蓄電素子
【課題】比較的簡単な構造により、集電体と、ケースと、導電性部材とを導通させつつ、ケースと導電性部材との隙間が生じることを抑制することが可能な技術を提供する。
【解決手段】本電池は、所定の容積を有する容器１と、容器１内に収容された正極および負極を有する電極体２と、容器１の開口部１ａに配置され、正極用および負極用の電極端子部１０，２０が取り付けられる蓋体３と、を備え、電極端子部１０は、蓋体３，集電体４，上部パッキン５およびリベット７を備え、集電体４の他端が、蓋体３およびリベット７と導通することを特徴とする。
【解決手段】本電池は、所定の容積を有する容器１と、容器１内に収容された正極および負極を有する電極体２と、容器１の開口部１ａに配置され、正極用および負極用の電極端子部１０，２０が取り付けられる蓋体３と、を備え、電極端子部１０は、蓋体３，集電体４，上部パッキン５およびリベット７を備え、集電体４の他端が、蓋体３およびリベット７と導通することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケースが正極あるいは負極と導通している蓄電素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非水電解質二次電池やニッケルカドミウム電池あるいはニッケル水素電池などは、小型・軽量で、高エネルギー密度であるという特徴を生かし、携帯電話、パソコン、ビデオカメラなどの携帯用電子機器の電源として、広く普及している。最近では、こうした電池を大型にし、電気自動車などの産業用大型電気機器に応用しようとする動きが強まっている。こうした電池は、帯状電極をセパレータを介して巻回した巻回型発電要素、または平板状電極をセパレータを介して積層した積層型発電要素を電池ケースに収容し、電池蓋で密閉封口し、正極端子および負極端子を電池外部に取り付けたものである。電池ケースが一方の電極端子を兼ね、他方の電極端子が電池ケースと絶縁された状態で電池外部に取り付けられた構成が多く用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３０５６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ケースが、正極あるいは負極と電気的に接続、即ち、導通された従来の電池において、集電体と、ケースと、電極端子等の導電性部材とを導通させつつ、ケースと導電性部材との隙間が生じることを抑制するための構造が複雑で部品点数が多いという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的簡単な構造により、集電体と、ケースと、導電性部材とを導通させつつ、ケースと導電性部材との隙間が生じることを抑制することが可能な技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る蓄電素子は、取付穴が形成されたケースと、前記ケース内に収容され、正極および負極を有する電極体と、一端側が前記電極体の前記正極あるいは前記負極と接続され、他端側が前記ケースの内面と導通する集電体と、前記ケースの前記内面のうち、前記取付穴と前記集電体の前記他端側との間の部分に接触する内パッキン部分を有するパッキンと、前記ケースの前記取付穴に挿入された胴体部、及び、前記胴体部のうち前記ケースの内側の端部に設けられ、当該胴体部よりも径が大きい内側径大部を有し、前記内側径大部が、前記集電体の前記他端側と導通し、前記内パッキン部分に接触し、且つ、前記ケースとの間で前記内パッキン部分および前記集電体の前記他端側を挟み込んでいる導電性部材と、を備える。
【０００７】
この構成によれば、集電体の他端側が導電性部材と導通していることにより、正極あるいは負極の電位が、当該導電性部材を介して外部に取り出され、また、集電体の他端側がケースの内面と導通していることにより、ケースの電位が、上記正極あるいは負極と同電位とされている。そして、ケースの内面と導電性部材の内側径大部との間にパッキンが挟み込まれている。これにより、ケース、集電体および導電性部材を導通させつつ、ケースと導電性部材との隙間が生じるのを抑制することができる。
【０００８】
上記蓄電素子では、前記内パッキン部分は、前記集電体の前記他端側と前記導電性部材の前記胴体部との間に挟み込まれていてもよい。
この構成によれば、パッキンは、集電体の他端側と導電性部材の胴体部との間に挟み込まれているため、集電体と導電性部材との間の隙間が生じるのを抑制することができる。
【０００９】
上記蓄電素子では、前記導電性部材は、前記胴体部のうち前記ケースの外側の端部に設けられ、当該胴体部よりも径が大きい外側径大部を有し、前記パッキンは、前記内パッキン部分に加えて、前記導電性部材の前記外側径大部と前記ケースの外面との間に挟み込まれる外パッキン部分を有する構成でもよい。
この構成によれば、パッキンは、導電性部材の内側径大部とケースの内面との間に挟み込まれる内パッキン部分に加えて、導電性部材の外側径大部とケースの外面との間に挟み込まれる外パッキン部分を有する。このため、ケースと導電性部材との隙間が生じるのを、より確実に抑制することができる。
【００１０】
上記蓄電素子では、前記導電性部材の前記外側径大部と前記外パッキン部分と間に配置され、前記外パッキンよりも径が小さい外ワッシャを備えていてもよい。
この構成によれば、パッキンに加えて外ワッシャを設けることにより、外側径大部と内側径大部とでケース、パッキン、集電体を、より強く挟み込むことができる。
また、上記蓄電素子では、前記外パッキン部分には、前記外ワッシャの外周面に当接する突起部が設けられていてもよい。これにより、外パッキンと外ワッシャとの位置ズレを抑制することができる。
【００１１】
上記蓄電素子では、前記パッキンは、前記内パッキン部分と前記外パッキン部分とが別体であって、且つ、互いに材質が異なる構成でもよい。
この構成によれば、パッキンは、内パッキン部分と外パッキン部分とが別体であって、且つ、材質が異なる構成である。このため、例えば内パッキン部分を、外パッキン部分よりも弾性、機密性、耐熱性、絶縁性及び耐食性の少なくとも１つが高い材質で形成するなど、とすることで、内パッキン部分と外パッキン部分とでそれぞれに適した材料で形成したものを利用することができる。
【００１２】
上記蓄電素子では、前記パッキンは、前記ケースの前記取付穴に接触する外周面、及び、前記導電性部材の前記胴体部に接触する内周面を有する筒状部分を有し、前記内パッキン部分及び前記外パッキン部分の少なくとも一方のパッキン部分は前記筒状部分と別体であって、当該一方のパッキン部分には前記筒状部分の外周面の全周に亘って接触する貫通穴が形成されていてもよい。
【００１３】
この構成によれば、パッキンは、ケースの取付穴に接触する外周面、及び、導電性部材の胴体部に接触する内周面を有する筒状部を備える。このため、ケースと導電性部材との位置関係を固定しつつ、両者間の隙間が生じることを抑制することができる。しかも、内パッキン部分及び外パッキン部分の少なくとも一方のパッキン部分は筒状部分と別体であって、当該一方のパッキン部分には筒状部分の外周面の全周に亘って接触する貫通穴が形成されている。このため、上記一方のパッキン部分が、筒状部を介さずに導電性部材に直接接触する構成に比べて、当該一方のパッキン部分を、柔軟に弾性変形させることができる。
【００１４】
上記蓄電素子では、前記集電体の前記他端側と、前記内パッキン部分とは、前記導電性部材の前記胴体部の軸方向に対して傾斜した面同士で接触する構成でもよい。
この構成によれば、集電体の他端側と、内パッキン部分とは、導電性部材の前記胴体部の軸方向に対して傾斜した面同士で接触する。このため、集電体とパッキンとが上記軸方向に平行な面同士で接触する構成に比べて、両者の接触面積を大きくすることができ、隙間が生じるのを、より確実に抑制することができる。
【００１５】
上記蓄電素子では、前記集電体の前記他端側と前記導電性部材の前記内側径大部との間に配置されている内ワッシャを備えてもよい。
この構成によれば、パッキンに加えて内ワッシャを設けることにより、外側径大部と内側径大部とでケース、パッキン、集電体を、より強く挟み込むことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、比較的簡単な構造により、集電体と、ケースと、導電性部材とを導通させつつ、ケースと導電性部材との隙間が生じることを抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る電池の外観構成例を示す概略図
【図２】正極性の電極端子部の構成例を示す概略図
【図３】負極性の電極端子部の構成例を示す概略図
【図４】比較例の電池の構成を示す分解図
【図５】比較例の電池の部分的断面図
【図６】電池の電極端子部の他の構成例を示す概略図（その１）
【図７】電池の電極端子部の他の構成例を示す概略図（その２）
【図８】電池の電極端子部の他の構成例を示す概略図（その３）
【図９】電池の電極端子部の他の構成例を示す概略図（その４）
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本実施形態に係る電池（以下「本電池」という）は、ケースと、該ケース内に収容された正極および負極を有する電極体と、該ケースに設けられた正極用および負極用の電極端子部と、を備える。ここで、正極用または負極用の電極端子部は、集電体と、外パッキンと、内パッキンと、導電性部材とを有し、集電体が、該ケースおよび導電性部材と導通し、ケースが正極または負極と導通している構成である。ケースが負極と導通している構成でもよいが、以下の説明では、ケースが正極と導通している構成を例に挙げて説明する。なお、「ケース」は、所定の容積を有する容器と該容器の開口部に配置される蓋体から構成される。以下、本実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
＜本電池の外観構成例＞
本電池の外観構成例の概要を、図１に示す。本電池は、所定の容積を有する容器１と、容器１内に収容され正極２Ａおよび負極２Ｂを有する電極体２と、容器１の開口部１Ａに配置される蓋体３と、を備える。
【００２０】
蓋体３は、長方形の平板で、筐体として所定の強度を有し、一端側（図１の紙面左側）に正極用の電極端子部１０が設けられ、他端側（同図の紙面右側）に負極用の電極端子部２０が設けられている。正極用の電極端子部１０には外部端子１１及びリベット１２が設けられ、負極用の電極端子部２０には外部端子２１及びリベット２２が設けられている。
【００２１】
容器１は、蓋体３に固定された電極体２を収容した状態で、開口部１Ａと蓋体３の周端部を封じて、密閉状態を形成する。容器１は、上端が開口した扁平の箱形をなし、筐体として強度を有する金属製（例えばステンレスやアルミニウム等を挙げることができる）の成型体が用いられる。また、こうした金属製によって、ケース電位を形成することができる。容器１と蓋体３との封止方法は、ステンレス製容器の場合、通常周端部を溶接する方法が採られるが、これに限定されるものではなく、接着剤を用いた接着法、あるいは開口部１Ａの周端部を挟持するように凸状体が形成された蓋体３の周縁部を圧着する圧着法などを用いることができる。
【００２２】
〔本電池の電極端子部の構成例〕
（１）正極用の電極端子部の構造
図２は、正極用の電極端子部１０の構成例の斜視断面を示す。電極端子部１０は、集電体１３，内パッキン１４、外パッキン１５およびリベット１２を備える。集電体１３は、その図示しない一端側が、電極体２の正極２Ａに接続されており、その他端側１３Ａが、蓋体３の内面３Ａに面接触しつつ、蓋体３およびリベット１２と導通している。具体的には、蓋体３の上記一端側には、例えば円形であって、直径Ｄ１の取付穴３Ｂが貫通形成されている。集電体１３の他端側１３Ａには、上記取付穴３Ｂと同軸上に位置し、上記直径Ｄ１よりも大きい直径Ｄ２の挿入穴１３Ｂが貫通形成されている。
【００２３】
内パッキン１４は、全体として環状をなし、圧縮変形した状態で、外径が上記直径Ｄ２と略同一であり、内径が上記直径Ｄ１と略同一である。内パッキン１４は、その外周面が全周に亘って集電体１３の挿入穴１３Ｂの内周面に密着し、上面が全周に亘って蓋体３の内面３Ａに密着している。内パッキン１４は、外パッキン１５とリベット１２および蓋体３間でのシール性を高める機能をも果すとともに、比較的高温となる集電体１３から蓋体３への伝熱の緩衝機能を果している。
【００２４】
外パッキン１５は、上記内パッキン１４とは別体であり、略円筒形の筒状部１５Ａ、及び、当該筒状部１５Ａの上部外周面に一体的に設けられ円盤状をなすベース部１５Ｂを有する構成である。筒状部１５Ａは、圧縮変形した状態で、外径が上記直径Ｄ１と略同一であり、内径が、後述するリベット１２の胴体部１２Ａの外径Ｄ３と略同一である。筒状部１５Ａは、蓋体３の取付穴３Ｂおよび集電体１３の挿入穴１３Ｂに圧入されており、当該筒状部１５Ａの外周面は、全周に亘って蓋体３及び内パッキン１４に密着している。また、ベース部１５Ｂは、その下面が、全周に亘って蓋体３の外面に密着している。
【００２５】
リベット１２は、胴体部１２Ａ、その胴体部１２Ａの一端（図２の上端）に一体的に設けられた頭部１２Ｂ、及び、胴体部１２Ａの他端（図２の下端）に一体的に設けられたフランジ部１２Ｃを有する。なお、リベット１２は、導電性部材の一例であり、頭部１２Ｂは外側径大部の一例であり、フランジ部１２Ｃは内側径大部の一例である。胴体部１２Ａは、直径Ｄ３の外径を有する円柱径であって、上記外パッキンの筒状部１５Ａ内に圧入されている。頭部１２Ｂ及びフランジ部１２Ｃの外径は、胴体部１２Ａの外径よりも大きい。
【００２６】
本実施形態では、電池の製造段階において、フランジ部１２Ｃが形成される前のリベットが、外パッキン１５の筒状部１５Ａ内に挿入され、その状態で胴体部１２Ａの下端側をかしめることで、フランジ部１２Ｃが形成される。これにより、外パッキン１５のベース部１５Ｂ、蓋体３、集電体１３の他端側１３Ａ、および、内パッキン１４は、リベット１２の頭部１２Ｂとフランジ部１２Ｃとの間に挟み込まれ、外パッキン１５、集電体１３、内パッキン１４が、蓋体３に固定されている。
【００２７】
また、フランジ部１２Ｃが形成される前には、内パッキン１４は、自然状態であり、集電体１３よりも上下方向の厚さ寸法が大きく、集電体１３よりも下方に突出している。従って、リベットがかしめられる過程において、内パッキン１４の弾性力によって、フランジ部１２Ｃが集電体１３を押圧する力が軽減され、集電体１３が損傷したりすることを抑制することができる。また、リベット１２の胴体部１２Ａは、かしめ前よりもかしめ後の方が、直径が大きくなる。これにより、内パッキン１４、および、外パッキン１５の筒状部１５Ａは、圧縮変形しつつ、リベット１２の胴体部１２Ａと集電体１３の他端側１３Ａとの間に挟み込まれるため、蓋体３とリベット１２と集電体１３との間の隙間を、より確実に埋めることができる。
【００２８】
また、集電体１３の挿入穴１３Ｂの内径Ｄ２は、フランジ部１２Ｃの外径よりも小さい。このため、フランジ部１２Ｃの外側部分が集電体４と接触し、電極端子部１０から正極の電位を取り出すことができるとともに、蓋体３を介して容器１と導通させることによって、ケース電位を形成することができる。また、電極端子部１０には、図１に示すように、リベット１２に、図示しない連結体を介して外部端子１１が導通接続されている。なお、外部端子１１を設けないで、リベット１２の頭部１２Ｂを外部端子とする構成でもよい。
【００２９】
このように、電極端子部１０は、外パッキン１５、蓋体３、集電体１３および内パッキン１４を、リベット１２の頭部１２Ｂとフランジ部１２Ｃとで挟み込むことで、蓋体３、集電体１３及びリベット１２を導電させる構成である。従って、本電池の製造段階において、溶接等粉塵やスパッタ等のような電池の機能に悪影響を及ぼす可能性のある物質等の発生がない状態で、蓋体３，集電体１３，リベット１２を、互いに固定しつつ導通させることができる。また、外パッキン１５によって、蓋体３およびリベット１２間をシールし、外気との接触を遮断するとともに、蓋体３と集電体１３の間、及び集電体１３とリベット１２との間以外の電気絶縁性を確保している。なお、本実施形態では、導電性部材の一例として、リベット１２を例に挙げた。しかし、これに限らず、導電性部材は、頭部付きのネジとナットとを螺合させた構成でもよい。
【００３０】
（２）負極用の電極端子部の構造
図３は、負極用の電極端子部２０の構成例の斜視断面を示す。電極端子部２０は、集電体２３，外パッキン２４，内パッキン２５およびリベット２２を備える。集電体２３は、その図示しない一端側が、電極体２の負極２Ｂに接続されており、その他端側２３Ａが、内パッキン２５によって蓋体３と絶縁され、リベット２２と導通している。具体的には、蓋体３の他端側に、例えば円形の取付穴３Ｃが貫通形成されており、集電体２３の他端側２３Ａには、その取付穴３Ｃよりも径が小さい挿入穴２３Ｂが貫通形成されている。
【００３１】
内パッキン２５は、蓋体３の内面３Ａと集電体２３の上面との間に密着状態で配置され、上記取付穴３Ｃと略同一径の挿入穴２５Ａが貫通形成されている。外パッキン２４は、上記外パッキン１５の筒状部１５Ａ及びベース部１５Ｂと略同一形状である筒状部２４Ａ及びベース２４Ｂを有する構成である。筒状部２４Ａは、蓋体３の取付穴３Ｃおよび内パッキン２５の挿入穴２５Ａに圧入されており、当該筒状部２４Ａの外周面は、全周に亘って蓋体３及び内パッキン２５に密着している。また、筒状部２４Ａの下端面は、全周に亘って集電体２３に密着している。
【００３２】
リベット２２は、胴体部２２Ａ、その胴体部２２Ａの一端（図２の上端）に設けられた頭部２２Ｂ、及び、胴体部２２Ａの他端（図２の下端）に設けられたフランジ部２２Ｃを有する。胴体部２２Ａの外径は、外パッキン２４の筒状部２４Ａの内径、及び、集電体２３の挿入穴２３Ｂと略同一径であり、頭部２２Ｂ及びフランジ部２２Ｃの外径は、胴体部２２Ａの外径よりも大きい。本実施形態では、電池の製造段階において、フランジ部２２Ｃが形成される前のリベットを、外パッキン２４の筒状部２４Ａ内に挿入し、その状態で胴体部２２Ａの下端側をかしめることで、フランジ部２２Ｃが形成される。これにより、外パッキン２４のベース部２４Ｂ，蓋体３，内パッキン２５、および，集電体２３の他端側２３Ａは、リベット２２の頭部２２Ｂとフランジ部２２Ｃとの間に挟み込まれ、外パッキン２４、内パッキン２５及び集電体２３が、蓋体３に固定されている。
【００３３】
また、リベット２２と集電体２３とは導通接続されているが、蓋体３は、外パッキン２４及び内パッキン２５によって、リベット２２及び集電体２３と絶縁されている。電極端子部２０には、図１に示すように、リベット２２に、図示しない連結体を介して外部端子２１が導通接続されている。なお、外部端子２１を設けないで、リベット２２の頭部２２Ｂを外部端子とする構成でもよい。
【００３４】
このように、電極端子部２０は、外パッキン２４、蓋体３、内パッキン２５および集電体２３を、リベット２２の頭部２２Ｂとフランジ部２２Ｃとで挟み込むことで、蓋体３とリベット２２とを導通接続する構成である。従って、本電池の製造段階において、溶接等粉塵やスパッタ等のような電池の機能に悪影響を及ぼす可能性のある物質等の発生がない状態で、集電体２３及びリベット２２を、互いに固定しつつ導通させることができる。また、外パッキン２４及び内パッキン２５によって、蓋体３およびリベット２２間をシールし、外気との接触を遮断するとともに、集電体２３とリベット２２との間以外の電気絶縁性を確保している。
【００３５】
蓋体３は、筐体として所定の強度を有し、ケース電位を形成するため、導電性を有するステンレスやアルミニウム等が用いられている。蓋体３は、正極用の電極端子部１０において集電体１３と導通接続され、容器１とそのまま接続されることによって、正極のケース電位を形成することができる。
【００３６】
集電体１３，２３は、所定の強度を有し、加工が容易で、電気抵抗の小さな良導電性の材質が好適であり、銅またはアルミニウム等が用いられる。集電体１３，２３の材料は、導電性が良く、軽量な金属が用いられ、例えばアルミニウムや銅等が用いられる。集電体１３，２３は、リベット１２，２２のフランジ部１２Ｃ、２２Ｃと接触して導通し正極あるいは負極のいずれかの電位の取り出しを可能にするとともに、外パッキン１５，２４、内パッキン１４，２５と当接してシール性が確保されている。
【００３７】
外パッキン１５，２４および内パッキン１４，２５は、絶縁体で、弾性，耐熱性，耐蝕性および機密性があり、蓋体３に密着して電解液の漏れを防止することができるように柔軟性がある材質が好適である。具体的には、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ），テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニールエーテル共重合体（ＰＦＡ），ポリプロピレン（ＰＰ），ポリエチレンテフタレート（ＰＥＴ）等が用いられる。また、本実施形態では、外パッキン１５，２４と内パッキン１４，２５とは別体なので、特に耐蝕性、耐熱性が求められる内パッキン１４，２５には、高い耐蝕性等を有する高価な材質とし、外パッキン１５，２４には、内パッキン１４，２５に比べて耐蝕性等が低い安価な材質とすることで、パッキン全体のコストを低減することができる。なお、外パッキン２４と内パッキン２５とは、別体に限らず、一体形成されたものでもよい。
【００３８】
リベット１２，２２は、導電性が良く、軽量で、カシメに適した柔軟度があるとともに、変形した状態を維持することができる強度を有することが求められる。従って、材質として、例えばアルミニウムや銅等の金属製のリベットが用いられる。図２、図３では、有頭リベットを用い、頭部１２Ｂ、２２Ｂを電極端子部１０，２０の上方に配置し、胴体部１２Ａ，２２Ａの下端部をかしめた形態を例示した。しかし、これに限らず、頭なしのリベットの両端を押しつぶしてかしめる形態や筒状のリベットの中空部に楔状体を打ち込みかしめる形態等を用いることが可能である。
【００３９】
（３）比較例の電池
例えば、図４、図５には、比較例の電池が示されている。この比較例の電池は、容器１０１と、容器１０１の開口部に配置され、取付穴１１３を有する電池蓋１０５と、電池蓋１０５の取付穴１１３に挿入された筒状部１１８と、筒状部１１８の一方の開口端の周縁に形成された鍔部１１７とを有する絶縁ガスケット１０７と、絶縁ガスケット１０７の筒状部１１８に挿入された状態で電池蓋１０５にかしめ固定された軸部１２２と、軸部１２２の一端に形成され、絶縁ガスケット１０７の鍔部１１７を介して電池蓋１０５に配置された頭部１２０とを有し、正極または負極の出力端子用のリベット１０８と、リベット１０８の頭部１２０と絶縁ガスケット１０７の鍔部１１７との間か、電池蓋１０５と前記絶縁ガスケット１０７の鍔部１１７との間のうち少なくともいずれか一方に介在された絶縁パッキング１１０，１１１とを具備する電池が提案されている（例えば特許文献１参照）。ここで、１０２は電極体，１０６ａは円形穴，１１０ａ，１１１ａはリベット挿入穴，１１４はベントを示す。
【００４０】
また、このとき、封口部材の組み付けは、以下の手順で行われる。
（１）電池蓋１０５の凹部１１２内に第２の絶縁パッキング１１１を配置し、絶縁ガスケット１０７のボス部１１８を電池蓋１０５の取付穴１１３に挿入し、これらを嵌め合せる。
（２）絶縁ガスケット１０７のフランジ部１１７内に第１の絶縁パッキング１１０を挿入し、さらにリベット１０８の軸部１２１を絶縁ガスケット１０７の軸挿入穴１１９に挿入し、嵌め合せる。
（３）その後、電池蓋１０５から下方に貫通した軸部１２１に絶縁プレート１０６を介して孔開きのワッシャー１０９を挿入する。
（４）次いで、リベット１０８の頭部１２０を下方に加圧してその位置を固定しながらカシメ軸部１２２の下端を上方に加圧すると、リベット１０８の軸部１２１及びカシメ軸部１２２が自由状態よりも僅かに拡径変形（膨張変形）する。その結果、リベット１０８の軸部１２１が絶縁ガスケット１０７の軸挿入穴１１９と密着し、電池蓋１０５の取付穴１１３と絶縁ガスケット１０７との隙間が封止される、つまり、リベット１０８が電池蓋１０５に絶縁ガスケット１０７を介してかしめ固定される。
（５）ワッシャー１０９に負極側の導電タブ１０４を溶接し、正極側の導電タブ１０３を電池蓋１０５の内面に溶接する。
（６）この後に、電池蓋１０５を電池ケース１０１の開口部に嵌め合わせた後、電池蓋１０５と電池ケース１０１との嵌合面を溶接して封止する。
（７）最後に、電解液注入口１１５から電解液を電池ケース１０１内に注入したのち、電解液注入口１１５にプラグ１１６を挿入して溶接し、電解液注入口１１５を封止することにより電池を完成する。
【００４１】
しかし、上記のような電池では、以下のような種々の課題が生じることがあった。
（ｉ）ケースの電位を正極あるいは負極にとるためには、ケースと電位をとるための対象物とを溶接する必要があった。このとき、溶接によって発生する粉塵やスパッタ等は、電池の構成部品を汚染し腐蝕やショート等の原因となる可能性がある。また，溶接自体の欠陥によって導通不良やスパークの発生等の可能性がある。
（ii）電極の取出し部や端子台における接合においては、容器内部を外気と遮断するシール構造が要求される一方、こうした取出し部等には複数の部品を接合しあるいは組立てを必要とすることから、シール材の歪みやズレ等によって十分にシールできないあるいは使用時の加熱−冷却のサイクルに伴うシール機能の劣化が生じることがある。
（iii）また、こうしたシール材には、弾性，機密性，耐熱性，絶縁性および耐食性が要求されるが、こうした特性を全て満たす素材は少なく、高価であり、また繰り返しの使用に耐える素材は、さらに限定される。
【００４２】
本実施形態の上記電池は、従前の課題に対して、以下のような機能を有するものである。
（ａ）ケースおよび集電体をリベットでカシメて挟持することによって、溶接等粉塵やスパッタ等のような電池の機能に悪影響を及ぼす可能性のある物質等の発生がなく、確実に固定された電極端子部を形成することができる。
（ｂ）筐体として所定の強度を有し導電性を有するケースに対して集電体を重ね、同時に弾性を有する上部パッキンを挟持することによって、ケースや集電体を傷付けることなく、柔軟かつ強固に挟持し固定することができる。また、衝撃や振動等による接合部分のズレがなく確実にケースに対する導電性を有する電極端子部を形成することができる。
（ｃ）容器としてのシール性は、弾性，耐熱性，耐蝕性および機密性のある上部パッキンを、リベットの頭部およびケースの外面に当接させることによって、確実にすることができる。特に、リベットがカシメられたときに、リベットとケースおよび集電体との隙間が生じないように、柔軟に変形しながら、より確実にこれらの当接を図ることができるとともに、絶縁性を確保することができる。
【００４３】
〔電極端子部の他の構成例〕
本電池においては、正極用の電極端子部は、図２に例示するような構成のみならず、用途や要求仕様に対応した種々の形態を構成することができる。以下に、その形態をいくつか例示し、本電池における電極端子部１０の特徴を明確にする。
【００４４】
図６に示す正極用の電極端子部３０は、上記電極端子部１０に対し、内パッキン３４と集電体３３の挿入穴３３Ｂとの接触部分の構成が異なるのみで他の構成は同じである。内パッキン３４は、断面が略三角形であり、下方に向かうに連れて外径が小さくなる形状をなす。一方、集電体３３の挿入穴３３Ｂは、下方に向かうに連れて内径が小さくなる形状をなす。これにより、内パッキン３４と集電体３３とは、リベット１２の胴体部１２Ａの軸方向に対して傾斜した面同士で接触している。このため、集電体とパッキンとが上記軸方向に平行な面同士で接触する構成に比べて、両者の接触面積を大きくすることができ、隙間が生じるのを、より確実に抑制することができる。
【００４５】
図６の構成では、内パッキン３４と集電体３３との接触面は、下方に向かうに連れてリベット１２に近づく方向に傾斜した面であった。しかし、これに限らず、内パッキンと集電体との接触面が、下方に向かうに連れてリベット１２から離れる方向に傾斜した面でもよい。但し、図６の構成であれば、リベット１２のかしめ前において、内パッキン３４は、集電体３３の傾斜面で保持されるため、内パッキン３４がリベット１２から抜け出ることを抑制することができる。
【００４６】
図７に示す正極用の電極端子部４０は、上記電極端子部１０に対し、外パッキンの構成が異なるのみで他の構成は同じである。外パッキン４１は、互いに別体の円筒形状体４２と平板形状体４３とで構成されている。円筒形状体４２は、取付穴３Ｂに挿入され、平板形状体４３は貫通口４３Ａを有し、当該貫通口４３Ａ内に円筒形状体４２の上部が圧入されている。前述した筒状部１５Ａとベース部１５Ｂとが一体化された外パッキン１５では、リベット１２の胴体部１２Ａで当接する部分と、リベット１２の頭部１２Ｂおよび蓋体３で当接する部分では、各部からの押圧の強度，方向（ベクトル）あるいは伝達される温熱量が異なることがあり、長期の使用において、局部的なひずみの発生の原因となる可能性がある。
【００４７】
これに対して、外パッキン４１は、円筒形状体４２と平板形状体４３とが互いに別体なので、これらの局部的な負荷を分散し、弾性，耐熱性，耐蝕性および機密性という諸機能を長期管維持することを可能とした。また、シール性がより強く要求される平板形状体４３Ｃを柔軟性の高い例えばＰＰＳによって形成し、特に接触面積が大きく耐熱性が強く要求される円筒形状体４２を耐熱性の高い例えばＦＰＡによって形成するといったように、各部によって使用する材質を変更することによって、より機能性の高いパッキン構造を形成することができる。
【００４８】
図８に示す正極用の電極端子部５０は、上記電極端子部４０に対し、パッキンの構成が異なるのみで他の構成は同じである。内パッキン５１は、図７に例示した構成における円筒形状体４２と内パッキン１４を一体化した部材で構成された場合を例示する。内パッキン５１の内面でリベット１２の胴体部１２Ａ７Ｃと当接し、外周面で蓋体３，集電体１３および平板形状体４３と当接する。図７に例示した構成と同様、内パッキン５０に対する局部的な負荷を分散し、弾性，耐熱性，耐蝕性および機密性という諸機能を長期管維持することを可能とした。また、シール性がより強く要求される平板形状体４３を柔軟性の高い例えばＰＰＳによって形成し、特に接触面積が大きく耐熱性が強く要求される内パッキン５１を耐熱性の高い例えばＦＰＡによって形成することによって、より機能性の高いパッキン構造を形成することができる。
【００４９】
図９は、外パッキン６１とリベット６２の頭部６２Ｂの間に、ワッシャ６３を挿入した場合を例示する。リベット６２の頭部６２Ｂの周端部６２Ｄを包含する大きさのワッシャ６３が挿入されるとともに、さらに外パッキン６１がワッシャ６３の周端部６３Ａを包含するように配設される。リベット６２の頭部６２Ｂの大きさでは、外パッキン６１を十分挟持できず、外パッキン６１の弾性を十分に活かすことができない場合に、ワッシャ６３を挿入することによって、こうした外パッキン６１の挟持機能および固定機能を補完すすることができる。また、このとき、図９のように、ワッシャ６３の周端部６３Ａに対応する位置に、外パッキン６１の突起６１Ａ等のエッジを設け、外パッキン６１がワッシャ６３の周端部６３Ａを包含するように配設することによって、外パッキン６１とワッシャ６３およびリベット６２を確実に固定することができる。
【００５０】
以上、５つの異なる形態の構成例を示したが、これらに限定されるものではなく、これらの組合せ、例えば、図２あるいは図７に例示された構成において、三角形状の内パッキン３４を適用する形態や、これらにワッシャを挿入した形態等を適用することが可能である。例えばリベットのフランジ部と集電体との間にワッシャを挟む構成でもよい。また、蓄電素子の一例として電池を挙げたが、電気二重層キャパシタでもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１：容器 １Ａ：開口部 ２：電極体 ３：蓋体 ３Ｂ：取付穴 １３，３３：集電体 １５，２４，４１，４３，６１：外パッキン １４，３４，５１：内パッキン １２，６２：リベット １０：電極端子部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケースが正極あるいは負極と導通している蓄電素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非水電解質二次電池やニッケルカドミウム電池あるいはニッケル水素電池などは、小型・軽量で、高エネルギー密度であるという特徴を生かし、携帯電話、パソコン、ビデオカメラなどの携帯用電子機器の電源として、広く普及している。最近では、こうした電池を大型にし、電気自動車などの産業用大型電気機器に応用しようとする動きが強まっている。こうした電池は、帯状電極をセパレータを介して巻回した巻回型発電要素、または平板状電極をセパレータを介して積層した積層型発電要素を電池ケースに収容し、電池蓋で密閉封口し、正極端子および負極端子を電池外部に取り付けたものである。電池ケースが一方の電極端子を兼ね、他方の電極端子が電池ケースと絶縁された状態で電池外部に取り付けられた構成が多く用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３０５６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ケースが、正極あるいは負極と電気的に接続、即ち、導通された従来の電池において、集電体と、ケースと、電極端子等の導電性部材とを導通させつつ、ケースと導電性部材との隙間が生じることを抑制するための構造が複雑で部品点数が多いという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的簡単な構造により、集電体と、ケースと、導電性部材とを導通させつつ、ケースと導電性部材との隙間が生じることを抑制することが可能な技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る蓄電素子は、取付穴が形成されたケースと、前記ケース内に収容され、正極および負極を有する電極体と、一端側が前記電極体の前記正極あるいは前記負極と接続され、他端側が前記ケースの内面と導通する集電体と、前記ケースの前記内面のうち、前記取付穴と前記集電体の前記他端側との間の部分に接触する内パッキン部分を有するパッキンと、前記ケースの前記取付穴に挿入された胴体部、及び、前記胴体部のうち前記ケースの内側の端部に設けられ、当該胴体部よりも径が大きい内側径大部を有し、前記内側径大部が、前記集電体の前記他端側と導通し、前記内パッキン部分に接触し、且つ、前記ケースとの間で前記内パッキン部分および前記集電体の前記他端側を挟み込んでいる導電性部材と、を備える。
【０００７】
この構成によれば、集電体の他端側が導電性部材と導通していることにより、正極あるいは負極の電位が、当該導電性部材を介して外部に取り出され、また、集電体の他端側がケースの内面と導通していることにより、ケースの電位が、上記正極あるいは負極と同電位とされている。そして、ケースの内面と導電性部材の内側径大部との間にパッキンが挟み込まれている。これにより、ケース、集電体および導電性部材を導通させつつ、ケースと導電性部材との隙間が生じるのを抑制することができる。
【０００８】
上記蓄電素子では、前記内パッキン部分は、前記集電体の前記他端側と前記導電性部材の前記胴体部との間に挟み込まれていてもよい。
この構成によれば、パッキンは、集電体の他端側と導電性部材の胴体部との間に挟み込まれているため、集電体と導電性部材との間の隙間が生じるのを抑制することができる。
【０００９】
上記蓄電素子では、前記導電性部材は、前記胴体部のうち前記ケースの外側の端部に設けられ、当該胴体部よりも径が大きい外側径大部を有し、前記パッキンは、前記内パッキン部分に加えて、前記導電性部材の前記外側径大部と前記ケースの外面との間に挟み込まれる外パッキン部分を有する構成でもよい。
この構成によれば、パッキンは、導電性部材の内側径大部とケースの内面との間に挟み込まれる内パッキン部分に加えて、導電性部材の外側径大部とケースの外面との間に挟み込まれる外パッキン部分を有する。このため、ケースと導電性部材との隙間が生じるのを、より確実に抑制することができる。
【００１０】
上記蓄電素子では、前記導電性部材の前記外側径大部と前記外パッキン部分と間に配置され、前記外パッキンよりも径が小さい外ワッシャを備えていてもよい。
この構成によれば、パッキンに加えて外ワッシャを設けることにより、外側径大部と内側径大部とでケース、パッキン、集電体を、より強く挟み込むことができる。
また、上記蓄電素子では、前記外パッキン部分には、前記外ワッシャの外周面に当接する突起部が設けられていてもよい。これにより、外パッキンと外ワッシャとの位置ズレを抑制することができる。
【００１１】
上記蓄電素子では、前記パッキンは、前記内パッキン部分と前記外パッキン部分とが別体であって、且つ、互いに材質が異なる構成でもよい。
この構成によれば、パッキンは、内パッキン部分と外パッキン部分とが別体であって、且つ、材質が異なる構成である。このため、例えば内パッキン部分を、外パッキン部分よりも弾性、機密性、耐熱性、絶縁性及び耐食性の少なくとも１つが高い材質で形成するなど、とすることで、内パッキン部分と外パッキン部分とでそれぞれに適した材料で形成したものを利用することができる。
【００１２】
上記蓄電素子では、前記パッキンは、前記ケースの前記取付穴に接触する外周面、及び、前記導電性部材の前記胴体部に接触する内周面を有する筒状部分を有し、前記内パッキン部分及び前記外パッキン部分の少なくとも一方のパッキン部分は前記筒状部分と別体であって、当該一方のパッキン部分には前記筒状部分の外周面の全周に亘って接触する貫通穴が形成されていてもよい。
【００１３】
この構成によれば、パッキンは、ケースの取付穴に接触する外周面、及び、導電性部材の胴体部に接触する内周面を有する筒状部を備える。このため、ケースと導電性部材との位置関係を固定しつつ、両者間の隙間が生じることを抑制することができる。しかも、内パッキン部分及び外パッキン部分の少なくとも一方のパッキン部分は筒状部分と別体であって、当該一方のパッキン部分には筒状部分の外周面の全周に亘って接触する貫通穴が形成されている。このため、上記一方のパッキン部分が、筒状部を介さずに導電性部材に直接接触する構成に比べて、当該一方のパッキン部分を、柔軟に弾性変形させることができる。
【００１４】
上記蓄電素子では、前記集電体の前記他端側と、前記内パッキン部分とは、前記導電性部材の前記胴体部の軸方向に対して傾斜した面同士で接触する構成でもよい。
この構成によれば、集電体の他端側と、内パッキン部分とは、導電性部材の前記胴体部の軸方向に対して傾斜した面同士で接触する。このため、集電体とパッキンとが上記軸方向に平行な面同士で接触する構成に比べて、両者の接触面積を大きくすることができ、隙間が生じるのを、より確実に抑制することができる。
【００１５】
上記蓄電素子では、前記集電体の前記他端側と前記導電性部材の前記内側径大部との間に配置されている内ワッシャを備えてもよい。
この構成によれば、パッキンに加えて内ワッシャを設けることにより、外側径大部と内側径大部とでケース、パッキン、集電体を、より強く挟み込むことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、比較的簡単な構造により、集電体と、ケースと、導電性部材とを導通させつつ、ケースと導電性部材との隙間が生じることを抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る電池の外観構成例を示す概略図
【図２】正極性の電極端子部の構成例を示す概略図
【図３】負極性の電極端子部の構成例を示す概略図
【図４】比較例の電池の構成を示す分解図
【図５】比較例の電池の部分的断面図
【図６】電池の電極端子部の他の構成例を示す概略図（その１）
【図７】電池の電極端子部の他の構成例を示す概略図（その２）
【図８】電池の電極端子部の他の構成例を示す概略図（その３）
【図９】電池の電極端子部の他の構成例を示す概略図（その４）
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本実施形態に係る電池（以下「本電池」という）は、ケースと、該ケース内に収容された正極および負極を有する電極体と、該ケースに設けられた正極用および負極用の電極端子部と、を備える。ここで、正極用または負極用の電極端子部は、集電体と、外パッキンと、内パッキンと、導電性部材とを有し、集電体が、該ケースおよび導電性部材と導通し、ケースが正極または負極と導通している構成である。ケースが負極と導通している構成でもよいが、以下の説明では、ケースが正極と導通している構成を例に挙げて説明する。なお、「ケース」は、所定の容積を有する容器と該容器の開口部に配置される蓋体から構成される。以下、本実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
＜本電池の外観構成例＞
本電池の外観構成例の概要を、図１に示す。本電池は、所定の容積を有する容器１と、容器１内に収容され正極２Ａおよび負極２Ｂを有する電極体２と、容器１の開口部１Ａに配置される蓋体３と、を備える。
【００２０】
蓋体３は、長方形の平板で、筐体として所定の強度を有し、一端側（図１の紙面左側）に正極用の電極端子部１０が設けられ、他端側（同図の紙面右側）に負極用の電極端子部２０が設けられている。正極用の電極端子部１０には外部端子１１及びリベット１２が設けられ、負極用の電極端子部２０には外部端子２１及びリベット２２が設けられている。
【００２１】
容器１は、蓋体３に固定された電極体２を収容した状態で、開口部１Ａと蓋体３の周端部を封じて、密閉状態を形成する。容器１は、上端が開口した扁平の箱形をなし、筐体として強度を有する金属製（例えばステンレスやアルミニウム等を挙げることができる）の成型体が用いられる。また、こうした金属製によって、ケース電位を形成することができる。容器１と蓋体３との封止方法は、ステンレス製容器の場合、通常周端部を溶接する方法が採られるが、これに限定されるものではなく、接着剤を用いた接着法、あるいは開口部１Ａの周端部を挟持するように凸状体が形成された蓋体３の周縁部を圧着する圧着法などを用いることができる。
【００２２】
〔本電池の電極端子部の構成例〕
（１）正極用の電極端子部の構造
図２は、正極用の電極端子部１０の構成例の斜視断面を示す。電極端子部１０は、集電体１３，内パッキン１４、外パッキン１５およびリベット１２を備える。集電体１３は、その図示しない一端側が、電極体２の正極２Ａに接続されており、その他端側１３Ａが、蓋体３の内面３Ａに面接触しつつ、蓋体３およびリベット１２と導通している。具体的には、蓋体３の上記一端側には、例えば円形であって、直径Ｄ１の取付穴３Ｂが貫通形成されている。集電体１３の他端側１３Ａには、上記取付穴３Ｂと同軸上に位置し、上記直径Ｄ１よりも大きい直径Ｄ２の挿入穴１３Ｂが貫通形成されている。
【００２３】
内パッキン１４は、全体として環状をなし、圧縮変形した状態で、外径が上記直径Ｄ２と略同一であり、内径が上記直径Ｄ１と略同一である。内パッキン１４は、その外周面が全周に亘って集電体１３の挿入穴１３Ｂの内周面に密着し、上面が全周に亘って蓋体３の内面３Ａに密着している。内パッキン１４は、外パッキン１５とリベット１２および蓋体３間でのシール性を高める機能をも果すとともに、比較的高温となる集電体１３から蓋体３への伝熱の緩衝機能を果している。
【００２４】
外パッキン１５は、上記内パッキン１４とは別体であり、略円筒形の筒状部１５Ａ、及び、当該筒状部１５Ａの上部外周面に一体的に設けられ円盤状をなすベース部１５Ｂを有する構成である。筒状部１５Ａは、圧縮変形した状態で、外径が上記直径Ｄ１と略同一であり、内径が、後述するリベット１２の胴体部１２Ａの外径Ｄ３と略同一である。筒状部１５Ａは、蓋体３の取付穴３Ｂおよび集電体１３の挿入穴１３Ｂに圧入されており、当該筒状部１５Ａの外周面は、全周に亘って蓋体３及び内パッキン１４に密着している。また、ベース部１５Ｂは、その下面が、全周に亘って蓋体３の外面に密着している。
【００２５】
リベット１２は、胴体部１２Ａ、その胴体部１２Ａの一端（図２の上端）に一体的に設けられた頭部１２Ｂ、及び、胴体部１２Ａの他端（図２の下端）に一体的に設けられたフランジ部１２Ｃを有する。なお、リベット１２は、導電性部材の一例であり、頭部１２Ｂは外側径大部の一例であり、フランジ部１２Ｃは内側径大部の一例である。胴体部１２Ａは、直径Ｄ３の外径を有する円柱径であって、上記外パッキンの筒状部１５Ａ内に圧入されている。頭部１２Ｂ及びフランジ部１２Ｃの外径は、胴体部１２Ａの外径よりも大きい。
【００２６】
本実施形態では、電池の製造段階において、フランジ部１２Ｃが形成される前のリベットが、外パッキン１５の筒状部１５Ａ内に挿入され、その状態で胴体部１２Ａの下端側をかしめることで、フランジ部１２Ｃが形成される。これにより、外パッキン１５のベース部１５Ｂ、蓋体３、集電体１３の他端側１３Ａ、および、内パッキン１４は、リベット１２の頭部１２Ｂとフランジ部１２Ｃとの間に挟み込まれ、外パッキン１５、集電体１３、内パッキン１４が、蓋体３に固定されている。
【００２７】
また、フランジ部１２Ｃが形成される前には、内パッキン１４は、自然状態であり、集電体１３よりも上下方向の厚さ寸法が大きく、集電体１３よりも下方に突出している。従って、リベットがかしめられる過程において、内パッキン１４の弾性力によって、フランジ部１２Ｃが集電体１３を押圧する力が軽減され、集電体１３が損傷したりすることを抑制することができる。また、リベット１２の胴体部１２Ａは、かしめ前よりもかしめ後の方が、直径が大きくなる。これにより、内パッキン１４、および、外パッキン１５の筒状部１５Ａは、圧縮変形しつつ、リベット１２の胴体部１２Ａと集電体１３の他端側１３Ａとの間に挟み込まれるため、蓋体３とリベット１２と集電体１３との間の隙間を、より確実に埋めることができる。
【００２８】
また、集電体１３の挿入穴１３Ｂの内径Ｄ２は、フランジ部１２Ｃの外径よりも小さい。このため、フランジ部１２Ｃの外側部分が集電体４と接触し、電極端子部１０から正極の電位を取り出すことができるとともに、蓋体３を介して容器１と導通させることによって、ケース電位を形成することができる。また、電極端子部１０には、図１に示すように、リベット１２に、図示しない連結体を介して外部端子１１が導通接続されている。なお、外部端子１１を設けないで、リベット１２の頭部１２Ｂを外部端子とする構成でもよい。
【００２９】
このように、電極端子部１０は、外パッキン１５、蓋体３、集電体１３および内パッキン１４を、リベット１２の頭部１２Ｂとフランジ部１２Ｃとで挟み込むことで、蓋体３、集電体１３及びリベット１２を導電させる構成である。従って、本電池の製造段階において、溶接等粉塵やスパッタ等のような電池の機能に悪影響を及ぼす可能性のある物質等の発生がない状態で、蓋体３，集電体１３，リベット１２を、互いに固定しつつ導通させることができる。また、外パッキン１５によって、蓋体３およびリベット１２間をシールし、外気との接触を遮断するとともに、蓋体３と集電体１３の間、及び集電体１３とリベット１２との間以外の電気絶縁性を確保している。なお、本実施形態では、導電性部材の一例として、リベット１２を例に挙げた。しかし、これに限らず、導電性部材は、頭部付きのネジとナットとを螺合させた構成でもよい。
【００３０】
（２）負極用の電極端子部の構造
図３は、負極用の電極端子部２０の構成例の斜視断面を示す。電極端子部２０は、集電体２３，外パッキン２４，内パッキン２５およびリベット２２を備える。集電体２３は、その図示しない一端側が、電極体２の負極２Ｂに接続されており、その他端側２３Ａが、内パッキン２５によって蓋体３と絶縁され、リベット２２と導通している。具体的には、蓋体３の他端側に、例えば円形の取付穴３Ｃが貫通形成されており、集電体２３の他端側２３Ａには、その取付穴３Ｃよりも径が小さい挿入穴２３Ｂが貫通形成されている。
【００３１】
内パッキン２５は、蓋体３の内面３Ａと集電体２３の上面との間に密着状態で配置され、上記取付穴３Ｃと略同一径の挿入穴２５Ａが貫通形成されている。外パッキン２４は、上記外パッキン１５の筒状部１５Ａ及びベース部１５Ｂと略同一形状である筒状部２４Ａ及びベース２４Ｂを有する構成である。筒状部２４Ａは、蓋体３の取付穴３Ｃおよび内パッキン２５の挿入穴２５Ａに圧入されており、当該筒状部２４Ａの外周面は、全周に亘って蓋体３及び内パッキン２５に密着している。また、筒状部２４Ａの下端面は、全周に亘って集電体２３に密着している。
【００３２】
リベット２２は、胴体部２２Ａ、その胴体部２２Ａの一端（図２の上端）に設けられた頭部２２Ｂ、及び、胴体部２２Ａの他端（図２の下端）に設けられたフランジ部２２Ｃを有する。胴体部２２Ａの外径は、外パッキン２４の筒状部２４Ａの内径、及び、集電体２３の挿入穴２３Ｂと略同一径であり、頭部２２Ｂ及びフランジ部２２Ｃの外径は、胴体部２２Ａの外径よりも大きい。本実施形態では、電池の製造段階において、フランジ部２２Ｃが形成される前のリベットを、外パッキン２４の筒状部２４Ａ内に挿入し、その状態で胴体部２２Ａの下端側をかしめることで、フランジ部２２Ｃが形成される。これにより、外パッキン２４のベース部２４Ｂ，蓋体３，内パッキン２５、および，集電体２３の他端側２３Ａは、リベット２２の頭部２２Ｂとフランジ部２２Ｃとの間に挟み込まれ、外パッキン２４、内パッキン２５及び集電体２３が、蓋体３に固定されている。
【００３３】
また、リベット２２と集電体２３とは導通接続されているが、蓋体３は、外パッキン２４及び内パッキン２５によって、リベット２２及び集電体２３と絶縁されている。電極端子部２０には、図１に示すように、リベット２２に、図示しない連結体を介して外部端子２１が導通接続されている。なお、外部端子２１を設けないで、リベット２２の頭部２２Ｂを外部端子とする構成でもよい。
【００３４】
このように、電極端子部２０は、外パッキン２４、蓋体３、内パッキン２５および集電体２３を、リベット２２の頭部２２Ｂとフランジ部２２Ｃとで挟み込むことで、蓋体３とリベット２２とを導通接続する構成である。従って、本電池の製造段階において、溶接等粉塵やスパッタ等のような電池の機能に悪影響を及ぼす可能性のある物質等の発生がない状態で、集電体２３及びリベット２２を、互いに固定しつつ導通させることができる。また、外パッキン２４及び内パッキン２５によって、蓋体３およびリベット２２間をシールし、外気との接触を遮断するとともに、集電体２３とリベット２２との間以外の電気絶縁性を確保している。
【００３５】
蓋体３は、筐体として所定の強度を有し、ケース電位を形成するため、導電性を有するステンレスやアルミニウム等が用いられている。蓋体３は、正極用の電極端子部１０において集電体１３と導通接続され、容器１とそのまま接続されることによって、正極のケース電位を形成することができる。
【００３６】
集電体１３，２３は、所定の強度を有し、加工が容易で、電気抵抗の小さな良導電性の材質が好適であり、銅またはアルミニウム等が用いられる。集電体１３，２３の材料は、導電性が良く、軽量な金属が用いられ、例えばアルミニウムや銅等が用いられる。集電体１３，２３は、リベット１２，２２のフランジ部１２Ｃ、２２Ｃと接触して導通し正極あるいは負極のいずれかの電位の取り出しを可能にするとともに、外パッキン１５，２４、内パッキン１４，２５と当接してシール性が確保されている。
【００３７】
外パッキン１５，２４および内パッキン１４，２５は、絶縁体で、弾性，耐熱性，耐蝕性および機密性があり、蓋体３に密着して電解液の漏れを防止することができるように柔軟性がある材質が好適である。具体的には、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ），テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニールエーテル共重合体（ＰＦＡ），ポリプロピレン（ＰＰ），ポリエチレンテフタレート（ＰＥＴ）等が用いられる。また、本実施形態では、外パッキン１５，２４と内パッキン１４，２５とは別体なので、特に耐蝕性、耐熱性が求められる内パッキン１４，２５には、高い耐蝕性等を有する高価な材質とし、外パッキン１５，２４には、内パッキン１４，２５に比べて耐蝕性等が低い安価な材質とすることで、パッキン全体のコストを低減することができる。なお、外パッキン２４と内パッキン２５とは、別体に限らず、一体形成されたものでもよい。
【００３８】
リベット１２，２２は、導電性が良く、軽量で、カシメに適した柔軟度があるとともに、変形した状態を維持することができる強度を有することが求められる。従って、材質として、例えばアルミニウムや銅等の金属製のリベットが用いられる。図２、図３では、有頭リベットを用い、頭部１２Ｂ、２２Ｂを電極端子部１０，２０の上方に配置し、胴体部１２Ａ，２２Ａの下端部をかしめた形態を例示した。しかし、これに限らず、頭なしのリベットの両端を押しつぶしてかしめる形態や筒状のリベットの中空部に楔状体を打ち込みかしめる形態等を用いることが可能である。
【００３９】
（３）比較例の電池
例えば、図４、図５には、比較例の電池が示されている。この比較例の電池は、容器１０１と、容器１０１の開口部に配置され、取付穴１１３を有する電池蓋１０５と、電池蓋１０５の取付穴１１３に挿入された筒状部１１８と、筒状部１１８の一方の開口端の周縁に形成された鍔部１１７とを有する絶縁ガスケット１０７と、絶縁ガスケット１０７の筒状部１１８に挿入された状態で電池蓋１０５にかしめ固定された軸部１２２と、軸部１２２の一端に形成され、絶縁ガスケット１０７の鍔部１１７を介して電池蓋１０５に配置された頭部１２０とを有し、正極または負極の出力端子用のリベット１０８と、リベット１０８の頭部１２０と絶縁ガスケット１０７の鍔部１１７との間か、電池蓋１０５と前記絶縁ガスケット１０７の鍔部１１７との間のうち少なくともいずれか一方に介在された絶縁パッキング１１０，１１１とを具備する電池が提案されている（例えば特許文献１参照）。ここで、１０２は電極体，１０６ａは円形穴，１１０ａ，１１１ａはリベット挿入穴，１１４はベントを示す。
【００４０】
また、このとき、封口部材の組み付けは、以下の手順で行われる。
（１）電池蓋１０５の凹部１１２内に第２の絶縁パッキング１１１を配置し、絶縁ガスケット１０７のボス部１１８を電池蓋１０５の取付穴１１３に挿入し、これらを嵌め合せる。
（２）絶縁ガスケット１０７のフランジ部１１７内に第１の絶縁パッキング１１０を挿入し、さらにリベット１０８の軸部１２１を絶縁ガスケット１０７の軸挿入穴１１９に挿入し、嵌め合せる。
（３）その後、電池蓋１０５から下方に貫通した軸部１２１に絶縁プレート１０６を介して孔開きのワッシャー１０９を挿入する。
（４）次いで、リベット１０８の頭部１２０を下方に加圧してその位置を固定しながらカシメ軸部１２２の下端を上方に加圧すると、リベット１０８の軸部１２１及びカシメ軸部１２２が自由状態よりも僅かに拡径変形（膨張変形）する。その結果、リベット１０８の軸部１２１が絶縁ガスケット１０７の軸挿入穴１１９と密着し、電池蓋１０５の取付穴１１３と絶縁ガスケット１０７との隙間が封止される、つまり、リベット１０８が電池蓋１０５に絶縁ガスケット１０７を介してかしめ固定される。
（５）ワッシャー１０９に負極側の導電タブ１０４を溶接し、正極側の導電タブ１０３を電池蓋１０５の内面に溶接する。
（６）この後に、電池蓋１０５を電池ケース１０１の開口部に嵌め合わせた後、電池蓋１０５と電池ケース１０１との嵌合面を溶接して封止する。
（７）最後に、電解液注入口１１５から電解液を電池ケース１０１内に注入したのち、電解液注入口１１５にプラグ１１６を挿入して溶接し、電解液注入口１１５を封止することにより電池を完成する。
【００４１】
しかし、上記のような電池では、以下のような種々の課題が生じることがあった。
（ｉ）ケースの電位を正極あるいは負極にとるためには、ケースと電位をとるための対象物とを溶接する必要があった。このとき、溶接によって発生する粉塵やスパッタ等は、電池の構成部品を汚染し腐蝕やショート等の原因となる可能性がある。また，溶接自体の欠陥によって導通不良やスパークの発生等の可能性がある。
（ii）電極の取出し部や端子台における接合においては、容器内部を外気と遮断するシール構造が要求される一方、こうした取出し部等には複数の部品を接合しあるいは組立てを必要とすることから、シール材の歪みやズレ等によって十分にシールできないあるいは使用時の加熱−冷却のサイクルに伴うシール機能の劣化が生じることがある。
（iii）また、こうしたシール材には、弾性，機密性，耐熱性，絶縁性および耐食性が要求されるが、こうした特性を全て満たす素材は少なく、高価であり、また繰り返しの使用に耐える素材は、さらに限定される。
【００４２】
本実施形態の上記電池は、従前の課題に対して、以下のような機能を有するものである。
（ａ）ケースおよび集電体をリベットでカシメて挟持することによって、溶接等粉塵やスパッタ等のような電池の機能に悪影響を及ぼす可能性のある物質等の発生がなく、確実に固定された電極端子部を形成することができる。
（ｂ）筐体として所定の強度を有し導電性を有するケースに対して集電体を重ね、同時に弾性を有する上部パッキンを挟持することによって、ケースや集電体を傷付けることなく、柔軟かつ強固に挟持し固定することができる。また、衝撃や振動等による接合部分のズレがなく確実にケースに対する導電性を有する電極端子部を形成することができる。
（ｃ）容器としてのシール性は、弾性，耐熱性，耐蝕性および機密性のある上部パッキンを、リベットの頭部およびケースの外面に当接させることによって、確実にすることができる。特に、リベットがカシメられたときに、リベットとケースおよび集電体との隙間が生じないように、柔軟に変形しながら、より確実にこれらの当接を図ることができるとともに、絶縁性を確保することができる。
【００４３】
〔電極端子部の他の構成例〕
本電池においては、正極用の電極端子部は、図２に例示するような構成のみならず、用途や要求仕様に対応した種々の形態を構成することができる。以下に、その形態をいくつか例示し、本電池における電極端子部１０の特徴を明確にする。
【００４４】
図６に示す正極用の電極端子部３０は、上記電極端子部１０に対し、内パッキン３４と集電体３３の挿入穴３３Ｂとの接触部分の構成が異なるのみで他の構成は同じである。内パッキン３４は、断面が略三角形であり、下方に向かうに連れて外径が小さくなる形状をなす。一方、集電体３３の挿入穴３３Ｂは、下方に向かうに連れて内径が小さくなる形状をなす。これにより、内パッキン３４と集電体３３とは、リベット１２の胴体部１２Ａの軸方向に対して傾斜した面同士で接触している。このため、集電体とパッキンとが上記軸方向に平行な面同士で接触する構成に比べて、両者の接触面積を大きくすることができ、隙間が生じるのを、より確実に抑制することができる。
【００４５】
図６の構成では、内パッキン３４と集電体３３との接触面は、下方に向かうに連れてリベット１２に近づく方向に傾斜した面であった。しかし、これに限らず、内パッキンと集電体との接触面が、下方に向かうに連れてリベット１２から離れる方向に傾斜した面でもよい。但し、図６の構成であれば、リベット１２のかしめ前において、内パッキン３４は、集電体３３の傾斜面で保持されるため、内パッキン３４がリベット１２から抜け出ることを抑制することができる。
【００４６】
図７に示す正極用の電極端子部４０は、上記電極端子部１０に対し、外パッキンの構成が異なるのみで他の構成は同じである。外パッキン４１は、互いに別体の円筒形状体４２と平板形状体４３とで構成されている。円筒形状体４２は、取付穴３Ｂに挿入され、平板形状体４３は貫通口４３Ａを有し、当該貫通口４３Ａ内に円筒形状体４２の上部が圧入されている。前述した筒状部１５Ａとベース部１５Ｂとが一体化された外パッキン１５では、リベット１２の胴体部１２Ａで当接する部分と、リベット１２の頭部１２Ｂおよび蓋体３で当接する部分では、各部からの押圧の強度，方向（ベクトル）あるいは伝達される温熱量が異なることがあり、長期の使用において、局部的なひずみの発生の原因となる可能性がある。
【００４７】
これに対して、外パッキン４１は、円筒形状体４２と平板形状体４３とが互いに別体なので、これらの局部的な負荷を分散し、弾性，耐熱性，耐蝕性および機密性という諸機能を長期管維持することを可能とした。また、シール性がより強く要求される平板形状体４３Ｃを柔軟性の高い例えばＰＰＳによって形成し、特に接触面積が大きく耐熱性が強く要求される円筒形状体４２を耐熱性の高い例えばＦＰＡによって形成するといったように、各部によって使用する材質を変更することによって、より機能性の高いパッキン構造を形成することができる。
【００４８】
図８に示す正極用の電極端子部５０は、上記電極端子部４０に対し、パッキンの構成が異なるのみで他の構成は同じである。内パッキン５１は、図７に例示した構成における円筒形状体４２と内パッキン１４を一体化した部材で構成された場合を例示する。内パッキン５１の内面でリベット１２の胴体部１２Ａ７Ｃと当接し、外周面で蓋体３，集電体１３および平板形状体４３と当接する。図７に例示した構成と同様、内パッキン５０に対する局部的な負荷を分散し、弾性，耐熱性，耐蝕性および機密性という諸機能を長期管維持することを可能とした。また、シール性がより強く要求される平板形状体４３を柔軟性の高い例えばＰＰＳによって形成し、特に接触面積が大きく耐熱性が強く要求される内パッキン５１を耐熱性の高い例えばＦＰＡによって形成することによって、より機能性の高いパッキン構造を形成することができる。
【００４９】
図９は、外パッキン６１とリベット６２の頭部６２Ｂの間に、ワッシャ６３を挿入した場合を例示する。リベット６２の頭部６２Ｂの周端部６２Ｄを包含する大きさのワッシャ６３が挿入されるとともに、さらに外パッキン６１がワッシャ６３の周端部６３Ａを包含するように配設される。リベット６２の頭部６２Ｂの大きさでは、外パッキン６１を十分挟持できず、外パッキン６１の弾性を十分に活かすことができない場合に、ワッシャ６３を挿入することによって、こうした外パッキン６１の挟持機能および固定機能を補完すすることができる。また、このとき、図９のように、ワッシャ６３の周端部６３Ａに対応する位置に、外パッキン６１の突起６１Ａ等のエッジを設け、外パッキン６１がワッシャ６３の周端部６３Ａを包含するように配設することによって、外パッキン６１とワッシャ６３およびリベット６２を確実に固定することができる。
【００５０】
以上、５つの異なる形態の構成例を示したが、これらに限定されるものではなく、これらの組合せ、例えば、図２あるいは図７に例示された構成において、三角形状の内パッキン３４を適用する形態や、これらにワッシャを挿入した形態等を適用することが可能である。例えばリベットのフランジ部と集電体との間にワッシャを挟む構成でもよい。また、蓄電素子の一例として電池を挙げたが、電気二重層キャパシタでもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１：容器 １Ａ：開口部 ２：電極体 ３：蓋体 ３Ｂ：取付穴 １３，３３：集電体 １５，２４，４１，４３，６１：外パッキン １４，３４，５１：内パッキン １２，６２：リベット １０：電極端子部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取付穴が形成されたケースと、
前記ケース内に収容され、正極および負極を有する電極体と、
一端側が前記電極体の前記正極あるいは前記負極と接続され、他端側が前記ケースの内面と導通する集電体と、
前記ケースの前記内面のうち、前記取付穴と前記集電体の前記他端側との間の部分に接触する内パッキン部分を有するパッキンと、
前記ケースの前記取付穴に挿入された胴体部、及び、前記胴体部のうち前記ケースの内側の端部に設けられ、当該胴体部よりも径が大きい内側径大部を有し、前記内側径大部が、前記集電体の前記他端側と導通し、前記内パッキン部分に接触し、且つ、前記ケースとの間で前記内パッキン部分および前記集電体の前記他端側を挟み込んでいる導電性部材と、を備える蓄電素子。
【請求項２】
前記内パッキン部分は、前記集電体の前記他端側と前記導電性部材の前記胴体部との間に挟み込まれている、請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項３】
前記導電性部材は、前記胴体部のうち前記ケースの外側の端部に設けられ、当該胴体部よりも径が大きい外側径大部を有し、
前記パッキンは、前記内パッキン部分に加えて、前記導電性部材の前記外側径大部と前記ケースの外面との間に挟み込まれる外パッキン部分を有する構成である、請求項１または２に記載の蓄電素子。
【請求項４】
前記導電性部材の前記外側径大部と前記外パッキン部分と間に配置され、前記外パッキンよりも径が小さい外ワッシャを備えている、請求項３に記載の蓄電素子。
【請求項５】
前記外パッキン部分には、前記外ワッシャの外周面に当接する突起部が設けられている、請求項４に記載の蓄電素子。
【請求項６】
前記パッキンは、前記内パッキン部分と前記外パッキン部分とが別体であって、且つ、互いに材質が異なる構成である、請求項３から５のいずれか一項に記載の蓄電素子。
【請求項７】
前記パッキンは、前記ケースの前記取付穴に接触する外周面、及び、前記導電性部材の前記胴体部に接触する内周面を有する筒状部分を有し、
前記内パッキン部分及び前記外パッキン部分の少なくとも一方のパッキン部分は前記筒状部分と別体であって、当該一方のパッキン部分には前記筒状部分の外周面の全周に亘って接触する貫通穴が形成されている、請求項３から６のいずれか一項に記載の蓄電素子。
【請求項８】
前記集電体の前記他端側と、前記内パッキン部分とは、前記導電性部材の前記胴体部の軸方向に対して傾斜した面同士で接触する構成である、請求項１〜７に記載の蓄電素子。
【請求項９】
前記集電体の前記他端側と前記導電性部材の前記内側径大部との間に配置されている内ワッシャを備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の蓄電素子。
【請求項１】
取付穴が形成されたケースと、
前記ケース内に収容され、正極および負極を有する電極体と、
一端側が前記電極体の前記正極あるいは前記負極と接続され、他端側が前記ケースの内面と導通する集電体と、
前記ケースの前記内面のうち、前記取付穴と前記集電体の前記他端側との間の部分に接触する内パッキン部分を有するパッキンと、
前記ケースの前記取付穴に挿入された胴体部、及び、前記胴体部のうち前記ケースの内側の端部に設けられ、当該胴体部よりも径が大きい内側径大部を有し、前記内側径大部が、前記集電体の前記他端側と導通し、前記内パッキン部分に接触し、且つ、前記ケースとの間で前記内パッキン部分および前記集電体の前記他端側を挟み込んでいる導電性部材と、を備える蓄電素子。
【請求項２】
前記内パッキン部分は、前記集電体の前記他端側と前記導電性部材の前記胴体部との間に挟み込まれている、請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項３】
前記導電性部材は、前記胴体部のうち前記ケースの外側の端部に設けられ、当該胴体部よりも径が大きい外側径大部を有し、
前記パッキンは、前記内パッキン部分に加えて、前記導電性部材の前記外側径大部と前記ケースの外面との間に挟み込まれる外パッキン部分を有する構成である、請求項１または２に記載の蓄電素子。
【請求項４】
前記導電性部材の前記外側径大部と前記外パッキン部分と間に配置され、前記外パッキンよりも径が小さい外ワッシャを備えている、請求項３に記載の蓄電素子。
【請求項５】
前記外パッキン部分には、前記外ワッシャの外周面に当接する突起部が設けられている、請求項４に記載の蓄電素子。
【請求項６】
前記パッキンは、前記内パッキン部分と前記外パッキン部分とが別体であって、且つ、互いに材質が異なる構成である、請求項３から５のいずれか一項に記載の蓄電素子。
【請求項７】
前記パッキンは、前記ケースの前記取付穴に接触する外周面、及び、前記導電性部材の前記胴体部に接触する内周面を有する筒状部分を有し、
前記内パッキン部分及び前記外パッキン部分の少なくとも一方のパッキン部分は前記筒状部分と別体であって、当該一方のパッキン部分には前記筒状部分の外周面の全周に亘って接触する貫通穴が形成されている、請求項３から６のいずれか一項に記載の蓄電素子。
【請求項８】
前記集電体の前記他端側と、前記内パッキン部分とは、前記導電性部材の前記胴体部の軸方向に対して傾斜した面同士で接触する構成である、請求項１〜７に記載の蓄電素子。
【請求項９】
前記集電体の前記他端側と前記導電性部材の前記内側径大部との間に配置されている内ワッシャを備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の蓄電素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１７８３３７（Ｐ２０１２−１７８３３７Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１９８６（Ｐ２０１２−１９８６）
【出願日】平成２４年１月１０日（２０１２．１．１０）
【出願人】（５０７１５１５２６）株式会社ＧＳユアサ (375)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１月１０日（２０１２．１．１０）
【出願人】（５０７１５１５２６）株式会社ＧＳユアサ (375)
【Ｆターム（参考）】
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