[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係わる角形二次電池の外観斜視図、図2は、第1の実施形態に係わる角形二次電池の分解斜視図である。
角形二次電池(単電池)100Aは、ハイブリッド自動車や電気自動車等の動力源として用いられる角形のリチウムイオン二次電池であり、複数個を配列させて直列に接続し、組電池として使用される。
角形二次電池100Aは、電極群(扁平捲回群)170を収容する電池缶101と、電池缶101の開口部を閉塞する電池蓋102と、電池蓋102に配設される外部端子141、151と、電池蓋102を貫通して外部端子141、151と電極群170との間を電気的に接続する接続端子142、152を有する。
電池缶101および電池蓋102は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属材料にプレス加工等を施すことによって形成されている。電池缶101は、一対の幅広面101aと、一対の幅狭面101bと、底面101cとを有し、上面が開口された有底の矩形箱状に形成されている。底面101cは、長方形を有しており、一対の長辺から幅広面101aがそれぞれ立ち上がり、一対の短辺から幅狭面101bが立ち上がっている。
電池蓋102は、長方形を有する平板部材からなり、電池缶101の開口部を塞ぐように溶接されている。つまり、電池蓋102は、電池缶101を封口している。電池蓋102の長辺方向両端側の位置には、正極外部端子141および負極外部端子151が配設されている。正極外部端子141と負極外部端子151には、アルミニウム合金製のバスバー300が溶接により接合できるようになっている。
また、電池蓋102の長辺方向中央寄りの位置には、ガス排出弁103が配設されている。ガス排出弁103は、プレス加工によって電池蓋102を部分的に薄肉化することで形成されている。ガス排出弁103には、開裂時に大きな開口が形成されるように開裂溝が形成されている。ガス排出弁103は、角形二次電池100Aが過充電等の異常により発熱してガスが発生し、電池内の圧力が上昇して所定圧力に達したときに開裂して、内部からガスを排出することで電池内の圧力を低下させる。
電池蓋102には、ガス排出弁103の側方位置に、電池内に電解液を注入するための注液孔106aが配設されている。注液孔106aは、電解液を注入した後に、注液栓106bを電池蓋102に溶接することによって封止される。電解液としては、たとえば、エチレンカーボネート等の炭酸エステル系の有機溶媒に6フッ化リン酸リチウム(LiPF6)等のリチウム塩が溶解された非水電解液を用いることができる。
電池蓋102には、正極側端子構成部140と負極側端子構成部150が一体に組み付けられており、電池蓋組立体107を構成している。
正極側端子構成部140は、正極外部端子141と、正極接続端子142と、正極接続端子142に一端が接合され他端が電極群170の正極電極174に接合される正極集電体180とを有している。負極側端子構成部150は、負極外部端子151と、負極接続端子152と、負極接続端子152に一端が接合され他端が電極群170の負極電極175に接合される負極集電体190とを有している。正極外部端子141と負極外部端子151の構成については後述する。
正極接続端子142は、正極外部端子141に一体に形成されており、負極接続端子152は、別体の負極外部端子151にかしめることによって固定されている。正極接続端子142と負極接続端子152は、電池蓋102の長辺方向両端側に設けられた一対の貫通孔102hに挿通されて電池蓋102の裏面側に先端が突出している。そして、その正極接続端子142の先端及び負極接続端子152の先端をそれぞれかしめることにより、電池蓋102の表面側に正極外部端子141及び負極外部端子151が固定されかつ電池蓋102の裏面側に正極集電体180及び負極集電体190が固定されている。
正極外部端子141と正極接続端子142と正極集電体180の材質は、アルミニウムまたはアルミニウム合金である。正極外部端子141は、正極接続端子142を介して正極集電体180に電気的に接続される。負極接続端子152と負極集電体190の材質は、銅または銅合金である。負極外部端子151は、アルミニウムまたはアルミニウム合金と銅または銅合金が端面でクラッド接合されたクラッド材である。負極外部端子151は、負極接続端子152を介して負極集電体190に電気的に接続される。
正極外部端子141及び負極外部端子151と電池蓋102との間にはそれぞれ絶縁樹脂131が介在されて絶縁され、正極接続端子142及び負極接続端子152と電池蓋102との間にはそれぞれガスケット130が介在されて絶縁され、正極集電体180及び負極集電体190と電池蓋102との間にはそれぞれ絶縁部材160が介在されて絶縁されている。絶縁樹脂131と絶縁部材160とガスケット130の材質は、ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレートやポリフェニレンサルファイド、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂等の絶縁性を有する樹脂である。
電池缶101内には、電極群170が収容されている。電極群170は、絶縁ケース(図示せず)に覆われた状態で電池缶101に収容されている。絶縁ケースの材質は、ポリプロピレン等の絶縁性を有する樹脂である。これにより、電池缶101の内面と、電極群170とは電気的に絶縁されている。
図3は、電極群の捲き終わり端部を展開して示す斜視図である。図3を参照して、電極群170の構成について説明する。
蓄電要素である電極群170は、図3に示すように、長尺状の正極電極174および負極電極175を、間にセパレータ173を介在させて捲回軸W周りに扁平形状に捲回して積層した構造(扁平捲回群)を有している。
正極電極174は、正極箔171と、正極活物質に結着材(バインダ)を配合した正極活物質合剤が正極箔171の両面に塗工されて形成された正極活物質合剤層176とを有する。負極電極175は、負極箔172と、負極活物質に結着材(バインダ)を配合した負極活物質合剤が負極箔172の両面に塗工されて形成された負極活物質合剤層177とを有する。正極活物質と負極活物質との間では、充放電が行われる。
正極箔171は、厚さ20〜30μm程度のアルミニウム合金箔であり、負極箔172は、厚さ15〜20μm程度の銅合金箔である。セパレータ173の素材は多孔質のポリエチレン樹脂である。正極活物質は、マンガン酸リチウム等のリチウム含有遷移金属複酸化物であり、負極活物質は、リチウムイオンを可逆に吸蔵、放出可能な黒鉛等の炭素材である。
電極群170の幅方向(捲回方向に直交する捲回軸W方向)の両端部は、一方は、正極活物質合剤層176の形成されていない未塗工部(正極箔171の露出部)が積層された部分とし、他方は、負極活物質合剤層177の形成されていない未塗工部(負極箔172の露出部)が積層された部分としている。正極側未塗工部の積層体および負極側未塗工部の積層体は、それぞれ前述の電池蓋組立体107の正極集電体180および負極集電体190(図2参照)と超音波溶接により接合される。超音波溶接により接合された後、絶縁ケース(図示せず)により電極群170全体を覆い、電池缶101へと収容され、電池缶101と電池蓋102をレーザ溶接により封口する。
正極外部端子141は、正極接続端子142を介して正極集電体180に電気的に接続され、正極集電体180を介して電極群170の正極電極174に電気的に接続されており、負極外部端子151が負極接続端子152、負極集電体190を介して電極群170の負極電極175に電気的に接続されている。したがって、正極外部端子141および負極外部端子151を介して外部負荷に電力が供給され、あるいは、正極外部端子141および負極外部端子151を介して外部発電電力が電極群170に供給されて充電される。
組電池は、複数個の角形二次電池100Aを配列させることによって構成される。複数個の角形二次電池100Aは、互いに隣り合う角形二次電池100Aの幅広面101a同士が対向しかつ正極外部端子141と負極外部端子151とが配列方向に交互の順番に並ぶように配置される。そして、配列方向一方側に配置された角形二次電池100Aの正極外部端子141と配列方向他方に配置された角形二次電池100Aの負極外部端子151との間にバスバー300が架け渡されてそれぞれ溶接され、電気的に直列に接続される。バスバー300の材質は、正極外部端子141と同種のアルミニウムまたはアルミニウム合金である。
図4は、角形二次電池の電池蓋周辺を部分的に拡大して模式的に示す図であり、図4(a)は、バスバーがアルミニウム合金製の場合を示し、図4(b)は、バスバーが銅合金製の場合を示す。
図4(a)に示すように、電池蓋102には、正極外部端子141および負極外部端子151が絶縁樹脂131(とガスケット130)を介して配設されている。前述のように複数個の角形二次電池100Aを直列に接続して組電池として使用する場合には、一方の角形二次電池100Aの正極外部端子141と他方の角形二次電池100Aの負極外部端子151との間にバスバー300が溶接される。
例えば、正極外部端子がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、負極外部端子が銅または銅合金からなる場合、バスバーの材料コストを考慮すると一般的に、バスバーには正極外部端子141と同種のアルミニウムまたはアルミニウム合金のものが用いられる。このため、正極側では、アルミニウムまたはアルミニウム合金同士の溶接になり、特に問題は生じない。一方、負極側では、銅または銅合金とアルミニウムまたはアルミニウム合金との異種金属間の溶接になり、問題がある。
バスバー300が、アルミニウムまたはアルミニウム合金の場合、負極外部端子151をクラッド材で構成することによって溶接の問題を解消できる。すなわち、負極外部端子151の基端側(負極接続端子152側)である接続部151aを銅または銅合金とし、バスバー300が溶接される先端側である溶接部151bをアルミニウムまたはアルミニウム合金としたクラッド材により負極外部端子151を構成することにより、アルミニウムまたはアルミニウム合金同士の同種金属間の溶接になり、溶接の問題を解消し、バスバー溶接の生産性を改善することができる。
負極外部端子151は、銅または銅合金からなる平板部材と、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる平板部材とを平面上に並べて端面同士を突き合わせて拡散接合したクラッド材によって構成されている。負極外部端子151は、接続部151aと溶接部151bとの間に、銅または銅合金とアルミニウムまたはアルミニウム合金とが拡散接合された端面クラッドによる拡散接合部151cを有している。
また、図4(b)に示すように、例えばバスバー310が、銅または銅合金の場合、正極外部端子141をクラッド材で構成することによって溶接の問題を解消できる。すなわち、正極外部端子141の基端側(正極接続端子142側)である接続部141aをアルミニウムまたはアルミニウム合金とし、バスバー310が溶接される先端側である溶接部141bを銅または銅合金としたクラッド材により正極外部端子141を構成することにより、銅または銅合金同士の同種金属間の溶接になり、溶接の問題を解消し、バスバー溶接の生産性を改善することができる。
正極外部端子141は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる平板部材と、銅または銅合金からなる平板部材とを平面上に並べて端面同士を突き合わせて拡散接合したクラッド材により構成されている。正極外部端子141は、接続部141aと溶接部141bとの間に、アルミニウムまたはアルミニウム合金と銅または銅合金とが拡散接合された端面クラッドによる拡散接合部141cを有している。
クラッド材は一般に様々な製造方法が実用化されており、例えば、銅または銅合金とアルミニウムまたはアルミニウム合金のクラッド材を板状に製造する場合、銅または銅合金とアルミまたはアルミ合金の板材をそれぞれ製作し、圧延などによって張り合わせる方法が知られている。
拡散接合部141cの接合形態には種々のものがあり、例えば正極外部端子141の厚さ方向に沿って異種金属の境界面が形成される接合形態や、正極外部端子141の厚さ方向に移行するにしたがって正極外部端子141の延在方向一方側から他方側に移行するように境界面が傾斜する接合形態、正極外部端子141の厚さ方向に移行して厚さ方向中間位置で正極外部端子141の延在方向に折曲されてから再び正極外部端子141の厚さ方向に移行するように境界面がクランク状となる接合形態がある。
次に、正極外部端子141と負極外部端子151の詳細な構成について説明する。
図5Aは、第1の実施形態に係わる角形二次電池の一例を示す平面図、図5Bは、図5AのB−B線断面図、図5Cは、図5AのC−C線断面図である。
正極外部端子141は、図5A及び図5Cに示すように、電池蓋102に沿って延在する平板形状を有しており、バスバー300を溶接可能な溶接部141bが先端側に設けられ、接続端子142に接続される接続部141aが基端側に設けられている。
正極外部端子141は、一定の板厚で且つ略一定幅で電池蓋102の長辺方向に沿って延在する形状を有している。正極外部端子141と正極接続端子142は、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって構成されており、本実施形態では一体に形成されている。正極接続端子142は、正極外部端子141の接続部141aから突出して設けられており、電池蓋102の貫通孔102hに挿通されて電池蓋102の裏面側に突出した先端をかしめて、正極外部端子141を電池蓋102の表面側に固定すると共に、正極集電体180を電池蓋102の裏面側に固定している。
正極外部端子141と電池蓋102との間には、絶縁樹脂131が介在され、正極接続端子142と電池蓋102の貫通孔102hとの間には、ガスケット130が介在され、正極集電体180と電池蓋102との間には、絶縁部材160が介在されて、各部材と電池蓋102との間が絶縁されている。
正極外部端子141の溶接部141bには、図5Aにハッチングで示すように、バスバー300が溶接される溶接面141gが設けられている。そして、正極外部端子141には、電池厚み方向(図5Aで矢印D方向)に平行な断面の断面積が溶接部141bと接続部141aのいずれの最大断面積よりも小さくなるように、幅が溶接部141bと接続部141aのいずれの最大幅よりも小さくなるように狭められた狭窄部141dが設けられている。狭窄部141dは、正極外部端子141の延在方向において、接続部141aと溶接部141bとの境界位置に設けられている。狭窄部141dは、正極外部端子141の側端縁の一部を幅方向に切り欠くことによって形成されており、本実施の形態では、幅方向で且つ両側の側端縁から互いに接近する方向にそれぞれ切り欠くことによって形成されている。
正極外部端子141は、狭窄部141dによって幅方向に狭められており、正極外部端子141の延在方向において局所的に剛性が低くなっている。したがって、バスバー300によって溶接部141bに応力が作用した場合に、狭窄部141dを優先的に変形させることができる。したがって、衝撃や振動がバスバー300から接続端子142に伝達されて接続端子142のガスケット130をシールするシール部が変形するのを防ぎ、電池の密閉状態を維持することができる。狭窄部141dは、特に、溶接部141bを電池厚み方向(矢印D方向)及び電池蓋102から離間する方向に移動させるように変形することができ、バスバー300から伝達される衝撃や振動を効果的に吸収することができる。
負極外部端子151は、図5A及び図5Bに示すように、電池蓋102に沿って延在する平板形状を有しており、バスバー300を溶接可能な溶接部151bが先端側に設けられ、接続端子152に接続される接続部151aが基端側に設けられている。そして、溶接部151bと接続部151aが拡散接合された拡散接合層である拡散接合部151cが先端側と基端側との中間に設けられている。
負極外部端子151は、一定の板厚で且つ略一定幅で電池蓋102の長辺方向に沿って延在する形状を有している。負極外部端子151は、異種金属であるアルミニウムまたはアルミニウム合金と銅または銅合金が端面で拡散接合されたクラッド材により構成されている。すなわち、負極外部端子151は、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の板状部材と銅または銅合金製の板状部材とを平面上に並べて端面同士を突き合わせて拡散接合した板状部材からなる。負極外部端子151は、溶接部151bがアルミニウムまたはアルミニウム合金によって構成され、接続部151aが銅または銅合金によって構成されている。したがって、負極外部端子151の溶接部151bを、バスバー300と同種金属とすることができ、負極外部端子151の溶接部151bにバスバー300を容易に溶接することができる。したがって、銅または銅合金と比較して安価なアルミニウムまたはアルミニウム合金製のバスバー300を使用することができ、組電池の製品コストを安価にすることができる。
負極外部端子151は、接続部151aに貫通孔151hが開口して形成されており、負極接続端子152の一方端部を挿入してかしめることにより閉塞され、負極接続端子152と一体に固定されている。負極接続端子152は、負極外部端子151の接続部151aと同種金属の銅または銅合金によって構成されている。負極接続端子152は、電池蓋102の貫通孔102hに挿通されて電池蓋102の裏面側に突出した先端をかしめて、負極外部端子151を電池蓋102の表面側に固定すると共に、負極集電体190を電池蓋102の裏面側に固定している。
負極外部端子151と電池蓋102との間には、絶縁樹脂131が介在され、負極接続端子152と電池蓋102の貫通孔102hとの間には、ガスケット130が介在され、負極集電体190と電池蓋102との間には、絶縁部材160が介在されて、各部材と電池蓋102との間が絶縁されている。
負極外部端子151の溶接部151bには、図5Aにハッチングで示すように、バスバー300が溶接される溶接面151gが設けられている。負極外部端子151には、電池厚み方向(図5Aで矢印D方向)に平行な断面の断面積が溶接部151bと接続部151aと拡散接合部151cのいずれの最大断面積よりも小さくなるように、幅が溶接部151bと接続部151aと拡散接合部151cのいずれの最大幅よりも小さくなるように狭められた狭窄部151dが設けられている。狭窄部151dは、拡散接合部151cに設けられている。狭窄部151dは、負極外部端子151の側端縁の一部を幅方向に切り欠くことによって形成されており、本実施の形態では、幅方向で且つ両側の側端縁から互いに接近する方向にそれぞれ切り欠くことによって形成されている。
負極外部端子151は、狭窄部151dによって幅方向に狭められており、負極外部端子151の延在方向において局所的に剛性が低くなっている。したがって、バスバー300によって溶接面151gから溶接部151bに応力が作用した場合に、狭窄部151dを優先的に変形させることができる。したがって、衝撃や振動がバスバー300から接続端子152に伝達されて接続端子152のガスケット130をシールするシール部152aが変形するのを防ぎ、電池の密閉性を維持することができる。狭窄部151dは、特に、溶接部151bを電池厚み方向(矢印D方向)及び電池蓋102から離間する方向に移動させるように変形することができ、バスバー300から伝達される衝撃や振動を効果的に吸収することができる。
狭窄部151dは、拡散接合部151cに対してより接近した位置に設けることが好ましい。これにより、狭窄部151dに作用するモーメントをより大きくし、変形を容易にさせることができる。
上述のように、負極外部端子151の狭窄部151dは、拡散接合部151cに設けられている。拡散接合部151cに狭窄部151dを設けることによって、接続部151aから溶接部151bまでの距離を、正極外部端子141の接続部141aから溶接部141bまでの距離と同じにすることができる。したがって、正極と負極でシール部と溶接部との間の距離が変わることなく、隣接する角形二次電池の正極外部端子と負極外部端子の各溶接部の位置を合わせることができる。また、正極外部端子141との長さを揃えるために、負極外部端子151の長さを長くする必要がなく、電気抵抗の増大を防ぐことができる。そして、拡散接合部151cは、接続部151aと溶接部151bの中間の値の引張強度を有している。したがって、拡散接合部151cに狭窄部151dを設けた場合に、硬すぎず柔らかすぎず、適度な剛性を有し、通常使用中の変形を防ぐことができる。
なお、上記した構成例では、溶接部151bにアルミニウムまたはアルミニウム合金を用いた場合について説明したが、アルミニウムまたはアルミニウム合金の代わりに、ニッケルまたはニッケル合金や鉄または鉄合金を用いてもよい。
図6Aは、第1の実施形態に係わる角形二次電池の一例を示す平面図、図6Bは、図6AのB−B線断面図、図6Cは、図6AのC−C線断面図である。
本構成例では、銅または銅合金製のバスバー310を用いるべく、負極外部端子151を銅または銅合金で構成し、正極外部端子141を銅または銅合金とアルミニウムまたはアルミニウム合金のクラッド材で構成している。
正極外部端子141は、図6A及び図6Cに示すように、銅または銅合金である溶接部141bと、アルミニウムまたはアルミニウム合金である接続部141aと、溶接部141bと接続部141aとの間に銅または銅合金とアルミニウムまたはアルミニウム合金とが拡散接合された端面クラッドによる拡散接合部141cを有している。
正極外部端子141には、電池厚み方向に平行な断面の断面積が溶接部141bと接続部141aと拡散接合部141cのいずれの最大断面積よりも小さくなるように、幅が溶接部141bと接続部141aと拡散接合部141cのいずれの最大幅よりも小さくなるように狭められた狭窄部141dが設けられている。狭窄部141dは、拡散接合部141cに設けられている。
したがって、バスバー310によって溶接面141gから溶接部141bに応力が作用した場合に、狭窄部141dを優先的に変形させることができる。したがって、衝撃や振動がバスバー310から接続端子142に伝達されてガスケット130をシールするシール部142aが変形するのを防ぎ、電池の密閉性を維持することができる。
上述のように、拡散接合部141cに狭窄部141dを設けることによって、接続部141aから溶接部141bまでの距離を、負極外部端子151の接続部151aから溶接部151bまでの距離と同じにすることができる。したがって、正極と負極でシール部と溶接部との間の距離が変わることなく、隣接する角形二次電池の正極外部端子と負極外部端子の各溶接部の位置を合わせることができる。また、負極外部端子151との長さを揃えるために、正極外部端子141の長さを長くする必要がなく、電気抵抗の増大を防ぐことができる。
そして、拡散接合部141cは、接続部141aと溶接部141bの中間の引張強度を有している。したがって、拡散接合部141cに狭窄部141dを設けた場合に、硬すぎず柔らかすぎず、適度な剛性を有し、通常使用中の変形を防ぐことができる。
また、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりも電気抵抗の低い銅または銅合金製のバスバー310を用いることができるので、組電池の性能を高性能なものにすることができる。
なお、本実施形態では、狭窄部141d、151dは、正極外部端子141、負極外部端子151の一部を幅方向両側から切り欠くことによって形成しているが、幅方向一方側のみを切り欠いて形成してもよい。
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態について図7A〜図7Cを用いて説明する。
図7Aは、第2の実施形態に係わる角形二次電池の一例を示す平面図、図7Bは、図7AのB−B線断面図、図7Cは、図7AのC−C線断面図である。なお、第1の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。
本実施の形態において特徴的なことは、狭窄部が外部端子の板厚を薄くして形成された構成を有することである。
正極外部端子141は、図7A及び図7Cに示すように、電池蓋102に沿って延在する平板形状を有しており、バスバー300を溶接可能な溶接部141bが先端側に設けられ、接続端子142に接続される接続部141aが基端側に設けられている。
正極外部端子141は、一定の板厚で且つ略一定幅で電池蓋102の長辺方向に沿って延在する形状を有している。正極外部端子141と正極接続端子142は、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって構成されており、本実施形態では一体に形成されている。
正極外部端子141の溶接部141bには、図7Aにハッチングで示すように、バスバー300が溶接される溶接面141gが設けられている。また、正極外部端子141には、電池厚み方向に平行な断面の断面積が溶接部141bと接続部141aのいずれの最大断面積よりも小さくなるように、板厚が溶接部141bと接続部141aのいずれの最大板厚よりも小さくなるように狭められた狭窄部141eが設けられている。狭窄部141eは、接続部141aと溶接部141bとの境界位置に設けられている。狭窄部141eは、正極外部端子141の下面の一部を幅方向に亘って板厚方向に凹ませることによって形成されており、本実施の形態では、正極外部端子141の下面に、幅方向全幅に亘って一定深さで連続する凹溝を設けることによって形成されている。
正極外部端子141は、狭窄部141eによって板厚が狭められており、正極外部端子141の延在方向において局所的に剛性が低くなっている。したがって、バスバー300によって溶接部141bに応力が作用した場合に、狭窄部141eを優先的に変形させることができる。したがって、衝撃や振動がバスバー300から接続端子142に伝達されてガスケット130をシールするシール部が変形するのを防ぎ、電池の密閉状態を維持することができる。狭窄部141eは、特に、溶接部141bを電池蓋102から離間する方向に移動させるように変形することができ、バスバー300から伝達される衝撃や振動を効果的に吸収することができる。
負極外部端子151は、図7A及び図7Bに示すように、電池蓋102に沿って延在する平板形状を有しており、バスバー300を溶接可能な溶接部151bが先端側に設けられ、接続端子152に接続される接続部151aが基端側に設けられている。
負極外部端子151は、一定の板厚で且つ略一定幅で電池蓋102の長辺方向に沿って延在する平板形状を有している。負極外部端子151は、異種金属であるアルミニウムまたはアルミニウム合金と銅または銅合金が端面で拡散接合されたクラッド材により構成されている。すなわち、負極外部端子151は、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の板状部材と銅または銅合金製の板状部材とを平面上に並べて端面同士を突き合わせて拡散接合した板状部材からなる。負極外部端子151は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる溶接部151bと、銅または銅合金からなる接続部151aと、溶接部151bと接続部151aとの間に銅または銅合金とアルミニウムまたはアルミニウム合金とが拡散接合された端面クラッドによる拡散接合部151cを有している。負極外部端子151の溶接部151bには、図7Aにハッチングで示すように、バスバー300が溶接される溶接面151gが設けられている。負極外部端子151には、電池厚み方向(矢印D方向)に平行な断面の断面積が溶接部151bと接続部151aと拡散接合部151cのいずれの最大断面積よりも小さくなるように、板厚が溶接部151bと接続部151aと拡散接合部151cのいずれの最大板厚よりも小さくなるように狭められた狭窄部151eが設けられている。狭窄部151eは、拡散接合部151cに設けられている。
狭窄部151eは、負極外部端子151の下面の一部を幅方向に亘って板厚方向に凹ませることによって形成されており、本実施の形態では、負極外部端子151の下面に、幅方向全幅に亘って一定深さで連続する凹溝を設けることによって形成されている。
負極外部端子151は、狭窄部151eによって板厚が狭められており、負極外部端子151の延在方向において局所的に剛性が低くなっている。したがって、バスバー300によって溶接面151gから溶接部151bに応力が作用した場合に、狭窄部151eを優先的に変形させることができる。したがって、衝撃や振動がバスバー300から接続端子152に伝達されて接続端子152のガスケット130をシールするシール部152aが変形するのを防ぎ、電池の密閉状態を維持することができる。狭窄部151eは、特に、溶接部141bを電池蓋102から離間する方向に移動させるように変形することができる。
上述のように、負極外部端子の狭窄部151eは、拡散接合部151cに設けられている。拡散接合部151cに狭窄部151eを設けることによって、接続部151aから溶接部151bまでの距離を、正極外部端子141の接続部141aから溶接部141bまでの距離と同じにすることができる。したがって、正極と負極でシール部と溶接部との間の距離が変わることなく、隣接する角形二次電池の正極外部端子と負極外部端子の各溶接部の位置を合わせることができる。また、正極外部端子141との長さを揃えるために、負極外部端子151の長さを長くする必要がなく、電気抵抗の増大を防ぐことができる。そして、拡散接合部151cは、接続部151aと溶接部151bの中間の値の引張強度を有している。したがって、拡散接合部151cに狭窄部151eを設けた場合に、硬すぎず柔らかすぎず、適度な剛性を有し、通常使用中の変形を防ぐことができる。
なお、上記した構成例では、溶接部151bにアルミニウムまたはアルミニウム合金を用いた場合について説明したが、アルミニウムまたはアルミニウム合金の代わりに、ニッケルまたはニッケル合金や鉄または鉄合金を用いてもよい。
また、第1の実施形態と同様に、負極外部端子151を銅または銅合金で構成し、正極外部端子141を銅または銅合金とアルミニウムまたはアルミニウム合金のクラッド材で構成してもよい。
また、本実施形態では、狭窄部141e、151eは、正極外部端子141、負極外部端子151の下面の一部を幅方向全幅に亘って一定深さで連続する凹溝を設けることによって形成しているが、正極外部端子141、負極外部端子151の上面に設けてもよく、また、幅方向に所定間隔をおいて破線状に連続する凹部によって形成してもよい。
[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態について図8A〜図8Cを用いて説明する。
図8Aは、第3の実施形態に係わる角形二次電池の一例を示す平面図、図8Bは、図8AのB−B線断面図、図8Cは、図8AのC−C線断面図である。なお、第1及び第2の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。
本実施形態において特徴的なことは、狭窄部が外部端子の幅及び板厚を薄くして形成された構成を有することである。
正極外部端子141は、図8A及び図8Cに示すように、電池蓋102に沿って延在する平板形状を有しており、バスバー300を溶接可能な溶接部141bが先端側に設けられ、接続端子142に接続される接続部141aが基端側に設けられている。
正極外部端子141は、一定の板厚で且つ略一定幅で電池蓋102の長辺方向に沿って延在する形状を有している。正極外部端子141と正極接続端子142は、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって構成されており、本実施形態では一体に形成されている。
正極外部端子141には、狭窄部141d、141eが設けられている。狭窄部141d、141eは、接続部141aと溶接部141bとの境界位置に設けられている。
正極外部端子141は、狭窄部141d、141eによって幅及び板厚が狭められており、正極外部端子141の延在方向において局所的に剛性が低くなっている。したがって、バスバー300によって溶接部141bに応力が作用した場合に、狭窄部141d、141eを優先的に変形させることができる。したがって、衝撃や振動がバスバー300から接続端子142に伝達されてガスケット130をシールするシール部が変形するのを防ぎ、電池の密閉状態が損なわれるのを防ぐことができる。
狭窄部141d、141eは、特に、溶接部141bを電池厚み方向及び電池蓋102から離間する方向に加えて捩られる方向に移動させるように変形することができ、バスバー300から伝達される衝撃や振動を効果的に吸収することができる。
負極外部端子151は、図8A及び図8Bに示すように、電池蓋102に沿って延在する平板形状を有しており、バスバー300を溶接可能な溶接部151bが先端側に設けられ、接続端子152に接続される接続部151aが基端側に設けられている。
負極外部端子151は、一定の板厚で且つ略一定幅で電池蓋102の長辺方向に沿って延在する平板形状を有している。負極外部端子151は、異種金属であるアルミニウムまたはアルミニウム合金と銅または銅合金が端面で拡散接合されたクラッド材により構成されている。すなわち、負極外部端子151は、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の板状部材と銅または銅合金製の板状部材とを平面上に並べて端面同士を突き合わせて拡散接合した板状部材からなる。負極外部端子151は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる溶接部151bと、銅または銅合金からなる接続部151aと、溶接部151bと接続部151aとの間に銅または銅合金とアルミニウムまたはアルミニウム合金とが拡散接合された端面クラッドによる拡散接合部151cを有している。
負極外部端子151には、狭窄部151d、151eが設けられている。狭窄部151d、151eは、拡散接合部151cに設けられている。
負極外部端子151は、狭窄部151d、151eによって幅及び板厚が狭められており、負極外部端子151の延在方向において局所的に剛性が低くなっている。したがって、バスバー300によって溶接面151gから溶接部151bに応力が作用した場合に、狭窄部151d、151eを優先的に変形させることができる。したがって、衝撃や振動がバスバー300から接続端子152に伝達されて接続端子152のガスケット130をシールするシール部152aが変形するのを防ぎ、電池の密閉状態を維持することができる。狭窄部151d、151eは、特に、溶接部151bを電池厚み方向及び電池蓋102から離間する方向に加えて捩られる方向に移動させるように変形することができ、バスバー300から伝達される衝撃や振動を効果的に吸収することができる。
上述のように、負極外部端子の狭窄部151d、151eは、拡散接合部151cに設けられている。拡散接合部151cに狭窄部151d、151eを設けることによって、接続部151aから溶接部151bまでの距離を、正極外部端子141の接続部141aから溶接部141bまでの距離と同じにすることができる。したがって、正極と負極でシール部と溶接部との間の距離が変わることなく、隣接する角形二次電池の正極外部端子と負極外部端子の各溶接部の位置を合わせることができる。また、正極外部端子141との長さを揃えるために、負極外部端子151の長さを長くする必要がなく、電気抵抗の増大を防ぐことができる。そして、拡散接合部151cは、接続部151aと溶接部151bの中間の値の引張強度を有している。したがって、拡散接合部151cに狭窄部151d、151eを設けた場合に、硬すぎず柔らかすぎず、適度な剛性を有し、通常使用中の変形を防ぐことができる。
なお、上記した構成例では、溶接部151bにアルミニウムまたはアルミニウム合金を用いた場合について説明したが、アルミニウムまたはアルミニウム合金の代わりに、ニッケルまたはニッケル合金や鉄または鉄合金を用いてもよい。
また、第1の実施形態と同様に、負極外部端子151を銅または銅合金で構成し、正極外部端子141を銅または銅合金とアルミニウムまたはアルミニウム合金のクラッド材で構成してもよい。
また、本実施形態では、狭窄部141d、151dは、正極外部端子141、負極外部端子151の一部を幅方向両側から切り欠くことによって形成しているが、幅方向一方側のみを切り欠いて形成してもよい。そして、本実施形態では、狭窄部141e、151eは、正極外部端子141、負極外部端子151の下面に幅方向全幅に亘って一定深さで連続する凹溝を設けることによって形成しているが、正極外部端子141、負極外部端子151の上面に設けてもよく、また、幅方向に所定間隔をおいて破線状に連続する凹部によって形成してもよい。
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。