(57)【要約】【課題】封止部材で封止された注入孔を開口させた後に残留物が残ることを抑えることのできる蓄電装置の封止部材を提供すること。【解決手段】封止部材２０は、注入孔１６ｃに封止部材２０を挿入するときの挿入方向に延びる孔３３と、孔３３の内壁に設けられて孔３３の形成方向に延びるキー溝３４とを有している。また、封止部材２０は、キー溝３４に繋がっており且つ封止部材２０内を孔３３の形成方向に対して直交する方向に広がる扇部３６を有している。この扇部３６は、注入孔１６ｃに対して封止部材２０を抜き差しする治具が係合する係止部を構成する。【選択図】図１２
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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を備える蓄電装置の前記注入孔を封止する封止部材であって、
前記封止部材は、前記注入孔に対して当該封止部材を抜き差しする治具が係合する係止部を有する
ことを特徴とする蓄電装置の封止部材。
【請求項２】
前記封止部材は、前記係止部が設けられたプランジャーと、前記プランジャーの外周面に配設される弾性体とを備える
請求項１に記載の蓄電装置の封止部材。
【請求項３】
前記プランジャーの外周面は、テーパー形状である
請求項２に記載の蓄電装置の封止部材。
【請求項４】
前記プランジャーの外周面は、突起部を有する
請求項２または３に記載の蓄電装置の封止部材。
【請求項５】
前記封止部材は、前記注入孔に当該封止部材を挿入するときの挿入方向に延びる孔と、前記孔の内壁に設けられて当該孔の形成方向に延びるキー溝とを有しており、
前記係止部は、前記キー溝に繋がっており且つ前記封止部材内を前記孔の形成方向に対して直交する方向に広がる扇部にて構成されている
請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電装置の封止部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置の封止部材に関する。
【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が注入されて、さらに注入孔が封止部材で仮封止される（例えば特許文献１）。
【０００３】
この特許文献１に記載の封止部材は、封止フィルムで構成されており、注入孔に封止フィルムが溶着されることにより仮封止が行われる。そして、ケース内に発生したガスを放出する場合には、封止フィルムに孔を開けることにより、仮封止された注入孔が開口される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９５５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された封止部材を使う場合には、ガスの放出後に注入孔を本封止するに際して、注入孔に封止フィルムなどの残留物が残っている。そのため、注入孔をそのまま本封止することはできず、例えば封止フィルムなどの残留物を除去する工程が必要になってしまう。
【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、封止部材で封止された注入孔を開口させた後に残留物が残ることを抑えることのできる蓄電装置の封止部材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の封止部材は、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を備える蓄電装置の前記注入孔を封止する封止部材であって、前記封止部材は、前記注入孔に対して当該封止部材を抜き差しする治具が係合する係止部を有することを要旨とする。
【０００８】
同構成によれば、封止部材に設けられた係止部に治具を係合させることにより、注入孔に対して封止部材を抜き差しすることが可能になる。そのため、注入孔から封止部材を容易に除去することが可能になり、封止部材で封止された注入孔を開口させた後に残留物が残ることを抑えることができる。
【０００９】
上記封止部材について、同封止部材は、前記係止部が設けられたプランジャーと、前記プランジャーの外周面に配設される弾性体とを備えることが好ましい。
同構成によれば、プランジャーの外周面に配設される弾性体によって、注入孔をシールすることができる。また、注入孔をシールする弾性体とは別の部材であるプランジャーに上記係止部を設けるようにしているため、そうした弾性体よりも強度の高い材質でプランジャーを製造することが可能であり、これにより治具と係合する係止部の強度を十分に高めることができるようになる。
【００１０】
上記封止部材について、前記プランジャーの外周面は、テーパー形状であることが好ましい。
同構成によれば、プランジャーの外周面に弾性体を容易に挿入することができるようになる。
【００１１】
上記封止部材について、前記プランジャーの外周面は、突起部を有することが好ましい。
同構成によれば、プランジャーの外周面に配設された弾性体に上記突起部が食い込むようになるため、注入孔に挿入された封止部材を抜き取る際に、プランジャーから弾性体が外れてしまうことを抑えることができる。
【００１２】
上記封止部材について、同封止部材は、前記注入孔に当該封止部材を挿入するときの挿入方向に延びる孔と、前記孔の内壁に設けられて当該孔の形成方向に延びるキー溝とを有しており、前記係止部は、前記キー溝に繋がっており且つ前記封止部材内を前記孔の形成方向に対して直交する方向に広がる扇部にて構成されていることが好ましい。
【００１３】
同構成によれば、キー溝に対応した突起部を治具の表面に設けておき、その治具を上記孔に挿入した後、回動させることにより、治具の突起部が扇部に係合する。従って、治具を使った封止部材の抜き差しを好適に行うことができるようになる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、封止部材で封止された注入孔を開口させた後に残留物が残ることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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】封止部材を模式的に示す斜視図。
【図３】封止部材を構成するプランジャーを模式的に示す側面図。
【図４】同プランジャーを模式的に示す平面図。
【図５】図３のＡ−Ａ断面図。
【図６】図５のＢ−Ｂ断面図。
【図７】封止部材を抜き差しする治具を模式的に示す斜視図。
【図８】封止部材を構成する弾性体を模式的に示す斜視図。
【図９】治具が組み付けられた状態のプランジャーを模式的に示す断面図。
【図１０】プランジャーに弾性体が挿入された状態の封止部材を模式的に示す断面図。
【図１１】封止部材を注入孔に挿入する過程を模式的に示す拡大断面図。
【図１２】封止部材を注入孔に挿入する過程を模式的に示す拡大断面図。
【図１３】封止部材にて注入孔を封止した状態を模式的に示す拡大断面図。
【図１４】注入孔から封止部材を抜き取った状態を模式的に示す拡大断面図。
【図１５】他の実施形態におけるプランジャーを模式的に示す側面図。
【図１６】他の実施形態におけるプランジャーを模式的に示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、リチウムイオン二次電池の封止部材の一実施形態について説明する。
図１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。なお、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。
【００１７】
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とを有している。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を有しており（図１１〜図１４を参照）、この注入孔１６ｃには、封止部材２０が挿入されている。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
また、上述したように、二次電池１０は、注入孔１６ｃを封止する封止部材２０を備えている。この封止部材２０は、治具５０（図７を参照）を使用することにより、注入孔１６ｃに対して抜き差し可能な構造を有している。以下、封止部材２０の構造を説明する。
【００２１】
図２に示すように、封止部材２０は、電解質１３に対して化学的に安定な材料、例えばステンレス鋼などの金属で形成されたプランジャー３０を備えている。また、封止部材２０は、プランジャー３０の外周面に配設される弾性体４０も備えている。
【００２２】
図３に示すように、プランジャー３０は円錐台状に形成されており、その外周面はテーパー形状になっている。
図３及び図４に示すように、プランジャー３０の中心軸方向の両端面にあって、径の大きい大径側端面３１の中心部には、注入孔１６ｃに封止部材２０を挿入するときの挿入方向、つまりプランジャー３０の中心軸に沿った方向に延びる有底の孔３３が開けられている。また、この孔３３の内壁には、孔３３の形成方向に沿って延びるキー溝３４が形成されている。
【００２３】
プランジャー３０には、その外周面から突出する突起部３５が２つ設けられている。本実施形態では、それら２つの突起部３５は、プランジャー３０の中心軸を中心にして互いに対向する位置、つまりプランジャー３０の周方向における互いの配設位相が１８０°となる位置に設けられている。なお、突起部３５の数は適宜変更することができる。また、突起部３５の配設位相も適宜変更することができる。
【００２４】
図５及び図６に示すように、孔３３の底部近傍には、キー溝３４に繋がっており且つプランジャー３０内を孔３３の形成方向に対して直交する方向、つまりプランジャー３０の径方向に広がる扇状の空間として形成された扇部３６が設けられている。
【００２５】
図７に示すように、孔３３には、治具５０が抜き差しされる。この治具５０は、樹脂あるいは金属等で形成されており、円柱状の軸部５１と、軸部５１の端部にあってその外周面から突出する１つの突起部５２とを備えている。突起部５２は、プランジャー３０に設けられたキー溝３４の形状に合わせた形に形成されている。先の図５や図６に示した扇部３６は、この治具５０の軸部５１を回動させたときの突起部５２の移動軌跡に沿った形に形成されており、突起部５２を扇部３６内で回動させると、同突起部５２は扇部３６に係合する。この扇部３６は、注入孔１６ｃに対して封止部材２０を抜き差しする治具５０が係合する係止部を構成している。
【００２６】
図８に示すように、弾性体４０は、円筒状に形成されている。この弾性体４０は、電解質１３に対して化学的に安定な材料、例えばポリテトラフルオロエチレンやシリコン樹脂などのゴムで形成されている。弾性体４０の内径ＤＮは、プランジャー３０の大径側端面３１とは反対側の端面である小径側端面３２の直径ＰＳ（先の図３を参照）よりも大きく、同大径側端面３１の直径ＰＬ（先の図３を参照）よりも小さくされている。また、弾性体４０の外径ＤＧは、注入孔１６ｃの直径Ｌ１（図１１を参照）よりも小さくされている。ここで、プランジャー３０の外周はテーパー形状になっている。そのため、弾性体４０にプランジャー３０が挿入されていくと、弾性体４０は径方向に延びていき、同弾性体４０の内径ＤＮ及び外径ＤＧは拡径していく。こうしたプランジャー３０への挿入が完了した状態での弾性体４０の外径ＤＧは、注入孔１６ｃの直径Ｌ１よりも大きくなるように、弾性体４０の外径寸法や厚みは設定されている。
【００２７】
次に、封止部材２０による注入孔１６ｃの封止方法及び開口方法について作用とともに説明する。
図９に示すように、プランジャー３０のキー溝３４と治具５０の突起部５２との位相を合わせた状態で、孔３３に治具５０を挿入し、その後、治具５０を回動させることにより、突起部５２を扇部３６に係合させる。こうした係合により、治具５０からのプランジャー３０の脱落が抑えられる。
【００２８】
次に、図１０に示すように、プランジャー３０の小径側端面３２の方から弾性体４０を挿入する。なお、この段階では、弾性体４０の外径が注入孔１６ｃの直径Ｌ１よりも小さい状態を維持できる程度にまで、弾性体４０及びプランジャー３０の挿入が行われる。
【００２９】
次に、図１１に示すように、電解質１３が注入されたケース１４の注入孔１６ｃ内に、プランジャー３０及び弾性体４０で構成された封止部材２０を挿入するため、蓋１６の上方から注入孔１６ｃの方向に向けて治具５０を下降させる。
【００３０】
次に、図１２に示すように、注入孔１６ｃへの封止部材２０の挿入が完了すると、ケース１４内への弾性体４０の移動を適宜の方法（例えば弾性体４０の外周を保持具等で掴みんで保持する等）で抑えつつ、治具５０を更に下降させる。こうした治具５０の更なる下降により、弾性体４０に対してプランジャー３０は更に挿入されていき、弾性体４０の外径が拡径することにより、注入孔１６ｃが封止される。なお、このように、弾性体４０に対してプランジャー３０が十分に挿入された状態では、プランジャー３０の外周面に設けられた突起部３５が弾性体４０の内周面に食い込んだ状態になる。
【００３１】
次に、図１３に示すように、治具５０を回動させて突起部５２とキー溝３４との位相を合わせることにより、突起部５２と扇部３６との係合を解除し、その後、治具５０を上昇させる。これにより、封止部材２０を注入孔１６ｃに残したまま、治具５０の取り外しが完了して、注入孔１６ｃの封止が完了する。なお、治具５０を封止部材２０から取り外す必要がなければ、先の図１２に示した状態を、注入孔１６ｃの封止完了状態とすることができる。
【００３２】
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２０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。
【００３３】
次に、図１４に示すように、治具５０を再びプランジャー３０に挿入して回動させることにより、治具５０の突起部５２を扇部３６に係合させる。そしてこの係合状態にて、治具５０を上昇させることにより、封止部材２０は注入孔１６ｃから抜き取られて、注入孔１６ｃは開口する。この注入孔１６ｃの開口により、エージングで発生したガスは、ケース１４の外へ放出される。
【００３４】
こうしたガスの放出後、注入孔１６ｃは、ブラインドリベットなどによって本封止される。
以上説明した本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。
【００３５】
（１）封止部材２０に設けられた係止部を構成する扇部３６に治具５０の突起部５２を係合させることにより、注入孔１６ｃに対して封止部材２０を抜き差しすることが可能になる。そのため、注入孔１６ｃから封止部材２０を容易に除去することが可能になり、封止部材２０で封止された注入孔１６ｃを開口させた後に残留物が残ることを抑えることができる。
【００３６】
（２）封止部材２０は、上記扇部３６が設けられたプランジャー３０と、プランジャー３０の外周面に配設された弾性体４０とを備えるようにしている。従って、この弾性体４０によって、注入孔１６ｃを好適にシールすることができる。また、注入孔１６ｃをシールする弾性体４０とは別の部材であるプランジャー３０に、上記扇部３６を設けるようにしている。そのため、弾性体４０よりも強度の高い材質でプランジャー３０を製造することが可能であり、これにより治具５０の突起部５２と係合する扇部３６の強度を十分に高めることができるようになる。また、弾性体４０が劣化するなどして使用不能になった場合には、新しい弾性体４０に交換することが可能であり、これにより封止部材２０を再利用することができるようになる。
【００３７】
（３）プランジャー３０の外周面をテーパー形状にしている。従って、プランジャー３０の外周面に弾性体４０を容易に挿入することができるようになる。また、弾性体４０にプランジャー３０を挿入していくにつれて、弾性体４０は拡径していくため、弾性体４０による注入孔１６ｃのシール性を高めることができる。
【００３８】
（４）プランジャー３０の外周面に突起部３５を設けるようにしている。従って、プランジャー３０の外周面に配設される弾性体４０に、この突起部３５が食い込むことにより、注入孔１６ｃに挿入された封止部材２０を抜き取る際、プランジャー３０から弾性体４０が外れてしまうことを抑えることができる。
【００３９】
（５）封止部材２０のプランジャー３０は、注入孔１６ｃに封止部材２０を挿入するときの挿入方向に延びる孔３３と、孔３３の内壁に設けられてその孔３３の形成方向に延びるキー溝３４とを有している。そして、上記係止部は、キー溝３４に繋がっており且つプランジャー３０内を孔３３の形成方向に対して直交する方向に広がる上記扇部３６にて構成している。従って、キー溝３４に対応した突起部５２を治具５０の表面に設けておき、その治具５０を孔３３に挿入した後、回動させることにより、治具５０の突起部５２が扇部３６に係合するようになる。従って、治具５０を使った封止部材２０の抜き差しを好適に行うことができるようになる。
【００４０】
（６）治具５０の昇降動作や回転動作により、注入孔１６ｃに対する封止部材２０の抜き差しを行うことができるため、封止部材２０で注入孔１６ｃを封止したり開口させたりする工程の自動化が比較的容易であり、二次電池の生産性を向上させることも可能になる。
【００４１】
（７）プランジャー３０の外周面に弾性体４０が設けられているため、弾性体４０のみで封止部材２０を構成する場合と比較して、注入孔１６ｃを封止している状態での弾性体４０の圧縮代は、プランジャー３０の直径の分だけ多くなる。そのため、弾性体４０による注入孔１６ｃのシール性が向上するようになる。
【００４２】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  図１５に示すように、プランジャー３０を円錐台状とは異なる形状、例えば外径が拡径した後に縮径していく、いわゆる紡錘形状や涙滴形状、あるいは卵形状に形成してもよい。
【００４３】
○  図１６に示すように、プランジャー３０を円錐台状とは異なる形状、例えば球形状に形成してもよい。
○  治具５０の突起部５２を、軸部５１の端部に設けるようにしたが、この他の部位、例えば軸部５１の中央付近等に設けてもよい。また、突起部５２を、軸部５１の周方向や軸方向において複数設けるようにしてもよい。
【００４４】
○  プランジャー３０に突起部３５を設けるようにした。しかし、注入孔１６ｃから封止部材２０を抜き取る際に、弾性体４０がプランジャー３０から外れない程度に弾性体４０の収縮力が大きいのであれば、そうした突起部３５を省略してもよい。
【００４５】
○  上記係止部は扇状の形状を有していたが、治具と係合することができる形状であれば、そうした治具や係止部の形状は適宜変更することができる。
○  プランジャー３０、弾性体４０、及び治具５０の組み付け順序は適宜変更することができる。例えば、上記実施形態では、治具５０をプランジャー３０に組み付けた後、プランジャー３０に弾性体４０を組み付けるようにしたが、プランジャー３０に弾性体４０を組み付けた後、プランジャー３０に治具５０を組み付けるようにしてもよい。
【００４６】
○  封止部材２０を、プランジャー３０と弾性体４０とで構成するようにした。この他、弾性体でも上述した係止部の強度を十分に確保することができるのであれば、封止部材２０を弾性体のみで構成し、その弾性体に上述したような孔３３やキー溝３４、あるいは扇部３６を形成するようにしてもよい。
【００４７】
○  封止部材の弾性体は、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、弾性体も楕円柱状に形成するとよい。
○  注入孔１６ｃは、本体部材１５の壁に設けてもよい。
【００４８】
○  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。
【００４９】
○  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。
【００５０】
○  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、上記実施形態及びその変更例から把握できる技術思想について追記する。
（イ）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る蓄電装置の前記注入孔の封止方法であって、
前記封止部材は、治具が係合する係止部を有しており、
前記係止部に前記治具を係合させることにより、前記注入孔に対して前記封止部材を抜き差しすることを特徴とする蓄電装置の封止方法。
【符号の説明】
【００５１】
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、１５…本体部材、１５ａ…開口部、１６…蓋、１６ｃ…注入孔、１７…正極端子、１８…負極端子、１９…絶縁部材、２０…封止部材、３０…プランジャー、３１…大径側端面、３２…小径側端面、３３…孔、３４…キー溝、３５…（プランジャーの）突起部、３６…扇部、４０…弾性体、５０…治具、５１…軸部、５２…（治具の）突起部。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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