JP2013161629A

JP2013161629A - 二次電池の製造方法、及びそれによって製造される二次電池

Info

Publication number: JP2013161629A
Application number: JP2012022172A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Ono; 友寛大野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-02-03
Filing date: 2012-02-03
Publication date: 2013-08-19

Abstract

【課題】端子の一部をかしめることによってケースに固定する構造を有する二次電池において、端子のかしめ形状にばらつきが生じた場合でも安定した接合品質を確保できる技術を提供する。
【解決手段】電極体と、前記電極体を収納するケースと、前記ケース外方に突出して設けられる外部端子と、前記電極体と外部端子とを接続する集電端子と、前記集電端子とケースとの間に介装されるガスケットと、を具備する二次電池を製造する方法であって、前記外部端子の一部を貫通するように、前記集電端子の一部をケース外に突出させて、その突出部をかしめ加工して前記ガスケットに圧縮力を付与し、当該かしめ加工によって形成されたかしめ部に熱を加えつつ押圧して、前記かしめ部と前記外部端子とを接合加工する工程を含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、二次電池の製造方法に関する。

特許文献１には、ガスケットを介装した状態で端子部品をケースに固定する際に、ケースに端子部品をかしめ加工してガスケットを圧縮して気密性を確保した後に、レーザ溶接を行って端子部品を接合して通電性を確保する構成が開示されている。

特開２０１０−０７３３３６号公報

端子部品は多少の製造誤差・材料誤差を含んでいるが、気密性確保のためにガスケット圧縮率を優先したかしめ加工を実施した場合、端子部品のかしめ形状（かしめ高さ、径、隙間等）にばらつきが生じてしまうことに起因してレーザ溶接品質が安定しないことがあり、接合安定性を確保できないことがあった。
本発明は、端子の一部をかしめることによってケースに固定する構造を有する二次電池において、端子のかしめ形状にばらつきが生じた場合でも安定した接合品質を確保できる技術を提供する。

本発明は、電極体と、前記電極体を収納するケースと、前記ケース外方に突出して設けられる外部端子と、前記電極体と外部端子とを接続する集電端子と、前記集電端子とケースとの間に介装されるガスケットと、を具備する二次電池を製造する方法であって、前記外部端子の一部を貫通するように、前記集電端子の一部をケース外に突出させて、その突出部をかしめ加工して前記ガスケットに圧縮力を付与し、当該かしめ加工によって形成されたかしめ部に熱を加えつつ押圧して、前記かしめ部と前記外部端子とを接合加工する工程を含む。

本発明の好ましい一実施形態において、前記接合加工における加熱は、前記かしめ部に通電することによって得られる。

本発明の好ましい別実施形態において、前記接合加工における加熱は、前記かしめ部を摩擦撹拌することによって得られる。

また、前記かしめ加工、及び、接合加工は、前記集電端子と外部端子との間の導通状態を確認しながら行うことが好ましい。

本発明の二次電池は、上述の製造方法によって得られるものである。

本発明によれば、かしめ加工時に端子の表面性状にばらつきが生じた場合でも安定した接合品質を確保できる。

二次電池の概略図である。集電端子及び外部端子とケースとの接合部を示す拡大図である。かしめ加工を示す図である。通電接合による接合加工を示す図である。摩擦撹拌接合による接合加工を示す図である。導通確認用の装置の一例を示す図である。

図１に示すように、二次電池１は、ケース２内に充放電要素となる電極体３及び非水電解液等を収納することによって、繰り返し充放電可能な二次電池として構成される。
ケース２の外方には、外部接続用の外部端子４が突出して設けられる。各外部端子４は、絶縁樹脂５を介して絶縁された状態でケース２に固定される。また、外部端子４は、集電端子６によって電極体３と接続されている。集電端子６も同様に絶縁樹脂５及びガスケット７を介してケース２に対して絶縁された状態で固定される。

図２に示すように、集電端子６の一部は、ケース２、ガスケット７、絶縁樹脂５及び外部端子４の一部を貫通した状態でケース２の外方に向けて突出し、その先端部がかしめられて接合されている。このように、集電端子６の一部に接合部１０が形成され、ガスケット７に圧縮力が付与されるとともに、集電端子６と外部端子４が電気的に接続されている。

図３に示すように、かしめ工具２０を用いて、集電端子６の突出部６ａを突出方向から押圧して径方向に拡張させるように変形させる。これにより、押圧方向に圧縮力が付与されるとともに、突出部６ａが外部端子４の貫通孔４ａの径よりも大きい径を有し、外部端子４の表面に沿って貫通孔４ａの周縁部側に延出されるかしめ部２１として形成される。
かしめ工具２０を用いたかしめ加工によって、集電端子６の突出部６ａを変形させてかしめ部２１を形成することによって、集電端子６が外部端子４の貫通孔４ａに固定されて、集電端子６と外部端子４が接続される。これとともに、かしめ工具２０による押圧方向に圧縮力が加えられることにより、ガスケット７に圧縮力が作用して、ケース２の気密性が確保される。より厳密には、ケース２の内側面側において、集電端子６が貫通する貫通孔２ａと集電端子６との間に介装されるガスケット７に圧縮力が作用することによってこれらが互いに密着した状態で保持され、気密性が確保される。

図４に示すように、かしめ加工後に加圧工具３０を用いた接合加工が行われる。加圧工具３０は、導電性を有する金属製の加圧ツール３１を先端に備える加工ヘッドを具備する。加圧ツール３１は、かしめ部２１を押圧するための先端面を有するとともに、適宜の電源装置と接続される電極として機能する。この電源装置の他側は、外部端子４と接続される。

加圧ツール３１によってかしめ部２１を加圧して圧接するとともに、その状態で加圧ツール３１と外部端子４との間に電流を印加することによって、加圧ツール３１とかしめ部２１との間、及び、かしめ部２１と外部端子４との間に通電する。
接合対象となる集電端子６及び外部端子４に通電することによって、通電部位にジュール熱が発生して加熱され、材料が軟化する。このように、通電熱によって材料を軟化させた状態でかしめ部２１と外部端子４とを接合して、接合部１０を形成することによって、集電端子６と外部端子４との接合を確実なものとし、接合安定性を確保している。また、かしめ部２１における加圧ツール３１からの通電は、接触部位に集中しやすく、係る部位を優先的に加熱することが可能となるため、効率的な接合形態を実現できる。

以上のように、本実施形態では、かしめ工具２０によるかしめ加工後に、加圧工具３０を用いて通電熱を発生させた状態で圧接している。つまり、かしめ加工後の接合表面に対して、通電加熱した状態で機械的に圧力を付与しながら接合している。
これにより、かしめ加工によって集電端子６の突出部６ａに形成されるかしめ部２１の表面が不安定なものとなっても、その後の通電熱接合には影響がないため、安定した接合品質を確保できる。言い換えれば、従来のレーザ溶接による接合を行わないため、かしめ加工によって接合部位の表面性状のばらつきが生じたとしてもその影響を受けない接合手法を提案している。

図５に示すように、加圧工具３０に換えて、回転工具４０を用いて接合加工を実施しても良い。回転工具４０は、先端に回転ツール４１を備える加工ヘッドを具備する。回転ツール４１は、かしめ部２１に接触した状態で高速回転しながら、かしめ部２１を押圧する。

回転ツール４１を高速回転させながらかしめ部２１に押し付けることによって、かしめ部２１の表面を摩擦撹拌して、接触面に摩擦熱が発生して加熱され、材料が軟化する。このように、摩擦熱によって材料を軟化させた状態で押圧してかしめ部２１と外部端子４とを接合することによって、集電端子６と外部端子４との接合を確実なものとし、接合安定性を確保している。また、回転ツール４１を接触させる部位を適宜選択することが可能であり、所望の接合形態を実現することが可能である。
このように回転工具４０を用いた接合加工において、加圧工具３０による接合加工と同様に、かしめ部２１と機械的に接触しつつ、直接的に熱及び圧力を付与しながら接合している。これにより、かしめ加工によってかしめ部２１の表面が不安定なものとなっても、安定した接合品質を実現できる。

図６に示すように、かしめ加工時及び接合加工時に導通確認装置５０を用いて、外部端子４と集電端子６との間の電気的な導通を確認しながら行うことが好ましい。
導通確認装置５０は、外部端子４と集電端子６のそれぞれに接続可能な端子５１・５１を有するテスターである。導通確認装置５０としては、例えば、端子５１・５１間の抵抗値を測定することによって導通を確認するものを適用可能である。
このように、導通確認装置５０を用いて導通状態を確認しながら加工を実施することで、外部端子４と集電端子６との接合状態を確認しながらの加工が可能となり、接合部１０における十分な接合面積を確保して導通不良を低減することができる。

かしめ工具２０と、加圧工具３０又は回転工具４０は、同一の軸に取り付け可能に構成されることが好ましい。例えば、それぞれのツールを取り換えて取り付け可能、又は加工ヘッドを取り換えて取り付け可能に構成することで、集電端子６と外部端子４との接合を一つの設備で実施することができ、設備コストを低減できる。

１：二次電池、２：ケース、３：電極体、４：外部端子、５：絶縁樹脂、６：集電端子、６ａ：突出部、７：ガスケット、１０：接合部、２０：かしめ工具、２１：かしめ部、３０：加圧工具、４０：回転工具、５０：導通確認装置

Claims

電極体と、前記電極体を収納するケースと、前記ケース外方に突出して設けられる外部端子と、前記電極体と外部端子とを接続する集電端子と、前記集電端子とケースとの間に介装されるガスケットと、を具備する二次電池を製造する方法であって、
前記外部端子の一部を貫通するように、前記集電端子の一部をケース外に突出させて、その突出部をかしめ加工して前記ガスケットに圧縮力を付与し、当該かしめ加工によって形成されたかしめ部に熱を加えつつ押圧して、前記かしめ部と前記外部端子とを接合加工する工程を含むことを特徴とする二次電池の製造方法。
前記接合加工における加熱は、前記かしめ部に通電することによって得られる請求項１に記載の二次電池の製造方法。
前記接合加工における加熱は、前記かしめ部を摩擦撹拌することによって得られる請求項１に記載の二次電池の製造方法。
前記かしめ加工、及び、接合加工は、前記集電端子と外部端子との間の導通状態を確認しながら行う請求項１から３の何れか一項に記載の二次電池の製造方法。
請求項１から４の何れか一項に記載の二次電池の製造方法によって製造される二次電池。