JP2014143158A - Method of manufacturing electrode terminal connector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、互いに異種金属で形成された正極端子と負極端子とを電気的に接続する電極端子接続体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an electrode terminal assembly that electrically connects a positive electrode terminal and a negative electrode terminal formed of different metals.
近年、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池の実用化が進んでいる。非水電解質二次電池は、鉛蓄電池等の他の電池と比較して単位体積(又は単位質量)当たりのエネルギ出力が高いことから、移動体通信機器やノートパソコンを始め、電気自動車やハイブリッド自動車、更には太陽電池等の再生可能エネルギを利用した電力の蓄電システムへの適用が期待されている。 In recent years, non-aqueous electrolyte secondary batteries represented by lithium ion secondary batteries have been put into practical use. Non-aqueous electrolyte secondary batteries have a higher energy output per unit volume (or unit mass) than other batteries such as lead-acid batteries, so mobile communication devices, laptop computers, electric vehicles, and hybrid vehicles Furthermore, application to electric power storage systems using renewable energy such as solar cells is expected.
このような非水電解質二次電池は、正極と負極との間にセパレータを配して積層構造とした電極群と、電極群を収容するための外装体と、外装体に封入された電解液と、を備えている。 Such a nonaqueous electrolyte secondary battery includes an electrode group having a laminated structure in which a separator is disposed between a positive electrode and a negative electrode, an exterior body for housing the electrode group, and an electrolyte solution enclosed in the exterior body And.
正極の基材としてはアルミニウムが用いられ、負極の基材としては銅が用いられている。正極にはアルミニウムやアルミニウム合金からなる正極端子が電気的に接続されており、負極には銅や銅合金からなる負極端子が電気的に接続されている。 Aluminum is used as the base material for the positive electrode, and copper is used as the base material for the negative electrode. A positive electrode terminal made of aluminum or an aluminum alloy is electrically connected to the positive electrode, and a negative electrode terminal made of copper or a copper alloy is electrically connected to the negative electrode.
この非水電解質二次電池は出力の小さな小型機器では単体で用いられるが、大きな出力が必要な大型機器では単体の出力では当然に足りないため、複数の非水電解質二次電池を直並列接続して所望の出力を得るようにしている。 This non-aqueous electrolyte secondary battery is used as a single unit in small devices with small output, but it is naturally not enough for large devices that require large output, so multiple non-aqueous electrolyte secondary batteries are connected in series and parallel. Thus, a desired output is obtained.
この場合、正極端子と負極端子とを電気的に接続する必要があるが、前述の通り、正極端子と負極端子とが互いに異種金属で形成されているため、異種金属同士の接合を行わなければならない。異種金属同士の接合では、金属のイオン化傾向の違いによる局部電池効果によって接合部の腐食・高抵抗化の問題が懸念される。 In this case, it is necessary to electrically connect the positive electrode terminal and the negative electrode terminal. However, as described above, since the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are formed of different metals, it is necessary to join different metals. Don't be. In the joining of dissimilar metals, there is a concern about the problem of corrosion and high resistance of the joint due to the local battery effect due to the difference in metal ionization tendency.
また、接合自体についても金属同士の接合の手法として一般的な抵抗溶接等では金属のそれぞれが持つ融点の違いにより、安定した接合強度を得るのは困難であるという問題がある。 Further, as for the joining itself, there is a problem that it is difficult to obtain a stable joining strength due to a difference in melting point of each metal in general resistance welding as a technique for joining metals.
例えば、特許文献1には、正極端子と接続可能とされた正極接続部と、負極端子と接続可能とされた負極接続部と、を備え、正極接続部の周りを負極接続部が取り囲む、又は負極接続部の周りを正極接続部が取り囲むように配備されていると共に、正極接続部と負極接続部とが金属的結合により一体的に結合された電極端子接続体が開示されている。 For example, Patent Document 1 includes a positive electrode connection portion that can be connected to the positive electrode terminal and a negative electrode connection portion that can be connected to the negative electrode terminal, and the negative electrode connection portion surrounds the positive electrode connection portion, or An electrode terminal connection body is disclosed in which a positive electrode connection portion is disposed so as to surround the negative electrode connection portion, and the positive electrode connection portion and the negative electrode connection portion are integrally bonded by metal bonding.
また、特許文献2には、一方の電極端子に連結すると共にその電極端子と同種金属で形成された電極部と、電極部に連接すると共に他方の電極端子と同種金属で形成されたバスバー部と、を備え、電極部とバスバー部とが拡散接合により一体化された電極端子接続体が開示されている。 Patent Document 2 discloses an electrode portion that is connected to one electrode terminal and formed of the same metal as the electrode terminal, and a bus bar portion that is connected to the electrode portion and formed of the same metal as the other electrode terminal. , And an electrode terminal connector in which an electrode part and a bus bar part are integrated by diffusion bonding is disclosed.
これらの電極端子接続体によれば、電極端子接続体と電極端子との接合を同種金属同士の接合とすることができるため、局部電池効果による腐食・高抵抗化を原理的に発生させずに、また金属同士の接合の手法として抵抗溶接等の簡便なものを採用することが可能となる。 According to these electrode terminal connecting bodies, since the joining of the electrode terminal connecting body and the electrode terminals can be made of the same kind of metals, it is possible to prevent the occurrence of corrosion and high resistance due to the local battery effect in principle. In addition, a simple method such as resistance welding can be adopted as a method for joining the metals.
ところで、特許文献1又は2に記載された電極端子接続体は、静水押出加工により異種金属同士が結合した中間製品を形成し、この中間製品から電極端子接続体の板形状に切削加工することで製造される。 By the way, the electrode terminal connector described in Patent Document 1 or 2 forms an intermediate product in which dissimilar metals are bonded together by hydrostatic extrusion, and the intermediate product is cut into a plate shape of the electrode terminal connector. Manufactured.
静水押出加工を実現するためには大規模な設備が必要になり、また中間製品から板形状に切削加工するためには長時間を要すると共に切粉の無駄が多くなるため、製造コストが著しく増大することが推定される。 Large-scale equipment is required to achieve hydrostatic extrusion, and it takes a long time to cut the intermediate product into a plate shape and waste of chips increases, resulting in a significant increase in manufacturing costs. It is estimated that
また、特許文献2には、板材に取付孔を形成し、この取付孔に異種金属で形成された金属部材を圧入することで、電極端子接続体を製造することも開示されているが、取付孔に金属部材を圧入するまでにアルミニウムやアルミニウム合金の表面に酸化膜が成長し、異種金属間において十分な接合強度が得られない虞がある。 Patent Document 2 also discloses that an electrode terminal connector is manufactured by forming a mounting hole in a plate material and press-fitting a metal member formed of a different metal into the mounting hole. There is a possibility that an oxide film grows on the surface of aluminum or an aluminum alloy before the metal member is press-fitted into the hole, and sufficient bonding strength between different metals cannot be obtained.
そこで、本発明の目的は、大規模な設備を必要とせず、取付孔の形成から金属部材の接合までを短時間で実施することが可能であり、しかも酸化膜の成長を抑制することができ、異種金属間において十分な接合強度が得られる電極端子接続体の製造方法を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is that a large-scale facility is not required, and it is possible to carry out from the formation of the mounting hole to the joining of the metal member in a short time, and it is possible to suppress the growth of the oxide film. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing an electrode terminal assembly that can provide sufficient bonding strength between different metals.
この目的を達成するために創案された本発明は、互いに異種金属で形成された正極端子と負極端子とを電気的に接続する電極端子接続体の製造方法において、前記正極端子と同種金属で形成された第1の板材にプレス加工を施して取付孔を形成する工程と、前記負極端子と同種金属で形成された第2の板材にプレス加工を施して前記取付孔よりも大径の金属部材を形成する工程と、前記取付孔の内部に前記金属部材を圧入して前記第1の板材と前記金属部材とを接合する工程と、を備え、これらの工程をプレス装置により連続的に実施する電極端子接続体の製造方法である。 The present invention devised to achieve this object is a method of manufacturing an electrode terminal assembly in which a positive electrode terminal and a negative electrode terminal formed of different metals are electrically connected to each other, and is formed of the same metal as the positive electrode terminal. A step of forming a mounting hole by pressing the first plate material formed, and a metal member having a diameter larger than that of the mounting hole by pressing the second plate material formed of the same metal as the negative electrode terminal And a step of press-fitting the metal member into the mounting hole to join the first plate member and the metal member, and these steps are continuously performed by a press device. It is a manufacturing method of an electrode terminal connector.
また、本発明は、互いに異種金属で形成された正極端子と負極端子とを電気的に接続する電極端子接続体の製造方法において、前記負極端子と同種金属で形成された第1の板材にプレス加工を施して取付孔を形成する工程と、前記正極端子と同種金属で形成された第2の板材にプレス加工を施して前記取付孔よりも大径の金属部材を形成する工程と、前記取付孔の内部に前記金属部材を圧入して前記第1の板材と前記金属部材とを接合する工程と、を備え、これらの工程をプレス装置により連続的に実施する電極端子接続体の製造方
法である。
Further, the present invention provides a method for manufacturing an electrode terminal assembly in which a positive electrode terminal and a negative electrode terminal formed of different metals are electrically connected to each other, and the first plate material formed of the same metal as the negative electrode terminal is pressed. Forming a mounting hole by processing, forming a metal member having a diameter larger than the mounting hole by pressing a second plate formed of the same metal as the positive electrode terminal, and mounting A step of press-fitting the metal member into the hole and joining the first plate member and the metal member, and a method of manufacturing an electrode terminal assembly, wherein these steps are continuously performed by a press device. is there.
前記第1の板材と前記金属部材とを接合した後に不活性雰囲気下で加熱する工程を更に備えると良い。 It is preferable to further include a step of heating in an inert atmosphere after joining the first plate member and the metal member.
前記第1の板材にプレス加工を施して正極端子用固定孔を形成する工程と、前記取付孔の内周部分に前記金属部材が残存するように、前記金属部材の中央部にプレス加工を施して負極端子用固定孔を形成する工程と、を更に備えると良い。 Pressing the first plate material to form a positive electrode terminal fixing hole, and pressing the central portion of the metal member so that the metal member remains on the inner peripheral portion of the mounting hole; And forming a negative electrode terminal fixing hole.
本発明によれば、大規模な設備を必要とせず、取付孔の形成から金属部材の接合までを短時間で実施することが可能であり、しかも酸化膜の成長を抑制することができ、異種金属間において十分な接合強度が得られる電極端子接続体の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to carry out from the formation of the mounting hole to the joining of the metal member in a short time without requiring a large-scale facility, and it is possible to suppress the growth of the oxide film, It is possible to provide a method of manufacturing an electrode terminal assembly that can provide sufficient bonding strength between metals.
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1及び2に示すように、本実施の形態に係る電極端子接続体の製造方法は、互いに異種金属で形成された正極端子11と負極端子12とを電気的に接続する電極端子接続体13を製造する方法であり、正極端子11と同種金属で形成された第1の板材14にプレス加工を施して取付孔15を形成する工程と、負極端子12と同種金属で形成された第2の板材(図示せず)にプレス加工を施して取付孔15よりも大径の金属部材17を形成する工程と、取付孔15の内部に金属部材17を圧入して第1の板材14と金属部材17とを接合する工程と、を備え、これらの工程をプレス装置により連続的に実施することを特徴とする。
As shown in FIGS. 1 and 2, the method for manufacturing an electrode terminal connector according to this embodiment includes an
正極端子11と負極端子12は、それぞれ非水電解質二次電池18から延出するようにして設けられている。正極端子11はアルミニウムやアルミニウム合金で形成されており、負極端子12は銅や銅合金で形成されている。
The
複数の非水電解質二次電池18は、電極端子接続体13を介して直並列接続されて、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車の動力として搭載されるバッテリシステムを構成する。
The plurality of non-aqueous electrolyte
電極端子接続体13は、互いに異種金属で形成された正極端子11と負極端子12とを電気的に接続するために、正極端子11と電気的に接続される正極端子接続部19と、負極端子12と電気的に接続される負極端子接続部21と、を備える。
The
正極端子接続部19には、正極端子11を挿入して抵抗溶接等により固定するための正極端子用固定孔22が形成されており、負極端子接続部21には、負極端子12を挿入して抵抗溶接等により固定するための負極端子用固定孔23が形成されている。
A positive
ここで、各工程を具体的に説明する。 Here, each process is demonstrated concretely.
正極端子11と同種金属で形成された第1の板材14にプレス加工を施して取付孔15を形成する工程では、アルミニウムやアルミニウム合金で形成された第1の板材14にプレス加工(特に打ち抜き加工)を施して取付孔15を形成し、更に正極端子用固定孔22を形成して正極端子接続部19を作製する(図1(a)参照)。この工程の直後は、取付孔15の内周面に酸化膜は形成されていない。
In the step of pressing the
負極端子12と同種金属で形成された第2の板材にプレス加工を施して取付孔15よりも大径の金属部材17を形成する工程では、銅や銅合金で形成された第2の板材にプレス加工(特に打ち抜き加工)を施して金属部材17を形成する。第2の板材の厚さは、第1の板材14の厚さと比較して同等であるため、金属部材17の厚さも第1の板材14の厚さと同等となっている。
In the step of forming a
取付孔15の内部に金属部材17を圧入して第1の板材14と金属部材17とを接合する工程では、プレス装置の打ち抜きパンチにより取付孔15の内部に金属部材17を押し込む(図1(b)及び(c)参照)。
In the step of press-fitting the
このとき、金属部材17と取付孔15とが接触して互いの表面が削られて塑性変形しつつ、取付孔15の内部に金属部材17が押し込まれる。その結果、取付孔15の内周面にわずかに酸化膜が形成されていたとしても、接合直前に酸化膜が破壊されて新生面の創出が促進され、第1の板材14のアルミニウムやアルミニウム合金と金属部材17の銅や銅合金とが拡散接合することとなる。
At this time, the
そのため、第1の板材14のアルミニウムやアルミニウム合金と金属部材17の銅や銅合金とは異種金属同士の接合となるが、この接合は2つの金属表面を固相状態のまま金属学的に一体化させた拡散接合によるものであるので、接合信頼性を向上させることができると共に局部電池効果による腐食・高抵抗化を防止することができる。
For this reason, the aluminum or aluminum alloy of the
プレス加工は他の加工方法に比べて高速であることから、これらの工程をプレス装置により連続的に実施することで、取付孔15の形成から金属部材17の接合までを短時間で実施することができる。そのため、アルミニウムやアルミニウム合金の表面に形成され、一度形成されると非常に安定で焼鈍による拡散接合を行っても消失しにくいことが知られているアルミニウム型の酸化膜の成長を最小限に抑制し、接合することができる。また、更に、わずかに酸化膜が形成されていたとしても、圧入による接合を行うことで、新生面の創出を促進して異種金属間において十分な接合強度を得ることができる。
Since press processing is faster than other processing methods, the steps from the formation of the
なお、各工程をプレス装置により連続的に実施するためには、例えば、各工程を加工ステージ(基台)ごとに区切り、工程の進行に伴ってコンベヤで加工ステージを変更していくようにすれば良い。 In order to carry out each process continuously with a press device, for example, each process is divided into processing stages (bases) and the processing stage is changed by a conveyor as the process proceeds. It ’s fine.
これらの工程の後、第1の板材14と接合された金属部材17にプレス加工(特に打ち抜き加工)を施して負極端子用固定孔23を形成して負極端子接続部21を作製する(図1(d)参照)。
After these steps, the
このとき、取付孔15の内周部分に金属部材17が残存するように、金属部材17の中央部に負極端子用固定孔23を形成する。これにより、負極端子用固定孔23に負極端子12を挿入して抵抗溶接等により固定する際に、互いに同種金属の負極端子12と金属部材17とが接触することになり、同種金属同士の接合とすることができる。
At this time, the negative electrode
また、本実施の形態に係る電極端子接続体の製造方法は、第1の板材14と金属部材17とを接合した後に不活性雰囲気下で加熱する工程を更に備えることが好ましい(図1(e)参照)。これにより、第1の板材14のアルミニウムやアルミニウム合金と金属部材17の銅や銅合金との拡散接合が十分に進行し、より接合強度を高めることができる。
Moreover, it is preferable that the manufacturing method of the electrode terminal connector according to the present embodiment further includes a step of heating in an inert atmosphere after joining the
不活性雰囲気としては、ヘリウムガス雰囲気やアルゴンガス雰囲気を用いることができる。また、加熱温度は、母材である第1の板材14や金属部材17の融点以下の温度とする。
As the inert atmosphere, a helium gas atmosphere or an argon gas atmosphere can be used. The heating temperature is set to a temperature equal to or lower than the melting point of the
以上の工程により得られた電極端子接続体13を介して非水電解質二次電池18を直並列接続する際には、電極端子接続体13の正極端子用固定孔22と非水電解質二次電池18の正極端子11とを抵抗溶接等により固定し、電極端子接続体13の負極端子用固定孔23と他の非水電解質二次電池18の負極端子12とを抵抗溶接等により固定して、正極端子11と負極端子12とを電気的に接続する。
When the nonaqueous electrolyte
このとき、正極端子11と接触する正極端子用固定孔22が正極端子11と同種金属である第1の板材14で形成され、また負極端子12と接触する負極端子用固定孔23の内周面が負極端子12と同種金属である金属部材17で覆われているため、同種金属同士の接合となり、原理的に局部電池効果による腐食・高抵抗化を防止することができる。
At this time, the positive
また、同種金属同士の接合であるので、金属同士の接合の手法として抵抗溶接等の簡便なものを採用することが可能となる。 Moreover, since it is joining of the same kind metals, it becomes possible to employ | adopt simple things, such as resistance welding, as a technique of joining metals.
これまで説明してきた電極端子接続体の製造方法によれば、取付孔15の形成から金属部材17の接合までの工程を加工速度に優れ且つ静水押出加工と比較して小規模な設備で実施できるプレス加工によって行うため、大規模な設備を必要とせず、取付孔15の形成から金属部材17の接合までを短時間で実施することが可能である。
According to the manufacturing method of the electrode terminal connector described so far, the process from the formation of the mounting
また、電極端子接続体の製造方法では、取付孔15の形成から金属部材17の接合までの工程の加工速度が静水押出加工や切削加工を併用した場合と比較して高速であることから、加工中における酸化膜の成長を最小限に抑制し、接合することができる。
Moreover, in the manufacturing method of an electrode terminal connector, since the processing speed in the process from the formation of the mounting
更に、電極端子接続体の製造方法では、取付孔15の内部に金属部材17を圧入して第1の板材14と金属部材17とを接合することにより、取付孔15の内周面にわずかに酸化膜が形成されていたとしても、接合直前に酸化膜を破壊することができ、第1の板材14のアルミニウムやアルミニウム合金と金属部材17の銅や銅合金とが拡散接合されるので、第1の板材14のアルミニウムやアルミニウム合金と金属部材17の銅や銅合金という異種金属間において十分な接合強度が得られる。
Furthermore, in the manufacturing method of the electrode terminal connector, the
なお、本発明は、本実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない程度に種々の変形を加えることが可能である。 The present invention is not limited to this embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、本実施の形態では、第1の板材14を正極端子11と同種金属であるアルミニウムやアルミニウム合金で形成し、第2の板材を負極端子12と同種金属である銅や銅合金で形成したが、第1の板材14を負極端子12と同種金属である銅や銅合金で形成し、第2の板材を正極端子11と同種金属であるアルミニウムやアルミニウム合金で形成しても良い。
For example, in the present embodiment, the
この場合にも、取付孔15の内部に金属部材17を圧入して第1の板材14と金属部材17とを接合する際に、金属部材17の表面にわずかに酸化膜が形成されていたとしても、上記圧入により酸化膜が破壊されて新生面の創出が促進され、第1の板材14の銅や銅合金と金属部材17のアルミニウムやアルミニウム合金という異種金属間において十分な接合強度が得られる。
Also in this case, when the
11 正極端子
12 負極端子
13 電極端子接続体
14 第1の板材
15 取付孔
17 金属部材
18 非水電解質二次電池
19 正極端子接続部
21 負極端子接続部
22 正極端子用固定孔
23 負極端子用固定孔
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記正極端子と同種金属で形成された第1の板材にプレス加工を施して取付孔を形成する工程と、
前記負極端子と同種金属で形成された第2の板材にプレス加工を施して前記取付孔よりも大径の金属部材を形成する工程と、
前記取付孔の内部に前記金属部材を圧入して前記第1の板材と前記金属部材とを接合する工程と、
を備え、
これらの工程をプレス装置により連続的に実施することを特徴とする電極端子接続体の製造方法。 In the method of manufacturing an electrode terminal assembly for electrically connecting a positive electrode terminal and a negative electrode terminal formed of different metals from each other,
Forming a mounting hole by pressing the first plate made of the same metal as the positive electrode terminal; and
Forming a metal member having a diameter larger than that of the mounting hole by pressing the second plate formed of the same metal as the negative electrode terminal; and
Press-fitting the metal member into the mounting hole to join the first plate member and the metal member;
With
A process for producing an electrode terminal assembly, wherein these steps are continuously carried out by a press device.
前記負極端子と同種金属で形成された第1の板材にプレス加工を施して取付孔を形成する工程と、
前記正極端子と同種金属で形成された第2の板材にプレス加工を施して前記取付孔よりも大径の金属部材を形成する工程と、
前記取付孔の内部に前記金属部材を圧入して前記第1の板材と前記金属部材とを接合する工程と、
を備え、
これらの工程をプレス装置により連続的に実施することを特徴とする電極端子接続体の製造方法。 In the method of manufacturing an electrode terminal assembly for electrically connecting a positive electrode terminal and a negative electrode terminal formed of different metals from each other,
Forming a mounting hole by pressing the first plate made of the same metal as the negative electrode terminal; and
Forming a metal member having a larger diameter than the mounting hole by pressing a second plate formed of the same metal as the positive electrode terminal; and
Press-fitting the metal member into the mounting hole to join the first plate member and the metal member;
With
A process for producing an electrode terminal assembly, wherein these steps are continuously carried out by a press device.
前記取付孔の内周部分に前記金属部材が残存するように、前記金属部材の中央部にプレス加工を施して負極端子用固定孔を形成する工程と、
を更に備える請求項1から3の何れかに記載の電極端子接続体の製造方法。 Forming a positive electrode terminal fixing hole by pressing the first plate member; and
Forming a negative electrode terminal fixing hole by pressing the central portion of the metal member so that the metal member remains in the inner peripheral portion of the mounting hole;
The manufacturing method of the electrode terminal connector in any one of Claim 1 to 3 further equipped with these.
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