JP2004253295A - 蓄電素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】キャップと極柱との間のシール性能をより向上させ、これらの間で起こる短絡を防止できる蓄電素子を提供すること。
【解決手段】蓄電素子１０１は、その一部がナット１４３とキャップ１０５との間に位置してナット１４３とキャップ１０５との間を絶縁する第１絶縁部材１５１と、その一部がキャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間に位置する絶縁性シール部材１６１であって、第１絶縁部材１５１と極柱１３１の円盤状部１３７とにより圧縮されると共にキャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７とにより圧縮されて、キャップ１０５と極柱１３１との隙間を絶縁しつつシールする絶縁性シール部材１６１とを備える。
【選択図】 図３
【解決手段】蓄電素子１０１は、その一部がナット１４３とキャップ１０５との間に位置してナット１４３とキャップ１０５との間を絶縁する第１絶縁部材１５１と、その一部がキャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間に位置する絶縁性シール部材１６１であって、第１絶縁部材１５１と極柱１３１の円盤状部１３７とにより圧縮されると共にキャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７とにより圧縮されて、キャップ１０５と極柱１３１との隙間を絶縁しつつシールする絶縁性シール部材１６１とを備える。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池、キャパシタなどの蓄電素子に関し、特に、ケースの端面を構成するキャップと外部端子をなす極柱との隙間がシールされた蓄電素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エネルギー密度が高いことを理由に利用されるニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池などの電池や、電気二重層の原理を利用したキャパシタなどの蓄電素子が知られている。このような蓄電素子において、ケースの端面を構成するキャップと外部端子をなす極柱との隙間がシールされた蓄電素子がある。例えば、特許文献１に開示された二次電池９０１が挙げられる（図７参照）。この二次電池９０１は、キャップ９０３を貫通する極柱９０５の先端部に配したナット９０７と、極柱９０５の円板状部分とにより、ナット９０７に接するセラミックワッシャ９０９と、極柱９０５の円板状部分に接するセラミック付き当て９１１とを介して、キャップ９０３を挟み付けることで、キャップ９０３と極柱９０５との絶縁性を確保している。また、この二次電池９０１では、ナット９０７を締め付けることにより極柱９０５をキャップ９０３に固定するときに、極柱９０５の中心軸を電池の長手方向の中心軸に保持させるため、セラミックワッシャ９０９とセラミック付き当て９１１との間で、かつ、キャップ９０３の内側と極柱９０５の外側との間に、断面形状が長方形のリング９１３を配置している。さらに、この二次電池９０１では、キャップ９０３と極柱９０５の円板状部分との間にシール９１５を入れて内部の電解液が漏れないように密閉している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−９２２４１
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような二次電池９０１では、セラミックワッシャ９０９とキャップ９０３との間（図中に矢印Ａで示す部分）や、ナット９０７とセラミックワッシャ９０９との間（図中に矢印Ｂで部分）から、水分が内部に侵入し、キャップ９０３と極柱９０５との間で短絡を起こす恐れがある。即ち、セラミックワッシャ９０９とキャップ９０３との間から侵入した水分が、さらにキャップ９０３とリング９１３の間にも侵入し、さらにキャップ９０３とセラミック付き当て９１１との間にも侵入して、セラミック付き当て９１１とシール９１５との間であって、キャップ９０３と極柱９０５の円板状部分との間（図中に矢印Ｃで示す部分）に溜まる。また、ナット９０７とセラミックワッシャ９０９との間から侵入した水分が、さらに極柱９０５の棒状部分とリング９１３の間に侵入し、さらにセラミック付き当て９１１と極柱９０５の円板状部分との間にも侵入して、同様に、セラミック付き当て９１１とシール９１５との間であって、キャップ９０３と極柱９０５の円板状部分との間（図中に矢印Ｃで示す部分）に溜まる。その結果、キャップ９０３と極柱９０５との間で短絡を起こす。
【０００５】
キャップ９０３と極柱９０５の棒状部部分との間にリング９１３が存在するにも拘わらず、キャップ９０３とリング９１３との間に水分が侵入したり、極柱９０５の棒状部分とリング９１３との間に水分が侵入するのは、次の理由によるものと考えられる。即ち、リング９１３は、セラミックワッシャ９０９とセラミック付き当て９１１とにより垂直方向（極柱９０５の軸方向）に挟み付けられているので、セラミックワッシャ９０９とリング９１３の間、及び、リング９１３とセラミック付き当て９１１との間は、十分なシール性能が確保されている。しかし、リング９１３は、水平方向には挟み付けられていないので、キャップ９０３とリング９１３との間や極柱９０５の棒状部分とリング９１３との間は、シール性能が十分でないことから、これらの間に水分が侵入するものと考えられる。
【０００６】
また、セラミック付き当て９１１とシール９１５との間であって、キャップ９０３と極柱９０５の円板状部分との間（図中に矢印Ｃで示す部分）に水分が溜まり、キャップ９０３と極柱９０５との間で短絡を起こすことも、同様に考えることができる。即ち、シール９１５は、キャップ９０３と極柱９０５の円板状部分とにより垂直方向に挟み付けられているので、キャップ９０３とシール９１５との間、及び、シール９１５と極柱９０５の円板状部分との間は、十分なシール性能が確保されている。しかし、シール９１５は、水平方向には挟み付けられていないので、セラミック付き当て９１１とシール９１５の間（図中に矢印Ｃで示す部分）は、シール性能が十分でないことから、ここに水分が侵入するものと考えられる。
【０００７】
本発明はかかる現状に鑑みてなされたものであって、キャップと極柱との間のシール性能をより向上させ、これらの間で起こる短絡を防止できる蓄電素子を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
その解決手段は、ケースの端面を構成し、開口を有する平板状のキャップと、棒状に延び先端側に雄ねじ部が形成された棒状部であって、上記キャップの開口に挿通され、先端が上記ケース外に位置し基端が上記ケース内に位置する棒状部、及び、この棒状部の基端側に位置し円盤状をなす円盤状部であって、上記ケース内に位置する円盤状部、を有する極柱と、上記極柱の棒状部の雄ねじ部に螺合され、上記ケース外に位置するナットと、を備え、上記ナットと上記極柱の円盤状部との間に上記キャップを挟んだ状態でシールされた蓄電素子であって、少なくともその一部が上記ナットと上記キャップとの間に位置して上記ナットと上記キャップとの間を絶縁する第１絶縁部材と、少なくともその一部が上記キャップと上記極柱の円盤状部との間に位置する絶縁性シール部材であって、上記第１絶縁部材と上記極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮されると共に上記キャップと上記極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮されて、上記キャップと上記極柱との隙間を絶縁しつつシールする絶縁性シール部材と、を備えることを特徴とする蓄電素子である。
【０００９】
本発明の蓄電素子は、少なくともその一部がナットとキャップとの間に位置してナットとキャップとの間を絶縁する第１絶縁部材を備える。このような第１絶縁部材を備えることによって、ナットとキャップとの間が絶縁されるため、ナットを締め付けても、ナットとキャップが直接接触して短絡することを防止できる。また、この蓄電素子は、少なくともその一部がキャップと極柱の円盤状部との間に位置する絶縁性シール部材を備える。この絶縁性シール部材は、第１絶縁部材と極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮されると共にキャップと極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮されて、キャップと極柱との隙間を絶縁しつつシールするものである。このような絶縁性シール部材を備えることによって、第１絶縁部材とキャップとの間から水分が侵入したとしても、絶縁性シール部材が第１絶縁部材と極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮されているため（シールされているため）、この水分が第１絶縁部材と絶縁性シール部材との間を通って極柱の棒状部にまで達するのを防止できる。また、絶縁性シール部材がキャップと極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮されているため（シールされているため）、第１絶縁部材とキャップとの間から侵入した水分がキャップと絶縁性シール部材との間を通って極柱の円盤状部にまで達するのも防止できる。従って、第１絶縁部材とキャップとの間から水分が侵入しても、キャップと極柱との間で短絡を起こすことがない。また、絶縁性シール部材がキャップと極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮されているため（シールされているため）、キャップと絶縁性シール部材との間を通って、水分がさらに内部（電解液に満たされた部分）にまで侵入したり、逆に、内部の電解液が外部に漏れるのを防止できる。一方、ナットと第１絶縁部材との間から水分が侵入したとしても、絶縁性シール部材が第１絶縁部材と極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮されているため（シールされているため）、この水分が第１絶縁部材と絶縁性シール部材との間を通ってキャップにまで達するのを防止できる。また、ナットと第１絶縁部材との間から侵入した水分が絶縁性シール部材と極柱の円盤状部との間を通ってさらに内部に侵入するのも防止できる。従って、ナットと第１絶縁部材との間から水分が侵入しても、キャップと極柱との間で短絡を起こすことがない。また、絶縁性シール部材がキャップと極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮されているため（シールされているため）、絶縁性シール部材と極柱の円盤状部との間を通って、水分がさらに内部（電解液に満たされた部分）にまで侵入したり、逆に、内部の電解液が外部に漏れるのを防止できる。
このように、本発明の蓄電素子は、極柱とキャップの間のシール性能をより向上させることができ、キャップと極柱との間で起こる短絡を防止することができる。
【００１０】
さらに、上記の蓄電素子であって、少なくともその一部が上記キャップと上記極柱の円盤状部との間に位置して上記キャップと上記極柱の円盤状部との間を絶縁すると共に、上記キャップと上記極柱の円盤状部とにそれぞれ当接して、上記キャップと上記極柱の円盤状部との隙間の高さを規定する第２絶縁部材を備えることを特徴とする蓄電素子とすると良い。
【００１１】
本発明によれば、蓄電素子は、少なくともその一部がキャップと極柱の円盤状部との間に位置してキャップと極柱の円盤状部との間を絶縁すると共に、キャップと極柱の円盤状部にそれぞれ当接して、キャップと極柱の円盤状部との隙間の高さを規定する第２絶縁部材を備える。このような第２絶縁部材を備えることによって、キャップと極柱の円盤状部との間が絶縁されるため、ナットを締め付けても、キャップと極柱の円盤状部とが直接接触して短絡することを防止できる。
加えて、この第２絶縁部材は、キャップと極柱の円盤状部とにそれぞれ当接して、キャップと極柱の円盤状部との隙間の高さを規定するため、ナットの締め圧力によって、キャップと極柱の円盤状部との間で絶縁性シール部材が大きく弾性変形するのを防止し、圧縮された絶縁性シール部材の反発力により生じるシール性能を十分に確保できる。従って、キャップと極柱の円盤状部との間のシールを確実に行うことができる。
【００１２】
さらに、上記のいずれかに記載の蓄電素子であって、上記第１絶縁部材は、上記ナットの締め圧力によって上記キャップに当接して変形する変形部を有することを特徴とする蓄電素子とすると良い。
【００１３】
本発明によれば、第１絶縁部材は、ナットの締め圧力によってキャップに当接して変形する変形部を有する。このような変形部を持つことにより、ナットの締結時に、第１絶縁部材と極柱の円盤状部とで確実に絶縁性シール部材を圧縮できる。従って、第１絶縁部材と極柱の円盤状部との間のシールをより確実なものとすることができる。
【００１４】
さらに、上記のいずれかに記載の蓄電素子であって、上記第１絶縁部材は、上記キャップの開口内に挿通され上記キャップと上記極柱の棒状部との間に位置して上記キャップと上記極柱の棒状部との間を絶縁する絶縁挿通部を有することを特徴とする蓄電素子とすると良い。
【００１５】
本発明によれば、第１絶縁部材は、キャップの開口内に挿通されてキャップと極柱の棒状部との間に位置する絶縁挿通部を有する。このため、キャップ（キャップの開口壁）と極柱の棒状部との間は絶縁されるため、キャップと極柱の棒状部とが接触して短絡することを防止できる。
【００１６】
あるいは、上記のいずれかに記載の蓄電素子であって、上記絶縁性シール部材は、上記キャップの開口内に挿通され上記キャップと上記極柱の棒状部との間に位置して上記キャップと上記極柱の棒状部との間を絶縁するシール挿通部を有することを特徴とする蓄電素子とすると良い。
【００１７】
本発明によれば、絶縁性シール部材は、キャップの開口内に挿通されてキャップと極柱の棒状部との間に位置するシール挿通部を有する。このため、キャップ（キャップの開口壁）と極柱の棒状部との間は絶縁されるため、キャップと極柱の棒状部とが接触して短絡することを防止できる。
【００１８】
さらに、上記のいずれかに記載の蓄電素子であって、上記絶縁性シール部材は、２つのＯリングが径方向に繋がった形状をなす内側Ｏリング部と外側Ｏリング部とを有し、上記内側Ｏリング部は、上記第１絶縁部材と上記極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮され、上記外側Ｏリング部は、上記キャップと上記極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮されていることを特徴とする蓄電素子とすると良い。
【００１９】
本発明によれば、絶縁性シール部材は、２つのＯリングが径方向に繋がった形状をなす内側Ｏリング部と外側Ｏリング部とを有する。そして、内側Ｏリング部は、第１絶縁部材と極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮され、外側Ｏリング部は、キャップと極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮されている。このようなものでは、第１絶縁部材と極柱の円盤状部との間のシールを内側Ｏリング部によって行い、キャップと極柱の円盤状部との間のシールを外側Ｏリング部によって行うので、それぞれのシールを独立して行うことができる。従って、第１絶縁部材と極柱の円盤状部との間のシールと、キャップと極柱の円盤状部との間のシールを、より確実なものをすることができる。また、Ｏリング部によりシールを行うことで、例えば、断面矩形状のリング部によりシールを行うよりもシールの接触点が小さくなり、シール部分の面圧を上げることができるため、シールをより確実なものとすることができる。
【００２０】
さらに、上記の蓄電素子であって、上記内側Ｏリング部のうち、上記第１絶縁部材と上記極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮される部分は、それぞれ凹凸形状をなし、上記外側Ｏリング部のうち、上記キャップと上記極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮される部分は、それぞれ凹凸形状をなすことを特徴とする蓄電素子とすると良い。
【００２１】
本発明によれば、内側Ｏリング部のうち、第１絶縁部材と極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮される部分は、それぞれ凹凸形状をなす。このため、シール部分の面圧をさらに上げることができるので、第１絶縁部材と極柱の円盤状部との間のシール性能をより向上させることができる。また、外側Ｏリング部のうち、キャップと極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮される部分も、それぞれ凹凸形状をなす。このため、シール部分の面圧をさらに上げることができるので、キャップと極柱の円盤状部との間のシール性能をより向上させることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態に係る二次電池（蓄電素子）１０１の全体図を図１に示す。また、図１における縦断面図を図２に示す。また、図２における正極用外部端子１１１付近の部分拡大断面図を図３に示す。
この二次電池１０１は、電気自動車やハイブリッドカーの電源として用いられるリチウムイオン二次電池であり、図１に示すように、略直方体形状の角型電池である。容量が大きく、組電池として使用される二次電池では、このように角型電池とすることで、デットスペースを小さくし体積効率を向上させることができる。二次電池１０１のケースは、４つの側面を構成するケース本体１０３と、上端面を構成するキャップ１０５と、下端面を構成するキャップ１０７とからなる。そして、ケースの上端面を構成するキャップ１０５には、正極用外部端子１１１と負極用外部端子１１３が設けられている。
【００２３】
ケース本体１０３とキャップ１０５，１０７は、電池内部に電解液を注入するため、溶接やカシメ等の手段により密封されている。ケース本体１０３及びキャップ１０５，１０７の材質は、内部の電解液に侵させず、かつ、容易に変形等しない程度の機械的強度を必要とする。また、本実施形態のものとは異なるが、ケースが正極または負極の端子を兼ねるような場合には、電気的に安定で電解液に溶出しないものでなければならない。このような要求を満たす材料としては、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金、ニッケルメッキを施した炭素鋼、ニッケルを多く含むオーステナイト系ステンレス、樹脂などが挙げられる。
正極用外部端子１１１及び負極用外部端子１１３は、この二次電池１０１に接続される外部の機器に応じた形状とすればよいが、電気伝導性が良好で、かつ、電気化学的な反応によって電解液に溶出しない材質から形成される必要がある。
このような要求を満たす材料としては、例えば、ニッケル、アルミニウム、負極としての銅などが挙げられる。
【００２４】
この二次電池１０１の内部を見ると、図２に示すように、電極体１２１が挿設されている。この電極体１２１は、活物質層を集電箔表面に形成した正極及び負極をセパレータを介して積層したものである。電極体１２１の正極は、正極用外部端子１１１に電気的に接続され、また、電極体１２１の負極は、負極用外部端子１１３に電気的に接続されている。
電極体１２１の正極には、アルミニウム製等の集電箔表面に、正極合材を塗工することによって、正極活物質層が形成されている。正極合材は、正極活物質としてＬｉＣｏＯ２ 等のリチウム遷移金属複合酸化物粉末を用い、これに炭素物質粉状体等の導通助材とポリフッ化ビニリデン等の結着剤を混合して調整することができる。一方、電極体１２１の負極には、銅製等の集電箔表面に、負極合材を塗工することによって、負極活物質層が形成されている。負極合材は、負極活物質として黒鉛、非晶質炭素等の炭素材料粉状体を用い、これにポリフッ化ビニリデン等の結着剤を混合して調整することができる。
【００２５】
正極と負極との間に狭装されるセパレータは、正極と負極とを分離し、電解液を保持する役割を担うもので、ポリプロピレン、ポリエチレン等の微多孔膜を用いるのが好ましい。正極と負極とセパレータの積層方式には、複数枚の正極及び負極を交互に幾重にも重ねる積層型と、帯状の正極と負極を１枚ずつ用い、これを捲回する捲回型があり、さらに、捲回型には、円筒ロール状に捲回するものと、扁平ロール状（反物状）に捲回するものとがあるが、本実施形態では、扁平ロール状の捲回型の電極体１２１を利用している。組電池を構成した場合に、体積効率が良好になるからである。
【００２６】
正極及び負極には、それぞれ幅方向の一端部に、活物質層が形成されていない正極活物質層未形成部及び負極活物質層未形成部が連続して帯状に形成されている。そして、正極は、正極活物質層未形成部がそれぞれ背向し、かつ、負極及びセパレータから一方の側方に突出するように積層され、また、負極は、負極活物質層未形成部がそれぞれ背向し、かつ、正極及びセパレータから他方の側方に突出するように積層されている。従って、電極体１２１は、図中左側の側端部に正極集電箔（正極活物質層未形成部）のみが積層された正極集電箔積層部１２３を有し、図中右側の端部に負極集電箔（負極活物質層未形成部）のみが積層された負極集電箔積層部１２５を有する。これら正極集電箔積層部１２３及び負極集電箔積層部１２５が正極及び負極からの集電を行う部分となる。
【００２７】
正極集電箔積層部１２３は、弾性力を自ら持つ狭持部を有する正極積層部狭持部材１２７によって挟み付けられて電気的に接続し、また、負極集電箔積層部１２５も、弾性力を自ら持つ狭持部を有する負極積層部狭持部材１２９によって挟み付けられ電気的に接続している。これら正極積層部狭持部材１２７及び負極積層部狭持部材１２９は、弾性力を有しかつ電気伝導性を有する材料から形成される必要があり、また、電解液に侵されない材料から形成される必要がある。このような要求を満たす材料として、例えば、ニッケル、ニッケル合金、ニッケルリッチのオーステナイト系ステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金、リチウムイオン二次電池の負極側として銅及び銅合金などが挙げられる。
【００２８】
正極積層部狭持部材１２７は、正極用外部端子１１１に電気的に接合され、負極積層部狭持部材１２９は、負極用外部端子１１３に電気的に接合されている。
ケース内には、電解液が注入されている。本実施形態のようなリチウムイオン二次電池の電解液としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート等、または、これらの混合有機溶媒に、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４等のリチウム塩を溶解させた非水電解液を用いることができる。
【００２９】
正極用外部端子１１１付近の構造について、図３の部分拡大断面図を参照しつつ説明する。なお、負極用外部端子１１３も、正極用外部端子１１１と基本的に同様であるので、その説明を省略する。
ケースの上端面をなすキャップ１０５には、階段状をなし平面視円形状の開口１０５Ｈが形成されている。そして、この開口１０５Ｈには、正極用外部端子１１１をなす極柱１３１の一部が挿通されている。この極柱１３１は、棒状に延び先端側（図中上方）に雄ねじ部１３３Ｎが形成された棒状部１３３と、この棒状部１３３の基端側（図中下方）に位置し円盤状をなす円盤状部１３７とから構成されている。このうち、棒状部１３３は、外周全体に上記雄ねじ部１３３Ｎが形成された小径な略円柱状の第１円柱部１３４と、この第１円柱部１３４の基端側に位置し、第１円柱部１３４よりも径大で第１円柱部１３４よりも軸方向の長さが短い円柱状の第２円柱部１３５とからなる。棒状部１３３は、キャップ１０５に対して垂直な状態でキャップ１０５の開口１０５Ｈに挿通され、第１円柱部１３４全体と第２円柱部１３５の一部（先端側）がケース外に位置し、第２円柱部１３５の一部（基端側）がケース内に位置している。一方、円盤状部１３７は、その全体がケース内に位置している。
【００３０】
極柱１３１の棒状部１３３には、第１円柱部１３４よりもやや径大で、第２円柱部１３５よりも径小な開口を有する、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等（負極側は、銅、銅合金等）からなるワッシャ１４１が組み込まれ、第２円柱部１３５の先端面（図中上方の端面）に当接している。また、棒状部１３３の雄ねじ部１３３Ｎには、ステンレス、ニッケル、ニッケル合金等（負極側は、銅、銅合金等）からなるナット１４３が螺合され、ワッシャ１４１と当接している。
【００３１】
ナット１４３（ワッシャ１４１）とキャップ１０５との間には、第１絶縁部材１５１が組み込まれている。この第１絶縁部材１５１は、ナット１４３よりも径大で、その中央に極柱１３１の棒状部１３３の第２円柱部１３５とほぼ同径な開口１５１Ｈが形成された略円盤状の中央部１５２と、この中央部１５２の外周縁に円筒状で壁状に形成され、図中上方に向かって突出する突出部１５３と、中央部１５２の内周縁に円筒状で壁状に形成され、図中下方に向かって突出する絶縁挿通部１５４とを有する。このうち、中央部１５２の一部は、ナット１４３とキャップ１０５の間に位置している。突出部１５３は、ナット１４３の外周にナット１４３の下部を取り巻くように位置している。絶縁挿通部１５４は、キャップ１０５の開口１０５Ｈ内に挿通されて、キャップ１０５（開口１０５Ｈの壁面）と極柱１３１の棒状部１３３との間に位置している。絶縁挿通部１５４の下面とキャップ１０５の下面はほぼ同一平面上にある。また、中央部１５２の下面には、図中下方に向かって筒状で壁状に突出する変形部１５５が形成されている。この変形部１５５は、ナット１４３の締め圧力によって、キャップ１０５の階段状部１０５Ｋに当接し、若干押し潰され変形している。このような第１絶縁部材１５１は、絶縁性が高く、また、変形部１５５を有することから、ある程度柔軟性のある材料から形成される必要がある。このような要求を満たす材料として、例えば、テフロン（登録商標）等のフッ素樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）などが挙げられる。
【００３２】
キャップ１４３と極柱１３１の円盤状部１３７との間には、絶縁性シール部材１６１が組み込まれている。この絶縁性シール部材１６１は、２つのＯリングが径方向に繋がった形状をなす内側Ｏリング部１６２と外側Ｏリング部１６３とからなる。このうち、内側Ｏリング部１６２は、第１絶縁部材１５１の絶縁挿通部１５４と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ垂直方向（極柱１３１の軸方向）に圧縮されている。これにより、第１絶縁部材１５１の絶縁挿通部１５４と内側Ｏリング部１６２との間、及び、内側Ｏリング部１６２と極柱１３１の円盤状部１３７との間は、確実にシールされている。一方、外側Ｏリング部１６３は、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ垂直方向（極柱１３１の軸方向）に圧縮されている。これにより、キャップ１０５と外側Ｏリング部１６３との間、及び、外側Ｏリング部１６３と極柱１３１の円盤状部１３７との間は、確実にシールされている。このような絶縁性シール部材１６１は、絶縁性が高く、弾性力の高い材料から形成される必要がある。また、電解液に侵されない必要がある。このような要求を満たす材料として、例えば、ＥＰＤＭ、ブチルゴムなどが挙げられる。
【００３３】
また、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間には、第２絶縁部材１７１が組み込まれている。この第２絶縁部材１７１は、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間に位置してキャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間を絶縁する高さ規定部１７２と、この高さ規定部１７２の外周縁に形成され、図中下方に向かって延びる突起部１７３とを有する。このうち、高さ規定部１７２は、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間を絶縁するのみならず、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７にそれぞれ当接して、キャップ１０７と極柱１３１の円盤状部１３７との隙間の高さＨを規定している。このような第２絶縁部材１７１は、絶縁性が高く、ナット１４３の締め圧力に対し容易には変形しない材料から形成される必要がある。また、電解液に侵されない必要がある。このような要求を満たす材料として、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などが挙げられる。
【００３４】
以上で説明したように、本実施形態の二次電池１０１は、その一部がナット１４３とキャップ１０５との間に位置してナット１４３とキャップ１０５との間を絶縁する第１絶縁部材１５１を備える。これによって、ナット１４３とキャップ１０５との間が絶縁されるため、ナット１４３を締め付けても、ナット１４３とキャップ１０５が直接接触して短絡することを防止できる。また、二次電池１０１は、その一部がキャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間に位置する絶縁性シール部材１６１を備える。これによって、第１絶縁部材１５１とキャップ１０５との間から水分が侵入したとしても、絶縁性シール部材１６１が第１絶縁部材１５１と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ圧縮されているため、この水分が第１絶縁部材１５１と絶縁性シール部材１６１との間を通って極柱１３１の棒状部１３３にまで達するのを防止できる。また、絶縁性シール部材１６１がキャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ圧縮されているため、第１絶縁部材１５１とキャップ１０５の間から侵入した水分がキャップ１０５と絶縁性シール部材１６１との間を通って極柱１３１の円盤状部１３７にまで達するのも防止できる。従って、第１絶縁部材１５１とキャップ１０５との間から水分が侵入しても、キャップ１０５と極柱１３１との間で短絡を起こすことがない。また、絶縁性シール部材１６１がキャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ圧縮されているため、キャップ１０５と絶縁性シール部材１６１との間を通って、水分がさらに内部（電解液に満たされた部分）にまで侵入したり、逆に、内部の電解液が外部に漏れるのを防止できる。一方、ナット１４３と第１絶縁部材１５１との間から水分が侵入したとしても、絶縁性シール部材１６１が第１絶縁部材１５１と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ圧縮されているため、この水分が第１絶縁部材１５１と絶縁性シール部材１６１との間を通ってキャップ１０５にまで達するのを防止できる。また、ナット１４３と第１絶縁部材１５１との間から侵入した水分が絶縁性シール部材１６１と極柱１３１の円盤状部１３７との間を通ってさらに内部に侵入するのも防止できる。従って、ナット１４３と第１絶縁部材１５１との間から水分が侵入しても、キャップ１０５と極柱１３１との間で短絡を起こすことがない。また、絶縁性シール部材１６１がキャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ圧縮されているため、絶縁性シール部材１６１と極柱１３１の円盤状部１３７との間を通って、水分がさらに内部（電解液に満たされた部分）にまで侵入したり、逆に、内部の電解液が外部に漏れるのを防止できる。このように、本実施形態の蓄電素子１０１は、キャップ１０５と極柱１３１との間のシール性能をより向上させることができ、キャップ１０５と極柱１３１との間で起こる短絡を防止することができる。
【００３５】
さらに、この二次電池１０１は、その一部がキャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間に位置してキャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間を絶縁すると共に、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７にそれぞれ当接して、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との隙間の高さを規定する第２絶縁部材１７１を備える。これによって、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間が絶縁されるため、ナット１４３を締め付けても、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７が直接接触して短絡することを防止できる。加えて、第２絶縁部材１７１は、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７にそれぞれ当接して、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との隙間の高さＨを規定するため、ナット１４３の締め圧力によって、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間で絶縁性シール部材１６１が大きく弾性変形するのを防止できる。従って、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７の間のシールをより確実に行うことができる。
【００３６】
またさらに、第１絶縁部材１５１は、ナット１４３の締め圧力によってキャップ１０５に当接して変形する変形部１５５を有する。これによって、ナット１４３の締結時に、第１絶縁部材１５１と極柱１３１の円盤状部１３７とで確実に絶縁性シール部材１６１を圧縮することができる。従って、第１絶縁部材１５１と極柱１３１の円盤状部１３７との間のシールを確実なものとすることができる。またさらに、第１絶縁部材１５１は、キャップ１０５の開口１０５Ｈ内に挿通されてキャップ１０５と極柱１３１の棒状部１３３との間に位置する絶縁挿通部１５４を有する。このため、キャップ１０５と極柱１３１の棒状部１３３との間は絶縁されるため、キャップ１０５と極柱１３１の棒状部１３３とが直接接触して短絡することを防止できる。
【００３７】
またさらに、絶縁性シール部材１６１は、２つのＯリングが径方向に繋がった形状をなす内側Ｏリング部１６２と外側Ｏリング部１６３とを有する。そして、内側Ｏリング部１６２は、第１絶縁部材１５１と極柱１３１の円盤状部１３７とにより圧縮され、外側Ｏリング部１６３は、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７とにより圧縮されて、キャップ１０５と極柱１３１との隙間を絶縁しつつシールする。つまり、第１絶縁部材１５１と極柱１３１の円盤状部１３７との間のシールを内側Ｏリング部１６２によって行い、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間のシールを外側Ｏリング部１６３によって行うので、それぞれのシールを独立して行うことができる。従って、第１絶縁部材１５１と極柱１３１の円盤状部１３７との間のシールと、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間のシールを、より確実なものをすることができる。また、Ｏリング部によりシールを行うことで、例えば、断面矩形状のリング部によりシールを行うよりもシールの接触点が小さくなり、シール部分の面圧を上げることができるため、シールをより確実なものとすることができる。
【００３８】
（変形形態）
次いで、上記実施形態１の変形形態について説明する。なお、上記実施形態１と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。
本変形形態では、絶縁性シール部材１９１の形状が上記実施形態１の絶縁性シール部材１６１と異なる。それ以外は、上記実施形態１と同様である。図４（ａ）は、上記実施形態１に用いた絶縁性シール部材１６１の断面図を示す。上述したように、この絶縁性シール部材１６１は、２つのＯリングが径方向に繋がった形状をなす内側Ｏリング部１６２と外側Ｏリング部１６３とからなる。内側Ｏリング部１６２及び外側Ｏリング部１６３の上面及び下面は、それぞれ凹凸のない、なだらかな面をなしている。
【００３９】
これに対し、図４（ｂ）に断面図を示す本変形形態の絶縁性シール部材１９１は、内側Ｏリング部１９２の上面及び下面にそれぞれ２つの凹溝１９２ＭＳ，１９２ＭＴが形成されている。つまり、内側Ｏリング部１９２のうち、第１絶縁部材１５１と極柱１３１の円盤状部１３７とにより圧縮される部分は、それぞれ凹凸形状をなしている。従って、内側Ｏリング部１９２のシール部分の面圧をさらに上げることができるので、第１絶縁部材１５１と極柱１３１の円盤状部１３７との間のシール性能をより向上させることができる。また、外側Ｏリング部１９３の上面及び下面にもそれぞれ２つの凹溝１９３ＭＳ，１９３ＭＴが形成されている。つまり、外側Ｏリング部１９３のうち、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７とにより圧縮される部分は、それぞれ凹凸形状をなしている。従って、外側Ｏリング部１９３のシール部分の面圧をさらに上げることができるので、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間のシール性能をより向上させることができる。
【００４０】
（実施形態２）
次いで、第２の実施の形態について図を参照しつつ説明する。なお、上記実施形態１と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。
本実施形態に係る蓄電素子２０１は、図５に正極用外部端子１１１付近の部分拡大断面図を示すように、第１絶縁部材２５１の形状と絶縁性シール部材２６１の形状が、上記実施形態１の第１絶縁部材１５１及び絶縁性シール部材１６１とそれぞれ異なる。その他の部分は、上記実施形態１と同様であるので、同様の番号を付してその説明を省略する。
【００４１】
本実施形態の第１絶縁部材２５１は、上記実施形態１の第１絶縁部材２５１と同様に、ナット１４３よりも径大で、その中央に極柱１３１の棒状部１３３の第２円柱部１３５とほぼ同径な開口２５１Ｈが形成された略円盤状の中央部２５２と、この中央部２５２の外周縁に筒状で壁状に形成され、図中上方に向かって突出する突出部２５３とを有する。また、中央部２５２の下面には、図中下方に向かって筒状で壁状に突出する変形部２５５も形成されている。この変形部２５５は、上記実施形態１と同様、ナット１４３の締め圧力によって、キャップ１０５の階段状部１０５Ｋに当接し、若干押し潰され変形している。しかし、本実施形態の第１絶縁部材２５１には、上記実施形態１の第１絶縁部材１５１に見られるような絶縁挿通部１５４は存在しない。従って、この第１絶縁部材２５１は、キャップ１０５の開口１０５Ｈ内に挿通される部分がなく、第１絶縁部材２５１全体がケース外に位置している。
【００４２】
一方、本実施形態の絶縁性シール部材２６１は、上記実施形態１の絶縁性シール部材１６１と同様に、２つのＯリングが径方向に繋がった形状をなす内側Ｏリング部２６２と外側Ｏリング部２６３とを有し、外側Ｏリング部２６３は、上記実施形態１の外側Ｏリング部１６３と同様な形状をなす。一方、内側Ｏリング部２６２は、上記実施形態１の内側Ｏリング部１６２よりも垂直方向（極柱１３１の軸方向）の長さが長くなっている。内側Ｏリング部２６２の上端側の部分（シール挿通部２６２Ｂ）は、キャップ１０５の開口１０５Ｈ内に挿通されて、キャップ１０５（開口１０５Ｈの壁面）と極柱１３１の棒状部１３７との間に位置している。そして、内側Ｏリング部２６２は、第１絶縁部材２５１の中央部２５２と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ垂直方向に圧縮されている。これにより、第１絶縁部材２５１の中央部２５２と内側Ｏリング部２６２との間、及び、内側Ｏリング部２６２と極柱１３１の円盤状部１３７との間は、確実にシールされている。一方、外側Ｏリング部２６３は、上記実施形態１と同様に、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ垂直方向に圧縮されている。これにより、キャップ１０５と外側Ｏリング部２６３との間、及び、外側Ｏリング部２６３と極柱１３１の円盤状部１３７との間は、確実にシールされている。
【００４３】
このような構成の二次電池２０１も、その一部がナット１４３とキャップ１０５との間に位置してナット１４３とキャップ１０５との間を絶縁する第１絶縁部材２５１を備えるので、ナット１４３とキャップ１０５との間が絶縁されるため、ナット１４３を締め付けても、ナット１４３とキャップ１０５が直接接触して短絡することを防止できる。また、二次電池２０１は、その一部がキャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間に位置する絶縁性シール部材２６１を備えるので、第１絶縁部材２５１とキャップ１０５の間から水分が侵入したとしても、絶縁性シール部材２６１が第１絶縁部材２５１と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ圧縮されているため、この水分が第１絶縁部材２５１と絶縁性シール部材２６１との間を通って極柱１３１の棒状部１３３にまで達するのを防止できる。また、絶縁性シール部材２６１がキャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ圧縮されているため、第１絶縁部材２５１とキャップ１０５の間から侵入した水分がキャップ１０５と絶縁性シール部材２６１の間を通って極柱１３１の円盤状部１３７にまで達するのを防止できる。従って、第１絶縁部材２５１とキャップ１０５との間から水分が侵入しても、キャップ１０５と極柱１３１との間で短絡を起こすことがない。また、絶縁性シール部材２６１がキャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ圧縮されているため、キャップ１０５と絶縁性シール部材２６１との間を通って、水分がさらに内部（電解液に満たされた部分）にまで侵入したり、逆に、内部の電解液が外部に漏れるのを防止できる。一方、ナット１４３と第１絶縁部材２５１との間から水分が侵入したとしても、絶縁性シール部材２６１が第１絶縁部材２５１と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ圧縮されているため、この水分が第１絶縁部材２５１と絶縁性シール部材２６１との間を通ってキャップ１０５にまで達するのを防止できる。また、ナット１４３と第１絶縁部材２５１との間から侵入した水分が絶縁性シール部材２６１と極柱１３１の円盤状部１３７との間を通ってさらに内部に侵入するのも防止できる。従って、ナット１４３と第１絶縁部材２５１との間から水分が侵入しても、キャップ１０５と極柱１３１との間で短絡を起こすことがない。また、絶縁性シール部材２６１がキャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ圧縮されているため、絶縁性シール部材２６１と極柱１３１の円盤状部１３７との間を通って、水分がさらに内部（電解液に満たされた部分）にまで侵入したり、逆に、内部の電解液が外部に漏れるのを防止できる。よって、本実施形態の蓄電素子２０１も、キャップ１０５と極柱１３１との間のシール性能をより向上させることができ、キャップ１０５と極柱１３１との間で起こる短絡を防止することができる。
【００４４】
また、本実施形態でも、内側Ｏリング部２６２は、第１絶縁部材２５１と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ圧縮されているため、第１絶縁部材２５１と極柱１３１の円盤状部１３７との間のシールを、より確実なものをすることができる。また、Ｏリング部によりシールを行うことで、例えば、断面矩形状のリング部によりシールを行うよりもシールの接触点が小さくなり、シール部分の面圧を上げることができるため、シールをより確実なものとすることができる。
また、本実施形態では、絶縁性シール部材２６１は、キャップ１０５の開口１０５Ｈ内に挿通されてキャップ１０５と極柱１３１の棒状部１３３との間に位置するシール挿通部２６２Ｂを有する。このため、キャップ１０５と極柱１３１の棒状部１３３との間は絶縁されるため、キャップ１０５と極柱１３１の棒状部１３３とが直接接触して短絡することを防止できる。
その他、上記実施形態１と同様な部分については、上記実施形態１と同様な作用、効果を奏する。
【００４５】
なお、上記変形形態で示したように、本実施形態の絶縁性シール部材２６１も、内側Ｏリング部２６２のうち、第１絶縁部材２５１と極柱１３１の円盤状部１３７とにより圧縮される部分を、それぞれ凹凸形状とするのが好ましい。このシール部分の面圧をさらに上げることができるので、第１絶縁部材２５１と極柱１３１の円盤状部１３７との間のシール性能をより向上させることができるからである。同様に、外側Ｏリング部２６３のうち、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７とにより圧縮される部分も、それぞれ凹凸形状とするのが好ましい。このシール部分の面圧をさらに上げることができるので、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間のシール性能をより向上させることができるからである。
【００４６】
以上において、本発明を実施形態１，２及び変形形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態１，２等では、角型電池に本発明を応用した例を示したが、図６に示すように、円筒型電池３０１に本発明を適用することもできる。この円筒型電池３０１のケースは、筒状の側面を構成するケース本体３０３と、上端面を構成するキャップ３０５と、下端面を構成するキャップ３０７とからなる。そして、ケースの上端面を構成するキャップ１０５に正極用外部端子３１１が設けられ、ケースの下端面を構成するキャップ３０７に負極用外部端子３１３が設けられている。
また、本発明は、上記のような電池以外に、電気二重層の原理を利用したキャパシタなどの蓄電素子にも広く適用することができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、キャップと極柱の間のシール性能をより向上させることができ、キャップと極柱の間で起こる短絡を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係る蓄電素子を示す全体図である。
【図２】実施形態１に係る蓄電素子の図１における縦断面図である。
【図３】実施形態１に係る蓄電素子の正極用外部端子付近の部分拡大断面図である。
【図４】絶縁性シール部材の断面図であり、（ａ）は実施形態１に係る絶縁性シール部材の断面図を示し、（ｂ）は変形形態に係る絶縁性シール部材の断面図を示す。
【図５】実施形態２に係る蓄電素子の正極用外部端子付近の部分拡大断面図である。
【図６】円筒形状をなす蓄電素子を示す全体図である。
【図７】従来技術に係る二次電池の外部端子付近の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１０１，２０１ 蓄電素子
１０５ キャップ
１０５Ｈ （キャップの）開口
１３１ 極柱
１３３ 棒状部
１３３Ｎ 雄ねじ部
１３７ 円盤状部
１４３ ナット
１５１，２５１ 第１絶縁部材
１５４ 絶縁挿通部
１５５，２５５ 変形部
１６１，２６１ 絶縁性シール部材
１６２，２６２ 内側Ｏリング部
１６３，２６３ 外側Ｏリング部
１７１ 第２絶縁部材
２６２Ｂ シール挿通部
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池、キャパシタなどの蓄電素子に関し、特に、ケースの端面を構成するキャップと外部端子をなす極柱との隙間がシールされた蓄電素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エネルギー密度が高いことを理由に利用されるニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池などの電池や、電気二重層の原理を利用したキャパシタなどの蓄電素子が知られている。このような蓄電素子において、ケースの端面を構成するキャップと外部端子をなす極柱との隙間がシールされた蓄電素子がある。例えば、特許文献１に開示された二次電池９０１が挙げられる（図７参照）。この二次電池９０１は、キャップ９０３を貫通する極柱９０５の先端部に配したナット９０７と、極柱９０５の円板状部分とにより、ナット９０７に接するセラミックワッシャ９０９と、極柱９０５の円板状部分に接するセラミック付き当て９１１とを介して、キャップ９０３を挟み付けることで、キャップ９０３と極柱９０５との絶縁性を確保している。また、この二次電池９０１では、ナット９０７を締め付けることにより極柱９０５をキャップ９０３に固定するときに、極柱９０５の中心軸を電池の長手方向の中心軸に保持させるため、セラミックワッシャ９０９とセラミック付き当て９１１との間で、かつ、キャップ９０３の内側と極柱９０５の外側との間に、断面形状が長方形のリング９１３を配置している。さらに、この二次電池９０１では、キャップ９０３と極柱９０５の円板状部分との間にシール９１５を入れて内部の電解液が漏れないように密閉している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−９２２４１
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような二次電池９０１では、セラミックワッシャ９０９とキャップ９０３との間（図中に矢印Ａで示す部分）や、ナット９０７とセラミックワッシャ９０９との間（図中に矢印Ｂで部分）から、水分が内部に侵入し、キャップ９０３と極柱９０５との間で短絡を起こす恐れがある。即ち、セラミックワッシャ９０９とキャップ９０３との間から侵入した水分が、さらにキャップ９０３とリング９１３の間にも侵入し、さらにキャップ９０３とセラミック付き当て９１１との間にも侵入して、セラミック付き当て９１１とシール９１５との間であって、キャップ９０３と極柱９０５の円板状部分との間（図中に矢印Ｃで示す部分）に溜まる。また、ナット９０７とセラミックワッシャ９０９との間から侵入した水分が、さらに極柱９０５の棒状部分とリング９１３の間に侵入し、さらにセラミック付き当て９１１と極柱９０５の円板状部分との間にも侵入して、同様に、セラミック付き当て９１１とシール９１５との間であって、キャップ９０３と極柱９０５の円板状部分との間（図中に矢印Ｃで示す部分）に溜まる。その結果、キャップ９０３と極柱９０５との間で短絡を起こす。
【０００５】
キャップ９０３と極柱９０５の棒状部部分との間にリング９１３が存在するにも拘わらず、キャップ９０３とリング９１３との間に水分が侵入したり、極柱９０５の棒状部分とリング９１３との間に水分が侵入するのは、次の理由によるものと考えられる。即ち、リング９１３は、セラミックワッシャ９０９とセラミック付き当て９１１とにより垂直方向（極柱９０５の軸方向）に挟み付けられているので、セラミックワッシャ９０９とリング９１３の間、及び、リング９１３とセラミック付き当て９１１との間は、十分なシール性能が確保されている。しかし、リング９１３は、水平方向には挟み付けられていないので、キャップ９０３とリング９１３との間や極柱９０５の棒状部分とリング９１３との間は、シール性能が十分でないことから、これらの間に水分が侵入するものと考えられる。
【０００６】
また、セラミック付き当て９１１とシール９１５との間であって、キャップ９０３と極柱９０５の円板状部分との間（図中に矢印Ｃで示す部分）に水分が溜まり、キャップ９０３と極柱９０５との間で短絡を起こすことも、同様に考えることができる。即ち、シール９１５は、キャップ９０３と極柱９０５の円板状部分とにより垂直方向に挟み付けられているので、キャップ９０３とシール９１５との間、及び、シール９１５と極柱９０５の円板状部分との間は、十分なシール性能が確保されている。しかし、シール９１５は、水平方向には挟み付けられていないので、セラミック付き当て９１１とシール９１５の間（図中に矢印Ｃで示す部分）は、シール性能が十分でないことから、ここに水分が侵入するものと考えられる。
【０００７】
本発明はかかる現状に鑑みてなされたものであって、キャップと極柱との間のシール性能をより向上させ、これらの間で起こる短絡を防止できる蓄電素子を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
その解決手段は、ケースの端面を構成し、開口を有する平板状のキャップと、棒状に延び先端側に雄ねじ部が形成された棒状部であって、上記キャップの開口に挿通され、先端が上記ケース外に位置し基端が上記ケース内に位置する棒状部、及び、この棒状部の基端側に位置し円盤状をなす円盤状部であって、上記ケース内に位置する円盤状部、を有する極柱と、上記極柱の棒状部の雄ねじ部に螺合され、上記ケース外に位置するナットと、を備え、上記ナットと上記極柱の円盤状部との間に上記キャップを挟んだ状態でシールされた蓄電素子であって、少なくともその一部が上記ナットと上記キャップとの間に位置して上記ナットと上記キャップとの間を絶縁する第１絶縁部材と、少なくともその一部が上記キャップと上記極柱の円盤状部との間に位置する絶縁性シール部材であって、上記第１絶縁部材と上記極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮されると共に上記キャップと上記極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮されて、上記キャップと上記極柱との隙間を絶縁しつつシールする絶縁性シール部材と、を備えることを特徴とする蓄電素子である。
【０００９】
本発明の蓄電素子は、少なくともその一部がナットとキャップとの間に位置してナットとキャップとの間を絶縁する第１絶縁部材を備える。このような第１絶縁部材を備えることによって、ナットとキャップとの間が絶縁されるため、ナットを締め付けても、ナットとキャップが直接接触して短絡することを防止できる。また、この蓄電素子は、少なくともその一部がキャップと極柱の円盤状部との間に位置する絶縁性シール部材を備える。この絶縁性シール部材は、第１絶縁部材と極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮されると共にキャップと極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮されて、キャップと極柱との隙間を絶縁しつつシールするものである。このような絶縁性シール部材を備えることによって、第１絶縁部材とキャップとの間から水分が侵入したとしても、絶縁性シール部材が第１絶縁部材と極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮されているため（シールされているため）、この水分が第１絶縁部材と絶縁性シール部材との間を通って極柱の棒状部にまで達するのを防止できる。また、絶縁性シール部材がキャップと極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮されているため（シールされているため）、第１絶縁部材とキャップとの間から侵入した水分がキャップと絶縁性シール部材との間を通って極柱の円盤状部にまで達するのも防止できる。従って、第１絶縁部材とキャップとの間から水分が侵入しても、キャップと極柱との間で短絡を起こすことがない。また、絶縁性シール部材がキャップと極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮されているため（シールされているため）、キャップと絶縁性シール部材との間を通って、水分がさらに内部（電解液に満たされた部分）にまで侵入したり、逆に、内部の電解液が外部に漏れるのを防止できる。一方、ナットと第１絶縁部材との間から水分が侵入したとしても、絶縁性シール部材が第１絶縁部材と極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮されているため（シールされているため）、この水分が第１絶縁部材と絶縁性シール部材との間を通ってキャップにまで達するのを防止できる。また、ナットと第１絶縁部材との間から侵入した水分が絶縁性シール部材と極柱の円盤状部との間を通ってさらに内部に侵入するのも防止できる。従って、ナットと第１絶縁部材との間から水分が侵入しても、キャップと極柱との間で短絡を起こすことがない。また、絶縁性シール部材がキャップと極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮されているため（シールされているため）、絶縁性シール部材と極柱の円盤状部との間を通って、水分がさらに内部（電解液に満たされた部分）にまで侵入したり、逆に、内部の電解液が外部に漏れるのを防止できる。
このように、本発明の蓄電素子は、極柱とキャップの間のシール性能をより向上させることができ、キャップと極柱との間で起こる短絡を防止することができる。
【００１０】
さらに、上記の蓄電素子であって、少なくともその一部が上記キャップと上記極柱の円盤状部との間に位置して上記キャップと上記極柱の円盤状部との間を絶縁すると共に、上記キャップと上記極柱の円盤状部とにそれぞれ当接して、上記キャップと上記極柱の円盤状部との隙間の高さを規定する第２絶縁部材を備えることを特徴とする蓄電素子とすると良い。
【００１１】
本発明によれば、蓄電素子は、少なくともその一部がキャップと極柱の円盤状部との間に位置してキャップと極柱の円盤状部との間を絶縁すると共に、キャップと極柱の円盤状部にそれぞれ当接して、キャップと極柱の円盤状部との隙間の高さを規定する第２絶縁部材を備える。このような第２絶縁部材を備えることによって、キャップと極柱の円盤状部との間が絶縁されるため、ナットを締め付けても、キャップと極柱の円盤状部とが直接接触して短絡することを防止できる。
加えて、この第２絶縁部材は、キャップと極柱の円盤状部とにそれぞれ当接して、キャップと極柱の円盤状部との隙間の高さを規定するため、ナットの締め圧力によって、キャップと極柱の円盤状部との間で絶縁性シール部材が大きく弾性変形するのを防止し、圧縮された絶縁性シール部材の反発力により生じるシール性能を十分に確保できる。従って、キャップと極柱の円盤状部との間のシールを確実に行うことができる。
【００１２】
さらに、上記のいずれかに記載の蓄電素子であって、上記第１絶縁部材は、上記ナットの締め圧力によって上記キャップに当接して変形する変形部を有することを特徴とする蓄電素子とすると良い。
【００１３】
本発明によれば、第１絶縁部材は、ナットの締め圧力によってキャップに当接して変形する変形部を有する。このような変形部を持つことにより、ナットの締結時に、第１絶縁部材と極柱の円盤状部とで確実に絶縁性シール部材を圧縮できる。従って、第１絶縁部材と極柱の円盤状部との間のシールをより確実なものとすることができる。
【００１４】
さらに、上記のいずれかに記載の蓄電素子であって、上記第１絶縁部材は、上記キャップの開口内に挿通され上記キャップと上記極柱の棒状部との間に位置して上記キャップと上記極柱の棒状部との間を絶縁する絶縁挿通部を有することを特徴とする蓄電素子とすると良い。
【００１５】
本発明によれば、第１絶縁部材は、キャップの開口内に挿通されてキャップと極柱の棒状部との間に位置する絶縁挿通部を有する。このため、キャップ（キャップの開口壁）と極柱の棒状部との間は絶縁されるため、キャップと極柱の棒状部とが接触して短絡することを防止できる。
【００１６】
あるいは、上記のいずれかに記載の蓄電素子であって、上記絶縁性シール部材は、上記キャップの開口内に挿通され上記キャップと上記極柱の棒状部との間に位置して上記キャップと上記極柱の棒状部との間を絶縁するシール挿通部を有することを特徴とする蓄電素子とすると良い。
【００１７】
本発明によれば、絶縁性シール部材は、キャップの開口内に挿通されてキャップと極柱の棒状部との間に位置するシール挿通部を有する。このため、キャップ（キャップの開口壁）と極柱の棒状部との間は絶縁されるため、キャップと極柱の棒状部とが接触して短絡することを防止できる。
【００１８】
さらに、上記のいずれかに記載の蓄電素子であって、上記絶縁性シール部材は、２つのＯリングが径方向に繋がった形状をなす内側Ｏリング部と外側Ｏリング部とを有し、上記内側Ｏリング部は、上記第１絶縁部材と上記極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮され、上記外側Ｏリング部は、上記キャップと上記極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮されていることを特徴とする蓄電素子とすると良い。
【００１９】
本発明によれば、絶縁性シール部材は、２つのＯリングが径方向に繋がった形状をなす内側Ｏリング部と外側Ｏリング部とを有する。そして、内側Ｏリング部は、第１絶縁部材と極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮され、外側Ｏリング部は、キャップと極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮されている。このようなものでは、第１絶縁部材と極柱の円盤状部との間のシールを内側Ｏリング部によって行い、キャップと極柱の円盤状部との間のシールを外側Ｏリング部によって行うので、それぞれのシールを独立して行うことができる。従って、第１絶縁部材と極柱の円盤状部との間のシールと、キャップと極柱の円盤状部との間のシールを、より確実なものをすることができる。また、Ｏリング部によりシールを行うことで、例えば、断面矩形状のリング部によりシールを行うよりもシールの接触点が小さくなり、シール部分の面圧を上げることができるため、シールをより確実なものとすることができる。
【００２０】
さらに、上記の蓄電素子であって、上記内側Ｏリング部のうち、上記第１絶縁部材と上記極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮される部分は、それぞれ凹凸形状をなし、上記外側Ｏリング部のうち、上記キャップと上記極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮される部分は、それぞれ凹凸形状をなすことを特徴とする蓄電素子とすると良い。
【００２１】
本発明によれば、内側Ｏリング部のうち、第１絶縁部材と極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮される部分は、それぞれ凹凸形状をなす。このため、シール部分の面圧をさらに上げることができるので、第１絶縁部材と極柱の円盤状部との間のシール性能をより向上させることができる。また、外側Ｏリング部のうち、キャップと極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮される部分も、それぞれ凹凸形状をなす。このため、シール部分の面圧をさらに上げることができるので、キャップと極柱の円盤状部との間のシール性能をより向上させることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態に係る二次電池（蓄電素子）１０１の全体図を図１に示す。また、図１における縦断面図を図２に示す。また、図２における正極用外部端子１１１付近の部分拡大断面図を図３に示す。
この二次電池１０１は、電気自動車やハイブリッドカーの電源として用いられるリチウムイオン二次電池であり、図１に示すように、略直方体形状の角型電池である。容量が大きく、組電池として使用される二次電池では、このように角型電池とすることで、デットスペースを小さくし体積効率を向上させることができる。二次電池１０１のケースは、４つの側面を構成するケース本体１０３と、上端面を構成するキャップ１０５と、下端面を構成するキャップ１０７とからなる。そして、ケースの上端面を構成するキャップ１０５には、正極用外部端子１１１と負極用外部端子１１３が設けられている。
【００２３】
ケース本体１０３とキャップ１０５，１０７は、電池内部に電解液を注入するため、溶接やカシメ等の手段により密封されている。ケース本体１０３及びキャップ１０５，１０７の材質は、内部の電解液に侵させず、かつ、容易に変形等しない程度の機械的強度を必要とする。また、本実施形態のものとは異なるが、ケースが正極または負極の端子を兼ねるような場合には、電気的に安定で電解液に溶出しないものでなければならない。このような要求を満たす材料としては、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金、ニッケルメッキを施した炭素鋼、ニッケルを多く含むオーステナイト系ステンレス、樹脂などが挙げられる。
正極用外部端子１１１及び負極用外部端子１１３は、この二次電池１０１に接続される外部の機器に応じた形状とすればよいが、電気伝導性が良好で、かつ、電気化学的な反応によって電解液に溶出しない材質から形成される必要がある。
このような要求を満たす材料としては、例えば、ニッケル、アルミニウム、負極としての銅などが挙げられる。
【００２４】
この二次電池１０１の内部を見ると、図２に示すように、電極体１２１が挿設されている。この電極体１２１は、活物質層を集電箔表面に形成した正極及び負極をセパレータを介して積層したものである。電極体１２１の正極は、正極用外部端子１１１に電気的に接続され、また、電極体１２１の負極は、負極用外部端子１１３に電気的に接続されている。
電極体１２１の正極には、アルミニウム製等の集電箔表面に、正極合材を塗工することによって、正極活物質層が形成されている。正極合材は、正極活物質としてＬｉＣｏＯ２ 等のリチウム遷移金属複合酸化物粉末を用い、これに炭素物質粉状体等の導通助材とポリフッ化ビニリデン等の結着剤を混合して調整することができる。一方、電極体１２１の負極には、銅製等の集電箔表面に、負極合材を塗工することによって、負極活物質層が形成されている。負極合材は、負極活物質として黒鉛、非晶質炭素等の炭素材料粉状体を用い、これにポリフッ化ビニリデン等の結着剤を混合して調整することができる。
【００２５】
正極と負極との間に狭装されるセパレータは、正極と負極とを分離し、電解液を保持する役割を担うもので、ポリプロピレン、ポリエチレン等の微多孔膜を用いるのが好ましい。正極と負極とセパレータの積層方式には、複数枚の正極及び負極を交互に幾重にも重ねる積層型と、帯状の正極と負極を１枚ずつ用い、これを捲回する捲回型があり、さらに、捲回型には、円筒ロール状に捲回するものと、扁平ロール状（反物状）に捲回するものとがあるが、本実施形態では、扁平ロール状の捲回型の電極体１２１を利用している。組電池を構成した場合に、体積効率が良好になるからである。
【００２６】
正極及び負極には、それぞれ幅方向の一端部に、活物質層が形成されていない正極活物質層未形成部及び負極活物質層未形成部が連続して帯状に形成されている。そして、正極は、正極活物質層未形成部がそれぞれ背向し、かつ、負極及びセパレータから一方の側方に突出するように積層され、また、負極は、負極活物質層未形成部がそれぞれ背向し、かつ、正極及びセパレータから他方の側方に突出するように積層されている。従って、電極体１２１は、図中左側の側端部に正極集電箔（正極活物質層未形成部）のみが積層された正極集電箔積層部１２３を有し、図中右側の端部に負極集電箔（負極活物質層未形成部）のみが積層された負極集電箔積層部１２５を有する。これら正極集電箔積層部１２３及び負極集電箔積層部１２５が正極及び負極からの集電を行う部分となる。
【００２７】
正極集電箔積層部１２３は、弾性力を自ら持つ狭持部を有する正極積層部狭持部材１２７によって挟み付けられて電気的に接続し、また、負極集電箔積層部１２５も、弾性力を自ら持つ狭持部を有する負極積層部狭持部材１２９によって挟み付けられ電気的に接続している。これら正極積層部狭持部材１２７及び負極積層部狭持部材１２９は、弾性力を有しかつ電気伝導性を有する材料から形成される必要があり、また、電解液に侵されない材料から形成される必要がある。このような要求を満たす材料として、例えば、ニッケル、ニッケル合金、ニッケルリッチのオーステナイト系ステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金、リチウムイオン二次電池の負極側として銅及び銅合金などが挙げられる。
【００２８】
正極積層部狭持部材１２７は、正極用外部端子１１１に電気的に接合され、負極積層部狭持部材１２９は、負極用外部端子１１３に電気的に接合されている。
ケース内には、電解液が注入されている。本実施形態のようなリチウムイオン二次電池の電解液としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート等、または、これらの混合有機溶媒に、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４等のリチウム塩を溶解させた非水電解液を用いることができる。
【００２９】
正極用外部端子１１１付近の構造について、図３の部分拡大断面図を参照しつつ説明する。なお、負極用外部端子１１３も、正極用外部端子１１１と基本的に同様であるので、その説明を省略する。
ケースの上端面をなすキャップ１０５には、階段状をなし平面視円形状の開口１０５Ｈが形成されている。そして、この開口１０５Ｈには、正極用外部端子１１１をなす極柱１３１の一部が挿通されている。この極柱１３１は、棒状に延び先端側（図中上方）に雄ねじ部１３３Ｎが形成された棒状部１３３と、この棒状部１３３の基端側（図中下方）に位置し円盤状をなす円盤状部１３７とから構成されている。このうち、棒状部１３３は、外周全体に上記雄ねじ部１３３Ｎが形成された小径な略円柱状の第１円柱部１３４と、この第１円柱部１３４の基端側に位置し、第１円柱部１３４よりも径大で第１円柱部１３４よりも軸方向の長さが短い円柱状の第２円柱部１３５とからなる。棒状部１３３は、キャップ１０５に対して垂直な状態でキャップ１０５の開口１０５Ｈに挿通され、第１円柱部１３４全体と第２円柱部１３５の一部（先端側）がケース外に位置し、第２円柱部１３５の一部（基端側）がケース内に位置している。一方、円盤状部１３７は、その全体がケース内に位置している。
【００３０】
極柱１３１の棒状部１３３には、第１円柱部１３４よりもやや径大で、第２円柱部１３５よりも径小な開口を有する、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等（負極側は、銅、銅合金等）からなるワッシャ１４１が組み込まれ、第２円柱部１３５の先端面（図中上方の端面）に当接している。また、棒状部１３３の雄ねじ部１３３Ｎには、ステンレス、ニッケル、ニッケル合金等（負極側は、銅、銅合金等）からなるナット１４３が螺合され、ワッシャ１４１と当接している。
【００３１】
ナット１４３（ワッシャ１４１）とキャップ１０５との間には、第１絶縁部材１５１が組み込まれている。この第１絶縁部材１５１は、ナット１４３よりも径大で、その中央に極柱１３１の棒状部１３３の第２円柱部１３５とほぼ同径な開口１５１Ｈが形成された略円盤状の中央部１５２と、この中央部１５２の外周縁に円筒状で壁状に形成され、図中上方に向かって突出する突出部１５３と、中央部１５２の内周縁に円筒状で壁状に形成され、図中下方に向かって突出する絶縁挿通部１５４とを有する。このうち、中央部１５２の一部は、ナット１４３とキャップ１０５の間に位置している。突出部１５３は、ナット１４３の外周にナット１４３の下部を取り巻くように位置している。絶縁挿通部１５４は、キャップ１０５の開口１０５Ｈ内に挿通されて、キャップ１０５（開口１０５Ｈの壁面）と極柱１３１の棒状部１３３との間に位置している。絶縁挿通部１５４の下面とキャップ１０５の下面はほぼ同一平面上にある。また、中央部１５２の下面には、図中下方に向かって筒状で壁状に突出する変形部１５５が形成されている。この変形部１５５は、ナット１４３の締め圧力によって、キャップ１０５の階段状部１０５Ｋに当接し、若干押し潰され変形している。このような第１絶縁部材１５１は、絶縁性が高く、また、変形部１５５を有することから、ある程度柔軟性のある材料から形成される必要がある。このような要求を満たす材料として、例えば、テフロン（登録商標）等のフッ素樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）などが挙げられる。
【００３２】
キャップ１４３と極柱１３１の円盤状部１３７との間には、絶縁性シール部材１６１が組み込まれている。この絶縁性シール部材１６１は、２つのＯリングが径方向に繋がった形状をなす内側Ｏリング部１６２と外側Ｏリング部１６３とからなる。このうち、内側Ｏリング部１６２は、第１絶縁部材１５１の絶縁挿通部１５４と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ垂直方向（極柱１３１の軸方向）に圧縮されている。これにより、第１絶縁部材１５１の絶縁挿通部１５４と内側Ｏリング部１６２との間、及び、内側Ｏリング部１６２と極柱１３１の円盤状部１３７との間は、確実にシールされている。一方、外側Ｏリング部１６３は、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ垂直方向（極柱１３１の軸方向）に圧縮されている。これにより、キャップ１０５と外側Ｏリング部１６３との間、及び、外側Ｏリング部１６３と極柱１３１の円盤状部１３７との間は、確実にシールされている。このような絶縁性シール部材１６１は、絶縁性が高く、弾性力の高い材料から形成される必要がある。また、電解液に侵されない必要がある。このような要求を満たす材料として、例えば、ＥＰＤＭ、ブチルゴムなどが挙げられる。
【００３３】
また、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間には、第２絶縁部材１７１が組み込まれている。この第２絶縁部材１７１は、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間に位置してキャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間を絶縁する高さ規定部１７２と、この高さ規定部１７２の外周縁に形成され、図中下方に向かって延びる突起部１７３とを有する。このうち、高さ規定部１７２は、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間を絶縁するのみならず、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７にそれぞれ当接して、キャップ１０７と極柱１３１の円盤状部１３７との隙間の高さＨを規定している。このような第２絶縁部材１７１は、絶縁性が高く、ナット１４３の締め圧力に対し容易には変形しない材料から形成される必要がある。また、電解液に侵されない必要がある。このような要求を満たす材料として、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などが挙げられる。
【００３４】
以上で説明したように、本実施形態の二次電池１０１は、その一部がナット１４３とキャップ１０５との間に位置してナット１４３とキャップ１０５との間を絶縁する第１絶縁部材１５１を備える。これによって、ナット１４３とキャップ１０５との間が絶縁されるため、ナット１４３を締め付けても、ナット１４３とキャップ１０５が直接接触して短絡することを防止できる。また、二次電池１０１は、その一部がキャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間に位置する絶縁性シール部材１６１を備える。これによって、第１絶縁部材１５１とキャップ１０５との間から水分が侵入したとしても、絶縁性シール部材１６１が第１絶縁部材１５１と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ圧縮されているため、この水分が第１絶縁部材１５１と絶縁性シール部材１６１との間を通って極柱１３１の棒状部１３３にまで達するのを防止できる。また、絶縁性シール部材１６１がキャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ圧縮されているため、第１絶縁部材１５１とキャップ１０５の間から侵入した水分がキャップ１０５と絶縁性シール部材１６１との間を通って極柱１３１の円盤状部１３７にまで達するのも防止できる。従って、第１絶縁部材１５１とキャップ１０５との間から水分が侵入しても、キャップ１０５と極柱１３１との間で短絡を起こすことがない。また、絶縁性シール部材１６１がキャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ圧縮されているため、キャップ１０５と絶縁性シール部材１６１との間を通って、水分がさらに内部（電解液に満たされた部分）にまで侵入したり、逆に、内部の電解液が外部に漏れるのを防止できる。一方、ナット１４３と第１絶縁部材１５１との間から水分が侵入したとしても、絶縁性シール部材１６１が第１絶縁部材１５１と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ圧縮されているため、この水分が第１絶縁部材１５１と絶縁性シール部材１６１との間を通ってキャップ１０５にまで達するのを防止できる。また、ナット１４３と第１絶縁部材１５１との間から侵入した水分が絶縁性シール部材１６１と極柱１３１の円盤状部１３７との間を通ってさらに内部に侵入するのも防止できる。従って、ナット１４３と第１絶縁部材１５１との間から水分が侵入しても、キャップ１０５と極柱１３１との間で短絡を起こすことがない。また、絶縁性シール部材１６１がキャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ圧縮されているため、絶縁性シール部材１６１と極柱１３１の円盤状部１３７との間を通って、水分がさらに内部（電解液に満たされた部分）にまで侵入したり、逆に、内部の電解液が外部に漏れるのを防止できる。このように、本実施形態の蓄電素子１０１は、キャップ１０５と極柱１３１との間のシール性能をより向上させることができ、キャップ１０５と極柱１３１との間で起こる短絡を防止することができる。
【００３５】
さらに、この二次電池１０１は、その一部がキャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間に位置してキャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間を絶縁すると共に、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７にそれぞれ当接して、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との隙間の高さを規定する第２絶縁部材１７１を備える。これによって、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間が絶縁されるため、ナット１４３を締め付けても、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７が直接接触して短絡することを防止できる。加えて、第２絶縁部材１７１は、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７にそれぞれ当接して、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との隙間の高さＨを規定するため、ナット１４３の締め圧力によって、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間で絶縁性シール部材１６１が大きく弾性変形するのを防止できる。従って、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７の間のシールをより確実に行うことができる。
【００３６】
またさらに、第１絶縁部材１５１は、ナット１４３の締め圧力によってキャップ１０５に当接して変形する変形部１５５を有する。これによって、ナット１４３の締結時に、第１絶縁部材１５１と極柱１３１の円盤状部１３７とで確実に絶縁性シール部材１６１を圧縮することができる。従って、第１絶縁部材１５１と極柱１３１の円盤状部１３７との間のシールを確実なものとすることができる。またさらに、第１絶縁部材１５１は、キャップ１０５の開口１０５Ｈ内に挿通されてキャップ１０５と極柱１３１の棒状部１３３との間に位置する絶縁挿通部１５４を有する。このため、キャップ１０５と極柱１３１の棒状部１３３との間は絶縁されるため、キャップ１０５と極柱１３１の棒状部１３３とが直接接触して短絡することを防止できる。
【００３７】
またさらに、絶縁性シール部材１６１は、２つのＯリングが径方向に繋がった形状をなす内側Ｏリング部１６２と外側Ｏリング部１６３とを有する。そして、内側Ｏリング部１６２は、第１絶縁部材１５１と極柱１３１の円盤状部１３７とにより圧縮され、外側Ｏリング部１６３は、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７とにより圧縮されて、キャップ１０５と極柱１３１との隙間を絶縁しつつシールする。つまり、第１絶縁部材１５１と極柱１３１の円盤状部１３７との間のシールを内側Ｏリング部１６２によって行い、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間のシールを外側Ｏリング部１６３によって行うので、それぞれのシールを独立して行うことができる。従って、第１絶縁部材１５１と極柱１３１の円盤状部１３７との間のシールと、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間のシールを、より確実なものをすることができる。また、Ｏリング部によりシールを行うことで、例えば、断面矩形状のリング部によりシールを行うよりもシールの接触点が小さくなり、シール部分の面圧を上げることができるため、シールをより確実なものとすることができる。
【００３８】
（変形形態）
次いで、上記実施形態１の変形形態について説明する。なお、上記実施形態１と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。
本変形形態では、絶縁性シール部材１９１の形状が上記実施形態１の絶縁性シール部材１６１と異なる。それ以外は、上記実施形態１と同様である。図４（ａ）は、上記実施形態１に用いた絶縁性シール部材１６１の断面図を示す。上述したように、この絶縁性シール部材１６１は、２つのＯリングが径方向に繋がった形状をなす内側Ｏリング部１６２と外側Ｏリング部１６３とからなる。内側Ｏリング部１６２及び外側Ｏリング部１６３の上面及び下面は、それぞれ凹凸のない、なだらかな面をなしている。
【００３９】
これに対し、図４（ｂ）に断面図を示す本変形形態の絶縁性シール部材１９１は、内側Ｏリング部１９２の上面及び下面にそれぞれ２つの凹溝１９２ＭＳ，１９２ＭＴが形成されている。つまり、内側Ｏリング部１９２のうち、第１絶縁部材１５１と極柱１３１の円盤状部１３７とにより圧縮される部分は、それぞれ凹凸形状をなしている。従って、内側Ｏリング部１９２のシール部分の面圧をさらに上げることができるので、第１絶縁部材１５１と極柱１３１の円盤状部１３７との間のシール性能をより向上させることができる。また、外側Ｏリング部１９３の上面及び下面にもそれぞれ２つの凹溝１９３ＭＳ，１９３ＭＴが形成されている。つまり、外側Ｏリング部１９３のうち、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７とにより圧縮される部分は、それぞれ凹凸形状をなしている。従って、外側Ｏリング部１９３のシール部分の面圧をさらに上げることができるので、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間のシール性能をより向上させることができる。
【００４０】
（実施形態２）
次いで、第２の実施の形態について図を参照しつつ説明する。なお、上記実施形態１と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。
本実施形態に係る蓄電素子２０１は、図５に正極用外部端子１１１付近の部分拡大断面図を示すように、第１絶縁部材２５１の形状と絶縁性シール部材２６１の形状が、上記実施形態１の第１絶縁部材１５１及び絶縁性シール部材１６１とそれぞれ異なる。その他の部分は、上記実施形態１と同様であるので、同様の番号を付してその説明を省略する。
【００４１】
本実施形態の第１絶縁部材２５１は、上記実施形態１の第１絶縁部材２５１と同様に、ナット１４３よりも径大で、その中央に極柱１３１の棒状部１３３の第２円柱部１３５とほぼ同径な開口２５１Ｈが形成された略円盤状の中央部２５２と、この中央部２５２の外周縁に筒状で壁状に形成され、図中上方に向かって突出する突出部２５３とを有する。また、中央部２５２の下面には、図中下方に向かって筒状で壁状に突出する変形部２５５も形成されている。この変形部２５５は、上記実施形態１と同様、ナット１４３の締め圧力によって、キャップ１０５の階段状部１０５Ｋに当接し、若干押し潰され変形している。しかし、本実施形態の第１絶縁部材２５１には、上記実施形態１の第１絶縁部材１５１に見られるような絶縁挿通部１５４は存在しない。従って、この第１絶縁部材２５１は、キャップ１０５の開口１０５Ｈ内に挿通される部分がなく、第１絶縁部材２５１全体がケース外に位置している。
【００４２】
一方、本実施形態の絶縁性シール部材２６１は、上記実施形態１の絶縁性シール部材１６１と同様に、２つのＯリングが径方向に繋がった形状をなす内側Ｏリング部２６２と外側Ｏリング部２６３とを有し、外側Ｏリング部２６３は、上記実施形態１の外側Ｏリング部１６３と同様な形状をなす。一方、内側Ｏリング部２６２は、上記実施形態１の内側Ｏリング部１６２よりも垂直方向（極柱１３１の軸方向）の長さが長くなっている。内側Ｏリング部２６２の上端側の部分（シール挿通部２６２Ｂ）は、キャップ１０５の開口１０５Ｈ内に挿通されて、キャップ１０５（開口１０５Ｈの壁面）と極柱１３１の棒状部１３７との間に位置している。そして、内側Ｏリング部２６２は、第１絶縁部材２５１の中央部２５２と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ垂直方向に圧縮されている。これにより、第１絶縁部材２５１の中央部２５２と内側Ｏリング部２６２との間、及び、内側Ｏリング部２６２と極柱１３１の円盤状部１３７との間は、確実にシールされている。一方、外側Ｏリング部２６３は、上記実施形態１と同様に、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ垂直方向に圧縮されている。これにより、キャップ１０５と外側Ｏリング部２６３との間、及び、外側Ｏリング部２６３と極柱１３１の円盤状部１３７との間は、確実にシールされている。
【００４３】
このような構成の二次電池２０１も、その一部がナット１４３とキャップ１０５との間に位置してナット１４３とキャップ１０５との間を絶縁する第１絶縁部材２５１を備えるので、ナット１４３とキャップ１０５との間が絶縁されるため、ナット１４３を締め付けても、ナット１４３とキャップ１０５が直接接触して短絡することを防止できる。また、二次電池２０１は、その一部がキャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間に位置する絶縁性シール部材２６１を備えるので、第１絶縁部材２５１とキャップ１０５の間から水分が侵入したとしても、絶縁性シール部材２６１が第１絶縁部材２５１と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ圧縮されているため、この水分が第１絶縁部材２５１と絶縁性シール部材２６１との間を通って極柱１３１の棒状部１３３にまで達するのを防止できる。また、絶縁性シール部材２６１がキャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ圧縮されているため、第１絶縁部材２５１とキャップ１０５の間から侵入した水分がキャップ１０５と絶縁性シール部材２６１の間を通って極柱１３１の円盤状部１３７にまで達するのを防止できる。従って、第１絶縁部材２５１とキャップ１０５との間から水分が侵入しても、キャップ１０５と極柱１３１との間で短絡を起こすことがない。また、絶縁性シール部材２６１がキャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ圧縮されているため、キャップ１０５と絶縁性シール部材２６１との間を通って、水分がさらに内部（電解液に満たされた部分）にまで侵入したり、逆に、内部の電解液が外部に漏れるのを防止できる。一方、ナット１４３と第１絶縁部材２５１との間から水分が侵入したとしても、絶縁性シール部材２６１が第１絶縁部材２５１と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ圧縮されているため、この水分が第１絶縁部材２５１と絶縁性シール部材２６１との間を通ってキャップ１０５にまで達するのを防止できる。また、ナット１４３と第１絶縁部材２５１との間から侵入した水分が絶縁性シール部材２６１と極柱１３１の円盤状部１３７との間を通ってさらに内部に侵入するのも防止できる。従って、ナット１４３と第１絶縁部材２５１との間から水分が侵入しても、キャップ１０５と極柱１３１との間で短絡を起こすことがない。また、絶縁性シール部材２６１がキャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ圧縮されているため、絶縁性シール部材２６１と極柱１３１の円盤状部１３７との間を通って、水分がさらに内部（電解液に満たされた部分）にまで侵入したり、逆に、内部の電解液が外部に漏れるのを防止できる。よって、本実施形態の蓄電素子２０１も、キャップ１０５と極柱１３１との間のシール性能をより向上させることができ、キャップ１０５と極柱１３１との間で起こる短絡を防止することができる。
【００４４】
また、本実施形態でも、内側Ｏリング部２６２は、第１絶縁部材２５１と極柱１３１の円盤状部１３７とにより挟まれ圧縮されているため、第１絶縁部材２５１と極柱１３１の円盤状部１３７との間のシールを、より確実なものをすることができる。また、Ｏリング部によりシールを行うことで、例えば、断面矩形状のリング部によりシールを行うよりもシールの接触点が小さくなり、シール部分の面圧を上げることができるため、シールをより確実なものとすることができる。
また、本実施形態では、絶縁性シール部材２６１は、キャップ１０５の開口１０５Ｈ内に挿通されてキャップ１０５と極柱１３１の棒状部１３３との間に位置するシール挿通部２６２Ｂを有する。このため、キャップ１０５と極柱１３１の棒状部１３３との間は絶縁されるため、キャップ１０５と極柱１３１の棒状部１３３とが直接接触して短絡することを防止できる。
その他、上記実施形態１と同様な部分については、上記実施形態１と同様な作用、効果を奏する。
【００４５】
なお、上記変形形態で示したように、本実施形態の絶縁性シール部材２６１も、内側Ｏリング部２６２のうち、第１絶縁部材２５１と極柱１３１の円盤状部１３７とにより圧縮される部分を、それぞれ凹凸形状とするのが好ましい。このシール部分の面圧をさらに上げることができるので、第１絶縁部材２５１と極柱１３１の円盤状部１３７との間のシール性能をより向上させることができるからである。同様に、外側Ｏリング部２６３のうち、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７とにより圧縮される部分も、それぞれ凹凸形状とするのが好ましい。このシール部分の面圧をさらに上げることができるので、キャップ１０５と極柱１３１の円盤状部１３７との間のシール性能をより向上させることができるからである。
【００４６】
以上において、本発明を実施形態１，２及び変形形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態１，２等では、角型電池に本発明を応用した例を示したが、図６に示すように、円筒型電池３０１に本発明を適用することもできる。この円筒型電池３０１のケースは、筒状の側面を構成するケース本体３０３と、上端面を構成するキャップ３０５と、下端面を構成するキャップ３０７とからなる。そして、ケースの上端面を構成するキャップ１０５に正極用外部端子３１１が設けられ、ケースの下端面を構成するキャップ３０７に負極用外部端子３１３が設けられている。
また、本発明は、上記のような電池以外に、電気二重層の原理を利用したキャパシタなどの蓄電素子にも広く適用することができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、キャップと極柱の間のシール性能をより向上させることができ、キャップと極柱の間で起こる短絡を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係る蓄電素子を示す全体図である。
【図２】実施形態１に係る蓄電素子の図１における縦断面図である。
【図３】実施形態１に係る蓄電素子の正極用外部端子付近の部分拡大断面図である。
【図４】絶縁性シール部材の断面図であり、（ａ）は実施形態１に係る絶縁性シール部材の断面図を示し、（ｂ）は変形形態に係る絶縁性シール部材の断面図を示す。
【図５】実施形態２に係る蓄電素子の正極用外部端子付近の部分拡大断面図である。
【図６】円筒形状をなす蓄電素子を示す全体図である。
【図７】従来技術に係る二次電池の外部端子付近の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１０１，２０１ 蓄電素子
１０５ キャップ
１０５Ｈ （キャップの）開口
１３１ 極柱
１３３ 棒状部
１３３Ｎ 雄ねじ部
１３７ 円盤状部
１４３ ナット
１５１，２５１ 第１絶縁部材
１５４ 絶縁挿通部
１５５，２５５ 変形部
１６１，２６１ 絶縁性シール部材
１６２，２６２ 内側Ｏリング部
１６３，２６３ 外側Ｏリング部
１７１ 第２絶縁部材
２６２Ｂ シール挿通部
Claims (7)
- ケースの端面を構成し、開口を有する平板状のキャップと、
棒状に延び先端側に雄ねじ部が形成された棒状部であって、上記キャップの開口に挿通され、先端が上記ケース外に位置し基端が上記ケース内に位置する棒状部、及び、この棒状部の基端側に位置し円盤状をなす円盤状部であって、上記ケース内に位置する円盤状部、を有する極柱と、
上記極柱の棒状部の雄ねじ部に螺合され、上記ケース外に位置するナットと、を備え、上記ナットと上記極柱の円盤状部との間に上記キャップを挟んだ状態でシールされた蓄電素子であって、
少なくともその一部が上記ナットと上記キャップとの間に位置して上記ナットと上記キャップとの間を絶縁する第１絶縁部材と、
少なくともその一部が上記キャップと上記極柱の円盤状部との間に位置する絶縁性シール部材であって、上記第１絶縁部材と上記極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮されると共に上記キャップと上記極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮されて、上記キャップと上記極柱との隙間を絶縁しつつシールする絶縁性シール部材と、を備えることを特徴とする蓄電素子。 - 請求項１に記載の蓄電素子であって、
少なくともその一部が上記キャップと上記極柱の円盤状部との間に位置して上記キャップと上記極柱の円盤状部との間を絶縁すると共に、上記キャップと上記極柱の円盤状部とにそれぞれ当接して、上記キャップと上記極柱の円盤状部との隙間の高さを規定する第２絶縁部材を備えることを特徴とする蓄電素子。 - 請求項１または請求項２に記載の蓄電素子であって、
上記第１絶縁部材は、上記ナットの締め圧力によって上記キャップに当接して変形する変形部を有することを特徴とする蓄電素子。 - 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の蓄電素子であって、
上記第１絶縁部材は、上記キャップの開口内に挿通され上記キャップと上記極柱の棒状部との間に位置して上記キャップと上記極柱の棒状部との間を絶縁する絶縁挿通部を有することを特徴とする蓄電素子。 - 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の蓄電素子であって、
上記絶縁性シール部材は、上記キャップの開口内に挿通され上記キャップと上記極柱の棒状部との間に位置して上記キャップと上記極柱の棒状部との間を絶縁するシール挿通部を有することを特徴とする蓄電素子。 - 請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の蓄電素子であって、
上記絶縁性シール部材は、２つのＯリングが径方向に繋がった形状をなす内側Ｏリング部と外側Ｏリング部とを有し、
上記内側Ｏリング部は、上記第１絶縁部材と上記極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮され、
上記外側Ｏリング部は、上記キャップと上記極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮されていることを特徴とする蓄電素子。 - 請求項６に記載の蓄電素子であって、
上記内側Ｏリング部のうち、上記第１絶縁部材と上記極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮される部分は、それぞれ凹凸形状をなし、
上記外側Ｏリング部のうち、上記キャップと上記極柱の円盤状部とにより挟まれ圧縮される部分は、それぞれ凹凸形状をなすことを特徴とする蓄電素子。
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