JP6364752B2 - 封止部材キャップ、蓄電素子、蓄電素子の製造方法 - Google Patents

Description

本明細書に開示される発明は、蓄電素子のセルケースに設けられた貫通孔を封止する技術に関する。

従来から、二次電池などの蓄電素子が用いられている。蓄電素子は、アルミニウム等の金属製のセルケースに、発電要素と電解液が収容されてなる（例えば、特許文献１）。セルケースには、電解液を注入するための注液孔が設けられ、注液孔は電解液が注入された後に封止される。従来から、注液孔を封止する方法として、ブラインドリベットを用いて注液孔を封止する方法が知られている。この方法では、注液孔の密閉性を向上させるために、封止リベットの外周に樹脂製のガスケットを装着させ、当該ガスケットを装着した状態の封止リベットを用いて注液孔を封止する技術が用いられている。

特開２００３−１３２８７６号公報

封止リベットなどの封止部材にガスケットなどの封止部材キャップを装着させて、注液孔など蓄電素子のセルケースに設けられセルケースの内部と外部を連通する貫通孔を封止する場合、封止部材は貫通孔に沿う軸方向に直交する径方向外側に拡張するように変形する。これに伴って、封止部材キャップは、径方向外側に応力が加わり、変形する。しかし、封止部材の変形量が大きいと、封止部材キャップに加わる応力が強くなり、封止部材キャップが破損する場合があり、この場合には、貫通孔を気密に封止することができない問題が生じてしまう。

本明細書では、セルケースに設けられた貫通孔を気密に封止する技術を開示する。

本明細書によって開示される封止部材キャップは、蓄電素子のセルケースに設けられた貫通孔に封止部材とともに挿入されて前記貫通孔を封止する封止部材キャップであって、前記貫通孔に挿入されるとともに筒状をしており、内部に前記封止部材が挿入される凹部が設けられた挿入部を備え、前記挿入部は、前記貫通孔に挿入された際に前記貫通孔内に位置する本体部と、前記貫通孔に挿入された際に前記セルケース内に位置する断面拡張部と、を有し、前記挿入部の軸方向に直交する平面における前記凹部の断面積は、前記本体部よりも前記断面拡張部のほうが広い。

本明細書によって開示される発明によれば、セルケースに設けられた貫通孔を気密に封止することができる。

単電池の展開図 リベットの断面図 キャップの断面図 封止処理のフローチャート 封止処理中のキャップの断面図 封止処理中の液栓の断面図 封止処理後の液栓の断面図 その他の実施形態における液栓の断面図 その他の実施形態における液栓の断面図

（実施形態の概要）
初めに、本実施形態の蓄電素子の概要について説明する。
本明細書によって開示される封止部材キャップは、蓄電素子のセルケースに設けられた貫通孔に封止部材とともに挿入されて前記貫通孔を封止する封止部材キャップであって、前記貫通孔に挿入されるとともに筒状をしており、内部に前記封止部材が挿入される凹部が設けられた挿入部を備え、前記挿入部は、前記貫通孔に挿入された際に前記貫通孔内に位置する本体部と、前記貫通孔に挿入された際に前記セルケース内に位置する断面拡張部と、を有し、前記挿入部の軸方向に直交する平面における前記凹部の断面積は、前記本体部よりも前記断面拡張部のほうが広い。

この封止部材キャップでは、挿入部に断面拡張部が設けられており、断面拡張部における凹部の断面積が本体部における凹部の断面積よりも広く形成されている。そのため、本体部における凹部と略同一の断面を有する封止部材が凹部に挿入された場合、断面拡張部において、封止部材と封止部材キャップの間にスペースが確保される。従って、封止部材を径方向外側に変形させて貫通孔を封止する場合に、変形された封止部材を当該スペースへと導くことができ、上記のスペースが存在しない場合に比べて封止部材キャップの変形量が抑制される。この封止部材キャップによれば、封止部材の変形に伴って生じる封止部材キャップの変形量を抑制することで封止部材キャップの破損を抑制することができ、当該スペースが存在しない場合に比べて貫通孔を気密に封止することができる。

上記の封止部材キャップでは、前記断面拡張部は、前記本体部よりも前記挿入部の径方向外側に隆起している構成としてもよい。

この封止部材キャップによれば、凹部の断面積が本体部よりも広く形成されている断面拡張部において、断面拡張部が外側に盛り上がって形成されるので、断面拡張部が外側に盛り上がって形成されていない場合に比べて、断面拡張部が他の部分に比べ薄肉となることを抑制することができ、断面拡張部において封止部材キャップが破損することを抑制することができる。

また、上記の封止部材キャップでは、前記挿入部の軸方向に直交する平面において、前記断面拡張部における前記凹部の断面積は、前記貫通孔の断面積よりも広い構成としてもよい。

一般に、封止部材は、径方向において貫通孔より外側に拡張し、その断面積が貫通孔の断面積を超える程度に変形することで貫通孔を封止する。この封止部材キャップによれば、断面拡張部における凹部の断面積が予め貫通孔の断面積よりも広く形成されているので、封止部材の変形に伴って生じる封止部材キャップの変形量をより抑制することができ、封止部材キャップの破損をより抑制することができる。

また、上記の封止部材キャップでは、前記断面拡張部は、前記挿入部が前記貫通孔に挿入された際に前記セルケースの前記貫通孔に隣接した内面と干渉する構成としてもよい。

一般に、封止部材が径方向外側に拡張する場合、本体部における凹部ではセルケースにより拡張が規制されていることから、挿入部の本体部にセルケースの内部側において隣接した部分で封止部材が拡張しやすい。この封止部材キャップによれば、当該部分に断面拡張部が形成されていることから、断面拡張部が本体部と離間して形成されている場合に比べて、断面拡張部において確保される封止部材と封止部材キャップの間のスペースに封止部材を変形させやすい。また、断面拡張部がセルケースの内面と干渉することで、断面拡張部を用いて貫通孔を気密に封止しやすい。

また、上記の封止部材キャップでは、前記挿入部の周りに設けられ、前記挿入部が前記貫通孔に挿入された際に前記セルケースの外面に当接する鍔部を更に備える構成としてもよい。

この封止部材キャップでは、封止部材キャップに鍔部が設けられているので、封止部材キャップが貫通孔に入り込むことが抑制される。また、断面拡張部が貫通孔に挿入された際にセルケースの内面と干渉する位置に設けられているので、封止部材キャップが貫通孔から抜け出ることが抑制される。この封止部材キャップによれば、断面拡張部と鍔部が形成されていることで、挿入部の軸方向において、封止部材キャップを貫通孔に留めることができる。

また、上記の封止部材キャップでは、前記鍔部の前記セルケースの外面に当接する第１当接面には、前記第１当接面における他の部分よりも隆起した第１隆起部が設けられている構成としてもよい。この封止部材キャップによれば、鍔部をセルケースの外面に押しつけることで、第１隆起部を変形させ、セルケースと封止部材キャップの間を気密に保持することができる。

また、上記の封止部材キャップでは、前記封止部材には、前記凹部に挿入された際に前記鍔部の第２当接面に当接して前記鍔部を前記セルケース側に押圧する押圧部を有し、前記鍔部の前記押圧部と当接する範囲における前記第２当接面には、前記第２当接面における他の部分よりも隆起した第２隆起部が設けられている構成としてもよい。この封止部材キャップによれば、封止部材の押圧部により鍔部をセルケースの外面に押しつけることで、第２隆起部を変形させ、封止部材キャップと封止部材の間を気密に保持することができる。

また、上記の封止部材キャップでは、前記挿入部は、前記凹部を覆う底部が設けられている構成としてもよい。この封止部材キャップによれば、挿入部に底部が設けられていることで、封止部材キャップと封止部材の間を気密に保持することができる。

また、上記の封止部材キャップでは、前記封止部材は、ブラインドリベットからなる構成としてもよい。この封止部材キャップによれば、ブラインドリベットを用いることにより、レーザ溶接等の他の方法に比べて、安全にかつ容易に貫通孔を封止することができる。

また、上記の封止部材キャップでは、前記封止部材キャップは、前記ブラインドリベットの先端を覆う樹脂製のキャップである構成としてもよい。この封止部材キャップによれば、封止部材キャップが樹脂により形成されている。一般に樹脂は金属よりも弾性率が高い。そのため、貫通孔に挿入されることにより貫通孔を気密に封止することができる。また、樹脂は絶縁物であるため、封止部材キャップとセルケースとの間に局部電池が発生することを抑制することができる。

また、上記の封止部材キャップでは、その材質がフッ素樹脂である構成としてもよい。一般にフッ素樹脂は、耐熱性や強度面で優れており、かつ、電解液に対する耐久性を示す耐電解液性に優れている。そのため、蓄電素子の発熱や蓄電素子に衝撃が加わった場合でも、封止部材キャップが破損することが抑制され、貫通孔を気密に封止することができる。また、蓄電素子に注入される電解液が封止部材キャップに付着した場合でも、封止部材キャップが変質することが抑制され、貫通孔を気密に封止することができる。

本明細書では蓄電素子も開示し、当該蓄電素子は、発電要素と、前記発電要素を収容する収容空間、及び、前記収容空間と外部とを連通する貫通孔が設けられたセルケースと、封止部材と、上記の封止部材キャップと、を備える。

また、本明細書では、蓄電素子の製造方法も開示し、当該蓄電素子の製造方法は、貫通孔を有するセルケースと、前記貫通孔に挿入されて前記貫通孔を封止する封止部材及び封止部材キャップと、を具備する蓄電素子の製造方法であって、前記封止部材キャップは、筒状をしており、内部に凹部が設けられた挿入部を備え、前記挿入部は、本体部と、断面拡張部とを有し、前記挿入部の軸方向に直交する平面における前記凹部の断面積は、前記本体部よりも前記断面拡張部のほうが広く、該製造方法は、前記貫通孔に前記挿入部を挿入し、前記本体部を前記貫通孔内に位置させるとともに、前記断面拡張部を前記セルケース内に位置させ、前記貫通孔に前記封止部材キャップを挿入するキャップ挿入工程と、
前記キャップ挿入工程後に前記凹部に前記封止部材を挿入する挿入工程と、前記封止部材を変形させて前記貫通孔を封止する封止工程と、を備える。

この製造方法で製造される蓄電素子では、封止部材キャップの挿入部に断面拡張部が設けられており、断面拡張部における凹部の断面積が本体部における凹部の断面積よりも広く形成されている。そのため、当該蓄電素子を製造する際に、挿入工程において、本体部における凹部の断面積を有する封止部材が凹部に挿入された場合、断面拡張部において、封止部材と封止部材キャップの間にスペースが確保される。従って、封止工程において封止部材を変形させると、変形させた封止部材が当該スペースに入りこみ、断面拡張部に当接して押圧し、貫通孔を封止する。この蓄電素子の製造方法によれば、変形させた封止部材によって生じる封止部材キャップの変形量を抑制することで封止部材キャップの破損を抑制することができ、当該拡張部分が存在しない場合に比べて貫通孔を気密に封止することができる。

＜実施形態＞
一実施形態を図１〜図７を参照しつつ説明する。

１．単電池の構成
本実施形態における単電池１４（図１参照）は、繰り返し充放電可能な二次電池であり、より具体的にはリチウムイオン電池である。本実施形態の単電池１４は、その複数個が導電性を有する板部材であるバスバーによってお互いに接続されて例えば電気自動車やハイブリット自動車に搭載され、電気エネルギーで作動する動力源に電力を供給する。単電池１４は、蓄電素子の一例である。

図１に示すように、単電池１４は、電極ユニット２０と、発電要素５０と、クリップ６０Ａ、６０Ｂと、ケース６２と、液栓７０とを含む。以下、説明上、図１における上下方向を単電池１４の上下方向とし、ケース６２の側面のうちの面積の広い側の側面に垂直な方向を単電池１４の前後方向、面積の狭い側の側面に垂直な方向を単電池１４の左右方向として説明する。

ケース６２は、アルミニウム等の金属製であり、直方体形状をしており、上端が開放された上方開放型に形成されている。ケース６２の内部には、扁平型をなす発電要素５０が収容される収容空間５６が設けられるとともに、当該収容空間５６に電解液が充填される。収容空間５６に連通するケース６２の上端開口６２Ａは、電極ユニット２０を構成する長方形の板部材である蓋体６８によって塞がれる。ケース６２と蓋体６８とが、セルケースの一例である。

電極ユニット２０では、蓋体６８の上面に一対の正極端子２２及び負極端子２４が左右方向に並んで配置されている。また、各電極端子２２、２４に接続され、蓋体６８の下面から下方に向かって伸びる一組の集電体２８Ａ、２８Ｂが設けられている。各集電体２８Ａ、２８Ｂは、それぞれ大きな電流容量が得られるように十分な厚さを有する金属板からなり、正極集電体２８Ａは、例えばアルミニウム合金板からなり、負極集電体２８Ｂは、例えば銅板合金板からなる。

発電要素５０は、正極板５２と負極板５４の間に図示しないセパレータを挟んだ状態で扁平型に巻回した筒形状に構成されている。正極板５２と負極板５４は、各板が帯状を有しており、その長手方向に巻回して筒形状に構成されている。正極板５２は、帯状をなすアルミニウム箔の表面に正極活物質層が形成されたものであり、その長手方向と直交する方向に延びる一方の縁（つまり、右端側の短辺）には、正極活物質層が形成されずにアルミニウム箔が露出した正極集電箔５２Ａが形成されている。また、負極板は、帯状をなす銅箔の表面に負極活物質層が形成されたものであり、その長手方向と直交する方向に延びる他方の縁（つまり左端側の短辺）には、負極活物質層が形成されずに銅箔が露出した負極集電箔５４Ａが形成されている。

正極集電箔５２Ａは、発電要素５０の右側に配置され、図１に二点鎖線で示される側面部分において、正極集電体２８Ａに接続される。同様に、負極集電箔５４Ａは、発電要素５０の左側に配置され、図１に二点鎖線で示される側面部分において、負極集電体２８Ｂに接続される。

集電体２８Ａ、２８Ｂと集電箔５２Ａ、５４Ａは、クリップ６０Ａ、６０Ｂによって挟み込まれた状態で超音波溶接されることで接続される。クリップ６０Ａ、６０Ｂは、溶接される集電体２８Ａ、２８Ｂ及び集電箔５２Ａ、５４Ａの材質と同等の抵抗値を有する材料からなり、正極側のクリップ６０Ａはアルミニウム合金からなり、負極側のクリップ６０Ｂは銅合金からなる。

発電要素５０は、集電体２８Ａ、２８Ｂに接続された後に、ケース６２に収容される。そして、ケース６２と蓋体６８が溶接されることで、発電要素５０がケース６２内に封止される。蓋体６８の中央部には、ケース６２内に電解液を注液するための円柱状の注液孔６６が設けられている。注液孔６６は、ケース６２内部に設けられた収容空間５６と、単電池１４外部に広がる外部空間とを連通する。単電池１４が製造される工程では、ケース６２内に発電要素５０が封止された後、注液孔６６を介して電解液がケース６２内に注され、その後、注液孔６６が液栓７０によって封止される。また、蓋体６８の中央部には、ケース６２内の圧力が基準値以上に高くなった場合にケース６２内のガスを放出する非復元型の安全弁６４が設けられている。注液孔６６は、貫通孔の一例である。

２．液栓の形状
液栓７０は、金属製のマンドレル７６と金属製の封止体７８とを含むブラインドリベット（以下、リベット）７２（図２参照）と、有底の樹脂製キャップ（以下、キャップ）７４（図３参照）とを備える。リベット７２とキャップ７４は、共に注液孔６６に挿入されて注液孔６６を封止する。リベット７２は、封止部材の一例であり、キャップ７４は、封止部材キャップの一例である。

（リベットの形状）
図２に示すように、マンドレル７６は、円柱状の軸部８０と楕円球状の大径部８２とを備える。大径部８２は、軸部８０の下端に設けられ、軸部８０の軸方向（つまり、上下方向）に直交する平面において軸部８０よりも直径が大きく形成されている。つまり、軸部８０の軸方向に直交する方向のうち、少なくとも一方向における寸法が、同方向における軸部８０の寸法よりも大きく形成されている。マンドレル７６の軸部８０と大径部８２との境界には、軸部８０よりも直径を細く形成されて軸部８０よりも脆弱となった脆弱部８４が設けられている。以下の説明において、直径、外径、及び内径を表す場合には、軸方向（深さ方向）に直交する平面における直径、外径、及び内径を表す。

封止体７８は、マンドレル７６よりも柔らかい金属で構成されており、大径部８２が設けられた軸部８０の下端を覆っている。封止体７８は、有底の円筒である筒部８６と円盤状のフランジ８８とを備える。筒部８６は、その軸方向における長さが蓋体６８の厚みよりも長く形成されている。筒部８６の下端には、底部８６Ａが設けられており、底部８６Ａはマンドレル７６の大径部８２の下面を覆っている。また、筒部８６の上端の周囲には、フランジ８８が設けられており、その外径が筒部８６より大きく、更には蓋体６８に設けられた注液孔６６よりも大きく形成されている。フランジ８８は、押圧部の一例である。

筒部８６には、マンドレル７６の下端が収容される収容孔８６Ｂが設けられている。収容孔８６Ｂの内径は、軸部８０を覆う部分では、軸部８０の直径とほぼ同一に形成されており、大径部８２を覆う部分では、軸部８０を覆う部分よりも拡径して大径部８２の直径とほぼ同一に形成されている。筒部８６では、軸部８０を覆う収容孔８６Ｂの内径が大径部８２を覆う収容孔８６Ｂの内径よりも細く形成され、かつ、下端に底部８６Ａが形成されることで、マンドレル７６が封止体７８に対して移動不能に固定されている。

（キャップの形状）
図３に示すように、キャップ７４は、筒状の挿入部９０と円盤状の鍔部１００とを備える。キャップ７４の材質としては、フッ素樹脂を用いることができ、フッ素樹脂としては、例えば、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニールエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ＰＦＡ変性ＰＴＦＥ等を用いることが好ましい。挿入部９０は、その軸方向（つまり、上下方向）における内径及び外径が連続して変化しているとともに均一な肉厚を有する有底の円筒であり、その内部にリベット７２の下端を収容可能な凹部９２が設けられている。挿入部９０の下端には、底部９０Ａが設けられており、底部９０Ａは挿入部９０の下端を気密に覆い、挿入部９０の下端を密閉している。鍔部１００は、挿入部９０の上端からその全周に亘って径方向外側に向かって延出して設けられている。

挿入部９０は、その軸方向における長さが蓋体６８の厚みよりも長く形成されており、鍔部１００側から本体部９４と、導入部９６を含む。本体部９４と導入部９６とは、同心の円筒形状をなし、本体部９４と導入部９６に至る範囲に凹部９２が設けられている。凹部９２も、その深さ方向（つまり、上下方向）における長さが蓋体６８の厚みよりも長く形成されている。

本体部９４は、挿入部９０が注液孔６６に挿入された際に注液孔６６内に位置する部分であり、その軸方向における長さが蓋体６８の厚みとほぼ同一に形成されている。本体部９４の外径は、注液孔６６の内径とほぼ同一に形成されており、本体部９４の内径は、封止体７８の筒部８６の外径とほぼ同一に形成されている。

導入部９６は、挿入部９０が注液孔６６に挿入された際にケース６２内部に位置する部分であり、本体部９４と隣接する部分に拡径部９８が設けられている。拡径部９８は、本体部９４よりも挿入部９０の全周に亘って外側に隆起して拡径しており、その外径が本体部９４の外径、つまり注液孔６６の内径よりも大きく形成されている。つまり、拡径部９８の軸方向（つまり、上下方向）に直交する方向のうち、少なくとも一方向における外面の寸法は、同方向における本体部９４の外面の寸法よりも大きく形成されている。拡径部９８は、球面状の外形を有し、本体部９４と隣接する上部側から下部側に向けて、その軸方向に直交する方向における径寸法が、徐々に大きくなった後に徐々に小さくなる形状を有している。拡径部９８は、断面拡張部の一例である。

また、拡径部９８は、本体部９４よりも凹部９２が挿入部９０の径方向外側に拡大しており、その内径が本体部９４の内径、つまり封止体７８の筒部８６の外径よりも大きく形成されている。つまり、凹部９２の深さ方向に直交する平面おける凹部９２の断面積は、本体部９４よりも拡径部９８のほうが広く形成され、深さ方向に直交する方向のうち、少なくとも一方向における凹部９２の寸法は、本体部９４よりも拡径部９８のほうが大きい。そのため、図３に一点鎖線で示すように、液栓７０で注液孔６６を封止する際に、挿入部９０の凹部９２にリベット７２が挿入されると、拡径部９８とリベット７２の間にスペース１０２が形成される。本実施形態では、更に、拡径部９８は、その内径が本体部９４の外径、つまり注液孔６６の内径よりも大きく形成されており、拡径部９８における凹部９２の断面積が、注液孔６６の断面積よりも広く形成されている。つまり、凹部９２の深さ方向に直交する方向のうち、少なくとも一方向における寸法は、同方向における注液孔６６の寸法よりも大きく形成されている。

次に、鍔部１００について説明する。
鍔部１００は、その外径が蓋体６８に設けられた注液孔６６よりも大きく形成されており、図３に二点鎖線で示すように、液栓７０で注液孔６６を封止する際に、注液孔６６にキャップ７４が挿入されると、その下面１００Ａが注液孔６６周辺の蓋体６８の外面に当接する。鍔部１００の下面１００Ａの一部には、当該下面１００Ａの他の部分よりも下側に隆起した下側凸部１０４が形成されている。下側凸部１０４は、凹部９２の全周に亘ってリング状に形成されており、注液孔６６を封止する際に、下面１００Ａの他の部分に先だって蓋体６８の外面に当接する。下面１００Ａは、第１当接面の一例であり、下側凸部１０４は、第１隆起部の一例である。

また、鍔部１００は、図３に一点鎖線で示すように、液栓７０で注液孔６６を封止する際に、挿入部９０の凹部９２にリベット７２が挿入されると、その上面１００Ｂが封止体７８のフランジ８８に当接する。鍔部１００の上面１００Ｂの当該フランジ８８に当接する範囲の一部には、当該上面１００Ｂの他の部分よりも上側に隆起した上側凸部１０６が形成されている。上側凸部１０６は、凹部９２の全周に亘ってリング状に形成されており、注液孔６６を封止する際に、上面１００Ｂの他の部分に先だってフランジ８８に当接する。上面１００Ｂは、第２当接面の一例であり、上側凸部１０６は、第２隆起部の一例である。

上側凸部１０６及び下側凸部１０４は、鍔部１００の各面における対応する位置に設けられており、上側凸部１０６は上下方向に移動されることで下側凸部１０４と重なる位置に設けられている。つまり、上側凸部１０６の直下に下側凸部１０４が設けられている。

３．封止処理
次に、図４ないし図６を参照して、単電池１４を製造する際に実行される注液孔６６の封止処理を説明する。図４に、封止処理のフローチャートを示す。封止処理は、図示されない製造装置により実行される。以下の説明において、製造装置を主体として記載された処理では、製造装置の代わって単電池１４の製造者により実行されることがある。

製造装置は、クリップ６０Ａ、６０Ｂを用いて電極ユニット２０に接続された発電要素５０がケース６２内に収容され、注液孔６６を介して電解液がケース６２内に注液されると、封止処理を開始する。封止処理を開始すると、製造装置は、注液孔６６にキャップ７４の挿入部９０を挿入する（Ｓ２）。この際、キャップ７４の凹部９２には、リベット７２が挿入されていない。

挿入部９０には、注液孔６６よりも拡径した拡径部９８が形成されているものの、挿入部９０には凹部９２が設けられており、また、注液孔６６に挿入部９０が挿入される際に、挿入部９０の凹部９２に金属製のリベット７２が挿入されていない。そのため、樹脂製の挿入部９０は、注液孔６６に挿入される際に、その弾性を利用して、拡径部９８を凹部９２側に変形させながら挿入される。

挿入部９０の拡径部９８は、ケース６２内にまで挿入され、挿入された後に注液孔６６の内径よりも拡径する。これによって、図５に示すように、拡径部９８が、その径方向の全周に亘って蓋体６８の注液孔６６周辺の内面と干渉する。また、注液孔６６に挿入部９０が挿入されると、キャップ７４の鍔部１００が注液孔６６周辺の蓋体６８の外面に当接する。そのため、注液孔６６に挿入部９０が挿入されると、キャップ７４に設けられた拡径部９８及び鍔部１００によって、注液孔６６の深さ方向（つまり、上下方向）における蓋体６８に対するキャップ７４の相対移動が抑制されて位置決めされ、注液孔６６が仮封止される。

なお、Ｓ２の処理後において、キャップ７４は、樹脂製のキャップ７４の弾力性を利用して、注液孔６６に対して取り外し可能な状態となっている。そのため、Ｓ２の処理後において、例えば挿入部９０の拡径部９８が注液孔６６を完全に通過しておらず、蓋体６８に対してキャップ７４が位置決めされていない場合には、挿入部９０を注液孔６６から取り外して再度注液孔６６に挿入される。

次に、製造装置は、注液孔６６に挿入されたキャップ７４の凹部９２にリベット７２の下端を挿入する（Ｓ４）。これにより、リベット７２の下端は、キャップ７４を介して注液孔６６に挿入され、封止体７８のフランジ８８がキャップ７４の鍔部１００に当接して止まり、リベット７２の下端がキャップ７４によって覆われる。この結果、図６に示すように、リベット７２がキャップ７４の凹部９２に挿入された状態で、キャップ７４の拡径部９８とリベット７２の間にスペース１０２が形成される。

最後に、製造装置は、封止体７８のフランジ８８を蓋体６８側に押しつけた状態でマンドレル７６（図６参照）を引き抜き（Ｓ６）、封止処理を終了する。これにより、マンドレル７６よりも柔らかい金属で構成されている封止体７８に対して、その径方向（つまり、左右及び前後方向）に応力が加わり、変形する。図７に示すように、変形により拡径した封止体７８は、キャップ７４の拡径部９８との間に設けられたスペース１０２に入り込んで拡径部９８の内面側から当接し、拡径部９８を外側へと変形させる。この結果、キャップ７４の拡径部９８の蓋体６８と隣接する部分が蓋体６８の内面側へと押圧され、キャップ７４の拡径部９８を介して封止体７８が注液孔６６に圧着される。

また、封止体７８に対して、下側、つまりマンドレル７６の大径部８２側に応力を加え、マンドレル７６の脆弱部８４が破断する。これによって、封止体７８は、封止体７８の筒部８６における外径の最大値が、挿入部９０の本体部９４における内径より拡径した状態で維持され、注液孔６６が封止される。

マンドレル７６を引き抜く際、封止体７８のフランジ８８が蓋体６８側に押しつけられるので、キャップ７４の鍔部１００の下面１００Ａに設けられた下側凸部１０４が変形して潰れ、キャップ７４の鍔部１００と蓋体６８の外面との間が気密に封止される。また、キャップ７４の鍔部１００の上面１００Ｂに設けられた上側凸部１０６が変形して潰れ、キャップ７４の鍔部１００と封止体７８のフランジ８８との間が気密に封止される。

４．本発明の効果
（１）本実施形態の単電池１４では、キャップ７４の導入部９６に、本体部９４の内径よりも拡径し、本体部９４よりも凹部９２の断面積が、つまり内径が広い拡径部９８が形成されており、キャップ７４の凹部９２にリベット７２が挿入されると、拡径部９８とリベット７２の間にスペース１０２が形成される。そのため、リベット７２の封止体７８を変形させ、変形により拡径した封止体７８を当該スペース１０２に入り込ませることができ、拡径部９８を含むキャップ７４の導入部９６がその径方向外側に拡大して変形することが抑制される。従って、注液孔６６を封止する際に、導入部９６の変形に伴う破損により、注液孔６６が気密に封止されない事態の発生を抑制することができる。

（２）上記の拡径部９８の変形を抑制する効果は、拡径部９８の内径が大きく、凹部９２の断面積が広いほど大きい。本実施形態の単電池１４では、拡径部９８の内径が注液孔６６の内径よりも大きく形成されている。そのため、リベット７２を用いて注液孔６６を封止するために、拡径部９８の内径を更に拡大させ、拡径部９８における凹部９２の断面積を更に広げる必要がなく、導入部９６の変形に伴う破損をより抑制することができる。

（３）本実施形態の単電池１４では、拡径部９８が本体部９４よりもその径方向外側に隆起して形成されており、拡径部９８の肉厚が本体部９４の肉厚と等しく保たれている。つまり、拡径部９８が本体部９４などの導入部９６の他の部分に比べて薄肉に形成されておらず、拡径部９８において導入部９６が破損することを抑制することができる。

（４）本実施形態の単電池１４では、導入部９６において、拡径部９８が本体部９４に隣接して設けられている。リベット７２のマンドレル７６を引き抜き、リベット７２の封止体７８を変形により拡張させる際、本体部９４は蓋体６８に囲まれていることから、その径方向外側への拡張が規制される。そのため、封止体７８は本体部９４に隣接した部分で拡張しやすい。そして、本実施形態の単電池１４では、当該部分に拡径部９８が形成されていることから、拡径部９８とリベット７２の間に設けられたスペース１０２に封止体７８を変形させやすい。

（５）上記したように、拡径部９８は本体部９４よりもその径方向外側に隆起しており、また、拡径部９８が本体部９４に隣接して設けられている。そのため、キャップ７４の導入部９６が注液孔６６に挿入されると、拡径部９８が蓋体６８の内面と干渉し、注液孔６６の周辺を覆う。従って、本実施形態の単電池１４では、リベット７２がキャップ７４の凹部９２に挿入される前の状態において、キャップ７４を用いて注液孔６６を気密に封止しやすい。

（６）本実施形態の単電池１４では、キャップ７４の導入部９６に拡径部９８が形成されるとともに、キャップ７４に本体部９４よりもその径方向（つまり、左右及び前後方向）に向かって延出した鍔部１００が設けられている。そして、キャップ７４の導入部９６が注液孔６６に挿入されると、拡径部９８が蓋体６８の内面と干渉するとともに鍔部１００が蓋体６８の外面と当接する。従って、キャップ７４の導入部９６が注液孔６６に挿入されると、導入部９６の軸方向において、拡径部９８及び鍔部１００によりキャップ７４を蓋体６８に対して位置決めすることができ、注液孔６６を気密に封止しやすい。

（７）本実施形態の単電池１４では、鍔部１００の下面１００Ａに下側凸部１０４が設けられている。この下側凸部１０４は、注液孔６６を封止する際にパッキンとしての役割を果たすことから、鍔部１００と蓋体６８の外面との間を気密に封止することができる。また、鍔部１００の上面１００Ｂに上側凸部１０６が設けられている。この上側凸部１０６は、注液孔６６を封止する際にパッキンとしての役割を果たすことから、鍔部１００と封止体７８のフランジ８８との間を気密に封止することができる。

（８）本実施形態の単電池１４では、キャップ７４の材質としてフッ素樹脂を用いるので、充放電により単電池１４が発熱した場合や、単電池１４が搭載された電気自動車等の急発進や急停止などにより単電池１４に衝撃が加わった場合、或は、単電池１４に注入された電解液の跳ね等により当該電解液がキャップ７４に付着した場合でも、キャップ７４が破損することが抑制され、注液孔６６を気密に封止することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、蓄電素子の一例として二次電池である単電池１４を示したが、これに限らず、蓄電素子は、電気化学現象を伴うキャパシタであってもよい。また、蓄電素子の用途、蓄電素子の電極ユニットの構造等も特に限定されるものではない。

（２）上記実施形態では、キャップ７４と共に注液孔６６に挿入されて注液孔６６を封止するものとして、リベット７２を用いる例を示したが、これに限られない。注液孔６６を封止するものとしては、ブラインドリベット以外のリベットでもよければ、リベット以外の封止部材であってもよい。つまり、キャップ７４の凹部９２に挿入された状態で注液孔６６を封止する際に変形して拡張し、その拡張部分がキャップ７４との間に設けられたスペース１０２に入り込んで注液孔６６を封止するものであれば、その種類を問わない。

（３）また、キャップ７４は必ずしも樹脂製である必要もない。但し、キャップ７４が樹脂などの絶縁性を有する物体で構成されていることで、金属製の蓋体６８との間に局所電池が構成されることが回避され、蓄電素子が劣化することが抑制される。

（４）さらに、キャップ７４は有底である必要もない。但し、図９に示すように、キャップ７４が無底である場合には、リベット７２は、上記実施形態のように、リベット７２の封止体７８が有底であり、封止体７８の底部８６Ａがマンドレル７６の大径部８２の下面を覆っている、いわゆるシールドタイプのリベットであることが好ましい。これにより、金属製の封止体７８とマンドレル７６との間が気密に封止されない場合でも、封止体７８の底部８６Ａによって、注液孔６６を気密に封止することができる。

（５）その一方、図８に示すように、キャップ７４が有底である場合には、リベット７２は、リベット７２の封止体７８が無底であり、マンドレル７６の大径部８２の下面がリベット７２の封止体７８によって覆われていない、いわゆるオープンタイプのリベットであってもよい。この場合、金属製の封止体７８とマンドレル７６との間が気密に封止されない場合でも、キャップ７４の底部９０Ａによって、注液孔６６を気密に封止することができる。

（６）上記実施形態では、キャップ７４の鍔部１００に下側凸部１０４及び上側凸部１０６が形成されている例を用いて説明を行ったが、鍔部１００の下面１００Ａ全面及び鍔部１００の上面１００Ｂ全面がパッキンとして機能する場合には、図８、９に示すように、必ずしも下側凸部１０４及び上側凸部１０６が形成される必要がない。但し、鍔部１００に下側凸部１０４及び上側凸部１０６が形成され、注液孔６６が封止された後に、下側凸部１０４及び上側凸部１０６が潰れているかを確認することで、キャップ７４の鍔部１００と蓋体６８の外面との間、及び、キャップ７４の鍔部１００と封止体７８のフランジ８８との間が気密に封止されているか否かを確認することができる。

（７）さらには、キャップ７４に鍔部１００が必ずしも形成されている必要もない。キャップ７４の挿入部９０によりキャップ７４が封止体７８に対して位置決めされ、注液孔６６が気密に封止される場合には、必ずしもキャップ７４に鍔部１００が形成されている必要はない。

（８）上記実施形態では、キャップ７４の挿入部９０において、拡径部９８が本体部９４に隣接して設けられる例を用いて説明を行ったが、拡径部９８はキャップ７４の凹部９２にリベット７２が挿入された状態で、変形して拡張したリベット７２の拡張部分が拡径部９８によって設けられるスペース１０２に入り込み、注液孔６６を封止する位置であれば、本体部９４から離間して設けられていても良く、挿入部９０においてその位置を問わない。

（９）上記実施形態では、拡径部９８の内径が注液孔６６の内径よりも大きく形成されている例を用いて説明を行ったが、拡径部９８の内径は本体部９４の内径よりも拡径していれば導入部９６の変形に伴う破損を抑制することができ、必ずしも注液孔６６の内径よりも大きく形成される必要がない。

（１０）さらには、拡径部９８はその径方向外側に隆起している必要もない。図８に示すように、キャップ７４の挿入部９０は、その軸方向における内径及び肉厚が連続して変化しているとともに均一な外径を有していてもよい。この場合、拡径部９８が、挿入部９０の他の部分よりも薄肉となるが、拡径部９８において一定値以上の肉厚が確保されていれば、破損は抑制される。そして、拡径部９８はキャップ７４の凹部９２にリベット７２が挿入された状態で、変形して拡張したリベット７２の拡張部分が拡径部９８によって設けられるスペース１０２に入り込み、それに伴って挿入部９０の他の部分よりも変形しやすい拡径部９８がその径方向外側にわずかにでも拡張することで、注液孔６６を封止することができる。

（１１）上記実施形態では、軸方向に直交する平面における断面が円となる注液孔６６、リベット７２、キャップ７４を用いて説明を行ったが、当該断面は円である必要はなく、例えば正方形や長方形などの多角形であってもよい。この場合、「拡径」との説明は、当該断面における断面積が拡張することを示す「断面拡張」と読み替えるものとする。

（１２）上記実施形態では、リベット７２及びキャップ７４が、注液孔６６を封止する液栓７０として機能する例を示したが、リベット７２及びキャップ７４が封止する貫通孔は注液孔６６に限られない。たとえば、リベット７２及びキャップ７４が安全弁６４として機能し、安全弁６４を取り付けるために形成された貫通孔を封止してもよい。

１４：単電池、６６：注液孔、６８：蓋体、７０：液栓、７２：リベット、７４：キャップ、９０：挿入部、９０Ａ：底部、９２：凹部、９４：本体部、９６：導入部、９８：拡径部、１００：鍔部、１０２：スペース、１０４：下側凸部、１０６：上側凸部、

Claims (13)

1. 蓄電素子のセルケースに設けられた貫通孔に封止部材とともに挿入されて前記貫通孔を封止する封止部材キャップであって、
   前記貫通孔に挿入されるとともに筒状をしており、内部に前記封止部材が挿入される凹部が設けられた挿入部を備え、
   前記挿入部は、
   前記貫通孔に挿入された際に前記貫通孔内に位置する本体部と、
   前記貫通孔に挿入された際に前記セルケース内に位置する断面拡張部と、を有し、
   前記挿入部の軸方向に直交する平面における前記凹部の断面積は、前記本体部よりも前記断面拡張部のほうが広い、封止部材キャップ。
2. 請求項１に記載の封止部材キャップであって、
   前記断面拡張部は、前記本体部よりも前記挿入部の径方向外側に隆起している、封止部材キャップ。
3. 請求項２に記載の封止部材キャップであって、
   前記挿入部の軸方向に直交する平面において、前記断面拡張部における前記凹部の断面積は、前記貫通孔の断面積よりも広い、封止部材キャップ。
4. 請求項２または請求項３に記載の封止部材キャップであって、
   前記断面拡張部は、前記挿入部が前記貫通孔に挿入された際に前記セルケースの前記貫通孔に隣接した内面と干渉する、封止部材キャップ。
5. 請求項４に記載の封止部材キャップであって、
   前記挿入部の周りに設けられ、前記挿入部が前記貫通孔に挿入された際に前記セルケースの外面に当接する鍔部を更に備える、封止部材キャップ。
6. 請求項５に記載の封止部材キャップであって、
   前記鍔部の前記セルケースの外面に当接する第１当接面には、前記第１当接面における他の部分よりも隆起した第１隆起部が設けられている、封止部材キャップ。
7. 請求項５または請求項６に記載の封止部材キャップであって、
   前記封止部材には、前記凹部に挿入された際に前記鍔部の第２当接面に当接して前記鍔部を前記セルケース側に押圧する押圧部を有し、
   前記鍔部の前記押圧部と当接する範囲における前記第２当接面には、前記第２当接面における他の部分よりも隆起した第２隆起部が設けられている、封止部材キャップ。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の封止部材キャップであって、
   前記挿入部は、前記凹部を覆う底部が設けられている、封止部材キャップ。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の封止部材キャップであって、
   前記封止部材は、ブラインドリベットからなる、封止部材キャップ。
10. 請求項９に記載の封止部材キャップであって、
    前記封止部材キャップは、前記ブラインドリベットの先端を覆う樹脂製のキャップである、封止部材キャップ。
11. 請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の封止部材キャップであって、
    前記封止部材キャップの材質がフッ素樹脂である、封止部材キャップ。
12. 発電要素と、
    前記発電要素を収容する収容空間、及び、前記収容空間と外部とを連通する貫通孔が設けられたセルケースと、
    封止部材と、
    請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載の封止部材キャップと、
    を備える蓄電素子。
13. 貫通孔を有するセルケースと、
    前記貫通孔に挿入されて前記貫通孔を封止する封止部材及び封止部材キャップと、を具備する蓄電素子の製造方法であって、
    前記封止部材キャップは、筒状をしており、内部に凹部が設けられた挿入部を備え、
    前記挿入部は、本体部と、断面拡張部とを有し、前記挿入部の軸方向に直交する平面における前記凹部の断面積は、前記本体部よりも前記断面拡張部のほうが広く、
    該製造方法は、
    前記貫通孔に前記挿入部を挿入し、前記本体部を前記貫通孔内に位置させるとともに、前記断面拡張部を前記セルケース内に位置させ、前記貫通孔に前記封止部材キャップを挿入するキャップ挿入工程と、
    前記キャップ挿入工程後に前記凹部に前記封止部材を挿入する挿入工程と、
    前記封止部材を変形させて前記貫通孔を封止する封止工程と、
    を備える、蓄電素子の製造方法。

Images