JP2022164957A - 蓄電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】互いに異なる種類の金属で形成された２つの部材を含む電極端子を備える蓄電素子であって、信頼性が向上された蓄電素子を提供すること。【解決手段】蓄電素子１０は、容器１００と電極端子２００とガスケット２５０とを備える。電極端子２００は、第一金属で形成された軸体２１０と第二金属で形成された端子本体２０１とを有する。端子本体２０１は、軸体２１０の軸方向の端部が埋設された開口部２０３を有する。軸体２１０は、開口部２０３に埋設された端部に形成された鍔部２１１を有する。鍔部２１１は、軸体２１０の軸方向においてガスケット２５０と当接する当接面２１１ａを含む。端子本体２０１は、開口部２０３の周縁部分である開口周縁部２０２の、軸方向においてガスケット２５０と対向する面である第一対向面２０２ａを有する。第一対向面２０２ａは、軸方向において、当接面２１１ａより蓋板１１０から遠い位置に配置されている。【選択図】図６

Description

本発明は、電極端子を備える蓄電素子に関する。

特許文献１には、ケース（容器）に固定された電極端子を備える単電池（蓄電素子）が開示されている。この電極端子は、容器の内部に配置された集電体に接続されるリベット端子と、リベット端子に当接して電気的に接続し、バスバーに溶接される溶接面を有するとともに、リベット端子に対して変位可能な可動端子と、を有している。この構成によれば、リベット端子に対して可動端子が変位することで、可動端子に生じた歪みを吸収することができる。

特開２０１３－１６１６９２号公報

上記従来の電極端子のように、外部のバスバー等と接合される部分と、容器内部の集電体等と接合される部分とを別部材とすることで、これらを異種金属（アルミニウム及び銅等）で形成することができる。これにより、例えば、電極端子における容器の外部側及び内部側のそれぞれにおいて、他の部材（バスバーまたは集電体等）との接合を同種金属同士で行うことができ、その結果、信頼性の高い接合部を容易に形成することができる。しかし、一般的に、電極端子には、例えば電気抵抗の抑制等の観点から、異種金属で形成された２部材を密に接合することが求められる。そのため、容器の外側に配置される端子本体と、容器の壁部を貫通して配置される軸体とを、互いに異なる種類の金属で形成した場合、端子本体に軸体の端部を圧入することで端子本体と軸体とが接合される。より具体的には、端子本体の嵌合穴（開口部）と軸体の端部とを密かつ強固に接合させるために、端子本体の開口部に、開口部の内径よりも小さい外径の軸体の端部を挿入して押圧し、当該端部を軸方向に圧縮する。これにより、開口部の内部で軸体の端部が径方向に膨張する。その結果、開口部の内部において、軸体の端部に径方向外側に張り出した鍔部が形成され、これにより、軸体と端子本体とが機械的及び電気的に良好に接合される。しかしながらこの場合、圧入作業時には、軸体の鍔部と、端子本体における鍔部に隣接する部分とが面一になるように形成されるものの、その後に、鍔部に隣接する部分が、残留応力によって鍔部よりも軸方向で突出することがある。この場合、軸体の鍔部が、端子本体と容器の壁部との間に位置するガスケットを十分に押圧できず、その結果、容器の軸体周りにおいて気密不良が生じる可能性がある。

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、互いに異なる種類の金属で形成された２つの部材を含む電極端子を備える蓄電素子であって、信頼性が向上された蓄電素子を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る蓄電素子は、容器と、前記容器の壁部に固定された電極端子と、前記電極端子及び前記容器の前記壁部の間に配置されたガスケットとを備える蓄電素子であって、前記電極端子は、第一金属で形成された軸体であって、前記ガスケット及び前記壁部を貫通した状態で配置された軸体と、前記第一金属とは異なる第二金属で形成された端子本体であって、前記ガスケットの前記壁部とは反対側に配置され、前記軸体の軸方向の端部が埋設された開口部を有する端子本体と、を有し、前記軸体は、前記開口部に埋設された前記端部に形成された鍔部であって、前記軸体の軸方向において前記ガスケットと当接する当接面を含む鍔部を有し、前記端子本体は、前記開口部の周縁部分である開口周縁部の、前記軸方向において前記ガスケットと対向する面である第一対向面を有し、前記第一対向面は、前記軸方向において、前記当接面より前記壁部から遠い位置に配置されている。

この構成によれば、端子本体に圧入された軸体を有する電極端子を、ガスケットを介して容器の壁部に固定する場合、軸体が有する鍔部の当接面によって、ガスケットを壁部の方向に強固に押圧することができる。具体的には、鍔部の外周に位置する、端子本体の第一対向面は、当接面よりも壁部から遠い位置に配置されている。そのため、第一対向面とガスケットが当接することによって、当接面によるガスケットの圧縮量が十分でなくなる可能性が低減される。従って、容器の軸体周りにおける気密不良の発生が抑制される。このように、本態様に係る蓄電素子は、互いに異なる種類の金属で形成された２つの部材を含む電極端子を備える蓄電素子であって、信頼性が向上された蓄電素子である。

前記ガスケットは、前記鍔部の前記当接面に対向する位置に配置された第一凸部であって、前記当接面によって圧縮された第一凸部を有し、前記鍔部は、前記軸体の径方向における前記当接面の外側に、前記当接面よりも前記壁部から遠い位置に配置され、前記ガスケットに対向する第二対向面を有する、としてもよい。

上記構成を有する電極端子の製造工程では、軸体を端子本体に圧入する際に、例えば、鍔部の外縁部分が、端子本体における鍔部の外周に位置する開口周縁部とともに圧縮されるように治具（金型）が配置される。これにより、端子本体の開口周縁部を、確実に当接面よりも上方（軸体の突設方向とは反対の方向）の位置まで圧縮することができる。その結果、開口周縁部が、残留応力によって元の形状に戻るように変形した場合であっても、開口周縁部に形成される第一対向面を、当接面よりも上方に位置させることができる。この場合、鍔部の外縁部分も端子本体とともに圧縮されることで第二対向面が形成され、この第二対向面は、当接面よりも上方に位置するため、下方に位置するガスケットを圧縮することはできない。しかしながら、本態様に係るガスケットは当接面に対向する位置に第一凸部を有している。従って、この第一凸部が確実に当接面に圧縮され、その結果、十分な気密性が確保される。

前記第一対向面は、前記軸方向において、前記当接面と前記第二対向面との間に位置する、としてもよい。

軸体を端子本体に圧入する際に、鍔部の外縁部分とともに端子本体の開口周縁部が圧縮された場合、開口周縁部の第一対向面は、残留応力によって元の軸方向位置に近づくように変位する。その結果、第一対向面は、第二対向面よりもガスケットに近い位置に突出する。しかしながら、この場合であっても、第一対向面は、当接面よりも、容器の壁部から遠い位置に配置されるため、当接面によるガスケットの圧縮量が十分でなくなる可能性は低減される。

前記端子本体の前記第一対向面は、前記ガスケットと離間して配置されている、としてもよい。

この構成によれば、第一対向面によるガスケットに対する押圧力は実質的に生じないため、当接面によるガスケットに対する押圧力はほぼ全てが、ガスケットの圧縮に用いられる。つまり、当接面によるガスケットへの押圧力が、第一対向面がガスケットに当接することによって減殺されることがない。その結果、軸体周りの気密性がより向上する。

前記ガスケットは、前記容器の前記壁部に対向する位置に配置され、前記壁部によって圧縮される第二凸部を有し、前記第二凸部は、前記軸方向から見た場合、前記当接面の範囲内に配置されている、としてもよい。

この構成によれば、第二凸部は、軸方向視において当接面の範囲内に位置するため、当接面よる押圧力が、第二凸部を圧縮する力として効率よく作用する。その結果、ガスケットと壁部との間の気密性が向上し、これにより、軸体周りの気密性がさらに向上する。

本発明によれば、互いに異なる種類の金属で形成された２つの部材を含む電極端子を備える蓄電素子であって、信頼性が向上された蓄電素子を提供することができる。

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分解斜視図である。 実施の形態に係る電極端子及びその周辺の構成を示す分解斜視図である。 図３のＩＶ－ＩＶ線を通るＸＺ平面における電極端子及びその周辺の構成を示す分解断面図である。 実施の形態に係る電極端子及びその周辺の構成を示す断面図である。 図５の一部を拡大して示す部分拡大図である。 実施の形態に係る電極端子の製造工程の一部を示す部分断面図である。 図７Ａに示す工程を経た後の電極端子の形状を示す部分断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態（変形例を含む）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。また、各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。さらに、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。また、各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。

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、電極体の巻回軸方向、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、容器の短側面の短手方向、または、容器の厚さ方向をＹ軸方向と定義する。蓄電素子の容器本体と蓋板との並び方向、容器の短側面の長手方向、または、集電体の電極体接続部の延設方向を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。

また、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。また、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つの方向が平行である、とは、当該２つの方向が完全に平行であることを意味するだけでなく、実質的に平行であること、すなわち、例えば数％程度の差異を含むことも意味する。さらに、単に、「Ｘ軸方向」という場合は、Ｘ軸に平行な双方向またはいずれか一方の方向を意味する。Ｙ軸及びＺ軸に関する用語についても同様である。以下の説明において、「絶縁」と表現する場合、「電気的な絶縁」を意味する。

（実施の形態）
［１．蓄電素子の全般的な説明］
まず、図１及び図２を用いて、実施の形態に係る蓄電素子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の分解斜視図である。具体的には、図２は、蓄電素子１０を、容器１００の蓋板１１０と容器本体１０１とを分離して、電極体４００等を示す斜視図である。

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、より具体的には、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）、ガソリン自動車及びディーゼル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、家庭用または事業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。また、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。さらに、蓄電素子１０は、固体電解質を用いた電池であってもよい。また、本実施の形態では、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、負極側の電極端子２００及び正極側の電極端子３００とを備えている。また、図２に示すように、容器１００の内部には、負極側の集電体１２０と、正極側の集電体１３０と、電極体４００とが収容されている。

なお、蓄電素子１０は、上記の構成要素の他、集電体１２０及び１３０の側方に配置されるスペーサ、または、電極体４００等を包み込む絶縁フィルムなどを備えてもよい。また、蓄電素子１０の容器１００の内部には電解液（非水電解質）などが封入されているが、その図示は省略する。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。

容器１００は、矩形筒状で底を備える容器本体１０１と、容器本体１０１の開口を閉塞する壁部を形成する蓋板１１０とで構成されている。容器１００は、電極体４００等を内部に収容後、蓋板１１０と容器本体１０１とが溶接等されることにより、内部を密封する構造を有している。なお、蓋板１１０及び容器本体１０１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、またはアルミニウム合金など溶接可能な金属であるのが好ましい。

電極体４００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など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を含む合材層が形成された極板である。負極板は、銅または銅合金など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を含む合材層が形成された極板である。セパレータは、樹脂等からなる微多孔性のシートである。そして、電極体４００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。

電極体４００は、巻回軸方向（本実施の形態ではＸ軸方向）の一端（図２ではＸ軸方向マイナス側の端部）に、正極板の基材層が積層されて形成された正極側端部４１１ａを有する。また、電極体４００は、巻回軸方向の他端（図２ではＸ軸方向プラス側の端部）に、負極板の基材層が積層されて形成された負極側端部４２１ａを有する。正極側端部４１１ａは、集電体１３０と接合され、負極側端部４２１ａは、集電体１２０と接合される。

なお、本実施の形態では、巻回軸方向から見た場合の電極体４００の形状は、長円形状であるが、当該形状は、楕円形状、円形状、多角形状などでもよい。また、電極体４００の種類は巻回型に限定されない。例えば、平板状極板を積層した積層型の電極体、または、長尺帯状の極板を蛇腹状に折り畳んだ蛇腹型の電極体が、蓄電素子１０に備えられてもよい。

電極端子２００は、集電体１２０を介して電極体４００の負極と電気的に接続された負極端子である。電極端子３００は、集電体１３０を介して電極体４００の正極と電気的に接続された正極端子である。電極端子２００及び３００は、電極体４００の上方に配置された蓋板１１０に、ガスケット２５０及び３５０を介して取り付けられている。

なお、集電体１３０の材質は限定されないが、例えば、電極体４００の正極基材層と同様に、アルミニウムまたはアルミニウム合金などで形成されている。また、集電体１２０についても、材質は限定されないが、例えば、電極体４００の負極基材層と同様に、銅または銅合金などで形成されている。

このように構成された蓄電素子１０において、負極端子である電極端子２００は、外部のバスバー等と接合される部分と、容器１００の内部で集電体１２０と接合される部分とは、互いに異なる種類の金属で形成されている。このような特徴を有する電極端子２００及びその周辺の構成について、以下、図３～図７Ｂを参照しながら説明する。

［２．電極端子及びその周辺の構成］
図３は、実施の形態に係る電極端子２００及びその周辺の構成を示す分解斜視図である。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線を通るＸＺ平面における電極端子２００及びその周辺の構成を示す分解断面図である。図３及び図４において、軸体２１０は、かしめられる前の状態が図示されている。図５は、実施の形態に係る電極端子２００及びその周辺の構成を示す断面図である。図５における断面の位置は、図４における断面の位置に準じている。図６は、図５の一部を拡大して示す部分拡大図である。図５及び図６では、第一凸部２５６及び第二凸部２５７の位置を示すために、第一凸部２５６及び第二凸部２５７を僅かに突出させて記載している。図７Ａは、実施の形態に係る電極端子２００の製造工程の一部を示す部分断面図であり、図７Ｂは、図７Ａに示す工程を経た後の電極端子２００の形状を示す部分断面図である。図７Ａ及び図７Ｂにおける断面の位置は、図４における断面の位置に準じている。

図３～図６に示すように、本実施の形態において、電極端子２００は、端子本体２０１と軸体２１０とを有する。端子本体２０１と軸体２１０とは互いに異なる種類の金属で形成されている。具体的には、軸体２１０は、電極体４００の負極側端部４２１ａに接合される集電体１２０と同じく、例えば銅または銅合金で形成されている。端子本体２０１は、アルミニウム製のバスバー等との溶接の容易さの観点から、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されている。本実施の形態において、銅または銅合金は第一金属の一例であり、アルミニウムまたはアルミニウム合金は第二金属の一例である。

電極端子２００は、ガスケット２５０を介して容器１００に固定されている。具体的には、端子本体２０１と容器１００の蓋板１１０との間にガスケット２５０が配置される。蓋板１１０は、容器１００が有する壁部の一例である。端子本体２０１に固定された軸体２１０は、ガスケット２５０の貫通孔２５２、蓋板１１０の貫通孔１１２、絶縁部材２８０の貫通孔２８２、及び、集電体１２０の端子接続部１２１に形成された貫通孔１２３を貫通して配置される。さらに、図５に示すように、軸体２１０の先端部がかしめられ、これにより、かしめ部２１２ａが形成される。その結果、ガスケット２５０、絶縁部材２８０、及び集電体１２０は、電極端子２００とともに、蓋板１１０に固定される。集電体１２０は、図３に示すように一対の脚部１２２を有し、一対の脚部１２２は、電極体４００の負極側端部４２１ａ（図２参照）に接合される。この構成において、より詳細には、ガスケット２５０は、貫通孔２５２を形成する筒状部２５９（図４参照）を有している。筒状部２５９は、電極端子２００の軸体２１０と蓋板１１０の貫通孔１１２との間の気密を維持し、かつ、軸体２１０と蓋板１１０とを電気的に絶縁する役割を有している。

このように、ガスケット２５０は、電極端子２００における軸体２１０周りの気密性を維持する役割に加え、絶縁部材２８０とともに、電極端子２００と容器１００とを絶縁する役割も有している。ガスケット２５０及び絶縁部材２８０のそれぞれは、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、または、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）等の絶縁性を有する素材で形成されている。

また、ガスケット２５０は、図３～図５に示すように、端子本体２０１における、厚み方向（Ｚ軸方向）と直交する方向（ＸＹ平面に平行な方向）の端面を囲む側壁部２５８を有している。側壁部２５８は、例えば、電極端子２００と、蓄電素子１０の近くに配置された外部の部材との導通を防止する部材として機能する。また、側壁部２５８は、例えば、蓄電素子１０の製造時及び使用時において、電極端子２００の回り止めとしても機能する。

このように、ガスケット２５０を介して蓋板１１０に固定される電極端子２００において、互いに異なる種類の金属で形成された端子本体２０１と軸体２１０とは図４に示す状態で接合されている。具体的には、軸体２１０は円柱形状の棒体である軸本体部２１２と、軸本体部２１２から径方向に張り出した鍔部２１１とを有し、鍔部２１１は、端子本体２０１のガスケット２５０の側に設けられた開口部２０３に埋設されている。より詳細には、例えば、鍔部２１１が形成されていない状態の軸本体部２１２の端部が、軸本体部２１２の外径よりも大きな内径を有する端子本体２０１の開口部２０３に挿入されて大きな力で押圧される。つまり、軸本体部２１２の端部が端子本体２０１の開口部２０３に圧入される。これにより当該端部が開口部２０３の内部で径方向に膨張し、その結果、開口部２０３の内部に、径方向に広がる鍔部２１１が形成され、開口部２０３の内面と軸体２１０とが密接した状態となる。その結果、異種金属同士である端子本体２０１と軸体２１０とが、機械的に強固に、かつ、電気抵抗が抑制された状態で接合される。なお、軸本体部２１２の端部が端子本体２０１の開口部２０３に圧入される前の時点で、当該端部に、開口部２０３に挿入可能な外径を有する鍔部２１１が形成されていてもよい。この場合であっても、鍔部２１１を含む当該端部を開口部２０３に圧入して鍔部２１１を径方向に膨張させることで、端子本体２０１と軸体２１０とを機械的に強固に、かつ、電気抵抗が抑制された状態で接合することができる。

上記のように、圧入によって端子本体２０１と軸体２１０とを接合する際に、本実施の形態では、軸体２１０の根元部分がその外周の部分よりも、軸体２１０の軸方向（本実施の形態ではＺ軸方向、以下、単に「軸方向」という。）に突出するよう形成される。具体的には、図７Ａに示すように、段差部５０１を有する金型５００を、端子本体２０１の裏面（ガスケット２５０に対向する面）に沿わせた状態で、軸体２１０を端子本体２０１の開口部２０３に圧入する。金型５００は、軸体２１０の軸本体部２１２を貫通させる丸孔を中央に有する金属製の部材である。金型５００は、軸方向から見た場合における丸孔の外周に第一金型面５００ｂを有し、その第一金型面５００ｂの外周に第二金型面５００ａを有している。第一金型面５００ｂは、軸方向において、第二金型面５００ａよりも、端子本体２０１から遠い位置に配置されており、第一金型面５００ｂと第二金型面５００ａとの境界部分によって段差部５０１が形成されている。

このような金型５００を用いて軸体２１０を端子本体２０１に圧入することで、端子本体２０１の裏面側には、図７Ｂに示すように、金型５００の段差部５０１の形状に沿った段差形状が形成される。具体的には、図６及び図７Ｂに示すように、軸方向の位置が互いに異なる当接面２１１ａと第一対向面２０２ａとが形成される。当接面２１１ａは、鍔部２１１に形成された、ガスケット２５０に対向しかつ当接する面である。第一対向面２０２ａは、端子本体２０１の開口部２０３の周縁部である開口周縁部２０２のガスケット２５０に対向する面である。第一対向面２０２ａは、軸方向において、当接面２１１ａよりも、蓋板１１０から遠い位置に配置される。より詳細には、開口周縁部２０２は、図４～図６に示すように、ガスケット２５０の凹部２５１に収容され、開口周縁部２０２の先端面である第一対向面２０２ａは、凹部２５１の底面２５１ａに対向する。

ここで、仮に、段差部を有しない平坦な面で当接面２１１ａ及び第一対向面２０２ａを形成する金型を用いて、軸体２１０を端子本体２０１の開口部２０３に圧入した場合を想定する。この場合、圧入作業を終えて電極端子２００から金型を外した直後は、当接面２１１ａと第一対向面２０２ａとは面一の状態である。しかし、銅または銅合金で形成された軸体２１０と、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成された端子本体２０１とを比較すると、これらの材料の物性の違い等に起因して、端子本体２０１の方が残留応力による歪み（変形）が大きい。その結果、開口周縁部２０２が残留応力によって元の形状に戻るように変形し、これにより、第一対向面２０２ａが、当接面２１１ａよりも蓋板１１０に近い位置まで突出することが考えられる。しかしながら、本実施の形態では、段差部５０１を有する金型５００を用いて、軸体２１０の端子本体２０１への圧入を行うことで、第一対向面２０２ａを当接面２１１ａよりも奥まった位置（蓋板１１０から遠い位置）に形成する。これにより、開口周縁部２０２の残留応力によって、第一対向面２０２ａが元の位置に戻るように変位した場合であっても、第一対向面２０２ａが、当接面２１１ａよりも蓋板１１０に近い位置まで突出することはない。すなわち、金型５００の段差部５０１における段差幅（第一金型面５００ｂと第二金型面５００ａとの軸方向の位置の差分）は、残留応力による第一対向面２０２ａの戻り量（軸方向の移動量）以上である。従って、電極端子２００の完成後に、残留応力で第一対向面２０２ａが移動した場合であっても、当接面２１１ａを越えることはない。なお、上記の第一対向面２０２ａの戻り量等は、実際の電極端子２００を用いた実験または／及び理論計算等で求めてもよい。

電極端子２００は、上記の構成を有することで、図５及び図６に示すように、蓋板１１０に固定された場合、鍔部２１１の当接面２１１ａは、ガスケット２５０に当接し、かつ、ガスケット２５０を蓋板１１０に向けて押圧する。その一方で、端子本体２０１における開口周縁部２０２の第一対向面２０２ａは、実質的にガスケット２５０を押圧しない位置に配置される。

すなわち、本実施の形態に係る蓄電素子１０は、容器１００と、容器１００の蓋板１１０に固定された電極端子２００と、電極端子２００及び容器１００の蓋板１１０の間に配置されたガスケット２５０とを備える。電極端子２００は、第一金属で形成された軸体２１０と、第一金属とは異なる第二金属で形成された端子本体２０１とを有する。軸体２１０は、ガスケット２５０及び蓋板１１０を貫通した状態で配置される。端子本体２０１は、ガスケット２５０の蓋板１１０とは反対側に配置される。つまり、端子本体２０１と蓋板１１０との間にガスケット２５０が配置される。端子本体２０１は、軸体２１０の軸方向の端部が埋設された開口部２０３を有する。軸体２１０は、開口部２０３に埋設された端部に形成された鍔部２１１を有する。鍔部２１１は、軸体２１０の軸方向においてガスケット２５０と当接する当接面２１１ａを含む。端子本体２０１は、開口部２０３の周縁部分である開口周縁部２０２の、軸方向においてガスケット２５０と対向する面である第一対向面２０２ａを有する。第一対向面２０２ａは、軸方向において、当接面２１１ａより蓋板１１０から遠い位置に配置されている。

この構成によれば、電極端子２００を、ガスケット２５０を介して容器１００の蓋板１１０に固定する場合、軸体２１０が有する鍔部２１１の当接面２１１ａによって、ガスケット２５０を蓋板１１０の方向に強固に押圧することができる。具体的には、鍔部２１１の外周（径方向外側）に位置する、端子本体２０１の第一対向面２０２ａは、当接面２１１ａよりも蓋板１１０から遠い位置に配置されている。そのため、第一対向面２０２ａとガスケット２５０が当接することによって、当接面２１１ａによるガスケット２５０の軸方向の圧縮量（及びその結果の径方向の膨張量、以下同じ）が十分でなくなる可能性が低減される。従って、容器１００の軸体２１０周りにおける気密不良の発生が抑制される。このように、本態様に係る蓄電素子１０は、互いに異なる種類の金属で形成された２つの部材を含む電極端子２００を備え、かつ、信頼性が向上された蓄電素子である。

また、本実施の形態に係る蓄電素子１０は、容器１００の軸体２１０周りにおける気密不良をより確実に抑制するための構成を有している。具体的には、図３及び図４に示すように、ガスケット２５０は、鍔部２１１の当接面２１１ａに対向する位置に配置された第一凸部２５６であって、当接面２１１ａによって圧縮された第一凸部２５６を有する。鍔部２１１は、軸体２１０の径方向における当接面２１１ａの外側に、当接面２１１ａよりも蓋板１１０から遠い位置に配置され、ガスケット２５０に対向する第二対向面２１１ｂを有する。

より詳細には、図７Ａに示すように、軸体２１０を端子本体２０１に圧入する際に、鍔部２１１の外縁部分が、鍔部２１１の外周に位置する開口周縁部２０２とともに圧縮されるように金型５００が配置される。つまり、圧入作業時において電極端子２００を軸方向から見た場合に、開口周縁部２０２の全域に加え、鍔部２１１の外縁部分を含む範囲に、第二金型面５００ａが配置されるように、金型５００が形成されかつ配置されている。従って、端子本体２０１の開口周縁部２０２は、確実に第二金型面５００ａによって押圧される。これにより、端子本体２０１の開口周縁部２０２を、確実に当接面２１１ａよりも上方（軸体２１０の突設方向と反対側）の位置まで圧縮することができる。その結果、開口周縁部２０２が、残留応力によって元の形状に戻るように変形した場合であっても、開口周縁部２０２に形成される第一対向面２０２ａを、当接面２１１ａよりも上方に位置させることができる。この場合、鍔部２１１の外縁部分も端子本体２０１とともに圧縮されることで第二対向面２１１ｂが形成され、この第二対向面２１１ｂは、当接面２１１ａよりも上方に位置する。そのため、鍔部２１１の外縁部分は、下方に位置するガスケット２５０を圧縮することはできない。しかしながら、本実施の形態に係るガスケット２５０は当接面２１１ａに対向する位置に第一凸部２５６を有している。具体的には、本実施の形態では、鍔部２１１及び開口周縁部２０２が挿入される、ガスケット２５０の凹部２５１の底面２５１ａに、第一凸部２５６が形成されている。従って、図５及び図６に示すように、第一凸部２５６が確実に当接面２１１ａに圧縮され、その結果、ガスケット２５０による十分な気密性が確保される。

また、図６では、第二対向面２１１ｂと第一対向面２０２ａとは軸方向において同一位置に配置されているが、第一対向面２０２ａと第二対向面２１１ｂとは軸方向の位置が異なっていてもよい。例えば、第一対向面２０２ａは、軸方向において、当接面２１１ａと第二対向面２１１ｂとの間に位置してもよい。

つまり、上述のように、軸体２１０を端子本体２０１に圧入する際に、鍔部２１１の第二対向面２１１ｂとともに端子本体２０１の開口周縁部２０２が圧縮された場合、第一対向面２０２ａは、残留応力によって元の軸方向位置に近づくように変位する。その結果、第一対向面２０２ａは、第二対向面２１１ｂよりも蓋板１１０に近い位置に突出する。しかしながら、この場合であっても、第一対向面２０２ａは、軸方向において、当接面２１１ａよりも上方（蓋板１１０から遠い位置）に配置されるため、当接面２１１ａによるガスケット２５０の軸方向の圧縮量が十分でなくなる可能性は低減される。従って、容器１００の軸体２１０周りにおける気密不良の発生が抑制される。

また、第二対向面２１１ｂが、第一対向面２０２ａと当接面２１１ａとの間に位置してもよい。この場合であっても、当接面２１１ａ、第一対向面２０２ａ及び第二対向面２１１ｂの中で、当接面２１１ａが、軸方向において最も蓋板１１０に近い位置に配置される。そのため、電極端子２００が蓋板１１０に固定された場合において、鍔部２１１の、軸本体部２１２の周囲の領域を含む当接面２１１ａが、確実にガスケット２５０を軸方向に圧縮することができる。その結果、容器１００の軸体２１０周りにおける気密不良の発生が抑制される。

また、本実施の形態では、図６に示すように、端子本体２０１の第一対向面２０２ａは、ガスケット２５０と離間して配置されている。

この構成によれば、第一対向面２０２ａによるガスケット２５０に対する押圧力は実質的に生じない。そのため、当接面２１１ａによるガスケット２５０に対する押圧力は、ほぼ全てが、ガスケット２５０の圧縮に用いられる。つまり、当接面２１１ａによるガスケット２５０への押圧力が、第一対向面２０２ａがガスケット２５０に当接することによって減殺されることがない。その結果、軸体２１０周りの気密性がより向上する。

また、本実施の形態の蓄電素子１０において、ガスケット２５０は、容器１００の蓋板１１０に対向する位置に配置され、蓋板１１０によって圧縮される第二凸部２５７を有する。第二凸部２５７は、軸方向から見た場合、当接面２１１ａの範囲内に配置されている。つまり、例えば図４～図６に示すように、鍔部２１１の当接面２１１ａの直下の領域に、ガスケット２５０の第二凸部２５７が配置されている。第二凸部２５７は、第一凸部２５６（図３参照）と同様に、ガスケット２５０の貫通孔２５２を囲む環状に形成されている。

このように、第二凸部２５７は、軸方向視において当接面２１１ａの範囲内に位置するため、当接面２１１ａよる押圧力が、第二凸部２５７を圧縮する力として効率よく作用する。その結果、第二凸部２５７は、蓋板１１０の外面（蓋板外面１１０ａ）によって押し潰されるように変形し、これにより、ガスケット２５０と蓋板１１０との間の気密性がさらに向上する。より具体的には、第二凸部２５７は、ガスケット２５０の筒状部２５９の外周面と、蓋板１１０の貫通孔１１２の内周面との間を介した容器１００の内部の外部を接続する通気路を封止する部位として機能する。その結果、ガスケット２５０と蓋板１１０との間の気密性が向上し、これにより、軸体２１０周りの気密性がさらに向上する。また、本実施の形態では、図４～図６に示すように、ガスケット２５０の第一凸部２５６と第二凸部２５７とが、軸方向に並んで配置される。そのため、ガスケット２５０を軸方向に押圧する当接面２１１ａによる押圧力が、効率よく第一凸部２５６及び第二凸部２５７を圧縮する力として作用し、これにより、容器１００における軸体２１０周りの気密性がさらに向上する。

［３．変形例］
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または変形例に施したものも、本発明の範囲内に含まれる。

例えば、当接面２１１ａよりも高い位置（Ｚ軸プラス方向側）に、確実かつ精度よく第一対向面２０２ａを形成する、という観点からは、図７Ａに示すように、開口周縁部２０２とともに、鍔部２１１の外縁部分を押圧するように金型５００を配置することが好ましい。その結果、当接面２１１ａの外周に第二対向面２１１ｂが形成される。しかし、軸方向から見た場合に、当接面２１１ａに隣接して第一対向面２０２ａが配置されている場合であっても、電極端子２００が有する、当接面２１１ａによって確実かつ強固にガスケット２５０を軸方向に圧縮する機能は失われない。つまり、電極端子２００の軸体２１０が有する鍔部２１１において、第二対向面２１１ｂが形成されていることは必須ではない。

また、軸体２１０に用いられる第一金属は銅または銅合金であり、端子本体２０１に用いられる第二金属はアルミニウムまたはアルミニウム合金であるとしたが、第一金属及び第二金属の組み合わせはこれに限定されない。つまり、第一金属と第二金属とが互いに異なる種類の金属である場合、これら金属の物性の違い等に起因して、圧入作業後における当接面２１１ａ及び第一対向面２０２ａそれぞれの、残留応力による軸方向の変位量が互いに異なる場合がある。そのため、上記実施の形態のように、当該圧入作業時に、第一対向面２０２ａを当接面２１１ａよりも奥まった位置（蓋板１１０から遠い位置）に形成しておく。これにより、圧入作業後に、開口周縁部２０２の残留応力によって第一対向面２０２ａが、軸方向における当接面２１１ａとの距離を縮めるように変位した場合であっても、第一対向面２０２ａを、当接面２１１ａよりも突出させないことができる。また、仮に、当接面２１１ａ及び第一対向面２０２ａの少なくとも一方が、互いの軸方向の距離を維持または増加させるように変位した場合であっても、第一対向面２０２ａが、当接面２１１ａよりも突出しない状態は維持される。すなわち、いずれの場合であっても、電極端子２００を用いることによる、軸体２１０周りの気密性の向上効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、巻回型の電極体４００は、容器１００の短側面の対向方向（Ｘ軸方向）に巻回軸方向を向けた姿勢で、容器１００に収容されている（図２参照）。しかし、蓄電素子１０が巻回型の電極体を備える場合、例えば、容器１００の短側面の長手方向（Ｚ軸方向）に巻回軸方向を向けた姿勢で、電極体が容器１００に収容されてもよい。この場合、電極体は、例えば正極タブ部及び負極タブ部をＺ軸プラス方向に向けた姿勢で容器１００に収容されてもよい。これにより、電極端子２００は、例えば銅で形成された平板状の集電体を介して、電極体の負極タブ部と電気的に接続することができる。また、この場合であっても、電極端子２００の鍔部２１１の当接面２１１ａが、端子本体２０１の第一対向面２０２ａよりも、蓋板１１０に近い位置に配置されていることで、当接面２１１ａがガスケット２５０を圧縮することによる高い気密性を得ることができる。つまり、電極端子２００に接続される集電体の形状並びに電極体の種類及び姿勢等に依存することなく、電極端子２００を用いることによる、軸体２１０周りの気密性の向上効果を得ることができる。

また、蓄電素子１０は、電極端子３００を備えなくてもよい。例えば、電極体４００の正極と容器１００とを導通させることで、容器１００の一部を正極側の電極端子として機能させてもよい。

また、ガスケット２５０の形状は、図３及び図４等に示される形状である必要はない。例えば、ガスケット２５０は側壁部２５８を有しなくてもよい。また、例えば、ガスケット２５０は、軸方向から見た場合の形状として、円形、長円形など各種の形状を採用し得る。また、電極端子２００の形状も、図３及び図４等に示される形状である必要はない。電極端子２００は、軸方向から見た場合の形状として、円形、長円形など各種の形状を採用し得る。

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
１０１ 容器本体
１１０ 蓋板
１１０ａ 蓋板外面
１１２、１２３、２５２、２８２ 貫通孔
１２０、１３０ 集電体
１２１ 端子接続部
１２２ 脚部
２００、３００ 電極端子
２０１ 端子本体
２０２ 開口周縁部
２０２ａ 第一対向面
２０３ 開口部
２１０ 軸体
２１１ 鍔部
２１１ａ 当接面
２１１ｂ 第二対向面
２１２ 軸本体部
２１２ａ かしめ部
２５０、３５０ ガスケット
２５１ 凹部
２５１ａ 底面
２５６ 第一凸部
２５７ 第二凸部
２５８ 側壁部
２５９ 筒状部
２８０ 絶縁部材
４００ 電極体
４１１ａ 正極側端部
４２１ａ 負極側端部
５００ 金型
５００ａ 第二金型面
５００ｂ 第一金型面
５０１ 段差部

Claims (5)

1. 容器と、前記容器の壁部に固定された電極端子と、前記電極端子及び前記容器の前記壁部の間に配置されたガスケットとを備える蓄電素子であって、
   前記電極端子は、
   第一金属で形成された軸体であって、前記ガスケット及び前記壁部を貫通した状態で配置された軸体と、
   前記第一金属とは異なる第二金属で形成された端子本体であって、前記ガスケットの前記壁部とは反対側に配置され、前記軸体の軸方向の端部が埋設された開口部を有する端子本体と、を有し、
   前記軸体は、前記開口部に埋設された前記端部に形成された鍔部であって、前記軸体の軸方向において前記ガスケットと当接する当接面を含む鍔部を有し、
   前記端子本体は、前記開口部の周縁部分である開口周縁部の、前記軸方向において前記ガスケットと対向する面である第一対向面を有し、
   前記第一対向面は、前記軸方向において、前記当接面より前記壁部から遠い位置に配置されている、
   蓄電素子。
2. 前記ガスケットは、前記鍔部の前記当接面に対向する位置に配置された第一凸部であって、前記当接面によって圧縮された第一凸部を有し、
   前記鍔部は、前記軸体の径方向における前記当接面の外側に、前記当接面よりも前記壁部から遠い位置に配置され、前記ガスケットに対向する第二対向面を有する、
   請求項１記載の蓄電素子。
3. 前記第一対向面は、前記軸方向において、前記当接面と前記第二対向面との間に位置する、
   請求項２記載の蓄電素子。
4. 前記端子本体の前記第一対向面は、前記ガスケットと離間して配置されている、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の蓄電素子。
5. 前記ガスケットは、前記容器の前記壁部に対向する位置に配置され、前記壁部によって圧縮される第二凸部を有し、
   前記第二凸部は、前記軸方向から見た場合、前記当接面の範囲内に配置されている、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の蓄電素子。

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