JP2022115148A - 二次電池および組電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】電極端子の構成部材の接触界面に形成された金属接合部の熱劣化を抑制する。【解決手段】ここに開示される二次電池の電極端子２０は、板状の接続部３４を有する第１部材３０と、第１部材３０の接続部３４と面接触して接続される板状の第２部材４０とを備えている。そして、ここに開示される技術では、第１部材３０の接続部３４と第２部材４０との接触界面に金属接合部７０と断熱部８０が形成されており、金属接合部７０を中心とする径方向において、金属接合部７０よりも外側に断熱部８０が形成されている。これによって、断熱部８０よりも外側の領域に大きな熱が加わったとしても、当該大きな熱を断熱部８０で遮断できるため、金属接合部７０の熱劣化を抑制できる。【選択図】図２

Description

本発明は、電極端子を備えた二次電池および二次電池を複数備えた組電池に関する。
現在、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池などの二次電池は、車両や携帯端末などを始めとする様々な分野において広く使用されている。かかる二次電池は、通常、発電要素である電極体と、電極体を収容する電池ケースとを備える。さらに、かかる二次電池では、電池ケース内部で電極体と接続された電極端子をケース外部に引き出すような構造が採用されている。そして、ケース外部に引き出された電極端子は、バスバー等の外部接続部材を介して、外部機器や他の電池などと接続される。
上記電極端子に関連する従来技術の一例として特許文献１に記載の構造が挙げられる。特許文献１に記載の電極端子は、バスバーとの溶接品質が良好な外部端子と、一端が外部端子と接合され、かつ、他端が電極体と接続される基部とを含んでいる。そして、この特許文献１に記載の技術では、基部と外部端子とを超音波接合で接合することを推奨している。このような超音波接合などの金属間結合によって、電極端子の構成部材を接合することによって、好適な接合強度を確保できると共に、各部材の界面における導電性を改善できる。
特開２０１１－１２４０２４号公報
しかしながら、本発明者の検討によると、上記電極端子の構成部材を金属間結合で接合する技術には改善の余地があることが分かった。具体的には、電池ケース外部に引き出された電極端子とバスバーとを接続する際には、通常、レーザ溶接などの熱溶接が用いられる。かかる熱溶接時の大きな熱が金属間結合による接合の痕（金属接合部）に伝わると、当該金属接合部が熱劣化して接合強度や導電性などが低下することがある。
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、電極端子の構成部材の接触界面に形成された金属接合部の熱劣化を抑制する技術を提供することを目的とする。
上記目的を実現するべく、ここに開示される技術によって以下の構成の二次電池が提供される。
ここに開示される二次電池は、電極体と、電極体を収容する電池ケースと、該電池ケースの内部の電極体と接続されると共に電池ケースの外部に一部が露出する電極端子とを備えている。かかる二次電池の電極端子は、一端が電池ケースの内部に位置すると共に他端が前記電池ケースの外部に位置する第１部材と、電池ケースの外部において第１部材と接続される板状の第２部材とを備えている。さらに、上記第１部材は、電池ケースを貫通する軸部と、当該軸部の上端に形成され、第２部材と面接触する板状の接続部とを備えている。そして、ここに開示される二次電池では、第１部材の接続部と第２部材との接触界面に金属接合部と断熱部が形成されており、金属接合部を中心とする径方向において、金属接合部よりも外側に断熱部が形成されている。
ここに開示される二次電池では、電極端子の構成部材である第１部材と第２部材との接触界面に、金属接合部が形成されている。かかる金属接合部は、超音波接合、レーザ溶接、抵抗溶接などの金属間結合による接合の痕である。そして、ここに開示される二次電池では、上記金属接合部を中心とする径方向において金属接合部よりも外側に断熱部が形成されている。これによって、上記断熱部よりも外側の領域に大きな熱（例えば溶接熱など）が加わったとしても、当該大きな熱を断熱部で遮断できるため、金属接合部の熱劣化を抑制できる。
ここに開示される二次電池の好適な一態様において、断熱部は、第２部材の底面の一部が接続部の上面から離間することで形成された空洞である。かかる構成によると、金属接合部の熱劣化を低コストで抑制できる。
ここに開示される二次電池の好適な一態様において、断熱部は、接続部の底面と第２部材の上面との間の空間に充填された断熱材である。かかる構成によると、金属接合部の熱劣化をより好適に抑制できる。
ここに開示される二次電池の好適な一態様において、断熱部は、平面視において金属接合部を囲むように形成された環状の断熱部である。これによって、金属接合部の熱劣化をより好適に抑制できる。
ここに開示される二次電池の好適な一態様では、第１部材と第２部材とが異なる金属材料で構成されている。そして、ここに開示される技術は、金属接合部の熱劣化を抑制できるため、金属接合が推奨される異種金属間接合に特に好適に用いられる。
また、ここに開示される技術の他の側面として、平板状のバスバーを介して複数の二次電池が電気的に接続された組電池が提供される。ここに開示される組電池では、複数の二次電池の少なくとも１つが上記構成の二次電池である。また、上記バスバーは、第２部材の上面と面接触しており、バスバーを貫通して第２部材に到達する熱溶接部によってバスバーと第２部材とが接続されている。そして、ここに開示される組電池では、熱溶接部が、断熱部の上方、若しくは、金属接合部を中心とする径方向において断熱部よりも外側に形成されている。これによって、熱溶接部の形成時の熱が断熱部で断熱されるため、バスバー接続時の金属接合部の熱劣化を好適に抑制できる。
ここに開示される組電池の好適な一態様において、断熱部は、第２部材の底面の一部が接続部の上面から離間することで形成された空洞である。かかる構成によると、金属接合部の熱劣化を低コストで抑制することができる。
また、断熱部として空洞部を設ける態様においては、平面視において、金属接合部の中心から当該金属接合部の外縁までの距離をＬ１とし、金属接合部の中心から断熱部の内縁までの距離をＬ２とし、金属接合部の中心から熱溶接部の中心までの距離をＬ３としたとき、下記の式（１）を満たすことが好ましい。これによって、熱溶接部を形成する際の熱を断熱部で充分に断熱できるため、金属接合部の熱劣化をより好適に抑制できる。
Ｌ３－Ｌ２＞Ｌ２－Ｌ１ （１）
一実施形態に係る二次電池を模式的に示す斜視図である。 一実施形態に係る二次電池の電極端子近傍を模式的に示す断面図である。 一実施形態に係る二次電池における金属接合部と断熱部との位置関係を説明する平面図である。 一実施形態に係る組電池を模式的に示す斜視図である。 一実施形態に係る組電池における電極端子とバスバーとの接続部分の構造を模式的に示す断面図である。 一実施形態に係る組電池における金属接合部と断熱部と熱溶接部の位置関係を説明する平面図である。 他の実施形態に係る組電池における金属接合部と断熱部と熱溶接部の位置関係を説明する平面図である。 他の実施形態に係る組電池における金属接合部と断熱部と熱溶接部の位置関係を説明する平面図である。 他の実施形態に係る組電池における金属接合部と断熱部と熱溶接部の位置関係を説明する平面図である。 他の実施形態に係る組電池における金属接合部と断熱部と熱溶接部の位置関係を説明する平面図である。 他の実施形態に係る組電池における金属接合部と断熱部と熱溶接部の位置関係を説明する平面図である。
以下、ここに開示される技術の一実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、ここに開示される技術を限定することを意図したものではない。また、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって、ここに開示される技術の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。すなわち、ここに開示される技術は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
なお、以下の説明で参照する図面では、同じ作用を奏する部材・部位に同じ符号を付している。さらに、各図における寸法関係（長さ、幅、厚み等）は実際の寸法関係を反映するものではない。そして、各図における符号Ｘは「幅方向」を示し、符号Ｙは「奥行方向」を示し、符号Ｚは「高さ方向」を示すものとする。但し、これらの方向は、説明の便宜上定めたものであり、使用中や製造中の二次電池や組電池の設置態様を限定することを意図したものではない。
また、本明細書における「二次電池」とは、電解質を介して一対の電極（正極と負極）の間で電荷担体が移動することによって充放電反応が生じる蓄電デバイス一般をいう。かかる二次電池は、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等のいわゆる蓄電池の他に、電気二重層キャパシタ等のキャパシタなども包含する。ここに開示される技術は、特定の種類の二次電池に限定されず、電極端子を有する二次電池全般および当該二次電池を用いて構築した組電池に特に制限なく適用できる。
１．二次電池
以下、本実施形態に係る二次電池の構造について図１～図３を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る二次電池を模式的に示す斜視図である。図２は本実施形態に係る二次電池の電極端子近傍の構造を模式的に示す断面図である。また、図３は本実施形態に係る二次電池の電極端子における金属接合部と断熱部との位置関係を説明する平面図である。
（１）全体構成
図１に示すように、本実施形態に係る二次電池１は、電極体（図示省略）と、電池ケース１０と、電極端子２０とを備えている。以下、各々の構成について説明する。
（２）電極体
電極体は、電池ケース１０の内部に収容された発電要素である。電極体の構造は、特に限定されず、一般的な二次電池において採用され得る種々の構造を特に制限なく採用できる。例えば、電極体には、セパレータを介して正極と負極とを重ねた構造を採用できる。この種の電極体の構造の具体例として、長尺な帯状の正極と負極とセパレータとを巻き重ねた捲回電極体や、矩形シート状の正極と負極とをセパレータとを積み重ねた積層型電極体などが挙げられる。なお、電極体を構成する各部材（正極、負極およびセパレータ）の詳細な構造や材料については、一般的な二次電池（例えばリチウムイオン二次電池）にて採用され得るものを特に制限なく採用でき、ここに開示される技術を限定するものではないため、詳細な説明を省略する。
また、図示は省略するが、本実施形態に係る二次電池では、上記電極体の他に電解質も電池ケース１０の内部に収容されている。電解質としては、非水系溶媒と支持塩とを含有する非水系の液状電解質（非水電解液）や、粉末状の電解質をシート状に成形した固体電解質などを使用できる。なお、電解質の具体的な成分は、ここに開示される技術を限定するものではないため詳細な説明を省略する。
（３）電池ケース
電池ケース１０は、上述した電極体や電解質を収容する容器である。図１に示すように、本実施形態における電池ケース１０は、扁平な角型の容器である。かかる角型の電池ケース１０は、上面が開口した扁平な角型のケース本体１２と、当該ケース本体１２の上面開口を塞ぐ板状の蓋体１４とを備えている。また、詳しくは後述するが、図１および図２に示すように、幅方向Ｘにおける蓋体１４の両端部の各々には、電極端子２０（第１部材３０）を挿通させる開口部である端子挿通孔１４ａが設けられている。なお、電池ケースの外形は、上述の形状に限定されず、外部機器の規格や電極体の形状などに応じて適宜変更できる。例えば、電池ケースは、有底の円筒形状のケースであってもよい。また、電池ケース１０の材質は、所要の強度を有する材料であれば特に限定されない。電池ケース１０の材質の好適例として、軽量で熱伝導性の良い金属材料（例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルめっき鋼等）が挙げられる。
（３）電極端子
図１に示すように、本実施形態に係る二次電池１は、一対の電極端子２０を備えている。これらの電極端子２０は、一部が電池ケース１０の外部に露出している。また、図示は省略するが、各々の電極端子２０は、電池ケース１０の内部で電極体（正極又は負極）と接続される。本明細書では、電極体の正極側と接続された電極端子を「正極端子」といい、負極側と接続された電極端子を「負極端子」という。そして、図２に示すように、本実施形態における電極端子２０は、第１部材３０と第２部材４０を備えている。以下、本実施形態における電極端子２０の構成部材について具体的に説明する。なお、以下で説明する電極端子２０の構造は、正極端子と負極端子の何れか一方に適用してもよいし、両方に適用してもよい。
（ａ）第１部材
第１部材３０は、一端が電池ケース１０の内部に位置すると共に他端が電池ケース１０の外部に位置する部材である。図２に示すように、第１部材３０は、電池ケース１０を貫通する軸部３２を備えている。かかる軸部３２は、高さ方向Ｚに延びる柱状の部材である。この軸部３２の上端は、電池ケース１０の外部（蓋体１４の上方）に露出し、下端は電池ケース１０の内部に収容される。なお、軸部３２の外形は、特に限定されず、円柱状であってもよいし、角柱状であってもよい。但し、蓋体１４の端子挿通孔１４ａを塞ぐ（電池ケース１０を密封する）際の容易さを考慮すると、軸部３２の外形は円柱状であることが好ましい。また、本実施形態における軸部３２の上端には接続部３４が形成されている。かかる接続部３４は、後述する第２部材４０と面接触する板状の部材である。なお、平面視における接続部３４の形状は、特に限定されず、円形であってもよいし、矩形であってもよい。また、本実施形態では、軸部３２の下端に鋲部３６が形成されている。かかる鋲部３６は、筒状に成形された軸部３２の下端を径方向外側に向かって押圧変形させるカシメ加工によって形成される。この鋲部３６は、後述する第３部材５０を電池ケース１０（蓋体１４）に固定すると共に、第１部材３０と第３部材５０とを電気的に接続する。
（ｂ）第２部材
第２部材４０は、電池ケース１０の外部において第１部材３０と接続される板状の部材である。図１に示すように、本実施形態における第２部材４０は、平面視において略矩形の板状部材であり、電池ケース１０の外部（蓋体１４の上方）に配置される。なお、平面視における第２部材の形状は、特に限定されず、円形であってもよい。そして、図２に示すように、第２部材４０の底面４０ａ（電池ケース１０側の面）は、上記第１部材３０の接続部３４の上面３４ａと面接触している。詳しくは後述するが、この接続部３４の上面３４ａと第２部材４０の底面４０ａとの接触界面には金属接合部７０が形成されており、当該金属接合部７０によって第１部材３０と第２部材４０とが接続される。また、本実施形態における第２部材４０の底面側には凹部４２が形成されており、当該凹部４２に第１部材３０の接続部３４が嵌め込まれている。これによって、電極端子２０に振動や外力が加わった際に幅方向Ｘや奥行方向Ｙに第２部材４０が移動することを規制し、当該第２部材４０の移動による金属接合部７０の破損を防止することができる。さらに、本実施形態では、凹部４２の側壁の下端に、第１部材３０の軸部３２に向かって突出する係止部４４が形成されている。これによって、高さ方向Ｚに第２部材４０が移動することを規制できるため、第２部材４０の移動による金属接合部７０の破損をより確実に防止できる。
（ｃ）第３部材
本実施形態における電極端子２０は、第３部材５０を備えている。図示は省略するが、第３部材５０は、高さ方向Ｚに沿って延びる集電部を有している。この第３部材５０の集電部は、その下端部において電極体（正極又は負極）と接続される。そして、図２に示すように、第３部材５０の上端部５２は、電池ケース１０（蓋体１４）の内面に沿うように折り曲げられている。そして、第３部材５０の上端部５２は、第１部材３０の鋲部３６によって電池ケース１０（蓋体１４）に固定されると共に、第１部材３０と電気的に接続される。これによって、第３部材５０および第１部材３０を介して、電池ケース１０内の電極体と電池ケース１０外の第２部材４０とが電気的に接続される。なお、この第３部材５０は、ここに開示される技術における電極端子の必須構成部材ではない。例えば、第１部材の一部を高さ方向に沿って延ばして電極体と接続させる場合には、第３部材を有さない電極端子を構築することができる。
（４）絶縁部材
次に、本実施形態に係る二次電池１は、電極端子２０と電池ケース１０との導通を防止する絶縁部材を備えている。図２に示すように、本実施形態における絶縁部材は、ガスケット６２とインシュレータ６４を備えている。
ガスケット６２は、電池ケース１０の外面（蓋体１４の上面）に配置された絶縁部材である。かかるガスケット６２は、上面側に収容部６２ａを有する箱型の絶縁部材である。このガスケット６２の収容部６２ａには、第１部材３０の接続部３４と第２部材４０が収容される。これによって、蓋体１４と第１部材３０との間、および、蓋体１４と第２部材４０との間が絶縁される。さらに、本実施形態におけるガスケット６２には、端子挿通孔６２ｃを有する筒状の凸部６２ｂが形成されている。このガスケット６２の凸部６２ｂは、蓋体１４の端子挿通孔１４ａに挿通されている。そして、端子挿通孔１４ａの内部における第１部材３０の軸部３２と蓋体１４との間に、ガスケット６２の凸部６２ｂが介在することによって、これらの部材を絶縁することができる。また、ガスケット６２は、第１部材３０の鋲部３６を形成する際のカシメ加工において加圧されるため、蓋体１４と第２部材４０との間（または、蓋体１４と接続部３４との間）において圧縮される。これにより、各部材を蓋体１４に組み付けた際の隙間が封止されるため、電池ケース１０内外の液体の流通（水分の侵入や電解液の漏出）を防止できる。なお、ガスケット６２は、弾性変形が容易な絶縁性樹脂によって形成されていることが好ましい。かかるガスケット６２の素材の一例として、パーフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）等のフッ素化樹脂や、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、脂肪族ポリアミド等が挙げられる。
インシュレータ６４は、開口部６４ａを有する板状の絶縁部材であり、電池ケース１０（蓋体１４）と第３部材５０との間に配置される。これによって、蓋体１４と第３部材５０とが絶縁される。そして、インシュレータ６４の開口部６４ａは、平面視においてガスケット６２の端子挿通孔６２ｃと重なるように配置され、第１部材３０の軸部３２が挿通される。これによって、第１部材３０の軸部３２と蓋体１４との接触を確実に防止できる。また、上記第１部材３０の下端に鋲部３６を形成する際のカシメ加工では、ガスケット６２の凸部６２ｂの下面がインシュレータ６４の開口部６４ａの周縁部に押し付けられる。これによって、ガスケット６２とインシュレータ６４とが圧着されるため、電池ケース１０内外の液体の流通をより確実に防止できる。なお、インシュレータ６４は、ガスケット６２と同様に、弾性変形が容易な絶縁性樹脂によって形成されていることが好ましい。
（５）第１部材と第２部材との接続
上述した通り、本実施形態に係る二次電池１では、第１部材３０の接続部３４と第２部材４０との接触界面に金属接合部７０が形成されている。かかる金属接合部７０は、超音波接合、レーザ溶接、抵抗溶接などの金属間結合によって、第１部材３０と第２部材４０とを接合した際の接合痕である。図２に示すように、本実施形態における金属接合部７０は、第１部材３０の軸部３２の軸心ＳＣ上に形成されている。一例として、超音波接合を用いて金属接合部７０を形成する場合には、ホーンとアンビルが軸部３２の軸心ＳＣ上に配置されるように、第１部材３０と第２部材４０を挟み込んで超音波接合を実施するとよい。なお、ここに開示される技術を限定するものではないが、図３に示すように、金属接合部７０は、平面視において略円形になり得る。但し、接合手段や接合条件によっては、金属接合部７０の平面視が略矩形（略正方形、略長方形）にもなり得る。なお、第１部材３０と第２部材４０とを好適に接続するという観点から、金属接合部７０の直径が０．３ｍｍ以上となるように接合条件を適宜調節することが好ましい。また、第１部材３０と第２部材４０とより好適に接続するという観点から、金属接合部７０の直径は、０．５ｍｍ以上がより好ましく、１．０ｍｍ以上が特に好ましい。一方、金属接合部７０の直径の上限は、特に限定されず、１０．０ｍｍ以下でもよく、５．０ｍｍ以下でもよく、２．０ｍｍ以下でもよい。
上述のように、第１部材３０の接続部３４と第２部材４０との接触界面に金属接合部７０を形成することによって、第１部材３０と第２部材４０とを低抵抗かつ高強度で接続できる。しかし、金属接合部７０は、バスバーの接続などにおいて大きな熱が加わって熱劣化すると、導電性や接合強度が大幅に低下するおそれがある。かかる金属接合部７０の熱劣化を抑制するために、本実施形態に係る二次電池１では、接続部３４と第２部材４０との接触界面に断熱部８０が形成されている。そして、この断熱部８０は、図３に示すように、金属接合部７０を中心とする径方向において金属接合部７０よりも外側に形成されている。これによって、断熱部８０の上方や断熱部８０よりも外側の領域に大きな熱が加わったとしても、当該大きな熱を断熱部８０において遮断できるため、バスバーの溶接などにおける金属接合部７０の熱劣化を抑制できる。
なお、本実施形態に係る断熱部８０は、接続部３４と第２部材４０との間に形成された空洞である。具体的には、本実施形態における第２部材４０は、その底面４０ａの一部に接続部３４の上面３４ａから離間する凹溝４６が設けられている。これによって、接続部３４と第２部材４０との接触界面に空洞からなる断熱部８０を形成できる。かかる構成によると、金属接合部７０の熱劣化を低コストで抑制できる。なお、断熱部を形成するための凹溝は、第２部材の底面ではなく、第１部材の接続部の上面の方に形成されていてもよい。また、金属接合部への熱伝導を遮断することができれば、断熱部の形態は特に限定されない。例えば、第１部材の接続部と第２部材との接触界面における空間に断熱材を充填することによって断熱部を形成してもよい。かかる断熱材としては、耐熱性に優れた無機系の断熱材（グラスウール、アルミナ粒子を含む塗布層、シリカ粒子を含む塗布層）など）が好適である。このような断熱材を使用することによって、金属接合部７０の熱劣化をより好適に抑制できる。
また、図３に示すように、本実施形態における断熱部８０は、平面視において、金属接合部７０を囲むように形成された円環状の断熱部８０である。このような円環状の断熱部８０を形成することによって、断熱部８０を回り込んで金属接合部７０に大きな熱が到達することを防止できるため、金属接合部７０の熱劣化をより確実に抑制できる。なお、円環状の断熱部８０の内縁８２から外縁８４までの寸法Ｌ４（図３参照）は、３ｍｍ以上が好ましく、５ｍｍ以上がより好ましく、１０ｍｍ以上が特に好ましい。これによって、大きな熱が金属接合部７０に到達することをより好適に防止できる。なお、断熱部形成用の凹溝が設けられる部材（例えば第２部材）の強度を考慮すると、上記図３中の寸法Ｌ４は、５０ｍｍ以下が好ましく、３０ｍｍ以下がより好ましく、２０ｍｍ以下が特に好ましい。
なお、ここに開示される技術は、第１部材と第２部材とが異なる金属材料で構成されている場合に特に好適に使用できる。さらに、この種の異種金属同士の接続では、高強度かつ低抵抗の接合部を形成するという観点から、上記金属間結合による接合の中でも超音波接合が推奨される。しかし、超音波接合によって形成された金属接合部は、熱劣化した際の強度低下や導電性低下が度合いが大きくなる傾向がある。これに対して、ここに開示される技術は、金属接合部の熱劣化を抑制できるため、超音波接合が推奨される異種金属接合を有する電極端子の構築に特に好適に使用できる。
上記超音波接合による異種金属接合が推奨される電極端子の一例として、第１部材３０が銅材料で構成され、かつ、第２部材４０がアルミニウム材料で構成された電極端子２０が挙げられる。アルミニウム材料と銅材料は、熱溶接によって接合した際の電気抵抗が高くなる傾向があるため、超音波接合の使用が推奨される。例えば、リチウムイオン二次電池の負極端子は、電極体の負極（負極集電体）との間で銅材料同士の接続が推奨される一方で、バスバーとの間でアルミニウム材料同士の接続が推奨される。このような場合、負極端子の構成部材において、銅材料とアルミニウム材料との異種金属間接合を行う必要がある。これに対しては、銅製の第１部材３０とアルミニウム製の第２部材４０との間で、超音波接合を用いた金属接合部７０を形成することが好ましい。これによって、第１部材３０と第２部材４０とを比較的に低抵抗で接合できる。そして、上述した通り、ここに開示される技術では、断熱部８０によって金属接合部７０の熱劣化を抑制できるため、異種金属である第１部材３０と第２部材４０との接合界面を低抵抗な状態に維持できる。以上の通り、ここに開示される技術は、銅材料とアルミニウム材料との異種金属間接合が要求されるリチウムイオン二次電池の負極端子の構築に特に好適に適用できる。なお、本明細書において「アルミニウム材料」とは、アルミニウムと当該アルミニウムを主体とする合金を包含する概念である。ここで、「アルミニウムを主体とする合金」とは、少なくとも７０％以上がアルミニウムで構成された合金のことをいう。当該アルミニウム材料に含まれ得る他の元素は特に限定されるものではないが、珪素、鉄、銅、マンガン、マグネシウム、亜鉛、クロム、チタン、鉛、ジルコニウム等が挙げられる。一方、「銅材料」とは、銅と当該銅を主体とする合金を包含する概念である。なお、「銅を主体とする合金」とは、少なくとも５０％以上が銅で構成された合金のことをいう。当該同材料に含まれ得る他の元素は特に限定されるものではないが、珪素、鉄、マンガン、マグネシウム、亜鉛、クロム、チタン、鉛、スズ、リン、アルミニウム、ニッケル、コバルト、ベリリウム、ジルコニウム等が挙げられる。
２．組電池
次に、ここに開示される技術の他の側面として、複数の二次電池によって構築された組電池の一実施形態について説明する。以下の本実施形態に係る組電池に関する説明では図４～図６を主に参照する。図４は、本実施形態に係る組電池を模式的に示す斜視図である。図５は、本実施形態に係る組電池における電極端子とバスバーとの接続部分の構造を模式的に示す断面図である。そして、図６は、本実施形態に係る組電池における金属接合部と断熱部と熱溶接部の位置関係を説明する平面図である。なお、図６では、説明の便宜上、バスバー１１０の表示を省略し、金属接合部７０と断熱部８０の形成位置を点線で示している。これは、後述する図７～図１１においても同様とする。
図４に示すように、本実施形態に係る組電池１００は、複数の二次電池１を備えている。具体的には、この組電池１００では、扁平な角型の電池ケース１０を有した複数の二次電池１の各々が、扁平面同士が対向するように奥行方向Ｙに沿って配列される。そして、かかる組電池１００の配列方向（奥行方向Ｙ）の両外側には、一対のエンドプレート１２０が配置されている。この一対のエンドプレート１２０を拘束用ビーム材１３０で架橋することによって、複数の二次電池１の各々が配列方向に沿って拘束される。なお、本実施形態では、扁平面における拘束圧の均一化のために、隣接した二次電池１の間にスペーサ１４０が配置されている。なお、組電池１００を構築する二次電池１の個数は、特に特定されず、当該組電池１００の目的（外部機器の要求電力、規格など）に応じて適宜変更できる。また、ここに開示される技術では、組電池を構築する複数の二次電池の全てが上述した構成を有している必要はない。すなわち、本実施形態に係る組電池１００は、上述の実施形態に係る二次電池１とは異なる構成を有した二次電池を一部含んでいてもよい。
そして、本実施形態では、隣接した２つの二次電池１の間で、電極端子２０同士がバスバー１１０によって接続されている。このバスバー１１０には、導電性と強度に優れた金属材料が用いられる。図５に示すように、バスバー１１０は、電極端子２０の第２部材４０の上面４０ｂと面接触して熱溶接される。そして、この熱溶接の接続痕である熱溶接部９０は、バスバー１１０を貫通して第２部材４０に到達するように形成される。なお、本実施形態におけるバスバー１１０の素材の好適例として、アルミニウム材料等が挙げられる。また、異種金属部材の熱溶接による導電性低下を防止するという観点から、バスバー１１０には、電極端子２０の第２部材４０と同種の金属材料が用いられていることが好ましい。
ここで、図５および図６に示すように、本実施形態では、第１部材３０の接続部３４と第２部材４０との接触界面に形成された断熱部８０の上方に熱溶接部９０が形成されるように、バスバー１１０と電極端子２０との熱溶接を行う。具体的には、金属接合部７０を挟んで対向する線状の熱溶接部９０が一対形成されるように、上記断熱部８０の上方にレーザ光を照射する。これによって、熱溶接時の熱を断熱部８０で断熱しながら熱溶接部９０を形成できるため、金属接合部７０の熱劣化を抑制できる。
なお、ここに開示される技術において、熱溶接部９０の形成位置（熱溶接におけるレーザ照射位置）は、断熱部８０の上方に限定されない。例えば、図７に示すように、金属接合部７０を中心とする径方向において断熱部８０よりも外側に熱溶接部９０が形成されるように熱溶接を行ってもよい。この場合でも、熱溶接時の際の熱を断熱部８０で断熱できるため、金属接合部７０の熱劣化を抑制できる。
なお、熱溶接部９０は、金属接合部７０の熱劣化をより好適に抑制するという観点で、その形成位置が調節されていることが好ましい。具体的には、金属接合部７０の中心Ｃから外縁７２までの距離をＬ１とし、金属接合部７０の中心Ｃから断熱部８０の内縁８２までの距離をＬ２とし、金属接合部７０の中心Ｃから熱溶接部９０の中心までの距離をＬ３とした場合、下記の式（１）を満たすように熱溶接部９０の形成位置が調節されていることが好ましい。これによって、熱溶接時の大きな熱が金属接合部７０に到達することをより好適に防止できる。また、金属接合部７０の熱劣化をより確実に防止するという観点からは、下記の式（２）を満たすように熱溶接部９０の形成位置が調節されていることが好ましい。なお、下記の式（１）および式（２）は、断熱部８０が空洞である場合に適用され得る条件である。例えば、断熱部８０に断熱材を充填している場合には、当該断熱材の断熱性（熱伝導度）を考慮し、熱溶接部９０の形成位置を調節することが好ましい。
Ｌ３－Ｌ２＞Ｌ２－Ｌ１ （１）
Ｌ３－Ｌ２＞（Ｌ２－Ｌ１）×１．５ （２）
また、金属接合部７０の熱劣化をより確実に防止するという観点から、線状の熱溶接部９０の幅ｗが次の式（３）を満たすように、熱溶接の条件（溶接温度、走査速度など）を調節することが好ましい。
Ｌ３－Ｌ２＞ｗ （３）
３．他の実施形態
以上、ここに開示される技術の一実施形態について説明した。なお、上述の実施形態は、ここに開示される技術が適用された二次電池（又は組電池）の一例を示すものであり、ここに開示される技術を限定することを意図したものではない。
例えば、上述の実施形態では、平面視において金属接合部７０を囲む円環状の断熱部８０が形成されている。しかし、断熱部は、金属接合部を中心とする径方向において金属接合部よりも外側に形成されていればよく、具体的な平面形状は特に限定されない。例えば、断熱部は、図８に示すように、平面視において金属接合部７０を囲む四角環状の断熱部８０Ａであってもよい。かかる四角環状の断熱部８０Ａを形成した場合でも、熱溶接部９０の形成時（熱溶接時）の熱を適切に断熱し、金属接合部７０の熱劣化を抑制できる。さらに、断熱部の平面形状は、図６～図８に示すような環状でなくてもよい。例えば、図９に示すように、金属接合部７０を挟んで対向するように、平面矩形の断熱部８０Ｂを一対形成してもよい。なお、かかる一対の断熱部８０Ｂを形成した場合、熱溶接部９０は、各々の断熱部８０Ｂの上方（若しくは、各々の断熱部８０Ｂよりも径方向外側の位置）に形成される。これによって、熱溶接時の熱を断熱部８０Ｂにおいて適切に断熱し、金属接合部７０の熱劣化を抑制できる。
また、ここに開示される技術において、熱溶接を実施する領域（すなわち、熱溶接部９０）は、断熱部の上方（若しくは、断熱部よりも径方向外側）であれば特に限定されず、適宜変更することができる。例えば、図６や図１０に示すように、熱溶接部９０の一部が断熱部８０、８０Ｃからはみ出すように熱溶接を実施してもよい。このような場合でも、断熱部８０、８０Ｃからはみ出した熱溶接部９０が、金属接合部７０を中心とする径方向において断熱部８０、８０Ｃよりも外側に形成されていれば、金属接合部７０の熱劣化を充分に抑制できる。例えば、図１０では、熱溶接部９０の上端９２が矩形の断熱部８０Ｃからはみ出すように熱溶接が実施されている。しかしながら、熱溶接部９０の上端９２と金属接合部７０を結ぶ直線Ａ上で見ると、断熱部８０Ｃの外側に熱溶接部９０の上端９２が形成されている。この場合には、熱溶接部９０の上端９２を形成する際の熱を断熱部８０Ｃにおいて断熱できるため、金属接合部７０の熱劣化を充分に抑制できる。但し、断熱部を回り込んだ熱が金属接合部に伝わる可能性を考慮すると、図６～図８に示すような環状の断熱部８０、８０Ａを形成することが好ましい。
さらに、上述した各形態では、金属接合部７０を挟んで対向した線状の熱溶接部９０を一対形成している。しかし、熱溶接部の平面形状は、線状に限定されず、種々の形状を採用することができる。例えば、図１１に示すように、断熱部８０を囲むような環状の熱溶接部９０Ａを形成してもよい。この場合であっても、熱溶接時の熱を断熱部８０において適切に断熱できるため、金属接合部７０の熱劣化を適切に抑制できる。なお、図１１では、断熱部８０の外縁８４よりも大きな半径を有する環状の熱溶接部９０Ａを形成し、金属接合部７０を中心とする径方向において断熱部８０の外側に熱溶接部９０Ａを形成している。しかしながら、熱溶接部９０Ａの半径を、断熱部８０の外縁８４よりも小さく、かつ、内縁８２よりも大きくし、断熱部８０の上方に環状の熱溶接部９０Ａを形成してもよい。この場合であっても、熱溶接時の熱を断熱部８０において適切に断熱し、金属接合部７０の熱劣化を抑制できる。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。ここに開示される発明には上記の具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
１ 二次電池
１０ 電池ケース
１２ ケース本体
１４ 蓋体
２０ 電極端子
３０ 第１部材
３２ 軸部
３４ 接続部
３６ 鋲部
４０ 第２部材
４２ 凹部
４６ 凹溝
５０ 第３部材
６２ ガスケット
６４ インシュレータ
７０ 金属接合部
８０、８０Ａ～８０Ｃ 断熱部
９０、９０Ａ 熱溶接部
１００ 組電池
１１０ バスバー
１２０ エンドプレート
１３０ 拘束用ビーム材
１４０ スペーサ

Claims (8)

  1. 電極体と、前記電極体を収容する電池ケースと、該電池ケースの内部の前記電極体と接続されると共に前記電池ケースの外部に一部が露出する電極端子とを備えた二次電池であって、
    前記電極端子は、一端が前記電池ケースの内部に位置すると共に他端が前記電池ケースの外部に位置する第１部材と、前記電池ケースの外部において第１部材と接続される板状の第２部材とを備え、
    前記第１部材は、前記電池ケースを貫通する軸部と、当該軸部の上端に形成され、前記第２部材と面接触する板状の接続部とを備えており、
    前記第１部材の接続部と前記第２部材との接触界面に金属接合部と断熱部が形成されており、前記金属接合部を中心とする径方向において、前記金属接合部よりも外側に前記断熱部が形成されていることを特徴とする、二次電池。
  2. 前記断熱部は、前記第２部材の底面の一部が前記接続部の上面から離間することで形成された空洞であることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
  3. 前記断熱部は、前記接続部の底面と前記第２部材の上面との間の空間に充填された断熱材であることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
  4. 前記断熱部は、平面視において前記金属接合部を囲むように形成された環状の断熱部であることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の二次電池。
  5. 前記第１部材と前記第２部材とが異なる金属材料で構成されていることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の二次電池。
  6. 平板状のバスバーを介して複数の二次電池が電気的に接続された組電池であって、
    前記複数の二次電池の少なくとも１つが請求項１に記載の二次電池であり、
    前記バスバーは前記第２部材の上面と面接触して熱溶接されており、当該バスバーを貫通して前記第２部材に到達する熱溶接部によって前記バスバーと前記第２部材とが接続されており、
    前記熱溶接部が、前記断熱部の上方、若しくは、前記金属接合部を中心とする径方向において前記断熱部よりも外側に形成されていることを特徴とする、組電池。
  7. 前記断熱部は、前記第２部材の底面の一部が前記接続部の上面から離間することで形成された空洞であることを特徴とする、請求項６に記載の組電池。
  8. 平面視において、前記金属接合部の中心から当該金属接合部の外縁までの距離をＬ１とし、前記金属接合部の中心から前記断熱部の内縁までの距離をＬ２とし、前記金属接合部の中心から前記熱溶接部の中心までの距離をＬ３としたとき、下記の式（１）を満たすことを特徴とする、請求項７に記載の組電池。
    Ｌ３－Ｌ２＞Ｌ２－Ｌ１ （１）
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