JP6810890B2 - Friction stir welding method - Google Patents

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Description

本発明は、摩擦攪拌接合方法に関する。詳しくは、電池の電極端子とバスバーとを接合する摩擦撹拌接合方法に関する。 The present invention relates to a friction stir welding method. More specifically, the present invention relates to a friction stir welding method for joining a battery electrode terminal and a bus bar.

異種金属間の接合方法として、摩擦撹拌接合（Friction Stir Welding：ＦＳＷ）方法が知られている（特許文献１〜３参照）。例えば特許文献１には、複数の電池の電極端子間を電気的に接続する際に、電極端子とバスバーとを摩擦撹拌接合方法で接合することが開示されている。 As a joining method between dissimilar metals, a friction stir welding (FSW) method is known (see Patent Documents 1 to 3). For example, Patent Document 1 discloses that when the electrode terminals of a plurality of batteries are electrically connected, the electrode terminals and the bus bar are joined by a friction stir welding method.

特開２０１１−０８２１５９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-082159 特開２００２−１５３９７６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-153996 特開２０１５−２２５７５５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-225755

特許文献１の摩擦撹拌接合方法では、金属製の電極端子に金属製のバスバーを重ねた状態で、バスバーの側から摩擦撹拌接合用のツールを押し付ける。これによって発生する摩擦熱で電極端子の金属材料とバスバーの金属材料とを共に軟化、塑性流動させることにより、電極端子とバスバーとを固相接合する。 In the friction stir welding method of Patent Document 1, a tool for friction stir welding is pressed from the side of the bus bar in a state where the metal bus bar is superposed on the metal electrode terminal. The frictional heat generated by this softens and plastically flows both the metal material of the electrode terminal and the metal material of the bus bar, thereby solid-phase bonding the electrode terminal and the bus bar.

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１の摩擦撹拌接合方法では、接合ツールをバスバーに押し付ける際、電池本体に大きな荷重がかかる。そのため、電池ケースが塑性変形することがあった。さらには、これによって電池の気密性が低下することがあった。 However, according to the study of the present inventor, in the friction stir welding method of Patent Document 1, a large load is applied to the battery body when the joining tool is pressed against the bus bar. Therefore, the battery case may be plastically deformed. Furthermore, this may reduce the airtightness of the battery.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池本体への負荷が軽減された摩擦攪拌接合方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide a friction stir welding method in which a load on a battery body is reduced.

本発明により、摩擦撹拌接合用の接合ツールを用いて、電池の電極端子とバスバーとを接合する摩擦撹拌接合方法が提供される。かかる摩擦撹拌接合方法は、上記バスバーに凹状部を形成する工程と、上記電極端子と上記バスバーとを重ねて、上記バスバーの上記凹状部に上記接合ツールを押し付ける工程と、を包含する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides a friction stir welding method for joining a battery electrode terminal and a bus bar using a friction stir welding tool. Such a friction stir welding method includes a step of forming a concave portion on the bus bar and a step of overlapping the electrode terminal and the bus bar and pressing the joining tool against the concave portion of the bus bar.

上記の摩擦攪拌接合方法では、電極端子とバスバーとを接合する前に、バスバーに凹状部を形成して、接合箇所の金属量を予め減らしておく。このことにより、特許文献１の摩擦撹拌接合方法と比べて、接合ツールを押し付ける際の電池ケースに対する荷重を低減することができる。したがって、電池本体への負荷が軽減された摩擦攪拌接合方法が実現される。 In the above friction stir welding method, before joining the electrode terminal and the bus bar, a concave portion is formed in the bus bar to reduce the amount of metal at the joining portion in advance. As a result, the load on the battery case when the joining tool is pressed can be reduced as compared with the friction stir welding method of Patent Document 1. Therefore, a friction stir welding method in which the load on the battery body is reduced is realized.

一実施形態に係る組電池を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the assembled battery which concerns on one Embodiment. （ａ）〜（ｃ）は、一実施形態に係る摩擦攪拌接合方法を説明するための模式的な断面図である。(A) to (c) are schematic cross-sectional views for explaining the friction stir welding method according to one embodiment. （ａ）、（ｂ）は、一実施形態に係るバスバーの凹状部を模式的に示す部分断面図である。(A) and (b) are partial cross-sectional views schematically showing a concave portion of a bus bar according to an embodiment. バスバーの凹状部の体積を変化させた時の、ピーク荷重と正極端子−バスバー間の接合強度とを比較したグラフである。It is a graph comparing the peak load and the joint strength between the positive electrode terminal and the bus bar when the volume of the concave portion of the bus bar is changed. 凹状部の形状を変化させた時のピーク荷重を比較したグラフである。It is the graph which compared the peak load when the shape of the concave part was changed.

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄（例えば、摩擦攪拌接合方法以外の電池の製造一般に関する事項）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。また、以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。各図における寸法関係（長さ、幅、厚み等）は必ずしも実際の寸法関係を反映するものではない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that matters other than those specifically mentioned in the present specification and necessary for carrying out the present invention (for example, matters relating to general battery manufacturing other than the friction stir welding method) are described in the prior art in the art. It can be grasped as a design matter of a person skilled in the art based on. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in the present specification and common general technical knowledge in the art. Further, in the following drawings, members / parts having the same action may be designated by the same reference numerals, and duplicate description may be omitted or simplified. The dimensional relationships (length, width, thickness, etc.) in each figure do not necessarily reflect the actual dimensional relationships.

なお、本明細書において「電池」とは、電気エネルギーを取り出し可能な蓄電デバイス一般を指す用語であって、一次電池と二次電池とを包含する概念である。また、「二次電池」とは、繰り返し使用可能な電池一般を指す用語であって、リチウム二次電池等の蓄電池のほか、電気二重層キャパシタ等の物理電池を包含する。 In the present specification, the term "battery" is a term that generally refers to a power storage device capable of extracting electric energy, and is a concept that includes a primary battery and a secondary battery. The term "secondary battery" is a term that generally refers to a battery that can be used repeatedly, and includes a storage battery such as a lithium secondary battery and a physical battery such as an electric double layer capacitor.

図１は、一実施形態に係る組電池１を模式的に示す平面図である。組電池１は、複数の二次電池１０と、複数の二次電池１０の間を電気的に接続する複数のバスバー２０とを備えている。複数の二次電池１０は、配列方向Ｘに沿って平行に並んでいる。各二次電池１０の外表面には、正極端子１２と負極端子１４とが突出している。正極端子１２は、例えばアルミニウム等の金属製である。負極端子１４は、例えば銅等の金属製である。正極端子１２と負極端子１４とは、電極端子の一例である。 FIG. 1 is a plan view schematically showing the assembled battery 1 according to the embodiment. The assembled battery 1 includes a plurality of secondary batteries 10 and a plurality of bus bars 20 that electrically connect between the plurality of secondary batteries 10. The plurality of secondary batteries 10 are arranged in parallel along the arrangement direction X. A positive electrode terminal 12 and a negative electrode terminal 14 project from the outer surface of each secondary battery 10. The positive electrode terminal 12 is made of a metal such as aluminum. The negative electrode terminal 14 is made of a metal such as copper. The positive electrode terminal 12 and the negative electrode terminal 14 are examples of electrode terminals.

配列方向Ｘに隣り合う二次電池１０の正極端子１２と負極端子１４とはバスバー２０で交互に接続されている。言い換えれば、組電池１において、複数の二次電池１０は、複数のバスバー２０によって直列に接続されている。バスバー２０は、導電性の連結部材である。バスバー２０は、ここでは矩形な板状である。バスバー２０は、正極端子１２と負極端子１４とを覆うように、正極端子１２と負極端子１４との上部に配置されている。バスバー２０は、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル等の金属製である。 The positive electrode terminals 12 and the negative electrode terminals 14 of the secondary batteries 10 adjacent to each other in the arrangement direction X are alternately connected by bus bars 20. In other words, in the assembled battery 1, the plurality of secondary batteries 10 are connected in series by the plurality of bus bars 20. The bus bar 20 is a conductive connecting member. The bus bar 20 has a rectangular plate shape here. The bus bar 20 is arranged above the positive electrode terminal 12 and the negative electrode terminal 14 so as to cover the positive electrode terminal 12 and the negative electrode terminal 14. The bus bar 20 is made of a metal such as aluminum, copper, or nickel.

二次電池１０の正極端子１２とバスバー２０、および／または、二次電池１０の負極端子１４とバスバー２０は、ここに開示される摩擦攪拌接合方法によって接合されている。
以下、正極端子１２とバスバー２０との摩擦攪拌接合方法を一例として、本実施形態における摩擦攪拌接合方法について説明する。 The positive electrode terminal 12 and the bus bar 20 of the secondary battery 10 and / or the negative electrode terminal 14 and the bus bar 20 of the secondary battery 10 are joined by the friction stir welding method disclosed herein.
Hereinafter, the friction stir welding method in the present embodiment will be described by taking the friction stir welding method between the positive electrode terminal 12 and the bus bar 20 as an example.

図２（ａ）〜（ｃ）は、一実施形態に係る摩擦攪拌接合方法を説明するための模式的な断面図である。本実施形態における摩擦攪拌接合方法では、摩擦撹拌接合用の接合ツール３０を用いて、二次電池１０の正極端子１２とバスバー２０とを接合する。本実施形態の摩擦攪拌接合方法では、まず、二次電池１０とバスバー２０と摩擦撹拌接合用の接合ツール３０とを用意する（用意工程）。次に、バスバー２０に凹状部を形成する（凹状部形成工程）。そして、二次電池１０の正極端子１２にバスバー２０を重ねて、バスバー２０の側から接合ツール３０を押し付ける（接合工程）。 2 (a) to 2 (c) are schematic cross-sectional views for explaining the friction stir welding method according to the embodiment. In the friction stir welding method of the present embodiment, the positive electrode terminal 12 of the secondary battery 10 and the bus bar 20 are joined by using the friction stir welding joining tool 30. In the friction stir welding method of the present embodiment, first, a secondary battery 10, a bus bar 20, and a joining tool 30 for friction stir welding are prepared (preparation step). Next, a concave portion is formed on the bus bar 20 (concave portion forming step). Then, the bus bar 20 is superposed on the positive electrode terminal 12 of the secondary battery 10, and the joining tool 30 is pressed from the side of the bus bar 20 (joining step).

用意工程では、二次電池１０とバスバー２０と摩擦撹拌接合用の接合ツール３０とを用意する。二次電池１０は、従来の一般的な二次電池と同様でよい。二次電池１０は、正極端子１２と負極端子１４とを有する。二次電池１０は、典型的には、所定の電池構成材料（正極、負極、セパレータ等）を具備する電極体が、適当な電解質と共に電池ケースに収容された構成を有する。なお、電池構成材料、電極体および電解質の構成は本発明を特徴づけるものではないので、説明は省略する。 In the preparation process, the secondary battery 10, the bus bar 20, and the joining tool 30 for friction stir welding are prepared. The secondary battery 10 may be the same as a conventional general secondary battery. The secondary battery 10 has a positive electrode terminal 12 and a negative electrode terminal 14. The secondary battery 10 typically has a structure in which an electrode body having a predetermined battery constituent material (positive electrode, negative electrode, separator, etc.) is housed in a battery case together with an appropriate electrolyte. Since the configurations of the battery constituent material, the electrode body, and the electrolyte do not characterize the present invention, the description thereof will be omitted.

バスバー２０は、金属製の導電性部材である。バスバー２０を構成する金属材料の種類や、バスバー２０の形状については特に限定されない。バスバー２０は、二次電池１０の正極端子１２と同じ金属材料で構成されていてもよいし、二次電池１０の負極端子１４と同じ金属材料で構成されていてもよいし、正極端子１２や負極端子１４とは異なる金属材料で構成されていてもよい。 The bus bar 20 is a conductive member made of metal. The type of metal material constituting the bus bar 20 and the shape of the bus bar 20 are not particularly limited. The bus bar 20 may be made of the same metal material as the positive electrode terminal 12 of the secondary battery 10, or may be made of the same metal material as the negative electrode terminal 14 of the secondary battery 10, or the positive electrode terminal 12 or the like. It may be made of a metal material different from that of the negative electrode terminal 14.

接合ツール３０は、摩擦撹拌接合を行うためのものである。接合ツール３０は、図示しないモータに接続されており、回転可能に構成されている。図２（ａ）に示すように、接合ツール３０は、ツール本体３１と、突起部（プローブ）３２とを有している。ツール本体３１と突起部３２とは、超合金等の高融点材料で構成されている。ツール本体３１は、外形が円筒形状である。突起部３２は、ツール本体３１の先端に位置し、外形が円筒形状である。突起部３２は、ツール本体３１よりも小さな外径を有している。突起部３２は、平面視で円形状を有している。突起部３２は、ツール本体３１から一体的に形成されている。突起部３２は、摩擦撹拌接合の際、真っ先にバスバー２０に挿入される部位である。ツール本体３１と突起部３２との間には、段差部（ショルダー）３３が形成されている。段差部３３は、摩擦撹拌接合の際、バスバー２０に強く押し付けられる部位である。 The joining tool 30 is for performing friction stir welding. The joining tool 30 is connected to a motor (not shown) and is configured to be rotatable. As shown in FIG. 2A, the joining tool 30 has a tool body 31 and a protrusion (probe) 32. The tool body 31 and the protrusion 32 are made of a high melting point material such as a superalloy. The tool body 31 has a cylindrical outer shape. The protrusion 32 is located at the tip of the tool body 31 and has a cylindrical outer shape. The protrusion 32 has an outer diameter smaller than that of the tool body 31. The protrusion 32 has a circular shape in a plan view. The protrusion 32 is integrally formed from the tool body 31. The protrusion 32 is a portion that is first inserted into the bus bar 20 during friction stir welding. A step portion (shoulder) 33 is formed between the tool body 31 and the protrusion 32. The step portion 33 is a portion that is strongly pressed against the bus bar 20 during friction stir welding.

凹状部形成工程では、バスバー２０の表面であって接合ツール３０の突起部３２を押し当てる位置に、凹状部２１を形成する。凹状部２１は、従来公知の方法で形成することができる。凹状部２１は、例えば、切削工具を用いてバスバー２０を切削加工することによって形成することができる。あるいは、バスバー２０を凹状部２１の形状と対応した凸状部を有する金型に押し付けて成形加工することによっても作製することができる。 In the concave portion forming step, the concave portion 21 is formed on the surface of the bus bar 20 at a position where the protrusion 32 of the joining tool 30 is pressed. The concave portion 21 can be formed by a conventionally known method. The concave portion 21 can be formed, for example, by cutting the bus bar 20 with a cutting tool. Alternatively, the bus bar 20 can also be manufactured by pressing the bus bar 20 against a mold having a convex portion corresponding to the shape of the concave portion 21 and molding the bus bar 20.

図３（ａ）、（ｂ）は、一実施形態に係るバスバー２０の凹状部２１を模式的に示す部分断面図である。図３（ａ）に示す凹状部２１は、貫通部（貫通孔）２１ａである。貫通部２１ａは、例えば円筒形状である。貫通部２１ａは、平面視で、例えば接合ツール３０の突起部３２と同じ円形状である。貫通部２１ａは、断面視で、例えば矩形状である。断面視において、貫通部２１ａの深さｔ１は、バスバー２０の厚みＴと同じである。断面視において、貫通部２１ａの開口幅（内径）ｗ１は、接合ツール３０の突起部３２の幅と同じかそれよりも小さいとよい。一好適例では、貫通部２１ａの開口幅ｗ１が、接合ツール３０の突起部３２の幅と同じである。これにより、貫通部２１ａが、接合ツール３０を挿入する際のガイドとして機能し得る。したがって、接合ツール３０の突起部３２を凹状部２１に安定的に挿入することができる。 3A and 3B are partial cross-sectional views schematically showing the concave portion 21 of the bus bar 20 according to the embodiment. The concave portion 21 shown in FIG. 3A is a through portion (through hole) 21a. The penetrating portion 21a has, for example, a cylindrical shape. The penetrating portion 21a has the same circular shape as the protruding portion 32 of the joining tool 30, for example, in a plan view. The penetrating portion 21a has, for example, a rectangular shape in cross-sectional view. In cross-sectional view, the depth t1 of the penetrating portion 21a is the same as the thickness T of the bus bar 20. In cross-sectional view, the opening width (inner diameter) w1 of the penetrating portion 21a is preferably the same as or smaller than the width of the protruding portion 32 of the joining tool 30. In one preferred example, the opening width w1 of the penetrating portion 21a is the same as the width of the protruding portion 32 of the joining tool 30. As a result, the penetrating portion 21a can function as a guide when inserting the joining tool 30. Therefore, the protruding portion 32 of the joining tool 30 can be stably inserted into the concave portion 21.

図４は、バスバー２０の貫通部２１ａの体積（ｍｍ３）を変化させた時の、ピーク荷重（Ｎ）と正極端子１２−バスバー２０間の接合強度（Ｎ）とを比較したグラフである。図４では、貫通孔２１ａの形状を一定とし、その体積を変化させて、二次電池１０への荷重低減効果を検討している。図４に示すように、貫通部２１ａの体積が大きいほど接合ツール３０をバスバー２０に押し付ける際のピーク荷重を低減することができる。一方で、貫通部２１ａの体積が接合ツール３０の突起部３２の体積を超えると、正極端子１２とバスバー２０との接合部に欠陥（空隙）が発生し易くなる。その結果、図４に示すように、正極端子１２とバスバー２０との接合強度が低下傾向となる。 FIG. 4 is a graph comparing the peak load (N) and the joint strength (N) between the positive terminal terminal 12 and the bus bar 20 when the volume (mm 3 ) of the penetrating portion 21a of the bus bar 20 is changed. In FIG. 4, the shape of the through hole 21a is made constant, and the volume thereof is changed to examine the effect of reducing the load on the secondary battery 10. As shown in FIG. 4, the larger the volume of the penetrating portion 21a, the smaller the peak load when the joining tool 30 is pressed against the bus bar 20. On the other hand, if the volume of the penetrating portion 21a exceeds the volume of the protruding portion 32 of the joining tool 30, defects (voids) are likely to occur at the joining portion between the positive electrode terminal 12 and the bus bar 20. As a result, as shown in FIG. 4, the joint strength between the positive electrode terminal 12 and the bus bar 20 tends to decrease.

以上の結果から、貫通部２１ａの体積は、接合ツール３０の突起部３２の体積と同じかそれよりも小さいことが好ましいと言える。一例では、接合ツール３０の突起部３２の体積を１００％としたときに、貫通部２１ａの体積が、概ね３０％〜１００％であることが好ましい。貫通部２１ａの体積を所定値以上とすることで、ここに開示される技術の効果をより良く発揮することができる。また、貫通部２１ａの体積を接合ツール３０の突起部３２の体積以下とすることで、正極端子１２とバスバー２０との接合強度を高く維持することができる。 From the above results, it can be said that the volume of the penetrating portion 21a is preferably the same as or smaller than the volume of the protruding portion 32 of the joining tool 30. In one example, when the volume of the protrusion 32 of the joining tool 30 is 100%, the volume of the penetrating portion 21a is preferably about 30% to 100%. By setting the volume of the penetrating portion 21a to a predetermined value or more, the effect of the technique disclosed herein can be better exerted. Further, by setting the volume of the penetrating portion 21a to be equal to or less than the volume of the protruding portion 32 of the joining tool 30, the joining strength between the positive electrode terminal 12 and the bus bar 20 can be maintained high.

図３（ｂ）に示す凹状部２１は、溝部２１ｂである。溝部２１ｂは底面を有し、バスバー２０を貫通していない。溝部２１ｂは、外縁から中心に向けて幅が狭まる、所謂、テーパ形状である。溝部２１ｂのテーパ角度θは、例えば１２０°以下である。溝部２１ｂの開口部分は、平面視で、例えば接合ツール３０の突起部３２と同じ円形状である。溝部２１ｂは、断面視で、例えば逆三角形状である。断面視において、溝部２１ｂの深さｔ２は、バスバー２０の厚みＴよりも小さい。溝部２１ｂの深さｔ２は、例えばバスバー２０の厚みＴの９５％以下である。断面視において、溝部２１ｂの開口幅（内径）ｗ２は、接合ツール３０の突起部３２の幅と同じかそれよりも小さいとよい。 The concave portion 21 shown in FIG. 3B is a groove portion 21b. The groove 21b has a bottom surface and does not penetrate the bus bar 20. The groove portion 21b has a so-called tapered shape in which the width narrows from the outer edge toward the center. The taper angle θ of the groove portion 21b is, for example, 120 ° or less. The opening portion of the groove portion 21b has the same circular shape as the protrusion 32 of the joining tool 30, for example, in a plan view. The groove portion 21b has, for example, an inverted triangular shape in cross-sectional view. In cross-sectional view, the depth t2 of the groove portion 21b is smaller than the thickness T of the bus bar 20. The depth t2 of the groove portion 21b is, for example, 95% or less of the thickness T of the bus bar 20. In cross-sectional view, the opening width (inner diameter) w2 of the groove portion 21b is preferably the same as or smaller than the width of the protrusion 32 of the joining tool 30.

図５は、バスバー２０の凹状部２１の形状を変化させた時のピーク荷重（Ｎ）を比較したグラフである。図５では、凹状部２１の体積は一定（２．５ｍｍ３）とし、その形状を貫通孔形状あるいはテーパ形状として、二次電池１０への荷重低減効果を検討している。図５では、各形状につきＮ＝３で検討を行っている。図５に示すように、貫通孔形状とテーパ形状とを比較すると、テーパ形状の方が、接合ツール３０をバスバー２０に押し付ける際のピーク荷重をより良く低減することができる。したがって、凹状部２１がテーパ形状であると、ここに開示される技術の効果をより高いレベルで発揮することができる。 FIG. 5 is a graph comparing peak loads (N) when the shape of the concave portion 21 of the bus bar 20 is changed. In FIG. 5, the volume of the concave portion 21 is constant (2.5 mm 3 ), and the shape is set to a through hole shape or a tapered shape, and the effect of reducing the load on the secondary battery 10 is examined. In FIG. 5, N = 3 is examined for each shape. As shown in FIG. 5, when the through hole shape and the tapered shape are compared, the tapered shape can better reduce the peak load when the joining tool 30 is pressed against the bus bar 20. Therefore, when the concave portion 21 has a tapered shape, the effect of the technique disclosed herein can be exhibited at a higher level.

接合工程では、接合ツール３０を用いて、二次電池１０の正極端子１２と、バスバー２０とを摩擦攪拌接合する。 In the joining step, the positive electrode terminal 12 of the secondary battery 10 and the bus bar 20 are joined by friction stir welding using the joining tool 30.

具体的には、まず、図２（ａ）に示すように、二次電池１０の正極端子１２の上にバスバー２０を重ねて配置する。このとき、バスバー２０は、凹状部２１が正極端子１２の上部にくるように配置する。バスバー２０が貫通孔２１ａを有している場合において、バスバー２０の表裏で貫通孔２１ａの形状やサイズが異なるときには、貫通孔２１ａの開口幅の大きい側の表面が接合ツール３０と対向するように配置する。言い換えれば、貫通孔２１ａの開口幅の小さい側の表面が正極端子１２と対向するように配置する。また、バスバー２０が溝部２１ｂを有している場合には、溝部２１ｂが接合ツール３０と対向するように配置する。言い換えれば、溝部２１ｂの形成されていない側の表面が正極端子１２と対向するように配置する。 Specifically, first, as shown in FIG. 2A, the bus bar 20 is arranged so as to be superposed on the positive electrode terminal 12 of the secondary battery 10. At this time, the bus bar 20 is arranged so that the concave portion 21 is above the positive electrode terminal 12. When the bus bar 20 has the through hole 21a and the shape and size of the through hole 21a are different on the front and back sides of the bus bar 20, the surface of the through hole 21a on the large opening width side faces the joining tool 30. Deploy. In other words, the surface of the through hole 21a on the side where the opening width is small is arranged so as to face the positive electrode terminal 12. When the bus bar 20 has a groove 21b, the groove 21b is arranged so as to face the joining tool 30. In other words, the surface of the groove 21b on the non-formed side is arranged so as to face the positive electrode terminal 12.

次いで、図２（ｂ）に示すように、接合ツール３０を回転させながら、接合ツール３０の突起部３２をバスバー２０の凹状部２１に挿入する。このとき、接合ツール３０は、突起部３２の中心が凹状部２１の中心と重なるように凹状部２１に挿入することが好ましい。これによって、正極端子１２とバスバー２０とをより安定的に接合することができる。本実施形態では、凹状部２１がガイドとなり、接合ツール３０の突起部３２をバスバー２０の内部に挿入しやすくなっている。このことにより、接合位置のズレを抑制して、安定的に接合作業を行うことができる。次いで、接合ツール３０の突起部３２の先端をバスバー２０に当接させた状態で、接合ツール３０を正極端子１２の側、すなわちバスバー２０の内部に向かってさらに移動させる。 Next, as shown in FIG. 2B, the protruding portion 32 of the joining tool 30 is inserted into the concave portion 21 of the bus bar 20 while rotating the joining tool 30. At this time, it is preferable that the joining tool 30 is inserted into the concave portion 21 so that the center of the protrusion 32 overlaps the center of the concave portion 21. As a result, the positive electrode terminal 12 and the bus bar 20 can be joined more stably. In the present embodiment, the concave portion 21 serves as a guide, and the protruding portion 32 of the joining tool 30 can be easily inserted into the bus bar 20. As a result, it is possible to suppress the deviation of the joining position and perform the joining work in a stable manner. Next, with the tip of the protrusion 32 of the joining tool 30 in contact with the bus bar 20, the joining tool 30 is further moved toward the positive electrode terminal 12, that is, toward the inside of the bus bar 20.

このとき、凹状部２１の形成されていないバスバー２０を用いる従来の摩擦攪拌接合方法では、接合ツール３０によってバスバー２０が削られ、金属粉、すなわち導電性異物が発生する。これが二次電池１０の内部に入り込むと内部短絡等の不具合の原因となり得る。一方、本実施形態では、バスバー２０の表面であって接合ツール３０を押し付ける位置に、凹状部２１を形成するようにしている。このことによって、導電性異物の発生を抑制して、内部短絡の発生を未然防止することができる。 At this time, in the conventional friction stir welding method using the bus bar 20 in which the concave portion 21 is not formed, the bus bar 20 is scraped by the joining tool 30, and metal powder, that is, a conductive foreign substance is generated. If this gets inside the secondary battery 10, it may cause a problem such as an internal short circuit. On the other hand, in the present embodiment, the concave portion 21 is formed on the surface of the bus bar 20 at a position where the joining tool 30 is pressed. As a result, it is possible to suppress the generation of conductive foreign matter and prevent the occurrence of an internal short circuit.

次いで、図２（ｃ）に示すように、接合ツール３０を回転させながら、接合ツール３０の段差部３３をバスバー２０に押し付ける。すると、接合ツール３０の摩擦熱によってバスバー２０を構成する金属材料と、正極端子１２を構成する金属材料とが軟化する。そして、接合ツール３０の回転力による撹拌作用で、軟化した金属材料が塑性流動する。これによって、バスバー２０を構成する金属材料と正極端子１２を構成する金属材料とが混合され、正極端子１２とバスバー２０とが固相接合される。摩擦攪拌接合方法によれば、例えば、アルミニウムと銅のような異種金属間も十分な接合強度で接合することができる。 Next, as shown in FIG. 2C, the stepped portion 33 of the joining tool 30 is pressed against the bus bar 20 while rotating the joining tool 30. Then, the metal material constituting the bus bar 20 and the metal material constituting the positive electrode terminal 12 are softened by the frictional heat of the joining tool 30. Then, the softened metal material plastically flows due to the stirring action by the rotational force of the joining tool 30. As a result, the metal material constituting the bus bar 20 and the metal material constituting the positive electrode terminal 12 are mixed, and the positive electrode terminal 12 and the bus bar 20 are solid-phase bonded. According to the friction stir welding method, for example, dissimilar metals such as aluminum and copper can be bonded with sufficient bonding strength.

以上のように、本実施形態の摩擦攪拌接合方法では、バスバー２０の表面であって接合ツール３０を押し付ける位置に凹状部２１を設けて、接合箇所の金属量を予め減らしておく。このことにより、接合ツール３０をバスバー２０に押し付ける際の電池ケースに対する荷重を、例えば３００〜４００ｋＮ以下にまで低減することができる。したがって、本実施形態の摩擦攪拌接合方法によれば、凹状部２１を設けない従来の摩擦撹拌接合方法と比べて、二次電池１０への負荷を軽減することができる。 As described above, in the friction stir welding method of the present embodiment, the concave portion 21 is provided on the surface of the bus bar 20 at the position where the joining tool 30 is pressed, and the amount of metal at the joining portion is reduced in advance. As a result, the load on the battery case when the joining tool 30 is pressed against the bus bar 20 can be reduced to, for example, 300 to 400 kN or less. Therefore, according to the friction stir welding method of the present embodiment, the load on the secondary battery 10 can be reduced as compared with the conventional friction stir welding method in which the concave portion 21 is not provided.

以上、本発明を詳細に説明したが、上記実施形態および実施例は例示にすぎず、ここで開示される発明には上述の具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。 Although the present invention has been described in detail above, the above-described embodiments and examples are merely examples, and the inventions disclosed here include various modifications and modifications of the above-mentioned specific examples.

１０ 二次電池
１２ 正極端子（電極端子）
１４ 負極端子（電極端子）
２０ バスバー
２１ 凹状部
３０ 摩擦撹拌接合用の接合ツール
３２ 突起部 10 Secondary battery 12 Positive electrode terminal (electrode terminal)
14 Negative electrode terminal (electrode terminal)
20 Busbar 21 Concave part 30 Joining tool for friction stir welding 32 Protruding part

Claims (2)

摩擦撹拌接合用の接合ツールを用いて、電極体と電解質とが電池ケースに収容されてなる電池の電極端子と、バスバーと、を接合する摩擦撹拌接合方法であって、
前記バスバーに凹状部を形成する工程と、
前記電極端子と前記バスバーとを重ねて、前記バスバーの前記凹状部に前記接合ツールを押し付ける工程と、
を包含し、
前記凹状部が、前記電極端子の側に向かって縮径するテーパ形状に形成されている、
摩擦撹拌接合方法。 Using welding tool for friction stir welding, the electrode terminals of the battery with the electrode body and the electrolyte is housed in a battery case, a friction stir joining method for joining the bus bar, and
The step of forming a concave portion on the bus bar and
A step of overlapping the electrode terminal and the bus bar and pressing the joining tool against the concave portion of the bus bar.
Including
The concave portion is formed in a tapered shape in which the diameter is reduced toward the electrode terminal side.
Friction stir welding method. 前記電極端子と前記バスバーとが同じ金属材料で構成されている、
請求項１に記載の摩擦撹拌接合方法。 The electrode terminal and the bus bar are made of the same metal material.
The friction stir welding method according to claim 1.
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