JP2023024044A - 端子部品ならびに該端子部品を備える二次電池および組電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】金属接合部へのビーム照射による熱劣化を低減し得る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、金属製の第1部材210と、板状の金属製の第2部材220とを備えており、第1部材210と第2部材220とが重ね合わされた境界面には、金属接合によって接合された金属接合部230が形成されている。第2部材220の上記境界面と反対側の表面223には、金属接合部230に近接した周囲に、当該表面から隆起した隆起部225が形成されている【選択図】図5

Description

本発明は、端子部品ならびに該端子部品を備える二次電池および組電池に関する。
リチウムイオン二次電池等の二次電池は、軽量で高エネルギー密度が得られることから、電気自動車、ハイブリッド自動車等の車両の駆動用高出力電源として好ましく用いられており、今後益々の需要増大が見込まれている。駆動用高出力電源には、出力の向上のため、複数の二次電池(単電池)が相互に電気的に接続された組電池が好ましく用いられる。組電池では、一般的に、隣接する単電池において、バスバにより一方の電極端子と他方の電極端子とが連結されている。
特許文献1には、組電池に用いられる接続バスバの構成が開示されている。この接続バスバは、電極端子に向かい突出する突出部を備えている。かかる突出部において、電極端子と接続バスバとを溶接させることにより、電極端子の高さのばらつきおよび接続バスバの形状の誤差に起因する接続バスバと電極端子との隙間が生じるのを抑制できる、とされている。
また、特許文献2には、組電池におけるバスバと外部端子の溶接部の構成が開示されている。特許文献2で用いられるバスバは、板状の部材であって、外部端子と重ね合わされる2つの端子接続部と、該2つの端子接続部間を連結する連結部とを有する。端子接続部と外部端子とが重ねられている部位には線状の溶接部が形成されている。かかる溶接部は、非環状であって、組電池を構成する複数の単電池の配列方向と直交する方向に延びた直線部と、当該直線部の両端からそれぞれ延びて、上記連結部が位置する側とは反対側に向かって湾曲した2つの円弧部と、を有している。これにより、バスバと外部端子との溶接箇所の破損を抑制し得る、とされている。
特開2015-99759号公報 特開2018-181552号公報
ところで、バスバと電極端子とを溶接する際にレーザー溶接等のビーム溶接が広く用いられている。ビーム溶接では、ビームの照射部において局部的にバスバを溶融させた後、溶融部を凝固させることで電極端子との溶接が実現される。しかしながら、ビームが溶接箇所付近等に存在する金属接合部に照射されると、当該金属接合部が熱劣化して、接合強度の低下や導電性の低下を引き起こし得る。
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、金属接合部へのビーム照射による熱劣化を低減し得る端子部品を提供することを主な目的とする。
上記目的を実現するため、ここで開示される端子部品は、金属製の第1部材と、板状の金属製の第2部材とを備えており、上記第1部材と上記第2部材とが重ね合わされた境界面には、金属接合によって接合された金属接合部が形成されている。上記第2部材の上記境界面と反対側の表面には、上記金属接合部に近接した周囲に、当該表面から隆起した隆起部が形成されている。
かかる構成によれば、金属接合部に近接した周囲に第2部材の表面から隆起した隆起部が形成されている。そして隆起部は、ビームが金属接合部近傍に照射するのを遮る壁として機能し得る。これにより、金属接合部へのビーム照射による入熱が抑制され、金属接合部の熱劣化を低減することができる。
ここで開示される端子部品の好ましい一態様では、上記第2部材の上記境界面と反対側の表面は凹部を有し、該凹部内に上記隆起部が形成されている。また、好ましくは、上記隆起部の上記凹部の底部からの最大高さは、上記凹部の底部から該凹部を有する上記表面までの高さを超えない。かかる構成では、隆起部が凹部の内部に留まるように形成されているため、外部部材(例えばバスバ)と、第2部材の当該凹部が形成された表面とを好適に重ね合わせて溶接することができる。そして、当該凹部内の隆起部は金属接合部へのビーム照射による入熱を低減することができる。
また、ここで開示される端子部品の好ましい一態様では、上記隆起部は、上記金属接合部を囲むように連続的に形成されている。かかる構成では、金属接合部の全周囲に隆起部が形成されているため、様々な方向からの金属接合部へのビーム照射による入熱をより好適に抑制することができる。
また、ここで開示される端子部品の好ましい一態様では、上記隆起部は、平坦な上面を有する。これにより、金属接合部へのビーム照射による入熱をより好適に低減することができる。
また、ここで開示される端子部品は、上記金属接合部は、超音波接合により接合された超音波接合部であってよい。
また、本開示により、ここで開示される端子部品を備える二次電池が提供される。ここで開示される二次電池は、正極および負極を含む電極体と、該電極体を内部に収容した電池ケースと、上記正極と電気的に接続された正極端子と、上記負極と電気的に接続された負極端子とを備えている。そして、上記正極端子および負極端子の少なくとも一方は、ここで開示される端子部品を含む。これにより、二次電池の端子部品に外部部材をビーム溶接する際に、端子部品の金属接合部へのビーム照射による入熱を低減し、金属接合部の熱劣化を低減することができる。
また、本開示により、ここで開示される二次電池を備える組電池が提供される。ここで開示される組電池は、複数の単電池が相互に電気的に接続されて配列された組電池であって、上記複数の単電池の少なくとも一つとしてここで開示される二次電池を備えることを特徴とする。さらに、好適な一態様では、上記複数の単電池は、バスバにより一の単電池の正極端子と他の一の単電池の負極端子とがそれぞれ電気的に接続されており、ここで、上記端子部品は、上記第2部材と、該第2部材と電気的に接続されている上記バスバとがビーム溶接された溶接部を有しており、上記隆起部は前記金属接合部と、上記溶接部との間に位置している。これにより、金属接合部の熱劣化が低減された組電池を実現することができる。
一実施形態に係るリチウムイオン電池の構成を模式的に示す部分断面図である。 図1のII-II断面を示す断面図である。 図2のIII-III断面を示す断面図である。 一実施形態に係る組電池の構成を模式的に示す斜視図である。 一実施形態に係る端子部品の構成を模式的に示す断面図である。 一実施形態に係る端子部品の構成を模式的に示す平面図である。 一実施形態に係る組電池において単電池の負極端子の外部端子としてここで開示される端子部品を採用したときの構成を示す模式図である。 ホーンの構成を模式的に示す斜視図である。 ホーンの構成を模式的に示す平面図である。 ホーンの構成を模式的に示す側面図である。 端子部品の超音波接合前の構成を示す模式図である。 超音波接合の工程を模式的に示す模式図である。
以下、ここで開示される技術について詳細に説明する。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も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。ここで開示される技術の内容は、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、各図面は模式的に描かれており、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。また、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。
本明細書において、数値範囲をA~B(ここでA、Bは任意の数値)と記載している場合は、一般的な解釈と同様であり、A以上B以下(Aを上回るがBを下回る範囲を含む)を意味する。
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、二次電池として、リチウムイオン二次電池を例として説明する。
《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の構成を模式的に示す部分断面図である。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得る材料である。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得る材料である。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、所要の耐熱性を有しており、電解質が通過し得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の幅方向の片側にはみ出ている。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の捲回軸の端部において、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、図1および2に示されているように、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、レーザー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。
図3は、図2のIII-III断面を示す断面図である。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。
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および蓋41bの外表面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の外表面に装着される部位である。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、底壁72aと、孔72bとを備えている。底壁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、底壁72aは、略平板状の部位である。底壁72aは、蓋41bの内側面に沿って配置されている。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。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2参照)とを備えている。基部43a1は、インシュレータ72の底壁72aに装着される部位である。接続片43a2は基部43a1の一端から延びており、ケース本体41a内に延びて負極集電箔22aの未形成部22a1に接続されている(図1および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が折り曲げられて、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金属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る。
図4は、組電池90を模式的に示す斜視図である。組電池90は単電池としてリチウムイオン二次電池10を備えている。組電池90は、複数のリチウムイオン二次電池10が相互に電気的に接続されて配列されており、リチウムイオン二次電池10の間にスペーサ91を備えている。また、組電池90は、拘束機構を備えている。具体的に例えば、組電池90は、図示されるように、一対のエンドプレート92A,92Bと、拘束バンド94と、複数のビス96とを備えている。一対のエンドプレート92A,92Bは、リチウムイオン二次電池10の配列方向において、組電池90の両端に配置されている。拘束バンド94は、一対のエンドプレート92A,92Bに架け渡され、ビス96によって一対のエンドプレート92A,92Bに取り付けられている。スペーサ91は、隣り合った2つのリチウムイオン二次電池10の間に挟まれている。また、リチウムイオン二次電池10とエンドプレート92Aの間と、リチウムイオン二次電池10とエンドプレート92Bとの間とには、それぞれ、端部スペーサ98が配置されている。組電池90を構成する一のリチウムイオン二次電池10の正極端子42と、他のリチウムイオン二次電池10の負極端子43とは、バスバ93によって電気的に接続されている。バスバ93は、正極端子42および負極端子43にビーム溶接により溶接されている。これにより、組電池90を構成するリチウムイオン二次電池10は、順に直列に電気的に接続されている。ただし、組電池90を構成するリチウムイオン二次電池10の形状、サイズ、個数、配置、接続方法等はここに開示される態様に限定されることなく、適宜変更することができる。
本発明者は、正極端子42および負極端子43の少なくともどちらか一方において、複数の金属部材を金属接合により接合した端子部品を採用することを検討している。端子部品を複数の金属部材により構成することにより、例えば、異種金属からなる端子部品を構成することができる。このような端子部品であれば、端子部品のバスバ93と接続される部分をバスバ93を構成する金属と同種とし、端子部品の内部端子と接続される部分を該内部端子と同種の金属とすることができる。これにより、端子部品がバスバ93および内部端子との電気的接続が良好となり、さらに接合強度も向上させることができる。しかしながら、端子部品の金属接合部およびその近傍にビーム溶接(例えば、レーザー溶接)によるビームが照射されると、ビーム照射による入熱により金属接合部の熱劣化が生じ、接合強度や導電性が低下し得る。そこで、ここで開示される端子部品200は、金属接合部の周囲にビーム照射を遮断し得る隆起部225を有することを特徴とし創作された。以下、端子部品200について説明する。
図5は、端子部品200の構成を模式的に示す断面図である。図6は、端子部品200の構成を模式的に示す平面図である。端子部品200は、第1部材210と、第1部材210に重ねられた第2部材220とを備えている。第1部材210と第2部材220はそれぞれ金属で構成されている。この実施形態では、第1部材210は銅から構成されており、第2部材220は、アルミニウムから構成されている。
図5に示すように、この実施形態では、第1部材210は、軸部212と、軸部212の一端から外径方向に延びたフランジ部214とを有する。第1部材210の、フランジ部214が設けられた側の端部212aは円形状である。フランジ部214は、軸部212の周方向に連続して形成されている。フランジ部214の外縁は、端部212aに対して垂直に形成されている。また、軸部212には、フランジ部214が設けられた側とは反対側に、他部材(例えば内部端子)にかしめられる部位である筒部216が設けられている。
この実施形態では、第2部材220は板状である。第2部材220は、一方の表面221には、第1部材210のフランジ部214が収められる凹部222を備えている。凹部222は、フランジ部214の外形形状に対応した形状を有している。凹部222の底部222aは、第1部材210の端部212aの形状に対応した円形状である。凹部222の側周面222bは、底部222aから開口に向かって垂直に形成されている。第2部材220は、他方の表面223に凹部224を備えている。この実施形態では、凹部224は、他方の表面223から直方体状に切り欠いて形成されている。凹部224の側周面224bは、底部224aから開口に向かって垂直に形成されている。なお、凹部224の形状は特に限定されるものではなく、直方体状以外にも、例えば、立方体状、半球状、円柱状、三角錐状、角柱状、角錐状、角錐台状に切り欠いた形状等であってよい。
第1部材210と第2部材220は、重ね合わされた境界面に金属接合により接合された金属接合部230を有している。この実施形態では、第1部材210のフランジ部214が形成された側の端面(上面)と、第2部材220の表面221に形成された凹部222の底部222aとが金属接合により接合されている。この実施形態では、金属接合部230は超音波接合によって形成されている。詳細には、第2部材220の凹部224の底部224aに超音波接合用ホーンが押し当てられて超音波振動が付与されることで、第1部材210と第2部材の境界面に金属接合部230が形成されている。この実施形態では、凹部224の底部224aは、ホーンが押し当てられて形成された窪みである接触部226を有している(図6では、具体的な形状は省略されている)。なお、金属接合部230の形成方法はこれに限られず、例えば、抵抗溶接等により形成することができる。
図5および6に示すように、第2部材220の金属接合部230が形成された表面221の反対側の表面223には、金属接合部230に近接した周囲に、表面223から隆起した隆起部225が形成されている。隆起部225が形成されていることにより、外部部材(例えばバスバ93)を第2部材220の表面223にビーム溶接する際に、ビームが接触部226に直接照射されるのを妨げることができる。これにより、金属接合部230の熱劣化を低減することができる。
図5に示すように、この実施形態では、隆起部225は凹部224の底部224aに形成されている。隆起部225の高さT1の最大高さは、凹部224の高さ(深さ)T2を超えないように設計されている。これにより、第2部材220の表面223に外部部材(例えば、バスバ93)を凹部224を密閉するように重ね合わせることができる。なお、隆起部225の高さT1は、凹部224の底部224aからの高さのことをいう。また、凹部224の高さ(深さ)T2は、凹部224の底部224aから凹部224を有する第2部材220の表面223までの高さのことをいう。この実施形態では、凹部224の側周面224bの高さが凹部224の高さ(深さ)T2である。
特に限定されるものではないが、隆起部225の高さT1が低すぎる場合、ビーム照射の遮断が不十分になり得る。そのため、隆起部225の高さT1の平均値は、例えば、0.1mm以上であるとよく、0.15mm以上、0.2mm以上であり得る。一方、隆起部225の高さT1が高すぎる場合、隆起部225の強度が損なわれ、第2部材220から脱落しやすくなる。そのため、隆起部225の高さT1の平均値は、例えば、0.5mm以下であるとよく、0.45mm以下、0.4mm以下であってよい。なお、隆起部225の高さT1の平均値は、例えば、無作為に20箇所以上の隆起部225の高さを測定したときの平均の値とすることができる。
図7は、組電池90において単電池の負極端子43の外部端子43aとして端子部品200を採用したときの構成を示す模式図である。第2部材220の表面223には、バスバ93がビーム溶接されている。この実施形態では、2か所にビーム溶接された溶接部99が形成されている。また、この実施形態では、バスバ93はアルミニウムで構成されている。図示されるように、隆起部225は、金属接合部230と溶接部99の間に位置している。
組電池90またはリチウムイオン二次電池10の長期使用に伴い、隆起部225の一部が表面から脱落し得る。そのため、かかる脱落した部分が凹部224から放出されないよう、溶接部99は凹部224近傍に形成されることが好ましい。これにより凹部224をより確実に密閉することができる。このとき、溶接部99が凹部224の近傍であればあるほど、ビームが凹部224内に照射されやすくなり得るが、隆起部225により、接触部226へのビーム照射を低減することができ、金属接合部230への入熱を低減することができる。なお、ビーム溶接の種類は特に限定されるものではなく、例えばレーザー溶接、電子ビーム溶接等が挙げられる。
図6に示すように、この実施形態では、隆起部225が接触部226を囲むように連続的に形成されている。換言すれば、金属接合部230を囲むように隆起部225が形成されている。これにより、外部部材がビーム溶接される位置に関わらず、ビームが接触部226に照射されるのを好適に低減し、金属接合部230への入熱を低減することができる。なお、隆起部225は接触部226近傍の少なくともビーム溶接が実施される所定の方向に形成されていればよい。そのため、隆起部225は不連続に形成されていてもよい。
また、図5および6に示すように、隆起部225は平坦な上面225aを有し得る。隆起部225が上面225aを有することにより隆起部225の厚み(幅)が増すため、接触部226へのビーム照射をより好適に抑制することができる。また、かかる構成によれば、隆起部225の強度が増すため、隆起部225が表面から脱落し難くなる。
図6に示すように、この実施形態では、平面視において隆起部225は角がR状となった矩形状に形成されている。しかしながら、平面視における隆起部225の形状は特に限定されるものではなく、例えば、矩形状、正方形状、環状等であってよく、これらの形状が断続的に形成されていてもよい。
以上、端子部品200の一実施形態について説明したが、上記実施形態は一例に過ぎず、他にも種々の形態にて実施することができる。例えば、上記実施形態では、端子部品200が備える第1部材210を銅製、第2部材220をアルミニウム製、バスバ93をアルミニウム製としたが、特にこれに限定されない。第1部材210、第2部材220およびバスバはそれぞれ、例えば、銅、銅を主体とする合金、アルミニウム、アルミニウムを主体とする合金、ニッケル等で構成されていてもよい。また、第1部材210と、第2部材220は互いに異なる金属で構成されていれもよく、同種の金属で構成されていてもよい。また、端子部品200は正極端子42の外部端子42bとしても採用され得る。
なお、本明細書において「アルミニウムを主体とする合金」とは、少なくとも50%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。また、「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。
以下、端子部品200の製造方法の好適な一例について説明する。一例として、後述する超音波接合用のホーン100を用いた超音波接合が挙げられる。かかる方法では、第1部材210と第2部材220との金属接合部230を形成する際に、同時に隆起部225を形成することができる。そのため、隆起部225の形成のための工程を追加する必要がないため、時間やコストを削減できる。以下、ホーン100の構成およびホーン100を用いた超音波接合について説明する。
ホーン100の一実施形態を図8~10に示す。図8は、ホーン100の構成を模式的に示す斜視図である。図9は、ホーン100の構成を模式的に示す平面図である。図10は、ホーン100の構成を模式的に示す側面図である。なお、以下の説明において、図面中の符号F、B、L、R、U、Dは、それぞれ前、後ろ、左、右、上、下を表す。ただし、これらの説明は便宜上の方向に過ぎず、設置形態を何ら限定するものではない。
図8に示すように、ホーン100は、ベース部110と、台部130と、圧接部150とを備えている。ホーン100は、超音波発振機(図示せず)に取り付けられることにより、所定の方向に超音波振動をすることができる。これにより、超音波振動を被接合材へ伝達し、超音波接合を実現することができる。なお、以下の説明においては、超音波振動の方向(以下、単に「振動方向」ともいう)を前後方向として説明する。
ベース部110は、超音波発振機と接続される部分である。図9に示すように、ここでは、ベース部110は平面視において矩形状の表面を有している。ベース部110の表面(上面)からは、台部130が立ち上がって形成されている。平面視において、ベース部110の上面は、台部130よりも広い面積を有しており、台部130が形成されていない露出面112を有している。この実施形態においては、ベース部110は直方体状に形成されているが、台部130が立ち上がる上面を有していれば、ベース部110の全体の形状は特に限定されるものではない。また、平面視におけるベース部110の台部130が立ち上がった表面の形状も特に限定されるものではなく、例えば、多角形状、円状、楕円状等であり得る。ベース部110は、従来ホーンに用いられる材質で構成されていればよく、例えば、超硬質合金、ダイス鋼、ハイス鋼等を用いることができる。
台部130は、ベース部110の表面から立ち上がった部分であり、ベース部110と圧接部150の間に存在している。図2に示すように、平面視において、台部130は、ベース部110の表面よりも狭い面積範囲で形成されている。また、この実施形態では、平面視において、台部130の上面131は圧接部150よりも広い面積を有している。ここでは、台部130の上面131は、ベース部110の上面と平行である。
図9に示すように、この実施形態では、台部130の外形は、平面視において左右方向に長辺を有する六角形状である。台部130の上面131とベース部110の上面との間には、周壁132が形成されている。周壁132は、振動方向に向かって対向する一対の幅広面132aと、4つの幅狭面132bとを備えている。
なお、台部130の外形の形状は特に限定されるものではなく、平面視において、多角形状、円状、楕円状等であり得る。なお、台部130は、ベース部110と同じ材質で構成することができる。また、台部130の被接合材と接触し得る部分(例えば、台部130の上面131)に、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)コートや、窒化チタン(TiN)コート等のコート処理を施してもよい。これにより、被接合材を構成する金属(例えばアルミニウム)の凝着が低減し得る。また、コート処理により耐摩耗性が向上し得る。
圧接部150は、台部130の上面131から突出した複数の突起152により構成されている。複数の突起152は、台部130の上面131に配列されている。圧接部150は、被接合材に押し当てられる部分であり、被接合材へ超音波振動を伝達する。
図8および9に示すように、この実施形態では、圧接部150は突起152を10個備えている。なお、突起152の数は2個以上であればよく、例えば、5個以上、8個以上、10個以上、12個以上であってよい。突起152の数は、超音波接合させる面積等によって適宜変更され得るものであり、特に上限は設定されない。例えば、100個以下、50個以下、20個以下とすることができる。なお、突起152は、ベース部110と同じ材質で構成することができる。また、突起152に、台部130と同様に上述のコート処理を施してもよい。
図8~10に示すように、この実施形態では、突起152は四角錐台状に形成されている。ここでは、突起152は正方形の上面152aと、正方形の底面152bと、上面152aと底面152bとの間に形成される4つの側面152cとを備える。上面152aは、底面152bよりも狭い面積を有している。なお、突起152の形状はこれに限定されるものではなく、例えば、三角錐状、四角錐状、六角錐状等の角錐状や、三角錐台状、六角錐台状等の角錐台状であり得る。また、複数の突起152の形状が必ずしも全て同じ形状でなくてもよい。
図9に示すように、平面視において、複数の突起152の配列部分の周縁の少なくとも一部には、ジグザグ状となったジグザグ部154が形成されている。この実施形態では、振動方向と垂直方向に沿って配置された3個の突起152の底面152bによってジグザグ部154が形成されている。ジグザグ部154は、図8および9に示されるように、典型的には、各頂点を直線で結んだジグザグ状の形状を有するが、各頂点部分がR加工された形状であってもよい。
ジグザグ部154は、少なくとも2個の突起152が配列されることで形成されるが、ジグザグ部154を構成する突起152の数は特に限定されず、例えば、3個以上、4個以上、5個以上であってよい。また、ジグザグ部154を構成する突起152の数は、台部130の上面131の面積によって制限されるものであり、特に限定されるものではないが、例えば、20個以下、15個以下、10個以下であり得る。
図11Aおよび11Bは、端子部品200が備える第1部材210と第2部材220とが超音波接合によって接合される過程を大まかに示す模式図である。図11Aは、超音波接合前の構成を示す模式図である。図11Bは、超音波接合工程を示す模式図である。
図11Aおよび11Bに示すように、第1部材210と凹部224を有する第2部材220とを重ね合わせられた状態で、超音波接合が実施される。ホーン100は、超音波発振機(図示せず)に取り付けられている。ホーン100の圧接部150は、第2部材220の凹部224の底部224aに押し当てられる。一方で、第1部材210の筒部216側からアンビル300が押し当てられる。これにより、ホーン100とアンビル300により第1部材210と第2部材220とを挟み込む。そして、超音波発振機による超音波振動(図中前後方向が振動方向)をホーン100へと伝達し、ホーン100により第2部材220を加圧しながら超音波振動を付与することにより、第1部材210と第2部材220とを接合し、金属接合部230が形成される。
図11Bに示すように、超音波接合によって発生するバリが蓄積されて構成される隆起部225が形成される。ホーン100は、台部130とベース部110の露出面112とを備えているため、接触部226の周囲に発生するバリが高さ方向へ伸長したとき、露出面112によって押し込まれるため、隆起部225の高さが制御される。これにより、隆起部225の高さT1が凹部224の高さ(深さ)T2を超えないように調整することができる。
また、ホーン100は、複数の突起152の配列部分の周縁にジグザグ部154を有するため、超音波接合時に生じるバリは、ジグザグ部154の谷部へと誘導される。これにより、発生するバリが水平方向へ広がって形成されるのを抑制することができるため、バリが高さ方向へ伸長し易くなる。そして、高さ方向へ伸長したバリは露出面112によって抑え込まれ易くなる。その結果、隆起部225を所望の高さに以下形成することができる。
なお、超音波接合の各種条件は、被接合材(ここでは、第1部材210と第2部材220)の金属種、寸法、ホーン100の形状等に応じて適宜設定されるため、特に限定されるものではない。例えば、第1部材210が銅、第2部材220がアルミニウムである場合、振幅を20μm~50μm程度、周波数を19kHz~21kHz程度、ホーン100を被接合材へ押し当てる荷重を30N~200N、被接合材に与えられるエネルギー量を30J~200J程度とすることができる。
このようにして、隆起部225を備える端子部品200を製造することができる。以下、隆起部225をより好適に形成し得るホーン100の構成について説明する。
ホーン100のジグザグ部154は、振動方向(ここでは、前後方向)および振動方向に垂直な方向(ここでは、左右方向)の少なくともどちらか一方に沿って形成されることが好ましく、特に、振動方向に垂直な方向に沿ってジグザグ部154が形成されることがより好ましい。バリは振動方向に向かって発生しやすいため、振動方向に垂直な方向に沿ってジグザグ部154が形成されていることで、接触部226の振動方向側の隆起部225をより安定的に形成することができる。
また、平面視において、複数の突起152の配列部分の周縁は、振動方向に延びる辺および振動方向に垂直な方向に延びる辺のいずれも有さないことが好ましい。上記構成であれば、振動方向および振動方向に垂直な方向において、突起152の側面152cが被接合材と接触するよりも先に、突起152の上面152aと底面152bとをつなぐ辺(角)が被接合材と接触する。これにより、バリが振動方向へ向かって真っすぐに押し出されることが抑制されるため、バリがより好適に制御され、より安定した形状の隆起部225を形成することができる。
超音波接合の際に生じるバリは、ホーン100のバリ蓄積部170に蓄積され、隆起部225が形成される。即ち、隆起部225の形状は、バリ蓄積部170の形状によっておおまかに制御することができる。例えば、隆起部225の高さT1は、台部の高さT3以下となるように制御され得る。また、隆起部225の上面225aは、露出面112と接触することで構成されるため、露出面112が平坦であれば、隆起部225の上面225aが平坦に形成され得る。
なお、バリ蓄積部170は、大まかに言えば、露出面112の上部の空間のうち、台部130の高さT3までの空間のことをいう(図10参照)。また、台部130の高さT3は、ベース部110の上面(露出面112)からの高さのことをいう。
バリ蓄積部170の体積は、突起152全体(圧接部150)の体積よりも大きいことが好ましい。超音波接合により生じるバリの体積は、ホーン100のうち被接合材へ入り込む体積分であると推測される。即ち、突起152全体の体積分のバリが生じ得ると推測される。そのため、バリ蓄積部170の体積が突起152全体の体積よりも大きいことで、バリの高さをより確実に制御することができる。バリ蓄積部170の体積は、大まかには、(露出面112の面積)×(台部130の高さT3)で求めることができる。ただし、露出面112の形状や、台部130の形状等によって体積の求め方は適宜変更され得る。
台部130の高さT3と、突起152(圧接部150)の高さT4との比率は、例えば5:1~1:1とすることができ、4:1~1:1が好ましく、3:1~1:1がより好ましく、例えば、2:1~1:1とすることができる。突起152の高さT4に対して台部130の高さT1が大きすぎる場合、剛性が低下し、台部130の耐久性が低下し得る。また、突起152の高さT4に対して台部130の高さT3が小さすぎる場合、露出面112により抑え込まれるバリが水平方向へと延び、無秩序に広がったバリとなり得るため、好ましくない。なお、突起152の高さT4とは、台部130の上面131(突起152の底面152b)から、突起152の上面152a(突起152が角錐の場合は頂点)までの高さのことをいう。
なお、特に限定されるものではないが、台部130の高さT3の高さは、例えば0.1mm以上であるとよく、0.3mm以上であり得る。また、台部130の高さT3の高さは、例えば1.5mm以下であるとよく、1mm以下、0.5mm以下とすることができる。
突起152の高さT4が低すぎる場合には、突起152と被接合材との接触面積が増加し、突起152に被接合材の構成成分(例えばアルミニウム)が凝着しやすくなる。そのため、突起152の高さT4は、例えば0.03mm以上であるとよく、0.1mm以上、0.2mm以上であり得る。また、突起152の高さT4が高すぎる場合には、突起152の剛性が低下するため、突起152の耐久性が低下してしまう。そのため、突起152の高さT4は、例えば0.3mm以下であるとよく、0.25mm以下であり得る。なお、突起152の高さT4は、被接合材の材質や厚み、超音波接合の条件によって適宜変更され得るため、上記数値範囲に限定されるものではない。
図8および9に示すように、突起152の間に平坦な溝がないように互いに隣接して配置されていることが好ましい。換言すれば、突起152の底面152bが互いに隙間がないように隣接している。これにより、バリが突起152の間に入り込む量を低減し、バリを接触部226の周囲に蓄積し易くできるため、隆起部225が好適に形成される。なお、突起152の配置はこれに限定されず、例えば、突起152同士の間に隙間(溝)があってもよい。
図9に示すように、この実施形態では、平面視において、台部130の全周囲には、ベース部110の露出面112が設けられている。換言すれば、台部130は、ベース部110の表面の端部より内側に形成されている。これにより、超音波接合部の周囲のいずれの方向においても、隆起部225の高さT1が好適に制御される。
図10に示すように、露出面112の幅W1は、突起152の高さT4に対して、例えば、1/3倍以上あるとよく、1/2倍以上、1倍以上、2倍以上、または4倍以上であってよい。これにより、バリ蓄積部170中にバリをより確実に蓄積させることができ、バリの高さが好適に制御される。ここで、露出面112の幅W1は、台部130の周壁132から露出面の外形までを垂直に結んだときの距離のことをいい、周壁132の各面(ここでは、幅広面132aおよび幅狭面132b)毎で異なり得る。また、露出面112の幅W1は、上述の比率に制限されるものではなく、台部130の高さT3によって適宜変更され得る。換言すれば、バリ蓄積部170の体積が、突起152全体(圧接部150)の体積よりも大きくなるように設計されればよい。
また、露出面112の幅は台部130の全周囲において均等でなくてもよい。例えば、バリは振動方向に対してバリを多く生じさせるため、振動方向における露出面112の幅が振動方向と垂直方向(図中、左右方向)の幅よりも広い方が好ましい。
以上、ホーン100を用いた超音波接合による端子部品200製造方法について説明した。しかしながら、隆起部225の形成方法はこれに限定されるものではなく、例えば、プレス成型等によっても形成され得る。
以上、ここで開示される技術について、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。ここに開示される技術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。
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
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 底壁
72b 孔
90 組電池
91 スペーサ
92A,92B エンドプレート
93 バスバ
94 拘束バンド
96 ビス
98 端部スペーサ
99 溶接部
100 ホーン
110 ベース部
112 露出面
130 台部
131 上面
132 周壁
132a 幅広面
132b 幅狭面
150 圧接部
152 突起
152a 上面
152b 底面
152c 側面
154 ジグザグ部
170 バリ蓄積部
200 端子部品
210 第1部材
212 軸部
212a 端部
214 フランジ部
216 筒部
220 第2部材
221 表面
222 凹部
222a 底部
222b 側周面
223 表面
224 凹部
224a 底部
224b 側周面
225 隆起部
226 接触部
230 金属接合部
300 アンビル
T1 隆起部の高さ
T2 凹部の深さ
T3 台部の高さ
T4 突起の高さ
W1 露出面の幅

Claims (9)

  1. 金属製の第1部材と、
    板状の金属製の第2部材と
    を備える端子部品であって、
    前記第1部材と前記第2部材とが重ね合わされた境界面には、金属接合によって接合された金属接合部が形成されており、
    前記第2部材の前記境界面と反対側の表面には、前記金属接合部に近接した周囲に、当該表面から隆起した隆起部が形成されている、
    端子部品。
  2. 前記第2部材の前記境界面と反対側の表面は凹部を有し、該凹部内に前記隆起部が形成されている、請求項1に記載の端子部品。
  3. 前記隆起部の前記凹部の底部からの最大高さは、前記凹部の底部から該凹部を有する前記表面までの高さを超えない、請求項2に記載の端子部品。
  4. 前記隆起部は、前記金属接合部を囲むように連続的に形成されている、請求項1~3のいずれか一項に記載の端子部品。
  5. 前記隆起部は、平坦な上面を有する、請求項1~4のいずれか一項に記載の端子部品。
  6. 前記金属接合部は、超音波接合により接合された超音波接合部である、請求項1~5のいずれか一項に記載の端子部品。
  7. 正極および負極を含む電極体と、
    前記電極体を内部に収容した電池ケースと、
    前記正極と電気的に接続された正極端子と、
    前記負極と電気的に接続された負極端子と
    を備えた二次電池であって、
    前記正極端子および前記負極端子の少なくとも一方は、請求項1~6のいずれか一項に記載の端子部品を含む、二次電池。
  8. 複数の単電池が相互に電気的に接続されて配列された組電池であって、
    前記複数の単電池の少なくとも一つとして請求項7に記載の二次電池を備える、組電池。
  9. 前記複数の単電池は、バスバにより一の単電池の正極端子と他の一の単電池の負極端子とがそれぞれ電気的に接続されており、
    ここで、前記端子部品は、前記第2部材と、該第2部材と電気的に接続されている前記バスバとがビーム溶接された溶接部を有しており、
    前記隆起部は前記金属接合部と、前記溶接部との間に位置している、請求項8に記載の組電池。

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014103874A1 (ja) * 2012-12-25 2014-07-03 株式会社Gsユアサ 蓄電素子、蓄電素子アセンブリ及び蓄電素子の製造方法
JP2015030007A (ja) * 2013-08-01 2015-02-16 新日鐵住金株式会社 摩擦攪拌点接合方法
JP2016018675A (ja) * 2014-07-08 2016-02-01 日立オートモティブシステムズ株式会社 二次電池
WO2016020996A1 (ja) * 2014-08-06 2016-02-11 日立オートモティブシステムズ株式会社 角形二次電池

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9023497B2 (en) * 2011-02-18 2015-05-05 Samsung Sdi Co., Ltd. Secondary battery
JP5611251B2 (ja) * 2012-01-27 2014-10-22 トヨタ自動車株式会社 密閉型二次電池
US11552377B2 (en) * 2012-11-26 2023-01-10 Vehicle Energy Japan Inc. Rectangular secondary battery
JP2015099759A (ja) 2013-11-20 2015-05-28 株式会社東芝 組電池用バスバーおよび組電池
US10369657B2 (en) * 2016-09-26 2019-08-06 Ultex Corporation Joining resonator or joining support jig
JP6814389B2 (ja) 2017-04-10 2021-01-20 トヨタ自動車株式会社 組電池
JP6827386B2 (ja) * 2017-08-15 2021-02-10 イーグル工業株式会社 超音波接合治具、超音波接合方法および接合構造

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014103874A1 (ja) * 2012-12-25 2014-07-03 株式会社Gsユアサ 蓄電素子、蓄電素子アセンブリ及び蓄電素子の製造方法
JP2015030007A (ja) * 2013-08-01 2015-02-16 新日鐵住金株式会社 摩擦攪拌点接合方法
JP2016018675A (ja) * 2014-07-08 2016-02-01 日立オートモティブシステムズ株式会社 二次電池
WO2016020996A1 (ja) * 2014-08-06 2016-02-11 日立オートモティブシステムズ株式会社 角形二次電池

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