WO2014002588A1

WO2014002588A1 - 電池

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Publication number: WO2014002588A1
Application number: PCT/JP2013/061592
Authority: WO
Inventors: 貴司原山
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2012-06-27
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2014-01-03
Also published as: JP5692173B2; CN104412411A; KR101663398B1; US9502697B2; JP2014007119A; KR20150022852A; CN104412411B; US20150179992A1

Abstract

　電池ケースの蓋部材（１１３）は，下面から上下方向の下方に突起し，ガスケットを介して集電端子部材の挿通部を周方向に取り囲む突起部（２２３）を有し，突起部の頂部には，上下方向と直交する方向である内外方向の挿通部側の内テーパ面と，挿通部側の反対側の外テーパ面と，内テーパ面と外テーパ面との間で上下方向と直交する面である頂面とが設けられ，挿通部の軸心を含む断面において，内テーパ面の断面である第１線分（Ａ０）と，第１線分（Ａ０）の最上位から下側に延出する第１仮想線（Ａ１）と，頂面の断面から内外方向に延出する第２仮想線（Ｃ）とに囲まれる第１仮想領域（ＡＺ）の面積が，外テーパ面の断面である第２線分（Ｂ０）と，第２線分（Ｂ０）の最上位から下側に延出する第３仮想線（Ｂ１）と，第２仮想線（Ｃ）とに囲まれる第２仮想領域（ＢＺ）の面積よりも小さい。

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，集電端子部材の挿通部を挿通させる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，かしめ時において，集電端子部材からの応力は，かしめ方向と直交する方向上，シール部よりも集電端子部材の挿通部側（以下，「内側」とする）に加わっている。そのため，内側がガスケットで充満されていないと，蓋部材が応力の影響を受けて内側に変形し，かしめ不良が発生してしまうおそれがある。

　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，かしめ不良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し，前記ガスケットを介して前記挿通部を周方向に取り囲む突起部を有し，前記突起部の頂部には，前記上下方向と直交する方向である内外方向の前記挿通部側の内テーパ面と，前記内外方向の前記挿通部側の反対側の外テーパ面と，前記内テーパ面と前記外テーパ面との間で前記上下方向と直交する面である頂面と，が設けられ，前記挿通部の軸心を含む前記上下方向の断面において，前記内テーパ面の断面である第１線分と，前記第１線分の前記上下方向の最上位から下側に延出する第１仮想線と，前記頂面の断面から前記内外方向に延出する第２仮想線と，に囲まれる第１仮想領域の面積が，前記外テーパ面の断面である第２線分と，前記第２線分の前記上下方向の最上位から下側に延出する第３仮想線と，前記第２仮想線と，に囲まれる第２仮想領域の面積よりも，小さい。

　上述の一態様における電池は，突起部の内側と外側とにそれぞれテーパ面が形成されている。蓋部材の突起部にテーパ面があることで，ガスケットが蓋部材に追従しやすく，隙間ができ難い。さらに，内側の内テーパ面の下方にできる第１仮想領域の面積が，外側の外テーパ面の下方にできる第２仮想領域の面積よりも小さい。この構成によれば，かしめ時に，突起部によってガスケットが押し込まれたとしても，突起部より内側の方が外側より先にガスケットで充填されるので，内側にかかる応力の影響を小さくすることができる。その結果として，蓋部材の変形が抑制される。なお，内テーパ面の最上位と外テーパ面の最上位とは同じ高さである必要はない。また，内テーパ面と外テーパ面とは同じ傾斜角である必要はない。

　さらに，前記内テーパ面と前記外テーパ面とは，傾斜角度が同じであり，前記第１線分の長さが前記第２線分の長さよりも短いことが望ましい。傾斜角度が同じであれば，テーパ面をなす線分の長さを比較してもよい。このようにしても，第１仮想領域の面積を第２仮想領域の面積よりも小さいものとすることができる。

　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，かしめ不良を抑制する技術が提供される。

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。突起部の形状を示す説明図である。かしめ工程の途中のガスケットの形状を示す説明図である。アニール処理の前後における気密性の評価結果を示すグラフ図である。

　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１４２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（パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体））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。

　［電池ケース蓋の詳細］
　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，製造後の電池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の外部に形成されている。

　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は，インシュレータ１８０とガスケット１７０とによって挟み込まれており，正極集電端子部材１３５にも正極外部端子部材１３７にも接触していない。

　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。

　ガスケット１７０のうち，突起部２２３と集電板頭部１３１の上面１３１ｆと挟まれて強く圧迫されている円環状の範囲が，シール部２３１である。ガスケット１７０のシール部２３１は，シール部２３１の周辺と比較して高圧縮状態となっている。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。

　さらに，図４に示すように，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。内側バーリング部１７５は，ガスケット１７０のうち，シール部２３１より内側であり，正極集電端子部材１３５の挿通部１３２の全周を取り囲んでいる。従って，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，電池ケース蓋１１３の突起部２２３は，ガスケット１７０を介して，挿通部１３２を周方向に取り囲んでいる。

　突起部２２３の断面形状をさらに拡大して図５に示す。この図に示すのは，挿通部１３２の軸心を通る面による，突起部２２３の断面形状である。図５に示すように，突起部２２３には，内周側のテーパ面２４１（内テーパ面に相当する）と，外周側のテーパ面２４２（外テーパ面に相当する）とが形成されている。テーパ面２４１とテーパ面２４２との間に位置し，突起部２２３の頂部となる面が，頂面２４３である。頂面２４３は，上下方向に直交する面である。

　テーパ面２４１は，頂面２４３の内側の端部から内側上方へ延びる円錐台面である。また，テーパ面２４２は，頂面２４３の外側の端部から外側上方へ延びる円錐台面である。そして，本形態の電池１００では，図５に示すように，テーパ面２４１とテーパ面２４２とは，対称な断面形状とはなっていない。テーパ面２４１の断面によってできる線分Ａ０とテーパ面２４２の断面によってできる線分Ｂ０とは，傾きまたは長さあるいはその両方が異なる。線分Ａ０が第１線分に，線分Ｂ０が第２線分に，それぞれ相当する。

　以下のように各点および線を定義する。線分Ａ０の上端を点Ａ，線分Ｂ０の上端を点Ｂとする。本形態の点Ｂは，電池ケース蓋１１３の下面１１３ｃ（図４参照）上にある。さらに，図５に示したように，仮想的な直線Ａ１，Ｂ１，Ｃを想定する。直線Ａ１は，線分Ａ０の上端（点Ａ）から下側に延出した線である。直線Ｂ１は，線分Ｂ０の上端（点Ｂ）から下側に延出した線である。直線Ｃは，頂面２４３の断面から内外方向に延出した直線である。そして，線分Ａ０と直線Ａ１と直線Ｃとで囲まれる三角形の領域が，仮想領域ＡＺである。図では，仮想領域ＡＺにドットハッチングを施している。また，線分Ｂ０と直線Ｂ１と直線Ｃとで囲まれる三角形の領域が，仮想領域ＢＺである。図では，仮想領域ＢＺにクロスハッチングを施している。直線Ａ１が第１仮想線，直線Ｃが第２仮想線，直線Ｂ１が第３仮想線にそれぞれ相当する。また，仮想領域ＡＺが第１仮想領域，仮想領域ＢＺが第２仮想領域にそれぞれ相当する。

　そして本形態の電池１００では，図５に示したように，仮想領域ＡＺの面積が，仮想領域ＢＺの面積より小さい。また，線分Ａ０の長さは，線分Ｂ０の長さより短い。さらに，点Ａの上下方向の位置は，点Ｂの上下方向の位置より下方に位置している。なお，線分Ａ０および線分Ｂ０の上下方向からの傾き角度は，いずれも３０～５０°の範囲内であることが望ましい。

　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。このガスケット１７０のＭＦＲ（メルトフロートレイト）は，１．５～２．５の範囲内である。

　［かしめ工程］
　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。

　本形態の電池１００の製造工程中で行われるかしめ工程について説明する。本製造工程では，かしめ工程として，ロータリーかしめを行う。ロータリーかしめは，かしめ具を挿通部の先端部に下向きに押し付けながら，軸心に近い位置から外側へ渦巻き状にかしめ具を移動させることにより，挿通部の先端部を拡径する工法である。

　ガスケット１７０と電池ケース蓋１１３とを単に重ねた状態では，図６に二点鎖線で示すように，ガスケット１７０の上面に電池ケース蓋１１３の突起部２２３の頂面２４３が接触し，電池ケース蓋１１３の下面１１３ｃとガスケット１７０の上面２５１とは離れている。また，テーパ面２４１，２４２とガスケット１７０の上面２５１との間には隙間がある。

　なお，本形態のガスケット１７０は，内側バーリング部１７５を有しているので，図６に二点鎖線で示すように，単に重ねた状態で，テーパ面２４１の上端（点Ａの連続による線）は，内側バーリング部１７５に接触あるいは隣接している。前述したように，仮想領域ＡＺの面積は，仮想領域ＢＺの面積より小さいので，テーパ面２４１の下部にガスケット１７０との間にできる空間の体積は，テーパ面２４２の下部にガスケット１７０との間にできる仮想的な空間の体積より小さい。

　かしめ工程を開始すると，まず，挿通部１３２の先端部が，かしめ具によって下向きに押し下げられる。これにより，正極外部端子部材１３７，インシュレータ１８０を介して（図２参照），電池ケース蓋１１３が下向きに押し下げられる。そして，図６に示すように，頂面２４３がガスケット１７０の内部へ下向きに食い込むとともに，頂面２４３と集電板頭部１３１の上面１３１ｆとに挟まれることによって，ガスケット１７０のシール部２３１が圧縮される（図４参照）。

　本形態の突起部２２３には，頂面２４３の両側にテーパ面２４１，２４２が形成されており，前述のようにガスケット１７０との間に隙間ができている。従って，かしめ工程によって突起部２２３が押し込まれると，図６に実線で示すように，ガスケット１７０の一部が，頂面２４３の下方からはみ出し，テーパ面２４１，２４２に追従して，テーパ面２４１，２４２の下方の空間に逃げる。

　図６に実線で示した位置からさらに深く押し込まれることにより，点Ａがガスケット１７０の上面２５１まで至ると，テーパ面２４１の全体がガスケットの内部に位置することとなる。つまり，テーパ面２４１とガスケット１７０の上面２５１との間には隙間がなくなる。そして，仮想領域ＡＺの連続によって構成される空間は，ガスケットが充填された状態となる。この時，点Ｂは点Ａより上方にあるので，仮想領域ＢＺの連続によって構成される外側の仮想的な空間には，まだ隙間が残っている。

　本形態のかしめ工程では，ロータリーかしめを行なっているので，かしめ工程の初期では比較的内側がより強く押圧され，かしめ工程の終期では比較的外側がより強く押圧される。そして，図２に示すように，かしめ部１３３の外径は，突起部２２３の外径より大きいので，かしめ工程の最終段階では，電池ケース蓋１１３は，突起部２２３より外側により大きい押圧力を受ける。

　本形態の突起部２２３は，前述したように仮想領域ＡＺの断面積が仮想領域ＢＺの断面積より小さく，仮想領域ＡＺのほうが仮想領域ＢＺより先に充填される。そして，かしめ工程の終期では，突起部２２３の頂面２４３より内側の範囲のガスケット１７０は，頂面２４３より外側の範囲より強く圧縮された状態となっている。従って，突起部２２３より外側に押圧を受けても，突起部が内側に傾くおそれはない。

　つまり，かしめ工程において電池ケース蓋１１３とガスケット１７０とが上下方向に押しつけられると，頂面２４３より内側の空間の方が，頂面２４３より外側の空間よりも先に，ガスケット１７０で充填される。内側が充填された後のさらなる押し込みによって，内側では外側より強くガスケット１７０が圧縮された状態となる。従って，電池ケース蓋１１３の変形が抑制されている。

　次に，本発明者は，本形態の電池１００において，突起部２２３の線分Ｂ０の長さと突起部２２３の高さＤ（図５参照）との関係を変えて，ガスケット１７０と電池ケース蓋１１３との間にできる隙間の有無を調べる実験を行った。その結果を以下の表１に示す。

　表１に示したように，外側のテーパ面２４２の断面による線分Ｂ０の長さが，突起部２２３の高さＤの１．１５倍以上であれば，ガスケット１７０と電池ケース蓋１１３との間に隙間はなく，適切にシールできることが確認できた。

　なお，この実験では，ガスケット１７０の材料として，ＭＦＲが１．５～２．５のＰＦＡを採用した。ガスケット１７０のクリープ性を向上させようとして，材料のＰＦＡとしてさらに高分子量のものを選択すると，突起部２２３の形状への追従性が低下するおそれがある。そのため，上記の範囲内のＰＦＡを使用することが好ましい。

　さらに，本形態の電池１００では，かしめ工程の終了後，アニール工程を行うとさらによい。例えば，かしめ工程によって電池ケース蓋１１３と一体化した蓋サブアッシ１１５（図３参照）を，２２０～２５０℃の温度下で２秒以下アニールする。これにより，ガスケット１７０の表面とガスケット１７０に接触している他の部品との間のなじみがよくなり，気密性がさらに向上する。

　図７は，２２０℃１秒のアニール処理の前後における気密性の評価結果を示している。評価方法は，Ｈｅリーク試験であり，Ｈｅリークディテクタとして，キャノンアネルバ製のＭ－２２２ＬＤを使用した。図示のように，処理前の毎秒のＨｅリーク量は，１．０×１０^－８（Ｐａ・ｍ^３）より大であったが，処理後には，１．０×１０^－９（Ｐａ・ｍ^３）程度となった。この試験からわかるように，アニール処理によって気密性が向上したことが確認できた。

　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，突起部２２３が，テーパ面２４１，２４２を有し，その下方にできる仮想領域ＡＺの面積が仮想領域ＢＺの面積よりも小さいので，突起部２２３の内側が先に充填される。つまり，ガスケット１７０が，突起部２２３より内側において，外側よりも強く圧縮されている状態となる。従って，電池ケース蓋１１３の変形が抑止される。これにより，本形態の電池１００は，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，かしめ不良を抑制することが期待できる。

　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，家電用の電池にも適用可能である。また，二次電池に限らず，一次電池にも適用可能である。

　また例えば，仮想領域ＢＺの面積を仮想領域ＡＺの面積より大きくする方法は，線分Ａ０の長さを線分Ｂ０の長さより短くする方法に限らない。例えば，線分Ａ０の上下方向からの傾き角度を非常に大きくすれば，線分Ｂ０の長さより短いものでなくても，仮想領域ＢＺの面積を仮想領域ＡＺの面積より大きくすることは可能である。

　また例えば，本実施の形態では，外側のテーパ面２４２の上端（点Ｂ）を電池ケース蓋１１３の下面１１３ｃ上に配置したが，突起部２２３の外側の面を下面１１３ｃから垂直に突出させ，点Ｂを下面１１３ｃより少し下方に配置してもよい。ただしその場合には，点Ｂに加え，突起部２２３の上端と下面１１３ｃとの間にも角部が形成されるため，本形態のものより隙間が生じやすい。そのため，点Ｂは，電池ケース蓋１１３の下面１１３ｃ（図４参照）上にあることが好ましい。

　また例えば，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。蓋下面のうち，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，断面が直線となるテーパ面を形成するとしたが，なめらかな曲面としてもよい。

　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
　２２３　突起部
　２４１，２４２　テーパ面
　２４３　頂面

Claims

　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し，前記ガスケットを介して前記挿通部を周方向に取り囲む突起部を有し，
　前記突起部の頂部には，
　　前記上下方向と直交する方向である内外方向の前記挿通部側の内テーパ面と，
　　前記内外方向の前記挿通部側の反対側の外テーパ面と，
　　前記内テーパ面と前記外テーパ面との間で前記上下方向と直交する面である頂面と,
が設けられ，
　前記挿通部の軸心を含む前記上下方向の断面において，前記内テーパ面の断面である第１線分と，前記第１線分の前記上下方向の最上位から下側に延出する第１仮想線と，前記頂面の断面から前記内外方向に延出する第２仮想線と，に囲まれる第１仮想領域の面積が，前記外テーパ面の断面である第２線分と，前記第２線分の前記上下方向の最上位から下側に延出する第３仮想線と，前記第２仮想線と，に囲まれる第２仮想領域の面積よりも，小さいことを特徴とする電池。
請求項１に記載する電池において，
　前記内テーパ面と前記外テーパ面とは，傾斜角度が同じであり，
　前記第１線分の長さが前記第２線分の長さよりも短いことを特徴とする電池。