JP2008311193A - 電池およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】かじりの発生を未然に防止し且つ高い耐圧強度を実現する封口板及びケースならびにそれらを備える電池とその製法を提供すること。
【解決手段】本発明により提供される電池は、開口部の周縁が長軸と短軸とを有する形状であるケースと、該ケース開口部に装着されて該開口部を塞ぐ封口板２０とを備え、該封口板２０の裏面側にはケース開口部の内方に入り込む嵌合凸部２４が形成されている。この凸部２４は、封口板２０がケース開口部の所定位置に装着された際に、該ケース開口部の長手方向の少なくとも両端部分では凸部２４と該ケース開口部周縁との間にクリアランスが確保される一方で、上記長手方向における上記両端部分の間に位置する部分であって少なくとも該両端部分に隣接する一部分においては凸部２４と上記ケース開口部周縁とが密接するように形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、電池ケースとして電極体ユニットを収容する開口部が長軸と短軸とを有する形状（すなわち細長い開口形状）であるケースを備える電池に関する。詳しくは、封口板によるケース開口部の封口（シール）構造に関する。

種々の電池、例えばリチウムイオン電池等のリチウム二次電池、ニッケル水素二次電池のような化学電池或いは電気二重層キャパシタのような物理電池が、電気を駆動源とする車両、パソコンその他の電気製品等に搭載される電源として利用される。かかる電池の典型的な一形態として、所定の電極体ユニット及び電解質が典型的には金属製であるケース（筐体）の内部に密閉された形式の電池が挙げられる。
この種の電池に用いられる電池ケースとしては種々の形状があり得るが、例えば車載用の電池としては限られたスペースに効率よく多数の電池を整然と配列させ得る形状が好ましく、その典型例として電池ケースの開口部の周囲（側壁）が矩形の枠状であるいわゆる角形ケース（典型的には直方体形状のケース）が挙げられる。

この種の電池では、所定の電極体ユニットを角形ケース（ケース本体）に収容した後、該ケースの開口部（即ち電極体ユニットを収容するための収容口をいう。以下同じ。）に所定の封口板（即ち当該ケース開口部を塞ぐ部材をいう。以下同じ。）を装着し、次いで該開口部の周縁に封口板を溶接して該ケース開口部を封口（シール）することによって構築される。同様の構造は、電極体ユニットを収容するケースの開口形状が長軸と短軸とを有する種々の形状（すなわち細長い形状）である電池に適用され得る。
関連従来技術として、特許文献１には、角形ケース本体のケース開口部周縁に封口板を効率よく溶接する技術が記載されている。また、特許文献２には、ケース開口部周縁に封口板を溶接する際の溶接不良を防止するために封口板の周側面をテーパー面としたことを特徴とする角形電池が記載されている。また、特許文献３及び４には、電極体とケース本体との間に隙間が発生することを防止することを目的として角形ケース本体の開口部周縁における長辺部の厚みを短辺部の厚みよりも厚くしたことを特徴とする角形電池が記載されている。

特開２００４−１９５４９０号公報 特開平９−７５５７号公報 特開２００２−５０３２２号公報 特開２０００−１８２５７３号公報

ところで、電池（例えばリチウム二次電池）に用いられる上記封口板の裏面側（ケース開口部に装着された際にケース内側を向く面側をいう。以下同じ。）は、一般にケース開口部の内方に入り込む部分（以下「嵌合凸部」ともいう。）を有する（例えば特許文献１及び２に図示される封口板参照）。
従来、溶接不良の防止ならびに封口板装着時における封口板の位置ずれ防止という観点から、かかる封口板の嵌合凸部は、該封口板をケース開口部に装着した際に該ケース開口部周縁と全周に亘って密接するような形状、換言すれば嵌合凸部とケース開口部周縁との間に隙間（クリアランス）が全く存在しない形状に形成されていた。典型的には、かかる嵌合凸部のサイズ及び形状は、対応するケース開口部の開口サイズ・形状と同じか或いはやや大きめ（この場合は封口板の嵌合凸部をケース開口部に圧入する必要がある。）に形成されていた。

しかしながら、このような全周にわたって密接するタイプの嵌合凸部を有する従来の封口板は、ケース開口部に装着する際に開口部周縁部と嵌合凸部表面（側面）とが強く擦れ合い、所謂「かじり」が発生する虞がある。かじりの発生は、電極体ユニット及び電解質を収容したケース内に当該かじりに由来する脱落粉（即ちかじり粉）を混入させる可能性がある。かかるかじり粉（例えば金属製ケース由来の金属粉）の電池内部への混入は内部短絡等の原因ともなるため好ましくない。
そこで本発明は、ケース（例えば角形ケース）に封口板を装着してケース開口部を封口する際に生じ得る従来の問題点を解決すべく創出されたものであり、溶接不良や位置ずれを生じさせることなく、且つ、かじりの発生を未然に防止し得る封口板及びケースとそれらを備える電池の提供を目的とする。また、そのような電池の製造方法の提供を他の目的とする。

本発明によって提供される電池は、電極体ユニットを収容する開口部の周縁が長軸と短軸とを有する形状であるケース（すなわち、該開口部の開口形状が長軸と短軸とを有する細長形状であるケース）と、該ケース開口部に装着されて該開口部を塞ぐ封口板と、を備える電池である。
本発明によって提供される電池では、前記封口板の裏面側に、該封口板が前記ケース開口部の所定位置に装着された際に前記ケース開口部の内方に入り込む嵌合凸部が形成されている。そして前記嵌合凸部は、前記封口板が前記ケース開口部の所定位置に装着された際に、該ケース開口部の長手方向の少なくとも両端部分では該凸部と該ケース開口部周縁との間にクリアランスが確保される一方で、前記長手方向における前記両端部分の間に位置する部分では少なくとも該両端部分に隣接する一部分においては該凸部と該ケース開口部周縁とが密接するように形成されていることを特徴とする。

本発明によって提供される電池の一好適例は、電極体ユニット及び電解質を収容する開口部の周縁が一対のケース長辺部と一対のケース短辺部とから構成された矩形状である角形ケースと、該角形ケース開口部に装着されて該開口部を塞ぐ封口板とを備える電池（即ち角形電池）である。
本発明によって提供される角形電池では、前記封口板の裏面側に、該封口板が前記ケース開口部の所定位置に装着された際に前記ケース開口部の内方に入り込む嵌合凸部が形成されている。そして前記嵌合凸部は、前記封口板が前記ケース開口部の所定位置に装着された際に該凸部と前記ケース短辺部との間にクリアランスが確保され且つ該凸部と前記ケース長辺部の両端部分との間にもクリアランスが確保される一方で、前記ケース長辺部における前記両端部分以外の部分であって少なくとも該両端部分に隣接する一部分においては該凸部と該ケース長辺部とが密接するように形成されていることを特徴とする。

なお、本明細書において「電池」とは、所定の電気エネルギーを取り出し得る蓄電装置をいい、特定の蓄電機構（電極体や電解質の構成）に限定されない。リチウム二次電池、ニッケル水素二次電池その他の二次電池或いは電気二重層キャパシタ等のキャパシタ（即ち物理電池）は、ここでいう電池に包含される典型例である。
また、本明細書において「電極体ユニット」とは、少なくとも一つずつの正極及び負極を含み、電池（蓄電装置）の主体を成す構造体をいう。
また、本明細書において「ケース」とは、ここで開示される電池を構成する一部材であって、電極体ユニット及び電解質を収容し、長軸と短軸とを有する開口形状の開口部（即ち電極体ユニット収容口）を有する電池用筐体をいい、「角形ケース」とは上記開口部の形状が矩形状であるものをいう。
また、本明細書において「かじり」とは、ケースと封口板の接触面（摩擦面）において不規則な微視的な若しくは巨視的な塊が生じることをいい、「かじり粉」とは当該塊が角形ケース若しくは封口板から遊離した粉状物をいう。

本発明者は、ケース開口部が長軸と短軸とを有する細長形状であるケース（典型的には、ケース開口部の周縁が一対のケース長辺部と一対のケース短辺部とから構成される矩形状開口部の角形ケース）を使用する場合、封口板装着時において上記ケース開口部の長手方向の両端部分と嵌合凸部との接触部位（例えば角形ケースの場合、上記ケース短辺部と嵌合凸部との接触部位ならびにケース長辺部の両端部（即ち短辺部に近接するコーナー部）と嵌合凸部との接触部位）において特にかじりが発生し易いことを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、上記構成を有する本発明の電池では、封口板装着時にかじりが発生し易い部位であるケース開口部の長手方向の両端部分と嵌合凸部との間（角形ケースの例では、ケース短辺部と嵌合凸部との間ならびにケース長辺部の両端部分と嵌合凸部との間）にクリアランス（隙間）が確保され得る形状・サイズの嵌合凸部を備える封口板が使用されている結果、封口板装着時に上記両端部分（角形ケースにおけるケース短辺部ならびにケース長辺部両端部分）と嵌合凸部とが非接触であり、これら部材間の摩擦によるかじり（延いてはかじり粉）の発生が未然に防止されている。このため、本発明の電池（例えば角形電池）は、内部短絡等の不具合発生を防止して高信頼性を実現する。
さらに上記構成の本発明の電池に装着される封口板は、前記両端部分の間に位置する部分では少なくとも該両端部分に隣接する一部分においては該凸部と該ケース開口部周縁とが密接するように形成されている。例えば、上記角形ケースを備える角形電池では、前記ケース長辺部における前記両端部分（即ちクリアランスが設けられている部分）以外の部分であって少なくとも該両端部分に隣接する一部分においては該凸部と該ケース長辺部とが密接するように形成されている。これにより、位置ずれを防止して封口板を所定位置に正しく装着することができる。かかる高精度の位置決めにより、本発明の電池（例えば角形電池）ではケースと封口板との高い溶接強度が保証される。
以上のように本発明によると、かじり粉の混入による内部短絡等の不具合発生を防止し且つ高い溶接強度（電池ケースの耐圧強度向上）を保証する高信頼性の電池（例えば角形電池）を提供することができる。

ここで開示される電池の好ましい一態様では、前記封口板は、前記ケース開口部の所定位置に装着された際に前記両端部分を除く実質的に全ての部分で該ケース開口部周縁と前記嵌合凸部とが密接するように形成されている。例えば上記角形電池の好ましい一態様では、前記封口板は、前記ケース開口部の所定位置に装着された際に前記ケース長辺部における前記両端部分を除く実質的に全ての部分と前記嵌合凸部とが密接するように形成されている。
かかる構成の封口板の採用により、上記両端部分以外の部分で嵌合凸部が密接することによって、より高精度に位置決めが行われる。このことにより、本態様の電池（例えば角形電池）ではケースと封口板とのより高い溶接強度が実現される。

また、好ましい他の一態様では、前記ケースは金属製であって前記ケース開口部の長手方向の中央部分がそれぞれ外方向に撓み得る厚みに形成されている。そして、前記クリアランスが確保される前記長手方向の両端部分には、前記ケース開口部の長手方向の中央部分をそれぞれ元の状態に復帰可能な範囲で外方向に撓ませた際に、対向する前記ケース開口部周縁間の間隔が前記元の状態（即ち撓ませる前の状態）と比較して実質的に変化しない部分が包含される。例えば上記角形電池の好ましい他の一態様では、前記角形ケースは金属製であり、前記一対のケース長辺部それぞれの中央部分が外方向に撓み得る厚みに形成されている。そして、前記クリアランスが確保されるケース長辺部の両端部分には、前記一対のケース長辺部それぞれの中央部分を元の状態に復帰可能な範囲で外方向に撓ませた際に該元の状態（即ち撓ませる前の状態）と比較して該ケース長辺部間の間隔が実質的に変化しない部分が包含される。
かかる構成の電池（例えば角形電池）では、ケースの長手方向（角形電池の例ではケース長辺部）において上記クリアランスを設ける部位の最適化が図られており、封口板装着時にかじりが発生するのを効果的に防止することができるとともに高精度の位置決めも行える。これにより、本態様の電池によると高い信頼性を実現することができる。

また、本発明は、電池の製造方法を提供する。即ち、本発明によって提供される電池製造方法は、電極体ユニットを収容する開口部の周縁が長軸と短軸とを有する形状であるケースと、該ケース開口部に装着されて該開口部を塞ぐ封口板とを備える電池を製造する方法である。
本発明に係る製造方法では、前記ケースとして、金属製であって前記ケース開口部の長手方向の中央部分がそれぞれ外方向に撓み得る厚みに形成されているケースを用意する。また、前記装着時に前記ケース開口部の内方に入り込む嵌合凸部が裏面側に形成された封口板であって、前記ケース開口部の所定位置に装着された状態で該ケース開口部の長手方向の少なくとも両端部分では該凸部と前記ケース開口部周縁との間にクリアランスが確保される一方で、前記両端部分の間に位置する部分では少なくとも該両端部分に隣接する一部分において該凸部と該ケース開口部周縁とが密接するように前記嵌合凸部が裏面側に形成された封口板を用意する。
そして、電極体ユニットを収容した前記ケースの前記ケース開口部の長手方向の中央部分をそれぞれ外方向に撓ませて対向する前記ケース開口部周縁間の間隔を広げつつ、前記封口板をケース開口部の所定位置に装着することを特徴とする。
典型的には、前記装着した状態の封口板をケース開口部周縁に溶接することにより該開口部の封口が行われる。

かかる製造方法は、例えば角形電池の製造に好ましく適用することができる。すなわち本発明は、他の側面として、電極体ユニットを収容する開口部の周縁が一対のケース長辺部と一対のケース短辺部とから構成された矩形状の角形ケースと、該角形ケース開口部に装着されて該開口部を塞ぐ封口板とを備える角形電池の製造方法を提供する。
本発明に係る角形電池製造方法では、前記角形ケースとして、金属製であって前記一対のケース長辺部それぞれの中央部分が外方向に撓み得る厚みに形成されている角形ケースを用意する。また、前記装着時に前記ケース開口部の内方に入り込む嵌合凸部が裏面側に形成された封口板であって、前記ケース開口部の所定位置に装着された状態で該凸部と前記ケース短辺部との間にクリアランスが確保され且つ該凸部と前記ケース長辺部の両端部分との間にもクリアランスが確保される一方で、前記ケース長辺部における前記両端部分以外の部分であって少なくとも該両端部分に隣接する一部分においては該凸部と該ケース長辺部とが密接するように前記嵌合凸部が裏面側に形成された封口板を用意する。
そして、電極体ユニットを収容した前記角形ケースの前記一対のケース長辺部の中央部分を外方向に撓ませて該一対のケース長辺部間の間隔を広げつつ、前記封口板をケース開口部の所定位置に装着することを特徴とする。
典型的には、前記装着した状態の封口板をケース開口部周縁に溶接することにより該開口部の封口が行われる。

上記構成の製造方法によると、ケース開口部の長手方向の中央部分（角形ケースの場合には、一対のケース長辺部中央部分）を外方向に撓ませつつ封口板をケース開口部の所定位置に装着する（即ち嵌合凸部を嵌め込む）際に、封口板とケース開口部周縁（例えば角形ケースでは、封口板とケース長辺部端部及びケース短辺部）とが強く摩擦されることを防止し、かじり（延いてはかじり粉）が発生するのを未然に防止することができる。また、装着した後（即ちケース中央部分の撓みが解消して元の形状に復帰した後）は、該凸部と前記開口部周縁の少なくとも一部（例えば角形ケースでは、少なくとも該ケース長辺部の端部に隣接する部分）とが密接する（即ちクリアランスが０である）ため、封口板の位置決めが正確に行われ、延いては高い強度で正確に封口板をケース開口部の所定位置に溶接することができる。
このため、本発明の製造方法によると、高い信頼性（例えば溶接強度が高く、内部短絡が発生しない）のリチウム二次電池その他の電池を製造することができる。

ここで開示される電池製造方法の好ましい一態様では、前記封口板として、前記ケース開口部の所定位置に装着した際に前記両端部分を除く実質的に全ての部分で該ケース開口部周縁と前記嵌合凸部とが密接するように該凸部が形成されている封口板を使用することを特徴とする。例えば、かかる態様を角形電池の製造に適用する場合には、前記封口板として、前記ケース開口部の所定位置に装着した際に前記ケース長辺部における前記両端部分を除く実質的に全ての部分と前記嵌合凸部とが密接するように該凸部が形成されている封口板を使用する。
かかる構成の封口板を使用することにより、上記両端部分以外の部分で嵌合凸部を密接させることができるため、より高い強度で正確に封口板をケース開口部の所定位置に溶接することができる。

また、好ましい他の一態様では、前記クリアランスが確保される前記長手方向の両端部分には、前記ケース開口部の長手方向の中央部分をそれぞれ元の状態に復帰可能な範囲で外方向に撓ませた際に、対向する前記ケース開口部周縁間の間隔が前記元の状態と比較して実質的に変化しない部分が包含されることを特徴とする。例えば、かかる態様を角形電池の製造に適用する場合には、前記クリアランスが確保されるケース長辺部の両端部分には、前記一対のケース長辺部それぞれの中央部分を元の状態に復帰可能な範囲で外方向に撓ませた際に、該元の状態（即ち撓ませる前の状態）と比較して該ケース長辺部間の間隔が実質的に変化しない部分が包含されることを特徴とする。
かかる構成の電池製造方法では、ケースの長手方向（角形電池の例ではケース長辺部）において上記クリアランスを設ける部位の最適化を図ることにより、封口板装着時にかじりが発生する事象を効果的に防止することができるとともに高精度の位置決めも行うことができる。これにより、高い信頼性を実現するリチウム二次電池その他の電池を製造することができる。

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項（例えば、使用する封口板や電池ケースの形状、材質）以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄（例えば、封口板と電池ケースとを溶接する手段、電極体ユニットや電解質の構成、電池構築のための種々のプロセス）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。

本発明の電池（典型的には角形電池）は、上述のとおり、封口板（具体的には裏面側の嵌合凸部）によるケース開口部の封口（シール）構造によって特徴付けられる電池であり、電解質や電極体ユニットの種類や構成に限定されない。本発明により提供される電池としては、その典型的な例としてリチウムイオン電池その他のリチウム二次電池、ニッケル水素二次電池、電気二重層キャパシタ等が挙げられるがこれらに限定されない。

用いられるケース及び封口板の材質は特に限定されないが、かじり（かじり粉）の発生を防止するという観点から金属製のケース及び封口板が適当である。例えば、ステンレス鋼、ニッケルめっき鋼等の鉄材やアルミニウム製のケース及び封口板に対して本発明を好適に適用することができる。また、ケース及び封口板のサイズは特に限定されないが、少なくともケースの長手方向の中央部分（角形ケースの場合にはケース長辺部の中央部分）をケースの外方向に撓ませ得る程度の厚みのものが好ましい。

以下、車載用組電池に装備される単電池を構成するリチウム二次電池（リチウムイオン電池）であって角形ケースを備える電池（角形電池）を例として、本発明の好適な一実施形態を詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る電池（リチウムイオン電池）１０の外形を示す斜視図である。図示されるように、本実施形態に係る電池（ここでは角形電池）１０は、金属製（例えばアルミ製）のケース（ここでは角形ケース）３０と封口板２０とを備える。この角形ケース３０は、ケース開口部３１（図６）からみて対向する一対の長辺部（幅広面）３２と、対向する一対の短辺部（狭小面）３６と、図示されていない底面とから構成される直方体形状の筐体であり、一方の面（底面と対向する面）は後述する図６に実線で示すように周縁が上記一対の長辺部３２と一対の短辺部３６とから成る矩形状の開口部３１を構成している。この開口部３１よりケース内部に所定の電極体ユニット及び電解質を収容することができる。

ケース内に収容される電極体ユニットは、典型的な車載用組電池に装備される単電池を構成するのに一般に用いられる電極体ユニットと同様でよく特に限定されない。本実施形態では、予め適当な正極用活物質層が形成された長尺状の正極集電体（アルミ箔）と、予め適当な負極用活物質層が形成された長尺状の負極集電体（銅箔）とを、長尺状のセパレータ（例えば多孔質ポリオレフィン系樹脂製シート）とともに捲回して成る捲回電極体ユニットが収容される。本発明は電極体ユニット（正負極集電体やセパレータの材質、活物質層の組成等）の構成により特徴付けられるものではないため、電極体ユニットの詳細な説明は省略する。
また、電極体ユニットとともにケース内に収容する電解質としては、従来のリチウム二次電池で使用されるものと同様でよく、その内容は特に制限されない。例えば、適当な非水電解液（例えばＬｉＰＦ_６等のリチウム塩を適当量含むジエチルカーボネートとエチレンカーボネートとの混合溶媒のような非水電解液）を好適に使用することができる。本発明は電解質の構成により特徴付けられるものではないため、電解質の詳細な説明は省略する。

図１に示すように、電極体ユニット及び電解質を収容した後にケース開口部を塞ぐ封口板２０が該ケース開口部上に装着される。図１及び図２に示すように、本実施形態に係る封口板２０は、ケースの底面と同一のサイズ・形状であってケース開口部上に配置されて角形ケース３０の一面を構成する矩形プレート状の本体部（基体）２２と、その本体部２２の裏面側に形成された凸部２４であって封口板２０をケース開口部に装着した際にケース開口部の内方に入り込む嵌合凸部２４とから構成される。
また、図１に示すように、封口板２０には外部接続用の正極端子１２と負極端子１４とが設けられており、それら端子１２，１４の一部は封口板２０の表面側に突出している。正極端子１２及び負極端子１４は、それぞれ、ケース内部に収容された電極体ユニットの正極集電体及び負極集電体と電気的に接続される。

次に封口板２０の裏面側について図２〜図５を参照しつつ詳細に説明する。図２は、封口板２０の裏面側を示す平面図である。なお、図２（ならびに後述する図７，８）には所定位置に正確に封口板２０を装着した際のケース長辺部３２及び短辺部３６の内壁面の位置を二点鎖線で示している。
図２に示すように、嵌合凸部２４は、ケース長辺部３２の中央寄り部分に対向する中央部２４Ａと、ケース長辺部３２の両端部分とケース短辺部３６に対向する端部２４Ｂとから構成されている。図示されるように、中央部２４Ａは一対のケース長辺部３２間の距離と等しい幅に形成されている。他方、端部２４Ｂはいずれも一対のケース長辺部３２間の距離よりも短い幅に形成され、かつ嵌合凸部２４自体の長軸方向（即ちケース長辺部３２に沿う方向）の長さも一対のケース短辺部３６間の距離よりも短くなるように形成されている。

このように嵌合凸部２４が形成されている結果、図３〜図５に示すように、封口板２０を所定位置に装着した際には、嵌合凸部２４の中央部２４Ａの側面（以下「長辺部中央対向側面」という。）２７と、それに対向するケース長辺部３２（中央部３２Ａ：図６）とは密接し、これらの間にクリアランスは存在しない（図２，図４参照）。
他方、嵌合凸部２４の端部２４Ｂにおける長辺部端部対向側面２６と、それに対向するケース長辺部３２（端部３２Ｃ：図６）との間にクリアランスを確保することができる（図２，図５参照）。同時に、嵌合凸部２４の端部２４Ｂにおける短辺部対向側面２５と、それに対向するケース短辺部３６との間にもクリアランスを確保することができる（図２，図３参照）。
クリアランスの大きさは、本発明の目的を達成し得る限りにおいて特に限定されるものではないが、ケース開口部の周縁の大きさが概ね長辺部５ｃｍ〜３０ｃｍ、短辺部１ｃｍ〜１０ｃｍ、ケース厚みが２ｍｍ以下程度であれば、クリアランス（ここでは封口板の嵌合凸部側面とケース開口部周縁の内壁面との間の最短直線距離をいう。）は、０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度が適当であり、０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度が好ましい。

このような嵌合凸部２４を設けた結果、封口板２０を所定位置に装着する際にかじりの発生を防止することができる。
具体的には図６に二点鎖線で示すように、ケース長辺部３２の中央部分３２Ａを外方向に撓ませて開口部３１の長辺部３２間の間隔を図示するように広げる。このとき、ケース長辺部３２のコーナーに近い両端部３２Ｃは実質的に撓まず長辺部両端部３２Ｃ間の間隔は実質的に変化しない（典型的には１００μｍ未満程度の微視的な変化は考慮しない）。一方、ケース短辺部３６は実質的に撓まないか或いは図示されるように長辺部中央部分３２Ａの外方向への撓みとは逆に内方に撓み得る。

而して、この状態で嵌合凸部２４を開口部３１内に挿入しつつ当該開口部３１上に封口板２０（本体部２２）を配置する。
かかる装着時においてかじりが発生し易い部位は、図６からも明らかなように、開口部３１における間隔が元の状態（即ち上記中央部を撓ませる以前の外力が加わっていない元の自然状態）と実質的に変化しないケース長辺部端部３２Ｃ或いは当該間隔が逆に狭くなるケース短辺部３６であるところ、上記のとおり本実施形態に係る封口板２０を使用した際には、嵌合凸部２４の長辺部端部対向側面２６とケース長辺部端部３２Ｃとの間にはクリアランスが生じており、当該部位において封口板２０とケース３０との接触は避けられる（図２，図５，図６）。同時に、嵌合凸部２４の短辺部対向側面２５とケース短辺部３６との間にもクリアランスが生じており、当該部位において封口板２０とケース３０との接触は避けられる（図２，図３，図６）。従って、本実施形態によると、封口板２０装着時におけるかじり発生を確実に防止することができる。

他方、封口板２０の装着完了後は、クリアランスが設けられていない嵌合凸部２４の長辺部中央対向側面２７とケース長辺部３２における両端部３２Ｃを除く実質的に全ての部分（中央部３２Ａ）とが密接することにより正確な位置決めが行われ、封口板２０の位置ずれが生じない。これにより、本実施形態においては、正確な位置で封口板をケースに溶接することができる。
なお、溶接の技法自体は、従来の電池ケースと封口板とを溶接する場合に用いる手段（例えばＹＡＧレーザ、ＣＯ_２レーザ等を熱源とするレーザ溶接）と同様でよく、特に本発明を特徴付けるものではないので詳細な説明は省略する。

以上、本発明の好適な一実施形態を図１〜図６を参照しつつ説明したが、本発明を上述した形状の封口板に限定することを意図したものではない。
例えば、上記のように金属ケース開口部の一対の長辺部中央部分を外方に撓ませたときに、封口板とケース長辺部との間のクリアランスが当該撓ませる前の元の状態と比較してケース長辺部間の間隔が実質的に変化しない部分（即ち両端部）に確保されており、且つ、その他の部分の少なくとも一部においてクリアランスの無い部分が確保されておればよく、嵌合凸部の形状は限定されない。

例えば、図７に示す封口板４０の嵌合凸部４４の形状は、本発明を好適に実施し得る他の一実施形態である。
即ち、図７に示す封口板４０は、上記実施形態の封口板２０と同様、矩形プレート状の本体部（基体）４２と、その本体部４２の裏面側に形成された嵌合凸部４４とから構成される。嵌合凸部４４は、ケース長辺部３２の中央寄り部分に対向する中央部４４Ａと、ケース長辺部両端部分とケース短辺部３６に対向する端部４４Ｂとから構成されている。端部４４Ｂの形状は上記封口板２０のものと同様であり、封口板装着時には長辺部端部対向側面４６とケース長辺部３２の端部３２Ｃ（図６）との間、ならびに短辺部対向側面４５とケース短辺部３６との間にクリアランスを確保することができる。
一方、本実施形態においては、図示されるように、中央部４４Ａは一対のケース長辺部３２間の距離よりも短い幅に形成されている。これにより、封口板装着時には長辺部中央部対向側面４７とケース長辺部３２との間にもクリアランスが確保される。
更に本実施形態においては、長辺部中央部対向側面４７の一部、具体的には、長辺部端部対向側面４６に隣接する部分４８Ａ，４８Ｃと長辺部中央部対向側面４７の中央部分４８Ｂとが外方に張り出しており、当該部分（以下「長辺部張出部」という。）４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃの幅はケース長辺部３２間の距離と等しい幅に形成されている。これにより、当該長辺部張出部４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃにおいては長辺部中央対向側面４７とケース長辺部３２とは密接する（即ちクリアランスは無い。）。

このように嵌合凸部４４が形成されている結果、本実施形態に係る封口板４０をケース開口部３１に装着した際には、嵌合凸部４４の長辺部端部対向側面４６とケース長辺部端部３２Ｃとの間に確保されたクリアランスならびに嵌合凸部４４の短辺部対向側面４５とケース短辺部３６との間に確保されたクリアランスにより、当該部位における封口板４０とケース３０との接触を回避し封口板４０装着時におけるかじり発生を確実に防止することができる。
そして封口板４０装着完了後は、クリアランスが設けられていない嵌合凸部４４の長辺部張出部４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃとケース長辺部３２とが密接することにより正確な位置決めが行われ、封口板４０の位置ずれが生じない。このため、正確な位置で封口板４０をケースに溶接することができる。

或いはまた図８に示す封口板６０の嵌合凸部６４の形状は、本発明を好適に実施し得る他の一実施形態である。
即ち、図８に示す封口板６０は、上記実施形態の封口板２０，４０と同様、矩形プレート状の本体部（基体）６２と、その本体部６２の裏面側に形成された嵌合凸部６４とから構成される。嵌合凸部６４は、ケース長辺部３２の中央寄り部分に対向する中央部６４Ａと、ケース長辺部両端部分とケース短辺部３６に対向する端部６４Ｂとから構成されている。端部６４Ｂの形状は上記封口板２０，４０のものと同様であり、封口板装着時には長辺部端部対向側面６６とケース長辺部３２の端部３２Ｃ（図６）との間ならびに短辺部対向側面６５とケース短辺部３６との間にクリアランスを確保することができる。
一方、本実施形態においては、図示されるように、中央部６４Ａは一対のケース長辺部３２間の距離よりも短い幅に形成されている。これにより、封口板装着時には長辺部中央部対向側面６７とケース長辺部３２との間にもクリアランスが確保される。
更に本実施形態においては、長辺部中央部対向側面６７の一部、具体的には、長辺部端部対向側面６６に隣接する部分６８Ａ，６８Ｃが外方に張り出して長辺部張出部を形成しており、当該長辺部張出部６８Ａ，６８Ｃの幅はケース長辺部３２間の距離と等しい幅に形成されている。これにより、当該長辺部張出部６８Ａ，６８Ｃにおいては長辺部中央対向側面６７とケース長辺部３２とは密接する（即ちクリアランスは無い。）。

このように嵌合凸部６４が形成されている結果、本実施形態に係る封口板６０をケース開口部３１に装着した際には、嵌合凸部６４の長辺部端部対向側面６６とケース長辺部端部３２Ｃとの間に確保されたクリアランスならびに嵌合凸部６４の短辺部対向側面６５とケース短辺部３６との間に確保されたクリアランスにより、当該部位における封口板６０とケース３０との接触を回避し封口板６０装着時におけるかじり発生を確実に防止することができる。
そして封口板６０装着完了後は、クリアランスが設けられていない嵌合凸部６４の長辺部張出部６８Ａ，６８Ｃとケース長辺部３２とが密接することにより正確な位置決めが行われ、封口板６０の位置ずれが生じない。このため、正確な位置で封口板６０をケースに溶接することができる。

なお、上記では主として角形ケースを備える電池を例として本発明の好適な実施形態を説明したが、ここに開示される技術は上記角形ケースを備える電池に限定されず、電極体ユニットを収容する開口部の形状が長軸と短軸とを有する種々の形状（すなわち、細長い開口部形状）であるケースを備える電池に適用され得る。すなわち本発明は、図９に示すように開口部３１の周縁が長軸Ａ１と短軸Ａ２とを有する長方形状であって該長方形の四隅（コーナー部）が若干丸められた形状のケース３０のほか、例えば図１０に示すように開口部３１の周縁が長軸Ａ１と短軸Ａ２とを有する長方形状であって該長方形の四隅が直角に構成されたケース３０、図１１に示すように開口部３１の周縁が長軸Ａ１と短軸Ａ２とを有する長方形状であって該長方形の四隅が面取りされた形状のケース３０、図１２に示すように開口部３１の周縁が長軸Ａ１と短軸Ａ２とを有する長円状であるケース３０、図１３に示すように開口部３１の周縁が長軸Ａ１と短軸Ａ２とを有する楕円形状であるケース３０等にも適用することができる。これら図９〜図１３に例示されるいずれの形状のケース３０においても、該ケース３０の所定位置に装着された際にケース開口部３１の少なくとも長手方向の両端部分Ｅにおいて開口部３１の周縁と嵌合凸部との間にクリアランスが確保されるように（例えば、好ましい一態様として、上記長手方向の両端部分Ｅのみにクリアランスが形成されるように）封口板を構成し、ケース３０の長手方向の中央部分Ｃを外方向に撓ませて上記封口板を装着することにより、該封口板の装着時におけるかじりの発生を防止することができる。

以下、本発明に関する試験例につき説明するが、本発明をかかる具体例に示すものに限定することを意図したものではない。
サイズが１５０ｍｍ（長辺部）×３０ｍｍ（短辺部）×１００ｍｍ（高さ）であり、厚みが全周にわたって１ｍｍであるアルミニウム製の角形ケースを用意した（図１参照）。また、サイズが１５０ｍｍ（長辺部）×３０ｍｍ（短辺部）であり、厚みが３ｍｍ（本体部厚さが１．５ｍｍ、嵌合凸部厚さが１．５ｍｍ）であるアルミニウム製の封口板を用意した。なお、ここで使用する封口板としては、嵌合凸部の形状が異なる３種の封口板を使用した。
表１に示すように、第１に実施例として上述の図２に示す嵌合凸部２４を有する封口板２０を使用した。具体的には、ケース開口部３１に装着した際における嵌合凸部２４の短辺部対向側面２５とそれに対向するケース短辺部３６との間のクリアランス（以下「クリアランスａ」という。）が０．３ｍｍとなり、嵌合凸部２４の長辺部中央対向側面２７とそれに対向するケース長辺部３２との間のクリアランス（以下「クリアランスｂ」という。）が０ｍｍ（即ち密接状態）となり、嵌合凸部２４の長辺部端部側面２６とそれに対向するケース短辺部３２との間のクリアランス（以下「クリアランスｃ」という。）が０．３ｍｍとなるように設計された嵌合凸部を備える封口板を使用した。

第２に比較例１として実施例と同様の形状の嵌合凸部を有する封口板であって、クリアランスａが０．３ｍｍとなり、クリアランスｂが０．３ｍｍとなり、クリアランスｃが０．３ｍｍとなるように設計された嵌合凸部を備える封口板を使用した。
また第３に比較例２として実施例と同様の形状の嵌合凸部を有する封口板であって、クリアランスａ、クリアランスｂ及びクリアランスｃがいずれも０ｍｍ（即ちクリアランスは全周にわたって存在せずに密接状態）となるように設計された嵌合凸部を備える封口板を使用した。
而して、これら３種類の封口板を用いて装着時のかじりの発生の有無ならびにレーザ溶接後の耐圧強度を調べた。なお、本試験例は本発明を特徴付ける封口板による角形ケース開口部の封口（シール）構造に関する試験例であり、かかる試験目的に関して電極体ユニット及び電解質は不要であるため、ケース内にはこれら電池構成物は収容していない。

＜かじりの発生の有無＞
図６に示すように、角形ケース３０の開口部３１の長辺部中央部分３２Ａを外方向に撓ませて開口部３１の長辺部３２間の間隔を広げておき、嵌合凸部を開口部内に挿入しつつ当該開口部３１上に封口板を装着した。装着工程完了後、角形ケース内に落下したかじり粉の有無を目視にて確認した。封口板毎に計１０回の装着操作を行った。結果を表１に示す。
表に示すように、装着時にクリアランスａ，ｃを確保した実施例及びクリアランスａ，ｂ，ｃを確保した比較例１ではかじり粉の発生は計１０回の装着操作において全く認められなかった（表中の○）。他方、クリアランスを全く設けていない比較例２では計１０回の装着操作において常にかじり粉の発生が認められた（表中の×）。

＜耐圧強度＞
上記装着した封口板と角形ケースをレーザ溶接した。具体的には、封口板２０を所定位置に装着した角形ケース３０（図１参照）をＸＹＺステージに固定し、ケース３０と封口板２０の境界部分に全周にわたってレーザ（例えばＹＡＧパルスレーザとＣＷレーザとのハイブリッドレーザ）を照射し、溶接を行った。次いで、封口板に穴を開けてオイル（シリコンオイル等）をケース内に注入していき、溶接部分に亀裂が生じる（即ち注入したオイルが漏出する）までの限界内部圧力（即ち注入した油圧）を測定した。実施例、比較例１及び比較例２についてそれぞれ計１０個の溶接ケースについて上記耐圧強度試験を行い、平均値を求めた。結果を表１に示す。
表に示すように、装着時にクリアランスａ，ｃを確保した実施例及びクリアランスを全く設けていない比較例２について特に高い耐圧強度を示した。他方、クリアランスａ，ｂ，ｃの全てを確保した比較例１では耐圧強度は低かった。

上記の本試験例からも明らかなように、本発明によると、封口板とケース（本体）との高い溶接強度と、封口板装着時におけるかじりの発生防止とをともに実現することができる。このため、信頼性の高いリチウムイオン電池等の電池を提供することができる。
また、本発明により提供される電池（特に好ましくはリチウムイオン電池等のリチウム二次電池、ニッケル水素二次電池）は、特に自動車等の車両に搭載されるモーター（電動機）用電源として好適に使用し得る。従って、本発明によると、図１４に模式的に示すように、本発明により提供される電池１０（典型的には、電池１０を単電池として当該電池を複数直列に接続して構成される組電池即ち電池パック）を電源として備える車両（典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車）１を提供することができる。

一実施形態に係る電池（リチウムイオン電池）の外形を模式的に示す斜視図である。 一実施形態に係る電池を構成する封口板の裏面側構造を示す平面図である。 図１におけるIII−III線断面図である。 図１におけるIV−IV線断面図である。 図１におけるV−V線断面図である。 一実施形態に係るケースの開口部を示す平面図である。 他の一実施形態に係る封口板の裏面側構造を示す平面図である。 他の一実施形態に係る封口板の裏面側構造を示す平面図である。 一実施形態に係るケースの開口部を示す平面図である。 他の一実施形態に係るケースの開口部を示す平面図である。 他の一実施形態に係るケースの開口部を示す平面図である。 他の一実施形態に係るケースの開口部を示す平面図である。 他の一実施形態に係るケースの開口部を示す平面図である。 本発明の電池を備えた車両（自動車）を模式的に示す側面図である。

符号の説明

１ 車両（自動車）
１０ 電池（リチウムイオン電池）
２０，４０，６０ 封口板
２２，４２，６２ 本体部
２４，４４，６４ 嵌合凸部
２４Ａ，４４Ａ，６４Ａ 中央部
２４Ｂ，４４Ｂ，６４Ｂ 端部
２５，４５，６５ 短辺部対向側面
２６，４６，６６ 長辺部端部対向側面
２７，４７，６７ 長辺部中央部対向側面
３０ ケース（角形ケース、本体）
３１ 開口部
３２ 長辺部
３６ 短辺部
４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃ，６８Ａ，６８Ｃ 長辺部張出部

Claims (7)

1. 電極体ユニットを収容する開口部の周縁が長軸と短軸とを有する形状であるケースと、該ケース開口部に装着されて該開口部を塞ぐ封口板と、を備える電池であって、
   前記封口板の裏面側には、該封口板が前記ケース開口部の所定位置に装着された際に前記ケース開口部の内方に入り込む嵌合凸部が形成されており、
   前記嵌合凸部は、前記封口板が前記ケース開口部の所定位置に装着された際に、該ケース開口部の長手方向の少なくとも両端部分では該凸部と該ケース開口部周縁との間にクリアランスが確保される一方で、前記長手方向における前記両端部分の間に位置する部分では少なくとも該両端部分に隣接する一部分においては該凸部と該ケース開口部周縁とが密接するように形成されていることを特徴とする、電池。
2. 前記封口板は、前記ケース開口部の所定位置に装着された際に前記両端部分を除く実質的に全ての部分で該ケース開口部周縁と前記嵌合凸部とが密接するように形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池。
3. 前記ケースは金属製であって前記ケース開口部の長手方向の中央部分がそれぞれ外方向に撓み得る厚みに形成されており、
   前記クリアランスが確保される前記長手方向の両端部分には、前記ケース開口部の長手方向の中央部分をそれぞれ元の状態に復帰可能な範囲で外方向に撓ませた際に、対向する前記ケース開口部周縁間の間隔が前記元の状態と比較して実質的に変化しない部分が包含されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電池。
4. 電極体ユニットを収容する開口部の周縁が長軸と短軸とを有する形状であるケースと、該ケース開口部に装着されて該開口部を塞ぐ封口板とを備える電池を製造する方法であって、
   前記ケースとして、金属製であって前記ケース開口部の長手方向の中央部分がそれぞれ外方向に撓み得る厚みに形成されているケースを用意し、
   前記装着時に前記ケース開口部の内方に入り込む嵌合凸部が裏面側に形成された封口板であって、前記ケース開口部の所定位置に装着された状態で該ケース開口部の長手方向の少なくとも両端部分では該凸部と前記ケース開口部周縁との間にクリアランスが確保される一方で前記両端部分の間に位置する部分では少なくとも該両端部分に隣接する一部分において該凸部と該ケース開口部周縁とが密接するように前記嵌合凸部が裏面側に形成された封口板を用意し、
   電極体ユニットを収容した前記ケースの前記ケース開口部の長手方向の中央部分をそれぞれ外方向に撓ませて対向する前記ケース開口部周縁間の間隔を広げつつ、前記封口板をケース開口部の所定位置に装着することを特徴とする、電池の製造方法。
5. 前記封口板として、前記ケース開口部の所定位置に装着した際に前記両端部分を除く実質的に全ての部分で該ケース開口部周縁と前記嵌合凸部とが密接するように該凸部が形成されている封口板を使用することを特徴とする、請求項４に記載の製造方法。
6. 前記クリアランスが確保される前記長手方向の両端部分には、前記ケース開口部の長手方向の中央部分をそれぞれ元の状態に復帰可能な範囲で外方向に撓ませた際に、対向する前記ケース開口部周縁間の間隔が前記元の状態と比較して実質的に変化しない部分が包含されることを特徴とする、請求項４又は５に記載の製造方法。
7. 請求項１〜３のいずれかに記載の電池または請求項４〜６のいずれかに記載の製造方法によって製造された電池を備える車両。

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