(57)【要約】  外装体から外部に露出する露出面を有する外部端子１４と、外装体の内部に配置され、外部端子１４に接続される集電体１３と、外装体の内部に配置され、集電体１３に接続される電極体２とを備える。外装体は略直方体形状であり、その一の面を構成する蓋体３と、それ以外の面を構成する電池容器１とからなる。電極体２は、シート状の正極５及び負極４をセパレータ６を介して扁平状に巻回してなり、電池容器１内に、巻回により得られる湾曲部が蓋体側と、底面側とに位置するように収容される。蓋体３は、電極体２の湾曲部との間に形成される隙間に開口する注液部１０を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外装体と、該外装体から外部に露出する露出面を有する外部端子と、外装体の内部に配置され、前記外部端子に接続される集電体と、外装体の内部に配置され、前記集電体に接続される電極体と、を備えた蓄電素子であって、
前記外装体は略直方体形状であり、その一の面を構成する蓋体と、それ以外の面を構成する蓄電素子容器とからなり、
前記電極体は、シート状の正極及び負極をセパレータを介して扁平状に巻回してなり、前記蓄電素子容器内に、巻回により得られる湾曲部が蓋体側と、底面側とに位置するように収容され、
前記蓋体は、前記電極体の湾曲部との間に形成される隙間に開口する注液部を有することを特徴とする蓄電素子。
【請求項２】
前記電極体は、湾曲部の蓋体側に向かって最も突出する位置が、前記蓋体に接触するか、あるいは、その近傍に位置することを特徴とする請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項３】
前記電極体は、２以上が平面部を互いに隣接させた状態で前記蓄電素子容器に収容され、
前記蓋体の注液部は、前記いずれかの電極体の湾曲部との間に形成される隙間に開口するように形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電素子。
【請求項４】
前記蓋体は、前記電極体に接近して配置され、前記外部端子の露出面が配置される領域が、前記電極体から離間するように膨出する係合受部で構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の蓄電素子。
【請求項５】
前記集電体は、接続受部と、接続受部から延びる脚部とを備え、
前記蓋体の係合受部には、前記集電体の接続受部を配置可能であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の蓄電素子。
【請求項６】
前記蓋体の係合受部には、前記集電体の接続受部との間にパッキンを配置可能であることを特徴とする請求項５に記載の蓄電素子。
【請求項７】
前記注液部は、蓋体の幅方向に延びるスリット状に形成したことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の蓄電素子。
【請求項８】
前記注液部は栓体が溶接されることにより閉鎖されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の蓄電素子。
【請求項９】
前記注液部と前記電極体との最短距離は０．５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の蓄電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、蓄電素子の一例である電池として、蓋体の周囲と電池缶の開口部との会合部を封口する際に、一部を残して間隙部を形成し、間隙部から電解液の注液の後に間隙部を封口した密閉型電池が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１００３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の電池では、電解液を注入するに当たり、内部に収容される電極体との位置関係が十分に考慮されていない。すなわち、注入位置に電極体が位置していれば、流入した電解液がスムーズに他の領域へと流動して行かず、エネルギー密度を十分に向上できないという問題がある。また、電解液の注入に要する時間が余分にかかり、注液効率が悪化するという問題もある。【０００５】
そこで、本発明は、効率よく注液できるだけでなく、エネルギー密度の高い蓄電素子を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、
外装体と、該外装体から外部に露出する露出面を有する外部端子と、外装体の内部に配置され、前記外部端子に接続される集電体と、外装体の内部に配置され、前記集電体に接続される電極体と、を備えた蓄電素子であって、
前記外装体は略直方体形状であり、その一の面を構成する蓋体と、それ以外の面を構成する蓄電素子容器とからなり、
前記電極体は、シート状の正極及び負極をセパレータを介して扁平状に巻回してなり、前記蓄電素子容器内に、巻回により得られる湾曲部が蓋体側と、底面側とに位置するように収容され、
前記蓋体は、前記電極体の湾曲部との間に形成される隙間に開口する注液部を有するものである。【０００７】
前記電極体は、湾曲部の蓋体側に向かって最も突出する位置が、前記蓋体に接触するか、あるいは、その近傍に位置させることができる。【０００８】
前記注液部は、蓋体に形成する貫通孔であってもよいし、縁部に形成する切欠であってもよい。【０００９】
前記構成により、蓋体の近傍まで電極体が位置するようにしても、外装体の内部には、注入部の開口部分に十分な空間（注液空間）を確保することができる。そして、前記注液空間によって流入した電解液は、スムーズに電極体の他の部分へと流動する。したがって、注液部から電解液を効率よく注入することができる。また、電極体の全領域に亘って電解液を十分に供給することができるので、エネルギー密度を十分に高めることが可能となる。また、注入部は蓋体に形成しているため、蓄電素子を複数並設するようにしても、電解液の注入後の閉鎖される注入部が邪魔になることもない。【００１０】
前記電極体は、２以上が平面部を互いに隣接させた状態で前記蓄電素子容器に収容され、
前記蓋体の注液部は、前記いずれかの電極体の湾曲部との間に形成される隙間に開口するように形成されるのが好ましい。【００１１】
この構成により、外装体内に収容される電極体の数に応じて柔軟に適切な場所に注液部を設け、迅速に電解液を注入し、かつ、エネルギー密度を高めることができる。【００１２】
前記蓋体は、前記電極体に接近して配置され、前記外部端子の露出面が配置される領域が、前記電極体から離間するように膨出する係合受部で構成されているのが好ましい。【００１３】
前記集電体は、接続受部と、接続受部から延びる脚部とを備え、
前記蓋体の係合受部には、前記集電体の接続受部を配置可能であるのが好ましい。【００１４】
そして、前記蓋体の係合受部には、前記集電体の接続受部との間にパッキンを配置可能とすればよい。【００１５】
前記蓋体に係合受部を形成した構成により、電極体を蓋体の近傍にまで配置することができ、内部空間に於ける電極体の占有体積を増大させ、エネルギー密度を向上させることが可能となる。【００１６】
前記注液部は、蓋体の幅方向に延びるスリット状に形成するのが好ましい。【００１７】
この構成により、電解液の注入作業をスリット状に形成された注液部のいずれからでも行うことができ、構成の違い等、そのときの状況に応じた適切な位置から注液することが可能となる。例えば、収容する電極体の数を相違させた場合であっても、注液部を形成する位置を変更する必要がない。【００１８】
前記注液部は栓体が溶接されることにより閉鎖されるが、注液部は電極体の湾曲部との間に形成される隙間に開口し、電極体から離れた位置で溶接されるので、電極体への熱影響が小さくなり、短絡が生じにくくなる。【００１９】
前記注液部と前記電極体との最短距離は０．５ｍｍ以上であることが好ましい。これにより、電解液の注入作業をスムーズに行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、蓋体に形成する注入部の位置を、内部に収容する電極体の形態を考慮して決定するようにしたので、注液を効率的に行うことができるばかりか、注液後の状態をエネルギー密度の高いものとすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係る電池の斜視図である。
【図２】本実施形態に係る電池の正面断面図である。
【図３】図１の蓋体を上方側から見た状態を示す斜視図である。
【図４】図３の分解斜視図である。
【図５】図１の蓋体を下方側から見た状態を示す斜視図及びその部分拡大断面図である。
【図６】図５の分解斜視図である。
【図７】図４の負極端子の製造工程を示す断面図である。
【図８】図４の負極外部端子の他の製造工程を示す断面図である。
【図９】（ａ）は図１の注液孔部分での横断面図、（ｂ）は図１の注液孔部分での縦断面斜視図である。
【図１０】他の実施形態に係る注液孔部分での横断面図である。
【図１１】他の実施形態に係る注液孔部分での横断面図である。
【図１２】他の実施形態に係る注液部の例を示す斜視図である。
【図１３】図１２の注液孔部分での横断面図である。
【図１４】図１３の他の実施形態に係る注液孔部分での横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「側」、「端」及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。
【００２３】
図１は、蓄電素子の一例である非水電解質二次電池を示す。この非水電解質二次電池は、図２に示すように、電池容器１内に電極体２を収容し、蓋体３で封止したものである。ここでは、電池容器１と蓋体３とで外装体を構成している。
【００２４】
電池容器１は、上面が開口する直方体形状で、アルミニウムやアルミニウム合金等で構成されている。
【００２５】
電極体２は、詳細については図示しないが、従来同様、銅箔からなる負極４と、アルミニウム箔からなる正極５との間に、多孔性の樹脂フィルムからなるセパレータ６を配置したものである。これらはいずれも帯状で、セパレータ６に対して負極４と正極５とを幅方向の反対側にそれぞれ位置をずらせた状態で、前記電池容器１に収容可能となるように扁平状に巻回されている。これにより、電極体２は、電池容器１の対向する両側面間に配置される平面部２ａと、電池容器１の底面側及び蓋体３側に位置する断面円弧状の湾曲部２ｂとが得られる。なお、電極体２は、後述するように、クリップ７を介して、負極４には負極集電体１８が接続され、正極５には正極集電体１９が接続されている。
【００２６】
蓋体３は、図３から図６に示すように、平面視矩形状の長尺な金属製の板状で、中央部には上面側から段付きとなる略楕円形状の開口部８が形成され、そこには金属製の安全弁９が装着されている。安全弁９には、略Ｈ字状の薄肉部が形成され、内圧が異常に上昇した場合に薄肉部が裂けて減圧できるようになっている。
【００２７】
蓋体３の一端側には、小径の注液孔１０が形成され、注液後に栓体１１によって閉鎖されるようになっている。注液孔１０が形成される位置は、長手方向の中心線上ではなく、側縁側へとずれた位置に形成されている。すなわち、注液孔１０が開口するのは、図９（ａ）に示すように、電極体２の湾曲部２ｂの最も突出した位置から側方にずれた位置である。つまり、電極体２が収容されることにより、その湾曲部２ｂと、電池容器１及び蓋体３との間に形成される空間部（デッドスペース）４２である。この場合、注液孔１０と電極体２との最短距離は、０．５ｍｍ以上とするのが好ましい。これよりも短い値となると、電解液の注入作業がスムーズに行かない恐れがあるからである。
【００２８】
そして、外装体内を真空引きした後、注液孔１０を介して電解液を注入すると、図９（ｂ）の矢印で示すように、その電解液は空間部４２を介して蓋体３に沿って長手方向に流動し、その後、電池容器１の端面に沿って底面側へと流入した後、電極体２の各部品の間へと侵入する。このように、注入された電解液はスムーズに流動するため、注液に要する時間を短くして効率的な注液作業を実現することができる。また、注入された電解液が受ける流動抵抗を抑えることができるので、電極体２内へと十分に注液することができ、電池としてのエネルギー密度を十分に高めることが可能となる。
【００２９】
注液後に注液孔１０に栓体１１を溶接する場合、注液孔１０の位置が電極体２に近いと、電極体２が熱影響を受けることがあった。例えば、電極体２のセパレータ６が溶けて、正負極間で短絡が生じることがあった。本実施形態では、電極体２から離れた位置で溶接されるので、電極体２への熱影響が小さくなり、短絡が生じにくい。
【００３０】
蓋体３は、電池容器１内に収容される電極体２の湾曲部２ｂに対して、湾曲部２ｂのうち、蓋体３に向かって最も突出した位置が、蓋体３に接触しているか、あるいは、その近傍に位置している。接触している状態には、蓋体３に湾曲部２ｂが線接触している場合だけではなく、湾曲部２ｂが変形して面接触している場合も含まれる。また、近傍には、もし、注液孔１０が蓋体３の長手方向の中心線上に位置していれば、注入する電解液の流速が、図９（ａ）に示す位置に比べて遅くなるような範囲が含まれる。
【００３１】
蓋体３の両端部上面には、上方に向かって膨出する平面視略矩形状の係合受部１２がそれぞれ形成され、各係合受部１２では、下面側の係合凹部１２ａの一辺を除く周囲には浅めのガイド凹部１２ｂがそれぞれ形成されている。係合受部１２を形成することにより、その下面側の係合凹部１２ａ内に、後述する下パッキン１６及び集電体１３の接続受部２０を配置することができる。したがって、前述のように、蓋体３に電極体２を接近させて配置することができる。つまり、蓋体３から外部への突出部分を係合受部１２のみに抑えつつ、内部空間を最大限有効利用して収容する電極体２の占有体積を大きく取ることができ、エネルギー密度を十分に高めることが可能となる。また、係合凹部１２ａを構成する天井面の中心部分には貫通孔１２ｃがそれぞれ形成されている。係合受部１２及びガイド凹部１２ｂには、集電体１３及び外部端子１４が上パッキン１５及び下パッキン１６を介してそれぞれ取り付けられるようになっている。
【００３２】
また、蓋体３には、各係合受部１２の内側近傍に、幅方向の２箇所から上方に向かって突出する係止突部１７がそれぞれ形成されている。各係止突部１７は、有底筒状で、蓋体３をプレス加工する際、同時に形成される。各係止突部１７には、後述する上パッキン１５が係止され、回転方向の位置決めを行う。
【００３３】
集電体１３は、銅製の負極集電体１８と、アルミニウム製の正極集電体１９とからなる。これら集電体１３はいずれも、長尺な金属製板材をプレス加工することにより、接続受部２０と、その両側部からそれぞれ延びる脚部２１とを形成されている。接続受部２０は、前記蓋体３の係合受部１２の係合凹部１２ａ内に配置される、嵌合部２２と、これに続く台座部２３とで構成されている。嵌合部２２は、平面状で、中央部分に貫通孔２２ａが形成され、周縁は台座部２３に連続する一辺を除いて直交する方向に延在するガイド縁部２４が形成され、台座部２３側はガイド縁部２４よりもさらに延在する連続部２５となって台座部２３に至っている。このようなガイド縁部２４及び連続部２５によって集電体１３の接続受部２０の剛性が十分に高められている。
【００３４】
脚部２１は、台座部２３の両側縁部から直交する方向に延び、電極体２の両側面に沿って配置される。そして、脚部２１は電極体２の正極５又は負極４に、クリップ７を介して接続され、クリップ７が電池容器１の対向する内面間に挟持された状態となって位置ずれが防止される。
【００３５】
外部端子１４は、負極外部端子２８と正極外部端子２９とからなり、平板部３０と、その下面中央部から下方に向かって延びる軸部３１とで構成されている。平板部３０の表面（露出面）には、図示しないバスバーが溶接により接続される。
【００３６】
負極外部端子２８は、図７に示すように、平面視矩形状のアルミニウム製の板状体３２と、銅製のリベット３３とによって形成することができる。すなわち、板状体３２の中央部分に形成した貫通孔３２ａに、リベット３３の軸部３３ａを挿通し、プレス加工で鍔部３３ｂを貫通孔３２ａに圧入する。板状体３２の貫通孔３２ａの内径寸法は、リベット３３の軸部３３ａの外径寸法よりも若干大きいだけであり、鍔部３３ｂの外径寸法よりも十分に小さい。したがって、圧入により、鍔部３３ｂが貫通孔３２ａを押し広げて圧着状態となるほか、押し広げられた部分は軸部３３ａに圧着し、両者は一体化される。また、リベット３３の軸部３３ａの先端面中央部には円形の凹部３３ｃが形成されている。そして、後述するようにして、軸部３３ａを、上パッキン１５、蓋体３の係合受部１２、下パッキン１６、及び、負極集電体１８の各貫通孔に挿通させた後、これらを挟み込むようにして、前記凹部３３ｃを押し広げることによりカシメ固定される。
一方、正極外部端子２９は、全体がアルミニウム製で、平板部３０と軸部３１とが一体的に形成されている。
【００３７】
上パッキン１５は、平面視矩形の枠体を隔壁３６によって、上方側の端子保持凹部３７と、下方側の装着用凹部３８とに区画した合成樹脂製のもので、その下方開口縁部を構成する一辺がさらに側方へと延びる舌片３９となっている。隔壁３６の中央部分には天井面から下方側に延びる筒状部３６ａが形成されている。筒状部３６ａは、係合受部１２の貫通孔１２ｃを挿通し、下パッキン１６の貫通孔４０ａに嵌合する。舌片３９には２箇所に係止孔３９ａが形成され、蓋体３の係止突部１７が挿通している。上パッキン１５は、平面視矩形状に形成した蓋体３の係合受部１２に沿っており、係合受部１２に載置しただけで、回転方向の位置ずれが防止される。しかも、係止孔３９ａに係止突部１７を挿通することにより、確実に回転方向の位置ずれが防止される。
【００３８】
下パッキン１６は、平面視矩形の板状で、中央部分に貫通孔１６ａが形成された合成樹脂製のものである。下パッキン１６は、負極側と正極側とで形状が若干相違している。
【００３９】
負極側下パッキン１６Ａでは、蓋体３の係合受部１２に形成した係合凹部１２ａ内に配置される膨出部４０と、この膨出部４０に連続する平坦部４１とで構成されている。膨出部４０は、係合受部１２の係合凹部１２ａの一辺側を除く部分の内面に沿った形状をしており、中央部分には貫通孔４０ａが形成されている。平坦部４１は、係合受部１２のガイド凹部１２ｂに配置される。負極側下パッキン１６Ａは、蓋体３の係合受部１２を構成する係合凹部１２ａに対して下方側から配置され、蓋体３と負極外部端子２８との間に挟持される。そして、この挟持状態で、負極外部端子２８と蓋体３との絶縁を図り、かつ、前記上パッキン１５と共に蓋体３の係合受部１２に形成した貫通孔１２ｃの封止を図る。
【００４０】
一方、正極側下パッキン１６Ｂは平板状であり、中央部分に貫通孔１６ａが形成され、係合受部１２を構成する係合凹部１２ａ内に配置される。正極側下パッキン１６Ｂは、前記上パッキン１５と共に蓋体３の係合受部１２に形成した貫通孔１２ｃの封止を図る。
【００４１】
なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００４２】
前記実施形態では、外装体内に電極体２を１つだけ収容するようにしたが、図１０に示すように、２つ収容するようにしてもよい。この場合、電極体２の上方側の湾曲部２ｂによって形成される空間部（デッドスペース）４２は、両側部のみならず、中心位置にも形成されるので、注液孔１０は、蓋体３の長手方向中心線上に形成することができる。さらに、電極体２は、図１１に示すように、３つ収容したり、さらに４以上収容したりすることも可能であり、注液孔１０は形成されるいずれの空間部に開口するように形成してもよい。また、注液孔１０は１箇所に限らず、２箇所以上であってもよい。例えば、電池が大型化した場合には、注液孔１０を２箇所以上に形成することで、一度に電解液を大量に注入することができるので、注液効率を高めることができる。
【００４３】
また、前記実施形態では、注液部として、蓋体３に注液孔１０を形成するようにしたが、これに代えて、縁部に切欠を形成することにより対応することも可能である。注液部の形状は、状況（例えば、注液するノズルの先端形状等）に応じて自由に設計することができる。
【００４４】
また、前記実施形態では、注液部の例として円形の開口である注液孔１０について説明したが、図１２に示すように、スリット状の開口としてもよい。この場合、栓体１１はこのスリット形状に応じた縦長の形状となる。また、内部に収容する電極体２は、図１３に示すように１つであってもよいし、図１４に示すように２つであってもよいし、さらに数を増やすようにしてもよい。但し、電極体２の収容数の如何に拘わらず、注液孔１０は同じスリット状と形成することができる。そして、内部の蓋体３と電極体２との間に形成される、いずれかの適切な空間へと電解液を注入するようにすればよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明に係る蓄電素子の蓋体３の構造は、リチウムイオン電池のほか、鉛蓄電池等、種々の電池に採用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１…電池容器（外装体）
２…電極体
３…蓋体（外装体）
４…負極
５…正極
６…セパレータ
７…クリップ
８…開口部
９…安全弁
１０…注液孔（注液部）
１１…栓体
１２…係合受部
１２ａ…係合凹部
１２ｂ…ガイド凹部
１２ｃ…貫通孔
１３…集電体
１４…外部端子
１５…上パッキン
１６…下パッキン
１６ａ…貫通孔
１６Ａ…負極側下パッキン
１６Ｂ…正極側下パッキン
１７…係止突部
１８…負極集電体
１９…正極集電体
２０…接続受部
２１…脚部
２２…嵌合部
２２ａ…貫通孔
２３…台座部
２４…ガイド縁部
２５…連続部
２８…負極外部端子
２９…正極外部端子
３０…平板部
３１…軸部
３２…板状体
３２ａ…貫通孔
３３…リベット
３３ａ…軸部
３３ｂ…鍔部
３４…板状体
３４ａ…凹部
３５…リベット
３５ａ…鍔部
３５ｂ…軸部
３６…隔壁
３６ａ…貫通孔
３７…端子保持凹部
３８…装着用凹部
３９…舌片
３９ａ…係止孔
４０…膨出部
４１…平坦部
４２…空間部
【図１】
2012105490.tif 000003
【図２】
2012105490.tif 000004
【図３】
2012105490.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012105490.tif 000009
【図８】
2012105490.tif 000010
【図９】
2012105490.tif 000011
【図１０】
2012105490.tif 000012
【図１１】
2012105490.tif 000013
【図１２】
2012105490.tif 000014
【図１３】
2012105490.tif 000015
【図１４】
2012105490.tif 000016
【国際調査報告】
2012105490.tif 000017
2012105490.tif 000018
2012105490.tif 000019
2012105490.tif 000020