JP6447862B2

JP6447862B2 - 蓄電素子

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Publication number: JP6447862B2
Application number: JP2014201136A
Authority: JP
Inventors: 栄人渡邉; 学金本; 金本　　学; 児玉　充浩; 充浩児玉
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2019-01-09
Anticipated expiration: 2034-09-30
Also published as: JP2016072114A

Description

本明細書に記載された技術は、ケース内に蓄電要素が収容された蓄電素子に関する。

従来、蓄電素子として、例えば、特開２０１１−１５４８１３号公報に記載のものが知られている。蓄電素子は、有底筒状をなすケースと、ケース内に収容された蓄電要素と、を備える。

特開２０１１−１５４８１３号公報

蓄電素子に対して充電又は放電を繰り返すと、ケース内において、例えばガスが発生する場合がある。すると、ケース内の内圧が上昇して、ケースが変形することが懸念される。なお、このような問題は、アルカリ蓄電池以外の蓄電素子においても生じ得る。

本明細書では、ケースの変形が抑制された蓄電素子に係る技術を提供することを目的とする。

本明細書に記載された技術は、蓄電要素と、軸線方向に沿って延びる有底円筒形状をなすと共に内部に前記蓄電要素が収容されるケースと、を備えた蓄電素子であって、前記ケースは、上方から見て円盤状をなす底壁と、前記底壁の側縁から立ち上がる側壁と、を備え、前記底壁は、上方から見て前記底壁と同心円形状をなす第１領域と、前記第１領域よりも前記底壁の径方向の外方に位置して前記底壁と同心の環状をなす第２領域と、前記第２領域よりも前記底壁の径方向の外方に位置して前記底壁と同心の環状をなす第３領域と、を備え、前記第２領域は前記第３領域よりも前記軸線方向について前記ケースの外方に突出しており、前記第１領域は前記第２領域よりも前記軸線方向について前記ケースの内方に突出しており、前記第１領域の内面と、前記第３領域の内面とは、前記軸線方向について同じ高さ位置とされているか、又は、前記第１領域の内面は、前記第３領域の外面よりも、前記軸線方向について前記ケースの内方に位置している。

本明細書に記載された技術によれば、蓄電素子のケースが変形することを抑制することができる。

実施形態１に係る電池を示す断面図電池を示す一部拡大断面図電池の底壁及び側壁を示す一部拡大断面図第１領域の直径の第２領域の直径に対する比と、底部の中心部分の位置及び第２領域のうち第１領域寄りの端部の位置と、の関係を示すグラフ

（実施形態の概要）
本明細書に記載された技術は、蓄電要素と、軸線方向に沿って延びる有底円筒形状をなすと共に内部に前記蓄電要素が収容されるケースと、を備えた蓄電素子であって、前記ケースは、上方から見て円盤状をなす底壁と、前記底壁の側縁から立ち上がる側壁と、を備え、前記底壁は、上方から見て前記底壁と同心円形状をなす第１領域と、前記第１領域よりも前記底壁の径方向の外方に位置して前記底壁と同心の環状をなす第２領域と、前記第２領域よりも前記底壁の径方向の外方に位置して前記底壁と同心の環状をなす第３領域と、を備え、前記第２領域は前記第３領域よりも前記軸線方向について前記ケースの外方に突出しており、前記第１領域は前記第２領域よりも前記軸線方向について前記ケースの内方に突出しており、前記第１領域の内面と、前記第３領域の外面とは、前記軸線方向について同じ高さ位置とされているか、又は、前記第１領域の内面は、前記第３領域の外面よりも、前記軸線方向について前記ケースの内方に位置している。

蓄電素子の充電及び放電を繰り返すと、ケース内でガスが発生し、ケースが変形することが懸念される。ケースの底壁においては、底壁がケースの軸線方向の外方に変形することが懸念される。

本明細書に記載された技術によれば、第２領域は第３領域よりも軸線方向についてケースの外方に突出している。これにより、底壁が補強されるので、ケースの内圧が高くなった場合でも、底壁が軸線方向についてケースの外方に変形することが抑制される。

また、第１領域は、第２領域よりもケースの軸線方向についてケースの内方に突出している。これにより、底壁がケースの軸線方向の外方に変形した場合でも、少なくとも第１領域は第２領域よりも軸線方向についてケースの内方に位置するようになっている。この結果、全体として、ケースの変形を抑制することができる。

上記のように第１領域は第２領域よりもケースの軸線方向についてケースの内方に突出させると、ケースの容積が減少するので、電池の高容量化の観点からは好ましくない。一方、ケースの変形を抑制するためには、第１領域を軸線方向についてケースの内方に突出させる必要がある。そこで、本明細書に記載された技術においては、第１領域の内面と、第３領域の内面とは、軸線方向について同じ高さ位置とされているか、又は、第１領域の内面は、第３領域の外面よりも、軸線方向についてケースの内方に位置している構成とした。これにより、ケースの容積を過度に減少させることなく、ケースの変形を抑制することができる。

前記第１領域の直径の、前記第２領域の直径に対する比は、０．２０〜０．９５である。

上記の態様によれば、底壁の外面における底壁の中心部分位置を、第２領域の外面における第２領域の第１領域寄りの端部の位置よりも、軸線方向についてケースの内方の位置とすることができる。これにより、全体として、ケースの変形を抑制することができる。

前記側壁の外面には、前記底壁寄りの位置に、外方に突出する肉厚部が形成されており、前記肉厚部の厚さ寸法は、前記側壁のうち前記肉厚部と異なる部分の厚さ寸法よりも大きく設定されている。

側壁のうち底壁寄りの領域は、ケース内の内圧が上昇したときに、応力が集中しやすくなっている。そこで、上記の態様においては、側壁のうち底壁寄りの位置に肉厚部が形成されている。これにより、ケース内の内圧が上昇した場合でも、ケースの側壁が変形することを抑制することができる。

前記底壁の周縁部には、前記底壁と前記側壁とが連結される隅部連結部が形成されており、前記隅部連結部の内面及び外面の双方又は一方には隅部曲面が形成されており、前記隅部曲面の曲率半径の、前記底壁の厚さ寸法に対する比の少なくとも一つは、１．３３〜４．６７である。

隅部連結部は、底壁の周縁部であって、底壁と側壁との境界に形成されている。このため、隅部連結部には、ケース内の内圧が上昇したときに応力が集中しやすくなっている。そこで、上記の態様においては、隅部連結部の内面及び外面の双方又は一方には隅部曲面を形成する構成とした、これにより、ケース内の内圧が上昇した場合でも、隅部連結部に応力が集中することが抑制されるので、ケースが変形することが抑制される。

更に、隅部曲面の曲率半径の、底壁の厚さ寸法に対する比の少なくとも一つは、１．３３〜４．６７とされている。この結果、隅部連結部に応力が集中することを一層抑制することができるので、ケースが変形することを更に抑制することができる。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を、図１ないし図４を参照しつつ説明する。本実施形態に係る電池１０（蓄電素子の一例）は、ニッケル水素蓄電池、ニッケルカドミウム蓄電池等のアルカリ蓄電池である。以下の説明では、図１における紙面手前側を電池１０の前側とし、紙面右側を電池１０の右側とし、紙面上側を電池１０の上側とする。

（電池１０）
図１に示すように、電池１０は、蓄電要素１１と、蓄電要素１１が収容される金属製のケース１２と、を備える。ケース１２は、上方に開口する開口部１３を有すると共に内部に蓄電要素１１が収容される収容空間１４を有する。ケース１２の開口部１３は、ケース１２の開口部１３に対応する形状をなした蓋部１５によって、上方から塞がれている。

（ケース１２）
ケース１２は、表面にニッケルめっき層が形成された金属板からなる。ケース１２を構成する金属としては、鉄、鋼、アルミニウム、アルミニウム合金等、必要に応じて任意の金属を適宜に選択することができる。また、金属板の表面に形成されるめっき層を構成する金属としては、ニッケル、亜鉛等、必要に応じて任意の金属を適宜に選択することができる。

ケース１２は、後述する負極板１６が電気的に接続されることで電池１０の負極端子として機能する。ケース１２は、上下方向に細長く延びた形状をなしており、長手方向（上下方向）における一端（本実施形態では上端）が開口し、他端（本実施形態では下端）が閉塞されている。ケース１２は有底円筒形状をなしている。

ケース１２は、例えば、１枚のニッケルめっき鋼板をプレス加工することにより形成される。本実施形態に係るケース１２は、このプレス加工の後に、更に縮径加工する工程を実行することにより形成される。なお、縮径加工は省略してもよい。

ケース１２は、円盤状をなす底壁１７と、底壁１７の側縁から上方に立ち上がる側壁１８と、を備える。底壁１７は、上方から見て円形状をなしている。ケース１２は軸線方向Ａに細長く延びた形状をなしている。本実施形態においては、軸線方向Ａは上下方向に平行となっている。

（底壁１７）
図２に示すように、底壁１７には、この底壁１７と同心円状をなすと共に、ケース１２の外方（図１における下方）に突出する第１領域２１を有する。第１領域２１は、上方から見て円形状をなしている。

底壁１７には、第１領域２１よりも底壁１７の径方向の外方の位置に、底壁１７と同心の環状をなす第２領域２２が形成されている。第１領域２１は第２領域２２よりも軸線方向Ａについてケース１２の内方（上方）に突出している。

底壁１７には、第２領域２２よりも底壁１７の径方向の外方に位置して底壁１７と同心の環状をなす第３領域２３が形成されている。第２領域２２は第３領域２３よりも軸線方向Ａについてケース１２の外方（下方）に突出している。

図３に示すように、本実施形態においては、第１領域２１の内面（上面）は、第３領域２３の外面（下面）よりも軸線方向Ａについてケース１２の内方（上方）に位置している。また、第１領域２１の内面は、第３領域２３の内面（上面）よりも軸線方向Ａについてケース１２の外方（下方）に位置している。すなわち、第１領域２１の内面は、上下方向における第３領域２３の厚さ寸法Ｎの範囲内に形成されている。

上記の構成により、底壁１７には、底壁１７の中心から順に、第１領域２１、第２領域２２、及び第３領域２３が形成されている。第１領域２１の直径Ｆ１、第２領域２２の外径Ｆ２、及び底壁１７の直径Ｆ３は、以下の大きさの順に形成されている。
第１領域２１の直径Ｆ１＜第２領域２２の外径Ｆ２＜底壁１７の直径Ｆ３

第１領域２１の直径Ｆ１の、第２領域２２の外径Ｆ２に対する比は、下記の式で表される。
（第１領域の直径）／（第２領域の外径）

上記した、第１領域２１の直径Ｆ１、第２領域２２の外径に対する比は、０．２０〜０．９５が好ましい。これにより、ケース１２の底壁１７が変形することを抑制することができるようになっている。第１領域２１の直径Ｆ１の、第２領域２２の外径Ｆ２に対する比が、０．２０よりも小さい場合には、底壁１７の変形を十分に抑制することができないので好ましくない。また、第１領域２１の直径Ｆ１の、第２領域２２の外径Ｆ２に対する比が０．９５よりも大きい場合には、第２領域２２の外径Ｆ２と第１領域２１の直径Ｆ１とがほとんど等しくなってしまい、第１領域２１を形成することが困難になるので好ましくない。

第１領域２１の直径Ｆ１の、第２領域２２の外径Ｆ２に対する比が、０．５９〜０．９２である場合には、後述する第２領域２２のうち第１領域２１寄りの端部Ｃが軸線方向Ａについて、後述する基準面Ｐから下方に突出する寸法が減少しているとともに、さらに端部Ｃの軸線方向Ａでの変位が小さいで、より好ましい。また、第１領域２１の直径Ｆ１の、第２領域２２の外径Ｆ２に対する比が、０．５９〜０．８８である場合には、特に好ましい。

（側壁１８）
側壁１８は円筒形状をなしており、側壁１８の断面形状は円形状をなしている。側壁１８の厚さ寸法Ｔは、底壁１７の厚さ寸法Ｋよりも小さく設定されている。

側壁１８のうち第１領域２１寄りの位置（本実施形態では下端部寄りの位置）には、側壁１８の肉厚方向について外方に突出する肉厚部２４が形成されている。換言すると、肉厚部２４は、側壁１８から、断面が円形状をなす側壁１８の径方向外方に突出している。この肉厚部２４の厚さ寸法は、側壁１８のうち、肉厚部２４と異なる部分の厚さ寸法Ｔよりも大きく設定されている。肉厚部２４は、側壁１８の全周に亘って形成されている。

側壁１８の内面のうち、肉厚部２４に対応する領域と、肉厚部２４と異なる部分に対応する領域とは、面一に形成されている。また、側壁１８の外面のうち、肉厚部２４に対応する領域においては、肉厚部２４のうち上側の部分の傾斜は、肉厚部２４のうち下側の部分の傾斜よりも緩やかに形成されている。

（隅部連結部２５）
底壁１７の周縁部には、底壁１７と側壁１８との境界部分に隅部連結部２５が形成されている。本実施形態においては、隅部連結部２５は、底壁１７に形成された第３領域２３と連結されている。隅部連結部２５の外面には外側隅部曲面２６（隅部曲面の一例）が形成されており、隅部連結部２５の内面には内側隅部曲面２７（隅部曲面の一例）が形成されている。外側隅部曲面２６により、側壁１８の外面と、底壁１７の外面とは滑らかに連続している。また、内側隅部曲面２７により、側壁１８の内面と、底壁１７の内面とは、滑らかに連続している。

（蓋部１５）
図１に示すように、蓋部１５は、後述する正極板２８と、弾性を有する接続端子２９を介して電気的に接続されており、電池１０の正極端子として機能する。蓋部１５は全体として円盤状の形状を有し、ケース１２の開口部１３を塞いでいる。具体的には、蓋部１５の周縁部分が、絶縁性の合成樹脂等で形成されたガスケット３０を介して、ケース１２の開口部１３の先端部に嵌められ、その先端部にかしめられている。これにより、蓋部１５とケース１２との絶縁性を保ちつつ、ケース１２が密閉されている。なお、蓋部１５には、安全弁３１が設けられており、この安全弁３１により、ケース１２の内圧が所定値以上になったときに、ケース１２内のガスを外部に排出することができる。

（蓄電要素１１）
図１に示すように、蓄電要素１１は、ケース１２の収容空間１４に収容されている。蓄電要素１１は、正極板２８、負極板１６、及び、それらの間に配置されるセパレータ３２が、例えばケース１２の長手方向（本実施形態における上下方向）に沿った巻き軸を中心に渦巻き状に巻回された構成である。

正極板２８は、例えば、発泡ニッケル等の正極金属板に、水酸化ニッケル等の正極活物質、及びコバルト化合物等の導電剤等の混合物を塗布したものである。負極板１６は、例えばニッケルめっきを施した平板状の穿孔鋼板等の負極金属板に、カドミウム粉末や水素吸蔵合金の粉末等の負極活物質を塗布したものである。セパレータ３２は、例えばポリオレフィン製の不織布からなる。セパレータ３２には、水酸化カリウムあるいは水酸化ナトリウムを主成分とする電解液が含浸されている。

（製造工程）
続いて、本実施形態に係る電池１０の製造工程の一例を説明する。なお、本実施形態の製造工程は以下の記述に限定されない。

ニッケルめっき鋼板を所定の形状にプレス加工することにより、ケース１２を作成する。このケース１２内に、蓄電要素１１を収容する。次いで、ケース１２内に電解液を注入し、蓄電要素１１に含浸させる。

ケース１２の開口部１３にガスケット３０を介して蓋部１５を重ね、ケース１２の側壁１８の先端部を蓋部１５にかしめつける。これによりケース１２を蓋部１５により封口する。

続いて、ケース１２に対して縮径工程を実行する。これにより、ケース１２を電池１０の規格の幅寸法に縮径する。

（サンプル１〜１０）
本実施形態に係る電池１０において、第２領域２２の外径Ｆ２、及び底壁１７の直径Ｆ３を一定にして、第１領域２１の直径Ｆ１を異ならせたサンプル１〜１０につき、一般的なＣＡＥ（Computer Aided Engineering）解析手法を行い、第１領域２１の直径Ｆ１の、第２領域２２の外径Ｆ２に対する比と、第１領域２１の中心部分Ｂの基準面Ｐに対する位置と、第２領域２２のうち第１領域２１寄りの端部Ｃの基準面Ｐに対する位置と、の関係を算出した。結果を図４に示す。また、計算結果を表１にまとめた。

サンプル１〜１０に係る電池１０の各部の寸法を、以下に示す。底壁１７の直径Ｆ３は、７．０５ｍｍとした。底壁１７の厚さ寸法Ｋは、０．３０ｍｍとした。側壁１８の厚さ寸法Ｔは０．１３ｍｍとした。本実施形態においては、第１領域２１の厚さ寸法Ｌ、第２領域２２の厚さ寸法Ｍ、及び第３領域２３の厚さ寸法Ｎは、全て、底壁１７の厚さ寸法Ｋと同じ寸法になっている。

第１領域２１の中心部分Ｂの、第３領域２３の外面（下面）からの外方（下方）への突出寸法は、底壁１７の厚さ寸法と同じの、０．３０ｍｍとした。

サンプル１〜１０においては、内側隅部曲面２７の曲率半径Ｑ２は０．７０ｍｍとした。一方、外側隅部曲面２６は、複数（本解析例では２つ）の曲率半径を有する曲面が滑らかに連続して形成されている。第３領域２３の近傍の領域の外側隅部曲面２６の曲率半径Ｑ１１は、０．８０ｍｍとした。また、側壁１８の近傍の領域の外側隅部曲面２６の曲率半径Ｑ１２は、０．６０ｍｍとした。

底壁１７の厚さ寸法は０．３０ｍｍなので、内部隅部曲面２７の曲率半径Ｑ２の、底壁１７の厚さ寸法に対する比は、２．３３とされる。また、第３領域２３の近傍の領域の外側隅部曲面２６の曲率半径Ｑ１１の、底壁１７の厚さ寸法に対する比は、２．６７とされる。また、側壁１８の近傍の領域の外側隅部曲面２６の曲率半径Ｑ１２の、底壁１７の厚さ寸法に対する比は、２．００とされる。なお、比の値は、小数点以下３桁目を四捨五入した。

なお、曲率半径の、底壁の厚さ寸法に対する比は、下記の式で表される。
（曲率半径）／（底壁の厚さ寸法）

ケース１２を構成するニッケルめっき鋼板の、ヤング率を１．７２×１０^１１Ｐａ、ポアソン比を０．２３、降伏応力を１．９５×１０^８Ｐａ、接線係数を５．９９×１０^９Ｐａとした。

解析は、以下のようにして行った。まず、初期状態として、電池１０の温度を２５℃とし、電池１０の内圧を０Ｐａとした。その後、電池１０の内圧を２ＭＰａとし、この圧力で１秒間保持させた。その後、電池１０の内圧を０Ｐａに減じて除荷した。除荷後、底壁１７が復帰変形した状態における底壁１７の中心部分Ｂの位置、及び、第２領域２２のうち第１領域２１寄りの端部Ｃの位置を算出した。

表１に記載された、第１領域２１の中心部分Ｂの基準面Ｐに対する位置について以下に説明する。図３に示すように、底壁１７の中心部分Ｂの位置は、後述する仮想な基準面Ｐと底壁１７の中心部分Ｂとの距離（ｍｍ）に、軸線方向Ａについてケース１２の内方（上方）を負方向とし、軸線方向Ａについてケース１２の外方（下方）を正方向として、正負の符号を付すことにより表した。

基準面Ｐは、電池１０の初期状態において、第２領域２２のうち第１領域２１寄りの端部Ｃを含み、且つ、軸線方向Ａに垂直である、仮想的な平面とされる。

底壁１７の中心部分Ｂの基準面Ｐからの距離は、底壁１７の中心部分Ｂから基準面Ｐに延ばした垂線の長さ寸法とされる。上記したように、基準面Ｐと軸線方向Ａとは垂直なので、上記した垂線は軸線方向Ａと平行に延びている。

電池１０の初期状態においては、底壁１７の中心部分Ｂの位置は、基準面Ｐから軸線方向Ａについて０．１ｍｍ上方の位置に配されている。すなわち、電池１０の初期状態においては、底壁１７の中心部分Ｂの位置は、「−０．１００ｍｍ」とされる。

サンプル２〜１０については、電池１０の内圧を上昇させた後に除荷した後における、底壁１７の中心部分Ｂと基準面Ｐと間の距離を計算した。更に、軸線方向Ａの上方を負方向とし、軸線方向Ａの下方を正方向とし、除荷後における底壁１７の中心部分Ｂの位置が、基準面Ｐよりも軸線方向Ａについて上方に位置する場合には負符号を付し、基準面Ｐよりも軸線方向Ａについて下方に位置する場合には正符号を付した。これらの符号付きの数値を「第１領域の中心部分の基準面に対する位置／ｍｍ」としてまとめた。

表１に記載された、第２領域２２のうち第１領域２１寄りの端部Ｃの基準面Ｐに対する位置について以下に説明する。図３に示すように、第２領域２２のうち第１領域２１寄りの端部Ｃの位置は、上記した基準面Ｐと第２領域２２のうち第１領域２１寄りの端部Ｃとの距離（ｍｍ）につき、軸線方向Ａについてケース１２の外方（下方）を正方向として表した。

第２領域２２のうち第１領域２１寄りの端部Ｃからの距離は、第２領域２２のうち第１領域２１寄りの端部Ｃから基準面Ｐに延ばした垂線の長さ寸法とされる。上記したように、基準面Ｐと軸線方向Ａとは垂直なので、上記した垂線は軸線方向Ａと平行に延びている。

電池１０の初期状態においては、第２領域２２のうち第１領域２１寄りの端部Ｃの位置は、軸線方向Ａについて基準面Ｐと同じ高さ位置になっている。すなわち、電池１０の初期状態においては、第２領域２２のうち第１領域２１寄りの端部Ｃの位置は、「０．０００ｍｍ」とされる。

サンプル２〜１０については、電池１０の内圧を上昇させた後に除荷した後における、第２領域２２のうち第１領域２１寄りの端部Ｃと基準面Ｐと間の距離を計算した。この数値を「第２領域のうち第１領域寄りの端部の基準面に対する位置／ｍｍ」としてまとめた。

（作用、効果）
続いて、サンプル１〜１０の作用、効果について説明する。なお、本実施形態においては、サンプル１は比較例とされ、サンプル２〜１０は実施例とされる。

（サンプル２〜１０）
まず、底壁１７の中心部分Ｂの基準面Ｐからの位置について説明する。表１に記載された「第１領域の直径／第２領域の外径」が小さくなるということは、第２領域２２に対して相対的に第１領域２１が小さくなるということを意味する。反対に、「第１領域の直径／第２領域の外径」が大きくなるということは、第２領域２２に対して相対的に第１領域２１が大きくなるということを意味する。

一方、「底壁の中心部分の基準面からの位置」が、０．００よりも小さな負の値であることは、底壁１７の中心部分Ｂの位置が、基準面Ｐよりも軸線方向Ａについて上方に位置することを意味する。電池１０の初期状態においては、底壁１７の中心部分Ｂは、軸線方向Ａについて基準面Ｐから上方０．１００ｍｍの位置に配されている。サンプル２〜サンプル４においては、「第１領域の直径／第２領域の外径」が大きくなる（すなわち、第２領域２２に対して相対的に第１領域２１が大きくなる）につれて、底壁１７の中心部分Ｂは、軸線方向Ａについて基準面Ｐから上方０．１００ｍｍの位置から、軸線方向Ａについて下方（正の方向）に変化している。

しかしながら、サンプル２〜４においては、電池１０の初期状態においては、底壁１７の中心部分Ｂが、軸線方向Ａについて基準面Ｐから上方０．１００ｍｍの位置に配されているので、「第１領域の直径／第２領域の外径」が０．３９になっても（サンプル４参照）、底壁１７の中心部分Ｂは、軸線方向Ａについて基準面Ｐから上方０．０１０ｍｍの位置に位置するようになっている。

このように、第１領域２１を設けることにより、電池１０の内圧が上昇した場合でも、底壁１７の中心部分Ｂが第２領域２２のうち第１領域２１よりの端部よりも軸線方向Ａについて下方に突出することを抑制することができる。

また、サンプル５〜１０においては、「第１領域の直径／第２領域の外径」が大きくなる（すなわち、第２領域２２に対して相対的に第１領域２１が大きくなる）につれて、底壁１７の中心部分Ｂの位置は、基準面Ｐよりも軸線方向Ａについて下方に突出するようになる。しかし、この場合でも、第１領域２１を設けない場合に比べて、底壁１７の中心部分Ｂの位置は、軸線方向Ａについて上方に位置するようになっている。これは、サンプル５〜１０について、「第２領域のうち第１領域寄りの端部の基準面からの距離」が、「底壁の中心部分の基準面からの位置」よりも大きいことから理解される。

すなわち、「第２領域のうち第１領域寄りの端部の基準面からの距離」が、「底壁の中心部分の基準面からの位置」よりも大きいということは、「第２領域のうち第１領域寄りの端部の基準面からの距離」が、「底壁の中心部分の基準面からの位置」よりも軸線方向Ａについて下方に突出していることを意味しているからである。

続いて、第２領域２２のうち第１領域２１寄りの端部Ｃの基準面Ｐからの位置について説明する。「第１領域の直径／第２領域の外径」が０．２０〜０．４９であるサンプル２〜５においては、「第１領域の直径／第２領域の外径」が大きくなっても（すなわち、第２領域２２に対して相対的に第１領域２１が大きくなっても）、「第２領域のうち第１領域寄りの端部の基準面からの距離」はほとんど変化しない。サンプル２〜５における「第１領域の直径／第２領域の外径」の範囲においては、第２領域２２のうち第１領域２１寄りの端部Ｃは、軸線方向Ａについて基準面Ｐから下方０．０７１ｍｍ〜０．０７３ｍｍの位置に位置するようになっている。

そして、「第１領域の直径／第２領域の外径」が０．５９〜０．９２であるサンプル６〜１０においては、第２領域２２のうち第１領域２１寄りの端部Ｃの基準面Ｐからの位置は、０．０７０ｍｍ（サンプル６）から、０．０５０ｍｍ（サンプル１０）へと単調に変化している。これは、サンプル６〜１０においては、「第１領域の直径／第２領域の外径」が大きくなる（すなわち、第２領域２２に対して相対的に第１領域２１が大きくなる）につれて、第２領域２２の第１領域２１寄りの端部Ｃが軸線方向Ａについて基準面Ｐから下方に突出する寸法が減少していることを意味する。

上記のように、サンプル２〜１０においては、「第１領域の直径／第２領域の外径」が増加するに従って（すなわち、第２領域２２に対して相対的に第１領域２１が大きくなるに従って）、底壁１７の中心部分Ｂの軸線方向Ａについて下方への突出位置は軸線方向Ａについて単調増加し、一方、第２領域２２のうち第１領域２１寄りの端部Ｃの軸線方向Ａについて下方への突出位置は「第１領域の直径／第２領域の外径」が０．２０〜０．４９まではほとんど変化せず、０．５９〜０．９２においては、単調に減少する。この結果、「第１領域の直径／第２領域の外径」が、０．５９〜０．９２であると、端部Ｃが軸線方向Ａについて基準面Ｐから下方に突出する寸法が減少しているとともに，さらに端部Ｃの軸線方向Ａでの変位が小さいので、より好ましい。

更に、「第１領域の直径／第２領域の外径」は、０．５９〜０．８８であると、特に好ましい。

（サンプル１）
サンプル１については、「第１領域の直径／第２領域の外径」は０．００となっている。すなわち、サンプル１に係る電池１０の底壁１７は、第２領域２２と第３領域２３とを備えているが、第１領域２１を有しない。

サンプル１においては、除荷後の底壁１７の中心部分Ｂは、第２領域２２の端部Ｃと一致することになり、基準面Ｐから軸線方向Ａについて下方の位置に、０．０６８ｍｍ突出しているので、好ましくない。

このように、サンプル２〜１０に係る蓄電素子は、蓄電要素１１と、軸線方向Ａに沿って延びる有底円筒形状をなすと共に内部に蓄電要素１１が収容されるケース１２と、を備えた蓄電素子であって、ケース１２は、上方から見て円盤状をなす底壁１７と、底壁１７の側縁から立ち上がる側壁１８と、を備え、底壁１７は、上方から見て底壁１７と同心円形状をなす第１領域２１と、第１領域２１よりも底壁１７の径方向の外方に位置して底壁１７と同心の環状をなす第２領域２２と、第２領域２２よりも底壁１７の径方向の外方に位置して底壁１７と同心の環状をなす第３領域２３と、を備え、第２領域２２は第３領域２３よりも軸線方向Ａについてケース１２の外方に突出しており、第１領域２１は第２領域２２よりも軸線方向Ａについてケース１２の内方に突出しており、第１領域２１の内面は、第３領域２３の外面よりも、軸線方向Ａについてケース１２の内方に位置している。

電池１０の充電及び放電を繰り返すと、ケース１２内でガスが発生し、ケース１２が変形することが懸念される。ケース１２の底壁１７においては、底壁１７がケース１２の軸線方向Ａの外方に変形することが懸念される。

本実施形態によれば、第２領域２２は第３領域２３よりも軸線方向Ａについてケース１２の外方に突出している。これにより、底壁１７が補強されるので、ケース１２の内圧が高くなった場合でも、底壁１７が軸線方向Ａについてケース１２の外方に変形することが抑制される。

また、第１領域２１は、第２領域２２よりもケース１２の軸線方向Ａについてケース１２の内方に突出している。これにより、底壁１７がケース１２の軸線方向Ａの外方に変形した場合でも、少なくとも第１領域２１は第２領域２２よりも軸線方向Ａについてケース１２の内方に位置するようになっている。この結果、全体として、ケース１２の変形を抑制することができる。

上記のように第１領域２１は第２領域２２よりもケース１２の軸線方向Ａについてケース１２の内方に突出させると、ケース１２の容積が減少するので、電池１０の高容量化の観点からは好ましくない。一方、ケース１２の変形を抑制するためには、第１領域２１を軸線方向Ａについてケース１２の内方に突出させる必要がある。そこで、本実施形態においては、第１領域２１の内面は、第３領域２３の外面よりも、軸線方向Ａについてケース１２の内方に位置する構成とした。これにより、ケース１２の容積を過度に減少させることなく、ケース１２の変形を抑制することができる。

また、本実施形態によれば第１領域２１の直径Ｆ１の、第２領域２２の外径Ｆ２に対する比は、０．２０〜０．９５である。これにより、ケース１２の内圧が高くなった場合でも、底壁１７の中心部分Ｂ、及び第２領域２２のうち第１領域２１寄りの端部Ｃが、軸線方向Ａについて下方に突出することを抑制することができる。これにより、全体として、ケース１２の変形を抑制することができる。

「第１領域の直径／第２領域の外径」が、０．５９〜０．９２であると、端部Ｃが軸線方向Ａについて基準面Ｐから下方に突出する寸法が減少しているとともに，さらに端部Ｃの軸線方向Ａでの変位が小さいので、より好ましい。

また、本実施形態によれば、側壁１８の厚さ寸法Ｔは底壁１７の厚さ寸法Ｋよりも小さく設定されている。これにより、側壁１８の厚さ寸法Ｔと、底壁１７の厚さ寸法Ｋとを同じに設定した場合に比べて、ケース１２の容積を大きくすることができるので、電池１０を高容量化することができる。

また、本実施形態によれば、側壁１８の外面には、底壁１７寄りの位置に、外方に突出する肉厚部２４が形成されており、肉厚部２４の厚さ寸法は、側壁１８のうち肉厚部２４と異なる部分の厚さ寸法Ｔよりも大きく設定されている。側壁１８のうち底壁１７寄りの領域は、ケース１２内の内圧が上昇したときに、応力が集中しやすくなっている。そこで、サンプル１〜２３においては、側壁１８のうち底壁１７寄りの位置に肉厚部２４が形成されている。これにより、ケース１２内の内圧が上昇した場合でも、ケース１２の側壁１８が変形することを抑制することができる。

また、本実施形態によれば、底壁１７の周縁部には、底壁１７と側壁１８とが連結される隅部連結部２５が形成されており、隅部連結部２５の内面及び外面の双方又は一方には隅部曲面が形成されており、隅部曲面の曲率半径の、底壁１７の厚さ寸法に対する比の少なくとも一つは、１．３３〜４．６７である。

隅部連結部２５は、底壁１７の周縁部であって、底壁１７と側壁１８との境界に形成されている。このため、隅部連結部２５には、ケース１２内の内圧が上昇したときに応力が集中しやすくなっている。そこで、上記の構成においては、隅部連結部２５の内面に内側隅部曲面２７を形成し、隅部連結部２５の外面に外側隅部曲面２６を形成する構成とした、これにより、ケース１２内の内圧が上昇した場合でも、隅部連結部２５に応力が集中することが抑制されるので、ケース１２が変形することが抑制される。

更に、外側隅部曲面２６の曲率半径Ｑ１１、Ｑ１１、及び内側隅部曲面２７の曲率半径Ｑ２は、０．４０ｍｍ〜１．４０ｍｍとされている。そして、本実施形態においては、底壁１７の厚さ寸法は０．３０ｍｍとされている。これにより、曲率半径Ｑ１１、Ｑ１１、Ｑ２の、底壁１７の厚さ寸法に対する比は、１．３３〜４．６７とされる。この結果、隅部連結部２５に応力が集中することを一層抑制することができるので、ケース１２が変形することを更に抑制することができる。

＜他の実施形態＞
本明細書に記載された技術は、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、例えば次のような態様も含まれる。

本実施形態においては、蓄電素子はアルカリ蓄電池としたが、これに限られず、蓄電素子はキャパシタ、コンデンサでもよい。また、蓄電素子は、例えば、鉛蓄電池、リチウムイオン電池等、アルカリ蓄電池と異なる二次電池であってもよい。

本実施形態においては、側壁１８の厚さ寸法Ｔは、底壁１７の厚さ寸法Ｋよりも小さく設定されていたが、これに限られず、側壁１８の厚さ寸法Ｔは、底壁１７の厚さ寸法Ｋと同じか、又は、大きく設定されていてもよい。

本実施形態においては、側壁１８の外面には肉厚部２４が形成される構成としたが、肉厚部２４を設けない構成としてもよい。

本実施形態においては、隅部連結部２５の内面に内側隅部曲面２７が形成されて、且つ、隅部連結部２５の外面に外側隅部曲面２６が形成される構成としたが、これに限られず、隅部連結部２５の内面のみに内側隅部曲面２７が形成される構成としてもよく、また、隅部連結部２５の外面のみに外側隅部曲面２６が形成される構成としてもよい。

本実施形態においては、第２領域２２の外径Ｆ２は一定としたが、これに限られず、第２領域２２の外径Ｆ２は、任意の値に設定することができる。

本実施形態においては、第１領域２１の内面は、第３領域２３の外面よりも、軸線方向Ａについてケース１２の内方に位置する構成とした。また、第１領域２１の内面と、第３領域２３の内面とは、軸線方向Ａについて同じ高さ位置とされる構成としてもよい。

第２領域２２の直径Ｆ２の、第３領域２３の外径Ｆ３に対する比は、０．２０〜０．９５としてもよい。これにより、ケース１２の内圧が高くなった場合でも、底壁１７の第２領域２２が、軸線方向Ａについて下方に突出することを抑制することができる。これにより、全体として、ケース１２の変形を抑制することができる。

１０：電池１１：蓄電要素１２：ケース１７：底壁１８：側壁２１：第１領域２２：第２領域２３：第３領域２４：肉厚部２５：隅部連結部２６：外側隅部曲面２７：内側隅部曲面

Claims

蓄電要素と、
軸線方向に沿って延びる有底円筒形状をなすと共に内部に前記蓄電要素が収容されるケースと、を備えた蓄電素子であって、
前記ケースは、上方から見て円盤状をなす底壁と、前記底壁の側縁から立ち上がる側壁と、を備え、
前記底壁は、上方から見て前記底壁と同心円形状をなす第１領域と、前記第１領域よりも前記底壁の径方向の外方に位置して前記底壁と同心の環状をなす第２領域と、前記第２領域よりも前記底壁の径方向の外方に位置して前記底壁と同心の環状をなす第３領域と、を備え、
前記第２領域は前記第３領域よりも前記軸線方向について前記ケースの外方に突出しており、前記第１領域は前記第２領域よりも前記軸線方向について前記ケースの内方に突出しており、
前記第１領域の内面と、前記第３領域の内面とは、前記軸線方向について同じ高さ位置とされているか、又は、前記第１領域の内面は、前記第３領域の外面よりも、前記軸線方向について前記ケースの内方に位置しており、
前記側壁の外面には、前記底壁寄りの位置に、外方に突出する肉厚部が形成されており、
前記肉厚部の厚さ寸法は、前記側壁のうち前記肉厚部と異なる部分の厚さ寸法よりも大きく設定されている蓄電素子。
請求項１に記載の蓄電素子であって、
前記底壁の周縁部には、前記底壁と前記側壁とが連結される隅部連結部が形成されており、
前記隅部連結部の内面及び外面の双方又は一方には隅部曲面が形成されており、
前記隅部曲面の曲率半径の、前記底壁の厚さ寸法に対する比の少なくとも一つは、１．３３〜４．６７である蓄電素子。
蓄電要素と、
軸線方向に沿って延びる有底円筒形状をなすと共に内部に前記蓄電要素が収容されるケースと、を備えた蓄電素子であって、
前記ケースは、上方から見て円盤状をなす底壁と、前記底壁の側縁から立ち上がる側壁と、を備え、
前記底壁は、上方から見て前記底壁と同心円形状をなす第１領域と、前記第１領域よりも前記底壁の径方向の外方に位置して前記底壁と同心の環状をなす第２領域と、前記第２領域よりも前記底壁の径方向の外方に位置して前記底壁と同心の環状をなす第３領域と、を備え、
前記第２領域は前記第３領域よりも前記軸線方向について前記ケースの外方に突出しており、前記第１領域は前記第２領域よりも前記軸線方向について前記ケースの内方に突出しており、
前記第１領域の内面と、前記第３領域の内面とは、前記軸線方向について同じ高さ位置とされているか、又は、前記第１領域の内面は、前記第３領域の外面よりも、前記軸線方向について前記ケースの内方に位置しており、
前記底壁の周縁部には、前記底壁と前記側壁とが連結される隅部連結部が形成されており、
前記隅部連結部の内面及び外面の双方又は一方には隅部曲面が形成されており、
前記隅部曲面の曲率半径の、前記底壁の厚さ寸法に対する比の少なくとも一つは、１．３３〜４．６７である蓄電素子。
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の蓄電素子であって、
前記第１領域の直径の、前記第２領域の直径に対する比は、０．２０〜０．９５である蓄電素子。