(57)【要約】【課題】ケースの貫通孔を簡便に封止することができる蓄電装置、及びその製造方法を提供すること。【解決手段】電極組立体２０と、電解液１６と、これらを収容しているケース１２と、ケース１２の内部と外部とを連通している貫通孔１５と、貫通孔１５を封止している変形済みリベット３０と、ケース１２内部にある内側ガスケット４０と、を備え、変形済みリベット３０の先端部３２ａは、自身とケース１２の壁との間に内側ガスケット４０を挟み込むように、且つ貫通孔１５の貫通方向Ｄから見たときに、貫通孔１５の全部を含むように変形されており、内側ガスケット４０の開口部４０ａは、貫通方向Ｄから見たときに、貫通孔１５と一致している、又は貫通孔１５の全部を含んでいる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極と、
電解液と、
前記電極及び前記電解液を収容しているケースと、
前記ケースの壁を貫通しており、前記ケースの内部と外部とを連通している貫通孔と、
前記貫通孔を封止している封止部材と、
開口部を有する環状の部材であり、前記封止部材が挿し通された状態で前記ケース内部にあるガスケットと、を備え、
前記封止部材は、前記ケース内部にある第１部位と、前記ケース外部にある第２部位と、を有しており、前記第１部位は、自身と前記ケースの壁との間に、前記ケース内部にあるガスケットを挟み込んでおり、且つ前記貫通孔の貫通方向から見たときに、前記貫通孔の全部を含むように変形されており、
前記ケース内部にあるガスケットの開口部は前記貫通方向から見たときに、前記貫通孔と一致している又は前記貫通孔の全部を含んでいる蓄電装置。
【請求項２】
前記ケース内部にあるガスケットの開口部は前記貫通方向から見たときに、前記貫通孔と一致している請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
開口部を有する環状の部材であり、前記封止部材が挿し通された状態で前記ケース外部にあるガスケットを備え、
前記第２部位は、自身と前記ケースの壁との間に、前記ケース外部にあるガスケットを挟み込んでいる請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置。
【請求項４】
電極と、
電解液と、
前記電極及び前記電解液を収容しているケースと、
前記ケースの壁を貫通しており、前記ケースの内部と外部とを連通している貫通孔と、
開口部を有する環状の部材であり、前記ケース内部にあるガスケットと、を備えた蓄電装置について、
前記貫通孔を封止部材で封止する工程を備えた蓄電装置の製造方法であって、
前記貫通孔の貫通方向から見たときに、前記ケース内部にあるガスケットの開口部は、前記貫通孔と一致している又は前記貫通孔の全部を含んでおり、
前記貫通孔を封止部材で封止する工程では、
前記ケース外部から、前記貫通孔と前記ケース内部にあるガスケットとに前記封止部材を挿し通し、
前記封止部材のうち、前記ケース内部にある第１部位を、前記貫通方向から見たときに前記貫通孔の全部を含むように、且つ前記第１部位と前記ケースの壁との間に、前記ケース内部にあるガスケットを挟み込むように変形させることにより、前記貫通孔を封止する蓄電装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、蓄電装置、及び蓄電装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＶ（Plug in Hybrid Vehicle）などの車両には、例えばモータなどへの供給電力を蓄える蓄電装置として、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などが搭載されている。一般的に、このような蓄電装置は、電極と、電解液と、電極及び電解液を収容しているケースと、を備えている。
【０００３】
蓄電装置の製造過程では、電極がケースに収容されるとともに、該ケースの開口部が蓋で封止されたのち、ケースに設けられている貫通孔から、電解液がケース内部に注入される。
【０００４】
そして、例えば特許文献１には、電解液の注入に用いられる貫通孔を、ブラインドリベットで封止した電池が開示されている。特許文献１に開示された電池では、開口部を有する円環状の保護部材が、ブラインドリベットを挿し通された状態で、ブラインドリベットとケースとの間に介在されている。これにより、ケース内部への異物の侵入が抑制されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２０７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の技術において、保護部材が有する開口部の直径は、ケースの貫通孔の直径よりも小さい。このため、ブラインドリベットの先端は、該ブラインドリベットを貫通孔及び保護部材に挿し通すときに、保護部材に接触し易い。ブラインドリベットの先端と保護部材とが接触すると、保護部材は、ケース内部に脱落してしまう虞がある。したがって、従来技術では、ブラインドリベットを用いて貫通孔を封止するときに、十分に注意を払う必要があることから、より簡便に封止することが期待されている。
【０００７】
この発明は、上述した従来の技術に存在する問題点に着目してなされた。この発明の目的は、ケースの貫通孔を簡便に封止することができる蓄電装置、及び蓄電装置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】
【０００８】
上記課題を解決する蓄電装置は、電極と、電解液と、前記電極及び前記電解液を収容しているケースと、前記ケースの壁を貫通しており、前記ケースの内部と外部とを連通している貫通孔と、前記貫通孔を封止している封止部材と、開口部を有する環状の部材であり、前記封止部材が挿し通された状態で前記ケース内部にあるガスケットと、を備え、前記封止部材は、前記ケース内部にある第１部位と、前記ケース外部にある第２部位と、を有しており、前記第１部位は、自身と前記ケースの壁との間に、前記ケース内部にあるガスケットを挟み込んでおり、且つ前記貫通孔の貫通方向から見たときに、前記貫通孔の全部を含むように変形されており、前記ケース内部にあるガスケットの開口部は前記貫通方向から見たときに、前記貫通孔と一致している又は前記貫通孔の全部を含んでいることを要旨とする。
【０００９】
これによれば、ケース内部にあるガスケットの開口部は貫通孔の貫通方向から見たときに、貫通孔と一致している又は貫通孔の全部を含んでいる。即ち、ケース内部にあるガスケットは、貫通方向から見たときに、貫通孔より内側に突出していない。このため、封止部材を、貫通孔及びガスケットに挿し通すときに、封止部材がガスケットに接触することが抑制される。したがって、ケースの貫通孔を簡便に封止することができる。
【００１０】
上記蓄電装置について、前記ケース内部にあるガスケットの開口部は前記貫通方向から見たときに、前記貫通孔と一致しているとよい。これによれば、ケースの貫通孔を簡便に封止することができるとともに、封止部材の第１部位と、ケース内部にあるガスケットとの接触面積が大きくなるため、電解液の漏出や、異物の侵入がさらに抑制される。
【００１１】
上記蓄電装置について、開口部を有する環状の部材であり、前記封止部材が挿し通された状態で前記ケース外部にあるガスケットを備え、前記第２部位は、自身と前記ケースの壁との間に、前記ケース外部にあるガスケットを挟み込んでいるとよい。
【００１２】
これによれば、ケース内外においてガスケットが設けられていることから、貫通孔における、電解液の漏出や、異物の侵入がさらに抑制される。
また、上記課題を解決する蓄電装置の製造方法は、電極と、電解液と、前記電極及び前記電解液を収容しているケースと、前記ケースの壁を貫通しており、前記ケースの内部と外部とを連通している貫通孔と、開口部を有する環状の部材であり、前記ケース内部にあるガスケットと、を備えた蓄電装置について、前記貫通孔を封止部材で封止する工程を備えた蓄電装置の製造方法であって、前記貫通孔の貫通方向から見たときに、前記ケース内部にあるガスケットの開口部は、前記貫通孔と一致している又は前記貫通孔の全部を含んでおり、前記貫通孔を封止部材で封止する工程では、前記ケース外部から、前記貫通孔と前記ケース内部にあるガスケットとに前記封止部材を挿し通し、前記封止部材のうち、前記ケース内部にある第１部位を、前記貫通方向から見たときに前記貫通孔の全部を含むように、且つ前記第１部位と前記ケースの壁との間に、前記ケース内部にあるガスケットを挟み込むように変形させることにより、前記貫通孔を封止することを要旨とする。
【００１３】
これによれば、ケース内部にあるガスケットは、貫通方向から見たときに、貫通孔より内側に突出していない。このため、封止部材を、貫通孔及びガスケットに挿し通すときに、封止部材がガスケットに接触することが抑制される。したがって、ケースの貫通孔を簡便に封止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ケースの貫通孔を簡便に封止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】部分的に分解された二次電池を模式的に示す斜視図。
【図２】図１に示された２−２線で切断したときの断面図。
【図３】封止前の二次電池を模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、蓄電装置、及び蓄電装置の製造方法の一実施形態について説明する。
図１に示すように、二次電池１１は、例えばリチウムイオン二次電池である。二次電池１１は、ケース１２を備えている。ケース１２は、有底四角筒状のケース本体１３と、ケース本体１３の開口部１３ａを封止している四角板状の蓋１４と、を備えている。この実施形態の二次電池１１は、角型二次電池である。
【００１７】
ケース本体１３及び蓋１４は、例えばアルミニウムなどの金属製である。ケース本体１３と蓋１４とは、開口部１３ａに沿って連続的に溶接されている。蓋１４は、ケース１２の壁の１つである。
【００１８】
蓋１４は、蓋１４をその厚さ方向に貫通している貫通孔１５を備えている。貫通孔１５は、ケース１２の内部と外部とを連通している。以下、貫通孔１５が延びている方向を、貫通方向Ｄと示す。貫通孔１５は、貫通方向Ｄから見たときに、円形である。この実施形態の貫通孔１５は、電解液をケース１２内部に注入するときに使用される。
【００１９】
二次電池１１は、電解液１６を備えている。電解液１６は、ケース１２に収容されている。電解液１６は、溶媒と、溶媒に溶解された塩類と、を含有している。電解液１６は、必要とされる場合、添加剤を含有していてもよい。
【００２０】
二次電池１１は、端子１７，１８を備えている。端子１７，１８は、ケース１２外部に突出している。端子１７，１８は、蓋１４に固定されている。端子１７は正極用の端子である。端子１８は、負極用の端子である。
【００２１】
二次電池１１は、絶縁部材１９を備えている。絶縁部材１９は、端子１７，１８と、蓋１４との間に介在されている。端子１７，１８と蓋１４とは、それぞれ絶縁部材１９によって絶縁されている。
【００２２】
二次電池１１は、電極組立体２０を備えている。電極組立体２０は、ケース１２に収容されている。電極組立体２０は、複数の正極電極２１と、複数の負極電極２２と、複数のセパレータ２３と、を備えている。セパレータ２３は、多孔質な絶縁体のシートである。
【００２３】
この実施形態の電極組立体２０は、電極２１，２２が、間にセパレータ２３を介在させた状態で交互に層状に重なった構造を備えている。電極２１，２２は、セパレータ２３によって、相互に絶縁されている。
【００２４】
電極２１，２２は、シート状の金属箔をそれぞれ備えている。正極電極２１に用いられる金属箔は、例えばアルミニウム箔である。負極電極２２に用いられる金属箔は、例えば銅箔である。
【００２５】
電極２１，２２は、活物質層をそれぞれ備えている。活物質層は、金属箔の少なくとも一部を覆っている。活物質層は、各極性用の活物質、バインダ、及び導電助剤などを含有している。電極２１，２２は、金属箔の縁部から該金属箔の面方向に突出しているタブをそれぞれ備えている。
【００２６】
電極組立体２０は、正極タブ群２１ａと、負極タブ群２２ａと、を備えている。正極タブ群２１ａでは、正極電極２１のタブが複数重なっている。負極タブ群２２ａでは、負極電極２２のタブが複数重なっている。
【００２７】
タブ群２１ａ，２２ａは、電極組立体２０の縁部２０ａから突出している。正極タブ群２１ａは、端子１７と電気的に接続されている。負極タブ群２２ａは、端子１８と電気的に接続されている。
【００２８】
二次電池１１は、封止部材に相当する変形済みリベット３０を備えている。変形済みリベット３０は、貫通孔１５を封止している。この実施形態の封止部材は、ブラインドリベットである。変形済みリベット３０は、例えばアルミニウムなどの金属製である。
【００２９】
図２に示すように、変形済みリベット３０は、環状のフランジ３１を備えている。フランジ３１は、ケース１２外部にある。即ち、この実施形態のフランジ３１は、第２部位に相当する。フランジ３１は、貫通方向Ｄから見たときに、貫通孔１５の全部を含んでいる。即ち、フランジ３１は、貫通方向Ｄから見たときに、貫通孔１５よりも大きい。
【００３０】
変形済みリベット３０は、略有底円筒状の胴部３２を備えている。胴部３２は、貫通孔１５に挿し通されている。胴部３２のうち、貫通孔１５内にある部分の外径は、貫通孔１５の内径と同じ又は僅かに小さい。胴部３２の内部空間である収容部３６には、円柱状の金属片３２ｂが収容されている。
【００３１】
胴部３２の先端部３２ａは、ケース１２内部にある。先端部３２ａは、胴部３２のうち、蓋１４の内面１４ｂから、ケース１２内部に突出している部分である。この実施形態の先端部３２ａは、第１部位に相当する。胴部３２は、胴部３２の先端部３２ａにおいて、外径が貫通孔１５の内径よりも大きい大径部３３を備えている。
【００３２】
大径部３３は、先端部３２ａのうちでも蓋１４側において、胴部３２の全周にわたって、且つ胴部３２の直径方向の外側に向かって突出している。この実施形態の大径部３３は、貫通方向Ｄから見たときに、貫通孔１５の全部を含むように、胴部３２を変形させて設けられている。
【００３３】
二次電池１１は、ケース１２内部にある内側ガスケット４０を備えている。内側ガスケット４０は、開口部４０ａを備えている環状の部材である。この実施形態の内側ガスケット４０は、その厚さが直径方向の長さよりも小さい円環状の部材である。
【００３４】
内側ガスケット４０は、電解液１６に対して化学的に安定な樹脂材料製である。内側ガスケット４０は、蓋１４の内面１４ｂに対して接合されている。内側ガスケット４０を蓋１４に接合するには、例えばアウトサート成形法、接着法、及び溶着法などを採用できる。
【００３５】
内側ガスケット４０が備えている開口部４０ａの内径は、貫通孔１５の内径と同じである。即ち、開口部４０ａは、貫通方向Ｄから見たときに、貫通孔１５と一致している。このため、内側ガスケット４０は、貫通方向Ｄから見たときに、貫通孔１５の内周面よりも直径方向の内側に突出していない。
【００３６】
また、前述した大径部３３の外径は、開口部４０ａの内径よりも大きい。即ち、この実施形態の大径部３３は、貫通方向Ｄから見たときに、開口部４０ａの全部を含んでいる。
内側ガスケット４０は、大径部３３と、蓋１４との間に挟み込まれている。即ち、内側ガスケット４０は、大径部３３と、蓋１４の内面１４ｂと、にそれぞれ密着している。したがって、内側ガスケット４０は、大径部３３と蓋１４との間をシールしている。
【００３７】
二次電池１１は、ケース１２外部にある外側ガスケット４１を備えている。外側ガスケット４１は、開口部４１ａを備えている環状の部材である。この実施形態の外側ガスケット４１は、その厚さが直径方向の長さよりも小さい円環状の部材である。なお、外側ガスケット４１は、蓋１４の外面１４ａに対して接合されていてもよく、接合されていなくてもよい。
【００３８】
外側ガスケット４１が備えている開口部４１ａの内径は、貫通孔１５の内径と同じである。即ち、開口部４１ａは、貫通方向Ｄから見たときに、貫通孔１５と一致している。このため、外側ガスケット４１は、貫通方向Ｄから見たときに、貫通孔１５の内周面よりも直径方向の内側に突出していない。
【００３９】
また、前述したフランジ３１の外径は、開口部４１ａの内径よりも大きい。即ち、この実施形態のフランジ３１は、貫通方向Ｄから見たときに、開口部４１ａの全部を含んでいる。
【００４０】
外側ガスケット４１は、フランジ３１と、蓋１４との間に挟み込まれている。即ち、外側ガスケット４１は、フランジ３１と、蓋１４の外面１４ａと、にそれぞれ密着している。したがって、外側ガスケット４１は、フランジ３１と蓋１４との間をシールしている。
【００４１】
次に、二次電池１１の製造方法と、その作用について説明する。
二次電池１１の製造方法は、貫通孔１５を、封止部材としての未変形リベット３５で封止する工程を備えている。以下、貫通孔１５を未変形リベット３５で封止する工程を封止工程と示す。
【００４２】
なお、二次電池１１の製造方法は、封止工程の前工程として、貫通孔１５から電解液１６をケース１２内部に注入する工程、貫通孔１５を仮封止する工程、初期充電及びエージングする工程、仮封止を解除してガスを放出する工程などを備えている。
【００４３】
図３に示すように、未変形リベット３５は、大径部３３を備えていない。即ち、胴部３２の外径は、フランジ３１と連なっている基端から、先端まで一定である。胴部３２の外径は、貫通孔１５の内径と同じ又は僅かに小さい。
【００４４】
未変形リベット３５は、円柱状の空間である収容部３６を備えている。未変形リベット３５は、未変形リベット３５の内壁面から収容部３６に突出している環状の小径部３７を備えている。
【００４５】
未変形リベット３５は、マンドレル３８を備えている。マンドレル３８は、収容部３６に収容されている。マンドレル３８は、未変形リベット３５の胴部３２よりも、硬度が大きい材料製である。
【００４６】
マンドレル３８は、棒状の操作部３８ａと、操作部３８ａよりも直径が大きい変形部３８ｂと、各部３８ａ，３８ｂよりも直径が小さい破断部３８ｃと、を備えている。破断部３８ｃは、各部３８ａ，３８ｂの間にあるとともに、各部３８ａ，３８ｂよりも脆弱である。変形部３８ｂの直径は、小径部３７の内径よりも大きい。変形部３８ｂは、収容部３６のうち、小径部３７よりも胴部３２の先端側にある。
【００４７】
封止工程では、ケース１２外部から、貫通孔１５と内側ガスケット４０とに、未変形リベット３５の胴部３２が挿し通される。同時に、外側ガスケット４１にも、未変形リベット３５の胴部３２が挿し通される。これにより、未変形リベット３５の先端部３２ａは、ケース１２内部に突出している。
【００４８】
この実施形態において、内側ガスケット４０は、貫通方向Ｄから見たときに、貫通孔１５の内周面よりも直径方向の内側に突出していない。このため、未変形リベット３５を貫通孔１５や内側ガスケット４０に挿し通すときに、未変形リベット３５の先端が内側ガスケット４０に接触してしまうことが抑制されている。
【００４９】
仮に、未変形リベット３５が内側ガスケット４０に接触した場合、内側ガスケット４０は、蓋１４から脱落し、落下してしまう虞がある。この実施形態では、このような問題が好適に解決されている。
【００５０】
次に、図２に示すように、マンドレル３８を収容部３６から引き抜くように、操作部３８ａが操作される。すると、変形部３８ｂと小径部３７とが干渉することにより、胴部３２の先端部３２ａが変形し、大径部３３が形成される。
【００５１】
即ち、未変形リベット３５の先端部３２ａが、貫通方向Ｄから見たときに、貫通孔１５の全部を含むように、且つ先端部３２ａと蓋１４との間に、内側ガスケット４０を挟み込むように変形される。即ち、未変形リベット３５の先端部３２ａが、貫通方向Ｄから見たときに、開口部４０ａの全部を含むように変形される。同時に、外側ガスケット４１は、フランジ３１と蓋１４との間に挟み込まれる。
【００５２】
そして、破断部３８ｃが破断されることにより、変形部３８ｂが金属片３２ｂになる。このように、この実施形態では、未変形リベット３５が変形されて、変形済みリベット３０になる結果、貫通孔１５が封止される。
【００５３】
したがって、本実施形態では、次に示す効果を有している。
（１）内側ガスケット４０の開口部４０ａは、貫通方向Ｄから見たときに、貫通孔１５と一致している。即ち、内側ガスケット４０は、貫通方向Ｄから見たときに、貫通孔１５より内側に突出していない。このため、未変形リベット３５を、貫通孔１５及び内側ガスケット４０に挿し通すときに、未変形リベット３５が内側ガスケット４０に接触することが抑制される。したがって、ケース１２の貫通孔１５を簡便に封止することができる。
【００５４】
（２）内側ガスケット４０の開口部４０ａは、貫通方向Ｄから見たときに、貫通孔１５と一致している。したがって、大径部３３と内側ガスケット４０との接触面積が大きくなるため、電解液１６の漏出や、異物の侵入がさらに抑制される。
【００５５】
（３）ケース１２内外にガスケット４０，４１が設けられていることから、貫通孔１５における、電解液１６の漏出や、異物の侵入がさらに抑制される。
なお、上記実施形態は、次のように変更してもよい。
【００５６】
○  内側ガスケット４０が備えている開口部４０ａの内径は、貫通孔１５の内径よりも大きくてもよい。即ち、開口部４０ａは、貫通方向Ｄから見たときに、貫通孔１５の全部を含んでいてもよい。
【００５７】
○  外側ガスケット４１が備えている開口部４１ａの内径は、貫通孔１５の内径よりも大きくてもよい。即ち、開口部４１ａは、貫通方向Ｄから見たときに、貫通孔１５の全部を含んでいてもよい。
【００５８】
○  貫通孔１５の形状は変更してもよい。例えば、四角孔であってもよく、楕円孔であってもよい。このとき、胴部３２は、貫通孔１５の形状に一致する外形であるとよい。
○  ガスケット４０，４１の形状は変更してもよい。例えば、ガスケット４０，４１の一部または全部は、Ｏリングであってもよい。また、ガスケット４０，４１の開口部は、例えば多角形や楕円形など、円形でなくてもよい。
【００５９】
○  二次電池１１は、内側ガスケット４０を複数備えていてもよい。この場合、複数の内側ガスケット４０は、貫通孔１５と同心円状に配置されているとよい。外側ガスケット４１についても同様に変更できる。
【００６０】
○  二次電池１１は、外側ガスケット４１を備えていなくてもよい。
○  二次電池１１は、帯状の正極電極及び帯状の負極電極が間に帯状のセパレータを介在させた状態で捲回された電極組立体２０を備えていてもよい。
【００６１】
○  貫通孔１５は、異なる用途に用いられてもよい。例えば、貫通孔１５は、ケース１２内部のガスを排出するのに用いられてもよい。また、貫通孔１５は、ケース１２内部を検査するために用いられてもよい。
【００６２】
○  ケース１２の形状は、変更してもよい。例えば、ケース１２は、円柱型であってもよい。
○  貫通孔１５の位置は、変更してもよい。貫通孔１５は、例えばケース本体１３の底にあってもよい。また、貫通孔１５は、ケース１２に複数あってもよい。
【００６３】
○  二次電池１１は、ニッケル水素二次電池などの他の二次電池であってもよく、さらに電気二重層キャパシタといった他の蓄電装置であってもよい。
○  二次電池１１は、車載用に限らず、住宅などに用いる定置用でもよい。
【００６４】
次に示す技術的思想は、上記実施形態及び別例から把握できる。
（イ）前記封止部材は、ブラインドリベットであることが好ましい。
（ロ）前記蓄電装置は二次電池であることが好ましい。
【符号の説明】
【００６５】
１１…二次電池（蓄電装置）、１２…ケース、１５…貫通孔、１６…電解液、２１…正極電極（電極）、２２…負極電極（電極）、３０…変形済みリベット（封止部材）、３１…フランジ（第２部位）、３２ａ…先端部（第１部位）、３３…大径部、３５…未変形リベット（封止部材）、４０…内側ガスケット、４０ａ…開口部、４１…外側ガスケット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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