JP6662652B2 - 二次電池及び絶縁体の成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、外部端子を備える二次電池、及び外部端子を支持する集電端子と二次電池のケースとの絶縁に用いられる絶縁体の成形方法に関する。

従来、二次電池を高容量、高出力とするため、複数の電池をバスバーで接続した組電池が知られている。バスバーは、電池の外部端子から突出する接続端子にナットを締結することにより外部端子に電気的かつ機械的に固定されるが、バスバーを介して外部端子に上下・左右方向の外力が加わると、外部端子を二次電池に支持する電極であって電池内部から電気を引き出す集電端子に大きな負荷がかかるおそれがある。そこで、集電端子にかかる負荷を軽減させる技術の一例が特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載の二次電池は、発電要素を収容する有底筒状の電池ケースの蓋体の外部に設けられ、他の電池との接続に用いられる接続端子（端子電極）と、蓋体を貫通して発電要素の電力を電池ケースの外部に取り出すための集電端子と、集電端子に取り付けられて接続端子（端子電極）を支持する外部端子（接続電極）とを有している。外部端子（接続電極）は、電池ケースの外部に設けられ、接続端子（端子電極）が接続される第１の平板部と、集電端子が接続される第２の平板部とを段違いに有している。第１及び第２の平板部は、外部端子（接続電極）の板厚方向に対して直交する直交方向視において、重なる領域を有する。

国際公開第ＷＯ２０１３／０３０８６９号

特許文献１に記載の技術によれば、外部端子（接続電極）を通じて集電端子に印加される負荷が接続端子（端子電極）と集電端子との間に外部端子（接続電極）が介在することで軽減されるようになる。

ところで、接続端子、集電端子及び外部端子は、電池ケース等に対して絶縁性を確保する必要があるため、電池ケースとの間に絶縁体を設ける必要がある。また、電池ケース内側から外側に延出される集電端子は、電池ケースを密閉するため、電池ケースの蓋との間に設けられたガスケットを所定の圧力で挟み込んでシールする。よって、集電端子は、電池ケースの内側部分から電池ケース外側の先端までの間にガスケット、電池ケースの蓋、絶縁体及び外部端子を所定の圧力で挟み込んでいる。このとき、絶縁材料である樹脂から樹脂成形される絶縁体は、集電端子が貫通する貫通孔にウェルドラインを有する一方、当該ウェルドラインの部分の強度は相対的に低いにもかかわらず、挿通させた集電端子から所定の圧力が印加されるため耐久性に対する懸念がある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、外部端子を支持する集電端子から所定の圧力が印加される貫通孔を有して樹脂成形される場合であれ、印加される圧力に対する貫通孔の耐性を維持することができる絶縁体を備える二次電池、及び二次電池に用いられる当該絶縁体の成形方法を提供することにある。

上記課題を解決する二次電池は、電池ケースと、蓋体と、前記蓋体を貫通する、発電要素の電力を前記電池ケースの外部に取り出す集電端子と、前記集電端子に接続され、前記蓋体上部に配置される外部端子と、前記外部端子に接続され、外部との接続に用いられる接続端子と、前記集電端子と前記蓋体との間に設けられ、前記蓋体下部に配置される平面部と、前記平面部に前記集電端子が貫通する貫通孔を有するガスケットであって、その貫通孔に連続する内周面を前記集電端子の外周面に当接させる筒状当接部を有するガスケットと、前記蓋体と前記外部端子との間に設けられ、前記集電端子が貫通する貫通孔を有する絶縁体と、前記ガスケットの筒状当接部の外側で前記蓋体下部と前記ガスケットの平面部との間に挟まれる環状の封止部材と、を備え、前記絶縁体は、樹脂成形品であり、前記絶縁体の貫通孔に開口する２つの端部のうち少なくとも一方の端部は、内周が大きく形成され、その大きく形成された部分の幅は、前記貫通孔の貫通する方向に直交する方向に対して前記ガスケットの貫通孔の内周面から前記封止部材の内周までの間の長さ以下であることを特徴とする。

射出成形された絶縁体は、貫通孔の周囲のどこかに左右から流れてきた樹脂が合流した部分であるウェルドラインが形成されるが、ウェルドラインは他の部分に対して相対的に強度が低く、特に、樹脂の回り込みに最も時間を要する貫通孔の内周面近傍の強度がより低下する傾向にある。一方、二次電池の絶縁体は、貫通孔を貫通する集電端子により貫通方向に締め付けられるため、貫通孔に近い位置に高い圧力が印加される。

この点、こうした構造によれば、絶縁体の貫通孔の端部は内周が大きくなり凹む分だけウェルドラインの最も耐圧性の低い部分への集電端子からの与圧を抑制できひび割れ等が生じるおそれが抑制される。

また、絶縁体は、貫通孔を成形する型の当接部分に沿ってバリが発生する。そこで型として、貫通孔の端部を大きくする外周部の部分にピンを差し込む形状の成形型を用いることでバリが、貫通孔の内径を小さくする方向ではなく、貫通方向に沿う方向に発生するため、バリにより内径が縮小されることが抑制される。これにより、貫通孔への集電端子の組み付け不具合の発生が抑制される。なお、貫通方向に沿う方向にバリが発生するが、段差に応じて貫通方向にも後退しているため、バリが絶縁体と貫通方向に重なり合う他の部材に突き当たることによる組み付け不具合の発生が抑制される。

さらに、絶縁体の端部の大きく形成された部分が貫通方向に封止部材の内周よりも大きいと封止部材に挟まれる圧力が弱まるおそれがある。この点、貫通孔端部の大きくされた部分の幅が、貫通孔の内周面から封止部材の内周までの間の長さ以下であるため、封止部材に挟まれる圧力が充分に伝達されてガスケットと蓋体との間の密閉性が良好に維持される。

好ましい構成として、前記大きく形成された部分の幅は、前記貫通孔の貫通する方向に直交する方向に対する前記ガスケットの筒状当接部の幅以下である。
このような構成によれば、封止部材が筒状当接部に接するように配されている場合でも、封止部材に挟まれる圧力が伝達される。また、絶縁体とガスケットとの間に生じる隙間を小さくすることができる。

好ましい構成として、前記大きく形成された部分は、前記絶縁体の貫通孔の端部に段差として設けられている。
このような構成によれば、射出成形用の型の作成が容易である。

好ましい構成として、前記大きく形成された部分は、前記絶縁体の貫通孔の中心に向かって狭くなるテーパ面として設けられている。
このような構成によれば、射出成型用の型に角が少ないため成形が容易である。

好ましい構成として、前記一方の端部は、前記蓋体に対向する側の端部である。
このような構成によれば、貫通孔は、蓋体に当接する側の端部の大きさが貫通孔の中央部の内周よりも大きいことから、貫通孔の中央部の内周に蓋体からの圧力が印加されることが抑制される。

好ましい構成として、前記樹脂は、ナイロン（ＰＡ）及びポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）のいずれか一方である。
このような構成によれば、絶縁体の成形に適している一方、バリを生じさせやすい樹脂によっても、絶縁体を好適に成形することができる。

好ましい構成として、前記封止部材は、前記蓋体の貫通孔の縁に形成されている。
このような構成によれば、蓋体とガスケットとの間の密閉性が容易かつ確実に維持されるようになる。

上記課題を解決する二次電池に用いられる絶縁体の成形方法は、電池ケースを封止する蓋体の電池ケース内側にガスケットを配置させ、前記蓋体の電池ケース外側に絶縁体を介して外部端子を配置させ、それらに形成された各貫通孔に集電端子を挿通させて、前記挿通した集電端子で前記ガスケット、前記蓋体、前記絶縁体及び前記外部端子を挟み込んでなる二次電池に用いられる前記絶縁体を成形する方法であって、樹脂が射出される空間を形成する第１の型と第２の型とにおいて、前記絶縁体の貫通孔を形成する前記第１の型の凸部を、前記第２の型の凹部であって前記第１の型の方向に突設した環状の凸部が区画する凹部に嵌めることで前記絶縁体を樹脂成形することを特徴とする。

絶縁体は、貫通孔を成形する型の当接で生じる隙間に沿ってバリが発生するが、このような構成によれば、貫通孔の端部を広げる第２の型の凹部に第１の型の凸部を差し込む形状の成形型を用いることでバリの内径方向への発生が抑制され、バリが内径を狭めて組み付け不具合を発生させることが防止される。このとき、バリは貫通方向に生じるものの、貫通孔の端部は貫通方向にも第２の型の凹部を区画する凸部の高さに応じて後退しているため、貫通方向に沿うバリが生じたとしても、バリが絶縁体と貫通方向に重なり合う他の部材に突き当たって組み付け不具合を発生させることも抑制される。

この二次電池、及び二次電池に用いられる当該絶縁体の成形方法によれば、外部端子を支持する集電端子から所定の圧力が印加される貫通孔を有して樹脂成形される場合であれ、絶縁体に印加される圧力に対する貫通孔の耐性を維持することができる。

二次電池を具体化した第１の実施形態について、その概略斜視構造を示す斜視図。 同実施形態における集電端子とその近傍の拡大断面構造を示す断面図。 同実施形態における絶縁体の斜視構造を示す斜視図。 同実施形態における絶縁体の貫通孔とその近傍の拡大断面構造を示す断面図。 同実施形態における絶縁体の成形に用いられる型の端面構造を模式的に示す端面図。 二次電池を具体化した第２の実施形態について、絶縁体の貫通孔とその近傍の拡大断面構造を示す断面図。 同実施形態における絶縁体の成形に用いられる型の端面構造を模式的に示す端面図。 二次電池を具体化した他の実施形態について、絶縁体の貫通孔とその近傍の拡大断面構造を示す断面図。 二次電池を具体化したまた他の実施形態について、絶縁体の貫通孔とその近傍の拡大断面構造を示す断面図。 二次電池を具体化したさらに他の実施形態について、絶縁体の貫通孔とその近傍の拡大断面構造を示す断面図。 従来の二次電池について、絶縁体の成形に用いられる型の端面構造を模式的に示す端面図。

（第１の実施形態）
図１に従って、二次電池１を具体化した第１の実施形態について説明する。本実施形態の二次電池１は、バスバーで複数が接続されることにより組電池を構成する。組電池は、電気自動車もしくはハイブリッド自動車に搭載され、電動モータ等に電力を供給する。二次電池１は、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池であり、外形が直方体形状の密閉式電池である。

二次電池１は、開口部を有する直方体形状の電池ケース２と、電池ケース２を封止する蓋体３と、電池ケース２の内部に収容される発電要素１０及び電解液とを備える。また二次電池１は、バスバーが接続される正極側の接続端子８Ｐ及び負極側の接続端子８Ｎを蓋体３から離間する方向に突出させている。

発電要素１０は、正極体と、負極体と、正極体及び負極体の間に配置されるセパレータとを含む。発電要素１０の正極側の一端部には、正極側の集電端子４Ｐが電気的及び機械的に接続されており、発電要素１０の負極側の一端部には、負極側の集電端子４Ｎが電気的及び機械的に接続されている。なお以下、正極側と負極側とを区別する必要のないときは単に、集電端子４や接続端子８と示す。

集電端子４は、外部端子７を介して接続端子８に接続されている。これにより、発電要素１０の電力を外部端子７や接続端子８を介して外部に取り出すことができる。
図１及び図２を参照して、二次電池１の集電端子４の周辺構造の概要を説明する。なお、本実施形態では、説明の便宜上、電池ケース２の外側方向（図２において上方）を上とし、電池ケース２の内側方向（図２において下方）を下とする。

二次電池１は、電池ケース２と、蓋体３と、蓋体３を貫通するとともに、発電要素１０の電力を電池ケース２の外部に取り出す集電端子４と、集電端子４に接続されて蓋体上部に配置される外部端子７と、外部端子７に接続され、外部との接続に用いられる接続端子８とを備える。また、二次電池１は、集電端子４と蓋体３との間に設けられて蓋体下部に配置される平面部５２と、平面部５２に集電端子４が貫通するガスケット貫通孔５３を有するガスケット５とを備える。ガスケット５は、ガスケット貫通孔５３に連続する内周面を集電端子４の外周面に当接させる筒状当接部５４を有する。さらに、二次電池１は、樹脂成形品であり、蓋体３と外部端子７との間に設けられて集電端子４が貫通する絶縁体貫通孔６３を有する絶縁体６と、ガスケット５の筒状当接部５４の外側で蓋体下部とガスケット５の平面部５２との間に挟まれる環状の封止部材３５を備えている。そして、絶縁体６の絶縁体貫通孔６３に開口する２つの端部のうち少なくとも一方の端部は、内周が大きく形成され、その大きく形成された部分の幅は、絶縁体貫通孔６３の貫通する方向に直交する方向に対してガスケット５のガスケット貫通孔５３の内周面から封止部材３５の内周までの間の長さ以下である。

次に、図２〜図４を参照して、接続端子８が発電要素１０に接続される接続構造について詳述する。
接続端子８は、角が丸みを帯びた矩形板状の台座部８１と、台座部８１の上部面を拡大するフランジ部８４と、この台座部８１のフランジ部８４側の表面から該表面に垂直方向に凸設される突部８３とを備える。突部８３は、垂直方向に延びる円柱形状をしており、外周面の一部にはネジ溝が形成されている。突部８３は、台座部８１に接続する外周部分にくびれ状の凹部８２を備える。凹部８２は、フランジ部８４の表面の面方向への接続端子８と外部端子７との間のずれを許容する。

外部端子７は、アルミニウム等の導電性を有する金属板を折曲することにより構成されている板状の部材である。外部端子７は、接続端子８が接続される端子締結部７３と、この端子締結部７３とは段違いの部分であり、集電端子４の一部である延出部４３や拡開部４４が接続される端子固定部７１と、これら端子締結部７３及び端子固定部７１の間の段差を構成する段部７２とを備える。端子締結部７３は、蓋体３の上部に延在しており、その平面には中央を貫通する端子挿通孔７５を有している。端子固定部７１は、蓋体３の上部に延在しており、その平面には中央を貫通するカシメ孔７４を有している。カシメ孔７４は、平面方向に対して幅Ｄを最小径とする円形の開口を有している。段部７２は、端子締結部７３の平面方向に対して傾斜した方向、例えば垂直方向に延びている。

端子締結部７３における端子挿通孔７５には、接続端子８の突部８３が挿通されており、この突部８３には、図示しないバスバーの貫通孔が挿入されるとともに、図示しない締結ナットが締結されている。これにより、バスバーの一端が接続端子８に対して電気的及び機械的に接続され、バスバーの他端が隣接する図示しない他の電池の外部端子に電気的及び機械的に接続される。また、接続端子８の凹部８２の垂直方向における高さが端子締結部７３の厚みより高いために端子挿通孔７５において接続端子８の台座部８１の表面方向に対する遊びが確保され、この遊びでバスバーにかかる力の伝達が緩和される。

絶縁体（インシュレータ）６には、周状の側壁６５が囲んでいる内部に台座部８１を収容する凹みを有する台座収容部６６と、端子固定部７１を支持する端子支持部６２とが設けられている。絶縁体６は、絶縁性を備え、蓋体３と、外部端子７及び接続端子８との間に介在することで、蓋体３に外部端子７や接続端子８が短絡することを防止する。絶縁体６は、絶縁材料からなる樹脂を用いた射出成形により形成される。樹脂は、例えば、ナイロン（ＰＡ）樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂であってもよい。

台座収容部６６は、周状の側壁６５により、そこに収容された接続端子８の台座部８１を包囲することにより、台座部８１がその水平方向に位置ずれることを抑制する。よって、接続端子８が絶縁体６から外れて蓋体３に接触することで二次電池１が短絡することを防止できる。

端子支持部６２は、その外周が平面に凸設された外壁部６４で囲われており、外壁部６４に囲われる部分に外部端子７の端子固定部７１が載置される。端子支持部６２は、平面の中央付近に絶縁体貫通孔６３と、平面の４箇所に外部端子７の位置決めをする位置決め部６７Ｂとを有している。絶縁体貫通孔６３は、端子支持部６２に載置された端子固定部７１のカシメ孔７４と重なる位置に配置されており、カシメ孔７４の円形と同様の幅Ｄを直径とする円形の開口を有している。端子支持部６２は、そこに載置された端子固定部７１を外壁部６４で包囲することにより、端子固定部７１の水平方向への移動を抑制する。よって、外部端子７が絶縁体６から外れて蓋体３に接触することで二次電池１が短絡することを防止できる。

図２に示すように、絶縁体６は、蓋体３に対向する底部６１に一対の第１及び第２の突部６７，６７Ａを備える。第１の突部６７は、台座収容部６６の下方に設けられ、第２の突部６７Ａは、端子支持部６２の下方であって、第１の突部６７から離れた位置に設けられている。

蓋体３は、長方形状の板状の部材であり、レーザ溶接によって電池ケース２の開口部に溶接されている。蓋体３は、その長手方向に対して略中央に、電池ケース２の内圧が作動圧に達すると破壊されるガス放出弁３ａ（図１参照）を備える。また蓋体３は、ガス放出弁３ａ（図１参照）と正極側の接続端子８Ｐとの間に、電池ケース２内への電解液注入用の電解液注入口３ｂを備える。

蓋体３は、その上部に絶縁体６が固定される。蓋体３は、蓋体３の上面に表面が凹んでいる第１の回り止め部３１、及び第２の回り止め部３２を備えている。
第１の回り止め部３１は、絶縁体６の第１の突部６７を収容するとともに、囲む形状である。第２の回り止め部３２は、絶縁体６の第２の突部６７Ａを収容するとともに、囲む形状である。したがって、絶縁体６に対して水平方向への回転力が加わった場合、第１及び第２の突部６７，６７Ａの外面が第１及び第２の回り止め部３１，３２の内面に当接して絶縁体６の回転が抑制される。

第１及び第２の回り止め部３１，３２は、蓋体３の上面の一部が窪んだ形状である。これにより、接続端子８が電池ケース２により近接した領域に配置されるため、二次電池１を小型化することができる。

蓋体３は、上面と下面とを貫通する蓋体貫通孔３３を有している。蓋体貫通孔３３は、絶縁体６の絶縁体貫通孔６３と重なる位置において、絶縁体貫通孔６３の幅Ｄを直径とする円形の開口よりも大きい幅Ｄ１を直径とする円形の開口を有している。また、蓋体３は、ガスケット５が配置される部分であって、その下面において絶縁体貫通孔６３の外周を囲む範囲に窪んだ形状のガスケット配置部３４を有している。さらに、蓋体３は、ガスケット配置部３４において蓋体貫通孔３３の縁においてその下部に環状凸部としての封止部材３５を備える。封止部材３５は、幅Ｄ１を内径とする環状である。封止部材３５は、ガスケット配置部３４に配置されることでガスケット５の対向する部分を圧縮する。

蓋体３と集電端子４との間には、ガスケット５が配置されている。
ガスケット５は、絶縁材料で形成されている。絶縁材料は、ゴム、樹脂であってもよい。ガスケット５は、蓋体３下方のガスケット配置部３４に配置される。ガスケット５は、ガスケット配置部３４に当接される平面状の平面部５２と、平面部５２の外周から下方に筒状に延びて集電端子４の当接部４２を収容する周壁５１とを備える。また、ガスケット５は、平面部５２の略中央に開口するガスケット貫通孔５３と、ガスケット貫通孔５３から上方に筒状に延びる筒状当接部５４とを備える。

平面部５２は、その上面を蓋体３のガスケット配置部３４に面接触させることで蓋体３とガスケット５との間において電池ケース２の密閉性を高める。また、その下面を集電端子４の当接部４２に面接触させることで集電端子４とガスケット５との間において電池ケース２の密閉性を高める。

周壁５１は、筒状体の内部に集電端子４の当接部４２を収容する。
ガスケット貫通孔５３は、平面部５２の略中央、かつ、蓋体貫通孔３３に連通する位置に貫通されている。ガスケット貫通孔５３は、絶縁体６の絶縁体貫通孔６３の幅Ｄを直径とする円形の開口と同様の幅Ｄを直径とする円形の開口を有している。

筒状当接部５４は、ガスケット貫通孔５３の内周面を上方に連続させるように、平面部５２から上方に凸設されている。上方への長さは、絶縁体６の下面に当接する長さ以下、換言すると、蓋体３の上面に同じ高さになる長さ以下である。よって、平面部５２から上方に突出する筒状当接部５４は、蓋体３の蓋体貫通孔３３に収容される。筒状当接部５４は、ガスケット貫通孔５３の内周形状と同様の内周形状を有し、絶縁体６の絶縁体貫通孔６３の内周形状に連通する形状をしている。筒状当接部５４は、蓋体貫通孔３３の幅Ｄ１の内周形状と同様の内周形状で、かつ幅Ｄを直径とする円形の開口形状である。例えば、筒状当接部５４を形成する壁面の厚みは、全周が略同じ厚さであるとすれば「（Ｄ１−Ｄ）／２」以下の厚みを有している。ガスケット５の筒状当接部５４が蓋体３の蓋体貫通孔３３内に収容されることで、水平方向に対し、集電端子４と蓋体３との間にガスケット５の筒状当接部５４が配置される。よって、集電端子４と蓋体３との間の電気的な絶縁がガスケット５の筒状当接部５４によって確保される。

上述のように、電池ケース２は、下部（内側）から順にガスケット５、蓋体３、絶縁体６及び外部端子７が積層されるとともに、各貫通孔、すなわちガスケット貫通孔５３及び筒状当接部５４、蓋体貫通孔３３、絶縁体貫通孔６３及びカシメ孔７４が相互に連通する。

集電端子４は、発電要素１０に接続される接続部４１と、蓋体３の下側面にガスケット５を介して当接する当接部４２と、当接部４２の中央部に凸設される延出部４３と、延出部４３の先端であって電池ケース２の上方に配置される拡開部４４とを備える。

当接部４２は、上方に延びる柱状であり、外周がガスケット５の周壁５１内部に収容される形状を有し、上端部がガスケット５を介して蓋体３の下面に当接する。
延出部４３は、当接部４２の上端部に凸設された幅Ｄを直径とする円柱であり、電池ケース２の各連通孔を電池ケース２の内部から外部へ挿通する。延出部４３は、当接部４２の上端面に対して垂直に設けられていてもよい。延出部４３は、その外周面がガスケット貫通孔５３及び筒状当接部５４の各内周面にそれぞれ密着する。これにより電池ケース２の密閉性が高まる。

拡開部４４は、電池ケース２の外側であって外部端子７のカシメ孔７４から突出した位置に配置され、外部端子７のカシメ孔７４の内周形状よりも大きく拡開された形状を有している。拡開部４４は、外部端子７のカシメ孔７４を抜け出た延出部４３の先端が、その後、下方に押され塑性変形することで形成される。拡開部４４は、下方に押されることで拡開されるとともに、外部端子７の端子固定部７１の表面に接触し、続いて、外部端子７を下方に所定の圧力で押圧する。これにより、外部端子７と当接部４２との間に挟まれている、ガスケット貫通孔５３、蓋体貫通孔３３、絶縁体貫通孔６３及びカシメ孔７４のそれぞれの近傍部分が上下方向（貫通方向）に所定の圧力で押圧される。

上下方向への所定の圧力は、ガスケット５の平面部５２を圧縮して、ガスケット５と蓋体３、及び、ガスケット５と当接部４２の密着性をそれぞれ高める。つまり、所定の圧力によっても、電池ケース２の密閉性が高まる。

図４を参照して、絶縁体６に対する本実施形態の作用を説明する。
本実施形態の絶縁体６は、絶縁体貫通孔６３の下側の端部に、絶縁体貫通孔６３よりも大きくされた部分であって、段差状に拡開された孔端部６８を備える。孔端部６８は、上下方向には、絶縁体６の下部から高さＤＢ１の凹みを有している。また、孔端部６８は、上下方向に直交する方向には、幅Ｄよりも広い幅Ｄ３を径とする円形を有する。幅Ｄ３は、絶縁体貫通孔６３の内径（幅Ｄ）よりも大きく、かつ、封止部材３５の内径（幅Ｄ１）以下の大きさである。

孔端部６８の幅Ｄ３が幅Ｄ１以下であれば、封止部材３５の上下方向について、絶縁体６と蓋体３との間に隙間が生じない。このため、封止部材３５は、集電端子４に挟まれることで印加される所定の圧力によりガスケット５の平面部５２に押し付けられ、蓋体３とガスケット５との間の密閉性を高める。

また、絶縁体６は、樹脂成形されるとき、絶縁体貫通孔６３の内周から同孔の径方向に延びるウェルドラインが少なくとも１つ形成される。ウェルドラインは、溶融した樹脂が合流して融着した部分である。絶縁体６を成形する樹脂成形型は、絶縁体６に絶縁体貫通孔６３を形成するピンを有するため、そのピンにより分流された樹脂が該樹脂の流れの下流で合流することが避けられない。ウェルドラインは、合流に時間を要する部分、つまりピンの裏側となる部分に存在する。そして、その部分において絶縁体貫通孔６３の内周面近傍の強度が最も低下する傾向にある。よって、絶縁体貫通孔６３は、その内周面近傍の耐圧性が低く、信頼性も低くなる。一方、絶縁体貫通孔６３の内周面近傍は集電端子４に挟まれることで所定の圧力が付与される。この点、本実施形態では、絶縁体貫通孔６３の上下方向端部に内周面を後退させる孔端部６８を設けることで絶縁体貫通孔６３の内周面近傍とガスケット５との間に間隔を設け、絶縁体貫通孔６３の内周面近傍に上下方向への所定の圧力が与圧されることを防止した。これにより、耐圧性の低い絶縁体貫通孔６３の内周面近傍にひび割れ等が生じるおそれが低減され、二次電池１としての信頼性が高められる。

また、ウェルドラインの形成される箇所は、型と樹脂の注入位置によって変化するが、絶縁体貫通孔６３の内周面を囲むように孔端部６８を設けた。これにより、絶縁体貫通孔６３の内周のどこにウェルドラインが生じていたとしても、ウェルドラインにより耐圧性が低下している部分に所定の圧力が与圧されることを抑制することができる。

図５を参照して、絶縁体６の製造について説明する。絶縁体６は、射出成形により絶縁体貫通孔６３に孔端部６８を有する形状に製造される。
まず、絶縁体６の製造についてその概要を説明する。

上述のように、二次電池１は、電池ケース２を封止する蓋体３の下部にガスケット５を配置させ、蓋体３の上部に絶縁体６を介して外部端子７を配置させ、それらに形成された各貫通孔に集電端子４を挿通させる。そして、挿通した集電端子４でガスケット５、蓋体３、絶縁体６及び外部端子７を挟み込む。この二次電池１に用いられる絶縁体６は、樹脂が射出される空間を形成する第１の型１１０と第２の型１００とにおいて、絶縁体６の絶縁体貫通孔６３を形成する第１の型の凸部１１２を、第２の型１００の凹部１０３であって第１の型１１０の方向に突設した環状の外周部（凸部）１０２が区画する凹部１０３に嵌めることで樹脂成形される。

続いて、絶縁体６の成形方法について詳述する。
絶縁体６は、第１の型１１０と第２の型１００とが組み合わされて形成された空間に注入された樹脂により製造される。第１の型１１０には、絶縁体６の絶縁体貫通孔６３を形成する凸部（コアピン）１１２が設けられ、第２の型１００には、凸部１１２の先端が嵌る凹部（キャビティ）１０３が設けられている。凸部１１２は、直径が幅Ｄの円柱であり、凹部１０３は、直径が幅Ｄの円孔である。

第１の型１１０は、絶縁体６の上部（外部端子７に当接される側）を成形する。
第２の型１００は、絶縁体６の下部（蓋体３に当接される側）を成形する。
凸部１１２は、第１の型１１０の基材１１１に一体化されている。凸部１１２と基材１１１とは、一体形成されたものでもよいし、別部材が一体化されたものでもよい。よって、基材１１１と凸部１１２との間には隙間が生じないので、その間にバリは発生しない。

凹部１０３は、第２の型１００の基材１０１の表面に環状に凸設された外周部１０２で区画されている。また、凹部１０３は、外周部１０２からの深さが、基材１０１の表面までの高さよりも深い。外周部１０２は絶縁体６の孔端部６８を成形する部分であり、基材１０１の表面から高さＤＢ１を有し、基材１０１の表面に沿う方向に内周の直径を幅Ｄとし、外周の直径を幅Ｄ３とする円形である。

そして、絶縁体６が成形されるとき、第２の型１００に第１の型１１０が組み合わされる。凸部１１２は、先端１１３が先細り形状になっており、第１の型１１０が第２の型１００に組み合わされたとき、幅Ｄの内形形状の部分まで第２の型１００の凹部１０３に挿入される。凹部１０３（外周部１０２）と凸部１１２との間には凸部１１２の挿入される方向に多少の隙間が生じる。この多少の隙間に樹脂が侵入することで、孔端部６８には幅Ｄを直径とする内周に沿って、凸部１１２の延出方向に延びるバリが形成される。

例えば、図１１に示すように、従来、第１の型１１０Ａの基材１１１Ａに形成される凸部１１２Ａの先端１１３Ａが第２の型１００Ａの基材１０１Ａの面に直接当接する場合、バリは、凸部１１２Ａの下方に開口を狭める方向に、例えば長さＤＢで形成される。

一方、本実施形態では、バリが絶縁体貫通孔６３の内周を狭めないため、二次電池１の組み立てで、絶縁体貫通孔６３へ延出部４３を挿入するときに手間を要するおそれが軽減される。またバリは、凸部１１２の延出方向に形成された長さが基材１０１の表面から高さＤＢ１以下であれば、ガスケット５の筒状当接部５４への接触が避けられ、組み立てで、絶縁体６が浮き上がる等の不良で手間を要するおそれが抑制される。

例えば、第２の型１００と第１の型１１０とが組み合わされた型に、図５において矢印で示す左側の方向から樹脂が注入される。樹脂は、左側から凸部１１２に到達し、凸部１１２で左右に分流され、凸部１１２を通過したところで合流する。そして、この合流部分に樹脂が融着したウェルドラインが形成される。なお、第２の型１００に設けられている外周部１０２は、凸部１１２の外周面近傍から離れていることから、上述の絶縁体貫通孔６３には、ウェルドラインにより耐圧性が最も低い位置から離れた位置に孔端部６８が形成される。そして、孔端部６８で所定の圧力を受ける。これにより、絶縁体６を、外部端子７を支持する集電端子４から所定の圧力が印加される絶縁体貫通孔６３を有して樹脂成形される場合であれ、印加される圧力に対する絶縁体貫通孔６３の耐性を維持することができるように成形することができる。

以上説明したように、本実施形態の二次電池１によれば、以下に記載するような効果が得られるようになる。
（１）射出成形された絶縁体６は、絶縁体貫通孔６３の周囲のどこかに左右から流れてきた樹脂が合流した部分であるウェルドラインが形成されるが、ウェルドラインは他の部分に対して相対的に強度が低く、特に、樹脂の回り込みに最も時間を要する絶縁体貫通孔６３の内周面近傍の強度がより低下する傾向にある。一方、二次電池１の絶縁体６は、絶縁体貫通孔６３を貫通する集電端子４により上下方向に締め付けられるため、絶縁体貫通孔６３に近い位置に高い圧力が印加される。

この点、本実施形態によれば、絶縁体６の絶縁体貫通孔６３の端部は内周が大きくなり凹む分だけウェルドラインの最も耐圧性の低い部分への集電端子からの与圧を抑制できひび割れ等が生じるおそれが抑制される。

また、絶縁体６は、絶縁体貫通孔６３を成形する型の当接部分に沿ってバリが発生する。そこで型として、絶縁体貫通孔６３の端部を大きくする外周部１０２の部分に凸部（ピン）１１２を差し込む形状の成形型を用いることでバリが、絶縁体貫通孔６３の内径を小さくする方向ではなく、上下方向に沿う方向に発生するため、バリによって内径が縮小されることが抑制される。これにより、絶縁体貫通孔６３への集電端子４の組み付け不具合の発生が抑制される。なお、上下方向に沿う方向にバリが発生するが、段差（高さＤＢ１）に応じて上方にも後退しているため、バリが絶縁体６と下方に重なり合う他の部材に突き当たることによる組み付け不具合の発生が抑制される。

さらに、絶縁体６の端部の大きく形成された部分が上下方向に封止部材３５の内周よりも大きいと封止部材３５に挟まれる圧力が弱まるおそれがある。この点、貫通孔端部の大きくされた部分の幅が、絶縁体貫通孔６３の内周面から封止部材３５の内周までの間の長さ以下であるため、封止部材３５に挟まれる圧力が充分に伝達されてガスケット５と蓋体３との間の密閉性が良好に維持される。

（２）封止部材３５が筒状当接部５４に接するように配されている場合でも、封止部材３５に挟まれる圧力が伝達される。また、孔端部６８の大きさをガスケット５の内径（Ｄ１）以下とするため、絶縁体６とガスケット５との間に生じる隙間を小さくすることができる。

（３）外周部１０２が上下方向断面矩形状であるため、射出成形用の型の作成が容易である。
（４）絶縁体貫通孔６３は、蓋体３に当接する側の端部の大きさが絶縁体貫通孔６３の中央部の内周（直径Ｄ）よりも大きいことから、絶縁体貫通孔６３の中央部の内周に蓋体３からの圧力が印加されることが抑制される。

（５）絶縁体６の成形に適している一方、バリを生じさせやすいナイロン（ＰＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）によっても、絶縁体６を好適に成形することができる。

（６）蓋体３の縁（下部）に封止部材３５を設けることで、蓋体３とガスケット５との間の密閉性が容易かつ確実に維持されるようになる。
（７）絶縁体６は、絶縁体貫通孔６３を成形する型の当接で生じる隙間に沿ってバリが発生するが、絶縁体貫通孔６３の端部を広げる第２の型１００の凹部１０３に第１の型１１０の凸部１１２を差し込む形状の成形型を用いることでバリの内径方向への発生が抑制され、バリが内径を狭めて組み付け不具合を発生させることが防止される。このとき、バリは上下方向に生じるものの、絶縁体貫通孔６３の端部は上下方向にも第２の型の凹部１０３を区画する外周部（凸部）１０２の高さに応じて後退しているため、上下方向に沿うバリが生じたとしても、バリが絶縁体６と上下方向に重なり合う他の部材に突き当たって組み付け不具合を発生させることも抑制される。

（第２の実施形態）
図６及び図７に従って、二次電池１を具体化した第２の実施形態について説明する。本実施形態では、孔端部６８Ａが内側に狭くなるテーパ面である点が、第１の実施形態と相違する。そこで、以下では、主に第１の実施形態と相違する構成について詳細に説明することとし、説明の便宜上、同様の構成については同じ符号を付して詳細な説明を割愛する。

図６に示すように、本実施形態の絶縁体６は、その絶縁体貫通孔６３の下部の端部に、絶縁体貫通孔６３よりも大きくされた部分であって、下方に拡開するテーパ面からなる孔端部６８Ａを備える。孔端部６８Ａは、上下方向（貫通方向）には、絶縁体６の下面から上方に高さＤＢ２の凹みである。また、孔端部６８Ａは、上下方向に直交する方向には、幅Ｄを直径とする円形よりも広い幅Ｄ４を直径とする円形を有する。幅Ｄ４は、絶縁体貫通孔６３の直径（幅Ｄ）よりも大きく、かつ、封止部材３５の直径（幅Ｄ１）以下の大きさである。つまり、孔端部６８Ａは、絶縁体６の下側に幅Ｄ４を直径とする円形で開口し、上下方向に高さＤＢ２だけ入り込んだ位置で幅Ｄを直径とする円形で開口するテーパ面を有している。

本実施形態によっても、絶縁体貫通孔６３の端部に孔端部６８Ａを設けたことにより、絶縁体貫通孔６３の内周面近傍とガスケット５との間に間隔が設けられ、絶縁体貫通孔６３の内周面近傍が所定の圧力で与圧されることが防止される。これにより、耐圧性の低い絶縁体貫通孔６３の内周面近傍にひび割れ等が生じるおそれが低減され、二次電池１としての信頼性も高められるようになる。

図７を参照して、絶縁体６の製造について説明する。絶縁体６は、射出成形により絶縁体貫通孔６３に孔端部６８Ａを有する形状に製造される。
絶縁体６は、第１の型１１０と第２の型１００とが組み合わされて形成された空間に注入された樹脂により製造される。第１の型１１０には、絶縁体６の絶縁体貫通孔６３を形成する凸部（コアピン）１１２が設けられ、第２の型１００には、凸部１１２の先端が嵌められる凹部（キャビティ）１０３Ａが設けられている。凸部１１２は、直径が幅Ｄの円柱であり、凹部１０３Ａは、直径が幅Ｄの円孔である。

凹部１０３Ａは、第２の型１００の基材１０１の表面に環状に凸設された外周部１０２Ａで区画されている。また、凹部１０３Ａは、外周部１０２Ａからの深さが、基材１０１の表面までの高さよりも深い。外周部１０２Ａは絶縁体６の孔端部６８Ａを成形する部分であり、直径が幅Ｄとなる位置よりも内側は下方に凹んでおり、直径が幅Ｄの位置では基材１０１の表面から高さＤＢ２であり、直径が幅Ｄ４の位置では基材１０１の表面と同じ高さを有する。そして、外周部１０２Ａは、直径が幅Ｄの位置から直径が幅Ｄ４までを傾斜面としている。

例えば、第２の型１００と第１の型１１０とが組み合わされた型に、図において矢印で示す左側の方向から樹脂が注入される。樹脂は、左側から流れて凸部１１２を通過したところで合流し、この合流部分にウェルドラインを形成する。なお、第２の型１００に設けられている外周部１０２Ａは、凸部１１２の外周面近傍から離れていることから、上述の絶縁体貫通孔６３には、ウェルドラインにより耐圧性が最も低い位置から離れた位置に孔端部６８Ａが形成される。そして、孔端部６８Ａで所定の圧力を受ける。これにより、外部端子７を支持する集電端子４から所定の圧力が印加される絶縁体貫通孔６３を有して樹脂成形される場合であれ、印加される圧力に対する絶縁体貫通孔６３の耐性を維持することができる絶縁体を成形することができる。

以上説明したように、本実施形態の二次電池１は、上記第１の実施形態にて記載した（１），（２），（４）〜（７）の効果に加えて、以下に記す効果を有する。
（８）外周部１０２Ａが斜面であるため射出成型用の型に角が少なく、成形が容易である。

（その他の実施形態）
・上記各実施形態では、孔端部６８，６８Ａが絶縁体６の下側表面に凹む形状に形成される場合について例示したが、これに限らず、孔端部は絶縁体の上側表面に凹む形状に形成されてもよいし、上下両方側にそれぞれ形成されてもよい。

図８に示すように、例えば、孔端部６９は、絶縁体６の上側表面に絶縁体貫通孔６３Ａの直径より大きな直径（幅Ｄ５）で段差状に形成されてもよい。
また、図９に示すように、例えば、孔端部６９Ａは、絶縁体６の上側表面を大きな直径（幅Ｄ５）とし、絶縁体６の上側表面から下側の位置を絶縁体貫通孔６３Ａの内周の直径とするテーパ面を有する形状に形成されてもよい。

さらに、図１０に示すように、例えば、絶縁体６の絶縁体貫通孔６３Ｂを挟むように、絶縁体６の下側表面には孔端部６８を、上側表面には孔端部６９を設けてもよい。また、これらの上下側の孔端部６８，６９がそれぞれテーパ面を有する孔端部６８Ａ，６９Ａであってもよい。

・上記各実施形態では、孔端部６８，６９，６８Ａ，６９Ａが段差状、又はテーパ面である場合について例示した。しかしこれに限らず、絶縁体の下側表面や上側表面が凹む形状であり、その形状の大きさが絶縁体貫通孔の内周形状よりも大きくすることができるのであれば、孔端部が段差状とテーパ面との組み合わせであったり、曲面を有していたり、その他の形状を含んでいてもよい。

・上記各実施形態では、絶縁体貫通孔６３を囲むように孔端部６８を設ける場合について例示した。しかしこれに限らず、ウェルドラインの形成される箇所が特定できるのであれば、絶縁体貫通孔の一部であってウェルドラインが形成される範囲に孔端部を設けてもよい。これによっても、絶縁体貫通孔の周面部分近傍のうちいずれかウェルドラインができる部分に対する与圧を抑制できる。

・上記各実施形態では、延出部４３の先端が塑性変形されることにより拡開部４４が形成される場合について例示した。しかしこれに限らず、拡開部は、外部端子に所定の圧力を与圧できるのであれば、ナットやリング等の延出部の先端とは別の部材からなってもよい。

・上記各実施形態では、孔端部６８の直径（幅Ｄ３）が封止部材３５の内周の直径（幅Ｄ１）以下である場合について例示した。しかしこれに限らず、孔端部６８の直径（幅Ｄ１）は封止部材の外周の直径（幅Ｄ２）よりも小さい大きさでもよい。これによれば、上下方向において蓋体と絶縁体との間に多少の隙間を生じる場合があるが、孔端部と蓋体との当接位置が封止部材に近い位置になる。よって、所定の圧力で封止部材がガスケットに押圧されて、電池ケースの密閉性が多少なりとも高められる。

・上記各実施形態では、集電端子４の延出部４３は、幅Ｄを直径とする円柱である場合について例示した。しかしこれに限らず、集電端子の延出部は、その延出方向に直交する断面形状が、楕円形、角に丸みを帯びた矩形を含む多角形等、円形以外の形状であってもよい。このとき、外部端子のカシメ孔、絶縁体貫通孔、孔端部、蓋体貫通孔、封止部材及びガスケット貫通孔の内周の形状を延出部の断面形状に適合させればよい。

・上記各実施形態では、二次電池１はリチウムイオン二次電池から構成される場合について例示したが、これに限らず、他の二次電池、例えば、ニッケル水素二次電池等であってもよい。

・上記各実施形態では、複数の二次電池１が組電池として電気自動車もしくはハイブリッド自動車に搭載される場合について例示したが、これに限らず、二次電池は、ガソリン自動車やディーゼル自動車等、電気自動車やハイブリッド自動車以外の車両に搭載されてもよい。また二次電池は、電源として、自動車以外の移動体や、固定設置される電源として用いられてもよい。例えば、自動車以外の電源としては、鉄道、船舶、航空機やロボット等の移動体や、情報処理装置等の電気製品の電源等が挙げられる。

１…二次電池、２…電池ケース、３…蓋体、３ａ…ガス放出弁、３ｂ…電解液注入口、４，４Ｎ，４Ｐ…集電端子、５…ガスケット、６…絶縁体、７…外部端子、８，８Ｎ，８Ｐ…接続端子、１０…発電要素、３１，３２…止め部、３３…蓋体貫通孔、３４…ガスケット配置部、３５…封止部材、４１…接続部、４２…当接部、４３…延出部、４４…拡開部、５１…周壁、５２…平面部、５３…ガスケット貫通孔、５４…筒状当接部、６１…底部、６２…端子支持部、６３，６３Ａ，６３Ｂ…絶縁体貫通孔、６４…外壁部、６５…側壁、６６…台座収容部、６７…第１の突部、６７Ａ…第２の突部、６７Ｂ…位置決め部、６８，６８Ａ，６９，６９Ａ…孔端部、７１…端子固定部、７２…段部、７３…端子締結部、７４…カシメ孔、７５…端子挿通孔、８１…台座部、８２…凹部、８３…突部、８４…フランジ部、１００，１００Ａ…第２の型、１０１，１０１Ａ…基材、１０２，１０２Ａ…外周部、１０３，１０３Ａ…凹部、１１０，１１０Ａ…第１の型、１１１，１１１Ａ…基材、１１２，１１２Ａ…凸部、１１３，１１３Ａ…先端。

Claims (8)

1. 電池ケースと、
   蓋体と、
   前記蓋体を貫通する、発電要素の電力を前記電池ケースの外部に取り出す集電端子と、
   前記集電端子に接続され、前記蓋体上部に配置される外部端子と、
   前記外部端子に接続され、外部との接続に用いられる接続端子と、
   前記集電端子と前記蓋体との間に設けられ、前記蓋体下部に配置される平面部と、前記平面部に前記集電端子が貫通する貫通孔を有するガスケットであって、その貫通孔に連続する内周面を前記集電端子の外周面に当接させる筒状当接部を有するガスケットと、
   前記蓋体と前記外部端子との間に設けられ、前記集電端子が貫通する貫通孔を有する絶縁体と、
   前記ガスケットの筒状当接部の外側で前記蓋体下部と前記ガスケットの平面部との間に挟まれる環状の封止部材と、を備え、
   前記絶縁体は、樹脂成形品であり、
   前記絶縁体の貫通孔に開口する貫通する方向における２つの端部のうち少なくとも一方の端部は、内周が大きく形成され、その大きく形成された部分の幅は、前記貫通孔の貫通する方向に直交する方向に対して前記ガスケットの貫通孔の内周面から前記封止部材の内周までの間の長さ以下である
   ことを特徴とする二次電池。
2. 前記大きく形成された部分の幅は、前記貫通孔の貫通する方向に直交する方向に対する前記ガスケットの筒状当接部の幅以下である
   請求項１に記載の二次電池。
3. 前記大きく形成された部分は、前記絶縁体の貫通孔の端部に段差として設けられている
   請求項１又は２に記載の二次電池。
4. 前記大きく形成された部分は、前記絶縁体の貫通孔の中心に向かって狭くなるテーパ面として設けられている
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の二次電池。
5. 前記一方の端部は、前記蓋体に対向する側の端部である
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の二次電池。
6. 前記樹脂は、ナイロン（ＰＡ）及びポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）のいずれか一方である
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の二次電池。
7. 前記封止部材は、前記蓋体の貫通孔の縁に形成されている
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の二次電池。
8. 電池ケースを封止する蓋体の電池ケース内側にガスケットを配置させ、前記蓋体の電池ケース外側に絶縁体を介して外部端子を配置させ、それらに形成された各貫通孔に集電端子を挿通させて、挿通した集電端子で前記ガスケット、前記蓋体、前記絶縁体及び前記外部端子を挟み込んでなる二次電池に用いられる前記絶縁体を成形する方法であって、
   樹脂が射出される空間を形成する第１の型と第２の型とにおいて、前記絶縁体の貫通孔を形成する前記第１の型の凸部を、前記第２の型の凹部であって前記第１の型の方向に突設した環状の凸部が区画する凹部に嵌めることで、前記絶縁体の貫通孔に開口する貫通する方向における２つの端部のうち少なくとも一方の端部は、内周が大きく形成され、その大きく形成された部分の幅は、前記貫通孔の貫通する方向に直交する方向に対して前記ガスケットの貫通孔の内周面から封止部材の内周までの間の長さ以下である前記絶縁体を樹脂成形する
   ことを特徴とする二次電池に用いられる絶縁体の成形方法。