JP2022178618A - 端子、二次電池および端子の製造方法 - Google Patents

端子、二次電池および端子の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】耐久性の高い端子部品を提供する。【解決手段】ここで開示される端子部品２００は、第１金属２０１と、第１金属２０１に重ねられた第２金属２０２とを備えている。第１金属２０１は、少なくとも第２金属２０２との境界面にニッケルめっきが施されている。第１金属２０１と第２金属２０２の境界の一部には、金属の拡散によって接合された接合部２０３が形成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、端子、二次電池および端子の製造方法に関する。
二次電池用端子を構成する金属部材の溶接性の向上等を目的として、端子部材の一部にめっきを施す技術が開示されている。
特開２０１４－１７０８１号公報には、金属メッキ層が形成された負極外部端子板と、負極接続端子を有する負極端子部材が開示されている。負極外部端子板は、電池蓋上に配置され、バスバと接続される部品である。負極外部端子板は、貫通孔を備えている。負極接続端子は、貫通孔を貫通し、金属メッキ層を介してカシメられている。かかる構成によると、負極端子板と負極接続端子の密着性を向上させることができ、接続抵抗の低減を図ることができるとされている。
特表２０１３－５１９２１３号公報には、基材の一側面の一端部に、ニッケルめっき層をめっきし、当該ニッケルめっき層にさらにスズめっき層をめっきしたソフトパッケージリチウム電池タブ材料が開示されている。かかるソフトパッケージリチウム電池タブ材料は、生産コストが低く、溶接性がよく、熱伝導性が適切であるとされている。
特開２０１４－１７０８１号公報 特表２０１３－５１９２１３号公報
ところで、本発明者は、異種金属からなる端子部品を、二次電池用の外部端子として用いることを検討している。二次電池が車両に用いられる場合、車両の走行振動がバスバを通じて二次電池の外部端子にも伝わる。外部端子が複数の金属から構成されている場合には、金属間の接合界面にも振動が伝わる。本発明者は、振動等の外力が伝わっても、金属間の接合界面の接合状態が維持されるような、耐久性の高い端子部品を提案したいと考えている。
ここで開示される端子部品は、第１金属と、第１金属に重ねられた第２金属とを備えている。第１金属は、少なくとも第２金属との境界にニッケルめっきが施されている。第１金属と第２金属の境界の一部には、金属の拡散によって接合された接合部が形成されている。
かかる端子部品には、接合強度の高い接合部が形成されており、耐久性が向上されている。
接合部は、境界面の中心位置を含んで形成されていてもよい。
第１金属において、接合部のニッケルめっきの平均厚みは、境界面のニッケルめっきの平均厚み以下であってもよい。
第２金属は、第１金属に重ねられた部位に開口よりも内部が広い凹部を有していてもよい。第１金属は、凹部に入り込んだ部位を有していてもよい。
電池ケースと、電池ケースに取り付けられた電極端子とを備えた二次電池において、電極端子は、上述した端子部品で構成された部位を含んでいてもよい。
ここで開示される端子部品の製造方法は、第１金属を用意する工程と、第２金属を用意する工程と、第１金属と第２金属とを通電し、第１金属と第２金属の境界の一部を接合する工程とを含んでいる。第１金属は、第２金属との境界面にニッケルめっきが施されている。
かかる製造方法によると、金属の拡散によって接合された接合部の接合強度を向上させることができる。
第１金属には、第２金属と接合される接合予定部が設定されていてもよい。接合予定部のニッケルめっきの平均厚みは、境界面のニッケルめっきの平均厚み以下であってもよい。
接合予定部は、境界面の中心位置を含んで設定されていてもよい。
第１金属を用意する工程は、第１金属２０１に対し、電解めっきによってめっきを施すことを含んでもよい。
第１金属を用意する工程は、研磨またはレーザ照射によってニッケルめっきを部分的に薄くすることを含んでもよい。
図１は、リチウムイオン二次電池１０の部分断面図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ断面を示す断面図である。 図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。 図４は、端子部品２００を模式的に示す断面図である。
以下、ここで開示される端子部品および二次電池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、数値範囲を示す「Ａ～Ｂ」などの表記は、特に言及されない限りにおいて「Ａ以上Ｂ以下」を意味する。なお、以下に説明する図面において、同じ作用を奏する部材、部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。また、図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。
本明細書において「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。以下では、上述した二次電池のうち、リチウムイオン二次電池を対象とした場合の実施形態について説明する。
〈リチウムイオン二次電池１０〉
図１は、リチウムイオン二次電池１０の部分断面図である。図１では、略直方体の電池ケース４１の片側の幅広面に沿って、内部を露出させた状態が描かれている。図１に示されたリチウムイオン二次電池１０は、いわゆる密閉型電池である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ断面を示す断面図である。図２では、略直方体の電池ケース４１の片側の幅狭面に沿って内部を露出させた状態の部分断面図が模式的に描かれている。
リチウムイオン二次電池１０は、図１に示されているように、電極体２０と、電池ケース４１と、正極端子４２，負極端子４３とを備えている。
〈電極体２０〉
電極体２０は、絶縁フィルム（図示は省略）などで覆われた状態で、電池ケース４１に収容されている。電極体２０は、正極要素としての正極シート２１と、負極要素としての負極シート２２と、セパレータとしてのセパレータシート３１，３２とを備えている。正極シート２１と、第１のセパレータシート３１と、負極シート２２と、第２のセパレータシート３２とは、それぞれ長尺の帯状の部材である。
正極シート２１は、予め定められた幅および厚さの正極集電箔２１ａ（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２１ａ１を除いて、正極活物質を含む正極活物質層２１ｂ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２２は、予め定められた幅および厚さの負極集電箔２２ａ（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２２ａ１を除いて、負極活物質を含む負極活物質層２２ｂ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３１，３２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３１，３２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、負極活物質層２２ｂの幅は、例えば、正極活物質層２１ｂよりも広く形成されている。セパレータシート３１，３２の幅は、負極活物質層２２ｂよりも広い。正極集電箔２１ａの未形成部２１ａ１と、負極集電箔２２ａの未形成部２２ａ１とは、幅方向において互いに反対側に向けられている。また、正極シート２１と、第１のセパレータシート３１と、負極シート２２と、第２のセパレータシート３２とは、それぞれ長さ方向に向きを揃え、順に重ねられて捲回されている。負極活物質層２２ｂは、セパレータシート３１，３２を介在させた状態で正極活物質層２１ｂを覆っている。負極活物質層２２ｂは、セパレータシート３１，３２に覆われている。正極集電箔２１ａの未形成部２１ａ１は、セパレータシート３１，３２の幅方向の片側からはみ出ている。負極集電箔２２ａの未形成部２２ａ１は、幅方向の反対側においてセパレータシート３１，３２からはみ出ている。
上述した電極体２０は、図１に示されているように、電池ケース４１のケース本体４１ａに収容されうるように、捲回軸を含む一平面に沿った扁平な状態とされる。そして、電極体２０の捲回軸に沿って、片側に正極集電箔２１ａの未形成部２１ａ１が配置され、反対側に負極集電箔２２ａの未形成部２２ａ１が配置されている。
〈電池ケース４１〉
電池ケース４１は、図１に示されているように、電極体２０を収容している。電池ケース４１は、一側面が開口した略直方体の角形形状を有するケース本体４１ａと、開口に装着された蓋４１ｂとを有している。この実施形態では、ケース本体４１ａと蓋４１ｂは、軽量化と所要の剛性を確保するとの観点で、それぞれアルミニウムまたはアルミニウムを主とするアルミニウム合金で形成されている。
〈ケース本体４１ａ〉
ケース本体４１ａは、一側面が開口した略直方体の角形形状を有している。ケース本体４１ａは、略矩形の底面部６１と、一対の幅広面部６２，６３（図２参照）と、一対の幅狭面部６４，６５とを有している。一対の幅広面部６２，６３は、それぞれ底面部６１のうち長辺から立ち上がっている。一対の幅狭面部６４，６５は、それぞれ底面部６１のうち短辺から立ち上がっている。ケース本体４１ａの一側面には、一対の幅広面部６２，６３と一対の幅狭面部６４，６５で囲まれた開口４１ａ１が形成されている。
〈蓋４１ｂ〉
蓋４１ｂは、一対の幅広面部６２，６３（図２参照）の長辺と、一対の幅狭面部６４，６５の短辺とで囲まれたケース本体４１ａの開口４１ａ１に装着される。そして、蓋４１ｂの周縁部が、ケース本体４１ａの開口４１ａ１の縁に接合される。かかる接合は、例えば、隙間がない連続した溶接によるとよい。かかる溶接は、例えば、レーザ溶接によって実現されうる。
この実施形態では、蓋４１ｂには、正極端子４２と、負極端子４３とが取り付けられている。正極端子４２は、内部端子４２ａと、外部端子４２ｂとを備えている。負極端子４３は、内部端子４３ａと、外部端子４３ｂとを備えている。内部端子４２ａ，４３ａは、それぞれインシュレータ７２を介して蓋４１ｂの内側に取り付けられている。外部端子４２ｂ，４３ｂは、それぞれガスケット７１を介して蓋４１ｂの外側に取り付けられている。内部端子４２ａ，４３ａは、それぞれケース本体４１ａの内部に延びている。正極の内部端子４２ａは、正極集電箔２１ａの未形成部２１ａ１に接続されている。負極の内部端子４３ａは、負極集電箔２２ａの未形成部２２ａ１に接続されている。
電極体２０の正極集電箔２１ａの未形成部２１ａ１と、負極集電箔２２ａの未形成部２２ａ１とは、図１に示されているように、蓋４１ｂの長手方向の両側部にそれぞれ取り付けられた内部端子４２ａ，４３ａに取り付けられている。電極体２０は、蓋４１ｂに取り付けられた内部端子４２ａ，４３ａに取付けられた状態で、電池ケース４１に収容される。なお、ここでは、捲回型の電極体２０が例示されている。電極体２０の構造はかかる形態に限定されない。電極体２０の構造は、例えば、正極シートと負極シートとが、セパレータシートとを介在させて交互に積層された積層構造でもよい。また、電池ケース４１内には、複数の電極体２０が収容されていてもよい。
また、電池ケース４１は、電極体２０と一緒に、図示しない電解液を収容していてもよい。電解液としては、非水系溶媒に支持塩を溶解させた非水電解液を使用できる。非水系溶媒の一例として、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等のカーボネート系溶媒が挙げられる。支持塩の一例として、ＬｉＰＦ６等のフッ素含有リチウム塩が挙げられる。
図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。図３では、負極端子４３が蓋４１ｂに取り付けられた部位の断面が示されている。この実施形態では、負極の外部端子４３ｂには、異種金属を接合した部材が用いられている。図３では、外部端子４３ｂを構成する異種金属の構造や異種金属の界面などは図示されず、外部端子４３ｂの断面形状が模式的に示されている。
蓋４１ｂは、図３に示されているように、負極の外部端子４３ｂを取り付けるための取付孔４１ｂ１を有している。取付孔４１ｂ１は、蓋４１ｂの予め定められた位置において蓋４１ｂを貫通している。蓋４１ｂの取付孔４１ｂ１には、ガスケット７１とインシュレータ７２を介在させて、負極の内部端子４３ａと外部端子４３ｂとが取り付けられる。取付孔４１ｂ１の外側には、取付孔４１ｂ１の周りにガスケット７１が装着される段差４１ｂ２が設けられている。段差４１ｂ２には、ガスケット７１が配置される座面４１ｂ３が設けられている。座面４１ｂ３には、ガスケット７１を位置決めするための突起４１ｂ４が設けられている。
ここで、負極の外部端子４３ｂは、図３に示されているように、頭部４３ｂ１と、軸部４３ｂ２と、カシメ片４３ｂ３とを備えている。頭部４３ｂ１は、蓋４１ｂの外側に配置される部位である。頭部４３ｂ１は、取付孔４１ｂ１よりも大きな略平板状の部位である。軸部４３ｂ２は、ガスケット７１を介して取付孔４１ｂ１に装着される部位である。軸部４３ｂ２は、頭部４３ｂ１の略中央部から下方に突出している。カシメ片４３ｂ３は、図３に示されているように、蓋４１ｂの内部において、負極の内部端子４３ａにかしめられる部位である。カシメ片４３ｂ３は、軸部４３ｂ２から延びており、蓋４１ｂに挿通された後で折曲げられて負極の内部端子４３ａにかしめられる。
〈ガスケット７１〉
ガスケット７１は、図３に示されているように、蓋４１ｂの取付孔４１ｂ１および座面４１ｂ３に取り付けられる部材である。この実施形態では、ガスケット７１は、座部７１ａと、ボス部７１ｂと、側壁７１ｃとを備えている。座部７１ａは、蓋４１ｂの取付孔４１ｂ１周りの外側面に設けられた座面４１ｂ３に装着される部位である。座部７１ａは、座面４１ｂ３に合わせて略平坦な面を有する。座部７１ａは、座面４１ｂ３の突起４１ｂ４に応じた凹みを備えている。ボス部７１ｂは、座部７１ａの底面から突出している。ボス部７１ｂは、蓋４１ｂの取付孔４１ｂ１に装着されるように取付孔４１ｂ１の内側面に沿った外形形状を有している。ボス部７１ｂの内側面は、外部端子４３ｂの軸部４３ｂ２が装着される装着孔となる。側壁７１ｃは、座部７１ａの周縁から上方に立ち上がっている。外部端子４３ｂの頭部４３ｂ１は、ガスケット７１の側壁７１ｃで囲まれた部位に装着される。
ガスケット７１は、蓋４１ｂと外部端子４３ｂとの間に配置され、蓋４１ｂと外部端子４３ｂとの絶縁を確保している。また、ガスケット７１は、蓋４１ｂの取付孔４１ｂ１の気密性を確保している。かかる観点で、耐薬品性や耐候性に優れた材料が用いられるとよい。この実施形態では、ガスケット７１には、ＰＦＡが用いられている。ＰＦＡは、四フッ化エチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体（Tetrafluoroethylene-Perfluoroalkylvinylether Copolymer）である。なお、ガスケット７１に用いられる材料は、ＰＦＡに限定されない。
〈インシュレータ７２〉
インシュレータ７２は、蓋４１ｂの取付孔４１ｂ１の周りにおいて、蓋４１ｂの内側に装着される部材である。インシュレータ７２は、ベース部７２ａと、孔７２ｂと、側壁７２ｃとを備えている。ベース部７２ａは、蓋４１ｂの内側面に沿って配置される部位である。この実施形態では、ベース部７２ａは、略平板状の部位である。ベース部７２ａは、蓋４１ｂの内側面に沿って配置され、ケース本体４１ａに収められるように、蓋４１ｂからはみ出ない程度の大きさを有している。孔７２ｂは、ガスケット７１のボス部７１ｂ内側面に対応して設けられた穴である。この実施形態では、孔７２ｂは、ベース部７２ａの略中央部に設けられている。蓋４１ｂの内側面に対向する側面において、孔７２ｂの周りには凹んだ段差７２ｂ１が設けられている。段差７２ｂ１には、取付孔４１ｂ１に装着されたガスケット７１のボス部７１ｂの先端が干渉しないように収められている。側壁７２ｃは、ベース部７２ａの周縁部から下方に立ち上がっている。ベース部７２ａには、負極の内部端子４３ａの一端に設けられる基部４３ａ１が収められる。インシュレータ７２には、電池ケース４１の内部に配置されるため、所要の耐薬品性を備えているとよい。この実施形態では、インシュレータ７２には、ＰＰＳが用いられている。ＰＰＳは、ポリフェニレンサルファイド樹脂（Poly Phenylene Sulfide Resin）である。なお、インシュレータ７２に用いられる材料は、ＰＰＳに限定されない。
負極の内部端子４３ａは、基部４３ａ１と、接続片４３ａ２（図１および図２参照）とを備えている。基部４３ａ１は、インシュレータ７２のベース部７２ａに装着される部位である。この実施形態では、基部４３ａ１は、インシュレータ７２のベース部７２ａの周りの側壁７２ｃの内側に応じた形状を有している。接続片４３ａ２は、基部４３ａ１の一端から延びており、ケース本体４１ａ内に延びて電極体２０の負極の未形成部２２ａ１に接続されている（図１および図２参照）。
この実施形態では、取付孔４１ｂ１にボス部７１ｂを装着しつつ、蓋４１ｂの外側にガスケット７１を取付ける。外部端子４３ｂがガスケット７１に装着される。この際、外部端子４３ｂの軸部４３ｂ２がガスケット７１のボス部７１ｂに挿通され、かつ、ガスケット７１の座部７１ａに外部端子４３ｂの頭部４３ｂ１が配置される。蓋４１ｂの内側は、インシュレータ７２と負極端子４３が取り付けられる。そして、図３に示されているように、外部端子４３ｂのカシメ片４３ｂ３が折曲げられて、負極端子４３の基部４３ａ１にかしめられる。外部端子４３ｂのカシメ片４３ｂ３と負極端子４３の基部４３ａ１とは、導通性を向上させるために部分的に溶接や金属接合により接合されているとよい。
ところで、リチウムイオン二次電池１０の正極の内部端子４２ａでは、耐酸化還元性の要求レベルが負極に比べて高くない。そして、要求される耐酸化還元性と、軽量化の観点で、正極の内部端子４２ａ（図１参照）にはアルミニウムが用いられうる。これに対して、負極の内部端子４３ａでは、耐酸化還元性の要求レベルが正極よりも高い。かかる観点で、負極の内部端子４３ａには、銅が用いられうる。他方で、外部端子４３ｂが接続されるバスバでは、軽量化および低コスト化の観点で、アルミニウムまたはアルミニウム合金が用いられうる。
本発明者は、内部端子４３ａに接続される部位とバスバと接続される部位とで異なる種類の金属を用いることを検討している。すなわち、外部端子４３ｂのうち、バスバと接続される部位と、内部端子４３ａと接続される部位とで、それぞれに対して溶接性の高い金属を用いることを検討している。しかしながら、本発明者の知見では、異種金属接合は、導通性や接合強度への課題がある。本発明者は、金属間を機械的に締結することと、金属間の導通を確保するために冶金的に接合することを検討している。
以下、ここで開示される端子部品２００について、端子部品２００の製造方法と併せて説明する。ここでは、端子部品２００は、銅とアルミニウムから構成されている。なお、外部端子４３ｂを構成する金属は、銅とアルミニウムに限定されない。
〈端子部品２００〉
図４は、端子部品２００を模式的に示す断面図である。端子部品２００は、図３に示された負極の外部端子４３ｂとして用いられうる。図４では、端子部品２００について、異種金属の構造や異種金属の界面が模式的に示されている。また、図４では、端子部品２００を構成する第１金属２０１と第２金属２０２とが接合される工程が模式的に示されている。
端子部品２００は、第１金属２０１と、第１金属２０１に重ねられた第２金属２０２とを備えている。第１金属２０１は、少なくとも第２金属２０２との境界面にニッケルめっきが施されている。第１金属２０１と第２金属２０２の境界の一部には、金属の拡散によって接合された接合部２０３が形成されている。この実施形態では、図４に示されているように、第２金属２０２は、第１金属２０１に重ねられた部位に、凹部２０２ａを有している。凹部２０２ａは、開口２０２ａ１よりも内部が広くなっている。第１金属２０１は、凹部２０２ａに入り込んだ部位を有している。この実施形態では、ニッケルめっきは、凹部２０２ａに入り込んだ部位の表面（すなわち、フランジ部２０１ｂが設けられた端部２０１ａ１とフランジ部２０１ｂの外縁２０１ｂ１）に施されている。接合部２０３は、第１金属２０１と第２金属２０２の凹部２０２ａの底部２０２ａ２との境界の一部に形成されている。
端子部品２００を製造する方法は、以下の工程（ａ）～（ｃ）：
（ａ）第１金属２０１を用意する工程；
（ｂ）第２金属２０２を用意する工程；
（ｃ）第１金属２０１と第２金属２０２とを通電し、第１金属２０１と第２金属２０２の境界の一部を接合する工程；
を含んでいる。ここで、第１金属２０１は、第２金属２０２との境界面２０１ａ１，２０１ｂ１にニッケルめっきが施されている。
＜工程（ａ）：第１金属２０１を用意する工程＞
工程（ａ）では、第１金属２０１を用意する。この工程は、第１金属２０１に対してニッケルめっきを施すことを含んでいてもよい。
第１金属２０１は、端子部品２００のうち電池ケース４１の内部に向けて配置され、負極の内部端子４３ａに接続される部位を構成する。この実施形態では、第１金属２０１は、ニッケルめっきが施された銅から構成されている。第１金属２０１は、例えば、第１金属２０１の材料（この実施形態では、銅）に対して公知の金属加工を行い、次いで、加工された第１金属２０１に対してニッケルめっきを施すことにより、用意することができる。金属加工は、例えば、鍛造加工や切削加工等によって行うことができる。ニッケルめっきは、例えば、無電解めっきや電解めっき等によって行うことができる。
この実施形態では、第１金属２０１は、軸部２０１ａと、軸部２０１ａの一端から外径方向に延びたフランジ部２０１ｂとを有している。第１金属２０１の、フランジ部２０１ｂが設けられた端部２０１ａ１は、略円形状である。フランジ部２０１ｂは、軸部２０１ａの周方向に連続して形成されている。フランジ部２０１ｂの外縁２０１ｂ１は、フランジ部２０１ｂを含む第１金属２０１の端面側から他方の側面側に向けて徐々に外径が小さくなるように傾斜したテーパ面で構成されている。また、軸部２０１ａには、フランジ部２０１ｂが設けられた側とは反対側に、さらに内部端子４３ａにかしめられるカシメ片４３ｂ３となる部位２０１ｃが設けられている。
この工程で用意される第１金属２０１は、少なくとも第２金属２０２の凹部２０２ａに入り込む部位２０１ｄの表面にニッケルめっきが施されている。端部２０１ａ１のニッケルめっきの厚みは、特に限定されないが、１μｍ以上であってもよく、例えば、３μｍ以上であってもよい。端部２０１ａ１のニッケルめっきの厚みは、２０μｍ以下であってもよく、例えば、１０μｍ以下であってもよい。ニッケルめっきの厚みは、例えば、ＳＥＭ画像や高倍率（例えば、５００倍以上）の光学顕微鏡で測定することができる。
この実施形態では、第１金属２０１には、第２金属２０２と接合される接合予定部２０１ｅが設定されている。接合予定部２０１ｅは、第２金属２０２の底部２０２ａ２と対向する面（すなわち、境界面２０１ａ１）の中心位置を含んで設定されている。接合予定部２０１ｅでは、凹部２０２ａに入り込む部位２０１ｄの他の部分と比較して、ニッケルめっきの厚みが薄くなっている。
接合予定部２０１ｅのニッケルめっきの厚みは、境界面２０１ａ１，２０１ｂ１のニッケルめっきの平均厚み以下であればよい。特に制限されないが、接合予定部２０１ｅのニッケルめっきの厚みは、境界面２０１ａ１，２０１ｂ１のニッケルめっきの平均厚みの０．５倍以下であってもよい。また、接合予定部２０１ｅのニッケルめっきの厚みは、境界面２０１ａ１，２０１ｂ１のニッケルめっきの平均厚みの０．１倍以上であってもよく、０．２倍以上であってもよい。
第１金属２０１に対して施すニッケルめっきは、上述したように、無電解めっきや電解めっき等によって行うことができる。めっきの処理条件は、第１金属２０１に対して施すニッケルめっきの厚み等によって適宜設定される。第１金属２０１のめっきの厚みを均一にする観点から無電解めっきを行ってもよいが、第１金属２０１に対して電解めっきによってめっきを施すことが好ましい。無電解めっきによってめっきを施す際は、接合予定部２０１ｅのめっきの厚みを薄くする、または、めっきを除去するための処理が必要となる。これに限られないが、例えば、接合予定部２０１ｅをマスクした状態でめっきを施す、めっき後に接合予定部２０１ｅのめっきの厚みを薄くする処理を行う等の方法でめっきの厚みを調整してもよい。厚みを薄くする処理としては、例えば、研磨やレーザ照射等によってニッケルめっきを部分的に薄くすることが挙げられる。このような方法でめっきの厚み調整を行った際には、厚みを薄くした部分には、研磨痕等が残りうる。電解めっきでは、第１金属２０１の縁や角等、電気抵抗の高くなる部分のめっきの厚みが厚くなりやすい。そのため、第１金属２０１の端部２０１ａ１と比較して、フランジ部２０１ｂや、フランジ部２０１ｂに近い部分のめっきの厚みが厚くなる。つまり、厚み調整を行うことなく、端部２０１ａ１の中心位置付近に接合予定部２０１ｅが設定されうる。なお、電解めっき後に、めっきの厚みを部分的に調整し、接合予定部２０１ｅの範囲を調整してもよい。
ニッケルは、銅やアルミニウムと比較して、波長１ｕｍ付近におけるレーザ吸収率が高い。この実施形態では、第１金属２０１は、第２金属２０２の凹部２０２ａに入り込む部位２０１ｄだけではなく、第１金属２０１表面の全面にニッケルめっきが施されている。そのため、外部端子４３ｂのカシメ片４３ｂ３となる部位２０１ｃと、内部端子４３ａとの溶接性が良好である。また、ニッケルは、銅やアルミニウムと比較して電気抵抗が高い。ニッケルめっきが薄い部分（接合予定部２０１ｅ）の電気抵抗は低く抑えられる。ニッケルめっきに用いられるニッケルの純度は、溶接性の向上や、後述する工程（ｃ）で接合予定部２０１ｅに電流を集中させる観点から高い方が好ましい。
＜工程（ｂ）：第２金属２０２を用意する工程＞
工程（ｂ）では、第２金属２０２を用意する。この実施形態では、第２金属２０２は、開口２０２ａ１よりも内部が広い凹部２０２ａを備えている。第２金属２０２は、端子部品２００のうち電池ケース４１の外部に露出し、バスバ等の外部の接続部品と接続される部位を構成する。
この実施形態では、第２金属２０２は、展延性を有し、第１金属２０１よりも剛性が低いアルミニウムから構成されている。第２金属２０２は、フランジ部２０１ｂを含む第１金属２０１の端部２０１ａ１を覆うことができる凹部２０２ａを有している。この実施形態では、凹部２０２ａの側面は、開口２０２ａ１から底部２０２ａ２に向かって徐々に広がるように傾斜したテーパ面である。第２金属２０２は、例えば、第２金属２０２の材料（この実施形態では、アルミニウム）に対して公知の金属加工を行うことで用意することができる。
第２金属２０２の凹部２０２ａの底部２０２ａ２は、第１金属２０１のフランジ部２０１ｂの外径に対応する大きさを有している。また、上述したように、凹部２０２ａは、開口２０２ａ１から底部２０２ａ２に向かって傾斜している。そのため、凹部２０２ａの開口２０２ａ１は、第１金属２０１のフランジ部２０１ｂの外径よりも狭い開口面積を有している。
＜工程（ｃ）：第１金属２０１と第２金属２０２とを通電し、接合する工程＞
工程（ｃ）では、第１金属２０１と第２金属２０２とを通電し、第１金属２０１と第２金属２０２の境界の一部を金属の拡散によって接合する。
この実施形態では、第１金属２０１の一部を第２金属２０２の凹部２０２ａに入り込ませることによって、第１金属２０１と第２金属２０２を機械的に接合し、その後に、第１金属２０１と第２金属２０２を金属の拡散によって接合する。
まず、第１金属２０１と第２金属２０２を相互に加圧することによって第１金属２０１を凹部２０２ａに入り込ませる。例えば、第１金属２０１の端部２０１ａ１に第２金属２０２を重ねた状態で、プレス機等を用いて所要のプレス圧をかける。それによって、第２金属２０２は塑性変形し、第１金属２０１のフランジ部２０１ｂを含んだ部分は凹部２０２ａに入り込む。図４に示されているように、第１金属２０１のフランジ部２０１ｂを含む端部２０１ａ１は、第２金属２０２の凹部２０２ａに収められる。第１金属２０１と第２金属２０２には、いわゆるかしめ構造が形成される。第１金属２０１と第２金属２０２とがこのように機械的に締結されることによって、第１金属２０１と第２金属２０２との高い接合強度が実現される。
次いで、この実施形態では、いわゆる抵抗溶接によって第１金属２０１と第２金属２０２を接合する。工程（ｃ）で機械的に締結された第１金属２０１と第２金属２０２を、電極３０１，３０２で挟み込み、通電を行う。通電条件は特に限定されないが、例えば、電流値は９ｋＡ～１２ｋＡ、圧力は５０Ｎ～５００Ｎ、通電時間は２０ｍｓ～３００ｍｓ程度に設定されうる。
第１金属２０１の接合予定部２０１ｅは、他の部分と比較してニッケルめっきが薄くなっている。この実施形態では、接合予定部２０１ｅのニッケルめっきの厚みは、境界面２０１ａ１，２０１ｂ１のニッケルめっきの平均厚み以下である。第１金属２０１と第２金属２０２とを通電すると、電気抵抗が低く抑えられている接合予定部２０１ｅに電流が集中する。接合予定部２０１ｅに電流が集中すると、電流が集中した部位での発熱量が多くなる。発熱量が多くなった接合予定部位２０１ｅではニッケルの拡散が起こる。この実施形態では、ニッケルは、拡散が起こりやすいアルミニウム側（第２金属２０２側）に拡散する。それによって、第１金属２０１と第２金属２０２とが接合され、接合部２０３が形成される。
このようにして、端子部品２００を製造することができる。
端子部品２００の接合部２０３は、いわゆる固相接合によって接合されている。それによって、第１金属２０１と第２金属の間の導通抵抗が低く抑えられている。
通電やめっきの条件等によっても異なるが、接合部２０３では、第１金属２０１に施されたニッケルめっきが第２金属２０２を構成するアルミニウム側に１μｍ～２０μｍ程度拡散した接合構造が実現されうる。つまり、銅製の第１金属２０１に施されたニッケルめっきが、アルミニウム製の第２金属２０２側に拡散することによって接合される。また、境界にニッケルが存在することによって、銅がアルミニウムに拡散することが抑えられる。それによって、第１金属２０１の銅と第２金属２０２のアルミニウムが、強度の弱い金属間化合物を形成することが抑えられる。かかる接合状態は、例えば、接合部の断面を電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）によって解析することにより、ニッケルがアルミニウムに対して原子レベルで拡散していることを確認することができる。
上述した端子部品２００は、第１金属２０１と第２金属２０２の境界には、金属の拡散によって接合された接合部２０３が形成されている。この接合部２０３は、金属の拡散によって接合されていることによって、異種金属が用いられているにも関わらず、低い導通抵抗が実現されている。さらに、上述したように、金属間化合物の形成が抑えられており、強度の高い接合が実現されている。そのため、接合部２０３の耐久性が向上されている。
上述した実施形態では、端子部品２００の接合部２０３は、境界面２０１ａ１の中心位置を含んで形成されている。かかる構成の端子部品２００を二次電池１０の外部端子４３ｂとして用いることによって、第１金属２０１と第２金属２０２の界面に電解液が侵入しにくく、接合部２０３が腐食されにくい構成とすることができる。また、外部端子４３ｂとして用いられる端子部品２００にバスバが取り付けられ、バスバを通して振動が伝わる際にも、接合部２０３が凹部２０２ａの中心位置を含んで形成されていることによって、接合部２０３に大きな力がかかりにくい。
図１に示されているような、電池ケース４１と、電池ケース４１に取り付けられた電極端子４２，４３とを備えた二次電池１００において、電極端子４２，４３は、上述した端子部品２００（図４参照）で構成された部位を含んでいてもよい。
以上、ここで開示される端子部品および二次電池について、種々説明した。特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられた端子部品および電池の実施形態などは本発明を限定しない。また、ここで開示される電池は、種々変更でき、特段の問題が生じない限りにおいて、各構成要素やここで言及された各処理は適宜に省略され、または、適宜に組み合わされうる。
例えば、上述した実施形態では、軸部２０１ａと、軸部２０１ａの一端から外径方向に延びたフランジ部２０１ｂとを有する第１金属２０１に、開口２０２ａ１よりも内部が広い第２金属２０２が重ねられていた。しかしながら、第１金属は、フランジ部を有する形態に限定されない。例えば、軸部から突出する部位を有し、当該突出する部位が第２金属の凹部に入り込むような構成であってもよい。また、第１金属が第２金属の凹部に入り込む部位は、連続的に形成されていなくてもよく、間欠的に形成されていてもよい。
上述した実施形態では、第２金属２０２の凹部２０２ａは、開口２０２ａ１から底部２０２ａ２に向かって傾斜しているテーパ面であった。第１金属２０１のフランジ部２０１ｂは、凹部２０２ａに対応する形状を有していた。かかる形態に限定されず、例えば、凹部は、側面の中央部が広くなるような形状であってもよい。
また、上述した実施形態では、接合部２０３は、第２金属２０２の凹部２０２ａの中心位置を含んで一箇所に形成されていたが、接合部の数や位置は特に限定されない。接合部は複数個所設けられてもよい。接合部は、第２金属の凹部の側面にも設けられていてもよい。接合部の数や位置等は、第１金属と第２金属の形状等に応じて、適宜設定するとよい。
１０ リチウムイオン二次電池
２０ 電極体
２１ 正極シート
２１ａ 正極集電箔
２１ａ１ 未形成部
２１ｂ 正極活物質層
２２ 負極シート
２２ａ 負極集電箔
２２ａ１ 未形成部
２２ｂ 負極活物質層
３１，３２ セパレータシート
４１ 電池ケース
４１ａ ケース本体
４１ａ１ 開口
４１ｂ 蓋
４１ｂ１ 取付孔
４１ｂ２ 段差
４１ｂ３ 座面
４１ｂ４ 突起
４２ 正極端子
４２ａ 正極の内部端子
４２ｂ 正極の外部端子
４３ 負極端子
４３ａ 負極の内部端子
４３ａ１ 基部
４３ａ２ 接続片
４３ｂ 負極の外部端子
４３ｂ１ 頭部
４３ｂ２ 軸部
４３ｂ３ カシメ片
６１ 底面部
６２，６３ 幅広面部
６４，６５ 幅狭面部
７１ ガスケット
７１ａ 座部
７１ｂ ボス部
７１ｃ 側壁
７２ インシュレータ
７２ａ ベース部
７２ｂ 孔
７２ｂ１ 段差
７２ｃ 側壁
２００ 端子部品
２０１ 第１金属
２０１ａ 軸部
２０１ａ１ 端部（境界面）
２０１ｂ フランジ部
２０１ｂ１ 外縁（境界面）
２０１ｃ カシメ片となる部位
２０１ｄ 凹部に入り込む部位
２０１ｅ 接合予定部
２０２ 第２金属
２０２ａ 凹部
２０２ａ１ 開口
２０２ａ２ 底部
２０３ 接合部
３０１，３０２ 電極

Claims (10)

  1. 第１金属と、
    前記第１金属に重ねられた第２金属と
    を備え、
    前記第１金属は、少なくとも前記第２金属との境界面にニッケルめっきが施されており、
    前記第１金属と前記第２金属の境界の一部には、金属の拡散によって接合された接合部が形成されている、端子部品。
  2. 前記接合部は、前記境界面の中心位置を含んで形成されている、請求項１に記載された端子部品。
  3. 前記第１金属において、前記接合部のニッケルめっきの平均厚みは、前記境界面のニッケルめっきの平均厚み以下である、請求項１または２に記載された端子部品。
  4. 前記第２金属は、前記第１金属に重ねられた部位に開口よりも内部が広い凹部を有し、
    前記第１金属は、前記凹部に入り込んだ部位を有している、請求項１から３のいずれか一項に記載された端子部品。
  5. 電池ケースと、
    前記電池ケースに取り付けられた電極端子と
    を備え、
    前記電極端子は、請求項１から４のいずれか一項に記載された端子部品で構成された
    部位を含む、二次電池。
  6. 第１金属を用意する工程と、
    第２金属を用意する工程と、
    前記第１金属と前記第２金属とを通電し、前記第１金属と前記第２金属の境界の一部を接合する工程と
    を含み、
    前記第１金属は、前記第２金属との境界面にニッケルめっきが施されている、端子部品の製造方法。
  7. 前記第１金属には、前記第２金属と接合される接合予定部が設定されており、前記接合予定部のニッケルめっきの平均厚みは、前記境界面のニッケルめっきの平均厚み以下である、請求項６に記載された端子部品の製造方法。
  8. 前記接合予定部は、前記境界面の中心位置を含んで設定されている、請求項７に記載された端子の製造方法。
  9. 前記第１金属を用意する工程は、第１金属に対し、電解めっきによってめっきを施すことを含む、請求項６～８のいずれか一項に記載された端子部品の製造方法。
  10. 前記第１金属を用意する工程は、研磨またはレーザ照射によって前記ニッケルめっきを部分的に薄くすることを含む、請求項６～９のいずれか一項に記載された端子部品の製造方法。

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