JP2015072880A - 密閉型電気化学デバイス用封口体 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、電解液を有するキャパシタやリチウム電池などの密閉型電気化学デバイスにもちいる封口体が電極端子を金属材でできた封口板にガスケットにより電気絶縁させた封口体において、高熱の熱的応力を受けてガスケットが熱溶融もしくは熱溶解しても電極端子と封口板との電気的短絡しない封口体を提供する。
【解決手段】本発明の封口体は、電極端子２と金属材でできた封口板１とを有し、封口板１の透孔１１に電極端子２を熱可塑性樹脂材のガスケット４を介して電気絶縁され密着接合された密閉型電気化学デバイス用封口体で、熱溶融もしくは熱溶解がしない電気絶縁材でできた絶縁体５をガスケット４に内蔵させて、ガスケット４が熱溶融もしくは熱溶解して発生する封口板１の透孔１１における電極端子２との電気的短絡を絶縁体５により阻止するようにしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電電解液を有するキャパシタやリチウム電池などの密閉型電気化学デバイスにもちいる封口体が電極端子を金属材でできた封口板にガスケットにより電気絶縁された封口体に関する。

電解液を有するキャパシタやリチウム電池などの密閉型電気化学デバイスにもちいる封口体が電極端子を金属材でできた封口板にガスケットにより電気絶縁させた封口体においては、電極端子を封口板にガスケットを介してかしめ固着したり、電極端子と封口板とをガスケットの素材で一体成形したりして、封口板および電極端子をそのガスケットに密着接合させている。

例えば、特許文献１において、金属ケースの開口部を外部端子（電極端子）が形成された金属端子板（封口板）により封口するに際して、成形金型内において金属端子板と外部端子との間に電気絶縁性硬質合成樹脂製のシール部材（ガスケット）で射出成形などにより一体成形することにより外部端子が電気絶縁性硬質合成樹脂製のシール部材を介して金属端子板に貫通固定されるようにした電気二重層キャパシタが提案されている。この電気絶縁性硬質合成樹脂としては、フェノール樹脂等を例示し、耐溶剤性、成型性、密着性、耐熱性の見地より好ましい材料としている。

しかし、このような電気絶縁性硬質合成樹脂として例示されたフェノール樹脂をシール部材として外部端子と金属端子板と一体成形した封口体では、高熱の熱的応力を受けたとき、このシール部材は熱溶融もしくは熱溶解しないが、このシール部材に亀裂が発生する可能性があり、電気絶縁や気密性が劣化しないようにする必要がある。

そこで、上記フェノール樹脂に代えて熱可塑性樹脂をもちいて柔軟性のある素材で電気絶縁や気密性をもたせるコンデンサ（キャパシタ）が特許文献２にて提案されている。この特許文献２において、アルミニウム端子（電極端子）の外周にＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル）樹脂よりなる環状の樹脂製封口部材（ガスケット）およびこの樹脂製封口部材の外周に環状であってかつプレート状を呈するアルミニウム製封口部材（封口板）がインサート成形により接合されている。このアルミニウム端子に形成された鍔部および樹脂製封口部材に形成された係合溝により、アルミニウム製封口部材、樹脂製封口部材、アルミニウム端子において抜け止めや回り止めがされるとともに、樹脂製封口部材の材質として選定したＰＦＡ樹脂の特性に基づいて樹脂製封口部材とアルミニウム端子との接合性が強化されるために、樹脂製封口部材とアルミニウム端子の間に隙間が発生するのを防止することが可能となり、両部材間の密封性を向上させるようにしたコンデンサが提案されている。

しかし、特許文献２による封口体では、樹脂製封口部材（ガスケット）をＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル）樹脂で一体に成形して、このガスケットと封口板および電極端子との間の気密性を向上させ、電解液が外部へ漏れ出にくくすることはできるが、アルミニウム製封口部材、樹脂製封口部材、アルミニウム端子において抜け止めや回り止めされるようにこれらアルミニウム製封口部材、樹脂製封口部材およびアルミニウム端子の形状が複雑になっており、しかも、高熱の熱的応力を受けてこのガスケットが熱溶融もしくは熱溶解したときに電極端子と封口板とが接触されにくくして電気的短絡を阻止することが配慮されていない。

特開平１０−６４７６９号公報 特開２０００−１５０３２４号公報

本発明は、上記の問題点を解消するために高熱の熱的応力を受けてガスケットが熱溶融もしくは熱溶解しても電極端子と封口板との電気的短絡しない封口体を提供することを目的とする。

本発明の密閉型電気化学デバイス用封口体に係る請求項１に記載の発明は、金属材でできた封口板の透孔に電極端子を熱可塑性樹脂材のガスケットを介して電気絶縁され密着接合された密閉型電気化学デバイス用封口体において、熱溶融もしくは熱溶解がしない電気絶縁材でできた絶縁体を前記ガスケットに内蔵させて、ガスケットが熱溶融もしくは熱溶解して発生する封口板の透孔における電極端子との電気的短絡を前記絶縁体により阻止するようにしたことを特徴とする。同請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の密閉型電気化学デバイス用封口体で、前記絶縁体は少なくとも前記電極端子と封口板の何れか一方に保持させる保持手段を有することを特徴とする。同請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の密閉型電気化学デバイス用封口体で、前記絶縁体は筒状に成形された筒状壁を有し、前記筒状壁の上端または下端の少なくとも何れか一方に前記保持手段を有することを特徴とする。同請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の密閉型電気化学デバイス用封口体で、前記絶縁体は筒状に成形された筒状壁を有し、前記筒状壁は前記電極端子と封口板の透孔との間にあり、前記筒状壁の上端または下端の少なくとも何れか一方に前記保持手段を有することを特徴とする。同請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載の密閉型電気化学デバイス用封口体で、前記絶縁体の保持手段は部分接触させる小突起であることを特徴とする。同請求項６に記載の発明は、請求項１または２に記載の密閉型電気化学デバイス用封口体で、前記絶縁体は前記電極端子と封口板の透孔との間にあって少なくとも前記電極端子と封口板の何れか一方に形成された絶縁層であることを特徴とする。

本発明の密閉型電気化学デバイス用封口体は、金属材でできた封口板の透孔に電極端子を熱可塑性樹脂材のガスケットを介して電気絶縁され密着接合された密閉型電気化学デバイス用封口体において、熱溶融もしくは熱溶解がしない電気絶縁材でできた絶縁体を前記ガスケットに内蔵させて、ガスケットが熱溶融もしくは熱溶解して発生する封口板の透孔における電極端子との電気的短絡を前記絶縁体により阻止するようにしているので、封口体が高熱の熱的応力を受けてガスケットが熱溶融もしくは熱溶解しても、熱溶融もしくは熱溶解せずに残っている絶縁体により、電極端子と封口板とが接触されにくくして電気的短絡を阻止することができる。また、前記絶縁体が保持手段を有し、この保持手段にて絶縁体を少なくとも電極端子と封口板の何れか一方に保持させることにより、ガスケットが熱溶融もしくは熱溶解しても絶縁体は電極端子や封口板に残り、電極端子と封口板との接触による電気的短絡を阻止することができる。特に、絶縁体が筒状壁を有することにより、封口体が高熱の熱的応力を受けてガスケットが熱溶融もしくは熱溶解しても電極端子と封口板との接触をさらに一層させにくくしている。さらに、絶縁体は電極端子や封口板に部分接触されているので、絶縁体が受ける電極端子や封口板からの熱伝導を少なくして絶縁体に亀裂が発生しないようにすることができ、電極端子と封口板とをガスケットの素材すなわち熱可塑性樹脂材で一体成形する場合において、絶縁体が部分接触されている部位にガスケットの熱可塑性樹脂材が充填されやすく熱可塑性樹脂材の成形時の流動性が向上して、密着性が向上する。また、前記絶縁体は、電極端子と封口板の透孔との間にあって少なくとも電極端子と封口板の何れか一方に形成された絶縁層とすることにより、電極端子と封口板の透孔との間の小さな空間部においても電気的短絡を阻止することができる。

本発明の実施形態１で封口体を示す断面図である。 図１の平面図である。 本発明の実施形態１で絶縁体を示す断面図である。 図３の平面図である。 本発明の封口体を組み込んだ密閉型電気化学デバイスを示す断面図である。 本発明の実施形態２で封口体を示す断面図である。 図６の平面図である。 本発明の実施形２で絶縁体を示す断面図である。 図８の平面図である。 本発明の実施形態３で封口体を示す断面図である。 本発明の実施形態３で絶縁体を示す断面図である。 図１１の平面図である。 本発明の実施形態４で封口体を示す断面図である。 図１３の平面図である。 本発明の実施形態４で封口体を示す展開図である。 図１５の展開図（ｂ）の平面図である。 図１５の展開図（ｃ）の平面図である。 図１５の展開図（ｄ）の平面図である。 図１５の展開図（ｅ）の平面図である。 本発明の実施形態４で上側ガスケットと電極端子とが結合した断面図である。 本発明の実施形態４で上側ガスケットと電極端子と封口板とが結合した断面図である。 本発明の実施形態４で電極端子を封口板にかしめ固着させる前の状態を示す断面図である。 本発明の実施形態４で上側ガスケットと下側ガスケットとの関係の説明図である。 本発明の封口体を組み込んだ密閉型電気化学デバイスを示す断面図である。 本発明の実施形態５で封口体を示す断面図である。 図２５の平面図である。 本発明の実施形態５で絶縁体有する封口板を示す断面図である 図２７の平面図である。 本発明の実施形態６で封口体を示す断面図である。 本発明の実施形態６で絶縁体を有する電極端子を示す断面図である。 本発明の実施形態７で封口体を示す断面図である。 本発明の実施形態８で封口体を示す断面図である。 図３２の平面図である。 図３１の展開図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（実施形態１）
図１から図４は、絶縁体５が電極端子２および封口板１に保持されて、金属材でできた封口板１の透孔１１に電極端子２を熱可塑性合成樹脂材のガスケット４で一体に成形してできたガスケット部３を有する密閉型電気化学デバイス用封口体を示す。封口板１はアルミニウムやステンレスなどの金属材でできており、透孔１１が形成されている。この透孔１１の形状は円形または矩形で、図においてはほぼ真円形を示す。また、電極端子２は、上端に外部電気接続子との接続部を有し、正極また負極となるように、アルミニウムまたは銅でできた円柱または角柱の棒状となっており、封口板１の透孔１１の部位において封口板１の上面および下面から突出できる大きさで形成されており、外周面２１で下方に環状の凹所２３が形成されている。この電極端子２の外周面２１は封口板１の透孔１１の部位においてガスケット部３により封口板１と電気的に絶縁され密着接合されている。このガスケット部３は、熱可塑性合成樹脂材のガスケット４と、電気絶縁材で熱溶融もしくは熱溶解がしない環状の絶縁体５とからなり、この絶縁体５はガスケット４に内蔵されている。ガスケット４は上端と下端と周壁とで円柱形または角柱形で、その熱可塑性樹脂材としては、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ塩化ビニール系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、ポリエチレンナフタレート系樹脂、ポリブチレンナフタレート系樹脂、フッ素系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂が例示できる。

絶縁体５は、図３および図４に示すように、両端が開口して中空部５１１を有する筒状壁５１が形成されている。この絶縁体５の筒状壁５１の形状は封口板１の透孔１１の形状に対応して円筒形または角筒形で、その外周面は封口板１の透孔１１の内周面に接触し、電極端子２と離間してその外周面２１を包囲しており、中空部５１１の大きさは電極端子２の外周面２１よりも大きい。また、この絶縁体５の筒状壁５１の下端には外側方向に突き出した環状の外側突片５２が形成されており、この外側突片５２は封口板１の透孔１１の部位よりも外方に配置するとともに、中空部５１１内に環状に突出した内方端５２１が電極端子２の凹所２３に挿入できるように環状の保持手段が形成されている。さらに、筒状壁５１の上端には外側方向に突き出した環状の外側突片５１２が形成されており、この外側突片５１２は封口板１の透孔１１の部位よりも少し外方に配置しており、その突き出し長さは、筒状壁５１の下端に形成した外側突片５２よりも短く、外側突片５１２の端縁を内側方向に押圧させることにより封口板１の透孔１１の大きさよりも小さくなるように設定されることにより、外側突片５１２の端縁は外側突片５２の内方端５２１と同様に環状の保持手段となる。このような構成により絶縁体５は、図１に示すように、その筒状壁５１が封口板１の透孔１１と電極端子２の外周面２１との間で、電極端子２の外周面２１を包囲しており、下端の外側突片５２はその内方端５２１がガスケット４の下端で電極端子２の凹所２３に保持され、さらに上端の外側突片５１２はその端縁が封口板１の上面に保持されている。この絶縁体５の素材は電気絶縁材で熱溶融もしくは熱溶解がしない環状の素材であり、フェノール系樹脂およびエポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂材およびセラミック材などが例示できる。なお、外側突片５２は筒状壁５１の下端に形成されているが、上端に形成してもよい。

次に、ガスケット４と絶縁体５とからなるガスケット部３が金属材でできた封口板１および電極端子２に一体に成形する方法を説明する。先ず、射出成形型（図示せず）の下型に封口板１と封口板１の透孔１１の部位で絶縁体５の筒状壁５１の上端の外側突片５１２を内側方向に押圧しながら筒状壁５１の外周面を封口板１の透孔１１の内周面に当接させて外側突片５１２の端縁（保持手段）は封口板１の上面に保持させるようにするとともに、この絶縁体５の下端の外側突片５２の内方端５２１（保持手段）を電極端子２の凹所２３に挿入させる。次に、上型と下型とを閉じて、上型に設けたゲートから溶融した熱可塑性樹脂材を注入して後、冷却し、上型と下型とを開いて、封口板１にガスケット部３が一体に成形された封口体を取り出す。このようにして、絶縁体５は封口板１の透孔１１において電極端子２の外周面２１から離間して封口板１の透孔１１に接触され、封口板１の上面に保持されるとともに電極端子２の凹所２３に保持させた密閉型電気化学デバイス用封口体が得られ。このようにしてできた封口体にはガスケット４が電気絶縁材で熱溶融もしくは熱溶解がしない絶縁体５を内蔵しているガスケット部３を有するので、封口体が高熱の熱的応力を受けてガスケット４が熱溶融もしくは熱溶解しても、熱溶融もしくは熱溶解せずに絶縁体５が残りその保持手段（外側突片５２の内方端５２１および外側突片５１２の端縁）により電極端子２と封口板１とを接触させにくく保持して電気的短絡を阻止することができる。なお、筒状壁５１はその外周面は閉じた環状壁を図示しているが、複数個の板材を接触させないように環状に離間して配列する筒状とすることにより、上記一体成形する際に射出成形型内で溶融した熱可塑性合成樹脂材の流動性が向上する。

図５は、封口板１に２個の透孔１１が離間して形成され、それぞれの透孔１１に実施形態１のガスケット部３を有する封口体を設け、透孔１１の間に防爆弁９が設けられている密閉型電気化学デバイスを示す。１０は、一端が開口した角筒状または円筒状の本体で、アルミニウムやステンレスなどの金属材でできている。この本体１０の開口端は前記封口体を有する封口板１で閉蓋されて、本体１０の開口端と封口板１の外周縁とはレーザなどの接合部材Ａにより接合されて本体１０は封口板１で密閉されている。この封口板１で密閉された本体１０の内部には電解液６および電極体７が収納されている。この電極体７は、リード板８１、８２により各封口体の電極端子２、２の下端と電気接続されている。なお、この実施形態１においては、封口板１に２個の透孔１１が形成されて２個の電極端子２で正極および負極となる密閉型電気化学デバイスを示すが、封口板１に１個の透孔１１が形成されて１個の電極端子２を正極または負極とする密閉型電気化学デバイスでもよい。密閉型電気化学デバイスの電極端子２が２個のタイプであろうと１個のタイプであろうと、それぞれの透孔１１に形成されている封口体は、長年の使用によるガスケット部３と封口板１および電極端子２との間の気密性の劣化を防ぎ、電解液６が外部へ漏れ出にくくすることができるとともに、封口体が高熱の熱的応力を受けてガスケット４が熱溶融もしくは熱溶解しても、残された絶縁体５により電極端子２と封口板１とを接触させにくく保持して電気的短絡を阻止することができる。

（実施形態２）
図６から図９は、絶縁体５の異なる実施形態を示し、絶縁体５が電極端子２および封口板１に保持されて、金属材でできた封口板１の透孔１１に電極端子２を熱可塑性合成樹脂材のガスケット４で一体に成形してできたガスケット部３を有する密閉型電気化学デバイス用封口体を示す。

絶縁体５は、図８および図９に示すように、上端が開口して中空部５１１を有する筒状壁５１が形成されている。この絶縁体５の筒状壁５１の形状は封口板１の透孔１１の形状に対応して円筒形または角筒形で、電極端子２の外周面２１を包囲しており、その高さは封口板１の厚さよりも大きく、外周面の形状は封口板１の透孔１１の内周面よりも小さい。絶縁体５の下端には、筒状壁５１の内周面から内側方向に突出した端面を有するように環状の内側突片５３が形成されており、この内側突片５３は実施形態２のように連続した環状でもよいが、ガスケット５の熱可塑性樹脂の充填しやすくなるように複数個（図７においては４個）が空間部５８１を介して離間して環状に配置されている。この内側突片５３の上面および端面にはそれぞれ複数個の小突起５４および小突起５５が形成されて保持手段となる。これら保持手段となる小突起５４、５５の形状は円錐形または球形で先端が点接触のような部分接触させる形状であればよい。この絶縁体５の筒状壁５１の内周面で囲まれた中空部５１１の大きさは電極端子２の外周面２１よりも大きい。また、絶縁体５の環状の内側突片５３の厚さは筒状壁５１の厚さと同等で、この内側突片５３の突出量はその端面に形成された小突起５５が電極端子２の段部２２の外周面に部分接触するに至る長さである。さらに、筒状壁５１の上端には、筒状壁５１から外側方向に突出するように環状の外側突片５６が形成されている。この外側突片５６は複数個（図７においては４個）が空間部５８２を介して離間して環状に配置されているが、連続した環状でもよい。また、外側突片５６の下面には下方に突出する複数個の小突起５７が形成されて保持手段となる。この保持手段となる小突起５７の形状は円錐形または球形で先端が点接触のような部分接触させる形状であればよい。この絶縁体５の素材は実施形態１と同じでフェノール系樹脂およびエポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂材およびセラミック材などが例示する電気絶縁材で熱溶融もしくは熱溶解がしない素材である。

このように形成された絶縁体５は、図６および図７に示すように、筒状壁５１の内側突片５３の小突起５４および５５を電極端子２の外周面２１で下側の段部２２に部分接触させ、外側突片５６の小突起５７を封口板１の上面の凹所１２に部分接触させて、実施形態１と同様に合成樹脂材のガスケット４にて封口板１および電極端子２と一体に成形して絶縁体５を内蔵したガスケット部３を有する封口体が形成されている。このように、ガスケット４は絶縁体５を内臓しているので、封口体が高熱の熱的応力を受けることによりガスケット４が熱溶融もしくは熱溶解しても熱溶融もしくは熱溶解せずに残されている絶縁体５の保持手段（小突起５４、５５、５７）により、電極端子２と封口板１とを接触させにくく保持して電気的短絡を阻止している。また、内側突片５３および外側突片５６は連続していない環状で、空間部５８１、５８２を介して離間して環状に配置されているので、ガスケット４の熱可塑性樹脂材が封口板１および電極端子２に充填されやすく熱可塑性樹脂材の成形時の流動性が向上して、密着性が向上する。さらに、小突起５４、５５、５６、５７は実施形態２と同様に保持手段となって、電極端子２を保持する接触面積を少なくするように、電極端子２に部分接触されているので、電極端子２から封口体が高熱の熱的応力を受けても絶縁体５の受熱を少なくすることができ、絶縁体５が部分接触されている部位にガスケット４の熱可塑性樹脂材が充填されやすく熱可塑性樹脂材の成形時の流動性が向上する。この場合、封口板１の上面には透孔１１と連通し透孔１１よりも大きな凹所１２が形成されており、この凹所１２に外側突片５６の小突起５７が部分接触されてガスケット４の熱可塑性樹脂材が充填されているが、凹所１２は形成されていなくてもよい。このように形成された封口体は実施形態１と同様に図５に示す密閉型電気化学デバイスにもちいられる。なお、内側突片５３は電極端子２の下方の部位に形成されているが、上方の部位でもよい。また、外側突片５４は電極端子２の上方の部位に形成されているが下方の部位でもよい。さらには内側突片５３および外側突片５は同一平面上に形成されるようにしてもよい。

（実施形態３）
図１０から図１２は、絶縁体５の異なる実施形態を示し、絶縁体５が電極端子２に保持され封口板１の下面に接触されて、金属材でできた封口板１の透孔１１に電極端子２を熱可塑性合成樹脂材のガスケット４で一体に成形してできたガスケット部３を有する密閉型電気化学デバイス用封口体を示す。

絶縁体５はその筒状壁２１が実施形態１および２に示すような封口板１の透孔１１と電極端子２の外周面２１との間の部位にはなく、電極端子２の外周面２１で下方側の段部２２の部位にある。この絶縁体５は、図１１および図１２に示すように、円板状または角板状の突片５９とこの突片５９の外周面から上方に突出する円筒状または角筒状の筒状壁６１とを有し、突片５９は電極端子２の段部２２の部位を取る囲むことができるようにしている。この突片５９の中央には端子挿通孔５９１が形成されており、この端子挿通孔５９１の周辺には複数個（図では４個）の樹脂埋め込み孔６０が形成されている。この樹脂埋め込み孔６０は下側が大きな孔で上側が小さな孔となった段状の孔形状である。また、実施形態２のように、端子挿通孔５９１の内周面には複数個の小突起５５が形成されて保持手段となり、端子挿通孔５９１の近傍位置で突片５９の上面には複数個の小突起５４が形成されて保持手段となる。また、筒状壁６１の上端には上方に突出した複数個の小突起６２が形成されて保持手段となる。この保持手段となる小突起５４、５５、６２の形状は円錐形または球形で先端が点接触のような部分接触させる形状であればよい。

次に、封口板１は実施形態１と同様に透孔１１が形成されているが、さらに封口板１の下面で透孔１１の周辺に環状の凹溝１３が形成されており、電極端子２を封口板１の透孔１１に配置した状態で、絶縁体５の突片５９の小突起５４、５５を電極端子２の段部２２に部分接触させて、絶縁体５を電極端子２に仮保持させて、絶縁体５の筒状壁６１の小突起６２を封口板１の下面の凹溝１３に部分接触させるようにして、実施形態１と同様にガスケット４の合成樹脂材にて封口板１および電極端子２と一体に成形することにより、絶縁体５の樹脂埋め込み孔６０にはガスケット４の端部（下端）４１にその合成樹脂材が充填されて、筒状壁６１を有する絶縁体５を内蔵したガスケット部３を有する封口体が形成されている。この場合、図１０においては、絶縁体５はガスケット部３の前記端部に露出しているが、露出させずにガスケット部３の端部と封口板１の下面との間に介在させてもよい。また、ガスケット部３の端部に形成されている絶縁体５の大きさは絶縁体５の外周面とガスケット４の周壁とが一致する大きさでガスケット部３の端部の大きさと同程度とすることにより、電極端子２の保持が強くなる。

この封口体の形成により、封口体が高熱の熱的応力を受けてガスケット４が熱溶融もしくは熱溶解しても、熱溶融もしくは熱溶解せずに残されている絶縁体５の保持手段（小突起５４、５５、６２）により電極端子２と封口板１との接触をさせにくく保持して電気的短絡を阻止することができる。このように形成された封口体は実施形態１または２または３と同様に図５に示す密閉型電気化学デバイスにもちいられる。なお、絶縁体５は電極端子２の下方の部位に形成されているが、上方の部位に形成してもよい。

（実施形態４）
図１３から図２４は、絶縁体５の異なる実施形態を示し、絶縁体５が上下に分割されたガスケット４Ａ、４Ｂが電極端子２のかしめにより結合されるようにしてできたガスケット部３を有する密閉型電気化学デバイス用封口体を示す。

図１５（Ｃ）および図１７において、封口板１はアルミニウムやステンレスなどの金属材でできており、透孔１１が形成されている。この透孔１１の形状は円形または矩形で、図においてはほぼ真円形を示し、その下面で透孔１１の周囲には凹所１４が透孔１１と連通して形成されている。また、電極端子２は、図１５（ａ）に示すように上端に外部電気接続子との接続部を有し、正極また負極となるように、アルミニウムまたは銅でできた円柱または角柱で下端２２はかしめ可能な形状となっており、下方の位置において押圧してかしめができるリベット形状で、上端の頭部２４から下方に向かう外周面２１で頭部２４の近傍には環状の凹所２３が形成されている。電極端子２の全体の長さは封口板１の透孔１１および凹所１４の部位において封口板１の上面および下面から突出できる大きさである。この電極端子２の外周面２１はかしめ固着により、封口板１の透孔１１の部位においてガスケット部３により封口板１と電気的に絶縁され密着接合されている。このガスケット部３は熱可塑性樹脂材でできたガスケットと電気絶縁材で熱溶融もしくは熱溶解がしない絶縁体５とからなる。

図１５（ｂ）、図１５（ｄ）、図１６および図１８において、ガスケットは、上側ガスケット４Ａと下側ガスケット４Ｂとからなり、その結合により円柱形または角柱形状となり、その熱可塑性樹脂材としては、実施形態１と同様にポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ塩化ビニール系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、ポリエチレンナフタレート系樹脂、ポリブチレンナフタレート系樹脂、フッ素系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂が例示できる。また、絶縁体５は、上側ガスケット４Ａと下側ガスケット４Ｂとに分割して形成されており、その素材は実施形態１と同様に電気絶縁材で熱溶融もしくは熱溶解がしない素材であり、フェノール系樹脂およびエポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂材およびセラミック材などが例示できる。上側ガスケット４Ａは上端部４２を有しその中央に端子挿入孔４２１が形成されており、その下面で端子挿入孔４２１の部位において絶縁体５の一部が形成されている。上側ガスケット４Ａにおける絶縁体５は下端が開口した筒状壁６３と、中央部に保持手段となる端子挿入孔６３１を有する端面６４とからなる。筒状壁６３の外周は、電極端子２の外周面２１を包囲して封口板１の透孔１１に密着接合される大きさであり、筒状壁６３には中空部６３２を有し、この中空部６３２の大きさは、下側ガスケット４Ｂの突壁４４が密着接合される大きさである。下側ガスケット４Ｂは上側ガスケット４Ａと同じ外周形状を有する下端部４３とその中央に端子挿入孔４３１を有する筒状の突壁４４とからなる。この下側ガスケット４Ｂの下端部４３の上面には突壁４４を取り囲む板状の突片６５が形成されている。この上側ガスケット４Ａと下側ガスケット４Ｂとを結合することにより、図２３に示すように、絶縁体５は筒状壁６３と、端面６４と、突片６５とで構成されている。

上側ガスケット４Ａおよび下側ガスケット４Ｂに絶縁体５を形成してガスケット部３を得るには、予め成形されてできた絶縁体５を射出成形型で上側ガスケット４Ａおよび下側ガスケット４Ｂのそれぞれの合成樹脂材と一体に成形すればよい。または絶縁体５が配置できるように溝加工をした上側ガスケット４Ａおよび下側ガスケット４Ｂに絶縁体５を載置または接合させてもよい。

次に、図１５、図２０、図２１および図２２を参照して、電極端子２を金属材でできた封口板１の透孔１１および凹所１４に、ガスケット部３を介してかしめ固着する方法について説明する。先ず、図１５（ａ）に示す電極端子２を図１５（ｂ）に示す上側ガスケット４Ａの上端部４２の端子挿入孔４２１および絶縁体５の端子挿入孔６３１に挿入して絶縁体５の端面６４の先端を保持手段とし電極端子２の凹所２３に挿入させて、図２０に示すように電極端子２と上側ガスケット４Ａとが一体化されて結合される。この場合、電極端子２を絶縁体５の端子挿入孔６３１に挿入する際、絶縁体５の端面６４の先端は、端子挿入孔６３１にて突出して損傷しやすいので、この端面６４の表面に熱可塑性樹脂またはシリコンゴム材などで被覆するか、柔軟なフェノール系樹脂をもちいてもよい。また、上側ガスケット４Ａに予め成形されてできた絶縁体５を射出成形型で上側ガスケット４Ａの合成樹脂材と一体に成形する方法を採用すれば、電極端子２と上側ガスケット４Ａとを一体に成形することができるので、上記のような挿入作業は不要となる。次に、図１５（Ｃ）に示す封口板１の上面側の透孔１１から下面側の凹所１４に、上側ガスケット４Ａを有する電極端子２を挿入して、図２１に示すように電極端子２と上側ガスケット４Ａとが封口板１に一体化されて結合される。この場合、上側ガスケット４Ａに予め成形されてできた絶縁体５を射出成形型で上側ガスケット４Ａの合成樹脂材と一体に成形する方法を採用すれば、電極端子２および封口板１を上側ガスケット４Ａとを一体に成形することができるので、上記のような挿入作業は不要となる。さらに、電極端子２および封口板１を有する上側ガスケット４Ａの下面に下側ガスケット４Ｂの突壁４４を透孔１１に挿入し、凹所１４に下端部４３の上面を挿入し、電極端子２が下側ガスケット４Ｂの端子挿入孔４３１から突出させて、図１５（ｅ）に示す端子挿入孔８１１を有する金属材でできたワッシャ８を下側ガスケット４Ｂの下端部４３に配置するようにして、端子挿入孔８１１にこの電極端子２を挿入して電極端子２の下端２２を上端の頭部２４と押圧することにより、図２２に示すように電極端子２の下端２２においてワッシャ８を圧縮し、上側ガスケット４Ａおよび下側ガスケット４Ｂとは密着接合するとともに封口板１とも密着接合する。その際、電極端子２の押圧作業により電極端子２の外周面２１は上側ガスケット４Ａおよび下側ガスケット４Ｂの端子挿入孔４２１、４３１にも密着接合される。この場合、ワッシャ８を下側ガスケット４Ｂと分離して下側ガスケット４Ｂの下端部４３に配置するようにしているが、後述する実施形態８に示すワッシャ８を下側ガスケット４Ｄと一体に形成されるように、ワッシャ８を下側ガスケット４Ｂと一体に成形してもよい。このようにして、封口板１の透孔１１および凹所１４において電極端子２の外周面２１と封口板１との間に電気絶縁材で熱溶融もしくは熱溶解がしない環状の絶縁体５が内蔵された密閉型電気化学デバイス用封口体が得られ、封口体にはガスケット部３が電気絶縁材で熱溶融もしくは熱溶解がしない絶縁体５を内蔵しているので、封口体が高熱の熱的応力を受けてガスケットが熱溶融もしくは熱溶解してもこの絶縁体５の保持手段（上側ガスケット４Ａにおける絶縁体５の端面６４の先端）により、電極端子２と封口板１とを接触させにくく保持して電気的短絡を阻止することができる。

図２４は、封口板１に２個の透孔１１が離間して形成され、それぞれの透孔１１に実施形態４の封口体を設け、透孔１１の間に防爆弁９が設けられている密閉型電気化学デバイスを示す。１０は、一端が開口した角筒状または円筒状の本体で、アルミニウムやステンレスなどの金属材でできている。この本体１０の開口端は前記封口体を有する封口板１で閉蓋されて、本体１０の開口端と封口板１の外周縁とはレーザなどの接合部材Ａにより接合されて本体１０は封口板１で密閉されている。この封口板１で密閉された本体１０の内部には電解液６および電極体７が収納されている。この電極体７は、リード板８１、８２により各封口体の電極端子２、２の下端のワッシャ８と電気接続されている。なお、この実施形態４においては、図５に示す密閉型電気化学デバイスと同様に、封口板１に２個の透孔１１が形成されて２個の電極端子２で正極および負極となる密閉型電気化学デバイスを示すが、封口板１に１個の透孔１１が形成されて１個の電極端子２を正極または負極とする密閉型電気化学デバイスでもよい。密閉型電気化学デバイスの電極端子２が２個のタイプであろうと１個のタイプであろうと、それぞれの透孔１１に形成されている封口体は、長年の使用によるガスケット部３と封口板１および電極端子２との間の気密性の劣化を防ぎ、電解液６が外部へ漏れ出にくくすることができるとともに、封口体が高熱の熱的応力を受けて上側ガスケット４Ａと下側ガスケット４Ｂとからなガスケットが熱溶融もしくは熱溶解しても、残された絶縁体５により電極端子２と封口板１とを接触させにくく保持して電気的短絡を阻止することができる。

（実施形態５）
図２５から図２７は、絶縁体５の異なる実施形態を示し、実施形態１から４に示す成形してできた絶縁体とは異なり、絶縁層でできた絶縁体をもちいて電極端子の外周面と封口板との間の小さな空間部においても電気的短絡を防止させた密閉型電気化学デバイス用封口体を示す。

図２７において、封口板１は実施形態１と同じでアルミニウムやステンレスなどの金属材でできており、透孔１１が形成されている。この透孔１１の内面を被覆する曲面絶縁層部６６および透孔１１の周縁の上下面を被覆する平面絶縁層部６６１とからなる絶縁層でできた絶縁体５が形成されている。この絶縁体５の素材は、電気絶縁材で熱溶融もしくは熱溶解がしない環状の素材であり、実施形態１と同様にフェノール系樹脂およびエポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂材およびセラミック材などが例示できるが、封口板１の透孔１１の内面および上下面に絶縁層を形成する方法としては封口板１との一体成形や封口板１へのセラミック材の塗装などがあり、図においては、熱硬化性樹脂との一体成形を例示しており、この一体成形を含む絶縁層の形成が絶縁体５を封口板１に保持させるようにする保持手段となる。この場合、絶縁体５の曲面絶縁層部６６および平面絶縁層部６６１はガスケット４が熱溶融もしくは熱溶解しても絶縁体５が封口板１の透孔１１の部位に残るようにするためにそれぞれ封口板１の透孔１１の内面および上下面に強固に密着接合されていることが好ましい。

図２５および図２６において、電極端子２は、正極また負極となるように、アルミニウムまたは銅でできた円柱または角柱の棒状で、その外周面２１よりも大きな形状の頭部２４を有する。また、封口板１に形成された絶縁体５は、実施形態１と同様に、熱溶融もしくは熱溶解がしない電気絶縁材でできており、ガスケット４の熱可塑性樹脂材で電極端子２と一体に成形することにより、絶縁体５がガスケット４に内蔵されてガスケット部３とし、このガスケット部３により、電極端子２の外周面２１は封口板１の透孔１１の部位におい、封口板１と電気的に絶縁され密着接合されている。また、このガスケット部３におけるガスケット４の熱可塑性樹脂材としては、実施形態１と同様にポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ塩化ビニール系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、ポリエチレンナフタレート系樹脂、ポリブチレンナフタレート系樹脂、フッ素系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂が例示できる。

このように形成された封口体は実施形態１と同様に図５に示す密閉型電気化学デバイスにもちいられる。この場合、絶縁体５は封口板１の透孔１１の部位に形成されているので、図２５に示すように、封口体が高熱の熱的応力を受けてガスケット４が熱溶融もしくは熱溶解しても絶縁体５が封口板１の透孔１１の部位に残っているので、電極端子２が、例えば、矢印Ｐ方向すなわち密閉型電気化学デバイスの本体内に動いても電極端子２の頭部２４の下面が封口板１に接触する状態になっても、残っている絶縁体５により電極端子２と封口板１との電気的絶縁がされ、電気的短絡を阻止することができる。

（実施形態６）
図２９および図３０は、絶縁体５の異なる実施形態を示し、実施形態５と同様に、絶縁層でできた絶縁体であるが、電極端子２に形成された密閉型電気化学デバイス用封口体を示す。

図３０において、電極端子２は、実施形態５と同様に正極また負極となるように、アルミニウムまたは銅でできた円柱または角柱の棒状で、その外周面２１よりも大きな形状の頭部２４を有するが、この頭部２４の下面および外周面２１を被覆する絶縁層でできた絶縁体５が形成されている。この電極端子２の外周面２１には環状または複数個分散した凹所２５が形成されて、絶縁層の絶縁体５がより強固に密着接合をさせているが、この凹所２５は形成されていなくてもよい。また、この絶縁体５の素材は、電気絶縁材で熱溶融もしくは熱溶解がしない環状の素材であり、実施形態１と同様にフェノール系樹脂およびエポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂材およびセラミック材などが例示できる。頭部２４の下面には平面絶縁層部６７１が形成されており、外周面２１には曲面絶縁層部６７が形成されているが、その絶縁層を形成する方法としては電極端子２との一体成形や電極端子２へのセラミック材の塗装などがあり、図においては、熱硬化性樹脂との一体成形を例示して保持手段としている。

図２９および図３０において、電極端子２に形成された絶縁体５は、実施形態１と同様に熱可塑性樹脂材ガスケット４で電極端子２と一体に成形することにより、熱溶融もしくは熱溶解がしない電気絶縁材でできた絶縁体５をガスケット４に内蔵させて、ガスケット部３とし、このガスケット部３により電極端子２の頭部２４の下面がガスケット４の上端４５にまた電極端子２の外周面２１は封口板１の透孔１１の部位において、電気的に絶縁され密着接合されている。また、このガスケット部３におけるガスケット４の熱可塑性樹脂材としては、実施形態１と同様にポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ塩化ビニール系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、ポリエチレンナフタレート系樹脂、ポリブチレンナフタレート系樹脂、フッ素系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂が例示できる。

このように形成された封口体は実施形態１と同様に図５に示す密閉型電気化学デバイスにもちいられる。この場合、絶縁体５は電極端子２に形成されているので、図２９に示すように、封口体が高熱の熱的応力を受けてガスケット４が熱溶融もしくは熱溶解しても絶縁体５が電極端子２に残り、電極端子２が例えば、実施形態５のように矢印Ｐ方向すなわち密閉型電気化学デバイスの本体内に動いて電極端子２の頭部２４の下面が封口板１に接触する状態になっても、残っている絶縁体５により電極端子２と封口板１との電気的絶縁がされ、電気的短絡を阻止することができる。なお、この実施形態６においては、電極端子２に形成された絶縁層の絶縁体５がガスケット４の熱溶融もしくは熱溶解時に電極端子２に残ることにより、電気的短絡を阻止するが、実施形態５のような封口板１の透孔１１の部位に形成した絶縁体５をもちいて電極端子２と封口板１との両方に絶縁体５を形成してもよい。

（実施形態７）
図３１は、実施形態５に示す絶縁体５をもちいて密閉型電気化学デバイス用封口体が高熱の熱的応力を受けてガスケット４が熱溶融もしくは熱溶解する場合の絶縁体５の異なる作用効果を示す。

図３１において、封口板１は実施形態５と同じで透孔１１の内面を被覆する曲面絶縁層部６６および透孔１１の周縁の上下面を被覆する平面絶縁層部６６１とからなる絶縁体５が形成されている。一方、電極端子２の頭部２４は実施形態１のように大きくはないが、電極端子２が矢印Ｐ方向（図２５）以外の方向、例えば、矢印Ｑ方向に動いて電極端子２の外周面２１が封口板１に接触する状態になっても、残っている絶縁体５により電極端子２と封口板１との電気的絶縁がされ、電気的短絡を阻止することができる。

（実施形態８）
図３２から図３４は、絶縁体５の異なる実施形態を示し、絶縁層でできた絶縁体５が封口板１に形成されて、実施形態４のように金属材でできた封口板１の透孔１１に電極端子２を熱可塑性合成樹脂材のガスケットを介してかしめ固着されるようにしてできたガスケット部３を有する密閉型電気化学デバイス用封口体を示す。

図３４において、封口板１はアルミニウムやステンレスなどの金属材でできており、透孔１１が形成されている。この透孔１１の形状は円形または矩形で、図３４（Ｃ）に示すように、下面に凹所１４が透孔１１と連通して形成されている。この封口板１にはその透孔１１の内面を被覆する曲面絶縁層部６６および透孔１１の周縁の上下面を被覆する平面絶縁層部６６１とからなる絶縁体５が形成されており、平面絶縁層部６６１の下端側は封口板１の下面の凹所１４の部位にあり、この凹所１４の外周方向には空間部１４１を残している。この絶縁体５の素材は、電気絶縁材で熱溶融もしくは熱溶解がしない素材であり、実施形態１と同様にフェノール系樹脂およびエポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂材およびセラミック材などが例示できるが、その絶縁層を形成する方法としては封口板１との一体成形や封口板１へのセラミック材の塗装などがあり、図においては、熱硬化性樹脂との一体成形を保持手段として例示している。また、ガスケットは図３４（ｂ）に示す上側ガスケット４Ｃと図３４（ｄ）に示す下側ガスケット４Ｄとからなり、その結合により円柱形または角柱形状となる。その熱可塑性樹脂材としては、実施形態１と同様にポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ塩化ビニール系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、ポリエチレンナフタレート系樹脂、ポリブチレンナフタレート系樹脂、フッ素系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂が例示できる。図３４（ｂ）において、上側ガスケット４Ｃは上端部４６を有し、その上面には端子挿入孔４６１が形成されており、下面には端子挿入孔４６１と連通した凹所４６２が形成された段状の孔形状となっている。図３４（ｄ）において、下側ガスケット４Ｄは上側ガスケット４Ｃと同じ外周形状を有する下端部４７とその中央に端子挿入孔４７１を有する筒状の突壁４８とからなり、この下側ガスケット４Ｄの下端部４７の上面には突壁４８を取り囲む環状の凹所４９が形成されている。また、下側ガスケット４Ｄの下端部４７の下面には端子挿入孔８１１を有する金属材でできたワッシャ８が一体に形成されている。さらに、電極端子２は、図３４（ａ）に示すように、実施形態４と同様に、上端に外部電気接続子との接続部を有し、正極また負極となるように、アルミニウムまたは銅でできた円柱または角柱のリベットで、下端２２はかしめ可能な形状となっている。

図３２および図３３において、電極端子２を上側ガスケット４Ｃの端子挿入孔４６１に挿入し、上側ガスケット４Ｃの凹所４６２に封口板１に形成した絶縁体５の平面絶縁層部６６１を挿入し、封口板１の透孔１１に下側ガスケット４Ｄの突壁４８を挿入してその凹所４９に絶縁体５の平面絶縁層部６６１の下端が収容するように凹所４９の外周の空間部１４１に挿入させた状態で電極端子２の下端２２を上端の頭部２４と押圧することにより、電極端子２の下端２２においてワッシャ８を圧縮し、上側ガスケット４Ｃおよび下側ガスケット４Ｄとは密着接合するとともに封口板１とも密着接合する。

このようにして、封口板１の透孔１１および凹所１４の部位において電極端子２の外周面２１と封口板１との間に電気絶縁材で熱溶融もしくは熱溶解がしない絶縁体５が内蔵された密閉型電気化学デバイス用封口体が得られ、この封口体にはガスケット部３が電気絶縁材で熱溶融もしくは熱溶解がしない絶縁体５を有しているので、封口体が高熱の熱的応力を受けて上側ガスケット４Ｃおよび下側ガスケット４Ｄが熱溶融もしくは熱溶解しても絶縁体５が封口板１の透孔１１および凹所１４の部位に残っているので、実施形態５または７のように電極端子２が、例えば、矢印ＰまたはＱ方向に動いても電極端子２が封口板１に接触する状態になっても、残っている絶縁体５により電極端子２と封口板１との電気的絶縁がされ、電気的短絡を阻止することができる。

このようにしてできた封口体は，実施形態４と同様に、図２４に示す密閉型電気化学デバイスにもちいられ、密閉型電気化学デバイスの電極端子２が２個のタイプであろうと１個のタイプであろうと、それぞれの透孔１１に形成されているので、長年の使用によるガスケット部３と封口板１および電極端子２との間の気密性の劣化を防ぎ、電解液６が外部へ漏れ出にくくすることができるとともに、封口体が高熱の熱的応力を受けて上側ガスケット４Ｃと下側ガスケット４Ｄとからなるガスケットが熱溶融もしくは熱溶解しても、残された絶縁体５により電極端子２と封口板１とを接触させにくく保持して電気的短絡を阻止することができる。

本発明の密閉型電気化学デバイス用封口体は、電極端子を金属材でできた封口板にガスケットにより電気絶縁され密着接合された封口体で、絶縁体を内蔵したガスケットにより高熱の熱的応力を受けてガスケットが熱溶融もしくは熱溶解しても電気的短絡を阻止する密閉型電池やキャパシタに有用である。

１ 封口板
２ 電極端子
３ ガスケット部
４ ガスケット
４Ａ 上側ガスケット
４Ｂ 下側ガスケット
５ 絶縁体

Claims (6)

1. 金属材でできた封口板の透孔に電極端子を熱可塑性樹脂材のガスケットを介して電気絶縁され密着接合された密閉型電気化学デバイス用封口体において、熱溶融もしくは熱溶解がしない電気絶縁材でできた絶縁体を前記ガスケットに内蔵させて、ガスケットが熱溶融もしくは熱溶解して発生する封口板の透孔における電極端子との電気的短絡を前記絶縁体により阻止するようにしたことを特徴とする密閉型電気化学デバイス用封口体。
2. 前記絶縁体は、少なくとも前記電極端子と封口板の何れか一方に保持させる保持手段を有することを特徴とする請求項１記載の密閉型電気化学デバイス用封口体。
3. 前記絶縁体は、筒状に成形された筒状壁を有し、前記筒状壁の上端または下端の少なくとも何れか一方に前記保持手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載の密閉型電気化学デバイス用封口体。
4. 前記絶縁体は、筒状に成形された筒状壁を有し、前記筒状壁は前記電極端子と封口板の透孔との間にあり、前記筒状壁の上端または下端の少なくとも何れか一方に前記保持手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載の密閉型電気化学デバイス用封口体。
5. 前記絶縁体の保持手段は、部分接触させる小突起であることを特徴とする請求項３または４に記載の密閉型電気化学デバイス用封口体。
6. 前記絶縁体は、前記電極端子と封口板の透孔との間にあって少なくとも前記電極端子と封口板の何れか一方に形成された絶縁層であることを特徴とする請求項１または２に記載の密閉型電気化学デバイス用封口体。

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