JP2021125304A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安全性を維持しながら低コストで効率よく製造することができる高い蓄電装置を提供する。
【解決手段】開示される蓄電装置１００は、ケース１０と、ケース１０内に配置された蓄電素子２０と、蓄電素子２０の電極に接続されたリード２１と、ケース１０の開口部を封口する封口部材４０とを含む。封口部材４０は、円板状の基部４１ａを含むガスケット４１と、導電性を有する封口板４２とを含む。基部４１ａは、封口板４２と蓄電素子２０との間に配置されている。基部４１ａには貫通孔４１ｈが形成されている。封口板４２の突起４２ａは貫通孔４１ｈに挿入されている。封口板４２の突起４２ａとリード２１とは接続されている。ケース１０内の内圧の上昇に応じて突起４２ａがリード２１から離れる方向に変位することによって、突起４２ａとリード２１との接続が断たれる。
【選択図】図１

Description

本開示は、蓄電装置に関する。

現在、二次電池やキャパシタなどの蓄電装置は、様々な分野で用いられている。例えば、これらの蓄電装置は、電動工具、電動アシスト自転車、および電気自動車などにも用いられており、高容量化が進められている。

様々な分野で用いられている蓄電装置は、過酷な使用環境においても高い安全性を示すことが求められている。そのため、従来から、二次電池などでは、防爆弁や電流遮断機構（ＣＩＤ）などの、安全性を確保するための機構が設けられている。例えば、二次電池として、電極体と、円筒状の外装缶と、外装缶の開口部にガスケットを介してかしめ固定された封口体と、を備え、この封口体が、外形が円形でありガスケットとかしめ固定される弁体、前記弁体よりも電池内方側に配置されるとともに前記弁体の中央部に接続された金属板、及び前記弁体の外周部と前記金属板の外周部の間に介在する環状の絶縁部材、を含む円筒形電池、が知られている（例えば特許文献１）。この円筒形電池では、外装缶内の圧力が上昇した場合、圧力により弁体の中央部が電池の外側に向かって移動しようとする。この移動する力により、弁体が金属板から分離する。そして、弁体と金属板との接続が断たれ、この円筒形電池内の電流経路を遮断することができる。この円筒形電池では、少なくとも、弁体、金属板、絶縁部材、およびガスケットを用いて、外装缶の封止機構と安全機構の実装とを行っている。

国際公開第２０１６／１５７７４９号

上記のような蓄電装置は、封止と安全の機能を果たすために多くの部品が必要となる。これは蓄電装置を組み立てる際の作業性を悪化する虞がある。そのため、より簡単な構造で安全性を確保できる封口部材が求められている。このような状況において、本開示は、低コストで効率よく製造することが可能であり安全性が高い蓄電装置を提供することを目的の１つとする。

本開示の一局面は、蓄電装置に関する。当該蓄電装置は、円筒状の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開口部とを有するケースと、前記ケース内に配置され一対の電極を含む蓄電素子と、前記一対の電極のうちの一方の電極と接続されたリードと、前記ケースの前記開口部を封止する封口部材とを含む蓄電装置であって、前記封口部材は、絶縁性を有するとともに円板状の基部を含むガスケットと、導電性を有する封口板とを含み、前記封口板は、前記蓄電素子に向かって突出した突起が形成された変位部と、前記変位部の周囲に設けられた外周部とを有し、前記基部は、前記封口板と前記蓄電素子との間に配置されており、前記基部には貫通孔が形成されており、前記封口板の前記突起は前記貫通孔に挿入されており、前記封口板の前記突起と前記リードとが接続されており、前記ケース内の内圧の上昇に応じて前記突起が前記リードから離れる方向に変位することによって、前記突起と前記リードとの接続が断たれる。

本開示によれば、封止と安全の機能を担う部品が減る。そのため、低コストで効率よく製造することが可能であり安全性が高い蓄電装置が得られる。

本開示の蓄電装置の一例を模式的に示す断面図である。 図１に示した蓄電装置に用いられる封口部材とリードを模式的に示す斜視図である。 図１に示した蓄電装置に用いられる封口部材とリードにおいてガスケットを部分的に切り欠いて模式的に示す斜視図である。 図１に示した蓄電装置を模式的に示す上面図である。 図１に示した蓄電装置に用いられる封口部材とリードについて他の一例を模式的に示す下面図である。 図１に示した蓄電装置に用いられる封口部材とリードについて他の一例を模式的に示す下面図である。 図１に示した蓄電装置の製造工程を模式的に示す断面図である。

以下では、本開示の実施形態について例を挙げて説明するが、本開示は以下で説明する例に限定されない。以下の説明では、具体的な数値や材料を例示する場合があるが、本開示の効果が得られる限り、他の数値や材料を適用してもよい。

（蓄電装置）
本開示の蓄電装置は、円筒状の筒部と当該筒部の一端を塞ぐ底部と当該筒部の他端に設けられた開口部とを有するケースと、当該ケース内に配置され一対の電極を含む蓄電素子と、当該一対の電極のうちの一方の電極と接続されたリードと、ケースの開口部を封止する封口部材とを含む。封口部材は、絶縁性を有するとともに円板状の基部を含むガスケットと、導電性を有する封口板とを含む。封口板は、蓄電素子に向かって突出した突起が形成された変位部と、当該変位部の周囲に設けられた外周部とを有する。ガスケットの基部は、封口板と蓄電素子との間に配置されている。当該基部には貫通孔が形成されている。封口板の突起は貫通孔に挿入されている。封口板の突起とリードとは接続されている。ケース内の内圧の上昇に応じて当該突起がリードから離れる方向に変位することによって、当該突起とリードとの接続が断たれる、以下では、ガスケットの円板状の基部に形成された貫通孔を、「貫通孔（Ｇ）」と称する場合があり、当該貫通孔（Ｇ）に挿入されている封口板の突起を、「突起（Ｐ）」と称する場合がある。

本開示の蓄電装置では、封口板の変位部（突起（Ｐ））は、ケース内の内圧の上昇に応じてリードから離れる方向に変位する。そして、封口板の突起（Ｐ）がリードから離れる方向に変位することによって、封口板の突起（Ｐ）とリードとの接続を断つことが可能である。すなわち、封口板およびリードを、電流遮断装置（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＩＤ）として機能させることが可能である。このＣＩＤは、過充電などによりケース内にガスが溜まることによってケース内が所定の圧力を超えた場合に、蓄電装置内の集電経路を切断する。集電経路を切断することにより、圧力が上昇した蓄電装置の充放電を止めることができる。そして、蓄電装置が不安全になり、圧力が高まって破裂することなどを抑制できる。

さらに、本開示の蓄電装置では、上記ＣＩＤの機能に加えて、ケース内の内圧がさらに上昇したときに封口板が破断してケース内のガスをケース外部に放出してもよい。そのような封口板によって、本開示の蓄電装置が破裂することが抑制される。そのため、安全性がさらに高まる。本開示の封口部材は、上記の機能を奏する従来の封口部材と比較して、部品数が少なく構造が簡単である。そのため、本開示によって、安全性を維持しながら製造コストと組み立て工数の低減を実現した蓄電装置が得られる。

さらに、本開示の封口部材は部品数が少ないため、同様の機能を奏する従来の封口部材と比較して、部品の容積を小さくすることが可能である。そのため、本開示の蓄電装置は、従来の蓄電装置と比較して、エネルギー密度を高めることが可能である。

蓄電装置は、二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。蓄電装置は、非水電解質二次電池（リチウムイオン二次電池、リチウム電池など）やニッケル水素二次電池などであってもよい。蓄電装置は、電極材に活性炭を用いた電気二重層キャパシタであってもよいし、リチウムイオンキャパシタなどであってもよい。

蓄電素子に特に限定はなく、蓄電装置の種類に応じて選択すればよい。蓄電素子には、公知の蓄電素子を用いることができる。例えば、蓄電装置が二次電池である場合、正極と負極とセパレータと電解液とを含む蓄電素子を用いてもよい。一例のリチウムイオン二次電池の負極は、リチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出する物質を負極活物質として含む。この負極活物質には、例えば黒鉛などの炭素材料や、ケイ素や酸化チタンなど無機化合物がある。それらの二次電池の正極は、正極活物質として、リチウムを含有する遷移金属複合酸化物などを含んでもよい。この遷移金属複合酸化物には、例えばニッケル、マンガン、コバルト、アルミニウムなどの元素が含まれる。

蓄電装置がキャパシタである場合、２つの電極と電解液とセパレータとを含む蓄電素子を用いてもよい。それらの構成要素は、キャパシタの種類に応じて選択できる。

（ケース）
ケースは、例えば、電極端子の１つとして機能してもよい。ケースが電極端子として機能する場合、例えば、ケースは、導電性を有する金属を用いて形成され、蓄電素子の１つの電極（封口板に電気的に接続されていない電極）とケースとが電気的に接続されていてもよい。例えば、負極とケースとが電気的に接続される。本開示の蓄電装置では、正極がケースと接続されていてもよい。

ケースは、円筒状の筒部と、この筒部の一端にある開口を塞ぐ底部と、筒部の他端にある開口部とを有する。筒部は、筒部の径方向において、ケースの外周面からケースの内周面に向かって突き出している環状の溝部を有していてもよい。この溝部上に封口部材を配置することができる。ケースの開口端部は、かしめられることにより筒部の径方向において筒部の内方（筒部の中心軸の方）に向かって屈曲している。さらに屈曲した開口端部は、後述する封口部材のガスケットの折り返し部を介して封口板の外周部にかしめつけられている。このかしめられた開口端部と溝部とにより、封口部材を挟むことができる。それによって、ケースの開口部が封止される。ケースには、例えば金属ケースを用いることができる。この金属ケースは、アルミ、鉄、ニッケル銅、またはこれら金属の合金またはクラッド材などから構成されていてもよい。蓄電装置のケースには、上記の構成に限らず公知のケースを用いてもよい。

（リード）
リードは、蓄電素子の電極と封口板とを電気的に接続する。リードには、公知の蓄電装置に用いられているリードを用いてもよい。リードには、帯状の金属箔を用いてもよい。リードを構成する金属（導電性の金属）の例には、アルミニウム、鉄、ニッケル、銅またはこれら金属のうち複数の金属からなる合金またはクラッド材などが含まれる。リードの一端は、蓄電素子の２つの電極のうちのいずれの電極に接続されてもよいが、蓄電装置が二次電池である場合には、例えば、リードは正極に接続される。

リードの他端またはその近傍は、封口板に接続（固定）される。すなわち、リードは、封口板に電気的および物理的に接続される。リードと封口板との接続方法に特に限定はなく、例えば溶接などを用いてもよい。ただし、ＣＩＤとして機能するために、リードと封口板とを引き離す力が大きくなったときに、リードと封口板との接続が解除されるような（すなわち固定がはずれるような）接続方法であることが必要である。溶接によりリードと封口板とを接合する場合は。溶接の面積や溶接深さなどの条件を変えることによって、リードと封口板とを引き離すために必要な力を、調整できる。溶接の方法に特に限定はなく、レーザ溶接、抵抗溶接、摩擦攪拌、超音波接合などを用いてもよい。

部品数を少なくする観点から、リードは封口板に直接接続されることが好ましい。ただし、ＣＩＤとして機能させることが可能である限り、リードと封口板とは、導電性部材を介して間接的に接続されてもよい。

（封口板）
封口板は、例えば導電性を有する円板である。封口板は、電極端子として機能するか、または、電極端子（例えば端子キャップ）とリードとを電気的に接続する変位部材として機能してもよい。封口板は、例えば、金属板で形成され、例えば、アルミニウム、ニッケル、銅、鉄などの金属またはこれら金属のうち複数の金属から構成される合金やクラッド材で形成される。封口板には、公知の封口板（弁体など）を用いることができる。

封口板は、ケース内の内圧に応じて変位する変位部と、この変位部の周囲に形成された外周部とを有していてもよい。変位部には、リードに向かって突出した突起を有する集電部が形成されている。この突起の先端は、貫通孔（Ｇ）の蓄電素子側の開口（またはその近傍）に位置するか、または、貫通孔（Ｇ）の開口よりも蓄電素子に近い場所に位置してもよい。

封口板の変位部は、ケース内の所定以上の圧力によって変位してもよい。このとき、変位部には、外周部よりも薄い薄肉部が形成されていてもよい。例えば、封口板は、突起（Ｐ）が形成されている部分（集電部）と外周部との間に、集電部および外周部よりも薄い薄肉部を含んでもよい。変位部は、例えば、円板状またはドーム状で構成されていてもよい。封口板がドーム状の変位部を含む場合、当該ドーム状の変位の部は、蓄電素子側に向かって凸となるように配置される。突起（Ｐ）の変位を大きくするために、突起（Ｐ）は、通例えば、封口板の変位部の中央（集電部の中央）に形成してもよい。

突起の先端面（リードが接続される面）の形状は、リードの領域のうち封口部材と向かい合う領域が延びる方向に沿って長手方向をもった形状であってもよい。この構成により、リードにおいて封口板の突起と接合される領域の面積を四方に拡げなくても、接合面積を拡げ易くなる。そのため、リードと突起との接合強度を高めやすい。また、リードにおいて突起と接合される領域の縁から接合部までの距離が短くなり易い。そのため、封口板が変位する際に、上記接合される領域が撓みにくくなる。そのため、封口板が変位する際にリードが追従しにくくなる。上記長手方向をもつ先端面の幅は、例えば、先端面に接続されるリードの部分の幅よりも狭くてもよい。すなわち、例えば、突起の先端面の全体がリードによって覆われてもよい。また、変位部において、突起が形成された部分（集電部）の厚さは、それ以外の領域よりも厚くてもよい。この構成により、変位部において突起の裏面（封口板の上面）が突起の突出高さと略同じ寸法だけ窪むように形成された突起と比べて、ＣＩＤの作動タイミングが遅れることを抑制できる。

ＣＩＤの機能が作動して封口板とリードとが破断した後、ケース内の内圧がさらに上昇して封口板の変位が特に大きくなる場合、封口板の薄肉部が破断し、ケース内部のガスをケース外部に放出してもよい。これによって、ケースが破裂することを防止できる。

（ガスケット）
ガスケットは、ガスケットとして機能するための弾性および絶縁性を有する材料で形成される。すなわち、ガスケットは絶縁性を有する。ガスケットは、二次電池またはキャパシタのガスケットに用いられている公知の材料で形成されてもよい。ガスケットの材料の例には、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、およびポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などが含まれる。これらの材料には、必要に応じて添加剤（例えば公知の添加剤）が添加されてもよい。ガスケットの形成方法に限定はなく、射出成形などの方法で形成してもよい。

ガスケットは、例えば、蓄電素子から離れる方向に基部の周縁部から延びる立ち上がり部と、立ち上がり部の端部からケースの内方（ケースの中心軸の方）に向かって延びて封口板の外周部の上面の少なくとも一部を覆う環状の折り返し部とを含む。当該立ち上がり部および折り返し部は、ケースの開口端部近傍の内周面と封口板との間に配置され、ケースと封口板とを絶縁する。

ガスケットの基部に形成される貫通孔（Ｇ）の断面形状（ガスケットの基部の厚さ方向に対して垂直な断面の形状）は封口板の突起が挿入できる形状であれば特に限定はない。この貫通孔の形状は例えば円形状、楕円形状、長方形状（正方形状を含む）、または角丸長方形状であってもよい。また、この貫通孔の開口の形状も、上記長手方向をもつ突起の形状に合わせて、先端面の長手方向と平行な長手方向をもった形状であってもよい。封口板の変位部が変位する際にリードが追従することを抑制するために、ガスケットの貫通孔（Ｇ）において、リード側の開口と突起（Ｐ）との間の隙間を少なくしてもよい。そのため、封口板の突起とガスケットとを蓄電素子側から見たときに、突起の外形とガスケットの貫通孔の開口の形状とは、ほぼ同じ大きさ・形状であってもよい。貫通孔の位置は、封口板の突起の位置に対応している。貫通孔は、例えば、円板状の基部の中央部またはその近傍に形成されていてもよい。

本開示の蓄電装置は、以下の（１）および（２）の構成を満たしてもよい。
（１）ガスケットは、蓄電素子から離れる方向に基部の周縁部から延びる立ち上がり部と、立ち上がり部の端部（蓄電素子から遠い方の端部）からケースの内方（ケースの中心軸の方）に向かって延びて封口板の外周部の上面の少なくとも一部を覆う環状の折り返し部とを含む。
（２）ケースの筒部の外周面に環状の溝部が形成され、筒部の内周面において溝部が形成された領域がケースの内方へ突出している。封口部材は当該溝部上に位置し、筒部の他端は、ケースの内方に向かって屈曲して折り返し部の上面に当接している。ここで、上面とは、蓄電素子から遠い方の面を意味する。

封口板は、突起が形成されている集電部と外周部との間に、当該集電部および外周部よりも薄い薄肉部を有してもよい。

リードに近づくにつれて貫通孔（Ｇ）が細くなるように、貫通孔（Ｇ）の内周面（側面）が傾斜していてもよい。すなわち、ガスケットの貫通孔の内周面は、封口板側から蓄電素子側に向かって細くなるテーパー形状を有してもよい。上記形状の貫通孔を用いることによって、封口板の突起（Ｐ）の変位がスムーズになり、蓄電装置におけるＣＩＤの信頼性が向上する。

ガスケットの貫通孔が上記のテーパー形状を有する場合、封口板の突起（Ｐ）の外周面も、蓄電素子に近づくにつれて細くなるテーパー形状を有していてもよい。この構成によれば、封口板の突起（Ｐ）の変位がスムーズになり、蓄電装置におけるＣＩＤの信頼性が向上する。

封口板の突起（Ｐ）の外周面は、貫通孔（Ｇ）の内周面と接触してもよい。この構成によれば、ガスケットで突起（Ｐ）を保持できるため、ＣＩＤ作動時以外のときに封口板とリードとが破断することを抑制することができる。あるいは、突起の外周面と貫通孔（Ｇ）の内周面との間に隙間が形成されてもよい。すなわち、突起は、貫通孔（Ｇ）の内周面と少なくとも一部が接触しない形状を有してもよい。この構成によれば、突起にリードを溶接するときに、突起からガスケットに熱が伝わることを抑制できる。その結果、ガスケットが熱で変形することによって生じる問題（例えば封口板の変位に関する不具合など）を抑制できる。

ガスケットの基部には、ケース内の内圧を封口板に伝えるための通気孔が形成されていてもよい。封口板の突起（Ｐ）が挿入される貫通孔（Ｇ）のみによって、ケース内の内圧を封口板に伝えることも可能である。しかし、通気孔を形成することによって、ケース内の内圧を封口板に早く確実に伝えることができる。このとき、通気孔はリードと重ならない位置に設けてもよい。この構成により、通気孔へガスが流れ込む際にリードが通気孔を塞ぐことを抑制できる。但し、本開示の蓄電装置において、リードが通気孔を塞ぐ虞を考慮しなければ、リードと重なる位置に通気孔を設けてもよい。

貫通孔（Ｇ）は１つの方向（第１の方向）に沿って長手方向を有してもよく、封口板の突起（Ｐ）はケースの底部から見て第１の方向に沿って長手方向を有してもよい。以下では、当該第１の方向を、「第１の方向Ｄ１」と称する場合がある。

リードは、封口板の突起（Ｐ）に接続された帯状部を含んでもよく、帯状部と突起（Ｐ）とは、溶接部によって接続されていてもよく、溶接部は、ケースの底部から見て第１の方向Ｄ１に沿って長手方向を有してもよい。

リードは、封口板の突起（Ｐ）に接続された帯状部を含んでもよく、リードが延びる方向の一端の縁は、ケースの底部から見て第１の方向Ｄ１と交わってもよい。

ガスケットの基部においてリード側の表面には、少なくとも１つのリブ（例えば複数のリブ）が設けられていてもよい。当該リブを設けることによって、ガスケットの基部の剛性を高めることができ、ＣＩＤが作動する際に、リードが封口板の変位に追従しにくくなる。さらに、当該リブを設けることによって、リードの一部をリブに係止させることが可能となり、ＣＩＤが作動する際に、リードが封口板の変位に追従しにくくすることが可能となる。そのため、ＣＩＤの機能の信頼性を高めることができる。また、当該リブによって、封口板にリードを接続する際のリードの位置決めを容易にすることも可能である。そのため、リードが変位してリードと封口板との接合箇所へストレスが加わることを防ぐ。また、ガスケットに通気孔を形成した場合、通気孔とリードが重なることを抑制することができる。

リードの移動は、リードと上記少なくとも１つのリブとの干渉によって抑制されてもよい。すなわち、リードが上記リブに係止されることによって、リードの移動が抑制されてもよい。封口板の突起（Ｐ）の変位にリードが追従して変位する場合、突起（Ｐ）の変位が大きくなっても封口板とリードとの接続が解除されにくくなる場合がある。ガスケットに形成されたリブとリードとの干渉によってリードの変位を抑制することによって、ＣＩＤの信頼性を高めることが可能である。リードとリブとの干渉によってリードの変位を抑制する場合、当該干渉する位置におけるリードとリブとの間の距離を、０〜０．６ｍｍの範囲としてもよい。

ガスケットの基部に形成された少なくとも１つのリブは、基部の貫通孔（Ｇ）を挟むように配置された２つのリブを含んでもよい。そして、リードは、当該２つのリブの間に配置され且つ封口板の突起（Ｐ）と接続される帯状部を含んでもよい。この場合のリードとリブとの配置の例として、第１および第２の例を以下に説明する。なお、２つのリブは、互いに略平行に配置されていてもよい。この明細書において略平行とは、平行またはそれに近い角度で配置されていることを意味し、例えば、２つのリブのそれぞれが延びる方向がなす角度が１０°以下であることを意味する。

第１の例では、リードおよび２つのリブは、以下の構成であってもよい。リードは、帯状部（例えば帯状部の長手方向の一端）に接続され且つ帯状部よりも幅が広い幅広部を含む。そして、幅広部の幅は、２つのリブ間の距離よりも広い。この構成により、幅広部の周縁のうち、リブと向かい合う領域とリブとが係合する。そのため、封口板が変位する際にリードが変位しにくくなる。なお、本構成において、リブは２つでなくともよい。リブが１つのみであっても、リブが全くない構成と比べて、リードの変位を抑制することはできる。なお、このとき幅広部および帯状部の縁は複数の直線をつなげた形状でもよく、曲線を含んでいてもよい。

第２の例では、リードおよび２つのリブは、以下の構成であってもよい。リードは、帯状部の両端（例えば帯状部の長手方向の一端とそれとは反対側の他端）のそれぞれに接続され且つ帯状部よりも幅が広い２つの幅広部を含む。２つの幅広部の幅はそれぞれ、２つのリブ間の距離よりも広い。そして、リードは、２つの幅広部が２つのリブの少なくとも一部を挟むように配置される。この構成により、幅広部の周縁のうち、リブと向かい合う領域がリブと係止される。この係止により、封口板が変位する際にリードが変位しにくくなる。封口板に接続（固定）される。言い換えれば、帯状部の幅方向の両端に切り欠き部が形成され、この一対の切り欠き部に上記２つのリブが収容されているともいえる。なお、上記切り欠き部およびリブは２つでなくてもよい。切り欠き部およびリブがそれぞれ１つずつのみであっても、リブおよび切り欠き部がない構成に比べて、リードが変位しにくくなる。また、リブは、切り欠き部の大部分を埋める柱状でもよく、切り欠き部の縁の形状に沿って延びた形状であってもよい。また切り欠き部の縁の形状は、矩形でも、Ｕ字状でも、Ｖ字状でも、Ｃ字状でもよい。

またリードの帯状部に貫通孔を形成し、この貫通孔にリブを嵌合してもよい。このときリードに形成される貫通孔は、丸孔や矩形の孔であってもよい。また、ガスケットとリードを電極群側から見た場合、孔の形状とリブの形状とがほぼ同じであってもよく、孔の開口より、リブが小さくてもよい。帯状部の貫通孔をリブに嵌める場合、リブにリードを圧入してもよい。これにより、ガスケットに対して、リードがより強固に固定できる。なお、封口板とリードを電極群側から見て、このリードの貫通孔は、突起の先端面と、帯状部の長手方向において並んで配置されていてもよい。

本開示の蓄電装置は、封口板に接続された端子キャップ（図示なし）を含んでもよい。端子キャップは導電性の材料（例えば導電性の金属）からなり、端子として機能する凸部を含んでもよい。端子キャップは、平らなドーナツ状の部分と、当該部分の中央に形成された凸部とを含んでもよい。端子キャップは、封口板に対して蓄電素子とは反対側に配置される。すなわち、端子キャップと蓄電素子との間に封口板が配置される。一例では、端子キャップの周縁部と封口板の周縁部とを重ね、それら２つの周縁部が、ガスケットを介してケースの開口端部でかしめられる。この場合、封口板が破断したときにケース内部のガスを放出するための通気孔が、端子キャップに形成されていてもよい。

なお、本開示の一局面は、上述した封口部材に関する。上述したように、本開示に係る封口部材は、円板状の基部を含むガスケットと、導電性を有する封口板とを含み、基部は、封口板と蓄電素子との間に配置されており、基部には貫通孔（Ｇ）が形成されており、封口板の変位部に設けられた突起（Ｐ）が貫通孔（Ｇ）に挿入されている。

以下では、本開示の蓄電装置の一例およびその製造方法の一例について、図面を参照して具体的に説明するが、本開示の蓄電装置は以下の内容に限定されない。以下で説明する一例の蓄電装置の構成要素には、上述した構成要素を適用できる。また、以下で説明する一例の蓄電装置の構成要素は、上述した記載に基づいて変更してもよいし、本開示の蓄電装置に必須でない構成要素は省略してもよい。また、以下で説明する事項を、上記の実施形態に適用してもよい。

（実施形態１）
実施形態１では、本開示の蓄電装置の一例について説明する。実施形態１の蓄電装置１００の断面図を図１に模式的に示す。蓄電装置１００は、ケース１０と、ケース１０内に配置された蓄電素子２０と、蓄電素子２０の電極（図示せず）に接続されたリード２１および２２と、ケース１０の開口部を封口する封口部材４０とを含む。蓄電装置１００はさらに、絶縁板２３および２４を含む。絶縁板２３および２４はそれぞれ、貫通孔が形成された円板状の部材である。

封口部材４０は、円板状の基部４１ａを含むガスケット４１と、封口板４２とを含む。基部４１ａは、封口板４２と蓄電素子２０との間に配置されている。基部４１ａの中央には、貫通孔４１ｈが形成されている。基部４１ａは、封口板４２の平面形状（円形）とほぼ同じ大きさの平面形状を有する。基部４１ａの周縁部と封口板４２の周縁部とは密着している。

ケース１０は、円筒状の筒部１０ｂと、当該筒部１０ｂの一端を塞ぐ底部１０ｃと、筒部１０ｂの他端（開口端部）を構成する開口部１０ｄとを有する。筒部１０ｂの開口部１０ｄの近傍には、筒部１０ｂの径方向において、ケース１０の外側からケース１０の内側に向かって突き出している環状の溝部１０ａが形成されている。封口部材４０は、溝部１０ａの内周面上に配置される。ケース１０の開口部１０ｄにおける開口端部は、ガスケット４１を介して封口板４２の外周部にかしめつけられる。それによって、封口部材４０が溝部１０ａと開口端部により挟まれて、ケース１０が封止されている。

ガスケット４１は、蓄電素子２０から離れる方向に基部４１ａの周縁部から延びる立ち上がり部４１ｂと、立ち上がり部４１ｂの端部からケース１０の内方に向かって延びて封口板４２の外周部４２ｐの上面の少なくとも一部を覆う環状の折り返し部４１ｄとを含む。

封口板４２は、蓄電素子２０側に凸となっているドーム状の変位部４２ｄと、変位部４２ｄの周囲に設けられた外周部４２ｐとを含む。変位部４２ｄの変位が大きくなると破断するように、変位部４２ｄの少なくとも一部は薄くなっている。変位部４２ｄの中央部（集電部）４２ｃには、蓄電素子２０側に向かって突き出している突起４２ａが形成された集電部が設けられている。封口板４２の突起４２ａは、ガスケット４１の貫通孔４１ｈに挿入されている。突起４２ａの先端面は、ガスケット４１において蓄電素子２０側の表面４１ｓと同一平面上またはその近傍にあってもよいし、表面４１ｓよりも蓄電素子２０側に突き出していてもよい。突起４２ａの先端面には、リード２１が固定（接続）されている。

封口板４２は、外周部４２ｐよりも薄い薄肉部４２ｔを有する。より詳細には、封口板４２は、突起４２ａが形成されている中央部４２ｃと外周部４２ｐとの間に、薄肉部４２ｔを有する。

なお、実施形態１では、突起４２ａと貫通孔４１ｈとの間に隙間がない一例を示しているが、これらの間には隙間があってもよい。すなわち、突起４２ａと貫通孔４１ｈの側面（内周面）とは接触していなくてもよい。また、実施形態１では、貫通孔４１ｈの開口の形状が、第１の方向Ｄ１に沿って長手方向を有する長円状であり、突起４２ａの先端面の形状が貫通孔４１ｈの開口の長手方向と平行な長手方向を有する形状である一例を示しているが、これらは上述した他の形状であってもよい。例えば、突起４２ａおよび貫通孔４１ｈはそれぞれ、円錐台状であってもよい。

突起４２ａとリード２１との接続部Ｃ（例えば溶接部）は、図５および図６に示すように、第１の方向Ｄ１に沿って長手方向を有してもよい。

リード２１および封口部材４０を、表面４１ｓ側から見た斜視図を図２に模式的に示す。また、図２において、ガスケット４１の一部とリード２１とを除去した一部分解斜視図を図３に模式的に示す。また、蓄電装置１００を、封口板４２側から見たときの上面図を図４に模式的に示す。なお、図１の断面図は、図３に示す畝状の突起４２ａの長手方向に沿った断面図である。

図２および図３に示すように、ガスケット４１の基部４１ａには、複数の通気孔（貫通孔）４１ｃが形成されている。ケース１０内の内圧が変位部４２ｄに伝わるように、通気孔４１ｃは変位部４２ｄに通じている。

ガスケット４１の基部４１ａの表面４１ｓには、貫通孔４１ｈを挟んで略平行に配置された２つのリブ４１ｒが形成されている。それぞれのリブ４１ｒは、上記突起４２ａの長手方向（第１の方向Ｄ１）と平行な方向に延びている。

リブ４１ｒは、例えば線状の凸部である。リード２１は、２つのリブ４１ｒの間に配置される帯状部２１ａを含む。突起４２ａの先端面の形状は、帯状部２１ａの平面形状よりも小さい。帯状部２１ａの一部は、溶接等によって、突起４２ａの先端面に固定される。

ケース１０内の内圧が高まると、変位部４２ｄの突起４２ａは、蓄電素子２０から離れる方向（すなわちリード２１から離れる方向）に移動する。一方、リード２１の移動は、基部４１ａによって抑制される。そのため、突起４２ａの変位が大きくなると、突起４２ａとリード２１との接続部が破断し、接続が解除される。その結果、過充電等が抑制される。

ケース１０内の内圧がさらに高まって変位部４２ｄの変位がさらに大きくなると、薄肉部４２ｔの部分またはその周縁部が破断する。その結果、ケース１０の内部のガスが、ケース１０の外部に放出される。

図２および図３に示す構造では、帯状部２１ａの移動が、リブ４１ｒによって抑制される。具体的には、帯状部２１ａの長手方向（第１の方向Ｄ１と平行な方向）に垂直な方向への帯状部２１ａの移動が抑制される。さらに、リード２１とリブ４１ｒとの干渉によって、帯状部２１ａの長手方向への帯状部２１ａの移動を抑制してもよい。そのような形態の第１の例を図５に模式的に示し、第２の例を図６に模式的に示す。図５および図６は、それぞれ、リード２１の一部とガスケット４１とを、表面４１ｓ側から見た図である。

図５の一例では、リード２１は、２つのリブ４１ｒの間に配置された帯状部２１ａと、帯状部２１ａの一端に接続され且つ帯状部２１ａの幅Ｗａよりも幅が広い幅広部２１ｂとを含む。このようなリード２１は、一枚の金属板を所定の形状に切断することによって形成できる（図６に示すリード２１についても同様である）。幅広部２１ｂの幅Ｗｂは、２つのリブ４１ｒ間の距離Ｌよりも広い。そのため、帯状部２１ａの移動が、幅広部２１ｂと２つのリブ４１ｒとの干渉によって抑制される。図５に示す一例の場合、帯状部２１ａが矢印Ａの方向に移動することが抑制される。このとき、リブ４１ｒは、リード２１の周縁の形状にそって、クランク状（段状）に屈曲して延びている。

図６の一例では、リード２１は、２つのリブ４１ｒの間に配置された帯状部２１ａと、帯状部２１ａの長手方向の両端のそれぞれに接続され且つ帯状部２１ａの幅Ｗａよりも幅が広い２つの幅広部２１ｂとを含む。２つの幅広部２１ｂは、２つのリブ４１ｒの少なくとも一部を挟むように配置されている。２つの幅広部２１ｂの幅Ｗｂはそれぞれ、２つのリブ４１ｒ間の距離Ｌよりも広い。そのため、帯状部２１ａの移動が、２つの幅広部２１ｂと２つのリブ４１ｒとの干渉によって抑制される。図６に示す一例の場合、帯状部２１ａが矢印Ａおよび矢印Ｂの方向に移動することが抑制される。なお、２つの幅広部２１ｂの幅Ｗｂは、同じであってもよいし異なってもよい。

なお、上記の例において、リード２１が延びる方向の一端の縁は、ケース１０の底部１０ｃから見て第１の方向Ｄ１と交わっている。

図１に示した蓄電装置１００の製造方法の一例について以下に説明する。まず、図７の状態の構造を形成する。溝部１０ａは、蓄電素子２０をケース１０内に配置した後に形成される。リード２１は、蓄電素子２０の電極の１つおよび突起４２ａに接続される。リード２２は、ケース１０に接続される。次に、ケース１０の開口端部を内側に折り曲げ、ガスケット４１の筒状の壁部を挟んで封口板４２の外周部４２ｐをかしめる。このプロセスによって、筒状の壁部から折り返し部４１ｄが形成される。このようにして、蓄電装置１００を製造できる。これらの工程には、公知の蓄電装置の製造方法で用いられる工程を適用できる。

本開示は、蓄電装置に利用できる。

１０ ケース
２０ 蓄電素子
２１、２２ リード
４０ 封口部材
４１ ガスケット
４１ａ 基部
４１ｂ 立ち上がり部
４１ｃ 通気孔
４１ｄ 折り返し部
４１ｈ 貫通孔
４１ｒ リブ
４２ 封口板
４２ａ 突起
４２ｄ 変位部
１００ 蓄電装置
接続部Ｃ（溶接部）

Claims (12)

1. 円筒状の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開口部とを有するケースと、前記ケース内に配置され一対の電極を含む蓄電素子と、前記一対の電極のうちの一方の電極と接続されたリードと、前記ケースの前記開口部を封止する封口部材とを含む蓄電装置であって、
   前記封口部材は、絶縁性を有するとともに円板状の基部を含むガスケットと、導電性を有する封口板とを含み、
   前記封口板は、前記蓄電素子に向かって突出した突起が形成された変位部と、前記変位部の周囲に設けられた外周部とを有し、
   前記基部は、前記封口板と前記蓄電素子との間に配置されており、
   前記基部には貫通孔が形成されており、
   前記封口板の前記突起は前記貫通孔に挿入されており、
   前記封口板の前記突起と前記リードとが接続されており、
   前記ケース内の内圧が上昇に応じて前記突起が前記リードから離れる方向に変位することによって、前記突起と前記リードとの接続が断たれる、蓄電装置。
2. 前記ガスケットは、前記蓄電素子から離れる方向に前記基部の周縁部から延びる立ち上がり部と、前記立ち上がり部の端部から前記ケースの内方に向かって延びて前記封口板の外周部の上面の少なくとも一部を覆う環状の折り返し部とを含み、
   前記ケースの前記筒部の外周面に環状の溝部が形成され、
   前記筒部の内周面において前記溝部が形成された領域が前記ケースの内方へ突出し、
   前記封口部材は前記溝部上に位置し、
   前記筒部の前記他端は、前記ケースの内方に向かって屈曲して前記折り返し部の上面に当接している、請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記封口板は、前記突起が形成されている集電部と前記外周部との間に、前記集電部および前記外周部よりも薄い薄肉部を有する、請求項１または２に記載の蓄電装置。
4. 前記リードに近づくにつれて前記貫通孔が細くなるように、前記貫通孔の内周面が傾斜している、請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電装置。
5. 前記基部には、前記ケース内の内圧を前記封口板に伝えるための通気孔が形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電装置。
6. 前記貫通孔は第１の方向に沿って長手方向を有し、前記封口板の前記突起は前記ケースの前記底部から見て前記第１の方向に沿って長手方向を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の蓄電装置。
7. 前記リードは、前記封口板の前記突起に接続された帯状部を含み、
   前記帯状部と前記突起とは、溶接部によって接続されており、
   前記溶接部は、前記ケースの前記底部から見て前記第１の方向に沿って長手方向を有する、請求項６に記載の蓄電装置。
8. 前記リードは、前記封口板の前記突起に接続された帯状部を含み、
   前記リードが延びる方向の一端の縁は、前記ケースの前記底部から見て前記第１の方向と交わる、請求項６に記載の蓄電装置。
9. 前記基部において前記リード側の表面には少なくとも１つのリブが設けられている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の蓄電装置。
10. 前記少なくとも１つのリブは、前記貫通孔を挟むように配置された２つのリブを含み、
    前記リードは、前記２つのリブの間に配置され且つ前記封口板の前記突起と接続される帯状部を含む、請求項９に記載の蓄電装置。
11. 前記リードは、前記帯状部に接続され且つ前記帯状部よりも幅が広い幅広部を含み、
    前記幅広部の幅は、前記２つのリブ間の距離よりも広い、
    請求項１０に記載の蓄電装置。
12. 前記リードは、前記帯状部の両端のそれぞれに接続され且つ前記帯状部よりも幅が広い２つの幅広部を含み、
    前記２つの幅広部の幅はそれぞれ、前記２つのリブ間の距離よりも広く、
    前記リードは、前記２つの幅広部が前記２つのリブの少なくとも一部を挟むように配置されている、請求項１０に記載の蓄電装置。

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