KR20220114486A - 단자 부품, 그것을 구비한 이차 전지 및 조전지 그리고 단자 부품의 제조 방법 - Google Patents

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다카히로 사쿠라이
고스케 스즈키
고시로 요네다
에이이치 후지타
아키히코 다니구치
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프라임 플래닛 에너지 앤드 솔루션즈 가부시키가이샤
후꾸이 뵤라 가부시끼가이샤
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Abstract

제1 금속(60)과, 제1 금속에 겹쳐진 제2 금속(64)을 구비하고 있다. 제1 금속은, 제2 금속이 겹쳐진 부위에, 개구(62A)보다도 내부가 넓은 오목부(62)를 구비하고 있다. 제2 금속은, 일부가 제1 금속의 오목부에 들어가 있고, 제1 금속의 오목부 중 개구보다도 내부가 넓어진 부분(62B)에 들어간 부위(64B)와, 제1 금속의 오목부에 들어간 부위와는 반대측의 면에 오목부(64C)를 갖고 있다. 제2 금속 중, 제1 금속의 오목부에 들어간 부위의 적어도 일부가, 제1 금속의 오목부의 내측면에 금속 접합되어 있다.

Description

단자 부품, 그것을 구비한 이차 전지 및 조전지 그리고 단자 부품의 제조 방법{TERMINAL COMPONENT, SECONDARY BATTERY AND BATTERY PACK PROVIDED THEREWITH, AND METHOD FOR MANUFACTURING TERMINAL COMPONENT}
본 발명은 단자 부품, 그것을 구비한 이차 전지 및 조전지 그리고 단자 부품의 제조 방법에 관한 것이다.
일본 특허 출원 공개 제2016-18675호 공보에는, 외부 단자와 버스바의 용접성을 향상시키기 위해, 당해 외부 단자에 초음파 접합에 의해 금속 부재를 접합하는 것이 개시되어 있다. 일본 특허 출원 공개 제2011-124024호 공보에는, 집전박이 접속되는 기부와, 외부 단자를 초음파 접합에 의해 접합시킨 후에, 당해 접합부를 또한 코오킹함으로써, 양쪽 부품의 접합 강도를 향상시키는 것이 개시되어 있다.
일본 특허 출원 공개 제2016-18675호 공보 일본 특허 출원 공개 제2011-124024호 공보
초음파 접합 등의 금속 접합에 의해, 단자에 이종의 금속을 접합하는 경우, 당해 단자와 금속의 접합 강도는 불충분할 수 있다. 그 때문에, 접합 후에, 당해 접합된 부품간에 별도 코오킹 구조를 만드는 등의 공정을 추가하고, 금속 접합된 부품간의 접합 강도를 강고하게 하는 것이 행해지고 있다. 또한, 금속 접합만으로 필요한 접합 강도를 확보하고자 하는 경우에는, 부품간의 접촉면이 넓은 범위에 대해, 높은 에너지로 접합할 필요가 있다. 이와 같은 접합 방법에서는, 외부 단자 표면에 거칠음이나 변형이 생길 우려가 있다. 외부 단자 표면의 거칠음이나 변형을 후처리에 의해 제거하는 것은, 공정수가 증가하고, 생산성의 관점에서도 바람직하지 않다.
본 발명자는, 충분한 접합 강도로 접합되고, 또한, 도통되어 있는, 2개의 금속으로 이루어지는 이차 전지용의 단자 부품을 제공하려고 생각하고 있다. 아울러, 이와 같은 단자 부품을, 적은 공정수로 제조하는 기술을 제공하려고 생각하고 있다.
여기서 개시되는 단자 부품은, 제1 금속과, 제1 금속에 겹쳐진 제2 금속을 구비하고 있다. 제1 금속은, 제2 금속이 겹쳐진 부위에, 개구보다도 내부가 넓은 오목부를 구비하고 있다. 제2 금속은, 일부가 제1 금속의 오목부에 들어가 있고, 제1 금속의 오목부 중 개구보다도 내부가 넓어진 부분에 들어간 부위와, 제1 금속의 오목부에 들어간 부위와는 반대측의 면에 형성된 오목부를 갖고 있다. 제2 금속 중, 제1 금속의 오목부에 들어간 부위의 적어도 일부가, 제1 금속의 오목부의 내측면에 금속 접합되어 있다.
이러한 단자 부품은, 제1 금속의 오목부 중 개구보다도 내부가 넓어진 부분에 제2 금속이 들어가 있음으로써, 제1 금속과 제2 금속의 접합 강도가 확보되어 있다. 또한, 제2 금속은, 제1 금속의 오목부에 들어간 부위의 적어도 일부가, 제1 금속의 오목부의 내측면에 금속 접합되어 있음으로써, 부재간의 도통이 확보되어 있다.
여기서 개시되는 단자 부품에 있어서, 제1 금속은, 제2 금속보다도 강성이 높아도 된다.
제1 금속의 오목부 직경 D1과, 개구의 직경 D2는, 0.4≤D2/D1≤0.95의 관계를 충족하고 있어도 된다. 제1 금속의 오목부의 저부에는, 오목부가 또한 형성되어 있어도 된다. 저부에 형성된 오목부에는, 개구로부터 깊이 방향에 따라서 내부가 넓어진 부분이 마련되어 있어도 된다.
단자 부품은, 제1 금속이 구리 또는 구리를 주체로 하는 합금으로 구성되고, 제2 금속은 알루미늄 또는 알루미늄을 주체로 하는 합금으로 구성되어 있어도 된다.
여기에 개시되는 기술의 다른 측면으로서, 정극 및 부극을 포함하는 전극체와, 전극체를 내부에 수용한 전지 케이스와, 전극체에 있어서의 정극 및 부극 각각과 전기적으로 접속된 정극 단자 및 부극 단자를, 구비한 이차 전지가 제공된다. 당해 이차 전지의 정극 단자 및 부극 단자의 적어도 한쪽은, 여기에 개시되는 단자 부품을 포함하고 있다.
여기에 개시되는 기술의 다른 측면으로서, 복수의 단전지가 서로 전기적으로 접속되어 배열된 조전지이며, 복수의 단전지로서, 여기에 개시되는 단자 부품을 포함한 이차 전지가 사용되어 있는 조전지가 제공된다. 복수의 단전지는, 버스바에 의해 하나의 단전지의 정극 단자와 다른 하나의 단전지의 부극 단자가 각각 전기적으로 접속되어 있다. 버스바는, 제2 금속을 구성하는 금속과 동일한 금속으로 구성되어 있어도 된다.
여기서 개시되는 단자 부품의 제조 방법은, 개구보다도 내부가 넓은 오목부를 갖는 제1 금속을 준비하는 공정과, 제2 금속을 준비하는 공정과, 제1 금속과 제2 금속을 금속 접합시키는 공정을 포함한다. 제1 금속과 제2 금속을 금속 접합시키는 공정은, 제1 금속의 오목부가 형성된 부위에 제2 금속을 겹치고, 제1 금속의 오목부에 따른 위치에 맞춰서 제2 금속을 부분적으로 가압하고, 제2 금속에 오목부를 형성함과 함께, 제1 금속의 오목부의 개구보다도 내부가 넓은 부분에 제2 금속의 일부를 들어가게 하고, 제1 금속의 오목부에 들어간 제2 금속의 일부와 제1 금속을 금속 접합시키는 것을 포함한다.
이러한 제조 방법에서는, 제1 금속과 제2 금속을 금속 접합시키는 공정에 있어서, 제2 금속을 부분적으로 가압하고, 제1 금속의 오목부의 개구보다도 내부가 넓은 부분에 제2 금속의 일부를 들어가게 하고 있다. 그에 의해, 코오킹 등의 방법에 의해 제1 금속과 제2 금속을 기계적으로 접합하는 공정을 별도 마련할 필요가 없으며, 적은 공정수로 상술한 단자 부품을 제조할 수 있다. 또한, 제1 금속과 제2 금속의 금속 접합을, 제1 금속의 오목부의 내측에서 행함으로써, 버스바와 접속되는 면에 발생할 수 있는 거칠음이나 변형을 억제할 수 있다. 이에 의해, 금속 접합이 행해진 면의 거칠음이나 변형에 대한 처리의 공정이 삭감될 수 있다.
여기서 개시되는 단자 부품의 제조 방법에 있어서, 제2 금속을 준비하는 공정에서는, 제1 금속보다도 강성이 낮은 제2 금속을 준비해도 된다.
제1 금속을 준비하는 공정에서는, 제1 금속의 오목부 직경 D1과, 개구의 직경 D2가, 0.4≤D2/D1≤0.95의 관계를 충족하는 제1 금속을 준비해도 된다. 또한, 제1 금속을 준비하는 공정에서는, 오목부의 저부에는, 또한 오목부가 형성된 제1 금속을 준비해도 된다. 저부에 형성된 오목부에는, 개구로부터 깊이 방향에 따라서 내부가 넓어진 부분이 마련되어 있어도 된다.
제1 금속을 준비하는 공정에서는, 구리 또는 구리를 주체로 하는 합금으로 구성된 제1 금속을 준비하고, 제2 금속을 준비하는 공정에서는, 알루미늄 또는 알루미늄을 주체로 하는 합금으로 구성된 제2 금속을 준비해도 된다.
제1 금속과 제2 금속을 금속 접합시키는 공정에 있어서, 초음파 압접, 마찰 압접 또는 저항 압접에 의해 금속 접합을 실시해도 된다.
도 1은 이차 전지(12)의 외형을 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는 단전지(12)로 구성된 조전지(10)를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 3은 이차 전지(12)의 내부 구조를 모식적으로 도시하는 광폭면의 단면도이다.
도 4는 이차 전지(12)의 내부 구조를 모식적으로 도시하는 협폭면의 단면도이다.
도 5는 단자 부품(54)이 설치된 덮개(34)의 구조를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 6은 단자 부품(54)을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 7은 다른 실시 형태에 따른 단자 부품(54)을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 8은 단자 부품(54)의 제조 방법을 설명하는 단면도이다.
도 9는 단자 부품(54)의 제조 방법을 설명하는 단면도이다.
이하, 여기서 제안되는 단자 부품 및 해당 단자 부품을 구비한 이차 전지, 해당 단자 부품을 구비한 단전지를 구성 요소로 하는 조전지 그리고 해당 단자 부품의 제조 방법의 실시 형태에 대해서, 권회 전극체를 구비한 각형의 리튬 이온 이차 전지를 예로 들어서 상세하게 설명한다.
본 명세서에 있어서, 「이차 전지」란, 이하에 설명하는 리튬 이온 이차 전지로 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 나트륨 이온 이차 전지, 마그네슘 이온 이차 전지, 또는, 소위 물리 전지에 포함되는 리튬 이온 커패시터 등을 포함하는 개념이다. 또한, 여기서는 복수의 정극 및 부극의 전극체가 세퍼레이터를 개재시켜 권회된 구조를 갖는 권회 전극체를 구비한 리튬 이온 이차 전지를 사용하여 설명하지만, 전극체는 이러한 구성으로 한정되지는 않고, 복수의 정극 및 부극의 전극체가 세퍼레이터를 개재시켜 적층된 구성이어도 된다.
이하의 도면에 있어서, 동일한 작용을 발휘하는 부재ㆍ부위에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략 또는 간략화하는 경우가 있다. 이하의 도면에 있어서의 길이나 폭 등의 치수 관계는, 실제의 치수 관계를 반드시 반영하는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서 수치 범위를 A 내지 B(여기서, A, B는 임의의 수치)로 기재되어 있는 경우는, A 이상 B 이하를 의미하는 것으로 한다. 또한, 본 명세서에 있어서 「주체」란, 임의의 구성 성분 중, 최대 중량을 차지하는 성분을 말하고, 예를 들어, 당해 구성 성분의 전체를 100질량부로 했을 때, 50질량부 이상을 차지하는 성분을 말한다.
본 명세서에 있어서, 금속 접합이란, 금속끼리가 접합 계면에 있어서 접착제 등을 개재하지 않고 직접적으로 접합된 접합 상태를 말한다. 금속 접합은, 예를 들어, 초음파 접합, 마찰 압접, 확산 접합, 저항 용접 등에 의해 실현되고, 코오킹 등의 기계적인 접합 상태는 제외된다.
도 1은, 이차 전지(12)의 외형을 모식적으로 도시하는 사시도이다.
이차 전지(12)는 반복 충방전 가능한 이차 전지이며, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지이다. 상세한 구조의 설명은 생략하지만, 여기에 개시되는 이차 전지(12)는 정극 및 부극이 세퍼레이터를 개재시켜 적층된 구조를 갖는 전극체(20)를 전지 케이스(30)의 내부에 구비하고 있다. 이러한 전극체는, 비수 전해액(도시하지 않음)과 함께 전지 케이스 본체(32)에 수용되고, 내부가 감압된 상태에서 덮개(34)의 에지부가 용접 등으로 밀봉되고, 밀폐되어 있다. 전지 케이스(30)에는, 예를 들어, 알루미늄 등의 경량으로 열전도성이 좋은 금속 재료가 사용된다. 전지 케이스(30)의 형상은, 도 1에 기재되어 있는 바와 같은 각형의 것으로 한정되지는 않고, 예를 들어 원통형 등이어도 된다.
이차 전지(12)는 전지 케이스(30)의 상부에, 정극 단자(40) 및 부극 단자(50)를 구비하고 있다. 정극 단자(40) 및 부극 단자(50)는 전지 케이스 내부의 전극체와 전기적으로 접속되고, 버스바를 통해 외부와 접속된다. 정극 단자(40) 및 부극 단자(50)의 형상은 특별히 제한되지는 않고, 도시되어 있는 바와 같이 직사각 형상이어도 되고, 예를 들어 타원 형상을 포함하는 원 형상 등이어도 된다.
도 2는, 단전지(12)로 구성된 조전지(10)를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
단전지(12)로서 도 1에 도시한 이차 전지(12)가 복수 배열되어 이루어지는 조전지(10)에 있어서, 단전지(12)는 스페이서(11)를 개재시켜 배열되어 있다. 가장 외측에 배치된 스페이서(11)의 더 외측에는, 한 쌍의 엔드 플레이트(17)가 배치되어 있다. 이들은 엔드 플레이트(17)를 가교하도록 설치된 조임용 빔재(18)에 의해 구속되고, 조임용 빔재(18)의 단부가 비스(19)에 의해 체결되고, 고정되어 있다.
조전지(10)에 있어서, 단전지(12)의 정극 단자(40)는 인접하는 다른 단전지(12)의 부극 단자(50)와 버스바(14)를 통해 전기적으로 접속되어 있다. 버스바(14)로서는, 예를 들어, 알루미늄이나 구리 등이 사용된다.
도 3은, 이차 전지(12)의 내부 구조를 모식적으로 도시하는 광폭면의 단면도이다.
전극체(20)는 도시하지 않은 절연 필름 등으로 덮인 상태에서, 전지 케이스(30)의 내부에 수용된 발전 요소이다. 전극체(20)는 정극 요소로서의 정극 시트(21)와, 부극 요소로서의 부극 시트(22)와, 세퍼레이터로서의 세퍼레이터 시트(23, 24)를 구비하고 있다. 정극 시트(21)와, 부극 시트(22)와, 세퍼레이터 시트(23, 24)는, 각각 긴 띠상의 부재이다. 본 실시 형태에서는, 전극체(20)는 정극 시트(21)와, 부극 시트(22)와, 세퍼레이터 시트(23, 24)를 겹쳐 감은 권회 전극체이다.
정극 시트(21)는 박 형상의 정극 집전체(21A)와, 당해 정극 집전체(21A)의 편면 또는 양면에 길이 방향을 따라서 형성된 정극 활물질층(21B)을 구비하고 있다. 또한, 이차 전지(12)의 폭 방향에 있어서의 전극체(20)의 한쪽의 측연부에는, 정극 활물질층(21B)이 형성되어 있지 않고, 정극 집전체(21A)가 노출된 정극 집전체 노출부(21C)가 마련되어 있다. 정극 집전체(21A)로서는, 알루미늄박 등이 사용된다. 정극 활물질층(21B)에는, 정극 활물질, 바인더, 도전재 등의 다양한 재료가 포함된다.
정극 집전체 노출부(21C)에는, 정극 집전 단자(42)가 접속되어 있다. 정극 집전 단자(42)로서는, 예를 들어 알루미늄박 등이 사용된다. 정극 활물질층(21B)에 포함되는 재료에 대해서는, 종래의 일반적인 리튬 이온 이차 전지로 사용될 수 있는 것을 특별히 제한없이 사용할 수 있고, 본 발명을 특징짓는 것이 아니므로 상세한 설명은 생략한다.
부극 시트(22)는 박 형상의 부극 집전체(22A)와, 당해 부극 집전체(22A)의 편면 또는 양면에 길이 방향을 따라서 형성된 부극 활물질층(22B)을 구비하고 있다. 또한, 폭 방향에 있어서의 전극체(20)의 다른 쪽의 측연부에는, 부극 활물질층(22B)이 형성되어 있지 않고, 부극 집전체(22A)가 노출된 부극 집전체 노출부(22C)가 마련되어 있다. 부극 집전체(22A)로서는, 구리박 등이 사용된다. 정극 활물질층(21B)과 마찬가지로, 부극 활물질층(22B)에는 부극 활물질이나 바인더 등의 다양한 재료가 포함된다.
부극 집전체 노출부(22C)에는, 부극 집전 단자(52)가 접속되어 있다. 부극 집전 단자(52)로서는, 예를 들어 구리박 등이 사용된다. 부극 활물질층(22B)에 포함되는 재료에 대해서는, 종래의 일반적인 리튬 이온 이차 전지로 사용될 수 있는 것을 특별히 제한없이 사용할 수 있고, 본 발명을 특징짓는 것이 아니므로 상세한 설명은 생략한다.
세퍼레이터 시트(23, 24)는 정극 시트(21)와 부극 시트(22) 사이에 개재하고, 이들의 전극이 직접 접촉하는 것을 방지한다. 도시는 생략하지만, 세퍼레이터 시트(23, 24)에는, 미세한 구멍이 복수 형성되어 있다. 당해 미세한 구멍은, 전하 담체(리튬 이온 이차 전지의 경우는, 리튬 이온)가 정극 시트(21)와 부극 시트(22) 사이에서 이동하도록 구성되어 있다.
세퍼레이터 시트(23, 24)에는, 필요한 내열성을 갖는 수지 시트 등이 사용된다. 세퍼레이터 시트(23, 24)로서는, 종래의 일반적인 리튬 이온 이차 전지로 사용될 수 있는 것을 특별히 제한없이 사용할 수 있다. 세퍼레이터 시트(23, 24)는 본 발명을 특징짓는 것이 아니므로, 세퍼레이터 시트(23, 24)의 상세한 설명은 생략한다.
전지 케이스(30)에 수용되는 비수 전해액으로서는, 전형적으로는 비수 용매와 지지염을 함유한, 종래의 일반적인 리튬 이온 이차 전지로 사용될 수 있는 것을 특별히 제한없이 사용할 수 있다. 비수 전해액은, 본 발명을 특징짓는 것이 아니므로, 비수 전해액의 상세한 설명은 생략한다.
도 4는, 이차 전지(12)의 내부 구조를 모식적으로 도시하는 협폭면의 단면도이다. 부극 단자(50)(도 1 참조)는 부극 집전 단자(52)와 부극 외부 단자(54)로 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 부극 집전 단자(52)는 구리제의 1매의 판 형상의 부재로 이루어진다. 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 부극 집전 단자(52)는 전지 케이스(30) 내부에서 절곡되고, 부극 외부 단자(54)와 전극체(20)와 접속되어 있다. 부극 외부 단자(54)는 부극 집전 단자(52)와 접속되고, 일부가 덮개(34)의 외표면에 노출되어 있다.
마찬가지로, 정극 단자(40)는 정극 집전 단자(42)와 정극 외부 단자(44)로 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 정극 집전 단자(42)는 알루미늄제의 1매의 판 형상의 부재로 이루어진다. 정극 집전 단자(42)는 전지 케이스(30) 내부에서 절곡되고, 정극 외부 단자(44)와 전극체(20)와 접속되어 있다. 정극 외부 단자(44)는 정극 집전 단자(42)와 접속되고, 일부가 덮개(34)의 외표면에 노출되어 있다.
그런데, 전극체(20)의 정극 집전체(21A)에는 알루미늄이 적합하게 사용된다. 전극체(20)의 부극 집전체(22A)에는 구리박이 적합하게 사용된다. 정극 집전 단자(42)와 부극 집전 단자(52)에는, 각각 접속되는 집전체와 동종의 금속이 사용되는 것이 바람직하다. 그 때문에, 정극 집전 단자(42)에는, 알루미늄이 사용되는 것이 바람직하다. 부극 집전 단자(52)에는, 구리가 사용되는 것이 바람직하다. 또한, 버스바(14)에는, 도전성이나 가벼움의 관점에서, 알루미늄이 적합하게 사용된다. 이 때문에, 부극 집전 단자(52) 및 부극 외부 단자(54)에 구리가 사용되고, 또한, 버스바(14)에 알루미늄이 사용되고 있는 경우에서는, 부극 집전 단자(52) 및 부극 외부 단자(54)와, 버스바(14)로 금속종이 다르게 된다. 이에 반해, 본 발명자는, 부극 외부 단자(54)에 알루미늄과 구리를 접합시킨 단자 부품을 채용하는 것을 검토하고 있다.
이하에서는, 여기서 개시되는 단자 부품에 대해서, 당해 단자 부품이 부극 외부 단자(54)로서 사용되고 있는 구성을 기초로 설명한다. 또한, 정극 단자(40)가 여기서 개시되는 단자 부품을 갖고 있는 경우에 대해서는, 부극 단자(50)의 경우 구성과 마찬가지이므로, 설명은 생략한다.
도 5는, 단자 부품(54)이 설치된 덮개(34)의 구조를 모식적으로 도시하는 단면도이다. 도 6은, 단자 부품(54)을 모식적으로 도시하는 단면도이다. 단자 부품(54)은 가스킷(36)을 개재시켜 덮개(34)에 설치되어 있다. 부극 집전 단자(52)는 인슐레이터(38)를 개재시켜 덮개(34)에 설치되어 있다.
덮개(34)는 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 미리 정해진 위치에 단자 부품(54)을 설치하기 위한 설치 구멍(34A)을 갖고 있다. 덮개(34)의 설치 구멍(34A)에는, 가스킷(36)과 인슐레이터(38)를 개재시켜서, 부극 집전 단자(52)와 단자 부품(54)이 설치되어 있다.
단자 부품(54)은 제1 금속(60)과 제2 금속(64)을 구비하고 있다. 도 5 및 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 단자 부품(54)을 구성하는 제1 금속(60)은 축부(60A)와, 상단부(60B)와, 코오킹부(60C)를 구비하고 있다. 축부(60A)는 가스킷(36)을 개재시켜 설치 구멍(34A)에 장착되는 부위이다. 축부(60A)는 원주 형상을 갖고 있다. 상단부(60B)는 덮개(34)의 외측에 배치되는 부위이다. 상단부(60B)는 설치 구멍(34A)보다도 큰 대략 평판 형상의 부위이다. 코오킹부(60C)는 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 덮개(34)의 내부에 있어서, 부극 집전 단자(52)에 코오킹할 수 있는 부위이다. 제2 금속(64)은 제1 금속(60)의 상단부(60B)에 겹쳐져 있다. 제2 금속(64)이 상단부(60B)와 겹쳐져 있는 면에 있어서, 제2 금속(64)과 상단부(60B)의 면은 동일한 형상이다. 단자 부품(54)의 상세한 구조에 대해서는, 후술한다.
가스킷(36)은 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 덮개(34)의 설치 구멍(34A)에 설치되는 부재이다. 가스킷(36)은 평판부(36A)와, 측벽부(36B)와, 원통부(36C)를 구비하고 있다. 평판부(36A)는 단자 부품(54)이 덮개(34)와 대향하는 면에 맞춘 형상을 갖고 있다. 측벽부(36B)는 평판부(36A)의 주연부로부터 수직으로 연장되어 있다. 원통부(36C)는 평판부(36A)의 저부로부터 돌출되어 있다. 원통부(36C)는 설치 구멍(34A)의 내측면을 따른 외형 형상을 갖고 있다. 원통부(36C)는 단자 부품(54)을 구성하는 제1 금속(60)의 축부(60A)가 장착되는 장착 구멍이 된다.
가스킷(36)은 절연성을 갖는 수지제의 부재이며, 단자 부품(54)과 덮개(34)를 절연하고 있다. 가스킷(36)은 덮개(34)의 설치 구멍(34A)의 기밀성을 확보하고 있다. 가스킷(36)으로서는, 이러한 관점에서, 내약품성이나 내후성이 우수한 재료가 사용되면 된다. 가스킷(36)으로서는, 예를 들어, 퍼플루오로알콕시알칸(Perfluoroalkoxy alkane: PFA) 등의 불소 수지 등이 사용된다.
인슐레이터(38)는 덮개(34)의 설치 구멍(34A)의 둘레에 있어서, 덮개(34)의 내측에 장착되는 부재이다. 인슐레이터(38)는, 대략 평판 형상의 부재이다. 인슐레이터(38)는 관통 구멍(38A)을 구비하고 있다. 관통 구멍(38A)에는, 단자 부품(54)을 구성하는 제1 금속(60)의 축부(60A)가 삽입 관통된다. 관통 구멍(38A)은 단자 부품(54)을 구성하는 제1 금속(60)의 축부(60A)의 외형 형상에 따른 형상을 갖고 있다.
인슐레이터(38)는 절연성을 갖는 수지제의 부재이다. 인슐레이터(38)는 덮개(34)와, 부극 집전 단자(52) 및 단자 부품(54)을 절연하고 있다. 인슐레이터(38)는 전지 케이스(30)의 내부에 배치되므로, 소요의 내약품성을 구비하고 있으면 된다. 인슐레이터(38)로서는, 예를 들어, 폴리페닐렌술피드(Polyphenylene Sulfide: PPS) 등이 사용된다.
부극 집전 단자(52)는, 상술한 바와 같이 1매의 판 형상의 부재로 이루어진다. 부극 집전 단자(52)는 인슐레이터(38)보다도 내측에 배치된다. 부극 집전 단자(52)는 관통 구멍(52A)을 구비하고 있다. 관통 구멍(52A)에는, 단자 부품(54)을 구성하는 제1 금속(60)의 축부(60A)가 삽입 관통된다. 관통 구멍(52A)은 단자 부품(54)을 구성하는 제1 금속(60)의 축부(60A)의 외형 형상에 따른 형상을 갖고 있다. 부극 집전 단자(52)에는, 관통 구멍(52A)의 주위에 단차(52B)가 마련되어 있다. 단차(52B)에는, 제1 금속(60)의 코오킹부(60C)의 선단부가 걸쳐져 고정된다.
본 실시 형태에서는, 덮개(34)의 설치 구멍(34A)에, 가스킷(36)의 원통부(36C)를 장착하면서, 덮개(34)의 외측에 가스킷(36)이 설치된다. 또한, 단자 부품(54)은 가스킷(36)에 장착된다. 이때, 제1 금속(60)의 축부(60A)가 가스킷(36)의 원통부(36C)에 삽입 관통되고, 또한, 가스킷(36)의 평판부(36A)에 제1 금속(60)의 상단부(60B)가 배치된다. 덮개(34)의 내측에는, 인슐레이터(38)와 부극 집전 단자(52)가 설치된다. 그리고, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 금속(60)의 코오킹부(60C)가 절곡되어, 부극 집전 단자(52)에 코오킹할 수 있다. 제1 금속(60)의 코오킹부(60C)와 부극 집전 단자(52)는, 도통을 향상시키기 위해 부분적으로 금속 접합되어 있으면 된다.
단자 부품(54)은 제1 금속(60)과 제2 금속(64)을 구비하고 있다. 제1 금속(60)은 제2 금속(64)보다도 강성이 높은 금속이 사용될 수 있다. 여기서는, 제1 금속(60)에 대하여 제2 금속(64)이 강하게 압박되었을 때, 제1 금속(60)은 변형되지 않지만 제2 금속(64)이 변형될 정도로, 제1 금속(60)의 강성이 제2 금속(64)보다도 높으면 된다. 이 실시 형태에서는, 제1 금속(60)은 구리로 구성되어 있다. 제2 금속(64)은 알루미늄으로 구성되어 있다. 또한, 제1 금속(60)과 제2 금속(64)의 강성은, 예를 들어, 비커스 경도 시험이나 인장 시험 등에 의해 평가될 수 있다.
제1 금속(60)은 제2 금속(64)이 겹쳐진 부위에, 오목부(62)를 구비하고 있다. 오목부(62)는 개구(62A)보다도 내부가 넓어진 부분(62B)을 갖는다. 본 명세서에 있어서, 내부가 넓어진 부분(62B)이란, 제1 금속(60)의 오목부(62)의 개구(62A)를 당해 개구로부터 수직으로 깊이 방향으로 투영했을 때, 당해 개구의 투영면과, 제1 금속의 오목부 사이의 공간을 말한다.
본 실시 형태에서는, 제1 금속(60)의 오목부(62)는 개구(62A)로부터 동일한 깊이를 가로지르는 단면을 따른 횡단면이 대략 원 형상이다. 제1 금속(60)의 오목부(62)는 개구(62A)로부터 깊어짐에 따라서 점차 면적이 넓어지고 있다. 오목부(62)는, 대략 원뿔대 형상의 공간을 갖고 있다. 오목부(62)의 저부(62C1)의 면적은, 개구(62A)의 면적보다도 넓다. 오목부(62)는 저부(62C1)로부터 개구(62A)를 향함에 따라서, 개구(62A)로부터 동일한 깊이를 가로지르는 단면을 따른 횡단면의 단면적이 좁아지고 있다. 환언하면, 오목부(62)는 저부(62C1)에 대하여 측주면(62C2)이 내경측으로 돌출된 형상을 갖고 있다. 이와 같은 형상을 갖는 제1 금속(60)의 오목부(62)는, 예를 들어, 단조 가공이나 절삭 가공에 의해 형성될 수 있다.
상술한 실시 형태에서는, 제1 금속(60)의 오목부(62)는 개구(62A)보다도 내부가 넓어진 대략 원뿔대 형상의 공간이다. 오목부(62)는 개구(62A)보다도 내부가 넓은 부분을 구비하고 있으면 된다. 오목부(62)의 형상은, 이러한 형상으로 한정되지는 않는다. 예를 들어, 개구(62A)로부터 동일한 깊이를 가로지르는 단면을 따른 횡단면에서는, 오목부(62)는 원형으로 한정되지는 않고, 예를 들어, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 등의 다각형 형상이어도 된다. 본 실시 형태에서는, 제1 금속(60)의 오목부(62)는, 대략 원뿔대 형상의 공간이다. 오목부(62)에는, 둘레 방향으로 연속해서 개구보다도 내부가 넓어진 부분(62B)이 형성되어 있다.
또한, 오목부(62)는, 이러한 형태로 한정되지는 않는다. 오목부(62)에는, 둘레 방향으로 부분적으로 개구보다도 내부가 넓어진 부분(62B)이 형성되어 있어도 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제1 금속(60)의 오목부(62)의 개구(62A)는 원형이지만, 반드시 원형이 아니어도 된다. 오목부(62)의 개구(62A)는 넓어진 오목부(62)의 내부보다도 좁아져 있으면 된다. 오목부(62)의 개구(62A)는, 예를 들어, 둘레 방향의 일부에 있어서, 넓어진 오목부(62)의 내부보다도 내경측으로 돌출된 부위를 갖고 있어도 된다. 이 경우, 내경측으로 돌출된 부위는, 오목부(62)의 둘레 방향에 있어서, 복수 개소, 예를 들어 2 내지 4군데, 마련되어 있으면 된다.
제2 금속(64)은 제1 금속(60)의 오목부(62)를 구비한 부위에 겹쳐져 있다. 본 실시 형태에서는, 제2 금속(64)의 주연부는, 제1 금속(60)의 상단부(60B)의 주연부와 겹쳐 있다. 이 제2 금속(64)에서는, 제1 금속(60)의 상단부(60B)에 겹쳐진 면의 반대측 면이 전지 케이스(30)의 외부에 노출되어 있다. 당해 노출된 면(54A)은 버스바 등과 접속된다.
제2 금속(64)의 일부는, 제1 금속(60)의 오목부(62)에 들어가 있다. 제2 금속(64)은 제1 금속(60)의 오목부(62)에 들어간 부위(64A)와, 제1 금속(60)의 오목부(62)에 들어간 부위(64A)와는 반대측의 면에 형성된 오목부(64C)를 갖고 있다. 이하, 적절히, 제1 금속(60)의 오목부(62)에 들어간 부위(64A)는 끼워넣기부(64A)라고 칭해진다. 또한, 당해 끼워넣기부(64A) 중, 제1 금속(60)의 오목부(62)의 깊이 방향에 있어서, 개구(62A)보다도 넓어진 부분(62B)에 들어간 부위(64B)는 특히 끼워넣기부(64B)라고 칭해진다.
도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 제2 금속(64)은 제1 금속(60)의 오목부(62)의 저부(62C1)와 접촉하고 있다. 또한, 끼워넣기부(64B)는 제1 금속(60)의 오목부(62) 중 개구(62A)보다도 내부가 넓어진 부분(62B)에, 충분히 깊게 들어가 있다. 즉, 끼워넣기부(64B)는 오목부(62)의 측주면(62C2)과 맞물려 있다. 이러한 구성에 의해, 제1 금속(60)과 제2 금속(64)은 충분한 기계적인 체결 강도가 확보되어 있다. 또한, 제1 금속(60)의 오목부(62)와, 제2 금속(64) 사이에 간극이 존재하는 것은 허용된다.
본 실시 형태에서는, 제2 금속(64)의 오목부(64C)의, 개구(62A)로부터 동일한 깊이를 가로지르는 단면을 따른 횡단면은, 대략 원 형상이다. 제2 금속(64)의 오목부(64C)는 제1 금속(60)의 오목부(62)에 대응한 위치에 형성되어 있다. 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 제2 금속(64)의 오목부(64C)는 제1 금속(60)의 오목부(62)의 개구(62A)보다도 깊은 위치까지 도달하고 있다.
제2 금속(64)의 오목부(64C)의 형상이나 저부(64D)의 형상은, 이러한 실시 형태로 한정되지는 않는다. 제2 금속(64)의 오목부(64C)는, 예를 들어, 단면이 사각형 등의 다각형인, 대략 각주 형상이어도 된다. 또한, 저부(64D)는 반드시 평면일 필요는 없다. 예를 들어, 저부(64D)는 주연으로부터 중앙을 향함에 따라서 깊어지는 바와 같은 형상이어도 된다. 반대로, 저부(64D)는 주연이 중앙에 대해 깊은 바와 같은 형상이어도 된다. 제2 금속(64)의 오목부(64C)의 깊이는 특별히 제한되지는 않는다. 제1 금속(60)과 제2 금속(64)이 충분한 접합 강도로 접합되도록, 제2 금속(64)의 오목부(64C)의 깊이는, 예를 들어 제1 금속(60)의 오목부(62)의 깊이 이상이어도 된다.
제2 금속(64) 중, 제1 금속(60)의 오목부(62)에 들어간 부위(64A)의 적어도 일부는, 제1 금속(60)의 오목부(62)의 내측면에 금속 접합되어 있다. 상술한 바와 같이, 제2 금속(64)의 끼워넣기부(64A)는 제1 금속(60)의 오목부(62)의 저부(62C1)와 접촉하고 있다. 끼워넣기부(64A)는 제1 금속(60)의 오목부(62)의 내측면, 즉, 저부(62C1)와 측주면(62C2)으로 이루어지는 면의 적어도 일부와 금속 접합되어 있다. 본 실시 형태에서는, 제2 금속(64)의 오목부(64C)의 저부(64D)를 제1 금속(60)의 오목부(62)의 저부(62C1)에 대하여 투영한 면의 내측에 있어서, 금속 접합이 형성되어 있다. 여기서, 제1 금속(60)과 제2 금속(64)이 금속 접합된 부위는, 적절히, 접합부(66)라고 칭해진다. 제1 금속(60)과 제2 금속(64)이 금속 접합되어 있는 위치는, 이에 한정되지는 않는다. 제1 금속(60)과 제2 금속(64)의 금속 접합은, 예를 들어 오목부(62)의 측주면(62C2)에 형성되어 있어도 된다. 접합부(66)는 접착제나 땜납 등의 접착층을 개재하지 않고 접합되어 있다. 접합부(66)는 제1 금속(60)과 제2 금속(64)이 접합되어 있는 면이, 소위 고상 접합에 의해 접합될 수 있다. 접합부(66)에서는, 제1 금속(60)과 제2 금속(64)의 적어도 일부에 금속 결합이 발생할 수 있다. 제1 금속(60)과 제2 금속(64)의 금속 결합이 발생됨으로써, 제1 금속(60)과 제2 금속(64) 사이의 전기 저항이 낮아져, 양호한 도통이 확보된다.
제1 금속(60)은 개구(62A)보다도 내부가 넓은 오목부(62)를 구비하고 있다. 제2 금속(64)은 제1 금속(60)의 오목부(62)의 개구(62A)보다도 내부가 넓어진 부분(62B)에 들어가 있다. 또한, 제2 금속(64)은 제1 금속(60)의 오목부(62)의 내측면에 금속 접합되어 있다. 이에 의해, 제1 금속(60)과 제2 금속(64)은, 충분한 기계적인 체결 강도와 전지 단자에 요구되는 전기적으로 낮은 저항에 의한 도통이 확보되어 있다.
제1 금속(60)의 오목부(62)는, 예를 들어, 제1 금속(60)의 오목부(62)가 깊이 방향으로 점차 넓어진 형상이면 된다. 제1 금속(60)의 오목부(62)의 깊이는, 개구(62A)의 직경에 대해, 0.2 내지 2.0의 깊이이면 된다. 또한, 제1 금속(60)의 오목부(62)의 직경 D1과, 개구(62A)의 직경 D2의 비 D2/D1은, 0.95 이하인 것이 바람직하고, 0.9 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, D2/D1은, 0.4 이상인 것이 바람직하고, 0.5 이상인 것이 보다 바람직하다. D2/D1이 이와 같은 값임으로써, 제1 금속(60)의 오목부(62)가 넓어진 부분(62B)에 제2 금속(64)이 들어가는 공간이 적합하게 형성되고, 제1 금속(60)과 제2 금속(64)이 양호하게 접합될 수 있다. 또한, 오목부(62)의 직경이란, 개구(62A)로부터 동일한 깊이를 가로지르는 단면을 따른 횡단면이, 가장 넓은 부분의 직경인 것을 말한다.
도 7은, 다른 실시 형태에 따른 단자 부품(54)을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 7에 도시된 형태에서는, 오목부(62)의 저부에 또한 오목부(62D)가 형성되어 있다. 당해 오목부(62D)에는, 당해 오목부(62D)의 개구로부터 깊이 방향에 따라서 내부가 넓어진 부분(62B)이 더 설치되어 있다. 오목부(62D)는 저부(62C1)에 대하여 측주면(62C3)이 내경측으로 돌출된 형상을 갖고 있다. 이에 반해, 제2 금속(64)은 제1 금속(60)의 오목부(62)에 들어간 부위(64A)가 당해 오목부(62)의 저부에 형성된 오목부(62D)에도 들어가 있다. 또한, 당해 오목부(62D)의 저부에 있어서, 제1 금속(60)과 제2 금속(64)이 금속 접합되어 있다.
이러한 형태에 의하면, 제2 금속(64) 중 제1 금속(60)의 오목부(62)에 들어간 부위(64A)는 제1 금속(60)의 오목부(62)의 측주면(62C2)과, 저부에 형성된 오목부(62D)의 측주면(62C3)의 양쪽에 맞물린다. 이 때문에, 제1 금속(60)과 제2 금속(64)은, 기계적으로 또한 강하게 체결되어 있고, 게다가 전지 단자에 요구되는 전기적으로 낮은 저항에 의한 도통이 확보되어 있다.
또한, 도 7에 도시된 형태에서는, 저부에 형성된 오목부(62D)는, 대략 원뿔대형의 공간이 형성되어 있다. 이러한 오목부(62D)는 제1 금속(60)의 오목부(62)에 들어간 제2 금속(64)과 제1 금속(60)의 기계적인 결합을 강고하게 하는 것이면 된다. 이러한 관점에 있어서, 제1 금속(60)의 오목부(62)의 저부에 형성된 오목부(62D)는 도 7에 도시된 형상으로 한정되지는 않는다. 예를 들어, 오목부(62)의 저부에, 복수단의 오목부가 형성되어 있어도 된다. 또한, 저부에 형성된 오목부(62D)는 부분적인 것이어도 되고, 둘레 방향으로 간헐적으로 형성되어 있어도 된다.
여기서 개시되는 형태에서는, 부극 외부 단자를 구성하는 단자 부품(54)의 제1 금속(60)은 구리로 구성되어 있고, 제2 금속(64)은 알루미늄으로 구성되어 있다. 단자 부품(54) 중 제1 금속(60)은 전지 케이스(30) 내부에서 구리제의 부극 집전 단자(52)에 접합된다. 단자 부품(54) 중 제2 금속(64)은 전지 케이스(30) 외부에서 알루미늄제의 버스바(14)와 접합된다. 부극 외부 단자(54)에, 이와 같은 단자 부품(54)이 사용됨으로써, 전지 케이스(30) 내부에서는, 구리제의 부극 집전 단자(52)와 양호하게 도통 및 접합된다. 또한, 전지 케이스(30) 외부에서는, 알루미늄제의 버스바(14)와 양호하게 도통 및 접합된다. 또한, 단자 부품(54)의 제1 금속(60)과 제2 금속(64)은, 소요의 기계적인 체결 강도를 갖고 있고, 또한 전지 단자에 요구되는 전기적으로 낮은 저항에 의한 도통이 확보되어 있다. 이 때문에, 이러한 단자 부품(54)으로 구성되는 부극 외부 단자(54)는 구리와 알루미늄의 이종 금속이 접합되어 있지만, 버스바(14)로부터 진동 등의 외력을 받아도 도통 불량이 일어나기 어렵다.
여기서 개시되는 단자 부품을 이차 전지에 적용함으로써, 당해 이차 전지의 정극 외부 단자와 부극 외부 단자 중 버스바에 접속되는 부분의 금속종을 합칠 수 있다. 이 때문에, 조전지에 있어서의, 인접한 단전지 사이를 양호하게 접속할 수 있다.
상술한 단자 부품(54)의 제조 방법을 설명한다. 도 8 및 도 9는, 단자 부품(54)의 제조 방법을 설명하는 단면도이다. 단자 부품(54)의 제조 방법은, 제1 금속(60)을 준비하는 공정과, 제2 금속(64)을 준비하는 공정과, 제1 금속(60)과 제2 금속(64)을 금속 접합시키는 공정을 포함한다.
제1 금속을 준비하는 공정에서는, 개구(62A)보다도 내부가 넓은 오목부(62)를 갖는 제1 금속을 준비한다. 이 실시 형태에서는, 제1 금속(60)은 구리로 구성되어 있다. 제1 금속(60)의 형상에 관해서는 상술한 실시 형태의 것과 마찬가지이므로, 상세한 설명은 생략한다.
제1 금속(60)은, 예를 들어, 제1 금속(60)의 재료인 금속에 대하여, 단조 가공이나 절삭 가공 등의 공지된 금속 가공을 행함으로써, 제1 금속(60)에 오목부(62)를 형성하고, 제조할 수 있다.
제1 금속(60)의 오목부(62)는, 후속 공정에서 제2 금속(64)을 들어가게 함으로써, 제1 금속(60)과 제2 금속(64)이 충분한 강도로 기계적으로 접합되는 바와 같은 치수로 설계되면 된다. 본 실시 형태에서는, 제1 금속(60)의 오목부(62)는 단면이 원 형상이다. 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 금속(60)의 오목부(62)는 저부(62C1)의 면적이 개구(62A)의 면적보다도 크고, 저부(62C1)로부터 개구(62A)를 향함에 따라서 내경이 작게 되어 있다.
제2 금속(64)을 준비하는 공정에서는, 제1 금속보다도 강성이 낮은 제2 금속을 준비한다. 본 실시 형태에서는, 제2 금속(64)은 알루미늄제의 판 형상의 부재이다. 제2 금속(64)의 형상이나 치수는, 제2 금속(64)의 종류, 제1 금속(60)의 오목부(62)의 형상 등에 따라서 적절히 설정된다. 제2 금속(64)의 형상이나 치수는, 후속 공정에서 제1 금속(60)의 오목부(62)의, 개구보다도 내부가 넓어진 부분(62B)에 들어가게 할 수 있고, 또한, 후술하는 프레스에 의해 관통하지 않는 강도나 두께를 갖는 한에 있어서, 특별히 제한되지는 않는다.
제1 금속(60)과 제2 금속(64)을 금속 접합시키는 공정에서는, 제1 금속(60)의 오목부(62)가 형성된 부위에 제2 금속(64)이 겹쳐진다. 그리고, 제1 금속(60)의 오목부(62)에 따른 위치에 맞춰서 제2 금속(64)을 부분적으로 가압하고, 제2 금속(64)에 오목부(64C)를 형성함과 함께, 제1 금속(60)의 오목부(62)의 개구(62A)보다도 내부가 넓은 부분(62B)에 제2 금속(64)의 일부를 들어가게 한다. 또한 제1 금속(60)의 오목부(62)에 들어간 제2 금속(64)의 일부와 제1 금속(60)을 금속 접합시킨다.
제1 금속(60)과 제2 금속(64)의 금속 접합은, 예를 들어, 초음파 압접에 의해 행해진다. 예를 들어, 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 금속(60)을 앤빌(70)에 배치한다. 다음에, 제1 금속(60)의 오목부(62)를 구비한 면에, 제2 금속(64)을 겹친다. 다음에, 혼(72)을 제2 금속(64)에 대하여 누른다. 이에 의해, 제1 금속(60)과 제2 금속(64)을 앤빌(70)과 혼(72)에 의해 끼워 넣는다. 여기서, 혼(72)을 누르는 위치는, 제1 금속(60)에 제2 금속(64)이 겹쳐진 부위 중, 제1 금속(60)의 오목부(62)에 따른 위치, 즉, 오목부(62)의 개구(62A)에 따른 위치이다. 혼(72)이 제2 금속(64)에 압박되는 영역은, 오목부(62)의 개구(62A)의 내측에 설정된다. 혼(72)에는, 개구(62A)보다도 작은 면적인 것이 사용된다.
혼(72)은 진동 발생기를 구비한 프레스기(도시하지 않음)에 설치되어 있다. 도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 혼(72)은 초음파 압접에 요하는 진동이 부여되면서 제2 금속(64)에 압박된다. 그 결과, 제2 금속(64)은 제1 금속(60)의 오목부(62)에 압입된다. 제2 금속(64)이 제1 금속(60)에 압입되었을 때, 제2 금속(64)은 소성 변형되고, 제1 금속(60)의 오목부(62)에 깊게 들어감과 함께, 혼(72)이 압박된 면에 오목부(64C)가 형성된다. 또한, 제1 금속(60)의 오목부(62)에 들어간 제2 금속(64)의 일부와, 제1 금속(60)이 금속 접합된다. 제2 금속(64)은 혼(72)이 압박된 면에 오목부(64C)가 형성될 정도로, 제1 금속(60)의 개구(62A)에 압입된다. 이 때문에, 제1 금속(60)의 오목부(62)의 개구(62A)보다도 내부가 넓은 부분(62B)에까지, 제2 금속(64)의 일부가 들어가게 할 수 있다. 이 결과, 제1 금속(60)의 오목부(62)의 측주면(62C2)과, 당해 오목부(62)에 들어간 제2 금속(64)이 맞물린다. 이 때문에, 제1 금속(60)과 제2 금속(64)이 기계적으로 강고하게 체결되고, 게다가, 제1 금속(60)과 제2 금속(64)이 전지 단자에 요구되는 전기적으로 낮은 저항으로 도통된다. 이와 같이, 여기서 제안되는 방법에 의하면, 제1 금속(60)과 제2 금속(64)의 기계적인 결합과 금속 접합이 동시에 실시된다. 이 때문에, 적은 공정수에 의해 단자 부품(54)을 제조할 수 있다.
여기서, 프레스기에 의해 혼(72)으로부터 제2 금속(64)에 가해지는 압력은, 제1 금속(60)이나 제2 금속(64)의 금속종, 치수, 혼(72)의 형상 등에 따라서, 적절히 설정된다. 이에 한정되지는 않지만, 프레스압은, 예를 들어 50 내지 1600N 정도로 설정될 수 있다.
혼(72)을 통해 부여되는 초음파 진동은, 제1 금속(60)과 제2 금속(64)의 금속종, 치수, 혼(72)의 형상 등에 따라서 적절히 설정된다. 이에 한정되지는 않지만, 예를 들어, 진폭은 20 내지 80㎛ 정도, 주파수는 15 내지 150㎑ 정도, 제1 금속(60)과 제2 금속(64)에 부여되는 에너지양은, 100 내지 500J 정도로 설정될 수 있다.
상술한 실시 형태에 있어서는, 혼(72)에 진동을 부여하면서 제2 금속(64)의 일부를 가압함으로써, 제1 금속(60)과 제2 금속(64)의 금속 접합을 실시했지만, 이러한 실시 형태로 한정되지는 않는다. 예를 들어, 우선은 제2 금속(64)을 가압하고, 제2 금속(64)을 제1 금속(60)의 오목부(62)에 삽입시키고, 제2 금속(64)과 제1 금속(60)의 오목부(62)의 저부(62C1)가 접하고 나서, 혼(72)에 진동을 부여하고, 금속 접합시켜도 된다. 또한, 상술한 실시 형태에 있어서는, 초음파 압접에 의해 제1 금속(60)과 제2 금속(64)을 금속 접합시키고 있었지만, 이러한 실시 형태로 한정되지는 않는다. 제1 금속(60)과 제2 금속(64)의 금속 접합은, 공지의 방법으로 행할 수 있고, 예를 들어, 마찰 압접, 저항 압접 등에 의해서도 행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제2 금속(64)에, 오목부(64C)를 형성하면서 제1 금속(60)과 금속 접합을 실시한 경우, 제2 금속의 오목부(64C)의 저부(64D)에는, 혼(72)을 가압시키면서 진동을 부여한 것에 의한 거칠음이나 변형이 보인다. 예를 들어, 초음파 압접에 의해 금속 접합을 행한 경우에는, 저부(64D)에, 가공에 수반한 제2 금속(64)의 잔류물이 남을 수 있다. 마찰 압접에 의해 금속 접합을 행한 경우에는, 저부(64D)에, 회전시키면서 압접시킨 것에 의한 마찰 자국이 남을 수 있다. 저항 압접에 의해 금속 접합을 행한 경우에는, 저부(64D)에, 표면이 산화된 것에 의한 변색이 보일 수 있다.
상술한 제조 방법에서는, 가압과 동시에, 제1 금속(60)의 오목부(62)의 저부(62C1)와, 제2 금속 중 제1 금속의 오목부에 들어간 부위를 금속 접합시키고 있다. 이와 같이, 가압에 의한 기계적 접합과, 금속 접합을 동시에 실시함으로써, 적은 공정수로 단자 부품(54)을 제조할 수 있다. 또한, 금속 접합시키는 것에 의한 제2 금속(64)의 거칠음이나 변형이 저부(64D)에 발생함으로써, 단자 부품(54)의 버스바 등과 접속되는 면의 거칠음이나 변형을 억제할 수 있다.
상술한 실시 형태에서는, 제2 금속(64)은 제1 금속(60)보다도 강성이 낮다. 이에 의해, 낮은 압력으로 제2 금속(64)을 소성 변형시킬 수 있다. 그 결과, 거칠음이나 변형이 억제된 단자 부품(54)을 제조할 수 있다.
제1 금속(60)을 준비하는 공정에서 준비되는 제1 금속(60)의, 오목부(62)의 치수는 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어, 오목부(62)의 직경 D1과 개구(62A)의 직경 D2의 비 D2/D1은, 0.95 이하인 것이 바람직하고, 0.9 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, D2/D1은, 0.4 이상인 것이 바람직하고, 0.5 이상인 것이 보다 바람직하다. D2/D1이 이와 같은 값임으로써, 제1 금속(60)의 오목부(62)가 넓어진 부분(62B)에 제2 금속(64)이 들어가는 공간이 적합하게 형성될 수 있다.
D2/D1이 큰 경우, 즉, 1에 가까운 경우에는, 제2 금속(64)의 일부가, 제1 금속(60)의 오목부(62)의 개구보다도 내부가 넓어진 부분(62B)에 들어가는 바와 같은 구조가 형성되지 않아, 접합 상태를 유지하는 것이 어렵다. 또한, D2/D1이 작은 경우에는, 제1 금속(60)의 오목부와 제2 금속(64) 사이에 큰 간극이 형성될 가능성이 있다. 이와 같이, 큰 간극이 형성되어 있는 경우, 제2 금속(64)은 제1 금속(60)의 오목부(62)의 내부에서 밀착되어 있지 않고, 진동 등으로 외부로부터 충격이 가해진 경우에 제1 금속(60)과 제2 금속(64)의 접합 상태를 유지할 수 없을 우려가 있다.
제1 금속(60)을 준비하는 공정에서는, 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 금속(60)의 오목부(62)의 저부에는, 또한 오목부(62D)가 형성되어 있어도 된다. 오목부(62D)에는, 개구로부터 깊이 방향에 따라서 내부가 넓어진 부분이 마련되어 있으면 된다. 이와 같은 오목부(62D)는 제1 금속(60)에 대해, 공지된 방법에 의해 금속 가공을 실시함으로써 형성할 수 있다.
이와 같은 제조 방법에 의해, 제1 금속(60)과 제2 금속(64)의 밀착 상태가 적합하게 유지되고, 제1 금속(60)과 제2 금속(64)이 기계적으로 더 강하게 체결된 단자 부품(54)을 제조할 수 있다.
이상, 본 발명의 구체예를 상세하게 설명했지만, 이들은 예시에 지나지 않고, 청구범위를 한정하는 것은 아니다. 여기에 개시되는 발명에는 상기의 구체예를 다양하게 변형, 변경한 것이 포함된다.

Claims (14)

  1. 제1 금속과,
    상기 제1 금속에 겹쳐진 제2 금속을 구비하고,
    상기 제1 금속은,
    상기 제2 금속이 겹쳐진 부위에, 개구보다도 내부가 넓은 오목부를 구비하고,
    상기 제2 금속은,
    일부가 상기 제1 금속의 오목부에 들어가 있고,
    상기 제1 금속의 오목부 중 상기 개구보다도 내부가 넓어진 부분에 들어간 부위와,
    상기 제1 금속의 오목부에 들어간 부위와는 반대측의 면에 형성된 오목부를 갖고,
    상기 제2 금속 중, 상기 제1 금속의 오목부에 들어간 부위의 적어도 일부가, 상기 제1 금속의 오목부의 내측면에 금속 접합되어 있는, 단자 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 금속은, 상기 제2 금속보다도 강성이 높은, 단자 부품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 금속의 오목부 직경 D1과, 상기 개구의 직경 D2는, 0.4≤D2/D1≤0.95의 관계를 충족하는, 단자 부품.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 금속의 오목부의 저부에는, 오목부가 또한 형성되어 있고, 당해 저부에 형성된 오목부에는, 개구로부터 깊이 방향에 따라서 내부가 넓어진 부분이 마련되어 있는, 단자 부품.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 금속은 구리 또는 구리를 주체로 하는 합금으로 구성되어 있고, 상기 제2 금속은 알루미늄 또는 알루미늄을 주체로 하는 합금으로 구성되어 있는, 단자 부품.
  6. 정극 및 부극을 포함하는 전극체와,
    상기 전극체를 내부에 수용한 전지 케이스와,
    상기 전극체에 있어서의 상기 정극 및 상기 부극 각각과 전기적으로 접속된 정극 단자 및 부극 단자를 구비한 이차 전지이며,
    상기 정극 단자 및 상기 부극 단자의 적어도 한쪽은, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 단자 부품을 포함하는, 이차 전지.
  7. 복수의 단전지가 서로 전기적으로 접속되어 배열된 조전지이며,
    상기 복수의 단전지로서 제6항에 기재된 이차 전지가 사용되고 있는 조전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 단전지는, 버스바에 의해 하나의 단전지의 정극 단자와 다른 하나의 단전지의 부극 단자가 각각 전기적으로 접속되어 있고,
    상기 버스바는, 상기 제2 금속을 구성하는 금속과 동일한 금속으로 구성되어 있는, 조전지.
  9. 개구보다도 내부가 넓은 오목부를 갖는 제1 금속을 준비하는 공정과,
    제2 금속을 준비하는 공정과,
    상기 제1 금속과 상기 제2 금속을 금속 접합시키는 공정을 포함하고,
    상기 금속 접합시키는 공정은,
    상기 제1 금속의 오목부가 형성된 부위에 상기 제2 금속을 겹치고,
    상기 제1 금속의 오목부에 따른 위치에 맞춰서 상기 제2 금속을 부분적으로 가압하고, 상기 제2 금속에 오목부를 형성함과 함께, 상기 제1 금속의 오목부의 개구보다도 내부가 넓은 부분에 상기 제2 금속의 일부를 들어가게 하고,
    상기 제1 금속의 오목부에 들어간 상기 제2 금속의 일부와 상기 제1 금속을 금속 접합시키는 것을 포함하는, 단자 부품의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 금속을 준비하는 공정에서는, 상기 제1 금속보다도 강성이 낮은 제2 금속을 준비하는, 단자 부품의 제조 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제1 금속을 준비하는 공정에서는, 상기 제1 금속의 오목부 직경 D1과, 상기 개구의 직경 D2가, 0.4≤D2/D1≤0.95의 관계를 충족하는 제1 금속을 준비하는, 단자 부품의 제조 방법.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 금속을 준비하는 공정에서는, 상기 오목부의 저부에는, 오목부가 또한 형성되어 있고, 당해 저부에 형성된 오목부에는, 개구로부터 깊이 방향에 따라서 내부가 넓어진 부분이 마련되어 있는 제1 금속을 준비하는, 단자 부품의 제조 방법.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 금속을 준비하는 공정에서는, 구리 또는 구리를 주체로 하는 합금으로 구성된 제1 금속을 준비하고, 상기 제2 금속을 준비하는 공정에서는, 알루미늄 또는 알루미늄을 주체로 하는 합금으로 구성된 제2 금속을 준비하는, 단자 부품의 제조 방법.
  14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 접합시키는 공정에 있어서, 초음파 압접, 마찰 압접 또는 저항 압접에 의해 금속 접합을 실시하는, 단자 부품의 제조 방법.
KR1020220014202A 2021-02-08 2022-02-03 단자 부품, 그것을 구비한 이차 전지 및 조전지 그리고 단자 부품의 제조 방법 KR20220114486A (ko)

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