JP2020035694A - 二次電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】材質が異なる２以上の領域を有する端子において、異なる領域間の境界部周辺での腐食を抑制できる二次電池を提供すること。【解決手段】負極端子４０が、第１材質で構成される第１領域９２、及び第１材質とイオン化傾向が異なる第２材質で構成される第２領域９０を有する。負極端子４０は、封口板の外面側に配置されるフランジ部８０を有する。フランジ部８０と封口板の間には、封口板側絶縁部材が配置されている。第１領域９２と第２領域９０の境界部９３において外部に露出する露出部９４が、フランジ部８０の外周縁９１において封口板から遠い側の角部９５に位置する。【選択図】図６

Description

本開示は、二次電池に関する。
従来、二次電池としては、特許文献１に記載されているものがある。この二次電池は、略直方体の凹部を有する外装体と、開口を封止する封口板を備える。封口板には、一対の貫通孔が設けられ、一方の貫通孔には、負極端子が挿通される。負極端子は、アルミニウムで構成される第１領域と、銅で構成される第２領域を有している。第２領域は、第１領域よりも高さ方向の凹部側に配置され、その上端面は、第１領域の高さ方向の下端面に接合されている。第１領域と第２領域の境界部は、封口板の上面よりも上側に位置し、接合部は、負極端子の側面に外部に露出する露出部を有する。この二次電池は、負極端子の高さ方向上側にアルミニウムで構成される第１領域を設けることで、負極端子を軽いアルミニウム製のバスバーに容易に溶接できるようにし、バスバーの軽量化を実現している。
特開２０１７−４１２９９号公報（第４図）
二次電池の腐食を調査するため、二次電池に塩水を吹き付ける塩水噴霧試験を実行すると、塩水の一部が負極端子の露出部に付着する。そして、その塩水の一部が、ガルバニック腐食を誘発し、イオン化傾向が銅より高いアルミニウムが負極端子の露出部周辺で塩水内に溶けだし、アルミニウムで構成される部分の腐食が露出部周辺で進行する。
そこで、本開示の目的は、材質が異なる２以上の領域を有する端子において、異なる領域間の境界部周辺での腐食を抑制できる二次電池を提供することにある。
上記課題を解決するため、本開示の一形態の二次電池は、高さ方向における一方端側に開口を有する外装体と、前記開口を封止すると共に貫通孔を有する封口板と、前記外装体内に収容されると共に、正極及び負極を含む電極体と、前記貫通孔に挿通され、前記正極又は前記負極と電気的に接続された端子と、を備え、前記端子は、第１材質で構成される第１領域、及び前記第１材質とイオン化傾向が異なる第２材質で構成される第２領域を有し、前記端子は、前記貫通孔の内径よりも大きな外径を有するフランジ部を有し、前記フランジ部は前記封口板の外面側に配置され、前記フランジ部と前記封口板の外面の間には絶縁部材が配置され、前記第１領域と前記第２領域の境界部において外部に露出する露出部は、前記フランジ部の外周縁において前記封口板から遠い側の角部に位置する。
なお、上述の「角部」とは、フランジ部の上面とフランジ部の側面が交わる部分の近傍を意味する。上述の「角部」は、フランジ部の上面とフランジ部の側面が交わる部分から２ｍｍ以内の領域とすることができる。
また、本開示の一形態の二次電池は、高さ方向における一方端側に開口を有する外装体と、前記開口を封止すると共に貫通孔を有する封口板と、前記外装体内に収容されると共に、正極及び負極を含む電極体と、前記貫通孔に挿通され、前記正極又は前記負極と電気的に接続された端子と、を備え、前記端子は、第１材質で構成される第１領域、及び前記第１材質とイオン化傾向が異なる第２材質で構成される第２領域を有し、前記端子は、前記貫通孔の内径よりも大きな外径を有するフランジ部を有し、前記フランジ部は前記封口板の外面側に配置され、前記フランジ部と前記封口板の外面の間には絶縁部材が配置され、前記絶縁部材は、前記封口板の外面に沿って配置されるベース部と、前記ベース部から突出し、前記フランジ部の側面と対向する突出絶縁部を有し、前記第１領域と前記第２領域の境界部において外部に露出する露出部は、前記フランジ部の側面に位置し、前記露出部は、前記突出絶縁部における前記フランジ部の上面側の端部よりも前記フランジ部の上面側に位置する。
本開示に係る二次電池によれば、材質が異なる２以上の領域を有する端子において、異なる領域間の境界部周辺での腐食を抑制できる。
本開示の一実施形態の二次電池の斜視図である。 二次電池における正極端子側の部分拡大上面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図であり、（ａ）は、正極端子と正極側の外部導電部材の溶接前の状態を示す断面図であり、（ｂ）は、正極端子と正極側の外部導電部材の溶接後の状態を示す断面図である。 二次電池における負極端子側の部分拡大上面図である。 図４のＢ−Ｂ線断面図であり、（ａ）は、負極端子と負極側の外部導電部材の溶接前の状態を示す断面図であり、（ｂ）は、負極端子と負極側の外部導電部材の溶接後の状態を示す断面図である。 上記二次電池の負極端子の第１領域と第２領域の境界部の外端周辺を示す拡大模式断面図であり、図５（ｂ）にＲで示す領域におけるフランジ部の一部と封口板側絶縁部材の一部の拡大模式断面図である。 第１参考例の二次電池における図６に対応する模式断面図であり、第１参考例の二次電池の問題点について説明する模式断面図である。 第２参考例の二次電池における図６に対応する模式断面図であり、第２参考例の二次電池の問題点について説明する模式断面図である。 第１変形例の二次電池における図６に対応する模式断面図である。 第２変形例の二次電池における図６に対応する模式断面図である。 第３変形例の二次電池における図６に対応する模式断面図である。 第４変形例の二次電池における図６に対応する模式断面図である。 第５変形例の二次電池における図６に対応する模式断面図である。 第６変形例の二次電池における図６に対応する模式断面図である。 第７変形例の二次電池における図６に対応する模式断面図である。 ２つの二次電池において、一方の二次電池の正極端子と、他方の二次電子の負極端子を、バスバーを用いて電気的に接続している状態を示す模式平面図である。
以下に、本開示に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて新たな実施形態を構築することは当初から想定されている。また、以下の実施例では、図面において同一構成に同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、複数の図面には、模式図が含まれ、異なる図間において、各部材における、縦、横、高さ等の寸法比は、必ずしも一致しない。また、以下では、二次電池が、角形のリチウムイオン電池である場合を例に説明を行うが、二次電池は、角形でなくてもよく円筒形等でもよい。また、二次電池は、リチウムイオン電池以外の充電可能な電池、例えば、金属リチウム電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ナトリウムイオン電池等でもよい。また、以下の説明及び図面において、Ｘ方向は、角形の二次電池の厚さ方向であり、＋Ｘ方向は、Ｘ方向の一方向であり、−Ｘ方向は、Ｘ方向の他方向である。また、Ｙ方向は、角形の二次電池の幅方向であり、＋Ｙ方向は、Ｙ方向において負極端子から正極端子に向かう方向であり、−Ｙ方向は、Ｙ方向において正極端子から負極端子に向かう方向である。また、Ｚ方向は、角形の二次電池の高さ方向であり、＋Ｚ方向は、Ｚ方向において底側から端子側に向かう方向であり、−Ｚ方向は、Ｚ方向において端子側から底側に向かう方向である。Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向は、互いに直交する。また、以下の説明で、フランジ部の外周縁において封口板から遠い側の角部は、フランジ部の上面とフランジ部の側面が交わる部分の近傍を意味し、フランジ部の上面とフランジ部の側面が交わる部分から２ｍｍ以内の領域（外周面部）とすることができる。
図１に示すように、二次電池１０は、略直方体形状の角形のリチウムイオン電池である。二次電池１０は、外装体１２、電極体１４、及び非水電解液を備え、電極体１４と非水電解液は、外装体１２内、詳しくは外装体１２が画定する略直方体形状の凹部１５に収納されている。
より詳しくは、外装体１２は、Ｚ方向における一方端側である＋Ｚ方向が開口し、例えば、金属材料を所定の形状に成形して形成され、その金属材料としては、アルミニウム系金属（アルミニウム、アルミニウム合金）、又は鉄系金属（鉄、鉄主体の鉄合金）等を好適に採用できる。また、電極体１４は、正極と負極とがセパレータを介して巻回された巻回構造を有し、扁平形に成形される。電極体１４の＋Ｙ方向の端部は、正極集電体１６に電気的に接続され、電極体１４の−Ｙ方向の端部は、負極集電体１８に電気的に接続される。なお、本実施例では、電極体が、巻回構造を有する場合について説明するが、電極体は、正極と負極を、セパレータを挟んだ状態で交互に配置する積層構造を有してもよい。
正極は、正極芯体としての金属箔と、その両面に設けられた正極活物質層を有する。正極芯体としては、アルミニウム系金属箔を用いることが好ましく、例えば、アルミニウムの金属箔、又はアルミニウム合金の金属箔を用いると好ましい。また、正極活物質は、リチウムイオンの吸蔵と排出が可能なリチウム遷移金属酸化物を含有する。他方、負極は、負極芯体としての金属箔と、その両面に設けられた負極活物質層を有する。負極芯体としては銅系金属箔を用いることが好ましく、例えば、銅の金属箔、又は銅合金の金属箔を用いると好ましい。また、例えば、負極活物質は炭素質材料やケイ素材料等で構成される。セパレータはイオン透過性の多孔質膜等で構成される。
非水電解液としては、例えば、非水溶媒としてエチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、又はジメチルカーボネート（ＤＭＣ）等を用い、これにヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）等の電解質塩を添加したものを好適に使用できる。但し、これらの組成物は、例示であり、二次電池１０の仕様により、それら以外の組成物を用いることができる。
正極集電体１６は、電極体１４において＋Ｙ方向端部に露出する正極芯体に接続される導電性リード端子材であり、例えば、アルミニウム系金属板を加工して形成される。正極集電体１６と正極芯体は、溶接により接合される。また、負極集電体１８は、電極体１４において−Ｙ方向端部に露出する負極芯体に接続される導電性リード端子材であり、例えば、銅系金属板を加工して形成される。負極集電体１８と負極芯体は、溶接により接合される。
二次電池１０は、外装体１２と相まって筐体（ケース）３５を構成する封口板２０を更に備える。封口板２０は、外装体１２の開口を塞ぐように外装体１２の＋Ｚ側に配置され、外装体１２と溶接によって接合され一体化される。電極体１４、正極集電体１６、及び負極集電体１８は、筐体３５内に収納される。封口板２０には、ガス排出弁２２、注液穴、及び注液穴を封止する封止栓２４が設けられる。ガス排出弁２２は、筐体３５内の圧力が閾値圧力を超えるときに内部圧を開放する。また、注液穴は、筐体３５内に非水電解液を注入するために設けられ、封止栓２４は、非水電解液の注入後に注液穴を封止する。封口板２０は、例えば、所定形状に加工されたアルミニウム板で構成される。
二次電池１０の正極端子３０は、封口板２０の＋Ｙ方向の端部側に設けられる。正極端子３０は、樹脂製の正極側の絶縁部材３２を介して封口板２０と電気的に絶縁される。正極端子３０は、電極体１４の正極芯体に電気的に接続される。詳しくは、正極端子３０は、封口板２０に設けられた正極端子取付孔に挿入されて、正極芯体に電気的に接続されている正極集電体１６と電気的に接続される。また、正極端子３０は、二次電池１０の外側において外部導電部材３４と電気的に接続される。二次電池１０は、外部導電部材３４において正極端子３０と間隔をおいた位置にボルト３６を更に備え、ボルト３６は、外部導電部材３４と電気的に接続される。正極端子３０と正極集電体１６の接続については後で詳細に説明する。
二次電池１０の負極端子４０は、封口板２０の−Ｙ方向の端部側に設けられる。負極端子４０は、樹脂製の負極側の絶縁部材４２を介して封口板２０と電気的に絶縁される。負極端子４０は、電極体１４の負極芯体に電気的に接続される。詳しくは、負極端子４０は、封口板２０に設けられた負極端子取付孔に挿入されて、負極芯体に電気的に接続されている負極集電体１８と電気的に接続される。また、負極端子４０は、二次電池１０の外側において外部導電部材４４と電気的に接続される。二次電池１０は、外部導電部材４４において負極端子４０と間隔をおいた位置にボルト４６を更に備え、ボルト４６は、外部導電部材４４と電気的に接続される。
次に、封口板２０への正極端子３０と負極端子４０の取付について、図２乃至図７を用いて詳述する。先ず、正極端子３０側の接続構造について説明する。図２に示すように、二次電池１０は、正極側の絶縁部材３２、正極側の外部導電部材３４、及び正極側のボルト３６を、＋Ｚ側におけるＹ方向の正極端子３０側に備える。また、図３（ａ）に示すように、正極端子取付孔５０が封口板２０に設けられ、正極端子３０が正極端子取付孔５０に挿入される。封口板２０は、＋Ｚ方向に開口する凹部２１を有する。凹部２１は、正極端子取付孔５０の上部に連通するように正極端子取付孔５０の外周側に設けられ、正極端子取付孔５０の上部から径方向外側に広がる。凹部２１には、正極側の絶縁部材３２の一部が配置される。なお、凹部２１は必須の構成ではなく、正極側の絶縁部材３２は凹部２１内に配置される部分を有さなくてもよい。
正極集電体１６は、集電体貫通孔５２を有し、正極端子３０は、集電体貫通孔５２に挿入される。正極端子取付孔５０と集電体貫通孔５２は、互いの中心軸が組立時に位置合わせされる。正極端子３０は、フランジ部６０と、フランジ部６０よりも−Ｚ側に設けられた環状の挿入部６２を含む。フランジ部６０は、正極端子取付孔５０の内径よりも大きな外径を有する。フランジ部６０は、正極端子３０において封口板２０の外面側に配置される鍔状の部分である。フランジ部６０の外径は、封口板２０に設けられる凹部２１の内径よりも小さく、Ｚ方向から見たとき、フランジ部６０の全ては、凹部２１に重なる。正極端子３０においてフランジ部６０よりも−Ｚ側に設けられる部分は、環状の挿入部６２を含み、正極端子取付孔５０と集電体貫通孔５２に挿入される。なお、フランジ部６０の−Ｚ側の端面を一点鎖線で示した。以下の図においても同様である。
フランジ部６０の＋Ｚ側の面である他方面に設けられる突起部６４は、正極端子３０と正極側の外部導電部材３４とを溶接するときの溶接端部である。なお、図３（ａ）に示す例では、正極端子３０が環状の突起部６４を有しているが、複数の突起部を同一円周上に周方向に間隔をおいて設けてもよく、突起部を上面に凹部を有さない柱状としてもよい。また、突起部６４を設けなくてもよい。挿入部６２の−Ｚ方向の先端部６６は、拡径するようにカシメられ、Ｚ方向から見たとき正極集電体１６に重なる環状部を有する。その結果、正極端子３０及び正極集電体１６が、封口板２０に固定接続される。なお、カシメられた先端部６６と正極集電体１６を溶接で接続すると好ましい。また、挿入部６２は必ずしも環状である必要はなく、凹部を有さない柱状とすることもできる。
二次電池１０は、更に、集電体側絶縁体５４と封口板側絶縁体５６を備える。集電体側絶縁体５４は、正極集電体１６と封口板２０との間を電気的に絶縁する一体の絶縁部材である。図３（ａ）に示すように、集電体側絶縁体５４は、正極集電体１６の＋Ｚ側の端面と、正極集電体１６の外周面を覆う。集電体側絶縁体５４は、樹脂部品で構成してもよく、正極集電体１６の所定箇所を樹脂コーティングすることで構成してもよい。
他方、封口板側絶縁体５６は、正極端子３０と封口板２０との間を電気的に絶縁する一体の絶縁部材である。封口板側絶縁体５６は、内周面被覆部５６ａ、ベース部５６ｂ、及び突出絶縁部５６ｃを含む。内周面被覆部５６ａは、筒状の形状を有し、封口板２０の正極端子取付孔５０の内周面を被覆する。内周面被覆部５６ａは、正極端子３０が封口板２０の正極端子取付孔５０の内周面に電気的に接続するのを防止する。また、ベース部５６ｂは、内周面被覆部５６ａの＋Ｚ方向の端部から径方向外方に広がり、封口板２０の外面に沿って配置される。ベース部５６ｂは、凹部２１の底面上に配置される。ベース部５６ｂは、フランジ部６０と封口板２０の外面（＋Ｚ方向の上面）の間に配置され、フランジ部６０の−Ｚ方向の下面が封口板２０の外面に電気的に接続するのを防止する。また、突出絶縁部５６ｃは、筒状の形状を有し、ベース部５６ｂの径方向外方側の端部からフランジ部６０の外周面に沿うように＋Ｚ方向に突出する。突出絶縁部５６ｃは、フランジ部６０の側面と対向する。封口板側絶縁体５６は、樹脂部品で構成してもよく、正極端子３０の所定箇所を樹脂コーティングすることで構成されてもよい。
正極側の外部導電部材３４は、アルミニウム系金属で構成された板部材である。また、正極側のボルト３６は、隣接する二次電池１０の端子間を電気的に接続するバスバーを締結するために用いられる。外部導電部材３４の−Ｙ側の端部にボルト取付部を設けてボルト３６を固定し、外部導電部材３４の＋Ｙ側の端部を正極端子３０と溶接で電気的に接続する。
本実施例の二次電池１０では、正極端子３０とボルト３６の位置をずらすことで、ボルト３６により図示しないバスバーを締結する際、トルクが正極端子３０に直接加わることを防止できる。よって、正極端子３０と封口板２０間の密封性の低下や、正極端子３０と正極集電体１６の接続部の損傷等を抑制できる。なお、正極端子３０を封口板２０と電気的に絶縁する場合について説明したが、仕様によっては、正極端子３０を封口板２０に電気的に接続してもよい。
図３（ｂ）に示すように、外部導電部材３４は、突起部６４に溶接され、突起部６４に電気的に接続される。その溶接には、例えば、レーザ溶接や抵抗溶接を採用できる。ナゲット７０は、突起部６４と外部導電部材３４との間の溶接によって形成された溶接部である。ナゲット７０の形成は、突起部６４の高さの範囲内で行われることが好ましく、その場合、樹脂部品等である封口板側絶縁体５６に溶接の熱の影響が及ぶことを抑制でき、封口板側絶縁体５６の熱変形や特性変化を抑制できる。
アルミニウム系金属で構成される正極端子３０は、＋Ｚ側の端部においてアルミニウム系金属で構成される外部導電部材３４に溶接により接合される。その結果、正極端子３０側での溶接は、アルミニウム系金属同士で行われ、異種金属接触による腐食が生じない。また、アルミニウム系金属の融点は比較的低いので、アルミニウム系金属間の溶接によって発生する熱も比較的少なく、更には、アルミニウム系金属は、銅系金属に比べ熱伝導性も低い。よって、当該溶接が、樹脂材料等で構成される正極側の絶縁部材３２、集電体側絶縁体５４、及び封口板側絶縁体５６に与える影響を小さくできる。
次に負極端子４０側の構造について説明する。図４に示すように、二次電池１０は、負極側の絶縁部材４２、負極側の外部導電部材４４、及び負極側のボルト４６を、＋Ｚ側におけるＹ方向の負極端子４０側に備える。
図３及び図５を参照して、負極側構造を正極側構造と比較すると、端子構造のみが大きく異なり、他の構造は類似する。すなわち、負極端子４０のみが、負極端子４０側における要素のうちで正極端子３０側における要素と大きく異なり、負極側構造における他の要素は、正極側構造における他の要素と類似する。
詳しくは、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、封口板２０に設けられる貫通孔である負極端子取付孔５１は、正極端子取付孔５０と同様の構成を有し、Ｚ方向に延びる。また、負極集電体１８に設けられる集電体貫通孔５３は、正極集電体１６に設けられる集電体貫通孔５２と同様の構成を有する。また、凹部２３も正極側で説明した凹部２１と同様の構造を有し、負極側の集電体側絶縁体５５は、正極側の集電体側絶縁体５４と同様の構成を有する。また、負極側の封口板側絶縁体５７は、正極側の封口板側絶縁体５６と類似の構成を有する。また、負極側の外部導電部材４４は、正極側の外部導電部材３４と同様に、アルミニウム系金属の板部材である。また、負極側のボルト４６も、正極側のボルト３６と同様の構成を有する。
なお、ボルト４６の−Ｚ方向側である下方側において、封口板２０と負極側の絶縁部材４２とが互いに嵌合する嵌合部４３が設けられる。この嵌合部４３を設けることで、ボルト４６を他の部材とで締結する際、負極端子４０にトルクが懸ることを抑制できる。正極端子３０側の図３では、この嵌合部の図示を省略したが、負極端子４０側と同様に、ボルト３６の下方側に、封口板２０と正極側の絶縁部材３２が互いに嵌合する嵌合部を設けると好ましい。このように、負極端子４０を除いて、他の要素は、正極端子３０側の対応する要素と同様の構成を有するので、これ以上の説明を省略する。
負極端子４０は、フランジ部８０と、フランジ部８０よりも−Ｚ側に設けられた環状の挿入部８２を含む。フランジ部８０は、負極端子取付孔５１の内径よりも大きな外径を有する。フランジ部８０は、負極端子４０において封口板２０の外面側に配置される鍔状の部分である。フランジ部８０の外径は、封口板２０に設けられる凹部２３の内径よりも小さく、Ｚ方向から見たとき、フランジ部８０の全ては、凹部２３に重なる。負極端子４０においてフランジ部８０よりも−Ｚ側に位置する部分は、環状の挿入部８２を含み、負極端子取付孔５１と集電体貫通孔５３に挿入される。負極端子４０は、正極端子３０と同様の構造で、封口板２０に対して絶縁される。詳しくは、負極側の封口板側絶縁体５７も、内周面被覆部５７ａ、ベース部５７ｂ、及び突出絶縁部５７ｃを含む。内周面被覆部５７ａは、筒状の形状を有し、封口板２０の負極端子取付孔５１の内周面を被覆する。内周面被覆部５７ａは、負極端子４０が封口板２０の負極端子取付孔５１の内周面に電気的に接続するのを防止する。また、ベース部５７ｂは、内周面被覆部５７ａの＋Ｚ方向の端部から径方向外方に広がり、封口板２０の外面に沿って配置される。ベース部５７ｂは、凹部２３の底面上に配置される。ベース部５７ｂは、フランジ部８０と封口板２０の外面（＋Ｚ方向の上面）の間に配置され、フランジ部８０の−Ｚ方向の下面が封口板２０の外面（＋Ｚ方向の上面）に電気的に接続するのを防止する。また、突出絶縁部５７ｃは、筒状の形状を有し、ベース部５７ｂの径方向外方側の端部からフランジ部８０の外周面に沿うように＋Ｚ方向に突出する。突出絶縁部５７ｃは、フランジ部８０の側面と対向する。なお、凹部２３は必須の構成ではない。
負極端子４０は、複合材であることが正極端子３０と大きく異なる。詳しくは、負極端子４０は、アルミニウム系金属（アルミニウム、又はアルミニウム合金）で構成される第１領域９２と、銅系金属（銅、又は銅合金）で構成される第２領域９０を有し、第１領域９２は、第２領域９０よりも＋Ｚ側に位置する。アルミニウム系金属は、第１材質の一例であり、銅系金属は、第２材質の一例である。フランジ部８０は、第１領域９２の−Ｚ側の一部と、第２領域９０の＋Ｚ側の一部が接合された構造を有する。フランジ部８０の＋Ｚ側の面である他方面側はアルミニウム系金属で構成され、フランジ部８０の−Ｚ側の面である一方面側は、銅系金属で構成される。環状の挿入部８２は、第２領域９０に含まれる。
図５（ａ）に示すように、フランジ部８０の＋Ｚ側の面に設けられる突起部８４は、負極端子４０と負極側の外部導電部材４４とを溶接するときの溶接端部である。図５（ａ）に示す例では、負極端子４０が環状の突起部８４を有しているが、複数の突起部を同一円周上に周方向に間隔をおいて設けてもよく、突起部を上面に凹部を有さない柱状としてもよい。また、突起部８４を設けなくてもよい。突起部８４は、アルミニウム系金属からなる第１領域９２に含まれ、突起部８４の材料は、負極側の外部導電部材４４の材料であるアルミニウム系金属と一致する。
挿入部８２の−Ｚ側先端部に設けられる先端部８６は、拡径するようにカシメられ、Ｚ方向から見たとき負極集電体１８に重なる。本実施例では、先端部８６は、所定の厚さを有する円環状の部分であるが、先端部８６は、周方向に間隔をおいて配置される複数の部分で構成されてもよく、凹部を有さない柱状とすることもできる。先端部８６は、第２領域９０に含まれる。先端部８６は、溶接で負極集電体１８に接合されると好ましい。
図５（ｂ）に示すように、外部導電部材４４は、突起部８４に溶接され、突起部８４に電気的に接続される。その溶接には、例えば、レーザ溶接や抵抗溶接を採用できる。ナゲット７４は、突起部８４と外部導電部材４４との間の溶接によって形成された溶接部である。ナゲット７４の形成は、突起部８４の高さの範囲内で行われることが好ましく、その場合、樹脂材料等で構成される封口板側絶縁体５７に溶接の熱の影響が及ぶことを抑制でき、封口板側絶縁体５７の熱変形や特性変化を抑制できる。突起部８４を外部導電部材４４に溶接することで、負極端子４０と外部導電部材４４をより確実に接続でき、二次電池１０の信頼性を良好なものにできる。
また、負極端子４０における第１領域９２と第２領域９０との間の境界部９３は、封口板２０の＋Ｚ側の面である上面よりも＋Ｚ側に位置し、非水電解液に曝されることがない。したがって、負極の電位が低い値となっても、第１領域９２を構成するアルミニウム系金属と非水電解液に含まれるリチウムが合金化することを確実に防止できる。
また、アルミニウム系金属の融点は比較的低いので、アルミニウム系金属間の溶接によって発生する熱も比較的少ない。更には、アルミニウム系金属は銅系金属に比べ熱伝導性が低い。よって、溶接時に発生する熱が負極端子４０を介して封口板側絶縁体５７に伝わりにくく、封口板側絶縁体５７が熱劣化することを抑制できる。
また、第１領域９２と第２領域９０との間の境界部９３は、カシメ処理が行われる箇所である先端部８６から離れた位置にあるので、境界部９３にカシメ処理による応力が加わることを抑制できる。また、銅系金属は、アルミニウム系金属よりも高い機械的強度を有するが、本実施例では、負極端子４０において封口板２０及び負極集電体１８を挟み込む部分（フランジ部８０の下面部、挿入部８２、及び先端部８６）が銅系金属により構成される。よって、負極端子４０及び負極集電体１８を、より確実に封口板２０に固定できる。
次に、二次電池１０を用いて組電池を形成する方法について簡単に説明する。組電池は、不図示のバスバーを用いて形成される。バスバーは、例えば、次のようにボルト３６に固定する。詳しくは、バスバーは、導電性材料、例えば、アルミニウム系金属（アルミニウム、又はアルミニウム合金）で形成される。また、バスバーとして、例えば、平面視が矩形の板状であり、貫通孔を長手方向の一方側端部と他方側端部に１つずつ設けたものを用いる。そして、バスバーの一方側端部の貫通孔を、一方の二次電池１０の正極側のボルト３６に挿通した後、不図示のナットをボルト３６の外周面に形成された雄ねじ部７９（図１参照）に締め込む。また、バスバーの他方側端部の貫通孔を、他方の二次電池１０の負極側のボルト４６に挿通した後、不図示のナットをボルト４６の外周面に形成された雄ねじ部８９（図１参照）に締め込む。このようにして、一方の二次電池１０の正極端子３０と、他方の二次電池１０の負極端子４０を電気的に接続する。この電気的な接続を繰り返すことによって、二次電池１０を予め定めた所定数直列接続した組電池（不図示）を形成できる。
なお、複数の二次電池１０を並列接続するときは、２つの二次電池１０の正極端子３０同士をバスバーで電気的に接続し、２つの二次電池１０の負極端子４０同士を他のバスバーで電気的に接続すればよい。このようにして、複数の二次電池１０を、並列、直列、又は並列及び直列の両方を用いて、電気的に接続して組電池を形成する。但し、二次電池１０は、単独で用いられてもよい。
次に、負極端子４０において第１領域９２と第２領域９０の境界部９３の外端に存在する露出部の配置位置について詳細に説明する。図６に示すように、負極端子４０のフランジ部８０は、封口板側絶縁体５７の突出絶縁部５７ｃに隙間を介してＹ方向に対向する。境界部９３はフランジ部８０に含まれる。また、境界部９３において外部に露出する露出部９４は、フランジ部８０の外周縁９１において封口板２０から遠い側の角部９５に位置する。本明細書では、角部９５を、フランジ部８０の上面９７とフランジ部８０の側面９９が交わる部分の近傍の外面部として定義する。角部９５は、フランジ部８０の上面９７とフランジ部８０の側面９９が交わる部分から２ｍｍ以内の領域（外面部）とすることができる。角部９５には、外側に凸の湾曲面で構成されるアール部９６が設けられている。露出部９４は、アール部９６に位置する。また、露出部９４は、突出絶縁部５７ｃのＺ方向の電極体１４側とは反対側の端８１よりもＺ方向の電極体１４側とは反対側に位置する。
次に、境界部９３の外端を構成する露出部９４が図６に示す角部９５に配置することの優位性を、二次電池１０を、図７に示す第１参考例の二次電池９１０と比較することで説明する。図１を参照して、塩水等の水溶液が、負極側の外部導電部材４４と負極端子４０との間等を通過して、フランジ部８０の上面（＋Ｚ側の端面）９７に到達することがある。
このような背景において、図７に示すように、第１参考例の二次電池９１０では、負極端子９４０が、第１材質で構成される第１領域９９２と、第１材質とはイオン化傾向が異なる第２領域９９０を有する。そして、第１領域９９２と第２領域９９０の境界部９９３における露出部９９４が、フランジ部９８０の上面９６０上であって角部から離れた個所に位置する。したがって、塩水等の水溶液９１５は、Ｚ方向上側を向いた＋Ｚ側の端面９６０上に溜まり易いため、水溶液９１５が露出部９９４に付着し易く、上述のガルバニック腐食が生じ易い。
これに対し、本実施例の二次電池１０では、露出部９４が、塩水等の水溶液が溜まりにくい角部９５に位置しているので、負極端子４０が、第１材質で構成される第１領域９２と、第１材質とイオン化傾向が異なる第２材質で構成される第２領域９０を接合してなる部分を含んでも、露出部９４が、塩水等の水溶液に接触しにくい。よって、ガルバニック腐食が露出部９４周辺で生じにくく、負極端子４０の劣化を抑制できる。また、角部９５が、外側に凸の湾曲面で構成されるアール部９６に一致するので、角部９５の損傷を抑制できると共に、角部９５に応力が集中することも抑制できる。
更には、本実施例のように、露出部９４が、突出絶縁部５７ｃの＋Ｚ方向側の端（Ｚ方向の電極体１４側とは反対側の端）８１よりも＋Ｚ方向側（Ｚ方向の電極体１４側とは反対側）に位置すると好ましい。詳しくは、図８に示す第２参考例の二次電池１０１０では、負極端子１０４０が、第１材質で構成される第１領域１０９２と、第１材質とはイオン化傾向が異なる第２領域１０９０を有する。また、負極端子１０４０のフランジ部１０８０が、第１領域１０９２と第２領域１０９０の境界部１０９３を含んでいる。また、境界部１０９３の露出部１０９４が、封口板側絶縁体５７の突出絶縁部５７ｃにおけるＺ方向の電極体１４側とは反対側の端８１よりもＺ方向の電極体１４側に位置している。塩水等の水溶液は、突出絶縁部５７ｃとフランジ部１０８０の間に存在する隙間において水溶液膜１０１５を形成し易い。そして、二次電池１０１０では、露出部１０９４が、突出絶縁部５７ｃと対向する位置に存在するため、水溶液膜１０１５が、露出部１０９４を覆い易い。、その結果、ガルバニック腐食が生じ易い。
これに対し、本実施例の二次電池１０のように、露出部９４が、突出絶縁部５７ｃの＋Ｚ側の端８１よりも＋Ｚ側に位置すると、露出部９４が、突出絶縁部５７ｃとフランジ部８０との間に生じ易い水溶液膜に接触しない。よって、ガルバニック腐食を更に効果的に抑制できる。
なお、本開示は、上記実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲において種々の改良や変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、露出部９４が、負極端子４０の角部９５に設けられるアール部に位置する場合について説明した。しかし、図９に示すように、二次電池１１０の負極端子１４０が、第１材質で構成される第１領域１９２と、第１材質とイオン化傾向が異なる第２材質で構成される第２領域１９０を接合する接合部を含んでもよい。また、第１領域１９２と第２領域１９０の境界部１９３が、負極端子１４０のフランジ部１８０に含まれてもよく、境界部１９３の露出部１９４が、フランジ部１８０の外周縁１９１において封口板２０から遠い側の角部１９５に位置してもよい。また、角部１９５には、Ｚ方向に対して斜めに傾斜する傾斜面で構成されるＣ面部１９６が設けられてもよく、露出部１９４はＣ面部１９６に位置してもよい。
本変形例によれば、露出部１９４が位置するＣ面部１９６が、＋Ｙ方向の端側に行くにしたがって斜め下側に傾斜しているので、塩水等の水溶液が重力でＣ面部１９６を下方側に移動し易く、Ｃ面部１９６上に溜まりにくい。よって、露出部９４がアール部９６に位置する上記実施例の場合と同様に、水溶液が露出部１９４に付着しにくく、ガルバニック腐食が露出部１９４周辺で生じることを抑制できる。なお、上記実施例と同様に、本変形例でも、露出部１９４が、負極側の封口板側絶縁体５７における突出絶縁部５７ｃのＺ方向の電極体１４側とは反対側の端８１よりもＺ方向の電極体１４側とは反対側に位置すると好ましく、この場合、上記ガルバニック腐食を更に効果的に抑制できる。
また、図１０に示すように、二次電池２１０の負極端子２４０が、第１材質で構成される第１領域２９２と、第１材質とイオン化傾向が異なる第２材質で構成される第２領域２９０を接合する接合部を含んでもよい。また、第１領域２９２と第２領域２９０の境界部２９３が、負極端子２４０のフランジ部２８０に含まれてもよい。また、図１０に示すように、フランジ部２８０が、フランジ部２８０の外周縁２９１において封口板２０から遠い側にＹＺ切断面で尖った角２９９を有し、境界部２９３の露出部２９４が、その角２９９を含む角部２９５に位置してもよい。また、露出部２９４が、負極側の封口板側絶縁体５７における突出絶縁部５７ｃのＺ方向の電極体１４側とは反対側の端８１よりもＺ方向の電極体１４側とは反対側に位置すると好ましい。
本変形例でも、露出部２９４が、水溶液が落下し易くて溜まりにくい角部２９５に位置するので、露出部２９４が、フランジ部２８０の上面に溜まる水溶液に起因するガルバニック腐食を起こしにくい。また、露出部２９４が、突出絶縁部５７ｃの＋Ｚ側の端８１よりも＋Ｚ側に位置するため、露出部２９４が、突出絶縁部５７ｃとフランジ部９８０との間に生成され易い水溶液膜に起因して腐食することも抑制できる。よって、負極端子２４０のガルバニック腐食による劣化を抑制できる。
また、図１１に示すように、二次電池３１０の負極端子３４０が、第１材質で構成される第１領域３９２と、第１材質とイオン化傾向が異なる第２材質で構成される第２領域３９０を接合する接合部を含んでもよい。また、第１領域３９２と第２領域３９０の境界部３９３が、負極端子３４０のフランジ部３８０に含まれてもよい。また、図１１に示すように、フランジ部３８０が、フランジ部３８０の外周縁３９１において封口板２０から遠い側にＹＺ切断面で尖った角３９９を有してもよく、角３９９が、フランジ部３８０の上面とフランジ部３８０の側面が交わる部分でもよい。また、境界部３９３において外部に露出する露出部３９４が、角３９９から２ｍｍ以内の領域である角部３９５に位置してもよい。また、露出部３９４が、フランジ部３８０の側面に位置すると共に、突出絶縁部５７ｃの＋Ｚ側の端８１よりも＋Ｚ側に位置してもよい。更には、図１１に示す変形例と異なり、第１領域と第２領域の境界部において外部に露出する露出部は、角部に含まれなくてもよい。そして、角部に含まれない露出部が、フランジ部の側面に位置すると共に、突出絶縁部におけるフランジ部の上面側の端部よりもフランジ部の上面側に位置してもよい。
これらの変形例でも、フランジ部３８０の上面に溜まる水溶液が、露出部３９４に付着しにくく、突出絶縁部５７ｃとフランジ部３８０との間に生成され易い水溶液膜も、露出部３９４に付着しにくい。よって、負極端子３４０のガルバニック腐食による劣化を抑制できる。
また、上記実施例では、フランジ部８０の角部９５が、Ｚ方向に略直交する方向に広がるフランジ部８０の上面９７に滑らかに繋がる場合について説明した。しかし、負極端子は、フランジ部の上面から＋Ｚ側に突出する突出部を有してもよい。
詳しくは、図１２に示すように、二次電池４１０の負極端子４４０が、第１材質で構成される第１領域４９２と、第１材質とイオン化傾向が異なる第２材質で構成される第２領域４９０を接合する接合部を含んでもよい。また、負極端子４４０は、フランジ部４８０における上面（Ｚ方向の＋Ｚ側の端面）４９７から＋Ｚ側に突出する突出部４９９を有してもよい。また、その突出部４９９は、その上面４９７における径方向外方側の端部から＋Ｚ側に突出してもよい。また、突出部４９９は、フランジ部４８０の上面とフランジ部４８０の側面が交わる部分４９５の近傍に設けられてもよい。また、突出部４９９の外周面４３２は、フランジ部４８０の外周面４３３に面一となっている状態で滑らかに繋がり、外周面４３３と一体に形成されてもよい。また、境界部４９３の露出部４９４が、突出部４９９に含まれてもよい。また、境界部４９３の露出部４９４が、突出絶縁部５７ｃの＋Ｚ側の端８１よりも＋Ｚ側に位置すると好ましい。なお、図１２において、フランジ部４８０の＋Ｚ側の面の径方向内側に設けられる突出部４８４は、負極端子４４０と負極側の外部導電部材（不図示）とを溶接するときの溶接端部である。
本変形例によれば、露出部４９４が、突出部４９９に含まれるので、突出部４９９が存在しない場合との比較において、露出部４９４と突出絶縁部５７ｃの＋Ｚ側の端８１とのＺ方向距離を大きくできる。したがって、突出絶縁部５７ｃとフランジ部４８０との間に生成され易い水溶液膜が、露出部４９４に接触することを確実に防止できる。
また、突出部４９９がフランジ部４８０の上面４９７における径方向外方側から＋Ｚ側に突出するので、突出部４９９の径方向内方側に凹部４２５を形成できる。したがって、水溶液をこの凹部４２５に溜めることができ、その結果、水溶液が凹部４２５の側壁を乗り越えにくくなって、水溶液が突出部４９９の角部に到達しにくくなる。よって、この理由からも露出部４９４のガルバニック腐食を抑制できる。
なお、図１３に示すように、第１領域５９２と第２領域５９０の境界部５９３における露出部５９４は、突出部５９９の上面における径方向内側箇所５５５に含まれてもよい。また、図１４に示すように、負極端子６４０において、突出部６９９は、先端側が＋Ｚ側に凸の湾曲面でもよく、この湾曲面の形成で、塩水等の水溶液が突出部６９９の先端側から下方に落下し易いようにしてもよい。そして、第１領域６９２と第２領域６９０の境界部６９３における露出部６９４が、突出部６９９の先端側にに位置してもよい。また、図１５に示すように、負極端子７４０において、第１領域７９２と第２領域７９０の境界部７９３における露出部７９４は、フランジ部７８０の側面（外周面）に位置すると共に、突出絶縁部５７ｃの＋Ｚ側の端８１よりも＋Ｚ側の箇所に位置してもよい。より詳しくは、露出部７９４は、負極端子７４０の外周面において突出部７９９よりも−Ｚ側であって突出絶縁部５７ｃの＋Ｚ側の端８１よりも＋Ｚ側の箇所に位置してもよい。この場合でも、突出部７９９を形成した結果、突出絶縁部５７ｃの＋Ｚ側の端８１と露出部７９４とのＺ方向距離を長くできる。よって、突出部７９９が存在しない場合と比較して、突出絶縁部５７ｃとフランジ部７８０との間に生成され易い水溶液膜が露出部７９４に接触することを効果的に抑制でき、負極端子７４０のガルバニック腐食を抑制できる。
また、第１領域９２を構成する第１材質として、アルミニウム又はアルミニウム合金を用い、第２領域９０を構成する第２材質として、銅又は銅合金（銅合金には、銅にニッケルメッキを施した金属が含まれる）を用いる場合について説明した。しかし、第１領域を構成する第１材質と、第２領域を構成する第２材質は、互いにイオン化傾向が異なる導通性材質であれが、如何なる材質であってもよく、例えば、第２領域を構成する第２材質として、銅系金属の代わりに、ニッケルやステンレスを用いてもよい。
また、２つの二次電池１０を、ボルト３６,４６、導電性部材であるバスバー、及びナットを用いて電気的に接続して組電池を構成する場合について説明した。しかし、図１６に示すように、二次電池８１０は、ボルトを有さなくてもよい。そして、例えば、導電性部材であるバスバー８８０の長手方向の一方側を一方の二次電池８１０の正極端子８３０に接合すると共に、バスバー８８０の長手方向の他方側を他方の二次電池８１０の負極端子８４０に接合してもよい。この場合、バスバー８８０として、材質がアルミニウム系金属（アルミニウム、アルミニウム合金）であるものを用いると好ましい。また、バスバー８８０として、平面視が矩形の板状であり、貫通孔を長手方向の一方側端部と他方側端部に１つずつ設けたものを用いると好ましい。そして、バスバー８８０の一方側端部の貫通孔を一方の二次電池８１０の正極端子８３０に挿通した後、バスバー８８０の一方側端部と一方の二次電池８１０の正極端子８３０をレーザ溶接等の溶接で接合してもよい。また、バスバー８８０の他方側端部の貫通孔を他方の二次電池８１０の負極端子８４０に挿通した後、バスバー８８０の他方側端部と他方の二次電池８１０の負極端子８４０をレーザ溶接等の溶接で接合してもよい。又は、貫通孔がないバスバーを用いてもよく、板状のバスバーを電極端子（正極端子、又は負極端子）上に載置して、貫通溶接を実行することで、バスバーと電極端子を電気的に接続してもよい。なお、ボルト３６,４６を有する二次電池１０と同様に、組電池は、ボストを有さない複数の二次電池８１０を、並列、直列、又は並列及び直列の両方を用いて電気的に接続することで形成できる。又は、ボストを有さない複数の二次電池８１０は、単独で用いられることもできる。
また、フランジ部の平面視の形状は特に限定されない。フランジ部の平面視の形状は、方形状であっても円形であってもよい。フランジ部の平面視の形状は、方形状の角部がアール化、あるいはＣ面カットされていてもよい。
また、今までは、イオン化傾向が異なる材質からなる第１領域９２,１９２,２９２,３９２,４９２,５９２,６９２,７９２と第２領域９０,１９０,２９０,３９０,４９０,５９０,６９０,７９０を有する端子が、負極端子４０,１４０,２４０,３４０,４４０,６４０,７４０,８４０である場合を例に説明を行ってきた。しかし、イオン化傾向が異なる材質からなる第１領域と第２領域とを有する端子は、正極端子のみでもよく、負極端子と正極端子の両方の端子でもよい。
１０,１１０,２１０,３１０,４１０,８１０ 二次電池、 １２ 外装体、 １４ 電極体、 １５ 凹部、 ２０ 封口板、 ３０,８３０ 正極端子、 ３５ 筐体、 ４０,１４０,２４０,３４０,４４０,６４０,７４０,８４０ 負極端子、 ５６ 正極側の封口板側絶縁体（正極側絶縁部）、 ５７ 負極側の封口板側絶縁体（負極側絶縁部）、 ５７ｃ 突出周壁（突出絶縁部）、 ８１ 突出周壁の高さ方向の電極体側とは反対側の端、 ９０,１９０,２９０,３９０,４９０,５９０,６９０,７９０ 第２領域、 ９２,１９２,２９２,３９２,４９２,５９２,６９２,７９２ 第１領域、 ９３,１９３,２９３,３９３,４９３,５９３,６９３,７９３ 境界部、 ９４,１９４,２９４,３９４,４９４,５９４,６９４,７９４ 露出部、 ９５,１９５,２９５,３９５ 角部、４９５ フランジ部の上面とフランジ部の側面が交わる部分、 ４９７ ＋Ｚ側の端面、 ４９９,５９９,６９９,７９９ 突出部、８８０ バスバー。

Claims (8)

  1. 高さ方向における一方端側に開口を有する外装体と、
    前記開口を封止すると共に貫通孔を有する封口板と、
    前記外装体内に収容されると共に、正極及び負極を含む電極体と、
    前記貫通孔に挿通され、前記正極又は前記負極と電気的に接続された端子と、
    を備え、
    前記端子は、第１材質で構成される第１領域、及び前記第１材質とイオン化傾向が異なる第２材質で構成される第２領域を有し、
    前記端子は、前記貫通孔の内径よりも大きな外径を有するフランジ部を有し、
    前記フランジ部は前記封口板の外面側に配置され、
    前記フランジ部と前記封口板の外面の間には絶縁部材が配置され、
    前記第１領域と前記第２領域の境界部において外部に露出する露出部は、前記フランジ部の外周縁において前記封口板から遠い側の角部に位置する二次電池。
  2. 前記第１材質は、アルミニウム、又はアルミニウム合金であり、
    前記第２材質は、銅、又は銅合金である、請求項１に記載の二次電池。
  3. 前記角部には、外側に凸の湾曲面で構成されるアール部が設けられており、前記露出部は前記アール部に位置する、請求項１又は２に記載の二次電池。
  4. 前記角部には、前記高さ方向に対して斜めに傾斜する傾斜面で構成されるＣ面部が設けられており、前記露出部は前記Ｃ面部に位置する、請求項１又は２に記載の二次電池。
  5. 前記フランジ部の上面には、前記フランジ部の上面と前記フランジ部の側面が交わる部分の近傍に突出部が設けられており、
    前記露出部は前記突出部に含まれる請求項１又は２に記載の二次電池。
  6. 前記絶縁部材は、前記封口板の外面に沿って配置されるベース部と、
    前記ベース部から突出し、前記フランジ部の側面と対向する突出絶縁部を有する請求項１〜４のいずれかに記載の二次電池。
  7. 高さ方向における一方端側に開口を有する外装体と、
    前記開口を封止すると共に貫通孔を有する封口板と、
    前記外装体内に収容されると共に、正極及び負極を含む電極体と、
    前記貫通孔に挿通され、前記正極又は前記負極と電気的に接続された端子と、
    を備え、
    前記端子は、第１材質で構成される第１領域、及び前記第１材質とイオン化傾向が異なる第２材質で構成される第２領域を有し、
    前記端子は、前記貫通孔の内径よりも大きな外径を有するフランジ部を有し、
    前記フランジ部は前記封口板の外面側に配置され、
    前記フランジ部と前記封口板の外面の間には絶縁部材が配置され、
    前記絶縁部材は、前記封口板の外面に沿って配置されるベース部と、前記ベース部から突出し、前記フランジ部の側面と対向する突出絶縁部を有し、
    前記第１領域と前記第２領域の境界部において外部に露出する露出部は、前記フランジ部の側面に位置し、
    前記露出部は、前記突出絶縁部における前記フランジ部の上面側の端部よりも前記フランジ部の上面側に位置する二次電池。
  8. 前記第１材質は、アルミニウム、又はアルミニウム合金であり、
    前記第２材質は、銅、又は銅合金である、請求項７に記載の二次電池。
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