JP5141964B2 - 密閉型電池製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、リチウムイオン電池等の密閉型電池を製造する方法に関する。

近年、リチウムイオン電池その他の密閉型電池（典型的には二次電池）は、車両搭載用電源あるいはパソコンや携帯端末等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。

密閉型電池の一つの代表的な構成として、電極体および電解質（典型的には非水電解質）が電池ケース（外装容器）に収容され、上記電極体に接続された電極端子（正極端子および負極端子のうち少なくとも一方）が上記ケースに設けられた端子引出孔を貫通してケース外部に引き出された構成が挙げられる。上記引出孔は、典型的には、前記引出孔の開口部を囲むケース壁面と電極端子との間に介在された環状のシール部材によってシールされている。かかる端子引出構造は、例えば、当該電極端子として内側端子部材および外側端子部材を有する構成のものを用い、それら内側端子部材および外側端子部材をケースの内側および外側からそれぞれ配置して、それらのうち一方の端子部材側から上記引出孔と他方の端子部材に形成されたリベット孔とを貫通して突出させたリベット部をリベッティングすることにより両端子部材の接続および上記ケースへの固定を行うとともに上記シール部材を圧縮することにより形成され得る。電極端子の接続固定にリベッティングを用いる技術に関する従来技術文献として特許文献１が挙げられる。
特開２００３−３１２０５号公報

ところで、電池の小型軽量化や材料コスト削減等の観点からは、上記リベッティングによる締結対象となる部材（すなわち被締結部材、例えば内側端子部材、外側端子部材およびケースのうち一または二以上の部材）の厚みを小さくするほうが有利である。比較的大型の密閉型電池をいくつも使用する用途、例えば車両の動力源用の密閉型電池（典型的には、複数の密閉型電池が直列に接続された組電池の形態で用いられる。）では、このように部材の厚みを抑えることによるメリットが特によく発揮される。しかし、比較的薄く構成された部材に対してリベット締結を適用すると、リベッティングに伴う応力によって該部材に変形が生じやすくなることがある。

特許文献１には、リベッティング時の圧迫によって被締結部材の周縁部が反り返る（反り変形する）事象を防ぐために、上記周縁部を圧迫しつつリベッティングを行うことが記載されている。しかしながら、同型の電池であっても各部材の形状（各部の寸法）にはそれぞれ製造誤差等に起因するバラツキが存在することから、実際に多数個の電池を製造する場合において適切な圧迫の程度を一律に定めることは困難である。また、電池の構成（特に端子引出孔周辺の構造）によっては、被締結部材の変形を確実に防止し得るだけの十分な圧迫スペースを確保できないこともある。このような事情により、単純に圧迫を行うことのみによっては変形を防止し切れない電池が製造されてしまう場合があり得る。所定の許容範囲を超えて変形した電池が見過ごされると（図９参照）、シール性や組付け性等の点において製品（電池）の品質が不安定になる不都合がある。

そこで本発明は、リベッティングによる変形が許容範囲内に抑えられた電池を安定して得ることのできる密閉型電池製造方法を提供することを目的とする。関連する他の目的は、かかる方法を適用して製造された密閉型電池および該電池を備える車両の提供である。

本発明によると、電極体および電解質を収容する電池ケースと、前記ケースに設けられた端子引出孔を貫通して前記ケースの内部から外部に引き出された電極端子と、前記引出孔の開口部を囲む前記ケース壁面と前記電極端子との間で圧縮されて前記引出孔をシールする環状のシール部材と、を備えた密閉型電池（典型的には二次電池、例えばリチウムイオン電池等の非水電解質二次電池）を製造する方法が提供される。その方法は、前記電極端子を構成する内側端子部材および外側端子部材を前記ケースの内側および外側からそれぞれ配置する工程を包含する。ここで、前記内側端子部材および前記外側端子部材は、それらのうち一方の端子部材（例えば内側端子部材）に設けられたリベット部または該一方の端子部材に係合されたリベット部材のリベット部が、前記引出孔と他方の端子部材（例えば外側端子部材）に設けられたリベット孔とを貫通して該他方の端子部材側に突出するように配置される。上記方法は、また、前記突出したリベット部をリベッティングすることにより、前記シール部材および前記ケース壁面を間に挟んで前記内側端子部材と前記外側端子部材とを締結するとともに前記シール部材を圧縮するリベッティング（かしめ）工程を包含する。ここで、前記リベッティングは、前記リベット孔の周縁部を前記他方の端子部材側から押圧治具により押圧しながら行われる。そして、前記リベッティング工程において、当該リベッティングによる被締結部位間の高さ測定を行う。

なお、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一般を指す用語であって、一次電池および二次電池を含む概念である。また、本明細書において「二次電池」とは、リチウムイオン電池、金属リチウム二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等のいわゆる蓄電池ならびに電気二重層キャパシタ等の蓄電素子を包含する概念である。ここに開示される技術は、典型的には二次電池およびその製造に適用される。

上記方法によると、リベッティング箇所毎に被締結部位間の高さ測定を行うので、被締結部材の寸法等のバラツキに拘らず、該高さ測定の結果を通じて当該箇所のリベッティング品質（典型的には被締結部材変形の有無）を適切に把握することができる。上記高さ測定により変形が認められた場合には、例えば、該変形が所定の許容範囲内に収まるように対処する、過度の変形が生じた電池を製造ラインから除外する、等の対応をとることにより、許容範囲を超えた変形が見逃されたまま電池が製造される事態を回避することができる。したがって、リベッティングによる変形が許容範囲内に抑えられた電池を安定して製造することができる。なお、上記方法は、前記リベット孔の周方向に対して位置の異なる複数箇所について前記高さ測定を行う態様で好ましく実施され得る。このことによって上記変形をより確実に（精度よく）把握することができる。

ここに開示される方法の好ましい一態様では、少なくとも前記リベッティングの開始前および終了後に前記被締結部位間の高さ測定を行う。すなわち、前記リベッティング開始前における前記被締結部位間の高さ（Ｈ０）および前記リベッティング終了後における前記被締結部位間の高さ（Ｈｅ）を測定する。そして、該高さのリベッティング前後での変化量（ΔＨ＝Ｈｅ−Ｈ０）に基づいてリベッティング品質の合格／不合格を判定する。かかる態様によると、上記判定により不合格とされた電池（典型的には、上記変化量が所定の許容範囲を超えた電池）を製造ラインから排除することにより、リベッティングによる変形が許容範囲内に抑えられた電池を安定して製造することができる。

なお、上記リベッティングは、典型的には、リベッティングを行う装置（リベッタ）のヘッドで上記リベット部を打撃する動作を繰り返すことにより行われる。上記リベッティング開始前とは上記ヘッドによる最初の（第一回目の）打撃を行う前を指し、上記リベッティング終了後とは最後の（最終回の）打撃を行った後を指す。

ここに開示される方法の他の好ましい一態様では、前記被締結部位間の高さをモニタしながら前記リベッティングを行う。ここで「モニタする」とは、リベッティングの途中で（すなわちリベッティングを開始してから終了するまでの間に）上記高さ測定を行うことをいう。例えば、上記ヘッドによる打撃の合間（ヘッドがリベット部から離れているとき）における前記被締結部位間の高さを、各打撃の後に（毎回）、あるいは所定の打撃数毎に検出する。かかる態様によると、上記高さ測定により変形が認められた場合、例えば、前記モニタ結果をフィードバックして、前記高さが所定範囲内となるように前記押圧治具の押圧力を調整する、前記リベット部のリベッティング条件（典型的には、上記ヘッドのストローク、荷重等の打ち付け条件）を制御する、等の対処をとることにより（これらの対処を併用してもよい）、該変形が許容範囲を超えて進行する事象を阻止し得る。これにより、リベッティングによる変形が許容範囲内に抑えられた電池を安定して製造するとともに、製品（電池）の歩留まりを向上させることができる。したがって本発明は、他の側面として、リベッティングによる変形を許容範囲内に抑えつつリベッティングを行う方法を提供する。本発明はまた、さらに他の側面として、リベッティングによる変形の防止方法を提供する。

ここに開示されるいずれかの方法は、前記リベット孔の周方向に対して位置の異なる複数箇所について前記高さ測定を行い、それらの測定箇所間で前記高さを比較することにより該測定箇所間における傾き発生の程度をモニタしながら前記リベッティングを行う態様で好ましく実施され得る。かかる態様によると、上記傾きの発生が認められた場合には、例えば、該傾きが所定の許容範囲内に収まるように対処する、過度の傾きが生じた電池を製造ラインから除外する、等の対応をとることにより、よりリベッティング品質のよい電池を安定して製造することができる。

ここに開示されるいずれかの方法により製造された密閉型電池（例えばリチウムイオン電池）は、車両に搭載される電池（組電池の形態で使用される電池であり得る。）として好適に利用され得る。したがって、本発明によると、ここに開示されるいずれかの方法により製造された密閉型電池を備える車両（例えば自動車）が提供される。

以下、本発明のいくつかの好適な実施形態例を説明する。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本発明の実施に必要な事柄は、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。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。

本発明に係る方法を適用して製造された密閉型電池（典型的には二次電池、例えばリチウムイオン電池）は、特に自動車等の車両に搭載されるモータ（電動機）用電源として好適に使用し得る。したがって本発明は、例えば図８に模式的に示すように、かかる電池１０（当該電池１０を複数個直列に接続して形成される組電池の形態であり得る。）を電源として備える車両（典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車等のように電動機を備える自動車）１を提供する。

特に限定することを意図したものではないが、以下では捲回型の電極体（捲回電極体）と非水系の液状電解質（電解液）とを扁平な角形（箱形）のケースに収容した形態の密閉型リチウムイオン電池を製造する場合を例として本発明を詳細に説明する。また、以下の図面において、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ある。

図１および図２に示すように、本例により製造されるリチウムイオン電池１０は、所定の電池構成材料（正負極それぞれの集電体に正負極それぞれの活物質が保持されたシート状の電極、セパレータ等）を具備する電極体３０が、適当な電解液（図示せず）とともに、該電極体を収容し得る形状（ここでは扁平な直方体形状すなわち角型）の電池ケース２０に収容された構成を有する。

ケース２０は、一端に開口部を有する箱形（すなわち有底四角筒状）のケース本体２１と、その開口部に取り付けられて該開口部を塞ぐ蓋体２２とを備える。蓋体２２は本体２１の開口形状に合う長方形状に形成されている。その長手方向の一端および他端に設けられた端子引出孔２４を貫通して、捲回電極体３０に接続された正極端子４０および負極端子６０がケース２０の外部に引き出されている。ケース２０を構成する材質としては、一般的なリチウムイオン電池で使用されるものと同様のもの等を適宜使用することができ、特に制限はない。放熱性等の観点から、金属製（例えばアルミニウム製）のケース２０を好ましく使用し得る。本実施形態のケース２０（本体２１および蓋体２２）はアルミニウム製である。

正極端子４０は、内側端子部材４１と外側端子部材４６とを備える。両端子部材４１，４６は、内側端子部材４１のリベット部４４を外側端子部材４６のリベット孔４８に貫通させてリベッティングすることにより接続（締結）されている。上記リベッティングは、図２に示すように、リベット部４４の基部（根元）周囲の内側端子部材４１とリベット孔４８周囲の外側端子部材４６との間（すなわち被締結部位間）にシール部材７２、蓋体２２および外側絶縁部材７６を挟んで行われる。図２には、リベッティング前におけるリベット部４４の形状を二点鎖線で示している。かかるリベッティングにより、正極端子４０を蓋体２２に固定するとともに、端子引出孔２４を囲む蓋体２２壁面と当該部分に対向する内側端子部材４１との間でシール部材７２を圧縮して該引出孔２４をシールしている。

なお、外側端子部材４６は、板状（帯状）材に折り曲げや孔開け等の加工を施して成形されており、リベット孔２４が設けられた第一接続部４７と、これに続いて階段状に形成された第二接続部４９とを有する。第二接続部４９は、例えば図１に示すようにボルト１４およびナット１６を用いて外部（他の電池の端子、外部回路等であり得る。）接続用の接続部材１２を連結（固定）し得るように構成されている。

負極端子６０の外形およびその引出構造は正極端子側と同様である。すなわち、負極端子６０は内側端子部材６１と外側端子部材６６とを備え、内側端子部材６１のリベット部６４を外側端子部材６６にリベッティングすることにより両端子部材６１，６６が接続されている。上記リベッティングは、正極側と同様に、両端子部材６４，６６の間にシール部材７２、蓋体２２および外側絶縁部材７６を挟んで行われる。外側端子部材６６は第一接続部６７と第二接続部６９とを有する階段状に形成されており、第二接続部６９は外部接続用の接続部材１２を連結（固定）し得るように構成されている。

捲回電極体３０は、図３に示すように、通常のリチウムイオン電池の捲回電極体と同様、長尺シート状の正極（正極シート）３２および負極（負極シート）３４を計二枚の長尺シート状のセパレータ（セパレータシート）３６とともに積層して長手方向に捲回し、得られた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得る。正極シート３２と負極シート３４とは幅方向に位置をややずらして、セパレータシート３６の幅方向の一端および他端からシート３２，３４の幅方向の一端がそれぞれはみ出すように積層された状態で捲回されている。その結果として、捲回電極体３０の捲回軸方向の一方および他方の端部には、正極シート３２の幅方向の一端が捲回コア部分３１（すなわち正極シート３２と負極シート３４とセパレータシート３６とが密に捲回された部分）から外方にはみ出した部分（正極シートはみ出し部分）３２Ａと、負極シート３４の幅方向の一端が捲回コア部分３１から外方にはみ出した部分（負極シートはみ出し部分）３４Ａとがそれぞれ形成されている。

かかる捲回電極体３０を構成する材料および部材自体は、従来のリチウムイオン電池に備えられる電極体と同様でよく、特に制限はない。例えば正極シート３２は、長尺状の正極集電体（例えばアルミニウム箔）上に正極活物質層が形成された構成であり得る。この正極活物質層の形成に用いる正極活物質としては、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なく使用することができる。好適例として、ＬｉＮｉＯ_２，ＬｉＣｏＯ_２，ＬｉＭｎ_２Ｏ_４等のリチウム遷移金属酸化物が挙げられる。負極シート３４は、長尺状の負極集電体（例えば銅箔）上に負極活物質層が形成された構成であり得る。この負極活物質層の形成に用いる負極活物質としては、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、リチウム遷移金属酸化物、リチウム遷移金属窒化物等が挙げられる。上記セパレータシートの好適例としては、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。本例では、正極シート３２としてアルミニウム箔を、正極活物質としてＬｉＮｉＯ_２を、負極シートとして銅箔を、負極活物質として天然黒鉛を使用している。

正極シートはみ出し部分３２Ａには、図３に示すように、正極端子４０を構成する内側端子部材４１の一端が、例えばレーザ溶接により接続されている。この内側端子部材４１は、上記一端から捲回電極体３０の径方向外側に延びる板状（帯状）の第一リード部４２１と、第一リード部の他端に続いて形成され電極体３０の外周に沿って軸方向（第一リード部の延びる方向に対して略直角方向）に延びる板状（帯状）の第二リード部４２２と、第二リード部の板面から電池の外方向に略垂直に延びるリベット部４４とを備える。内側端子部材４１の構成材料としては導電性のよい金属材料が好ましく、典型的にはアルミニウムが用いられる。本実施形態の内側端子部材４１はアルミニウム製である。

一方、負極シートはみ出し部分３４Ａには、負極端子６０を構成する内側端子部材６１の一端が、例えば抵抗溶接により接続されている。この内側端子部材６１は、正極側の内側端子部材４１と同様に形成された第一リード部６２１、第二リード部６２２およびリベット部６４を備える。内側端子部材６１の構成材料としては導電性のよい金属材料が好ましく、典型的には銅が用いられる。本実施形態の内側端子部材６１は銅製である。

このような構成を備えるリチウムイオン電池１０を製造する一実施形態を説明する。

まず、上述のように端子引出孔２４が設けられた蓋体２２を用意し、該引出孔２４を通して内側端子部材４１，６１と外側端子部材４６，６６とを接続することにより電極端子４０，６０を形成する。これにより蓋体２２（端子引出孔２４）に正極端子４０および負極端子を取り付ける。上述のように正極端子４０と負極端子６０とは同様の外形および引出構造を有するので、ここでは正極端子４０側を例として上記接続（リベッティング）の過程を具体的に説明する。

図４に示すように、正極端子４０を構成する内側端子部材４１のリベット部４４をドーナツ盤状（孔開き円盤状）のシール部材７２の孔に貫通させて、該シール部材７２をリベット部４４周囲の第二リード部４２２上に配置する。また、第二リード部４２２の外縁に係合させて内側絶縁部材７４を配置する。これらシール部材７２および内側絶縁部材７４が配置された内側端子部材４１のリベット部４４を蓋体２２の端子引出孔２４にケース内側から挿入して貫通させる。引出孔２４には外側絶縁部材７６の筒部７６２がケース外側から挿入されており、これにより引出孔２４の壁面とリベット部４４の外周との直接接触が阻まれている。外側絶縁部材７６は、筒部７６２に続いて形成され蓋体２２の外面に沿って広がる皿部７６１を有する。この皿部７６１の窪みに合わせて外側端子部材４６の第一接続部４７が配置されている。第一接続部４７は、端子引出孔２４に対応する位置にリベット孔４８を有する。リベット孔４８の外側開口部は、該外側に向かって次第に拡径するテーパ状に形成されている。このリベット孔４８を貫通してリベット部４４がケース外側に突出している。

外側端子部材４６の構成材料としては、導電性のよい金属材料（アルミニウム、銅、スチール、ステンレススチール（ＳＵＳ）等）を好ましく使用することができる。本実施形態の外側端子部材４６はＳＵＳ製である。なお、負極側の外側端子部材６６（図１参照）としては正極側と同様の材料を好ましく使用することができる。本実施形態における負極側の外側端子部材６６はＳＵＳ製である。

シール部材７２の構成材料は、所望のシール性（例えば、水分の浸入を防止する性能）を発揮し得るものであればよく、特に限定されない。当該電池に使用される電解液に対する耐性のよい弾性材料が好ましい。例えば、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム（例えば、フッ化ビニリデン系（ＦＫＭ）、テトラフルオロエチレン−プロピレン系（ＦＥＰＭ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロビニルエーテル系（ＦＦＫＭ）等のフッ素ゴム）、ブチルゴム等の、有機溶剤に対する耐性の高い弾性材料を好ましく採用することができる。また、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、シリコーンゴム等の弾性材料により構成されたシール部材を用いてもよい。本実施形態のシール部材７２は例えばＥＰＤＭ製である。

絶縁部材７４，７６の構成材料としては、使用する電解液に対して耐性を示す各種のポリマー材料を適宜選択して用いることができる。例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等のポリオレフィン系樹脂；パーフロロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂；等のポリマー材料を好ましく採用することができる。また、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルスルホン樹脂（ＰＥＳ）等のポリマー材料を用いてもよい。内側絶縁部材７４の構成材料と外側絶縁部材７６の構成材料とは同一であっても異なってもよい。本実施形態の絶縁部材７４，７６はいずれもＰＰＳ製である。

次いで、外側端子部材４６のリベット孔４８から突出したリベット部４４をリベッティングする（図５）。本実施形態において上記リベッティングに用いる装置８０は、図示しない動力源に接続されたリベッタヘッド８２を所定の条件で（例えば、予め設定された所定のプログラムに沿ったストローク、荷重および間隔で）リベット部４４に打ちつけ可能に構成されている。このリベッティング装置８０はまた、図示しない制御部に接続されたＮＣサーボモータ８６と、該モータに送り軸８７および連結部材８９を介して接続された押圧治具８４とを備える。押圧治具８４は、送り軸８７の回転を通じてその位置を検出および制御し得るように構成されている。また、押圧治具８４とモータ８６との間には押圧治具８４による押圧力（荷重）を検出する荷重センサ８８が介在されている。

なお、上記制御部（ＮＣ制御ユニット）は、典型的にはＣＰＵを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、該ＣＰＵの他に、処理プログラム（例えば、リベッタヘッド８２の打ち付け条件）等が記憶されたＲＯＭと、一時的にデータを記憶するＲＡＭと、入出力ポートとを備える。

図６に示すように、本実施形態では、リベット孔４８の周縁部（リベッティング後におけるリベット部４４の頭部形状（図７参照。図６では二点鎖線で示している。）よりも外側）のうち、第一接続部４７の幅方向（蓋部２２の幅方向と概ね一致する。）の両端付近を直線状（帯状）に押圧可能に構成された二つの押圧治具８４を用いる。すなわち、リベット孔４８の周方向に対して１８０度間隔で押圧治具８４が配置される。なお、図６に二点鎖線で示すように、リベット孔４８を挟んで蓋部２２の長手方向の二箇所においてリベット孔４８周縁部の第一接続部４７を押圧するように押圧治具８４を配置してもよい。あるいは、押圧治具８４による押圧箇所をリベット孔４８周縁部の三箇所以上（例えば３〜４箇所）としてもよい。それらの押圧箇所はリベット孔４８の周方向に対して概ね均等な放射状となるように配置することが好ましい。押圧治具８４による押圧箇所の形状は直線状に限定されず、例えばリベット孔４８の周縁部を囲む円弧状であってもよい。

図５に示すように、リベット部４４の根元部またはその周縁部を構成する第二リード部４２２の下面（ここでは便宜上、蓋体２２の外面を上として説明するが、電池１０の姿勢を限定するものではない。以下同様。）を図示しない保持具に固定し、サーボモータ８６を駆動して押圧治具８４を押し下げることにより、外側端子部材４６（第一接続部４７）と内側端子部材４１（第二リード部４２２）との間に所定の押圧力を付与する。この押圧力（荷重センサ８８により検出される。）は、被締結部位を構成する各部材（ここでは内側端子部材４１、シール部材７２、蓋体２２、外側絶縁部材７６および外側端子部材４６）に塑性変形が生じない範囲（当該範囲は予備実験やシミュレーション等によって求めることができる。）で適宜設定することができる。好ましい一態様として、本実施形態では、リベッティング後における目標シール圧（例えば１００Ｎ程度）に相当する押圧力（圧縮力）が付与されるように押圧治具８４の押し下げ位置を決定する。かかる押圧状態で、リベッティング開始前における被締結部位間（ここでは、押圧治具８４が当接する第一接続部４７の上面から第二リード部４２２の下面まで）の高さＨ０を測定し、その測定値を制御部のＲＡＭに記憶する。

次いで、上記押圧状態を維持しつつ、リベット部４４にリベッタヘッド７２を繰り返し打ち付けてリベッティングを行う。このとき、各回（ａ回目）の打撃と次回（ａ＋１回目）の打撃との合間に上記被締結部位間の高さ（Ｈａ）を測定（モニタリング）し、その値を初期値Ｈ０と比較する。リベッティングに伴う外力により、押圧部材８４による押圧力に抗して被締結部位に反り変形が生じると（図９参照）、該被締結部位の高さＨａが初期値Ｈ０から増加する。そこで、上記高さ測定によりＨａ＞Ｈ０となったこと（すなわち変形が生じたこと）を検出した場合には、当該検出信号を制御部に伝え（すなわちフィードバックし）、該制御部からの信号によりモータ８６を駆動して押圧力を上昇させる。かかる対策をとることにより、上記反り変形がそれ以上に進行することを阻止しつつリベッティングを進めることができる。このようにＮＣ方式で被締結部位の高さ（寸法）を制御することにより、リベッティングに伴う変形を所定の許容範囲内（リベッティング品質合格の範囲内）に抑えることができる。また、かかる対策にも拘らず許容範囲を超えて傾きが進行した場合や、変形を検出した時点でその程度が許容範囲を超えていた場合には、リベッティングを中止し（リベッティング品質不合格と判断して）、当該部品については後続する製造ライン（後工程）から排除することができる。これによりリベッティング品質のよい電池を安定して効率よく製造することができる。

上記押圧力の上昇は、被締結部位を構成する各部材に塑性変形が生じない範囲で実施することが好ましい。例えば、当該範囲を予め制御部に記憶させておき、ＮＣ方式で荷重（押圧力）を制御して、荷重センサ８８による検出値が上記範囲を超えない限度で押圧力を上昇させるとよい。上記範囲を超えて押圧力を上昇させないと変形を阻止できない場合には、リベッティングを中止して後続する製造ラインから排除することができる。これによりリベッティング品質のよい電池を安定して効率よく製造することができる。

なお、例えばヘッド７２による打撃の合間に押圧部材８４による押圧力を荷重センサ８８で検出するようにしてもよい。上記反り変形が生じたことは押圧力の上昇として検出され得ることから、上記高さＨａと併せて押圧力（荷重）をモニタすることにより、反り変形等の発生およびその程度をより精度よく管理し得る。

上記高さ測定によりＨａ＞Ｈ０となったことを検出した場合、上記のように押圧力を上昇させる（押圧力を調節する）制御を行う代わりに、あるいは該押圧力を上昇させる制御を行うことに加えて、リベッタヘッド７２の打ち付け条件（すなわちリベッティング条件）を制御してもよい。例えば、初期状態では平均的な被締結部材の形状（寸法）に合わせて（すなわち、該被締結部材について適切にリベッティングが行われるように）リベッティング条件を設定しておき、部材の製造誤差や偶発的な要因等により上記高さ測定結果がＨａ＞Ｈ０となったことを検出した場合には該結果を制御部にフィードバックし、該制御部からの信号によりリベッタヘッド８２のストロークを制御する（典型的にはストロークを短くする、すなわち下死点をより上方にする）。また、上記ストローク制御を行うことに代えて、あるいは該ストローク制御を行うことに加えて、リベッタヘッド８２の打ち付け荷重を制御する（典型的には該荷重を小さくする）。かかる対策をとることにより、上記反り変形の進行を抑えつつリベッティングを進めることができる。このようにＮＣ方式でリベッティング条件を制御（調節）することにより、リベッティングに伴う変形を所定の許容範囲内に抑えることができる。

上記被締結部位の高さ測定は、リベット孔４８の両側に配置された二つの押圧治具８４（図６参照）のそれぞれについて行うことができる。例えば、第一の押圧治具８４１についての初期の高さＨ０_１とリベッティング中の高さＨａ_１との差（ΔＨ_１＝Ｈａ_１−Ｈ０_１）と、第二の押圧治具８４２についての初期の高さＨ０_２とリベッティング中の高さＨａ_２との差（ΔＨ_２＝Ｈａ_２−Ｈ０_２）とをモニタする。そして、両測定箇所間で高さの差（ΔＨ_１−ΔＨ_２）が生じた場合には、被締結部位に傾きが生じたと判断し、例えばサーボモータ８６を駆動して上記傾きを矯正するように第一の押圧治具８４１と第二の押圧治具８４２との押し下げ位置を制御する（すなわち、両押圧治具８４１，８４２の押圧力のバランスを調節する）。これにより上記傾きの進行を抑えつつリベッティングを進めることができる。また、かかる対策にも拘らず許容範囲を超えて傾きが進行した場合や、傾きを検出した時点でその程度が許容範囲を超えていた場合には、リベッティングを中止して、当該部品については後続する製造ラインから排除することができる。これによりリベッティング品質のよい電池を安定して効率よく製造することができる。

好ましくは、リベッティングの終了後に再び被締結部位間の高さＨｅを測定し（図７）、該高さのリベッティング前後での変化量（ΔＨ＝Ｈｅ−Ｈ０）が所定の許容範囲内に収まっているかどうかを確認する。そして、上記変化量が所定の許容範囲を超えていたら（例えば｜ΔＨ｜＞０．０５ｍｍ）、リベッティング品質が不合格であるものと判断して当該部品を後続する製造ラインから排除する。これにより、リベッティング品質（ひいてはシール性）のよい電池を安定して製造することができる。

上記リベッティング終了後の高さ測定は、モータ８６を駆動して荷重センサ８８の検出値がゼロ近くになるまで押圧力を低下させた状態（すなわち押圧治具８４が第一接続部４７の上面に軽く当接した状態、換言すれば押圧をほぼ解除した状態）で行ってもよい。このとき、荷重センサ８８を用いて押圧力（荷重）が例えばゼロになるまでの押圧治具８４の上昇量を監視し、該上昇量が所定の許容範囲よりも大きすぎる場合にはリベッティング不足（リベッティング品質不合格）と判断して当該電池を製造ラインから排除することができる。あるいは、追加のリベッティングを行うことにより上記リベッティング不足を解消するようにしてもよい。

なお、上記ではリベッティングの途中で（典型的には各打撃の合間に）被締結部位の高さＨａをモニタする例につき説明したが、かかるリベッティング中の高さ測定（モニタリング）を省略し、リベッティング開始前の高さＨ０およびリベッティング終了後の高さＨｅの測定結果に基づいてリベッティング品質の合格／不合格を判断するようにしてもよい。すなわち、リベッティング前後の高さ変化量（ΔＨ＝Ｈｅ−Ｈ０）が所定の許容範囲内であれば合格と判断して後工程に進み、該範囲を超えていたら（例えば図９に示すように第一接続部４７に反り変形が生じてＨｅが大きくなった結果、上記高さ変化量が許容範囲を超えている場合）不合格と判断して当該電池を後工程から排除する。このようにリベッティング開始前と終了後の二回の高さ測定に基づいてリベッティング品質を判断する方法によると、簡単な設備（装置構成）によってリベッティング品質のよい電池を安定して製造できるという利点が得られる。

かかるリベッティング工程により正極端子４０および負極端子６０を蓋体２２に取り付ける。なお、負極端子６０の取り付けは、負極側のリベット部６４を正極側と同様にリベッティングすることにより行うことができる。正極端子４０および負極端子６０の取り付け順序は特に限定されない。

その後、正極側および負極側のいずれについてもリベッティング品質合格と判断された部品（蓋体２２と正負の電極端子４０，６０とが一体化された蓋体−電極端子ユニット）を用いて、例えば以下のようにしてリチウムイオン電池１０を構築する。すなわち、正極端子４０および負極端子６０の内側端子部材４１，６１を、上記構成の捲回電極体３０の軸方向両端部に形成された正極シートおよび負極シートのはみ出し部３２Ａ，３４Ａにそれぞれ接合（例えば溶接）する（図３参照）。これにより電極体３０と蓋体２２とを結合する。そして、蓋体２２に結合された電極体３０をケース本体２１の開口部から内部に収めるようにして該開口部に蓋体２２を被せ、蓋体２２とケース本体２１との合わせ目を例えばレーザ溶接により封止する。

次いで、図示しない電解液注入孔からケース２０内に電解液を注入する。電解液としては、従来からリチウムイオン電池に用いられる非水電解液と同様のものを特に限定なく使用することができる。かかる非水電解液は、典型的には、適当な非水溶媒に支持塩を含有させた組成を有する。上記非水溶媒としては、例えば、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、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、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。また、上記支持塩としては、例えば、ＬｉＰＦ_６，ＬｉＢＦ_４，ＬｉＡｓＦ_６，ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３，ＬｉＣ_４Ｆ_９ＳＯ_３，ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２，ＬｉＣ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３等のリチウム塩を用いることができる。本実施形態に係るリチウムイオン電池では、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶媒（例えば質量比１：１）にＬｉＰＦ_６を約１ｍｏｌ／リットルの濃度で含有させた電解液を用いている。その後、上記電解液注入孔を塞いでケース２０を封止する。このようにしてリチウムイオン電池１０を製造（構築）することができる。

特に限定するものではないが、蓋体２２の厚みは例えば凡そ０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度であり得る。本実施形態の蓋体２２は、長さ１００ｍｍ、幅１５ｍｍ、厚み０．８ｍｍの長方形板状であって、長手方向の両端部に直径９ｍｍの端子引出孔２４が設けられている。内側端子部材４１における第二リード部４２２の厚みは例えば凡そ１ｍｍ〜１０ｍｍ（典型的には１．５ｍｍ〜１０ｍｍ）程度であり得る。本実施形態の第二リード部４２２は、厚み１．５ｍｍ、幅１０ｍｍであって、その幅方向の中央部に直径４ｍｍのリベット部４４が形成されている。外側端子部材４６における第一接続部４７の厚みは例えば凡そ０．５ｍｍ〜５ｍｍ（典型的には凡そ１ｍｍ〜１．５ｍｍ）程度であり得る。本実施形態の第一接続部４７は、厚み１ｍｍ、幅１０ｍｍであって、その幅方向の中央部に直径４ｍｍ（テーパの下端における直径）のリベット孔４８が形成されている。ここに開示されるいずれかの製造方法は、上記のように被締結部位を構成する部材の厚みが比較的小さい電池の製造にも好ましく適用されて、リベッティング品質のよい電池を安定して製造することができる。

以上、本発明を好適な実施形態により説明したが、こうした記述は限定事項ではなく、もちろん種々の改変が可能である。例えば、被締結部位間の高さ測定を行う方法としては、上記実施形態のように押圧治具８４を利用して測定する方法が簡便であり当該方法を好ましく採用し得るが、かかる方法に限定されるものではなく、例えば押圧治具８４とは別に設けられた高さ測定用端子をリベット孔４８の周縁部に当接させることで高さ測定を行ってもよい。また、ここに開示される方法は、上記実施形態のように電極端子４０，６０が扁平な角型ケース２０の上端面から引き出される（したがってリベット孔４８の周囲の押圧スペースが比較的狭くなりがちな）形態の電池１０の製造に好ましく適用することができるが、本発明の適用対象はかかる形態の電池に限定されず、例えば円筒型ケースの端面から電極端子が引き出される形態等の電池の製造にも好ましく適用され得る。押圧部材８４の形状も上記実施形態のものに限定されず、例えば、リベット孔４８の外縁部を囲む環状の押圧治具８４を用いてもよい。また、上記実施形態では内側端子部材および外側端子部材のうち一方の部材（内側端子部材４１）の一部にリベット部４４を設けたが、例えば、これら端子部材とは別体のリベット部材を用意し、該リベット部材の一端を内側端子部材４１に設けられたリベット孔（貫通孔）周囲に係止して他端（リベット部）を該リベット孔から引出孔２４および外側端子部材４６のリベット孔４８を通して突出させ、その突出したリベット部をリベッティングすることで両端子部材を締結してもよい。

一実施形態に係る電池の構造を模式的に示す斜視図である。 図１のII−II線断面を模式的に示す断面図である。 一実施形態に係る電池の電極体と内側電極端子を示す模式的側面図である。 一実施形態に係る電池の製造過程を模式的に示す断面図である。 一実施形態に係る電池の製造過程を模式的に示す断面図である。 図５のVI−VI線断面を模式的に示す断面図である。 一実施形態に係る電池の製造過程を模式的に示す断面図である。 本発明に係る電池を備えた車両（自動車）を模式的に示す側面図である。 被締結部位に変形が生じた電池の一例を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１ 自動車（車両）
１０ リチウムイオン電池（密閉型電池）
２０ 電池ケース
２２ 蓋体
２４ 端子引出孔
３０ 捲回電極体（電極体）
４０ 正極端子
４１ 内側端子部材
４２ リード部
４２１ 第一リード部
４２２ 第二リード部
４４ リベット部
４６ 外側端子部材
４７ 第一接続部
４８ リベット孔
４９ 第二接続部
６０ 負極端子
６１ 内側端子部材
６４ リベット部
６６ 外側端子部材
７２ シール部材
７４ 内側絶縁部材
７６ 外側絶縁部材
７６２ 皿部
７６４ 筒部
８２ リベッタヘッド
８４ 押圧治具
８６ ＮＣサーボモータ
８８ 荷重センサ

Claims (8)

1. 電極体および電解質を収容する電池ケースと、前記ケースに設けられた端子引出孔を貫通して前記ケースの内部から外部に引き出された電極端子と、前記引出孔の開口部を囲む前記ケース壁面と前記電極端子との間で圧縮されて前記引出孔をシールする環状のシール部材と、を備えた密閉型電池を製造する方法であって、
   以下の工程：
   前記電極端子を構成する内側端子部材および外側端子部材を前記ケースの内側および外側からそれぞれ配置する工程、ここで前記内側端子部材および前記外側端子部材は、それらのうち一方の端子部材に設けられたリベット部または該一方の端子部材に係合されたリベット部材のリベット部が、前記引出孔と他方の端子部材に設けられたリベット孔とを貫通して該他方の端子部材側に突出するように配置される；
   前記突出したリベット部をリベッティングすることにより、前記シール部材および前記ケース壁面を間に挟んで前記内側端子部材と前記外側端子部材とを締結するとともに前記シール部材を圧縮するリベッティング工程、ここで前記リベッティングは前記リベット孔の周縁部を前記他方の端子部材側から押圧治具により押圧しながら行われる；
   を包含し、
   前記リベッティング工程において、当該リベッティングによる被締結部位間の高さ測定を行うことを特徴とする、密閉型電池製造方法。
2. 前記リベッティング開始前における前記被締結部位間の高さおよび前記リベッティング終了後における前記被締結部位間の高さを測定し、該高さのリベッティング前後での変化量に基づいてリベッティング品質の合格／不合格を判定する、請求項１に記載の方法。
3. 前記被締結部位間の高さをモニタしながら前記リベッティングを行う、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記モニタ結果をフィードバックして前記高さが所定範囲内となるように前記押圧治具の押圧力を調整する、請求項３に記載の方法。
5. 前記モニタ結果をフィードバックして前記リベット部のリベッティング条件を制御する、請求項３または４に記載の方法。
6. 前記リベット孔の周方向に対して位置の異なる複数箇所について前記高さ測定を行い、それらの測定箇所間で前記高さを比較することにより該測定箇所間における傾き発生の程度をモニタしながら前記リベッティングを行う、請求項３から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の方法により製造された密閉型電池。
8. 請求項７に記載の密閉型電池を備える車両。

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