(57)【要約】【課題】ガスケット等の部品寸法にばらつきがあっても、集電端子部材の他端を接続部材にかしめる際にガスケットの過剰圧縮や圧縮不足を防止することができる、密閉型電池を提供する。【解決手段】電池１０は、発電要素２０と、蓋部材３２と、外部端子部材４０と、集電端子部材４５と、蓋部材３２と集電端子部材４５とを絶縁するガスケット５１と、を具備し、蓋部材３２におけるガスケット５１の側の面には、ガスケット５１を上側から圧縮する蓋側突出部３２ａが形成され（面積Ａ）、集電端子部材４５におけるガスケット５１の側の面には、ガスケット５１を下側から圧縮する端子側突出部４５ｄが、蓋側突出部３２ａと対向する位置に形成され（面積Ｂ）、面積Ａ、Ｂ、及び、集電端子部材４５においてガスケット５１に対向する上面のうち端子側突出部４５ｄ以外の面積である面積Ｃは、それぞれ異なった大きさに形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電要素と、
前記発電要素を収納する、有底筒状に形成された角型の収容部材と、
前記収容部材の開口面を閉塞する、貫通孔が形成された矩形の蓋部材と、
前記蓋部材から外方に突出して配設される外部端子部材と、
一端が前記収容部材の内部で前記発電要素と接続され、円筒状の他端が前記貫通孔に挿通されて前記蓋部材の外方に延出される、集電端子部材と、
前記蓋部材の内側で、前記蓋部材と前記集電端子部材とを絶縁するガスケットと、
前記蓋部材の外側で、前記集電端子部材と前記外部端子部材とを接続する、板状の接続部材と、を備え、
前記接続部材には、前記集電端子部材の他端が挿通される挿通孔が形成され、
前記接続部材と前記集電端子部材は、前記集電端子部材の他端が前記挿通孔にかしめられることにより接続される密閉型電池であって、
前記蓋部材における前記ガスケットの側の面には、前記ガスケットを圧縮する蓋側突出部が形成され、
前記集電端子部材における前記ガスケットの側の面には、前記蓋側突出部と対向する位置に、前記ガスケットを圧縮する端子側突出部が形成され、
前記蓋側突出部の前記ガスケット側の面積と、前記端子側突出部の前記ガスケット側の面積と、前記集電端子部材において前記ガスケットに対向して接触する面のうち前記端子側突出部以外の面積とが、それぞれ異なる、ことを特徴とする、密閉型電池。
【請求項２】
前記蓋側突出部の前記ガスケット側の面積、前記端子側突出部の前記ガスケット側の面積、前記集電端子部材において前記ガスケットに対向して接触する面のうち前記端子側突出部以外の面積、の順に大きい、ことを特徴とする、請求項１に記載の密閉型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型電池に関し、特に、密閉型電池の端子構造を製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
角型の密閉型電池において、その外装は電池の発電要素を収納する。外装の内部には、正極端子及び負極端子のそれぞれの側で、外装を貫通して外方に突出する集電端子部材が配設される。そして、外装の内部で集電端子部材の一端を発電要素と電気的に接続し、外装の外部で集電端子部材の他端を外部端子部材と電気的に接続することにより、電池内部と外部との電力のやり取りが行われる。
【０００３】
前記の如く外装の外部で集電端子部材の他端と外部端子部材とを電気的に接続するために、板状の接続部材を用いる場合がある。ここで、接続部材に形成された挿通孔に集電端子部材の他端をかしめることにより、集電端子部材の他端と接続部材とを接続する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０２８２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献の如く集電端子部材の他端を接続部材にかしめる際には、蓋部材と集電端子部材とを絶縁するガスケットを圧縮することにより、密閉型電池の内部空間における気密性を確保している。この際、ガスケットの圧縮過程は外部から把握することができないため、一定荷重でガスケットを圧縮することとしていた。しかし、上記の如く一定荷重でのガスケット圧縮によれば、蓋部材、集電端子部材、及びガスケット等の部品寸法のばらつきによって、ガスケットの過剰圧縮や圧縮不足が発生する可能性があった。
【０００６】
本発明は、上記の状況を鑑み、ガスケット等の部品寸法にばらつきがあっても、集電端子部材の他端を接続部材にかしめる際にガスケットの過剰圧縮や圧縮不足を防止することができる、密閉型電池を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、発電要素と、前記発電要素を収納する、有底筒状に形成された角型の収容部材と、前記収容部材の開口面を閉塞する、貫通孔が形成された矩形の蓋部材と、前記蓋部材から外方に突出して配設される外部端子部材と、一端が前記収容部材の内部で前記発電要素と接続され、円筒状の他端が前記貫通孔に挿通されて前記蓋部材の外方に延出される、集電端子部材と、前記蓋部材の内側で、前記蓋部材と前記集電端子部材とを絶縁するガスケットと、前記蓋部材の外側で、前記集電端子部材と前記外部端子部材とを接続する、板状の接続部材と、を備え、前記接続部材には、前記集電端子部材の他端が挿通される挿通孔が形成され、前記接続部材と前記集電端子部材は、前記集電端子部材の他端が前記挿通孔にかしめられることにより接続される密閉型電池であって、前記蓋部材における前記ガスケットの側の面には、前記ガスケットを圧縮する蓋側突出部が形成され、前記集電端子部材における前記ガスケットの側の面には、前記蓋側突出部と対向する位置に、前記ガスケットを圧縮する端子側突出部が形成され、前記蓋側突出部の前記ガスケット側の面積と、前記端子側突出部の前記ガスケット側の面積と、前記集電端子部材において前記ガスケットに対向して接触する面のうち前記端子側突出部以外の面積とが、それぞれ異なるものである。
【０００９】
請求項２においては、前記蓋側突出部の前記ガスケット側の面積、前記端子側突出部の前記ガスケット側の面積、前記集電端子部材において前記ガスケットに対向して接触する面のうち前記端子側突出部以外の面積、の順に大きいものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、密閉型電池におけるガスケット等の部品寸法にばらつきがあっても、集電端子部材の他端を接続部材にかしめる際にガスケットの過剰圧縮や圧縮不足を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は密閉型電池の概略構成を示す正面断面図、（ｂ）は同じく平面図。
【図２】（ａ）は密閉型電池の端子部分を示す正面断面図、（ｂ）は同じく平面図。
【図３】（ａ）は密閉型電池において端子部分の構成を示す正面断面図、（ｂ）は同じくかしめ直前の集電端子部材を示す正面断面図。
【図４】（ａ）は密閉型電池においてかしめ中の集電端子部材を示す正面断面図、（ｂ）は同じくかしめ後の集電端子部材を示す正面断面図。
【図５】（ａ）はガスケット圧縮荷重の変化を示した図、（ｂ）は密閉型電池の不良率を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。
【００１３】
図１（ａ）、（ｂ）、及び、図２（ａ）、（ｂ）を参照して、本発明に係る密閉型電池の一実施形態である電池１０の概略構成について説明する。本実施形態の電池１０は、リチウムイオン二次電池である。
電池１０は、主な構成要素として、発電要素２０と、発電要素２０を内部に収納する外装３０と、外装３０から外方に向けて突出する外部端子部材４０・４０と、外部端子部材４０・４０と外装３０との間に介装される樹脂製部材である絶縁部材５０・５０と、その一端が発電要素２０に接続されて、その他端が外装３０の外方に延出される集電端子部材４５・４５と、集電端子部材４５・４５と外装３０との間に介装される樹脂製部材であるガスケット５１・５１と、外装３０の外側で集電端子部材４５・４５と外部端子部材４０・４０とを接続する板状の接続部材４７・４７と、を具備する。
【００１４】
発電要素２０は、正極、負極及びセパレータを積層又は巻回してなる電極体に電解液を含浸させたものである。電池１０の充放電時に発電要素２０内で化学反応が起こる（厳密には、正極と負極との間で電解液を介したイオンの移動が起こる）ことによって電流の流れが発生する。
【００１５】
外装３０は、それぞれ金属性の収容部材３１と蓋部材３２を有する角柱型缶である。収容部材３１は、一面が開口した有底筒状の角型部材であり、内部に発電要素２０を収納する。蓋部材３２は、収容部材３１の開口面に応じた形状を有する平板状の矩形部材であり、収容部材３１の開口面を塞いだ状態で収容部材３１と接合される。
【００１６】
図２（ａ）に示すように、外装３０における蓋部材３２には、集電端子部材４５の他端（本実施形態においては上端）を挿通可能な貫通孔３３が形成されている。貫通孔３３は、所定の内径を有する孔であり、外装３０（蓋部材３２）をその厚み方向に貫通している。
【００１７】
また、図２（ａ）に示すように、蓋部材３２は、その外側（図２（ａ）における上側）の面に、貫通孔３３・３３に隣接して形成される回り止め溝３６を備える。詳細には、蓋部材３２における貫通孔３３の付近には、下方に矩形に窪んだ溝が回り止め溝３６として形成されている。
【００１８】
蓋部材３２の中央寄りには、回り止め溝３６・３６の間に注液孔３４が開口されている。注液孔３４は所定の内径を有する貫通孔であり、蓋部材３２の厚さ方向に蓋部材３２を貫通する。注液孔３４は、予め発電要素２０が収容された外装３０の内部に電解液を注液するために用いられる。注液孔３４は電解液が注液された後に、封止部材６１で封止される。
【００１９】
絶縁部材５０は蓋部材３２の上側に配置され、蓋部材３２と接続部材４７及び外部端子部材４０との間を電気的に絶縁する。絶縁部材５０は、集電端子部材４５の他端４５ｂが挿通される挿通孔５０ａ、及び、回り止め溝３６と略同形状に形成されてその内部に固定される回り止め部５０ｂを備える。
【００２０】
ガスケット５１は蓋部材３２よりも内側（図２（ａ）における下側）における集電端子部材４５の上側に配置され、外装３０における蓋部材３２と集電端子部材４５との間を電気的に絶縁する。ガスケット５１は、貫通孔３３に挿入される筒状部５１ａを備える。そして、筒状部５１ａで集電端子部材４５・４５の周囲を巻装することで、外装３０の蓋部材３２と集電端子部材４５とを電気的に絶縁する。換言すれば、集電端子部材４５はガスケット５１の筒状部５１ａに挿入されて、貫通孔３３を貫通するのである。
【００２１】
絶縁部材５０及びガスケット５１の材料としては、高温クリープ特性に優れる材料、つまり、電池１０の冷熱サイクルに対する長期の耐クリープ性を有する材料が好ましく、例えばＰＦＡ（パーフルオロアルコシキエチレン）等が挙げられる。
【００２２】
外部端子部材４０は蓋部材３２の上面に、その一端（本実施形態においては上端）が外方に突出した状態で、絶縁部材５０を介して配置される柱状の部材である。外部端子部材４０は、集電端子部材４５を介して発電要素２０の正極又は負極に電気的に接続される。外部端子部材４０及び集電端子部材４５は、発電要素２０に蓄えられる電力を外部に取り出す、若しくは、外部からの電力を発電要素２０に取り入れる通電経路として機能する。外部端子部材４０には、電池１０の外方側に突出する部位にはねじ転造によりねじ加工が施され、ボルト部４０ａ（図２（ａ）を参照）が形成されている。
【００２３】
集電端子部材４５は、それぞれの一端４５ａ（本実施形態においては下端）が発電要素２０の正極板、負極板と接続されている。また、その他端４５ｂ（本実施形態においては上端）は円筒状に形成されて、蓋部材３２の貫通孔３３に挿通されて蓋部材３２の外方（上方）に延出されている。集電端子部材４５の材料としては、例えば正極側にアルミニウム、負極側に銅を採用することができる。
【００２４】
接続部材４７は図２（ａ）に示す如く、断面視でクランク状に形成された導電性の板状部材である。接続部材４７にはその厚み方向に貫通する挿通孔４７ａ及び外部端子孔４７ｂが開口されている。挿通孔４７ａには集電端子部材４５の他端４５ｂが挿通され、集電端子部材４５の他端４５ｂが挿通孔４７ａにかしめられることにより、接続部材４７と集電端子部材４５とが接続される（図４を参照）。かしめられた集電端子部材４５の他端４５ｂは、図２（ａ）及び（ｂ）に示す如く円板状に広げられる。以下、この円板状部分をかしめ部４５ｃとして記載する。集電端子部材４５と接続部材４７との導電性を確保するために、集電端子部材４５のかしめ部４５ｃの外周側端部は接続部材４７に溶接されている（溶接部Ｗ）。
【００２５】
また、接続部材４７の外部端子孔４７ｂには外部端子部材４０が挿通される。そして、接続部材４７の上面に外部端子部材４０を挿通する図示しないバスバーが載置され、バスバーの上から外部端子部材４０のボルト部４０ａにナットＮを締め付けることにより、接続部材４７と外部端子部材４０とが接続される。即ち、接続部材４７により、蓋部材３２の外側で集電端子部材４５と外部端子部材４０が接続されるのである。
【００２６】
次に、図３（ａ）、（ｂ）、及び、図４（ａ）、（ｂ）を参照して、集電端子部材４５の他端４５ｂを接続部材４７にかしめる際に、ガスケット５１を圧縮する手順について説明する。
図３（ａ）に示す如く、蓋部材３２におけるガスケット５１の側の面（図３（ａ）における下側の面）で貫通孔３３の周囲には、ガスケット５１を上側から圧縮する蓋側突出部３２ａが、ガスケット５１の側に突出して形成されている。蓋側突出部３２ａにおけるガスケット５１の側の面積を面積Ａとする。
【００２７】
また、集電端子部材４５におけるガスケット５１の側の面（図３（ａ）における上側の面）で他端４５ｂの周囲には、ガスケット５１を下側から圧縮する端子側突出部４５ｄが、蓋側突出部３２ａと対向する位置に、ガスケット５１の側に突出して形成されている。端子側突出部４５ｄにおけるガスケット５１の側の面積を面積Ｂとし、集電端子部材４５においてガスケット５１に対向する上面のうち端子側突出部４５ｄ以外（以下、一般部４５ｅと記載する）の面積を面積Ｃとする。図３（ａ）に示す如く、面積Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ異なった大きさに形成されている。
【００２８】
集電端子部材４５の他端４５ｂを接続部材４７にかしめる際には、まず、図３（ａ）に示す如く、集電端子部材４５の他端４５ｂを、外装３０の内部側から外部側へ向けて、ガスケット５１の筒状部５１ａ、蓋部材３２の貫通孔３３、絶縁部材５０の挿通孔５０ａ、及び、接続部材４７の挿通孔４７ａの順に挿通する（この段階では、かしめ部４５ｃは未だ円板状にはなっておらず、略円筒状に上方に延出している）。
そして、図３（ａ）中の矢印αに示す如くガスケット５１を下降させて、図３（ｂ）に示す如くガスケット５１の下面を集電端子部材４５の端子側突出部４５ｄに当接させる。また、同様に、図３（ａ）中の矢印βに示す如く蓋部材３２、絶縁部材５０、及び接続部材４７を下降させて、図３（ｂ）に示す如く蓋部材３２の蓋側突出部３２ａをガスケット５１の上面に当接させる。この際、ガスケット５１の筒状部５１ａは貫通孔３３の内側に挿入される。
【００２９】
そして、図４（ａ）中の矢印Ｆに示す如く、図示しないかしめ治具により加圧してかしめ部４５ｃを円板状に押し広げる。
この際、ガスケット５１は上下から圧縮力を受けるが、ガスケット５１と当接する面積が小さい（面積Ａ）ためにガスケット５１に加わる圧力が大きくなる、蓋側突出部３２ａとの当接部分（図４（ａ）中に示す範囲Ｒ１）部分から圧縮が開始される。専ら蓋側突出部３２ａによりガスケット５１が圧縮されている工程をステップ１とする。そして、図４（ａ）に示す如く、蓋側突出部３２ａはガスケット５１の上面に埋没し、ガスケット５１の上面全体は蓋部材３２の下面と当接する状態となる。
【００３０】
その後、さらに図４（ｂ）中の矢印Ｆに示す如く、図示しないかしめ治具により加圧する。この際、蓋側突出部３２ａはガスケット５１の上面に埋没しているため、蓋部材３２はガスケット５１の上面の全範囲にわたって当接することとなり、ガスケット５１と当接する面積は上側の蓋部材３２よりも下側の端子側突出部４５ｄの方が小さくなる（面積Ｂ）。このため、ガスケット５１に加わる圧力が大きくなる、端子側突出部４５ｄとの当接部分（図４（ｂ）中に示す範囲Ｒ２部分）の圧縮が開始される。専ら端子側突出部４５ｄによりガスケット５１が圧縮されている工程をステップ２とする。
【００３１】
そして、図４（ｂ）に示す如く、端子側突出部４５ｄはガスケット５１の下面に埋没し、ガスケット５１の下面全体は集電端子部材４５の上面と当接する状態となる。つまり、ガスケット５１の下面は、端子側突出部４５ｄだけでなく、集電端子部材４５の上面の一般部４５ｅ（面積Ｃ）とも当接する。そして、ガスケット５１は専らこの一般部４５ｅによって圧縮され、所定のストロークが経過した段階でガスケット５１の圧縮が終了する。一般部４５ｅによりガスケット５１が圧縮されている工程をステップ３とする。
【００３２】
本実施形態に係る電池１０において、ガスケット５１を圧縮する際のストロークと圧縮荷重との変化について、図５（ａ）を用いて説明する。図５（ａ）に示す如く、ステップ１では、蓋側突出部３２ａにより相対的に小さい面積Ａでガスケット５１を圧縮するため、ストロークの増加量に対する圧縮荷重の増加量（圧縮荷重の傾き）は小さくなっている。次のステップ２では、面積Ａよりも大きな面積Ｂでガスケット５１を圧縮するため、ストロークの増加量に対する圧縮荷重の増加量（圧縮荷重の傾き）はステップ１に比べて大きくなる。さらに、ステップ３では、面積Ｂよりも大きな面積Ｃでガスケット５１を圧縮するため、ストロークの増加量に対する圧縮荷重の増加量（圧縮荷重の傾き）はステップ２に比べてより大きくなる。
【００３３】
つまり、本実施形態によれば、ステップ１からステップ２へとガスケット５１の圧縮状態が遷移したこと（図５における点Ｐ１）、及び、ステップ２からステップ３へとガスケット５１の圧縮状態が遷移したこと（図５における点Ｐ２）を、圧縮荷重の傾きの変化から推定して検知することができるのである。換言すれば、ステップ１からステップ２へ移行したことを示す点Ｐ１により、蓋側突出部３２ａによるガスケット５１の圧縮が終了したことがわかり、ステップ２からステップ３へ移行したことを示す点Ｐ２により、端子側突出部４５ｄによるガスケット５１の圧縮が終了したことがわかるのである。つまり、点Ｐ１及び点Ｐ２を経ることにより、蓋側突出部３２ａ及び端子側突出部４５ｄによってガスケット５１が充分に圧縮されたことが外部からでも判断可能となるのである。
【００３４】
一方、従来技術によれば、ガスケットの圧縮過程を外部から把握できないため、図５（ａ）中の破線に示す如く、所定のストローク（又は時間）を経過するまで一定荷重でガスケットを圧縮することとしている。このため、ガスケット等の部品寸法のばらつきによって、ガスケットの過剰圧縮や圧縮不足が発生する可能性があったのである。これに対して本実施形態によれば、点Ｐ１及び点Ｐ２を経過して蓋側突出部３２ａ及び端子側突出部４５ｄによってガスケット５１が充分に圧縮されたことを認識できるため、圧縮不足の発生を防止することができる。また、点Ｐ２を経過した後、適度なストロークの経過後に圧縮を停止することで、ガスケット５１の過剰圧縮も防止することができる。即ち、本実施形態における電池１０は、ガスケット５１等の部品寸法にばらつきがあっても、集電端子部材４５の他端４５ｂを接続部材４７にかしめる際に、ガスケット５１の過剰圧縮や圧縮不足を防止することができるのである。
【００３５】
また、本実施形態によれば、面積Ａ、Ｂ、Ｃは、この順に大きくなるように形成されている。これにより、ステップ１、２、３の順序で圧縮荷重の傾きが大きくなるため、ステップ１からステップ２、ステップ２からステップ３へとガスケット５１の圧縮状態が遷移したことを読み取り易くしているのである。
【００３６】
図５（ｂ）は、従来技術と本実施形態とにおいて不良率を比較した図である。図５（ｂ）に示す如く、従来技術においてはリーク不良（ガスケットの圧縮不足や過剰圧縮による気密性不良）、圧縮率不良（ガスケットの圧縮率異常）、及び、その他の不良が見受けられた。一方、本実施形態によれば、その他の不良は発生したものの、リーク不良や圧縮率不良を防止することができた。このため、従来技術においては集電端子部材の他端を接続部材にかしめてガスケットを圧縮した後に全品に対してリーク検査を行う必要があったが、本実施形態においてはリーク検査を省くことが可能となる。即ち、本実施形態によれば、電池１０の製造工程を短縮することができるのである。
【符号の説明】
【００３７】
１０    電池
２０    発電要素
３０    外装
３２    蓋部材
３２ａ  蓋側突出部
４０    外部端子部材
４５    集電端子部材
４５ｄ  端子側突出部
４７    接続部材
【図１】
2014127277.tif 000003
【図２】
2014127277.tif 000004
【図３】
2014127277.tif 000005
【図４】
2014127277.tif 000006
【図５】
2014127277.tif 000007