JP2018046000A - 蓄電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】気密漏れが生じる可能性を低減する。【解決手段】蓄電素子１０は、本体部４３０と本体部４３０から突出した第一タブ部（正極タブ部４１０）を有する電極体４００と、電極体４００を収容する容器１００と、を備える。第一タブ部に電気的に接続された第一集電体（正極集電体２５０）または第一タブ部と容器１００とは、いずれか一方から他方に向けて突出する凹凸構造のかしめ接合部（突部２６１、凹部２６２、正極膨出部１１５及び凹部１１５１）を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、蓄電素子に関する。

蓄電素子においては、容器内に電極体が収容されており、この電極体に電気的に接続された端子が容器を貫通して設けられている。容器と端子との間には封止部材が介在しており、この封止部材によって端子周辺の気密性を確保している（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１６５６４３号公報

ところで、封止部材によって気密性は確保されてはいるが、万が一封止部材が破損してしまうと、容器における端子が貫通した部位から気密漏れが生じるおそれがある。

このため、本発明の課題は、気密漏れが生じる可能性を低減することのできる蓄電素子を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子は、本体部と本体部から突出した第一タブ部とを有する電極体と、電極体を収容する容器と、を備え、第一タブ部に電気的に接続された第一集電体または第一タブ部と、容器とは、一方から他方に向けて突出する凹凸構造のかしめ接合部を有する。

この構成によれば、第一タブ部に電気的に接続された第一集電体または第一タブ部と、容器とが、一方から他方に向けて突出する凹凸構造のかしめ接合部を有しているので、容器を貫通させなくとも第一集電体または第一タブ部が容器に接続されることになる。それ故、第一集電体または第一タブ部と容器との間においては、封止部材を設けなくとも気密性を確保することができる。したがって、封止部材を用いて気密性を確保する場合と比べても、気密漏れが生じる可能性を低減させることができる。

また、電極体は、本体部から突出した第二タブ部を有し、蓄電素子は、第一集電体と、第二タブ部に電気的に接続された第二集電体と、容器に取り付けられて、第一集電体を介して第一タブ部に電気的に接続された導電部材と、容器に取り付けられて当該容器を貫通し、第二集電体を介して第二タブ部に電気的に接続された第二端子と、第二端子または第二集電体と容器との間に配置された絶縁性の封止部材と、を備えてもよい。

第二端子または第二集電体と容器との間には、絶縁性の封止部材が設けられているので、導電部材側の極性と、電極端子側の極性とが容器上で短絡することを防止することができる。

また、第一タブ部、導電部材及び第一集電体は正極であり、第二タブ部、第二端子及び第二集電体は負極であってもよい。

この構成によれば、正極である第一タブ部または第一集電体が容器に電気的に接続されているので、容器が正極電位になる。したがって、容器が溶けにくくなり、長期的に安定した状態を維持することができる。

また、容器におけるかしめ接合部が第一端子をなし、導電部材は、第一端子に接続されるバスバーであってもよい。

この構成によれば、容器におけるかしめ接合部が、バスバーの接続される第一端子をなしているので、第一端子専用の部材を別途設けなくともよい。このため、部品点数を削減することができる。

また、導電部材は、容器におけるかしめ接合部に対して位置決めされていてもよい。

この構成によれば、容器におけるかしめ接合部に対して、導電部材が位置決めされているので、位置決め専用の部位を別途設けなくとも、導電部材を位置決めすることができる。

本発明によれば、蓄電素子における気密漏れが生じる可能性を低減することができる。

実施の形態に係る蓄電素子の外観を示す斜視図である。 実施の形態に係る蓄電素子の部分分解斜視図である。 実施の形態に係る電極体の構成を示す斜視図である。 実施の形態に係る蓋体と、正極集電体との接合構造を示す断面図である。 実施の形態に係るかしめ接合部を拡大して示す断面図である。 変形例１に係る正極端子の概略構成を示す断面図である。 変形例２に係る正極端子の概略構成を示す断面図である。 変形例３に係る蓋体と、バスバーとの接合構造を示す断面図である。 変形例４に係る蓋体と、電極体の正極タブ部との接合構造を示す断面図である。 変形例５に係る蓋体と、電極体の正極タブ部との接合構造を示す断面図である。 変形例６に係る電極体の構成を示す斜視図である。 変形例６に係る電極体のその他の例を示す模式図である。 変形例６に係る電極体のその他の例を示す模式図である。 変形例７に係る電極体の構成を示す斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態における蓄電素子について説明する。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。

また、以下で説明する実施の形態は、本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

まず、図１及び図２を用いて、実施の形態における蓄電素子１０の全般的な説明を行う。

図１は、実施の形態に係る蓄電素子１０の外観を示す斜視図である。図２は、実施の形態に係る蓄電素子１０の部分分解斜視図である。

また、図１及び以降の図について、説明の便宜のため、Ｚ軸方向を上下方向として説明しているが、実際の使用態様において、Ｚ軸方向と上下方向とが一致しない場合もある。

蓄電素子１０は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池である。具体的には、蓄電素子１０は、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。蓄電素子１０は、例えば、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）またはプラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）等に適用される。なお、蓄電素子１０は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、一次電池、キャパシタであってもよい。

図１及び図２に示すように、蓄電素子１０は、容器１００と、正極端子２００と、正極集電体２５０と、負極端子３００と、負極第一封止部材１３５と、負極第二封止部材１３６と、負極集電体１４０と、電極体４００とを備えている。

容器１００は、本体１１１と、蓋体１１０とを備える。本体１１１及び蓋体１１０の材質は、導電性を有する材質であれば特に限定されないが、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金など溶接可能な金属である。

本体１１１は、上面視矩形状の筒体であり、一端部に開口を備えるとともに、他端部に底を備える。組み立て時において、容器１００の本体１１１には、開口を介して電極体４００などが挿入される。

本体１１１の内方には、電極体４００を覆う絶縁シートが設けられていてもよい。絶縁シートは、例えばポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）または、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等の絶縁性を有する素材によって形成されている。絶縁シートは、本体１１１の内周面に重ねられており、電極体４００と本体１１１との間に位置している。

本体１１１は、電極体４００、絶縁シート等を内部に収容後、蓋体１１０が溶接等されることにより、内部が密封されている。

蓋体１１０は、本体１１１の開口を閉塞する板状部材である。蓋体１１０には、図２に示されるように、ガス排出弁１１２、貫通孔１１３、負極膨出部１１４、正極膨出部１１５が形成されている。

ガス排出弁１１２は、容器１００の内圧が上昇した場合に開放されることで、容器１００の内部のガスを放出する役割を有する。貫通孔１１３は、負極端子３００と負極第一封止部材１３５とが貫通する平面視円形状の貫通孔である。

負極膨出部１１４は、蓋体１１０の一部が平面視円形の膨出状に形成されていることで蓋体１１０に設けられており、負極第一封止部材１３５の位置決めに用いられる。また、負極膨出部１１４の裏側には、凹状の部分である凹部（図示せず）が形成されており、凹部の一部に、負極第二封止部材１３６の係合突起１３７が係合する。これにより、負極第二封止部材１３６も位置決めされ、その状態で蓋体１１０に固定される。

正極膨出部１１５は、蓋体１１０の一部が平面視円形の膨出状に形成されており、正極端子２００の位置決めに用いられる。また、正極膨出部１１５は、正極集電体２５０が接合される。

また、図示はしないが、蓋体１１０には、蓄電素子１０の製造時に電解液を注液するための注液口が設けられている。この注液口は、電解液の注液後には封止されている。

なお、容器１００に封入される電解液としては、蓄電素子１０の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく様々なものを選択することができる。

正極端子２００は、蓋体１１０及び正極集電体２５０を介して、電極体４００の正極に電気的に接続された電極端子（第一端子）である。正極端子２００は、電極体４００に蓄えられている電気を蓄電素子１０の外部空間に導出し、また、電極体４００に電気を蓄えるために蓄電素子１０の内部空間に電気を導入するための金属製の電極端子である。正極端子２００には、図示はしないが導電部材であるバスバーが接続され、当該バスバーを介して、他の蓄電素子や、外部の電子機器に接続される。正極端子２００は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属で形成されている。

正極端子２００の外形形状は、平面視略矩形状となっており、その中央部に貫通孔２１０が形成されている。この正極端子２００の貫通孔２１０に対して、蓋体１１０の正極膨出部１１５が挿入されている。正極端子２００の周縁が、例えばレーザー溶接などにより蓋体１１０の上面に溶接されることで、正極端子２００と蓋体１１０とが接合されている。つまり、正極端子２００は、容器１００の蓋体１１０に接続された導電部材である。

正極集電体２５０は、電極体４００と蓋体１１０との間に配置され、電極体４００と正極端子２００とを蓋体１１０を介して電気的に接続する部材（第一集電体）である。正極集電体２５０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属で形成されている。具体的には、正極集電体２５０は、電極体４００の正極タブ部４１０（第一タブ部）に電気的に接続されるとともに、蓋体１１０を介して正極端子２００に電気的に接続された集電体である。正極集電体２５０の詳細な説明については後述する。

負極端子３００は、負極集電体１４０を介して、電極体４００の負極に電気的に接続された電極端子（第二端子）である。負極端子３００は、電極体４００に蓄えられている電気を蓄電素子１０の外部空間に導出し、また、電極体４００に電気を蓄えるために蓄電素子１０の内部空間に電気を導入するための金属製の電極端子である。負極端子３００には、導電部材であるバスバーが接続されており、当該バスバーを介して、他の蓄電素子や、外部の電子機器に接続されている。負極端子３００は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属で形成されている。

また、負極端子３００には、容器１００と負極集電体１４０とを締結する締結部３１０が設けられている。

締結部３１０は、負極端子３００から下方に延設された円柱状の軸部材（リベット）であり、負極集電体１４０の貫通孔１５０１に挿入されてかしめられる。具体的には、締結部３１０は、負極第一封止部材１３５の貫通孔１３５１と、蓋体１１０の貫通孔１１３と、負極第二封止部材１３６の貫通孔１３６１と、負極集電体１４０の貫通孔１５０１に挿入されてかしめられる。これにより、負極端子３００と負極集電体１４０とが電気的に接続され、負極集電体１４０は、負極端子３００と、負極第一封止部材１３５と、負極第二封止部材１３６とともに、蓋体１１０に固定される。

なお、締結部３１０は、負極端子３００との一体物として形成されていてもよく、負極端子３００とは別部品として作製された締結部３１０が、かしめまたは溶接などの手法によって負極端子３００に固定されていてもかまわない。また、締結部３１０は、銅または銅合金などの、負極端子３００と異なる材質の金属で形成されてもかまわない。

負極第一封止部材１３５は、蓋体１１０と負極端子３００との間に配置されたガスケットである。負極第一封止部材１３５は、絶縁性を有しており、負極端子３００と蓋体１１０とを電気的に絶縁する。負極第一封止部材１３５は、例えば、ＰＣ、ＰＰ、ＰＥまたはＰＰＳ等の絶縁性を有する素材によって形成されている。

負極第一封止部材１３５の上面には、負極端子３００を収容する収容凹部１３８が形成されている。また、負極第一封止部材１３５の下面には、蓋体１１０の貫通孔１１３に挿入される円筒部１３９が突出している。そして、収容凹部１３８の底面には円筒部１３９を貫通する平面視円形状の貫通孔１３６１が形成されている。また、負極第一封止部材１３５の下面には、負極膨出部１１４に上方から係合する係合凹部（図示省略）が設けられている。この係合凹部が負極膨出部１１４に係合することで、負極第一封止部材１３５が位置決めされる。

負極第二封止部材１３６は、蓋体１１０と負極集電体１４０との間に配置されたガスケットである。負極第二封止部材１３６は、絶縁性を有しており、蓋体１１０と負極集電体１４０とを電気的に絶縁する。負極第二封止部材１３６は、例えば負極第一封止部材１３５と同様に、ＰＣ、ＰＰ、ＰＥ、またはＰＰＳ等の絶縁性を有する素材によって形成されている。

負極第二封止部材１３６の上面には、負極膨出部１１４の凹部に下方から係合する係合突起１３７が突出している。係合突起１３７が負極膨出部１１４の凹部に係合することで、負極第二封止部材１３６が位置決めされる。また、負極第二封止部材１３６の一端部には、平面視円形状の貫通孔１３６１が形成されている。この貫通孔１３６１に対して、負極端子３００の締結部３１０が挿入される。

負極集電体１４０は、電極体４００と蓋体１１０との間に配置され、電極体４００と負極端子３００とを電気的に接続する部材（第二集電体）である。負極集電体１４０は、銅または銅合金などの金属の板体から形成されている。具体的には、負極集電体１４０は、電極体４００の負極タブ部４２０（第二タブ部）に電気的に接続されるとともに、負極端子３００の締結部３１０に電気的に接続された集電体である。

負極集電体１４０は、板体を折り曲げることにより形成された部材である。負極集電体１４０は、負極端子３００の締結部３１０に接合される第一接合部１５０と、電極体４００の負極タブ部４２０に接合される第二接合部１６０とを一体的に備えている。

第一接合部１５０には、平面視円形状の貫通孔１５０１が形成されている。この貫通孔１５０１に対して、負極端子３００の締結部３１０が挿入される。蓄電素子１０の組み立て時においては、この第一接合部１５０の貫通孔１５０１と、負極第一封止部材１３５の貫通孔１３５１と、蓋体１１０の貫通孔１１３と、負極第二封止部材１３６の貫通孔１３６１とを連通させて、これらに負極端子３００の締結部３１０を挿入してかしめる。これにより、負極端子３００と負極集電体１４０とが電気的に接続され、負極集電体１４０と、負極端子３００と、負極第一封止部材１３５と、負極第二封止部材１３６とが蓋体１１０に固定される。

第二接合部１６０は、例えば、超音波溶接、抵抗溶接、レーザー溶接などの溶接によって、電極体４００の負極タブ部４２０に接続されている。

次に、電極体４００の構成について、図３を用いて説明する。

図３は、実施の形態に係る電極体４００の構成を示す斜視図である。なお、図３では、電極体４００の巻回状態を一部展開して図示している。

電極体４００は、電気を蓄えることができる蓄電要素（発電要素）である。電極体４００は、正極４６０及び負極４５０と、セパレータ４７０ａ及び４７０ｂとが交互に積層されかつ巻回されることで形成されている。つまり、電極体４００は、負極４５０と、セパレータ４７０ａと、正極４６０と、セパレータ４７０ｂとがこの順に積層され、かつ、断面が長円形状になるように巻回されることで形成されている。

正極４６０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などからなる長尺帯状の金属箔である正極基材層の表面に、正極活物質層が形成された極板である。なお、正極活物質層に用いられる正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。例えば、正極活物質として、ＬｉＭＰＯ_４、Ｌｉ_２ＭＳｉＯ_４、ＬｉＭＢＯ_３（ＭはＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ等から選択される１種または２種以上の遷移金属元素）等のポリアニオン化合物、マンガン酸リチウム等のスピネル化合物、ＬｉＭＯ_２（ＭはＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ等から選択される１種または２種以上の遷移金属元素）等のリチウム遷移金属酸化物等を用いることができる。

負極４５０は、銅または銅合金などからなる長尺帯状の金属箔である負極基材層の表面に、負極活物質層が形成された極板である。なお、負極活物質層に用いられる負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。例えば、負極活物質として、リチウム金属、リチウム合金（リチウム−アルミニウム、リチウム−鉛、リチウム−錫、リチウム−アルミニウム−錫、リチウム−ガリウム、及びウッド合金等のリチウム金属含有合金）の他、リチウムを吸蔵・放出可能な合金、炭素材料（例えば黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温焼成炭素、非晶質カーボン等）、金属酸化物、リチウム金属酸化物（Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２等）、ポリリン酸化合物などが挙げられる。

セパレータ４７０ａ、４７０ｂは、樹脂からなる微多孔性のシートである。なお、蓄電素子１０に用いられるセパレータ４７０ａ、４７０ｂの素材としては、蓄電素子１０の性能を損なうものでなければ適宜公知の材料を使用できる。

正極４６０は、巻回軸方向の一端において外方に突出する複数の突出部４１１を有する。負極４５０も同様に、巻回軸方向の一端において外方に突出する複数の突出部４２１を有する。これら、複数の突出部４１１及び複数の突出部４２１は、活物質が塗工されず基材層が露出した部分（活物質未塗工部）である。

なお、巻回軸とは、正極４６０及び負極４５０等を巻回する際の中心軸となる仮想的な軸であり、本実施の形態では、電極体４００の中心を通るＺ軸方向に平行な直線である。

複数の突出部４１１と複数の突出部４２１とは、巻回軸方向の同一側の端（図３におけるＺ軸方向プラス側の端）に配置され、正極４６０及び負極４５０が積層されることにより、電極体４００の所定の位置で積層される。具体的には、複数の突出部４１１は、正極４６０が巻回によって積層されることにより、巻回軸方向の一端において周方向の所定の位置で積層される。また、複数の突出部４２１は、負極４５０が巻回によって積層されることにより、巻回軸方向の一端において、複数の突出部４１１が積層される位置とは異なる周方向の所定の位置で積層される。

その結果、電極体４００には、複数の突出部４２１が積層されることで形成された負極タブ部４２０と、複数の突出部４１１が積層されることで形成された正極タブ部４１０とが形成される。正極タブ部４１０は、例えば積層方向の中央に向かって寄せ集められて、正極集電体２５０と接合される。また、負極タブ部４２０は、例えば積層方向の中央に向かって寄せ集められて、負極集電体１４０と接合される。

なお、タブ部（４１０、４２０）は、電極体４００において、電気の導入及び導出を行う部分であり、「リード（部）」、「集電部」等の他の名称が付される場合もある。

ここで、正極タブ部４１０は、基材層が露出した部分である突出部４１１が積層されることで形成されているため、蓄電に寄与しない部分となる。同様に、負極タブ部４２０は、基材層が露出した部分である突出部４２１が積層されることで形成されているため、蓄電に寄与しない部分となる。一方、電極体４００の正極タブ部４１０及び負極タブ部４２０と異なる部分は、基材層に活物質が塗工された部分が積層されることで形成されているため、蓄電に寄与する部分となる。以降、当該部分を本体部４３０と称する。本体部４３０のＸ軸方向における両端部は、その外周面が湾曲した湾曲部４３１、４３２となる。また、電極体４００における湾曲部４３１、４３２の間の部分は、外側面が平坦な平坦部４３３となる。このように、電極体４００は、２つの湾曲部４３１、４３２の間に平坦部４３３が配置された長円状に形成されている。

次に、正極集電体２５０の具体的な構成を説明しつつ、正極集電体２５０と蓋体１１０との接合構造について説明する。

図４は、本実施の形態に係る蓋体１１０と、正極集電体２５０との接合構造を示す断面図である。具体的には、図４は、図１におけるＩＶ−ＩＶ切断線を含むＺ−Ｙ切断面を見た断面図である。

図２及び図４に示すように、蓋体１１０における正極膨出部１１５の裏側には、凹状の部分である凹部１１５１が形成されている。正極膨出部１１５及び凹部１１５１は表裏一体の関係であり、これらは非貫通である。

正極集電体２５０は、板体を折り曲げることにより形成された部材である。正極集電体２５０は、蓋体１１０に接合される第一接合部２６０と、電極体４００の正極タブ部４１０に接合される第二接合部２７０とを一体的に備えている。

第一接合部２６０には、蓋体１１０の凹部１１５１に嵌合する平面視円形状の突部２６１が形成されている。突部２６１の裏側には、凹状の部分である凹部２６２が形成されている。突部２６１及び凹部２６２は表裏一体の関係であり、これらは非貫通である。この突部２６１及び凹部２６２は、蓋体１１０にクリンチ接合によって接合されることで形成されたかしめ接合部であり、クリンチ接合前においては形成されていない。同様に、蓋体１１０の正極膨出部１１５及び凹部１１５１も、正極集電体２５０の一部が蓋体１１０にクリンチ接合によって接合されることで形成されたかしめ接合部であり、クリンチ接合前においては形成されていない。クリンチ接合後においては、正極集電体２５０から蓋体１１０に向けて突出した凹凸構造のかしめ接合部（突部２６１、凹部２６２、正極膨出部１１５及び凹部１１５１）が形成される。

ここで、「クリンチ接合」とは、ダイ（突起部のない受け側治具に相当）を背当てにして重ね合わせた板材をパンチ（突起部を有する押圧側治具に相当）で局部的に押し込むことによって、一方の板材に他方の板材が嵌り込むように塑性変形させてインターロックを形成する接合方法である。このため、第一接合部２６０の突部２６１と、蓋体１１０の凹部１１５１とは、クリンチ接合されることで強固に締結された状態で形成されることになる。

クリンチ接合によるかしめ接合部についてより詳細に説明する。

図５は、実施の形態に係るかしめ接合部を拡大して示す断面図である。図５に示すように、かしめ接合部において、突部２６１は、第一接合部２６０と蓋体１１０との接合面（ＸＹ平面に平行な面）と直交する方向（Ｚ軸方向）に突出した、先端が閉塞された円筒形状の凸部である。なお、ここでは、突部２６１として、先端が閉塞された円筒形状の凸部を例示したが、先端が閉塞された凸部であれば、突部の形状は如何様でもよい。

また、突部２６１は、当該突部２６１の突出方向（Ｚ軸方向）と交差する方向（外方）に突出した張出部２６１ａを有している。本実施の形態では、張出部２６１ａは、突出方向と直交する方向に全周に亘って突出しているが、当該全周のうちの一部が突出していない構成でもよい。この第一張出部２６１ａは、凹部１１５１とともに噛み合った形状となっている。なお、第一張出部２６１ａと凹部１１５１との間には、部分的にわずかな隙間が形成されていてもよい。

なお、クリンチ接合する際においては、予め蓋体１１０のクリンチ接合箇所を他の箇所よりも厚みを薄くしておくことが好ましい。具体的には、当該箇所に対して例えばざぐり加工を施すことにより、薄肉化しておく。これにより、クリンチ接合後には、蓋体１１０の凹部１１５１と、正極集電体２５０の突部２６１とをより強固に締結することができる。

第二接合部２７０は、例えば、超音波溶接、抵抗溶接、レーザー溶接などの溶接によって、電極体４００の正極タブ部４１０に接続されている。

ここで、正極端子２００の周縁は、少なくとも一部がレーザー溶接によって蓋体１１０の上面に溶接されている。具体的には、図４に示すように、蓋体１１０の上面に対して傾いたレーザー光Ｌ１を、正極端子２００の周縁における蓋体１１０との境界近傍に照射することで、正極端子２００と蓋体１１０とを溶接し接合している。これにより、正極端子２００は、蓋体１１０を介して正極集電体２５０に電気的に接続される。

以上のように、本実施の形態によれば、正極タブ部４１０に電気的に接続された正極集電体２５０と、容器１００の蓋体１１０とが、一方から他方に向けて突出する凹凸構造のかしめ接合部（突部２６１、凹部２６２、正極膨出部１１５及び凹部１１５１）を有しているので、蓋体１１０を貫通させなくとも正極集電体２５０が蓋体１１０に接続されることになる。したがって、正極集電体２５０と蓋体１１０との間においては、封止部材を設けなくとも気密性を確保することができる。したがって、封止部材を用いて気密性を確保する場合と比べても、機密漏れが生じる可能性を低減させることができる。例えば、正極および負極の両方に封止部材を設ける場合と比べても、気密漏れが生じる可能性を半減させることができる。

また、負極集電体１４０と蓋体１１０との間には、絶縁性の負極第二封止部材１３６が設けられているので、正極と負極とが蓋体１１０上で短絡することを防止することができる。

また、蓋体１１０においても正極端子２００及び正極集電体２５０に電気的に接続されているので、容器１００が正極電位になる。したがって、正極端子２００以外の部位でも電気的に接続することができる。また、容器１００が正極電位になっていると、容器１００が溶けにくくなり、長期的に安定した状態を維持することができる。

また、蓋体１１０におけるかしめ接合部（正極膨出部１１５）に対して、正極端子２００が位置決めされているので、位置決め専用の部位を別途設けなくとも、正極端子２００を位置決めすることができる。

（他の実施の形態）
以上、本発明に係る蓄電素子について、実施の形態に基づいて説明した。しかしながら、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態に施したものも、あるいは、上記説明された複数の構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

なお、以下の説明において、上記実施の形態と同一の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。

（変形例１）
上記実施の形態では、正極端子２００が上下方向に寸胴な形状である場合を例示して説明した。しかし、この変形例１では、下端部に鍔部を有する正極端子を例示して説明する。

図６は、変形例１に係る正極端子２００Ａの概略構成を示す断面図である。具体的には、図６は、図４に対応する図である。

図６に示すように、正極端子２００Ａの下端部には、外周面から外方に突出する鍔部２２０が全周に亘って形成されている。このように正極端子２００Ａが鍔部２２０を有していると、蓋体１１０の上面に対して直交するレーザー光Ｌ２を、鍔部２２０の外周縁における蓋体１１０との境界近傍に照射することができる。これにより、斜めに照射する場合と比べてもレーザー光Ｌ２による溶接効率を高めることができる。

（変形例２）
上記実施の形態では、正極端子２００の外周縁だけが蓋体１１０に溶接される場合を例示して説明した。しかし、この変形例２では、正極端子の内周縁も溶接する場合を例示して説明する。

図７は、変形例２に係る正極端子２００Ｂの概略構成を示す断面図である。具体的には、図７は、図４に対応する図である。

図７に示すように、正極端子２００Ｂの貫通孔２１０をなす内周面から内方に突出する突部２３０が全周に亘って形成されている。この突部２３０によって、蓋体１１０の正極膨出部１１５が隙間なく貫通孔２１０内に配置されている。また、突部２３０の上面と、正極膨出部１１５の上面とは面一となっている。

このように、正極端子２００Ｂが突部２３０を有していると、正極膨出部１１５の上面に対して直交するレーザー光Ｌ３を、突部２３０の内周縁における正極膨出部１１５との境界近傍に照射することができる。これにより、正極端子２００Ｂの外周縁とともに、内周縁も蓋体１１０に溶接することができ、正極端子２００Ｂと蓋体１１０とをより強固に接合することができる。

なお、正極端子２００Ｂの内周縁のみを蓋体１１０に溶接してもよい。

（変形例３）
上記実施の形態では、容器１００に接続された導電部材の一例として正極端子２００を挙げて説明した。しかし、変形例３では、蓋体自体が正極端子をなし、当該蓋体に接続されるバスバーが導電部材となる場合を例示して説明する。

図８は、変形例３に係る蓋体１１０Ｃと、バスバー６００との接合構造を示す断面図である。具体的には、図８は、図４に対応する図である。

図８に示すように、蓋体１１０Ｃは、かしめ接合部（正極膨出部１１５）を含む部位が正極端子２００Ｃに相当する。具体的には、蓋体１１０Ｃにおける正極端子２００Ｃは、平面視（Ｚ軸方向視）長円状の膨出状に形成されている。また、正極端子２００Ｃの裏側には、凹状の部分である凹部２１９が形成されている。正極端子２００Ｃと凹部２１９とは表裏一体の関係であり、貫通していない。そして、正極端子２００Ｃの中央に正極膨出部１１５が配置されている。そして、正極端子２００Ｃの上面には、バスバー６００が正極膨出部１１５によって位置決めされた状態で溶接により接合されている。

このように、蓋体１１０Ｃにおけるかしめ接合部（正極膨出部１１５）が正極端子２００Ｃをなし、正極端子２００Ｃに接続されるバスバー６００が導電部材であるので、正極端子専用の部材を別途設けなくともよい。このため、部品点数を削減することができる。

（変形例４）
上記実施の形態では、正極集電体２５０と蓋体１１０とがクリンチ接合される場合を例示して説明した。しかし、この変形例４では、正極集電体を用いず、蓋体と、電極体の正極タブ部とをクリンチ接合する場合について説明する。

図９は、変形例４に係る蓋体１１０Ｄと、電極体４００Ｄの正極タブ部４１０ｄとの接合構造を示す断面図である。具体的には、図９は、図４に対応する図である。

図９に示すように、蓋体１１０Ｄの正極膨出部１１５ｄは、容器１００の内方に向けて、平面視円形状で膨出している。また、正極膨出部１１５ｄの裏側には、凹状の部分である凹部１１５１ｄが形成されている。正極膨出部１１５ｄ及び凹部１１５１ｄは表裏一体の関係であり、これらは非貫通である。この蓋体１１０Ｄの正極膨出部１１５ｄ及び凹部１１５１ｄは、正極タブ部４１０ｄの一部が蓋体１１０Ｄにクリンチ接合によって接合されることで形成されたかしめ接合部であり、クリンチ接合前においては形成されていない。

正極端子２００Ｄは、貫通孔が形成されておらず、その下面に、蓋体１１０Ｄの凹部１１５１ｄに挿入される突起２９０が形成されている。この突起２９０が蓋体１１０Ｄの凹部１１５１ｄに挿入されることにより、正極端子２００Ｄは位置決めされる。

電極体４００Ｄの正極タブ部４１０ｄには、蓋体１１０Ｄの正極膨出部１１５ｄが嵌合する平面視円形状の凹部４１４が形成されている。凹部４１４の裏側には、突部４１５が形成されている。凹部４１４及び突部４１５は表裏一体の関係であり、これらは非貫通である。この凹部４１４及び突部４１５は、蓋体１１０Ｄにクリンチ接合によって接合されることで形成されたかしめ接合部であり、クリンチ接合前においては形成されていない。

正極タブ部４１０ｄの凹部４１４と、蓋体１１０Ｄの正極膨出部１１５ｄとは、クリンチ接合されることで強固に締結された状態で形成されることになる。

また、正極タブ部４１０ｄを蓋体１１０Ｄにクリンチ接合しているために、溶接を起因とした電極体４００Ｄからの金属粉の発生のリスクを抑制することができる。

なお、正極タブ部４１０ｄに蓋体１１０Ｄをクリンチ接合する場合においては、変形例４で示したように、蓋体１１０Ｄが容器１００の内方に向けて凸となるようにクリンチ接合することが製造上好ましいが、逆方向に凸となってもよい。

また、正極タブ部４１０ｄと蓋体１１０Ｄとをクリンチ接合する場合には、例えば導電性樹脂からなる中間部材を、正極タブ部４１０ｄと蓋体１１０Ｄとの間に介在させてから、中間部材とともにクリンチ接合することが好ましい。これにより、クリンチ接合時における正極タブ部４１０ｄの損傷を抑制することができる。

（変形例５）
変形例４では、電極体４００Ｄの正極タブ部４１０ｄと蓋板１１０Ｄとのみがクリンチ接合されている場合を例示した。しかし、この変形例５では、正極タブ部４１０ｄと蓋板１１０Ｄとともに、補強部材７００もクリンチ接合する場合について説明する。以下の説明において、上記変形例４と同一の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。

図１０は、変形例５に係る蓋体１１０Ｄと、電極体４００Ｄの正極タブ部４１０ｄとの接合構造を示す断面図である。具体的には、図１０は、図９に対応する図である。

図１０に示すように、電極体４００Ｄの正極タブ部４１０ｄにおける蓋体１１０Ｄとは反対側の面には、補強部材７００が重ねられている。この補強部材７００は、正極タブ部４１０ｄと蓋板１１０Ｄとともにクリンチ接合されることで、これらに対して接合されている。この補強部材７００は、材質は特に限定されないが、例えば、電極体４００Ｄの正極基材層と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金などで形成された金属部材である。

補強部材７００には、正極タブ部４１０ｄが嵌合する平面視円形状の凹部７０１が形成されている。凹部７０１の裏側には、突部７０２が形成されている。凹部７０１及び突部７０２は表裏一体の関係であり、これらは非貫通である。この凹部７０１及び突部７０２は、蓋体１１０Ｄにクリンチ接合によって接合されることで形成されたかしめ接合部であり、クリンチ接合前においては形成されていない。つまり、この変形例５においては、かしめ接合部は、蓋体１１０Ｄの正極膨出部１１５ｄ及び凹部１１５１ｄと、正極タブ部４１０ｄの凹部４１４及び突部４１５と、補強部材７００の凹部７０１及び突部７０２を備えている。

このように、補強部材７００が正極タブ部４１０ｄに重ねられ、かつ正極タブ部４１０ｄとともにクリンチ接合されていることで、当該補強部材７００が正極タブ部４１０ｄを保護することとなる。さらに、補強部材７００は、正極タブ部４１０ｄの一部である極板の剥離を抑制することができる。

（変形例６）
上記実施の形態では、蓄電素子１０が備える電極体４００が巻回型である場合を例示した。しかしながら、蓄電素子１０は、例えば平板状極板を積層した積層型の電極体を備えてもよい。また、蓄電素子１０は、例えば、蛇腹状に積層した構造を有する電極体を備えてもよい。

この変形例６では、積層型の電極体４００Ｅについて説明する。図１１は、変形例６に係る電極体４００Ｅの構成を示す斜視図である。図１１に示すように、電極体４００Ｅは、極板である正極板及び負極板の間にセパレータが挟み込まれるように層状に配置されて形成されている。各正極には突出部が設けられており、これらが積層されることで正極タブ部４１０ｅが形成されている。正極タブ部４１０ｅは、例えば積層方向の中央に向かって寄せ集められている。正極タブ部４１０ｅは、蓋体１１０Ｄに対してクリンチ接合により接合され、正極端子２００に電気的に接続される。

一方、各負極にも突出部が設けられており、これらが積層されることで負極タブ４２０ｅが形成されている。負極タブ部４２０ｅは、例えば積層方向の中央に向かって寄せ集められている。負極タブ部４２０ｅは、負極集電体１５０を介して負極端子３００に電気的に接続される。

なお、蛇腹状に積層した電極体としては、例えば以下の三形態が挙げられる。第一の積層型の電極体は、正極、負極及びセパレータを重ねたものが複数、積層された構造となっている。第二の積層型の電極体は、正極及び負極の一方の極板と、セパレータとを重ねたものを蛇腹状に折って、その間に他方の極板を挿入することで積層された構造となっている。第三の積層型の電極体は、セパレータを蛇腹状に折って、その間に正極と負極とを重ねて挿入することで積層された構造となっている。

また、蛇腹状以外の積層型の電極体としては、例えば、図１２及び図１３に示す電極体４００Ｇ、４００Ｈが挙げられる。なお、図１２及び図１３は、電極体４００Ｇ、４００Ｈを模式的に示す下面図である。

図１２に示すように、電極体４００Ｇは、交互に積層された複数の正極４５０ｇ及び負極４６０ｇを備えている。正極４５０ｇと負極４６０ｇとのそれぞれの間にはセパレータ４７０ｇ、４７１ｇが挟まれている。セパレータ４７０ｇは、所定の枚数の正極４５０ｇ及び負極４６０ｇを挟みながら巻回され、最外周の正極４５０ｇ及び負極４６０ｇに対して巻き付けられるとともに、概ね中央に位置する二対の正極４５０ｇ及び負極４６０ｇの間に挿入されている。セパレータ４７１ｇは複数設けられており、各セパレータ４７１ｇは、セパレータ４７０ｇが介在していない正極４５０ｇと負極４６０ｇとの間に個別に挿入されている。これにより、電極体４００Ｇは全体として積層された構造となる。なお、ここでの例では、最外周の正極４５０ｇ及び負極４６０ｇに対して一回だけセパレータ４７０ｇが巻回されている場合を例示したが、複数回セパレータ４７０ｇが巻回されていてもよい。また、セパレータ４７０ｇは、ここで例示した以外の正極４５０ｇと負極４６０ｇとの間に挿入されていてもよい。

図１３に示すように、電極体４００Ｈは、交互に積層された複数の正極４５０ｈ及び負極４６０ｈを備えている。正極４５０ｈと負極４６０ｈとのそれぞれの間には長尺なセパレータ４７０ｈが挟まれている。具体的には、セパレータ４７０ｈの一端部は、概ね中央に位置する正極４５０ｈと負極４６０ｈとの間に挿入されている。また、セパレータ４７０ｈを一端部から巻回した状態で、当該セパレータ４７０ｈが残りの正極４５０ｈと負極４６０ｈとの間に挿入されている。そして、セパレータ４７０は、複数の正極４５０ｇ及び負極４６０ｇの最外周に対して巻き付けられている。これにより、電極体４００Ｇは全体として積層された構造となる。

（変形例７）
上記変形例６では、クリンチ接合される正極側のタブ部が正極タブ部４１０ｅの一つである場合を例示した。しかしながら、タブ部の積層枚数が多すぎると、クリンチ接合の確実性が低下する場合がある。このため、クリンチ接合される正極側のタブ部を複数に分割して、個別にクリンチ接合することで、クリンチ接合の確実性を高めることも可能である。この変形例７では、正極側のタブ部が２つである場合を例示して説明する。以下の説明において、上記変形例６と同一の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。

図１４は、変形例７に係る電極体４００Ｆの構成を示す斜視図である。図１４に示すように、電極体４００Ｆには、２つの正極タブ部４１０ｆ、４１１ｆがＸ軸方向に所定の間隔をあけて並んでいる。正極タブ部４１０ｆ、４１１ｆは、蓋体１１０Ｄに対してクリンチ接合により接合され、正極端子２００に電気的に接続される。

ここで、負極とセパレータを無視し正極だけに着目して、２つの正極タブ４１０ｆ、４１１ｆの形成方法について説明する。電極体４００Ｆをなす複数の正極には、正極タブ４１０ｆをなす第一突出部を備えた複数の第一正極と、正極タブ４２０ｆをなす第二突出部を備えた複数の第二正極とがある。

第一の形成方法は、複数の第一正極を連続して積層することで、各第一突出部を積層して正極タブ４１０ｆを形成し、複数の第二正極を連続して積層することで、各第二突出部を積層して正極タブ４１１ｆを形成する方法である。

第二の形成方法は、第一正極と第二正極とを交互に積層することで、各第一突出部を積層して正極タブ４１０ｆを形成するとともに、各第二突出部を積層して正極タブ４１１ｆを形成する方法である。第一の形成方法、第二の形成方法いずれかを適切に採用して、２つの正極タブ４１０ｆ、４１１ｆを形成すればよい。

なお、変形例６、７で例示した積層型の電極体４００Ｅ、４００Ｆについても、正極タブ部４１０ｅ、４１０ｆ、４１１ｆを正極集電体に溶接等で接合して、正極集電体と蓋体とをクリンチ接合にて接合してもよい。

（他の変形例）
また、蓄電素子１０が備える電極体４００の個数は１には限定されず、２以上であってよい。

また、電極体４００が有する正極タブ部４１０と負極タブ部４２０との位置関係は特に限定されない。例えば、巻回型の電極体４００において、正極タブ部４１０と負極タブ部４２０とが巻回軸方向の互いに反対側に配置されていてもよい。また、蓄電素子１０が、積層型の電極体を備える場合、積層方向から見た場合において、正極タブ部と負極タブ部とが異なる方向に突出して設けられていてもよい。この場合、正極タブ部に対応する位置に正極集電体が配置され、負極タブ部に対応する位置に負極集電体や負極封止部材等が配置されていればよい。

また、上記実施の形態では、容器１００が正極電位となる場合を例示して説明した。しかしながら、容器を負極電位とすることも可能である。この場合、負極タブ部または負極集電体と容器とをクリンチ接合する。そして、正極側においては、正極端子または正極集電体と容器との間に絶縁性の封止部材を配置することになる。

なお、上記実施の形態では、第二接合部１６０、２７０が溶接によって電極体４００のタブ部（正極タブ部４１０、負極タブ部４２０）に接続されている場合について説明した。しかし、第二接合部とタブ部とはクリンチ接合されてもよい。

また、上記実施の形態では、容器１００の蓋体１１０に対してクリンチ接合が行われている場合を例示して説明した。しかし、容器１００の本体１１１に対してクリンチ接合することも可能である。

なお、上記実施の形態及び上記変形例を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子等に適用できる。

１０ 蓄電素子
１００ 容器
１１０、１１０Ｃ、１１０Ｄ 蓋体
１１１ 本体
１１５、１１５ｄ 正極膨出部（かしめ接合部）
１３６ 負極第二封止部材（封止部材）
１４０ 負極集電体（第二集電体）
２００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ 正極端子（導電部材、第一端子）
２５０ 正極集電体（第一集電体）
２６１、４１５、７０２ 突部（かしめ接合部）
２６１ａ 張出部
２６２、４１４、７０１、１１５１、１１５１ｄ 凹部（かしめ接合部）
３００ 負極端子（第二端子）
４００、４００Ｄ、４００Ｇ、４００Ｈ、４００Ｆ 電極体
４１０、４１０ｄ、４１０ｅ、４１０ｆ、４１１ｆ 正極タブ部（第一タブ部）
４２０、４２０ｅ 負極タブ部（第二タブ部）
６００ バスバー（導電部材）
７００ 補強部材

Claims (5)

1. 本体部と前記本体部から突出した第一タブ部とを有する電極体と、
   前記電極体を収容する容器と、を備え、
   前記第一タブ部に電気的に接続された第一集電体または前記第一タブ部と、前記容器とは、一方から他方に向けて突出する凹凸構造のかしめ接合部を有する
   蓄電素子。
2. 前記電極体は、前記本体部から突出した第二タブ部を有し、
   前記蓄電素子は、
   前記第一集電体と、
   前記第二タブ部に電気的に接続された第二集電体と、
   前記容器に取り付けられて、前記第一集電体を介して前記第一タブ部に電気的に接続された導電部材と、
   前記容器に取り付けられて当該容器を貫通し、前記第二集電体を介して前記第二タブ部に電気的に接続された第二端子と、
   前記第二端子または前記第二集電体と前記容器との間に配置された絶縁性の封止部材と、を備える
   請求項１に記載の蓄電素子。
3. 前記第一タブ部、前記導電部材及び前記第一集電体は正極であり、
   前記第二タブ部、前記第二端子及び前記第二集電体は負極である
   請求項２に記載の蓄電素子。
4. 前記容器における前記かしめ接合部が第一端子をなし、
   前記導電部材は、前記第一端子に接続されるバスバーである
   請求項２または３に記載の蓄電素子。
5. 前記導電部材は、前記容器における前記かしめ接合部に対して位置決めされている
   請求項２〜４のいずれか一項に記載の蓄電素子。

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