(57)【要約】【課題】かしめ加工時における異物の付着を抑制して電池性能を良好に維持し得る密閉型電池の製造方法を提供すること。【解決手段】本発明により提供される電池の製造方法は、内部端子３０の一部を電池ケース２０、ガスケット５０および外部端子４０に挿通して貫通させ、押圧治具１０を用いてガスケット５０に対して外部端子４０側から荷重を加えて押圧することで、貫通した内部端子３０の先端部分を外部端子４０から外側に突出させ、該突出部分を外部端子４０にかしめることにより、外部端子４０とケース２０とガスケット５０とを圧着固定するかしめ工程を含む。押圧治具１０は、壁面１２と、該壁面１２に開口した吹込口１４とを備える。かしめ加工は、押圧治具１０の吹込口１４からかしめ部３６に対してエアーを吹き付けつつ行われる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極体と、
前記電極体を収容する電池ケースと、
前記ケースの外側に設けられた外部端子と、
前記ケース内に収容され、前記電極体に電気的に接続された内部端子と、
前記内部端子と前記ケースとの間に介装されたガスケットと
を備えた密閉型電池の製造方法であって、
前記内部端子の一部を前記ガスケットの貫通孔、前記ケースの貫通孔および前記外部端子の貫通孔に挿通して、前記ガスケット、前記ケースおよび前記外部端子に貫通させ、
押圧治具を用いて前記ガスケットに対して前記外部端子側から荷重を加えて押圧することで、前記貫通した内部端子の先端部分を前記外部端子の貫通孔から外側に突出させ、
該突出部分を前記外部端子の貫通孔を囲む周縁部分にかしめることにより、前記外部端子と前記ケースと前記ガスケットとを圧着固定するかしめ工程を含み、
前記押圧治具は、前記かしめ加工によって形成されるかしめ部を囲むように配置される壁面と、該壁面に開口した吹込口と、該壁面に開口した排出口から前記かしめ加工に伴って生じた異物を排出可能に構成された排出路と、を備え、
前記かしめ加工は、前記押圧治具の吹込口から前記かしめ部に対してエアーを吹き付けつつ行われる、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する。
【背景技術】
【０００２】
近年、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池その他の二次電池は、車両搭載用電源、或いはパソコンおよび携帯端末の電源として重要性が高まっている。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン二次電池は、車両搭載用高出力電源として好ましく用いられている。この種の二次電池においては、電池ケースの内部に電極体を収容し、当該電極体と接続する電極端子を電池ケースの上端（蓋体）に引き出した電池構造が知られている。例えば、一方の電極端子が電池ケースの蓋体に引き出され、該蓋体にガスケットを介してかしめ固定された密閉型電池が広く知られている。この種の密閉型電池に関する従来技術として特許文献１が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０４９３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、外部端子の上側から圧縮治具により押圧し、ケース蓋体の内壁と内部端子の平面部との間でガスケットを圧縮した状態で、かしめ治具により内部端子の先端部分を径方向外側に押し広げて外部端子にかしめることにより、外部端子とケース蓋体とガスケットとを圧着固定する技術が記載されている。これにより、ケースと内部端子との隙間をガスケットで塞いでシール性（気密性）を確保している。
【０００５】
しかし、本発明者の知見によれば、内部端子の先端部分をかしめて塑性変形したときに、せん断応力が引張り強度を超えて導電性異物（典型的には金属異物）が発生する場合がある。かかる異物が組付部材間（例えばかしめ部と外部端子との間）に付着して挟まると、該異物のクリープによりガスケットの圧縮を十分に確保できず、シール性が損なわれる要因になり得る。また、後工程でかしめ部と外部端子とをレーザ溶接した際に、該異物により溶融状態が安定せず、スパッタが周辺に飛散する要因になり得る。
【０００６】
本発明は、かかる従来の状況を鑑みて創出されたものであり、その目的とするところは、かしめ加工時における異物の付着を抑制して電池性能を良好に維持し得る密閉型電池の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明により提供される製造方法は、電極体と、前記電極体を収容する電池ケースと、前記ケースの外側に設けられた外部端子と、前記ケース内に収容され、前記電極体に電気的に接続された内部端子と、前記内部端子と前記ケースとの間に介装されたガスケットとを備えた密閉型電池の製造方法である。この製造方法は、前記内部端子の一部を前記ガスケットの貫通孔、前記ケースの貫通孔および前記外部端子の貫通孔に挿通して、前記ガスケット、前記ケースおよび前記外部端子に貫通させ、押圧治具を用いて前記ガスケットに対して前記外部端子側から荷重を加えて押圧することで、前記貫通した内部端子の先端部分を前記外部端子の貫通孔から外側に突出させ、該突出部分を前記外部端子の貫通孔を囲む周縁部分にかしめることにより、前記外部端子と前記ケースと前記ガスケットとを圧着固定するかしめ工程を含む。前記押圧治具は、前記かしめ加工によって形成されるかしめ部を囲むように配置される壁面と、該壁面に開口した吹込口と、該壁面に開口した排出口から前記かしめ加工に伴って生じた異物を排出可能に構成された排出路と、を備える。前記かしめ加工は、前記押圧治具の吹込口から前記かしめ部に対してエアーを吹き付けつつ行われる。かかる製造方法によれば、かしめ加工時における異物の付着を抑制して電池性能（例えばシール性能）を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態に係るかしめ工程後の密閉型電池の要部断面を示す図である。
【図２】一実施形態に係るかしめ工程前の各部材を模式的に示す分解図である。
【図３】一実施形態に係るかしめ工程を説明するための図である。
【図４】一実施形態に係るかしめ工程を説明するための図である。
【図５】一実施形態に係るかしめ工程を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明のいくつかの好適な実施形態例を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
【００１０】
特に限定することを意図したものではないが、以下では捲回型の電極体（捲回電極体）と非水系の液状電解質（電解液）とを扁平な角形（箱形）のケースに収容した形態の密閉型リチウムイオン二次電池を製造する場合を例として本発明を詳細に説明する。また、以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。
【００１１】
図１および図２に、本実施形態に係る密閉型電池１００の要部断面を示す。図１は、かしめ工程後の要部断面を示す図である。図２はかしめ工程前の各部材を模式的に示す分解図である。図１および図２に示すように、密閉型電池１００は、電池ケース２０とガスケット５０と内部端子３０とを備えている。また、インシュレータ７０と外部端子４０とを備えている。
【００１２】
＜電池ケース＞
電池ケース２０は、扁平直方体形状における幅狭面の一つが開口部となっている箱形（すなわち有底四角筒状）のケース本体と、その開口部を塞ぐ蓋体とを備える。電池ケース２０を構成する材質は、一般的なリチウムイオン二次電池で使用されるものと同様のもの等を適宜使用することができる。放熱性等の観点から、本体および蓋体のほぼ全体が金属製（例えばアルミニウム製、ステンレススチール（ＳＵＳ）製、スチール製等）である電池ケース２０を好ましく採用し得る。電池ケース２０の上面（ここでは蓋体）には、捲回電極体と電気的に接続される外部端子４０が配置されている。また、電池ケース２０には、後述する内部端子３０のリベット部３２の軸部３２ａが挿通される貫通孔２２が形成されている。なお、この実施形態において、リチウムイオン二次電池１００は角型電池であるが、かかる電池の形状は角型に限定されず、円柱形状等の任意の形状であってよい。
【００１３】
＜外部端子＞
外部端子４０は、電池ケース２０の外側に設けられている。外部端子４０は、かしめ加工前における内部端子３０のリベット部３２を挿通可能な貫通孔４２が設けられている。貫通孔４２は、電池ケース２０の貫通孔２２に対応する位置に形成されている。貫通孔４２は、内部端子３０のリベット部３２の軸部３２ａを嵌合する程度の大きさの内径を有している。外部端子４０の構成材料としては、アルミニウム等の金属材料を好ましく採用することができる。
【００１４】
＜インシュレータ＞
インシュレータ７０は、外部端子４０と電池ケース２０とを絶縁する部材である。インシュレータ７０は、電池ケース２０における電池の外側に位置する外面に配置されている。インシュレータ７０は、電池ケース２０の貫通孔２２に対応する位置に貫通孔７２を有する。この貫通孔７２は、内部端子３０のリベット部３２の軸部３２ａを嵌合する程度の大きさの内径を有している。インシュレータ７０は、内部端子３０のかしめ（リベッティング）加工により、貫通孔７２を囲む部分が電池ケース２０と外部端子４０との間に挟み込まれてリベット部３２の軸方向に圧縮されている。インシュレータ７０の構成材料としては、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、脂肪族ポリアミド等の樹脂材料を好ましく採用することができる。  
【００１５】
＜ガスケット＞
ガスケット５０は、内部端子３０のリベット部３２の軸部３２ａを挿通させる貫通孔５２が設けられている。ガスケット５０は、貫通孔５２を囲む部分が電池ケース２０と内部端子３０の鍔部３４との間に挟み込まれて圧縮されることにより、内部端子３０（鍔部３４）と電池ケース２０とを絶縁するとともに、電池ケース２０の貫通孔２２をシールする。ガスケット５０は、貫通孔２２に内側から挿入されて内部端子３０のリベット部３２の軸部３２ａと電池ケース２０との直接接触を阻む（絶縁する）筒部５４を有する。筒部５４は中空円筒状の形状を有している。筒部５４は、その外周面が貫通孔２２の内周面に接触し、かつ、その内周面が内部端子３０のリベット部３２の軸部３２ａの外周面に接触するように設けられている。ガスケット５０の構成材料としては、使用する電解液に対して耐性を示す各種の樹脂材料を適宜選択して用いることができる。例えば、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）等のフッ素化樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン樹脂（ＰＥＫＫ）、ポリエーテルスルホン樹脂（ＰＥＳ）等の樹脂材料を採用することができる。
【００１６】
＜内部端子＞
内部端子３０は、金属材料（銅やアルミニウム）等の導電性材料により構成されている。内部端子３０は、電池ケース２０に設けられた貫通孔２２に挿通されている。内部端子３０は、電池ケース２０の外部で外部端子４０に接続され、電池ケース２０の内部で電極体に電気的に接続されている。内部端子３０は、外部端子４０と電極体とを電気的に接続している。
【００１７】
この実施形態では、内部端子３０は、電池ケース２０および外部端子４０を貫通する軸部３２ａを有するリベット部３２と、該軸部３２ａの一端部の外周面に設けられた鍔部３４とを有している。リベット部３２は、電池ケース２０の貫通孔２２に挿通され、電池ケース２０を軸方向に貫通して延びている。また、リベット部３２は、電池ケース２０の外部において、さらにインシュレータ７０の貫通孔７２および外部端子４０の貫通孔４２に挿通され、インシュレータ７０および外部端子４０を軸方向に貫通している。鍔部３４は、電池ケース２０内において、軸部３２ａの一端部の外周面に設けられている。鍔部３４は、内部端子３０の軸方向に対して直交する方向に延出した鍔形状を有している。この実施形態では、鍔部３４は、電池ケース（ここでは蓋体）２０の内面と略平行に広がるとともに、電池ケースと電極体との間に配置されている。
【００１８】
内部端子３０と外部端子４０とは、かしめ（リベッティング）加工によって該内部端子３０が該外部端子４０にかしめられることで、電池ケース２０に固定される。具体的には、外部端子４０と電池ケース２０とガスケット５０とを積層した積層部分を貫通するように、内部端子３０のリベット部３２を電池ケース２０の外側に突出させ、該突出部分を積層部分の積層方向（内部端子の軸方向）に圧縮力が加わるようにかしめ加工して外部端子４０と電池ケース２０とガスケット５０とを圧着固定する。この実施形態では、かしめ加工は、貫通孔２２を囲む電池ケース２０の壁面と鍔部３４との間にガスケット５０を挟み、さらに該壁面と外部端子４０との間にインシュレータ７０を挟んで行われる。かかるリベッティングにより、電池ケース２０と外部端子４０との間でインシュレータ７０が圧縮されるとともに、外部端子４０と電池ケース２０とインシュレータ７０と内部端子３０とが一体に固定される。また、上記かしめ加工により、電池ケース２０と鍔部３４の間でガスケット５０が圧縮され、これにより電池ケース２０の貫通孔２２がシールされる。なお、図１において、内部端子３０（リベット部３２）は、かしめ加工後の形状を示している。内部端子３０（リベット部３２）の先端には、かしめ部３６が形成されている。
【００１９】
＜電池の製造方法＞
かかる構成のリチウムイオン二次電池１００は、例えば概ね以下の手順で好適に製造（構築）することができる。すなわち、図３に示すように、上述した構成の電池ケース（ここでは蓋体）２０を用意し、その内側面にガスケット５０を、外側面にインシュレータ７０および外部端子４０をセットする。次いで、かしめ加工する前の未変形内部端子３０を用意し、そのリベット部３２を電池ケース２０の貫通孔２２、ガスケット５０の貫通孔５２および外部端子４０の貫通孔４２に順次挿通して、電池ケース２０および外部端子４０に貫通させる。そして、押圧治具１０を用いてガスケット５０およびインシュレータ７０に対して外部端子４０側から荷重を加えて押圧することで、上記貫通した未変形内部端子３０のリベット部３２の先端部分であって鍔部３４が位置する側とは反対側の端部を、外部端子４０の貫通孔４２から外方に突出させる。
【００２０】
その状態で、図４に示すように、回転ヘッド９４を有するロータリかしめ機を用いて、上記突出したリベット部３２の端部を放射状に拡径して外部端子４０の貫通孔４２を囲む周縁部分にかしめることにより、電池ケース２０の貫通孔２２に外部端子４０を取り付ける（かしめ工程）。その際、内部端子３０のかしめ部３６と鍔部３４との間で、ガスケット５０、電池ケース２０、インシュレータ７０および外部端子４０を挟持してこれらを押圧することにより、ガスケット５０およびインシュレータ７０を軸方向（積層方向）に圧縮して各部材を密着させ、電池ケース２０の貫通孔２２をシールする。このようにして、内部端子３０を外部端子４０およびガスケット５０とともに電池ケース２０に固定することができる。
【００２１】
＜押圧治具＞
図５は、図３のかしめ工程を上方から見た上面図である。図３〜図５に示すように、押圧治具１０は、かしめ加工によって形成されるかしめ部３６を囲むように配置される壁面１２と、該壁面１２に開口した吹込口１４と、該壁面１２に開口した排出口１６からかしめ加工に伴って生じた異物を排出可能に構成された排出路１８と、を備える。
【００２２】
押圧治具１０の壁面１２は、かしめ加工によって形成されるかしめ部３６（変形前内部端子３０の先端部分）を囲むように設けられている。このようにかしめ部３６を囲むように壁面１２を配置することで、ガスケット５０に対して外部端子４０側から荷重を均等に加えて押圧することができる。壁面１２間の距離（壁面１２で囲まれた空間の直径）Ｌは、例えば６ｍｍ〜１５ｍｍ（この例では８ｍｍ）であり得る。
【００２３】
吹込口１４は、かしめ部３６を囲むように配置された壁面１２のうち、対向する２箇所に設けられている。このように、吹込口１４をかしめ部３６を囲むように配置された壁面１２に設けることで、ガスケット５０の圧縮およびかしめ加工への悪影響を抑えることができる。吹込口１４の数は２つに限らず、例えば３つ以上（例えば３〜５つ）であってもよい。この実施形態では、吹込口１４は円形である。吹込口１４の直径は、例えば１ｍｍ〜５ｍｍ（この例では３ｍｍ）である。押圧治具１０は、吹込口１４に連なるエアーブロー流入路１５を備える。エアーブロー流入路１５の傾斜角度θ（かしめ部に対するエアーの吹き付け角度）は特に限定されないが、かしめ部３６周辺に付着した異物を効果的に浮き上がらせる観点から、例えば３０度〜６０度、好ましくは４０度〜５０度であり得る。エアーブロー流入路１５は、図示しないエアー供給部（例えばエアーブロー装置のノズル）に接続されている。エアー供給部は、エアーブロー流入路１５を通じて吹込口１４からかしめ部３６に対してエアー（典型的には空気）を吹き付けるものとして構成されている。エアー速度（吹込口１４出口流速）としては、かしめ部周辺の異物を吹き飛ばすことができる程度の速度であれば限定されないが、例えば１２０ｍ／秒〜２００ｍ／秒にすることが適当であり、好ましくは１５０ｍ／秒〜１８０ｍ／秒（この例では１６０ｍ／秒）である。このようなエアー速度の範囲内であると、ファンデルワールス力、帯電による静電気力および結露による液架橋力を加味しても、付着した異物を効果的に除去することができる。
【００２４】
排出路１８は、壁面１２に開口した排出口１６からかしめ加工に伴って生じた異物９０を排出可能に構成されている。排出口１６は、かしめ部３６を囲むように配置された壁面１２のうち、対向する２箇所に設けられている。このように、排出口１６をかしめ部３６を囲むように配置された壁面１２に設けることで、ガスケット５０の圧縮およびかしめ加工への悪影響を抑えることができる。排出口１６の数は２つに限らず、例えば３つ以上（例えば３〜５つ）であってもよい。この実施形態では、排出口１６はスリット状に形成されている。排出口１６のスリット幅Ｗは、例えば０．５ｍｍ〜５ｍｍ（この例では２．５ｍｍ）である。排出路１８は、図示しない集塵装置に連結されている。これにより、押圧治具１０の外部に排出された異物を集塵装置で回収することができる。あるいは、排出路１８は、押圧治具１０の外部に連通している開放路であってもよい。この場合、かしめ加工に伴って生じた異物９０は、押圧治具１０の外部に直接排出され得る。
【００２５】
ここに開示される技術では、前記かしめ加工は、押圧治具１０の吹込口１４からかしめ部３６に対してエアーを吹き付けつつ行われる。これにより、内部端子３０の先端部分をかしめて塑性変形したときに発生した異物（典型的には金属異物）９０は、吹込口１４から吹き付けつけられたエアーによってかしめ部３６周辺から吹き飛ばされ、壁面１２に開口した排出口１６から排出路１８を通じて押圧治具１０の外部へと排出される。このことによって、かしめ加工時におけるかしめ部３６周辺への異物９０の付着を抑制して該異物９０の付着に起因する種々の不具合（例えばかしめ部３６と外部端子４０との間に付着した異物９０のクリープによりガスケット５０の圧縮を十分に確保できず、シール性が損なわれる事象や、後工程でかしめ部３６と外部端子４０とをレーザ溶接した際に、該異物９０により溶融状態が安定せず、スパッタが周辺に飛散する事象など）を抑制することができる。また、付着した異物９０を取り除く工程（例えばかしめ加工後のワーク洗浄）が不要になり、製造プロセスを簡素化できる。
【００２６】
以下、本発明に関する試験例を説明するが、本発明を以下の試験例に示すものに限定することを意図したものではない。
【００２７】
図３に示す電池ケース（ここでは蓋体）２０を用意し、その内側面にガスケット５０を、外側面にインシュレータ７０および外部端子４０をセットした。次いで、かしめ加工する前の未変形内部端子３０を用意し、そのリベット部３２を電池ケース２０の貫通孔２２、ガスケット５０の貫通孔５２および外部端子４０の貫通孔４２に順次挿通して、電池ケース２０および外部端子４０に貫通させた。そして、押圧治具１０を用いてガスケット５０およびインシュレータ７０に対して外部端子４０側から荷重を加えて押圧することで、上記貫通した未変形内部端子３０のリベット部３２の先端部分であって鍔部３４が位置する側とは反対側の端部を、外部端子４０の貫通孔４２から外方に突出させた。その状態で、図４および図５に示すように、回転ヘッド９４を有するロータリかしめ機を用いて、上記突出したリベット部３２の端部を放射状に拡径して外部端子４０の貫通孔４２を囲む周縁部分にかしめることにより、電池ケース２０の貫通孔２２に外部端子４０を取り付けた（かしめ工程）。また、押圧治具１０の吹込口１４からかしめ部３６に対してエアーを吹き付けつつ上記かしめ加工を行った。押圧治具１０の壁面１２間の距離（壁面１２で囲まれた空間の直径）Ｌは８ｍｍ、吹込口１４の直径は３ｍｍ、エアーブロー流入路１５の傾斜角度θは４５度、エアー速度は１６０ｍ／秒、排出口１６のスリット幅Ｗは２．５ｍｍに設定した。また、排出路１８は、図示しない集塵装置に接続した。このようにして、内部端子３０を外部端子４０およびガスケット５０とともに電池ケース２０に固定した。
【００２８】
上記かしめ加工後における異物（かしめ部３６の周辺に付着した異物や、組付部材間に挟まった異物）の有無を確認したところ、１００μｍ以上の異物の付着がないことが確認された。また、ガスケットの圧縮寸法やかしめ部３６の高さも設計値の範囲内となり、ガスケットの圧縮やかしめ加工の機能に悪影響がないことも確認できた。
【００２９】
以上、本発明を好適な実施形態により説明したが、こうした記述は限定事項ではなく、もちろん種々の改変が可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１０    押圧治具
１２    壁面
１４    吹込口
１５    エアーブロー流入路
１６    排出口
１８    排出路
２０    電池ケース
２２    貫通孔
３０    内部端子
３２    リベット部
３４    鍔部
３６    かしめ部
４０    外部端子
４２    貫通孔
５０    ガスケット
５２    貫通孔
７０    インシュレータ
７２      貫通孔
９０    異物
９４    回転ヘッド
１００  密閉型電池
【図１】
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【図２】
2019040773.tif 000004
【図３】
2019040773.tif 000005
【図４】
2019040773.tif 000006
【図５】
2019040773.tif 000007