JP7402202B2 - 端子部品および端子部品の製造方法 - Google Patents
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Description
特開2011-124024号公報には、複数の単電池をバスバで接続してなる組電池が開示されている。かかる組電池に用いられる正極端子を作製する方法として、銅の正極外部端子をアルミニウムの基部に超音波接合し、超音波接合で発生した異物を洗浄し、さらにかしめ成型を行うことが開示されている。ここでのかしめ成型は、凸型のパンチ工具と凹型のダイ工具とによって押圧することによって行われる。同公報によると、かかる正極端子は、銅製のバスバとの溶接性が良好であり、また、基部と外部端子の接合強度が十分に確保されるとされている。
特許第6216368号には、電極体と、電極体を収容するケースと、ケースの隔壁に固定され、一端に挿通部を備えるリベット部材と、被挿通部を備え、リベット部材と電気的に接続される導電性部材とを備える蓄電素子が開示されている。リベットの挿通部のビッカース硬さは、導電性部材における被挿通部の周辺領域のビッカース硬さよりも大きい。挿通部は、導電性部材に挿通された状態でかしめられる。それによって、被挿通部の周辺領域の厚みが減り、導電性部材の厚みの増加が抑えられるとされている。
かかる構成を備える端子部品は、超音波接合によって接合された接合部の接合強度が向上されている。
第2金属には、対向方向に沿って超音波接合の振動が付与された接合痕が形成されうる。嵌入部は、軸部の長軸方向の一端から外径方向に延びていてもよい。
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。
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。
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は、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(図2参照)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は、一対の幅広面部62,63(図2参照)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、レーザ溶接によって実現されうる。
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。座部71aは、座面41b3に合わせて略平坦な面を有する。座部71a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。
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、ガスケット71のボス部71b内側面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の先端が干渉しないように収められている。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には、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。
図4および図5は、端子部品200を模式的に示す模式図である。図6は、凹部202aと嵌入部201bの形状を模式的に示す模式図である。端子部品200は、図3に示された負極の外部端子43bとして用いられうる。図4および図5では、端子部品200を構成する第1金属201と第2金属202とが超音波接合によって接合される工程が模式的に示されている。図4では、Y方向(すなわち、第2金属202の長さ方向)から見た端子部品200が示されている。図5では、X方向(すなわち、第2金属202の幅方向)から見た端子部品200が示されている。図4および図5では、第2金属202は、断面が図示されている。図4では、固定治具320の図示は省略されている。
(a)第1金属201および第2金属202を用意する用意工程;
(b)第2金属202の凹部202aに第1金属201の嵌入部201bを圧入することによって第1金属201と第2金属202とをかしめるカシメ工程;
(c)第1金属201と第2金属202とを超音波接合によって接合する接合工程
を含んでいる。
工程(a)では、第1金属201および第2金属202を用意する。ここで用意される第2金属202は、開口202a1よりも内部が広い凹部202aを有する。ここで用意される第1金属201は、一対の平坦面201a1を備える軸部201aと、軸部201aの長軸方向の一端に形成された嵌入部201bとを有する。嵌入部201bは、第2金属202の凹部202aに嵌入する部位である。
工程(b)では、第2金属202の凹部202aに第1金属201の嵌入部201bを圧入することによって第1金属201と第2金属202とをかしめる。ここでは、凹部202aと嵌入部201bの間に、平面視において、平坦面201a1と対向する対向方向に隙間205が形成されるようにかしめる。
工程(c)では、第1金属201と第2金属202とを超音波接合によって接合する。ここでは、超音波接合の振動を上記対向方向に沿って付与する。これによって、接合部204が形成される。なお、超音波接合の接合条件は、第1金属201と第2金属202の金属種、寸法等に応じて適宜設定される。これに限定されないが、例えば、振幅20μm~80μm程度、周波数15kHz~150kHz程度、被接合物に与えられるエネルギー量は50J~500J程度に設定されうる。
図6~図8に示された実施形態では、第2金属202の凹部202aが円錐台形状に形成された空間であり、その円錐台形状の内側に、凹部202aと嵌入部201bの間に隙間205が形成されていたが、かかる形態に限定されない。例えば、嵌入部が円錐台形状であり、その円錐台形状の外側に隙間が形成されるよう、凹部の一部に当該嵌入部に対して広がった部分が設けられていてもよい。
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
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
71 ガスケット
72 インシュレータ
200 端子部品
201 第1金属
201a 軸部
201a1 平坦面
201b 嵌入部
201b1 端部
201b2 外縁
201c カシメ片となる部位
202 第2金属
202a 凹部
202a1 開口
202a2 底部
202a3 側周面
202f1,202f2 面
203 カシメ部
204 接合部
205 隙間
206 中心部
300 ホーン
310 アンビル
320 固定治具
Claims (5)
- 二次電池用端子に用いられる端子部品であって、
第1金属と、
凹部を有する第2金属と
を備え、
前記第1金属は、
一対の平坦面を備える軸部と、
前記軸部の長軸方向の一端に形成された嵌入部と
を有し、
前記第1金属および前記第2金属は、互いに異なる種類の金属であり、
前記第1金属と前記第2金属との境界には、
超音波接合によって接合された接合部と、
前記第1金属の前記嵌入部が前記第2金属の前記凹部に入り込んだカシメ部と
が形成されており、
ここで、前記凹部と前記嵌入部の間には、平面視において、前記平坦面と対向する対向方向に隙間が形成されており、
前記第2金属には、前記対向方向に沿って前記超音波接合の振動が付与された接合痕が形成されている、端子部品。 - 前記隙間は、前記対向方向の両側に形成されている、請求項1に記載の端子部品。
- 前記嵌入部は、前記軸部の長軸方向の一端から外径方向に延びている、請求項1または2に記載の端子部品。
- 正極および負極を含む電極体と、
前記電極体を内部に収容した電池ケースと、
前記電極体における前記正極および前記負極それぞれと電気的に接続された正極端子および負極端子とを備えた二次電池であって、
前記正極端子および前記負極端子の少なくとも一方は、請求項1~3のいずれか一項に記載の端子部品を含む、二次電池。 - 二次電池に用いられる端子部品の製造方法であって、
第1金属および第2金属を用意する用意工程、ここで、前記第1金属および前記第2金属は、互いに異なる種類の金属であり、前記第2金属は、開口よりも内部が広い凹部を有し、前記第1金属は、一対の平坦面を備える軸部と、前記軸部の長軸方向の一端に形成され前記第2金属の前記凹部に嵌入する嵌入部とを有する;
前記第2金属の前記凹部に前記第1金属の前記嵌入部を圧入することによって前記第1金属と前記第2金属とをかしめるカシメ工程、ここで、前記凹部と前記嵌入部の間に、平面視において、前記平坦面と対向する対向方向に隙間が形成されるようにかしめる;および
前記第1金属と前記第2金属とを超音波接合によって接合する接合工程、ここで、前記超音波接合の振動を前記対向方向に沿って付与する、
を包含する、端子部品の製造方法。
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