JPWO2012169055A1 - 二次電池 - Google Patents

Abstract

複数の二次電池をバスバーで直列に接続する際に、ろう材やかしめのように接続抵抗が大きくならず、かつ、剛性の高い端子構造を有する二次電池を得ることを目的とする。
本発明の二次電池Ｄ１は、蓄電要素の正極に接続される正極接続端子と、蓄電要素の負極に接続される負極接続端子とが異種金属からなり、負極接続端子３に溶接接合される中間部材１と、正極接続端子２０と同種金属からなり中間部材３に拡散接合される外部端子２とを有する。

Description

本発明は、例えばリチウムイオン二次電池などの二次電池に関する。

近年、ハイブリッド自動車や電気自動車等の動力源として大容量（Ｗｈ）のリチウムイオン二次電池が開発されており、その中でもエネルギー密度（Ｗｈ／ｋｇ）の高い角形のリチウムイオン二次電池が注目されている。

角形のリチウムイオン二次電池においては、正極活物質を塗布した正極箔、負極活物質を塗布した負極箔およびそれぞれを絶縁するためのセパレータを重ね合わせて捲回した扁平形状の蓄電要素を、電池缶の蓋に設けられた正極端子および負極端子に電気的に接続する。そして、蓄電要素を電池缶に収容して、電池缶の開口部を蓋で封止溶接し、蓋に設けられた注液口から電解液を注液し、注液栓を挿入してレーザ溶接により封止溶接することで二次電池を作製する。

そして、上記した角形のリチウムイオン二次電池を複数直列に接続して組電池とするために、各電池の電極端子にバスバーを溶接して接続することが行われている。正極端子と負極端子の材質が異なる場合、例えば、正極端子はアルミニウムであり、負極端子が銅の場合には、バスバーでの溶接が困難である。これに対して、正極端子もしくは負極端子の材質をろう付け、かしめなどにより溶接できるように変換する方法が示されている（特許文献１）。

特開２００２−２１６７１６号公報

電極端子の材質を変換する構造において、ろう付けでは、ろう材の電気抵抗が大きいため、接続抵抗が大きくなって電流の大きい用途では問題があった。また、かしめでは、かしめ部に接続抵抗が発生するため、接続抵抗が大きくなってやはり電流の大きい用途では問題があった。また、車載用の二次電池では振動や衝撃荷重が材質変換接続部に作用するため、剛性の高い構造にする必要がある。

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の二次電池をバスバーで直列に接続する際に、ろう材やかしめのように接続抵抗が大きくならず、かつ、剛性の高い端子構造を有する二次電池を提供することにある。

上記課題を解決する本発明の二次電池は、蓄電要素の正極に接続される正極接続端子と、蓄電要素の負極に接続される負極接続端子とが異種金属からなる二次電池であって、正極接続端子と負極接続端子のいずれか一方の接続端子に溶接接合される中間部材と、正極接続端子と負極接続端子のいずれか他方の接続端子と同種金属からなり中間部材に拡散接合される外部端子とを有することを特徴としている。

本発明によれば、ろう付けおよびかしめによる接続と比べて、バスバーの接続抵抗を小さくし、かつ、剛性の高い端子構造とすることができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

負極接続端子と中間部材と外部端子の構成を示す斜視図。 負極接続端子と中間部材と外部端子を組み合わせた状態を示す斜視図。 中間部材と負極接続端子を溶接した状態を示す斜視図。 負極端子の構成を示す分解斜視図。 負極端子を組み合わせた状態を示す斜視図。 図５のA-A線断面図であって負極接続端子をかしめ固定する前の状態を示す図。 図５のA-A線断面図であって負極接続端子をかしめ固定した状態を示す図。 正極端子の構成を示す分解斜視図。 正極端子を組み合わせた状態を示す斜視図。 図９のB-B線断面であって正極接続端子をかしめ固定した状態を示す図。 蓋に正極端子と負極端子を取り付けた状態を示す斜視図。 蓄電要素の構成を示す斜視図。 蓋組立体の全体構成を示す斜視図。 二次電池の全体構成を示す斜視図。 複数の二次電池がバスバーで直列に接続された組電池の斜視図。 第２の実施形態における負極接続端子をかしめ固定した状態を示す断面図。 第２の実施形態における正極接続端子をかしめ固定した状態を示す断面図。 第３の実施形態における負極接続端子と中間部材と外部端子の構成を示す斜視図。 第３の実施形態における中間部材と負極接続端子を溶接した状態を示す斜視図。 第３の実施形態における負極端子を組み合わせた状態を示す斜視図。 図２０のC-C線断面であって負極接続端子をかしめ固定した状態を示す図。

正極端子の正極接続端子と負極端子の負極接続端子とが異質金属からなる二次電池のいずれか一方の接続端子に中間部材を溶接接合し、中間部材に外部端子を拡散接合することにより、接続抵抗が小さく、かつ、剛性の高い端子構造を実現した。

以下に、本発明による二次電池を角形のリチウムイオン二次電池に適用した実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同様の形状、及び同種の材質の部材には、同一の符号を付けた。

＜第１の実施形態＞
本実施の形態における二次電池Ｄ１は、図１４に示すように、蓄電要素３５と、蓄電要素３５を収容する角形の電池容器３６と、電池容器３６の上部開口を閉塞する蓋８を有しており、蓋８には、正極端子と負極端子が設けられている。

正極端子は、図１３に示すように、蓄電要素３５の正極箔露出部に接続される正極集電板２１と、正極集電板２１に接続される正極接続端子２０を有している。正極接続端子２０は、図８及び図１０に示すように、蓋８に穿設された貫通孔に挿通されて先端が電池容器３６の内部に配置され、基端が電池容器３６の外部に配置されており、基端には、蓋８の上面に沿って平面状に延在するようにバスバー溶接面２０ａが形成されている。

正極集電板２１と正極接続端子２０は、蓄電要素５３の正極箔と同種金属からなり、本実施の形態ではアルミニウムによって構成されている。尚、正極集電板２１と正極接続端子２０の材質は、アルミニウムに限定されず、アルミニウム合金であってもよい。

負極端子は、図１３及び図４に示すように、蓄電要素３５の負極箔露出部に接続される負極集電板１０と、負極集電板１０に接続される負極接続端子３と、中間部材１と、外部端子２を有している。負極接続端子３は、蓋８に穿設された貫通孔に挿通されて先端が電池容器３６の内部に配置され、基端が電池容器３６の外部に配置されている。そして、負極接続端子３の基端に、中間部材１が溶接接合され、その中間部材１に外部端子２が拡散接合されている。外部端子２には、蓋８の上面に沿って平面状に延在するようにバスバー溶接面２ａが形成されている。

負極集電板１０と負極接続端子３は、蓄電要素５３の負極箔と同種金属からなり、本実施の形態では銅によって構成されている。負極集電板１０と負極接続端子３の材質は、銅に限定されず、銅合金であってもよい。そして、中間部材１のはニッケル、外部端子２はアルミニウムによって構成されている。中間部材１及び外部端子２の材質も、ニッケル及びアルミニウムに限定されず、これらの合金であってもよい。

中間部材１と外部端子２は、異種金属からなり、これらの異種金属を拡散接合により面接合することにより、平面視略矩形の平板形状を有する積層構造体が構成される。拡散接合は固相接合であるため、拡散接合面４で接合強度低下の原因になる金属間化合物の生成を抑制することができる。

したがって、外部端子２と中間部材１との積層構造体は、強度的に良好な拡散接合面４を得ることができる。特に、本実施の形態では、中間部材１と外部端子２を面接合させているので、高い剛性を得ることができる。

なお、拡散接合とは、固相で外部端子２と中間部材１を接合させる方法である。本実施の形態では、アルミニウムとニッケルの２枚の金属板を重ねて圧延することによって拡散接合させた圧延クラッド材からなる。

次に、負極端子の具体的な構成について詳細に説明する。

図１は、負極接続端子と中間部材と外部端子の構成を示す斜視図、図２は、負極接続端子と中間部材と外部端子を組み合わせた状態を示す斜視図、図３は、負極接続端子と中間部材とを溶接接合した状態を示す斜視図である。

負極接続端子３は、蓋８の貫通孔に挿通されて先端が電池容器３６の内部に配置されかつ基端が電池容器３６の外部に配置される軸部３ｂと、軸部３ｂの基端から軸部３ｂに直交する方向に延出して蓋８の上面に沿って配置される平面視略矩形の平坦部３ａとを有している。

軸部３ｂは、丸棒形状を有しており、軸部３ｂの先端には、負極接続端子３を蓋８にかしめ固定するためのかしめ穴が凹設されている。平坦部３ａは、軸部３ｂの基端から軸部３ｂに直交する方向に平面状に広がって蓋８の上面に対向する下面と、下面に平行に配置されて蓋３の短辺よりも若干短い幅で蓋３の長辺に沿って平面状に広がる上面（接続端子当接面）と、その上面の外縁に沿って上面と下面との間に亘って形成される接続端子側端面とを有している。

外部端子２と中間部材１は、それぞれ負極接続端子３の平坦部３ａの上面と同一の大きさの平面を有する平板部材からなり、互いに重ね合わせた状態で拡散接合によって一体化されて、平面視略矩形の平板状の積層構造体を構成している。

外部端子２は、積層構造体の上面側（一方面側）にバスバー溶接面２ａを有している。そして、中間部材１は、積層構造体の下面側（他方面側）に負極接続端子３３の平坦部３ａの上面と当接される中間部材当接面を有している。

外部端子２と中間部材１は、拡散接合面４を間に介してバスバー溶接面２ａと中間部材当接面とが互いに平行に配置されている。そして、バスバー溶接面２ａの外縁と中間部材当接面の外縁との間に亘って、バスバー溶接面２ａに対して垂直に配置されて互いに面一に連続する外部端子側端面と中間部材側端面を有している。

外部端子２と中間部材１とからなる積層構造体は、図２に示すように、負極接続端子３の平坦部３ａの上に重ね合わされ、中間部材当接面が負極接続端子３の上面に当接し、中間部材側端面と接続端子側端面とが面一に連続する状態に配置される。

そして、図３に示すように、中間部材当接面と負極接続端子３の上面との重ね面がレーザ溶接され、溶接部５が設けられる。レーザ溶接は、中間部材１と負極接続端子３の両方にレーザ光を照射する突合せ継手が溶接品質確保の点から望ましく、中間部材側端面と接続端子側端面との境界部分にレーザ光を照射して溶接接合する。

中間部材１と負極接続端子３は面接触しており、その側端面を溶接するので、剛性の高い端子構造にすることができる。なお、側端面の角度は、バスバー溶接面２aに対して垂直に限定されるものではなく、４５〜１３５°の範囲で傾斜したものであれば剛性を確保することができる。

これにより、負極端子においても、バスバー溶接面２aの材質は、正極端子と同じアルミニウムに変換された構造となる。ここで、負極接続端子３の材質は銅であり、レーザ光の反射率が高く溶接が難しい材質であるが、中間部材１の材質をニッケルにすることでレーザ光の吸収率を高くして、安定して溶接をすることができる。負極接続端子３と中間部材１は、異種金属であるが、銅とニッケルは全率固溶体で金属間化合物を作らないため、溶接可能な組合せであり、問題なく溶接できる。

このように、負極接続端子３と中間部材１はレーザ溶接によって接合され、中間部材１と外部端子２は拡散接合によって接合されて、いずれも金属接合であることから、ろう材やかしめと比較して接続抵抗を低くすることができる。また、中間部材１と外部端子２は、面接触しており、バスバー溶接面に対して側面を溶接しているので、剛性の高い端子構造を得ることができる。

図４は、負極端子の構成を示す分解斜視図、図５は、負極端子を組み合わせた状態を示す斜視図、図６は、図５のA-A線断面であって負極接続端子をかしめ固定する前の状態を示す図、図７は、図５のA-A線断面であって負極接続端子をかしめ固定した状態を示す図である。

負極端子は、図３に示される負極接続端子３、中間部材１、外部端子２のほかに、端子台６、ガスケット７、絶縁シート９および集電板１０を有している。

端子台６と絶縁シート９は、樹脂製の絶縁部材であり、負極接続端子３および負極集電板１０と蓋８との間を絶縁するために設けられている。ガスケット７は、電解液の漏れを防止し、かつ負極接続端子３と蓋８との間を絶縁するために設けられている。

溶接部５は、中間部材１と負極接続端子３を溶融させるが、外部端子２を溶融させないことが望ましい。外部端子２はアルミニウムであり、溶接部５にアルミニウムが混入すると割れが生じるからである。

また、溶接部５は、蓋８の上面（電池としては外）に位置し、負極の外部端子２のアルミニウムが電池容器３６の中の電解液と接触することはない。これにより、アルミニウムの端子が負極電位になっても電解液中のリチウムと合金化して電気特性が低下することはない。

上記構成を有する負極端子を組み立てる場合、まず、図４に示す順番に配置して、負極接続端子３の軸部３ｂを、端子台６、ガスケット７、蓋８、絶縁シート９、および負極集電板１０のそれぞれに設けた孔に挿入する。そして、図５及び図６に示すように重ね合わせた状態から、図７に示すように、軸部３ｂの先端をかしめてかしめ部３ｃを形成する。これにより、負極接続端子３は、端子台６、ガスケット７、蓋８、絶縁シート９、および負極集電板１０を互いに一体に固定することができる。それから、負極接続端子３と負極集電板１０との間の電気抵抗を低減させるべく、かしめ部３ｃが負極集電板１０に溶接される。

次に、正極端子の具体的な構成について詳細に説明する。

図８は、正極端子の構成を示す分解斜視図、図９は、正極端子を組み合わせた状態を示す斜視図、図１０は、図９のB-B線断面であって正極接続端子をかしめ固定した状態を示す図である。

正極端子は、図８に示すように、正極接続端子２０、端子台６、ガスケット７、絶縁シート９、および正極集電板２１を有している。正極接続端子２０は、蓋８の貫通孔に挿通されて先端が電池容器３６の内部に配置されかつ基端が電池容器３６の外部に配置される軸部２０ｂと、軸部２０ｂの基端から軸部２０ｂに直交する方向に延出して蓋８の上面に沿って配置される平面視略矩形の本体部２０ａとを有している。

軸部２０ｂは、丸棒形状を有しており、軸部２０ｂの先端には、負極接続端子２０を蓋８にかしめ固定するためのかしめ穴が凹設されている。本体部２０ａは、軸部２０ｂの基端から軸部２０ｂに直交する方向に平面状に広がって蓋８の上面に対向する下面と、下面に平行に配置されて蓋３の短辺よりも若干短い幅で蓋３の長辺に沿って平面状に広がるバスバー溶接面２０ｄを有している。

上記構成を有する正極端子を組み立てる場合は、まず、図８に示す順番に配置して、正極接続端子２０の軸部２０ｂを、端子台６、ガスケット７、蓋８、絶縁シート９、および正極集電板２１のそれぞれに設けた孔に挿入する。そして、図１０に示すように、軸部２０ｂの先端をかしめて、かしめ部２０ｃを形成する。

これにより、正極接続端子２０は、端子台６、ガスケット７、蓋８、絶縁シート９、および正極集電板２１を互いに一体に固定することができる。それから、正極接続端子２０と正極集電板２１との間の電気抵抗を低減させるべく、かしめ部２１ｃが正極集電板２１に溶接される。

図１１は、蓋に正極端子と負極端子の両方を取り付けた状態を示す斜視図、図１２は、蓄電要素の構成を示す斜視図、図１３は、蓋組立体の全体構成を示す斜視図、図１４は、二次電池の全体構成を示す斜視図、図１５は、バスバーにより複数の二次電池を直列に接続した組電池の斜視図である。

蓋８の中央部には、図１１に示すように、電解液を注入するための注液口２２が設けられている。注液口２２は、電池容器３６の上部開口を蓋８で閉塞して封止した後に電池容器３６内に電解液を注入するのに用いられる。

蓋８の両端部には、図１３に示すように、上記構成を有する正極端子と負極端子とが分かれて配置される。正極端子と負極端子は、バスバー溶接面２０ａ、２ａの蓋８からの高さが同じ高さに配置される。そして、正極端子の正極集電板２１と負極端子の負極集電板１０との間には、蓄電要素３５が配置される。

蓄電要素３５は、図１２に示すように、セパレータ３２を挟んで正極箔３０と負極箔３３とを扁平形状に捲回して構成されている。正極箔３０は、厚さ３０μｍのアルミニウム箔であり、負極箔３３は、厚さ２０μｍの銅箔である。また、セパレータ３２は、多孔質のポリエチレン樹脂である。正極箔３０の両面には、正極活物質３１が塗布されており、負極箔３３の両面には、負極活物質３４が塗布されている。そして、正極活物質３１と負極活物質３４との間で電気的充放電が行われる。

蓋組立体は、図１３に示すように、蓄電要素３５の正極に正極端子が接続され、蓄電要素３５の負極に負極端子が接続されて構成される。負極端子の負極集電板１０は、蓄電要素３５の負極箔露出部に超音波溶接により接合されている。そして、正極端子の正極集電板２１は、蓄電要素３５の正極箔露出部に超音波溶接により接合されている。

二次電池Ｄ１は、図１３に示される蓋組立体を、電池容器３６の上部開口から電池容器内に挿入して、電池容器３６の上部開口を蓋８で閉塞し、電池容器３６と蓋８を溶接により封止する。そして、注液口２２から電池容器３６内に電解液を注入して、注液口２２を注液栓３７で閉塞し、注液栓３７と蓋８を溶接して封止することによって組み立てられる。

各二次電池Ｄ１は、互いに隣り合う二次電池Ｄ１との間で、正極と負極が交互に入れ替わるように順番に並べられる。バスバー３８は、一方の二次電池Ｄ１の正極端子と他方の二次電池Ｄ１の負極端子との間に亘って架け渡され、一方の二次電池Ｄ１の負極側の外部端子に一端が溶接され、他方の二次電池Ｄ１の正極側の正極接続端子２０に他端が溶接される。

本実施の形態では、バスバー３８と外部端子２との間、及び、バスバー３８と正極接続端子２０との間は、スポット溶接により接続され、スポット溶接部３９が設けられる。

各二次電池Ｄ１の正極集電板２１および正極接続端子２０の材質は、アルミニウムであり、正極端子のバスバー溶接面２０ｄの材質もアルミニウムである。一方、負極端子は、負極集電板１０及び負極接続端子３の材質は、銅であり、正極接続端子２０の材質とは異種金属からなる。

しかしながら、負極端子は、外部端子２と中間部材１からなる材質変換構造によって、外部端子２のバスバー溶接面２ａの材質が、正極接続端子２０の材質と同一のアルミニウムに変換されている。

したがって、正極端子と負極端子のバスバー溶接面２０ｄ、２ａの材質を、両方ともアルミニウムとすることができ、バスバー３８の材質もアルミニウムにすることによって、複数の二次電池Ｄ１を直列に接続する際に、バスバーの一端を一方の二次電池Ｄ１の正極端子に溶接し、バスバーの他端を他方の二次電池Ｄ１の負極端子に溶接することができる。

上記構成を有する二次電池Ｄ１によれば、正極端子のバスバー溶接面の材質と、負極端子のバスバー溶接面の材質を、同一の金属にすることができる。したがって、複数の二次電池Ｄ１を直列に接続する場合に、バスバー溶接面と同種金属のバスバーを用いることができ、バスバーを正極端子と負極端子に容易に溶接することができる。

＜第２の実施形態＞
次に、第２実施の形態について、図１６及び図１７を用いて説明する。

本実施の形態において特徴的なことは、正極端子側に材質変換構造を設けて、正極端子のバスバー溶接面の材質を、負極端子のバスバー溶接面の材質と同一の金属である銅に材質変換したことである。以下に異なる点を述べる。

図１６は、本実施形態における負極端子の要部を拡大して断面で示す図、図１７は、正極端子の要部を拡大して断面で示す図である。

負極端子は、銅によって構成されており、第１の実施形態における正極端子と材質が異なるが、それ以外はほぼ同様の構成を有している。負極接続端子４０は、図１６に示すように、軸部４０ｂと本体部４０ａとを有しており、本体部４０ａの上面には、バスバー溶接面４０ｄが形成されている。負極接続端子４０は、かしめ部４０ｃによって蓋８にかしめ固定されている。

正極端子は、図１７に示すように、蓄電要素３５の正極箔露出部に接続される正極集電板２１と、正極集電板２１に接続される正極接続端子４１と、中間部材４２、４４と、外部端子４３を有している。

正極接続端子４１は、アルミニウムによって構成されており、第１の実施形態における負極接続端子と材質が異なるが、それ以外はほぼ同様の構成であり、軸部４１ｂと平坦部４１ａを有している。

中間部材４４、４２は、正極接続端子３に溶接接合される第１の中間部材４４と、第１の中間部材４４と外部端子４３との間に介在されて第１の中間部材４４と外部端子４３に対してそれぞれ拡散接合される第２の中間部材（インサート材）４２を有する
第１の中間部材４４は、アルミニウムによって構成されており、第２の中間部材４２はニッケルによって構成されている。そして、外部端子４３は、負極接続端子４０と同種金属である銅によって構成されている。外部端子４３の上面には、バスバー溶接面４３ａが形成されている。

外部端子４３と第１の中間部材４４と第２の中間部材４２は、正極接続端子４１の平坦部４１ａの上面とほぼ同一の大きさの平面を有する平板部材からなり、拡散接合によって積み重ねた状態で一体化され、平面視略矩形の平板状の積層構造体を構成している。外部端子４３、第２の中間部材４２、および第１の中間部材４４の材質は、それぞれ異種金属であるが、拡散接合されているため良好な接合が可能である。

そして、正極接続端子４１の基端に、中間部材４４が溶接接合されて一体化されている。正極接続端子４１と第１の中間部材４４は、いずれも材質がアルミニウムであるのでレーザ溶接することができる。この溶接は、第１の中間部材４４と正極接続端子４１の両方にレーザ光を照射する突合せ継手が溶接品質確保の点から望ましい。

第１の中間部材４４と正極接続端子４１は、第１の中間部材４４の下面である中間部材当接面と、正極接続端子４１の上面との重ね面がレーザ溶接される。溶接は、第１の中間部材４４の中間部材側端面と、正極接続端子４１の平坦部４１ａの接続端子側端面との境界部分にレーザ光を照射して、溶接部４７により溶接接合する。

第１の中間部材４４と正極接続端子４１は面接触しており、バスバー溶接面４３ａに対して垂直な側端面をレーザ溶接するので、剛性の高い端子構造にすることができる。また、レーザ溶接の熱で外部端子４３と第２の中間部材４２との拡散接合面４６において接合強度低下の原因になる金属間化合物の成長が懸念されるが、外部端子４３の銅と第２の中間部材４２のニッケルとは、全率固溶体であり、金属間化合物が生成しない組合せなので、金属間化合物の問題は生じない。

また、第２の中間部材４２と第１の中間部材４４との拡散接合面４５では、第２の中間部材４２のニッケルと第１の中間部材４４のアルミニウムとの組合せであり、金属間化合物が成長しにくい組合せなので、端子の強度低下を抑制できる。

銅とアルミニウムとの拡散接合面は、溶接の熱で容易に金属間化合物が成長しやすい組合せなので避ける必要がある。したがって、本実施の形態では、外部端子４３と第１の中間部材４４との間に、ニッケルからなる第２の中間部材４２をインサートして、金属間化合物の生成を防いでいる。

本実施の形態における端子構造では、正極接続端子４１と第１の中間部材４４をレーザ溶接によって接合し、第１の中間部材４４と第２の中間部材４２の間、及び、第２の中間部材４２と外部端子４３との間を拡散接合によって接合しており、いずれも金属接合であることから、ろう材やかしめと比較して接続抵抗を低くすることができる。

そして、正極側の外部端子４３も、負極接続端子４０と同様に材質が銅であるので、バスバー３８を銅にすることで、一方の二次電池Ｄ１の正極端子と他方の二次電池Ｄ１の負極端子をバスバー３８で溶接して直列に接続することができる。また、外部端子４３の材質がニッケルであり、バスバー３８の材質が銅であっても、銅とニッケルは全率固溶体なので溶接することができる。したがって、銅とニッケルは全率固溶体のため同種金属と定義する。

＜第３の実施形態＞
第１の実施形態と異なる点は、外部端子５１と中間部材５０との積層構造体に、バーリング加工を施して立ち上がり部を形成した点である。以下に異なる点を述べる。

図１８は、本実施形態における、負極接続端子５２と、中間部材５０と、外部端子５１の構成を示す分解斜視図、図１９は、第３の実施形態における中間部材と負極接続端子を溶接した状態を示す斜視図、図２０は、第３の実施形態における負極端子を組み合わせた状態を示す斜視図、図２１は、図２０のC-C線断面であって負極接続端子をかしめ固定した状態を示す図である。

中間部材５０と外部端子５１は、拡散接合されており、積層構造体を構成している。外部端子５１は、バスバー溶接面５１ｂを有している。この積層構造体にバーリング加工を施すことにより、積層構造体の中心にバーリング穴５１ａをあけ、そのバーリング穴５１ａのまわりに中間部材５０側に向かって円筒状に立ち上がる立ち上がり部５１ｃが形成されている。立ち上がり部５１ｃは、図２１に示すように、外部端子５１の一部によって径方向中心側に形成された内層部と、中間部材５０の一部によって径方向外側に形成された外層部を有する。外層部は、バスバー溶接面５１ｂに対して垂直となる外周面（側端面）を有している。

負極接続端子５２は、蓋８の貫通孔に挿通されて先端が電池容器３６の内部に配置されかつ基端が電池容器３６の外部に配置される軸部５２ｂと、軸部５２ｂの基端から軸部５２ｂと同軸上に延出して立ち上がり部５１ｃの先端側から立ち上がり部５１ｃのバーリング穴５１ａに嵌入される嵌入部５２ａと、嵌入部５２ａと軸部５２ｂとの間から軸部５２ｂに直交する方向に突出して立ち上がり部５１ｃの先端に対向して当接する鍔部５２ｃとを有する。鍔部５２ｃは、立ち上がり部５１ｃの外周面と同一径を有して外周面に連続する円筒状の側端面を有する。なお、負極端子の他の構成については、第１の実施形態と同様であるので、その詳細な説明は省略する。

上記構成を有する負極端子の組み立ては、負極接続端子５２の嵌入部５２ａを、立ち上がり部５１ｃのバーリング穴５１ａに嵌入して、立ち上がり部５１ｃの先端を鍔部５２ｃに当接させる。

そして、立ち上がり部５１ｃの外周面と鍔部５２ｃの側端面との境界部分をレーザ溶接により溶接して、溶接部５３を形成する。この溶接は、中間部材５０と負極接続端子５２の両方にレーザ光を照射する突合せ継手が溶接品質確保の点から望ましい。

それから、負極接続端子５２の軸部５２ｂを、端子台６、ガスケット７、蓋８、絶縁シート９、および負極集電板１０のそれぞれに設けた孔に挿入する。そして、図２０に示すように重ね合わせた状態から、図２１に示すように、軸部５２ｂの先端をかしめてかしめ部５２ｄを形成する。

これにより、負極接続端子３は、端子台６、ガスケット７、蓋８、絶縁シート９、および負極集電板１０を互いに一体に固定することができる。それから、負極接続端子３と負極集電板１０との間の電気抵抗を低減させるべく、かしめ部３ｃが負極集電板１０に溶接される。

上記構成を有する端子構造によれば、立ち上がり部５１ｃの先端と鍔部５２ｃは互いに対向して当接しており、外部端子５１のバスバー溶接面５１ｂに対して垂直な面である、立ち上がり部５１ｃの外周面と鍔部５２ｃの側端面が溶接されるので、剛性の高い端子構造を得ることができる。

さらに、外周面と側端面との間を円周上に溶接するので、外部から応力が溶接部５３に作用しても、応力集中することがなく、より大きな外部応力に耐える構造にすることができる。また、負極接続端子５２と中間部材５０は、レーザ溶接によって接合され、中間部材５０と外部端子５１は拡散接合によって接合されて、いずれも金属接合であることから、ろう材やかしめと比較して接続抵抗を低くすることができる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１：中間部材、２：外部端子、２a：バスバー溶接面、３：負極接続端子、３a：平坦部、３ｂ：軸部、３c：かしめ部、４：拡散接合面、５：溶接部、６：端子台、７：ガスケット、８：蓋、９：絶縁シート、１０：負極集電板、２０：正極接続端子、２０a：平坦部、２０ｂ：軸部、２０c：かしめ部、２０ｄ：バスバー溶接面、２１：正極集電板、２２：注液口、３０：正極箔、３１：正極活物質、３２：セパレータ、３３：負極箔、３４：負極活物質、３５：蓄電要素、３６：電池容器：３７：注液栓、３８：バスバー、３９：スポット溶接部、４０：負極接続端子、４０ａ：本体部、４０ｃ：かしめ部、４０d：バスバー溶接面、４１：正極接続端子、４１ａ：平坦部、４１c：かしめ部、４２：第２の中間部材、４３：外部端子、４３ａ：バスバー溶接面、４４：第１の中間部材、４５：拡散接合面、４６：拡散接合面、４７：溶接部、５０：中間部材、５１：外部端子、５１a：バーリング穴、５１ｂ：バスバー溶接面、５１ｃ：立ち上がり部５１ｃ、５２：負極接続端子、５２ａ：嵌入部、５２ｂ：軸部、５２c：鍔部、５２d：かしめ部、５３：溶接部、５４：端子台

Claims (7)

1. 蓄電要素の正極に接続される正極接続端子と、蓄電要素の負極に接続される負極接続端子とが異種金属からなる二次電池であって、
   前記正極接続端子と前記負極接続端子のいずれか一方の接続端子に溶接接合される中間部材と、
   前記正極接続端子と前記負極接続端子のいずれか他方の接続端子と同種金属からなり前記中間部材に拡散接合される外部端子と、を有することを特徴とする二次電池。
2. 前記蓄電要素を収容する電池容器と、該電池容器の上部開口を閉塞する蓋とを有し、
   前記一方の接続端子は、前記蓋に穿設された貫通孔に挿通されて先端が前記電池容器の内部に配置され、基端が電池容器の外部に配置されており、該基端に前記中間部材が溶接接合されていることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
3. 前記中間部材と前記外部端子は、前記拡散接合により一体化された平板状の積層構造体を構成し、
   前記外部端子は、前記積層構造体の一方面側にバスバーが溶接されるバスバー溶接面を有し、
   前記中間部材は、前記積層構造体の他方面側に前記一方の接続端子が当接される中間部材当接面と、該中間部材当接面の外縁に沿って形成されて前記バスバー溶接面に対して垂直若しくは傾斜する中間部材側端面とを有し、
   前記一方の接続端子は、前記中間部材当接面に当接される接続端子当接面と、該接続端子当接面の外縁に沿って形成されて前記接続端子当接面が前記中間部材当接面に当接された状態で前記中間部材側端面に面一に連続する接続端子側端面とを有し、
   前記中間部材と前記一方の接続端子は、前記中間部材当接面と前記接続端子当接面とが当接された状態で前記中間部材側端面と前記接続端子側端面との境界部分が溶接接合されていることを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
4. 前記一方の接続端子は、前記蓋の貫通孔に挿通されて先端が前記電池容器の内部に配置されかつ基端が前記電池容器の外部に配置される軸部と、該軸部の基端から前記軸部に直交する方向に延出して前記蓋の上面に沿って配置される平板状の平坦部と、を有し、
   前記平坦部の上面に前記接続端子当接面が形成され、前記平坦部の側端面に前記接続端子側端面が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の二次電池。
5. 前記一方の接続端子は、前記蓋との間に絶縁部材が介在されて前記蓋から絶縁された状態で前記軸部のかしめにより前記蓋に固定されていることを特徴とする請求項４に記載の二次電池。
6. 前記中間部材と前記外部端子は、前記積層構造体にバーリング加工を施すことによって前記中間部材側に向かって円筒状に立ち上がり形成された立ち上がり部を有し、
   前記一方の接続端子は、前記蓋の貫通孔に挿通されて先端が前記電池容器の内部に配置されかつ基端が前記電池容器の外部に配置される軸部と、該軸部の基端から前記軸部と同軸上に延出して前記立ち上がり部の先端側から前記立ち上がり部の中心穴に嵌入される嵌入部と、該嵌入部と前記軸部との間から前記軸部に直交する方向に突出して前記立ち上がり部の先端に対向して当接する鍔部と、を有し、
   前記鍔部の当接面に前記接続端子当接面が形成され、前記鍔部の外周面に前記接続端子側端面が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の二次電池。
7. 前記中間部材は、
   前記一方の接続端子に溶接接合される第１の中間部材と、
   該第１の中間部材と前記外部端子との間に介在されて前記第１の中間部材と前記外部端子に対してそれぞれ拡散接合される第２の中間部材と、
   を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の二次電池。

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