JP2020087731A - 蓄電装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】カシメ部と外部端子とを摩擦撹拌接合する際のカシメ部の変形を抑制できる蓄電装置の製造方法を提供する。【解決手段】二次電池の製造方法は、引出端子17の軸部において外部端子18から突出した端部をかしめてカシメ部173を形成するかしめ工程と、カシメ部173と外部端子18とを摩擦撹拌接合して接合部を形成する接合工程とを備える。接合工程では、カシメ部173において軸部の周方向に等間隔を空けて位置するとともに軸部からの径方向への距離が等しい第1〜第4部位を、同じ加圧力で外部端子18に向けて同時に加圧しながら外部端子18と摩擦撹拌接合する。【選択図】図6
Description
本発明は、引出端子のカシメ部と外部端子とが摩擦撹拌接合された接合部を備える蓄電装置の製造方法に関する。
EV(Electric Vehicle)やPHV(Plug in Hybrid)などの車両には、走行用モータへの供給電力を蓄える蓄電装置としての二次電池が搭載されている。一般に、二次電池は、電極組立体と、電極組立体を収容するケースと、電極組立体と電気を授受する端子構造とを備える。
例えば、特許文献1に開示の二次電池では、端子構造は、ケースの外面に沿って配置され、バスバー等が接続可能な外部端子と、電極組立体と電気的に接続される引出端子とを備える。引出端子は、ケース及び外部端子を貫通する軸部と、軸部の一端部がケースの内部においてかしめられた第1カシメ部と、軸部の他端部がケースの外部においてかしめられた第2カシメ部とを有する。引出端子と外部端子とは、引出端子の第2カシメ部と外部端子とがレーザ溶接によって接合されることにより、電気的に接続されている。しかしながら、引出端子と外部端子とをレーザ溶接によって接合する場合、スパッタが飛散して二次電池を構成する部材に付着することがある。
また、例えば、特許文献2に開示の二次電池では、端子構造は、ケースの外部に配置され、バスバー等が接続可能な外部端子と、電極組立体と電気的に接続される引出端子とを備える。引出端子は、ケースの外部に配置された板状の基部と、基部から延出するとともにケースを貫通する軸部と、軸部における基部とは反対側の端部がケースの内部でかしめられたカシメ部とを有する。引出端子と外部端子とは、引出端子の基部と外部端子とが摩擦撹拌接合によって接合されることにより、電気的に接続されている。摩擦撹拌接合は、固相接合の一種であり、高速回転する接合ツールによって対象物を加圧することにより、対象物を塑性流動化させ接合する方法である。このため、摩擦撹拌接合では、スパッタが発生し難い。よって、引出端子と外部端子とは、摩擦撹拌接合されることにより電気的に接続されるのが好ましい。
しかしながら、カシメ部のような薄板状の部材と外部端子とを摩擦撹拌接合によって接合しようとすると、接合ツールによってカシメ部を外部端子に向けて加圧した際にカシメ部が変形する虞がある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、カシメ部と外部端子とを摩擦撹拌接合する際のカシメ部の変形を抑制できる蓄電装置の製造方法を提供することにある。
上記問題点を解決するための蓄電装置の製造方法は、電極組立体と、前記電極組立体を収容するケースと、前記ケースの外面に沿って配置された外部端子と、前記電極組立体と電気的に接続されるとともに、前記ケース及び前記外部端子を貫通する軸部、及び前記ケースの外部で前記軸部の端部がかしめられたカシメ部を有する引出端子と、前記カシメ部と前記外部端子とが摩擦撹拌接合された接合部と、を備えた蓄電装置の製造方法であって、前記軸部における前記外部端子から突出した端部をかしめて前記カシメ部を形成するかしめ工程と、前記カシメ部と前記外部端子とを摩擦撹拌接合して前記接合部を形成する接合工程と、を備え、前記接合工程では、前記カシメ部において前記軸部の周方向に等間隔を空けて位置するとともに前記軸部からの径方向への距離が等しい複数の部位を、同じ加圧力によって前記外部端子に向けて同時に加圧するとともに、同時に加圧された前記複数の部位の少なくとも1つの部位と前記外部端子とを摩擦撹拌接合することを要旨とする。
これによれば、接合工程においてカシメ部を外部端子に向けて加圧するため、カシメ部には荷重が加えられる。このとき、カシメ部において軸部の周方向に等間隔を空けて位置するとともに軸部からの径方向への距離が等しい複数の部位を、同じ加圧力で同時に加圧する。よって、カシメ部に加えられる荷重の偏りが低減され、カシメ部と外部端子とを摩擦撹拌接合する際のカシメ部の変形を抑制できる。
また、上記蓄電装置の製造方法について、前記接合工程において、前記複数の部位の全てと前記外部端子とを同時に摩擦撹拌接合するのが好ましい。
これによれば、カシメ部の複数の部位の全ては、摩擦撹拌接合の一部として同時に加圧される。つまり、カシメ部の加圧と、カシメ部と外部端子との摩擦撹拌接合とが同時に行われる。よって、カシメ部の任意の部位と外部端子とを摩擦撹拌接合する際にカシメ部の他の部位を加圧し、その後、カシメ部の他の部位と外部端子とを摩擦撹拌接合する場合と比較して、蓄電装置の生産性を向上できる。
これによれば、カシメ部の複数の部位の全ては、摩擦撹拌接合の一部として同時に加圧される。つまり、カシメ部の加圧と、カシメ部と外部端子との摩擦撹拌接合とが同時に行われる。よって、カシメ部の任意の部位と外部端子とを摩擦撹拌接合する際にカシメ部の他の部位を加圧し、その後、カシメ部の他の部位と外部端子とを摩擦撹拌接合する場合と比較して、蓄電装置の生産性を向上できる。
また、上記蓄電装置の製造方法について、複数のツールによって前記カシメ部の複数の部位を前記外部端子に向けて同時に加圧しながら、前記カシメ部に対して前記複数のツールを相対移動させるのが好ましい。
これによれば、線状の接合部が形成される。このため、例えば、複数のツールとしての接合ツールによって複数の点状の接合部を同時に形成することで、所望の接合面積を確保する場合と比較して、接合ツールの数を減らすことができる。また、複数の点状の接合部を複数回に分けて形成することで、所望の接合面積を確保する場合と比較して、接合部を効率良く形成できる。
また、上記蓄電装置の製造方法について、前記カシメ部と前記外部端子とが重なる部分から前記カシメ部の外周部よりも外側まで前記複数のツールを移動させるのが好ましい。
これによれば、ツールは、カシメ部と外部端子とが接合された後、外部端子のみが存在する部分で除去される。よって、ツールが除去される際に、ツールからカシメ部に荷重が加えられることを抑制できる。
これによれば、ツールは、カシメ部と外部端子とが接合された後、外部端子のみが存在する部分で除去される。よって、ツールが除去される際に、ツールからカシメ部に荷重が加えられることを抑制できる。
また、上記蓄電装置の製造方法について、前記複数のツールによって前記カシメ部の複数の部位を加圧しながら、前記カシメ部に対して前記複数のツールを前記軸部の周方向に沿って相対移動させるとともに、前記ツールによる前記カシメ部の加圧を終了する終点を、前記軸部の周方向に間隔を空けて隣り合う前記ツールによる前記カシメ部の加圧を開始する始点と一致させるのが好ましい。
これによれば、ツールからカシメ部に加えられる荷重の偏りを低減しつつ、軸部の周方向全周に亘ってカシメ部と外部端子とを摩擦撹拌接合できる。
また、上記蓄電装置の製造方法について、前記引出端子の材料は、銅又は銅合金であり、前記外部端子の材料は、アルミニウム又はアルミニウム合金であるのが好ましい。
また、上記蓄電装置の製造方法について、前記引出端子の材料は、銅又は銅合金であり、前記外部端子の材料は、アルミニウム又はアルミニウム合金であるのが好ましい。
引出端子の材料である銅又は銅合金は、外部端子の材料であるアルミニウム又はアルミニウム合金と比較して柔らかい金属であるため、カシメ部は加圧により変形し易い。よって、カシメ部において軸部の周方向に等間隔を空けて位置するとともに軸部からの径方向への距離が等しい複数の部位を、同じ加圧力で外部端子に向けて同時に加圧することにより、カシメ部と外部端子とを摩擦撹拌接合する際のカシメ部の変形を抑制するのがより効果的である。
本発明によれば、カシメ部と外部端子とを摩擦撹拌接合する際のカシメ部の変形を抑制できる。
以下、蓄電装置の製造方法を二次電池の製造方法に具体化した一実施形態を図1〜図8にしたがって説明する。
図1及び図2に示すように、蓄電装置としての二次電池10は、ケース11と、ケース11に収容された電極組立体12とを備える。ケース11は、直方体状のケース本体13と、ケース本体13の開口部13aを閉塞する板状の蓋14とを有する。よって、本実施形態の二次電池10は、その外観が角型をなす角型電池である。ケース11を構成するケース本体13と蓋14は、何れも金属製(例えば、ステンレスやアルミニウム)である。また、本実施形態の二次電池10は、リチウムイオン電池である。
図1及び図2に示すように、蓄電装置としての二次電池10は、ケース11と、ケース11に収容された電極組立体12とを備える。ケース11は、直方体状のケース本体13と、ケース本体13の開口部13aを閉塞する板状の蓋14とを有する。よって、本実施形態の二次電池10は、その外観が角型をなす角型電池である。ケース11を構成するケース本体13と蓋14は、何れも金属製(例えば、ステンレスやアルミニウム)である。また、本実施形態の二次電池10は、リチウムイオン電池である。
蓋14は、長方形状である。蓋14の長手方向をX方向とし、蓋14の短手方向をY方向とする。蓋14は、X方向に間隔を空けて並ぶ2つの貫通孔14hを有する。蓋14において、ケース11の内部に臨む面を内面14aとし、ケース11の外部に臨む面を外面14bとする。図2に示すように、蓋14は、貫通孔14hを取り囲むように内面14aから突出する2つの筒状の突出部141を有する。
図示しないが、電極組立体12は、複数の正極電極と、複数の負極電極と、複数のセパレータとを備える。電極組立体12は、正極電極と負極電極との間にセパレータを介在させ、かつ相互に絶縁させた状態で積層した層状構造を備える。正極電極、負極電極、及びセパレータは、Y方向に積層される。
正極電極及び負極電極はそれぞれ、矩形シート状の集電体と、集電体の両面に存在する活物質層とを有する。正極電極の集電体は、例えばアルミニウム箔であり、負極電極の集電体は、例えば銅箔である。また、正極電極及び負極電極はそれぞれ、集電体の一辺の一部から突出したタブを有する。タブは、活物質層が存在せず、集電体そのもので構成されている。正極電極及び負極電極は、正極のタブがY方向に沿って列状に配置され、負極のタブがY方向に沿って列状に配置されるように積層される。電極組立体12は、正極のタブが寄せ集められて積層された正極タブ群12aと、負極のタブが寄せ集められて積層された負極タブ群12bとを備える。
各二次電池10は、電極組立体12と電気を授受する正極端子構造15a及び負極端子構造15bを備える。正極端子構造15aは、X方向の一端側に配置され、負極端子構造15bは、X方向の他端側に配置される。正極端子構造15a及び負極端子構造15bは、基本的に同じ構造である。
正極端子構造15a及び負極端子構造15bはそれぞれ、板状の導電部材16を備える。導電部材16は、蓋14の内面14aに沿うようにして、蓋14の内面14aと電極組立体12との間に配置される。正極端子構造15aの導電部材16の下面は、正極タブ群12aと接合され、負極端子構造15bの導電部材16の下面は、負極タブ群12bと接合される。よって、導電部材16は、電極組立体12と電気的に接続されている。
正極端子構造15a及び負極端子構造15bはそれぞれ、導電部材16と電気的に接続された引出端子17を備える。引出端子17は、導電部材16の上面と接合された板状の基部171と、基部171から延出する円柱状の軸部172とを有する。正極端子構造15a及び負極端子構造15bはそれぞれ、蓋14の外面14bに沿って配置された板状の外部端子18を備える。外部端子18は、引出端子17の軸部172が挿通可能な貫通孔18hを有する。
図3に示すように、外部端子18には、バスバー30が接続可能である。複数の二次電池10は、各二次電池10の外部端子18にバスバー30が接続されることによって電気的に接続される。本実施形態では、正極端子構造15aの外部端子18同士を接続するバスバー30、及び負極端子構造15bの外部端子18同士を接続するバスバー30は何れもアルミニウム製である。正極端子構造15aを構成する導電部材16、引出端子17、及び外部端子18は何れも、正極タブ群12a及びバスバー30と同様、アルミニウム製である。負極端子構造15bの一部である導電部材16及び引出端子17は、負極タブ群12bと同様、銅製である。また、負極端子構造15bの一部である外部端子18は、バスバー30と同様、アルミニウム製である。外部端子18の材料とバスバー30の材料を同じ材料とすることで、外部端子18とバスバー30との接続性が向上する。
二次電池10は、蓋14の外面14bと外部端子18との間に配置された板状の絶縁部材21を備える。絶縁部材21は、蓋14と外部端子18とを絶縁する。絶縁部材21は、引出端子17の軸部172が挿通可能な貫通孔21hを有する。
図2及び図3に示すように、軸部172における基部171とは反対側の端部は、蓋14、絶縁部材21、及び外部端子18の貫通孔14h,21h,18hを貫通してケース11の外部に突出するとともにかしめられている。よって、引出端子17は、ケース11の外部にカシメ部173を備える。カシメ部173は、平面視円形状で、厚みが0.2〜2.0mm程度の薄板状である。
また、二次電池10は、ケース11の内部に配置され、ケース11の内外をシールするシール部材22を備える。シール部材22は、筒部22aと、筒部22aの軸方向の一端部の外周面から突出する鍔部22bとを有する。筒部22aは、蓋14の貫通孔14hの内周面と、引出端子17の軸部172の外周面との間に配置される。鍔部22bは、蓋14の内面14aと引出端子17の基部171の上面との間に配置される。外部端子18、絶縁部材21、及びシール部材22の鍔部22bは、引出端子17の基部171とカシメ部173とによって挟持されることで蓋14に固定される。また、鍔部22bの一部は、蓋14の突出部141の先端面と、引出端子17の基部171の上面とによって圧縮される。
図2〜図4に示すように、正極端子構造15a及び負極端子構造15bはそれぞれ、引出端子17のカシメ部173と外部端子18とが接合された4つの点状の接合部Aを備える。4つの接合部Aは、軸部172の周方向に等間隔(本実施形態では90度)を空けて位置する。また、4つの接合部Aは、平面視において、カシメ部173の径方向外側寄りに位置するとともに、軸部172の軸心Oから各接合部Aまでの軸部172の径方向への距離は等しい。後述するが、各接合部Aは、摩擦撹拌接合によって形成される。外部端子18は、接合部A、引出端子17、及び導電部材16を介して電極組立体12と電気的に接続されている。
次に、二次電池の製造方法の一部である蓋14に対する負極端子構造15bの組み付け方法について説明する。なお、詳述しないが、蓋14に対する正極端子構造15aの組み付けについても同様の方法で行われる。
まず、導電部材16の上面と、引出端子17の基部171の下面とを接合する第1接合工程を行う。
次に、図5(a)に示すように、蓋14、負極端子構造15b、絶縁部材21、及びシール部材22を重ねて配置する配置工程を行う。詳しくは、負極端子構造15bの一部である引出端子17の基部171の上面にシール部材22を配置し、シール部材22の上に蓋14を配置する。このとき、シール部材22の鍔部22bは、引出端子17の基部171の上面と蓋14の内面14aとの間に配置されるとともに、鍔部22bの一部は、蓋14の突出部141の先端面と引出端子17の基部171の上面とによって圧縮される。シール部材22の筒部22aは蓋14の貫通孔14hに挿通される。また、引出端子17の軸部172は、シール部材22の筒部22aの内側に挿通される。これにより、蓋14の貫通孔14hの内周面と引出端子17の軸部172の外周面との間にシール部材22の筒部22aが配置されるとともに、軸部172における基部171とは反対側の端部は、蓋14の外面14bから突出する。続いて、蓋14の外面14bに絶縁部材21を配置し、絶縁部材21の上に負極端子構造15bの一部である外部端子18を配置する。このとき、蓋14の外面14bから突出した軸部172は、絶縁部材21の貫通孔21h、外部端子18の貫通孔18hの順に挿通される。軸部172の端部は、外部端子18の上面から突出する。
次に、図5(a)に示すように、蓋14、負極端子構造15b、絶縁部材21、及びシール部材22を重ねて配置する配置工程を行う。詳しくは、負極端子構造15bの一部である引出端子17の基部171の上面にシール部材22を配置し、シール部材22の上に蓋14を配置する。このとき、シール部材22の鍔部22bは、引出端子17の基部171の上面と蓋14の内面14aとの間に配置されるとともに、鍔部22bの一部は、蓋14の突出部141の先端面と引出端子17の基部171の上面とによって圧縮される。シール部材22の筒部22aは蓋14の貫通孔14hに挿通される。また、引出端子17の軸部172は、シール部材22の筒部22aの内側に挿通される。これにより、蓋14の貫通孔14hの内周面と引出端子17の軸部172の外周面との間にシール部材22の筒部22aが配置されるとともに、軸部172における基部171とは反対側の端部は、蓋14の外面14bから突出する。続いて、蓋14の外面14bに絶縁部材21を配置し、絶縁部材21の上に負極端子構造15bの一部である外部端子18を配置する。このとき、蓋14の外面14bから突出した軸部172は、絶縁部材21の貫通孔21h、外部端子18の貫通孔18hの順に挿通される。軸部172の端部は、外部端子18の上面から突出する。
次に、図5(b)に示すように、シール部材22の鍔部22bの圧縮状態を維持しつつ、引出端子17の軸部172における外部端子18の上面から突出した端部をかしめてカシメ部173を形成するかしめ工程を行う。かしめ工程では、かしめ治具40によって、外部端子18の上面から突出する軸部172の端部を押し潰すことにより、軸部172の端部を径方向の外側に向けて押し広げる。これにより、引出端子17には、平面視円形状で薄板状のカシメ部173が形成される。カシメ部173の下面は、外部端子18の上面と当接する。外部端子18、絶縁部材21、及びシール部材22の鍔部22bは、鍔部22bの一部が蓋14の突出部141と引出端子17の基部171とにより圧縮された状態で、引出端子17の基部171とカシメ部173とによって挟持されることで蓋14に固定される。シール部材22は、蓋14の貫通孔14hの周囲に密接し、蓋14の貫通孔14hを介した蓋14の内面14a側と外面14b側との間がシールされる。
次に、図6に示すように、引出端子17のカシメ部173と外部端子18とを摩擦撹拌接合する接合工程としての第2接合工程を行う。第2接合工程は、ツールとしての接合ツール50によって行われる。接合ツール50は、本体部51と、本体部51から延出するプローブ52とを有する。接合ツール50は、プローブ52を軸心として回転可能である。本実施形態の第2接合工程では、4つの接合ツール50によって、カシメ部173の4つの部位(第1〜第4部位P1〜P4)と外部端子18とを同時に接合する。すなわち、4つの接合部Aを同時に形成する。
図7に示すように、平面視において、カシメ部173には、点状の第1〜第4部位P1〜P4が設定される。第1〜第4部位P1〜P4は、接合ツール50によって外部端子18と摩擦撹拌接合される部位である。よって、第1〜第4部位P1〜P4は、摩擦撹拌接合の一部として接合ツール50によって加圧される部位でもある。第1〜第4部位P1〜P4は、カシメ部173の周方向に等間隔(本実施形態では90度)を空けて位置する。また、第1〜第4部位P1〜P4は、平面視において、カシメ部173の径方向外側寄りに位置するとともに、軸部172の軸心Oから第1〜第4部位P1〜P4までの軸部172の径方向への距離は等しい。第1部位P1及び第2部位P2は、引出端子17の軸部172の軸心Oを通過し、かつX方向に延びる第1直線L1上に位置する。第1部位P1は、X方向において軸部172の軸心Oを挟んで第2部位P2の反対側に位置する。第3部位P3及び第4部位P4は、引出端子17の軸部172の軸心Oを通過し、かつY方向に延びる第2直線L2上に位置する。第3部位P3は、Y方向において軸部172の軸心Oを挟んで第4部位P4の反対側に位置する。
そして、図6、図8(a)、及び図8(b)に示すように、第2接合工程では、各接合ツール50を高速回転させながら、カシメ部173の第1〜第4部位P1〜P4に対し、各プローブ52を同時に押し当てる。つまり、各接合ツール50によって、カシメ部173の第1〜第4部位P1〜P4を外部端子18に向けて同時に加圧する。このとき、各接合ツール50によるカシメ部173に対する加圧力を等しくする。これにより、カシメ部173の第1〜第4部位P1〜P4には、各接合ツール50から外部端子18に向けた荷重が同時に加えられるとともに、各接合ツール50からカシメ部173に加えられる荷重は、第1〜第4部位P1〜P4で等しくなる。高速回転する各接合ツール50のプローブ52がカシメ部173に接触すると、カシメ部173における各プローブ52の周辺部分は、カシメ部173とプローブ52との摩擦熱、及びプローブ52の回転によって塑性流動化する。これにより、各プローブ52の先端部は、カシメ部173の内部に侵入する。
さらに、各接合ツール50を高速回転させながら押し進めると、プローブ52の先端部は、カシメ部173を通過して外部端子18まで到達する。外部端子18は、カシメ部173と同様、プローブ52と外部端子18との摩擦熱、及びプローブ52の回転によって塑性流動化する。これにより、各プローブ52の先端部は、外部端子18の内部に侵入する。そして、カシメ部173における塑性流動化した部分と、外部端子18における塑性流動化した部分とが撹拌されて混合されることにより、カシメ部173と外部端子18との接合部Aが形成される。接合部Aの形成後、各接合ツール50のプローブ52は、カシメ部173及び外部端子18から除去される。
本実施形態の作用について、第1〜第4比較例を用いて説明する。
第1比較例は、第2接合工程において、軸部172の周方向に等間隔を空けて位置するとともに、軸部172の軸心Oからの径方向への距離が等しい4つの接合部Aを形成するのは本実施形態と同様であるものの、第2接合工程の手順が本実施形態とは異なる。第1比較例の第2接合工程では、カシメ部173と外部端子18との接合部Aを1つずつ形成する。具体的には、まず、接合ツール50によって第1部位P1のみを加圧しながら外部端子18と摩擦撹拌接合し、1つ目の接合部Aを形成する。次に、接合ツール50によって第2部位P2のみを加圧しながら外部端子18と摩擦撹拌接合し、2つ目の接合部Aを形成する。次に、接合ツール50によって第3部位P3のみを加圧しながら外部端子18と摩擦撹拌接合し、3つ目の接合部Aを形成する。最後に、接合ツール50によって第4部位P4のみを加圧しながら外部端子18と摩擦撹拌接合し、4つ目の接合部Aを形成する。この場合、各接合部Aを形成する際に接合ツール50からカシメ部173に加えられる荷重は、軸部172の周方向及び径方向の1つの部位に集中する。よって、カシメ部173において接合ツール50から加えられる荷重に偏りが生じる。
第1比較例は、第2接合工程において、軸部172の周方向に等間隔を空けて位置するとともに、軸部172の軸心Oからの径方向への距離が等しい4つの接合部Aを形成するのは本実施形態と同様であるものの、第2接合工程の手順が本実施形態とは異なる。第1比較例の第2接合工程では、カシメ部173と外部端子18との接合部Aを1つずつ形成する。具体的には、まず、接合ツール50によって第1部位P1のみを加圧しながら外部端子18と摩擦撹拌接合し、1つ目の接合部Aを形成する。次に、接合ツール50によって第2部位P2のみを加圧しながら外部端子18と摩擦撹拌接合し、2つ目の接合部Aを形成する。次に、接合ツール50によって第3部位P3のみを加圧しながら外部端子18と摩擦撹拌接合し、3つ目の接合部Aを形成する。最後に、接合ツール50によって第4部位P4のみを加圧しながら外部端子18と摩擦撹拌接合し、4つ目の接合部Aを形成する。この場合、各接合部Aを形成する際に接合ツール50からカシメ部173に加えられる荷重は、軸部172の周方向及び径方向の1つの部位に集中する。よって、カシメ部173において接合ツール50から加えられる荷重に偏りが生じる。
第2比較例では、第2接合工程の手順は本実施形態と同様であるものの、4つの接合部Aの位置、すなわち第1〜第4部位P1〜P4の位置が本実施形態とは異なる。具体的には、カシメ部173における第1〜第4部位P1〜P4は、軸部172の軸心Oからの径方向への距離は等しいが、軸部172の周方向に等間隔を空けて設定されていない。この場合、4つの接合部Aを同時に形成する際に接合ツール50からカシメ部173に加えられる荷重は、第1〜第4部位P1〜P4に集中するが、第1〜第4部位P1〜P4は、軸部172の周方向に等間隔を空けて設定されていないため、カシメ部173において接合ツール50から加えられる荷重に偏りが生じる。
第3比較例では、第2接合工程の手順は本実施形態と同様であるものの、4つの接合部Aの位置、すなわち第1〜第4部位P1〜P4の位置が本実施形態とは異なる。具体的には、カシメ部173における第1〜第4部位P1〜P4は、軸部172の周方向に等間隔を空けて設定されているが、軸部172の軸心Oからの径方向への距離がそれぞれ異なっている。この場合、4つの接合部Aを同時に形成する際に接合ツール50からカシメ部173に加えられる荷重は、第1〜第4部位P1〜P4に集中するが、第1〜第4部位P1〜P4は、軸部172の軸心Oからの径方向への距離がそれぞれ異なるため、カシメ部173において接合ツール50から加えられる荷重に偏りが生じる。
第4比較例では、第2接合工程の手順及び4つの接合部Aの位置は、本実施形態と同様であるものの、4つの接合部Aを形成する際の第1〜第4部位P1〜P4に対する加圧力が本実施形態とは異なる。具体的には、4つの接合ツール50によってカシメ部173を外部端子18に向けて加圧する際の加圧力は、第1〜第4部位P1〜P4でそれぞれ異なる。この場合、4つの接合部Aを同時に形成する際に接合ツール50からカシメ部173に加えられる荷重は、第1〜第4部位P1〜P4に集中するが、接合ツール50による第1〜第4部位P1〜P4に対する加圧力はそれぞれ異なるため、カシメ部173において接合ツール50から加えられる荷重に偏りが生じる。
これに対し、本実施形態では、カシメ部173には、軸部172の周方向に等間隔を空けて位置するとともに、軸部172の軸心Oからの径方向への距離が等しい第1〜第4部位P1〜P4が設定される。また、4つの接合ツール50によって、カシメ部173の第1〜第4部位P1〜P4を同じ加圧力で同時に加圧しながら外部端子18と摩擦撹拌接合する。このため、4つの接合ツール50からカシメ部173に加えられる荷重は、第1直線L1を挟んだ両側、及び第2直線L2を挟んだ両側で等しくなる。つまり、カシメ部173において4つの接合ツール50から加えられる荷重の偏りが低減される。よって、カシメ部173と外部端子18とを摩擦撹拌接合する際のカシメ部173の変形が抑制される。
本実施形態の効果について説明する。
(1)第2接合工程において、接合ツール50によって、引出端子17のカシメ部173を外部端子18に向けて加圧するため、接合ツール50からカシメ部173には荷重が加えられる。このとき、本実施形態では、引出端子17のカシメ部173において軸部172の周方向に等間隔を空けて位置するとともに軸部172からの径方向への距離が等しい第1〜第4部位P1〜P4を、4つの接合ツール50によって同じ加圧力で同時に加圧する。よって、カシメ部173に加えられる荷重の偏りが低減され、カシメ部173と外部端子18とを摩擦撹拌接合する際のカシメ部173の変形を抑制できる。
(1)第2接合工程において、接合ツール50によって、引出端子17のカシメ部173を外部端子18に向けて加圧するため、接合ツール50からカシメ部173には荷重が加えられる。このとき、本実施形態では、引出端子17のカシメ部173において軸部172の周方向に等間隔を空けて位置するとともに軸部172からの径方向への距離が等しい第1〜第4部位P1〜P4を、4つの接合ツール50によって同じ加圧力で同時に加圧する。よって、カシメ部173に加えられる荷重の偏りが低減され、カシメ部173と外部端子18とを摩擦撹拌接合する際のカシメ部173の変形を抑制できる。
(2)第2接合工程において、4つの接合ツール50によって、カシメ部173の第1〜第4部位P1〜P4と外部端子18とを同時に摩擦撹拌接合するため、第1〜第4部位P1〜P4は、4つの接合ツール50によって同時に加圧される。つまり、カシメ部173の加圧と、カシメ部173と外部端子18との摩擦撹拌接合とが同時に行われる。よって、カシメ部173の任意の部位と外部端子18とを摩擦撹拌接合する際にカシメ部173の他の部位を加圧し、その後、カシメ部173の他の部位と外部端子18とを摩擦撹拌接合する場合と比較して、二次電池10の生産性を向上できる。
(3)引出端子17の材料である銅は、外部端子18の材料であるアルミニウムと比較して柔らかい金属であるため、カシメ部173は加圧により変形し易い。よって、カシメ部173において軸部172の周方向に等間隔を空けて位置するとともに、軸部172からの径方向への距離が等しい第1〜第4部位P1〜P4を、外部端子18に向けて同じ加圧力で同時に加圧することで、カシメ部173と外部端子18とを摩擦撹拌接合する際のカシメ部173の変形を抑制するのがより効果的である。
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○ 本実施形態の二次電池10の製造方法は、蓋14に対する負極端子構造15bの組み付け、及び蓋14に対する正極端子構造15aの組み付けの何れか一方のみに適用してもよい。
○ 本実施形態の二次電池10の製造方法は、蓋14に対する負極端子構造15bの組み付け、及び蓋14に対する正極端子構造15aの組み付けの何れか一方のみに適用してもよい。
○ 正極端子構造15aの外部端子18の材料は、アルミニウムに限定されない。正極端子構造15aの外部端子18の材料は、アルミニウム合金、銅、銅合金等の他の材料に変更してもよく、バスバー30の材料と同じ材料とするのが好ましい。
○ 負極端子構造15bの外部端子18の材料は、銅に限定されない。負極端子構造15bの外部端子18の材料は、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の他の材料に変更してもよく、バスバー30の材料と同じ材料とするのが好ましい。
○ バスバー30の材料は、アルミニウムに限定されない。バスバー30の材料は、アルミニウム合金、銅、銅合金等の他の材料に変更してもよい。
○ 正極端子構造15aの外部端子18同士を接続するバスバー30の材料と、負極端子構造15bの外部端子18同士を接続するバスバー30の材料は、異なっていてもよい。
○ 正極端子構造15aの外部端子18同士を接続するバスバー30の材料と、負極端子構造15bの外部端子18同士を接続するバスバー30の材料は、異なっていてもよい。
○ 第2接合工程において、カシメ部173の第1〜第4部位P1〜P4を外部端子18に向けて同時に加圧するツールは、接合ツール50に限定されず、単にカシメ部173を加圧するための加圧ツール53であってもよい。ただし、第1〜第4部位P1〜P4のうち少なくとも1つの部位については、接合ツール50によって加圧されるとともに外部端子18と摩擦撹拌接合されるものとする。
○ 4つの接合部Aを同時に形成しなくてもよい。
例えば、接合部Aを2つずつ形成してもよい。この場合、例えば、2つの接合ツール50によって、第1部位P1及び第2部位P2を同じ加圧力で同時に加圧しながら外部端子18と摩擦撹拌接合することにより、2つの接合部Aを同時に形成する。その後、2つの接合ツール50によって、第3部位P3及び第4部位P4を同じ加圧力で同時に加圧しながら外部端子18と摩擦撹拌接合することにより、更に2つの接合部Aを同時に形成する。
例えば、接合部Aを2つずつ形成してもよい。この場合、例えば、2つの接合ツール50によって、第1部位P1及び第2部位P2を同じ加圧力で同時に加圧しながら外部端子18と摩擦撹拌接合することにより、2つの接合部Aを同時に形成する。その後、2つの接合ツール50によって、第3部位P3及び第4部位P4を同じ加圧力で同時に加圧しながら外部端子18と摩擦撹拌接合することにより、更に2つの接合部Aを同時に形成する。
この場合、第1部位P1及び第2部位P2に接合部Aを形成する際、接合ツール50からカシメ部173に加えられる荷重は、第2直線L2を挟んだ両側で等しくなる。同様に、第3部位P3及び第4部位P4に接合部Aを形成する際、接合ツール50からカシメ部173に加えられる荷重は、第1直線L1を挟んだ両側で等しくなる。
また、例えば、図9(a)〜図9(d)に示すように、接合部Aを1つずつ形成してもよい。この場合、例えば、図9(a)に示すように、接合ツール50によって、第1部位P1を加圧しながら外部端子18と摩擦撹拌接合して1つ目の接合部Aを形成するのと同時に、加圧ツール53によって、第2部位P2を加圧する。このとき、接合ツール50による第1部位P1に対する加圧力と、加圧ツール53による第2部位P2に対する加圧力とを等しくする。次に、図9(b)に示すように、接合ツール50によって、第2部位P2を加圧しながら外部端子18と摩擦撹拌接合して2つ目の接合部Aを形成するのと同時に、加圧ツール53によって、第1部位P1を加圧する。このとき、接合ツール50による第2部位P2に対する加圧力と、加圧ツール53による第1部位P1に対する加圧力とを等しくする。次に、図9(c)に示すように、接合ツール50によって、第3部位P3を加圧しながら外部端子18と摩擦撹拌接合して3つ目の接合部Aを形成するのと同時に、加圧ツール53によって、第4部位P4を加圧する。このとき、接合ツール50による第3部位P3に対する加圧力と、加圧ツール53による第4部位P4に対する加圧力とを等しくする。次に、図9(d)に示すように、接合ツール50によって、第4部位P4を加圧しながら外部端子18と摩擦撹拌接合して4つ目の接合部Aを形成するのと同時に、加圧ツール53によって第3部位P3を加圧する。このとき、接合ツール50による第4部位P4に対する加圧力と、加圧ツール53による第3部位P3に対する加圧力とを等しくする。
この場合、第1部位P1と外部端子18とを接合する際、接合ツール50及び加圧ツール53からカシメ部173に加えられる荷重は、第2直線L2を挟んだ両側で等しくなる。また、第2部位P2と外部端子18とを接合する際、接合ツール50及び加圧ツール53からカシメ部173に加えられる荷重は、第2直線L2を挟んだ両側で等しくなる。同様に、第3部位P3と外部端子18とを接合する際、接合ツール50及び加圧ツール53からカシメ部173に加えられる荷重は、第1直線L1を挟んだ両側で等しくなる。第4部位P4と外部端子18とを接合する際、接合ツール50及び加圧ツール53からカシメ部173に加えられる荷重は、第1直線L1を挟んだ両側で等しくなる。
○ 接合部Aの数は、4つに限定されない。
例えば、図10(a)に示すように、カシメ部173と外部端子18とは、2つの接合部Aによって接合されていてもよい。この場合、例えば、2つの接合ツール50によって、第1部位P1及び第2部位P2を同じ加圧力で同時に加圧しながら外部端子18と摩擦撹拌接合することにより、2つの接合部Aを同時に形成する。
例えば、図10(a)に示すように、カシメ部173と外部端子18とは、2つの接合部Aによって接合されていてもよい。この場合、例えば、2つの接合ツール50によって、第1部位P1及び第2部位P2を同じ加圧力で同時に加圧しながら外部端子18と摩擦撹拌接合することにより、2つの接合部Aを同時に形成する。
また、例えば、図10(b)に示すように、カシメ部173と外部端子18とは、3つの接合部Aによって接合されていてもよい。3つの接合部Aは、軸部172の周方向に等間隔(120度)を空けて位置するとともに、軸部172の軸心Oから各接合部Aまでの径方向への距離は等しい。この場合、カシメ部173には、軸部172の周方向に等間隔(120度)を空けて位置するとともに、軸部172の軸心Oからの径方向への距離が等しい点状の第1〜第3部位P11〜P13が設定される。そして、第2接合工程では、3つの接合ツール50によって、第1〜第3部位P11〜P13を同じ加圧力で同時に加圧しながら外部端子18と摩擦撹拌接合することにより、3つの接合部Aを同時に形成する。
つまり、接合部Aの数を適宜変更してもよい。接合部Aの数は、例えば、引出端子17と外部端子18との接合面積に応じて決定され、接合面積は、二次電池10の使用時の接合部Aの通電発熱に基づいて決定される。ただし、接合部Aを形成する際に、カシメ部173において接合ツール50又は加圧ツール53によって同時に加圧される部位は、軸部172の周方向に等間隔を空けて設定されるとともに、軸部172から各部位までの径方向への距離は等しいものとする。また、接合ツール50又は加圧ツール53によるカシメ部173に対する加圧力は、各部位で等しいものとする。
○ 接合部Aは、点状に限定されず、線状であってもよい。この場合、第2接合工程では、接合ツール50又は加圧ツール53によってカシメ部173の複数の部位を同時に加圧しながら、接合ツール50又は加圧ツール53をカシメ部173に対して相対移動させる。このとき、カシメ部173において同時に加圧される部位が軸部172の周方向において常に等間隔を空けて位置するとともに、軸部172から各部位までの径方向への距離が常に等しくなるように、接合ツール50又は加圧ツール53をカシメ部173に対して相対移動させる。また、接合ツール50又は加圧ツール53によるカシメ部173に対する加圧力を各部位で等しくする。
例えば、図11(a)及び図11(b)に示すように、二次電池10は、2つの直線状の接合部Aを備えていてもよい。2つの接合部Aの長さは同じである。軸部172の径方向において、各接合部Aは、カシメ部173の上面からカシメ部173の外周部よりも外側まで延びている。つまり、平面視において、各接合部Aの一端部は、カシメ部173の上面に位置し、各接合部Aの他端部は、外部端子18の上面に位置する。
この場合、負極端子構造15bには、一方の接合部Aを形成するために接合ツール50によるカシメ部173の加圧を開始する始点としての第1始点P10aと、接合ツール50による負極端子構造15bの加圧を終了する終点としての第1終点P10bとが設定される。また、負極端子構造15bには、他方の接合部Aを形成するために接合ツール50によるカシメ部173の加圧を開始する始点としての第2始点P20aと、接合ツール50による負極端子構造15bの加圧を終了する終点としての第2終点P20bとが設定される。
第1及び第2始点P10a,P20aは、カシメ部173の上面の径方向外側寄りに位置し、第1及び第2終点P10b,P20bは、カシメ部173の外周部よりも外側に位置する。つまり、第1及び第2始点P10a,P20aは、カシメ部173と外部端子18とが重なる部分に位置し、第1及び第2終点P10b,P20bは、外部端子18のみが存在する部分に位置する。また、軸部172の軸心Oから第1始点P10aまでの径方向への距離と、軸部172の軸心Oから第2始点P20aまでの径方向への距離とは等しい。軸部172の軸心Oから第1終点P10bまでの径方向への距離と、軸部172の軸心Oから第2終点P20bまでの径方向への距離とは等しい。
平面視において、第1始点P10aと第1終点P10bとを直線的に結ぶ線を第1移動線P10とし、第2始点P20aと第2終点P20bとを直線的に結ぶ線を第2移動線P20とする。第1移動線P10及び第2移動線P20は、第1直線L1上に位置する。第1移動線P10は、X方向において軸部172の軸心Oを挟んで第2移動線P20とは反対側に位置する。
第2接合工程は、2つの接合ツール50によって行われる。まず、高速回転する一方の接合ツール50のプローブ52を第1始点P10aに押し当て、同時に、高速回転する他方の接合ツール50のプローブ52を第2始点P20aに押し当てる。つまり、一方の接合ツール50によって、カシメ部173の第1始点P10aを外部端子18に向けて加圧するのと同時に、他方の接合ツール50によって、カシメ部173の第2始点P20aを外部端子18に向けて加圧する。このとき、一方の接合ツール50によるカシメ部173に対する加圧力と、他方の接合ツール50によるカシメ部173に対する加圧力とを等しくする。これにより、カシメ部173の第1始点P10a及び第2始点P20aには、接合ツール50から外部端子18に向けた荷重が同時に加えられる。また、一方の接合ツール50からカシメ部173の第1始点P10aに加えられる荷重と、他方の接合ツール50からカシメ部173の第2始点P20aに加えられる荷重とは等しくなる。
次に、各接合ツール50によってカシメ部173を加圧しながら、一方の接合ツール50を第1移動線P10上を第1終点P10bに向けて移動させるとともに、他方の接合ツール50を第2移動線P20上を第2終点P20bに向けて移動させる。つまり、各接合ツール50を軸部172の径方向の外側に向けて直線状に移動させる。このとき、第1移動線P10に沿って移動する一方の接合ツール50の移動速度と、第2移動線P20に沿って移動する他方の接合ツール50の移動速度とを等しくする。よって、軸部172の軸心Oからカシメ部173において一方の接合ツール50により加圧される部位までの径方向への距離と、軸部172の軸心Oからカシメ部173において他方の接合ツール50により加圧される部位までの径方向への距離とは常に等しくなる。また、各接合ツール50を移動させる際も、一方の接合ツール50によるカシメ部173に対する加圧力と、他方の接合ツール50によるカシメ部173に対する加圧力とを等しくする。よって、一方の接合ツール50からカシメ部173に加えられる荷重と、他方の接合ツール50からカシメ部173に加えられる荷重とは常に等しくなる。
そして、一方の接合ツール50のプローブ52を第1終点P10bまで移動させるとともに、他方の接合ツール50のプローブ52を第2終点P20bまで移動させた後、各接合ツール50を同時に除去する。
これにより、第1移動線P10に沿って接合部Aが形成されるとともに、第2移動線P20に沿って接合部Aが形成される。つまり、2つの直線状の接合部Aが同時に形成される。2つの接合部Aを形成する際、接合ツール50からカシメ部173に加えられる荷重は、第2直線L2を挟んだ両側で常に等しくなる。よって、カシメ部173と外部端子18とを摩擦撹拌接合する際のカシメ部173の変形を抑制できる。
また、複数の接合ツール50によって複数の点状の接合部Aを同時に形成して所望の接合面積を確保する場合と比較して、接合ツール50の数を減らすことができる。また、複数の点状の接合部Aを複数回に分けて形成することで、所望の接合面積を確保する場合と比較して、接合部Aを効率良く形成できる。さらに、一方の接合ツール50は、外部端子18のみが存在する第1終点P10bにおいて除去され、他方の接合ツール50は、外部端子18のみが存在する第2終点P20bにおいて除去される。よって、各接合ツール50を除去する際に、接合ツール50からカシメ部173に荷重が加えられることを抑制できる。
また、例えば、図12(a)及び図12(b)に示すように、二次電池10は、2つの直線状の接合部Aを備えていてもよい。2つの接合部Aの長さは同じである。各接合部Aは、平面視において、カシメ部173の上面を軸部172の径方向に沿うように延びている。
この場合、カシメ部173には、一方の接合部Aを形成するために接合ツール50によるカシメ部173の加圧を開始する始点としての第1始点P10aと、接合ツール50によるカシメ部173の加圧を終了する終点としての第1終点P10bとが設定される。また、カシメ部173には、他方の接合部Aを形成するために接合ツール50によるカシメ部173の加圧を開始する始点としての第2始点P20aと、接合ツール50によるカシメ部173の加圧を終了する終点としての第2終点P20bとが設定される。
第1及び第2始点P10a,P20aは、カシメ部173の上面の径方向外側寄りに位置し、第1及び第2終点P10b,P20bは、第1及び第2始点P10a,P20aよりも内側に位置する。つまり、第1始点P10a、第1終点P10b、第2始点P20a、及び第2終点P20bの全てが、カシメ部173と外部端子18とが重なる部分に位置する。また、軸部172の軸心Oから第1始点P10aまでの径方向への距離と、軸部172の軸心Oから第2始点P20aまでの径方向への距離とは等しい。軸部172の軸心Oから第1終点P10bまでの径方向への距離と、軸部172の軸心Oから第2終点P20bまでの径方向への距離とは等しい。
平面視において、第1始点P10aと第1終点P10bとを直線的に結ぶ線を第1移動線P10とし、第2始点P20aと第2終点P20bとを直線的に結ぶ線を第2移動線P20とする。第1移動線P10及び第2移動線P20は、第1直線L1上に位置する。第1移動線P10は、X方向において軸部172の軸心Oを挟んで第2移動線P20とは反対側に位置する。
第2接合工程は、2つの接合ツール50によって行われる。まず、高速回転する一方の接合ツール50のプローブ52を第1始点P10aに押し当て、同時に、高速回転する他方の接合ツール50のプローブ52を第2始点P20aに押し当てる。つまり、一方の接合ツール50によって、カシメ部173の第1始点P10aを外部端子18に向けて加圧するのと同時に、他方の接合ツール50によって、カシメ部173の第2始点P20aを外部端子18に向けて加圧する。このとき、一方の接合ツール50によるカシメ部173に対する加圧力と、他方の接合ツール50によるカシメ部173に対する加圧力とを等しくする。これにより、カシメ部173の第1始点P10a及び第2始点P20aには、接合ツール50から外部端子18に向けた荷重が同時に加えられる。また、一方の接合ツール50からカシメ部173の第1始点P10aに加えられる荷重と、他方の接合ツール50からカシメ部173の第2始点P20aに加えられる荷重とは等しくなる。
次に、各接合ツール50によってカシメ部173を加圧しながら、一方の接合ツール50を第1移動線P10上を第1終点P10bに向けて移動させるとともに、他方の接合ツール50を第2移動線P20上を第2終点P20bに向けて移動させる。つまり、各接合ツール50を軸部172の径方向の内側に向けて直線状に移動させる。このとき、第1移動線P10に沿って移動する一方の接合ツール50の移動速度と、第2移動線P20に沿って移動する他方の接合ツール50の移動速度とを等しくする。よって、軸部172の軸心Oからカシメ部173において一方の接合ツール50により加圧される部位までの径方向への距離と、軸部172の軸心Oからカシメ部173において他方の接合ツール50により加圧される部位までの径方向への距離とは常に等しくなる。また、各接合ツール50を移動させる際も、一方の接合ツール50によるカシメ部173に対する加圧力と、他方の接合ツール50によるカシメ部173に対する加圧力とを等しくする。よって、一方の接合ツール50からカシメ部173に加えられる荷重と、他方の接合ツール50からカシメ部173に加えられる荷重とは常に等しくなる。
そして、一方の接合ツール50のプローブ52を第1終点P10bまで移動させるとともに、他方の接合ツール50のプローブ52を第2終点P20bまで移動させた後、各接合ツール50を同時に除去する。
これにより、第1移動線P10に沿って接合部Aが形成されるとともに、第2移動線P20に沿って接合部Aが形成される。つまり、2つの直線状の接合部Aが同時に形成される。2つの接合部Aを形成する際、接合ツール50からカシメ部173に加えられる荷重は、第2直線L2を挟んだ両側で常に等しくなる。よって、カシメ部173と外部端子18とを摩擦撹拌接合する際のカシメ部173の変形を抑制できる。また、複数の接合ツール50によって複数の点状の接合部Aを同時に形成して所望の接合面積を確保する場合と比較して、接合ツール50の数を減らすことができる。また、複数の点状の接合部Aを複数回に分けて形成することで、所望の接合面積を確保する場合と比較して、接合部Aを効率良く形成できる。
また、例えば、図13に示すように、二次電池10は、軸部172の軸心Oを中心とする円形状の接合部Aを備えていてもよい。接合部Aは、カシメ部173の径方向外側寄りに位置する。円形状の接合部Aは、2つの弧状の接合部(第1接合部A1及び第2接合部A2)が繋がることによって構成されている。第1接合部A1の一端部は、第2接合部A2の一端部と繋がり、第1接合部A1の他端部は、第2接合部A2の他端部と繋がっている。
この場合、図14に示すように、カシメ部173には、第1接合部A1を形成するために接合ツール50によるカシメ部173の加圧を開始する始点としての第1始点P10aと、接合ツール50によるカシメ部173の加圧を終了する終点としての第1終点P10bとが設定される。また、カシメ部173には、第2接合部A2を形成するために接合ツール50によるカシメ部173の加圧を開始する始点としての第2始点P20aと、接合ツール50によるカシメ部173の加圧を終了する終点としての第2終点P20bとが設定される。
第1及び第2始点P10a,P20aと第1及び第2終点P10b,P20bはそれぞれ、カシメ部173の径方向外側寄りに位置するとともに、第1直線L1上に位置する。第1終点P10bは、第2始点P20aと同じ位置に配置され、第2終点P20bは、第1始点P10aと同じ位置に配置される。また、軸部172の軸心Oから第1始点P10a(第2終点P20b)までの径方向への距離と、軸部172の軸心Oから第2始点P20a(第1終点P10b)までの径方向への距離とは等しい。
平面視において、第1始点P10aと第1終点P10bとを軸部172の周方向に沿って結ぶ線を第1移動線P10とし、第2始点P20aと第2終点P20bとを軸部172の周方向に沿って結ぶ線を第2移動線P20とする。第1移動線P10及び第2移動線P20はそれぞれ、軸部172の周方向の半周に亘って延びる弧状である。
図15に示すように、第2接合工程は、2つの接合ツール50によって行われる。まず、高速回転する一方の接合ツール50のプローブ52を第1始点P10aに押し当て、同時に、高速回転する他方の接合ツール50のプローブ52を第2始点P20aに押し当てる。つまり、一方の接合ツール50によって、カシメ部173の第1始点P10aを外部端子18に向けて加圧するのと同時に、他方の接合ツール50によって、カシメ部173の第2始点P20aを外部端子18に向けて加圧する。このとき、一方の接合ツール50によるカシメ部173に対する加圧力と、他方の接合ツール50によるカシメ部173に対する加圧力とを等しくする。これにより、カシメ部173の第1始点P10a及び第2始点P20aには、接合ツール50から外部端子18に向けて荷重が同時に加えられる。また、一方の接合ツール50からカシメ部173の第1始点P10aに加えられる荷重と、他方の接合ツール50からカシメ部173の第2始点P20aに加えられる荷重とは等しくなる。2つの接合ツール50は、軸部172の周方向に間隔(180度)を空けて隣り合っている。
次に、各接合ツール50によってカシメ部173を加圧しながら、一方の接合ツール50を第1移動線P10上を第1終点P10bに向けて移動させるとともに、他方の接合ツール50を第2移動線P20上を第2終点P20bに向けて移動させる。つまり、各接合ツール50を軸部172の周方向に沿って移動させる。このとき、第1移動線P10に沿って移動する一方の接合ツール50の移動速度と、第2移動線P20に沿って移動する他方の接合ツール50の移動速度とを等しくする。よって、軸部172の軸心Oからカシメ部173において一方の接合ツール50により加圧される部位までの径方向への距離と、軸部172の軸心Oからカシメ部173において他方の接合ツール50により加圧される部位までの径方向への距離は常に等しくなる。また、各接合ツール50を移動させる際も、一方の接合ツール50によるカシメ部173に対する加圧力と、他方の接合ツール50によるカシメ部173に対する加圧力とを等しくする。よって、一方の接合ツール50からカシメ部173に加えられる荷重と、他方の接合ツール50からカシメ部173に加えられる荷重とは常に等しくなる。
そして、一方の接合ツール50のプローブ52を第1終点P10bまで移動させるとともに、他方の接合ツール50のプローブ52を第2終点P20bまで移動させた後、各接合ツール50を除去する。このため、一方の接合ツール50によるカシメ部173の加圧は、他方の接合ツール50によるカシメ部173の加圧が開始された点において終了し、他方の接合ツール50によるカシメ部173の加圧は、一方の接合ツール50によるカシメ部173の加圧が開始された点において終了する。
これにより、第1移動線P10に沿って弧状の第1接合部A1が形成されるとともに、第2移動線P20に沿って弧状の第2接合部A2が形成される。第1接合部A1の一端部は、第2接合部A2の一端部と繋がり、第2接合部A2の他端部は、第2接合部A2の他端部と繋がっている。よって、円形状の接合部Aが形成される。第2接合工程において、カシメ部173における各接合ツール50(図15では図示せず)により加圧される部位及び軸部172の軸心Oを通過する直線を加圧直線L10とし、加圧直線L10と直交し、かつ軸部172の軸心Oを通過する直線を直交直線L20とする。第2接合工程において、接合ツール50からカシメ部173に加えられる荷重は、直交直線L20を挟んだ両側で常に等しくなる。よって、カシメ部173と外部端子18とを摩擦撹拌接合する際のカシメ部173の変形を抑制できる。
また、複数の接合ツール50によって複数の点状の接合部Aを同時に形成して所望の接合面積を確保する場合と比較して、接合ツール50の数を減らすことができる。また、複数の点状の接合部Aを複数回に分けて形成することで、所望の接合面積を確保する場合と比較して、接合部Aを効率良く形成できる。さらに、軸部172の周方向全周に亘ってカシメ部173と外部端子18とを摩擦撹拌接合できる。なお、上述の例では、カシメ部173に対し、2つの接合ツール50を移動させたが、固定された2つの接合ツール50に対し、カシメ部173を移動させてもよい。
○ 二次電池10は、リチウムイオン二次電池でもよいし、他の二次電池であってもよい。要は、正極用の活物質と負極用の活物質との間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであればよい。
○ 蓄電装置は、例えばキャパシタなど、二次電池以外の蓄電装置にも適用可能である。
10…蓄電装置としての二次電池、11…ケース、12…電極組立体、14b…外面、17…引出端子、18…外部端子、50…ツールとしての接合ツール、53…ツールとしての加圧ツール、172…軸部、173…カシメ部、A…接合部、P1…部位としての第1部位、P2…部位としての第2部位、P3…部位としての第3部位、P4…部位としての第4部位、P10a…始点としての第1始点、P10b…終点としての第1終点、P20a…始点としての第2始点、P20b…終点としての第2終点。
Claims (6)
- 電極組立体と、
前記電極組立体を収容するケースと、
前記ケースの外面に沿って配置された外部端子と、
前記電極組立体と電気的に接続されるとともに、前記ケース及び前記外部端子を貫通する軸部、及び前記ケースの外部で前記軸部の端部がかしめられたカシメ部を有する引出端子と、
前記カシメ部と前記外部端子とが摩擦撹拌接合された接合部と、
を備えた蓄電装置の製造方法であって、
前記軸部における前記外部端子から突出した端部をかしめて前記カシメ部を形成するかしめ工程と、
前記カシメ部と前記外部端子とを摩擦撹拌接合して前記接合部を形成する接合工程と、
を備え、
前記接合工程では、前記カシメ部において前記軸部の周方向に等間隔を空けて位置するとともに前記軸部からの径方向への距離が等しい複数の部位を、同じ加圧力によって前記外部端子に向けて同時に加圧するとともに、同時に加圧された前記複数の部位の少なくとも1つの部位と前記外部端子とを摩擦撹拌接合することを特徴とする蓄電装置の製造方法。 - 前記接合工程において、前記複数の部位の全てと前記外部端子とを同時に摩擦撹拌接合する請求項1に記載の蓄電装置の製造方法。
- 複数のツールによって前記カシメ部の複数の部位を前記外部端子に向けて同時に加圧しながら、前記カシメ部に対して前記複数のツールを相対移動させる請求項1又は請求項2に記載の蓄電装置の製造方法。
- 前記カシメ部と前記外部端子とが重なる部分から前記カシメ部の外周部よりも外側まで前記複数のツールを移動させる請求項3に記載の蓄電装置の製造方法。
- 前記複数のツールによって前記カシメ部の複数の部位を加圧しながら、前記カシメ部に対して前記複数のツールを前記軸部の周方向に沿って相対移動させるとともに、前記ツールによる前記カシメ部の加圧を終了する終点を、前記軸部の周方向に間隔を空けて隣り合う前記ツールによる前記カシメ部の加圧を開始する始点と一致させる請求項3に記載の蓄電装置の製造方法。
- 前記引出端子の材料は、銅又は銅合金であり、前記外部端子の材料は、アルミニウム又はアルミニウム合金である請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の蓄電装置の製造方法。
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- 2018-11-27 JP JP2018221183A patent/JP2020087731A/ja active Pending
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