JP2022048450A - 蓄電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】容器及び閉塞部材の接合品質の向上を図ることができる蓄電素子を提供する。【解決手段】蓄電素子１０は、貫通孔１３０が形成された容器１００と、容器１００に接合されて貫通孔１３０を閉塞する閉塞部材２００と、を備え、容器１００及び閉塞部材２００は、貫通孔１３０の貫通方向に重ねられて配置され、その重ねられた部分に、容器１００及び閉塞部材２００がレーザ溶接により接合されたレーザ溶接部１５０が形成されており、容器１００及び閉塞部材２００の間には、レーザ溶接部１５０から貫通孔１３０に向けて延びる空間（第一空間Ｓ１及び第二空間Ｓ２）が形成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、容器を備える蓄電素子に関する。

従来、容器を備え、容器に形成された貫通孔を閉塞部材で閉塞する構成の蓄電素子が知られている。例えば、特許文献１には、電池ケース（容器）に形成された貫通孔を封止部材（閉塞部材）で封止する構成の密閉型電池（蓄電素子）が開示されている。

特開２０１２－２４８３３６号公報

上記従来の蓄電素子のように、容器に形成された貫通孔を閉塞部材で閉塞する構成において、容器に閉塞部材をレーザ溶接で接合して、当該貫通孔を閉塞部材で閉塞する場合がある。しかしながら、本願発明者は、この場合に、容器及び閉塞部材のレーザ溶接部（溶融部）にピンホールが発生して、接合不良、外観不良等が生じ、接合品質が低下するおそれがあることを見出した。容器及び閉塞部材の接合不良が生じると、容器内の密閉状態を保てなくなったり、容器内の電解液が漏れ出してきたり、接合不良箇所が腐食したりする等の不具合が生じ得る。

本発明は、本願発明者が上記課題に新たに着目することによってなされたものであり、容器及び閉塞部材の接合品質の向上を図ることができる蓄電素子を提供することを目的とする。

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、貫通孔が形成された容器と、前記容器に接合されて前記貫通孔を閉塞する閉塞部材と、を備え、前記容器及び前記閉塞部材は、前記貫通孔の貫通方向に重ねられて配置され、その重ねられた部分に、前記容器及び前記閉塞部材がレーザ溶接により接合されたレーザ溶接部が形成されており、前記容器及び前記閉塞部材の間には、前記レーザ溶接部から前記貫通孔に向けて延びる空間が形成されている。

これによれば、蓄電素子において、容器及び閉塞部材は、容器の貫通孔の貫通方向に重ねられて配置され、その重ねられた部分にレーザ溶接部が形成されており、容器及び閉塞部材の間には、レーザ溶接部から貫通孔に向けて延びる空間が形成されている。ここで、レーザ溶接の際に容器及び閉塞部材のレーザ溶接対象箇所から貫通孔に向けて延びる空間が形成されていれば、レーザ溶接の際に発生するガスが当該空間に逃げるため、ピンホールの発生を抑制することができる。つまり、容器及び閉塞部材の間に、レーザ溶接部から貫通孔に向けて延びる空間が形成されていれば、レーザ溶接の際に容器及び閉塞部材のレーザ溶接対象箇所から貫通孔に向けて延びる空間が形成されていたことが分かる。これにより、レーザ溶接の際に発生するガスが当該空間に逃げることができ、ピンホールが発生するのを抑制できた構成であるため、容器及び閉塞部材の接合品質の向上が図られた蓄電素子を実現できている。

前記空間は、前記レーザ溶接部の前記貫通孔側に前記レーザ溶接部に隣接して配置される第一空間と、前記第一空間の前記貫通孔側に前記第一空間に接続されて配置され、前記第一空間よりも体積が大きい第二空間と、を有することにしてもよい。

これによれば、レーザ溶接部の貫通孔側に第一空間が配置され、第一空間の貫通孔側に第一空間よりも体積が大きい第二空間が配置されることで、レーザ溶接部で発生したガスが第一空間に逃げ、さらに第二空間に逃げる。これにより、レーザ溶接部で発生したガスを効果的に逃がすことができるため、容器及び閉塞部材の接合品質の向上を図ることができる。

前記空間は、前記容器及び前記閉塞部材の少なくとも一方が凹むことにより形成されていることにしてもよい。

これによれば、容器及び閉塞部材の少なくとも一方を凹ますことで、空間を容易に形成することができる。これにより、容器及び閉塞部材の接合品質の向上を容易に図ることができる。

前記閉塞部材は、前記貫通孔に挿入される軸部を有し、前記軸部と前記貫通孔の内面との間には、前記空間に接続され、かつ、前記容器を貫通する隙間が形成されていることにしてもよい。

これによれば、閉塞部材の軸部と容器の貫通孔の内面との間に、上記空間に繋がる隙間が形成されていることで、レーザ溶接部で発生したガスが当該隙間を介して容器の内部に逃げることができる。これにより、レーザ溶接部で発生したガスを効果的に逃がすことができるため、容器及び閉塞部材の接合品質の向上を図ることができる。

前記容器及び前記閉塞部材の少なくとも一方は、他方に向けて突出して前記他方に当接する突起であって、前記空間内に配置される突起を有することにしてもよい。

これによれば、容器及び閉塞部材の少なくとも一方に、他方に当接する突起を設けることで、当該突起によって上記空間が形成されるため、上記空間を容易に形成することができる。これにより、容器及び閉塞部材の接合品質の向上を容易に図ることができる。

本発明は、このような蓄電素子として実現することができるだけでなく、容器と閉塞部材との組み合わせとしても実現することができる。

本発明における蓄電素子によれば、容器及び閉塞部材の接合品質の向上を図ることができる。

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を分解して各構成要素を示す分解斜視図である。 実施の形態に係る蓋体の貫通孔の周囲及び閉塞部材の構成を示す斜視図及び断面図である。 実施の形態に係る蓋体に閉塞部材が接合される構成を示す断面図である。 実施の形態の変形例１に係る蓋体の貫通孔の周囲及び閉塞部材の構成を示す断面図である。 実施の形態の変形例２に係る蓋体の貫通孔の周囲及び閉塞部材の構成を示す断面図である。 実施の形態の変形例３に係る蓋体の貫通孔の周囲及び閉塞部材の構成を示す斜視図及び断面図である。 実施の形態の変形例３に係る蓋体に閉塞部材が接合される構成を示す断面図である。 実施の形態の変形例４に係る蓋体の貫通孔の周囲及び閉塞部材の構成を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態（その変形例も含む）に係る蓄電素子について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程、製造工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。各図において、同一または同様な構成要素については同じ符号を付している。

以下の説明及び図面中において、蓄電素子が有する一対（正極側及び負極側、以下同様）の電極端子の並び方向、一対の集電体の並び方向、または、容器の短側面の対向方向を、Ｘ軸方向と定義する。容器の長側面の対向方向、または、容器の厚み方向を、Ｙ軸方向と定義する。容器の容器本体と蓋体との並び方向、容器（蓋体）の貫通孔の貫通方向、または、上下方向を、Ｚ軸方向と定義する。これらＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、互いに交差（本実施の形態では直交）する方向である。なお、使用態様によってはＺ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるが、以下では説明の便宜のため、Ｚ軸方向を上下方向として説明する。

以下の説明において、例えば、Ｘ軸プラス方向とは、Ｘ軸の矢印方向を示し、Ｘ軸マイナス方向とは、Ｘ軸プラス方向とは反対方向を示す。Ｙ軸方向及びＺ軸方向についても同様である。さらに、平行及び直交などの、相対的な方向または姿勢を示す表現は、厳密には、その方向または姿勢ではない場合も含む。例えば、２つの方向が直交している、とは、当該２つの方向が完全に直交していることを意味するだけでなく、実質的に直交していること、すなわち、例えば数％程度の差異を含むことも意味する。

（実施の形態）
［１ 蓄電素子１０の全般的な説明］
まず、図１～図３を用いて、本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、本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、本実施の形態に係る蓄電素子１０を分解して各構成要素を示す分解斜視図である。

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（単電池）であり、具体的には、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。蓄電素子１０は、例えば、自動車、自動二輪車、ウォータークラフト、船舶、スノーモービル、農業機械、建設機械、または、電気鉄道用の鉄道車両等の移動体の駆動用またはエンジン始動用等のバッテリ等として用いられる。上記の自動車としては、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）及びガソリン自動車が例示される。上記の電気鉄道用の鉄道車両としては、電車、モノレール、リニアモーターカー、並びに、ディーゼル機関及び電気モーターの両方を備えるハイブリッド電車が例示される。また、蓄電素子１０は、家庭用または発電機用等に使用される定置用のバッテリ等としても用いることができる。

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、キャパシタであってもよい。蓄電素子１０は、二次電池ではなく、使用者が充電をしなくても蓄えられている電気を使用できる一次電池であってもよい。蓄電素子１０は、固体電解質を用いた電池であってもよい。蓄電素子１０は、パウチタイプの蓄電素子であってもよい。本実施の形態では、扁平な直方体形状（角形）の蓄電素子１０を図示しているが、蓄電素子１０の形状は、直方体形状には限定されず、円柱形状、長円柱形状または直方体以外の多角柱形状等であってもよい。

図１に示すように、蓄電素子１０は、容器１００と、閉塞部材２００と、一対（正極側及び負極側）の電極端子３００と、一対（正極側及び負極側）の上部ガスケット４００と、を備えている。図２に示すように、容器１００の内方には、一対（正極側及び負極側）の下部ガスケット５００と、一対（正極側及び負極側）の集電体６００と、電極体７００と、が収容されている。なお、容器１００の内部には、電解液（非水電解質）が封入されているが、図示は省略する。当該電解液としては、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。上記の構成要素の他、電極体７００の側方または下方等に配置されるスペーサ、電極体７００等を包み込む絶縁フィルム等が配置されていてもよい。

容器１００は、開口が形成された容器本体１１０と、容器本体１１０の当該開口を閉塞する蓋体１２０と、を有する直方体形状（角形または箱形）のケースである。容器本体１１０は、容器１００の本体部を構成する矩形筒状で底を備える部材である。容器本体１１０は、Ｘ軸方向両側の側面（短側面）に一対の平板状かつ矩形状の短側壁部を有し、Ｙ軸方向両側の側面（長側面）に一対の平板状かつ矩形状の長側壁部を有し、Ｚ軸マイナス方向側に平板状かつ矩形状の底壁部を有している。蓋体１２０は、容器１００の蓋部を構成する矩形状の板状部材であり、容器本体１１０のＺ軸プラス方向側にＸ軸方向に延設されて配置されている。

このような構成により、容器１００は、電極体７００等を容器本体１１０の内部に収容後、容器本体１１０と蓋体１２０とが溶接等によって接合されることにより、内部が密封される構造となっている。容器１００（容器本体１１０及び蓋体１２０）の材質は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、鉄、メッキ鋼板など溶接可能な金属であるのが好ましい。

蓋体１２０には、貫通孔１３０と、ガス排出弁１４０とが形成されている。ガス排出弁１４０は、容器１００内方の圧力が上昇した場合に当該圧力を開放する安全弁である。貫通孔１３０は、蓄電素子１０の製造時に容器１００の内方に電解液を注液するために、蓋体１２０に形成された注液口である。本実施の形態では、貫通孔１３０は、蓋体１２０のＸ軸マイナス方向寄りかつＹ軸方向中央部に配置されているが、貫通孔１３０は、蓋体１２０のどの位置に配置されていてもよい。この蓋体１２０の貫通孔１３０の周囲の構成の詳細な説明については、後述する。

閉塞部材２００は、容器１００の蓋体１２０の貫通孔１３０を閉塞する部材である。具体的には、閉塞部材２００は、蓄電素子１０の製造時に、貫通孔１３０から容器１００の内方に電解液を注液した後に、容器１００（蓋体１２０）に接合されて貫通孔１３０を閉塞する注液栓である。閉塞部材２００の材質は特に限定されないが、容器１００に使用可能ないずれかの金属等を用いることができる。特に、閉塞部材２００は、容器１００（蓋体１２０）と同じ材質等、容器１００（蓋体１２０）と溶接可能な素材で形成されている。閉塞部材２００の構成の詳細な説明については、後述する。

電極体７００は、正極板と負極板とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる蓄電要素（発電要素）である。正極板は、アルミニウムまたはアルミニウム合金等からなる長尺帯状の集電箔である正極基材層上に正極活物質層が形成された極板である。負極板は、銅または銅合金等からなる長尺帯状の集電箔である負極基材層上に負極活物質層が形成された極板である。正極活物質層及び負極活物質層に用いられる正極活物質及び負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。セパレータは、樹脂からなる微多孔性のシートまたは不織布等を用いることができる。

電極体７００は、正極板と負極板とセパレータとが積層されて形成されている。具体的には、電極体７００は、正極板と負極板との間にセパレータが配置され巻回されて形成されている。さらに具体的には、電極体７００は、正極板と負極板とが、セパレータを介して、巻回軸の方向に互いにずらして巻回されている。巻回軸とは、正極板及び負極板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７００の中心を通る、Ｘ軸方向に平行な直線である。そして、正極板及び負極板は、それぞれのずらされた方向の端部７１０に、活物質が形成（塗工）されず基材層が露出した部分（活物質層非形成部）を有している。なお、本実施の形態では、電極体７００の断面形状として長円形状を図示しているが、円形状、楕円形状、または、多角形状等でもよい。

電極端子３００は、集電体６００を介して、電極体７００に電気的に接続される端子部材（正極端子及び負極端子）である。つまり、電極端子３００は、電極体７００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７００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部材である。電極端子３００は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅合金等の金属等の導電部材で形成されている。電極端子３００は、かしめまたは溶接等によって、集電体６００に接続（接合）され、かつ、蓋体１２０に取り付けられている。

上部ガスケット４００は、容器１００の蓋体１２０と電極端子３００との間に配置され、蓋体１２０と電極端子３００との間を絶縁し、かつ封止する板状かつ矩形状の部材（正極上部ガスケット及び負極上部ガスケット）である。下部ガスケット５００は、容器１００の蓋体１２０と集電体６００との間に配置され、蓋体１２０と集電体６００との間を絶縁する板状かつ矩形状の部材（正極下部ガスケット及び負極下部ガスケット）である。上部ガスケット４００及び下部ガスケット５００は、絶縁性を有していればどのような素材で形成されてもよいが、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）等の絶縁部材により形成されている。

集電体６００は、電極体７００のＸ軸方向両側に配置され、電極体７００の端部７１０と電極端子３００とに接続（接合）されて、電極体７００と電極端子３００とを電気的に接続する導電性と剛性とを備えた集電部材（正極集電体及び負極集電体）である。集電体６００は、蓋体１２０に固定的に接続（接合）される。集電体６００の材質は特に限定されないが、例えば、正極側の集電体６００は、電極体７００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等で形成され、負極側の集電体６００は、電極体７００の負極基材層と同様、銅または銅合金等で形成されている。

［２ 蓋体１２０の貫通孔１３０の周囲及び閉塞部材２００の説明］
次に、蓋体１２０の貫通孔１３０の周囲の構成、及び、閉塞部材２００の構成について、詳細に説明する。図３は、本実施の形態に係る蓋体１２０の貫通孔１３０の周囲及び閉塞部材２００の構成を示す斜視図及び断面図である。具体的には、図３の（ａ）は、図２に示した蓋体１２０の貫通孔１３０の周囲及び閉塞部材２００を拡大して示す拡大斜視図である。図３の（ｂ）は、図３の（ａ）の構成を、貫通孔１３０の中心軸を含み、かつ、ＸＺ平面に平行な面で切断した場合の断面を示す断面図である。図４は、本実施の形態に係る蓋体１２０に閉塞部材２００が接合される構成を示す断面図である。具体的には、図４の（ａ）は、蓋体１２０に閉塞部材２００が取り付けられた状態を示し、図４の（ｂ）は、蓋体１２０に閉塞部材２００が接合された状態を示している。

これらの図に示すように、貫通孔１３０は、蓋体１２０をＺ軸方向に貫通する、Ｚ軸方向から見て（上面視で）円形状の貫通孔（注液口）であり、この貫通孔１３０を介して、電解液が容器１００の内方に注液される。また、貫通孔１３０の周囲には、容器第一凹部１３１が形成されている。容器第一凹部１３１は、貫通孔１３０の周囲を囲うように、蓋体１２０のＺ軸プラス方向の外面１２１からＺ軸マイナス方向に凹んだ、Ｚ軸方向から見て円環状の凹部である。つまり、蓋体１２０の外面１２１が凹んで容器第一凹部１３１が形成され、容器第一凹部１３１の内方かつＺ軸方向から見て容器第一凹部１３１の中央部に、貫通孔１３０が形成されている。

閉塞部材２００は、貫通孔１３０を塞いだ状態で、蓋体１２０に溶接によって接合される部材（注液栓）である。閉塞部材２００は、本体部２１０と、軸部２２０とを有している。

本体部２１０は、貫通孔１３０及び容器第一凹部１３１のＺ軸プラス方向に配置されて、貫通孔１３０及び容器第一凹部１３１を覆う閉塞部材２００の本体部である。本体部２１０は、閉塞部材２００のＺ軸プラス方向側に位置するＺ軸方向から見て円形状（円板状）の部位（鍔部）であり、貫通孔１３０及び容器第一凹部１３１の全体を覆った状態で蓋体１２０に接合される。本体部２１０には、閉塞部材第一凹部２１１と、閉塞部材第二凹部２１２と、閉塞部材外周部２１３と、が設けられている。

閉塞部材第一凹部２１１は、本体部２１０の外面（Ｚ軸プラス方向の面）の中央位置に配置され、Ｚ軸マイナス方向に向けて凹んだ略円錐状の凹部である。閉塞部材第一凹部２１１は、例えば、蓋体１２０に閉塞部材２００を接合する際の目印として用いられる。つまり、閉塞部材第一凹部２１１によって、閉塞部材２００の位置を把握することができるため、閉塞部材２００を、蓋体１２０上の正確な位置に配置して、蓋体１２０に接合することができる。

閉塞部材第二凹部２１２は、軸部２２０の周囲を囲うように、本体部２１０のＺ軸マイナス方向の面がＺ軸プラス方向に凹んだ、Ｚ軸方向から見て円環状の凹部である。閉塞部材第二凹部２１２は、全周に亘って、貫通孔１３０の中心軸を含む面で切断した場合の断面形状が矩形状となる凹部である。閉塞部材第二凹部２１２は、Ｚ軸方向から見て、その内周が、貫通孔１３０よりも大きく、かつ、容器第一凹部１３１内に配置され、また、その外周が、容器第一凹部１３１よりも大きく形成されている。

閉塞部材外周部２１３は、閉塞部材第二凹部２１２の周囲を囲うように、本体部２１０の外縁を含む外周部がＺ軸マイナス方向に突出した、Ｚ軸方向から見て円環状の凸部である。閉塞部材外周部２１３は、全周に亘って、貫通孔１３０の中心軸を含む面で切断した場合の断面形状が矩形状となる凸部である。

軸部２２０は、閉塞部材２００の本体部２１０から突出して形成され、蓋体１２０の貫通孔１３０に挿入される突出部である。軸部２２０は、Ｚ軸方向から見て、本体部２１０の中央位置に配置され、当該中央位置からＺ軸マイナス方向に延設されて配置される円柱状の部位である。軸部２２０は、閉塞部材第一凹部２１１のＺ軸マイナス方向に配置される柱部２２１と、柱部２２１からＺ軸マイナス方向に向けて徐々に縮径する縮径部２２２と、縮径部２２２からＺ軸マイナス方向に延設された先端部２２３と、を有している。

柱部２２１は、軸部２２０のＺ軸プラス方向側に位置する円柱形状の部位である。柱部２２１は、Ｚ軸方向から見て、貫通孔１３０の内周形状とほぼ同一の外周形状を有している。縮径部２２２は、ＸＺ平面で切断した断面形状において、柱部２２１のＺ軸マイナス方向の端部から、Ｚ軸マイナス方向に向けて径（直径）が徐々に小さくなる円錐台形状の部位である。先端部２２３は、縮径部２２２のＺ軸マイナス方向の端部から、Ｚ軸マイナス方向に向けて延設された円柱形状の部位であり、軸部２２０の先端部分である。このように、軸部２２０は、蓋体１２０の貫通孔１３０に挿入しやすいように、先端部分が細くなった形状を有している。

このような構成において、閉塞部材２００が蓋体１２０に接合される際には、図４の（ａ）に示すように、閉塞部材２００の軸部２２０が、蓋体１２０の貫通孔１３０に挿入（圧入）されて、貫通孔１３０と嵌合される。また、閉塞部材２００の本体部２１０の閉塞部材外周部２１３が、蓋体１２０の外面１２１に重ねられ、かつ、外面１２１に当接した状態で、外面１２１上に載置される。これにより、閉塞部材第二凹部２１２及び外面１２１の間に、第一空間Ｓ１が形成され、かつ、閉塞部材第二凹部２１２及び容器第一凹部１３１の間に、第二空間Ｓ２が形成される。

第一空間Ｓ１は、閉塞部材外周部２１３の貫通孔１３０側に、閉塞部材外周部２１３に隣接して配置される、Ｚ軸方向から見て円環状の空間である。第二空間Ｓ２は、第一空間Ｓ１の貫通孔１３０側に、第一空間Ｓ１に接続されて配置される、Ｚ軸方向から見て円環状の空間である。つまり、第二空間Ｓ２は、第一空間Ｓ１の内側、かつ、軸部２２０（柱部２２１）の外側において、閉塞部材第二凹部２１２及び容器第一凹部１３１の間に配置される空間である。

このように、第一空間Ｓ１及び第二空間Ｓ２は、容器１００及び閉塞部材２００の少なくとも一方が凹むことにより形成されている。つまり、第一空間Ｓ１は、閉塞部材２００が凹む（閉塞部材第二凹部２１２が形成される）ことにより、形成されている。第二空間Ｓ２は、容器１００が凹み（容器第一凹部１３１が形成され）、かつ、閉塞部材２００が凹む（閉塞部材第二凹部２１２が形成される）ことにより、形成されている。これにより、第二空間Ｓ２は、第一空間Ｓ１よりも体積が大きい。つまり、第二空間Ｓ２は、第一空間Ｓ１よりも深さが深い（Ｚ軸方向の高さが高い）ことにより、体積（容積）が大きくなるように形成されている。

そして、図４の（ｂ）に示すように、Ｚ軸方向において蓋体１２０に重ねられた、閉塞部材２００の本体部２１０の閉塞部材外周部２１３が、全周に亘って、蓋体１２０の外面１２１に接合される。具体的には、Ｚ軸プラス方向から閉塞部材外周部２１３に向けてレーザ光Ｌが照射されて、閉塞部材外周部２１３及び外面１２１がレーザ溶接された、Ｚ軸方向から見て円環状のレーザ溶接部１５０が形成される。つまり、容器１００及び閉塞部材２００は、貫通孔１３０の貫通方向（Ｚ軸方向）に重ねられて配置され、その重ねられた部分に、容器１００及び閉塞部材２００がレーザ溶接により接合されたレーザ溶接部１５０が形成される。レーザ溶接部１５０は、閉塞部材外周部２１３及び蓋体１２０の外面１２１側の部位が、レーザ溶接によって溶融した溶融部である。

このように、閉塞部材外周部２１３の全体が溶融してレーザ溶接部１５０になるため、容器１００及び閉塞部材２００の間には、レーザ溶接部１５０から貫通孔１３０に向けて延びる空間（第一空間Ｓ１及び第二空間Ｓ２）が形成されることとなる。つまり、第一空間Ｓ１は、レーザ溶接部１５０の貫通孔１３０側にレーザ溶接部１５０に隣接して配置される空間となる。

［３ 効果の説明］
以上のように、本発明の実施の形態に係る蓄電素子１０によれば、容器１００及び閉塞部材２００は、容器１００の貫通孔１３０の貫通方向（Ｚ軸方向）に重ねられて配置され、その重ねられた部分にレーザ溶接部１５０が形成されている。そして、容器１００及び閉塞部材２００の間には、レーザ溶接部１５０から貫通孔１３０に向けて延びる空間（第一空間Ｓ１及び第二空間Ｓ２）が形成されている。ここで、レーザ溶接の際に容器１００及び閉塞部材２００のレーザ溶接対象箇所から貫通孔１３０に向けて延びる空間が形成されていれば、レーザ溶接の際に発生するガスが当該空間に逃げるため、ピンホールの発生を抑制することができる。つまり、容器１００及び閉塞部材２００の間に、レーザ溶接部１５０から貫通孔１３０に向けて延びる空間が形成されていれば、レーザ溶接の際に容器１００及び閉塞部材２００のレーザ溶接対象箇所から貫通孔１３０に向けて延びる空間が形成されていたことが分かる。これにより、レーザ溶接の際に発生するガスが当該空間に逃げることができ、ピンホールが発生するのを抑制できた構成であるため、容器１００及び閉塞部材２００の接合品質の向上が図られた蓄電素子１０を実現できている。

レーザ溶接部１５０の貫通孔１３０側に第一空間Ｓ１が配置され、第一空間Ｓ１の貫通孔１３０側に第一空間Ｓ１よりも体積が大きい第二空間Ｓ２が配置されることで、レーザ溶接部１５０で発生したガスが第一空間Ｓ１に逃げ、さらに第二空間Ｓ２に逃げる。これにより、レーザ溶接部１５０で発生したガスを効果的に逃がすことができるため、容器１００及び閉塞部材２００の接合品質の向上を図ることができる。

容器１００及び閉塞部材２００の少なくとも一方を凹ますことで、空間を容易に形成することができる。これにより、容器１００及び閉塞部材２００の接合品質の向上を容易に図ることができる。特に、本実施の形態では、閉塞部材２００を凹ますことで、第一空間Ｓ１を形成している。このため、容器１００を凹ますことなく（例えば、既存の容器１００の形状を活用して）、第一空間Ｓ１を形成することができる。

［４ 変形例の説明］
（変形例１）
次に、上記実施の形態の変形例１について、説明する。図５は、本実施の形態の変形例１に係る蓋体１２０の貫通孔１３０の周囲及び閉塞部材２０１の構成を示す断面図である。具体的には、図５は、蓋体１２０に閉塞部材２０１が接合される構成を示し、図４に対応する図である。

図５に示すように、本変形例における閉塞部材２０１は、本体部２１０に、上記実施の形態における閉塞部材２００の本体部２１０に形成された閉塞部材第二凹部２１２に代えて、閉塞部材第二凹部２１４が形成されている。本変形例のその他の構成については、上記実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。

閉塞部材第二凹部２１４は、上記実施の形態における閉塞部材第二凹部２１２とは異なり、本体部２１０のＺ軸マイナス方向の面がＺ軸プラス方向に湾曲状に凹んだ、Ｚ軸方向から見て円環状の凹部となっている。つまり、閉塞部材第二凹部２１４は、全周に亘って、貫通孔１３０の中心軸を含む面で切断した場合の外縁形状が、Ｚ軸プラス方向に向かうほど幅が小さくなる曲線形状（略円弧形状）を有している。

このような構成において、上記実施の形態と同様に、閉塞部材第二凹部２１４及び外面１２１の間に、第一空間Ｓ３が形成され、かつ、閉塞部材第二凹部２１４及び容器第一凹部１３１の間に、第二空間Ｓ４が形成される。第一空間Ｓ３は、閉塞部材外周部２１３の貫通孔１３０側に、閉塞部材外周部２１３に隣接して配置される、Ｚ軸方向から見て円環状の空間である。第二空間Ｓ４は、第一空間Ｓ３の貫通孔１３０側に、第一空間Ｓ３に接続されて配置される、Ｚ軸方向から見て円環状の空間である。そして、閉塞部材２０１の閉塞部材外周部２１３及び蓋体１２０の外面１２１がレーザ溶接されて、レーザ溶接部１５０が形成される。これにより、第一空間Ｓ３は、レーザ溶接部１５０の貫通孔１３０側にレーザ溶接部１５０に隣接して配置される空間となる。

以上のように、本変形例に係る蓄電素子によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。なお、閉塞部材第二凹部２１４の形状は、図５に示したような断面が略円弧形状には限定されず、断面が、長円形状の一部、楕円形状の一部、三角形状等の矩形状以外の多角形状等、どのような形状であってもよい。

（変形例２）
次に、上記実施の形態の変形例２について、説明する。図６は、本実施の形態の変形例２に係る蓋体１２０の貫通孔１３０の周囲及び閉塞部材２０２の構成を示す断面図である。具体的には、図６は、蓋体１２０に閉塞部材２０２が接合される構成を示し、図４に対応する図である。

図６に示すように、本変形例における閉塞部材２０２は、本体部２１０に、突起２１５が形成されることで、蓋体１２０との間に空間（第一空間Ｓ５及び第二空間Ｓ２）が形成される。本変形例のその他の構成については、上記実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。

突起２１５は、閉塞部材２０２の本体部２１０のＺ軸マイナス方向の面から蓋体１２０の外面１２１に向けてＺ軸マイナス方向に突出し、外面１２１に当接する突起であって、本体部２１０と外面１２１との間の第一空間Ｓ５内に配置される。突起２１５は、貫通孔１３０の中心軸を含む面で切断した場合の断面形状が三角形状となる円錐形状の突起であり、本体部２１０の外周に沿って、複数の突起２１５が間隔を空けて（例えば４つの突起２１５が等間隔に）環状に配置されている。なお、突起２１５の個数及び配置位置は、特に限定されない。突起２１５は、本体部２１０の外周に沿って連続して形成された、Ｚ軸方向から見て円環状の１つの突起であってもよい。

このような構成において、閉塞部材２０２の本体部２１０の閉塞部材外周部２１６と蓋体１２０の外面１２１とは離間して配置されているものの、閉塞部材外周部２１６の全周と外面１２１とがレーザ溶接されて、Ｚ軸方向から見て円環状のレーザ溶接部１６０が形成される。これにより、第一空間Ｓ５は、本体部２１０及び外面１２１の間に配置され、かつ、レーザ溶接部１６０の貫通孔１３０側にレーザ溶接部１６０に隣接して配置される、Ｚ軸方向から見て円環状の空間となる。

以上のように、本変形例に係る蓄電素子によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。なお、本変形例において、閉塞部材２０２が突起２１５を有する代わりに、蓋体１２０が突起を有していてもよい。つまり、容器１００（蓋体１２０）及び閉塞部材２０２の少なくとも一方が、他方に向けて突出して他方に当接する突起であって、空間（第一空間Ｓ５）内に配置される突起を有していればよい。このように、容器１００及び閉塞部材２０２の少なくとも一方に、他方に当接する突起を設けることで、当該突起によって上記空間が形成されるため、上記空間を容易に形成することができる。これにより、容器１００及び閉塞部材２０２の接合品質の向上を容易に図ることができる。

（変形例３）
次に、上記実施の形態の変形例３について、説明する。図７は、本実施の形態の変形例３に係る蓋体１２０ａの貫通孔１３０の周囲及び閉塞部材２０３の構成を示す斜視図及び断面図である。図８は、本実施の形態の変形例３に係る蓋体１２０ａに閉塞部材２０３が接合される構成を示す断面図である。具体的には、図７及び図８は、図３及び図４に対応する図である。

図７及び図８に示すように、本変形例においては、容器１００は蓋体１２０ａを有しており、蓋体１２０ａには、貫通孔１３０の周囲に、容器第一凹部１３１に加え、容器第二凹部１３２が形成されている。また、本変形例においては、閉塞部材２０３は、本体部２１０に、上記実施の形態における閉塞部材２００の本体部２１０に形成されていた閉塞部材第二凹部２１２が形成されていない。このため、閉塞部材外周部２１３は、上記実施の形態のような凸部ではなく、平板状の本体部２１０の外周部分となる。本変形例のその他の構成については、上記実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。

容器第二凹部１３２は、容器第一凹部１３１の周囲を囲うように、蓋体１２０ａのＺ軸プラス方向の外面１２１からＺ軸マイナス方向に凹んだ、Ｚ軸方向から見て円環状の凹部である。容器第二凹部１３２は、Ｚ軸方向から見て、その外周が、閉塞部材２０３の本体部２１０の外縁よりも小さい。つまり、蓋体１２０ａの外面１２１が凹んで容器第二凹部１３２が形成され、容器第二凹部１３２の内方かつＺ軸方向から見て容器第二凹部１３２の中央部に、容器第一凹部１３１が形成されている。そして、容器第一凹部１３１の内方かつＺ軸方向から見て容器第一凹部１３１の中央部に、貫通孔１３０が形成されている。

このような構成において、閉塞部材２０３が蓋体１２０ａに接合される際には、図８の（ａ）に示すように、閉塞部材２０３の本体部２１０の閉塞部材外周部２１３が、蓋体１２０ａの外面１２１に重ねられ、かつ、外面１２１に当接した状態で、外面１２１上に載置される。これにより、本体部２１０及び容器第二凹部１３２の間に、第一空間Ｓ６が形成され、かつ、本体部２１０及び容器第一凹部１３１の間に、第二空間Ｓ７が形成される。

そして、図８の（ｂ）に示すように、閉塞部材２０３の本体部２１０の閉塞部材外周部２１３の全周と、蓋体１２０ａの外面１２１とがレーザ溶接されて、レーザ溶接部１５０が形成される。これにより、第一空間Ｓ６は、閉塞部材２０３及び蓋体１２０ａの間に配置され、かつ、レーザ溶接部１５０の貫通孔１３０側にレーザ溶接部１５０に隣接して配置される、Ｚ軸方向から見て円環状の空間となる。第二空間Ｓ７は、第一空間Ｓ６の貫通孔１３０側に、第一空間Ｓ６に接続されて配置される、Ｚ軸方向から見て円環状の空間である。つまり、閉塞部材外周部２１３の全体が溶融してレーザ溶接部１５０になるため、蓋体１２０ａ及び閉塞部材２０３の間には、レーザ溶接部１５０から貫通孔１３０に向けて延びる空間（第一空間Ｓ６及び第二空間Ｓ７）が形成されることとなる。

このように、第一空間Ｓ６及び第二空間Ｓ７は、容器１００（蓋体１２０ａ）が凹むことにより形成されている。つまり、第一空間Ｓ６及び第二空間Ｓ７は、蓋体１２０ａが凹む（容器第二凹部１３２及び容器第一凹部１３１が形成される）ことにより、形成されている。これにより、第二空間Ｓ７は、第一空間Ｓ６よりも深さが深い（Ｚ軸方向の高さが高い）ことにより、体積（容積）が大きくなるように形成されている。

以上のように、本変形例に係る蓄電素子によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、本変形例では、容器１００（蓋体１２０ａ）を凹ますことで、空間（第一空間Ｓ６及び第二空間Ｓ７）を形成しているため、当該空間を容易に形成することができている。つまり、蓋体１２０ａを凹ます加工は、閉塞部材２０３を凹部が形成された複雑な形状に加工するよりも容易であるため、上記空間を容易に形成することができる。これにより、容器１００及び閉塞部材２０３の接合品質の向上を容易に図ることができる。

なお、本変形例において、閉塞部材２０３に代えて、上記実施の形態の閉塞部材２００、上記変形例１の閉塞部材２０１、または、変形例２の閉塞部材２０２が配置されてもよい。

（変形例４）
次に、上記実施の形態の変形例４について、説明する。図９は、本実施の形態の変形例４に係る蓋体１２０の貫通孔１３０の周囲及び閉塞部材２０４の構成を示す断面図である。具体的には、図９は、蓋体１２０に閉塞部材２０４が接合された状態を示し、図４の（ｂ）に対応する図である。

図９に示すように、本変形例における閉塞部材２０４は、軸部２２０に、切欠部２２４が形成されている。本変形例のその他の構成については、上記実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。

切欠部２２４は、軸部２２０（柱部２２１）のＸ軸マイナス方向の側面に形成された切り欠き状の部位である。つまり、軸部２２０は、切欠部２２４が形成されることにより、Ｘ軸マイナス方向の側面が、例えば平面状に形成されている。これにより、軸部２２０のＸ軸マイナス方向の側面と貫通孔１３０のＸ軸マイナス方向の内面との間には、蓋体１２０を貫通し、かつ、第二空間Ｓ２に繋がる隙間Ｓ８が形成される。このように、軸部２２０と貫通孔１３０の内面との間には、空間（第二空間Ｓ２）に接続され、かつ、容器１００（蓋体１２０）を貫通する隙間Ｓ８が形成される。

以上のように、本変形例に係る蓄電素子によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、本変形例では、閉塞部材２０４の軸部２２０と容器１００の貫通孔１３０の内面との間に、上記空間（第二空間Ｓ２）に繋がる隙間Ｓ８が形成されていることで、レーザ溶接部１５０で発生したガスが隙間Ｓ８を介して容器１００の内部に逃げることができる。これにより、レーザ溶接部１５０で発生したガスを効果的に逃がすことができるため、容器１００及び閉塞部材２０４の接合品質の向上を図ることができる。

なお、本変形例において、切欠部２２４は、どのような形状の切り欠きでもよく、また、軸部２２０のＸ軸プラス方向の側面等、軸部２２０のどの方向の側面に形成されてもよい。軸部２２０の全周が切り欠かれて、軸部２２０の全周と貫通孔１３０の内面との間に、蓋体１２０を貫通し、かつ、第二空間Ｓ２に繋がる、Ｚ軸方向から見て円環状の隙間が形成されてもよい。上記変形例１～３の構成において、閉塞部材２０１～２０３に、切欠部２２４が形成されていてもよい。

（その他の変形例）
以上、本発明の実施の形態（その変形例も含む。以下同様）に係る蓄電素子について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されない。今回開示された実施の形態は全ての点で例示であり、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれる。

例えば、上記実施の形態では、貫通孔１３０は、容器１００の蓋体に形成され、閉塞部材は、蓋体に接合されることとした。しかし、貫通孔１３０は、容器１００の容器本体１１０に形成され、閉塞部材は、容器本体１１０に接合されることにしてもよい。

上記実施の形態では、貫通孔１３０は、電解液を注液するための注液口であり、閉塞部材は、注液栓であることとした。しかし、貫通孔１３０は、注液口には限定されず、容器１００に形成された貫通孔であればよく、閉塞部材は、注液栓には限定されず、貫通孔１３０を閉塞する部材であればよい。例えば、貫通孔１３０は、蓋体の中央部分に形成された貫通孔であり、閉塞部材が貫通孔１３０を閉塞することで、ガス排出弁１４０が形成されることにしてもよい。

上記実施の形態では、閉塞部材の外周部（閉塞部材外周部）が容器１００にレーザ溶接されてレーザ溶接部が形成されることとした。しかし、閉塞部材における外周部よりも内側の部位が、容器１００にレーザ溶接されてレーザ溶接部が形成されることにしてもよい。この場合でも、容器１００及び閉塞部材の間に、当該レーザ溶接部から貫通孔１３０に向けて延びる空間が形成されていればよい。

上記実施の形態では、第二空間は、第一空間よりも体積（容積）が大きいこととしたが、第二空間は、第一空間と体積が同じでもよいし、第一空間よりも体積が小さくてもよい。

上記実施の形態では、貫通孔１３０の周囲に容器第一凹部１３１が形成されていることとした。しかし、貫通孔１３０の周囲に容器第一凹部１３１が形成されていなくてもよい。つまり、容器１００及び閉塞部材の間に第二空間は形成されておらず、第一空間が、レーザ溶接部から貫通孔１３０に向けて延びる構成でもよい。

上記実施の形態では、閉塞部材は、貫通孔１３０に挿入される軸部２２０を有していることとした。しかし、閉塞部材は、軸部２２０を有しておらず、本体部２１０が容器１００に接合されることで貫通孔１３０を閉塞する構成でもよい。閉塞部材の本体部２１０は、閉塞部材第一凹部２１１を有していなくてもよい。

上記実施の形態では、貫通孔１３０の周囲の全周に亘って、上記の構成（レーザ溶接部が形成され、容器１００及び閉塞部材の間に、レーザ溶接部から貫通孔１３０に向けて延びる空間が形成される等）が適用されることとした。しかし、貫通孔１３０の周囲の一部に、上記の構成が適用されないことにしてもよい。つまり、貫通孔１３０の周囲の一部において、レーザ溶接部が形成されなくてもよいし、レーザ溶接部から貫通孔１３０に向けて延びる空間が形成されなくてもよいし、その他の上記した構成を有していなくてもよい。

上記実施の形態では、電極体７００は、巻回軸が蓋体に平行となるいわゆる縦巻きの巻回型電極体であることとした。しかし、電極体７００は、巻回軸が蓋体に垂直となるいわゆる横巻きの巻回型電極体であってもよい。また、電極体７００の形状は巻回型に限らず、平板状極板を積層したスタック型、または、極板及び／又はセパレータを蛇腹状に折り畳んだ形状（セパレータを蛇腹状にして矩形の極板を挟む形態、極板とセパレータとを重ねた後に蛇腹状にする形態等）等であってもよい。これらの場合、端部７１０は、電極体７００の本体部分から突出するタブであってもよい。

上記実施の形態及びその変形例に含まれる構成要素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、このような蓄電素子として実現することができるだけでなく、容器と閉塞部材との組み合わせとしても実現することができる。

本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子に適用できる。

１０ 蓄電素子
１００ 容器
１１０ 容器本体
１２０、１２０ａ 蓋体
１２１ 外面
１３０ 貫通孔
１３１ 容器第一凹部
１３２ 容器第二凹部
１５０、１６０ レーザ溶接部
２００、２０１、２０２、２０３、２０４ 閉塞部材
２１０ 本体部
２１１ 閉塞部材第一凹部
２１２、２１４ 閉塞部材第二凹部
２１３、２１６ 閉塞部材外周部
２１５ 突起
２２０ 軸部
２２４ 切欠部
３００ 電極端子
６００ 集電体
７００ 電極体
Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ６ 第一空間
Ｓ２、Ｓ４、Ｓ７ 第二空間
Ｓ８ 隙間

Claims (5)

1. 貫通孔が形成された容器と、
   前記容器に接合されて前記貫通孔を閉塞する閉塞部材と、を備え、
   前記容器及び前記閉塞部材は、前記貫通孔の貫通方向に重ねられて配置され、その重ねられた部分に、前記容器及び前記閉塞部材がレーザ溶接により接合されたレーザ溶接部が形成されており、
   前記容器及び前記閉塞部材の間には、前記レーザ溶接部から前記貫通孔に向けて延びる空間が形成されている
   蓄電素子。
2. 前記空間は、
   前記レーザ溶接部の前記貫通孔側に前記レーザ溶接部に隣接して配置される第一空間と、
   前記第一空間の前記貫通孔側に前記第一空間に接続されて配置され、前記第一空間よりも体積が大きい第二空間と、を有する
   請求項１に記載の蓄電素子。
3. 前記空間は、前記容器及び前記閉塞部材の少なくとも一方が凹むことにより形成されている
   請求項１または２に記載の蓄電素子。
4. 前記閉塞部材は、前記貫通孔に挿入される軸部を有し、
   前記軸部と前記貫通孔の内面との間には、前記空間に接続され、かつ、前記容器を貫通する隙間が形成されている
   請求項１～３のいずれか１項に記載の蓄電素子。
5. 前記容器及び前記閉塞部材の少なくとも一方は、他方に向けて突出して前記他方に当接する突起であって、前記空間内に配置される突起を有する
   請求項１～４のいずれか１項に記載の蓄電素子。

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