JP5287978B2

JP5287978B2 - 電池の製造方法、及びそれに用いるプレス工具、並びに電池

Info

Publication number: JP5287978B2
Application number: JP2011505708A
Authority: JP
Inventors: 博康角; 茂高城; 茂隆永松; 圭悟山田; 香織上田; 貴博大島
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-07-24
Filing date: 2009-07-24
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2029-07-24
Also published as: KR20110037947A; EP2458658A4; US8828600B2; EP2458658B1; US20120115022A1; EP2458658A1; CN102057517A; KR101212385B1; JPWO2011010350A1; CN102057517B; WO2011010350A1

Description

本発明は、電池に関し、特に、容器を貫通し、その外方に突出した状態で電極端子を固定する電池において、容器と電極端子との固定部のシール性を向上する技術に関する。

一般的に、電池の外装となる容器は、収納部、蓋部等によって構成されている。収納部は、電池の発電要素となる電極体を収納する部材であり、一面が開口する有底筒形状を有する。蓋部は、収納部の開口面に応じた形状を有する平板状の部材であり、収納部の開口面を塞ぐ。
蓋部には一対の貫通孔が設けられ、当該貫通孔からそれぞれ電極端子（正極端子、負極端子）が外方に突出して設けられる。電極端子は、電極体にて発生する電力を外部に取り出すための正極及び負極の外部端子である。
また、容器には厚み方向に連通可能な安全弁等の安全装置が設けられている。例えば、安全弁は、内部短絡等の電池の不具合によって電池内部で大量のガスが発生した場合に作動して、電池内外を連通させることによって内圧上昇を防止する。

電池がリチウムイオン二次電池等の非水電解質電池である場合は、電池内部に水分が混入すると性能に影響するため、電池の密閉度を十分に高くする必要がある。また、電池内部の不良等によって内圧が上昇した場合に、前記安全装置が確実に作動するように他の部位を確実にシールする必要がある。
また、一般的な電池の容器において、収納部と蓋部とは溶接等によって強固に接合されているため、電極端子と蓋部との固定部において、電極端子が電池から抜け落ちないための抜け落ち性、電極端子の周囲から電池内部の電解液、若しくは電池内部で発生するガスが漏れ出ないためのシール性、及び電極端子と外装容器の絶縁性等が求められている。
すなわち、電池の製造工程において、電極端子を蓋部の貫通孔に固定する際に、当該固定部のシール性を十分に確保する必要がある。

特許文献１には、電池の蓋部から電極端子が突出して設けられる電池において、蓋部と電極端子との間に絶縁部材を介装し、蓋部における絶縁部材の周辺にバーリング部を設け、蓋部の延在方向と平行な方向からバーリング部をかしめることによって、蓋部と電極端子との間のシール性を確保する技術が開示されている。
しかしながら、電池の繰り返し使用に伴って冷却・昇温の冷熱サイクルが繰り返されると、かしめ部が徐々にかしめ前の形状に戻ろうとする作用が働いて緩み、そのシール性能が悪化するため、電池のシール性が不十分である点で不利である。
特開２００５−３０２６２５号公報

本発明は、容器を貫通し、その外方に突出した状態で電極端子を固定する電池において、容器と電極端子との固定部におけるシール性に優れた電池を提供することを課題とする。

本発明の第一態様である電池の製造方法は、貫通孔を有する容器と、一部を前記容器の外方へ突出させた状態で前記貫通孔に固定される電極端子と、前記容器と前記電極端子との間に介装される絶縁部材と、を具備する電池を製造する方法である。
本発明に係る電池の製造方法では、前記貫通孔の周縁に、前記容器の外方へ向けて突出するバーリング部を設けるとともに、前記バーリング部の外周に、該バーリング部の外周側への強度を補強する補強部材を設け、前記バーリング部の内側に前記絶縁部材を介して前記電極端子を挿入し、前記バーリング部を前記容器の外方側からプレスして塑性変形させることにより、前記電極端子を前記貫通孔に固定する。

前記電池の製造方法においては、前記補強部材を、前記容器よりも高強度の部材により構成することが好ましい。

前記電池の製造方法の一実施形態においては、前記補強部材に、前記バーリング部の内周から外周へ向かう方向の厚みが異なる部位を設けることが好ましい。
また、上記厚みは、周方向において同一であることが好ましいが、厚みが異なる部位を設けることで、シール性に加えた効果、例えば回転方向への耐トルク効果を付与することが可能である。

前記電池の製造方法の一実施形態においては、前記バーリング部をプレスする際に、前記バーリング部の変形量に分布を持たせることが好ましい。
これによれば、シール性に加えた効果、例えば回転方向への耐トルク効果を付与することが可能であるとともに、前記電極端子が円柱状（円形断面を有する端子）以外の場合にも良好に適用できる。

本発明の第二態様であるプレス工具は、本発明の第一態様に係る電池の製造方法に用いるものであり、前記バーリング部をプレスする成形刃を有するとともに、前記成形刃の突出量に分布を持たせるものである。
また、前記プレス工具の別実施形態では、前記バーリング部をプレスする成形刃を有するとともに、前記成形刃の押圧面積に分布を持たせるものである。

本発明の第三態様である電池は、貫通孔を有する容器と、一部を前記容器の外方へ突出させた状態で前記貫通孔に固定される電極端子と、前記容器と前記電極端子との間に介装される絶縁部材と、前記貫通孔の周縁に設けられ、前記容器の外方へ向けて突出するバーリング部と、前記バーリング部の外周に嵌合され、該バーリング部の外周側への強度を補強する補強部材と、を具備する。
本発明に係る電池において、前記電極端子と前記貫通孔との固定部は、前記電極端子と前記絶縁部材とを前記貫通孔内に挿入した状態で、前記バーリング部を前記容器の外方側から内方側に向けて、かつ、該バーリング部の突出方向に対して圧縮するようにプレスして塑性変形させることにより、形成される。

前記電池においては、前記補強部材は、前記容器よりも高強度の部材により構成されることが好ましい。

前記電池においては、前記補強部材は、前記バーリング部の内周から外周へ向かう方向の厚みが異なる部位を有することが好ましい。

本発明によれば、容器を貫通し、その外方に突出した状態で電極端子を固定する電池において、容器の蓋部と電極端子との固定部におけるシール性に優れた電池を提供できる。

電池を示す概略図である。容器と電極端子との固定部を示す拡大断面図である。電極端子と絶縁部材とを示す拡大断面図である。補強リングを示す図である。径方向外側の力が付与される際の補強リングの変形を示す図である。電池の製造工程を示すフローである。挿入工程を示す斜視図である。かしめ工程を示す斜視図である。かしめ工程に用いるパンチを示す斜視図である。別実施形態に係る補強リング及びパンチを用いた場合のかしめ工程を示す斜視図である。パンチの別実施形態を示す斜視図である。かしめ工程におけるバーリング部の変形を示す図である。パンチの別実施形態を示す図である。パンチの別実施形態を示す図である。別実施形態に係る電極端子及び絶縁部材を用いた場合のかしめ工程を示す斜視図である。別実施形態に係る電極端子及び絶縁部材を用いたかしめ工程におけるバーリング部の変形を示す図である。電池の別実施形態を示す図である。

１０電池
３０容器
３２蓋部
３３貫通孔
３４バーリング部
３５補強リング（補強部材）
４０電極端子
５０絶縁部材

以下に、図１を参照して、本発明に係る電池の一実施形態である電池１０の概略構成について説明する。

電池１０は、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池等の二次電池であり、充放電可能に構成されている。
図１に示すように、電池１０は、発電要素２０を容器３０内に収納してなる。容器３０から外方に向けて、電極端子４０・４０が突出して設けられている。

発電要素２０は、正極、負極及びセパレータを積層又は巻回してなる電極体に電解液を含浸させたものである。電池１０の充放電時に発電要素２０で化学反応が起こる（厳密には、正極と負極との間で電解液を介したイオンの移動が起こる）ことによって、電池１０が充放電可能な二次電池として機能する。
容器３０は、収納部３１と蓋部３２とを有する外装である。収納部３１は、一面が開口した有底筒状の部材であり、内部に発電要素２０を収納する。蓋部３２は、収納部３１の開口面に応じた形状を有する平板状の部材であり、収納部３１の開口面を塞いだ状態で収納部３１と接合される。
電極端子４０は、正極端子又は負極端子として構成される集電端子であり、容器３０の外周部から外方に向けて突出した状態で容器３０に固定されている。電極端子４０は、適宜のリード端子等を介して発電要素２０の正極又は負極に電気的に接続されており、電極端子４０・４０を介して電池１０内部と外部との電力のやり取りが行われる。つまり、電極端子４０・４０は、外部との電気接続の経路として用いられる外部端子である。また、電極端子４０の外周部の一部には、ねじ転造によりねじ加工が施されている。

以下では、図２〜図５を参照して、容器３０と電極端子４０との固定形態についてより詳細に説明する。
電極端子４０・４０は、絶縁部材５０・５０を介して容器３０の蓋部３２に固定されており、各絶縁部材５０によって、電極端子４０と容器３０との絶縁性が確保されている。また、電極端子４０を固定する際に、蓋部３２の一部をかしめることにより、電極端子４０及び絶縁部材５０を圧迫して強固に固定している。これにより、蓋部３２と電極端子４０との間のシール性が確保されている。

図２に示すように、蓋部３２は、電極端子４０・４０が貫通可能な一対の貫通孔３３・３３を有する。
貫通孔３３・３３は、所定の内径を有する孔であり、蓋部３２の厚み方向（図示において上下方向）に貫通している。

貫通孔３３の周縁には、バーリング部３４が形成されている。
バーリング部３４は、貫通孔３３の周縁に、容器３０の内方側から外方側（図示において上方）に向けて垂直に突出して設けられる部位である。つまり、バーリング部３４は、蓋部３２の外側面から突出して設けられる突出部位であり、内周面によって貫通孔３３を形成している。
バーリング部３４は、蓋部３２の一部（貫通孔３３が設けられる部位周辺）を塑性加工して形成され、公知のバーリング処理、深絞り法、寄せ肉法等によって適宜形成される。

バーリング部３４の外周部には、補強リング３５が嵌合されている。
補強リング３５は、容器３０（特に蓋部３２）を構成する材料よりも高強度の金属材料で成形されたリング状の部材であり、バーリング部３４の径方向にかかる外力に対する強度を補強する補強部材である。補強リング３５の内径は、バーリング部３４の外径と略同一に形成されている。また、補強リング３５の軸心方向（バーリング部３４の延出方向）における厚みは、バーリング部３４の突出量に応じて設定されており、本実施形態では、バーリング部３４の突出量と同程度又はそれよりも大きくなるように設定されている。

補強リング３５は、例えば金属製の平板を適宜のプレス装置にて打ち抜くパンチ加工により製造される。電池１０をリチウムイオン二次電池とした場合、容器３０（収納部３１及び蓋部３２）の材料として、一般的にアルミニウムが多く用いられている。
これに対し、補強リング３５の材料は、アルミニウムよりも高強度の材料である鉄又はその表面にメッキを施したもの等、十分な強度を有し、かつ、適宜の伸び特性を有するものを採用することが好ましい。
本実施形態において、「高強度」とは、機械的性質に優れていることを示し、特に、引張強さ、伸び、及び硬度に優れていることを示す。

電極端子４０は、円形断面を有する丸端子であり、図２に示すように、突出部４１、大径部４２、固定部４３を有する。
突出部４１は、電極端子４０の一端部（電池１０の外方側の端部であって、図示における上端部）に設けられる部位であり、容器３０から外方へ向けて突出する円柱状の部位である。突出部４１は電池外部の装置（例えば、電源、電池１の電力を利用する装置、他の電池等）との接続部として用いられ、突出部４１に前記外部の装置の接続端子等が接続・固定される。突出部４１は外部との接続部として機能する観点から、外周の一部又は全部には、必要に応じてねじ山加工が施される。
大径部４２は、突出部４１に連続して設けられる部位であり、径方向に向けて突出する円柱状の部位である。大径部４２は、突出部４１および固定部４３よりも大径に形成されていて、突出部４１に外部の接続端子が接続される際に、当該接続端子と面接触させて接続抵抗を下げる部分となる。大径部４２は、電極端子４０における最大径となる部位であり、その外径は蓋部３２の貫通孔３３の内径に応じて設定されている。例えば、大径部４２の外径は貫通孔３３の内径と同程度、かつ、絶縁部材５０の外径と同程度であって、極力大面積となるように設定されることが好ましい。大径部４２の下端面には、絶縁部材５０が係合している。
固定部４３は、電極端子４０の他端部（電池１０の内方側の端部であって、図示における下端部）に設けられる部位であり、蓋部３２に固定されるとともに、発電要素２０に接続される前記リード端子に接続される略円柱状の部位である。固定部４３の軸方向の長さは、蓋部３２の厚み（バーリング部３４の長さ）よりも十分に大きく設定されるとともに、絶縁部材５０の軸方向の長さと同程度、若しくはそれよりも大きく設定されている。固定部４３の外周には、絶縁部材５０が外周全周（厳密には、外周の軸方向の一部分の全周）を覆うように配置される。

蓋部３２のバーリング部３４と電極端子４０の固定部４３との間には、容器３０と電極端子４０とを電気的に絶縁する絶縁部材５０が介装される。
絶縁部材５０は、バーリング部３４及び固定部４３の形態に応じた形状を有する絶縁体であり、本実施形態では円筒形状を有する。絶縁部材５０は、固定部４３の外周部に巻装されている。
また、絶縁部材５０の軸方向の長さは、固定部４３の軸方向の長さと同程度又はそれより大きく設定されている。つまり、絶縁部材５０の軸方向の長さは、電極端子４０を蓋部３２に固定した際に、電極端子４０の外周部（特に大径部４２及び固定部４３）とバーリング部３４との間に絶縁のために必要十分な間隔が空くように設定されている。
絶縁部材５０の材料としては、高温クリープ特性に優れる材料、つまり、電池１０の冷熱サイクルに対する長期の耐クリープ性を有する材料が好ましく、例えばＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等が挙げられる。

絶縁部材５０は、上記絶縁性に加えて、電池１０内部のシール性を確保するための部材でもある。
図２に示すように、バーリング部３４の突出側端面の内周部は、電池１０の外方側（図２における上方）から押圧されることにより全周に亘ってかしめられている（言い換えれば、プレスにより材料が塑性流動している）。
このようにして、バーリング部３４の内周側にはかしめ部３４ａが内側に膨出するように形成されている。ここで、バーリング部３４の外周側には、バーリング部３４よりも高強度の材料からなる補強リング３５が配置されていることによって、かしめ時の押圧力が外側に緩和されることが防止されるため、かしめ部３４ａは内側（電極端子４０側）に向けて膨出するように形成される。

内側に膨出したかしめ部３４ａは絶縁部材５０を圧迫し、この圧迫力が絶縁部材５０への面圧として付与される。絶縁部材５０においてかしめ部３４ａによって上記面圧が付与される箇所は内側に向けて弾性変形し、この弾性変形により生じる外力が固定部４３への面圧として付与される。
このように、バーリング部３４の上端面の内周部を上方からプレスし、かしめることによって、内側に膨出するかしめ部３４ａが形成され、かしめ部３４ａからの面圧が絶縁部材５０を介して固定部４３に伝達される。係る面圧によって固定部４３が圧迫されて、容器３０の蓋部３２に電極端子４０が固定される構成である。
このとき、かしめ部３４ａの塑性変形及び絶縁部材５０の弾性変形により、バーリング部３４、絶縁部材５０及び固定部４３間に隙間がなくなり、これらの間に高い密着力が発生するため、容器３０と電極端子４０との間のシール性が確保され、電池１０内のシール性が確保される。また、かしめ部３４ａは、プレスする方向と膨出する方向とが約９０°の角度を成してかしめられていることにより、膨出部に働く強い面圧や摩擦力によりプレスされた面が容易に戻ることはない（つまり、かしめ部３４ａが緩まない）。
以上のように、補強リング３５をバーリング部３４の周囲に接触した状態で配置することによって、電池１０のシール性を向上している。

さらに、補強リング３５は、電池１０の耐圧性を向上させるとともに、電池１０の製品寿命を長く保つ。具体的には以下の通りである。
電池１０の内部短絡等の異常が発生して容器３０内の内圧が上昇し、バーリング部３４近傍に圧力がかかった場合に、バーリング部３４が外側に変形しようとする。しかし、バーリング部３４が補強リング３５に食い付くことによって、バーリング部３４の外側への変形が防止される。これにより、蓋部３２の貫通孔３３近傍の耐圧性が向上する。
従って、電池１０が長期に亘って冷熱サイクルを繰り返した場合でも、電極端子４０が固定される部位における容器３０のシール性を良好に維持でき、電池１０の寿命を向上できる。
また、電池１０の内部で異常が発生した場合にも、容器３０の一部から内部ガスが漏れ出すことがなく、電池１０に備わる安全弁等の適宜の安全装置を介して内部ガスが開放されることとなり、電池１０の設計上の安全性が確保される。
また、バーリング部３４・３４は、蓋部３２を塑性変形させることによって形成される部位、つまり、蓋部３２と同一の部材によって構成されているものであるため、電池１０の内部の環境（電解液、内部ガス等）に対し腐食することがなく、電池１０の寿命を短くすることはない。

補強リング３５は、蓋部３２の材料と比較して高強度の材料から構成されるため、バーリング部３４に径方向外側に向けた応力が加わる場合、バーリング部３４が補強リング３５より先に変形し、根元から補強リング３５に食い込むこととなる。これにより、バーリング部３４が補強リング３５を超えて径方向外側へ膨出することが防止され、バーリング部３４の全体的な外径の変化が生じない。従って、電池１０の耐圧性をさらに向上できる。

また、図３に示すように、固定部４３は、溝４４とローレット４５とを有することが好ましい。

溝４４は、固定部４３の外周に沿って設けられる凹部であり、少なくとも電池１０の外方側（溝４４の上部側）にエッジ４４ａを有する。溝４４は、例えば一般的な溝加工方法によって設けられるものであり、溝断面はＲ形状に形成されている。
エッジ４４ａは、溝４４の周縁部であり、直角若しくは鈍角等に形成される尖端形状を有する。エッジ４４ａは、かしめ部３４ａの内周側端部から延出される主応力線上に配置されている（図３に示す矢印参照）。つまり、かしめ部３４ａに付与される押圧力が最も伝達されやすい箇所にエッジ４４ａが存在するように、エッジ４４ａの形成箇所が設定される。
このように、固定部４３にエッジ４４ａを有する溝４４を設けることにより、かしめ時にかしめ部３４ａからの押圧力を最大限に受ける絶縁部材５０の一部がエッジ４４ａに食い付き、固定部４３と絶縁部材５０との間の密着度が向上する。ひいては、電池１０のシール性を向上できる。

ローレット４５は、固定部４３の外周面に設けられる係合突起である。ローレット４５は、溝４４よりも電池１０の内方側（下方側）であって、固定部４３においてかしめ部３４ａが受ける面圧が作用する範囲内に設けられる。ローレット４５は、固定部４３の外周面をローレット処理することによって設けられる凹凸形状であり、公知のローレット工具等により形成されている。
これにより、かしめ部３４ａから受ける面圧によって絶縁部材５０がローレット４５に食い付き、ローレット４５によって電極端子４０と絶縁部材５０との間の摩擦力が向上し、トルク耐性が向上する。
なお、上記ローレット処理は、電極端子４０に対するねじ転造時に同時に行うことが可能である。

図４に示すように、補強リング３５には、切り欠き部３５ａ・３５ａが設けられる。
切り欠き部３５ａは、リング状に形成される補強リング３５の外周の一部を直線状に切り取った辺形状に形成される部位である。つまり、補強リング３５は、外周面において、切り欠き部３５ａ・３５ａによって、バーリング部３４の外周に沿う内周面との距離が一定ではない部位を有することとなり、補強リング３５には、バーリング部３４の内周から外周へ向かう方向（補強リング３５の径方向）の厚みが異なる箇所が存在することとなる。

また、切り欠き部３５ａ・３５ａは、対角上に設けられている。各切り欠き部３５ａが蓋部３２の幅狭方向の端部に位置するように、補強リング３５がバーリング部３４の外周に配置されている（図７、図８参照）。
このように蓋部３２の幅狭方向に向けて切り欠き部３５ａ・３５ａを配置することによって、かしめ時のバーリング部３４の変形により補強リング３５が変形する際に、補強リング３５が蓋部３２の縁部に干渉する等を抑制できる。

図５に示すように、補強リング３５の径方向の厚みに差が生じることによって、補強リング３５の径方向外側に向けた力が付与される際（バーリング部３４をかしめる際）に、補強リング３５に発生する周方向の面圧に分布が生じる。係る面圧分布に応じて補強リング３５の周方向の変形量に差が生じて、補強リング３５が真円形状から非円形状に変形する。
補強リング３５の変形に追随して、バーリング部３４及び絶縁部材５０も真円形状から変形するため、円形断面を有する電極端子４０に対してトルクが加わったときに、変形後のバーリング部３４及び絶縁部材５０の形状が回転を抑止し、電極端子４０が回転することを抑制できる。
従って、電極端子４０の抜け落ち性を向上できるとともに、電極端子４０におけるシール性を向上できる。例えば、外部装置の接続端子を電極端子４０の突出部４１に接続・固定する際に電極端子４０にトルクが加わったとしても、電極端子４０が回転することがないため、電極端子４０とその周囲との間に微小な隙間が形成されることを防止でき、電池１０のシール性を担保できる。
なお、電極端子４０と絶縁部材５０との間のトルク耐性は、上述のように電極端子４０の固定部４３の外周面に形成されるローレット４５によっても確保されている。

本実施形態では、補強リング３５に二つの切り欠き部３５ａ・３５ａを設けて、リング状に形成される補強リング３５に二つの辺部を設けているが、これに限定されることはない。つまり、補強リング３５の径方向の厚みに変化を持たせ、かしめ時に周方向の面圧に分布を持たせる構成であれば良く、例えば切り欠き部３５ａを一つ又は三つ以上設ける構成、若しくは、補強リング３５の外周部の一部を曲線的に切り欠く構成等でも良い。

以下では、図６〜図９を参照して、上述のように構成される電池１０を製造する製造工程Ｓ１について説明する。
図６に示すように、製造工程Ｓ１は、挿入工程Ｓ１１、かしめ工程Ｓ１２、取付工程Ｓ１３等を含む。
なお、挿入工程Ｓ１１を実施する前に、蓋部３２の貫通孔３３・３３にはバーリング処理が施されており、各貫通孔３３にはバーリング部３４が形成されているものとする。

図７に示すように、挿入工程Ｓ１１では、補強リング３５をバーリング部３４の外周に嵌め込み、貫通孔３３内に、絶縁部材５０を固定部４３に巻装した電極端子４０を適宜位置に挿入する。
具体的には、絶縁部材５０の上下端部とバーリング部３４の上下端部との間にそれぞれ十分な間隔が空くように電極端子４０及び絶縁部材５０が挿入される。また、電極端子４０の溝４４におけるエッジ４４ａが所定位置にくるように挿入される。つまり、後工程のかしめ工程Ｓ１２によって成形されるかしめ部３４ａの内周側上端部から下方に向けて約４５°傾いた直線上にエッジ４４ａが配置するように電極端子４０が挿入される。

図８に示すように、かしめ工程Ｓ１２では、パンチ６０を用いて、バーリング部３４を上方からかしめる。
図９に示すように、パンチ６０は、成形側端面（図示における下面）に開口６１及び成形刃６２を有するプレス型である。開口６１は、バーリング部３４に応じた円形断面を有する。開口６１は、バーリング部３４の内径と同一の内径を有するとともに、所定の深さ（上下長さ）を有する凹部である。また、開口６１の底部には電極端子４０が貫通可能な孔部６３が設けられている。開口６１の内周側には、端面から下方に突出する成形刃６２が形成されている。成形刃６２は、径方向に所定の厚みを有するとともに、所定の突出長さを有する凸部である。
つまり、開口６１の底部までパンチ６０を押し込み、成形刃６２によりバーリング部３４の内周部に圧力を付与することによって、材料を塑性流動させてかしめている。

具体的には、パンチ６０を用いて、バーリング部３４の内周部を上方からプレスし、バーリング部３４の内周部の全周に亘ってかしめ部３４ａを形成する。
かしめ部３４ａは、上述のように、補強リング３５の存在により外側（補強リング３５側）へ向けて膨出することが阻止されて、内側（電極端子４０側）に向けて膨出する。かしめ部３４ａが内側に向けて膨出することにより、絶縁部材５０を介して電極端子４０に圧迫力が付与される。これにより、バーリング部３４（かしめ部３４ａ）と絶縁部材５０との間、絶縁部材５０と電極端子４０（固定部４３）との間にそれぞれ圧迫力が生じ、電極端子４０が貫通孔３３内に固定される。

このとき、バーリング部３４の外周に設けられる補強リング３５には、切り欠き部３５ａ・３５ａが設けられているため、パンチ６０によってプレスする際に、切り欠き部３５ａ・３５ａが形成される部位とその他の部位において、補強リング３５とバーリング部３４との間に発生する面圧に差が生じる。これにより、バーリング部３４から絶縁部材５０に伝達される圧迫力にも差が生じ、バーリング部３４及び絶縁部材５０の断面形状が真円形状から略楕円形状に変形する（図５参照）。
また、電極端子４０にはエッジ４４ａを有する溝４４が形成されているので、絶縁部材５０においてかしめ部３４ａからの圧迫力を最大に受ける箇所がエッジ４４ａに食い付き、絶縁部材５０と電極端子４０との間の密着力を向上している。
このように、かしめ工程Ｓ１２において、パンチ６０を用いてバーリング部３４を上方からかしめることによって、バーリング部３４内に挿入される絶縁部材５０と電極端子４０とを強固に固定することが可能である。

取付工程Ｓ１３では、発電要素２０と電極端子４０・４０とが前記リード端子等を介して取り付けられる。これにより、発電要素２０、蓋部３２、及び電極端子４０・４０が一体的に固定される。
取付工程Ｓ１３が終了した後は、蓋部３２と収納部３１とを接合する工程、容器３０内に電解液を注液する工程等、適宜の下工程を経て電池１０が製造される。

以上のように、かしめ工程Ｓ１２によれば、バーリング部３４、絶縁部材５０、電極端子４０を強固に固定することができる。つまり、かしめ工程Ｓ１２を含む製造工程Ｓ１によれば、容器３０の内外を連通する孔部である、蓋部３２の貫通孔３３・３３におけるシール性に優れている電池１０を製造できる。
また、各貫通孔３３に形成されるバーリング部３４の外周部に、バーリング部３４より高強度の材料からなる補強リング３５を設けているので、貫通孔３３付近に高い圧力がかかる場合にも、補強リング３５の存在により貫通孔３３における耐圧性を確保できる。
また、補強リング３５に切り欠き部３５ａ・３５ａを形成し、補強リング３５の径方向の厚みに変化を持たせることにより、かしめ工程Ｓ１２でのかしめ時に、バーリング部３４及び絶縁部材５０を非円形状に変形している。これにより、電極端子４０のトルク耐性を向上できる。

以上の実施形態では、補強リング３５に切り欠き部３５ａ・３５ａを設けることによって、補強リング３５の周方向の厚みが一定とならない箇所を形成し、かしめ時に発生する面圧に差を設けて、バーリング部３４及び絶縁部材５０の形状を円形から非円形に変形させている。これにより、電極端子４０の回転トルクに対する耐性を向上している。
円形断面を有する電極端子４０のトルク耐性を向上する手段は、これに限定されず、例えば、図１０に示すように、挿入工程Ｓ１１においてバーリング部３４の外周部に周方向の厚みが均一である補強リング７０を嵌装した状態で、パンチ８０を用いて、かしめ工程Ｓ１２を同様に実施することによっても実現可能である。

補強リング７０は、周方向に均一の厚みを持つリング状の部材であり、切り欠き部３５ａ・３５ａを有する点を除き補強リング３５と同形態の部材である。
図１１に示すように、パンチ８０は、成形側端面（図示における下面）に開口８１及び成形刃８２を有するプレス型である。開口８１は、パンチ６０の開口６１と略同形態の凹部である。成形刃８２は、径方向に所定の厚みを有する凸部である。
成形刃８２は、成形方向に所定の突出量にて突出する第一刃部８３・８３と、第一刃部８３の突出量よりも大きい突出量を有する第二刃部８４・８４と有する。第二刃部８４は、成形方向に対して一定の突出量にて形成される段差部であり、第二刃部８４・８４は、周方向に互いに対向する位置に形成されている。

パンチ８０を用いて、かしめ工程Ｓ１２を実施する際には、図１２に示すように、第二刃部８４・８４による押し込み量が、第一刃部８３・８３による押し込み量よりも大きくなるため、第二刃部８４・８４により押圧される箇所でのバーリング部３４の変形量（かしめ時の塑性流動量）が大きくなる。つまり、パンチ８０を用いてバーリング部３４をかしめた場合、バーリング部３４の真円形状が非円形状に変形することとなる。
これにより、バーリング部３４及び絶縁部材５０を非円形状に変形させることとなるため、補強リング３５を嵌装させたバーリング部３４に対してパンチ６０を用いた場合と同様の効果を得ることができる。

以上のように、かしめ工程Ｓ１２において、成形刃８２の突出量に差を設けたパンチ８０を用いることによって、円形断面を有する電極端子４０の回転トルクに対する耐性を向上することが可能である。
なお、第二刃部８４を段差形状としたが、これに限定されず、成形刃８２において他の部位よりも突出量の大きい部位を形成する形状であれば良く、例えば、第二刃部８４をテーパ形状（図１３（ａ）参照）、又は波形状（図１３（ｂ）参照）とする等でも良い。

また、パンチ８０のように、成形刃の突出量に差を設けることによって押し込み量に分布を持たせる構成ではなく、成形刃の押し込み面積（当接面積）に差を設けることによって押し込み量に分布を持たせる構成としても良く、例えば、図１４に示すパンチ９０を用いても良い。
図１４に示すように、パンチ９０は、径方向に所定の厚みを有する第一刃部９３・９３と、第一刃部９３の厚みよりも大きい厚みを有する第二刃部９４・９４とを有するプレス型である。つまり、第二刃部９４は、幅広部位として形成されており、第一刃部９３における押圧面積に比して大きい押圧面積を有する部位である。
これにより、パンチ９０を用いて、かしめ工程Ｓ１２を実施する際には、第二刃部９４・９４による押し込み量が、第一刃部９３・９３による押し込み量よりも大きくなるため、バーリング部３４の変形量（かしめ時の塑性流動量）が大きくなる。つまり、パンチ９０を用いてバーリング部３４をかしめた場合にも、パンチ８０を用いた場合と同様に、バーリング部３４の真円形状が非円形状に変形する。

以上の実施形態では、円形断面を有する電極端子４０を容器３０に固定する形態について説明したが、電極端子の形態はこれに限定されず、例えば、図１５に示すような略長方形断面（長円断面）を有する電極端子１４０を容器３０（蓋部３２）に固定する形態に対しても本発明を適用可能である。

電極端子１４０は、電極端子４０と同様の機能を有する電極部材である。電極端子１４０は、扁平状に形成されており、略長方形断面を有する平形端子である。言い換えれば、電極端子１４０には、少なくとも一部に直線的な位相を有する平面部１４１・１４１が形成されている。
図１５に示すように、電極端子１４０は、絶縁部材１５０を介して蓋部３２に固定されている。絶縁部材１５０は、円柱形状を有するとともに、電極端子１４０が貫通可能な略長方形状の孔部１５１を有する。

かしめ工程Ｓ１２では、電極端子１４０を絶縁部材１５０の孔部１５１に挿通した状態で、バーリング部３４をかしめる。つまり、絶縁部材１５０の外周部と孔部１５１との距離に差が生じている状態でかしめて電極端子１４０を固定する必要があるため、距離が長い部位について距離が短い部位に対する面圧より大きい面圧を発生させることが必要である。
本実施形態では、このかしめ工程Ｓ１２において、（１）バーリング部３４の外周に補強リング３５を嵌装した形態に対してパンチ６０を用いてかしめる方法、若しくは、（２）バーリング部３４の外周に補強リング７０を嵌装した形態に対してパンチ８０又はパンチ９０を用いてかしめる方法等を採用することよって、絶縁部材１５０と電極端子１４０との間に適正な面圧を発生させて、蓋部３２に電極端子１４０を強固に固定している。

上記（１）の方法について、補強リング３５の切り欠き部３５ａ・３５ａが形成される箇所の変形量が大きくなることから、切り欠き部３５ａ・３５ａが電極端子１４０の平面部１４１・１４１と対向するように補強リング３５を嵌装した状態で、パンチ６０によりバーリング部３４をかしめることにより、絶縁部材１５０と電極端子１４０との間に適正な面圧を発生させる（図１６参照）。

上記（２）の方法について、パンチ８０の成形刃８２において、第二刃部８４・８４が形成される箇所の変形量が大きくなることから、第二刃部８４・８４による成形箇所が電極端子１４０の平面部１４１・１４１と対向するようにして、パンチ８０によりバーリング部３４をかしめることにより、絶縁部材１５０と電極端子１４０との間に適正な面圧を発生させる（図１６参照）。
また、パンチ９０を用いる場合も上記と同様であるため、詳細な説明は省略する。

以上のように、一般的な丸端子（円形断面を有する電極端子４０）以外の異形断面を有する電極端子１４０についても本発明に係るかしめ工程Ｓ１２を良好に適用することができる。つまり、製造工程Ｓ１にて製造される電池の電極端子の形態に対する汎用性が確保できる。

なお、本実施形態では、角型形状の容器３０を具備し、その一面から二つの電極端子４０・４０（又は電極端子１４０・１４０）を外方に向けて突出する電池１０の製造工程Ｓ１について説明したが、本発明を適用する電池はこれに限定されず、例えば、図１７に示すように、円筒形状の容器２３０を具備し、その一面から一つの電極端子２４０を外方に向けて突出する電池２１０に対しても同様に適用可能である。なお、電池２１０は、公知の円筒型電池であり、その構成についての説明は省略する。

本発明は、電極端子を容器の外方に突出する電池に利用でき、特に、電極端子が容器を貫通する貫通孔におけるシール性を確保するための技術に適している。

Claims

貫通孔を有する容器と、
一部を前記容器の外方へ突出させた状態で前記貫通孔に固定される電極端子と、
前記容器と前記電極端子との間に介装される絶縁部材と、を具備する電池を製造する方法であって、
前記貫通孔の周縁に、前記容器の外方へ向けて突出するバーリング部を設けるとともに、前記バーリング部の外周に、該バーリング部の外周側への強度を補強する補強部材を設け、
前記バーリング部の内側に前記絶縁部材を介して前記電極端子を挿入し、
前記バーリング部を前記容器の外方側からプレスして塑性変形させることにより、前記電極端子を前記貫通孔に固定する電池の製造方法。
前記補強部材を、前記容器よりも高強度の部材により構成する請求項１に記載の電池の製造方法。
前記補強部材に、前記バーリング部の内周から外周へ向かう方向の厚みが異なる部位を設ける請求項１又は２に記載の電池の製造方法。
前記バーリング部をプレスする際に、
前記バーリング部の変形量に分布を持たせる請求項１〜３の何れか一項に記載の電池の製造方法。
請求項４に記載の電池の製造方法に用いるプレス工具であって、
前記バーリング部をプレスする成形刃を有するとともに、
前記成形刃の突出量に分布を持たせるプレス工具。
請求項４に記載の電池の製造方法に用いるプレス工具であって、
前記バーリング部をプレスする成形刃を有するとともに、
前記成形刃の押圧面積に分布を持たせるプレス工具。
貫通孔を有する容器と、
一部を前記容器の外方へ突出させた状態で前記貫通孔に固定される電極端子と、
前記容器と前記電極端子との間に介装される絶縁部材と、
前記貫通孔の周縁に設けられ、前記容器の外方へ向けて突出するバーリング部と、
前記バーリング部の外周に嵌合され、該バーリング部の外周側への強度を補強する補強部材と、を具備する電池であって、
前記電極端子と前記貫通孔との固定部は、
前記電極端子と前記絶縁部材とを前記貫通孔内に挿入した状態で、
前記バーリング部を前記容器の外方側から内方側に向けて、かつ、該バーリング部の突出方向に対して圧縮するようにプレスして塑性変形させることにより、形成される電池。
前記補強部材は、前記容器よりも高強度の部材により構成される請求項７に記載の電池。
前記補強部材は、前記バーリング部の内周から外周へ向かう方向の厚みが異なる部位を有する請求項７又は８に記載の電池。