JP5926697B2

JP5926697B2 - 角形蓄電素子

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Publication number: JP5926697B2
Application number: JP2013041942A
Authority: JP
Inventors: 幸弘曽我; 勇人小口; 磯野　栄一; 栄一磯野; 浩一梶原
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2013-03-04
Filing date: 2013-03-04
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2033-03-04
Also published as: JP2014170671A

Description

この発明は、角形蓄電素子に関し、より詳細には、電解液が注入される注液口を備える角形蓄電素子に関する。

リチウムイオン等の角形二次電池は、電池缶と、電池缶を密封する電池蓋とにより形成される電池容器内に発電要素が収容され、電解液が注入されている。電解液は、電池蓋に設けられた注液口から電池容器内に注入され、注入後、注液口は封止栓により封止される。封止栓は、通常、レーザ溶接等により注液口の周囲において電池蓋に接合される。

電池蓋に形成される注入口は、注液孔と、注液孔における電池蓋の外面側の端部に設けられた凹部とを有し、封止栓は注液孔に挿入される挿通部と、凹部に挿入される鍔部とを有する。封止栓の鍔部を注入口の凹部に挿入し、レーザ溶接により封止栓の鍔部を電池蓋に接合する。
封止栓と電池蓋との接合をより確実にするために、封止栓の挿通部または鍔部に環状凸部を形成し、注液口の注液孔または凹部に圧入する構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−６６６００号公報

上記特許文献１に記載された発明では、封止栓の挿通部または鍔部に形成された環状凸部を注入口に圧入する方法であるので、圧入時の荷重によりに電池蓋が変形する可能性がある。電池蓋が変形すると、封止栓と電池蓋との溶接不良が発生する。

本発明の角形蓄電素子は、電極群が収容され、電解液が注入された容器と、前記容器の一側面に設けられた注液口と、前記注液口内に圧入され、前記容器の一側面に接合される封止栓と、前記封止栓の外周面または前記注液口の内周面の少なくとも一方に形成された複数の突起部と、を備え、前記突起部は、前記突起部が形成された前記注液口の内周をｎ等分（ｎは３以上の整数）した各領域内に１つ以上配置され、かつ、少なくとも１つの前記突起部を起点として、前記突起部が形成された前記注液口の内周を２等分したそれぞれの領域内に１つ以上配置されており、前記注液口は、電解液を注入するための注液孔と、前記容器の外面側における前記注液孔の端部外周に設けられた周縁受け部とを有し、前記突起部は、前記注液孔または前記周縁受け部の少なくとも一方の内周側面に形成されている。
また、本発明の角形蓄電素子は、電極群が収容され、電解液が注入された容器と、前記容器の一側面に設けられた注液口と、前記注液口内に圧入され、前記容器の一側面に接合される封止栓と、を備え、前記封止栓は、鍔部と筒状部とを有し、前記鍔部および前記筒状部の少なくとも一方の周側面には複数の突起部が形成され、前記周側面に沿う前記突起部それぞれの長さは、前記周側面に沿う前記突起部間の長さより小さく形成され、前記突起部は、前記突起部が形成された前記封止栓の前記周側面をｎ等分（ｎは３以上の整数）した各領域内に１つ以上配置されており、かつ、任意の前記突起部を起点として、前記突起部が形成された前記封止栓の前記周側面を２等分したそれぞれの領域内に１つ以上配置されており、前記封止栓が前記注液口の内周に圧入された状態で、前記封止栓の前記鍔部と前記容器の前記注液口周縁とが接合された溶接部とされている。

本発明によれば、封止栓と注液口とは、複数の突起部において圧入される。換言すれば、圧入部における突起部間が空隙とされている。このため、圧入時の荷重を軽減することができ、容器の一側面における変形を抑制することができる。また、突起部は、突起部が形成された封止栓の外周または注液口の内周をｎ等分（ｎは３以上の整数）した各領域内に１つ以上配置され、かつ、少なくとも１つの突起部を起点として、突起部が形成された部材のいずれかの内周を２等分したそれぞれの領域内に１つ以上配置されている。このため、圧入時において、各突起部に作用する反力により、注液口の中心に対する封止栓の偏心を抑制することができる。すなわち、容器の一側面における変形および封止栓の偏心を抑制することが可能となり、封止栓と容器との溶接不良を防止することができる。

本発明に係る角形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。図１に示された角形二次電池の分解斜視図。図２に図示された発電要素を、その捲回終端部側を展開した状態の斜視図。電池蓋の注液口と封止栓との拡大分解斜視図。（ａ）は封止栓の断面図、（ｂ）は電池蓋の注液口付近の断面図。封止栓が電池蓋の注液口に圧入された状態を示す断面図。図６を上方から観た平面図。封止栓がセンタリングされるための突起部の配置条件を説明するための平面図。封止栓がセンタリングされる突起部の配置の変形例１を示す平面図。封止栓がセンタリングされる突起部の配置の変形例２を示す平面図。本発明の実施形態２を示す分解斜視図。本発明の実施形態３を示す分解斜視図。図１２を上方から観た平面図。本発明の実施形態４を示す分解斜視図。

--実施形態１--
［角形蓄電素子の全体構造］
以下、この発明の角形蓄電素子を図面と共に説明する。
図１は、この発明の角形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であり、図２は、図１に示された角形二次電池の分解斜視図である。以下の説明では、角形二次電池をリチウムイオン角形二次電池として説明する。
図１に示すように、角形二次電池１００は、電池缶（容器）１０１と電池蓋１０２とから構成される電池容器（容器）１０３を備えている。電池缶１０１および電池蓋１０２の材質は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金などのアルミニウム系金属である。

電池蓋１０２は、矩形平板状であって、電池缶１０１の開口１０１ｄ（図２参照）を塞ぐように接合されている。つまり、電池蓋１０２は、電池缶１０１を封止している。電池蓋１０２には、正極端子１４１および負極端子１５１が配設されている。また、電池蓋１０２には、ガス排出弁１０４が設けられている。ガス排出弁１０４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。ガス排出弁１０４には、開裂時に大きな開口が形成されるように開裂溝が形成されている。ガス排出弁１０４は、角形二次電池１００が過充電等の異常により発熱して内部にガスが発生し、電池容器１０３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１０３内の圧力を低減させるためのものである。

電池蓋１０２には、電池容器１０３内に電解液を注入するための注液口１１０（図２参照）が形成されている。注液口１１０は、封止栓１２０により封止されている。封止栓１２０の外周は、注液口１１０の周囲における電池蓋１０２の部分に、レーザ溶接等により接合されている。封止栓１２０による注液口１１０の封止構造の詳細については後述する。

図２に示すように、電池缶１０１には発電要素（電極群）１７０が収容されている。電池缶１０１は、一対の幅広面１０１ａと一対の幅狭面１０１ｂと底面１０１ｃとを有し、上面が開口された矩形箱状に形成されている。発電要素１７０は、絶縁ケース１０８に覆われた状態で電池缶１０１内に収容されている。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る。これにより、電池缶１０１と、発電要素１７０とは電気的に絶縁されている。

正極端子１４１が正極集電板１８０を介して発電要素１７０の正極電極１７４に電気的に接続され、負極端子１５１が負極集電板１９０を介して発電要素１７０の負極電極１７５に電気的に接続されている。これにより、正極端子１４１および負極端子１５１を介して外部負荷に電力が供給され、あるいは、正極端子１４１および負極端子１５１を介して外部発電電力が発電要素１７０に供給されて充電される。

電池蓋組立体１０７は、電池蓋１０２と、電池蓋１０２に設けられた一対の貫通孔１０２ｈのそれぞれに挿入された一対のガスケット１５０と、各ガスケット１５０の貫通孔１５０ａに挿入される正極端子１４１および負極端子１５１と、一対の絶縁部材１６０と、正極集電板１８０および負極集電板１９０とにより構成されている。

正極端子１４１および正極集電板１８０の材質はアルミニウム合金である。負極端子１５１および負極集電板１９０の材質は銅合金である。絶縁部材１６０およびガスケット１５０の材質は、ポリブチレンテレフタレートやポリフェニレンサルファイド、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂等の絶縁性を有する樹脂である。

［発電要素］
図３を参照して、発電要素１７０について説明する。図３は、図２に図示された発電要素を、その捲回終端部側を展開した状態の斜視図である。
蓄電要素である発電要素１７０は、図３に示すように、長尺状の正極電極１７４および負極電極１７５を、セパレータ１７３を介在させて捲回軸Ｗの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。すなわち、発電要素１７０は、捲回方向の両端部に断面が半円弧形状の円弧部が形成され、両端部間がほぼ平坦な平坦部を有する扁平形状の電極捲回群である。

正極電極１７４は、正極箔１７１と、正極活物質に結着材（バインダ）を配合した正極活物質合剤が正極箔１７１の両面に塗工されて形成された正極活物質合剤層１７６とを有する。負極電極１７５は、負極箔１７２と、負極活物質に結着材（バインダ）を配合した負極活物質合剤が負極箔１７２の両面に塗工されて形成された負極活物質合剤層１７７とを有する。

正極箔１７１は、厚さ２０〜３０μｍ程度のアルミニウム合金箔であり、負極箔１７２は、厚さ１５〜２０μｍ程度の銅合金箔である。セパレータ１７３の素材は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。

発電要素１７０の幅方向（捲回方向に直交する捲回軸Ｗ方向）の両端部は、一方は正極活物質合剤層１７６が形成されていない未塗工部（正極箔１７１の露出部）が積層された部分とされている。また、他方は負極活物質合剤層１７７が形成されていない未塗工部（負極箔１７２の露出部）が積層された部分とされている。正極側未塗工部の積層体および負極側未塗工部の積層体は、それぞれ予め束ねられて、それぞれ、電池蓋組立体１０７の正極集電板１８０および負極集電板１９０（図２参照）と超音波接合により接続され、電池蓋組立体１０７に一体化される。

発電要素１７０は、電池蓋組立体１０７に一体化された状態で、電池缶１０１内に収容された絶縁ケース１０８内に収容される。発電要素１７０は、捲回軸Ｗが電池缶１０１の底面１０１ｃに平行にされ、かつ、一対の平坦部を電池缶１０１の幅広面１０１ａに平行にされて電池缶１０１内に収容される。この状態で、電池蓋組立体１０７の電池蓋１０２は、電池缶１０１の開口部を閉塞する。

閉塞した電池蓋１０２の周縁部が、レーザ溶接等により電池缶１０１の開口部１０１ｄの周縁部に接合される。そして、注液口１１０から非水電解液が注入される。非水電解液としては、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（ＬｉＰＦ₆）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。注液口１１０から電池缶１０１内に非水電解液を注入した後、封止栓１２０により注液口１１０が封止される。
次に、封止栓１２０による注液口１１０の封止構造について説明する。

［注液口の封止構造］
図４は、電池蓋の注液口と封止栓との拡大分解斜視図であり、図５（ａ）は封止栓の断面図であり、図５（ｂ）は電池蓋の注液口付近の断面図である。また、図６は、封止栓が電池蓋の注液口に圧入された状態を示す断面図であり、図７は、図６を上方から観た平面図である。
注液口１１０は、電池蓋１０２の厚さ方向に貫通して形成された注液孔１１１と、注液孔１１１の外周に形成された凹部（周縁受け部）１１２とを有する。注液孔１１１と凹部（周縁受け部）１１２との境界部には面取り部１１３が設けられている。面取り部１１３は、傾斜面であっても、断面円弧状であってもよい。

凹部１１２は、電池蓋１０２の外面側に、注液孔１１１と同心円に形成されている。凹部１１２の内周側面には、中心方向に突き出す複数の突起部１１５が形成されている。複数の突起部１１５は、各突起部１１５の内周側の先端部に接する円が、注液孔１１１と同心円となるように設けられている。各突起部１１５は、隣接の突起部１１５とは分離して、つまり、断続して形成され、突起部１１５間は、空隙となっている。突起部１１５は、平面視で、半円形または多角形状を有する。詳細は後述するが、突起部１１５の数は、３つ以上であればよく、図示の例では５つとされている。

封止栓１２０は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金等のアルミニウム系金属により形成され、底面１２１ａを有する円筒型の筒状部（挿通部）１２１と、筒状部（挿通部）１２１の上部周縁部に形成された鍔部１２２とを有する。封止栓１２０の筒状部１２１と鍔部１２２の中央部には中空部１２５が形成されている。つまり、封止栓１２０は、筒状部１２１と鍔部１２２を有し、鍔部１２２側が開口された中空部１２５を有するほぼハット型形状に形成されている。筒状部１２１の底面１２１ａの周縁部には、注液口１１０の面取り部１１３に対応する面取り部１２１ｂ（図５（ａ）参照）が設けられている。また、鍔部１２２の筒状部１２１側の周縁部には、突起部１１５に対応する面取り部１２２ａ（図５（ａ）参照）が設けられている。

図６に図示されるように、注液孔１１１内に封止栓１２０の筒状部１２１が挿入され、凹部１１２内に封止栓１２０の鍔部１２２が挿入される。
封止栓１２０の鍔部１２２の外径をＤ₁、筒状部１２１の外径をＤ₂とし、注液口１１０の突起部１１５に内接する円の径をｄ₁、凹部１１２の内径をｄ₂、注液孔１１１の内径をｄ₃とした場合、次の条件が満たされている。
条件１．Ｄ₂＜ｄ₃
条件２．ｄ₁＜Ｄ1＜ｄ₂

また、封止栓１２０の筒状部１２１の高さをＨ₁とし、注液口１１０の注液孔１１１の深さ（面取り部１１３の深さを含む）をｈ₁とした場合、次の条件が満たされている。
条件３．Ｈ₁＜ｈ₁

［注液口の封止方法］
封止栓１２０により注液口１１０を封止する手順は下記の通りである。
封止栓１２０と注液口１１０との中心を位置合せして、封止栓１２０の筒状部１２１を、注液口１１０の注液孔１１１内に挿入する。このとき、条件１により、封止栓１２０の筒状部１２１は、注液口１１０の凹部１１２および注液孔１１１内に遊嵌して挿通される。また、封止栓１２０には面取り部１２１ｂが、注液口１１０には面取り部１１３が設けられているため、封止栓１２０は面取り部１２１ｂと１１３にガイドされ、注液口１１０の中心軸に沿って下降する。

封止栓１２０の筒状部１２１が注液口１１０に向けられた複数の突起部１１５に当接するので、不図示の治具を用いて、封止栓１２０を押し込む。これにより、封止栓１２０の鍔部１２２が複数の突起部１１５の当接部分を押し潰して圧入される。このとき、注液口１１０の複数の突起部１１５間は空隙とされており、条件２に示されるように、封止栓１２０の鍔部１２２の外周面は、凹部１１２の内周側面に接触しない。このため、封止栓１２０の圧入時に電池蓋１０２にかかる荷重は軽減され、電池蓋１０２の変形が抑制される。圧入時において、各突起部１１５の当接部分の圧潰力を低減するために、突起部１１５は、上述した如く、平面視で半円形や多角形状等、凹部１１２の内周側面から中心側に向かって先細形状にすることが好ましい。また、凹部１１２の底面から上部側に向かって、漸次、外周側に傾斜する傾斜面あるいは、断面円弧状にすることが好ましい。

また、鍔部１２２の筒状部１２１側の周縁部に設けられた面取り部１２２ａにより、封止栓１２０は、圧入時に注液口１１０の中心にガイドされる。封止栓１２０の鍔部１２２の下面が注液口１１０の凹部１１２の底面に当接した時点で圧入が終了するが、この状態では、条件３により、図６に図示されるように、封止栓１２０の筒状部１２１の底面１２１ａが電池蓋１０２の底面１０２ａから引込んだ位置となる。このことは、封止栓１２０の底面１０２ａに電池缶１０１内に収容された部材が当接しないようにするために好ましい。但し、封止栓１２０の底面１２１ａが電池蓋１０２の底面１０２ａと同一面か、多少、突き出る程度であってもよい。

上述した如く、封止栓１２０は注液口１１０に圧入された状態で、封止栓１２０の鍔部１２２の周縁部が、電池蓋１０２にレーザ溶接等により接合される。
封止栓１２０を溶接する際、封止栓１２０が注液口１１０の中心に対して偏心していると、溶接不良が発生する。
次に、圧入時において、封止栓１２０が注液口１１０の中心に位置決めされる、所謂、センタリングされるための突起部１１５の配置条件について説明する。

［封止栓のセンタリング条件］
図８は、圧入時において、封止栓がセンタリングされるための突起部の配置条件を説明するための平面図である。
図８は、突起部１１５が形成された注液口１１０の凹部１１２の内周を３等分する領域Ａ₁、領域Ａ₂、領域Ａ₃に分割し、かつ、突起部１１５の数を５つとした例である。
領域Ａ₁、領域Ａ₂、領域Ａ₃は、それぞれ、凹部１１２の内周を３等分する領域、換言すれば、中心角１２０度の扇形状を有する領域とされている。突起部１１５ａ₁〜１１５ａ₅は、ほぼ凹部１１２の内周を５等分する位置に配置されている。
そして、領域Ａ₁には突起部１１５ａ₁と突起部１１５ａ₂が、領域Ａ₂には突起部１１５ａ₃が、領域Ａ₃には突起部１１５ａ₄と突起部１１５ａ₅が配置されている。
つまり、５つの突起部１１５ａ₁〜１１５ａ₅は、領域Ａ₁〜Ａ₃のそれぞれに少なくとも１つ配置され、かつ、注液口１１０の内周面に等間隔に配置されている。このため、封止栓１２０を注液口１１０に圧入する際、封止栓１２０は、５つの突起部１１５ａ₁〜１１５ａ₅のそれぞれから等しい押付け力を受ける。このため、封止栓１２０は、注液口１１０の中心に位置決めされる。換言すれば、封止栓１２０を注液口１１０内に圧入するだけで、封止栓１２０はセンタリングされる。
上記においては、５つの突起部１１５ａ₁〜１１５ａ₅が注液口１１０の内周面に等間隔に配置される構成で例示した。しかし、５つの突起部１１５ａ₁〜１１５ａ₅が、領域Ａ₁〜Ａ₃のそれぞれに少なくとも１つ配置されていれば、注液口１１０の内周面に等間隔に配置されていない場合でも、封止栓１２０をセンタリングすることが可能な条件がある。以下に、他の例を示す。

（突起部位置の変形例１）
図９は、突起部の数が３の場合において、図９封止栓をセンタリングすることが可能な突起部の配置の他の例を示す平面図である。
図９に図示された例は、図８に図示された例と同様に、突起部１１５が形成された注液口１１０の凹部１１２の内周を３等分し、かつ、突起部１１５の数を５つとした例である。
図９に図示された例においても、領域Ａ₁には突起部１１５ａ₁と突起部１１５ａ₂が、領域Ａ₂には突起部１１５ａ₃が、領域Ａ₃には突起部１１５ａ₄と突起部１１５ａ₅が配置されている。つまり、凹部１１２の内周を３等分した各領域Ａ₁〜Ａ₃に、少なくとも１つの突起部１１５が配置されている。
しかし、領域Ａ₂に配置された突起部１１５ａ₃は、領域Ａ₂における領域Ａ₁に近接した位置に配置され、領域Ａ₃に配置された突起部１１５ａ₄と突起部１１５ａ₅は、領域Ａ₃における領域Ａ₁に近接した位置に配置されている。

ここで、突起部１１５ａ₅および中心Ｃを通る点線で示す直線ｘ−ｘに関しては、突起部１１５ａ₄は、直線ｘ−ｘの一方の領域に配置され、突起部１１５ａ₁、１１５ａ₂、１１５ａ₃は、直線ｘ−ｘの他方の領域に配置されている。また、中心Ｃを通り、直線ｘ−ｘに直交する微細な点線で示す直線ｙ−ｙに関しては、突起部１１５ａ₄、１１５ａ₅、１１５ａ₁は、直線ｙ−ｙの一方の領域に配置され、突起部１１５ａ₂、１１５ａ₃は、直線ｙ−ｙの他方の領域に配置されている。この状態では、封止栓１２０を注液口１１０に圧入する際、封止栓１２０は、直交する二方向において、突起部１１５ａ₁〜１１５ａ₅の少なくとも１つから押付け力を受け、センタリングされる。注液口１１０の内周を領域Ａ₁〜Ａ₃に３等分する場合、１つの領域の中心角は１２０°であり、直角（９０°）より大きい。このため、突起部１１５が直線ｘ−ｘの両側の領域に少なくとも１つ配置されていれば、直線ｙ−ｙの両側にも少なくとも１つ配置されることになる。
従って、５つの突起部１１５ａ₁〜１１５ａ₅が、領域Ａ₁〜Ａ₃のそれぞれに少なくとも１つ配置されており、かつ、少なくとも１つの突起部１１５を起点として注液口１１０の内周を２等分したそれぞれの領域内に、１つ以上配置されていれば、封止栓１２０は、センタリングされる。

（突起部位置の変形例２）
図１０は突起部の数が３の場合において、封止栓をセンタリングすることが可能な突起部の配置のさらに、他の例示す平面図である。
図１０において、３つの突起部１１５ａ₁〜１１５ａ₃は、それぞれ、注液口１１０の内周を３等分した領域Ａ₁、領域Ａ₂、領域Ａ₃に、それぞれ、１つずつ配置されている。しかし、この例においても、３つの突起部１１５ａ₁〜１１５ａ₃は、中心Ｃに対して、等角度で配置されている訳ではない。中心Ｃに対して突起部１１５ａ₁と突起部１１５ａ₂とがなす中心角は、中心Ｃに対して突起部１１５ａ₂と突起部１１５ａ₃とがなす中心角、および中心Ｃに対して突起部１１５ａ₃と突起部１１５ａ₁とがなす中心角よりも小さい。

しかしながら、中心Ｃを通る実線で示すように、突起部１１５ａ₁を起点にして、注液口１１０の内周を２等分した一方の領域Ｂ₁に突起部１１５ａ₂が配置され、他方の領域Ｂ₂に突起部１１５ａ₃が配置されている。
また、中心Ｃを通る点線で示すように、突起部１１５ａ₂を起点にして、注液口１１０の内周を２等分した一方の領域Ｂ₃に突起部１１５ａ₃が配置され、他方の領域Ｂ₄に突起部１１５ａ₁が配置されている。
さらに、中心Ｃを通る微少な点々で示すように、突起部１１５ａ₃を起点にして、注液口１１０の内周を２等分した一方の領域Ｂ₅に突起部１１５ａ₂が配置され、他方の領域Ｂ₆に突起部１１５ａ₁が配置されている。

つまり、突起部１１５ａ₁〜１１５ａ₃は、凹部１１２の内周を３等分した各領域ａ₁〜ａ₃に１つ配置され、かつ、任意の突起部１１５ａ₁〜１１５ａ₃を起点として、凹部１１２の内周を２等分した各領域内に突起部１１５ａ_１〜１１５ａ₃のいずれか１つが配置されている。
このような配置条件により、封止栓１２０を凹部１１２に形成された複数の突起部１１５に圧入する際、突起部１１５から封止栓１２０に作用する圧入荷重の反力より、封止栓１２０は、注液口１１０の中心Ｃに位置決めされる。

図９に示す例では、１つの突起部１１５を起点とした場合のみに、注液口１１０の内周を２等分した各領域内に突起部１１５ａ_１〜１１５ａ₃のいずれか１つが配置されている。これに対し、図１０に示す例では、いずれの突起部１１５を起点とした場合においても、注液口１１０の内周を２等分した各領域内に突起部１１５ａ_１〜１１５ａ₃のいずれか１つが配置されている。このため、図９に示す例の場合よりも、図１０に示す例の場合の方が、封止栓１２０のセンタリングをより正確かつ容易に行うことができるので、好ましい。

上述した一実施の形態では、凹部１１２の内周を３等分する場合で例示したが、圧入時に、封止栓１２０がセンタリングされるための条件は、凹部１１２の内周をｎ等分（ｎ≧３）する場合において、すべて同様である。すなわち、突起部１１５が凹部１１２の内周をｎ等分した各領域に少なくとも１つ配置され、かつ、少なくとも１つの突起部１１５を起点として、凹部１１２の内周を２等分した各領域内に突起部１１５のいずれか１つが配置されるようにすることにより封止栓１２０がセンタリングされる条件が満足される。

凹部１１２の内周をｎ等分する場合の「ｎ」に上限はない。
しかし、現実的には、突起部１１５を平面視で半円形とする場合、直径０．１〜０．２ｍｍ程度が最小値である。凹部１１２の円周長を２０ｍｍ（直径７ｍｍ程度）とすると、ｎは、１００〜２００程度となる。但し、この値は、単なる参考として示すものである。

なお、凹部１１２の内周を３等分して、各領域内に突起部１１５を少なくとも１つ配置する場合には、図９に図示されるように、すべての突起部１１５が、凹部１１２の内周を２等分する一方の領域に配置される構造が生じ得る。しかし、凹部１１２の内周を４等分以上に分割する場合には、各領域内に突起部１１５を少なくとも１つ配置することで、必然的に、少なくとも１つの突起部１１５を起点として、凹部１１２の内周を２等分した各領域内に少なくとも１つの突起部１１５が配置されることになる。

上記一実施の形態によれば、封止栓１２０の鍔部１２２と注液口１１０の凹部１１２との圧入時の荷重を軽減して電池蓋１０２の変形を抑制すると共に、封止栓１２０の、注液口１１０の中心からの偏りを抑制することができる。このため、封止栓１２０と電池蓋１０２との接合不良を防止することができる。
上記一実施の形態では、封止栓１２０と注液口１１０との圧入がなされる圧入部を、注液口１１０の凹部１１２の内周側面に形成した突起部１１５とした場合で例示した。しかし、圧入部を別の構造とすることができる。
以下に、圧入部を別の構造とした他の実施形態を示す。

--実施形態２--
図１１は、本発明の実施形態２を示す分解斜視図である。
実施形態２においては、注液口１１０Ａの注液孔１１１の内周側面に複数の突起部１１５ａを形成し、この注液孔１１１の突起部１１５ａを、封止栓１１５との圧入がなされる圧入部とした構造の例である。
図１１に図示されるように、注液口１１０Ａの凹部１１２の内周側面には突起部１１５は形成されておらず、注液孔１１１の内周側面に複数の突起部１１５ａが形成されている。封止栓１２０の構造・形状は実施形態１の場合と同様である。

実施形態２における圧入条件は、封止栓１２０の筒状部１２１の径を、注液孔１１１の内周側面に形成された突起部１１５ａに内接する円の径より大きく、注液孔１１１の内周側面の径より小さくすることである。
実施形態２においても、封止栓１２０がセンタリングされるための条件は、実施形態１の場合と同様である。すなわち、注液孔１１１の内周側面に形成された突起部１１５ａが注液孔１１１の内周をｎ等分した各領域に少なくとも１つ配置され、かつ、少なくとも１つの突起部１１５ａを起点として、注液孔１１１の内周を２等分した各領域内に突起部１１５のいずれか１つが配置されるようにすることである。

このようにすることにより、封止栓１２０の筒状部１２１と注液口１１０Ａの注液孔１１１との圧入時の荷重を軽減して電池蓋１０２の変形を抑制すると共に、封止栓１２０の注液口１１０の中心からの偏りを抑制することができる。このため、封止栓１２０と電池蓋１０２との接合不良を防止することができる。

なお、上記実施形態１および２を組み合わせて、注液口１１０の注液孔１１１の内周側面に突起部１１５を形成し、また、注液口１１０の凹部１１２の内周側面に突起部１１５ａを形成するようにしてもよい。

--実施形態３--
図１２は、本発明の実施形態３を示す分解斜視図であり、図１３は、図１２を上方から観た平面図である。
実施形態３においては、封止栓１２０Ａの鍔部１２２の外周側面１２２ｂに複数の突起部１１５ｂを形成し、この封止栓１２０Ａの突起部１１５ｂを、注液口１１０Ｂに圧入される圧入部とした構造の例である。
図１２、図１３に図示されるように、注液口１１０Ｂの注液孔１１１および凹部１１２には突起部１１５は形成されておらず、封止栓１２０Ａの鍔部１２２の外周側面１２２ｂに複数の突起部１１５ｂが形成されている。

実施形態３における圧入条件は、注液口１１０Ｂの凹部１１２の内周側面の径を、封止栓１２０Ａの鍔部１２２の外周側面１２２ｂに形成された突起部１１５ｂに外接する円の径よりも小さく、かつ、封止栓１２０Ａの鍔部１２２の外周側面１２２ｂの径より大きくすることである。
実施形態３においても、封止栓１２０がセンタリングされるための条件は、実施形態１の場合と同様である。すなわち、封止栓１２０Ａの鍔部１２２の外周側面１２２ｂに形成された突起部１１５ｂが封止栓１２０Ａの鍔部１２２の内周をｎ等分した各領域に少なくとも１つ配置され、かつ、少なくとも１つの突起部１１５ｂを起点として、封止栓１２０Ａの鍔部１２２の内周を２等分した各領域内に突起部１１５ｂのいずれか１つが配置されるようにすることである。

このようにすることにより、封止栓１２０Ａの鍔部１２２と注液口１１０Ｂの注液孔１１１との圧入時の荷重を軽減して電池蓋１０２の変形を抑制すると共に、封止栓１２０Ａの注液口１１０の中心からの偏りを抑制することができる。このため、封止栓１２０Ａと電池蓋１０２との接合不良を防止することができる。

--実施形態４--
図１４は、本発明の実施形態４を示す分解斜視図である。
実施形態４においては、封止栓１２０Ｂの筒状部１２１の外周側面１２１ｃに複数の突起部１１５ｃを形成し、この封止栓１２０Ｂの突起部１１５ｃを、注液口１１０Ｂに圧入される圧入部とした構造の例である。
図１４に図示されるように、注液口１１０Ｂの注液孔１１１および凹部１１２には突起部１１５は形成されておらず、封止栓１２０Ｂの筒状部１２１の外周側面１２１ｃに複数の突起部１１５ｃが形成されている。

実施形態４における圧入条件は、注液口１１０Ｂの注液孔１１１の内周側面の径を、封止栓１２０Ｂの筒状部１２１の外周側面１２１ｃに形成された突起部１１５ｃに外接する円の径より小さく、かつ、封止栓１２０Ｂの筒状部１２１の外周側面１２１ｃの径より大きくすることである。
実施形態４においても、封止栓１２０Ｂがセンタリングされるための条件は、実施形態１の場合と同様である。すなわち、封止栓１２０Ｂの筒状部１２１の外周側面１２１ｃに形成された突起部１１５ｃが封止栓１２０Ｂの筒状部１２１の内周をｎ等分した各領域に少なくとも１つ配置され、かつ、少なくとも１つの突起部１１５ｃを起点として、封止栓１２０Ｂｎｏ筒状部１２１の内周を２等分した各領域内に突起部１１５ｃのいずれか１つが配置されるようにすることである。

このようにすることにより、封止栓１２０Ｂの筒状部１２１と注液口１１０Ｂの注液孔１１１との圧入時の荷重を軽減して電池蓋１０２の変形を抑制すると共に、封止栓１２０Ｂの注液口１１０Ｂの中心からの偏りを抑制することができる。このため、封止栓１２０Ｂと電池蓋１０２との接合不良を防止することができる。

なお、上記実施形態３および４を組み合わせて、封止栓１２０の鍔部１２２の外周側面１２２ｂに突起部１１５ｂを形成し、また、筒状部１２１の外周側面１２１ｃに突起部１１５ｃを形成するようにしてもよい。

以上説明した通り、上記各実施形態によれば、下記の効果を奏する。
（１）封止栓１２０と注液口１１０とは、複数の突起部１１５において圧入される。換言すれば、圧入部における突起部１１５間が空隙とされている。このため、圧入時の荷重を軽減することができ、電池蓋１０２の変形を抑制することができる。

（２）突起部１１５は、突起部１１５が形成された封止栓１２０または注液口１１０の内周をｎ等分（ｎは３以上の整数）した各領域内に１つ以上配置され、かつ、任意の１つの突起部を起点として、突起部が形成された封止栓１２０または注液口１１０の内周を２等分したそれぞれの領域内に１つ以上配置されている。このため、圧入時において、各突起部１１５に作用する反力により、注液口１１０の中心に対する封止栓１２０の偏心を抑制することができる。

（３）圧入時における電池蓋１０２の変形を抑制し、かつ、注液口１１０の中心に対する封止栓１２０の偏心を抑制するので、封止栓１２０と電池蓋１０２との溶接不良を防止することができる。

なお、上記実施形態においては、封止栓１２０および電池蓋１０２をアルミニウム系金属により形成されているものとした。しかし、封止栓１２０や電池蓋１０２の材料は、アルミニウム系金属に限られるものではなく、一方又は他方を銅系金属、鉄、ＳＵＳ等の他の金属材料により形成する場合にも適用が可能である。

上記実施形態においては、注液口１１０を、電池缶１０１を封止する電池蓋１０２に形成する構造として例示した。しかし、注液口１１０を、電池缶１０１に一体的に成形された電池蓋部に形成したり、電池容器１０３の側部に形成したりしてもよい。

上記実施形態では、封止栓１２０の筒状部１２１、鍔部１２２を円筒状または円盤状として例示した。しかし、これに限らず、筒状部１２１、鍔部１２２を断面多角形状または矩形状としてもよい。また、上記実施形態では、注液口１１０の注液孔１１１、凹部１１２を、平面視で円形として例示したが、平面視で、楕円形、多角形等、他の形状としてもよい。

上記実施形態では、突起部１１５を、注液口１１０または封止栓１２０の一方に形成した構造として例示した。しかし、突起部１１５を、注液口１１０と封止栓１２０の両方に形成してもよい。例えば、注液口１１０の凹部１１２の内周側面と、封止栓１２０の筒状部１２１の外周側面とに突起部１１５を形成する。または、注液口１１０の注液孔１１１の内周側面と、封止栓１２０の鍔部１２２の外周側面とに突起部１１５を形成する。

本発明は、リチウムイオン角形二次電池に限られるものではなく、ニッケル水素電池またはニッケル・カドミウム電池、鉛蓄電池のように水溶性電解液を用いる角形二次電池にも適用が可能である。また、本発明は、リチウムイオンキャパシタや電解二重層コンデンサ等にも適用が可能である。

その他、本発明の角形蓄電素子は、種々、変形して適用することが可能であり、要は、容器の一側面に設けられた注液口に封止栓を圧入し、封止栓の周縁部を容器に接合する角形蓄電素子において、少なくとも、封止栓と注液口とが圧入される圧入部に、封止栓または注液口の少なくとも一方の周側面に複数の突起部を形成し、突起部は、突起部が形成された封止栓または注液口の内周をｎ等分（ｎは３以上の整数）した各領域内に１つ以上配置され、かつ、少なくとも１つの突起部を起点として、突起部が形成された注液口または封止栓の内周を２等分したそれぞれの領域内に１つ以上配置されているものであればよい。

１００角形二次電池
１０１電池缶（容器）
１０２電池蓋
１０３電池容器
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ注液口
１１１注液孔
１１２凹部（周縁受け部）
１１５、１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ突起部
１２０、１２０Ａ、１２０Ｂ封止栓
１２１筒状部（挿通部）
１２２鍔部
１７０発電要素（電極群）

Claims

電極群が収容され、電解液が注入された容器と、
前記容器の一側面に設けられた注液口と、
前記注液口内に圧入され、前記容器の一側面に接合される封止栓と、
前記注液口の内周面に形成された複数の突起部と、を備え、
前記突起部は、前記突起部が形成された前記注液口の内周をｎ等分（ｎは３以上の整数）した各領域内に１つ以上配置され、かつ、少なくとも１つの前記突起部を起点として、前記突起部が形成された前記注液口の内周を２等分したそれぞれの領域内に１つ以上配置されており、
前記注液口は、電解液を注入するための注液孔と、前記容器の外面側における前記注液孔の端部外周に設けられた周縁受け部とを有し、前記突起部は、前記注液孔または前記周縁受け部の少なくとも一方の内周側面に形成されている、角形蓄電素子。
請求項１に記載の角形蓄電素子において、
前記突起部は、前記突起部が形成された前記注液口の内周をｎ等分（ｎは３以上の整数）した各領域内に１つ以上配置され、かつ、任意の前記突起部を起点として、前記突起部が形成された前記注液口の内周を２等分したそれぞれの領域内に１つ以上配置されている、角形蓄電素子。
請求項１に記載の角形蓄電素子において、
前記封止栓は、前記注液口を貫通して挿通される挿通部と、前記挿通部における前記容器の外面側の外周に設けられ鍔部とを有し、前記封止栓の前記鍔部における前記挿通部側の底部外周縁には、全周に亘り、面取りが設けられている、角形蓄電素子。
請求項１に記載の角形蓄電素子において、
前記注液口の前記注液孔と前記周縁受け部との境界部には、全周に亘り、面取りが設けられている、角形蓄電素子。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の角形蓄電素子において、
前記突起部は、平面視で円弧形状を有する、角形蓄電素子。
電極群が収容され、電解液が注入された容器と、
前記容器の一側面に設けられた注液口と、
前記注液口内に圧入され、前記容器の一側面に接合される封止栓と、を備え、
前記封止栓は、鍔部と筒状部とを有し、
前記鍔部および前記筒状部の少なくとも一方の周側面には複数の突起部が形成され、
前記周側面に沿う前記突起部それぞれの長さは、前記周側面に沿う前記突起部間の長さより小さく形成され、
前記突起部は、前記突起部が形成された前記封止栓の前記周側面をｎ等分（ｎは３以上の整数）した各領域内に１つ以上配置されており、かつ、任意の前記突起部を起点として、前記突起部が形成された前記封止栓の前記周側面を２等分したそれぞれの領域内に１つ以上配置されており、
前記封止栓が前記注液口の内周に圧入された状態で、前記封止栓の前記鍔部と前記容器の前記注液口の周縁とが接合された溶接部とされている、角形蓄電素子。