JP2016167350A - 蓄電素子及び蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ケース本体に蓋が溶接される蓄電素子の最小化、ひいては、この種の蓄電素子を複数重ね合わせてモジュール化した蓄電装置の最小化を図る。【解決手段】蓄電素子１は、先端が開口３ａの周縁を構成する壁部３２を備え、内部に電極体１０が収容されたケース本体３と、ケース本体３の開口３ａを塞ぐ蓋４とを備える。ケース本体３の壁部３２は、内面側に設けられた支持部４２と、支持部４２から開口側へ向けて突出する突出部４３とを備える。突出部４３の外面５２ｂは、壁部３２における突出部４３の開口３ａとは反対側に位置する部分４０の外面５２ａに対して同一面上又は内側に位置する。蓋４は、蓋の外面６２よりも外側へ突出部４３が突出するように、ケース本体３の支持部４２に支持されている。蓋４の外周面６３と突出部４３の内面５３との界面を含み、かつ突出部４３の外面５２ｂよりも内側に位置するように溶接部７０が形成されている。【選択図】図６

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池のような非水電解質二次電池を含む蓄電素子、及び、複数の蓄電素子をモジュール化した蓄電装置に関する。

一般に、リチウムイオン二次電池のような非水電解質二次電池を含む蓄電素子は、電極体を収容する外装体を備える。外装体は、金属製のケース本体と、ケース本体の開口を塞ぐ金属製の蓋とで構成されることがある。

この種の蓄電素子において、蓋は、ケース本体の開口を塞いだ状態でレーザ照射によって開口周縁に溶接されることがある。このようにケース本体に蓋をレーザ溶接する技術は、特許文献１を含む多くの文献に開示されている。

特開２０１３−１９６７７７号公報

ところで、ケース本体と蓋をレーザ溶接するとき、この溶接部の構造によっては、溶融した材料がケース本体の幅方向外側へ垂れて凝固することで、ケース本体の側面から突出するようにビードが形成され、このビードが突出した分だけ蓄電素子の寸法が増大する問題がある。特に、複数の蓄電素子を重ね合わせてモジュール化した蓄電装置においては、隣接する蓄電素子間にビードが介在することで蓄電素子間の間隔が拡がるため、蓄電装置の小型化が妨げられる。

なお、特許文献１には、プレス成形によってケース本体の側面に突出部を形成することが開示されていることから、特許文献１の蓄電素子では、ケース本体の側面に突出部が形成されることで蓄電素子の寸法が増大する問題について何ら考慮されていない。

そこで、本発明は、ケース本体に蓋が溶接される蓄電素子の最小化、ひいては、この種の蓄電素子を複数重ね合わせてモジュール化した蓄電装置の最小化を図ることを課題とする。

本発明は、先端が開口の周縁を構成する壁部を備え、内部に電極体が収容されたケース本体と、前記ケース本体の前記開口を塞ぐ蓋とを備え、前記ケース本体の前記壁部は、内面側に設けられた支持部と、前記支持部から開口側へ向けて突出する突出部とを備え、前記突出部の外面は、前記壁部における前記突出部の前記開口とは反対側に位置する部分の外面に対して同一面上又は内側に位置し、前記蓋は、前記蓋の外面よりも外側へ前記突出部が突出するように、前記ケース本体の前記支持部に支持され、前記蓋の外周面と前記突出部の内面との界面を含み、かつ前記突出部の外面よりも内側に位置するように溶接部が形成されている、蓄電素子を提供する。

ケース本体の壁部の突出部が蓋の外面よりも外側へ突出することで、蓋の外周面と突出部の内面との界面を溶接するとき、溶融した材料が壁部の厚み方向内側へ垂れやすくなる。これにより、溶融した材料が外側へ垂れることが抑制されるため、突出部の外面から突出するようなビードが形成されることを防止できる。また、突出部の外面は、壁部における突出部の開口とは反対側に位置する部分の外面から外側へ突出しないように設けられている。よって、ケース本体の寸法を最小化できる。

また、本発明は、上記の蓄電素子を複数備え、前記複数の蓄電素子は、前記壁部の厚み方向に重ね合わされている、蓄電装置を提供する。

蓄電装置を構成する各蓄電素子は、上記のように壁部の外面からのビード及び突出部の突出が防止されるため、隣接する蓄電素子間の間隔が最小化されるように複数の蓄電素子を重ね合わせることができる。これにより、蓄電装置全体の最小化が図られる。

本発明によれば、ケース本体に蓋が溶接される蓄電素子を最小化することができる。また、個々の蓄電素子が最小化されることにより、複数の蓄電素子が重ね合わされた蓄電装置の最小化が可能になる。

本発明の実施形態に係る非水電解質二次電池の斜視図。 図１の非水電解質二次電池の縦断面図。 本発明の実施形態に係る組電池の側面図。 組電池の変形例の側面図。 図１のＶ−Ｖ線断面図。 図５の部分VIの拡大図。 第１比較例に係る電池の外装体の一部の縦断面図。 図７の部分VIIIの拡大図。 第２比較例に係る電池の外装体の一部の縦断面図。 図９の部分Ｘの拡大図。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「側」、「端」を含む用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。さらに、以下の説明において、「略平行」、「略垂直」及び「略直角」という用語は、製造の精度の都合上、完全な「平行」、「垂直」及び「直角」に対して微小なずれが生じたものを含む意味で使用される。

［電池の全体構成］
図１及び図２は、本発明の実施形態に係るリチウムイオン二次電池（以下、単に「電池」という）１を示す。

図１及び図２に示すように、電池１は、例えば略直方体の外装体２を有する。外装体２には、電極体１０と電解液（図示せず）が収容されている。外装体２は、上端に開口３ａを有するケース本体３と、ケース本体３の開口３ａを塞ぐ蓋４とを備える。

ケース本体１１は長方形板状の底壁部３１と、底壁部３１の長辺から立ち上がる一対の長側壁部３２と、底壁部３１の短辺から立ち上がる一対の短側壁部３３とを備える。一対の長側壁部３２と一対の短側壁部３３の上端は、ケース本体３の開口３ａを画定している。蓋４は概ね長方形板状である。蓋４には、外装体２内のガスを排出するための安全弁８と、注液口を閉鎖する液栓９とが設けられている。

外装体２を構成するケース本体３と蓋４は、アルミニウム又はアルミニウム合金のような金属製である。ただし、ケース本体３と蓋４の材料は、金属であれば特に限定されるものでなく、互いに異なっていてもよい。外装体２のより具体的な構成は後に説明する。

図２に示すように、蓋４には、負極及び正極の外部端子１４，１５と、電極体１０と外部端子１４，１５を電気的に接続する負極及び正極の集電体２０，２１とが固定されている。

負極外部端子１４は蓋４の一端側（図２において左側）に配置され、正極外部端子１５は蓋４の他端側（図２において右側）に配置されている。負極外部端子１４は、例えば負極外部端子１４とは別体のリベット（図示せず）によって、上部パッキン１６を介して蓋４の上面に加締固定されている。正極外部端子１５は、例えば正極外部端子１５と一体のリベット部によって、上部パッキン１６を介して蓋４の上面に加締固定されている。

電極体１０は、いずれも帯状である正極電極シート、負極電極シート、及び、両電極シート間に介在するセパレータを重ね合わせて、巻回軸周りに長楕円状に巻回した巻回体である。巻回軸が延びる方向における電極体１０の一端（図２において左側の端部）には、負極電極シートに電気的に導通した負極リード部１１ｄが設けられ、他端には、正極電極シートに電気的に導通した正極リード部１２ｄが設けられている。

負極及び正極の各集電体２０，２１は、蓋４の下面に固定される基部２０ａ，２１ａと、該基部２０ａ，２１ａから下方へ延びる一対の脚部２０ｂ，２１ｂと、を有する。負極集電体２０の基部２０ａは、負極外部端子１４に電気的に接続されるように、例えば上記のリベットによって、下部パッキン１８を介して蓋４の下面に加締固定されている。正極集電体２１の基部２１ａは、正極外部端子１５に電気的に接続されるように、例えば上記のリベット部によって、下部パッキン１８を介して蓋４の下面に加締固定されている。

負極集電体２０の脚部２０ｂは、電極体１０の負極リード部１１ｄに電気的及び機械的に接続されている。具体的には、例えば、負極集電体２０の一対の脚部２０ｂによって電極体１０の負極リード部１１ｄを挟み込むとともに、一対の脚部２０ｂをＣ形のクリップ２６で挟み込み、クリップ２６の外側から超音波溶接を行うことで、負極集電体２０の脚部２０ｂと電極体１０の負極リード部１１ｄとが接続される。

同様に、正極集電体２１の脚部２１ｂは、電極体１０の正極リード部１２ｄに電気的及び機械的に接続されている。具体的には、例えば、正極集電体２１の一対の脚部２１ｂによって電極体１０の正極リード部１２ｄを挟み込むとともに、一対の脚部２１ｂをＣ形のクリップ２６で挟み込み、クリップ２６の外側から超音波溶接を行うことで、正極集電体２１の脚部２１ｂと電極体１０の正極リード部１２ｄとが接合される。

本実施形態では、負極外部端子１４はアルミニウム又はアルミニウム合金製であり、負極外部端子１４と負極集電体２０を蓋４に固定するための上記リベット、及び負極集電体２０は銅又は銅合金製である。また、正極外部端子１５及び正極集電体２１はアルミニウム又はアルミニウム合金製である。

以上のように、蓋４に負極及び正極の集電体２０，２１が固定され、負極及び正極の集電体２０，２１に電極体１０が接合されることで、電極体１０は、負極集電体２０及び正極集電体２１を介して蓋４に吊り下げ支持される。

なお、以上で説明した電池１の全体構成は一例に過ぎず、後述する外装体２の構成以外の電池１の構成は任意に変更可能である。

［組電池の構成］
図３は、本発明の実施形態に係る組電池８０を模式的に示す側面図である。図３に示すように、組電池８０は、上記の電池１を所定の積層方向Ｘに複数重ね合わせてモジュール化してなる蓄電装置である。積層方向Ｘは、ケース本体３の長側壁部３２（図１参照）の壁厚方向に平行な方向である。

上記のように重ね合わされた複数の電池１のうち、積層方向Ｘの両側において最も外側に配置された電池１の更に外側には例えば樹脂製のエンドプレート８２が重ねられている。このように重ね合わされた複数の電池１及び一対のエンドプレート８２からなる積層体は、例えば金属製の複数の拘束バンド８４の両端部によって、積層方向Ｘの両側から挟み込まれている。各拘束バンド８４の両端部は、例えばボルトによってエンドプレート８２に固定されている。これにより、複数の電池１は積層状態に保持される。複数の電池１の外部端子１４，１５間は、バスバー８６のような接続部材を介して電気的に接続されている。

ただし、図３に示す組電池８０の構成は一例に過ぎず、組電池の構成は、上記の積層方向Ｘに複数の電池１を重ね合わせたものであれば、種々の変更が可能である。

図４は、変形例に係る組電池９０を模式的に示す側面図である。図４に示す組電池９０では、隣接する電池１間にスペーサ９８が介在するように複数の電池１が積層されている。組電池９０におけるその他の構成は、図３に示す組電池８０と同様であり、組電池９０を構成する複数の電池１は、エンドプレート８２及び拘束バンド８４を用いて、スペーサ９８を介した積層状態に保持されている。

図４に示す組電池９０によれば、隣接する電池１間に介装されたスペーサ９８によって、電池１間の絶縁を確実に果たすとともに、複数の電池１を相互に位置決めすることができる。

［外装体］
以下、電池１の外装体２のより具体的な構成を説明する。

図１及び図２に示すように、蓋４は、ケース本体３における開口３ａの周縁部、すなわち長側壁部３２の上端部及び短側壁部３３の上端部に溶接されている。長側壁部３２と蓋４の接合部と、短側壁部３３と蓋４の接合部とは、互いに同様の接合構造となっている。

図５及び図６を参照しながら、ケース本体３と蓋４との接合部及びその周辺部の構成について説明する。なお、図５は、図１のＶ−Ｖ線断面における電池１の一部を示す断面図であり、図６は、図５の部分VIの拡大図である。

以下においては、図５及び図６に図示されたケース本体３の長側壁部３２と蓋４との接合部について説明し、短側壁部３３と蓋４との接合部については図示及び説明を省略する。以下の説明において、長側壁部３２を単に「壁部３２」ともいう。

図５に示すように、各壁部３２は、外装体２に収容された電極体１０に対向する内面５１と、内面５１とは反対側に位置する外面５２とを備えている。壁部３２の内面５１及び外面５２は、蓋４の厚み方向に略平行に配置されている。蓋４は、外装体２に収容された電極体１０に対向する内面６１と、内面６１とは反対側に位置する外面６２とを備えている。蓋４の内面６１及び外面６２は、壁部３２の厚み方向に略平行に配置されている。

各壁部３２の上端の内側コーナ部には切欠部４１が設けられている。切欠部４１は断面Ｌ形であり、これにより、壁部３２の上端部は、壁厚方向の内側部分に比べて外側部分が高くなる段状に形成されている。

壁部３２における切欠部４１よりも下側部分は、底壁部３１（図１及び図２参照）から上方に延びる壁部本体４０とされ、壁部３２における切欠部４１よりも壁厚方向外側の部分は、壁部本体４０の上端から上方に突出した突出部４３とされている。突出部４３の上端はケース本体３の開口３ａの周縁を構成している。つまり、壁部本体４０は、突出部４３の開口３ａとは反対側に位置し、突出部４３よりも大きな壁厚を有する。

壁部３２の上端部における内面５１側には、蓋４の端部を支持する支持面部４２が設けられている。支持面部４２は、切欠部４１の下端、すなわち壁部本体４０の上端に形成されている。支持面部４２は、壁部３２の厚み方向に略平行な面で構成されている。これにより、支持面部４２は、その略全面に蓋４の内面６１の端部が接した状態で蓋４を支持できる。

支持面部４２は、一対の長側壁部３２及び一対の短側壁部３３のそれぞれに設けられていることにより、ケース本体３の開口３ａ周縁に沿って全周に亘って形成されている。これにより、蓋４の内面６１の周縁部は、全周に亘って支持面部４２に支持されている。かかる構造により、ケース本体３に蓋４を溶接するとき、蓋４の周縁部全体を支持面部４２上に仮置きすることができる。

壁部３２の厚み方向において蓋４の外側には、支持面部４２から開口３ａ側に向けて、すなわち上方へ向けて突出する突出部４３が配置されている。突出部４３も、一対の長側壁部３２及び一対の短側壁部３３のそれぞれに設けられていることにより、ケース本体３の開口３ａ周縁に沿って全周に亘って形成されている。これにより、支持面部４２に支持された蓋４は、突出部４３によって全周に亘って囲まれている。そのため、溶接作業のために上記のように仮置きされた蓋４を突出部４３によって短手方向および長手方向に位置決めすることができ、これにより、ケース本体３内への蓋４の脱落を防止できる。

図６に示すように、壁部３２の突出部４３は、蓋４の厚み方向に略平行に延びるように配置されている。突出部４３は、壁部本体４０の外面５２ａと同一面上に配置された外面５２ｂを備えている。これにより、壁部３２の外面５２は、同一面上に連なる壁部本体４０の外面５２ａと突出部４３の外面５２ｂとからなる平坦面となっている。

突出部４３は、壁部本体４０の内面５１よりも外側に位置する内面５３を備えている。突出部４３の内面５３は、略直角のコーナを介して支持面部４２に隣接している。突出部４３の内面５３は、壁部３２の厚み方向に対して略垂直、すなわち、蓋４の厚み方向に略平行に配置されている。蓋４の外周面６３は、蓋４の厚み方向に略平行な面である。これにより、突出部４３の内面５３と、蓋４の外周面６３とは、互いに略平行に配置された状態で対向している。

突出部４３は、外面５２ｂの上端と内面５３の上端とに跨がる上面５４を備えている。上面５４は、それぞれ略直角のコーナを介して外面５２ｂと内面５３とに隣接しており、壁部３２の厚み方向に略平行に配置されている。

突出部４３は、蓋４の外面６２よりも蓋４の厚み方向外側へ突出している。これにより、突出部４３の上面５４と蓋４の外面６２との間に、蓋４の外面６２よりも突出部４３の上面５４が高くなるような段差が生じている。

上述のように、蓋４には外部端子１４，１５、集電体２０，２１及び電極体１０のような種々の部品が組み付けられるため、蓋４には、ケース本体３よりも高い剛性が要求される。この要求に応えるため、蓋４の厚みＤ２は、ケース本体３の壁部本体４０の厚みＤ１よりも大きくなっている。例えば、壁部本体４０の厚みＤ１は、０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であり、蓋４の厚みＤ２は、１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。

蓋４は、その厚み方向外側からのレーザ照射によって、ケース本体３の壁部３２の上端部に溶接されている。具体的には、上方から、壁部３２の突出部４３の上面５４における内面５３側の端部近傍に向けて、蓋４の厚み方向に平行な方向に沿ってレーザが照射され、これにより、蓋４の端部と壁部３２の上端部とに跨がる溶接部７０が、蓋４の厚み方向に延びるように形成される。溶接部７０は、蓋４の外周面６３と壁部３２の突出部４３の内面５３との界面を含み、かつ突出部４３の外面５２ｂよりも内側に位置するように形成されている。

なお、図６では、溶接部７０の最深部が支持面部４２よりも上側に位置する例が図示されているが、符号７８の二点鎖線で示すように、溶接部７０は、その最深部が支持面部４２よりも下側に位置するように形成されてもよい。この場合、溶接部７０には、蓋４の外周面６３と壁部３２の突出部４３の内面５３との界面に加えて、蓋４の内面６１と壁部３２の支持面部４２との界面が含まれるため、ケース本体３と蓋４との接合強度を高めることができる。

また、ケース本体３の壁部３２と蓋４との溶接作業は、外部端子１４，１５の取付け時等に僅かに生じた蓋４の変形を矯正するように押さえ板（図示せず）によって上方から蓋４を押させ付けるとともに、ケース本体３の膨らみを抑制しつつ蓋４の内面６１と壁部３２の支持面部４２との隙間を最小化するようにチャック板（図示せず）によって壁厚方向の外側から壁部３２を押し付けた状態で行われる。

さらに、レーザの照射方向は、蓋４の外周面６３と壁部３２の突出部４３の内面５３との界面に平行な方向、すなわち、壁部３２の厚み方向に垂直な方向であることが好ましい。これにより、蓋４の外周面６３と壁部３２の突出部４３の内面５３との界面に沿って延びるように溶接部７０が形成されることで、高い接合強度が得られる。

ただし、突出部４３よりも壁厚方向内側で蓋４よりも上側の位置から、蓋４の外周６３と壁部３２の突出部４３の内面５３との界面に向かって斜め下方にレーザを照射してもよい。この場合、壁厚方向と蓋厚方向とに垂直な方向から見たとき、蓋４の外周面６３と壁部３２の突出部４３の内面５３との界面と、レーザの照射方向との間に角度ずれが生じることになる。しかしながら、本実施形態では突出部４３の内面５３が支持面部４２から上方へ真っ直ぐ延びるように配置されているため、仮に突出部４３の内面５３が支持面部４２から壁厚方向の外側に向かって斜め上方に延びるように配置される構成に比べて、上記の角度ずれを小さくすることができ、これにより、接合強度の向上が図られる。

以上の外装体２の構成により、本実施形態に係る電池及び組電池は、種々の作用効果を奏する。以下、本実施形態の作用効果について、図７及び図８に示す第１比較例に係る電池１０１、並びに、図９及び図１０に示す第２比較例に係る電池２０１と対比しながら説明する。

図７は、第１比較例に係る電池１０１の外装体１０２の一部を示す図５と同様の縦断面図であり、図８は、図７に示す部分VIIIの拡大図である。

図７に示すように、第１比較例に係る電池１０１においても、外装体１０２はケース本体１０３と蓋１０４とで構成されている。ケース本体１０３の壁部１３０は、壁部本体１４０と、壁部本体１４０の上端から上方に突出する突出部１４３を備えている。壁部本体１４０の上端には、蓋１０４の端部を支持する支持面部１４２が形成されている。

以上の構成は本実施形態と同様であるが、第１比較例では、支持面部１４２に支持された蓋１０４の外面１０５と、壁部１３０の突出部１４３の上面１４４とが同一面上に配置されており、これら外面１０５と上面１４４との間に、本実施形態のような段差が生じていない。

図８に示すように、第１比較例に係る電池１０１において、蓋１０４と壁部１３０の突出部１４３との界面を含む溶接部１７０を形成するために、上方からレーザ照射を行うと、突出部１４３の上面１４４と蓋１０４の外面１０５との間に本実施形態のような段差がないことにより、溶融した材料が壁厚方向の外側へ垂れやすくなる。そのため、ケース本体１０３の上端部に、壁部１３０の外面１５２よりも壁厚方向外側に突出するビード１７２が形成されやすくなる。

したがって、第１比較例では、上記のようなビード１７２が形成されることにより、壁厚方向におけるビード１７２の突出量Ｒの分だけ、ケース本体１０３の寸法、ひいては電池１０１の寸法が増大してしまう。

また、第１比較例に係る電池１０１を複数重ね合わせて図３に示すような組電池を組み立てるとき、隣接する電池１０１間、及び、電池１０１とエンドプレート８２との間にビード１７２が介在することで、積層方向Ｘにおいて組電池の寸法Ｌ１が増大してしまう。

同様に、第１比較例に係る電池１０１を複数重ね合わせて図４に示すような組電池を組み立てるとき、電池１０１とスペーサ９８との間、及び、電池１０１とエンドプレート８２との間にビード１７２が介在することで、積層方向Ｘにおいて組電池の寸法Ｌ２が増大してしまう。

また、第１比較例において、スペーサ９８及びエンドプレート８２の形状を、ビード１７２との干渉が回避されるような形状とすることで、組電池の寸法増大を抑制することが考えられるが、この場合、スペーサ９８及びエンドプレート８２の特別な加工が必要になる。

これに対して、本実施形態によれば、図５及び図６に示すようにケース本体３の壁部３２の突出部４３が蓋４の外面６２よりも上側へ突出することで、上方からのレーザ照射によって蓋４の外周面６３と突出部４３の内面５３との界面を溶接するとき、突出部４３から溶融した材料が壁厚方向内側へ垂れやすくなる。そのため、本実施形態によれば、蓋４の外面６２と突出部４３の上面５４とに跨がるようなビード７２が形成されやすくなり、このようなビード７２の生成は電池１の寸法に影響を及ぼさない。

また、本実施形態によれば、壁部３２の外面５２が壁部本体４０から突出部４３にかけて平坦に形成されており、壁部３２には、外面５２から壁厚方向外側に突出する部分は存在しない。よって、本実施形態によれば、壁厚方向において、ケース本体３の寸法、ひいては電池１の寸法の最小化を図ることができる。

したがって、本実施形態によれば、個々の電池１において、壁部３２の外面５２からの突出が抑制されることで、図３又は図４に示すような組電池８０，９０を組み立てるとき、隣接する電池１間、電池１とエンドプレート８２との間、及び、電池１とスペーサ９８との間の間隔を最小化することができる。これにより、積層方向Ｘにおいて、組電池８０，９０の最小化が図られる。

また、本実施形態によれば、第１比較例のようなビード１７２の形成が防止されるため、組電池８０，９０の製造において、ビード１７２との干渉を回避するための特別な加工をエンドプレート８２及びスペーサ９８に施す必要がない。

さらに、本実施形態によれば、蓋４の溶接作業時に用いられる上記のチャック板と、壁部３２の外面５２との接触を妨げるような突出部が、壁部３２の外面５２に存在しない。そのため、チャック板による押し付け荷重が壁部３２の外面５２において効果的に分散されるため、壁部３２及びチャック板の損傷を抑制できる。また、該チャック板が、溶融した溶接部７０を冷却するためのヒートシンク機能を有する場合、壁部３２との接触面積が大きいことにより、効果的な放熱を行うことができる。これにより、溶接部７０を正常に凝固させることができ、溶接の品質向上を図ることができる。

ところで、本実施形態において、蓋４の外面６２からの突出部４３の突出量Ｄ４は、少なくとも、蓋４の厚み方向における溶接部７０の溶け込み深さＤ３よりも小さく、具体的には、０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であることが好ましい。突出量Ｄ４が０．１ｍｍ未満であれば、溶接時に溶融する材料が壁厚方向外側へ垂れることを確実に防止できず、突出量Ｄ４が０．２ｍｍよりも大きければ、ビード７２に割れが生じやすくなる。

図９は、第２比較例に係る電池２０１の外装体２０２の一部を示す図５と同様の縦断面図であり、図１０は、図９に示す部分Ｘの拡大図である。

図９に示すように、第２比較例に係る電池２０１においても、外装体２０２はケース本体２０３と蓋２０４とで構成されている。第２比較例に係る電池２０１において、蓋２０４は、ケース本体２０３の壁部２４０の上面２５２を覆う周縁部２０６と、周縁部２０６よりも下方に突出して壁部２４０の内面２５１に係合する厚肉部２０７とを備えている。

図１０に示すように、第２比較例に係る電池２０１においても、本実施形態と同様、壁部２４０の厚みＳ１は、蓋２０４の厚みＳ２よりも小さい。また、本実施形態と異なり、蓋２０４と壁部２４０との溶接は側方からのレーザ照射により行われる。これにより、蓋２０４の周縁部２０６と壁部２４０の上面２５２との界面を含む溶接部２７０が形成されている。このように形成される溶接部２７０の溶け込み深さＳ３は、せいぜい壁部２４０の厚みＳ１と同程度であり、壁厚Ｓ１よりも深い溶接部２７０を形成することは難しい。

また、第２比較例に係る電池２０１では、外装体２０２に収容された電極体（図示せず）の膨張により、ケース本体２０３の開口周縁部が壁厚方向外側へ押し拡げられると、壁部２４０の内面２５１と蓋２０４の厚肉部２０７の外周面２０８との隙間が拡がることがある。そのため、溶接時に上記のように照射されるレーザが厚肉部２０７の外周面２０８と壁部２４０の内面２５１との隙間を通ってケース本体２０３内へ侵入しやすくなる。

これに対して、本実施形態によれば、次のような効果が得られる。

図５及び図６に示すように、本実施形態において、溶接部７０の溶け込み深さを、蓋４の厚み方向における蓋４の外面６２から溶接部７０の最深部までの距離Ｄ３と定義する。溶接部７０におけるケース本体３の壁部３２と蓋４との界面は、ケース本体３の壁部本体４０よりも厚肉の蓋４の外周面６３に沿って形成されているため、溶接部７０の溶け込み深さＤ３を大きく確保しやすい。これにより、溶け込み深さＤ３は、壁部本体４０の厚みＤ１よりも大きくなっている。

さらに、本実施形態によれば、突出部４３の内面５３が壁部３２の厚み方向に対して略垂直に配置されていることにより、壁厚方向及び蓋厚方向に垂直な方向から見たとき、蓋４の上側から照射されるレーザの照射角度は、蓋４の外周面６３と壁部３２の突出部４３の内面５３との界面に平行、又は、該界面との角度ずれが小さくなるような角度となる。そのため、溶接部７０の溶け込み深さＤ３を効果的に増大させることができ、これにより、ケース本体３と蓋４との接合強度を高めることができる。

また、本実施形態では、仮に電極体１０の膨張によりケース本体３の開口周縁部が壁厚方向外側へ押し拡げられても、壁部３２の支持面部４２と蓋４の内面６１との隙間は拡がらないため、溶接時に照射されるレーザが当該隙間を通過し難い。これにより、ケース本体３内へのレーザの侵入が抑制され、レーザによる電極体１０の性能への悪影響を防止できる。

以下、本実施形態のその他の効果について説明する。

本実施形態によれば、壁部３２の支持面部４２に蓋４が載置されるため、溶接作業時における蓋４の落ち込みを防止できる。また、支持面部４２は、壁部３２の厚み方向に略平行に配置されているため、支持面部４２に蓋４を押し付けることよって、蓋４を確実に壁部３２の所定高さに位置決めできる。さらに、支持面部４２は、複数の壁部３２に設けられているため、これらの支持面部４２に蓋４が載置されることで、蓋４の良好な平面度を確保することができる。これにより、蓋４に設けられた外部端子１４，１５の平面度、及び、蓋４と外部端子１４，１５との平行度を良好に確保できるとともに、蓋４と壁部３２との溶接部に向けて照射されるレーザの焦点距離を一定にすることができ、これにより、溶接の品質向上が図られる。

また、支持面部４２は開口３ａの全周に亘って設けられているため、上方から照射されたレーザを支持面部４２によって確実に遮ることができ、これにより、ケース本体３内へのレーザの侵入を効果的に防止できる。さらに、溶接作業時に、支持面部４２の全周に蓋４が押し付けられることで、蓋４のたわみを効果的に矯正することができる。また、このような支持面部４２に対する蓋４の押し付けが維持された状態で溶接部７０の冷却が行われるとき、蓋４の周縁部が全周に亘って支持面部４２に押し付けられていることにより、収縮による蓋４のひずみが効果的に抑制される。このようにたわみの矯正及びひずみの抑制を図りつつケース本体３に蓋４が接合されることで、蓋４の平面度が効果的に高められる。

さらに、本実施形態によれば、突出部４３の内面５３が蓋４の厚み方向に略平行に配置されていることにより、溶接作業時にチャック板が壁部３２の外面５２に押し付けられるとき、チャック板から壁部３２の突出部４３を介して蓋４に伝達される押し付け荷重は、蓋４の厚み方向に対して垂直な方向に作用する。したがって、チャック板による蓋４への押し付け荷重によって蓋４がたわむことを抑制できる。また、蓋４の変形を抑制しつつ、チャック板による壁部３２に対する押付け力の増大を図ることができるため、蓋４の外周面６３と壁部３２の突出部４３の内面５３との隙間を効果的に最小化することができ、これにより、溶接の品質を高めることができる。

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、壁部３２の突出部４３の外面５２ｂが壁部本体４０の外面５２ａに対して同一面上に連なるように配置される例を説明したが、突出部４３の外面５２ｂは、壁部本体４０の外面５２ａよりも内側に配置されてもよい。

また、上述の実施形態では、壁部３２の切欠部４１が断面Ｌ形であり、支持面部４２が壁厚方向に略平行に配置され、突出部４３の内面５３が壁厚方向に略垂直に配置される例を説明したが、切欠部４１、支持面部４２及び突出部４３の内面５３の形状は、蓋４の端部における支持面部４２との対向部の形状に応じて適宜変更可能である。

さらに、上述の実施形態では、ケース本体３の長側壁部３２と蓋４との接合構造が、短側壁部３３と蓋４との接合構造と同様である例を説明したが、これらの接合構造は互いに異なっていてもよい。

また、上述の実施形態では、リチウムイオン二次電池を例に本発明に係る蓄電素子を説明したが、本発明は、リチウムイオン二次電池以外の二次電池、一次電池、キャパシタを含む種々の蓄電素子に適用できる。

１ 電池（蓄電素子）
２ 外装体
３ ケース本体
３ａ 開口
４ 蓋
１０ 電極体
１４ 負極外部端子
１５ 正極外部端子
１６ 上部パッキン
１８ 下部パッキン
２０ 負極集電体
２１ 正極集電体
３１ 底壁部
３２ 長側壁部
３３ 短側壁部
４０ 壁部本体
４１ 切欠部
４２ 支持面部（支持部）
４３ 突出部
５１ 壁部本体の内面
５２ａ 壁部本体の外面
５２ｂ 突出部の外面
５３ 突出部の内面
５４ 壁部の上面
６１ 蓋の内面
６２ 蓋の外面
６３ 蓋の外周面
７０ 溶接部
７２ ビード
８０，９０ 組電池（蓄電装置）
８２ エンドプレート
８４ 拘束バンド
８６ バスバー
９８ スペーサ

Claims (8)

1. 先端が開口の周縁を構成する壁部を備え、内部に電極体が収容されたケース本体と、
   前記ケース本体の前記開口を塞ぐ蓋と
   を備え、
   前記ケース本体の前記壁部は、内面側に設けられた支持部と、前記支持部から開口側へ向けて突出する突出部とを備え、
   前記突出部の外面は、前記壁部における前記突出部の前記開口とは反対側に位置する部分の外面に対して同一面上又は内側に位置し、
   前記蓋は、前記蓋の外面よりも外側へ前記突出部が突出するように、前記ケース本体の前記支持部に支持され、
   前記蓋の外周面と前記突出部の内面との界面を含み、かつ前記突出部の外面よりも内側に位置するように溶接部が形成されている、蓄電素子。
2. 前記突出部の内面は、前記壁部の厚み方向に対して略垂直に配置されている、請求項１に記載の蓄電素子。
3. 前記突出部の内面は、前記蓋の厚み方向に略平行に配置されている、請求項１または請求項２に記載の蓄電素子。
4. 前記支持部は、前記壁部の厚み方向に略平行な面である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の蓄電素子。
5. 前記壁部は、前記突出部の前記開口とは反対側に位置し、前記突出部よりも壁厚の大きい壁部本体を備え、
   前記支持部は、前記壁部本体の先端に形成されている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の蓄電素子。
6. 前記蓋の厚み方向における前記溶接部の深さは、前記壁部本体の壁厚よりも大きい、請求項５に記載の蓄電素子。
7. 前記蓋の外面からの前記突出部の突出量は、前記蓋の厚み方向における前記溶接部の深さよりも小さい、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の蓄電素子。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の蓄電素子を複数備え、
   前記複数の蓄電素子は、前記壁部の厚み方向に重ね合わされている、蓄電装置。

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