KR20230012419A - 단자 부품 및 단자 부품의 제조 방법 - Google Patents

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다카히로 사쿠라이
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프라임 플래닛 에너지 앤드 솔루션즈 가부시키가이샤
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Abstract

여기서 개시되는 단자 부품은, 이차 전지용 단자에 사용되는 단자 부품이다. 단자 부품은, 제1 금속과, 오목부를 갖는 제2 금속을 구비하고 있다. 제1 금속은, 한 쌍의 평탄면을 구비하는 축부와, 축부의 장축 방향의 일단에 형성된 감입부를 갖고 있다. 제1 금속과 제2 금속의 경계에는, 초음파 접합에 의해 접합된 접합부와, 제1 금속의 감입부가 제2 금속의 오목부에 들어간 코오킹부가 형성되어 있다. 여기서, 오목부와 감입부 사이에는, 평면으로 보아, 평탄면과 대향하는 대향 방향으로 간극이 형성되어 있다.

Description

단자 부품 및 단자 부품의 제조 방법 {TERMINAL COMPONENT AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 단자 부품 및 단자 부품의 제조 방법에 관한 것이다.
이차 전지를 구성하는 단자로서, 이종 금속으로 이루어지는 단자에 관한 기술이 제안되어 있다.
일본 특허 출원 공개 제2011-124024호 공보에는, 복수의 단전지를 버스 바로 접속하여 이루어지는 조전지가 개시되어 있다. 이러한 조전지에 사용되는 정극 단자를 제작하는 방법으로서, 구리의 정극 외부 단자를 알루미늄의 기부에 초음파 접합하고, 초음파 접합에서 발생한 이물을 세정하고, 또한 코오킹 성형을 행하는 것이 개시되어 있다. 여기서의 코오킹 성형은, 볼록형의 펀치 공구와 오목형의 다이 공구에 의해 압박함으로써 행해진다. 상기 공보에 따르면, 이러한 정극 단자는, 구리제의 버스 바와의 용접성이 양호하고, 또한 기부와 외부 단자의 접합 강도가 충분히 확보된다고 되어 있다.
일본 특허 제6216368호에는, 전극체와, 전극체를 수용하는 케이스와, 케이스의 격벽에 고정되고 일단에 삽입 관통부를 구비하는 리벳 부재와, 피삽입 관통부를 구비하고 리벳 부재와 전기적으로 접속되는 도전성 부재를 구비하는 축전 소자가 개시되어 있다. 리벳의 삽입 관통부의 비커스 경도는, 도전성 부재에 있어서의 피삽입 관통부의 주변 영역의 비커스 경도보다 크다. 삽입 관통부는, 도전성 부재에 삽입 관통된 상태로 코오킹된다. 그에 의해, 피삽입 관통부의 주변 영역의 두께가 줄어들어, 도전성 부재의 두께의 증가가 억제된다고 되어 있다.
일본 특허 출원 공개 제2011-124024호 공보 일본 특허 제6216368호
그런데, 외부 단자를 구성하는 이종 금속간을 초음파 접합 등의 방법으로 접합함으로써, 이종 금속간의 도통성을 향상시킬 수 있다. 또한, 이종 금속간을 코오킹 등의 방법으로 기계적으로 체결시킴으로써, 이종 금속간의 접합 강도를 향상시킬 수 있다. 본 발명자는, 이들 방법을 조합한 단자를 이차 전지에 사용하는 것을 검토하고 있다. 그러나, 이종 금속을 코오킹한 상태에서 초음파 진동을 행하는 경우, 코오킹 구조가 초음파 접합 시에 부여되는 초음파 진동을 저해할 우려가 있다.
여기서 개시되는 단자 부품은, 이차 전지용 단자에 사용되는 단자 부품이다. 단자 부품은, 제1 금속과, 오목부를 갖는 제2 금속을 구비하고 있다. 제1 금속은, 한 쌍의 평탄면을 구비하는 축부와, 축부의 장축 방향의 일단에 형성된 감입부를 갖고 있다. 제1 금속과 제2 금속의 경계에는, 초음파 접합에 의해 접합된 접합부와, 제1 금속의 감입부가 제2 금속의 오목부에 들어간 코오킹부가 형성되어 있다. 여기서, 오목부와 감입부 사이에는, 평면으로 보아, 평탄면과 대향하는 대향 방향으로 간극이 형성되어 있다.
이러한 구성을 구비하는 단자 부품은, 초음파 접합에 의해 접합된 접합부의 접합 강도가 향상되어 있다.
간극은, 대향 방향의 양측에 형성되어 있어도 된다. 이러한 구성에 의해, 접합부의 접합 강도가 보다 향상될 수 있다.
제2 금속에는, 대향 방향을 따라 초음파 접합의 진동이 부여된 접합 자국이 형성될 수 있다. 감입부는, 축부의 장축 방향의 일단으로부터 외경 방향으로 연장되어 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. 이차 전지의 정극 단자 및 부극 단자 중 적어도 한쪽은, 여기서 개시되는 단자 부품을 포함하고 있으면 된다.
여기에 개시되는 기술의 다른 측면으로서, 이차 전지에 사용되는 단자 부품의 제조 방법이 제공된다. 단자 부품의 제조 방법은, 제1 금속 및 제2 금속을 준비하는 준비 공정, 여기서 제2 금속은, 개구보다 내부가 넓은 오목부를 갖고, 제1 금속은, 한 쌍의 평탄면을 구비하는 축부와, 축부의 장축 방향의 일단에 형성되고 제2 금속의 오목부에 감입되는 감입부를 갖는다; 제2 금속의 오목부에 제1 금속의 감입부를 압입함으로써 제1 금속과 제2 금속을 코오킹하는 코오킹 공정, 여기서, 오목부와 감입부 사이에, 평면으로 보아, 평탄면과 대향하는 대향 방향으로 간극이 형성되도록 코오킹한다; 및 제1 금속과 제2 금속을 초음파 접합에 의해 접합하는 접합 공정, 여기서, 초음파 접합의 진동을 대향 방향을 따라 부여한다,를 포함한다.
도 1은, 리튬 이온 이차 전지(10)의 부분 단면도이다.
도 2는, 도 1의 II-II 단면을 도시하는 단면도이다.
도 3은, 도 2의 III-III 단면도이다.
도 4는, 단자 부품(200)을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 5는, 단자 부품(200)을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 6은, 오목부(202a)와 감입부(201b)의 형상을 모식적으로 도시하는 모식도이다.
도 7은, 다른 실시 형태에 관한 단자 부품(200)의 오목부(202a)와 감입부(201b)의 형상을 모식적으로 도시하는 모식도이다.
도 8은, 다른 실시 형태에 관한 단자 부품(200)의 오목부(202a)와 감입부(201b)의 형상을 모식적으로 도시하는 모식도이다.
이하, 여기서 개시되는 단자 부품 및 이차 전지의 일 실시 형태를 설명한다. 여기서 설명되는 실시 형태는, 당연하게도 특별히 본 발명을 한정하는 것을 의도한 것은 아니다. 각 도면은 모식적으로 그려져 있으며, 반드시 실물을 반영하고 있지는 않다. 또한, 수치 범위를 나타내는 「A 내지 B」등의 표기는, 특별히 언급되지 않는 한 「A 이상 B 이하」를 의미한다. 또한, 이하에 설명하는 도면에 있어서, 동일한 작용을 발휘하는 부재, 부위에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략 또는 간략화하는 경우가 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 참조하는 각 도면에 있어서의 부호 X는 「폭 방향」을 나타내고, 부호 Y는 「길이 방향」을 나타내고, 부호 Z는 「높이 방향」을 나타내고, 부호 U는 「초음파 진동의 진동 방향」을 나타낸다.
본 명세서에 있어서 「이차 전지」란, 전해질을 통하여 한 쌍의 전극(정극과 부극) 사이에서 전하 담체가 이동함으로써 충방전 반응이 생기는 축전 디바이스 일반을 말한다. 이러한 이차 전지는, 리튬 이온 이차 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 카드뮴 전지 등의 소위 축전지 외에, 전기 이중층 커패시터 등의 커패시터 등도 포함한다. 이하에서는, 상술한 이차 전지 중, 리튬 이온 이차 전지를 대상으로 한 경우의 실시 형태에 대하여 설명한다.
<리튬 이온 이차 전지(10)>
도 1은, 리튬 이온 이차 전지(10)의 부분 단면도이다. 도 1에서는, 대략 직육면체의 전지 케이스(41)의 편측의 광폭면을 따라, 내부를 노출시킨 상태가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 리튬 이온 이차 전지(10)는, 소위 밀폐형 전지이다. 도 2는, 도 1의 II-II 단면을 도시하는 단면도이다. 도 2에서는, 대략 직육면체의 전지 케이스(41)의 편측의 협폭면을 따라 내부를 노출시킨 상태의 부분 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.
리튬 이온 이차 전지(10)는, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 전극체(20)와, 전지 케이스(41)와, 정극 단자(42)와, 부극 단자(43)를 구비하고 있다.
<전극체(20)>
전극체(20)는, 절연 필름(도시는 생략) 등으로 덮인 상태로, 전지 케이스(41)에 수용되어 있다. 전극체(20)는, 정극 요소로서의 정극 시트(21)와, 부극 요소로서의 부극 시트(22)와, 세퍼레이터로서의 세퍼레이터 시트(31, 32)를 구비하고 있다. 정극 시트(21)와, 제1 세퍼레이터 시트(31)와, 부극 시트(22)와, 제2 세퍼레이터 시트(32)는, 각각 장척의 띠상의 부재이다.
정극 시트(21)는, 미리 정해진 폭 및 두께의 정극 집전박(21a)(예를 들어, 알루미늄박)에, 폭 방향의 편측의 단부에 일정한 폭으로 설정된 미형성부(21a1)를 제외하고, 정극 활물질을 포함하는 정극 활물질층(21b)이 양면에 형성되어 있다. 정극 활물질은, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지에서는, 리튬 전이 금속 복합 재료와 같이, 충전 시에 리튬 이온을 방출하고, 방전 시에 리튬 이온을 흡수할 수 있는 재료이다. 정극 활물질은, 일반적으로 리튬 전이 금속 복합 재료 이외에도 여러 가지가 제안되어 있으며, 특별히 한정되지 않는다.
부극 시트(22)는, 미리 정해진 폭 및 두께의 부극 집전박(22a)(여기서는 구리박)에, 폭 방향의 편측의 에지에 일정한 폭으로 설정된 미형성부(22a1)를 제외하고, 부극 활물질을 포함하는 부극 활물질층(22b)이 양면에 형성되어 있다. 부극 활물질은, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지에서는, 천연 흑연과 같이, 충전 시에 리튬 이온을 흡장하고, 충전 시에 흡장한 리튬 이온을 방전 시에 방출할 수 있는 재료이다. 부극 활물질은, 일반적으로 천연 흑연 이외에도 여러 가지가 제안되어 있으며, 특별히 한정되지 않는다.
세퍼레이터 시트(31, 32)에는, 예를 들어 필요한 내열성을 갖는 전해질이 통과할 수 있는 다공질의 수지 시트가 사용된다. 세퍼레이터 시트(31, 32)에 대해서도 여러 가지가 제안되어 있으며, 특별히 한정되지 않는다.
여기서, 부극 활물질층(22b)의 폭은, 예를 들어 정극 활물질층(21b)보다 넓게 형성되어 있다. 세퍼레이터 시트(31, 32)의 폭은, 부극 활물질층(22b)보다 넓다. 정극 집전박(21a)의 미형성부(21a1)와, 부극 집전박(22a)의 미형성부(22a1)는, 폭 방향에 있어서 서로 반대측을 향해져 있다. 또한, 정극 시트(21)와, 제1 세퍼레이터 시트(31)와, 부극 시트(22)와, 제2 세퍼레이터 시트(32)는, 각각 길이 방향을 향하여 정렬되고, 순서대로 겹쳐져 권회되어 있다. 부극 활물질층(22b)은, 세퍼레이터 시트(31, 32)를 개재시킨 상태에서 정극 활물질층(21b)을 덮고 있다. 부극 활물질층(22b)은 세퍼레이터 시트(31, 32)에 덮여 있다. 정극 집전박(21a)의 미형성부(21a1)는, 세퍼레이터 시트(31, 32)의 폭 방향의 편측으로부터 비어져 나와 있다. 부극 집전박(22a)의 미형성부(22a1)는, 폭 방향의 반대측에 있어서 세퍼레이터 시트(31, 32)로부터 비어져 나와 있다.
상술한 전극체(20)는, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 전지 케이스(41)의 케이스 본체(41a)에 수용될 수 있도록, 권회축을 포함하는 일 평면을 따른 편평한 상태로 된다. 그리고, 전극체(20)의 권회축을 따라, 편측에 정극 집전박(21a)의 미형성부(21a1)가 배치되고, 반대측에 부극 집전박(22a)의 미형성부(22a1)가 배치되어 있다.
<전지 케이스(41)>
전지 케이스(41)는, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 전극체(20)를 수용하고 있다. 전지 케이스(41)는, 일측면이 개구된 대략 직육면체의 각형 형상을 갖는 케이스 본체(41a)와, 개구에 장착된 덮개(41b)를 갖고 있다. 이 실시 형태에서는, 케이스 본체(41a)와 덮개(41b)는, 경량화와 필요한 강성을 확보한다는 관점에서, 각각 알루미늄 또는 알루미늄을 주로 하는 알루미늄 합금으로 형성되어 있다.
<케이스 본체(41a)>
케이스 본체(41a)는, 일측면이 개구된 대략 직육면체의 각형 형상을 갖고 있다. 케이스 본체(41a)는, 대략 직사각형의 바닥면부(61)와, 한 쌍의 광폭면부(62, 63)(도 2 참조)와, 한 쌍의 협폭면부(64, 65)를 갖고 있다. 한 쌍의 광폭면부(62, 63)는, 각각 바닥면부(61) 중 긴 변으로부터 상승되어 있다. 한 쌍의 협폭면부(64, 65)는, 각각 바닥면부(61) 중 짧은 변으로부터 상승되어 있다. 케이스 본체(41a)의 일측면에는, 한 쌍의 광폭면부(62, 63)와 한 쌍의 협폭면부(64, 65)로 둘러싸인 개구(41a1)가 형성되어 있다.
<덮개(41b)>
덮개(41b)는, 한 쌍의 광폭면부(62, 63)(도 2 참조)의 긴 변과, 한 쌍의 협폭면부(64, 65)의 짧은 변으로 둘러싸인 케이스 본체(41a)의 개구(41a1)에 장착된다. 그리고, 덮개(41b)의 주연부가, 케이스 본체(41a)의 개구(41a1)의 에지에 접합된다. 이러한 접합은, 예를 들어 간극이 없는 연속된 용접에 의하면 된다. 이러한 용접은, 예를 들어 레이저 용접에 의해 실현될 수 있다.
이 실시 형태에서는, 덮개(41b)에는 정극 단자(42)와 부극 단자(43)가 설치되어 있다. 정극 단자(42)는 내부 단자(42a)와 외부 단자(42b)를 구비하고 있다. 부극 단자(43)는 내부 단자(43a)와 외부 단자(43b)를 구비하고 있다. 내부 단자(42a, 43a)는, 각각 인슐레이터(72)를 개재하여 덮개(41b)의 내측에 설치되어 있다. 외부 단자(42b, 43b)는, 각각 가스킷(71)을 개재하여 덮개(41b)의 외측에 설치되어 있다. 내부 단자(42a, 43a)는, 각각 케이스 본체(41a)의 내부로 연장되어 있다. 정극의 내부 단자(42a)는, 정극 집전박(21a)의 미형성부(21a1)에 접속되어 있다. 부극의 내부 단자(43a)는, 부극 집전박(22a)의 미형성부(22a1)에 접속되어 있다.
전극체(20)의 정극 집전박(21a)의 미형성부(21a1)와, 부극 집전박(22a)의 미형성부(22a1)는, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 덮개(41b)의 긴 변 방향의 양측부에 각각 설치된 내부 단자(42a, 43a)에 설치되어 있다. 전극체(20)는, 덮개(41b)에 설치된 내부 단자(42a, 43a)에 설치된 상태로, 전지 케이스(41)에 수용된다. 또한, 여기서는 권회형의 전극체(20)가 예시되어 있다. 전극체(20)의 구조는 이러한 형태에 한정되지 않는다. 전극체(20)의 구조는, 예를 들어 정극 시트와 부극 시트가 세퍼레이터 시트를 개재하여 교호로 적층된 적층 구조여도 된다. 또한, 전지 케이스(41) 내에는, 복수의 전극체(20)가 수용되어 있어도 된다.
또한, 전지 케이스(41)는, 전극체(20)와 함께, 도시하지 않은 전해액을 수용하고 있어도 된다. 전해액으로서는, 비수계 용매에 지지염을 용해시킨 비수 전해액을 사용할 수 있다. 비수계 용매의 일례로서, 에틸렌카르보네이트, 디메틸카르보네이트, 에틸메틸카르보네이트 등의 카르보네이트계 용매를 들 수 있다. 지지염의 일례로서, LiPF6 등의 불소 함유 리튬염을 들 수 있다.
도 3은, 도 2의 III-III 단면도이다. 도 3에서는, 부극 단자(43)가 덮개(41b)에 설치된 부위의 단면이 도시되어 있다. 이 실시 형태에서는, 부극의 외부 단자(43b)에는, 이종 금속을 접합한 부재가 사용되고 있다. 도 3에서는, 외부 단자(43b)를 구성하는 이종 금속의 구조나 이종 금속의 계면 등은 도시되지 않고, 외부 단자(43b)의 단면 형상이 모식적으로 도시되어 있다.
덮개(41b)는, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 부극의 외부 단자(43b)를 설치하기 위한 설치 구멍(41b1)을 갖고 있다. 설치 구멍(41b1)은, 덮개(41b)의 미리 정해진 위치에 있어서 덮개(41b)를 관통하고 있다. 덮개(41b)의 설치 구멍(41b1)에는, 가스킷(71)과 인슐레이터(72)를 개재하여, 부극의 내부 단자(43a)와 외부 단자(43b)가 설치된다. 설치 구멍(41b1)의 외측에는, 설치 구멍(41b1)의 둘레에 가스킷(71)이 장착되는 단차(41b2)가 마련되어 있다. 단차(41b2)에는, 가스킷(71)이 배치되는 시트면(41b3)이 마련되어 있다. 시트면(41b3)에는, 가스킷(71)을 위치 결정하기 위한 돌기(41b4)가 마련되어 있다.
여기서, 부극의 외부 단자(43b)는, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 헤드부(43b1)와, 축부(43b2)와, 코오킹편(43b3)을 구비하고 있다. 헤드부(43b1)는, 덮개(41b)의 외측에 배치되는 부위이다. 헤드부(43b1)는, 설치 구멍(41b1)보다 큰 대략 평판상의 부위이다. 축부(43b2)는, 가스킷(71)을 개재하여 설치 구멍(41b1)에 장착되는 부위이다. 축부(43b2)는, 헤드부(43b1)의 대략 중앙부로부터 하방으로 돌출되어 있다. 코오킹편(43b3)은, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 덮개(41b)의 내부에 있어서, 부극의 내부 단자(43a)에 코오킹되는 부위이다. 코오킹편(43b3)은, 축부(43b2)로부터 연장되어 있고, 덮개(41b)에 삽입 관통된 후에 접어 구부려져 부극의 내부 단자(43a)에 코오킹된다.
<가스킷(71)>
가스킷(71)은, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 덮개(41b)의 설치 구멍(41b1) 및 시트면(41b3)에 설치되는 부재이다. 이 실시 형태에서는, 가스킷(71)은, 시트부(71a)와, 보스부(71b)와, 측벽(71c)을 구비하고 있다. 시트부(71a)는, 덮개(41b)의 설치 구멍(41b1) 둘레의 외측면에 마련된 시트면(41b3)에 장착되는 부위이다. 시트부(71a)는, 시트면(41b3)에 맞추어 대략 평탄한 면을 갖는다. 시트부(71a)는, 시트면(41b3)의 돌기(41b4)에 따른 오목부를 구비하고 있다. 보스부(71b)는, 시트부(71a)의 바닥면으로부터 돌출되어 있다. 보스부(71b)는, 덮개(41b)의 설치 구멍(41b1)에 장착되도록 설치 구멍(41b1)의 내측면을 따른 외형 형상을 갖고 있다. 보스부(71b)의 내측면은, 외부 단자(43b)의 축부(43b2)가 장착되는 장착 구멍으로 된다. 측벽(71c)은, 시트부(71a)의 주연으로부터 상방으로 상승되어 있다. 외부 단자(43b)의 헤드부(43b1)는, 가스킷(71)의 측벽(71c)으로 둘러싸인 부위에 장착된다.
가스킷(71)은, 덮개(41b)와 외부 단자(43b) 사이에 배치되어, 덮개(41b)와 외부 단자(43b)의 절연을 확보하고 있다. 또한, 가스킷(71)은, 덮개(41b)의 설치 구멍(41b1)의 기밀성을 확보하고 있다. 이러한 관점에서, 내약품성이나 내후성이 우수한 재료가 사용되면 좋다. 이 실시 형태에서는, 가스킷(71)에는 PFA가 사용되고 있다. PFA는 사불화에틸렌과 퍼플루오로알콕시에틸렌의 공중합체(Tetrafluoroethylene-Perfluoroalkylvinylether Copolymer)이다. 또한, 가스킷(71)에 사용되는 재료는 PFA에 한정되지 않는다.
<인슐레이터(72)>
인슐레이터(72)는, 덮개(41b)의 설치 구멍(41b1)의 둘레에 있어서, 덮개(41b)의 내측에 장착되는 부재이다. 인슐레이터(72)는, 베이스부(72a)와, 구멍(72b)과, 측벽(72c)을 구비하고 있다. 베이스부(72a)는, 덮개(41b)의 내측면을 따라 배치되는 부위이다. 이 실시 형태에서는 베이스부(72a)는 대략 평판상의 부위이다. 베이스부(72a)는, 덮개(41b)의 내측면을 따라 배치되고, 케이스 본체(41a)에 수용되도록, 덮개(41b)로부터 비어져 나오지 않을 정도의 크기를 갖고 있다. 구멍(72b)은, 가스킷(71)의 보스부(71b) 내측면에 대응하여 마련된 구멍이다. 이 실시 형태에서는, 구멍(72b)은 베이스부(72a)의 대략 중앙부에 마련되어 있다. 덮개(41b)의 내측면에 대향하는 측면에 있어서, 구멍(72b)의 둘레에는 오목한 단차(72b1)가 마련되어 있다. 단차(72b1)에는, 설치 구멍(41b1)에 장착된 가스킷(71)의 보스부(71b)의 선단이 간섭하지 않도록 수용되어 있다. 측벽(72c)은, 베이스부(72a)의 주연부로부터 하방으로 상승되어 있다. 베이스부(72a)에는, 부극의 내부 단자(43a)의 일단에 마련되는 기부(43a1)가 수용된다. 인슐레이터(72)에는, 전지 케이스(41)의 내부에 배치되기 때문에, 필요한 내약품성을 구비하고 있으면 된다. 이 실시 형태에서는, 인슐레이터(72)에는 PPS가 사용되고 있다. PPS는 폴리페닐렌술피드 수지(Poly Phenylene Sulfide Resin)이다. 또한, 인슐레이터(72)에 사용되는 재료는, PPS에 한정되지 않는다.
부극의 내부 단자(43a)는, 기부(43a1)와, 접속편(43a2)(도 1 및 도 2 참조)을 구비하고 있다. 기부(43a1)는, 인슐레이터(72)의 베이스부(72a)에 장착되는 부위이다. 이 실시 형태에서는, 기부(43a1)는 인슐레이터(72)의 베이스부(72a)의 둘레의 측벽(72c)의 내측에 따른 형상을 갖고 있다. 접속편(43a2)은, 기부(43a1)의 일단으로부터 연장되어 있고, 케이스 본체(41a) 내로 연장되어 전극체(20)의 부극의 미형성부(22a1)에 접속되어 있다(도 1 및 도 2 참조).
이 실시 형태에서는, 설치 구멍(41b1)에 보스부(71b)를 장착하면서, 덮개(41b)의 외측에 가스킷(71)을 설치한다. 외부 단자(43b)가 가스킷(71)에 장착된다. 이때, 외부 단자(43b)의 축부(43b2)가 가스킷(71)의 보스부(71b)에 삽입 관통되며, 또한 가스킷(71)의 시트부(71a)에 외부 단자(43b)의 헤드부(43b1)가 배치된다. 덮개(41b)의 내측은, 인슐레이터(72)와 부극 단자(43)가 설치된다. 그리고, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 외부 단자(43b)의 코오킹편(43b3)이 절곡되어, 부극 단자(43)의 기부(43a1)에 코오킹된다. 외부 단자(43b)의 코오킹편(43b3)과 부극 단자(43)의 기부(43a1)는, 도통성을 향상시키기 위해 부분적으로 용접이나 금속 접합에 의해 접합되어 있으면 된다.
그런데, 리튬 이온 이차 전지(10)의 정극의 내부 단자(42a)(도 1 참조)에서는, 내산화환원성의 요구 레벨이 부극에 비하여 높지 않다. 그리고, 요구되는 내산화환원성과, 경량화의 관점에서, 정극의 내부 단자(42a)에는 알루미늄이 사용될 수 있다. 이에 비해, 부극의 내부 단자(43a)에서는, 내산화환원성의 요구 레벨이 정극보다 높다. 이러한 관점에서, 부극의 내부 단자(43a)에는 구리가 사용될 수 있다. 한편, 외부 단자(43b)가 접속되는 버스 바에서는, 경량화 및 저비용화의 관점에서, 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용될 수 있다.
본 발명자는, 내부 단자(43a)에 접속되는 부위와 버스 바와 접속되는 부위에서 다른 종류의 금속을 사용하는 것을 검토하고 있다. 즉, 외부 단자(43b) 중, 버스 바와 접속되는 부위와, 내부 단자(43a)와 접속되는 부위에서, 각각에 대하여 용접성이 높은 금속을 사용하는 것을 검토하고 있다. 그러나, 본 발명자의 지견으로는, 이종 금속 접합은 도통성이나 접합 강도에 대한 과제가 있다. 본 발명자는 금속간의 도통을 확보하기 위해 야금적으로 접합하는 것, 금속간의 접합 강도를 향상시키기 위해 금속간을 코오킹하는 것을 검토하고 있다. 이하, 여기서 개시되는 단자 부품(200)에 대하여, 단자 부품(200)의 제조 방법과 함께 설명한다.
<단자 부품(200)>
도 4 및 도 5는, 단자 부품(200)을 모식적으로 도시하는 모식도이다. 도 6은, 오목부(202a)와 감입부(201b)의 형상을 모식적으로 도시하는 모식도이다. 단자 부품(200)은, 도 3에 도시된 부극의 외부 단자(43b)로서 사용될 수 있다. 도 4 및 도 5에서는, 단자 부품(200)을 구성하는 제1 금속(201)과 제2 금속(202)이 초음파 접합에 의해 접합되는 공정이 모식적으로 도시되어 있다. 도 4에서는, Y 방향(즉, 제2 금속(202)의 길이 방향)으로부터 본 단자 부품(200)이 도시되어 있다. 도 5에서는 X 방향(즉, 제2 금속(202)의 폭 방향)으로부터 본 단자 부품(200)이 도시되어 있다. 도 4 및 도 5에서는, 제2 금속(202)은 단면이 도시되어 있다. 도 4에서는, 고정 지그(320)의 도시는 생략되어 있다.
단자 부품(200)은, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 금속(201)과, 오목부(202a)를 갖는 제2 금속(202)을 구비하고 있다. 제1 금속(201)과 제2 금속(202)의 경계에는, 초음파 접합에 의해 접합된 접합부(204)와, 제1 금속(201)의 감입부(201b)가 제2 금속(202)의 오목부(202a)에 들어간 코오킹부(203)가 형성되어 있다. 오목부(202a)와 감입부(201b) 사이에는, 평면으로 보아, 후술하는 평탄면(201a1)과 대향하는 대향 방향으로 간극(205)이 형성되어 있다(도 5 참조). 제1 금속(201)은, 단자 부품(200) 중 전지 케이스(41)(도 1 및 도 2 참조)의 내부를 향하여 배치되고, 부극의 내부 단자(43a)(도 3 참조)에 접속되는 부위를 구성한다. 제2 금속(202)은, 단자 부품(200) 중 전지 케이스(41)(도 1 참조)의 외부에 노출되고, 버스 바 등의 외부의 접속 부품과 접속되는 부위를 구성한다. 이 실시 형태에서는, 제1 금속(201)은 구리로 구성되어 있고, 제2 금속은 알루미늄으로 구성되어 있다.
여기서 개시되는 단자 부품(200)을 제조하는 방법은, 이하의 공정 (a) 내지 (c):
(a) 제1 금속(201) 및 제2 금속(202)을 준비하는 준비 공정;
(b) 제2 금속(202)의 오목부(202a)에 제1 금속(201)의 감입부(201b)를 압입함으로써 제1 금속(201)과 제2 금속(202)을 코오킹하는 코오킹 공정;
(c) 제1 금속(201)과 제2 금속(202)을 초음파 접합에 의해 접합하는 접합 공정
을 포함하고 있다.
<공정 (a): 준비 공정>
공정 (a)에서는, 제1 금속(201) 및 제2 금속(202)을 준비한다. 여기서 준비되는 제2 금속(202)은, 개구(202a1)보다 내부가 넓은 오목부(202a)를 갖는다. 여기서 준비되는 제1 금속(201)은, 한 쌍의 평탄면(201a1)을 구비하는 축부(201a)와, 축부(201a)의 장축 방향의 일단에 형성된 감입부(201b)를 갖는다. 감입부(201b)는, 제2 금속(202)의 오목부(202a)에 감입되는 부위이다.
이 실시 형태에서는, 제1 금속(201)의 축부(201a)는, 일부에 한 쌍의 평탄면(201a1)이 형성된 대략 원주 형상이다. 한 쌍의 평탄면(201a1)은, 초음파 접합 시에 고정 지그(320)(도 5 참조)에 의해 Y 방향의 양측으로부터 눌리는 면이다. 감입부(201b)는, 축부(201a)의 장축 방향의 일단으로부터 외경 방향으로 연장되어 있으며, 소위 플랜지 형상이다. 감입부(201b)는, 축부(201a)의 둘레 방향으로 연속해서 형성되어 있다. 감입부(201b)의 단부(201b1)는 타원 형상이며, X 방향이 장축 방향이고, Y 방향이 단축 방향이다(도 6 참조). 감입부(201b)의 외연(201b2)은, 단부(201b1)로부터 축방향 내측을 향하여 외경이 점점 작아지는 테이퍼면이다. 또한, 제1 금속(201)은, 감입부(201b)가 마련된 측과는 반대측에, 내부 단자(43a)에 코오킹되는 코오킹편(43b3)(도 3 참조)으로 되는 부위(201c)를 더 구비하고 있다.
제2 금속(202)은, 이 실시 형태에서는, 평면으로 보아 모퉁이부에 라운딩 가공이 실시된 대략 직사각형의 판상이다(도 6 참조). 제2 금속(202)의 한쪽의 면(202f1)의 중앙부에는, 제1 금속(201)의 감입부(201b)가 수용되는 오목부(202a)가 마련되어 있다. 제2 금속(202)의 오목부(202a)는, 상술한 바와 같이 개구(202a1)보다 내부가 넓게 되어 있다. 환언하면, 오목부(202a)의 내부에는, 개구(202a1)로부터 직경 확대된 공간이 형성되어 있다. 이 실시 형태에서는, 오목부(202a)의 개구(202a1) 및 바닥부(202a2)는 원 형상이다. 즉, 오목부(202a)는 원뿔대 형상으로 형성된 공간이다. 오목부(202a)의 측둘레면(202a3)은, 바닥부(202a2)로부터 개구(202a1)를 향하여 점점 좁아지는 테이퍼면이다.
후의 접합 공정에서는, 제2 금속(202)의 오목부(202a)가 마련된 면(202f1)의 반대측의 면(202f2)에, 초음파 접합을 실시하기 위한 혼(300)이 대어진다. 면(202f2)에는, 혼(300)이 대어지는 부분을 위치 결정하기 위한 오목부가 마련되어 있어도 된다.
제1 금속(201)의 감입부(201b)와 제2 금속(202)의 오목부(202a)의 치수 관계는, 후의 공정에서 제1 금속(201)과 제2 금속(202)이 코오킹되어 고정되는 치수로 설정되어 있으면 된다. 이 실시 형태에서는, 감입부(201b)의 단부(201b1)의 긴 직경 방향(즉, X 방향)의 양단에 코오킹부(203)가 형성되도록, 단부(201b1)의 긴 직경은 바닥부(202a2)의 직경보다 조금 길게 되어 있다. 이러한 형상을 갖는 제1 금속(201) 및 제2 금속(202)은, 각각의 부재의 재료로 되는 금속(이 실시 형태에서는 구리 및 알루미늄)에 대하여, 예를 들어 단조 가공이나 절삭 가공 등의 공지된 금속 가공을 행함으로써 준비할 수 있다.
<공정 (b): 코오킹 공정>
공정 (b)에서는, 제2 금속(202)의 오목부(202a)에 제1 금속(201)의 감입부(201b)를 압입함으로써 제1 금속(201)과 제2 금속(202)을 코오킹한다. 여기서는, 오목부(202a)와 감입부(201b) 사이에, 평면으로 보아, 평탄면(201a1)과 대향하는 대향 방향으로 간극(205)이 형성되도록 코오킹한다.
우선, 제1 금속(201)의 감입부(201b)의 단부(201b1)와, 제2 금속(202)의 오목부(202a)의 바닥부(202a2)를 대향시켜, 제1 금속(201)과 제2 금속(202)을 겹친다. 이 실시 형태에서는, 제1 금속(201)의 축부(201a)의 평탄면(201a1)의 대향 방향과, 제2 금속(202)의 길이 방향 Y가 일치한 상태로 겹친다(도 6 참조). 이어서, 프레스기 등을 사용하여, 필요한 프레스압으로 제1 금속(201)과 제2 금속(202)을 서로 가압한다. 그에 의해, 제1 금속(201)과 제2 금속(202)은, 한쪽이 다른 쪽에 대하여 소성 변형된다. 제1 금속(201)의 감입부(201b)는 오목부(202a)에 들어가서, 코오킹부(203)가 형성된다. 코오킹부(203)에서는, 감입부(201b)의 외연(201b2)과 오목부(202a)의 측둘레면(202a3)은, 압입된 상태로 되어 있다. 이러한 코오킹부(203)가 형성되도록, 제1 금속(201)과 제2 금속(202)의 치수는 적절히 조정되면 된다. 프레스압은, 제1 금속(201)과 제2 금속(202)의 형상이나 금속종에 따라 적절하게 설정될 수 있다.
이 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이, 제2 금속(202)의 오목부(202a)의 바닥부(202a2)는 원 형상이고, 제1 금속(201)의 감입부(201b)의 단부(201b1)는 타원 형상이다. 그 때문에, 코오킹부(203)는, 단부(201b1)의 긴 직경 방향의 양측에 형성된다. 제1 금속(201)과 제2 금속(202)은, 코오킹부(203)에 의해 서로 고정되어 있다. 이 실시 형태에서는, 알루미늄제의 제2 금속(202)이 구리제의 제1 금속(201)에 대하여 소성 변형되어, 코오킹부(203)가 형성되어 있다. 이와 같이, 제1 금속(201)과 제2 금속(202)이 코오킹되어, 기계적으로 체결되어 있음으로써, 제1 금속(201)과 제2 금속(202) 사이의 접합 강도가 확보되어 있다.
또한, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 제2 금속(202)의 오목부(202a)의 직경에 대하여 제1 금속(201)의 감입부(201b)의 직경이 짧은 부분에는, 간극(205)이 형성된다. 이 실시 형태에서는, 간극(205)은, 감입부(201b)의 단부(201b1)의 짧은 직경 방향(즉, 평면으로 보아, 평탄면(201a1)과 대향하는 대향 방향)의 양측에 형성되어 있다.
<공정 (c): 접합 공정>
공정 (c)에서는, 제1 금속(201)과 제2 금속(202)을 초음파 접합에 의해 접합한다. 여기서는, 초음파 접합의 진동을 상기 대향 방향을 따라 부여한다. 이에 의해, 접합부(204)가 형성된다. 또한, 초음파 접합의 접합 조건은, 제1 금속(201)과 제2 금속(202)의 금속종, 치수 등에 따라 적절히 설정된다. 이것에 한정되지 않지만, 예를 들어 진폭 20㎛ 내지 80㎛ 정도, 주파수 15kHz 내지 150kHz 정도, 피접합물에 부여되는 에너지양은 50J 내지 500J 정도로 설정될 수 있다.
초음파 접합은, 혼(300)과, 앤빌(310)과, 고정 지그(320)를 사용하여 행한다. 우선, 제2 금속(202)이 겹쳐진 제1 금속(201)을 앤빌(310)에 배치한다. 다음에, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 고정 지그(320)를 사용하여, 제1 금속(201)을 한 쌍의 평탄면(201a1)의 양측으로부터 끼워 고정한다. 제1 금속(201)을 고정한 상태에서, 혼(300)을 제2 금속(202)에 대고, 가압하면서 초음파 진동을 부여한다. 이 실시 형태에서는, 혼(300)은 제2 금속(202)의 중심부(206)(도 6 참조)에 대어진다. 초음파 진동의 진동 방향 U는, 한 쌍의 평탄면(201a1)이 고정 지그(320)에 의해 고정되는 방향(Y 방향)과 평행이다. 이에 의해, 초음파 진동을 부여할 때의 에너지의 손실을 저감할 수 있다.
도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 진동 방향 U는, 평면으로 보아, 평탄면(201a1)과 간극(205)이 대향하는 방향과 일치하고 있다. 즉, 진동 방향 U는, 중심부(206)로부터 보아 간극(205)이 형성되어 있는 방향과 일치하고 있다. 그런데, 본 발명자의 지견으로는, 초음파 접합에 의해 2개의 부재를 접합할 때는, 혼이 대어지는 접합 계면에 부여되는 초음파 진동에 맞추어, 접합되는 부재 전체에도 진동이 전해진다. 2개의 부재가 간극 없이 체결되어 있는 경우에는, 부재 전체로서 진동이 전해지기 어려워질 수 있다. 그 결과, 접합 계면의 진동이 저해되어, 초음파 접합에 의한 접합 계면의 접합 강도가 저하될 우려가 있다. 이 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이, 진동 방향 U와 간극(205)이 형성되어 있는 방향이 일치하고 있다. 그에 의해, 진동이 저해되기 어려워져, 접합 강도가 높은 접합부(204)가 형성된다. 또한, 간극(205)이 형성되어 있음으로써, 초음파 접합 시에 제1 금속(201)과 제2 금속(202)에 큰 에너지가 부여되는 경우에도, 변형이 간극(205) 내로 억제될 수 있다. 그에 의해, 제1 금속(201)과 제2 금속(202)의 외형의 변형을 저감할 수 있다.
접합부(204)는, 혼(100)이 대어지는 중심부(206)와 대응하는 위치에 형성된다. 또한, 제2 금속(202)에는, 중심부(206)에 접합 자국이 형성될 수 있다. 접합 자국은, 상기 대향 방향을 따라 초음파 접합의 진동이 부여될 때 형성될 수 있다. 그 때문에, 접합 자국은, 진동 방향 U와 수직인 방향과 비교하여, 진동 방향 U의 양측에 큰 버가 형성될 수 있다.
이상과 같이 하여, 단자 부품(200)을 제조할 수 있다. 단자 부품(200)은, 제1 금속(201)과 제2 금속(202)의 경계에, 코오킹부(203)와, 초음파 접합에 의해 접합된 접합부(204)가 형성되어 있다. 코오킹부(203)에서는, 제1 금속(201)과 제2 금속(202)의 접합 강도가 확보되어 있다. 접합부(204)에서는, 초음파 접합에 의해 고상 접합되어 있고, 낮은 전기 저항에 의한 도통성이 확보되어 있다. 단자 부품(200)은, 이차 전지의 정극 단자나 부극 단자로서 이용 가능하다.
상술한 단자 부품(200)은, 오목부(202a)와 감입부(201b) 사이에, 평면으로 보아, 평탄면(201a1)과 대향하는 대향 방향으로 간극(205)이 형성되어 있다. 그에 의해, 초음파 접합에 의해 접합된 접합부(204)의 접합 강도가 향상되어 있다. 접합부(204)의 접합 강도가 향상됨으로써, 제1 금속(201)과 제2 금속(202)의 도통성이 장기에 걸쳐 유지된다. 또한, 초음파 접합으로 에너지가 부여됨에 따른 변형도 저감된다.
상술한 실시 형태에서는, 간극(205)은 상기 대향 방향의 양측에 형성되어 있다. 이러한 구성에 의해, 제1 금속(201)과 제2 금속(202)의 상대적인 진동이 보다 저해되기 어려워진다. 그에 의해, 접합부(204)의 접합 강도가 향상될 수 있다.
상술한 실시 형태에서는, 제2 금속(202)의 오목부(202a)의 바닥부(202a2)가 원 형상이고, 제1 금속(201)의 감입부(201b)의 단부(201b1)가 타원 형상이었지만, 이러한 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 감입부(201b)의 단부(201b1)가 부분적으로 커트된 원 형상이어도 된다.
도 7은, 다른 실시 형태에 관한 단자 부품(200)의 오목부(202a)와 감입부(201b)의 형상을 모식적으로 도시하는 모식도이다. 도 7에 도시되어 있는 실시 형태에서는, 오목부(202a)는 원뿔대 형상으로 형성된 공간이다. 감입부(201b)는, Y 방향의 양단을 제외하고 오목부(202a)의 형상과 일치하고 있다. 감입부(201b)는, Y 방향의 양단이 직선상으로 커트(소위, D 커트)된 형상이다.
도 8은, 다른 실시 형태에 관한 단자 부품(200)의 오목부(202a)와 감입부(201b)의 형상을 모식적으로 도시하는 모식도이다. 도 8에 도시되어 있는 실시 형태에서는, 오목부(202a)는 원뿔대 형상으로 형성된 공간이다. 감입부(201b)는, Y 방향의 양단을 제외하고 오목부(202a)의 형상과 일치하고 있다. 감입부(201b)는, Y 방향의 양단이 원호상으로 커트된 형상이다.
도 7 및 도 8에 도시되어 있는 실시 형태에서는, 둘레 방향에 있어서, 커트된 부분에는 간극(205)이 형성되어 있고, 커트된 부분을 제외한 부분에 있어서는 코오킹부(203)가 형성되어 있다. 간극(205)이 형성되어 있는 방향과 진동 방향 U를 맞춤으로써, 초음파 접합에 의해 접합되는 접합부의 접합 강도를 향상시킬 수 있다.
도 6 내지 도 8에 도시된 실시 형태에서는, Y 방향의 양단에 간극(205)이 형성되어 있었지만, 이러한 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 간극(205)은, 평탄면(201a1)의 상기 대향 방향 중 한쪽에만 형성되어 있어도 된다. 또한, 평탄면(201a1)의 상기 대향 방향 이외의 부분에도 간극이 형성되어 있어도 된다.
도 6 내지 도 8에 도시된 실시 형태에서는, 제2 금속(202)의 오목부(202a)가 원뿔대 형상으로 형성된 공간이며, 그 원뿔대 형상의 내측에, 오목부(202a)와 감입부(201b) 사이에 간극(205)이 형성되어 있었지만, 이러한 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 감입부가 원뿔대 형상이며, 그 원뿔대 형상의 외측에 간극이 형성되도록, 오목부의 일부에 당해 감입부에 대하여 확대된 부분이 마련되어 있어도 된다.
이상, 여기서 개시되는 단자 부품, 이차 전지 및 단자 부품의 제조 방법에 대하여, 여러 가지를 설명하였다. 특별히 언급되지 않는 한, 여기서 예시된 단자 부품 및 전지의 실시 형태 등은 본 발명을 한정하지 않는다. 또한, 여기서 개시되는 전지는 여러 가지로 변경할 수 있으며, 특별한 문제가 생기지 않는 한, 각 구성 요소나 여기서 언급된 각 처리는 적절하게 생략되거나, 또는 적절하게 조합될 수 있다.

Claims (6)

  1. 이차 전지용 단자에 사용되는 단자 부품으로서,
    제1 금속과,
    오목부를 갖는 제2 금속
    을 구비하고,
    상기 제1 금속은,
    한 쌍의 평탄면을 구비하는 축부와,
    상기 축부의 장축 방향의 일단에 형성된 감입부
    를 갖고,
    상기 제1 금속과 상기 제2 금속의 경계에는,
    초음파 접합에 의해 접합된 접합부와,
    상기 제1 금속의 상기 감입부가 상기 제2 금속의 상기 오목부에 들어간 코오킹부
    가 형성되어 있고,
    여기서, 상기 오목부와 상기 감입부 사이에는, 평면으로 보아, 상기 평탄면과 대향하는 대향 방향으로 간극이 형성되어 있는, 단자 부품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 간극은 상기 대향 방향의 양측에 형성되어 있는, 단자 부품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 금속에는, 상기 대향 방향을 따라 상기 초음파 접합의 진동이 부여된 접합 자국이 형성되어 있는, 단자 부품.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감입부는, 상기 축부의 장축 방향의 일단으로부터 외경 방향으로 연장되어 있는, 단자 부품.
  5. 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 전지로서,
    상기 정극 단자 및 상기 부극 단자 중 적어도 한쪽은, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 단자 부품을 포함하는, 이차 전지.
  6. 이차 전지에 사용되는 단자 부품의 제조 방법으로서,
    제1 금속 및 제2 금속을 준비하는 준비 공정, 여기서, 상기 제2 금속은, 개구보다 내부가 넓은 오목부를 갖고, 상기 제1 금속은, 한 쌍의 평탄면을 구비하는 축부와, 상기 축부의 장축 방향의 일단에 형성되고 상기 제2 금속의 상기 오목부에 감입하는 감입부를 갖는다;
    상기 제2 금속의 상기 오목부에 상기 제1 금속의 상기 감입부를 압입함으로써 상기 제1 금속과 상기 제2 금속을 코오킹하는 코오킹 공정, 여기서, 상기 오목부와 상기 감입부 사이에, 평면으로 보아, 상기 평탄면과 대향하는 대향 방향으로 간극이 형성되도록 코오킹한다; 및
    상기 제1 금속과 상기 제2 금속을 초음파 접합에 의해 접합하는 접합 공정, 여기서, 상기 초음파 접합의 진동을 상기 대향 방향을 따라 부여한다,
    를 포함하는, 단자 부품의 제조 방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6216368B2 (ko) 1979-11-06 1987-04-13 Vasipari Kutato Intezet
JP2011124024A (ja) 2009-12-08 2011-06-23 Hitachi Vehicle Energy Ltd 組電池および単電池

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9379370B2 (en) 2011-01-31 2016-06-28 Gs Yuasa International Ltd. Electric storage element and method for manufacturing the same
JP5628127B2 (ja) 2011-09-27 2014-11-19 日立オートモティブシステムズ株式会社 二次電池
JP5976340B2 (ja) * 2012-02-29 2016-08-23 三洋電機株式会社 角形二次電池の製造方法
US10135040B2 (en) 2012-12-25 2018-11-20 Gs Yuasa International Ltd. Electric storage device, electric storage device assembly, and method for producing electric storage device
US10193107B2 (en) 2013-03-26 2019-01-29 Gs Yuasa International Ltd. Electric storage device and electric storage apparatus provided with the electric storage device
JP6731289B2 (ja) 2016-06-22 2020-07-29 プライムアースＥｖエナジー株式会社 電池の製造方法及び電池
JP2020087702A (ja) 2018-11-26 2020-06-04 株式会社豊田自動織機 蓄電装置
JP2020107473A (ja) 2018-12-27 2020-07-09 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子
JP7256780B2 (ja) 2020-09-17 2023-04-12 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 二次電池用端子および二次電池用端子の製造方法
JP7328270B2 (ja) 2021-03-11 2023-08-16 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 端子部品および蓄電デバイス

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6216368B2 (ko) 1979-11-06 1987-04-13 Vasipari Kutato Intezet
JP2011124024A (ja) 2009-12-08 2011-06-23 Hitachi Vehicle Energy Ltd 組電池および単電池

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