JP2018041646A - 蓄電素子及び蓄電素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】かしめ後における軸部の部分的な湾曲を低減して、他部材の変形や、気密性の低下を抑制する。【解決手段】蓄電素子１０は、容器１００に設けられた端子（正極端子２００）と、端子に電気的に接続される集電体（正極集電体１２０）と、端子または集電体と容器との間に配置された封止部材（正極第一封止部材１５０）とを備える。端子及び集電体の一方は、他方と、封止部材と、容器とを貫通して、先端部２３０がかしめられることによって、前記他方と、封止部材と、容器とを固定する軸部２２０を備える。軸部２２０における先端部２３０の直近の周面には、全周に亘って連続または不連続な凹部２３５が形成されている。【選択図】図３
Description
本発明は、蓄電素子及び蓄電素子の製造方法に関する。
蓄電素子においては、容器内に電極体が収容されており、この電極体に電気的に接続された端子が容器から露出して設けられている。容器と端子との間には封止部材が介在しており、この封止部材によって端子周辺の気密性が確保され、蓄電素子自体の品質を高めている（例えば、特許文献１参照）。
ここで、例えば端子の軸部をかしめることによって封止部材を圧縮させて気密性を確保しているが、このかしめによって軸部が部分的に湾曲する場合がある。例えば、図８は、かしめられた軸部２２０Ｄを示す部分断面図であるが、この図８に示すように、軸部２２０Ｄの先端部２３０ｄと、軸部２２０Ｄにおけるその他の部分とがなす角部が湾曲して変形する。この湾曲は、封止部材だけでなく、その他の周囲の部材を不要に変形させる要因となる。さらに、湾曲によって封止部材に作用する圧縮力が弱まってしまい、所望の気密性を実現できないおそれもある。
このため、本発明の課題は、他部材の変形や、気密性の低下を抑制することである。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子は、容器に設けられた端子と、端子に電気的に接続される集電体と、端子または集電体と容器との間に配置された封止部材とを備える蓄電素子であって、端子及び集電体の一方は、他方と、封止部材と、容器とを貫通して、先端部がかしめられることによって、他方と、封止部材と、容器とを固定する軸部を備え、軸部における先端部の直近の周面には、全周に亘って連続または不連続な凹部が形成されている。
この構成によれば、端子及び集電体の一方には軸部が設けられており、当該軸部における先端部の直近の周面に、全周に亘って凹部が形成されているので、軸部をかしめる際においては、この凹部を起点にして先端部が変形する。これにより、軸部の先端部が湾曲することを抑制することができる。したがって、被固定部材（封止部材及び容器など）を広げる力を低減することができ、被固定部材の変形を抑制することができる。そして、また、かしめにより生じる圧縮力は、端子または集電体に対して略直交する方向に作用するので、封止部材に対する圧縮力の低下も抑制することができる。
したがって、他部材の変形や、気密性の低下を抑制することができる。
また、封止部材は、容器に対向する第一面を備え、第一面には、端子の軸部を囲む第一突部が形成されており、第一突部は、封止部材が端子または集電体と容器との間で圧縮されていてもよい。
この構成によれば、第一突部が端子と容器との間で圧縮された状態で配置されているので、第一突部がない場合と比べても、より高い気密性を発揮することができる。また、かしめにより作用する圧縮力は、第一突部の突出方向に概ね平行であるので、第一突部を効率的に圧縮させることができる。
また、封止部材は、第一面とは反対側で、端子または集電体に対向する第二面とを備え、第二面には、端子の軸部を囲む第二突部が形成されており、第一突部と、第二突部とは、封止部材が端子または集電体と容器との間で圧縮された際に圧縮されていてもよい。
この構成によれば、第二突部が端子と容器との間で圧縮された状態で配置されているので、第二突部がない場合と比べても、より高い気密性を発揮することができる。また、かしめにより作用する圧縮力は、第二突部の突出方向に概ね平行であるので、第二突部を効率的に圧縮させることができる。
また、凹部は、軸部が貫通する集電体または端子の貫通孔をなす内側面に対向していてもよい。
この構成によれば、凹部が、集電体または端子の貫通孔をなす内側面に対向しているので、かしめ後の軸部の先端部を集電体または端子に対してより密着させることができる。これにより、気密性を高めることができる。
本発明の他態様に係る蓄電素子の製造方法は、容器に設けられた端子と、端子に電気的に接続される集電体と、端子または集電体と容器との間に配置された封止部材とを備える蓄電素子の製造方法であって、端子及び集電体の一方に設けられた軸部を、他方と、封止部材と容器とに貫通させた状態で、予め軸部の周面に形成されている凹部を起点に軸部の先端部をかしめることで、他方と、封止部材と、容器とを固定する。
この構成によれば、予め軸部の周面に形成されている凹部を起点に軸部の先端部をかしめることができる。これにより、軸部の先端部が湾曲することを抑制することができる。したがって、被固定部材（封止部材及び容器など）を広げる力を低減することができ、被固定部材の変形を抑制することができる。そして、また、かしめにより生じる圧縮力は、端子または集電体に対して略直交する方向に作用するので、封止部材に対する圧縮力の低下も抑制することができる。
したがって、他部材の変形や、気密性の低下を抑制することができる。
本発明によれば、他部材の変形や、気密性の低下を抑制することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る蓄電素子について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
まず、蓄電素子１０の構成について、説明する。
図１は、本実施の形態に係る蓄電素子１０の外観を模式的に示す斜視図である。図２は、本実施の形態に係る蓄電素子１０の容器１００の容器本体１１１を分離して蓄電素子１０が備える各構成要素を示す斜視図である。
なお、これらの図では、Ｚ軸方向を上下方向として示しており、以下ではＺ軸方向を上下方向として説明する場合があるが、使用態様によってはＺ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるため、Ｚ軸方向は上下方向となることには限定されない。以降の図においても、同様である。
蓄電素子１０は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。なお、蓄電素子１０は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、一次電池、キャパシタであってもよい。
図１及び図２に示すように、蓄電素子１０は、容器１００と、正極端子２００及び負極端子２０１と、正極集電体１２０及び負極集電体１３０と、正極第一封止部材１５０及び負極第一封止部材１６０と、電極体１４０とを備えている。
蓄電素子１０の容器１００の内部には電解液（非水電解質）などの液体が封入されているが、当該液体の図示は省略する。なお、容器１００に封入される電解液としては、蓄電素子１０の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく様々なものを選択することができる。
容器１００は、矩形筒状で底を備える容器本体１１１と、容器本体１１１の開口を閉塞する板状部材である蓋体１１０とで構成されている。また、容器１００は、正極集電体１２０、負極集電体１３０及び電極体１４０等を内部に収容後、蓋体１１０と容器本体１１１とが溶接等されることにより、内部を密封することができるものとなっている。なお、蓋体１１０及び容器本体１１１の材質は、特に限定されないが、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、メッキ鋼板など溶接可能な金属であるのが好ましい。
電極体１４０は、正極と負極とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる部材である。正極は、アルミニウムやアルミニウム合金などからなる長尺帯状の金属箔である正極基材箔上に正極活物質層が形成されたものである。また、負極は、銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金などからなる長尺帯状の金属箔である負極基材箔上に負極活物質層が形成されたものである。また、セパレータは、樹脂からなる微多孔性のシートである。
ここで、正極活物質層に用いられる正極活物質、または負極活物質層に用いられる負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質または負極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。
なお、正極活物質としては、例えば、ＬｉＭＰＯ４、ＬｉＭＳｉＯ４、ＬｉＭＢＯ３（ＭはＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ等から選択される１種または２種以上の遷移金属元素）等のポリアニオン化合物、チタン酸リチウム、マンガン酸リチウム等のスピネル化合物、ＬｉＭＯ２（ＭはＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ等から選択される１種または２種以上の遷移金属元素）等のリチウム遷移金属酸化物等を用いることができる。
また、負極活物質としては、例えば、リチウム金属、リチウム合金（リチウム−アルミニウム、リチウム−シリコン、リチウム−鉛、リチウム−錫、リチウム−アルミニウム−錫、リチウム−ガリウム、及びウッド合金等のリチウム金属含有合金）の他、リチウムを吸蔵・放出可能な合金、炭素材料（例えば黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温焼成炭素、非晶質カーボン等）、金属酸化物、リチウム金属酸化物（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２等）、ポリリン酸化合物などが挙げられる。
そして、電極体１４０は、負極と正極との間にセパレータが挟み込まれるように層状に配置されたものが巻き回されて形成され、正極集電体１２０及び負極集電体１３０と電気的に接続されている。なお、図２では、電極体１４０として断面が長円形状のものを示したが、円形状または楕円形状でもよい。また、電極体１４０の形状は巻回型に限らず、平板状極板を積層した積層型であってもよい。
正極端子２００は、容器１００の外方に配置され、電極体１４０の正極に電気的に接続された外部端子である。また、負極端子２０１は、容器１００の外方に配置され、電極体１４０の負極に電気的に接続された外部端子である。つまり、正極端子２００及び負極端子２０１は、電極体１４０に蓄えられている電気を蓄電素子１０の外部空間に導出し、また、電極体１４０に電気を蓄えるために蓄電素子１０の内部空間に電気を導入するための導電性の電極端子である。また、正極端子２００及び負極端子２０１は、正極第一封止部材１５０及び負極第一封止部材１６０を介して蓋体１１０に取り付けられている。
正極集電体１２０及び負極集電体１３０は、容器１００の内方、つまり、蓋体１１０の内表面（Ｚ軸方向マイナス側の面）に配置される。具体的には、正極集電体１２０は、電極体１４０の正極と容器本体１１１の側壁との間に配置され、正極端子２００と電極体１４０の正極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。負極集電体１３０は、電極体１４０の負極と容器本体１１１の側壁との間に配置され、負極端子２０１と電極体１４０の負極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。
なお、正極集電体１２０は、電極体１４０の正極基材箔と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金などで形成されている。また、負極集電体１３０は、電極体１４０の負極基材箔と同様、銅または銅合金などで形成されている。
正極第一封止部材１５０及び負極第一封止部材１６０は、正極端子２００及び負極端子２０１と、蓋体１１０との間に少なくともその一部が配置されるガスケットである。具体的には、正極第一封止部材１５０は、上方が開放された凹部１５１を有しており、その凹部１５１内に正極端子２００が収容されている。同様に、負極第一封止部材１６０は、上方が開放された凹部１６１を有しており、その凹部１６１内に負極端子２０１が収容されている。これにより、正極端子２００及び負極端子２０１は、一部が露出した状態で、蓋体１１０に取り付けられている。
次に、正極端子２００が正極第一封止部材１５０を介して正極集電体１２０とともに蓋体１１０に固定される固定構造について説明する。なお、この固定構造は、負極端子２０１が負極第一封止部材１６０を介して負極集電体１３０とともに蓋体１１０に固定される固定構造とほぼ同等であるので、負極側の説明は省略する。
図３は、本実施の形態に係る固定構造の概略構成を示す断面図である。図３は、図２におけるIII−III線を含むＹＺ平面を見た断面図である。図４は、本実施の形態に係る固定構造の固定前の状態を示す断面図であり、図３に対応する図である。
図３及び図４に示すように、正極端子２００が正極第一封止部材１５０に収容された状態で蓋体１１０に取り付けられており、さらに正極第一封止部材１５０に正極第二封止部材１７０を介して正極集電体１２０が取り付けられることで、これらが一体的に固定されている。
まず、各部材の具体的な構成について説明する。
蓋体１１０には、正極端子２００を収容した状態の正極第一封止部材１５０の一部が挿入される貫通孔１１２が形成されている。また、蓋体１１０の下面には、正極第二封止部材１７０の位置決めをするための位置決め突起１１３が、正極第二封止部材１７０の外形に対応した形状で設けられている。
正極第二封止部材１７０は、正極集電体１２０と蓋体１１０との間に少なくともその一部が配置されるガスケットである。正極第二封止部材１７０は、蓋体１１０よりも剛性が低く、かつ、絶縁性の部材で形成されているのがよい。正極第二封止部材１７０は、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）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの樹脂で形成されている。
正極第二封止部材１７０の底面には、正極集電体１２０の集電体本体部１２１が収容される凹部１７１が形成されている。凹部１７１内においては、蓋体１１０の貫通孔１１２と同形の貫通孔１７２が形成されている。この貫通孔１７２は、蓋体１１０の貫通孔１１２に連続するように配置されており、これらの貫通孔１７２、１１２に対して正極第一封止部材１５０の円筒部１５２が挿入される。
正極集電体１２０は、集電体本体部１２１と、電極体接続部１２２とを一体的に有している。
集電体本体部１２１は、正極端子２００が接続される部位である。具体的には、集電体本体部１２１は、平板状に形成されており、正極端子２００の軸部２２０が挿入される貫通孔１２３を有している。
電極体接続部１２２は、電極体１４０の正極に電気的に接続される長尺状の２本の脚である。電極体接続部１２２は、集電体本体部１２１の貫通孔１２３よりも外方（Ｘ軸方向マイナス側）に配置されている。電極体接続部１２２は、電極体１４０の正極をＹ軸方向で挟持した状態で当該正極に固定されている（図２参照）。
図５は、本実施の形態に係る正極端子２００の概略構成を示す下面図である。
図３〜図５に示すように、正極端子２００は、バスバー接続部２１０と、軸部２２０とを一体的に備えている。
バスバー接続部２１０は、蓄電素子１０の電極端子間を繋ぐバスバー（図示省略）が、例えば溶接によって接続される部位であり、上面が平面に形成されている。また、バスバー接続部２１０の下面には軸部２２０が設けられている。
軸部２２０は、バスバー接続部２１０の下面から下方に延び出た部位である。図３に示すように軸部２２０は、先端部２３０がかしめられることで、蓋体１１０に対して正極第一封止部材１５０と、正極第二封止部材１７０と、正極集電体１２０とを固定している。軸部２２０の先端部２３０は、Ｚ軸方向から見ると円環状で集電体本体部１２１の表面に密着している。この先端部２３０と、バスバー接続部２１０とが、正極集電体１２０の集電体本体部１２１と、正極第一封止部材１５０と、正極第二封止部材１７０と、蓋体１１０とをＺ軸方向で挟んで締め付けている。なお、図４及び図５に示すように、かしめられる前の軸部２２０は、その先端部２３０が変形前であり、軸部２２０全体として円筒状となっている。
この軸部２２０における先端部２３０の直近の周面には、全周に亘って連続する凹部２３５が形成されている。具体的には、凹部２３５は、断面視半円形状に形成されている。また、凹部２３５は、集電体本体部１２１の貫通孔１２３をなす内側面１２３１に対向して配置されている。より具体的には、凹部２３５は、内側面１２３１の下端部に対向している。つまり、凹部２３５は、軸部２２０における先端部２３０の直上に位置しているために、図４に示す状態から軸部２２０をかしめると、軸部２２０の先端部２３０が凹部２３５を起点として変形し、図３に示す状態となる。
次に正極第一封止部材１５０について説明する。
図６は、本実施の形態に係る正極第一封止部材１５０の下面図である。
図３、図４及び図６に示すように、正極第一封止部材１５０は、端子収容部１５３と、円筒部１５２とを一体的に備えている。
端子収容部１５３の上面には、正極端子２００のバスバー接続部２１０を収容する凹部１５１が形成されている。端子収容部１５３の下面は、容器１００の蓋体１１０に対向する第一面１５３１である。
第一面１５３１には、円筒部１５２を囲む第一突部１５４が形成されている。具体的に、第一突部１５４は、断面視半楕円状の突部である。第一突部１５４は、円筒部１５２の軸心を中心とした円環状に形成されている。正極端子２００の先端部２３０がかしめられると、第一突部１５４は圧縮されて潰れることになる。この圧縮された第一突部１５４が、蓋体１１０と正極第一封止部材１５０との間の気密性を確保する。
端子収容部１５３の凹部１５１の底面は、第一面１５３１とは反対側で、正極端子２００に対向する第二面１５１２である。第二面１５１２には、円筒部１５２を囲む第二突部１５５が形成されている。具体的に、第二突部１５５は、断面視半楕円状の突部である。第二突部１５５は、円筒部１５２の軸心を中心とした円環状に形成されている。第二突部１５５は、第一突部１５４に平面視で重なる位置に形成されている。正極端子２００の先端部２３０がかしめられると、第二突部１５５は圧縮されて潰れることになる。この圧縮された第二突部１５５が、正極端子２００と正極第一封止部材１５０との間の気密性を確保する。
円筒部１５２は、端子収容部１５３の下面から下方に向けて円筒状に突出している。円筒部１５２の貫通孔１５６は、正極集電体１２０の貫通孔１２３と同形である。この貫通孔１５６は、正極集電体１２０の貫通孔１２３に連続するように配置されており、これらの貫通孔１５６、１２３に対して正極端子２００の軸部２２０が挿入される。また、円筒部１５２の外径は、貫通孔１７２、１１２に挿入可能な大きさで形成されている。
正極第一封止部材１５０は、全体として、蓋体１１０よりも剛性が低く、かつ、絶縁性の部材で形成されているのがよい。正極第一封止部材１５０は、例えば、ＰＰＳ、ＰＰ、ＰＥ、ＰＢＴ、ＰＦＡ、ＰＥＥＫなどの樹脂で形成されている。
次に、蓄電素子１０の製造方法について説明する。
まず、図４に示すように、蓋体１１０の貫通孔１１２に対して、正極第一封止部材１５０の円筒部１５２を挿入する。次いで、正極第一封止部材１５０の貫通孔１５６内に、正極端子２００の軸部２２０を挿入する。その後、正極第二封止部材１７０の貫通孔１７２に、正極第一封止部材１５０の円筒部１５２を挿入してから、正極集電体１２０の貫通孔１２３に、正極端子２００の軸部２２０を挿入する。かしめ前においては、軸部２２０の凹部２３５が、貫通孔１２３をなす内側面１２３１の下端部に対向する位置に配置されることになる。
この状態から、正極端子２００の軸部２２０をかしめると、軸部２２０の先端部２３０が凹部２３５を起点にして、外方に広がるように押圧される。これにより、軸部２２０の先端部２３０が全周にわたって集電体本体部１２１の表面に密着して、軸部２２０の先端部２３０と、集電体本体部１２１との密着性が高められる。
そして、このかしめによって、軸部２２０の先端部２３０と、バスバー接続部２１０とが、正極集電体１２０の集電体本体部１２１と、正極第一封止部材１５０と、正極第二封止部材１７０と、蓋体１１０とをＺ軸方向で挟んで締め付ける。これにより、蓋体１１０と、バスバー接続部２１０との間隔が狭まって、正極第一封止部材１５０と、正極第二封止部材１７０とが圧縮される。このとき、第一突部１５４及び第二突部１５５も圧縮される。これにより、図３に示す状態となる。
図７は、本実施の形態に係る軸部２２０の先端部２３０のかしめ後の状態を拡大して示す断面図である。
図７に示すように、軸部２２０の先端部２３０は、当該軸部２２０の軸方向に略直交する平面で、集電体本体部１２１の下面に当接している。このため、かしめによる圧縮力Ｐ１は、軸部２２０の先端部２３０から集電体本体部１２１に対して略直交する方向に作用する。
図８は、比較例として凹部を有さない軸部２２０Ｄの先端部２３０ｄのかしめ後の状態を拡大して示す断面図であり、図７に対応する図である。
図８に示すように、軸部２２０Ｄをかしめた場合、凹部がないために先端部２３０ｄと、軸部２２０Ｄにおけるその他の部分とがなす角部が湾曲して変形する。これにより、先端部２３０ｄには、集電体本体部１２１の下面に対して傾斜した部位が発生し、当該部位が集電体本体部１２１の下面に当接している。
このため、先端部２３０ｄの湾曲した部位や、傾斜した部位からは、集電体本体部１２１に対して斜め方向の圧縮力Ｐ２が作用する。この圧縮力Ｐ２は、軸部２２０のかしめによって固定される被固定部材（正極集電体１２０、正極第一封止部材１５０、正極第二封止部材１７０及び蓋体１１０）を広げる力となり、これらの被固定部材を変形させる場合がある。また、斜め方向の圧縮力Ｐ２であるために、正極第一封止部材１５０及び正極第二封止部材１７０に対する圧縮力も弱まってしまう。
一方、図７に示したように、本実施の形態に係る軸部２２０においては、先端部２３０から集電体本体部１２１に対して略直交する圧縮力Ｐ１が作用している。このため、被固定部材は広がる方向へ変形しにくくなる。さらに、圧縮力Ｐ１は、集電体本体部１２１に対して略直交する方向に作用しているので、正極第一封止部材１５０及び正極第二封止部材１７０に対する圧縮力の低下も抑制することができる。特に、圧縮力Ｐ１は、第一突部１５４と第二突部１５５との突出方向と概ね平行であるので、第一突部１５４と第二突部１５５とを効率的に圧縮させることができる。
そして、同様の工程で、蓋体１１０の負極側にも、負極第一封止部材１６０、負極第二封止部材（図示省略）、負極集電体１３０及び負極端子２０１を取り付ける。
次いで、正極集電体１２０に電極体１４０の正極を取り付けるとともに、負極集電体１３０に電極体１４０の負極を取り付ける。
その後、図２に示す状態から、電極体１４０を容器１００の容器本体１１１に収容して、容器本体１１１に蓋体１１０を溶接して、容器１００を組み立てる。次いで、図示しない注液口から電解液を注液した後、注液栓を蓋体１１０に溶接して注液口を塞ぐことで、図１に示す蓄電素子１０が製造される。
以上のように、本実施の形態によれば、正極端子２００の軸部２２０における先端部２３０の直上の周面には、全周に亘って凹部２３５が形成されているので、軸部２２０をかしめる際においては、この凹部２３５を起点にして先端部２３０が変形する。これにより、軸部２２０の先端部２３０が湾曲することを抑制することができる。したがって、被固定部材（正極集電体１２０、正極第一封止部材１５０、正極第二封止部材１７０及び蓋体１１０）を広げる力を低減することができ、被固定部材の変形を抑制することができる。そして、また、圧縮力Ｐ１は、集電体本体部１２１に対して略直交する方向に作用しているので、正極第一封止部材１５０及び正極第二封止部材１７０に対する圧縮力の低下も抑制することができる。
このように、かしめ後における軸部２２０の部分的な湾曲を低減して、他部材の変形や、気密性の低下を抑制することができる。
また、第一突部１５４と、第二突部１５５とが、正極端子２００と蓋体１１０との間で圧縮された状態で配置されているので、第一突部１５４と第二突部１５５とがない場合と比べて、より高い気密性を発揮することができる。また、かしめにより作用する圧縮力Ｐ１は、第一突部１５４と第二突部１５５との突出方向と概ね平行であるので、第一突部１５４と第二突部１５５とを効率的に圧縮させることができる。
また、凹部２３５が、正極集電体１２０の貫通孔１２３をなす内側面１２３１に対向しているので、かしめ後の軸部２２０の先端部２３０を正極集電体１２０に対してより密着させることができる。これにより、気密性を高めることができる。
また、凹部２３５が軸部２２０の全周に亘って連続して形成されているので、かしめ後の先端部２３０を全周に亘って均等に変形させることができる。したがって、気密性をより高めることができる。
なお、凹部２３５は、連続していなくとも軸部２２０の全周に亘って形成されていれば、一定の効果を奏することができる。すわなち、凹部２３５は、断続的に軸部２２０の全周に亘って形成されていてもよい。
（変形例１）
上記実施の形態では、正極第一封止部材１５０に第一突部１５４と第二突部１５５とが設けられている場合を例示した。この変形例１では、正極第二封止部材に第一突部と第二突部とが設けられている場合を例示して説明する。
上記実施の形態では、正極第一封止部材１５０に第一突部１５４と第二突部１５５とが設けられている場合を例示した。この変形例１では、正極第二封止部材に第一突部と第二突部とが設けられている場合を例示して説明する。
図９は、変形例１に係る固定構造の概略構成を示す断面図であり、図３に対応する図である。図１０は、変形例１に係る固定構造の固定前の状態を示す断面図であり、図４に対応する図である。
図９及び図１０に示すように、正極第一封止部材１５０Ｂは、全体として単一の樹脂により形成されており、第一面１５３１ｂと第二面１５１２ｂは平面状である。つまり、変形例１における正極第一封止部材１５０Ｂは、第一突部と第二突部とを備えていない。
正極第二封止部材１７０Ｂにおける外側の上面は、蓋体１１０Ｂに対向する第一面１７０１である。この第一面１７０１には、正極端子２００の軸部２２０を囲む第一突部１７４が形成されている。具体的に、第一突部１７４は、断面視半楕円状の突部である。第一突部１７４は、円筒部１５２の軸心を中心とした円環状に形成されている。
正極第二封止部材１７０Ｂにおける凹部１７１内の上面は、第一面１７０１とは反対側で、正極集電体１２０Ｂに対向する第二面１７０２である。第二面１７０２には、正極端子２００の軸部２２０を囲む第二突部１７５が形成されている。具体的に、第二突部１７５は、断面視半円状の突部である。第二突部１７５は、円筒部１５２の軸心を中心とした円環状に形成されている。そして、第一面１７０１及び第二面１７０２を平面視すると、第一突部１７４と第二突部１７５とが重なる位置に配置されている。
そして、この変形例１においても、正極端子２００における先端部２３０の直上の周面に、全周に亘って凹部２３５が形成されているので、先端部２３０から集電体本体部１２１に対して略直交する圧縮力を作用させることができる。この圧縮力は、第一突部１７４と第二突部１７５との突出方向と概ね平行であるので、正極第二封止部材１７０Ｂに設けられた第一突部１７４と第二突部１７５とであっても効率的に圧縮させることができる。
なお、正極第二封止部材１７０Ｂと、上述した正極第一封止部材１５０とを同時に用いてもよい。これにより、正極端子２００側と正極集電体１２０側とのそれぞれで高い気密性を発揮することができる。
（変形例２）
上記実施の形態では、正極集電体１２０の貫通孔１２３をなす内側面１２３１に対して、凹部２３５の全体が対向している場合を例示して説明した。しかし、正極集電体１２０の貫通孔１２３をなす内側面１２３１に対して凹部の少なくとも一部が対向していればよい。
上記実施の形態では、正極集電体１２０の貫通孔１２３をなす内側面１２３１に対して、凹部２３５の全体が対向している場合を例示して説明した。しかし、正極集電体１２０の貫通孔１２３をなす内側面１２３１に対して凹部の少なくとも一部が対向していればよい。
図１１は、変形例２に係る軸部２２０Ｃの先端部２３０ｃのかしめ後の状態を拡大して示す断面図であり、図７に対応する図である。
図１１に示すように、軸部２２０Ｃの凹部２３５ｃは、正極集電体１２０の貫通孔１２３をなす内側面１２３１に対して上半分が対向しており、下半分の一部が集電体本体部１２１の下面に対向する断面視３／４円形状となっている。この場合においても、集電体本体部１２１に対して略直交する方向に作用する圧縮力を発生させることができる。したがって、被固定部材の変形を抑制しつつ、正極第一封止部材１５０及び正極第二封止部材１７０に対する圧縮力の低下を抑制することができる。
（変形例３）
上記実施の形態では、正極集電体１２０に対して正極端子２００がかしめられている場合を例示して説明した。しかし、正極端子に対して正極集電体がかしめられていてもよい。図１２は、変形例３に係る固定構造の概略構成を示す断面図であり、図３に対応する図である。
上記実施の形態では、正極集電体１２０に対して正極端子２００がかしめられている場合を例示して説明した。しかし、正極端子に対して正極集電体がかしめられていてもよい。図１２は、変形例３に係る固定構造の概略構成を示す断面図であり、図３に対応する図である。
図１２に示すように、正極端子２００Ｅには、貫通孔２０３が形成されている。正極集電体１２０Ｅにおける集電体本体部１２１ｅの上面には、正極端子２００Ｅの貫通孔２０３に挿入される軸部１２４が設けられている。軸部１２４は、先端部１２５がかしめられることで、蓋体１１０に対して正極第一封止部材１５０と、正極第二封止部材１７０と、正極端子２００Ｅとを固定している。軸部１２４の先端部１２５は、Ｚ軸方向から見ると円環状で正極端子２００Ｅの表面に密着している。この先端部１２５と、集電体本体部１２１ｅとが、正極端子２００Ｅと、正極第一封止部材１５０と、正極第二封止部材１７０と、蓋体１１０とをＺ軸方向で挟んで締め付けている。
この軸部１２４における先端部１２５の直近の周面には、全周に亘って連続する凹部１２６が形成されている。具体的には、凹部１２６は、断面視半円形状に形成されている。また、凹部１２６は、正極端子２００Ｅの貫通孔２０３をなす内側面２０３１に対向して配置されている。より具体的には、凹部１２６は、内側面２０３１の下端部に対向している。
このように、正極集電体１２０Ｅの軸部１２４における先端部１２６の直近の周面には、全周に亘って凹部１２６が形成されているので、軸部１２４をかしめる際においては、この凹部１２６を起点にして先端部１２５が変形する。これにより、軸部１２４の先端部１２５が湾曲することを抑制することができる。したがって、正極集電体１２０Ｅの軸部１２４をかしめる場合においても、当該軸部１２４の部分的な湾曲を低減して、他部材の変形や、気密性の低下を抑制することができる。
（他の実施の形態）
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係る封止部材、蓄電素子などについて説明したが、本発明は、上記実施の形態及びその変形例に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態及びその変形例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係る封止部材、蓄電素子などについて説明したが、本発明は、上記実施の形態及びその変形例に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態及びその変形例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
例えば、上記実施の形態及びその変形例では、蓄電素子１０は、１つの電極体１４０を備えていることとしたが、複数の電極体を備えている構成でもかまわない。
また、上記実施の形態及びその変形例では、バスバー接続部２１０と軸部２２０とが一体成形された正極端子２００を例示したが、バスバー接続部と軸部とが別体であって、組み付け後に一体化される正極端子であってもよい。また、正極端子ではなく、負極端子であってもよい。
また、上記実施の形態及びその変形例では、軸部２２０の先端部２３０が中空に形成されている場合を例示して説明したが、軸部の先端部２３０は中実であってもよい。
また、上記実施の形態及びその変形例では、第一突部１５４、１７４と第二突部１５５、１７５とがそれぞれ軸部２２０を一重で囲む場合を例示した。しかし、第一突部と第二突部とがそれぞれ軸部２２０を多重に囲んでもよい。
また、第一突部１５４、１７４と、第二突部１５５、１７５とのそれぞれの平面視形状は、円環状でなくとも、環状であれば如何様でもよい。その他の平面視形状としては、例えば、三角形、四角形などの多角形状や、楕円形状などが挙げられる。
また、上記実施の形態では、第一突部１５４、１７４と第二突部１５５、１７５とが断面視半楕円状である場合を例示した。しかし、第一突部と第二突部とは、突出しているのであればその断面形状は如何様でもよい。その他の断面形状としては、例えば、三角形、四角形などの多角形状や、半円状などが挙げられる。
また、第一突部と第二突部とは、全体として連続した環状であることが望ましいが、外観が概ね環状であればよい。具体的には、第一突部と、第二突部とは、周方向に断続的に隙間を有していてもよい。
また、第一突部１５４、１７４と第二突部１５５、１７５とは平面視で重なっていなくてもよい。また第一突部１５４、１７４と第二突部１５５、１７５とは一方だけ設けられていてもよい。
また、上記実施の形態では、かしめ前の凹部１２６、２３５が断面視半円状である場合を例示した。しかし、凹部１２６、２３５の断面形状は如何様でもよい。その他の断面形状としては、例えば、三角形、四角形などの多角形状や、半楕円状などが挙げられる。
また、凹部１２６、２３５は、軸部１２４、２２０の全周にわたって連続していることが望ましいが、不連続に形成されていてもよい。また、凹部１２６、２３５は複数周設けられていてもよい。
また、上記実施の形態では、正極端子２００がバスバーに溶接される溶接端子である場合を例示した。しかし正極端子は、ボルト端子であってもよい。
また、上記実施の形態では、正極側を例示して、本発明の特徴となる部分の具体的な構成について説明したが、負極側においても同様の構成が適用されていることはもちろんである。なお、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、正極側と負極側とが異なる構成であってもよい。
また、上記実施の形態及び上記変形例を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子等に適用できる。
１０ 蓄電素子
１００ 容器
１１２、１２３、１５６、１７２、２０３ 貫通孔
１２０、１２０Ｂ 正極集電体
１５０、１５０Ｂ 正極第一封止部材
１５４、１７４ 第一突部
１５５、１７５ 第二突部
１７０、１７０Ｂ 第二封止部材
２００ 正極端子
１２４、２２０、２２０Ｃ、２２０Ｄ 軸部
２３０、２３０ｃ、２３０ｄ 先端部
１２６、２３５、２３５ｃ 凹部
１５１２、１５１２ｂ、１７０２ 第二面
１５３１、１５３１ｂ、１７０１ 第一面
１００ 容器
１１２、１２３、１５６、１７２、２０３ 貫通孔
１２０、１２０Ｂ 正極集電体
１５０、１５０Ｂ 正極第一封止部材
１５４、１７４ 第一突部
１５５、１７５ 第二突部
１７０、１７０Ｂ 第二封止部材
２００ 正極端子
１２４、２２０、２２０Ｃ、２２０Ｄ 軸部
２３０、２３０ｃ、２３０ｄ 先端部
１２６、２３５、２３５ｃ 凹部
１５１２、１５１２ｂ、１７０２ 第二面
１５３１、１５３１ｂ、１７０１ 第一面
Claims (5)
- 容器に設けられた端子と、前記端子に電気的に接続される集電体と、前記端子または前記集電体と前記容器との間に配置された封止部材とを備える蓄電素子であって、
前記端子及び前記集電体の一方は、他方と、前記封止部材と、前記容器とを貫通して、先端部がかしめられることによって、前記他方と、前記封止部材と、前記容器とを固定する軸部を備え、
前記軸部における前記先端部の直近の周面には、全周に亘って連続または不連続な凹部が形成されている
蓄電素子。 - 前記封止部材は、
前記容器に対向する第一面を備え、
前記第一面には、前記端子の軸部を囲む第一突部が形成されており、
前記第一突部は、前記封止部材が前記端子または前記集電体と前記容器との間で圧縮されている
請求項１に記載の蓄電素子。 - 前記封止部材は、
前記第一面とは反対側で、前記端子または前記集電体に対向する第二面とを備え、
前記第二面には、前記端子の軸部を囲む第二突部が形成されており、
前記第一突部と、前記第二突部とは、前記封止部材が前記端子または前記集電体と前記容器との間で圧縮された際に圧縮されている
請求項２に記載の蓄電素子。 - 前記凹部は、前記軸部が貫通する前記集電体または前記端子の貫通孔をなす内側面に対向している
請求項１または２に記載の蓄電素子。 - 容器に設けられた端子と、前記端子に電気的に接続される集電体と、前記端子または前記集電体と前記容器との間に配置された封止部材とを備える蓄電素子の製造方法であって、
前記端子及び前記集電体の一方に設けられた軸部を、他方と、前記封止部材と前記容器とに貫通させた状態で、
予め前記軸部の周面に形成されている凹部を起点に前記軸部の先端部をかしめることで、前記他方と、前記封止部材と、前記容器とを固定する
蓄電素子の製造方法。
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