JP6241704B2 - 蓄電素子 - Google Patents

Description

本発明は、互いに絶縁された正極板と負極板とを含む電極体と、該電極体を収容するケースとを備える蓄電素子に関する。

近年、車両（自動車、自動二輪車等）や各種機器（携帯端末、ノート型パソコン等）の動力源として、電池（リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等）やキャパシタ（電気二重層キャパシタ等）といった放充電可能な蓄電素子が採用されている。この種の蓄電素子は、互いに絶縁された正極板と負極板とを含む電極体と、該電極体を収容するケースとを備えている。

ケースの形態としては、ケース本体が深絞り加工により形成され、その一端の開口縁部に蓋体が溶接されるタイプが一般的である（特許文献１）が、両端に一対の開口縁部を有する筒状のケース本体が押し出し加工により形成され、両端のそれぞれ開口縁部に蓋体が溶接されるタイプも提案されている（特許文献２）。

後者は、前者に比べ、加工コストが安く、また、ケースの肉厚を薄くすることができ、さらには、形状設計の自由度が高いといった利点がある。しかしながら、後者のケース本体は、両端が開口されているため、剛性が落ちる。特に近年は、単位体積あたりの発電効率（エネルギー密度）を高めるために、発電に寄与しないケースの肉厚をできるだけ減らそうという方向にあり、ケース本体の剛性低下は避けられない現状となっている。

ケース本体の剛性が低下するということは、ケース本体が変形しやすいということである。特許文献２においては、ケース本体が内側に変形した状態のままで蓋体が溶接され、これにより、製品寸法にバラツキが生じるといった問題が起こり得る。そして、かかる問題は、上述したケースの薄肉化に伴って顕著となる。

特開２０００−１３３２１１号公報 特開２０１２−１７４５３２号公報

そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、ケースを、筒状のケース本体と、両端の開口部を塞ぐ一対の蓋体とで構成する上で、ケースの形状安定性に優れた蓄電素子を提供することを課題とする。

本発明に係る蓄電素子は、
互いに絶縁された正極板と負極板とを含む電極体と、
該電極体を収容するケースとを備え、
該ケースは、
両端に一対の開口縁部を有する筒状のケース本体と、
一方の開口縁部によって形成される開口部を塞ぐ第一蓋体と、
他方の開口縁部によって形成される開口部を塞ぐ第二蓋体とを備え、
前記第一蓋体及び前記第二蓋体の少なくとも一方の蓋体は、外周部が前記開口縁部の内周面に嵌合し且つ前記ケース本体内で凸となる板材であり、前記外周部を前記開口縁部に接合され、
該蓋体には、前記電極体のうちの対向する部分を受け入れる凹部が形成され、
前記凹部の全体と、前記電極体の前記該当部分との間に、隙間が形成されている。

かかる構成によれば、少なくとも一方の蓋体は、凸となる板材であり、剛性が高くなっている。そのため、ケースを製造するにあたって、仮にケース本体が変形していたとしても、ケース本体の開口縁部に蓋体が嵌入されると、開口縁部が蓋体の周縁に倣い、ケース本体がしかるべき形状に矯正される。また、ケース本体の開口縁部に蓋体が嵌入された状態では、蓋体によってケース本体の形状安定性が高くなる。そのため、ケース本体が不用意に変形することはない。

また、凹部がない場合と比べて、電極体のサイズを凹部の分だけ拡大することができる。あるいは、凹部がない場合と比べて、凹部の分だけケースのサイズを縮小することができる。これにより、単位体積あたりの発電効率（エネルギー密度）を高めることができる。
しかも、電極体の充放電により電極体が膨らんだり、電極体に振動が加わった際に、電極体（の活物質層が形成された領域）が凹部に当たって電極反応に影響が生じるのを防止することができる。

この場合、
凹部は、電極体の該当部分に沿った形状を有する
ようにすることができる。

かかる構成によれば、凹部と電極体の該当部分との間に隙間が無くなる又は隙間が小さくなるため、単位体積あたりの発電効率（エネルギー密度）をさらに高めることができる。また、凹部と電極体の該当部分との間に隙間が無くなる又は隙間が小さくなるため、電解液がケース内に貯留される場合、電解液の量を減らすことができる。

また、本発明に係る蓄電素子の他態様として、
電極体は、活物質層が形成されていないリード部を備え、
蓋体は、該リード部に当接する凸部を備える
ようにすることができる。

かかる構成によれば、電極体が凸部に保持されてケース内で安定する。しかも、リード部は、活物質層が形成されていないため、凸部が当接しても、電極反応に影響が生じることはない。

具体的には、
電極体は、正極板と負極板とが多重に積層された積層構造であり、正極板及び負極板の両電極板のうちの少なくとも一方の電極板が積層状態で突出した突出部をリード部として備え、
凸部は、該突出部に当接する
ようにすることができる。

さらには、
電極体は、正極板と負極板とが巻回された積層構造であり、対向する一対の平坦部と、該一対の平坦部の端部同士を接続する一対の折り返し部とを備える偏平状であり、正極板及び負極板の両電極板のうちの少なくとも一方の電極板が他方の電極板の側端から電極体の巻回中心に沿った方向に巻回状に突出した突出部をリード部として備え、
凸部は、該突出部のうちの折り返し部に当接する
ようにすることができる。

また、本発明に係る蓄電素子の別の態様として、
他方の蓋体は、外部端子構造を備える
ようにすることができる。

かかる構成によれば、一方の蓋体は、ケースの底部を構成し、他方の蓋体が閉じるケース本体の開口部は、電極体の挿入口となる。例えば、一方の蓋体がケース本体の開口縁部に接合された後、他方の開口部から電極体が挿入され、他方の開口縁部が他方の蓋体で塞がれるといった製造プロセスが採られる場合、ケース本体の開口縁部に一方の蓋体が嵌入されていることで、ケース本体の形状安定性が高められている。そのため、電極体が他方の開口部から挿入される際、電極体が他方の開口縁部に不用意に当たって傷付くのを防止することができる。

また、本発明に係る蓄電素子のさらに別の態様として、
蓋体の外周部と開口縁部とは、レーザ溶接により接合される
ようにすることができる。

かかる構成によれば、蓋体の周縁と開口縁部の内周面とが密着しているため、レーザ光がどの方向から照射されても、ケース内に抜けてしまうことはない。そのため、蓋体の外周部と開口縁部との合わせ部にレーザ光を確実に照射することができて、良好な溶接状態を得られることができる。また、ケース本体内に電極体が挿入された後の溶接である場合、レーザ光がケース内に抜けて電極体が損傷するのを防止することができる。

以上のように、本発明によれば、ケースを、筒状のケース本体と、両端の開口部を塞ぐ一対の蓋体とで構成する上で、少なくとも一方の蓋体がケース本体の開口縁部内に嵌入されてケース本体の保形手段として機能するため、優れたケースの形状安定性を得ることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る電池の分解斜視図である。 図２は、同電池のケース内構成が組み合わされた状態の分解斜視図である。 図３は、同電池の斜視図である。 図４は、同電池の長手方向における断面図である。 図５は、同電池の短手方向における断面図である。 図６（ａ）は、蓋部材がケース本体の開口縁部内に嵌入されて蓋部材の周縁と開口縁部の端縁とが合わさった状態の概念図、図６（ｂ）は、蓋部材の周縁と開口縁部の端縁とがレーザ溶接される状態の概念図、図６（ｃ）は、蓋部材の周縁と開口縁部の端縁が溶接されてケース本体と蓋部材とが一体化された状態の概念図、である。 図７は、他実施形態に係る電池の分解斜視図である。 図８は、同電池のケース内構成が組み合わされた状態の分解斜視図である。 図９は、同電池の斜視図である。 図１０は、同電池の長手方向における断面図である。 図１１は、同電池の短手方向における断面図である。 図１２は、別の実施形態に係る電池の長手方向における断面図である。 図１３は、同電池の短手方向における断面図である。 図１４は、さらに別の実施形態に係る電池の短手方向における断面図である。 図１５は、さらに異なる実施形態に係る電池の分解斜視図である。 図１６は、同電池の短手方向における断面図である。

以下、本発明に係る蓄電素子の一実施形態である電池について、添付図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態においては、電池の一例として、リチウムイオン二次電池（以下、単に「電池」という）について説明する。

図１〜図３に示すように、本実施形態に係る電池Ｐｓは、電気絶縁性を有するセパレータ１２、該セパレータ１２を間に挟んだ正極板１３及び負極板１５を含む電極体（発電要素）１と、それぞれが電極体１の正極板１３及び負極板１５のうちの対応する極性の極板に電気的に接続された一対の集電体２と、電極体１及び一対の集電体２を収容するケース３と、それぞれがケース３の外部に配置された一対の外部端子６と、それぞれが一対の外部端子６のうちの対応する外部端子６の配置に対応するようにケース３の内面に沿って配置される一対の内部ガスケット７と、それぞれが一対の外部端子６のうちの対応する外部端子６の配置に対応するようにケース３の外面に沿って配置される一対の外部ガスケット８とを備えている。

正極板１３、負極板１５及びセパレータ１２は、帯状に形成されている。正極板１３、負極板１５及びセパレータ１２は、長手方向を一致させた状態で重ね合わされ、該長手方向に巻回されている。正極板１３、負極板１５及びセパレータ１２は、扁平状に巻回されている。そのため、第一方向（図中のＸ方向）から見た電極体１の形状は、Ｘ方向と直交する第二方向（図中のＹ方向）に短軸を有するとともに、Ｘ方向及びＹ方向と直交する第三方向（図中のＺ方向）に長軸を有する。すなわち、電極体１は、Ｙ方向で対向する一対の平坦部１０と、該一対の平坦部１０の端部同士を接続する一対の折り返し部（円弧部）１１とを備えている。

また、正極板１３及び負極板１５は、Ｘ方向に相対的に位置ずれした状態で重ね合わされ、長手方向に巻回されている。そのため、Ｘ方向における電極体１の一端部には、正極板１３のみが積層された正極リード部１４が形成され、Ｘ方向における電極体１の他端部には、負極板１５のみが積層された負極リード部１６が形成されている。

ここで、正極板１３は、帯状のアルミニウム箔からなる正極集電基材の表面片面に正極活物質塗料を塗工し、乾燥させた後、正極集電基材の反対面に同じく正極活物質塗料を塗工し、乾燥させる等して、正極集電基材の表面両面に正極活物質層（正極活物質塗工部）を備えている。より詳しくは、正極板１３は、正極集電基材の幅方向における一端部を除いて表面両面に正極活物質塗料を塗工する等して、該一端部を除いた正極集電基材の表面両面に正極活物質層を備えている。そのため、該一端部は、正極集電基材が露出した部分（正極活物質層非形成部）となっている。正極リード部１４は、この正極活物質層非形成部によって構成されている。

また、負極板１５は、帯状の銅箔からなる負極集電基材の表面片面に負極活物質塗料を塗工し、乾燥させた後、負極集電基材の反対面に同じく負極活物質塗料を塗工し、乾燥させる等して、負極集電基材の表面両面に負極活物質層（負極活物質塗工部）を備えている。より詳しくは、負極板１５は、負極集電基材の幅方向における一端部を除いて表面両面に負極活物質塗料を塗工する等して、該一端部を除いた負極集電基材の表面両面に負極活物質層を備えている。そのため、該一端部は、負極集電基材が露出した部分（負極活物質層非形成部）となっている。負極リード部１６は、この正極活物質層非形成部によって構成されている。

なお、正極リード部１４は、クリップ部材１８によって束ねられ、負極リード部１６も、クリップ部１８によって束ねられる。

集電体２は、金属プレートを曲げ加工して形成されている。集電体２は、Ｚ方向に沿って配置される第一接続部２０と、該第一接続部２０から延出された第二接続部２４とを備える。

第一接続部２０は、Ｘ方向に延出する接続片２１を備えている。接続片２１は、Ｘ方向における電極体１の端部の巻回中心に挿入可能になっている。接続片２１は、クリップ部材１８に溶接される。これにより、正極用の集電体２と電極体１の正極板１３（の正極リード部１４）とが電気的に接続され、負極用の集電体２と電極体１の負極板１５（の負極リード部１６）とが電気的に接続される。

第二接続部２４は、ケース３に固定されるとともに、一対の外部端子６のうちの対応する外部端子６に電気的に接続される。第二接続部２４は、平坦であり、Ｘ方向に長手をなすように形成されている。第二接続部２４は、外部端子６を挿通するための貫通孔２５を備えている。

なお、正極用の集電体２と負極用の集電体２との相違点について説明しておく。一般的に、電気化学的な観点により、正極用の集電体２は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成され、負極用の集電体２は、銅又は銅合金で構成される。これに伴い、機械強度の観点から、正極集電体２の厚みは、負極集電体２の厚みよりも厚く設定される。

ケース３は、両端が開口した筒状のケース本体３０と、該ケース本体３０の一方の開口を塞ぐ第一蓋体４０と、ケース本体３０の反対側の開口を塞ぐ第二蓋体５０とを備えている。

ケース本体３０は、角筒状に形成されている。そのため、ケース本体３０は、それぞれが第一端部Ｐ１及び該第一端部Ｐ１の反対側の第二端部Ｐ２を有する一対の第一壁部３１であって、Ｘ方向に間隔をあけて互いに対向する一対の第一壁部３１と、それぞれが第一端部Ｐ３及び該第一端部Ｐ３の反対側の第二端部Ｐ４を有する一対の第二壁部３２であって、一対の第一壁部３１間でＹ方向に間隔をあけて互いに対向する一対の第二壁部３２とを備えている。これにより、一対の第一壁部３１の第一端部Ｐ１及び一対の第二壁部３２の第一端部Ｐ３（ケース本体３０の第一開口縁部３３）が包囲する領域には、第一開口部３４が形成され、一対の第一壁部３１の第二端部Ｐ２及び一対の第二壁部３２の第二端部Ｐ４（ケース本体３０の第二開口縁部３５）が包囲する領域には、第二開口部３６が形成されている。

本実施形態では、ケース本体３０は、Ｘ方向が長手方向、Ｙ方向が短手方向となる、断面形状が長方形状の角筒状に形成されている。そのため、第一壁部３１は、Ｚ方向に長手をなす長方形状であり、第二壁部３２は、Ｘ方向に長手をなす長方形状であり、第一開口縁部３３及び第二開口縁部３５のそれぞれは、Ｘ方向に長手をなす長方形状である。但し、第一壁部３１と第二壁部３２との接続部は円弧面状に形成されている。そのため、ケース本体３０の角部は、小さい曲率半径で丸められ、第一開口縁部３３及び第二開口縁部３５のそれぞれは、角部が丸められた長方形状となっている。

なお、ケース本体３０は、例えば押し出し加工により形成することができる。押し出し加工により形成することで、ケース本体３０の肉厚を、深絞り加工により形成される従来型のケース本体の肉厚よりも容易に薄くすることができる。また、押し出した板材を切断するのみでケース本体３０を得ることができるため、生産性を向上させることができる。

第一蓋体４０は、第一開口部３４を塞ぎ、第一蓋体４０が下側となるようにケース３が配置される場合に、ケース３の底部となる。第二蓋体５０は、第二開口部３６を塞ぎ、第一蓋体４０が下側となるようにケース３が配置される場合に、ケース３の頂部となる。ケース本体３０、第一蓋体４０及び第二蓋体５０の何れも、金属製（例えばアルミニウム又はアルミニウム合金）である。ケース本体３０に第一蓋体４０及び第二蓋体５０が溶接されることで、ケース３の内部空間が気密に形成される。

図４及び図５に示すように、第一蓋体４０は、基部４１と、該基部４１を取り囲む外周部４２とを備えている。基部４１は、平坦であり、外周部４２は、基部４１の周縁から起立している。より詳しくは、基部４１は、第一開口縁部３３が矩形状乃至略矩形状であるのに対応して、矩形状乃至略矩形状ではあるが、第一開口縁部３３の形状よりは小さく、そして、第一開口縁部３３の端縁よりもケース本体３０内にオフセットした位置に位置している。基部４１の周縁から起立した外周部４２の周縁は、第一開口縁部３３の形状に対応して矩形状乃至略矩形状となっている。より詳しくは、外周部４２の周縁は、第一開口縁部３３の内周面と一致する形状、すなわち、第一開口縁部３３の内周面に嵌合する形状となっている。

外周部４２の起立高さ（Ｚ方向の高さ）は、全周で均一になっている。そのため、外周部４２の周縁は、基部４１の平坦面と平行である。そして、第一蓋体４０が第一開口縁部３３内に嵌入された状態で、図６（ａ）に示すように、外周部４２の周縁（第一蓋体４０の周縁）は、第一開口縁部３３の端縁に合わせられる。このとき、上述したとおり、外周部４２の周縁は、第一開口縁部３３の内周面と一致する形状であるため、第一蓋体４０の周縁と第一開口縁部３３の端縁とは、全周に亘って密着する。そのため、第一蓋体４０が第一開口縁部３３内に嵌入される前の時点でケース本体３０が内側に変形していたとしても、ケース本体３０は、第一蓋体４０からの力ｆを受けて適正な形状に矯正される。

外周部４２は、円弧面状に形成されている。より詳しくは、外周部４２は、基部４１と直交乃至略直交するまで湾曲している。そのため、第一蓋体４０の周縁は、第一開口縁部３３の内周面に所定範囲で面接触している。図６（ｂ）に示すように、レーザ溶接用のレーザ光は、第一蓋体４０の周縁と第一開口縁部３３の端縁との合わせ部に向かって照射される。レーザ光は、第一蓋体４０の周縁と第一開口縁部３３の端縁との合わせ部に対して正面方向（符号Ｒ１の方向）から照射してもいいし、合わせ部に対して斜め方向（符号Ｒ２の方向）から照射してもいいし、合わせ部に対して横方向（符号Ｒ３の方向）から照射してもよい。但し、第一蓋体４０の周縁と第一開口縁部３３の端縁との合わせ部に隙間がないために、レーザ光をＲ１方向から照射しても、レーザ光がケース３内に抜けてしまうことはなく、第一蓋体４０の周縁と第一開口縁部３３の端縁との合わせ部にレーザ光を確実に照射することができて、良好な溶接状態を得られることができるという点で、レーザ光の照射方向はＲ１方向であるのがより好ましい。

そして、第一蓋体４０は、基部４１から起立した外周部４２により断面モーメントが大きくなって高剛性となっている。そのため、溶接後（図６（ｃ）の符号ｍ）、第一開口縁部３３側でケース３に外力Ｆが加わったとしても、ケース３は変形しにくくなっている。このように、第一蓋体４０は、ケース本体３０内で凸となり、より詳しくは、凸面状となり、ケース３の形状安定性（定型性）に大きく寄与している。

なお、第一蓋体４０は、平坦な板材をプレス加工や絞り加工したものである。第一蓋体４０の肉厚は、ケース本体３０の肉厚と同じであってよく、あるいは、ケース本体３０の肉厚よりも薄いか、逆に厚くてもよい。第一蓋体４０の肉厚は、第一蓋体４０が発現すべき剛性によって選択され得る。

一方、図４及び図５に戻り、第二蓋体５０は、従来型の蓋体と同様、平坦な板材である。第二蓋体５０の周縁は、例えばプレス加工やコイニング加工によって薄肉化されている。この薄肉部がケース本体３０の第二開口縁部３５の端縁に当接するようにして、第二蓋体５０が第二開口部３６を塞ぐ。

第二蓋体５０は、Ｘ方向に間隔をあけて配置された一対の貫通孔５１を備えている。一方の貫通孔５１は、Ｘ方向における第二蓋体５０の一端部に形成され、他方の貫通孔５１は、Ｘ方向における第二蓋体５０の他端部に形成されている。一対の貫通孔５１の間には、ケース３の内部圧力が一定以上の値になった際に、開裂によりケース３の内部圧力を開放させるガス排出弁５２が形成されている。ガス排出弁５２は、一例として、第二蓋体５０の一部を、高まったケース３の内部圧力によって開裂できる程度に薄肉化し（、さらには、ハーフカット線を形成し）た構成である。

外部端子６は、胴部６０と、該胴部６０から突出するかしめ部６３とを備えている。胴部６０は、平坦面６１を有し、該平坦面６１にバスバー（図示しない）が載置され、溶接により接続される。すなわち、外部端子６は、溶接タイプの外部端子である。胴部６０は、第二蓋体５０の幅（Ｙ方向の幅）よりも幅狭に形成されている。胴部６０は、Ｘ方向に長い直方体状である。かしめ部６３は、少なくとも先端側が塑性変形（かしめ処理）可能に構成される。かしめ部６３は、胴部６０の第二蓋体５０との対向面の中心から突出している。

内部ガスケット７は、電気絶縁性及び封止性を備えた合成樹脂成型品である。内部ガスケット７は、集電体２の第二接続部２４全体と対向可能なサイズに設定されている。内部ガスケット７は、第二接続部２４の貫通孔２５と一致する貫通孔７０を備えている。

外部ガスケット８は、内部ガスケット７と同様、電気絶縁性と封止性を備えた合成樹脂成型品である。外部ガスケット８は、外部端子６の胴部６０を受け入れる凹部８０を備えている。外部ガスケット８は、外部端子６の胴部６０が凹部８０に収容された状態で、外部端子６のかしめ部６３を挿通可能な貫通孔８１を備えている。

外部端子６のかしめ部６３は、外部ガスケット８の貫通孔８１、第二蓋体５０の貫通孔５１、内部ガスケット７の貫通孔７０及び集電体２の第二接続部２４の貫通孔２５に連続して挿通される。そして、かしめ部６３のうち、集電体２の第二接続部２４から内方に突出した先端部がかしめ処理される。これにより、外部端子６は、外部ガスケット８及び内部ガスケット７によって第二蓋体５０と絶縁が図られた状態で、第二蓋体５０と一体化され、且つ、集電体２と電気的に接続される。

以上の構成からなる電池Ｐｓによれば、ケース本体３０が押し出し加工で形成され、その両端の開口縁部３３，３５に蓋体４０，５０が溶接されてケース３が作製される。そのため、ケース本体が深絞り加工により形成され、その一端の開口縁部に蓋体が溶接されて作製される従来型のケースに比べて、ケースを安価に作製することができ、電池の製造コストを削減することができる。また、深絞り加工に比べ、作製できる形状の自由度が高いため、ケース３の設計の自由度、ひいては電池Ｐｓの設計の自由度が高くなるという利点もある。

また、本実施形態に係る電池Ｐｓによれば、ケース本体３０が押し出し加工により形成されるため、ケース本体３０の肉厚を薄くすることができる。これにより、従来型の電池に比べて電池を軽量化できるとともに、ケース本体３０の肉厚を薄くことで、発電に寄与しない部分（ケース３）を減容することができ、単位体積あたりの発電効率（エネルギー密度）を高めることができる。

また、ケース本体３０が薄肉化されることで、ケース本体３０の剛性が落ち、変形しやすくなるが、第一蓋体４０がケース本体３０の保形手段としてケース本体３０の形状安定性を担保するため、ケース３の大幅な剛性低下を抑制することができる。第一蓋体４０によりケース本体３０が型崩れしないということは、ケース本体３０の第二開口部３６から電極体１が挿入される際、電極体１が第二開口縁部３５に不用意に当たって傷付くのが防止されるということのみならず、第二開口部３６を塞いだ第二蓋体５０の周縁と第二開口縁部３５の端縁との間に隙間が生じてしまい、第二蓋体５０が第二開口縁部３５に溶接される際、レーザ光が内部に抜けてケース３内の電極体１がダメージを受ける、といった事態が防止されるということである。すなわち、第一蓋体４０は、ケース本体３０の形状安定性を担保することで、第二開口縁部３５の端縁の平面性が担保され、これにより、第二蓋体５０の周縁と第二開口縁部３５の端縁との間に隙間が生じるのが防止される。

また、第一蓋体４０の周縁がケース本体３０の第一開口縁部３３の内周面と一致する形状であるため、第一蓋体４０が第一開口縁部３３内に嵌入されると、ケース本体３０の第一開口縁部３３の端縁が第一蓋体４０の周縁に密着する。そして、そればかりでなく、第一蓋体４０の剛性がケース本体３０よりも高いため、嵌入に先立ち、たとえケース本体３０が変形していたとしても、第一開口縁部３３が第一蓋体４０の周縁に倣い、ケース本体３０がしかるべき形状に矯正されることとなる。

また、本実施形態に係る電池Ｐｓによれば、第一蓋体４０の周縁とケース本体３０の第一開口縁部３３の端縁との密着性が高いため、両者の合わせ部に対して正面（すなわち、Ｚ方向）からレーザ光を照射しても、レーザ光がケース３内に抜けてしまうことはなく、第一蓋体４０の周縁と第一開口縁部３３の端縁との合わせ部にレーザ光を確実に照射することができて、良好な溶接状態を得られることができる。なお、レーザ光を斜め方向（図６（ｂ）の符号Ｒ２を参照）から照射すれば、レーザ光の抜けをさほど気にする必要はないが、レーザ光を出射する溶接ヘッドの傾斜角度を変更・調整する機構などが必要となり、溶接設備が大がかりなものとなってしまう。また、そればかりでなく、第一蓋体４０の周縁と第一開口縁部３３の端縁との合わせ部を全周に亘って溶接するために溶接ヘッドがＸＹ平面を移動しつつＺ軸回りに回転する動きとなるが、その動きを制御する加工プログラムが複雑になり、加工プログラムの作成に時間と費用がかかるという問題がある。レーザ光を横方向（図６（ｂ）の符号Ｒ３を参照）から照射すれば、レーザ光の抜けの問題は全くなくなるが、第一蓋体４０の周縁と第一開口縁部３３の端縁との合わせ部にレーザ光を適切に照射できなくなるおそれがある。但し、レーザ光を斜め方向に照射する方式であれば、対象物に当たったレーザ光がヘッドに反射することはないため、溶接設備に取って好ましく、また、レーザ光を横方向から照射する方式であれば、出力を上げることで、適切に溶接することができる。要は、状況に応じてレーザ光の照射方向をどうするかは適宜選択することができる。

また、本実施形態に係る電池Ｐｓによれば、第一蓋体４０の外周部４２が基部４１と直交乃至略直交するまで湾曲している。そのため、第一蓋体４０の周縁は、第一開口縁部３３の内周面に所定範囲で面接触している。これにより、第一開口縁部３３と第一蓋体４０との接合強度をより高めることができる。

また、本実施形態に係る電池Ｐｓでは、ケース３の底部となる第一蓋体４０として、外周部４２が基部４１に対して曲げ加工された板材が用いられるが、外部端子６が配置される第二蓋体５０として、平坦な板材が用いられている。その理由は次のとおりである。第一蓋体４０は、外周部４２が基部４１に対して曲げ加工されることで、上述したとおり、ケース３の定型性を担保するための剛性が得られるが、とはいえ、ケース本体３０と同様、発電に寄与しない部分を減容し、単位体積あたりの発電効率（エネルギー密度）を高めるためにできるだけ薄肉化されている。そうすると、第一蓋体４０の基部４１は、薄い板状になっている。電池では、使用によりケース３の内圧が上がってくるが、内圧変化に伴い、基部４１が内圧を受けて、微小に変形するおそれがある。そのため、第二蓋体５０が第一蓋体４０と同じ構造であると、基部の微小な変形によって、基部に対する内部ガスケット７や外部ガスケット８の密着性が局所的に損なわれるおそれがある。これは、第二蓋体５０に形成された貫通孔５１に対する封止性が損なわれることを意味する。また、第一蓋体４０はプレス加工などにより形成されるため、加工によって基部４１に歪みが生じ、微視的には基部４１の平面性が損なわれている。そのため、第二蓋体５０が第一蓋体４０と同じ構造であると、基部に対する内部ガスケット７や外部ガスケット８の密着性、すなわち、第二蓋体５０の貫通孔５１に対する封止性が当初から好適な状態でない可能性がある。これらの懸念を払拭するために、第二蓋体５０には、平坦な板材、しかも好ましくは、第一蓋体４０の肉厚よりも肉厚が厚く、剛性が高くて変形しにくいものが用いられる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更を加え得ることは勿論のことである。

例えば、第二蓋体５０が第一蓋体４０と同じ構造であることにつき、上述した懸念がないならば、図７〜図１１に示すように、第二蓋体５０が第一蓋体４０と同じ構造であってもよい。これにより、上述したそれぞれの効果を第二蓋体５０側でも享受することができる。特に、第二蓋体５０は、電極体１がケース本体３内に挿入された状態で、ケース本体３０の第二開口縁部３５に溶接されるため、レーザ光のケース３内への抜けによる電極体１の損傷を防止できる点、第二蓋体５０に固有の効果もある。なお、第二蓋体５０の外周部５４の基部５３からの起立高さ（Ｚ方向の高さ）は、第一蓋体４０の外周部４２の基部４１からの起立高さと同じであってよく、あるいは、第一蓋体４０の外周部４２の基部４１からの起立高さよりも高いか、逆に低くてもよい。但し、第二蓋体５０の基部５３に配置される外部ガスケット８と第一蓋体４０との沿面距離が長くなるよう、外部ガスケット８の外壁部は、その上端面が第二蓋体５０の周縁から外方に突出する高さに形成されるのが好ましい。

また、外周部が起立する蓋体構造がケース本体３０の片側の開口縁部にのみ採用されるとしても、上記実施形態のように、ケース３の底部側となる第一開口縁部３３ではなく、外部端子構造が設けられる側となる第二開口縁部３５に採用してもよい。

また、上記実施形態において、第一蓋体４０の基部４１は、平坦である。しかしながら、図１２及び図１３に示すように、基部４１は、電極体１が偏平状にされることで電極体１のＺ方向における端部に形成される折り返し部（円弧部）１１に沿った形状の凹部４３を備えていてもよい。より好ましくは、凹部４３は、ケース本体３０の第一開口縁部３３の端縁から突出しない凹み量に設定され得る。このことは、第二蓋体５０が第一蓋体４０と同じ構造となる場合の第二蓋体５０についても同様である。これにより、上記実施形態に係る電池Ｐｓよりもケース３の内容積が増加するため、上記実施形態に係る電池Ｐｓとケース３の高さ寸法ｈ１が同じでも、電極体１の高さ寸法ｈ２を大きくすることができ、その分、単位体積あたりの発電効率（エネルギー密度）を高めることができる。あるいは、上記実施形態に係る電池Ｐｓと電極体１の高さ寸法ｈ２が同じであれば、ケース３の高さ寸法ｈ１を小さくすることができ、同じ発電効率でも電池Ｐｓを小型化することができる。さらには、凹部４３が形成されることで、ケース３と電極体１との間の隙間が無くなる又は隙間が小さくなるため、ケース３内に貯留される電解液の量が少ない場合であっても、電解液と電極板１３，１５との接触を保つことができる。すなわち、電解液をケース３内に貯留させておき、毛細管現象で吸い上げられて電極体１の正極板１３及び負極板１５間に供給されるようにすることで、長期使用に伴う正極板１３及び負極板１５間の電解液の液枯れを防止することができるが、凹部４３が形成されることで、ケース３内に貯留させる電解液の量を減らすことができる。

なお、凹部４３は、電極体１の折り返し部１１の表面に当接するようにしてもよいし、折り返し部１１の表面と所定間隔を有して離間するようにしてもよい。実際は、電極体１は、絶縁シートに覆われた状態でケース３内に収容されるので、凹部４３は、折り返し部１１の表面に絶縁シートを介して当接するようにしてもよいし、折り返し部１１の表面と所定間隔を有して離間するようにしてもよい。前者の場合、電極体１が凹部４３によって保持されるため、電極体１がケース３内で安定するという効果がある。但し、電極体１の充放電により電極体１が膨らみ、電極体１の凹部４３との当たりが強くなり、電極体１が不測の外圧を受けることになることが懸念される場合や、電池Ｐｓに振動が加わった際に電極体１（の活物質層が形成された領域）が凹部４３に当たることで、電極反応に影響が生じるような場合は、後者の方が好ましい。

さらに、凹部４３は、図１２に示すように、Ｘ方向における電極体１の一端よりも内側から始まり、Ｘ方向における電極体１の他端よりも内側で終わる長さに形成されるようにするのが好ましい。このことは、第二蓋体５０が第一蓋体４０と同じ構造となる場合の第二蓋体５０についても同様である。かかる構成によれば、Ｘ方向における第一蓋体４０の両端部に、電極体１の正極リード部１４及び負極リード部１６のそれぞれに当接する一対の凸部４４が形成される。正極リード部１４及び負極リード部１６は、活物質層が形成されていないため、ある程度、変形しても問題はない。そこで、正極リード部１４及び負極リード部１６に第一蓋体４０の凸部４４が当たるようにすれば、電極体１が凸部４４によって保持されるため、電極体１がケース３内で安定するという効果がある。

また、上記実施形態において、まず、ケース本体３０の第一開口縁部３３内に第一蓋体４０が嵌入され、溶接されて、有底のケース本体３０が作製された後、ケース本体３０の第二開口部３６からケース本体３０内に電極体１が挿入され、第二開口縁部３５に第二蓋体５０が溶接されるようになっている。しかしながら、これに限定されるものではない。ケース本体３０内に電極体１が挿入された後、第一蓋体４０及び第二蓋体５０がケース本体３０の第一開口縁部３３及び第二開口縁部３５に溶接されるようにしてもよい。

また、上記実施形態において、第一蓋体４０の外周部４２が基部４１と直交乃至略直交するまで湾曲することで、第一蓋体４０の周縁が第一開口縁部３３の内周面に所定範囲で面接触している。しかしながら、これに限定されるものではない。例えば、図１４に示すように、第一蓋体４０の外周部４２が基部４１と直交乃至略直交するまで湾曲されないことで、第一蓋体４０の周縁が第一開口縁部３３の内周面に対して交差するように接触するようにしてもよい。このことは、第二蓋体５０が第一蓋体４０と同じ構造となる場合の第二蓋体５０についても同様である。

また、上記実施形態において、第一蓋体４０は、ケース本体３０内に位置する基部４１と、該基部４１の周縁から屈曲により立ち上がる外周部４２とを備えている構成である。しかしながら、これに限定されるものではない。例えば、第一蓋体５０の断面形状が半円状や半楕円状のように、基部と外周部とが明確に境界を分けられないような形態であってもよい。このことは、第二蓋体５０が第一蓋体４０と同じ構造となる場合の第二蓋体５０についても同様である。

また、上記実施形態において、第一蓋体４０の周縁とケース本体３０の第一開口縁部３３の端縁との合わせ部が接合されるようになっている。しかしながら、これに限定されるものではない。例えば、第一蓋体４０の周縁が第一開口縁部３３の端縁よりもケース本体３０内にシフトするように第一蓋体４０が第一開口縁部３３内に嵌入された状態で、第一蓋体４０の周縁と第一開口縁部３３の内周面とが接合されるようにしてもよい。

また、上記実施形態において、ケース本体３０がＺ方向に開口し、第一蓋体４０がケース３の底部に相当し、第二蓋体５０に外部端子構造が設けられるようになっている。しかしながら、これに限定されるものではない。図１５及び図１６に示すように、ケース本体３０がＹ方向に開口し、ケース本体３０の壁部に外部端子構造が設けられるようにしてもよい。あるいは、ケース本体３０の開口面積は小さくなるが、ケース本体３０がＸ方向に開口し、ケース本体３０の壁部に外部端子構造が設けられるようにしてもよい。

また、上記実施形態において、外部端子構造として、溶接タイプの外部端子６が採用されている。しかしながら、これに限定されるものではない。例えば、ネジタイプの外部端子であってもよい。

また、上記実施形態において、第一蓋体４０とケース本体３０の第一開口縁部３３との接合及び第二蓋体５０とケース本体３０の第二開口縁部３５との接合は、レーザ溶接で接合されるようになっている。しかしながら、これに限定されるものではない。接合方法は、レーザ溶接以外に、超音波接合、抵抗溶接、かしめ、接着等、様々な手段によって行うことができる。

また、上記実施形態において、それぞれ長尺の正極板１３、負極板１５及びセパレータ１２を巻回した巻回型の電極体１が採用されている。しかしながら、電極体は、それぞれ複数枚の正極板、負極板及びセパレータを積層したものであってもよい。

また、上記実施形態において、リチウムイオン二次電池について説明した。しかしながら、電池の種類や大きさ（容量）は任意である。

また、本発明は、リチウムイオン二次電池に限定されるものではない。本発明は、種々の二次電池、その他、一次電池や、電気二重層キャパシタ等のキャパシタにも適用可能である。

Ｐｓ…電池、１…電極体、１０…平坦部、１１…折り返し部（円弧部）、１２…セパレータ、１３…正極板、１４…正極リード部、１５…負極板、１６…負極リード部、１８…クリップ部材、２…集電体、２０…第一接続部、２１…接続片、２４…第二接続部、２５…貫通孔、３…ケース、３０…ケース本体、３１…第一壁部、３２…第二壁部、Ｐ１，Ｐ３…第一端部、Ｐ２，Ｐ４…第二端部、３３…第一開口縁部、３４…第一開口部、３５…第二開口縁部、３６…第二開口部、４０…第一蓋体、４１…基部、４２…外周部、４３…凹部、４４…凸部、５０…第二蓋体、５１…貫通孔、５２…ガス排出弁、５３…基部、５４…外周部、６…外部端子、６０…胴部、６１…平坦面、６３…かしめ部、７…内部ガスケット、７０…貫通孔、８…外部ガスケット、８０…凹部、８１…貫通孔

Claims (7)

1. 互いに絶縁された正極板と負極板とを含む電極体と、
   該電極体を収容するケースとを備え、
   該ケースは、
   両端に一対の開口縁部を有する筒状のケース本体と、
   一方の開口縁部によって形成される開口部を塞ぐ第一蓋体と、
   他方の開口縁部によって形成される開口部を塞ぐ第二蓋体とを備え、
   前記第一蓋体及び前記第二蓋体の少なくとも一方の蓋体は、外周部が前記開口縁部の内周面に嵌合し且つ前記ケース本体内で凸となる板材であり、前記外周部を前記開口縁部に接合され、
   該蓋体には、前記電極体のうちの対向する部分を受け入れる凹部が形成され、
   前記凹部の全体と、前記電極体の前記該当部分との間に、隙間が形成されている
   蓄電素子。
2. 前記凹部は、前記電極体の前記該当部分に沿った形状を有する
   請求項１に記載の蓄電素子。
3. 前記電極体は、活物質層が形成されていないリード部を備え、
   前記蓋体は、該リード部に当接する凸部を備える
   請求項１又は２に記載の蓄電素子。
4. 前記電極体は、前記正極板と前記負極板とが多重に積層された積層構造であり、前記正極板及び前記負極板の両電極板のうちの少なくとも一方の電極板が積層状態で突出した突出部を前記リード部として備え、
   前記凸部は、該突出部に当接する
   請求項３に記載の蓄電素子。
5. 前記電極体は、前記正極板と前記負極板とが巻回された積層構造であり、対向する一対の平坦部と、該一対の平坦部の端部同士を接続する一対の折り返し部とを備える偏平状であり、前記正極板及び前記負極板の両電極板のうちの少なくとも一方の電極板が他方の電極板の側端から前記電極体の巻回中心に沿った方向に巻回状に突出した突出部を前記リード部として備え、
   前記凸部は、該突出部のうちの前記折り返し部に当接する
   請求項３又は請求項４に記載の蓄電素子。
6. 他方の蓋体は、外部端子構造を備える
   請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の蓄電素子。
7. 前記蓋体の前記外周部と前記開口縁部とは、レーザ溶接により接合される
   請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の蓄電素子。
   

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