JP2023117791A - 電池および電池の製造方法 - Google Patents

電池および電池の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2023117791A
JP2023117791A JP2022020547A JP2022020547A JP2023117791A JP 2023117791 A JP2023117791 A JP 2023117791A JP 2022020547 A JP2022020547 A JP 2022020547A JP 2022020547 A JP2022020547 A JP 2022020547A JP 2023117791 A JP2023117791 A JP 2023117791A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conductive member
metal
joint
region
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2022020547A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7536812B2 (ja
Inventor
幸延 宮村
Yukinobu Miyamura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Prime Planet Energy and Solutions Inc
Original Assignee
Prime Planet Energy and Solutions Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Prime Planet Energy and Solutions Inc filed Critical Prime Planet Energy and Solutions Inc
Priority to JP2022020547A priority Critical patent/JP7536812B2/ja
Priority to EP23155376.9A priority patent/EP4228081A1/en
Priority to CN202310144020.5A priority patent/CN116598724A/zh
Priority to US18/167,885 priority patent/US20230261346A1/en
Publication of JP2023117791A publication Critical patent/JP2023117791A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7536812B2 publication Critical patent/JP7536812B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/564Terminals characterised by their manufacturing process
    • H01M50/566Terminals characterised by their manufacturing process by welding, soldering or brazing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/552Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/552Terminals characterised by their shape
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/552Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H01M50/557Plate-shaped terminals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/562Terminals characterised by the material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/564Terminals characterised by their manufacturing process
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/564Terminals characterised by their manufacturing process
    • H01M50/567Terminals characterised by their manufacturing process by fixing means, e.g. screws, rivets or bolts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/552Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H01M50/555Window-shaped terminals
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

【課題】導通信頼性が向上し、かつ導通抵抗が低減された端子を備えた電池を提供する。【解決手段】ここで開示される電池は、板状の第1導電部材41と、第1導電部材41と電気的に接続される第2導電部材42と、第1導電部材41と第2導電部材42のフランジ部とを機械的に固定する締結部43と、締結部43から離れた位置で、第1導電部材41と第2導電部材42の上記フランジ部とを金属接合する金属接合部45と、を含む端子を備え、金属接合部45は、第1接合領域45aと、第1接合領域よりも上記フランジ部の中心側に位置する第2接合領域45bと、を含む。【選択図】図4

Description

本発明は、電池および電池の製造方法に関する。
一般に、リチウムイオン二次電池等の電池は、電極を有する電極体と、電極体を収容する電池ケースと、を備える。この種の電池においては、電池ケースの内部で電極と電気的に接続され、電池ケースの外部に引き出した端子が知られている。かかる端子に関連する従来技術として、例えば特許文献1には、電池ケースの内部で電極と電気的に接続され、電池ケースの貫通孔を挿通して外部に突出したリベット部材と、当該リベット部材を挿通させる第1貫通孔を有し、リベット部材と外部接続用の端子ボルトとを電気的に接続する引き抜き部材と、を備えた端子構造が開示されている。特許文献1には、引き抜き部材の第1貫通孔にリベット部材を挿通して先端部を上下方向にかしめることで、引き抜き部材の第1貫通孔を囲む周縁部分にリベット部材をかしめ固定すると共に、リベット部材と引き抜き部材とを電気的に接続することが記載されている。
特許第6216368号
電池の使用時に外部から振動や衝撃等の外力が加わると、端子には、例えば上下方向(引張方向)の力や回転方向の力が負荷されうる。これにより、かしめ固定された部分がぐらついて歪が生じ、リベット部材と引き抜き部材との間に隙間が生じることがありうる。その結果、端子の導通接続が不安定になったり、接続不良となったりする虞がある。したがって、端子の導通信頼性を向上することが求められている。また、電池性能を向上する観点からは、端子内に導電経路を広く確保して、導通抵抗を低減することが求められている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、導通信頼性が向上し且つ導通抵抗の低減された端子を備えた電池および電池の製造方法を提供することを目的とする。
本発明により、端子を備える電池が提供される。上記端子は、板状の第1導電部材と、上記第1導電部材と電気的に接続されるフランジ部を有する第2導電部材と、上記第1導電部材と上記第2導電部材の上記フランジ部とを機械的に固定する締結部と、上記締結部から離れた位置で、上記第1導電部材と上記第2導電部材の上記フランジ部とを金属接合する金属接合部と、を備える。上記金属接合部は、平面視において、第1接合領域と、上記第1接合領域よりも上記フランジ部の中心側に位置する第2接合領域と、を含む。
上記端子は、連結方法の異なる2種類の連結部、すなわち、締結部と金属接合部とを備えている。これにより、たとえ外部から振動や衝撃等が加わっても、連結部に歪が生じにくくなり、第1導電部材と第2導電部材とが密接した状態を維持しやすくなる。そのため、第1導電部材と第2導電部材との導通接続を安定して保つことができ、導通信頼性を向上することができる。また、金属接合部に第1接合領域と第2接合領域とを設け、接合面積を増大させることで、金属接合部の導通抵抗を小さくし、電池の抵抗を低減することができる。さらに、金属接合部の抵抗発熱を低く抑えることができる。
また、本発明により、次のような端子:板状の第1導電部材と、上記第1導電部材と電気的に接続されるフランジ部を有する第2導電部材と、上記第1導電部材と上記第2導電部材の上記フランジ部とを機械的に固定する締結部と、上記締結部から離れた位置で、上記第1導電部材と上記第2導電部材の上記フランジ部とを金属接合する金属接合部と、を備え;上記金属接合部は、平面視で、上記締結部よりも上記フランジ部の中心側に設けられ、かつ、第1接合領域と、上記第1接合領域よりも上記フランジ部の中心側に位置する第2接合領域と、を含み;上記第1導電部材には、平面視で、上記金属接合部よりも上記フランジ部の中心側に貫通孔が設けられている;の製造方法を含む、電池の製造方法が提供される。この製造方法は、上記金属接合部を形成する際、上記第1接合領域を形成した後に、上記第2接合領域を形成することを特徴とする。
上記製造方法では、金属接合部の形成時(例えば溶接時)に発生したガスや熱を、貫通孔からスムーズに放出・拡散させることができる。これにより、金属接合部を安定して形成することができる。また、金属接合部の形成時(例えば溶接時)の熱によって生じる歪や変形を貫通孔へ逃がすことができ、締結部等への影響を低減できる。したがって、上記製造方法によれば、端子の導通信頼性が向上した電池を安定して製造することができる。
一実施形態に係る電池を模式的に示す斜視図である。 図1のII-II線に沿う模式的な縦断面図である。 負極端子の近傍を模式的に示す部分拡大断面図である。 一実施形態に係る負極端子を模式的に示す平面図である。 図4のV-V線に沿う模式的な縦断面図である。 図4の負極端子を模式的に示す下面図である。 図4の負極端子を模式的に示す側面図である。 一実施形態に係る組電池を模式的に示す斜視図である。 第1変形例に係る負極端子の接続部を模式的に示す平面図である。 第2変形例に係る負極端子の接続部を模式的に示す平面図である。 第3変形例に係る負極端子の接続部を模式的に示す平面図である。
以下、図面を参照しながら、ここで開示される技術の好適な実施形態を説明する。なお、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本発明の実施に必要な事柄(例えば、本発明を特徴付けない電池の一般的な構成および製造プロセス)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。本発明は、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、本明細書において「電池」とは、電気エネルギーを取り出し可能な蓄電デバイス全般を指す用語であって、一次電池と二次電池とを包含する概念である。また、本明細書において「二次電池」とは、繰り返し充放電が可能な蓄電デバイス全般を指す用語であって、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等のいわゆる蓄電池(化学電池)と、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ(物理電池)と、を包含する概念である。
<電池100>
図1は、電池100の斜視図である。図2は、図1のII-II線に沿う模式的な縦断面図である。なお、以下の説明において、図面中の符号L、R、U、Dは、左、右、上、下を表し、図面中の符号X、Y、Zは、電池100の長辺方向、上記長辺方向と直交する短辺方向、上下方向を、それぞれ表すものとする。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、電池100の設置形態を何ら限定するものではない。
図2に示すように、電池100は、電極体10と、電池ケース20と、正極端子30と、負極端子40と、を備えている。電池100は、ここに開示される正極端子30および/または負極端子40を備えることによって特徴付けられ、それ以外の構成は従来同様であってよい。電池100は、ここではリチウムイオン二次電池である。図示は省略するが、電池100は、ここではさらに電解質を備えている。電池100は、電極体10と図示しない電解質とが電池ケース20に収容されて構成されている。
電極体10は従来と同様でよく、特に制限はない。電極体10は、正極および負極(図示せず)を有する。電極体10は、例えば、帯状の正極と帯状の負極とが帯状のセパレータを介して絶縁された状態で積層され、捲回軸を中心として捲回されてなる扁平な捲回電極体である。ただし、電極体10は、方形状(典型的には矩形状)の正極と方形状(典型的には矩形状)の負極とが絶縁された状態で積み重ねられてなる積層電極体であってもよい。正極は、正極集電体11と、正極集電体11上に固着された正極合剤層(図示せず)と、を有する。正極集電体11は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっている。正極合剤層は、正極活物質(例えば、リチウム遷移金属複合酸化物)を含んでいる。負極は、負極集電体12と、負極集電体12上に固着された負極合剤層(図示せず)と、を有する。負極集電体は、例えば銅、銅合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっている。負極合剤層は、負極活物質(例えば、黒鉛等の炭素材料)を含んでいる。
図2に斜線で示すように、電極体10の長辺方向Xの中央部分には、正極合剤層と負極合剤層とが絶縁された状態で積層された積層部分が形成されている。一方、電極体10の長辺方向Xの左端部には、正極合剤層の形成されていない正極集電体11の一部分(正極集電体露出部)が積層部分からはみ出している。正極集電体露出部には、正極リード部材13が付設されている。正極リード部材13は、正極集電体11と同じ金属材料、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっていてもよい。また、電極体10の長辺方向Xの右端部には、負極合剤層の形成されていない負極集電体12の一部分(負極集電体露出部)が積層部分からはみ出している。負極集電体露出部には、負極リード部材14が付設されている。負極リード部材14の材質(金属種)は正極リード部材13と異なっていてもよい。負極リード部材14は、負極集電体12と同じ金属種、例えば銅、銅合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっていてもよい。
電解質は従来と同様でよく、特に制限はない。電解質は、例えば、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)である。非水系溶媒は、例えば、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類を含んでいる。支持塩は、例えば、LiPF等のフッ素含有リチウム塩である。ただし、電解質は固体状(固体電解質)で、電極体10と一体化されていてもよい。
電池ケース20は、電極体10を収容する筐体である。電池ケース20は、ここでは扁平かつ有底の直方体形状(角形)に形成されている。ただし、電池ケース20の形状は角形に限定されず、円柱等の任意の形状であってよい。電池ケース20の材質は、従来から使用されているものと同じでよく、特に制限はない。電池ケース20は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼等の軽量で熱伝導性の良い金属材料で構成されている。図2に示すように、電池ケース20は、開口部22hを有するケース本体22と、開口部22hを塞ぐ蓋体(封口板)24と、を備えている。電池ケース20は、ケース本体22の開口部22hの周縁に蓋体24が接合(例えば溶接接合)されることによって、一体化されている。電池ケース20は、気密に封止(密閉)されている。
ケース本体22は、平板状の底面22dを有する。蓋体24は、ケース本体22の底面22dに対向している。蓋体24は、ケース本体22の開口部22hを塞ぐようにケース本体22に取り付けられている。蓋体24は、ここでは略矩形状である。なお、本明細書において「略矩形状」とは、完全な矩形状(長方形状)に加えて、例えば、矩形状の長辺と短辺とを接続する角部がR状になっている形状や、角部に切り欠きを有する形状等をも包含する用語である。
図1に示すように、正極端子30および負極端子40は、電池ケース20の外部に突出している。正極端子30および負極端子40は、ここでは、電池ケース20の同じ面(具体的には蓋体24)からそれぞれ突出している。ただし、正極端子30および負極端子40は、電池ケース20の異なる面からそれぞれ突出していてもよい。正極端子30および負極端子40は、蓋体24の長辺方向Xの両端部分に配置されている。正極端子30および/または負極端子40は、ここに開示される端子の一例である。
図2に示すように、正極端子30は、電池ケース20の内部で正極リード部材13を介して電極体10の正極と電気的に接続されている。負極端子40は、電池ケース20の内部で、負極リード部材14を介して電極体10の負極と電気的に接続されている。正極端子30および負極端子40は、それぞれ、蓋体24に取り付けられている。正極端子30および負極端子40は、それぞれ、ガスケット50(図3参照)とインシュレータ60(図3参照)とを介して蓋体24とは絶縁されている。
図3は、負極端子40の近傍を模式的に示す部分拡大断面図である。なお、以下では負極端子40の側の端子構造を例として詳しく説明するが、正極端子30の側の端子構造についても同様であってよい。その場合、以下の記載において、「負極」の個所を適宜「正極」と読み替えることができる。
図3に示すように、蓋体24には、上下方向Zに貫通した端子引出孔24hが形成されている。平面視において、端子引出孔24hは、例えば環状(例えば円環状)である。端子引出孔24hは、後述する負極端子40のかしめ加工前の軸柱部42sを挿通可能な大きさの内径を有する。端子引出孔24hは、後述する負極端子40のフランジ部42fよりも小さく形成されている。
負極リード部材14は、負極集電体12の負極集電体露出部に付設され、負極と負極端子40とを電気的に接続する導通経路を構成している。負極リード部材14は、蓋体24の内側の表面に沿って水平に広がった平板状部分14fを有する。平板状部分14fには、端子引出孔24hに対応する位置に、貫通孔14hが形成されている。貫通孔14hは、後述する負極端子40のかしめ加工前の軸柱部42sを挿通可能な大きさの内径を有する。負極リード部材14は、かしめ加工によって、インシュレータ60を介して絶縁された状態で蓋体24に固定されている。
ガスケット50は、蓋体24の上面(外側の面)と負極端子40との間に配置される絶縁部材である。ガスケット50は、ここでは蓋体24と負極端子40とを絶縁すると共に、端子引出孔24hを閉鎖する機能を有する。ガスケット50は、電気絶縁性を有し、弾性変形が可能な樹脂材料、例えば、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で構成されている。
ガスケット50は、筒部51と基部52とを有する。筒部51は、蓋体24と負極端子40の軸柱部42sとの直接接触を防止する部位である。筒部51は、中空の円筒形状である。筒部51は、上下方向Zに貫通した貫通孔51hを有する。貫通孔51hは、かしめ加工前の負極端子40の軸柱部42sを挿通可能なように形成されている。筒部51は、蓋体24の端子引出孔24hに挿通されている。基部52は、蓋体24と、後述する負極端子40のフランジ部42fとの直接接触を防止する部位である。基部52は、筒部51の上端に連結している。基部52は、筒部51の上端から水平方向に延びている。基部52は、蓋体24の端子引出孔24hを囲むように、例えば円環状に形成されている。基部52は、蓋体24の上面に沿って延びている。基部52は、負極端子40のフランジ部42fの下面42dと、蓋体24の上面との間に挟み込まれ、かしめ加工によって上下方向Zに圧縮されている。
インシュレータ60は、蓋体24の下面(内側の面)と負極リード部材14との間に配置される絶縁部材である。インシュレータ60は、蓋体24と負極リード部材14とを絶縁する機能を有する。インシュレータ60は、蓋体24の内面に沿って水平に広がった平板状部分を有する。この平板状部分には、端子引出孔24hに対応する位置に貫通孔60hが形成されている。貫通孔60hは、負極端子40の軸柱部42sを挿通可能な大きさの内径を有する。インシュレータ60は、使用する電解質に対する耐性と電気絶縁性とを有し、弾性変形が可能な樹脂材料、例えば、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)等で構成されている。インシュレータ60の平板状部分は、蓋体24の下面と負極リード部材14の上面との間に挟み込まれ、かしめ加工によって、上下方向Zに圧縮されている。
<負極端子40>
負極端子40は、図3に示すように、端子引出孔24hを挿通して電池ケース20の内部から外部へと延びている。後述するように、負極端子40は、2種類の導電部材、すなわち第1導電部材41と第2導電部材42とが、締結部43および金属接合部45によって一体化されて構成されている。負極端子40は、かしめ加工によって、蓋体24とは絶縁された状態で、蓋体24の端子引出孔24hを囲む周縁部分にかしめられている。負極端子40の下端部には、鋲部40cが形成されている。負極端子40は、かしめ加工により、蓋体24に固定されると共に、負極リード部材14と電気的に接続されている。
図4は、蓋体24に取り付けられる前の(かしめ加工前の)負極端子40を模式的に示す平面図である。図5は、図4のV-V線に沿う模式的な縦断面図であって、負極端子40の要部を模式的に示す縦断面図である。また、図6は図4の負極端子40の下面図、図7は図4の負極端子40の側面図である。
図5に示すように、負極端子40は、第1導電部材41と、第2導電部材42と、締結部43と、金属接合部45と、を備える。第1導電部材41と第2導電部材42とは、締結部43および金属接合部45を介して一体化され、相互に電気的に接続されている。
第1導電部材41は、電池ケース20の外部に配置される部材である。第1導電部材41は、ここでは金属製である。第1導電部材41は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっている。第1導電部材41は、少なくとも金属接合部45の近傍が、アルミニウム又はアルミニウム合金からなることが好ましい。第1導電部材41は、ここではアルミニウム製である。第1導電部材41は、ここでは第2導電部材42よりも融点が低い金属で構成されている。第1導電部材41は、正極リード部材13と同じ金属、または同じ金属元素を第1成分(質量比で最も配合割合の高い成分。以下同じ。)とする合金であってもよい。
図4~図7に示すように、第1導電部材41は、板状である。第1導電部材41は、ここでは平板状である。第1導電部材41は、下面41dと、上面41uと、を有する。下面41dは、電池ケース20(具体的には蓋体24)と対向する側の面である。下面41dは、第2導電部材42と接する側の面である。上面41uは、電池ケース20および第2導電部材42から離れた側の面である。第1導電部材41は、ここでは略矩形状である。第1導電部材41は、長辺方向Xに2つに区分けされた部分であって、第2導電部材42と電気的に接続される接続部41aと、接続部41aから長辺方向Xの一方側(図4~図7の左方)に延びる延伸部41bと、を有する。
接続部41aは、図5に示すように、延伸部41bよりも厚みが薄く形成された薄肉部41t(図4も参照)と、上下方向Zに貫通した貫通孔41hと、第1導電部材41の下面41dから凹んだ凹部41rと、を有する。薄肉部41tには、金属接合部45が設けられている。薄肉部41tは、図4に示すように、平面視において環状(例えば円環状)に形成されている。
貫通孔41hは、図4に示すように、平面視において環状(例えば円環状)に形成されている。第1導電部材41の上面41uには、貫通孔41hから第2導電部材42(具体的には、後述するフランジ部42f)が露出している。図5に示すように、断面視において、貫通孔41hは、薄肉部41tの中央部に設けられている。貫通孔41hは、締結部43および金属接合部45よりも内周側に設けられている。貫通孔41hは、金属接合部45の形成時(例えば溶接時)に発生したガスや熱による歪の逃げ道として機能しうる。このため、金属接合部45の形成時(例えば溶接時)の熱によって生じる歪や変形を逃がすことができ、締結部43等への影響を低減することができる。
凹部41rは、図5に示すように、金属接合部45よりも外周側に設けられている。図示は省略するが、凹部41rは、平面視において環状(例えば円環状)に形成されている。凹部41rは、ここでは第1導電部材41の下面41dに向かって(言い換えれば、第2導電部材42に近づくほど)縮径するテーパ形状に形成されている。凹部41rには、後述する第2導電部材42のくびれ部42nが挿入されている。
延伸部41bは、例えば複数の電池100を相互に電気的に接続して組電池200(図8参照)を作製する場合に、導電部材であるバスバー90(図8参照)が付設される部位である。延伸部41bを有することで、バスバー90との接地面積を十分に確保することができ、組電池200の導通信頼性を向上することができる。図4、図6に示すように、第1導電部材41は、延伸部41bを有することで、その中心41cの位置が、第2導電部材42の中心(詳しくは、後述するフランジ部42fの中心)42cの位置から長辺方向Xの右方にずれている。これにより、バスバー90を介して複数の電池100を相互に電気的に接続する場合に、第1導電部材41にバスバー90を取り付けやすくなる。したがって、組電池200の導通信頼性を高めることができる。
第2導電部材42は、電池ケース20の内部から外部へと延びる部材である。第2導電部材42は、ここでは金属製である。第2導電部材42は、例えば銅、銅合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっている。第2導電部材42の材質は、例えば第1成分が、第1導電部材41と同じであってもよいし、異なっていてもよい。第2導電部材42は、ここでは第1導電部材41よりも硬度が高い金属で構成されている。第2導電部材42は、ここでは第1導電部材41よりも融点が高い金属で構成されている。第2導電部材42は、少なくとも金属接合部45の近傍が、銅又は銅合金からなることが好ましい。第2導電部材42は、ここでは銅製である。第2導電部材42は、負極リード部材14と同じ金属、または同じ金属元素を第1成分とする合金であってもよい。第2導電部材42は、一部または全部の表面に、Ni等の金属が被覆された金属被覆部を備えていてもよい。これにより、電解質に対する耐性を高めて、耐食性を向上することができる。
第2導電部材42は、柱状が好ましい。第2導電部材42は、ここでは略円柱状である。図5、図7に示すように、第2導電部材42は、軸心Cを有する。第2導電部材42は、第1導電部材41と電気的に接続されるフランジ部42fと、フランジ部42fの下端部に連結する軸柱部42sと、を有する。
フランジ部42fは、蓋体24の端子引出孔24hから電池ケース20の外部に突出した部位である。フランジ部42fは、軸柱部42sよりも外形が大きい。図3に示すように、フランジ部42fは、蓋体24の端子引出孔24hよりも外形が大きい。図5~図7に示すように、フランジ部42fの外形は、ここでは略円柱形状である。図5、図7に示すように、フランジ部42fの軸心は、第2導電部材42の軸心Cと一致している。図5に示すように、フランジ部42fは、下面42dと、下面42dから上方に延びる側面(外周面)42oと、側面42oの一部がくびれたくびれ部42nと、を有する。
くびれ部42nは、フランジ部42fの側面42oの一部に、連続的或いは間欠的に設けられている。図示は省略するが、くびれ部42nは、平面視において環状(例えば円環状)に形成されている。くびれ部42nが環状に形成されていると、高強度な締結部43を形成することができる。くびれ部42nは、フランジ部42fの軸心Cに対して、軸対称に形成されている。くびれ部42nは、上面41uに向かって(言い換えれば、軸柱部42sから離れるほど)拡径する逆テーパ形状に形成されている。くびれ部42nは、第1導電部材41の凹部41rに挿入されている。くびれ部42nは、ここでは第1導電部材41の凹部41rに嵌入され、凹部41rと嵌合している。くびれ部42nは、ここに開示される技術において、「凹部41rに収容された部分」の一例である。
軸柱部42sは、図5に示すように、フランジ部42fの下端部から下方に延びている。図5、図7に示すように、軸柱部42sは、ここでは円筒形状である。軸柱部42sの軸心は、フランジ部42fの軸心Cと一致している。かしめ加工前において、軸柱部42sの下端部、すなわちフランジ部42fが位置する側とは反対側の端部は、中空状である。図3に示すように、軸柱部42sは、負極端子40が蓋体24に取り付けられる際に、蓋体24の端子引出孔24hに挿通される部位である。軸柱部42sの下端部は、負極端子40が蓋体24に取り付けられる際に、かしめ加工によって押し広げられ、鋲部40cを構成する部位である。軸柱部42sは、かしめ加工によって、電池ケース20の内部で負極リード部材14と電気的に接続される。
締結部43は、第1導電部材41と第2導電部材42のフランジ部42fとを機械的に固定する連結部である。本実施形態では、締結部43を備えることで、後述する第1接合領域45aにおいて溶融深度ta(図5参照)を小さくしても、連結部の接続強度を確保することができる。図5に示すように、締結部43は、ここでは平面視において金属接合部45よりもフランジ部42fの外周側に設けられている。締結部43は、平面視において環状(例えば円環状)に形成されている。これにより、締結部43の強度を高めて、負極端子40の導通信頼性をさらに向上することができる。締結部43は、ここでは連続的に形成されている。締結部43は、ここでは第1導電部材41の下面41dに設けられている。具体的には、第1導電部材41の凹部41rの内壁が第2導電部材42のくびれ部42nで固定(例えば押圧固定)されることによって構成されている。これにより、締結部43の強度を向上することができる。
締結部43の形成方法は、力学的エネルギーによる機械的接合であれば特に限定されず、例えば、圧入、かしめ、焼きばめ、リベット、折り込み、ボルト接合等であってよい。いくつかの好適な実施形態において、締結部43は、第1導電部材41の凹部41rと第2導電部材42のくびれ部42nとが嵌合された嵌合部である。これにより、例えば第1導電部材41と第2導電部材42とが異種金属で構成されていても、これらを好適に固定することができる。また、締結部43を形成する際の作業性を向上することができる。締結部43は、例えば、第2導電部材42のくびれ部42nが圧入によって第1導電部材41の凹部41rに嵌合された圧入嵌合部であってもよい。
金属接合部45は、第1導電部材41と第2導電部材42のフランジ部42fとの冶金的な接合部である。図5に示すように、金属接合部45は、ここでは第1導電部材41の上面41uに設けられている。金属接合部45は、貫通孔41hから離れた位置に設けられている。金属接合部45は、貫通孔41hよりも外周側に設けられている。金属接合部45は、締結部43から離れた位置に設けられている。金属接合部45は、例えば締結部43に比べて、相対的に剛性が高い接合部でありうる。
金属接合部45は、図5に示すように、ここでは平面視において締結部43よりも内周側(フランジ部42fの中心側)に設けられている。言い換えれば、第2導電部材42の中心42cに近い側に設けられている。金属接合部45は、光エネルギー、電子エネルギー、熱エネルギー等を用いて形成されるため、締結部43に比べて相対的に強度が低い(脆い)接合部でありうる。このような金属接合部45を締結部43の内周側に配設することで、金属接合部45を安定して維持し、長期にわたって負極端子40の導通信頼性を高めることができる。金属接合部45は、ここでは薄肉部41tに設けられている。これにより、接合時のエネルギーが少なくて済み、溶接性を向上することができる。金属接合部45は、連続的或いは間欠的に形成されている。
金属接合部45の形成方法は特に限定されず、例えば、融接、圧接、ろう接等であってよい。いくつかの好適な実施形態において、金属接合部45は、例えば、レーザ溶接、電子ビーム溶接、超音波溶接、抵抗溶接、TIG(Tungsten Inert Gas)溶接、等の溶接によって形成された溶接接合部である。これにより、高強度の金属接合部45を安定して形成することができる。金属接合部45は、ここでは、第1導電部材41と第2導電部材42とが溶接によって溶かされ、溶融してなる溶融凝固部である。ただし、金属接合部45は、溶接以外の方法、例えば、熱圧着、超音波圧接、蝋付け等で形成されていてもよい。
図4に示すように、金属接合部45は、ここでは渦巻状に形成されている。金属接合部45は、平面視で互いに重ならないように設けられている。なお、本発明者の知見によれば、溶融凝固部は通常、エネルギーを照射した側の表面から遠ざかる(言い換えれば、深度が深くなる)ほど、楔状に細くなる(図5参照)。このため、金属接合部45が平面視で重なっていなければ、深さ方向(上下方向)においても重なりは無いといえる。溶融部分の重なりを防ぐことにより、一度溶融した箇所が再度溶かされ、溶融することがない。これにより、第1導電部材41(Al)と第2導電部材42(Cu)との合金化が抑制される。本発明者の知見によれば、溶融凝固部で合金化が進むと金属接合部45の強度が下がる傾向があるが、このように溶融部分の重なりを防ぐことで、金属接合部45にクラックが生じることを抑制でき、金属接合部45の強度や耐久性を向上することができる。ただし、後述する変形例にも記載するように、金属接合部45は、平面視において、渦巻状以外の形状とすることもできる。また、金属接合部45では、溶融部分が一部重なっていてもよい。
金属接合部45は、図4に示すように、フランジ部42fの軸心Cを中心として、貫通孔41hの外縁を囲むように、複数巻に巻回された形状を有している。貫通孔41hの周縁に金属接合部45を設けることで、溶接時の熱によって生じる歪や変形を逃がすことができ、締結部43等への影響を低減することができる。
渦巻の巻回数は、好ましくは1.5周以上であり、より好ましくは2周以上であり、ここでは2周である。巻回数は、3周以上であってもよい。巻回数を所定以上とすること、例えば貫通孔41hの周囲を2周以上溶接することで、第1導電部材41と第2導電部材42との接合面積を稼いで、金属接合部45の導通抵抗を小さくできる。また、金属接合部45の抵抗発熱を低く抑えることができ、例えばガスケット50等の樹脂部材への熱影響を低減できる。さらに、外部から負極端子40に対して振動や衝撃等の外力、特には回転方向の外力が負荷されたときにも、第1導電部材41と第2導電部材42とが密接した状態を維持しやすくなる。
図4、図5に示すように、金属接合部45は、フランジ部42fの中心42cからの距離が異なる第1接合領域45aと第2接合領域45bとを含んでいる。第1接合領域45aと第2接合領域45bとは、ここでは連続的に形成されている。第1接合領域45aは、第1接合領域45aよりも外周側(フランジ部42fの中心42cから離れた側)に位置している。第1接合領域45aは、ここでは金属接合部45の最外周を構成している。第2接合領域45bは、第1接合領域45aよりも内周側(フランジ部42fの中心42c側)に位置している。言い換えれば、第2導電部材42の軸心Cに近い側に設けられている。第1接合領域45aは、ここでは金属接合部45の最内周を構成している。このように第1接合領域45aと第2接合領域45bとを設けることで、接合面積を稼ぎ、上述したような導通抵抗の低減や樹脂部材への熱影響の低減を実現できる。第1接合領域45aおよび第2接合領域45bは、ここではフランジ部42fの中心42cを全周にわたって囲むように設けられている。第1接合領域45aおよび第2接合領域45bは、ここでは貫通孔41hの外縁を囲むように設けられている。
図4に示すように、平面視において、第1導電部材41の接続部41aを、フランジ部42fの中心42cを通る垂線で長辺方向Xに2つに区分けしたとき、第1接合領域45aおよび第2接合領域45bは、少なくとも延伸部41bに近い方の部分(図4の左方の部分)に、それぞれ連続的に設けられているとよい。また、バスバー90(図8参照)へ向かう最短の(直線の)導電経路上、ここでは、フランジ部42fの中心42cと、第1接合領域45aの延伸部41bに最も近い点と、を結び、延伸部41bに向かって延びる直線上に、第1接合領域45aおよび第2接合領域45bが設けられていることが好ましい。これにより、組電池200(図8参照)の抵抗を効果的に低減できる。
図5に示すように、ここでは、断面視において、外周側に位置する第1接合領域45aの溶融深度taが、内周側に位置する第2接合領域45bの溶融深度tbよりも小さい。すなわち、ここでは、フランジ部42fの中心42cから離れた第1接合領域45aで、相対的に第1導電部材41(Al)に溶融する第2導電部材42(Cu)の濃度が低減されている。本発明者の知見によれば、溶融凝固部ではCuの比率が上がると強度が下がる傾向があるが、このように最外周の溶融深度を浅くすることで、特に回転方向からの負荷に対する金属接合部45の強度を向上することができる。また、本実施形態では、金属接合部45とともに締結部43を備えているので、このように第1接合領域45aで第2導電部材42の溶け込みを抑えても、連結部の接続強度を適切に確保できる。さらに、ここでは、フランジ部42fの中心42cに近い第2接合領域45bで、相対的に溶融凝固部の断面積が広くなっている。これにより、特に上下方向Z(引張方向)からの負荷に対する金属接合部45の強度を向上すると共に、導通抵抗を小さくすることができる。
ただし、他の実施形態において、第1接合領域45aと第2接合領域45bとは、溶融深度が同じ(すなわち、ta=tb)であってもよい。また、第1接合領域45aと第2接合領域45bとを連続的に形成する場合、溶融深度は、第1接合領域45aから第2接合領域45bに向かって漸減してもよいし、段階的に浅くしてもよい。なお、溶融深度の調整方法については、後述する製造方法で詳しく説明する。
ここでは、第1接合領域45aの溶融深度taが、第1導電部材41の板厚よりも小さく、さらに第1導電部材41の薄肉部41tの厚みT(すなわち、第1接合領域45aにおける第1導電部材41の厚み)よりも小さい。これにより、特に回転方向からの負荷に対する強度を、より高いレベルで確保することができる。
以上のように、負極端子40は、連結方法の異なる2種類の連結部、すなわち、締結部43と金属接合部45とを備えている。これにより、たとえ外部から振動や衝撃等が加わっても、負極端子40に歪や変形を生じにくくなり、第1導電部材41と第2導電部材42とが密接した状態を維持しやすくなる。すなわち、第1導電部材41と第2導電部材42との間が離間しにくくなる。そのため、第1導電部材41と第2導電部材42との導通接続を安定して保つことができ、負極端子40の導通信頼性を向上することができる。また、金属接合部45に第1接合領域45aと第2接合領域45bとを設けることで、第1導電部材41と第2導電部材42との接合面積を稼いで、導通抵抗を小さくし、電池100の抵抗を低減できる。さらに、金属接合部45の抵抗発熱を低く抑えることができ、例えばガスケット50等の樹脂部材への熱影響を低減できる。これらの効果により、ここに開示される技術によれば、低抵抗で、導通信頼性の向上した負極端子40を備えた電池100を実現できる。
<負極端子40の製造方法>
特に限定されるものではないが、負極端子40は、例えば、上記したような第1導電部材41と第2導電部材42とを用意し、締結部43を形成する締結工程と、金属接合部45を形成する金属接合工程と、を含む製造方法によって製造することができる。なお、締結工程と金属接合工程との順序は特に限定されないが、締結部43の形成時に金属接合部45が損傷することを抑制する観点からは、締結工程の後に金属接合工程を行うことが好ましい。ただし、金属接合工程の後に締結工程を行ってもよく、両工程を略同時に行ってもよい。また、ここに開示される製造方法は、任意の段階でさらに他の工程を含んでもよい。
締結工程では、第1導電部材41と第2導電部材42のフランジ部42fとを機械的に固定して、締結部43を形成する。締結部43は、例えば、第1導電部材41の凹部41rに第2導電部材42のくびれ部42nを挿入し、第2導電部材42のくびれ部42nの外形に沿って第1導電部材41の凹部41rを変形させることで、凹部41rの内壁を第2導電部材42で固定することにより形成しうる。これにより、締結部43の強度を向上することができる。いくつかの好適な実施形態において、締結部43は、第1導電部材41の凹部41rと第2導電部材42のくびれ部42nとを嵌合することで形成される。例えば、第1導電部材41の凹部41rに第2導電部材42のくびれ部42nを水平圧入することで形成しうる。これにより、締結工程の作業性を向上することができる。
金属接合工程では、第1導電部材41の薄肉部41tと第2導電部材42のフランジ部42fとを金属接合、すなわち冶金的に接合して、金属接合部45を形成する。締結工程の後に金属接合工程を行うことで、形状の安定した金属接合部45を精度よく形成することができる。そのため、第1導電部材41と第2導電部材42との導通接続を安定して保つことができ、負極端子40の導通信頼性が向上した電池100を好適に製造することができる。金属接合部45は、例えば、第1導電部材41の薄肉部41tと第2導電部材42のフランジ部42fとを積層し、第1導電部材41の側からエネルギー線を照射し、当該エネルギーが薄肉部41tを貫通してフランジ部42fに至るように溶接することで形成しうる。溶接は、上述したような方法、例えばレーザ等のエネルギー線の照射によって行うことが好ましい。
特に限定されるものではないが、レーザとしては、CW(continuous wave)レーザを好適に用いることができる。レーザの条件(スポット径、走査速度、出力等)は、例えば第1導電部材41および第2導電部材42の材質や、第1導電部材41の厚みT等によって、適宜調節することができる。一例では、スポット径を、Φ80μm±40μmとすることが好ましい。また、走査速度は、概ね10~200mm/sとすることが好ましく、40~100mm/sとすることがより好ましく、60~80mm/sとすることがさらに好ましい。また、出力は、概ね500~1200Wとすることが好ましく、600~900Wとすることがより好ましく、700~800Wとすることがさらに好ましい。これにより、相対的に溶融しにくい第2導電部材42(Cu)を、安定して溶融させることができる。また、溶融深度が深くなりすぎることを防止して、第2導電部材42を構成するCuの溶け込みを抑えることができる。これにより、特に回転方向からの負荷に対する強度を、高いレベルで確保することができる。
金属接合部45は、ここでは締結部43よりも内周側に形成される。これにより、接合箇所がずれにくくなり、金属接合工程の作業性を向上することができる。また、溶接によって金属接合部45を形成する場合には、溶接個所がぐらつきにくくなり、溶接性を向上することができる。さらに、薄肉部41tを溶接する場合には、エネルギーが少なくて済み、溶接性を向上することができる。
本実施形態において、金属接合部45は、フランジ部42fの軸心Cを中心として、貫通孔41hの外縁を囲むように、渦巻状に形成される。その際、貫通孔41hから離れた外周側から貫通孔41hに近い内周側に向かって連続軌道で溶接を実施して、第1接合領域45aと第2接合領域45bとをこの順に形成するとよい。貫通孔41hに向かって溶接を行うことで、溶接の際に発生したガスや熱を、貫通孔41hからスムーズに放出・拡散させることができる。また、熱によって生じる歪や変形を、貫通孔41hへ逃がすことができる。これにより、締結部43等に与える影響を低減できる。さらに、薄肉部41tとフランジ部42fとの間にガスや熱が滞留することを抑制でき、高強度の金属接合部45を安定して形成することができる。なお、本発明者によれば、内周側から溶接したか外周側から溶接したかは、溶接の始点および/または終点の形状によって判別しうる。
<電池100の製造方法>
電池100の製造方法は、上記したような負極端子40の製造方法を含むことで特徴付けられる。それ以外の製造プロセスは従来同様であってよい。電池100は、例えば、上記したような電極体10と電解質とケース本体22と蓋体24と正極端子30と負極端子40とを用意し、取付工程と、接合工程と、を含む製造方法によって製造することができる。
取付工程では、蓋体24に、正極端子30と、正極リード部材13と、負極端子40と、負極リード部材14と、を取り付ける。負極端子40および負極リード部材14は、例えば図3に示すように、かしめ加工(リベッティング)によって蓋体24に固定する。かしめ加工は、負極端子40と蓋体24との間にガスケット50を挟み、さらに蓋体24と負極リード部材14との間にインシュレータ60を挟んで行われる。詳しくは、負極端子40のかしめ加工前の軸柱部42sを、蓋体24の上方から、ガスケット50の筒部51と、蓋体24の端子引出孔24hと、インシュレータ60の貫通孔60hと、負極リード部材14の貫通孔14hと、に順番に貫通させて、蓋体24の下方に突出させる。そして、上下方向Zに対して圧縮力が加わるように、蓋体24の下方に突出した軸柱部42sをかしめる。これにより、負極端子40の軸柱部42sの先端部(図3の下端部)に、鋲部40cを形成する。
このようなかしめ加工によって、ガスケット50の基部52とインシュレータ60の平板状部分とが圧縮され、ガスケット50と蓋体24とインシュレータ60と負極リード部材14とが蓋体24に一体に固定されるとともに、端子引出孔24hがシールされる。なお、ここでは金属接合工程を行った後にかしめ加工で鋲部40cを形成しているが、先に鋲部40cを形成してから金属接合工程を行ってもよい。また、正極端子30および正極リード部材13の取付方法も、上記した負極端子40および負極リード部材14と同様であってよい。負極リード部材14は、負極集電体12の負極集電体露出部に溶接され、電極体10の負極と負極端子40とが電気的に接続される。同様に、正極リード部材13は、正極集電体11の正極集電体露出部に溶接され、電極体10の正極と正極端子30とが電気的に接続される。これにより、蓋体24と、正極端子30と、負極端子40と、電極体10と、が一体化される。
接合工程では、蓋体24と一体化された電極体10をケース本体22の内部空間に収容し、ケース本体22と蓋体24とを封止する。封止は、例えばレーザ溶接等の溶接によって行うことができる。その後、図示しない注液口から非水電解液を注入し、注液口を塞ぐことによって、電池100を密閉する。以上のようにして、電池100を製造することができる。
電池100は各種用途に利用可能であるが、使用時に振動や衝撃等の外力が加わりうる用途、典型的には、各種の車両、例えば、乗用車、トラック等に搭載されるモータ用の動力源(駆動用電源)として好適に用いることができる。車両の種類は特に限定されないが、例えば、プラグインハイブリッド自動車(PHEV;Plug-in Hybrid Electric Vehicle)、ハイブリッド自動車(HEV;Hybrid Electric Vehicle)、電気自動車(BEV;Battery Electric Vehicle)等が挙げられる。図8に示すように、電池100は、バスバー90を介して複数の電池100を相互に電気的に接続してなる組電池200としても好適に用いることができる。この場合、複数の電池100の間の電気的な接続は、例えば、第1導電部材41の延伸部41bの間に平板状のバスバー90を架け渡すことで行いうる。バスバー90は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっている。バスバー90と延伸部41bとは、例えばレーザ溶接等の溶接によって電気的に接続しうる。
以上、本発明のいくつかの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ない。本発明は、他にも種々の形態にて実施することができる。本発明は、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。請求の範囲に記載の技術には、上記に例示した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、上記した実施形態の一部を他の変形態様に置き換えることも可能であり、上記した実施形態に他の変形態様を追加することも可能である。また、その技術的特徴が必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することも可能である。
例えば、上記した実施形態では、金属接合部45が渦巻状に形成され、第1接合領域と第2接合領域とが、連続軌道で一筆書き様に形成されていた。また、金属接合部45は、フランジ部42fの中心42cを全周にわたって囲むように設けられていた。しかし、これには限定されない。例えば、第1接合領域45aと第2接合領域45bとがそれぞれ独立に設けられ、平面視において、金属接合部45が複数の環状(例えば円環状)、C字状、半円弧状、直線状、破線状等の形状に形成されていてもよい。いくつかの実施形態において、以下の第1~第4変形例のような形状とすることもできる。また、第1接合領域45aと第2接合領域45bとの形状は、同じであってもよく相互に異なっていてもよい。
<第1変形例>
図9は、第1変形例に係る負極端子140の接続部を模式的に示す平面図である。負極端子140は、金属接合部145を備えること以外、上記した負極端子40と同様であってよい。金属接合部145は、2重の円形状に形成されている。詳しくは、金属接合部145の第1接合領域145aと第2接合領域145bとが、それぞれ径の異なる環状(例えば円環状)に形成されている。第1接合領域145aと第2接合領域145bとは、平面視で互いに重ならないように設けられている。これにより、上述した実施形態と同様に、金属接合部145にクラックが生じることを抑制できる。なお、金属接合部145は、ここでは2重の円形状であるが、例えば3重であってもよい。また、第1接合領域145aおよび/または第2接合領域145bは、連続的ではなく間欠的に形成されていてもよい。
第1接合領域145aおよび第2接合領域145bは、それぞれ、重なり部145cを有している。重なり部145cは、例えば上述した実施形態のように、レーザ溶接によって金属接合部145を形成する場合、レーザ照射の始点および終点が重なり、2度にわたって溶接される部分である。平面視において、重なり部145cの長さは、5mm未満が好ましく、2mm未満がより好ましい。上述のとおり、重なり部145cでは第1導電部材41(Al)と第2導電部材42(Cu)との合金化が生じることがある。そのため、重なり部145cの長さを小さく抑えることで、クラックの発生を抑制でき、金属接合部45の強度や耐久性を向上することができる。
同様の理由から、上記したバスバー90へ向かう最短の(直線の)導電経路上には、重なり部145cを設けないことが好ましい。重なり部145cは、金属接合部145のうち、バスバー90から離れた位置に設けることが好ましく、フランジ部42fの中心42cからみてバスバー90とは反対側に設けることがより好ましい。重なり部145cは、フランジ部42fの中心42cからバスバー90へ向かう最短の(直線の)導電経路を12時の方向としたときに、概ね4時~8時の方向、好ましくは5時~7時の方向に設けることが好ましい。これにより、バスバー90へ向かう導電経路上にクラックが発生しにくくなる。
<第2変形例>
図10は、第2変形例に係る負極端子240の接続部を模式的に示す平面図である。負極端子240は、金属接合部245を備えること以外、上記した負極端子40と同様であってよい。金属接合部245は、2重の略C字状に形成されている。詳しくは、金属接合部245の第1接合領域245aと第2接合領域245bとが、それぞれ大きさの異なる略C字状(馬蹄形状)に形成されている。第1接合領域245aと第2接合領域245bとは、平面視で互いに重ならないように設けられている。これにより、上述した実施形態と同様に、金属接合部245にクラックが生じることを抑制できる。
第1接合領域245aおよび第2接合領域245bは、それぞれ、解放部245cを有している。平面視において、解放部245cの長さは、5mm未満が好ましく、2mm未満がより好ましい。また、解放部245cは、上述した第1変形例の重なり部145cと同様に、バスバー90から離れた位置に設けることが好ましく、フランジ部42fの中心42cからみてバスバー90とは反対側に設けることがより好ましい。解放部245cは、フランジ部42fの中心42cからバスバー90へ向かう最短の(直線の)導電経路を12時の方向としたときに、概ね4時~8時の方向、好ましくは5時~7時の方向に設けることが好ましい。これにより、バスバー90へ向かう導電経路上に第1接合領域45aおよび第2接合領域45bを適切に設けることができ、導通抵抗を低減できる。
なお、ここでは1接合領域45aおよび第2接合領域45bの2つの解放部245cの位置が揃っているが、解放部245cの位置は揃っていなくてもよい。例えば、フランジ部42fの中心42cからバスバー90へ向かう最短の(直線の)導電経路を12時の方向としたときに、2つの解放部245cのうちの一方が5時~7時の方向に位置し、他方が11時~1時の方向に位置していてもよい。また、ここでは解放部245cが第1接合領域245aと第2接合領域245bとにそれぞれ1つずつであるが、第1接合領域245aおよび/または第2接合領域245bは、2つ以上の解放部245cを有していてもよい。さらに、第1接合領域245aおよび/または第2接合領域245bは、連続的ではなく間欠的に形成されていてもよい。
<第3変形例>
図11は、第3変形例に係る負極端子340の接続部を模式的に示す平面図である。負極端子340は、金属接合部345を備えること以外、上記した負極端子40と同様であってよい。金属接合部345では、第1接合領域345aと第2接合領域345bとの形状が相互に異なっている。詳しくは、第1接合領域345aが間欠的な環状(例えば円環状)に形成され、第2接合領域345bが連続的な環状(例えば円環状)に形成されている。第1接合領域345aと第2接合領域345bとは、平面視で互いに重ならないように設けられている。これにより、上述した実施形態と同様に、金属接合部345にクラックが生じることを抑制できる。
第1接合領域345aでは、間欠的(破線状)に金属接合部345を設けることで、金属接合部345を連続的に設ける場合と比較して、金属接合部345の形成時(例えば溶接時)に生じる熱の影響を低減することができる。これにより、締結部43等への歪の影響を低減することができる。また、第1接合領域345aは、ここではフランジ部42fの軸心Cに対して、点対称に形成されている。第1接合領域345aを構成する破線の各線は、フランジ部42fの軸心Cを中心として、回転方向に等間隔に形成されていることが好ましい。金属接合部345を軸心Cの回転方向に分散させることで、回転方向の強度を向上することができる。なお、破線の各線は軸心Cに対して、法線方向あるいは接線方向に延びていてもよく、または角度がついていてもよい。
10 電極体
14 負極リード部材
20 電池ケース
24 蓋体
24h 端子引出孔
40、140、240、340 負極端子
40c 鋲部
41 第1導電部材
42 第2導電部材
43 締結部
45、145、245、345 金属接合部
45a、145a、245a、345a 第1接合領域
45b、145b、245b、345b 第2接合領域
145c 重なり部
245c 解放部
100 電池

Claims (15)

  1. 端子を備える電池であって、
    前記端子は、
    板状の第1導電部材と、
    前記第1導電部材と電気的に接続されるフランジ部を有する第2導電部材と、
    前記第1導電部材と前記第2導電部材の前記フランジ部とを機械的に固定する締結部と、
    前記締結部から離れた位置で、前記第1導電部材と前記第2導電部材の前記フランジ部とを金属接合する金属接合部と、
    を備え、
    前記金属接合部は、平面視において、第1接合領域と、前記第1接合領域よりも前記フランジ部の中心側に位置する第2接合領域と、を含む、
    電池。
  2. 前記第1導電部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、
    前記第2導電部材は、銅又は銅合金からなる、
    請求項1に記載の電池。
  3. 前記金属接合部では、前記第1導電部材と前記第2導電部材とが溶融して、溶融凝固部が形成されており、
    断面視において、前記第1接合領域における前記溶融凝固部の溶融深度は、前記第2接合領域における前記溶融凝固部の溶融深度よりも小さい、
    請求項1または2に記載の電池。
  4. 前記金属接合部では、前記第1導電部材と前記第2導電部材とが溶融して、溶融凝固部が形成されており、
    断面視において、前記第1接合領域における前記溶融凝固部の溶融深度は、前記第1接合領域における前記第1導電部材の厚みよりも小さい、
    請求項1または2に記載の電池。
  5. 平面視において、前記金属接合部は、渦巻状に形成されている、
    請求項1から4のいずれか1つに記載の電池。
  6. 平面視において、前記金属接合部の前記第1接合領域と前記第2接合領域とは、重ならないように、それぞれ径の異なる環状に形成されている、
    請求項1から4のいずれか1つに記載の電池。
  7. 平面視において、前記金属接合部の前記第1接合領域と前記第2接合領域とは、重ならないように、それぞれ大きさの異なる略C字状に形成されている、
    請求項1から4のいずれか1つに記載の電池。
  8. 前記第1接合領域および前記第2接合領域の少なくとも一方が、平面視において、破線状に形成されている、
    請求項6または7に記載の電池。
  9. 前記第1導電部材は、前記第2導電部材の前記フランジ部の少なくとも一部を収容する凹部を有し、
    前記締結部は、前記第1導電部材の前記凹部の内壁が前記第2導電部材の前記凹部に収容された部分で固定されることによって構成されている、
    請求項1から8のいずれか1つに記載の電池。
  10. 前記第2導電部材の前記フランジ部は、前記第1導電部材に嵌合するくびれ部を有し、
    前記締結部は、前記第2導電部材の前記くびれ部と前記第1導電部材とが嵌合された嵌合部である、
    請求項1から9のいずれか1つに記載の電池。
  11. 前記金属接合部は、平面視において、前記締結部よりも前記フランジ部の中心側に設けられている、
    請求項1から10のいずれか1つに記載の電池。
  12. 平面視において、前記第1導電部材の前記金属接合部よりも内周側に、貫通孔が設けられている、
    請求項11に記載の電池。
  13. 前記第1導電部材は、略矩形状であり、
    前記第1導電部材の長辺方向において、前記第1導電部材の中心の位置と、前記第2導電部材の前記フランジ部の中心の位置とが、ずれている、
    請求項1から12のいずれか1つに記載の電池。
  14. 板状の第1導電部材と、前記第1導電部材と電気的に接続されるフランジ部を有する第2導電部材と、前記第1導電部材と前記第2導電部材の前記フランジ部とを機械的に固定する締結部と、前記締結部から離れた位置で、前記第1導電部材と前記第2導電部材の前記フランジ部とを金属接合する金属接合部と、を備え、
    前記金属接合部は、平面視で、前記締結部よりも前記フランジ部の中心側に設けられ、かつ、第1接合領域と、前記第1接合領域よりも前記フランジ部の中心側に位置する第2接合領域と、を含み、
    前記第1導電部材には、平面視で、前記金属接合部よりも前記フランジ部の中心側に貫通孔が設けられている、
    端子の製造方法を含む、電池の製造方法であって、
    前記金属接合部を形成する際、前記第1接合領域を形成した後に、前記第2接合領域を形成することを特徴とする、
    電池の製造方法。
  15. 前記締結部を形成した後に、前記金属接合部を形成する、
    請求項14に記載の電池の製造方法。
JP2022020547A 2022-02-14 2022-02-14 電池および電池の製造方法 Active JP7536812B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022020547A JP7536812B2 (ja) 2022-02-14 2022-02-14 電池および電池の製造方法
EP23155376.9A EP4228081A1 (en) 2022-02-14 2023-02-07 Battery and battery manufacturing method
CN202310144020.5A CN116598724A (zh) 2022-02-14 2023-02-10 电池以及电池的制造方法
US18/167,885 US20230261346A1 (en) 2022-02-14 2023-02-13 Battery and battery manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022020547A JP7536812B2 (ja) 2022-02-14 2022-02-14 電池および電池の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023117791A true JP2023117791A (ja) 2023-08-24
JP7536812B2 JP7536812B2 (ja) 2024-08-20

Family

ID=85199547

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022020547A Active JP7536812B2 (ja) 2022-02-14 2022-02-14 電池および電池の製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230261346A1 (ja)
EP (1) EP4228081A1 (ja)
JP (1) JP7536812B2 (ja)
CN (1) CN116598724A (ja)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013031669A1 (ja) * 2011-08-31 2013-03-07 三洋電機株式会社 電池及びその製造方法
JP2014017081A (ja) 2012-07-06 2014-01-30 Hitachi Vehicle Energy Ltd 二次電池
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
JP6163783B2 (ja) * 2013-02-28 2017-07-19 三洋電機株式会社 角形二次電池及びその製造方法
CN105144432A (zh) 2013-03-26 2015-12-09 株式会社杰士汤浅国际 蓄电元件、以及具备所述蓄电元件的蓄电装置
JP2018097978A (ja) 2016-12-09 2018-06-21 リチウム エナジー アンド パワー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフッング ウント コンパニー コマンディトゲゼルシャフトLithium Energy and Power GmbH & Co. KG 蓄電素子
JP7100803B2 (ja) * 2018-10-18 2022-07-14 トヨタ自動車株式会社 電池および電池の製造方法
JP7296208B2 (ja) 2018-12-27 2023-06-22 三洋電機株式会社 二次電池及び組電池
CN212461964U (zh) * 2020-06-19 2021-02-02 东莞塔菲尔新能源科技有限公司 一种连接结构及电池

Also Published As

Publication number Publication date
US20230261346A1 (en) 2023-08-17
CN116598724A (zh) 2023-08-15
JP7536812B2 (ja) 2024-08-20
EP4228081A1 (en) 2023-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6089784B2 (ja) 角形二次電池
JP5587061B2 (ja) 抵抗溶接用通電ブロック、この通電ブロックを用いた密閉電池の製造方法及び密閉電池
KR20090032997A (ko) 밀폐전지 및 그 제조방법
JP7214692B2 (ja) 端子及びそれを備えた二次電池並びにそれらの製造方法
US20230015845A1 (en) Terminal component and method for manufacturing the same
JP7288456B2 (ja) 二次電池
EP4336613A1 (en) Battery and manufacturing method of battery
JP7214693B2 (ja) 端子及びそれを備えた二次電池並びにそれらの製造方法
JP2023117791A (ja) 電池および電池の製造方法
CN111081965B (zh) 电池和电池的制造方法
JP7522779B2 (ja) 電池
JP2024060969A (ja) 端子及びそれを備えた電池並びにそれらの製造方法
EP4420820A1 (en) Power storage device and power storage module including the same
US20230054644A1 (en) Battery assembly and method of manufacturing the same
JP2024018222A (ja) 端子およびこれを備える電池
JP5991347B2 (ja) 角形二次電池及びその製造方法
JP2024018223A (ja) 端子およびこれを備える電池

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230308

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230308

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240228

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240229

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240411

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240725

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240807

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7536812

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150