JP5618123B2

JP5618123B2 - 密閉型電池

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Publication number: JP5618123B2
Application number: JP2009135584A
Authority: JP
Inventors: 太田　忠伸; 忠伸太田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-06-04
Filing date: 2009-06-04
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2029-06-04
Also published as: JP2010282848A

Description

本発明は、リチウムイオン電池等の密閉型電池に関し、詳しくは、電池ケースに設けられた端子引出孔が環状のシール部材でシールされた構造の密閉型電池に関する。

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。この種の密閉型電池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２００８−１９２５５２号公報

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、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該ケースの内部から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（例えば特許文献１等）。

この種のシール構造の一つとして、図１６に示したシール構造が検討されている。図１６の例では、ケース２１０の端子引出孔２１２に電極端子２３０のリベット部２３４を貫通させ、ケース２１０と電極端子（台座部２３２）との間にシール部材２２０を配置する。そして、図１７に示すように、かしめ治具２４０を用いてリベット部２３４を端子軸方向に加圧してかしめることにより、ケース２１０と電極端子（台座部２３２）との間でシール部材２２０を圧縮する。これにより、ケース２１０と電極端子（台座部２３２）との隙間を塞いで端子引出孔２１２のシール性を確保している。

しかしながら、図１７に示した構造では、リベット部２３４をかしめて部材２２０を圧縮するときに、リベット部２３４の先端（外側面）２３７が外径側に逃げるため、外周側の荷重が２方向（即ちシール部材２２０の圧縮方向とリベット部２３４の拡径方向と）に分散されてしまう。そのため、シール部材２２０の内外で圧縮荷重差が生じ、図１７のグラフに示すように、内周側２２４が外周側２２６に比べて過圧縮される場合がある。こうした圧縮寸法のバラツキは、圧縮率が大きいところでは過度の荷重によってシール部材が割れやすくなり、逆に圧縮率が小さいところでは圧縮量が不足してシール性能が低下するため、漏液等の不良が発生する要因になってしまう。

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、端子引出孔のシール性能が良好な密閉型電池を提供することである。他の目的は、そのような性能を有する密閉型電池の製造方法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、電極体および電解質を収容する電池ケースと、上記ケースに設けられた端子引出孔の周縁部分に配置され、貫通孔を有する環状のシール部材と、台座部に突設したリベット部を有するリベット状の電極端子であって、当該リベット部がケース内側又は外側から上記シール部材の貫通孔と上記ケースの端子引出孔とを貫通するように設けられた電極端子とを備える。そして、上記リベット部は、上記シール部材を端子軸方向に圧縮するようにかしめられており、当該かしめられた部分の上端面（典型的にはかしめ時にかしめ治具のパッドにより押圧される面）と端子軸方向に垂直な平面とのなす角度が２°〜１５°の範囲内であることを特徴とする。

また、本発明は、上記構成を有する密閉型電池の製造方法を提供する。即ち、電極体および電解質を収容する電池ケースと、上記ケースに設けられた端子引出孔の周縁部分に配置され、貫通孔を有する環状のシール部材と、台座部に突設したリベット部を有するリベット状の電極端子とを備えた密閉型電池の製造方法である。この方法は、上記電極端子のリベット部をケース内側又は外側から上記シール部材の貫通孔と上記ケースの端子引出孔とを貫通させるように配置する工程と、上記配置したリベット部を、上記シール部材を端子軸方向に圧縮するようにかしめるとともに、当該かしめられた部分の上端面（典型的にはかしめ時にかしめ治具のパッドにより押圧される面）が端子軸方向に垂直な平面に対して２°〜１５°の角度で傾くようにかしめる工程とを含む。

なお、本明細書では、上下方向を規定する際に、電池ケースに固定したリベット端子の軸方向において、リベット部が位置する側を上方向とし、台座部が位置する側を下方向として規定する。また、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。

本発明の構成によれば、リベット部のかしめ部分の上端面が端子軸方向に垂直な平面に対して所定の角度で傾くようにリベット部をかしめることにより、かしめ部分に径方向の内向きの負荷がかかるため、リベット部の拡径方向（径方向の外向き）への荷重の分散を抑制することができる。これにより、かしめ荷重をシール部材に均等に（場所による圧縮荷重差なく）加えることができ、シール部材を均一な厚みに圧縮することができる。したがって、ケースとリベット端子（台座部）との間を、シール部材を挟んで適切に密着させることでき、ケースとリベット端子との隙間を塞ぐことができる。すなわち、本発明によれば、端子引出孔のシール性が良好で、液漏れの発生のない、品質安定性に優れた密閉型電池を提供することができる。

ここに開示されるいずれかの密閉型電池（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。

一実施形態に係る電池の要部断面を模式的に示す断面図である。従来の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。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４のＶ−Ｖ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リベット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。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。実施例に係る電池の要部断面を模式的に示す断面図である。圧縮率の測定位置による変位を示すグラフである（実施例）。比較例に係る電池の要部断面を模式的に示す断面図である。圧縮率の測定位置による変位を示すグラフである（比較例）。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。従来の電池の製造過程を模式的に示す断面図である。従来の電池の製造過程を模式的に示す断面図である。

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。

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に、本実施形態に係る密閉型電池１００の要部断面を示す。図１に示すように、密閉型電池１００は、電池ケース２０と環状のシール部材５０と電極端子３０とを備えている。また、ガスケット７０と外部端子４０とを備えている。

電池ケース２０は、電極体８０を電解液とともに収容するケースであり、その一部に端子引出孔２２が設けられている。端子引出孔２２は、電極端子３０をケースの内部から外部に引き出すための引出孔であり、ケース２０の表面と裏面を貫通するように設けられている。

端子引出孔２２を囲む周縁部分には、環状のシール部材５０が取り付けられている。シール部材５０は、端子軸方向に圧縮可能な弾性材（ここではＥＰＤＭゴム）から構成されている。シール部材５０は、ケース２０の端子引出孔２２に対応する位置に貫通孔５２を有する。この貫通孔５２は、電極端子３０のリベット部３２を嵌合する程度の大きさの内径を有している。

電極端子３０は、リベット状の電極端子（以下、「リベット端子」ともいう。）であり、台座部３４と、台座部３４から突設したリベット部３２を有する。台座部３４は、ケース２０の引出孔２２の外形よりも外周側に広がった板状部材であり、その下面に集電部３６が取り付けられている。集電部３６は、電極体８０の正極または負極と電気的に接続されている。ここでは台座部３４と集電部３６とが一体に形成されているが、台座部３４と集電部３６とを別体としてもよい。

リベット部３２は、台座部３４の上面からケース外方まで略垂直に延びて配置されている。リベット部３２は、ケース内側からシール部材５０の貫通孔５２とケース２０の端子引出孔２２とを貫通するように配置されている。そして、リベット部３２の先端を放射状に拡径し、外部部材４０の上面に押し広げることによりリベット部３２がかしめられている。図１の二点鎖線は、かしめる前のリベット部３３を表している。このようにリベット部３２の先端を外部部材４０の上面にかしめることにより、リベット端子３０と外部端子４０とが固定される。その際、リベット部３３のかしめ部分と台座部３４との間で、シール部材５０、ケース２０、ガスケット７０および外部端子４０を挟持してこれらを押圧することにより、シール部材５０が端子軸方向に圧縮され、ケース２０と台座部３４とがシール部材５０を挟んで密着する。このことによって、ケース２０とリベット端子３０間のシール性が確保されている。

ここで本実施形態では、リベット部３２をかしめてシール部材５０を圧縮する際に、当該かしめられた部分の上端面３８が端子軸方向に垂直な平面９８に対して２°〜１５°の角度で傾くようにかしめることを特徴の一つとする。即ち、当該かしめられた部分の上端面３８と端子軸方向に垂直な平面９８とのなす角度（以下「かしめ角度」ともいう。）が２°〜１５°の範囲内となっている（本実施形態ではθ＝５°）。

図２に、従来のかしめ構造の製造工程図を、図３に、本実施形態のかしめ構造の製造工程図をそれぞれ示してある。

図２の従来構造では、かしめ治具９５を端子軸方向の下方にプレスすることによって、かしめ部分の上端面３８が平らになるように（すなわちθ＝０°となるように）リベット部３２の先端をかしめていた。しかし、このように上端面３８が平らになるようにプレスを行うと、リベット部３２の先端（外側面）３７が外径側に膨らんで逃げるため、外周側の荷重が２方向（即ちシール部材５０の圧縮方向とリベット部３２の拡径方向と）に分散されてしまう。そのため、シール部材５０の内外で圧縮荷重差が生じ、内周側５６が外周側５４に比べて過圧縮される場合がある（典型的には、シール部材５０の中央部分が沈み込むように圧縮されがちになる）。

一方、本実施形態では、図３に示すように、かしめ治具のパッド９６を加工軸（端子軸方向）に対して角度θだけ傾けて下方にプレスすることにより、かしめられた部分の上端面３８が端子軸方向に垂直な平面９８に対して２°〜１５°の角度で傾くようにリベット部３２の先端をかしめている。このようにかしめ角度θで傾斜するようにリベット部３２の先端をかしめることにより、かしめ部分に径方向の内向きの負荷がかかるため、リベット部３２が拡径する方向（径方向の外向き）への荷重の分散を抑制することができる。これにより、かしめ荷重をシール部材に均等に（場所による圧縮荷重差なく）加えることができ、シール部材を均一な厚みに圧縮することができる。したがって、本実施形態によれば、ケース２０とリベット端子（台座部３４）との間を、シール部材５０を挟んで適切に密着させることでき、ケース２０とリベット端子３０との隙間を塞ぐことができる。すなわち、本実施形態によれば、端子引出孔２４のシール性が良好で、液漏れの発生のない、品質安定性に優れた密閉型電池１００を提供することができる。

上記作用を考慮すると、かしめ角度θは、２°〜１５°の範囲内であることが好ましい。この範囲よりも小さすぎると、圧縮荷重の分散を抑制する効果が十分に得られない場合がある。また、この範囲よりも大きすぎると、径方向内向きにかかる負荷が大きすぎて内外の荷重差が逆転する場合（即ち内周側５６に比べて外周側５４が過圧縮になること）がある。したがって、かしめ角度θの範囲は、概ね２°〜１５°程度であり、好ましくは３°〜１０°程度であり、より好ましくは３°〜７°程度であり、通常は５°±２°となるように調整するとよい。

このような角度θをつけたかしめ加工は、例えば、図３に示すような、回転ヘッド９６を有するロータリかしめ機を用いて行うことができる。この場合、回転ヘッド９６を加工中心軸（リベット部３２の軸線）に対して角度θだけ傾斜させ、加工中心軸の回りに回転させることによって歳差運動をさせる。その状態で回転ヘッド９６をリベット部３２の先端に押し込むことにより、角度θをつけたかしめ加工を行うことができる。かしめ角度θの調整は、加工中心軸に対する回転ヘッド９６の傾き角を適宜調整して行うとよい。

以下、図４および図５を参照しつつ、上述したリベット端子３０を用いて正極端子１０および負極端子１１０を電池ケースの蓋体２２に取り付ける場合について説明する。なお、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１００の姿勢を限定するものではない。

図４および図５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１００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８０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８０に接続された正極端子１０および負極端子１１０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１０は、外部端子４０と、外部端子４０を蓋体２２に固定するリベット状の正極端子（リベット端子）３０と、を備えている。リベット端子３０は、端子引出孔２４の外形よりも外周側に広がった台座部３４と、台座部３４から突設したリベット部３２を有する。外部端子４０およびリベット端子３０は、リベット端子３０のリベット部３２を外部端子４０のリベット孔４２に貫通させてかしめ加工を施すことにより接続（締結）されている。上記かしめ加工は、図５に示すように、リベット端子３０の台座部３４と外部端子４０との間（すなわち被締結部位間）にシール部材５０、蓋体２２および外側絶縁部材７０を挟んで行われる。図５には、かしめ加工前におけるリベット部３３の形状を二点鎖線で示している。このかしめ加工により、正極端子１０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の内壁面２３と当該部分に対向するリベット端子３０の台座部３４との間でシール部材５０を圧縮して該引出孔２４をシールしている。

なお、外部端子４０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４２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４に示すようにボルト６４およびナット６６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６２を連結（固定）し得るように構成されている。

負極端子１１０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１４０はリベット端子１３０と外部端子１４０とを備え、リベット端子１３０のリベット部１３２を外部部材１４０にかしめることにより両端子部材１３０，１４０が接続されている。上記かしめは、正極側と同様に、両端子部材１３０，１４０の間にシール部材５０、蓋体２２および外側絶縁部材７０を挟んで行われる。外部端子１４０は第一接続部１４７と第二接続部１４９とを有する階段状に形成されており、第二接続部１４９は外部接続用の接続部材１６２を連結（固定）し得るように構成されている。

捲回電極体８０は、図６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）８２および負極（負極シート）８４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）８６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８２と負極シート８４とは幅方向に位置をややずらして、セパレータシート８６の幅方向の一端および他端からシート８２，８４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８０の捲回軸方向の一方および他方の端部には、正極シート８２の幅方向の一端が捲回コア部分８１（すなわち正極シート８２と負極シート８４とセパレータシート８６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）８２Ａと、負極シート８４の幅方向の一端が捲回コア部分８１から外方にはみ出した部分（負極シートはみ出し部分）８４Ａとがそれぞれ形成されている。

かかる捲回電極体８０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８２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８４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８２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８４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８２Ａには、図６に示すように、正極端子１０を構成するリベット端子３０の一端が、例えばレーザ溶接により接続されている。このリベット端子３０は、上記一端から捲回電極体０の径方向外側に延びる板状（帯状）の台座部３４と、台座部３４の他端に続いて形成され電極体８０の外周に沿って軸方向（台座部の延びる方向に対して略直角方向）に延びる板状（帯状）の集電部３６と、台座部３４の板面から電池の外方向に略垂直に延びるリベット部３２とを備える。リベット端子３０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。本実施形態のリベット端子３０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１１０を構成するリベット端子１３０の一端が、例えば抵抗溶接により接続されている。このリベット端子１３０は、正極側のリベット端子３０と同様に形成された台座部１３４、集電部１３６およびリベット部１３２を備える。リベット端子１３０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。本実施形態のリベット端子１３０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１００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を通してリベット端子３０，１３０と外部端子４０，１４０とを接続することにより電極端子１０，１１０を形成する。これにより蓋体２２（端子引出孔２４）に正極端子１０および負極端子１１０を取り付ける。上述のように正極端子１０と負極端子１１０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１０側を例として上記接続（かしめ加工）の過程を具体的に説明する。

図７に示すように、正極端子１０を構成するリベット端子３０のリベット部３２をドーナツ盤状（孔開き円盤状）のシール部材５０の貫通孔５２に貫通させて、該シール部材５０をリベット部３２周囲の台座部３４上に配置する。また、集電部３６の外縁に係合させて内側絶縁部材（ガスケット）７８を配置する。これらシール部材５０および内側絶縁部材７８が配置されたリベット端子３０のリベット部３２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７０の筒部７２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３２の外周との直接接触が阻まれている。外側絶縁部材７０は、筒部７２に続いて形成され蓋体２２の外面に沿って広がる皿部７４を有する。この皿部７４の窪みに合わせて外部端子４０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４２を有する。リベット孔４２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４２を貫通してリベット部３２がケース外側に突出している。

外部端子４０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。本実施形態の外部端子４０はＳＵＳ製である。なお、負極側の外部端子１４０（図４参照）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部端子１４０はＳＵＳ製である。

シール部材５０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）、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５０は例えばＥＰＤＭ製である。

絶縁部材７０，７８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７８の構成材料と外側絶縁部材７０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７０，７８はいずれもＰＰＳ製である。

なお、リベット端子３０は、該リベット端子３０の台座部３４を下方から支持するかしめ台９２の上に配置されている。また、外部端子４０の第一接続部４７上には、押圧治具９４が配置されている。押圧治具９４は、外部端子４０（第一接続部４７）の反り等を防止するために外部端子４０（第一接続部４７）に所定の押圧力を付与するものである。

以上のように各部材を配置したら、次に、外部端子４０のリベット孔４２から突出したリベット部３２の先端をかしめる。まず、図７に示すような、先端が円錐状となったかしめ治具９０をリベット部３２の内孔３９に向けて押し付ける。かしめ治具９０を押し付けることで、図８に示すように、リベット部３２の先端が外側に押し広げられ、放射状に拡径する。なお、この実施形態では、リベット部３２の先端は中空（例えば円筒状）になっている。そのため、リベット部３２の先端を押し広げると、円筒内孔の内面３９が外側に広げられて露出し、かしめ部分の上端面３８の少なくとも一部を形成することとなる。

次に、図９に示すような、回転ヘッド９６を有するロータリかしめ機を用いてリベット部３２の先端をさらに押し広げる。この場合、回転ヘッド９６を加工中心軸（リベット部３２の軸線）に対して角度θだけ傾けつつ歳差運動をさせ、その状態で回転ヘッド９６をリベット部３２の先端に押し込むとよい。かしめ角度θの調整は、加工中心軸に対する回転ヘッド９６の傾き角を適宜調整して行うとよい。回転ヘッド９６の押圧力によってリベット部３２の先端を外部端子４０の第一接続部４７上に押し広げることによりリベット部３２のかしめ工程が完了する。

上記かしめ工程において、リベット部３２のかしめ部分と台座部３４との間で、シール部材５０、蓋体２２、外側絶縁部材７０および外部端子４０を挟持してこれらを押圧することにより、シール部材５０が端子軸方向に圧縮される。その際、リベット部３２のかしめ部分の上端面３８が端子軸方向に垂直な平面９８に対して２°〜１５°の角度で傾くようにかしめられるので、かしめ荷重をシール部材５０に均等に加えることができ、シール部材５０を均一に圧縮することができる。このことによって、蓋体２２と台座部３４とをシール部材５０を挟んで適切に密着させることができ、蓋体２２とリベット端子３０間の隙間を封止することができる。

また、上記かしめ工程により正極端子１０および負極端子１１０を蓋体２２に取り付けることができる。なお、負極端子１１０の取り付けは、負極側のリベット部１３２を正極側と同様にかしめることにより行うことができる。正極端子１０および負極端子１１０の取り付け順序は特に限定されない。

この実施形態では、上記かしめ工程をリベット部３２の先端を適度に変形させる第１かしめ工程（図８）と、さらに拡径させる第２かしめ工程（図１０）の２工程で行っている。これにより、かしめ加工を安定して行うことができる。かしめ治具９０（図８）とかしめ治具９６（図１０）を組み合わせた形状のかしめ治具を用いて１工程で行ってもよい。

その後、例えば以下のようにしてリチウムイオン電池１００を構築する。すなわち、正極端子１０および負極端子１１０のリベット端子３０，１３０を、上記構成の捲回電極体８０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８２Ａ，８４Ａにそれぞれ接合（例えば溶接）する（図６参照）。これにより電極体８０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８０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、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１００を製造（構築）することができる。

次に、本実施形態の構成を採用することにより、シール部材５０を均一に圧縮できることを確認するため、実施例として以下の実験を行った。

すなわち、図１１に示すように、ＥＰＤＭゴム製のシール部材５０を用い、該シール部材５０を蓋体２２と台座部３４との間で圧縮した。シール部材５０の圧縮は、リベット部３２の先端をロータリかしめ機でかしめることにより行った。かしめ条件としては、荷重１０００Ｎでかしめ角度θ＝５°となるようにプレスした。プレス後のシール部材５０を取り出して断面カットし、プレス後の厚み寸法を測定した。そして、プレス前後における厚み寸法の変位から圧縮率を算出した。圧縮率の算出は、図１１中の測定位置Ａ〜Ｄの４点で行った。その結果を図１２に示す。

また、比較例として、図１３に示すように、かしめ角度θを設けずにリベット端子をかしめてシール部材５０を圧縮した。シール部材５０の圧縮は、一般的なプレス機を用いて行った。かしめ条件としては、荷重５０００Ｎでかしめ部分が平ら（かしめ角度θ＝０°）となるようにプレスした。プレス後のシール部材５０を取り出して断面カットし、プレス後の厚み寸法を測定した。そして、プレス前後における厚み寸法の変位から圧縮率を算出した。圧縮率の算出は、図１３中の測定位置Ａ〜Ｄの４点で行った。その結果を図１４に示す。

図１２および図１４に示すように、かしめ角度θ＝５°を設けてリベット端子をかしめた実施例（図１２）では、各測定位置Ａ〜Ｄでの圧縮率の差が約４％であるのに対し、かしめ角度θを設けずにリベット端子をかしめた比較例（図１４）では、各測定位置Ａ〜Ｄでの圧縮率の差が約７％と大きくなった。このことから、かしめ角度θ＝５°を設けてリベット端子をかしめることにより、シール部材の厚みをより均等に（圧縮率のバラツキなく）圧縮できることが確認された。

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、ここに開示される態様は、上記実施形態のように電極端子１０，１１０が扁平な角型ケース２０の上端面から引き出される形態の電池１００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。

また、本実施形態では、リベット端子３０のリベット部３２をケース内側から取り付けているが、これに限定されず、リベット部３２をケース外側から取り付けてもよい。この場合、リベット端子３０を外部端子４０と一体化し、ケース内側にて電極体８０と接続する内部端子を別途用意してもよい。この場合、リベット端子３０は、内部端子と外部端子４０との連結固定に使用され得る。なお、リベット部３２をケース外側から取り付ける場合は、端子軸方向において、リベット部３２が位置する側（ケース内側）が上方向となり、台座部３４が位置する側が下方向となる。

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１５に模式的に示すように、かかる電池１００（当該電池１００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。

１車両
１０正極端子
２０電池ケース
２１ケース本体
２２蓋体
２３内壁面
２４端子引出孔
３０，１３０リベット端子
３２リベット部
３３リベット部（かしめ前）
３４台座部
３６集電部
３７外側面
３８上端面
３９内孔
４０，１４０外部端子
４２リベット孔
４７第一接続部
４９第二接続部
５０シール部材
５２貫通孔
５４外周側
５６内周側
６２接続部材
６４ボルト
６６ナット
７０外側絶縁部材
７２筒部
７４皿部
７８内側絶縁部材
８０捲回電極体
８１捲回コア部分
８２正極シート
８４負極シート
８６セパレータシート
９０かしめ治具
９４押圧治具
９６回転ヘッド
９８平面
１００密閉型電池
２１０ケース
２１２端子引出孔
２２０シール部材
２２４内周側
２２６外周側
２３０電極端子
２３２台座部
２３４リベット部

Claims

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囲む周縁部分に取り付けられ、貫通孔を有する環状のシール部材と、
台座部から突設したリベット部を有するリベット状の電極端子であって、当該リベット部がケース内側又は外側から前記シール部材の貫通孔と前記ケースの端子引出孔とを貫通するように設けられた電極端子と
を備え、
前記リベット部の先端は、放射状に拡径して前記シール部材を端子軸方向に圧縮するようにかしめられており、
ここで、前記端子軸方向において、前記リベット部が位置する側を上方向とし、前記台座部が位置する側を下方向とした場合に、
前記リベット部は、前記放射状に拡径してかしめられた部分の上端面が、周縁側にいくほど下方に位置するように傾斜しており、かつ、当該かしめ部分に径方向の内向きに負荷がかかるようにかしめられており、
当該かしめられた部分の上端面と端子軸方向に垂直な平面とのなす角度が２°〜１５°の範囲内であることを特徴とする、密閉型電池。
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囲む周縁部分に取り付けられ、貫通孔を有する環状のシール部材と、
台座部から突設したリベット部を有するリベット状の電極端子と
を備えた密閉型電池の製造方法であって、
前記リベット部をケース内側又は外側から前記シール部材の貫通孔と前記ケースの端子引出孔とを貫通させるように配置する工程と、
前記配置したリベット部の先端を、放射状に拡径して、前記シール部材を端子軸方向に圧縮するようにかしめる工程と
を包含し、
ここで、前記端子軸方向において、前記リベット部が位置する側を上方向とし、前記台座部が位置する側を下方向とした場合に、
前記リベット部を、前記放射状に拡径してかしめられた部分の上端面が、周縁側にいくほど下方に位置するとともに、端子軸方向に垂直な平面に対して２°〜１５°の角度で傾かせ、かつ、当該かしめ部分に径方向の内向きに負荷がかかるようにかしめる、密閉型電池の製造方法。
請求項１に記載の密閉型電池または請求項２に記載の方法により製造された密閉型電池を備える車両。