JP4488200B2

JP4488200B2 - 外部端子接合部の突起形状

Info

Publication number: JP4488200B2
Application number: JP2004276460A
Authority: JP
Inventors: 和雄山下; 克己米倉
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2024-09-24
Also published as: JP2006093380A

Description

本発明は、電池またはコンデンサ、キャパシタ等の圧力容器に用いられる封口板において、特に過酷な条件（例えば車載用）に耐える特性すなわち、耐振性を向上させるために案出した外部端子接合部の突起形状に関するものである。

図７に示すように、従来から、硬質の封口板５１に設けた貫通孔５２にリベット５３を挿入し、外部端子５４を上から重ねて、位置ずれや電気的特性を低下させることなく、外部端子５４をリベット５３に溶接接合して固定する方法が提案されている。

しかしながら、この接合方法によると、外部端子５４接合部の形状は、その表面にバリ状の凸部５５を設けただけであって、この凸部５５が極めて小さいことから、車載用として耐えるに十分な強度を得られず、よって信頼性に乏しい溶接状態となる。

特開２００２−１６４２５９号公報

本発明は以上の点に鑑みて、封口板のリベットに外部端子を抵抗溶接するに際して、車載用として耐えるに十分な強度を備えた外部端子接合部の突起形状を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の突起形状は、小孔の周りに複数のスリットを放射状に設けた形状の貫通部を外部端子またはその素材に形成し、前記貫通部に前記小孔の周縁部を折り曲げることにより溶接用の突起を形成した外部端子接合部の突起形状であって、前記外部端子またはその素材の厚さ寸法をｔ、突起の厚さ寸法をｔ’、小孔の内径寸法をφＡ、貫通部の内径寸法をφＢ、スリットの幅寸法をｄとして、
（イ）ｔ’／ｔ＝０．５〜０．７
（ロ） φＢ／φＡ＜２．５
（ハ）ｄ＜０．７φＡ
の関係を充足することを特徴とするものである。

上記構成における（イ）（ロ）および（ハ）の各条件は、本願発明者らの鋭意研究の結果としてこれらを特定したものであって、（イ）について、
ｔ’／ｔ＜０．５
であると、突起自体の強度が不足し、
ｔ’／ｔ＞０．７
であると、突起の高さ寸法を大きく採ることができない。
また、（ロ）について、
φＢ／φＡ≧２．５
であると、亀裂が入り易い。
また、（ハ）について、
ｄ＜０．７φＡ
としたのは、
ｄ≧０．７φＡ
とすると、突起の高さ寸法（Ｈ）が小さくなってしまうことを理由とする。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、上記構成を備えた本発明の突起形状においては、以上の理由により接合強度を最大限に発現させ、かつ接合により発生する端子間抵抗値（電気的特性）を最小にすることができる。したがって所期の目的どおり、過酷な条件である車載用として耐えるに十分な強度を備えた外部端子接合部の突起形状を提供することができる。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の実施例に係る突起形状を備えた封口板１の要部断面を示しており、この封口板１は以下のように構成されている。

（１）リベット部
すなわち先ず、当該封口板１は、電極として機能するリベット（電極端子とも称する）２を有しており、このリベット２は一般に円柱または円筒状に形成されている。また、封口板本体３との密着性を高めるため、リベット２の外周面２ａには環状の鍔部４が一体成形されており、更にこの鍔部４の軸方向端面４ａであって図上上面および下面の何れか一方または双方（図では双方）に環状の係合溝５が形成されている。

また、リベット２の外側端面（図上上面）２ｂの中心位置には、外部端子６を差し込むための円柱状を呈する差込み用突起（軸部またはカシメ部とも称する）７が外方（図上上方）へ向けて一体成形されている。

また、このリベット２は、封口板本体３に対してインサート成形により一体化されている。また、このリベット２は図示はしないが、一般に二本が一組として封口板本体３に一体化されているが、その設置本数は特に限定されるものではない。

リベット２の材質は、アルミニウム電解コンデンサでは、純アルミニウムまたはアルミニウム合金等の成形材料であるが、電池では、亜鉛、鉄またはニッケル等の金属の成形材料によって成形されている。

（２）封口板本体
また、当該封口板１は、高分子材料からなる封口板本体３を有している。この封口板本体３は、一般にプレート状であって平面円形、楕円形または略方形等に形成されており、この封口板本体３に上記リベット２が厚さ方向に貫通するように埋設されている。また、この封口板本体３は、図示しない圧力容器の開口部等に封着されるものである。

高分子材料からなる封口板本体３の成形材料としては、樹脂材料、エラストマー（ゴム、熱可塑性エラストマー、樹脂材料とゴムの混合物またはブロック共重合体またはグラフト共重合体等の弾性体）、樹脂材料とエラストマーの積層板材料等が用いられる。

樹脂材料としては、ポリオレフィン系樹脂、メタロセン触媒にて重合したポリオレフィン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド、シンジオタクチックポリスチレン、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、液晶性樹脂等の熱可塑性樹脂、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、イミド系樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられ、ガラス繊維、炭素繊維またはウィスカー等の繊維状充填剤、炭素粒子、マイカ、ガラスビーズ等の粒子状充填剤等の充填剤・補強材、金属酸化物または加工助剤等が適宜配合される。

エラストマーとしては、ゴム材料では、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、ビニル変性ブチルゴム、エチレンプロピレン系ゴム、フッ素系ゴム、アクリル系ゴム、水素添加ニトリルゴム等の飽和系ゴムが挙げられ、架橋剤、充填剤、可塑剤または老化防止剤等を適宜配合する。また熱可塑性エラストマーでは、オレフィン系熱可塑性エラストマー、エステル系熱可塑性エラストマー、アミド系熱可塑性エラストマー、水素添加スチレン・ブタジエンブロック共重合体、水素添加スチレン・イソプレンブロック共重合体等が挙げられ、ブロック共重合方法、グラフト共重合方法、動的架橋方法等で製造され、架橋剤、可塑剤、老化防止剤または充填剤を適宜配合する。樹脂材料とゴムの混合物またはブロック共重合体またはグラフト共重合体等のエラストマーでは、フェノール系樹脂と水素化ニトリルゴム、フェノール系樹脂とアクリルゴム、ブチルゴムまたはフッ素ゴム等との混合物等が挙げられる。

上記高分子材料は、要求される耐熱性に応じて適宜選択される。当該実施例では、耐熱性およびコストの面で熱硬化性樹脂の一つであるフェノール樹脂を用いた。

上記（１）で製作したリベット２を、封口板本体３を成形する成形型（図示せず）内に必要数インサートし、射出成形等により一体成形する。また、封口板本体３の外周部には必要に応じて、Ｏリング等の弾性体（図示せず）を装着するための段差状または溝状の装着部（図示せず）を設けるが、弾性体は、封口板本体３を成形するときに同時成形することにしても良い。尚、当該実施例では、封口板本体３とリベット２との密着性を確保する観点から両者を一体成形しているが、これに限られるものではなく、別体タイプであっても良い。

（３）外部端子
また、当該封口板１は、リベット２の外側端面２ｂに接合される外部端子６を有している。この外部端子６は、その形状として平面状の取付部８と、例えば傾斜面状を呈する端子部９とを一体に有しており、前者の平面状取付部８には、これをリベット２の差込み用突起７に差し込むための孔状の貫通部（リベット穴とも称する）１０が設けられている。さらに、この貫通部１０の周縁部または周縁部近傍には、所定の大きさよりなる溶接用突起（突起部とも称する）１１がリベット２側（図上下方）へ向けて設けられており、この突起１１の形状を最適に特定するのが本発明の最大の目的である。

外部端子６の材質は、銅または銅系の合金、例えばＣ１０２０等であり、表面処理として錫メッキ、ニッケルメッキ、クロムメッキ、亜鉛メッキ、金メッキ等を施したものである。または、鉄または鉄系の合金、例えばＳＰＣＣ、ＳＥＣＣ、ＳＧＣ、ＳＰＨＣ等であり、表面処理として錫メッキ、ニッケルメッキ、クロムメッキ、亜鉛メッキ等を施したものであっても良い。

突起１１は、これを以下のようにして形成する。

すなわち先ず、図２（Ａ）に示すように、外部端子６の平面状取付部８を構成する厚さｔ：０．８ｍｍの薄板に、小孔１０ａの周りに４本のスリット１０ｂを放射状に設けた平面十字形状の貫通部１０を形成する。小孔１０ａは薄板を厚さ方向に貫通しており、スリット１０ｂもそれぞれ薄板を厚さ方向に貫通している。小孔１０ａの平面形状は円形であって、その内径寸法φＡは１．５ｍｍとする。スリット１０ｂの幅ｄは０．６ｍｍとする。１８０度対称位置における一対のスリット１０ｂの端から端までの長さＣは３．３ｍｍとする。この長さＣは、突起１１形成後、４本の突起１１よりなる円筒（但し、突起１１毎に周方向に分断されている）の外径寸法φＣ（図３参照）に相当することになる。

次いで、図２（Ｂ）に示すように、この貫通部１０に、外径寸法φＥ：２．３ｍｍのパンチ２１を押し込んでバーリング加工を施し、小孔１０ａの周縁部であってスリット１０ｂ間の部位を折り曲げて、図３に示すように、４本の突起１１を形成する。４本の突起１１よりなる円筒の内径寸法すなわちバーリング加工後における貫通部１０の内径寸法φＢは、パンチ２１の外径寸法φＥに合わせて２．３ｍｍとなり、円筒の外径寸法φＣは上記したとおり、一対のスリット１０ｂの端から端までの長さＣに合わせて３．３ｍｍとなる。また、突起１１の高さＨは１ｍｍとなる。

以下、突起１１の高さＨを１ｍｍとする必要性を述べる。

すなわち、突起１１は、リベット２に対して抵抗溶接されるものであって、突起高さＨと接合後の端子間抵抗値およびねじり強度の関係を図４に示す。突起１１の高さＨが大きくなると、端子間抵抗値は小さくなり、ねじり強度は大きくなる。すなわち、端子間抵抗値およびねじり強度ともに突起１１の高さＨが１ｍｍの場合が一番望ましい結果となる。一方、この外部端子６が接合するリベット２の外径寸法は２．２ｍｍを想定しているため、端子６の穴径（バーリング加工後における貫通部１０の内径寸法φＢ）を２．３ｍｍよりも大きくすることは望ましくなく、結果として、突起高さＨ：１ｍｍは、製造することができる最大の高さである。以上の結果から、突起高さは１ｍｍの場合が一番望ましいことがわかる。

また、突起１１の数は、ねじり強度との関係から、図５に示すように、２個以上で４個が最も望ましいが、端子６の厚さｔと端子６自体の大きさによって、適切な数が決まるので、状況に応じて適宜選択する。

また、図２および図３に示したように、平面状取付部８の厚さをｔ、突起１１の厚さをｔ’、小孔１０ａの内径寸法をφＡ、バーリング加工後における貫通部１０の内径寸法をφＢ、突起１１の高さをＨ、スリット１０ｂの幅寸法をｄとして、
（イ）ｔ’／ｔ＝０．５〜０．７
（ロ） φＢ／φＡ＜２．５
（ハ）ｄ＜０．７φＡ
の関係を充足させるのが肝要であることは、上記したとおりである。

突起高さＨについては、
ｔ’／ｔ＝０．５〜０．７
の範囲、好ましくは
ｔ’／ｔ＝０．６
において、Ｈが最大になるＨとＢとの組み合わせ、図６からして、
ｔ’／ｔ＝０．６
の場合には、
Ｈ／φＢ＝０．４
の関係を満たせば良い。

尚、突起１１は、外部端子６をリベット２に押し付けながらの抵抗溶接がなされることにより、図１に示したようにリベット２に埋め込まれ、強固な接合状態が実現されることになる。

本発明の実施例に係る突起形状を有する封口板の要部断面図突起の製造工程を示す図であって、（Ａ）は貫通部の平面図、（Ｂ）は図２（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図バーリング加工後の断面図接合後の突起高さ（プロジェクション高さ）と端子間抵抗値およびねじり強度の関係を示すグラフ図突起の数とねじり強度の関係を示すグラフ図ｔ’／ｔとＨ／φＢの関係を示すグラフ図従来例に係る図であって、（Ａ）は封口板の分解斜視図、（Ｂ）は封口板の要部断面図、（Ｃ）は封口板の他の例を示す要部断面図

符号の説明

１封口板
２リベット
３封口板本体
４鍔部
５係合溝
６外部端子
７差込み用突起
８取付部
９端子部
１０貫通部
１０ａ小孔
１０ｂスリット
１１溶接用突起（突起）
２１パンチ

Claims

小孔（１０ａ）の周りに複数のスリット（１０ｂ）を放射状に設けた形状の貫通部（１０）を外部端子（６）またはその素材に形成し、前記貫通部（１０）に前記小孔（１０ａ）の周縁部を折り曲げることにより溶接用の突起（１１）を形成した外部端子接合部の突起形状であって、
前記外部端子（６）またはその素材の厚さ寸法をｔ、突起（１１）の厚さ寸法をｔ’、小孔（１０ａ）の内径寸法をφＡ、貫通部（１０）の内径寸法をφＢ、スリット（１０ｂ）の幅寸法をｄとして、
（イ）ｔ’／ｔ＝０．５〜０．７
（ロ） φＢ／φＡ＜２．５
（ハ）ｄ＜０．７φＡ
の関係を充足することを特徴とする外部端子接合部の突起形状。