WO2013001644A1 - 組電池 - Google Patents

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WO2013001644A1
WO2013001644A1 PCT/JP2011/065088 JP2011065088W WO2013001644A1 WO 2013001644 A1 WO2013001644 A1 WO 2013001644A1 JP 2011065088 W JP2011065088 W JP 2011065088W WO 2013001644 A1 WO2013001644 A1 WO 2013001644A1
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plate
positive electrode
negative electrode
assembled battery
positive
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PCT/JP2011/065088
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青田　欣也
翔 西丸
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日立ビークルエナジー株式会社
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to an assembled battery in which a plurality of battery cells are electrically connected by a conductive plate.
  • a flat-shaped electricity storage element is obtained by stacking and winding a positive electrode foil coated with a positive electrode active material, a negative electrode foil coated with a negative electrode active material, and a separator for insulating each of them. It is formed.
  • the electricity storage element is electrically connected to a positive terminal and a negative terminal provided on the lid of the battery can.
  • the power storage element is accommodated in a battery can, and the opening of the battery can is sealed and welded with a lid.
  • a secondary battery is formed by injecting an electrolytic solution from a liquid injection port of a battery can containing an electricity storage element, and then inserting a liquid injection stopper and sealingly welding it by laser welding.
  • the assembled battery is formed by electrically connecting the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the plurality of rectangular lithium ion secondary batteries (battery cells) with a conductive plate (bus bar).
  • a conductive plate bus bar.
  • Patent Document 1 a plywood obtained by stacking an aluminum plate and a copper plate and diffusion-bonding the entire surface of the overlapped surface is twisted by 180 ° between the positive electrode terminal and the negative electrode terminal in the positive / negative electrode terminal connection direction.
  • the bus bar is shown.
  • the bus bar described in Patent Literature 1 is adjacent to each other by welding an aluminum positive electrode terminal and an aluminum plate constituting the bus bar, and a copper negative electrode terminal and the copper plate constituting the bus bar, and welding each overlapping surface.
  • the batteries are electrically connected.
  • Patent Document 2 an aluminum plate and a positive electrode terminal made of aluminum, and a copper plate and copper are made of plywood obtained by diffusion-bonding an aluminum plate on the positive electrode terminal side and a copper plate on the negative electrode terminal side between the positive electrode terminal and the negative electrode terminal. The structure which welds the negative electrode terminal of this is proposed.
  • the assembled battery is an assembled battery in which a plurality of battery cells having different materials for the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are provided, and the plurality of battery cells are electrically connected by the conductive plate.
  • the positive electrode terminal of the battery cell is provided with a positive electrode side protrusion
  • the negative electrode terminal of the battery cell is provided with a negative electrode side protrusion
  • the conductive plate is adjacent to the negative electrode terminal of one battery cell and the one battery cell.
  • the main plate spans between the positive terminals of the other battery cells, and the sub plate connected to the main plate at the end of the main plate on the positive terminal side, and the conductive plate engages with the positive side protrusion.
  • the main plate is a metal plate of the same kind of material as the negative electrode terminal, and one surface is connected to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal. It is arranged to face each other and welded to the negative terminal of one battery cell, and the sub-plate is the same as the positive terminal. Is configured to include a material of the metal plate, it is welded to the positive terminal of the other battery cell adjacent to the one battery cell.
  • the sub-plate is a metal plate for positive electrode welding made of the same material as the positive electrode terminal, and is connected to the main plate by diffusion bonding. preferable.
  • the sub-plate is made of the same material as the positive electrode terminal, and the positive electrode welding metal plate welded to the positive electrode terminal is different from the positive electrode terminal.
  • a main plate welding metal plate made of a material and connected to the main plate by welding is preferably provided, and the welding metal plate and the main plate welding metal plate are preferably connected by diffusion bonding.
  • the conductive plate is a rolled clad material which is diffusion-bonded by performing heat treatment after rolling the main plate and the sub plate. preferable.
  • the sub-plate in the assembled battery of the third aspect, is diffusion bonded by performing a heat treatment after rolling and rolling the positive electrode welding metal plate and the main plate welding metal plate.
  • a rolled clad material is preferable.
  • the main plate and the negative electrode side protrusion are welded, and the positive electrode welding metal plate and the positive electrode side protrusion are welded. Is preferred.
  • the main plate is welded at the tip of the negative electrode side protrusion, and the positive electrode welding metal plate is at the tip of the positive electrode side protrusion.
  • the penetration region in the welded portion between the positive electrode welding metal plate and the positive electrode terminal is different from that of the positive electrode welding metal plate. It is preferable to set so as not to reach the metal plate of the material.
  • the negative electrode side engaging portion has a through hole into which the negative electrode side protrusion is inserted, and the positive electrode side engaging portion. The part preferably has a through hole into which the positive electrode side protrusion is inserted.
  • the through hole of the positive electrode side engaging portion is formed by burring.
  • the external appearance perspective view of the assembled battery which concerns on the 1st Embodiment of this invention The perspective view which shows the battery cell of FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the wound electrode group of FIG. 3.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the lid assembly of FIG. 3.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of the lid assembly of FIG. 5.
  • the perspective view which shows the bus-bar of FIG. (A) is a schematic plan view showing the connection structure between the bus bar and the positive and negative terminals in FIG. 1, and (b) is a schematic sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG.
  • the perspective view of the bus bar of the assembled battery which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.
  • (A) is a plane schematic diagram which shows the connection structure of the bus-bar of FIG. 9, and a positive / negative electrode terminal
  • (b) is a cross-sectional schematic diagram.
  • (A) is a plane schematic diagram which shows the connection structure of the bus bar of FIG. 11, and a positive / negative electrode terminal
  • (b) is a cross-sectional schematic diagram.
  • the cross-sectional schematic diagram which shows the connection structure of the bus bar and positive / negative electrode terminal of the assembled battery which concerns on the modification of this invention.
  • the plane schematic diagram of the bus bar of the assembled battery which concerns on the modification of this invention.
  • (A) is a plane schematic diagram which shows the connection structure of the bus bar and positive / negative electrode terminal of the assembled battery which concerns on the modification of this invention
  • (b) is a cross-sectional schematic diagram.
  • FIG. 1 is an external perspective view of the assembled battery according to the first embodiment of the present invention.
  • the assembled battery has two battery cells 100A and 100B.
  • the battery cells 100A and 100B have a flat rectangular parallelepiped shape, and are arranged side by side so that wide surfaces having a large area among the side surfaces face each other.
  • the positive electrode terminal 104 is arranged on the left side in the figure
  • the negative electrode terminal 105 is arranged on the left side in the figure. That is, the adjacent battery cell 100A and the battery cell 100B are arranged with their directions reversed so that the positions of the positive electrode terminal 104 and the negative electrode terminal 105 provided on the respective lids 102 of the battery cells 100A and 100B are reversed. Yes.
  • the bus bar 160 is connected to the positive electrode terminal 104 on the left side of the battery cell 100A on the near side in the drawing and the negative electrode terminal 105 on the left side of the battery cell 100B in the drawing on the back side. Yes. Thereby, adjacent battery cell 100A and battery cell 100B are electrically connected in series.
  • the configuration of the bus bar 160 and the connection structure between the bus bar 160 and the positive terminal 104 and the negative terminal 105 will be described later.
  • other battery cells are connected to the negative electrode terminal 105 on the right side of the battery cell 100A on the near side in the drawing shown in FIG. 1 and the positive electrode terminal 104 on the right side in the drawing of the battery cell 100B on the back side in the drawing.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the battery cell 100A
  • FIG. 3 is a perspective view showing an electrode group assembly of the battery cell 100A
  • FIG. 4 is a perspective view showing the wound electrode group 170
  • FIG. 5 is a perspective view showing the lid assembly 180.
  • the battery cell 100 ⁇ / b> A includes a battery container composed of a can body 101 and a lid 102.
  • the can body 101 accommodates a wound electrode group 170 (see FIGS. 3 and 4) held by a lid assembly 180 (see FIG. 5).
  • the can body 101 is formed in a rectangular box shape with one end opened.
  • the wound electrode group 170 is accommodated in the can body 101 while being covered with a bag-like insulating sheet (not shown).
  • the lid 102 has a rectangular flat plate shape and is welded so as to close the opening of the can body 101. That is, the lid 102 seals the can body 101. As shown in FIG. 3, the lid 102 is provided with a positive electrode terminal 104 and a negative electrode terminal 105 that are electrically connected to the positive electrode 174 and the negative electrode 175 of the wound electrode group 170.
  • the lid 102 is provided with a liquid injection hole 103h for injecting an electrolytic solution into the battery container.
  • the liquid injection hole 103h is sealed by a liquid injection plug 103p (see FIG. 2) after the electrolyte solution is injected.
  • the electrode group assembly includes a wound electrode group 170 and a lid assembly 180 in which the positive and negative terminals 104 and 105 and the positive and negative current collectors 140 and 150 are attached to the lid 102 (see FIG. 5). It is comprised including.
  • the wound electrode group 170 that is a power storage element is formed by laminating a long positive electrode 174 and a negative electrode 175 by winding them in a flat shape with a separator 173 interposed therebetween.
  • the positive electrode 174 includes a positive electrode foil 171 and a positive electrode active material mixture layer 176 formed by coating a positive electrode active material mixture on both surfaces of the positive electrode foil 171.
  • the negative electrode 175 includes a negative electrode foil 172 and a negative electrode active material mixture layer 177 formed by coating a negative electrode active material mixture on both surfaces of the negative electrode foil 172. Charging / discharging is performed between the positive electrode active material and the negative electrode active material.
  • the positive foil 171 is an aluminum foil having a thickness of about 30 ⁇ m
  • the negative foil 172 is a copper foil having a thickness of about 20 ⁇ m.
  • the material of the separator 173 is a porous polyethylene resin.
  • One end of the wound electrode group 170 in the width direction is laminated with an uncoated portion (exposed portion of the positive foil 171) where the positive electrode active material mixture layer 176 is not formed.
  • the other portion is a portion where an uncoated portion (exposed portion of the negative electrode foil 172) where the negative electrode active material mixture layer 177 is not formed is laminated.
  • the laminated body of the positive electrode side uncoated part and the laminated body of the negative electrode side uncoated part are respectively crushed in advance and connected to the positive electrode current collector 140 and the negative electrode current collector 150 of the lid assembly 180 by ultrasonic bonding, respectively. As a result, an electrode assembly (see FIG. 3) is formed.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of the lid assembly 180.
  • the configuration on the positive electrode side is shown, but the positive electrode side and the negative electrode side have the same shape and configuration, and therefore the reference numerals of the components on the negative electrode side are given in parentheses for convenience.
  • the lid assembly 180 includes the lid 102, the positive electrode current collector 140 and the negative electrode current collector 150, and the positive electrode terminal 104 and the negative electrode terminal 105.
  • the positive electrode terminal 104 includes a positive electrode connection terminal 141, a terminal block 106, a gasket 107, an insulating sheet 109, and a positive electrode current collector 140.
  • the negative electrode terminal 105 includes a negative electrode connection terminal 151, a terminal block 106, a gasket 107, an insulating sheet 109, and a negative electrode current collector 150.
  • the material of the positive electrode current collector 140 and the positive electrode connection terminal 141 is the same aluminum as the material of the positive electrode foil 171.
  • the material of the negative electrode current collector 150 and the negative electrode connection terminal 151 is the same copper as the material of the negative electrode foil 172.
  • the positive electrode current collector 140 and the negative electrode current collector 150 are bent along the side surface shape of both ends of the wound electrode group 170 in the winding axis direction.
  • the lid 102 is provided with a through hole through which the shaft portions 144 and 154 provided in the positive and negative electrode connection terminals 141 and 151 are inserted.
  • the positive electrode connection terminal 141 includes a rectangular parallelepiped receiving portion 143 that receives one surface of the bus bar 160, a cylindrical positive circular protrusion 142 that protrudes upward from the upper surface of the receiving portion 143, and the receiving portion 143. And a shaft 144 protruding downward from the lower surface.
  • the negative electrode connection terminal 151 includes a rectangular parallelepiped receiving portion 153 that receives one surface of the bus bar 160, a cylindrical negative electrode-side circular protrusion 152 that protrudes upward from the upper surface of the receiving portion 153, and a receiving portion. And a shaft portion 154 projecting downward from the lower surface of the portion 153.
  • Each of the receiving portions 143 and 153 is fitted into a concave portion of the rectangular box-shaped terminal block 106.
  • a through hole is provided in the bottom plate of the terminal block 106, and the shaft portion 144 is inserted through the through hole.
  • a gasket 107 is interposed between the terminal block 106 and the lid 102 to prevent electrolyte leakage.
  • An insulating sheet 109 is interposed between the lid 102 and the positive and negative electrode current collectors 140 and 150.
  • the shaft portion 144 of the positive electrode terminal 104 is inserted into a through hole provided in each of the terminal block 106, the gasket 107, the lid 102, the insulating sheet 109, and the positive electrode current collector 140, and the lower end portion of the shaft portion 144 is caulked. Accordingly, the positive electrode current collector 140 and the positive electrode connection terminal 141 are fixed to the lid 102, and the positive electrode current collector 140 and the positive electrode connection terminal 141 are electrically connected.
  • the shaft portion 154 of the negative electrode terminal 105 is inserted into a through hole provided in each of the terminal block 106, the gasket 107, the lid 102, the insulating sheet 109, and the negative electrode current collector 150, and the lower end portion of the shaft portion 154 is It is caulked. Thereby, the negative electrode current collector 150 and the negative electrode connection terminal 151 are fixed to the lid 102, and the negative electrode current collector 150 and the negative electrode connection terminal 151 are electrically connected.
  • the terminal block 106, the gasket 107, and the insulating sheet 109 are made of an insulating resin.
  • the positive and negative electrode connection terminals 141 and 151 and the lid 102, and the positive and negative electrode current collectors 140 and 150 and the lid 102 are electrically connected. Insulated.
  • FIGS. 7 is a perspective view of the bus bar 160
  • FIG. 8A is a schematic plan view showing a connection structure between the bus bar 160 of FIG. 1 and the positive and negative terminals 104, 105
  • FIG. 8B is a cross-sectional view of FIG. It is a VIII line cut cross-section schematic diagram.
  • the through holes 163 and 164 through which the positive electrode side circular protrusion 142 and the negative electrode side circular protrusion 152 are inserted are shown larger for convenience than FIG. 7.
  • description of weld metals 115 and 124 described later is omitted.
  • the bus bar 160 has a rectangular flat plate shape, and includes a main plate 161 made of a copper material and a sub-plate 162 made of an aluminum material. Yes. Copper is a material having a lower electrical resistance than aluminum.
  • the main plate 161 has a rectangular flat plate shape, and has a thick portion 161a having a thickness of about 2 mm disposed on the negative electrode terminal 105 side, and one end in the longitudinal direction, that is, a thickness of about 1 mm provided on the positive electrode terminal 104 side. And a thin portion 161b.
  • a step is formed between the thick part 161a and the thin part 161b.
  • a sub-plate 162 is provided so as to fill this step.
  • the sub-plate 162 has a thickness of about 1 mm, is disposed so as to overlap the upper surface of the thin portion 161b of the main plate 161, and is connected to the main plate 161 by diffusion bonding.
  • the bus bar 160 is a clad material in which a sub-plate 162 (aluminum plate) is bonded to a thin portion 161b of a main plate 161 (copper plate), and the main plate 161 and the sub-plate 162 are rolled and then heat-treated. Manufactured by diffusion bonding.
  • the main plate 161 and the sub plate 162 are made of different materials and an intermetallic compound is formed on the diffusion bonding surface 121. However, since the intermetallic compound layer is thin, the main plate 161 and the sub plate 162 are firmly bonded. ing.
  • Both ends in the longitudinal direction of the bus bar 160 are a positive electrode side engaging portion 165 and a negative electrode side engaging portion 166 that engage with the positive electrode side circular protrusion 142 and the negative electrode side circular protrusion 152, respectively.
  • the positive electrode side engaging portion 165 is formed with a circular through-hole 163 that penetrates a laminated portion in which the thin portion 161 b of the main plate 161 and the sub plate 162 are laminated.
  • the through-hole 163 has a hole diameter that is the same as or slightly larger than the outer diameter of the positive electrode-side circular protrusion 142.
  • the negative electrode side engaging portion 166 is formed with a circular through-hole 164 that penetrates the thick portion 161 a of the main plate 161.
  • the through-hole 164 has a hole diameter that is the same as or slightly larger than the outer diameter of the negative-electrode-side circular protrusion 152.
  • one end portion in the longitudinal direction of the bus bar 160 provided with the sub-plate 162 is positioned on the positive electrode terminal 104 side.
  • the main plate 161 constituting the bus bar 160 has one surface of the bus bar 160 that does not have a boundary with the sub plate 162, that is, the surface of the main plate 161 opposite to the diffusion bonding surface 121 faces the positive electrode terminal 104 and the negative electrode terminal 105.
  • the back surface of the bus bar 160 is in contact with the upper surface of the receiving portion 143 of the positive electrode connecting terminal 141 and the upper surface of the receiving portion 153 of the negative electrode connecting terminal 151.
  • a through hole 163 provided in the positive electrode engagement portion 165 is fitted into the positive electrode side circular protrusion 142 of the positive electrode connection terminal 141 of the battery cell 100A, and the negative electrode side circular protrusion 152 of the negative electrode connection terminal 151 of the battery cell 100B. Is fitted with a through-hole 164 provided in the negative electrode side engaging portion 166.
  • the positive-side circular protrusion 142 is inserted into the positive-side through hole 163 of the main plate 161
  • the negative-side circular protrusion 152 is inserted into the negative-side through hole 164 of the main plate 161. That is, the main plate 161 made of a single copper material is bridged between the negative electrode terminal 105 of the battery cell 100B and the positive electrode terminal 104 of the battery cell 100A adjacent to the battery cell 100B.
  • the outer peripheral surface of the positive electrode-side circular protrusion 142 is engaged with the inner peripheral surface that forms the through-hole 163.
  • the outer peripheral surface of the negative electrode side circular protrusion 152 is engaged with the inner peripheral surface forming the through hole 164. That is, the main plate 161 is engaged with the positive-side circular protrusion 142 and the negative-side circular protrusion 152, and the main plate 161 can take a compressive load and a tensile load acting on the bus bar 160.
  • the positive electrode side circular protrusion 142 of the battery cell 100A and the sub-plate 162 are connected by laser welding over the entire circumference of the tip of the positive electrode side circular protrusion 142, and the positive electrode side circular shape.
  • a weld metal 124 is formed between the protrusion 142 and the sub-plate 162. Since both the positive circular protrusion 142 and the sub-plate 162 are made of aluminum, they can be welded, and since aluminum and copper are not in contact with each other in the welded portion, there is no risk of electrical corrosion occurring in the welded portion. .
  • the weld strength can be increased by increasing the penetration depth h1 in the illustrated welded portion.
  • the weld metal 124 reaches the main plate 161 made of a copper material, copper may be mixed into the weld metal 124 and cause a decrease in strength. There is sex. Therefore, the penetration depth h1 in the welded portion between the sub plate 162 and the positive electrode side circular projection 142 is shorter than the thickness dimension of the sub plate 162 so as not to reach the main plate 161 and to the vicinity of the diffusion bonding surface 121. Is set to reach.
  • the negative circular protrusion 152 of the battery cell 100B and the main plate 161 are connected by laser welding over the entire circumference of the tip of the negative circular protrusion 152, and between the negative circular protrusion 152 and the main plate 161.
  • a weld metal 115 is formed. Since the negative electrode side circular protrusion 152 and the main plate 161 are both made of copper, they can be welded, and since aluminum and copper are not in contact with each other, there is no possibility of causing electrical corrosion.
  • (1-1) Main plate 161 spanned between negative electrode terminal 105 of battery cell 100B and positive electrode terminal 104 of battery cell 100A adjacent to battery cell 100B, and main plate 161 at the end of main plate 161 on the positive electrode terminal 104 side.
  • the bus bar 160 is configured by the sub-plate 162 connected to the.
  • the main plate 161 and the sub plate 162 are bonded by diffusion bonding.
  • the diffusion bonding surface 121 is only the end of the main plate 161 on the positive electrode terminal 104 side, the bonding area is small and the cost is low.
  • the bus bar 160 can be manufactured. As a result, an assembled battery with reduced costs can be provided.
  • the main plate 161 is bridged between the negative electrode terminal 105 of the battery cell 100B and the positive electrode terminal 104 of the battery cell 100A, and the main plate 161 is engaged with the positive electrode side circular protrusion 142 and the negative electrode side circular protrusion 152. I let you. Thereby, when vibration or impact is applied to the assembled battery, the main plate 161 can handle the tensile load or the compressive load, so that the stress acting on the diffusion bonding surface 121 can be suppressed. As a result, an assembled battery having excellent vibration resistance and impact resistance can be provided.
  • the bus bar 160 can be easily positioned by engaging the positive-side engaging portion 165 with the positive-side circular protrusion 142 and the negative-side engaging portion 166 with the negative-side circular protrusion 152. .
  • the main plate 161 was welded at the tip of the negative electrode side circular protrusion 152, and the sub plate 162 was welded at the tip of the positive electrode side circular protrusion 142.
  • a sufficient distance between the welding point and the terminal block 106 is secured, and the temperature rise of the resin member in contact with the positive electrode connection terminal 141 such as the resin terminal block 106 and the gasket 107 is suppressed. Melting can be prevented.
  • the electrical resistance between terminals can be made low.
  • the bus bar 160 is a rolling clad material suitable for mass production, that is, a rolled clad material in which the main plate 161 and the sub plate 162 are rolled and then heat-treated, and then diffusion-bonded. Compared with the bus bar in which the entire surface described in Document 1 is diffusion-bonded, the diffusion-bonded surface can be narrowed, so that the bus bar 160 can be manufactured at low cost.
  • FIG. 9 is a perspective view of an assembled battery bus bar 260 according to the second embodiment of the present invention.
  • 10A is a schematic plan view showing a connection structure between the bus bar 260 and the positive and negative terminals 204 and 205 in FIG. 9, and
  • FIG. 10B is a schematic cross-sectional view.
  • the through holes 263 and 264 through which the positive circular protrusion 242 and the negative circular protrusion 252 are inserted are shown larger for convenience than FIG.
  • the bus bar 260 has a main plate 261 and a sub plate 262.
  • the auxiliary plate 262 is diffusion-bonded by rolling an aluminum plate (hereinafter referred to as an Al plate) 220 having a thickness of about 1 mm and a copper plate (hereinafter referred to as a Cu plate) 230 having a thickness of about 1 mm, followed by heat treatment.
  • the clad material produced by The Al plate 220 and the Cu plate 230 are different materials, and an intermetallic compound is generated on the diffusion bonding surface 223. However, since the thickness of the intermetallic compound layer is thin, the Al plate 220 and the Cu plate 230 are firmly formed. Are combined.
  • the main plate 261 is made of a copper material, and the surface thereof is tin-plated.
  • the main plate 261 is a rectangular flat plate having a thickness of about 2 mm, and a sub plate 262 is laminated on the positive side end of the main plate 261.
  • the sub plate 262 is disposed on the main plate 261 so that the Cu plate 230 is in contact with the upper surface of the main plate 261, and the Cu plate 230 and the main plate 261 are connected by laser welding, so that the sub plate 262 is integrated with the main plate 261. ing.
  • the main plate 261 Since the main plate 261 is tin-plated on the surface, the main plate 261 has a higher absorption rate of laser light than a copper plate not subjected to tin plating. Therefore, the main plate 261 and the Cu plate 230 can be welded even at a low energy density, and a stable weld metal 231 is formed.
  • Both ends in the longitudinal direction of the bus bar 260 are a positive electrode side engaging portion 265 and a negative electrode side engaging portion 266 that engage with the positive electrode side circular protrusion portion 242 and the negative electrode side circular protrusion portion 252, respectively.
  • the positive side engaging portion 265 is formed with a circular through hole 263 that penetrates the laminated portion in which the main plate 261 and the sub plate 262 of the Al plate 220 and the Cu plate 230 are laminated. Yes.
  • the through hole 263 has a hole diameter that is the same as or slightly larger than the outer diameter of the positive electrode side circular protrusion 242.
  • a circular through hole 264 that penetrates the main plate 261 is formed in the negative electrode side engaging portion 266.
  • the through hole 264 has a hole diameter that is the same as or slightly larger than the outer diameter of the negative electrode side circular protrusion 252.
  • the positive-side circular protrusion 242 is formed to be higher by the thickness of the sub-plate 262 than the height of the negative-side circular protrusion 252.
  • one end in the longitudinal direction of the bus bar 260 provided with the sub-plate 262 is positioned on the positive electrode terminal 204 side.
  • the main plate 261 constituting the bus bar 260 is disposed so that the surface of the main plate 261 opposite to the contact surface with the sub plate 262 faces the positive terminal 204 and the negative terminal 205.
  • the back surface of the bus bar 260 is in contact with the upper surface of the receiving portion 243 of the positive electrode connecting terminal 241 and the upper surface of the receiving portion 253 of the negative electrode connecting terminal 251.
  • a through-hole 263 provided in the positive-side engagement portion 265 is fitted into the positive-side circular protrusion 242 of the positive-electrode connection terminal 241 of the battery cell 200A, and the negative-side circular protrusion 252 of the negative-electrode connection terminal 251 of the battery cell 200B. Is fitted with a through-hole 264 provided in the negative-side engaging portion 266.
  • the positive-side circular protrusion 242 is inserted into the positive-side through hole 263 of the main plate 261, and the negative-side circular protrusion 252 is inserted into the negative-side through hole 264 of the main plate 261. That is, the main plate 261 made of a single copper material is bridged between the negative electrode terminal 205 of the battery cell 200B and the positive electrode terminal 204 of the battery cell 200A adjacent to the battery cell 200B.
  • the outer peripheral surface of the positive electrode side circular protrusion 242 is engaged with the inner peripheral surface forming the through hole 263.
  • the outer peripheral surface of the negative electrode side circular protrusion 252 is engaged with the inner peripheral surface forming the through hole 264. That is, the main plate 261 is engaged with the positive circular protrusion 242 and the negative circular protrusion 252 so that the main plate 261 can handle the compressive load and the tensile load acting on the bus bar 260.
  • the positive electrode side circular protrusion 242 of the battery cell 200A and the Al plate 220 of the sub plate 262 are connected by laser welding over the entire circumference of the tip of the positive electrode side circular protrusion 242.
  • a weld metal 224 is formed between the positive circular protrusion 242 and the sub plate 262. Since the positive electrode side circular protrusion 242 and the Al plate 220 of the sub plate 262 are both made of aluminum, they can be welded, and since aluminum and copper are not in contact with each other in the welded portion, electric corrosion is caused in the welded portion. There is no risk of it occurring.
  • the penetration depth h2 in the welded portion between the Al plate 220 of the sub plate 262 and the positive electrode side circular projection 242 is shorter than the thickness dimension of the Al plate 220 so as not to reach the Cu plate 230 of the sub plate 262, and It is set so as to reach the vicinity of the diffusion bonding surface 223.
  • the negative-electrode-side circular protrusion 252 and the main plate 261 of the battery cell 200B are connected by laser welding over the entire circumference of the tip of the negative-electrode-side circular protrusion 252 and between the negative-electrode-side circular protrusion 252 and the main plate 261.
  • a weld metal 215 is formed. Since the negative electrode-side circular protrusion 252 and the main plate 261 are both made of copper, they can be welded, and since aluminum and copper are not in contact with each other, there is no possibility of electric corrosion.
  • the surface of the main plate 261 is tin-plated, the absorption rate of the laser beam can be improved and welding can be performed even at a low energy density, and stable between the negative electrode side circular protrusion 252 and the main plate 261.
  • the weld metal 215 is formed.
  • the sub-plate 262 is connected to the end of the main plate 261.
  • the main plate 261 and the sub plate 262 are connected by laser welding, and the Al plate 220 and the Cu plate 230 constituting the sub plate 262 are connected by diffusion bonding. Since the contact surface between the diffusion bonding surface 223 and the sub plate 262 and the main plate 261 is only the end portion of the main plate 261 on the positive electrode terminal 204 side, the diffusion bonding area is small and the length of laser welding can be shortened. As a result, the bus bar 260 can be manufactured at low cost, and as a result, an assembled battery with reduced costs can be provided.
  • the main plate 261 and the sub plate 262 are connected by laser welding. Therefore, it is easy to appropriately set the main plate 261 to an arbitrary thickness. Thereby, it becomes easy to set the electrical resistance value between terminals lower.
  • the sub-plate 262 is a rolling clad material suitable for mass production, that is, a rolled clad material that is diffusion-bonded by rolling an Al plate 220 and a Cu plate 230, and then performing heat treatment. Compared with the bus bar 160 used in the embodiment, the sub-plate 262 can reduce the area of the rolled clad material, and thus the bus bar 260 can be manufactured at a lower cost.
  • FIGS. 11 and 12 a third embodiment in which the present invention is applied to an assembled battery that is incorporated in a power storage device mounted in a hybrid vehicle or an electric vehicle, and includes a plurality of prismatic lithium ion secondary batteries.
  • FIG. 11 is a perspective view of a bus bar 360 of an assembled battery according to the third embodiment of the present invention.
  • 12A is a schematic plan view showing a connection structure between the bus bar 360 and the positive and negative terminals 304 and 305 in FIG. 11, and
  • FIG. 12B is a schematic sectional view.
  • through holes 363 and 364 through which the positive circular protrusion 342 and the negative circular protrusion 352 are inserted are shown larger for convenience than FIG.
  • the bus bar 360 has a main plate 361 and a sub plate 362.
  • the main plate 361 made of a copper material has a rectangular flat plate shape with a thickness of about 2 mm, and a sub-plate 362 that is subjected to burring processing, which will be described later, is fixed to the positive electrode side end of the main plate 361.
  • Both ends in the longitudinal direction of the bus bar 360 are a positive electrode side engaging portion 365 and a negative electrode side engaging portion 366 that engage with the positive electrode side circular protrusion 342 and the negative electrode side circular protrusion 352, respectively.
  • a circular through hole 363 is formed in the positive electrode side engaging portion 365 by performing burring on the clad material made of the Al plate 320 and the Ni plate 330 of the sub plate 362. .
  • the through hole 363 has a hole diameter that is the same as or slightly larger than the outer diameter of the positive circular protrusion 342.
  • a circular through hole 364 that penetrates the main plate 361 is formed in the negative electrode side engaging portion 366.
  • the through-hole 364 has a hole diameter that is the same as or slightly larger than the outer diameter of the negative-electrode-side circular protrusion 352.
  • the sub-plate 362 is rolled by laminating an aluminum plate (hereinafter referred to as an Al plate) 320 having a thickness of about 1 mm and a nickel plate (hereinafter referred to as an Ni plate) 330 having a thickness of about 1 mm. Then, it is a clad material manufactured by diffusion bonding by performing heat treatment.
  • the Al plate 320 and the Ni plate 330 are different materials, and an intermetallic compound is generated on the diffusion bonding surface 332. However, since the thickness of the intermetallic compound layer is thin, the Al plate 320 and the Ni plate 330 are firmly formed. Are combined.
  • the sub-plate 362 (clad material) made of the Al plate 320 and the Ni plate 330 is diffusion-bonded and then subjected to burring so that the periphery of the through hole 363 rises.
  • the rising cylindrical portion of the sub-plate 362 has a Ni plate 330 on the outer peripheral side and an Al plate 320 on the inner peripheral side, and is fitted in a through hole formed in the main plate 361.
  • the sub-plate 362 is integrated with the main plate 361 by connecting the Ni plate 330 and the main plate 361 by laser welding after the rising cylindrical portion is fitted in the through hole of the main plate 361.
  • nickel and copper are all solid solutions and do not form intermetallic compounds, they are dissimilar metals but can be welded.
  • the Ni plate 330 has a higher absorption rate of laser light than copper. Therefore, the main plate 361 and the Ni plate 330 can be welded even at a low energy density, and a stable weld metal 313 is formed.
  • the positive-side circular protrusion 342 is formed to be higher than the height of the negative-side circular protrusion 352 by the thickness of the sub-plate 362.
  • one end portion in the longitudinal direction of the bus bar 360 provided with the sub-plate 362 is positioned on the positive electrode terminal 304 side.
  • the main plate 361 constituting the bus bar 360 is disposed so that the surface of the main plate 361 on the contact surface side with the sub plate 362 faces the positive terminal 304 and the negative terminal 305.
  • the bus bar 360 is in contact with the upper surface of the receiving portion 343 of the positive electrode connecting terminal 341 and the upper surface of the receiving portion 353 of the negative electrode connecting terminal 351.
  • 311 is provided in order to bring the back surface of the bus bar 360 into contact with the upper surface of the receiving portion 343 of the positive electrode connection terminal 341 and the upper surface of the receiving portion 353 of the negative electrode connection terminal 351 located on the same plane.
  • a through hole 363 provided in the positive electrode side engaging portion 365 is fitted into the positive electrode side circular protrusion 342 of the positive electrode connection terminal 341 of the battery cell 300A, and the negative electrode side circular protrusion 352 of the negative electrode connection terminal 351 of the battery cell 300B.
  • a through-hole 364 provided in the negative electrode side engaging portion 366 is fitted into this.
  • the positive circular protrusion 342 is inserted into the positive through hole 363, and the positive through hole of the main plate 361 is fitted into the rising cylindrical portion of the sub-plate 362 forming the positive through hole 363.
  • the negative electrode side circular protrusion 352 is inserted into the negative electrode side through hole 364. That is, a main plate 361 made of a single copper material is bridged between the negative electrode terminal 305 of the battery cell 300B and the positive electrode terminal 304 of the battery cell 300A adjacent to the battery cell 300B.
  • the outer peripheral surface of the positive electrode side circular protrusion 342 is engaged with the inner peripheral surface forming the through-hole 363.
  • the outer peripheral surface of the negative electrode side circular protrusion 352 is engaged with the inner peripheral surface forming the through hole 364.
  • the outer peripheral surface of the rising cylindrical portion of the sub plate 362 is engaged with the inner peripheral surface of the through hole formed in the main plate 361. That is, the main plate 361 is configured to be able to handle the compressive load and tensile load acting on the bus bar 360.
  • the positive electrode side circular protrusion 342 of the battery cell 300A and the Al plate 320 of the sub plate 362 are connected by laser welding over the entire circumference of the tip of the positive electrode side circular protrusion 342.
  • a weld metal 324 is formed between the positive circular protrusion 342 and the sub plate 362.
  • the positive electrode side circular protrusion 342 and the Al plate 320 of the sub plate 362 are both made of aluminum and can be welded. Since aluminum and copper are not in contact with each other, there is no possibility of electric corrosion.
  • the penetration depth h3 in the welded portion can be set deep.
  • the penetration width of the welded portion between the Al plate 320 of the sub plate 362 and the positive electrode side circular protrusion 342 is shorter than the thickness of the Al plate 320 so as not to reach the Ni plate 330 of the sub plate 362, and diffusion bonding is performed. It is set to reach the vicinity of the surface 332.
  • the negative circular protrusion 352 of the battery cell 300B and the main plate 361 are connected by arc spot welding at the tip of the negative circular protrusion 352, and a weld metal 315 is interposed between the negative circular protrusion 352 and the main plate 361. Is formed. Since the negative electrode-side circular protrusion 352 and the main plate 361 are both made of copper, they can be welded, and since aluminum and copper are not in contact with each other, there is no possibility of electric corrosion. In arc spot welding, laser light is not reflected unlike laser welding, so a stable weld metal 315 is formed.
  • the sub-plate 362 is connected to the end of the main plate 361.
  • the main plate 361 and the sub plate 362 are connected by laser welding, and the Al plate 320 and the Ni plate 330 constituting the sub plate 362 are connected by diffusion bonding. Since the contact surface between the diffusion bonding surface 332 and the sub plate 362 and the main plate 361 is only the end portion of the main plate 361 on the positive electrode terminal 304 side, the diffusion bonding area is small and the length of laser welding can be shortened. Thereby, the bus bar 360 can be manufactured at low cost. As a result, an assembled battery with reduced costs can be provided.
  • the sub-plate 362 is a rolling clad material suitable for mass production, that is, a rolled clad material that is diffusion-bonded by rolling the Al plate 320 and the Ni plate 330, and then performing heat treatment.
  • the bus bar 360 can be manufactured at a low cost.
  • the through hole 363 is formed in the positive electrode side engaging portion 365 by burring, the Al plate 320 constituting the inner peripheral surface of the through hole 363, and the positive electrode side circular protrusion portion
  • the outer peripheral surface of 342 is brought into contact and connected by laser welding. Therefore, the penetration depth h3 between the Al plate 320 and the positive electrode side circular protrusion 342 can be set deep to improve the welding strength.
  • the secondary plate 362 in which the Al plate 320 and the Ni plate 330 are diffusion bonded is used. Compared to the combination of aluminum and copper, aluminum and nickel are slow-diffusion combinations. Therefore, the intermetallic compound on the diffusion bonding surface 332 is less likely to grow due to the welding heat input of the weld metal 324 and the weld metal 313, and the welding heat input is large. There exists an effect that the intensity
  • the configuration on the positive electrode side of the bus bar according to the second embodiment and the configuration on the negative electrode side in the third embodiment are combined.
  • the bus bar 460 is connected to the sub plate 262 obtained by diffusion bonding the Al plate 220 and the Cu plate 230 at the end of the main plate 261 on the positive electrode side by laser welding.
  • the Al plate 220 of the sub-plate 262 and the positive-side circular protrusion 242 are connected by laser welding, and the main plate 261 and the negative-side circular protrusion 352 are connected by arc spot welding.
  • the positive electrode connection terminal and the negative electrode connection terminal are provided with the cylindrical positive electrode side circular protrusion and the negative electrode side circular protrusion, and the bus bar has a positive electrode side engagement part and a negative electrode side engagement part.
  • the circular through hole is provided, the present invention is not limited to this.
  • keyhole-shaped through holes 563, 564, 663, and 664 are provided in the positive side engaging portion and the negative side engaging portion of the bus bars 560 and 660, respectively.
  • FIG. 14A and 14B keyhole-shaped through holes 563, 564, 663, and 664 are provided in the positive side engaging portion and the negative side engaging portion of the bus bars 560 and 660, respectively.
  • quadrangular columnar protrusions may be provided on the positive electrode connecting terminal and the negative electrode connecting terminal, and through holes 763 and 764 having a rectangular shape in plan view may be provided in the bus bar 760.
  • the positive and negative terminals may be provided with triangular prism shapes, polygonal projections having a pentagonal shape or more in plan view, or projections having a curved shape in plan view, and through holes that can be fitted to these projections may be provided in the bus bar.
  • the protrusion and the engagement portion can employ various shapes that allow the engagement portion to engage with the protrusion.
  • the sub-plate is welded at the tip of the positive-side circular projection and the main plate is welded at the tip of the negative-side circular projection, but the present invention is not limited to this.
  • the positive electrode side circular protrusion and the sub plate can be welded as follows, and the negative electrode side circular protrusion and the main plate can be welded.
  • a welding work space is secured between the bus bar 860 and the battery upper surface.
  • the bus bar 860 is positioned and held at a predetermined height using a jig or the like with the upper and lower surfaces reversed from those of the first embodiment (see FIG. 8).
  • the boundary between the positive circular protrusion 842 and the sub plate 862 is welded over the entire circumference on the lower surface side of the sub plate 862 (aluminum plate) located on the lower side.
  • the boundary between the negative circular protrusion 852 and the main plate 861 is welded over the entire circumference on the lower surface side of the main plate 861 (copper plate).
  • the positive side circular projection and the sub plate are welded and the main plate and the negative side circular projection are welded, but the present invention is not limited to this.
  • a negative electrode side engaging protrusion that engages with the negative electrode side engaging portion of the bus bar and a main plate welding protrusion that is welded to the main plate may be separately provided on the negative electrode connecting terminal.
  • the welding projections may be welded after being inserted into the welding through hole of the bus bar, or after welding the projections extending from the bus bar and the projections extending from the bus bar, etc. Various types of welding can be employed.
  • a recess having a bottom surface can be formed in the main plate instead of the through hole of the main plate engaged with the engaging projection.
  • the material of the positive electrode connection terminal, the positive electrode current collector and the positive electrode foil is not limited to aluminum, and may be an aluminum alloy.
  • the material of the negative electrode connection terminal, the negative electrode current collector, and the negative electrode foil is not limited to copper, and may be a copper alloy.
  • the material of the main plate is not limited to copper, and may be a copper alloy.
  • the sub-plate 162 is made of aluminum, but may be made of an aluminum alloy.
  • the Al plates 220 and 330 are used for the sub plates 262 and 362, respectively, but an aluminum alloy plate may be used.
  • the material of the main plate constituting the bus bar is copper and the material of the negative electrode connection terminal is a copper alloy, or the material of the main plate constituting the bus bar is a copper alloy, and the material of the negative electrode connection terminal is copper.
  • the copper and the copper alloy are the same kind of metal, welding is possible, and such a case is also included in the scope of the present invention.
  • a combination in which aluminum and an aluminum alloy are welded is also conceivable.
  • aluminum and the aluminum alloy are the same kind of metals, welding is possible.
  • a carbon steel plate or a stainless steel plate which is a different material from the Al plate 320 may be adopted.
  • the carbon steel plate and the stainless steel plate are different materials from copper and copper alloy, which are the materials of the main plate 361, but can be welded by using nickel as an intermediate welding material.
  • the assembled battery is composed of two battery cells, but the present invention is not limited to this.
  • the battery pack may be composed of three or more battery cells, and at least two of the plurality of battery cells are connected in series, and the present invention is applied to various assembled batteries using the bus bar shown in the above embodiment as a bus bar for series connection. The invention can be applied.
  • a square secondary battery As a battery cell constituting the assembled battery, a square secondary battery has been described as an example, but the present invention is not limited to this.
  • the present invention can also be applied to an assembled battery that includes a plurality of cylindrical secondary batteries (battery cells) and in which the cylindrical battery cells are electrically connected in series by a bus bar.
  • the lithium ion secondary battery has been described as an example of the battery cell constituting the assembled battery, the present invention is not limited to this.
  • the present invention can be applied to various battery cells in which a storage element such as a nickel metal hydride battery is accommodated in a container.
  • the assembled battery incorporated in the power storage device mounted on the hybrid vehicle or the electric vehicle has been described, but the present invention is not limited to this.
  • the present invention is applied to an assembled battery that can be used for power storage devices such as other electric vehicles, such as railway vehicles such as hybrid trains, passenger cars such as buses, cargo vehicles such as trucks, and industrial vehicles such as battery-powered forklift trucks. Also good.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and other forms conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention. .

Landscapes

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Abstract

　組電池は、正極端子と負極端子の材質が異種の電池セルを複数備え、複数の電池セル同士が導電板により電気的に接続された組電池であって、電池セルの正極端子には正極側突起部が設けられ、電池セルの負極端子には負極側突起部が設けられ、導電板は、一の電池セルの負極端子と一の電池セルに隣接する他の電池セルの正極端子との間に架け渡される主板と、主板の正極端子側の端部において主板に接続された副板とを有し、導電板には正極側突起部に係合する正極側係合部と、負極側突起部に係合する負極側係合部とが設けられ、主板は、負極端子と同種の材質の金属板であり、一方の面が正極端子および負極端子に対向するように配置されて一の電池セルの負極端子と溶接され、副板は、正極端子と同種の材質の金属板を含んで構成され、一の電池セルに隣接する他の電池セルの正極端子と溶接されている。

Description

組電池
　本発明は、複数の電池セルを導電板により電気的に接続した組電池に関する。
　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することで扁平形状の蓄電要素が形成される。蓄電要素は、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される。蓄電要素は、電池缶に収容され、電池缶の開口部は蓋で封止溶接される。二次電池は、蓄電要素を収容した電池缶の注液口から電解液が注液された後、注液栓が挿入されてレーザ溶接により封止溶接されることで形成される。
　組電池は、複数の上記角形のリチウムイオン二次電池（電池セル）の正極端子と負極端子とを導電板（バスバー）により電気的に接続することで形成される。正極端子と負極端子の材質が異種の場合、たとえば、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、導電板の材質にアルミニウムおよび銅のいずれかを選定しても、アルミニウムと銅とを溶接することになり、溶接部に脆い金属間化合物が生成されるという問題がある。
　そこで、同種金属同士の溶接を実現するための提案がなされている。特許文献１には、アルミニウム板と銅板を重ねて、重ね面の全面を拡散接合させた合板を、正極端子と負極端子との間で、正負極端子接続方向に１８０°捻られることで形成されたバスバーが示されている。特許文献１に記載のバスバーは、アルミニウム製の正極端子とバスバーを構成するアルミニウム板、ならびに、銅製の負極端子とバスバーを構成する銅板とを重ねて、それぞれの重ね面を溶接することで隣接する電池同士が電気的に接続されている。
　特許文献２には、正極端子側のアルミニウム板と負極端子側の銅板とを、正極端子と負極端子の間で拡散接合させた合板により、アルミニウム板とアルミニウム製の正極端子、および、銅板と銅製の負極端子を溶接する構造が提案されている。
日本国特開２００２－１５１０４５号公報 日本国特開２０１１－６０６２３号公報
　特許文献１に記載の組電池では、バスバーを構成するアルミニウム板と銅板の拡散接合面が広いのでコスト高になるという問題があった。
　特許文献２に記載の組電池では、拡散接合部が端子間に配置されるので、組電池に振動や衝撃が作用したときに、拡散接合部に引張応力が作用して破断する懸念があった。
　本発明の第１の態様によると、組電池は、正極端子と負極端子の材質が異種の電池セルを複数備え、複数の電池セル同士が導電板により電気的に接続された組電池であって、電池セルの正極端子には正極側突起部が設けられ、電池セルの負極端子には負極側突起部が設けられ、導電板は、一の電池セルの負極端子と一の電池セルに隣接する他の電池セルの正極端子との間に架け渡される主板と、主板の正極端子側の端部において主板に接続された副板とを有し、導電板には正極側突起部に係合する正極側係合部と、負極側突起部に係合する負極側係合部とが設けられ、主板は、負極端子と同種の材質の金属板であり、一方の面が正極端子および負極端子に対向するように配置されて一の電池セルの負極端子と溶接され、副板は、正極端子と同種の材質の金属板を含んで構成され、一の電池セルに隣接する他の電池セルの正極端子と溶接されている。
　本発明の第２の態様によると、第１の態様の組電池において、副板は、正極端子と同種の材質からなる正極溶接用金属板であり、主板に拡散接合により接続されているのが好ましい。
　本発明の第３の態様によると、第１の態様の組電池において、副板は、正極端子と同種の材質からなり、正極端子と溶接される正極溶接用金属板と、正極端子と異種の材質からなり、主板に溶接により接続されている主板溶接用金属板とを備え、溶接用金属板と主板溶接用金属板とは拡散接合により接続されているのが好ましい。
　本発明の第４の態様によると、第２の態様の組電池において、導電板は、主板と副板とを重ねて圧延した後、熱処理を行うことにより拡散接合した圧延クラッド材であるのが好ましい。
　本発明の第５の態様によると、第３の態様の組電池において、副板は、正極溶接用金属板と、主板溶接用金属板とを重ねて圧延した後、熱処理を行うことにより拡散接合した圧延クラッド材であるのが好ましい。
　本発明の第６の態様によると、第２ないし５のいずれか１の態様の組電池において、主板と負極側突起部が溶接され、正極溶接用金属板と正極側突起部が溶接されているのが好ましい。
　本発明の第７の態様によると、第２ないし６のいずれか１の態様の組電池において、負極側突起部の先端において主板が溶接され、正極側突起部の先端において正極溶接用金属板が溶接されているのが好ましい。
　本発明の第８の態様によると、第２ないし７のいずれか１の態様の組電池において、正極溶接用金属板と正極端子との溶接部における溶け込み領域が、正極溶接用金属板とは異種の材質の金属板まで到達しないように設定されているのが好ましい。
　本発明の第９の態様によると、第１ないし８のいずれか１の態様の組電池において、負極側係合部は、負極側突起部が挿入される貫通孔を有し、正極側係合部は、正極側突起部が挿入される貫通孔を有しているのが好ましい。
　本発明の第１０の態様によると、第９の態様の組電池において、正極側係合部の貫通孔がバーリング加工により形成されているのが好ましい。
　本発明によれば、コストを抑えつつ、耐振性、耐衝撃性に優れた組電池を提供できる。
本発明の第１の実施の形態に係る組電池の外観斜視図。 図１の電池セルを示す斜視図。 図１の電池セルの電極群組立体を示す斜視図。 図３の捲回電極群を示す斜視図。 図３の蓋組立体を示す斜視図。 図５の蓋組立体の分解斜視図。 図１のバスバーを示す斜視図。 （ａ）は図１のバスバーと正負極端子との接続構造を示す平面模式図、（ｂ）は図１のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線切断断面模式図。 本発明の第２の実施の形態に係る組電池のバスバーの斜視図。 （ａ）は図９のバスバーと正負極端子との接続構造を示す平面模式図、（ｂ）は断面模式図。 本発明の第３の実施の形態に係る組電池のバスバーの斜視図。 （ａ）は図１１のバスバーと正負極端子との接続構造を示す平面模式図、（ｂ）は断面模式図。 本発明の変形例に係る組電池のバスバーと正負極端子との接続構造を示す断面模式図。 本発明の変形例に係る組電池のバスバーの平面模式図。 （ａ）は本発明の変形例に係る組電池のバスバーと正負極端子との接続構造を示す平面模式図、（ｂ）は断面模式図。
　以下、図面を参照して、本発明をハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される蓄電装置に組み込まれる組電池であって、角形リチウムイオン二次電池（以下電池セルと記す）を複数備えた組電池に適用した実施の形態について説明する。なお、同様の形状、同種の材質の構成要素には、同一の符号を付けた。
―第１の実施の形態―
　図１は、本発明の第１の実施の形態に係る組電池の外観斜視図である。図１に示すように、組電池は、２つの電池セル１００Ａ，１００Ｂを有している。電池セル１００Ａ，１００Ｂは、扁平な直方体形状であって、側面のうちで広い面積を有する幅広面同士が対向するように並べて配置されている。図中手前側の電池セル１００Ａは、正極端子１０４が図中左側に配され、図中奥側の電池セル１００Ｂは、負極端子１０５が図中左側に配されている。すなわち、隣接する電池セル１００Ａと電池セル１００Ｂとは、電池セル１００Ａ，１００Ｂのそれぞれの蓋１０２に設けられる正極端子１０４および負極端子１０５の位置が逆転するように、向きが反転して配置されている。
　図１に示すように、バスバー１６０は、図中手前側の電池セル１００Ａの図中左側の正極端子１０４と、図中奥側の電池セル１００Ｂの図中左側の負極端子１０５とに接続されている。これにより、隣接する電池セル１００Ａと電池セル１００Ｂとが電気的に直列に接続されている。バスバー１６０の構成、およびバスバー１６０と正極端子１０４および負極端子１０５との接続構造については後述する。なお、図１に示す図中手前側の電池セル１００Ａの図中右側の負極端子１０５と、図中奥側の電池セル１００Ｂの図中右側の正極端子１０４には、不図示の他の電池セルに電気的に直列または並列に不図示のバスバーにより接続されるか、不図示の電力取り出し用の端子に不図示のバスバーにより接続される。
　組電池を構成する電池セルについて説明する。電池セル１００Ａと電池セル１００Ｂは同じ構造であるため、以下、代表して電池セル１００Ａについて説明する。図２は電池セル１００Ａを示す斜視図であり、図３は電池セル１００Ａの電極群組立体を示す斜視図である。図４は捲回電極群１７０を示す斜視図であり、図５は蓋組立体１８０を示す斜視図である。
　図２に示すように、電池セル１００Ａは、缶体１０１と蓋１０２とからなる電池容器を備えている。缶体１０１には蓋組立体１８０（図５参照）に保持される捲回電極群１７０（図３、図４参照）が収容されている。缶体１０１は一端が開口された矩形箱状に形成されている。捲回電極群１７０は図示しない袋状の絶縁シートで覆われた状態で缶体１０１に収容されている。
　蓋１０２は、矩形平板状であって、缶体１０１の開口を塞ぐように溶接されている。つまり、蓋１０２は、缶体１０１を封止している。図３に示すように、蓋１０２には、捲回電極群１７０の正極電極１７４および負極電極１７５と電気的に接続された正極端子１０４および負極端子１０５が配設されている。蓋１０２には、電池容器内に電解液を注入するための注液孔１０３ｈが穿設されている。注液孔１０３ｈは、電解液注入後に注液栓１０３ｐ（図２参照）によって封止される。
　電極群組立体は、図３に示すように、捲回電極群１７０と、蓋１０２に正負極端子１０４，１０５および正負極集電体１４０，１５０を装着した蓋組立体１８０（図５参照）とを含んで構成されている。
　蓄電要素である捲回電極群１７０は、図４に示すように、長尺状の正極電極１７４および負極電極１７５をセパレータ１７３を介在させて扁平状に捲回することで積層して構成されている。正極電極１７４は、正極箔１７１と、正極箔１７１の両面に正極活物質合剤が塗工されて形成される正極活物質合剤層１７６とを有する。負極電極１７５は、負極箔１７２と、負極箔１７２の両面に負極活物質合剤が塗工されて形成される負極活物質合剤層１７７とを有する。正極活物質と負極活物質との間では、充放電が行われる。正極箔１７１は、厚さ３０μｍ程度のアルミニウム箔であり、負極箔１７２は、厚さ２０μｍ程度の銅箔である。セパレータ１７３の素材は多孔質のポリエチレン樹脂である。
　捲回電極群１７０の幅方向（捲回方向に直交する方向）の両端部は、一方が正極活物質合剤層１７６が形成されていない未塗工部（正極箔１７１の露出部）が積層された部分とされ、他方が負極活物質合剤層１７７が形成されていない未塗工部（負極箔１７２の露出部）が積層された部分とされている。正極側未塗工部の積層体および負極側未塗工部の積層体は、それぞれ予め押し潰され、それぞれ蓋組立体１８０の正極集電体１４０および負極集電体１５０と超音波接合により接続され、電極群組立体（図３参照）が形成される。
　図５および図６を参照して蓋組立体１８０の構成を詳しく説明する。図６は、蓋組立体１８０の分解斜視図である。図６では正極側の構成を示しているが、正極側と負極側とは同一の形状、構成であるため、便宜上、かっこ書きで負極側の構成要素の参照番号を付している。
　図５および図６に示すように、蓋組立体１８０は、蓋１０２と、正極集電体１４０および負極集電体１５０と、正極端子１０４および負極端子１０５とを含んで構成されている。図６に示すように、正極端子１０４は、正極接続端子１４１と、端子台１０６と、ガスケット１０７と、絶縁シート１０９と、正極集電体１４０とを有している。同様に、負極端子１０５は、負極接続端子１５１と、端子台１０６と、ガスケット１０７と、絶縁シート１０９と、負極集電体１５０とを有している。
　正極集電体１４０および正極接続端子１４１の材質は、正極箔１７１の材質と同じアルミニウムである。負極集電体１５０および負極接続端子１５１の材質は、負極箔１７２の材質と同じ銅である。正極集電体１４０および負極集電体１５０は、捲回電極群１７０の捲回軸方向両端部の側面形状に沿って折曲された形状とされている。蓋１０２には、正負極接続端子１４１，１５１のそれぞれに設けられた軸部１４４，１５４が挿通される貫通孔が穿設されている。
　正極接続端子１４１は、バスバー１６０の一方の面を受ける直方体形状の受け部１４３と、受け部１４３の上面から上方に向かって突出している円柱形状の正極側円形突起部１４２と、受け部１４３の下面から下方に向かって突出している軸部１４４とを有している。
　同様に、負極接続端子１５１は、バスバー１６０の一方の面を受ける直方体形状の受け部１５３と、受け部１５３の上面から上方に向かって突出している円柱形状の負極側円形突起部１５２と、受け部１５３の下面から下方に向かって突出している軸部１５４とを有している。
　受け部１４３，１５３のそれぞれは、矩形箱状の端子台１０６の凹部に嵌装される。端子台１０６の底板には貫通孔が設けられ、貫通孔には軸部１４４が挿通される。端子台１０６と蓋１０２との間には電解液の漏れを防止するためのガスケット１０７が介在している。蓋１０２と正負極集電体１４０，１５０との間には絶縁シート１０９が介在している。
　正極端子１０４の軸部１４４は、端子台１０６、ガスケット１０７、蓋１０２、絶縁シート１０９および正極集電体１４０のそれぞれに設けられた貫通孔に挿通され、軸部１４４の下端部はかしめられる。これにより、正極集電体１４０および正極接続端子１４１が蓋１０２に固定され、正極集電体１４０と正極接続端子１４１とが電気的に接続される。
　同様に、負極端子１０５の軸部１５４は、端子台１０６、ガスケット１０７、蓋１０２、絶縁シート１０９および負極集電体１５０のそれぞれに設けられた貫通孔に挿通され、軸部１５４の下端部はかしめられる。これにより、負極集電体１５０および負極接続端子１５１が蓋１０２に固定され、負極集電体１５０と負極接続端子１５１とが電気的に接続される。
　端子台１０６、ガスケット１０７および絶縁シート１０９の材質は絶縁性を有する樹脂であり、正負極接続端子１４１，１５１と蓋１０２、および、正負極集電体１４０，１５０と蓋１０２とは電気的に絶縁されている。
　図１、図７および図８を参照してバスバー１６０の構成、および、バスバー１６０と正極端子１０４および負極端子１０５との接続構造について説明する。図７はバスバー１６０の斜視図であり、図８（ａ）は図１のバスバー１６０と正負極端子１０４，１０５との接続構造を示す平面模式図、図８（ｂ）は図１のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線切断断面模式図である。図８では、正極側円形突起部１４２および負極側円形突起部１５２が挿通される貫通孔１６３，１６４を図７に比べて便宜上大きく記載している。図８（ａ）では、後述する溶接金属１１５，１２４の記載は省略している。
　図７および図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、バスバー１６０は、矩形平板状であって、銅材からなる主板１６１と、アルミニウム材からなる副板１６２とから構成されている。なお、銅はアルミニウムに比べて電気抵抗が低い材質である。
　主板１６１は、矩形平板状であって、負極端子１０５側に配置される厚さ２ｍｍ程度の厚肉部１６１ａと、長手方向の一端部、すなわち正極端子１０４側に設けられた厚さ１ｍｍ程度の薄肉部１６１ｂとを有している。厚肉部１６１ａと薄肉部１６１ｂとの間には段差が形成されている。この段差を埋めるように副板１６２が設けられている。副板１６２は、厚さが１ｍｍ程度であって、主板１６１の薄肉部１６１ｂの上面に重ねられるように配置され、拡散接合により主板１６１に接続されている。
　バスバー１６０は、主板１６１（銅板）の薄肉部１６１ｂに副板１６２（アルミニウム板）が接合されたクラッド材であって、主板１６１と副板１６２とを重ねて圧延し、その後熱処理を行うことにより拡散接合することで製作される。主板１６１と副板１６２とは異種材質であり拡散接合面１２１には金属間化合物が生成されるが、金属間化合物の層の厚みは薄いため、主板１６１と副板１６２とは強固に結合されている。
　バスバー１６０の長手方向両端部は、正極側円形突起部１４２および負極側円形突起部１５２のそれぞれに係合する正極側係合部１６５および負極側係合部１６６とされている。図７に示すように、正極側係合部１６５には、主板１６１の薄肉部１６１ｂと副板１６２とが積層された積層部を貫通する円形状の貫通孔１６３が形成されている。貫通孔１６３は正極側円形突起部１４２の外径と同一か僅かに大きい孔径を有している。図７に示すように、負極側係合部１６６には、主板１６１の厚肉部１６１ａを貫通する円形状の貫通孔１６４が形成されている。貫通孔１６４は負極側円形突起部１５２の外径と同一か僅かに大きい孔径を有している。
　図８（ｂ）に示すように、副板１６２が設けられているバスバー１６０における長手方向の一端部が正極端子１０４側に位置されている。バスバー１６０を構成する主板１６１は、副板１６２との境界を有しないバスバー１６０の一方の面、すなわち拡散接合面１２１とは反対側の主板１６１の面が正極端子１０４および負極端子１０５に対向するように配置されている。バスバー１６０の裏面は、正極接続端子１４１の受け部１４３上面と負極接続端子１５１の受け部１５３上面に当接している。
　電池セル１００Ａの正極接続端子１４１の正極側円形突起部１４２には正極側係合部１６５に設けられた貫通孔１６３が嵌合され、電池セル１００Ｂの負極接続端子１５１の負極側円形突起部１５２には負極側係合部１６６に設けられた貫通孔１６４が嵌合されている。
　このように、主板１６１の正極側貫通孔１６３に正極側円形突起部１４２が挿通され、主板１６１の負極側貫通孔１６４に負極側円形突起部１５２が挿通されている。すなわち、一枚の銅材である主板１６１が電池セル１００Ｂの負極端子１０５と、電池セル１００Ｂに隣接する電池セル１００Ａの正極端子１０４との間に架け渡されている。
　図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、正極側円形突起部１４２の外周表面は、貫通孔１６３を形成する内周面と係合している。同様に、負極側円形突起部１５２の外周表面は、貫通孔１６４を形成する内周面と係合している。すなわち、主板１６１が正極側円形突起部１４２および負極側円形突起部１５２と係合し、バスバー１６０に作用する圧縮荷重および引張荷重を主板１６１が受け持つことができる構成とされている。
　図８（ｂ）に示すように、電池セル１００Ａの正極側円形突起部１４２と、副板１６２とは、正極側円形突起部１４２先端の全周に亘ってレーザ溶接により接続され、正極側円形突起部１４２と副板１６２との間には溶接金属１２４が形成されている。正極側円形突起部１４２および副板１６２は、いずれも材質がアルミニウムであるので溶接することができ、溶接部においてアルミニウムと銅とを接触させていないので、溶接部において電気腐食が生じるおそれもない。
　図示する溶接部における溶込み深さｈ１を深くすると溶接強度を高くできるが、溶接金属１２４が銅材からなる主板１６１まで達すると、溶接金属１２４に銅が混入して強度低下の原因になる可能性がある。したがって、副板１６２と正極側円形突起部１４２との溶接部における溶け込み深さｈ１は、主板１６１まで到達しないように副板１６２の厚さ寸法よりも短く、かつ、拡散接合面１２１の近傍まで到達するように設定されている。
　電池セル１００Ｂの負極側円形突起部１５２と、主板１６１とは、負極側円形突起部１５２先端の全周に亘ってレーザ溶接により接続され、負極側円形突起部１５２と主板１６１との間には溶接金属１１５が形成されている。負極側円形突起部１５２および主板１６１は、いずれも材質が銅であるので溶接することができ、アルミニウムと銅とを接触させていないので、電気腐食が生じるおそれもない。
　以上説明した第１の実施の形態によれば、以下のような作用効果を奏することができる。
　（１－１）電池セル１００Ｂの負極端子１０５と電池セル１００Ｂに隣接する電池セル１００Ａの正極端子１０４との間に架け渡される主板１６１と、主板１６１の正極端子１０４側の端部において主板１６１に接続された副板１６２とにより、バスバー１６０を構成した。第１の実施の形態では、拡散接合により主板１６１と副板１６２とを接合したが、拡散接合面１２１は主板１６１の正極端子１０４側の端部のみであるため、接合面積が小さく、低コストでバスバー１６０を製作できる。その結果、コストを抑えた組電池を提供できる。
　これに対して、特許文献１に記載の従来技術では、アルミニウム板の一面全面と銅板の一面全面とを拡散接合するため、バスバーのコストが高くなり、その結果、組電池がコスト高となる。
　（１－２）主板１６１を電池セル１００Ｂの負極端子１０５と電池セル１００Ａの正極端子１０４との間に架け渡し、主板１６１を正極側円形突起部１４２と負極側円形突起部１５２とに係合させた。これにより、組電池に振動や衝撃が作用したときに、主板１６１によって引張荷重または圧縮荷重を受け持つことができるため、拡散接合面１２１に作用する応力を抑えることができる。その結果、耐振性、耐衝撃性に優れた組電池を提供できる。
　これに対して、特許文献２に記載の従来技術では、端子間中央に位置するアルミニウム板と銅板との拡散接合面で引張荷重を受け持つため、バスバーが破断するおそれがある。
　（１－３）正極側円形突起部１４２に正極側係合部１６５を係合させ、負極側円形突起部１５２に負極側係合部１６６を係合させることで、バスバー１６０を容易に位置決めできる。
　（１－４）主板１６１と負極側円形突起部１５２とを溶接し、副板１６２と正極側円形突起部１４２とを溶接するようにしたので、負極側円形突起部１５２および正極側円形突起部１４２とは別に溶接用突起部などを設ける必要がない。
　（１－５）負極側円形突起部１５２の先端において主板１６１を溶接し、正極側円形突起部１４２の先端において副板１６２を溶接した。これにより、溶接点と端子台１０６との距離を十分に確保して、樹脂製の端子台１０６やガスケット１０７などの正極接続端子１４１に接する樹脂製部材の温度上昇を抑制し、端子台１０６の溶融を防止できる。
　（１－６）電池セル１００Ｂの負極端子１０５と電池セル１００Ｂに隣接する電池セル１００Ａの正極端子１０４との間に、アルミニウム材からなる副板１６２よりも電気抵抗の低い銅材からなる主板１６１を架け渡した。これにより、端子間の中央で銅板とアルミニウム板とが接合されている従来技術のバスバー（特許文献２参照）に比べて、端子間の電気抵抗を低くすることができる。
　（１－７）電流の多くは、電池セル１００Ａの正極端子１０４の正極側円形突起部１４２から溶接金属１２４を介して副板１６２に流れ、副板１６２から拡散接合面１２１を介して主板１６１に流れ、溶接金属１１５を介して電池セル１００Ｂの負極端子１０５の負極側円形突起部１５２に流れる。このように、銅材からなる主板１６１よりも電気抵抗の高いアルミニウム材からなる副板１６２が、電気接続経路の一部を構成している。しかしながら、本実施の形態では、溶接部における溶け込み領域が拡散接合面１２１の近傍まで到達するように設定されている。換言すると、溶接金属１２４と主板１６１との距離が近い。したがって、端子間の電気抵抗増加の影響を抑えることができる。
　（１－８）正極端子１０４の溶接部における溶込み領域を主板１６１まで到達しないように副板１６２の厚さ寸法よりも短く設定したため、強度低下の原因となる異種金属の混入を防止できる。
　（１－９）バスバー１６０は、大量生産に適した圧延法、すなわち主板１６１と副板１６２とを重ねて圧延し、その後熱処理を行うことにより拡散接合した圧延クラッド材であるため、たとえば、特許文献１に記載の全面が拡散接合されたバスバーに比べて、拡散接合面を狭くできるので、バスバー１６０を低コストで製作することができる。
―第２の実施の形態―
　図９および図１０を参照して、本発明をハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される蓄電装置に組み込まれる組電池であって、角形リチウムイオン二次電池を複数備えた組電池に適用した第２の実施の形態について説明する。図９は、本発明の第２の実施の形態に係る組電池のバスバー２６０の斜視図である。図１０（ａ）は図９のバスバー２６０と正負極端子２０４，２０５との接続構造を示す平面模式図であり、図１０（ｂ）は断面模式図である。図１０では、正極側円形突起部２４２および負極側円形突起部２５２が挿通される貫通孔２６３，２６４を図９に比べて便宜上大きく記載している。図１０（ａ）では、後述する溶接金属２１５，２２４，２３１の記載は省略している。なお、第１の実施の形態と同様の箇所には１００番台に代えて２００番台の参照番号を付し、下２桁を同一番号として、相違点について説明する。
　第２の実施の形態では、図９および図１０に示すように、バスバー２６０は、主板２６１と副板２６２とを有する。副板２６２は、厚さ１ｍｍ程度のアルミニウム板（以下、Ａｌ板）２２０と、厚さ１ｍｍ程度の銅板（以下、Ｃｕ板）２３０とを重ねて圧延し、その後熱処理を行うことにより拡散接合して製作したクラッド材である。Ａｌ板２２０とＣｕ板２３０とは異種材質であり拡散接合面２２３には金属間化合物が生成されるが、金属間化合物の層の厚みは薄いため、Ａｌ板２２０とＣｕ板２３０とは強固に結合されている。
　主板２６１は、銅材からなり、表面にはすずめっきが施されている。主板２６１は、厚さが２ｍｍ程度の矩形平板状であって、主板２６１の正極側端部に副板２６２が積層されている。副板２６２は、Ｃｕ板２３０が主板２６１の上面に当接されるように主板２６１上に配置され、Ｃｕ板２３０と主板２６１とがレーザ溶接により接続されることで、主板２６１と一体とされている。
　主板２６１は、表面にすずめっきが施されているため、すずめっきが施されていない銅板に比べてレーザ光の吸収率が高い。したがって、主板２６１とＣｕ板２３０とは、低いエネルギー密度でも溶接することができ、安定した溶け込みの溶接金属２３１が形成されている。
　バスバー２６０の長手方向両端部は、正極側円形突起部２４２および負極側円形突起部２５２のそれぞれに係合する正極側係合部２６５および負極側係合部２６６とされている。図９に示すように、正極側係合部２６５には、主板２６１と副板２６２のＡｌ板２２０およびＣｕ板２３０とが積層された積層部を貫通する円形状の貫通孔２６３が形成されている。貫通孔２６３は正極側円形突起部２４２の外径と同一か僅かに大きい孔径を有している。図９に示すように、負極側係合部２６６には、主板２６１を貫通する円形状の貫通孔２６４が形成されている。貫通孔２６４は負極側円形突起部２５２の外径と同一か僅かに大きい孔径を有している。
　図１０（ｂ）に示すように、正極側円形突起部２４２は、負極側円形突起部２５２の高さに比べて、副板２６２の厚み分だけ高くなるように形成されている。
　図１０（ｂ）に示すように、副板２６２が設けられているバスバー２６０における長手方向の一端部が正極端子２０４側に位置されている。バスバー２６０を構成する主板２６１は、副板２６２との当接面と反対側の主板２６１の面が正極端子２０４および負極端子２０５に対向するように配置されている。バスバー２６０の裏面は、正極接続端子２４１の受け部２４３上面と負極接続端子２５１の受け部２５３上面に当接している。
　電池セル２００Ａの正極接続端子２４１の正極側円形突起部２４２には正極側係合部２６５に設けられた貫通孔２６３が嵌合され、電池セル２００Ｂの負極接続端子２５１の負極側円形突起部２５２には負極側係合部２６６に設けられた貫通孔２６４が嵌合されている。
　このように、主板２６１の正極側貫通孔２６３に正極側円形突起部２４２が挿通され、主板２６１の負極側貫通孔２６４に負極側円形突起部２５２が挿通されている。すなわち、一枚の銅材である主板２６１が電池セル２００Ｂの負極端子２０５と、電池セル２００Ｂに隣接する電池セル２００Ａの正極端子２０４との間に架け渡されている。
　図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、正極側円形突起部２４２の外周表面は、貫通孔２６３を形成する内周面と係合している。同様に、負極側円形突起部２５２の外周表面は、貫通孔２６４を形成する内周面と係合している。すなわち、主板２６１が正極側円形突起部２４２および負極側円形突起部２５２と係合し、バスバー２６０に作用する圧縮荷重および引張荷重を主板２６１が受け持つことができる構成とされている。
　図１０（ｂ）に示すように、電池セル２００Ａの正極側円形突起部２４２と、副板２６２のＡｌ板２２０とは、正極側円形突起部２４２先端の全周に亘ってレーザ溶接により接続され、正極側円形突起部２４２と副板２６２との間には溶接金属２２４が形成されている。正極側円形突起部２４２および副板２６２のＡｌ板２２０は、いずれも材質がアルミニウムであるので溶接することができ、溶接部においてアルミニウムと銅とを接触させていないので、溶接部において電気腐食が生じるおそれもない。
　副板２６２のＡｌ板２２０と正極側円形突起部２４２との溶接部における溶け込み深さｈ２は、副板２６２のＣｕ板２３０まで到達しないようにＡｌ板２２０の厚さ寸法よりも短く、かつ、拡散接合面２２３の近傍まで到達するように設定されている。
　電池セル２００Ｂの負極側円形突起部２５２と、主板２６１とは、負極側円形突起部２５２先端の全周に亘ってレーザ溶接により接続され、負極側円形突起部２５２と主板２６１との間には溶接金属２１５が形成されている。負極側円形突起部２５２および主板２６１は、いずれも材質が銅であるので溶接することができ、アルミニウムと銅とを接触させていないので、電気腐食が生じるおそれもない。主板２６１の表面にはすずめっきが施されているため、レーザ光の吸収率を向上させて、低いエネルギー密度でも溶接することができ、負極側円形突起部２５２と主板２６１との間には安定した溶け込みの溶接金属２１５が形成されている。
　以上説明した第２の実施の形態によれば、以下のような作用効果を奏することができる。
　（２－１）第１の実施の形態で説明した（１－１）と同様に、副板２６２は主板２６１の端部に接続されている。第２の実施の形態では、レーザ溶接により主板２６１と副板２６２とを接続し、副板２６２を構成するＡｌ板２２０とＣｕ板２３０とを拡散接合により接続した。拡散接合面２２３や副板２６２と主板２６１との当接面は、主板２６１の正極端子２０４側の端部のみであるため、拡散接合面積は小さく、レーザ溶接の長さも短くできる。これにより、低コストでバスバー２６０を製作でき、その結果、コストを抑えた組電池を提供できる。
　（２－２）本発明の第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態で説明した（１－２）と同様に、組電池に振動や衝撃が作用したときに、主板２６１によって引張荷重または圧縮荷重を受け持つことができるため、拡散接合面２２３および溶接金属２３１に作用する応力を抑えることができる。その結果、耐振性、耐衝撃性に優れた組電池を提供できる。
　さらに、本発明の第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態で説明した（１－３）～（１－８）と同様の各作用効果に加えて、次の（２－１０）および（２－１１）のような作用効果を奏する。
　（２－１０）第２の実施の形態では、主板２６１と副板２６２とをレーザ溶接により接続する構造とした。したがって、主板２６１を任意の厚さに適宜設定することが容易である。これにより、端子間の電気抵抗値をより低く設定することが容易となる。
　（２－１１）副板２６２は、大量生産に適した圧延法、すなわちＡｌ板２２０とＣｕ板２３０とを重ねて圧延し、その後熱処理を行うことにより拡散接合した圧延クラッド材であり、第１の実施形態で用いたバスバー１６０に比べて副板２６２は圧延クラッド材の面積を狭くできるので、より低コストでバスバー２６０を製作することができる。
―第３の実施の形態―
　図１１および図１２を参照して、本発明をハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される蓄電装置に組み込まれる組電池であって、角形リチウムイオン二次電池を複数備えた組電池に適用した第３の実施の形態について説明する。図１１は、本発明の第３の実施の形態に係る組電池のバスバー３６０の斜視図である。図１２（ａ）は図１１のバスバー３６０と正負極端子３０４，３０５との接続構造を示す平面模式図であり、図１２（ｂ）は断面模式図である。図１２では、正極側円形突起部３４２および負極側円形突起部３５２が挿通される貫通孔３６３，３６４を図１１に比べて便宜上大きく記載している。図１２（ａ）では、後述する溶接金属３１５，３２４の記載は省略している。なお、第１の実施の形態と同様の箇所には１００番台に代えて３００番台の参照番号を付し、下２桁を同一番号として、相違点について説明する。
　図１１および図１２に示すように、バスバー３６０は、主板３６１と副板３６２とを有する。銅材からなる主板３６１は、厚さが２ｍｍ程度の矩形平板状であって、主板３６１の正極側端部に後述するバーリング加工が施された副板３６２が固着されている。
　バスバー３６０の長手方向両端部は、正極側円形突起部３４２および負極側円形突起部３５２のそれぞれに係合する正極側係合部３６５および負極側係合部３６６とされている。図１１に示すように、正極側係合部３６５には、副板３６２のＡｌ板３２０およびＮｉ板３３０とからなるクラッド材にバーリング加工を施すことで円形状の貫通孔３６３が形成されている。貫通孔３６３は正極側円形突起部３４２の外径と同一か僅かに大きい孔径を有している。図１１に示すように、負極側係合部３６６には、主板３６１を貫通する円形状の貫通孔３６４が形成されている。貫通孔３６４は負極側円形突起部３５２の外径と同一か僅かに大きい孔径を有している。
　図１１および図１２に示すように、副板３６２は、厚さ１ｍｍ程度のアルミニウム板（以下、Ａｌ板）３２０と、厚さ１ｍｍ程度のニッケル板（以下、Ｎｉ板）３３０とを重ねて圧延し、その後熱処理を行うことにより拡散接合して製作したクラッド材である。Ａｌ板３２０とＮｉ板３３０とは異種材質であり拡散接合面３３２には金属間化合物が生成されるが、金属間化合物の層の厚みは薄いため、Ａｌ板３２０とＮｉ板３３０とは強固に結合されている。
　Ａｌ板３２０とＮｉ板３３０とからなる副板３６２（クラッド材）は、拡散接合された後、バーリング加工が施され、貫通孔３６３の周囲が立上がるように成形されている。副板３６２の立ち上がり円筒部は、外周側がＮｉ板３３０、内周側がＡｌ板３２０とされ、主板３６１に形成される貫通孔に嵌着されている。
　副板３６２は、立ち上がり円筒部が主板３６１の貫通孔に嵌着された後、Ｎｉ板３３０と主板３６１とがレーザ溶接により接続されることで主板３６１と一体とされている。なお、ニッケルと銅は全率固溶体であり、金属間化合物を形成しない組み合わせなので、異種金属ではあるが、溶接可能な組み合わせである。
　Ｎｉ板３３０は、銅に比べてレーザ光の吸収率が高い。したがって、主板３６１とＮｉ板３３０とは、低いエネルギー密度でも溶接することができ、安定した溶け込みの溶接金属３１３が形成されている。
　図１２（ｂ）に示すように、正極側円形突起部３４２は、負極側円形突起部３５２の高さに比べて、副板３６２の厚み分程度高くなるように形成されている。
　図１２（ｂ）に示すように、副板３６２が設けられているバスバー３６０における長手方向の一端部が正極端子３０４側に位置されている。バスバー３６０を構成する主板３６１は、副板３６２との当接面側の主板３６１の面が正極端子３０４および負極端子３０５に対向するように配置されている。バスバー３６０は、正極接続端子３４１の受け部３４３上面と負極接続端子３５１の受け部３５３上面に当接している。なお、バスバー３６０の裏面を同一平面上に位置する正極接続端子３４１の受け部３４３上面と負極接続端子３５１の受け部３５３上面に当接させるために、主板２６１の長手方向中央部には段差部３１１が設けられている。
　電池セル３００Ａの正極接続端子３４１の正極側円形突起部３４２には正極側係合部３６５に設けられた貫通孔３６３が嵌合され、電池セル３００Ｂの負極接続端子３５１の負極側円形突起部３５２には負極側係合部３６６に設けられた貫通孔３６４が嵌合されている。
　このように、正極側貫通孔３６３に正極側円形突起部３４２が挿通され、正極側貫通孔３６３を形成する副板３６２の立ち上がり円筒部に主板３６１の正極側貫通孔が嵌合され、主板３６１の負極側貫通孔３６４に負極側円形突起部３５２が挿通されている。すなわち、一枚の銅材である主板３６１が電池セル３００Ｂの負極端子３０５と、電池セル３００Ｂに隣接する電池セル３００Ａの正極端子３０４との間に架け渡されている。
　図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、正極側円形突起部３４２の外周表面は、貫通孔３６３を形成する内周面と係合している。同様に、負極側円形突起部３５２の外周表面は、貫通孔３６４を形成する内周面と係合している。副板３６２の立ち上がり円筒部の外周面は、主板３６１に形成される貫通孔の内周面と係合している。すなわち、主板３６１がバスバー３６０に作用する圧縮荷重および引張荷重を受け持つことができる構成とされている。
　図１２（ｂ）に示すように、電池セル３００Ａの正極側円形突起部３４２と、副板３６２のＡｌ板３２０とは、正極側円形突起部３４２先端の全周に亘ってレーザ溶接により接続され、正極側円形突起部３４２と副板３６２との間には溶接金属３２４が形成されている。正極側円形突起部３４２および副板３６２のＡｌ板３２０は、いずれも材質がアルミニウムであるので溶接することができ、アルミニウムと銅とを接触させていないので、電気腐食が生じるおそれもない。
　副板３６２のＡｌ板３２０は、正極側円形突起部３４２の外周面の全面に亘って係合しているため、溶接部における溶け込み深さｈ３を深く設定することができる。副板３６２のＡｌ板３２０と正極側円形突起部３４２との溶接部における溶け込み幅は、副板３６２のＮｉ板３３０まで到達しないようにＡｌ板３２０の厚さ寸法よりも短く、かつ、拡散接合面３３２の近傍まで到達するように設定されている。
　電池セル３００Ｂの負極側円形突起部３５２と、主板３６１とは、負極側円形突起部３５２先端においてアークスポット溶接により接続され、負極側円形突起部３５２と主板３６１との間には溶接金属３１５が形成されている。負極側円形突起部３５２および主板３６１は、いずれも材質が銅であるので溶接することができ、アルミニウムと銅とを接触させていないので、電気腐食が生じるおそれもない。アークスポット溶接は、レーザ溶接のようにレーザ光が反射することがないので安定した溶け込みの溶接金属３１５が形成されている。
　以上説明した第３の実施の形態によれば、以下のような作用効果を奏することができる。
　（３－１）第１の実施の形態で説明した（１－１）と同様に、副板３６２は主板３６１の端部に接続されている。第３の実施の形態では、レーザ溶接により主板３６１と副板３６２とを接続し、副板３６２を構成するＡｌ板３２０とＮｉ板３３０とを拡散接合により接続した。拡散接合面３３２や副板３６２と主板３６１との当接面は、主板３６１の正極端子３０４側の端部のみであるため、拡散接合面積は小さく、レーザ溶接の長さも短くできる。これにより、低コストでバスバー３６０を製作できる。その結果、コストを抑えた組電池を提供できる。
　（３－２）本発明の第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態で説明した（１－２）と同様に、組電池に振動や衝撃が作用したときに、主板３６１によって引張荷重または圧縮荷重を受け持つことができるため、拡散接合面３３２および溶接金属３１３に作用する応力を抑えることができる。その結果、耐振性、耐衝撃性に優れた組電池を提供できる。
　さらに、本発明の第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態で説明した（１－３）～（１－８）および第２の実施の形態で説明した（２－１０）と同様の各作用効果に加えて、次の（３－１２）～（３－１４）のような作用効果を奏する。
　（３－１２）副板３６２は、大量生産に適した圧延法、すなわちＡｌ板３２０とＮｉ板３３０とを重ねて圧延し、その後熱処理を行うことにより拡散接合した圧延クラッド材であるため、第２の実施の形態に比べて、主板３６１にすずめっきをする必要がないので、低コストでバスバー３６０を製作することができる。
　（３－１３）第３の実施の形態では、バーリング加工により正極側係合部３６５に貫通孔３６３を形成し、貫通孔３６３の内周面を構成するＡｌ板３２０と、正極側円形突起部３４２の外周面とを接触させてレーザ溶接により接続する構造とした。したがって、Ａｌ板３２０と正極側円形突起部３４２との溶け込み深さｈ３を深く設定して、溶接強度の向上を図ることができる。
　（３－１４）第３の実施の形態では、Ａｌ板３２０とＮｉ板３３０を拡散接合した副板３６２を用いた。アルミニウムと銅の組み合わせに比べ、アルミニウムとニッケルは拡散が遅い組み合わせなので、拡散接合面３３２の金属間化合物は溶接金属３２４および溶接金属３１３の溶接入熱により成長しにくく、溶接入熱が大きくても拡散接合面３３２の強度が低下しないという効果を奏する。
　次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
　（１）上記実施形態の組合せの一例として、図１３に示すように、第２の実施の形態に係るバスバーの正極側の構成と、第３の実施の形態の負極側の構成とを組み合わせたバスバー４６０がある。バスバー４６０は、主板２６１の正極側の端部においてＡｌ板２２０とＣｕ板２３０とを拡散接合した副板２６２がレーザ溶接により接続されている。副板２６２のＡｌ板２２０と正極側円形突起部２４２とがレーザ溶接により接続され、主板２６１と負極側円形突起部３５２とがアークスポット溶接により接続されている。
　（２）上記実施の形態では、正極接続端子と負極接続端子に円柱形状の正極側円形突起部と負極側円形突起部とを設け、バスバーの正極側係合部と負極側係合部とに円形状の貫通孔を設けたが、本発明はこれに限定されない。たとえば、図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すように、バスバー５６０，６６０の正極側係合部と負極側係合部とに鍵穴状の貫通孔５６３，５６４，６６３，６６４を設けてもよいし、図１４（ｃ）に示すように、正極接続端子および負極接続端子に四角柱形状の突起部を設け、バスバー７６０に平面視四角形状の貫通孔７６３，７６４を設けてもよい。図示しないが、正負極端子に三角柱形状や平面視五角形以上の多角形突起部や平面視で曲面形状の突起部を設け、これらの突起部に嵌合可能な貫通孔をバスバーに設けてもよい。すなわち、突起部と係合部とは、係合部が突起部に係合可能な種々の形状を採用できる。
　（３）上記実施の形態では、正極側円形突起部の先端において副板を溶接し、負極側円形突起部の先端において主板を溶接したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、次のようにして正極側円形突起部と副板とを溶接し、負極側円形突起部と主板とを溶接することができる。図１５に示すように、バスバー８６０と電池上面との間に溶接作業用スペースを確保する。バスバー８６０は、第１の実施の形態（図８参照）とは上下面を逆にして、治具などを用いて所定高さに位置決めして保持する。下側に位置する副板８６２（アルミニウム板）の下面側で正極側円形突起部８４２と副板８６２との境界を全周に亘って溶接する。同様に、主板８６１（銅板）の下面側で負極側円形突起部８５２と主板８６１との境界を全周に亘って溶接する。
　（４）上記実施の形態では、正極側円形突起部と副板とを溶接し、主板と負極側円形突起部とを溶接したが、本発明はこれに限定されない。正極接続端子にバスバーの正極側係合部と係合する正極側係合用突起部と、副板と溶接される副板溶接用突起部とを個別に設けてもよい。同様に、負極接続端子にバスバーの負極側係合部と係合する負極側係合用突起部と、主板と溶接される主板溶接用突起部とを個別に設けてもよい。溶接用突起部は、バスバーの溶接用貫通孔に挿通させた後、両者を溶接してもよいし、溶接用突起部とバスバーから延在する突起部同士を突き合わせた後、両者を溶接するなど、溶接形態も種々採用できる。
　（５）上記（３）および（４）の場合は、係合用突起部に係合する主板の貫通孔に代えて底面を有する凹部を主板に形成することができる。
　（６）正極接続端子、正極集電体および正極箔の材質は、アルミニウムに限定されることなく、アルミニウム合金としてもよい。負極接続端子、負極集電体および負極箔の材質は、銅に限定されることなく、銅合金としてもよい。主板の材質も銅に限定されることなく、銅合金としてもよい。第１の実施の形態では、副板１６２の材質をアルミニウムとしたが、アルミニウム合金としてもよい。第２および第３の実施の形態では、副板２６２，３６２のそれぞれにＡｌ板２２０，３３０を用いたがアルミニウム合金板を用いてもよい。
　たとえば、バスバーを構成する主板の材質は銅であり、負極接続端子の材質は銅合金とされる組み合わせや、バスバーを構成する主板の材質は銅合金であり、負極接続端子の材質は銅とされる組み合わせも考えられるが、銅と銅合金は同種の金属同士であるため、溶接が可能であり、このような場合も本発明の範囲内に含まれる。同様に、負極接続端子とバスバーとの溶接において、アルミニウムとアルミニウム合金とを溶接する組合せも考えられるが、アルミニウムとアルミニウム合金は同種の金属同士であるため、溶接が可能である。
　（７）第３の実施の形態におけるＮｉ板３３０に代えて、Ａｌ板３２０とは異種の材質である炭素鋼板やステンレス鋼板を採用してもよい。炭素鋼板やステンレス鋼板は主板３６１の材質である銅や銅合金とは異種の材質ではあるが、ニッケルを中間溶接材料として用いるなどして溶接することができる。
　（８）上記実施の形態では、組電池を２つの電池セルで構成したが本発明はこれに限定されない。３つ以上の電池セルで構成してもよく、複数の電池セルのうちの少なくとも２つが直列に接続され、上記実施の形態に示したバスバーを直列接続用バスバーとして使用した種々の組電池に本発明を適用できる。
　（９）組電池を構成する電池セルとして、角形の二次電池を一例に説明したが本発明はこれに限定されない。円筒形の二次電池（電池セル）を複数備え、円筒形電池セル同士をバスバーにより電気的に直列に接続してなる組電池にも本発明を適用できる。
　（１０）組電池を構成する電池セルとして、リチウムイオン二次電池を一例に説明したが本発明はこれに限定されない。ニッケル水素電池などの蓄電要素を容器内に収容する種々の電池セルに本発明を適用できる。
　（１１）上述した実施の形態では、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される蓄電装置に組み込まれる組電池について説明したが本発明はこれに限定されない。他の電動車両、たとえばハイブリッド電車などの鉄道車両、バスなどの乗合自動車、トラックなどの貨物自動車、バッテリ式フォークリフトトラックなどの産業車両などの蓄電装置に利用可能な組電池に本発明を適用してもよい。
　本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
 

Claims (10)

  1. 　正極端子と負極端子の材質が異種の電池セルを複数備え、前記複数の電池セル同士が導電板により電気的に接続された組電池であって、
    　前記電池セルの正極端子には正極側突起部が設けられ、前記電池セルの負極端子には負極側突起部が設けられ、
    　前記導電板は、一の電池セルの負極端子と前記一の電池セルに隣接する他の電池セルの正極端子との間に架け渡される主板と、前記主板の前記正極端子側の端部において前記主板に接続された副板とを有し、
    　前記導電板には前記正極側突起部に係合する正極側係合部と、前記負極側突起部に係合する負極側係合部とが設けられ、
    　前記主板は、前記負極端子と同種の材質の金属板であり、一方の面が前記正極端子および負極端子に対向するように配置されて前記一の電池セルの負極端子と溶接され、
    　前記副板は、前記正極端子と同種の材質の金属板を含んで構成され、前記一の電池セルに隣接する前記他の電池セルの正極端子と溶接されている組電池。
  2. 　請求項１に記載の組電池において、
    　前記副板は、前記正極端子と同種の材質からなる正極溶接用金属板であり、前記主板に拡散接合により接続されている組電池。
  3. 　請求項１に記載の組電池において、
    　前記副板は、
    　前記正極端子と同種の材質からなり、前記正極端子と溶接される正極溶接用金属板と、
    　前記正極端子と異種の材質からなり、前記主板に溶接により接続されている主板溶接用金属板とを備え、
    　前記溶接用金属板と前記主板溶接用金属板とは拡散接合により接続されている組電池。
  4. 　請求項２に記載の組電池において、
    　前記導電板は、前記主板と副板とを重ねて圧延した後、熱処理を行うことにより拡散接合した圧延クラッド材である組電池。
  5. 　請求項３に記載の組電池において、
    　前記副板は、前記正極溶接用金属板と、前記主板溶接用金属板とを重ねて圧延した後、熱処理を行うことにより拡散接合した圧延クラッド材である組電池。
  6. 　請求項２ないし５のいずれか１項に記載の組電池において、
    　前記主板と前記負極側突起部が溶接され、前記正極溶接用金属板と前記正極側突起部が溶接されている組電池。
  7. 　請求項２ないし６のいずれか１項に記載の組電池において、
    　前記負極側突起部の先端において前記主板が溶接され、
    　前記正極側突起部の先端において前記正極溶接用金属板が溶接されている組電池。
  8. 　請求項２ないし７のいずれか１項に記載の組電池において、
    　前記正極溶接用金属板と前記正極端子との溶接部における溶け込み領域が、前記正極溶接用金属板とは異種の材質の金属板まで到達しないように設定されている組電池。
  9. 　請求項１ないし８のいずれか１項に記載の組電池において、
    　前記負極側係合部は、前記負極側突起部が挿入される貫通孔を有し、
    　前記正極側係合部は、前記正極側突起部が挿入される貫通孔を有している組電池。
  10. 　請求項９に記載の組電池において、
    　前記正極側係合部の貫通孔がバーリング加工により形成されている組電池。
     
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