JP6044543B2 - 接続体、接続体の製造方法、蓄電素子及び蓄電素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばリチウムイオン電池のような二次電池その他の電池等の蓄電素子の電極における接続体及びその製造方法、並びにそれを用いた蓄電素子及びその製造方法に関する。

二次電池は、一次電池の置きかえ用途はもとより、携帯電話、ＩＴ機器などの電子機器の電源として広く普及している。とりわけ、リチウムイオン電池に代表される非水電解質二次電池は、高エネルギー密度であることから、電気自動車などの産業用大型電気機器への応用も進められている。

図１３は、従来の技術による非水電解質二次電池の分解斜視図である（例えば特許文献１を参照）。

図１３に示すように、非水電解質二次電池１００は、開口１０ｘを有する金属製の容器本体１０内に発電要素１１を収納し、開口１０ｘを蓋部２０で塞いで、レーザ溶接等により密閉した構成を有する。

発電要素１１は、帯状の電極である正極と負極を、セパレータを介して長円筒形に巻回した構成を有する。巻回された状態において、正極及び負極は巻回軸の両端の異なる方向に位置ずれして、これらの端部は発電要素１１の両端にそれぞれ位置する。更に、各電極の端部は活物質が担持されておらず、基材である金属箔が露出している。発電要素１１の両端部にそれぞれはみ出した金属箔１１ａ、１１ａ´には、導電性の金属板である、正極側の集電接続体１２及び負極側の集電接続体１２´がそれぞれ接続される。

集電接続体１２の一端は、発電要素１１の表面と平行に延伸し、その表面には貫通孔１２ａが形成されている。又、他端は発電要素１１の側面に向かって屈曲し、発電要素１１の側面に露出した巻回状態の金属箔１１ａと共に挟持板１４に挟まれて超音波溶接等により接続、固定されている。負極側の集電接続体１２´も同様の構成を有する。

蓋部２０の両端には端子引出用の貫通孔が開口されている。なお、図１３においては、正極側の貫通孔２０ａのみを示し、負極側の貫通孔は後述する部品の陰に隠れるため図示されない。蓋部２０と発電要素１１の集電接続体１２との間には絶縁封止材１３が位置している。絶縁封止材１３は合成樹脂等の絶縁性及び一定の弾性を備えた合成樹脂製の部材であり、その表面には蓋部２０の貫通孔２０ａ及び集電接続体１２の貫通孔１２ａと同心円をなす貫通孔１３ａが形成されている。

更に、蓋部２０の短辺側の端部近傍と重なるように絶縁封止材２１が位置している。絶縁封止材２１は絶縁封止材１３と同様の合成樹脂製の部材であり、その表面には蓋部２０の貫通孔２０ａと同心円をなす貫通孔２１ｂが形成されている。又、絶縁封止材２１の、蓋部２０と対向する側には筒部２１ｃが形成されており、貫通孔２１ｂは筒部２１ｃ内を延伸している。筒部２１ｃは貫通孔２０ａ及び１３ａに対応した外形を有し、これら各貫通孔に嵌り込むようになっている。

更に、絶縁封止材２１の主面上には凹部２１ａが形成されている。又、凹部２１ａに嵌り込むように接続部材３２が、貫通孔２１ｂを貫くように固定部材３１がそれぞれ配置されている。そしてこれら各部材を蔽うように、端子部材３０が配置されている。端子部材３０は貫通孔２１ｂと同心円状の貫通孔３０ｂ及び接続部材３２が貫通するための貫通孔３０ａが設けられた、アルミニウム又はアルミニウム合金、その他の導電性の金属製の板状の部材である。

固定部材３１は、アルミニウム、銅又はそれらの合金等の導電性の金属製部品であり、端子部材３０と発電要素１１の集電接続体１２とを電気的に接続するとともに、蓋部２０と発電要素１１とを機械的に結合するための部材である。

接続部材３２は、非水電解質二次電池１００を外部負荷と電気的に接続するための、鉄やステンレス鋼、クロムモリブデン鋼等の鋼、その他の強度の高い導電性の金属部材である。接続部材３２は、表面にネジが切られたボルト部３２ａとボルト部３２ａの一端に設けられた周り止め部３２ｂとから構成される。周り止め部３２ｂは、絶縁封止材２１の凹部２１ａに対応した方形の形状を有し、凹部２１ａに嵌り込むことで、ボルト部３２ａの回転軸周りの回転を規制し、接続部材３２が空回りするのを防ぐ役割を果たす。

次に、図１４（ａ）（ｂ）を参照して、従来の非水電解質二次電池１００の、電極部２３周辺の構成を説明する。ここで電極部２３とは、端子部材３０、固定部材３１、接続部材３２から構成される要素を指す。ただし、図１４（ａ）は非水電解質二次電池１００の要部平面図、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＡ−Ａ直線による要部断面図である。

図１４（ａ）に示すように、電極部２３の固定部材３１及び接続部材３２のボルト部３２ａは、蓋部２０の長辺と平行な一直線上に配列されている。

又、図１４（ｂ）に示すように、蓋部２０の貫通孔２０ａ及び絶縁封止材１３の貫通孔１３ａには、絶縁封止材２１の筒部２１ｃが貫通しており、筒部２１ｃの端面は、絶縁封止材１３の主面とともに集電接続体１２の主面に接している。そして、固定部材３１は、端子部材３０の貫通孔３０ｂ、絶縁封止材２１の貫通孔２１ｂ及び集電接続体１２の貫通孔１２ａを貫通した状態で、蓋部２０上に露出する一端と、集電接続体１２側に露出する他端とがそれぞれかしめられ、かしめ端３１ａ及び３１ｂとして整形される。

かしめ端３１ａ及び３１ｂの外径はそれぞれ各貫通孔より大きいため、端子部材３０、絶縁封止材２１，蓋部２０、絶縁封止材１３及び集電接続体１２はかしめ端３１ａ及び３１ｂにより挟まれることで互いに圧着され、一体的に固定される。又、集電接続体１２及び端子部材３０は固定部材３１により接続されることで電気的にも接続される。なお、固定部材３１の側面は絶縁封止材２１の筒部２１ｃによって蔽われているため、蓋部２０と固定部材３１との間は絶縁状態が確保されている。

これにより、発電要素１１にて発生した電力が電極部２３を通して容器本体１０の外に取り出される。具体的には、図示しない外部負荷の配線の圧着端子をボルト部３２ａに装着し、ボルト部３２ａのネジに対応したナットの締付けにより当該圧着端子を端子部材３０に固定することにより、非水電解質二次電池１００と外部負荷との電気的接続を完成する。

特開２００３−９２１０３号公報

従来の技術による非水電解質二次電池の構成は以上のようなものであるが、上記従来の技術においては、以下のような問題があった。

すなわち、図１４（ａ）に示すように、非水電解質二次電池１００と外部負荷との接続又は分離は、貫通孔３０ａから露出する接続部材３２のボルト部３２ａに対する、ナットの着脱により行われるが、このとき、図中矢印で示すような、ボルト部３２ａ周りに加えられるトルクにより、板状の端子部材３０には、ボルト部３２ａを回動の中心とする応力が加えられる。

この応力は、図１４（ｂ）に示す貫通孔３０ｂを介して圧着されている固定部材３１と端子部材３０との接合部分ｃにも加えられ、固定部材３１と端子部材３０との接続に緩みを生じさせる。この緩みは、電極部２３の電気抵抗を上昇させ、安定した動作の妨げとなる。さらに、経年使用においては緩みの程度が大きくなり、蓋部２０を含めた電池容器全体の密閉性を低下させる恐れがある。

このように、従来の技術による非水電解質二次電池は、電池の動作面及び構造面といった観点から、耐久性が低いという課題があった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、電池等の蓄電素子の耐久性を向上させる接続体及び接続体の製造方法、並びにそれらを用いた蓄電素子及び蓄電素子の製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面は、
発電要素と前記発電要素を収納する素子容器の表面に位置する電極端子とを電気的に接続する接続体であって、
前記素子容器の表面に位置する板部と、
前記板部の表面上の前記電極端子の位置に対し偏心する位置において、先端が前記発電要素に対向して突出するとともに、根元の周縁が前記板部の主面に囲まれている凸部とを備え、
前記板部及び前記凸部は、塑性を有する金属性の単一の素体の異なる部位として形成されている、
接続体である。

又、本発明の第２の側面は、
前記板部の、前記素子容器の表面に露出している側の主面は平坦である、本発明の第１の側面の接続体である。

又、本発明の第３の側面は、
前記板部の、前記凸部が突出している側の前記主面は、前記凸部の前記根元の全周縁から前記板部の縁端まで一様に平坦である、本発明の第１又は第２の側面の接続体である。

又、本発明の第４の側面は、
前記板部における前記凸部が突出している位置と前記電極端子の位置との間には前記板部の重心がある、本発明の第１から第３のいずれかの側面の接続体である。

又、本発明の第５の側面は、
前記凸部は、突出する方向において前記先端から前記根元まで一様な断面形状を有する、本発明の第１から第４のいずれかの側面の接続体である。

又、本発明の第６の側面は、
前記凸部は、先端の外周の長さが前記板部寄りの側から前記先端寄りの側に向かって連続的又は非連続的に小さくなっている部分を有する、本発明の第１から第４のいずれかの側面の接続体である。

又、本発明の第７の側面は、
前記凸部の外周の長さは、前記板部の前記表面から先端に向かって連続的又は非連続的に小さくなっている、本発明の第１から第６のいずれかの側面の接続体である。

又、本発明の第８の側面は、
発電要素と、
前記発電要素を収納する素子容器と、
前記発電要素の正極及び負極にそれぞれ接続された集電接続体と、
電極端子と前記集電接続体とを電気的に接続する接続体とを備え、
前記接続体として、本発明の第１から第７のいずれかの側面の接続体を有し、
前記凸部は前記集電接続体に接続されており、
前記板部は前記素子容器の表面に露出している、蓄電素子である。

又、本発明の第９の側面は、
前記凸部は前記集電接続体の貫通孔を貫通してその先端がかしめられており、
前記凸部のかしめられた前記先端及び前記板部が、少なくとも前記素子容器の壁体を挟みこんでいる、本発明の第８の側面の蓄電素子である。

又、本発明の第１０の側面は、
前記接続体の前記板部に対応した形状の載置面、及び前記載置面上に開口された前記接続体の前記凸部に対応した形状の貫通孔が形成された本体部と、
前記本体部の前記貫通孔と連通する筒部とを有する絶縁封止材を備え、
前記本体部は、前記載置面に前記接続体の前記板部を載置した状態で、前記素子容器の壁体とともに前記凸部のかしめられた前記先端及び前記板部との間に挟み込まれており、
前記筒部内には前記接続体の前記凸部が位置している、本発明の第９の側面の蓄電素子である。

又、本発明の第１１の側面は、
前記絶縁封止材と前記接続体とは、
前記本体部の前記載置面と前記板部の前記主面とが面接触している、本発明の第１０の側面の蓄電素子である。

又、本発明の第１２の側面は、
前記絶縁封止材の前記本体部は、
前記載置面の周囲に形成された、前記載置面よりも背高な枠体を有し、
前記接続体の前記板部は前記枠体に囲まれている、本発明の第１０又は第１１の側面の蓄電素子である。

又、本発明の第１３の側面は、
前記板部の表面における前記凸部の位置は前記電極端子の位置より前記素子容器の重心に近い、本発明の第８から第１４のいずれかの側面の蓄電素子である。

又、本発明の第１４の側面は、
発電要素と、前記発電要素を収納する、蓋部及び容器本体を含む素子容器と、前記発電要素の正極及び負極にそれぞれ接続された集電接続体と、電極端子と前記集電接続体とを電気的に接続する接続体とを有する蓄電素子の製造方法であって、
前記接続体として、本発明の第１から第７のいずれかの側面の接続体を用い、
前記接続体の前記凸部を、少なくとも前記発電要素の前記正極及び前記負極に接続された前記集電接続体の貫通孔と前記蓋部の貫通孔とに貫通させる第１の工程と、
前記凸部の先端をかしめ加工することにより、前記板部と前記凸部の前記先端との間に前記集電接続体及び前記素子容器の壁体を挟み込み、前記接続体、前記集電接続体及び前記蓋部を一体的に固定する第２の工程とを備えた、
蓄電素子の製造方法である。

又、本発明の第１５の側面は、
発電要素と前記発電要素を収納する素子容器の表面に位置する電極端子とを電気的に接続する、前記素子容器の表面に位置する板部及び前記板部の表面上の、前記電極端子の位置に対し偏心する位置から前記発電要素に対向して突出する凸部を有する接続体の製造方法であって、
板状の金属部材の一部分を絞り加工することにより前記凸部を形成する絞り加工工程と、
前記絞り加工工程と同時又はその前若しくは後に実行される、前記金属部材の前記板状の形状を保持した他の部分を所定形状に鍛造加工することにより前記板部を形成する鍛造加工工程とを備えた、
接続体の製造方法である。

なお、本発明は、他の側面として、
前記板部の電極端子の位置には貫通孔が設けられている接続体であってもよい。

又、前記凸部の先端に凹みが形成された本発明の上記側面の接続体であってもよい。

又、前記凸部の内部に空洞が形成された本発明の上記側面の接続体であってもよい。

又、前記接続体が本発明の他の側面の、前記板部の電極端子の位置には貫通孔が設けられている接続体であって、
前記電極端子は、一端が前記貫通孔を介して前記素子容器の表面から突出しており、
他端は前記素子容器の壁体及び前記板部との間に固定されている、棒状の部材である、本発明の上記側面の蓄電素子であってもよい。

又、前記接続体が、前記板部の、前記素子容器の表面に露出している側の主面は平坦である、本発明の上記側面の接続体であって、
前記電極端子は前記板部の表面に固定されている、本発明の上記側面の蓄電素子であってもよい。

又、前記接続体が本発明の他の側面の、前記板部の電極端子の位置には貫通孔が設けられている接続体であって、
前記電極端子は、一端が前記貫通孔を介して前記素子容器の表面から突出しており、
他端は前記素子容器の壁体及び前記板部との間に固定されている、棒状の部材である、本発明の上記側面の蓄電素子であってもよい。

又、前記接続体が、前記板部の、前記素子容器の表面に露出している側の主面は平坦である、本発明の上記側面の接続体であって、
前記電極端子は前記板部の表面に固定されている、
本発明の上記側面の蓄電素子であってもよい。

又、前記接続体が、前記板部の、前記素子容器の表面に露出している側の主面は平坦である、本発明の上記側面の接続体を用い、
その一端が前記貫通孔を介して前記素子容器の表面から突出しており、他端の外形が前記一端の外形よりも大きい棒状の部材である前記電極端子を用い、
前記電極端子の前記一端を前記接続体の前記板部の前記貫通孔に挿入し、前記他端を前記蓋部と前記板部との間に配置した状態で、前記第１の工程を実行する、本発明の上記側面の蓄電素子の製造方法であってもよい。

以上のような本発明によれば、電池等の蓄電素子の耐久性を向上させるという効果が得られる。

本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池の構成を示す分解斜視図 本発明の実施の形態１に係る接続体の構成を示す斜視図 （ａ）本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池の構成を示す要部平面図（ｂ）本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池の構成を示す要部断面図 本発明の実施の形態１に係る接続体の他の構成例を示す斜視図 （ａ）本発明の実施の形態１に係る接続体の他の構成例を示す斜視図（ｂ）本発明の実施の形態１に係る接続体の他の構成例を用いた非水電解質二次電池の構成を示す要部断面図 （ａ）本発明の実施の形態１に係る接続体の他の構成例を示す斜視図（ｂ）本発明の実施の形態１に係る接続体の他の構成例を示す断面図 本発明の実施の形態２に係る接続体の製造方法を説明するための図 （ａ）本発明の実施の形態２に係る接続体の製造方法を説明するための図（ｂ）本発明の実施の形態２に係る接続体の製造方法を説明するための図 （ａ）本発明の接続体の他の構成例を示す斜視図（ｂ）本発明の接続体の他の構成例を示す断面図 （ａ）本発明の接続体の他の構成例を示す斜視図（ｂ）本発明の接続体の他の構成例を示す斜視図（ｃ）本発明の接続体の他の構成例を示す斜視図 本発明の蓄電素子の他の構成例を示す分解斜視図 （ａ）本発明の蓄電素子に用いられる絶縁封止材の他の構成例を示す斜視図（ｂ）本発明の蓄電素子に用いられる絶縁封止材の他の構成例を示す斜視図（ｃ）本発明の蓄電素子に用いられる絶縁封止材の他の構成例を示す斜視図 従来の技術による非水電解質二次電池の構成を示す分解斜視図 （ａ）従来の技術による非水電解質二次電池の構成を示す要部平面図（ｂ）従来の技術による非水電解質二次電池の構成を示す要部断面図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池１の構成を示す分解斜視図である。ただし、図１３に示す従来例と同一又は相当部分については、同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

図１に示すように、本実施の形態１の非水電解質二次電池１は、容器本体１０、発電要素１１及び蓋部２０の主要な構成は、図１３に示す従来の非水電解質二次電池１００と同様であるが、電極部２３の構成において、発電要素１１と接続部材３２とを直接接続する接続体２を備えたことを特徴とする。

すなわち、非水電解質二次電池１における電極部２３は、従来の固定部材３１及び端子部材３０に代えて、絶縁封止材２１の上部に位置し、接続部材３２のボルト部３２ａが貫通する貫通孔２ｃが形成された板部２ａと、絶縁封止材２１の貫通孔２１ｂ、蓋部２０の貫通孔２０ａ、絶縁封止材１３の貫通孔１３ａ及び集電接続体１２の貫通孔１２ａを介して集電接続体１２と電気的、機械的に接続される凸部２ｂとを有する接続体２を備える。

ここで図２に接続体２の構成を示す。接続体２において、板部２ａは従来の端子部材３０と同一の、矩形の形状を有する板状の部材であり、凸部２ｂは、板部２ａの主面上の根元２ｂ２から図中直下に延伸して形成された棒状の部材である。

板部２ａは、蓋部２０に対向して絶縁封止材２１に接する側の主面２ａ２の形状として、貫通孔２ｃ周縁の形状を除いて、後述する板部２ａの根元２ｂ２から、外縁をなす矩形の各辺まで、段差、凹凸や湾曲のない一様な平坦面を形成している。同様に、図１に示す蓋部２０上にて露出する側の主面２ａ１の形状も、貫通孔２ｃ周縁の形状を除いて、平坦面を形成している。更に、図１中の蓋部２０寄りの短手側の一辺の中央はタブ２ａ３として他の部分から突出している。なお、タブ２ａ３は、板部２ａの向きを確認する目印や、後述する絶縁封止材２１との仮合わせのガイドとして用いられる。

次に、凸部２ｂは、板部２ａの主面２ａ２上に位置し、根元２ｂ２の周縁はそのまま板部の主面２ａ２との境界を成し、根元２ｂ２と主面２ａ２とは継ぎ目無く連続して形成されている。換言すれば、根元２ｂ２の周縁が凸部２ｂの側面主面２ａ２に囲まれた態様を有する。

又、根元２ｂ２から先端２ｂ１までの長さ及びその断面形状は従来の固定部材３１の、かしめ加工前における、端子部材３０の厚みを除いた寸法に対応しており、図示においては円柱状の形状を有する。

なお、図１、図２中においては凸部２ｂの先端２ｂ１は円柱状の端面として示したが、後述するように、組立てられた電池においては、先端２ｂ１はかしめられ、貫通孔１２ａその他貫通孔の外径より大きな外径を有することになる。又、接続体２の材料としては、電極部２３の極性に応じてアルミニウム又は銅又はそれらの合金が用いられる。

又、図１に示すように、接続体２が配置される絶縁封止材２１は、表面であって板部２ａが載置される載置面２１ｘと、載置面２１ｘの周囲に形成された、載置面２１ｘよりも背高な枠体２１ｙとを有する本体部２１ｚと、本体部２１ｚの載置面２１ｘ上の貫通孔２１ｂと連通して図中下方に形成された筒部２１ｃとを備える。なお、枠体２１ｙの一部には、接続体２のタブ２ｂ３の位置及び形状に対応した切り欠き２１ｙ１が形成されている。

なお、図１において、接続体２の凸部２ｂの根元２ｂ２の位置を、板部２ａの主面２ａ１に点線として示したが、これは説明のための仮想的な表示であって、実際の主面２ａ１における当該位置に凸部２ｂの根元２ｂ２の痕跡が存在することはなく、平坦面として形成されている。

以上の構成において、接続体２は本発明の接続体に相当し、板部２ａは本発明の板部に、凸部２ｂは本発明の凸部にそれぞれ相当する。また、貫通孔２ｃは本発明の貫通孔に相当する。更に発電要素１１は本発明の発電要素に相当し、容器本体１０及び蓋部２０の組合せは本発明の素子容器に相当し、接続部材３２は本発明の電極端子に相当し、非水電解質二次電池１は本発明の蓄電素子に相当する。

又、凸部２ｂの先端２ｂ１及び根元２ｂ２はそれぞれ本発明の凸部の先端及び根元に相当し、絶縁封止材２１は本発明の絶縁封止材に相当し、本体部２１ｚ及び筒部はそれぞれ本発明の本体部及び筒部に相当し、載置面２１ｘ、枠体２１ｙはそれぞれ本発明の載置面及び枠体に相当する。

このような本実施の形態１における接続体２は、板部２ａと凸部２ｂとが一体的に形成されており、かつ、凸部２ｂが円柱形状であって、板部２ａが円柱状の凸部２ｂの根元２ｂ２において、凸部２ｂの断面形状よりも大きく、又、周縁が主面２ａ２に囲まれることで、根元２ｂ２の周縁から広がった面を有するよう形成されていることで、板部２ａを頭部とし、凸部２ｂを軸部とする、一個のリベットとして機能することを特徴とする。

すなわち板部２ａ及び凸部２ｂは、素材である単一の金属性材料の塑性加工後の、互いに部位の異なる形状であって、別個の素材が接合された状態にあるものではない。したがって、接続体２において、板部２ａの主面とそこから突出する凸部２ｂの根元２ｂ２との間に継ぎ目や接合面は形成されていない。

このような接続体２により構成された、非水電解質二次電池１の電極部２３近傍の状態を、図３（ａ）の要部平面図に、図３（ｂ）の、図３（ａ）のＡ−Ａ直線による要部断面図にそれぞれ示す。

図３（ｂ）に示すように、接続体２は、板部２ａが絶縁封止材２１の主面に重なる一方で、絶縁封止材２１の主面と対向する表面から突出した凸部２ｂは、絶縁封止材２１の筒部２１ｃ内の貫通孔２１ｂ内を延伸し、蓋部２０の貫通孔２０、絶縁封止材１３の貫通孔１３ａ及び集電接続体１２の貫通孔１２ａを貫通した状態で、集電接続体１２の主面上に露出する端部がかしめられ、かしめ端２ｄとして整形される。

なお、接続部材３２の固定は以下のように行われる。すなわち、板部２ａの貫通孔２ｃに接続部材３２のボルト部３２ａを挿入し、回り止め部３２ｂが板部２ａと絶縁封止材２１との間に挟まれた状態となるように、貫通孔２１ｂに凸部２ｂを挿入する。

上述のように、かしめ端２ｄの外径はそれぞれ各貫通孔の外径より大きくなるため、かしめ端２ｄの成形に伴い、絶縁封止材２１、蓋部２０、絶縁封止材１３及び集電接続体１２は接続体２の板部２ａと凸部２ｂのかしめ端２ｄとの間に挟まれることで互いに圧着され、一体的に固定される。換言すれば、板部２ａがリベットの頭部として、凸部２ｂがリベットの軸部としてそれぞれ機能することで、絶縁封止材２１〜集電接続体１２の各部がかしめ固定されている。

又、接続体２と集電接続体１２は電気的にも接続される。なお、凸部２ｂの側面は絶縁封止材２１の筒部２１ｃによって蔽われているため、蓋部２０と接続体２との間は絶縁状態が確保される。

なお、図３（ｂ）に示す構成を完成させるための、絶縁封止材２１〜集電接続体１２の各貫通孔に接続体２の凸部２ｂを貫通させる工程は、本発明の第１の工程に相当し、凸部２ｂの先端をかしめ端２ｄとして整形する工程は、本発明の第２の工程に相当する。更に、接続部材３２を固定するための工程も本発明の第１の工程に含まれる。

以上の構成を有する電極部２３に対する外部負荷の着脱において、図３（ａ）の図中矢印に示すように接続部材３２のボルト部３２ａ周りにトルクが生じた場合、接続体２の板部２ａには、ボルト部３２ａを回動の中心とする応力が加えられるが、図３（ｂ）に示し、かつ上述したように、板部２ａと凸部２ｂの間は機械的性質において一様であるため、緩みが生ずることがない。したがって、電極部２３への継続的な外部負荷の着脱がなされても電気抵抗の上昇や電池容器全体の密閉性を保つことができ、ひいては非水電解質二次電池１の耐久性を向上させることが可能となる。

さらに、本実施の形態１においては、図３（ｂ）に示すように、接続体２のかしめによる絶縁封止材２１、蓋部２０、絶縁封止材１３及び集電接続体１２の締結が、板部２ａの、絶縁封止材２１に接する主面２ａ２全体を介した圧接によりなされることで、以下の効果を奏する。

図１４に示す従来例においては、絶縁封止材２１への圧接は、端子部材３０の表面と接する面積が微少なかしめ端３１ａのみを介してなされるため、板部２ａから絶縁封止材２１への押圧は、面上の分布において不均衡が生ずる。更に、かしめ端３１ａは、板部を平坦面にする等の目的で除去される場合があり、この場合、端子部材３０と固定部材３１との接合は、端子部材３０の貫通孔３０ｂと固定部材３１の端部との境界が溶接のみによって保持されることなり、これは緩みの原因となるに止まらず、電極部２３において著しい強度の低下を招く。

これに対し、本実施の形態１の接続体２による圧接においては、絶縁封止材２１は載置面２１ｘが主面２ａ２から押圧されることで、自らの全面もまた蓋部２０の表面に押圧されることとなる。

さらに、主面２ａ２はその表面に段差、凹凸や湾曲のない一様な平坦面であることから、主面２ａ２からの圧力はそのまま絶縁封止材２１の載置面２１ｘへとほぼ均一に伝達される。加えて、絶縁封止材２１と接続体２との固定後においても主面２ａ２と載置面２１ｘとは互いに変形することなく面接触の状態を保持されることとなり、枠体２１ｙと主面２ａ１との間からの異物等の侵入、若しくは電池容器からの電解液等の漏出を防ぐ密閉性が獲得される。なお、凸部２ｂは貫通孔２１ｂ内に位置することで主面２ａ２からの圧接に影響を与えることはない。

さらに、接続体２の板部２ａの周縁は、絶縁封止材２１上において、本体部２１ｚの枠体２１ｙに囲まれている。これにより、電極部２３の仮組時や完成後において、接続体２が凸部２ｂを回転軸として載置面２１ｘ上で回動することを抑制する。又、接続部材３２への外部端子の着脱時における凸部２ｂへのトルクを抑制する効果も奏する。

これらにより、絶縁封止材２１を蓋部２０上に強固に固定して電池容器の密閉性を高め、耐久性を向上させることができる。

さらに、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、接続体２において、凸部２ｂの根元の位置は板部２ａの重心ｇより蓋部２０の中央寄りにシフトしている。又、貫通孔２ｃは板部２ａの重心ｇより蓋部２０の外延寄りにシフトしている。これにより、板部２ａ上にて接続部材３２を配置するのに十分な位置及び面積を確保することができ、かつ、板部２ａの全面がほぼ均等な押圧で接続部材３２のボルト部３２ａの回りを封止して、接続部材３２を安定して固定することが可能となる。

このように、本発明の実施の形態１に係る接続体２ａは、非水電解質二次電池１の耐久性を向上させることができる。又、板部２ａと凸部２ｂとがあらかじめ一体であるため、非水電解質二次電池１の製造工程を簡略化することができる。

なお、上記の説明において、接続体２は、板部２ａの主面２ａ２との境目になる根元２ｂ２からかしめ端２ｄとして形成される先端２ｂ１までは、一様な断面形状の円柱形状の凸部２ｂを備えるものとしたが、本発明は、図４に示すように、根元３ｂ２から、図中破線領域の、端部３ｄが先端に向かって尖った形状の先端３ｂ１を備えた接続体３としてもよい。接続体３においては、電極部２３の組立てに際し、先端３ｂ１を有する端部３ｄを貫通孔２１内の任意の箇所に位置させることにより、凸部３ｂを貫通孔内に速やかに挿入させることができる。したがって、接続体２ａを蓋部２０に組み込むときの、両者の位置合わせの厳密性を緩和して、製造工程の効率を上げることが可能となる。

また、本発明は、図５（ａ）に示すように、根元４ｂ２から先端４ｂ１に向かって徐々にその断面形状が小さくなるよう変化する、円錐状の形状である凸部４ｂを備えた接続体４であるとしてもよい。特に凸部４ｂの根元４ｂ２の外径Ｄは、図３に示す凸部２ｂの外径よりも若干大きく定めておくことが望ましい。この構成においては、図５（ｂ）に示すように、絶縁封止材２１の貫通孔２１ｂに挿入された凸部４ｂが挿入の向きに向かって貫通孔２１ｂの内径を広げるため、押し広げられた筒部２１ｃの外面が、蓋部２０の貫通孔２０ａ及び絶縁封止材１３の貫通孔１３ａの縁部に圧接される。したがって、接続体４を組み込んだ電極部２３は各部の結合がより緊密となり、より高い密封性を確保して、非水電解質二次電池の耐久性を更に向上させることが可能となる。

更に、本発明は、図６（ａ）（ｂ）に示すように、根元５ｂ２から突出する先端５ｂ１の端面に凹部５ｄが形成された凸部５ｂを備えた接続体５であるとしてもよい。但し図６（ｂ）は、図６（ａ）の、凸部５ｂの中心軸を含み板部２ａの長辺に平行な直線による断面図である。

接続体５においては、凹部５ｄを半球状の凹みとして形成したことにより、凸部５ｂの強度がかしめ加工に好適に減じられている。したがって、接続体４を組み込んだ電極部２３は、より高い密封性を確保することが可能となり、非水電解質二次電池の耐久性を更に向上させることができる。更に、加工後のかしめ端の大きさ、厚みもより小さくすることができるため、かしめ端の直下にある発電要素１１の体積をより大きくとることができ、非水電解質二次電池の容量を高めることが可能となる。なお、凹部の形状は、半球状に限定するものではなく、円筒状等の任意の形状であって良い。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、本発明の接続体の製造方法である。以下、図７、８を参照して説明を行うとともに、これにより、本発明の接続体の一実施の形態について説明を行う。

図７は、本発明の接続体の製造方法を実行するための金型及び素体を示す斜視図である。図７に示すように、本発明の接続体の製造方法は、素体である矩形の金属板８を雄型８１及び雌型８２の間にプレスすることにより接続体を得るものである。

雄型８１は、雌型８２と対向する側の主面に設けられたパンチ８１ａ及び８１ｂを備え、パンチ８１ａは接続体の貫通孔に対応する形状を有し、パンチ８１ｂは凸部の位置に対応して設けられている。又、雄型８１は、雌型８２と対向する側の主面に形成された、パンチ８１ａ及び８１ｂにそれぞれ対応するダイ８２ａ及び８２ｂを備える。

ここで図８（ａ）の側面図を参照して、パンチとダイの位置関係及び形状を詳細に説明する。雌型８２において、ダイ８１ａは雌型８２を貫通しており、又ダイ８２ｂは凸部の断面形状及び全長の反転形状としての凹部として形成されている。又、雄型８１において、パンチ８１ａの全長は雌型８２の厚み以上でる。一方、パンチ８１ｂは、ダイ８２の径より小さな外径を有し、かつ全長はダイ８２ｂの深さより短い。

したがって雄型８１と雌型８２との組み合わせにおいては、パンチ８１ａ及びダイ８２ａにより剪断加工がなされ、パンチ８１ｂ及びダイ８２ｂにより絞り加工がなされる。

以上のような構成の雄型８１及び雌型８２を用いて金属板８をプレスすると、図８（ｂ）に示すように、金属板８は所定厚みに成形された上で、パンチ８１ａ及びダイ８２ａにより破片８ｂが剪断されて貫通孔８ａが、パンチ８１ｂ及びダイ８２ｂにより凸部８ｃが同時に一括して形成される。

このようにして作成された、本発明の接続体の他の構成例を図９（ａ）の斜視図及び（ｂ）の断面図に示す。接続体６は、実施の形態１の接続体２と同様の板部２ａ及び貫通孔２ｃを有する一方、パンチ８１ｂ及びダイ８２ｂの反転形状である凸部８ｃが、板部２ａの主面２ａ２に根元６ｂ２が位置し、先端６ｂ１が突出した凸部６ｂとして構成されることにより、その内部に空洞６ｄが形成されている。空洞６ｄはその一端が板部２ａの主面上に開口として解放されている。

このような構成を有する接続体６においても、接続体２と同様、主部である板部２ａ及び凸部６ｂは単一の素体としての金属板８の鍛造によって形成されており、これらの間は機械的性質において一様な状態を獲得できている。したがって、実施の形態１の接続体２と同様、電極部２３への継続的な外部負荷の着脱に抗して、非水電解質二次電池１の耐久性を向上させることが可能となる。又、空洞６ｄを有することにより、実施の形態１の場合と同様、電極部２３の高い密封性の確保や、非水電解質二次電池の容量を高めることが可能となる効果を有する。

なお、上記の説明においては、板部２ａを形成する工程と凸部６ｂを形成する工程とは、同時に行うものとしたが、それぞれ独立して順不同に実行しても良い。特に凸部６ｂが複雑な形状を有する場合に好適である。図８（ａ）（ｂ）に示す鍛造の工程は、本発明の絞り加工工程及び鍛造加工工程に相当する。

なお、空洞６ｄは、凸部６ｄの端部まで貫通する貫通孔として形成してもよい。ただし非水電解質二次電池１を組立てる際には、その内部に異物が侵入しないように、当該端部６ｄの端部をかしめて、必ず貫通孔が連通しない状態にする。又、空洞６ｄを貫通孔としない場合であっても、開口６ｄ１は封止し、板部２ａの主面２ａ１と面一となるよう整えることが望ましい。又、パンチ８１ｂ及びダイ８２ｂの形状を調製することにより、図４〜図５に示す各構成例の接続体３〜５も同様に作成することができる。

このように、本発明の接続体及びその製造方法によれば、外部負荷の着脱に起因する接続端子への負荷に抗して、非水電解質二次電池の耐久性を向上させることが可能となる。

しかしながら、本発明は上記の各実施の形態に限定されるものではない。上記の説明においては、電極部２３は、接続体２及び接続部材３２から構成される要素であるとしたが、接続体２の貫通孔２ｃを塞いだ主面上に直接接続部材３２を設けた構成としてもよい。又、接続体２と接続部材３２との接続は、貫通孔２ｃに接続部材３２が嵌り込むものとしたが、貫通孔に代えてスリット等の構成であってもよい。又、板部２ａの形状は外形矩形状であるとしたが、蓋部２０の形状等に応じて、円形、多角形等の任意の平面形状をとってよい。

更に、電極部２３は、接続体２単体から構成される要素であるとしてもよい。

この場合、本発明の接続体は、図１０（ａ）に示す接続体２´のように、板部２ａにおいて貫通孔を省略した構成として実現される。板部２ａ´は主面２ａ２及び図１１に示す主面２ａ１を有する平板状の部材として構成され、主面２ａ２と対向する絶縁封止材２１´は、凹部２１ａを省略した、より簡素な構成となっている。なお、図１１は、接続体２´を電極部２３として備えた非水電解質二次電池１´の分解斜視図である。

この構成においては、主面２ａ１の、外部負荷と貫通孔２ｃの開口位置に対応する位置に外部負荷に接続可能な端子を直接溶接して固定することにより、非水電解質二次電池１´と外部負荷との電気的接続を完成する。凸部２ｂと端子の固定位置とが離隔していることで、溶接時に凸部２ｂ回りのトルクが生じるが、実施の形態１にて説明したのと同様、凸部２ｂと板部２ａ´とが一体として形成されていることにより、この固定作業に起因する緩みが生ずることはない。又、板部２ａ´と絶縁封止材２１´が完全に面接触することにより、電極体２３の機械的強度が一層確保される。

なお、図１０（ａ）及び図１１に示す構成においては、本発明の電極端子は、上記外部負荷に接続可能な端子に相当する。

又、上記の説明においては、接続体２において、凸部２ｂの根元の位置及び貫通孔２ｃの位置は、図３（ａ）等に示すように、板部２ａの重心ｇを間に挟んで、凸部２ｂが蓋部２０の中央寄りにシフトしているとしたが、図１０（ｂ）に示すように、凸部２ｂが蓋部２０の外延寄りにシフトしてした構成であるとしてもよいし、図１０（ｃ）に示すように、凸部２ｂの根元の位置が板部２ａの重心ｇと一致した構成であるとしてもよい。特に、図１０（ｃ）に示す構成によれば、凸部２ｂ周りに板部２ｂが等方向に広がって形成されていることで、押圧時の圧力又は電池容器に加わる震動、衝撃等を板部２ｂ上にて均等に分散させて、電極部２３の耐久性を一層向上させることができる。

又、上記の説明においては、接続体２と組み合わせられる絶縁封止材２１は、図１に示すように、一部に板部２ａのタブ２ａ３に対応した切り欠き２１ｙ１を有する枠体２１ｙが形成された構成としたが、上述のように、板部２ｂの平面形状、すなわち主面２ａ１及び２ａ２の形状が任意であってよいことから、載置面２１ｘ及び枠体２１ｙの形状も、これら主面の形状に対応して任意の形状であるとしてもよい。

絶縁封止材２１の、図１２（ａ）に示す構成例は、主面２ａ１及び２ａ２の形状がタブを有さない矩形であることに対応して、枠体２１ｙが切り欠きを有さず、完全に板部２ａを収納可能としたものである。この構成においては、載置面２１ｘと主面２ａ２との接合線が全て枠体２１ｙにより覆われることで、より気密性を高めることが可能となる。

又、枠体２１ｙは、図１２（ｂ）に示すように板部２ａの長手方向にのみ対応した一対の柵状の態様や、図１２（ｃ）に示すように板部２ａの角の部分に対応する部分のみ設けた態様として実現しても良く、これらの構成においても凸部２ｂ周りの回動を抑制する効果が得られる。なお、図１２（ｂ）においては長手方向にのみ枠体２１ｙが設けられた構成としたが、短手方向のみに設ける構成としてもよい。ただし、図１２（ｂ）に示す構成のほうが、板部２ａと枠体２１ｙの接触部分が大きくなることから有利であり、より好適である。

要するに、本発明の枠体は、載置面よりも背高であって板部２ｂの回動を抑制し、又は載置面２１ｘと主面２ａ２との接合線を覆うことが可能であれば好ましく、その具体的な態様によって限定されるものではない。

このように、発明の接続体の板部及びこれを用いた発電素子は、その主面の特定位置であって、凸部が形成された位置からは偏心した位置に接続部材を固定できる構成であれば、その手法や構造の具体的な構成によって限定されるものではない。

又、図４及び５に示す接続体３、４の構成において、凸部３ｂの先端である端部３ｄと凸部４ｂとはいずれも外径が徐々に細くなる円錐形状を有するものとして説明を行ったが、凸部又はその端部の外径は、段差をもって段階的に小さく変化する、又は一定長毎に小さくなるなど、非連続的に変化する構成であってもよい。さらに、断面形状も、円形の他、楕円、長円、矩形等、任意の形状であってよく、この場合、外径の変化は、円形以外の場合は断面の周の長さの変化になる。

更に、上記の各実施の形態においては、本発明の接続体は、同一の金属性の素体の形状を加工することにより、板部及び凸部が、加工後の形状のそれぞれ異なる部分として構成されるものとしたが、板部及び凸部は、同種類又は互いに異なる金属性の素体により作成し、一体成形して接続体とする構成であってもよい。この場合、板部の主面と凸部の主面とが溶接（鍛接、圧接）等により直接面接合することで一体化する。図１３（ｂ）に示す従来の電極部２３における、固定部材３１と端子部材３０との接合がかしめによる圧着であるのに対し、両者がより強固に結合されていることから、電極部２３への継続的な外部負荷の着脱に対しても従来例より向上した一定の耐久性を得ることができる。

又、上記の各実施の形態において、本発明の接続体は鍛造により製造されるものとしたが、板部及び凸部の形成は、鋳造や切削によってもよい。要するに、本発明の接続体は、製造方法の具体的な手法によって限定されるものではない。

又、上記の各実施の形態において、本発明の接続体は非水電解質二次電池の電極部分に用いられるものとしたが、本発明の蓄電素子としては、他の種類の二次電池、一次電池、又は電気二重層キャパシタが相当し、これらの蓄電素子に対して本発明を用いてもよく、また、本発明の接続体が用いられた蓄電素子は、本発明の蓄電素子に相当するものである。

要するに、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記各実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。

以上のような本発明は、電池等の蓄電素子の耐久性を向上させることが可能な効果を有し、例えば二次電池の電極部分又は二次電池において有用である。

１ 非水電解質二次電池
２、３、４、５、６ 接続体
２ａ 板部
２ａ１、２ａ２ 主面
２ｂ、３ｂ、４ｂ、６ｂ 凸部
２ｂ１ 先端
２ｂ２ 根元
２ｃ 貫通孔
２ｄ かしめ端
３ｄ 端部
５ｄ 凹部
６ｄ 空隙
８ 金属板
２３ 電極部
３２ 接続端子
３２ａ ボルト部
３２ｂ 周り止め部

Claims (15)

1. 発電要素と前記発電要素を収納する素子容器の表面に位置する電極端子とを電気的に接続する接続体であって、
   前記素子容器の表面に位置する板部と、
   前記板部の表面上の前記電極端子の位置に対し偏心する位置において、先端が前記発電要素に対向して突出するとともに、根元の周縁が前記板部の主面に囲まれている凸部とを備え、
   前記板部及び前記凸部は、塑性を有する金属性の単一の素体の異なる部位として形成されている、
   接続体。
2. 前記板部の、前記素子容器の表面に露出している側の主面は平坦である、請求項１に記載の接続体。
3. 前記板部の、前記凸部が突出している側の前記主面は、前記凸部の前記根元の全周縁から前記板部の縁端まで一様に平坦である、請求項１又は２に記載の接続体。
4. 前記板部における前記凸部が突出している位置と前記電極端子の位置との間には前記板部の重心がある、請求項１から３のいずれかに記載の接続体。
5. 前記凸部は、突出する方向において前記先端から前記根元まで一様な断面形状を有する、請求項１から４のいずれかに記載の接続体。
6. 前記凸部は、先端の外周の長さが前記板部寄りの側から前記先端寄りの側に向かって連続的又は非連続的に小さくなっている部分を有する、請求項１から４のいずれかに記載の接続体。
7. 前記凸部の外周の長さは、前記板部の前記表面から先端に向かって連続的又は非連続的に小さくなっている、請求項１から６のいずれかに記載の接続体。
8. 発電要素と、
   前記発電要素を収納する素子容器と、
   前記発電要素の正極及び負極にそれぞれ接続された集電接続体と、
   電極端子と前記集電接続体とを電気的に接続する接続体とを備え、
   前記接続体として、請求項１から７のいずれかに記載の接続体を有し、
   前記凸部は前記集電接続体に接続されており、
   前記板部は前記素子容器の表面に露出している、蓄電素子。
9. 前記凸部は前記集電接続体の貫通孔を貫通してその先端がかしめられており、
   前記凸部のかしめられた前記先端及び前記板部が、少なくとも前記素子容器の壁体を挟みこんでいる、請求項８に記載の蓄電素子。
10. 前記接続体の前記板部に対応した形状の載置面、及び前記載置面上に開口された前記接続体の前記凸部に対応した形状の貫通孔が形成された本体部と、
    前記本体部の前記貫通孔と連通する筒部とを有する絶縁封止材を備え、
    前記本体部は、前記載置面に前記接続体の前記板部を載置した状態で、前記素子容器の壁体とともに前記凸部のかしめられた前記先端及び前記板部との間に挟み込まれており、
    前記筒部内には前記接続体の前記凸部が位置している、請求項９に記載の蓄電素子。
11. 前記絶縁封止材と前記接続体とは、
    前記本体部の前記載置面と前記板部の前記主面とが面接触している、請求項１０に記載の蓄電素子。
12. 前記絶縁封止材の前記本体部は、
    前記載置面の周囲に形成された、前記載置面よりも背高な枠体を有し、
    前記接続体の前記板部は前記枠体に囲まれている、請求項１０又は１１に記載の蓄電素子。
13. 前記板部の表面における前記凸部の位置は前記電極端子の位置より前記素子容器の重心に近い、請求項８から１２のいずれかに記載の蓄電素子。
14. 発電要素と、前記発電要素を収納する、蓋部及び容器本体を含む素子容器と、前記発電要素の正極及び負極にそれぞれ接続された集電接続体と、電極端子と前記集電接続体とを電気的に接続する接続体とを有する蓄電素子の製造方法であって、
    前記接続体として、請求項１から７のいずれかに記載の接続体を用い、
    前記接続体の前記凸部を、少なくとも前記発電要素の前記正極及び前記負極に接続された前記集電接続体の貫通孔と前記蓋部の貫通孔とに貫通させる第１の工程と、
    前記凸部の先端をかしめ加工することにより、前記板部と前記凸部の前記先端との間に前記集電接続体及び前記素子容器の壁体を挟み込み、前記接続体、前記集電接続体及び前記蓋部を一体的に固定する第２の工程とを備えた、蓄電素子の製造方法。
15. 発電要素と前記発電要素を収納する素子容器の表面に位置する電極端子とを電気的に接続する、前記素子容器の表面に位置する板部及び前記板部の表面上の、前記電極端子の位置に対し偏心する位置から前記発電要素に対向して突出する凸部を有する接続体の製造方法であって、
    板状の金属部材の一部分を絞り加工することにより前記凸部を形成する絞り加工工程と、
    前記絞り加工工程と同時又はその前若しくは後に実行される、前記金属部材の前記板状の形状を保持した他の部分を所定形状に鍛造加工することにより前記板部を形成する鍛造加工工程とを備えた、接続体の製造方法。

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