JP2023068270A - 蓄電デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ケース内の圧力上昇に対して、封口部材によるケースの封止状態を安定化させる。【解決手段】収納部（６）を備えるケース（外装ケース４）と、巻回端面に電極タブ（陽極タブ１０、陰極タブ１２）が形成されており、収納部内に収納される蓄電素子（８）と、収納部内に配置され、ケースの外周側からの加締め（加締め部３０）により周面がケースの内壁面と圧着して、収納部の開口部を封止する封口部材（１８）と、封口部材の収納部の底部側に向けた面に接触して支持する支持板（集電板１４）と、封口部材の収納部の開口部側の面に配置されており、収納部の底部側に向けて加締められた（縦加締め部３２）ケースの開口端（３６）との係合により封口部材を押圧して支持する支持部材（フォルダ２０）とを備える。【選択図】 図１

Description

本開示の技術は、蓄電素子を収納するケースの開口部に対する封止技術に関する。

電気二重層コンデンサや電解コンデンサなどの蓄電デバイスでは、蓄電素子や電解液を入れたケースの開口部に対して封口部材を配置し、その封口部材をケースとともに加締めることで封止する手段がとられている。これにより蓄電デバイスは、駆動時に電解液の化学反応でガスが発生しても、収納部と外気との間でガスや電解液の漏洩、または収納部内への異物混入などを阻止している。
そのほか、蓄電デバイスは、たとえば自動車などに多く用いられているが、外部からの振動の影響が大きくなっている。そのため蓄電デバイスは、たとえば実装される基板やその他機器に対する設置強度の向上や振動吸収などの目的のために、蓄電デバイスを支持するための部品であって、その一部をケースの開口部内に配置させて固定させるものがある。

このような蓄電デバイスに設置される部品に関し、環状の座板とその内側から突出した取付け足を備える部品であって、ケース内に配置された封口部材の上に環状座板を配置し、ケース開口部の折曲げによってかしめつけるものがある（たとえば、特許文献１）。

実公昭３８－１２０５１号公報

ところで、蓄電デバイスは、駆動時に電解液の化学反応でガスが発生し、そのガスがケース内部に充満することでケースの内圧が上昇する場合がある。この場合、ケース内部では、たとえば開口部側にガスが流れ易い傾向にあり、それによって開口部を封止している封口部材に圧力がかかる。そして封口部材は、内部圧力の上昇に伴って開口部方向に押圧されることで、部分的な変形や変位が生じるおそれがある。蓄電デバイスでは、必要な電力を得るためには蓄電素子と外部端子の接続が十分な強度を保つとともに、電気的な接続状態が必要であるが、封口部材の変形や変位により接続状態の悪化または接続解除などが生じるおそれがある。このような封口部材による開口部の封止状態の変化が生じると、蓄電素子による電力供給ができなくなる場合や、接続状態の悪化による抵抗性の増加などで給電効率の低下などが生じるという課題がある。

斯かる課題について、特許文献１に開示された構成では、本開示の課題の開示や示唆はなく、課題を解決することはできない。

本開示の発明者は、ケース内に外部端子と接続させた蓄電素子を収納し、その開口部を封口部材によって封止する蓄電デバイスに関し、収納部内において、封口部材の両面を集電板とケース開口端の加締めにより押圧された支持部材によって封口部材を挟持することで、ケースの内部圧力の上昇に対して封口部材の変形や変位を抑えることができるとの知見を得た。

そこで、本開示の目的は、上記課題および上記知見に鑑み、ケース内の圧力上昇に対して、封口部材によるケースの封止状態を安定化させることにある。

上記目的を達成するため、本開示の蓄電デバイスの一側面は、収納部を備えるケースと、巻回端面に電極タブが形成されており、前記収納部内に収納される蓄電素子と、前記収納部内に配置され、前記ケースの外周側からの加締めにより周面が前記ケースの内壁面と圧着して、前記収納部の開口部を封止する封口部材と、前記封口部材の前記収納部の底部側に向けた面に接触して支持する支持板と、前記封口部材の前記収納部の開口部側の面に配置されており、前記収納部の底部側に向けて加締められた前記ケースの開口端との係合により前記封口部材を押圧して支持する支持部材とを備える。

上記蓄電デバイスにおいて、前記封口部材は、前記ケースの底部側の面と開口部側の面のうち少なくとも外縁側の一部が、前記支持板と前記支持部材で挟持される。

上記蓄電デバイスにおいて、前記支持板は、一方の面を前記電極タブに接触させ、他方の面を前記封口部材に接触させるとともに一部に第１の外部端子を備える集電板であり、前記封口部材は、封止面の一部に形成された貫通孔に前記集電板から前記開口部側に突出する前記第１の外部端子が貫通しており、前記ケースの外周側からの加締めによる応力を受けて前記第１の外部端子を通じて前記集電板を保持する。

上記蓄電デバイスにおいて、前記支持部材は、前記収納部の底部側に配置された陽極または陰極の前記電極タブと接触している前記ケースを介して、前記蓄電素子と電気的に接続する第２の外部端子を備える。

上記蓄電デバイスにおいて、前記電極タブは、前記蓄電素子の一方の巻回端面に形成された陽極タブと、前記蓄電素子の他方の巻回端面に形成された陰極タブを含み、前記陽極タブと前記陰極タブの一方が前記支持板に溶接され、他方が前記収納部の底部に対して溶接により固定接続される。

上記目的を達成するため、本開示の蓄電デバイスの製造方法の一側面は、集電板の一方の面を蓄電素子の巻回端面に形成された電極タブに接触させて、該集電板と一体化した第１の外部端子と前記蓄電素子を電気的に接続させるとともに、該集電板の他方の面を、前記蓄電素子が収納されるケースの収納部内に配置される封口部材の一面に接触させる工程と、前記封口部材の前記収納部の開口部側の面上に支持部材を配置する工程と、前記ケースの外周側からの加締めにより前記封口部材の周面と前記ケースの内壁面とを圧着させて、前記開口部を封止する工程と、前記集電板に向かって前記ケースの開口端を加締め、該開口端との係合により、前記封口部材を押圧して支持する工程とを含む。

上記蓄電デバイスの製造方法において、さらに、前記収納部内に収納された前記封口部材を所定の力で押圧して、前記収納部の設定位置に前記封口部材を配置させる工程とを含み、前記ケースの外周側からの加締め処理および前記開口端に対する加締め処理は、前記封口部材が押圧された状態で行われる。

上記蓄電デバイスの製造方法において、前記収納部の底部側に配置された陽極または陰極の前記電極タブと前記ケースを介して前記支持部材に形成された第２の外部端子と前記蓄電素子を電気的に接続させる工程を含む。

本開示によれば、次のいずれかの効果が得られる。

(1) ケースの内圧が上昇したときに、封口部材の変形やケースの開口部方向への封口部材の変位を抑制することができる。

(2) ケース内において封口部材の変形または変位に伴う集電板の変位が抑制されることで、蓄電素子と外部端子との接続状態の安定化が図れる。

(3) 蓄電素子と外部端子との接続状態の悪化による蓄電素子の内部抵抗を抑制できる。

(4) 封口部材の両面を集電板と支持部材で挟持するとともに、加締め処理により封口部材を押圧することで、ケース内部において集電板や支持部材の一部にケース内部圧力が作用するのを防止できる。

第１の実施形態に係る蓄電デバイスの内部構成例を示す図である。 蓄電デバイスの外観を示す図である。 蓄電デバイスの構成例を示す分解図である。 封口部材に付加される応力の状態例を示す図である。 フォルダの構成例を示す図である。 蓄電素子の構成例を示す図である。 電極タブの形成例を示す図である。 集電板が設置された蓄電素子の構成例を示す図である。 第２の実施形態に係る蓄電デバイスの内部構成例を示す図である。 蓄電デバイスの変形例を示す図である。

〔第１の実施形態〕
図１は、第１の実施形態に係る蓄電デバイスの構成例を示している。図１に示す構成は一例であり、斯かる構成に本開示の技術が限定されない。

蓄電デバイス２は、たとえば図１に示すように、電気二重層コンデンサや電解コンデンサ、その他の蓄電デバイスの一例であって、外装ケース４内に形成された収納部６に蓄電素子８や図示しない電解液などが収納されている。この蓄電デバイス２は、たとえば電極箔などを巻回して円柱状に形成されており、一方の端面に陽極タブ１０、他方の端面に陰極タブ１２を備えた蓄電素子８を利用する、所謂アキシアル（Axial）構造のデバイスである。そして蓄電デバイス２は、たとえばケース４の開口部方向に陽極タブ１０が向けられるように蓄電素子８が配置されており、この陽極タブ１０に対してその先端の一部または全部に対して集電板１４が接続されている。そのほか、蓄電デバイス２には、少なくとも収納部６内に外部端子１６や封口部材１８、フォルダ２０を備える。

集電板１４は、巻回された電極箔と外部端子１６とを電気的に接続し、陽極側の電極箔に蓄電された電荷を外部端子１６に導通させる集電体であり、たとえば導電性の金属材料で構成される。この蓄電デバイス２は、別部材で形成された外部端子１６と接合され、または同一材料で外部端子１６と一体成形された集電板１４が用いられる。
また集電板１４は、収納部６内の開口部側に配置された封口部材１８に接触して支持する本開示の支持板の一例であり、たとえば外部端子１６が形成された面と同一面が封口部材１８の一面に接触するように配置される。
外部端子１６は、本開示の第１の外部端子の一例であり、たとえば陽極端子として機能する。外部端子１６は、集電板１４の外形、もしくは横幅よりも径小であり、集電板１４の円板面の中心部またはその近傍に形成されている。これにより、集電板１４および外部端子１６は、外装ケース４へ収納する場合に、逆「Ｔ」字形状で配置される。

蓄電デバイス２には、収納部６内に、その開口部を封止する封口部材１８が配置されている。封口部材１８は、収納部６の内部への異物混入を阻止するほか、収納部６内の電解液の漏洩を阻止する手段の一例であり、たとえば絶縁性のゴムやその他のゴム材、樹脂材料で形成されている。
封口部材１８は、集電板１４から開口部に向けて突出する外部端子１６を挿通させることで、外装ケース４の外部に外部端子１６の先端側を配置可能にしている。このとき封口部材１８は外部端子１６の一部の周面に圧着状態となっており、外部端子１６と封口部材１８の間を遮断している。

フォルダ２０は、収納部６内で開口部側に配置されて封口部材１８を支持する本開示の支持部材の一例であって、たとえば封口部材１８の平面上に配置されて支持する支持面部２２と、この支持面部２２に対して直交またはそれに近い状態に形成されており開口部から外部に突出する突出部２４を備える。
支持面部２２は、たとえば外装ケース４の開口部側に向けた平面上であって、外縁側の所定の幅と接触する面積で形成されている。この支持面部２２は、少なくとも封口部材１８に対して面接触するとともに、外装ケース４の開口端３６（図３）を収納部６の内部方向に加締めた縦加締め部３２の先端またはそれに近い部分と接触可能な幅で形成され、かつ縦加締め部３２と接触する位置に配置されればよい。

突出部２４は、本開示の第２の外部端子の一例であり、図示しない基板などに挿入されることで蓄電デバイス２の端子部品として利用される。突出部２４は、たとえばフォルダ２０に対して１または複数個が形成される。
蓄電デバイス２は、たとえば蓄電素子８の陰極タブ１２が外装ケース４の底部に対して直接、または図示しない集電体を介して接続している。外装ケース４は、たとえば一部または全部が導電性の金属材料で形成されており、縦加締め部３２が形成された開口端３６と支持面部２２とが接点Ｐで接触している。このとき開口端３６は、たとえば支持面部２２に対して縦加締めによって強く接触させているほか、支持面部２２に対して開口端３６を食い込ませてもよい。これにより、突出部２４は、支持面部２２および接点Ｐ、外装ケース４を通じて蓄電素子８の陰極タブ１２と導通する。

突出部２４は、基板などに実装された蓄電デバイス２を安定保持させる支持端子として利用してもよい。また複数本が形成された突出部２４は、たとえば一部が陰極側の外部端子として利用され、その他が支持端子として利用してもよい。

そのほか蓄電デバイス２は、外装ケース４に対し、収納部６内の封口部材１８の配置位置に合せて加締め部３０が形成される。加締め部３０は、外装ケース４の外部から中心軸方向に向けて所定圧力で押圧し、外装ケース４の内壁面と封口部材１８の外周面を圧着させる手段の一例である。この加締め処理では、たとえば外装ケース４や封口部材１８の剛性、加締め部３０の想定深さなどに基づいて押圧力が設定される。加締め部３０は、たとえば図示しない押圧治具を外装ケース４の周面に押し当て、斯かる治具または蓄電デバイス２のいずれか、または両方を回動させることで形成される。

＜蓄電デバイス２の外観構成＞
蓄電デバイス２は、たとえば図２に示すように、外装ケース４の開口部に対し、中心部に外部端子１６が配置されるとともにその周囲に複数の突出部２４ａ、２４ｂ、２４ｃが配置される。また蓄電デバイス２は、たとえば外周に縦加締め部３２が形成され、その内側の開口部内にフォルダ２０の支持面部２２、さらに中心側に封口部材１８の一部が露出している。
また、蓄電デバイス２の側面には、たとえば封口部材１８の配置位置に合せて、外装ケース４の周囲に沿って加締め部３０が形成される。

なお、外装ケース４の周面には、たとえば封口部材１８の位置に合せた加締め部３０とともに、蓄電素子８と外装ケース４の内壁面とを圧着させるための加締め部を形成してもよい。その場合、蓄電素子８には、たとえば巻回された電極箔の全部または少なくとも加締め位置に対して絶縁性の材料で覆い、蓄電素子８の周面の一部と外装ケース４の内壁面が導通するのを防止すればよい。

＜蓄電デバイス２の内部構成およびその製造工程について＞
図３は、蓄電デバイスの内部構成例を示している。図３に示す蓄電デバイスの構成および蓄電デバイスの形成処理は一例であり、本発明が斯かる内容に限定されない。

蓄電デバイス２は、たとえば図３に示すように、外装ケース４の収納部６に対し開口部から蓄電素子８や集電板１４、封口部材１８、フォルダ２０などが収納される。これら蓄電素子８、集電板１４、封口部材１８、フォルダ２０は、これらの全て、またはその一部をケース４内への収納前に接触させ、または接続させておき、一体として収納されてもよく、または収納部６内で接触または接続させてもよい。
そして蓄電デバイス２は、収納部６内において封口部材１８とその一面にフォルダ２０の支持面部２２が配置されることで収納部６の開口部が封止される。

外装ケース４は、たとえば収納部６の一端側が外部に解放された開口部を有し、その開口部に平行方向の断面が円形または多角形状である有底筒状に形成されている。この外装ケース４は、たとえば内部に充填されている電解液や外気との接触に対する耐腐食性および導電性を有するとともに、外部から一部を加締めることで変形可能な柔軟性をもった材料として、アルミニウムなどの金属のほか、マンガンやマグネシウムが添加されたアルミニウム合金などを含む硬質材料が用いられる。

外装ケース４には、たとえば電極箔が円柱状に巻回された蓄電素子８が、陽極タブ１０を開口部側、陰極タブ１２を底部側に向けて収納されるとともに、陽極タブ１０上に集電板１４、封口部材１８、フォルダ２０が設置される。蓄電素子８は、たとえば収納部６内に収納される前に、少なくとも陽極タブ１０と集電板１４を接続させればよい。
また、陰極タブ１２は、外装ケース４の収納部６に挿入されたときに、底部と接触させた後、外装ケース４の外部から底面部に対して溶接処理を施すことで、電気的に接続される。

封口部材１８は、たとえば絶縁性のゴムやその他のゴム材、樹脂材料で形成されている。封口部材１８は、たとえば収納部６の内径と同等の外径であって、その外形形状が収納部６の断面形状と同様な円形、楕円形、もしくは多角形形状で形成されている。これにより、封口部材１８は、収納部６の内壁面に対して密閉性が高められ、開口部の封止性を高めることができる。さらに封口部材１８には、たとえば封止面の中央部またはその近傍に外部端子１６を挿通させる挿通孔４０を備える。この挿通孔４０の開口径は、たとえば外部端子１６の断面形状と同等であって、その外径と同一またはそれよりも径小に形成されている。これにより封口部材１８と外部端子１６との密着性が向上する。

そして、蓄電デバイス２は、収納部６内に蓄電素子８や集電板１４、封口部材１８、フォルダ２０とともに図示しない電解液を入れた後、開口部側の側面部に対して加締め部３０を形成するとともに、外装ケース４の開口端３６の一部を収納部６内部方向に巻き込みカールさせて押圧することで、縦加締め部３２（図１）を形成して封止する。この加締め部３０および縦加締め部３２は、たとえばどちらを先に行ってもよく、または同時に行ってもよい。
そのほか、加締め処理は、たとえば収納部６内に収納された封口部材１８の上面側に対して所定の力で押圧して、収納部６内の所定の位置に配置させた状態で実行される。この押圧された時の位置は、たとえば収納部６内の長さや収納される少なくとも蓄電素子８の長さや陽極タブ１０、陰極タブ１２の高さ、集電板１４の厚さ、封口部材１８の厚さなどの寸法情報を利用して設定される。そして、封口部材１８は、外装ケース４に対して加締め部３０およびが縦加締め部３２が形成されると押圧が解除される。この封口部材１８に対する押圧処理は、たとえば外部端子１６やフォルダ２０に接触せずに封口部材１８の上面のみに接触可能な専用の治具が用いられる。

＜収納部６の開口部の封止状態について＞
図４は、封口部材に付加される応力の状態例を示している。

開口部が封止された蓄電デバイス２の収納部６内では、たとえば図４のＡに示すように、加締め部３０や縦加締め部３２により封口部材１８が所定方向に押圧されるとともに、集電板１４やフォルダ２０の支持面部２２によって周面が固定支持されている。さらに、蓄電デバイス２は、封口部材１８が収納部６の内部方向に押圧された状態で、加締め部３０や縦加締め部３２が形成され、その後に封口部材１８に対する押圧が解除される。つまり、封口部材１８は、たとえば押圧によって集電板１４とともに蓄電素子８に向けて微小に変移している。これにより蓄電素子８、もしくは陽極タブ１０や陰極タブ１２は、集電板１４や封口部材１８の変移により圧縮状態となっている。すなわち、封口部材１８には、たとえば加締め部３０によって外装ケース４の内壁面と密着し、これにより蓄電デバイス２の中心軸方向に向けて所定の押圧力ＦｘＡを受ける。また封口部材１８は、斯かる押圧力ＦｘＡを受けると、その応力が胴体部分を通じて中心方向に作用し、挿通孔４０の内壁面を通じて外部端子１６に伝わる。即ち、封口部材１８は、挿通孔４０の内壁面に押圧力ＦｘＡに比例した押圧力ＦｘＢが生じ、この押圧力ＦｘＢの支持によって外部端子１６の周面を保持する。既述のように、外部端子１６は、集電板１４と一体に形成されていることから、斯かる押圧力ＦｘＢは、集電板１４を所定位置に配置させるための保持力として作用する。

そのほか、封口部材１８には、開口部から底部の方向に向けて、縦加締め部３２による押圧力Ｆｙが作用する。斯かる押圧力Ｆｙは、接点Ｐを通じてフォルダ２０の支持面部２２から封口部材１８の平面部分に作用する。
このように封口部材１８には、蓄電デバイス２の組立てによって中心軸方向および収納部６の内部方向に所定の押圧力ＦｘＡ、Ｆｙが付加される。
さらに、封口部材１８は、押圧により変移した状態で加締められて変移した位置で固定されることで、圧縮状態の蓄電素子８もしくは陽極タブ１０や陰極タブ１２から反発力ＦＲを受ける。

そして、封口部材１８には、たとえば図４のＢに示すように、蓄電デバイス２の駆動により収納部６内の内部圧力が上昇すると、収納部６内で直接または集電板１４を介して、開口部方向の圧力Ｆｉが作用する。斯かる圧力Ｆｉは、たとえば収納部６内の全体において、同じ方向に均一な状態に生じるとは限らない。すなわち、集電板１４や封口部材１８は、平面部分に対して、部分的に大きな圧力Ｆｉを受ける場合もあり得る。また、圧力Ｆｉは、開口方向に対して所定角度に傾いた方向に作用する場合もあり得る。

このような圧力Ｆｉが作用する収納部６において、この蓄電デバイス２では、封口部材１８の周面を外装ケース４の内壁面と接触させるとともに、封止面をフォルダ２０および集電板１４と接触させている。さらに、封口部材１８には、加締め部３０により周面から中心軸方向に押圧力ＦｘＡを作用させるとともに、縦加締め部３２により収納部６の内部方向に押圧力Ｆｙや、蓄電素子８もしくは陽極タブ１０側からの反発力ＦＲが作用している。そのほか、封口部材１８の底面側には、挿通孔４０の内壁面から外部端子１６に作用する押圧力ＦｘＢによって、集電板１４が固定保持されている。これにより、封口部材１８は、外周面および両平面部が固定されることで、収納部６内に不均等な圧力Ｆｉに対して外形形状を維持できるとともに、開口部方向に変移するのを防止することが可能となる。
さらに、この蓄電デバイス２では、封口部材１８の変形や変移を抑えることで、たとえばフォルダ２０の支持面部２２と縦加締め部３２の接点Ｐに収納部６内の圧力Ｆｉが作用するのを防止できる。

＜フォルダ２０の構成例について＞
図５は、フォルダの外観構成例を示している。

このフォルダ２０は、たとえば鉄やアルミニウムなど、導電性を持ちかつ成形加工し易い金属で構成されている。フォルダ２０は、たとえば図５のＡに示すように、外形が円形であって所定幅で形成された支持面部２２と、その平面の内側に空間部３４とともに、所定幅で形成され、円形の中心方向に向けて突出させた突出部２４ａ、２４ｂ、２４ｃを備える。
空間部３４は、陰極タブ１２と導通する支持面部２２と開口部側に突出する外部端子１６との絶縁性を図るほか、フォルダ２０の軽量化を目的として形成されている。この空間部３４の開口面積は、支持面部２２の幅と反比例することから、封口部材１８の平面に対する支持性に影響する。すなわち、空間部３４の開口面積を小さくすることで支持面部２２が幅広になり、封口部材１８の開口側の平面を広く支持することが可能となる。これにより、収納部６内の内部圧力に対し、封口部材１８の平面部の支持強度を高めることができる。
フォルダ２０は、たとえば図示しない鋳型に金属材料を流し込んで成形するほか、円板部材の平面部分に対して金属加工を施し、空間部３４および突出部２４ａ、２４ｂ、２４ｃを成形してもよい。

そしてフォルダ２０は、たとえば図５のＢに示すように、成形時もしくは蓄電デバイス２の組立て時に突出部２４ａ、２４ｂ、２４ｃを任意の状態に起き上がらせる加工を行えばよい。このフォルダ２０は、たとえば突出部２４ａ、２４ｂ、２４ｃの折曲げによる強度を保持するほか、折曲げ性や折曲げ位置を把握し易くために、支持面部２２と突出部２４ａ、２４ｂ、２４ｃとの接続部分を突出部２４ａ、２４ｂ、２４ｃよりも幅広に形成すればよい。

＜蓄電素子８の構成および製造処理ついて＞
図６は、蓄電素子の構成例を示している。蓄電素子の構成およびその成形を含む製造処理は一例である。ここに示す製造処理の内容や処理手順は一例であり、本発明が斯かる構成に限定されない。

この蓄電素子８は、たとえば図６のＡに示すように、巻回した電極箔の一方の端面に陽極箔４６（図７）のみを突出させた陽極張出部４２、他方の端面に陰極箔４７（図７）のみを突出させた陰極張出部４４が立設され、それぞれを成形することで陽極タブ１０または陰極タブ１２となる。蓄電素子８は、たとえば陽極箔４６と陰極箔４７とがセパレータ４８（図７）を介して積層体を形成し、この積層体を所定方向に巻回して円筒状に成形した巻回素子である。
陽極箔４６および陰極箔４７にはベース材としてたとえば、アルミニウム箔が用いられ、このアルミニウム箔の両面に活性炭等の活物質および結着剤等を含む分極性電極が形成されている。そして蓄電素子８は、巻回中心Ｏを基準に、陽極箔４６と陰極箔４７とがセパレータ４８とともに積層状態のまま巻回される。また巻回前の陽極箔４６および陰極箔４７には、たとえば巻回方向に沿った一方の長辺部分を突出させており、巻回によりこの長辺部分が積層されることで、陽極張出部４２または陰極張出部４４が形成される。

そのほか蓄電素子８には、たとえば周囲に図示しない保持テープを巻き付けてもよい。これにより、蓄電素子８は、電極箔の巻き戻りを防止するほか、外装ケース４の内壁面に対して絶縁させることができる。

蓄電素子８の端面には、たとえば陽極張出部４２に対し、巻回中心Ｏを基準として、その円周方向に対して所定の角度ごとに複数の区画に区分される。そして陽極張出部４２は、たとえば図６のＢに示すように、１つおきの区画に対して図示しない金型を素子端面側に押し付けることで、陽極張出部４２を低頭に折曲げた第１の区画部１０Ａと、巻回端面から第１の区画部１０Ａよりも高く突出させるように折曲げた第２の区画部１０Ｂを形成する。
さらに蓄電素子８では、陽極張出部４２と同様の手法で陰極張出部４４に対し、第１の区画部１２Ａと第２の区画部１２Ｂを形成すればよい。

陽極タブ１０および陰極タブ１２の成形処理では、たとえば陽極張出部４２または陰極張出部４４を折曲げてそれぞれの区画部１０Ａ、１０Ｂ、１２Ａ、１２Ｂを形成した後、集電板１４や収納部６の底部と密着可能な高さとなるように成形処理を施す。陽極タブ１０は、たとえば図７のＡに示すように、金型などで折り目を付けた第１の区画部１０Ａおよび第２の区画部１０Ｂが陽極箔の弾性力によって復元して立ち上がった状態となる。
陰極タブ１２においても同様に、第１の区画部１２Ａ、第２の区画部１２Ｂが立ち上がった状態となる。

陽極タブ１０および陰極タブ１２の形成状態を安定化させるため、蓄電素子８には、たとえば図７のＢに示すように、陽極タブ１０および陰極タブ１２を先端側から押圧治具４９によって素子端面側に圧力をかけて成形する。このように圧力をかけて成形処理することで、陽極タブ１０および陰極タブ１２は、各区画部１０Ａ、１０Ｂ、１２Ａ、１２Ｂの立ち上がりを防止できる。
陽極タブ１０、陰極タブ１２の立ち上がりを防止することで、集電板１４やケース底面部との溶接面積および接触面積を増加させることができる。さらに、押圧することで、陽極タブ１０は、収納部６内の圧力上昇によって集電板１４が離間方向に変位した場合、所定の高さまで追従して起き上がり、その状態が維持される。これにより、蓄電デバイス２では、たとえば圧力Ｆｉが上昇し始めた時に直ちに陽極タブ１０が破断するのを防止できる。

＜蓄電素子８と集電板１４との接続処理＞
集電板１４は、たとえば図８に示すように、蓄電素子８の陽極タブ１０側に対して接続面を載置する。そして、集電板１４は、たとえば接続面に対して反対側の面からレーザ照射することで、集電板１４と陽極タブ１０との溶接処理を行う。溶接処理は、陽極タブ１０に形成された第２の区画部１０Ｂの位置に対してレーザ照射されて溶接部５０が形成される。
レーザ照射には、たとえばシールドガスにアルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスを用いて蓄電素子８をシールドし、蓄電素子８に対するレーザ熱やスパッタの影響を回避すればよい。また蓄電素子８の陰極タブ１２側は、たとえば図示しない収納部６内に収納した後、外装ケース４の外部側から底部に対してレーザ照射し、溶接処理を行えばよい。

〔第１の実施形態の効果〕
斯かる構成によれば、以下のような効果が得られる。

(1) 集電板１４、フォルダ２０および外装ケース４で封口部材１８の周面および上下方向の平面部を覆い、かつ加締め部３０および縦加締め部３２によって付加される押圧力ＦｘＡ、Ｆｙおよび反発力ＦＲによって封口部材１８を挟持させることで、収納部６内の圧力Ｆｉの上昇に対して封口部材１８の変形や変移を抑制できる。

(2) 封口部材１８の変形や変移を抑制することで、蓄電素子８と外部端子１６の接続状態の安定化が図れる。

(3) 収納部６内での封口部材１８の変形や変移による蓄電デバイス２の内部抵抗の増加を抑制できる。

(4) 封口部材１８の変形や変移を防止することで、外装ケース４の内部において集電板１４やフォルダ２０の一部にケース内部圧力が作用するのを防止できる。

(5) 封口部材１８の変移によりフォルダ２０の一部と加締められた開口端３６との間に過剰な圧力が作用してもフォルダ２０または外装ケース４のいずれか一方または両方の損傷を防止できる。

(6) フォルダ２０の一部を蓄電デバイス２の外部端子として利用する場合、封口部材１８が変形や変移してフォルダ２０に圧力Ｆｉが作用し、端子の接続抵抗が増加するのを抑制することができる。

(7) 封口部材１８に対し、開口部側から収納部６の内部に向けて押圧した状態で加締め部３０および縦加締め部３２を形成することで、収納部６内の設定位置に封口部材１８を配置させることができ、蓄電デバイス２の製造処理において、製品の安定性を高めることができる。

(8) 加締め部３０および縦加締め部３２が形成された蓄電デバイス２では、封口部材１８に対して常に収納部６内部から開口部方向に反発力ＦＲを作用させることで、集電板１４とフォルダ２０による封口部材１８の挟持状態が安定化し、封止機能を高めることができる。

〔第２の実施形態〕
図９は、第２の実施形態に係る蓄電デバイスの内部構成例を示している。図９に示す構成は一例であり、斯かる内容に本発明が限定されない。また図９において図１と同一部分には同一符号を付している。

この蓄電デバイス６０は、たとえば図９に示すように、外装ケース４の開口部側に陽極側の外部端子１６を備え、底部側に陰極側の外部端子６２を備える場合を示している。すなわち、この蓄電デバイス６０は、上記の第１の実施形態と比較して、突出部２４を有しておらず、少なくとも円環状の支持面部２２を有するフォルダ２０を備えている。
外部端子６２は、本開示の第２の外部端子の一例であり、外装ケース４と同一材料で一体に形成されてもよく、または外装ケース４の底部６４と導通可能な別部材を設置してもよい。
蓄電デバイス６０は、たとえば蓄電素子８を収納部６内に挿入したときに、陰極タブ１２を外装ケース４の底部６４に接触させた後、外装ケース４の外部から溶接処理を施すことで、陰極タブ１２と外部端子６２が電気的に接続される。

また蓄電素子８の陽極タブ１０側は、たとえば収納部６に収納する前に集電板１４と陽極タブ１０とを溶接して一体化した後、外部端子１６を挿通孔４０に挿入させて集電板１４に封口部材１８の平面部が接触する位置まで配置させる。さらに封口部材１８の平面部上にフォルダ２０を載置させる。このとき、フォルダ２０は、たとえば蓄電素子８の巻回中心Ｏ、または先に設置されている外部端子１６の中心と、支持面部２２の中心軸が重なるように配置される。
なお、封口部材１８の設置以降の工程は、蓄電素子８を収納部６内に入れた後に行ってもよい。

そして蓄電デバイス６０は、外装ケース４の周面であって封口部材１８の配置位置に合せて加締め部３０を形成するとともに、外装ケース４の開口端３６を収納部６側に折曲げて支持面部２２と接触させながら押圧して縦加締め部３２を形成する。
これにより、蓄電デバイス６０の内部では、既述のように、封口部材１８が集電板１４、フォルダ２０および外装ケース４によって、周面および上下方向の平面部が覆れるとともに、加締め部３０および縦加締め部３２からの押圧力ＦｘＡ、Ｆｙ、蓄電素子８や陽極タブ１０もしくは陰極タブ１２などからの反発力ＦＲによって固定保持される。

〔第２の実施形態の効果〕
斯かる構成によれば、以下のような効果が得られる。

(1) 第１の実施形態と同様の効果が得られる。

(2) 内部圧力に対して封口部材１８の封止機能が高められているとともに、両端から異なる極性の外部端子を備えることで、実装する基板などの仕様に合せた蓄電デバイス６０を提供することができる。

(3) 外装ケース４の周面を外部端子の一部または外部端子への導通部品に用いないことで、電子部品を密集させて実装させた場合や、蓄電デバイス６０の駆動中に、外装ケース４に対して導体などの接触に対してショートなどが生じる可能性を低減できる。

〔他の実施形態〕
以上説明した実施形態について、その変形例を以下に列挙する。

(1) 上記実施形態では、縦加締め部３２において、フォルダ２０の支持面部２２の平面上にカールさせた外装ケース４の開口端３６を接触させ、または押圧力Ｆｙによって食い込ませる場合を示したがこれに限らない。この蓄電デバイス７０では、たとえば図１０に示すように、支持面部２２の平面上の一部に開口端３６を係合させるための溝部７２を備えてもよい。この溝部７２は、フォルダ２０の製造工程において形成してもよく、または外装ケース４に縦加締め部３２を形成するときに、開口端３６との接触位置に合せて形成してもよい。この溝部７２は、たとえば円環状の支持面部２２の全周に形成してもよく、または所定の間隔ごとに、所定長さで形成してもよい。この場合、外装ケース４の開口端３６には、たとえば所定間隔で形成される溝部７２に対応した位置を突出させた係合部が形成されてもよい。

斯かる溝部７２を備えることで、蓄電デバイス７０は、縦加締め処理においてフォルダ２０と開口端３６との接続性を向上させることができる。また、開口端３６が溝部７２に係合することで、縦加締めによる押圧力Ｆｙが外装ケース４の弾性力などの影響により、支持面部２２の水平方向に分散するのを抑制でき、効率的に封口部材１８に対して押圧力Ｆｙを付加させることができる。

(2) 上記実施形態では、たとえば図５のＡに示すように、突出部２４ａ、２４ｂ、２４ｃを円板面の中心軸に突出させる形状で成形する場合を示したがこれに限らない。突出部２４ａ、２４ｂ、２４ｃは、たとえばフォルダ２０を構成する円板面において、中心軸に対して斜め方向に向けて突出するように成形し、それを支持面部２２との接続部分から垂直方向に立ち上げるように構成してもよい。斯かる成形処理によれば、フォルダ２０を構成する円板面の外径を変更させずに、その中心軸に対する突出部２４ａ、２４ｂ、２４ｃの形成角度を変更することで、突出長さを任意に調整することが可能となる。

(3) 上記実施形態では、外装ケース４の開口部側に形成した縦加締め部３２において、外装ケース４の一部がカールすることで、収納部６内に配置したフォルダ２０の外周側に所定の隙間が生じている。この変形例では、たとえば斯かる隙間に対し、縦加締めによる押圧力Ｆｙや加締め部３０の加締めによる押圧力ＦｘＡによって変形した封口部材１８の一部を侵入させる構成としてもよい。すなわちこの変形例に係る蓄電デバイスでは、フォルダ２０と縦加締め部３２との間に生じる隙間を封口部材１８の一部で封止させる構成である。
さらに、蓄電デバイスの製造処理において、斯かる隙間に封口部材１８を変形させて一部を侵入させるために、加締め部３０や縦加締め部３２の成形処理において押圧力や押圧方向を調整してもよい。

斯かる構成によれば、外装ケース４に対し封口部材１８による封止性を向上させることができる。

(4) 上記実施形態では、封口部材１８を支持する支持板として、集電板１４の一面であって、蓄電素子８と接触する面と反対側の面を封口部材１８の底面側の一面に接触させる場合を示したがこれに限らない。蓄電デバイス２の収納部６には、たとえば集電板１４とは別部品であり、封口部材１８の底面側を支持する支持板を備えてもよい。すなわち、収納部６には、たとえば開口部側に向かって、蓄電素子８、陽極タブ１０、集電板１４、支持板、封口部材１８、フォルダ２０が配置されており、少なくとも支持板とフォルダ２０で封口部材１８が挟持される。
また、この支持板は、たとえば封口部材１８と接触していない面が集電板１４の開口部側の面に接触するように配置してもよく、または集電板１４との間に空間部を設けるように設定して配置してもよい。斯かる支持板と集電板１４の配置距離については、たとえば少なくとも蓄電デバイス２の運転により上昇する内部圧力に対する封口部材１８の変形や変位を想定したシミュレーション結果などに基づいて設定すればよい。
蓄電デバイス２の製造処理では、たとえば集電板１４を蓄電素子８に接続させた後に集電板１４の平面に対して支持板を設置させてもよく、または予め封口部材１８と支持板を一体化させた状態で収納部６内に収納させてもよい。そのほか、支持板を利用する場合においても、既述の製造方法と同様の処理を行えばよい。

以上説明したように、本開示の技術に関し最も好ましい実施形態について説明した。本開示の技術は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本開示の技術の範囲に含まれることは言うまでもない。

本開示の蓄電デバイスおよびその製造方法は、集電板、フォルダおよび外装ケースによって、封口部材の周面および上下方向の平面部が覆れるとともに、周面方向への加締めや収納部内部への縦加締めによる押圧力で固定保持されることで、収納部内の圧力上昇に対して封口部材の変形や変移を抑制でき、収納部の封止性が高められるので、有用である。

２、６０、７０ 蓄電デバイス
４ 外装ケース
６ 収納部
８ 蓄電素子
１０ 陽極タブ
１０Ａ、１２Ａ 第１の区画部
１０Ｂ、１２Ｂ 第２の区画部
１２ 陰極タブ
１４ 集電板
１６、６２ 外部端子
１８ 封口部材
２０ フォルダ
２２ 支持面部
２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ 突出部
３０ 加締め部
３２ 縦加締め部
３４ 空間部
３６ 開口端
４０ 挿通孔
４２ 陽極張出部
４４ 陰極張出部
４６ 陽極箔
４７ 陰極箔
４８ セパレータ
４９ 押圧治具
５０ 溶接部
６４ 底部
７２ 溝部

Claims (8)

1. 収納部を備えるケースと、
   巻回端面に電極タブが形成されており、前記収納部内に収納される蓄電素子と、
   前記収納部内に配置され、前記ケースの外周側からの加締めにより周面が前記ケースの内壁面と圧着して、前記収納部の開口部を封止する封口部材と、
   前記封口部材の前記収納部の底部側に向けた面に接触して支持する支持板と、
   前記封口部材の前記収納部の開口部側の面に配置されており、前記収納部の底部側に向けて加締められた前記ケースの開口端との係合により前記封口部材を押圧して支持する支持部材と、
   を備えることを特徴とする蓄電デバイス。
2. 前記封口部材は、前記ケースの底部側の面と開口部側の面のうち少なくとも外縁側の一部が、前記支持板と前記支持部材で挟持されることを特徴とする請求項１に記載の蓄電デバイス。
3. 前記支持板は、一方の面を前記電極タブに接触させ、他方の面を前記封口部材に接触させるとともに一部に第１の外部端子を備える集電板であり、
   前記封口部材は、封止面の一部に形成された貫通孔に前記集電板から前記開口部側に突出する前記第１の外部端子が貫通しており、前記ケースの外周側からの加締めによる応力を受けて前記第１の外部端子を通じて前記集電板を保持することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蓄電デバイス。
4. 前記支持部材は、前記収納部の底部側に配置された陽極または陰極の前記電極タブと接触している前記ケースを介して、前記蓄電素子と電気的に接続する第２の外部端子を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかの請求項に記載の蓄電デバイス。
5. 前記電極タブは、前記蓄電素子の一方の巻回端面に形成された陽極タブと、前記蓄電素子の他方の巻回端面に形成された陰極タブを含み、
   前記陽極タブと前記陰極タブの一方が前記支持板に溶接され、他方が前記収納部の底部に対して溶接により固定接続されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかの請求項に記載の蓄電デバイス。
6. 集電板の一方の面を蓄電素子の巻回端面に形成された電極タブに接触させて、該集電板と一体化した第１の外部端子と前記蓄電素子を電気的に接続させるとともに、該集電板の他方の面を、前記蓄電素子が収納されるケースの収納部内に配置される封口部材の一面に接触させる工程と、
   前記封口部材の前記収納部の開口部側の面上に支持部材を配置する工程と、
   前記ケースの外周側からの加締めにより前記封口部材の周面と前記ケースの内壁面とを圧着させて、前記開口部を封止する工程と、
   前記集電板に向かって前記ケースの開口端を加締め、該開口端との係合により、前記封口部材を押圧して支持する工程と、
   を含むことを特徴とする蓄電デバイスの製造方法。
7. さらに、前記収納部内に収納された前記封口部材を所定の力で押圧して、前記収納部の設定位置に前記封口部材を配置させる工程と、
   を含み、
   前記ケースの外周側からの加締め処理および前記開口端に対する加締め処理は、前記封口部材が押圧された状態で行われることを特徴とする請求項６に記載の蓄電デバイスの製造方法。
8. 前記収納部の底部側に配置された陽極または陰極の前記電極タブと前記ケースを介して前記支持部材に形成された第２の外部端子と前記蓄電素子を電気的に接続させる工程と、
   を含むことを特徴とする請求項７に記載の蓄電デバイスの製造方法。

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