JP5342090B1 - 蓄電素子 - Google Patents

Abstract

蓄電素子は、電極を有する発電要素と、発電要素を収容する缶と、缶の開口を封止する蓋と、蓋に配置される外部端子と、発電要素の電極と外部端子とを接続する集電体とを備える。外部端子は、バスバーが溶接されるバスバー溶接面を有するバスバー溶接部と、かしめ治具当接面を有する集電体接続部とを備え、集電体接続部は、蓋の貫通孔に挿通され、先端が集電体にかしめ固定された挿通部を備え、バスバー溶接部と集電体接続部とは蓋上で一体に並設され、治具当接面は、バスバー溶接面と同一平面内において、バスバー溶接面から延在している。

Description

本発明は、蓄電素子に関する。

近年、ハイブリッド型の電気自動車や純粋な電気自動車等の動力源として大容量（Ｗｈ）の二次電池が開発されており、その中でもエネルギー密度（Ｗｈ／ｋｇ）の高い角形のリチウムイオン二次電池が注目されている。

角形のリチウムイオン二次電池においては、正極箔に正極活物質を塗工した正極電極、負極箔に負極活物質を塗工した負極電極およびそれぞれを絶縁するためのセパレータを重ね合わせて捲回することで扁平形状の捲回電極群が発電要素として形成される。捲回電極群は、電池容器の電池蓋に設けられた正極外部端子および負極外部端子に電気的に接続される。捲回電極群は、電池容器の電池缶に収容され、電池缶の開口部は電池蓋で封止溶接される。角形二次電池は、捲回電極群を収容した電池容器の注液孔から電解液が注液された後、注液栓が挿入されてレーザ溶接により封止溶接されることで形成される。

複数の角形二次電池の正極外部端子と負極外部端子とをバスバーなどの導電部材で電気的に接続することで組電池が形成される。バスバーは、ボルト、ナットにより外部端子にねじ締結されることで、あるいは、外部端子に溶接されることで角形二次電池に接続される。

特許文献１には、溶接によりバスバーを外部端子に接続できる二次電池が開示されている。特許文献１に記載の二次電池は、発電要素に接合される集電体（特許文献１において集電部材）と、電池蓋上に配置される外部端子とを電気的に接続する接続部材（かしめ部材）とを備えている。特許文献１に記載の二次電池では、接続部材の一端と外部端子とがかしめ固定され、接続部材の他端と集電体とがかしめ固定されている。

日本国特開２０１２−１２３９４６号公報

上記特許文献１に記載の二次電池では、バスバーと発電要素とを電気的に接続する部材が、外部端子と接続部材と集電体とにより構成され、外部端子および集電体のそれぞれに接続部材が接続されているため、製造工程が複雑になるおそれがある。また、特許文献１に記載の二次電池では、外部端子と集電体との間の導通経路に２カ所の接続部が設けられているため、接触抵抗が大きくなるおそれもある。

上記特許文献１に記載の二次電池の外部端子は、接続部材がかしめ結合されるかしめ固定部と、バスバーが接合されるバスバー接合部とを有する。外部端子はバスバー接合部からかしめ固定部に向かって下り勾配とされ、かしめ固定部とバスバー接合部とは段違いに配置されていた。このため、外部端子の一部であるかしめ固定部に治具を当接させて、集電体と接続部材とのかしめ加工を行うことが難しく、作業性の向上が望まれていた。

本発明の第１の態様によると、蓄電素子は、電極を有する発電要素と、発電要素を収容する缶と、缶の開口を封止する蓋と、蓋に配置される外部端子と、発電要素の電極と外部端子とを接続する集電体とを備え、外部端子は、バスバーが溶接されるバスバー溶接面を有するバスバー溶接部と、かしめ治具当接面を有する集電体接続部とを備え、集電体接続部は、蓋の貫通孔に挿通され、先端が集電体にかしめ固定された挿通部を備え、バスバー溶接部と集電体接続部とは蓋上で一体に並設され、治具当接面は、バスバー溶接面と同一平面内において、バスバー溶接面から延在している。

本発明によれば、バスバー溶接部と集電体接続部とが一体に設けられているため、接触抵抗を低減することができるとともに、角形二次電池の組立工数を節減し、歩留りを向上することができる。さらに、治具当接面が、バスバー溶接面と同一平面内において、バスバー溶接面から延在しているため、かしめ加工の作業性を向上することができる。

本発明の蓄電素子の一実施の形態としての角形二次電池の外観斜視図。 角形二次電池の構成を示す分解斜視図。 捲回電極群を示す斜視図。 蓋組立体を示す分解斜視図。 蓋組立体の構成を示す断面図。 （ａ）は外部端子の外観斜視図、（ｂ）は（ａ）のＤ方向から見た外部端子の平面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線で切断した外部端子の断面図。 外部端子の集電体接続部の先端を集電体にかしめる工程を示す図。

以下、本発明による蓄電素子の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は蓄電素子の一実施の形態としての角形二次電池１００の外観斜視図であり、図２は角形二次電池１００の構成を示す分解斜視図である。

図１に示すように、角形二次電池１００は、電池缶１０１と電池蓋１０２とからなる電池容器を備えている。電池缶１０１および電池蓋１０２の材質は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などである。電池缶１０１は、深絞り加工を施すことによって、一端が開口された扁平な矩形箱状に形成されている。電池缶１０１は、矩形平板状の底板１０１ｃと、底板１０１ｃの一対の長辺部のそれぞれから立ち上がる一対の幅広側板１０１ａと、底板１０１ｃの一対の短辺部のそれぞれから立ち上がる一対の幅狭側板１０１ｂとを有している。

図２に示すように、電池缶１０１には蓋組立体１０７（図４参照）に保持された捲回電極群１７０（図３参照）が収容されている。捲回電極群１７０の正極電極１７４（図３参照）に接合される正極集電体１８０および捲回電極群１７０の負極電極１７５（図３参照）に接合される負極集電体１９０ならびに捲回電極群１７０は、絶縁ケース１０８に覆われた状態で電池缶１０１に収容されている。絶縁ケース１０８の材質は、ポリプロピレン等の絶縁性を有する樹脂であり、電池缶１０１と、捲回電極群１７０とは電気的に絶縁されている。

図１および図２に示すように、電池蓋１０２は、矩形平板状であって、電池缶１０１の開口を塞ぐようにレーザ溶接されている。つまり、電池蓋１０２は、電池缶１０１の開口を封止している。図１に示すように、電池蓋１０２には、捲回電極群１７０の正極電極１７４および負極電極１７５（図３参照）と電気的に接続された正極外部端子１０４および負極外部端子１０５が配置されている。

図２に示すように、正極外部端子１０４は正極集電体１８０を介して捲回電極群１７０の正極電極１７４（図３参照）に電気的に接続され、負極外部端子１０５は負極集電体１９０を介して捲回電極群１７０の負極電極１７５（図３参照）に電気的に接続されている。このため、正極外部端子１０４および負極外部端子１０５を介して外部機器に電力が供給され、あるいは、正極外部端子１０４および負極外部端子１０５を介して外部発電電力が捲回電極群１７０に供給されて充電される。

図２に示すように、電池蓋１０２には、電池容器内に電解液を注入するための注液孔１０６ａが穿設されている。注液孔１０６ａは、電解液注入後に注液栓１０６ｂによって封止される。電解液としては、たとえば、エチレンカーボネート等の炭酸エステル系の有機溶媒に６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）等のリチウム塩が溶解された非水電解液を用いることができる。

電池蓋１０２には、ガス排出弁１０３が設けられている。ガス排出弁１０３は、プレス加工によって電池蓋１０２を部分的に薄肉化することで形成されている。なお、薄膜部材を電池蓋１０２の開口にレーザ溶接等により取り付けて、薄肉部分をガス排出弁としてもよい。ガス排出弁１０３は、角形二次電池１００が過充電等の異常により発熱してガスが発生し、電池容器内の圧力が上昇して所定圧力に達したときに開裂して、内部からガスを排出することで電池容器内の圧力を低減させる。

図３を参照して、捲回電極群１７０について説明する。図３は捲回電極群１７０を示す斜視図であり、捲回電極群１７０の巻き終り側を展開した状態を示している。発電要素である捲回電極群１７０は、長尺状の正極電極１７４および負極電極１７５をセパレータ１７３ａ，１７３ｂを介在させて捲回中心軸Ｗ周りに扁平形状に捲回することで積層構造とされている。

正極電極１７４は、正極箔１７１の両面に正極活物質合剤の層１７６が形成されてなる。正極活物質合剤は、正極活物質に結着材（バインダ）が配合されたものである。負極電極１７５は、負極箔１７２の両面に負極活物質合剤の層１７７が形成されてなる。負極活物質合剤は、負極活物質に結着材（バインダ）が配合されたものである。

正極箔１７１は、厚さ２０〜３０μｍ程度のアルミニウム箔であり、負極箔１７２は、厚さ１５〜２０μｍ程度の銅箔である。セパレータ１７３ａ，１７３ｂの素材はリチウムイオンが通過可能な微多孔質のポリエチレン樹脂である。正極活物質はマンガン酸リチウム等のリチウム含有遷移金属複酸化物であり、負極活物質はリチウムイオンを可逆に吸蔵、放出可能な黒鉛等の炭素材である。

捲回電極群１７０の幅方向、すなわち捲回方向に直交する捲回中心軸Ｗの方向の両端部は、一方が正極電極１７４の積層部とされ、他方が負極電極１７５の積層部とされている。一端に設けられる正極電極１７４の積層部は、正極活物質合剤層１７６が形成されていない正極未塗工部、すなわち正極箔１７１の露出部が積層されたものである。他端に設けられる負極電極１７５の積層部は、負極活物質合剤層１７７が形成されていない負極未塗工部、すなわち負極箔１７２の露出部が積層されたものである。正極未塗工部の積層部および負極未塗工部の積層部は、それぞれ予め押し潰され、それぞれ後述の蓋組立体１０７（図４参照）の正極集電体１８０および負極集電体１９０に超音波接合により接続され、電極群組立体１０９（図２参照）が形成される。

図４〜図６を参照して蓋組立体１０７の構成を詳しく説明する。図４は蓋組立体１０７を示す分解斜視図であり、図５は蓋組立体１０７の構成を示す断面図である。図５（ａ）は、図４のＢ−Ｂ線切断面図である。図５（ｂ）は、蓋組立体１０７の構成部材が組み立てられた状態を示す断面図であり、正極挿通部１４１ｂおよび負極挿通部１５１ｂの先端がかしめられる前の状態を示している。図５（ｃ）は、図１のＡ−Ａ線切断断面図であり、正極挿通部１４１ｂおよび負極挿通部１５１ｂの先端がかしめられた後の状態を示している。図５では負極側の構成を示しているが、正極側も同様の形状、構成であるため、便宜上、かっこ書きで正極側の構成要素の参照番号を付している。

図４および図５（ａ）に示すように、蓋組立体１０７は、電池蓋１０２と、電池蓋１０２の一端に設けられた正極外部端子１０４と、電池蓋１０２の他端に設けられた負極外部端子１０５と、一対の外部絶縁体１６０と、一対の内部絶縁体１６５と、一対のガスケット１６９と、正極集電体１８０および負極集電体１９０とを含んで構成されている。

正極外部端子１０４および正極集電体１８０の材質はアルミニウムである。正極外部端子１０４は、後述するように正極挿通部１４１ｂの先端が正極集電体１８０の座面部１８１にかしめられることで正極集電体１８０に電気的に接続される（図７参照）。負極外部端子１０５および負極集電体１９０の材質は銅合金である。負極外部端子１０５は、後述するように負極挿通部１５１ｂが負極集電体１９０の座面部１９１にかしめられることで負極集電体１９０に電気的に接続される（図７参照）。

正極外部端子１０４は、外部絶縁体１６０およびガスケット１６９を介して電池蓋１０２に取り付けられている。同様に、負極外部端子１０５は、外部絶縁体１６０およびガスケット１６９を介して電池蓋１０２に取り付けられている。正極集電体１８０および負極集電体１９０は、それぞれ内部絶縁体１６５を介して電池蓋１０２に取り付けられている。外部絶縁体１６０および内部絶縁体１６５の材質は、ポリプロピレン（ＰＰ）等の絶縁性を有する樹脂である。ガスケット１６９の材質は、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等の絶縁性を有する樹脂である。

角形二次電池１００は、図示しない他の角形二次電池とバスバーによって接続されて、組電池を構成する。本実施の形態では、図５（ｃ）において二点鎖線で示すバスバー１２３が、レーザ溶接により角形二次電池１００の外部端子１０４，１０５に接続される。

図６は、外部端子の部品図であって、図６（ａ）は外部端子の外観斜視図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＤ方向から見た外部端子の平面図、図６（ｃ）は図６（ｂ）のＣ−Ｃ線で切断した外部端子の断面図である。

図４、図５（ａ）および図６に示すように、正極外部端子１０４は、バスバー１２３がレーザ溶接により電気的に接続されるバスバー溶接部１４２と、正極集電体１８０がかしめ加工により電気的に接続される集電体接続部１４１とを有している。バスバー溶接部１４２と集電体接続部１４１とは電池蓋１０２上で一体に並設されている。

同様に、負極外部端子１０５は、バスバー１２３がレーザ溶接により電気的に接続されるバスバー溶接部１５２と、負極集電体１９０がかしめ加工により電気的に接続される集電体接続部１５１とを有している。バスバー溶接部１５２と集電体接続部１５１とは電池蓋１０２上で一体に並設されている。正極外部端子１０４および負極外部端子１０５は、それぞれ鍛造などにより成形される。

正極外部端子１０４のバスバー溶接部１４２は、矩形平板状とされ、電池容器の外部側に配置されている（図４および図５参照）。図６に示すように、バスバー溶接部１４２は、一方の面が外部絶縁体１６０の端子絶縁部１６０ａに当接される蓋側当接面１４２ｆとされ、蓋側当接面１４２ｆとは反対側の面が溶接面１４２ｓとされている。溶接面１４２ｓは電池蓋１０２に平行な平坦面であり、バスバー１２３と正極外部端子１０４とは、バスバー１２３が溶接面１４２ｓに当接した状態でレーザ溶接される（図５（ｃ）参照）。

同様に、負極外部端子１０５のバスバー溶接部１５２は、矩形平板状とされ、電池容器の外部側に配置されている（図４および図５参照）。図６に示すように、バスバー溶接部１５２は、一方の面が外部絶縁体１６０の端子絶縁部１６０ａに当接される蓋側当接面１５２ｆとされ、蓋側当接面１５２ｆとは反対側の面が溶接面１５２ｓとされている。溶接面１５２ｓは電池蓋１０２に平行な平坦面であり、バスバー１２３と負極外部端子１０５とは、バスバー１２３が溶接面１５２ｓに当接した状態でレーザ溶接される（図５（ｃ）参照）。

図５（ａ）および図６に示すように、正極外部端子１０４の集電体接続部１４１は、バスバー溶接部１４２から電池蓋１０２に沿って延在するベース部１４１ａと、ベース部１４１ａから電池容器の内側に向かって突設された正極挿通部１４１ｂと、正極挿通部１４１ｂの外周に設けられたシール部１４１ｃとを有している。ベース部１４１ａは、幅広側板１０１ａに直交する方向の長さがバスバー溶接部１４２に近づくにしたがって徐々に短くなるように形成されている。

図６（ｂ）および図６（ｃ）に示すように、ベース部１４１ａにおける電池蓋１０２側とは反対側の面は、後述のかしめ加工に用いられる治具の上型２０（図７参照）が押し当てられる治具当接面１４１ｓとされている。治具当接面１４１ｓは、バスバー溶接部１４２の溶接面１４２ｓと同一平面内において、溶接面１４２ｓから連続的に延在している。

同様に、図５（ａ）および図６に示すように、負極外部端子１０５の集電体接続部１５１は、バスバー溶接部１５２から電池蓋１０２に沿って延在するベース部１５１ａと、ベース部１５１ａから電池容器の内側に向かって突設された負極挿通部１５１ｂと、負極挿通部１５１ｂの外周に設けられたシール部１５１ｃとを有している。ベース部１５１ａは、幅広側板１０１ａに直交する方向の長さがバスバー溶接部１５２に近づくにしたがって徐々に短くなるように形成されている。

図６（ｂ）および図６（ｃ）に示すように、ベース部１５１ａにおける電池蓋１０２側とは反対側の面は、後述のかしめ加工に用いられる治具の上型２０（図７参照）が押し当てられる治具当接面１５１ｓとされている。治具当接面１５１ｓは、バスバー溶接部１５２の溶接面１５２ｓと同一平面内において、溶接面１５２ｓから連続的に延在している。

図５および図６に示すように、正極挿通部１４１ｂは、ベース部１４１ａから電池容器の内側に向かって突出し、電池蓋１０２の貫通孔１０２ｈを貫通するように設けられている。正極挿通部１４１ｂは、ベース部１４１ａから電池容器の内側に向かって突設された円柱形状の基端側挿通部１４１ｂ１と、基端側挿通部１４１ｂ１から電池容器の内側に向かって突設された円筒形状の先端側挿通部１４１ｂ２とを有している。先端側挿通部１４１ｂ２の外径は、基端側挿通部１４１ｂ１の外径よりも小さく形成され、先端側挿通部１４１ｂ２と基端側挿通部１４１ｂ１との間には当接段部１４１ｆが形成されている。先端側挿通部１４１ｂ２は、後述するように正極集電体１８０の座面部１８１にかしめ固定される部分である（図７参照）。

同様に、図５および図６に示すように、負極挿通部１５１ｂは、ベース部１５１ａから電池容器の内側に向かって突出し、電池蓋１０２の貫通孔１０２ｈを貫通するように設けられている。負極挿通部１５１ｂは、ベース部１５１ａから電池容器の内側に向かって突設された円柱形状の基端側挿通部１５１ｂ１と、基端側挿通部１５１ｂ１から電池容器の内側に向かって突設された円筒形状の先端側挿通部１５１ｂ２とを有している。先端側挿通部１５１ｂ２の外径は、基端側挿通部１５１ｂ１の外径よりも小さく形成され、先端側挿通部１５１ｂ２と基端側挿通部１５１ｂ１との間には当接段部１５１ｆが形成されている。先端側挿通部１５１ｂ２は、後述するように負極集電体１９０の座面部１９１にかしめ固定される部分である（図７参照）。

図５（ａ）および図６に示すように、先端側挿通部１４１ｂ２には、先端側から基端側に向かって窪むように形成された円形状の凹部（以下、内側凹部１４１ｈと記す）が設けられている。ベース部１４１ａには治具当接面１４１ｓから電池容器の内側に向かって窪むように形成された円形状の凹部（以下、外側凹部１４１ｇと記す）が設けられている。外側凹部１４１ｇおよび内側凹部１４１ｈのそれぞれの中心軸は一致しており、外側凹部１４１ｇの径は、内側凹部１４１ｈの径に比べて小さい。

同様に、先端側挿通部１５１ｂ２には、先端側から基端側に向かって窪むように形成された円形状の凹部（以下、内側凹部１５１ｈと記す）が設けられている。ベース部１５１ａには治具当接面１５１ｓから電池容器の内側に向かって窪むように形成された円形状の凹部（以下、外側凹部１５１ｇと記す）が設けられている。外側凹部１５１ｇおよび内側凹部１５１ｈのそれぞれの中心軸は一致しており、外側凹部１５１ｇの径は、内側凹部１５１ｈの径に比べて小さい。

図５（ａ）および図６に示すように、正極外部端子１０４のシール部１４１ｃは、基端側挿通部１４１ｂ１の外周において、ベース部１４１ａから電池容器の内側に向かって突出している。シール部１４１ｃの円環状端面は、後述するガスケット１６９の鍔部１６９ｂを押圧する面であり、図６（ａ）に示すように、この円環状端面には、円環状の第１突起１４１ｃ１および第２突起１４１ｃ２が設けられている。

同様に、図５（ａ）および図６に示すように、負極外部端子１０５のシール部１５１ｃは、基端側挿通部１５１ｂ１の外周において、ベース部１５１ａから電池容器の内側に向かって突出している。シール部１５１ｃの円環状端面は、後述するガスケット１６９の鍔部１６９ｂを押圧する面であり、図６（ａ）に示すように、この円環状端面には、円環状の第１突起１５１ｃ１および第２突起１５１ｃ２が設けられている。

図４および図５（ａ）に示すように、電池蓋１０２には、正極挿通部１４１ｂの基端側挿通部１４１ｂ１および負極挿通部１５１ｂの基端側挿通部１５１ｂ１が挿通される一対の貫通孔１０２ｈが設けられている。

図４および図５を参照して、外部絶縁体１６０について説明する。正極側の外部絶縁体１６０と負極側の外部絶縁体１６０とは同様の形状であるため、負極側の外部絶縁体１６０について代表して説明する。外部絶縁体１６０は、端子絶縁部１６０ａと、覆い壁１６０ｂと、ガスケット１６９が挿着される貫通孔１６０ｈとを有している。

端子絶縁部１６０ａは、負極外部端子１０５のバスバー溶接部１５２と電池蓋１０２との間に介在して負極外部端子１０５と電池蓋１０２とを絶縁している。覆い壁１６０ｂは、外部絶縁体１６０の外縁を構成し、負極外部端子１０５のうち電池容器の外部に露出するバスバー溶接部１５２とベース部１５１ａの側面の一部を覆っている。

なお、正極側についても同様に、絶縁性を有する外部絶縁体１６０が電池蓋１０２と正極外部端子１０４との間に配置され、正極外部端子１０４と電池蓋１０２との絶縁性が確保されている。

図５を参照して、ガスケット１６９について説明する。正極側のガスケット１６９と負極側のガスケット１６９とは同様の形状であるため、負極側のガスケット１６９について代表して説明する。ガスケット１６９は、円筒状の筒部１６９ａと、筒部１６９ａの一端に設けられた鍔部１６９ｂとを備えている。ガスケット１６９は、負極挿通部１５１ｂの基端側挿通部１５１ｂ１に装着される。

ガスケット１６９の筒部１６９ａは、電池蓋１０２の貫通孔１０２ｈと、負極挿通部１５１ｂの基端側挿通部１５１ｂ１との間に介在するように配置されている。ガスケット１６９の鍔部１６９ｂは、シール部１５１ｃによって電池蓋１０２に向かって押圧され、所定量圧縮された状態で電池蓋１０２の外表面とシール部１５１ｃの円環状端面との間に介在するように配置されている。このようにガスケット１６９が配置されることで、負極外部端子１０５と電池蓋１０２との間が封止されている。ガスケット１６９は上記したように絶縁性を有しているため、負極外部端子１０５と電池蓋１０２とは電気的に絶縁されている。なお、正極側についても同様に、絶縁性を有するガスケット１６９が配置されることで、正極外部端子１０４と電池蓋１０２との間が封止されている。

図６（ａ）に示す円環状の第１突起１４１ｃ１，１５１ｃ１および第２突起１４１ｃ２，１５１ｃ２が、ガスケット１６９の鍔部１６９ｂを全周に亘って圧縮しているため、電池容器内部の気密性を確保できる。

図４を参照して、捲回電極群１７０の正極電極１７４と正極外部端子１０４とを電気的に接続する正極集電体１８０、ならびに、捲回電極群１７０の負極電極１７５と負極外部端子１０５とを電気的に接続する負極集電体１９０について説明する。

図４に示すように、正極集電体１８０は、電池蓋１０２の内面に沿う座面部１８１と、座面部１８１の側部から略直角に曲がって、電池缶１０１の幅広側板１０１ａに沿いながら電池缶１０１の底板１０１ｃに向かって延在する平面板１８２と、平面板１８２の下端に設けた傾斜部１８５により接続される接合平面部１８３とを備えている。座面部１８１には、正極挿通部１４１ｂの先端側挿通部１４１ｂ２が挿通される貫通孔が設けられている。

同様に、負極集電体１９０は、電池蓋１０２の内面に沿う座面部１９１と、座面部１９１の側部から略直角に曲がって、電池缶１０１の幅広側板１０１ａに沿いながら電池缶１０１の底板１０１ｃに向かって延在する平面板１９２と、平面板１９２の下端に設けた傾斜部１９５により接続される接合平面部１９３とを備えている。座面部１９１には、負極挿通部１５１ｂの先端側挿通部１５１ｂ２が挿通される貫通孔が設けられている。

正極集電体１８０の座面部１８１と電池蓋１０２との間、ならびに、負極集電体１９０の座面部１９１と電池蓋１０２との間のそれぞれには、矩形平板状の内部絶縁体１６５が配置されている。このため、正極集電体１８０と電池蓋１０２、ならびに、負極集電体１９０と電池蓋１０２とが、それぞれ内部絶縁体１６５によって絶縁されている。正極側の内部絶縁体１６５と負極側の内部絶縁体１６５とは同様の形状であり、正極側の内部絶縁体１６５には正極挿通部１４１ｂの基端側挿通部１４１ｂ１が貫通する貫通孔が設けられ、負極側の内部絶縁体１６５には負極挿通部１５１ｂの基端側挿通部１５１ｂ１が貫通する貫通孔が設けられている。

図５（ｂ）に示すように、正極挿通部１４１ｂは、基端側挿通部１４１ｂ１にガスケット１６９が装着された状態で、電池蓋１０２の貫通孔１０２ｈおよび内部絶縁体１６５の貫通孔に挿通される。正極挿通部１４１ｂの先端側挿通部１４１ｂ２は、正極集電体１８０の座面部１８１に形成された貫通孔に挿通されている。図示するように、基端側挿通部１４１ｂ１の外径は、座面部１８１の貫通孔の径よりも大きく、基端側挿通部１４１ｂ１と先端側挿通部１４１ｂ２との間に形成される当接段部１４１ｆが座面部１８１に当接される。つまり、基端側挿通部１４１ｂ１は座面部１８１の貫通孔には挿通されない。先端側挿通部１４１ｂ２の先端が座面部１８１にかしめられると、図５（ｃ）に示すように、正極カシメ部１４１ｅが形成される。

その結果、座面部１８１は正極カシメ部１４１ｅと当接段部１４１ｆとによって挟持され、正極集電体１８０と正極外部端子１０４とが電気的に接続される。ガスケット１６９の鍔部１６９ｂは、シール部１４１ｃと電池蓋１０２の外表面とで挟まれ、所定量圧縮された状態で保持される。なお、正極カシメ部１４１ｅと正極集電体１８０の座面部１８１とは、かしめ固定された後、レーザ溶接してもよい。

同様に、図５（ｂ）に示すように、負極挿通部１５１ｂは、基端側挿通部１５１ｂ１にガスケット１６９が装着された状態で、電池蓋１０２の貫通孔１０２ｈおよび内部絶縁体１６５の貫通孔に挿通される。負極挿通部１５１ｂの先端側挿通部１５１ｂ２は、負極集電体１９０の座面部１９１に形成された貫通孔に挿通されている。図示するように、基端側挿通部１５１ｂ１の外径は、座面部１９１の貫通孔の径よりも大きく、基端側挿通部１５１ｂ１と先端側挿通部１５１ｂ２との間に形成される当接段部１５１ｆが座面部１９１に当接される。つまり、基端側挿通部１５１ｂ１は座面部１９１の貫通孔には挿通されない。先端側挿通部１５１ｂ２の先端が座面部１９１にかしめられると、図５（ｃ）に示すように、負極カシメ部１５１ｅが形成される。

その結果、座面部１９１は負極カシメ部１５１ｅと当接段部１５１ｆとによって挟持され、負極集電体１９０と負極外部端子１０５とが電気的に接続される。ガスケット１６９の鍔部１６９ｂは、シール部１５１ｃと電池蓋１０２の外表面とで挟まれ、所定量圧縮された状態で保持される。なお、負極カシメ部１５１ｅと負極集電体１９０の座面部１９１とは、かしめ固定された後、レーザ溶接してもよい。

図７を参照してかしめ工程について説明する。正極集電体１８０の座面部１８１に対する正極挿通部１４１ｂのかしめ工程と、負極集電体１９０の座面部１９１に対する負極挿通部１５１ｂのかしめ工程とは同様の工程であるため、代表して負極側のかしめ工程について説明する。なお、説明の便宜上、図示するように上下方向を規定する。

図７（ａ）に示すように、蓋組立体１０７の上方に、かしめ治具の上型２０を配置し、蓋組立体１０７の下方にかしめ治具の下型２２を配置する。かしめ治具の上型２０は、集電体接続部１５１の治具当接面１５１ｓに当接する平坦な平面部と、平面部から下方に突設された円柱状の凸部２１とを備えている。かしめ治具の下型２２は、先端が円錐形状とされている。

ベース部１５１ａの治具当接面１５１ｓに、上型２０の平面部を当接させる。ここで、上型２０の接触面積を広くするために、上型２０を治具当接面１５１ｓだけでなく、溶接面１５２ｓに接触させるようにしてもよい。

かしめ治具の上型２０の凸部２１を外側凹部１５１ｇに嵌合させることで、かしめ治具に対する負極外部端子１０５の位置決めを容易かつ精度よく行うことができる。なお、負極外部端子１０５の治具当接面１５１ｓおよび溶接面１５２ｓには、かしめ治具の上型２０が配置される側に突出するものが形成されていない。換言すれば、図７（ａ）に示すように、溶接面１５２ｓと治具当接面１５１ｓとを含む仮想平面Ｖから上側（すなわち電池蓋１０２側とは反対側）に突出するものが負極外部端子１０５に設けられていない。このため、かしめ治具の上型２０の位置決め作業性がよい。

上型２０を治具当接面１５１ｓに当接させた状態で、下型２２を負極挿通部１５１ｂの内側凹部１５１ｈに圧入する。これにより、円筒状の先端側挿通部１５１ｂ２の先端が外側に押し広げられる。先端側挿通部１５１ｂ２の先端が拡径されることで、負極集電体１９０、負極外部端子１０５、ガスケット１６９、外部絶縁体１６０および内部絶縁体１６５が電池蓋１０２に対して仮止めされる。

円錐形状の下型２２の種類を、順次に先端角度の大きいものに交換して負極挿通部１５１ｂの内側凹部１５１ｈに圧入し、徐々に負極挿通部１５１ｂの先端を外側に押し広げ、拡径する。なお、各工程において、上型２０の凸部２１が外側凹部１５１ｇに嵌合されているため、下型２２を精度よく負極挿通部１５１ｂの内側凹部１５１ｈに圧入することができる。

図７（ｂ）に示すように、電池蓋１０２と平行な平面視円形状の平面部２３ａと、平面部２３ａから電池蓋１０２に向かって傾斜する平面視円環状の傾斜部２３ｂとを有する下型２３を準備する。下型２３を負極挿通部１５１ｂの先端に押し付けることで、平面視円環状の負極カシメ部１５１ｅが形成される。このように、負極挿通部１５１ｂが負極集電体１９０の座面部１９１にかしめられることで、負極集電体１９０、負極外部端子１０５、ガスケット１６９、外部絶縁体１６０および内部絶縁体１６５が電池蓋１０２に対して締め付け固定され、一体化される。なお、正極挿通部１４１ｂも同様に正極集電体１８０の座面部１８１にかしめられることで、正極集電体１８０、正極外部端子１０４、ガスケット１６９、外部絶縁体１６０および内部絶縁体１６５が電池蓋１０２に対して締め付け固定され、一体化される。

上述した本実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）バスバー溶接部１４２と集電体接続部１４１とは電池蓋１０２上で一体に並設され、バスバー溶接部１５２と集電体接続部１５１とは電池蓋１０２上で一体に並設されている。このため、接触抵抗を低減することができるとともに、角形二次電池１００の組立工数を節減し、歩留りを向上することができる。

特許文献１に記載の二次電池では、外部端子が接続部材（かしめ部材）を介して集電体に接続されている。このため、特許文献１に記載の二次電池では、部品点数ならびに導通経路上の接続箇所が多かった。これに対して、本実施の形態では、外部端子１０４，１０５のそれぞれが直接に集電体１８０，１９０に接続されており、特許文献１に記載の二次電池に比べて、部品点数が少ない簡素な構成とされ、接続箇所が少ないため組立工数を節減できる。また、本実施の形態では、特許文献１に記載の二次電池に比べて接触抵抗の低減が図られている。

（２）正極外部端子１０４の治具当接面１４１ｓは溶接面１４２ｓと同一平面内において溶接面１４２ｓから延在し、負極外部端子１０５の治具当接面１５１ｓは溶接面１５２ｓと同一平面内において溶接面１５２ｓから延在している。このため、かしめ加工の作業性がよく、角形二次電池１００の歩留りを向上することができる。

特許文献１に記載の外部端子のように、バスバー接合部とかしめ固定部とが段違いに設けられた構造は、かしめ固定部において、かしめ治具を接触させることのできる面積が小さいため、精度よくかしめ加工を行うことが難しい構造であった。また、外部端子のバスバー接合部がかしめ治具の位置決めの障害物となり、位置決めに手間がかかることも考えられる。

これに対して、本実施の形態では、位置決めの際に障害物となるものが無いため、作業性の向上を図ることができる。また、治具当接面１４１ｓ，１５１ｓだけでなく溶接面１４２ｓ，１５２ｓを利用してかしめ加工を行うことができ、かしめ治具の接触面積を広くとることができるため、精度よくかしめ加工を行うことができる。

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
（１）上記した実施の形態では、外部端子１０４，１０５におけるかしめ治具の上型２０が当接される側の面（図７に示す上側の外表面）は、外側凹部１４１ｇ，１５１ｇの他は電池蓋１０２に平行な平坦面とされていたが、本発明はこれに限定されない。外側凹部１４１ｇ，１５１ｇの他に窪みや孔を設けてもよいし、治具当接面１４１ｓ，１５１ｓが溝を介して溶接面１４２ｓ，１５２ｓから延在するように設けられていてもよい。外部端子１０４，１０５は、それぞれかしめ治具の上型２０を配置する側に突出するものが形成されていない種々の形状を採用することができる。

（２）上記した実施の形態では、外部端子１０４，１０５に図７（ａ）に示した仮想平面Ｖから上側に突出する突起部を設けない例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、外部端子１０４，１０５における電池容器中央側の端部に、仮想平面Ｖから上側に突出する突起部を設けてもよい。少なくとも、溶接面１４２ｓ，１５２ｓ、および、治具当接面１４１ｓ，１５１ｓ、ならびに、溶接面１４２ｓ，１５２ｓと治具当接面１４１ｓ，１５１ｓとの間に仮想平面Ｖから上側に突出する突起部を設けないようにすることで、かしめ治具の位置決め作業性の向上を図ることができ、治具当接面１４１ｓ，１５１ｓだけでなく溶接面１４２ｓ，１５２ｓの一部にかしめ治具の上型２０の平面部を当接させることで、精度よくかしめ加工を行うことができる。

（３）正極外部端子１０４、正極集電体１８０および正極箔１７１の材質は、アルミニウムに限定されることなく、アルミニウム合金としてもよい。負極外部端子１０５および負極集電体１９０の材質は、銅合金に限定されることなく、銅としてもよい。負極箔１７２の材質は、銅に限定されることなく、銅合金としてもよい。

（４）上記した実施の形態では、正極外部端子１０４および負極外部端子１０５の両方を同様の形状としたが、本発明はこれに限定されない。正負極外部端子１０４，１０５の一方にのみ、上記した実施の形態の形状を採用するようにしてもよい。

（５）蓄電素子として、リチウムイオン二次電池を一例に説明したが本発明はこれに限定されない。ニッケル水素電池などの他の二次電池や、リチウムイオンキャパシタや電解二重層コンデンサなど、種々の蓄電素子に本発明を適用できる。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

Claims (4)

1. 蓄電素子であって、
   電極を有する発電要素と、
   前記発電要素を収容する缶と、
   前記缶の開口を封止する蓋と、
   前記蓋に配置される外部端子と、
   前記発電要素の電極と前記外部端子とを接続する集電体とを備え、
   前記外部端子は、バスバーが溶接されるバスバー溶接面を有するバスバー溶接部と、かしめ治具当接面を有する集電体接続部とを備え、
   前記集電体接続部は、前記蓋の貫通孔に挿通され、先端が前記集電体にかしめ固定された挿通部を備え、
   前記バスバー溶接部と前記集電体接続部とは前記蓋上で一体に並設され、
   前記治具当接面は、前記バスバー溶接面と同一平面内において、前記バスバー溶接面から延在している蓄電素子。
2. 請求項１に記載の蓄電素子において、
   前記外部端子には、前記バスバー溶接面と前記かしめ治具当接面とを含む仮想平面から前記蓋側とは反対側に突出するものが設けられていない蓄電素子。
3. 請求項１または２に記載の蓄電素子において、
   前記挿通部は、前記集電体の貫通孔に挿通される先端側挿通部と、前記集電体の貫通孔に挿通されない基端側挿通部とを有し、
   前記基端側挿通部と前記先端側挿通部との間には、前記集電体に当接される当接段部が設けられ、
   前記集電体が前記先端側挿通部の先端と前記当接段部とで挟持されるように、前記先端側挿通部の先端が前記集電体にかしめ固定されている蓄電素子。
4. 請求項１または２に記載の蓄電素子において、
   前記外部端子と前記蓋との間には、前記蓋と前記外部端子との間を封止するシール部材が設けられ、
   前記挿通部の外周には、前記シール部材を押圧するシール部が設けられている蓄電素子。
   

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