JP7405811B2 - 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。

特許第６５８１４４０号には、軸部と、軸部から放射方向に放射状の広がりを持つ鍔部とを有する電池用端子が開示されている。電池用端子は、第１金属層と第２金属層とが接合されたクラッド材から構成されている。軸部において、第１金属層は、少なくとも軸部の中心部分において、鍔部から軸部側に突出する部位を有している。当該突出する部位は、鍔部の軸方向の長さよりも大きく凸状に突出している。同公報に開示されている電池用端子は、突出する部位を有していることによって第１金属層と第２金属層の界面の面積が大きい。そのため、第１金属層と第２金属層の接合強度が大きいとされている。

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。単電池は、正極端子および負極端子を有している。正極端子または負極端子のうち、バスバとの溶接品質がより低いいずれか一方の極性の端子は、バスバとの溶接品質がより良好な材質の外部端子と、基部とを含んで構成されている。これにより、正極と負極とが短絡する不良による歩留まりを低減させることができるとされている。

特許第６５８１４４０号 特開２０１１－１２４０２４号公報

本発明者は、複数の種類の金属から構成される端子部品を用いることによって、バスバ等の外部の接続部品と電極端子との接合性を向上させることを検討している。複数の種類の金属から構成される端子部品は、例えば、金属材料を加圧成形することによって外形形状が成形されうる。本発明者の試行では、複数の種類の金属から構成される外形形状を加圧によって成形した場合に、端子部品の一部にバリが発生する現象が確認された。本発明者は、二次電池用の端子部品について、バリの発生を抑える技術を提供したいと考えている。

ここで開示される端子部品は、底面と、底面と反対側の上面とを有するプレート状の頭部と、底面から延びる軸部とを有する、二次電池用の端子部品である。端子部品は、第１金属と、第１金属と接合されており、第１金属よりも延性が高い第２金属とを備えている。頭部の底面は、第１金属から構成されている。頭部の上面は、第２金属から構成されている。頭部の底面の外縁部には、周方向に連続した面取部が設けられている。面取部には、第１金属と第２金属の境界が形成されている。
かかる構成を有する端子部品は、バリの発生が抑えられている。

端子部品は、第１金属と第２金属とが接合されたクラッド材から構成されていてもよい。
第１金属および第２金属のうち少なくともいずれか一方において、面取部は、面取部よりも内側の部位よりも硬くてもよい。
頭部は、平面視において矩形状であってもよい。
頭部の底面の各辺から境界までの距離の最大値と最小値との差の平均は、２００μｍ以内であってもよい。

ここに開示される技術の他の側面として、二次電池が提供される。二次電池は、電池ケースと、電池ケースに取り付けられた正極端子および負極端子とを備えている。正極端子および負極端子のうち少なくともいずれか一方は、上記の端子部品を備えている。

ここに開示される技術の他の側面として、端子部品の製造方法が提供される。端子部品の製造方法は、底面と、底面と反対側の上面とを有するプレート状の頭部と、底面から延びる軸部とを有する、二次電池用の端子部品を製造する方法である。端子部品の製造方法は、第１金属と、第１金属よりも延性が高い第２金属とを備えた金属材料を用意する用意工程；および、金属材料を、金型の形状に応じた形状に塑性変形させる塑性変形工程、ここで、金型は、頭部を成形する第１成形部と、軸部を成形する第２成形部とを有し、第１成形部には、底面の外縁部に、周方向に連続した面取部を成形する当接面であって、第１金属の角部が線状に当接される当接面が設けられている；を包含する。塑性変形工程では、当接面に金属材料の第１金属を配置し、第２金属側から加圧する。
かかる端子部品の製造方法によると、バリの発生が抑えられる。

用意工程では、金属材料として、第１金属と第２金属とが接合されたクラッド材を用意してもよい。

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２は、図１のＩＩ－ＩＩ断面図である。 図３Ａは、端子部品６１の製造方法を示す模式図である。 図３Ｂは、端子部品６１の製造方法を示す模式図である。 図３Ｃは、端子部品６１の製造方法を示す模式図である。 図４Ａは、円弧状の当接面１９１ａを有する金型１９０を模式的に示す断面図である。 図４Ｂは、段差状の当接面２９１ａを有する金型２９０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、二次電池、および、端子部品の製造方法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。各図面は模式的に描かれており、必ずしも実物を反映していない。また、数値範囲を示す「Ａ～Ｂ」などの表記は、特に言及されない限りにおいて「Ａ以上Ｂ以下」を意味する。なお、以下に説明する図面において、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。また、本明細書において参照する各図における符号Ｘは「長辺方向」を示し、符号Ｙは「短辺方向」を示し、符号Ｚは「高さ方向」を示す。

本明細書において「二次電池」とは、電解質を介して一対の電極（正極と負極）の間で電荷担体が移動することによって充放電反応が生じる蓄電デバイス一般をいう。かかる二次電池は、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等のいわゆる蓄電池の他に、電気二重層キャパシタ等のキャパシタなども包含する。以下では、上述した二次電池のうち、リチウムイオン二次電池を対象とした場合の実施形態について説明する。

〈リチウムイオン二次電池１０〉
図１は、ここで開示される端子部品を負極の外部端子６１として備えたリチウムイオン二次電池１０（以下、単に二次電池１０とも称する）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。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、開口４１ａ１を有するケース本体４１ａと、ケース本体４１ａの開口４１ａ１を塞ぐ蓋４１ｂとを有する電池ケース４１と、電池ケース４１に取り付けられた正極端子５０および負極端子６０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の幅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ている。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られ、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の幅方向の片側からはみ出ている。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、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４１ａ１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。なお、図１に示されている実施形態では、捲回型の電極体２０が例示されているが、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あってもよい。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。

電池ケース４１は、電極体２０と一緒に、図示しない電解液を収容していてもよい。電解液としては、非水系溶媒に支持塩を溶解させた非水電解液を使用できる。非水系溶媒の一例として、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等のカーボネート系溶媒が挙げられる。支持塩の一例として、ＬｉＰＦ_６等のフッ素含有リチウム塩が挙げられる。

〈ケース本体４１ａ〉
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４２と、一対の幅広面部４３と、一対の幅狭面部４４とを有している。幅広面部４３は、底面部４２のうち長辺から立ち上がっている。幅狭面部４４は、底面部４２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４３と一対の幅狭面部４４で囲まれた開口４１ａ１が形成されている。

〈蓋４１ｂ〉
蓋４１ｂは、ケース本体４１ａの開口４１ａ１を封口する。この実施形態では、蓋４１ｂは、平面視において矩形状である。蓋４１ｂは、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。

蓋４１ｂには、正極端子５０と、負極端子６０とが取り付けられている。正極端子５０と負極端子６０はそれぞれ、外部端子５１，６１と、内部端子５５，６５とを備えている。外部端子５１，６１は、それぞれガスケット７０を介して蓋４１ｂの外側に取り付けられている。内部端子５５，６５は、それぞれインシュレータ８０を介して蓋４１ｂの内側に取り付けられている。内部端子５５，６５は、それぞれケース本体４１ａの内部に延びている。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、蓋４１ｂの長辺方向の両側部にそれぞれ取り付けられた内部端子５５，６５に取り付けられている。

図２は、図１のＩＩ－ＩＩ断面図である。図２では、負極端子６０が蓋４１ｂに取り付けられた部位の断面が示されている。なお、正極端子５０が蓋４１ｂに取り付けられた部位も同様の構成とすることができるので、説明は省略する。蓋４１ｂは、図２に示されているように、外部端子６１が取り付けられる取付孔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７０とインシュレータ８０を介在させて、内部端子６５と外部端子６１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７０が装着される座面４１ｂ２が設けられている。座面４１ｂ２には、ガスケット７０を位置決めするための突起４１ｂ３が設けられている。

〈外部端子６１〉
外部端子６１は、頭部６２と、軸部６３と、カシメ片６４とを備えている。頭部６２は、軸部６３の一方の端部から外径方向に広がったプレート状の部位である。頭部６２は、バスバと接続される部位である。バスバは、例えば、頭部６２の上面６２ａに溶接によって接続されうる。軸部６３は、ガスケット７０を介して取付孔４１ｂ１に装着される部位である。カシメ片６４は、蓋４１ｂの内部において、内部端子６５にかしめられる部位である。カシメ片６４は、軸部６３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６５にかしめられている。

〈ガスケット７０〉
ガスケット７０は、蓋４１ｂの取付孔４１ｂ１および座面４１ｂ２に取り付けられる部材である。ガスケット７０は、蓋４１ｂと外部端子６１との間に配置され、蓋４１ｂと外部端子６１との絶縁性を確保している。また、ガスケット７０は、圧縮されて蓋４１ｂの取付孔４１ｂ１に取り付けられ、電池ケース４１の気密性を確保している。ガスケット７０は、頭部６２と蓋４１ｂとの間に配置される座部７１と、座部７１から上方に立ち上がる側壁７２と、座部７１の底面から突出しているボス部７３とを有している。

座部７１は、蓋４１ｂの取付孔４１ｂ１周りの外側面に設けられた座面４１ｂ２に装着される部位である。座部７１は、平面視において、頭部６２よりも一回り大きな外形寸法を有している。座部７１は、座面４１ｂ２に合わせて略平坦な面を有する。座部７１は、座面４１ｂ２の突起４１ｂ３に応じた凹みを備えている。ボス部７３は、座部７１の底面から突出している。ボス部７３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７３の内側面は、外部端子６１の軸部６３が装着される装着孔となる。側壁７２は、座部７１の周縁から上方に立ち上がっている。外部端子６１の頭部６２は、ガスケット７０の側壁７２で囲まれている。ガスケット７０としては、耐薬品性や耐候性に優れた材料が用いられるとよい。特に限定されないが、ガスケット７０には、例えば、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）が用いられうる。

〈インシュレータ８０〉
インシュレータ８０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８０は、ベース部８１と、孔８２と、側壁８３とを備えている。ベース部８１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８１は、略平板状の部位である。ベース部８１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８２は、ガスケット７０のボス部７３の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８２は、ベース部８１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８２の周りには凹んだ段差が設けられている。段差には、取付孔４１ｂ１に装着されたガスケット７０のボス部７３の先端が干渉しないように収められている。側壁８３は、ベース部８１の周縁部から下方に立ち上がっている。ベース部８１には、内部端子６５の一端に設けられる基部６５ａが収められる。インシュレータ８０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８０には、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）が用いられている。なお、インシュレータ８０に用いられる材料は、ＰＰＳに限定されない。

〈内部端子６５〉
内部端子６５は、基部６５ａと、接続片６５ｂ（図１参照）とを備えている。基部６５ａは、インシュレータ８０のベース部８１に装着される部位である。この実施形態では、基部６５ａは、インシュレータ８０のベース部８１の周りの側壁８３の内側に応じた形状を有している。接続片６５ｂは、基部６５ａ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（図１参照）。

この実施形態では、取付孔４１ｂ１にボス部７３を装着しつつ、蓋４１ｂの外側にガスケット７０を取付ける。次いで、外部端子６１がガスケット７０に装着される。この際、外部端子６１の軸部６３がガスケット７０のボス部７３に挿通され、かつ、ガスケット７０の座部７１に外部端子６１の頭部６２が配置される。蓋４１ｂの内側は、インシュレータ８０と内部端子６５が取り付けられる。そして、外部端子６１のカシメ片６４が折曲げられて、内部端子６５の基部６５ａにかしめられる。外部端子６１のカシメ片６４と内部端子６５の基部６５ａとは、導通性を向上させるために部分的に溶接されているとよい。

ところで、リチウムイオン二次電池１０の正極の内部端子５５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５５にはアルミニウムやアルミニウム合金が用いられうる。これに対して、負極の内部端子６５では、耐酸化還元性の要求レベルが正極よりも高い。かかる観点から、負極の内部端子６５には、銅や銅合金が用いられうる。また、外部端子５１，６１に接続されるバスバとしては、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うる。内部端子５５，６５と接続される外部端子５１，６１は、金属製である。外部端子５１，６１として用いられる金属は、バスバや内部端子５５，６５等の種類等に応じて適宜選択される。

内部端子５５およびバスバが同種の金属から構成されている場合は、接合性を向上させる観点から、正極の外部端子５１は、内部端子５５およびバスバと同種の金属から構成されていることが好ましい。外部端子５１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から構成されていることが好ましい。

他方で、負極端子６０において、内部端子６５とバスバとは異なる金属から構成されうる。本発明者は、外部端子６１のうち、内部端子６５と接合される部位（この実施形態では、カシメ片６４）は内部端子６５と同種の金属、バスバと接合される部位（この実施形態では、頭部６２の上面６２ａ）は、バスバと同種の金属を用いることを検討している。ここでは、外部端子６１として用いられうる、アルミニウムから構成される部位と銅から構成される部位とを有する端子部品６１を例に挙げて本発明にかかる端子部品を説明する。なお、端子部品６１を構成する金属は、銅とアルミニウムに限られない。端子部品６１を構成する金属種は、二次電池１０の種類や、内部端子６５やバスバ等の接合される金属の種類等に応じて適宜設定されうる。以下では、ここで開示される端子部品６１について、端子部品６１の製造方法と併せて説明する。

〈端子部品６１〉
端子部品６１は、二次電池用の外部端子６１として用いられうる。図２では、端子部品６１の断面が模式的に示されている。端子部品６１は、底面６２ｂと、底面６２ｂと反対側の上面６２ａとを有するプレート状の頭部６２と、底面６２ｂから延びる軸部６３とを有している。この実施形態では、頭部６２は、矩形の板状である。頭部６２は、上面６２ａから底面６２ｂに向かう側周面６２ｃを有している。頭部６２の底面６２ｂの外縁部には、周方向に連続した面取部６２ｄが設けられている。面取部６２ｄは、側周面６２ｃと底面６２ｂを繋ぐように周方向に連続して形成されている。

なお、本明細書において、「面取部」とは、底面の外縁部に形成された部位であって、角部が面取りされた形状である部位のことをいう。面取部の形状は、特に限定されないが、例えば、角部が所定の角度で切り落とされたようなＣ面形状、角部が丸められたＲ面形状、角部の断面が略矩形状に凹んだしゃくり面形状であってもよく、これらの形状が組み合わされた形状であってもよい。この実施形態では、面取部６２ｄは、側周面６２ｃの下端から底面６２ｂの外周部に向かって約４５度の角度で傾斜しているＣ面形状である。

端子部品６１は、第１金属６１ａと、第１金属６１ａと接合されており、第１金属６１ａよりも延性が高い第２金属６１ｂとを備えている。換言すると、端子部品６１は、第１金属６１ａから構成されている部位と、第２金属６１ｂから構成されている部位とを備えている。この実施形態では、第１金属６１ａは、銅である。第２金属６１ｂは、アルミニウムである。

頭部６２の上面６２ａは、第２金属６１ｂから構成されている。頭部の側周面６２ｃは、第２金属６１ｂから構成されている。頭部６２の底面６２ｂは、第１金属６１ａから構成されている。面取部６２ｄには、第１金属６１ａと第２金属６１ｂの境界６１ｃが形成されている。境界６１ｃは、面取部６２ｄに沿って周方向に連続して形成されている。境界６１ｃは、少なくとも底面６２ｂには形成されていない。

境界６１ｃは、面取部６２ｄに沿って大きく蛇行することなく形成されている。この実施形態では、上述したように、頭部６２は、平面視において矩形状である。その場合、特に限定されないが、頭部６２の底面６２ｂの各辺から境界６１ｃまでの距離の最大値と最小値との差の平均は、２００μｍ以内でありうる。

端子部品６１の内部には、第１金属６１ａと第２金属６１ｂとの境界面６１ｄが形成されている。この実施形態では、図２に示されているように、境界面６１ｄは、曲面状に形成されている。この実施形態では、端子部品６１は、第１金属６１ａと第２金属６１ｂとが接合されたクラッド材から構成されている。

〈端子部品６１を製造する方法〉
上述した構成を有する端子部品６１を製造する方法は、
（ａ）第１金属６１ａと、第１金属６１ａよりも延性が高い第２金属６１ｂとを備えた金属材料１６１を用意する用意工程；および
（ｂ）金属材料１６１を、金型９０の形状に応じた形状に塑性変形させる塑性変形工程；
を包含している。

図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃは、端子部品６１の製造方法を示す模式図である。図３Ａでは、端子部品６１を製造する際に用いられる金型９０の断面と、金型９０に配置された金属材料１６１の側面が図示されている。図３Ｂでは、加圧中の金属材料１６１の断面形状が模式的に示されている。図３Ｃでは、金型９０の断面と、成形された端子部品６１の側面が図示されている。

〈工程（ａ）：用意工程〉
用意工程では、端子部品６１の材料となる金属材料１６１を用意する。この実施形態では、金属材料１６１として、第１金属６１ａと第２金属６１ｂとが接合されたクラッド材１６１を用意する。クラッド材１６１は、矩形の板状であり、一方の面が第１金属６１ａで構成され、他方の面が第２金属６１ｂで構成されている。この実施形態では、クラッド材１６１は、いわゆるオーバーレイ型のクラッド材である。クラッド材１６１には、厚み方向と直交する平面において、平坦な境界面が形成されている。当該境界面では、第１金属６１ａと第２金属６１ｂは、拡散接合によって全面が接合されている。

クラッド材１６１の第１金属６１ａと第２金属６１ｂは、端子部品６１に用いられている金属と同様の金属から構成されている。クラッド材１６１の構成は特に限定されず、端子部品６１の形状等に応じて適宜設定されうる。第１金属６１ａで構成されている部位と第２金属６１ｂで構成されている部位の厚み等は、同程度であってもよく、異なっていてもよい。また、クラッド材１６１は、上述したオーバーレイ型のクラッド材に限られず、例えば、いわゆるインレイ型のクラッド材やエッジレイ型のクラッド材が用いられてもよい。

特に限定されないが、クラッド材１６１は、例えば、以下の要領で作製することができる。まず、第１金属６１ａからなる金属板と、第２金属６１ｂからなる金属板とを用意する。次いで、用意した金属板を重ね、ロールプレス機を用いて圧延接合する。圧延接合された金属板を打ち抜き等することによって形状を整え、クラッド材１６１を作製してもよい。異種金属間の接合強度を向上させるため、圧延接合された金属板を熱処理してもよい。

〈工程（ｂ）：塑性変形工程〉
塑性変形工程では、端子部品６１の形状に応じた金型９０が用いられる。図３Ａに示されているように、端子部品６１を製造する際に用いられる金型９０は、下金型９０ａと、上金型９０ｂとを有している。金型９０は、頭部６２を成形する第１成形部９１と、軸部６３を成形する第２成形部９２とを有している。また、金型９０は、カシメ片６４を成形する第３成形部９３を有している。第１成形部９１～第３成形部９３は、下金型９０ａに設けられている。下金型９０ａは、第１成形部９１よりも上部に、側周面６２ｃの形状に対応した側壁９０ａ１を有している。側壁９０ａ１の上端には、金属材料１６１を導入するための開口が形成されている。

第１成形部９１には、頭部６２の底面６２ｂの外縁部に、周方向に連続した面取部６２ｄを成形する当接面９１ａであって、第１金属６１ａの角部が線状に当接される当接面９１ａが設けられている。当接面９１ａは、底面６２ｂを成形する部位９１ｂと側周面６２ｃを成形する部位（側壁９０ａ１）とを繋ぐように周方向に連続して設けられている。この実施形態では、当接面９１ａは、底面６２ｂを成形する部位９１ｂと側壁９０ａ１に対して約４５度に傾斜した傾斜面である。

上金型９０ｂは、開口から下金型９０ａ内部に挿入される。そのため、上金型９０ｂの側面の寸法は、開口や側壁９０ａ１の寸法よりも小さくなっている。プレス時に塑性変形する金属材料１６１が下金型９０ａと上金型９０ｂの間に流れ込むことを防止する観点から、上金型９０ｂの内側側面の寸法と、側壁９０ａ１の寸法との差はなるべく小さいことが好ましい。また、上金型９０ｂには、端子部品６１の頭部６２の上面６２ａに対応した加圧面９０ｂ１が形成されている。この実施形態では、加圧面９０ｂ１は、上面６２ａに対応した平坦面である。加圧面９０ｂ１の形状は、かかる形態に限定されない。端子部品６１の頭部６２の上面６２ａには、例えば、バスバを取り付けたり位置決めしたりするための突起や凹み等の構造が設けられうる。その場合には、上面６２ａの形状に応じて加圧面９０ｂ１の形状を設定するとよい。

塑性変形工程では、当接面９１ａに金属材料１６１（この実施形態では、クラッド材１６１）の第１金属６１ａを配置し、第２金属６１ｂ側から加圧する。この実施形態では、金型９０を用いて常温で圧縮成形を行う、いわゆる冷間鍛造によってクラッド材１６１を加圧する。

まず、クラッド材１６１を開口９０ａ２から下金型９０ａに導入し、当接面９１ａに配置する。その際、第１金属６１ａが下になるようにクラッド材１６１を導入する。第１金属６１ａの角部は周方向に連続して、当接面９１ａに線状に当接する。クラッド材１６１は、第１金属６１ａの角部が線状に当接した当接面９１ａに支持されている。クラッド材１６１が当接面９１ａに支持されていることによって、第１金属６１ａ側の面と、下金型９０ａの、頭部６２の底面６２ｂを成形する部位９１ｂとの間には隙間１０１が形成されている。また、クラッド材１６１の側周面と、側壁９０ａ１との間には、隙間１０２が形成されている。

次いで、クラッド材１６１を金型９０内で加圧する。上金型９０ｂには、図示しないプレス機が装着されている。プレス機は、プレス荷重、プレス速度、プレス時間等のプレス条件を設定できるように構成されている。上金型９０ｂを下金型９０ａに対して下降させ、クラッド材１６１を加圧する。特に限定されないが、プレス荷重は２０ｋＮ～１００ｋＮ程度に設定されうる。複数の端子部品６１を連続して製造する際には、プレス速度は３０ｓｈｏｔ／ｍｉｎ～８０ｓｈｏｔ／ｍｉｎ程度に設定されうる。クラッド材１６１が金型９０内で加圧されると、クラッド材１６１が金型９０の内部形状に応じた形状に塑性変形される。その際、第１金属６１ａと第２金属６１ｂの境界面６１ｄ（図２参照）が曲面状に形成される。

ところで、金属材料を加圧し塑性変形させる場合、加圧前には、成形される金属材料と金型の間に隙間が存在している。例えば、金属材料を金型に配置するためには、金属材料の側面の寸法は、金型の開口の寸法よりも小さく設定されている必要があり、そのため、金属材料の側面と金型の間には隙間が形成されている。また、金属材料と金型とが接している面（例えば、金属材料が金型に配置されている面）においても微小な隙間が形成されており、隙間を完全になくすことは困難である。本発明者の試行では、複数の種類の金属を含んだ金属材料を加圧し塑性変形させる場合、相対的に軟らかい金属（例えば、延性が高い金属）が早く塑性変形し、相対的に硬い金属と金型との隙間に入り込むことがあった。このように隙間に入り込んだ金属はバリとなり、剥がれて金型内に残留した場合、当該破片によって後に製造される端子部品に打痕が形成される懸念がある。また、端子部品にバリが残った場合、当該端子部品が用いられた二次電池を製造する際や製品となった際に不具合を生じる懸念がある。

この実施形態では、クラッド材１６１は、第１金属６１ａの角部が周方向に連続して当接面９１ａに線状に当接した状態で配置され、延性の高い第２金属側から上金型９０ｂが当てられ、加圧される。図３Ｂに示されているように、延性の高い第２金属の塑性変形が早く起こり、第２金属６１ｂが図中矢印の方向に流れ込む。クラッド材１６１と、側壁９０ａ１との隙間１０２（図３Ａ参照）は、第２金属で埋められる。次いで、図３Ｃに示されているように、第１成形部９１、第２成形部９２、第３成形部９３へと第１金属６１ａが順次流れ込み、頭部６２、軸部６３、カシメ片６４が成形される。その結果、面取部６２ｄのうち、第１金属６１ａの角部が当接した部位に境界６１ｃが形成された端子部品６１が製造される。

なお、当接面９１ａに押し当てられる部位では塑性変形の度合いが大きくなりやすく、当該部位で加工硬化が起こりやすい。そのため、第１金属６１ａおよび第２金属６１ｂのうち少なくともいずれか一方において、面取部６２ｄは、面取部６２ｄよりも内側の部位よりも硬くなりうる。金属種や端子部品６１の形状等によって硬さの変化の度合いは異なるため特に限定されないが、面取部６２ｄでは、面取部６２ｄよりも内側の部位と比較して、例えば８％以上高くなりうる、また、１０％以上高くなりうる。硬さを評価する方法は特に限定されず、金属種、端子部品６１の形状や寸法等に応じて種々の方法を採用することができる。硬さは、例えば、ビッカース硬さ試験、ブリネル硬さ試験、ヌープ硬さ試験、ロックウェル硬さ試験等によって評価されうる。

以上のようにして、端子部品６１を得ることができる。上述したように、第１成形部９１には、第１金属６１ａの角部が線状に当接される当接面９１ａが設けられていることによって、加圧を続けても第２金属が金型９０の下方に入り込むことが抑えられる。それによって、隙間１０１（図３Ａ参照）には第２金属が入り込まず、隙間１０１は、塑性変形した第１金属によって埋められる。その結果、図３Ｃに示されているように、端子部品６１には、当接面９１ａによって形成された面取部６２ｄが形成される。面取部６２ｄには、第１金属６１ａと第２金属６１ｂの境界６１ｃが形成されている。かかる製造方法によって、第２金属が頭部６２の底面６２ｂに入り込むことが抑えられており、第２金属６１ｂのバリの発生が抑制された端子部品６１が製造される。

また、ここで開示される端子部品６１は、形状の加工の自由度が高い。例えば、当接面９１ａが設けられていない金型を用いて端子部品を製造する場合には、バリの発生を防ぐために、金属材料と、金属材料が配置される金型との密着性を上げる必要があった。そのため、金属材料と、金属材料が配置される部位は平坦面でありうる。ここで開示される端子部品６１では、当接面９１ａが設けられていることによって、当接面９１ａよりも下方において、所望の形状に合わせて金型９０の形状を設定可能である。例えば、端子部品をガスケットに対して位置決めするための突起や段差等を設けることができる。このような構造を、切削加工等の追加工することなく端子部品に設けることができる。

上述した実施形態では、金属材料１６１として、第１金属６１ａと第２金属６１ｂとが接合されたクラッド材１６１を用いている。つまり、第１金属６１ａと第２金属６１ｂの境界面６１ｄは、略全面が拡散接合によって接合されている。このため、境界面６１ｄでは、第１金属６１ａと第２金属６１ｂとは強固に接合されている。また、広い範囲で拡散接合されていることによって、第１金属６１ａと第２金属６１ｂとの導通抵抗が低く抑えられている。

以上のようにして製造された端子部品は、各種の二次電池に利用可能である。なお、ここで開示される端子部品は、上述した構成に限られず、種々変更されうる。例えば、上述した実施形態では、面取部６２ｄの形状はＣ面形状であったが、かかる形態に限定されない。図４Ａは、円弧状の当接面１９１ａを有する金型１９０を模式的に示す断面図である。図４Ａに示されているように、断面形状が円弧状に形成された当接面１９１ａを有する金型１９０を用いて面取部を円弧状に窪んだ形状としてもよい。また、面取部をＲ面形状としてもよい。図４Ｂは、段差状の当接面２９１ａを有する金型２９０を模式的に示す断面図である。図４Ｂに示されているように、断面形状が段差状に形成された当接面２９１ａを有する金型２９０を用いて面取部を段差形状としてもよい。上述した実施形態では、金属材料としてクラッド材を用いていたが、かかる形態に限定されない。例えば、複数の金属材料が冶金的に接合または機械的に締結された金属材料が用いられてもよい。接合されていない複数の金属が用いられてもよい。接合されていない金属が用いられた場合には、成形後に溶接等の方法で接合されてもよい。

以下、ここで開示される端子部品の実施例について説明するが、本開示をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。

〈実施例〉
第１金属（この実施形態では、銅）と第２金属（この実施形態では、アルミニウム）から構成されているクラッド材を材料として、上述した金型９０と同様の構成の金型を用いて実施例にかかる端子部品を作製した。金型には、当接面が設けられている。なお、当接面は、短辺方向と長辺方向で異なる寸法に設定されている。長辺方向では面取部の形状がＣ０．２５のＣ面形状、短辺方向では面取部の形状がＣ０．５のＣ面形状になるように当接面が設定されている。実施例にかかる端子部品は、端子部品６１と同様の構成である。詳しくは、実施例にかかる端子部品は、軸部と、頭部と、カシメ片とを備えている。頭部は、矩形の板状である。頭部の底面の外縁部には、周方向に連続した面取部が設けられている。

〈比較例〉
当接面が設けられていない以外は上述した金型と同様の構成の金型を用いて、比較例にかかる端子部品を製造した。比較例にかかる端子部品は、面取部が形成されていない点が実施例の端子部品と異なる。

〈底面から境界までの距離の評価〉
比較例にかかる端子部品は、頭部の上面および側周面が第２金属で覆われていた。比較例にかかる端子部品の頭部の底面の一部に第２金属のバリが形成されていた。実施例にかかる端子部品においても、上面および側周面が第２金属で覆われていた。一方、実施例にかかる端子部品は、頭部の底面には第２金属のバリが形成されていなかった。実施例にかかる端子部品の面取部には第１金属と第２金属の境界が形成されていた。境界は、完全な直線ではなく、わずかに蛇行して形成されていた。バリが形成されなかった実施例にかかる端子部品について、底面から境界までの距離を評価した。ここでは、寸法測定器を用いて矩形状の底面の各辺から境界までの距離を測定した。まず、面取部の一つの面が寸法測定機の測定面と平行になるように端子部品を配置した。次いで、面取部と底面との境界を基準線として、第１金属と第２金属の境界までの距離の最大値と最小値を測定した。面取部のその他の３面についても同様に最大値と最小値を測定した。長辺側と短辺側のそれぞれについて平均を求めた。結果を表１に示す。

〈硬さ試験〉
実施例にかかる端子部品において、面取部と、面取部よりも内側の部位（以下、「内側部」ともいう）の硬さをビッカース硬さ試験によって比較した。第１金属と第２金属の両方において、上記の部位の硬さを試験した。はじめに、底面と垂直な方向の断面を露出させた。第１金属から構成されている部位において面取部の表面から０．２ｍｍの深さの位置のビッカース硬さを測定した。同様の条件の位置で３箇所測定し平均を求め、第１金属の面取部の硬さとした。次に、第１金属から構成されている部位において側周面から２ｍｍの深さの位置のビッカース硬さを測定した。同様の条件の位置で３箇所測定し平均を求め、第１金属の内側部の硬さとした。同様の条件で第２金属についても硬さ試験を行い、第２金属の面取部と内側部の硬さを測定した。結果を表２に示す。

頭部は平面視において矩形状である。表１より、頭部の底面の各辺から境界までの距離の最大値と最小値との差の平均は、長辺側と短辺側いずれにおいても２００μｍ以内であった。表２より、第１金属（この実施例では、銅）では、面取部の硬さが内側部の硬さと比較して８．２％高くなっていた。第２金属（この実施例では、アルミニウム）では、面取部の硬さが内側部の硬さと比較して１１．１％高くなっていた。

以上、ここで開示される二次電池について、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、二次電池、および、端子部品の製造方法の実施形態などは本発明を限定しない。また、ここで開示される端子部品、二次電池、および、端子部品の製造方法は、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（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 座面
４１ｂ３ 突起
５０ 正極端子
５１ 正極の外部端子
５５ 正極の内部端子
６０ 負極端子
６１ 負極の外部端子（端子部品）
６１ａ 第１金属
６１ｂ 第２金属
６１ｃ 境界
６１ｄ 境界面
６２ 頭部
６２ａ 上面
６２ｂ 底面
６２ｃ 側周面
６２ｄ 面取部
６３ 軸部
６４ カシメ片
６５ 負極の内部端子
７０ ガスケット
８０ インシュレータ
９０，１９０，２９０ 金型
９０ａ 下金型
９０ｂ 上金型
９１ 第１成形部
９１ａ 当接面
９２ 第２成形部
９３ 第３成形部
１０１，１０２ 隙間
１６１ 金属材料（クラッド材）

Claims (7)

1. 底面と、前記底面と反対側の上面とを有するプレート状の頭部と、前記底面から延びる軸部とを有する、二次電池用の端子部品であって、
   第１金属と、
   前記第１金属と接合されており、前記第１金属よりも延性が高い第２金属と
   を備え、
   前記頭部の前記底面は、前記第１金属から構成されており、
   前記頭部の前記上面は、前記第２金属から構成されており、
   前記頭部の前記底面の外縁部には、周方向に連続した面取部が設けられており、
   前記面取部には、前記第１金属と前記第２金属の境界が形成されている、端子部品。
2. 前記第１金属と前記第２金属とが接合されたクラッド材から構成されている、請求項１に記載の端子部品。
3. 前記第１金属および前記第２金属のうち少なくともいずれか一方において、前記面取部は、前記面取部よりも内側の部位よりも硬い、請求項１または２に記載の端子部品。
4. 前記頭部は、平面視において矩形状であり、
   前記頭部の前記底面の各辺から前記境界までの距離の最大値と最小値との差の平均は、２００μｍ以内である、請求項１～３のいずれか一項に記載の端子部品。
5. 電池ケースと、
   前記電池ケースに取り付けられた正極端子および負極端子と
   を備え、
   前記正極端子および前記負極端子のうち少なくともいずれか一方は、請求項１～４のいずれか一項に記載の端子部品を備えた二次電池。
6. 底面と、前記底面と反対側の上面とを有するプレート状の頭部と、前記底面から延びる軸部とを有する、二次電池用の端子部品を製造する方法であって、
   第１金属と、前記第１金属よりも延性が高い第２金属とを備えた金属材料を用意する用意工程；および
   前記金属材料を、金型の形状に応じた形状に塑性変形させる塑性変形工程、ここで、前記金型は、前記頭部を成形する第１成形部と、前記軸部を成形する第２成形部とを有し、前記第１成形部には、前記底面の外縁部に、周方向に連続した面取部を成形する当接面であって、前記第１金属の角部が線状に当接される当接面が設けられている；
   を包含し、
   前記塑性変形工程では、前記当接面に前記金属材料の前記第１金属を配置し、前記第２金属側から加圧する、端子部品の製造方法。
7. 前記用意工程では、前記金属材料として、前記第１金属と前記第２金属とが接合されたクラッド材を用意する、請求項６に記載の端子部品の製造方法。
   
   

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