JP7004200B2 - 組電池の製造方法、および組電池 - Google Patents
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Description
本発明は、組電池の製造方法に関する。本発明はまた、組電池に関する。
車両搭載用電源に用いられているリチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池等の二次電池は一般的に、高出力化のために、複数の電池セルを直列に接続した組電池の形態で用いられている。
組電池は、例えば特許文献１に記載のように、電池セルのケース外部に設けられた電極外部端子が、バスバーを用いて電気的に接続されている構成を有する。電極外部端子には、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の金属素材が用いられる。このような金属素材は、酸化されやすく、電極外部端子の表面には、酸化被膜が形成されることが多い。電極外部端子の表面に酸化被膜があっても電気的導通はあるものの、電極外部端子の表面の酸化被膜は、抵抗体となるものであり、抵抗の程度は、酸化被膜の厚さに依存する。そのため、この酸化被膜は、組電池において電池セルごとに抵抗が異なって抵抗のバラつきが生じるという問題を生じさせる。そのため、酸化被膜の形成を防止するために、電極外部端子の表面に、ニッケル、金、銀等のめっきを施すことが行われている。
しかしながら、電極外部端子にめっきを施すことは組電池の高コスト化を招く。したがって、電極外部端子にめっきを施すことなく、バスバーを用いて複数の電池セルが、少ない抵抗ばらつきで電気的に接続されている組電池の開発が望まれている。
そこで本発明は、電極外部端子にめっきを施すことなく、バスバーを用いて複数の電池セルが、少ない抵抗ばらつきで電気的に接続されている組電池を提供することを目的とする。
ここに開示される組電池の製造方法は、電池ケースと、前記電池ケース外部に設けられた電極外部端子とを備える、複数の電池セルを積層する工程、および前記複数の電池セルの電極外部端子間を、金属製バスバーを用いて電気的に接続する工程、を包含する。ここで、前記電極外部端子には、めっきが施されていない。当該組電池の製造方法は、前記電極外部端子の表面に、端子素材の新生面を形成させること、および前記新生面と前記金属製バスバーとを接触させることをさらに包含する。
このような構成によれば、金属製バスバーと、端子素材の新生面とが接触するため、電極外部端子にめっきを施すことなく、バスバーを用いて複数の電池セルが、少ない抵抗ばらつきで電気的に接続されている組電池を提供することができる。
このような構成によれば、金属製バスバーと、端子素材の新生面とが接触するため、電極外部端子にめっきを施すことなく、バスバーを用いて複数の電池セルが、少ない抵抗ばらつきで電気的に接続されている組電池を提供することができる。
ここに開示される組電池の製造方法の好ましい一態様では、前記金属製バスバーは、前記電極外部端子表面よりも硬い。前記金属製バスバーの、前記電極外部端子と接触する面は、所定の表面粗さを有する粗化面である。前記電気的に接続する工程においては、前記電極外部端子と前記金属製バスバーとの締結を行い、前記締結の際の応力により、前記金属製バスバーの粗化面によって前記電極外部端子の表面に、端子素材の新生面を形成させると共に、前記新生面と前記金属製バスバーとを接触させる。
このような構成によれば、前記金属製バスバーの粗化面により、前記電極外部端子の表面に、端子素材の新生面を形成させ、前記新生面と前記金属製バスバーとを接触させることができるため、上記の効果を効果的に得ることができる。また、所定の表面粗さを有するバスバーを使用する以外は、従来の組電池の製造方法の工程をそのまま採用でき、有利である。
ここに開示される組電池の製造方法の好ましい一態様では、前記電気的に接続する工程において、前記金属製バスバーを前記電極外部端子と接触させ、次いで前記金属製バスバーを摺動させ、これにより、前記電極外部端子の表面に、端子素材の新生面を形成させると共に、前記新生面と前記金属製バスバーとを接触させる。
このような構成によれば、摺動操作により、前記電極外部端子の表面に、端子素材の新生面を形成させ、前記新生面と前記金属製バスバーとを接触させることができるため、上記の効果を効果的に得ることができる。
ここに開示される組電池の製造方法の好ましい一態様では、前記電気的に接続する工程の前に、物理的方法または化学的方法により、前記電極外部端子の表面に、端子素材の新生面を形成し、前記電気的に接続する工程において、前記新生面と前記金属製バスバーとを接触させる。
このような構成によれば、物理的方法または化学的方法により、前記電極外部端子の表面に、端子素材の新生面を形成させ、前記新生面と前記金属製バスバーとを接触させることができるため、上記の効果を効果的に得ることができる。
ここに開示される組電池は、電池ケースと、前記電池ケース外部に設けられた電極外部端子とを備える複数の電池セルを含む。前記複数の電池セルは積層されており、前記複数の電池セルの電極外部端子間が、金属製バスバーにより電気的に接続されている。前記金属製バスバーは、前記電極外部端子表面よりも硬い。前記金属製バスバーの前記電極外部端子と接触している面は、凸部および凹部を有する。前記凸部を三角形近似し、前記凸部の底辺をｗ、前記凸部の高さをｈ、前記電極外部端子の端子素材の酸化被膜の破断ひずみをεとした際に、｛２［ｈ＾２+（ｗ／２）＾２］＾１／２－ｗ｝／ｗ≧εを満たす。
このような構成によれば、金属製バスバーと、端子素材の新生面とが接触しているため、電極外部端子にめっきを施すことなく、バスバーを用いて複数の電池セルが、少ない抵抗ばらつきで電気的に接続されている組電池を提供することができる。
このような構成によれば、前記金属製バスバーの粗化面により、前記電極外部端子の表面に、端子素材の新生面を形成させ、前記新生面と前記金属製バスバーとを接触させることができるため、上記の効果を効果的に得ることができる。また、所定の表面粗さを有するバスバーを使用する以外は、従来の組電池の製造方法の工程をそのまま採用でき、有利である。
ここに開示される組電池の製造方法の好ましい一態様では、前記電気的に接続する工程において、前記金属製バスバーを前記電極外部端子と接触させ、次いで前記金属製バスバーを摺動させ、これにより、前記電極外部端子の表面に、端子素材の新生面を形成させると共に、前記新生面と前記金属製バスバーとを接触させる。
このような構成によれば、摺動操作により、前記電極外部端子の表面に、端子素材の新生面を形成させ、前記新生面と前記金属製バスバーとを接触させることができるため、上記の効果を効果的に得ることができる。
ここに開示される組電池の製造方法の好ましい一態様では、前記電気的に接続する工程の前に、物理的方法または化学的方法により、前記電極外部端子の表面に、端子素材の新生面を形成し、前記電気的に接続する工程において、前記新生面と前記金属製バスバーとを接触させる。
このような構成によれば、物理的方法または化学的方法により、前記電極外部端子の表面に、端子素材の新生面を形成させ、前記新生面と前記金属製バスバーとを接触させることができるため、上記の効果を効果的に得ることができる。
ここに開示される組電池は、電池ケースと、前記電池ケース外部に設けられた電極外部端子とを備える複数の電池セルを含む。前記複数の電池セルは積層されており、前記複数の電池セルの電極外部端子間が、金属製バスバーにより電気的に接続されている。前記金属製バスバーは、前記電極外部端子表面よりも硬い。前記金属製バスバーの前記電極外部端子と接触している面は、凸部および凹部を有する。前記凸部を三角形近似し、前記凸部の底辺をｗ、前記凸部の高さをｈ、前記電極外部端子の端子素材の酸化被膜の破断ひずみをεとした際に、｛２［ｈ＾２+（ｗ／２）＾２］＾１／２－ｗ｝／ｗ≧εを満たす。
このような構成によれば、金属製バスバーと、端子素材の新生面とが接触しているため、電極外部端子にめっきを施すことなく、バスバーを用いて複数の電池セルが、少ない抵抗ばらつきで電気的に接続されている組電池を提供することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。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、本発明を特徴付けない組電池の一般的な構成および製造プロセス）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は、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。また、各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。
図１に、本実施形態に係る組電池の製造方法の概略を示す。本実施形態に係る組電池の製造方法は、直方体形状の電池ケースと、当該電池ケース外部に設けられた電極外部端子とを備える複数の電池セルを、面積の大きいケース側面同士を重ねて積層する工程（積層工程）Ｓ１０１、および当該複数の電池セルの電極外部端子間を、金属製バスバーを用いて電気的に接続する工程（接続工程）Ｓ１０２を包含する。ここで、当該電極外部端子には、めっきが施されていない。本実施形態に係る組電池の製造方法は、当該電極外部端子の表面に、端子素材の新生面を形成させること、および当該新生面と当該金属製バスバーとを接触させることをさらに包含する。
本実施形態に係る組電池の製造方法について、具体的な実施形態を例示しながら、詳細に説明する。
本実施形態に係る組電池の製造方法について、具体的な実施形態を例示しながら、詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図２に、本実施形態に用いられる電池セルの一例の斜視図を示す。図３に、本実施形態に係る組電池の製造方法により得られる組電池の一例の上面図を示す。
第１実施形態において、積層工程Ｓ１０１は、公知方法に従い行うことができる。
具体的には、まず、複数の電池セル１を用意する。電池セル１としては、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、電気二重層キャパシタ等が例示される、図示例の電池セル１は、リチウムイオン二次電池である。
図２に、本実施形態に用いられる電池セルの一例の斜視図を示す。図３に、本実施形態に係る組電池の製造方法により得られる組電池の一例の上面図を示す。
第１実施形態において、積層工程Ｓ１０１は、公知方法に従い行うことができる。
具体的には、まず、複数の電池セル１を用意する。電池セル１としては、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、電気二重層キャパシタ等が例示される、図示例の電池セル１は、リチウムイオン二次電池である。
電池セル１は、直方体形状の電池ケース１０と、電池ケース１０内に収容される電極体２０とを備える。電池セル１は、電池ケース１０の外部に、正極端子３０と、負極端子４０とを備える。
正極端子３０は、Ｚ字形の板状の正極外部端子３２と、正極側ボルト３４とを備える。正極端子３０は、正極側内部集電端子２２を介して、電極体２０と電気的に接続されている。内部集電端子２２は、集電板２２ａと、リベット２２ｂとを備える。なお、正極外部端子３２の形状および形態は、図示例に限られない。
負極端子４０は、Ｚ字形の板状の負極外部端子４２と、負極側ボルト４４とを備える。負極端子４０は、負極側内部集電端子２４を介して、電極体２０と電気的に接続されている。内部集電端子２４は、集電板２４ａと、リベット２４ｂとを備える。なお、負極外部端子４２の形状および形態は、図示例に限られない。
正極端子３０は、例えば、アルミニウム製またはアルミニウム合金製である。正極外部端子３２には、めっきが施されていない。負極端子４０は、例えば、銅製または銅合金製である。負極外部端子４２には、めっきが施されていない。これらの金属素材は酸化されやすい。本実施形態では、正極外部端子３２および負極外部端子４２の表面には、酸化被膜が形成されている。
正極端子３０は、Ｚ字形の板状の正極外部端子３２と、正極側ボルト３４とを備える。正極端子３０は、正極側内部集電端子２２を介して、電極体２０と電気的に接続されている。内部集電端子２２は、集電板２２ａと、リベット２２ｂとを備える。なお、正極外部端子３２の形状および形態は、図示例に限られない。
負極端子４０は、Ｚ字形の板状の負極外部端子４２と、負極側ボルト４４とを備える。負極端子４０は、負極側内部集電端子２４を介して、電極体２０と電気的に接続されている。内部集電端子２４は、集電板２４ａと、リベット２４ｂとを備える。なお、負極外部端子４２の形状および形態は、図示例に限られない。
正極端子３０は、例えば、アルミニウム製またはアルミニウム合金製である。正極外部端子３２には、めっきが施されていない。負極端子４０は、例えば、銅製または銅合金製である。負極外部端子４２には、めっきが施されていない。これらの金属素材は酸化されやすい。本実施形態では、正極外部端子３２および負極外部端子４２の表面には、酸化被膜が形成されている。
次に、複数の上記電池セル１を積層する。
具体的には、図３に示すように、複数の上記電池セル１を積層方向Ｘに沿って配列する。このとき、積層方向Ｘに沿って正極端子３０と負極端子４０が交互に並ぶように、隣接する２個の電池セル１の一方を反転させて配置する。なお、図３は、組電池１００を模式的に示すものであり、電池セル１の数は図示例に限られない。電池セル１の数は、２個以上であり、典型的には、３個～３５個（特に１０個～２５個）である。
なお、電池セル１の間に、スペーサ（図示せず）を配置してもよい。スペーサは、充放電等によって電池セル１の内部で発生した熱を効率よく放散させるための放熱板として機能する板状部材などであってよい。
具体的には、図３に示すように、複数の上記電池セル１を積層方向Ｘに沿って配列する。このとき、積層方向Ｘに沿って正極端子３０と負極端子４０が交互に並ぶように、隣接する２個の電池セル１の一方を反転させて配置する。なお、図３は、組電池１００を模式的に示すものであり、電池セル１の数は図示例に限られない。電池セル１の数は、２個以上であり、典型的には、３個～３５個（特に１０個～２５個）である。
なお、電池セル１の間に、スペーサ（図示せず）を配置してもよい。スペーサは、充放電等によって電池セル１の内部で発生した熱を効率よく放散させるための放熱板として機能する板状部材などであってよい。
次に接続工程Ｓ１０２について説明する。当該接続工程Ｓ１０２においては、複数の電池セル１の正極外部端子３２と負極外部端子４２とを、金属製バスバー１１０を用いて電気的に接続する。
具体的には、まず金属製バスバー１１０を用意する。
バスバー１１０は、正極側ボルト３４および負極側ボルト４４を挿入可能な２つの貫通孔を有する。
バスバー１１０には、正極外部端子３２および負極外部端子４２の表面よりも硬い素材が用いられる。正極外部端子３２が、アルミニウム製またはアルミニウム合金であり、負極外部端子４２が、銅製または銅合金製である場合、バスバー１１０の素材の例としては、スズ、ニッケル等が挙げられ、好適にはスズである。
バスバー１１０は、正極側ボルト３４および負極側ボルト４４を挿入可能な２つの貫通孔を有する。
バスバー１１０には、正極外部端子３２および負極外部端子４２の表面よりも硬い素材が用いられる。正極外部端子３２が、アルミニウム製またはアルミニウム合金であり、負極外部端子４２が、銅製または銅合金製である場合、バスバー１１０の素材の例としては、スズ、ニッケル等が挙げられ、好適にはスズである。
バスバー１１０の正極端子３０の正極外部端子３２および負極端子４０の負極外部端子４２と接触する面（以下、「端子接触面」ともいう）はそれぞれ、所定の表面粗さを有する粗化面である。この粗化面の所定の表面粗さは、後述の締結操作による応力により、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面にある酸化被膜を破断させて新生面を生じさせるような粗さである。
この粗さについて具体的に説明する。図４に、バスバー１１０の端子接触面（即ち、粗化面）を模式的に示す。バスバー１１０の端子接触面は、所定の粗さを有するため、凸部および凹部を有する。図４では、下方向に突出した凸部が形成されている。この凸部を、図４に示すように三角近似し、三角近似した当該凸部の底辺をｗ、高さをｈとする。近似された三角形においては、高さｈは、凸部の底点Ｂ１と頂点Ｔ１との垂直方向の距離ｈ１と、凸部の底点Ｂ２と頂点Ｔ１との垂直方向の距離ｈ２との平均に等しい。すなわちｈ＝（ｈ１＋ｈ２）／２である。底辺ｗは、凸部の底点Ｂ１と底点Ｂ２との水平方向の距離に等しい。なお、当該垂直方向は、当該粗化面に垂直な方向であり、当該水平方向は、当該粗化面に平行な方向である。上記電極外部端子の端子素材の酸化被膜の破断ひずみをεとした際に、バスバー１１０の端子接触面は、｛２［ｈ＾２+（ｗ／２）＾２］＾１／２－ｗ｝／ｗ≧εを満たす表面粗さを有する。正極外部端子３２と負極外部端子４２とで異なる素材が用いられている場合には、バスバー１１０が正極外部端子３２と接触する面および負極外部端子４２と接触する面とで、必要な表面粗さは異なる。具体的には、バスバー１１０の正極外部端子３２と接触する面は、正極外部端子３２を構成する素材の酸化破断ひずみをεｐとした際に、｛２［ｈ＾２+（ｗ／２）＾２］＾１／２－ｗ｝／ｗ≧εｐを満たす表面粗さを有する。バスバー１１０の負極外部端子４２と接触する面は、負極外部端子４２を構成する素材の酸化破断ひずみをεｎとした際に、｛２［ｈ＾２+（ｗ／２）＾２］＾１／２－ｗ｝／ｗ≧εｎを満たす表面粗さを有する。なお、バスバー１１０の、正極外部端子３２と接触する面の表面粗さと負極外部端子４２と接触する面の表面粗さは、上記の関係式を満たす限り、同じであってもよく、異なっていてもよい。
また、別の指標として、バスバー１１０の端子接触面（すなわち、粗化面）の表面粗さをＲａで示す場合、当該表面粗さＲａは、例えば、６．３よりも大きい。
この粗さについて具体的に説明する。図４に、バスバー１１０の端子接触面（即ち、粗化面）を模式的に示す。バスバー１１０の端子接触面は、所定の粗さを有するため、凸部および凹部を有する。図４では、下方向に突出した凸部が形成されている。この凸部を、図４に示すように三角近似し、三角近似した当該凸部の底辺をｗ、高さをｈとする。近似された三角形においては、高さｈは、凸部の底点Ｂ１と頂点Ｔ１との垂直方向の距離ｈ１と、凸部の底点Ｂ２と頂点Ｔ１との垂直方向の距離ｈ２との平均に等しい。すなわちｈ＝（ｈ１＋ｈ２）／２である。底辺ｗは、凸部の底点Ｂ１と底点Ｂ２との水平方向の距離に等しい。なお、当該垂直方向は、当該粗化面に垂直な方向であり、当該水平方向は、当該粗化面に平行な方向である。上記電極外部端子の端子素材の酸化被膜の破断ひずみをεとした際に、バスバー１１０の端子接触面は、｛２［ｈ＾２+（ｗ／２）＾２］＾１／２－ｗ｝／ｗ≧εを満たす表面粗さを有する。正極外部端子３２と負極外部端子４２とで異なる素材が用いられている場合には、バスバー１１０が正極外部端子３２と接触する面および負極外部端子４２と接触する面とで、必要な表面粗さは異なる。具体的には、バスバー１１０の正極外部端子３２と接触する面は、正極外部端子３２を構成する素材の酸化破断ひずみをεｐとした際に、｛２［ｈ＾２+（ｗ／２）＾２］＾１／２－ｗ｝／ｗ≧εｐを満たす表面粗さを有する。バスバー１１０の負極外部端子４２と接触する面は、負極外部端子４２を構成する素材の酸化破断ひずみをεｎとした際に、｛２［ｈ＾２+（ｗ／２）＾２］＾１／２－ｗ｝／ｗ≧εｎを満たす表面粗さを有する。なお、バスバー１１０の、正極外部端子３２と接触する面の表面粗さと負極外部端子４２と接触する面の表面粗さは、上記の関係式を満たす限り、同じであってもよく、異なっていてもよい。
また、別の指標として、バスバー１１０の端子接触面（すなわち、粗化面）の表面粗さをＲａで示す場合、当該表面粗さＲａは、例えば、６．３よりも大きい。
図５に、正極端子３０周辺部の断面模式図を示す。
続いて、図３および図５に示すように、バスバー１１０の貫通孔に、一方の電池セル１の正極側ボルト３４と、他方の電池セル１の負極側ボルト４４を挿入し、２つの電池セル１を接続する。続いて、正極側ボルト３４および負極側ボルト４４の頂部にナット１２０を嵌め込み、バスバー１１０と正極外部端子３２および負極外部端子４２とを締結する。
バスバー１１０には、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面よりも硬い素材が用いられており、かつバスバー１１０の端子接触面が所定の表面粗さを有する粗化面であるため、締結の際の応力により、バスバー１１０の端子接触面の凸部が、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面にめり込む。結果、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面に形成された酸化被膜が引き延ばされて破断する。そしてさらに、バスバー１１０の端子接触面の凸部が、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面にめり込むことにより、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面に、これらの端子素材の新生面が形成される。そして、これと同時に、バスバー１１０が当該新生面と接触する。締結によって、新生面は、バスバー１１０によりシールされているため、酸化被膜の再生が抑制されている。
続いて、図３および図５に示すように、バスバー１１０の貫通孔に、一方の電池セル１の正極側ボルト３４と、他方の電池セル１の負極側ボルト４４を挿入し、２つの電池セル１を接続する。続いて、正極側ボルト３４および負極側ボルト４４の頂部にナット１２０を嵌め込み、バスバー１１０と正極外部端子３２および負極外部端子４２とを締結する。
バスバー１１０には、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面よりも硬い素材が用いられており、かつバスバー１１０の端子接触面が所定の表面粗さを有する粗化面であるため、締結の際の応力により、バスバー１１０の端子接触面の凸部が、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面にめり込む。結果、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面に形成された酸化被膜が引き延ばされて破断する。そしてさらに、バスバー１１０の端子接触面の凸部が、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面にめり込むことにより、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面に、これらの端子素材の新生面が形成される。そして、これと同時に、バスバー１１０が当該新生面と接触する。締結によって、新生面は、バスバー１１０によりシールされているため、酸化被膜の再生が抑制されている。
従来技術においては、バスバーは上記の粗化面を有していないため、ナットによる締結を行っても新生面の形成が十分になされない。特に、端子素材がアルミニウムである場合には、酸化被膜が硬く、抵抗も大きい。よって、電極外部端子にめっきが施されていない場合には、組電池において抵抗ばらつきが生じる。
これに対し、上記のようにして酸化被膜を破断して、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面に形成された新生面とバスバー１１０とを接触させることにより、複数の電池セル１を、抵抗ばらつきを抑制しつつ電気的に接続することができる。すなわち、正極外部端子３２および負極外部端子４２にめっきを施すことなく、バスバー１１０を用いて複数の電池セル１が、少ない抵抗ばらつきで電気的に接続されている組電池１００を提供することができる。
また、第１実施形態では、所定の表面粗さを有するバスバーを使用する以外は、従来の組電池の製造方法の工程をそのまま採用できるという利点を有する。
これに対し、上記のようにして酸化被膜を破断して、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面に形成された新生面とバスバー１１０とを接触させることにより、複数の電池セル１を、抵抗ばらつきを抑制しつつ電気的に接続することができる。すなわち、正極外部端子３２および負極外部端子４２にめっきを施すことなく、バスバー１１０を用いて複数の電池セル１が、少ない抵抗ばらつきで電気的に接続されている組電池１００を提供することができる。
また、第１実施形態では、所定の表面粗さを有するバスバーを使用する以外は、従来の組電池の製造方法の工程をそのまま採用できるという利点を有する。
第１実施形態により製造された組電池１００は、金属製バスバー１１０が、正極外部端子３２および負極外部端子４２の表面よりも硬く、バスバー１１０の端子接触面が、凸部および凹部を有し、当該凸部を三角形近似し、当該凸部の底辺をｗ、当該凸部の高さをｈ、当該電極外部端子の端子素材の酸化被膜の破断ひずみをεとした際に、｛２［ｈ＾２+（ｗ／２）＾２］＾１／２－ｗ｝／ｗ≧εを満たすという特徴を有し得る。
なお、第１実施形態では、正極端子３０側および負極端子４０側の両方に、ここに開示される技術を適用したが、正極端子３０側および負極端子４０側の一方にのみ、ここに開示される技術を適用してもよい。すなわち、正極外部端子３２および負極外部端子４２の一方にめっきが施されておらず、金属製バスバー１１０が、当該めっきの施されていない電極外部端子よりも硬く、金属製バスバー１１０が当該めっきの施されていない電極外部端子と接触する面において、所定の粗さを有する構成とすることもできる。
〔第２実施形態〕
第２実施形態においては、積層工程Ｓ１０１は、公知方法に従い行うことができる。即ち、上記第１実施形態と同様にして実施することができる。
第２実施形態においては、積層工程Ｓ１０１は、公知方法に従い行うことができる。即ち、上記第１実施形態と同様にして実施することができる。
図６に、用いられる金属製バスバーの構成を模式的に示す。
接続工程Ｓ１０２において、複数の電池セル１の正極外部端子３２と負極外部端子４２とを、金属製バスバー２１０を用いて電気的に接続する。この操作について以下、具体的に説明する。
図５に示すように、バスバー２１０は、正極側ボルト３４および負極側ボルト４４が挿入可能な２つの貫通孔２１２を有する。貫通孔２１２は、複数の電池セル１の積層方向Ｘに伸長している。すなわち、貫通孔２１２は長穴である。
第２実施形態では、バスバー２１０の素材の硬さには特に制限はない。後述の摺動操作により、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面の酸化被膜を除去可能な硬さであればよい。好ましくは、バスバー２１０には、正極外部端子３２および負極外部端子４２の表面と同じ硬さの素材か、より硬い素材が用いられる。
第２実施形態では、金属製バスバー２１０の表面粗さには特に制限はない。
正極側ボルト３４および負極側ボルト４４を、図５に示すように、バスバー２１０の貫通孔２１２に挿入し、これにより、バスバー２１０を、正極端子３０の正極外部端子３２の表面、および負極端子４０の負極外部端子４２の表面と接触させる。
続いて、これらを接触させたまま、積層方向Ｘに沿ってバスバー２１０を摺動させる。バスバー２１０の貫通孔２１２が、摺動方向である複数の電池セル１の積層方向Ｘに伸長しているため、容易にバスバー２１０を摺動させることができる。このバスバー２１０の摺動によって、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面に存在する酸化被膜を除去し、端子素材の端子素材の新生面を形成させる。形成された新生面は、バスバー２１０と接触する。
新生面を形成した後、図３に示された例と同様にして、正極側ボルト３４および負極側ボルト４４の頂部にナットを嵌め込み、締結する。これにより、バスバー２１０が固定され、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面の端子素材の新生面と、バスバー２１０とが接触した状態が維持される。新生面はバスバー２１０によりシールされているため、酸化被膜の再生が抑制されている。
接続工程Ｓ１０２において、複数の電池セル１の正極外部端子３２と負極外部端子４２とを、金属製バスバー２１０を用いて電気的に接続する。この操作について以下、具体的に説明する。
図５に示すように、バスバー２１０は、正極側ボルト３４および負極側ボルト４４が挿入可能な２つの貫通孔２１２を有する。貫通孔２１２は、複数の電池セル１の積層方向Ｘに伸長している。すなわち、貫通孔２１２は長穴である。
第２実施形態では、バスバー２１０の素材の硬さには特に制限はない。後述の摺動操作により、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面の酸化被膜を除去可能な硬さであればよい。好ましくは、バスバー２１０には、正極外部端子３２および負極外部端子４２の表面と同じ硬さの素材か、より硬い素材が用いられる。
第２実施形態では、金属製バスバー２１０の表面粗さには特に制限はない。
正極側ボルト３４および負極側ボルト４４を、図５に示すように、バスバー２１０の貫通孔２１２に挿入し、これにより、バスバー２１０を、正極端子３０の正極外部端子３２の表面、および負極端子４０の負極外部端子４２の表面と接触させる。
続いて、これらを接触させたまま、積層方向Ｘに沿ってバスバー２１０を摺動させる。バスバー２１０の貫通孔２１２が、摺動方向である複数の電池セル１の積層方向Ｘに伸長しているため、容易にバスバー２１０を摺動させることができる。このバスバー２１０の摺動によって、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面に存在する酸化被膜を除去し、端子素材の端子素材の新生面を形成させる。形成された新生面は、バスバー２１０と接触する。
新生面を形成した後、図３に示された例と同様にして、正極側ボルト３４および負極側ボルト４４の頂部にナットを嵌め込み、締結する。これにより、バスバー２１０が固定され、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面の端子素材の新生面と、バスバー２１０とが接触した状態が維持される。新生面はバスバー２１０によりシールされているため、酸化被膜の再生が抑制されている。
このようにして、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面に形成された新生面とバスバー２１０とを接触させることにより、複数の電池セル１を、抵抗ばらつきを抑制しつつ電気的に接続することができる。すなわち、正極端子３０および負極端子４０にめっきを施すことなく、バスバー２１０を用いて複数の電池セル１が、少ない抵抗ばらつきで電気的に接続されている組電池を提供することができる。
なお、第２実施形態では、正極端子３０側および負極端子４０側の両方に、ここに開示される技術を適用したが、正極端子３０側および負極端子４０側の一方にのみ、ここに開示される技術を適用してもよい。
〔第３実施形態〕
第３実施形態においては、接続工程Ｓ１０２を実施する前に、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面に、物理的方法または化学的方法により、端子素材の新生面を形成する。新生面は、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面の、少なくともバスバー１１０と接触する部分において形成する。新生面を形成するための物理的な方法としては、例えば、ヤスリ、刀具を用いて正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面を削ることにより、当該表面の酸化被膜を除去する方法、ショットブラスト等により正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面を処理して、当該表面の酸化被膜を除去する方法などが挙げられる。化学的方法としては、例えば、酸を用いて、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面を処理して、当該表面の酸化被膜を除去する方法などが挙げられる。
第３実施形態においては、接続工程Ｓ１０２を実施する前に、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面に、物理的方法または化学的方法により、端子素材の新生面を形成する。新生面は、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面の、少なくともバスバー１１０と接触する部分において形成する。新生面を形成するための物理的な方法としては、例えば、ヤスリ、刀具を用いて正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面を削ることにより、当該表面の酸化被膜を除去する方法、ショットブラスト等により正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面を処理して、当該表面の酸化被膜を除去する方法などが挙げられる。化学的方法としては、例えば、酸を用いて、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面を処理して、当該表面の酸化被膜を除去する方法などが挙げられる。
上記の新生面の形成は、積層工程Ｓ１０１の前に行ってもよいし、後に行ってもよい。
第３実施形態においては、積層工程Ｓ１０１は、公知方法に従い行うことができる。即ち、上記第１実施形態と同様にして実施することができる。
第３実施形態においては、積層工程Ｓ１０１は、公知方法に従い行うことができる。即ち、上記第１実施形態と同様にして実施することができる。
続いて、接続工程Ｓ１０２において、複数の電池セル１の正極外部端子３２と負極外部端子４２とを、金属製バスバーを用いて電気的に接続する。
具体的には、図７に示されるように、正極側ボルト３４および負極側ボルト４４を挿入可能な２つの貫通孔を有する金属製バスバー１１０’を用意する。
第３実施形態では、バスバー１１０’の素材の硬さには特に制限はなく、正極外部端子３２および負極外部端子４２よりも軟らかい素材を用いることもできるという利点がある。
第３実施形態では、金属製バスバー１１０’の表面粗さには特に制限はない。
具体的には、図７に示されるように、正極側ボルト３４および負極側ボルト４４を挿入可能な２つの貫通孔を有する金属製バスバー１１０’を用意する。
第３実施形態では、バスバー１１０’の素材の硬さには特に制限はなく、正極外部端子３２および負極外部端子４２よりも軟らかい素材を用いることもできるという利点がある。
第３実施形態では、金属製バスバー１１０’の表面粗さには特に制限はない。
図７に示されるように、バスバー１１０’の貫通孔に、一方の電池セル１の正極側ボルト３４と、他方の電池セル１の負極側ボルト４４を挿入し、２つの電池セル１を接続する。このとき、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面に形成された新生面と、バスバー１１０’とを接触させる。この接触は、新生面が形成されてから、酸化被膜が再生する前に行われる。よって、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面での新生面の形成から、接続工程Ｓ１０２において当該新生面とバスバー１１０’との接触を行うまでの時間は、短い方が好ましく、具体的には、好ましくは２時間以内であり、より好ましくは１時間以内である。
続いて、正極側ボルト３４および負極側ボルト４４の頂部にナット１２０を嵌め込み、締結する。これにより、バスバー１１０’が固定され、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面の端子素材の新生面と、バスバー１１０’とが接触した状態が維持される。新生面はバスバー１１０’によりシールされているため、酸化被膜の再生が抑制されている。
よって、このようにして、正極外部端子３２の表面および負極外部端子４２の表面に形成された新生面とバスバー１１０’とを接触させることにより、複数の電池セル１を、抵抗ばらつきを抑制しつつ電気的に接続することができる。すなわち、正極外部端子３２および負極外部端子４２にめっきを施すことなく、バスバー１１０’を用いて複数の電池セル１が、少ない抵抗ばらつきで電気的に接続されている組電池１００’を提供することができる。
なお、第３実施形態では、正極端子３０側および負極端子４０側の両方に、ここに開示される技術を適用したが、正極端子３０側および負極端子４０側の一方にのみ、ここに開示される技術を適用してもよい。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
１ 電池セル
１０ 電池ケース
２０ 電極体
２２ 正極側内部集電端子
２４ 負極側内部集電端子
３０ 正極端子
３２ 正極外部端子
３４ 正極側ボルト
４０ 負極端子
４２ 負極外部端子
４４ 負極側ボルト
１００ 組電池
１１０ 金属製バスバー
１２０ ナット
１０ 電池ケース
２０ 電極体
２２ 正極側内部集電端子
２４ 負極側内部集電端子
３０ 正極端子
３２ 正極外部端子
３４ 正極側ボルト
４０ 負極端子
４２ 負極外部端子
４４ 負極側ボルト
１００ 組電池
１１０ 金属製バスバー
１２０ ナット
Claims (1)
- 電池ケースと、前記電池ケース外部に設けられた電極外部端子とを備える、複数の電池セルを積層する工程、および
前記複数の電池セルの電極外部端子間を、金属製バスバーを用いて電気的に接続する工程、
を包含する組電池の製造方法であって、
前記電極外部端子には、めっきが施されておらず、その表面に酸化被膜が形成されており、
前記組電池の製造方法は、前記電極外部端子の表面の前記酸化被膜を除去して、前記電極外部端子の素材の新生面を形成させること、および
前記新生面と前記金属製バスバーとを接触させること
をさらに包含し、
前記電気的に接続する工程において、前記金属製バスバーを前記電極外部端子と接触させ、次いで前記金属製バスバーを、前記複数の電池セルの積層方向に沿って摺動させ、これにより、前記電極外部端子の表面に、前記端子素材の新生面を形成させると共に、前記新生面と前記金属製バスバーとを接触させ、
前記複数の電池セルはそれぞれ、前記電極外部端子としての正極外部端子および負極外部端子をそれぞれ貫通する、正極側ボルトおよび負極側ボルトを備え、
前記金属製バスバーは、前記正極側ボルトおよび前記負極側ボルトを挿入可能な２つの貫通孔を有し、
前記貫通孔は、前記複数の電池セルの積層方向に伸長している長穴であり、
前記正極側ボルトおよび前記負極側ボルトを、前記金属製バスバーの前記貫通孔に挿入して、前記金属製バスバーを、前記正極外部端子の表面、および前記負極外部端子の表面と接触させ、これらを接触させたまま、前記金属製バスバーを、前記複数の電池セルの積層方向に沿って摺動させる、
組電池の製造方法。
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