WO2013125153A1 - 蓄電素子の製造方法 - Google Patents

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WO2013125153A1
WO2013125153A1 PCT/JP2013/000106 JP2013000106W WO2013125153A1 WO 2013125153 A1 WO2013125153 A1 WO 2013125153A1 JP 2013000106 W JP2013000106 W JP 2013000106W WO 2013125153 A1 WO2013125153 A1 WO 2013125153A1
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plate
case
sealing plate
sealing
metal plates
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PCT/JP2013/000106
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光介 安田
美文 徳永
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日清紡ホールディングス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a power storage element.
  • an electric storage element such as an electric double layer capacitor or a lithium ion battery includes a case 102 and a sealing body assembly 108 that closes an opening of the case. 104 and an electrolytic solution (not shown) are accommodated.
  • An output terminal 130 and a current collecting terminal having a lead portion 116 are attached to the sealing body assembly 108, and the output terminal 130 and the current collecting terminal are electrically connected. Then, by electrically connecting the lead portion 116 of the current collecting terminal and the positive electrode or the negative electrode 106 of the electrode group 104, the electricity accumulated in the electrode group 104 or the generated electricity is connected to the current collecting terminal and the output terminal 130. Can be taken out through.
  • Patent Document 1 describes a method of manufacturing a lithium ion secondary battery having the shape shown in FIG.
  • the sealing body assembly 108 has the structure shown in FIG. First, the gasket 128, the sealing plate 112, the insulating plate 120, and the current collecting terminal 142 are stacked at the positions of the holes that are opened, and the output terminal 130 is passed through the holes. Thereafter, caulking processing is performed on the caulking portion 136 of the output terminal 130, and the respective members are integrally fixed. In the overlapping step and the caulking step, the current collecting terminal 142 has a lead portion 116 as shown in FIG. 5 and is bent at a right angle.
  • an output terminal is integrally fixed with a current collecting terminal via a gasket, a sealing plate, and an insulating plate.
  • a method of caulking the output terminal or fastening the screw is known. In general, it is generally fixed by caulking for reasons such as reduction in the number of members and simplification of the member form.
  • the integral fixing by the caulking process is performed by applying the caulking tool to the caulking position of the output terminal and pressing the output terminal with the caulking tool. For this reason, a space large enough to arrange the caulking tool is required around the caulking position of the output terminal.
  • the caulking position of the output terminal is generally an end portion (position of reference numeral 136) on the side close to the current collecting terminal 142. That is, the caulking tool is disposed on the exposed surface side of the current collecting terminal 142.
  • a caulking tool of a type that presses the output terminal while the caulking tool itself is eccentric may be used.
  • the lead portion of the current collecting terminal becomes an obstacle, and this type of caulking tool cannot be used.
  • a current collecting terminal 142 provided with a lead portion 140 curved to the outside of the sealing plate as shown in FIG.
  • a current collecting terminal 242 having a lead portion 240 sufficiently separated from the caulking position 236 was also examined. As a result, it was found that when the output terminal is caulked using the current collecting terminals 142 and 242 having these shapes, the caulking strength is sufficiently satisfied.
  • the electrodes are connected to the lead portions 140 and 240 of the current collecting terminals 142 and 242 as described above, so that the energization distance in the current collecting terminal, that is, the output from the electrode.
  • the energization distance to the terminal is increased, and the resistance of the power storage element is increased. For this reason, if these current collection terminals 142 and 242 are used, there exists a problem that the function of an electrical storage element falls.
  • the present invention provides a method for manufacturing a storage element that can easily and reliably integrally fix an output terminal and a current collecting terminal and that does not increase the energization distance in the current collecting terminal.
  • the purpose is to provide.
  • a method for manufacturing a power storage device includes a case, an electrode group including a positive electrode and a negative electrode housed in the case, an electrolyte, and a sealing body assembly that covers an opening of the case.
  • a first and second metal plate having a hole, a sealing plate for covering the opening of the case, a first and a second metal plate having a hole, and a first and a second metal plate having a hole;
  • the first and second insulating plates and the first and second metal plates are stacked in this order, and the cylindrical portions of the first and second gaskets are respectively placed in the first
  • the flange portion is positioned on the surface of the sealing plate opposite to the metal plate, and the first and second output terminals are connected to the cylindrical portions of the first and second gaskets.
  • the first and second output terminals are fixed in contact with the first and second metal plates through the gasket, the sealing plate, and the insulating plate, respectively, by being inserted from the part side.
  • the first and second metal plates are used as first and second current collecting terminals with bent portions serving as lead portions, and the positive electrode and the lead portions of the first and second current collecting terminals are provided.
  • the method includes a step of electrically connecting negative electrodes, and a step of housing the electrode group in the case and covering an opening of the case with the sealing body assembly.
  • the first and second output terminals are caulked with a caulking tool, and the output terminal, the gasket, the sealing plate, the insulating plate, and the metal plate are integrally fixed, whereby the sealing is performed.
  • a body assembly is formed.
  • the case is flat
  • the opening of the case is a rectangular opening provided in the narrow width portion of the case
  • the sealing plate has a rectangular shape corresponding to the shape of the opening.
  • the first and second metal plates protrude from the long side of the sealing plate, and in the step of forming the current collector terminal, the lead portion is connected to the metal plate. It is preferable to bend so that it may become inside the long side edge part of the said sealing board among the site
  • the power storage element is preferably an electric double layer capacitor.
  • the metal plate and the output terminal that are to be the current collecting terminal are first fixed integrally, and then the metal plate is bent to form the current collecting terminal, whereby the output terminal and the current collecting terminal are easily and reliably integrated. I was able to fix it. After that, when the metal plate is bent to form a current collecting terminal, it is not necessary to provide a space for integrally fixing the sealing body assembly, so that the energization distance in the current collecting terminal is not increased.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of an electric double layer capacitor 100 manufactured by a manufacturing method according to the present invention.
  • FIG. It is a disassembled perspective view of each member of the sealing body assembly used for this invention. It is a perspective view of the sealing body assembly explaining the formation method of a current collection terminal in the manufacturing method according to this invention. It is the figure which observed the sealing body assembly 8 shown in FIG. 1 from the short side of the sealing board 12.
  • FIG. It is a schematic cross section of the conventional electrical storage element.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view in the vicinity of the output terminal 130 of FIG. 5.
  • the electrode group 4 of the electric double layer capacitor 100 As the electrode group 4 of the electric double layer capacitor 100, a laminate in which thin plate-like positive electrodes 6a and negative electrodes 6b are alternately laminated and a thin plate-like insulating material that insulates them between them is inserted.
  • the lead terminals formed above each positive electrode of the laminate are combined into one, and the lead terminals formed above each negative electrode are combined into one.
  • the portions indicated by reference numerals 6a and 6b are the lead terminal portions of the positive electrode and the negative electrode, respectively.
  • the positive electrode 6a and the negative electrode 6b have the same configuration, and a portion which becomes a lead terminal by mixing activated carbon, a conductive material, a binder, a solvent, and the like into a current collector made of an aluminum foil having a thickness of 15 to 50 ⁇ m. It is applied and dried on one or both sides of the other part. Insulating materials are used to insulate each electrode from direct contact. Nonwoven fabric and porous film made of insulating materials such as paper, polypropylene, polyethylene, polyamideimide, polyester, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, and glass fiber. Is used.
  • the material of the case 2 is not particularly limited, but is preferably excellent in corrosion resistance, workability, and laser weldability.
  • A1000 series aluminum, A3003, A3004, or stainless steel is preferable.
  • the shape of the case 2 is not particularly limited, and can be a flat shape or a cylindrical shape, but is preferably a flat shape as in the present embodiment. This is because heat generated from the electrode group is easily released and the loading efficiency when modularized is excellent.
  • a typical dimension of the flat case is 100 mm ⁇ 100 mm ⁇ 10 mm.
  • the opening is typically a rectangular shape provided in the narrow portion as shown in FIG. 1 and has a size of 100 mm ⁇ 10 mm.
  • the thickness direction of the case 2 in FIG. 1 is the stacking direction of the thin plate electrodes 6
  • members constituting the sealing body assembly 8 include a sealing plate 12, a pair of metal plates 16a and 16b, a pair of insulating plates 20a and 20b, a pair of gaskets 28a and 28b, and a pair.
  • the sealing plate 12 has a vent (not shown), an electrolyte inlet (not shown), and first and second holes 10a and 10b for covering the opening of the case 2. It is a metal rectangular plate. Examples of the metal that can be used for the sealing plate 12 include aluminum, an aluminum alloy, nickel, a nickel alloy, iron, and SUS. Of these, aluminum or an aluminum alloy is preferable from the viewpoint of good formability and ease of welding.
  • the sealing plate has a rectangular shape corresponding to the opening of the case 2, but may have other shapes as long as it has a shape that can be fitted into the opening of the case 2. For example, the sealing plate The shape of both ends may be rounded.
  • the first and second metal plates 16a and 16b are plates that will later become current collecting terminals 42a and 42b (see FIGS. 1, 3 and 4), and have holes 14a and 14b, respectively. Further, the metal plates 16a and 16b may have a shape that part of the metal plates 16a and 16b protrudes from the sealing plate 12 when the holes 14a and 14b are overlapped with the holes 10a and 10b of the sealing plate 12.
  • the metal that can be used for the metal plates 16a and 16b include aluminum, an aluminum alloy, copper, nickel, and a nickel alloy. Aluminum is preferable from the viewpoint of easy folding and low metal resistivity.
  • the metal plates 16a and 16b are preferably aluminum from the viewpoint of preventing electrolytic corrosion.
  • the first and second metal plates 16 a and 16 b are from the long side of the sealing plate 12. A protruding shape is preferable.
  • the first and second insulating plates 20a and 20b can insulate the sealing plate 12 and the metal plates 16a and 16b.
  • Each of the first and second gaskets 28a and 28b has a cylindrical portion 26 and a flange portion 24 formed at one end of the cylindrical portion 26, and has a hole 22 penetrating therethrough.
  • the material of the gaskets 28a and 28b is not particularly limited, and any material may be used as long as it functions as a fixing seal material used for providing airtightness and watertightness.
  • fluororesin, polypropylene, polyphenylene sulfide, ethylene propylene diene examples thereof include rubber materials such as rubber.
  • the first and second output terminals 30 a and 30 b are metal members each having a head portion 32 and a body portion 34 that protrudes from the head portion 32 and has an outer diameter smaller than the outer diameter of the head portion 32. .
  • the output terminals 30a and 30b function as a positive electrode terminal or a negative electrode terminal.
  • the head portion 32 may be cylindrical, but preferably has a shape other than a circular column such as a square column for the purpose of stopping rotation.
  • the output terminals 30a and 30b can be formed from an aluminum plate material or an aluminum plywood material.
  • the holes 10a and 10b of the sealing plate 12 and the holes 18a and 18b of the insulating plates 20a and 20b have substantially the same diameter. Since the cylindrical portions 26 of the gaskets 28a, 28b are inserted into these holes 10a, 10b, 18a, 18b, these holes 10a, 10b, 18a, 18b are formed from the outer diameter of the cylindrical portions 26 of the gaskets 28a, 28b. It has a slightly larger diameter.
  • the barrel portions 34 of the output terminals 30a and 30b are inserted into the cylindrical portions 26 of the gaskets 28a and 28b and the holes 14a and 14b of the metal plates 16a and 16b, the inner diameters of the cylindrical portions 26 of the gaskets 28a and 28b ( That is, the diameter of the hole 22) and the holes 14a and 14b of the metal plates 16a and 16b have slightly larger diameters than the body portions 34 of the output terminals 30a and 30b.
  • the height of the cylindrical portion 26 of the gasket is preferably equal to or slightly smaller than the sum of the thicknesses of the sealing plate 12 and the insulating plates 20a and 20b. If the height of the cylindrical portion 26 is larger than the sum of the thicknesses of the sealing plate 12 and the insulating plates 20a and 20b, the electrical continuity between the output terminals 30a and 30b and the metal plates 16a and 16b may be hindered after the caulking process. Because.
  • the sealing plate 12, the first and second insulating plates 20a and 20b, and the first and second metal plates 16a and 16b are stacked in this order. At this time, the centers of the first hole 10a of the sealing plate 12, the hole 18a of the first insulating plate 20a, and the hole 14a of the first metal plate 16a are made to coincide, and the sealing plate The centers of the 12 second holes 10b, the holes 18b of the second insulating plate 20b, and the holes 14b of the second metal plate 16b are made to coincide with each other.
  • the first and second output terminals 30a and 30b are inserted into the cylindrical portions 26 of the first and second gaskets 28a and 28b from the flange portion 24 side, respectively.
  • the order of the processes A to C so far is not particularly limited, but can be performed as follows, for example.
  • the gaskets 28a and 28b, the sealing plate 12, the insulating plates 20a and 20b, and the metal plates 16a and 16b are penetrated in this order from the top with respect to the body portion 34 of the output terminals 30a and b.
  • This method is preferable because the assembly can be completed with the caulking portions (reference numerals 36a and 36b in FIG. 3) of the output terminal facing upward, and the caulking process described later can be easily performed.
  • the first and second output terminals 30a and 30b are in contact with the first and second metal plates 16a and 16b through the gaskets 28a and 28b, the sealing plate 12 and the insulating plates 20a and 20b, respectively.
  • the output terminals 30a and 30b are caulked using a caulking tool (not shown) to form the sealing body assembly 8 to which the output terminals 30a and 30b are fixed.
  • This sealing body assembly 8 is shown in the upper part of FIG.
  • the caulking tool is disposed in the vicinity of the metal plates 16a and 16b.
  • the metal plates 16a and 16b have a substantially flat plate shape, the caulking process by the caulking tool is not disturbed.
  • the “substantially flat plate” is a plate having a shape that does not interfere with work when performing a fixing process such as caulking. Specifically, it is a plate having a shape that does not block an area (hereinafter referred to as a work area) required for fixing with a tool.
  • a part of the first and second metal plates 16 a and 16 b, that is, a portion 38 that protrudes at least from the sealing plate 12 is the first and second parts.
  • the first and second metal plates 16a and 16b are bent so as to be away from the second output terminals 30a and 30b, and the bent portions are formed as lead portions 40a and 40b, and the first and second metal plates
  • Reference numerals 16a and 16b denote first and second current collecting terminals 42a and 42b, respectively. Specifically, it can be performed as follows. First, the sealing body assembly 8 is fixed to a first jig (not shown) from the output terminals 30a, 30b side.
  • the metal plate 16a, 16b side of the sealing body assembly 8 is fixed with a second jig (not shown).
  • the protruding portion 38 is pressed by another jig (not shown), and the metal plates 16a and 16b are bent.
  • an arbitrary bent shape can be obtained.
  • the 1st and 2nd current collection terminals 42a and 42b can be formed.
  • the positive electrode 6a and the negative electrode 6b of the electrode group 4 are electrically connected to the lead portions 40a and 40b of the first and second current collecting terminals 42a and 42b, respectively.
  • the lead terminals 40a and 40b of the current collecting terminals 42a and 42b are brought close to the lead terminals of the positive electrode 6a and the negative electrode 6b of the electrode group 4, and are connected by ultrasonic welding or laser welding.
  • the electrode group 4 is accommodated in the case 2, the opening of the case 2 is covered with the sealing body assembly 8, and the periphery of the sealing body assembly 8 and the case 2 are sealed by laser welding or the like.
  • the electrode group 4 is accommodated in the case 2, the electrode group 4 is prevented from contacting the case 2 with an insulating sheet.
  • the case 2 is filled with an electrolytic solution, impurities are removed, and a pressure regulating valve is attached to a vent (not shown) to form an electric double layer capacitor.
  • an aqueous electrolyte solution and a non-aqueous electrolyte solution using an organic solvent can be used.
  • a non-aqueous electrolyte solution is particularly preferable, and a typical example is one in which an electrolyte composed of a quaternary ammonium salt such as tetraethylammonium tetrafluoroborate is dissolved in an organic solvent such as propylene carbonate, diethylene carbonate, or acetonitrile. It is done.
  • dissolved this in the above-mentioned organic solvent using an ionic liquid as electrolyte can also be used.
  • the ionic liquid can be used as an electrolyte solution as it is without being dissolved in an organic solvent.
  • the electric double layer capacitor is specifically described as a manufacturing method, but the present invention is applicable not only to an electric double layer capacitor manufacturing method but also to a lithium ion secondary battery manufacturing method.
  • the current collector has a lead portion 140 that is curved toward the outside of the sealing plate.
  • the electric terminal 142 was examined.
  • the present inventors have conceived of developing a new method for manufacturing a power storage element, instead of changing the shape of the current collecting terminal. As shown in the upper part of FIG.
  • the manufacturing method includes forming the caulking portions 36a and 36b on the output terminals 30a and 30b in a state where the metal plates 16a and 16b are substantially flat, and forming the output terminals 30a and 30b, gaskets 28a, 28b, the sealing plate 12, the insulating plates 20a and 20b, and the metal plates 16a and 16b are integrally fixed to form the sealing body assembly 8, and then the metal plates 16a and 16b are bent as shown in the lower part of FIG.
  • the lead portions 40a and 40b are formed to be current collecting terminals 42a and 42b.
  • a sealing body assembly has been manufactured by integrally fixing a plurality of members that have been formed and processed in advance by crimping or the like. That is, it has been common knowledge that the members are not processed or deformed after the members are integrally fixed by caulking or the like. This is because if the members are deformed after the members are integrally fixed, the fixing may be loosened.
  • the caulking process is sufficiently performed, even if the member is fixed and then bent, the situation that is concerned is not caused. Rather, it was possible to easily perform the fixing operation of the sealing body assembly such as caulking.
  • the present inventors have completed the present invention.
  • the output terminal is caulked on the substantially flat metal plates 16a and 16b, so that the integral fixing work of the sealing body assembly can be easily and reliably performed. Further, since there is no need to use a current collecting terminal having a bent shape designed so as to open a work area as shown in FIGS. 7 and 8, the energization distance in the current collecting terminal is not increased.
  • the caulking process is used to integrally fix the output terminal, the gasket, the sealing plate, the insulating plate, and the metal plate.
  • the sealing body assembly is integrally fixed using a tool on the metal plate. Therefore, if it is such a method, the method of fixing the sealing body assembly integrally is not limited to the caulking process.
  • fixing by screw fastening may be mentioned.
  • the lead portion 40 is on the long side of the sealing plate 12 in the portion where the metal plate and the insulating plate 20 are in contact with each other. It is preferable to bend the end 44 so as to be inside. As a result, the lead portion 40 is positioned closer to the center in the stacking direction of the electrode group 4 accommodated in the case 2, so that a large number of positive electrodes or a large number of negative electrodes connected to the lead portion 40 are respectively stacked in the electrode group. Can be summarized at the center of the direction. For this reason, the length of the lead terminal which a some positive electrode and negative electrode have can be equalize
  • the current collector terminal Since the current collector terminal is bent at a right angle from the caulking portion, it is necessary to connect the positive electrode and the negative electrode at a position near one end of the electrode group in the stacking direction. For this reason, it is necessary to make the positive electrode and the negative electrode longer as the lead terminal is located farther from the lead portion of the current collecting terminal. According to the present invention, there is no need to adjust the length of the lead terminals of such an electrode group.
  • the current collecting terminal 42 having a shape as shown in FIG. 4 cannot be produced by the conventional manufacturing method in which the current collecting terminal is bent in advance. In order to surely perform the caulking process, it is required to press the caulking process point from the vertical direction. However, the lead part 40 located in the work area during the caulking process with respect to the caulking part 36 prevents the caulking process point. It is.
  • the present invention is preferably applied to an electric double layer capacitor. This is because the electric double layer capacitor has a problem of an increase in resistance due to a longer energization distance than other power storage elements such as a lithium ion battery, and thus the effect of the present invention can be obtained particularly.
  • a method for manufacturing a power storage element that can easily and reliably integrally fix an output terminal and a current collecting terminal and that does not increase the energization distance in the current collecting terminal. it can.

Abstract

　本発明の蓄電素子の製造方法は、金属板１６ａ，１６ｂが略平板形状の状態で、出力端子３０ａ，３０ｂ、ガスケット２８ａ，２８ｂ、封口板１２、絶縁板２０ａ，２０ｂ、および金属板１６ａ，１６ｂを一体固定して封口体アセンブリ８を形成する工程と、この工程の後、前記金属板１６ａ，１６ｂを折り曲げてリード部４０ａ，４０ｂを有する集電端子４２ａ，４２ｂを形成する工程と、前記集電端子のリード部４０ａ，４０ｂに、正極および負極をそれぞれ電気的に接続させる工程と、前記電極群を前記ケースに収容し、該ケースを前記封口体アセンブリで覆う工程と、有することを特徴とする。

Description

蓄電素子の製造方法
　本発明は、蓄電素子の製造方法に関する。
　電気二重層キャパシタやリチウムイオン電池などの蓄電素子は、図５に示すように、ケース１０２と、このケースの開口部を塞ぐ封口体アセンブリ１０８と、を有し、ケース１０２内には、電極群１０４と電解液（図示せず）が収容されている。封口体アセンブリ１０８には出力端子１３０とリード部１１６を有する集電端子とが取り付けられており、出力端子１３０と集電端子は電気的に接続されている。そして、集電端子のリード部１１６と、電極群１０４の正極または負極１０６とを電気的に接続することにより、電極群１０４に蓄積した電気、または発生した電気を集電端子および出力端子１３０を介して取り出すことができる。
　特許文献１には、図５に示す形状のリチウムイオン二次電池の製造方法が記載されている。封口体アセンブリ１０８は、図６に示す構造を有する。まず、ガスケット１２８、封口板１１２、絶縁板１２０および集電端子１４２を、それぞれに開口する孔の位置であわせて重ね、その孔には出力端子１３０を貫通させている。その後、出力端子１３０のかしめ部１３６に対してかしめ処理を行い、各部材が一体固定されている。なお、この重ね工程およびかしめ工程において、集電端子１４２は、図５に示すようなリード部１１６を有する、直角に折れ曲がった形状である。
特開２００９－５４５３１号公報
　蓄電素子に用いる封口体アセンブリを製造するには、通常、特許文献１のように、出力端子を、ガスケット、封口板、および絶縁板を介して、集電端子と一体固定する。その際、出力端子をかしめたり、ネジ締結する方法などが知られている。なお、部材数の減少や部材形態の簡素化などの理由からかしめ処理により一体固定するのが一般的である。
　この一体固定は工具を用いて行う。例えばかしめ処理による一体固定は、かしめ工具を出力端子のかしめ位置にあてて、かしめ工具で出力端子を押圧することにより行う。このため、出力端子のかしめ位置周辺には、かしめ工具を配置できる程度に広い空間が必要となる。ところで、出力端子のかしめ位置は、図６に示すように、集電端子１４２に近い側の端部（符号１３６の位置）となるのが一般的である。すなわち、かしめ工具は集電端子１４２の露出表面側に配置される。
　蓄電素子においては、集電端子での電気抵抗をできるだけ小さくする必要があるため、通電距離を短くする構造として、特許文献１のように集電端子のかしめ部近傍を直角に折り曲げた構造を採用することが有利である。しかし、このような構造では、かしめにくいため、かしめ不足となるおそれがある。これにより、例えば、出力端子がぐらつくなどの不良が発生するという問題があった。中でも、発熱放出性や積載効率の観点から蓄電素子のケースを扁平や薄型にしようとする場合には、集電端子のかしめ部近傍を直角に折り曲げたリード部分がかしめ工具と接触するため、かしめ処理自体が行えないという問題があった。
　また、かしめ強度を確保するために、かしめ工具自体が偏心しながら出力端子を押圧するタイプのかしめ工具を用いることもある。しかし、特許文献１のように集電端子が垂直に折れ曲がっている場合には、集電端子のリード部分が邪魔になるため、このタイプのかしめ工具を用いることはできない。
　このため、発明者らはかしめやすい構造の集電端子の開発を試みた。例えば、かしめ位置周辺に十分な空間を設けるため、直角ではなく、図７のように、封口板の外部方向に湾曲させてリード部１４０を設けた集電端子１４２を検討した。また図８のように、かしめ位置２３６から十分に離してリード部２４０を有する集電端子２４２の使用も検討した。その結果、これらの形状の集電端子１４２，２４２を用いて出力端子をかしめた場合、かしめ強度は十分に満たされることが分かった。しかし、これらのような集電端子１４２,２４２のリード部１４０，２４０に電極を接続すると、リード部から出力端子までの距離が長くなることから、集電端子中の通電距離、すなわち電極から出力端子までの通電距離が長くなり、蓄電素子の抵抗が増大する。このため、これらの集電端子１４２，２４２を用いれば蓄電素子の機能が低下するという問題がある。
　そこで本発明は、上記課題に鑑み、出力端子と集電端子とを容易かつ確実に一体固定することができ、かつ、集電端子中の通電距離を長くすることがない蓄電素子の製造方法を提供することを目的とする。
　本発明の蓄電素子の製造方法は、ケースと、該ケース内に収容された正極および負極を含む電極群ならびに電解液と、前記ケースの開口部を覆う封口体アセンブリとを有する蓄電素子の製造方法であって、第１および第２の孔を有し、前記ケースの開口部を覆うための封口板と、孔を有する第１および第２の金属板と、孔を有する第１および第２の絶縁板と、筒部および該筒部の一端に形成されたフランジ部を有する第１および第２のガスケットと、第１および第２の出力端子と、を用意する工程と、前記封口板の第１の孔、前記第１の絶縁板の孔、および前記第１の金属板のそれぞれの孔が一致するように、また、前記封口板の第２の孔、前記第２の絶縁板の孔、および前記第２の金属板のそれぞれの孔が一致するように、前記封口板、前記第１および第２の絶縁板、前記第１および第２の金属板をこの順に重ね、前記第１および第２のガスケットの筒部を前記封口板の第１および第２の孔中にそれぞれ挿入して、前記フランジ部を前記封口板の前記金属板とは反対側の面上に位置させ、前記第１および第２の出力端子を前記第１および第２のガスケットの筒部に前記フランジ部側からそれぞれ挿入させることにより、前記第１および第２の出力端子が、前記ガスケット、前記封口板および前記絶縁板を介して、前記第１および第２の金属板とそれぞれ接触した状態で固定される封口体アセンブリを形成する工程と、この工程の後、前記第１および第２の金属板の一部分が前記第１および第２の出力端子とは離れる方向になるように、前記第１および第２の金属板を折り曲げて、前記第１および第２の金属板を、折り曲げ部分がリード部となる第１および第２の集電端子とする工程と、前記第１および第２の集電端子のリード部に、前記正極および負極をそれぞれ電気的に接続させる工程と、前記電極群を前記ケースに収容し、該ケースの開口部を前記封口体アセンブリで覆う工程と、を有することを特徴とする。
　この発明では、前記第１および第２の出力端子にかしめ工具でかしめ処理を施して、前記出力端子、前記ガスケット、前記封口板、前記絶縁板、前記金属板を一体固定することにより、前記封口体アセンブリを形成することが好ましい。
　この発明では、前記ケースは扁平状であり、前記ケースの開口部はケースの狭幅部に設けられた長方形の開口部であり、前記封口板は前記開口部の形状に対応した長方形の形状を有し、前記封口体アセンブリにおいて、前記第１および第２の金属板は前記封口板の長辺側からはみ出ており、前記集電端子を形成する工程において、前記リード部が、前記金属板と前記絶縁板とが接触する部位のうち前記封口板の長辺側端部よりも内側になるように折り曲げることが好ましい。
　この発明では、前記蓄電素子は電気二重層キャパシタであることが好ましい。
　本発明によれば、まず集電端子となる金属板と出力端子とを一体固定した後に、金属板を折り曲げて集電端子とすることにより、出力端子と集電端子とを容易かつ確実に一体固定することができた。その後、金属板を折り曲げて集電端子とするにあたり、封口体アセンブリを一体固定する作業のための空間を設ける必要がないため、集電端子中の通電距離を長くすることがない。
本発明に従う製造方法により製造される電気二重層キャパシタ１００の分解斜視図である。 本発明に用いる封口体アセンブリの各部材の分解斜視図である。 本発明に従う製造方法における、集電端子の形成方法を説明する封口体アセンブリの斜視図である。 図１に示す封口体アセンブリ８を封口板１２の短辺側から観察した図である。 従来の蓄電素子の模式断面図である。 図５の出力端子１３０近傍の模式断面図である。 比較例の製造方法で用いられる集電端子の模式斜視図である。 比較例の製造方法で用いられる集電端子の三面図である。
　図１～４を参照して、本発明の一実施形態である電気二重層キャパシタの製造方法を説明する。
　まず、本発明の一実施形態である図１に示すような電気二重層キャパシタ１００の製造方法に用いる部材を用意する。
　電気二重層キャパシタ１００の電極群４としては、薄板状の正極６ａと負極６ｂと交互に積層し、これらの間に両者を絶縁する薄板状の絶縁材を挿入した積層体を用意する。この積層体の各正極の上方に伸ばして形成されたリード端子は１つにまとめ、各負極の上方に伸ばして形成されたリード端子も１つにまとめる。図１中、符号６ａ，６ｂが指し示す箇所は、それぞれ正極および負極のリード端子部分である。
　正極６ａと負極６ｂとは同じ構成で、厚さ１５～５０μｍのアルミニウム箔からなる集電体に、活性炭、導電材、バインダー、溶剤等を混合してスラリー状にしたものをリード端子となる部分以外の部分の片面または両面に塗布して乾燥したものである。絶縁材は各電極が直接接触しないように絶縁するもので、紙、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミドイミド、ポリエステル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ガラス繊維などの絶縁性素材からなる不織布や多孔性フィルムを使用する。
　ケース２の材質としては特に限定されないが、耐食性、加工性およびレーザ溶接性に優れるものが好ましく、例えば、Ａ１０００番台のアルミニウム、Ａ３００３、Ａ３００４またはステンレス鋼が好ましい。そして、かような材質の板材を深絞り加工またはインパクト加工したものをケース２として使用することが好ましい。つなぎ目のないケースを得ることができるため、高い気密性を得ることができるからである。また、ケース２の形状は、特に限定されず、扁平状や円筒状などとすることができるが、本実施形態のように扁平状であることが好ましい。電極群からの発熱を放出しやすく、また、モジュール化したときの積載効率に優れるからである。扁平ケースの典型的な寸法としては、１００ｍｍ×１００ｍｍ×１０ｍｍである。開口部は典型的には、図１のように狭幅部に設けられた長方形の形状であり、１００ｍｍ×１０ｍｍの寸法である。なお、図１のケース２の厚み方向が、薄板状の電極６ａ，６ｂの積層方向となる。
　封口体アセンブリ８を構成する部材としては、図２に示すように、封口板１２と、一対の金属板１６ａ，１６ｂと、一対の絶縁板２０ａ，２０ｂと、一対のガスケット２８ａ，２８ｂと、一対の出力端子３０ａ，３０ｂとを用意する。
　封口板１２は、ベント（図示せず）と、電解液用の注入口（図示せず）と、第１および第２の孔１０ａ，１０ｂと、を有する、ケース２の開口部を覆うための金属製の長方形の板である。封口板１２に使用することができる金属としては、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、鉄、ＳＵＳなどが挙げられる。中でも良好な成形性、溶接のし易さの点から、アルミニウムまたはアルミニウム合金が好ましい。本実施形態では封口板はケース２の開口部に対応した長方形の形状であるが、ケース２の開口部に嵌合できる形状を有していれば、この他の形状でもよく、例えば、封口板の両端が丸みを帯びた形状などでもよい。
　第１および第２の金属板１６ａ，１６ｂは、後に集電端子４２ａ，４２ｂ（図１，３，４参照）となる板であり、それぞれ孔１４ａ，１４ｂを有する。また、金属板１６ａ，１６ｂは、孔１４ａ，１４ｂを封口板１２の孔１０ａ，１０ｂとあわせて重ねた際に封口板１２から一部がはみ出る形状であってもよい。金属板１６ａ，１６ｂに使用することのできる金属としては、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、ニッケルまたはニッケル合金が挙げられるが、折り曲げ易さおよび金属固有抵抗値の低さの点から、アルミニウムが好ましい。また、本実施形態において、電極群４の集電体は既述の通りアルミニウム箔からなるため、電解腐食の防止の観点からも、金属板１６ａ，１６ｂはアルミニウムが好ましい。なお、図２に示すように、封口板１２、絶縁板２０ａ，２０ｂおよび金属板１６ａ，１６ｂを重ねた際に、第１および第２の金属板１６ａ，１６ｂは封口板１２の長辺側からはみ出る形状であることが好ましい。
　第１および第２の絶縁板２０ａ，２０ｂは、封口板１２と金属板１６ａ，１６ｂとを絶縁することのできる、例えば、ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、フェノール樹脂、ポリアミド、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、セラミックなどからなる板であり、それぞれ孔１８ａ，１８ｂを有する。
　第１および第２のガスケット２８ａ，２８ｂは、それぞれ、筒部２６および該筒部２６の一端に形成されたフランジ部２４を有し、これらを貫通する孔２２を有する。ガスケット２８ａ，２８ｂの材質は特に限定されず、気密性、水密性を持たせるために用いる固定用シール材として機能するものであればよく、例えば、フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリフェニレンスルファイド、エチレンプロピレンジエンゴムなどのゴム材が挙げられる。
　第１および第２の出力端子３０ａ，３０ｂは、それぞれ、頭部３２と、該頭部３２から突出し、頭部３２の外径より小さな外径を有する胴部３４を有する金属製の部材である。出力端子３０ａ，３０ｂは、互いに正極端子または負極端子として機能する。頭部３２は、円柱状であってもよいが、廻り止めを目的として、例えば四角柱などの円柱以外の形状を有することが好ましい。出力端子３０ａ，３０ｂは、アルミニウム板材またはアルミ合板材から形成できる。
　封口板１２の孔１０ａ，１０ｂ、および絶縁板２０ａ，２０ｂの孔１８ａ，１８ｂは略等しい大きさの径を有する。これらの孔１０ａ，１０ｂ、１８ａ，１８ｂにはガスケット２８ａ，２８ｂの筒部２６が挿入されるため、これらの孔１０ａ，１０ｂ、１８ａ，１８ｂは、ガスケット２８ａ，２８ｂの筒部２６の外径よりわずかに大きな径を有する。また、ガスケット２８ａ，２８ｂの筒部２６、および金属板１６ａ，１６ｂの孔１４ａ，１４ｂには出力端子３０ａ，３０ｂの胴部３４が挿入されるため、ガスケット２８ａ，２８ｂの筒部２６の内径（すなわち孔２２の径）、および金属板１６ａ，１６ｂの孔１４ａ，１４ｂは、出力端子３０ａ，３０ｂの胴部３４よりもわずかに大きな径を有する。
　ガスケットの筒部２６の高さは、封口板１２と絶縁板２０ａ，２０ｂの厚さの和に等しいか、わずかに小さいものが好ましい。筒部２６の高さが封口板１２と絶縁板２０ａ，２０ｂの厚さの和より大きいと、かしめ処理後に出力端子３０ａ，３０ｂと金属板１６ａ，１６ｂとの電気的導通が妨げられるおそれがあるからである。
　次に、封口体アセンブリ８を作製する。
　（工程Ａ）
　封口板１２、第１および第２の絶縁板２０ａ，２０ｂ、第１および第２の金属板１６ａ，１６ｂをこの順に重ねる。このとき、封口板１２の第１の孔１０ａと、第１の絶縁板２０ａの孔１８ａと、第１の金属板１６ａの孔１４ａのそれぞれの孔の中心は一致するようにし、また、封口板１２の第２の孔１０ｂと、第２の絶縁板２０ｂの孔１８ｂと、第２の金属板１６ｂの孔１４ｂのそれぞれの孔の中心は一致するようにする。
　（工程Ｂ）
　第１および第２のガスケット２８ａ，２８ｂの筒部２６を封口板１２の第１および第２の孔１０ａ，１０ｂ中にそれぞれ挿入して、フランジ部２４を封口板１２の金属板１６ａ，１６ｂとは反対側の面上に位置させる。
　（工程Ｃ）
　第１および第２の出力端子３０ａ，３０ｂを第１および第２のガスケット２８ａ，２８ｂの筒部２６にフランジ部２４側からそれぞれ挿入させる。
　ここまでの工程Ａ～Ｃの順番は特に限定されないが、例えば、次のように行うことができる。まず、出力端子３０ａ，３０ｂをその頭部３２が下になるように組立治具に固定する。そして、この出力端子３０ａ，ｂの胴部３４に対して上から、ガスケット２８ａ，２８ｂ、封口板１２、絶縁板２０ａ，２０ｂ、金属板１６ａ，１６ｂをこの順番に貫通させる。この方法は、出力端子のかしめる部位（図３の符号３６ａ，３６ｂ）を上に向けて組み立て終えることができ、後述するかしめ処理を続けて行い易いので好ましい。
　以上により、第１および第２の出力端子３０ａ，３０ｂが、ガスケット２８ａ，２８ｂ、封口板１２および絶縁板２０ａ，２０ｂを介して、第１および第２の金属板１６ａ，１６ｂとそれぞれ接触する。この状態を維持するために、かしめ工具（図示せず）を用いて出力端子３０ａ，３０ｂをかしめて、出力端子３０ａ，３０ｂが固定される封口体アセンブリ８を形成する。
　この封口体アセンブリ８を図３上段に示す。出力端子のかしめ部３６ａ，３６ｂの位置から明らかなように、かしめ工具は金属板１６ａ，１６ｂの近傍に配置される。しかし、金属板１６ａ，１６ｂは略平板形状であるため、かしめ工具によるかしめ処理を邪魔することはない。ここで略平板とは、かしめなどの固定処理をする際に作業の邪魔にならない形状の板である。具体的には、工具で固定処理するために必要となる領域（以下、作業領域とよぶ）を遮らない形状の板である。
　以上のように封口体アセンブリ８を形成した後、図３下段に示すように、第１および第２の金属板１６ａ，１６ｂの一部分、すなわち、封口板１２から少なくともはみ出た部分３８が第１および第２の出力端子３０ａ，３０ｂとは離れる方向になるように、第１および第２の金属板１６ａ，１６ｂを折り曲げて、折り曲げ部分をリード部４０ａ，４０ｂとし、第１および第２の金属板１６ａ，１６ｂをそれぞれ第１および第２の集電端子４２ａ，４２ｂとする。具体的には次のように行うことができる。まず、封口体アセンブリ８を出力端子３０ａ，３０ｂ側から第１の治具（図示せず）に固定する。次に、封口体アセンブリ８の金属板１６ａ，１６ｂ側を第２の治具（図示せず）で固定する。この状態で、図示しないさらに別の治具ではみ出た部分３８を押圧し、金属板１６ａ，１６ｂを折り曲げる。用いる治具の形状によって、任意の折り曲げ形状とすることができる。これにより第１および第２の集電端子４２ａ，４２ｂを形成することができる。
　次に、第１および第２の集電端子４２ａ，４２ｂのリード部４０ａ，４０ｂに、電極群４の正極６ａおよび負極６ｂをそれぞれ電気的に接続させる。具体的には、集電端子４２ａ，４２ｂのリード部４０ａ，４０ｂに電極群４の正極６ａおよび負極６ｂのリード端子を近接させて、超音波溶接や、レーザ溶接などで接続する。
　次に、電極群４をケース２に収容し、該ケース２の開口部を封口体アセンブリ８で覆い、封口体アセンブリ８の周囲とケース２とをレーザ溶接などにより封止する。なお、電極群４をケース２に収容する際には、絶縁シートにより電極群４がケース２と接触しないようにする。
　次に、ケース２内に、電解液を充填し、不純物除去を行い、図示しないベントに圧力調整弁を取り付けて電気二重層キャパシタとする。電解液としては、例えば、電解質水溶液および有機溶媒を使用した非水電解質溶液等を使用することができる。特に非水電解質溶液が好ましく、代表的な例としては、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレイトのような４級アンモニウム塩からなる電解質を、プロピレンカーボネート、ジエチレンカーボネート、アセトニトリルなどの有機溶媒に溶解したものが挙げられる。また、電解質としてイオン液体を用い、これを上述の有機溶媒に溶かしたものも使用することができる。さらには、イオン液体を有機溶媒に溶解させずにそのまま電解質溶液として用いることもできる。
　本実施形態では電気二重層キャパシタの製造方法として具体的に説明したが、本発明は電気二重層キャパシタの製造方法のみならず、リチウムイオン二次電池の製造方法にも適用可能である。
　以下、本発明の上記工程を採用したことの技術的意義を、作用効果とともに具体例で説明する。既述の通り、出力端子、ガスケット、封口板、絶縁板、集電端子を一体固定しやすくするために、図７に示すように、封口板の外部方向に湾曲させたリード部１４０を有する集電端子１４２を検討した。しかし、かような集電端子を用いて蓄電素子を作製する場合、電極から出力端子までの通電距離が長いために抵抗が高くなる。そこで、本発明者らは、集電端子の形状を変化させるのではなく、蓄電素子の新たな製造方法を開発することを着想した。その製造方法は、図３上段に示すように、金属板１６ａ，１６ｂが略平板形状の状態で出力端子３０ａ，３０ｂにかしめ部３６ａ，３６ｂを形成して、出力端子３０ａ，３０ｂ、ガスケット２８ａ，２８ｂ、封口板１２、絶縁板２０ａ，２０ｂ、および金属板１６ａ，１６ｂを一体固定して封口体アセンブリ８を形成し、その後、図３下段に示すように、その金属板１６ａ，１６ｂを折り曲げてリード部４０ａ，４０ｂを形成して集電端子４２ａ，４２ｂとするということを特徴とする。
　従来、封口体アセンブリは、あらかじめ折り曲げなどの形成加工済みの複数の部材をかしめ処理などにより一体固定して作製していた。つまり、かしめ処理などにより各部材を一体固定した後には、各部材を加工・変形させないことが常識であった。各部材を一体固定した後に部材を変形させれば、固定がゆるむおそれがあるためである。しかしながら、本発明者らが鋭意検討したところ、かしめ処理を十分に行えば、部材を固定してから折り曲げても、懸念されているような事態は起きないことがわかった。むしろ、かしめなどの、封口体アセンブリの一体固定作業を容易に行うことができた。また、集電端子は、形状の自由度が高くなったため、図４に示すような、かしめ部３６の直下にリード部４０が位置するような、従来ではありえなかった形状にすることもできるようになった。本発明者は以上の知見に基づき、本発明を完成するに至った。
　本発明者らの検討によれば、略平板形状の金属板１６ａ，１６ｂ上で出力端子をかしめるため、封口体アセンブリの一体固定作業を、容易かつ確実に行うことができる。また、図７および図８に示したような、作業領域を空けるように設計した、折り曲げ形状を持つ集電端子を用いる必要がないため、集電端子中の通電距離を長くすることがない。
　本実施形態では、出力端子、ガスケット、封口板、絶縁板、金属板を一体固定するためにかしめ処理を用いたが、本発明は金属板上で工具を用いて封口体アセンブリを一体固定する場合に効果的なため、そのような方法であれば、封口体アセンブリを一体固定する方法はかしめ処理には限定されない。かしめの他には、例えば、ネジ締結による固定が挙げられる。
　金属板１６ａ，１６ｂを折り曲げて集電端子４２を形成する工程において、図４に示すように、リード部４０が、金属板と絶縁板２０とが接触する部位のうち封口板１２の長辺側端部４４よりも内側になるように折り曲げることが好ましい。これにより、リード部４０がケース２に収容される電極群４の積層方向の中心寄りに位置することとなるため、リード部４０に接続させる多数の正極または多数の負極は、それぞれ電極群の積層方向中心部でまとめることができる。このため、複数の正極および負極が有するリード端子の長さを均一化することができる。従来の集電端子はかしめ部から直角に曲がっているため、電極群の積層方向片端寄りの位置で正極および負極を接続する必要があった。このため、正極および負極は、集電端子のリード部から遠い位置に配置するリード端子ほど長くする必要があった。本発明によれば、このような電極群のリード端子の長さ調節をする手間がない。なお、あらかじめ折り曲げた集電端子を用いてかしめ処理する従来の製造方法では、図４のような形状の集電端子４２は作製できなかった。かしめ処理を確実に行うためには、かしめ加工点に対して垂直方向から加圧することが求められるところ、かしめ部３６に対するかしめ加工処理時の作業領域に位置するリード部４０がその妨げとなるからである。
　本発明は電気二重層キャパシタに適用するのが好ましい。電気二重層キャパシタは、リチウムイオン電池などの他の蓄電素子よりも通電距離が長くなることによる抵抗の上昇が問題となるので、本発明の効果を特に得られるためである。
　以上、本発明を説明したが、これらは代表的な実施形態の例を示したものであって、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。
　本発明によれば、出力端子と集電端子とを容易かつ確実に一体固定することができ、かつ、集電端子中の通電距離を長くすることがない蓄電素子の製造方法を提供することができる。
　２　ケース
　４　電極群
　６ａ　正極
　６ｂ　負極
　８　封口体アセンブリ
　１０ａ　第１の孔
　１０ｂ　第２の孔
　１２　封口板
　１４ａ，１４ｂ　孔
　１６ａ　第１の金属板
　１６ｂ　第２の金属板
　１８ａ，１８ｂ　孔
　２０ａ　第１の絶縁板
　２０ｂ　第２の絶縁板
　２２　孔
　２４　フランジ部
　２６　筒部
　２８ａ　第１のガスケット
　２８ｂ　第２のガスケット
　３０ａ　第１の出力端子
　３０ｂ　第２の出力端子
　３２　頭部
　３４　胴部
　３６ａ，３６ｂ　かしめ部
　３８　はみ出た部分
　４０ａ，４０ｂ　リード部
　４２ａ　第１の集電端子
　４２ｂ　第２の集電端子
　１００　電気二重層キャパシタ
 

Claims (4)

  1. 　ケースと、該ケース内に収容された正極および負極を含む電極群ならびに電解液と、前記ケースの開口部を覆う封口体アセンブリとを有する蓄電素子の製造方法であって、
    　第１および第２の孔を有し、前記ケースの開口部を覆うための封口板と、孔を有する第１および第２の金属板と、孔を有する第１および第２の絶縁板と、筒部および該筒部の一端に形成されたフランジ部を有する第１および第２のガスケットと、第１および第２の出力端子と、を用意する工程と、
    　前記封口板の第１の孔、前記第１の絶縁板の孔、および前記第１の金属板の孔が一致するように、また、前記封口板の第２の孔、前記第２の絶縁板の孔、および前記第２の金属板の孔が一致するように、前記封口板、前記第１および第２の絶縁板、前記第１および第２の金属板をこの順に重ね、
    　前記第１および第２のガスケットの筒部を前記封口板の第１および第２の孔中にそれぞれ挿入して、前記フランジ部を前記封口板の前記金属板とは反対側の面上に位置させ、
    　前記第１および第２の出力端子を前記第１および第２のガスケットの筒部に前記フランジ部側からそれぞれ挿入させることにより、
    　前記第１および第２の出力端子が、前記ガスケット、前記封口板および前記第１および第２の絶縁板を介して、前記第１および第２の金属板とそれぞれ接触した状態で固定される封口体アセンブリを形成する工程と、
    　この工程の後、前記第１および第２の金属板の一部分が前記第１および第２の出力端子とは離れる方向になるように、前記第１および第２の金属板を折り曲げて、前記第１および第２の金属板を、折り曲げ部分がリード部となる第１および第２の集電端子とする工程と、
    　前記第１および第２の集電端子のリード部に、前記正極および負極をそれぞれ電気的に接続させる工程と、
    　前記電極群を前記ケースに収容し、該ケースの開口部を前記封口体アセンブリで覆う工程と、
    を有することを特徴とする蓄電素子の製造方法。
  2. 　前記第１および第２の出力端子にかしめ工具でかしめ処理を施して、前記出力端子、前記第１および第２のガスケット、前記封口板、前記第１および第２の絶縁板、前記第１および第２の金属板を一体固定することにより、前記封口体アセンブリを形成する請求項１に記載の蓄電素子の製造方法。
  3. 　前記ケースは扁平状であり、前記ケースの開口部はケースの狭幅部に設けられた長方形の開口部であり、前記封口板は前記開口部の形状に対応した長方形の形状を有し、
    　前記封口体アセンブリにおいて、前記第１および第２の金属板は前記封口板の長辺側からはみ出ており、
    　前記集電端子を形成する工程において、前記リード部が、前記金属板と前記絶縁板とが接触する部位のうち前記封口板の長辺側端部よりも内側になるように折り曲げる、請求項１または２に記載の蓄電素子の製造方法。
  4. 　前記蓄電素子は電気二重層キャパシタである、請求項１～３のいずれか１項に記載の蓄電素子の製造方法。
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