(57)【要約】【課題】電解質の注入孔に対して封止部材を着脱するときに、ケース内に異物が混入することを抑制できる蓄電装置を提供すること。【解決手段】封止部材２１は、ケースの内側に配設された弾性変形可能な変形部２３ｂを有する挿入部２３と、該挿入部２３の内部空間２２に配設された軸部２５とを備える。そして、軸部２５の軸線方向Ｄ１と直交する第１方向Ｄ２に沿った拡大部２５ｂの長さＬ１は、軸線方向Ｄ１と直交し且つ第１方向Ｄ２と交差する第２方向Ｄ３に沿った拡大部２５ｂの長さＬ２よりも長い。拡大部２５ｂの長さＬ１は、軸線方向Ｄ１と直交する第３方向Ｄ４に沿った変形部２３ｂの内部空間２２における内面同士の離間距離Ｌ３より長い。拡大部２５ｂの長さＬ１は、軸線方向Ｄ１と直交し且つ第３方向Ｄ４と交差する第４方向Ｄ５に沿った変形部２３ｂの内部空間２２における内面同士の離間距離Ｌ４以下の長さである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極組立体と、電解質と、前記電極組立体及び前記電解質を収容しており前記電解質の注入孔を有するケースと、前記注入孔を封止する封止部材とを備えた蓄電装置であって、
前記封止部材は、
前記注入孔に挿入され、前記注入孔に対する挿入方向に沿って延びる内部空間を有する挿入部と、
前記内部空間に配設された軸部と、を有し、
前記挿入部は、前記ケースの内側に配置された弾性変形可能な変形部を有し、
前記軸部は、前記変形部の内部空間に配設された拡大部を有し、
前記軸部の軸線方向と直交する第１方向に沿った前記拡大部の長さは、
前記軸線方向と直交し且つ前記第１方向と交差する第２方向に沿った前記拡大部の長さよりも長く、
前記軸線方向と直交する第３方向に沿った前記変形部の内部空間における内面同士の離間距離よりも長く、
前記軸線方向と直交し且つ前記第３方向と交差する第４方向に沿った前記変形部の内部空間における内面同士の離間距離以下の長さである蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、二次電池やキャパシタなどの蓄電装置は、電極組立体及び電解質がケースに収容されている。このような蓄電装置は、ケースに電極組立体を収容した後に、ケースに設けられた注入孔から電解質を注入し、さらに注入孔を封止部材で封止して製造されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１の封止部材は、筒状の中空筒体と、該中空筒体に挿入される棒状の開閉操作体とを備え、開閉操作体を押し込むことで中空筒体を拡径させ、ケースの内側において、中空筒体の外周面に形成された係止片を注入孔まわりに係合させることにより、注入孔を封止している。特許文献１では、例えばケース内に発生したガスを放出する場合、さらに開閉操作体を押し込むことで、ケースと係止片のとの係止を解除し、注入孔から封止部材を取り外し可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２６５３８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では、注入孔に対する封止部材の挿入方向に沿って開閉操作体を押し込むことにより封止及び該封止の解除を行うことから、誤って開閉操作部材を過度に操作した場合、開閉操作部材の一部が異物としてケース内に混入してしまう可能性がある。
【０００６】
この発明は、上記従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、電解質の注入孔に対して封止部材を着脱するときに、ケース内に異物が混入することを抑制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】
【０００７】
上記課題を解決する蓄電装置は、電極組立体と、電解質と、前記電極組立体及び前記電解質を収容しており前記電解質の注入孔を有するケースと、前記注入孔を封止する封止部材とを備えた蓄電装置であって、前記封止部材は、前記注入孔に挿入され、前記注入孔に対する挿入方向に沿って延びる内部空間を有する挿入部と、前記内部空間に配設された軸部と、を有し、前記挿入部は、前記ケースの内側に配置された弾性変形可能な変形部を有し、前記軸部は、前記変形部の内部空間に配設された拡大部を有し、前記軸部の軸線方向と直交する第１方向に沿った前記拡大部の長さは、前記軸線方向と直交し且つ前記第１方向と交差する第２方向に沿った前記拡大部の長さよりも長く、前記軸線方向と直交する第３方向に沿った前記変形部の内部空間における内面同士の離間距離よりも長く、前記軸線方向と直交し且つ前記第３方向と交差する第４方向に沿った前記変形部の内部空間における内面同士の離間距離以下の長さであることを要旨とする。
【０００８】
この構成によれば、封止部材は、軸部及び拡大部の回転によって第１方向と第３方向とが一致されると、変形部が軸部の軸線方向と直交する方向に押し広げられ、これにより注入口を封止できる。また、封止部材は、軸部及び拡大部の回転によって第１方向と第４方向とが一致されると、変形部が弾性変形して元の状態に戻り、これにより注入孔の封止を解除できる。このように、封止部材による注入孔の封止と封止の解除とは、軸部を軸線まわりで回転させることによって行われることから、電解質の注入孔に対して封止部材を着脱するときに、ケース内に異物が混入することを抑制できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電解質の注入孔に対して封止部材を着脱するときに、ケース内に異物が混入することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】リチウムイオン二次電池を模式的に示す斜視図。
【図２】注入孔を封止した状態を模式的に示す拡大断面図。
【図３】封止部材を模式的に示す斜視図。
【図４】注入孔の封止を解除した状態を模式的に示す拡大断面図。
【図５】別の実施形態における封止部材を模式的に示す拡大断面図。
【図６】別の実施形態における封止部材を模式的に示す拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、リチウムイオン二次電池の一実施形態について説明する。
図１及び図２に示すように、蓄電装置としてのリチウムイオン二次電池１０は、電極組立体１２と、電解質（電解液）１３と、電極組立体１２及び電解質１３を収容したケース１４とを備えている。以下の説明では、リチウムイオン二次電池を単に「二次電池」という。ケース１４は、有底四角筒状の本体部材１５と、本体部材１５に電極組立体１２を収容するための開口部１５ａを塞ぐ四角平板状の蓋１６とを有する。本体部材１５と蓋１６は、いずれも金属製（例えばステンレス製やアルミニウム製）である。二次電池１０は角型電池である。蓋１６は、蓋１６を厚さ方向に貫通する電解質１３の注入孔１６ｃを有する。
【００１２】
図１に示すように、電極組立体１２には、正極端子１７と負極端子１８が電気的に接続されている。正極端子１７及び負極端子１８には、ケース１４から絶縁するための環状の絶縁部材１９がそれぞれ取り付けられている。また、正極端子１７と負極端子１８は、蓋１６からケース１４の外側に突出している。
【００１３】
電極組立体１２は、正極電極、負極電極、及び正極電極と負極電極とを絶縁するセパレータを有する。正極電極は、正極金属箔（アルミニウム箔）の両面に正極活物質を有する。負極電極は、負極金属箔（銅箔）の両面に負極活物質を有する。そして、電極組立体１２は、複数の正極電極と複数の負極電極が交互に積層されるとともに、両電極の間にセパレータが介在された積層構造である。
【００１４】
また、図２〜図４に示すように、二次電池１０は、注入孔１６ｃを封止するための封止部材２１を備えている。
封止部材２１は、注入孔１６ｃに挿入された円柱状の挿入部２３を有する。挿入部２３は、注入孔１６ｃに対する挿入方向に沿って延びる内部空間２２を有する。また、封止部材２１は、内部空間２２に配設された軸部２５を有する。封止部材２１は、ケース１４の外側に配置されるとともに挿入部２３と一体である環状のフランジ部２６を有する。封止部材２１は、軸部２５の端部に設けられ、軸部２５と一体に回転可能な操作部２７を有している。操作部２７は、ケース１４の外側に配設されている。
【００１５】
まず、注入孔１６ｃを封止する前の封止部材２１について詳しく説明する。
図３及び図４に示すように、挿入部２３及びフランジ部２６は、電解質１３に対して化学的に安定なゴム製（例えばポリテトラフルオロエチレンなど）であり、弾性変形可能である。挿入部２３の外径は、その全体が注入孔１６ｃの内径より若干小さい。挿入部２３は、フランジ部２６側の端部から反対側の端部に向かって外径が徐々に小さくなるテーパ部２３ａを有する。挿入部２３は、テーパ部２３ａから延びるとともに、ケース１４の内側に配置される変形部２３ｂを有する。変形部２３ｂは、蓋１６の内面１６ａよりもケース１４の内側に突出する。挿入部２３の軸方向に沿った長さは、蓋１６の厚さ方向における注入孔１６ｃの長さより長い。
【００１６】
フランジ部２６の外径は、注入孔１６ｃの直径より大きい。フランジ部２６は、注入孔１６ｃの周囲で蓋１６の外面１６ｂに係止する。フランジ部２６は、蓋１６の外面１６ｂとは反対側の面から突出する突起部２６ａを有する。
【００１７】
また、内部空間２２は、フランジ部２６における蓋１６の外面１６ｂとは反対側の面に開口する。内部空間２２は、挿入部２３のテーパ部２３ａ及び変形部２３ｂの内部において、注入孔１６ｃに対する挿入部２３の挿入方向に沿って延びている。言い換えれば、挿入部２３は、有底筒状である。
【００１８】
また、軸部２５及び操作部２７は、いずれも金属製（例えばステンレス製）である。軸部２５は、テーパ部２３ａの内部空間２２に配設される丸棒状の芯棒２５ａと、変形部２３ｂの内部空間２２に配設された拡大部２５ｂとを有する。拡大部２５ｂは、芯棒２５ａの端部のうち操作部２７とは反対側の端部に設けられている。拡大部２５ｂは、軸部２５の軸線方向Ｄ１と直交する方向に延びる四角平板状である。
【００１９】
内部空間２２は、軸部２５に対応する形状であり、軸部２５と、挿入部２３及びフランジ部２６とは接している。即ち、変形部２３ｂの内部空間２２は、軸線方向Ｄ１と直交する方向に沿って延びる直方体状の空間である。ここで、拡大部２５ｂ、及び変形部２３ｂにおける内部空間２２の各長さや距離の関係について説明する。本明細書における長さや距離は、軸部２５が内部空間２２に配設されていない状態における長さや距離である。
【００２０】
軸部２５の軸線方向Ｄ１と直交する第１方向Ｄ２に沿った拡大部２５ｂの長さＬ１は、軸線方向Ｄ１と直交し且つ第１方向Ｄ２と交差（直交）する第２方向Ｄ３に沿った拡大部２５ｂの長さＬ２よりも長い。拡大部２５ｂの長さＬ１は、軸線方向Ｄ１と直交する第３方向Ｄ４に沿った変形部２３ｂの内部空間２２における内面同士の離間距離Ｌ３より長い。
【００２１】
拡大部２５ｂの長さＬ１は、軸線方向Ｄ１と直交し且つ第３方向Ｄ４と交差（直交）する第４方向Ｄ５に沿った変形部２３ｂの内部空間２２における内面同士の離間距離Ｌ４以下の長さである。拡大部２５ｂの長さＬ１は、テーパ部２３ａの内部空間２２の直径よりも大きい。
【００２２】
また、操作部２７は、矩形平板状である。操作部２７は、蓋１６の外面１６ｂとは反対側の面から突出する２つの突起部２７ａを有する。各突起部２７ａは、第１方向Ｄ２における操作部２７の両縁部に設けられている。
【００２３】
次に、注入孔１６ｃを封止している状態の封止部材２１について説明する。
図２に示すように、軸部２５は、第１方向Ｄ２と第４方向Ｄ５とが一致した状態から軸部２５の軸線まわりで９０°回転させることにより、第１方向Ｄ２と第３方向Ｄ４とが一致した状態となっている。このとき、変形部２３ｂは、拡大部２５ｂによって注入孔１６ｃの直径よりも大きく、第１方向Ｄ２に沿って押し広げられるように弾性変形している。これにより、封止部材２１では、拡大された変形部２３ｂとフランジ部２６とによって、注入孔１６ｃの周囲を挟持する方向に圧縮力が発生する。このため、変形部２３ｂと蓋１６の内面１６ａにおける注入孔１６ｃの周囲とは、互いに密着して面圧が生じている。同様に、フランジ部２６と蓋１６の外面１６ｂにおける注入孔１６ｃの周囲とは、互いに密着して面圧が生じている。また、挿入部２３の外周面と、注入孔１６ｃの内周面とは、互いに密着している。したがって、封止部材２１は、注入孔１６ｃを封止している。
【００２４】
次に、二次電池１０の製造方法について作用とともに説明する。
まず、注入孔１６ｃからケース１４内へ電解質１３を注入する。
次に、図４に示すように、封止部材２１の挿入部２３を変形部２３ｂから注入孔１６ｃに挿入するとともに、フランジ部２６を蓋１６の外面１６ｂに係止させる。そして、操作部２７を軸部２５の軸線まわりで９０°回転させる。すると、変形部２３ｂは、拡大部２５ｂによって軸線方向Ｄ１と直交する方向へ拡大される。
【００２５】
その結果、図２に示すように、拡大した変形部２３ｂと蓋１６の内面１６ａ、及びフランジ部２６と蓋１６の外面１６ｂとは、互いに密着する。これにより、注入孔１６ｃは、封止される。
【００２６】
次に、二次電池１０のエージングを行う。二次電池１０では、エージングを行うことにより、電解質１３と、電極組立体１２における各活物質との反応によりガスが発生する。発生したガスは、注入孔１６ｃが封止部材２１によって封止されているため、ケース１４の外へ放出されることが抑制される。
【００２７】
次に、図４に示すように、操作部２７を軸部２５の軸線まわりで９０°回転させる。すると、変形部２３ｂは、弾性変形して軸線方向Ｄ１と直交する方向へ縮小して元の大きさ及び形状に戻る。これにより、注入孔１６ｃの封止は解除される。このため、エージングで発生したガスは、注入孔１６ｃの内周面と挿入部２３の外周面との間からケース１４の外へ放出される。
【００２８】
そして、図２に示すように、操作部２７を軸部２５の軸線まわりで再び９０°回転させる。すると、変形部２３ｂは、拡大部２５ｂによって軸線方向Ｄ１と直交する方向へ拡大される。これにより、注入孔１６ｃは、再び封止される。
【００２９】
上記実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）封止部材２１は、軸部２５及び拡大部２５ｂの回転によって、変形部２３ｂを軸部２５の軸線方向Ｄ１と直交する方向に押し広げ、これにより注入孔１６ｃを封止できる。また、封止部材２１は、軸部２５及び拡大部２５ｂの回転によって、変形部２３ｂを弾性変形させて元の状態に戻し、これにより注入孔１６ｃの封止を解除できる。このように、封止部材２１による注入孔１６ｃの封止と封止の解除とは、軸部２５を軸線まわりで回転させることによって行われることから、電解質１３の注入孔１６ｃに対して封止部材２１を着脱するときに、ケース１４内に異物が混入することを抑制できる。
【００３０】
（２）軸部２５は、軸部２５と一体に回転可能な操作部２７を有することから、該操作部２７を操作することで軸部２５及び拡大部２５ｂを容易に回転させ、封止部材２１による注入孔１６ｃの封止、及び封止の解除を簡便に行える。
【００３１】
（３）拡大部２５ｂは、変形部２３ｂによって覆われている。したがって、拡大部２５ｂがケース１４の内側に露出する場合と比較して、軸部２５及び拡大部２５ｂと、挿入部２３との間からガスや電解質１３がケース１４の外へ漏れることを抑制できる。
【００３２】
（４）操作部２７の各突起部２７ａと、フランジ部２６の突起部２６ａとの位置関係により、封止部材２１により注入孔１６ｃが封止されているか否かを容易に判別できる。
（５）挿入部２３にテーパ部２３ａを設けたことから、挿入部２３を注入孔１６ｃに対して容易に挿入できる。
【００３３】
（６）封止部材２１は、繰り返し使用することができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  図５に示すように、封止部材２１は、フランジ部２６と蓋１６（ケース１４）との間に配設されたガスケット３０を有していてもよい。この場合、ガスケット３０の硬度は、フランジ部２６よりも低いことが好ましい。これによれば、フランジ部２６と蓋１６とをより密着させ、ケース１４からガスや電解質１３が漏れることを抑制できる。
【００３４】
○  図５に示すように、内部空間２２は、挿入部２３を貫通していてもよい。この場合、拡大部２５ｂは、ケース１４の内側において露出していてもよい。なお、このように構成する場合、テーパ部２３ａにおける内部空間２２の直径は、軸部２５における芯棒２５ａの直径より小さいことが好ましい。
【００３５】
○  図５に示すように、拡大部２５ｂは、例えば段差のある形状であってもよく、円形平板状であってもよい。
○  図６に示すように、封止部材２１は、注入孔１６ｃに挿入されているとともに挿入部２３が挿入されている筒状部としてのスリーブ３１を有していてもよい。この場合、スリーブ３１の硬度は、挿入部２３よりも低いことが好ましい。
【００３６】
○  拡大部２５ｂは、軸線方向Ｄ１と直交する平面で切断したときの断面形状が例えば星形や六角形などであってもよい。即ち、各方向Ｄ２，Ｄ３として設定される方向は、複数であってもよい。
【００３７】
○  挿入部２３は、テーパ部２３ａを省略して一定の直径としてもよい。
○  挿入部２３は、注入孔１６ｃの形状に対応した形状であればよい。例えば、注入孔１６ｃが楕円形であれば、挿入部２３も楕円柱状に形成するとよい。
【００３８】
○  各突起部２７ａは省略してもよい。
○  突起部２６ａは省略してもよい。
○  挿入部２３は、少なくとも変形部２３ｂが弾性変形可能であればよい。
【００３９】
○  封止部材２１による注入孔１６ｃの封止及び封止の解除に要する軸部２５の回転量は、９０°未満であってもよく、９０°を超えていてもよい。
○  封止部材２１の全体を注入孔１６ｃから抜き取ってガス抜きを行ってもよい。
【００４０】
○  封止部材２１は、ケース１４内に電解質１３を補充するときに封止を解除してもよい。
○  注入孔１６ｃは、本体部材１５の壁に設けてもよい。
【００４１】
○  二次電池１０は、複数の注入孔１６ｃを有していてもよい。
○  正極電極は、正極金属箔の片面のみに正極活物質を有していてもよい。同様に、負極電極は、負極金属箔の片面のみに負極活物質を有していてもよい。
【００４２】
○  電極組立体１２として積層タイプを記載したが、捲回タイプでもよい。
○  二次電池１０は、リチウムイオン二次電池とは異なる二次電池であってもよい。要するに、正極活物質と負極活物質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。
【００４３】
○  電気二重層キャパシタ等の他の蓄電装置に適用してもよい。
以下、上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について追記する。
（イ）前記封止部材は、前記ケースの外側に配置されるとともに前記挿入部と一体である環状のフランジ部と、前記フランジ部と前記ケースとの間に配設されたガスケットとを有し、前記ガスケットの硬度は、前記フランジ部よりも低いことが好ましい。
【００４４】
（ロ）前記封止部材は、前記注入孔に挿入されているとともに前記挿入部が挿入されている筒状部を有し、前記筒状部の硬度は、前記挿入部よりも低いことが好ましい。
（ハ）前記軸部は、前記軸部と一体に回転可能な操作部を有し、前記操作部は、前記ケースの外側に配設されていることが好ましい。
【００４５】
（ニ）前記拡大部は、前記挿入部で覆われていることが好ましい。
【符号の説明】
【００４６】
Ｄ１…軸線方向、Ｄ２…第１方向、Ｄ３…第２方向、Ｄ４…第３方向、Ｄ５…第４方向、Ｌ１，Ｌ２…長さ、Ｌ３，Ｌ４…離間距離、１０…リチウムイオン二次電池（蓄電装置）、１２…電極組立体、１３…電解質、１４…ケース、１６ｃ…注入孔、２１…封止部材、２２…内部空間、２３…挿入部、２３ｂ…変形部、２５…軸部、２５ｂ…拡大部、２６…フランジ部、２７…操作部、３０…ガスケット、３１…スリーブ（筒状部）。
【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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【図６】
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