JP7285865B2 - 端子部品、二次電池および端子部品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、端子部品、二次電池および端子部品の製造方法に関する。

特開２０１３－７５２９７号公報には、有底孔が形成された金属板と、当該有底孔に圧入された金属軸とを備えた、電極構造が開示されている。ここでは、金属軸のくびれ空間に金属板の塑性変形部を入り込ませている。これによって、金属板に対する金属軸の結合力を高めることができるとされている。
特許第６６１３３４６号公報には、突部を有する接合部材と、被接合部材との、金属部材の非貫通接合構造が開示されている。突部に形成されるアンダーカット部の背面に被接合部材が回り込んでいることによって、部材間の密着性が向上する。これによって、大きな軸線方向の強度が得られるとされている。

特開２０１３－７５２９７号公報 特許第６６１３３４６号公報

ところで、車載用電池において、車両の走行振動は、バスバを通じて電池の電極端子にも伝わる。異種金属が機械的に接合された電極端子が用いられている場合、当該異種金属が接合された界面に対して、振動による負荷がかかる。本発明者の知見によると、このような負荷が異種金属の接合界面に長期間にわたってかかり続けると、負荷が集中する部分が消耗し、耐久性が低下する懸念がある。例えば、異種金属間の接合界面に隙間が生じ、接合強度が低下する、隙間に水分が侵入し異種金属間の抵抗が高くなる等のおそれがある。

ここで開示される端子部品は、第１金属と、第１金属に重ねられた第２金属とを備える。第１金属と第２金属とが重ねられた界面に、第１金属と第２金属のうち一方の金属の縁が他方の金属に食い込んだ食い込み部が、少なくとも３箇所設けられている。
かかる構成によって、異種金属の接合界面にかかる負荷を分散させることができ、端子部品の耐久性を向上させることができる。

ここで、端子部品に設けられている食い込み部は楔形状であってもよい。食い込み部のうち少なくとも１つは、第１金属および第２金属のうち一方の金属が、開口の縁が底部よりも内側に張り出した凹部を有し、凹部の開口の縁が他方の金属に食い込んでいてもよい。食い込み部のうち少なくとも１つは、第１金属および第２金属のうち一方の金属が、頂部の縁が基端よりも外側に張り出した凸部を有し、凸部の頂部の縁が他方の金属に食い込んでいてもよい。第１金属は第２金属よりも剛性が高くてもよい。

電池ケースと、電池ケースに取り付けられた電極端子とを備えた二次電池では、電極端子に、上述した端子部品で構成された部位が含まれていてもよい。

ここで開示される端子部品の製造方法は、第１金属を用意する工程と、第２金属を用意する工程と、第１金属と第２金属とを加圧する工程とを含む。ここで、第１金属は、第２金属よりも剛性が高く、かつ、開口の縁が底部よりも内側に張り出した部位を有する凹部および頂部の縁が基端よりも外側に張り出した部位を有する凸部のうち少なくともいずれかを備えている。加圧する工程では、第１金属と第２金属とを相互に加圧し、第２金属を第１金属に対して塑性変形させる。それによって、第１金属と第２金属とが重ねられた界面に、第１金属と第２金属とのうち一方の金属の縁が他方の金属に食い込んだ食い込み部を少なくとも３箇所形成させる。

図１は、リチウムイオン二次電池１０の部分断面図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ断面を示す断面図である。 図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。 図４は、端子部品２００を模式的に示す断面図である。 図５は、端子部品２００の製造方法を模式的に示す断面図である。 図６は、端子部品２００Ａを模式的に示す断面図である。 図７は、端子部品２００Ｂを模式的に示す断面図である。

以下、ここで開示される端子部品および二次電池の一実施形態を説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。本発明は、特に言及されない限りにおいて、ここで説明される実施形態に限定されない。各図面は模式的に描かれており、長さや幅等の寸法関係は、実物の寸法を必ずしも反映するものではない。また、同一の作用を奏する部材・部位には、適宜に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

《二次電池》
本明細書において「二次電池」とは、充電と放電を行なうことができるデバイスをいう。二次電池には、一般にリチウムイオン電池やリチウム二次電池などと称される電池の他、リチウムポリマー電池、リチウムイオンキャパシタなどが包含される。ここでは、二次電池の一形態として、リチウムイオン二次電池を例示する。

《リチウムイオン二次電池１０》
図１は、リチウムイオン二次電池１０の部分断面図である。図１では、略直方体の電池ケース４１の片側の幅広面に沿って、内部を露出させた状態が描かれている。図１に示されたリチウムイオン二次電池１０は、いわゆる密閉型電池である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ断面を示す断面図である。図２では、略直方体の電池ケース４１の片側の幅狭面に沿って内部を露出させた状態の部分断面図が模式的に描かれている。

リチウムイオン二次電池１０は、図１に示されているように、電極体２０と、電池ケース４１と、正極端子４２，負極端子４３とを備えている。

〈電極体２０〉
電極体２０は、絶縁フィルム（図示は省略）などで覆われた状態で、電池ケース４１に収容されている。電極体２０は、正極要素としての正極シート２１と、負極要素としての負極シート２２と、セパレータとしてのセパレータシート３１，３２とを備えている。正極シート２１と、第１のセパレータシート３１と、負極シート２２と、第２のセパレータシート３２とは、それぞれ長尺の帯状の部材である。

正極シート２１は、予め定められた幅および厚さの正極集電箔２１ａ（例えば、アルミニウム箔）に、幅方向の片側の端部に一定の幅で設定された未形成部２１ａ１を除いて、正極活物質を含む正極活物質層２１ｂが両面に形成されている。正極活物質は、例えば、リチウムイオン二次電池では、リチウム遷移金属複合材料のように、充電時にリチウムイオンを放出し、放電時にリチウムイオンを吸収しうる材料である。正極活物質は、一般的にリチウム遷移金属複合材料以外にも種々提案されており、特に限定されない。

負極シート２２は、予め定められた幅および厚さの負極集電箔２２ａ（ここでは、銅箔）に、幅方向の片側の縁に一定の幅で設定された未形成部２２ａ１を除いて、負極活物質を含む負極活物質層２２ｂが両面に形成されている。負極活物質は、例えば、リチウムイオン二次電池では、天然黒鉛のように、充電時にリチウムイオンを吸蔵し、充電時に吸蔵したリチウムイオンを放電時に放出しうる材料である。負極活物質は、一般的に天然黒鉛以外にも種々提案されており、特に限定されない。

セパレータシート３１，３２には、例えば、所要の耐熱性を有する電解質が通過しうる多孔質の樹脂シートが用いられる。セパレータシート３１，３２についても種々提案されており、特に限定されない。

ここで、負極活物質層２２ｂの幅は、例えば、正極活物質層２１ｂよりも広く形成されている。セパレータシート３１，３２の幅は、負極活物質層２２ｂよりも広い。正極集電箔２１ａの未形成部２１ａ１と、負極集電箔２２ａの未形成部２２ａ１とは、幅方向において互いに反対側に向けられる。また、正極シート２１と、第１のセパレータシート３１と、負極シート２２と、第２のセパレータシート３２とは、それぞれ長さ方向に向きを揃え、順に重ねられて捲回されている。負極活物質層２２ｂは、セパレータシート３１，３２を介在させた状態で正極活物質層２１ｂを覆っている。負極活物質層２２ｂは、セパレータシート３１，３２に覆われている。正極集電箔２１ａの未形成部２１ａ１は、セパレータシート３１，３２の幅方向の片側にはみ出ている。負極集電箔２２ａの未形成部２２ａ１は、幅方向の反対側においてセパレータシート３１，３２からはみ出ている。

上述した電極体２０は、図１に示されているように、電池ケース４１のケース本体４１ａに収容されうるように、捲回軸を含む一平面に沿った扁平な状態とされる。そして、電極体２０の捲回軸に沿って、片側に正極集電箔２１ａの未形成部２１ａ１が配置され、反対側に負極集電箔２２ａの未形成部２２ａ１が配置されている。

〈電池ケース４１〉
電池ケース４１は、図１に示されているように、電極体２０を収容している。電池ケース４１は、一側面が開口した略直方体の角形形状を有するケース本体４１ａと、開口に装着された蓋４１ｂとを有している。この実施形態では、ケース本体４１ａと蓋４１ｂは、軽量化と所要の剛性を確保するとの観点で、それぞれアルミニウムまたはアルミニウムを主とするアルミニウム合金で形成されている。

〈ケース本体４１ａ〉
ケース本体４１ａは、図１および図２に示されているように、一側面が開口した略直方体の角形形状を有している。ケース本体４１ａは、略矩形の底面部６１と、一対の幅広面部６２，６３と、一対の幅狭面部６４，６５とを有している。一対の幅広面部６２，６３は、それぞれ底面部６１のうち長辺から立ち上がっている。一対の幅狭面部６４，６５は、それぞれ底面部６１のうち短辺から立ち上がっている。ケース本体４１ａの一側面には、一対の幅広面部６２，６３と一対の幅狭面部６４，６５で囲まれた開口４１ａ１が形成されている。

〈蓋４１ｂ〉
蓋４１ｂは、一対の幅広面部６２，６３の長辺と、一対の幅狭面部６４，６５の短辺とで囲まれたケース本体４１ａの開口４１ａ１に装着される。そして、蓋４１ｂの周縁部が、ケース本体４１ａの開口４１ａ１の縁に接合される。かかる接合は、例えば、隙間がない連続した溶接によるとよい。かかる溶接は、例えば、レーザー溶接によって実現されうる。

この実施形態では、蓋４１ｂには、正極端子４２と、負極端子４３とが取り付けられている。正極端子４２は、内部端子４２ａと、外部端子４２ｂとを備えている。負極端子４３は、内部端子４３ａと、外部端子４３ｂとを備えている。内部端子４２ａ，４３ａは、それぞれインシュレータ７２を介して蓋４１ｂの内側に取り付けられている。外部端子４２ｂ，４３ｂは、それぞれガスケット７１を介して蓋４１ｂの外側に取り付けられている。内部端子４２ａ，４３ａは、それぞれケース本体４１ａの内部に延びている。正極の内部端子４２ａは、正極集電箔２１ａの未形成部２１ａ１に接続されている。負極の内部端子４３ａは、負極集電箔２２ａの未形成部２２ａ１に接続されている。

電極体２０の正極集電箔２１ａの未形成部２１ａ１と、負極集電箔２２ａの未形成部２２ａ１とは、図１に示されているように、蓋４１ｂの長手方向の両側部にそれぞれ取り付けられた内部端子４２ａ，４３ａに取り付けられている。電極体２０は、蓋４１ｂに取り付けられた内部端子４２ａ，４３ａに取付けられた状態で、電池ケース４１に収容される。なお、ここでは、捲回型の電極体２０が例示されている。電極体２０の構造はかかる形態に限定されない。電極体２０の構造は、例えば、正極シートと負極シートとが、セパレータシートとを介在させて交互に積層された積層構造でもよい。また、電池ケース４１内には、複数の電極体２０が収容されていてもよい。

図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。図３では、負極端子４３が蓋４１ｂに取り付けられた部位の断面が示されている。この実施形態では、負極の外部端子４３ｂには、異種金属を接合した部材が用いられている。図３では、外部端子４３ｂを構成する異種金属の構造や異種金属の界面などは図示されず、外部端子４３ｂの断面形状が模式的に示されている。

蓋４１ｂは、図３に示されているように、負極の外部端子４３ｂを取り付けるための取付孔４１ｂ１を有している。取付孔４１ｂ１は、蓋４１ｂの予め定められた位置において蓋４１ｂを貫通している。蓋４１ｂの取付孔４１ｂ１には、ガスケット７１とインシュレータ７２を介在させて、負極の内部端子４３ａと外部端子４３ｂとが取り付けられる。取付孔４１ｂ１の外側には、取付孔４１ｂ１の周りにガスケット７１が装着される段差４１ｂ２が設けられている。段差４１ｂ２には、ガスケット７１が配置される座面４１ｂ３が設けられている。座面４１ｂ３には、ガスケット７１を位置決めするための突起４１ｂ４が設けられている。

ここで、負極の外部端子４３ｂは、図３に示されているように、頭部４３ｂ１と、軸部４３ｂ２と、カシメ片４３ｂ３とを備えている。頭部４３ｂ１は、蓋４１ｂの外側に配置される部位である。頭部４３ｂ１は、取付孔４１ｂ１よりも大きな略平板状の部位である。軸部４３ｂ２は、ガスケット７１を介して取付孔４１ｂ１に装着される部位である。軸部４３ｂ２は、頭部４３ｂ１の略中央部から下方に突出している。カシメ片４３ｂ３は、図３に示されているように、蓋４１ｂの内部において、負極の内部端子４３ａにかしめられる部位である。カシメ片４３ｂ３は、軸部４３ｂ２から延びており、蓋４１ｂに挿通された後で折曲げられて負極の内部端子４３にかしめられる。

〈ガスケット７１〉
ガスケット７１は、図３に示されているように、蓋４１ｂの取付孔４１ｂ１および座面４１ｂ３に取り付けられる部材である。この実施形態では、ガスケット７１は、座部７１ａと、ボス部７１ｂと、側壁７１ｃとを備えている。座部７１ａは、蓋４１ｂの取付孔４１ｂ１周りの外側面に設けられた座面４１ｂ３に装着される部位である。座面４１ｂ３に合わせて略平坦な面を有する。座部７１ａには、座面４１ｂ３の突起４１ｂ４に応じた凹みを備えている。ボス部７１ｂは、座部７１ａの底面から突出している。ボス部７１ｂは、蓋４１ｂの取付孔４１ｂ１に装着されるように取付孔４１ｂ１の内側面に沿った外形形状を有している。ボス部７１ｂの内側面は、外部端子４３ｂの軸部４３ｂ２が装着される装着孔となる。側壁７１ｃは、座部７１ａの周縁から上方に立ち上がっている。外部端子４３ｂの頭部４３ｂ１は、ガスケット７１の側壁７１ｃで囲まれた部位に装着される。

ガスケット７１は、蓋４１ｂと外部端子４３ｂとの間に配置され、蓋４１ｂと外部端子４３ｂとの絶縁を確保している。また、ガスケット７１は、蓋４１ｂの取付孔４１ｂ１の気密性を確保している。かかる観点で、耐薬品性や耐候性に優れた材料が用いられるとよい。この実施形態では、ガスケット７１には、ＰＦＡが用いられている。ＰＦＡは、四フッ化エチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体（Tetrafluoroethylene Perfluoroalkylvinylether Copolymer）である。なお、ガスケット７１に用いられる材料は、ＰＦＡに限定されない。

〈インシュレータ７２〉
インシュレータ７２は、蓋４１ｂの取付孔４１ｂ１の周りにおいて、蓋４１ｂの内側に装着される部材である。インシュレータ７２は、ベース部７２ａと、孔７２ｂと、側壁７２ｃとを備えている。ベース部７２ａは、蓋４１ｂの内側面に沿って配置される部位である。この実施形態では、ベース部７２ａは、略平板状の部位である。ベース部７２ａは、蓋４１ｂの内側面に沿って配置され、ケース本体４１ａに収められるように、蓋４１ｂからはみ出ない程度の大きさを有している。孔７２ｂは、取付孔４１ｂ１に対応して設けられた穴である。この実施形態では、孔７２ｂは、ベース部７２ａの略中央部に設けられている。蓋４１ｂの内側面に対向する側面において、孔７２ｂの周りには凹んだ段差７２ｂ１が設けられている。段差７２ｂ１には、取付孔４１ｂ１に装着されたガスケット７１のボス部７１ｂの先端が収められる。側壁７２ｃは、ベース部７２ａの周縁部から下方に立ち上がっている。ベース部７２ａには、負極の内部端子４３ａの一端に設けられる基部４３ａ１が収められる。インシュレータ７２は、電池ケース４１の内部に配置されるため、所要の耐薬品性を備えているとよい。この実施形態では、インシュレータ７２には、ＰＰＳが用いられている。ＰＰＳは、ポリフェニレンサルファイド樹脂（Poly Phenylene Sulfide Resin）である。なお、インシュレータ７２に用いられる材料は、ＰＰＳに限定されない。

負極の内部端子４３ａは、基部４３ａ１と、接続片４３ａ２（図１および図２参照）とを備えている。基部４３ａ１は、インシュレータ７２のベース部７２ａに装着される部位である。この実施形態では、基部４３ａ１は、インシュレータ７２のベース部７２ａの周りの側壁７２ｃの内側に応じた形状を有している。接続片４３ａ２は、図１および図２に示されているように、基部４３ａ１の一端から延びており、ケース本体４１ａ内に延びて電極体２０の負極の未形成部２２ａ１に接続されている。

この実施形態では、取付孔４１ｂ１にボス部７１ｂを装着しつつ、蓋４１ｂの外側にガスケット７１を取付ける。外部端子４３ｂがガスケット７１に装着される。この際、外部端子４３ｂの軸部４３ｂ２がガスケット７１のボス部７１ｂに挿通され、かつ、ガスケット７１の座部７１ａに外部端子４３ｂの頭部４３ｂ１が配置される。蓋４１ｂの内側には、インシュレータ７２と内部端子４３ａが取り付けられる。そして、図３に示されているように、外部端子４３ｂのカシメ片４３ｂ３が折曲げられて、内部端子４３ａの基部４３ａ１にかしめられる。外部端子４３ｂのカシメ片４３ｂ３と負極端子４３の基部４３ａ１とは、導通性を向上させるために部分的に金属接合されているとよい。

ところで、リチウムイオン二次電池１０の正極の内部端子４２ａでは、耐酸化還元性の要求レベルが負極に比べて高くない。そして、要求される耐酸化還元性と、軽量化の観点で、正極の内部端子４２ａにはアルミニウムが用いられうる。これに対して、負極の内部端子４３ａでは、耐酸化還元性の要求レベルが正極よりも高い。かかる観点で、負極の内部端子４３ａには、銅が用いられうる。他方で、外部端子４３ｂが接続されるバスバでは、軽量化および低コスト化の観点で、アルミニウムまたはアルミニウム合金が用いられる。

本発明者は、外部端子４３ｂのうち内部端子４３ａに接合される部位に、銅を用いること、および、外部端子４３ｂのうちバスバに接続される部位に、アルミニウムまたはアルミニウム合金を用いること、を検討している。かかる構造を実現するため、この実施形態では、外部端子４３ｂとして、銅とアルミニウムからなる部材が用いられている。以下、かかる外部端子４３ｂとして用いられる、端子部品２００の構造を説明する。

《端子部品２００》
図４は、端子部品２００を模式的に示す断面図である。図５は、図４に示された端子部品２００の製造方法を模式的に示す断面図である。図４では、端子部品２００を構成する、第１金属２０１と第２金属２０２の構造や、当該金属間が接合されている様子が模式的に示されている。図５では、接合される前の第１金属２０１と第２金属２０２がそれぞれ図示されている。

この実施形態では、端子部品２００は、例えば、図３に示されているように、電池ケース４１に取り付けられる外部端子４３ｂを構成しうる。外部端子４３ｂとしての端子部品２００は、図３に示されているように、電池ケース４１内部で一部が内部端子４３ａと接続され、かつ、一部が電池ケース４１の外部に露出している。端子部品２００は、図４に示されているように、第１金属２０１と、第２金属２０２とを備えている。第１金属２０１は、内部端子４３ａと接続される部位を有している。第２金属２０２は、電池ケース４１外部に露出する部位を有している。

この実施形態では、第１金属２０１は、図４に示されているように、軸部２０１ａと、フランジ部２０１ｂとを有している。軸部２０１ａは、蓋４１ｂの取付孔４１ｂ１に挿入される軸部４３ｂ２（図３参照）となる部位である。フランジ部２０１ｂは、軸部２０１ａの一端に設けられた、軸部２０１ａよりも広がった部位である。軸部２０１ａには、フランジ部２０１ｂが設けられた側とは反対側に、さらに内部端子４３ａにかしめられるカシメ片４３ｂ３（図３参照）となる部位２０１ｃが設けられている。第２金属２０２は、第１金属２０１のフランジ部２０１ｂが設けられた端面に重ねられている。

この実施形態では、第１金属２０１は銅で構成されている。第１金属２０１は、図５に示されているように、第２金属２０２が重ねられる側の面に、凹部２０１ｄと、凸部２０１ｅとを備えている。つまり、第１金属２０１は、フランジ部２０１ｂが設けられた側の端面において、凹部２０１ｄと、凸部２０１ｅとを備えている。

凹部２０１ｄは、開口２０１ｄ１の縁２０１ｄ２が底部２０１ｄ３よりも内側に張り出している。この実施形態では、凹部２０１ｄは、底部２０１ｄ３が平坦な、略円錐台状の空間を有する凹みである。凹部２０１ｄは、開口２０１ｄ１から底部２０１ｄ３に向かうに従って内径が大きくなっている。凹部２０１ｄの開口２０１ｄ１の縁２０１ｄ２は、縦断面が９０度よりも小さい角度の楔形状である。凹部２０１ｄの縁２０１ｄ２は、凹部２０１ｄの周方向に連続している。なお、本明細書において「縦断面」とは、第１金属２０１と第２金属２０２とが重ねられた界面と垂直な断面のことをいう。

凸部２０１ｅは、頂部２０１ｅ１の縁２０１ｅ２が基端２０１ｅ３よりも外側に張り出している。この実施形態では、凸部２０１ｅは、凹部２０１ｄの底部２０１ｄ３の中心から上方に突出するように設けられている。凸部２０１ｅの外径は、凹部２０１ｄの底部２０１ｄ３に設けられた基端２０１ｅ３から頂部２０１ｅ１に向かうにつれて徐々に大きくなっている。換言すると、凸部２０１ｅは、基端２０１ｅ３から頂部２０１ｅ１に向けて径方向に広がった略逆円錐台状である。凸部２０１ｅの頂部２０１ｅ１の縁２０１ｅ２は、基端２０１ｅ３よりも外側に張り出している。凸部２０１ｅの縁２０１ｅ２は、縦断面が９０度よりも小さい角度の楔形状である。凸部２０１ｅの縁２０１ｅ２は、凸部２０１ｅの周方向に連続している。この実施形態では、凸部２０１ｅの頂部２０１ｅ１が、凹部２０１ｄの開口２０１ｄ１よりも高くなっている。

第２金属２０２は、第１金属２０１の凹部２０１ｄと凸部２０１ｅが設けられた端面に重ねられ、第１金属２０１に接合されている。この実施形態では、第２金属２０２には、展延性を有し、かつ、第１金属２０１よりも剛性が低い金属が用いられうる。具体的には、この実施形態では、第１金属２０１が銅で構成されているのに対して、第２金属２０２は、アルミニウムで構成されている。
第２金属２０２は、略平板状の部材であり、凹部２０１ｄと凸部２０１ｅが設けられた第１金属２０１のフランジ部２０１ｂが設けられた端面に重ねられる。そして、第１金属２０１の当該端面に強く押し付けられることによって、図４に示されているように、第１金属２０１の端面の凹部２０１ｄと凸部２０１ｅに沿った形に第２金属２０２が変形する。これによって、第１金属２０１と第２金属２０２とが重ねられた界面Ｆにおいて、第１金属２０１の縁が第２金属２０２に食い込んだ食い込み部Ａ１、Ｂ１と、第２金属２０２の縁が第１金属２０１に食い込んだ食い込み部Ａ２、Ｂ２とが形成される。

食い込み部Ａ１では、第１金属２０１に設けられた凸部２０１ｅの頂部２０１ｅ１の縁２０１ｅ２が、第２金属２０２に食い込んでいる。
食い込み部Ｂ１では、第１金属２０１に設けられた凹部２０１ｄの開口２０１ｄ１の縁２０１ｄ２が、第２金属２０２に食い込んでいる。

食い込み部Ａ２では、第１金属２０１に設けられた略円錐台状の凹部２０１ｄの底に第２金属２０２が入り込んでいる。換言すると、第２金属２０２のうち、第１金属２０１に形成された略円錐台状の凹部２０１ｄに入り込んだ部位は、頂部の縁が基端よりも外側に張り出した凸部２０２ａとなっている。そして、凸部２０２ａの頂部の縁が第１金属２０１に食い込んだ状態になっている。

食い込み部Ｂ２では、第１金属２０１に設けられた略逆円錐状の凸部２０１ｅの基端に第２金属２０２が入り込んでいる。換言すると、第２金属２０２は、第１金属２０１に設けられた略逆円錐台状の凸部２０１ｅに入り込んだ部位は、開口の縁が底部よりも内側に張り出した凹部２０２ｂとなっている。そして、凹部２０２ｂの開口の縁が第１金属２０１に食い込んだ状態になっている。

食い込み部Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２は、他方の金属の形状に沿った形状を有している。この実施形態では、図４に示されているように、食い込み部Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２は、第１金属２０１と第２金属２０２とが重ねられた界面Ｆの中心を通る縦断面が楔形状である。この実施形態では、食い込み部Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２の楔の角度は、約６０度である。楔の角度は、要求される接合強度等に応じて適宜設定される。特に限定されないが、食い込み部の楔の角度は、通常３０度以上であるが、４０度以上であってもよく、５０度以上であってもよい。また、食い込み部の楔の角度は、通常９０度未満であるが、８０度以下であってもよく、７０度以下であってもよい。
また、この実施形態では、食い込み部は周方向に連続して設けられている。食い込み部は、これに限られず、間欠的に形成されていてもよい。第１金属２０１と第２金属２０２とが重ねられた界面で、第１金属２０１と第２金属２０２が密着していることが好ましいが、隙間が存在することは許容される。

この端子部品２００では、第１金属２０１と第２金属２０２とが重ねられた界面Ｆにおいて、第１金属２０１と第２金属２０２とのうち一方の金属の縁が他方の金属に食い込んだ食い込み部Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２が４箇所設けられている。かかる端子部品２００によれば、例えば、リチウムイオン二次電池１０の振動が端子部品２００に伝わった際にも、第１金属２０１と第２金属２０２との界面Ｆにかかる負荷が分散される。また、第１金属２０１と第２金属２０２との界面Ｆが、複雑に噛み合うので耐久性が向上する。かかる観点において、本発明者の知見では、一つの端子部品２００の第１金属２０１と第２金属２０２とが重ねられた界面Ｆにおいて、第１金属２０１と第２金属２０２とのうち一方の金属の縁が他方の金属に食い込んだ食い込み部は、第１金属２０１と第２金属２０２とが重ねられた界面Ｆの中心から、任意の半径方向に沿った縦断面において、少なくとも３箇所設けられているとよい。

上述の観点で、食い込み部Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２は、例えば、楔形状であるとよい。食い込み部Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２がかかる形状であることによって、他方の金属に深く食い込んだ状態になるので、上述の効果が好適に発揮されやすい。

上述した端子部品２００の製造方法の一例を説明する。端子部品２００の製造方法は、第１金属を用意する工程と、第２金属を用意する工程と、第１金属と第２金属とを加圧する工程とを含む。
第１金属を用意する工程で用意される第１金属は、開口の縁が底部よりも内側に張り出した部位を有する凹部および頂部の縁が基端よりも外側に張り出した部位を有する凸部のうち少なくともいずれかを備えている。この実施形態では、第１金属を用意する工程において、上述した形状を有する第１金属２０１を準備する。

図５に示されている実施形態では、第２金属を準備する工程において準備される第２金属２０２は、略平板状の部材である。第２金属２０２は、第１金属２０１のフランジ部２０１ｂが設けられた端面に応じた凹み２０２ｃを有する。凹み２０２ｃの底部は、平坦であり、さらに、凹み２０２ｃの中心には、第１金属２０１の凹部２０１ｄおよび凸部２０１ｅに対応した略円筒状の突起２０２ｄが設けられている。突起２０２ｄは、底部から垂直に延びている。突起２０２ｄは、略円筒状である。突起２０２ｄの端面には、凹み２０２ｅが形成されている。凹み２０２ｅは、略円柱状の空間である。

突起２０２ｄは、第１金属２０１の凹部２０１ｄに対応する凸部２０２ａとなる部位である。凹み２０２ｅは、第１金属２０１の凸部２０１ｅに対応する凹部２０２ｂとなる部位である（図４参照）。第２金属２０２の形状は、後の工程で第１金属２０１の形状に沿って塑性変形する限りにおいてこれに限られない。第２金属２０２の形状は、第１金属２０１の形状や第２金属の剛性等によって適宜選択される。このような第１金属２０１および第２金属２０２は、例えば、鍛造加工や切削加工等の公知の金属加工によって製造することができる。

加圧する工程では、第１金属２０１と第２金属２０２とを相互に加圧し、第２金属２０２を第１金属２０１に対して塑性変形させる。
ここでは、プレス機（図示せず）を用いて第１金属２０１に対して第２金属２０２を圧入させている。第１金属２０１のフランジ部２０１ｂが設けられた側とは反対側の面にプレス治具３０１を取り付ける。第２金属２０２の突起２０２ｄが設けられている面と反対側の面に、プレス治具３０２を取り付ける。第２金属２０２の突起２０２ｄおよび凹み２０２ｅと、第１金属２０１の凹部２０１ｄおよび凸部２０１ｅとを対向させる。プレス機を作動させ、第１金属２０１と第２金属２０２を相互に加圧する。ここで、プレス機によって加えられる圧力は、第１金属２０１や第２金属２０２の金属種や寸法等に応じて、適宜設定される。これに限られないが、プレス圧は、例えば２００～１６００Ｎ程度に設定されうる。

第１金属２０１と第２金属２０２とを相互に加圧することによって、第２金属２０２は、上記凹部２０１ｄと凸部２０１ｅが形成された面に沿って塑性変形する。そして、第１金属２０１の凹部２０１ｄと凸部２０１ｅが第２金属２０２に対して入り込む。換言すると、第２金属２０２の第１金属２０１に重ねられた面が、第１金属２０１の凹部２０１ｄや凸部２０１ｅに対して入り込む。その結果、食い込み部Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２が形成され、端子部品２００が製造される。

図５に示されている実施形態では、第１金属２０１と第２金属２０２とを相互に加圧することによって、剛性の低い第２金属２０２を塑性変形させて食い込み部Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２を形成させていた。しかしながら、食い込み部を形成させる方法はこれに限られない。例えば、第１金属および第２金属のうち一方または両方を、複数の部材から構成するものとすることができる。複数の部材からなる一方の金属を、他方の金属に対して嵌め合わせることによって、食い込み部が形成されてもよい。このとき、複数の部材は、部材同士を嵌め合わせて組み立てた後に、溶接や圧入等によってそれぞれの部材を接合させてもよい。一方の金属にカシメ片を設け、当該カシメ片を折り曲げることで食い込み部を形成させてもよい。一方の金属の一部を叩くことによって、第１金属および第２金属のうち剛性の低い金属に塑性変形を生じさせ、食い込み部を形成させてもよい。これらの方法を組み合わせることによって、食い込み部を形成させてもよい。

図６、図７は、端子部品２００の他の形態である端子部品がそれぞれ示されている。
図６は、端子部品２００Ａを模式的に示す断面図である。図６に示されている実施形態では、第１金属２０１の軸部２０１ａの一端には、端部に向かうに従って広がる傾斜部２０１ｆが設けられている。傾斜部２０１ｆは、軸部２０１ａの周方向に連続している。第１金属２０１は、傾斜部２０１ｆを含む端面に、凹部２０１ｇを有している。凹部２０１ｇは、略円錐台状の空間である。凹部２０１ｇは、開口の縁が底部よりも内側に張り出している。

第２金属２０２は、第１金属２０１の傾斜部２０１ｆが設けられた端面に重ねられている。第２金属２０２には、傾斜部２０１ｆの一部が収められている凹み２０２ｆが設けられている。第２金属２０２にはさらに、凹部２０１ｇの形状に沿った凸部２０２ｇが設けられている。

第１金属２０１と第２金属２０２とが重ねられた界面Ｆにおいて、第１金属２０１の縁が第２金属２０２に食い込んだ食い込み部Ｂ１１、Ｃ１１と、第２金属２０２の縁が第１金属２０１に食い込んだ食い込み部Ａ１１とが設けられている。

食い込み部Ａ１１では、第２金属２０２に設けられた凸部２０２ｇの頂部の縁が、第１金属２０１に食い込んでいる。
食い込み部Ｂ１１では、第１金属２０１に設けられた凹部２０１ｇの開口の縁が、第２金属２０２に食い込んでいる。
食い込み部Ｃ１１では、第１金属２０１に設けられた傾斜部２０１ｆの縁２０１ｆ１が、第２金属２０２に食い込んでいる。
このように、図６に示された実施形態では、食い込み部Ａ１１、Ｂ１１、Ｃ１１が３箇所設けられている。

図７は、端子部品２００Ｂを模式的に示す断面図である。
この実施形態では、第１金属２０１は、軸部２０１ａの一端の端面２０１ａ１に、突起２０１ｈを備えている。突起２０１ｈは、端面２０１ａ１と平行な断面が円形状である。突起２０１ｈは、軸部２０１ａの端面２０１ａ１の一部から延びる円筒部２０１ｈ１と、円筒部２０１ｈ１の端部から広った頭部２０１ｈ２とを有している。突起２０１ｈには、頭部２０１ｈ２の頂部２０１ｈ３において、外側に向かうに従ってなだらかに曲がった縁が形成されている。突起２０１ｈの縁は、突起の基端よりも外側に張り出している。第１金属２０１はさらに、頭部２０１ｈ２の頂部２０１ｈ３に凹部２０１ｉを有している。凹部２０１ｉの開口の縁は、底部よりも内側に張り出している。

第２金属２０２は、第１金属２０１の突起２０１ｈが設けられた端面に重ねられている。図７に示されているように、第２金属２０２には、突起２０１ｈが収められ、突起２０１ｈの形状に沿った凹み２０２ｈが設けられている。凹み２０２ｈの開口の縁は、底部に向かって直角に曲がっている。凹み２０２ｈの開口の縁は、底部よりも内側に張り出している。

第１金属２０１と第２金属２０２とが重ねられた界面Ｆにおいて、第１金属２０１の縁が第２金属２０２に食い込んだ食い込み部Ｂ２１、Ｃ２１と、第２金属２０２の縁が第１金属２０１に食い込んだ食い込み部Ａ２１、Ｃ２１とが設けられている。

食い込み部Ａ２１では、第２金属２０２に設けられた凸部２０２ｉの頂部の縁が、第１金属２０１に食い込んでいる。
食い込み部Ｂ２１では、第１金属２０１に設けられた凹部２０１ｉの開口の縁が、第２金属２０２に食い込んでいる。
食い込み部Ｃ２１では、第１金属２０１に設けられた突起２０１ｈの縁が、第２金属２０２に食い込んでいる。
食い込み部Ｃ２２では、第２金属２０２に設けられ凹み２０２ｈの開口の縁が、第１金属２０１に食い込んでいる。
このように、図７に示された実施形態では、食い込み部Ａ２１、Ｂ２１、Ｃ２１、Ｃ２２が４箇所設けられている。

以上、ここで開示される端子部品および二次電池について、種々説明した。特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられた端子部品および二次電池の実施形態などは本発明を限定しない。また、ここで開示される二次電池は、種々変更でき、特段の問題が生じない限りにおいて、各構成要素やここで言及された各処理は適宜に省略され、または、適宜に組み合わされうる。

１０ リチウムイオン二次電池
２０ 電極体
２１ 正極シート
２２ 負極シート
３１、３２ セパレータシート
４１ 電池ケース
４１ａ ケース本体
４１ｂ 蓋
４１ｂ１ 取付孔
４１ｂ２ 段差
４１ｂ３ 座面
４１ｂ４ 突起
４２ 正極端子
４２ａ 正極の内部端子
４２ｂ 正極の外部端子
４３ 負極端子
４３ａ 負極の内部端子
４３ａ１ 基部
４３ａ２ 接続片
４３ｂ 負極の外部端子
４３ｂ１ 頭部
４３ｂ２ 軸部
４３ｂ３ カシメ片
６１ 底面部
６２，６３ 幅広面部
６４，６５ 幅狭面部
７１ ガスケット
７１ａ 座部
７１ｂ ボス部
７１ｃ 側壁
７２ インシュレータ
７２ａ ベース部
７２ｂ 孔
７２ｂ１ 段差
７２ｃ 側壁
２００、２００Ａ、２００Ｂ 端子部品
２０１ 第１金属
２０１ａ 軸部
２０１ａ１ 端面
２０１ｂ フランジ部
２０１ｃ カシメ片となる部位
２０１ｄ、２０１ｇ、２０１ｉ 凹部
２０１ｄ１ 開口
２０１ｄ２ 縁
２０１ｄ３ 底部
２０１ｅ 凸部
２０１ｅ１ 頂部
２０１ｅ２ 縁
２０１ｅ３ 基端
２０１ｆ 傾斜部
２０１ｆ１ 縁
２０１ｈ 突起
２０１ｈ１ 円筒部
２０１ｈ２ 頭部
２０１ｈ３ 頂部
２０２ 第２金属
２０２ａ、２０２ｇ、２０２ｉ 凸部
２０２ｂ 凹部
２０２ｃ、２０２ｅ、２０２ｆ、２０２ｈ 凹み
２０２ｄ 突起
３０１、３０２ プレス治具
Ａ１、Ａ２、Ａ１１、Ａ２１、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ１１、Ｂ２１、Ｃ１１、Ｃ２１、Ｃ２２ 食い込み部
Ｆ 界面

Claims (9)

1. 第１金属と、
   前記第１金属に重ねられた第２金属と
   を備え、
   前記第１金属と前記第２金属とが重ねられた界面に、前記第１金属と前記第２金属のうち一方の金属の縁が他方の金属に食い込んだ食い込み部が、少なくとも３箇所設けられており、
   前記食い込み部のうち少なくとも１つは、
   前記第１金属および前記第２金属のうち一方の金属が、開口の縁が底部よりも内側に張り出した凹部を有し、該凹部の開口の縁が他方の金属に食い込んでいる、端子部品。
2. 前記食い込み部のうち少なくとも１つは、
   前記第１金属および前記第２金属のうち一方の金属が、頂部の縁が基端よりも外側に張り出した凸部を有し、該凸部の頂部の縁が他方の金属に食い込んでいる、請求項１に記載された端子部品。
3. 第１金属と、
   前記第１金属に重ねられた第２金属と
   を備え、
   前記第１金属と前記第２金属とが重ねられた界面に、前記第１金属と前記第２金属のうち一方の金属の縁が他方の金属に食い込んだ食い込み部が、少なくとも３箇所設けられており、
   前記食い込み部のうち少なくとも１つは、
   前記第１金属および前記第２金属のうち一方の金属が、頂部の縁が基端よりも外側に張り出した凸部を有し、該凸部の頂部の縁が他方の金属に食い込んでいる、端子部品。
4. 前記食い込み部は楔形状である、請求項１～３のいずれか一項に記載された端子部品。
5. 前記第１金属は前記第２金属よりも剛性が高い、請求項１～４のいずれか一項に記載された端子部品。
6. 電池ケースと、
   前記電池ケースに取り付けられた電極端子と
   を備え、
   前記電極端子は、請求項１～５のいずれか一項に記載された端子部品を含む、二次電池
7. 第１金属を用意する工程と、
   第２金属を用意する工程と、
   前記第１金属と前記第２金属とを加圧する工程と
   を含み、
   前記第１金属は、
   前記第２金属よりも剛性が高く、かつ、
   開口の縁が底部よりも内側に張り出した凹部を備えており、
   前記加圧する工程では、
   前記第１金属と前記第２金属とを相互に加圧し、前記第２金属を前記第１金属に対して塑性変形させることによって、前記凹部の前記開口の縁を前記第２金属に食い込ませ、かつ、前記第１金属と前記第２金属とが重ねられた界面に、前記第１金属と前記第２金属とのうち一方の金属の縁が他方の金属に食い込んだ食い込み部を少なくとも３箇所形成させる、端子部品の製造方法。
8. 前記第１金属は、頂部の縁が基端よりも外側に張り出した凸部をさらに備えており、
   前記加圧する工程では、
   前記第１金属と前記第２金属とを相互に加圧し、前記第２金属を前記第１金属に対して塑性変形させることによって、前記凸部の前記頂部の縁を前記第２金属に食い込ませることを含む、請求項７に記載された端子部品の製造方法。
9. 第１金属を用意する工程と、
   第２金属を用意する工程と、
   前記第１金属と前記第２金属とを加圧する工程と
   を含み、
   前記第１金属は、
   前記第２金属よりも剛性が高く、かつ、
   頂部の縁が基端よりも外側に張り出した凸部を備えており、
   前記加圧する工程では、
   前記第１金属と前記第２金属とを相互に加圧し、前記第２金属を前記第１金属に対して塑性変形させることによって、前記凸部の前記頂部の縁を前記第２金属に食い込ませ、かつ、前記第１金属と前記第２金属とが重ねられた界面に、前記第１金属と前記第２金属とのうち一方の金属の縁が他方の金属に食い込んだ食い込み部を少なくとも３箇所形成させる、端子部品の製造方法。

Images