WO2012073331A1 - 二次電池および二次電池モジュール - Google Patents

Abstract

　二次電池は、発電要素群を収容する電池缶と、貫通孔を備え電池缶の開口部を封口する電池蓋とを有する。単一の金属板よりなる正負極接続板の一端における第１の面は発電要素群の未塗工部に接合される。正負極接続板の他端における第１の面とは反対の第２の面はバスバーが溶接される面であり、その第２の面が貫通孔から外部に露出される。正負極接続板と貫通孔外周との間に絶縁基材を介在させ、絶縁基材と電池蓋、および絶縁基材と正負極接続板をろう付けで接合する。　これによって、発電要素群の集電部から端子にかけての接続構造が簡素で、部品点数および組立工程数が少なく、その結果生産性に優れ、かつ信頼性に優れた二次電池および二次電池モジュールを提供し得る。

Description

二次電池および二次電池モジュール

　本発明は、電池容器に外部端子を露出させた二次電池および二次電池モジュールに関する。

　例えば、車両駆動用二次電池として、正極板および負極板をセパレータを介して配置した発電要素群並びに発電要素群を浸潤する電解液からなる発電要素を、有底の金属製電池缶内に収容し、電池缶の開口部を金属製電池蓋で封止した二次電池が広く知られている。リチウムイオン二次電池はその典型的な電池である。

　従来から、略矩形の開口面（開口部）を持つ直方体状の有底電池缶と、開口面を封止する電池蓋と、電池缶と電池蓋とで画定された空間形状に合致するように扁平状に構成された発電要素群とを有する角形リチウムイオン二次電池が知られている。この種の二次電池では、電池外部と接続するための端子は、外部に露出するように電池蓋に取り付けられており、電池缶内で導電性の部材によって発電要素群と電気的に接続されている。

　電池蓋に端子を取り付けるためには、その両者の電気的絶縁および隙間の気密を確保する必要がある。この要求を満たすため、例えば、特許文献１に開示されている二次電池では、電池蓋と電池蓋の主面に垂直な接続平面を有する端子とを金型内で相対的に位置決めした状態でシール材（樹脂）を射出成形するようにしている。

特開２００９－１０４７９３号公報

　しかしながら、特許文献１に記載されている二次電池には次のような問題があった。
　端子の接続平面が電池蓋の主面と垂直なため、十分な接続面積を確保しようとすると、端子が電池上方に延伸するため、電池外形が大型化してしまう。

（１）請求項１の発明による二次電池は、正負極活物質がそれぞれ塗工された正極板と負極板をセパレータを介して積層して成り、正負極活物質が塗工されない未塗工部を有する発電要素群と、発電要素群が収納された電池容器と、電池容器に設けた正負極用の２つの貫通孔からそれぞれが電池外部に露出して設けられ、発電要素群と外部負荷との間で電力の充放電を行う正負極外部端子とを備え、正負極接続板のそれぞれは単一の素材から製作され、正負極接続板のそれぞれの一端の第１の面には、発電要素群と接続される発電要素接続部が形成され、他端に設定された第１の面とは反対の第２の面には正負極外部端子が形成され、貫通孔から正負極接続板の第２の面が電池容器の外周面と平行に露出していることを特徴とする。
（２）請求項１１の発明による二次電池モジュールは、請求項１の二次電池を複数並列し、隣接する二次電池における正極外部端子と負極外部端子の相互をバスバーで電気的に接続して構成され、バスバーは、正極外部端子または負極外部端子の一方と同一材質の主材部と、正極外部端子または負極外部端子の他方と同一材料の従材部とを一体化したクラッド材によって形成され、正極外部端子には、バスバーにおける正極外部端子と同一材質の主材部または従材部が溶接され、負極外部端子には、バスバーにおける負極外部端子と同一材質の主材部または従材部が溶接されていることを特徴とする。

　本発明によれば、正負極外部端子が電池容器の一面と平行に延在するので、二次電池を小型化することができる。

本発明の第１実施形態の二次電池の外観斜視図。 本発明の第１実施形態の二次電池の内部構成を表す分解斜視図。 本発明の第１実施形態の二次電池に用いる発電要素群の斜視図。 本発明の第１実施形態の二次電池の電池蓋アセンブリの分解斜視図。 図２の端子近傍Ａ－Ａ線部分断面図。 本発明の第１実施形態の二次電池をモジュール化した状態の斜視図。 本発明の第１実施形態の二次電池のモジュール化に用いるバスバーの部分断面斜視図。 本発明の第１実施形態の二次電池の端子にバスバーを接合した状態の部分断面図。 本発明の第２実施形態の二次電池の端子近傍部分断面図。 本発明の第３実施形態の二次電池の端子近傍部分断面図。 本発明の第３実施形態の二次電池のモジュール化に用いるバスバーの部分断面斜視図。 本発明の第３実施形態の二次電池の端子にバスバーを接合した状態の部分断面図。 本発明の第４実施形態の二次電池の端子近傍部分断面図。 本発明の第４実施形態の二次電池の端子にバスバーを接合した状態の部分断面図。 本発明の第５実施形態の二次電池の端子近傍部分断面図。 本発明の第５実施形態の二次電池の端子にバスバーを接合した状態の部分断面図。 本発明の第６実施形態の二次電池の端子近傍部分断面図。 本発明の第７実施形態の二次電池の端子近傍部分断面図。 本発明の第８実施形態の二次電池の端子にバスバーを接合した状態の部分断面図。 本発明の第９実施形態の二次電池の端子近傍部分断面図。 本発明による二次電池に適用可能な別の発電要素群を示す斜視図。

（第１実施形態）
　以下、図面を参照して、本発明を車両駆動用の角形リチウムイオン二次電池に適用した第１の実施の形態について説明する。

－角形二次電池の構成－
　図１および図２に示すように、角形二次電池３０は、一面が開口した直方体状の電池缶１内に図示しない絶縁ケースを介して捲回型発電要素群６を収納し、電池缶１の開口部１１を電池蓋３によって封止して構成されている。なお、電池缶１と電池蓋３により電池容器が構成される。

　図示は省略するが、発電要素群６は袋状の絶縁ケースに収納された状態で電池缶１内に挿入され、発電要素群６を保護しつつ、電池缶１の内面と発電要素群６との電気的絶縁、伝熱を確保している。絶縁ケースは、絶縁性樹脂材、例えば、ポリプロピレンによって、一面が開口した薄肉の直方体状に形成される。

　電池蓋３には、正負極接続板５Ａおよび５Ｂと一体的の正極外部端子４Ａおよび負極外部端子４Ｂが露出されている。後述するように、正極外部端子４Ａおよび負極外部端子４Ｂのバスバー接続面は電池容器の一面と平行である。正負極接続板５Ａおよび５Ｂは捲回型発電要素群６に接続され、正極外部端子４Ａおよび負極外部端子４Ｂを介して、捲回型発電要素群６で発電した電力が外部に出力され、外部で発電した電力が捲回型発電要素群６に充電される。

　正極外部端子４Ａは、１枚の正極用金属板により正極接続板５Ａの一端側に一体成型され、電池容器内部から電池蓋３の貫通孔３１Ａを貫通して電池容器外部に露出している。負極外部端子４Ｂは、１枚の負極用金属板により負極接続板５Ｂの一端側に一体成型され、電池容器内部から電池蓋３の貫通孔３１Ｂを貫通して電池容器外部に露出している。正負極外部端子４Ａおよび４Ｂと電池蓋３との間には、後述するセラミックス製の絶縁基材１３Ａおよび１３Ｂがそれぞれ介在され、両者が電気的に絶縁されている。また、絶縁基材１３Ａおよび１３Ｂにより貫通孔３１Ａ，３１Ｂがシールされている。

　正極外部端子４Ａが一体成型された正極接続板５Ａは、絶縁基材１３Ａを介在させて電池蓋３にろう付けされ、負極外部端子４Ｂが一体成型された負極接続板５Ｂは、絶縁基材１３Ｂを介在させて電池蓋３にろう付けされている。すなわち、正負極接続板５Ａ，５Ｂと、絶縁基材１３Ａ，１３Ｂと、電池蓋３とはろう付けにより電池蓋アセンブリ４２（図２参照）として機械的に接合されて一体化されている。この電池蓋アセンブリ４２は、電池組立工程に先立って予め作製され、また電池の組立に先立って、電池蓋アセンブリ４２と発電要素群６とを一体化した発電要素アセンブリ４３（図２参照）も作製される。

　電池缶１は、金属製、本例ではアルミニウム合金製であり、深絞り法により開口部１１の短辺の寸法より深さ寸法が大きくされた扁平容器である。電池蓋３は、金属製、本例ではアルミニウム合金製であり、レーザビーム溶接法により電池缶１の開口部１１に固着されている。電池蓋３には注液口２０が設けられ、注液口２０から電池缶１内に電解液が注入された後に、注液口２２は注液栓２２でレーザビーム溶接により封止される。

　発電要素群６を浸潤する電解液には、例えば、エチレンカーボネート等の炭酸エステル系の有機溶媒に６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）等のリチウム塩が１モル／リットルの割合程度で溶解されたものが用いられている。

　以上説明したように、二次電池３０は、電池缶１と、発電要素アセンブリ４３とを備えている。以下、これらの二次電池構成部材を詳細に説明する。

－発電要素アセンブリ－
　発電要素アセンブリ４３は、図２に示すように、電池蓋アセンブリ４２と発電要素群６とを一体化したものである。まず、発電要素群６について説明する。

-発電要素群－
　図３に示すように、発電要素群６は、セパレータ６Ｃ、負極板６Ｄ、セパレータ６Ｃ、正極板６Ｅの順に重ねられて複数周捲回した捲回体を、扁平状に潰した扁平捲回構造を有している。捲回体は、軸芯を省略して軽量化されており、軸芯の代用として、その捲回開始端部（発電要素群中心部）にはセパレータ６Ｃが数周巻かれている。また、捲回終了端部（発電要素群表層部）にもセパレータ６Ｃが数周捲回されて絶縁性が確保され、さらに、巻き解けを防止するためにセパレータ６Ｃの捲回終了端の片面は、粘着剤が塗着されたテープ（不図示）で止められている。

　正極板６Ｅは、アルミニウム合金箔（正極集電箔）の両面に、正極活物質として、例えば、マンガン酸リチウム等のリチウム含有遷移金属複酸化物を含む正極活物質合剤が略均等かつ略均一に塗着されて作製されている。アルミニウム合金箔の両面には、長手方向に沿う一側に正極活物質合剤が未塗工の正極未塗工部６Ａが形成されている。

　負極板６Ｄは、銅合金箔（負極集電箔）の両面に、負極活物質として、リチウムイオンを吸蔵、放出可能な黒鉛等の炭素材を含む負極活物質合剤が略均等かつ略均一に塗着（塗工）されて作製されている。銅合金箔の両面には、長手方向に沿う一側に負極活物質合剤が未塗工の負極未塗工部６Ｂが形成されている。正極未塗工部６Ａと負極未塗工部６Ｂは発電要素群６の互いに反対の周縁端部に設けられている。

　なお、負極板６Ｄの長さは、正極板６Ｅおよび負極板６Ｄを捲回したときに、捲回最内周および最外周で捲回方向に正極板６Ｅが負極板６Ｄからはみ出すことがないように、正極板６Ｅの長さより長く設定されている。

　セパレータ６Ｃは、リチウムイオンが通過可能な微多孔性シート材で構成されており、本例では、数十μｍ厚のポリエチレンシートが用いられている。

　図２に示すように、発電要素群６の正負極未塗工部６Ａ，６Ｂの溶接箇所６Ｆ，６Ｇには、正負極接続板５Ａ，５Ｂの下端の接続部が超音波溶接により接合されている。発電要素群６に蓄積された電力は、正負極接続板５Ａ，５Ｂの上端に一体的に設けた正負極外部端子４Ａ，４Ｂを介して外部負荷に供給され、外部で発電された電力により発電要素群６が充電される。後述するように、超音波溶接される正負極未塗工部６Ａ，６Ｂの溶接箇所６Ｆ，６Ｇは、予め正負極板６Ｄ，６Ｅの積層体が押し潰された領域である。

　なお、図２に示す符号６ＡＵ，６ＡＬは、正極板６Ｅの捲回上下折り返し端部を示し、符号６ＢＵ，６ＢＬは、負極板６Ｄの捲回上下折り返し端部をそれぞれ示す。これらの上下折り返し端部６ＡＵ，６ＡＬ、６ＢＵ，６ＢＬは、溶接箇所６Ｆ，６Ｇのように押し潰されず、捲回時に正負極板６Ｄ，６Ｅが複数周回して積層されて形成された折り返し曲面形状をそのまま呈する。したがって、溶接箇所６Ｆ，６Ｇは、上折り返し端部６ＡＵ、６ＢＵから凹んだ平面領域である。

－電池蓋アセンブリ－
　図４は電池蓋アセンブリ４２の分解斜視図である。電池蓋アセンブリ４２は、正極外部端子４Ａが一体成形されている正極接続板５Ａと、負極外部端子４Ｂが一体成形されている負極接続板５Ｂを、それぞれ絶縁基材１３Ａおよび絶縁基材１３Ａとともに電池蓋３にろう付けで一体化して作製される。電池蓋と正負極接続板の構造を説明した後、両者の一体化構造について説明する。

　（電池蓋）
　図４に示すように、アルミニウム合金製の電池蓋３には、両端側に正負極外部端子４Ａ，４Ｂが貫通する貫通孔３１Ａ，３１Ｂがあけられている。電池蓋３の中央部には、電解液を注液するための注液口２０と、二次電池３０の内圧が上昇したときに予め定められた圧力で開裂してガスを外部に放出する圧力開放弁２３が設けられている。圧力開放弁２３は、電池内圧が上昇したときに電池缶１および電池蓋３の他の部分よりも先に開裂（破断）するように、蓋を薄肉化して応力集中の度合いが高められている。

（正負極接続板）
　正負極接続板５Ａはアルミニウム合金製、負極接続板５Ｂは銅合金製である。図４に示すように、正負極接続板５Ａ，５Ｂは、超音波接合箇所６Ｆ，６Ｇ（図１参照）に密着する溶接平面部５Ａ１，５Ｂ１と、電池蓋３の主面（最も広い面）に沿って延びる基部５Ａ２，５Ｂ２と、基部Ａ２，５Ｂ２と溶接平面部５Ａ１，５Ｂ１とを接続する接続部（中間部）５Ａ３，５Ｂ３とを有する。基部５Ａ２，５Ｂ２には、貫通孔３１Ａ，３１Ｂ内に挿入される円筒状の正負極外部端子４Ａ，４Ｂが絞り加工により一体形成されている。

　接続部５Ａ３，５Ｂ３は、基部５Ａ２，５Ｂ２の端縁から発電要素群６の主面と平行な方向に電池底部に向かって折れ曲がる幅広部と、幅広部の略半分の幅で幅広部から電池底部に向かって延設される幅狭平面部と、幅狭平面部の下端から溶接平面部５Ａ１，５Ｂ１に向かって傾斜する幅狭傾斜部とを有する。

―絶縁基材―
　以上のように予めそれぞれ作製された電池蓋３と正負極接続板５Ａ，５Ｂとを絶縁基材１３Ａ，１３Ｂにより電気的に絶縁して一体化して電池蓋アセンブリ４２が作製される。図４および図５を参照して電池蓋アセンブリ４２の構造をさらに説明する。

　絶縁基材１３Ａおよび絶縁基材１３Ｂは、焼結されたアルミナセラミック材で作製される。絶縁基材１３Ａおよび絶縁基材１３Ｂは、貫通孔３１Ａ，３１Ｂの内径よりも小さな外径の円筒状の壁面１３Ａ１および１３Ｂ１を有するとともに、貫通孔３１Ａ，３１Ｂの内径よりも大きな外径のフランジ１３Ａ２および１３Ｂ２を有し、さらに中心部に貫通孔１３Ａ３および１３Ｂ３を有する。

　絶縁基材１３Ａ，１３Ｂの貫通孔１３Ａ３，１３Ｂ３の内径は、基部５Ａ２，５Ｂ２から突出する円筒状の正負極外部端子４Ａ，４Ｂの外径よりも大きい。また、絶縁基材１３Ａ，１３Ｂの高さは、基部５Ａ２，５Ｂ２から立ち上がる正負極外部端子４Ａ，４Ｂの突出高さよりも高い。

－電池蓋アセンブリ一体化構造－
　以上説明した電池蓋３と、正負極接続板５Ａ，５Ｂと、絶縁基材１３Ａ，１３Ｂは次のように一体化される。
　電池蓋３の貫通孔３１Ａ，３１Ｂには、絶縁基材１３Ａおよび１３Ｂが電池蓋３の二次電池内側方向から挿入され、絶縁基材１３Ａおよび１３Ｂの貫通孔１３Ａ３，１３Ｂ３には正負極外部端子４Ａ，４Ｂが挿通されている。すなわち、絶縁基材１３Ａ，１３Ｂを介在させて貫通孔３１Ａ，３１Ｂに正負極外部端子４Ａ，４Ｂが挿通されている。正負極外部端子４Ａ，４Ｂの上端面は絶縁基材１３Ａ，１３Ｂよりも電池蓋３の外側に突出している。

　このように、絶縁基材１３Ａ，１３Ｂが外挿された正負極外部端子４Ａ，４Ｂは、二次電池内部方向から貫通孔１３Ａ３，１３Ｂ３に挿通され、絶縁基材１３Ａ，１３Ｂは、後述の方法で電池蓋３および正負極接続板５Ａ，５Ｂにろう付けされて機械的に一体化される。

　図５に示すように、絶縁基材１３Ａ，１３Ｂのフランジ１３Ａ２，１３Ｂ２の上下面の一部には、全周にわたりニッケルのメタライズ層１４Ａ，１４Ｂが密着形成されている。メタライズ層１４Ａ，１４Ｂと電池蓋３、およびメタライズ層１４Ａ，１４Ｂと正負極接続板５Ａ，５Ｂは、ともにアルミニウムを主材とするろう材１５Ａ，１５Ｂでろう付けされ、機械的に一体化されている。

　このように第１の実施形態による二次電池では、正負極接続板５Ａ，５Ｂのそれぞれは単一の素材から製作され、正負極接続板５Ａ，５Ｂのそれぞれの一端の第１の面には発電要素群と接続される発電要素接続部（溶接平面部）５Ａ１，５Ｂ１が形成され、他端に設定され第１の面とは反対の第２の面には正負極外部端子４Ａ，４Ｂが形成され、貫通孔３１Ａ，３１Ｂから正負極接続板５Ａ，５Ｂの第２の面、すなわち、正負極外部端子４Ａ，４Ｂが露出している構成を有する。第２の面は電池蓋３と平行な面であり、貫通孔３１を封口している。これら第２の面にはバスバーが面接触されて溶接される。

＜第１実施形態の製造方法＞
　第１実施形態の二次電池３０の製造工程は、（１）電池蓋３に正負極接続板５Ａ，５Ｂを一体化して電池蓋アセンブリ４２（図２、図４参照）を組み立てる電池蓋アセンブリ組立工程、（２）正負極板６Ｅ，６Ｄ、セパレータ６Ｃを捲回して形状を整え、発電要素群６（図２、図３参照）を形成する発電要素群形成工程、（３）発電要素群６と電池蓋アセンブリ４２を一体化して発電要素アセンブリ４３（図１参照）を組み立てる発電要素アセンブリ組立工程、（４）発電要素アセンブリ４３を電池缶１内に挿入し、電池缶１と電池蓋３を接合して電解液を注入し、注液口２０を封止する封止工程、を含む。以下、上記工程順に本実施形態の二次電池３０の製造方法について詳述する。

（１）電池蓋アセンブリ組立工程
　図４に示すように、アルミニウム合金からなる厚さ１．０ないし２．０ｍｍの板材に対して正極外部端子４Ａを絞り加工し、かつ所定の輪郭に打ち抜いた後、曲げ加工して正極接続板５Ａを形成する。さらに、同様の厚さの銅合金の板材に同様の加工を施し、負極接続板５Ｂを形成する。
　また、アルミニウム合金からなる厚さ１．０ないし２．０ｍｍの板材に対してプレスおよび打ち抜き加工され、貫通孔、注液口および圧力開放弁などが形成された電池蓋３を形成する。

　さらに、アルミナ粉末その他からなる原料粉末に有機バインダを添加して調製した原料粉末を、プレス型内に充填してプレス加圧した成形体を、約１６００℃の温度環境で焼成された絶縁基材１３Ａ，１３Ｂを用意する。絶縁基材１３Ａ，１３Ｂには、フランジ１３Ａ２，１３Ｂ２の上下面の一部（全周）に、モリブデン粉末、マンガン粉末その他に有機バインダおよび溶剤を混合した金属ペーストを約１０μｍの厚さで印刷塗布し、乾燥後加湿した約１４００℃のフォーミングガス雰囲気で焼成してメタライズ層１４Ａ，１４Ｂを形成する。メタライズ層１４Ａ，１４Ｂの表面には、メタライズ層１４Ａ，１４Ｂの酸化を防止し、ろう材との濡れ性を向上させるためのニッケル層を、電解めっき法により数μｍの厚さで形成する。

　図５に示すように、電池蓋３の貫通孔３１Ａ，３１Ｂに絶縁基材１３Ａ，１３Ｂを挿通し、正負極接続板５Ａ，５Ｂの基部５Ａ２，５Ｂ２に突設された正負極外部端子４Ａ，４Ｂをさらに挿通する。このとき、正極側各部品の界面にはアルミニウムを主成分とするろう材を介在させ、ろう材の融点以上の雰囲気に所定時間曝してろう付けする。一方、負極側各部品の界面には銅を主成分とするろう材を介在させてろう付けする。

　ろう材は、電池の気密性を確保する上でフランジ１３Ａ２，１３Ｂ２の全周にわたって接合される必要があるため、板状のプリフォームを使用するよりも周状に接触させやすいワイヤ状のものを予めリング状にしておくことが好ましい。また、正極接続板５Ａおよび電池蓋３は、耐食性に優れるとともにろう付けしやすいアルミニウム合金（Ａ３００３等）とすることが望ましい。

（２）発電要素群形成工程
　図３に示すように、正極板６Ｅおよび負極板６Ｄを２枚のセパレータ６Ｃを介して捲回することによってロール状の発電要素群を形成し、セパレータ６Ｃの捲回終了端をテープで止めるとともに治具を用いて扁平状に押し潰すことで扁平捲回群を得る。次に、扁平捲回群の正極未塗工部６Ａ，負極未塗工部６Ｂの超音波接合される部分（図１参照）を、治具を用いてロール状に径方向に押圧することで折り曲げ、正極未塗工部６Ａ，負極未塗工部６Ｂを押し潰して集結させて発電要素群６を形成する。

（３）発電要素アセンブリ組立工程
　電池蓋アセンブリ４２と発電要素群６を用意し、接合する部位同士を位置決めする。次に、正極接続板５Ａ，負極接続板５Ｂを、正極未塗工部６Ａ，負極未塗工部６Ｂの最外周の表面に接触させ、加圧するとともに超音波振動を加えて正極未塗工部６Ａ，負極未塗工部６Ｂの各層と正極接続板５Ａ，負極接続板５Ｂをそれぞれ一括接合して、発電要素アセンブリ４３が構成される（図２参照）。

（４）封止工程
　図１に示すように、発電要素アセンブリ４３を、電池缶１の開口面から挿入する。このとき、上述した絶縁ケースを、発電要素群６および正極接続板５Ａ，負極接続板５Ｂを内部に収容するように配置する。次に、電池蓋３の周縁を電池缶１の開口面１１に合わせ、合わせ面に隙間が生じないよう治具により加圧しながら、電池蓋３と電池缶１の周縁の合わせ面に向けてレーザビームを照射しつつ合わせ面に沿って全周にわたり走査して、電池缶１と電池蓋３とを接合（封口）する。

　次いで、注液口２０から電解液を注液する。電解液を発電要素群６の内周部分まで均等かつ効率的に含浸させるために、電池缶１内の圧力を予め電池外周の圧力よりも相対的に低く減圧する措置等が採られる。注液後、注液口２０を注液栓２２で密栓し、注液口２０と注液栓２２との合わせ外周をレーザ溶接して気密封止し、本実施形態の二次電池３０が組み立てられる（図１参照）。なお、この後、初充電や各種検査が行われる。

＜第１実施形態の作用効果等＞
　本実施形態の二次電池３０によれば、発電要素群の正負極未塗工部６Ａ、６Ｂには、正負極外部端子４Ａ，４Ｂが一体成型された正負極接続板５Ａ，５Ｂを接続し、正負極外部端子４Ａ，４Ｂを電池容器外部に露出するようにした。また、正負極外部端子４Ａ，４Ｂと電池蓋３との間に絶縁基材１３Ａ，１３Ｂをろう付けで接合して介在させ、正負極外部端子４Ａ，４Ｂと電池蓋３との間の電気的絶縁とシールの両機能を実現するようにした。このような二次電池は次のような作用効果を奏することができる。

（１）外部端子４Ａ，４Ｂと発電要素群６との機械的な一体化および電気的接続を、正負極それぞれ単一の素材で製作した正負極接続板５Ａ，５Ｂで行うことができ、従来の方法に比べ部品点数を削減することができる。

（２）従来必要としたガスケットに所定圧力を付与し保持するためのかしめ工程、導通部品同士の電気的接続のためのかしめ部溶接工程などが不要となり、組立工程数を削減することができる。

（３）導通部品同士の接続界面が存在しなくなるので、発電要素群６から正負極外部端子４Ａ，４Ｂに至る電流流路が短いので、電気抵抗が小さくなり、二次電池としての出力効率が向上する。
（４）電気抵抗の低減により、発電要素群６から正負極外部端子４Ａ，４Ｂにかけて電流が流れたときの発熱が小さくなるため、その熱が発電要素群６に移動して発電要素群６の温度が局所的に上昇して発電要素群６を部分劣化させる現象が抑制され、二次電池３０の寿命を長くすることができる。

（５）板材からなる正負極接続板５Ａ，５Ｂはその主面（最も広い２面）のうち片面のみが、電池蓋３の主面と平行に二次電池３０の外部に露出して外部端子４Ａ，４Ｂを構成するようにした。したがって、電池蓋３の主面と垂直方向に延伸させて主面の両面を電池蓋３の主面と垂直方向に露出させる従来の方法（特許文献１）より、電池蓋３から外部への延伸長さを短くでき、端子を含む二次電池の外形を小型化することができる。

（６）正負極接続板５Ａ，５Ｂがそれぞれ板材からなるため、端子を丸棒状とした従来の方法（特許文献３）に比べ、発電要素群の正負極未塗工部６Ａ、６Ｂとの接続（超音波接合）を容易に行うことができる。

（７）絶縁基材１３Ａ，１３Ｂが熱伝導性の良好な、すなわち熱伝導率の高いセラミック材からなるため、正負極接続板５Ａ，５Ｂに電流が流れたときに発せられる熱を絶縁基材１３Ａ，１３Ｂを通じて電池蓋３あるいは電池缶１へと効果的に逃がすことができる。これにより、熱が発電要素群６に移動して発電要素群６の局所的な温度が上昇し、発電要素群６が部分劣化する現象が抑制され、二次電池３０の寿命を長くすることができる。

（８）絶縁基材１３Ａ，１３Ｂが耐熱性の高いセラミック材からなるため、正負極外部端子４Ａ，４Ｂとバスバーとを溶接で接合するときの熱によって、あるいは二次電池３０の急速充放電によって発生する大きな熱によって絶縁基材１３Ａ，１３Ｂが損傷することを防止することができる。

（９）絶縁基材１３Ａ，１３Ｂが水分透過性の小さいセラミック材からなるため、絶縁基材１３Ａ，１３Ｂ中を透過して外気の水分が二次電池３０内部に侵入することを防止すること、および二次電池３０内の電解液が外部に逃げることを防止することができ、二次電池３０の特性劣化を抑制することができる。

（１０）絶縁基材１３Ａは、従来の樹脂製ガスケットのように所定量圧縮されたまま固定されることなく、したがって内部に圧縮応力を生じていないので、時間経過とともに生じる圧縮方向の寸法変化に伴う応力の緩和（クリープ）を生じないため、長期にわたり安定した気密効果を維持することができる。

（１１）外部と直接電気的に接続される正負極外部端子４Ａ，４Ｂの向きが、それぞれ単一の板状金属部材である正負極接続板５Ａ，５Ｂの、正負極未塗工部６Ａ、６Ｂに接合される面（図１参照）の反対面とされているので、正負極接続板５Ａ，５Ｂの必要経路長さが短くなり、製造を容易にできるとともに同部品を軽量化、省体積化することができる。

（１２）絶縁基材１３Ａ，１３Ｂと電池蓋３、および絶縁基材１３Ａ，１３Ｂと正負極接続板５Ａ，５Ｂがろう材１５Ａで強固に接合されているので、振動や温度変化などの外力が作用しても接合部がはく離するといった不具合を防止することができる。

（１３）電池蓋３と電池缶１とが外周部同士が接合されているので、電池内部空間を広く確保でき体積容量密度を高めることができるとともに、電池蓋３と電池缶１とで構成される外形が角形のため、円柱状二次電池と比べ広い面積を確保でき放熱特性を高めることができる。

―電池モジュール
　以上の構成からなる二次電池３０は、車両への搭載に際して複数個が機械的に一体化された電池モジュールとして使用されるのが一般的である。

　図６に示すように、電池モジュール５０は複数の二次電池３０を厚さ方向に積層配列して構成され、隣接する二次電池３０の正負極外部端子４Ａ，４Ｂはバスバー５２で機械的、電気的に接続されている。隣接する二次電池３０同士は、互いの端子の極性が正負逆になるよう、向きが１８０°反転されている。図中、中央の二次電池３０のみ注液栓２２と圧力開放弁２３の配置が逆になっている。従って、電池モジュール５０における二次電池３０は、積層配列順に電気的に直列に接続されている。

　隣接する二次電池３０の間には図示しない機械的手段によって一定の空隙５１が形成され、各空隙５１には外部のブロアから、各二次電池３０の温度を制御するため空気が導入される。各二次電池３０の圧力開放弁２３には、電池内部から噴出したガスを安全に外部に導くダクト（図示省略）が接続される。

　図７に示すように、バスバー５２は金属製、本例ではアルミニウム合金製の板材で形成されている。バスバー５２には、隣接する二次電池３０の正負極外部端子４Ａ，４Ｂに対応する位置に、正負極外部端子４Ａ，４Ｂの先端（上端）を収容する凹部５３が下向きに設けられ、凹部５３の内面は略部分球面とされている。凹部５３の裏面（上面）中央には、円形の凹部が形成され、この凹部によって薄肉部５４が形成されている。凹部５３および薄肉部５４は、絞りおよびプレス加工により形成されている。

　図８に示すように、バスバー５２は、凹部５３が正負極外部端子４Ａ，４Ｂの外部露出面の先端（上端）に被せられ、薄肉部５４において正負極外部端子４Ａ，４Ｂに溶接されている。符号５５が溶接部５５を示す。凹部５３の内径は正負極外部端子４Ａ，４Ｂの外径よりも僅かに大径であり、溶接前の状態で、正負極外部端子４Ａ，４Ｂに凹部５３を被せると、凹部５３と、正負極外部端子４Ａ，４Ｂそれぞれとに少々の相対的位置ずれがあっても、接触面同士が滑りながら移動して適性な相対位置にセルフアライメントされ、凹部５３は確実に正負極外部端子４Ａ，４Ｂに良好に接触する。

　このような二次電池モジュールは次のような作用効果を奏することができる。
（１）外部に突出した正負極外部端子４Ａ，４Ｂの上端とバスバーの凹部５３の内面とがほぼ合致した形状であるため、セルフアライメントによって両者の位置決めを容易に（自動的に）行うことができる。
（２）絶縁基材１３Ａ，１３Ｂの上端面が電池蓋３よりも高いため、バスバー５２の位置決めの際に誤って電池蓋３と正極外部端子４Ａあるいは負極外部端子４Ｂとが短絡することを防止することができる。

　なお、電池蓋に端子を取り付けるためには、その両者の電気的絶縁および隙間の気密を確保する必要がある。この要求を満たすため、特許文献２～４に記載されている二次電池が知られている。

（１）特許文献２に記載されている二次電池では、両者間に樹脂製のガスケットを介在させ、気密機能を発揮するよう所定圧力で圧縮保持している。しかし、樹脂製のガスケットは、内部に圧縮応力が生じているので、時間経過とともに生じる圧縮方向の寸法変化に伴う応力の緩和（クリープ）を生じ、気密効果が劣化する。
　また、発電要素群の集電部分から端子、および複数の電池の端子同士を接続する構造に多くの部品点数を必要とする。また、各部品を仮組する工程、ガスケットに所定圧力を付与し保持するためのかしめ工程、導通部品間の電気的接続のためのかしめ部溶接工程など、組立にも多くの工程を要する。

（２）特許文献３に記載されている二次電池では、電池蓋の電池内外を貫通する貫通端子部材を、発電要素群からの集電部材を塑性変形させて一体形成し、電池外部の端子と接合してる。集電部材から貫通端子部材にかけて一体形成するため、上記特許文献２の二次電池よりも部品点数を削減できる。しかし、上述の仮組工程、かしめ工程、かしめ部溶接工程といった組立工程は殆ど削減できない。

（３）特許文献４に記載されている二次電池では、電池蓋の貫通孔部に配置した筒状のセラミックからなる絶縁基体の内周面と棒状端子、および外周面と電池蓋をそれぞれろう付けしている。しかし、端子が棒状なために平板状であることが必要な発電要素群との接続部と予め一体化する（ひとつの部品とする）ことが難しく、部品が複数化して点数が増大するとともに、それらの一体化工程も必要になる。

特開２０１０－９７７６４号公報 特開２００９－２７７６０４号公報 特許第３６５９４７７号公報

　以上説明したように、第１の実施形態による二次電池によれば、このような従来技術の問題点を解消することができる。

（第２実施形態）
　図面を参照して、本発明を、車両駆動用の角形リチウムイオン二次電池に適用した第２の実施の形態について説明する。なお、本実施形態以下の実施形態において、上述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、相違点を主に説明する。

＜第２実施形態の構成＞
　図９に示すように、二次電池３０は、第１実施形態と同様の電池蓋３、正負極接続板５Ａ，５Ｂを備え、電池蓋３の貫通孔３１には、絶縁基材１３Ｃを介在させつつ、正負極外部端子４Ａ，４Ｂが挿通されている。
　絶縁基材１３Ｃは絶縁性の樹脂材料からなり、貫通孔３１周縁全周および正負極接続板５Ａ，５Ｂにおける正負極外部端子４Ａ，４Ｂの壁面４Ａ１、４Ｂ１の全面に密着されている。電池蓋３および正負極接続板５Ａ，５Ｂは、絶縁基材１３Ｃとの密着性を高めるため、予め表面に微細な凹凸が形成されることで粗面化されている。

　絶縁基材１３Ｃは、電池蓋３と正負極接続板５Ａ，５Ｂとの電気的接触を避けるとともに、二次電池３０内に収容された電解液の液漏れを防止するために、電池蓋３の貫通孔３１周縁の上下面を覆うとともに、電池蓋３と正負極外部端子４Ａ，４Ｂとで画定される空隙に充填されて空隙が密閉されている。絶縁基材１３Ｃは射出成形によりこの隙間に充填されるが、その詳細については、電池蓋アセンブリ組立工程の項で後述する。
　絶縁基材１３Ｃには、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、あるいはペルフルオロアルコキシフッ素（ＰＦＡ）等の絶縁性樹脂を用いることができる。

＜第２実施形態の製造方法＞
　第２実施形態の二次電池の製造工程は、（１）電池蓋３および正負極接続板５Ａ，５Ｂおよびこれらにそれぞれ形成された正負極外部端子４Ａ，４Ｂの各表面を粗面化する粗面化工程、（２）電池蓋３に正負極接続板５Ａ，５Ｂを一体化して電池蓋アセンブリ４２を組み立てる電池蓋アセンブリ組立工程、（３）正負極板６Ｅ，６Ｄ、セパレータ６Ｃを捲回して形状を整え、発電要素群６を形成する発電要素群形成工程、（４）発電要素群６と電池蓋アセンブリ４２を接合して発電要素アセンブリ４３を組み立てる発電要素アセンブリ組立工程、（５）発電要素アセンブリ４３を電池缶１内に挿入し、電池缶１と電池蓋３を接合して電解液を注入し、注液口２０を封止する封止工程、を含む。以下、上記工程順に本実施形態の二次電池の製造方法について詳述する。

（１）粗面化工程
　アルミニウム合金からなる正極接続板５Ａおよび電池蓋３を、前処理として、脱脂槽に浸漬して油剤を除去した後、酸性水溶液に浸漬し表層に酸成分を吸着させ、次いで、塩基性水溶液に浸漬してアルカリエッチングを行い、これらの表面に残存している油脂や汚れを薄いアルミニウム合金の表面と一緒に分離させ、水洗い後、乾燥させる。次に、本処理として、前処理後のこれらの部材を、温度管理された、ヒドラジン、アンモニア、水溶性アミン化合物等を含む水溶液（ｐＨ９～１０）に所定時間浸漬して、水洗い後、乾燥させる。この処理の結果、正極接続板５Ａおよび電池蓋３の表面は平均直径２０～８０ｎｍの無数の微細凹部で覆われた状態、すなわち、表面が粗面化された状態となる。

　一方、銅合金からなる負極接続板５Ｂを、前処理として、上述したアルミニウム合金の場合と同様に油剤を除去した後、本処理として、過酸化水素と硫酸を含む水溶液に浸漬し表面の粒界を選択溶解して、１ないし数十μｍ周期で０．５μｍ以上の粗度を有する粗面を得る。次に、表面硬化処理として、苛性ソーダと亜塩素酸ナトリウムを含む水溶液に浸漬することにより、銅原子を酸化させ塩基性水溶液に不溶の酸化第２銅層が表面に形成され、平均直径１０～２００ｎｍの無数の微細凹部で覆われた状態、すなわち、表面が粗面化された状態となる。

　以上のように、金属材料の表面を粗面化することにより、次の電池蓋アセンブリ組立工程において、樹脂製の絶縁基材１３Ｃが正極接続板５Ａ，負極接続板５Ｂおよび電池蓋３の微細凹部に緻密に入り込み、接合強度および気密性を高めることができる。

（２）電池蓋アセンブリ組立工程
　正極接続板５Ａ，負極接続板５Ｂをそれぞれ電池蓋３に形成された貫通孔３１に挿通し、所定の相対間隔を確保して位置決めした状態で金型に固定する。その後、金型を１００℃ないし２００℃に加熱した状態で、正極接続板５Ａ，負極接続板５Ｂと電池蓋３との間の隙間に上述したＰＰＳ等の樹脂を加圧注入（射出成形）して絶縁基材１３Ｃを形成する。このとき、アルミニウム合金あるいは銅合金からなる正負極接続板５Ａ，５Ｂ、正負極外部端子４Ａ，４Ｂが高温に曝されることにより熱酸化して酸化皮膜形成や変色等を生じるのを防止するために、周囲（少なくとも金型内部）を窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気とすることが好ましい。射出成形された絶縁基材１３Ｃは冷却後固化し、正極接続板５Ａ，負極接続板５Ｂと電池蓋３とは機械的に一体化され、電池蓋アセンブリ４２が構成される。

（３）発電要素群形成工程
　発電要素群形成工程は第１実施形態と同様であり、説明を省略する。

（４）発電要素アセンブリ組立工程
　発電要素アセンブリ組立工程は第１実施形態と同様であり、説明を省略する。

（５）封止工程
　封止工程は第１実施形態と同様であり、説明を省略する。

＜第２実施形態の作用効果等＞
　本実施形態の二次電池によれば、第１実施形態と同様に、正負極それぞれにおいて、正負極未塗工部６Ａ、６Ｂとの接続部分である溶接平面部５Ａ１，５Ｂ１から正負極外部端子４Ａ，４Ｂに至る部分を単一の部品である正負極接続板５Ａ，５Ｂで構成し、正負極外部端子４Ａ，４Ｂのバスバー接続面を電池容器の一面と平行に延在させて貫通孔から露出するようにしたので、第１の実施形態と同様の効果を奏するとともに、とくに次のような作用効果を奏することができる。

（１）表面が粗面化された電池蓋３および正負極接続板５Ａ，５Ｂに対して絶縁基材１３Ｃを射出成形して密着させるので、微細な凹凸状の接合界面が形成され、アンカー効果を生じて接合強度を強固に維持することができる。

（２）絶縁基材１３Ｃが樹脂材からなり一定の延性を有するので、第１実施形態のようにセラミック材とした場合に比べ、衝撃時の脆性破壊の発生を防止することができる。
（３）絶縁基材１３Ｃが樹脂材からなるので、第１実施形態のようにセラミック材とした場合に比べ、部品費を安価に抑えることができる。

（第３実施形態）
　次に、図面を参照して、本発明を車両駆動用の角形リチウムイオン二次電池に適用した第３の実施の形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態における正負極外部端子およびバスバー形状を変更したものである。相違点を主に説明する。

　図１０に示すように、正極接続板５Ａ，５Ｂは、第１実施形態と同様の溶接平面部５Ａ１，５Ｂ１（不図示）、基部５Ａ２，５Ｂ２、中間部５Ａ３，５Ｂ３を有し、基部５Ａ２，５Ｂ２には、第１実施形態の正負極外部端子４Ａ，４Ｂよりも高さの低い、円筒状の正負極外部端子４Ａ，４Ｂが形成されている。換言すると、正負極外部端子の上面は蓋３の上面から突出せず、貫通孔３１の奥に位置している。

　電池蓋３には、第１実施形態と同様の貫通孔３１が穿設され、貫通孔３１には、第１実施形態と同様の絶縁基材１３Ａ，１３Ｂが挿入、固定されている。正負極外部端子４Ａ、４Ｂは、絶縁基材１３Ａ，１３Ｂの貫通孔１３Ａ３，１３Ｂ３に二次電池内部方向から挿通され、絶縁基材１３Ａ，１３Ｂは、電池蓋３および正負極接続板５Ａ，５Ｂにろう付けされて、機械的に一体化される。この一体化構造は第１の実施形態と同様である。ただし、正負極外部端子４Ａ，４Ｂは、その高さが貫通孔１３Ａ３，１３Ｂ３の長さよりも小さく、その先端、換言するとバスバー接続面となる上面が貫通孔１３Ａ３，１３Ｂ３内に存在する。

　図１１に示すように、モジュール化の際用いられるバスバー５２Ａは金属製、本例ではアルミニウム合金で構成されており、接続する正負極外部端子４Ａ，４Ｂに対応する位置に、貫通孔１３Ａ３，１３Ｂ３内に嵌入し得る凸部５６が、下向きに設けられている。凸部５６の裏面（上面）中央には円形の凹部が形成され、この凹部によって薄肉部５４Ａが形成されている。凸部５６および薄肉部５４Ａは、絞りおよびプレス加工により形成されている。

　図１２に示すように、バスバー５２Ａは、凸部５６が貫通孔１３Ａ３内側に入り込んで正負極外部端子４Ａ，４Ｂに溶接されている。符号５５Ａは溶接部を示す。

＜第３実施形態の作用効果＞
　本実施形態の二次電池によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を奏するとともに、とくに次の作用効果を奏することができる。
（１）正負極外部端子４Ａ，４Ｂは電池蓋３の貫通孔３１を通じて、二次電池の表面に露出してバスバー５２Ａとの接続性を確保しながらも、それらは電池蓋３や絶縁基材１３Ａ，１３Ｂの最外面よりも内側に位置している。したがって、不要な外部との接触を避けることができ、正負極外部端子面を保護できるとともに、感電や短絡などを防止することができる。

（２）電池蓋３の外部表面（上面）よりも絶縁基材１３Ａ，１３Ｂの先端（上端）が高く構成されているので、バスバー５２Ａが電池蓋に直接接触して短絡することを防止することができる。
（３）第１実施形態に比べて正負極外部端子４Ａ，４Ｂの高さ、すなわち絞り量を小さく抑えることができるので、正負極外部端子４Ａ，４Ｂの製造コストを節減することができる。

（第４実施形態）
　図面を参照して、本発明を車両駆動用の角形リチウムイオン二次電池に適用した第４の実施の形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態から正負極外部端子およびバスバー形状を変更したものである。

　図１３に示すように、正負極接続板５Ａ，５Ｂの基部５Ａ２，５Ｂ２は、電池蓋３の主面と平行な平面状に形成され、正負極外部端子４Ａ，４Ｂは、基部５Ａ２，５Ｂ２の一部とされている。すなわち、以上の各実施形態における円筒状の正負極外部端子と異なり、正負極外部端子４Ａ，４Ｂは平面状である。

　図１４に示すように、バスバー５２Ｂは、第３実施形態と同様に、接続する正負極外部端子４Ａ，４Ｂに対応する位置に、貫通孔１３Ａ３，１３Ｂ３内に嵌入し得る凸部５６Ｂが下向きに設けられ、凸部５６の裏面（上面）中央には薄肉部５４が形成されている。バスバー５２Ｂは、凸部５６Ｂが貫通孔１３Ａ３内側に入り込んで正負極外部端子４Ａ，４Ｂに溶接されている。符号５５Ｂが溶接部を示す。

　なお、第４の実施形態による二次電池では、外部端子となる部位、換言するとバスバー溶接面が、正負極集電板５Ａ，５Ｂの基部５Ａ２，５Ｂ２の平面のうち電池蓋３の貫通孔３１と対向する領域であり、貫通孔３１を貫通せずに単に露出する構造である。絶縁基材１３Ａ，１３Ｂは貫通孔３１に挿通されている。そして、外部端子４Ａ，４Ｂに接続されるバスバーは、電池蓋３の主面から貫通孔３１、厳密には絶縁基材１３Ａ，１３Ｂの貫通孔１３Ａ３，１３Ｂ３に収容されて外部端子４Ａ，４Ｂと溶接される。このように、絶縁基材１３Ａ、１３Ｂは、外部端子４Ａ、４Ｂの絶縁に供するのみならず、バスバーが電池蓋３、とくに貫通孔３１の内面との短絡を防止する機能も有している。また、外部端子４Ａ，４Ｂが貫通孔３１を封口する構造でもある。

＜第４実施形態の作用効果＞
　本実施形態の二次電池によれば次のような作用効果を奏することができる。
（１）第３実施形態と同様に、正負極外部端子４Ａ，４Ｂは電池蓋３の貫通孔３１を通じて二次電池の表面に露出してバスバー５２Ｂとの接続性を確保しながらも、それらは電池蓋３や絶縁基材１３Ａの最外面よりも内側に位置している。したがって、不要な外部との直接的な接触を避けることができ、正負極外部端子４Ａ，４Ｂの先端面（上端面）を保護できるとともに、感電や短絡などを防止することができる。

（２）第１実施形態と同様に、電池蓋３の外部表面（上面）よりも絶縁基材１３Ａの上端が高く構成されているので、バスバー５２Ｂが電池蓋３に直接接触して短絡することを防止することができる。

（３）第１実施形態に比べて、正負極外部端子４Ａ，４Ｂの絞り加工が不要であり、正負極外部端子の製造コストを低く抑えることができる。

（第５実施形態）
　次に、図面を参照して、本発明を車両駆動用の角形リチウムイオン二次電池に適用した第５の実施の形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態における正負極外部端子およびバスバー形状を変更したものである。

　図１５に示すように、正負極接続板５Ａ，５Ｂの基部５Ａ２，５Ｂ２には、貫通孔１３Ａ３，１３Ｂ３に連続した凹部として、正負極外部端子４Ａ，４Ｂが形成されている。すなわち、第１～第３実施形態における上方に凸の、貫通孔１３Ａ３，１３Ｂ３に挿入された正負極外部端子と異なり、正負極外部端子４Ａ，４Ｂは、貫通孔３１および１３Ａ３，１３Ｂ３よりも下方に凹む凹部である。

　図１６に示すように、バスバー５２Ｐには、第３、第４実施形態と同様、接続する正負極外部端子４Ａ，４Ｂに対応する位置に、貫通孔１３Ａ３，１３Ｂ３内に嵌入し得る凸部５６Ｃが下向きに設けられている。凸部５６Ｃの裏面（上面）中央には、円形の凹部が形成され、この凹部によって薄肉部５４が形成されている。バスバー５２Ｐは、凸部５６Ｃが貫通孔１３Ａ３，１３Ｂ３の内側に入り込んで正負極外部端子４Ａ，４Ｂに溶接されている。符号５５Ｃは溶接部を示す。

　凸部５６Ｃの裏面（上面）側は、二次電池３０の内部まで入り込んだ中空部分であり、この中空部分には、二次電池３０の内部の温度を測定するサーミスタ、熱電対などの温度センサを配置したり、その他の部品の挿入、装着空間とすることができる。例えば、温度センサは、バスバー５２Ｐに接着され、バスバー５２Ｐの中空部分を通じて溶接部５５Ｃ近傍まで挿入される。

＜第５実施形態の作用効果＞
　本実施形態の二次電池によれば、第３実施形態と同様に、正負極外部端子４Ａ，４Ｂは電池蓋３の貫通孔３１と絶縁基材１３Ａ，１３Ｂの貫通孔１３Ａ３，１３Ｂ３を通じて二次電池の表面に露出してバスバー５２Ｐとの接続性を確保しながらも、それらは電池蓋３や絶縁基材１３Ａ，１３Ｂの最外面よりも内側に位置しているので、以下のような作用効果を奏することができる。

（１）不要な、外部との直接的接触を避けることができ、正負極外部端子面を保護できるとともに、感電や短絡などを防止することができる。

（２）第１実施形態と同様に、電池蓋３の外部表面（上面）よりも絶縁基材１３Ａ，１３Ｂの上端が高く構成されているので、バスバー５２Ｐが電池蓋に直接接触して短絡することを防止することができる。

（３）二次電池内部にまで温度センサの先端部分が進入できるので、例えば電池缶や電池蓋３の表面に温度センサを装着した場合に比べ、より高い感度および精度で二次電池の温度を測定、監視することができる。

（第６実施形態）
　図面を参照して、本発明を車両駆動用の角形リチウムイオン二次電池に適用した第６の実施の形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態から電池蓋および正負極接続板形状を変更し、ろう材層の信頼性向上を図ったものである。

　図１７に示すように、電池蓋３Ｃの内面の貫通孔周辺領域には凹部領域が設けられている。この凹部領域は、絶縁基材１３Ａ，１３Ｂのフランジ上面に設けたメタライズ層１４Ａ，１４Ｂから遠ざかる方向に凹んでいる。符号３Ｃ１が凹部領域の段差を表し、段差３Ｃ１の高さは１０乃至５０μｍに設定することができる。凹部領域において絶縁基材１３Ａ，１３Ｂのメタライズ層１４Ａ，１４Ｂが電池蓋３とろう材１５Ｇによりろう付けされる。

　正極接続板５Ａ，５Ｂにも同様に、基部５Ａ２，５Ｂ２の表面において、円筒状外部端子４Ａ，４Ｂの基部周辺領域には、段差５Ｇ１で表される凹部領域が設けられている。この凹部領域は、絶縁基材１３Ａ，１３Ｂのフランジ下面に設けたメタライズ層１４Ａ，１４Ｂから遠ざかる方向に凹んでいる。符号５Ｇ１が凹部領域の段差を表している。この凹部領域において絶縁基材１３Ａ，１３Ｂのメタライズ層１４Ａ，１４Ｂが正負極接続板５Ａ、５Ｂとろう付けされる。
　なお、負極側も同様の構造を採用する。

　段差３Ｃ１，５Ｇ１はともに、母材である電池蓋３Ｃまたは正極接続板５Ａ，５Ｂに対して局所的に上下方向のせん断荷重を与えるハーフピアス加工により形成されている。絶縁基材１３Ａ，、１３Ｂと電池蓋３Ｃ、絶縁基材１３Ａ，、１３Ｂと正極接続板５Ａ，５Ｂは、絶縁基材１３Ａ，１３Ｂの最外周部分両面で直接接触している。ろう材１５Ｇは段差３Ｃ１，５Ｇ１で生じた隙間に充填されている。

＜第６実施形態の作用効果＞
　本実施形態の二次電池によれば、ろう材１５Ｇの層厚さが段差３Ｃ１および段差５Ｇ１の段差量に等しいとして自動的に均等化されるため、ろう材層厚さの管理が容易になるとともに、ろう材層の機械的強度、電解液や水分のバリア性など、信頼性に関わる性能を常に一定に維持することができる。

（第７実施形態）
　図面を参照して、本発明を車両駆動用の角形リチウムイオン二次電池に適用した第７の実施の形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態の構成において、正負極外部端子、絶縁基材、電池蓋の接合部分の形状を変更し、ろう材層の信頼性向上を図ったものである。

　図１８に示すように、正極接続板５Ａ，５Ｂは、第１実施形態と同様の溶接平面部（図示省略）と、基部５Ａ２，５Ｂ２と、中間部５Ａ３，５Ｂ３とを有し、基部５Ａ２，５Ｂ２には、第１実施形態とは異なり、上方に向かって小径となる円錐台筒状の正負極外部端子４Ａ，４Ｂが形成されている。

　電池蓋３Ｄの貫通孔３１Ａの周辺領域には、正負極外部端子４Ａ，４Ｂの側面に沿ったテーパ面が内周に形成された隆起部３Ｄ１が形成されている。絶縁基材１３Ｊには、正負極外部端子４Ａ，４Ｂの側面、および隆起部３Ｄ１の内周テーパ面に沿った内外周面を有する隆起部１３Ｊ１が形成され、隆起部１３Ｊ１の内外周面の高さ方向の一部に、メタライズ層１４Ｊが全周にわたり形成されている。隆起部３Ｄ１の内周テーパ面とメタライズ層１４Ｊとの間、および、正負極外部端子４Ａ，４Ｂの側面とメタライズ層１４Ｊとの間には、全周にわたりろう材１５Ｊが充填され、ろう付けが施されている。

＜第７実施形態の作用効果＞
　本実施形態の二次電池によれば、電池蓋３Ｄの主面方向から見た平面視におけるろう材１５Ｊ面積がこれまでの実施形態と同等であっても、斜面にろう材層１５Ｊを形成することから、実際のろう付け面積はより広くできる。このため、ろう材１５Ｊ層の接合強度を向上させることができると同時に、ろう材１５Ｊ層を通じた水分の侵入経路をより長くすることができ、水分侵入に対する信頼性を向上させることができる。

（第８実施形態）
　図面を参照して、本発明を車両駆動用の角形リチウムイオン二次電池に適用した第８の実施の形態について説明する。本実施形態は、二次電池のモジュール化において隣接する二次電池の正負極外部端子同士を接続するバスバーの構造を変更し、異なる材料で形成された正負異極端子同士の接続容易化を図るものである。

　図１９は、第１実施形態と同様の二次電池３０を複数個並置して電池モジュールを構成する際に使用されるバスバー５２Ｌを示している。バスバー５２Ｌは、クラッド材と呼ばれる２種の金属による複合材料により作製される。第８の実施形態は、バスバー５２Ｌのみを第１実施形態とは異なる構成としている。

　バスバー５２Ｌは、主材部５２Ｌ１の溶接部５５Ｌ近傍に従材部５２Ｌ２が加圧一体化されたクラッド構造をなしている。主材部５２Ｌ１には、負極外部端子４Ｂと同一材質の銅合金が用いられ、従材部５２Ｌ２には、正極外部端子４Ａと同一材質のアルミニウム合金が用いられている。従材部５２Ｌ２は、正極外部端子４Ａ上に接触する薄肉部５４Ｌおよびその周辺に渡って、バスバー５２Ｌの図中紙面垂直方向全域に存在しており、薄肉部５４Ｌの表面では、バスバー５２Ｌの表裏両面ともに従材部５２Ｌ２が露出している。正極外部端子４Ａと溶接される溶接部５５Ｌにおいて、従材部５２Ｌ２が正極外部端子４Ａに溶着する。

　したがって溶接部５５Ｌでは、アルミニウム合金同士が溶接されるが、隣接する二次電池の負極外部端子は、バスバー５２Ｌの主材部５２Ｌ１すなわち銅合金と溶接される。すなわち、負極側溶接部では、銅合金同士が溶接されている。

＜第８実施形態の作用効果＞
　本実施形態の二次電池によれば次のような作用効果を奏することができる。
（１）異なる材料で形成された正負異極端子同士の接続において、溶接接合しにくいアルミニウム合金と銅合金を溶接することなく、それぞれ同材同士の溶接によって良好な電気的接続を得ることができる。

（２）バスバー５２Ｌの図中紙面垂直方向全域に従材部５２Ｌ２が存在していることは、断面構造の一部に異材を一体化し、長尺の板材として成形される部分クラッド素材からプレス打ち抜きによってバスバー５２Ｌの外形を形成することができる。その結果、バスバーの製造コストを低く抑えることができる。

　なお、本実施形態では、主材部５２Ｌ１が銅合金、従材部５２Ｌ２がアルミニウム合金のバスバーを例示したが、逆の構成であって接合する端子を正負極入れ替えてもよい。

（第９実施形態）
　図面を参照して、本発明を車両駆動用の角形リチウムイオン二次電池に適用した第９の実施の形態について説明する。本実施形態は、第２実施形態と同様の構成において正負極外部端子の形状をさらに変更したものである。

　図２０に示すように、電池蓋３には、第１実施形態と同様の貫通孔３１が穿設され、貫通孔３１には、第１実施形態と同様の絶縁基材１３Ａ，１３Ｂが挿入、固定されている。
　正負極外部端子４Ａ，４Ｂは、絶縁基材１３Ａ，１３Ｂの貫通孔１３Ａ３，１３Ｂ３に二次電池内部方向から挿通され、絶縁基材１３Ａ，１３Ｂは、電池蓋３および正負極接続板５Ａ，５Ｂにろう付けされて、機械的に一体化される。正負極外部端子４Ａ，４Ｂは、その高さが貫通孔１３Ａ３，１３Ｂ３の長さよりも小さく、その上端が貫通孔１３Ａ３，１３Ｂ３内に存在する。

　正負極外部端子４Ａ，４Ｂは、鍛造（フォージング）によって形成され、正負極外部端子４Ａ，４Ｂは中実円柱状に形成されている。

＜第９実施形態の作用効果＞
　本実施形態の二次電池によれば、正負極外部端子４Ａ，４Ｂが厚くなるため、正負極外部端子４Ａ，４Ｂにバスバー（図示省略）を溶接する際の接触圧力を高めても、正負極外部端子４Ａ，４Ｂが変形することはなく、良好な溶接品質を確保し得る。

（変形例）
　本発明による二次電池は以下のように変形して実施することができる。
（１）以上の実施形態では、正負極板を捲回した後に扁平状に形成した発電要素群６を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、正負極板を積層して形成することも可能である。
　図２１に示すように、積層式の発電要素群６では、矩形状の正極板６Ｅと、矩形状の負極板６Ｄとが、矩形状のセパレータ６Ｃを介して交互に積層されている。このとき、正極未塗工部６Ａ，負極未塗工部６Ｂが発電要素群６の両端にそれぞれ位置するように積層される。このような積層式の発電要素群でも、上述した本実施形態と同様の効果を得ることができる。

（２）本発明は正負極板を捲回し押し潰さない円柱状発電要素群６を備えた角形二次電池を排除するものでもない。このような二次電池において、体積容量密度を高めるために、複数の発電要素群６を電池缶１内に収容するようにしてもよい。
（３）本発明は本実施形態に示した角形二次電池に限らず、円柱状二次電池や多角形二次電池に適用可能である。

（４）以上の実施形態では、電池缶１、電池蓋３にアルミニウム合金製のものを例示したが、本発明はこれに限定されることなく、例えば、アルミニウム製、ニッケル製、スチール製、ステンレス製等の金属製のものを用いてもよい。そして、本実施形態では、電池蓋３と一体形成された圧力開放弁２３を例示したが、本発明はこれに限らず、圧力開放弁２３が電池蓋３とは別体であり、例えば、レーザ溶接等により電池蓋３に接合することで電池蓋３と一体化されていてもよい。

（５）以上の実施形態では、バスバー５２にアルミニウム合金製のものを例示したが、例えば銅合金製のものを用いてもよい。そしてバスバー５２の表面には錫やニッケルなどのめっきが施されていてもよい。

（６）第１、第３～第６、第８、第９実施形態では、絶縁基材のフランジ１３Ａ２，１３Ｂ２の上下面にメタライズ層１４Ａ，１４Ｂを形成して、電池蓋３の下面（二次電池３０の内側面）および正負極接続板５Ａ，５Ｂの電池蓋３に平行な面とそれぞれろう付けする形態を例示した。しかし、絶縁基材１３Ａ，１３Ｂの壁面１３Ａ１、１３Ｂ１とその反対面、すなわち筒状部分の表裏垂直面にメタライズ層を形成して、電池蓋３の貫通孔３１内面および正負極接続板５Ａ，５Ｂの側面４Ａ１、４Ｂ１とそれぞれろう付けしてもよく、あるいはそれら両方の面同士でろう付けされてもよい。

（７）以上の実施形態では、正負極外部端子４Ａ，４Ｂは、断面円形の凸部、凹部また円形平面であるものを例示したが、例えば長円形、楕円形あるいは長方形などの領域形状であってもよい。
　このとき、これらの形状の方向を、電池蓋３の長手方向と平行な方向の長さがそれに垂直な方向の長さよりも長くなるように向けてもよく、それと対照的に電池蓋３の長手方向と平行な方向の長さがそれに垂直な方向の長さよりも短くなるように向けてもよい。

（８）第１、第３～第５実施形態では、バスバー５２の溶接される部分には薄肉部５４を設けたが、薄肉部は貫通孔であってもよい。このとき、正負極外部端子４Ａ，４Ｂとバスバーの接続は同貫通孔周囲に沿って周回状にレーザビームを走査し、同貫通孔周囲と正負極外部端子４Ａ，４Ｂとが溶接されるように行う。またこのとき、正負極外部端子４Ａ，４Ｂの同貫通孔に対応する部分は、同貫通孔部分の板厚に合致させた盛り上がり部分を設けることが望ましい。

（９）以上の実施形態では、深絞り成型された電池缶１の帯板状の電池蓋３に貫通孔３１Ａ，３１Ｂを設け、この貫通孔に関して外部端子４Ａ，４Ｂを設けるようにした。しかし、深さの小さい扁平電池缶を使用する場合は、扁平電池缶の帯状の側面に貫通孔を設け、この貫通孔に関して、上述した実施形態と同様に外部端子を設ける二次電池にも本発明を適用することができる。

（１０）以上では、電池蓋と外部端子との電気的絶縁およびシールをセラミクス製の絶縁基材で実現するようにし、それらの部材をろう付けで一体化した実施形態を説明した。しかし、本発明は、絶縁基材を電池蓋と外部端子にかしめで予め一体化した二次電池にも適用できる。

　本発明は以上の実施形態、変形例に限定されない。したがって、本発明は、正負極活物質がそれぞれ塗工された正極板と負極板をセパレータを介して積層して成り、正負極活物質が塗工されない未塗工部を有する発電要素群と、発電要素群が収納された電池容器と、電池容器に設けた正負極用の２つの貫通孔からそれぞれが電池外部に露出して設けられ、発電要素群と外部負荷との間で電力の充放電を行う正負極外部端子とを備え、正負極接続板のそれぞれは単一の素材から製作され、正負極接続板のそれぞれの一端の第１の面には、発電要素群と接続される発電要素接続部が形成され、他端に設定された第１の面とは反対の第２の面には正負極外部端子が形成され、貫通孔から正負極接続板の第２の面が電池容器と平行に露出している二次電池およびこの二次電池を用いた電池モジュールに適用可能である。

Claims (13)

1. 　正負極活物質がそれぞれ塗工された正極板と負極板をセパレータを介して積層して成り、正負極活物質が塗工されない未塗工部を有する発電要素群と、
   　前記発電要素群が収納された電池容器と、
   　前記電池容器に設けた正負極用の２つの貫通孔からそれぞれが電池外部に露出して設けられ、前記発電要素群と外部負荷との間で電力の充放電を行う正負極外部端子とを備え、
   　前記正負極接続板のそれぞれは単一の素材から製作され、前記正負極接続板のそれぞれの一端の第１の面には、前記発電要素群と接続される発電要素接続部が形成され、他端に設定された前記第１の面とは反対の第２の面には前記正負極外部端子が形成され、前記貫通孔から前記正負極接続板の前記第２の面が前記電池容器の外周面と平行に露出していることを特徴とする二次電池。
2. 　請求項１記載の二次電池において、
   　前記電池容器は、電池缶と、前記電池缶の開口を封止し、前記貫通孔が正負極用にそれぞれ設けられている電池蓋とを有し、前記正負極外部端子となる第２の面は前記電池蓋と平行な面であることを特徴とする二次電池。
3. 　請求項２記載の二次電池において、
   　中央に基材貫通孔を有する円筒部を有し、前記円筒部が前記正極接続板と正極用貫通孔との間、および前記負極接続板と負極用貫通孔との間にそれぞれ挿入され、前記電池蓋と前記正負極接続板とを電気的に絶縁する絶縁基材をさらに備え、
   　前記絶縁基材と前記電池蓋、および前記絶縁基材と前記正極接続板および負極接続板が機械的に接合されて前記電池容器内が密閉されていることを特徴とする二次電池。
4. 　請求項３記載の二次電池において、
   　前記絶縁基材はセラミックよりなり、前記絶縁基材は、前記電池蓋と、前記正極接続板および負極接続板とにろう材でそれぞれ接合されていることを特徴とする二次電池。
5. 　請求項２記載の二次電池において、
   　前記絶縁基材は、前記正極接続板と正極用貫通孔との間、および負極接続板と負極用貫通孔との間、および前記電池蓋との間にモールド成形された樹脂であることを特徴とする二次電池。
6. 　請求項３記載の二次電池において、
   　前記正負極外部端子のそれぞれは、それぞれの外部端子が前記基材貫通孔内に進入するように前記正極接続板および負極接続板にそれぞれ突設されていることを特徴とする二次電池。
7. 　請求項６記載の二次電池において、
   　前記正負極外部端子の前記第２の面のそれぞれは、前記電池容器の外側に突出していることを特徴とする二次電池。
8. 　請求項６記載の二次電池において、
   　前記正負極外部端子の前記第２の面のそれぞれは、前記正負極用貫通孔内および前記絶縁基材の基材貫通孔内に位置していることを特徴とする二次電池。
9. 　請求項３記載の二次電池において、
   　前記正極接続板および負極接続板の前記第２の面のそれぞれは、前記電池容器の内部で前記基材貫通孔に対向する凹部形状に形成されていることを特徴とする二次電池。
10. 　請求項３記載の二次電池において、
    　前記正極接続板および負極接続板の前記第２の面のそれぞれは、前記電池容器の内部で前記基材貫通孔に対向する平面形状に形成されていることを特徴とする二次電池。
11. 　請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の二次電池を複数並列し、隣接する二次電池における前記正極外部端子と負極外部端子の相互をバスバーで電気的に接続した二次電池モジュールであって、
    　前記バスバーは、前記正極外部端子または負極外部端子の一方と同一材質の主材部と、前記正極外部端子または負極外部端子の他方と同一材料の従材部とを一体化したクラッド材によって形成され、前記正極外部端子には、前記バスバーにおける前記正極外部端子と同一材質の主材部または従材部が溶接され、前記負極外部端子には、前記バスバーにおける前記負極外部端子と同一材質の主材部または従材部が溶接されていることを特徴とする二次電池モジュール。
12. 　請求項１１に記載の二次電池モジュールにおいて、
    　前記バスバーの溶接部分に薄肉部が設けられていることを特徴とする二次電池モジュール。
13. 　請求項１１に記載の二次電池モジュールにおいて、
    　前記バスバーの溶接部分に貫通孔が設けられていることを特徴とする二次電池モジュール。

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