JP4064642B2

JP4064642B2 - Battery can manufacturing method

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Publication number: JP4064642B2
Application number: JP2001131397A
Authority: JP
Inventors: 克彦森; 智通上田; 祥治山下
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2021-04-27
Also published as: JP2002015712A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルカリ乾電池やニッケルカドミウム蓄電池或いはリチウム二次電池などの各種電池の外体ケースとして用いられる電池缶をＤＩ（drawing とironinｇ、つまり絞り加工としごき加工の両方）加工を少なくとも一製造工程に用いて製造することのできる製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電池缶の製造方法としては、トランスファプレス機による深絞り加工および抜き加工を10〜13工程繰り返すことによって所定形状の電池缶を製作する、いわゆるトランスファ絞り加工法と、プレス機による深絞り工程によってカップ状中間製品を製作した後、絞りダイスを用いた絞り工程およびしごきダイスを用いたしごき工程によって前記カップ状中間製品から所定形状の電池缶を製作するＤＩ加工法が主に採用されている。ＤＩ加工法は、トランスファ絞り加工法に比較して、工程数の削減により生産性が向上し、カップ状中間製品をしごき加工する工程において側周壁のみを引き延ばして薄肉とできることから、内容積が大となるので、充填剤を増大させることによる容量アップに応じて電池特性が向上し、且つ軽量化を図ることができるなどの長所を有しているので、その利用率が近年において高まっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＤＩ加工法で製缶した電池缶は、上述の種々の長所を有する反面、しごき加工時に電池缶の側周壁の内面がポンチの胴部に強く押し付けられて、その側周壁の内面の表面が平滑化されてしまう。その結果、電池缶の内部に収容した活物質または正極合剤と側周壁の内面との接触面積が少なくなり、電池内部抵抗が高くなって電池特性が劣化するという課題がある。特に、アルカリ乾電池では、正極を兼ねる電池缶の側周壁の内面とペレット状の正極合剤との二次的な接触のみにより正極側の電気的導通を図っているので、上述の接触面積の低減による電池内部抵抗の増大は電池性能を大きく低下させ、中でも大きな電流を取り出すことのできる高負荷放電特性が低下してしまう。
【０００４】
そこで、従来では、電池缶の側周壁の内周面に、電池保存後の内部抵抗を低減させることを目的として、カーボンなどの導電塗料や導電剤を塗布したり、側周壁内面にニッケル−錫めっき合金層を形成して、側周壁内面と正極合剤や活物質との間の電池内部抵抗の低減を図っている。ところが、このような手段では、電池内部抵抗の低減がどうしても不十分となる上に、側周壁内面自体の表面が平滑面であることから、導電塗料や導電剤を保持する能力が弱く、所要の電池保存後特性を得ることができない。
【０００５】
一方、上記のＤＩ加工法以外の加工法、例えば上述のトランスファ絞り加工法で製缶された電池缶は、絞り工程を多数回繰り返すときの小さなしわの発生によって側周壁内面が粗面化されるので、正極合剤や活物質との接触面積が大きくなって電池内部抵抗の上昇を抑えることが可能である。ところが、トランスファ絞り加工法では、しごき加工を殆ど行なわないことが多く、その場合には側周壁の厚みが底壁の厚みに比較して殆ど薄くならないので、電池缶の内容積を大きくすることができず、活物質などの充填量が少なくなって充放電特性が低下する欠点がある。しかも、この電池缶の製造方法では、上述のように工程数が多いために、生産性の向上を図ることができない上に、製造コストが高くつく。
【０００６】
そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたもので、内容積を大きく保ちながらも側周壁内面と正極合剤や活物質との接触面積の増大を図ることのできる形状を有する電池缶を高い生産性で確実に製造することのできる製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電池缶の製造方法は、カップ状中間製品に、少なくとも一つの絞りダイスによる絞り加工と多段配置したしごきダイスによるしごき加工とを施すことにより、側周壁の厚みｔ₁が底壁の厚みｔ₀に対してｔ₁＝αｔ₀（α＝0.2 〜0.7 ）となる電池缶素体を製作する第１の工程と、前記電池缶素体を、複数段に配置した絞りダイスで絞り加工して側周壁の厚みを変えることなく所定の外径に縮径することにより、電池缶を製作する第２の工程とを有している電池缶の製造方法であって、カップ状の中間製品を、外部パンチで押動しながら、直列に配列した第１の工程の各ダイス内を通過させることにより、電池缶素体を製作し、前記外部パンチを、その先端部が前記第１の工程の最終段のしごきダイスを通過し終えた時点で停止させ、且つ前記外部パンチの内部に出入自在の内部パンチを前記外部パンチから突出して進行を継続させ、前記電池缶素体を、前記内部パンチで押動しながら、前記第１の工程の各ダイスの後段側に連続して直列に配列した第２の工程の各絞りダイス内を通過させることにより、電池缶を製缶するようにしたことを特徴としている。
【００１０】
この電池缶の製造方法では、第２の工程にしごき加工が存在しないので、電池缶素体を、その側周壁の厚みをそのまま保持しながら、その外径が所定の小さな外径となるように縮径する状態に塑性変形される。したがって、電池缶の側周壁の内周面は、側周壁の厚みを変えることなく縮径する過程で発生する極めて小さく、且つ多数のしわによって粗面化されるので、微小な凹凸が全体にわたり疎密なく形成されて、正極合剤や活物質との接触面積を確実に増大させることができる粗面となる。しかも、側周壁の内周面の粗面化は、特別な工程を要することなく、電池缶の一連の製造過程を経ることによって形成されるので、高い生産性で製造することができる。
【００１１】
また、第１の工程では、カップ状中間製品をしごき加工するので、側周壁の厚みが底壁の厚みより薄くなり、第２の工程では側周壁の厚みを変えることなく縮径するので、大きな内容積を有するものとなる。さらに、第２の工程では、電池缶素体の縮径に伴う変形分の材料が底壁に逃がすように流動されるので、側周壁よりも大きな厚みを有する底壁の周端部分に段部が形成され、座屈などの発生を防止できる強度を有した電池缶を得ることができる。
【００１２】
また、上記製造方法は、カップ状の中間製品を、外部パンチで押動しながら、直列に配列した第１の工程の各ダイス内を通過させることにより、電池缶素体を製作し、前記外部パンチを、その先端部が前記第１の工程の最終段のしごきダイスを通過し終えた時点で停止させ、且つ前記外部パンチの内部に出入自在の内部パンチを前記外部パンチから突出して進行を継続させ、前記電池缶素体を、前記内部パンチで押動しながら、前記第１の工程の各ダイスの後段側に連続して直列に配列した第２の工程の各絞りダイス内を通過させることにより、電池缶を製缶するようにしているので、カップ状中間製品に対して第１の工程と第２の工程とを連続的に行って一挙に電池缶を製作することができ、生産性が格段に向上する利点がある。
【００１４】
さらに、上記製造方法の第２の工程において、電池缶の外径ｒの電池缶素体の外径Ｒに対する絞り比ｒ／Ｒが0.4 〜0.9 となる絞り加工を施すことが好ましい。
【００１５】
このように第２の工程における絞り比を0.4 〜0.9 の範囲に設定すれば、電池缶の側周壁の内周面を、充填剤に対し大きな接触面積を得るのに必要な0.2μｍ〜2.0 μｍの範囲の平均表面粗さに形成することができる。絞り比を0.4 以下に設定した場合には、電池缶素体を絞り加工して歪みの少ない好ましい電池缶を製缶すること自体が困難となり、絞り比を0.9 以上に設定した場合には、電池缶の側周壁が十分に粗面化されないことから、上記接触面積を大きくする効果が不十分となる。より好ましくは絞り比を０．５〜０．８の範囲に設定するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１（ａ）は本発明の一実施の形態に係る電池缶１を示す一部破断した側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線で切断した拡大断面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ部を模式的に示した拡大図である。（ａ）に示すように、この電池缶１の側周壁１ａの厚みｔ₁は、底壁１ｂの厚みｔ₀に対してｔ₁＝αｔ₀（α＝0.2 〜0.7 ）に形成されている。これにより、この電池缶１は、側周壁１ａの厚みｔ₁が薄くなっている分だけ内容積を大きくすることができる。したがって、この電池缶１は、活物質または正極合剤の充填量を多くして電池容量の増大を図りながらも、比較的厚い底壁１ｂおよび底壁１ｂと側周壁１ａとの境界となる底周端部分の段部１ｃの存在によって十分な耐圧強度を有する。
【００１９】
また、この電池缶１は、（ｂ）に示すように、鋼鉄板２の表面にニッケルめっき層３が形成されてなるニッケルめっき鋼板を素材として製作されている。このニッケルめっき鋼板を用いているのは、この電池缶１の主な適用対象となるアルカリ乾電池やニッケルカドミウム蓄電池などの電解液として用いられる強アルカリ性の水酸化カリウムに対してニッケルが耐アルカリ腐食性に強いこと、電池を外部端子に接続する際にニッケルが安定した接触抵抗を有していること、電池を組み立てる際のスポット溶接に対してニッケルがスポット溶接性に優れているなどの理由による。
【００２０】
さらに、（ｃ）に示すように、電池缶１の側周壁１ａの内面は、多数の凹凸が全体にわたり疎密のない微細な配置に形成されて、平均表面粗さＲａが0.2 μｍ〜2.0 μｍになるよう設定されている。（ｄ）は、（ｃ）の比較のために示したＤＩ加工法により製缶された従来の電池缶における側周壁の内面の粗度を模式的に示したものである。この（ｄ）との比較から明らかなように、この実施の形態の電池缶１では、その側周壁１ａの内面が従来の電池缶に比較して比較的大きな凹凸が微細な配置に形成された粗面になっているので、電池缶１内に収容される正極合剤や活物質との接触面積が大きくなって電池内部抵抗を格段に低減することができ、また、側周壁１ａの内面にカーボンなどの導電材を塗布する場合には、その導電材などの保持力が向上して、電池の保存後特性が高くなる。
【００２１】
つぎに、上述した顕著な効果を有する実施の形態の電池缶１を生産性良く高精度に製作することのできる製造方法について説明する。先ず、本発明の第１の実施の形態に係る電池缶１の製造方法では、図２に示す第１の工程と図３に示す第２の工程とを経て電池缶１を製造する。図２の第１の工程には、周知の絞り兼しごき機を用いたＤＩ加工法が採用されている。この絞り兼しごき機は、この第１の工程の前工程において製作されて送給されてくるカップ状中間製品４に、１段の絞り加工および３段のしごき加工を一挙に施して、同図（ｂ）に示す電池缶素体７を製作する。なお、カップ状中間製品４は、周知の工程を経ることから図示を省略しているが、フープ状としてプレス機に供給される電池缶素材を、所定形状に打ち抜いたのちに、深絞り加工を行うことにより製作される。このカップ状中間製品４の側周壁の厚みＴ₁と底壁の厚みＴ₀とはほぼ同一である。
【００２２】
前記第１の工程に用いる絞り兼しごき機は、第１のパンチ８、ダイス機構９およびストリッパ（図示せず）を備えて構成されており、ダイス機構９は、絞りダイス１０および第１ないし第３しごきダイス１１〜１３が第１のパンチ８の軸心と同心となる配置で直列に配列された構成になっている。中間製品搬送部（図示せず）により搬送されて図２（ａ）に図示の成形箇所に位置決めされたカップ状中間製品４は、（ａ）の位置から図示矢印方向に進行する第１のパンチ８で押動されることにより、先ず絞りダイス１０によって、その形状が第１のパンチ８の先端形状に沿った形状になるように絞られる。この絞り加工によって、カップ状中間製品４は若干小径、且つ胴長に塑性変形されるが、その肉厚における変化は殆どない。
【００２３】
カップ状中間製品４は、第１のパンチ８の押動がさらに進むことにより、第１しごきダイス１１によって第１段のしごき加工が施されて、側周壁１ａが展延されて肉厚が小となるとともに加工硬化によって硬度が高められる。さらに第１のパンチ８の押動が進むと、カップ状中間製品４は、第１しごきダイス１１よりも内径が小さい第２しごきダイス１２によって次の第２段のしごき加工が施され、続いて、第２しごきダイス１２よりも内径がさらに小さい第３しごきダイス１３によって次の第３段のしごき加工が施されて、同図（ｂ）に示すように、側周壁１ａが順次展延されて肉厚がさらに小となるとともに硬度が高められる。このＤＩ加工法による絞り加工およびしごき加工を経て製作完了した電池缶素体７は、ストリッパによって絞り兼しごき機から取り外される。この電池缶素体７は、側周壁７ａの厚みｔ₁が底壁７ｂの厚みｔ₀に対してｔ₁＝αｔ₀（α＝0.2 〜0.7 ）と小さくなる。
【００２４】
つぎの第２の工程では、第１の工程で製作した電池缶素体７に対して、図３に示すような絞りプレス機を用いた絞り加工が行われる。この絞りプレス機は、第１の工程で製作されたのちに送給されてくる電池缶素体７に、２段の絞り加工を施して、同図（ｂ）に示す所要の電池缶１を製作する。この第２の工程に用いる絞りプレス機は、第２のパンチ１４、ダイス機構１７およびストリッパ（図示せず）を備えて構成されており、ダイス機構１７は、第１絞りダイス１８および第２絞りダイス１９が第２のパンチ１４の軸心と同心となる配置で直列に配列された構成になっている。
【００２５】
電池缶素体搬送部（図示せず）により搬送されて図３（ａ）に図示の成形箇所に位置決めされた電池缶素体７は、第２のパンチ１４が図示矢印方向に進行するのに伴う押動を受けて、第１絞りダイス１８によって、その形状が第２のパンチ１４の先端形状に沿った形状になるように絞られる。その絞り加工によって、電池缶素体７は、側周壁７ａの厚みが殆ど変化しない状態を保持したまま若干小径、且つ胴長に塑性変形される。この電池缶素体７は、第２のパンチ１４の押動がさらに進むことにより、第１絞りダイス１８よりも内径が小さい第２絞りダイス１９によって、上述と同様の状態にさらに絞られて、同図（ｂ）に示すように、所要の電池缶１が出来上がる。製作完了した電池缶１は、ストリッパによって絞りプレス機から取り外される。
【００２６】
このようにして製作された電池缶１は、第１の工程のＤＩ加工法により製作された電池缶素体７が、第２の工程において絞り加工を施されただけであって、しごき加工を施されないので、電池缶素体７における側周壁７ａの厚みｔ₁をそのまま保持しながら電池缶素体７の外径Ｒが所定の小さな外径ｒとなるように縮径する状態に塑性変形される。但し、この第２の工程では、電池缶素体７の縮径に伴う変形分の材料が底壁１ｂに逃がすように流動されるので、底壁の厚みｔ₀は殆ど変わらないが、底壁１ｂの周端部分に段部１ｃが形成される。
【００２７】
この電池缶１の製造方法では、第２の工程において、電池缶素体７の側周壁７ａの厚みｔ₁を変化させずに、その外径Ｒを所定の小さな外径ｒになるよう縮径させることから、必然的に側周壁７ａの内周面が粗面化され、図１に示した本発明の実施の形態の電池缶１を高精度に製造することができる。ここで、側周壁７ａの内周面は、側周壁の厚みｔ₁を変えることなく縮径する過程で発生する極めて小さく、且つ多数のしわによって粗面化されることから、極めて微小な凹凸が全体にわたり疎密なく形成された良好な粗面となるので、正極合剤や活物質との接触面積を確実に増大させることができる。これに対し、例えば、胴部に縦溝を設けたパンチを用いてＤＩ加工を行うことにより側周壁の内面に縦溝などを形成した従来の電池缶では、上述の接触面積がさほど大きくならない。また、製造後の電池缶１は、電池缶素体７の側周壁７ａの薄い厚みをそのまま保持するので、大きな内容積を維持する。
【００２８】
また、この電池缶１の製造方法では、電池の一連の製造工程を経ることによって側周壁１ａの内周面を粗面化することができ、粗面化するための工程を別途必要としないので、電池缶１を高い生産性で製造することができる。
【００２９】
本発明は、図１（ｅ）に示すように正極端子１ｐが電池缶の底壁１ｄに一体形成された電池缶に適用されることができる。この電池缶においても、しごきダイスを多段配置したしごき工程を経て側周壁１ａの厚みｔ_１が底壁１ｄの厚みｔ_０に対してｔ_１＝αｔ_０（α＝０．２〜０．７）に形成され、前記側周壁1ａの内周面が、前記しごき工程後の絞り工程を経ることによって平均表面粗さが０．２μｍ〜２．０μｍの粗面に形成されている。なお、前記正極端子１ｐは前記しごき工程の前の工程である絞りダイスによる絞り加工によって形成される。
【００３０】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る電池缶１の製造方法を具現化した製造工程を示す概略断面図であり、同図において、図２および図３と同一若しくは同等のものには、同一の符号を付して、その説明を省略する。この実施の形態では、カップ状中間製品４に対し、第１の実施の形態における第１の工程のＤＩ加工法による絞り加工およびしごき加工と第２の工程における絞り加工とを一連の工程で一挙に施すことにより、電池缶１を製造するものである。
【００３１】
この実施の形態の製造方法に用いる加工プレス機は、第１の実施の形態の第１の工程で用いた第１のパンチ８と同一の外形を有し、且つ中空となった外部パンチ２０の内部に、第１の実施の形態の第２の工程で用いた第２のパンチ１４とほぼ同一形状の内部パンチ２１が、出入自在に収容されている。一方、ダイス機構２２は、第１の工程Ｐ１用の絞りダイス１０と、第１ないし第３しごきダイス１１〜１３と、第２の工程Ｐ２用の第１絞りダイス１８および第２絞りダイス１９とが、両パンチ２０，２１の軸心と同心となる配置で直列に配列された構成になっている。
【００３２】
上記プレス加工機では、内部パンチ２１を収容した外部パンチ２０が、カップ状中間製品４を押動しながら図示矢印方向に進行して、絞りダイス１０および第１ないし第３しごきダイス１１〜１３を順次通過することにより、第１の工程Ｐ１であるＤＩ加工によってカップ状中間製品４から電池缶素体７が製作される。外部パンチ２０は、（ｂ）に示すように、先端部が第１の工程Ｐ１の最終段の第３しごきダイス１３を通過し終えた時点で停止され、且つ内部パンチ２１のみが外部パンチ２０内から突出して進行を継続する。この内部パンチ２１は、電池缶素体７を押動しながら進行して、第１絞りダイス１８および第２絞りダイス１９を順次通過することにより、第２の工程Ｐ２である絞り加工によって電池缶素体７から所要の電池缶１が製作される。
【００３３】
したがって、上記第２の実施の形態の製造方法では、第１の実施の形態の第１および第２の工程とほぼ同様の第１および第２の工程Ｐ１，Ｐ２を経てカップ状中間製品４から一実施の形態で示した電池缶１を製缶することができるのに加えて、カップ状中間製品４を一連の一工程で一挙に電池缶１に塑性変形することができるから、生産性が格段に向上する利点がある。
【００３４】
本発明者は、上記の第１の実施の形態の製造方法により電池缶１を実際に製缶して、その電池缶１における側周壁１ａの内周面の平均表面粗さの状態の確認を行った。図５（ａ），（ｂ）は、電池缶素体７の側周壁７ａおよび電池缶１の側周壁１ａのそれぞれの表面粗さを周方向（軸心に対し直交方向）に沿って測定した実測値を示すグラフであり、図６（ａ），（ｂ）は、電池缶素体７の側周壁７ａおよび電池缶１の側周壁１ａのそれぞれの表面粗さを軸心方向に沿って測定した実測値を示すグラフである。
【００３５】
上記の表面粗さの測定には、商品名「サーフコム１４００（株式会社東京精密製）」の表面粗さ形状測定機を用いて行った。各グラフにおける横軸は、平均表面粗さＲａ（ＪＩＳＢ０６０１−１９８２）を求めるための評価長さである測定長さを示し、縦軸は表面粗さを示している。この図５および図６の表面粗さ曲線から明らかなように、本発明の製造方法により得られた電池缶１における側周壁１ａの内周面の表面は、ＤＩ加工法で製作しただけの電池缶素体７における側周壁７ａの内表面、換言すると、従来の電池缶における側周壁の内表面に比較して格段に粗面化されていることが確認できた。
【００３６】
図７は、図５および図６の表面粗さ曲線のデータに基づき算出した電池缶１の電池缶素体７に対する絞り比と平均表面粗さＲａとの関係を示す特性図である。絞り比は、第２の工程における電池缶１の外径ｒと電池缶素体７の外径Ｒとの比（ｒ／Ｒ）である。また、図７において、Ｃ１は電池缶１の周方向における平均表面粗さＲａの特性曲線、Ｃ２は電池缶１の軸心方向における平均表面粗さＲａの特性曲線である。同図に示すように、絞り比をそれぞれ「1.00」，「0.87」，「0.79」および「0.65」に設定したときに、これに対応して周方向の平均表面粗さが「0.24」，「0.48」，「0.58」，「0.76」となり、且つ軸心方向の平均表面粗さが「0.15」，「0.28」，「0.41」，「0.68」となる。
【００３７】
ところで、電池缶１内に収容する正極合剤または活物質と側周壁１ａとの接触面積の増大を図るための指標となるパラメータは、電池缶１の周方向における平均表面粗さＲａである。上記接触面積を増大させるには、前記平均表面粗さＲａを、0.2μｍ〜2.0 μｍの範囲に設定するのが好ましい。そのためには、第２の工程における絞り比を0.4 〜0.9 の範囲に設定すればよく、より好ましくは0.5 〜0.8 の範囲である。絞り比を0.4 以下に設定した場合には、第２の工程において電池缶素体７を歪みの少ない好ましい電池缶１に製缶すること自体が困難となり、絞り比を0.9 以上に設定した場合には、電池缶１の側周壁１ａが十分に粗面化されないことから、上記接触面積を大きくするという効果が不十分となる。
【００３８】
さらに、第２の工程で絞り比（ｒ／Ｒ）を上述の範囲に設定して形状に歪みの少ない電池缶１を得るためには、第１の工程において、側周壁７ａの厚みｔ₁と底壁７ｂの厚みｔ₂との比（ｔ₁／ｔ₂）が0.2 〜0.7 の範囲となる電池缶素体７を製作することが好ましい。
【００３９】
図８は単３型アルカリ乾電池を示す一部切欠き断面図であり、この乾電池の電池缶２３は、上記実施の形態の製造方法により製缶されたものである。正極を兼ねる電池缶２３の内部には、正極活物質である二酸化マンガンと導電剤である黒鉛と電解質の水酸化カリウムとを混練してペレット状に成型された複数個の正極合剤２４が加圧状態で挿入されている。その正極合剤２４の内方中空部にはセパレータ２７が挿入され、そのセパレータ２７の内側には、電解液としてのか性カリの水溶液と、粘性物質および亜鉛粉末からなる負極ゲル状物質２８とが注入されている。
【００４０】
電池缶２３の開口部は、防爆機構を備えた封口体２９の中央部に、負極集電体３０と負極端子底板３１とを一体化した部品をワッシャ３２を間に圧入状態に介在させてなる組立体が挿入されたのちに、封口体２９の嵌合部に強く密着させることによって封口されている。正極を兼ねる電池缶２３の底部には正極端子３３が一体形成されている。また、電池缶２３の外周面には外装ラベル３４が巻き付け状態で貼着されている。
【００４１】
このアルカリ乾電池における正極合剤２４と電池缶２３とは、互いの二次的な接触のみによって電気的導通が図られている。電池缶２３は、上述の第１または第２の製造方法によって製缶されて、図１に示したように側周壁２３ａの内周面に微細な凹凸を極めて多数有する粗面になっている。そのため、このアルカリ乾電池では、正極合剤２４と電池缶２３の側周壁２３ａの内周面との接触面積が従来電池缶に比較して格段に増大し、電池内部抵抗が低減して極めて優れた電池性能を発揮する。また、電池缶２３の内周面にカーボンなどの導電剤を塗着する場合には、粗面化された内周面によって導電剤の保持力が向上し、電池内部抵抗のさらなる低減を図ることができるとともに、電池の保存後特性が向上する。
【００４２】
電池缶２３は、第１の工程におけるＤＩ加工法によりカップ状中間製品４が電池缶素体７とされる工程を経ているので、側周壁２３ａが延伸されてその厚みが底壁に比較して薄くなり、第２の工程においてその側周壁２３ａの厚みを変えることなく縮径されているから、大きな内容積を有している。したがって、電池缶２３には、より多くの正極合剤２４や負極ゲル状物質２８を充填することができるから、充放電特性などの電池性能が向上する。しかも、電池缶２３は、第２の工程において電池缶素体の側周壁の厚みを変えることなく縮径されるので、縮径に伴う変形分の材料が底壁に逃がすように流動され、側周壁よりも厚みの大きい底壁の周端部分に段部が形成される。したがって、電池缶２３は、側周壁２３ａの厚みを薄くして内容積の増大を図りながらも、厚みの大きい底壁と段部の存在とによって強度が向上しているので、座屈などが発生するのを確実に防止される。
【００４３】
図９はニッケルカドミウム蓄電池を示す一部破断した斜視図であり、この電池の電池缶３７も上記実施の形態の製造方法により製缶されたものである。この電池缶３７の内部に収容された電極群３８は、水酸化ニッケルを主成分とする正極活物質が芯材に塗着されてなる正極電極板３９と、水素吸蔵合金粉を主成分とする負極活物質が芯材に塗着されてなる負極電極板４０とが、これらの間にセパレータ４１を介在して積層した状態て渦巻き状に巻回されてなる。電池缶３７には、上記電極群３８が収容されたのちに、電解液（図示せず）が注液され、その開口部が、封口板４３、安全弁４４、絶縁ガスケット４７および金属キャップ４６を組み立ててなる封口体４２で密閉されている。
【００４４】
このニッケルカドミウム蓄電池では、一般には渦巻き状に巻回されている電極群３８の正極電極板３９からは正極リードが引き出されて封口板４３に接続され、負極電極板４０からは負極リードが引き出されて電池缶３７の底部に接続されている。
【００４５】
このような構成のニッケルカドミウム蓄電池では、負極電極板４０の負極リードが負極を兼ねる電池缶３７に接続されているので、電池缶３７の側周壁３７ａの内周面と負極電極板４０との接触による電気的導通を特に必要としないが、電極群３８が、電池缶３７の側周壁３７ａの粗面化された内周面に大きな接触面積で接触することによって電池缶３７の内部で固定化されるため、外部からの衝撃や、落下などに対して電極群３８が電池缶３７の内面とのズレが抑制され、内部ショートを防止することができる。また、この電池は、アルカリ乾電池と同様に、側周壁３７ａの厚みを薄くして内容積の増大を図りながらも、厚みの大きい底壁とその周壁とその周端部の段部とによって強度が向上しているので、座屈などの発生が確実に防止されている。
【００４６】
また、ニッケルカドミウム蓄電池には、電極群３８の最外周に位置する負極電極板４０が負極を兼ねる電池缶３７の内周面に面接触されていることにより、負極側の電気的導通を図っている構成のものもある。すなわち、この構成の電池では、負極電極板４０のリード部が電池缶３７の底部にスポット溶接されていない。したがって、最外周の負極電極板４０と電池缶３７の内周面とは大きな接触面積で接触させる必要があるが、この電池缶３７は、上述の第１または第２の製造方法によって製缶されて、側周面３７ａの内周面に微細な凹凸を極めて多数有する粗面になっているため、最外周の負極電極板４０と電池缶３７の側周壁３７ａの内周面との接触面積は、従来電池缶に比較して格段に増大し、電池内部抵抗が低減して優れた充放電特性を得ることができる。
【００４７】
図１０は円筒型リチウム二次電池を示す縦断面図であり、この電池の電池缶４８も上記実施の形態の製造方法により製缶されたものである。この電池缶４８内には、正極電極板４９および負極電極板５０がこれらの間にセパレータ５１を介在して積層した状態で渦巻き状に巻回されてなる電極群５２が収容されている。正極電極板４９からは正極リード５３が引き出されて封口板５４に接続され、負極電極板５０からは負極リード５７が引き出されて電池缶４８の底部に接続されている。電極群５２の上下部にそれぞれ絶縁リング５８，５８が設けられている。電池缶４８の開口部は、電解液（図示せず）を注液したのちに、安全弁５９を設けた封口板５４および絶縁パッキング６０によって封口されている。
【００４８】
このリチウム二次電池では、負極電極板５０の負極リード５７が負極を兼ねる電池缶４８に接続されているので、電池缶４８の側周壁４８ａの内周面と負極電極板５０との接触による電気的導通を特に必要としないが、電極群５２が、電池缶４８の側周壁４８ａの粗面化された内周面に大きな接触面積で接触することによって電池缶４８の内部で固定化されているので、外部からの衝撃に対して電極群５２が電池缶４８の内部で妄りに動くのが防止されて、電池内部抵抗の変化が抑制される利点がある。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の電池缶の製造方法によれば、第１の工程で製作した電池缶素体を、しごき加工が存在しない第２の工程において、側周壁の厚みをそのまま保持しながら所定の小さな外径に縮径する状態に塑性変形させるようにしたので、電池缶の側周壁の内面は、極めて小さく、且つ多数のしわの発生により粗面化され、微小な凹凸が全体にわたり疎密なく形成されて、正極合剤や活物質との接触面積が確実に増大する粗面に形成することができる。また、第１の工程では、カップ状中間製品をしごき加工するので、側周壁の厚みが底壁の厚みより薄くなり、第２の工程では側周壁の厚みを変えることなく縮径するので、大きな内容積を有する電池缶を製造できる。さらに、第２の工程では、電池缶素体の縮径に伴う変形分の材料が底壁に逃がすように流動されるので、底壁の厚みは、電池缶素体のときよりも若干大きくなり、且つ底壁の周端部分に段部が形成されるので、座屈などの発生を防止できる強度を有した電池缶を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施の形態に係る電池缶を示す一部破断した側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線で切断した拡大断面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ部を模式的に示した拡大図、（ｄ）は（ｃ）に対する比較のために示した従来の電池缶の模式的な拡大断面図、（ｅ）は同実施の形態に係る他の電池缶を示す一部破断した側面図。
【図２】（ａ），（ｂ）は同上の電池缶を製造するための本発明の第１の実施の形態に係る製造方法を具現化した第１の工程の製造過程を順に示した概略断面図。
【図３】（ａ），（ｂ）は同上の製造方法の第２の工程の製造過程を順に示した概略断面図。
【図４】（ａ），（ｂ）は同上の電池缶を製造するための本発明の第２の実施の形態に係る製造方法を具現化した製造過程を順に示す概略断面図。
【図５】（ａ），（ｂ）は同上の製造方法における第１の工程で製作された電池缶素体の側周壁および製造完了後の電池缶の側周壁のそれぞれの内周面の表面粗さを周方向に沿って測定した実測値を示すグラフ。
【図６】（ａ），（ｂ）は、同上の電池缶素体の側周壁および電池缶の側周壁のそれぞれの内周面の表面粗さを軸心方向に沿って測定した実測値を示すグラフ。
【図７】電池缶の電池缶素体に対する絞り比と側周壁の平均表面粗さとの関係を示す特性図。
【図８】単３型アルカリ乾電池を示す一部切欠き断面図。
【図９】ニッケル・カドミウム蓄電池を示す一部破断した斜視図。
【図１０】円筒型リチウム二次電池を示す縦断面図。
【符号の説明】
１電池缶
１ａ電池缶の側周壁
１ｂ電池缶の底壁
４カップ状中間製品
７電池缶素体
１０第１の工程の絞りダイス
１１〜１３しごきダイス
２０外部パンチ
２１内部パンチ
２３，３７，４８電池缶
２３ａ，３７ａ，４８ａ電池缶の側周壁
２４正極合剤（発電要素）
３８，５２電極群（発電要素）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a battery used as an outer case of various batteries such as an alkaline dry battery, a nickel cadmium storage battery, or a lithium secondary battery.CanThe present invention relates to a manufacturing method that can be manufactured by using DI (both drawing and ironing) processing in at least one manufacturing process.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method for manufacturing a battery can, a so-called transfer drawing process for producing a battery can having a predetermined shape by repeating deep drawing and punching processes by a transfer press machine by 10 to 13 steps, and a deep drawing process by a press machine After the production of the cup-shaped intermediate product by the DI process method of producing a battery can of a predetermined shape from the cup-shaped intermediate product by the drawing process using the drawing die and the ironing process using the ironing die is mainly adopted. Yes. Compared to the transfer drawing method, the DI processing method improves productivity by reducing the number of processes, and in the process of ironing cup-shaped intermediate products, only the side peripheral wall can be stretched to make it thin, so the internal volume is large. Therefore, since the battery characteristics are improved in accordance with the capacity increase by increasing the filler and the weight can be reduced, the utilization rate has increased in recent years.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the battery can made by the DI processing method has the above-mentioned various advantages, but the inner surface of the side peripheral wall of the battery can is strongly pressed against the body of the punch during ironing, and the surface of the inner surface of the side peripheral wall Will be smoothed. As a result, there is a problem that the contact area between the active material or positive electrode mixture housed in the battery can and the inner surface of the side peripheral wall is reduced, the battery internal resistance is increased, and the battery characteristics are deteriorated. In particular, in the alkaline battery, the electrical contact on the positive electrode side is achieved only by the secondary contact between the inner surface of the side peripheral wall of the battery can also serving as the positive electrode and the pellet-shaped positive electrode mixture. The increase in the battery internal resistance due to the battery greatly deteriorates the battery performance, and in particular, the high-load discharge characteristic capable of extracting a large current is deteriorated.
[0004]
Therefore, conventionally, a conductive paint such as carbon or a conductive agent is applied to the inner peripheral surface of the side peripheral wall of the battery can to reduce the internal resistance after storage of the battery, or nickel-tin is applied to the inner surface of the side peripheral wall. A plating alloy layer is formed to reduce battery internal resistance between the inner surface of the side peripheral wall and the positive electrode mixture or active material. However, with such means, reduction of the battery internal resistance is inevitably insufficient, and the surface of the side peripheral wall inner surface itself is a smooth surface, so the ability to hold conductive paint and conductive agent is weak, and the required The characteristics cannot be obtained after battery storage.
[0005]
On the other hand, in battery cans manufactured by processing methods other than the above-described DI processing method, for example, the transfer drawing method described above, the inner surface of the side peripheral wall is roughened by the generation of small wrinkles when the drawing process is repeated many times. Therefore, the contact area with the positive electrode mixture and the active material is increased, and the increase in battery internal resistance can be suppressed. However, in the transfer drawing method, ironing is hardly performed, and in this case, the thickness of the side peripheral wall is hardly reduced compared to the thickness of the bottom wall, so that the internal volume of the battery can can be increased. However, the charge amount of the active material or the like is reduced and the charge / discharge characteristics are deteriorated. Moreover, in this method for manufacturing a battery can, since the number of steps is large as described above, the productivity cannot be improved and the manufacturing cost is high.
[0006]
  Therefore, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and has a shape capable of increasing the contact area between the inner surface of the side peripheral wall and the positive electrode mixture or active material while maintaining a large internal volume.CanAn object of the present invention is to provide a production method that can be reliably produced with high productivity.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  To achieve the above objective,The method for manufacturing a battery can according to the present invention is such that a cup-shaped intermediate product is subjected to drawing processing using at least one drawing die and ironing processing using multi-staged ironing dies, thereby obtaining a thickness t of the side peripheral wall.₁Is the thickness t of the bottom wall₀Against t₁= Αt₀A first step of manufacturing a battery can body that is (α = 0.2 to 0.7), and the battery can body is drawn with a drawing die arranged in a plurality of stages, without changing the thickness of the side peripheral wall. A second step of producing a battery can by reducing the outer diameter of the battery can.A method for producing a battery can, wherein a cup-shaped intermediate product is passed through each die of the first step arranged in series while being pushed with an external punch, thereby producing a battery can body, The external punch is stopped when a tip end of the external punch has passed through the final stage ironing die of the first step, and an internal punch that can freely enter and exit the external punch projects from the external punch. And the battery can body is pushed by the internal punch while passing through each drawing die in the second step continuously arranged in series on the rear side of each die in the first step. To make battery cansIt is characterized by that.
[0010]
In this method of manufacturing a battery can, since there is no ironing in the second step, the outer diameter of the battery can body is kept at a predetermined small outer diameter while maintaining the thickness of the side peripheral wall. It is plastically deformed to reduce its diameter. Accordingly, the inner peripheral surface of the side peripheral wall of the battery can is extremely small that is generated in the process of reducing the diameter without changing the thickness of the side peripheral wall, and is roughened by a large number of wrinkles. The rough surface can be surely increased in contact area with the positive electrode mixture and the active material. Moreover, the roughening of the inner peripheral surface of the side peripheral wall is formed through a series of manufacturing processes of the battery can without requiring a special process, and therefore can be manufactured with high productivity.
[0011]
Further, in the first step, the cup-shaped intermediate product is ironed, so the thickness of the side peripheral wall becomes thinner than the thickness of the bottom wall, and in the second step, the diameter is reduced without changing the thickness of the side peripheral wall. It has an internal volume. Furthermore, in the second step, since the material for the deformation due to the diameter reduction of the battery can body is flowed so as to escape to the bottom wall, a step portion is formed on the peripheral end portion of the bottom wall having a thickness larger than that of the side peripheral wall. Thus, a battery can having a strength capable of preventing the occurrence of buckling and the like can be obtained.
[0012]
  Also,The above manufacturing methodIsThe battery can body is manufactured by passing the cup-shaped intermediate product through the respective dies in the first step arranged in series while being pushed by the external punch, and the external punch is connected to the tip portion thereof. Is stopped when it has passed through the final stage ironing die of the first step, and an internal punch that can be inserted into and removed from the external punch is protruded from the external punch to continue the progress. A battery can is manufactured by passing the body through the respective drawing dies of the second step continuously arranged in series on the rear side of the dies of the first step while being pushed by the internal punch. CanAs a result, the first and second steps can be continuously performed on the cup-shaped intermediate product to produce a battery can at once, and there is an advantage that productivity is greatly improved. .
[0014]
Further, in the second step of the above manufacturing method, it is preferable to perform a drawing process in which a drawing ratio r / R of the outer diameter r of the battery can to the outer diameter R of the battery can body is 0.4 to 0.9.
[0015]
As described above, when the drawing ratio in the second step is set in the range of 0.4 to 0.9, the inner peripheral surface of the side peripheral wall of the battery can is 0.2 μm to 2.0 μm necessary for obtaining a large contact area with the filler. The average surface roughness in the range can be formed. When the drawing ratio is set to 0.4 or less, it becomes difficult to produce a preferable battery can with less distortion by drawing the battery can body, and when the drawing ratio is set to 0.9 or more, the battery Since the side peripheral wall of the can is not sufficiently roughened, the effect of increasing the contact area becomes insufficient. More preferably, the aperture ratio is set in the range of 0.5 to 0.8.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A is a partially broken side view showing a battery can 1 according to an embodiment of the present invention, FIG. 1B is an enlarged cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1A, and FIG. It is the enlarged view which showed the B section of (b) typically. As shown to (a), thickness t of the side peripheral wall 1a of this battery can 1₁Is the thickness t of the bottom wall 1b₀Against t₁= Αt₀(Α = 0.2 to 0.7). As a result, the battery can 1 has the thickness t of the side peripheral wall 1a.₁The internal volume can be increased by the amount that is thinner. Therefore, the battery can 1 has a relatively thick bottom wall 1b and a bottom that serves as a boundary between the bottom wall 1b and the side peripheral wall 1a while increasing the battery capacity by increasing the filling amount of the active material or the positive electrode mixture. The presence of the stepped portion 1c at the peripheral end portion provides a sufficient pressure resistance.
[0019]
In addition, as shown in (b), the battery can 1 is manufactured using a nickel-plated steel plate having a nickel-plated layer 3 formed on the surface of a steel plate 2 as a material. This nickel-plated steel sheet is used because nickel is alkali-corrosion-resistant against strongly alkaline potassium hydroxide used as an electrolyte for alkaline dry batteries and nickel-cadmium storage batteries that are the main application targets of the battery can 1. This is because, for example, nickel has a stable contact resistance when connecting the battery to the external terminal, and nickel has excellent spot weldability with respect to spot welding when assembling the battery.
[0020]
Furthermore, as shown in (c), the inner surface of the side peripheral wall 1a of the battery can 1 is formed in a fine arrangement in which a large number of irregularities are not dense throughout, and the average surface roughness Ra is 0.2 μm to 2.0 μm. It is set to be. (D) shows schematically the roughness of the inner surface of the side peripheral wall in a conventional battery can made by the DI processing method shown for comparison in (c). As is clear from comparison with (d), in the battery can 1 of this embodiment, the inner surface of the side peripheral wall 1a is formed with relatively large irregularities in a fine arrangement as compared with the conventional battery can. Since it has a rough surface, the contact area with the positive electrode mixture and the active material accommodated in the battery can 1 can be increased, and the internal resistance of the battery can be greatly reduced, and the inner surface of the side peripheral wall 1a can be reduced. In the case of applying a conductive material such as carbon, the holding power of the conductive material is improved, and the characteristics after storage of the battery are enhanced.
[0021]
Next, a manufacturing method capable of manufacturing the battery can 1 of the embodiment having the above-described remarkable effects with high productivity and high accuracy will be described. First, in the method for manufacturing the battery can 1 according to the first embodiment of the present invention, the battery can 1 is manufactured through the first step shown in FIG. 2 and the second step shown in FIG. In the first step of FIG. 2, a DI processing method using a known drawing and ironing machine is employed. This drawing and ironing machine performs a single drawing process and a three-stage ironing process on the cup-shaped intermediate product 4 manufactured and fed in the previous process of the first process at the same time. A battery can body 7 shown in FIG. The cup-shaped intermediate product 4 is not shown because it undergoes a well-known process, but after the battery can material supplied to the press as a hoop is punched into a predetermined shape, deep drawing is performed. Produced by doing. Side wall thickness T of the cup-shaped intermediate product 4₁And bottom wall thickness T₀Is almost the same.
[0022]
The drawing and ironing machine used in the first step includes a first punch 8, a die mechanism 9 and a stripper (not shown). The die mechanism 9 includes the drawing die 10 and the first to first die. The three ironing dies 11 to 13 are arranged in series so as to be concentric with the axis of the first punch 8. The cup-shaped intermediate product 4 conveyed by an intermediate product conveyance unit (not shown) and positioned at the molding location shown in FIG. 2A is a first punch that advances from the position of FIG. By being pushed by 8, the drawing die 10 is first squeezed so that its shape becomes a shape along the tip shape of the first punch 8. By this drawing process, the cup-shaped intermediate product 4 is plastically deformed to have a slightly smaller diameter and a barrel length, but there is almost no change in its thickness.
[0023]
As the cup-shaped intermediate product 4 is further pushed by the first punch 8, the first ironing die 11 performs the first stage ironing process, the side peripheral wall 1a is spread, and the wall thickness is small. And the hardness is increased by work hardening. When the first punch 8 is further pushed, the cup-shaped intermediate product 4 is subjected to a second second-stage ironing process by a second ironing die 12 having an inner diameter smaller than that of the first ironing die 11, and subsequently. The third ironing die 13 having an inner diameter smaller than that of the second ironing die 12 is subjected to the next third stage ironing process, and the side peripheral wall 1a is successively spread as shown in FIG. The thickness is further reduced and the hardness is increased. The battery can body 7 that has been manufactured through drawing and ironing by this DI processing method is removed from the drawing and ironing machine by a stripper. This battery can body 7 has a thickness t of the side peripheral wall 7a.₁Is the thickness t of the bottom wall 7b₀Against t₁= Αt₀(Α = 0.2 to 0.7).
[0024]
In the next second step, a drawing process using a drawing press as shown in FIG. 3 is performed on the battery can body 7 manufactured in the first step. This drawing press machine performs a two-stage drawing process on the battery can body 7 that is supplied after being manufactured in the first step, thereby obtaining the required battery can 1 shown in FIG. To manufacture. The squeezing press used in the second step is configured to include a second punch 14, a die mechanism 17 and a stripper (not shown). The die mechanism 17 includes a first squeeze die 18 and a second squeezing die. The dies 19 are arranged in series so as to be concentric with the axis of the second punch 14.
[0025]
In the battery can body 7 which is transported by the battery can body transport section (not shown) and positioned at the molding location shown in FIG. 3A, the second punch 14 advances in the direction indicated by the arrow. In response to the accompanying pressing force, the first drawing die 18 is squeezed so that its shape becomes a shape along the tip shape of the second punch 14. By the drawing process, the battery can body 7 is plastically deformed to a slightly smaller diameter and a barrel length while maintaining a state in which the thickness of the side peripheral wall 7a hardly changes. The battery can body 7 is further squeezed into the same state as described above by the second squeezing die 19 having an inner diameter smaller than that of the first squeezing die 18 by further pushing the second punch 14. As shown in FIG. 2B, the required battery can 1 is completed. The completed battery can 1 is removed from the drawing press by a stripper.
[0026]
The battery can 1 manufactured in this way is the same as the battery can body 7 manufactured by the DI processing method in the first step, but only subjected to drawing in the second step. The thickness t of the side peripheral wall 7a in the battery can body 7 is not applied.₁The plastic can is plastically deformed so that the outer diameter R of the battery can body 7 is reduced to a predetermined small outer diameter r. However, in this second step, the material for the deformation accompanying the reduction in the diameter of the battery can body 7 is caused to flow to the bottom wall 1b, so that the thickness t of the bottom wall₀Is almost unchanged, but a stepped portion 1c is formed at the peripheral end portion of the bottom wall 1b.
[0027]
In this method of manufacturing the battery can 1, in the second step, the thickness t of the side peripheral wall 7a of the battery can body 7 is determined.₁1 without reducing the outer diameter R, the inner peripheral surface of the side peripheral wall 7a is inevitably roughened, so that the outer diameter R of the present invention shown in FIG. The battery can 1 of the embodiment can be manufactured with high accuracy. Here, the inner peripheral surface of the side peripheral wall 7a has a thickness t of the side peripheral wall.₁Since it is extremely small and roughened by a large number of wrinkles, which is generated in the process of reducing the diameter without changing the surface, it becomes a good rough surface with very minute irregularities formed on the entire surface. And the contact area with the active material can be reliably increased. On the other hand, for example, in a conventional battery can in which vertical grooves and the like are formed on the inner surface of the side peripheral wall by performing DI processing using a punch having a vertical groove in the body portion, the contact area is not so large. Moreover, since the battery can 1 after manufacture maintains the thin thickness of the side peripheral wall 7a of the battery can body 7 as it is, a large internal volume is maintained.
[0028]
Further, in this method for manufacturing the battery can 1, the inner peripheral surface of the side peripheral wall 1a can be roughened by going through a series of battery manufacturing steps, and therefore no separate process for roughening is required. The battery can 1 can be manufactured with high productivity.
[0029]
The present invention can be applied to a battery can in which a positive electrode terminal 1p is integrally formed with a bottom wall 1d of the battery can as shown in FIG. 1 (e). Also in this battery can, the thickness t of the side peripheral wall 1a is passed through an ironing process in which ironing dies are arranged in multiple stages.₁Is the thickness t of the bottom wall 1d₀Against t₁= Αt₀(Α = 0.2 to 0.7), and the inner peripheral surface of the side peripheral wall 1a is subjected to a drawing step after the ironing step so that an average surface roughness is 0.2 μm to 2.0 μm. Formed on the surface. The positive terminal 1p is formed by drawing with a drawing die, which is a step before the ironing step.
[0030]
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process that embodies the manufacturing method of the battery can 1 according to the second embodiment of the present invention, in which the same or equivalent to FIG. 2 and FIG. Are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In this embodiment, for the cup-shaped intermediate product 4, the drawing process and ironing process by the DI process in the first step in the first embodiment and the drawing process in the second step are performed in a series of steps. The battery can 1 is manufactured by applying to the above.
[0031]
The working press used in the manufacturing method of this embodiment has the same outer shape as the first punch 8 used in the first step of the first embodiment, and the outer punch 20 is hollow. Inside, an internal punch 21 having substantially the same shape as that of the second punch 14 used in the second step of the first embodiment is accommodated in a freely removable manner. On the other hand, the die mechanism 22 includes a drawing die 10 for the first step P1, first to third ironing dies 11 to 13, a first drawing die 18 and a second drawing die 19 for the second step P2. However, it is the structure arranged in series by the arrangement | positioning which becomes concentric with the axial center of both the punches 20 and 21. As shown in FIG.
[0032]
In the press machine, the external punch 20 containing the internal punch 21 advances in the direction of the arrow shown in the figure while pushing the cup-shaped intermediate product 4, and the drawing die 10 and the first to third ironing dies 11 to 13 are moved. By sequentially passing, the battery can base body 7 is manufactured from the cup-shaped intermediate product 4 by DI processing which is the first step P1. As shown in (b), the external punch 20 is stopped when the tip has passed through the third ironing die 13 at the final stage of the first step P1, and only the internal punch 21 is inside the external punch 20. Continue to protrude from The internal punch 21 advances while pushing the battery can body 7 and sequentially passes through the first drawing die 18 and the second drawing die 19, thereby performing the battery can by the drawing process as the second step P <b> 2. The required battery can 1 is manufactured from the element body 7.
[0033]
Therefore, in the manufacturing method of the second embodiment, the cup-shaped intermediate product 4 is subjected to the first and second steps P1 and P2 that are substantially the same as the first and second steps of the first embodiment. In addition to being able to manufacture the battery can 1 shown in one embodiment, the cup-shaped intermediate product 4 can be plastically deformed into the battery can 1 at a stroke in a series of steps, so that productivity is improved. There is an advantage that it is greatly improved.
[0034]
The inventor actually manufactured the battery can 1 by the manufacturing method of the first embodiment, and confirmed the state of the average surface roughness of the inner peripheral surface of the side peripheral wall 1a in the battery can 1. went. 5A and 5B, the surface roughnesses of the side peripheral wall 7a of the battery can body 7 and the side peripheral wall 1a of the battery can 1 are measured along the circumferential direction (perpendicular to the axis). FIGS. 6A and 6B are graphs showing measured values, and FIGS. 6A and 6B show the surface roughness of the side peripheral wall 7a of the battery can body 7 and the side peripheral wall 1a of the battery can 1 along the axial direction. It is a graph which shows the measured value which carried out.
[0035]
The surface roughness was measured using a surface roughness shape measuring machine having a trade name “Surfcom 1400 (manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.)”. The horizontal axis in each graph indicates the measurement length, which is the evaluation length for obtaining the average surface roughness Ra (JISB0601-1982), and the vertical axis indicates the surface roughness. As is apparent from the surface roughness curves of FIGS. 5 and 6, the surface of the inner peripheral surface of the side peripheral wall 1a in the battery can 1 obtained by the manufacturing method of the present invention is a battery that is only manufactured by the DI processing method. It was confirmed that the inner surface of the side peripheral wall 7a in the can body 7 in other words, the inner surface of the side peripheral wall in the conventional battery can, was significantly roughened.
[0036]
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the drawing ratio of the battery can 1 to the battery can body 7 calculated based on the surface roughness curve data of FIGS. 5 and 6 and the average surface roughness Ra. The drawing ratio is a ratio (r / R) between the outer diameter r of the battery can 1 and the outer diameter R of the battery can body 7 in the second step. In FIG. 7, C1 is a characteristic curve of the average surface roughness Ra in the circumferential direction of the battery can 1, and C2 is a characteristic curve of the average surface roughness Ra in the axial direction of the battery can 1. As shown in the figure, when the aperture ratio is set to “1.00”, “0.87”, “0.79”, and “0.65”, respectively, the average surface roughness in the circumferential direction is “0.24”, “ 0.48 ”,“ 0.58 ”,“ 0.76 ”, and the average surface roughness in the axial direction is“ 0.15 ”,“ 0.28 ”,“ 0.41 ”,“ 0.68 ”.
[0037]
By the way, a parameter serving as an index for increasing the contact area between the positive electrode mixture or active material accommodated in the battery can 1 and the side peripheral wall 1 a is the average surface roughness Ra in the circumferential direction of the battery can 1. In order to increase the contact area, the average surface roughness Ra is preferably set in a range of 0.2 μm to 2.0 μm. For this purpose, the drawing ratio in the second step may be set in the range of 0.4 to 0.9, and more preferably in the range of 0.5 to 0.8. When the drawing ratio is set to 0.4 or less, it becomes difficult to make the battery can body 7 into a preferable battery can 1 with less distortion in the second step, and when the drawing ratio is set to 0.9 or more. Since the side peripheral wall 1a of the battery can 1 is not sufficiently roughened, the effect of increasing the contact area becomes insufficient.
[0038]
Furthermore, in order to obtain the battery can 1 with less distortion in shape by setting the drawing ratio (r / R) in the above-mentioned range in the second step, the thickness t of the side peripheral wall 7a is obtained in the first step.₁And thickness t of bottom wall 7b₂Ratio to (t₁/ T₂) Is preferably in the range of 0.2 to 0.7.
[0039]
FIG. 8 is a partially cutaway cross-sectional view showing an AA alkaline battery. A battery can 23 of the dry battery is manufactured by the manufacturing method of the above embodiment. Inside the battery can 23 that also serves as the positive electrode, a plurality of positive electrode mixtures 24 that are formed into pellets by kneading manganese dioxide as a positive electrode active material, graphite as a conductive agent, and potassium hydroxide as an electrolyte are added. Inserted under pressure. A separator 27 is inserted into an inner hollow portion of the positive electrode mixture 24, and inside the separator 27, an aqueous solution of caustic potash as an electrolytic solution, and a negative electrode gel substance 28 made of a viscous substance and zinc powder are contained. Being injected.
[0040]
The opening portion of the battery can 23 is formed by interposing a component in which the negative electrode current collector 30 and the negative electrode terminal bottom plate 31 are integrated in the center portion of the sealing body 29 having an explosion-proof mechanism with a washer 32 interposed therebetween. After the assembly is inserted, it is sealed by tightly contacting the fitting portion of the sealing body 29. A positive electrode terminal 33 is integrally formed at the bottom of the battery can 23 that also serves as the positive electrode. Further, an outer packaging label 34 is attached to the outer peripheral surface of the battery can 23 in a wound state.
[0041]
The positive electrode mixture 24 and the battery can 23 in this alkaline dry battery are electrically connected only by secondary contact with each other. The battery can 23 is manufactured by the above-described first or second manufacturing method, and has a rough surface having an extremely large number of fine irregularities on the inner peripheral surface of the side peripheral wall 23a as shown in FIG. Therefore, in this alkaline dry battery, the contact area between the positive electrode mixture 24 and the inner peripheral surface of the side peripheral wall 23a of the battery can 23 is remarkably increased as compared with the conventional battery can, and the internal resistance of the battery is reduced. Demonstrate battery performance. Further, when a conductive agent such as carbon is applied to the inner peripheral surface of the battery can 23, the holding force of the conductive agent is improved by the roughened inner peripheral surface, and the internal resistance of the battery is further reduced. And the post-storage characteristics of the battery are improved.
[0042]
Since the battery can 23 has undergone a process in which the cup-shaped intermediate product 4 is made into the battery can body 7 by the DI processing method in the first process, the side peripheral wall 23a is stretched and the thickness thereof is compared with the bottom wall. Since the thickness is reduced and the diameter is reduced without changing the thickness of the side peripheral wall 23a in the second step, it has a large internal volume. Accordingly, since the battery can 23 can be filled with more positive electrode mixture 24 and negative electrode gel substance 28, battery performance such as charge / discharge characteristics is improved. In addition, since the battery can 23 is reduced in diameter in the second step without changing the thickness of the side peripheral wall of the battery can body, the deformed material accompanying the reduced diameter is flowed so as to escape to the bottom wall, A step portion is formed at the peripheral end portion of the bottom wall that is thicker than the peripheral wall. Accordingly, the battery can 23 has a strength improved by the presence of the thick bottom wall and the stepped portion while reducing the thickness of the side peripheral wall 23a to increase the internal volume. To be surely prevented.
[0043]
FIG. 9 is a partially broken perspective view showing a nickel cadmium storage battery, and the battery can 37 of this battery is also manufactured by the manufacturing method of the above embodiment. The electrode group 38 accommodated in the battery can 37 has a positive electrode plate 39 formed by applying a positive electrode active material mainly composed of nickel hydroxide to a core material, and a hydrogen storage alloy powder as a main component. A negative electrode plate 40 in which a negative electrode active material is coated on a core is wound in a spiral shape with a separator 41 interposed therebetween. After the electrode group 38 is accommodated in the battery can 37, an electrolyte solution (not shown) is injected, and the opening is assembled with the sealing plate 43, the safety valve 44, the insulating gasket 47, and the metal cap 46. The sealing body 42 is sealed.
[0044]
In this nickel cadmium storage battery, a positive electrode lead is generally drawn out from the positive electrode plate 39 of the electrode group 38 wound in a spiral shape and connected to the sealing plate 43, and a negative electrode lead is drawn from the negative electrode plate 40. And connected to the bottom of the battery can 37.
[0045]
In the nickel cadmium storage battery having such a configuration, since the negative electrode lead of the negative electrode plate 40 is connected to the battery can 37 that also serves as the negative electrode, the contact between the inner peripheral surface of the side peripheral wall 37 a of the battery can 37 and the negative electrode plate 40. However, the electrode group 38 is fixed inside the battery can 37 by contacting the roughened inner peripheral surface of the side peripheral wall 37a of the battery can 37 with a large contact area. For this reason, the electrode group 38 is prevented from being displaced from the inner surface of the battery can 37 with respect to impact or dropping from the outside, and an internal short circuit can be prevented. In addition, this battery, like an alkaline battery, has a strength due to a thick bottom wall, its peripheral wall, and a step portion at its peripheral end, while reducing the thickness of the side peripheral wall 37a to increase the internal volume. Since it is improved, the occurrence of buckling is reliably prevented.
[0046]
Further, in the nickel cadmium storage battery, the negative electrode plate 40 positioned on the outermost periphery of the electrode group 38 is in surface contact with the inner peripheral surface of the battery can 37 that also serves as the negative electrode, thereby achieving electrical conduction on the negative electrode side. There are some configurations. That is, in the battery having this configuration, the lead portion of the negative electrode plate 40 is not spot-welded to the bottom portion of the battery can 37. Accordingly, the outermost negative electrode plate 40 and the inner peripheral surface of the battery can 37 need to be brought into contact with each other with a large contact area. The battery can 37 is manufactured by the first or second manufacturing method described above. The contact surface area between the outermost negative electrode plate 40 and the inner peripheral surface of the side peripheral wall 37a of the battery can 37 is the rough surface having an extremely large number of fine irregularities on the inner peripheral surface of the side peripheral surface 37a. As compared with the conventional battery can, the battery internal resistance is reduced and excellent charge / discharge characteristics can be obtained.
[0047]
FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a cylindrical lithium secondary battery, and the battery can 48 of this battery is also manufactured by the manufacturing method of the above embodiment. The battery can 48 accommodates an electrode group 52 in which a positive electrode plate 49 and a negative electrode plate 50 are wound in a spiral shape with a separator 51 interposed therebetween. A positive electrode lead 53 is drawn out from the positive electrode plate 49 and connected to the sealing plate 54, and a negative electrode lead 57 is drawn out from the negative electrode plate 50 and connected to the bottom of the battery can 48. Insulating rings 58 and 58 are provided on the upper and lower portions of the electrode group 52, respectively. The opening of the battery can 48 is sealed by a sealing plate 54 provided with a safety valve 59 and an insulating packing 60 after injecting an electrolyte (not shown).
[0048]
In this lithium secondary battery, since the negative electrode lead 57 of the negative electrode plate 50 is connected to the battery can 48 that also serves as the negative electrode, the electrical contact due to the contact between the inner peripheral surface of the side peripheral wall 48 a of the battery can 48 and the negative electrode plate 50 is achieved. The electrode group 52 is fixed inside the battery can 48 by contacting the roughened inner peripheral surface of the side peripheral wall 48a of the battery can 48 with a large contact area. Therefore, there is an advantage that the electrode group 52 is prevented from moving loosely inside the battery can 48 due to an impact from the outside, and a change in the battery internal resistance is suppressed.
[0050]
【The invention's effect】
  BookAccording to the battery can manufacturing method of the invention, the battery can body manufactured in the first step has a predetermined small outer diameter while maintaining the thickness of the side peripheral wall as it is in the second step where there is no ironing. Since the plastic can be plastically deformed to reduce the diameter, the inner surface of the side peripheral wall of the battery can is extremely small and roughened due to the occurrence of numerous wrinkles, and minute irregularities are formed in a non-dense manner throughout. It can be formed on a rough surface where the contact area with the mixture or active material is surely increased. Further, in the first step, the cup-shaped intermediate product is ironed, so the thickness of the side peripheral wall becomes thinner than the thickness of the bottom wall, and in the second step, the diameter is reduced without changing the thickness of the side peripheral wall. A battery can having an internal volume can be manufactured. Furthermore, in the second step, the material for the deformation due to the diameter reduction of the battery can body flows so as to escape to the bottom wall, so the thickness of the bottom wall becomes slightly larger than that of the battery can body. And since the step part is formed in the peripheral edge part of a bottom wall, the battery can with the intensity | strength which can prevent generation | occurrence | production of buckling etc. can be obtained.
[Brief description of the drawings]
1A is a partially cutaway side view showing a battery can according to an embodiment of the present invention, FIG. 1B is an enlarged cross-sectional view taken along line AA in FIG. ) Is an enlarged view schematically showing part B of (b), (d) is a schematic enlarged cross-sectional view of a conventional battery can shown for comparison with (c), and (e) is the same as the embodiment. The partially broken side view which shows the other battery can which concerns on a form.
FIGS. 2A and 2B are schematic views sequentially showing a manufacturing process of a first step that embodies a manufacturing method according to a first embodiment of the present invention for manufacturing a battery can of the above. Sectional drawing.
3A and 3B are schematic cross-sectional views sequentially showing a manufacturing process of a second step of the manufacturing method same as above.
FIGS. 4A and 4B are schematic cross-sectional views sequentially showing a manufacturing process embodying a manufacturing method according to a second embodiment of the present invention for manufacturing a battery can of the above.
FIGS. 5A and 5B are the surfaces of the inner peripheral surfaces of the side peripheral wall of the battery can body manufactured in the first step and the side peripheral wall of the battery can after completion of manufacture in the first manufacturing method of the same. The graph which shows the actual value which measured roughness along the circumferential direction.
FIGS. 6A and 6B are actual measurement values obtained by measuring the surface roughness of the inner peripheral surface of each of the side peripheral wall of the battery can body and the side peripheral wall of the battery can along the axial direction. Graph showing.
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the drawing ratio of the battery can to the battery can body and the average surface roughness of the side peripheral wall.
FIG. 8 is a partially cutaway sectional view showing an AA alkaline battery.
FIG. 9 is a partially cutaway perspective view showing a nickel-cadmium storage battery.
FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a cylindrical lithium secondary battery.
[Explanation of symbols]
1 Battery can
1a Side wall of battery can
1b Bottom wall of battery can
4 cup-shaped intermediate products
7 Battery can body
10 Drawing die for the first process
11-13 Ironing Dice
20 External punch
21 Internal punch
23, 37, 48 Battery can
23a, 37a, 48a Side wall of battery can
24 Positive mix (power generation element)
38,52 Electrode group (power generation element)

Claims

By subjecting the cup-shaped intermediate product to drawing with at least one drawing die and ironing with multi-stage ironing dies, the thickness t ₁ of the side peripheral wall is t ₁ = αt _{0 with} respect to the thickness t _{0 of the} bottom wall. A first step of producing a battery can body body (α = 0.2 to 0.7),
A second step of manufacturing the battery can by drawing the battery can body with a drawing die arranged in a plurality of stages and reducing the diameter to a predetermined outer diameter without changing the thickness of the side peripheral wall. a method of manufacturing a you are electric Ikekan,
By passing the cup-shaped intermediate product through each die of the first step arranged in series while being pushed with an external punch, a battery can body is manufactured,
The external punch is stopped when a tip end of the external punch has passed through the final stage ironing die of the first step, and an internal punch that can freely enter and exit the external punch projects from the external punch. Continue
By passing the battery can body through the respective drawing dies of the second step continuously arranged in series on the rear side of the dies of the first step while being pushed by the internal punch, A method for producing a battery can, characterized by producing a battery can.

The battery can manufacturing method according to claim 1 , wherein in the second step, a drawing process is performed such that a drawing ratio r / R of the outer diameter r of the battery can to the outer diameter R of the battery can body is 0.4 to 0.9. Method.