JP7089895B2

JP7089895B2 - 蓄電素子

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Publication number: JP7089895B2
Application number: JP2018029508A
Authority: JP
Inventors: 伸介吉竹; 秀徳宍戸; 拓馬都成
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Blue Energy Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Blue Energy Co Ltd
Priority date: 2018-02-22
Filing date: 2018-02-22
Publication date: 2022-06-23
Anticipated expiration: 2038-02-22
Also published as: JP2019145376A

Description

本発明は、注液孔を有する筐体部と前記注液孔を封止する注液栓とを備える蓄電素子に関する。

従来から、電極群が内蔵される空間を有する角形のケースを備えた二次電池が知られている（特許文献１参照）。

具体的に、この二次電池は、正極と負極とがセパレータを間において位置する電極群と、電極群が内蔵される空間を備える角形のケースと、ケースの開口部に設置されて、ケースを密閉するキャップ組立体と、正極及び負極とタブを媒介して電気的に連結され、キャップ組立体の外側に突き出される正極端子及び負極端子と、を含んでいる。

キャップ組立体には、該キャップ組立体の一側に形成されて、ケース内部に電解液を注入するための電解液注入孔と、電解液注入孔を密封してケース内部の気密を維持するための密封部材と、が設けられる。また、キャップ組立体は、ケースの上端に気密を維持した状態で結合されるキャッププレートと、キャッププレートの両側に設けられる正極端子及び負極端子と、を含む。

図１４に示すように、このキャッププレート５００上には、電解液注入孔５０１周囲に沿って溝５０２が連続的に形成されて環形態をなし、溝５０２は、電解液注入孔５０１から所定間隔離隔して形成される。溝５０２に嵌合される密封部材５０４は、電解液注入孔５０１を覆う円板形態の蓋板５０５と、この蓋板５０５の前面外周部に沿って突出形成されて溝５０２に嵌合される装着リーブ５０６を含む。この装着リーブ５０６の側面には、溝５０２の深さと対応する高さで溝５０２の側面と接するように側方向に伸びる溶接部５０７が形成される。

以上の二次電池では、ガスの発生等によってケースの内圧が上昇してケースやキャッププレート５００が膨らむと、溶接部５０７に応力が発生しやすい。具体的には、例えば、前記内圧の上昇によってキャッププレート５００における電解液注入孔５０１の周辺部全体（図１４のαで示す領域）が外側に向けて膨出すると、溶接部５０７において装着リーブ５０６の側面と溝５０２の側面とが離れる方向の力（応力）が加わりやすい。また、例えば、電解液注入孔５０１の周辺においてキャッププレート５００が薄くなっている部位を起点にその内側（図１４のβで示す領域）が外側に向けて膨出すると、溶接部５０７において装着リーブ５０６の側面と溝５０２の側面とが近づく方向の力（応力）が加わりやすい。このような応力が溶接部５０７に繰り返し加わる、又は連続して加わり続けると、溶接部５０７に割れ等の溶接欠陥が生じる場合がある。

特開２００６－３２４２４４号公報

そこで、本実施形態は、ケースが内圧によって膨らんでも、筐体部と注液栓との溶接部位に応力が生じ難い蓄電素子を提供することを目的とする。

本実施形態の蓄電素子は、
内部へ電解液の注入が可能な注液孔を有する筐体部と、前記注液孔を封止する注液栓と、を有するケースを備え、
前記筐体部は、
周辺部位よりも突出し且つ前記注液孔を画定する筒部と、
前記筒部を周方向に囲い且つ該筐体部の内側に向けて凹む溝と、を有し、
前記注液栓は、
前記筒部の開口を塞ぐように該筒部に被せられる注液栓本体と、
前記注液栓本体から広がり且つ前記溝の外側において該筐体部に溶接されている鍔部と、を有する。

かかる構成によれば、ケースの内圧が上昇したときに、筐体部において厚みが小さくなっている部位（溝が形成されている部位）を起点に、その内側が膨らみ（図８の二転鎖線参照）、これにより、筐体部における溝の外側の部位の膨出が抑えられる。その結果、ケースの内圧が上昇したときに、溝（筐体部における厚みが小さくなっている部位）の外側に形成されている注液栓の鍔部と筐体部との溶接部位における応力の発生が抑えられる（即ち、前記溶接部位において応力が生じ難くなる）。

前記蓄電素子では、
前記溝の深さは、筒部側ほど深くてもよい。

このように、溝において厚み（筐体部の溝が設けられている部位の厚み）を変化させる、即ち、部分的に厚みのより小さい部位を設けることで、ケースの内圧が上昇したときに、筐体部における溝の内側の部位がより確実に膨出しやすくなる。

また、前記蓄電素子では、
前記溝は、前記筒部の周方向に延びる細溝を底面に有してもよい。ここで、「細溝」とは、筐体部において筒部を囲む溝より幅の狭い溝のことである。

このように、底面に細溝を設けることで、筐体部における溝の底面に相当する部位（筐体部における厚みが小さくなっている部位）がより変形しやすくなるため、内圧が上昇したときに、筐体部において該溝を起点にしてその内側の部位がより確実に膨出しやすくなる。

以上より、本実施形態によれば、ケースが内圧によって膨らんでも、筐体部と注液栓との溶接部位に応力が生じ難い蓄電素子を提供することができる。

図１は、本実施形態の蓄電素子の斜視図である。図２は、前記蓄電素子の分解斜視図である。図３は、前記蓄電素子が有する電極体を説明するための図である。図４は、前記蓄電素子の蓋板における注液孔周辺部と注液栓とを示す分解斜視図である。図５は、前記蓋板の注液孔周辺部の断面図である。図６は、前記注液栓が配置された状態の前記蓋板の注液孔周辺部の断面図である。図７は、電解液を注入するためのノズルを前記蓋板の筒部に押し当てた状態の断面図である。図８は、注液孔周辺部が膨出した状態を説明するための断面図である。図９は、従来の蓄電素子の注液孔周辺部を示す断面図である。図１０は、他実施形態に係る蓄電素子の筐体部における溝を示す断面図である。図１１は、他実施形態に係る蓄電素子の筐体部における溝を示す断面図である。図１２は、他実施形態に係る蓄電素子の筐体部における溝の底面を示す図である。図１３は、前記蓄電素子を備える蓄電装置の模式図である。図１４は、従来の二次電池における電解液注入孔の周辺部を示す断面図である。

以下、本発明に係る蓄電素子の一実施形態について、図１～図９を参照しつつ説明する。蓄電素子には、一次電池、二次電池、キャパシタ等がある。本実施形態では、蓄電素子の一例として、充放電可能な二次電池について説明する。尚、本実施形態の各構成部材（各構成要素）の名称は、本実施形態におけるものであり、背景技術における各構成部材（各構成要素）の名称と異なる場合がある。

本実施形態の蓄電素子は、非水電解質二次電池である。より詳しくは、蓄電素子は、リチウムイオンの移動に伴って生じる電子移動を利用したリチウムイオン二次電池である。この種の蓄電素子は、電気エネルギーを供給する。蓄電素子は、単一又は複数で使用される。具体的に、蓄電素子は、要求される出力及び要求される電圧が小さいときには、単一で使用される。一方、蓄電素子は、要求される出力及び要求される電圧の少なくとも一方が大きいときには、他の蓄電素子と組み合わされて蓄電装置に用いられる。前記蓄電装置では、該蓄電装置に用いられる蓄電素子が電気エネルギーを供給する。

蓄電素子は、図１及び図２に示すように、電極体２と、電極体２を収容するケース３と、を備える。また、蓄電素子１は、少なくとも一部が外部に露出した状態でケース３に取り付けられる外部端子４と、電極体２と外部端子４とを導通させる集電体５と、を備える。また、蓄電素子１は、電極体２とケース３との間に配置される絶縁部材６等も、備える。

電極体２は、図３にも示すように、積層された状態で巻回される電極（正極２３及び負極２４）を有する。具体的に、電極体２は、巻芯２１と、正極２３と負極２４とが互いに絶縁された状態で積層された積層体２２であって、巻芯２１の周囲に巻回された積層体２２と、を備える。電極体２においてリチウムイオンが正極２３と負極２４との間を移動することにより、蓄電素子１が充放電する。

正極２３は、帯状の金属箔２３１と、金属箔２３１に重ねられる正極活物質層２３２と、を有する。この正極活物質層２３２は、金属箔２３１における幅方向の一方の端縁部（非被覆部）を露出させた状態で、該金属箔２３１に重ねられている。本実施形態の金属箔２３１は、例えば、アルミニウム箔である。

負極２４は、帯状の金属箔２４１と、金属箔２４１に重ねられる負極活物質層２４２と、を有する。この負極活物質層２４２は、金属箔２４１における幅方向の他方（正極２３の金属箔２３１の非被覆部と反対側）の端縁部（非被覆部）を露出させた状態で、該金属箔２４１に重ねられている。本実施形態の金属箔２４１は、例えば、銅箔である。

本実施形態の電極体２では、以上のように構成される正極２３と負極２４とがセパレータ２５によって絶縁された状態で巻回される。即ち、本実施形態の電極体２では、正極２３、負極２４、及びセパレータ２５の積層体２２が巻回されている。

セパレータ２５は、絶縁性を有する部材であり、正極２３と負極２４との間に配置される。これにより、電極体２（詳しくは、積層体２２）において、正極２３と負極２４とが互いに絶縁される。また、セパレータ２５は、ケース３内において、電解液を保持する。これにより、蓄電素子１の充放電時において、セパレータ２５を挟んで交互に積層される正極２３と負極２４との間を、リチウムイオンが移動可能となる。

このセパレータ２５は、帯状であり、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、ポリアミドなどの多孔質膜によって構成される。本実施形態のセパレータ２５は、ＳｉＯ_２粒子、Ａｌ_２Ｏ_３粒子、ベーマイト（アルミナ水和物）等の無機粒子を含んだ無機層を、多孔質膜によって形成された基材の上に設けることで形成されている。本実施形態のセパレータ２５の基材は、例えば、ポリエチレンによって形成される。

セパレータ２５の幅方向の寸法は、負極活物質層２４２の幅より大きい。セパレータ２５は、正極活物質層２３２と負極活物質層２４２とが厚さ方向（積層方向）に重なるように幅方向に位置ずれした状態で重ね合わされた正極２３と負極２４との間に配置される。このとき、正極２３の非被覆部と、負極２４の非被覆部とは重なっていない。即ち、正極２３の非被覆部が、正極２３と負極２４との重なる領域から幅方向（積層方向と直交する方向）に突出し、且つ、負極２４の非被覆部が、正極２３と負極２４との重なる領域から幅方向（正極２３の非被覆部の突出方向と反対の方向）に突出する。このような状態で積層された正極２３、負極２４、及びセパレータ２５（即ち、積層体２２）が巻回されることによって、電極体２が形成される。また、本実施形態の電極体２では、正極２３の非被覆部又は負極２４の非被覆部のみが積層された部位によって、電極体２における非被覆積層部２６が構成される。

非被覆積層部２６は、電極体２の各極に設けられる。即ち、正極２３の非被覆部のみが積層された非被覆積層部２６が電極体２における正極の非被覆積層部を構成し、負極２４の非被覆部のみが積層された非被覆積層部２６が電極体２における負極の非被覆積層部を構成する。

ケース３は、図１、図２、図４～図６に示すように、内部への電解液の注入が可能な注液孔３２０ｈを有する筐体部３０と、注液孔３２０ｈを封止する注液栓７と、を有する。

筐体部３０は、開口を有するケース本体３１と、ケース本体３１の開口を塞ぐ（閉じる）蓋板３２と、を有する。筐体部３０は、電極体２及び集電体５等と共に、電解液を内部空間に収容する。筐体部３０は、電解液に耐性を有する金属によって形成される。本実施形態の筐体部３０は、例えば、アルミニウム、又は、アルミニウム合金等のアルミニウム系金属材料によって形成される。

電解液は、非水溶液系電解液である。電解液は、有機溶媒に電解質塩を溶解させることによって得られる。有機溶媒は、例えば、プロピレンカーボネート及びエチレンカーボネートなどの環状炭酸エステル類、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、及びエチルメチルカーボネートなどの鎖状カーボネート類である。電解質塩は、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＢＦ_４、及びＬｉＰＦ_６等である。本実施形態の電解液は、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、及びエチルメチルカーボネートを、プロピレンカーボネート：ジメチルカーボネート：エチルメチルカーボネート＝３：２：５の割合で調整した混合溶媒に、１ｍｏｌ／ＬのＬｉＰＦ_６を溶解させたものである。

筐体部３０は、ケース本体３１の開口周縁部３４と、蓋板３２の周縁部とを重ね合わせた状態で接合することによって形成される。また、筐体部３０では、ケース本体３１と蓋板３２とによって内部空間が画定されている。本実施形態の筐体部３０では、ケース本体３１の開口周縁部３４と蓋板３２の周縁部とが溶接によって接合されている。

ケース本体３１は、板状の閉塞部３１１と、閉塞部３１１の周縁に接続される筒状の胴部（周壁）３１２と、を備える。

閉塞部３１１は、ケース本体３１が開口を上に向けた姿勢で配置されたときにケース本体３１の下端に位置する（即ち、前記開口が上を向いたときのケース本体３１の底壁となる）部位である。閉塞部３１１は、該閉塞部３１１の法線方向から見て、矩形状である。

以下では、閉塞部３１１の長辺方向を直交座標系のＸ軸とし、閉塞部３１１の短辺方向を直交座標系のＹ軸とし、閉塞部３１１の法線方向を直交座標系のＺ軸とする。

胴部３１２は、角筒形状、より詳しくは、偏平な角筒形状である。胴部３１２は、閉塞部３１１の周縁における長辺から延びる一対の長壁部３１３と、閉塞部３１１の周縁における短辺から延びる一対の短壁部３１４とを有する。即ち、一対の長壁部３１３は、Ｙ軸方向に間隔（詳しくは、閉塞部３１１の周縁における短辺に相当する間隔）を空けて対向し、一対の短壁部３１４は、Ｘ軸方向に間隔（詳しくは、閉塞部３１１の周縁における長辺に相当する間隔）を空けて対向する。短壁部３１４が一対の長壁部３１３の対応（詳しくは、Ｙ軸方向に対向）する端部同士をそれぞれ接続することによって、角筒状の胴部３１２が形成される。

以上のように、ケース本体３１は、開口方向（Ｚ軸方向）における一方の端部が塞がれた角筒形状（即ち、有底角筒形状）を有する。このケース本体３１には、巻回中心軸Ｃ方向をＸ軸方向に向けた状態で電極体２が収容される（図２参照）。

蓋板３２は、ケース本体３１の開口を塞ぐ板状の部材である。本実施形態の蓋板３２は、注液孔３２０ｈを有する。この注液孔３２０ｈは、蓋板３２の厚さ方向（Ｚ軸方向）に貫通する。これにより、筐体部３０の内部と外部とが注液孔３２０ｈを通じて連通する。蓋板３２の詳しい構成は、以下の通りである。

蓋板３２は、板状の蓋板本体３２０と、蓋板本体３２０から延びる筒部３２１と、蓋板本体３２０における筒部３２１の周囲に設けられる溝３２２と、を有する。また、本実施形態の蓋板３２は、溝３２２の外側に凸部３２６を有する。

蓋板本体３２０は、Ｚ軸方向から見て、ケース本体３１の開口周縁部３４に対応した輪郭形状を有し且つＸ－Ｙ面（Ｘ軸とＹ軸とを含む面）方向に広がる板状の部材である。即ち、蓋板本体３２０は、Ｚ軸方向から見て、Ｘ軸方向に長い矩形状の板材である。

この蓋板本体３２０では、注液孔３２０ｈ周辺の厚さが小さくなっている。具体的には、蓋板本体３２０の注液孔３２０ｈの周辺部では、内面（筐体部３０の内部側の面）３２０Ｂが注液孔３２０ｈに近づくにつれて外面３２０Ａ側に向かうようなテーパ状になっている。本実施形態の蓋板本体３２０の内面３２０Ｂにおいて、テーパ状の面３２０ｂは、凸部３２６の外縁位置より内側の領域である（図５及び図６参照）。

筒部３２１は、周辺部位よりもＺ軸方向に突出する筒状の部位である。この筒部３２１は、注液孔３２０ｈを画定している。即ち、筒部３２１の中空部が注液孔３２０ｈである。本実施形態の筒部３２１は、円筒状である。この筒部３２１の先端面（蓋板本体３２０と反対側の端面）３２１０における径方向の内側の第一領域３２１１は、径方向の内側ほど蓋板本体３２０に近づく傾斜面である。また、先端面３２１０における径方向の外側の第二領域３２１２は、径方向の外側ほど蓋板本体３２０に近づく傾斜面である。また、先端面３２１０の第一領域３２１１と第二領域３２１２との間の第三領域３２１３は、蓋板本体３２０と平行な面（Ｘ－Ｙ面方向に広がる面）である。

溝３２２は、蓋板本体３２０において、外面（筐体部３０の外側を向いた面）３２０Ａから内面（筐体部３０の内側を向いた面）３２０Ｂに向けて凹む（図５及び図６において下方に向けて凹む）溝である。この溝３２２は、筒部３２１の外周面３２１Ａに沿って配置されている。即ち、溝３２２は、Ｚ軸方向から見て、筒部３２１を囲む環状である。

詳しくは、溝３２２は、筒部３２１の径方向内側においてＺ軸方向に延びる内側面（内側の側面）３２３と、筒部３２１の径方向外側においてＺ軸方向に延びる外側面（外側の側面）３２４と、内側面３２３と外側面３２４との端部同士を接続する底面３２５と、を有する。この底面３２５は、Ｘ－Ｙ面に沿って広がる平らな面である。本実施形態の溝３２２は、筒部３２１と隣接する。本実施形態の蓋板３２では、溝３２２の内側面３２３と筒部３２１の外周面３２１ＡとがＺ軸方向に連続し、一つの円柱面を構成している（図５参照）。

凸部３２６は、溝３２２に沿って延び、該溝３２２の周囲を囲む。具体的に、凸部３２６は、溝３２２と間隔をあけて該溝３２２を囲む。この凸部３２６は、Ｚ軸方向から見て環状である。本実施形態の凸部３２６では、径方向の内側の側壁３２６Ｂが注液栓７の周縁と溶接される。

以上のように構成される蓋板３２は、ケース本体３１の開口を塞ぐように該ケース本体３１に当接する。より具体的には、蓋板３２が開口を塞ぐように、蓋板３２の周縁部がケース本体３１の開口周縁部３４に重ねられる。開口周縁部３４と蓋板３２とが重ねられた状態で、蓋板３２とケース本体３１との境界部が溶接される。これにより、筐体部３０が形成される。

注液栓７は、筒部３２１の開口を塞ぐように該筒部３２１に被せられる栓本体（注液栓本体）７１と、栓本体７１の筐体部３０（蓋板本体３２０）側の端部から広がり且つ溝３２２の外側において該筐体部３０に溶接されている鍔部７２と、を有する。

栓本体７１は、筒部３２１の周囲を囲う周壁部７１１と、筒部３２１の先端側開口を覆う栓閉塞部７１２と、を有する。周壁部７１１は、筒部３２１の外周面３２１Ａと対応する大きさの内周面７１１Ｂを有する（図６参照）。本実施形態の周壁部７１１は、Ｚ軸方向に延びる円筒状であり、内周面７１１Ｂの内径は、筒部３２１の外周面３２１Ａの外径と同じ若しくは僅かに大きい。この周壁部７１１のＺ軸方向の寸法は、筒部３２１のＺ軸方向の寸法より大きい。また、筒部３２１の先端（本実施形態の例では、先端面３２１０の第三領域３２１３）と栓閉塞部７１２の内面とのＺ軸方向の間隔は、前記周壁部７１１の内周面７１１Ｂと筒部３２１の外周面３２１Ａとの間隔より大きい。本実施形態の筒部３２１の先端面３２１０と栓閉塞部７１２の内面とのＺ軸方向の間隔は、電解液による毛細管現象が生じない大きさであり、例えば、２ｍｍ以上程度である。本実施形態の栓閉塞部７１２は、円盤状である。

鍔部７２は、周壁部７１１の蓋板本体３２０側の端部からＸ－Ｙ面方向に広がる。本実施形態の鍔部７２は、Ｚ軸方向から見て、環状であり且つ蓋板３２の溝３２２の外側まで広がっている。具体的に、鍔部７２は、その外周縁が蓋板３２の凸部３２６（詳しくは、凸部３２６の内側の側壁３２６Ｂ）に当接又は近接する位置まで広がっている。そして、鍔部７２の外周縁は、凸部３２６と溶接されて、溶接部位ＷＬが形成されている。即ち、鍔部７２は、溶接部位ＷＬを介して凸部３２６に接続されている（図６参照）。これにより、注液栓７が蓋板本体３２０に固定され、注液孔３２０ｈが封止される。

外部端子４は、他の蓄電素子の外部端子又は外部機器等と電気的に接続される部位である。外部端子４は、導電性を有する部材によって形成される。例えば、外部端子４は、アルミニウム又はアルミニウム合金等のアルミニウム系金属材料、銅又は銅合金等の銅系金属材料等の溶接性の高い金属材料によって形成される。本実施形態の外部端子４は、バスバ等が溶接可能な面４１を有する。

集電体５は、ケース３内に配置され、電極体２と導通可能に直接又は間接に接続される。本実施形態の集電体５は、クリップ部材５０を介して電極体２と導通可能に接続される。即ち、蓄電素子１は、電極体２と集電体５とを導通可能に接続するクリップ部材５０を備える。

集電体５は、導電性を有する部材によって形成される。集電体５は、ケース３の内面に沿って配置される。本実施形態の集電体５は、外部端子４とクリップ部材５０とを導通可能に接続する。具体的に、集電体５は、外部端子４と導通可能に接続される第一接続部５１と、電極体２と導通可能に接続される第二接続部５２と、第一接続部５１と第二接続部５２とを接続する屈曲部５３と、を有する。集電体５では、屈曲部５３がケース３内の蓋板３２と短壁部３１４との境界近傍に配置され、第一接続部５１が屈曲部５３から蓋板３２に沿って延びると共に、第二接続部５２が屈曲部５３から短壁部３１４に沿って延びる。本実施形態の第二接続部５２は、例えば、超音波溶接によってクリップ部材５０と接合される。

以上のように構成される集電体５は、蓄電素子１の正極と負極とにそれぞれ配置される。本実施形態の蓄電素子１では、ケース３内において、電極体２の正極の非被覆積層部２６と、負極の非被覆積層部２６とにそれぞれ配置される。正極の集電体５と負極の集電体５とは、異なる素材によって形成される。具体的に、正極の集電体５は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金によって形成され、負極の集電体５は、例えば、銅又は銅合金によって形成される。

クリップ部材５０は、電極体２の非被覆積層部２６において積層された正極２３又は負極２４を束ねるように挟む。これにより、クリップ部材５０は、非被覆積層部２６において積層される正極２３同士、又は負極２４同士を確実に導通させる。本実施形態のクリップ部材５０は、板状の金属材料を断面がＵ字状となるように曲げ加工することによって形成される。

絶縁部材６は、ケース３（詳しくはケース本体３１）と電極体２との間に配置される。この絶縁部材６は、所定の形状に裁断された絶縁性を有するシート状の部材を折り曲げることによって袋状に形成されている。

次に、蓄電素子１の製造方法について説明する。

外部端子４及び集電体５が蓋板３２に組付けられる。続いて、電極体２が集電体５にクリップ部材５０を介して接続される。具体的に、クリップ部材５０が非被覆積層部２６を挟み込み、この非被覆積層部２６を挟み込んだ状態のクリップ部材５０が集電体５の第二接続部５２に接合される。本実施形態では、クリップ部材５０は、超音波接合によって集電体５に接続される。

次に、電極体２がケース本体３１の内部に挿入されつつ蓋板３２がケース本体３１の開口周縁部３４に重ねられ、ケース本体３１の開口が塞がれる。この状態で、蓋板３２の周縁部とケース本体３１の開口周縁部３４とが溶接され、蓋板３２とケース本体３１との境界部が密閉される。これにより、筐体部３０が形成される。

続いて、電解液が蓋板３２の注液孔３２０ｈから筐体部３０の内部（内部空間）に注入（注液）される。詳しくは、以下の通りである。

図７に示すように、ノズル９が、筒部３２１の先端面３２１０に押し付けられる。詳しくは、ノズル９は、先端に、樹脂製のＯリング（シール部材）９１を有し、このＯリング９１を筒部３２１の先端面３２１０（詳しくは、第三領域３２１３）に押し付けて圧接させる。

ノズル９が筒部３２１の先端面３２１０に押し付けられると、該ノズル９を通じて筐体部３０の内部の空気が排気（吸引）され、筐体部３０の内部が負圧にされる。筐体部３０の内部が負圧になると、電解液がノズル９を通じて筐体部３０の内部に注入（供給）される。前記負圧により、効率よく電解液が筐体部３０の内部に注入される。所定量の電解液が筐体部３０の内部に注入される、即ち、電解液の注入が完了すると、ノズル９が筒部３２１から引き離され、注液栓７が筒部３２１に被せられる。

このとき、引き離されたノズル９からの垂れ等によって、電解液が筒部３２１の先端面３２１０に付着していても、該先端面３２１０と栓閉塞部７１２の内面との間隔が大きいため、前記先端面３２１０に付着している電解液が毛細管現象等によって筒部３２１と栓本体７１の周壁部７１１との間に入り込むことが防がれる。また、電解液が筒部３２１の外周面３２１Ａに付着していても、該電解液は、外周面３２１Ａを伝って垂れ落ち、又は筒部３２１と周壁部７１１との間を毛細管現象によって溝３２２に流れ込む。このように、前記ノズル９からの垂れ等によって筒部３２１の先端部等に付着した電解液は、注液栓７の鍔部７２の外周縁近傍までは移動しない。

注液栓７が筒部３２１に被せられると、続いて、鍔部７２の外周縁と、蓋板３２の凸部３２６との境界部が溶接され、注液栓が蓋板３２に固定される。これにより、蓋板３２の注液孔３２０ｈが注液栓７によって封止され、蓄電素子１が完成する。

以上の蓄電素子１によれば、ケース３の内圧が上昇したときに、図８に示すように、筐体部３０において厚みが小さくなっている部位（本実施形態の例では、溝３２２が形成されている部位）を起点に、その内側が膨らみやすい（図８の二点鎖線参照）。これにより、前記内圧が上昇したときの筐体部３０における溝３２２の外側の部位の膨出が抑えられる。その結果、前記内圧が上昇したときに、溝（筐体部３０における厚みが小さくなっている部位）３２２の外側に形成されている注液栓７の鍔部７２と筐体部３０との溶接部位ＷＬにおける応力の発生が抑えられる（即ち、溶接部位ＷＬにおいて応力が生じ難くなる）。

尚、図８においては、筐体部３０（蓋板３２）において溝３２２が形成されている部位を起点にその内側の部位が膨らむことを理解しやすいように、誇張して表現している。また、ケース３の内圧が上昇したときの部分的な膨出の起点になる部位は、本実施形態の溝３２２が形成されている部位のような筐体部３０の厚みが局所的に小さくなっている部位に限定されない。

また、蓄電素子１の製造方法は、
内部に電極体２を収納した筐体部３０であって、周辺部位よりも突出し且つ注液孔３２０ｈを画定する筒部３２１と、筒部３２１を周方向に囲い且つ内側に向けて凹む溝３２２と、を有する筐体部３０の内部に注液孔３２０ｈから電解液を注入することと、
筒部３２１の開口を塞ぐように該筒部３２１に被せることが可能な栓本体７１と、栓本体７１の筐体部３０側の端部から広がる鍔部７２と、を有する注液栓７を、電解液の注入後の筒部３２１に被せることと、
溝３２２の外側において鍔部７２と筐体部３０（上記実施形態の例では、蓋板本体３２０）とを溶接することと、を備える。

図９に示す従来の蓄電素子１００のように、ケース１０１（本実施形態の筐体部３０に相当する部材）における平坦な板状の部位に孔（注液孔）１０２が設けられ、この孔１０２から電解液が注入される場合、電解液が孔１０２の周縁部に付着する場合がある。この場合、孔１０２を封止するために注液栓１０３を該孔１０２に圧入すると、毛細管現象等によって、前記付着した電解液が注液栓１０３の鍔部１０４の周縁部に移動する。この状態で鍔部１０４の周縁とケース１０１とがレーザ溶接されると、熱による電解液の気化等によって、溶接部位において溶接不良が発生する。

しかし、上記の構成によれば、筐体部３０の内部への電解液の注入後に電解液が筒部３２１の外周面３２１Ａ等に付着していても、該電解液は、注液栓７が筒部３２１に被せられるまでに外周面３２１Ａを伝って垂れ落ちて溝３２２に流れ込み、又は、注液栓７が筒部３２１に被せられた後に毛細管現象等によって筒部３２１と周壁部７１１との間を伝って溝３２２に流れ込む。これにより、筒部３２１等に付着した電解液の溶接部位（鍔部７２と筐体部３０との溶接部位）への移動が抑えられる。即ち、電解液の鍔部７２の外周縁近傍への移動が抑えられる。また、電解液が筒部３２１の先端面３２１０に付着しても、筒部３２１に被せられた状態の筒部３２１の先端面３２１０と注液栓７の栓閉塞部７１２との間隔が十分に確保されているため、毛細管現象等による筒部３２１の外周面３２１Ａ側への前記電解液の移動が生じ難い。その結果、本実施形態の蓄電素子１の製造方法によれば、鍔部７２と筐体部３０との溶接の際に電解液が溶接部位ＷＬにあることに起因する溶接不良の発生を防ぐことができる。

尚、本発明の蓄電素子及び該蓄電素子の製造方法は、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内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することができ、また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることができる。さらに、ある実施形態の構成の一部を削除することができる。

上記実施形態の筐体部３０に設けられた溝３２２の深さ（図５における上下方向の寸法）は、該溝３２２の幅方向の各位置において一定（同じ）であるが、この構成に限定されない。例えば、溝３２２の深さは、筒部３２１側ほど深くてもよい。この場合、溝３２２の深さは、図１０に示すように筒部３２１に近づくにつれて連続的に深くなってもよく、図１１に示すように断続的（段差状）に深くなってもよい。

このように、溝３２２の設けられた部位において厚み（筐体部３０の溝３２２が設けられている部位の厚み）を変化させる、即ち、筐体部３０の注液孔３２０ｈの周辺部において部分的（局所的）に厚みのより小さい部位を設けることで、ケース３の内圧が上昇したときに、筐体部３０における溝３２２の内側の部位（溝３２２に囲まれた部位）がより確実に膨出しやすくなる。

また、溝３２２の深さが筒部３２１に近づくにつれて深くなる構成であれば、蓄電素子１の製造工程において、溝３２２に流れ込んだ電解液が、溝３２２内において筒部側（鍔部７２の周縁からより離れた位置）に寄るため、鍔部７２と筐体部３０との溶接の際の電解液に起因する溶接不良の発生がより確実に防がれる。

上記実施形態の溝３２２の底面３２５は、Ｘ－Ｙ面に沿って広がる平らな面（凹凸のない面）であるが、この構成に限定されない。例えば図１２に示すように、溝３２２は、筒部３２１の周方向に延び且つ該筒部３２１から離れる方向に間隔をあけて並ぶ複数の細溝３２５１を底面３２５に有していてもよい。この細溝３２５１は、筐体部３０において筒部３２１を囲む溝３２２より幅の狭い溝である。より詳しくは、細溝３２５１の幅は、溝３２２内の電解液が毛細管現象によって細溝３２５１を伝って（細溝３２５１に沿って）広がる大きさであり、例えば１００μｍ程度である。

このように、複数の細溝３２５１が底面３２５に設けられることで、筐体部３０における溝３２２の底面３２５に相当する部位（筐体部３０における厚みが局所的に小さくなっている部位）がより変形しやすくなる。このため、ケース３の内圧が上昇したときに、該溝３２２を起点にしてその内側の部位がより確実に膨出しやすくなる。

また、溝３２２の底面３２５に細溝３２５１が設けられる構成であれば、蓄電素子１の製造工程においては、溝３２２に流れ込んだ電解液が、毛細管現象により、溝３２２内を細溝３２５１に沿って筒部３２１の周方向に広がるため、溝３２２内での電解液の径方向外側への移動が抑えられる、即ち、鍔部７２と筐体部３０との溶接部位に近づき難くなる。これにより、鍔部７２と筐体部３０との溶接の際の電解液に起因する溶接不良の発生がより確実に防がれる。

尚、これらの効果を得るためには、底面３２５に細溝３２５１が少なくとも一つ設けられていればよい。

上記実施形態の蓄電素子１の筐体部３０では、筐体部３０の内面３２０Ｂの注液孔周辺部が、注液孔３２０ｈに近づくにつれて外面に近づくテーパ状の面３２０ｂである（即ち、筐体部３０の板厚が注液孔３２０ｈに近づくにつれて小さくなっている：図５参照）が、この構成に限定されない。筐体部３０の注液孔３２０ｈ周辺部の板厚は、一定であってもよい。

上記実施形態の蓄電素子１の電極体２は、長尺な電極(正極２３、負極２４)が巻回された、いわゆる巻回型であるが、この構成に限定されない。電極体２は、枚葉状の電極２３、２４が積層された、いわゆる積層型でもよく、正極２３又は負極２４の少なくとも一方が長尺で且つつづら折りされた（蛇行するように折り返された）ものでもよい。

上記実施形態の蓋板３２は、筒部３２１を囲む凸部３２６を有しているが、この構成に限定されない。蓋板３２は、凸部３２６のない構成でもよい。

また、上記実施形態においては、蓄電素子が充放電可能な非水電解質二次電池（例えばリチウムイオン二次電池）として用いられる場合について説明したが、蓄電素子の種類や大きさ（容量）は任意である。また、上記実施形態において、蓄電素子の一例として、リチウムイオン二次電池について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、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の蓄電素子にも適用可能である。

蓄電素子（例えば電池）１は、図１３に示すような蓄電装置（蓄電素子が電池の場合は電池モジュール）１１に用いられてもよい。蓄電装置１１は、少なくとも二つの蓄電素子１と、二つの（異なる）蓄電素子１同士を電気的に接続するバスバ部材１２と、を有する。この場合、本発明の技術が少なくとも一つの蓄電素子１に適用されていればよい。

１…蓄電素子、２…電極体、２１…巻芯、２２…積層体、２３…正極（電極）、２３１…金属箔、２３２…正極活物質層、２４…負極（電極）、２４１…金属箔、２４２…負極活物質層、２５…セパレータ、２６…非被覆積層部、３…ケース、３０…筐体部、３１…ケース本体、３１１…閉塞部、３１２…胴部、３１３…長壁部、３１４…短壁部、３２…蓋板、３２０…蓋板本体、３２０Ａ…蓋板本体の外面、３２０Ｂ…蓋板本体の内面、３２０ｂ…テーパ状の面、３２０ｈ…注液孔、３２１…筒部、３２１Ａ…筒部の外周面、３２１０…先端面、３２１１…第一領域、３２１２…第二領域、３２１３…第三領域、３２２…溝、３２３…溝の内側面、３２４…溝の外側面、３２５…溝の底面、３２５１…細溝、３２６…凸部、３２６Ｂ…側壁、３４…開口周縁部、４１…面、４…外部端子、５…集電体、５０…クリップ部材、５１…第一接続部、５２…第二接続部、５３…屈曲部、６…絶縁部材、７…注液栓、７１…栓本体、７１１…周壁部、７１１Ｂ…内周面、７１２…栓閉塞部、７２…鍔部、９…ノズル、９１…Ｏリング、１１…蓄電装置、１２…バスバ部材、１００…蓄電素子、１０１…ケース、１０２…孔、１０３…注液栓、１０４…鍔部、５００…キャッププレート、５０１…電解液注入孔、５０２…溝、５０４…密封部材、５０５…蓋板、５０６…装着リーブ、５０７…溶接部、Ｃ…巻回中心軸、ＷＬ…溶接部位

Claims

内部へ電解液の注入が可能な注液孔を有する筐体部と、前記注液孔を封止する注液栓と、を有するケースを備え、
前記筐体部は、
周辺部位よりも突出し且つ前記注液孔を画定する筒部と、
前記筒部を周方向に囲い且つ該筐体部の内側に向けて凹む溝と、を有し、
前記注液栓は、
前記筒部の開口を塞ぐように該筒部に被せられる注液栓本体と、
前記注液栓本体から広がり且つ前記溝の外側において該筐体部に溶接されている鍔部と、を有し、
前記溝は、前記筒部の径方向内側の内側面と、前記筒部の径方向外側の外側面と、前記内側面と前記外側面との端部同士を接続する平らな底面と、を有し、
前記注液栓本体は、前記筒部の先端側開口を覆うように広がり且つ該先端側開口と対向する内面を有し、
前記鍔部は、前記溝の内側に他の部材が配置されていない状態で且つ前記内側面、前記外側面、及び前記底面と接することなく該溝を塞ぐように広がる、蓄電素子。
内部へ電解液の注入が可能な注液孔を有する筐体部と、前記注液孔を封止する注液栓と、を有するケースを備え、
前記筐体部は、
周辺部位よりも突出し且つ前記注液孔を画定する筒部と、
前記筒部を周方向に囲い且つ該筐体部の内側に向けて凹む溝と、を有し、
前記注液栓は、
前記筒部の開口を塞ぐように該筒部に被せられる注液栓本体と、
前記注液栓本体から広がり且つ前記溝の外側において該筐体部に溶接されている鍔部と、を有し、
前記筐体部の内面は、前記溝と対応する位置に、前記注液孔に近づくにつれて該筐体部の外面側に向かうようなテーパー状の面を含む、蓄電素子。
内部へ電解液の注入が可能な注液孔を有する筐体部と、前記注液孔を封止する注液栓と、を有するケースを備え、
前記筐体部は、
周辺部位よりも突出し且つ前記注液孔を画定する筒部と、
前記筒部を周方向に囲い且つ該筐体部の内側に向けて凹む溝と、を有し、
前記注液栓は、
前記筒部の開口を塞ぐように該筒部に被せられる注液栓本体と、
前記注液栓本体から広がり且つ前記溝の外側において該筐体部に溶接されている鍔部と、を有し、
前記注液栓本体は、前記筒部を周方向に囲う筒状の周壁部と、該周壁部における前記筐体部の側と反対側の端部を塞ぐ栓閉塞部と、を有し、
前記鍔部は、前記周壁部における前記筐体部側の端部から広がり、
前記筒部は、前記周壁部の内周面に沿って前記鍔部より前記栓閉塞部側の位置まで突出している、蓄電素子。
内部へ電解液の注入が可能な注液孔を有する筐体部と、前記注液孔を封止する注液栓と、を有するケースを備え、
前記筐体部は、
周辺部位よりも突出し且つ前記注液孔を画定する筒部と、
前記筒部を周方向に囲い且つ該筐体部の内側に向けて凹む溝と、
前記溝の外側に間隔をあけた位置で該溝及び前記筒部を前記周方向に囲い且つ該筐体部の外側に向けて突出する凸部と、を有し、
前記注液栓は、
前記筒部の開口を塞ぐように該筒部に被せられる注液栓本体と、
前記注液栓本体から広がり且つ前記溝の外側において前記凸部に溶接されている鍔部と、を有する、蓄電素子。
内部へ電解液の注入が可能な注液孔を有する筐体部と、前記注液孔を封止する注液栓と、を有するケースを備え、
前記筐体部は、
周辺部位よりも突出し且つ前記注液孔を画定する筒部と、
前記筒部を周方向に囲い且つ該筐体部の内側に向けて凹む第一溝と、
前記第一溝の内部において該第一溝から該筐体部の内側に向けて凹む第二溝と、を有し、
前記注液栓は、
前記筒部の開口を塞ぐように該筒部に被せられる注液栓本体と、
前記注液栓本体から広がり且つ前記第二溝の外側において該筐体部に溶接されている鍔部と、を有し、
前記第一溝及び前記第二溝のそれぞれは、前記筒部を周方向に囲む閉じた形状を有し、
前記鍔部は、前記第一溝内に配置されると共に、前記第二溝を構成する内側面と、外側面と、前記内側面及び前記外側面の端部同士を接続する底面と、のいずれの面とも接していない、蓄電素子。
前記溝の深さは、筒部側ほど深い、請求項１～４のいずれか１項に記載の蓄電素子。
前記溝は、前記筒部の周方向に延びる細溝を底面に有する、請求項１～４、６のいずれか１項に記載の蓄電素子。