JP2001176492A - 電池用端子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】外部との導通不良が発生しない程度のトルクに
よって圧着端子を締め付けても、端子体と絶縁基体を接
合するろう材にクラックが発生せず、また電池内部の気
密性を良好に維持できるものとする。 【解決手段】端子体２の容器内部側の端部に設けられた
鍔部２ａの端子体２側面からの突出幅をＸ，鍔部２ａの
厚さをＹ，絶縁基体１の貫通孔１ａ内面から外側面まで
の厚さをＷ，絶縁基体１の長さをＨとした場合、０．５
ｍｍ≦Ｘ≦Ｗ（１．０ｍｍ<Ｗ）かつ０．５ｍｍ≦Ｙ≦
Ｈ（１．０ｍｍ<Ｈ）である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池内部を気密に
封止するための電池用端子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電池用端子は、図２の断面図に示
すように、電池の容器の容器蓋Ｌの略円形の開口に側部
がろう材等で接合され、容器の内外を貫通する貫通孔１
１ａを略中央部に有し、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）セラミッ
クス等からなる筒状の絶縁基体１１を具備する。この絶
縁基体１１の貫通孔１１ａの容器外部側の端部には、絶
縁基体１１の容器外部側の端面から貫通孔１１ａの内面
にかけて面取り部Ｃが形成されており、絶縁基体１１の
容器外部側の端面から面取り部Ｃにかけて、モリブデン
（Ｍｏ）−マンガン（Ｍｎ）等からなるメタライズ層１
４が被着されている。そして、貫通孔１１ａに、アルミ
ニウム等の金属からなる略円柱状等の棒状の端子体１２
を、その両端が絶縁基体１１から突出するように挿入
し、メタライズ層１４と端子体１２とがアルミニウムろ
う材１６を介して接合されるとともに、メタライズ層１
５とアルミニウムからなる円環状のフランジ１３とがア
ルミニウムろう材１７を介して接合されることにより、
電池内部が気密に封止される。

【０００３】また、電池の内部では、端子体１２の下端
部が電池の一方の電極板Ｅに接続されるとともに、フラ
ンジ１３が電池の容器蓋Ｌに溶接によって接合されるこ
とにより、電池の一方の端子として機能している。一
方、端子体１２の上面には、その上面より内部に形成さ
れたボルト穴が設けられ、枠状，円環状等の圧着端子１
８に挿通させた六角ボルトをそのボルト穴に螺合させて
締め付け、圧着端子１８を端子体１２の上面に接触させ
ることにより、外部との導通をとるようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電池用端子において、端子体１２の上面の略中央部
に、圧着端子１８を端子体１２中に形成されたボルト穴
に六角ボルトで締め付けて圧接した際に、締め付けトル
ク（ＪＩＳ Ｂ １０８３による）が１．５Ｎｍ（ニュ
ートンメートル）程度になると、端子体１２がそのトル
クによる応力を吸収緩和することができなくなり、この
応力がアルミニウムのろう材１６を介して絶縁基体１１
に印加され、絶縁基体１１よりも剛性の低いろう材１６
にクラックが発生し、そのため電池内部を気密に封止す
ることができなくなるという問題点を有していた。一
方、締め付けトルクが低い場合には、端子体１２の上面
と圧着端子１８との接触状態が不良となり、外部との導
通をとれなくなる場合があり、従って締め付けトルクを
ある程度高くする必要があった。

【０００５】従って、本発明は上記問題点に鑑み完成さ
れたもので、その目的は、外部との導通不良が発生しな
い程度のトルクによって六角ボルトで圧着端子を締め付
けても、ろう材にクラックが発生することを有効に防止
することができ、また電池内部の気密性を良好なものと
することができる電池用端子を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の電池用端子は、
電池の容器に形成された開口にその側部が接合されかつ
前記容器の内外を貫通する貫通孔が形成された筒状の絶
縁基体と、前記貫通孔に挿入されてその側面が前記容器
の外部側で前記絶縁基体にろう付けされた棒状の端子体
とを具備して成る電池用端子において、前記端子体は、
前記容器の外部側の端面にネジ穴またはネジ部が設けら
れかつ内部側の端部に係止用の鍔部が形成されており、
該鍔部の前記端子体側面からの突出幅をＸ，前記鍔部の
厚さをＹ，前記絶縁基体の前記貫通孔内面から外側面ま
での厚さをＷ，前記絶縁基体の長さをＨとした場合、
０．５ｍｍ≦Ｘ≦Ｗ（１．０ｍｍ<Ｗ）かつ０．５ｍｍ
≦Ｙ≦Ｈ（１．０ｍｍ<Ｈ）であることを特徴とする。

【０００７】本発明は、上記の構成により、外部との導
通不良が発生しない程度のトルクによって端子体に圧着
端子を締め付けても、端子体接合用のろう材にクラック
が発生しないものとなり、また電池内部の気密性を良好
に保持できるとともに、外部との導通を良好なものとで
きる。その結果、電池の性能は長期にわたって安定し、
長寿命化と高い信頼性が得られる。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の電池用端子を以下
に詳細に説明する。図１は本発明の電池用端子の実施の
形態の一例を示す断面図であり、図１において、１は絶
縁基体、２はＡｌ等の金属からなる端子体、３は金属製
のフランジであり、これらとメタライズ層４，５とが、
それぞれろう材６，７を介して接合されることによっ
て、電池内部を気密に封止する電池用端子が構成され
る。

【０００９】絶縁基体１は、アルミナや窒化アルミニウ
ム（ＡｌＮ）等のセラミックスから成る円筒状，角柱状
等の筒状のものであり、端子体２とフランジ３とを電気
的絶縁をもって保持している。そして、図１に示すよう
に、絶縁基体１は容器の容器蓋Ｌの略円形の開口にその
側部が接合され、かつその略中央部に内外を貫通する貫
通孔１ａが形成される。その貫通孔１ａには、端子体２
の容器外部側の上端部が突出するように端子体２を挿通
し接合するとともに、端子体２の容器内部側の下端部に
形成された係止用の鍔部２ａを絶縁基体１の下面に接触
させている。また、絶縁基体１の外側面にはフランジ３
が接合され、フランジ３を介して容器蓋Ｌに接合固定さ
れている。上記鍔部２ａは、端子体２の下端面に面一と
なるように設けられているが、端子体２の下端部の側面
から突出していればよく、必ずしも端子体２の下端面と
面一となっていなくてもよい。

【００１０】このような絶縁基体１は、例えばアルミナ
セラミックスから成る場合、酸化アルミニウム（アルミ
ナ：Ａｌ₂Ｏ₃），酸化珪素（ＳｉＯ₂），酸化カルシウ
ム（ＣａＯ），酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の原料粉
末に適当な有機バインダを添加して調製した原料粉末
を、所定形状のプレス型内に充填するとともに、これを
所定圧力でプレスして成形し、しかる後得られた成形体
を大気中にて約１６００℃の温度で焼成することにより
製作される。

【００１１】また、絶縁基体１は、貫通孔１ａの内周面
と端面（上面および下面）との間に面取り部Ｃが形成さ
れ、絶縁基体１の一方の端面（上面）からこれに連なる
面取り部Ｃにかけて延出（進出）するように、環状のメ
タライズ層４が被着されている。このメタライズ層４
は、Ｍｏ−Ｍｎ等のメタライズ層から成り、絶縁基体１
の貫通孔１ａに挿入された端子体２を絶縁基体１に接合
するための下地金属であって、このメタライズ層４に端
子体２がアルミニウムろう材や金（約３７．５ｗｔ％）
−銅（約６２．５ｗｔ％）ろう材等のろう材６を介して
接合される。

【００１２】メタライズ層４は、例えばモリブデン粉末
およびマンガン粉末ならびに金属の酸化物粉末に適当な
有機バインダおよび溶剤を添加混合して得た金属ペース
トを、絶縁基体１の一方の端面（上面）にスクリーン印
刷法や、筆塗り法等によって印刷塗布するとともにその
一部を面取り部Ｃに垂れ込ませ、これを還元雰囲気中に
おいて約１４００℃の温度で焼き付けることによって、
絶縁基体１の一方の端面からこれに連なる面取り部Ｃに
かけて被着される。

【００１３】このとき、面取り部Ｃに垂れ込んだ金属ペ
ーストは、面取り部Ｃと内周面との間の角部において表
面張力によってその垂れ込みが止まるため、その厚みお
よび奥行きが一定のものとなる。よって、メタライズ層
４と端子体２との接合において、ろう材６の過不足によ
る応力の偏りを発生させることがなくなり、上記のよう
な面取り部Ｃを設けることが好ましいものとなる。

【００１４】また、絶縁基体１の外周側面の一部（図１
では下端部）には、メタライズ層５が被着されており、
このメタライズ層５はメタライズ層４と同様にＭｏ−Ｍ
ｎ等のメタライズ層から成り、絶縁基体１にフランジ３
を接合するための下地金属であって、このメタライズ層
５にはフランジ３がアルミニウムろう材や金（約３７．
５ｗｔ％）−銅（約６２．５ｗｔ％）ろう材等のろう材
７を介して接合される。

【００１５】メタライズ層５は、メタライズ層４と同様
に例えばモリブデン粉末，マンガン粉末および酸化物粉
末に適当な有機バインダおよび溶剤を添加混合して得た
金属ペーストを、絶縁基体１の外周側面にスクリーン印
刷法や筆塗り法等によって印刷塗布し、これを還元雰囲
気中において約１４００℃の温度で焼き付けることによ
って絶縁基体１の外周面に被着される。

【００１６】なお、メタライズ層４，５の表面には、メ
タライズ層４，５の酸化腐蝕を防止するとともに、ろう
材６，７との濡れ性を向上させ、更には端子体２やフラ
ンジ３との接合後に発生する応力による剥がれやクラッ
ク等によって接合性を劣化させないようにするために、
ニッケル等の耐食性に優れかつろう材６，７との濡れ性
に優れる金属を１〜１０μm程度の厚みに被着させるこ
とが好ましい。

【００１７】絶縁基体１の貫通孔１ａ内に挿入され接合
される端子体２は、これらが接合される際に熱膨張係数
差による熱応力が発生し、この熱応力が端子体２を介し
て絶縁基体１やろう材６に印加され、絶縁基体１やろう
材６にクラック等が発生し接合を損なわせるとともに電
池内部の気密性が破れるのを有効に防止できるように、
延性に富んだ材料を、更には端子体２が導電路として機
能するように導電性に優れた材料を用いることが好まし
く、具体的にはアルミニウム，銅（Ｃｕ）等の金属材料
がよい。

【００１８】また、端子体２は、容器外部側の端面（上
面）の略中央部分にネジ穴（ボルト穴）、またはナット
等が螺合可能なネジ部、即ちネジ切り加工された突出部
が設けられ、容器内部側の一端に形成されている鍔部
（大径部）２ａと絶縁基体１の端面（下面）とが接触し
ている。そして、ボルト穴に外部との導通不良が発生し
ない程度のトルク（約２．４Ｎｍ）でもって六角ボルト
で圧着端子８を締め付けても、その際に発生する応力が
ろう材６のみを介して絶縁基体１に印加されて剛性の低
いろう材６にクラックが発生することを有効に防止す
る。即ち、締め付け時の応力は、ろう材６のみを介して
絶縁基体１に伝達するものではなく、鍔部２ａをも介し
て絶縁基体１に印加されることとなる。従って、応力が
ろう材６と鍔部２ａとを介して伝わることで分散され、
ろう材６にクラックを発生させることがない。

【００１９】なお、端子体２の容器外部側の上端面の略
中央部分に設けられるネジ部は、端子体２の上端面の略
中央部分に設けた突出部、または端子体２の上端部の側
面をネジ切り加工したものであってもよい。

【００２０】ところで、この鍔部２ａの端子体２側面か
らの突出幅Ｘまたは鍔部２ａの厚さＹが０．５ｍｍ未満
の場合、締め付け時に発生する応力によって延性に富む
端子体２の鍔部２ａが適度に変形し、ある程度その応力
を吸収緩和できるが、吸収緩和できない分の応力が剛性
の低いろう材６にクラックを発生させる傾向にある。そ
のため、電池内部を気密に封止することが困難となる場
合がある。従って、鍔部２ａの突出幅Ｘおよび鍔部２ａ
の厚さＹは０．５ｍｍ以上とする。

【００２１】一方、鍔部２ａの突出幅Ｘが、絶縁基体１
の貫通孔１ａ内面から外側面までの厚さＷを超える場
合、超えている部位は絶縁基体１の一端面（下面）と全
く接触していないため、締め付けトルクによる応力を絶
縁基体１に伝達し応力を分散する機能を有しないものと
なる。即ち、絶縁基体１の一端面と接触している部位
は、延性に富む端子体２が締め付けトルクによる応力を
有効に吸収緩和し、絶縁基体１に印加される応力を、ろ
う材６のみを介することなく鍔部２ａの接触部位とろう
材６とを介することで有効に分散できるのに対し、Ｗを
超えている部位は応力を有効に分散させるものではな
い。また、鍔部２ａは電極板Ｅに接続されるため、突出
幅Ｘが厚さＷを超えた場合電極板Ｅが大型化し、その結
果電池が大型化する。従って、鍔部２ａの突出幅Ｘは厚
さＷ以下とする。

【００２２】一方、鍔部２ａの厚さＹが絶縁基体１の長
さＨを超える場合、絶縁基体１と端子体２とを接合する
際に熱膨張係数差によって発生する応力は、端子体２の
好ましい変形が起こりにくいため直接絶縁基体１へ伝わ
り易く、よって端子体２で吸収緩和できない分の応力が
絶縁基体１にクラックを発生させる傾向がある。即ち、
この場合端子体２の長さ（高さ）が非常に大きくなるた
め、その剛性が絶縁基体１の剛性よりも高くなり、その
ため端子体２が適度に変形することによって絶縁基体１
と端子体２との接合の際の応力を吸収緩和することがで
きない傾向にある。その結果、絶縁基体１に鍔部２ａを
介して印加される応力が非常に大きくなり、絶縁基体１
にクラックを発生させ、電池内部の気密性を損なわせる
こととなる。従って、鍔部２ａの厚さＹは絶縁基体１の
長さＨ以下とする。

【００２３】なお、一般に絶縁基体１の厚さＷは４．５
ｍｍ程度、絶縁基体１の長さＨは７ｍｍ程度であるが、
電池用端子の大きさは種々のものがあるため、電池用端
子としての実用的な大きさの点から、１ｍｍ<Ｗ<１００
ｍｍ、１ｍｍ<Ｈ<４００ｍｍとするのがよい。

【００２４】本発明において、端子体２にかかるトルク
（ＪＩＳ Ｂ １０８３）は、２．４Ｎｍ程度以下が良
く、２．４Ｎｍを超えるとトルクによる応力がろう材６
と鍔部２ａの両方に大きくかかることになり、ろう材６
にクラックが発生し易くなる。

【００２５】上記のような大きさ、寸法の鍔部２ａを有
する端子体２は、その上端部を絶縁基体１から突出させ
た状態で、その上端部の側面が、絶縁基体１の一方の端
面から面取り部Ｃにかけて被着させたメタライズ層４に
ろう材６を介して接合されている。そこで、例えば端子
体２がアルミニウムから成る場合、ろう材６は接合を強
固とするためにアルミニウムろう材とすることが好まし
く、一方端子体２が銅から成る場合、ろう材６は接合を
強固とするために金−銅ろう材とすることが好ましい。
そして、端子体２下端面に電池の電極板Ｅを接続するこ
とにより、電極板Ｅを外部に電気的に接続する端子体と
して機能する。

【００２６】また、アルミニウムから成る端子体２をろ
う材６を介してメタライズ層４に接合するには、端子体
２をその上端部が突出するようにして絶縁基体１の内側
に挿入するとともに、メタライズ層４上であって端子体
２の近傍に、例えばワイヤ状のアルミニウムろう材のプ
リフォームを端子体２を取り囲むように配置し、これを
真空雰囲気中で約６００℃の温度で加熱して溶融させる
ことにより、端子体２とメタライズ層４とをろう付けす
ることによって行なわれる。

【００２７】このとき、面取り部Ｃに被着されたメタラ
イズ層４の厚みや奥行きに大きなばらつきがないことか
ら、メタライズ層４と端子体２とを接合するろう材６に
過不足を発生させることがなく、そのため応力の偏りを
発生させることがない。

【００２８】なお、絶縁基体１の貫通孔１ａの内面と絶
縁基体１の端面との間に形成された面取り部Ｃは、その
端面からの奥行きが０．２ｍｍ未満であると、絶縁基体
１と端子体２との接合強度が弱くなる傾向にある。他
方、５ｍｍを超えると、絶縁基体１のメタライズ層４に
端子体２をろう付けする際に両者の熱膨張係数差によっ
て大きな熱応力が発生し、これが絶縁基体１やろう材６
に印加されて、それらにクラックを発生させ易いものと
なる。また、絶縁基体１の端面に対する面取り部Ｃの角
度は約３０°〜６０°程度の範囲が好ましく、なかでも
約４５°程度が最も好ましい。従って、上記面取り部Ｃ
は、端面からの奥行きが０．２ｍｍ〜５ｍｍの範囲であ
ることが良く、更には面取り部Ｃの角度は約３０°〜６
０°程度が好ましい。

【００２９】絶縁基体１の外側面に接合されたフランジ
３は、アルミニウムや銅等から成る金属製の円環体であ
り、例えばアルミニウムから成る場合、メタライズ層５
にアルミニウムろう材から成るろう材７を介して接合さ
れる。そして、このフランジ３を電池の容器蓋Ｌに溶接
することによって、本発明の電池用端子が電池の容器に
固定される。

【００３０】フランジ３をろう材７を介してメタライズ
層５に接合するには、絶縁基体１をフランジ３の内側に
挿入するとともに、メタライズ層５上であってフランジ
３の近傍に例えばワイヤ状のアルミニウムろう材を略全
周にわたり配置し、これを真空雰囲気中で約６００℃の
温度で加熱してアルミニウムろう材を溶融させることに
より、フランジ３をメタライズ層５にろう付けする方法
が採り得る。

【００３１】なお、メタライズ層５は絶縁基体１の外側
面の一部にのみ形成されており、メタライズ層５とフラ
ンジ３との接合部の幅および長さが短いことからろう付
け時に発生する熱応力が小さいこと、およびフランジ３
はろう付けにより絶縁基体１に対して主に圧縮応力を印
加すること等から、圧縮応力に対して高い強度を示すア
ルミナセラミックス等からなる絶縁基体１にクラックが
発生することはない。

【００３２】そして、このような電池用端子の端子体２
の上面に、六角ボルト等で端子体２の上面の略中央部に
設けられたボルト穴に圧着端子８を介して締め付ける際
に、端子体２の上面と圧着端子８とが接触不良とならな
い程度に高いトルクによって締め付けることで、外部と
電極板Ｅとの電気的接続がなされ電池として機能する。

【００３３】上記の如く、本発明の電池用端子は、絶縁
基体１の略中央部に設けられた貫通孔１ａに、鍔部２ａ
（鍔部２ａの端子体２側面からの突出幅をＸ、絶縁基体
１の貫通孔１ａ内面から外側面までの厚さをＷ、鍔部２
ａの厚さをＹ、絶縁基体１の長さをＨとした場合、０．
５ｍｍ≦Ｘ≦Ｗかつ０．５ｍｍ≦Ｙ≦Ｈの大きさを有す
る鍔部２ａ）が、絶縁基体１の容器内部側の端面（下
面）に接触するように端子体２を挿通し、絶縁基体１の
容器外部側の端面と端子体２の上部とをろう材付け接合
するとともに、フランジ３を絶縁基体１の外側面にろう
材付け接合することによって製作される。

【００３４】また、この電池用端子の端子体２の下端面
を電極板Ｅに接続するとともにフランジ３を容器蓋Ｌに
溶接し、更に端子体２の上面に圧着端子８を締め付けト
ルクにより圧接することによって、電池内部が気密に保
持されるとともに電池内部と外部とが電気的に接続され
た電池として機能する。

【００３５】本発明の電池用端子は、電解液が封入され
た自動車等用の鉛畜電池などの端子として使用されるも
のであり、前記鉛畜電池と同様に電解液を用いた電池用
であれば適用でき、その他比較的大型の種々の電池に応
用可能である。

【００３６】かくして、本発明は、端子体２の上面に圧
着端子８を締め付けトルクによって圧接しても、その際
の応力でろう材６にクラックが発生するのを有効に防止
できる。

【００３７】なお、本発明は上記実施形態に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行
なうことは何等支障ない。例えば、絶縁基体１の容器内
部側の端面と端子体２の鍔部２ａとは接触していれば良
く、鍔部２ａの接触部の形状は図３に示すように突起状
となっていても良い。

【００３８】

【発明の効果】本発明は、鍔部の端子体側面からの突出
幅をＸ，鍔部の厚さをＹ，絶縁基体の貫通孔内面から外
側面までの厚さをＷ，絶縁基体の長さをＨとした場合、
０．５ｍｍ≦Ｘ≦Ｗ（１．０ｍｍ<Ｗ）かつ０．５ｍｍ
≦Ｙ≦Ｈ（１．０ｍｍ<Ｈ）であることにより、外部と
の導通不良が発生しない程度のトルクによって圧着端子
を締め付けても、ろう材にクラックが発生しないような
構造とし得る。また、電池内部の気密性を良好に維持で
きるとともに、外部との電気的導通を良好なものとでき
る。その結果、電池の性能が長期にわたって安定化して
長寿命化され、高い信頼性を有する電池となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電池用端子の実施形態の一例を示す断
面図である。

【図２】従来の電池用端子の一例を示す断面図である。

【図３】本発明の電池用端子の他の実施形態を示す断面
図である。

【符号の説明】

１：絶縁基体 １ａ：貫通孔 ２：端子体 ２ａ：鍔部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電池の容器に形成された開口にその側部が
   接合されかつ前記容器の内外を貫通する貫通孔が形成さ
   れた筒状の絶縁基体と、前記貫通孔に挿入されてその側
   面が前記容器の外部側で前記絶縁基体にろう付けされた
   棒状の端子体とを具備して成る電池用端子において、前
   記端子体は、前記容器の外部側の端面にネジ穴またはネ
   ジ部が設けられかつ内部側の端部に係止用の鍔部が形成
   されており、該鍔部の前記端子体側面からの突出幅を
   Ｘ，前記鍔部の厚さをＹ，前記絶縁基体の前記貫通孔内
   面から外側面までの厚さをＷ，前記絶縁基体の長さをＨ
   とした場合、０．５ｍｍ≦Ｘ≦Ｗ（１．０ｍｍ<Ｗ）か
   つ０．５ｍｍ≦Ｙ≦Ｈ（１．０ｍｍ<Ｈ）であることを
   特徴とする電池用端子。