(57)【要約】蓄電装置のケースは、底壁及び開口部を有する筒状のケース本体と、開口部を閉塞する蓋体と、を有する。ケースは、蓋体に当接するケース側合わせ面をケース本体に有し、ケース側合わせ面に対向する蓋体側合わせ面を蓋体に有し、ケース側合わせ面と蓋体側合わせ面とを突き合わせた部分である突き合わせ部に溶接部を有する。ケース本体の底壁と蓋体とを最短距離で繋ぐ方向をケースの延設方向とすると、延設方向に沿ったケースの断面視において、溶接部は、ケース本体及び蓋体との境界に存在する界面を有する。ケースの外面から露出する溶接部の表面から界面に至るまでの最大寸法を溶接深さＸとし、ケースの外面から露出する溶接部の表面に沿う方向において、突き合わせ部から溶接部の縁部までの寸法を溶接幅Ｙとすると、溶接部は次の式Ｙ／Ｘ＞１を満たす形状でケースの周方向の全体に亘って存在するように構成されている。
2017081917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極組立体と前記電極組立体を収容するケースとを備える蓄電装置であって、
前記ケースは、底壁及び開口部を有する筒状のケース本体と、前記開口部を閉塞する蓋体と、を有し、
前記ケース本体は前記蓋体に当接するケース側合わせ面を有し、前記蓋体は前記ケース側合わせ面に対向する蓋体側合わせ面を有し、
前記ケースは、前記ケース側合わせ面と前記蓋体側合わせ面とを突き合わせた部分である突き合わせ部に溶接部を有し、
前記ケース本体の底壁と前記蓋体とを最短距離で繋ぐ方向を前記ケースの延設方向とすると、前記延設方向に沿った前記ケースの断面視において、前記溶接部は、前記ケース本体及び前記蓋体との境界に存在する界面を有し、
前記ケースの外面から露出する前記溶接部の表面から前記界面に至るまでの最大寸法を溶接深さＸとし、
前記ケースの外面から露出する前記溶接部の前記表面に沿う方向において、前記突き合わせ部から前記溶接部の縁部までの寸法を溶接幅Ｙとすると、前記溶接部は以下の式
Ｙ／Ｘ＞１
を満たす形状で前記ケースの周方向の全体に亘って存在するように構成されている蓄電装置。
【請求項２】
前記溶接深さＸは、前記ケース側合わせ面及び前記蓋体側合わせ面での寸法であり、前記界面は前記突き合わせ部を通る部位において、前記ケース側合わせ面及び前記蓋体側合わせ面に対して垂直である請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記溶接部は前記蓋体の外面から露出した第１縁、及び前記ケース本体の外面から露出した第２縁を有し、前記界面は前記第１縁と前記第２縁との間を円弧状に延びている請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記ケースの前記延設方向に沿う断面視において、前記溶接部は該延設方向に長い半楕円状である請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記ケース本体は、前記開口部を囲む開口端面と、外周面とを有する周壁を備え、前記開口端面が前記ケース側合わせ面を有しており、
前記蓋体は、前記蓋体側合わせ面を有する内端面と前記内端面を囲む外周面とを備え、
前記溶接部の前記表面は、前記周壁の外周面及び前記蓋体の外周面から露出しているとともに、前記溶接部の前記溶接深さは、前記周壁の厚み方向における寸法である請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
【請求項６】
前記電極組立体は、積層された異なる極性の複数の電極を有し、前記蓄電装置は、前記電極の積層方向に配列された状態で拘束された複数の蓄電装置の一つである請求項５に記載の蓄電装置。
【請求項７】
前記ケース本体は、前記開口部を囲む開口端面と、前記ケース側合わせ面を含む内周面とを有する周壁を備え、
前記蓋体は、外端面と、前記外端面を囲むとともに前記蓋体側合わせ面を有する外周面とを備え、
前記溶接部の前記表面は、前記開口端面及び前記外端面から露出しており、前記溶接部の前記溶接深さは、前記延設方向における寸法である請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
【請求項８】
前記ケース本体は周壁を備え、該周壁の厚み方向における寸法を厚みＤ１とし、前記延設方向に沿う前記蓋体の寸法を厚みＤとすると、前記ケース本体と前記蓋体は以下の式
Ｄ＞Ｄ１
を満たすように構成されている請求項１〜請求項７のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
【請求項９】
前記蓄電装置は二次電池である請求項１〜請求項８のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接部を有するケースを備える蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＶ（Plug in Hybrid Vehicle）などの車両には、原動機である電動機への供給電力を蓄える蓄電装置としてリチウムイオン電池などの二次電池が搭載されている。例えば、特許文献１の密閉型電池（二次電池）のケースは、電極体（電極組立体）を収容したアルミニウム製のケース本体部材（ケース本体）と、ケース本体部材の開口部を閉塞した封口蓋（蓋体）と、ケース本体部材と封口蓋とを互いに溶接した溶接部と、を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１０４４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電極組立体は交互に積層された正極電極及び負極電極を有する。電極組立体に対する充放電の繰り返しに伴い、電極組立体は電極の積層方向へ膨張及び収縮を繰り返す。これにより、ケースには、電極組立体の積層方向への応力が繰り返し発生する。また、電解液と活物質との反応によりガスがケース内に発生した場合にはケースの内部圧力が上昇し、ケースには応力が発生する。よって、二次電池において、電極組立体に対する充放電の繰り返しや、ケースの内圧上昇によって、ケースの溶接部にも応力が発生し、溶接部が損傷を受ける虞がある。【０００５】
本発明は、ケースの溶接部の強度を高めることができる蓄電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題点を解決するための蓄電装置は、電極組立体と前記電極組立体を収容するケースとを備える蓄電装置であって、前記ケースは、底壁及び開口部を有する筒状のケース本体と、前記開口部を閉塞する蓋体と、を有し、前記ケース本体は前記蓋体に当接するケース側合わせ面を有し、前記蓋体は前記ケース側合わせ面に対向する蓋体側合わせ面を有し、前記ケースは、前記ケース側合わせ面と前記蓋体側合わせ面とを突き合わせた部分である突き合わせ部に溶接部を有し、前記ケース本体の底壁と前記蓋体とを最短距離で繋ぐ方向を前記ケースの延設方向とすると、前記延設方向に沿った前記ケースの断面視において、前記溶接部は、前記ケース本体及び前記蓋体との境界に存在する界面を有し、前記ケースの外面から露出する前記溶接部の表面から前記界面に至るまでの最大寸法を溶接深さＸとし、前記ケースの外面から露出する前記溶接部の前記表面に沿う方向において、前記突き合わせ部から前記溶接部の縁部までの寸法を溶接幅Ｙとすると、前記溶接部は以下の式Ｙ／Ｘ＞１を満たす形状で前記ケースの周方向の全体に亘って存在するように構成されている。【０００７】
これによれば、溶接部は、ケースの周方向のいずれの場所であっても溶接深さＸより溶接幅Ｙが大きくなるように構成されている。比較例として、溶接深さＸが本構成と同じで、その溶接深さＸより溶接幅Ｙが小さくなるように構成される溶接部を想定する。この場合、本構成の溶接部は、溶接部の界面の長さを比較例より長くすることができる。界面の長さが長くなるほど、溶接部の体積が大きくなり、溶接部に掛かる単位面積当たりの負荷を比較例より軽減することができ、比較例よりも溶接部の強度を高めることができる。【０００８】
また、蓄電装置について、前記溶接深さＸは、前記ケース側合わせ面及び前記蓋体側合わせ面での寸法であり、前記界面は、前記突き合わせ部を通る部位において、前記ケース側合わせ面及び前記蓋体側合わせ面に対して垂直であるのが好ましい。【０００９】
これによれば、延設方向に沿った断面視において、界面が突き合わせ部を通る部位においてケース側合わせ面及び蓋体側合わせ面に対し斜めである場合には、両合わせ面に対して界面がなす角度が小さくなるほど、溶接幅が短くなり、界面の長さが短くなる。しかし、界面が突き合わせ部を通る部位においてケース側合わせ面及び蓋体側合わせ面に対して垂直としたことで、溶接幅が短くなることを抑制して、溶接部の強度を高めることができる。【００１０】
また、蓄電装置について、前記溶接部は前記蓋体の外面から露出した第１縁、及び前記ケース本体の外面から露出した第２縁を有し、前記界面は前記第１縁と第２縁との間を円弧状に延びているのが好ましい。【００１１】
ケースの延設方向に沿った断面視において、界面がケース側合わせ面及び蓋体側合わせ面付近で屈曲している場合には、界面が、ケース側合わせ面及び蓋体側合わせ面に斜めに交差する。両合わせ面に対して界面が交差する角度が小さくなるほど、溶接幅が短くなり、界面の長さが短くなる。しかし、界面が溶接部の両側の縁部の間を円弧状に延びることで、溶接幅が短くなることを抑制して、溶接部の強度を高めることができる。【００１２】
また、蓄電装置について、前記ケースの前記延設方向に沿う断面視において、前記溶接部は該延設方向に長い半楕円状であるのが好ましい。
また、蓄電装置について、前記ケース本体は、前記開口部を囲む開口端面と、外周面とを有する周壁を備え、前記開口端面が前記ケース側合わせ面を有しており、前記蓋体は、前記蓋体側合わせ面を有する内端面と前記内端面を囲む外周面とを備え、前記溶接部の前記表面は、前記周壁の外周面及び前記蓋体の外周面から露出しているとともに、前記溶接部の前記溶接深さは、前記周壁の厚み方向における寸法である。【００１３】
これによれば、溶接幅をケースの延設方向に確保でき、溶接深さをケース本体の周壁の厚み方向に確保できる。よって、溶接幅を、ケース本体の周壁の厚み方向に確保しなくてもよく、周壁の厚みが厚くなることによって蓄電装置のエネルギー密度が低下することを回避できる。【００１４】
また、蓄電装置について、前記電極組立体は、積層された異なる極性の複数の電極を有し、前記蓄電装置は、前記電極の積層方向に配列された状態で拘束された複数の蓄電装置の一つである。【００１５】
電極組立体は、電極組立体に対する充放電の繰り返しによって、その積層方向への膨張収縮を繰り返す。しかし、蓄電装置が電極組立体の積層方向に拘束されることにより、電極組立体の膨張収縮による荷重に起因するケースの変形が抑制され、溶接部は電極組立体の積層方向へは損傷しにくい。その一方で、ケースの内部圧力が上昇した際は、電極組立体の積層方向への変形が抑制されていることから、ケースに対してその延設方向に掛かる荷重は抑制されず、蓋体にはケース本体から離間する方向へ荷重が掛かる。しかし、ケースの延設方向に沿った溶接幅を長く確保し、界面の長さも長くしているので、蓋体がケース本体から離間する方向にも溶接部が損傷しにくい。【００１６】
特に、溶接幅をケースの延設方向に確保した溶接部を有するケースにおいては、ケースの内部圧力が上昇し、蓋体に対しケース本体から離間する方向へ荷重が掛かった際には、溶接部の界面をせん断させる方向に力が掛かる。しかし、界面の長さを長くしているので、せん断方向への力が掛かっても蓋体がケース本体から離間する方向に溶接部が損傷しにくい。【００１７】
また、蓄電装置について、前記ケース本体は、前記開口部を囲む開口端面と、前記ケース側合わせ面を含む内周面とを有する周壁を備え、前記蓋体は、外端面と、前記外端面を囲むとともに前記蓋体側合わせ面を有する外周面とを備え、前記溶接部の前記表面は、前記開口端面及び前記外端面から露出しており、前記溶接部の前記溶接深さは、前記延設方向における寸法である。【００１８】
電極組立体は、電極組立体に対する充放電の繰り返しによって、膨張収縮を繰り返す。しかし、電極組立体の積層方向に溶接幅を長く確保し、界面の長さも長くしているので溶接部が損傷しにくい。【００１９】
また、蓄電装置について、前記ケース本体は周壁を備え、該周壁の厚み方向における寸法を厚みＤ１とし、前記延設方向に沿う前記蓋体の寸法を厚みＤとすると、前記ケース本体と前記蓋体は以下の式Ｄ＞Ｄ１を満たすように構成されてもよい。【００２０】
蓋体の厚みＤを、周壁の厚みＤ１より厚くすることで溶接部の溶接幅をケースの延設方向に長く確保できるので、周壁の厚みを厚くしなくても十分な溶接強度を確保できる。このため、周壁の厚みを増加させることによる蓄電装置のエネルギー密度の低下を招くことがない。【００２１】
また、前記蓄電装置は例えば二次電池である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ケースの溶接部の強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態の二次電池を示す分解斜視図。
【図２】第１実施形態の蓄電モジュールを示す斜視図。
【図３Ａ】第１実施形態のケースにおける溶接部を示す部分断面図。
【図３Ｂ】比較例のケースにおける溶接部を示す部分断面図。
【図４】第２実施形態のケースにおける溶接部を示す部分断面図。
【図５】第３実施形態のケースにおける溶接部を示す部分断面図。
【図６】第４実施形態のケースにおける溶接部を示す部分断面図。
【図７】第５実施形態のケースにおける溶接部を示す部分断面図。
【図８】第６実施形態のケースにおける溶接部を示す部分断面図。
【図９】第７実施形態のケースにおける溶接部を示す部分断面図。
【図１０】第８実施形態のケースにおける溶接部を示す部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、蓄電装置の第１実施形態を図１〜図３Ｂにしたがって説明する。
図１に示すように、蓄電装置としての二次電池１０は、電極組立体１２が収容されるケース１１を備えている。ケース１１は、底壁１３ａ及び開口部Ｓを有する直方体状のケース本体１３と、ケース本体１３の開口部Ｓを閉塞する矩形平板状の蓋体１４とを有する。ケース本体１３は、四角筒状である。ケース本体１３と蓋体１４とは、何れも金属製（例えば、ステンレスやアルミニウム）である。また、本実施形態の二次電池１０は、角型（直方体状）の外観を有する角型電池である。また、本実施形態の二次電池１０は、リチウムイオン電池である。
【００２５】
電極組立体１２は、複数の正極電極１２ａと、複数の負極電極１２ｂと、複数のセパレータ１２ｃとを有し、各セパレータ１２ｃは各正極電極１２ａを各負極電極１２ｂから絶縁している。各正極電極１２ａは、長辺と短辺とを有する矩形状であり、正極金属箔（例えば、アルミニウム箔）と、正極金属箔の両面に配置されて正極活物質を含む正極活物質層とを有する。各負極電極１２ｂは、長辺と短辺とを有する矩形状であり、負極金属箔（例えば、銅箔）と、負極金属箔の両面に配置されて負極活物質を含む負極活物質層を有する。
【００２６】
電極組立体１２は、隣り合う正極電極１２ａ及び負極電極１２ｂの活物質層同士が対向し合うように正極電極１２ａと負極電極１２ｂとが一方向に沿って交互に積層され、かつ隣り合う両電極１２ａ，１２ｂの間にセパレータ１２ｃが介在された積層構造を有している。セパレータ１２ｃは、微多孔性フィルムである。積層構造を有する電極組立体１２の積層方向Ｗは、正極電極１２ａ及び負極電極１２ｂの活物質層同士が対向する方向である。
【００２７】
各正極電極１２ａの縁部からは正極タブ１８が突出し、各負極電極１２ｂの縁部からは負極タブ２０が突出している。二次電池１０は、正極タブ１８の群に接合（例えば溶接）された金属製の正極導電板１９と、負極タブ２０の群に接合（例えば溶接）された金属製の負極導電板２１と、を有する。正極導電板１９は、蓋体１４からケース１１外に露出する正極端子１５と電気的に接続されているとともに、負極導電板２１は、正極端子１５と同様にケース１１外に露出する負極端子１６と電気的に接続されている。これにより、電極組立体１２は、正極端子１５と負極端子１６とのそれぞれに電気的に接続されている。
【００２８】
次に、ケース本体１３と蓋体１４との溶接構造について詳細に説明する。
まず、ケース本体１３と蓋体１４の構成について説明する。
蓋体１４には圧力開放弁１７が存在する。圧力開放弁１７は、ケース１１内の圧力が上昇し過ぎないように、ケース１１内の圧力が所定の圧力である開放圧に達した場合に開裂し、ケース１１内外を連通させる。圧力開放弁１７の開放圧は、ケース１１自体、またはケース本体１３と蓋体１４とに亀裂や破断などが生じる前に圧力開放弁１７が開裂し得る圧力に設定されている。
【００２９】
ケース本体１３は、一対の長辺と一対の短辺とを有する矩形平板状の底壁１３ａと、この底壁１３ａの四辺から延設された四角筒状の周壁１３ｂと、を有する。周壁１３ｂは、底壁１３ａの長辺の各々から延設された長側壁１３１ｂと、底壁１３ａの短辺の各々から延設された短側壁１３２ｂとを含む。そして、電極組立体１２の積層方向Ｗの両端面が、ケース本体１３の長側壁１３１ｂの内面にそれぞれ対向している。
【００３０】
図３Ａに示すように、ケース本体１３の底壁１３ａに直交する方向であり、かつ底壁１３ａと蓋体１４とを最短距離で繋ぐ方向を、ケース１１の延設方向Ｚとする。ケース本体１３は、開口部Ｓを取り囲む周壁１３ｂの開口端面に、蓋体１４に当接するケース側合わせ面１３ｃを備え、このケース側合わせ面１３ｃは、蓋体１４を支持する。ケース側合わせ面１３ｃは、ケース１１の延設方向Ｚに直交し、かつ底壁１３ａに平行な平坦面である。また、周壁１３ｂの内周面１３ｅ及び外周面１３ｄは、ケース側合わせ面１３ｃに直交し、かつケース１１の延設方向Ｚに平行に延びる。ケース本体１３の周壁１３ｂにおいて、内周面１３ｅと外周面１３ｄとを最短距離で結ぶ直線の寸法を、周壁１３ｂの厚みＤ１とする。周壁１３ｂの厚み方向は、底壁１３ａに平行である。
【００３１】
蓋体１４において、ケース１１の延設方向Ｚにおける寸法を蓋体１４の厚みＤとする。蓋体１４は、矩形平板状である。蓋体１４は、ケース１１の延設方向Ｚにおいて外側に露出した外端面１４ａ、及びケース１１の内側に露出した内端面１４ｂを備える。蓋体１４は矩形板状の挿入部２３と挿入部２３を包囲するフランジ部２２とを備え、この挿入部２３はフランジ部２２からケース本体１３の底壁１３ａに向けて突出している。フランジ部２２の外周面は蓋体１４の外周面２２ｂを形成している。
【００３２】
蓋体１４の厚みＤは、フランジ部２２の厚みと挿入部２３の厚みの和である。蓋体１４の厚みＤは、外端面１４ａと、挿入部２３おける内端面１４ｂとを最短距離で結ぶ直線の寸法である。よって、蓋体１４の厚みＤは、フランジ部２２の厚みＤ２より厚い。また、フランジ部２２の厚みＤ２は、周壁１３ｂの厚みＤ１より厚い。したがって、以下の式が成立している。
【００３３】
Ｄ＞Ｄ２＞Ｄ１…式
蓋体１４の挿入部２３が周壁１３ｂで囲まれた領域に挿入されるとともに、蓋体１４のフランジ部２２が周壁１３ｂのケース側合わせ面１３ｃに支持されている。本実施形態では、蓋体１４の内端面１４ｂのうち、フランジ部２２に位置する部位が、ケース側合わせ面１３ｃに対向する蓋体側合わせ面２２ａを構成する。蓋体側合わせ面２２ａは延設方向Ｚに直交し、かつ底壁１３ａに平行な平坦面状である。ケース１１は、ケース側合わせ面１３ｃ及び蓋体側合わせ面２２ａを互いに突き合わせた部分である突き合わせ部３１を備える。
【００３４】
ケース１１は突き合わせ部３１に溶接部３２を備える。溶接部３２は、ケース１１の周方向の全体に亘って突き合わせ部３１に存在し、ケース１１の周方向の全体に亘って存在する。ケース本体１３と蓋体１４とは、突き合わせ部３１において、ケース１１の外面側からレーザ溶接で接合されることで一体化される。本実施形態では、ＹＡＧレーザ光（ＹＡＧ：イットリウム・アルミニウム・ガーネット）を用いた方式のレーザ溶接が行われ、レーザを連続的に出力する連続発振（ＣＷ）によって行われる。なお、本実施形態では、レーザのスポット径を０．８〜１ｍｍ、レーザ出力を２〜５ｋＷ、レーザの出力スピードを１〜３ｍ／ｍｉｎの条件で、ケース１１の周方向の全体に亘ってレーザ溶接を行う。
【００３５】
図３Ａに示すように、ケース１１の延設方向Ｚに沿った断面視において、溶接部３２は、蓋体１４の外面（詳しくは外周面２２ｂ）から露出する第１縁３２ｂと、ケース本体１３の外面（詳しくは周壁１３ｂの外周面１３ｄ）から露出する第２縁３２ｃとを有している。第１縁３２ｂは蓋体１４の外端面１４ａに近い方の縁部であり、第２縁３２ｃはケース本体１３の底壁１３ａに近い方（蓋体１４の外端面１４ａから遠い方）の縁部である。ケース１１の延設方向Ｚに沿った断面視において、溶接部３２は第１縁３２ｂと第２縁３２ｃとの間を延びる界面３２ａを有する。溶接部３２の界面３２ａは、溶接部３２とケース１１との境界に存在する。ケース１１の延設方向Ｚに沿った断面視において、溶接部３２は、半円状、詳細には延設方向Ｚに長い半楕円状である。すなわち、溶接部３２の界面３２ａは、第１縁３２ｂ及び第２縁３２ｃから、ケース側合わせ面１３ｃ及び蓋体側合わせ面２２ａに向かって湾曲する円弧状である。溶接部３２の界面３２ａは、ケース側合わせ面１３ｃ及び蓋体側合わせ面２２ａ付近で、周壁１３ｂの外周面１３ｄ及びフランジ部２２の外周面２２ｂから最も遠ざかる形状であり、界面３２ａの頂点Ｐは、突き合わせ部３１（ケース側合わせ面１３ｃ及び蓋体側合わせ面２２ａの境界）に位置する。ケース１１の周方向のいずれの場所であっても、ケース１１の延設方向Ｚに沿った断面視において、溶接部３２は延設方向Ｚに長い半楕円状であり、界面３２ａの頂点Ｐは突き合わせ部３１に位置する。ケース１１の外面から露出する溶接部３２の表面は、ケース本体１３の外周面１３ｄ及びフランジ部２２の外周面２２ｂに連続する。
【００３６】
界面３２ａの頂点Ｐを通過し、かつケース１１の延設方向Ｚに延びる接線Ｌは、ケース側合わせ面１３ｃ及び蓋体側合わせ面２２ａに対し垂直である。言い換えれば、ケース１１の延設方向Ｚに沿う断面視では、溶接部３２は突き合わせ部３１を通る部位において、ケース側合わせ面１３ｃ及び蓋体側合わせ面２２ａに対し垂直である。ケース側合わせ面１３ｃ及び蓋体側合わせ面２２ａに沿う方向を面方向とする。なお、本実施形態において、面方向は、周壁１３ｂの厚み方向でもある。この面方向及び周壁１３ｂの厚み方向において、溶接部３２の表面から界面３２ａに至るまでの最大寸法を溶接深さＸとする。本実施形態では、溶接部３２の溶接深さＸは、ケース側合わせ面１３ｃと蓋体側合わせ面２２ａとの境界部位での寸法である。溶接部３２の溶接深さＸは、周壁１３ｂの厚みＤ１の１／２より長く、周壁１３ｂの厚みの半分を越える寸法を使って溶接部３２が形成されている。
【００３７】
また、ケース１１の外面から露出する溶接部３２の表面に沿う方向（言い換えれば、ケース本体１３の外周面１３ｄ及びフランジ部２２の外周面２２ｂに沿う方向、或いはケース１１の延設方向Ｚに沿う方向）において、突き合わせ部３１（ケース側合わせ面１３ｃ及び蓋体側合わせ面２２ａの境界）から第１縁３２ｂまでの寸法、又は突き合わせ部３１（ケース側合わせ面１３ｃ及び蓋体側合わせ面２２ａの境界）から第２縁３２ｃまでの寸法を溶接幅Ｙとする。本実施形態では、突き合わせ部３１から第１縁３２ｂまでの寸法を溶接幅Ｙとする。なお、突き合わせ部３１から第１縁３２ｂまでの寸法は、突き合わせ部３１から第２縁３２ｃまでの寸法に等しい。よって、溶接部３２全体の幅は２Ｙとなる。本実施形態では、溶接幅Ｙは、溶接深さＸより大きい。よって、以下の式が成立する。
【００３８】
Ｙ／Ｘ＞１…式
溶接深さＸと溶接幅Ｙとにおける上記式の関係はケース１１の周方向のいずれの場所であっても成立している。
【００３９】
次に、二次電池１０の作用を記載する。
図３Ｂには比較例の溶接部３２を示す。この比較例の溶接部３２は、本実施形態と同じ溶接深さＸと、本実施形態より短い溶接幅Ｙとを有する。ケース１１の延設方向Ｚに沿った断面視において、本実施形態の界面３２ａの長さは、比較例の界面３２ａの長さより大きい。なお、比較例において、レーザのスポット径は０．６ｍｍ、レーザ出力は２〜５ｋＷ、レーザの出力スピードは０．５ｍ／ｍｉｎである。
【００４０】
図２に示すように、蓄電モジュール３０は、前述した二次電池１０を複数有する。この実施形態において、複数の二次電池１０は一列に配列されている。隣り合う二次電池１０の長側壁１３１ｂ同士は、二次電池１０の配列方向に対向している。
【００４１】
蓄電モジュール３０は、二次電池１０の配列方向の両側から二次電池１０を挟む一対の拘束板４１を有し、各二次電池１０には拘束板４１を通じて拘束荷重が付与されている。この実施形態において拘束板４１は、金属製である。拘束板４１は、配列された複数の二次電池１０のうち最も外側に位置する二次電池１０よりもそれらの配列方向の外側に位置し、エンドプレートとして機能している。
【００４２】
各拘束板４１の四隅には、通しボルト４３が挿通されているとともに、各通しボルト４３にナット４４が螺合されている。これにより、全ての二次電池１０は、二次電池１０の配列方向と同じである電極組立体１２の積層方向Ｗに挟持された状態で一体化されている。図３Ａに示すように、各二次電池１０は、積層方向Ｗに拘束されている。この拘束により、各二次電池１０におけるケース本体１３の長側壁１３１ｂに拘束荷重が付与されているとともに、長側壁１３１ｂを通じて各電極組立体１２は積層方向Ｗから荷重が付与されている。
【００４３】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）ケース１１の溶接部３２は、溶接深さＸと溶接幅Ｙについて、Ｙ／Ｘ＞１を満たす状態でケース１１の周方向全体に亘って構成されている。このため、溶接部３２がＹ／Ｘ＞１を満たさないように構成される場合と比べると、ケース１１の延設方向Ｚに沿う断面視での界面３２ａの長さを長くすることができる。その結果として、溶接部３２に負荷が掛かった場合、溶接部３２に掛かる単位面積当たりの負荷を軽減でき、溶接部３２の強度を高めることができる。よって、電極組立体１２がケース１１内で電極組立体１２の積層方向Ｗへ膨張及び収縮を繰り返すことにより、溶接部３２に応力が繰り返し発生しても、溶接部３２がケース１１から引き剥がされず、溶接部３２が損傷を受けにくい。また、ケース１１の内部圧力が上昇し、ケース１１に延設方向Ｚへの応力が発生しても、界面３２ａから溶接部３２がせん断されず、溶接部３２が損傷を受けにくい。また、Ｙ／Ｘ＞１を満たす溶接部３２は、ケース１１の周方向全体に亘って存在するため、周方向のいずれの場所でも溶接部３２の強度を高めることができる。
【００４４】
（２）本実施形態の溶接深さＸは、ケース側合わせ面１３ｃと蓋体側合わせ面２２ａとの境界部位において設定される。ケース１１の延設方向Ｚに沿う断面視では、溶接部３２の界面３２ａは、突き合わせ部３１を通る部位において、ケース側合わせ面１３ｃ及び蓋体側合わせ面２２ａに対し垂直である。より具体的には、突き合わせ部３１と対応する位置での界面３２ａの接線Ｌは、ケース側合わせ面１３ｃ及び蓋体側合わせ面２２ａに対し垂直である。このため、延設方向Ｚに沿う断面視において、溶接部３２を延設方向Ｚに長い形状にして溶接幅Ｙが短くなることを抑制することにより、溶接部３２の強度を高めることができる。
【００４５】
（３）ケース１１の延設方向Ｚに沿う断面視では、溶接部３２の界面３２ａは、溶接部３２の第１縁３２ｂと第２縁３２ｃとの間を円弧状に延びている。このため、溶接部３２の溶接幅Ｙが短くなることを抑制して、溶接部３２の強度を高めることができる。
【００４６】
（４）ケース１１の延設方向Ｚに沿う断面視では、溶接部３２は、半楕円状であり、延設方向Ｚにおける寸法が、ケース側合わせ面１３ｃ及び蓋体側合わせ面２２ａの面方向における寸法より大きい。このため、延設方向Ｚに沿う断面視において、溶接部３２を延設方向Ｚに長い形状にすることができ、界面３２ａの長さを大きくし、溶接部３２の強度を高めることができる。
【００４７】
（５）溶接部３２は、周壁１３ｂ及び蓋体１４の外周面からレーザを照射することで形成されている。このため、溶接部３２の表面は、周壁１３ｂの外周面１３ｄ及び蓋体１４におけるフランジ部２２の外周面２２ｂから露出している。また、蓋体１４の厚みＤは、周壁１３ｂの厚みＤ１より厚く、より詳細には、蓋体１４のフランジ部２２の厚みＤ２は、周壁１３ｂの厚みＤ１より厚い。溶接部３２の溶接深さＸは、周壁１３ｂの厚み方向における寸法であり、周壁１３ｂの厚みにより溶接深さＸは制限される。しかし、蓋体１４におけるフランジ部２２の厚みＤ２を、周壁１３ｂの厚みＤ１より厚くすることで溶接部３２の溶接幅Ｙをケース１１の延設方向Ｚに長く確保できるので、周壁１３ｂの厚みを厚くしなくても十分な溶接強度を確保できる。このため、周壁１３ｂの厚みを増加させることによる二次電池１０のエネルギー密度の低下を招くことがない。
【００４８】
（６）蓄電モジュール３０は、一列に配列されるとともに一対の拘束板４１によって同配列方向に拘束される複数の二次電池１０を有している。つまり、二次電池１０の電極組立体１２は、電極組立体１２の積層方向Ｗに拘束されている。このため、電極組立体１２に対する充放電に伴い積層方向Ｗへの電極組立体１２の膨張及び収縮が発生しても、拘束板４１による拘束により、溶接部３２には積層方向Ｗへの応力が発生しにくく、溶接部３２は積層方向Ｗへの応力に起因する損傷を受けにくい。ケース１１の内圧上昇時には、拘束板４１による拘束方向ではなく、蓋体１４をケース本体１３から離間させる方向（ケース１１の延設方向Ｚ）への力がケース１１に掛かる。溶接部３２は、周壁１３ｂ及び蓋体１４の外周面からレーザを照射する、所謂横打ちで形成されている。このため、蓋体１４をケース本体１３から離間させる方向への力がケース１１に掛かったとき、その力は界面３２ａから溶接部３２をせん断させる方向に掛かる。しかし、ケース１１の延設方向Ｚに沿って溶接幅Ｙを確保し、かつ界面３２ａも延設方向Ｚに長く確保しているので、ケース１１の延設方向Ｚにおいて溶接部３２の強度を高めることができ、溶接部３２が延設方向Ｚへの力（せん断力）に起因する損傷を受けにくい。したがって、界面３２ａを延設方向Ｚに長く確保した溶接部３２は、横打ちで形成された溶接部３２に適用するのが好ましい。
【００４９】
（７）蓋体１４の厚みＤ及びフランジ部２２の厚みＤ２は、周壁１３ｂの厚みＤ１より厚い。また、蓋体１４は、その内部に圧力開放弁１７を備えるため、圧力開放弁１７を形成するために所定の厚みを有する。このため、蓋体１４は、溶接深さＸよりも大きい溶接幅Ｙを確保するのに適した形状を有する。よって、蓋体１４が圧力開放弁１７を備えることは、Ｙ／Ｘ＞１を満たすように溶接部３２を形成するのに適している。
【００５０】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  ケース本体１３と蓋体１４の形状を変更し、ケース１１に対する溶接部３２の配置を変更してもよい。すなわち、図４の第２実施形態に示すように、蓋体５４を、フランジ部２２を有さない平板状とし、かつケース本体１３の周壁１３ｂの内側に嵌合可能な大きさとする。この場合、蓋体５４の厚みＤは、周壁１３ｂの厚みＤ１より長く、Ｄ＞Ｄ１が成立している。そして、ケース本体１３の周壁１３ｂの内側に蓋体５４を嵌合する。この場合、周壁１３ｂは、その内周面にケース側合わせ面１３ｆを有し、蓋体５４は、その外周面に蓋体側合わせ面５４ａを有する。そして、ケース側合わせ面１３ｆと蓋体側合わせ面５４ａとの境界に位置する突き合わせ部５５に溶接部５６を形成する。溶接部５６は、ケース本体１３の開口端面と蓋体５４の外端面１４ａとに跨って存在する。また、溶接部５６は、ケース１１の周方向の全体に亘って存在する。
【００５１】
この場合、ケース１１の延設方向Ｚに沿った断面視において、溶接部５６は蓋体５４の外端面１４ａから露出した第１縁５６ｂを有し、ケース本体１３の開口端面から露出した第２縁５６ｃを有する。ケース１１の延設方向Ｚに沿った断面視において、溶接部５６は第１縁５６ｂと第２縁５６ｃの間を延びる界面５６ａを有する。溶接部５６の界面５６ａは、溶接部５６とケース１１との境界に存在する。ケース１１の延設方向Ｚに沿った断面視において、溶接部５６の界面５６ａは、周壁１３ｂの厚み方向に長い半楕円状である。溶接部５６の界面５６ａは、第１縁５６ｂ及び第２縁５６ｃから、ケース側合わせ面１３ｆ及び蓋体側合わせ面５４ａに向かって円弧状に湾曲する。そして、溶接部５６の界面５６ａは、蓋体側合わせ面５４ａ及びケース側合わせ面１３ｆ付近で、蓋体５４の外端面１４ａ及びケース本体１３の開口端面から最も遠ざかる形状であり、界面５６ａの頂点Ｐは、蓋体側合わせ面５４ａ及びケース側合わせ面１３ｆの境界（突き合わせ部５５）に位置する。また、頂点Ｐを通過する接線Ｌは、蓋体側合わせ面５４ａ及びケース側合わせ面１３ｆに対し垂直である。
【００５２】
ケース１１の延設方向Ｚに沿った断面視において、ケース側合わせ面１３ｆ及び蓋体側合わせ面５４ａに沿う面方向において、ケース１１の外面から露出する溶接部５６の表面から界面５６ａに至るまでの最大寸法を溶接深さＸとする。換言すれば、溶接深さＸは、ケース１１の延設方向Ｚにおいて、溶接部５６の表面から界面５６ａに至るまでの最大寸法である。また、蓋体５４の外端面１４ａ及び周壁１３ｂの開口端面に沿い、かつ突き合わせ部５５に直交した方向における溶接部５６の表面での寸法を溶接幅Ｙとすると、次の式、Ｙ／Ｘ＞１が成立する。この式は、溶接部３２において、ケース１１の周方向のいずれの場所であっても成立している。
【００５３】
このように溶接部５６を構成した場合、電極組立体１２の積層方向Ｗに沿って溶接幅Ｙ及び界面５６ａの長さを長くでき、電極組立体１２の積層方向Ｗへの荷重に対して溶接部５６の強度を上げることができる。
【００５４】
○  上記第１実施形態及び第２実施形態では、ケース１１の延設方向Ｚに沿った断面視において、溶接部３２，５６の界面３２ａ，５６ａの形状は、Ｙ／Ｘ＞１の式が成立すれば適宜変更してもよい。
【００５５】
例えば、界面３２ａ，５６ａの頂点Ｐを通過する接線Ｌは、蓋体側合わせ面２２ａ，５４ａ及びケース側合わせ面１３ｃ，１３ｆに対し垂直でなくてもよいし、界面３２ａ，５６ａが円弧状でなく、緩やかに湾曲している形状であってもよい。
【００５６】
○  上記第１実施形態において、例えば図５の第３実施形態に示すように、蓋体１４は、挿入部２３を備えず、平板状であってもよい。この場合、蓋体１４はその内端面１４ｂの外周部に蓋体側合わせ面２２ａを有し、その蓋体側合わせ面２２ａをケース本体１３のケース側合わせ面１３ｃに突き合わせて溶接されていてもよい。この場合も、蓋体１４の厚みＤは、周壁１３ｂの厚みＤ１より厚く、式Ｄ＞Ｄ１が成立している。
【００５７】
○  上記第１実施形態において、ケース１１の延設方向Ｚに沿う断面視では、溶接部３２は、半楕円状でなくてもよい。例えば図６の第４実施形態に示すように、溶接部３２は、延設方向Ｚにおける突き合わせ部３１から第１縁３２ｂまでの寸法である溶接幅Ｙ１と、延設方向Ｚにおける突き合わせ部３１から第２縁３２ｃまでの寸法である溶接幅Ｙ２とが互いに異なるような形状でもよい。なお、第４実施形態では、溶接幅Ｙ１，Ｙ２の両方が溶接深さＸより長い。そして、溶接部３２の界面３２ａのうち、突き合わせ部３１と第１縁３２ｂとの間を延びる部位の長さと、突き合わせ部３１と第２縁３２ｃとの間を延びる部位の長さとを異ならせてもよい。
【００５８】
○  上記第１実施形態において、例えば図７の第５実施形態に示すように、溶接部３２の界面３２ａは、面方向（周壁１３ｂの厚み方向）において突き合わせ部３１をケース１１の内方に向かって超えた位置まで延びていてもよい。この場合、溶接深さＸは、溶接部３２の表面から、突き合わせ部３１よりもケース１１の内方寄りに位置する界面３２ａに至るまでの寸法である。ただし、この場合でも、溶接部３２の界面３２ａの形状は、Ｙ１／Ｘ＞１及びＹ２／Ｘ＞１の式を満たす。
【００５９】
○  上記第１実施形態において、溶接部３２の溶接深さＸは、ケース側合わせ面１３ｃと蓋体側合わせ面２２ａとの境界部位での寸法でなくてもよい。例えば図８の第６実施形態に示すように、溶接深さＸは、ケース側合わせ面１３ｃと蓋体側合わせ面２２ａとの境界部位より蓋体１４の外端面１４ａ寄りの部位での寸法でもよい。又は、図示しないが、溶接深さＸは、ケース側合わせ面１３ｃと蓋体側合わせ面２２ａとの境界部位よりケース本体１３の底壁１３ａ寄りの部位での寸法でもよい。
【００６０】
○  上記第１実施形態において、例えば図９の第７実施形態に示すように、ケース側合わせ面１３ｃ及び蓋体側合わせ面２２ａは、ケース１１の延設方向Ｚに直交せず、該延設方向に直交する面に対し傾斜する平坦面であってもよい。この場合、溶接深さＸは、周壁１３ｂの厚み方向において、溶接部３２の表面から界面３２ａに至るまでの最大寸法となる。
【００６１】
○  上記第１実施形態において、例えば図１０の第８実施形態に示すように、ケース側合わせ面１３ｃ及び蓋体側合わせ面２２ａは、ケース１１の延設方向Ｚに直交せず、該延設方向に直交する面に対し傾斜する平坦面であってもよい。そして、溶接部３２の界面３２ａが突き合わせ部３１を通る部位において、ケース側合わせ面１３ｃ及び蓋体側合わせ面２２ａに対し垂直であってもよい。より具体的には、突き合わせ部３１と対応する位置での界面３２ａの接線Ｌが、ケース側合わせ面１３ｃ及び蓋体側合わせ面２２ａに対し垂直であってもよい。
【００６２】
○  上記各実施形態において、蓄電モジュール３０に拘束荷重を付与する場合、拘束板４１同士を締結することに限らず、他の方法を採用してもよい。
○  上記各実施形態において、電極組立体１２は、積層型に限らず、帯状の正極電極と帯状の負極電極を捲回して層状に積層した捲回型でもよい。捲回型の電極組立体の場合、偏平面が重なる方向を電極組立体の積層方向とする。
【００６３】
○  ケース本体１３の筒形状は、四角筒以外の形状でもよく、円筒状や六角筒状であってもよい。ケース本体１３の筒形状に合わせて蓋体１４，５４の形状も変更される。
○  上記各実施形態において、二次電池１０は、リチウムイオン二次電池であったが、これに限らず、他の二次電池であってもよい。要は、正極活物質層と負極活物質層との間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであればよい。また、上記各実施形態は、蓄電装置としてキャパシタに適用されてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
Ｄ…蓋体の厚み、Ｄ１…周壁の厚み、Ｓ…開口部、Ｗ…積層方向、Ｘ…溶接深さ、Ｙ，Ｙ１，Ｙ２…溶接幅、Ｚ…延設方向、１０…二次電池、１１…ケース、１２…電極組立体、１３…ケース本体、１３ｂ…周壁、１３ｃ，１３ｆ…ケース側合わせ面、１３ｄ，２２ｂ…外周面、１４，５４…蓋体、１４ａ…外端面、１４ｂ…内端面、２２ａ，５４ａ…蓋体側合わせ面、３１，５５…突き合わせ部、３２，５６…溶接部、３２ａ，５６ａ…界面、３２ｂ，５６ｂ…第１縁、３２ｃ，５６ｃ…第２縁。
【図１】
2017081917.tif 000003
【図２】
2017081917.tif 000004
【図３Ａ】
2017081917.tif 000005
【図３Ｂ】
2017081917.tif 000006
【図４】
2017081917.tif 000007
【図５】
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【図６】
2017081917.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年8月3日(2017.8.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極組立体と前記電極組立体を収容するケースとを備える蓄電装置であって、
前記ケースは、底壁及び開口部を有する筒状のケース本体と、前記開口部を閉塞する蓋体と、を有し、
前記ケース本体は、前記開口部を囲む開口端面と、外周面とを有する周壁を備え、前記開口端面は前記蓋体に当接するケース側合わせ面を有し、
前記蓋体は、前記ケース側合わせ面に対向する蓋体側合わせ面を有する内端面と、前記内端面を囲む外周面とを備え、
前記ケースは、前記ケース側合わせ面と前記蓋体側合わせ面とを突き合わせた部分である突き合わせ部に、前記ケースの周方向の全体に亘って存在する溶接部を有し、前記溶接部は、前記周壁の外周面及び前記蓋体の外周面から露出する表面を有し、
前記ケース本体の底壁と前記蓋体とを最短距離で繋ぐ方向を前記ケースの延設方向とすると、前記延設方向に沿った前記ケースの断面視において、前記溶接部は、前記ケース本体及び前記蓋体との境界に存在する界面を有し、
前記周壁の厚み方向において、前記溶接部の前記表面から前記界面に至るまでの最大寸法を溶接深さＸとし、
前記延設方向に沿う方向において、前記突き合わせ部から前記溶接部の縁部までの寸法を溶接幅Ｙとすると、前記溶接部は以下の式
Ｙ／Ｘ＞１
を前記ケースの周方向の全体に亘って満たすように構成されている蓄電装置。
【請求項２】
前記溶接深さＸは、前記ケース側合わせ面及び前記蓋体側合わせ面での寸法であり、前記界面は前記突き合わせ部を通る部位において、前記ケース側合わせ面及び前記蓋体側合わせ面に対して垂直である請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記溶接部は前記蓋体の外面から露出した第１縁、及び前記ケース本体の外面から露出した第２縁を有し、前記界面は前記第１縁と前記第２縁との間を円弧状に延びている請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記ケースの前記延設方向に沿う断面視において、前記溶接部は該延設方向に長い半楕円状である請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記電極組立体は、積層された異なる極性の複数の電極を有し、前記蓄電装置は、前記電極の積層方向に配列された状態で拘束された複数の蓄電装置の一つである請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
【請求項６】
前記周壁の厚み方向における寸法を厚みＤ１とし、前記延設方向に沿う前記蓋体の寸法を厚みＤとすると、前記ケース本体と前記蓋体は以下の式
Ｄ＞Ｄ１
を満たすように構成されている請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
【請求項７】
前記蓋体は、前記周壁で囲まれた領域に挿入される挿入部と、前記挿入部を包囲するフランジ部とを備え、前記フランジ部は、前記蓋体側合わせ面を有するとともに、前記蓋体の前記外周面を形成する外周面を有し、
前記挿入部に対応する箇所での前記延設方向に沿う前記蓋体の寸法を厚みＤとし、前記延設方向に沿う前記フランジ部の寸法を厚みＤ２とすると、前記蓋体は以下の式
Ｄ＞Ｄ２＞（Ｄ−Ｄ２）
を満たすように構成されている請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
【請求項８】
前記蓋体は、前記周壁で囲まれた領域に挿入される挿入部と、前記挿入部を包囲するフランジ部とを備え、前記フランジ部は、前記蓋体側合わせ面を有するとともに、前記蓋体の前記外周面を形成する外周面を有し、
前記挿入部に対応する箇所での前記延設方向に沿う前記蓋体の寸法を厚みＤとし、前記延設方向に沿う前記フランジ部の寸法を厚みＤ２とし、前記周壁の厚み方向における寸法を厚みＤ１とすると、前記蓋体及び前記ケース本体は以下の式
Ｄ＞Ｄ２＞Ｄ１
を満たすように構成されている請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
【請求項９】
前記溶接深さＸは、前記周壁の厚み方向における寸法の１／２より大きい、請求項１〜請求項８のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
【請求項１０】
前記蓄電装置は二次電池である請求項１〜請求項９のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
【国際調査報告】
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