JP2024010296A - 電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】安全性が好適に向上された電池を提供すること。【解決手段】ここで開示される電池は、電極体と、電池ケースと、端子装着孔を有する封口板１４と、一端が電池ケースの内部で電極体と電気的に接続され、他端が端子装着孔に挿通されて封口板１４の外側に露出する電極端子と、封口板１４の外表面１４Ａと電極端子とを絶縁する樹脂製の絶縁部材５０と、を備える。電極端子は、電池ケースの外部であって、封口板１４の外表面１４Ａに配置される外部接続部４１と、電極体接続部と、端子装着孔に挿通される軸部と、を有している。封口板１４は、平面視において矩形状であり、外部接続部４１は平面視において、平坦な矩形状の本体部を有し、かつ、該本体部の一つの側面に、テーパー状に形成されているテーパー部、または、該側面の両端部であって、所定のＲ状に形成されているＲ部を有している。【選択図】図３

Description

本発明は、電池に関する。
リチウムイオン二次電池等の電池は、パソコン、携帯端末等のポータブル電源や、電気自動車（ＢＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）等の車両駆動用電源に好適に用いられている。かかる電池は、例えば、正極および負極を有する電極体と、開口部を有し電極体を収容する電池ケースと、端子装着孔を有し開口部を封口する封口板と、一端が電池ケースの内部で電極体と接続され、他端が端子装着孔に挿通されて封口板の外部に引き出された電極端子と、封口板の外表面と電極端子とを絶縁する樹脂製の絶縁部材と、を有している。これに関連する技術として、特許文献１および特許文献２が挙げられる。
特開２００８－２５１４７４号公報 特開２０２１－０８６８１３号公報
本発明者らが検討した結果によれば、金属製である電極端子と樹脂製である絶縁部材とをより気密な状態で封止するために、電極端子と絶縁部材とが接触する箇所は平坦部を有するように設計される必要があった。一方で、平坦部同士の交点にあたる角部においては、絶縁部材が充填され難く隙間が生じ、気密性が低下する虞があることを見出した。電極端子と絶縁部材とが気密に封止されない場合には、短絡等が生じ得るため、電池の安全性の観点から未だ改善の余地がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、安全性が好適に向上した電池を提供することにある。また、他の目的は、電池の安全性を好適に向上させる電極端子を提供することにある。
ここに開示される電池は、正極および負極を有する電極体と、開口部を有し、上記電極体を収容する電池ケースと、端子装着孔を有し、上記開口部を封口する封口板と、一端が上記電池ケースの内部で上記電極体と電気的に接続され、他端が前記端子装着孔に挿通されて上記封口板の外側に露出する電極端子と、上記封口板の表面であって、上記開口部を封口した状態で上記電池ケースの外側にある外表面と上記電極端子とを絶縁する樹脂製の絶縁部材と、を備える。上記電極端子は、上記電池ケースの外部であって、上記封口板の上記外表面に配置される外部接続部と、上記電極体と電気的に接続される電極体接続部と、上記外部接続部と上記電極体接続部との間に位置し、上記端子装着孔に挿通される軸部と、を有している。ここで、上記封口板は、平面視において矩形状であり、上記外部接続部は平面視において、平坦な矩形状の本体部を有し、かつ、該本体部の一つの側面に、テーパー状に形成されているテーパー部、または、該側面の両端部であって、所定のＲ状に形成されているＲ部を有している。
かかる構成によれば、外部接続部が平面視において平坦に形成された本体部を有することにより、電極端子と絶縁部材との密着性を向上させることができる。また、外部接続部がテーパー部および／またはＲ部を有していることにより、電極端子の周囲に絶縁部材が好適充填され気密性が向上する。これらにより、封口板と電極端子と絶縁樹脂とが気密に封止され、安全性の高い電池が実現される。
図１は、一実施形態に係る電池を模式的に示す部分断面図である。 図２は、図１の分解斜視図である。 図３は、図１の封口板の模式的な平面図である。 図４は、図１のＩＶ－ＩＶ線に沿う模式的な縦断面図である。 図５は、負極端子の近傍を示す平面図である。 図６は、他の一例の負極端子の近傍を示す平面図である。 図７は、他の一例の負極端子の近傍を示す平面図である。 図８は、一実施形態に係る成形金型の模式図である。
以下、ここで開示される技術の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって、ここで開示される技術の実施に必要な事柄（例えば、ここに開示される技術を特徴付けない電池の一般的な構成および製造プロセス等）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。ここで開示される技術は、本明細書に開示されている内容と、当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。また、以下では、同じ作用を奏する部材、部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することができる。なお、本明細書において範囲を示す「Ａ～Ｂ」の表記は、「Ａ以上Ｂ以下」の意と共に、「Ａを超える」および「Ｂ未満」の意を包含するものとする。
本明細書において「電池」とは、電気エネルギーを取り出し可能な蓄電デバイス全般を指す用語であって、一次電池と二次電池とを包含する概念である。また、本明細書において「二次電池」とは、電解質を介して正極と負極の間で電荷担体が移動することによって繰り返し充放電が可能な蓄電デバイス全般を指す用語であって、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等のいわゆる蓄電池（化学電池）と、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ（物理電池）と、を包含する概念である。
図１は、電池１００の部分断面図である。図２は、電池１００の模式的な分解斜視図である。図３は、封口板１４の模式的な平面図である。なお、以下の説明において、図面中の符号Ｌ、Ｒ、Ｆ、Ｒｒ、Ｕ、Ｄは、左、右、前、後、上、下を表す。また、図面中の符号Ｘは「電池の短辺方向」を示し、符号Ｙは「電池の長辺方向」を示し、符号Ｚは「電池の高さ方向」を示す。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、電池１００の設置形態を何ら限定するものではない。
図１に示すように、電池１００は、電池ケース１０と、電極体２０と、正極端子３０と、負極端子４０と、絶縁部材５０とを備えている。正極端子３０および／または負極端子４０は電極端子の一例である。図示は省略するが、電池１００は、ここではさらに電解液を備えている。電池１００は、二次電池であることが好ましく、例えばリチウムイオン二次電池等の非水電解液二次電池であることがより好ましい。
電池ケース１０は、外装体１２と封口板１４とを備えている。外装体１２および封口板１４は、電池ケース１０を構成するケース部材の一例である。電池ケース１０は、ここでは扁平な直方体形状（角型）の外形を有する。電池ケース１０は、例えば、外装体１２の開口部１２ｈ（図２参照）の周縁に封口板１４が接合（例えば溶接接合）されることによって、一体化されている。外装体１２および封口板１４は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって形成されている。
外装体１２は、電極体２０と電解液とを収容する筐体である。外装体１２は、上面に開口部１２ｈを有する有底かつ角型の容器である。開口部１２ｈは、略矩形状である。図２に示すように、外装体１２は、底壁１２ａと、底壁１２ａから延び相互に対向する一対の長側壁１２ｂと、底壁１２ａから延び相互に対向する一対の短側壁１２ｃと、を備えている。底壁１２ａは、略矩形状である。底壁１２ａは、開口部１２ｈと対向している。
封口板１４は、外装体１２の開口部１２ｈを封口するプレート状の部材である。封口板１４は、図３に示すように、平面視において略矩形状である。封口板の大きさは、所望する電池容量などに応じて適宜変更することができるため、特に限定されるものではない。一例として封口板１４の短辺方向Ｘの長さは、２０ｍｍ以上３０ｍｍ以下程度であってもよく、封口板１４の長辺方向Ｙの長さは１４０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下程度であってもよい。封口板１４は、外装体１２の底壁１２ａと対向している。図２に示すように、封口板１４は、外部側を向き開口部１２ｈを封口した状態で電池ケース１０の外側にある外表面１４Ａと、電池１００の内部側を向き電極体２０と対向する内表面１４Ｂと、を有している。また、封口板１４は、外表面１４Ａと内表面１４Ｂとを貫通する端子装着孔１８、１９を有している（図１参照）。端子装着孔１８、１９は、封口板１４の長辺方向Ｙの両端部に設けられている。ここでは、端子装着孔１８は、正極端子３０用であり、端子装着孔１９は負極端子４０用である。封口板１４には、ガス排出弁１５と、電解液を注入するための注入孔（図示せず）と、が設けられている。ガス排出弁１５は、電池ケース１０内の圧力が所定値以上になったときに破断して、電池ケース１０内のガスを外部に排出するように構成された薄肉部である。
電池ケース１０には、上記したように電極体２０とともに、電解液が収容され得る。電解液としては、従来公知の電池において使用されているものを特に制限なく使用できる。一例として、非水系溶媒に支持塩を溶解させた非水電解液を使用できる。非水系溶媒の一例として、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等のカーボネート系溶媒が挙げられる。支持塩の一例として、ＬｉＰＦ６等のフッ素含有リチウム塩が挙げられる。
図１に示すように、電極体２０は、外装体１２の内部に収容されている。電極体２０は、例えば、図示されない絶縁フィルムなどで覆われた状態で、外装体１２の内部に収容されている。電極体２０は、ここでは、帯状の正極シート２２と帯状の負極シート２４とが、２枚の帯状のセパレータシート７０を介して絶縁された状態で積層され、巻回軸を中心として長辺方向に巻回された巻回電極体である。ただし、電極体２０は、矩形状の正極シートと矩形状の負極シートとが矩形状のセパレータシートを介して交互に積層された積層型電極体であってもよい。あるいは、複数の正極シートと複数の負極シートを、つづら折り状に折り返されたセパレータシートに挟み込むことにより構成されるつづら折り状の積層型電極体であってもよい。
正極シート２２は、帯状の正極集電体２２ｃと、正極集電体２２ｃの少なくとも一方の表面上に固着された正極活物質層２２ａと、を有する。正極シート２２を構成する各部材には、一般的な電池（例えば、リチウムイオン二次電池）で使用され得る従来公知の材料を特に制限なく使用できる。例えば、正極集電体２２ｃは、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなることが好ましい。正極活物質層２２ａは、電荷担体を可逆的に吸蔵および放出可能な正極活物質（例えば、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物等のリチウム遷移金属複合酸化物）を含んでいる。なお、正極活物質層２２ａは、正極活物質以外の任意成分、例えば、導電材、バインダ、各種添加成分等を含んでいてもよい。
負極シート２４は、帯状の負極集電体２４ｃと、負極集電体２４ｃの少なくとも一方の表面上に固着された負極活物質層２４ａと、を有する。負極シート２４を構成する各部材には、一般的な電池（例えば、リチウムイオン二次電池）で使用され得る従来公知の材料を特に制限なく使用できる。例えば、負極集電体２４ｃは、銅、銅合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属から構成されることが好ましい。負極活物質層２４ａは、電荷担体を可逆的に吸蔵および放出可能な負極活物質（例えば、黒鉛等の炭素材料）を含んでいる。なお、負極活物質層２４ａは、負極活物質以外の任意成分、例えば、導電材、バインダ、分散剤、各種添加成分等を含んでいてもよい。
セパレータシート７０は、電荷担体が通過し得る微細な貫通孔が複数形成された絶縁シートである。セパレータシート７０は、例えば、多孔性の樹脂基材で構成されている。樹脂基材としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）や、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、セルロース等の樹脂からなるシート（フィルム）が例示される。セパレータシート７０は、単層構造であってもよく、性質や性状（厚みや空孔率等）の異なる２種以上の多孔性樹脂シートが積層された構造（例えば、ＰＥ層の両面にＰＰ層が積層された三層構造）であってもよい。また、セパレータシート７０は、その表面にセラミック粒子等により構成された耐熱層（Heat Resistant Layer：ＨＲＬ層）を備えていてもよい。
図１に示すように、外装体１２の内部に収容された電極体２０は、正極集電体２２ｃの一端が電池１００の長辺方向Ｙの左端付近となるように配置され、負極集電体２４ｃの一端が電池１００の長辺方向Ｙの右端付近となるように配置される。また、正極端子３０は、封口板１４の長辺方向Ｙの一方の端部（図１の左端部）に取り付けられている。負極端子４０は、封口板１４の長辺方向Ｙの他方の端部（図１の右端部）に取り付けられている。電池１００においては、正極端子３０および負極端子４０は、一端が電池ケース１０の内部で上記したように電極体２０と電気的に接続され、他端が端子装着孔１８、１９に挿通されて封口板１４の外側に露出している。なお、正極端子３０は、導電性に優れる金属、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ことが好ましい。また、負極端子４０は、導電性に優れる金属、例えば銅または銅合金で形成されていることが好ましい。
図４は、図１のＩＶ－ＩＶ線に沿う模式的な縦断面図である。図２および図４に示すように、負極端子４０は、外部接続部４１と、電極体接続部４２と、軸部４３と、を有している。負極端子４０は、ここではさらに、電極体接続部４２と軸部４３との間に台座部４４を有している。以下の説明においては、電極端子として負極端子４０を、絶縁部材として負極端子４０側の絶縁部材５０を例にして説明するが、かかる説明は、ここに開示される技術の適用対象を負極端子側の構造に限定することを意図したものではない。すなわち、ここに開示される技術は、以下で説明する負極端子４０と略同等の構成を有する正極端子を備えた形態を包含する。
絶縁部材５０は、封口板１４と正極端子３０および負極端子４０との間に配置されており、封口板１４と正極端子３０および負極端子４０とが通電することを防止する。絶縁部材５０は、典型的には樹脂材料によって構成される。樹脂材料としては、例えばパーフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）等のフッ素化樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、脂肪族ポリアミド等が挙げられる。絶縁部材５０には、上記したＰＰＳ等の樹脂材料の他に、無機フィラーが添加されてもよい。
絶縁部材５０は、図４に示すように、第１鍔部５１と、第２鍔部５２と、筒状部５３とを有している。かかる第１鍔部５１と第２鍔部５２と筒状部５３とは、一体に形成されている。第１鍔部５１は、封口板１４の外表面１４Ａに沿って水平方向に延びている。第１鍔部５１は、封口板１４の外表面１４Ａと、外部接続部４１とを絶縁する。第２鍔部５２は、封口板１４の内表面１４Ｂに沿って水平方向に延びている。第２鍔部５２は、封口板１４の内表面１４Ｂと、台座部４４とを絶縁する。筒状部５３は、第１鍔部５１と第２鍔部５２との間であって、端子装着孔１９と電極端子の軸部４３との間に位置する。筒状部５３は、封口板１４の端子装着孔１９と、電極端子の軸部４３とを絶縁する。第１鍔部５１および第２鍔部５２の短辺方向Ｘの長さは、外部接続部４１および台座部４４の短辺方向Ｘの長さよりも長い。図示は省略するが、長辺方向Ｙに関しても、第１鍔部５１および第２鍔部５２の長さは、外部接続部４１および台座部４４の長辺方向Ｙの長さよりも長い。また、図３に示すように、第１鍔部５１は、平面視において、正極端子３０および負極端子４０よりも外側にはみ出し、外部に露出している。なお、平面視における絶縁部材５０の形状等については後述する。
図５～図７は、図３の負極端子４０の近傍の構造を示す平面図である。ここに開示される電池１００の電極端子の外部接続部４１は、平面視において平坦な矩形状である本体部４１ｆを有し、かつ、該本体部４１ｆの一つの側面にテーパー状に形成されるテーパー部４１ｔ、または、該本体部４１ｆの側面の両端部であって、所定のＲ形状に形成されるＲ部４１ｒを有している。外部接続部４１が平面視において、平坦に形成された本体部４１ｆを有することにより、金属製の電極端子と樹脂製の絶縁部材５０との密着性が向上して、気密に封止されやすくなる。また、外部接続部４１が平面視においてテーパー部４１ｔおよび／またはＲ部４１ｒを有することにより、絶縁部材５０電極端子の周囲に適切に充填される。これにより、より安全性が向上した電池１００を実現することができる。
図２では、封口板１４に電極端子（正極端子３０および負極端子４０）と絶縁部材５０とが一体成形（以下、「インサート成形」ともいう。）されたアッセンブリ部品（封口板アッセンブリ６０）と、その他の部品と、を分離して図示している。さらに図２では、負極端子４０に関して、封口板１４と負極端子４０と絶縁部材５０とを分離して図示している。電池１００においては、図２に示すように、封口板１４と、電極端子（正極端子３０および負極端子４０）と、絶縁部材５０とがインサート成形されていることが好ましい。かかる構成によると、封口板アッセンブリ６０を容易に取り外すことができるため、作業性の観点から好ましい。
電池１００において、上記したような封口板１４と電極端子と絶縁部材５０とがインサート成形された封口板アッセンブリ６０を用いている場合には、外部接続部４１は、平面視において本体部４１ｆと、テーパー部４１ｔおよび／またはＲ部４１ｒと、を有していることの効果がより好適に発揮される。詳しくは後述するが、インサート成形においては、電極端子と封口板１４とを組み合わせた状態で、粘度が高い樹脂を溶融させて圧入することにより、封口板アッセンブリ６０を作成する。このとき、電極端子の外部接続部４１が平坦に形成された本体部４１ｆを有していることにより、電極端子と樹脂（絶縁部材５０）との密着性を向上する。そして、外部接続部４１がテーパー部４１ｔおよび／またはＲ部４１ｒを有することにより、粘度が高い樹脂であっても好適に流動させることができる。これにより、電極端子と絶縁部材５０とが隙間のない状態でより気密に封止されるため、電池１００の安全性を向上させることができる。
図３に示すように、外部接続部４１は、電池ケース１０の外部であって、封口板１４の外表面１４Ａ側に配置される。外部接続部４１は、典型的には板状の導電部材であって、封口板１４の長辺方向Ｙに沿って延びている。外部接続部４１は、封口板１４の外表面１４Ａに露出している。図４に示すように、外部接続部４１の短辺方向Ｘの長さは、台座部４４および端子装着孔１９の短辺方向Ｘの長さよりも短く、軸部４３の短辺方向Ｘの長さよりも長い。また、図示は省略するが、外部接続部４１の長辺方向Ｙの長さは、台座部４４および端子装着孔１９の長辺方向Ｙの長さよりも短く、軸部４３の長辺方向Ｙの長さよりも長い。すなわち、外部接続部４１の大きさは、端子装着孔１９を挿通可能な大きさに調整されている。これにより、後述するインサート成形を好適に行うことができる。外部接続部４１の大きさは、所望する電池容量などに応じて適宜変更され得るため、特に限定されない。一例として外部接続部４１の長辺方向Ｙの長さＬａ（図５参照）は２５ｍｍ以上３０ｍｍ以下程度であってもよく、外部接続部４１の短辺方向Ｘの長さＬｂ（図５参照）は１５ｍｍ以上１７ｍｍ以下程度であってもよい。
図５および図６に示すように、本体部４１ｆは、外部接続部４１の平面視において、封口板１４の各辺に沿って略平行に伸びる平坦部分を構成している。外部接続部４１が本体部４１ｆを有することにより、材質の異なる電極端子と絶縁部材５０との密着性を向上させることができる。図５および図６に示すように、外部接続部４１は、封口板１４の長辺に沿って設けられる２つの第１側面４１ｍ１、４１ｍ２と、封口板１４の短辺に沿って設けられる２つの第２側面４１ｎ１、４１ｎ２と、を有している。ここで、第１側面４１ｍ１、４１ｍ２の長さは、第２側面４１ｎ１、４１ｎ２の長さよりも相対的に長い。第１側面４１ｍ１、４１ｍ２および第２側面４１ｎ１、４１ｎ２は、それぞれ、外部接続部４１の平面視における外周の一部を構成している。第１側面４１ｍ１と４１ｍ２とは、同じ長さであってもよいし、異なる長さであってもよい。また、第２側面４１ｎ１と４１ｎ２とは、同じ長さであってもよいし、異なる長さであってもよい。
テーパー部４１ｔは、外部接続部４１平面視において、本体部４１ｆの一つの側面に形成される傾斜部分を構成している。図５に示すように、ここでは、外部接続部４１は、第２側面４１ｎ１において、第１テーパー部４１ｔ１と第２テーパー部４１ｔ２とを有している。第１テーパー部４１ｔ１は、第１側面４１ｍ１から第２側面４１ｎ１に向けて、短辺方向Ｘの長さが連続的に短くなるように傾斜する傾斜部分である。第２テーパー部４１ｔ２は、第１側面４１ｍ２から第２側面４１ｎ１に向けて、短辺方向Ｘの長さが連続的に短くなるように傾斜する傾斜部分である。外部接続部４１が平面視において、テーパー部４１ｔを有していることにより、樹脂を好適に流動させることができる。このようなテーパー部４１ｔは、例えばプレス加工によって形成することができる。
特に限定されるものではないが、テーパー部４１ｔは、第１側面４１ｍとのなす角の角度θが、１００°以上となるように第２側面４１ｎに向けて傾斜している。例えば、図５に示すように、第１テーパー部４１ｔ１は、第１側面４１ｍ１とのなす角の角度θが、１００°以上１５０°以下となるように第２側面４１ｎ１に向けて傾斜していることが好ましい。テーパー部４１ｔがかかる範囲の傾斜角度を有することにより、樹脂をより好適に流動させることができる。
外部接続部４１は、平面視において平坦に形成された本体部４１ｆと、該本体部４１ｆの一つの側面にテーパー部４１ｔを有していればよい。外部接続部４１は、一つの側面において２つのテーパー部（第１テーパー部４１ｔ１および第２テーパー部４１ｔ２）を有していてもよいし、一つの側面において第１テーパー部４１ｔ１および第２テーパー部４１ｔ２のいずれか１つのテーパー部を有していてもよい。また、外部接続部４１は、本体部４１ｆの２つの側面において（すなわち、短辺方向Ｘの両端側において）、テーパー部４１ｔを有していてもよい。例えば、外部接続部４１は、第１側面４１ｍ１から第２側面４１ｎ２に向けて傾斜する第３テーパー部（図示省略）が設けられていてもよい。また、外部接続部４１は、第１側面４１ｍ２から第２側面４１ｎ２に向けて傾斜する第４テーパー部（図示省略）が設けられていてもよい。テーパー部４１ｔが複数形成される場合において、複数のテーパー部４１ｔは、それぞれ同じ大きさであってもよいし、異なる大きさであってもよい。すなわち、複数のテーパー部４１ｔは、それぞれ同じ傾斜角度であってもよいし、異なる傾斜角度であってもよい。好ましくは、複数のテーパー部４１ｔは、それぞれ同じ傾斜角度であるとよい。これにより、加工が容易になる。
図６に示すように、Ｒ部４１ｒは、外部接続部４１の平面視において、一つの側面の両端部であって、所定の形状に湾曲する湾曲部分を構成している。Ｒ部４１ｒは、本体部４１ｆと連続している。図６に示すように、ここでは、外部接続部４１は、第１Ｒ部４１ｒ１と、第２Ｒ部４１ｒ２と、第３Ｒ部４１ｒ３と、第４Ｒ部４１ｒ４と、を有している。第１Ｒ部４１ｒ１は、第１側面４１ｍ１と第２側面４１ｎ１との間に設けられる湾曲部分である。同様にして、第２Ｒ部４１ｒ２は、第１側面４１ｍ２と第２側面４１ｎ１との間に設けられる湾曲部分であり、第３Ｒ部４１ｒ３は、第１側面４１ｍ１と第２側面４１ｎ２との間に設けられる湾曲部分であり、第４Ｒ部４１ｒ４は、第１側面４１ｍ２と第２側面４１ｎ２との間に設けられる湾曲部分である。Ｒ部４１ｒは、本体部４１ｆの角部が丸くなるように湾曲していればよい。特に限定されないが、Ｒ部４１ｒの曲率半径は、例えばＲ１以上Ｒ５以下程度であるとよい。外部接続部４１が平面視において、上記したようなＲ部４１ｒを有していることにより、樹脂を好適に流動させることができ、外部接続部４１と絶縁部材５０との隙間を好適に削減することができる。このようなＲ部４１ｒは、例えばプレス加工によって形成することができる。
外部接続部４１は、本体部４１ｆの一つの側面の両端部において、Ｒ部４１ｒを有していればよい。外部接続部４１は、例えば図６に示すように、本体部４１ｆの２つの側面において（すなわち、短辺方向Ｘの両端側において）、Ｒ部４１ｒを有していてもよい。Ｒ部４１ｒが複数形成される場合において、複数のＲ部４１ｒは、それぞれ同じ大きさであってもよいし、異なる大きさであってもよい。すなわち、複数のＲ部４１ｒは、それぞれ同じ曲率半径であってもよいし、異なる曲率半径であってもよい。好ましくは、複数のＲ部４１ｒは、それぞれ同じ曲率半径であるとよい。これにより、加工が容易になる。
なお、外部接続部４１は、本体部４１ｆの一つの側面においてテーパー部４１ｔを有し、他の一つの側面の両端部においてＲ部４１ｒを有していてもよい。
図５および図６に示すように、絶縁部材５０は、平面視において矩形状に形成された本体領域５０ｆと、該本体領域５０ｆの一つの側面から突出する凸部５０ｃと、を有している。絶縁部材５０は、図５および図６に示すように、ここでは、封口板１４の長辺に沿って設けられる２つの第１側面５０ｍ１、５０ｍ２と、封口板１４の短辺に沿って設けられる１つの第２側面５０ｎ１、５０ｎ２と、を有している。ここで、第１側面５０ｍ１、５０ｍ２の長さは、第２側面５０ｎ１、５０ｎ２の長さよりも相対的に長い。第１側面５０ｍ１と５０ｍ２とは、同じ長さであってもよいし、異なる長さであってもよい。また、第２側面５０ｎ１と５０ｎ２とは、同じ長さであってもよいし、異なる長さであってもよい。
凸部５０ｃは、後述するインサート成形工程において溶融させた樹脂が圧入される際に形成され得る。凸部５０ｃは、本体領域５０ｆの一つの側面から突出する領域である。図５および図６に示すように、ここでは、凸部５０ｃは、第２側面５０ｎ１から長辺方向Ｙの左側に向けて突出している。また図３に示すように、ここでは、凸部５０ｃは、正極端子３０および負極端子４０ともに、封口板１４の長辺方向Ｙの中央側に向けて突出している。凸部５０ｃは、例えば、封口板１４の長辺方向Ｙの端部側に向けて突出するように設けられていてもよいし、短辺方向Ｘのいずれかの方向に向けて突出するように設けられていてもよい。また、正極端子３０側の絶縁部材５０と負極端子４０側の絶縁部材５０とで異なる位置に凸部５０ｃが設けられていてもよい。なお、凸部５０ｃは、平面視において矩形であってもよいし、円形であってもよい。
凸部５０ｃが設けられている態様では、外部接続部４１は平面視において、少なくとも凸部５０ｃの近傍にテーパー部４１ｔおよび／またはＲ部４１ｒが設けられていることが好ましい。これにより、インサート成形工程の際に、凸部５０ｃ側から粘度が高い樹脂が圧入された場合でも、樹脂を好適に流動させることができ外部接続部４１の周囲に樹脂を好適に充填させることができる。したがって、より安全性の高い電池１００を提供することができる。
図７に示すように、絶縁部材５０は、本体領域５０ｆと、凸部５０ｃと、本体領域５０ｆから凸部５０ｃに向けて傾斜する傾斜領域５０ｔと、を有していることが好ましい。傾斜領域５０ｔは、絶縁部材５０の平面視において、本体領域５０ｆから凸部５０ｃに向けて傾斜する傾斜部分を構成している。図７に示すように、ここでは、絶縁部材５０は、第１傾斜領域５０ｔ１と第２傾斜領域５０ｔ２と、を有している。第１傾斜領域５０ｔ１は、第１側面５０ｍ１から凸部５０ｃに向けて、短辺方向Ｘの長さが連続的に短くなるように傾斜する傾斜部分である。第２傾斜領域５０ｔ２は、第１側面５０ｍ２から凸部５０ｃに向けて、短辺方向Ｘの長さが連続的に短くなるように傾斜する傾斜部分である。絶縁部材５０が平面視において、傾斜領域５０ｔを有していることにより、樹脂を好適に流動させることができる。傾斜領域５０ｔの傾斜角度は、特に限定されず、例えば外部接続部４１のテーパー部４１ｔと同等程度であってよい。このような傾斜領域５０ｔは、インサート成形する際に所望する形状の鋳型を用意した状態で樹脂を圧入することにより形成することができる。
特に限定されるものではないが、負極端子４０は、図４に示すように、電池１００の高さ方向Ｚに沿った断面視において、外部接続部４１と軸部４３との境界面がＲ状に形成されていることが好ましい。外部接続部４１と軸部４３との境界面であって、Ｒ状に形成されている部分を、ここでは、端子湾曲部４０ｒとする。端子湾曲部４０ｒは、負極端子４０の外周面の一部であって、外部接続部４１および軸部４３と連続する湾曲部分である。負極端子４０が端子湾曲部４０ｒを有することより、例えば外部接続部４１側から樹脂が圧入された際に、台座部４４側に向けてより流動しやすくなる。したがって、封口板１４と負極端子４０との間が絶縁部材５０によって好適に埋められるため、電池１００の安全性が向上する。このような端子湾曲部４０ｒは、例えばプレス加工によって形成することができる。また、端子湾曲部４０ｒの曲率半径は、特に限定されないが、例えばＲ１以上Ｒ５以下程度であるとよい。
電極体接続部４２は、電池ケース１０の内部に配置され、電極体２０と電気的に接続されている。図４に示すように、電極体接続部４２は板状に形成され、台座部４４の後端から略直角に屈曲し、下方に向けて延びている。電極体接続部４２は、底壁１２ａに向かって延びている。また、電極体接続部４２は中間部で前方側に向かって屈折している。電極体接続部４２は、屈折部分よりも下方では再び底壁１２ａに向かって延びている。この屈折により、電極体接続部４２の先端は、短辺方向に関して台座部４４の中央部に位置している。
軸部４３は、外部接続部４１と電極体接続部４２との間に位置し、端子装着孔１９に挿通されている。軸部４３は、台座部４４から上方に延びている。軸部４３は、図４に示すように、短辺方向Ｘに関して台座部４４の概ね中央部に位置している。軸部４３の短辺方向Ｘの長さは台座部４４および端子装着孔１９の短辺方向Ｘの長さよりも短い。図示は省略するが、軸部４３の長辺方向Ｙの長さは台座部４４および端子装着孔１９の長辺方向Ｙの長さよりも短い。そのため、軸部４３は、端子装着孔１９の内周面とは離間している。外部接続部４１、軸部４３、および台座部４４の大きさの差により、軸部４３は外部接続部４１および台座部４４に対してくびれたようになっている。
台座部４４は、電極体接続部４２と軸部４３との間に位置する。台座部４４は、封口板１４の内表面１４Ｂに沿って水平方向に延びる板状部材である。図４に示すように、台座部４４の短辺方向Ｘの長さは端子装着孔１９の短辺方向Ｘの長さよりも長い。図示は省略するが、台座部４４の長辺方向Ｙの長さは端子装着孔１９の長辺方向Ｙの長さよりも長い。台座部４４は、径方向の大きさが端子装着孔１９よりも大きい。
負極端子４０のうち、絶縁部材５０と接する部分の少なくとも一部の表面は、粗面化処理が実施されていてもよい。ここで、「粗面化処理」とは、表面に凹凸を形成することにより、表面積を大きくするとともにアンカー効果を高め、負極端子４０と絶縁部材５０との接合性や密着性をより向上させる処理である。外部接続部４１の形状の調整に加えて、さらに粗面化処理を実施することにより、より好適に負極端子４０と絶縁部材５０との密着性を向上させることができる。かかる粗面化処理は、例えば、レーザー照射やサンドブラスト等によって行うことができる。負極端子４０において粗面化処理が実施された部分は、粗面化処理部４０ｓを構成する。図４に示すように、ここでは、粗面化処理部４０ｓは、軸部４３と外部接続部４１の下面に形成されている。ただし、粗面化処理部４０ｓは、負極端子４０と絶縁部材５０とが接する部分の全てに形成されていてもよい。
＜電池の製造方法＞
続いて、電池１００の製造方法の一例について説明する。ここに開示される製造方法は、例えば、（１）用意工程と、（２）封口工程と、を包含する。ここでは、（１）用意工程に（１Ａ）インサート成形工程を含んでいる。
（１）用意工程では、外装体１２と、封口板１４と、正極端子３０と、負極端子４０と、電極体２０と、を少なくとも用意する。ここでは、正極端子３０および負極端子４０の外部接続部は、本体部とテーパー部とを有するように形成されている。テーパー部は、ここでは、電池１００の長辺方向Ｙの中央部側において２箇所設けられている。
（１Ａ）インサート成形工程では、封口板１４、正極端子３０、負極端子４０、および絶縁部材５０を一体化してアッセンブリ部品（例えば封口板アッセンブリ６０）を作成する。封口板アッセンブリ６０は、封口板１４、正極端子３０、負極端子４０、および絶縁部材５０をインサート成形することにより製作することができる。これにより、部品点数を削減できるとともに、従来のリベットを用いる方法に比べて導通経路を簡便に形成できる。インサート成形は、例えば、特開２０２１－０８６８１３号公報、特開２０２１－０８６８１４号公報、特許第０３９８６３６８号公報、特許第６６４８６７１号公報等に記載されるように従来公知の方法に従って、行うことができる。例えば、インサート成形工程は、上型と下型とを有する成形金型を用いて、部品セット工程、位置決め工程、上型セット工程、射出成形工程、上型リリース工程、および部品取出工程を含む方法によって実施され得る。
図８は、成形金型２００の模式図である。部品セット工程では、成形金型２００に封口板１４が装着される。ただし、図８では成形金型２００のうち下型２１０だけが図示されており、上型は図示を省略している。図８に示すように、下型２１０は、本体２１２と、２つのスライド部材２１４とを備えている。本体２１２は、封口板１４を支持し、かつ位置決めしている。また、本体２１２は、溶融樹脂が流れ込む凹部（図示省略）を備えている。部品セット工程においては、正極端子３０および負極端子４０をそれぞれ封口板１４の端子装着孔１８、１９に挿通した後、封口板１４を下型２１０の本体２１２に装着する。正極端子３０および負極端子４０のそれぞれの外部接続部は、上記したように端子装着孔１８、１９に挿通可能な大きさに構成されている。したがって、ここでは正極端子３０および負極端子４０は、外部接続部側から端子装着孔１８、１９に挿通される。
次いで、位置決め工程を実施する。位置決め工程は、下型２１０の本体２１２に封口板１４と正極端子３０および負極端子４０を装着した後、例えばスイッチ押下などの所定の操作を行うことによって開始される。位置決め工程では、前方側に退避していた２つのスライド部材２１４が矢印に示すように後方に移動する。これにより、正極端子３０および負極端子４０は、本体２１２とスライド部材２１４とによって挟まれる。正極端子３０および負極端子４０は、これにより支持され、位置決めされる。スライド部材２１４の後面は、正極端子３０および負極端子４０の電極体接続部４２の屈折した形状に対応する形状を有している。なお、電極端子の電極体接続部が屈折することなく高さ方向に延びている場合には、スライド部材は特に必要でなく、可動部を備えない下型によっても対応可能である。電極端子の形状は特に限定されず、例えば、電極体接続部が平坦であってもよい。位置決め工程の完了時において、下型２１０の凹部は、封口板１４の端子装着孔１８、１９と正極端子３０および負極端子４０のそれぞれの台座部４４との間に位置する。
上型セット工程では、下型２１０とともに封口板１４、正極端子３０および負極端子４０を高さ方向Ｚに挟むように、図示しない上型が上方から降下する。上型は、下型と当接するシール部と、樹脂が流れ込む凹部と、凹部に接続されたゲート部とを備えている。ゲート部は、溶融樹脂の成形金型２００への入口である。ゲート部は、射出成形機の樹脂射出口に接続されている。上型の凹部は、封口板１４を挟んで下型２１０の凹部と向かい合っている。
射出成形工程では、まず成形金型２００が加熱される。加熱温度は樹脂の種類によって異なるが例えば１００℃以上２００℃以下程度である。成形金型２００の加熱が完了すると、ゲート部から溶融樹脂が圧入される。溶融樹脂は上型の凹部に充填され、さらに端子装着孔１８、１９を通って下型２１０の凹部に充填される。その後、成形金型２００と成形品とが冷却される。これにより、絶縁部材５０と封口板１４と正極端子３０および負極端子４０とが一体成形される。なお、ゲート部近傍において冷却した樹脂が凸部５０ｃである。
射出成形工程において注入される樹脂は、上記したようにパーフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）やポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等の粘度が高い樹脂であり得る。このため、成形金型２００を加熱した場合であっても、流動性が低く所望の位置に充填され難い。そこで、ここに開示される電極端子の外部接続部４１は、上記したようにテーパー部４１ｔおよび／またはＲ部４１ｒを有している。これにより、樹脂を好適に流動させることができるため、所望する位置に絶縁部材５０を形成することができ、より安全性が向上した電池１００を製造することができる。
上型リリース工程では、上型が上昇し下型２１０から離間する。そして、部品取出工程では、成形品が下型２１０から取り外される。なお、部品取出工程の後に、成形バリを除去する工程があってもよい。
（２）封口工程では、以上のように用意した封口板アッセンブリ６０と、電極体２０と、電解液とを外装体１２に収容した状態で封止する。具体的には、まず、封口板アッセンブリ６０の電極体接続部４２と電極体２０とを接続する。次いで、外装体１２の開口部１２ｈから電極体２０を挿入し、封口板アッセンブリ６０の封口板１４と外装体１２の開口部１２ｈとの周縁をレーザー溶接等によって接合する。そして、注液孔から電解液を注入し、該注液孔を封止部材で塞ぐことによって、電池１００を密閉する。以上のようにして、電池１００を製造することができる。
＜電池の用途＞
電池１００は各種用途に利用可能であるが、例えば、乗用車、トラック等の車両に搭載されるモータ用の動力源（駆動用電源）として好適に用いることができる。車両の種類は特に限定されないが、例えば、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ；Plug-in Hybrid Electric Vehicle）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ；Hybrid Electric Vehicle）、電気自動車（ＢＥＶ；Battery Electric Vehicle）等が挙げられる。電池１００は、安全性が向上しているため、組電池の構築に好適に用いることができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、上記実施形態は一例に過ぎない。本発明は、他にも種々の形態にて実施することができる。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。請求の範囲に記載の技術には、上記に例示した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、上記した実施形態の一部を他の変形態様に置き換えることも可能であり、上記した実施形態に他の変形態様を追加することも可能である。また、その技術的特徴が必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することも可能である。
例えば、上記した実施形態では、外部接続部４１が端子装着孔１９に挿通可能な大きさに構成されており、インサート成形工程の際に外部接続部４１が端子装着孔１９に挿通されていた。しかしながら、電極体接続部４２が端子装着孔１９に挿通可能な大きさとなるように構成されていてもよい。すなわち、電極端子は、電極体接続部４１および外部接続部４２のうちの少なくとも一方が、端子装着孔１９に挿通可能な大きさとなるように構成されていればよい。
以上の通り、ここで開示される技術の具体的な態様として、以下の各項に記載のものが挙げられる。
項１：正極および負極を有する電極体と、開口部を有し、上記電極体を収容する電池ケースと、端子装着孔を有し、上記開口部を封口する封口板と、一端が上記電池ケースの内部で上記電極体と電気的に接続され、他端が上記端子装着孔に挿通されて上記封口板の外側に露出する電極端子と、上記封口板の表面であって、上記開口部を封口した状態で上記電池ケースの外側にある外表面と上記電極端子とを絶縁する樹脂製の絶縁部材と、を備える。上記電極端子は、上記電池ケースの外部であって、上記封口板の上記外表面に配置される外部接続部と、上記電極体と電気的に接続される電極体接続部と、上記外部接続部と上記電極体接続部との間に位置し、上記端子装着孔に挿通される軸部と、を有する。ここで、上記封口板は、平面視において矩形状であり、上記外部接続部は平面視において、平坦な矩形状の本体部を有し、かつ、該本体部の一つの側面に、テーパー状に形成されているテーパー部、または、該側面の両端部であって、所定のＲ状に形成されているＲ部を有している電池。
項２：上記封口板と上記電極端子と上記絶縁部材とがインサート成形されている、項１に記載の電池。
項３：上記絶縁部材は平面視において、矩形状に形成された本体領域と、上記矩形状の本体領域の一つの側面から突出する凸部と、を有し、上記外部接続部は平面視において、少なくとも上記絶縁部材の上記凸部の近傍において上記テーパー部および／または上記Ｒ部が配置されている、項１または項２に記載の電池。
項４：上記絶縁部材は平面視において、上記本体領域から上記凸部に向けて傾斜する傾斜領域を有している、項３に記載の電池。
項５：上記外部接続部は平面視において、上記矩形状の封口板の長辺に沿う第１側面と、上記封口板の短辺に沿う第２側面と、を有しており、上記テーパー部は、上記第１側面とのなす角が１００°以上となるように上記第２側面に向けて傾斜する、項１から項４のいずれか一つに記載の電池。
項６：上記電極端子は、上記電池の高さ方向に沿った断面視において、上記外部接続部と上記軸部との境界面がＲ状に形成されている、項１から項５のいずれか一つに記載の電池。
項７：電池の正極端子および負極端子のいずれかの電極端子であって、電池ケースの外部であって、該電池ケースの開口部を封口する封口板の外側にある外表面に配置される外部接続部と、正極および負極を有する電極体と接続される電極体接続部と、上記外部接続部と上記電極体接続部との間に位置する軸部と、を有する。ここで、上記外部接続部は平面視において、平坦な矩形状の本体部を有し、かつ、該本体部の一つの側面に、テーパー状に形成されているテーパー部、または、該側面の両端部であって、所定のＲ状に形成されているＲ部を有している電極端子。
項８：上記外部接続部は、相対的に長さの長い第１側面と、相対的に長さの短い第２側面と、を有しており、上記テーパー部は、上記第１側面とのなす角が１００°以上となるように上記第２側面に向けて傾斜する、項７に記載の電極端子。
項９：上記外部接続部と上記軸部との境界面がＲ状に形成されている、項７または項８に記載の電極端子。
１０ 電池ケース
１２ 外装体
１２ｈ 開口部
１４ 封口板
１８、１９ 端子装着孔
２０ 電極体
２２ 正極シート
２４ 負極シート
３０ 正極端子
４０ 負極端子
４０ｒ 端子湾曲部
４１ 外部接続部
４１ｆ 本体部
４１ｆ１ 第１側面
４１ｆ２ 第２側面
４１ｒ Ｒ部
４１ｔ テーパー部
４２ 電極体接続部
４３ 軸部
４４ 台座部
５０ 絶縁部材
５０ｃ 凸部
５０ｆ 本体領域
５０ｔ 傾斜領域
６０ 封口板アッセンブリ
７０ セパレータシート
１００ 電池
２００ 成形金型

Claims (9)

  1. 正極および負極を有する電極体と、
    開口部を有し、前記電極体を収容する電池ケースと、
    端子装着孔を有し、前記開口部を封口する封口板と、
    一端が前記電池ケースの内部で前記電極体と電気的に接続され、他端が前記端子装着孔に挿通されて前記封口板の外側に露出する電極端子と、
    前記封口板の表面であって、前記開口部を封口した状態で前記電池ケースの外側にある外表面と前記電極端子とを絶縁する樹脂製の絶縁部材と、を備え、
    前記電極端子は、
    前記電池ケースの外部であって、前記封口板の前記外表面に配置される外部接続部と、
    前記電極体と電気的に接続される電極体接続部と、
    前記外部接続部と前記電極体接続部との間に位置し、前記端子装着孔に挿通される軸部と、を有しており、
    ここで、前記封口板は、平面視において矩形状であり、
    前記外部接続部は平面視において、平坦な矩形状の本体部を有し、かつ、
    該本体部の一つの側面に、テーパー状に形成されているテーパー部、または、該側面の両端部であって、所定のＲ状に形成されているＲ部を有している、電池。
  2. 前記封口板と前記電極端子と前記絶縁部材とがインサート成形されている、請求項１に記載の電池。
  3. 前記絶縁部材は平面視において、矩形状に形成された本体領域と、
    前記矩形状の本体領域の一つの側面から突出する凸部と、を有し、
    前記外部接続部は平面視において、少なくとも前記絶縁部材の前記凸部の近傍において前記テーパー部および／または前記Ｒ部が配置されている、請求項１または２に記載の電池。
  4. 前記絶縁部材は平面視において、前記本体領域から前記凸部に向けて傾斜する傾斜領域を有している、請求項３に記載の電池。
  5. 前記外部接続部は平面視において、前記矩形状の封口板の長辺に沿う第１側面と、前記封口板の短辺に沿う第２側面と、を有しており、
    前記テーパー部は、前記第１側面とのなす角が１００°以上となるように前記第２側面に向けて傾斜する、請求項１または２に記載の電池。
  6. 前記電極端子は、前記電池の高さ方向に沿った断面視において、前記外部接続部と前記軸部との境界面がＲ状に形成されている、請求項１または２に記載の電池。
  7. 電池の正極端子および負極端子のいずれかの電極端子であって、
    電池ケースの外部であって、該電池ケースの開口部を封口する封口板の外側にある外表面に配置される外部接続部と、
    正極および負極を有する電極体と接続される電極体接続部と、
    前記外部接続部と前記電極体接続部との間に位置する軸部と、を有し
    ここで、前記外部接続部は平面視において、平坦な矩形状の本体部を有し、かつ、
    該本体部の一つの側面に、テーパー状に形成されているテーパー部、または、該側面の両端部であって、所定のＲ状に形成されているＲ部を有している、電極端子。
  8. 前記外部接続部は、相対的に長さの長い第１側面と、相対的に長さの短い第２側面と、を有しており、
    前記テーパー部は、前記第１側面とのなす角が１００°以上となるように前記第２側面に向けて傾斜する、請求項７に記載の電極端子。
  9. 前記外部接続部と前記軸部との境界面がＲ状に形成されている、請求項７または８に記載の電極端子。


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