JP2023166606A - 二次電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】端子と集電体の接続部の信頼性の高い二次電池を提供する。【解決手段】正極端子４０７は、正極集電体４０６に設けられた集電体貫通孔４０６ｃに挿入され、正極集電体４０６に設けられたザグリ穴４０６ｄ内でカシメられている。集電体貫通孔４０６ｃの径方向において、ザグリ穴４０６ｄの深さが集電体貫通孔４０６ｃから側面４０６ｄ２に向けて徐々に大きくなるように底面４０６ｄ１は傾斜しており、正極端子４０７においてカシメられた部分がザグリ穴４０６の縁部と溶接接続されている。【選択図】図１４
Description
本開示は、二次電池に関する。
電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、ＰＨＥＶ）の駆動用電源において、アルカリ二次電池や非水電解質二次電池が使用されている。
これらの二次電池では、開口を有する金属製の外装体と、その開口を封止する封口板により電池ケースが形成される。電池ケース内には、正極板、負極板及びセパレータからなる電極体が、電解質と共に収容される。封口板には正極端子及び負極端子が取り付けられる。正極端子は正極集電体を介して正極板に電気的に接続され、負極端子は負極集電体を介して負極板に電気的に接続される。
端子と集電体の接続方法として、例えば集電体に貫通孔を設けて、この貫通孔に端子の一方端側を挿入し、端子の先端を集電体上にカシメることにより端子と集電体を接続する方法がある。例えば、特許文献１では、集電体の貫通孔の周囲にザグリ穴を設け、端子の先端部をザグリ穴内で拡径し、端子において拡径された部分とザグリ穴の縁部を溶接接続することが開示されている。
端子を集電体に設けられたザグリ穴内でカシメる二次電池では、端子のカシメの条件によっては、端子においてカシメられた部分と集電体の間に大きな隙間が生じる場合がある。このような大きな隙間が生じた場合、端子と集電体との接続が不安定となる虞がある。
図１５に、集電体のベース部５０６ａに設けられた集電体貫通孔５０６ｃに端子５０７を挿入し、端子５０７をベース部５０６ａ上にカシメる例を示す。図１５に示すように、端子５０７においてカシメられた部分５０７ｘと集電体のベース部５０６ａに設けられたザグリ穴５０６ｄの底面の間に大きな隙間９０が生じる可能性がある。また、端子５０７においてカシメられた部分５０７ｘと集電体のベース部５０６ａに設けられたザグリ穴５０６ｄの側面の間に大きな隙間９１が生じる可能性がある。そして、隙間９０ないし隙間９１が存在することにより、端子と集電体の接続部の信頼性が低下する虞がある。なお、端子５０７においてカシメられた部分５０７ｘとザグリ穴５０６ｄの側面の間に大きな隙間９１が生じないように端子５０７においてカシメられた部分５０７ｘの長さを長くした場合、端子５０７においてカシメられた部分５０７ｘとザグリ穴５０６ｄの底面の間に大きな隙間９０が生じやすくなる。特に端子５０７を一回のカシメにより集電体にカシメ固定する場合に隙間９０が生じやすい。
本開示は、端子と集電体の接続部の信頼性がより向上した二次電池を提供することを一つの目的とする。
本開示の一つの形態の二次電池は、
正極板及び負極板を有する電極体と、
開口を有し前記電極体を収容する外装体と、
端子取り付け孔を有し前記開口を封口する封口板と、
前記正極板又は前記負極板に電気的に接続された集電体と、
前記集電体に接続され、前記端子取り付け孔に挿入された端子と、を備えた二次電池であって、
前記集電体は集電体貫通孔を有し、前記集電体貫通孔の周囲にはザグリ穴が形成され、
前記ザグリ穴は底面と側面を有し、
前記端子は、前記集電体貫通孔に挿入され、前記ザグリ穴内でカシメられており、
前記底面において前記集電体貫通孔の周囲に凸部が設けられ、
前記端子においてカシメられた部分は前記凸部を覆い、
前記端子においてカシメられた部分が前記ザグリ穴の縁部と溶接接続されている。
正極板及び負極板を有する電極体と、
開口を有し前記電極体を収容する外装体と、
端子取り付け孔を有し前記開口を封口する封口板と、
前記正極板又は前記負極板に電気的に接続された集電体と、
前記集電体に接続され、前記端子取り付け孔に挿入された端子と、を備えた二次電池であって、
前記集電体は集電体貫通孔を有し、前記集電体貫通孔の周囲にはザグリ穴が形成され、
前記ザグリ穴は底面と側面を有し、
前記端子は、前記集電体貫通孔に挿入され、前記ザグリ穴内でカシメられており、
前記底面において前記集電体貫通孔の周囲に凸部が設けられ、
前記端子においてカシメられた部分は前記凸部を覆い、
前記端子においてカシメられた部分が前記ザグリ穴の縁部と溶接接続されている。
本開示の一つの形態の二次電池の構成によると、端子においてカシメられた部分とザグリ穴の底面の間、及び端子においてカシメられた部分とザグリ穴の側面の間に大きな隙間が生じることを効果的に抑制できる。よって、端子と集電体の接続部の信頼性が高い二次電池となる。なお、端子をザグリ穴内でカシメることにより、カシメられた端子がザグリ穴の底面及び側面の両方に接触するように変形し、端子においてカシメられた部分と集電体の間に隙間がより生じ難くなる。また、端子においてカシメられた部分がザグリ穴の縁部と溶接接続されることにより、端子と集電体がより強固に接続される。
本開示の一つの形態の二次電池は、
正極板及び負極板を有する電極体と、
開口を有し前記電極体を収容する外装体と、
端子取り付け孔を有し前記開口を封口する封口板と、
前記正極板又は前記負極板に電気的に接続された集電体と、
前記集電体に接続され、前記端子取り付け孔に挿入された端子と、を備えた二次電池であって、
前記集電体は集電体貫通孔を有し、前記集電体貫通孔の周囲にはザグリ穴が形成され、
前記ザグリ穴は底面と側面を有し、
前記端子は、前記集電体貫通孔に挿入され、前記ザグリ穴内でカシメられており、
前記集電体貫通孔の径方向において、前記ザグリ穴の深さが前記集電体貫通孔から前記側面に向けて徐々に大きくなるように前記底面は傾斜しており、
前記端子においてカシメられた部分が前記ザグリ穴の縁部と溶接接続されている。
正極板及び負極板を有する電極体と、
開口を有し前記電極体を収容する外装体と、
端子取り付け孔を有し前記開口を封口する封口板と、
前記正極板又は前記負極板に電気的に接続された集電体と、
前記集電体に接続され、前記端子取り付け孔に挿入された端子と、を備えた二次電池であって、
前記集電体は集電体貫通孔を有し、前記集電体貫通孔の周囲にはザグリ穴が形成され、
前記ザグリ穴は底面と側面を有し、
前記端子は、前記集電体貫通孔に挿入され、前記ザグリ穴内でカシメられており、
前記集電体貫通孔の径方向において、前記ザグリ穴の深さが前記集電体貫通孔から前記側面に向けて徐々に大きくなるように前記底面は傾斜しており、
前記端子においてカシメられた部分が前記ザグリ穴の縁部と溶接接続されている。
本開示の一つの形態の二次電池の構成によると、端子においてカシメられた部分とザグリ穴の底面の間、及び端子においてカシメられた部分とザグリ穴の側面の間に大きな隙間が生じることを効果的に抑制できる。
本開示によると、端子と集電体の接続部の信頼性がより向上した二次電池を提供することができる。
以下、本開示の実施形態に係る二次電池としての角形二次電池について、図面を参照しながら説明する。なお、本開示の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
まず、一実施形態に係る角形二次電池１００の構成を説明する。図１及び図２に示すように、角形二次電池１００は、上方に開口を有する角形外装体１と、当該開口を封口する封口板２を備える。角形外装体１及び封口板２により電池ケース２００が構成される。角形外装体１及び封口板２はそれぞれ金属製であり、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金製であることが好ましい。角形外装体１内には、帯状の正極板と帯状の負極板とが帯状のセパレータを挟んで巻回された偏平状の巻回型の電極体３が非水電解質（図示省略）と共に収容される。角形外装体１と電極体３の間には樹脂製の絶縁シート１４が配置されている。封口板２には電池ケース２００内の圧力が所定値以上となると破断し、電池ケース２００内のガスを電池ケース２００外に排出するガス排出弁１５が設けられている。また、封口板２に設けられた電解質注液孔１６が、封止部材１７により封止されている。
図３（ａ）に示すように、正極板４は、金属製の正極芯体４ａと、正極芯体４ａの両面に形成された正極活物質層４ｂを有する。正極板４は、幅方向の端部に、長手方向に沿って、正極芯体４ａの両面に正極活物質層４ｂが形成されていない正極芯体露出部を有する。正極芯体４ａは、アルミニウム又はアルミニウム合金製であることが好ましい。正極活物質層４ｂは、正極活物質を含む。正極活物質としては、例えば、リチウム遷移金属複合酸化物等を用いることができる。また、正極活物質層４ｂは、バインダー及び導電材を含むことが好ましい。バインダーとしては樹脂製のバインダーが好ましく、例えばポリフッ化ビニリデン等を用いることができる。導電部材としてはカーボンブラック等の炭素部材が好ましい。
図３（ｂ）に示すように、負極板５は、金属製の負極芯体５ａと、負極芯体５ａの両面に形成された負極活物質層５ｂを有する。負極板５は、幅方向の端部に、長手方向に沿って、負極芯体５ａの両面に負極活物質層５ｂが形成されていない負極芯体露出部が形成されている。負極芯体５ａは、銅又は銅合金製であることが好ましい。負極活物質層５ｂは、負極活物質を含む。負極活物質としては、例えば、黒鉛や非晶質炭素等の炭素材料、シリコンや酸化シリコン等のシリコン材料等を用いることができる。負極活物質層５ｂは、バインダーを含むことが好ましい。バインダーとしては樹脂製のバインダーが好ましく、例えばスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）及びカルボキシメシルセルロース（ＣＭＣ）を含むことが好ましい。負極活物質層５ｂは必要に応じて導電材を含んでもよい。
巻回型の電極体３は、一方の端部に巻回された正極芯体露出部を有し、他方の端部に巻回された負極芯体露出部を有する。巻回された正極芯体露出部は、正極芯体４ａが積層された正極芯体積層部４０を構成する。巻回された負極芯体露出部は、負極芯体５ａが積層された負極芯体積層部５０を構成する。
正極芯体積層部４０には正極集電体６が接続されている。正極集電体６は封口板２に取り付けられた正極端子７と接続されている。封口板２と正極集電体６の間には樹脂製の内部側絶縁部材１０が配置されている。封口板２と正極端子７の間には樹脂製の外部側絶縁部材１１が配置されている。内部側絶縁部材１０及び外部側絶縁部材１１により、正極集電体６及び正極端子７は封口板２と電気的に絶縁されている。正極集電体６及び正極端子７は、金属製であり、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金製であることが好ましい。
負極芯体積層部５０には負極集電体８が接続されている。負極集電体８は封口板２に取り付けられた負極端子９と接続されている。封口板２と負極集電体８の間には樹脂製の内部側絶縁部材１２が配置されている。封口板２と負極端子９の間には樹脂製の外部側絶縁部材１３が配置されている。内部側絶縁部材１２及び外部側絶縁部材１３により、負極集電体８及び負極端子９は封口板２と電気的に絶縁されている。負極集電体８及び負極端子９は、金属製であり、例えば、銅又は銅合金製であることが好ましい。また、負極端子９は、銅又は銅合金からなる部分と、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる部分を有することが好ましい。そして、銅又は銅合金からなる部分を銅又は銅合金からなる負極集電体８と接続し、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる部分が封口板２よりも外部側に露出するようにすることが好ましい。
正極端子７は、封口板２よりも電池外部側に配置される鍔部７ａと、鍔部７ａの一方の面に形成された挿入部７ｂを有する。挿入部７ｂが封口板２に設けられた端子取り付け孔を貫通し、正極集電体６に接続される。負極端子９は、封口板２よりも電池外部側に配置される鍔部９ａと、鍔部９ａの一方の面に形成された挿入部（図示省略）を有する。挿入部が封口板２に設けられた端子取り付け孔（図示省略）を貫通し、負極集電体８に接続される。
正極集電体６は、封口板２と電極体３の間に配置されるベース部６ａと、ベース部６ａの端部から電極体３側に延びるリード部６ｂを有する。ベース部６ａに正極端子７が接続されている。リード部６ｂが正極芯体積層部４０に接合されている。負極集電体８は、封口板２と電極体３の間に配置されるベース部８ａと、ベース部８ａの端部から電極体３側に延びるリード部８ｂを有する。ベース部８ａに負極端子９が接続されている。リード部８ｂが負極芯体積層部５０に接合されている。
[封口板への各部品取り付け]
以下に、封口板２への正極集電体６、正極端子７、負極集電体８及び負極端子９の封口板２への取り付け方法を説明する。
以下に、封口板２への正極集電体６、正極端子７、負極集電体８及び負極端子９の封口板２への取り付け方法を説明する。
図４は、正極端子７、外部側絶縁部材１１、封口板２、内部側絶縁部材１０、及び正極
集電体６のベース部６ａの斜視図である。封口板２に設けられた端子取り付け孔２ａの周囲において、封口板２の電池外部側に外部側絶縁部材１１を配置し、封口板２の内面側に内部側絶縁部材１０及び正極集電体６のベース部６ａを配置する。次に、正極端子７の挿入部７ｂを電池外部側から、外部側絶縁部材１１の貫通孔、封口板２の端子取り付け孔２ａ、内部側絶縁部材１０の貫通孔及びベース部６ａの集電体貫通孔６ｃに挿入し、正極端子７の挿入部７ｂの先端側をベース部６ａ上にカシメる。これにより、正極端子７、外部側絶縁部材１１、封口板２、内部側絶縁部材１０及び正極集電体６が一体的に固定される。なお、正極端子７の先端のカシメられた部分をベース部６ａに溶接してもよい。
集電体６のベース部６ａの斜視図である。封口板２に設けられた端子取り付け孔２ａの周囲において、封口板２の電池外部側に外部側絶縁部材１１を配置し、封口板２の内面側に内部側絶縁部材１０及び正極集電体６のベース部６ａを配置する。次に、正極端子７の挿入部７ｂを電池外部側から、外部側絶縁部材１１の貫通孔、封口板２の端子取り付け孔２ａ、内部側絶縁部材１０の貫通孔及びベース部６ａの集電体貫通孔６ｃに挿入し、正極端子７の挿入部７ｂの先端側をベース部６ａ上にカシメる。これにより、正極端子７、外部側絶縁部材１１、封口板２、内部側絶縁部材１０及び正極集電体６が一体的に固定される。なお、正極端子７の先端のカシメられた部分をベース部６ａに溶接してもよい。
同様に、封口板２に設けられた端子取り付け孔（図示省略）の周囲において、封口板２の電池外部側に外部側絶縁部材１３を配置し、封口板２の電池内部側に内部側絶縁部材１２及び負極集電体８のベース部８ａを配置する。次に、負極端子９を電池外部側から、外部側絶縁部材１３の貫通孔、封口板２の端子取り付け孔、内部側絶縁部材１２の貫通孔及びベース部８ａの貫通孔に挿入し、負極端子９の先端側をベース部８ａ上にカシメる。これにより、負極端子９、外部側絶縁部材１３、封口板２、内部側絶縁部材１２及び負極集電体８が一体的に固定される。なお、負極端子９の先端のカシメられた部分をベース部８ａに溶接してもよい。
[角形二次電池１００の組立て]
封口板２に取り付けられた正極集電体６と正極芯体積層部４０を接合し、封口板２に取り付けられた負極集電体８と負極芯体積層部５０を接合する。そして、電極体３を絶縁シート１４で覆い、絶縁シート１４で覆われた電極体３を角形外装体１に挿入する。そして、封口板２を角形外装体１にレーザー溶接により溶接し、角形外装体１の開口を封口板２で封口する。封口板２の電解質注液孔１６から非水電解質を電池ケース２００内に注入した後、電解質注液孔１６を封止部材１７で封止する。これにより角形二次電池１００となる。
封口板２に取り付けられた正極集電体６と正極芯体積層部４０を接合し、封口板２に取り付けられた負極集電体８と負極芯体積層部５０を接合する。そして、電極体３を絶縁シート１４で覆い、絶縁シート１４で覆われた電極体３を角形外装体１に挿入する。そして、封口板２を角形外装体１にレーザー溶接により溶接し、角形外装体１の開口を封口板２で封口する。封口板２の電解質注液孔１６から非水電解質を電池ケース２００内に注入した後、電解質注液孔１６を封止部材１７で封止する。これにより角形二次電池１００となる。
[端子と集電体の接続部]
端子と集電体の接続部の詳細な構成を、正極側を例に説明する。負極側も同様の構成とすることができる。
端子と集電体の接続部の詳細な構成を、正極側を例に説明する。負極側も同様の構成とすることができる。
図５は正極集電体６のベース部６ａの電極体３側の面を示す図である。図６は図５におけるＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図である。図５及び図６に示すように、正極集電体６のベース部６ａは、正極端子７の挿入部７ｂが挿入される集電体貫通孔６ｃを有する。集電体貫通孔６ｃの周囲にはザグリ穴６ｄが設けられている。なお、図９（ａ）に示すように、ザグリ穴６ｄは底面６ｄ１と側面６ｄ２を有する凹部である。なお、図９（ａ）において上方が、電極体３側である。ザグリ穴６ｄの底面６ｄ１において集電体貫通孔６ｃの周囲には縁部に沿って凸部６ｅが設けられている。平面視で凸部６ｅは環状であることが好ましい。但し、必ずしも環状である必要はない。平面視において環状の一部が切り欠かれた形状の凸部６ｅとしてもよい。例えば、平面視で弧状の凸部６ｅが複数形成されていてもよい。平面視で凸部６ｅは線状であることが好ましい。また、凸部６ｅの表面を曲面とすることができる。
ザグリ穴６ｄの周囲には円弧状の溝部６ｆが設けられることが好ましい。溝部６ｆが設けられることにより、ザグリ穴６ｄの側面６ｄ２の形状が安定化する。ザグリ穴６ｄと溝部６ｆは、それぞれの形状に対応した凹凸を有する金型を用いてプレス加工により同時に形成されることが好ましい。これにより、ザグリ穴６ｄの縁部近傍の金属が外周側に流れることを抑制できるため、ザグリ穴６ｄの縁部に形成される角部のＲが大きくなることを確実に防止できる。なお、溝部６ｆは必須の構成ではなく、設けなくてもよい。
図７は、正極端子７の挿入部７ｂを、外部側絶縁部材１１の貫通孔、封口板２の端子取り付け孔２ａ、内部側絶縁部材１０の貫通孔、及び正極集電体６のベース部６ａの集電体貫通孔６ｃに挿入した後の状態を示す断面図である。図７は、正極端子７の挿入部７ｂをカシメる前の状態を示す図である。図７は、集電体貫通孔６ｃの中心を通る断面であり、封口板２の長手方向に沿った断面の断面図である。図７において上方が電極体３側である。
図８は、図７が示す断面と対応する断面の断面図であり、正極端子７の挿入部７ｂをカシメた後の状態を示す図である。
図９（ａ）は図８におけるＩＸ近傍の拡大図であり、正極端子７においてカシメられた部分７ｘと正極集電体６のベース部６ａをレーザー溶接する前の状態を示す図である。図９（ｂ）は図８におけるＩＸ近傍の拡大図であり、正極端子７においてカシメられた部分７ｘと正極集電体６のベース部６ａをレーザー溶接した後の状態を示す図である。
ベース部６ａのザグリ穴６ｄの底面６ｄ１に凸部６ｅが設けられていることにより、正極端子７においてカシメられた部分７ｘとベース部６ａの間に大きな隙間が生じることを効果的に抑制できる。したがって、正極端子７とベース部６ａがより強固に接続される。また、正極端子７においてカシメられた部分７ｘとベース部６ａのザグリ穴６ｄの縁部を安定的に溶接接続できる。よって、正極端子７とベース部６ａの接続部の信頼性が高い。
図１０は、正極端子７においてカシメられた部分７ｘと正極集電体６のベース部６ａをレーザー溶接した後の状態を示す図であり、正極端子７においてカシメられた部分７ｘと正極集電体６のベース部６ａの平面図である。図１０に示すように、正極集電体６のベース部６ａに設けられたザグリ穴６ｄの縁部と正極端子７においてカシメられた部分７ｘが溶接接続され、溶接部６０が形成される。なお溶接部６０は複数の点状に形成されてもよいし、線状に形成されてもよい。また、溶接部６０は環状に形成されてもよい。平面視において、集電体貫通孔６ｃの中心と溶接部６０を結ぶ直線上に凸部６ｅを設けることが好ましい。
[変形例１]
図１１は変形例１に係る角形二次電池における正極端子１０７と正極集電体のベース部１０６ａの接続部近傍の拡大断面図である。図１１は図９（ａ）と対応する断面図である。図１１は、正極端子１０７においてカシメられた部分１０７ｘと正極集電体のベース部１０６ａをレーザー溶接する前の状態を示す。変形例１では、正極集電体のベース部１０６ａに設けられたザグリ穴１０６ｄの形状が、上述の実施形態と異なる。
図１１は変形例１に係る角形二次電池における正極端子１０７と正極集電体のベース部１０６ａの接続部近傍の拡大断面図である。図１１は図９（ａ）と対応する断面図である。図１１は、正極端子１０７においてカシメられた部分１０７ｘと正極集電体のベース部１０６ａをレーザー溶接する前の状態を示す。変形例１では、正極集電体のベース部１０６ａに設けられたザグリ穴１０６ｄの形状が、上述の実施形態と異なる。
正極集電体のベース部１０６ａには、集電体貫通孔１０６ｃが設けられている。集電体貫通孔１０６ｃの周囲にはザグリ穴１０６ｄが形成されている。ザグリ穴１０６ｄは底面１０６ｄ１と側面１０６ｄ２を有する。底面１０６ｄ１において集電体貫通孔１０６ｃの周囲には凸部１０６ｅが設けられている。ザグリ穴１０６ｄの周囲には溝部１０６ｆが設けられている。
正極端子１０７は、集電体貫通孔１０６ｃに挿入され、先端がザグリ穴１０６ｄ内でカシメられている。正極端子１０７においてカシメられた部分１０７ｘは、凸部１０６ｅを覆い、底面１０６ｄ１と側面１０６ｄ２に接触する。凸部１０６ｅが設けられているため、正極端子１０７においてカシメられた部分１０７ｘとベース部１０６ａの間に大きな隙間が生じ難い。
変形例１の正極集電体では、集電体貫通孔１０６ｃの縁部に角部１０６ｘが形成されている。角部１０６ｘのＲは０．０５ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、正極端子１０７が正極集電体のベース部１０６ａにより強固に圧接される。よって、正極端子１０７と正極集電体のベース部１０６ａがより強固に接続される。なお、正極端子１０７においてカシメられた部分１０７ｘとザグリ穴１０６ｄの縁部をレーザー等により溶接接続することが好ましい。
集電体貫通孔１０６ｃの内側面が、凸部１０６ｅの一つの側面となっている。また、凸部１０６ｅの先端部（図１１中の上端部）には平坦面が形成されている。凸部１０６ｅは、側面１０６ｄ２と離れた位置に配置されている。
[変形例２]
図１２は変形例２に係る角形二次電池における正極端子２０７と正極集電体のベース部２０６ａの接続部近傍の拡大断面図である。図１２は図９（ａ）と対応する断面図である。図１２は、正極端子２０７においてカシメられた部分２０７ｘと正極集電体のベース部２０６ａをレーザー溶接する前の状態を示す。変形例２では、正極集電体のベース部２０６ａに設けられたザグリ穴２０６ｄの形状が、上述の実施形態と異なる。
図１２は変形例２に係る角形二次電池における正極端子２０７と正極集電体のベース部２０６ａの接続部近傍の拡大断面図である。図１２は図９（ａ）と対応する断面図である。図１２は、正極端子２０７においてカシメられた部分２０７ｘと正極集電体のベース部２０６ａをレーザー溶接する前の状態を示す。変形例２では、正極集電体のベース部２０６ａに設けられたザグリ穴２０６ｄの形状が、上述の実施形態と異なる。
正極集電体のベース部２０６ａには、集電体貫通孔２０６ｃが設けられている。集電体貫通孔２０６ｃの周囲にはザグリ穴２０６ｄが形成されている。ザグリ穴２０６ｄは底面２０６ｄ１と側面２０６ｄ２を有する。底面２０６ｄ１において集電体貫通孔２０６ｃの周囲には凸部２０６ｅが設けられている。凸部２０６ｅは曲面部を有する。凸部２０６ｅは、側面２０６ｄ２から離れた位置に配置されている。ザグリ穴２０６ｄの周囲には溝部２０６ｆが設けられている。
正極端子２０７は、集電体貫通孔２０６ｃに挿入され、先端がザグリ穴２０６ｄ内でカシメられている。正極端子２０７においてカシメられた部分２０７ｘは凸部２０６ｅを覆い、底面２０６ｄ１と側面２０６ｄ２に接触する。凸部２０６ｅが設けられているため、正極端子２０７においてカシメられた部分２０７ｘとベース部２０６ａの間に大きな隙間が生じ難い。
変形例２の正極集電体では、凸部２０６ｅが集電体貫通孔２０６ｃの縁部から離れた位置に形成されている。また、集電体貫通孔２０６ｃの縁部に角部２０６ｘが形成されている。角部２０６ｘのＲは０．０５ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、正極端子２０７が正極集電体のベース部２０６ａにより強固に圧接される。よって、正極端子２０７と正極集電体のベース部２０６ａがより強固に接続される。なお、正極端子２０７においてカシメられた部分２０７ｘとザグリ穴２０６ｄの縁部をレーザー等により溶接接続することが好ましい。
[変形例３]
図１３は変形例３に係る角形二次電池における正極端子３０７と正極集電体のベース部３０６ａの接続部近傍の拡大断面図である。図１３は図９（ａ）と対応する断面図である。図１３は、正極端子３０７においてカシメられた部分３０７ｘと正極集電体のベース部３０６ａをレーザー溶接する前の状態を示す。変形例３では、正極集電体のベース部３０６ａに設けられたザグリ穴３０６ｄの形状が、上述の実施形態と異なる。
図１３は変形例３に係る角形二次電池における正極端子３０７と正極集電体のベース部３０６ａの接続部近傍の拡大断面図である。図１３は図９（ａ）と対応する断面図である。図１３は、正極端子３０７においてカシメられた部分３０７ｘと正極集電体のベース部３０６ａをレーザー溶接する前の状態を示す。変形例３では、正極集電体のベース部３０６ａに設けられたザグリ穴３０６ｄの形状が、上述の実施形態と異なる。
正極集電体のベース部３０６ａには、集電体貫通孔３０６ｃが設けられている。集電体貫通孔３０６ｃの周囲にはザグリ穴３０６ｄが形成されている。ザグリ穴３０６ｄは底面３０６ｄ１と側面３０６ｄ２を有する。底面３０６ｄ１において集電体貫通孔３０６ｃの周囲には凸部３０６ｅが設けられている。凸部３０６ｅは先端部（図１３中では上端部）に平坦面を有する。凸部３０６ｅは、側面３０６ｄ２から離れた位置に配置されている。ザグリ穴３０６ｄの周囲には溝部３０６ｆが設けられている。
正極端子３０７は、集電体貫通孔３０６ｃに挿入され、先端がザグリ穴３０６ｄ内でカシメられている。正極端子３０７においてカシメられた部分３０７ｘは凸部３０６ｅを覆い、底面３０６ｄ１と側面３０６ｄ２に接触する。凸部３０６ｅが設けられているため、正極端子３０７においてカシメられた部分３０７ｘとベース部３０６ａの間に大きな隙間が生じ難い。
変形例３の正極集電体では、凸部３０６ｅが集電体貫通孔３０６ｃの縁部から離れた位置に形成されている。また、集電体貫通孔３０６ｃの縁部に角部３０６ｘが形成されている。角部３０６ｘのＲは０．０５ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、正極端子３０７が正極集電体のベース部３０６ａにより強固に圧接される。よって、正極端子３０７と正極集電体のベース部３０６ａがより強固に接続される。なお、正極端子３０７においてカシメられた部分３０７ｘとザグリ穴３０６ｄの縁部をレーザー等により溶接接続することが好ましい。
[変形例４]
図１４は変形例４に係る角形二次電池における正極端子４０７と正極集電体のベース部４０６ａの接続部近傍の拡大断面図である。図１４は図９（ａ）と対応する断面図である。図１４は、正極端子４０７においてカシメられた部分４０７ｘと正極集電体のベース部４０６ａをレーザー溶接する前の状態を示す。変形例４では、正極集電体のベース部４０６ａに設けられたザグリ穴４０６ｄの形状が、上述の実施形態と異なる。
図１４は変形例４に係る角形二次電池における正極端子４０７と正極集電体のベース部４０６ａの接続部近傍の拡大断面図である。図１４は図９（ａ）と対応する断面図である。図１４は、正極端子４０７においてカシメられた部分４０７ｘと正極集電体のベース部４０６ａをレーザー溶接する前の状態を示す。変形例４では、正極集電体のベース部４０６ａに設けられたザグリ穴４０６ｄの形状が、上述の実施形態と異なる。
正極集電体のベース部４０６ａには、集電体貫通孔４０６ｃが設けられている。集電体貫通孔４０６ｃの周囲にはザグリ穴４０６ｄが形成されている。ザグリ穴４０６ｄは底面４０６ｄ１と側面４０６ｄ２を有する。ザグリ穴４０６ｄの周囲には溝部４０６ｆが設けられている。
正極端子４０７は、集電体貫通孔４０６ｃに挿入され、先端がザグリ穴４０６ｄ内でカシメられている。正極端子４０７においてカシメられた部分４０７ｘは、底面４０６ｄ１と側面４０６ｄ２に接触する。集電体貫通孔４０６ｃの径方向（図１４中では左右方向）において、ザグリ穴４０６ｄの深さが集電体貫通孔４０６ｃから側面４０６ｄ２に向けて徐々に大きくなるように、底面４０６ｄ１は傾斜している。このため、正極端子４０７においてカシメられた部分４０７ｘとベース部４０６ａの間に大きな隙間が生じ難い。
図１４に示すように、集電体貫通孔４０６ｃと底面４０６ｄ１がなす角が９０°よりも小さいことが好ましい。これにより、正極端子４０７が正極集電体のベース部４０６ａにより強固に圧接される。よって、正極端子４０７と正極集電体のベース部４０６ａがより強固に接続される。
変形例４の正極集電体では、集電体貫通孔４０６ｃの縁部に角部４０６ｘが形成されている。角部４０６ｘのＲは０．０５ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、正極端子４０７が正極集電体のベース部４０６ａにより強固に圧接される。よって、正極端子４０７と正極集電体のベース部４０６ａがより強固に接続される。なお、正極端子４０７においてカシメられた部分４０７ｘとザグリ穴４０６ｄの縁部をレーザー等により溶接接続することが好ましい。
[その他]
集電体貫通孔の平面視の形状は楕円形又はトラック形状であることが好ましい。そして、端子の挿入部の封口板に対して平行な方向の断面形状を、集電体貫通孔の平面視の形状と同様の形状とすることが好ましい。これにより、封口板に対して端子が回転することを抑制できる。なお、集電体貫通孔の平面視の形状は真円であってもよい。
集電体貫通孔の平面視の形状は楕円形又はトラック形状であることが好ましい。そして、端子の挿入部の封口板に対して平行な方向の断面形状を、集電体貫通孔の平面視の形状と同様の形状とすることが好ましい。これにより、封口板に対して端子が回転することを抑制できる。なお、集電体貫通孔の平面視の形状は真円であってもよい。
ザグリ穴の平面視の形状は楕円形又はトラック形状であることが好ましい。このような構成であると、端子の挿入部がザグリ穴内でカシメられることにより、集電体に対して端子が回転することをより確実に防止できる。なお、ザグリ穴の平面視の形状は真円であってもよい。
ザグリ穴の深さは限定されないが、例えば、０．２～１．０ｍｍであることが好ましく、０．２～０．５ｍｍであることがより好ましく、０．２～０．４ｍｍであることがさらに好ましい。
集電体貫通孔の径方向において、ザグリ穴の幅（集電体貫通孔の縁部からザグリ穴の側面までの距離）は、０．５～３．０ｍｍであることが好ましく、０．５～２．０ｍｍであることがより好ましく、０．５～１．３ｍｍであることがさらに好ましい。
集電体貫通孔の径方向において、凸部の幅は、０．３～２．０ｍｍであることが好ましく、０．５～１．５ｍｍであることがより好ましく、０．６～１．０ｍｍであることがさらに好ましい。
凸部の高さは、ザグリ穴の深さよりも小さいことが好ましい。凸部の高さは、ザグリ穴の深さの０．１～０．５倍であることがより好ましい。
本開示の発明は、端子を一回のカシメにより集電体にカシメ固定する場合に特に効果的である。
１００・・・角形二次電池
２００・・・電池ケース
１・・・角形外装体
２・・・封口板
２ａ・・・端子取り付け孔
３・・・電極体
４・・・正極板
４ａ・・・正極芯体
４ｂ・・・正極活物質層
４０・・・正極芯体積層部
５・・・負極板
５ａ・・・負極芯体
５ｂ・・・負極活物質層
５０・・・負極芯体積層部
６・・・正極集電体
６ａ・・・ベース部
６ｂ・・・リード部
６ｃ・・・集電体貫通孔
６ｄ・・・ザグリ穴
６ｄ１・・・底面
６ｄ２・・・側面
６ｅ・・・凸部
６ｆ・・・溝部
７・・・正極端子
７ａ・・・鍔部
７ｂ・・・挿入部
７ｘ・・・カシメられた部分
８・・・負極集電体
８ａ・・・ベース部
８ｂ・・・リード部
９・・・負極端子
９ａ・・・鍔部
１０・・・内部側絶縁部材
１１・・・外部側絶縁部材
１２・・・内部側絶縁部材
１３・・・外部側絶縁部材
１４・・・絶縁シート
１５・・・ガス排出弁
１６・・・電解質注液孔
１７・・・封止部材
１０６ａ、２０６ａ、３０６ａ、４０６ａ・・・ベース部
１０６ｃ、２０６ｃ、３０６ｃ、４０６ｃ・・・集電体貫通孔
１０６ｄ、２０６ｄ、３０６ｄ、４０６ｄ・・・ザグリ穴
１０６ｄ１、２０６ｄ１、３０６ｄ１、４０６ｄ１・・・底面
１０６ｄ２、２０６ｄ２、３０６ｄ２、４０６ｄ２・・・側面
１０６ｅ、２０６ｅ、３０６ｅ・・・凸部
１０６ｆ、２０６ｆ、３０６ｆ、４０６ｆ・・・溝部
１０６ｘ、２０６ｘ、３０６ｘ、４０６ｘ・・・角部
１０７、２０７、３０７、４０７・・・正極端子
１０７ｘ、２０７ｘ、３０７ｘ、４０７ｘ・・・カシメられた部分
２００・・・電池ケース
１・・・角形外装体
２・・・封口板
２ａ・・・端子取り付け孔
３・・・電極体
４・・・正極板
４ａ・・・正極芯体
４ｂ・・・正極活物質層
４０・・・正極芯体積層部
５・・・負極板
５ａ・・・負極芯体
５ｂ・・・負極活物質層
５０・・・負極芯体積層部
６・・・正極集電体
６ａ・・・ベース部
６ｂ・・・リード部
６ｃ・・・集電体貫通孔
６ｄ・・・ザグリ穴
６ｄ１・・・底面
６ｄ２・・・側面
６ｅ・・・凸部
６ｆ・・・溝部
７・・・正極端子
７ａ・・・鍔部
７ｂ・・・挿入部
７ｘ・・・カシメられた部分
８・・・負極集電体
８ａ・・・ベース部
８ｂ・・・リード部
９・・・負極端子
９ａ・・・鍔部
１０・・・内部側絶縁部材
１１・・・外部側絶縁部材
１２・・・内部側絶縁部材
１３・・・外部側絶縁部材
１４・・・絶縁シート
１５・・・ガス排出弁
１６・・・電解質注液孔
１７・・・封止部材
１０６ａ、２０６ａ、３０６ａ、４０６ａ・・・ベース部
１０６ｃ、２０６ｃ、３０６ｃ、４０６ｃ・・・集電体貫通孔
１０６ｄ、２０６ｄ、３０６ｄ、４０６ｄ・・・ザグリ穴
１０６ｄ１、２０６ｄ１、３０６ｄ１、４０６ｄ１・・・底面
１０６ｄ２、２０６ｄ２、３０６ｄ２、４０６ｄ２・・・側面
１０６ｅ、２０６ｅ、３０６ｅ・・・凸部
１０６ｆ、２０６ｆ、３０６ｆ、４０６ｆ・・・溝部
１０６ｘ、２０６ｘ、３０６ｘ、４０６ｘ・・・角部
１０７、２０７、３０７、４０７・・・正極端子
１０７ｘ、２０７ｘ、３０７ｘ、４０７ｘ・・・カシメられた部分
Claims (3)
- 正極板及び負極板を有する電極体と、
開口を有し前記電極体を収容する外装体と、
端子取り付け孔を有し前記開口を封口する封口板と、
前記正極板又は前記負極板に電気的に接続された集電体と、
前記集電体に接続され、前記端子取り付け孔に挿入された端子と、を備えた二次電池であって、
前記集電体は集電体貫通孔を有し、前記集電体貫通孔の周囲にはザグリ穴が形成され、
前記ザグリ穴は底面と側面を有し、
前記端子は、前記集電体貫通孔に挿入され、前記ザグリ穴内でカシメられており、
前記集電体貫通孔の径方向において、前記ザグリ穴の深さが前記集電体貫通孔から前記側面に向けて徐々に大きくなるように前記底面は傾斜しており、
前記端子においてカシメられた部分が前記ザグリ穴の縁部と溶接接続された、
二次電池。 - 前記端子においてカシメられた部分の先端が前記側面に接する請求項１に記載の二次電池。
- 前記集電体貫通孔の縁部の角部のＲが０．０５ｍｍ以下である請求項１又は２に記載の二次電池。
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|---|---|---|---|
| JP2019028970A JP7355506B2 (ja) | 2019-02-21 | 2019-02-21 | 二次電池 |
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