WO2022196623A1 - 封口板およびそれを用いた蓄電装置 - Google Patents

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WO2022196623A1
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flange
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power storage
relay
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一紀 小平
真也 下司
淳哉 橋本
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パナソニックIpマネジメント株式会社
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present disclosure relates to a sealing plate and a power storage device using the same.
  • Power storage devices are widely used as power sources for the operation of electronic devices and for driving moving bodies such as automobiles.
  • a cylindrical battery is an example of this power storage device.
  • This cylindrical battery has a sealing body containing a valve body. This valve body seals the opening of the armored can via a gasket at the opening of the armored can.
  • the following patent document 1 is mentioned as a prior document disclosing such a sealing member.
  • valve body Since the valve body is formed by processing a metal material such as aluminum, it has a certain level of reliability against external and internal stress. On the other hand, in order to further increase the internal volume of the power storage device and further reduce the size of the power storage device, there is a demand for further thinning of the sealing plate such as the valve body. However, when the sealing plate becomes thin, the resistance to the stress described above tends to decrease, and the reliability of the sealing plate tends to decrease. Accordingly, an object of the present disclosure is to provide a highly reliable sealing plate and a power storage device using the same.
  • the sealing plate which is one aspect of the present disclosure, includes an annular flange provided on the outer peripheral edge, an annular ridge located closer to the center than the flange and thicker than the flange, and located closer to the center than the ridge.
  • the thinnest fragile portion of the sealing plate an annular relay portion located closer to the center than the fragile portion, and a central portion located closer to the center than the relay portion and including the center portion of the sealing plate.
  • FIG. 1 is a perspective cross-sectional view partially extracting and showing an example of a power storage device according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. FIG. 2 is a front cross-sectional view partially extracting and showing the power storage device of FIG. 1
  • FIG. 2 is a perspective cross-sectional view partially extracting and showing an example of a sealing plate according to an embodiment of the present disclosure
  • 4 is a front cross-sectional view of the sealing plate of FIG. 3
  • FIG. 5 is a front cross-sectional view showing a modification of the sealing plate in the embodiment of the present disclosure
  • FIG. 10 is a front cross-sectional view showing another modification of the sealing plate in the embodiment of the present disclosure
  • FIG. 4 is a perspective cross-sectional view showing a partially extracted modification of the power storage device according to the embodiment of the present disclosure
  • FIG. 10 is a perspective cross-sectional view partially extracting and showing another modification of the power storage device according to the embodiment of the present disclosure;
  • the sealing plate of the present disclosure includes an annular flange portion provided on the outer peripheral edge, an annular raised portion located closer to the center than the flange and thicker than the flange, and located closer to the center than the raised portion. It has the thinnest fragile portion, an annular relay portion positioned closer to the center than the fragile portion, and a center portion positioned closer to the center than the relay portion and including the center portion of the sealing plate.
  • the fragile portion is separated from the flange portion in a first direction parallel to the thickness direction. Further, the relay portion protrudes in a second direction opposite to the first direction.
  • the intermediate portion located closer to the center of the sealing plate than the fragile portion is thicker, so that the fragile portion moves in the second direction opposite to the first direction away from the flange portion.
  • the protruding dimension can be reduced. Therefore, even if the relay portion and the central portion are thickened, it is possible to prevent the sealing plate from becoming thick.
  • the center portion located closer to the center of the sealing plate than the relay portion is thicker than the relay portion and protrudes in the same direction as the relay portion, the amount of protrusion can be suppressed similarly to the relay portion.
  • the first direction is the upper side of the sealing plate
  • the second direction is the lower side of the sealing plate
  • the lower surface of the relay portion has a protruding slope
  • the raised portion is the flange portion.
  • the fragile portion protrudes upward from the upper surface
  • the fragile portion is located above the flange portion
  • the slope of the relay portion is formed on the bottom surface of the relay portion
  • the fragile portion side of the relay portion is thicker on the central portion side than on the fragile portion side.
  • the protuberant portion protrudes upward from the flange portion
  • the fragile portion is positioned above the flange portion
  • the lower surface of the relay portion does not necessarily have a slope.
  • the raised portion may project downward from the flange portion
  • the fragile portion may be positioned below the flange portion
  • a slope may be formed on the top surface of the intermediate portion.
  • the lower surface of the relay portion is not limited to a slope.
  • the raised portion may protrude both above and below the flange portion. In that case, when viewed from the radial direction, the weakened portion may be located above or below the flange portion in the thickness direction of the flange portion.
  • the lower surface of the intermediate portion may be stepped.
  • the slope of the relay portion may overlap the flange portion when viewed from the radial direction. By extending the slope in this way, the thickness of the relay portion can be easily increased.
  • the upper surface of the relay portion may be a flat surface, and the upper surface of the weak portion, the upper surface of the raised portion, and the upper surface of the relay portion may be flush with each other.
  • the sealing plate of the present disclosure may be thickest in the central portion of the sealing plate.
  • a power storage device using the sealing plate of the present disclosure includes an electrode group including a first electrode and a second electrode, an exterior body that houses the electrode group, and an opening of the exterior body that is closed with an insulating gasket.
  • a sealing plate may be provided.
  • the sealing plate may be the sealing plate described above, the first electrode may be electrically connected to the sealing plate, and the second electrode may be electrically connected to the exterior body.
  • the exterior body includes a cylindrical portion that accommodates the electrode group therein, a bottom portion that closes one end of the cylindrical portion, and an opening provided at the other end of the cylindrical portion.
  • the tubular portion may have a groove portion in which the outer peripheral surface is annularly recessed so that the inner peripheral surface of the tubular portion protrudes in the radial direction of the sealing plate.
  • the gasket may be cylindrical and cover the upper and lower surfaces of the flange portion of the sealing plate and the outer peripheral surface connecting the upper and lower surfaces of the flange portion.
  • a sealing plate is provided on the inner peripheral surface of the groove via a cylindrical gasket, and the opening of the exterior body falls toward the center of the sealing plate and is crimped to abut on the upper surface of the flange via the gasket. You may have a part. With this configuration, the reliability of the sealing plate is increased, so that a power storage device with higher reliability can be obtained.
  • the raised portion of the sealing plate protrudes upward from the upper surface of the flange portion, and the gasket that covers the upper surface of the flange portion extends closer to the raised portion than the caulked portion.
  • an annular wall portion may be provided that abuts the outer surface of the ridge.
  • the upper end of the wall portion of the gasket may be positioned above the upper end of the sealing plate.
  • the crimped portion electrically connected to the second electrode and the sealing plate electrically connected to the first electrode can be separated by the wall portion. Therefore, it becomes easier to insulate the crimped portion and the sealing plate.
  • FIG. 1 is a perspective cross-sectional view showing a partially extracted power storage device 10 according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a front cross-sectional view showing a partially extracted power storage device 10. As shown in FIG.
  • hatching applied to the cut surface of the power storage device 10 is omitted in consideration of the visibility of the drawing.
  • most of the outline of the space behind the cut surface of power storage device 10 is omitted in consideration of the visibility of the drawing.
  • the power storage device 10 includes an electrode group 11 including a first electrode and a second electrode, an exterior body 12 that houses the electrode group 11, and an opening 12b of the exterior body 12.
  • FIG. 3 is a perspective sectional view showing a part of the sealing plate 13.
  • FIG. 4 is a front sectional view of the sealing plate 13 of FIG. 3.
  • FIG. 3 is a perspective sectional view showing a part of the sealing plate 13.
  • FIG. 4 is a front sectional view of the sealing plate 13 of FIG. 3.
  • the sealing plate 13 is electrically connected to the first electrode of the electrode group 11 (detailed configuration will be described later). Therefore, the sealing plate 13 is made of a conductive member. Materials constituting the sealing plate 13 are, for example, aluminum, copper, nickel, iron, titanium, or alloys of these metals.
  • the sealing plate 13 is formed by processing the metal plate, for example. Aluminum is used for the sealing plate 13 as an example.
  • the sealing plate 13 is, for example, a disc.
  • the sealing plate 13 includes an annular flange portion 13a provided on the outer peripheral edge, and an annular ridge that is closer to the center of the sealing plate 13 than the flange portion 13a and is thicker than the flange portion 13a.
  • the fragile portion 13c is separated from the flange portion 13a in the first direction in the thickness direction of the sealing plate 13 (or the height direction of the power storage device 10), and the relay portion 13d is in the second direction opposite to the first direction. protrudes to Here, in the sealing plate 13, the first direction is the top of the sealing plate 13, and the second direction is the bottom of the sealing plate 13 (the direction facing the electrode group 11). However, the first direction may be downward and the second direction may be upward.
  • the flange portion 13a is a flat, ring-shaped plate having an upper surface, a lower surface, and an outer peripheral surface connecting the upper surface and the lower surface.
  • the flange portion 13a is fixed to the exterior body 12 in a state sandwiched in the thickness direction via the gasket 14 by the groove portion 12d and the crimping portion 12c of the exterior body 12, which will be described later.
  • the distance between the groove portion 12d and the crimped portion 12c can be reduced, and the arrangement space of the sealing plate 13 of the power storage device 10 can be reduced.
  • the raised portion 13b is a portion of the sealing plate 13 that is thicker than the flange portion 13a.
  • the raised portion 13b enhances the rigidity of the sealing plate 13. As shown in FIG.
  • the raised portion 13b extends from the flange portion 13a, and the raised portion 13b protrudes upward from the flange portion 13a. With this configuration, the crimped portion 12c and part of the gasket 14 can be accommodated in the space partitioned by the flange portion 13a and the raised portion 13b. Therefore, dead space can be utilized as the power storage device 10 .
  • the fragile portion 13c is annular and is the thinnest portion of the sealing plate 13. Weak portion 13c is preferentially broken at sealing plate 13 when the pressure in power storage device 10 rises and exceeds a predetermined pressure. After the breakage, the gas accumulated in power storage device 10 is released from the broken portion. Fracture of fragile portion 13c can prevent the pressure in power storage device 10 from excessively increasing and bursting of power storage device 10 at a location other than fragile portion 13c.
  • the weakened portion 13c is adjacent to the raised portion 13b in the radial direction.
  • the fragile portion 13c is formed on the upper end side of the raised portion 13b. Therefore, the fragile portion 13c is separated upward from the flange portion 13a.
  • the relay portion 13d is a portion that connects the fragile portion 13c and a central portion 13e, which will be described later.
  • the relay portion 13d has different thicknesses in the radial direction. Specifically, it is thin on the fragile portion 13c side and thick on the central portion 13e side. With this configuration, it is easier to form the fragile portion 13c than, for example, a relay portion that becomes thinner as it approaches the central portion. In addition, since it is possible to avoid forming a separate thin region at a location apart from the fragile portion 13c, the reliability of the operation of the fragile portion 13c can be improved, and since the relay portion 13d can be thickened, the rigidity of the relay portion 13d can be increased. can.
  • a ring-shaped slope 13f is formed on the lower surface of the relay portion 13d so as to protrude downward in order to realize the above-described thickness magnitude relationship.
  • One end of the slope 13f in the radial direction is connected to the lower surface of the fragile portion 13c.
  • the other end of the slope 13f is connected to the upper end of the lower columnar portion of the central portion 13e.
  • the upper surface of the relay portion 13d is a flat surface parallel to the radial direction. With such a configuration, the relay portion 13d can be formed thick.
  • the slope 13f overlaps the flange portion 13a when viewed from the radial direction. Furthermore, a portion of the annular slope 13f extends downward from the flange portion 13a.
  • the central portion 13e is located at the center of the sealing plate 13 and is the thickest portion of the sealing plate 13, for example.
  • One end of the lead 15 is joined to the lower surface of the central portion 13e.
  • the upper surface of the central portion 13e may have a flat surface parallel to the radial direction, and may be joined with a power collecting member that electrically connects a plurality of power storage devices.
  • the central portion 13e is the thickest part of the sealing plate 13 on the assumption that it will be joined to the lead 15 by welding, or that the central portion 13e will be joined to the current collector plate by welding.
  • the portion 13e does not have to be the thickest part of the sealing plate 13 .
  • the central portion 13e may be thinner than the raised portion 13b.
  • the upper surfaces of the central portion 13e, the intermediate portion 13d, the fragile portion 13c, and the raised portion 13b are flush with each other. With this configuration, even if a bending moment is generated on the sealing plate 13 from the flange portion 13a or the like, the region is not flush with the sealing plate (specifically, the sealing plate has a recess as the upper surface thereof). In comparison, the upper surfaces pull each other and deformation due to the same moment can be suppressed.
  • the rigidity of the sealing plate 13 By increasing the rigidity of the sealing plate 13 in this way, even if the flange portion 13a is thin, the rigidity of the sealing plate 13 can be increased to a predetermined level or more. Further, since each region is flush with the protruding portion 13b in a state in which it protrudes upward, alignment with the upper end of the crimped portion 12c is facilitated.
  • FIG. 5A is a front cross-sectional view of a sealing plate 23 that is a modified example of the sealing plate 13.
  • FIG. 5B is a front cross-sectional view of another modification of the sealing plate 13.
  • FIG. 5A is a front cross-sectional view of a sealing plate 23 that is a modified example of the sealing plate 13.
  • FIG. 5B is a front cross-sectional view of another modification of the sealing plate 13.
  • the sealing plate 23 is directly connected to the central portion 13e with a constant slope without changing the inclination of the oblique surface 23f compared to the sealing plate 13.
  • Such a configuration makes it easier to increase the thickness of the relay portion 23d of the sealing plate 23, especially on the side of the central portion 23e. Therefore, the rigidity of the relay portion 23d can be further increased.
  • the sealing plate 33 is larger than the sealing plate 23 in the lower surface of the central portion 33e.
  • the slope 33f of the relay portion 33d of the sealing plate 33 is equal to the slope 33f of the relay portion 23d of the sealing plate 23.
  • the slope is steeper. Since the inclination becomes steep, the relay portion 33d becomes thicker than the relay portion 23d, and the rigidity of the relay portion 33d can be increased.
  • the electrode group 11 has, for example, a strip-shaped first electrode, a strip-shaped second electrode, and a strip-shaped separator interposed between the first and second electrodes.
  • the first electrode and the second electrode constitute an electrode group 11 by being wound with a separator interposed therebetween.
  • the first electrode is, for example, the positive electrode.
  • the positive electrode has, for example, a sheet-like collector foil and a composite layer formed on at least one surface of the collector foil.
  • the collector foil is made of a conductive material, such as aluminum, copper, nickel, iron, titanium, or alloys of these metals.
  • aluminum is used for the collector foil of the first electrode of the electrode group 11 .
  • the mixture layer contains a positive electrode active material, conductive particles, a binder, and the like. Examples of positive electrode active materials include lithium composite metal oxides.
  • the second electrode is, for example, a negative electrode.
  • the negative electrode has, for example, a sheet-like collector foil and a composite layer formed on at least one surface of the collector foil.
  • the collector foil is made of a conductive material, such as aluminum, copper, nickel, iron, titanium, or alloys of these metals.
  • copper is used for the collector foil of the second electrode of the electrode group 11 .
  • the mixture layer contains a negative electrode active material, conductive particles, a binder, and the like. Examples of negative electrode active materials include carbon materials and silicon compounds.
  • the separator An insulating material is used for the separator.
  • a microporous film made of polypropylene may be used.
  • the first electrode may be the negative electrode
  • the second electrode may be the positive electrode.
  • the exterior body 12 is electrically connected to the second electrode. Therefore, the exterior body 12 is composed of a conductive member. Examples of materials for the exterior body 12 include aluminum, copper, nickel, iron, titanium, and alloys of these metals. For example, iron is used as the material of the exterior body 12 .
  • the exterior body 12 includes, for example, a cylindrical cylindrical portion 12a, a bottom portion of the cylindrical portion 12a that closes one end of the power storage device 10 in the height direction, and an opening provided at the other end of the cylindrical portion 12a in the height direction. 12b.
  • the electrode group 11 is accommodated together with the electrolytic solution on the bottom side of the tubular portion 12a. At this time, the winding axis direction of electrode group 11 is parallel to the height direction of power storage device 10 .
  • the same insulating plate as the insulating plate 16 may be provided between the electrode group 11 and the bottom. In this case, the lead that electrically connects the second electrode and the exterior body 12 may bypass the insulating plate and be connected to the bottom.
  • a through hole may be formed in the insulating plate and the lead may extend through the through hole.
  • An annular groove portion 12d may be formed above the space in which the electrode group 11 of the cylindrical portion 12a is accommodated.
  • the groove portion 12d is a recess extending in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the tubular portion 12a, and radially protrudes from the corresponding portion of the inner peripheral surface of the tubular portion 12a.
  • a gasket 14 is placed on the inner peripheral surface of the groove portion 12d.
  • an insulating plate 16 may be interposed between the groove portion 12d and the electrode group 11 .
  • the insulating plate 16 may be made of insulating resin, rubber, or the like. Further, the insulating plate 16 may be formed with through-holes through which the leads 15 are inserted.
  • the opening 12b is a region located above the groove 12d in the tubular portion 12a.
  • a sealing plate 13 is fixed via a gasket 14 to the opening 12b.
  • a crimped portion 12c is provided at the tip of the opening 12b.
  • the crimped portion 12 c is formed by bending the tip portion of the opening so as to fall toward the center of the sealing plate 13 .
  • the crimped portion 12 c is bent to fall down, thereby pushing the upper and lower surfaces of the flange portion 13 a of the sealing plate 13 covered with the gasket 14 in the thickness direction of the sealing plate 13 .
  • the crimped portion 12c seals the opening 12b together with the sealing plate 13 and the gasket 14. As shown in FIG.
  • the crimped portion 12c since the crimped portion 12c is electrically connected to the second electrode, the crimped portion 12c may function as a connection point for the current collecting member.
  • the gasket 14 is, for example, an insulating elastic body.
  • the gasket 14 is cylindrical and may have a bottom portion with a through hole at the lower end in the thickness direction of the sealing plate 13 . This bottom portion is interposed between the lower surface of the flange portion 13a and the inner peripheral surface of the groove portion 12d and is compressed by the caulking portion 12c. Also, the raised portion 13b, the fragile portion 13c, the intermediate portion 13d, and the central portion 13e of the sealing plate 13 are exposed into the exterior body 12 through the through hole in the bottom portion of the gasket 14. As shown in FIG.
  • the upper end of the tubular portion of the gasket 14 is bent so as to fall down together with the crimped portion 12c. By bending, the upper end of the gasket is interposed between the upper surface of the flange portion 13a and the crimped portion 12c.
  • the gasket 14 may have a wall portion 14a extending in the thickness direction of the sealing plate 13 in a state of being laid down together with the crimped portion 12c at the tip portion of the upper end of the cylindrical portion. This wall facilitates electrical insulation between the crimped portion 12 c and the sealing plate 13 .
  • the wall portion 14a may be close to and in contact with the side surface of the raised portion 13b projecting upward from the flange portion 13a from the caulked portion 12c. With this configuration, the crimped portion 12c can extend radially inward of the battery. As a result, when the crimped portion 12c is used as the connection point, the area that can be connected to the current collecting member can be expanded.
  • the upper end of the wall portion 14a in contact with the side surface of the raised portion 13b may be higher than the upper end of the sealing plate 13 in the thickness direction.
  • the lead 15 electrically connects the first electrode of the electrode group 11 and the sealing plate.
  • Leads 15 are constructed of a conductive material. Materials for the leads 15 include, for example, aluminum, copper, nickel, iron, titanium, or alloys of these metals.
  • the lead 15 is ribbon-shaped, and one end of the lead 15 is connected to a portion of the first electrode where the composite material layer is not formed. The other end is joined to the bottom surface of the central portion 13 e of the sealing plate 13 .
  • FIG. 6A is a perspective cross-sectional view showing a modification of the power storage device 10.
  • FIG. 6B is a perspective cross-sectional view showing another modification of power storage device 10.
  • FIG. In FIGS. 6A and 6B hatching applied to the cut surface of power storage device 10 is omitted for ease of viewing.
  • a modified example of the power storage device 10 has a gasket 44 instead of the gasket 14 .
  • the wall portion 44a of the gasket 44 is in common with the wall portion 14a in that the wall portion 44a is in contact with the side surface of the raised portion 13b. However, a part of the wall portion 44a may be separated from the sealing plate 13 .
  • FIG. 6B another modification of the power storage device 10 has a gasket 54 instead of the gasket 14 .
  • a wall portion 54a at the tip of the gasket 54 is arranged to cover the tip of the caulked portion 12c. Thereby, the sealing plate 13 and the crimped portion 12c can be insulated more reliably.
  • the sealing plate of the present disclosure and the power storage device using the same have improved reliability as a sealing plate. Therefore, charging/discharging by a power storage device with higher performance and charging/discharging in a more severe environment are possible. Therefore, the sealing plate of the present disclosure and the power storage device using the same can be used in a wide range of fields such as power sources for electronic devices and drive power sources for driving bodies.

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Abstract

本開示の封口板は、外周縁に設けられた環状のフランジ部と、フランジ部より中心側に位置し、フランジ部より厚い環状の隆起部と、隆起部より中心側に位置し、封口板において最も薄い脆弱部と、脆弱部より中心側に位置し、環状の中継部と、中継部より中心側に位置し、封口板の中心部を含む中央部とを備え、封口板の厚さ方向において、第1方向に、脆弱部が、フランジ部から離れており、中継部は、厚さ方向において前記第1方向と反対方向である第2方向に突出している。

Description

封口板およびそれを用いた蓄電装置
 本開示は、封口板およびそれを用いた蓄電装置に関する。
 電子機器の動作や、自動車などの移動体の駆動の電源として蓄電装置が幅広く用いられている。この蓄電装置の一例として、円筒形電池が挙げられる。この円筒形電池は、弁体を含む封口体を有する。この弁体は、外装缶の開口において、ガスケットを介した状態で、外装缶の開口を封止している。なお、このような封口体を開示した先行文献として、下記特許文献1が挙げられる。
特許第6662377号公報
上記弁体は、アルミニウムなどの金属材を加工して構成されているため、外部や内部からの応力に対して一定以上の信頼性を有する。一方で蓄電装置内の容積のさらなる向上や、蓄電装置のさらなる小型化を目指すために、弁体などの封口板は更に薄くなることを求められている。しかしながら、封口板が薄くなると、上記応力への耐性が低下し易く、封口板の信頼性が低下し易い。そこで本開示では、信頼性に優れた封口板およびそれを用いた蓄電装置を提供することを目的とする。
 本開示の一様態である、封口板は、外周縁に設けられた環状のフランジ部と、フランジ部より中心側に位置し、フランジ部より厚い環状の隆起部と、隆起部より中心側に位置し、封口板において最も薄い脆弱部と、脆弱部より中心側に位置する環状の中継部と、中継部より中心側に位置し、封口板の中心部を含む中央部とを備え、封口板の径方向から見て、封口板の厚さ方向において、この厚さ方向と平行な第1方向に、脆弱部が、フランジ部と離れており、中継部は第1方向と反対方向にある第2方向に突出している。
 本開示により、蓄電装置に用いられる封口板の信頼性を高めることが可能である。
本開示の実施形態における蓄電装置の一例を部分的に抜粋して示した斜視断面図である。 図1の蓄電装置を部分的に抜粋して示した正面断面図である。 本開示の実施形態における封口板の一例を部分的に抜粋して示した斜視断面図である。 図3の封口板の正面断面図である。 本開示の実施形態における封口板の変形例を示した正面断面図である。 本開示の実施形態における封口板の別の変形例を示した正面断面図である。 本開示の実施形態における蓄電装置の変形例を部分的に抜粋して示した斜視断面図である。 本開示の実施形態における蓄電装置の別の変形例を部分的に抜粋して示した斜視断面図である。
以下、本開示を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、本開示を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも本開示の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、本明細書または請求項中に「第1」、「第2」等の用語が用いられる場合には、特に言及がない限りこの用語はいかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
 本開示の封口板は、外周縁に設けられた環状のフランジ部と、フランジ部より中心側に位置し、フランジ部より厚い環状の隆起部と、隆起部より中心側に位置し、封口板において最も薄い脆弱部と、脆弱部より中心側に位置する環状の中継部と、中継部より中心側に位置し、封口板の中心部を含む中央部とを備える。そして封口板の厚さ方向において、この厚さ方向と平行な第1方向に脆弱部がフランジ部から離れている。さらに中継部は、第1方向と反対方向である第2方向に突出している。この構成により、本開示の封口板は、脆弱部より封口板の中央側に位置する中継部が厚くなることにより、脆弱部がフランジ部から離れた第1方向と反対方向である第2方向へ突出する際に、その突出寸法を小さくすることができる。そのため、中継部と中央部を厚くしても、封口板として厚くなることを抑制することができる。中継部より封口板の中心側に位置する中央部が中継部より厚く構成され、中継部と同じ方向に突出する場合に、中継部と同様に突出量を抑制し得る。なお、「封口板の厚さ方向において、この厚さ方向と平行な第1方向に脆弱部がフランジ部から離れている。」とは、言い換えれば、封口板(又は蓄電装置)の径方向から見て分欄時部と脆弱部とが重なっていないことと同義である。
 また、本開示の封口板では、第1方向が封口板の上方であり、第2方向が封口板の下方であり、中継部の下面が突出した斜面を有し、隆起部は、フランジ部の上面から上方に突出し、脆弱部は、フランジ部より上に位置し、中継部の斜面は、中継部の下面に形成されており、前記中継部は、脆弱部側より中央部側の方が厚くてもよい。この構成により、隆起部が下方に突出するとともに脆弱部が封口板の下方に位置する封口板と比べて、蓄電装置の外装体内の容積を減少させることを抑制しながら、封口板を厚くすることができる。なお、本開示の封口板は、必ずしも隆起部がフランジ部から上方に突出し、脆弱部がフランジ部より上に位置し、中継部の下面に斜面が形成されていなくてもよい。例えば、隆起部がフランジ部から下方に突出し、脆弱部がフランジ部より下に位置し、中継部の上面に斜面が形成されていてもよい。なお、中継部の下面は、斜面に限定されない。また、隆起部はフランジ部の上方および下方両方に突出していてもよい。その場合、径方向から見て、脆弱部はフランジ部の厚さ方向において、フランジ部の上方、下方のどちらに離れていてもより。中継部の下面は、階段状であってもよい。
 また、本開示の封口板では、径方向から見て、中継部の斜面はフランジ部と重なっていてもよい。このように斜面を延ばすことにより、中継部を容易に厚くできる。
 また、本開示の封口板では、中継部の上面が平坦面であり、脆弱部の上面と前記隆起部の上面と前記中継部の上面は面一であってもよい。この構成により、本開示の封口板は、中継部が封口板の上面が窪むように環状の斜面が形成された封口板と比べて、蓄電装置内の圧力によって封口板が下面から上面に向かって押された場合の剛性が高まる。
 また、本開示の封口板は、封口板において中央部が最も厚くてもよい。この構成により中央部の下面と電極群の電極を集電するリードと接合したとき、この中央部の上面で集電部材とを接合する場合に、集電部材と中央部とを接合する際により高い信頼性を得ることができる。
 また、本開示の封口板を用いた蓄電装置は、第1電極と第2電極を含む電極群と、電極群を収容する外装体と、外装体の開口部を絶縁性のガスケットを介して塞ぐ封口板とを備えてもよい。そして、封口板は、上記の封口板であり、第1電極は、封口板と電気的に接続し、第2電極は、外装体と電気的に接続していてもよい。この構成により、封口板の信頼性が高まることにより、信頼性がより高い蓄電装置を得ることができる。
 また、本開示の封口板を用いた蓄電装置では、外装体は、内部に電極群を収容する筒部と、筒部の一端を塞ぐ底部と、筒部の他端に設けられた開口部とを有していてもよい。筒部は、筒部の内周面が封口板の径方向に突出するように外周面が環状に窪んだ溝部を有していてもよい。そして、ガスケットは、筒状であるとともに、封口板のフランジ部の上面、下面、およびフランジ部の上面と下面とを繋ぐ外周面を覆っていてもよい。そして、封口板が筒状のガスケットを介して溝部の内周面上に設けられ、外装体の開口部は、封口板の中心に向かって倒れてガスケットを介してフランジ部の上面と当接するかしめ部を有していてもよい。この構成により、封口板の信頼性が高まることにより、信頼性がより高い蓄電装置を得ることができる。
 また、本開示の封口板を用いた蓄電装置では、封口板の隆起部は、フランジ部の上面から上に向かって突出し、フランジ部の上面を覆うガスケットは、かしめ部より隆起部の近くまで延びるとともに、隆起部の外側面と当接する環状の壁部を備えていてもよい。この構成により、壁部がかしめ部の先端近傍に位置して隆起部から離れている構成と比べて、壁部と隆起部との間に液だまりが形成されることを抑制できる。そのため、液だまりの液を介してケースと封口板とが短絡することを抑制できる。この効果は壁部の上端がかしめ部の上端より高い位置にある場合に特に有効である。
 また、本開示の封口板を用いた蓄電装置では、ガスケットの壁部の上端は、封口板の上端よりも上に位置していてもよい。この構成により、第2電極と電気的に接続したかしめ部と第1電極と電気的に接続した封口板を壁部により隔てることができる。そのため、かしめ部と封口板とを絶縁し易くなる。
(実施の形態)
 以下に図面を用いながら、本開示の実施の形態における封口板およびそれを用いた蓄電装置を説明する。なお、以下の実施の形態では、蓄電装置の一例としてリチウムイオン二次電池のような非水二次電池の構成に基づいて説明を行う。しかしながら本開示の蓄電装置は、上記電池に限定されない。本開示の蓄電装置は、アルカリ蓄電池や、キャパシタなどであってもよい。
 図1は、本開示の実施形態における蓄電装置10を部分的に抜粋して示した斜視断面図である。図2は蓄電装置10を部分的に抜粋して示した正面断面図である。なお図1では図の見やすさを考慮して、蓄電装置10の切断面に付与するハッチングが省略されている。また、図2では、図の見やすさを考慮して、蓄電装置10の切断面より奥の空間の外形線の大半が省略されている。
 図1、図2のように、蓄電装置10は、第1の電極と第2の電極を含む電極群11と、電極群11を収容する外装体12と、外装体12の開口部12bを、ガスケット14を介して封止する封口板13と、封口板13と第1の電極とを電気的に接続するリード15と、電極群11と封口板13との間に設けられた絶縁板16とを有する。
 図3は、封口板13を部分的に抜粋して示した斜視断面図である。図4は、図3の封口板13の正面断面図である。
 封口板13は電極群11(詳細な構成は後述する)の第1電極と電気的に接続する。そのため、封口板13は導電部材から構成される。封口板13を構成する材料として例えばアルミニウム、銅、ニッケル、鉄、チタン又はこれらの金属の合金である。封口板13は例えば上記金属板を加工して成型される。封口板13には一例としてアルミニウムを用いる。封口板13は例えば円板である。
 図3、図4のように、この封口板13は、外周縁に設けられた環状のフランジ部13aと、このフランジ部13aより封口板13の中心側にあってフランジ部13aより厚い環状の隆起部13bと、隆起部13bより上記中心側にある封口板13の中で最も薄い環状の脆弱部13cと、脆弱部13cより上記中心側にある中継部13dと、中継部13dより上記中心側にあり上記中心を含む中央部13eを有する。脆弱部13cは、フランジ部13aより封口板13の厚さ方向(又は蓄電装置10の高さ方向)において、第1方向に離れ、中継部13dは、第1方向と反対方向である第2方向に突出している。ここで封口板13では、第1方向が封口板13の上方であり、第2方向が封口板13の下方(電極群11と向かい合う方向)とする。しかし、第1方向が下方、第2方向が上方であってもよい。
 フランジ部13aは、上面と下面、および上面と下面を繋ぐ外周面とを有する平板のリング状である。フランジ部13aは、後述する外装体12の溝部12dとかしめ部12cによりガスケット14を介して上記厚さ方向に挟まれた状態で外装体12へ固定される。フランジ部13aを薄くすることにより、溝部12dとかしめ部12cの間の距離を小さくでき、蓄電装置10の封口板13の配置スペースを小さくすることが可能である。
 隆起部13bは、封口板13において、フランジ部13aより厚い部分である。隆起部13bは封口板13の剛性を高めている。隆起部13bはフランジ部13aから延びるとともに、隆起部13bはフランジ部13aから上方に突出するように隆起している。この構成により、フランジ部13aと隆起部13bとで仕切られた空間にかしめ部12cやガスケット14の一部を収容することができる。そのため蓄電装置10としてデッドスペースを活用ができる。
 脆弱部13cは、環状であり、封口板13において最も薄い部分である。脆弱部13cは、蓄電装置10内の圧力が上昇し、所定の圧力を超えたときに封口板13において優先的に破断する。そして、破断後に破断した箇所から蓄電装置10内に溜まっていたガスを放出する。脆弱部13cが破断することにより、蓄電装置10内の圧力が上昇し過ぎて、蓄電装置10において脆弱部13c以外の場所から破裂することを抑制することができる。脆弱部13cは径方向において隆起部13bに隣接している。
 脆弱部13cは、隆起部13bの上端側に形成されている。そのため、脆弱部13cは、フランジ部13aから上方に離れている。
 中継部13dは、脆弱部13cと後述する中央部13eとを繋ぐ部分である。中継部13dは、径方向において厚さが異なる。具体的には、脆弱部13c側が薄く、中央部13e側が厚い。この構成により、例えば中央部に近づくにつれて薄くなる中継部と比べて、脆弱部13cの形成が容易である。また、脆弱部13cから離れた箇所に別途薄い領域を形成することを回避できるため、脆弱部13cの作動の信頼性を高めるとともに、中継部13dを厚くできるため中継部13dの剛性を高めることができる。
 中継部13dの下面には、上記の厚さの大小関係を実現するために、下方に突出するように、環状の斜面13fが形成されている。この斜面13fの径方向の一端は、脆弱部13cの下面と接続している。斜面13fの他端は中央部13eの下側の柱状部分の上端と接続している。また、中継部13dの上面は径方向に平行な平坦な面である。このような構成で中継部13dは厚く形成することができる。斜面13fは、径方向から見てフランジ部13aと重なっている。さらに環状の斜面13fの一部は、フランジ部13aより下方に延びている。
 中央部13eは、例えば封口板13の中心に位置して封口板13において最も厚い部分である。中央部13eの下面はリード15の一端が接合される。また、中央部13eの上面は径方向と平行な平坦な面を有し、複数の蓄電装置を電気的に接続する集電部材が接合されていてもよい。なお、中央部13eはリード15と溶接によって接合することや、中央部13eで集電板と溶接により接合されることを想定して封口板13において最も厚いが、上記接合を考慮しなければ中央部13eは封口板13において最も厚くなくてもよい。例えば隆起部13bより中央部13eがより薄くてもよい。
 また、中央部13e、中継部13d、脆弱部13c、隆起部13bの各上面は互いに面一である。この構成により、封口板13に対して、フランジ部13aなどから曲げのモーメントが発生しても、上記領域が面一ではない(具体的には、封口板の上面として窪みをもつ)封口板と比べて、各上面が互いに引っ張り合って同モーメントによる変形を抑制できる。
 このように封口板13の剛性を高めることにより、フランジ部13aが薄くても封口板13として所定以上の剛性を高めることができる。また、隆起部13bが上方に隆起した状態で上記各領域が面一であることにより、かしめ部12cの上端との位置合わせが容易になる。
 図5Aは、封口板13の変形例である封口板23の正面断面図である。図5Bは、封口板13の別の変形例である正面断面図である。
 図5Aのように、封口板23は、封口板13と比べて、斜面23fが傾きで変わらず、一定の傾きのまま直接中央部13eに接続している。このような構成により、封口板23の中継部23dは、特に中央部23e側をさらに厚くしやすくなる。そのため、中継部23dはさらに剛性を高めることができる。
 図5Bのように、封口板33は、中央部33eの下面が封口板23より大きい。この構成により、封口板23と封口板33の外径が等しく、中央部23e、33eの厚みが等しい場合、封口板33の中継部33dの斜面33fは、封口板23の中継部23dの斜面33fより傾きが急になっている。傾きが急になることにより、中継部33dが中継部23dより厚くなり、中継部33dの剛性を高めることができる。
再び、図1、2を用いて蓄電装置10の構成を説明する。
 電極群11は、例えば帯状の第1電極と帯状の第2電極と、これら第1、第2電極の間に介在する帯状のセパレータとを有する。第1電極と第2電極はセパレータを介した状態で巻回されて電極群11を構成する。
 第1電極は例えば正極である。正極は例えば、シート状の集電箔と、この集電箔の少なくとも1面に形成された合材層とを有する。集電箔は導電材料から構成され、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、チタン又はこれらの金属の合金である。電極群11の第1電極の集電箔には一例として、アルミニウムを用いる。合材層は、正極活物質、導電粒子、バインダなどを含んでいる。正極活物質には、リチウム複合金属酸化物などがあげられる。
 第2電極は例えば負極である。負極は例えば、シート状の集電箔と、この集電箔の少なくとも1面に形成された合材層とを有する。集電箔は導電材料から構成され、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、チタン又はこれらの金属の合金である。電極群11の第2電極の集電箔には一例として、銅を用いる。合材層には、負極活物質、導電粒子、バインダなどが含まれている。負極活物質には、例えば炭素材料やケイ素化合物などがあげられる。
 セパレータには、絶縁材料が用いられる。例えばポリプロピレンからなる微多孔膜などが挙げられる。なお、本開示の蓄電装置は、第1電極が負極であり、第2電極が正極であってもよい。
 外装体12は、第2電極と電気的に接続する。そのため、外装体12は、導電部材から構成される。外装体12の材料としては、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、チタン又はこれらの金属の合金である。外装体12の材料として、例えば鉄を用いる。
 外装体12は、例えば円筒状の筒部12aと、筒部12aにおいて、蓄電装置10の高さ方向の一端を塞ぐ底部と、筒部12aの上記高さ方向の他端に設けられた開口部12bとを有する。
 筒部12aの底部側には、電極群11が電解液とともに収容されている。このとき電極群11の巻回軸方向は蓄電装置10の高さ方向と平行である。電極群11と底部との間には、絶縁板16を同じ絶縁板を設けてもよい。この場合、第2電極と外装体12とを電気的に繋ぐリードは絶縁板を迂回して底部と接続してもよい。あるいは絶縁板に貫通孔を形成し、この貫通孔をリードが貫通して延びてもよい。筒部12aの電極群11が収容されたスペースの上に環状の溝部12dを形成してもよい。この溝部12dは、筒部12aの外周面において周方向に延びる窪みであるとともに、筒部12aの内周面の対応する箇所を径方向に突出させる。この溝部12dの内周面上にガスケット14を載置される。また、溝部12dと電極群11の間に絶縁板16が介在してもよい。絶縁板16は絶縁性の樹脂やゴムなどから構成されていてもよい。また絶縁板16にはリード15が挿通される貫通孔が形成されていてもよい。
 開口部12bは筒部12aにおいて溝部12dより上方に位置する領域である。開口部12bには封口板13がガスケット14を介して固定されている。
 開口部12bの先端部分は、かしめ部12cが設けられている。かしめ部12cは、開口部の先端部分を封口板13の中心に向かって倒れるように曲げて形成される。かしめ部12cは倒れるよう曲げられることにより、ガスケット14に覆われた封口板13のフランジ部13aの上面および下面を封口板13の厚さ方向において押す。かしめ部12cは封口板13やガスケット14とともに開口部12bを封止する。さらにかしめ部12cは第2電極と電気的に接続しているため、かしめ部12cは集電部材の接続ポイントとして機能することがある。
 ガスケット14は例えば絶縁性の弾性体である。ガスケット14は筒状であり、封口板13の厚さ方向の下端に貫通孔を有した底部を有していてもよい。この底部がフランジ部13aの下面と溝部12dの内周面との間に介在するとともにかしめ部12cにより圧縮される。またガスケット14の底部の貫通孔から封口板13の隆起部13b、脆弱部13c、中継部13d、中央部13eが外装体12内へ露出する。
 ガスケット14の筒状部分の上端は、かしめ部12cとともに倒れるように曲げられる。曲げられることにより、ガスケットの上端は、フランジ部13aの上面とかしめ部12cとの間に介在する。
 ガスケット14は筒状部分の上端の先端部分に、かしめ部12cとともに倒された状態で封口板13の厚さ方向に延びる壁部14aを有していてもよい。この壁部により、かしめ部12cと封口板13とを電気的に絶縁し易くなる。この壁部14aは、かしめ部12cよりフランジ部13aより上方に突出した隆起部13bの側面に近接するとともに、この側面に当接していてもよい。この構成により、かしめ部12cを径方向において電池の内方に延ばすことができる。これにより、かしめ部12cを上記接続ポイントとして用いる場合に、集電部材との接続可能な領域を広げることができる。また、隆起部13bの側面と当接した壁部14aの上端は、上記厚さ方向において封口板13の上端より高くてもよい。この構成により、かしめ部12cと封口板13と壁部14aで仕切られて、封口板13とかしめ部12cとをより容易に絶縁できる。
 リード15は、電極群11の第1電極と封口板とを電気的に接続する。リード15は導電材料から構成される。リード15の材料として、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、チタン又はこれらの金属の合金が挙げられる。リード15はリボン状であり、その一端が第1電極の合材層形成されていない部分に接続する。そして他端は封口板13の中央部13eの下面に接合される。
 図6Aは、蓄電装置10の変形例を示した斜視断面図である。図6Bは、蓄電装置10の他の変形例を示した斜視断面図である。図6A、図6Bでは、図の見やすさを考慮して、蓄電装置10の切断面に付与するハッチングが省略されている。
 図6Aのように、蓄電装置10の変形例ではガスケット14の代わりにガスケット44を有する。ガスケット44の壁部44aが隆起部13bの側面に当接している点で壁部14aと共通している。しかし、壁部44aは一部が封口板13から離れていてもよい。
 図6Bのように、蓄電装置10の他の変形例では、ガスケット14の代わりにガスケット54を有する。ガスケット54の先端にある壁部54aはかしめ部12cの先端を覆うように配置されている。これにより封口板13とかしめ部12cとをより確実に絶縁できる。
 本開示の封口板およびそれを用いた蓄電装置は、封口板として信頼性が向上する。そのため、より高性能な蓄電装置による充放電や、より過酷な環境下での充放電が可能となる。そのため、本開示の封口板およびそれを用いた蓄電装置は、電子機器の電源や、駆動体の駆動電源など幅広い分野で用いることができる。
 10  蓄電装置
 11  電極群
  12  外装体
12a  筒部
  12b  開口部
  12c  かしめ部
  12d  溝部
 13、23、33  封口板
 13a フランジ部
 13b 隆起部
 13c 脆弱部
 13d、23d、33d 中継部
 13e、23e、33e 中央部
 13f、23f、33f 斜面
 14、44、54  ガスケット
 14a、44a、54a 壁部
 15  リード
 16  絶縁板

Claims (9)

  1. 蓄電装置に用いられる封口板であって、
    前記封口板は、
    外周縁に設けられた環状のフランジ部と、
    前記フランジ部より中心側に位置し、前記フランジ部より厚い環状の隆起部と、
    前記隆起部より中心側に位置し、前記封口板において最も薄い脆弱部と、
    前記脆弱部より中心側に位置する、環状の中継部と、
    前記中継部より中心側に位置し、前記封口板の中心を含む中央部とを備え、
    前記封口板の厚さ方向において、前記厚さ方向と平行な第1方向に、前記脆弱部が、前記フランジ部から離れており、
    前記中継部は、前記厚さ方向において前記第1方向と反対方向である第2方向に突出した、
    封口板。
  2. 前記第1方向が封口板の上方であり、前記第2方向が封口板の下方であり、
    前記中継部の下面が突出した斜面を有し、
    前記隆起部は、前記フランジ部の上面から上方に突出し、
    前記脆弱部は、前記フランジ部より上に位置し、
    前記中継部の斜面は、前記中継部の下面に形成され、
    前記中継部は、脆弱部側より中央部側の方が厚い、
    請求項1に記載の封口板。
  3. 前記径方向から見て、前記中継部の前記斜面はフランジ部と重なる、
    請求項2に記載の封口板。
  4. 前記中継部の上面が平坦面であり、
    前記脆弱部の上面と前記隆起部の上面と前記中継部の上面は面一である、
    請求項2に記載の封口板。
  5. 前記封口板において、前記中央部が最も厚い、
    請求項1~4のうちいずれか1項に記載の封口板。
  6. 第1電極と第2電極を含む電極群と、
    前記電極群を収容する外装体と
    前記外装体の開口部を絶縁性のガスケットを介して塞ぐ封口板とを備え、
    前記封口板は、請求項1~5のうちいずれか1項に記載の封口板であり、
    前記第1電極は、前記封口板と電気的に接続し、
    前記第2電極は、前記外装体と電気的に接続する、
    蓄電装置。
  7. 前記外装体は、内部に前記電極群を収容する筒部と、前記筒部の一端を塞ぐ底部と、前記筒部の他端に設けられた前記開口部とを有し、
    前記筒部は、前記筒部の内周面が前記径方向に突出するように外周面が環状に窪んだ溝部を有し、
    前記ガスケットは、筒状であるとともに、前記封口板の前記フランジ部の上面、下面、および前記フランジ部の上面と下面とを繋ぐ外周面を覆い、
    前記封口板が筒状のガスケットを介して前記溝部の内周面上に設けられ、
    前記外装体の前記開口部は、前記中心に向かって倒れて前記ガスケットを介して前記フランジ部の上面と当接するかしめ部を有する、
    請求項6に記載の蓄電装置。
  8. 前記封口板の前記隆起部は、前記フランジ部の上面から上に向かって突出し、
    前記フランジ部の上面を覆う前記ガスケットは、前記かしめ部より前記隆起部の近くまで延びるとともに、前記隆起部の外側面と当接する環状の壁部を備える、
    請求項7に記載の蓄電装置。
  9. 前記壁部の上端は、前記封口板の上端よりも上に位置する、
    請求項8に記載の蓄電装置。
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