(57)【要約】【課題】蓋部材の外面に付着した電解液の除去に掛かる手間を低減できる新規な構成の電池を得る。【解決手段】実施形態の電池は、筐体と、壁部と、凹凸部と、蓋と、溶接部と、を備えている。筐体は、電極体と電解液とを収容している。壁部は、筐体を構成し、筐体の外部に面した外面と筐体の内部に面した内面とを有している。壁部には、外面と内面とに開口した貫通孔が設けられている。凹凸部は、貫通孔の縁の周囲に分散して設けられた複数の凸部を有している。蓋は、凹凸部に重ねられ、貫通孔を塞いでいる。溶接部は、縁を囲繞し、蓋と壁部とを接合している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極体と電解液とを収容した筐体と、
前記筐体を構成し、前記筐体の外部に面した外面と前記筐体の内部に面した内面とを有し、前記外面と前記内面とに開口した貫通孔が設けられた壁部と、
前記外面における前記貫通孔の縁の周囲に分散して設けられた複数の凸部を有した凹凸部と、
前記凹凸部に重ねられ、前記貫通孔を塞いだ蓋と、
前記縁を囲繞し、前記蓋と前記壁部とを接合した溶接部と、
を備えた電池。
【請求項２】
前記外面における前記溶接部の前記貫通孔側および前記外面における前記溶接部の前記貫通孔とは反対側のそれぞれに、複数の前記凸部が設けられた、請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記凹凸部は、前記貫通孔から離間した、請求項１または２に記載の電池。
【請求項４】
電極体と電解液とを収容する電池の筐体、を構成する筐体部材であって、
前記筐体の外部に面する外面と、
前記筐体の内部に面する内面と、
前記外面に設けられ、複数の凸部を有した凹凸部と、
を備え、
前記外面と前記内面とに開口した貫通孔が設けられ、
前記複数の凸部が、前記外面における前記貫通孔の縁の周囲に分散して設けられた、筐体部材。
【請求項５】
前記凹凸部は、前記貫通孔から離間した、請求項４に記載の筐体部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電池および筐体部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リチウムイオン電池などの密閉型の電池が知られている。この種の電池の筐体は、例えば、上端が開口したケースと、このケースの開口部を閉塞するように溶接される蓋部材と、を有している。そして、蓋部材をケースに溶接する前に、ケース内に電池要素を配置し、その後、蓋部材をケースに溶接して、筐体を製造する。次に、蓋部材に設けられた注液口を通して電解液を筐体内に注入する。そして、電解液の注入後に注液口を蓋で塞ぎ、当該蓋を蓋部材に溶接する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−４１７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の構造では、蓋部材の外面に電解液が付着した場合には、例えば、吸引や拭き取りにより電解液を除去したうえで溶接を行う必要があり、手間が掛かる。そこで、この種の電池では、蓋部材の外面に付着した電解液の除去に掛かる手間を低減できれば好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の電池は、筐体と、壁部と、凹凸部と、蓋と、溶接部と、を備えている。前記筐体は、電極体と電解液とを収容している。前記壁部は、前記筐体を構成し、前記筐体の外部に面した外面と前記筐体の内部に面した内面とを有している。前記壁部には、前記外面と前記内面とに開口した貫通孔が設けられている。前記凹凸部は、前記貫通孔の縁の周囲に分散して設けられた複数の凸部を有している。前記蓋は、前記凹凸部に重ねられ、前記貫通孔を塞いでいる。前記溶接部は、前記縁を囲繞し、前記蓋と前記壁部とを接合している。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態の電池の例示的かつ模式的な外観斜視図である。
【図２】実施形態の電池が備える筐体の封口蓋周辺の例示的かつ模式的な平面図である。
【図３】実施形態の図２のIII−III線に沿った例示的かつ模式的な断面図である。
【図４】実施形態の電池の凹凸部の例示的かつ模式的な平面図である。
【図５】実施形態の電池の製造工程の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、実施形態について詳細に説明する。
【０００８】
図１に示されるように、電池１は、電極体２と、電極体２を電解液と共に収容した筐体３と、一対の電極端子である正極端子４および負極端子５とを備えている。電池１としては、例えば、リチウムイオン電池などの非水電解質電池（二次電池）が挙げられる。
【０００９】
電極体２は、発電要素である正極シートおよび負極シートがセパレータを介してスパイラス状に巻かれて形成されており、筐体３内に電解液と共に収容されている。電解液は、揮発性を有している。
【００１０】
筐体３は、扁平な直方体形状を有し、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属により構成されている。筐体３は、一端部（図１では上端部）が開口したケース３ａと、ケース３ａの一端部の開口部を塞ぐ矩形板状の蓋部材３ｂとを有しており、蓋部材３ｂがケース３ａに溶接されて液密に形成されている。蓋部材３ｂは、壁部および筐体部材の一例である。ケース３ａは、容器とも称される。
【００１１】
正極端子４は、蓋部材３ｂの長手方向の一端部に設けられており、負極端子５は、蓋部材３ｂの長手方向の他端部に設けられている。これらの正極端子４および負極端子５は、電極体２の正極および負極にそれぞれ接続されており、蓋部材３ｂの上面から突出している。また、どちらか一方の端子、例えば正極端子４は、蓋部材３ｂに電気的に接続されて筐体３と同電位になっている。負極端子５は、蓋部材３ｂを貫通して延伸しており、その負極端子５と蓋部材３ｂとの間には、合成樹脂やガラスなどの絶縁体からなるシール材、例えばガスケット（不図示）が設けられている。このシール材は、負極端子５と筐体３との間を気密にシールすると共に電気的に絶縁している。
【００１２】
蓋部材３ｂの中央部には、例えば矩形状の安全弁６が設けられている。この安全弁６は、蓋部材３ｂの一部を約半分程度の厚さに薄くして形成されており、その薄い部分の上面中央部には刻印が形成されている。安全弁６は、筐体３内にガスが発生して筐体３の内圧が所定値以上に上昇した場合、開状態となって筐体３内のガスを放出し、筐体３の内圧を下げる。
【００１３】
図１〜３に示されるように、蓋部材３ｂは、筐体３の外部に面した外面３ｃと、筐体３の内部に面した内面３ｄと、を有している。また、蓋部材３ｂには、注液口７が設けられている。注液口７は、蓋部材３ｂの厚さ方向に蓋部材３ｂを貫通した貫通孔である。すなわち、注液口７は、外面３ｃと内面３ｄとに開口している。注液口７は、一例として円形状に形成されている。この注液口７から筐体３内に電解液が注入される。注液口７は、貫通孔の一例である。
【００１４】
また、図３，４に示されるように、蓋部材３ｂには、凹凸部８が設けられている。凹凸部８は、注液口７を囲む略円環状の領域Ｒ１（図４）に設けられている。図４では、領域Ｒ１は、二つの円状の線Ｌ２で囲まれた領域である。
【００１５】
図３に示されるように、凹凸部８には、複数の凸部８ａと複数の凹部８ｂとが設けられている。凹部８ｂは、隣り合う二つの凸部８ａ間に形成されている。凸部８ａは、凹部８ｂの底部に対して突出している。また、本実施形態では、図４に示されるように、複数の凸部８ａおよび凹部８ｂは、格子状をなす複数の線Ｌ１上に設けられている。各線Ｌ１上に複数の凸部８ａが互いに間隔を空けて設けられ、凸部８ａと凸部８ａとの間に凹部８ｂが設けられている。複数の凹部８ｂは、連続して形成され、一つの格子形状の凹部を構成していてもよいし、互いに区画されていてもよい。以上から分かるように、本実施形態では、複数の凸部８ａと複数の凹部８ｂのうち少なくとも凸部８ａが、外面３ｃにおける注液口７の縁７ａの周囲に分散して設けられている。別の言い方をすると、複数の凸部８ａが離散的に位置さている。なお、図４では、凸部８ａがドット状に示されているが、凸部８ａの形状は、種々に設定されうる。すなわち、凸部８ａの形状の、径や幅、長さ等のスペックは、種々に設定されうる。凹凸部８は、拡散部とも称される。
【００１６】
図３，４に示されるように、凹凸部８は、注液口７の縁７ａから離間している。つまり、凹凸部８と注液口７の縁７ａとの間の外面３ｃには、平坦部３ｅが設けられている。平坦部３ｅの幅、すなわち凹凸部８の内周縁と注液口７の縁７ａとの間の距離は、例えば、１ｍｍ以上である。なお、凹凸部８の内周縁と注液口７の縁７ａとの間の距離は、１ｍｍ未満であってもよい。
【００１７】
凹凸部８は、例えば、レーザ光の照射によるレーザ加工によって形成される。レーザ光は、例えばパルスレーザ光である。なお、凹凸部８は、マスキングを用いたケミカルエッチングのような処理で形成されてもよしい、機械加工等によって形成されてもよい。
【００１８】
図２，３に示されるように、蓋部材３ｂには、注液口７を塞ぐ封口蓋９が、溶接部１０によって接合（固定）されている。蓋部材３ｂは、凹凸部８に重ねられた状態で蓋部材３ｂに接合されている。封口蓋９は、蓋の一例である。
【００１９】
封口蓋９は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属により形成されている。封口蓋９は、例えば円形状に形成されており、その径は、例えば、凹凸部８の径と同一である。なお、封口蓋９の径は、凹凸部８の径よりも大きくてもよいし小さくてもよい。
【００２０】
図２，３に示されるように、溶接部１０は、注液口７の縁７ａを囲繞した円環状に構成されている。図３に示されるように、溶接部１０は、凹凸部８の内周部と外周部との間に設けられている。すなわち外面３ｃにおける溶接部１０の注液口７側および外面３ｃにおける溶接部１０の注液口７とは反対側のそれぞれに、複数の凸部８ａおよび複数の凹部８ｂが設けられている。溶接部１０は、例えば、レーザ溶接によって形成された溶け込み部であり、溶接痕とも称される。
【００２１】
次に、電池１の製造方法について説明する。
【００２２】
図５に示されるように、まず、電解液注入装置（不図示）を用いて筐体３内に注液口７から電解液を注入する（Ｓ１）。その後、電解液が注液された筐体３をレーザ照射装置（不図示）に供給する（Ｓ２）。
【００２３】
次に、電解液が注液された筐体３の周囲雰囲気を減圧状態にする（Ｓ３）。筐体３の全体あるいは封口蓋９が位置する上部のみが密閉空間、すなわちレーザ照射装置のチャンバ内に閉じ込められている。チャンバ内の密閉空間の雰囲気は、例えば、Ｎ２雰囲気で２０ｋＰａに減圧される。
【００２４】
次に、ロボットなどの載置装置（不図示）により、注液口７を塞ぐ位置で凹凸部８に封口蓋９を重ねる（Ｓ４）。
【００２５】
次に、前述の減圧状態で、筐体３の蓋部材３ｂに封口蓋９をレーザ溶接して固定する（Ｓ５）。具体的には、レーザ照射装置（不図示）が、封口蓋９の蓋部材３ｂと反対側に位置する外面９ａ（図３）に、レーザ光を円環状に照射する。これにより、レーザ光が注液口７の縁７ａに沿う円環状に照射され、封口蓋９が蓋部材３ｂに溶接され、溶接部１０が形成される。最後に、出荷テストなどの所定の検査を行う（Ｓ６）。
【００２６】
上記の電池１の製造方法において、Ｓ１の電解液の注入の際に、蓋部材３ｂの外面３ｃに電解液が付着する場合がある。このとき、例えば、凹凸部８に付着した電解液は、凹凸部８によって薄く広げられる。換言すると、電解液が凹凸部８内で拡散される。具体的には、凸部８ａと凸部８ａとの間、すなわち凹部８ｂに入った電解液は、複数の凸部８ａによる毛細管現象によって凹凸部８内を移動して広がる。このようにして広がった電解液は、広がる前に比べて、表面積が広いので、その分、蒸発しやすい。よって、比較的短時間で電解液が蒸発する。本実施形態では、電解液の注入が行なわれてから、封口蓋９が載置されるまでの間の時間が、凹凸部８に付着した規定の量の電解液が蒸発するのに必要な時間よりも長く設定されている。すなわち、電解液の注入が行なわれてから、封口蓋９が載置される直前までの工程が、凹凸部８に付着した電解液を蒸発させる工程を構成している。
【００２７】
以上のように、本実施形態では、電池１は、筐体３と、蓋部材３ｂ（壁部）と、凹凸部８と、封口蓋９と、溶接部１０と、を備えている。筐体３は、電極体２と電解液とを収容している。蓋部材３ｂは、筐体３を構成し、筐体３の外部に面した外面３ｃと筐体３の内部に面した内面３ｄとを有している。蓋部材３ｂには、外面３ｃと内面３ｄとに開口した注液口７（貫通孔）が設けられている。凹凸部８は、外面３ｃにおける注液口７の縁７ａの周囲に分散して設けられた複数の凸部８ａを有している。封口蓋９は、凹凸部８に重ねられ、注液口７を塞いでいる。溶接部１０は、縁７ａを囲繞し、封口蓋と蓋部材３ｂとを接合している。よって、例えば、電池１の製造における電解液の注入の際に、蓋部材３ｂの外面３ｃの凹凸部８に電解液が付着した場合には、凹凸部８が当該電解液を広げるので、当該電解液を比較的短時間で蒸発させることができる。したがって、例えば、凹凸部８に付着した電解液の除去のための吸引や拭き取り作業を省くことができる。よって、蓋部材３ｂの外面３ｃに付着した電解液の除去に掛かる手間を低減することができる。
【００２８】
また、本実施形態では、外面３ｃにおける溶接部１０の注液口７側および外面３ｃにおける溶接部１０の注液口７とは反対側のそれぞれに、複数の凸部８ａが設けられている。よって、外面３ｃにおける溶接部１０の注液口７側および外面３ｃにおける溶接部１０の注液口７とは反対側のうち一方だけに複数の凸部８ａが設けられている場合に比べて、より電解液を蒸発させやすい。
【００２９】
また、本実施形態では、凹凸部８は、注液口７から離間している。よって、凹凸部８が注液口７に隣接して設けられた場合に比べて、電池１の製造において、封口蓋９が載置される前に、筐体３に注入された電解液が注液口７の周面を上方に移動した場合でも、当該電解液が外面３ｃに出るのが抑制されやすい。
【００３０】
なお、上記実施形態では、凸部８ｄが格子状をなす複数の線Ｌ１上に設けられた例が示されたが、これに限定されない。例えば、注液口７回りに放射状に位置される複数の線上に複数の凸部８ｄが設けられていてもよい。また、凸部８ｄは、注液口７の周囲に規則的ではなくランダムに配置されていてもよい。
【００３１】
また、上記実施形態では、注液口７および凹凸部８が蓋部材３ｂに設けられた例が示されたが、注液口７および凹凸部８は、ケース３ａ（筐体部材）の壁部に設けられていてもよい。
【００３２】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３３】
１…電池、２…電極体、３…筐体、３ｂ…蓋部材（壁、筐体部材）、３ｃ…外面、３ｄ…内面、７…注液口（貫通孔）、７ａ…縁、８…凹凸部、８ａ…凸部、９…封口蓋（蓋）、１０…溶接部。
【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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