(57)【要約】【課題】部品点数の削減を図るとともに、電極端子をカシメ加工することなく蓋プレートに固定できるようにする。【解決手段】密閉型電池Ａは、電極群１１と電解液１２を収容するケース１０と、ケース１０を構成し、貫通孔１５が形成された金属製の蓋プレート１４と、貫通孔１５に貫通した状態で配された電極端子１６と、接着性能を有する有機材料からなり、電極端子１６と蓋プレート１４との間に挟み付けられた状態で電極端子１６を全周に亘って包囲する絶縁部材２２と、電極端子１６における絶縁部材２２との対向面（電極側対向面１６Ｓ）に形成された酸化被膜２４とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極群と電解液を収容するケースと、
前記ケースを構成し、貫通孔が形成された金属製の蓋プレートと、
前記貫通孔に貫通した状態で配された電極端子と、
接着性能を有する有機材料からなり、前記電極端子と前記蓋プレートとの間に挟み付けられた状態で前記電極端子を全周に亘って包囲する絶縁部材と、
前記電極端子における前記絶縁部材との対向面及び前記蓋プレートにおける前記絶縁部材との対向面のうち少なくとも一方の前記対向面に形成された酸化被膜とを備えていることを特徴とする密閉型電池。
【請求項２】
前記電極端子に形成され、前記貫通孔を貫通する軸状部と、
前記軸状部の端部に形成され、前記蓋プレートの内側に配された拡径部とを備え、
前記絶縁部材が、前記軸状部の外周と前記貫通孔の内周との隙間、及び前記拡径部と前記蓋プレートとの隙間を埋めるように配されていることを特徴とする請求項１記載の密閉型電池。
【請求項３】
前記電極端子が銅製とされ、
前記蓋プレートがアルミニウム製とされ、
前記酸化被膜が、前記電極端子と前記蓋プレートのうち前記電極端子側のみに形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の密閉型電池。
【請求項４】
前記絶縁部材が、熱可塑性エラストマーからなる単一部品とされていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項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、密閉型電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電極群と電解液を収容するケースの蓋プレートに貫通孔を形成し、貫通孔に、有頭リベット状の電極端子を貫通させた密閉型電池が開示されている。この密閉型電池は、蓋プレートの内面と電極端子との間を電気的に絶縁するための絶縁手段として、絶縁プレートが設けられている。また、貫通孔の内周と電極端子の外周との隙間には、電解液の漏出を防止するためのシール手段として、リング状の封口部材が設けられている。さらに、電極端子を蓋プレートに固定するための手段として、電極端子の両端のうち頭部とは反対側の端部に、カシメにより塑性変形させて拡径部を形成し、この拡径部と頭部によって蓋プレートを挟み込むようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０８７７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の密閉型電池は、絶縁手段としての絶縁部材とシール手段としての封口部材が、専用の別部材であったため、部品点数が多いという問題がある。また、封口部材は、カシメによって拡径部を形成する際に、電極端子の外周と貫通孔の内周との間で潰されるようになっているが、カシメの加工精度が低い場合には、封口部材の潰し量が不足してシール性能が不十分になる虞もある。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、部品点数の削減を図るとともに、電極端子をカシメ加工することなく蓋プレートに固定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するための手段として、本発明は、
電極群と電解液を収容するケースと、
前記ケースを構成し、貫通孔が形成された金属製の蓋プレートと、
前記貫通孔に貫通した状態で配された電極端子と、
接着性能を有する有機材料からなり、前記電極端子と前記蓋プレートとの間に挟み付けられた状態で前記電極端子を全周に亘って包囲する絶縁部材と、
前記電極端子における前記絶縁部材との対向面及び前記蓋プレートにおける前記絶縁部材との対向面のうち少なくとも一方の前記対向面に形成された酸化被膜とを備えているところに特徴を有する。
【発明の効果】
【０００６】
電極端子と蓋プレートは、絶縁部材によって絶縁状態に保たれる。酸化被膜と絶縁部材は、酸化被膜側の酸素と絶縁部材側の水酸基との結合によって強く密着して接合する。この接合により、電極端子と蓋プレートのうち酸化被膜が形成されている側の部材と、絶縁部材との間は、液密状にシールされる。本発明は、絶縁部材がシール手段を兼ねているので、絶縁部材とは別にシール手段を設ける場合に比べると、部品点数が少なくて済む。また、電極端子と蓋プレートとの間では、絶縁部材と酸化被膜との接合による強い固着力が生じているので、電極端子は、カシメ加工しなくても蓋プレートに固定される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１の断面図
【図２】実施例１の組付け前の状態をあらわす断面図
【図３】実施例２の断面図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の密閉型電池は、
前記電極端子に形成され、前記貫通孔を貫通する軸状部と、
前記軸状部の端部に形成され、前記蓋プレートの内側に配された拡径部とを備え、
前記絶縁部材が、前記軸状部の外周と前記貫通孔の内周との隙間、及び前記拡径部と前記蓋プレートとの隙間を埋めるように配されていてもよい。
この構成によれば、絶縁部材と電極端子との接触面積、及び絶縁部材と蓋プレートとの接触面積が大きくなるので、シール性能、絶縁性能及び固定機能がいずれも信頼性に優れる。
【０００９】
本発明の密閉型電池は、
前記電極端子が銅製とされ、
前記蓋プレートがアルミニウム製とされ、
前記酸化被膜が、前記電極端子と前記蓋プレートのうち前記電極端子側のみに形成されていてもよい。
この発明では、アルミニウムと絶縁部材との接合強度が、酸化銅と絶縁部材との接合強度よりも強いということを勘案し、接合強度の弱い側の電極端子のみに酸化被膜を形成した。蓋プレート側には酸化被膜を形成せずに済むので、製造コストの低減を図ることができる。
【００１０】
本発明の密閉型電池は、
前記絶縁部材が、熱可塑性エラストマーからなる単一部品とされていてもよい。
本発明の絶縁部材は、熱可塑性エラストマーからなる単一部品なので、接着性能を有しない剛体の表面に接着剤層を形成した形態の絶縁部材に比べると、構成が簡素化されている。
【００１１】
＜実施例１＞
以下、本発明を具体化した実施例１を図１〜図２を参照して説明する。本実施例１の密閉型電池Ａは、金属製のケース１０と、ケース１０内に収容された電極群１１及び電解液１２と、一対の電極端子１６（図面では、便宜上、一方の電極端子１６のみをあらわす）と、絶縁部材２２と、酸化被膜２４と、絶縁プレート２０とを備えて構成されている。ケース１０は、上面（外面）が開口された箱状の本体部１３と、本体部１３に対しその開口部を塞ぐように組み付けられた蓋プレート１４とを備えて構成されている。
【００１２】
蓋プレート１４は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、平板状をなしている。蓋プレート１４には、一対の円形断面の貫通孔１５（図面では、便宜上、一方の貫通孔１５のみをあらわす）が形成されている。蓋プレート１４の下面（内面）のうち貫通孔１５を包囲する領域は、プレート側対向面１４Ｓ（本発明の構成要件である蓋プレートにおける絶縁部材との対向面）となっている。
【００１３】
電極端子１６は、軸線を貫通孔１５と同軸状に向けた円柱状の軸状部１７と、軸状部１７の下端に一体形成された拡径部１８とを備えている。軸状部１７の外径寸法は、貫通孔１５の内径寸法よりも小さく、軸状部１７は、下方（蓋プレート１４の内側）から貫通孔１５に貫通されている。軸状部１７の外周のうち貫通孔１５から上方（蓋プレート１４の外方）へ突出した部分には、雄ネジ部１９が形成されている。拡径部１８は軸状部１７と同心の円盤状をなし、拡径部１８の外径は、軸状部１７の外径及び貫通孔１５の内径に比べて、十分に大きい寸法に設定されている。拡径部１８は、蓋プレート１４の下方（ケース１０の内側）に配され、蓋プレート１４の内面と略平行をなしている。拡径部１８の上面は、後述する絶縁部材２２の下面と平行に対向する電極側対向面１６Ｓ（本発明の構成要件である電極端子における絶縁部材との対向面）となっている。
【００１４】
絶縁プレート２０は、合成樹脂製であり、円盤状をなしている。絶縁プレート２０の中央には、軸状部１７の外径と同径の円形の中心孔２１が貫通して形成されている。絶縁プレート２０は、その中心孔２１を軸状部１７に嵌合した状態で、蓋プレート１４の上面（外面）に当接している。この絶縁プレート２０により、貫通孔１５と軸状部１７との隙間は、上側から塞がれている。
【００１５】
絶縁部材２２は、接着性能を有する有機材料からなる単一部品であり、円環形をなしている。この絶縁部材２２は、シール機能と絶縁機能と固定機能とを兼ね備えている。これらの機能を発揮させるために、絶縁部材２２の材料として、熱を加えると軟化して流動性を示し、冷却すればゴム状弾性体に戻る性質を持つ熱可塑性エラストマー（ポリエステル系エラストマー，ポリスチレン系エラストマー，ポリアミド系エラストマー，ポリオレフィン系エラストマー等）が用いられている。この熱可塑性エラストマーは、金属との密着性に優れている。
【００１６】
酸化被膜２４は、絶縁部材２２との接合強度を高めるための手段であり、電極端子１６の表面のうち電極側対向面１６Ｓのみに形成されている。電極端子１６は銅又は銅合金請製であるから、酸化被膜２４は、酸化銅（Ｉ）又は酸化銅（ＩＩ）である。酸化被膜２４は、電極端子１６と絶縁部材２２を接合するのに先立ち、前処理工程で形成されている。酸化被膜２４は、電極端子１６をバーナー、熱板、電気炉等により、電極側対向面１６Ｓを約１５秒の間、３００〜３２０℃の温度で加熱することによって形成されている。酸化被膜２４の厚さは、１０μｍ程度であるが、便宜上、図面では厚さを誇張して描いている。尚、蓋プレート１４の材料であるアルミニウムは、電極端子１６の材料である銅に比べて熱可塑性エラストマーとの接合強度が高いので、蓋プレート１４のプレート側対向面１４Ｓには酸化被膜を形成していない。
【００１７】
本実施例１の密閉型電池Ａにおいて、電極端子１６を蓋プレート１４に固定する際には、電極端子１６に酸化被膜２４を形成した後、図２に示すように、肉厚のリング状をなす絶縁部材２２の素材２３を、電極端子１６の拡径部１８と蓋プレート１４の内面との間に配置する。このとき、素材２３の下面が酸化被膜２４に密着する。そして、蓋プレート１４、電極端子１６及び素材２３を所定の温度（例えば、２９０℃）に加熱するとともに、蓋プレート１４の上面と拡径部１８の下面に上下に圧縮する力を付与する。
【００１８】
すると、素材２３が、変形して、図１に示すように、蓋プレート１４の下面と拡径部１８の上面（電極側対向面１６Ｓ）との間で潰されて径方向に拡がり、更に、内周側（中心側）へ変位した部分が軸状部１７と貫通孔１５との隙間に進入する。素材２３が、拡径部１８と蓋プレート１４との間に隙間を残すことなく均一厚さで介在するとともに、軸状部１７と貫通孔１５との隙間を隙間を空けずに埋める状態になったら、加熱と加圧を解除して養生する。養生後、素材２３は、電極端子１６と蓋プレート１４とに密着し、絶縁部材２２となる。
【００１９】
絶縁部材２２の材料である熱可塑性エラストマーは、アルミニウムやアルミニウム合金との接合力が十分に高く、密着性に優れている。したがって、絶縁部材２２は、蓋プレート１４の下面（プレート側対向面１４Ｓ）、及び貫通孔１５の内周面に対して隙間なく液密状に密着する。絶縁部材２２は、電極端子１６と蓋プレート１４との間に上下に挟み付けられた状態で、電極端子１６の軸状部１７及び貫通孔１５を全周に亘って連続して包囲するように配されている。これにより、蓋プレート１４と絶縁部材２２との間は、液密状にシールされる。
【００２０】
また、熱可塑性エラストマーは、アルミニウム合金には及ばないものの、銅や銅合金との接合力も高く、密着性も良いので、絶縁部材２２は、軸状部１７のうち貫通孔１５内に収容されている部分に対して液密状に密着する。そして、拡径部１８の上面（電極側対向面１６Ｓ）には、熱可塑性エラストマーとの接合力の高い酸化被膜２４が形成されているので、拡径部１８の上面と絶縁部材２２の下面は、隙間なく液密状に密着する。これにより、電極端子１６と絶縁部材２２との間は、液密状にシールされる。
【００２１】
この酸化被膜２４と熱可塑性エラストマーは、酸化被膜２４の酸素と熱可塑性エラストマーの水酸基との結合によって強く密着して接合する。出願人が実験を行ったところ、酸化被膜２４を形成しない場合の銅または銅合金製の電極端子１６と絶縁部材２２（ポリエステル系エラストマー）との接合強度が、約５〜６ＭＰａであるのに対し、酸化被膜２４を形成した場合の銅または銅合金製の電極端子１６と絶縁部材２２（ポリエステル系エラストマー）との接合強度は、約８．５〜１０ＭＰａとなり、約１．７倍にアップした。尚、酸化被膜を形成しない場合のアルミニウム又はアルミニウム合金製の蓋プレート１４と絶縁部材２２（ポリエステル系エラストマー）との接合強度は、約１２ＭＰａである。
【００２２】
以上のようにして組み付けられた状態では、ケース１０内の電解液１２が、蓋プレート１４の下面や拡径部１８の下面に接触し、貫通孔１５に向かって移動したとしても、その電解液１２は、絶縁部材２２によって、拡径部１８と蓋プレート１４との隙間への浸入を阻止される。したがって、電解液１２が貫通孔１５を通過してケース１０の外部へ漏出することは、絶縁部材２２のシール機能によって確実に防止される。
【００２３】
また、電極端子１６は、拡径部１８と軸状部１７において蓋プレート１４と接近して対向する位置関係となっている。しかし、拡径部１８の上面の全領域と、蓋プレート１４の下面との間には絶縁部材２２が隙間なく介在し、軸状部１７の外周のうち貫通孔１５の収容されている部分の全領域と、貫通孔１５の内周の全領域との間にも、絶縁部材２２が隙間なく介在する。絶縁部材２２の材料である熱可塑性エラストマーは絶縁性を有しているので、電極端子１６と蓋プレート１４との間は、絶縁部材２２の絶縁性によって電気的に絶縁された状態に保たれている。
【００２４】
さらに、熱可塑性エラストマーは、金属、特にアルミニウム及びアルミニウム合金との接合強度に優れている。この絶縁部材２２の接合強度により、蓋プレート１４と絶縁部材２２が確実に固定される。また、熱可塑性エラストマーと酸化被膜２４との接合強度も、熱可塑性エラストマーとアルミニウムとの接合強度に匹敵するほど高い。この熱可塑性エラストマーと酸化被膜２４との接合強度により、電極端子１６と絶縁部材２２が確実に固定される。これにより、拡径部１８の上面と蓋プレート１４の下面が、上下方向及び水平方向への相対変位を規制されるとともに、軸状部１７と貫通孔１５の内周も、上下方向及び水平方向への相対変位を規制される。この絶縁部材２２と酸化被膜２４による相対変位規制力により、電極端子１６は蓋プレート１４に対して強固に固定される。
【００２５】
本実施例１によれば、絶縁部材２２がシール手段を兼ねているので、絶縁部材２２とは別にシール手段を設ける場合に比べると、部品点数が少なくて済んでいる。また、電極端子１６と蓋プレート１４との間では、絶縁部材２２と酸化被膜２４との接合による強い固着力が生じているので、電極端子１６は、カシメ加工しなくても蓋プレート１４に固定される。
【００２６】
また、電極端子１６に、貫通孔１５を貫通する軸状部１７が形成され、軸状部１７の端部に、蓋プレート１４の内側に配された拡径部１８が形成され、絶縁部材２２が、軸状部１７の外周と貫通孔１５の内周との隙間、及び拡径部１８と蓋プレート１４との隙間を埋めるように配されている。この構成によれば、絶縁部材２２と電極端子１６との接触面積、及び絶縁部材２２と蓋プレート１４との接触面積が大きくなるので、シール性能、絶縁性能及び固定機能がいずれも信頼性に優れる。
【００２７】
また、電極端子１６が銅製とされ、蓋プレート１４がアルミニウム製とされているのであるが、アルミニウムと絶縁部材２２との接合強度は、酸化銅と絶縁部材２２との接合強度よりも強い。このことを勘案し、本実施例では、酸化被膜２４を、電極端子１６と蓋プレート１４のうち電極端子１６側のみに形成した。これにより、蓋プレート１４側には酸化被膜を形成せずに済むので、製造コストの低減を図ることができる。また、絶縁部材２２が、熱可塑性エラストマーからなる単一部品とされているので、接着性能を有しない剛体の表面に接着剤層を形成した形態の絶縁部材に比べると、構成が簡素化されている。
【００２８】
＜実施例２＞
次に、本発明を具体化した実施例２を図３を参照して説明する。本実施例２の密閉型電池Ｂは、絶縁部材２５を上記実施例１とは異なる構成としたものである。その他の構成については上記実施例１と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。
【００２９】
本実施例２の絶縁部材２５は、接着性能を有しない剛体からなる円環形の基板２６と、基板２６の上面に一体に形成された円環形の上面側接着層２７と、基板２６の上面に一体に形成された円環形の上面側接着層２７とから構成されている。絶縁部材２５の中心部には、上下に貫通する同心円形の中心孔が形成されている。絶縁部材２５は、シール機能と絶縁機能と固定機能とを兼ね備えている。これらの機能を発揮させるために、基板２６の材料として、絶縁性を有する有機材料（合成樹脂）が用いられ、上面側接着層２７と下面側接着層２８の材料として、金属との密着性（接合性）に優れたエラストマー系の接着剤が用いられている。
【００３０】
本実施例２の密閉型電池Ｂにおいて、電極端子１６を蓋プレート１４に固定する際には、電極端子１６に酸化被膜２４を形成した後、絶縁部材２５を、電極端子１６の拡径部１８と蓋プレート１４の内面との間に配置する。このとき、下面側接着層２８の下面が酸化被膜２４に密着する。そして、蓋プレート１４、電極端子１６及び素材２３を所定の温度に加熱するとともに、蓋プレート１４の上面と拡径部１８の下面に上下に圧縮する力を付与する。すると、上面側接着層２７が蓋プレート１４の下面（プレート側対向面１４Ｓ）に接合されるととも、下面側接着層２８が電極端子１６の電極側対向面１６Ｓに接合される。
【００３１】
上面側接着層２７の材料であるエラストマー系接着剤は、アルミニウムやアルミニウム合金との接合力が十分に高く、密着性に優れている。したがって、絶縁部材２５は、蓋プレート１４の下面（プレート側対向面１４Ｓ）に対して隙間なく液密状に密着する。絶縁部材２５は、電極端子１６と蓋プレート１４との間に上下に挟み付けられた状態で、電極端子１６の軸状部１７を全周に亘って連続して包囲するように配されている。これにより、蓋プレート１４と絶縁部材２５との間は、液密状にシールされる。
【００３２】
また、拡径部１８の上面（電極側対向面１６Ｓ）には、エラストマー系接着剤との接合力の高い酸化被膜２４が形成されているので、拡径部１８の上面と絶縁部材２５の下面側接着層２８は、隙間なく液密状に密着する。これにより、電極端子１６と絶縁部材２５との間は、液密状にシールされる。この酸化被膜２４とエラストマー系接着剤は、酸化被膜２４の酸素とエラストマー系接着剤の水酸基との結合によって強く密着して接合する。
【００３３】
以上のようにして組み付けられた状態では、ケース１０内の電解液１２が、蓋プレート１４の下面や拡径部１８の下面に接触し、貫通孔１５に向かって移動したとしても、その電解液１２は、絶縁部材２５によって、拡径部１８と蓋プレート１４との隙間への浸入を阻止される。したがって、電解液１２が貫通孔１５を通過してケース１０の外部へ漏出することは、絶縁部材２５のシール機能によって確実に防止される。
【００３４】
また、電極端子１６は、拡径部１８において蓋プレート１４と接近して対向する位置関係となっているが、拡径部１８の上面の全領域と、蓋プレート１４の下面との間には絶縁部材２５が隙間なく介在している。したがって、電極端子１６と蓋プレート１４との間は、絶縁部材２５の絶縁性によって電気的に絶縁された状態に保たれている。
【００３５】
さらに、上面側接着層２７の材料であるエラストマー系接着剤は、金属、特にアルミニウム及びアルミニウム合金との接合強度に優れている。この上面側接着層２７の接合強度により、蓋プレート１４と絶縁部材２５が確実に固定される。また、下面側接着層２８の材料であるエラストマー系接着剤と酸化被膜２４との接合強度も、エラストマー系接着剤とアルミニウムとの接合強度に匹敵するほど高い。このエラストマー系接着剤と酸化被膜２４との接合強度により、電極端子１６と絶縁部材２５が確実に固定される。これにより、拡径部１８の上面と蓋プレート１４の下面が、上下方向及び水平方向への相対変位を規制される。この絶縁部材２５と酸化被膜２４による相対変位規制力により、電極端子１６は蓋プレート１４に対して強固に固定される。
【００３６】
＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施例１，２では、酸化被膜の形成範囲を、電極端子のうち絶縁部材と対向する領域の範囲内としたが、酸化被膜は、絶縁部材と対向しない領域を含むように電極端子の表面全体に形成してもよい。このようにすれば、被膜形成の際にマスキング等の前処理が不要となるので、製造コストの低減を図ることが可能である。
（２）上記実施例１，２では、電極端子を銅製とし、蓋プレートをアルミニウム製とした上で、酸化被膜を電極端子のみに形成したが、酸化被膜は、銅製の電極端子とアルミニウム製の蓋プレートの両方に形成してもよい。
（３）上記実施例１，２では、電極端子を銅製としたが、本発明は、電極端子が銅以外の金属（例えば、アルミニウム）であってもよい。
（４）上記実施例１，２では、蓋プレートをアルミニウム製としたが、本発明は、蓋プレートがアルミニウム以外の金属（例えば、銅）であってもよい。
（５）上記実施例１，２では、絶縁部材が貫通孔内を埋める形態であったが、絶縁部材は、貫通孔内を埋めない形態であってもよい。
【符号の説明】
【００３７】
Ａ…密閉型電池
１０…ケース
１１…電極群
１２…電解液
１４…蓋プレート
１４Ｓ…プレート側対向面（蓋プレートにおける絶縁部材との対向面）
１５…貫通孔
１６…電極端子
１６Ｓ…電極側対向面（電極端子における絶縁部材との対向面）
１７…軸状部
１８…拡径部
２２…絶縁部材
２４…酸化被膜
Ｂ…密閉型電池
２５…絶縁部材
【図１】
2014086312.tif 000003
【図２】
2014086312.tif 000004
【図３】
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