JP5651629B2

JP5651629B2 - 電池

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Publication number: JP5651629B2
Application number: JP2012066061A
Authority: JP
Inventors: 竜一寺本; 貴洋寺田; 晋聡山本; 昇小池; 怜和田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2012-03-22
Publication date: 2015-01-14
Anticipated expiration: 2032-03-22
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Description

本発明の実施形態は電池に関する。

電気自動車、ハイブリッド電気自動車、電動自転車の電源、あるいは、電気機器の電源として、二次電池が広く用いられている。例えば、非水系二次電池であるリチウムイオン二次電池は、高出力、高エネルギー密度を有することから、電気自動車等の電源として注目されている。

一般に、二次電池は、アルミニウム等で偏平な矩形箱状に形成された外装容器と、この外装容器内に電解液とともに収納された電極群と、外装容器に設けられているとともに電極群に接続された電極端子と、を備えたセルとして構成されている。

また、高容量化、高出力化を図るため、複数のセルをケース内に並べて配置し、これらのセルを並列あるいは直列に接続した組電池、あるいは、この組電池に電気回路が取り付けられた二次電池装置（電池）が用いられている。

特開２００２−１００３２８号公報

電池において、ケース側に設けられる端子と電極体のリードを高精度に接続することが求められる。

一実施形態にかかる電池は、正極板、負極板、及び前記正極板と前記負極板の間に設けられた絶縁性のセパレータを有する電極体と、前記電極体と電気的に接続されたリードと、円筒状の側部と円形状の底部からなり、前記底部で前記リードと電気的に接続する凹部を有した金属製の端子と、複数の前記金属製の端子を備える第１ケース材と、第２ケース材と、を備える。前記第１ケース材と前記第２ケース材とが互いに組み付けられて複数の前記電極体を収容する空間を形成する。

実施形態に係る二次電池装置の外観を示す斜視図。同二次電池装置の構造を示す分解斜視図。同二次電池装置の端子部分の構造を示す断面図。同二次電池装置の組付工程を示す説明図。同二次電池装置の組付工程を示す説明図。他の実施形態にかかる二次電池装置の構造及び組付工程を示す説明図。同二次電池装置の構造及び組付工程を示す説明図。同二次電池装置の端子部分の構造を示す断面図。他の実施形態にかかる二次電池装置の組付工程を示す説明図。同二次電池装置の溶接工程を示す説明図。同二次電池装置の封止工程を示す説明図。同二次電池装置の端子の構造を示す平面図。

以下、本発明の一実施形態にかかる二次電池装置について、図１乃至５を参照して説明する。各図中矢印Ｘ，Ｙ，Ｚはそれぞれ互いに直交する３方向を示す。また、各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。

図１は、実施形態に係る二次電池装置（電池）の外観を示す斜視図、図２は分解斜視図、図３は端子部分を示す図１のＡ−Ａ断面図、図４は内部構造及び組付工程を示す図１のＢ−Ｂ断面図、図５は図１のＡーＡ断面図である。

図１及び図２に示すように、二次電池装置１は、内部に複数に仕切られた空間を形成する電池ケース１１と、電池ケース１１内に非水電解液と共に収納された複数の電極群１２と、を備え、各々が二次電池として機能する複数の二次電池部を一体に有する組電池として構成されている。本実施の形態では、電極群１２の各々は、正極板、及び負極板を有し、それらの間に絶縁性のセパレータが設けられた電極体と、この電極体の正極板、及び負極板の各々に電気的に接続されているリード（例えば、図２の正極リード２２ａ、負極リード２２ｂを参照する。）を含む構成を有するものである。

電池ケース１１は、下側の第１ケース材と上側の第２ケース材１４とを備え、矩形状の箱形に構成される。第１ケース材と第２ケース材１４とが互いに組み付けられて封止されることで、電池ケース１１の内部に非水電解液と共に複数の電極群１２を収容する密閉空間を形成する。

第１ケース材１３及び第２ケース材１４に使用される樹脂材料は、熱可塑性（非結晶性を有する）樹脂が好ましく、例えば絶縁性の合成樹脂である変性ＰＰＥが用いられる。

第１ケース材１３は、樹脂成形品であり矩形状に構成され第２ケース材１４の上部開口を塞ぐ天井壁を構成する板状の蓋体１３ａを有して構成されている。第１ケース材１３は、電池ケース１１内の収容部１１ａを液密にシールするとともに、電気的な絶縁により短絡を防止する機能を果たしている。

第１ケース材１３は、インサート成形により、蓋体１３ａに複数の端子１５を一体に備えて成形されている。ここでは、収納される電極群１２の正極、および負極のリード２２ａ、２２ｂにそれぞれ対応する数の端子１５が一体成形されている。

各端子１５は、第１ケース材１３を第２ケース材１４上に位置決めして組み付けると同時に、各端子１５が、電極群１２の正極、および負極のリード２２ａ、２２ｂ上に、それぞれ対応するように配置される。

図３に示すように、端子１５は、例えば、アルミ等の金属材料から構成されている。各端子１５は、例えば、平面視円形状であって、円筒状の側部１５ａと円形状の底部１５ｂを一体に有して構成され、正極リード２２ａ、負極リード２２ｂとの接合部位において内側に凹み形成され中空の円形状の凹部１５ｃが形成されている。

端子１５の側部１５ａの外周面が樹脂製の第１ケース材にインサート成形により一体に成形されることで接合保持されている。底部１５ｂは側部１５ａよりも内外方向（矢印Ｚ方向）の厚さが小さく構成された薄部で構成され、凹部１５ｃを通じて外側表面から、底部１５ｂにレーザー溶接等の溶接処理が可能になっている。

なお、レーザー溶接は円を描いてなされることが好適であり、従って、ここでは、底部１５ｂの構造が円形状であることが好適である。レーザー処理が略円形状の溶接痕が円形に限らず、楕円形、多角形など、各種形状を採用することも可能である。
ここでは、一例として、第１ケース材１３の蓋体１３ａの板厚ｔ１は４ｍｍ程度であって、端子１５の側部１５ａにおけるＺ方向厚さｔ２は１０ｍｍ程度、凹部１５ｃの内径ｄ１は７ｍｍ程度、底部１５ｂのＺ方向厚さｔ３は０．５ｍｍ程度に設定されている。

端子１５は第１ケース材の蓋体１３ａを貫通し、Ｚ方向一端が第１ケース材の外側に突出してバスバー１８や外部端子と接続されるとともに、他端が内側に突出して電極群１２と接続される。

さらに、第１ケース材１３の幅方向中央部には、注液孔１６ａが形成されるとともに、注液孔１６ａを塞ぐ封止体１６が設けられる。また、第１ケース材１３にはガス排出弁等が設けられている。ガス排出弁は、蓋体の一部を約半分程度の厚さに薄くした薄肉部で構成されている。異常モード等によりケース内にガスが発生し続け、内圧が所定の値以上に上昇した際、ガス排出弁が開放し、内圧を下げて破裂等の不具合を防止する。

図１，２，４に示すように、第２ケース材１４は樹脂成形品であり、上部に開口を有する矩形の箱形状に構成された外郭部１４ａと、外郭部１４ａの内側に第１方向（図中Ｘ方向）に複数並列して設けられた仕切板１４ｂと、外郭部１４ａの上部開口縁に設けられた支持部１４ｃと、支持部１４ｃを補強するリブ１４ｄと、を備え、射出成形等により一体に構成されている。

外郭部１４ａは複数の電極群１２に沿う収容部１１ａを有する箱形状に構成され、一端側（図中上部）が開口している。

仕切板１４ｂは、外郭部１４ａの内部空間をＹ方向に複数に仕切り、電極群１２の数に対応した数の収容部１１ａを並列して形成するように並列配置されている。ここではＺＹ平面を成す１１枚の仕切板１４ｂがＸ方向に並列して設けられている。仕切板１４ｂは電極群１２の位置決め機能や、電極群１２間あるいは部材間の短絡を防止する機能を果たす。仕切板１４ｂによって外郭部１４ａの内側に、互いに仕切られるとともに一端が開口する複数の収容部１１ａが並列して形成される。各収容部１１ａは、電極群１２の形状に対応した細長い矩形状に形成され、電池ケース１１の幅方向（Ｙ方向）に沿って電極群１２が収容されるようになっている。

支持部１４ｃは、外郭部１４ａの開口縁には、幅方向両端にそれぞれ設けられ、外方に突出する板状に構成されている。支持部１４ｃは開口縁のＹ方向両側においてＸ方向全長に至って形成され、その上に、正極リード２２ａ、負極リード２２ｂをそれぞれ支持するように構成されている。収容部１１ａに電極群１２が配置された状態で、支持部１４ｃ上に、正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂが載置された状態で、蓋体１３ａと支持部１４ｃとの間に正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂが挟持されるようになっている。リブ１４ｄは、外郭部１４ａ外面と支持部１４ｃの下側面を連結する三角形の板状に構成され、支持部１４ｃを補強する。

電極群１２は、コイル２１と、コイル２１の両側にそれぞれ引き出され、両端の集電体２２に接続される正極リード２２ａ及び負極リード２２ｂと、を備えている。

コイル２１は、例えば、正極板および負極板を、その間に絶縁性のセパレータ（特に図示せず。）を介在させて渦巻き状に捲回し、更に、径方向に圧縮することにより、偏平な矩形状に形成されている。ここでは例えばコイル２１の正極材料としてコバルト酸リチウムを用い、負極材料としてチタン酸リチウム（ＬＴＯ）を用いた。

正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂはコイル２１の正極板及び負極板に接続されるとともに両端に引き出された集電体２２に一体に設けられ、例えばアルミ、銅等の金属材料から構成されている。正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂは、コイル２１よりも上方に延出され、コイル２１よりも電池ケース１１の幅方向外側に突出するように屈曲した板状を成している。この正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂ上に、端子１５の底部１５ｂが接続される。

電池ケース１１内に形成された収容部１１ａに、それぞれコイル２１が配置された状態で、電極群１２の正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂが、外側に突出して支持部１４ｃと蓋体１３ａとの間に挟持され、底部１５ｂに接続される。

複数の電極群１２は、隣り合う電極群１２の正極リード２２ａと負極リード２２ｂが交互に並ぶ向きに配列されている。複数の電極群１２は、端子１５を介して、導電性部材としての複数のバスバー１８により、電気的に、例えば、直列に接続されている。この実施形態においては１２個の電極群１２の隣接する電極を直列に接続するように１１個のバスバー１８が、所定位置に配置されて第１ケース材１３に一体形成されている。

複数のバスバー１８は、導電材料、例えば、アルミ、銅、青銅等の金属板部材から構成され、一対の端子部１８ａ，１８ｂを一体に有している。バスバー１８は、一方の端子部１８ａが電極群１２の正極リード２２ａに電気接続され、他方の端子部１８ｂが隣の電極群１２の負極リード２２ｂに電気接続され、これらの端子部１８ａ，１８ｂを電気的に接続している。１２個の電極群１２は、複数のバスバー１８により直列に接続されている。なお、複数の電極群１２は、直列に限らず、並列に接続するようにしてもよい。

複数の電極群１２のうち、配列の一端に位置した電極群１２の負極リード２２ｂ、および、配列の他端に位置した電極群１２の正極リード２２ａには、それぞれ端子１５が接続され、外部出力端子として機能する。

更に、第１ケース材１３の外側には、バスバー１８や、電圧制御部、電圧検出器、温度センサ等を含む図示しない電池監視基板が設置されるとともに、各バスバー１８や電池監視基板を覆う図示しない蓋が取付けられる。

以下、本実施形態にかかる二次電池装置の製造方法について図４及び図５を参照して説明する。図４，図５に示すように、組み付け工程として、まず個々の電極群１２をそれぞれ下側の第２ケース材１４の各収容室に上部開口から挿入することにより、電極群１２を第２ケース材１４に組み付ける。このとき、第２ケース材１４の両側部に形成された支持部１４ｃ上に、正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂが配置され、支持される。

このとき、正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂが、それぞれ第２ケース材１４に一体に設けられた端子１５に接続され、図３及び図５の＜ｂ＞に示すように端子部分の電気的な接続と接合保持が同時になされる。

次に、レーザー溶接等の溶接処理を行い、端子１５と、正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂとを接合する。ここで、図３に示すように、凹部１５ｃを通じて肉薄に形成された底部１５ｂに溶接処理をケース１１の外側から行うことができ、容易に確実な接合処理が実現できる。なお、この溶接工程を経て製造された電池には、底部１５ｂの外側面（図中上面）に溶接処理跡が形成されることになる。例えば、ここでは、底部１５ｂの外側面において円形の処理軌跡に沿って溶接跡が形成される。また、正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂと、端子１５の接合部分は、コイル２１よりも外側に外れた位置で支持部１４ｃによって下方から支持されているため、溶接処理が安定的に行えるとともにレーザー照射等の溶接処理がコイル２１に影響するのを回避できる。

次いで、第１ケース材１３と第２ケース材１４の開口縁を加熱溶着等により接合して封止する。

その後、電解液注入、初期充放電、などの各種の処理が順次行われ、最後に、ケース１１外に突出する端子１５間をバスバー１８によって直列に接続して、組電池としての二次電池装置１が完成する。

実施形態にかかる二次電池装置及び二次電池装置の製造方法によれば、以下のような効果が得られる。すなわち、金属製の端子１５を樹脂製の第１ケース材１３に一体に設け、リードに対応する部位に凹部１５ｃを有する構造としたことにより、電池ケース１１の組み付け工程と端子部分の接続とを同時に行うことができるとともに、電池ケース１１の外側から溶接等の接合処理が可能となる。また、凹部１５ｃを肉薄とし、側部１５ａの外周面は大きくとることができるため、インサート成形における樹脂製のケース材１３との接合性を確保しつつ、外側から底部１５ｂを、正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂに接合しやすい構造とすることができる。

また、ケース１１側に端子１５を一体に有する構造としたため、ケース１１内の収容部１１ａに直接電極群１２を複数配置し、電極群１２の正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂが、ケース１１組み付け時に同時に端子１５に電気接続されることとしたため、組み付け部品の点数も少なくでき、組み付け工程を高精度に維持しつつ単純化できる。

また、正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂと、端子１５の接合部分は、両側に突出して設けられ、コイル２１よりも外側に外れた位置で支持部１４ｃによって下方から支持されているため、溶接処理が安定的に行えるとともにレーザー照射等の溶接処理がコイル２１に影響するのを回避できる。

[第２実施形態]
以下第２実施形態にかかる二次電池装置（電池）２の構造及び製造方法について図６乃至図８を参照して説明する。各図中矢印Ｘ，Ｙ，Ｚはそれぞれ互いに直交する３方向を示す。また、各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。

本実施形態においては、端子１１５の構造として肉薄の凹部１５ｃに代えて内外方向（矢印Ｚ方向）に貫通する孔部１１５ｃを備えるとともに、正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂは、幅方向内側に屈曲し、正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂ上には、孔部１１５ｃに挿入して接続されるコネクタ２３が形成されている。さらに本実施形態では第１ケース材１１３側に仕切板１１３ｂを設けて収容部１１ａを構成し、第２ケース材１１４で塞ぐように構成した。この他の構造については、上記第１実施形態と同様であるため、共通する説明を省略する。

図６及び図７は、二次電池装置２の断面構造及び組み付け工程を示す説明図であり、図８は端子部分を拡大して示す断面図である。

図６の＜ｂ＞，図７の＜ｂ＞に示すように、二次電池装置２は、上記第１実施形態にかかる二次電池装置１と同様に、内部に複数に仕切られた空間を形成する電池ケース１１と、電池ケース１１内に非水電解液と共に収納された複数の電極群１２と、を備え、各々が二次電池として機能する複数の二次電池部を一体に有する組電池として構成されている。

本実施の形態では、前述の第１の実施の形態と同様に、電極群１２の各々は、正極板、及び負極板を有し、それらの間に絶縁性のセパレータが設けられた電極体と、この電極体の正極板、及び負極板の各々に電気的に接続されているリード（例えば、図２、及び図６＜ａ＞、＜ｂ＞の正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂを参照する。）を含む構成を有するものである。電池ケース１１は、下側の第１ケース材と上側の第２ケース材１４とを備え、矩形状の箱形に構成される。第１ケース材と第２ケース材１４とが互いに組み付けられて封止されることで、電池ケース１１の内部に非水電解液と共に複数の電極群１２を収容する密閉空間を形成する。

第１ケース材１３は、下部に開口を有する矩形の箱形状に構成された外郭部１１３ａと、外郭部１１３ａの内側に第１方向（図中Ｘ方向）に複数並列して設けられた仕切板１１３ｂと、を備え、射出成形等により一体に構成されている。外郭部１１３ａは複数の電極群１２に沿う形状に構成され、他端側（図中下部）が開口している。

仕切板１１３ｂは、外郭部１１３ａの内部空間をＹ方向に複数に仕切り、電極群１２の数に対応した数の収容部１１ａを並列して形成するように並列配置されている。ここではＺＹ平面を成す１１枚の仕切板１１３ｂがＸ方向に並列して設けられている。仕切板１１３ｂは電極群１２の位置決め機能や、電極群１２間あるいは部材間の短絡を防止する機能を果たす。仕切板１１３ｂによって外郭部１１３ａの内側に、互いに仕切られるとともに下方が開口する複数の収容部１１ａが並列して形成される。各収容部１１ａは、電極群１２の形状に対応した細長い矩形状に形成され、電池ケース１１の幅方向（Ｙ方向）に沿って電極群１２が収容されるようになっている。

外郭部１１３ａの底部１１３ｃは、インサート成形により、複数の端子１５を一体に備えて成形されている。ここでは、収納される電極群１２の正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂのコネクタ２３に、それぞれ対応する数の端子１５が一体成形されている。

各端子１５は、第１ケース材１１３に電極群１２を位置決めして組み付けると同時に、各端子１５の孔部１１５ｃに電極群１２の正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂ上のコネクタ２３がそれぞれ挿入されるように配置されている。

端子１５は、例えば、アルミ、銅等の金属材料から構成されている。各端子１５は、例えば平面視円形状であって、円筒状に構成された側部１１５ａを有し、正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂとの接合部位において、内外に貫通する孔部１１５ｃが形成されている。端子１５の側部１１５ａの外周面が樹脂製の第１ケース材１３にインサート成形により一体に成形されている。端子１５は第１ケース材１３の底部１１３ｃを貫通し、Ｚ方向一端が第１ケース材１３の外側に突出してバスバー１８や外部端子と接続される。

図８に示すように、各電極群１２は、コイル２１と、コイル２１の両側にそれぞれ引き出された正極リード２２ａ及び負極リード２２ｂと、を備えている。コイル２１は、例えば上記第１実施形態と同様に、正極板および負極板をその間に絶縁性のセパレータ（特に図示せず。）を介在させて渦巻き状に捲回し、更に、径方向に圧縮することにより、偏平な矩形状に形成されている。ここでは例えば、コイル２１の正極材料としてコバルト酸リチウムを用い、負極材料としてチタン酸リチウム（ＬＴＯ）を用いた。

正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂは、各々、コイル２１の正極板、及び負極板に接続されるとともに、両端に引き出された集電体２２に一体に設けられ、例えば、アルミ、銅等の金属材料から構成されている。正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂは、コイル２１よりも上方に延出され、コイル２１よりも上側において電池ケース１１の幅方向内側に屈曲した板状を成している。この正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂ上に、上方に第１ケース材１３側に向かって突出する円柱状のコネクタ２３が形成されている。

本実施形態において、このコネクタ２３が孔部１１５ｃに挿入され、孔部１１５ｃの内面と接合されることにより、端子１５と、正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂとの電気接続がなされる。

第２ケース材１４は、矩形状に構成され第１ケース材１３の下部開口を塞ぐ板状の蓋体１１４ａを有して構成され、電池ケース１１内の収容部１１ａを液密にシールする。

第１実施形態にかかる二次電池装置１と同様に、二次電池装置１の複数の電極群１２は、隣り合う電極群１２の正極のリード２２ａと負極のリード２２ｂが、交互に並ぶ向きに配列されている。複数の電極群１２は、端子１５を介して、導電性部材としての複数のバスバー１８により、電気的に、例えば、直列に接続されている。

以下、本実施形態にかかる二次電池装置の製造方法について図６及び図７を参照して説明する。図６、７に示すように、組み付け工程として、まず個々の電極群１２をそれぞれ上側の第１ケース材１３の各収容部１１ａに下部開口から挿入することにより、電極群１２を第１ケース材１３に組み付ける。このとき、正極リード２２ａ上、及び負極リード２２ｂ上の各々において、上方に突出するコネクタ２３がそれぞれ第１ケース材１３に一体に設けられた端子１５の孔部１１５ｃに挿入され、端子１５と、正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂとの電気的な接続と接合が同時になされる。

次に、レーザー溶接等の溶接処理を行い、端子１５と、正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂとを接合する。

ここで、孔部１１５ｃを通じて接合部分に溶接処理をケース１１の外側から行うことができ、容易に確実な接合処理が実現できる。なお、この溶接工程を経て製造された電池には、孔部１１５ｃ周りの外側面（図中上面）に溶接処理跡が形成されることになる。

次いで、第１ケース材１３の下部開口を塞ぐように第２ケース材１４を組み付け、開口縁を加熱溶着等により接合して封止する。さらに上記第１実施形態と同様に、電解液注入、初期充放電、などの各種の処理が順次行われ、最後に、ケース１１外に突出する端子１５間をバスバー１８によって直列に接続して、組電池としての二次電池装置２が完成する。

本実施形態にかかる二次電池装置２及び二次電池装置２の製造方法においても、上述の第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、金属製の端子１５を樹脂製の第１ケース材１３に一体に設け、正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂのコネクタ２３に対応する部位に孔部１１５ｃを有する構造としたことにより、電池ケース１１の組み付け工程と端子部分の接続とを同時に行うことができるとともに、電池ケース１１の外側から溶接処理が可能となる。また、ケース１１側に端子１５を一体に有する構造としたため、ケース１１内の収容部１１ａに直接電極群１２を複数配置し、電極群１２の正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂが、ケース１１組み付け時に同時に端子１５に電気接続されることとしたため、組み付け部品の点数も少なくでき、組み付け工程を高精度に維持しつつ単純化できる。

さらに、突出したコネクタ２３を孔部１１５ｃに挿入することで、容易に位置決めができるとともに、確実な接合が可能になる。

[第３実施形態]
以下第３実施形態にかかる二次電池装置（電池）３の構造及び製造方法について図９乃至図１２を参照して説明する。各図中矢印Ｘ，Ｙ，Ｚはそれぞれ互いに直交する３方向を示す。また、各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。

本実施形態においては、端子１５の構造として、肉薄の凹部１５ｃに代えて内外方向に貫通する孔部１１５ｃを備え、板状の正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂの上面が抵抗溶接により溶接される構造とした、この他の点については、上記第１実施形態と同様であるため、共通する説明を省略する。

本実施形態においては、図９乃至図１１に示すように端子１５は、例えば、アルミ、銅等の金属材料から構成されている。各端子１５は、例えば平面視円形状であって、円筒状に構成された側部１１５ａを有し、正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂとの接合部位において、内外に貫通する孔部１１５ｃが形成されている。端子１５の側部１１５ａの外周面が樹脂製の第１ケース材１３にインサート成形により一体に成形されている。端子１５は第１ケース材１３の蓋体１３ａを貫通し、Ｚ方向一端が第１ケース材１３の外側に突出してバスバー１８や外部端子と接続される。

さらに、端子１５の内側端面には内方（図中下方）に突出するスポット溶接用のプロジェクション１１５ｄが設けられている。図１２に示すように、プロジェクション１１５ｄは例えば円筒状の側周部分において１２０度間隔で３か所に設けられている。

以下、本実施形態にかかる二次電池装置の製造方法について、図９乃至図１１を参照して説明する。ここで溶接工程の他は上記第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

図９に示すように、組み付け工程において、第１ケース材１３に電極群１２を組み付けられると、プロジェクション１１５ｄが、正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂに当接する。この状態で図１０に示すように、孔部１１５ｃから電極３１を配置して電流を流すことで、プロジェクション１１５ｄを通じて通電させ、抵抗熱によりプロジェクション１１５ｄを溶解させ、正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂと端子１５とをスポット溶接する。さらに、図１１に示すようにケース１１の外側から低融点金属等の導電性の封止材３２を孔部１１５ｃに充填して封止及び電気接続し、溶接処理が完了する。

本実施の形態では、前述の第１、第２の実施の形態と同様に、電極群１２の各々は、正極板、及び負極板を有し、それらの間に絶縁性のセパレータが設けられた電極体と、この電極体の正極板、及び負極板の各々に電気的に接続されているリード（例えば、図１、及び図９の正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂを参照する。）を含む構成を有するものである。

このとき、孔部１１５ｃを通じて抵抗溶接や封止材３２の充填等の溶接処理をケース１１の外側から行うことができ、容易に確実な接合処理が実現できる。なお、この溶接工程を経て製造された電池には、孔部１１５ｃ内に封止材３２が充填されることになる。次いで、第１ケース材１３と第２ケース材１４の開口縁を加熱溶着等により接合して封止する。

その後、電解液注入、初期充放電、などの各種の処理が順次行われ、最後に、ケース１１外に突出する端子１５間をバスバー１８によって直列に接続して、組電池としての二次電池装置３が完成する。

本実施形態にかかる二次電池装置３及び二次電池装置３の製造方法においても、上述の第１実施形態及び第２実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、金属製の端子１５を樹脂製の第１ケース材１３に一体に設け、正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂに対応する部位に端子１５を有する構造としたことにより、電池ケース１１の組み付け工程と端子部分の接続とを同時に行うことができるとともに、電池ケース１１の外側から溶接処理が可能となる。また、ケース１１側に端子１５を一体に有する構造としたため、ケース１１内の収容部１１ａに直接電極群１２を複数配置し、電極群１２の正極リード２２ａ、及び負極リード２２ｂが、ケース１１組み付け時に同時に端子１５に電気接続されることとしたため、組み付け部品の点数も少なくでき、組み付け工程を高精度に維持しつつ単純化できる。

なお、上記各実施形態には本発明の一形態を例示したものであり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、具体的構成や材料、組み付け手順等適宜変更して実施することが可能である。

例えば第１ケース材１３及び第２ケース材１４に使用される樹脂材料は、上述した変性ＰＰＥの他、各種材料を適用可能である。例えば、ＰＥ、ＰＰ、ＰＭＰ等のオレフィン樹脂、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＥＮ等のポリエステル系樹脂、ＰＯＭ樹脂、ＰＡ６、ＰＡ６６、ＰＡ１２等のポリアミド系樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＬＣＰ樹脂等の結晶性樹脂、及びそれらのアロイ樹脂やＰＳ、ＰＣ、ＰＣ／ＡＢＳ、ＡＢＳ、ＡＳ、ＰＥＳ、ＰＥＩ、ＰＳＦ等の非結晶性樹脂、及びそれらのアロイ樹脂を用いることができる。第２ケース材としては、ラミネートフィルムを用いても良い。この他、コイル２１の正極及び負極材料や端子１５の材料等も上述したものに限られず、適宜変更可能である。

上記第１、第３実施形態では、下側の第２ケース材１４に収容部１１ａを形成して電極群１２を配置した後、上側の第１ケース材を組み付ける手順を例示し、上記第２実施形態では上側の第１ケース材１３に収容部１１ａを形成して電極群１２を組み付けた後、第２ケース材１４で塞ぐ手順を例示したが、これに限られるものではなく、各実施形態において、端子１５の構造と、電池ケース１１の構造及び手順の組み合わせを逆にしてもよい。

ケース材１３，１４の収容部１１ａに複数の電極群１２を配置する工程では、一つずつ電極群１２を個別に順次挿入配置してもよいし、複数の電極群１２を一括して挿入してもよい。

なお、上記実施形態においては、一例として複数の電極群１２を第１方向に一列に並列配置した場合を例示したが、これに限られるものではなく、例えば電極群１２を複数列並列させてもよい。また、上記実施形態においては複数の電極群１２を直列に接続して電圧を増大させた場合を例示したが、これに限られるものではなく、例えば並列接続により容量を増大させて組電池として構成することも可能であるし、いくつかの電極群１２を並列したものをさらに直列に接続する場合にも本発明を適用可能である。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１，２，３…二次電池装置、１１…電池ケース、１１ａ…収容部、１２…電極群、１３…第１ケース材、１３ａ…蓋体、１４…第２ケース材、１４ａ…外郭部、１４ｂ…仕切板、１４ｃ…支持部、１４ｄ…リブ部、１４ｄ…リブ、１５…端子、１５ａ…側部、１５ｂ…底部、１５ｃ…凹部、１６ａ…注液孔、１６…封止体、１８…バスバー、１８ａ．１８ｂ…端子部、２１…コイル、２２…集電体、２２ａ…正極リード、２２ｂ…負極リード、２３…コネクタ、３１…電極、３２…封止材、１１３ａ…外郭部、１１３ｂ…仕切板、１１３ｃ…底部、１１４ａ…蓋体、１１５ａ…側部、１１５ｃ…孔部、１１５ｄ…プロジェクション。

Claims

正極板、負極板、及び前記正極板と前記負極板の間に設けられた絶縁性のセパレータを有する電極体と、
前記電極体と電気的に接続されたリードと、
円筒状の側部と円形状の底部からなり、前記底部で前記リードと電気的に接続する凹部を有した金属製の端子と、
複数の前記金属製の端子を備える第１ケース材と、
第２ケース材と、
を備え、
前記第１ケース材と前記第２ケース材とが互いに組み付けられて複数の前記電極体を収容する空間を形成する電池。
前記リードと電気的に接続される前記底部が、前記側部の一部よりも肉薄に構成され、前記底部と前記リードとが溶接により電気的に接続された請求項１に記載した電池。
前記底部は、平坦に構成され、
前記側部は、前記底部と直角に形成される
請求項１に記載した電池。
前記側部の内面は、円筒状を構成し、前記底部は、円形を構成する請求項３に記載した電池。
前記リードは、渦巻き状に捲回した前記電極体に対して軸方向に沿って外側に突出するように前記電極体に電気的に接続され、前記第２ケース材は、一方が開口する箱形状に構成され、両側部に前記リードを支持する支持部を有し、前記端子は、前記支持部と前記リードとが重なる位置で電気的に接続された請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載した電池。
前記第１ケース材は、樹脂製であり、
前記第２ケース材は、樹脂製である請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の電池。