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JP7040060B2 - 蓄電素子 - Google Patents

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Description

本発明は、容器と、電極端子と、集電体と、ガスケットとを備える蓄電素子に関する。
従来、容器と電極端子と集電体とガスケットとを備える蓄電素子が広く知られている。例えば、特許文献１には、容器（電池蓋）と、電極端子（正負極端子）と、電極端子及び容器を絶縁するガスケット（絶縁シール部材）と、集電体（正負極集電体）と、集電体及び容器の間に介在されるガスケット（絶縁部材）とを備える蓄電素子（二次電池）が開示されている。
特開２０１３－９３１６０号公報
しかしながら、上記従来の蓄電素子では、容器、電極端子または集電体を、ガスケットに対して正確な位置に位置決めするのが困難な場合があり、寸法精度が低下するおそれがあるという問題がある。
図８は、従来の蓄電素子において寸法精度が低下する問題点を説明する図である。例えば、上記従来の蓄電素子において、ガスケットの隣り合う２面（例えば上記特許文献１では、絶縁部材１６０の当接面１６２ａ及び内側係合面１６２ｉ）に、容器、電極端子及び集電体の少なくとも１つ（上記特許文献１では集電体。以下、当接部材ともいう）を当接させて位置決めしたい場合がある。この場合、図８の（ｂ）または（ｃ）に示すように、当該２面の接続部分にＲ部（曲面部分）が形成されていると、当接部材を当該２面の双方に当接させることができない。例えば、図８の（ａ）に示すように、ガスケットを作製する際に、金型の角部（同図では金型１の角部Ａ）が摩耗等により丸まっていたような場合には、当該２面の接続部分にＲ部が形成されてしまう。そして、ガスケットの当該２面の双方に当接部材を当接させることができないと、当接部材をガスケットに対して正確な位置に位置決めすることが困難になり、蓄電素子の寸法精度が低下する。蓄電素子の寸法精度が低下すれば、省スペース化を図ることができなくなり、蓄電素子の高エネルギー密度化を図ることができなくなる等の問題が生じる。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、寸法精度の向上を図ることができる蓄電素子を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子は、容器と、電極端子と、集電体と、前記容器、前記電極端子及び前記集電体の少なくとも１つである当接部材に当接するガスケットと、を備え、前記ガスケットは、前記当接部材に当接する隣り合う２面である第一面及び第二面を有し、前記ガスケットの、前記第一面及び前記第二面の接続部分には、第一凹部が形成されている。
これによれば、蓄電素子において、容器、電極端子及び集電体の少なくとも１つである当接部材に当接するガスケットの、当該当接部材に当接する隣り合う２面の接続部分に、第一凹部が形成されている。このように、ガスケットの当該２面の接続部分に凹部を形成することで、当該接続部分にＲ部が形成されないため、当接部材を当該２面の双方に当接させることができる。これにより、当接部材をガスケットに対して正確な位置に位置決めすることができ、蓄電素子の寸法精度の向上を図ることができる。
また、前記第一凹部は、環状とは異なる形状に形成されていることにしてもよい。
これによれば、ガスケットにおいて、第一凹部は、環状とは異なる形状に形成されている。ここで、ガスケットが当接部材の周囲を囲う構成であれば、第一凹部を環状に形成することになるが、この場合には第一凹部を形成しなくとも、当接部材とガスケットとを嵌合して押圧すれば、当接部材をガスケットに対して、ある程度正確に位置決めすることができる。このため、第一凹部が環状に形成されない構成（ガスケットが当接部材の周囲を囲わない構成）の場合に、当接部材をガスケットに対して位置決めする必要性が高い。このように、ガスケットが当接部材の周囲を囲わない構成であっても、第一凹部（環状とは異なる形状の第一凹部）を形成することで、当接部材をガスケットに対して正確な位置に位置決めすることができ、蓄電素子の寸法精度の向上を図ることができる。
また、前記当接部材は、前記集電体であり、前記集電体は、前記第一面及び前記第二面に当接する当接部と、前記当接部から延設されて電極体に接続される接続部とを有することにしてもよい。
これによれば、当接部材は、ガスケットの上記２面に当接する当接部と、当接部から延設されて電極体に接続される接続部とを有する集電体である。ここで、集電体は、電極体に接続されるため、接続不良を起こさないために、位置決め精度を向上させることが必要である。このため、ガスケットの当該２面の接続部分に第一凹部を形成して、集電体を、ガスケットの当該２面に当接させることで、集電体を、ガスケットに対して正確な位置に位置決めすることができ、蓄電素子の寸法精度の向上を図ることができる。
また、前記第一面は、前記第二面よりも、前記当接部材と当接する面積が大きく、前記第一凹部は、前記第一面の前記第二面との接続部分が凹んで形成された凹部であることにしてもよい。
これによれば、ガスケットにおいて、第一凹部は、当接部材と当接する面積が大きい方の第一面における第二面との接続部分が凹んで形成された凹部である。ここで、ガスケットの当接部材と当接する面積が小さい方の面に第一凹部を形成すると、ガスケットと当接部材とが当接する面積が減少して、当接部材をガスケットに対して正確な位置に位置決めすることが困難になる場合がある。このため、ガスケットにおいて、当接部材と当接する面積が大きい第一面の第二面との接続部分に、第一凹部を形成する。これにより、当接部材をガスケットに対して正確な位置に位置決めすることができ、蓄電素子の寸法精度の向上を図ることができる。
また、前記当接部材の、前記第二面との当接面には、第二凹部が形成されており、前記ガスケットの前記接続部分の前記第二凹部に対応する位置には、前記第一凹部は形成されていないことにしてもよい。
これによれば、当接部材の、第二面との当接面には、第二凹部が形成されており、ガスケットの上記接続部分の第二凹部に対応する位置には、第一凹部は形成されていない。ここで、ガスケットに第一凹部を形成すると、ガスケットの厚みが減少して、ガスケットが損傷しやすくなるため、不要な箇所には第一凹部を形成しないのが好ましい。そして、当接部材に第二凹部が形成されることで、ガスケットの第二面と当接部材の当接面との間に空間が生じるため、第二凹部に対応する位置に第一凹部を形成しなくても、当接部材を第一面及び第二面の双方に当接させることができる。これにより、ガスケットが損傷するのを抑制しつつ、当接部材をガスケットに対して正確な位置に位置決めして、蓄電素子の寸法精度の向上を図ることができる。
また、前記ガスケットの前記第二凹部に対応する位置における前記第一面の裏面には、他の部材の凸部が挿入される第三凹部が形成されていることにしてもよい。
これによれば、ガスケットの第二凹部に対応する位置における第一面の裏面には、他の部材の凸部が挿入される第三凹部が形成されている。つまり、ガスケットの第二凹部に対応する位置には、第一凹部が形成されていないため、第一面の裏面に第三凹部を形成した場合でも、ガスケットの厚みが薄くなることによる損傷を抑制することができる。そして、第三凹部に他の部材の凸部を挿入することで、ガスケットを他の部材に対して位置決めすることができる。これにより、ガスケットが損傷するのを抑制しつつ、ガスケットを正確な位置に位置決めすることができるため、蓄電素子の寸法精度の向上を図ることができる。
なお、本発明は、このような蓄電素子として実現することができるだけでなく、当該蓄電素子が備えるガスケットとしても実現することができる。
本発明における蓄電素子によれば、寸法精度の向上を図ることができる。
実施の形態に係る蓄電素子の外観を示す斜視図である。 実施の形態に係る蓄電素子を分解して各構成要素を示す分解斜視図である。 実施の形態に係る集電体の構成を示す斜視図である。 実施の形態に係る下部ガスケットの構成を示す斜視図及び断面図である。 実施の形態に係る下部ガスケットに集電体が配置された状態での構成を示す斜視図、平面図及び断面図である。 実施の形態に係る蓄電素子の効果を説明する図である。 実施の形態の変形例に係る下部ガスケットの構成を示す斜視図である。 従来の蓄電素子において寸法精度が低下する問題点を説明する図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態（及びその変形例）に係る蓄電素子について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程、製造工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。
また、以下の説明及び図面中において、蓄電素子が有する一対（正極及び負極、以下同様）の電極端子の並び方向、一対の集電体の並び方向、一対の上部ガスケットの並び方向、一対の下部ガスケットの並び方向、電極体の両端部（一対の活物質層非形成部）の並び方向、電極体の巻回軸方向、または、容器の短側面の対向方向をＸ軸方向と定義する。また、容器の長側面の対向方向、容器の短側面の短手方向、容器の厚さ方向、または、１つの集電体における脚部（電極体接続部）の並び方向をＹ軸方向と定義する。また、蓄電素子の容器本体と蓋体との並び方向、容器の短側面の長手方向、または、集電体の脚部（電極体接続部）の延設方向をＺ軸方向と定義する。これらＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、互いに交差（本実施の形態では直交）する方向である。また、以下の説明において、例えば、Ｘ軸プラス方向とは、Ｘ軸の矢印方向を示し、Ｘ軸マイナス方向とは、Ｘ軸プラス方向とは反対方向を示す。Ｙ軸方向及びＺ軸方向についても同様である。
（実施の形態）
［１ 蓄電素子１０の全般的な説明］
まず、図１及び図２を用いて、本実施の形態における蓄電素子１０の全般的な説明を行う。図１は、本実施の形態に係る蓄電素子１０の外観を示す斜視図である。また、図２は、本実施の形態に係る蓄電素子１０を分解して各構成要素を示す分解斜視図である。
蓄電素子１０は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。蓄電素子１０は、例えば、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）またはプラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）等の自動車用電源や、電子機器用電源、電力貯蔵用電源などに使用される。なお、蓄電素子１０は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。また、蓄電素子１０は、一次電池であってもよい。さらに、蓄電素子１０は、固体電解質を用いた電池であってもよい。また、本実施の形態では、直方体形状（角型）の蓄電素子１０を図示しているが、蓄電素子１０の形状は、直方体形状には限定されず、円柱形状、長円柱形状または直方体以外の多角柱形状等であってもよいし、ラミネート型の蓄電素子とすることもできる。
図１に示すように、蓄電素子１０は、容器１００と、正極及び負極の電極端子２００と、正極及び負極の上部ガスケット３００とを備えている。また、図２に示すように、容器１００の内方には、正極及び負極の下部ガスケット４００と、正極及び負極の集電体５００と、電極体６００とが収容されている。なお、容器１００の内部には、電解液（非水電解質）が封入されているが、図示は省略する。当該電解液としては、蓄電素子１０の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく、様々なものを選択することができる。また、上記の構成要素の他、正極及び負極の集電体５００の側方に配置されるスペーサ、電極体６００等を包み込む絶縁フィルムなどが配置されていてもよい。
容器１００は、矩形筒状で底を備える容器本体１１０と、容器本体１１０の開口を閉塞する板状部材である蓋体１２０とで構成されている。また、容器１００は、電極体６００等を内部に収容後、容器本体１１０と蓋体１２０とが溶接等されることにより、内部を密封することができるものとなっている。なお、容器本体１１０及び蓋体１２０の材質は特に限定されず、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金など溶接可能な金属とすることができるが、樹脂を用いることもできる。また、蓋体１２０には、容器１００内方の圧力が上昇した場合に当該圧力を開放するガス排出弁１２１、及び、容器１００内方に電解液を注液するための注液部（図示せず）等も設けられている。
電極体６００は、正極板と負極板とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる蓄電要素（発電要素）である。正極板は、アルミニウムやアルミニウム合金などからなる長尺帯状の集電箔である正極基材層上に正極活物質層が形成された極板である。負極板は、銅や銅合金などからなる長尺帯状の集電箔である負極基材層上に負極活物質層が形成された極板である。なお、上記集電箔として、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、チタン、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラス、Ａｌ－Ｃｄ合金など、適宜公知の材料を用いることもできる。また、正極活物質層及び負極活物質層に用いられる正極活物質及び負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。また、セパレータは、例えば樹脂からなる微多孔性のシートや、不織布を用いることができる。
そして、電極体６００は、正極板と負極板との間にセパレータが配置され巻回されて形成されている。具体的には、電極体６００は、正極板と負極板とが、セパレータを介して、巻回軸（本実施の形態ではＸ軸方向に平行な仮想軸）の方向に互いにずらして巻回されている。そして、正極板及び負極板は、それぞれのずらされた方向の端部に、活物質が塗工されず（活物質層が形成されず）基材層が露出した部分（活物質層非形成部）を有している。つまり、電極体６００は、一方の端部６１０に、正極板の活物質層非形成部が積層されて束ねられた正極集束部を有し、他方の端部６１０に、負極板の活物質層非形成部が積層されて束ねられた負極集束部を有している。なお、本実施の形態では、電極体６００の断面形状として長円形状を図示しているが、円形状または楕円形状等でもよい。
電極端子２００は、集電体５００を介して、電極体６００の正極板及び負極板に電気的に接続される端子（正極端子及び負極端子）である。つまり、電極端子２００は、電極体６００に蓄えられている電気を蓄電素子１０の外部空間に導出し、また、電極体６００に電気を蓄えるために蓄電素子１０の内部空間に電気を導入するための金属製の部材である。また、電極端子２００は、電極体６００の上方に配置された蓋体１２０に取り付けられている。具体的には、図２に示すように、電極端子２００は、軸部２１０が、上部ガスケット３００の貫通孔３００ａと、蓋体１２０の貫通孔１２０ａと、下部ガスケット４００の貫通孔４１０ａと、集電体５００の貫通孔５１０ａとに挿入されて、かしめられることにより、集電体５００とともに蓋体１２０に固定される。なお、電極端子２００は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などで形成されている。
集電体５００は、電極体６００のＸ軸方向両側に配置され、電極体６００の端部６１０に接続される部材（正極集電体及び負極集電体）である。具体的には、集電体５００は、電極体６００の端部６１０と容器本体１１０の側壁との間に配置され、電極体６００の端部６１０の正極集束部及び負極集束部と電極端子２００とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。また、集電体５００は、蓋体１２０と電極体６００の端部６１０とに固定的に接続（接合）されており、この構成により、電極体６００が、集電体５００によって蓋体１２０から吊り下げられた状態で保持（支持）され、振動や衝撃などによる揺れが抑制される。なお、集電体５００の材質は限定されないが、例えば、正極側の集電体５００は、電極体６００の正極基材層と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金などで形成され、負極側の集電体５００は、電極体６００の負極基材層と同様、銅または銅合金などで形成されている。集電体５００の構成についての詳細な説明は、後述する。
上部ガスケット３００は、容器１００の蓋体１２０と電極端子２００との間に配置され、蓋体１２０と電極端子２００との間を絶縁し、かつ封止する部材（正極上部ガスケット及び負極上部ガスケット）である。具体的には、上部ガスケット３００は、矩形状の略板状部材の中央部分に、電極端子２００の軸部２１０が挿入される貫通孔３００ａが形成された形状を有しており、貫通孔３００ａに軸部２１０が挿入されてかしめられることにより、上部ガスケット３００が蓋体１２０に固定される。上部ガスケット３００は、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、または、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等の樹脂などによって形成されている。
下部ガスケット４００は、容器１００の蓋体１２０と集電体５００との間に配置され、蓋体１２０と集電体５００との間を絶縁する部材（正極下部ガスケット及び負極下部ガスケット）である。具体的には、下部ガスケット４００は、矩形状の略板状部材の略中央部分に、電極端子２００の軸部２１０が挿入される貫通孔４１０ａが形成された形状を有しており、貫通孔４１０ａに軸部２１０が挿入されてかしめられることにより、下部ガスケット４００が蓋体１２０に固定される。下部ガスケット４００は、例えば、ＰＣ、ＰＰ、ＰＥ、または、ＰＰＳ等の樹脂などによって形成されている。下部ガスケット４００の構成についての詳細な説明は、後述する。
［２ 集電体５００の構成の詳細な説明］
次に、集電体５００の構成について、図３も用いて、詳細に説明する。図３は、本実施の形態に係る集電体５００の構成を示す斜視図である。なお、図３では、図２における正極及び負極の集電体５００のうち、Ｘ軸方向プラス側の集電体５００を拡大して図示しているが、Ｘ軸方向マイナス側の集電体５００についても同様の構成を有している。
図３に示すように、集電体５００は、端子接続部５１０と、端子接続部５１０のＺ軸方向マイナス側に、Ｙ軸方向に並んで配置される２つの電極体接続部５２０とを有している。端子接続部５１０は、集電体５００の電極端子２００側（上側、Ｚ軸方向プラス側）に配置される集電体５００の基部である。具体的には、端子接続部５１０は、上述の円形状の貫通孔５１０ａが形成されたＸＹ平面に平行な平板状の部位であり、電極端子２００に電気的及び機械的に接続（接合）される。
また、端子接続部５１０は、上面（Ｚ軸方向プラス側の面）に、下部ガスケット４００の下面に当接する第一当接面５１１を有している。第一当接面５１１は、後述の下部ガスケット４００の第一面４１１に対向して配置されて、第一面４１１に当接する矩形状の平面部である。なお、集電体５００は、下部ガスケット４００に当接する容器１００、電極端子２００及び集電体５００の少なくとも１つである当接部材の一例である。
さらに、端子接続部５１０は、Ｘ軸方向マイナス側の端部に、Ｘ軸方向マイナス側に突出する２つの集電体凸部５１２を有している。２つの集電体凸部５１２は、Ｙ軸方向に並んで配置されており、２つの集電体凸部５１２の間には集電体凹部５１３が形成され、２つの集電体凸部５１２の両側方には集電体切欠部５１４が形成されている。集電体凹部５１３は、端子接続部５１０のＸ軸方向マイナス側の端部のＹ軸方向中央部が、Ｘ軸方向プラス側に向けて凹んだ略半円形状の凹部である。集電体切欠部５１４は、端子接続部５１０のＸ軸方向マイナス側の端部のＹ軸方向両端部が、略矩形状に切り欠かれるようにして形成された部位である。
つまり、集電体凸部５１２は、集電体凹部５１３と集電体切欠部５１４との間に形成された凸部である。また、集電体凸部５１２は、Ｘ軸方向マイナス側の側面に、下部ガスケット４００に当接する第二当接面５１２ａを有している。第二当接面５１２ａは、後述の下部ガスケット４００の第二面４２２に対向して配置されて、第二面４２２に当接するＹ軸方向に延設された平面部である。つまり、集電体５００の、第二面４２２との当接面に、集電体凹部５１３が形成されている。なお、集電体凹部５１３は、第二凹部の一例である。また、端子接続部５１０は、第一面４１１及び第二面４２２に当接する当接部の一例である。
電極体接続部５２０は、集電体５００の電極体６００側（下側、Ｚ軸方向マイナス側）に配置される集電体５００の脚部である。具体的には、電極体接続部５２０は、端子接続部５１０のＸ軸方向プラス側かつＹ軸方向両側の端部からＺ軸方向マイナス側に向けて延設された長尺状かつ平板状の部位であり、電極体６００の端部６１０に電気的及び機械的に接続（接合）される。なお、電極体接続部５２０とで端部６１０を挟む位置に、当て板が配置されていてもよい。ここで、電極体接続部５２０は、当接部（端子接続部５１０）から延設されて電極体６００に接続される接続部の一例である。
［３ 下部ガスケット４００の構成の詳細な説明］
次に、下部ガスケット４００の構成について、詳細に説明する。図４は、本実施の形態に係る下部ガスケット４００の構成を示す斜視図及び断面図である。具体的には、図４の（ａ）は、図２における正極及び負極の下部ガスケット４００のうち、Ｘ軸方向プラス側の下部ガスケット４００を拡大して示す図である。また、図４の（ｂ）は、図４の（ａ）の下部ガスケット４００をＸ軸まわりに１８０°回転させて、下部ガスケット４００の下面側を示す図である。また、図４の（ｃ）は、図４の（ｂ）の下部ガスケット４００を、下面側凹部４３０の位置においてＸＺ平面に平行な面で切断した場合の断面を拡大して示す断面図である。なお、Ｘ軸方向マイナス側の下部ガスケット４００についても、同様の構成を有している。
また、図５は、本実施の形態に係る下部ガスケット４００に集電体５００が配置された状態での構成を示す斜視図、平面図及び断面図である。具体的には、図５の（ａ）は、図４の（ｂ）の下部ガスケット４００に集電体５００が配置された状態での構成を示す斜視図である。また、図５の（ｂ）は、図５の（ａ）の下部ガスケット４００及び集電体５００をＺ軸方向マイナス側から見た場合の平面図である。また、図５の（ｃ）は、図５の（ｂ）の下部ガスケット４００及び集電体５００を、Ｖｃ－Ｖｃ断面で切断した場合の下面側凹部４３０付近の構成を示す断面図である。
図４に示すように、下部ガスケット４００は、第一ガスケット部４１０と、第二ガスケット部４２０とを有している。第一ガスケット部４１０は、下部ガスケット４００の外側（Ｘ軸方向プラス側）に配置され、上述の円形状の貫通孔４１０ａが形成されたＸＹ平面に平行な矩形状かつ平板状の部位である。また、第一ガスケット部４１０は、下面（Ｚ軸方向マイナス側の面）に、矩形状の第一面４１１を有している。ここで、図５に示すように、第一面４１１は、集電体５００の端子接続部５１０の第一当接面５１１に対向して配置されて、第一当接面５１１に当接する平面部である。
第二ガスケット部４２０は、下部ガスケット４００の内側（Ｘ軸方向マイナス側）に配置される部位であり、第一ガスケット部４１０から下方（Ｚ軸方向マイナス側）へ突出した形状を有している。また、第二ガスケット部４２０は、第一ガスケット部４１０側の側面（Ｘ軸方向プラス側の面）に、Ｙ軸方向に延設された矩形状の第二面４２２を有している。第二面４２２は、第一面４１１よりも面積が小さく、第一面４１１と隣り合う位置に、第一面４１１に対して垂直に配置されている。ここで、図５に示すように、第二面４２２は、集電体５００の端子接続部５１０の第二当接面５１２ａに対向して配置されて、第二当接面５１２ａに当接する平面部である。
このように、下部ガスケット４００は、集電体５００に当接する隣り合う２面である第一面４１１及び第二面４２２を有している。また、第一面４１１は、第二面４２２よりも面積が大きいため、第二面４２２よりも、集電体５００と当接する面積が大きくなるように形成されている。
また、第二ガスケット部４２０は、第二面４２２のＹ軸方向両側に、第一ガスケット部４１０に向けて突出する２つのガスケット凸部４２１を有している。つまり、第二面４２２は、当該２つのガスケット凸部４２１の間に形成された凹部の壁部である。また、図５に示すように、当該２つのガスケット凸部４２１は、集電体５００の端子接続部５１０の２つの集電体切欠部５１４の切り欠き内に配置されている。これにより、当該２つのガスケット凸部４２１は、集電体５００の端子接続部５１０の２つの集電体凸部５１２を、Ｙ軸方向において挟む位置に配置される。
さらに、第一面４１１及び第二面４２２の接続部分（境界部分）には、下面側凹部４３０が形成されている。下面側凹部４３０は、第一ガスケット部４１０の下面側（Ｚ軸方向マイナス側）に形成された凹部である。つまり、図４の（ｃ）に示すように、下面側凹部４３０は、第一面４１１の第二面４２２との接続部分が凹んで形成された断面矩形状の凹部である。具体的には、下面側凹部４３０は、第一面４１１のＺ軸方向プラス側に第一面４１１と平行に配置された底面部を有し、当該底面部のＸ軸方向マイナス側に、第二面４２２がＺ軸方向プラス側に延設された一方の側面部と、当該底面部のＸ軸方向プラス側に、当該一方の側面部と対向する他方の側面部とを有している。
また、図４の（ｂ）及び図５の（ｂ）に示すように、２つの下面側凹部４３０が、２つの集電体凸部５１２に対応する位置に、２つの集電体凸部５１２の第二当接面５１２ａに沿って、Ｙ軸方向に直線状に延設されて配置されている。つまり、下面側凹部４３０は、環状とは異なる形状で、集電体５００に沿って形成された溝部である。なお、下面側凹部４３０は、第一凹部の一例である。
このような構成により、第一ガスケット部４１０の第一面４１１におけるＸ軸方向マイナス側の端部の中央部である端部中央部４１１ａには、下面側凹部４３０は形成されていない。つまり、集電体５００の端子接続部５１０に集電体凹部５１３が形成されることで、端子接続部５１０が端部中央部４１１ａには配置されないため、端部中央部４１１ａに下面側凹部４３０を形成する必要がない。このため、下部ガスケット４００における第一面４１１及び第二面４２２の接続部分の集電体凹部５１３に対応する位置（端部中央部４１１ａ）には、下面側凹部４３０は形成されていない。
また、図４の（ａ）に示すように、下部ガスケット４００の集電体凹部５１３に対応する位置（端部中央部４１１ａ）における第一面４１１の裏面には、他の部材の凸部が挿入される上面側凹部４１２が形成されている。上面側凹部４１２は、第一ガスケット部４１０の上面側（Ｚ軸方向プラス側）に形成された円形状の凹部である。また、図５の（ｂ）に示すように、上面側凹部４１２は、Ｚ軸方向から見て、端部中央部４１１ａと重なる位置、かつ、下面側凹部４３０と重ならない位置に配置されている。本実施の形態では、蓋体１２０に対して下部ガスケット４００を位置決めし、かつ下部ガスケット４００が回転するのを抑制するために、上面側凹部４１２には、蓋体１２０に形成された凸部（図示せず）が挿入される。なお、上面側凹部４１２は、第三凹部の一例である。
［４ 効果の説明］
以上のように、本発明の実施の形態に係る蓄電素子１０によれば、当接部材としての集電体５００に当接する下部ガスケット４００の、集電体５００に当接する隣り合う２面（第一面４１１及び第二面４２２）の接続部分に、第一凹部としての下面側凹部４３０が形成されている。このように、下部ガスケット４００の当該２面の接続部分に凹部を形成することで、当該接続部分にＲ部が形成されないため、集電体５００を当該２面の双方に当接させることができる。このことについて、図６を用いて、詳細に説明する。図６は、本実施の形態に係る蓄電素子１０の効果を説明する図である。具体的には、図６は、図４の（ｃ）または図５の（ｃ）に対応する下面側凹部４３０付近の構成を示す断面図である。
図６の（ａ）に示すように、角部に突起２１ａを有する第一金型２１と、第二金型２２とで、下部ガスケット４００を形成する。これにより、第一ガスケット部４１０の第一面４１１と第二ガスケット部４２０の第二面４２２との接続部分に、下面側凹部４３０が形成される。このように、第一面４１１と第二面４２２との接続部分に、図８に示したようなＲ部が形成されないため、図６の（ｂ）に示すように、第一面４１１及び第二面４２２に、集電体５００の端子接続部５１０の第一当接面５１１及び第二当接面５１２ａを当接させることができる。また、第一金型２１の摩耗等によって突起２１ａの角部が丸くなった場合には、図６の（ｃ）に示すように、略半長円形状または略半楕円形状のような下面側凹部４３０が形成される。しかし、この場合でも、第一面４１１と第二面４２２との接続部分に、図８に示したようなＲ部が形成されないため、第一面４１１及び第二面４２２に、集電体５００の端子接続部５１０の第一当接面５１１及び第二当接面５１２ａを当接させることができる。
これにより、集電体５００を、下部ガスケット４００に対して正確な位置に位置決めすることができ、蓄電素子１０の寸法精度の向上を図ることができる。そして、蓄電素子１０の寸法精度の向上を図ることができれば、省スペース化を図ることができるため、蓄電素子１０の高エネルギー密度化を図ることができる。また、金型が摩耗しても使用することができるため、金型の長寿命化を図り、コスト低減を図ることができる。
特に、集電体５００を正確な位置に位置決めすることができれば、電極体６００の端部６１０の活物質非形成部の長さを短くすることができる（長くしておく必要がない）ため、当該活物質形成部の範囲を広くでき、蓄電素子１０の高エネルギー密度化を図ることができる。また、集電体５００を正確な位置に位置決めすることで、電極体６００との接続不良を抑制することもできる。さらに、集電体５００の位置がずれると、集電体５００が電極体６００に対して回転するなどして、集電体５００及び電極体６００を容器１００に挿入するのが困難になるおそれがあるが、集電体５００を正確な位置に位置決めすることで、容易に、集電体５００及び電極体６００を容器１００に挿入することができる。
また、下部ガスケット４００において、下面側凹部４３０は、環状とは異なる形状に形成されている。ここで、下部ガスケット４００が集電体５００の周囲を囲う構成であれば、下面側凹部４３０を環状に形成することになるが、この場合には下面側凹部４３０を形成しなくとも、集電体５００と下部ガスケット４００とを嵌合して押圧すれば、集電体５００を下部ガスケット４００に対して、ある程度正確に位置決めすることができる。このため、下面側凹部４３０が環状に形成されない構成（下部ガスケット４００が集電体５００の周囲を囲わない構成）の場合に、集電体５００を下部ガスケット４００に対して位置決めする必要性が高い。このように、下部ガスケット４００が集電体５００の周囲を囲わない構成であっても、下面側凹部４３０（環状とは異なる形状の下面側凹部４３０）を形成することで、集電体５００を下部ガスケット４００に対して正確な位置に位置決めすることができ、蓄電素子１０の寸法精度の向上を図ることができる。
また、下部ガスケット４００において、下面側凹部４３０は、集電体５００と当接する面積が大きい方の第一面４１１における第二面４２２との接続部分が凹んで形成された凹部である。ここで、下部ガスケット４００の集電体５００と当接する面積が小さい方の面に凹部を形成すると、下部ガスケット４００と集電体５００とが当接する面積が減少して、集電体５００を下部ガスケット４００に対して正確な位置に位置決めすることが困難になる場合がある。このため、下部ガスケット４００において、集電体５００と当接する面積が大きい第一面４１１の第二面４２２との接続部分に、下面側凹部４３０を形成する。これにより、集電体５００を下部ガスケット４００に対して正確な位置に位置決めすることができ、蓄電素子１０の寸法精度の向上を図ることができる。また、下部ガスケット４００を作製する際に、一般的に、面積が大きい方の面に凹部を形成する方が、金型を引き抜きやすいため、下部ガスケット４００を容易に作製することができる。
また、集電体５００の、第二面４２２との当接面には、第二凹部としての集電体凹部５１３が形成されており、下部ガスケット４００の上記接続部分の集電体凹部５１３に対応する位置には、下面側凹部４３０は形成されていない。ここで、下部ガスケット４００に下面側凹部４３０を形成すると、下部ガスケット４００の厚みが減少して、下部ガスケット４００が損傷しやすくなるため、不要な箇所には下面側凹部４３０を形成しないのが好ましい。そして、集電体５００に集電体凹部５１３が形成されることで、下部ガスケット４００の第二面４２２と集電体５００の当該当接面との間に空間が生じるため、集電体凹部５１３に対応する位置に下面側凹部４３０を形成しなくても、集電体５００を第一面４１１及び第二面４２２の双方に当接させることができる。これにより、下部ガスケット４００が損傷するのを抑制しつつ、集電体５００を下部ガスケット４００に対して正確な位置に位置決めして、蓄電素子１０の寸法精度の向上を図ることができる。
また、下部ガスケット４００の集電体凹部５１３に対応する位置における第一面４１１の裏面には、蓋体１２０等の他の部材の凸部が挿入される第三凹部としての上面側凹部４１２が形成されている。つまり、下部ガスケット４００の集電体凹部５１３に対応する位置には、下面側凹部４３０が形成されていないため、第一面４１１の裏面に上面側凹部４１２を形成した場合でも、下部ガスケット４００の厚みが薄くなることによる損傷を抑制することができる。そして、上面側凹部４１２に他の部材の凸部を挿入することで、下部ガスケット４００を他の部材に対して位置決めすることができる。これにより、下部ガスケット４００が損傷するのを抑制しつつ、下部ガスケット４００を正確な位置に位置決めすることができるため、蓄電素子１０の寸法精度の向上を図ることができる。
［５ 実施の形態の変形例の説明］
次に、上記実施の形態の変形例について、説明する。図７は、本実施の形態の変形例に係る下部ガスケット４０１の構成を示す斜視図である。具体的には、図７の（ａ）は、下部ガスケット４０１の下面側を示す斜視図であり、図４の（ｂ）に対応する図である。また、図７の（ｂ）は、図７の（ａ）の下部ガスケット４０１に集電体５００が配置された状態での構成を示す斜視図である。
図７の（ａ）に示すように、本変形例における下部ガスケット４０１は、上記実施の形態における下部ガスケット４００の第二ガスケット部４２０の２つのガスケット凸部４２１に代えて、２つの挟込部４４０を有している。挟込部４４０は、Ｚ軸方向において集電体５００を挟み込む部位であり、第一ガスケット部４１０のＸ軸方向マイナス側の端部のＹ軸方向両端部に、２つの円柱状の挟込部４４０が配置されている。本変形例のその他の構成については、上記実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
そして、図７の（ｂ）に示すように、挟込部４４０は、集電体５００の端子接続部５１０の集電体切欠部５１４の切り欠き内に配置されて、熱によって溶融されて凝固する（熱かしめを行う）ことで、集電体切欠部５１４をＺ軸方向において挟み込む。これにより、挟込部４４０は、集電体５００の電極体接続部５２０とは反対側の端部に配置される。なお、集電体５００は、１つの電極体接続部５２０しか有していないように図示しているが、上記実施の形態と同様に、２つの電極体接続部５２０を有していてもよい。また、挟込部４４０は、熱かしめではなく、機械的に集電体切欠部５１４を挟み込むような構成等でもかまわない。また、挟込部４４０は、２つではなく、１つ、または、３つ以上配置されていてもよいし、挟込部４４０の形状も特に限定されない。
以上のように、本変形例に係る蓄電素子によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、本変形例では、下部ガスケット４０１の挟込部４４０で集電体５００を挟み込んで仮固定することで、集電体５００を蓋体１２０に固定する前に、集電体５００を下部ガスケット４００に対して正確な位置に位置決めすることができる。これにより、蓄電素子１０の寸法精度の向上を図ることができる。
また、挟込部４４０を、集電体５００の電極体接続部５２０とは反対側に配置することで、集電体５００を安定して仮固定することができる。
また、挟込部４４０が、集電体５００に形成された集電体切欠部５１４を挟み込むことで、集電体５００を安定して仮固定することができる。特に、集電体切欠部５１４に代えて集電体５００の集電体切欠部５１４の位置に貫通孔が形成されており、挟込部４４０が、集電体５００の当該貫通孔に挿入されて集電体５００を挟み込む構成の場合には、集電体５００を蓋体１２０に固定する際に集電体５００が変形すると、挟込部４４０の当該貫通孔に挿入された軸部に応力がかかり、当該軸部が折れてしまうなど挟込部４４０が損傷するおそれがある。挟込部４４０が損傷すると、仮固定が外れてしまい、集電体５００を正確な位置に固定することが困難となる。このため、集電体５００の集電体切欠部５１４に挟込部４４０が配置されることで、集電体５００が変形しても、当該変形を挟込部４４０以外の箇所に逃がすことができるため、挟込部４４０が損傷するのを抑制することができる。これにより、簡易な構成で、集電体５００を安定して仮固定することができる。
また、挟込部４４０で集電体５００を挟み込む際に、集電体５００を下部ガスケット４０１の第二面４２２に当接させることで、下部ガスケット４０１に対して集電体５００を容易に位置決めし、かつ回り止めすることができる。これにより、簡易な構成で、集電体５００を安定して仮固定することができる。
また、集電体５００を蓋体１２０に対して固定する際に集電体５００が変形した場合、集電体５００の端面（第二当接面５１２ａ）が下部ガスケット４０１の第二面４２２を押圧して、挟込部４４０による集電体５００の挟み込み（仮固定）が外れてしまうおそれがある。仮固定が外れてしまうと、集電体５００を正確な位置に固定することが困難となる。このため、集電体５００の端面に集電体凹部５１３が形成されていることで、集電体５００が変形しても、集電体５００の端面が下部ガスケット４０１の第二面４２２を押圧するのを抑制することができる。これにより、簡易な構成で、集電体５００を安定して仮固定することができる。
また、集電体５００を下部ガスケット４０１に対してＸ軸方向マイナス側に向けて移動させることで、集電体切欠部５１４に挟込部４４０を配置し、かつ、集電体５００の第二当接面５１２ａを第二面４２２に当接させることができる。これにより、下部ガスケット４０１に対して集電体５００を安定して位置決めして、挟込部４４０で集電体５００を容易に仮固定することができる。
（その他の変形例）
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係る蓄電素子について説明したが、本発明は、この実施の形態及びその変形例に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態及びその変形例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
例えば、上記実施の形態及びその変形例では、ガスケット及びそれに当接する当接部材として、下部ガスケット４００（または４０１）及び集電体５００を例示して説明を行った。しかし、ガスケットは、上部ガスケット３００であってもよいし、当接部材は、容器１００、電極端子２００及び集電体５００の少なくとも１つであればよいため、容器１００（蓋体１２０）であってもよく、電極端子２００であってもよい。つまり、ガスケット及び当接部材は、下部ガスケット４００及び容器１００（蓋体１２０）であってもよいし、上部ガスケット３００及び容器１００（蓋体１２０）であってもよいし、上部ガスケット３００及び電極端子２００であってもよい。このような場合でも、上記実施の形態（またはその変形例）と同様に、ガスケットに第一凹部を形成することで、当接部材を正確な位置に位置決めすることができ、蓄電素子の寸法精度の向上を図ることができる。
また、上記実施の形態及びその変形例では、第一凹部（下面側凹部４３０）は、環状とは異なる形状に形成されていることとした。しかし、第一凹部は、環状に形成されていることにしてもよい。
また、上記実施の形態及びその変形例では、第一凹部（下面側凹部４３０）は、第一面４１１の第二面４２２との接続部分が凹んで形成された凹部であることとした。しかし、第一凹部は、第二面４２２の第一面４１１との接続部分が凹んで形成された凹部であることにしてもよい。
また、上記実施の形態及びその変形例では、第一面４１１及び第二面４２２の接続部分の第二凹部（集電体凹部５１３）に対応する位置には、第一凹部（下面側凹部４３０）は形成されていないこととした。しかし、当該第二凹部に対応する位置にも第一凹部が形成されていることにしてもよい。
また、上記実施の形態及びその変形例では、下部ガスケット４００の第二凹部（集電体凹部５１３）に対応する位置における第一面４１１の裏面には、他の部材（蓋体１２０）の凸部が挿入される第三凹部（上面側凹部４１２）が形成されていることとした。しかし、下部ガスケット４００の第二凹部に対応する位置における第一面４１１の裏面とは異なる位置に第三凹部が形成されていてもよいし、下部ガスケット４００には第三凹部は形成されていないことにしてもよい。また、上記の他の部材は、例えば上部ガスケット３００やスペーサ等の蓋体１２０以外の他の部材であってもよい。
また、上記実施の形態及びその変形例では、下部ガスケット４００（または４０１）は、１つの連続した部材から構成されていることとした。しかし、下部ガスケット４００（または４０１）は、複数の部材から構成されていることにしてもよい。この場合、第一凹部（下面側凹部４３０）は、当該複数の部材のうちのいずれの部材に形成されていてもよく、例えば、封止の機能を有していない部材に形成されていてもよい。
また、上記実施の形態及びその変形例では、電極端子２００に軸部２１０が設けられており、軸部２１０が集電体５００の貫通孔５１０ａに挿入されてかしめられることにより、電極端子２００が集電体５００とともに蓋体１２０に固定されることとした。しかし、軸部２１０は集電体５００に設けられ、かつ、電極端子２００に貫通孔が形成されて、軸部２１０が電極端子２００の当該貫通孔に挿入されてかしめられることにより、集電体５００が電極端子２００とともに蓋体１２０に固定されることにしてもよい。または、軸部２１０は、電極端子２００及び集電体５００とは別部材として構成され、電極端子２００及び集電体５００の双方の貫通孔に挿入されてかしめられることにしてもよい。
また、上記実施の形態及びその変形例では、電極体６００は、巻回軸が蓋体１２０に平行となるいわゆる縦巻きの巻回型電極体であることとした。しかし、電極体６００は、巻回軸が蓋体１２０に垂直となるいわゆる横巻きの巻回型電極体であってもよい。また、電極体６００の形状は巻回型に限らず、平板状極板を積層したスタック型や、極板及び／またはセパレータを蛇腹状に折り畳んだ形状（セパレータをつづら折りにして矩形の極板を挟む形態、極板とセパレータとを重ねた後につづら折りにする形態等）などであってもよい。
また、上記実施の形態及びその変形例では、正極側及び負極側の双方が上記の構成を有していることとしたが、正極側及び負極側のいずれか一方しか上記の構成を有していないことにしてもよい。
また、上記実施の形態及びその変形例に含まれる構成要素を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
また、本発明は、このような蓄電素子として実現することができるだけでなく、蓄電素子が備える下部ガスケット４００（または４０１）としても実現することができる。
本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子等に適用できる。
１０ 蓄電素子
１００ 容器
１２０ 蓋体
２００ 電極端子
４００、４０１ 下部ガスケット
４１０ 第一ガスケット部
４１１ 第一面
４１１ａ 端部中央部
４１２ 上面側凹部
４２０ 第二ガスケット部
４２２ 第二面
４３０ 下面側凹部
５００ 集電体
５１０ 端子接続部
５１１ 第一当接面
５１２ 集電体凸部
５１２ａ 第二当接面
５１３ 集電体凹部
５２０ 電極体接続部
６００ 電極体

Claims (6)

  1. 容器と、
    電極端子と、
    集電体と、
    前記容器、前記電極端子及び前記集電体の少なくとも１つである当接部材に当接するガスケットと、を備え、
    前記ガスケットは、前記当接部材に当接する隣り合う２面である第一面及び第二面を有し、
    前記ガスケットの、前記第一面及び前記第二面の接続部分であって前記当接部材に沿って延びる接続部分には、前記当接部材に沿って延びる第一凹部が形成されている
    蓄電素子。
  2. 前記第一凹部は、環状とは異なる形状に形成されている
    請求項１に記載の蓄電素子。
  3. 前記当接部材は、前記集電体であり、
    前記集電体は、前記第一面及び前記第二面に当接する当接部と、前記当接部から延設されて電極体に接続される接続部とを有する
    請求項１または２に記載の蓄電素子。
  4. 前記第一面は、前記第二面よりも、前記当接部材と当接する面積が大きく、
    前記第一凹部は、前記第一面の前記第二面との接続部分が凹んで形成された凹部である
    請求項１～３のいずれか１項に記載の蓄電素子。
  5. 前記当接部材の、前記第二面との当接面には、第二凹部が形成されており、
    前記ガスケットの前記接続部分の前記第二凹部に対応する位置には、前記第一凹部は形成されていない
    請求項１～４のいずれか１項に記載の蓄電素子。
  6. 前記ガスケットの前記第二凹部に対応する位置における前記第一面の裏面には、他の部材の凸部が挿入される第三凹部が形成されている
    請求項５に記載の蓄電素子。
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