(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状または皿状の金属部材または有底筒状の金属ケース体からなる金属構成部と、前記金属構成部の少なくとも周縁部または開口周縁部にこれを覆う配置で接合して一体化された枠状または筒状の樹脂構成部とを有する電池ケースと、
板状または皿状の金属部材と、この金属部材の少なくとも周縁部にこれを覆う配置で接合して一体化された枠状または筒状の樹脂構成部とを有する封口部材と、
前記電池ケースと前記封口部材とが、これらの間に発電要素を収納して相対向する配置で各々の前記樹脂構成部が接合によって互いに連結されていることを特徴とする電池。
【請求項２】
電池ケースは、インサートモールド成形により金属構成部に樹脂構成部が一体形成されてなり、封口部材は、インサートモールド成形により金属部材に樹脂構成部が一体形成されてなる請求項１に記載の電池。
【請求項３】
電池ケースおよび封口部材はそれぞれ、金属と樹脂との親和性を高める前処理を金属構成部および金属部材に施したのちに、インサートモールド成形することによって前記金属構成部および前記金属部材に樹脂構成部が一体形成されたものである請求項２に記載の電池。
【請求項４】
樹脂構成部は、ＰＰＳ、ＰＥＴ、ＰＰおよびＰＥのうちのいずれかにより形成されたものである請求項１ないし３の何れかに記載の電池。
【請求項５】
電池ケースの金属構成部および封口部材の金属部材の各々の外側面の少なくとも一部が、樹脂構成部に覆われずに外部露呈されて端子部となっている請求項１ないし４の何れかに記載の電池。
【請求項６】
電池ケースの金属構成部および封口部材の金属部材のうちの一方が、アルミニウム、アルミニウム合金またはアルミニウムとステンレスとのクラッド材のうちの何れかにより形成されて正極側に設定され、且つ他方が銅、銅合金または銅めっきされた金属またはステンレスのうちの何れかにより形成されて負極側に設定されている請求項１ないし５の何れかに記載の電池。
【請求項７】
電池ケースの樹脂構成部と封口部材の樹脂構成部とが超音波溶接によって互いに接合されている請求項１ないし６の何れかに記載の電池。
【請求項８】
電池ケースの樹脂構成部および封口部材の樹脂構成部の各々の接合面のうちの一方に断面三角形状、断面台形状または断面矩形状の何れかの形状の突条部が形成され、且つ他方に前記突条部が嵌まり込む形状の凹部が形成され、前記凹部に前記突条部を挿入した状態で超音波溶接することにより前記突条部の前記凹部との接触部分が溶融して前記突条部が前記凹部に嵌合した状態で接合されて、前記電池ケースの樹脂構成部と前記封口部材の樹脂構成部とが互いに連結されている請求項７に記載の電池。
【請求項９】
電池ケースの樹脂構成部と封口部材の樹脂構成部とが接着剤で接着されて互いに接合されている請求項１ないし６の何れかに記載の電池。
【請求項１０】
電池ケースの樹脂構成部と封口部材の樹脂構成部とが、熱板に接触して溶融されて、その溶融状態において互いに接合されている請求項１ないし６の何れかに記載の電池。
【請求項１１】
電池ケースの樹脂構成部は、筒状体に形成されて、その筒状体の内部に発電要素が収納されている請求項１ないし１０の何れかに記載の電池。
【請求項１２】
電池ケースおよび封口部材の各々の樹脂構成部がそれぞれ枠状に形成されているとともに、前記両樹脂構成部がこれらの間に介在された樹脂製の連結筒体部の両端の開口端面にそれぞれ接合されている請求項１ないし１１の何れかに記載の電池。
【請求項１３】
封口部材の樹脂構成部に、電池ケースの樹脂構成部の内周面または外周面に嵌まり込むことのできる突出筒状部が一体形成されている請求項１ないし１１の何れかに記載の電池。
【請求項１４】
電池ケースおよび封口部材の各々の樹脂構成部および連結筒体部は、互いの接合面を除く内面全体および／または外面全体に金属めっき層が形成されている請求項１ないし１３の何れかに記載の電池。
【請求項１５】
電池ケースおよび封口部材の各々の樹脂構成部並びに連結筒体部における互いの接合面を除く内面全体および／または外面全体にニッケルめっき層が形成されている請求項１４に記載のアルカリ蓄電池。
【請求項１６】
電池ケースおよび封口部材の各々の樹脂構成部並びに連結筒体部における互いの接合面を除く内面全体に、正極に使用する部材側にアルミニウムめっき層が形成され、負極に使用する部材側に銅めっき層が形成されている請求項１４に記載のリチウムイオン電池。
【請求項１７】
複数枚の金属部材と、この各金属部材の各々の周縁部をそれぞれ覆う枠状または筒状の樹脂構成部とが、隣接する各２つの前記樹脂構成部が一体となる形状にインサートモールド成形によって一体形成されてなる電池ケース複合体と、
複数枚の金属部材と、これら各金属部材の周縁部をそれぞれ覆う枠状または筒状の樹脂構成部とが、隣接する各２つの前記樹脂部材が一体となる形状にインサートモールド成形によって一体形成されてなる封口側複合体と、
複数の発電要素とを備え、
前記電池ケース複合体の前記各樹脂構成部と前記封口側複合体の各樹脂構成部とが、これらの各間にそれぞれ前記発電要素を収納して対向する配置で互いに接合されて、前記各発電要素とこれの両側にそれぞれ位置する前記各金属部材とにより構成される複数の単電池が１列または複数列の配列状態で設けられていることを特徴とする電池モジュール。
【請求項１８】
金属部材の少なくとも周縁部にこれを覆う配置で枠状または筒状の樹脂構成部がインサートモールド成形によって一体形成されてなる２つの端部半殻体と、
２種の金属部材を接合した金属複合板の周縁部にこれを覆う配置で、且つ前記複合板の両面側に突設する枠状または筒状の樹脂構成部がインサートモールド成形によって一体形成されてなる複数の共通半殻体と、
複数の発電要素とを備え、
一方の前記端部半殻体の樹脂構成部と前記共通半殻体の樹脂構成部とが、これらの間に前記発電要素を収納して相対向する配置で互いに接合され、
複数の前記共通半殻体が対向一致状態でそれぞれ接合され、且つ接合された各２つの樹脂構成部の間に前記発電要素がそれぞれ収容され、
最終段の前記共通半殻体の樹脂構成部と他方の前記端部半殻体の樹脂構成部とが、これらの間に前記発電要素を収納して相対向する配置で互いに接合されていることを特徴とするバイポーラ型電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外装体を構成する電池ケースおよび封口部材の各々の少なくとも一部が合成樹脂で構成されてなる新規な電池およびこの新規な構成の単電池が複数個配列して一体化されてなる電池モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、種々の電池のうちのリチウム一次ペーパー電池やポリマー電池あるいは樹脂ラミネート電池などの一部の特殊な形態のものを除く多くの電池は、かしめ加工により絶縁ガスケットを圧縮することによって電池ケースの開口部を封口する構成になっている。すなわち、有底筒状または容器状の電池ケース内には、電極板および電解液からなる発電要素が収納されたのち、その電池ケースの開口部に封口体を挿入したのち、電池ケースの開口縁部を内方にかしめ加工することにより、電池ケースと封口体との間を、これらの間に介在させた絶縁ガスケットをかしめ加工時に圧縮することによって気密に封止する構成になっている。
【０００３】
また、電池の封口に際しては、上述のかしめ加工以外の手段も採用されている。例えば、リチウム二次電池などの非水電解液電池では、電池ケースの開口部に封口体を嵌め込んで、その封口体の周縁部を電池ケースの開口縁部にレーザ溶接などにより接合することによって封口されている。また、密閉型鉛蓄電池では、合成樹脂製の枠体内に電極群を挿入した状態において、一対の金属部材を枠体の両側開口部に施蓋する状態に対向配置して熱溶着することにより、電極群を枠体と一対の金属部材とで囲まれた内部空間内に密封する構成になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かしめ加工による封口手段は、円筒形の電池ケースの場合に全体にわたりほぼ均等にかしめ力が作用するが、四角形の電池ケースの場合に４つのコーナー部分とこのコーナー部分間の直線部分とで縮口するときのかしめ加工に対する強度に差があることから、特に偏平角形の電池、例えばコイン形電池では、直線部分において確実なシール性が得られず、漏液防止が困難となる問題がある。
【０００５】
すなわち、図１９に示す従来のコイン形電池では、角形の電池ケース６１と封口ケース６２とを絶縁ガスケット６３を介在させて対向配置し、電池ケース６１の側周面の開口端側を封口ケース６２の側周面に形成された段差部６２ａ上に折り曲げるかしめ加工を実施したときに、封口ケース６２のコーナー部分では、同図（ａ）に示すように、電池ケース６１からの加圧で変形することがなく、絶縁ガスケット６３は電池ケース６１の側周面により段差部６２ａ上に圧縮されて確実な封口がなされる。しかし、封口ケース６２の側周部の直線部分では、電池ケース６１からの加圧に耐えるだけの強度が確保できないことから、同図（ｂ）に示すように、段差部６２ａの歪みＡ、封口ケース６２の側周面の外方への拡がりＢ、封口ケース６２の底面の外方への膨らみＣなどの不具合が生じる。このように直線部分で変形が生じると、確実なシール性が得られないことから、漏液が発生し易い。
【０００６】
そこで、従来では、封口ケース６２と絶縁ガスケット６３との互いに接触させる箇所のうちの一方および電池ケース６１と絶縁ガスケット６３の互いに接触させる箇所のうちの一方に、かしめ加工に先立って封止剤をそれぞれ塗布することにより、シール性を補うようにしている。ところが、電池ケース６１のかしめ部分は、かしめ加工により圧縮された絶縁ガスケット６３の復元力による加圧を受けて開く方向に僅かに変形されたりするので、封止剤によっても十分なシール性が得られない。しかも、封止剤を用いる場合には、適切な乾燥条件を設定した上での乾燥工程と、その後の乾燥状態の検査工程などを必要とし、製造コストが高くつく課題もある。
【０００７】
また、かしめ加工による封口手段は、圧縮させた絶縁ガスケット６３が自体の復元力で電池ケース６１および封口ケース６２の双方に密接することによって液密なシール性を得るものであるが、電池が高温または低温に急激に温度変化する環境下に置かれた場合には、絶縁ガスケット６３が膨張または収縮して電池ケース６１または封口ケース６２との間のシール性が低下してしまい、漏液やガス漏れ発生の原因となるおそれがある。しかも、絶縁ガスケット６３は、十分なシール性を得るために、比較的厚みの大きなものを用いる必要があり、その厚み分だけ電池の内容積が小さくなり、電池としての体積エネルギ密度の低下を招く。
【０００８】
上記の温度変化による問題を解消するために、絶縁ガスケット６３として耐熱性の高いものを使用した場合、このような絶縁ガスケット６３は比較的硬度が高いために、かしめ加工時に絶縁ガスケット６３に割れが生じたり、電池ケース６１への組み込み時に絶縁ガスケット６３に欠けや損傷が生じ易いという新たな課題が発生する。また、電池では水分や湿気が外装体を透過して出入りするのを極力阻止する必要があり、そのためには絶縁ガスケット６３が上述の機能をも長期間にわたり保持していなければならないので、この点からもかしめ加工による封口手段は信頼性が低い。
【０００９】
かしめ加工による封口手段の上記した問題は、特にコイン形電池のような偏平角形の電池において顕著にあらわれるが、これとは別に、有底筒状の電池ケースの開口部に封口体を嵌入したのちに電池ケースの開口縁部を内方へかしめ加工する構成の電池においては、封口板および絶縁ガスケットを含む封口体をかしめ加工時に電池ケースの内方から支持するために、電池ケースの開口部近傍箇所の外周面に環状溝を形成したり、電池ケースの開口部近傍箇所の内部に補強体を固着する必要がある上に、電極群から導出した集電リードの接続構造や絶縁ガスケットなどが必要となり、部品点数が多くなるのに伴って構成が複雑化する課題がある。また、これらの電池においても、かしめ加工により絶縁ガスケットを圧縮することによって電池ケースの開口部を液密に封口することにかわりがないから、やはり上述と同様の欠陥が生じるおそれが残存している。
【００１０】
一方、電池ケースと封口板とをレーザ溶接により接合する封口手段は、絶縁ガスケットを用いないことからも、急激な温度変化などに対し常に確実な密閉状態を保持できる利点を有するが、偏平形電池などには適用できない課題がある。また、樹脂製枠体の両端開口部を一対の金属部材で閉塞する外装体構造は、金属部材と枠体とを熱溶着で固着するため、内部の発電要素などに対し熱による悪影響を与える問題がある。
【００１１】
そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたもので、かしめ加工や絶縁ガスケットを用いることなく封口できる上に、簡素化した少ない部品点数でサイズや形態の異なる各種類のものを容易に構成することが可能な電池および高い生産性で製造できる電池モジュールを提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る電池は、板状または皿状の金属部材または有底筒状の金属ケース体からなる金属構成部と、前記金属構成部の少なくとも周縁部または開口周縁部にこれを覆う配置で接合して一体化された枠状または筒状の樹脂構成部とを有する電池ケースと、板状または皿状の金属部材と、この金属部材の少なくとも周縁部にこれを覆う配置で接合して一体化された枠状または筒状の樹脂構成部とを有する封口部材と、前記電池ケースと前記封口部材とが、これらの間に発電要素を収納して相対向する配置で各々の前記樹脂構成部が接合によって互いに連結されていることを特徴としている。
【００１３】
この電池では、電池ケースと封口部材との各々の樹脂構成部が接合手段で互いに連結されて封口されるので、従来のかしめ加工による封口に起因する種々の問題を一挙に解消できるとともに、二つの樹脂構成部の接合によって信頼性の高いシール性を得ることができる。また、電池ケースと封口部材との互いに接合される樹脂構成部によって電池ケースの金属構成部と封口部材の金属部材とを電気絶縁した離間状態に確実に保持できるから、既存の絶縁ガスケットを用いる必要がなくなり、この絶縁ガスケットに起因する問題も解消でき、極めて簡素化された構成とすることができ、大幅なコストダウンを達成することが可能となる。しかも、従来の封口板および絶縁ガスケットを含む複雑な封口体の組立工程などが不要となり、極めて高い生産性で安価に製造することが可能となる。
【００１４】
上記発明において、電池ケースは、インサートモールド成形により金属構成部に樹脂構成部が一体形成されてなり、封口部材は、インサートモールド成形により金属部材に樹脂構成部が一体形成されてなる構成とすることが好ましい。
【００１５】
これにより、金型を用いたインサートモールド成形によってそれぞれ大量生産が可能な電池ケースと封口部材とを単に接合するだけで外装体を構成できるから、工程を大幅に短縮できるとともに、金属構成部と樹脂構成部および金属部材と樹脂構成部とがそれぞれ確実な密着状態に固着されるので、極めて確実なシール性と高い堅牢性が得られるとともに、優れたシール性を急激な温度変化などの悪条件の発生に拘わらず長期間にわたり確実に保持することができる。
【００１６】
上記構成において、電池ケースおよび封口部材はそれぞれ、金属と樹脂との親和性を高める前処理を金属構成部および金属部材に施したのちに、インサートモールド成形することによって前記金属構成部および前記金属部材に樹脂構成部が一体形成されたものとすることが好ましい。これにより、金属構成部および金属部材と樹脂構成部とが確実な密着状態で、且つ剥離することのない高い接合強度で一体化されるので、電池のシール性を一層高めて電解液やガスの漏れを確実に防止することができる。
【００１７】
上記発明において、樹脂構成部は、ＰＰＳ、ＰＥＴ、ＰＰおよびＰＥのうちのいずれかにより形成されたものとすることが好ましい。これにより、樹脂構成部が耐熱性、非透水性および非透湿性に優れたものとなって、高いシール性を有する電池を得ることができるとともに、その優れたシール性を急激な温度変化などの悪条件の発生に拘わらず長期間にわたり確実に保持することができる。
【００１８】
上記発明において、電池ケースの金属構成部および封口部材の金属部材の各々の外側面の少なくとも一部が、樹脂構成部に覆われずに外部露呈されて端子部となっている構成とすることが好ましい。これにより、正，負極の端子部として外部露出される金属構成部または金属部材に正，負極の集電リードを接続するだけでよいから、例えば、従来のリチウム二次電池において困難であった偏平角形の形態であっても、容易に構成することが可能となる。
【００１９】
上記発明において、電池ケースの金属構成部および封口部材の金属部材のうちの一方が、アルミニウム、アルミニウム合金またはアルミニウムとステンレスとのクラッド材のうちの何れかにより形成されて正極側に設定され、且つ他方が銅、銅合金または銅めっきされた金属またはステンレスのうちの何れかにより形成されて負極側に設定されている構成とすることができる。これにより、従来のリチウム二次電池に比較して、絶縁ガスケットが不要となり、極めて簡素化された構成のリチウム二次電池を得ることができる。
【００２０】
上記発明において、電池ケースの樹脂構成部と封口部材の樹脂構成部とが超音波溶接によって互いに接合されている構成とすることが好ましい。これにより、電池ケースの樹脂構成部と封口部材の樹脂構成部とを極めて高いシール性を有する構造で相互に連結することができ、電池ケースと封口部材とが合体されてなる堅固な構造の外装体を形成することができる。
【００２１】
上記構成において、電池ケースの樹脂構成部および封口部材の樹脂構成部の各々の接合面のうちの一方に断面三角形状、断面台形状または断面矩形状の何れかの形状の突条部が形成され、且つ他方に前記突条部が嵌まり込む形状の凹部が形成され、前記凹部に前記突条部を挿入した状態で超音波溶接することにより前記突条部の前記凹部との接触部分が溶融して前記突条部が前記凹部に嵌合した状態で接合されて、前記電池ケースの樹脂構成部と前記封口部材の樹脂構成部とが互いに連結されている構成とすることが好ましい。これにより、電池ケースと封口部材とを、治具などによる位置決めを行わなくても、正確な位置決め状態で相互に接合することができるとともに、極めて強固で高いシール性を有した接合状態とすることができる。
【００２２】
上記発明において、電池ケースの樹脂構成部と封口部材の樹脂構成部とが接着剤により接着されて互いに接合されている構成とすることもできる。これにより、電池ケースの樹脂構成部と封口部材の樹脂構成部とを、簡単な接合手段で容易に接合しながらも、極めて高いシール性を有して相互に連結できる。
【００２３】
上記構成おいて、電池ケースの樹脂構成部と封口部材の樹脂構成部とが、熱板に接触して溶融されて、その溶融状態において互いに接合されている構成とすることもできる。これによっても、電池ケースの樹脂構成部と封口部材の樹脂構成部とを、簡単な接合手段で容易に接合しながらも、極めて高いシール性を有して相互に連結できる。
【００２４】
上記発明において、電池ケースの樹脂構成部は、筒状に形成されて、その筒状の内部に発電要素が収納されている構成とすることができる。これにより、基本構成を変えることなく、電池ケースの樹脂構成部の筒心方向の長さを変えるとともに、金属構成部の形状を円形または角形などに変えるだけで、サイズや形状の異なる種々の種類の電池に容易に対応して展開することができる。
【００２５】
上記発明において、電池ケースおよび封口部材の各々の樹脂構成部がそれぞれ枠状に形成されているとともに、前記両樹脂構成部がこれらの間に介在された樹脂製の連結筒体部の両端の開口端面にそれぞれ接合されている構成とすることもできる。この構成によれば、連結筒体部として筒心方向の長さが異なる複数種類のものを用意すれば、電池ケースと封口部材とは同一のものを共用し、且つ任意の長さの連結筒体部を選択することにより、高さの異なる種々の電池を安価に製造することができる。
【００２６】
上記発明において、封口部材の樹脂構成部に、電池ケースの樹脂構成部の内周面または外周面に嵌まり込むことのできる突出筒状部が一体形成されている構成とすることもできる。この構成によれば、突出筒状部によって発電要素の電極群を動かないように押圧できるとともに、ショート発生を確実に防止できる。
【００２７】
上記各発明において、電池ケースおよび封口部材の各々の樹脂構成部並びに連結筒体部は、互いの接合面を除く内面全体および／または外面全体に金属めっき層が形成されていることが好ましい。この構成によれば、アルカリ蓄電池やリチウムイオン電池を構成する場合における樹脂を用いることによる不具合の発生を、金属めっき層によって確実に防止することができる。
【００２８】
同上の発明がアルカリ蓄電池である場合、電池ケースおよび封口部材の各々の樹脂構成部並びに連結筒体部における互いの接合面を除く内面全体および／または外面全体にニッケルめっき層を形成することが好ましい。この構成によれば、アルカリ蓄電池において電池ケースと封口部材からなる外装ケース体の一部を樹脂で構成した場合に、内部に収容されるアルカリ電解液のカリウムイオンまたはナトリウムイオンが、樹脂構成部または連結筒体部を透過して外気と触れることによって水酸化カリウム（ナトリウム）となり、漏液と同等の現象が生じるおそれがあるが、この現象の発生をニッケルめっき層によって確実に防止することができ、さらに、水素や水分の逸出を効果的に抑制することができる。
【００２９】
同上の発明がリチウムイオン電池である場合、電池ケースおよび封口部材の各々の樹脂構成部並びに連結筒体部における互いの接合面を除く内面全体に、正極に使用する部材側にアルミニウムめっき層が形成され、負極に使用する部材側に銅めっき層が形成されていることが好ましい。この構成によれば、電池ケースと封口部材からなる外装ケース体の一部を樹脂で構成したリチウムイオン電池では、電池電圧が高いことによって樹脂の分解や水分の内部侵入といった不具合が生じるおそれがあるが、この現象の発生をアルミニウムめっき層または銅めっき層によって確実に防止することができる。
【００３０】
また、本発明に係る電池モジュールは、複数枚の金属部材と、この各金属部材の各々の周縁部をそれぞれ覆う枠状または筒状の樹脂構成部とが、隣接する各２つの前記樹脂構成部が一体となる形状にインサートモールド成形によって一体形成されてなる電池ケース複合体と、複数枚の金属部材と、これらの各金属部材の周縁部をそれぞれ覆う枠状または筒状の樹脂構成部とが、隣接する各２つの前記樹脂部材が一体となる形状にインサートモールド成形によって一体形成されてなる封口側複合体と、複数の発電要素とを備え、前記電池ケース複合体の前記各樹脂構成部と前記封口側複合体の各樹脂構成部とが、これらの各間にそれぞれ前記発電要素を収納して対向する配置で互いに接合されて、前記各発電要素とこれの両側にそれぞれ位置する前記各金属部材とにより構成される複数の単電池が１列または複数列の配列状態で設けられていることを特徴としている。
【００３１】
この電池モジュールでは、発電要素を介在させて電池ケース複合体と封口側複合体とを重ね合わせたのち、重ね合わせ状態の２つの樹脂構成部を互いに接合するだけの極めて簡単で少ない工程を経ることにより、所要個数の単電池を直列または並列接続できる状態に一体化した構成を一挙に得ることができるので、従来の完成品としての単電池を並べて相互に接続する構成に比較して、極めて高い生産性で製造することができる。しかも、電池ケース複合体および封口側複合体が共にインサートモールド成形によって構成されているので、極めて高いシール性を有したものとなる上に、絶縁ガスケットや複雑な構成の封口体などが不要となる簡素化された構造となるので、大幅なコストダウンを達成することができる。
【００３２】
また、本発明に係るバイポーラ型電池モジュールは、金属部材の少なくとも周縁部にこれを覆う配置で枠状または筒状の樹脂構成部がインサートモールド成形によって一体形成されてなる２つの端部半殻体と、２種の金属部材を接合した金属複合板の周縁部にこれを覆う配置で、且つ前記複合板の両面側に突設する枠状または筒状の樹脂構成部がインサートモールド成形によって一体形成されてなる複数の共通半殻体と、複数の発電要素とを備え、一方の前記端部半殻体の樹脂構成部と前記共通半殻体の樹脂構成部とが、これらの間に前記発電要素を収納して相対向する配置で互いに接合され、複数の前記共通半殻体が対向一致状態でそれぞれ接合され、且つ接合された各２つの樹脂構成部の間に前記発電要素がそれぞれ収容され、最終段の前記共通半殻体の樹脂構成部と他方の前記端部半殻体の樹脂構成部とが、これらの間に前記発電要素を収納して相対向する配置で互いに接合されていることを特徴としている。
【００３３】
このバイポーラ型電池モジュールでは、従来の完成品としての単電池を並べて相互に接続する構成に比較して、極めて能率良く生産することができ、端部半殻体および共通半殻体が共にインサートモールド成形によって構成されていることから、極めて高いシール性を有したものとなる上に、絶縁ガスケットや複雑な構成の封口体などが不要となる簡素化された構成となるのに加えて、２つの端部半殻体と所要個数の共通半殻体とを連結することによって任意の個数の単電池を接続した構成とすることができる大きな利点がある。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施の形態に係る電池を示す平面図および概略縦断面図であり、この実施の形態では、偏平角形のリチウム二次電池に適用した場合を例示してある。このリチウム二次電池は、共に四角形の半殻体に形成された電池ケース１と封口ケース２とを相対向させて互いに固着することによって外装体が構成され、その外装体の内部に渦巻状電極群５と電解液（図示せず）とが封入状態に収容されている。
【００３５】
上記電池ケース１は、四角形の皿状の金属部材３に、この金属部材３の周縁部を覆う樹脂製の枠体部４が、インサートモールド成形によって一体形成された構成になっている。封口ケース２も同様に、四角形の皿状の金属部材７に、この金属部材７の周縁部を覆う樹脂製の枠体部８が、インサートモールド成形によって一体形成された構成になっている。金属部材３，７は、単なる平板状の金属板としてもよい。
【００３６】
上述のインサートモールド成形を行うに際しては、金属と樹脂との親和性を高めるための前処理を金属部材３，７にそれぞれ施したのちに実施される。上記前処理は、例えば、金属部材３，７に対して、トリアジンチンオール誘電体を主成分とする水溶液を用いて有機めっき処理を行うことにより、金属表面にトリアジンチンオール誘電体を化学的に吸着させた電気化学的特殊金属表面処理金属を形成する。これにより、インサートモールド成形する際には、金型内の高温および高圧の中で溶融した合成樹脂と電気化学的特殊金属表面処理によるトリアジンチンオール誘電体とが直接化学結合する。そのため、上記前処理を予め行ったインサートモールド成形品は、複合界面に生成する化学結合により、金属と合成樹脂の熱収縮の相違に起因して界面に発生しようとする剥離が確実に防止される。
【００３７】
したがって、電池ケース１および封口ケース２は、金属部材３，７と枠体部４，８とが確実な密着状態に一体化されたものになるから、高い封止性および耐圧防水性を有する外装ケース体を構成できる。なお、このインサートモールド成形に際しての金属部材３，７への前処理は、後述する種々の実施の形態においても、説明を省略するが、同様に行われる。
【００３８】
電池ケース１の金属部材３は、銅板、銅合金板または銅めっきを施した鉄鋼板あるいはステンレス板により形成されて、一方向に屈曲された周縁部を除き外部露呈されて負極端子として機能する。封口ケース２の金属部材７は、アルミニウムまたはアルミニウム合金あるいはアルミニウムとステンレスとのクラッド材（複合板）からなる平板で形成されて、一方向に屈曲された周縁部を除き外部露呈されて正極端子として機能する。渦巻状電極群５の負極集電リード９は負極端子としての金属部材３に、且つ正極集電リード１０は正極端子としての金属部材７にそれぞれ接続されている。
【００３９】
また、電池ケース１および封口ケース２の各々の枠体部４，８は、超音波溶接が可能であって、優れた耐熱性、非透水性および非透湿性を有する樹脂、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）の何れかによって形成されている。なお、以下に説明する種々の実施の形態では、説明を省略するが、樹脂による構成部分を上記のＰＰＳ、ＰＥＴ、ＰＰ、ＰＥの何れかによって形成するのは同様である。
【００４０】
このリチウム二次電池は、渦巻状電極群５の負極集電リード９を金属部材３に接続したのちに、その渦巻状電極群５を電池ケース１に挿入し、続いて、渦巻状電極群５から導出されている正極集電リード１０を金属部材７に接続し、電池ケース１の枠体部４の溝部４ａに封口ケース２の枠体部８の突条部８ａを挿入させた位置決め状態で両枠体部４，８を重ね合わせ、この状態で超音波溶接することにより、両枠体部４，８の相互の接合により電池ケース１と封口ケース２とが互いに連結されている。
【００４１】
したがって、上記リチウム二次電池は、従来のかしめ加工および絶縁ガスケットを用いた封口並びに封止剤の塗布の何れをも採用しないことから、これらにそれぞれ起因する種々の問題を一挙に解消でき、電池ケース１と封口ケース２とが金属と樹脂とのインサートモールド成形によって一体形成されていることと、電池ケース１と封口ケース２とが各々の樹脂製枠体部４，８を超音波溶接で接合することによって相互に固着されていることとにより、極めて確実なシール性およが高い堅牢性が得られるとともに、枠体部４，８が耐熱性、非透水性および非透湿性に優れた樹脂で形成されていることから、上記の優れたシール性を急激な温度変化などの悪条件の発生にも拘わらず長期間にわたり確実に保持することができる。
【００４２】
また、上記リチウム二次電池は、従来のリチウム二次電池に比較して、絶縁ガスケットが不要であることから、極めて簡素化された構成になっている。すなわち、図１（ｂ）の図示から明らかなように、このリチウム二次電池では、互いに接合された樹脂製の枠体部４，８が両金属部材３，７をこれらの間に介在して電気絶縁した離間状態に確実に保持しているから、既存の絶縁ガスケットを用いる必要がなく、電池ケース１と封口ケース２との各々の枠体部４，８を互いに超音波溶接によって接合するだけで堅固な外装体を形成でき、正，負極端子として外部露呈されている金属部材７，３に正，負極集電リード１０，９を単に接続するだけでよいから、従来のリチウム二次電池において困難であった偏平角形の形態であっても、容易に構成することが可能となる。
【００４３】
また、このリチウム二次電池では、従来のプレス加工による電池ケースの製作や、封口板、絶縁ガスケットおよび端子板などを含む複雑な封口体の組立工程などが不要となり、金型を用いたインサートモールド成形によってそれぞれ大量生産が可能な電池ケース１と封口ケース２とを単に超音波溶接によって接合するだけで構成できるから、工程を大幅に短縮して、極めて高い生産性で安価に製造することができる。
【００４４】
さらに、上記リチウム二次電池では、図１に図示の構成を基本構成として変えることなく、例えば渦巻状電極群５の高さの相違などに対応して電池ケース１の枠体部４の高さを変えたり、金属部材３，７の形状を円形または角形などに変えるだけで、サイズや形状の異なる種々の種類の電池に容易に対応して展開することができる大きな利点がある。例えば、電池ケース１および封口ケース２を円形の金属部材３，７に樹脂をインサートモールド成形すれば、同図の基本構成を変えることなく円形のコイン形電池を構成することができる。なお、種々の種類に対応した電池の展開については、後述する各実施の形態において順次説明する。
【００４５】
つぎに、上記電池ケース１と封口ケース２とを超音波溶接により接合する工程について、図２を参照しながら説明する。同図（ａ）に示すように、封口ケース２の枠体部８の接合面８ｂには、断面三角形状の環状の突条部８ａが突設されているとともに、電池ケース１の枠体部４の接合面４ｂには、上記断面三角形状の突条部８ａの基部に対応した逆台形の断面形状を有する環状の溝部４ａが凹設されている。
【００４６】
そして、同図（ｂ）に示すように、電池ケース１と封口ケース２とは、突条部８ａを溝部４ａ内に挿入した位置決め状態で超音波溶接される。このとき、突条部８ａと溝部４ａとの位置決めは正確に行わなくても、電池ケース１と封口ケース２とを互いに近接する方向に加圧しながら超音波溶接すればよい。すなわち、突条部８ａは、その三角形状の先端部分が溶融されるのに伴って逆台形状の溝部４ａに嵌まり込んでいくことにより、両枠体部４，８は自動的に正規の位置決め状態に補正されながら相対面されることになり、同図（ｃ）に示すように、突条部８ａの溶融部分が突条部８ａと溝部４ａとの両側の隙間部分に充満される。そのため、電池ケース１と封口ケース２とは、治具などによる位置決めを行わなくても、正確な位置決め状態で相互に接合される。
【００４７】
図３ないし図９は、それぞれ電池ケース１と封口ケース２とを超音波溶接によって接合する他例を示したものであり、これらの接合構造においても、図２の接合構造とほぼ同様の効果を得ることができる。図３ないし図９においては、説明を簡略化して理解を容易にするために、図２と同一若しくは実質的に同等のものには同一の符号を付してある。
【００４８】
図３の接合構造が図２の接合構造と異なるのは以下の構成のみである。すなわち、封口ケース２の枠体部８の突条部８ｃは、電池ケース１の枠体部４の断面逆台形状の溝部４ｃよりも僅かに大きな断面逆台形状に形成されて、突条部８ｃの外周面側および内周面側が溶け代に設定されている。これに伴って、電池ケース１の溝部４ｃには、突条部８ｃよりも僅かに大きな断面積に形成されて、底部が樹脂液溜まり部４ｄに形成されている。また、電池ケース１の金属部材３として、銅板３ａとステンレス板３ｂとを接合してなるクラッド材が用いられ、且つ封口ケース２の金属部材７として、アルミニウム板７ａとステンレス板７ｂとを接合してなるクラッド材が用いられている。
【００４９】
この接合構造では、同図（ｂ）に示すように、突条部８ｃの先端部を溝部４ｃに嵌入した時点で、電池ケース１と封口ケース２とが正確な位置決め状態となる。この状態で超音波溶接を行うことにより、突条部８ｃは、自体の外周部分が溶融されながら溝部４ｃ内に嵌まり込んでいくとともに、溶融した樹脂液が樹脂液溜まり部４ｄ内に溜まっていき、同図（ｃ）に示すように、電池ケース１と封口ケース２とは、各々の枠体部４，８の接合面４ｂ，８ｂが当接した時点で突条部８ｃが溝部４ｃ内に完全に嵌まり込み、溶融して樹脂液溜まり部４ｄに溜まった樹脂液によって相互に確実に接合される。
【００５０】
このように、電池ケース１と封口ケース２とは、各々の枠体部４，８の溝部４ａ，４ｃに突条部８ａ，８ｃを挿入した状態で超音波溶接することにより、上述したように治具などを用いることなく正確な位置決めを行えるのに加えて、双方の接合面４ｂ，８ｂを確実な液密状態に接合することができる。
【００５１】
図４の接合構造は、図２の接合構造の変形例であって、封口ケース２の枠体部８には、断面三角形状の環状の突条部８ｄが２個並列の配置で突設されているとともに、電池ケース１の枠体部４の接合面４ｂには、断面長方形状の溝部４ｅが凹設されている。この接合手段では、同図（ｂ）に示すように、溶融した樹脂液が液溜まり部が３箇所に分散して形成される。換言すれば、両枠体部４，８間のシール部は３箇所に分散して存在することになり、接合強度および耐封口性において極めて優れた接合状態となる。
【００５２】
図５の接合構造は、封口ケース２の枠体部８の接合面８ｂにおける外周側に矩形状の断面を有する環状の突条部８ｅが突設されているとともに、電池ケース１の枠体部４の接合面４ｂにおける外周側に上記突条部８ｅが嵌まり込む環状の切欠き状凹部４ｆが形成されている。また、図６の接合構造は、封口ケース２の枠体部８の接合面８ｂにおける内周側に矩形状の断面を有する環状の突条部８ｆが突設されているとともに、電池ケース１の枠体部４の接合面４ｂにおける外周側に上記突条部８ｆが嵌まり込む環状の切欠き状凹部４ｇが形成されている。
【００５３】
これらの接合構造では、上述した図２ないし図４の各接合構造に比較して、電池ケース１と封口ケース２とからなる外装ケース体の構成が簡素化されるとともに、その外装ケース体としての内容積を大きく設定し易いという利点がある。また、これらの接合構造では、突条部８ｅ，８ｆを凹部４ｆ，４ｇ内に落とし込むようにして嵌め入れた安定状態で超音波溶接を行うことができるから、その超音波溶接時に電池ケース１と封口ケース２とを互いに近接する方向に加える加圧力をさほど大きく設定する必要がない。
【００５４】
図７の接合構造は図２の接合構造の変形例であって、封口ケース２は、図２の封口ケース２の枠体部８における当接片８ｇを削除した形状になっている。したがって、図２の接合構造と同様の効果を得られるのに加えて、図２のものよりも電池ケース１と封口ケース２とからなる外装ケース体の外形を小さくすることができ、電池しての単位体積当たりのエネルギ密度の向上を図ることができる。
【００５５】
図８および図９の接合構造は何れも図３の接合構造の変形例である。図８の接合構造は、封口ケース２の枠体部８の突条部８ｈが、電池ケース１の枠体部４の断面逆台形状の溝部４ｃに対して外周面側が僅かに大きく、且つ内周面側が僅かに小さい断面逆台形状に形成されている。すなわち、突条部８ｈの外周面側に超音波溶接による溶け代が設定され、その溶融した樹脂液が突条部８ｈの内周面と溝部４ｃとの隙間に溜まるようになっている。
【００５６】
一方、図８の接合構造は、封口ケース２の枠体部８の突条部８ｉが、電池ケース１の枠体部４の断面逆台形状の溝部４ｃに対して内周面側が僅かに大きく、且つ外周面側が僅かに小さい断面逆台形状に形成されている。すなわち、突条部８ｉの内周面側に超音波溶接による溶け代が設定され、その溶融した樹脂液が突条部８ｉの外周面と溝部４ｃとの隙間に溜まるようになっている。したがって、この接合構造では、図３と同様の効果を得られるのに加えて、図３の接合構造における樹脂液溜まり部４ｄの形成が不要となる利点がある。
【００５７】
なお、図２ないし図９の接合構造において、電池ケース１と封口ケース２とは、上記の超音波溶接以外の手段で接合してもよい。例えば、電池ケース１と封口ケース２とは、接着剤による接着手段で相互に接合しても、上述したとほぼ同様の効果を得ることができる。但し、その場合には、溝部４ａ，４ｃ，４ｅまたは凹部４ｆ，４ｇと突条部８ａ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ，８ｈ，８ｉとは、互いに隙間無く嵌合する形状に形成する必要がある。
【００５８】
さらに、電池ケース１と封口ケース２とは熱溶着手段で互いに接合してもよい。例えば、電池ケース１と封口ケース２の各々の接合面を熱板に接触させて溶融状態としたのちに、その溶融状態において互いの接合面を接合するようにしても、上述したとほぼ同様の効果を得ることができる。
【００５９】
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る電池を示す概略縦断面図であり、この実施の形態では、偏平角形のリチウム一次電池に適用した場合を例示してある。同図において、図１（ｂ）と同一若しくは実質的に同一のものに同一の符号を付して、重複する説明を省略する。このリチウム一次電池では、第１の実施の形態とは逆に、電池ケース１の金属部材３が正極端子となり、封口ケース２の金属部材７が負極端子となる。その電池ケース１と封口ケース２とが合体されてなる外装体内には、正極合剤１１とリチウムからなる負極１２とがセパレータ１３を介して対向した配置で内装されており、さらに電解液（図示せず）が注入されている。正極合剤１１は正極端子となる金属部材３にこれらの間に介在された集電体１４を介して電気接続されている。
【００６０】
このリチウム一次電池においても、第１の実施の形態のリチウム二次電池において説明したとほぼ同様の効果を得ることができる。すなわち、このリチウム一次電池では、従来のかしめ加工および絶縁ガスケットを用いた封口並びに封止剤の塗布の何れをも採用しないことから、それらにそれぞれ起因する種々の問題が解消でき、極めて確実なシール性が得られる上に、そのシール性を急激な温度変化などの悪条件の発生にも拘わらず長期間にわたり確実に保持することができ、正，負極端子となる金属部材３，７間を絶縁ガスケットを用いることなく確実に電気絶縁できることから、極めて簡素化された構成とすることができるとともに、金型を用いたインサートモールド成形によってそれぞれ大量生産が可能な電池ケース１と封口ケース２とを単に超音波溶接によって接合するだけで構成できるから、極めて高い生産性で安価に製造することが可能となる。また、円形あるいは角形の何れの形状であっても、インサートモールド成形する際の金属部材３，７の形状および金型を変えるだけで容易に対応できる。
【００６１】
図１１は本発明の第３の実施の形態に係る電池を示す縦断面図であり、この実施の形態では、ニッケル−水素二次電池に適用した場合を例示してある。このニッケル−水素二次電池は、円筒形または角筒状の電池ケース１５と封口体１６とにより外装体が構成されている。電池ケース１５は、平板状の金属部材１７の周縁部に、樹脂製の筒体部１８がインサートモールド成形によって一体形成された構成になっている。上記筒体部１８はその下端開口部が金属部材１７の周端縁部に対し覆う状態で固着されて一体化されている。封口体１６は、金属部材１９に、この金属部材１９の周端縁部を覆う樹脂製の枠体部２０がインサートモールド成形によって一体形成された構成になっている。このニッケル−水素電池では、電池ケース１５の底面を形成する金属部材１７が負極端子となり、封口体１６の正極端子となる金属部材１９の中央部に正極端子部１９ａが突設されている。
【００６２】
電池ケース１５内には、底面部に挿入した負極集電体２１が金属部材１７にスポット溶接により接続されたのち、渦巻状電極群２２が収納されている。渦巻状電極群２２は、正極板２２ａと負極板２２ｂとが、これらの間にセパレータ２２ｃを介在させて積層した状態で、渦巻状に巻回することにより構成されたものである。負極板２２ｂは負極集電体２１に接続され、且つ正極板２２ａは正極集電体２３に接続されている。
【００６３】
一方、封口体１６は、金属部材１９の内面に端子板２４が接合されているとともに、この端子板２４と正極端子部１９ａとの間に安全弁部２５が収容されている。端子板２４にはガス導入孔２４ａが、且つ金属部材１９の正極端子部１９ａにはガス排出孔１９ｂがそれぞれ穿設されている。したがって、電池内圧が所定値まで上昇したときには、安全弁部２５が変形されて、電池内部のガスがガス導入孔２４ａからガス排出孔１９ｂを通って外部に排出される。
【００６４】
このニッケル−水素電池は、電池ケース１５内に、負極集電体２１を挿入して金属部材１７にスポット溶接したのちに、渦巻状電極群２２を収納し、且つ電解液（図示せず）を注入し、正極集電体２３に一端が接続された正極リード２６の他端を端子板２４に接続し、封口体１６の枠体部２０と電池ケース１５の筒体部１８とを相対向する配置で重ね合わせて超音波溶接することにより組み立てられる。超音波溶接に際しては、上述の実施の形態と同様に、筒体部１８の開口端面の環状の溝部１８ａに枠体部２０の環状の突条部２０ａを挿入した状態で行われる。
【００６５】
このニッケル−水素電池においても、従来のかしめ加工および絶縁ガスケットを用いた封口並びに封止剤の塗布の何れをも採用しないことから、これらにそれぞれ起因する種々の問題を解消でき、極めて確実なシール性が得られる上に、そのシール性を急激な温度変化などの悪条件の発生にも拘わらず長期間にわたり確実に保持することができ、正，負極端子となる金属部材１９，１７間を樹脂製の筒体部１８および枠体部２０によって確実に電気絶縁できることから、極めて簡素化された構成とすることができるとともに、金型を用いたインサートモールド成形によってそれぞれ大量生産が可能な電池ケース１５と封口体１６とを単に超音波溶接によって接合するだけで構成できるから、極めて高い生産性で安価に製造することが可能となる。また、円形あるいは角形の何れの形状であっても、インサートモールド成形する際の金属部材１７，１９の形状および金型を変えるだけで容易に対応できる。また、この電池ケース１５と封口体１６とによる外装体構成はリチウム二次電池にもほぼそのままで適用することが可能である。
【００６６】
図１２（ａ），（ｂ）は本発明の第４および第５の実施の形態に係る電池をそれぞれ示す縦断面図であり、いずれも第３の実施の形態の変形例である。したがって、同図において、図１１と同一若しくは同等のものには、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。（ａ）の第４の実施の形態に係る電池が第３の実施の形態の図１１の電池と相違するのは、電池ケース２７の筒体部２８が第３の実施の形態の電池ケース１５の筒体部１８に比較して薄肉に形成され、封口体２９の枠体部３０が、これの本体部分に対し筒体部２８の厚み分だけ小さい外径で突出する突出筒状部３０ａを有する形状に形成されている構成のみである。この突出筒状部３０ａを有する枠体部３０は、金属部材１９に樹脂によるインサートモールド成形することによって得られるので、容易に形成できる。
【００６７】
この電池の外装体は、封口体２９の突出筒状部３０ａを電池ケース２７の筒体部２８の開口部の内周面に嵌め入れる状態で電池ケース２７の筒体部２８と封口体２９の枠体部３０とが突き合わされて、その突き合わせ面を超音波溶接または接着剤による接着により接合される。但し、この電池では、筒体部２８を薄肉としたことから、筒体部２８と枠体部３０には、上記実施の形態のような溝部および突条部が形成されていない。
【００６８】
この電池では、上記各実施の形態で説明したとほぼ同様の効果を得られるのに加えて、第３の実施の形態の電池に比較して、電池ケース２７の筒体部２８の厚みを薄くした分だけ材料コストの低減を図ることができるとともに、体積エネルギ密度が向上する。また、渦巻状電極群２２は、封口体２９の枠体部３０の突出筒状部３０ａによって動かないように押圧されてショート発生が確実に防止される。
【００６９】
一方、同図（ｂ）の第５の実施の形態に係る電池が第３の実施の形態の図１１の電池と相違するのは、電池ケース３１が、有底筒状の金属ケース体３２の開口部にこれを覆う樹脂製の枠体部３３がインサートモールド成形によって一体形成された構成になっていることのみである。枠体部３３には、封口体１６の枠体部２０と超音波溶接または接着剤で接着して接合する際に枠体部２０の突条部２０ａが挿入される環状の溝部３３ａが形成されている。
【００７０】
この電池においても、上記各実施の形態で説明したとほぼ同様の効果を得られる。また、電池ケース３１は、これの殆どの部分を金属ケース体３２で形成して既存の電池とほぼ同様の形態となり、この金属ケース体３２は、これを負極とする場合にニッケルめっきを施した鉄製とし、これを正極とする場合にアルミニウム製またはアルミニウム合金製とする。
【００７１】
図１３は本発明の第６の実施の形態に係る電池を示す縦断面図であり、図１２（ｂ）に示した第５の実施の形態の電池の変形例である。したがって、同図において、図１２（ｂ）と同一若しくは同等のものには、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。この電池が第５の実施の形態の電池と相違するのは、電池ケース３４が、第５の実施の形態の電池ケース３１に用いられているのと同じ金属ケース体３２の外周面のほぼ全体が樹脂製の有底筒状の被覆体３５で覆われているとともに、その被覆体３５の開口部に枠体部３５ａが一体形成され、その枠体部３５ａが封口体１６の枠体部２０と超音波溶接または接着剤による接着手段で接合されている構成のみである。その接合に際しては、枠体部３５ａの溝部３５ｂに枠体部２０の突条部２０ａを挿入した状態で行われる。また、被覆体３５の底部中央部には孔部３５ｃが形成されて、金属ケース体３２における孔部３５ｃに対向する箇所が負極端子部３２ａとして外部露呈されている。
【００７２】
この電池は以下のような手順で組み立てられる。すなわち、電池ケース３４におけるインサートモールド成形前の金属ケース体３２内に、負極集電体２１を挿入したのち渦巻状電極群２２を収納し、負極集電体２１と金属ケース体３２の底面部とをスポット溶接によって接続し、この状態で金属ケース体３２にインサートモールド成形により被覆体３５を一体形成し、正極リード２６を封口体１６の端子板２４にスポット溶接して接続し、電池ケース３４の枠体部３５ａと封口体１６の枠体部２０とを相対向する配置で重ね合わせて超音波溶接または接着剤による接着手段によって互いに接合する。
【００７３】
この第６の実施の形態の電池においても、上述した各実施の形態の電池で説明したとほぼ同様の効果を得ることができるとともに、第５の実施の形態の電池と比較して、電池ケース３４の金属ケース体３２の殆どの外周面を樹脂製の被覆体で覆って保護しているので、極めて確実な非透水性および非透湿性を得ることができる利点がある。
【００７４】
図１４は、本発明の第７の実施の形態に係る電池を示す縦断面図であり、図１１に示す第３の実施の形態の電池の変形例である。したがって、同図において、図１１と同一若しくは同等のものには、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。この電池が第３の実施の形態の電池と相違するのは、電池ケース３６が、平板状の金属部材１７にこれの周縁部を覆う樹脂製の枠体部３７がインサートモールド成形によって一体に形成されているとともに、この枠体部３７に樹脂製の連結筒体部３８が接合手段で連結された構成になっていることのみである。枠体部３７と連結筒体部３８との接合に際しては、連結筒体部３８の溝部３８ａに枠体部３７の突条部３７ａを挿入した状態で行われる。同様に、連結筒体部３８と封口体１６の枠体部２０との接合に際しては、連結筒体部３８の溝部３８ｂに枠体部３７の突条部２０ａを挿入した状態で行われる。
【００７５】
この電池においても、上述した各実施の形態の電池で説明したとほぼ同様の効果を得ることができるとともに、以下のような利点がある。すなわち、電池ケース３６の連結筒体部３８として、筒心方向の長さが異なる複数種類のものを用意すれば、電池ケース３６における金属部材１７と枠体部３７とが一体形成された底部材を共用して、この底部材を任意に選択した連結筒体部３８に接合して電池ケース３６を構成することにより、同一の底部材を共用しながら高さの異なる種々の電池を構成することができる利点がある。
【００７６】
図１５は、本発明の電池に用いることのできる金属部材Ｍ１〜Ｍ１１の種々の形状を示した断面図であり、これらの金属部材Ｍ１〜Ｍ１１は、各実施の形態の電池を構成する全ての金属部材３，７，１７，１９に代えて用いることができるものである。（ａ）の金属部材Ｍ１は単なる平板である。（ｂ）の金属部材Ｍ２は、平板における樹脂製の枠体部Ｒ１がインサートモールド成形で一体成形される周縁部分がほぼ直角に屈曲されたものである。（ｃ）の金属部材Ｍ３は枠体部Ｒ１と一体成形される周縁部分が２段に屈曲されたものであり、特に、金属部材Ｍ３の平板部を枠体部Ｒ１に対し面一となる配置にしたことを特長としており、樹脂材料を節約でき、且つ電池としての体積エネルギ密度の向上を図ることができる。（ｄ）の金属部材Ｍ４は枠体部Ｒ１と一体成形される周縁部分が半円形状に湾曲されたものである。上記の平板状の金属部材Ｍ１を除く各金属部材Ｍ２〜Ｍ４は、周縁部分を屈曲することによって枠体部Ｒ１に対し強固に一体化されている。
【００７７】
（ｅ）の金属部材Ｍ５は、周縁部分に冷間鍛造によって鍔状部が一体に形成されたものであり、（ｆ）の金属部材Ｍ６は、周縁部分を屈曲してその先端部に冷間鍛造によって鍔状部が一体形成されたものである。これらの金属部材Ｍ５，Ｍ６は鍔状部によって枠体部Ｒ１に対し強固に一体化されている。
【００７８】
（ｇ）の金属部材Ｍ７は、周縁部分が大きく湾曲されて、枠体部Ｒ１に対し外部露呈した配置で一体化されており、側部を端子としても利用可能なものである。（ｈ）の金属部材Ｍ８は中央部に端子部が突設されたものであり、上述した第３ないし第７の実施の形態の各電池に用いた金属部材１９と同等のものである。
（ｉ）の金属部材Ｍ８は（ｈ）のものと同一であるが、外面における端子部を除く部分が枠体部Ｒ２によって保護されている。
【００７９】
（ｊ）の金属部材Ｍ９は、上記金属部材Ｍ８の端子部よりもさらに大きな端子部が屈曲形成されたものである。（ｋ）の金属部材Ｍ１０は平板における枠体部Ｒ１と一体成形される周縁部分に透孔ｈが形成されたものであり、透孔ｈ内に樹脂が入り込むことによって枠体部Ｒ１に対し引き離す方向に強い力を受けた場合にも枠体部Ｒ１から外れないように図ったものである。（ｌ）の金属部材Ｍ１１は、屈曲形成した端子部の周囲に枠体部Ｒ３が一体成形されるのに必要な部分のみを有する形状を有したものであり、端子部を除く部分を枠体部Ｒ３で形成した封口体を得ることができる。
【００８０】
図１６は本発明の電池において枠体部または筒体部として用いることのできる樹脂構成部Ｒ４〜Ｒ９の種々の形状を示した断面図である。（ａ）の樹脂構成部Ｒ４は、金属部材Ｍ１の外面における端子部として外部露呈される部分を除く全体を被覆できる形状を有した枠体を構成するものである。（ｂ）の樹脂構成部Ｒ５は長さを任意に設定して高さの異なる電池に対応できる筒体部を構成するものである。（ｃ）の樹脂構成部Ｒ６は、第４の実施の形態の電池に用いた枠体部３０と同様に、電極群の押さえ用およびショート防止用として機能する突出筒状部３０ａを一体に備えた枠体部を構成するものである。
【００８１】
（ｄ）の樹脂構成部Ｒ７は金属部材Ｍ１の内面における端子部となる部分を除く全体を被覆できる形状を有した枠体部を構成するものであり、電池内部での短絡を防止できる機能を有する。（ｅ）の樹脂構成部Ｒ８は、金属部材Ｍ１に一体成形された一方の枠状部分と他方の枠状部分とが蛇腹部で一体に連結された構成を有するものであり、電池内圧が上昇したときに蛇腹部が伸長するようになっている。（ｆ）の樹脂構成部Ｒ９は外周面を利用して電池ケースＢに接合する形態の枠体部を構成するものであり、このときの金属部材Ｍ１２の周縁部は樹脂構成部Ｒ９の筒心方向に沿って配置できるように屈曲されており、これにより十分な強度を得られるようになっている。
【００８２】
上記各実施の形態において、アルカリ蓄電池を構成する場合には、電池ケース１，１５，２７，３１，３４，３６の樹脂構成部である枠体部４，３５ａ，３３，３７および封口ケース２および封口体１６，２９からなる封口部材の樹脂構成部である枠体部８，２０，３０並びに連結筒体部３８における互いの接合面を除く内面全体および／または外面全体にニッケルめっき層を形成することが好ましい。この構成によれば、アルカリ蓄電池において外装ケースの一部を樹脂で構成した場合に、内部に収容されるアルカリ電解液のカリウムイオンまたはナトリウムイオンが、樹脂構成部または連結筒体部を透過して外気と触れることにより、水酸化カリウム（ナトリウム）となって、漏液と同等の現象が生じるおそれがあるが、この現象の発生をニッケルめっき層によって確実に防止することができる。
【００８３】
同上の発明がリチウムイオン電池である場合、電池ケースおよび封口部材の各々の樹脂構成部および連結筒体部における互いの接合面を除く内面全体に、正極と接触する場合にアルミニウムめっき層が形成され、負極と接触する場合に銅めっき層が形成されていることが好ましい。この構成によれば、外装ケースの一部を樹脂で構成したリチウムイオン電池では、電池電圧が高いことによって樹脂の分解や水分の内部侵入といった不具合が生じるおそれがあるが、この現象の発生をアルミニウムめっき層または銅めっき層によって確実に防止することができる。
【００８４】
図１７（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態に係る電池モジュールを示す一部の分解縦断面図および概略断面図である。この電池モジュールは、電池ケース複合体３９と封口ケース複合体４０とを合体して外装体が構成される。この外装体の内部に形成される所要数の密閉空間にはそれぞれ電極群４１が収容されて、所要個数の単電池Ｂ１〜Ｂ３が直列接続または並列接続される配置で一体化された構成とされる。なお、同図では３個の単電池Ｂ１〜Ｂ３を配設した構成を例示しているが、これは図示の便宜上であって、実際には３個以上の所要個数を配設した構成となる。
【００８５】
電池ケース複合体３９は、正極端子または負極端子となる所要枚数の金属部材４２が、一定の間隙を存して一列に並べられた配置において、各金属部材４２の各々の周縁部を覆う樹脂製の枠体部４３がインサートモールド成形によって一体形成された構成になっており、隣接する各２枚の金属部材４２の各々の周縁部分は、隣接する各２つの枠体部４３が一体形成されてなる連結枠部４３ａによって互いに連結されている。
【００８６】
一方、封口ケース複合体４０は、電池ケース複合体３９と同様に、負極端子または正極端子となる所要枚数の金属部材４４が、一定の間隙を存して一列に並べられた配置において、各金属部材４４の各々の周縁部を覆う樹脂製の枠体部４５がインサートモールド成形によって一体形成された構成になっており、隣接する各２枚の金属部材４４の各々の周縁部分は、隣接する各２つの枠体部４５が一体形成されてなる連結枠部４５ａによって互いに連結されている。
【００８７】
上記電池モジュールは、（ａ）に矢印で示すように、電池ケース複合体３９の各枠体部４３内にそれぞれ電極群４１が挿入され、且つ電解液（図示せず）が注入されたのちに、封口ケース複合体４０が、これの各枠体部４５が電池ケース複合体３９の各枠体部４３に合致する位置決め状態で電池ケース複合体３９に重ね合わされ、その状態で重ね合わされている各２つの枠体部４３，４５が超音波溶接または接着剤による接着手段の何れかにより相互に接合される工程を経て構成される。
【００８８】
この電池モジュールは、電極群４１および電解液からなる発電要素を介在させて電池ケース複合体３９と封口ケース複合体４０とを重ね合わせたのち、その重ね合わせ状態の各２つの枠体部４３，４５を互いに接合するだけの極めて簡単で少ない工程を経ることにより、所要個数の単電池Ｂ１〜Ｂ３を直列または並列接続できる状態に一体化した構成を一挙に得ることができるので、従来の完成品としての単電池を並べて相互に接続する構成に比較して、極めて能率良く生産することができる。
【００８９】
しかも、構成された各単電池Ｂ１〜Ｂ３は、上述した各実施の形態の電池と同様に、電池ケース複合体３９および封口ケース複合体４０が共に金属部材４２，４４に枠体部４３，４５がインサートモールド成形によって一体形成された構成であることと、双方の枠体部４３，４５を超音波溶接または接着剤による接着手段で互いに接合して封口することとにより、極めて高いシール性を有したものとなり、絶縁ガスケットや複雑な構成の封口体などが不要となる簡素化された構成であることから、完成品としての単電池を所要個数接続する構造に比較して大幅なコストダウンを達成することができる。
【００９０】
なお、上記実施の形態の電池モジュールは、基本構成を変えることなく種々の変形例に構成できる。例えば、上記実施の形態では、複数の偏平な単電池Ｂ１〜Ｂ３を一列配置に設けた構成になっているが、単電池を複数列に配設する構造としたり、電池ケース複合体３９の枠体部４３に代えて筒体部を金属部材４２にインサートモールド成形によって一体形成するようにすれば、所要個数の角形または円筒形の単電池を配列した構造とすることもできる。
【００９１】
図１８は本発明の実施の形態に係るバイポーラ型電池モジュールを示す組立過程における概略縦断面図である。この電池モジュールは、２つ（１つのみ図示）の端部半殻体４６の間に所要個数の共通半殻体４７を一列配列に介在させ、且つ隣接する各２つの半殻体４６，４７間に電極群４１および電解液（図示せず）からなる発電要素を介在させて、隣接する各２つの半殻体４６，４７を超音波溶接または接着剤で互いに接合することにより、所要個数の単電池Ｂ１１〜Ｂ１６を一列配列に接続した構成になっている。
【００９２】
端部半殻体４６は、角形または円形の金属部材４８にこれの周縁部を覆う樹脂製の枠体部４９がインサートモールド成形によって一体形成された構成になっている。共通半殻体４７は、角形または円形の２種類の金属部材５１，５２を重ね合わせて接合した金属複合板５０にこれの周縁部を覆って両側に突出する樹脂製の共通枠体部５３がインサートモールド成形によって一体形成された構成になっている。
【００９３】
図１７の電池モジュールは予め設定された所要個数の単電池Ｂ１〜Ｂ３が配列された構成を一挙に得られるものであるのに対し、この実施の形態のバイポーラ型電池モジュールは、２つの端部半殻体４６と任意の個数の共通半殻体４７とを相互に連結することにより、任意の個数の単電池Ｂ１１〜Ｂ１６を接続する構成とできるものである。
【００９４】
すなわち、このバイポーラ型電池モジュールは、端部半殻体４６に電極群４１および電解液（図示せず）の発電要素を挿入したのちに、共通半殻体４７の共通枠体部５３を端部半殻体４６の枠体部４９に重ね合わせて接合することにより、端部半殻体４６と共通半殻体４７とで形成される密閉空間内に発電要素を収容して１番目の単電池Ｂ１１を構成し、その共通半殻体４７の単電池Ｂ１１とは反対側に発電要素を挿入して、その共通半殻体４７に次の共通半殻体４７を接合して２番目の単電池Ｂ１２を構成し、この手順を繰り返して所要個数より１個少ない単電池Ｂ１１〜Ｂ１５を構成し、最後に端部半殻体４６を共通半殻体４７に接合する手順で構成される。なお、製造に際しては、図１８の図示状態ではなく、端部半殻体４６および共通半殻体４７を上下に積み重ねる配置で行われることは言うまでもない。
【００９５】
したがって、このバイポーラ型電池モジュールは、上述した極めて簡単で少ない工程を経ることにより、任意の個数の単電池Ｂ１１〜Ｂ１６を直列または並列接続できる状態に一体化した構成を得ることができるので、従来の完成品としての単電池を並べて相互に接続する構成と比較して、極めて能率良く生産することが可能となる。
【００９６】
しかも、構成された各単電池Ｂ１１〜Ｂ１６は、上述した各実施の形態の電池と同様に、端部半殻体４６および共通半殻体４７が共に金属部材４８および金属複合板５０に樹脂製の枠体部４９および共通枠体部５３がそれぞれインサートモールド成形によって一体形成された構成になっていることと、枠体部４９と共通枠体部５３または２つの共通枠体部５３同士を超音波溶接、接着剤による接着手段または熱溶着手段の何れかの手段で互いに接合して封口することとにより、極めて高いシール性を有したものとなり、絶縁ガスケットや複雑な構成の封口体などが不要となる簡素化された構成であることから、完成品としての単電池を所要個数接続する構造に比較して大幅なコストダウンを達成することができる。
【００９７】
なお、上記実施の形態のバイポーラ型電池モジュールにおいても、基本構成を変えることなく種々の変形例に構成できる。例えば、上記実施の形態では、複数の偏平な単電池Ｂ１１〜Ｂ１６を一列配置に設けた構成になっているが、単電池を複数列に配設する構造としたり、共通半殻体４７を、共通枠体部５３に代えて筒体部を金属複合板５０にインサートモールド成形によって一体形成するようにすれば、所要個数の角形または円筒形の単電池を配列した構造とすることもできる。
【００９８】
【発明の効果】
以上のように、本発明の電池によれば、電池ケースと封口部材との各々の樹脂構成部を接合手段で互いに連結して封口する構成としたので、従来のかしめ加工による封口に起因する種々の問題を一挙に解消できるとともに、二つの樹脂構成部の接合によって信頼性の高いシール性を得ることができる。また、電池ケースと封口部材との互いに接合される樹脂構成部によって電池ケースの金属構成部と封口部材の金属部材とを電気絶縁した離間状態に確実に保持できるから、既存の絶縁ガスケットを用いる必要がなくなり、この絶縁ガスケットに起因する問題も解消できるとともに、絶縁ガスケットや複雑な電極取り出し構造などが不要となって極めて簡素化された構成とすることができ、大幅なコストダウンを達成することが可能となる。しかも、従来のプレス加工による電池ケースの製作や、封口板および絶縁ガスケットを含む複雑な封口体の組立工程などが不要となり、極めて高い生産性で安価に製造することが可能となる。
【００９９】
本発明の電池モジュールによれば、発電要素を介在させて電池ケース複合体と封口側複合体とを重ね合わせたのち、重ね合わせ状態の２つの樹脂部材を互いに接合するだけの極めて簡単で少ない工程を経ることにより、所要個数の単電池を直列または並列接続できる状態に一体化した構成を一挙に得られるので、従来の完成品としての単電池を並べて相互に接続する構成に比較して、極めて能率良く生産して、大幅なコストダウンを達成することができる。しかも、電池ケース複合体および封口側複合体が共にインサートモールド成形によって一体形成されているので、極めて高いシール性を有したものとなり、絶縁ガスケットや複雑な構成の封口体などが不要となる簡素化された構成となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施の形態に係る電池を示す平面図および概略縦断面図。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は同上の電池の電池ケースと封口ケースとの接合過程を工程順に示した一部の断面図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は電池の電池ケースと封口ケースとの他の接合構造における接合過程を工程順に示した一部の断面図。
【図４】（ａ），（ｂ）は電池の電池ケースと封口ケースとのさらに他の接合構造における接合過程を工程順に示した一部の断面図。
【図５】（ａ），（ｂ）は電池の電池ケースと封口ケースとのさらに他の接合構造における接合過程を工程順に示した一部の断面図。
【図６】（ａ），（ｂ）は電池の電池ケースと封口ケースとのさらに他の接合構造における接合過程を工程順に示した一部の断面図。
【図７】（ａ），（ｂ）は電池の電池ケースと封口ケースとのさらに他の接合構造における接合過程を工程順に示した一部の断面図。
【図８】（ａ），（ｂ）は電池の電池ケースと封口ケースとのさらに他の接合構造における接合過程を工程順に示した一部の断面図。
【図９】（ａ），（ｂ）は電池の電池ケースと封口ケースとのさらに他の接合構造における接合過程を工程順に示した一部の断面図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る電池を示す概略縦断面図。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る電池を示す縦断面図。
【図１２】（ａ），（ｂ）は本発明の第４および第５の実施の形態に係る電池をそれぞれ示す縦断面図。
【図１３】本発明の第６の実施の形態に係る電池を示す縦断面図。
【図１４】本発明の第７の実施の形態に係る電池を示す縦断面図。
【図１５】（ａ）〜（ｌ）は本発明の電池に用いることのできる種々の形状の金属部材を示す断面図。
【図１６】（ａ）〜（ｆ）は本発明の電池において枠体部または筒体部として用いることのできる種々の形状を有する樹脂部材を示す断面図。
【図１７】（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態に係る電池モジュールを示す一部の分解縦断面図および概略断面図。
【図１８】本発明の実施の形態に係るバイポーラ型電池モジュールを示す組立過程における概略縦断面図。
【図１９】（ａ）は従来の四角形のコイン形電池におけるコーナー部分における外装体の縦断面図、（ｂ）はその電池の直線部分における縦断面図。
【符号の説明】
１，１５，２７，３１，３４，３６  電池ケース
２  封口ケース（封口部材）
３，１７  電池ケースの金属部材（金属構成部）
４，３５ａ，３３，３７  枠体部（電池ケースの樹脂構成部）
４ａ，４ｃ，４ｅ，１８ａ，３３ａ，３５ｂ，３８ａ，３８ｂ  溝部（凹部）
４ｆ，４ｇ  凹部
５，２２，４１  電極群
７，１９  封口部材の金属部材
８，２０，３０  枠体部（封口部材の樹脂構成部）
８ａ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ，８ｈ，８ｉ，２０ａ，３７ａ  突条部
４ｂ，８ｂ  接合面
１６，２９  封口体（封口部材）
１８，２８  筒体部
１９ａ  正極端子部（端子部）
３０ａ  突出筒状部
３２  金属ケース体（金属構成部）
３２ａ  負極端子部（端子部）
３８  連結筒体部
３９  電池ケース複合体
４０  封口ケース複合体（封口側複合体）
４２  電池ケース複合体の金属部材
４３  枠体部（封口側複合体の樹脂構成部）
４４  封口側複合体の金属部材
４５  電池ケース複合体の枠体部（樹脂構成部）
４６  端部半殻体
４７  共通半殻体
４８  端部半殻体の金属部材
４９  枠体部（端部半殻体の樹脂構成部）
５０  金属複合板
５１，５２  共通半殻体の金属部材
５３  共通枠体部（共通半殻体の樹脂構成部）
５４  封口ケース
５５  電池ケース
５６  絶縁ガスケット
Ｂ  電池ケース
Ｍ１〜Ｍ１２  金属部材（金属構成部）
Ｒ１〜Ｒ９  枠体部（樹脂構成部）
Ｂ１〜Ｂ３，Ｂ１１〜Ｂ１６  単電池
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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