WO2019103005A1 - 封止部材 - Google Patents

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WO2019103005A1
WO2019103005A1 PCT/JP2018/042882 JP2018042882W WO2019103005A1 WO 2019103005 A1 WO2019103005 A1 WO 2019103005A1 JP 2018042882 W JP2018042882 W JP 2018042882W WO 2019103005 A1 WO2019103005 A1 WO 2019103005A1
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WO
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sealing member
resin molded
molded body
protrusion
hole
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PCT/JP2018/042882
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English (en)
French (fr)
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継紅 劉
青山　高久
助川　勝通
奥田　則之
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ダイキン工業株式会社
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Publication date
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    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/19—Sealing members characterised by the material
    • H01M50/193—Organic material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/10—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing
    • H—ELECTRICITY
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    • H01M50/188—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members the sealing members being arranged between the lid and terminal
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a sealing member.
  • a sealing member may be used for an electrode portion in order to seal an electrolytic solution or the like (see, for example, Patent Document 1).
  • the sealing member of Patent Document 1 is provided with a resin portion that fixes the electrode terminal member to the lid member while insulating the electrode terminal member from the lid member.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to obtain a good sealing effect in a sealing member.
  • the 1st mode is A plate-like member (2) having a through hole (2a), An annular resin molded body (3) provided along the entire periphery of the peripheral edge (2b) of the through hole (2a) and fixed to the peripheral edge (2b); Equipped with The resin molded body (3) has an annular ridge (4) projecting in the penetration direction (A) of the through hole (2a), The protrusion (4) is tapered toward the tip (4a), The tip (4a) of the protrusion (4) is a sealing member characterized in that it is in a position overlapping with the member (2) when viewed from the penetration direction (A).
  • the tapered ridge (4) makes it possible to obtain a sufficient seal surface pressure. Further, by defining the position of the tip end (4a) of the protrusion (4), it is possible to suppress the "maximum main strain" in the resin molded body (3).
  • the resin molded body (3) is a sealing member characterized in that it is formed of a material having a breaking elongation of 100% or more, more preferably 150% or more, and further preferably 200% or more.
  • the resin molded body (3) is a sealing member characterized in that it is a fluorine-based resin.
  • the fourth aspect is any one of the first to third aspects:
  • the member (2) and the resin molded body (3) are sealing members characterized in that they are fixed to each other in a non-bonded state.
  • the fifth aspect is any one of the first to fourth aspects:
  • the value ( ⁇ ) obtained by dividing the height (T) of the ridges (4) in the penetrating direction (A) by the full width (W2) in the radial direction of the resin molded body (3) is 0.6 or less It is a sealing member characterized by being.
  • the “maximum main strain” of the resin molded product (3) can be suppressed by defining the height (T) of the protrusion (4).
  • the sixth aspect is any one of the first to fifth aspects:
  • the resin molded body (3) and the member (2) are a sealing member characterized by being an integrally molded product.
  • the seventh aspect is any one of the first to sixth aspects:
  • the protrusion (4) is a sealing member provided on each of the one side (2c) and the other side (2d) of the member (2).
  • the eighth aspect is the seventh aspect,
  • the resin molded body (3) includes a first member (31) and a second member (32) which are separate from each other,
  • the first member (31) has a protrusion (4) on the one surface side (2c),
  • the second member (32) is a sealing member characterized by having a ridge (4) on the other surface side (2d).
  • the ninth aspect is the eighth aspect, wherein
  • the first member (31) and the second member (32) are sealing members characterized in that they are formed of different materials.
  • the eleventh aspect is any one of the first to tenth aspects: It is a sealing member characterized by being used for a lithium ion battery (10).
  • the sealing member it is possible to easily manufacture the sealing member with high dimensional accuracy. Also, the number of parts can be reduced. Furthermore, it also becomes possible to suppress the variation in seal surface pressure.
  • the sealing member in the sealing member, it is possible to obtain a better sealing effect and to obtain sufficient durability.
  • FIG. 1 illustrates the structure in the vicinity of an electrode of a lithium ion battery.
  • FIG. 2 shows a plan view of the metal lid.
  • FIG. 3 shows the cross-sectional shape of the resin molded body.
  • FIG. 4 illustrates the seal surface pressure distribution in the sealing member.
  • FIG. 5 shows another example of the seal surface pressure distribution in the sealing member.
  • FIG. 6 illustrates the relationship between “average clamping pressure” and “minimum value of maximum seal surface pressure” obtained by simulation.
  • FIG. 7 illustrates the relationship between “average clamping pressure” and “minimum value of maximum seal surface pressure” obtained by simulation.
  • FIG. 8 illustrates the relationship between the “average clamping pressure” and the “minimum value of the maximum seal surface pressure” obtained by simulation.
  • FIG. 9 illustrates the relationship between “average clamping pressure” and “minimum value of maximum seal surface pressure” obtained by simulation.
  • FIG. 10 illustrates the relationship between the “average tightening pressure” and the “minimum value of the maximum seal surface pressure” obtained by simulation.
  • FIG. 11 shows the relationship between "average clamping pressure” and “maximum principal strain” obtained by simulation.
  • FIG. 12 shows the relationship between "average clamping pressure” and “maximum principal strain” obtained by simulation.
  • FIG. 13 shows the relationship between “average clamping pressure” and “maximum principal strain” obtained by simulation.
  • FIG. 14 shows the relationship between the “average clamping pressure” and the “maximum principal strain” obtained by simulation.
  • FIG. 15 shows the relationship between the “average clamping pressure” and the “maximum principal strain” obtained by simulation.
  • FIG. 16 shows the relationship between "average clamping pressure” and “maximum principal strain” obtained by simulation.
  • FIG. 17 shows the relationship between the “average clamping pressure” and the “maximum main strain” obtained by simulation.
  • FIG. 18 shows the relationship between the “average clamping pressure” and the “maximum main strain” obtained by simulation.
  • FIG. 19 shows the relationship between the “average clamping pressure” and the “maximum main strain” obtained by simulation.
  • FIG. 20 shows the relationship between “average clamping pressure” and “maximum principal strain” obtained by simulation.
  • FIG. 21 shows the relationship between the “average clamping pressure” and the “maximum main strain” obtained by simulation.
  • FIG. 22 shows the relationship between the “average clamping pressure” and the “maximum main strain” obtained by simulation.
  • FIG. 23 shows the cross-sectional shape of the resin molded body (3) of the second embodiment.
  • FIG. 24 shows the range of ⁇ and ⁇ ⁇ ⁇ in which the maximum principal strain obtained by simulation falls within a predetermined range (approximately 1.0 or less).
  • FIG. 25 shows another example of the shape of the protrusion.
  • Embodiment 1 Hereinafter, first, a structural example of an electrode portion in a lithium ion battery will be briefly described, and then, as an embodiment according to the present invention, a sealing member provided in the lithium ion battery will be described.
  • FIG. 1 illustrates the structure in the vicinity of the electrode (11) of a lithium ion battery (10).
  • the electrode (11) is composed of a columnar portion (hereinafter referred to as a column portion (11a)) and a plate-like portion (hereinafter referred to as a plate portion (11b)).
  • a washer hereinafter, referred to as an outer washer (12)
  • the sealing member (1) is sandwiched between the outer washer (12) and the plate portion (11b) of the electrode (11).
  • the sealing member (1) In the lithium ion battery (10), the electrolytic solution (L) enclosed inside the casing (not shown) of the lithium ion battery (10) is sealed by the sealing member (1). Further, the sealing member (1) has a function of electrically insulating the metal lid (2) described later and the electrode (11). Furthermore, this sealing member (1) prevents the inflow of moisture from the atmosphere into the inside of the casing of the lithium ion battery (10).
  • the sealing member (1) of the present embodiment includes a metal lid (2) which is a metal member corresponding to the above-mentioned member (2), and a resin molded body (3).
  • the metal lid (2) and the resin molded body (3) are fixed to each other in a non-adhesive state.
  • FIG. 2 shows a plan view of the metal lid (2).
  • the metal lid (2) is formed of, for example, a metal such as aluminum.
  • the metal lid (2) is a plate-like member having a through hole (2a), and more specifically, a circular shape having a circular through hole (2a) It has a washer-like form.
  • the resin molded body (3) is provided along the entire periphery of the peripheral edge (2b) of the through hole (2a), and is fixed to the peripheral edge (2b) of the through hole (2a) (see FIG. 1).
  • the sealing member (1) is formed by so-called insert molding.
  • insert molding a resin material to be a resin molded body (3) is injected around a metal lid (2) inserted into a mold for molding, and the metal lid (2) and the resin molded body (3) And are integrated. That is, the metal lid (2) and the resin molded body (3) are an integrally molded product.
  • the metal lid (2) and the resin molded body (3) are fixed to each other in a non-adhesive state.
  • a fluorine-based resin more specifically, a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoroalkylvinylether (abbreviation: PFA) is used as the material of the resin molded body (3).
  • PFA perfluoroalkylvinylether
  • the sealing member (1) of the present embodiment is characterized by the shape of the resin molded body (3).
  • the cross-sectional shape of the resin molding (3) is shown in FIG.
  • the resin molded body (3) has a so-called axially symmetrical shape (rotary body shape).
  • the axisymmetric shape is an example, and it may be a non-axisymmetric resin molded body (3).
  • the resin molded body (3) has an annular ridge (4) projecting in the penetration direction (A) of the through hole (2a). This protrusion (4) is tapered toward the tip (4a). More specifically, as shown in FIGS.
  • the cross section of the resin molded body (3) is a U-shaped portion (hereinafter referred to as a base portion (3a)) and a trapezoidal portion (hereinafter referred to as And a trapezoidal portion (3b)).
  • a base portion (3a) a trapezoidal portion
  • a trapezoidal portion (3b) the side in contact with the base portion (3a) ("virtual boundary line" in FIG. 3) is the lower base
  • the side in contact with the surface (11c) of the plate portion (11b) is upper
  • the upper base is formed shorter than the lower base.
  • the portion of the base portion (3a) below the metal lid (2) (downward in FIGS. 1 and 3) and the trapezoidal portion (3b) correspond to the ridge (4).
  • the protrusion (4) is in contact with the outer washer (12) and the plate portion (11b) in a state where the sealing member (1) is incorporated in the metal lid (2) and is pressed by the outer washer (12) (See Figure 1). Further, in the sealing member (1), the resin molded body (3) (more precisely, the base (3a)) is interposed between the two so that the electrode (11) and the metal lid (2) do not contact with each other. (See Figure 1 etc.)
  • the PFA adopted as the resin material of the resin molded body (3) has an insulating property, so the metal lid (2) and the electrode (11) are electrically insulated by the resin molded body (3) It will be.
  • the sealing member (1) seals in two sealing surfaces.
  • the first seal surface is the contact portion (S1) of the metal lid (2) and the resin molded body (3)
  • the other seal surface is the tip (4a) of the ridge (4) and the plate portion
  • It is a sealing surface including the contact portion (S2) with the molded body (3) (see FIG. 3).
  • sufficient sealing performance (sufficient sealing surface pressure) can be exerted even on the sealing surface having the minimum value among the maximum sealing surface pressures on the respective sealing surfaces. The shape etc. are determined.
  • FIGS. 4 and 5 illustrate the seal surface pressure distribution (the value determined by simulation) in the sealing member (1).
  • the magnitude of the seal surface pressure is indicated by the length of the arrow.
  • the “average tightening pressure” in FIG. 4 and FIG. 5 is the force for pressing the sealing member (1) divided by the area of the contact portion between the resin molded body (3) and the outer washer (12). The same applies to the following.
  • the position and the size at which the “maximum seal surface pressure” is generated are different.
  • the maximum seal surface pressure is 28.1 MPa at the contact portion (S1) on the metal lid (2) side
  • the maximum seal surface pressure at the contact portion (S2) on the electrode (11) side. 42.5 MPa.
  • the “maximum seal surface pressure” in the contact portion (S1) on the metal lid (2) side and the “maximum seal surface pressure” in the contact portion (S2) on the electrode (11) side are as follows: The contact portion (S1) on the metal lid (2) side is smaller. Therefore, in the example of FIG. 4, the “minimum value of the maximum seal surface pressure” is the “maximum seal surface pressure” (28.1 MPa) at the contact portion (S1) on the metal lid (2) side.
  • the sealing member (1) by forming the trapezoidal portion (3b) (protrusions (4)) as described above, a sealing member having a rectangular cross-sectional shape (conventional sealing member for convenience of explanation) ), It is possible to obtain a larger seal surface pressure.
  • FIG. Shown in 10 The value of “T” in FIGS. 6 to 10 is the height of the protrusion (4) (the exact definition will be described later).
  • the value of “ ⁇ ” is a parameter indicating the feature of the shape of the protrusion (4), as described in detail later.
  • the sealing member (1) of the present embodiment is formed by forming the trapezoidal portion (3b),
  • the seal surface pressure could be improved by about 10 MPa on average.
  • the shape of the sealing member is set so that the maximum seal surface pressure on that surface becomes a desired value. Need to design. In addition, when there are two or more sealing surfaces of the sealing member, the smallest one of the maximum sealing surface pressures on the respective sealing surfaces is selected so that the desired "seal surface pressure" can be obtained. It is necessary to design the shape. Furthermore, it is not sufficient to obtain the desired "seal contact pressure" alone, and it is also necessary to ensure the durability.
  • the sealing member (1) in order to secure sufficient durability (sufficient strength) while obtaining a desired "seal contact pressure", the sealing member (1) (more specifically, the resin molded body (3))
  • ⁇ and ⁇ defined below as parameters that define the shape
  • FIG. 3 shows the dimensions of the resin molded body (3) and the like for defining the parameters ( ⁇ , ⁇ ).
  • “W1” in the same figure is the radial width of the portion of the resin molded body (3) fixed to the peripheral edge (2b) of the through hole (2a). That is, it is the width
  • “W2” is the full width of the radial direction of a resin molding (3).
  • “d” is the radial distance from the edge of the through hole (2a) to the vertex of the ridge (4) (here, the middle point of the upper bottom of the trapezoidal portion (3b)).
  • “T” is the height of the ridge (4) in the penetration direction (A). More specifically, “T” is the height of the trapezoidal portion (3b) in the penetration direction (A).
  • the parameter ⁇ represents the feature of the shape of the ridge (4).
  • This parameter ⁇ also represents the feature of the shape of the protrusion (4).
  • the parameter ⁇ and the parameter ⁇ are both dimensionless values.
  • the parameter ⁇ is defined so that the “maximum principal strain” in the resin molded body (3) is 1.0 or less.
  • the range of “maximum principal strain” in the resin molded product (3) is thus defined assuming that the resin material constituting the resin molded product (3) has a “break elongation” of 100% or more. It is because in addition, as a resin material which satisfy
  • the horizontal axis is the "average clamping pressure” and the vertical axis is the “maximum principal strain” of the resin molded product (3).
  • the "average clamping pressure” is constructed in the range of 25 MPa or less. This is because the sealing member is generally used in the range of "average clamping pressure” of 25 MPa or less.
  • the “maximum principal strain” of the resin molded product (3) in the range where the “average tightening pressure” is 25 MPa or less (that is, in a practically conceivable application) Can be approximately 1.0 or less.
  • the tip (4a) of the ridge (4) should be outside the edge of the through hole (2a) (right side of the edge of the through hole (2a) in FIG. 3) Is easily understood from the definition of ⁇ . That is, in order to realize ⁇ > 0, the tip end (4a) of the protrusion (4) may be positioned so as to overlap the metal lid (2) when viewed from the penetration direction (A). is there.
  • the parameter ⁇ can also be determined in the same way as the parameter ⁇ . That is, the parameter ⁇ is determined so that the “maximum main strain” of the resin molded body (3) is 1.0 or less.
  • the range of “maximum principal strain” in the resin molded body (3) is defined as “breaking elongation” of 100% or more as the resin material constituting the resin molded body (3) It is because it assumes what is.
  • the “maximum principal strain” of the resin molded product (3) can be made approximately 1.0 or less within the range where the “average tightening pressure” is 25 MPa or less. I understand. That is, the value (ie, ⁇ ) obtained by dividing the height (T) of the ridges (4) in the penetration direction (A) by the total radial width (W2) of the resin molded body (3) is 0.6 or less It is said that.
  • the sealing member (1) in which the parameters ( ⁇ , ⁇ ) satisfy the above requirements has good sealability in a normal use range (range of “average tightening pressure” assumed to be used). It becomes possible to obtain sufficient durability (sufficient strength) while obtaining it reliably.
  • the sealing member (1) of the present embodiment by adopting the insert molding, it is possible to easily manufacture with high dimensional accuracy. Moreover, in the sealing member (1), the number of parts can also be reduced. Furthermore, in the sealing member (1), it is also possible to suppress the variation in the seal surface pressure in combination with the improvement of the dimensional accuracy.
  • sealing members there is also a type in which a resin material is poured between members to be sealed.
  • a resin material it is necessary to bond a resin material to the member to be sealed.
  • the resin material has an adhesive function
  • a reaction may occur in the resin molding machine, which may make molding difficult.
  • the resin material is made adhesive, chemical resistance / low vapor permeability may be sacrificed.
  • quality control of adhesion is a cumbersome task.
  • the shape of the sealing member was determined by trial and error so that the desired "seal surface pressure" could be obtained. Therefore, the design of the sealing member may require a very large number of man-hours.
  • good sealing performance is ensured and sufficient durability is achieved by defining the ranges while introducing two parameters ( ⁇ , ⁇ ) as design guidelines as described above. Performance can be obtained. That is, according to the present embodiment, it is possible to easily design the sealing member (1) without performing excessive trial and error.
  • FIG. 23 shows the cross-sectional shape of the resin molded product (3) according to the second embodiment.
  • the ridges (4) are provided on one surface side (2c) and the other surface side (2d) of the metal lid (2).
  • the sealing member (1) is incorporated into the lithium ion battery (10)
  • the ridge (4) on the one side (2c) is in contact with the surface (11c) of the electrode (11).
  • the ridges (4) on the other side (2d) are in contact with the surface of the outer washer (12).
  • the resin molded body (3) is divided into two parts of a first member (31) and a second member (32) near the center in the thickness direction of the metal lid (2). Specifically, it is divided at the position of the dividing plane (PL) shown in FIG. That is, the resin molded body (3) is formed by two members. As can be seen from FIG. 23, the first member (31) has a protrusion (4) on one side (2c). In addition, the second member (32) has a protrusion (4) on the other surface side (2d).
  • the 1st member (31) and the 2nd member (32) are formed with the same material.
  • a fluorine-based resin more specifically, PFA is used.
  • the shape of the resin molded body (3) (more specifically, the shapes of the first member (31) and the second member (32)) is determined from the viewpoint of securing the sealing performance and suppressing the maximum main strain. It is done.
  • the shape is determined such that the tips (4a) of the respective ridges (4) are positioned so as to overlap the metal lid (2) when viewed from the penetration direction (A). .
  • the relationship between the optimum shape of the ridges (4) on the one surface side (2c) and the ridges (4) on the other surface side (2d) is also defined.
  • ⁇ and ⁇ defined below are introduced as parameters defining the shapes of the first member (31) and the second member (32), and the requirements to be satisfied by these parameters ( ⁇ , ⁇ ) suggest.
  • ⁇ ⁇ -Definition of parameters ( ⁇ , ⁇ )- ⁇ is a parameter that defines the shape of the ridges (4) of the first member (31).
  • the definition of ⁇ is the same as in the first embodiment. That is, the radial direction from the edge of the through hole (2a) to the apex of the ridge (4) of the first member (31) or to the center point of the ridge (4) if there is a flat portion Define the distance of d1.
  • the radial width of the portion of the first member (31) fixed to the peripheral edge (2b) of the through hole (2a) is defined as W11.
  • ⁇ is defined as a value obtained by dividing d1 by W11.
  • a ridge is a parameter which prescribes
  • the definition of ⁇ is similar to the definition of ⁇ .
  • the diameter from the edge of the through hole (2a) to the top of the ridge (4) of the first member (31) or to the center point of the ridge (4) if there is a flat part The distance of the direction is defined as d2.
  • the radial width of the portion of the second member 32 fixed to the peripheral edge 2b of the through hole 2a is defined as W12.
  • ⁇ is defined as d2 divided by W12.
  • FIG. 24 shows a range of ⁇ and ⁇ ⁇ ⁇ in which the maximum principal strain obtained by the simulation is within a predetermined range (approximately 1.0 or less).
  • each protrusion (4) is the full width in the radial direction of the resin molded body (3) (see W21 and W22 in FIG. 23). It is desirable that the value ( ⁇ ) divided by) be 0.6 or less. The basis of the value “0.6” is the same as that of the first embodiment.
  • the ridges (4) are provided on each of the one side (2c) and the other side (2d) of the metal lid (2). Therefore, in the present embodiment, a mechanism similar to that of the first embodiment works on both sides of the metal lid (2), and a sufficient seal surface pressure can be obtained. That is, in the present embodiment, the seal performance can be expected to be improved more than in the first embodiment.
  • the durability of the resin molded product (3) can be easily secured by introducing the parameter ⁇ and the wedge and defining the shape of each protrusion (4).
  • a sealing member (1) is not limited to a battery (in the embodiment, a lithium ion battery).
  • the material of the resin molding (3) is an illustration.
  • a resin material for the resin molded body (3) it is possible to adopt a fluorine-based resin other than PFA, and it is also possible to adopt a type of resin different from the fluorine-based resin.
  • rubber eg, ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), synthetic rubber such as butyl rubber or fluoro rubber, or natural rubber The use of rubber.
  • the “breaking elongation” of the material for the resin molded body (3) is more preferably 150% or more, still more preferably 200% or more Is good.
  • the metal lid (2) is not limited to a disk-like one, and the through holes (2a) are not limited to circular.
  • the outer shape of the metal lid (2) may be square.
  • the through holes (2a) of the metal lid (2) may also be, for example, square (in this case, the resin molded body (3) is also square when viewed from the through direction (A)).
  • the material (aluminum) of the metal lid (2) is also an example, and it may be appropriately selected according to the application of the sealing member (1) and the like.
  • the position of the division plane (PL) described in the second embodiment is an example, and is not limited to this example.
  • the divided structure is not essential, and the resin molded body (3) may be configured as one molded body.
  • the divided structure may be adopted for the resin molded body (3) of the first embodiment as in the second embodiment.
  • the shape of a protrusion (4) is also an illustration.
  • adoption of a shape as shown in FIG. 25 is also possible.
  • the ridge (4) in FIG. 25A has a cross-section having a mountain shape, and the tip portion thereof has a smooth curved shape and a convex shape toward the outside.
  • the ridges (4) in (B) of FIG. 25 are curved in cross section and convex outward.
  • the metal lid (2) may be replaced with a material other than metal.
  • adoption of a resin lid is also possible.
  • the present invention is useful as a sealing member.
  • Sealing member 2 Metal lid (member) 2a through hole 2b peripheral edge 2c one surface side 2d other surface side 3 resin molding 4 protrusion 4a tip 10 lithium ion battery 31 first member 32 second member

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Abstract

貫通孔（2a）を有した板状の部材（2）と、貫通孔（2a）の周縁（2b）の全周に沿って設けられ、該周縁（2b）に固定された環状の樹脂成形体（3）とを設ける。樹脂成形体（3）には、貫通孔（2a）の貫通方向（A）に突出する環状の突条（4）を設け、突条（4）は、先端（4a）に向けて先細りの形状とする。突条（4）の先端（4a）は、貫通方向（A）から見て、部材（2）とオーバーラップする位置とする。

Description

封止部材
　本発明は、封止部材に関するものである。
　例えば、電池では、電解液等を封止するために、電極部分に封止部材が用いられることがある（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１の封止部材では、電極端子部材と蓋部材との間を絶縁しつつ電極端子部材を蓋部材に固定する樹脂部が設けられている。
特開２０１２－８４３１１号公報
　引用文献１の封止部材によっても、良好な封止効果を得られるが、更なる封止効果向上の要望がある。
　本発明は前記の問題に着目してなされたものであり、封止部材において、良好な封止効果を得ることを目的としている。
　前記の課題を解決するため、第１の態様は、
　貫通孔（2a）を有した板状の部材（2）と、
　前記貫通孔（2a）の周縁（2b）の全周に沿って設けられ、該周縁（2b）に固定された環状の樹脂成形体（3）と、
　を備え、
　前記樹脂成形体（3）は、前記貫通孔（2a）の貫通方向（A）に突出する環状の突条（4）を有し、
　前記突条（4）は、先端（4a）に向けて先細りの形状であり、
　前記突条（4）の先端（4a）は、前記貫通方向（A）から見て、前記部材（2）とオーバーラップする位置にあることを特徴とする封止部材である。
　この構成では、先細り形状の突条（4）によって、十分なシール面圧を得ることが可能になる。また、突条（4）の先端（4a）の位置を規定したことにより、樹脂成形体（3）における「最大主ひずみ」を抑えることが可能になる。
　また、第２の態様は、第１の態様において、
　前記樹脂成形体（3）は、破断伸びが、１００％以上、より望ましくは１５０％以上、更に望ましくは２００％以上の材料で形成されていることを特徴とする封止部材である。
　この構成では、樹脂成形体（3）の耐久性を容易に担保できる。
　また、第３の態様は、第２の態様において、
　前記樹脂成形体（3）は、フッ素系の樹脂であることを特徴とする封止部材である。
　この構成では、樹脂成形体（3）における耐久性を容易に担保できる。
　また、第４の態様は、第１から第３の態様の何れかにおいて、
　前記部材（2）と前記樹脂成形体（3）とは、非接着状態で互いに固定されていることを特徴とする封止部材である。
　また、第５の態様は、第１から第４の態様の何れかにおいて、
　前記貫通方向（A）における前記突条（4）の高さ（T）を、前記樹脂成形体（3）の径方向の全幅（W2）で除した値（δ）は、０．６以下であることを特徴とする封止部材である。
　この構成では、突条（4）の高さ（T）を規定したことにより、樹脂成形体（3）の「最大主ひずみ」を抑えることができる。
　また、第６の態様は、第１から第５の態様の何れかにおいて、
　前記樹脂成形体（3）と前記部材（2）とは、一体成形品であることを特徴とする封止部材である。
　また、第７の態様は、第１から第６の態様の何れかにおいて、
　前記突条（4）は、前記部材（2）の一面側（2c）と他面側（2d）のそれぞれに設けられていることを特徴とする封止部材である。
　この構成では、部材（2）の両面に突条（4）が設けられているので、両面においてより十分なシール面圧を得ることが可能になる。
　また、第８の態様は、第７の態様において、
　前記樹脂成形体（3）は、互いに別体である第１部材（31）と第２部材（32）とを含み、
　前記第１部材（31）は、前記一面側（2c）の突条（4）を有し、
　前記第２部材（32）は、前記他面側（2d）の突条（4）を有することを特徴とする封止部材である。
　この構成では、例えば、高さの異なる第１部材（31）や第２部材（32）を用意しておけば、種々のバリエーション展開が可能になる。
　また、第９の態様は、第８の態様において、
　前記第１部材（31）と前記第２部材（32）とは、互いに異なる材料で形成されていることを特徴とする封止部材である。
　この構成でも、種々のバリエーション展開が可能になる。
　また、第１０の態様は、第７から第９の態様の何れかにおいて、
　前記貫通孔（2a）の縁から、前記一面側（2c）の突条（4）の頂点まで、または該突条（4）に平坦部がある場合にはその中心点までの、径方向の距離をｄ１と定義し、
　前記貫通孔（2a）の縁から、前記他面側（2d）の突条（4）の頂点まで、または該突条（4）に平坦部がある場合にはその中心点までの、径方向の距離をｄ２と定義し、
　前記一面側（2c）において前記貫通孔（2a）の周縁（2b）に固定されている部分の径方向の幅をＷ１１と定義し、
　前記他面側（2d）において前記貫通孔（2a）の周縁（2b）に固定されている部分の径方向の幅をＷ１２と定義し、
　ｄ１をＷ１１で割った値をγと定義し、
　ｄ２をＷ１２で割った値をΓと定義すると、
　γとΓとが、
　Γ＝０．４４γ－０．１１、
　Γ＝０、
　γ＝０、
　γ＝０．４４Γ－０．１１、
　Γ＝０．９、
　γ＝０．９
　の各式で囲まれる範囲に含まれるように、それぞれの突条（4）の形状が定められていることを特徴とする封止部材である。
　この構成では、樹脂成形体（3）における最大主ひずみを所定範囲内に収めることが可能になる。
　また、第１１の態様は、第１から第１０の態様の何れかにおいて、
　リチウムイオン電池（10）に用いられることを特徴とする封止部材である。
　第１の態様によれば、封止部材において、良好な封止効果を得ることが可能になる。
　また、第２，３，５の各態様によれば、十分な耐久性を容易に得ることが可能になる。
　また、第４の態様によれば、封止部材の容易な製造が可能になる。
　また、第６の態様によれば、寸法精度よく且つ容易に封止部材を製造することが可能になる。また、部品点数を削減することもできる。更には、シール面圧のばらつきを抑制することも可能になる。
　また、第７の態様によれば、封止部材において、より良好な封止効果を得るとともに、十分な耐久性を得ることが可能になる。
　また、第８の態様や第９の態様によれば、種々のバリエーション展開が可能になる。
　また、第１０の態様によれば、十分な耐久性を確実に得ることが可能になる。
図１は、リチウムイオン電池の電極付近の構造を例示する。 図２は、金属蓋の平面図を示す。 図３は、樹脂成形体の断面形状を示す。 図４は、封止部材におけるシール面圧分布を例示する。 図５は、封止部材におけるシール面圧分布の他の例を示す。 図６は、シミュレーションによって得られた、「平均締付圧力」と「最大シール面圧の最小値」との関係を例示する。 図７は、シミュレーションによって得られた、「平均締付圧力」と「最大シール面圧の最小値」との関係を例示する。 図８は、シミュレーションによって得られた、「平均締付圧力」と「最大シール面圧の最小値」との関係を例示する。 図９は、シミュレーションによって得られた、「平均締付圧力」と「最大シール面圧の最小値」との関係を例示する。 図１０は、シミュレーションによって得られた、「平均締付圧力」と「最大シール面圧の最小値」との関係を例示する。 図１１は、シミュレーションによって得られた、「平均締付圧力」と「最大主ひずみ」との関係を示す。 図１２は、シミュレーションによって得られた、「平均締付圧力」と「最大主ひずみ」との関係を示す。 図１３は、シミュレーションによって得られた、「平均締付圧力」と「最大主ひずみ」との関係を示す。 図１４は、シミュレーションによって得られた、「平均締付圧力」と「最大主ひずみ」との関係を示す。 図１５は、シミュレーションによって得られた、「平均締付圧力」と「最大主ひずみ」との関係を示す。 図１６は、シミュレーションによって得られた、「平均締付圧力」と「最大主ひずみ」との関係を示す。 図１７は、シミュレーションによって得られた、「平均締付圧力」と「最大主ひずみ」との関係を示す。 図１８は、シミュレーションによって得られた、「平均締付圧力」と「最大主ひずみ」との関係を示す。 図１９は、シミュレーションによって得られた、「平均締付圧力」と「最大主ひずみ」との関係を示す。 図２０は、シミュレーションによって得られた、「平均締付圧力」と「最大主ひずみ」との関係を示す。 図２１は、シミュレーションによって得られた、「平均締付圧力」と「最大主ひずみ」との関係を示す。 図２２は、シミュレーションによって得られた、「平均締付圧力」と「最大主ひずみ」との関係を示す。 図２３は、実施形態２の樹脂成形体（3）の断面形状を示す。 図２４は、シミュレーションによって得られた最大主ひずみを所定範囲内（概ね１．０以下に）に収めるγとΓとの範囲を示す。 図２５は、突条の他の形状例を示す。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。また、各実施形態及び変形例は、本開示対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。
　《実施形態１》
　以下では、まず始めに、リチウムイオン電池における電極部分の構造例について簡単に説明し、その後、本発明に係る実施形態として、当該リチウムイオン電池に設けられた封止部材について説明する。
　〈電極部分の構造〉
　図１は、リチウムイオン電池（10）の電極（11）付近の構造を例示する。この例では、電極（11）は、柱状の部分（以下、柱部（11a）という）と、板状の部分（以下、板部（11b）という）とから成る。柱部（11a）には、ワッシャ（以下、外ワッシャ（12）という）が固定されている。このリチウムイオン電池（10）では、封止部材（1）が、図１に示すように、外ワッシャ（12）と電極（11）の板部（11b）との間に挟み込まれている。リチウムイオン電池（10）では、この封止部材（1）によって、当該リチウムイオン電池（10）のケーシング（図示を省略）の内部に封入されている電解液（L）が封止される。また、この封止部材（1）は、後述の金属蓋（2）と電極（11）とを電気的に絶縁する機能を有している。さらに、この封止部材（1）は、大気中からの水分のリチウムイオン電池（10）のケーシングの内部への流入を防止する。
　〈封止部材の構成〉
　本実施形態の封止部材（1）は、前記の部材（2）に該当する金属部材である金属蓋（2）と、樹脂成形体（3）とを備えている。金属蓋（2）と樹脂成形体（3）とは、非接着状態で互いに固定されている。
　図２に金属蓋（2）の平面図を示す。この金属蓋（2）は、例えばアルミニウム等の金属で形成される。この例では、図２に示すように、金属蓋（2）は、貫通孔（2a）を有した板状の部材であり、より具体的には、円形の貫通孔（2a）を有した円形ワッシャ状の形態を有している。
　樹脂成形体（3）は、貫通孔（2a）の周縁（2b）の全周に沿って設けられ、貫通孔（2a）の周縁（2b）に固定されている（図１参照）。具体的に本実施形態では、いわゆるインサート成形によって封止部材（1）が形成されている。インサート成形では、成形用の金型内に挿入された金属蓋（2）の周りに、樹脂成形体（3）となる樹脂材料が注入されて、金属蓋（2）と樹脂成形体（3）とが一体化される。つまり、金属蓋（2）と樹脂成形体（3）とは一体成形品である。ただし、この例では、金属蓋（2）と樹脂成形体（3）とは、非接着状態で互いに固定されている。なお、この例では、樹脂成形体（3）の材料には、フッ素系の樹脂、より具体的には、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体（略称：ＰＦＡ）を用いている。この樹脂材料を採用した理由については後述する。
　本実施形態の封止部材（1）は、樹脂成形体（3）の形状に特徴がある。図３に樹脂成形体（3）の断面形状を示す。樹脂成形体（3）は、いわゆる軸対称形状（回転体形状）である。勿論、軸対称形状は例示であり、非軸対称形状の樹脂成形体（3）でもかまわない。樹脂成形体（3）は、貫通孔（2a）の貫通方向（A）に突出する環状の突条（4）を有している。この突条（4）は、先端（4a）に向けて先細りの形状である。より詳しくは、樹脂成形体（3）の断面は、図１や図３に示すように、「Ｕ」の字状の部分（以下、基底部（3a）という）と、台形状の部分（以下、台形部（3b）という）とから成っている。台形部（3b）において、基底部（3a）と接している側の辺（図３における「仮想の境界線」）を下底とし、板部（11b）の面（11c）と接する辺を上底とすると、台形部（3b）では、上底の方が下底よりも短く形成されている。基底部（3a）における金属蓋（2）よりも下方（図１や図３における下方）の部分と、台形部（3b）とを合わせた部分が突条（4）に相当する。
　この突条（4）は、封止部材（1）が金属蓋（2）に組み込まれた状態で、外ワッシャ（12）と板部（11b）に接し、外ワッシャ（12）によって押圧される（図１参照）。また、封止部材（1）では、電極（11）と金属蓋（2）とが接触しないように、樹脂成形体（3）（より正確には基底部（3a））が両者の間に介在している（図１等を参照）。樹脂成形体（3）の樹脂材料として採用したＰＦＡは、絶縁性を有しているので、金属蓋（2）と電極（11）とは、樹脂成形体（3）によって電気的に絶縁されることになる。
　そして、この封止部材（1）は、２箇所のシール面においてシールを行う。一つ目のシール面は、金属蓋（2）と樹脂成形体（3）との接触部分（S1）であり、もう一つのシール面は、突条（4）の先端（4a）と板部（11b）の面（11c）との接触部分（S2）と、電極（11）の柱部（11a）と樹脂成形体（3）との接触部分（S2）と、外ワッシャ（12）と樹脂成形体（3）との接触部分（S2）とを含むシール面である（図３を参照）。封止部材（1）では、後に詳述するように、各シール面における最大シール面圧の内で最小の値のシール面においても、十分なシール性（十分なシール面圧）を発揮できるように、形状等が定められている。
　〈シール面圧分布〉
　参考のため、図４及び図５に、封止部材（1）におけるシール面圧分布（シミュレーションにより求めた値）を例示する。図４は、封止部材（1）に対する平均締付圧力＝１４．０ＭＰａの場合の例であり、図５は、平均締付圧力＝２３．３ＭＰａの場合の例である。図４及び図５では、矢線の長さによってシール面圧の大きさが示されている。ここで、図４や図５における「平均締付圧力」とは、封止部材（1）を押圧する力を、樹脂成形体（3）と外ワッシャ（12）との接触部の面積で割った値である（以下同様）。また、図４や図５における「最大シール面圧の最小値」とは、各シール面における最大シール面圧の内で、最小の値を意味する（以下同様）。本実施形態では、シール面は２箇所あるので、それぞれのシール面における「最大シール面圧」同士を比較して、小さい方が「最大シール面圧の最小値」ということになる。なお、図４や図５に示されているγやδの値は、樹脂成形体（3）の形状を規定するパラメータであるが、これについては後に詳述する。
　図４と図５とでは、「平均締付圧力」が互いに異なっているので、「最大シール面圧」を生ずる位置や大きさが異なっている。例えば、図４の例では、金属蓋（2）側の接触部分（S1）では、最大シール面圧＝２８．１ＭＰａであり、電極（11）側の接触部分（S2）では、最大シール面圧＝４２．５ＭＰａであった。図４の例では、金属蓋（2）側の接触部分（S1）における「最大シール面圧」と、電極（11）側の接触部分（S2）における「最大シール面圧」とを比較すると、金属蓋（2）側の接触部分（S1）の方が小さい。したがって、図４の例では、「最大シール面圧の最小値」は、金属蓋（2）側の接触部分（S1）における「最大シール面圧」（２８．１ＭＰａ）である。
　また、図５の例では、金属蓋（2）側の接触部分（S1）では、最大シール面圧＝４８．５ＭＰａであり、電極（11）側の接触部分（S2）では、最大シール面圧＝４０．７ＭＰａであった。すなわち、図５の例では、「最大シール面圧」は、電極（11）側の接触部分（S2）の方が小さい。したがって、図５の例では、「最大シール面圧の最小値」は、電極（11）側の接触部分（S2）における「最大シール面圧」（４０．７ＭＰａ）である。
　封止部材（1）では、前記のように台形部（3b）（突条（4））を形成したことにより、断面形状が矩形である封止部材（説明の便宜のため従来の封止部材と呼ぶ）よりも、より大きなシール面圧を得ることが可能になる。この効果を確認するため、シミュレーションで求めた、台形部（3b）の形状を種々に変えた場合における「平均締付圧力」と「最大シール面圧の最小値」との関係を図６～図１０に示す。なお、図６～図１０における「Ｔ」の値は、突条（4）の高さである（正確な定義は後述）。また、「γ」の値は、後に詳述するように、突条（4）の形状の特徴を示すパラメータである。
　ここでは、１０種類の「γ」の値（具体的にはγ＝－０．０６，０，０．０６，０．１３，０．２５，０．３８，０．５，０．６３，０．７５，０．８１）、及び矩形断面の樹脂成形体（従来の封止部材）のそれぞれに対して、５種類の「Ｔ」の値（具体的にはＴ＝３ｍｍ，２ｍｍ，１．５ｍｍ，１．１ｍｍ，０．８ｍｍ）を組み合わせてシミュレーションを行った。これらのシミュレーション結果を見ると、台形部（3b）（突条（4））を形成したことにより、従来の封止部材よりも、より大きなシール面圧を得られることが分かる。例えば、「平均締付圧力」が２５ＭＰａの場合において、従来の封止部材とシール面圧を比較すると、本実施形態の封止部材（1）では、台形部（3b）を形成したことにより、平均で概ね１０ＭＰａ程度、シール面圧を向上させることができた。
　〈樹脂成形体の設計〉
　以上のように本実施形態の封止部材（1）では、台形部（3b）を設けたことによって十分なシール面圧を得られるが、台形部（3b）を設けたことに伴って樹脂成形体（3）における「最大主ひずみ」が増大することを本願発明者は見出した。そこで、本実施形態では、「最大主ひずみ」の大きさも考慮されて樹脂成形体（3）の形状（より詳しくは台形部（3b）の形状）が定められている。以下では、樹脂成形体（3）の形状設計について説明する。
　一般的に、封止部材を設計する場合は、例えば、シール面が１箇所の封止部材であれば、その面における最大シール面圧が、所望の値となるように封止部材の形状を設計する必要がある。また、封止部材のシール面が２箇所以上ある場合には、それぞれのシール面における最大シール面圧の内で、最も小さいものが、所望の「シール面圧」となるように封止部材の形状を設計する必要がある。更には、所望の「シール面圧」を得られるだけでは不十分であり、耐久性も担保する必要がある。
　しかしながら、このような形状を見つけるには、従来は、非常に多くの試行錯誤を必要とした。すなわち、封止部材の適切な形状を見出すのは容易ではなかった。そこで、本実施形態では、所望の「シール面圧」を得ながら十分な耐久性（十分な強度）を担保するために、封止部材（1）（より詳しくは樹脂成形体（3））の形状を規定するパラメータとして、以下に定義するγ及びδを導入するとともに、これらのパラメータ（γ,δ）が満たすべき要件を提案する。
　－パラメータ（γ,δ）の定義－
　図３には、パラメータ（γ,δ）を規定するための樹脂成形体（3）等の寸法が示されている。まず、同図における「Ｗ１」は、樹脂成形体（3）において貫通孔（2a）の周縁（2b）に固定されている部分の径方向の幅である。つまり、金属蓋（2）において、樹脂成形体（3）からの圧力を受ける部分（以下、受圧部）の幅である。また、「Ｗ２」は、樹脂成形体（3）の径方向の全幅である。次に「ｄ」は、貫通孔（2a）の縁から突条（4）の頂点（ここでは、台形部（3b）の上底の中点）までの、径方向の距離である。また、「Ｔ」は、貫通方向（A）における突条（4）の高さである。より詳しくは、「Ｔ」は、貫通方向（A）における台形部（3b）の高さである。
　そして、パラメータγは、「距離（ｄ）」を、受圧部の「幅（Ｗ１）」で割った値である（すなわちγ＝ｄ／Ｗ１である）。この定義から分かるように、パラメータγは、突条（4）の形状の特徴を表している。また、パラメータδは、「高さ（Ｔ）」を「全幅（Ｗ２）」で割った値である（すなわちδ＝Ｔ／Ｗ２である）。このパラメータδも、突条（4）の形状の特徴を表している。なお、付言すると、パラメータγ及びパラメータδは、何れも無次元の値である。
　－パラメータ（γ,δ）が満たすべき要件－
　まず、パラメータγは、樹脂成形体（3）における「最大主ひずみ」が１．０以下となるように規定する。樹脂成形体（3）における「最大主ひずみ」の範囲をこのように規定するのは、樹脂成形体（3）を構成する樹脂材料として、「破断伸び」が１００％以上であるものを想定しているためである。なお、この要件を満たす樹脂材料としては、例えば前述の「ＰＦＡ」が一例として挙げられる。
　ここでは、パラメータγが満たすべき要件を求めるため、１０種類のγの値（具体的にはγ＝－０．０６，０，０．０６，０．１３，０．２５，０．３８，０．５，０．６３，０．７５，０．８１）、及び矩形断面の樹脂成形体（従来の封止部材）のそれぞれに対して、５種類の高さ（T）（具体的にはＴ＝３ｍｍ，２ｍｍ，１．５ｍｍ，１．１ｍｍ，０．８ｍｍ）を組み合わせてシミュレーションを行った。このシミュレーションによって得られた、「平均締付圧力」と、樹脂成形体（3）の「最大主ひずみ」との関係をグラフの形で図１１～図１５に示す。これらのグラフは、横軸が「平均締付圧力」であり、縦軸が樹脂成形体（3）の「最大主ひずみ」である。また、これらのグラフでは、「平均締付圧力」が２５ＭＰａ以下の範囲で構築されている。これは、封止部材は、「平均締付圧力」が２５ＭＰａ以下の範囲において使用されるのが一般的だからである。
　これらのグラフを検討すると、γ＞０であれば、「平均締付圧力」が２５ＭＰａ以下の範囲において（すなわち、現実的に考えられる用途において）、樹脂成形体（3）の「最大主ひずみ」を概ね１．０以下にできることが分かる。γ＞０とするには、突条（4）の先端（4a）が、貫通孔（2a）の縁よりも外側（図３では貫通孔（2a）の縁よりも右側）にあればよいことがγの定義から容易に分かる。すなわち、γ＞０を実現するには、突条（4）の先端（4a）が、貫通方向（A）から見て、金属蓋（2）とオーバーラップする位置となるようにすればよいのである。
　パラメータδもパラメータγと同様の考え方で定めることができる。すなわち、樹脂成形体（3）の「最大主ひずみ」が１．０以下となるようにパラメータδを定めるのである。このように、樹脂成形体（3）における「最大主ひずみ」の範囲を規定するのは、既述の通り、樹脂成形体（3）を構成する樹脂材料として、「破断伸び」が１００％以上であるものを想定しているためである。
　ここでは、パラメータδが満たすべき要件を求めるため、５種類のδの値（具体的にはδ＝０．１６，０．２２，０．３，０．４，０．６）のそれぞれに対して、７種類のパラメータγ（具体的にはγ＝０．１３，０．２５，０．３８，０．５０，０．６３，０．７５，０．８１）を組み合わせてシミュレーションを行った。このシミュレーションによって得られた、「平均締付圧力」と、樹脂成形体（3）の「最大主ひずみ」との関係をグラフの形で図１６～図２２に示す。これらのグラフでも、横軸が「平均締付圧力」であり、縦軸が樹脂成形体（3）の「最大主ひずみ」である。また、これらのグラフも、「平均締付圧力」が２５ＭＰａ以下の範囲で構築されている。これは、既述の通り、封止部材は、「平均締付圧力」が２５ＭＰａ以下の範囲において使用されるのが一般的だからである。
　これらのグラフを検討すると、δ≦０．６であれば、「平均締付圧力」が２５ＭＰａ以下の範囲において、樹脂成形体（3）の「最大主ひずみ」を、概ね１．０以下にできることが分かる。すなわち、貫通方向（A）における突条（4）の高さ（Ｔ）を、前記樹脂成形体（3）の径方向の全幅（Ｗ２）で除した値（すなわちδ）を、０．６以下とするのである。
　〈本実施形態における効果〉
　以上のように、パラメータ（γ,δ）が前記要件を満たす封止部材（1）は、通常の使用範囲（使用が想定される「平均締付圧力」の範囲）において、良好なシール性を確実に得ながら、十分な耐久性（十分な強度）を得ることが可能になる。
　また、従来の封止部材の中には、成形された樹脂部材を用意し、それを金属蓋に組み付ける形式のものもある。この種の従来の封止部材では、樹脂部材等が非常に小さい場合には、これらの部品を所定の位置に正確に配置するのが困難であるとともに、樹脂部材が不正確に配置されると、シール面圧のばらつきも懸念される。また、この種の従来の封止部材では、製造の工数も増大しがちであった。
　それに対し、本実施形態の封止部材（1）では、インサート成形を採用したことにより、寸法精度よく且つ容易に製造することが可能になる。また、封止部材（1）では、部品点数を削減することもできる。更には、封止部材（1）では、寸法精度の向上に相俟って、シール面圧のばらつきを抑制することも可能になる。
　また、従来の封止部材の中には、シール対象の部材の間に樹脂材料を流し込む形式のものもある。この種の封止部材では、シール対象の部材に樹脂材料を接着する必要がある。しかしながら、例えば接着機能を樹脂材料に持たせると、樹脂の成形機の中で反応を起こし、成形が困難になる可能性がある。また、樹脂材料に接着性を持たせると、耐薬品性／水蒸気低透過性が犠牲となる場合がある。また、接着の品質管理は煩雑な作業である。
　それに対して、本実施形態では、非接着状態で樹脂成形体（3）と金属蓋（2）とが互いに固定されているので、接着によって懸念される問題が起こらないし、煩雑な品質管理も不要である。
　また、従来の封止部材の設計では、所望する「シール面圧」が得られるように、試行錯誤により封止部材の形状を定めていた。そのため、封止部材の設計には、非常に多くの工数を要する場合があった。それに対して、本実施形態では、前述のように設計の指針として２つのパラメータ（γ,δ）を導入しつつそれらの範囲を規定することで、良好なシール性能を担保し、且つ十分な耐久性能を得ることができる。すなわち、本実施形態によれば、過度な試行錯誤を行うことなく、封止部材（1）を容易に設計することが可能になる。
　《実施形態２》
　実施形態２では、樹脂成形体（3）の他の形状例を説明する。図２３に、実施形態２にかかる樹脂成形体（3）の断面形状を示す。この封止部材（1）は、図２３に示すように、突条（4）が、金属蓋（2）の一面側（2c）と他面側（2d）のそれぞれに設けられている。この封止部材（1）がリチウムイオン電池（10）に組み込まれた状態では、一面側（2c）の突条（4）は、電極（11）の面（11c）に接している。また、他面側（2d）の突条（4）は、外ワッシャ（12）の面に接している。
　また、この例では、樹脂成形体（3）は、金属蓋（2）の厚さ方向の中央付近において、第１部材（31）と第２部材（32）の２つに分割されている。具体的には図２３に示す分割面（PL）の位置で分割されている。すなわち、この樹脂成形体（3）は、２つの部材によって形成されている。図２３から分かるように、第１部材（31）は、一面側（2c）の突条（4）を有している。また、第２部材（32）は、他面側（2d）の突条（4）を有している。
　そして、この実施形態では、第１部材（31）及び第２部材（32）は、同じ材料で形成されている。第１部材（31）や第２部材（32）を形成する材料には、フッ素系の樹脂、より具体的には、ＰＦＡを用いている。
　〈樹脂成形体の設計〉
　本実施形態でも、シール性能の確保と、最大主ひずみの抑制の観点から、樹脂成形体（3）の形状（より詳しくは第１部材（31）及び第２部材（32）の形状）が定められている。例えば、本実施形態でも、それぞれの突条（4）の先端（4a）が、貫通方向（A）から見て、金属蓋（2）とオーバーラップする位置となるように形状が定められている。
　また、本実施形態では、一面側（2c）の突条（4）と他面側（2d）の突条（4）同士の最適な形状の関係も規定する。具体的には、第１部材（31）および第２部材（32）の形状を規定するパラメータとして、以下に定義するγ及びΓを導入し、これらのパラメータ（γ,Γ）が満たすべき要件を提案する。
　－パラメータ（γ,Γ）の定義－
　γは、第１部材（31）の突条（4）の形状を規定するパラメータである。γの定義は、実施形態１と同様である。すなわち、貫通孔（2a）の縁から、第１部材（31）の突条（4）の頂点まで、または該突条（4）に平坦部がある場合にはその中心点までの、径方向の距離をｄ１と定義する。また、第１部材（31）において貫通孔（2a）の周縁（2b）に固定されている部分の径方向の幅をＷ１１と定義する。そして、γは、ｄ１をＷ１１で割った値であるものと定義する。
　また、Γは、第２部材（32）の突条（4）の形状を規定するパラメータである。Γの定義は、γの定義と同様である。ここでは、貫通孔（2a）の縁から、第１部材（31）の突条（4）の頂点まで、または該突条（4）に平坦部がある場合にはその中心点までの、径方向の距離をｄ２と定義する。また、第２部材（32）において貫通孔（2a）の周縁（2b）に固定されている部分の径方向の幅をＷ１２と定義する。そして、Γは、ｄ２をＷ１２で割った値であるものと定義する。
　－パラメータ（γ,Γ）が満たすべき要件－
　本願発明者は、γ及びΓが満たすべき要件を求めるために、種々のγとΓの組み合わせについてシミュレーションを行って最大主ひずみを求めた。図２４に、シミュレーションによって得られた最大主ひずみを所定範囲内（概ね１．０以下）に収めるγとΓとの範囲を示す。
　より具体的に図２４には、γとΓの組み合わせの内で、最大主ひずみが１００％を超えないγとΓの組合せをプロットしてある。このシミュレーション結果から、最大主ひずみが１００％を超えない、γ及びΓの範囲は、図２４に示すように、６本の直線で囲まれた範囲であることが分かる。図２４に規定されている直線は、以下のとおりである。
　Γ＝０．４４γ－０．１１　・・・式（１）
　Γ＝０　・・・式（２）
　γ＝０　・・・式（３）
　γ＝０．４４Γ－０．１１　・・・式（４）
　Γ＝０．９　・・・式（５）
　γ＝０．９　・・・式（６）
　これらの式で囲まれる範囲に含まれるように、それぞれの突条（4）の形状を定めれば、第１部材（31）、および第２部材（32）の「最大主ひずみ」が、１００％以下となる。それにより、この封止部材（1）では、良好な耐久性を得ることが可能になる。
　なお、本実施形態でも、各突条（4）において、その高さ（図２３のＴ１，Ｔ２を参照）を、樹脂成形体（3）の径方向の全幅（図２３のＷ２１，Ｗ２２を参照）で除した値（δ）を０．６以下とするのが望ましい。「０．６」という値の根拠は、実施形態1と同様である。
　〈本実施形態における効果〉
　以上のように、本実施形態では、金属蓋（2）の一面側（2c）と他面側（2d）のそれぞれに突条（4）を設けた。そのため、本実施形態では、金属蓋（2）に両面において、実施形態１と同様のメカニズムが働いて、十分なシール面圧を得ることができる。すなわち、本実施形態では、実施形態１よりもより大きなシール性能の向上を期待できる。
　また、パラメータγとΓとを導入して各突条（4）の形状を定めたことで、容易に樹脂成形体（3）の耐久性を確保できる。
　また、樹脂成形体（3）を２分割の構造としたことによって、例えば、高さの異なる第１部材（31）や第２部材（32）を用意しておけば、種々のバリエーション展開が可能になる。
　《その他の実施形態》
　なお、封止部材（1）の用途は、電池（実施形態ではリチウムイオン電池）には限定されない。
　また、樹脂成形体（3）の材料は例示である。樹脂成形体（3）用の樹脂材料として、ＰＦＡ以外のフッ素系の樹脂の採用が可能であるし、フッ素系の樹脂とは異なる種類の樹脂の採用も可能である。また、樹脂成形体（3）（第１部材（31）、第２部材（32））の材料として、ゴム（例えばエチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）やブチルゴムやフッ素ゴムなどの合成ゴムや、天然ゴム）の採用も可能である。
　また、封止部材（1）の耐久性能に余裕を持たせるには、樹脂成形体（3）用材料の「破断伸び」を、より望ましくは１５０％以上、更に望ましくは２００％以上とするのがよい。
　また、金属蓋（2）は、円板状のものには限定されないし、貫通孔（2a）も円形には限定されない。例えば、金属蓋（2）の外形は方形であってもよい。
　また、金属蓋（2）の貫通孔（2a）も例えば方形であってもよい（この場合は、樹脂成形体（3）も貫通方向（A）から見ると方形である）。
　また、金属蓋（2）の材料（アルミニウム）も例示であり、封止部材（1）の用途などに応じて適宜選択すればよい。
　また、実施形態２で説明した分割面（PL）の位置は例示であり、この例には限定されない。勿論、実施形態２の樹脂成形体（3）では、分割構造は必須ではなく、１つの成形体として樹脂成形体（3）を構成してもよい。一方、実施形態１の樹脂成形体（3）にも実施形態２と同様に分割構造を採用してもよい。
　また、樹脂成形体（3）に分割構造を採用する場合には、第１部材（31）と第２部材（32）とを、互いに異なる材料で形成してもよい。こうすることで、種々のバリエーション展開が可能になる。
　また、突条（4）の形状も例示である。例えば、図２５のような形状の採用も可能である。図２５の（A）の突条（4）は、断面が山形でその先端部分が滑らか曲線形状で外に向かって凸形状である。また、図２５の（B）の突条（4）は、断面が滑らかな曲線形状で外に向かって凸形状である。
　また、金属蓋（2）は、金属以外の材料のものに置き換えてもよい。一例として、樹脂の蓋の採用も可能である。
　本発明は、封止部材として有用である。
　１　　　　封止部材
　２　　　　金属蓋（部材）
　２ａ　　　貫通孔
　２ｂ　　　周縁
　２ｃ　　　一面側
　２ｄ　　　他面側
　３　　　　樹脂成形体
　４　　　　突条
　４ａ　　　先端
　１０　　　リチウムイオン電池
　３１　　　第１部材
　３２　　　第２部材

Claims (11)

  1. 　貫通孔（2a）を有した板状の部材（2）と、
    　前記貫通孔（2a）の周縁（2b）の全周に沿って設けられ、該周縁（2b）に固定された環状の樹脂成形体（3）と、
    　を備え、
    　前記樹脂成形体（3）は、前記貫通孔（2a）の貫通方向（A）に突出する環状の突条（4）を有し、
    　前記突条（4）は、先端（4a）に向けて先細りの形状であり、
    　前記突条（4）の先端（4a）は、前記貫通方向（A）から見て、前記部材（2）とオーバーラップする位置にあることを特徴とする封止部材。
  2. 　請求項１において、
    　前記樹脂成形体（3）は、破断伸びが、１００％以上、より望ましくは１５０％以上、更に望ましくは２００％以上の材料で形成されていることを特徴とする封止部材。
  3. 　請求項２において、
    　前記樹脂成形体（3）は、フッ素系の樹脂であることを特徴とする封止部材。
  4. 　請求項１から請求項３の何れかにおいて、
    　前記部材（2）と前記樹脂成形体（3）とは、非接着状態で互いに固定されていることを特徴とする封止部材。
  5. 　請求項１から請求項４の何れかにおいて、
    　前記貫通方向（A）における前記突条（4）の高さ（T）を、前記樹脂成形体（3）の径方向の全幅（W2）で除した値（δ）は、０．６以下であることを特徴とする封止部材。
  6. 　請求項１から請求項５の何れかにおいて、
    　前記樹脂成形体（3）と前記部材（2）とは、一体成形品であることを特徴とする封止部材。
  7. 　請求項１から請求項６の何れかにおいて、
    　前記突条（4）は、前記部材（2）の一面側（2c）と他面側（2d）のそれぞれに設けられていることを特徴とする封止部材。
  8. 　請求項７において、
    　前記樹脂成形体（3）は、互いに別体である第１部材（31）と第２部材（32）とを含み、
    　前記第１部材（31）は、前記一面側（2c）の突条（4）を有し、
    　前記第２部材（32）は、前記他面側（2d）の突条（4）を有することを特徴とする封止部材。
  9. 　請求項８において、
    　前記第１部材（31）と前記第２部材（32）とは、互いに異なる材料で形成されていることを特徴とする封止部材。
  10. 　請求項７から請求項９の何れかにおいて、
    　前記貫通孔（2a）の縁から、前記一面側（2c）の突条（4）の頂点まで、または該突条（4）に平坦部がある場合にはその中心点までの、径方向の距離をｄ１と定義し、
    　前記貫通孔（2a）の縁から、前記他面側（2d）の突条（4）の頂点まで、または該突条（4）に平坦部がある場合にはその中心点までの、径方向の距離をｄ２と定義し、
    　前記一面側（2c）において前記貫通孔（2a）の周縁（2b）に固定されている部分の径方向の幅をＷ１１と定義し、
    　前記他面側（2d）において前記貫通孔（2a）の周縁（2b）に固定されている部分の径方向の幅をＷ１２と定義し、
    　ｄ１をＷ１１で割った値をγと定義し、
    　ｄ２をＷ１２で割った値をΓと定義すると、
    　γとΓとが、
    　Γ＝０．４４γ－０．１１、
    　Γ＝０、
    　γ＝０、
    　γ＝０．４４Γ－０．１１、
    　Γ＝０．９、
    　γ＝０．９
    　の各式で囲まれる範囲に含まれるように、それぞれの突条（4）の形状が定められていることを特徴とする封止部材。
  11. 　請求項１から請求項１０の何れかにおいて、
    　リチウムイオン電池（10）に用いられることを特徴とする封止部材。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2017115856A1 (ja) * 2015-12-28 2017-07-06 株式会社Ｇｓユアサ 封止部材、蓄電素子及び蓄電素子の製造方法
JP2017147080A (ja) * 2016-02-16 2017-08-24 トヨタ自動車株式会社 密閉型電池

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