WO2014002543A1 - 電池 - Google Patents

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WO2014002543A1
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current collecting
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battery
insulator
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貴司 原山
草間　和幸
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a battery in which a power generation element is accommodated in a case and the opening of the case is closed with a lid member. More specifically, the present invention relates to a seal structure that includes a current collecting terminal member that is electrically connected to the power generation element and that is inserted through the lid member, and seals the lid member and the current collecting terminal member with a gasket interposed therebetween.
  • Batteries are used in various fields such as electronic devices such as mobile phones and personal computers, vehicles such as hybrid vehicles and electric vehicles.
  • a battery used in the vehicle field houses a power generation element in a case of a can body, and seals the opening by welding a lid member to the opening of the case.
  • the lid member has a through hole penetrating in the thickness direction, and an insertion portion of a current collecting terminal member electrically connected to the power generation element extends from the lid member through the through hole.
  • the insertion portion of the cylindrical current collecting terminal member is connected to each of the external connection terminal, the insulator, the lid member, and the gasket.
  • the upper end of the insertion portion is inserted into the opening, and the upper end of the insertion portion is temporarily fixed by being spread and caulked from the central axis of the insertion portion to the outer peripheral side, and the upper end of the extended insertion portion and the upper surface of the external connection terminal Are fixed by laser welding.
  • the gap between the lid member and the current collecting terminal member is sealed with a gasket to suppress gas leakage from the opening of the lid member.
  • the battery temporarily becomes hot during charging / discharging, for example. Therefore, a metal having a high linear expansion coefficient such as aluminum is used for the lid member and the current collecting terminal member, and similarly, a resin having a high linear expansion coefficient such as PFA (perfluoroalkyl vinyl ether copolymer) is used for the gasket. Is used, the gasket is compressed by the expansion action of each member at high temperatures. As a result, the seal portion of the gasket is further compressed, and there is a risk that the gasket will crack.
  • PFA perfluoroalkyl vinyl ether copolymer
  • an object of the present invention is to provide a battery having a seal structure in which a gasket has a seal portion with a high compressibility, and a technique for suppressing the occurrence of cracks in the gasket at high temperatures.
  • a battery according to an aspect of the present invention which has been made for the purpose of solving this problem, has a power generation element and an opening, and is welded to the case that houses the power generation element, and the opening of the case.
  • An insertion portion extending through the lid member in the vertical direction, which is the thickness direction of the lid member, and extending to the outside of the lid member.
  • a current collecting terminal member having a caulking portion electrically connected thereto, an insulator in contact with an upper surface of the lid member and electrically insulating the lid member and the current collecting terminal member; and a lower surface of the lid member; Gas that contacts and seals between the lid member and the current collecting terminal member
  • the lid member has a protruding portion protruding downward from the lower surface in the vertical direction, and the gasket is located at the same position as the protruding portion in the inner and outer directions that are perpendicular to the vertical direction.
  • a seal portion that is pressed into contact with the protrusion, and at least a part of the gasket, the current collecting terminal member, and the seal portion at a position different from the seal portion in the inner and outer directions. It is characterized in that there is at least one gap surrounded by.
  • the gasket and the current collecting terminal member are expanded.
  • the gap can receive at least a part of the expansion. Therefore, the possibility that the seal portion of the gasket is overcompressed can be reduced. As a result, it can be expected to suppress defects that cause cracks in the gasket.
  • the gap may be inside or outside the seal portion, or both.
  • a fluorine-based resin for example, PFA
  • At least one of the gaps is on the insertion portion side in the inner and outer direction with respect to the seal portion and between the insulator and the insertion portion of the current collecting member.
  • the insertion portion of the current collecting terminal member has a certain diameter. If the current collecting terminal member and the insulator are adjacent to each other, the current collecting terminal member may press the insulator due to their expansion or diameter expansion. If the pressing force to the insulator is large, the insulator may crack. Therefore, by interposing a gap around the insulator, it can be expected to suppress a problem that a crack occurs in the insulator.
  • the gasket is filled between the lid member and the current collecting member in the inner and outer directions, and further interposed between the insulator and the insertion portion of the current collecting member, and the insulator and the current collecting member.
  • the gap interposed between the insertion portion of the electric member may be present above the gasket interposed between the insulator and the insertion portion of the current collecting member. If a gasket is interposed around the insulator, the impact of the current collecting member on the insulator can be expected to be reduced. Furthermore, if there is a gap above the gasket interposed around the insulator, the upward expansion of that portion of the gasket can be accepted.
  • the insertion portion of the current collecting member has a cylindrical shape, and the gasket interposed between the insulator and the insertion portion of the current collecting member is disposed on the entire outer periphery of the insertion portion of the current collecting member. It is good to intervene.
  • the gasket interposed between the insulator and the insertion portion of the current collecting member is disposed on the entire outer periphery of the insertion portion of the current collecting member. It is good to intervene.
  • the gap may be interposed at two locations on the insertion portion side and on the opposite side of the insertion portion, in the inner and outer directions with respect to the seal portion.
  • the gap is interposed on both the terminal side and the opposite side, so that even if the gasket expands in either the inner or outer direction, the expansion can be reliably received. Therefore, the possibility that the seal part of the gasket is overcompressed can be further reduced.
  • the battery according to another aspect of the present invention includes a power generation element, a case having an opening, and housing the power generation element, a lid member welded to the opening of the case and closing the opening, one end Is electrically connected to the power generation element, the other end is electrically connected to the current collector plate, the other end is electrically connected to the current collector plate, and the other end is the thickness of the lid member.
  • a caulking portion that extends in the vertical direction as a vertical direction and extends to the outside of the lid member. The caulking portion is expanded by caulking at the other end of the insertion portion and is electrically connected to an external connection terminal.
  • a current collecting terminal member having a portion, an upper surface of the lid member, an insulator for electrically insulating the lid member and the current collecting terminal member, a lower surface of the lid member, the lid member and the A gasket for sealing between the current collecting terminal member, and the lid member is A protrusion projecting downward from the lower surface in the up-down direction, and the gasket is filled between the lid member and the current collecting terminal member on the inner and outer directions that are perpendicular to the up-down direction;
  • a part of the battery is a battery interposed between the insulator and the current collecting terminal member.
  • a battery having a seal structure in which a gasket has a seal portion with a high compressibility, and which suppresses the occurrence of cracks in the gasket at a high temperature is realized.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a battery 100 according to the embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a portion B and a portion C in FIG.
  • symbol is written in FIG.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a part of the lid sub-assembly 115 incorporated in the battery 100 shown in FIG.
  • the battery 100 includes a rectangular box-shaped battery case main body 111 having an opening 111 d and an electrode body 150 accommodated inside the battery case main body 111. It is a battery. Further, the battery 100 includes a plate-shaped battery case lid 113 that closes the opening 111 d of the battery case body 111. The battery case main body 111 and the battery case lid 113 are integrated by welding to constitute the battery case 110.
  • the battery case lid 113 is a rectangular plate-shaped metal (aluminum in this embodiment), and circular through holes 113h penetrating the battery case lid 113 are provided at both ends in the longitudinal direction (left-right direction in FIG. 1). 113k are formed.
  • a safety valve 113j is provided at the center of the battery case lid 113 in the longitudinal direction. The safety valve 113j is formed integrally with the battery case lid 113 and forms a part of the battery case lid 113.
  • the safety valve 113j is formed thinner than the other part of the battery case lid 113, and a groove 113jv is formed on the upper surface thereof (see FIG. 3).
  • the safety valve 113j has a structure in which when the internal pressure, which is the pressure inside the battery case 110, reaches a predetermined pressure, the groove 113jv breaks and the gas inside the battery case 110 is released to the outside.
  • a liquid injection port 113n for injecting an electrolyte (not shown) into the battery case 110 is formed between the safety valve 113j and the through hole 113k of the battery case lid 113 (see FIG. 1).
  • the liquid injection port 113n is sealed with a liquid injection plug 113m.
  • the electrode body 150 is a flat wound electrode body obtained by winding a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator into a flat shape.
  • the positive electrode plate has a positive electrode substrate made of an aluminum foil and a positive electrode mixture layer disposed on a part of the surface of the positive electrode substrate.
  • the positive electrode mixture layer includes a positive electrode active material, a conductive material made of acetylene black, and PVDF (binder).
  • the negative electrode plate has a negative electrode substrate made of copper foil and a negative electrode mixture layer disposed on a part of the surface of the negative electrode substrate.
  • the negative electrode mixture layer includes a negative electrode active material, SBR (binder), and CMC (thickening agent).
  • the separator is made of a porous polypropylene resin sheet.
  • the materials used for the positive electrode plate, the positive electrode active material, the negative electrode plate, the negative electrode active material, and the separator are merely examples, and those generally used for lithium ion secondary batteries may be appropriately selected.
  • a portion of the positive electrode base material of the positive electrode plate (negative electrode base material of the negative electrode plate) where the positive electrode mixture layer (negative electrode mixture layer) is coated is defined as a mixture application portion, and the positive electrode mixture layer ( The portion where the negative electrode mixture layer) is not coated is defined as the uncoated portion.
  • the electrode body 150 has an uncoated portion 151b of the positive electrode plate exposed at one end in the winding axis direction (left and right direction in FIG. 1), and an uncoated negative electrode plate at the other end.
  • the engineering part 158b is exposed.
  • the battery 100 is connected to the electrode body 150 inside the battery case main body 111 and extends to the outside through the through holes 113h and 113k of the battery case lid 113 (the positive terminal unit 130 and the negative terminal unit 140). ).
  • the positive terminal unit 130 includes a positive current collecting terminal member 135, a positive external terminal member 137, and a positive fastening member 139 (bolt) (see FIGS. 1 and 3).
  • the positive electrode current collecting terminal member 135 is made of metal (aluminum in this embodiment), one end is connected to the electrode body 150, and the other end is extended to the outside through the through hole 113 h of the battery case lid 113.
  • the positive electrode external terminal member 137 is made of metal, is located on the battery case lid 113 (outside the battery case 110), and is electrically connected to the positive electrode current collecting terminal member 135 outside the battery case 110.
  • the positive electrode fastening member 139 is made of metal, is located on the battery case lid 113 (outside of the battery case 110), and is electrically connected to the positive electrode external terminal member 137.
  • the positive electrode current collecting terminal member 135 has a current collecting plate head 131, an insertion portion 132, a current collecting plate main body 134, and a caulking portion 133 (see FIGS. 1 to 3).
  • the current collector plate head 131 has a rectangular plate shape and is located inside the battery case main body 111.
  • the insertion portion 132 has a cylindrical shape protruding from the upper surface 131 f of the current collector plate head 131 and is inserted through the through hole 113 h of the battery case lid 113.
  • the caulking portion 133 is a portion connected to the upper end of the insertion portion 132, and is caulked (deformed so that the upper end portion of the insertion portion 132 is expanded in diameter) to form a disk shape, and is electrically connected to the positive external terminal member 137.
  • the current collector plate body 134 is welded to the uncoated portion 151 b of the positive electrode plate of the electrode body 150 in a form extending from the lower surface 131 b of the current collector plate head 131 to the bottom surface 111 b side of the battery case main body 111. Thereby, the positive electrode current collecting terminal member 135 and the electrode body 150 are electrically and mechanically connected.
  • the positive external terminal member 137 has a substantially Z shape in side view.
  • the positive electrode external terminal member 137 has a fixing portion 137f fixed by the caulking portion 133, a connecting portion 137g connected to the positive electrode fastening member 139, and a connecting portion 137h connecting the fixing portion 137f and the connecting portion 137g. .
  • a through hole 137b is formed in the fixing portion 137f, and the insertion portion 132 of the positive current collector terminal member 135 is inserted into the through hole 137b.
  • the connecting portion 137g is also formed with a through hole 137c penetrating therethrough.
  • the positive electrode fastening member 139 is a metal bolt and has a rectangular plate-shaped head portion 139b and a columnar shaft portion 139c. A portion on the tip side of the shaft portion 139c is a screw portion 139d. The shaft portion 139c of the positive electrode fastening member 139 passes through the through hole 137c of the positive electrode external terminal member 137.
  • the negative electrode terminal unit 140 includes a negative electrode current collecting terminal member 145, a negative electrode external terminal member 147, and a negative electrode fastening member 149 (bolt) (see FIGS. 1 and 3).
  • the negative electrode current collecting terminal member 145 is made of metal (copper in this embodiment), one end is connected to the electrode body 150, and the other end is extended to the outside through the through hole 113 k of the battery case lid 113.
  • the negative electrode external terminal member 147 is made of metal, is positioned on the battery case lid 113 (outside of the battery case 110), and is electrically connected to the negative electrode current collecting terminal member 145 outside the battery case 110.
  • the negative electrode fastening member 149 is made of metal, is located on the battery case lid 113 (outside of the battery case 110), and is electrically connected to the negative electrode external terminal member 147.
  • the negative electrode current collecting terminal member 145 has a current collecting plate head portion 141, an insertion portion 142, a current collecting plate main body 144, and a caulking portion 143 (see FIGS. 1 to 3).
  • the current collector plate head 141 has a rectangular plate shape and is located inside the battery case main body 111.
  • the insertion portion 142 has a cylindrical shape protruding from the upper surface 141 f of the current collector plate head 141 and is inserted through the through hole 113 k of the battery case lid 113.
  • the caulking portion 143 is a portion connected to the upper end of the insertion portion 142, and is caulked (deformed so that the upper end portion of the insertion portion 132 is expanded in diameter) to form a disk shape, and is electrically connected to the negative electrode external terminal member 147.
  • the current collector plate main body 144 is welded to the uncoated portion 158 b of the negative electrode plate of the electrode body 150 in a form extending from the lower surface 141 b of the current collector plate head 141 to the bottom surface 111 b side of the battery case main body 111. Thereby, the negative electrode current collection terminal member 145 and the electrode body 150 are electrically and mechanically connected.
  • the negative external terminal member 147 has a substantially Z shape in side view.
  • the negative external terminal member 147 includes a fixing portion 147f fixed by the caulking portion 143, a connecting portion 147g connected to the negative electrode fastening member 149, and a connecting portion 147h connecting the fixing portion 147f and the connecting portion 147g. .
  • a through hole 147b is formed in the fixing portion 147f, and the insertion portion 142 of the negative current collector terminal member 145 is inserted into the through hole 147b.
  • the connecting portion 147g is also formed with a through hole 147c penetrating therethrough.
  • the negative electrode fastening member 149 is a metal bolt, and has a rectangular plate-shaped head portion 149b and a columnar shaft portion 149c. A portion on the tip side of the shaft portion 149c is a screw portion 149d. The shaft portion 149 c of the negative electrode fastening member 149 is inserted through the through hole 147 c of the negative electrode external terminal member 147.
  • the battery 100 includes a gasket 170 that is interposed between the positive terminal unit 130 (specifically, the positive current collecting terminal member 135) and the battery case cover 113 to electrically insulate the two and seal between them. I have.
  • the gasket 170 is also interposed between the negative electrode terminal unit 140 (specifically, the negative electrode current collecting terminal member 145) and the battery case lid 113.
  • the gasket 170 is made of an electrically insulating resin (in this embodiment, PFA), and has a main body portion 171, an outer burring portion 173, and an inner burring portion 175 (see FIGS. 2 and 3).
  • the main body 171 has a flat plate rectangular shape, and has a circular through hole 171b through which the insertion portion 132 (insertion portion 142) of the positive electrode terminal unit 130 (negative electrode terminal unit 140) is inserted. Yes.
  • the main body 171 is interposed between the upper surface 131f (upper surface 141f) of the current collector plate head 131 (current collector plate head 141) of the positive electrode terminal unit 130 (negative electrode terminal unit 140) and the lower surface 113c of the battery case lid 113. is doing.
  • the outer burring portion 173 is a square annular side wall portion that is located on the periphery of the main body portion 171 and protrudes from the lower surface 171g of the main body portion 171.
  • the outer burring portion 173 surrounds the outer peripheral side 131g (outer peripheral side 141g) of the current collector plate head 131 (current collector plate head 141).
  • the outer burring portion 173 ensures a creepage distance between the lower surface 113c of the battery case lid 113 and the outer peripheral side 131g (outer peripheral side 141g) of the current collector plate head 131 (current collector plate head 141).
  • the inner burring portion 175 has a cylindrical shape protruding from the upper surface 171 f of the main body portion 171, and exists in the through hole 113 h (through hole 113 k) of the battery case lid 113.
  • the insertion portion 132 of the positive terminal unit 130 (the insertion portion 142 of the negative terminal unit 140) is inserted into the cylinder of the inner burring portion 175.
  • the inner burring portion 175 electrically insulates the battery case lid 113 from the insertion portion 132 of the positive terminal unit 130 (the insertion portion 142 of the negative terminal unit 140).
  • the battery 100 includes an insulator 180 made of an electrically insulating resin and disposed on the battery case lid 113.
  • the insulator 180 is interposed between the positive terminal unit 130 (specifically, the positive external terminal member 137 and the positive fastening member 139) and the battery case lid 113, and electrically insulates both.
  • the insulator 180 is also interposed between the negative terminal unit 140 (specifically, the negative external terminal member 147 and the negative fastening member 149) and the battery case lid 113.
  • the insulator 180 includes a head arrangement portion 181 where the head portion 139b of the positive electrode fastening member 139 (the head portion 149b of the negative electrode fastening member 149) is arranged, and a fixing portion 137f (negative electrode external terminal member) of the positive electrode external terminal member 137. And a fastening arrangement portion 183 in which a fixing portion 147f) of 147 is arranged.
  • the fastening arrangement portion 183 is formed with a through hole 183b penetrating therethrough, and the insertion portion 132 of the positive terminal unit 130 (the insertion portion 142 of the negative terminal unit 140) is inserted into the through hole 183b. Yes.
  • the battery case cover 113, the electrode terminal unit (the positive terminal unit 130 and the negative terminal unit 140), the gaskets 170 and 170, and the insulators 180 and 180 constitute the cover sub-assembly 115.
  • the positive electrode external terminal member 137, the insulator 180, the battery case lid 113, and the gasket 170 are sandwiched and fixed between the caulking portion 133 of the positive electrode terminal unit 130 and the current collector plate head 131, By fixing the negative electrode external terminal member 147, the insulator 180, the battery case lid 113, and the gasket 170 between the caulking portion 143 and the current collector plate head 141 of the negative electrode terminal unit 140, these are integrated.
  • the formed lid sub-assembly 115 is formed.
  • the main body 171 of the gasket 170 includes the upper surface 131f (upper surface 141f) of the current collector plate head 131 (current collector plate head 141) of the positive electrode terminal unit 130 (negative electrode terminal unit 140) and the battery case. It is sandwiched between the lower surface 113c of the lid 113 and is elastically compressed and arranged in its own thickness direction (vertical direction in FIG. 2). Further, the inner burring portion 175 of the gasket 170 is elastically compressed in its own axial direction (vertical direction in FIG. 2), and its tip 175 b is in close contact with the insulator 180.
  • FIG. 4 shows a part of the battery 100 at room temperature.
  • the configuration of the positive electrode terminal will be described as a representative, but the same applies to the negative electrode terminal.
  • a plurality of members including a battery case lid 113 are sandwiched between the caulking portion 133 of the positive current collecting terminal member 135 and the current collecting plate head 131.
  • the caulking direction of the caulking portion 133 is the thickness direction of the battery case lid 113, and this direction will be simply referred to as the vertical direction below.
  • the caulking portion 133 is above the battery case lid 113, and is formed outside the battery case lid 113 for the battery 100 as shown in FIG.
  • FIG. 4 shows an enlarged view of the overlapping portion of the members fixed by the caulking portion 133.
  • the vertical direction in FIG. 4 is the above-described vertical direction.
  • a part of the insertion part 132 of the positive current collecting terminal member 135 appears.
  • the axial center of the insertion part 132 is the central axis AX as shown in FIG.
  • the direction orthogonal to the central axis AX and the insertion portion 132 is the inner and outer directions.
  • the side closer to the insertion portion 132 is referred to as the inner side
  • the side far from the insertion portion 132 is referred to as the outer side.
  • the left side in the figure is the inside, and the right side in the figure is the outside.
  • a positive external terminal member 137, an insulator 180, a battery case lid 113, a gasket 170, and a current collector plate head 131 are stacked on the outside of the insertion portion 132 in order from the top.
  • a lid upper surface 221 that is an upper surface of the battery case lid 113 is pressed against the insulator 180, and a lower surface 113 c that is a lower surface of the battery case lid 113 is pressed against the gasket 170.
  • a projecting portion 223 projecting downward is formed on the lower surface 113 c of the battery case lid 113.
  • the protrusion 223 is formed on the innermost side of the battery case lid 113.
  • the protruding portion 223 has a shape in which the inner wall surface of the through hole 113h of the battery case lid 113 extends downward, and is formed over the entire circumference to form a substantially cylindrical shape.
  • At least the protrusion lower surface 224 of the protrusion 223 contacts the gasket 170 and presses the gasket 170.
  • the protrusion lower surface 224 is a surface orthogonal to the vertical direction among the tops below the protrusions 223.
  • the annular area pressed against the protrusion lower surface 224 of the protrusion 223 is the seal portion 231.
  • the periphery of the through hole 113h of the battery case lid 113 is reliably sealed by the seal portion 231 over the entire circumference.
  • a range of the upper surface 131f of the current collector plate head 131 facing the at least part of the projecting lower surface 224 of the projecting portion 223 is a seal facing portion that presses the seal portion 231 of the gasket 170 in cooperation with the projecting portion 223. 232. That is, the protruding portion 223, the seal portion 231 and the seal facing portion 232 are at the same position in the inner and outer directions.
  • the gasket 170 is sandwiched in the vertical direction at the seal portion 231 by the protrusion 223 and the seal facing portion 232, and has a higher compression than the periphery of the seal portion 231.
  • a recess 235 is formed on the upper surface 131 f of the current collector plate head 131 outside the seal facing portion 232.
  • the upper surface of the recess 235 has a tapered surface 236 that extends outward from the seal facing portion 232 and outwards downward, and a horizontal plane 237 that continues to the outside of the tapered surface 236.
  • the horizontal plane 237 is a plane orthogonal to the vertical direction. In FIG. 4, the horizontal surface 237 is continuously formed up to the outer end of the current collector plate head 131, but it may be halfway.
  • the main body portion 171 of the gasket 170 has a flat plate rectangular shape as described above (see FIG. 3), and the lower surface of the main body portion 171 is flat when not compressed. Since only the seal portion 231 is highly compressed in the gasket 170, the lower surface of the main body portion 171 of the gasket 170 is substantially flat in the range above the recess 235. Therefore, a gap 241 is formed between the gasket 170 and the recess 235. That is, at least a part of the upper surface of the recess 235 is not in contact with the lower surface of the gasket 170. This gap 241 is just a space and is not filled with anything.
  • the inner diameter of the through hole 113 h of the battery case lid 113 is larger than the outer diameter of the insertion portion 132.
  • An inner burring portion 175 of the gasket 170 is interposed between the through hole 113 h of the battery case lid 113 and the insertion portion 132.
  • the battery case lid 113 and the insertion part 132 are insulated by the inner burring part 175.
  • the inner burring portion 175 is located on the inner side of the seal portion 231 in the gasket 170.
  • an insulator 180 is disposed above the inner burring portion 175.
  • the inner diameter of the through hole 183 b of the insulator 180 is slightly larger than the outer diameter of the insertion portion 132, and a gap 243 is formed between the insulator 180 and the insertion portion 132. Further, the inner diameter of the through hole 183 b of the insulator 180 is smaller than the inner diameter of the through hole 113 h of the battery case lid 113 and larger than the inner diameter of the inner burring portion 175.
  • the gap 243 is above the inner burring portion 175 and between the insulator 180 and the insertion portion 132, and is surrounded by the inner burring portion 175, the insulator 180, and the insertion portion 132. As shown in FIG. 4, a positive external terminal member 137 is disposed above the gap 243. Further, the gap 243 is located inside the seal portion 231.
  • the spacer portion 245 is interposed between the insertion portion 132 and the insulator 180 over the entire circumference. Therefore, the insulator 180 is not in contact with the insertion portion 132.
  • the gap 243 is also a simple space and is not filled with anything.
  • the spacer portion 245 is formed by expanding a part of the inner burring portion 175 toward the gap 243 when the caulking portion 133 (see FIG. 2) described above is caulked.
  • a protrusion corresponding to the spacer portion 245 is not formed on the gasket 170 before caulking. However, a protrusion corresponding to the spacer portion 245 may be formed on the gasket 170 in advance.
  • the gasket 170 of this embodiment is formed of PFA made of fluorine resin. Further, the positive current collecting terminal member 135, the battery case lid 113, and the positive external terminal member 137 are all formed of aluminum.
  • the insulator 180 is made of PA66 (polyamide 66).
  • Aluminum and PFA are both materials having a relatively high linear expansion coefficient.
  • the battery 100 increases in temperature to a certain degree during use, and decreases when the use is stopped. Therefore, the positive electrode current collector terminal member 135, the battery case lid 113, the positive electrode external terminal member 137, and the gasket 170 are repeatedly expanded and contracted within a certain range by using the battery 100.
  • the gasket 170 is overcompressed even when each member expands. This is because if the gasket 170 is in an overcompressed state, cracks may occur in some cases. In particular, the seal portion 231 is originally in a highly compressed state and is likely to be in an overcompressed state. On the other hand, the gasket 170 is required to have a good sealing property even when each member is contracted.
  • the gasket 170 of this embodiment is opposed to the gap 241 at a location outside the seal portion 231 and to the gap 243 at a location inside the seal portion 231.
  • These gaps 241 and 243 are both simple spaces. Therefore, the expansion of each metal member and gasket 170 can be received by the gaps 241 and 243. As a result, as shown in FIG. 5, a part of the gasket 170 enters the gaps 241 and 243.
  • FIG. 5 is an example of the shape of the gasket 170 in a high temperature state.
  • the gasket 170 maintains the sealing property of the seal part 231 while the expansion part outside the seal part 231 becomes the gap 241 and the expansion part inside the seal part 231 becomes the gap 243. Can be absorbed. Therefore, the seal portion 231 of the gasket 170 can be prevented from being overcompressed. Therefore, it is preferable that the gaps 241 and 243 have a size larger than the size capable of absorbing the maximum expansion within the temperature range that the battery 100 may reach.
  • the gaps 241 and 243 can receive the expansion of the gasket 170 and other members when the temperature rises. Therefore, the gasket 170 is not overcompressed and the possibility of cracking is extremely low. Furthermore, the gasket 170 of this embodiment can maintain a good sealing property because an appropriate compressed state is maintained in the seal portion 231 even if it expands and contracts.
  • the manufacturing process of the battery 100 As described above, as a part of the manufacturing process of the lid sub-assembly 115, there is a caulking process in which the end of the positive electrode current collecting terminal member 135 is expanded in diameter to form the caulking part 133.
  • the caulking process as shown in FIG. 3, the positive electrode current collector terminal member 135, the gasket 170, the battery case lid 113, the insulator 180, the positive electrode fastening member 139, and the positive electrode external terminal member 137 are stacked in order from the bottom.
  • the upper end portion of the member 135 is caulked.
  • the insulator 180 In the caulking step, other members are pressed in the vertical direction between the current collector plate head 131 and the caulking portion 133, and the insertion portion 132 expands outward to some extent.
  • the inner diameter of the through hole 183b is larger than the outer diameter of the insertion portion 132 after caulking, so that an outward force is directly applied to the through hole 183b from the insertion portion 132 even in the caulking process. It won't hang. That is, the insulator 180 is prevented from being damaged in the caulking process.
  • the position of the insulator 180 is not stable. That is, the axis of the through hole 183b may be fixed at a position different from the axis of the insertion part 132.
  • the spacer portion 245 since a part of the gasket 170 is inserted into the entire circumference between the insulator 180 and the insertion portion 132 to form the spacer portion 245, the distance between the insulator 180 and the insertion portion 132 in the circumferential direction. Variation of the is prevented. That is, the spacer portion 245 exhibits a positioning effect for aligning the axial center positions of the insulator 180 and the insertion portion 132. Therefore, the insulator 180 can be correctly positioned in the radial direction.
  • the spacer portion 245 is interposed between the through-hole 183b of the insulator 180 and the insertion portion 132, problems such as breakage of the insulator 180 and misalignment of the shaft in the caulking process may occur. It is not. Furthermore, since the gap 243 is provided above the spacer portion 245, the gap 243 can receive the expansion of the spacer portion 245 when the battery 100 reaches a high temperature.
  • the inside and outside of the battery are sealed by the press contact between the protrusion 223 of the battery case lid 113 and the seal part 231 of the gasket 170. Further, since the battery 100 has a gap 241 outside the seal portion 231 and a gap 243 inside the seal portion 231, these gaps 241 and 243 accept the expansion of the gasket 170 due to temperature rise. Can do. Therefore, the battery 100 has a seal structure in which the gasket 170 has a seal portion 231 with a high compressibility, and the battery 100 suppresses the occurrence of cracks in the gasket 170 at high temperatures.
  • this embodiment is merely an example, and does not limit the present invention. Therefore, the present invention can naturally be improved and modified in various ways without departing from the gist thereof. For example, the present invention can be applied not only to the vehicle battery 100 but also to a home battery.
  • the protrusion 223 is formed by extending the inner wall surface of the through hole 113h of the battery case lid 113 downward.
  • the present invention is not limited to this. It is good also as a projection part which protrudes below in the location outside an inner wall surface among the lower surfaces 113c.
  • the present invention is not limited to this.
  • only one of the inside and the outside may be used.
  • the gap 241 and the gap 243 are formed over the entire circumference, but may not necessarily be formed over the entire circumference. It may be divided into several pieces in the circumferential direction.
  • the spacer portion 245 is formed over the entire circumference.
  • the spacer section 245 may not necessarily be formed over the entire circumference.
  • dot-like spacer portions may be provided at several places in the circumferential direction. Even in this case, the pressure between the insulator 180 and the insertion portion 132 can be received.
  • the spacer portions are arranged in a balanced manner in the circumferential direction. Further, if the spacer portion is provided over the entire circumference, a more reliable positioning effect can be obtained.
  • the concave portion 235 has the tapered surface 236.
  • a surface perpendicular to the horizontal surface 237 may be used.
  • the tapered surface 236 is preferable because the gasket 170 can easily follow.
  • the curved surface is not limited to the tapered surface 236 and may be a curved surface that spreads smoothly.
  • the caulking portion 133 is shown in which the upper surface has a smooth shape in a substantially disc shape.
  • the concave groove 251 is partly inside the outer periphery of the upper surface, and a stepped shape is formed on the outer side of the concave groove 251, where there is a portion raised upward from the inner side of the concave groove 251. It may be.
  • a caulking process is performed using a rotary caulking device, such a shape may be obtained.

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Abstract

　電池は，ケースを閉塞する蓋部材（１１３）と，挿通部（１３２）を有する集電端子部材（１３５）と，蓋部材と集電端子部材とを電気的に絶縁するインシュレータ（１８０）と，蓋部材と集電端子部材との間をシールするガスケット（１７０）とを備え，蓋部材は，下面から上下方向の下方に突起する突起部（２２３）を有し，ガスケットは，上下方向と直交する方向である内外方向上，突起部と同じ位置であり，突起部によって圧接されるシール部（２３１）を有し，内外方向上，シール部と異なる位置であってシール部の周りに，少なくとも一部がガスケットと集電端子部材とによって囲まれた隙間（２４１，２４３）が，少なくとも１つ存在する。

Description

電池
　本発明は，発電要素をケース内に収容し，ケースの開口部を蓋部材で閉塞する電池に関する。さらに詳細には，発電要素と電気的に接続し，蓋部材を挿通する集電端子部材を備え，蓋部材と集電端子部材とをガスケットを挟んでシールするシール構造に関する技術である。
　電池は，携帯電話やパーソナルコンピュータ等の電子機器，ハイブリッド車両や電気自動車等の車両など，多岐にわたる分野で利用されている。例えば，車両分野で利用される電池は，缶体のケースに発電要素を収納し，ケースの開口部に蓋部材を溶接することで，当該開口部を封止している。また，蓋部材には，厚さ方向に貫通する貫通孔があり，発電要素と電気的に接続する集電端子部材の挿通部が，貫通孔を介して蓋部材から延出している。
　この集電端子部材についての蓋部材への固定方法としては，例えば特許文献１に示すように，円筒形状の集電端子部材の挿通部を，外部接続端子，インシュレータ，蓋部材，ガスケットのそれぞれに形成された開口部に挿通させ，当該挿通部の上端を，当該挿通部の中心軸より外周側に広げてかしめることで仮止めし，さらに広げられた挿通部の上端と外部接続端子の上面とをレーザ溶接することで固定する技術が開示されている。特許文献１に開示されている電池では，蓋部材と集電端子部材との間をガスケットでシールし，蓋部材の開口部からのガス漏れを抑制している。
特開２０１２－２８２４６号公報
　近年，集電端子部材周辺のシール性のさらなる向上を図るため，蓋部材のガスケットとの接触面に，挿通部の軸方向（かしめ方向と同じ）に突起する突起部を設け，ガスケットの一部を圧縮したシール構造が注目されている。このようにガスケットの一部に高圧縮率となる部位（以下，「シール部」とする）を有するシール構造においては，次のような問題がある。
　すなわち，電池は，例えば充放電時に一時的に高温状態になる。そのため，蓋部材や集電端子部材に，アルミニウム等の高線膨張係数を有する金属を利用し，同様に，ガスケットに，ＰＦＡ（パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等の高線膨張係数を有する樹脂を利用すると，高温時に各部材の膨張作用によってガスケットが圧迫される。その結果としてガスケットのシール部がさらに高圧縮状態となり，ガスケットにクラックが発生するおそれが生じる。
　本発明は，前記のシール構造が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，ガスケットに高圧縮率のシール部を有するシール構造の電池であって，高温時にガスケットにクラックが生じることを抑制する技術を提供することにある。
　この課題の解決を目的としてなされた本発明の一態様における電池は，発電要素と，開口部を有し，前記発電要素を収容するケースと，前記ケースの開口部に溶接され，前記開口部を閉塞する蓋部材と，一端が前記発電要素と電気的に接続し，他端が前記蓋部材と対向する集電板と，一端が前記集電板と電気的に接続し，他端が前記蓋部材を前記蓋部材の厚さ方向となる上下方向に挿通して前記蓋部材の外側に延出する挿通部とを有し，前記挿通部の他端にはかしめによって拡径され，外部接続端子と電気的に接続するかしめ部が存在する集電端子部材と，前記蓋部材の上面と接し，前記蓋部材と前記集電端子部材とを電気的に絶縁するインシュレータと，前記蓋部材の下面と接し，前記蓋部材と前記集電端子部材との間をシールするガスケットとを備え，前記蓋部材は，下面から前記上下方向の下方に突起する突起部を有し，前記ガスケットは，前記上下方向と直交する方向である内外方向上，前記突起部と同じ位置であり，前記突起部によって圧接されるシール部を有し，前記内外方向上，前記シール部と異なる位置であって前記シール部の周りに，少なくとも一部が前記ガスケットと前記集電端子部材とによって囲まれた隙間が，少なくとも１つ存在することを特徴としている。
　上述の一態様における電池は，高温状態となると，ガスケットや集電端子部材が膨張する。その際，一態様における電池は，ガスケットのシール部の周りに設けられた隙間を有するので，その隙間が，膨張分の少なくとも一部を受け入れることができる。従って，ガスケットのシール部が過圧縮になる可能性を低減できる。その結果として，ガスケットにクラックが発生する不具合を抑制することが期待できる。なお，隙間は，シール部の内側であっても外側であっても両方であってもよい。また，ガスケットの材料としては，フッ素系樹脂（例えばＰＦＡ）が好適である。
　さらに，前記隙間は，前記シール部よりも前記内外方向上，前記挿通部側であって，前記インシュレータと前記集電部材の前記挿通部との間に，少なくとも１つ介在するとよい。電池が高温になると集電端子部材などの膨張が生じる。あるいは，製造工程中のかしめ時にも，集電端子部材の挿通部がある程度拡径する。集電端子部材とインシュレータとが隣接していると，これらの膨張や拡径によって，集電端子部材がインシュレータを押圧する可能性がある。インシュレータへの押圧力が大きいと，インシュレータにクラックが発生するおそれがある。そのため，インシュレータ周りに隙間を介在させることで，インシュレータにクラックが発生する不具合を抑制することが期待できる。
　さらに，前記ガスケットは，前記内外方向上，前記蓋部材と前記集電部材との間を充填し，さらに前記インシュレータと前記集電部材の前記挿通部との間に介在し，前記インシュレータと前記集電部材の前記挿通部との間に介在する前記隙間は，前記インシュレータと前記集電部材の前記挿通部との間に介在する前記ガスケットの上方に存在するとよい。インシュレータ周りにガスケットが介在していれば，インシュレータに対する集電部材の衝撃を少なくすることが期待できる。さらに，インシュレータ周りに介在するガスケットの上方に隙間があれば，その部分のガスケットの上方へ向かう膨張分を受け入れられる。
　さらに，前記集電部材の前記挿通部は円柱形状であり，前記インシュレータと前記集電部材の前記挿通部との間に介在する前記ガスケットは，前記集電部材の前記挿通部の外側全周に介在するとよい。インシュレータと集電部材とを組み付ける際，全周にガスケットが介在すれば，インシュレータと集電部材との位置ずれ（軸心のずれ）を抑制することが期待できる。
　さらに，前記隙間は，前記シール部よりも前記内外方向上，前記挿通部側と，前記挿通部とは反対側との２箇所に介在するとよい。このように隙間が端子側とその反対側との両方に介在することで，ガスケットが内外方向のどちらの方向に膨張したとしても，確実に膨張分を受け入れられる。従って，ガスケットのシール部が過圧縮になる可能性をより低減できる。
　なお，本発明の別態様における電池は，発電要素と，開口部を有し，前記発電要素を収容するケースと，前記ケースの開口部に溶接され，前記開口部を閉塞する蓋部材と，一端が前記発電要素と電気的に接続し，他端が前記蓋部材と対向する集電板と，一端が前記集電板と電気的に接続し，他端が前記蓋部材を前記蓋部材の厚さ方向となる上下方向に挿通して前記蓋部材の外側に延出する挿通部とを有し，前記挿通部の他端にはかしめによって拡径され，外部接続端子と電気的に接続するかしめ部が存在する集電端子部材と，前記蓋部材の上面と接し，前記蓋部材と前記集電端子部材とを電気的に絶縁するインシュレータと，前記蓋部材の下面と接し，前記蓋部材と前記集電端子部材との間をシールするガスケットとを備え，前記蓋部材は，下面から前記上下方向の下方に突起する突起部を有し，前記ガスケットは，前記上下方向と直交する方向である内外方向上，前記蓋部材と前記集電端子部材との間を充填し，さらにその一部は，前記インシュレータと前記集電端子部材との間に介在する電池である。
　本構成の上記態様によれば，ガスケットに高圧縮率のシール部を有するシール構造の電池であって，高温時にガスケットにクラックが生じることを抑制した電池が実現される。
実施形態にかかる電池を示す断面図である。 図１のＢ部及びＣ部の拡大図である。 実施形態にかかる蓋サブアッシを示す図である。 ガスケットの周辺を拡大して示す説明図である。 高温状態におけるガスケットの周辺を拡大して示す説明図である。 外周に盛り上がりのあるかしめ部を示す説明図である。
　以下，本発明にかかる電池を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお，以下の形態では，ハイブリッド自動車に車載されるリチウムイオン二次電池に本発明を適用する。
　［電池の構成］
　図１は，実施形態にかかる電池１００の断面図である。図２は，図１のＢ部及びＣ部の拡大図である。なお，Ｃ部における部材のうちＢ部と異なるものについては，図２において符号を括弧書きしている。図３は，図１に示した電池１００に組み込まれる蓋サブアッシ１１５の一部を分解した斜視図である。
　本実施形態にかかる電池１００は，図１に示すように，開口１１１ｄを有する矩形箱状の電池ケース本体１１１と，電池ケース本体１１１の内部に収容された電極体１５０とを備えるリチウムイオン二次電池である。さらに，電池１００は，電池ケース本体１１１の開口１１１ｄを閉塞する板状の電池ケース蓋１１３を備えている。電池ケース本体１１１と電池ケース蓋１１３とは，溶接により一体となっており，電池ケース１１０を構成している。
　電池ケース蓋１１３は，矩形板状の金属（本形態ではアルミニウム）であり，その長手方向（図１において左右方向）の両端部には，この電池ケース蓋１１３を貫通する円形状の貫通孔１１３ｈ，１１３ｋが形成されている。また，電池ケース蓋１１３の長手方向の中央部には，安全弁１１３ｊが設けられている。この安全弁１１３ｊは，電池ケース蓋１１３と一体的に形成されて，電池ケース蓋１１３の一部をなしている。
　安全弁１１３ｊは，電池ケース蓋１１３の他の部分よりも厚さが薄く形成されると共に，その上面には溝部１１３ｊｖが形成されている（図３参照）。これにより，安全弁１１３ｊは，電池ケース１１０内部の圧力である内圧が所定圧力に達した際，溝部１１３ｊｖが破断し，電池ケース１１０の内部のガスが外部に放出される構造になっている。
　また，電池ケース蓋１１３の安全弁１１３ｊと貫通孔１１３ｋとの間には，電解液（図示なし）を電池ケース１１０内に注入するための注液口１１３ｎが形成されている（図１参照）。この注液口１１３ｎは，注液栓１１３ｍにより封止されている。
　電極体１５０は，正極板，負極板，及びセパレータを扁平形状に捲回した扁平型の捲回電極体である。正極板は，アルミニウム箔からなる正極基材と，この正極基材の表面の一部に配置された正極合材層とを有している。正極合材層は，正極活物質とアセチレンブラックからなる導電材とＰＶＤＦ（結着剤）とを含んでいる。負極板は，銅箔からなる負極基材と，この負極基材の表面の一部に配置された負極合材層とを有している。負極合材層は，負極活物質とＳＢＲ（結着剤）とＣＭＣ（増粘剤）とを含んでいる。また，セパレータは，多孔質のポリプロピレン樹脂シートからなる。なお，正極板，正極活物質，負極板，負極活物質，セパレータに利用される物質は，一例であり，一般的にリチウムイオン二次電池に利用されるものを適宜選択すればよい。
　また，正極板の正極基材（負極板の負極基材）のうち，正極合材層（負極合材層）が塗工されている部位を，合材塗工部とし，正極合材層（負極合材層）が塗工されていない部位を，合材未塗工部とする。電極体１５０は，捲回軸方向（図１において左右方向）の一方の端部に正極板の合材未塗工部１５１ｂが露出しており，他方の端部に負極板の合材未塗工部１５８ｂが露出している。
　さらに，電池１００は，電池ケース本体１１１の内部で電極体１５０に接続すると共に，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｈ，１１３ｋを通じて外部に延出する電極端子ユニット（正極端子ユニット１３０及び負極端子ユニット１４０）を備えている。
　正極端子ユニット１３０は，正極集電端子部材１３５と正極外部端子部材１３７と正極締結部材１３９（ボルト）とにより構成されている（図１，図３参照）。このうち，正極集電端子部材１３５は，金属（本形態ではアルミニウム）からなり，一端が電極体１５０に接続し，他端が電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｈを通じて外部に延出している。正極外部端子部材１３７は，金属からなり，電池ケース蓋１１３上（電池ケース１１０の外部）に位置し，電池ケース１１０の外部において正極集電端子部材１３５と電気的に接続している。正極締結部材１３９は，金属からなり，電池ケース蓋１１３上（電池ケース１１０の外部）に位置し，正極外部端子部材１３７に電気的に接続されている。
　詳細には，正極集電端子部材１３５は，集電板頭部１３１と挿通部１３２と集電板本体１３４とかしめ部１３３とを有している（図１～図３参照）。このうち，集電板頭部１３１は，矩形板状をなし，電池ケース本体１１１の内部に位置している。挿通部１３２は，集電板頭部１３１の上面１３１ｆから突出する円柱形状で，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｈを挿通している。かしめ部１３３は，挿通部１３２の上端に連なった部位であり，かしめられて（挿通部１３２の上端部が拡径するように変形されて）円盤状をなし，正極外部端子部材１３７に電気的に接続している。集電板本体１３４は，集電板頭部１３１の下面１３１ｂから電池ケース本体１１１の底面１１１ｂ側に延びる形態で，電極体１５０の正極板の合材未塗工部１５１ｂに溶接されている。これにより，正極集電端子部材１３５と電極体１５０とが電気的かつ機械的に接続されている。
　正極外部端子部材１３７は，側面視略Ｚ字状をなしている。正極外部端子部材１３７は，かしめ部１３３により固定される固定部１３７ｆ，正極締結部材１３９と接続する接続部１３７ｇ，及び，固定部１３７ｆと接続部１３７ｇとを連結する連結部１３７ｈを有している。固定部１３７ｆには，これを貫通する貫通孔１３７ｂが形成されており，この貫通孔１３７ｂ内には，正極集電端子部材１３５の挿通部１３２が挿通されている。また，接続部１３７ｇにも，これを貫通する貫通孔１３７ｃが形成されている。
　正極締結部材１３９は，金属製のボルトであり，矩形板状の頭部１３９ｂと，円柱状の軸部１３９ｃとを有している。軸部１３９ｃのうち先端側の部位は，ネジ部１３９ｄとなっている。正極締結部材１３９の軸部１３９ｃは，正極外部端子部材１３７の貫通孔１３７ｃを挿通している。
　負極端子ユニット１４０は，負極集電端子部材１４５と負極外部端子部材１４７と負極締結部材１４９（ボルト）とにより構成されている（図１，図３参照）。このうち，負極集電端子部材１４５は，金属（本形態では銅）からなり，一端が電極体１５０に接続し，他端が電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｋを通じて外部に延出している。負極外部端子部材１４７は，金属からなり，電池ケース蓋１１３上（電池ケース１１０の外部）に位置し，電池ケース１１０の外部において負極集電端子部材１４５と電気的に接続している。負極締結部材１４９は，金属からなり，電池ケース蓋１１３上（電池ケース１１０の外部）に位置し，負極外部端子部材１４７に電気的に接続されている。
　詳細には，負極集電端子部材１４５は，集電板頭部１４１と挿通部１４２と集電板本体１４４とかしめ部１４３とを有している（図１～図３参照）。このうち，集電板頭部１４１は，矩形板状をなし，電池ケース本体１１１の内部に位置している。挿通部１４２は，集電板頭部１４１の上面１４１ｆから突出する円柱形状で，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｋを挿通している。かしめ部１４３は，挿通部１４２の上端に連なった部位であり，かしめられて（挿通部１３２の上端部が拡径するように変形されて）円盤状をなし，負極外部端子部材１４７に電気的に接続している。集電板本体１４４は，集電板頭部１４１の下面１４１ｂから電池ケース本体１１１の底面１１１ｂ側に延びる形態で，電極体１５０の負極板の合材未塗工部１５８ｂに溶接されている。これにより，負極集電端子部材１４５と電極体１５０とが電気的かつ機械的に接続されている。
　負極外部端子部材１４７は，側面視略Ｚ字状をなしている。負極外部端子部材１４７は，かしめ部１４３により固定される固定部１４７ｆ，負極締結部材１４９と接続する接続部１４７ｇ，及び，固定部１４７ｆと接続部１４７ｇとを連結する連結部１４７ｈを有している。固定部１４７ｆには，これを貫通する貫通孔１４７ｂが形成されており，この貫通孔１４７ｂ内には，負極集電端子部材１４５の挿通部１４２が挿通されている。また，接続部１４７ｇにも，これを貫通する貫通孔１４７ｃが形成されている。
　負極締結部材１４９は，金属製のボルトであり，矩形板状の頭部１４９ｂと，円柱状の軸部１４９ｃとを有している。軸部１４９ｃのうち先端側の部位は，ネジ部１４９ｄとなっている。負極締結部材１４９の軸部１４９ｃは，負極外部端子部材１４７の貫通孔１４７ｃを挿通している。
　さらに，電池１００は，正極端子ユニット１３０（詳細には，正極集電端子部材１３５）と電池ケース蓋１１３との間に介在し，両者を電気的に絶縁するとともに両者間をシールするガスケット１７０を備えている。ガスケット１７０は，負極端子ユニット１４０（詳細には，負極集電端子部材１４５）と電池ケース蓋１１３との間にも介在している。
　具体的に，ガスケット１７０は，電気絶縁性の樹脂（本形態ではＰＦＡ）からなり，本体部１７１と外側バーリング部１７３と内側バーリング部１７５とを有している（図２，図３参照）。このうち，本体部１７１は，平板矩形状をなし，その中央部に，正極端子ユニット１３０（負極端子ユニット１４０）の挿通部１３２（挿通部１４２）を挿通させる円形の貫通孔１７１ｂを有している。本体部１７１は，正極端子ユニット１３０（負極端子ユニット１４０）の集電板頭部１３１（集電板頭部１４１）の上面１３１ｆ（上面１４１ｆ）と電池ケース蓋１１３の下面１１３ｃとの間に介在している。
　外側バーリング部１７３は，本体部１７１の周縁に位置し，本体部１７１の下面１７１ｇから突出する四角環状の側壁部である。この外側バーリング部１７３は，集電板頭部１３１（集電板頭部１４１）の外周側面１３１ｇ（外周側面１４１ｇ）を取り囲んでいる。外側バーリング部１７３によって，電池ケース蓋１１３の下面１１３ｃと，集電板頭部１３１（集電板頭部１４１）の外周側面１３１ｇ（外周側面１４１ｇ）との沿面距離が確保される。
　内側バーリング部１７５は，本体部１７１の上面１７１ｆから突出する円筒形状で，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｈ（貫通孔１１３ｋ）内に存在している。この内側バーリング部１７５の筒内には，正極端子ユニット１３０の挿通部１３２（負極端子ユニット１４０の挿通部１４２）が挿通している。内側バーリング部１７５によって，電池ケース蓋１１３と，正極端子ユニット１３０の挿通部１３２（負極端子ユニット１４０の挿通部１４２）とが電気的に絶縁される。
　さらに，電池１００は，電気絶縁性の樹脂からなり，電池ケース蓋１１３上に配置されたインシュレータ１８０を備えている。インシュレータ１８０は，正極端子ユニット１３０（詳細には，正極外部端子部材１３７及び正極締結部材１３９）と電池ケース蓋１１３との間に介在し，両者を電気的に絶縁する。なお，インシュレータ１８０は，負極端子ユニット１４０（詳細には，負極外部端子部材１４７及び負極締結部材１４９）と電池ケース蓋１１３との間にも介在している。
　具体的にインシュレータ１８０は，正極締結部材１３９の頭部１３９ｂ（負極締結部材１４９の頭部１４９ｂ）が配置される頭部配置部１８１と，正極外部端子部材１３７の固定部１３７ｆ（負極外部端子部材１４７の固定部１４７ｆ）が配置される締結配置部１８３とを有している。締結配置部１８３には，これを貫通する貫通孔１８３ｂが形成されており，この貫通孔１８３ｂ内には，正極端子ユニット１３０の挿通部１３２（負極端子ユニット１４０の挿通部１４２）が挿通している。
　本実施形態では，電池ケース蓋１１３と，電極端子ユニット（正極端子ユニット１３０及び負極端子ユニット１４０）と，ガスケット１７０，１７０と，インシュレータ１８０，１８０とにより，蓋サブアッシ１１５が構成されている。具体的には，正極端子ユニット１３０のかしめ部１３３と集電板頭部１３１との間に，正極外部端子部材１３７，インシュレータ１８０，電池ケース蓋１１３，及び，ガスケット１７０を挟んで固定すると共に，負極端子ユニット１４０のかしめ部１４３と集電板頭部１４１との間に，負極外部端子部材１４７，インシュレータ１８０，電池ケース蓋１１３，及び，ガスケット１７０を挟んで固定することで，これらが一体となった蓋サブアッシ１１５を形成している。
　なお，蓋サブアッシ１１５において，ガスケット１７０の本体部１７１は，正極端子ユニット１３０（負極端子ユニット１４０）の集電板頭部１３１（集電板頭部１４１）の上面１３１ｆ（上面１４１ｆ）と電池ケース蓋１１３の下面１１３ｃとの間に挟まれて，自身の厚み方向（図２において上下方向）に弾性的に圧縮されて配置されている。さらに，ガスケット１７０の内側バーリング部１７５は，自身の軸線方向（図２において上下方向）に弾性的に圧縮され，その先端１７５ｂが，インシュレータ１８０に密接している。
　［シール部周辺の構成］
　次に，正極集電端子部材１３５によってかしめ固定されている範囲について，図４を参照してさらに詳細に説明する。なお，図４に示したのは，常温における電池１００の一部である。以下では，正極端子の構成について代表して説明するが，負極端子についても同様である。
　図２に示したように，正極集電端子部材１３５のかしめ部１３３と集電板頭部１３１との間には，電池ケース蓋１１３を含む複数の部材が挟み込まれている。かしめ部１３３のかしめ方向は，電池ケース蓋１１３の厚さ方向であり，以下ではこの方向を単に上下方向という。かしめ部１３３は，電池ケース蓋１１３より上側であり，図１に示したように，電池１００について，電池ケース蓋１１３の外側に形成されている。
　かしめ部１３３によって固定されている部材の重なり部分をさらに拡大して，図４に示す。図４中の上下方向が前述の上下方向である。また，図４中で左端には，正極集電端子部材１３５の挿通部１３２の一部が表れている。挿通部１３２の軸心が，図２に示したように，中心軸ＡＸである。そして，中心軸ＡＸおよび挿通部１３２に直交する方向が内外方向であり，以下では，挿通部１３２に近い側を内側，挿通部１３２から遠い側を外側という。図４中では，図中で左側が内側，図中で右側が外側である。
　図４に示すように，挿通部１３２の外側には，上から順に，正極外部端子部材１３７，インシュレータ１８０，電池ケース蓋１１３，ガスケット１７０，集電板頭部１３１が重ねられている。電池ケース蓋１１３の上側の面である蓋上面２２１は，インシュレータ１８０に押しつけられており，電池ケース蓋１１３の下側の面である下面１１３ｃは，ガスケット１７０に押しつけられている。
　電池ケース蓋１１３の下面１１３ｃには，下方に突起する突起部２２３が形成されている。図４に示すように，突起部２２３は，電池ケース蓋１１３の最も内側に形成されている。突起部２２３は，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｈの内壁面を下方へ延長した形状であり，全周にわたって形成されて略円筒形状をなしている。突起部２２３のうち少なくとも突起下面２２４は，ガスケット１７０に接触し，ガスケット１７０を圧迫している。突起下面２２４は，突起部２２３の下方の頂部のうち，上下方向に直交する面である。
　ガスケット１７０のうち，突起部２２３の突起下面２２４に圧迫されている円環状の範囲が，シール部２３１である。シール部２３１によって，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｈの周りは，全周にわたって確実にシールされている。
　また，集電板頭部１３１の上面１３１ｆのうち，突起部２２３の突起下面２２４の少なくとも一部と対向する範囲は，突起部２２３と協同してガスケット１７０のシール部２３１を圧迫するシール対向部２３２となっている。つまり，突起部２２３とシール部２３１とシール対向部２３２とは，内外方向について同じ位置にある。そして，ガスケット１７０は，シール部２３１において，突起部２２３とシール対向部２３２とによって上下方向に挟まれ，シール部２３１の周辺と比較して高圧縮となっている。
　集電板頭部１３１の上面１３１ｆには，図４に示すように，シール対向部２３２より外側に，凹部２３５が形成されている。凹部２３５の上面は，シール対向部２３２より外側で，下方ほど外側に広がるテーパ面２３６と，テーパ面２３６の外側に連続する水平面２３７とを有している。水平面２３７は，上下方向に直交する面である。なお，図４では，水平面２３７を集電板頭部１３１の外側端部まで連続して形成しているが，途中まででもよい。
　一方，ガスケット１７０の本体部１７１は，前述したように平板矩形状であり（図３参照），本体部１７１の下面は，圧縮されていない状態では平面状となっている。そして，ガスケット１７０のうち高圧縮となっているのはシール部２３１のみであるので，凹部２３５の上方の範囲では，ガスケット１７０の本体部１７１の下面は，ほぼ平面となっている。従って，凹部２３５の上方には，ガスケット１７０との間に隙間２４１ができている。つまり，凹部２３５の上面の少なくとも一部は，ガスケット１７０の下面と接触していない。この隙間２４１は，単なる空間であり，特に何かを充填されているわけではない。
　さらに，図４に示すように，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｈの内径は，挿通部１３２の外径より大きい。そして，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｈと挿通部１３２との内外方向の間には，ガスケット１７０の内側バーリング部１７５が介在している。そして，電池ケース蓋１１３と挿通部１３２とは，内側バーリング部１７５によって絶縁されている。そして，内側バーリング部１７５は，ガスケット１７０のうち，シール部２３１より内側に位置している。
　また，内側バーリング部１７５の上方には，インシュレータ１８０が配置されている。インシュレータ１８０の貫通孔１８３ｂの内径は，挿通部１３２の外径より僅かに大きく，インシュレータ１８０と挿通部１３２との間には隙間２４３が形成されている。また，インシュレータ１８０の貫通孔１８３ｂの内径は，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｈの内径より小さく，内側バーリング部１７５の内径より大きい。
　隙間２４３は，内側バーリング部１７５の上方で，インシュレータ１８０と挿通部１３２との間であり，これら内側バーリング部１７５とインシュレータ１８０と挿通部１３２とに囲まれている。隙間２４３の上方には，図４に示すように，正極外部端子部材１３７が配置されている。また，隙間２４３は，シール部２３１より内側に位置している。
　さらに，ガスケット１７０の内側バーリング部１７５の一部は，隙間２４３の下方に入り込んでスペーサ部２４５となっている。スペーサ部２４５は，挿通部１３２とインシュレータ１８０との間に全周にわたって介在している。従って，インシュレータ１８０は，挿通部１３２と接触していない。なお，隙間２４３も，単なる空間であり，特に何かを充填されているわけではない。
　このスペーサ部２４５は，前述したかしめ部１３３（図２参照）のかしめを行う際に，内側バーリング部１７５の一部が隙間２４３に向かって拡張されることにより形成される。かしめを行う前のガスケット１７０には，スペーサ部２４５に相当する突起は形成されていない。ただし，ガスケット１７０にあらかじめスペーサ部２４５に相当する突起が形成されていてもよい。
　本形態のガスケット１７０は，前述したようにフッ素系樹脂のＰＦＡによって形成されている。また，正極集電端子部材１３５，電池ケース蓋１１３，正極外部端子部材１３７はいずれもアルミニウムによって形成されている。また，インシュレータ１８０は，ＰＡ６６（ポリアミド６６）によって形成されている。
　アルミニウムとＰＦＡとは，いずれも，線膨張係数の比較的高い材料である。そして電池１００は，使用中においてある程度まで温度上昇し，使用を停止していると温度低下する。そのため，正極集電端子部材１３５，電池ケース蓋１１３，正極外部端子部材１３７およびガスケット１７０は，電池１００の使用により，ある程度の範囲内で膨張および収縮を繰り返す。
　電池１００では，各部材が膨張したときにおいても，ガスケット１７０が過圧縮状態となることは好ましくない。ガスケット１７０が過圧縮状態となると，場合によってはクラックが入るおそれがあるからである。特に，シール部２３１は，元々高圧縮状態であり，過圧縮状態となりやすい。その一方で，ガスケット１７０は，各部材の収縮時においても，良好なシール性が求められている。
　本形態のガスケット１７０は，シール部２３１より外側の箇所で隙間２４１に，シール部２３１より内側の箇所で隙間２４３に，それぞれ対向している。これらの隙間２４１，２４３はいずれも単なる空間である。そのため，各金属部材およびガスケット１７０の膨張分をその隙間２４１，２４３で受けることができる。その結果，図５に示すように，ガスケット１７０の一部が隙間２４１，２４３の内部に入り込む。図５は，高温状態におけるガスケット１７０の形状の例である。
　つまり，電池１００の温度が上昇すると，ガスケット１７０は，シール部２３１のシール性を維持したまま，シール部２３１より外側の膨張分を隙間２４１に，シール部２３１より内側の膨張分を隙間２４３に吸収させることができる。従って，ガスケット１７０のシール部２３１が，過圧縮状態となることは避けられる。そのために，隙間２４１，２４３は，電池１００が到達する可能性のある温度範囲内で，最大の膨張分まで吸収可能な大きさ以上の大きさとしておくことが好ましい。
　本形態の電池１００は，上記構成を有しているので，温度上昇時のガスケット１７０および他部材の膨張分を，隙間２４１，２４３によって受けることができる。従って，ガスケット１７０は，過圧縮状態とならず，クラックが入る可能性は極めて低い。さらに，本形態のガスケット１７０は，膨張・収縮してもシール部２３１においては適切な圧縮状態が維持されるので，良好なシール性を維持できる。
　次に，電池１００の製造時について説明する。前述したように，蓋サブアッシ１１５の製造工程の一部として，正極集電端子部材１３５の端部を拡径してかしめ部１３３を形成するかしめ工程がある。かしめ工程では，図３に示したように，下から順に正極集電端子部材１３５，ガスケット１７０，電池ケース蓋１１３，インシュレータ１８０，正極締結部材１３９，正極外部端子部材１３７を重ね，正極集電端子部材１３５の上端部をかしめる。
　かしめ工程においては，集電板頭部１３１とかしめ部１３３との間で，他の部材が上下方向に圧迫されるとともに，挿通部１３２はある程度外向きへ膨張する。本形態のインシュレータ１８０は，貫通孔１８３ｂの内径を，かしめ後の挿通部１３２の外径より大きいものとしているので，かしめ工程においても，挿通部１３２からの貫通孔１８３ｂに外向きの力が直接掛かることはない。つまり，かしめ工程においてインシュレータ１８０が破損することは防止されている。
　また，挿通部１３２の外径がインシュレータ１８０の貫通孔１８３ｂの内径より小さいと，インシュレータ１８０の位置が安定しない。つまり，貫通孔１８３ｂの軸心が挿通部１３２の軸心と異なる位置で固定されてしまうおそれがある。
　本形態の電池１００は，インシュレータ１８０と挿通部１３２との間の全周に，ガスケット１７０の一部が入り込んでスペーサ部２４５となっているので，周方向におけるインシュレータ１８０と挿通部１３２との間隔のばらつきは防止されている。つまり，スペーサ部２４５が，インシュレータ１８０と挿通部１３２との軸心位置を合わせる位置決め効果を発揮する。従って，インシュレータ１８０を径方向について正しく位置決めすることができる。
　すなわち，本形態の電池１００は，インシュレータ１８０の貫通孔１８３ｂと挿通部１３２との間にスペーサ部２４５を介在させているので，かしめ工程でのインシュレータ１８０の破損や軸心ずれといった不具合の起きるおそれはない。さらに，スペーサ部２４５の上方に隙間２４３が設けられているので，電池１００が高温となった場合のスペーサ部２４５の膨張分を，隙間２４３で受けることができる。
　以上詳細に説明したように本形態の電池１００によれば，電池ケース蓋１１３の突起部２２３と，ガスケット１７０のシール部２３１との圧接によって，電池の内外がシールされている。さらに，電池１００は，シール部２３１より外側の隙間２４１と，シール部２３１より内側の隙間２４３とを有しているので，温度上昇によるガスケット１７０の膨張分をこれらの隙間２４１，２４３が受け入れることができる。従って，ガスケット１７０に高圧縮率のシール部２３１を有するシール構造の電池１００であって，高温時にガスケット１７０にクラックが生じることを抑制した電池１００となっている。
　なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，車両用の電池１００に限らず，家庭用の電池にも適用可能である。
　また本形態では，突起部２２３は，電池ケース蓋１１３の貫通孔１１３ｈの内壁面を下方へ延長して形成されているとしたが，これに限るものではない。下面１１３ｃのうち，内壁面より外側の箇所において下方に突起する突起部としてもよい。
　また本形態では，隙間がシール部２３１より外側（隙間２４１）と内側（隙間２４３）との両側にそれぞれ１箇所ずつあるとしたが，これに限るものではない。例えば，内側と外側とのいずれか一方のみとしてもよい。ただし，両側にある方が，シール部２３１の内側の膨張分と外側の膨張分との両方を吸収できるため，より好ましい。また，内外方向により多くの箇所に隙間を設けてもよい。ただしその場合には，シール性に考慮して配置することが好ましい。また例えば，隙間２４１，隙間２４３はそれぞれ全周にわたって形成されているとしたが，必ずしも全周に形成されていなくてもよい。周方向に，いくつかに分断されたものであってもよい。
　また本形態では，スペーサ部２４５が，全周にわたって形成されているとしたが，必ずしも全周に形成されていなくてもよい。例えば，周方向の数カ所に点状のスペーサ部を設けることとしてもよい。このようになっていても，インシュレータ１８０と挿通部１３２との間の圧力を受けることができる。ただし，スペーサ部は，円周方向について，バランスよく配置されていることが好ましい。さらに，スペーサ部が全周にわたって設けられていれば，より確実な位置決め効果が得られる。
　また本形態では，凹部２３５にテーパ面２３６があるとしたが，テーパ面２３６に代えて，水平面２３７に垂直な面としてもよい。ただし，テーパ面２３６とする方が，ガスケット１７０が追従しやすいので好ましい。また，テーパ面２３６に限らず，なめらかに広がる曲面としてもよい。
　また本形態の図１～図３では，かしめ部１３３として，上面が略円盤状になめらかな形状となっているものを示した。しかしながら，例えば図６に示すように，上面の外周よりやや内側に部分的に凹溝２５１があり，凹溝２５１の外側に，凹溝２５１の内側より上方へ盛り上がった箇所がある段差形状となっていてもよい。特に，ロータリーかしめ装置を使用してかしめ工程を実施した場合に，このような形状となる場合がある。
　１００　電池
　１１０　電池ケース
　１１１ｄ　開口
　１１３　電池ケース蓋
　１３２　挿通部
　１３３　かしめ部
　１３４　集電板本体
　１３５　正極集電端子部材
　１５０　電極体
　１８０　インシュレータ
　２２３　突起部
　２３１　シール部
　２４１，２４３　隙間
　２４５　スペーサ部

Claims (5)

  1. 　発電要素と，
    　開口部を有し，前記発電要素を収容するケースと，
    　前記ケースの開口部に溶接され，前記開口部を閉塞する蓋部材と，
    　一端が前記発電要素と電気的に接続し，他端が前記蓋部材と対向する集電板と，一端が前記集電板と電気的に接続し，他端が前記蓋部材を前記蓋部材の厚さ方向となる上下方向に挿通して前記蓋部材の外側に延出する挿通部とを有し，前記挿通部の他端にはかしめによって拡径され，外部接続端子と電気的に接続するかしめ部が存在する集電端子部材と，
    　前記蓋部材の上面と接し，前記蓋部材と前記集電端子部材とを電気的に絶縁するインシュレータと，
    　前記蓋部材の下面と接し，前記蓋部材と前記集電端子部材との間をシールするガスケットとを備え，
    　前記蓋部材は，下面から前記上下方向の下方に突起する突起部を有し，
    　前記ガスケットは，前記上下方向と直交する方向である内外方向上，前記突起部と同じ位置であり，前記突起部によって圧接されるシール部を有し，
    　前記内外方向上，前記シール部と異なる位置であって前記シール部の周りに，少なくとも一部が前記ガスケットと前記集電端子部材とによって囲まれた隙間が，少なくとも１つ存在することを特徴とする電池。
  2. 請求項１に記載する電池において，
    　前記隙間は，前記シール部よりも前記内外方向上，前記挿通部側であって，前記インシュレータと前記集電部材の前記挿通部との間に，少なくとも１つ介在することを特徴とする電池。
  3. 請求項２に記載する電池において，
    　前記ガスケットは，前記内外方向上，前記蓋部材と前記集電部材との間を充填し，さらに前記インシュレータと前記集電部材の前記挿通部との間に介在し，
    　前記インシュレータと前記集電部材の前記挿通部との間に介在する前記隙間は，前記インシュレータと前記集電部材の前記挿通部との間に介在する前記ガスケットの上方に存在することを特徴とする電池。
  4. 請求項３に記載する電池において，
    　前記集電部材の前記挿通部は円柱形状であり，
    　前記インシュレータと前記集電部材の前記挿通部との間に介在する前記ガスケットは，前記集電部材の前記挿通部の外側全周に介在することを特徴とする電池。
  5. 請求項１から請求項４のいずれか１つに記載する電池において，
    　前記隙間は，前記シール部よりも前記内外方向上，前記挿通部側と，前記挿通部とは反対側との２箇所に介在することを特徴とする電池。
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