JP4491753B2 - 密閉型電池 - Google Patents
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Description
本発明は、密閉型電池、詳しくは蓋体と電池容器とが二重巻き締め方式によって接合されている密閉型電池に関する。
近年、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池その他の二次電池は、車両搭載用電源、或いはパソコンおよび携帯端末の電源として重要性が高まっている。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン電池は、車両搭載用高出力電源として好ましく用いられるものとして期待されている。
リチウムイオン電池の一態様では、金属製の電池容器に電極体や電解液等が収容されており、かかる電池容器の開口部に金属製の蓋体を取り付けて両者の会合部をレーザ溶接等の溶接手段によって接合して封止している。しかし、レーザ溶接などの溶接接合では、気密性が高い封止が容易であるという利点はあるが、封止速度が遅く生産性が低いという問題がある。また、レーザ溶接の際に発生する溶接スパッタ（典型的には、金属粉）が電池内部に飛散するのを防止する手段を講じる必要がある。したがって、より生産性が良好で信頼性が高い電池の封止構造を構築することが求められている。
上記問題を解決する封止方法の一つとして、電池容器への蓋体の接合をいわゆる二重巻き締め方式によって行うことが提案されている。二重巻き締め方式では、蓋体のカール（外周を折り曲げた部分）を電池容器の開口端に形成されたフランジ（折り曲げられた周縁部分）に重ね合わせて巻き込み、同部を外方から圧着して電池容器と蓋体とが接合される。二重巻き締め方式を採用すれば、電池容器への蓋体の接合を曲げ加工によって高速に行うことができ、さらに溶接スパッタ等が発生することもなく、電池内への異物混入防止を容易に実現することができる。この種の従来技術としては、例えば特許文献１が挙げられる。
特開２０００−１４９８８４号公報
ところで、この種のリチウムイオン電池においては、長期間の使用でも上記二重巻き締め方式による接合部分で高い気密性が維持されることが望ましい。即ち、長期にわたって過酷な条件下で使用した場合（例えば車載用）、二重巻き締め部位（接合部）において蓋体と電池容器との間に隙間が生じ易くなり、電池の気密性が低下する虞がある。特に、蓋体表面に絶縁層（例えば樹脂被膜）が形成されているものでは、二重巻き締め部位（接合部）において当該蓋体表面の絶縁層と電池容器を構成する金属との異種材質同士が接合されることとなるため、長期の過酷条件下（例えば車内のような激しい振動が生じ得る場所や温度変化の激しい場所）での使用によって両者の間に隙間が生じ易くなる。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、二重巻き締め部位（接合部）におけるシール性を向上させ、高い気密性を維持し得る密閉型電池を提供することである。
本発明によって提供される密閉型電池は、少なくとも一端に開口部を有する電池容器と、上記電池容器の開口部に取り付けられる蓋体とを備える密閉型電池である。上記電池容器と上記蓋体とは、上記電池容器の開口部周縁部分と上記蓋体の外周部分とが二重巻き締め方式によって相互に接合されている。その接合に係る上記電池容器の開口部における周縁には、容器折り返し部が形成されている。また、上記蓋体の外周には、上記容器折り返し部と一体となる蓋体折り返し部が形成されている。そして、当該蓋体折り返し部の先端部分は、上記容器折り返し部により狭持されている。ここで、容器折り返し部の先端部分と上記蓋体折り返し部の折曲部分の内側との隙間には当該隙間を塞ぐ第１のシール部材が配置され、且つ、上記蓋体折り返し部の先端部分と上記容器折り返し部の折曲部分の内側との隙間には当該隙間を塞ぐ第２のシール部材が配置されている。
かかる構成の密閉型電池によれば、電池容器の開口部周縁部分と蓋体の外周部分とが二重巻き締め方式による曲げ加工によって相互に接合されているので、両者の接合をレーザ等の溶接で行うよりも短時間で効率よく行うことができ、密閉型電池を良好な生産性にて提供することができる。また、該接合の際に溶接スパッタ等の異物が電池容器の内部に混入することもなく、異物の混入がないシール（封止）を簡易に実現することができる。加えて、二重巻き締め部位（接合部）において、容器折り返し部の先端部分と蓋体折り返し部の折曲部分の内側との隙間と、蓋体折り返し部の先端部分と容器折り返し部の折曲部分の内側との隙間とを別々のシール部材でしっかりと塞いでいるので、二重巻き締め部位（接合部）におけるシール性を向上させることができる。その結果、長期にわたって高い気密性を維持することができる信頼性の高い密閉型電池を提供することができる。
ここで開示される密閉型電池の好ましい一態様では、上記第１のシール部材と上記第２のシール部材とは異なる材料から構成されている。これによって、二重巻き締め部位（接合部）の隙間を塞ぐ２つのシール部材に異なる機能を付与することができる。例えば、上記接合された部分において電池容器の内部から近い側のシール部材（即ち二重巻き締め部位において容器内部から外部への密閉された経路上で該内部に近い側のシール部材をいう。以下同じ。）を電池内部の環境に対して適当な材料とし、電池容器の内部から遠い側のシール部材（即ち二重巻き締め部位において容器内部から外部への密閉された経路上で該内部に遠い側（換言すれば該経路上で電池外部に近い側）のシール部材をいう。以下同じ。）を電池外部の環境に対して適当な材料として、シール機能の分担を図ることができる。
上記第１のシール部材及び第２のシール部材のうち、上記接合された部分（二重巻き締め部位）において電池容器の内部から近い側のシール部材は他方のシール部材よりも耐電解液腐食性（以下、単に「耐電解液性」ともいう。）が高い材料から構成されていることが好ましい。電池容器の内部から近い側の隙間を耐電解液性に優れた材料（例えば耐電解液性に優れる樹脂その他の有機材料）で塞ぐことにより、電池容器の内部からの電解液等の漏れを確実に防止することができ、密閉型電池を効果的にシールすることができる。
ここで開示される密閉型電池の好ましい一態様では、上記密閉型電池は、当該電池の外面に冷却用媒体を接触させた状態で使用され得るものである。冷却用媒体との接触は、例えば、電池全体を冷却用媒体中に浸漬することにより行うことができる。この場合、上記第１のシール部材及び第２のシール部材のうち、上記接合された部分において電池容器の内部から遠い側のシール部材は他方のシール部材よりも耐冷却用媒体腐食性（以下、単に「耐冷却用媒体性」ともいう。）が高い材料から構成されていることが好ましい。電池容器の内部から遠い側の隙間を耐冷却用媒体性に優れた材料で塞ぐことにより、電池容器の外部からの冷却用媒体の侵入を確実に防止することができ、密閉型電池を効果的にシールすることができる。
上記冷却用媒体としては、気体（例えば空気）や比熱の高い水溶性ポリマーを含む水溶液でもよいが、好ましくは油類である。冷却用媒体として油類を使用することにより、密閉型電池の冷却性能を大きく向上させることができる。これによって、良好な電池特性を有する密閉型電池を提供することができる。この場合、上記耐冷却用媒体性が高い材料は、耐油腐食性（以下、単に「耐油性」ともいう。）が高い材料（例えば耐油性に優れる樹脂その他の有機材料）であることが好ましい。これにより、電池容器の外部からの油類の侵入を確実に防止することができる。
ここで開示される密閉型電池の好ましい一態様では、上記蓋体は表面に絶縁層が形成された金属製の蓋体である。そして、当該蓋体には上記電池容器内に収容された正極及び負極を備える電極体に電気的に接続された電極端子が取り付けられている。かかる構成によれば、蓋体表面の絶縁層を介して電極端子から蓋体を簡易に絶縁することができる。これにより、例えば蓋体と電極端子との間を絶縁する絶縁部材の存在が不要となり、密閉型電池を低コストで簡易に構築することができる。また、電池容器が電極外部端子を構成する場合には、蓋体表面の絶縁層を介して電池容器と蓋体との間を簡易に絶縁することができる。そのため、例えば電池容器の内面および外面への絶縁処理が不要となり、密閉型電池を低コストで簡易に構築することができる。
なお、このように蓋体表面に絶縁層が形成されているものでは、二重巻き締め部位（接合部）において当該蓋体表面の絶縁層と電池容器を構成する金属との異種材質同士が接合されることとなるため、高温環境又は振動の激しい環境等の過酷条件下での長期にわたる使用によって両者の間に隙間が生じがちであるが、本発明の構成によれば、上記二重巻き締め方式による接合部分の構成により長期間の使用でも高い気密性が維持され得る。
また、本発明は、上記密閉型電池を備えた車両を提供する。車両搭載用の密閉型電池においては、長期の過酷条件下（例えば車内のような激しい振動が生じ得る場所や温度変化の激しい場所）での使用によって二重巻き締め部位（接合部）において蓋体と電池容器との間に隙間が生じ易くなる虞があるが、本発明の構成によれば、上記二重巻き締め方式による接合部分の構成により長期間の使用でも高い気密性が維持されるため、車両搭載用として好適な密閉型電池を提供することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態を説明する。以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。なお、以下、円筒形状の密閉型リチウムイオン二次電池１００を例にして本発明の密閉型電池の構造について詳細に説明するが、本発明をかかる実施形態に記載されたものに限定することを意図したものではない。また、各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。
図１および図２を参照しながら、本実施形態のリチウムイオン二次電池１００（以下、単に「電池」とも称する）について説明する。図１は、本実施形態に係る電池１００の外観を模式的に示す外観模式図であり、図２は、この電池１００の断面構成を模式的に示す断面模式図である。本実施形態に係る電池１００は、従来の電池と同様、典型的には所定の電池構成材料（正負極それぞれの活物質、正負極それぞれの集電体、セパレータ等）を具備する電極体と、該電極体８０および適当な電解液を収容する電池ケース１０とを備える。
電池ケース１０は、電池容器２０と蓋体３０とから構成されている。電池容器２０は、後述する捲回電極体８０を収容し得る形状（ここでは有底円筒形状）を有する。電池容器２０は、少なくとも一端（図では上部）に開口部２２を有し当該開口部２２を介して電極体８０を収容し得るように構成されている。電池容器２０の材質は、軽量で熱伝導性が良い金属製材料が好ましく、このような金属製材料として例えばアルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルめっき鋼などが挙げられる。この実施形態ではアルミニウム製の電池容器２０を使用している。
蓋体３０は電池容器２０の開口部２２に取り付けられている。蓋体３０は、電池容器２０の開口部２２を塞ぎ得る形状（この例では円板状）を有し当該開口部２２を塞いでいる。蓋体３０の材質は上述した電池容器２０と同じ材質が好ましいが、電池容器２０と異なる材質であってもよい。この実施形態では、蓋体３０は表面に絶縁層３２が形成された金属製（この例ではアルミニウム製）の蓋体である。蓋体表面の絶縁層３２は、例えば蓋体３０を構成する金属の金属酸化膜から構成されている。かかる金属酸化膜３２は、蓋体３０の金属表面（蓋体３０の外面および内面を含む金属露出部分）を酸化処理することによって容易に形成することができる。この実施形態では、蓋体表面の絶縁層３２は酸化アルミニウムからなり、蓋体３０のアルミニウム表面をアルマイト処理することによって形成している。
かかる蓋体３０には、上記電池容器２０内に収容された正極及び負極を備える電極体８０に電気的に接続された電極端子４０が取り付けられている。この実施形態では、電極端子４０は電極体８０の正極８２に正極集電部材８１を介して電気的に接続された正極端子４０である。この実施形態では、正極端子４０は蓋体３０の貫通孔３９を介して蓋体３０の外側に突設されたボルト部材であり、ナット４１を介して蓋体３０の上面に締結固定されている。かかる正極端子４０と蓋体３０とは、蓋体表面の絶縁層３２を介して両者の絶縁性が確保されている。なお、電池容器２０の有底部分には、電極体８０の負極８４に負極集電部材８３を介して電気的に接続された負極端子４２が取り付けられている。負極端子４２は電池容器２０に電気的に接続されてもよく、或いは電池容器２０と絶縁されていてもよい。なお、正負極端子の取り付け構造自体は本発明を特徴付けるものではなく、特に制限なく従来の構造をとり得るため、これ以上の詳細な説明は省略する。
このようにして構成された密閉型電池１００は、該電池の外面に冷却用媒体を接触させた状態で使用され得るものである。例えば図２に示すように密閉型電池１００は電池全体を冷却用媒体中に浸漬させた状態で使用され得る。冷却用媒体６２は、例えば油類であり、例えば鉱物油等の極性が小さな非極性油を好ましく使用することができる。このような非極性油としてはオートマチックトランスミッションオイル（ＡＴＦ）等の油種が挙げられる。このように冷却用媒体として油類を使用することにより、密閉型電池の冷却性能を大きく向上させることができる。これによって、良好な電池特性を有する密閉型電池を提供することができる。
次に、図３および図４を加えて、蓋体３０を電池容器２０の開口部２２に取り付ける（接合する）方法について説明する。電池容器２０と蓋体３０とは、電池容器２０の開口部周縁部分と蓋体３０の外周部分とが二重巻き締め方式によって相互に接合されている。この実施形態では、図３に示すように、蓋体３０の外周部分には該外周部分を外側に屈曲させたカール部３３が一体形成されており、電池容器２０の開口部周縁部分には該周縁部分を外側に向けて折り曲げたフランジ部２３が一体形成されている。そして、蓋体３０のカール部３３を電池容器２０のフランジ部２３に巻き込むようにして相互に重ね合わせ、さらに重ね合わせた同部をローラ等の押圧手段によって外方から圧着することによって電池容器２０と蓋体３０とを接合している。このようにして形成された二重巻き締め部位（接合部）６０は電池容器２０の外面から左右方向の外側に突出した凸形状となる。図４は二重巻き締め部位６０の凸形状の断面要部を拡大した断面模式図である。
二重巻き締め部位（接合部）６０においては、電池容器２０の開口部２２における周縁には、容器折り返し部２４が形成されている。また、蓋体３０の外周には、容器折り返し部２４と一体となる蓋体折り返し部３４が形成されており、当該蓋体折り返し部３４の先端部分３６は、容器折り返し部２４により狭持されている。この実施形態では、容器折り返し部２４は、当該容器のフランジ部２３（図３）が巻き締められた結果として電池容器２０の外側に折り返されている。また、蓋体折り返し部３４は、当該蓋体のカール部３３（図３）が巻き締められた結果として容器折り返し部２４の外面２８を覆うように形成されており、当該蓋体折り返し部３４の先端部分３６は、さらに内側に折り返されて容器折り返し部２４の内側の内面２１、２５の間で狭時されている。このようにして電池容器２０と蓋体３０とは、電池容器２０の開口部周縁部分と蓋体３０の外周部分とが二重巻き締め方式によって相互に接合されている。
また、このように二重巻き締め方式によって形成された二重巻き締め部位（接合部）６０の内部には、図面から明らかなように隙間７０、７２が形成されており、かかる隙間７０、７２には別々のシール部材５０、５２が配置されている。詳しくは、容器折り返し部２４の先端部分２６と蓋体折り返し部３４の折曲部分３７の内側との間には隙間７０が形成されており、かかる隙間７０には第１のシール部材５０が配置されている。また、蓋体折り返し部３４の先端部分３６と容器折り返し部２４の折曲部分２７の内側との間には隙間７２が形成されており、かかる隙間７２には第２のシール部材５２が配置されている。第１のシール部材５０および第２のシール部材５２は、それぞれ隙間７０、７２に圧入されて充填されており、これによって当該隙間７０、７２を塞いでいる。
本実施形態に係る密閉型電池１００の構成によれば、電池容器２０の開口部周縁部分と蓋体３０の外周部分とが二重巻き締め方式による曲げ加工によって相互に接合されているので、両者の接合をレーザ等の溶接で行うよりも短時間で効率よく行うことができ、密閉型電池を良好な生産性にて提供することができる。また、該接合の際に溶接スパッタ等の異物が電池容器２０の内部に混入することもなく、異物混入の無いシール（封止）を簡易に実現することができる。加えて、二重巻き締め部位（接合部）において、容器折り返し部２４の先端部分２６と蓋体折り返し部３４の折曲部分３７の内側との隙間７０と、蓋体折り返し部３４の先端部分３６と容器折り返し部２４の折曲部分２７の内側との隙間とを別々のシール部材でしっかりと塞いでいるので、二重巻き締め部位（接合部）におけるシール性を向上させることができる。その結果、長期にわたって高い気密性を維持することができる信頼性の高い密閉型電池１００を提供することができる。
さらに、本実施形態では金属製の蓋体表面に絶縁層３２を形成しているので、正極端子４０から蓋体３０を簡易に絶縁することができる。これにより、例えば蓋体３０と正極端子４０との間を絶縁する絶縁部材（例えばガスケット）の存在が不要となり、密閉型電池１００を低コストで簡易に構築することができる。また、電池容器２２が負極端子４２と接続して負極外部端子を構成する場合、蓋体表面の絶縁層３２を介して当該電池容器２０と蓋体３０とを簡易に絶縁することができる。これによって、例えば電池容器２０の内面および外面への絶縁処理が不要となり、密閉型電池１００を低コストで簡易に構築することができる。
なお、このように蓋体表面に絶縁層３２が形成されているものでは、二重巻き締め部位（接合部）６０において当該蓋体表面の絶縁層３２と電池容器２０を構成する金属との異種材質同士が接合されることとなるため、長期の過酷条件下での使用によって両者の間に隙間が生じ得るが、本実施形態の構成によれば、上記二重巻き締め方式による接合部分の構成により長期間の使用でも高い気密性が維持され得る。なお、蓋体表面の絶縁層３２は、蓋体３０を構成する金属の金属酸化膜（この例では酸化アルミニウム膜）に限らず、例えば蓋体表面を覆う樹脂被膜であってもよい。また、この実施形態では蓋体３０に取り付けられた電極端子４０が正極端子の場合を示したが、電極端子４０が負極端子であっても同様の作用効果を得ることができる。
続いて、第１及び第２のシール部材５０、５２を構成する材料について説明する。第１のシール部材５０と第２のシール部材５２とは異なる材料から構成されていることが好ましい。これによって、二重巻き締め部位（接合部）の隙間７０、７２を塞ぐ２つのシール部材５０、５２に異なる機能を付与することができる。例えば、上記接合された部分６０において電池容器２０の内部から近い側のシール部材（図では第１のシール部材５０）を電池内部の環境に対して適当な材料とし、電池容器の内部から遠い側のシール部材（図では第２のシール部材５２）を電池外部の環境に対して適当な材料として、シール機能の分担を図ることができる。
一例を挙げれば、第１のシール部材５０及び第２のシール部材５２のうち、上記接合された部分６０において電池容器２０の内部から近い側のシール部材は他方のシール部材よりも耐電解液性が高い材料（例えば樹脂材料のような有機材料）から構成することができる。この実施形態では、第１のシール部材５０は、電池容器２０の内部から近い側の隙間７０（すなわち矢印「９０」で示す電解液等の漏れ流路（現実には電池内部から外部への密閉された経路）の入口（電池内部）に近い側の隙間７０）に配置され、他方の第２のシール部材５２よりも耐電解液性（即ち耐電解液腐食性および耐電解液透過性）が高い材料から構成されている。このように電池容器２０の内部から近い側の隙間７０を耐電解液性に優れた材料で塞ぐことにより、電池容器２０の内部からの電解液等の外部漏れを確実に防止することができ、密閉型電池１００を効果的にシールすることができる。
また、第１のシール部材５０及び第２のシール部材５２のうち、上記接合された部分６０において電池容器２０の内部から遠い側のシール部材は他方のシール部材よりも耐冷却用媒体性が高い材料から構成することができる。この実施形態では、第２のシール部材５２は、電池容器２０の内部から遠い側の隙間７２（すなわち矢印「９２」で示す冷却用媒体等の侵入流路（現実には電池外部から内部への密閉された経路）の入口（電池外部）に近い側の隙間７２）に配置され、他方の第１のシール部材５０よりも耐冷却用媒体性（即ち耐冷却用媒体腐食性および耐冷却用媒体透過性）が高い材料（例えば樹脂材料のような有機材料）から構成されている。
この実施形態では冷却用媒体は油類であり、耐冷却用媒体性が高い材料は、耐油性が高い材料である。このように電池容器２０の内部から遠い側の隙間７２を耐冷却用媒体性に優れた材料で塞ぐことにより、電池容器２０の外部からの冷却用媒体（ここでは油）の侵入を確実に防止することができ、密閉型電池１００を効果的にシールすることができる。なお、耐油性と耐電解液性とを共に高いレベルで兼ね備えた電池用シール材はなく、それゆえに上記接合された部分６０において耐電解液性に優れたシール部材（ここでは第１のシール部材５０）と耐油性に優れたシール部材（ここでは第２のシール部材５２）とを組み合わせて使用することによるメリットは特に大きくなる。
なお、上記耐電解液性が高い有機材料の一例を挙げれば、耐水分透過性を有し、且つ、高温下においても電解液中にシール成分が溶出し難い材料が好ましく、このような材料としては、例えば、オレフィン系炭化水素を主成分とする高分子材料が挙げられる。或いは、アスファルト、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＭ、ＲＰＲＭ）、ブチルゴムなどのゴム材料であってもよい。耐電解液性の高低は、例えば所定の電解液に対する材料のシール成分の溶出の度合いによって判断することができ、例えば各シール材料を所定の電解液中に所定時間浸漬した前後の重量変化率を測定することによって判断され得る。かかる重量変化率が小さいほどシール成分の溶出は少なく、それゆえに耐電解液性が高いことを示唆している。なお、その他の判断基準としては、各シール材料の透湿度比較（例えばプラスチックフィルム及びシートの水蒸気透過度試験法（ＪＩＳ Ｋ ７１２９）に準じた試験条件にて測定し得る）や加熱時における樹脂の貯蔵弾性率の比較等を基にして総合的に判断することができる。
また、上記耐油性が高い有機材料の一例を挙げれば、油種が非極性油（典型的には鉱物油）の場合、例えば、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、フッ素ゴムなどのような極性が大きいゴム材料が挙げられる。また、油種が極性油の場合、例えばスチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）のような極性の小さい有機材料が挙げられる。耐油性の高低（大小）は例えば、冷却用冷媒として使用する油類に対する有機材料の膨潤（有機材料の分子間に油が入り込む現象）の度合いによって判断することができる。例えば各有機材料を所定の油類中に所定時間浸漬した前後の重量変化率を測定することによって判断され得る。かかる重量変化率が小さいほど有機材料は膨潤し難く、それゆえに耐油性が高いことを示唆している。なお、その他の判断基準としては、その油に浸漬した際の強度の低下や収縮の度合い等を基にして総合的に判断してもよい。
なお、図３及び図４に示した二重巻き締め工程において、第１のシール部材５０を構成する材料は、カール部３３の内側の所定位置に予め塗布されており、カール部３３とフランジ部２３とが二重巻き締めされる際、所望の隙間７０に圧入充填されるように構成されている。かかる圧入充填の際、第１のシール部材５０を構成する材料は、所定の隙間７０に加えて、当該隙間７０と電池容器２０の内部とを連通する境界（容器折り返し部２４の外面２８と蓋体３０との境界）に配置されてもよい。
また、第２のシール部材５２を構成する材料は、カール部３３の内側の所定位置（第１のシール部材５０とは異なる位置）に予め塗布されており、カール部３３とフランジ部２３とが二重巻き締めされる際、所望の隙間７２に圧入充填されるように構成されている。かかる圧入充填の際、第２のシール部材５２を構成する材料は、所定の隙間７２に加えて、当該隙間７２と電池容器２０の外部とを連通する境界（容器折り返し部２４の内面２１と蓋体３０の先端部分３６との境界）に配置されてもよい。
図５は本実施形態に係る密閉型電池１００の改変例を示している。図５の改変例では、
二重巻き締め部位６０において、容器折り返し部２４が蓋体折り返し部３４の外面を覆うように形成されている点において上述した実施形態とは異なる。すなわち、二重巻き締め部位（接合部）６０は、電池容器２０のカール部を蓋体３０のフランジ部に巻き込むように圧着することによって形成され、その結果、蓋体３０の外面から上下方向の外側に突出した凸形状となる。
二重巻き締め部位６０において、容器折り返し部２４が蓋体折り返し部３４の外面を覆うように形成されている点において上述した実施形態とは異なる。すなわち、二重巻き締め部位（接合部）６０は、電池容器２０のカール部を蓋体３０のフランジ部に巻き込むように圧着することによって形成され、その結果、蓋体３０の外面から上下方向の外側に突出した凸形状となる。
図５に示すように、電池容器２０の開口部２２における周縁には容器折り返し部２４が形成されている。また、蓋体３０の外周には上記容器折り返し部２４と一体となる蓋体折り返し部３４が形成されている。そして、当該蓋体折り返し部３４の先端部分３６は、上記容器折り返し部２４により狭持されている。この改変例では、蓋体折り返し部３４は、当該蓋体３０の外側に折り返されている。また、容器折り返し部２４は、蓋体折り返し部３４の外面を覆うように形成されており、当該容器折り返し部２４の先端部分２６は、さらに内側に折り返されて蓋体折り返し部３４の内側の内面の間で狭持されている。また、上述した実施形態と同様に、容器折り返し部２４の先端部分２６と蓋体折り返し部３４の折曲部分３７の内側との間には隙間７０が形成されており、かかる隙間７０には第１のシール部材５０が配置されている。また、蓋体折り返し部３４の先端部分３６と容器折り返し部２４の折曲部分２７の内側との間には隙間７２が形成されており、かかる隙間７２には第２のシール部材５２が配置されている。
この改変例では、第１のシール部材５０は、電池容器２０の内部から遠い側の隙間７０に配置されており、それゆえに、他方の第２のシール部材５２よりも耐冷却用媒体性（耐冷却用媒体腐食性および耐冷却用媒体透過性）が高い材料（例えば上述したような耐油性の有機材料）から構成されることが好ましい。また、第２のシール部材５２は、電池容器２０の内部から近い側の隙間７２に配置されており、それゆえに、他方の第１のシール部材５０よりも耐電解液性（即ち耐電解液腐食性および耐電解液透過性）が高い材料（例えば上述したような有機材料）から構成されることが好ましい。
以下、図２を参照しつつ、密閉型電池１００を構成する各構成材料について説明する。
電極体８０は、通常のリチウムイオン電池の電極体と同様、正極シートと負極シートとを計２枚のセパレータシートと共に積層し捲回させた捲回電極体８０である。上記捲回電極体８０の製造に際しては、まず、正極シートと負極シートを計２枚のセパレータシートと共に重ね合わせ、さらに当該正極シートと負極シートとを捲回して作製する。なお、捲回に先立ち、正極シートの正極活物質層を除去して正極集電体を露出させ、この正極集電体露出部分（電極体の正極）８２に正極集電部材８１を付設する。また、負極シートの負極活物質層を除去して負極集電体を露出させ、この負極集電体露出部分（電極体の負極）８４に蓋体集電部材８３を付設する。この実施形態では正極集電部材８１および負極集電部材８３は箔状の集電タブであり、それぞれ一束にまとめられて正極端子４０および負極端子４２に電気的に接続される。
電極体８０は、通常のリチウムイオン電池の電極体と同様、正極シートと負極シートとを計２枚のセパレータシートと共に積層し捲回させた捲回電極体８０である。上記捲回電極体８０の製造に際しては、まず、正極シートと負極シートを計２枚のセパレータシートと共に重ね合わせ、さらに当該正極シートと負極シートとを捲回して作製する。なお、捲回に先立ち、正極シートの正極活物質層を除去して正極集電体を露出させ、この正極集電体露出部分（電極体の正極）８２に正極集電部材８１を付設する。また、負極シートの負極活物質層を除去して負極集電体を露出させ、この負極集電体露出部分（電極体の負極）８４に蓋体集電部材８３を付設する。この実施形態では正極集電部材８１および負極集電部材８３は箔状の集電タブであり、それぞれ一束にまとめられて正極端子４０および負極端子４２に電気的に接続される。
正極シートは、長尺状の正極集電体の上にリチウムイオン電池用正極活物質層が付与されて形成され得る。正極集電体にはアルミニウム箔（本実施形態）その他の正極に適する金属箔が好適に使用される。正極活物質は従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。好適例として、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２等が挙げられる。
一方、負極シートは長尺状の負極集電体の上にリチウムイオン電池用負極活物質層が付与されて形成され得る。負極集電体には銅箔（本実施形態）その他の負極に適する金属箔が好適に使用される。負極活物質は従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。好適例として、グラファイトカーボン、アモルファスカーボン等の炭素系材料、リチウム含有遷移金属酸化物や遷移金属窒化物等が挙げられる。
また、正負極シート間に使用される好適なセパレータシートとしては多孔質ポリオレフィン系樹脂で構成されたものが挙げられる。電解質として固体電解質若しくはゲル状電解質を使用する場合には、セパレータが不要な場合（即ちこの場合には電解質自体がセパレータとして機能し得る。）があり得る。なお、上記捲回電極体８０を収容する電池容器２０の形状は円筒型に限らず、例えば箱型とすることもできる。箱型の電池容器を用いる場合には、捲回体を側面方向から押しつぶして拉げさせることによって作製される扁平形状の捲回電極体を好適に使用し得る。
電池容器２０内に捲回電極体８０と共に収容される電解液としては、非水溶媒に電解質を溶解した非水電解液が挙げられる。電解液を構成する非水溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン等からなる群から選択された一種または二種以上を用いることができる。電解液を構成する電解質（支持塩）としては、フッ素を構成元素とする各種リチウム塩から選択される一種または二種以上を用いることができる。例えば、ＬｉＰＦ６，ＬｉＢＦ４，ＬｉＡｓＦ６，ＬｉＣＦ３ＳＯ３，ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３，ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２，ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３等からなる群から選択される一種または二種以上を用いることができる。
なお、本実施形態に係る密閉型電池は、特に自動車等の車両に搭載されるモーター（電動機）用電源として好適に使用し得る。即ち、図６に示すように、本実施形態に係る電池を単電池として所定の方向に配列し、当該単電池をその配列方向に拘束することによって組電池（バッテリーパック）１１０を構築し、かかる組電池１１０を電源として備える車両１２０（典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような駆動源として電動機を備える自動車）を提供することができる。
本発明によって提供される車両搭載用の密閉型電池では、長期の過酷条件下（例えば車内のような激しい振動が生じ得る場所や温度変化の激しい場所）での使用によっても二重巻き締め部位（接合部）において高い気密性を維持することができる。
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。例えば、密閉型電池の種類は上述したリチウムイオン電池に限られず、電極体構成材料や電解質が異なる種々の内容の電池、例えばリチウム金属やリチウム合金を負極とするリチウム二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、或いは電気二重層キャパシタであってもよい。
１０ 電池ケース
２０ 電池容器
２１ 外側
２２ 開口部
２３ フランジ部
２４ 容器折り返し部
２５ 内側
２６ 先端部分
２７ 折り返し部分
３０ 蓋体
３２ 絶縁層
３３ カール部
３４ 蓋体折り返し部
３６ 先端部分
３７ 屈曲部分
４０ 正極端子
４２ 負極端子
５０ 第１のシール部材
５２ 第２のシール部材
６０ 二重巻き締め部位
６２ 冷却用媒体（油類）
７０ 隙間
７２ 隙間
８０ 捲回電極体
８１ 正極集電部材
８３ 負極集電部材
１００ 密閉型電池
１１０ 組電池
１２０ 車両
２０ 電池容器
２１ 外側
２２ 開口部
２３ フランジ部
２４ 容器折り返し部
２５ 内側
２６ 先端部分
２７ 折り返し部分
３０ 蓋体
３２ 絶縁層
３３ カール部
３４ 蓋体折り返し部
３６ 先端部分
３７ 屈曲部分
４０ 正極端子
４２ 負極端子
５０ 第１のシール部材
５２ 第２のシール部材
６０ 二重巻き締め部位
６２ 冷却用媒体（油類）
７０ 隙間
７２ 隙間
８０ 捲回電極体
８１ 正極集電部材
８３ 負極集電部材
１００ 密閉型電池
１１０ 組電池
１２０ 車両
Claims (6)
- 少なくとも一端に開口部を有する電池容器と、
前記電池容器の開口部に取り付けられる蓋体と
を備える密閉型電池であって、
前記電池容器と前記蓋体とは、前記電池容器の開口部周縁部分と前記蓋体の外周部分とが二重巻き締め方式によって相互に接合されており、
前記電池容器の開口部における周縁には、容器折り返し部が形成されており、
前記蓋体の外周には、前記容器折り返し部と一体となる蓋体折り返し部が形成されており、当該蓋体折り返し部の先端部分は、前記容器折り返し部により狭持されており、
ここで、前記容器折り返し部の先端部分と前記蓋体折り返し部の折曲部分の内側との隙間には当該隙間を塞ぐ第１のシール部材が配置され、且つ、
前記蓋体折り返し部の先端部分と前記容器折り返し部の折曲部分の内側との隙間には当該隙間を塞ぐ第２のシール部材が配置され、
前記第１のシール部材と前記第２のシール部材とが異なる材料から構成されていることを特徴とする、密閉型電池。 - 前記第１のシール部材及び第２のシール部材のうち、前記接合された部分において電池容器の内部から近い側のシール部材は他方のシール部材よりも耐電解液腐食性が高い材料から構成されている、請求項１に記載の密閉型電池。
- 前記密閉型電池は、当該電池の外面に冷却用媒体を接触させた状態で使用され得るものであり、
前記第１のシール部材及び第２のシール部材のうち、前記接合された部分において電池容器の内部から遠い側のシール部材は他方のシール部材よりも耐冷却用媒体腐食性が高い材料から構成されている、請求項１または２に記載の密閉型電池。 - 前記冷却用媒体は、油類であり、
前記耐冷却用媒体腐食性が高い材料は、耐油腐食性が高い材料である、請求項３に記載の密閉型電池。 - 前記蓋体は表面に絶縁層が形成された金属製の蓋体であり、当該蓋体には前記電池容器内に収容された正極及び負極を備える電極体に電気的に接続された電極端子が取り付けられている、請求項１〜４の何れか一つに記載の密閉型電池。
- 請求項１〜５の何れか一つに記載の密閉型電池を備えた車両。
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