JPWO2017141694A1 - 蓄電素子及び蓄電素子の製造方法 - Google Patents

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Abstract

負極端子（２０５）と、負極集電体（１３０）と、負極端子（２０５）の端子部（２１０）及び負極集電体（１３０）を接続する接続部（２３０）とを備えている。また、負極端子（２０５）の端子部（２１０）は、本体部（２１１）側が有底で、負極集電体（１３０）側が開口した筒部（２１３）を有している。さらに、接続部（２３０）は、筒部（２１３）に挿入されて筒部（２１３）に接合されている。また、接続部（２３０）の外面には、第１接続部側凹部（２３３）及び第２接続部側凹部（２３４）が形成されている。そして、筒部（２１３）の内面には、接続部（２３０）の第１接続部側凹部（２３３）及び第２接続部側凹部（２３４）と嵌合された第１筒部内面側凸部（２１７）及び第２筒部内面側凸部（２１８）が形成されている。

Description

本発明は、端子部と、集電体と、端子部及び集電体を接続する接続部とを備えた蓄電素子及び蓄電素子の製造方法に関する。
従来、端子部と、集電体と、端子部及び集電体を接続する接続部とを備えた蓄電素子が知られている。例えば、特許文献１に示されるように、蓄電素子（電池）は、端子部（上部端子体）と、集電体（集電接続体）と、端子部及び集電体を接続する接続部（下部端子体）とを備えている。そして、接続部を端子部にロウ付けや圧入等によって接合させている。
特開２００１−３５７８３４号公報
ここで、上記従来の蓄電素子のように、接続部を端子部に接合させる等によって、端子部から接続部を抜け止めすることは重要である。このため、接続部を端子部に強固に固定することが望まれる。
本発明は、上記観点からなされたものであり、接続部を端子部に強固に固定することができる蓄電素子及び蓄電素子の製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る蓄電素子の一態様は、端子部と、集電体と、前記端子部及び前記集電体を接続する接続部とを備えた蓄電素子であって、前記端子部は、一端側が有底で、他端側が開口した筒部を有し、前記接続部は、前記筒部に挿入されて前記筒部に接合され、前記接続部の外面には、接続部側凹部又は接続部側凸部が形成され、前記筒部の内面には、前記接続部の前記接続部側凹部又は前記接続部側凸部と嵌め合わされた筒部内面側凸部又は筒部内面側凹部が形成されている。
本発明によれば、接続部を端子部に強固に固定することができる。
図１は、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。 図２は、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。 図３は、実施の形態に係る蓄電素子の蓋体、負極集電体、負極端子及び負極封止部材を示す部分拡大断面図である。 図４は、実施の形態に係る蓄電素子の負極端子を示す拡大断面図である。 図５は、実施の形態に係る蓄電素子の製造方法における挿入工程を示す拡大断面図である。 図６は、実施の形態に係る蓄電素子の製造方法における挿入工程を示す拡大断面図である。 図７は、実施の形態に係る蓄電素子の製造方法における形成工程を示す拡大断面図である。 図８は、実施の形態に係る蓄電素子の製造方法における樹脂成形工程を示す拡大断面図である。 図９は、実施の形態の変形例に係る蓄電素子の負極端子を示す拡大断面図である。 図１０は、実施の形態の他の変形例に係る蓄電素子の負極端子周辺の断面構成を示す斜視図である。
上記課題を解決するために、本発明に係る蓄電素子の一態様は、端子部と、集電体と、前記端子部及び前記集電体を接続する接続部とを備えた蓄電素子であって、前記端子部は、一端側が有底で、他端側が開口した筒部を有し、前記接続部は、前記筒部に挿入されて前記筒部に接合され、前記接続部の外面には、接続部側凹部又は接続部側凸部が形成され、前記筒部の内面には、前記接続部の前記接続部側凹部又は前記接続部側凸部と嵌め合わされた筒部内面側凸部又は筒部内面側凹部が形成されている。
この構成によれば、接続部の接続部側凹部又は接続部側凸部に、端子部の筒部の筒部内面側凸部又は筒部内面側凹部が嵌め合わさっているため、接続部を端子部に強固に固定することができている。したがって、端子部から接続部を抜け止めすることができている。
また、本発明に係る蓄電素子の一態様は、前記筒部の外面には、前記筒部内面側凸部又は前記筒部内面側凹部と対応する位置に筒部外面側凹部又は筒部外面側凸部が形成されていてもよい。
この構成によれば、筒部の外面に、内面の凸部又は凹部と対応して、凹部又は凸部が形成されているため、筒部を構成する部材の厚みを略均等に形成することができ、筒部の強度のばらつきを抑制することができる。
また、本発明に係る蓄電素子の一態様は、前記接続部側凹部又は前記接続部側凸部は、環状に形成されていてもよい。
この構成によれば、接続部の凹部又は凸部が環状であるため、当該凹部又は凸部を形成しやすく、また、接続部の周囲に亘って均等な力で筒部と接合することができている。
また、本発明に係る蓄電素子の一態様は、前記接続部は、前記端子部の前記筒部の前記他端側の面の少なくとも一部に当接する鍔部を有していてもよい。
この構成によれば、端子部の筒部が接続部の鍔部に当接するため、筒部に対して接続部が容易に位置決めされている。
また、本発明に係る蓄電素子の一態様は、さらに、前記端子部の前記筒部と前記接続部の前記鍔部とを覆うように一体化された樹脂部を有していてもよい。
この構成によれば、樹脂部が端子部の筒部と接続部の鍔部とを覆っているため、樹脂部によって、接続部を端子部にさらに強固に固定することができている。
また、本発明に係る蓄電素子の一態様は、前記端子部の材質はアルミニウム又はアルミニウム合金であり、前記接続部の材質は銅又は銅合金であってもよい。
この構成によれば、端子部は一端側が有底で他端側から接続部が挿入されている構成であり、接続部が端子部から外部に露出していないため、端子部と接続部とが異種金属で形成されていても、両者の間で結露等による電蝕の発生を抑制することができている。
また、本発明に係る蓄電素子の製造方法の一態様は、端子部に形成されている一端側が有底で他端側が開口した筒部に、前記端子部と集電体とを接続する接続部を挿入する挿入工程と、前記筒部を外面から押圧することで、前記接続部の外面の接続部側凹部又は接続部側凸部に対応する、筒部内面側凸部又は筒部内面側凹部を前記筒部の内面に形成する形成工程とを含む。
この製造方法によれば、接続部の接続部側凹部又は接続部側凸部に嵌め合わされるように、端子部の筒部の筒部内面側凸部又は筒部内面側凹部を形成できる。このため、接続部が端子部に強固に固定することができる。したがって、端子部から接続部を抜け止めすることができる。
また、本発明に係る蓄電素子の製造方法の一態様は、前記挿入工程において、前記筒部に前記接続部側凹部又は前記接続部側凸部が形成されている前記接続部を挿入し、前記形成工程において、前記筒部を外面から前記接続部に向かって押圧することで、前記接続部の外面に形成されている接続部側凹部又は接続部側凸部に対応する、前記筒部の前記筒部内面側凸部又は前記筒部内面側凹部を形成していてもよい。
この製造方法によれば、接続部の接続部側凹部又は接続部側凸部と嵌め合わされた筒部の筒部内面側凸部又は筒部内面側凹部を形成できる。このため、例えば、ねじ等で螺合する場合に比べ、接続部を端子部に強固に固定することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。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及び接続形態などは、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。
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
（実施の形態）
［構成］
以下、本発明の実施の形態に係る蓄電素子１０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。ここでは、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している。
図１では、蓄電素子１０において、正極端子２００側を左側と規定して、前後、左右及び上下の各方向を表示する。そして、図２以降の各図に示す各方向は、全て図１に示す各方向に対応させて表示する。なお、上下方向、左右方向及び前後方向は、使用態様によって変化するため、これには限定されない。
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く、さらに、使用者が充電をしなくても蓄えられている電気を使用できる一次電池であってもよい。
図１及び図２に示すように、蓄電素子１０は、容器１００と、正極集電体１２０（集電体の一例）及び負極集電体１３０（集電体の一例）と、電極体１４０と、正極封止部材１５０（樹脂部の一例）及び負極封止部材１６０（樹脂部の一例）と、正極端子２００（端子部の一例）及び負極端子２０５（端子部の一例）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体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及び電極体１４０等を内部に収容後、蓋体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、蓋体１１０及び容器本体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。
図２に示すように、正極集電体１２０及び負極集電体１３０は、容器１００の内方、つまり、蓋体１１０の内表面（下側の面）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２０５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、後述する電極体１４０の正極基材箔と同様、アルミニウム又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、後述する電極体１４０の負極基材箔と同様、銅又は銅合金などで形成されている。
正極集電体１２０は、電極体接続部１２２を有している。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２本の脚である。負極集電体１３０は、電極体接続部１３２を有している。電極体接続部１３２は、電極体１４０の負極に電気的に接続される長尺状の２本の脚である。電極体接続部１２２、１３２は、蓋体１１０よりも下方に配置されている。正極集電体１２０の電極体接続部１２２は電極体１４０の正極に、負極集電体１３０の電極体接続部１３２は電極体１４０の負極に、超音波溶接や抵抗溶接などの溶接等によって接合されている。
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蓄電要素（発電要素）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、銅又は銅合金、アルミニウム又は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、又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又は負極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。
なお、正極活物質としては、例えば、ＬｉＭＰＯ４、ＬｉＭＳｉＯ４、ＬｉＭＢＯ３（ＭはＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ等から選択される１種又は２種以上の遷移金属元素）等のポリアニオン化合物、チタン酸リチウム、マンガン酸リチウム等のスピネル化合物、ＬｉＭＯ２（ＭはＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ等から選択される１種又は２種以上の遷移金属元素）等のリチウム遷移金属酸化物等を用いることができる。
また、負極活物質としては、例えば、リチウム金属、リチウム合金（リチウム−アルミニウム、リチウム−シリコン、リチウム−鉛、リチウム−錫、リチウム−アルミニウム−錫、リチウム−ガリウム、及びウッド合金等のリチウム金属含有合金）の他、リチウムを吸蔵・放出可能な合金、炭素材料（例えば黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温焼成炭素、非晶質カーボン等）、金属酸化物、リチウム金属酸化物（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２等）、ポリリン酸化合物などが挙げられる。
そして、電極体１４０は、正極と負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及び負極集電体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、円形状又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。
次に、正極端子２００が正極封止部材１５０を介して正極集電体１２０とともに蓋体１１０に固定される固定構造について説明する。また、負極端子２０５が負極封止部材１６０を介して負極集電体１３０とともに蓋体１１０に固定される固定構造について説明する。
正極封止部材１５０及び負極封止部材１６０は、正極端子２００及び負極端子２０５と、蓋体１１０との間に少なくともその一部が配置されるガスケットである。正極封止部材１５０は、正極端子２００の外周を覆い、かつ、正極集電体１２０の上方を覆い、正極端子２００を蓋体１１０に固定している。また、負極封止部材１６０は、負極端子２０５の外周を覆い、かつ、負極集電体１３０の上方を覆い、負極端子２０５を蓋体１１０に固定している。これにより、正極端子２００及び負極端子２０５は、一部が露出した状態で、蓋体１１０に取り付けられている。こうして、正極端子２００、正極封止部材１５０及び正極集電体１２０は、蓋体１１０に一体的に固定されている。また、負極端子２０５、負極封止部材１６０及び負極集電体１３０は、蓋体１１０に一体的に固定されている。
正極封止部材１５０及び負極封止部材１６０は、蓋体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ことが好ましい。正極封止部材１５０及び負極封止部材１６０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）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、フェノール樹脂などの樹脂で形成されている。また、これらの封止部材は、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。
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電極端子である。また、負極端子２０５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電極端子である。つまり、正極端子２００及び負極端子２０５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及び負極端子２０５は、正極封止部材１５０及び負極封止部材１６０を介して蓋体１１０に取り付けられている。
次に、蓄電素子１０の負極端子２０５の構造について詳細に説明する。なお、正極端子２００の構造は、以下で説明する負極端子２０５の構造とほぼ同等であるか、あるいは、後述する端子部２１０と接続部２３０とが一体形成されている構造であってもよく、正極端子２００の構造についての詳細な説明は省略する。このように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、正極端子２００と負極端子２０５とが異なる構成であってもよい。
なお、例えば、負極端子２０５の端子部２１０はアルミニウム又はアルミニウム合金などで形成されており、接続部２３０は銅又は銅合金などで形成されている。また、例えば、正極端子２００については、端子部２１０と接続部２３０とが一体形成されている場合はアルミニウム又はアルミニウム合金などで形成されている。
図３は、実施の形態に係る蓄電素子１０の蓋体１１０、負極集電体１３０、負極端子２０５及び負極封止部材１６０を示す部分拡大断面図である。図３は、図２におけるIII−III線を含む上下方向及び前後方向で構成される平面において、左方向へ見た断面図である。図４は、実施の形態に係る蓄電素子１０の負極端子２０５を示す拡大断面図であって、接続部２３０の先端をかしめる前の状態を示す。
図３に示すように、負極端子２０５は、蓋体１１０に形成されている貫通孔１１２に貫通した状態で、負極封止部材１６０によって蓋体１１０に固定されている。負極端子２０５は、端子部２１０と、端子部２１０と負極集電体１３０とを接続する接続部２３０とを有している。具体的には、端子部２１０は、本体部２１１と、筒部２１３とを有している。また、接続部２３０は、軸部２３２と、鍔部２３５と、負極集電体１３０に向けてかしめられて形成されたかしめ部２３６とを有している。
本体部２１１は、バスバーや、外部機器と接続される板状の部位であり、上面が平面に形成されている。筒部２１３は、本体部２１１の下面（負極集電体１３０側の面）から下方に向けて略円筒状に突出し、上方で閉じて下方で開口している。筒部２１３の底面２１３ａは、本体部２１１の下面である。筒部２１３の内部が挿入孔２１５とされている。挿入孔２１５（筒部２１３の内面）には、接続部２３０における鍔部２３５の上部に設けられた略円柱状の軸部２３２が挿入されている。筒部２１３の挿入孔２１５は、軸部２３２の外周と同形である。筒部２１３は、軸部２３２を周囲から締め付けている。具体的には、筒部２１３は、鍔部２３５よりも上方側の部位である軸部２３２を周囲から締め付けている。なお、筒部２１３の底面２１３ａは筒部２１３の一端側の一例であり、筒部２１３の下端面２１３ｂは筒部２１３の他端側の一例である。つまり、筒部２１３は、一端側が有底で、他端側が開口した部位である。
図４に示すように、筒部２１３には、第１筒部内面側凸部２１７（筒部内面側凸部の一例）と、第２筒部内面側凸部２１８（筒部内面側凸部の一例）と、第１筒部外面側凹部２２１（筒部外面側凹部の一例）と、第２筒部外面側凹部２２２（筒部外面側凹部の一例）とが形成されている。
筒部２１３の挿入孔２１５には、第１内周面２１５ａ、第１筒部内面側凸部２１７、第２内周面２１５ｂ、第２筒部内面側凸部２１８、及び第３内周面２１５ｃが上方から下方に向かって順番に形成されている。
第１内周面２１５ａは、筒部２１３の底面２１３ａの外周端縁から上下方向に延びている。
第１筒部内面側凸部２１７は、第１内周面２１５ａと第２内周面２１５ｂとの間から、筒部２１３の軸心に向かって環状に突出している。第１筒部内面側凸部２１７は、第１筒部内面側当接面２１７ａと、第１筒部内面側先端当接面２１７ｂと、第２筒部内面側当接面２１７ｃとで形成されている。第１筒部内面側当接面２１７ａは、第１筒部内面側凸部２１７の上面である。第１筒部内面側先端当接面２１７ｂは、第１筒部内面側凸部２１７の先端面である。第２筒部内面側当接面２１７ｃは、第１筒部内面側凸部２１７の下面である。第２筒部内面側当接面２１７ｃは、図４に示す筒部２１３を断面視すると、筒部２１３の軸心から外周側に向かって下り傾斜している。
第２筒部内面側凸部２１８は、第２内周面２１５ｂと、第３内周面２１５ｃとの間から、筒部２１３の軸心に向かって環状に突出している。第２筒部内面側凸部２１８は、第３筒部内面側当接面２１８ａと、第２筒部内面側先端当接面２１８ｂと、第４筒部内面側当接面２１８ｃとで形成されている。第３筒部内面側当接面２１８ａは、第２筒部内面側凸部２１８の上面である。第２筒部内面側先端当接面２１８ｂは、第２筒部内面側凸部２１８の先端面である。第４筒部内面側当接面２１８ｃは、第２筒部内面側凸部２１８の下面である。
第１内周面２１５ａ、第２内周面２１５ｂ及び第３内周面２１５ｃは、それぞれが同径である。
なお、第１内周面２１５ａ、第１筒部内面側凸部２１７、第２内周面２１５ｂ、第２筒部内面側凸部２１８、及び第３内周面２１５ｃの軸心は、筒部２１３の軸心と一致していることが好ましいが、それぞれが異なっていてもよい。また、挿入孔２１５は、図４の断面視で、テーパ状の面であってもよく曲面であってもよい。なお、挿入孔２１５がテーパ状の面又は曲面となっている場合は、筒部２１３の開口から本体部２１１に向かって小径になることが好ましい。
第１筒部外面側凹部２２１は、筒部２１３の外面から筒部２１３の軸心に向かって環状に凹む溝である。第１筒部外面側凹部２２１は、第１筒部内面側凸部２１７と対応する位置に形成され、第１筒部内面側凸部２１７の外側に位置している。第２筒部外面側凹部２２２は、第２筒部内面側凸部２１８と対応する位置に形成され、第２筒部内面側凸部２１８の外側に位置している。この第１筒部外面側凹部２２１及び第２筒部外面側凹部２２２は、図４の断面視で、半円状をなした環状の溝である。
接続部２３０は、外周面２３１に第１接続部側凹部２３３（接続部側凹部の一例）及び第２接続部側凹部２３４（接続部側凹部の一例）が形成された軸部２３２と、鍔部２３５と、負極集電体１３０にかしめられる中空の先端部とを有している。
軸部２３２の外周面２３１には、第１外周面２３１ａ、第１接続部側凹部２３３、第２外周面２３１ｂ、第２接続部側凹部２３４、及び第３外周面２３１ｃが上方から下方に向かって順番に形成されている。
第１外周面２３１ａは、軸部２３２の先端面２３０ａの外周端縁から上下方向に延びている。軸部２３２の先端面２３０ａは、筒部２１３の底面２１３ａと当接している。第１外周面２３１ａは、筒部２１３の第１内周面２１５ａと当接している。
第１接続部側凹部２３３は、第１外周面２３１ａと第２外周面２３１ｂとの間で、軸部２３２の外周面２３１から軸心に向かって環状に凹む溝である。
第１接続部側凹部２３３は、第１接続部側当接面２３３ａと、第１接続部側当接底面２３３ｂと、第２接続部側当接面２３３ｃとで形成されている。第１接続部側当接面２３３ａは、第１接続部側凹部２３３の上面である。第１接続部側当接面２３３ａは、筒部２１３の第１筒部内面側当接面２１７ａと当接している。第１接続部側当接底面２３３ｂは、第１接続部側凹部２３３の底面である。第１接続部側当接底面２３３ｂは、筒部２１３の第１筒部内面側先端当接面２１７ｂと当接している。第２接続部側当接面２３３ｃは、第１接続部側凹部２３３の下面である。第２接続部側当接面２３３ｃは、図４に示す軸部２３２を断面視すると、軸部２３２の軸心から軸部２３２の第２外周面２３１ｂに向かって下り傾斜している。第２接続部側当接面２３３ｃは、筒部２１３の第２筒部内面側当接面２１７ｃと当接している。第２外周面２３１ｂは、筒部２１３の第２内周面２１５ｂと当接している。
第２接続部側凹部２３４は、第２外周面２３１ｂと第３外周面２３１ｃとの間で、軸部２３２の外周面から軸心に向かって環状に凹む溝である。
第２接続部側凹部２３４は、第３接続部側当接面２３４ａと、第２接続部側当接底面２３４ｂと、第４接続部側当接面２３４ｃとで形成されている。第３接続部側当接面２３４ａは、第２接続部側凹部２３４の上面である。第３接続部側当接面２３４ａは、筒部２１３の第３筒部内面側当接面２１８ａと当接している。第２接続部側当接底面２３４ｂは、第２接続部側凹部２３４の底面である。第２接続部側当接底面２３４ｂは、筒部２１３の第２筒部内面側先端当接面２１８ｂと当接している。第４接続部側当接面２３４ｃは、第２接続部側凹部２３４の下面である。第４接続部側当接面２３４ｃは、筒部２１３の第４筒部内面側当接面２１８ｃと当接している。また、第３外周面２３１ｃは、筒部２１３の第３内周面２１５ｃと当接している。このように、筒部２１３と軸部２３２との間には、隙間が形成されておらず、軸部２３２と筒部２１３との接触面積を大きくとることができるため、通電抵抗が低下する。
第１外周面２３１ａ、第２外周面２３１ｂ及び第３外周面２３１ｃは、それぞれが同径な軸部２３２の外周面である。
なお、第１外周面２３１ａ、第１接続部側凹部２３３、第２外周面２３１ｂ、第２接続部側凹部２３４及び第３外周面２３１ｃの軸心は、軸部２３２の軸心と一致していることが好ましいが、それぞれが異なっていてもよい。また、軸部２３２の外周面２３１は、図４の断面視で、テーパ状の面であってもよく曲面であってもよい。なお、軸部２３２の外周面２３１がテーパ状の面又は曲面となっている場合は、鍔部２３５側から本体部２１１側に向かって断面形状が小径になることが好ましい。
なお、第１接続部側凹部２３３及び第２接続部側凹部２３４の深さは、任意に変更することができる。そして、この第１接続部側凹部２３３及び第２接続部側凹部２３４の深さにより、第１筒部内面側凸部２１７第２筒部内面側凸部２１８の突出量が決定される。
接続部２３０の鍔部２３５は、端子部２１０の筒部２１３の先端より負極集電体１３０側に形成され、かつ、筒部２１３の外形寸法よりも大きく、開口よりも外方に突出している。言い換えれば、鍔部２３５は、軸部２３２の下端縁の外周から突出する環状の鍔である。鍔部２３５の上端面２３５ａは、筒部２１３の下端面２１３ｂ（筒部の他端側の面の一例）と当接している。なお、鍔部２３５が軸部２３２の外周面２３１から突出する長さは、筒部２１３の厚みよりも大きいことが好ましいが、これに限定されず、筒部２１３の厚みよりも小さくてもよい。
図３に示すように、負極集電体１３０は、集電体本体部１３１と、電極体接続部１３２とを一体的に有している。集電体本体部１３１は、接続部２３０が接続される部位である。具体的には、集電体本体部１３１は、平板状の平板部と、平板部から上方向に向かって延びる側壁とを備え、接続部２３０の下部で貫通される貫通孔１３３の周囲を側壁が囲んでいる。集電体本体部１３１の上側は、負極封止部材１６０により覆われている。
負極集電体１３０の電極体接続部１３２は、図２の電極体１４０の負極に電気的に接続される長尺状の２本の脚である。電極体接続部１３２は、集電体本体部１３１の両端から下方に向かって延びている。電極体接続部１３２は図２の電極体１４０の負極に、超音波溶接や抵抗溶接などの溶接等によって接合されている。
［製造方法］
次に、蓄電素子１０の製造方法について、図５〜図８を用いて説明する。
図５及び図６は、実施の形態に係る蓄電素子１０の製造方法における挿入工程を示す拡大断面図である。図７は、実施の形態に係る蓄電素子１０の製造方法における形成工程を示す拡大断面図である。図８は、実施の形態に係る蓄電素子１０の製造方法における樹脂成形工程を示す拡大断面図である。
まず、蓄電素子１０の製造において、負極端子を作製する。具体的には、図５に示すように、端子部２１０´と接続部２３０とを用意する。そして、この端子部２１０´の筒部２１３´の軸心と接続部２３０の軸部２３２の軸心とが一致するように配置する。そして、図６に示すように、筒部２１３´の開口から接続部２３０の軸部２３２を挿入する。ここで、端子部２１０´の筒部２１３´への軸部２３２の挿入は、軽圧入が好ましいが、軽圧入でなくてもよい。また、挿入工程において、端子部２１０´の筒部２１３´には凸部も凹部も形成されておらず、筒部２１３´はストレートな円筒面を有している。
次いで、図６に示す筒部２１３´に軸部２３２を挿入した状態の部材を、図示しないプレス機にセットする。図７に示すように、このプレス機は、第１金型８１と、第２金型８２とを有している。第１金型８１及び第２金型８２は、筒部２１３の外面に対応する反転形状をなしている。
第１金型８１及び第２金型８２の内周面には、筒部２１３の第１筒部外面側凹部２２１に対応する金型第１凸部８１ａ、８２ａと、筒部２１３の第２筒部外面側凹部２２２に対応する金型第２凸部８１ｂ、８２ｂとが形成されている。第１金型８１及び第２金型８２を挿入方向（上下方向）から見た際に、金型第１凸部８１ａ、８２ａが環状をなし、金型第２凸部８１ｂ、８２ｂが環状をなしている。また、図６に示す筒部２１３´に軸部２３２を挿入した状態の部材をプレス機にセットした際に、金型第１凸部８１ａ、８２ａが第１接続部側凹部２３３に対応する位置に配置され、金型第２凸部８１ｂ、８２ｂが第２接続部側凹部２３４に対応する位置に配置される。
図７に示すように、プレス機は、図６の筒部２１３´に軸部２３２を挿入した状態の部材を、図６の筒部２１３´の外周から軸部２３２に向かって押圧する。筒部２１３の内面には第１筒部内面側凸部２１７及び第２筒部内面側凸部２１８が形成され、筒部２１３の外面には第１筒部外面側凹部２２１及び第２筒部外面側凹部２２２が形成される。言い換えれば、軸部２３２の外周面２３１の反転形状が筒部２１３の内面に形成される。こうして、端子部２１０と接続部２３０とが一体化された負極端子２０５を得る。なお、本実施の形態では、金型を用いて第１筒部内面側凸部２１７及び第２筒部内面側凸部２１８を成形しているが、転造加工により、これら筒部内面側凸部を成形してもよい。
次に、図８に示すように、第１射出成形金型９１及び第２射出成形金型９２を用意する。第１射出成形金型９１と、第２射出成形金型９２との間にはキャビティ９３が形成されている。また、第１射出成形金型９１にはゲート９４が設けられており、射出された溶融樹脂は、ゲート９４を通ってキャビティ９３内に流れる。キャビティ９３は、本体部２１１の側面（前後方向側及び左右方向側の面）から、筒部２１３の外面、接続部２３０の鍔部２３５の上端面２３５ａ、鍔部２３５の側面及び鍔部２３５の下端面（鍔部２３５の上端面２３５ａとは反対側の面、負極集電体１３０側の面）、負極集電体１３０の集電体本体部１３１までを溶融樹脂で覆うような形状とされている。
図８に示すように、端子部２１０と接続部２３０とが一体化された負極端子２０５を、蓋体１１０に接触しないように、蓋体１１０の貫通孔１１２内に貫通させた状態で、これらをキャビティ９３内に配置する。次いで、キャビティ９３内に溶融樹脂を射出する樹脂成形を行う。こうして、図８に示すように、負極端子２０５と蓋体１１０とがインサート成形によって一体化された成形体を得る。このインサート成形体は、負極封止部材１６０によって負極端子２０５と蓋体１１０とが絶縁され、且つ、気密が保たれる。
そして、得られた成形品は、接続部２３０の下端側の中空部が負極集電体１３０にかしめられて図３のかしめ部２３６が形成され、負極集電体１３０と接続される。
［作用効果］
次に、本実施の形態における蓄電素子１０及び蓄電素子１０の製造方法の作用効果について説明する。なお、作用効果については、主に負極側について説明するが、正極側においても、負極側の構造とほぼ同等である場合、負極側の作用効果と同様の作用効果を奏するため、その説明を省略する。
上述したように、実施の形態に係る蓄電素子１０は、端子部２１０と、負極集電体１３０と、端子部２１０及び負極集電体１３０を接続する接続部２３０とを備えている。また、端子部２１０は、本体部２１１側が有底で、負極集電体１３０側が開口した筒部２１３を有している。さらに、接続部２３０は、筒部２１３に挿入されて筒部２１３に接合されている。また、接続部２３０の外面には、第１接続部側凹部２３３及び第２接続部側凹部２３４が形成されている。そして、筒部２１３の内面には、接続部２３０の第１接続部側凹部２３３及び第２接続部側凹部２３４と嵌め合わされた第１筒部内面側凸部２１７及び第２筒部内面側凸部２１８が形成されている。
この構成によれば、接続部２３０の第１接続部側凹部２３３及び第２接続部側凹部２３４に筒部２１３の第１筒部内面側凸部２１７及び第２筒部内面側凸部２１８がそれぞれ嵌め合わさっている。したがって、端子部２１０から接続部２３０を抜け止めすることができている。
また、実施の形態に係る蓄電素子１０では、筒部２１３の外面には、第１筒部内面側凸部２１７及び第２筒部内面側凸部２１８と対応する位置に第１筒部外面側凹部２２１及び第２筒部外面側凹部２２２が形成されている。
この構成によれば、筒部２１３の外面に、挿入孔２１５における内面の第１筒部内面側凸部２１７及び第２筒部内面側凸部２１８と対応して、第１筒部外面側凹部２２１及び第２筒部外面側凹部２２２が形成されているため、筒部２１３を構成する部材の厚みを略均等に形成することができ、筒部２１３の強度のばらつきを抑制することができる。
また、このように、筒部２１３の外周面が凹凸形状であるため、負極封止部材１６０の内周面も凹凸形状となっている。このため、負極端子２０５への引っ張り荷重に対する耐性を向上させることができる。つまり、複数の蓄電素子１０を備えた蓄電装置（組電池）においては、隣り合う蓄電素子１０の端子同士がバスバーで接続される構成となるが、蓄電素子１０は使用によって容器１００が膨れるため、端子に負荷がかかる。このことから、蓄電素子１０の端子への引っ張り荷重に対する耐性が必要となる。このため、筒部２１３と負極封止部材１６０とが凹凸構造でかみ合っていることで、負極端子２０５への引っ張り荷重に対する耐性を向上させることができ、負極端子２０５が損傷するのを抑制することができる。
また、実施の形態に係る蓄電素子１０では、第１接続部側凹部２３３及び第２接続部側凹部２３４は、環状に形成されている。
この構成によれば、接続部２３０の第１接続部側凹部２３３及び第２接続部側凹部２３４が環状であるため、当該第１接続部側凹部２３３及び当該第２接続部側凹部２３４を形成しやすく、また、接続部２３０の周囲に亘って均等な力で筒部２１３と接合することができている。
また、実施の形態に係る蓄電素子１０では、接続部２３０は、端子部２１０の筒部２１３の下端面２１３ｂの少なくとも一部に当接する鍔部２３５を有している。
この構成によれば、端子部２１０の筒部２１３が接続部２３０の鍔部２３５に当接するため、筒部２１３に対して接続部２３０が容易に位置決めされている。
また、実施の形態に係る蓄電素子１０は、さらに、端子部２１０の筒部２１３と接続部２３０の鍔部２３５とを覆うように一体化された負極封止部材１６０を有している。
この構成によれば、負極封止部材１６０が端子部２１０の筒部２１３と接続部２３０の鍔部２３５とを覆っているため、負極封止部材１６０によって、接続部２３０を端子部２１０にさらに強固に固定することができている。また、負極封止部材１６０が鍔部２３５までも覆っているため、鍔部２３５によるアンカー効果により、端子部２１０が樹脂から外れ難い。
特に、負極封止部材１６０をインサート成形により形成した場合では、負極封止部材１６０を小さくすることができるため、製造コストの低廉化を実現することができる。
また、実施の形態に係る蓄電素子１０では、負極端子２０５の端子部２１０の材質はアルミニウム又はアルミニウム合金であり、接続部２３０の材質は銅又は銅合金である。
この構成によれば、端子部２１０は本体部２１１側が有底で負極集電体１３０側から接続部２３０が挿入されている構成であり、接続部２３０が端子部２１０から外部に露出していないため、端子部２１０と接続部２３０とが異種金属で形成されていても、両者の間で結露等による電蝕の発生を抑制することができている。
特に、負極端子２０５における端子部２１０の材質がアルミニウム又はアルミニウム合金であれば、第１筒部外面側凹部２２１及び第２筒部外面側凹部２２２の形成により、筒部２１３を塑性変形させた場合、挿入孔２１５に新生面が露出し、接続部２３０との通電抵抗を低下させることができる。また、アルミニウムよりも銅の方が硬いため、接続部２３０に銅を用いれば、負極側の強度を上げることができる。
上述したように、実施の形態に係る蓄電素子１０の製造方法では、端子部２１０に形成されている本体部２１１側が有底で負極集電体１３０側が開口した筒部２１３に、端子部２１０と負極集電体１３０とを接続する接続部２３０を挿入する挿入工程と、筒部２１３を外面から押圧することで、接続部２３０の外面の第１接続部側凹部２３３及び第２接続部側凹部２３４に対応する、第１筒部内面側凸部２１７及び第２筒部内面側凸部２１８を筒部２１３の内面に形成する形成工程とを含む。
この製造方法によれば、接続部２３０の第１接続部側凹部２３３及び第２接続部側凹部２３４にそれぞれ嵌め合わされるように、端子部２１０における筒部２１３の第１筒部内面側凸部２１７及び第２筒部内面側凸部２１８を形成できる。したがって、端子部２１０から接続部２３０を抜け止めすることができる。
また、実施の形態に係る蓄電素子１０の製造方法において、挿入工程において、筒部２１３に第１接続部側凹部２３３及び第２接続部側凹部２３４が形成されている接続部２３０を挿入する。そして、形成工程において、筒部２１３を外面から接続部２３０に向かって押圧することで、接続部２３０の外面に形成されている第１接続部側凹部２３３及び第２接続部側凹部２３４に対応する、筒部２１３の第１筒部内面側凸部２１７及び第２筒部内面側凸部２１８を形成する。
この製造方法によれば、接続部２３０の第１接続部側凹部２３３及び第２接続部側凹部２３４と嵌め合わされた筒部２１３の第１筒部内面側凸部２１７及び第２筒部内面側凸部２１８を形成できる。このため、例えば、ねじ等で螺合する場合に比べ、接続部２３０を端子部２１０に強固に固定することができる。
（その他の変形例）
以上、本発明に係る蓄電素子の製造方法及び蓄電素子について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
図９は、実施の形態の変形例に係る蓄電素子の負極端子を示す拡大断面図であって、接続部の先端をかしめる前の状態を示す。実施の形態の図４における、筒部の第１筒部内面側凸部、筒部の第２筒部内面側凸部、接続部の第１接続部側凹部、及び接続部の第２接続部側凹部は、図９に示すように、凹凸を反転させた形状でもよい。この場合、接続部側凹部を接続部側凸部となり、筒部内面側凸部を筒部内面側凹部となる。また、筒部は、筒部内面側凸部と筒部内面側凹部とを合わせ持っていてもよい。
上記実施の形態において、第１接続部側凹部及び第２接続部側凹部は、環状でなくてもよく、単に軸部の外周面から凹む溝であればよい。この外周面から凹む溝は、如何様な形状であってもよい。また、接続部の軸部には、第１接続部側凹部と、第２接続部側凹部とが形成されているが、他にも、第１接続部側凹部及び第２接続部側凹部と同様の構成のような環状の溝部が形成されていてもよく、第１接続部側凹部及び第２接続部側凹部と異なる構成の凹部が形成されていてもよく、第１接続部側凹部又は第２接続部側凹部の何れか一方が形成されていなくてもよい。この場合、筒部の第１筒部内面側凸部及び第２筒部内面側凸部は、接続部の軸部の外周面に形成されている凹部に対応して形成される。さらに、第１接続部側凹部及び第２接続部側凹部は、軸部の上下方向（挿入方向）に対して交差する方向に形成されていることが好ましい。この場合、端子部から接続部を抜け止めできる。また、実施の形態において、図９に示すように、凹凸を反転させた形状においても同様である。
また、端子部の筒部の挿入孔及び接続部の軸部は、上方向から下方向に見て、円形状に形成されているが、これらの形状は多角形状、半円形状、楕円形状等でもよく、形状は限定されない。また、端子部の筒部の挿入孔及び接続部の軸部は、挿入する方向に向かって次第に小径となる円錐状であってもよい。
また、正極封止部材及び負極封止部材は、インサート成形等の方法により、蓋体と端子とに一体成形されているが、１以上の成形部材からなるガスケット等を用いてもよい。つまり、例えば、図１０に示すように、インサート成形ではなく、ガスケット（同図では３つの負極封止部材１６０ａ、１６０ｂ及び１６０ｃ）が用いられてかしめられることで、負極端子２０５が蓋体１１０に固定される構成でもよい。図１０は、実施の形態の変形例に係る蓄電素子の負極端子周辺の断面構成を示す斜視図である。この構成により、気密を維持することができる。なお、ガスケットは３つではなく、２つまたは４つ以上などであってもよい。
また、上記の各種形態では、集電体と端子の接続部とが別体で構成されていることとしたが、集電体と端子の接続部とが一体に形成されていてもよい。
また、鍔部は、接続部に設けられていることが好ましいが、接続部に形成されていなくてもよく、必須の構成要素ではない。また、鍔部は、上下方向から見て、円環状をなしているが、円環状に限らず、その形状は多角形状、楕円状等の鍔でもよく、この形状は限定されない。さらに、鍔部は、環状に限らず、単に筒部の外周面から突出する１つ以上の突部でもよい。この場合、接続部は、樹脂部（封止部材）及び端子部に対して回転し難い。
その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
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 蓋体
１１１ 容器本体
１１２ 貫通孔
１２２、１３２ 電極体接続部
１３０ 負極集電体（集電体）
１３１ 集電体本体部
１３３ 貫通孔
１４０ 電極体
１６０、１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ 負極封止部材（樹脂部）
２００ 正極端子
２０５ 負極端子
２１０、２１０´ 端子部
２１１ 本体部
２１３、２１３´ 筒部
２１３ａ 底面
２１３ｂ 下端面
２１５ 挿入孔
２１７ 第１筒部内面側凸部（筒部内面側凸部）
２１８ 第２筒部内面側凸部（筒部内面側凸部）
２２１ 第１筒部外面側凹部（筒部外面側凹部）
２２２ 第２筒部外面側凹部（筒部外面側凹部）
２３０ 接続部
２３０ａ 先端面
２３１ 外周面
２３２ 軸部
２３３ 第１接続部側凹部（接続部側凹部）
２３４ 第２接続部側凹部（接続部側凹部）
２３５ 鍔部

Claims (8)

  1. 端子部と、集電体と、前記端子部及び前記集電体を接続する接続部とを備えた蓄電素子であって、
    前記端子部は、一端側が有底で、他端側が開口した筒部を有し、
    前記接続部は、前記筒部に挿入されて前記筒部に接合され、
    前記接続部の外面には、接続部側凹部又は接続部側凸部が形成され、
    前記筒部の内面には、前記接続部の前記接続部側凹部又は前記接続部側凸部と嵌め合わされた筒部内面側凸部又は筒部内面側凹部が形成されている
    蓄電素子。
  2. 前記筒部の外面には、前記筒部内面側凸部又は前記筒部内面側凹部と対応する位置に筒部外面側凹部又は筒部外面側凸部が形成されている
    請求項１記載の蓄電素子。
  3. 前記接続部側凹部又は前記接続部側凸部は、環状に形成されている
    請求項１又は２記載の蓄電素子。
  4. 前記接続部は、前記端子部の前記筒部の前記他端側の面の少なくとも一部に当接する鍔部を有している
    請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電素子。
  5. さらに、
    前記端子部の前記筒部と前記接続部の前記鍔部とを覆うように一体化された樹脂部を有している
    請求項４記載の蓄電素子。
  6. 前記端子部の材質はアルミニウム又はアルミニウム合金であり、
    前記接続部の材質は銅又は銅合金である
    請求項１〜５のいずれか１項に記載の蓄電素子。
  7. 端子部に形成されている一端側が有底で他端側が開口した筒部に、前記端子部と集電体とを接続する接続部を挿入する挿入工程と、
    前記筒部を外面から押圧することで、前記接続部の外面の接続部側凹部又は接続部側凸部に対応する、筒部内面側凸部又は筒部内面側凹部を前記筒部の内面に形成する形成工程とを含む
    蓄電素子の製造方法。
  8. 前記挿入工程において、前記筒部に前記接続部側凹部又は前記接続部側凸部が形成されている前記接続部を挿入し、
    前記形成工程において、前記筒部を外面から前記接続部に向かって押圧することで、前記接続部の外面に形成されている接続部側凹部又は接続部側凸部に対応する、前記筒部の前記筒部内面側凸部又は前記筒部内面側凹部を形成する
    請求項７記載の蓄電素子の製造方法。
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