JP2005347158A - 扁平型電池 - Google Patents

Abstract

【課題】 超音波接合時、電極タブに局部的にかかる応力を緩和する。
【解決手段】 超音波を用いて他の部材が接合される電極タブ１２を備えた扁平型電池１０であって、電極タブ１２に接合時の応力伝達を緩和する緩衝域２５Ａを設ける。この緩衝域はスリット或いはコルゲート加工部等で、接合時に電極タブに加えられる振動方向に対して交差する方向に延伸して設けることが好ましい。
【効果】 緩衝域の存在によって応力の伝達が緩和されるため、超音波接合時における電極タブの金属披露の度合いは格段に少なくなり、電池としての信頼性を維持できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電極タブに超音波接合時の応力伝達を緩和する緩衝域を設けた扁平型電池に関する。

車両に搭載される動力用の電池は、小型、軽量、高出力、高信頼性を備える必要がある。このため、下記特許文献１に示すような扁平型電池の開発が盛んに行われている。扁平型電池を動力用の電池とするには、高出力化のため多数の扁平型電池を直列に接続して電圧を高めなければならない。また各扁平型電池の電圧を監視して電池としての信頼性を維持するため各扁平型電池に電圧検出端子を接続する必要もある。扁平型電池同士および電圧検出端子の接続は、軽量化よび高信頼化のため超音波接合などの接合手法を用いて行われる。
特開２００４−０７１２９０号公報

ところが、扁平型電池の電極タブは、金属の中でも比較的柔らかい銅またはアルミニウム製の薄膜状の平板であるため、電極タブ同士または電極タブと電圧検出端子との接合時の応力により、特に電極タブの付け根部分や接合部近傍に局部的な金属疲労を生じることがある。金属疲労が生じると電池としての信頼性は低下することになる。

本発明は、以上のような従来の問題点に鑑みて成されたものであり、超音波接合時の応力を緩和しうる扁平型電池の提供を目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る扁平型電池は、超音波を用いて他の部材が接合される電極タブを備えた扁平型電池であって、当該電極タブには接合時の応力伝達を緩和する緩衝域が設けられていることを特徴とする。

超音波接合時には超音波接合機によって接合部分に振動が加えられ、この振動によって電極タブには大きな応力がかかることになるがこの応力の伝達は緩衝域によって緩和される。

以上のように構成された本発明に係る扁平型電池によれば、緩衝域の存在によって応力の伝達が緩和されるため、超音波接合時における電極タブの金属疲労の度合いは格段に少なくなり、電池としての信頼性を維持することができるようになる。

次に、本発明に係る扁平型電池を実施の形態１と実施の形態２に分けて説明する。
（実施の形態１）
本実施の形態では、緩衝域としてスリットが形成された扁平型電池を示す。図１は、本発明に係る（実施の形態１、２に共通）扁平型電池の外観図、図２および図３は、本実施の形態に係る扁平型電池における電極タブの拡大図である。

本実施の形態に係る扁平型電池１０は、図示するような長方形状の薄型電池であり、積層構造を有する内部の電池要素をラミネートフィルムで覆って成るものである。電池要素には＋極のアルミニウム製の電極タブ１２と−極の銅製の電極タブ１４とが接続されそれらの電極タブは扁平型電池１０の両側端から図示するように引き出されている。電極タブ１２または１４には図２および図３に示すような電圧検出端子２０が、または他の扁平型電池の電極タブが超音波接合機によって接合される。

たとえば、電極タブ１２に電圧検出端子２０を接合する場合、図４に示すような超音波接合機３０のアンビル３２上に電極タブ１２と電圧検出端子２０を重ねて載置し（この図では電極タブ同士を接合している様子が示されているが）、その上からホーン３４を下ろして所定の加圧力で加圧する。そして、加圧したままの状態でホーンを図示の方向に振動させる（超音波加振）。この振動により生じる摩擦熱で電極タブ１２と電圧検出端子２０が接合される。

本実施の形態では、超音波接合時の応力伝達を緩和するスリットをホーン３４の振動方向（加振方向）に応じて次のように形成している。

超音波接合機３０のホーン３４による振動方向が図２に示すように扁平型電池１０の長手方向であれば、電極タブ１２には緩衝域として機能するスリット２５Ａを、その振動方向に対して交差する方向に伸延させて設ける。つまり、図示されているように、スリット２５Ａを電極タブ引き出し端２６に沿って電圧検出端子２０の長さよりも長く形成する。スリット２５Ａを形成することによって、電極タブ引き出し端２６と電圧検出端子２０との間の領域が開放され、ホーン３４の振動が電極タブ引き出し端２６に直接伝わらなくなり、電極タブ引き出し端２６と電圧検出端子２０との間の領域に過大な応力がかからなくなる。したがって、超音波接合時における電極タブ１２の金属疲労の度合いは格段に少なくなり、電池としての信頼性を維持することができるようになる。

また、超音波接合機３０のホーン３４による振動方向が図３に示すように扁平型電池１０の短手方向であれば、電極タブ１２には緩衝域として機能するスリット２５Ｂを、上記と同様、その振動方向に対して交差する方向に伸延させて設ける。つまり、図示されているように、スリット２５Ｂを電圧検出端子２０の側端に沿って電極タブ引き出し端２６に向けて伸延させ電圧検出端子２０の長さと同程度の長さで形成する。スリット２５Ｂを形成することによって、ホーン３４の振動が電極タブ１２の特に電圧検出端子２０の端面近傍に直接伝わらなくなり、電圧検出端子２０の端面近傍に過大な応力がかからなくなる。したがって、超音波接合時における電極タブ１２の金属疲労の度合いは格段に少なくなり、電池としての信頼性を維持することができるようになる。

図４は、２枚の扁平型電池１０Ａ、１０Ｂの電極タブ１２Ａ、１２Ｂ同士を超音波接合している状態を示しているが、この場合にも、ホーン３４側に位置される電極タブ１２Ｂには、図示する位置に伸縮応力がかかるため、図２または図３と同様に、電極タブ１２Ｂ側にスリット２５を設ける。スリット２５を設けることによってホーン３４によって加圧されている部分の近傍の電極タブ１２Ａに過大な応力がかからなくなる。
（実施の形態２）
本実施の形態では、緩衝域としてコルゲート加工部が形成された扁平型電池を示す。図５および図６は、本実施の形態に係る扁平型電池における電極タブの拡大図である。

本実施の形態に係る扁平型電池１０は、図１に示したものと同一であるのでその説明は省略する。本実施の形態では、超音波接合時の応力伝達を緩和するコルゲート加工部をホーン３４の振動方向（加振方向）に応じて次のように形成している。

図７に示した超音波接合機３０のホーン３４による振動方向が図５に示すように扁平型電池１０の長手方向であれば、電極タブ１２には緩衝域として機能するコルゲート加工部２７Ａを、その振動方向に対して交差する方向に伸延させて形成する。つまり、図示されているように、コルゲート加工部２７Ａを電極タブ引き出し端２６に沿って電圧検出端子２０の長さよりも長くなるように形成する。コルゲート加工部２７Ａを形成することによって、電極タブ引き出し端２６と電圧検出端子２０との間の領域に伸縮応力を吸収する領域が形成され、ホーン３４の振動が電極タブ引き出し端２６に間接的に伝わるようになり、電極タブ引き出し端２６と電圧検出端子２０との間の領域に過大な応力がかからなくなる。したがって、超音波接合時における電極タブ１２の金属疲労の度合いは格段に少なくなり、電池としての信頼性を維持することができるようになる。

また、超音波接合機３０のホーン３４による振動方向が図６に示すように扁平型電池１０の短手方向であれば、電極タブ１２には緩衝域として機能するコルゲート加工部２７Ｂを、上記と同様、その振動方向に対して交差する方向に伸延させて設ける。つまり、図示されているように、コルゲート加工部２７Ｂを電圧検出端子２０の側端に沿って電極タブ引き出し端２６に向けて伸延させ電圧検出端子２０の長さと同程度の長さで形成する。コルゲート加工部２７Ｂを形成することによって、ホーン３４の振動が電極タブ１２の特に電圧検出端子２０の端面近傍に間接的に伝わるようになり、電圧検出端子２０の端面近傍に過大な応力がかからなくなる。したがって、超音波接合時における電極タブ１２の金属疲労の度合いは格段に少なくなり、電池としての信頼性を維持することができるようになる。

図７は、２枚の扁平型電池１０Ａ、１０Ｂの電極タブ１２Ａ、１２Ｂ同士を超音波接合している状態を示しているが、この場合にも、ホーン３４側に位置される電極タブ１２Ｂには、図示する位置に伸縮応力がかかるため、図２または図３と同様に、電極タブ１２Ｂ側に伸縮応力を逃がすためのコルゲート加工部２７を設ける。コルゲート加工部２７を設けることによってホーン３４によって加圧されている部分の近傍の電極タブ１２Ａに過大な応力がかからなくなる。

以上のように、本発明によれば、超音波接合時に生じる応力が局部的にかからないようにするための緩衝域を電極タブに設けているので、超音波接合時における電極タブの金属疲労の度合いは格段に少なくなり、電池としての信頼性を維持することができるようになる。

なお上記実施の形態では対向する方向に＋側−側の電極タブが引き出されているタイプの扁平型電池を例に説明したが、本発明は＋側−側の電極タブが同方向に引き出されているタイプの扁平型電池に対しても適用可能である。

また、緩衝域として機能するスリットおよびコルゲート加工部の幅や長さは、電極タブの板厚や超音波接合時に加える振動の大きさを考慮して決めるのが好ましい。

本発明は、扁平型電池を多数接合して形成された電池の信頼性を大いに向上させることができるため、電池の製造分野での適用が可能である。

本発明に係る扁平型電池の外観図である。 実施の形態１における扁平型電池の電極タブの拡大図である。 実施の形態１における扁平型電池の電極タブの拡大図である。 実施の形態１において２枚の扁平型電池の電極タブ同士を超音波接合している状態を示す図である。 実施の形態２における扁平型電池の電極タブの拡大図である。 実施の形態２における扁平型電池の電極タブの拡大図である。 実施の形態２において２枚の扁平型電池の電極タブ同士を超音波接合している状態を示す図である。

符号の説明

１０、１０Ａ、１０Ｂ 扁平型電池、
１２、１２Ａ、１２Ｂ 電極タブ、
１４ 電極タブ、
２０ 電圧検出端子、
２５Ａ、２５Ｂ スリット、
２６ 電極タブ引き出し端、
２７、２７Ａ、２７Ｂ コルゲート加工部、
３０ 超音波接合機、
３２ アンビル、
３４ ホーン。

Claims (5)

1. 超音波を用いて他の部材が接合される電極タブを備えた扁平型電池であって、
   当該電極タブには接合時の応力伝達を緩和する緩衝域が設けられていることを特徴とする扁平型電池。
2. 前記緩衝域は、接合時に前記電極タブに加えられる振動方向に対して交差する方向に伸延して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の扁平型電池。
3. 前記緩衝域は、スリットであることを特徴とする請求項２に記載の扁平型電池。
4. 前記緩衝域は、コルゲート加工部であることを特徴とする請求項２に記載の扁平型電池。
5. 前記他の部材は、電圧を検出するための電圧検出端子または他の扁平型電池の電極タブの少なくともいずれか一方であることを特徴とする請求項１に記載の扁平型電池。

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