(57)【要約】【課題】蓋部材における突起部の大きさや絶縁部材の厚さ等の寸法にばらつきがあっても、絶縁部材のシール性能を一定にすることが可能となる、密閉型電池の製造方法を提供する。【解決手段】電池１０の製造方法は、蓋部材３２の突起部３２ａにより絶縁部材５１を圧縮させる、圧縮工程を備え、圧縮工程において、蓋部材３２の位置（圧縮治具による絶縁部材５１の圧縮ストローク）と、蓋部材３２による絶縁部材５１への圧縮荷重（圧縮治具による圧縮荷重）と、の変化を測定し、蓋部材３２の位置に対する圧縮荷重の変化の傾きが所定値となった時点で、圧縮工程を終了し、かしめ工程へと移行する。【選択図】図５
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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収容部材と、
前記収容部材の開口面を閉塞し、貫通孔と、該貫通孔の周囲で前記収容部材の側に突出する突起部と、が形成された蓋部材と、
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、
前記蓋部材における前記収容部材の側で前記集電端子部材との間に介挿されることにより、前記蓋部材と前記集電端子部材とを電気的に絶縁する絶縁部材と、を備える密閉型電池の製造方法であって、
前記蓋部材の突起部により前記絶縁部材を圧縮させる、圧縮工程を備えるとともに、
前記圧縮工程において、前記蓋部材の位置と、前記蓋部材による圧縮荷重と、の変化を測定し、前記蓋部材の位置に対する前記圧縮荷重の変化の傾きが所定値となった時点で、前記圧縮工程を終了する、
ことを特徴とする、密閉型電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型電池の製造方法に関し、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】
密閉型の電池において、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を行う技術が知られている。
【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２０１０−２８２８４８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外装を構成する蓋部材と集電端子部材との間に絶縁部材を介挿することにより、蓋部材と集電端子部材とを電気的に絶縁する。この際、蓋部材に形成された突起部により絶縁部材を圧縮させて、絶縁部材のシール性能を付与する場合がある。
【０００６】
しかし、蓋部材における突起部の大きさや絶縁部材の厚さ等の寸法にばらつきがあると、図７中の曲線Ａ及びＢに示す如く、蓋部材の圧縮方向における位置と蓋部材による圧縮荷重との関係を示すＦ−Ｓ曲線に差が生じる。この場合、図７中に示す荷重Ｆ１の如く、圧縮荷重の大きさに基づいて絶縁部材の圧縮を停止させると、蓋部材の前記位置（圧縮寸法）にばらつき（図７における幅Ｘ）を生じ、絶縁部材のシール性能に差が生じるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の状況を鑑み、蓋部材における突起部の大きさや絶縁部材の厚さ等の寸法にばらつきがあっても、絶縁部材のシール性能を一定にすることが可能となる、密閉型電池の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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収容部材と、前記収容部材の開口面を閉塞し、貫通孔と、該貫通孔の周囲で前記収容部材の側に突出する突起部と、が形成された蓋部材と、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、前記蓋部材における前記収容部材の側で前記集電端子部材との間に介挿されることにより、前記蓋部材と前記集電端子部材とを電気的に絶縁する絶縁部材と、を備える密閉型電池の製造方法であって、前記蓋部材の突起部により前記絶縁部材を圧縮させる、圧縮工程を備えるとともに、前記圧縮工程において、前記蓋部材の位置と、前記蓋部材による圧縮荷重と、の変化を測定し、前記蓋部材の位置に対する前記圧縮荷重の変化の傾きが所定値となった時点で、前記圧縮工程を終了するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、密閉型電池を製造する際に、蓋部材における突起部の大きさや絶縁部材の厚さ等の寸法にばらつきがあっても、絶縁部材のシール性能を一定にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は電池の概略構成を示す正面断面図、（ｂ）は電池の平面図。
【図２】絶縁部材の圧縮前における電池の端子部分を拡大して示した断面図。
【図３】絶縁部材の圧縮後における電池の端子部分を拡大して示した断面図。
【図４】かしめ後における電池の端子部分を拡大して示した断面図。
【図５】（ａ）は蓋部材の位置と蓋部材による圧縮荷重との関係を示した図、（ｂ）は蓋部材の位置に対する前記圧縮荷重の変化の傾きを示した図。
【図６】ガスケット圧縮後における電池の端子部分の各寸法を示した図。
【図７】部材寸法にばらつきがある場合の蓋部材の位置と蓋部材による圧縮荷重との関係を示した図。
【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締結部材４０・４０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蓋部材である絶縁部材（ガスケット）５１・５１と、外装３０の外側で集電端子部材４５・４５に接続される板状の外部端子部材４７・４７と、外部端子部材４７・４７と外装３０との間に介装される樹脂製蓋部材である絶縁部材５０・５０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。また、蓋部材３２には、貫通孔３３の周囲で収容部材３１の側（図１（ａ）における下側）に突出する突起部３２ａが円環状に形成されている（図２から図４を参照）。
【００１７】
蓋部材３２の中央寄りには注液孔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。
【００１８】
絶縁部材５０は外装３０の蓋部材３２と外部端子部材４７とを電気的に絶縁する。絶縁部材５１は集電端子部材４５の上側に配置され、貫通孔３３に挿入される筒状のガスケット部５１ａが形成される略円環板上の部材である。絶縁部材５１が蓋部材３２における収容部材３１の側で集電端子部材４５との間に介挿され、ガスケット部５１ａが貫通孔３３に挿入される。そして、蓋部材３２に形成された突起部３２ａ及び集電端子部材４５によって圧縮されることにより、絶縁部材５１は蓋部材３２と集電端子部材４５とを電気的に絶縁する（図３及び図４を参照）。絶縁部材５０・５０及び絶縁部材５１・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ＰＡ６６、ＰＦＡ等が挙げられる。
【００１９】
締結部材４０・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・５０に配置される柱状の部材である。締結部材４０・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、ボルトが形成されている。
【００２０】
集電端子部材４５・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・３３に挿通されて蓋部材３２の外方（上方）に延出されている。他端４５ｂには、後述するように外部端子部材４７の挿通孔４７ａにかしめられるかしめ部４５ｃが形成されている。集電端子部材４５の一端４５ａと他端４５ｂとの間には、蓋部材３２と平行となるように平板部４５ｄが形成されている。また、平板部４５ｄの上面における他端４５ｂの周囲には、他の部分よりも一段高く形成された平面部４５ｅが形成されている。集電端子部材４５・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。
【００２１】
外部端子部材４７・４７は正面視でクランク状に形成された導電性の板状部材であり、集電端子部材４５・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４７・４７及び集電端子部材４５・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４７にはその厚み方向に貫通する挿通孔４７ａ（図２を参照）及び外部端子孔が開口されている。挿通孔４７ａには集電端子部材４５の他端４５ｂが挿通され、図４の如く集電端子部材４５の他端４５ｂの側に形成されたかしめ部４５ｃが挿通孔４７ａにかしめられることにより、外部端子部材４７と集電端子部材４５とが接続される。かしめられた集電端子部材４５のかしめ部４５ｃは、図４に示す如く円板状に広げられる。集電端子部材４５と外部端子部材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の外周側端部は外部端子部材４７に溶接されている。また、外部端子部材４７の外部端子孔には締結部材４０が挿通される。このように、外部端子部材４７により、蓋部材３２の外側で集電端子部材４５と締結部材４０が接続されるのである。
【００２２】
次に、図２から図４を参照して、絶縁部材５１を圧縮する手順、及び、絶縁部材５１を圧縮した後で集電端子部材４５のかしめ部４５ｃを挿通孔４７ａにかしめる手順について説明する。
絶縁部材５１を圧縮する前においては、図２に示す如く、集電端子部材４５の他端４５ｂをガスケット部５１ａの内側に挿通した状態で、集電端子部材４５の平板部４５ｄの上面に絶縁部材５１を載置する。この際、絶縁部材５１の下面は、周囲の部分よりも一段高く形成された平面部４５ｅに当接するため、平板部４５ｄの上面における平面部４５ｅ以外の部分との間に隙間が形成される。
【００２３】
そして、蓋部材３２、絶縁部材５０、及び、外部端子部材４７に集電端子部材４５の他端４５ｂを挿通し、蓋部材３２の突起部３２ａを絶縁部材５１の上面に当接させる。この際、ガスケット部５１ａは貫通孔３３に挿入される。また、この状態においては、突起部３２ａが絶縁部材５１に当接した状態であるため、蓋部材３２の突起部３２ａ以外の部分においては絶縁部材５１との間に隙間が形成されている。このように、絶縁部材５１を蓋部材３２と集電端子部材４５の平板部４５ｄとの間に介挿するのである。
【００２４】
次に、絶縁部材５１を圧縮する際（圧縮工程）においてには、外部端子部材４７の上側から圧縮治具を当接させて、上方から図３中の矢印ｆに示す如く押圧する。これにより、図３に示す如く、蓋部材３２の突起部３２ａと集電端子部材４５の平面部４５ｅとにより絶縁部材５１を圧縮するのである。この際、絶縁部材５１の下面と平板部４５ｄの上面における平面部４５ｅ以外の部分との間に形成されていた隙間、及び、絶縁部材５１の上面と蓋部材３２の突起部３２ａ以外の部分との間に形成されていた隙間に絶縁部材５１が入り込むことにより、それぞれの隙間がなくなる。
【００２５】
次に、かしめ部４５ｃを外部端子部材４７の挿通孔４７ａにかしめる際（かしめ工程）においては、図４に示す如く、かしめ治具によりかしめ部４５ｃを半径方向外側に押し広げる。これにより、集電端子部材４５の他端４５ｂと外部端子部材４７とが相対変位不能に結合する。その後、圧縮治具による押圧を解除しても、外側に押し広げられたかしめ部４５ｃが外部端子部材４７に当接しているため、絶縁部材５１が弾性により元の形状に戻ることはない。つまり、絶縁部材５１が弾性により元の形状に戻ろうとする力を、集電端子部材４５と蓋部材３２とのシール性能の確保に利用しているのである。
【００２６】
本実施形態に係る電池１０の製造方法においては、圧縮工程において、蓋部材３２の圧縮方向における位置（圧縮治具による絶縁部材５１の圧縮ストローク）と、蓋部材３２による絶縁部材５１への圧縮荷重（圧縮治具による圧縮荷重）と、の変化を測定している。具体的には、リニアゲージやエンコーダ等により、蓋部材３２の位置を取得し、また、ロードセル等により、蓋部材３２による絶縁部材５１への圧縮荷重を取得するのである。そして、蓋部材３２の位置に対する圧縮荷重の変化の傾きが所定値となった時点で、圧縮工程を終了し、かしめ工程へと移行する。詳細には、図５（ａ）に示す、蓋部材３２の位置と蓋部材３２による圧縮荷重との関係における傾きを図５（ｂ）の如く算出する。そして、蓋部材３２の位置に対する圧縮荷重の変化の傾きが、圧縮開始から、例えば図５（ｂ）中に示す所定値Ａとなった時点で圧縮工程を終了するのである。
【００２７】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、蓋部材３２における突起部３２ａの大きさや絶縁部材５１の厚さ等の寸法にばらつきがあっても、絶縁部材５１のシール性能を一定にすることが可能となる。
具体的には、上記の寸法にばらつきがあることにより、蓋部材３２の位置と蓋部材３２による圧縮荷重との関係を示すＦ−Ｓ曲線に差が生じても、圧縮荷重の変化の傾きが所定値となる蓋部材３２の位置は大きく変わらない。つまり、上記の如く寸法にばらつきがあっても、蓋部材３２の位置（圧縮寸法）にばらつきが生じることを防止できる。即ち、圧縮荷重の大きさに基づいて絶縁部材５１の圧縮を停止させた場合と比較して、絶縁部材５１のシール性能に差が生じることを防止できるのである。
【００２８】
次に、図６を参照して、絶縁部材５１のシール性能の品質を保証する方法について説明する。
絶縁部材５１のシール性能を確保するために必要な寸法は、絶縁部材５１の圧縮後における、突起部３２ａと平面部４５ｅとの距離（突起部３２ａと平面部４５ｅとで圧縮された絶縁部材５１の厚みであり、図６中に示す寸法Ｙ）である。以下に、寸法Ｙを算出する方法について述べる。
【００２９】
まず、絶縁部材５１の圧縮後の寸法Ｆを、平板部４５ｄの下面から蓋部材３２の下面までの距離である寸法Ｈから、平板部４５ｄの平面部４５ｅではない部分の厚みである寸法Ｇを引くことで算出する（Ｆ＝Ｈ−Ｇ）。平板部４５ｅの厚みである寸法Ｇは予め測定しておいても良いし、それぞれの部材の部品公差が小さければ部品の設計寸法を用いても良い。平板部４５ｄの下面から蓋部材３２の下面までの距離である寸法Ｈは、リニアゲージ又は非接触変位センサ等により測定する。寸法Ｈの測定は、絶縁部材５１の圧縮後であれば、かしめ部４５ｃにおけるかしめ加工の前後でも差し支えない。
【００３０】
次に、絶縁部材５１の圧縮後の寸法Ｆから、突起部３２ａの突出高さＤ及び平面部４５ｅの突出高さＥを引くことにより、寸法Ｙを算出する（Ｙ＝Ｆ−（Ｄ＋Ｅ））。突起部３２ａの突出高さＤ及び平面部４５ｅの突出高さＥは部品の設計寸法によって定められる。なお、本実施形態においては平面部４５ｅを形成する構成としているが、平面部４５ｅを形成しないことにより、平面部４５ｅの突出高さＥをゼロとする（段差を設けない）構成とすることも可能である。
【００３１】
本実施形態においては、上記の如く寸法Ｙ（突起部３２ａと平面部４５ｅとの距離である、突起部３２ａと平面部４５ｅとで圧縮された絶縁部材５１の厚み）を算出する。そして、この寸法Ｙが所定の寸法の範囲内に収まっているか否かを判定することにより、絶縁部材５１のシール性能の品質を保証するのである。
【符号の説明】
【００３２】
１０    電池
２０    発電要素
３０    外装
３２    蓋部材
３２ａ  突起部
４５    集電端子部材
５１    絶縁部材（ガスケット）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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