(57)【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、
前記外装体は貫通孔を有し、
前記外部端子は、
前記外装体の外表面に当接する鍔部と、
前記鍔部から延び、前記外装体の貫通孔に挿通された状態で、前記貫通孔を構成する内周縁の全周に亘って溶接されている第１軸部と、
を備えたことを特徴とする蓄電素子。
【請求項２】
前記外部端子は、さらに、前記第１軸部から延び、前記第１軸部よりも小径で、前記集電体に固定されている第２軸部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項３】
前記第１軸部は、前記外装体の貫通孔に挿通され、鍔部が外装体の外表面に当接した状態で、第２軸部との段部が外装体の内表面とほぼ面一となる高さに形成されていることを特徴とする請求項２に記載の蓄電素子。
【請求項４】
前記外装体は、一の面が開口する電池容器と、該電池容器の開口を閉鎖する蓋体とからなり、
前記外装体に形成する貫通孔は、前記蓋体に設けた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】
前記蓋体は、平面視矩形状であり、両端部に、外方に膨出する係合受部がそれぞれ形成され、
前記集電体は、前記係合受部内に配置され、前記第２軸部が挿通される貫通孔を有する嵌合部を備えたことを特徴とする請求項４に記載の蓄電素子。
【請求項６】
前記外部端子は、正極外部端子であり、前記蓋体に前記集電体を固定した際、蓋体と集電体を電気的に接続するものであることを特徴とする請求項４又は５に記載の蓄電素子。
【請求項７】
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、を備えた蓄電素子の製造方法であって、
前記外装体は、一の面が開口する電池容器と、該電池容器の開口を閉鎖する蓋体とからなり、
前記外部端子は、鍔部と、鍔部から延びる第１軸部と、第１軸部から延びる、第１軸部よりも小径の第２軸部とを備え、
前記外部端子の第１軸部を、前記蓋体の貫通孔に挿通し、
前記外部端子の第１軸部を、前記蓋体の貫通孔を構成する内周縁との接触部分を全周に亘って溶接し、
前記外部端子の第２軸部を、前記集電体に形成した貫通孔に挿通し、
前記外部端子の第２軸部を加締ることにより、前記蓋体と前記集電体とを、外部端子の鍔部と、加締た第２軸部との間に挟持することを特徴とする蓄電素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電素子及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電池として、特許文献１及び２には、出力端子の軸胴部と軸先端部とを、ガスケットを介して、蓋の貫通孔と、絶縁体の軸用貫通孔とに順次挿通し、さらに第１のプレートの軸用貫通孔に挿通した後、軸先端部を加締ることにより、蓋、絶縁体及び第１のプレートを出力端子で挟持一体化した構成が開示されている。
【０００３】
また、特許文献３には、リベットのリベット部を集電体の突接体を押圧するように加締た後、リベット部と集電体とをレーザ溶接することにより溶接部を形成するようにした構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０８７７２７号公報
【特許文献２】特開２００９−０８７７２８号公報
【特許文献３】特開２００９−０８７６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１及び２に記載された構成では、蓋、絶縁体及び第１のプレートを出力端子で挟持一体化するだけである。そして、電池内の気密性を維持するために、ガスケットや絶縁体が必須の構成となっている。このため、部品点数が増大し、組立工数が複雑になり、コストアップを招来している。
また、特許文献３に記載された構成では、リベット部と集電体とをレーザ溶接する点に言及されるだけであり、その目的は強固な固定状態を得るためでしかない。気密性については記載及び示唆されていない。
【０００６】
本発明は、簡単な構成であるにも拘わらず、外部端子の接続部分での気密性及び接続強度が高く、組立性にも優れた蓄電素子及びその製造方法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】
【０００７】
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、
前記外装体は貫通孔を有し、
前記外部端子は、
前記外装体の外表面に当接する鍔部と、
前記鍔部から延び、前記外装体の貫通孔に挿通された状態で、前記貫通孔を構成する内周縁の全周に亘って溶接されている第１軸部と、
を備えた構成としたものである。
【０００８】
この構成によれば、外部端子の一部である第１軸部を外装体の貫通孔に嵌合した部分が溶接されているので、別途、封止部材を必要とすることなく、十分な気密性を確保することができる。また、第１軸部と外装体の貫通孔を構成する部分とを全周に亘って溶接するようにしたので、接合部分の強度を高めて良好な支持状態を維持することができる。
【０００９】
前記外部端子は、さらに、前記第１軸部から延び、前記第１軸部よりも小径で、前記集電体に固定されている第２軸部を備えるのが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、外部端子の一部である第２軸部を集電体と固定するだけで、余分な部品が作業を必要とすることなく、外装体及び集電体を一体化し、集電体と外装体との電気的接続状態を得ることができる。また、第２軸部が第１軸部よりも小径となっているので、第１軸部を外装体の貫通孔に挿通して溶接する際、第２軸部が邪魔となることなく容易に行うことができる。
【００１１】
前記第１軸部は、前記外装体の貫通孔に挿通され、鍔部が外装体の外表面に当接した状態で、第２軸部との段部が外装体の内表面とほぼ面一となる高さに形成されているのが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、第１軸部の溶接をより一層容易に行うことができる。
【００１３】
前記外装体は、一の面が開口する電池容器と、該電池容器の開口を閉鎖する蓋体とからなり、
前記外装体に形成する貫通孔は、前記蓋体に設けるようにすればよい。
【００１４】
前記蓋体は、平面視矩形状であり、両端部に、外方に膨出する係合受部がそれぞれ形成され、
前記集電体は、前記係合受部内に配置され、前記第２軸部が挿通される貫通孔を有する嵌合部を備えているのが好ましい。
【００１５】
前記外部端子は、正極外部端子であり、前記蓋体に前記集電体を固定した際、蓋体と集電体を電気的に接続するものであるのが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、正極外部端子によって蓋体と集電体とを同電位とすることができ、別途、これらを電気的に接続するための溶接作業等が不要となる。
【００１９】
なお、前記蓄電素子の製造は次のようにすればよい。
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、を備えた蓄電素子の製造方法であって、
前記外装体は、一の面が開口する電池容器と、該電池容器の開口を閉鎖する蓋体とからなり、
前記外部端子は、鍔部と、鍔部から延びる第１軸部と、第１軸部から延びる、第１軸部よりも小径の第２軸部とを備え、
前記外部端子の第１軸部を、前記蓋体の貫通孔に挿通し、
前記外部端子の第１軸部を、前記蓋体の貫通孔を構成する内周縁との接触部分を全周に亘って溶接し、
前記外部端子の第２軸部を、前記集電体に形成した貫通孔に挿通し、
前記外部端子の第２軸部を加締ることにより、前記蓋体と前記集電体とを、外部端子の鍔部と、加締た第２軸部との間に挟持する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、外部端子に第１軸部を形成し、第１軸部を外装体の貫通孔に嵌合して溶接することにより集電体と外装体を一体化するようにしたので、余分な部品を必要とすることなく、外部端子の接続部分での気密性を確保しつつ、集電体と外装体との電気的接続状態を得ることができる。
【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の電池を上方側から見た状態を示す分解斜視図である。
【図５】図２のＡ部の拡大図である。
【図６】図２のＢ部の拡大図である。
【図７】図１の蓋体を下方側から見た状態を示す分解斜視図である。
【図８】図５の分解断面図である。
【図９】図８から蓋体に正極外部端子を組み付けた状態を示す断面図である。
【図１０】図９からさらに集電体を組み付けた状態を示す断面図である。
【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」を含む用語）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。また、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２３】
図１は、電池化学セル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、アルミニウム箔からなる正極４と、銅箔からなる負極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に対して正極４と負極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。後述するように、クリップ７を介して、正極４には正極集電体１８が接続され、負極５には負極集電体１９が接続されている。
【００２６】
蓋体３は、図３及び図４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。
【００２８】
蓋体３の両端部には、上方に向かって膨出する平面視略矩形状の第１係合受部１２Ａ及び第２係合受部１２Ｂがそれぞれ形成されている。蓋体３の下面にはガイド凹部１２ｂが形成されている。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。第１係合受部１２Ａには、直接、集電体１３及び外部端子１４が取り付けられるようになっている。一方、第２係合受部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を介して取り付けられるようになっている。
【００２９】
また、蓋体３には、係合受部１２Ｂ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。
【００３０】
集電体１３は、アルミニウム製の正極集電体１８と、銅製の負極集電体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が形成されている。嵌合部２２の周縁は、三辺には直交する方向に延びるガイド縁部２４が形成され、残る一辺がガイド縁部２４よりもさらに延在する連続部２５となって台座部２３に連続している。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。
【００３１】
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４又は負極５に、クリップ７（図２参照）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。
【００３２】
外部端子１４は、正極外部端子２８と負極外部端子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。
【００３３】
正極外部端子２８は、アルミニウム等の導電性材料を、平面視矩形状の鍔部３２と、その中心から突出する第１軸部３３と、その中心から突出し、第１軸部３３よりも小径の第２軸部３４とからなるリベット状としたものである。
【００３４】
第１軸部３３は、蓋体３に形成した第１係合受部１２Ａの貫通孔１２ｃに、隙間無くあるいは殆ど隙間無く配置可能な外径寸法に形成されている。また、第１軸部３３は、前記貫通孔１２ｃに挿通し、鍔部３２が蓋体３の外表面に当接した状態で、第２軸部３４との段部３５が蓋体３の内表面とほぼ面一となる高さに形成されている。そして、第１軸部３３は、蓋体３の貫通孔１２ｃに挿通され、この状態で、両者の接触部分が全周に亘って溶接される（レーザ溶接、マイクロＴＩＧ溶接等）。これにより、蓋体３に対して別部材を必要とすることなく、正極外部端子２８を取り付けた後の気密性を十分に高めることができる。
【００３５】
第２軸部３４は、集電体１３に形成した貫通孔２２ａに挿通可能な外径寸法、好ましくは隙間無くあるいは殆ど隙間無く挿通可能な外径寸法に形成されている。第２軸部３４は、集電体１３の貫通孔２２ａに挿通され、蓋体３の第１係合受部１２Ａを構成する係合凹部１２ａの内面（下面）と、集電体１３の上面とを面接触させた状態で加締られる。これにより、蓋体３に溶接された正極外部端子２８によって集電体１３が蓋体３の係合凹部１２ａに密着した状態で固定される。またこの状態では、第１軸部３３の外周縁と蓋体３の貫通孔１２ｃの内周縁との溶接部分が正極集電体１８の嵌合部２２によって完全に覆われる。したがって、溶接部分を良好な状態に維持することが可能となる。
【００３６】
一方、負極外部端子２９は、全体が銅製で、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、第２係合受部１２Ｂ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の第２係合受部１２Ｂに沿っており、第２係合受部１２Ｂ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、係合受部１２Ｂを構成する係合凹部１２ａ内に配置され、そこに形成された貫通孔１２ｃの封止を図る。
【００３９】
次に、前記構成からなる電池の組立方法について説明する。
【００４０】
蓋体３の第１係合受部１２Ａでは、図８に示すように、係合凹部１２ａの外面（上面）側から貫通孔１２ｃに正極外部端子２８の第２軸部３４を挿通し、図９に示すように、鍔部３２を係合凹部１２ａの外面に当接させる。この状態では、第１軸部３３が貫通孔１２ｃに位置し、第２軸部３４との境界となる段部３５が蓋体３の下面とほぼ面一となる。そこで、第１軸部３３の外周面と貫通孔１２ｃの内周面の隣接（当接）部分をレーザ溶接等により封止する。これにより、蓋体３に正極外部端子２８が一体化されると共に、第１軸部３３が挿通された貫通孔１２ｃの気密性を高めることができる。また、封止する領域は、第２軸部３４が突出する周縁ではなく、蓋体３の貫通孔１２ｃの周縁すなわち平坦面となっている。したがって、溶接により封止する場合であっても、作業しやすい（レーザ溶接する場合であれば、レーザを照射しやすい）上、封止領域を突出させることなく平坦なままとすることができる（たとえ突出したとしても簡単に修正することができる。）。
【００４１】
また、図１０に示すように、第１係合受部１２Ａの係合凹部１２ａに、集電体１３を構成する接続受部２０の嵌合部２２を配置し、貫通孔２２ａに正極外部端子２８の第２軸部３４を挿通させる。そして、第２軸部３４を加締ることにより、図５に示すように、蓋体３と集電体１３の嵌合部２２とを圧接し、電気的に接続された状態で保持する。
【００４２】
蓋体３の第２係合受部１２Ｂでは、図６に示すように、係合凹部１２ａによって膨出した部分に上パッキン１５の装着用凹部３８を装着して覆う。このとき、上パッキン１５の筒状部３６ａを蓋体３の貫通孔１２ｃに装着すると共に、上パッキン１５の舌片３９に形成した係止孔３９ａに蓋体３の係止突部１７を係止させる。そして、蓋体３の係合凹部１２ａに下パッキン１６と、集電体１３の嵌合部２２とを順次配置し、負極外部端子２９の軸部３１を上パッキン１５の筒状部３６ａ、下パッキン１６の貫通孔１６ａ、及び、集電体１３の嵌合部２２の貫通孔２２ａに挿通させる。その後、負極外部端子２９の軸部３１を加締ることにより、上パッキン１５，蓋体３、下パッキン１６及び集電体１３をサンドイッチ状態で保持する。
【００４３】
一方、正極４と負極５の間にセパレータ６を配置し、セパレータ６に対して正極４と負極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扁平状に巻回することにより電極体２を形成する。
【００４４】
形成された電極体２は、蓋体３に固定した各集電体１３の脚部２１の間に配置し、正極４及び負極５にそれぞれクリップ７によって脚部２１と電気的に接続する。そして、電池容器１内に、脚部２１に接続された電極体２を非水溶液系電解質と共に収容する。その後、電池容器１の開口縁部と蓋体３とを溶接により封止して電池が完成する。
【００４５】
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。
【００４６】
例えば、前記実施形態では、蓋体３に形成した係合凹部１２ａに、正極外部端子２８によって集電体１３を加締固定するようにしたが、蓋体３は係合凹部１２ａを形成しないフラット形状であっても、前記正極外部端子２８を利用して集電体１３を加締固定するようにしてもよい。
【００４７】
また、前記実施形態では、蓄電素子の一例として電池を例に挙げて説明したが、キャパシタ等であっても同様に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明に係る電池の外部端子１４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】
【００４９】
１…電池容器（外装体）
２…電極体
３…蓋体（外装体）
４…正極
５…負極
６…セパレータ
７…クリップ
８…開口部
９…安全弁
１０…注液孔
１１…栓体
１２Ａ…係合受部
１２Ｂ…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
１７…係止突部
１８…正極集電体
１９…負極集電体
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…正極外部端子
２９…負極外部端子
３０…平板部
３１…軸部
３２…鍔部
３３…第１軸部
３４…第２軸部
３５…段部
３６…隔壁
３６ａ…筒状部
３７…端子保持凹部
３８…装着用凹部
３９…舌片
３９ａ…係止孔
４０ａ…貫通孔
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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