JP6627547B2 - 蓄電素子 - Google Patents

Description

本発明は、容器を貫通する導電部材を備える蓄電素子に関する。

蓄電素子においては、容器内に電極体が収容されており、この電極体に電気的に接続された端子が容器から露出して設けられている。例えば、特許文献１に示されるように、容器の一部である蓋板を端子の軸部が貫通して、電極体に電気的に接続されている。そして、端子と蓋板との間には、絶縁体が介在しており、端子の軸部をかしめることで、絶縁体を端子と蓋板とに密着させて両者の絶縁性を確保している。

特開２００５−５６６４９号公報

ところで、蓄電素子においては、容器内部の内圧変化や、端子に対する引き抜き力が繰り返して生じるため、これらの繰り返しによって端子が蓋板に対して緩み、構造的に不安定になるおそれがある。このため、強度安定用の部材を別途、蓄電素子に設けることも考えられるが、部品点数が増加してしまい好ましくない。

このため、本発明の課題は、部品点数の増加を抑えつつ、構造上の安定性を高めることができる蓄電素子を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子は、容器と、集電体と、容器を貫通して集電体に接合された電極端子と、容器および電極端子の間に配置され、容器および電極端子とともに一体化された樹脂部材とを備え、容器は、電極端子が貫通される貫通孔を有し、電極端子における容器の内方部分には、貫通孔の軸方向から見たときに、樹脂部材側に突出し、当該樹脂部材に一体化された鍔部が設けられている。

この構成によれば、容器と電極端子とは樹脂部材に一体化されているので、部品点数を削減することができる。また、容器と電極端子と樹脂部材とが一体化されていることにより、強度を高めることができる。

そして、鍔部が樹脂部材側に突出して、樹脂部材に一体化されているので、外的負荷や、容器内が高圧になることなどによって、電極端子に対して外方に抜ける力が作用したとしても、鍔部が樹脂部材に引っかかって電極端子の抜けが抑制されている。

したがって、部品点数の増加を抑えつつ、構造上の安定性を高めることができる。

また、鍔部は、貫通孔の軸方向から見たときに、貫通孔よりも大きくてもよい。

この構成によれば、鍔部が貫通孔よりも大きいので、電極端子を外方に引き抜く外力がかかったとしても、容器の貫通孔をなす部位に局所的に負荷がかかるのではなく、鍔部を含めた全体に応力がかかる。このため、容器の変形を抑制することができる。つまり、より大きな外力に耐えられるようになる。

また、鍔部が貫通孔よりも大きいので、電極端子に対して外方に抜ける力が作用しても、鍔部が容器に引っかかるので電極端子の抜けを確実に抑制することができる。

さらに、前述したように、容器と電極端子と樹脂部材との強度が高められているために、鍔部が容器に引っかかったとしても、容器の変形を抑制することができる。

また、樹脂部材は、鍔部の底面を被覆する被覆部を有していてもよい。

この構成によれば、被覆部が鍔部の底面を被覆しているので、樹脂部材から電極端子が軸方向で脱落することを抑制することができる。

また、被覆部は、鍔部と集電体との間に配置されていてもよい。

この構成によれば、被覆部が鍔部と集電体との間に配置されているので、鍔部と集電体とが接触することを抑制することができる。例えば樹脂部材が絶縁性を有する場合には、鍔部と集電体とを確実に絶縁することができる。

また、電極端子における鍔部の内側部分は、集電体に接合される接合部であり、接合部は、容器の内方に向けて凸となる凸形状に形成されており、集電体には、隣接する部分よりも薄肉な薄肉部が接合部を囲んで形成されていてもよい。

ここで、種々の不具合によって、容器の内圧が急上昇したり、集電体や電極端子に過電流が流れたりする場合がある。しかし、この構成のように集電体に薄肉部が形成されていれば、内圧上昇や過電流が発生すると薄肉部が破断して電気的な接続を遮断する。薄肉部が破断したとしても、凸形状に形成されている接合部の凸方向が反転するものの、容器自体に影響を及ぼしにくい。

また、容器は、貫通孔の周縁の少なくとも一部であって、容器の内面および外面の一方に形成された凸部とを備えていてもよい。

この構成によれば、容器における貫通孔の周縁の少なくとも一部に、凸部が形成されているので、容器の変形を抑制することができる。

また、樹脂部材は、容器および集電体を貫通した状態で集電体と容器とを固定するカシメ部を有していてもよい。

この構成によれば、カシメ部で集電体と容器とが固定されているので、集電体を容器に対して強固に固定することができる。また、容器と樹脂部材とは一体化されて強度が高められた状態であるので、この樹脂部材のカシメ部を介して集電体が容器に固定されれば、集電体と容器とをより強固に固定することができる。

本発明によれば、部品点数の増加を抑えつつ、蓄電素子の構造上の安定性を高めることができる。

実施の形態に係る蓄電素子の外観を模式的に示す斜視図である。 実施の形態に係る蓄電素子の容器の容器本体を分離して蓄電素子が備える各構成要素を示す斜視図である。 実施の形態に係る蓋板の概略構成を示す斜視図である。 実施の形態に係る正極端子、蓋板、正極集電体および正極封止部材の固定構造を示す断面図である。 実施の形態に係る正極端子の概略構成を上方から示す斜視図である。 実施の形態に係る正極端子の概略構成を下方から示す斜視図である。 実施の形態に係る正極端子の概略構成を示す説明図である。 実施の形態に係る正極端子取付部の概略構成を示す平面図である。 実施の形態に係る正極端子取付部のインサート成形直後の状態を示す断面図である。 変形例１に係る蓋板の概略構成を示す断面図である。 変形例２に係る正極端子の概略構成を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る蓄電素子について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、製造工程およびその順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

（実施の形態）
まず、蓄電素子１０の構成について、説明する。

図１は、実施の形態に係る蓄電素子１０の外観を模式的に示す斜視図である。図２は、実施の形態に係る蓄電素子１０の容器１００の容器本体１１１を分離して、蓄電素子１０が備える各構成要素を示す斜視図である。

なお、これらの図では、Ｚ軸方向を上下方向として示しており、以下ではＺ軸方向を上下方向として説明する場合がある。また、使用態様によってはＺ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるため、Ｚ軸方向は上下方向となることには限定されない。以降の図においても、同様である。

蓄電素子１０は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。なお、蓄電素子１０は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。

図１および図２に示すように、蓄電素子１０は、容器１００と、正極端子２００および負極端子２０１と、正極集電体１２０および負極集電体１３０と、正極封止部材１５０および負極封止部材１６０と、電極体１４０とを備えている。

蓄電素子１０の容器１００の内部には電解液（非水電解質）などの液体が封入されているが、当該液体の図示は省略する。なお、容器１００に封入される電解液としては、蓄電素子１０の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく様々なものを選択することができる。

容器１００は、矩形筒状で底を備える容器本体１１１と、容器本体１１１の開口を閉塞する板状部材である蓋板１１０とで構成されている。また、容器１００は、正極集電体１２０、負極集電体１３０および電極体１４０等を内部に収容後、蓋板１１０と容器本体１１１とが溶接等されることにより、内部を密封することができるものとなっている。なお、蓋板１１０および容器本体１１１の材質は、特に限定されないが、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、メッキ鋼板など溶接可能な金属であるのが好ましい。

電極体１４０は、正極と負極とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる部材である。正極は、アルミニウムやアルミニウム合金などからなる長尺帯状の金属箔である正極基材箔上に正極活物質層が形成されたものである。また、負極は、銅や銅合金などからなる長尺帯状の金属箔である負極基材箔上に負極活物質層が形成されたものである。また、セパレータは、樹脂からなる微多孔性のシートである。

ここで、正極活物質層に用いられる正極活物質、または負極活物質層に用いられる負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質または負極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。

そして、電極体１４０は、負極と正極との間にセパレータが挟み込まれるように層状に配置されたものが巻き回されて形成され、正極集電体１２０および負極集電体１３０と電気的に接続されている。なお、図２では、電極体１４０として断面が長円形状のものを示したが、円形状または楕円形状でもよい。また、電極体１４０の形状は巻回型に限らず、平板状極板を積層した積層型であってもよい。

正極端子２００は、容器１００の外方に配置され、電極体１４０の正極に電気的に接続された外部端子である。正極端子２００は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などで形成されている。また、負極端子２０１は、容器１００の外方に配置され、電極体１４０の負極に電気的に接続された外部端子である。負極端子２０１は、銅又は銅合金などで形成されている。正極端子２００および負極端子２０１は、電極体１４０に蓄えられている電気を蓄電素子１０の外部空間に導出し、また、電極体１４０に電気を蓄えるために蓄電素子１０の内部空間に電気を導入するための導電性の電極端子である。また、正極端子２００および負極端子２０１は、正極封止部材１５０および負極封止部材１６０を介して蓋板１１０に取り付けられている。正極端子２００および負極端子２０１の詳細な構造については、後述する。

正極集電体１２０および負極集電体１３０は、容器１００の内方、つまり、蓋板１１０の内表面（Ｚ軸方向マイナス側の面）に配置される。具体的には、正極集電体１２０は、電極体１４０の正極と容器本体１１１の側壁との間に配置され、正極端子２００と電極体１４０の正極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。負極集電体１３０は、電極体１４０の負極と容器本体１１１の側壁との間に配置され、負極端子２０１と電極体１４０の負極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。

なお、正極集電体１２０は、電極体１４０の正極基材箔と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金などで形成されている。また、負極集電体１３０は、電極体１４０の負極基材箔と同様、銅または銅合金などで形成されている。

正極封止部材１５０および負極封止部材１６０は、正極端子２００および負極端子２０１と、蓋板１１０との間に少なくともその一部が配置される絶縁体である。具体的には、正極封止部材１５０は、正極端子２００の一部を露出した状態で正極端子２００を保持している。同様に、負極封止部材１６０は、負極端子２０１の一部を露出した状態で負極端子２０１を保持している。そして、正極封止部材１５０は蓋板１１０と正極端子２００とを含むように、例えばインサート成形によって一体成形されている。同様に、負極封止部材１６０は蓋板１１０と負極端子２０１とを含むように、インサート成形によって一体成形されている。つまり、正極封止部材１５０と、負極封止部材１６０と、蓋板１１０と、正極端子２００と、負極端子２０１とは、インサート成形によって一体化されたインサート成形体である。このため、正極封止部材１５０および負極封止部材１６０は、インサート成形可能な樹脂から形成された樹脂部材である。樹脂としては、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、フェノール樹脂などが挙げられる。また、樹脂部材は、一種類の樹脂材料からなるものだけでなく、複数の樹脂材料を組み合わせたもの、樹脂材料とエラストマー材料とを組み合わせたもの、樹脂材料に粒子状または繊維状の無機材料を添加したものから形成されていてもよい。また、正極封止部材１５０および負極封止部材１６０は、蓋板１１０よりも剛性が低く、かつ、絶縁性の部材で形成されているのがよい。

次に、蓋板１１０について説明する。

図３は、実施の形態に係る蓋板１１０の概略構成を示す斜視図である。

図３に示すように、蓋板１１０は、上面視略矩形状の板体であり、その各角部がＲ形状に形成されている。なお、以降の説明においては、「平面視」とは、蓋板１１０の上面（外面）を平面視したときを示す。

蓋板１１０には、ガス排出弁１１２、注液口１１３、正極端子取付部１１４および負極端子取付部１１５が形成されている。

ガス排出弁１１２は、蓋板１１０の中央部に平面視長円状に形成されており、他の部分よりも薄肉に形成されている。ガス排出弁１１２は、容器１００の内圧が上昇した場合に開放されることで、容器１００の内部のガスを放出する役割を有する。

注液口１１３は、蓄電素子１０の製造時に電解液を注液するための貫通孔である。注液口１１３は、蓋板１１０が容器本体１１１に取り付けられてから、電解液の注液後に注液栓（図示省略）が嵌め合わされて、塞がれる。

正極端子取付部１１４は、正極端子２００、正極封止部材１５０および正極集電体１２０が取り付けられる部位であり、蓋板１１０の一端部に形成されている。負極端子取付部１１５は、負極端子２０１、負極封止部材１６０および負極集電体１３０が取り付けられる部位であり、蓋板１１０の他端部に形成されている。

次に、正極端子２００、蓋板１１０、正極集電体１２０および正極封止部材１５０の固定構造について詳細に説明する。

図４は、実施の形態に係る正極端子２００、蓋板１１０、正極集電体１２０および正極封止部材１５０の固定構造を示す断面図である。図４は、図２におけるＩＶ−ＩＶ線を含むＺＸ平面から見た断面図である。

図４に示すように、正極端子２００が正極封止部材１５０に収容された状態で蓋板１１０に取り付けられており、さらに正極端子２００および正極封止部材１５０に正極集電体１２０が取り付けられることで、これらが一体的に固定されている。

まず、各部材の具体的な構成について説明する。

図５は、実施の形態に係る正極端子２００の概略構成を上方から示す斜視図である。図６は、実施の形態に係る正極端子２００の概略構成を下方から示す斜視図である。図７は、実施の形態に係る正極端子２００の概略構成を示す説明図であり、図７の（ａ）は正面図、図７の（ｂ）は側面図である。

図５〜図７に示すように、正極端子２００は、端子本体部２０２と、端子本体部２０２の周囲から外方に向けて突出する鍔部２０３とを備える。

端子本体部２０２は、平面視長円形状の有底筒体であり、上端部が開放し、他端部が閉塞されている。端子本体部２０２の上端部は、外周側が低く、内周側が高い二段形状に形成されている。この高い部分を突端部２０７とする。この突端部２０７を、図示しないバスバーの孔部に嵌め合わせて、互いの境界線上を溶接することで、バスバーと正極端子２００とを接続する。

また、中空部分２０４の下端部には、当該中空部分２０４の全周にわたって、切り欠き２０５が形成されている。切り欠き２０５は鍔部２０３に対応した位置に形成されている。

鍔部２０３は、平面視長円形状に形成されており、端子本体部２０２の全周にわたって均等に突出している。平面視で鍔部２０３の内方には、端子本体部２０２の他端部である底部２０６が配置されている。底部２０６は、平面視で鍔部２０３を小さくした長円形状である。底部２０６は、鍔部２０３よりも下方に突出した凸形状となっている。つまり正極端子２００が蓋板１１０に一体化されて、当該蓋板１１０が容器本体１１１に組み付けられると、底部２０６は、容器１００の内方に向けて凸となる。

図８は、実施の形態に係る正極端子取付部１１４の概略構成を示す平面図である。

図４および図８に示すように、蓋板１１０の正極端子取付部１１４は、第１孔部１１８と、第２孔部１１９とを備えている。第１孔部１１８は、蓋板１１０の一端部側に位置しており、第２孔部１１９は、蓋板１１０の中央側に位置している。

第１孔部１１８は、第１貫通孔１１８１と、第１段差部１１８２とを備えている。第１貫通孔１１８１は、正極封止部材１５０が貫通する平面視円形状の貫通孔である。

第１段差部１１８２は、第１貫通孔１１８１の全周を囲むように、当該第１貫通孔１１８１と同心の円形状に形成されており、その中央に第１貫通孔１１８１が形成されている。つまり、第１段差部１１８２は、第１貫通孔１１８１の外周部に配置されている。なお、第１段差部１１８２は、第１貫通孔１１８１の周縁の少なくとも一部に形成されていればよいが、全周に形成されていることが強度の面で好ましい。

第１段差部１１８２は、蓋板１１０の一方の主面に形成された第１凹部１１８３と、蓋板１１０の他方の主面に形成された第１凸部１１８４とを備えている。ここで、蓋板１１０の一方の主面は、蓋板１１０が容器本体１１１に取り付けられた際に容器１００の外面となり、蓋板１１０の他方の主面は、蓋板１１０が容器本体１１１に取り付けられた際に容器１００の内面となる。このため、第１凸部１１８４は、容器１００の内方に向けて凸となる凸形状となっている。そして、第１凹部１１８３と、第１凸部１１８４とはそれぞれ対向して配置されている。図４に示すように、第１凹部１１８３の内径Ｈ１と第１凸部１１８４の外径Ｈ２とは、ほぼ同等である。図８では、第１凹部１１８３に対して第１凸部１１８４は平面視で重なっている。つまり、蓋板１１０を平面視したときの第１凹部１１８３と第１凸部１１８４との形状（平面視形状）は一致している。また、ここで言う「一致」とは、第１凹部１１８３と第１凸部１１８４との平面視形状が完全に一致していなくとも、それらの平面視形状がわずかに異なっている場合も含む。この場合、第１凹部１１８３と第１凸部１１８４との寸法差は、第１段差部１１８２を半抜き加工で形成する場合に許容される範囲に収まっていればよい。

第２孔部１１９は、図４および図７に示すように、第２貫通孔１１９１と、第２段差部１１９２とを備えている。第２貫通孔１１９１は、正極封止部材１５０と、正極端子２００とが貫通する平面視長円形状の貫通孔である。第２貫通孔１１９１の軸方向から見たときに、第２貫通孔１１９１よりも鍔部２０３は大きい。鍔部２０３は全体にわたって第２貫通孔１１９１よりも大きい方が好ましいが、部分的に大きくとも構わない。このため、鍔部２０３の平面視形状は、上述した円形状以外であってもよい。鍔部２０３のその他の平面視形状としては、例えば、多角形状、歯車形状、長円形状などが挙げられる。

第２段差部１１９２は、第２貫通孔１１９１の全周を囲むように、当該第２貫通孔１１９１の全周にわたって均等に大きい長円形状に形成されており、その中央に第２貫通孔１１９１が形成されている。つまり、第２段差部１１９２は、第２貫通孔１１９１の外周部に配置されている。なお、第２段差部１１９２は、第２貫通孔１１９１の周縁の少なくとも一部に形成されていればよいが、全周に形成されていることが強度面で好ましい。

第２段差部１１９２は、蓋板１１０の一方の主面に形成された第２凹部１１９３と、蓋板１１０の他方の主面に形成された第２凸部１１９４とを備えている。このため、第２凸部１１９４は、容器１００の内方に向けて凸となる凸形状となっている。そして、第２凹部１１９３と、第２凸部１１９４とはそれぞれ対向して配置されている。図８に示すように、第２凹部１１９３の内縁形状と、第２凸部１１９４の外縁形状とは、ほぼ同等であり、第２凹部１１９３に対して第２凸部１１９４は平面視で重なっている。つまり、蓋板１１０を平面視したときの第２凹部１１９３と第２凸部１１９４との形状（平面視形状）は一致している。なお、ここでの第２凹部１１９３と第２凸部１１９４との平面視形状に対する「一致」も、上述した第１凹部１１８３と第１凸部１１８４との平面視形状に対する「一致」と同じ意味である。つまり、第２凹部１１９３と第２凸部１１９４との寸法差は、第２段差部１１９２を半抜き加工で形成する場合に許容される範囲に収まっていればよい。

なお、ここでは、蓋板１１０の一方の主面に凹部（第１凹部１１８３、第２凹部１１９３）が形成され、他方の主面に凸部（第１凸部１１８４、第２凸部１１９４）が形成されている場合を示しているが、凹部が上記の他方の主面に形成され、凸部が上記の一方の主面に形成されてもよい。

正極集電体１２０は、図２および図４に示すように、集電体本体部１２１と、電極体接続部１２２とを一体的に有している。

集電体本体部１２１は、正極端子２００が接続される部位である。具体的には、集電体本体部１２１は、上段部１２３と、上段部１２３よりも一段下方に配置された下段部１２４とを備える板状部である。上段部１２３には、正極封止部材１５０が貫通する貫通孔１２５が形成されている。

下段部１２４の下面には、正極端子２０６の底部２０６よりも大きい平面視長円形状の凹部１２６が形成されている。凹部１２６の底面には、底部２０６よりも小さい平面視長円形状の貫通孔１２７が形成されている。また、凹部１２６の底面には、この貫通孔１２７を全周にわたって囲むように薄肉部１２８が形成されている。薄肉部１２８は、底部２０６よりも大きい平面視長円形状に形成されている。薄肉部１２８は、例えば刻印加工や切削加工などによって形成された、断面形状が三角形状の切り欠きであり、当該薄肉部１２８に隣接する部分よりも薄肉となっている。薄肉部１２８は、容器１００の内圧が急上昇したり、正極集電体１２０や正極端子２００に過電流が流れたりすると破断して、電気的な接続を遮断する。薄肉部１２８は、貫通孔１２７を全周にわたって連続的に囲っていてもよいし、断続的に囲っていてもよい。

ここで、上述したように、底部２０６の平面視形状は、薄肉部１２８の平面視形状よりも小さく、貫通孔１２７の平面視形状よりも大きい。このため、集電体本体部１２１の上面には、薄肉部１２８よりも内側であって、貫通孔１２７よりも外側の領域に、正極端子２００の底部２０６を配置して接合することができる。この接合には、例えばレーザ溶接などの貫通溶接が用いられている。つまり、正極端子２００の底部２０６は、正極集電体１２０に接合される接合部であり、薄肉部１２８によって囲まれている。薄肉部１２８が破断すると、正極端子２００の底部２０６の凸方向が反転することになる。具体的には、通常時においては、底部２０６は、容器１００の内方に向けて凸となっているが、薄肉部１２８が破断すると、容器１００の外方に向けて凸となる。

電極体接続部１２２は、電極体１４０の正極に電気的に接続される長尺状の脚である。電極体接続部１２２は、集電体本体部１２１の上段部１２３に連続して形成されており、電極体１４０の正極に固定されている。

正極封止部材１５０は、図４に示すように、樹脂部材からなる一体物であり、固定部１５２と端子収容部１５３とを一体的に備えている。

固定部１５２は、蓋板１１０の第１貫通孔１１８１に貫通した状態で、正極集電体１２０を固定している。具体的には、固定部１５２は、蓋板１１０の第１孔部１１８に密着し、かつ正極集電体１２０の集電体本体部１２１に密着している。これにより、固定部１５２は、蓋板１１０と正極集電体１２０とを一体化している。固定部１５２は、集電体本体部１２１の貫通孔１２５を貫通し、集電体本体部１２１に熱カシメされたカシメ部１５４を有する。カシメ部１５４は、平面視で貫通孔１２５よりも大きくなるように、上段部１２３の下面に沿って、貫通孔１２５の外周縁から外方に突出した形状となっている。このカシメ部１５４が熱カシメによって形成されているので、正極集電体１２０の貫通孔１２５の周囲に対してカシメ部１５４が密着することになる。

端子収容部１５３は、正極端子２００の上端部および下端部を露出した状態で、正極端子２００を保持している。具体的には、端子収容部１５３は、蓋板１１０の第２貫通孔１１９１を貫通した状態の正極端子２００に密着し、かつ蓋板１１０の第２孔部１１９に密着している。これにより、端子収容部１５３は、蓋板１１０と正極端子２００とを一体化している。端子収容部１５３は、正極端子２００の突端部２０７と、底部２０６とを露出し、正極端子２００における他の部分に密着している。したがって、正極端子２００の鍔部２０３は、正極封止部材１５０に一体化されて被覆されることになる。正極封止部材１５０における鍔部２０３を被覆する部分を被覆部１５６とする。正極封止部材１５０は、前述したように、樹脂部材からなる一体物であるので、被覆部１５６も、一体物である正極封止部材１５０の一部である。また、被覆部１５６は、鍔部２０３の上面と、側面と、底面とに密着し、これらを被覆している。被覆部１５６の一部は、鍔部２０３と集電体本体部１２１との間に配置されている。これによって、正極端子２００が端子収容部１５３から脱落することを抑制している。

そして、正極封止部材１５０におけるＺ軸方向での中段部分は、蓋板１１０と正極集電体１２０との間に介在する介在部１５７である。介在部１５７によって、蓋板１１０と正極集電体１２０との絶縁性が確保されている。

なお、上記においては、正極側の正極端子２００、蓋板１１０、正極集電体１２０および正極封止部材１５０の固定構造について説明したが、負極側の固定構造においても概ね正極側同じである。ここでは、負極側の固定構造において、正極側と異なる箇所について説明する。

負極側の固定構造において正極側と異なる箇所は、具体的には負極端子２０１である。負極端子２０１は、負極集電体１３０に対してかしめられて接合された構造を有する。このため、負極端子２０１においては、正極端子２００の切り欠き２０５や底部２０６が設けられていない。

なお、負極側においても、正極側と同等の固定構造を採用することも可能である。

次に、本実施の形態に係る蓄電素子１０の製造方法について説明する。

まず、蓋板１１０の製造方法について説明する。

蓋板１１０となる板体に対してガス排出弁１１２と、注液口１１３とを予め形成しておく。同様に、板体に対して正極側および負極側の第１貫通孔１１８１と、第２貫通孔１１９１とを予め形成しておく。その後、板体に対して、半抜き加工を施すことによって、正極側および負極側に第１段差部１１８２および第２段差部１１９２を形成することで、正極端子取付部１１４と負極端子取付部１１５とを形成する。これにより、図３に示す蓋板１１０が形成される。

次いで、蓋板１１０と正極端子２００と負極端子２０１とに対して、正極封止部材１５０と負極封止部材１６０とをインサート成形することによって、蓋板１１０、正極端子２００、負極端子２０１、正極封止部材１５０および負極封止部材１６０が一体化され、インサート成形体となる。

図９は、実施の形態に係る正極端子取付部１１４のインサート成形直後の状態を示す断面図である。

図９に示すように、インサート成形直後、つまり熱カシメ前の状態においては、カシメ部１５４となる部分は筒状部１５４ａとなっている。この筒状部１５４ａを、正極集電体１２０の貫通孔１２５内に挿入してから、当該筒状部１５４ａを熱カシメすることにより、カシメ部１５４が形成される。また、正極端子２００と、正極集電体１２０とがレーザ溶接されることによって、正極端子取付部１１４周辺は、図４に示す状態となる。

一方、負極側においても、熱カシメおよびかしめによって負極集電体１３０が、負極封止部材１６０および負極端子２０１に接合される。

その後、正極集電体１２０に電極体１４０の正極を取り付けるとともに、負極集電体１３０に電極体１４０の負極を取り付ける。

その後、図２に示す状態から、電極体１４０を絶縁シート（図示せず）で覆い、容器１００の容器本体１１１に収容して、容器本体１１１に蓋板１１０を溶接して、容器１００を組み立てる。次いで、注液口１１３から電解液を注液した後、注液栓を蓋板１１０に溶接して注液口１１３を塞ぐことで、図１に示す蓄電素子１０が製造される。

以上のように、本実施の形態によれば、容器１００の蓋板１１０と正極端子２００とは正極封止部材１５０に一体化されているので、部品点数を削減することができる。また、蓋板１１０と正極端子２００と正極封止部材１５０とが一体化されていることにより、強度を高めることができる。

そして、正極端子２００の鍔部２０３が正極封止部材１５０側に突出して、正極封止部材１５０に一体化されているので、外的負荷や、容器１００内が高圧になることなどによって、正極端子２００に対して外方に抜ける力が作用したとしても、鍔部２０３が正極封止部材１５０に引っかかって正極端子２００の抜けを抑制することができる。

したがって、部品点数の増加を抑えつつ、蓄電素子１０の構造上の安定性を高めることができる。

また、蓋板１１０の第２貫通孔１１９１よりも鍔部２０３が大きいので、正極端子２００を外方に引き抜く外力がかかったとしても、蓋板１１０の第２貫通孔１１９１をなす部位に局所的に負荷がかかるのではなく、鍔部２０３を含めた全体に応力がかかる。このため、蓋板１１０の変形を抑制することができる。つまり、より大きな外力に耐えられるようになる。

また、被覆部１５６が鍔部２０３の底面を被覆しているので、正極封止部材１５０から正極端子２００が軸方向で脱落することを抑制することができる。

また、被覆部１５６が鍔部２０３と正極集電体１２０との間に配置されているので、鍔部２０３と正極集電体１２０とが接触することを抑制することができる。本実施の形態のように、正極封止部材１５０が絶縁性を有する場合には、鍔部２０３と正極集電体１２０とを確実に絶縁することができる。

また、種々の不具合によって、容器１００の内圧が急上昇したり、正極集電体１２０や正極端子２００に過電流が流れたりする場合がある。しかし、正極集電体１２０に薄肉部１２８が形成されているために、内圧上昇や過電流が発生すると薄肉部１２８が破断して電気的な接続を遮断する。薄肉部１２８が破断すると凸形状に形成されている底部２０６の凸方向が反転する。この反転によって物理的な負荷が発生するが蓋板１１０と正極端子２００との間に正極封止部材１５０が介在しているために、当該負荷が蓋板１１０自体に影響を及ぼしにくい。

また、蓋板１１０の第２貫通孔１１９１における周縁の少なくとも一部に、第２凸部１１９４が形成されているので、蓋板１１０の変形を抑制することができる。

また、蓋板１１０の第１貫通孔１１８１における周縁の少なくとも一部に、第１凸部１１８４が形成されているので、蓋板１１０の変形を抑制することができる。

また、カシメ部１５４で正極集電体１２０と蓋板１１０とが固定されているので、正極集電体１２０を蓋板１１０に対して強固に固定することができる。また、蓋板１１０と正極封止部材１５０とは一体化されて強度が高められた状態であるので、この正極封止部材１５０のカシメ部１５４を介して正極集電体１２０が蓋板１１０に固定されれば、正極集電体１２０と蓋板１１０とをより強固に固定することができる。

また、カシメ部１５４が熱カシメにより形成されているので、カシメ部１５４と正極集電体１２０との密着性を高めることができる。なお、カシメ部１５４を熱カシメ以外のカシメによって形成することも可能である。具体的には、カシメ部１５４は、樹脂を塑性変形させることによって形成された部位であり、熱によって変形させたものであっても、熱以外の変形で塑性変形させたものであってもよい。

また、正極集電体１２０が正極端子２００に接合されるとともに、カシメ部１５４を介して蓋板１１０にも固定されているので、正極集電体１２０と正極端子２００との接合を長期にわたって安定して維持することができる。

また、蓋板１１０と正極集電体１２０との間に、正極封止部材１５０の介在部１５７が配置されているので、蓋板１１０と正極集電体１２０との間に別途、絶縁性の部材を介在させる場合と比べても、部品点数を抑制することができる。

（変形例１）
次に、上記実施の形態に係る変形例１について説明する。上記実施の形態では、蓋板１１０に第１段差部１１８２と第２段差部１１９２とが設けられている場合を例示して説明した。しかし、第１段差部や第２段差部は蓋板に形成されていなくてもよい。

図１０は、変形例１に係る蓋板１１０Ａの概略構成を示す断面図であり、図４に対応している。なお、以下の説明においては、上記実施の形態と同等の部分においては、同じ符号を付してその説明を省略する場合がある。

図１０に示すように、変形例１に係る蓋板１１０Ａは、平板であり、所定の位置に第１貫通孔１１８１と、第２貫通孔１１９１とが形成されてはいるものの、第１段差部や第２段差部は形成されていない。このため、蓋板１１０Ａの製造工程を短縮化することが可能である。なお、強度面や、製造効率面などの様々な観点から、必要に応じて第１段差部と第２段差部との少なくとも一方を蓋板に形成してもよい。

（変形例２）
次に、上記実施の形態に係る変形例２について説明する。上記実施の形態では、正極端子２００の端子本体部２０２が有底筒体であり、その突端部２０７をバスバーの孔部に嵌め合わす場合を例示して説明した。しかし、正極端子の中空部分が閉塞されていて、その閉塞された部分にバスバーを接合するようにしてもよい。

図１１は、変形例２に係る正極端子２００Ｂの概略構成を示す断面図である。

図１１に示すように、変形例２に係る正極端子２００Ｂは、端子本体部２０２ｂの中空部分２０４ｂの上部が閉塞部２０７ｂによって閉塞されている。閉塞部２０７ｂは、端子本体部２０２ｂおよび鍔部２０３ｂとともに、例えば絞り加工や鋳造等によって成形されている。この成形直後においては、底部２０６ｂは、端子本体部２０２ｂから分離されており、底部２０６ｂは、中空部分２０４ｂの下部を閉塞するように端子本体部２０２ｂに対して取り付けられている。具体的には、底部２０６ｂは、溶接などによって端子本体部２０２ｂに取り付けられている。これにより、端子本体部２０２ｂ、鍔部２０３ｂ、閉塞部２０７ｂおよび底部２０６ｂが一体化されている。蓄電素子の組立後においては、正極端子２００Ｂの閉塞部２０７ｂに対してバスバーが接合される。

（他の実施の形態）
以上、本発明の実施の形態およびその変形例に係る蓄電素子について説明したが、本発明は、上記実施の形態およびその変形例に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態およびその変形例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

例えば、上記実施の形態では、蓄電素子１０は、１つの電極体１４０を備えていることとしたが、複数の電極体を備えている構成でもかまわない。

また、上記実施の形態では、第１段差部１１８２および第２段差部１１９２が半抜き加工によって形成される場合を例示して説明した。しかし、第１段差部１１８２および第２段差部１１９２の加工方法はこれに限定されるものではない。例えば、絞り加工などの他のプレス加工であっても構わない。また、プレス加工でなくとも、鋳造、切削加工などの他の工法で、第１段差部１１８２および第２段差部１１９２を有する蓋板１１０を形成してもよい。

また、上記実施の形態では、内圧上昇や過電流が発生した際に電気的な接続を遮断するため、正極集電体１２０に薄肉部１２８を形成している。しかし、電気的な遮断が不要である場合には、薄肉部１２８を設けなくともよい。この場合、正極集電体１２０に対して、正極端子２００をかしめることによって一体化することが可能となる。

また、上記実施の形態では、正極側を例示して、本発明の特徴となる部分の具体的な構成について説明したが、負極側においても同様の構成が適用されていることはもちろんである。なお、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、正極側と負極側とが異なる構成であってもよい。

また、上記実施の形態および上記変形例を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子等に適用できる。

１０ 蓄電素子
１００ 容器
１１０，１１０Ａ 蓋板
１１１ 容器本体
１１２ ガス排出弁
１１３ 注液口
１１４ 正極端子取付部
１１５ 負極端子取付部
１１８ 第１孔部
１１９ 第２孔部
１２０ 正極集電体（集電体）
１２１ 集電体本体部
１２２ 電極体接続部
１２３ 上段部
１２４ 下段部
１２５，１２７ 貫通孔
１２６ 凹部
１２８ 薄肉部
１３０ 負極集電体
１４０ 電極体
１５０ 正極封止部材（樹脂部材）
１５２ 固定部
１５３ 端子収容部
１５４ カシメ部
１５４ａ 筒状部
１５６ 被覆部
１５７ 介在部
１６０ 負極封止部材
２００，２００Ｂ 正極端子（電極端子）
２０１ 負極端子
２０２，２０２ｂ 端子本体部
２０３，２０３ｂ 鍔部
２０４，２０４ｂ 中空部分
２０５ 切り欠き
２０６，２０６ｂ 底部（接合部）
２０７ 突端部
２０７ｂ 閉塞部
１１８１ 第１貫通孔
１１８２ 第１段差部
１１８３ 第１凹部
１１８４ 第１凸部
１１９１ 第２貫通孔（貫通孔）
１１９２ 第２段差部
１１９３ 第２凹部
１１９４ 第２凸部（凸部）
Ｈ１ 第１凹部の内径
Ｈ２ 第１凸部の外径

Claims (6)

1. 容器と、
   集電体と、
   前記容器を貫通して前記集電体に接合された電極端子と、
   前記容器および前記電極端子の間に配置され、前記容器および前記電極端子とともに一体化された樹脂部材とを備え、
   前記容器は、前記電極端子が貫通される貫通孔を有し、
   前記電極端子における前記容器の内方部分には、前記貫通孔の軸方向から見たときに、前記樹脂部材側に突出し、当該樹脂部材に一体化された鍔部が設けられており、
   前記樹脂部材は、前記鍔部の底面を被覆する被覆部を有する
   蓄電素子。
2. 前記鍔部は、前記貫通孔の軸方向から見たときに、前記貫通孔よりも大きい
   請求項１に記載の蓄電素子。
3. 前記被覆部は、前記鍔部と前記集電体との間に配置されている
   請求項１または２に記載の蓄電素子。
4. 前記電極端子における前記鍔部の内側部分は、前記集電体に接合される接合部であり、
   前記接合部は、前記容器の内方に向けて凸となる凸形状に形成されており、
   前記集電体には、隣接する部分よりも薄肉な薄肉部が前記接合部を囲んで形成されている
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄電素子。
5. 前記容器は、前記貫通孔の周縁の少なくとも一部であって、前記容器の内面および外面の一方に形成された凸部とを備える
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄電素子。
6. 前記樹脂部材は、前記容器および前記集電体を貫通した状態で前記集電体と前記容器とを固定するカシメ部を有する
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の蓄電素子。

Images