JP6207950B2 - 角形二次電池および組電池 - Google Patents

Description

本発明は、車載用途等に使用される角形二次電池および複数の該角形二次電池により構成された組電池に関する。

近年、ハイブリッド電気自動車や純粋な電気自動車等の動力源として大容量（Ｗｈ）の二次電池が開発されており、その中でもエネルギー密度（Ｗｈ／ｋｇ）の高い角形リチウムイオン二次電池が注目されている。

角形リチウムイオン二次電池は、例えば、正極活物質を塗布した正極箔、負極活物質を塗布した負極箔、およびこれらを絶縁するためのセパレータを重ね合わせて捲回した扁平形状の捲回群を備えている。該捲回群は、電池蓋に設けられた正極外部端子および負極外部端子に電気的に接続されて電池缶に収容され、該電池缶の開口部は該電池蓋で封止溶接されている。該電池缶内には、該電池蓋に設けられた注液孔から電解液が注入され、該注液孔が注液栓をレーザ溶接することによって封止溶接されている。

前記のような角形二次電池を直列に接続して組電池を製造する際には、隣接する角形二次電池の極性の異なる外部端子をバスバーによって接続する。一般に、該外部端子と該バスバーとの接続は、例えばプロジェクション溶接またはレーザ溶接等の溶接接合によって行われている（例えば下記特許文献１を参照）。

特開２０１２−２４３４０５号公報

前記角形二次電池の正極外部端子と負極外部端子は、通常、異種の金属材料によって構成される。これらの外部端子に、前記特許文献１に記載のようにバスバーを溶接する際には、該バスバーと前記外部端子との溶接性が課題となる。例えば、前記正極外部端子の材料がアルミニウムであり、前記負極外部端子が銅である場合に、前記バスバーをアルミニウムによって構成する。この場合、該正極外部端子と該バスバーとは同種の金属材料であることから、溶接性に優れるが、該負極外部端子と該バスバーとは異種の金属材料であることから、同種の金属材料と比較して溶接性に劣り、要求される接合強度が得られないという問題があった。

前記問題を解決するために、前記外部端子と前記バスバーとを例えばネジにより締結することが考えられる。しかし、前記角形二次電池の製造後に該外部端子に該バスバーを締結すると、該角形二次電池の電池蓋およびその周辺の部材に対して過大な回転モーメントおよび圧力等が作用する虞がある。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、複数の角形二次電池の外部端子にバスバーを溶接して組電池を製造する際に、該外部端子とバスバーとの接合強度を従来よりも向上させることができる角形二次電池および組電池を提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく、本発明の角形二次電池は、電池缶を封止する電池蓋と、該電池蓋に配置された正極外部端子および負極外部端子とを有する角形二次電池であって、前記外部端子の一方を、隣接する他の角形二次電池の外部端子に接続するためのバスバーを備え、前記バスバーは、一端が前記外部端子の一方にカシメ固定されると共に、他端が前記他の角形二次電池の外部端子に溶接される溶接可能部を備えることを特徴とする。

本発明の角形二次電池によれば、前記外部端子のうち、前記バスバーとの溶接性が劣る一方の外部端子に該バスバーをカシメ固定し、該バスバーとの溶接に優れた前記他の角形二次電池の外部端子に該バスバーの溶接可能部を溶接することで、組電池の製造時に該外部端子と該バスバーとの接合強度を従来よりも向上させることができる。

角形二次電池の斜視図。 図１に示す角形二次電池の分解斜視図。 図２に示す角形二次電池の捲回群の分解斜視図。 本発明の実施形態１に係るバスバーを備える角形二次電池を示す図であり、（ａ）、（ｂ）は、バスバーの延出方向が異なる角形二次電池の斜視図。 （ａ）は図４（ａ）に示す角形二次電池の平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線に沿う断面図。 本発明の実施形態１に係る組電池の概略構成を示す平面図である。 図５（ｃ）に示す外部端子の製造工程を示す工程図であり、（ａ）から（ｆ）は、製造工程の手順を示す図。 実施形態１に係る角形二次電池の変形例１を示すであり、（ａ）および（ｂ）は、バスバーの延出方向が異なる角形二次電池の斜視図。 実施形態１に係る角形二次電池の変形例２を示す平面図。 実施形態１に係る角形二次電池の変形例３を示す平面図。 本発明の実施形態２に係る角形二次電池を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線に沿う断面図。

［角形二次電池］
以下、図面を参照して本発明の角形二次電池の実施形態について説明する。

（角形二次電池の構成）
本発明の実施形態に係る角形二次電池を説明する前に、まず、一般的な角形二次電池の構成について説明する。図１は、角形二次電池の斜視図である。図２は、図１に示す角形二次電池の分解斜視図である。図３は、図２に示す角形二次電池の捲回群の分解斜視図である。

図１及び図２に示すように、角形二次電池１００は、例えば車載用途、家庭用電源等に用いられる大容量（Ｗｈ）の二次電池であり、例えばエネルギー密度（Ｗｈ／ｋｇ）の高い角形のリチウムイオン二次電池である。角形二次電池１００は、扁平な直方体形状の電池缶１と、電池缶１の上方開口部１ａを封止する電池蓋６とを備えている。電池缶１は、幅の広い一対の幅広側面１ｂおよび幅の狭い一対の幅狭側面１ｃを有する外周側壁と、底面１ｄを有する底壁とからなる扁平な有底角筒状の耐圧容器であり、上方が開放されて上方開口部１ａが形成されている。

電池蓋６は、電池缶１の上方開口部１ａを封止することで、電池缶１と共に電池容器を構成する略長方形の板状の部材であり、長手方向の一方の端部には正極側貫通孔４６が設けられ、他方の端部には負極側貫通孔２６が設けられている。電池蓋６の長手方向中央部には、電池容器内の圧力が上昇すると開裂するガス排出弁１０が一体的に設けられている。また、電池蓋６には、電池容器内に電解液を注入するための注液孔９が穿設されており、この注液孔９は、電解液を電池容器内に注入した後に注液栓１１によって封止される。

正極外部端子１４および負極外部端子１２は、それぞれバスバー等に溶接接合される接合部１４ａ、１２ａと、該接合部１４ａ、１２ａから下方に突出する円柱状の接続部１４ｂ、１２ｂと、を有している。正極外部端子１４は、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金により構成され、負極外部端子１２は、例えば銅または銅合金により構成される。正負の外部端子１４、１２の接合部１４ａ、１２ａは、それぞれ電池蓋６から上方に突出する略直方体のブロック形状を有し、下面が電池蓋６の表面に対向し、上面が所定高さ位置で電池蓋６と平行になる。正負の外部端子１４、１２の接続部１４ｂ、１２ｂは、それぞれ電池蓋６の貫通孔４６、２６を貫通して正極集電板４４および負極集電板２４に接続される。正負の外部端子１４、１２と電池蓋６とは、それぞれガスケット５、５が介在されて電気的に絶縁されている。ガスケット５は、例えば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材によって構成される。

正極集電板４４および負極集電板２４は、それぞれ電池蓋６の下面に対向して配置される矩形板状の基部４１、２１と、基部４１、２１の側端で折曲されて、電池缶１の幅広側面１ｂに沿って底面１ｄ側に向かって延出する接続端部４２、２２を有している。正極集電板４４は、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金により構成され、負極集電板２４は、例えば銅または銅合金により構成される。基部４１、２１には、それぞれ正負の外部端子１４、１２の接続部１４ｂ、１２ｂが挿通される開口穴４３、２３が形成されている。正負の集電板４４、２４と電池蓋６とは、それぞれ絶縁板７、７が介在されて電気的に絶縁されている。絶縁板７は、ガスケット５と同様に絶縁性を有する樹脂材料によって構成される。

正負の外部端子１４、１２は、それぞれ接続部１４ｂ、１２ｂが電池蓋６の貫通孔４６、２６および集電板４４、２４の開口穴４３、２３を貫通し、電池缶１の内部側に突出して先端がカシメられている。これにより、正負の外部端子１４、１２および正負の集電板４４、２４が電池蓋６に一体的に固定されている。さらに、正負の集電板４４、２４は、接続端部４２、２２が、それぞれ捲回群３の正極箔露出部３４ｃおよび負極箔露出部３２ｃに対向して重ね合わされた状態で溶接される。これにより、捲回群３は、正負の集電板４４、２４に電気的に接続され、正負の集電板４４、２４を介して電池蓋６に一体的に固定されている。

図３に示すように、捲回群３は、負極電極３２、正極電極３４、およびこれらを絶縁するためのセパレータ３３、３５を重ね合わせて捲回軸周りに扁平状に捲回した電極群である。捲回群３は、中心側から外周側に、正極電極３４、セパレータ３３、負極電極３２、セパレータ３５の順に積層されて捲回されている。セパレータ３３、３５は、正極電極３４と負極電極３２との間を電気的に絶縁している。

負極電極３２は、負極集電体である負極電極箔の両面に負極活物質合剤を塗布して形成した負極合剤層３２ｂと、負極電極箔の幅方向の一端において負極活物質合剤が塗布されずに負極電極箔が露出した負極箔露出部３２ｃとを有している。同様に、正極電極３４は、正極集電体である正極電極箔の両面に正極活物質合剤を塗布して形成した正極合剤層３４ｂと、正極電極箔の幅方向の一端において正極活物質合剤が塗布されず正極金属箔が露出した正極箔露出部３４ｃとを有している。正極箔露出部３４ｃと負極箔露出部３２ｃは、捲回群３において捲回軸方向の一端と他端に位置するように、互いに反対の位置に配置されて捲回されている。捲回群３を捲回する際の軸芯すなわち捲回軸としては、例えば、正極金属箔、負極金属箔、セパレータ３３、３５のいずれよりも曲げ剛性の高い樹脂シートを捲回して構成したものを用いることができる。

負極電極３２の負極合剤層３２ｂを構成する負極活物質合剤は、例えば、負極活物質として非晶質炭素粉末１００重量部に対して、結着剤として１０重量部のポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦという。）を添加し、これに分散溶媒としてＮ−メチルピロリドン（以下、ＮＭＰという。）を添加、混練することで作製することができる。この負極活物質合剤を、負極電極箔、例えば厚さ１０μｍの銅箔の両面に未塗工部を残して塗布し、乾燥、プレス、裁断工程を経ることで、負極電極３２を得ることができる。負極電極３２の負極電極箔の厚さを含まない負極合剤層３２ｂの厚さは、例えば約７０μｍ程度である。この例では、負極活物質に非晶質炭素を用いる場合について例示したが、これに限定されるものではなく、リチウムイオンを挿入、脱離可能な天然黒鉛や、人造の各種黒鉛材、コークスなどの炭素質材料やＳｉやＳｎなどの化合物（例えば、ＳｉＯ、ＴｉＳｉ_２等）、またはそれの複合材料でもよく、その粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状等、特に制限されるものではない。

正極電極３４の正極合剤層３４ｂを構成する正極活物質合剤は、例えば、正極活物質としてマンガン酸リチウム（化学式ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）１００重量部に対し、導電材として１０重量部の鱗片状黒鉛と結着剤として１０重量部のＰＶＤＦとを添加し、これに分散溶媒としてＮＭＰを添加、混練することで作製することができる。この正極活物質合剤を、正極電極箔、例えば厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に未塗工部を残して塗布し、乾燥、プレス、裁断工程を経ることで、正極電極３４を得ることができる。正極電極箔の厚さを含まない正極合剤層３４ｂの厚さは、例えば約９０μｍ程度である。この例では、正極活物質にマンガン酸リチウムを用いる場合について例示したが、スピネル結晶構造を有する他のマンガン酸リチウムや一部を金属元素で置換又はドープしたリチウムマンガン複合酸化物や層状結晶構造を有すコバルト酸リチウムやチタン酸リチウムやこれらの一部を金属元素で置換またはドープしたリチウム-金属複合酸化物を用いるようにしてもよい。

また、前記した例では、正極電極３４、負極電極３２における塗工部の結着材としてＰＶＤＦを用いる場合について例示したが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレン、アクリル系樹脂などの重合体およびこれらの混合体などを用いることができる。

負極電極３２の負極合剤層３２ｂの幅は、正極電極３４の正極合剤層３４ｂの幅よりも広くされ、負極電極３２と正極電極３４は、捲回後に正極合剤層３４ｂが必ず負極合剤層３２ｂの間に挟まれるように配置されている。セパレータ３３、３５は、その幅が負極合剤層３２ｂの幅よりも広くされ、負極合剤層３２ｂおよび正極合剤層３４ｂと重なるように配置され、正極箔露出部３４ｃと負極箔露出部３２ｃが捲回軸方向の端部に露出するように配置される。これら帯状の各部材が積層されて扁平形状に捲回されることで、捲回群３には、上下方向両側に断面半円形状の湾曲部が形成され、これら一対の湾曲部の間に平坦な平面部が形成されている。

図２に示すように、捲回群３の捲回軸方向の一端と他端において積層された負極箔露出部３２ｃおよび正極箔露出部３４ｃは、それぞれ平面部分で束ねられて溶接等により一体的に接合されている。なお、接合の際に、正極箔露出部３４ｃおよび負極箔露出部３２ｃは捲回軸方向の端部においてセパレータ３３、３５から露出しているため、セパレータ３３、３５が接合の支障になることはない。

捲回群３の平面部に沿う方向でかつ捲回群３の捲回軸方向に直交する方向を中心軸方向として前記捲回群３の周囲には絶縁保護フィルム２が巻き付けられている。絶縁保護フィルム２は、例えばＰＰ（ポリプロピレン）などの合成樹脂製の一枚のシートまたは複数のフィルム部材からなり、捲回群３の平面部と平行な方向でかつ捲回軸方向に直交する方向を巻き付け中心として巻き付けることができる長さを有している。

捲回群３は、正極箔露出部３４ｃおよび負極箔露出部３２ｃに正負の集電板４４、２４が溶接されて電池蓋６に一体的に固定され、電池缶１との間に絶縁保護フィルム２を介在させた状態で、捲回軸方向が電池缶１の幅広側面１ｂの幅方向に沿うように、一方の湾曲部側から電池缶１内に挿入され、他方の湾曲部側が上方開口部１ａ側に配置される。捲回群３が電池缶１内に収容されることで、電池缶１の上方開口部１ａが電池蓋６によって塞がれた状態となる。この状態で、電池蓋６の外周を上方開口部１ａの全周に亘って電池缶１に溶接することで、上方開口部１ａが電池蓋６によって封止されている。

また、電池蓋６の注液孔９から電池缶１内に電解液を注入した後、電池蓋６に注液栓１１をレーザ溶接により接合して注液孔９を封止することで、角形二次電池１００の電池容器が密閉されている。ここで、電池容器内に注入される電解液としては、例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（ＬｉＰＦ_６）等のリチウム塩が溶解された非水電解液を適用することができる。

以上の構成を有する角形二次電池１００は、捲回群３から正負の集電板４４、２４および正負の外部端子１４、１２を介して外部負荷へ電力を供給し、または外部発電電力が正負の外部端子１４、１２および正負の集電板４４、２４を介して捲回群３へ供給されて充電される。なお、電池容器内の圧力が所定の圧力を超えて上昇すると、ガス排出弁１０が開裂してガスが排出され、電池容器内の圧力が低減される。これによって、角形二次電池１００の安全性が確保される。

（実施形態１）
次に、本発明の実施形態１に係る角形二次電池について説明する。図４（ａ）および（ｂ）は、本実施形態の角形二次電池１００Ａ、１００Ｂの斜視図である。図５（ａ）は、図４（ａ）に示す角形二次電池１００Ａの平面図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面拡大図であり、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線に沿う断面拡大図である。図６は、角形二次電池１００Ａ、１００Ｂによって構成される組電池３００の概略構成を示す平面図である。

図４から図６に示す角形二次電池１００Ａ、１００Ｂは、それぞれ正極外部端子１４および負極外部端子１２の一方にカシメ固定されたバスバー２００Ａ、２００Ｂを備える点で、図１から３に示す二次電池１００と異なっている。その他の点は同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。

角形二次電池１００Ａは、負極外部端子１２にカシメ固定され、組電池３００の製造時に他の角形二次電池１００Ｂの正極外部端子１４に溶接されるバスバー２００Ａを備えている。該角形二次電池１００Ｂも同様に、負極外部端子１２にカシメ固定されたバスバー２００Ｂを備え、該バスバー２００Ｂは、組電池３００の製造時に、前記角形二次電池１００Ａと反対側に隣接する別の角形二次電池１００Ａの正極外部端子１４に溶接される。

バスバー２００Ａ、２００Ｂは、例えば平面視で長方形の板状の部材であり、角形二次電池１００Ａ、１００Ｂのそれぞれの負極外部端子１２から、それぞれの電池缶１の幅広側面１ｂと垂直な方向、すなわち扁平な電池缶１の厚さ方向に幅広側面１ｂから遠ざかるように延出している。

バスバー２００Ａ、２００Ｂは、一端が正負の外部端子１４、１２のうち該バスバー２００Ａ、２００Ｂとの溶接性に劣る一方の外部端子１２にカシメ固定されると共に、他端に他の角形二次電池１００Ｂ、１００Ａの外部端子１４に溶接される溶接可能部２０３Ａ、２０３Ｂを備える。すなわち、バスバー２００Ａ、２００Ｂは、角形二次電池１００Ａ、１００Ｂの負極外部端子１２、１２にカシメ固定された端部と反対側の自由端に、隣接する他の角形二次電池１００Ｂ、１００Ａの正極外部端子１４、１４に溶接される溶接可能部２０３Ａ、２０３Ｂを備えている。

バスバー２００Ａ、２００Ｂは、負極外部端子１２との溶接性よりも、正極外部端子１４との溶接性に優れている。換言すると、負極外部端子１２は、正極外部端子１４と比較して、バスバー２００Ａ、２００Ｂとの溶接性に劣る。具体的には、バスバー２００Ａ、２００Ｂと正極外部端子１４は、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金等の同種の金属材料によって構成されている。一方、負極外部端子１２は、バスバー２００Ａ、２００Ｂと異種の金属材料である、例えば銅または銅合金等によって構成されている。

角形二次電池１００Ａ、１００Ｂは、それぞれの負極外部端子１２、１２から電池缶１、１の外側へ向けて、バスバー２００Ａ、２００Ｂが互いに１８０°反対の方向に延出しているが、それ以外の構成は同一である。したがって、以下の説明では、一方の角形二次電池１００Ａについて詳細に説明し、他方の角形二次電池１００Ｂについての説明は適宜省略する。

図５（ａ）、（ｃ）に示すように、角形二次電池１００Ａの負極外部端子１２は、バスバー２００Ａをカシメ固定するカシメ部１２ｃを有している。カシメ部１２ｃは、負極外部端子１２と一体的に形成され、接合部１２ａの上面の中央から上方に突出した部分であり、円柱状の先端をバスバー２００Ａに設けられた貫通孔２０１に挿通させた後に、該先端を円盤状に塑性変形させることで、バスバー２００Ａを負極外部端子１２にカシメ固定している。負極外部端子１２とバスバー２００Ａとの接合強度は、カシメ部１２ｃによる負極外部端子１２とバスバー２００Ａとのカシメ固定により確保される。

バスバー２００Ａは、カシメ部１２ｃを収容する凹部２０２を有している。凹部２０２は、バスバー２００Ａの上面に、貫通孔２０１の中心線方向、すなわちバスバー２００Ａの厚さ方向において段差状に設けられている。凹部２０２の深さは、例えば円盤状のカシメ部１２ｃの上面がバスバー２００Ａの上面と段差なく面一になるような深さに形成することができる。また、凹部２０２は、貫通孔２０１の周囲の全周に亘って、貫通孔２０１と同心円状に、一定の深さで形成することができる。

図７（ａ）から（ｆ）は、カシメ部１２ｃの形成方法を示す工程図である。負極外部端子１２は、例えば鍛造加工によって製作され、電池蓋６に固定される前にバスバー２００Ａがカシメ固定される。負極外部端子１２にバスバー２００Ａをカシメ固定する際には、まず、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、接続部１２ｂを収容可能な穴を有する治具Ｊ１上に負極外部端子１２を配置し、接合部１２ａの上面に形成された棒状または円柱状のカシメ部１２ｃをバスバー２００Ａの貫通孔２０１に挿通させる。

次に、バスバー２００Ａの上面から突出したカシメ部１２ｃを、負極外部端子１２の下方に配置された治具Ｊ１と負極外部端子１２の上方に配置された治具Ｊ２との間でプレス加工することによって塑性変形させ、カシメ部１２ｃをカシメる。これにより、図７（ｃ）に示すように、バスバー２００Ａがカシメ部１２ｃによって負極外部端子１２の接合部１２ａにカシメ固定される。

次に、図７（ｄ）に示すように、バスバー２００Ａが固定された負極外部端子１２を上下反転させ、負極外部端子１２の接続部１２ｂをガスケット５、電池蓋６、絶縁板７および負極集電板２４の基部２１の各々に形成された貫通孔に順次、挿通させる。次いで、図７（ｅ）に示すように、治具Ｊ３の凸部を筒状の接続部１２ｂに嵌入させ、接続部１２ｂを径方向に押し拡げるように円盤状に塑性変形させて、接続部１２ｂをカシメる。これにより、図７（ｆ）に示すように、負極外部端子１２、ガスケット５、絶縁板７および負極集電板２４の基部２１が、接続部１２ｂによって電池蓋６にカシメ固定され、接続部１２ｂと負極集電板２４の基部２１とが電気的に接続される。

このように、ガスケット５、絶縁板７および負極集電板２４の基部２１等の電池蓋６の周辺部材を電池蓋６にカシメ固定する前に、予めバスバー２００Ａを負極外部端子１２にカシメ固定しておくことで、電池蓋６およびその周辺部材にバスバー２００Ａのカシメ固定による荷重または応力が作用することが防止される。したがって、電池蓋６及びその周辺部材の損傷を防止することができる。

このような構成の複数の角形二次電池１００Ａ、１００Ｂを直列に接続して組電池３００を構成する際には、図６に示すように、角形二次電池１００Ａ、１００Ｂを、それぞれの正負の外部端子１４、１２の位置が１８０°反転し、互いの電池缶１の幅広側面１ｂが対向するように、厚さ方向に交互に配置する。これにより、最も外側に配置された第一の角形二次電池１００Ａのバスバー２００Ａの溶接可能部２０３Ａが、その内側に隣接する第二の角形二次電池１００Ｂの正極外部端子１４上に配置される。また、第二の角形二次電池１００Ｂのバスバー２００Ｂの溶接可能部２０３Ｂが、その内側に隣接する第三の角形二次電池１００Ａの正極外部端子１４上に配置される。

前記の配置を繰り返し、角形二次電池１００Ａ、１００Ｂの正極外部端子１４，１４上に配置された隣接する角形二次電池１００Ｂ、１００Ａのバスバー２００Ｂ、２００Ａの溶接可能部２０３Ｂ、２０３Ａを、該正極外部端子１４，１４に対して、例えばレーザ溶接によって溶接することで、複数の角形二次電池１００Ａ、１００Ｂを直列に接続することが可能になる。なお、組電池３００の最も外側に配置された、第一の角形二次電池１００Ａの正極外部端子１４と、バスバー２００Ａ、２００Ｂがカシメ固定されていない角形二次電池１００の負極外部端子１２は、例えば外部負荷、外部発電装置等に接続される。

従来、バスバー２００Ａ、２００Ｂの材料を、正負の外部端子１４、１２のうち、一方の外部端子との溶接性に優れた材料によって構成した場合、他方の外部端子とバスバー２００Ａ、２００Ｂとの溶接性が劣化し、該外部端子とバスバー２００Ａ、２００Ｂとの接合強度を得ることが困難であった。

これに対し、本実施形態の角形二次電池１００Ａ、１００Ｂは、前記したように、負極外部端子１２を隣接する他の角形二次電池１００Ｂ、１００Ａの正極外部端子１４に接続するためのバスバー２００Ａ、２００Ｂが、該バスバー２００Ａ、２００Ｂとの溶接性に劣る負極外部端子１２にカシメ固定されている。また、該バスバー２００Ａ、２００Ｂは、該バスバー２００Ａ、２００Ｂとの溶接性に優れた正極外部端子１４に溶接される溶接可能部２０３Ａ、２０３Ｂを備えている。

すなわち、バスバー２００Ａ、２００Ｂを予め負極外部端子１２にカシメ固定して接合強度を確保することで、溶接性に劣る負極外部端子１２とバスバー２００Ａ、２００Ｂとを溶接して接合強度を確保する必要がなくなる。また、溶接性に優れた正極外部端子１４とバスバー２００Ａ、２００Ｂとを溶接することで、十分な接合強度を得ることができる。したがって、本実施形態の角形二次電池１００Ａ、１００Ｂおよび組電池３００によれば、複数の角形二次電池１００Ａ、１００Ｂの正極外部端子１４にバスバー２００Ａ、２００Ｂを接続して組電池３００を製造する際に、正負の外部端子１４、１２とバスバー２００Ａ、２００Ｂとの接合強度を従来よりも向上させることができる。

特に、前記したように、バスバー２００Ａ、２００Ｂと、該バスバー２００Ａ、２００Ｂがカシメ固定された負極外部端子１２とが、異種の金属材料によって構成されている場合には、溶接による接合強度が低下しやすい。したがって、バスバー２００Ａ、２００Ｂを予め負極外部端子１２にカシメ固定しておくことが、負極外部端子１２とバスバー２００Ａ、２００Ｂとの接合強度を確保する上で、より効果的である。また、バスバー２００Ａ、２００Ｂと、該バスバー２００Ａ、２００Ｂが溶接される正極外部端子１４とを、溶接性に優れた同種の金属材料によって構成することが、正極外部端子１４とバスバー２００Ａ、２００Ｂとの溶接による接合強度を確保する上で、より効果的である。

また、角形二次電池１００Ａ、１００Ｂは、正負の外部端子１４、１２のうち、正極外部端子１４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、負極外部端子１２は銅または銅合金によって構成されている。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との溶接は異材溶接であることから、組電池３００の仕様によっては、溶接によって接合強度を確保することが困難な場合がある。しかし、前記のようにバスバー２００Ａ、２００Ｂを負極外部端子１２に予めカシメ固定して接合強度を確保することで、前記の異材溶接を回避することができる。

また、バスバー２００Ａ、２００Ｂは、図５（ｃ）に示すようにカシメ部１２ｃを収容する凹部２０２を有しているため、カシメ部１２ｃがバスバー２００Ａ、２００Ｂの上面から突出することが防止され、例えばバスバー２００Ａ、２００Ｂの上面とカシメ部１２ｃの上面とを段差なく平坦な面一の状態にすることができる。これにより、例えば角形二次電池１００Ａ、１００Ｂによって組電池３００を構成する際に、カシメ部１２ｃが他部材と干渉することを防止できる。

以上説明したように、本実施形態の角形二次電池１００Ａ、１００Ｂおよび組電池３００によれば、複数の角形二次電池１００Ａ、１００Ｂの外部端子１４にバスバー２００Ａ、２００Ｂを溶接して組電池３００を製造する際に、外部端子１４、１２とバスバー２００Ａ、２００Ｂとの接合強度を従来よりも向上させることができる。

図８（ａ）および（ｂ）に、本実施形態の角形二次電池１００Ａ、１００Ｂの変形例である角形二次電池１００Ｃ、１００Ｄを示す。前記した角形二次電池１００Ａ、１００Ｂでは、バスバー２００Ａ、２００Ｂを、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金等の正極外部端子１４との溶接性に優れた材料によって構成し、該バスバー２００Ａ、２００Ｂとの溶接性に劣る負極外部端子１２にカシメ固定した。

一方、図８（ａ）および（ｂ）に示す角形二次電池１００Ｃ、１００Ｄは、バスバー２００Ｃ、２００Ｄを、例えば銅または銅合金等の負極外部端子１２との溶接性に優れた材料によって構成し、該バスバー２００Ｃ、２００Ｄとの溶接性に劣る正極外部端子１４にカシメ固定している。また、正極外部端子１４は、実施形態１のカシメ部１２ｃと同様のカシメ部１４ｃを備えている。したがって、角形二次電池１００Ｃ、１００Ｄにおいても、複数の角形二次電池１００Ｃ、１００Ｄの外部端子１２にバスバー２００Ｃ、２００Ｄを溶接して組電池３００を製造する際に、外部端子１４、１２とバスバー２００Ｃ、２００Ｄとの接合強度を従来よりも向上させることができる。

また、図９に示すように、カシメ部１２ｃは、外部端子１２の中心から偏心させてもよい。これにより、例えばバスバー２００Ａ、２００Ｂに凹部２０２が形成されず、カシメ部１２ｃがバスバー２００Ａ、２００Ｂの上面から突出する場合であっても、例えば組電池３００の製造時に周囲の構造体との干渉を回避可能な適切な位置にカシメ部１２ｃを配置することが可能になる。

また、図１０に示すように、外部端子１２は、複数のカシメ部１２ｃ、１２ｃを有していてもよい。外部端子１２が複数のカシメ部１２ｃ、１２ｃを有することで、バスバー２００Ａ、２００Ｂを外部端子１２にカシメ固定する際に、カシメ部１２ｃ、１２ｃによってバスバー２００Ａ、２００Ｂの回転を防止し、バスバー２００Ａ、２００Ｂを正確に位置決めすることができる。また、前記の実施形態では、カシメ部１２ｃの平面形状を丸形または円形としたが、カシメ部１２ｃの平面形状は特に限定されず、例えば楕円形、三角形や、四角以上の多角形、十字形、星形など様々な形状を取り得る。

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２に係る角形二次電池について説明する。図１１（ａ）は、本実施形態の角形二次電池１００Ｅの平面図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面拡大図であり、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線に沿う断面拡大図である。

本実施形態の角形二次電池１００Ｅは、カシメ部１２ｃがバスバー２００Ｅに溶接されている点と、バスバー２００Ｅにメッキ処理が施されている点で、前述の実施形態１の角形二次電池１００Ａと異なっている。その他の構成は、実施形態１の角形二次電池１００Ａと同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。

角形二次電池１００Ｅの負極外部端子１２にカシメ固定されたバスバー２００Ｅは、実施形態１のバスバー２００Ａと同様の材料により構成され、表面にメッキ処理が施されている。バスバー２００Ｅの表面には、メッキ処理により、例えば数十μｍ程度の厚さのメッキ層が形成されている。バスバー２００Ｅの表面のメッキ層は、例えば電界Ｎｉメッキまたは無電解Ｎｉメッキ等によるメッキ処理によって形成されたニッケル等の金属材料の層である。バスバー２００Ｅの表面のメッキ層は、バスバー２００Ｅの表面全体に形成してもよく、正極外部端子１４の接合部１４ａの上面と対向するバスバー２００Ｅの溶接可能部２０３Ｅのみに形成してもよい。

図１１（ｃ）に示すように、バスバー２００Ｅとカシメ部１２ｃの外周とは、平面視円形のカシメ部１２ｃの全周に亘って例えばレーザ溶接等により溶接接合され、溶接部Ｗが形成されている。なお、バスバー２００Ｅとカシメ部１２ｃとの溶接は、ライン溶接、スポット溶接、またはこれらの組み合わせ等により行うことができる。このように、バスバー２００Ｅとカシメ部１２ｃとを溶接することで、バスバー２００Ｅと負極外部端子１２との接触面に加えて、溶接部Ｗによって電気的接続経路を確保することができ、バスバー２００Ｅと負極外部端子１２との接続電気抵抗をより低減することができる。また、バスバー２００Ｅの表面にメッキ処理によってニッケル等のメッキ層を形成することで、バスバー２００Ｅと負極外部端子１２とが異種の金属材料であってもこれらの溶接性を向上させることができる。

また、バスバー２００Ｅが、カシメ部１２ｃを収容する凹部２０２を備えることで、カシメ部１２ｃの外周端部とバスバー２００Ｅとを突合せ溶接により接合することが可能になり、隅肉溶接による接合と比較して接合強度を向上させることができる。

以上説明したように、本実施形態の角形二次電池１００Ｅによれば、実施形態１の角形二次電池１００Ａ、１００Ｂと同様の効果を得ることができるだけでなく、バスバー２００Ｅと負極外部端子１２との接続電気抵抗をより低減することができる。

以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。例えば、バスバーの材料は、該バスバーがそれぞれカシメ固定された外部端子との溶接性よりも、該バスバーが溶接される外部端子との溶接性に優れていれば、特に限定されない。

１…電池缶、６…電池蓋、１２…負極外部端子（外部端子）、１２ｃ…カシメ部、１４…正極外部端子（外部端子）、１４ｃ…カシメ部、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ…角形二次電池、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ、２００Ｅ…バスバー、２０２…凹部、２０３Ａ、２０３Ｂ、２０３Ｅ…溶接可能部、３００…組電池

Claims (11)

1. 電池缶を封止する電池蓋と、該電池蓋に配置された正極外部端子および負極外部端子とを有する角形二次電池であって、
   前記外部端子の一方を、隣接する他の角形二次電池の外部端子に接続するためのバスバーを備え、
   前記バスバーは、一端が前記外部端子の一方にカシメ固定されると共に、他端が前記他の角形二次電池の外部端子に溶接される溶接可能部を備えることを特徴とする角形二次電池。
2. 前記バスバーがカシメ固定された前記外部端子と前記バスバーとは、異種の金属材料によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
3. 前記バスバーが溶接される前記外部端子と前記バスバーとは、同種の金属材料によって構成されていることを特徴とする請求項２に記載の角形二次電池。
4. 前記外部端子の一方は、前記バスバーをカシメ固定するカシメ部を有し、
   前記カシメ部は、前記バスバーに溶接されていることを特徴とする請求項３に記載の角形二次電池。
5. 前記正極外部端子はアルミニウムまたはアルミニウム合金より構成され、前記負極外部端子は銅または銅合金によって構成されることを特徴とする請求項４に記載の角形二次電池。
6. 前記負極外部端子は、前記カシメ部を備えることを特徴とする請求項５に記載の角形二次電池。
7. 前記正極外部端子は、前記カシメ部を備えることを特徴とする請求項５に記載の角形二次電池。
8. 前記バスバーは、前記カシメ部に溶接される表面にメッキ層を有することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の角形二次電池。
9. 前記バスバーは、前記カシメ部を収容する凹部を有することを特徴とする請求項８に記載の角形二次電池。
10. 前記外部端子は、複数の前記カシメ部を備えることを特徴とする請求項９に記載の角形二次電池。
11. 複数の角形二次電池を接続した組電池であって、
    前記角形二次電池は、電池缶を封止する電池蓋と、該電池蓋に配置された正極外部端子および負極外部端子と、該外部端子の一方を、隣接する他の角形二次電池の外部端子に接続するためのバスバーとを備え、
    前記バスバーは、一端が前記外部端子の一方にカシメ固定されると共に、他端が前記他の角形二次電池の外部端子に溶接される溶接可能部を備えることを特徴とする組電池。

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