JP2018081860A - 二次電池 - Google Patents

二次電池 Download PDF

Info

Publication number
JP2018081860A
JP2018081860A JP2016224631A JP2016224631A JP2018081860A JP 2018081860 A JP2018081860 A JP 2018081860A JP 2016224631 A JP2016224631 A JP 2016224631A JP 2016224631 A JP2016224631 A JP 2016224631A JP 2018081860 A JP2018081860 A JP 2018081860A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
negative electrode
battery
external terminal
clad material
secondary battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016224631A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6752691B2 (ja
Inventor
佳佑 澤田
Keisuke Sawada
佳佑 澤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Astemo Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Systems Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Automotive Systems Ltd filed Critical Hitachi Automotive Systems Ltd
Priority to JP2016224631A priority Critical patent/JP6752691B2/ja
Publication of JP2018081860A publication Critical patent/JP2018081860A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6752691B2 publication Critical patent/JP6752691B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

【課題】クラッド材の使用面積を最小限とすることにより、低コスト化が可能となり、かつクラッド材の厚みに依存することなく、外部端子の厚みを自由に設計することができる。【解決手段】本発明に記載の二次電池1は、電極群40と、電極群40と接続される集電板21、31と、電極群40及び集電板21、31とを収納し、開口を有する電池缶4と、電池缶4の開口を塞ぎ、外部端子61、71が配置された電池蓋3と、外部端子61、71と集電板21、31とをつなぐ接続端子72を有し、接続端子72は、外部端子72との伝道経路の間にクラッド材60を有し、当該クラッド材60を挟持する。【選択図】図5

Description

本発明は、車載用途等に使用される二次電池に関する。
従来、再充電可能な二次電池の分野では、鉛電池、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池等の水溶液系電池が主流であった。しかし、電気機器の小型化、軽量化が進むに連れ、高エネルギー密度を有するリチウムイオン二次電池が着目され、その研究、開発および商品化が急速に進められている。また、地球温暖化や枯渇燃料の問題から電気自動車(以下、EV)や駆動の一部を電気モーターで補助するハイブリッド電気自動車(以下、HEV)が各自動車メーカーで開発され、その電源として高容量で高出力な二次電池が求められるようになっている。
このような要求に合致する電源として、高電圧の非水溶液系のリチウムイオン二次電池が注目されている。特に、扁平箱型の電池容器を備えた角形リチウムイオン二次電池は、パック化した際の体積効率が優れているため、HEV、EV、またはその他の機器に搭載される電源として需要が増大している。このような密閉型の電池容器を備える角形二次電池を複数直列に接続して組電池とするために、各電池の正負極外部端子にバスバーを接続することが行われている。バスバー接続において、近年、組電池の軽量化および低コスト化を目的として、正負極外部端子のバスバー接続部をアルミニウム材とすることで、アルミニウム製のバスバーを使用することがある。
例えば、特許文献1に記載の角形二次電池は、負極外部端子が一定の板厚でかつ略一定幅で電池蓋の長辺方向に沿って延在する平板形状を有している。また負極外部端子は、アルミニウム合金と銅合金などの異種金属からなるクラッド材により構成されている。したがって、正負極外部端子のバスバー接続部を同種金属とすることにより、バスバーを同種金属とすることが可能な構成となっている。
特開2014−229483号公報
しかしながら、特許文献1に記載された角形二次電池では、負極外部端子が一定の板厚で電池蓋の長辺方向に沿って延在する平板形状であることから、例えば外部端子とバスバーを重ね溶接により接続する場合、外部端子の貫通を避けるため、ある厚み以上となるように異種金属からなるクラッド材の総厚を増やす必要がある。そのため、外部端子の板厚は、クラッド材の板厚に依存しており、クラッド材の製造制約上においては、自由に厚みを設定することが困難となることがある。また、平板形状であるクラッド材の使用面積が大きいほど、高コストとなる虞がある。
本発明は、前記の課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、クラッド材の使用面積を極力減らし、かつ外部端子の厚みの設計自由度に優れ、確実に安定してバスバー接続ができる二次電池を提供することにある。
前記の目的を達成すべく、本発明に記載の二次電池1は、電極群40と、電極群40と接続される集電板21、31と、電極群40及び集電板21、31とを収納し、開口を有する電池缶4と、電池缶4の開口を塞ぎ、外部端子61、71が配置された電池蓋3と、外部端子61、71と集電板21、31とをつなぐ接続端子72を有し、接続端子72は、外部端子72との伝道経路の間にクラッド材60を有し、当該クラッド材60を挟持する。
本発明によれば、クラッド材の使用面積を最小限とすることにより、低コスト化が可能となり、かつクラッド材の厚みに依存することなく、外部端子の厚みを自由に設計することができる。これにより、確実に安定してバスバー接続ができる二次電池を提供することができる。
前記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明の実施形態1に係る二次電池の斜視図。 図1に示す二次電池の分解斜視図。 図1に示す二次電池の捲回電極群の分解斜視図。 図1に示す二次電池の正極外部端子の拡大断面図。 図1に示す二次電池の負極外部端子の拡大断面図。 図5に示す負極外部端子の分解斜視図。 図6に示す二次電池の変形例1となる負極外部端子の分解斜視図 図6に示す二次電池の変形例2となる負極外部端子の分解斜視図 図5に示すA部の拡大図
以下、本発明の二次電池の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る二次電池1の斜視図である。図2は、図1に示す二次電池1の分解斜視図である。図3は、図2に示す電極群40の一部を展開した分解斜視図である。
二次電池1は、例えば角形リチウムイオン二次電池であり、扁平な角形の電池容器2を備えている。電池容器2は、開口部4aを有する矩形箱状の電池缶4と、電池缶4の開口部4aを封止する電池蓋3により構成されている。以下の説明では、平面視で長方形の電池蓋3の長辺に沿う方向を電池容器2の長手方向といい、短辺に沿う方向を電池容器2の短手方向という。電池缶4および電池蓋3は、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金によって製作され、電池蓋3が電池缶4の開口部の全周に亘って、例えばレーザー溶接により接合されることで、電池容器2が密閉されている。電池容器2の内部には、図示を省略する絶縁シートを介して電極群40が収容されている。
電極群40は、例えば図3に示すように、セパレータ43,44を介して積層した正極電極41および負極電極42からなる積層体を捲回して一対の湾曲部と一対の平面部をもつ形状に成形することで設けられている。電極群40は、帯状の積層体の延在方向に、例えば所定の引張荷重をかけながら捲回される。このとき、電極群40は、帯状の積層体の幅方向すなわち捲回軸方向の両端部における正極電極41、負極電極42およびセパレータ43,44の端部が一定の位置になるように蛇行制御しながら捲回される。
正極電極41は、正極箔の両面に正極合剤層41aが形成され、幅方向すなわち電極群40の捲回軸方向の一方の側縁に、正極箔が露出した箔露出部41bを有している。負極電極42は、負極箔の両面に負極合剤層42aが形成され、幅方向すなわち電極群40の捲回軸方向の他方の側縁に、負極箔が露出した箔露出部42bを有している。正極電極41の箔露出部41b、および負極電極42の箔露出部42bは、幅方向すなわち捲回軸方向において互いに反対側に位置するように捲回される。本実施の形態では、捲回されて一対の湾曲部と一対の平面部をもつ捲回型の電極群を例示したが、これに限定されず、例えば積層型の電極群としても良い。
正極電極41は、例えば以下の手順で作製することができる。まず、正極活物質としてマンガン酸リチウム(化学式LiMn)100重量部に対し、導電材として10重量部の鱗片状黒鉛と、結着剤として10重量部のポリフッ化ビニリデン(以下、PVDFという。)と、を添加する。これに分散溶媒としてN−メチルピロリドン(以下、NMPという。)を添加し、混練して正極合剤を作製する。この正極合剤を正極箔である厚さ20μmのアルミニウム箔の両面に箔露出部41bを残して塗布する。その後、乾燥、プレス、裁断してアルミニウム箔を含まない正極合剤層41aの厚さが、例えば90μmの正極電極41を得ることができる。
本実施の形態では、正極活物質にマンガン酸リチウムを用いる場合について例示したが、スピネル結晶構造を有する他のマンガン酸リチウムや一部を金属元素で置換又はドープしたリチウムマンガン複合酸化物や層状結晶構造を有すコバルト酸リチウムやチタン酸リチウムやこれらの一部を金属元素で置換またはドープしたリチウム-金属複合酸化物を用いるようにしてもよい。
負極電極42は、例えば以下の手順で作製することができる。まず、負極活物質として非晶質炭素粉末100重量部に対して、結着剤として10重量部のPVDFを添加し、これに分散溶媒としてNMPを添加、混練して負極合剤を作製する。この負極合剤を、負極箔である厚さ10μmの銅箔の両面に箔露出部42bを残して塗布する。その後、乾燥、プレス、裁断して銅箔を含まない負極合剤層42aの厚さが、例えば70μmの負極電極42を得ることができる。
本実施の形態では、負極活物質として非晶質炭素を例示したが、負極活物質は特に限定されず、例えば、リチウムイオンを挿入および脱離可能な天然黒鉛や、人造の各種黒鉛材、コークスなどの炭素質材料等を用いることができる。また、負極活物質の粒子形状についても特に限定されず、例えば、鱗片状、球状、繊維状、塊状等であってもよい。
また、本実施の形態では、結着剤としてPVDFを例示したが、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレン、アクリル系樹脂などの重合体およびこれらの混合体などを用いることができる。
セパレータ43,44は、例えばポリエチレン製の微多孔性を有する絶縁材料からなり、正極電極41と負極電極42とを絶縁する役割を有している。負極電極42の負極合剤層42bは、正極電極41の正極合剤層41aよりも幅方向に大きく、これにより正極合剤層41aは必ず負極合剤層42bに挟まれるように構成されている。
正極電極41の箔露出部41b、負極電極42の箔露出部42bは、それぞれ電極群40の平坦な部分で束ねられている。箔露出部41b,42bは、図2に示すように、それぞれ、電池蓋3の下方から電池缶4の底面に向けて電池容器2の高さ方向に延びる平板状の正極集電板21の接合片21a、負極集電板31の接合片31aに、例えば、抵抗溶接または超音波溶接によって接合されて固定されている。これにより、電極群40は、正極電極41、及び負極電極42が、それぞれ正極集電板21、負極集電板31に電気的に接続されている。なお、セパレータ43,44は、負極合剤層42aの幅よりも広いが、両側に箔露出部41b,42bを露出させる幅とされているので、箔露出部41b,42bを束ねて溶接する際の支障にはならない。
正極集電板21は、絶縁板65を介して電池蓋3の下面に固定され、電池容器2の内部に配置される。正極外部端子61は、絶縁部材64を介して電池蓋3の上面に固定され、電池容器2の外面に配置される。正極集電板21および正極外部端子61は、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金によって製作されている。
負極集電板31は、絶縁板75を介して電池蓋3の下面に固定され、電池容器2の内部に配置される。負極外部端子71は、絶縁部材74を介して電池蓋3の上面に固定され、電池容器2の外部に配置される。詳細は後述するが、負極外部端子71と負極集電板31の間には、電池蓋3を貫通する負極接続端子72が設けられ、前記負極接続端子72のセル内方側をかしめることで負極集電板31が固定される。また、負極外部端子71と負極接続端子72とは、負極接続端子72のセル外方側をかしめることにより挟持されているクラッド材60を介して電気的に接続されている。負極集電板31および負極接続端子72は、例えば、銅または銅合金によって製作されている。クラッド材60は、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金と銅または銅合金の異種金属を重ね合わせた重ねクラッド構造で製作されている。負極外部端子71は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって製作されている。
電池蓋3に正極、負極外部端子61,71および正極、負極集電板21,31等が固定されることで蓋組立体10が構成されている。さらに、電極群40の箔露出部41b,42bが、接合片21a,31aに接合されて固定され、電極群40が正極、負極集電板21,31の間に支持されることで、発電要素50が構成されている。本発明では、この発電要素50は、蓋組立体10と電極群40の2つをまとめたものと定義する。
電池蓋3は、長手方向の一端と他端に固定された正極外部端子61と負極外部端子71の間に、電解液を注入するための注液孔11と、電池容器2内部の圧力が所定値を超えて上昇したときに開裂するガス排出弁13を備えている。電池容器2は、電池蓋3の注液孔11から内部に非水電解液が注入された後、注液孔11に注液栓9が、例えばレーザー溶接によって接合されることで密閉される。
電池容器2に注入する非水電解液としては、例えば、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとを体積比で1:2の割合で混合した混合溶液中へ六フッ化リン酸リチウム(LiPF)を1モル/リットルの濃度で溶解したものを用いることができる。なお、非水電解液は、リチウム塩や有機溶媒に制限されない。一般的なリチウム塩を電解質とし、これを有機溶媒に溶解した非水電解液を用いるようにしてもよい。
電解質としては、例えば、LiClO、LiAsF、LiBF、LiB(C、CHSOLi、CFSOLi等やこれらの混合物を用いることができる。また、有機溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトニル等またはこれら2種類以上の混合溶媒を用いるようにしてもよく、混合配合比についても特に限定されない。
図4は、図1に示す二次電池1のA−A断面において、正極外部端子の拡大断面図である。図5は、図1に示す二次電池1のB−B断面において、負極外部端子の拡大断面図である。
前述のように、電極群40の正極電極41の箔露出部41bに接続された正極集電板21は、電池蓋3と平行な平板状の基部22が、絶縁板65を介して電池蓋3の下面に固定され、電池容器2の内部に配置される。縁部板65は、例えば絶縁性の樹脂材料によって製作され、正極外部端子61の正極筒部62を貫通させる貫通孔を有する平板状の部材である。正極集電板21は電池蓋3の下面に絶縁板65を介して、正極外部端子61から延びる正極筒部62によって電池蓋3にかしめ固定され、電池容器2の内部に配置されている。
前述のように正極外部端子61は、電池容器2の長手方向に伸びる平板状に形成され、正極外部端子61の一部から電池内方側へ延びる正極筒部62が接続されている。正極筒部62は、例えば、正極外部端子61と一体的に設けられている。
正極筒部62は、電池蓋3を貫通する中心軸線に沿って延び、正極外部端子61と正極集電板21とを接続する筒状の部材である。正極筒部62は、正極外部端子61に接続された基部の外径よりも、電池容器2の内方に延びる先端部の外径が小さくなっている。正極筒部62は、正極外部端子61から電池容器2の内方に延びて電池蓋3の貫通孔を貫通し、先端部が電池容器2の内部に配置された正極集電板21の貫通孔を貫通し、先端がかしめられてかしめ部62aが設けられている。これにより、正極筒部62は、絶縁部材64,絶縁板65を介在させて、正極外部端子61、電池蓋3、および正極集電板21を一体的に固定すると共に、正極外部端子61と正極集電板21とを電気的に接続している。
正極外部端子61は、絶縁部材64を介して電池蓋3の上面に配置され、電池蓋3と電気的に絶縁されている。絶縁部材64は、正極外部端子61を係合させる凹部64aと、電池蓋3の貫通孔を露出させる開口部64bを有している。正極筒部62と電池蓋3とは、ガスケット66によって電気的に絶縁されている。ガスケット66は、筒状に形成され、一端に径方向に拡がるフランジ状の部分が設けられている。絶縁部材64およびガスケット66は、例えば、絶縁性の樹脂材料によって製作されている。
以上の構成によって、正極集電板21と、正極外部端子61とは、正極筒部62を介して電気的に接続されている。なお、正極集電板21、正極筒部62、および正極外部端子61は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって製作されている。
図4に示す各部材は、例えば、以下の手順によって組立てることができる。まず、電池蓋3の上面に絶縁部材64およびガスケット66を位置合わせして配置し、絶縁部材64の開口部64bに電池蓋3の貫通孔を露出させ、ガスケット66の筒状の部分を電池蓋3の貫通孔に挿入する。次に、正極筒部62をガスケット66の筒状の部分に挿通して電池蓋3の貫通孔を貫通させ、正極外部端子61を絶縁部材64の凹部64aに係合させる。
次に、電池蓋3の下面に絶縁板65を位置合せして配置し、絶縁板65の貫通孔に正極筒部62の先端部を挿通させる。また、正極外部端子61は、電池蓋3の長手方向に伸びる平板形状であり、長手方向中心部側の端部には、組電池製作の際にバスバーを接続するバスバー接続部を有している。
さらに、正極筒部62の先端部を正極集電板63の貫通孔に挿通させ、先端が拡径するように塑性変形させてかしめ部62aを形成する。これにより、正極外部端子61、絶縁部材64、絶縁板65、電池蓋3、ガスケット66、および正極集電板21が一体的にかしめ固定される。また、正極外部端子61と正極集電板21は正極筒部62によって電気的に接続され、絶縁部材64,絶縁板65およびガスケット66によって電池蓋3と電気的に絶縁される。
前記絶縁部材64、絶縁板65およびガスケット66は、例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂等の絶縁性を有する樹脂によって、成形される。
次に、図5に示す負極外部端子71の拡大断面図と図6に示す負極外部端子71の分解斜視図を用いて構成について述べる。当該構成が本発明の特徴となる部分である。
前述のように、電極群40の負極電極42の箔露出部42bに接続された負極集電板31は、電池蓋3と平行な平板状の基部32が、絶縁板75を介して電池蓋3の下面に固定され、電池容器2の内部に配置される。負極集電板31は、電池蓋3の下面に対向する平板状の基部32に固定孔を有している。絶縁板75は、例えば絶縁性の樹脂材料によって製作され、負極接続端子72を貫通させる貫通孔を有する平板状の部材である。負極集電板31は電池蓋3の下面に絶縁板75を介して、負極接続端子72によって電池蓋3にかしめ固定され、電池容器2の内部に配置されている。
前述のように負極外部端子71は、電池容器2の長手方向に伸びる平板状に形成され、負極接続端子72側には、異種金属の重ね合わせからなるクラッド材60を収容する凹部71aを有し、前記凹部71aには、前記負極外部端子71とは別部材の負極接続端子72との干渉をさける貫通孔が設けられている。クラッド材60は、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金と銅または銅合金の重ね合わせクラッド構造で構成され、矩形状に成形された平板となっており、前記負極接続端子72の負極筒部A73が挿入される貫通孔を有している。
負極接続端子72の負極筒部B76は、電池蓋3を貫通する中心軸線に沿って延び、負極集電板31と接続する筒状の部材である。なお、説明を割愛していたが、負極接続端子72には、2つの筒状部である負極筒状部Aと負極筒状部Bが形成されている。ここで言う負極筒部A73は、負極接続端子鍔部78よりも電池容器2の外側に配置される負極接続端子の筒状部を指し、負極筒部B76は、負極接続端子鍔部78よりも電池容器2の内側に配置される負極接続端子の筒状部を指す。負極接続端子72の負極筒部B76は、電池容器2の内方に延び、負極接続端子72の最外形よりも先端部の外径が小さくなっている。負極筒部B76は、負極接続端子72から電池容器2の内方に延びて電池蓋3の貫通孔を貫通し、先端部が電池容器2の内部に配置された負極集電板31の貫通孔を貫通し、先端がかしめられてかしめ部76aが設けられている。
本発明の特徴となる点をわかりやすくするために、図9を用いて本発明のくらっど剤60近傍の様子を説明する、図9は図5のA部の拡大図である。クラッド材60には負極接続端子72の負極筒部A73が挿入される貫通孔を有しており、クラッド材60の銅または銅合金面を電池外方側に向けて負極接続端子72の負極筒部A73に挿入される。クラッド材60を挿入後、負極筒部A73の先端部をかしめることで負極接続端子72によってクラッド材60を挟持し、固定される。なお、電気的な導通を目的として、負極筒部A73のかしめ部73aとクラッド材60をレーザー溶接などによって接合しても良い。
次に、負極外部端子71に設けられた凹部71aにクラッド材60を挿入することによって、クラッド材60を介して負極外部端子71と負極接続端子72が接続される。電気的な導通を目的として、負極外部端子71とクラッド材60の接触部をレーザー溶接などによって接合しても良い。例えば本発明の場合、図9のB部を溶接してクラッド材60のアルミニウムまたはアルミニウム合金面を、同様にアルミニウムまたはアルミニウム合金面で構成された負極外部端子71と溶接する方法がある。
したがって、負極接続端子72は、クラッド材60、絶縁部材74,絶縁板75を介在させて、負極外部端子71、電池蓋3、および負極集電板31を一体的に固定すると共に、負極外部端子71と負極集電板31とを電気的に接続している。
なお、図5に示すように負極外部端子71は、絶縁部材74を介して電池蓋3の上面に配置され、電池蓋3と電気的に絶縁されている。絶縁部材74は、負極外部端子71を係合させる凹部74aと、電池蓋3の貫通孔を露出させる開口部74bを有している。負極接続端子72と電池蓋3とは、ガスケット77によって電気的に絶縁されている。ガスケット77は、筒状に形成され、一端に径方向に拡がるフランジ状の部分が設けられている。絶縁部材74およびガスケット77は、例えば、絶縁性の樹脂材料によって製作されている。
以上の構成によって、負極集電板31は、負極接続端子72の負極筒部B76を介して電気的に接続され、負極外部端子71は、クラッド材60を負極接続端子72の負極筒部A73で挟持することでクラッド材60を介して電気的に接続されている。なお、負極集電板31、負極接続端子72は、例えば銅または銅合金によって製作され、負極外部端子71は、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって製作されている。
図5および図6に示す各部材は、例えば、以下の手順によって組立てることができる。まず、クラッド材60に設けられた貫通孔に負極接続端子72の負極筒部A73を挿入し、負極筒部A73の先端をかしめることでクラッド材60を挟持し、固定する。電気的な導通を目的として、負極筒部A73のかしめ部73aとクラッド材60の一部をレーザー溶接などによって接合しても良い。
次に、負極外部端子71に設けられた凹部71aに負極接続端子72とかしめ固定されたクラッド材60を挿入する。挿入後、電気的な導通を目的として、負極外部端子71とクラッド材60の接触部をレーザー溶接などによって接合しても良い。
次に、電池蓋3の上面に絶縁部材74およびガスケット77を位置合わせして配置し、絶縁部材74の開口部74bに電池蓋3の貫通孔を露出させ、ガスケット77の筒状の部分を電池蓋3の貫通孔に挿入する。次に、負極接続端子72の負極筒部B76をガスケット77の筒状の部分に挿通して電池蓋3の貫通孔を貫通させ、負極外部端子71を絶縁部材74の凹部74aに係合させる。
次に、電池蓋3の下面に絶縁板75を位置合せして配置し、絶縁板75の貫通孔に負極接続端子72の負極筒部B76の先端部を挿通させる。また、負極外部端子61は、電池蓋3の長手方向に伸びる平板形状であり、長手方向中心部側の端部には、組電池製作の際にバスバーを接続するバスバー接続部を有している。
さらに、負極筒部B76の先端部を負極集電板31の貫通孔に挿通させ、先端が拡径するように塑性変形させてかしめ部76aを形成する。これにより、負極外部端子71、絶縁部材74、絶縁板75、電池蓋3、ガスケット77、クラッド材60、および負極集電板31が一体的に固定される。また、負極外部端子71と負極集電板31は負極接続端子72とクラッド材60によって電気的に接続され、絶縁部材74,絶縁板75およびガスケット77によって電池蓋3と電気的に絶縁される。
前記絶縁部材74、絶縁板75およびガスケット77は、例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂等の絶縁性を有する樹脂によって、成形される。
したがって、銅または銅合金で製作された負極接続端子72からクラッド材60を介することで、負極外部端子71をアルミニウムまたはアルミニウム合金に変換することが可能となり、正極外部端子61と負極外部端子71を同種金属とすることができる。
以上により、図2に示す蓋組立体10が構成され、さらに電極群40の両端の箔露出部41b,42bを束ねて、正極、負極集電板21,31の接合片21a,31aに接合することで、発電要素50が構成される。
次に、発電要素50を電池缶4の開口部4aから電池缶4の内部に図示を省略する絶縁シートで覆った後に挿入し、電池缶4の開口部4aと電池蓋3を溶接し、注液孔11から電池容器2の内部に非水電解液を注入し、注液孔11に注液栓9を溶接して電池容器2を密閉することで、図1に示す二次電池1が得られる。
以上より、正極外部端子61およぶ負極外部端子71が同種金属となった本実施の形態の二次電池1を使用することで、銅または銅合金に比べ、比較的安価で軽量なアルミニウムまたはアルミニウム合金で製作されたバスバーを使用することができ、各外部端子とバスバーが接続されることによって、組電池の低コスト化および軽量化が実現出来る。
また、負極外部端子71、負極接続端子72、クラッド材60をそれぞれ別部材とし、クラッド材60を負極接続端子72によって挟持させる構成とすることによって、クラッド材60の使用面積を最小限に抑えることができ、部品コストを低減させることができる。また、クラッド材60の厚みに依存せず、負極外部端子71の厚みを自由に設計することができるため、バスバー溶接時に負極外部端子71が貫通することなく、確実に安定して接続することができる。
また、本実施の形態では、比較的安価で軽量なアルミニウムまたはアルミニウム合金で製作されたバスバーを使用するために、正極外部端子61と負極外部端子71がアルミニウムまたはアルミニウム合金となるように、負極外部端子71側にクラッド材60を使用した構成としているが、これに限定されるわけではなく、例えば、同様の手法で正極外部端子61側に図示しない正極接続端子とクラッド材60を適用することで、正極外部端子61と負極外部端子71を銅または銅合金の同種金属で構成することもできる。
以下、本発明の二次電池の変形例1および変形例2の形態について、図面を参照しながら説明する。
図7に、図6に示す二次電池の変形例1となる負極外部端子の分解斜視図を示す。
実施例1からの変更点は、負極外部端子171は負極接続端子72側の電池外方面側にクラッド材60を収容する凹部171aを設けた形状としている点である。組立の手順は、負極外部端子171の負極筒部A73をクラッド材60に設けられた貫通孔に挿入し、負極筒部A73をかしめることでクラッド材60を挟持し、固定する。次に負極外部端子171に設けられた凹部側から負極接続端子72を挿入し、クラッド材60を凹部に収容する。電気的な導通を目的として、負極外部端子171とクラッド材60および負極接続端子72とクラッド材60の各接触部をレーザー溶接等で接合しても良い。その後の手順は、図6に示す二次電池と同様の手順で組立できる。
変形例1の形態の二次電池では、例えば振動や衝撃等により、負極外部端子171がバスバー垂直方向へ引張応力が加わった場合においても、負極外部端子171の凹部171aの底面が、クラッド材60と接触していることによって、負極外部端子171とクラッド材60の接続が損なわれる可能性を極めて抑制することが出来る。
続いて、図8に、図6に示す二次電池の変形例2となる負極外部端子の分解斜視図を示す。
実施例1からの変更点は、図8に示すように、クラッド材160を例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金と銅または銅合金の異種金属同士を、突き合せて拡散接合させた突き合せクラッド構造を適用した構成としている。組立の手順は、図6に示す二次電池と同様に組立を行うことができ、電気的な導通を目的として、負極外部端子71とクラッド材160および負極接続端子72とクラッド材160の各接触部をレーザー溶接等で接合しても良い。
変形例2の形態の二次電池では、異種金属を突き合せたクラッド材160を適用しても、正極外部端子61および負極外部端子71を同種の金属とすることができ、重ね合せクラッド材のみならず、様々なクラッド材選定における設計の自由度を高めることができる。
以上、本発明について簡単にまとめる。本発明に記載の二次電池1は、電極群40と、電極群40と接続される集電板21、31と、電極群40及び集電板21、31とを収納し、開口を有する電池缶4と、電池缶4の開口を塞ぎ、外部端子61、71が配置された電池蓋3と、外部端子61、71と集電板21、31とをつなぐ接続端子72を有し、接続端子72は、外部端子72との伝道経路の間にクラッド材60を有し、当該クラッド材60を挟持する。このような構造にすることによって、クラッド材60の使用面積を最小限に抑えることができ、部品コストを低減させることができる。また、クラッド材60の厚みに依存せず、負極外部端子71の厚みを自由に設計することができるため、バスバー溶接時に負極外部端子71が貫通することなく、確実に安定して接続することができる。
また、本発明に記載の二次電池1は、外部端子61、71には、クラッド材60を収納する収納部71a、171aが形成される。このような構造にすることによって、外部端子61、71の厚みを必要以上に厚くする必要がなくなるので、二次電池1の高さを小さくすることができる。
また、本発明に記載の二次電池1は、収納部171aが電池蓋3に向かって凹形状となる凹部である。このような構造にすることによって、振動や衝撃等により、負極外部端子171がバスバー垂直方向へ引張応力が加わった場合においても、負極外部端子171の凹部(収納部171a)171aの底面が、クラッド材60と接触していることによって、負極外部端子171とクラッド材60の接続が損なわれる可能性を極めて抑制することが出来る。
また、本発明に記載の二次電池1は、クラッド材60が、電池蓋3よりも外側に配置され、クラッド材60の電池蓋側面は外部端子71、171と同種の金属で構成され、電池蓋とは反対側の面は接続端子72と同種の金属で構成される。
また本発明に記載の二次電池1は、クラッド材60の電池蓋3側の金属はアルミニウム又はアルミニウム合金で構成され、クラッド材60の電池蓋3とは反対側の面は銅又は銅合金で構成される。
また本発明に記載の二次電池1は、クラッド材60の電池蓋3側の面は、外部端子71、171と溶接され、クラッド材60の電池蓋3とは反対側の面は、接続端子72と溶接されることを特徴とする。このような構造にすることにより、単にかしめだけで接続するよりも電気伝導性を上げることができる。
また本発明に記載の二次電池は、クラッド材60が突合せクラッド材で構成されている。
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。前述の実施形態は本発明を解りやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されない。
1…二次電池、2…電池容器、3…電池蓋、4…電池缶、4a…開口部、21…正極集電板、21a…接合片、31…負極集電板、31a…接合片、40…電極群、60…クラッド材、61…正極外部端子、71…負極外部端子、72…負極接続端子、62a…かしめ部、64…絶縁部材、65…絶縁板、66…ガスケット

Claims (7)

  1. 電極群と、
    前記電極群と接続される集電板と、
    前記電極群及び集電板とを収納し、開口を有する電池缶と、
    前記電池缶の開口を塞ぎ、外部端子が配置された電池蓋と、
    前記外部端子と前記集電板とをつなぐ接続端子を有し、
    前記接続端子は、前記外部端子との伝道経路の間にクラッド材を有し、当該クラッド材を挟持することを特徴とする二次電池。
  2. 請求項1に記載の二次電池において、
    前記外部端子には、前記クラッド材を収納する収納部が形成されることを特徴とする二次電池。
  3. 請求項1に記載の二次電池において、
    前記収納部は前記電池蓋に向かって凹形状となる凹部であることを特徴とする二次電池。
  4. 請求項1乃至3のいずれかに記載の二次電池において、
    前記クラッド材は、前記電池蓋よりも外側に配置され、
    前記クラッド材の電池蓋側面は前記外部端子と同種の金属で構成され、前記電池蓋とは反対側の面は前記接続端子と同種の金属で構成されることを特徴とする二次電池。
  5. 請求項4に記載の二次電池において、
    前記クラッド材の電池蓋側の金属はアルミニウム又はアルミニウム合金で構成され、前記クラッド材の電池蓋とは反対側の面は銅又は銅合金で構成されることを特徴とする二次電池。
  6. 請求項4又は5に記載の二次電池において、
    前記クラッド材の電池蓋側の面は、前記外部端子と溶接され、
    前記クラッド材の電池蓋とは反対側の面は、前記接続端子と溶接されることを特徴とする二次電池。
  7. 請求項1に記載の二次電池において、
    前記クラッド材は突合せクラッド材で構成されていることを特徴とする二次電池。
JP2016224631A 2016-11-18 2016-11-18 二次電池 Active JP6752691B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016224631A JP6752691B2 (ja) 2016-11-18 2016-11-18 二次電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016224631A JP6752691B2 (ja) 2016-11-18 2016-11-18 二次電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018081860A true JP2018081860A (ja) 2018-05-24
JP6752691B2 JP6752691B2 (ja) 2020-09-09

Family

ID=62198181

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016224631A Active JP6752691B2 (ja) 2016-11-18 2016-11-18 二次電池

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6752691B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021256462A1 (ja) * 2020-06-16 2021-12-23 株式会社Gsユアサ 蓄電素子
US11728550B2 (en) 2019-10-01 2023-08-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Sealed battery

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011210720A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Sb Limotive Co Ltd 二次電池及び二次電池モジュール
JP2014229483A (ja) * 2013-05-22 2014-12-08 日立オートモティブシステムズ株式会社 角形二次電池
JP2015088443A (ja) * 2013-09-25 2015-05-07 株式会社Neomaxマテリアル 電池用端子、電池用端子の製造方法および電池
JP6014808B1 (ja) * 2015-08-17 2016-10-26 日立金属株式会社 電池用端子および電池用端子の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011210720A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Sb Limotive Co Ltd 二次電池及び二次電池モジュール
JP2014229483A (ja) * 2013-05-22 2014-12-08 日立オートモティブシステムズ株式会社 角形二次電池
JP2015088443A (ja) * 2013-09-25 2015-05-07 株式会社Neomaxマテリアル 電池用端子、電池用端子の製造方法および電池
JP6014808B1 (ja) * 2015-08-17 2016-10-26 日立金属株式会社 電池用端子および電池用端子の製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11728550B2 (en) 2019-10-01 2023-08-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Sealed battery
WO2021256462A1 (ja) * 2020-06-16 2021-12-23 株式会社Gsユアサ 蓄電素子
JP7483006B2 (ja) 2020-06-16 2024-05-14 株式会社Gsユアサ 蓄電素子

Also Published As

Publication number Publication date
JP6752691B2 (ja) 2020-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6328271B2 (ja) 角形二次電池
JP5336024B1 (ja) 二次電池
JP5456542B2 (ja) 角形二次電池および角形二次電池の製造方法
JP6208258B2 (ja) 角形二次電池
JP6121568B2 (ja) 角形二次電池
JP2013219061A (ja) 二次電池
JP6235435B2 (ja) 二次電池
US8822055B2 (en) Secondary battery
JP2015210944A (ja) 角形二次電池
JP2014063569A (ja) 角形電池
WO2018062231A1 (ja) 角形二次電池
JP2014241208A (ja) リチウムイオン二次電池および組電池
JP6530819B2 (ja) 二次電池
US20130323557A1 (en) Secondary battery and method for manufacturing same
JP6752691B2 (ja) 二次電池
JP6235422B2 (ja) 二次電池
JP6235419B2 (ja) 二次電池
WO2016088505A1 (ja) 角形二次電池
JP2011233257A (ja) 二次電池
JP2016143618A (ja) 角形二次電池
JP2015204236A (ja) 二次電池および電池モジュール
JP7322872B2 (ja) 蓄電素子
JP2013246898A (ja) 角形二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161121

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20170126

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181106

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181107

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20190222

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20190306

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20191007

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20191105

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191223

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20200228

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200403

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200416

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200703

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200804

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200819

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6752691

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250