(57)【要約】【課題】封止部材とケースとを溶接したときに、溶接部において十分な溶け込み深さを確保することができる蓄電素子、及び蓄電素子の製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、注液口が設けられたケース内に、電極体が収容された状態で注液口から電解液を注入し、注液口より大きな金属製の頭部であって外周端に厚さが厚くなっている厚肉部を有する頭部を備えた封止部材を、注液口が頭部によって覆われるようにケースに配置し、頭部の外周側の端部と蓋板とを溶接する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極体が収容され、注液口が設けられたケースと、
前記注液口より大きな金属製の頭部を有する封止部材と、を備え、
前記封止部材は、前記頭部の外周側の端部に、厚さが厚くなっている厚肉部を有することを特徴とする蓄電素子。
【請求項２】
少なくとも前記頭部の外周側の端部におけるケース側の面は、前記封止部材の配置位置における前記ケースの外面に沿った形状であることを特徴とする請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項３】
前記厚肉部は、前記頭部の全周に亘って連続して設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電素子。
【請求項４】
前記厚肉部は、前記頭部の中央から外周端に向かう方向において厚さが大きくなっている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電素子。
【請求項５】
前記封止部材は、前記頭部から延出する挿入部を有し、前記挿入部を前記注液口に挿入することによって前記ケースに配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電素子。
【請求項６】
前記挿入部は、前記注液口に圧入される大きさを有することを特徴とする請求項５に記載の蓄電素子。
【請求項７】
注液口が設けられた金属製のケース内に、電極体が収容された状態で前記注液口から電解液を注入し、
前記注液口より大きな金属製の頭部であって前記外周側の端部に厚さが厚くなっている厚肉部を有する頭部を備えた封止部材を、前記注液口が前記頭部によって覆われるように、前記ケースに配置し、
前記厚肉部と前記ケースとを溶接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、ケースに設けられた注液口を密閉するための封止部材を備える蓄電素子、及びこの蓄電素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、蓄電素子は、電極体と、電解液と共に前記電極体を収容する金属製のケースと、を備える。ケースは、図９に示すように、開口１０１を有するケース本体１０２と、開口１０１を塞ぐ蓋板１０３とを有する。ケース１００（例えば、蓋板１０３）には、該ケース１００内に電解液を注入する注液口１０４が設けられている。この注液口１０４は、金属製の封止部材１０５によって塞がれている（例えば、特許文献１参照）。封止部材１０５は、頭部１０６と挿入部１０７とを有する。頭部１０６は、蓋板１０３に沿って拡がる板状の部位であり、注液口１０４より大きい。挿入部１０７は、頭部１０６から延出する部位である。この封止部材１０５は、挿入部１０７が注液口１０４に挿入され、且つ頭部１０６がケース１００と接した状態でケース１００に配置されている。この蓄電素子は、以下のように製造される。
【０００３】
電極体（図示しない）を収容した状態のケース１００内に注液口１０４から電解液を注入した後、封止部材１０５によって注液口１０４を閉塞する。具体的には、頭部１０６がケース１００に接するまで挿入部１０７部が注液口１０４に差し込まれ、この状態で、頭部１０６の外周側の端部とケース１００とが溶接される。これにより、ケース１００の注液口１０４が封止部材１０５によって閉塞（密閉）され、蓄電素子が完成する。
【０００４】
しかし、上記の製造方法では、溶接の際に、頭部１０６の外周側の端部をレーザの照射等によって加熱して溶融させると、溶けた金属（頭部１０６を構成する金属）が蓋板１０３に沿って拡がり、前記外周側の端部が薄くなって溶接部における溶け込み深さが浅くなる。このように、溶接部において溶け込み深さが浅くなると、クラック、ピンホール等の封止不良が生じ易くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２１０６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑み、封止部材とケースとを溶接したときに、溶接部において十分な溶け込み深さを確保することができる蓄電素子、及び蓄電素子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】
本発明に係る蓄電素子は、
電極体が収容され、注液口が設けられたケースと、
注液口より大きな金属製の頭部を有する封止部材と、を備え、
封止部材は、頭部の外周側の端部に、厚さが厚くなっている厚肉部を有することを特徴とする。
【０００８】
蓄電素子において封止部材とケースとが溶接される場合、上記のように、頭部において溶接時に溶融させる部位（外周側の端部）の厚さを厚くすることによって、封止部材をケースに溶接するときに溶融される金属の量が増える。これにより、該部位が溶融したときに溶けた金属がケース外面に沿って拡がっても、溶接部において十分な溶け込み深さが確保されている。即ち、外周側の端部の厚さを厚くして溶接時に溶融される金属の量を増やすことにより、溶融された金属が流れて肉引けした後も外周側の端部において所定の厚みが維持されるようにしているため、溶接部における十分な溶け込み深さが確保されている。
【０００９】
この場合、
少なくとも頭部の外周側の端部におけるケース側の面は、封止部材の配置位置におけるケースの外面に沿った形状であることが好ましい。
【００１０】
かかる構成によれば、封止部材をケースに配置したときに頭部とケースとを密接させることができるため、溶接時に溶融した金属が頭部とケースとの間に流れ込むのを防いで該金属（溶融した金属）をケース外面に沿って頭部から離れる方向にのみ流れるようにできる。その結果、前記溶融した金属が封止部材とケースとの隙間に流れ込む場合に比べ、溶接時における外周側の端部の肉引けの量が抑えられるため、溶接部において十分な溶け込み深さがより確実に確保されている。
【００１１】
また、蓄電素子において、
前記厚肉部は、前記頭部の全周に亘って連続して設けられていることが好ましい。
【００１２】
かかる構成によれば、溶融された金属が流れて肉引けした後も頭部の外周側の端部において所定の厚みが維持され、ケースと封止部材との溶接部における十分な溶け込み深さが確保されるといった効果を、頭部の周方向の全体に亘って得られる。
【００１３】
前記厚肉部は、前記頭部の中央から外周端に向かう方向において厚さが大きくなっていてもよい。
【００１４】
このように、頭部が、溶融したときに拡がりやすい（即ち、肉引けしやすい）外周端に近づくほど厚くなっていることで、当該部位の金属の量（溶融時に溶融する金属の量）が十分に確保されるため、溶融時における溶け込み深さがより確実に確保される。
【００１５】
また、封止部材は、頭部から延出する挿入部を有し、挿入部を注液口に挿入することによってケースに配置されてもよい。
【００１６】
かかる構成によれば、注液口に挿入部を挿入することによって封止部材をケースにおける配置位置に位置決めでき、これにより、ケースへの封止部材の配置作業が容易になるため、より製造しやすくなる。
【００１７】
挿入部は、注液口に圧入される大きさを有することが好ましい。
【００１８】
かかる構成によれば、封止部材をケースに配置したときに、挿入部が注液口に圧入されて封止部材がケースに対して動き難くなって封止部材を支持しなくても頭部とケースとを溶接することができるため、より製造しやすくなる。
【００１９】
また、本発明に係る蓄電素子の製造方法は、
注液口が設けられた金属製のケース内に、電極体が収容された状態で注液口から電解液を注入し、
注液口より大きな金属製の頭部であって外周側の端部に厚さが厚くなっている厚肉部を有する頭部を備えた封止部材を、注液口が頭部によって覆われるように、ケースに配置し、
厚肉部とケースとを溶接することを特徴とする。
【００２０】
かかる構成によれば、外周側の端部の厚さを厚くして溶接時に溶融される金属の量を増やすことにより、溶融された金属が流れて肉引けした後も外周側の端部において所定の厚みが維持される。これにより、溶接部において十分な溶け込み深さを確保することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上より、本発明によれば、封止部材とケースとを溶接したときに、溶接部において十分な溶け込み深さを確保することができる蓄電素子、及び蓄電素子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態に係る蓄電素子の斜視図である。
【図２】前記蓄電素子の正面図である。
【図３】前記蓄電素子の平面図である。
【図４】前記蓄電素子の製造方法のフロー図である。
【図５】蓋板との溶接前の封止部材の拡大斜視図である。
【図６】前記封止部材の拡大縦断面図である。
【図７】前記封止部材の頭部と蓋板との溶接工程を説明するための図であって、厚肉部が溶融する前の状態を示す図である。
【図８】前記封止部材の頭部と蓋板との溶接工程を説明するための図であって、厚肉部が溶融した後の状態を示す図である。
【図９】従来の二次電池の封止部材周辺の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る蓄電素子の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る蓄電素子は、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。この蓄電素子は、例えば、複数個組み合わされて組電池（モジュール）を構成し、この組電池は、電池パックと呼ばれる容器内に設置されて該電池パックに備えられた電池制御装置によって制御される。この電池パックは、例えば、自動車に搭載される。この場合、電池パックは、フロアの下、後部座席の下、トランクルーム内等に設置される。
【００２４】
図１〜図３に示すように、蓄電素子１０は、電極体（図示しない）を収容するケース２０であって、内外に貫通する注液口２３（図２参照）が形成されるケース２０と、該ケース２０の注液口２３を塞ぐ（閉塞する）封止部材３０とを備えている。
【００２５】
また、蓄電素子１０は、ケース２０の外面に配置されるガスケット（図示しない）と、該ガスケットに載置される外部端子４０とを備えている。なお、本実施形態に係る蓄電素子１０は、一対の外部ガスケットと、一対の外部端子４０、４０とを有する。
【００２６】
ケース２０は、開口を有するケース本体２１と、該ケース本体２１の開口を塞ぐ蓋板２２とを有する。ケース本体２１は、幅方向に偏平な有底角筒状に形成される。これに伴い、蓋板２２は、該ケース本体２１の開口部に対応した長方形状に形成される。なお、本実施形態に係るケース２０では、内外に貫通する注液口２３が蓋板２２に形成されている（図２参照）。これらケース本体２１及び蓋板２２は、例えば、アルミニウム、又はアルミニウム合金等のアルミニウム系金属材料によって形成されている。
【００２７】
封止部材３０は、頭部３００が蓋板２２に当接するまで挿入部３０３が注液口２３に差し込まれ（挿入され）、頭部３００の外周側の端部と蓋板２２とが溶接されることにより、該注液口２３を密閉する。頭部３００は、平面視において、略円形の輪郭を有する円板状の部位である。挿入部３０３は、頭部３００から延出している略円柱状の部位である。挿入部３０３の先端部（頭部３００と反対側の端部）の外形は、該挿入部３０３の基部（頭部３００側の端部）の外形より大きく設定されている。また、挿入部３０３の基部の外形は、蓋板２２の注液口２３よりも僅かに大きく設定されている。本実施形態では、挿入部３０３が略円柱状であり、注液口２３が円形の開口である。従って、挿入部３０３の先端部の外径は、該挿入部３０３の基部の外径よりも僅かに大きい。また、挿入部３０３の基部の外径は、蓋板２２の注液口２３の内径よりも僅かに大きい。このため、封止部材３０を蓋板２２に配置するときには、挿入部３０３が注液口２３に圧入される。
【００２８】
尚、封止部材３０の形状は、封止部材３０と蓋板２２との溶接時に該封止部材３０の一部が溶けて変化している。蓋板２２との溶接前の封止部材３０の形状については、後述の蓄電素子１０の製造方法において説明する。
【００２９】
各外部ガスケットは、樹脂等の絶縁材料で形成されている。そして、一方の外部ガスケットは、蓋板２２の長手方向における一方側に配置されている。他方の外部ガスケットは、蓋板２２の長手方向における他方側に配置されている。
【００３０】
一対の外部端子４０のうち、一方の外部端子４０は、正極用のものであり、他方の外部端子４０は、負極用のものである。正極用（一方）の外部端子４０は、蓋板２２の長手方向における一端部に配置されている。負極用（他方）の外部端子４０は、蓋板２２の長手方向における他端部に配置されている。
【００３１】
次に、図４〜図８も参照しつつ、蓄電素子１０の製造方法を説明する。
【００３２】
先ず、電極体（図示しない）、外部ガスケット（図示しない）、及び一対の外部端子４０等が蓋板２２に組み付け（取り付け）られる。そして、前記電極体等がケース本体２１の内部に入るように蓋板２２がケース本体２１の開口周縁部に重ね合わされ、続いて、ケース本体２１と蓋板２２との端部同士が溶接される（ステップＳ１）。尚、このとき、封止部材３０は、蓋板２２に配置されていない。即ち、注液口２３は、開口した状態である。
【００３３】
次に、電解液が注液口２３からケース２０内に注入される（ステップＳ２）。電解液の注入が終わると、封止部材３０が蓋板２２に配置される（ステップＳ３）。このとき、頭部３００（詳しくは、厚肉部３０２の裏面）が蓋板２２に接するまで、挿入部３０３が先端側から注液口２３に圧入される（図７参照）。
【００３４】
このときの封止部材３０（即ち、溶接前の封止部材３０）の頭部３００は、図５及び図６に示すように、挿入部３０３が延出している中央部位３０１と、中央部位３０１の周囲を囲う厚肉部（外周側の端部）３０２と、を有する。厚肉部３０２は、厚さが厚くなっている。詳しくは、厚肉部３０２は、頭部３００における挿入部３０３と隣接する部位に比べて厚さが厚くなっている（即ち、厚さ寸法が大きくなっている）。厚肉部３０２の裏面（図７における蓋板２２側の面）は、蓋板２２の外面（詳しくは、封止部材３０が蓋板２２に配置されたときに厚肉部３０２の裏面と対向する面であって蓋板２２における注液口２３の周縁部の面）に沿った形状である。また、厚肉部３０２の表面（図７における蓋板２２と反対側の面）は、頭部３００の外周端に向かうにしたがって前記裏面との間隔が大きくなる形状である。即ち、厚肉部３０２の厚さ（厚さ寸法）は、中央部位３０１から外周端に向かって厚く（大きく）なっている。このように、頭部３００において溶接時に溶融する部位（厚肉部）３０２を肉厚にする（厚くする）ことによって、溶接時に溶融される金属の量を増やすことができる。これにより、該部位が溶融したときに溶けた金属がケース２０（蓋板２２）外面に沿って拡がっても、溶接部において十分な溶け込み深さを確保することができる。即ち、厚肉部３０２の厚さを厚くして溶接時に溶融される金属の量を増やすことにより、溶融された金属が拡がって（流れて）肉引けした後も外周側の端部（厚肉部）３０２において所定の厚みを維持できるようにすることができる。これにより、溶接部における十分な溶け込み深さが確保される。また、頭部３００において、溶融したときに拡がりやすい（即ち、肉引けしやすい）外周端に近づくほど厚くすることによって当該部位の金属の量（溶融時に溶融する金属の量）が十分に確保される。このため、溶接部における溶け込み深さの確保がより確実になる。
【００３５】
尚、本実施形態の厚肉部３０２における径方向の断面は、中央部位３０１から外周端に向かって厚さが漸増するテーパ形状であるが、この形状に限定されない。厚肉部３０２の厚さは、中央部位３０１から頭部３００の外周端に向かってステップ状に大きくなってもよい。即ち、厚肉部３０２の厚さが、中央部位３０１から頭部３００の外周端に向かって連続的に又は断続的に大きくなっていればよい。
【００３６】
封止部材３０が蓋板２２に配置されると、続いて、封止部材３０と蓋板２２とが溶接される（ステップＳ４）。具体的には、図７に示すように、溶接用のレーザ光Ｌが、頭部３００の厚肉部３０２に対し、頭部３００の全周に亘って照射される。これにより、厚肉部３０２とこの近傍の蓋板２２とが溶融する。このとき、頭部３００の外周端においてレーザ光線Ｌの照射によって溶融した金属が、蓋板２２に沿って頭部３００から離れる方向に拡がる（流れる：図８参照）。
【００３７】
そして、レーザ光Ｌの照射が終わり、頭部３００及び蓋板２２において溶融した部位が冷えて凝固することにより、封止部材３０（頭部３００）と蓋板２２とが接合され、蓄電素子１０が完成する。
【００３８】
以上の蓄電素子１０及び蓄電素子１０の製造方法によれば、封止部材３０と蓋板２２とを溶接したときに、溶接部において十分な溶け込み深さを確保することができる。即ち、レーザ光Ｌが照射される頭部３００の外周側の領域に厚肉部３０２を設けることによって厚肉部３０２における金属（溶接時に溶融する金属）の量を増やして、溶融した金属が流れて肉引けした後も外周側の端部において所定の厚みが維持できるようにしている。これにより、溶接部における十分な溶け込み深さが確保される。
【００３９】
しかも、頭部３００において、溶融したときに拡がりやすい（即ち、肉引けしやすい）外周端に近づくほど厚さを厚くすることによって当該部位の金属の量（溶融時に溶融する金属の量）が十分に確保される。このため、溶接部における溶け込み深さの確保がより確実になる。
【００４０】
また、溶接前の厚肉部３０２の裏面が蓋板２４の外面（封止部材３０が蓋板２２に配置されたときに前記裏面と対向する面）に沿った形状である。このため、封止部材３０が蓋板２２に配置されたときに頭部３００（厚肉部３０２）と蓋板２２とが密接する。これにより、溶接時に溶融した金属が頭部３００と蓋板２２との間に流れ込むのを防いで該金属（溶融した金属）を蓋板２２の外面に沿って頭部３００から離れる方向にのみ流れるようにできる。その結果、溶融した金属が頭部３００と蓋板２２との隙間に流れ込む場合に比べ、溶接時における外周側の端部の肉引けの量が抑えられ、溶接部において十分な溶け込み深さをより確実に確保することができる。
【００４１】
また、本実施形態によれば、注液口２３に挿入部３０３を挿入することで封止部材３０を蓋板２２の配置位置に位置決めできるため、蓋板２２への封止部材３０の配置作業が容易になる。
【００４２】
また、本実施形態によれば、封止部材３０が蓋板２２に配置されたときに、挿入部３０３が注液口２３に圧入されて封止部材３０が蓋板２２に対して動き難くなっている。このため、封止部材３０と蓋板２２とを溶接する工程において、封止部材３０を支持しなくても封止部材３０（頭部３００）と蓋板２２とを溶接することができる。
【００４３】
尚、本発明の蓄電素子及び蓄電素子の製造方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００４４】
上記実施形態の注液口２３は、蓋板２２に設けられているが、この位置に限定されない。注液口２３は、ケース本体２１に設けられてもよい。即ち、蓄電素子１０は、注液口２３がケース２０のいずれかの位置（部位）に設けられ、封止部材３０がこの注液口２３を閉塞する構成であればよい。
【００４５】
上記実施形態の封止部材３０は、挿入部３０３の外形が注液口２３に圧入される大きさである（即ち、挿入部３０３の外径が注液口２３の内径よりわずかに大きい）が、この構成に限定されない。封止部材３０の挿入部３０３は、注液口２３より小さくてもよい。かかる構成によっても、上記実施形態同様、注液口２３に挿入部３０３を挿入することで封止部材３０をケース２０（上記実施形態では蓋板２２）の配置位置に位置決めできる。このため、ケース２０（上記実施形態では蓋板２２）への封止部材３０の配置作業が容易になる。
【００４６】
また、上記実施形態の封止部材３０は、頭部３００と挿入部３０３とを有しているが、この構成に限定されない。封止部材３０は、挿入部３０３がない構成でもよい。即ち、封止部材３０が頭部のみによって構成されていてもよい。
【００４７】
また、上記実施形態においては、蓄電素子として充放電可能な非水電解質二次電池（例えばリチウムイオン二次電池等）について説明したが、電池の種類や大きさ（容量）は任意である。また、上記実施形態において、蓄電素子の一例として、リチウムイオン二次電池について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、本発明は、種々の二次電池、その他、一次電池や、電気二重層キャパシタ等のキャパシタの蓄電素子にも適用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１０   蓄電素子
２０   ケース
２１   ケース本体
２２   蓋板
２３   注液口
３０   封止部材
３００ 頭部
３０１ 中央部位
３０２ 厚肉部（頭部の外周側の端部）
３０３ 挿入部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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