JP2019133883A - 電池および電池の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】内部端子の軸を太くできる端子の新規構造および製造方法の提案【解決手段】電池１０の内部端子１６は、絶縁材２０を介在させた状態でケース１２の内側に配置された第１基部１６ａと、第１基部１６ａに設けられ、端子挿通孔１２ａに挿通された軸１６ｂとを有している。外部端子１８は、絶縁材２０を介在させた状態でケース１２の外側に配置された第２基部１８ａと、第２基部１８ａに設けられ、内部端子１６の軸１６ｂが挿通されたボス部１８ｂとを備えている。ボス部１８ｂは、内部端子１６の軸１６ｂに圧接されている。【選択図】 図３

Description

本発明は、電池および電池の製造方法に関する。
特開２０１６−１００３２３号公報には、電池および電池の製造方法に関する発明が開示されている。ここで開示されている電池は、電池ケース内部の内部端子と外部端子とがかしめ加工で接合されている。詳しくは、電池ケースに形成された貫通孔に挿通される軸を備えた内部端子と、ケースの外側で内部端子の軸に装着される外部端子とを備えている。内部端子の軸の先端は外部端子にかしめられている。このようにリベットのような構造で、内部端子と外部端子とが電池ケースを挟んで接合されている。
特開２０１４−１１０７３号公報に示されているように、外部端子にかしめられた内部端子の軸の先端の周縁部は、さらに外部端子に溶接される。内部端子と外部端子とが溶接されることによって、内部端子と外部端子との導電性が良くなる。
特開昭５５−１２２６９４号公報には、いわゆる電磁圧接方法について開示されている。
特開２０１６−１００３２３号公報 特開２０１４−１１０７３号公報 特開昭５５−１２２６９４号公報
ところで、電池および電池の製造方法に関し、内部端子の軸の先端が外部端子にかしめられたリベットのような構造では、ケースの内側と外側で内部端子を挟むようにかしめる部材を当てる必要がある。このため、内部端子をケースに取り付けた後で、内部端子に電極体が取り付けられる。電池に流れる電流を大きくする場合、電気的な抵抗を低く抑えるために内部端子の軸が太くしたい。しかしながら、内部端子の軸を太くすると、先端をかしめる際の加工強度が高くなるため、内部端子の軸を太くできない。
ここで提案される電池は、端子挿通孔を有するケースと、ケースに収容された電極体と、電極体に取り付けられ、かつ、ケースの内側に配置された内部端子と、ケースの外側に配置された外部端子と、ケースと内部端子との間、および、ケースと外部端子との間に配置された少なくとも1つの絶縁材とを備えている。
内部端子は、絶縁材を介在させたで前記ケースの内側に配置された第１基部と、第１基部に設けられ、端子挿通孔に挿通された軸とを有している。
外部端子は、絶縁材を介在させた状態でケースの外側に配置された第２基部と、第２基部に設けられ、内部端子の軸が挿通されたボス部とを備えている。ボス部は、内部端子の軸に圧接されている。
ここで、外部端子のボス部が内部端子の軸に圧接されているとは、外部端子のボス部と内部端子の軸とにおいて、少なくとも一部において圧着しており、原子同士が接合されているこという。
かかる電池によれば、外部端子のボス部が内部端子の軸に圧接されているので、内部端子の軸を太くできる。また、外部端子のボス部が内部端子の軸に圧接されているので、内部端子と外部端子との導電性が確保されている。
ここで、内部端子の軸は、軸方向において、ケースの外側に向けて引っ張られたように塑性変形した変形跡を有していてもよい。
また、軸の外周面に凹凸が設けられていてもよい。また、ボス部は、周方向にスリットが形成されていてもよい。また、外部端子の第２基部は、ボス部の周りにスリットが形成されていてもよい。
電池の製造方法は、ケース部品を用意する工程と、内部端子を用意する工程と、外部端子を用意する工程と、ケース部品と内部端子とを組付ける工程と、外部端子を組付ける工程と、圧接工程とを備えている。
ここで、ケース部品を用意する工程では、端子挿通孔を有するケース部品が用意される。内部端子を用意する工程では、第１基部と、第１基部から立ち上がり、端子挿通孔に挿通可能な軸とを有する内部端子が用意される。
外部端子を用意する工程では、第２基部と、第２基部から立ち上がり、軸が挿通されるボス部とを有する外部端子が用意される。
ケース部品と内部端子とを組付ける工程では、絶縁材を介在させて端子挿通孔に軸が挿通され、かつ、ケースの内側に第１基部が配置されるように、ケース部品と内部端子とが組付けられる。
外部端子を組付ける工程では、絶縁材を介在させて端子挿通孔に挿通された軸にボス部が装着され、ケースの外側に第２基部が配置されるように、外部端子を組付けられる。
圧接工程では、ボス部の周りを周回する電線を備えたコイルを配置し、ボス部に内径側へ向かう力が作用するように、コイルに通電し、ボス部を内径側に変形させて、ボス部を内部端子の軸に圧接する。
この場合、コイルに通電されたことに起因してボス部を内径側に変形させる力が作用し、ボス部が内部端子の軸に圧接される。この場合、電磁圧接のような手法によりボス部が内部端子の軸に圧接されているので、径方向にボス部がかしめられるともに、内部端子と外部端子との導電性が確実に確保される。また、この場合、内部端子に電極体を取り付けた後でも、ケースに内部端子を取り付けることができる。
圧接工程では、軸の上方に引っ張り、かつ、外部端子を押さえ付けた状態で、コイルに通電してもよい。これによって、内部端子の軸の周りの気密性がより確実に確保されうる。
また、圧接工程において、軸の上方に軸が変形するのを抑制する第１規制部材が配置されてもよい。また、圧接工程において、絶縁材の周りに絶縁材が変形するのを抑制する第２規制部材が配置されていてもよい。また、圧接工程において、外部端子の第２基部の上に外部端子の第２基部の変形を抑制する第３規制部材が配置されていてもよい。
図１は、電池１０の斜視図である。 図２は、電池１０の端子部分の部品構成を示す分解図である。 図３は、電池１０の端子部分が組付けられた状態を示す断面図である。 図４は、電池１０の端子部分を組付ける際の製造工程を示す正面図である。 図５は、電池１０の端子部分を組付ける際の製造工程を示す模式図である。 図６は、電池１０の端子部分を組付ける際の製造工程を示す模式図である。 図７は、電池１０の端子部分を組付ける際の製造工程の変形例を示す模式図である。 図８は、内部端子１６の軸１６ｂの変形例を示す模式図である。 図９は、内部端子１６の軸１６ｂの変形例を示す模式図である。 図１０は、内部端子１６の軸１６ｂの変形例を示す模式図である。 図１１は、外部端子１８の変形例が示された模式図である。 図１２は、外部端子１８の変形例が示された模式図である。
以下、電池および電池の製造方法の一実施形態を説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。本発明は、特に言及されない限りにおいて、ここで説明される実施形態に限定されない。各図面は模式的に描かれており、必ずしも実物を反映していない。また、同一の作用を奏する部材・部位には、適宜に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、符号は、細部において適宜に省略されている。
図１は、電池１０の斜視図である。図２は、電池１０の端子部分の部品構成を示す分解図である。図３は、電池１０の端子部分が組付けられた状態を示す断面図である。
電池１０は、図１および図２に示されているように、ケース１２と、電極体１４と、内部端子１６と、外部端子１８と、少なくとも1つの絶縁材２０（ここでは、ガスケット２１と、インシュレータ２２）とを備えている。
ケース１２は、電極体１４を収容するケースである。図１に示された形態では、ケース１２は、対向する一対の幅広面３１ａを有し、扁平な略直方体の収容領域を有する、いわゆる角型のケースである。ケース１２は、ケース本体３１と、蓋３２とで構成されている。ケース本体３１は、略直方体であり、電極体１４を収容するために一側面が開口３１ｂしている。蓋３２は、ケース本体３１の開口３１ｂに装着される略プレート状の部材である。
ケース１２は端子挿通孔１２ａを有している。端子挿通孔１２ａは、ケース１２に電極端子が取り付けられるための孔であり、ケース１２を貫通している。この実施形態では、端子挿通孔１２ａは、蓋３２に形成されている。端子挿通孔１２ａの縁には、蓋３２の内側に突出した突起１２ａ１が設けられている。
この実施形態では、正極の電極端子と負極の電極端子を取り付けるために、蓋３２の両側部に２つ形成されている。ケース本体３１と蓋３２とは、アルミ１０００番系、３０００番系などのアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されているとよい。
電極体１４は、絶縁フィルム（図示は省略）などで覆われた状態で、ケース１２に収容されている。電極体１４は、図示は省略するが、正極要素としての正極シートと、負極要素としての負極シートと、セパレータとしてのセパレータシートとを備えている。
正極シートは、例えば、予め定められた幅および厚さの正極集電箔（例えば、アルミニウム箔）に、幅方向の片側の端部に一定の幅で設定された未形成部を除いて、正極活物質を含む正極活物質層が両面に形成されている。正極活物質は、例えば、リチウムイオン二次電池では、リチウム遷移金属複合材料のように、充電時にリチウムイオンを放出し、放電時にリチウムイオンを吸収しうる材料である。正極活物質は、一般的にリチウム遷移金属複合材料以外にも種々提案されており、特に限定されない。
負極シートは、例えば、予め定められた幅および厚さの負極集電箔（ここでは、銅箔）に、幅方向の片側の縁に一定の幅で設定された未形成部を除いて、負極活物質を含む負極活物質層が両面に形成されている。負極活物質は、例えば、リチウムイオン二次電池では、天然黒鉛のように、充電時にリチウムイオンを吸蔵し、充電時に吸蔵したリチウムイオンを放電時に放出しうる材料である。負極活物質は、一般的に天然黒鉛以外にも種々提案されており、特に限定されない。
セパレータシートには、例えば、所要の耐熱性を有する電解質が通過しうる多孔質の樹脂シートが用いられる。セパレータシートについても種々提案されており、特に限定されない。
ここで、正極集電箔の未形成部と、負極集電箔の未形成部とは、幅方向において互いに反対側に向けられる。また、負極活物質層は、セパレータシートを介在させた状態で正極活物質層を覆っている。負極活物質層は、セパレータシートに覆われている。正極集電箔の未形成部は、セパレータシートの幅方向の片側にはみ出ている。負極集電箔の未形成部は、幅方向の反対側においてセパレータシートからはみ出ている。図１に示されているように、電極体１４は、ケース本体３１に収容されている。幅方向の片側に正極集電箔の未形成部（第１集電部１４ａ）が配置され、反対側に負極集電箔の未形成部（第２集電部１４ｂ）が配置されている。
なお、電極体１４は、上述した構成に限定されず、例えば、正極活物質層と負極活物質層との間に固体電解質が介在した全固体電池を構成する電池要素であってもよい。
内部端子１６は、電極体１４に取り付けられ、かつ、ケース１２の内側に配置されている。
内部端子１６は、第１基部１６ａと、軸１６ｂと、取付片１６ｃとを有している。
第１基部１６ａは、絶縁材２０を介在させた状態でケース１２の内側に配置される部位である。軸１６ｂは、第１基部１６ａに設けられ、端子挿通孔１２ａに挿通されている。
絶縁材２０は、ケース１２と内部端子１６との間、および、ケース１２と外部端子１８との間に配置されている。絶縁材２０は、少なくとも1つの部材で構成されているとよい。
この実施形態では、絶縁材２０は、ガスケット２１と、インシュレータ２２とで構成されている。ガスケット２１とインシュレータ２２は、ともに絶縁性を有する樹脂で構成されている。
ガスケット２１は、ケース１２の内側においてケース１２と内部端子１６との間に配置される部材である。この実施形態で、ケース１２の内側に配置されるガスケット２１は、第１ガスケット２１ａと、第２ガスケット２１ｂを備えている。第１ガスケット２１ａは、ボス部２１ａ１と、基部２１ａ２とを備えている。ボス部２１ａ１は、端子挿通孔１２ａに装着される部位であり、内部端子１６の軸１６ｂが挿通されるスリーブ状の部位である。基部２１ａ２は、ボス部２１ａ１の基端周りに外径方向に延びた平板状の部位である。第２ガスケット２１ｂは、第１ガスケット２１ａの基部２１ａ２が装着の孔２１ｂ１を有し、第１ガスケット２１ａの周りを囲う平板状の部材である。なお、ガスケット２１は、第１ガスケット２１ａと第２ガスケット２１ｂとが一体の部材で構成されていてもよい。
インシュレータ２２は、ケース１２の外側においてケース１２と外部端子１８との間に配置される部材である。インシュレータ２２は、内部端子１６の軸１６ｂが挿通される挿通孔２２ａが形成された、略平板状の部材である。
外部端子１８は、ケース１２の外側に配置されている。外部端子１８は、第２基部１８ａと、ボス部１８ｂとを備えている。
第２基部１８ａは、絶縁材２０を介在させた状態でケース１２の外側に配置されている。ボス部１８ｂは、第２基部１８ａに設けられ、内部端子１６の軸１６ｂが挿通される部位である。
この電池１０では、図３に示されているように、内部端子１６の軸１６ｂには、ガスケット２１が装着されている。そして、ガスケット２１が装着された内部端子１６の軸１６ｂが、蓋３２の内側から端子挿通孔１２ａに装着されている。また、蓋３２の外側において、インシュレータ２２が装着されている。さらに、インシュレータ２２の上に外部端子１８が装着されている。ここで、内部端子１６の軸１６ｂに外部端子１８のボス部１８ｂが装着されている。そして、外部端子１８のボス部１８ｂは、内部端子１６の軸１６ｂに圧接されている。
この実施形態では、外部端子１８のボス部１８ｂは、磁界および誘導起電力に起因して、内径側に変形し、内部端子１６の軸１６ｂに圧接されている。以下、外部端子１８のボス部１８ｂを変形させ、内部端子１６の軸１６ｂに圧接する方法を説明する。
図４は、電池１０の端子部分を組付ける際の製造工程を示す正面図である。図５および図６は、電池１０の端子部分を組付ける際の製造工程を示す模式図である。
図３に示されているように、電池１０の端子部分は、蓋３２の端子挿通孔１２ａに、内部端子１６、ガスケット２１、インシュレータ２２、外部端子１８が装着された状態で、さらに、図４に示されているように、蓋３２の上に絶縁材が装着され、外部端子１８のボス部１８ｂの周りに周方向に電線が巻かれたコイル４０が配置される。この実施形態では、コイル４０は、いわゆるワンターンコイルで構成されている。詳しくは、コイル４０は、外部端子１８のボス部１８ｂが挿通されうるように穴４０ａを有する略平板状の導電材に形成された環状のコイルである。コイル４０には、蓋３２の外側（上方）から見て、時計回り（右回り）に電流を通電させる。
図５には、コイル４０に通電された電流Ｘの向きと、コイル４０に通電された際に、コイル４０によって生じる磁界Ａ、ボス部１８ｂに生じる誘導電流Ｂ、および、ボス部１８ｂに作用する力Ｃの向きが示されている。
図５に示されているように、コイル４０には、蓋３２の外側（上方）から見て、時計回り（右回り）に電流Ｘが通電される。このとき、コイル４０の中心を上から下に通るように、コイル４０の電線の周りに磁界Ａが生じる。ここで磁界Ａは、ボス部１８ｂの近傍では、電流Ｘの周りにおいてボス部１８ｂを上から下に通る向きに生じている。また、コイル４０に通電されたことに起因して外部端子１８のボス部１８ｂには、蓋３２の外側（上方）から見て、半時計回り（左回り）に誘導電流Ｂが生じる。このように、コイル４０に通電されたことに起因してボス部１８ｂに生じる誘導電流Ｂと、ボス部１８ｂを通る磁界Ａによって、フレミングの左手の法則に従い、ボス部１８ｂを内径側に変形させる力Ｃが作用する。このため、コイル４０に通電されると、この力Ｃによって外部端子１８のボス部１８ｂは、図５において破線で示されているように内径側に変形する。このとき、ボス部１８ｂが勢いよく変形して内部端子１６の軸１６ｂに圧接されるように、所要の大きさの電流がコイル４０に通電されるとよい。
これにより、外部端子１８と内部端子１６とに所要の導電性が確保されている。なお、外部端子のボス部を単に機械的に内径側に変形させるのみでは、外部端子のボス部は内部端子の軸に圧接されない。つまり、金属が原子同士で接合しない。このため、外部端子１８と内部端子１６との導電性が十分に確保されない。
図６には、コイル４０に通電された電流Ｘの向きと、コイル４０に通電された際に、コイル４０によって生じる磁界Ａ、内部端子１６の軸１６ｂに生じる誘導電流Ｅ１、内部端子１６の軸１６ｂの基端部に生じる誘導電流Ｅ２、外部端子１８の第２基部１８ａに生じる誘導電流Ｅ３、蓋３２に生じる誘導電流Ｅ４、内部端子１６の第１基部１６ａに生じる誘導電流Ｅ５の向き、および、内部端子１６の軸１６ｂに作用する力Ｆ１,Ｆ２、外部端子１８の第２基部１８ａに作用する力Ｆ３、蓋３２に作用する力Ｆ４、内部端子１６の第１基部１６ａに作用する力Ｆ５と、内部端子１６に作用する合力Ｆ６の向きが示されている。
生じる誘導電流Ｅ１〜Ｅ５および力Ｆ１〜Ｆ５は、それぞれコイル４０からの距離が近いほど大きくなり、遠いほど小さくなる傾向がある。このため、内部端子１６には上向きの合力Ｆ６が作用する。これに対して、外部端子１８の第２基部１８ａおよび蓋３２には、下向きに力が作用する。また、内部端子１６には上向きの合力Ｆ６が作用し、かつ、外部端子１８の第２基部１８ａおよび蓋３２には、下向きに力が作用するように、磁力減衰板などを適宜に配置するとよい。
この結果、下向きに力Ｆ４が作用する蓋３２と上向きに力Ｆ６が作用する内部端子１６との間において、ガスケット２１は挟まれる。このため、内部端子１６の第１基部１６ａは、強くガスケット２１に押し付けられる。また、蓋３２の端子挿通孔１２ａの周縁に設けられた突起１２ａ１は、ガスケット２１の基部２１ａ２に食い込む。このため、端子挿通孔１２ａおよび内部端子１６の軸１６ｂの周りにおいて、ガスケット２１によって内部端子１６と蓋３２との気密性が高く確保されている。また、外部端子１８の第２基部１８ａに作用する力Ｆ３によって、外部端子１８は、インシュレータ２２に押し付けられる。さらに内部端子１６の軸１６ｂは力Ｆ１を受けて上方に引っ張られる。この状態で、図５に示されているように、外部端子１８のボス部１８ｂが内径側に変形して内部端子１６の軸１６ｂに圧接される。
また、圧接工程において、内部端子１６の軸１６ｂを上方に引っ張り、かつ、外部端子１８を押さえ付けてコイル４０に通電してもよい。つまり、内部端子１６の軸１６ｂを上方に引っ張り、かつ、外部端子１８を押さえ付けることによって、蓋３２の端子挿通孔１２ａの周縁に設けられた突起１２ａ１が、蓋３２と内部端子１６との間に装着されたガスケット２１の基部２１ａ２に十分に食い込むことを確保してもよい。
このように、内部端子１６の軸１６ｂを上方に引っ張り、かつ、外部端子１８を押さえ付けることによって、蓋３２と内部端子１６との間に絶縁材としてのガスケット２１が食い込む。端子挿通孔１２ａの周りにおいて、内部端子１６と蓋３２と間に食い込んだガスケット２１によって内部端子１６と蓋３２との気密性がより確実に確保される。さらに、この状態で、コイル４０に通電することによって、ボス部１８ｂが内径側に変形して軸１６ｂに圧接するとよい。これによって、内部端子１６と外部端子１８と蓋３２との気密性が確保された状態で維持される。この場合、内部端子１６の軸１６ｂを上方に引っ張る方法として、例えば、内部端子１６の軸１６ｂにネジを切ってナット部材を取り付けて引っ張ってもよい。またコレットチャックなどで内部端子１６の軸１６ｂを保持して引っ張ってもよい。
このように、外部端子１８のボス部１８ｂは、磁界および誘導起電力に起因して、内部端子１６の軸１６ｂに圧接される。かかる圧接においてボス部１８ｂが適切に変形するように、ボス部１８ｂの突出量や内径や肉厚などが調整されているとよい。例えば、内部端子１６の軸１６ｂの直径が３ｍｍ以上８ｍｍ以下である場合としてもよい。ボス部１８ｂは、例えば、第２基部１８ａから少なくとも５ｍｍ以上、突出しているとよい。ボス部１８ｂの高さは、第２基部１８ａから例えば１５ｍｍ以下であるとよい。また、ボス部１８ｂの内径は、内部端子１６の軸部の外径よりも少し大きいとよい。また、例えば、内部端子１６の軸１６ｂと、ボス部１８ｂとのクリアランスは、周方向の平均において大凡０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であるとよい。換言すると、ボス部１８ｂの内径と、内部端子１６の軸１６ｂの外径との差が、大凡１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であるとよい。また、ボス部１８ｂの径方向の肉厚は、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であるとよい。なお、ボス部１８ｂに用いられる材料や、ボス部１８ｂの突出量や内径や肉厚などは、ここで例示されるものに限定されない。
本発明者の知見によれば、例えば、外部端子１８において１０００番台のアルミ（Ａ１０７０）が用いられている場合において、内部端子１６の軸１６ｂの直径ａ１（図２参照）が６ｍｍである場合でも、外部端子１８のボス部１８ｂの高さｄ１が、４ｍｍ以上１３ｍｍ以下であって、外部端子１８のボス部１８ｂの内径ｂ１が７ｍｍ以上であり、内部端子１６の軸１６ｂと外部端子１８のボス部１８ｂのクリアランスｃ１が周方向の平均で０．５ｍｍ以上ある場合には、外部端子１８のボス部１８ｂが内部端子１６の軸１６ｂにかしめられることが確認できた。
さらに本発明者の知見では、内部端子１６の軸１６ｂと外部端子１８のボス部１８ｂのクリアランスが周方向の平均で大凡０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であるとよいと考えている。本発明者は、換言すれば、外部端子１８のボス部１８ｂの内径ｂ１と、内部端子１６の軸１６ｂの直径ａ１との差が、大凡１ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定されているとよいと考えている。つまり、外部端子１８のボス部１８ｂと、内部端子１６の軸１６ｂとには、外部端子１８のボス部１８ｂが、内部端子１６の軸１６ｂに衝突して圧接されるのに要するクリアランスｃ１が確保されていることが望ましい。
なお、上述のようにコイル４０に通電することによって、外部端子１８のボス部１８ｂを変形させて内部端子１６に圧接させる。内部端子１６は、正極においてアルミニウムが用いられ、負極において銅が採用されるが、外部端子１８については、いずれもアルミニウムを用いることができる。このように内部端子１６と外部端子１８とで異種金属でも圧接されうる。また、外部端子１８が正極と負極とで共通化されるので、外部端子１８とバスバーとの溶接は、異種金属の溶接とならない。このため、外部端子１８とバスバーとが溶接される場合の品質が確保されやすい。
また、図５および図６に示されているように、内部端子１６の第１基部１６ａは、軸１６ｂの周りにおいて少し盛り上がった段差１６ａ１を有しているとよい。当該段差１６ａ１がガスケット２１に食い込むとよい。
また、ガスケット２１には、内部端子１６の第１基部１６ａが嵌まる窪み２１ｃが設けられていてもよい。また、インシュレータ２２には、外部端子１８の第２基部１８ａが嵌まる窪み２２ｂが形成されていてもよい。
また、コイル４０は、図４に示されているように、絶縁材６０を介して蓋３２の上方、かつ、外部端子１８のボス部１８ｂの周りに配置されているとよい。
かかる電池１０の製造方法では、例えば、ケース部品を用意する工程と、内部端子を用意する工程と、外部端子を用意する工程と、ケース部品と内部端子とを組付ける工程と、外部端子を組付ける工程と、圧接工程とを備えているとよい。
ここで、ケース部品を用意する工程では、端子挿通孔１２ａを有するケース部品（この実施形態では、蓋３２）が用意される。
内部端子１６を用意する工程では、第１基部１６ａと、第１基部１６ａから立ち上がり、端子挿通孔１２ａに挿通可能な軸１６ｂとを有する内部端子１６が用意される。
外部端子１８を用意する工程では、第２基部１８ａと、第２基部１８ａから立ち上がり、軸１６ｂが挿通されるボス部１８ｂとを有する外部端子が用意される。
ケース部品と内部端子とを組付ける工程では、ケース部品としての蓋３２と、内部端子１６とが組付けられる。ここで、絶縁材としてのガスケット２１を介在させて端子挿通孔１２ａに軸１６ｂが挿通され、かつ、蓋３２の内側に第１基部１６ａが配置される。
外部端子を組付ける工程では、絶縁材としてのインシュレータ２２を介在させて端子挿通孔１２ａに挿通された軸１６ｂにボス部１８ｂが装着される。そして、蓋３２の外側に第２基部１８ａが配置されるように、外部端子１８が組付けられる。
圧接工程では、ボス部１８ｂの周りを周回する電線を備えたコイル４０を配置する。ボス部１８ｂに内径側へ向かう力が作用するように、コイル４０に通電し、ボス部１８ｂを内径側に変形させて、ボス部１８ｂを内部端子１６の軸１６ｂに圧接する。この際、ボス部１８ｂが勢いよく内径側に変形して、内部端子１６の軸１６ｂに圧接されるように、コイル４０に通電する電流を調整するとよい。この場合、ボス部１８ｂが勢いよく内部端子１６の軸１６ｂに圧接されるので、内部端子１６の軸１６ｂとボス部１８ｂとは、電磁圧接と同様の原理にて接合される。この際、当該接合部において導電性が確保される。このため、内部端子１６と外部端子１８とが別途溶接されなくてもよい。
また、図２および図３に示されているように、内部端子１６に電極体１４が取り付けられた後でも、内部端子１６をケース１２（ここでは蓋３２）に取り付けることができる。
このように外部端子１８のボス部１８ｂと、内部端子１６の軸１６ｂとが圧接される方法を説明した。
かかる方法によれば、内部端子１６の軸１６ｂは、軸方向においてケース１２の外側に向けて引っ張られたように塑性変形した変形跡を有している場合がある。この際、軸１６ｂの主たる変形箇所は軸１６ｂの基端部でありうる。
図７は、電池１０の端子部分を組付ける際の製造工程の変形例を示す模式図である。
図７に示されているように、圧接工程において、軸１６ｂの上方に軸１６ｂが過度に変形するのを抑制する第１規制部材８１が配置されていてもよい。これにより、内部端子１６の軸１６ｂが過度に変形するのが防止される。第１規制部材８１は、例えば、図７に示されているように、軸１６ｂの上方に配置されているとよい。
また、絶縁材としてのガスケット２１やインシュレータ２２の周りにガスケット２１やインシュレータ２２が過度に変形するのを抑制する第２規制部材８２が配置されていてもよい。第２規制部材８２は、例えば、ガスケット２１やインシュレータ２２の周縁部に当たるように配置されているとよい。これによって、ガスケット２１やインシュレータ２２が押圧されて変形する場合でもガスケット２１やインシュレータ２２の変形が小さく抑えられる。
また、外部端子１８の第２基部１８ａの上に外部端子１８の第２基部１８ａの変形を抑制する第３規制部材８３が配置されていてもよい。第３規制部材８３は、例えば、外部端子１８の第２基部１８ａの上に配置されているとよい。そして、第３規制部材８３の上にワンターンコイル４０が配置されて上から押さえられているとよい。これによって、外部端子１８のボス部１８ｂが変形する際に、第２基部１８ａが浮き上がるように変形するのが抑制されるとよい。また第２基部１８ａや第２基部１８ａとボス部１８ｂとの角には変形を抑制するために適宜に切り欠きが形成されていてもよい。
第１規制部材８１、第２規制部材８２および第３規制部材８３は、例えば、所要の剛性を有する絶縁材であるとよい。第１規制部材８１、第２規制部材８２および第３規制部材８３は、それぞれ機能が異なる。第１規制部材８１、第２規制部材８２および第３規制部材８３は、全て用いられていてもよい。また、第１規制部材８１、第２規制部材８２および第３規制部材８３のうち、一部の規制部材のみが用いられてもよい。
また、これに加えて、必要に応じて磁力減衰部材を適当な位置に配置して、磁界を調整し、内部端子１６および外部端子１８に作用する力を調整してもよい。磁力減衰部材は、例えば、鉄板や電磁鋼板などで構成されうる。
図８、図９および図１０は、それぞれ内部端子１６の軸１６ｂの変形例を示す模式図である。図８、図９および図１０は、軸１６ｂの形状が図示されており、内部端子１６の全体は示されていない。
図８および図９に示されているように、外部端子１８のボス部１８ｂ（図５参照）と内部端子１６の軸１６ｂとの接合を強固にするために、軸１６ｂの外周面に凹凸１６ｂ１が設けられていてもよい。例えば、図８に示されているように、内部端子１６の周方向に沿って延びた凹凸１６ｂ１でもよい。周方向に沿って延びた凹凸１６ｂ１は、さらに軸方向において複数段に設けられていてもよい。この場合、外部端子１８のボス部１８ｂが内径側に変形して内部端子１６の軸１６ｂに圧接されると、内部端子１６の周方向に沿って延びた凹部にボス部１８ｂが食い込む。このため、内部端子１６の軸１６ｂの軸方向においてボス部１８ｂが抜けにくくなる。この場合、凹凸１６ｂ１は周方向に間欠的に形成されていてもよい。また、凹凸１６ｂ１は、軸１６ｂの外周面にらせん状に形成されていてもよい。
また、図９に示されているように、内部端子１６の軸方向に沿って延びた凹凸１６ｂ２でもよい。この場合、周方向において複数の凹凸１６ｂ２が設けられていてもよい。この場合、外部端子１８のボス部１８ｂ（図５参照）が内径側に変形して圧接されると、内部端子１６の周方向に沿って延びた凹部にボス部１８ｂが食い込む。このため、内部端子１６の軸１６ｂからボス部１８ｂが抜けにくくなる。この場合、凹凸１６ｂ２は軸方向に間欠的に形成されていてもよい。
また、図１０に示されているように、軸１６ｂは、基端部１６ｂ３よりも先端１６ｂ４の直径が太くなっていてもよい。この場合、外部端子１８のボス部１８ｂ（図５参照）が内径側に変形して圧接されると、内部端子１６の軸１６ｂの基端部１６ｂ３にボス部１８ｂが食い込む。このため、内部端子１６の軸１６ｂからボス部１８ｂが抜けにくくなる。このように、内部端子１６の軸１６ｂの外周面には、ボス部１８ｂが食い込むように、突起や溝が適宜に設けられていてもよい。
図１１および図１２は、外部端子１８の変形例が示された模式図である。図１１に示されているように、ボス部１８ｂは、周方向にスリット１８ｂ１が形成されていてもよい。
外部端子１８の第２基部１８ａには、図１２に示されているように、ボス部１８ｂの周りにスリット１８ａ１が形成されていてもよい。
図１１および図１２に示されているように、スリット１８ｂ１，１８ａ１が形成されていることによって、外部端子１８のボス部１８ｂが内径側に変形して圧接される際に、外部端子１８に大きな歪みが生じにくい。また、ボス部１８ｂが適切に変形して内部端子１６の軸１６ｂに圧接されやすい。外部端子１８のボス部１８ｂが内径側に変形して圧接される際に、外部端子１８に大きな歪みが小さく抑えられるとの観点において、スリット１８ｂ１，１８ａ１の幅や長さは、適切に調整されるとよい。
以上、ここで提案される電池および電池の製造方法について、種々説明した。特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられた電池および電池の製造方法の実施形態などは、本発明を限定しない。
例えば、内部端子１６や外部端子１８や絶縁材２０の具体的な形状などは、図示された形状に限定されず、種々変更されうる。
１０ 電池
１２ ケース
１２ａ 端子挿通孔
１２ａ１ 突起
１４ 電極体
１４ａ 第１集電部
１４ｂ 第２集電部
１６ 内部端子
１６ａ 第１基部
１６ａ１ 段差
１６ｂ 軸
１６ｂ１ 軸１６ｂの外周面に設けられた凹凸
１６ｂ２ 軸１６ｂの外周面に設けられた凹凸
１６ｂ３ 軸１６ｂの基端部
１６ｂ４ 軸１６ｂの先端
１６ｃ 取付片
１８ 外部端子
１８ａ 第２基部
１８ａ１ スリット
１８ｂ ボス部
１８ｂ１ スリット
２０ 絶縁材
２１ ガスケット
２１ａ 第１ガスケット
２１ａ１ ボス部
２１ａ２ 基部
２１ｂ 第２ガスケット
２１ｂ１ 孔
２１ｃ 窪み
２２ インシュレータ
２２ａ 挿通孔
２２ｂ 窪み
３１ ケース本体
３１ａ 幅広面
３１ｂ 開口
３２ 蓋
４０ コイル
４０ａ 穴
６０ 絶縁材
８１ 第１規制部材
８２ 第２規制部材
８３ 第３規制部材
Ａ 磁界
Ｂ 誘導電流
Ｃ 力
Ｅ１〜Ｅ５ 誘導電流
Ｆ１〜Ｆ５ 力
Ｆ６ 合力
Ｘ 電流

Claims (10)

  1. 端子挿通孔を有するケースと、
    前記ケースに収容された電極体と、
    前記電極体に取り付けられ、かつ、前記ケースの内側に配置された内部端子と、
    前記ケースの外側に配置された外部端子と、
    前記ケースと内部端子との間、および、前記ケースと外部端子との間に配置された少なくとも1つの絶縁材と
    を備え、
    前記内部端子は、
    前記絶縁材を介在させた状態で前記ケースの内側に配置された第１基部と、
    前記第１基部に設けられ、前記端子挿通孔に挿通された軸と
    を有し、
    前記外部端子は、
    前記絶縁材を介在させた状態で前記ケースの外側に配置された第２基部と、
    前記第２基部に設けられ、前記内部端子の軸が挿通されたボス部と
    を備え、
    前記ボス部は、前記内部端子の軸に圧接されている、
    電池。
  2. 前記内部端子の軸は、軸方向において、前記ケースの外側に向けて引っ張られたように塑性変形した変形跡を有している、請求項１に記載された電池。
  3. 前記軸の外周面に凹凸が設けられている、請求項１または２に記載された電池。
  4. 前記ボス部は、周方向にスリットが形成されている、請求項１から３までの何れか一項に記載された電池。
  5. 前記外部端子の前記第２基部は、前記ボス部の周りにスリットが形成されている、請求項１から４までの何れか一項に記載された電池。
  6. 端子挿通孔を有するケース部品を用意する工程と、
    第１基部と、前記第１基部から立ち上がり、前記端子挿通孔に挿通可能な軸とを有する内部端子を用意する工程と、
    第２基部と、前記第２基部から立ち上がり、前記軸が挿通されるボス部とを有する外部端子を用意する工程と、
    絶縁材を介在させて前記端子挿通孔に前記軸が挿通され、かつ、前記ケースの内側に前記第１基部が配置されるように、前記ケース部品と前記内部端子とを組付ける工程と、
    絶縁材を介在させて前記端子挿通孔に挿通された前記軸に前記ボス部が装着され、前記ケースの外側に前記第２基部が配置されるように、前記外部端子を組付ける工程と、
    前記ボス部の周りを周回する電線を備えたコイルを配置し、前記ボス部に内径側へ向かう力が作用するように、前記コイルに通電し、前記ボス部を内径側に変形させて、前記ボス部を前記内部端子の軸に圧接した圧接工程と
    を備えた、電池の製造方法。
  7. 圧接工程において、前記軸の上方に引っ張り、かつ、前記外部端子を押さえ付けた状態で、前記コイルに通電する、請求項６に記載された電池の製造方法。
  8. 前記圧接工程において、前記軸の上方に前記軸が変形するのを抑制する第１規制部材が配置された、請求項６または７に記載された電池の製造方法。
  9. 前記圧接工程において、前記絶縁材の周りに前記絶縁材が変形するのを抑制する第２規制部材が配置された、請求項６から８までの何れか一項に記載された電池の製造方法。
  10. 前記圧接工程において、前記外部端子の前記第２基部の上に前記外部端子の第２基部の変形を抑制する第３規制部材が配置された、請求項６から９までの何れか一項に記載された電池の製造方法。
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