JP2024085618A - Battery terminal, secondary battery, and method of manufacturing battery terminal - Google Patents
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Abstract
【課題】端子におけるバスバ溶接可能面積を従来よりも広く確保でき、且つ、超音波溶接に起因する二次電池内部側での異物の発生を抑制できる電池端子を提供する。
【解決手段】金属製の第1部材40及び第2部材50からなる電池端子26であって、第1部材40は、表面がバスバ溶接面である板状の部材であり、裏面に開口し、且つ、厚み方向と平行な内面たる第1ホーン側接合面44を有する収容凹部42が形成されており、第2部材50は、外面に第1アンビル側接合面53を有し、第1アンビル側接合面53が第1ホーン側接合面44と対向するように、少なくとも一部が収容凹部42に収容されており、第1ホーン側接合面44と第1アンビル側接合面53とが超音波溶接によって接合されている。
【選択図】図6
A battery terminal is provided that can ensure a larger busbar welding area in the terminal than before and can suppress the generation of foreign matter inside the secondary battery due to ultrasonic welding.
[Solution] A battery terminal 26 consisting of a first member 40 and a second member 50 made of metal, the first member 40 is a plate-shaped member whose surface is a busbar welding surface, and has an accommodating recess 42 that opens on the back surface and has a first horn side bonding surface 44 that is an inner surface parallel to the thickness direction, the second member 50 has a first anvil side bonding surface 53 on its outer surface, and at least a portion of it is accommodated in the accommodating recess 42 so that the first anvil side bonding surface 53 faces the first horn side bonding surface 44, and the first horn side bonding surface 44 and the first anvil side bonding surface 53 are joined by ultrasonic welding.
[Selected Figure] Figure 6
Description
本発明は、電池端子、二次電池及び電池端子の製造方法に関する。 The present invention relates to a battery terminal, a secondary battery, and a method for manufacturing a battery terminal.
従来、電気自動車やハイブリッド自動車などのモータを駆動源とする電動車両では、ニッケル水素蓄電池やリチウムイオン蓄電池などの二次電池が電源として用いられている。この種の二次電池は、電動車両の駆動源として求められる性能を実現するために、通常、複数個を電気的に接続し、充放電容量及び出力電圧が高められた電池モジュールの形態で、電動車両の電源に用いられる。 Traditionally, electric vehicles, hybrid vehicles, and other electric vehicles that use motors as their drive source use secondary batteries such as nickel-metal hydride batteries and lithium-ion batteries as their power source. To achieve the performance required of a drive source for an electric vehicle, these types of secondary batteries are usually used as the power source for the electric vehicle in the form of a battery module in which multiple batteries are electrically connected together to increase the charge/discharge capacity and output voltage.
複数の二次電池を電気的に接続する場合、一般的に、二次電池の正極端子及び負極端子と、隣接する二次電池の負極端子及び正極端子とを、各端子の天面に溶接されるバスバを介して電気的に接続する。 When multiple secondary batteries are electrically connected, the positive and negative terminals of one secondary battery are generally electrically connected to the negative and positive terminals of an adjacent secondary battery via bus bars welded to the top surface of each terminal.
ここで、各端子の天面にバスバを溶接する構造(バスバ溶接構造)を採用する場合、バスバの溶接性を考慮して各端子の天面を構成する金属が同じであることが望まれる。したがって、電極体に接合される集電端子を構成する金属が正極端子と負極端子とで異なる場合、各端子の天面を構成する金属を同じにするために、正極側又は負極側において異材接合が必要になる場合がある。例えば、正極側の集電端子がアルミニウム、負極側の集電端子が銅である場合には、端子の天面をアルミニウムで構成するために、負極側においてアルミニウムと銅との異材接合が必要になる。 When adopting a structure in which a bus bar is welded to the top surface of each terminal (bus bar welded structure), it is desirable that the metal constituting the top surface of each terminal is the same, taking into consideration the weldability of the bus bar. Therefore, if the metal constituting the current collecting terminal joined to the electrode body is different between the positive terminal and the negative terminal, dissimilar material joining may be required on the positive or negative side to make the metal constituting the top surface of each terminal the same. For example, if the current collecting terminal on the positive electrode side is aluminum and the current collecting terminal on the negative electrode side is copper, dissimilar material joining of aluminum and copper is required on the negative electrode side to make the top surface of the terminal out of aluminum.
そこで、各端子の天面を構成する金属を同じものにするために2つの部材を異材接合する技術として、例えば、特許文献1に記載された二次電池用端子が提案されている。
As a result, a technique for joining two dissimilar materials to make the metal that constitutes the top surface of each terminal the same has been proposed, such as the secondary battery terminal described in
特許文献1記載の二次電池用端子は、プレート状の金属製の第1部材と当該第1部材のプレートの裏面に超音波溶接された第2部材とで構成されており、第1部材が二次電池の外部側、第2部材が内部側に配置されるものである。この二次電池用端子では、第1部材の表面に凹部が形成されるとともに、第2部材における第1部材が溶接された側とは反対の側に加締め部が形成されており、第1部材の凹部と第2部材の加締め部とによって第1部材と第2部材との超音波溶接が実現されている。
The secondary battery terminal described in
この二次電池用端子によれば、第1部材に凹部を形成し、当該凹部によって超音波溶接を実現していることで、超音波溶接のために圧接した金属表面に発生する凹凸やバリをバスバの溶接前に除去するという作業が不要となる。 With this secondary battery terminal, a recess is formed in the first member, and ultrasonic welding is achieved using this recess, eliminating the need to remove any irregularities or burrs that may occur on the metal surface that is pressed together for ultrasonic welding before welding the bus bar.
しかしながら、上記特許文献1記載の二次電池用端子においては、第1部材の表面に凹部を形成する必要があるため、バスバを溶接可能な部分の面積(バスバ溶接可能面積)が減少する。したがって、小型化を図り難く、二次電池の製造コストを抑え難い。
However, in the secondary battery terminal described in
また、第2部材の加締め部に凹凸やバリといった溶接痕が付くため、二次電池の内部側で第2部材由来の異物が発生して、二次電池の性能が低下するという問題も生じ得る。 In addition, welding marks such as unevenness and burrs may appear on the crimped portion of the second member, which may cause foreign matter from the second member to be generated inside the secondary battery, resulting in a problem of reduced performance of the secondary battery.
本発明は以上の実情に鑑みなされたものであり、端子におけるバスバ溶接可能面積を従来よりも広く確保でき、且つ、超音波溶接に起因する二次電池内部側での異物の発生を抑制できる電池端子、二次電池及び二次電池の製造方法の提供を、その目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and aims to provide a battery terminal, a secondary battery, and a method for manufacturing a secondary battery that can ensure a larger busbar welding area in the terminal than before and can suppress the generation of foreign matter inside the secondary battery due to ultrasonic welding.
上記目的を達成するための本発明に係る電池端子の特徴構成は、
金属製の第1部材及び第2部材からなる電池端子であって、
前記第1部材は、
表面がバスバ溶接面である板状の部材であり、
裏面に開口し、且つ、厚み方向と平行な内面たる第1ホーン側接合面を有する収容凹部が形成されており、
前記第2部材は、
外面に第1アンビル側接合面を有し、
前記第1アンビル側接合面が前記第1ホーン側接合面と対向するように、少なくとも一部が前記収容凹部に収容されており、
前記第1ホーン側接合面と前記第1アンビル側接合面とが超音波溶接によって接合されている点にある。
The characteristic configuration of the battery terminal according to the present invention for achieving the above object is as follows:
A battery terminal comprising a first member and a second member made of metal,
The first member is
A plate-shaped member having a bus bar welding surface on one surface,
An accommodating recess is formed on the rear surface thereof and has a first horn side bonding surface which is an inner surface parallel to the thickness direction thereof,
The second member is
A first anvil-side joint surface is provided on the outer surface.
At least a portion of the first anvil-side bonding surface is accommodated in the accommodation recess so as to face the first horn-side bonding surface,
The first horn side joining surface and the first anvil side joining surface are joined by ultrasonic welding.
上記特徴構成によれば、第1ホーン側接合面と第1アンビル側接合面との超音波溶接に伴う溶接痕が収容凹部の外面で生じ、バスバ溶接面である第1部材の表面や、二次電池内部側に位置することになる部分(例えば、従来技術の加締め部等)には生じない。したがって、バスバ溶接可能面積を広く確保でき、当該電池端子を二次電池に用いた場合に、超音波溶接に起因する二次電池内部側での異物の発生を抑制できる。 According to the above characteristic configuration, the weld marks caused by ultrasonic welding between the first horn side joint surface and the first anvil side joint surface are generated on the outer surface of the accommodating recess, and are not generated on the surface of the first member, which is the busbar welding surface, or on the portion that will be located inside the secondary battery (e.g., the crimped portion in the conventional technology). Therefore, a wide busbar welding area can be secured, and when the battery terminal is used in a secondary battery, the generation of foreign matter inside the secondary battery due to ultrasonic welding can be suppressed.
また、本発明に係る電池端子の更なる特徴構成は、
前記第1部材は、
前記厚み方向と平行且つ互いに平行な外面たる一対の側面を有しており、
前記一対の側面における、少なくとも前記厚み方向において前記第1ホーン側接合面に対応する領域が、前記側面間の距離が前記表面側よりも短くなる切欠き部である点にある。
Further, a further characteristic configuration of the battery terminal according to the present invention is as follows:
The first member is
The plate has a pair of side surfaces that are parallel to the thickness direction and parallel to each other,
The feature is that an area of the pair of side surfaces, which corresponds to the first horn side bonding surface at least in the thickness direction, is a notch portion in which the distance between the side surfaces is shorter than that on the front surface side.
上記特徴構成によれば、超音波溶接に伴う溶接痕が、側面間の距離が表面側よりも短い切欠き部で発生するため、第1部材の表面と直交する方向視において、溶接痕が第1部材の表面縁部からはみ出た状態になり難い。したがって、当該電池端子を二次電池の端子として使用するために、当該電池端子を蓋体に取り付ける際に、電池端子と蓋体とを絶縁するガスケットなどの部材への溶接痕の接触に起因する悪影響(絶縁性の低下等)を抑制し易い。 According to the above characteristic configuration, the weld marks caused by ultrasonic welding occur in the notch portion where the distance between the side surfaces is shorter than the surface side, so when viewed in a direction perpendicular to the surface of the first member, the weld marks are unlikely to protrude from the surface edge of the first member. Therefore, when the battery terminal is attached to the lid body to be used as a terminal for a secondary battery, it is easy to suppress adverse effects (such as reduced insulation) caused by the weld marks coming into contact with members such as a gasket that insulates the battery terminal from the lid body.
また、本発明に係る電池端子の更なる特徴構成は、
前記収容凹部は、前記厚み方向と平行且つ前記第2部材を挟んで前記第1ホーン側接合面と対向した内面たる第2ホーン側接合面を有しており、
前記第2部材は、前記第2ホーン側接合面と対向する外面たる第2アンビル側接合面を有しており、
前記第2ホーン側接合面と前記第2アンビル側接合面とが超音波溶接によって接合されている点にある。
Further, a further characteristic configuration of the battery terminal according to the present invention is as follows:
the accommodating recess has a second horn-side bonding surface that is an inner surface parallel to the thickness direction and facing the first horn-side bonding surface with the second member therebetween,
the second member has a second anvil-side joint surface that is an outer surface facing the second horn-side joint surface,
The second horn side joining surface and the second anvil side joining surface are joined by ultrasonic welding.
上記特徴構成によれば、第1部材と第2部材との接合箇所が、第1ホーン側接合面と第1アンビル側接合面との接合箇所に加え、第2ホーン側接合面と第2アンビル側接合面との接合箇所の少なくとも計2か所となるため、第1部材と第2部材との接合強度が向上する。 According to the above characteristic configuration, the first member and the second member are joined at at least two locations, namely, the joining location between the first horn side joining surface and the first anvil side joining surface, and the joining location between the second horn side joining surface and the second anvil side joining surface, thereby improving the joining strength between the first member and the second member.
また、本発明に係る電池端子の更なる特徴構成は、
前記第1部材は、アルミニウムからなり、
前記第2部材は、銅からなる点にある。
Further, a further characteristic configuration of the battery terminal according to the present invention is as follows:
The first member is made of aluminum,
The second member is made of copper.
上記特徴構成によれば、電極体の負極に接合される負極集電端子を構成する金属が銅である場合に、当該負極集電端子と第2部材との接合を好適に行うことができ、バスバ溶接面がアルミニウムで構成された好適な負極端子を実現できる。 According to the above characteristic configuration, when the metal constituting the negative electrode collector terminal joined to the negative electrode of the electrode body is copper, the negative electrode collector terminal can be joined to the second member in an appropriate manner, and an appropriate negative electrode terminal in which the busbar welding surface is made of aluminum can be realized.
上記目的を達成するための本発明に係る二次電池の特徴構成は、
開口を有する筐体と、
前記筐体の開口を封止する蓋体と、
前記筐体の内部に配置される集電端子と、
前記集電端子に電気的に接続される電池端子と、を備え、
前記電池端子は、
金属製の第1部材及び第2部材からなり、
前記第1部材は、
表面がバスバ溶接面である板状の部材であり、
裏面に開口し、且つ、厚み方向と平行な内面たる第1ホーン側接合面を有する収容凹部が形成されており、
前記第2部材は、
外面に第1アンビル側接合面を有し、
前記第1アンビル側接合面が前記第1ホーン側接合面と対向するように、少なくとも一部が前記収容凹部に収容されており、
前記第1ホーン側接合面と前記第1アンビル側接合面とが超音波溶接によって接合されており、
前記第1部材の表面が前記蓋体の外部に位置し、前記第2部材が前記筐体の内部で前記集電端子に電気的に接続されている点にある。
The secondary battery according to the present invention, which achieves the above object, has the following characteristic configuration:
A housing having an opening;
a cover for sealing an opening of the housing;
A current collecting terminal disposed inside the housing;
a battery terminal electrically connected to the current collecting terminal;
The battery terminal is
The first member and the second member are made of metal.
The first member is
A plate-shaped member having a bus bar welding surface on one surface,
An accommodating recess is formed on the rear surface thereof and has a first horn side bonding surface which is an inner surface parallel to the thickness direction thereof,
The second member is
A first anvil-side joint surface is provided on the outer surface.
At least a portion of the first anvil-side bonding surface is accommodated in the accommodation recess so as to face the first horn-side bonding surface,
the first horn side joining surface and the first anvil side joining surface are joined by ultrasonic welding,
The surface of the first member is located outside the lid, and the second member is electrically connected to the current collecting terminal inside the housing.
上記特徴構成によれば、第1ホーン側接合面と第1アンビル側接合面との超音波溶接に伴う溶接痕が第1部材における収容凹部の外面で生じ、蓋体の外部に位置するバスバ溶接面としての第1部材の表面や、筐体の内部で集電端子に接続される第2部材には生じない。したがって、バスバ溶接可能面積を広く確保でき、超音波溶接に起因する二次電池内部側での異物の発生を抑制できる。 According to the above characteristic configuration, the weld marks caused by ultrasonic welding between the first horn side joint surface and the first anvil side joint surface are generated on the outer surface of the accommodating recess in the first member, and are not generated on the surface of the first member as the busbar welding surface located on the outside of the lid body, or on the second member connected to the current collecting terminal inside the housing. Therefore, a wide busbar welding area can be secured, and the generation of foreign matter inside the secondary battery due to ultrasonic welding can be suppressed.
上記目的を達成するための本発明に係る電池端子の製造方法の特徴構成は、
金属製の板状の部材であり、裏面に開口し、且つ、厚み方向と平行な内面たる第1ホーン側接合面を有する収容凹部が形成された第1部材と、外面に第1アンビル側接合面を有する金属製の第2部材とを接合して電池端子を製造する方法であって、
前記第1アンビル側接合面が前記第1ホーン側接合面と対向するように、前記第2部材の少なくとも一部を前記第1部材の収容凹部に収容する収容工程と、
第1ホーン側接合面及び第1アンビル側接合面と直交する方向を第1方向とし、当該第1方向における前記第1アンビル側接合面の側において第1部材をアンビルで固定した状態で、前記第1方向における前記第1ホーン側接合面の側から前記第1方向に沿って前記第1部材の外面にホーンを押し当てて、前記第1ホーン側接合面及び前記第1アンビル側接合面と平行な方向の超音波振動を与え、前記第1ホーン側接合面と第1アンビル側接合面とを接合する超音波溶接工程と、を含む点にある。
The characteristic configuration of the manufacturing method of the battery terminal according to the present invention for achieving the above object is as follows:
A method for manufacturing a battery terminal by joining a first member, which is a metal plate-like member and has an accommodating recess formed therein, the first member having an opening on a rear surface and a first horn-side bonding surface that is an inner surface parallel to a thickness direction, to a second metal member having a first anvil-side bonding surface on an outer surface thereof,
an accommodating step of accommodating at least a portion of the second member in an accommodating recess of the first member such that the first anvil-side bonding surface faces the first horn-side bonding surface;
a first direction being a direction perpendicular to the first horn side bonding surface and the first anvil side bonding surface, and with a first member fixed with an anvil on the side of the first anvil side bonding surface in the first direction, a horn is pressed against the outer surface of the first member along the first direction from the side of the first horn side bonding surface in the first direction to apply ultrasonic vibrations in a direction parallel to the first horn side bonding surface and the first anvil side bonding surface, thereby bonding the first horn side bonding surface and the first anvil side bonding surface.
上記特徴構成によれば、第1ホーン側接合面と第1アンビル側接合面との超音波溶接に伴う接触痕が収容凹部の外面に生じ、バスバ溶接面である第1部材の表面や、二次電池内部側に位置することになる部分(例えば、従来技術の加締め部等)に生じていない電池端子を好適に製造することができる。そして、当該製造方法によって製造される電池端子によれば、バスバ溶接可能面積を広く確保でき、当該電池端子を二次電池に用いた場合に、超音波溶接に起因する二次電池内部側での異物の発生を抑制できる。 The above characteristic configuration makes it possible to suitably manufacture a battery terminal in which contact marks resulting from ultrasonic welding between the first horn side joining surface and the first anvil side joining surface are generated on the outer surface of the housing recess, and are not generated on the surface of the first member, which is the busbar welding surface, or on the portion that will be located inside the secondary battery (e.g., the crimped portion of the conventional technology). Furthermore, with a battery terminal manufactured by this manufacturing method, a wide busbar welding area can be secured, and when the battery terminal is used in a secondary battery, the generation of foreign matter inside the secondary battery due to ultrasonic welding can be suppressed.
以上のように、本発明に係る電池端子、二次電池及び電池端子の製造方法によれば、端子におけるバスバ溶接可能面積を従来よりも広く確保でき、且つ、超音波溶接に起因する二次電池内部側での異物の発生を抑制できる。 As described above, the battery terminal, secondary battery, and method of manufacturing the battery terminal according to the present invention can ensure a larger busbar welding area in the terminal than in the past, and can suppress the generation of foreign matter inside the secondary battery due to ultrasonic welding.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る電池端子、二次電池及び電池端子の製造方法について説明する。なお、以下においては、二次電池がリチウムイオン二次電池である態様を例にとって説明する。また、以下では、説明を明確にするために、各記載や各図面を適宜簡略化している。 Below, a battery terminal, a secondary battery, and a method for manufacturing a battery terminal according to one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that, below, an example will be described in which the secondary battery is a lithium-ion secondary battery. Also, below, each description and each drawing will be appropriately simplified to clarify the explanation.
〔二次電池1の概要〕
図1及び図2を参照して、本実施形態の二次電池1の概要について説明する。図1は、本実施形態に係る二次電池1の分解斜視図である。また、図2は、本実施形態に係る二次電池1の概略構成を示す断面図である。
[Outline of secondary battery 1]
An outline of a
図1及び図2に示すように、本実施形態の二次電池1は、ケース本体11及び封口板12からなる電池ケース10や、外部端子25,26、集電端子27,28などを備えている。また、本実施形態において、二次電池1は、電極体20や電解液(図示せず)を備えている。二次電池1は、ケース本体11の内部に電極体20や集電端子27,28を収容して開口を封口板12で封止した上で、ケース本体11の内部に電解液を注入した密閉型の二次電池である。なお、本実施形態において、ケース本体11が「筐体」、封口板12が「蓋体」に相当する。
As shown in Figs. 1 and 2, the
〔電池ケース10の構成〕
図1及び図2に示すように、電池ケース10は、上部が開口したケース本体11と、ケース本体11の開口を封止する封口板12とから構成されている。本実施形態において、ケース本体11及び封口板12には、いずれもアルミニウムを用いているが、これに限られるものではない。
[Configuration of battery case 10]
1 and 2, the
本実施形態において、ケース本体11は、略直方体形状である。ケース本体11は、長手方向に沿って対向して設けられた一対の側壁11aと、この側壁11aの長手方向における端部を連結する一対の端側壁11bと、底を塞ぐ底部11cとを有している。
In this embodiment, the
封口板12は、ケース本体11の開口の形状に応じた形状を有している。本実施形態の封口板12は、上面視略矩形状の平板部材からなる。封口板12は、長手方向一端側に配設された正極端子と、長手方向他端側に配設された負極端子とを有しており、後述する各外部端子25,26が挿通される貫通孔12aが上下面(表裏面)に貫通して形成されている。また、封口板12は、その長手方向中央よりに、電池ケース10の内圧が閾値以上になった際に開弁して内圧を開放する安全弁13が形成されるとともに、負極端子と安全弁13との間に、電池ケース10の内部に電解液を注入するための注液部14が形成されている。
The sealing
〔電極体20の構成〕
電極体20は、正極や負極、セパレータで構成される。図1及び図2に示すように、本実施形態の電極体20は、長尺な帯状の正極材及び負極材を同じく帯状のセパレータを介して積層した状態で捲回して扁平状に圧縮した捲回体で構成される。具体的に、本実施形態の電極体20は、厚み方向視において略矩形状である。また、本実施形態において、電極体20の捲回軸方向(電極体20の長手方向)における一方端側には、正極材が集箔された正極端子接合部21が形成されており、他方端側には、負極材が集箔された負極端子接合部22が形成されている。なお、電極体20の構造は特に限定されるものではなく、一般的な密閉型二次電池に用いられる種々の構造を採用できる。一例として、電極体20は、正極材及び負極材をセパレータを介して積層してなる扁平形状の積層体で構成されていてもよい。また、正極材及び負極材に用いる材料は、特に限定されるものではないが、本実施形態において、正極材にはアルミニウム、負極材には銅を用いている。
[Configuration of electrode body 20]
The
本実施形態において、電極体20は、厚み方向及び捲回軸方向(長手方向)が水平方向と平行になる姿勢で、厚み方向における両側の面がケース本体11の側壁11aと対向するように、ケース本体11の内部に収容されている。なお、図示は省略したが、電極体20は、絶縁性を有するフィルムからなる袋体に収容された状態で、ケース本体11の内部に収容されており、袋体によってケース本体11と絶縁されている。
In this embodiment, the
〔正極側及び負極側の構成〕
本実施形態において、二次電池1は、外部端子としての正極外部端子25及び負極外部端子26を備え、集電端子としての正極集電端子27及び負極集電端子28を備えている。本実施形態では、正極端子が正極外部端子25及び正極集電端子27で構成され、負極端子が負極外部端子26及び負極集電端子28で構成されている。また、本実施形態の二次電池1は、正極絶縁部材29、負極絶縁部材30、正極ガスケット31及び負極ガスケット32を備えている。なお、本実施形態においては、負極外部端子26が「電池端子」に相当する。
[Positive and negative electrode configurations]
In this embodiment, the
本実施形態において、正極側と負極側とでは、両者は略同等の構成を有しているが、外部端子の構造及び材料、並びに集電端子の材料が相違する。以下、負極側を例にとって、その構成について、図3~図5を参照しつつ説明する。図3は、図2のN部(負極端子周辺)を示す拡大断面図であり、図4は、第1部材40を示す断面図及び下面図であり、図5は、第2部材50を示す断面図及び下面図である。
In this embodiment, the positive and negative electrodes have substantially the same configuration, but the structure and material of the external terminals and the material of the current collecting terminals are different. Below, the configuration of the negative electrode side will be described with reference to Figures 3 to 5. Figure 3 is an enlarged cross-sectional view showing part N (negative electrode terminal periphery) in Figure 2, Figure 4 is a cross-sectional view and bottom view showing the
負極外部端子26は、外部接続用の端子であり、金属製の第1部材40及び第2部材50からなる。具体的に、本実施形態の負極外部端子26は、アルミニウム製の第1部材40と銅製の第2部材50とが超音波溶接によって接合された異材接合部材である。
The negative electrode
図4に示すように、本実施形態の第1部材40は、上面視略矩形状の板状の部材であり、表面41a(上面)がバスバ溶接面になっている。また、第1部材40は、その裏面41b(下面)の側に、当該裏面41bに下面視略矩形状に開口するように収容凹部42が形成されている。本実施形態において、収容凹部42は、第1部材40の厚み方向と平行な内面43を有している。内面43は、短手方向と平行な一対の面43aと、長手方向と平行な一対の面43bとを有している。また、収容凹部42の内面43のうち、互いに対向し、且つ、短手方向と平行な2つの面43aは、一方が第1ホーン側接合面44、他方が第2ホーン側接合面45を構成している。すなわち、第1部材40の収容凹部42は、厚み方向と平行な内面43たる第1ホーン側接合面44と、厚み方向と平行且つ第1ホーン側接合面44と対向した内面43たる第2ホーン側接合面45とを有している。
As shown in FIG. 4, the
また、本実施形態の第1部材40は、厚み方向と平行な外周面46を有している。外周面46は、短手方向と平行な一対の面46aと、長手方向と平行な一対の面46bとを有している。そして、当該外周面46における裏面41bの側には、外周面46が表面41aの側よりも収容凹部42の側に凹むように形成された切欠き部47が周方向全体に亘って形成されている。切欠き部47は、厚み方向と平行な切欠き面を有しており、切欠き面は、短手方向と平行な2つの切欠き面47a,47bを有している。切欠き部47は、第1部材40の厚み方向において、第1ホーン側接合面44及び第2ホーン側接合面45に対応する領域に形成されている。なお、本実施形態において、外周面46のうち、短手方向と平行な一対の面46aが「一対の側面」に相当する。すなわち、第1部材40は、一対の側面における少なくとも厚み方向において第1ホーン側接合面44に対応する領域に、側面間の距離が表面41aよりも短くなる切欠き部47を有している。また、本実施形態の第1部材40は、収容凹部42及び切欠き部47が形成されていることで、裏面41bから下方に向けて延設された下面視略矩形状の第1枠部48を有した状態となっている。
In addition, the
図5に示すように、本実施形態の第2部材50は、上面視略矩形状の板状部51と、当該板状部51の裏面51bの中央部から下方に向けて延設された軸部55とを有している。
As shown in FIG. 5, the
第2部材50の板状部51は、厚み方向と平行な外周面52を有している。外周面52は、短手方向と平行な一対の面52aと、長手方向と平行な一対の面52bとを有しており、本実施形態においては、短手方向と平行な一対の面52aの一方が第1アンビル側接合面53、他方が第2アンビル側接合面54になっている。第2部材50の軸部55は、その下端側に加締め部56が形成されている。
The plate-
詳細については後述するが、本実施形態の負極外部端子26は、第1部材40の収容凹部42に第2部材50の板状部51を収容した状態で、第1部材40における収容凹部42の外面(具体的には、切欠き面47a,47b)に接合工具(ホーン及びアンビル)を押し当てて、第1ホーン側接合面44と第1アンビル側接合面53、及び、第2ホーン側接合面45と第2アンビル側接合面54をそれぞれ超音波溶接によって接合して作製された部材である。したがって、超音波溶接に伴う溶接痕は、収容凹部42の外面(切欠き面47a,47b)に発生している。このように、本実施形態では、切欠き部47の切欠き面47a,47bに溶接痕が発生する。したがって、第1部材40の表面41aと直交する方向視において、溶接痕が第1部材40の表面41aの縁部からはみ出た状態になり難い。
Although the details will be described later, the negative electrode
負極集電端子28は、電極体20から電力を出入力するための端子であり、封口板12の下面側、換言すれば、ケース本体11の内部に配設されている。本実施形態において、負極集電端子28は銅製である。
The negative
また、負極集電端子28は、二次電池1の高さ方向(電極体20の短手方向)に沿って延びる長尺な板状の部材である。図2に示すように、本実施形態の負極集電端子28は、その下端側に、電極体20の負極端子接合部22に接合される電極接続部28aを有している。また、図3に示すように、上端側には、負極外部端子26の軸部55を挿通するための貫通孔28cが上下面を貫通して形成された端子接続部28bを有している。
The negative
負極絶縁部材30は、絶縁性を有する材料からなる板状の部材であり、本実施形態においてはPFA樹脂からなる部材である。図3に示すように、本実施形態の負極絶縁部材30には、上面視における中央部に、負極外部端子26の軸部55を挿通するための貫通孔30aが上下面を貫通して形成されている。
The negative
負極ガスケット32は、絶縁性を有する材料からなる部材であり、本実施形態においてはPFA樹脂からなる部材である。本実施形態の負極ガスケット32は、基部33、第2枠部34及び筒部35を有している。
The
基部33は、上面視矩形状の板状の部位である。基部33には、上面視における中央部に、負極外部端子26の軸部55を挿通するための貫通孔33cが上下面(表裏面)を貫通して形成されている。
The
第2枠部34は、基部33の表面33aの外縁部から上方に向けて延設された上面視矩形状の部位である。また、第2枠部34は、その上端面が、第2枠部34の枠内に負極外部端子26の第1部材40が配置された状態で、上下方向において切欠き部47よりも上方、且つ、第1部材40の表面41aよりも下方に位置するように形成されている。
The
筒部35は、基部33の裏面33bにおける貫通孔33cの開口縁部から下方に向けて延設された円筒形状の部位である。筒部35は、筒内が基部33の貫通孔33cと連通しており、当該筒内に負極外部端子26の軸部55が挿通される。
The
本実施形態において、負極ガスケット32は、筒部35が貫通孔12aを挿通し、基部33の裏面33bが封口板12の上面に当接した状態で、当該封口板12の長手方向他端側の上面に配設されている。負極外部端子26は、第2部材50の軸部55が負極ガスケット32の貫通孔33c及び筒部35の筒内を挿通し、第1部材40の裏面41b及び第2部材50の裏面51bが負極ガスケット32における基部33の表面33aに当接した状態で、負極ガスケット32の第2枠部34の枠内に配設されている。なお、本実施形態では、負極外部端子26が負極ガスケット32の第2枠部34の枠内に配設された状態において、切欠き面47a,47bと枠内面34aとの間に隙間Sが形成される。また、負極集電端子28は、封口板12の長手方向他端側の下面の側に配設された負極絶縁部材30の下側に配置されている。本実施形態において、負極絶縁部材30の貫通孔30a及び負極集電端子28の貫通孔28cには、負極外部端子26の軸部55が挿通しており、端子接続部28bから突出した加締め部56が加締め加工されることで、負極外部端子26と負極集電端子28とが接合されている。また、負極集電端子28の電極接続部28aは、負極端子接合部22に溶接されている。本実施形態では、負極外部端子26と封口板12とが負極ガスケット32によって絶縁され、負極集電端子28と封口板12とが負極絶縁部材30によって絶縁されており、また、負極ガスケット32(具体的には筒部35)によって、封口板12の貫通孔12aと負極外部端子26の軸部55との気密が維持されている。
In this embodiment, the
本実施形態の正極側について、正極外部端子25は、第1部材40と第2部材50との2つの部材が接合された負極外部端子26とは異なり、負極外部端子26と同様の形状を有するアルミニウム製の1つの部材であり、また、正極集電端子27はアルミニウム製である。なお、正極ガスケット31及び正極絶縁部材29は、それぞれ負極ガスケット32及び負極絶縁部材30と同様の構造を有している。
Regarding the positive electrode side of this embodiment, the positive electrode
詳細な説明については省略するが、本実施形態の正極側においては、封口板12の長手方向一端側の上面側に、正極外部端子25及び正極ガスケット31が配設されており、下面側に、正極集電端子27及び正極絶縁部材29が配設されており、端子接続部から突出した加締め部が加締め加工されることで、正極外部端子25と正極集電端子27とが接合されている。また、正極集電端子27の電極接続部27aは、正極端子接合部21に溶接されている。なお、正極外部端子25と封口板12とが正極ガスケット31によって絶縁され、正極集電端子27と封口板12とが正極絶縁部材29によって絶縁されている。
Although detailed description is omitted, in the positive electrode side of this embodiment, a positive electrode
以上の構成を備えた本実施形態の二次電池1では、超音波溶接に伴う溶接痕が第1部材40の切欠き面47a,47bに発生しており、バスバ溶接面である第1部材40の表面41aや二次電池1の内部側(ケース本体11の内部側)に位置することになる第2部材50の軸部55や当該軸部55に形成された加締め部56には発生していない。そのため、当該二次電池1によれば、バスバ溶接可能面積を広く確保でき、また、超音波溶接に起因する二次電池1の内部側での異物の発生を抑制できる。
In the
また、本実施形態の二次電池1では、第1部材40と第2部材50との接合箇所が、第1ホーン側接合面44と第1アンビル側接合面53との接合箇所に加え、第2ホーン側接合面45と第2アンビル側接合面54との接合箇所の計2か所となるため、第1部材40と第2部材50との接合強度が向上している。
In addition, in the
また、本実施形態の二次電池1では、第1部材40の表面41aと直交する方向視において、切欠き面47a,47bに発生した溶接痕が第1部材40の表面縁部からはみ出た状態になり難く、また、負極ガスケット32における第2枠部34の枠内面34aとの間に隙間Sが形成されている。これにより、切欠き面47a,47bに発生した溶接痕と負極ガスケット32との接触を回避でき、接触に伴う悪影響(絶縁性の低下等)を抑えられる。
In addition, in the
〔負極外部端子26の製造方法〕
次に、異材接合部材である負極外部端子26を製造する方法について、図6及び図7を参照して説明する。図6は、第1部材40と第2部材50とを超音波溶接する方法を模式的に示す断面図である。図7は、第1部材40と第2部材50とを超音波溶接する方法を模式的に示す上面図であり、同図では、1回目の超音波溶接時のホーンH及びアンビルAの位置を実線で示し、2回目の超音波溶接時のホーンH及びアンビルAの位置を二点鎖線で示した。また、図6及び図7中の網掛け部分は、接合箇所を示している。
[Method of manufacturing negative electrode external terminal 26]
Next, a method for manufacturing the negative electrode
負極外部端子26を製造する方法は、収容工程と超音波溶接工程とを含む。収容工程は、第1アンビル側接合面53が第1ホーン側接合面44と対向するように、第2部材50の少なくとも一部を第1部材40の収容凹部42に収容する工程である。
The method for manufacturing the negative electrode
具体的に、本実施形態においては、第1ホーン側接合面44と第1アンビル側接合面53とが対向し、且つ、第2ホーン側接合面45と第2アンビル側接合面54とが対向するように、第2部材50の板状部51を第1部材40の収容凹部42に収容する(図6参照)。
Specifically, in this embodiment, the plate-shaped
超音波溶接工程は、第1ホーン側接合面44及び第1アンビル側接合面53と直交する方向を第1方向Xとし、当該第1方向Xにおける第1アンビル側接合面53の側において第1部材40をアンビルAで固定した状態で、第1方向Xにおける第1ホーン側接合面44の側から第1方向Xに沿って第1部材40の外面にホーンHを押し当てて、第1ホーン側接合面44及び第1アンビル側接合面53と平行な方向の超音波振動を与え、第1ホーン側接合面44と第1アンビル側接合面53とを接合する工程である。
The ultrasonic welding process is a process in which the direction perpendicular to the first horn
具体的に、本実施形態では、ホーンH及びアンビルAを備えた超音波溶接装置を用いる。なお、ホーンは、発振部から発信される超音波振動に共振し、超音波の周波数域以上の周波数の振動を対象物に付与するものであり、アンビルAは対象物を支持する台座である。本実施形態においては、まず、図6及び図7に示すように、第1方向Xにおける第1アンビル側接合面53の側の切欠き面47bにアンビルAを押し当てるとともに、第1方向Xにおける第1ホーン側接合面44の側から当該第1方向Xに沿って第1部材40の切欠き面47aにホーンHを押し当てて加圧する。そして、この状態で、ホーンHによって第1ホーン側接合面44及び第1アンビル側接合面53と平行な方向(加圧方向と直交する方向)の超音波振動を与え、第1ホーン側接合面44と第1アンビル側接合面53とを接合する。
Specifically, in this embodiment, an ultrasonic welding device equipped with a horn H and anvil A is used. The horn resonates with ultrasonic vibrations emitted from the oscillator and applies vibrations of a frequency equal to or higher than the ultrasonic frequency range to the object, and the anvil A is a base that supports the object. In this embodiment, first, as shown in Figs. 6 and 7, the anvil A is pressed against the
ついで、図7に示すように、第1方向Xにおける第2アンビル側接合面54の側の切欠き面47aにアンビルAを押し当てるとともに、第1方向Xにおける第2ホーン側接合面45の側から当該第1方向Xに沿って第1部材40の切欠き面47bにホーンHを押し当てる。つまり、切欠き面47a,47bに押し当てるホーンHとアンビルAとを入れ替える。そして、この状態で、ホーンHによって第2ホーン側接合面45及び第2アンビル側接合面54と平行な方向の超音波振動を与え、第2ホーン側接合面45と第2アンビル側接合面54とを接合する。
Next, as shown in FIG. 7, the anvil A is pressed against the
このように、本実施形態の負極外部端子26の製造方法では、第1ホーン側接合面44と第1アンビル側接合面53との超音波溶接、及び第2ホーン側接合面45と第2アンビル側接合面54との超音波溶接に伴う接触痕が収容凹部42の外面(切欠き面47a,47b)に発生する。すなわち、本実施形態の負極外部端子26の製造方法によれば、バスバ溶接面である第1部材40の表面41aや二次電池1の内部側(ケース本体11の内部側)に位置することになる第2部材50の軸部55や当該軸部55に形成された加締め部56に溶接痕が発生していない負極外部端子26を好適に製造することができる。
Thus, in the manufacturing method of the negative electrode
〔別実施形態〕
〔1〕上記実施形態では、第1部材40に切欠き部47を形成する態様について説明したが、このような態様に限られるものではなく、切欠き部47が形成されていない態様であってもよい。このような態様であっても、バスバ溶接面である第1部材40の表面41aや二次電池1の内部側(ケース本体11の内部側)に位置することになる部分に超音波溶接に伴う溶接痕が発生していないため、バスバ溶接可能面積を広く確保でき、また、超音波溶接に起因する二次電池1の内部側での異物の発生を抑制できる。
[Another embodiment]
[1] In the above embodiment, the
〔2〕上記実施形態では、第1部材40が第2ホーン側接合面45を有し、第2部材50が第2アンビル側接合面54を有し、第1ホーン側接合面44と第1アンビル側接合面53とを接合するとともに、第2ホーン側接合面45と第2アンビル側接合面54とを接合し、第1部材40と第2部材50とを計2か所で接合する態様について説明したが、このような態様に限られるものではない。例えば、第1ホーン側接合面44及び第1アンビル側接合面53のみを有し、第1ホーン側接合面44と第1アンビル側接合面53とを接合し、第1部材40と第2部材50とを1か所で接合する態様であってもよい。このような態様であっても、上記と同様に、バスバ溶接可能面積を広く確保でき、また、超音波溶接に起因する二次電池1の内部側での異物の発生を抑制できる。
また、第1部材40に形成された収容凹部42の内面43のうち、長手方向と平行な一対の面43bの一方又は両方と、第2部材50の板状部51の外周面52のうち、長手方向と平行な一対の面52bの一方又は両方とをホーン側接合面又はアンビル側接合面として接合する態様であってもよい。このような態様であれば、第1部材40と第2部材50との接合箇所が増加するため、第1部材40と第2部材50の接合強度の向上を図ることができる。
[2] In the above embodiment, the
In addition, one or both of a pair of
〔3〕上記実施形態では、第1部材40がアルミニウムからなり、第2部材50が銅からなる態様について説明したが、このような態様に限られるものではなく、第1部材40及び第2部材50の材料には、導電性の良好な各種金属や合金を用いることができる。
[3] In the above embodiment, the
なお、上記実施形態(別実施形態を含む、以下同じ)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。 The configurations disclosed in the above embodiment (including other embodiments, the same applies below) can be applied in combination with configurations disclosed in other embodiments, provided no contradictions arise. Furthermore, the embodiments disclosed in this specification are merely examples, and the present invention is not limited to these embodiments. Appropriate modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
11 :ケース本体(筐体)
12 :封口板(蓋体)
20 :電極体
25 :正極外部端子
26 :負極外部端子(電池端子)
27 :正極集電端子
28 :負極集電端子(集電端子)
40 :第1部材
41a :表面(バスバ溶接面)
42 :収容凹部
43 :内面
46 :外周面(第1部材の外面)
46a :一対の面(一対の側面)
47 :切欠き部
44 :第1ホーン側接合面
45 :第2ホーン側接合面
50 :第2部材
52 :外周面(第2部材の外面)
53 :第1アンビル側接合面
54 :第2アンビル側接合面
11: Case body (housing)
12: Sealing plate (lid)
20: Electrode body 25: Positive electrode external terminal 26: Negative electrode external terminal (battery terminal)
27: Positive electrode current collector terminal 28: Negative electrode current collector terminal (current collector terminal)
40:
42: Receiving recess 43: Inner surface 46: Outer circumferential surface (outer surface of the first member)
46a: A pair of surfaces (a pair of side surfaces)
47: Notch portion 44: First horn side joint surface 45: Second horn side joint surface 50: Second member 52: Outer peripheral surface (outer surface of the second member)
53: First anvil side joining surface 54: Second anvil side joining surface
Claims (6)
前記第1部材は、
表面がバスバ溶接面である板状の部材であり、
裏面に開口し、且つ、厚み方向と平行な内面たる第1ホーン側接合面を有する収容凹部が形成されており、
前記第2部材は、
外面に第1アンビル側接合面を有し、
前記第1アンビル側接合面が前記第1ホーン側接合面と対向するように、少なくとも一部が前記収容凹部に収容されており、
前記第1ホーン側接合面と前記第1アンビル側接合面とが超音波溶接によって接合されている電池端子。 A battery terminal comprising a first member and a second member made of metal,
The first member is
A plate-shaped member having a bus bar welding surface on one surface,
An accommodating recess is formed on the rear surface thereof and has a first horn side bonding surface which is an inner surface parallel to the thickness direction thereof,
The second member is
A first anvil-side joint surface is provided on the outer surface.
At least a portion of the first anvil-side bonding surface is accommodated in the accommodation recess so as to face the first horn-side bonding surface,
The battery terminal has the first horn side joining surface and the first anvil side joining surface joined by ultrasonic welding.
前記厚み方向と平行且つ互いに平行な外面たる一対の側面を有しており、
前記一対の側面における、少なくとも前記厚み方向において前記第1ホーン側接合面に対応する領域が、前記側面間の距離が前記表面側よりも短くなる切欠き部である請求項1に記載の電池端子。 The first member is
The plate has a pair of side surfaces that are parallel to the thickness direction and parallel to each other,
2 . The battery terminal according to claim 1 , wherein an area of the pair of side surfaces corresponding to the first horn side joint surface in at least the thickness direction is a notch portion in which the distance between the side surfaces is shorter than that on the front surface side.
前記第2部材は、前記第2ホーン側接合面と対向する外面たる第2アンビル側接合面を有しており、
前記第2ホーン側接合面と前記第2アンビル側接合面とが超音波溶接によって接合されている請求項1に記載の電池端子。 the accommodating recess has a second horn-side bonding surface that is an inner surface parallel to the thickness direction and facing the first horn-side bonding surface with the second member therebetween,
the second member has a second anvil-side joint surface that is an outer surface facing the second horn-side joint surface,
2. The battery terminal according to claim 1, wherein the second horn side joining surface and the second anvil side joining surface are joined by ultrasonic welding.
前記第2部材は、銅からなる請求項1~3のいずれか一項に記載の電池端子。 The first member is made of aluminum,
The battery terminal according to any one of claims 1 to 3, wherein the second member is made of copper.
前記筐体の開口を封止する蓋体と、
前記筐体の内部に配置される集電端子と、
前記集電端子に電気的に接続される電池端子と、を備え、
前記電池端子は、
金属製の第1部材及び第2部材からなり、
前記第1部材は、
表面がバスバ溶接面である板状の部材であり、
裏面に開口し、且つ、厚み方向と平行な内面たる第1ホーン側接合面を有する収容凹部が形成されており、
前記第2部材は、
外面に第1アンビル側接合面を有し、
前記第1アンビル側接合面が前記第1ホーン側接合面と対向するように、少なくとも一部が前記収容凹部に収容されており、
前記第1ホーン側接合面と前記第1アンビル側接合面とが超音波溶接によって接合されており、
前記第1部材の表面が前記蓋体の外部に位置し、前記第2部材が前記筐体の内部で前記集電端子に電気的に接続されている二次電池。 A housing having an opening;
a cover for sealing an opening of the housing;
A current collecting terminal disposed inside the housing;
a battery terminal electrically connected to the current collecting terminal;
The battery terminal is
The first member and the second member are made of metal.
The first member is
A plate-shaped member having a bus bar welding surface as a surface thereof,
An accommodating recess is formed on the rear surface thereof and has a first horn side bonding surface which is an inner surface parallel to the thickness direction thereof,
The second member is
A first anvil-side joining surface is provided on the outer surface.
At least a portion of the first anvil-side bonding surface is accommodated in the accommodation recess so as to face the first horn-side bonding surface,
the first horn side joining surface and the first anvil side joining surface are joined by ultrasonic welding,
A secondary battery in which a surface of the first member is located outside the lid, and the second member is electrically connected to the current collecting terminal inside the casing.
前記第1アンビル側接合面が前記第1ホーン側接合面と対向するように、前記第2部材の少なくとも一部を前記第1部材の収容凹部に収容する収容工程と、
第1ホーン側接合面及び第1アンビル側接合面と直交する方向を第1方向とし、当該第1方向における前記第1アンビル側接合面の側において第1部材をアンビルで固定した状態で、前記第1方向における前記第1ホーン側接合面の側から前記第1方向に沿って前記第1部材の外面にホーンを押し当てて、前記第1ホーン側接合面及び前記第1アンビル側接合面と平行な方向の超音波振動を与え、前記第1ホーン側接合面と第1アンビル側接合面とを接合する超音波溶接工程と、を含む、電池端子の製造方法。 A method for manufacturing a battery terminal by joining a first member, which is a metal plate-like member and has an accommodating recess formed therein, the first member having an opening on a rear surface and a first horn-side bonding surface that is an inner surface parallel to a thickness direction, to a second metal member having a first anvil-side bonding surface on an outer surface thereof,
an accommodating step of accommodating at least a portion of the second member in an accommodating recess of the first member such that the first anvil-side bonding surface faces the first horn-side bonding surface;
a first direction being a direction perpendicular to the first horn side bonding surface and the first anvil side bonding surface, a first member being fixed with an anvil on the side of the first anvil side bonding surface in the first direction, a horn being pressed against an outer surface of the first member along the first direction from the side of the first horn side bonding surface in the first direction to apply ultrasonic vibrations in a direction parallel to the first horn side bonding surface and the first anvil side bonding surface, thereby bonding the first horn side bonding surface and the first anvil side bonding surface.
Publications (1)
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JP2024085618A true JP2024085618A (en) | 2024-06-27 |
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