JP2024037388A - 電池、および電池の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】端子と他の導電部材との接続部の信頼性をより向上させる技術を提供する。【解決手段】ここで開示される技術によると、第１導電部材と、該第１導電部材と電気的に接続される第２導電部材と、を有する端子と、上記端子に接続される第３導電部材と、を備える電池が提供される。上記第２導電部材は、一方の端部にカシメ部を有し、他方の端部の外面に位置決め部を有している。上記カシメ部は、上記第３導電部材に対してかしめられている。上記第１導電部材は、貫通孔を有している。上記貫通孔の中心軸方向に沿って見たとき、上記位置決め部が該貫通孔と重なるように設けられている。【選択図】図５

Description

本開示は、電池、および電池の製造方法および電池に関する。
近年、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池等の二次電池は、パソコン、携帯端末等のポータブル電源や、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）、電気自動車（ＢＥＶ）等の車両に搭載される駆動用電源として好適に用いられている。
これに関して、二次電池は、例えば、発電要素としての電極体の電極に接続される端子を備えている。端子は、例えば、２つ以上の部材を組み合わせることによって形成されることがある。例えば特許文献１では、板状の第１導電部材と、該第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、を有する端子を備える二次電池が開示されている。かかる端子として、１導電部材と第２導電部材のフランジ部とを機械的に固定する締結部と、締結部から離れた位置で、第１導電部材と第２導電部材のフランジ部とを金属接合する金属接合部と、を有する端子を用いることが提案されている。同公報には、連結方法が相互に異なる締結部と金属接合部とを備えることによって、外部からの振動や衝撃等が加わってもひずみが生じにくくなるため、第１導電部材と第２導電部材との導通信頼性が向上し得ると記載されている。
特開２０２２－４９７２９号公報
ところで、端子と電極体との接続には、他の導電部材（上記公報では、正極リード部材および負極リード部材）を介することがある。本発明者は、端子と他の導電部材との接続部の信頼性をより高めたいと考えた。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、端子と他の導電部材との接続部の信頼性をより向上させる技術を提供することである。
ここで開示される技術によると、第１導電部材と、該第１導電部材と電気的に接続される第２導電部材と、を有する端子と、上記端子に接続される第３導電部材と、を備える電池が提供される。上記第２導電部材は、一方の端部にカシメ部を有し、他方の端部の外面に位置決め部を有している。上記カシメ部は、上記第３導電部材に対してかしめられている。上記第１導電部材は、貫通孔を有している。上記貫通孔の中心軸方向に沿って見たとき、上記位置決め部が該貫通孔と重なるように設けられている。
かかる構成の電池では、第２導電部材が位置決め部を有することによって、カシメ部を所望する位置に保持することができる。この状態で、第３導電部材に対してカシメ部をかしめることができるため、カシメ部で望まない変形が生じるのを抑制することができる。このため、端子と他の導電部材との接続部の信頼性を向上させることができる。
また、ここで開示される技術によると、第１導電部材と、該第１導電部材と電気的に接続される第２導電部材と、を有する端子と、上記端子に接続される第３導電部材と、を備える電池の製造方法が提供される。上記第２導電部材は、一方の端部にカシメ部を有し、他方の端部の外面に位置決め部を有している。該製造方法は、上記カシメ部を、上記第３導電部材に設けられた貫通孔に挿入することと、上記挿入の後、上記位置決め部を位置決め治具と当接させた状態で、上記カシメ部を上記第３導電部材に対してかしめることと、を包含する。
かかる構成の製造方法では、位置決め部を位置決め治具と当接させた状態で、該カシメ部を第３導電部材に対してかしめている。位置決め部を位置決め治具と当接させることによって、カシメ部を押圧する押圧部材に対して、カシメ部の位置を定めやすくなる。このため、カシメ部で望まない変形が生じるのを抑制することができ、延いては、端子と他の導電部材との接続部の信頼性を向上させることができる。
図１は、電池１００の斜視図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ断面図である。 図３は、負極端子４０の近傍の部分拡大断面図である。 図４は、負極端子４０の平面図である。 図５は、図４のＶ－Ｖ断面図である。 図６は、取付工程における負極端子４０近傍の断面図である。
以下、ここで開示される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、当然ながら特にここで開示される技術を限定することを意図したものではない。ここで開示される技術は、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」の表記は、特に言及されない限りにおいて「Ａ以上Ｂ以下」を意味するとともに、「Ａを上回り、かつ、Ｂを下回る」の意味をも包含する。
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（正極および負極）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蓄電池の他に、電気二重層キャパシタ等のキャパシタをも包含する。以下では、上述した二次電池の一例として、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。なお、以下の説明において、二次電池を単に「電池」とも称する。
図１は、電池１００の斜視図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ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、下を表す。また、図面中の符号Ｘは、電池１００の幅広面の長辺方向を示し、符号Ｙは、電池１００の幅広面の短辺方向を示し、符号Ｚは、電池１００の上下方向を示す。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に示されているように、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、図示されない正極および負極を有する。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（例えば、矩形状）の正極と方形状（例えば、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、図示されない正極合剤層と、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で構成され得る。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、図示されない負極合剤層と、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で構成され得る。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に示されているように、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で構成されてもよい。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で構成されてもよい。
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、ＬｉＰＦ６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に示されているように、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に示されているように、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（ここでは、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の近傍の部分拡大断面図である。以下では、負極端子４０の側の端子構造を例に挙げて説明するが、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」の箇所を適宜「正極」と読み替えることができる。
図３に示されているように、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、例えばリング状である。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。なお、負極リード部材１４は、ここで開示される電池における「第３導電部材」の一例である。以下の説明において、「負極リード部材１４」を「第３導電部材１４」とも称することがある。
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とを絶縁するとともに、端子引出孔２４ｈを閉じる機能を有する。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；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、例えばリング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；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は、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。図３に示されているように、負極端子４０は、かしめ加工によって、蓋体２４と絶縁された状態で、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は、かしめ加工により、蓋体２４に固定されるとともに、負極リード部材１４（第３導電部材１４）と電気的に接続されている。
図４は、負極端子４０の平面図である。図５は、図４のＶ－Ｖ断面図である。図４および図５には、蓋体２４に取り付けられる前の負極端子４０の構成が模式的に示されている。図３～図５に示されているように、負極端子４０は、第１導電部材４１と、第２導電部材４２とを有している。
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で構成されている。第１導電部材４１は、ここではアルミニウム製、または、アルミニウム合金製である。図３～図５に示されているように、第１導電部材４１は、板状（例えば平板状）である。第１導電部材４１は、ここでは略矩形状である。図５に示されているように、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（ここでは蓋体２４）と対向する側の面である。上面４１ｕは、電池ケース２０（ここでは蓋体２４）と反対側の面であり、下面４１ｄの反対側の面である。図４に示されているように、第１導電部材４１は、接続部４１ａと、延伸部４１ｂと、を有する。接続部４１ａと延伸部４１ｂは、長辺方向Ｘに、同方向の中央線ＣＬ１によって区分けされた部位である。
接続部４１ａは、例えば、第２導電部材４２と電気的に接続される部位である。図４および図５に示されているように、接続部４１ａは、薄肉部４１ｔと、貫通孔４１ｈと、凹部４１ｒと、を有している。図４に示されているように、薄肉部４１ｔは、平面視においてリング状に設けられている。薄肉部４１ｔは、延伸部４１ｂよりも厚みが薄く形成された部位である。薄肉部４１ｔは、ここでは、金属接合部４５を有している。図５に示されているように、貫通孔４１ｈは、上下方向Ｚに貫通した部位であり、平面視においてリング状に設けられている（図４参照）。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（ここでは、フランジ部４２ｆ）が露出している。図５に示されているように、貫通孔４１ｈは、薄肉部４１ｔの中央に設けられている。図５に示されているように、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、溶接の際に発生するガス、熱等の逃げ道として機能し得る。凹部４１ｒは、下面４１ｄから凹んだ部位である。図示は省略しているが、凹部４１ｒは、平面視においてリング状に設けられている。凹部４１ｒは、金属接合部４５よりも外周側に設けられている。凹部４１ｒは、ここでは、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、接続部４１ａから長辺方向Ｘの一方側（図３～図５の左方）に延びた部位である。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）を作製する場合に、バスバーが付設される部位である。
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で構成されている。第２導電部材４２は、ここでは銅製、または、銅合金製である。図５に示されているように、第２導電部材４２は、フランジ部４２ｆと、軸柱部４２ｓと、を有している。フランジ部４２ｆと軸柱部４２ｓとは、例えば、上下方向Ｚに区分けされた部位である。ここでは、第２導電部材４２は、上下方向Ｚの一方の端部に軸柱部４２ｓを有し、他方の端部にフランジ部４２ｆを有している。
フランジ部４２ｆは、例えば、第１導電部材４１と電気的に接続される部位である。図５に示されているように、フランジ部４２ｆは、軸柱部４２ｓよりも外形が大きい。また、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。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の外部に突出している。図５に示されているように、フランジ部４２ｆは、略円柱形状である。ここでは、フランジ部４２ｆの軸心は、第２導電部材４２の軸心と一致している。また、フランジ部４２ｆは、上面４２ｕと、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。上面４２ｕは、ここでは、フランジ部４２ｆの上端部である。下面４２ｄは、ここでは、フランジ部４２ｆの下端部である。なお、フランジ部４２ｆは、ここで開示される電池における「他方の端部」の一例である。また、フランジ部４２ｆの上面４２ｕは、ここで開示される電池における「他方の端部の外面」の一例である。
図５に示されているように、くびれ部４２ｎは、フランジ部４２ｆの側面４２ｏの一部に、連続的あるいは間欠的に設けられている。図示は省略しているが、くびれ部４２ｎは、平面視においてリング状である。くびれ部４２ｎがリング状に設けられていると、例えば、締結部４３の強度を高めることができる。くびれ部４２ｎは、フランジ部４２ｆの軸心に対して、対称に設けられている。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。ここでは、くびれ部４２ｎ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、ここで開示される電池における「凹部４１ｒに収容された部分」の一例である。
軸柱部４２ｓは、例えば、フランジ部４２ｆの下端部に連結する部位である。図５に示されているように、軸柱部４２ｓは、フランジ部４２ｆの下端部から下方に延びている。軸柱部４２ｓは、ここでは、下端部にカシメ部４２ｃを有している。ここでは、軸柱部４２ｓの軸心は、フランジ部４２ｆの軸心と一致している。かしめ加工前では、カシメ部４２ｃは、中空状である。カシメ部４２ｃは、ここでは、フランジ部４２ｆと反対側の端部である。図３に示されているように、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。カシメ部４２ｃは、例えば、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、第３導電部材１４に固定される。軸柱部４２ｓは、かしめ加工によって、電池ケース２０の内部で第３導電部材１４と電気的に接続される。なお、軸柱部４２ｓは、ここで開示される電池における「一方の端部」の一例である。
図５に示されているように、負極端子４０は、締結部４３を有している。締結部４３は、例えば、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。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、平面視においてリング状に形成されている。締結部４３は、ここでは、連続的に形成されている。特に限定されるものではないが、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。例えば、締結部４３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。締結部４３を設けることによって、第１導電部材４１と第２導電部材４２との接続をより強固なものとすることができる。このため、負極端子４０の導通信頼性を向上させることができる。
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、焼きばめ、かしめ、リベット、折り込み、ボルト接合等であってよい。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。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。
図５に示されているように、負極端子４０は、締結部４３から離れた位置に、金属接合部４５を有する。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とが金属接合された部位である。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、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得る。金属接合部４５を設けることによって、第１導電部材４１と第２導電部材４２との接続をより強固なものとすることができる。このため、負極端子４０の導通信頼性を向上させることができる。
金属接合部４５は、ここでは、平面視において締結部４３よりもフランジ部４２ｆの内周側（中心側）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得る。このため、締結部４３に比べて相対的に強度が低い（脆い）接合部であり得る。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。金属接合部４５は、連続的あるいは間欠的に形成されている。金属接合部４５は、フランジ部４２ｆの軸心に対して、軸対称に形成されている。金属接合部４５は、ここでは、平面視においてリング状に形成されている。
金属接合部４５は、特に限定するものではないが、例えば、融接、圧接、ろう接等によって形成され得る。接合強度を高める観点から、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）溶接等によって形成された溶接接合部であることが好ましい。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。
ところで負極端子４０と第３導電部材１４との接続では、例えば、まず、第２導電部材４２が取り付けられた第１導電部材４１を治具で保持し、蓋体２４の端子引出孔２４ｈ、ガスケット５０の貫通孔５１ｈ、インシュレータ６０の貫通孔６０ｈ、および、第３導電部材１４の貫通孔１４ｈの順にカシメ部４２ｃを挿入する。次いで、カシメ部４２ｃを押圧部材で押圧して、負極端子４０を第３導電部材１４に対してかしめる。かしめでは、例えば、第１導電部材４１の貫通孔１４ｈの中心線（図５中の中心軸Ｃ参照）に沿ってカシメ部４２ｃを押圧する場合がある。このとき、第１導電部材４１の貫通孔１４ｈの中心線と、軸柱部４２ｓの中心線（ここでは、軸心）とがずれた状態で押圧を行うと、カシメ部４２ｃに望まない変形が生じてしまい、かしめ加工が適切に施されないことがある。かしめ加工が適切に施されないと、負極端子４０と第３導電部材１４との接続の信頼性が低下し、延いては、負極端子４０と電極体１０の負極との接続の信頼性が低下する懸念がある。このため、本発明者は、負極端子４０の構成について検討を重ねた。
図５に示されているように、フランジ部４２ｆは、上端部の外面（ここでは、上面４２ｕ）に位置決め部４２ｐを有している。位置決め部４２ｐは、例えば、負極端子４０を第３導電部材１４に対してかしめる際に、第３導電部材１４を保持する位置決め治具Ｐ（図６参照）と連携する部位である。位置決め部４２ｐは、軸柱部４２ｓの軸心上に設けられていることが好ましい。位置決め部４２ｐは、フランジ部４２ｆの軸心上（第２導電部材の軸心上）に設けられていることが好ましい。
第１導電部材４１の貫通孔４１ｈの中心軸Ｃ方向に沿って見たとき、例えば、位置決め部４２ｐは、貫通孔４１ｈと重なるように設けられている。例えば、位置決め部４２ｐは、貫通孔４１ｈの中心軸Ｃ上に設けられている。ここでは、位置決め部４２ｐの軸心と、貫通孔４１ｈの中心軸Ｃとが一致している。貫通孔１４ｈの中心軸、フランジ部４２ｆの軸心、位置決め部４２ｐの軸心、および、軸柱部４２ｓは、例えば、図４に示された中央線ＣＬ２上にあるとよい。中央線ＣＬ２は、第１導電部材４１の短辺方向Ｙの中央線である。
位置決め部４２ｐは、図３および図５に示されているように、凸部である。ここでは、位置決め部４２ｐは、上面４２ｕから電池ケース２０の外に向かって突出している。位置決め部４２ｐを凸状とすることによって、後述する位置決め治具Ｐの第１支持部Ｐ２（図６参照）を凹部とすることができる。このため、第１支持部Ｐ２が破損するリスクを低減することができる。延いては、より安定的に、負極端子４０と第３導電部材１４との接続部の信頼性が高められた電池を製造することができる。
特に限定するものではないが、電池高さが大きくなりすぎないようにする観点、位置決め部４２ｐに外部負荷がかかりにくくする観点、電池１００を単電池として備える組電池の成形性（例えば、バスバーの取り付け容易性）の観点等から、図３および図５に示されているように、凸状の位置決め部４２ｐは、第１導電部材の上面４１ｕから飛び出していないことが好ましい。ただし、他の実施形態において、凸状の位置決め部４２ｐは、第１導電部材の上面４１ｕから飛び出していてもよい。位置決め部４２ｐが第１導電部材４１の上面４１ｕから飛びだしていると、例えば、位置決め部４２ｐを位置決め治具Ｐ（図６参照）の第１支持部Ｐ２に嵌め込みやすくなる。
また、特に限定するものではないが、第１導電部材４１による干渉を抑制する観点から、位置決め部４２ｐと第１導電部材４１（例えば、貫通孔４１ｈの内壁）とが接触していないことが好ましい。かかる観点から、貫通孔４１ｈの内径を１としたときに、位置決め部４２ｐの径は、例えば０．８以下であり、０．７以下が好ましく、０．６以下がより好ましい。一方で、位置決め部４２ｐの径が小さすぎると、例えば負極端子４０を位置決め治具Ｐ（図６参照）に取り付けにくくなる虞がある。かかる観点から、貫通孔４１ｈの内径を１としたときに、位置決め部４２ｐの径は、例えば０．２以上であり、０．３以上が好ましく、０．４以上がより好ましい。ただし、他の実施形態において、貫通孔４１ｈの内径と位置決め部４２ｐの径とが同じであってもよい。この場合、位置決め治具Ｐ（図６参照）と連携しやすくする観点から、凸状の位置決め部４２ｐは、第１導電部材の上面４１ｕから飛び出していることが好ましい。
位置決め部４２ｐの形状は、ここでは、平面視において真円である。これによって、負極端子４０を位置決め治具Ｐ（図６参照）に取り付けやすくすることができる。一方で、負極端子４０を位置決め治具Ｐ（図６参照）に取り付けた後の安定性を高める観点から、位置決め部４２ｐの形状は、例えば、平面視において、楕円；長穴；四角形；五角形、六角形、七角形、八角形等の多角形；等であってもよい。
また、特に限定するものではないが、位置決め治具に負極端子４０を取り付けた際に、かかる取り付けを安定的なものとする観点から、位置決め部４２ｐは、ストレート部ＳＴを有することが好ましい（図５参照）。ストレート部ＳＴは、例えば、位置決め部４２ｐの基端Ｂから位置決め部４２ｐが延びた方向に沿って設けられた部位である。ストレート部ＳＴは、例えば、凸部、凹部等が設けられていない平坦な部位であるとよい。位置決め部４２ｐが延びた方向における位置決め部４２ｐの長さを１としたときに、ストレート部ＳＴの長さは、例えば、０．８～０．９であるとよい。また、負極端子４０を位置決め治具Ｐ（図６参照）により容易に取り付ける観点から、位置決め部４２ｐの先端には、Ｃ面あるいはＲ面が形成されていてもよい。
以下、電池１００を製造する方法について説明する。電池１００の製造方法は、ここでは、カシメ部４２ｃを、第３導電部材１４に設けられた貫通孔１４ｈに挿入することと、挿入の後、位置決め部４２ｐを位置決め治具Ｐ（図６参照）と当接させた状態で、カシメ部４２ｃを第３導電部材１４に対してかしめることと、を包含する。電池１００の製造方法は、例えば、用意工程と、取付工程と、接合工程と、を包含する。用意工程では、例えば、負極端子４０を用意する。用意工程は、例えば、締結工程と、金属接合工程とのサブステップをこの順序で含み得る。
締結工程では、例えば、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することができる。これによって、締結部４３の強度を向上させることができる。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とよい。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することができる。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、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とを金属接合して、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。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とが積層された箇所を、薄肉部４１ｔを貫通するように溶接することによって形成することができる。溶接により、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。なお、溶接の際に発生したガスや熱は、貫通孔４１ｈから放出・拡散され得る。貫通孔４１ｈによって、薄肉部４１ｔとフランジ部４２ｆとの間にガス、熱等が滞留するのを抑制することができる。
例えば、金属接合部４５は、平面視において、締結部４３よりもフランジ部４２ｆの中心側に形成されることが好ましい。これによって、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、溶接箇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。
取付工程では、例えば、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（第３導電部材１４）と、を取り付ける。負極端子４０と第３導電部材１４とは、例えば、かしめ加工（リベッティング）によって蓋体２４に固定する。例えば、カシメ部４２ｃを、蓋体２４の端子引出孔２４ｈ、ガスケット５０の貫通孔５１ｈ、インシュレータ６０の貫通孔６０ｈ、および、第３導電部材１４の貫通孔１４ｈに、この順で挿入し、かつ、貫通孔１４ｈの外部に突出させる。そして、貫通孔１４ｈから突出したカシメ部４２ｃに対して、上下方向Ｚから圧縮力を加える。
図６は、取付工程における負極端子４０近傍の断面図である。図６には、カシメ部４２ｃを第３導電部材１４に対してかしめる前の断面図が示されている。図６に示されているように、カシメ部４２ｃを上記各部材の各貫通孔に挿入した状態の負極端子４０について、第１導電部材４１を位置決め治具Ｐ上に配置する。位置決め治具Ｐとしては、例えば、凹部Ｐ１と、第１支持部Ｐ２と、第２支持部Ｐ３と、を有する治具を用いるとよい。位置決め治具Ｐは、例えば、強度、硬度、耐摩耗性、耐食性等に優れた材料（例えば、金属材料）で構成されることが好ましい。かかる材料としては、ＳＵＳ４４０Ｃ、ＳＫＤ１１等が例示される。
凹部Ｐ１は、例えば、かしめ加工時に第１導電部材４１を収容する部位である。図６に示されているように、上面４１ｕが凹部Ｐ１の底面と当接するように、第１導電部材４１が配置されるとよい。特に限定するものではないが、安定性を高める観点から、第１導電部材４１の側面と凹部Ｐ１の内壁面とが当接することが好ましい。第１支持部Ｐ２は、例えば、第２導電部材４２の位置決め部４２ｐを支持する部位である。ここでは、第１支持部Ｐ２は凹状である。第１支持部Ｐ２は、ここでは、第２支持部Ｐ３から凹んだ形状である。例えば、凸状の位置決め部４２ｐの突出先端が第１支持部Ｐ２に収容されることによって、位置決め部４２ｐが位置決め治具Ｐに安定的に保持され得る。第２支持部Ｐ３は、例えば、第１導電部材４１を支持する部位である。図６に示されているように、第２支持部Ｐ３は、凸状である。第２支持部Ｐ３は、ここでは、凹部Ｐ１の底面から突出している。例えば、第２支持部Ｐ３の上面が薄肉部４１ｔ（図４参照）に当接することによって、第１導電部材４１が位置決め治具Ｐに安定的に保持され得る。
図６に示されているように、位置決め治具Ｐ上に配置された負極端子４０のカシメ部４２ｃを、上方から、押圧部材Ｑによって押圧することによって、第３導電部材１４に対してかしめることができる。上記のとおり、ここでは、カシメ部４２ｃを第３導電部材１４に設けられた貫通孔１４ｈに挿入して、該挿入の後、位置決め部４２ｐを位置決め治具Ｐと当接させた状態で、該カシメ部４２ｃを第３導電部材１４に対してかしめている。位置決め部４２ｐを位置決め治具Ｐと当接させることによって、押圧部材Ｑに対してカシメ部４２ｃの位置を定めやすくなる。このため、かしめ加工によって、カシメ部４２ｃに望まない変形が生じるのを抑制することができる。これによって、負極端子４０と第３導電部材１４との接続部の信頼性を高めることができる。
ここでは、上記のとおり、第１導電部材４１の貫通孔１４ｈの中心軸Ｃ方向に沿って見たとき、位置決め部４２ｐが貫通孔１４ｈと重なるように設けられている（図５参照）。これによって、カシメ部４２ｃに押圧部材Ｑを当てる際、押圧部材Ｑを所望の位置に当てやすくすることができる。このため、負極端子４０と第３導電部材１４との接続部の信頼性をより高めることができる。また、貫通孔１４ｈと重なるように位置決め部４２ｐが設けられることによって、負極端子４０を位置決め治具Ｐにより安定的に保持させることができる。
上記のようなかしめ加工を行うことによって、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と第３導電部材１４（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。正極端子３０と正極リード部材１３との取付方法も、上記した負極端子４０と負極リード部材１４との取付方法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。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得る用途、例えば、乗用車、トラック等の各種の車両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）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＢＥＶ）等が挙げられる。
以上、ここで開示される技術の実施形態について説明したが、ここで開示される技術を上記実施形態に限定することを意図したものではない。ここで開示される技術は、他の実施形態においても実施され得る。特許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、上記実施形態では、位置決め部４２ｐが凸部であった。しかし、これに限定されない。位置決め部は、例えば、凹部であってもよい。位置決め部を凹状とすることによって、例えば、電池高さが大きくなりすぎないようにすることができる。また、組電池を構成させる際、バスバーの取り付けをより容易とすることができる。また、位置決め部に変形が生じるのを抑制することができる。なお、凹部である位置決め部の内径は、貫通孔１４ｈの内径と同じであってもよく、貫通孔１４ｈの内径よりも小さくてもよい。また、位置決め部が凹状である場合、位置決め治具Ｐの第１支持部Ｐ２を凸状とするとよい。
以上のとおり、ここで開示される技術の具体的な態様として、以下の各項に記載のものが挙げられる。
項１：
第１導電部材と、該第１導電部材と電気的に接続される第２導電部材と、を有する端子と、
前記端子に接続される第３導電部材と、
を備える電池であって、
前記第２導電部材は、一方の端部にカシメ部を有し、他方の端部の外面に位置決め部を有しており、
前記カシメ部は、前記第３導電部材に対してかしめられており、
前記第１導電部材は、貫通孔を有しており、
前記貫通孔の中心軸方向に沿って見たとき、前記位置決め部が該貫通孔と重なるように設けられている、電池。
項２：
前記第１導電部材は、板状であり、
前記第２導電部材は、フランジ部を有しており、
前記端子は、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が機械的に固定された締結部を有する、項１に記載の電池。
項３：
前記端子は、前記締結部から離れた位置に、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が金属接合された金属接合部を有する、項２に記載の電池。
項４：
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ており、
前記締結部では、前記凹部の内壁が、前記第２導電部材のうちの、該凹部に収容された部分で固定されている、項２または３に記載の電池。
項５：
前記位置決め部は、凸部である、項１～４のいずれか一項に記載の電池。
項６：
第１導電部材と、該第１導電部材と電気的に接続される第２導電部材と、を有する端子と、
前記端子に接続される第３導電部材と、
を備える電池の製造方法であって、
前記第２導電部材は、一方の端部にカシメ部を有し、他方の端部の外面に位置決め部を有しており、
該製造方法は、
前記カシメ部を、前記第３導電部材に設けられた貫通孔に挿入することと、
前記挿入の後、前記位置決め部を位置決め治具と当接させた状態で、前記カシメ部を前記第３導電部材に対してかしめることと、
を包含する、製造方法。
項７：
前記第１導電部材は、貫通孔を有しており、
前記第１導電部材の前記貫通孔の中心軸方向に沿って見たとき、前記位置決め部が該貫通孔と重なるように設けられている、項６に記載の製造方法。
項８：
前記第１導電部材は、板状であり、
前記第２導電部材は、フランジ部を有しており、
該製造方法は、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して締結部を形成することを包含する、項６または７に記載の製造方法。
項９：
さらに、前記締結部から離れた位置に、前記第１導電部材と前記フランジ部とを接合して金属接合部を形成することを包含する、項８に記載の製造方法。
項１０：
前記第１導電部材は、前記第２導電部材の前記フランジの少なくとも一部を収容する凹部を有しており、該凹部に前記第２導電部材の一部を挿入し、該凹部の内壁を、第２導電部材のうちの当該凹部に収容された部分で固定することによって前記締結部を形成する、項８または９に記載の製造方法。
項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形成される、項９または１０に記載の製造方法。
項１２：
前記位置決め部は、凸部である、項６～１１のいずれか一項に記載の製造方法。
１００ 電池
１０ 電極体
１１ 正極集電体
１２ 負極集電体
１３ 正極リード部材
１４ 負極リード部材（第３導電部材）
２０ 電池ケース
２２ ケース本体
３０ 正極端子
４０ 負極端子
４１ 第１導電部材
４２ 第２導電部材
５０ ガスケット
５２ 基部
６０ インシュレータ

Claims (12)

  1. 第１導電部材と、該第１導電部材と電気的に接続される第２導電部材と、を有する端子と、
    前記端子に接続される第３導電部材と、
    を備える電池であって、
    前記第２導電部材は、一方の端部にカシメ部を有し、他方の端部の外面に位置決め部を有しており、
    前記カシメ部は、前記第３導電部材に対してかしめられており、
    前記第１導電部材は、貫通孔を有しており、
    前記貫通孔の中心軸方向に沿って見たとき、前記位置決め部が該貫通孔と重なるように設けられている、電池。
  2. 前記第１導電部材は、板状であり、
    前記第２導電部材は、フランジ部を有しており、
    前記端子は、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が機械的に固定された締結部を有する、請求項１に記載の電池。
  3. 前記端子は、前記締結部から離れた位置に、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が金属接合された金属接合部を有する、請求項２に記載の電池。
  4. 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ており、
    前記締結部では、前記凹部の内壁が、前記第２導電部材のうちの、該凹部に収容された部分で固定されている、請求項２または３に記載の電池。
  5. 前記位置決め部は、凸部である、請求項１～３のいずれか一項に記載の電池。
  6. 第１導電部材と、該第１導電部材と電気的に接続される第２導電部材と、を有する端子と、
    前記端子に接続される第３導電部材と、
    を備える電池の製造方法であって、
    前記第２導電部材は、一方の端部にカシメ部を有し、他方の端部の外面に位置決め部を有しており、
    該製造方法は、
    前記カシメ部を、前記第３導電部材に設けられた貫通孔に挿入することと、
    前記挿入の後、前記位置決め部を位置決め治具と当接させた状態で、前記カシメ部を前記第３導電部材に対してかしめることと、
    を包含する、製造方法。
  7. 前記第１導電部材は、貫通孔を有しており、
    前記第１導電部材の前記貫通孔の中心軸方向に沿って見たとき、前記位置決め部が該貫通孔と重なるように設けられている、請求項６に記載の製造方法。
  8. 前記第１導電部材は、板状であり、
    前記第２導電部材は、フランジ部を有しており、
    該製造方法は、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して締結部を形成することを包含する、請求項６または７に記載の製造方法。
  9. さらに、前記締結部から離れた位置に、前記第１導電部材と前記フランジ部とを接合して金属接合部を形成することを包含する、請求項８に記載の製造方法。
  10. 前記第１導電部材は、前記第２導電部材の前記フランジの少なくとも一部を収容する凹部を有しており、該凹部に前記第２導電部材の一部を挿入し、該凹部の内壁を、第２導電部材のうちの当該凹部に収容された部分で固定することによって前記締結部を形成する、請求項８に記載の製造方法。
  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形成される、請求項９に記載の製造方法。
  12. 前記位置決め部は、凸部である、請求項６または７に記載の製造方法。
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