を保持するための係止部が少なくとも一つ設けられている（第１の構成）。
【００１０】
以上の構成により、外装缶に固定された台座内に、正極材及び負極材のいずれか一方の部材を保持することができる。すなわち、台座の側壁部には、前記一方の部材を保持するための係止部が設けられているため、該係止部によって、前記一方の部材が台座から外れるのを防止できる。
【００１１】
したがって、上述の構成により、扁平形電池が衝撃を受けた場合でも、外装缶に固定された台座から前記一方の部材が外れて電池の内部抵抗が増大するのを防止できる。
【００１２】
前記第１の構成において、前記係止部は、前記側壁部の台座内方側の面に設けられた突出部及び凹部の少なくとも一方からなり、前記一方の部材は、その外周側で前記係止部と係合するように前記台座内に配置されている（第２の構成）。
【００１３】
これにより、台座の側壁部における台座内方側の面に形成された係止部と、一方の部材の外周側とが係合して、該一方の部材を台座内に係止することができる。
【００１４】
特に、前記第２の構成において、前記係止部は、前記台座の側壁部をその厚み方向に変形させることにより形成される（第３の構成）。こうすることで、台座の側壁部に係止部を容易に形成することができる。しかも、側壁部を厚み方向に変形させることにより、該側壁部に比較的大きな突出部または凹部が形成されるため、該側壁部に対して一方の部材をより確実に係止させることができる。
【００１５】
また、前記第２または第３の構成において、前記一方の部材は、軸線方向に延びる柱状のブロック部材を、該軸線方向が台座の側壁部の高さ方向と一致するように該台座内に配置した状態で、該軸線方向に押し潰すことにより、前記台座内に装着され、前記突出部は、その突出高さが、前記ブロック部材を押し潰したときの該ブロック部材の前記軸線方向と直交する方向への変形量よりも小さい（第４の構成）。
【００１６】
これにより、ブロック部材が台座の側壁部に設けられた突出部と干渉するのを防止できる。したがって、台座内にブロック部材を容易に配置することができる。そして、台座内で、軸線方向に延びる柱状のブロック部材を該軸線方向に押し潰すことにより、該台座内に正極材及び負極材のいずれか一方の部材を装着することができる。
【００１７】
しかも、上述のような形成方法により、台座の側壁部に設けられた突出部を前記一方の部材の外周側に食い込ませることができる。これにより、前記一方の部材を台座内により確実に保持することができる。
【００１８】
さらに、前記第１の構成において、前記係止部は、前記台座の側壁部に設けられた開口部によって構成され、前記台座内に装着される前記一方の部材は、その一部が前記開口部内に位置している（第５の構成）。
【００１９】
このように開口部内に前記一方の部材の一部を位置付けることによっても、該一方の部材を台座内に保持することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の一実施形態にかかる扁平形電池は、外装缶に固定される台座の側壁部に、正極材及び負極材のいずれか一方の部材を保持するための係止部を設けた。これにより、扁平形電池に衝撃が加わっても、台座から前記一方の部材が外れるのを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係る扁平形電池の概略構成を示す断面図である。
【図２】図２は、正極リングの概略構成を示す斜視図である。
【図３】図３は、正極リング内にブロック部材を配置した状態を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態２に係る扁平形電池の正極リングの係止構造を拡大して示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態３に係る扁平形電池の正極リングの係止構造を拡大して示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態４に係る扁平形電池の正極リングの係止構造を拡大して示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態５に係る扁平形電池の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２３】
［実施形態１］
（全体構成）
図１は、本発明の一実施形態である扁平形電池１の概略構成を示す断面図である。この扁平形電池１は、有底円筒状の正極缶１０（外装缶）と、該正極缶１０の開口を覆う負極缶２０（封口缶）と、正極缶１０の外周側と負極缶２０の外周側との間に配置されるガスケット３０と、正極缶１０及び負極缶２０の間に形成される空間内に収納される発電要素４０とを備えている。扁平形電池１は、正極缶１０と負極缶２０とを合わせることによって、全体が扁平なコイン状に形成されている。なお、正極缶１０及び負極缶２０の間に形成される空間内には、発電要素４０以外に、非水電解液（図示省略）も封入されている。
【００２４】
正極缶１０は、ステンレスなどの金属材料からなり、プレス成形によって有底円筒状に形成されている。正極缶１０は、円形状の底部１１と、その外周に該底部１１と連続して形成される円筒状の周壁部１２とを備えている。周壁部１２は、縦断面視で、底部１１に対して垂直に延びるように設けられている。正極缶１０は、後述するように、負極缶２０との間にガスケット３０を挟んだ状態で、周壁部１２の開口端側が内側に折り曲げられて、該負極缶２０の外周部に対してかしめられている。
【００２５】
負極缶２０も、正極缶１０と同様、ステンレスなどの金属材料からなり、プレス成形によって有底円筒状に形成されている。負極缶２０は、円形状の平面部２１と、その外周に該平面部２１と連続して形成される円筒状の周壁部２２とを備えている。この周壁部２２も、正極缶１０と同様、縦断面視で、平面部２１に対して垂直に延びるように設けられている。周壁部２２は、該周壁部２２の基端部２２ａに対して径が段状に大きくなる拡径部２２ｂを有している。すなわち、周壁部２２には、基端部２２ａと拡径部２２ｂとの間に段部２２ｃが形成されている。図１に示すように、この段部２２ｃに対して、正極缶１０の周壁部１２の開口端側が折り曲げられてかしめられている。これにより、正極缶１０と負極缶２０とが、それらの外周側で接続されている。
【００２６】
ガスケット３０は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を主成分としており、ＰＰＳにオレフィン系エラストマーを含有した樹脂組成物からなる。ガスケット３０は、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との間に挟みこまれるように配置される。具体的には、ガスケット３０は、リング状のベース部３１と、該ベース部３１の外周縁から突出する外筒壁３２と、該ベース部３１の内周縁から該外筒壁３２と同じ方向に伸びる内筒壁３３とを備えている。本実施形態では、ガスケット３０は、ベース部３１、外筒壁３２及び内筒壁３３が一体で形成されている。
【００２７】
ガスケット３０は、図１に示すように、ベース部３１が、正極缶１０の底部１１の外周側と負極缶２０の拡径部２２ｂの開口端との間に挟みこまれるように、正極缶２０の内側の底部１１上に配置されている。これにより、負極缶２０の拡径部２２ｂは、ガスケット３０の外筒壁３２と内筒壁３３との間に位置づけられる。ガスケット３０の外筒壁３２は、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との間に挟みこまれている。ガスケット３０のベース部３１及び外筒壁３２は、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との間に挟みこまれた状態で、該正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との隙間をシールできるような厚みを有している。
【００２８】
このように、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との間にガスケット３０を配置することにより、該正極缶１０と負極缶２０とをそれらの外周側で絶縁することができる。また、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との間にガスケット３０を挟みこんだ状態で、該正極缶１０の周壁部１２を折り曲げて負極缶２０の周壁部２２にかしめることにより、該ガスケット３０によって正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との間を封止することができる。すなわち、ガスケット３０は、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の段部２２ｃとの間に挟みこまれる外筒壁３２、及び、負極缶２０の周壁部２２の開口端と正極缶１０の底部１１との間に挟みこまれるベース部３１が、それぞれ、シールとして機能する。
【００２９】
発電要素４０は、正極活物質等を円盤状に成形した正極材４１と、負極活物質の金属リチウムまたはリチウム合金を円盤状に形成した負極材４２と、不織布製のセパレータ４３とを備えている。図１に示すように、正極缶１０の内方には正極材４１が位置付けられている一方、負極缶２０の内方には負極材４２が位置付けられている。正極材４１と負極材４２との間にはセパレータ４３が配置されている。
【００３０】
正極材４１は、正極活物質として二酸化マンガンを含有している。この正極材４１は、次のようにして形成される。まず、二酸化マンガンに、黒鉛、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及びヒドロキシプロピルセルロースを混合して正極合剤を調整する。そして、後述するように、正極リング４４内に正極合剤からなる柱状のブロック部材４５を配置した状態で、該ブロック部材４５を押し潰すことにより、正極リング４４内に正極材４１を形成する。なお、正極材４１の成形方法は、上述の限りではなく、正極合剤を正極リング４４内に充填して加圧成形した後、成形された部材を加熱することによって形成するなど、どのような方法でもよい。
【００３１】
正極材４１には、該正極材４１を保持するように、該正極材４１の底面及び側面のそれぞれ一部を覆う正極リング４４（台座）が装着されている。この正極リング４４は、所定の剛性及び導電性を有するステンレス鋼等によって構成されている。正極リング４４は、正極材４１の側面に接する円筒状の側壁部４４ａと、側壁部４４ａの一端側から該側壁部４４ａの内方に向かって延びて正極材４１の底面に接する円環状のフランジ部４４ｂとが一体形成されたものである。このような構成の正極リング４４によって、該正極リング４４内の正極材４１の径方向及び一端側への変形を規制することができる。そして、正極リング４４の側壁部４４ａの他端側にはフランジ部を設けない構成にすることで、正極材４１は、放電時に正極リング４４の側壁部４４ａの他端側へ自由に膨張することができる。よって、放電時に、負極材４２の厚みが小さくなっても、正極材４１は正極リング４４に沿って負極材４２側へ膨張するため、該正極材４１と負極材４２とが離間するのを防止できる。
【００３２】
正極リング４４は、溶接等によって正極缶１０の底部１１に固定されている。これにより、正極リング４４が正極缶１０の底部１１から離れるのを防止でき、該正極リング４４に保持された正極材４１と正極缶１０とをより確実に接触させることができる。正極リング４４の詳しい構成については後述する。
【００３３】
セパレータ４３は、ポリブチレンテレフタート製の繊維を素材とする不織布を用いて構成される。このセパレータ４３は、扁平形電池１内で非水電解液によって含浸されている。なお、セパレータ４３の厚みは、例えば、約０．３〜０．４ｍｍ程度である。
【００３４】
非水電解液は、プロピレンカーボネイトと１，２−ジメトキシエタンとを混合した溶液にＬｉＣｌＯ４を溶解した溶液である。
【００３５】
上述のような構成の扁平形電池１は、例えば、車両用のタイヤ空気圧センサの電力供給源として用いられる。このタイヤ空気圧センサは、例えばタイヤに設置される。
【００３６】
このようなタイヤ空気圧センサに扁平形電池１を用いると、該扁平形電池１は、車両走行時にタイヤが受ける衝撃をほぼそのまま受けることになる。そのため、扁平形電池１は強い衝撃を受けることになる。そうすると、扁平形電池１内の正極リング４４に保持されていた正極材４１が該正極リング４４から外れる可能性がある。正極材４１が正極リング４４から外れると、正極材４１と正極缶１０との接触が不安定になり、扁平形電池１の内部抵抗が増大する。そのため、本実施形態では、扁平形電池１の正極リング４４を以下のような構成とする。
【００３７】
なお、本実施形態では、扁平形電池１の適用例として、タイヤ空気圧センサを挙げているが、これ以外の機器の電力供給源として扁平形電池１を用いてもよい。
【００３８】
（正極リングの構成）
正極リング４４の詳しい構成を図１及び図２を用いて以下で説明する。
【００３９】
図１に示すように、正極リング４４は、円筒状の側壁部４４ａと、該側壁部４４ａの一端側から内方に向かって延びるフランジ部４４ｂとを有している。これらの側壁部４４ａ及びフランジ部４４ｂは、一体に形成されている。すなわち、正極リング４４は、有底円筒状の部材の底面に開口部が形成されたような形状を有している。正極リング４４をこのような形状にすることで、内部に正極材４１を保持することができる。
【００４０】
正極リング４４の側壁部４４ａには、該正極リング４４の内方側に位置する内面に、該正極リング４４の内方に向かって突出する突出部４４ｃ（係止部）が設けられている。この突出部４４ｃは、正極リング４４の側壁部４４ａに周方向に複数（本実施形態では６箇所）設けるのが好ましいが、該側壁部４４ａに１つだけ設けてもよい。なお、正極リング４４の側壁部４４ａに、複数の突出部４４ｃを設ける場合、該側壁部４４ａの周方向に均等に突出部４４ｃを設けるのが好ましい。また、正極リング４４の側壁部４４ａを軸線方向に潰して該側壁部４４ａの内周面に全周に亘って突出部を形成してもよい。
【００４１】
突出部４４ｃは、正極リング４４の側壁部４４ａの一部を、該正極リング４４の内方へ押し込むことにより形成される。すなわち、本実施形態の場合には、側壁部４４ａの外周面の周方向６箇所に、突出部４４ｃを形成するために側壁部４４ａの外周面が内方（側壁部４４ａの厚み方向）に押し込まれた凹部４４ｄが形成されている。
【００４２】
上述の凹部４４ｄは、例えば、正極リング４４の内側にピン状のジグを挿入した状態で、該正極リング４４の側壁部４４ａの外周面を該側壁部４４ａの厚み方向に押圧することにより、形成される。これにより、正極リング４４の側壁部４４ａに、該正極リング４４の内方に向かって突出する突出部４４ｃが形成される。なお、前記ジグの外表面には、凹部４４ｄに対応する窪みが形成されていてもよい。これにより、正極リング４４の側壁部４４ａに凹部４４ｄを容易に形成できる。
【００４３】
図３に示すように、突出部４４ｃは、突出高さが、後述するように、正極リング４４内で円柱状のブロック部材４５を正極リング４４内で軸線方向に押し潰す際の該ブロック部材４５の半径の変形量（軸線方向に直交する方向の変形量）よりも小さくなるように形成されている。なお、前記半径の変形量は、図３における一点鎖線と実線との径方向の間隔に対応するが、この図３は、突出部４４ｃを分かり易く図示するために、実際の寸法比率よりも側壁部４４ａの厚みや突出部４４ｃのサイズを大きく図示している。
【００４４】
ここで、正極リング４４内に正極材４１を装着する場合、例えば、正極リング４４の側壁部４４ａに凹部４４ｄ及び突出部４４ｃを形成した後に、軸線方向が側壁部４４の高さ方向と一致するように正極リング４４内にブロック部材４５を配置する。そして、該正極リング４４内でブロック部材４５を軸線方向に押し潰すことにより正極材４１を正極リング４４内に装着する。上述のように、正極リング４４の側壁部４４ａに設ける突出部４４ｃを、突出高さがブロック部材４５の半径の変形量よりも小さくなるように形成することで、該突出部４４ｃの突出端部がブロック部材４５と干渉するのを防止できる。
【００４５】
具体的には、突出部４４ｃは、その突出高さが、ブロック部材４５の直径に対して０．５〜５％の値であるのが好ましい。なお、一般的な正極材を構成するペレット状のブロック部材であれば、押し潰した際の直径の変形量は０．５％以上になる。また、上限の５％は、ブロック部材の直径に対する一般的な正極リングの厚み寸法の比率である。
【００４６】
上述のように、側壁部４４ａに内方に突出する突出部４４ｃが設けられた正極リング４４内にブロック部材４５を配置して、該ブロック部材４５を押し潰すことにより、正極材４１の外周側を突出部４４ｃに食い込ませることができる。これにより、正極材４１を正極リング４４の側壁部４４ａに対してより確実に係止することができる。
【００４７】
したがって、上述の構成により、扁平形電池１に大きな衝撃が加わった場合でも、正極リング４４の側壁部４４ａに設けられた突出部４４ｃによって正極材４１をより確実に保持することができる。よって、扁平形電池１に大きな衝撃が加わった場合に、正極リング４４から正極材４１が外れて該扁平形電池１の内部抵抗が大きくなるのを防止できる。
【００４８】
（実施形態１の効果）
以上より、この実施形態によれば、正極材４１を保持する正極リング４４の側壁部４４ａに、内方に向かって突出する突出部４４ｃを設けたため、扁平形電池１に衝撃が加わった場合でも、正極リング４４から正極材４１が外れるのを防止できる。これにより、正極リング４４から正極材４１が外れることによる扁平形電池１の内部抵抗の増大を防止できる。
【００４９】
また、突出部４４ｃは、正極リング４４の側壁部４４ａの外周面を該側壁部４４ａの厚み方向に押圧して凹部４４ｄを設けることにより形成される。これにより、正極リング４４の側壁部４４ａに突出部４４ｃを容易に形成することができる。
【００５０】
さらに、突出部４４ｃは、その突出高さが、押し潰されるブロック部材４５の半径の変形量よりも小さい。これにより、ブロック部材４５を正極リング４４内に配置する際に、該ブロック部材４５と突出部４４ｃとが干渉するのを防止できる。また、上述の構成にすることで、正極リング４４内でブロック部材４５を押し潰して正極材４１を形成することが可能になるため、該正極材４１の外周側に突出部４４ｃを食い込ませることが可能になる。これにより、正極材４１を正極リング４４の側壁部４４ａにより確実に係止することができる。
【００５１】
［実施形態２］
図４に、本発明の実施形態２に係る扁平形電池の正極リング５１の係止部分の構成を示す。この実施形態２の構成は、扁平形電池の正極リング５１の内周面に凹部５１ｂを設けた点で実施形態１の構成と異なる。この実施形態２において、実施形態１の構成と同一の部分には同一の符号を付し、以下で異なる部分についてのみ説明する。
【００５２】
具体的には、図４に示すように、正極リング５１の側壁部５１ａには、内周面に凹部５１ｂ（係止部）が形成されている。この凹部５１ｂも、上述の実施形態１と同様、側壁部５１ａの内周面に周方向に等間隔で複数（例えば６箇所）設けるのが好ましい。なお、この実施形態でも、実施形態１と同様、側壁部５１ａの内周面に凹部５１ｂを１つだけ設けてもよい。また、側壁部５１ａの内周面全周に亘って凹部を設けてもよい。
【００５３】
上述の凹部５１ｂは、正極リング５１の側壁部５１ａの内周面を該側壁部５１ａの厚み方向に押圧することによって形成される。そのため、該側壁部５１ａの外周面には突出部５１ｃが形成される。なお、側壁部５１ａの内周面全周に亘って凹部を設ける場合には、正極リング５１の側壁部５１ａを軸線方向に潰してもよい。
【００５４】
上述の構成により、実施形態１と同様、正極リング５１内に円柱状のブロック部材を配置して該ブロック部材を軸線方向に押し潰すことで、正極リング５１の側壁部５１ａに設けられた凹部５１ａ内に正極材５２の一部が位置する。すなわち、正極リング５１内では、突出部５２ａを有する正極材５２が形成される。この突出部５２ａが、正極リング５１の側壁部５１ａの凹部５１ｂに係止されることで、該正極リング５１から正極材５２が外れにくくなる。
【００５５】
しかも、上述の構成では、正極リング５１に内方に突出する部分がないため、該正極リング５１内にブロック部材を配置する際に、該ブロック部材と正極リング５１とが干渉するのを防止できる。
【００５６】
（実施形態２の効果）
以上より、この実施形態によれば、上述の実施形態１と同様、扁平形電池に衝撃が加わった場合でも、正極材５２が正極リング５１から外れるのを抑制することができる。これにより、正極材５２が正極リング５１から外れることによる扁平形電池の内部抵抗の増大を防止できる。
【００５７】
また、本実施形態のように、正極リング５１の側壁部５１ａの内周面に凹部５１ｂを有する構成とすることで、正極リング５１内へのブロック部材の配置が容易になり、該正極リング５１内に正極材５２を容易に装着することができる。
【００５８】
［実施形態３］
図５に、本発明の実施形態３に係る扁平形電池の正極リング６１の係止部分の構成を示す。この実施形態３の構成は、正極リング６１の側壁部６１ａに開口部６１ｂを設けた点で上述の実施形態１、２の構成とは異なる。この実施形態３において、実施形態１、２の構成と同一の部分には同一の符号を付し、以下で異なる部分についてのみ説明する。
【００５９】
具体的には、図５に示すように、正極リング６１の側壁部６１ａには、開口部６１ｂ（係止部）が形成されている。この開口部６１ｂも、上述の実施形態１と同様、側壁部５１ａの周方向に複数（例えば６箇所）設けるのが好ましい。なお、この実施形態でも、実施形態１と同様、側壁部６１ａの内周面に開口部６１ｂを１つだけ設けてもよい。
【００６０】
正極リング６１の側壁部６１ａに上述のような開口部６１ｂを設けることにより、上述の実施形態１と同様に正極リング６１内でブロック部材を押し潰して正極材６２を形成する際に、開口部６１ｂ内に正極材６２の突出部６２ａが形成される。これにより、正極材６１の突出部６２ａが、正極リング６１の側壁部６１ａの開口部６１ｂの周縁部分に係止され、正極材６１が正極リング６１から外れにくくなる。
【００６１】
また、上述の実施形態２と同様、上述の構成では、正極リング６１に内方に突出する部分がないため、該正極リング６１内にブロック部材を配置する際に、正極リング６１とブロック部材とが干渉するのを防止できる。
【００６２】
なお、開口部６１ｂは、側壁部６１ａの一部に切り込みを設けて外方へ折り曲げることにより形成してもよい。
【００６３】
（実施形態３の効果）
以上より、この実施形態によれば、上述の実施形態１，２と同様、扁平形電池に衝撃が加わった場合でも、正極材６２が正極リング６１から外れるのを抑制することができる。これにより、正極材６２が正極リング６１から外れることによる扁平形電池の内部抵抗の増大を防止できる。
【００６４】
また、本実施形態のように、正極リング６１の側壁部６１ａに開口部６１ｂを有する構成とすることで、正極リング６１内へのブロック部材の配置が容易になり、該正極リング６１内に正極材６２を容易に形成することができる。
【００６５】
［実施形態４］
図６に、本発明の実施形態４に係る扁平形電池の正極リング７１の係止部分の構成を示す。この実施形態４の構成は、正極リング７１の側壁部７１ａの一部が内方に折り曲げられて突出している点で上述の実施形態１〜３の構成とは異なる。この実施形態４において、実施形態１〜３の構成と同一の部分には同一の符号を付し、以下で異なる部分についてのみ説明する。
【００６６】
具体的には、図６に示すように、正極リング７１の側壁部７１ａには、該側壁部７１ａの一部が正極リング７１の内方に突出した突出部７１ｂ（係止部）が形成されている。この突出部７１ｂは、側壁部７１ａの一部に切り込みを設けて、内方へ折り曲げることにより形成される。よって、側壁部７１ａにおいて、折り曲げられて突出部７１ｂとなる部分には、開口部７１ｃ（係止部）が形成される。これらの突出部７１ｂ及び開口部７１ｃも、上述の実施形態１と同様、側壁部７１ａに周方向に複数（例えば６箇所）設けるのが好ましい。なお、この実施形態でも、実施形態１と同様、側壁部７１ａに突出部７１ｂ及び開口部７１ｃを１つずつ設けてもよい。
【００６７】
正極リング７１の側壁部７１ａに上述のような突出部７１ｂ及び開口部７１ｃを設けることにより、上述の実施形態１と同様に正極リング７１内でブロック部材を押し潰して正極材７２を形成する際に、正極材７２の外周側に突出部７１ｂが食い込むとともに、開口部７１ｃ内に正極材７２の突出部７２ａが形成される。これにより、正極材７２は、その外周側が突出部７１ｂによって係止されるとともに、突出部７２ａが正極リング７１の側壁部７１ａの開口部７１ｃの周縁部分に係止される。したがって、正極材７２は、正極リング７１からより確実に外れにくくなる。
【００６８】
（実施形態４の効果）
以上より、この実施形態によれば、扁平形電池に衝撃が加わった場合でも、正極リング７１の突出部７１ｂ及び正極材７２の突出部７２ａによって、正極材７２が正極リング７１から外れるのをより確実に防止できる。これにより、正極材７２が正極リング７１から外れることによる扁平形電池の内部抵抗の増大をより確実に防止できる。
【００６９】
［実施形態５］
図７に、本発明の実施形態５に係る扁平形電池の概略構成を示す。この実施形態５の構成は、正極リング８１の一部が、ガスケット３０と正極缶１０との間に狭持されている点で上述の実施形態１の構成とは異なる。この実施形態５において、実施形態１の構成と同一の部分には同一の符号を付し、以下で異なる部分についてのみ説明する。
【００７０】
具体的には、正極リング８１は、円筒状の側壁部８１ａの一端側から径方向外方へ突出するフランジ部８１ｂを有している。このフランジ部８１ｂは、側壁部８１ａの全周から径方向外方へ突出するように、平面視で略円形の外形を有している。
【００７１】
フランジ部８１ｂの外周側部分は、ガスケット３０のベース部３１と正極缶１０の底部１１との間に挟みこまれている。すなわち、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２とをかしめ固定する際に、正極リング８１のフランジ部８１ｂの外周側も一緒に固定される。これにより、正極リング８１を正極缶１０及び負極缶２０に対して固定することができる。
【００７２】
上述のような構成の正極リング８１にも、上述の実施形態１と同様、側壁部８１ａの内周面に、正極リング８１の内方に向かって突出する突出部８１ｃ（係止部）を設ける。この突出部８１ｃに関する説明は、上述の実施形態と同様なので、詳しい説明を省略する。なお、本実施形態では、正極リング８１の側壁部８１ａに、実施形態１と同様の突出部８１ｃを設けているが、この限りではなく、上述の実施形態２〜４の構成を適用してもよい。
【００７３】
（実施形態５の効果）
以上より、この実施形態によれば、正極リング８１のフランジ部８１ｂを、径方向外方へ突出させるように設けて、ガスケット３０と正極缶１０の底部１１との間に挟み込んだ。これにより、正極リング８１を、溶接を用いることなく、正極缶１０に対して固定することができる。そして、このような構成においても、実施形態１と同様の突出部８１ｃを設けることにより、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【００７４】
（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【００７５】
前記実施形態１では、正極リング４４の側壁部４４ａの外周面を押圧して凹部４４ｄを形成することにより、該側壁部４４ａの内周面から内方に向かって突出する突出部４４ｃを形成している。しかしながら、凹部４４ｄを形成することなく側壁部４４ａの内周面から内方に向かって突出する突出部４４ｃのみを形成してもよい。
【００７６】
前記実施形態１、２では、正極リング４４，５１の側壁部４４ａ，５１ａの内周面に、突出部４４ｃまたは凹部５１ｂを形成している。しかしながら、正極リングの側壁部の内周面に凹凸を設けてもよいし、凹凸を微細化して該側壁部の表面粗さを、正極材４１を保持可能な粗さとしてもよい。正極リングの側壁部の内周面上に凹凸を形成する場合には、それらの凹凸が係止部に対応する。また、側壁部の表面粗さを、正極材４１を保持可能な粗さとする場合には、当該表面粗さを有する側壁部の内周面が係止部に対応する。
【００７７】
前記各実施形態では、正極缶１０及び負極缶２０をそれぞれ有底円筒状に形成するとともに、正極リング４４，５１，６１，７１，８１の側壁部４４ａ，５１ａ，６１ａ，７１ａ，８１ａを円筒状に形成している。しかしながら、正極缶及び負極缶を有底円筒状以外の有底筒状に形成してもよいし、正極リングの側壁部を円筒以外の筒状に形成してもよい。
【００７８】
前記各実施形態では、係止部の例として、側壁部４４ａ，５１ａ，６１ａ，７１ａ，８１ａに、突出部４４ｃ，７１ｂ，８１ｃ、凹部５１ｂ及び開口部６１ｂ，７１ｃを形成している。しかしながら、側壁部に対して正極材を係止できる構成であれば、どのような構成であってもよい。
【００７９】
前記各実施形態では、正極材４１の正極活物質として二酸化マンガンを含有した材料を用いていて、負極材４２の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ている。しかしながら、正極活物質または負極活物質として機能する材料であれば、これ以外のものを正極材４１及び負極材４２として用いてもよい。
【００８０】
前記各実施形態では、正極缶１０を外装缶としていて、負極缶２０を封口缶としているが、逆に正極缶が封口缶で、負極缶が外装缶であってもよい。この場合には、正極材と負極材の配置も逆になるため、負極材を保持する負極リングが外装缶である負極缶に固定される。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明による扁平形電池は、例えばタイヤ空気圧センサなど、強い衝撃を受ける環境下で使用される機器の電池として利用可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１：扁平形電池、１０：正極缶（外装缶）、２０：負極缶（封口缶）、４０：発電要素、４１，５２，６２，７２：正極材、４２：負極材、４４，５１，６１，７１，８１：正極リング（台座）、４４ａ，５１ａ，６１ａ，７１ａ，８１ａ：側壁部、４４ｃ，７１ｂ，８１ｃ：突出部（係止部）、４５：ブロック部材、５１ｂ：凹部（係止部）、６１ｂ，７１ｃ：開口部（係止部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイン形電池等の扁平形電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、有底筒状の外装缶と該外装缶の開口を覆うように配置される封口缶との間に、正極材及び負極材を配置するとともに、該正極材及び負極材のいずれか一方を保持する台座を外装缶に対して固定した扁平形電池が知られている。このような扁平形電池として、例えば特許文献１に開示されるように、正極缶に対して、正極ペレットに固定された正極リングが抵抗溶接もしくはレーザー溶接によって正極缶の内側から溶着された構成が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０３１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述の特許文献１に開示されている構成のように、外装缶（正極缶）に対して、正極材（正極ペレット）を保持する台座（正極リング）を固定する構成の場合、台座内に正極材を装着する前に、台座を外装缶に固定する必要がある。
【０００５】
一般的に、正極材は、型枠等を用いて台座内に成形されるが、上述のように台座を外装缶に固定した状態では、台座内での正極材の成形が難しい。そのため、例えば、外装缶に対して固定された台座内に、ブロック状に形成した正極材を配置し、該部材を押し潰すことによって、台座内に正極材を装着する方法が考えられる。
【０００６】
しかしながら、上述のような方法で台座内に正極材を装着した場合、型枠等を用いて台座内に正極材を成形した場合に比べて、台座に対する正極材の密着性が低下する。
【０００７】
特に、扁平形電池を、タイヤの空気圧を検出するタイヤ空気圧検出装置用の電源のような強い衝撃が加わる環境下で用いる場合、扁平形電池が受けた衝撃によって、台座から正極材が外れる可能性がある。扁平形電池内で台座から正極材が外れると、正極材と外装缶との接触が不安定になり、扁平形電池の内部抵抗が増大するため、電池性能が大幅に低下する可能性がある。
【０００８】
本発明の目的は、外装缶に対して、正極材及び負極材のいずれか一方の部材を保持するための台座を固定する扁平形電池において、衝撃を受けても台座から前記一方の部材が外れにくい構成を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態にかかる扁平形電池は、有底筒状の外装缶と、前記外装缶の開口を覆うように配置される封口缶と、前記外装缶と封口缶との間に配置される正極材及び負極材と、前記正極材及び負極材のいずれか一方の部材を保持しつつ前記外装缶の内面上に固定される台座と、を備え、前記台座は、前記一方の部材の一部を覆う側壁部を有し、前記側壁部には、前記一方の部材を保持するための係止部が少なくとも一つ設けられている（第１の構成）。
【００１０】
以上の構成により、外装缶に固定された台座内に、正極材及び負極材のいずれか一方の部材を保持することができる。すなわち、台座の側壁部には、前記一方の部材を保持するための係止部が設けられているため、該係止部によって、前記一方の部材が台座から外れるのを防止できる。
【００１１】
したがって、上述の構成により、扁平形電池が衝撃を受けた場合でも、外装缶に固定された台座から前記一方の部材が外れて電池の内部抵抗が増大するのを防止できる。
【００１２】
前記第１の構成において、前記係止部は、前記側壁部の台座内方側の面に設けられた突出部及び凹部の少なくとも一方からなり、前記一方の部材は、その外周側で前記係止部と係合するように前記台座内に配置されている（第２の構成）。
【００１３】
これにより、台座の側壁部における台座内方側の面に形成された係止部と、一方の部材の外周側とが係合して、該一方の部材を台座内に係止することができる。
【００１４】
特に、前記第２の構成において、前記係止部は、前記台座の側壁部をその厚み方向に変形させることにより形成される（第３の構成）。こうすることで、台座の側壁部に係止部を容易に形成することができる。しかも、側壁部を厚み方向に変形させることにより、該側壁部に比較的大きな突出部または凹部が形成されるため、該側壁部に対して一方の部材をより確実に係止させることができる。
【００１５】
また、前記第２または第３の構成において、前記一方の部材は、軸線方向に延びる柱状のブロック部材を、該軸線方向が台座の側壁部の高さ方向と一致するように該台座内に配置した状態で、該軸線方向に押し潰すことにより、前記台座内に装着され、前記突出部は、その突出高さが、前記ブロック部材を押し潰したときの該ブロック部材の前記軸線方向と直交する方向への変形量よりも小さい（第４の構成）。
【００１６】
これにより、ブロック部材が台座の側壁部に設けられた突出部と干渉するのを防止できる。したがって、台座内にブロック部材を容易に配置することができる。そして、台座内で、軸線方向に延びる柱状のブロック部材を該軸線方向に押し潰すことにより、該台座内に正極材及び負極材のいずれか一方の部材を装着することができる。
【００１７】
しかも、上述のような形成方法により、台座の側壁部に設けられた突出部を前記一方の部材の外周側に食い込ませることができる。これにより、前記一方の部材を台座内により確実に保持することができる。
【００１８】
さらに、前記第１の構成において、前記係止部は、前記台座の側壁部に設けられた開口部によって構成され、前記台座内に装着される前記一方の部材は、その一部が前記開口部内に位置している（第５の構成）。
【００１９】
このように開口部内に前記一方の部材の一部を位置付けることによっても、該一方の部材を台座内に保持することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の一実施形態にかかる扁平形電池は、外装缶に固定される台座の側壁部に、正極材及び負極材のいずれか一方の部材を保持するための係止部を設けた。これにより、扁平形電池に衝撃が加わっても、台座から前記一方の部材が外れるのを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係る扁平形電池の概略構成を示す断面図である。
【図２】図２は、正極リングの概略構成を示す斜視図である。
【図３】図３は、正極リング内にブロック部材を配置した状態を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態２に係る扁平形電池の正極リングの係止構造を拡大して示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態３に係る扁平形電池の正極リングの係止構造を拡大して示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態４に係る扁平形電池の正極リングの係止構造を拡大して示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態５に係る扁平形電池の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２３】
［実施形態１］
（全体構成）
図１は、本発明の一実施形態である扁平形電池１の概略構成を示す断面図である。この扁平形電池１は、有底円筒状の正極缶１０（外装缶）と、該正極缶１０の開口を覆う負極缶２０（封口缶）と、正極缶１０の外周側と負極缶２０の外周側との間に配置されるガスケット３０と、正極缶１０及び負極缶２０の間に形成される空間内に収納される発電要素４０とを備えている。扁平形電池１は、正極缶１０と負極缶２０とを合わせることによって、全体が扁平なコイン状に形成されている。なお、正極缶１０及び負極缶２０の間に形成される空間内には、発電要素４０以外に、非水電解液（図示省略）も封入されている。
【００２４】
正極缶１０は、ステンレスなどの金属材料からなり、プレス成形によって有底円筒状に形成されている。正極缶１０は、円形状の底部１１と、その外周に該底部１１と連続して形成される円筒状の周壁部１２とを備えている。周壁部１２は、縦断面視で、底部１１に対して垂直に延びるように設けられている。正極缶１０は、後述するように、負極缶２０との間にガスケット３０を挟んだ状態で、周壁部１２の開口端側が内側に折り曲げられて、該負極缶２０の外周部に対してかしめられている。
【００２５】
負極缶２０も、正極缶１０と同様、ステンレスなどの金属材料からなり、プレス成形によって有底円筒状に形成されている。負極缶２０は、円形状の平面部２１と、その外周に該平面部２１と連続して形成される円筒状の周壁部２２とを備えている。この周壁部２２も、正極缶１０と同様、縦断面視で、平面部２１に対して垂直に延びるように設けられている。周壁部２２は、該周壁部２２の基端部２２ａに対して径が段状に大きくなる拡径部２２ｂを有している。すなわち、周壁部２２には、基端部２２ａと拡径部２２ｂとの間に段部２２ｃが形成されている。図１に示すように、この段部２２ｃに対して、正極缶１０の周壁部１２の開口端側が折り曲げられてかしめられている。これにより、正極缶１０と負極缶２０とが、それらの外周側で接続されている。
【００２６】
ガスケット３０は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を主成分としており、ＰＰＳにオレフィン系エラストマーを含有した樹脂組成物からなる。ガスケット３０は、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との間に挟みこまれるように配置される。具体的には、ガスケット３０は、リング状のベース部３１と、該ベース部３１の外周縁から突出する外筒壁３２と、該ベース部３１の内周縁から該外筒壁３２と同じ方向に伸びる内筒壁３３とを備えている。本実施形態では、ガスケット３０は、ベース部３１、外筒壁３２及び内筒壁３３が一体で形成されている。
【００２７】
ガスケット３０は、図１に示すように、ベース部３１が、正極缶１０の底部１１の外周側と負極缶２０の拡径部２２ｂの開口端との間に挟みこまれるように、正極缶２０の内側の底部１１上に配置されている。これにより、負極缶２０の拡径部２２ｂは、ガスケット３０の外筒壁３２と内筒壁３３との間に位置づけられる。ガスケット３０の外筒壁３２は、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との間に挟みこまれている。ガスケット３０のベース部３１及び外筒壁３２は、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との間に挟みこまれた状態で、該正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との隙間をシールできるような厚みを有している。
【００２８】
このように、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との間にガスケット３０を配置することにより、該正極缶１０と負極缶２０とをそれらの外周側で絶縁することができる。また、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との間にガスケット３０を挟みこんだ状態で、該正極缶１０の周壁部１２を折り曲げて負極缶２０の周壁部２２にかしめることにより、該ガスケット３０によって正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との間を封止することができる。すなわち、ガスケット３０は、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の段部２２ｃとの間に挟みこまれる外筒壁３２、及び、負極缶２０の周壁部２２の開口端と正極缶１０の底部１１との間に挟みこまれるベース部３１が、それぞれ、シールとして機能する。
【００２９】
発電要素４０は、正極活物質等を円盤状に成形した正極材４１と、負極活物質の金属リチウムまたはリチウム合金を円盤状に形成した負極材４２と、不織布製のセパレータ４３とを備えている。図１に示すように、正極缶１０の内方には正極材４１が位置付けられている一方、負極缶２０の内方には負極材４２が位置付けられている。正極材４１と負極材４２との間にはセパレータ４３が配置されている。
【００３０】
正極材４１は、正極活物質として二酸化マンガンを含有している。この正極材４１は、次のようにして形成される。まず、二酸化マンガンに、黒鉛、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及びヒドロキシプロピルセルロースを混合して正極合剤を調整する。そして、後述するように、正極リング４４内に正極合剤からなる柱状のブロック部材４５を配置した状態で、該ブロック部材４５を押し潰すことにより、正極リング４４内に正極材４１を形成する。なお、正極材４１の成形方法は、上述の限りではなく、正極合剤を正極リング４４内に充填して加圧成形した後、成形された部材を加熱することによって形成するなど、どのような方法でもよい。
【００３１】
正極材４１には、該正極材４１を保持するように、該正極材４１の底面及び側面のそれぞれ一部を覆う正極リング４４（台座）が装着されている。この正極リング４４は、所定の剛性及び導電性を有するステンレス鋼等によって構成されている。正極リング４４は、正極材４１の側面に接する円筒状の側壁部４４ａと、側壁部４４ａの一端側から該側壁部４４ａの内方に向かって延びて正極材４１の底面に接する円環状のフランジ部４４ｂとが一体形成されたものである。このような構成の正極リング４４によって、該正極リング４４内の正極材４１の径方向及び一端側への変形を規制することができる。そして、正極リング４４の側壁部４４ａの他端側にはフランジ部を設けない構成にすることで、正極材４１は、放電時に正極リング４４の側壁部４４ａの他端側へ自由に膨張することができる。よって、放電時に、負極材４２の厚みが小さくなっても、正極材４１は正極リング４４に沿って負極材４２側へ膨張するため、該正極材４１と負極材４２とが離間するのを防止できる。
【００３２】
正極リング４４は、溶接等によって正極缶１０の底部１１に固定されている。これにより、正極リング４４が正極缶１０の底部１１から離れるのを防止でき、該正極リング４４に保持された正極材４１と正極缶１０とをより確実に接触させることができる。正極リング４４の詳しい構成については後述する。
【００３３】
セパレータ４３は、ポリブチレンテレフタート製の繊維を素材とする不織布を用いて構成される。このセパレータ４３は、扁平形電池１内で非水電解液によって含浸されている。なお、セパレータ４３の厚みは、例えば、約０．３〜０．４ｍｍ程度である。
【００３４】
非水電解液は、プロピレンカーボネイトと１，２−ジメトキシエタンとを混合した溶液にＬｉＣｌＯ４を溶解した溶液である。
【００３５】
上述のような構成の扁平形電池１は、例えば、車両用のタイヤ空気圧センサの電力供給源として用いられる。このタイヤ空気圧センサは、例えばタイヤに設置される。
【００３６】
このようなタイヤ空気圧センサに扁平形電池１を用いると、該扁平形電池１は、車両走行時にタイヤが受ける衝撃をほぼそのまま受けることになる。そのため、扁平形電池１は強い衝撃を受けることになる。そうすると、扁平形電池１内の正極リング４４に保持されていた正極材４１が該正極リング４４から外れる可能性がある。正極材４１が正極リング４４から外れると、正極材４１と正極缶１０との接触が不安定になり、扁平形電池１の内部抵抗が増大する。そのため、本実施形態では、扁平形電池１の正極リング４４を以下のような構成とする。
【００３７】
なお、本実施形態では、扁平形電池１の適用例として、タイヤ空気圧センサを挙げているが、これ以外の機器の電力供給源として扁平形電池１を用いてもよい。
【００３８】
（正極リングの構成）
正極リング４４の詳しい構成を図１及び図２を用いて以下で説明する。
【００３９】
図１に示すように、正極リング４４は、円筒状の側壁部４４ａと、該側壁部４４ａの一端側から内方に向かって延びるフランジ部４４ｂとを有している。これらの側壁部４４ａ及びフランジ部４４ｂは、一体に形成されている。すなわち、正極リング４４は、有底円筒状の部材の底面に開口部が形成されたような形状を有している。正極リング４４をこのような形状にすることで、内部に正極材４１を保持することができる。
【００４０】
正極リング４４の側壁部４４ａには、該正極リング４４の内方側に位置する内面に、該正極リング４４の内方に向かって突出する突出部４４ｃ（係止部）が設けられている。この突出部４４ｃは、正極リング４４の側壁部４４ａに周方向に複数（本実施形態では６箇所）設けるのが好ましいが、該側壁部４４ａに１つだけ設けてもよい。なお、正極リング４４の側壁部４４ａに、複数の突出部４４ｃを設ける場合、該側壁部４４ａの周方向に均等に突出部４４ｃを設けるのが好ましい。また、正極リング４４の側壁部４４ａを軸線方向に潰して該側壁部４４ａの内周面に全周に亘って突出部を形成してもよい。
【００４１】
突出部４４ｃは、正極リング４４の側壁部４４ａの一部を、該正極リング４４の内方へ押し込むことにより形成される。すなわち、本実施形態の場合には、側壁部４４ａの外周面の周方向６箇所に、突出部４４ｃを形成するために側壁部４４ａの外周面が内方（側壁部４４ａの厚み方向）に押し込まれた凹部４４ｄが形成されている。
【００４２】
上述の凹部４４ｄは、例えば、正極リング４４の内側にピン状のジグを挿入した状態で、該正極リング４４の側壁部４４ａの外周面を該側壁部４４ａの厚み方向に押圧することにより、形成される。これにより、正極リング４４の側壁部４４ａに、該正極リング４４の内方に向かって突出する突出部４４ｃが形成される。なお、前記ジグの外表面には、凹部４４ｄに対応する窪みが形成されていてもよい。これにより、正極リング４４の側壁部４４ａに凹部４４ｄを容易に形成できる。
【００４３】
図３に示すように、突出部４４ｃは、突出高さが、後述するように、正極リング４４内で円柱状のブロック部材４５を正極リング４４内で軸線方向に押し潰す際の該ブロック部材４５の半径の変形量（軸線方向に直交する方向の変形量）よりも小さくなるように形成されている。なお、前記半径の変形量は、図３における一点鎖線と実線との径方向の間隔に対応するが、この図３は、突出部４４ｃを分かり易く図示するために、実際の寸法比率よりも側壁部４４ａの厚みや突出部４４ｃのサイズを大きく図示している。
【００４４】
ここで、正極リング４４内に正極材４１を装着する場合、例えば、正極リング４４の側壁部４４ａに凹部４４ｄ及び突出部４４ｃを形成した後に、軸線方向が側壁部４４の高さ方向と一致するように正極リング４４内にブロック部材４５を配置する。そして、該正極リング４４内でブロック部材４５を軸線方向に押し潰すことにより正極材４１を正極リング４４内に装着する。上述のように、正極リング４４の側壁部４４ａに設ける突出部４４ｃを、突出高さがブロック部材４５の半径の変形量よりも小さくなるように形成することで、該突出部４４ｃの突出端部がブロック部材４５と干渉するのを防止できる。
【００４５】
具体的には、突出部４４ｃは、その突出高さが、ブロック部材４５の直径に対して０．５〜５％の値であるのが好ましい。なお、一般的な正極材を構成するペレット状のブロック部材であれば、押し潰した際の直径の変形量は０．５％以上になる。また、上限の５％は、ブロック部材の直径に対する一般的な正極リングの厚み寸法の比率である。
【００４６】
上述のように、側壁部４４ａに内方に突出する突出部４４ｃが設けられた正極リング４４内にブロック部材４５を配置して、該ブロック部材４５を押し潰すことにより、正極材４１の外周側を突出部４４ｃに食い込ませることができる。これにより、正極材４１を正極リング４４の側壁部４４ａに対してより確実に係止することができる。
【００４７】
したがって、上述の構成により、扁平形電池１に大きな衝撃が加わった場合でも、正極リング４４の側壁部４４ａに設けられた突出部４４ｃによって正極材４１をより確実に保持することができる。よって、扁平形電池１に大きな衝撃が加わった場合に、正極リング４４から正極材４１が外れて該扁平形電池１の内部抵抗が大きくなるのを防止できる。
【００４８】
（実施形態１の効果）
以上より、この実施形態によれば、正極材４１を保持する正極リング４４の側壁部４４ａに、内方に向かって突出する突出部４４ｃを設けたため、扁平形電池１に衝撃が加わった場合でも、正極リング４４から正極材４１が外れるのを防止できる。これにより、正極リング４４から正極材４１が外れることによる扁平形電池１の内部抵抗の増大を防止できる。
【００４９】
また、突出部４４ｃは、正極リング４４の側壁部４４ａの外周面を該側壁部４４ａの厚み方向に押圧して凹部４４ｄを設けることにより形成される。これにより、正極リング４４の側壁部４４ａに突出部４４ｃを容易に形成することができる。
【００５０】
さらに、突出部４４ｃは、その突出高さが、押し潰されるブロック部材４５の半径の変形量よりも小さい。これにより、ブロック部材４５を正極リング４４内に配置する際に、該ブロック部材４５と突出部４４ｃとが干渉するのを防止できる。また、上述の構成にすることで、正極リング４４内でブロック部材４５を押し潰して正極材４１を形成することが可能になるため、該正極材４１の外周側に突出部４４ｃを食い込ませることが可能になる。これにより、正極材４１を正極リング４４の側壁部４４ａにより確実に係止することができる。
【００５１】
［実施形態２］
図４に、本発明の実施形態２に係る扁平形電池の正極リング５１の係止部分の構成を示す。この実施形態２の構成は、扁平形電池の正極リング５１の内周面に凹部５１ｂを設けた点で実施形態１の構成と異なる。この実施形態２において、実施形態１の構成と同一の部分には同一の符号を付し、以下で異なる部分についてのみ説明する。
【００５２】
具体的には、図４に示すように、正極リング５１の側壁部５１ａには、内周面に凹部５１ｂ（係止部）が形成されている。この凹部５１ｂも、上述の実施形態１と同様、側壁部５１ａの内周面に周方向に等間隔で複数（例えば６箇所）設けるのが好ましい。なお、この実施形態でも、実施形態１と同様、側壁部５１ａの内周面に凹部５１ｂを１つだけ設けてもよい。また、側壁部５１ａの内周面全周に亘って凹部を設けてもよい。
【００５３】
上述の凹部５１ｂは、正極リング５１の側壁部５１ａの内周面を該側壁部５１ａの厚み方向に押圧することによって形成される。そのため、該側壁部５１ａの外周面には突出部５１ｃが形成される。なお、側壁部５１ａの内周面全周に亘って凹部を設ける場合には、正極リング５１の側壁部５１ａを軸線方向に潰してもよい。
【００５４】
上述の構成により、実施形態１と同様、正極リング５１内に円柱状のブロック部材を配置して該ブロック部材を軸線方向に押し潰すことで、正極リング５１の側壁部５１ａに設けられた凹部５１ａ内に正極材５２の一部が位置する。すなわち、正極リング５１内では、突出部５２ａを有する正極材５２が形成される。この突出部５２ａが、正極リング５１の側壁部５１ａの凹部５１ｂに係止されることで、該正極リング５１から正極材５２が外れにくくなる。
【００５５】
しかも、上述の構成では、正極リング５１に内方に突出する部分がないため、該正極リング５１内にブロック部材を配置する際に、該ブロック部材と正極リング５１とが干渉するのを防止できる。
【００５６】
（実施形態２の効果）
以上より、この実施形態によれば、上述の実施形態１と同様、扁平形電池に衝撃が加わった場合でも、正極材５２が正極リング５１から外れるのを抑制することができる。これにより、正極材５２が正極リング５１から外れることによる扁平形電池の内部抵抗の増大を防止できる。
【００５７】
また、本実施形態のように、正極リング５１の側壁部５１ａの内周面に凹部５１ｂを有する構成とすることで、正極リング５１内へのブロック部材の配置が容易になり、該正極リング５１内に正極材５２を容易に装着することができる。
【００５８】
［実施形態３］
図５に、本発明の実施形態３に係る扁平形電池の正極リング６１の係止部分の構成を示す。この実施形態３の構成は、正極リング６１の側壁部６１ａに開口部６１ｂを設けた点で上述の実施形態１、２の構成とは異なる。この実施形態３において、実施形態１、２の構成と同一の部分には同一の符号を付し、以下で異なる部分についてのみ説明する。
【００５９】
具体的には、図５に示すように、正極リング６１の側壁部６１ａには、開口部６１ｂ（係止部）が形成されている。この開口部６１ｂも、上述の実施形態１と同様、側壁部５１ａの周方向に複数（例えば６箇所）設けるのが好ましい。なお、この実施形態でも、実施形態１と同様、側壁部６１ａの内周面に開口部６１ｂを１つだけ設けてもよい。
【００６０】
正極リング６１の側壁部６１ａに上述のような開口部６１ｂを設けることにより、上述の実施形態１と同様に正極リング６１内でブロック部材を押し潰して正極材６２を形成する際に、開口部６１ｂ内に正極材６２の突出部６２ａが形成される。これにより、正極材６１の突出部６２ａが、正極リング６１の側壁部６１ａの開口部６１ｂの周縁部分に係止され、正極材６１が正極リング６１から外れにくくなる。
【００６１】
また、上述の実施形態２と同様、上述の構成では、正極リング６１に内方に突出する部分がないため、該正極リング６１内にブロック部材を配置する際に、正極リング６１とブロック部材とが干渉するのを防止できる。
【００６２】
なお、開口部６１ｂは、側壁部６１ａの一部に切り込みを設けて外方へ折り曲げることにより形成してもよい。
【００６３】
（実施形態３の効果）
以上より、この実施形態によれば、上述の実施形態１，２と同様、扁平形電池に衝撃が加わった場合でも、正極材６２が正極リング６１から外れるのを抑制することができる。これにより、正極材６２が正極リング６１から外れることによる扁平形電池の内部抵抗の増大を防止できる。
【００６４】
また、本実施形態のように、正極リング６１の側壁部６１ａに開口部６１ｂを有する構成とすることで、正極リング６１内へのブロック部材の配置が容易になり、該正極リング６１内に正極材６２を容易に形成することができる。
【００６５】
［実施形態４］
図６に、本発明の実施形態４に係る扁平形電池の正極リング７１の係止部分の構成を示す。この実施形態４の構成は、正極リング７１の側壁部７１ａの一部が内方に折り曲げられて突出している点で上述の実施形態１〜３の構成とは異なる。この実施形態４において、実施形態１〜３の構成と同一の部分には同一の符号を付し、以下で異なる部分についてのみ説明する。
【００６６】
具体的には、図６に示すように、正極リング７１の側壁部７１ａには、該側壁部７１ａの一部が正極リング７１の内方に突出した突出部７１ｂ（係止部）が形成されている。この突出部７１ｂは、側壁部７１ａの一部に切り込みを設けて、内方へ折り曲げることにより形成される。よって、側壁部７１ａにおいて、折り曲げられて突出部７１ｂとなる部分には、開口部７１ｃ（係止部）が形成される。これらの突出部７１ｂ及び開口部７１ｃも、上述の実施形態１と同様、側壁部７１ａに周方向に複数（例えば６箇所）設けるのが好ましい。なお、この実施形態でも、実施形態１と同様、側壁部７１ａに突出部７１ｂ及び開口部７１ｃを１つずつ設けてもよい。
【００６７】
正極リング７１の側壁部７１ａに上述のような突出部７１ｂ及び開口部７１ｃを設けることにより、上述の実施形態１と同様に正極リング７１内でブロック部材を押し潰して正極材７２を形成する際に、正極材７２の外周側に突出部７１ｂが食い込むとともに、開口部７１ｃ内に正極材７２の突出部７２ａが形成される。これにより、正極材７２は、その外周側が突出部７１ｂによって係止されるとともに、突出部７２ａが正極リング７１の側壁部７１ａの開口部７１ｃの周縁部分に係止される。したがって、正極材７２は、正極リング７１からより確実に外れにくくなる。
【００６８】
（実施形態４の効果）
以上より、この実施形態によれば、扁平形電池に衝撃が加わった場合でも、正極リング７１の突出部７１ｂ及び正極材７２の突出部７２ａによって、正極材７２が正極リング７１から外れるのをより確実に防止できる。これにより、正極材７２が正極リング７１から外れることによる扁平形電池の内部抵抗の増大をより確実に防止できる。
【００６９】
［実施形態５］
図７に、本発明の実施形態５に係る扁平形電池の概略構成を示す。この実施形態５の構成は、正極リング８１の一部が、ガスケット３０と正極缶１０との間に狭持されている点で上述の実施形態１の構成とは異なる。この実施形態５において、実施形態１の構成と同一の部分には同一の符号を付し、以下で異なる部分についてのみ説明する。
【００７０】
具体的には、正極リング８１は、円筒状の側壁部８１ａの一端側から径方向外方へ突出するフランジ部８１ｂを有している。このフランジ部８１ｂは、側壁部８１ａの全周から径方向外方へ突出するように、平面視で略円形の外形を有している。
【００７１】
フランジ部８１ｂの外周側部分は、ガスケット３０のベース部３１と正極缶１０の底部１１との間に挟みこまれている。すなわち、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２とをかしめ固定する際に、正極リング８１のフランジ部８１ｂの外周側も一緒に固定される。これにより、正極リング８１を正極缶１０及び負極缶２０に対して固定することができる。
【００７２】
上述のような構成の正極リング８１にも、上述の実施形態１と同様、側壁部８１ａの内周面に、正極リング８１の内方に向かって突出する突出部８１ｃ（係止部）を設ける。この突出部８１ｃに関する説明は、上述の実施形態と同様なので、詳しい説明を省略する。なお、本実施形態では、正極リング８１の側壁部８１ａに、実施形態１と同様の突出部８１ｃを設けているが、この限りではなく、上述の実施形態２〜４の構成を適用してもよい。
【００７３】
（実施形態５の効果）
以上より、この実施形態によれば、正極リング８１のフランジ部８１ｂを、径方向外方へ突出させるように設けて、ガスケット３０と正極缶１０の底部１１との間に挟み込んだ。これにより、正極リング８１を、溶接を用いることなく、正極缶１０に対して固定することができる。そして、このような構成においても、実施形態１と同様の突出部８１ｃを設けることにより、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【００７４】
（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【００７５】
前記実施形態１では、正極リング４４の側壁部４４ａの外周面を押圧して凹部４４ｄを形成することにより、該側壁部４４ａの内周面から内方に向かって突出する突出部４４ｃを形成している。しかしながら、凹部４４ｄを形成することなく側壁部４４ａの内周面から内方に向かって突出する突出部４４ｃのみを形成してもよい。
【００７６】
前記実施形態１、２では、正極リング４４，５１の側壁部４４ａ，５１ａの内周面に、突出部４４ｃまたは凹部５１ｂを形成している。しかしながら、正極リングの側壁部の内周面に凹凸を設けてもよいし、凹凸を微細化して該側壁部の表面粗さを、正極材４１を保持可能な粗さとしてもよい。正極リングの側壁部の内周面上に凹凸を形成する場合には、それらの凹凸が係止部に対応する。また、側壁部の表面粗さを、正極材４１を保持可能な粗さとする場合には、当該表面粗さを有する側壁部の内周面が係止部に対応する。
【００７７】
前記各実施形態では、正極缶１０及び負極缶２０をそれぞれ有底円筒状に形成するとともに、正極リング４４，５１，６１，７１，８１の側壁部４４ａ，５１ａ，６１ａ，７１ａ，８１ａを円筒状に形成している。しかしながら、正極缶及び負極缶を有底円筒状以外の有底筒状に形成してもよいし、正極リングの側壁部を円筒以外の筒状に形成してもよい。
【００７８】
前記各実施形態では、係止部の例として、側壁部４４ａ，５１ａ，６１ａ，７１ａ，８１ａに、突出部４４ｃ，７１ｂ，８１ｃ、凹部５１ｂ及び開口部６１ｂ，７１ｃを形成している。しかしながら、側壁部に対して正極材を係止できる構成であれば、どのような構成であってもよい。
【００７９】
前記各実施形態では、正極材４１の正極活物質として二酸化マンガンを含有した材料を用いていて、負極材４２の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ている。しかしながら、正極活物質または負極活物質として機能する材料であれば、これ以外のものを正極材４１及び負極材４２として用いてもよい。
【００８０】
前記各実施形態では、正極缶１０を外装缶としていて、負極缶２０を封口缶としているが、逆に正極缶が封口缶で、負極缶が外装缶であってもよい。この場合には、正極材と負極材の配置も逆になるため、負極材を保持する負極リングが外装缶である負極缶に固定される。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明による扁平形電池は、例えばタイヤ空気圧センサなど、強い衝撃を受ける環境下で使用される機器の電池として利用可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１：扁平形電池、１０：正極缶（外装缶）、２０：負極缶（封口缶）、４０：発電要素、４１，５２，６２，７２：正極材、４２：負極材、４４，５１，６１，７１，８１：正極リング（台座）、４４ａ，５１ａ，６１ａ，７１ａ，８１ａ：側壁部、４４ｃ，７１ｂ，８１ｃ：突出部（係止部）、４５：ブロック部材、５１ｂ：凹部（係止部）、６１ｂ，７１ｃ：開口部（係止部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底筒状の外装缶と、
前記外装缶の開口を覆うように配置される封口缶と、
前記外装缶と封口缶との間に配置される正極材及び負極材と、
前記正極材及び負極材のいずれか一方の部材を保持しつつ前記外装缶の内面上に固定される台座と、を備え、
前記台座は、前記一方の部材の一部を覆う側壁部を有し、
前記側壁部には、前記一方の部材を保持するための係止部が少なくとも一つ設けられている、扁平形電池。
【請求項２】
請求項１に記載の扁平形電池において、
前記係止部は、前記台座の側壁部における台座内方側の面に設けられた突出部及び凹部の少なくとも一方からなり、
前記一方の部材は、その外周側で前記係止部と係合するように前記台座内に配置されている、扁平形電池。
【請求項３】
請求項２に記載の扁平形電池において、
前記係止部は、前記台座の側壁部をその厚み方向に変形させることにより形成される、扁平形電池。
【請求項４】
請求項２または３に記載の扁平形電池において、
前記一方の部材は、軸線方向に延びる柱状のブロック部材を、該軸線方向が台座の側壁部の高さ方向と一致するように該台座内に配置した状態で、該軸線方向に押し潰すことにより、前記台座内に装着され、
前記突出部は、その突出高さが、前記ブロック部材を押し潰したときの該ブロック部材の前記軸線方向と直交する方向への変形量よりも小さい、扁平形電池。
【請求項５】
請求項１に記載の扁平形電池において、
前記係止部は、前記台座の側壁部に設けられた開口部によって構成され、
前記台座内に配置される前記一方の部材は、その一部が前記開口部内に位置している、扁平形電池。
【請求項１】
有底筒状の外装缶と、
前記外装缶の開口を覆うように配置される封口缶と、
前記外装缶と封口缶との間に配置される正極材及び負極材と、
前記正極材及び負極材のいずれか一方の部材を保持しつつ前記外装缶の内面上に固定される台座と、を備え、
前記台座は、前記一方の部材の一部を覆う側壁部を有し、
前記側壁部には、前記一方の部材を保持するための係止部が少なくとも一つ設けられている、扁平形電池。
【請求項２】
請求項１に記載の扁平形電池において、
前記係止部は、前記台座の側壁部における台座内方側の面に設けられた突出部及び凹部の少なくとも一方からなり、
前記一方の部材は、その外周側で前記係止部と係合するように前記台座内に配置されている、扁平形電池。
【請求項３】
請求項２に記載の扁平形電池において、
前記係止部は、前記台座の側壁部をその厚み方向に変形させることにより形成される、扁平形電池。
【請求項４】
請求項２または３に記載の扁平形電池において、
前記一方の部材は、軸線方向に延びる柱状のブロック部材を、該軸線方向が台座の側壁部の高さ方向と一致するように該台座内に配置した状態で、該軸線方向に押し潰すことにより、前記台座内に装着され、
前記突出部は、その突出高さが、前記ブロック部材を押し潰したときの該ブロック部材の前記軸線方向と直交する方向への変形量よりも小さい、扁平形電池。
【請求項５】
請求項１に記載の扁平形電池において、
前記係止部は、前記台座の側壁部に設けられた開口部によって構成され、
前記台座内に配置される前記一方の部材は、その一部が前記開口部内に位置している、扁平形電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２５６５７１（Ｐ２０１２−２５６５７１Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３００５７（Ｐ２０１１−１３００５７）
【出願日】平成２３年６月１０日（２０１１．６．１０）
【出願人】（５１１０８４５５５）日立マクセルエナジー株式会社 (212)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１０日（２０１１．６．１０）
【出願人】（５１１０８４５５５）日立マクセルエナジー株式会社 (212)
【Ｆターム（参考）】
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