▶ プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社の特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024009544
(43)【公開日】2024-01-23
(54)【発明の名称】密閉型電池およびその製造方法
(51)【国際特許分類】
H01M 50/169 20210101AFI20240116BHJP
H01M 50/103 20210101ALI20240116BHJP
H01M 50/15 20210101ALI20240116BHJP
H01M 50/176 20210101ALI20240116BHJP
H01M 50/55 20210101ALI20240116BHJP
H01M 50/188 20210101ALI20240116BHJP
H01M 50/586 20210101ALI20240116BHJP
H01M 50/593 20210101ALI20240116BHJP
H01M 50/531 20210101ALI20240116BHJP
H01G 11/78 20130101ALI20240116BHJP
H01G 11/74 20130101ALI20240116BHJP
H01G 11/84 20130101ALI20240116BHJP
H01M 50/133 20210101ALI20240116BHJP
【ＦＩ】
H01M50/169
H01M50/103
H01M50/15
H01M50/176
H01M50/55 101
H01M50/188
H01M50/586
H01M50/593
H01M50/531
H01G11/78
H01G11/74
H01G11/84
H01M50/133
【審査請求】有
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022111152
(22)【出願日】2022-07-11
(71)【出願人】
【識別番号】520184767
【氏名又は名称】プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100117606
【弁理士】
【氏名又は名称】安部 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100121186
【弁理士】
【氏名又は名称】山根 広昭
(74)【代理人】
【識別番号】100130605
【弁理士】
【氏名又は名称】天野 浩治
(72)【発明者】
【氏名】辻口 峰史
【テーマコード（参考）】
5E078
5H011
5H043
【Ｆターム（参考）】
5E078AA14
5E078AB02
5E078HA05
5E078HA23
5E078KA06
5E078LA07
5H011AA09
5H011BB03
5H011CC06
5H011DD13
5H011EE02
5H011FF04
5H011GG02
5H011HH02
5H011JJ12
5H011KK01
5H043AA19
5H043BA16
5H043BA19
5H043CA04
5H043CA12
5H043EA02
5H043EA35
5H043EA39
5H043JA02E
5H043KA22E
5H043KA30E
(57)【要約】
【課題】レーザ溶接時の絶縁材４０の劣化を抑える。
【解決手段】密閉型電池１００は、開口を有し電極体を収容する電池ケース１１と、上記開口を封口する封口板１５と、電池ケース１１と封口板１５との嵌合部１４と、封口板１５の外面１７に露出する外部接続部３４を有する集電端子３０と、封口板１５と外部接続部３４とを絶縁する樹脂製の絶縁材４０と、を備える。少なくとも嵌合部１４と絶縁材４０とが最も近接する領域では、嵌合部１４に溝部１４Ｎが設けられ、溝部１４Ｎを含む嵌合部１４がレーザ溶接されている。
【選択図】図３
【解決手段】密閉型電池１００は、開口を有し電極体を収容する電池ケース１１と、上記開口を封口する封口板１５と、電池ケース１１と封口板１５との嵌合部１４と、封口板１５の外面１７に露出する外部接続部３４を有する集電端子３０と、封口板１５と外部接続部３４とを絶縁する樹脂製の絶縁材４０と、を備える。少なくとも嵌合部１４と絶縁材４０とが最も近接する領域では、嵌合部１４に溝部１４Ｎが設けられ、溝部１４Ｎを含む嵌合部１４がレーザ溶接されている。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電極を有する電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する電池ケースと、
端子装着孔を有し、前記開口を封口する封口板と、
前記電池ケースと前記封口板との嵌合部と、
前記電池ケースの内部で前記電極と接続される電極体接続部と、前記端子装着孔に挿通される軸部と、前記封口板の外面に露出する外部接続部と、を有する集電端子と、
前記封口板の前記外面と前記外部接続部とを絶縁する樹脂製の絶縁材と、
を備え、
少なくとも前記嵌合部と前記絶縁材とが最も近接する領域では、前記嵌合部に溝部が設けられ、前記溝部を含む前記嵌合部がレーザ溶接されている、
密閉型電池。
開口を有し、前記電極体を収容する電池ケースと、
端子装着孔を有し、前記開口を封口する封口板と、
前記電池ケースと前記封口板との嵌合部と、
前記電池ケースの内部で前記電極と接続される電極体接続部と、前記端子装着孔に挿通される軸部と、前記封口板の外面に露出する外部接続部と、を有する集電端子と、
前記封口板の前記外面と前記外部接続部とを絶縁する樹脂製の絶縁材と、
を備え、
少なくとも前記嵌合部と前記絶縁材とが最も近接する領域では、前記嵌合部に溝部が設けられ、前記溝部を含む前記嵌合部がレーザ溶接されている、
密閉型電池。
【請求項2】
前記封口板と前記集電端子と前記絶縁材とがインサート成形されている、
請求項１に記載の密閉型電池。
請求項１に記載の密閉型電池。
【請求項3】
前記嵌合部が略矩形状で、
前記溝部が、少なくとも前記嵌合部の長辺部分のうち前記絶縁材と対向する領域に設けられている、
請求項１または２に記載の密閉型電池。
前記溝部が、少なくとも前記嵌合部の長辺部分のうち前記絶縁材と対向する領域に設けられている、
請求項１または２に記載の密閉型電池。
【請求項4】
前記嵌合部の前記溝部が設けられている部分では、前記レーザ溶接された部分が前記溝部内に収まっている、
請求項１または２に記載の密閉型電池。
請求項１または２に記載の密閉型電池。
【請求項5】
前記溝部の深さが、前記封口板の厚みの１／２以上である、
請求項１または２に記載の密閉型電池。
請求項１または２に記載の密閉型電池。
【請求項6】
前記溝部が、前記電池ケースに設けられたケース側溝を含んでいる、
請求項１または２に記載の密閉型電池。
請求項１または２に記載の密閉型電池。
【請求項7】
前記溝部が、前記封口板に設けられた封口板側溝を含んでいる、
請求項１または２に記載の密閉型電池。
請求項１または２に記載の密閉型電池。
【請求項8】
電極を有する電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する電池ケースと、
端子装着孔を有し、前記開口を封口する封口板と、
前記電池ケースと前記封口板との嵌合部と、
前記電池ケースの内部で前記電極と接続される電極体接続部と、前記端子装着孔に挿通される軸部と、前記封口板の外面に露出する外部接続部と、を有する集電端子と、
前記封口板の前記外面と前記外部接続部とを絶縁する樹脂製の絶縁材と、を備え、
少なくとも前記嵌合部と前記絶縁材とが最も近接する領域では、前記嵌合部に溝部が設けられ、前記溝部を含む前記嵌合部がレーザ溶接されている、密閉型電池の製造方法であって、
前記電池ケースと、前記封口板と、を用意する、ここで、前記電池ケースおよび前記封口板のうち少なくとも一方は、前記嵌合部に切り欠きを有する、用意工程と、
前記電池ケースの内部に前記電極体を収容した後、前記開口に前記封口板を嵌合して、前記溝部を含む前記嵌合部をレーザ溶接するレーザ溶接工程と、を含む、
密閉型電池の製造方法。
開口を有し、前記電極体を収容する電池ケースと、
端子装着孔を有し、前記開口を封口する封口板と、
前記電池ケースと前記封口板との嵌合部と、
前記電池ケースの内部で前記電極と接続される電極体接続部と、前記端子装着孔に挿通される軸部と、前記封口板の外面に露出する外部接続部と、を有する集電端子と、
前記封口板の前記外面と前記外部接続部とを絶縁する樹脂製の絶縁材と、を備え、
少なくとも前記嵌合部と前記絶縁材とが最も近接する領域では、前記嵌合部に溝部が設けられ、前記溝部を含む前記嵌合部がレーザ溶接されている、密閉型電池の製造方法であって、
前記電池ケースと、前記封口板と、を用意する、ここで、前記電池ケースおよび前記封口板のうち少なくとも一方は、前記嵌合部に切り欠きを有する、用意工程と、
前記電池ケースの内部に前記電極体を収容した後、前記開口に前記封口板を嵌合して、前記溝部を含む前記嵌合部をレーザ溶接するレーザ溶接工程と、を含む、
密閉型電池の製造方法。
【請求項9】
前記用意工程は、用意した前記封口板に前記集電端子と前記絶縁材とをインサート成形してアッセンブリ部品を作製する工程を含む、
請求項８に記載の密閉型電池の製造方法。
請求項８に記載の密閉型電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、密閉型電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、電極を有する電極体と、開口を有しかつ上記電極体を収容する電池ケースと、端子装着孔を有しかつ上記開口を封口する封口板と、一端が上記電池ケースの内部で上記電極と接続され、他端が上記端子装着孔に挿通されて上記封口板の外部に引き出された集電端子と、上記封口板の外面と上記集電端子とを絶縁する樹脂製の絶縁部材と、を備える密閉型電池が知られている。これに関連する従来技術文献として、特許文献１～６が挙げられる。例えば特許文献１には、電極体を開口から電池ケースの内部に収容した後、上記開口に封口板を嵌合して、嵌合部をレーザ溶接することにより、開口を封止することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００８－２５１４７４号公報
【特許文献2】特開２０２１－０８６８１３号公報
【特許文献3】特開２００５－１１６２０８号公報
【特許文献4】特開２０１６－０８７６１６号公報
【特許文献5】特開２０１７－１１１８９６号公報
【特許文献6】特開２０１９－０８４５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
近年の高エネルギー密度化された電池では、封口板に設けられた集電端子と嵌合部との間隔が狭く、レーザ溶接する個所が絶縁材と近接している。また、レーザ溶接する際に、例えばワークの姿勢の変化等で、レーザの入射角度が多少ずれることがある。これにより、レーザの反射光が絶縁材に当たると、絶縁材が反射光を吸収して焼け焦げてしまうことがある。本発明者の検討によれば、その結果、絶縁材が劣化して、絶縁材の絶縁性が低下したり電池の気密性が低下したりする虞があった。したがって、レーザの反射光から絶縁材を保護することが求められている。
【0005】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、レーザ溶接時の絶縁材の劣化が抑えられた密閉型電池およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明により、電極を有する電極体と、開口を有し、上記電極体を収容する電池ケースと、端子装着孔を有し、上記開口を封口する封口板と、上記電池ケースと上記封口板との嵌合部と、上記電池ケースの内部で上記電極と接続される電極体接続部と、上記端子装着孔に挿通される軸部と、上記封口板の外面に露出する外部接続部と、を有する集電端子と、上記封口板の上記外面と上記外部接続部とを絶縁する樹脂製の絶縁材と、を備える密閉型電池が提供される。少なくとも上記嵌合部と上記絶縁材とが最も近接する領域では、上記嵌合部に溝部が設けられ、上記溝部を含む上記嵌合部がレーザ溶接されている。
【0007】
上記構成によれば、嵌合部のうち溝部が設けられた部分では、溝部内にレーザが照射されるので、反射光が溝部の壁面で吸収されて溝部の外に漏れにくくなる。このため、例えばレーザ溶接する個所が絶縁材と近接していたり、レーザ溶接する際にレーザの入射角度が多少ずれたりしても、絶縁材にレーザの反射光が当たりにくくなる。したがって、絶縁材の焼け焦げを防止でき、ひいては絶縁材の絶縁性の低下や電池の気密性の低下を抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照しながら、ここで開示される技術の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄（例えば、本発明を特徴付けない電池の一般的な構成および製造プロセス）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。ここで開示される技術は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。また、以下では、同じ作用を奏する部材、部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。
【0010】
なお、本明細書において「電池」とは、電気エネルギーを取り出し可能な蓄電デバイス全般を指す用語であって、一次電池と二次電池とを包含する概念である。また、本明細書において「二次電池」とは、電解質を介して正極と負極の間で電荷担体が移動することによって繰り返し充放電が可能な蓄電デバイス全般をいう。電解質は、液状電解質（電解液）、ゲル状電解質、固体電解質のいずれであってもよい。かかる二次電池は、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等のいわゆる蓄電池（化学電池）の他に、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ（物理電池）等も包含する。以下では、リチウムイオン二次電池を対象とした場合の実施形態について説明する。
【0011】
＜密閉型電池１００＞
図１は、密閉型電池１００の斜視図である。図２は、密閉型電池１００の構成を説明する分解斜視図である。なお、以下の説明において、図面中の符号Ｌ、Ｒ、Ｆ、Ｒｒ、Ｕ、Ｄは、左、右、前、後、上、下を表す。また、図面中の符号Ｘ、Ｙ、Ｚは、密閉型電池１００の短辺方向、長辺方向、上下方向を示す。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、密閉型電池１００の設置形態を何ら限定するものではない。
図１は、密閉型電池１００の斜視図である。図２は、密閉型電池１００の構成を説明する分解斜視図である。なお、以下の説明において、図面中の符号Ｌ、Ｒ、Ｆ、Ｒｒ、Ｕ、Ｄは、左、右、前、後、上、下を表す。また、図面中の符号Ｘ、Ｙ、Ｚは、密閉型電池１００の短辺方向、長辺方向、上下方向を示す。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、密閉型電池１００の設置形態を何ら限定するものではない。
【0012】
図２に示すように、密閉型電池１００は、外装体１０と、電極体２０と、集電端子３０と、絶縁材４０と、を備えている。図示は省略するが、密閉型電池１００は、ここではさらに電解液を備えている。なお、図２では、外装体１０の封口板１５に集電端子３０と絶縁材４０とがインサート成形されたアッセンブリ部品（以下、蓋アッセンブリ１５Ａと言う。）と、その他の部品とを分離して図示している。さらに図２では、一方側（図２の右側）の電極に関して、封口板１５と集電端子３０と絶縁材４０とを分離して図示している。
【0013】
外装体１０は、電池ケース１１と、封口板（蓋体）１５と、を備えている。図１に示すように、外装体１０は、ここでは扁平な直方体形状（角型）の外形を有する。外装体１０の材質は、従来から使用されているものと同じでよく、特に制限はない。外装体１０（電池ケース１１および封口板１５）は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、鉄、鉄合金等からなっている。外装体１０は、ここではアルミニウム製である。
【0014】
電池ケース１１は、図２に示すように、電極体２０と電解液とを収容する筐体である。電池ケース１１は、上面に開口１２を有する有底かつ角型の容器である。開口１２は略矩形状である。電池ケース１１は、図１に示すように、長辺および短辺を有する底壁１１ａと、底壁１１ａの長辺から上方に延び相互に対向する一対の長側壁１１ｂと、底壁１１ａの短辺から上方に延び相互に対向する一対の短側壁１１ｃと、を備えている。底壁１１ａは、略矩形状である。なお、本明細書において「略矩形状」とは、完全な矩形状（長方形状）に加えて、例えば、矩形状の長辺と短辺とを接続する角部がＲ状になっている形状や、角部に切り欠きを有する形状等をも包含する用語である。
【0015】
特に限定されるものではないが、電池ケース１１の厚み（板厚）は、耐久性等の観点から、概ね０．５ｍｍ以上、例えば１ｍｍ以上であるとよく、コストやエネルギー密度の観点から、概ね３ｍｍ以下、例えば２ｍｍ以下であるとよい。
【0016】
封口板１５は、電池ケース１１の開口１２に嵌合され、開口１２を封口するプレート状の部材である。封口板１５は、略矩形状である。封口板１５の外形は、電池ケース１１の開口１２よりも小さい。封口板１５は、電池ケース１１の底壁１１ａと対向している。封口板１５は、密閉型電池１００の内部側を向いた内面１６と外部側を向いた外面１７とを有する。封口板１５は、内面１６と外面１７とを貫通する２つの端子装着孔１８を有する。端子装着孔１８は、封口板１５の長辺方向Ｙの両端部に１個ずつ設けられている。一方側（図２の左側）の端子装着孔１８は正極用であり、他方側（図２の右側）の端子装着孔１８は負極用である。
【0017】
特に限定されるものではないが、封口板１５の厚み（板厚）は、耐久性等の観点から、概ね０．３ｍｍ以上、例えば０．５ｍｍ以上であるとよく、コストやエネルギー密度の観点から、概ね２ｍｍ以下、例えば１．５ｍｍ以下であるとよい。封口板１５の厚みは、電池ケース１１の厚みよりも薄くてもよい。
【0018】
封口板１５のうち、絶縁材４０と接する部分の少なくとも一部の表面には、粗面化処理がなされている。粗面化処理は、表面に凹凸を形成することによって、表面積を大きくするとともにアンカー効果を高め、絶縁材４０との接合性や密着性を向上させる表面処理である。粗面化処理は、例えば、レーザの照射やサンドブラスト等によって行い得る。封口板１５の粗面化処理された部分は、粗面化処理部１５ｂ（図３参照）を構成している。粗面化処理部１５ｂは、ここでは端子装着孔１８の周辺の内面１６と、端子装着孔１８の周辺の外面１７と、に形成されている。ただし、粗面化処理部１５ｂは、例えば封口板１５の絶縁材４０と接する部分全てに形成されてもよい。また、粗面化処理部１５ｂは必須ではなく、省略することもできる。
【0019】
電極体２０は、電池ケース１１の内部に収容されている。電極体２０は、例えば、樹脂性の絶縁フィルム（図示せず）等で覆われた状態で、電池ケース１１に収容されている。電極体２０は、正極シート２１と、負極シート２２と、正極シート２１と負極シート２２との間に配置されたセパレータシート（図示せず）と、を備えている。正極シート２１および負極シート２２は、電極の一例である。電極体２０は、ここでは帯状の正極シート２１と帯状の負極シート２２とが２枚の帯状のセパレータシートを介して積層され、長手方向に捲回されてなる捲回電極体である。ただし、電極体２０は、方形状の正極と方形状の負極とが絶縁された状態で積み重ねられてなる積層電極体であってもよい。
【0020】
正極シート２１は、正極集電体（例えば、アルミニウム箔）の少なくとも一方の表面上に、正極活物質を含む正極活物質層が固着されている部材である。正極シート２１の構成は特に限定されず、従来公知の電池に用いられているものと同様でよい。正極活物質としては、従来公知の材料を特に制限なく使用できる。一例として、リチウム遷移金属複合酸化物が挙げられる。負極シート２２は、負極集電体（例えば、銅箔）の少なくとも一方の表面上に、負極活物質を含む負極活物質層が固着されている部材である。負極シート２２の構成は特に限定されず、従来公知の電池に用いられているものと同様でよい。負極活物質としては、従来公知の材料を特に制限なく使用できる。一例として、黒鉛等の炭素材料が挙げられる。セパレータシートは、電荷担体が通過し得る微細な貫通孔が複数形成された絶縁性の樹脂シートである。セパレータシートの構成は特に限定されず、従来公知の電池に用いられているものと同様でよい。
【0021】
正極シート２１は、電池ケース１１の内部で、一端が長辺方向Ｙの一方の端部（図２の左端部）にくるように配置されている。負極シート２２は、電池ケース１１内で、一端が長辺方向Ｙの他方の端部（図２の右端部）にくるように配置されている。なお、図２では分離状態で図示されているが、密閉型電池１００の完成品では、正極シート２１および負極シート２２には、それぞれ集電端子３０が溶接接合されている。
【0022】
集電端子３０は、図１、図２に示すように、封口板１５の長辺方向Ｙの両端部に１個ずつ設けられている。正極側の集電端子３０は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金からなっている。負極側の集電端子３０は、例えば、銅、銅合金からなっている。
【0023】
図３は、図１のIII-III線断面図である。なお、図３では、電池ケース１１の片方の長側壁１１ｂのみを表し、もう片方の長側壁１１ｂを省略している。図２、図３に示すように、集電端子３０は、台座部３１と、電極体接続部３２と、軸部３３と、外部接続部３４と、を有している。台座部３１は、図２に示すように、ここでは四角形の平板状に構成され、水平方向に延びている。台座部３１は、端子装着孔１８に挿通可能な大きさに構成されている。電極体接続部３２は、電池ケース１１の内部に配置されている。電極体接続部３２はここでは板状に形成され、台座部３１の後端から下方に延びている。電極体接続部３２の先端は、電池ケース１１の内部で電極体２０の正極シート２１または負極シート２２に電気的に接続されている。
【0024】
軸部３３は、電極体接続部３２と外部接続部３４との間に配置され、端子装着孔１８に挿通されている。軸部３３は、台座部３１から上方に延びている。外部接続部３４は、外装体１０の外面１７に露出するように配置されている。外部接続部３４は、軸部３３の上方に設けられている。外部接続部３４は、端子装着孔１８に挿通可能な大きさに構成されている。台座部３１、軸部３３、および外部接続部３４の大きさの差により、軸部３３は台座部３１および外部接続部３４に対してくびれたようになっている。
【0025】
集電端子３０のうち、絶縁材４０と接する部分の少なくとも一部の表面には、封口板１５の粗面化処理部１５ｂと同様に、粗面化処理がなされている。集電端子３０の粗面化処理された部分は、粗面化処理部３０ａ（図３参照）を構成している。粗面化処理部３０ａは、ここでは軸部３３と、台座部３１の上面と、に形成されている。ただし、粗面化処理部３０ａは、例えば集電端子３０の絶縁材４０と接する部分全てに形成されてもよい。また、粗面化処理部１５ｂは必須ではなく、省略することもできる。
【0026】
絶縁材４０は、封口板１５と集電端子３０との導通を防止する部材である。絶縁材４０は、樹脂製である。絶縁材４０は、例えば、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂や、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の合成樹脂材料からなっている。合成樹脂材料には無機フィラー等が添加されてもよい。図３に示すように、絶縁材４０は、筒状部４１と、第１鍔部４２と、第２鍔部４３と、を有している。筒状部４１と第１鍔部４２と第２鍔部４３とは一体に形成されている。
【0027】
筒状部４１は、端子装着孔１８と集電端子３０の軸部３３との間に位置している。筒状部４１は、端子装着孔１８と軸部３３とを絶縁している。第１鍔部４２は、筒状部４１から、封口板１５の内面１６に沿って水平方向に延びている。第１鍔部４２は、封口板１５の内面１６と台座部３１とを絶縁している。第２鍔部４３は、筒状部４１から、封口板１５の外面１７に沿って水平方向に延びている。第２鍔部４３は、封口板１５の外面１７と外部接続部３４とを絶縁している。第１鍔部４２および第２鍔部４３の外形は、集電端子３０の台座部３１および外部接続部３４の外形よりも大きい。図１、図３に示すように、第２鍔部４３は、平面視において、集電端子３０よりも外側にはみ出し、外部に露出している。
【0028】
蓋アッセンブリ１５Ａは、図２に示すように、封口板１５に、集電端子３０と絶縁材４０とがインサート成形（一体成形）で組み付けられたアッセンブリ部品である。封口板１５および集電端子３０は、封口板１５の粗面化処理部１５ｂおよび集電端子３０の粗面化処理部３０ａにより、それぞれ絶縁材４０に強固に固定されている。これにより、集電端子３０は、台座部３１がかしめ加工されることなく、また封口板１５と直接接触することなく、封口板１５に固定されている。さらに、粗面化処理部１５ｂおよび粗面化処理部３０ａにおいて、封口板１５および集電端子３０が絶縁材４０に密着することで、端子装着孔１８が絶縁材４０により封止されている。集電端子３０および絶縁材４０は、封口板１５に移動不能に固定されている。
【0029】
本発明者の検討によれば、封口板１５と集電端子３０と絶縁材４０とをインサート成形で一体化させる場合、密着性を高めるために、封口板１５と絶縁材４０との接触面積を大きくすることが望ましい。このため、外部接続部３４および／または第２鍔部４３が従来よりも大きくなり、封口板１５の外面１７で絶縁材４０（第２鍔部４３）と嵌合部１４とが近接しやすい。したがって、ここに開示される技術を適用することが特に効果的である。
【0030】
図４は、図１の平面図である。図３、図４に示すように、電池ケース１１の開口１２と封口板１５とが嵌め合わされた部分（合わせ目）は、嵌合部１４を構成している。嵌合部１４は、電池ケース１１の内周縁（内側の側壁）および封口板１５の外周縁（側壁）に沿って延びている。嵌合部１４は、封口板１５の外面１７側に位置している。嵌合部１４は、平面視において、電池ケース１１と封口板１５との境界に沿って、略環状に連続して形成されている。嵌合部１４は、略矩形状である。ここでは、集電端子３０および絶縁材４０が長辺方向Ｙの両端部にそれぞれ設けられている。そのため、嵌合部１４は、長辺方向Ｙの両端部で、絶縁材４０と近接している。嵌合部１４は、ここでは長辺方向Ｙの両端部の領域Ａにおいて、絶縁材４０と最も近接している。
【0031】
領域Ａは、絶縁材４０の長辺方向Ｙの長さと略同等（±１ｍｍ程度の誤差を許容する。）の長さの範囲である。領域Ａは、「嵌合部１４と絶縁材４０とが最も近接する領域」の一例である。特に限定されるものではないが、領域Ａでは、嵌合部１４と絶縁材４０（第２鍔部４３）との距離が、概ね５ｍｍ以下、典型的には３ｍｍ以下、例えば１～２ｍｍ程度でありうる。
【0032】
嵌合部１４のうち、集電端子３０の外部接続部３４の周縁には、溝部（凹部）１４Ｎが設けられている。溝部１４Ｎは、図３に示すように、電池ケース１１の上面および封口板１５の外面１７から窪んだ凹部である。溝部１４Ｎは、図４に示すように、ここでは嵌合部１４の全周に亘って設けられている。溝部１４Ｎの幅（短辺方向Ｘおよび長辺方向Ｙの長さ）は、レーザ溶接に使用するレーザのスポット径よりも大きい。溝部１４Ｎは、嵌合部１４と絶縁材４０とが最も近接する領域に設けられていればよい。例えば、図４に示すように、嵌合部１４が略矩形状である場合、溝部１４Ｎは、少なくとも嵌合部１４の長辺部分のうち絶縁材４０と対向する領域Ａに設けられていることが好ましい。これにより、ここに開示される技術の効果を適切に発揮できる。
【0033】
図３に示すように、溝部１４Ｎの深さ（溝部１４Ｎの下端までの上下方向Ｚの長さ）ｔｎは、典型的には封口板１５の厚みｔａよりも小さい。溝部１４Ｎの深さｔｎは、封口板１５の厚みｔａの１／５以上であることが好ましく、１／３以上であることがより好ましく、１／２以上であることがさらに好ましく、２／３以上であることが特に好ましい。これにより、ここに開示される技術の効果を高いレベルで発揮できる。溝部１４Ｎの深さｔｎは、ここでは封口板１５の厚みｔａの約２／３である。溝部１４Ｎは、ここでは断面が略矩形状に形成されている。溝部１４Ｎは、例えば電池ケース１１の内周縁および封口板１５の外周縁のうちの少なくとも一方を切り欠くことで構成されている。
【0034】
溝部１４Ｎは、ここでは電池ケース１１の内周縁に設けられたケース側溝Ｎ１と、封口板１５の外周縁に設けられた封口板側溝Ｎ２と、を含んでいる。ケース側溝Ｎ１および封口板側溝Ｎ２は、ここでは嵌合部１４の全周に亘ってそれぞれ設けられている。ケース側溝Ｎ１および封口板側溝Ｎ２は、ここでは同じ形状であり、嵌合部１４を中心線として線対称になるように設けられている。ケース側溝Ｎ１および封口板側溝Ｎ２は、それぞれ断面が略矩形状である。ケース側溝Ｎ１および封口板側溝Ｎ２の側壁は垂直である。断面視において、電池ケース１１および封口板１５は、ケース側溝Ｎ１の下端と封口板側溝Ｎ２の下端とが面一になるように連結されている。ただし、ケース側溝Ｎ１および封口板側溝Ｎ２は、異なる形状であってもよく、また下端の位置が異なっていてもよい。
【0035】
外装体１０は、嵌合部１４が全周に亘ってレーザ溶接されることによって、気密に封止（密閉）されている。嵌合部１４のレーザ溶接された部分では、電池ケース１１の構成金属と封口板１５の構成金属とが溶融されて、レーザ溶接部１４Ｗが形成されている。嵌合部１４のうち、溝部１４Ｎが設けられている部分では、レーザ溶接部１４Ｗが溝部１４Ｎの中に形成されている。レーザ溶接部１４Ｗは、溝部１４Ｎの中に全て収まっていることが好ましい。言い換えれば、断面視において、レーザ溶接部１４Ｗの上端が、電池ケース１１の上面および封口板１５の上面（外面１７）よりも下方に位置していることが好ましい。これにより、密閉型電池１００の完成品の仕上がりがきれいになる。また、レーザ溶接部１４Ｗが電池ケース１１の上面および封口板１５の上面から突出していないことで、レーザ溶接部１４Ｗが他の部材と干渉して損傷したり破損したりすることを抑制できる。
【0036】
＜密閉型電池１００の製造方法＞
上記のような密閉型電池１００は、例えば、用意工程とレーザ溶接工程とを包含する製造方法によって製造できる。
上記のような密閉型電池１００は、例えば、用意工程とレーザ溶接工程とを包含する製造方法によって製造できる。
【0037】
用意工程では、電池ケース１１と封口板１５とを用意する。さらに、その他上記したような必要部材を用意する。ここでは、電池ケース１１は、ケース側溝Ｎ１を有している。封口板１５は、封口板側溝Ｎ２を有している。ケース側溝Ｎ１は、例えば電池ケース１１の内周縁を所望のサイズおよび形状に切り欠くことで形成できる。同様に、封口板側溝Ｎ２は、例えば封口板１５の外周縁を所望のサイズおよび形状に切り欠くことで形成できる。本実施形態ではさらに、用意した封口板１５に集電端子３０と絶縁材４０とを一体化してアッセンブリ部品（例えば、蓋アッセンブリ１５Ａ）を作製する。
【0038】
蓋アッセンブリ１５Ａは、封口板１５、集電端子３０、および絶縁材４０をインサート成形することで作製できる。これにより、部品点数を削減できると共に、従来のリベットを用いる方法に比べて導電経路を簡便に形成できる。インサート成形は、例えば、特開２０２１－０８６８１３号公報、特開２０２１－０８６８１４号公報、特許第３９８６３６８号公報、特許第６６４８６７１号公報等に記載されるように、従来公知の方法に従って行うことができる。例えば、下型と上型とを有する成形金型を用いて、部品セット工程、位置決め工程、上型セット工程、射出成形工程、上型リリース工程、および部品取出工程、を含む方法によって作製できる。
【0039】
部品セット工程では、集電端子３０が封口板１５の端子装着孔１８に挿通された後、封口板１５が下型に装着される。位置決め工程では、集電端子３０が位置決めされ、固定される。上型セット工程では、上型が、下型とともに封口板１５および集電端子３０を上下方向に挟むように装着される。射出成形工程では、まず成形金型が加熱される。次に、成形金型に溶融樹脂が注入される。溶融樹脂は上型から端子装着孔１８を通って下型に流される。その後、成形金型と成形品とが冷却される。これにより、絶縁材４０と封口板１５と集電端子３０とが一体化される。上型リリース工程では、上型が下型から離間される。部品取出工程では、成形品が下型から取り外される。
【0040】
レーザ溶接工程では、電池ケース１１の内部に電極体２０が収容された後、電池ケース１１の開口１２に封口板１５が嵌合される。これにより、電池ケース１１のケース側溝Ｎ１と、封口板１５の封口板側溝Ｎ２とが対向するように組み合わされ、溝部１４Ｎが形成される。ここでは溝部１４Ｎは、嵌合部１４の全周に亘って形成される。次に、溝部１４N（嵌合部１４）がレーザで溶接接合される。このとき、溝部１４Ｎはレーザ溶接する位置を示す目印となる。このため、レーザ溶接の作業性を向上できる。なお、レーザ溶接に使用するレーザ光の種類やレーザ溶接の条件については、従来と同様よく、特に限定されない。レーザ照射方向と封口板１５の外面１７（水平面）とのなす角は、典型的には９０±１０°程度であり、例えば９０±５°程度である。溝部１４Ｎを含む嵌合部１４が全周に亘って溶接接合されることで、封口板１５と電池ケース１１とが隙間無く溶着される。
【0041】
図５は、本工程における溝部１４Ｎの近傍を表す縦断面図である。本実施形態では、図５に太い矢印で示すように、溝部１４Ｎにレーザ光ＩＬが照射される。溝部１４Ｎに照射されたレーザ光ＩＬは溝部１４Ｎの底面等に反射して、図５に細い矢印で示すように、反射光が生じうる。しかしながら、本実施形態では、発生した反射光が溝部１４Ｎの側壁面で吸収される。そのため、レーザの反射光が溝部１４Ｎの外に漏れにくい。よって、ここに開示される技術によれば、例えば領域Ａのように嵌合部１４が絶縁材４０と近接していたり、あるいは、レーザ光ＩＬの入射角度が多少ずれたりしたとしても、絶縁材４０にレーザの反射光が当たりにくい。以上のような効果で、絶縁材４０の焼け焦げを防止でき、ひいては絶縁材４０の絶縁性の低下や密閉型電池１００の気密性の低下を抑えられる。
【0042】
＜電池の用途＞
密閉型電池１００は各種用途に利用可能であるが、例えば、乗用車、トラック等の車両に搭載されるモータ用の動力源（駆動用電源）として好適に用いることができる。車両の種類は特に限定されないが、例えば、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ；Plug-in Hybrid Electric Vehicle）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ；Hybrid Electric Vehicle）、電気自動車（ＢＥＶ；Battery Electric Vehicle）等が挙げられる。
密閉型電池１００は各種用途に利用可能であるが、例えば、乗用車、トラック等の車両に搭載されるモータ用の動力源（駆動用電源）として好適に用いることができる。車両の種類は特に限定されないが、例えば、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ；Plug-in Hybrid Electric Vehicle）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ；Hybrid Electric Vehicle）、電気自動車（ＢＥＶ；Battery Electric Vehicle）等が挙げられる。
【0043】
以上、ここで提案される密閉型電池について説明したが、上記実施形態は一例に過ぎない。本発明は、他にも種々の形態にて実施することができる。ここに開示される技術は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。請求の範囲に記載の技術には、上記に例示した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。
【0044】
例えば、上記した図３の実施形態では、溝部１４Ｎの断面形状が略矩形状であった。また、溝部１４Ｎがケース側溝Ｎ１および封口板側溝Ｎ２で構成されていた。しかしこれには限定されない。溝部１４Ｎの断面形状は、例えば、三角形等の多角形状、半円形等、任意の形状であってよい。さらに、溝部１４Ｎは、ケース側溝Ｎ１のみ、または、封口板側溝Ｎ２のみで構成されていてもよい。言い換えれば、電池ケース１１および封口板１５のうちのいずれか一方は、溝を有していなくてもよい。
【0045】
＜第１変形例＞
図６は、第１変形例に係る溝部１１４Ｎの近傍を表す縦断面図である。電池ケース１１１は、ケース側溝Ｎ１にかえてケース側溝Ｎ１１を有していないこと以外、上記した電池ケース１１と同様である。封口板１１５は、封口板側溝Ｎ２を有していないこと以外、封口板１５と同様である。本変形例において、溝部１１４Ｎの断面は三角形状である。溝部１１４Ｎは、ケース側溝Ｎ１１からなっている。ケース側溝Ｎ１１の側壁は、傾斜角度θで傾斜している。傾斜角度θは、例えば３０～６０°程度であり、ここでは約４５°である。レーザ溶接部１１４Ｗは、一部が溝部１１４Ｎからはみ出し、封口板１１５の外面に達している。本変形例では、封口板１１５に封口板側溝Ｎ２を設けないことで、絶縁材４０の損傷を防止しつつ、密閉型電池１００のコンパクト化が図れる。さらに、封口板１１５に封口板側溝Ｎ２を形成する手間を削減できる。
図６は、第１変形例に係る溝部１１４Ｎの近傍を表す縦断面図である。電池ケース１１１は、ケース側溝Ｎ１にかえてケース側溝Ｎ１１を有していないこと以外、上記した電池ケース１１と同様である。封口板１１５は、封口板側溝Ｎ２を有していないこと以外、封口板１５と同様である。本変形例において、溝部１１４Ｎの断面は三角形状である。溝部１１４Ｎは、ケース側溝Ｎ１１からなっている。ケース側溝Ｎ１１の側壁は、傾斜角度θで傾斜している。傾斜角度θは、例えば３０～６０°程度であり、ここでは約４５°である。レーザ溶接部１１４Ｗは、一部が溝部１１４Ｎからはみ出し、封口板１１５の外面に達している。本変形例では、封口板１１５に封口板側溝Ｎ２を設けないことで、絶縁材４０の損傷を防止しつつ、密閉型電池１００のコンパクト化が図れる。さらに、封口板１１５に封口板側溝Ｎ２を形成する手間を削減できる。
【0046】
＜第２変形例＞
図７は、第２変形例に係る溝部２１４Ｎの近傍を表す縦断面図である。電池ケース２１１は、ケース側溝Ｎ１を有していないこと以外、上記した電池ケース１１と同様である。封口板２１５は、封口板側溝Ｎ２にかえて封口板側溝Ｎ１２を有していること以外、封口板１５と同様である。本変形例において、溝部２１４Ｎの断面は略矩形状である。溝部２１４Ｎは、封口板側溝Ｎ１２からなっている。レーザ溶接部２１４Ｗは、溝部２１４Ｎの中に全て収まっている。本変形例では、電池ケース２１１にケース側溝Ｎ１を設けないことで、絶縁材４０の損傷を防止しつつ電池ケース２１１の強度を高められる。さらに、電池ケース２１１にケース側溝Ｎ１を形成する手間を削減できる。
図７は、第２変形例に係る溝部２１４Ｎの近傍を表す縦断面図である。電池ケース２１１は、ケース側溝Ｎ１を有していないこと以外、上記した電池ケース１１と同様である。封口板２１５は、封口板側溝Ｎ２にかえて封口板側溝Ｎ１２を有していること以外、封口板１５と同様である。本変形例において、溝部２１４Ｎの断面は略矩形状である。溝部２１４Ｎは、封口板側溝Ｎ１２からなっている。レーザ溶接部２１４Ｗは、溝部２１４Ｎの中に全て収まっている。本変形例では、電池ケース２１１にケース側溝Ｎ１を設けないことで、絶縁材４０の損傷を防止しつつ電池ケース２１１の強度を高められる。さらに、電池ケース２１１にケース側溝Ｎ１を形成する手間を削減できる。
【0047】
＜第３変形例＞
また、例えば上記した図４の実施形態では、嵌合部１４の全周に亘って溝部１４Ｎが設けられていた。しかしこれには限定されない。図８は、第３変形例に係る溝部３１４Ｎの近傍を表す平面図である。なお、ここでは長辺方向Ｙの一方側（左側）のみを示しているが、他方側も同様であってよい。溝部３１４Ｎは、長辺方向Ｙの両端部において、絶縁材４０を三方向から囲んでいる。溝部３１４Ｎは、平面視で略コの字状に設けられている。溝部３１４Ｎは、封口板１５の両長辺に沿って設けられた第１領域Ａ１および第２領域Ａ２と、短辺に沿って設けられ上記２つの領域Ａ１、Ａ２を連結する第３領域Ｂと、で構成されている。なお、嵌合部１４のうち、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２を除く長辺方向Ｙの中央部では、溝部３１４Ｎが設けられていない。このような形態であっても、ここに開示される技術の効果を適切に発揮できる。
また、例えば上記した図４の実施形態では、嵌合部１４の全周に亘って溝部１４Ｎが設けられていた。しかしこれには限定されない。図８は、第３変形例に係る溝部３１４Ｎの近傍を表す平面図である。なお、ここでは長辺方向Ｙの一方側（左側）のみを示しているが、他方側も同様であってよい。溝部３１４Ｎは、長辺方向Ｙの両端部において、絶縁材４０を三方向から囲んでいる。溝部３１４Ｎは、平面視で略コの字状に設けられている。溝部３１４Ｎは、封口板１５の両長辺に沿って設けられた第１領域Ａ１および第２領域Ａ２と、短辺に沿って設けられ上記２つの領域Ａ１、Ａ２を連結する第３領域Ｂと、で構成されている。なお、嵌合部１４のうち、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２を除く長辺方向Ｙの中央部では、溝部３１４Ｎが設けられていない。このような形態であっても、ここに開示される技術の効果を適切に発揮できる。
【0048】
以上の通り、ここで開示される技術の具体的な態様として、以下の各項に記載のものが挙げられる。
項１：電極を有する電極体と、開口を有し、上記電極体を収容する電池ケースと、端子装着孔を有し、上記開口を封口する封口板と、上記電池ケースと上記封口板との嵌合部と、上記電池ケースの内部で上記電極と接続される電極体接続部と、上記端子装着孔に挿通される軸部と、上記封口板の外面に露出する外部接続部と、を有する集電端子と、上記封口板の上記外面と上記外部接続部とを絶縁する樹脂製の絶縁材と、を備え、少なくとも上記嵌合部と上記絶縁材とが最も近接する領域では、上記嵌合部に溝部が設けられ、上記溝部を含む上記嵌合部がレーザ溶接されている、密閉型電池。
項２：上記封口板と上記集電端子と上記絶縁材とがインサート成形されている、項１に記載の密閉型電池。
項３：上記嵌合部が略矩形状で、上記溝部が、少なくとも上記嵌合部の長辺部分のうち上記絶縁材と対向する領域に設けられている、項１または２に記載の密閉型電池。
項４：上記嵌合部の上記溝部が設けられている部分では、上記レーザ溶接された部分が上記溝部内に収まっている、項１から３のいずれか１つに記載の密閉型電池。
項５：上記溝部の深さが、上記封口板の厚みの１／２以上である、項１から４のいずれか１つに記載の密閉型電池。
項６：上記溝部が、上記電池ケースに設けられたケース側溝を含んでいる、項１から５のいずれか１つに記載の密閉型電池。
項７：上記溝部が、上記封口板に設けられた封口板側溝を含んでいる、項１から６のいずれか１つに記載の密閉型電池。
項８：上記密閉型電池の製造方法であって、上記電池ケースと、上記封口板と、を用意する、ここで、上記電池ケースおよび上記封口板のうち少なくとも一方は、上記嵌合部に切り欠きを有する、用意工程と、上記電池ケースの内部に上記電極体を収容した後、上記開口に上記封口板を嵌合して、上記溝部を含む上記嵌合部をレーザ溶接するレーザ溶接工程と、を含む、密閉型電池の製造方法。
項９：上記用意工程は、用意した上記封口板に上記集電端子と上記絶縁材とをインサート成形してアッセンブリ部品を作製する工程を含む、項８に記載の密閉型電池の製造方法。
項１：電極を有する電極体と、開口を有し、上記電極体を収容する電池ケースと、端子装着孔を有し、上記開口を封口する封口板と、上記電池ケースと上記封口板との嵌合部と、上記電池ケースの内部で上記電極と接続される電極体接続部と、上記端子装着孔に挿通される軸部と、上記封口板の外面に露出する外部接続部と、を有する集電端子と、上記封口板の上記外面と上記外部接続部とを絶縁する樹脂製の絶縁材と、を備え、少なくとも上記嵌合部と上記絶縁材とが最も近接する領域では、上記嵌合部に溝部が設けられ、上記溝部を含む上記嵌合部がレーザ溶接されている、密閉型電池。
項２：上記封口板と上記集電端子と上記絶縁材とがインサート成形されている、項１に記載の密閉型電池。
項３：上記嵌合部が略矩形状で、上記溝部が、少なくとも上記嵌合部の長辺部分のうち上記絶縁材と対向する領域に設けられている、項１または２に記載の密閉型電池。
項４：上記嵌合部の上記溝部が設けられている部分では、上記レーザ溶接された部分が上記溝部内に収まっている、項１から３のいずれか１つに記載の密閉型電池。
項５：上記溝部の深さが、上記封口板の厚みの１／２以上である、項１から４のいずれか１つに記載の密閉型電池。
項６：上記溝部が、上記電池ケースに設けられたケース側溝を含んでいる、項１から５のいずれか１つに記載の密閉型電池。
項７：上記溝部が、上記封口板に設けられた封口板側溝を含んでいる、項１から６のいずれか１つに記載の密閉型電池。
項８：上記密閉型電池の製造方法であって、上記電池ケースと、上記封口板と、を用意する、ここで、上記電池ケースおよび上記封口板のうち少なくとも一方は、上記嵌合部に切り欠きを有する、用意工程と、上記電池ケースの内部に上記電極体を収容した後、上記開口に上記封口板を嵌合して、上記溝部を含む上記嵌合部をレーザ溶接するレーザ溶接工程と、を含む、密閉型電池の製造方法。
項９：上記用意工程は、用意した上記封口板に上記集電端子と上記絶縁材とをインサート成形してアッセンブリ部品を作製する工程を含む、項８に記載の密閉型電池の製造方法。
【符号の説明】
【0049】
１０ 外装体
１１ 電池ケース
１４ 嵌合部
１４Ｎ、１１４Ｎ、２１４Ｎ、３１４Ｎ 溝部
Ｎ１、Ｎ１１ ケース側溝
Ｎ２、Ｎ１２ 封口板側溝
１４Ｗ、１１４Ｗ、２１４Ｗ レーザ溶接部
１５ 封口板
１５Ａ 蓋アッセンブリ
１８ 端子装着孔
２０ 電極体
３０ 集電端子
３４ 外部接続部
４０ 絶縁材
４３ 第２鍔部
１００ 密閉型電池
１１ 電池ケース
１４ 嵌合部
１４Ｎ、１１４Ｎ、２１４Ｎ、３１４Ｎ 溝部
Ｎ１、Ｎ１１ ケース側溝
Ｎ２、Ｎ１２ 封口板側溝
１４Ｗ、１１４Ｗ、２１４Ｗ レーザ溶接部
１５ 封口板
１５Ａ 蓋アッセンブリ
１８ 端子装着孔
２０ 電極体
３０ 集電端子
３４ 外部接続部
４０ 絶縁材
４３ 第２鍔部
１００ 密閉型電池
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】