WO2013046873A1 - 二次電池 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a secondary battery, and more particularly to a high-capacity lithium ion secondary battery.
- a positive electrode foil in which a positive electrode active material mixture layer is formed In a rectangular lithium secondary battery, a positive electrode foil in which a positive electrode active material mixture layer is formed, a negative electrode foil in which a negative electrode active material mixture layer is formed, and a flat shape in which a separator for insulating each of them is overlapped and wound
- the electricity storage element is electrically connected to a positive terminal and a negative terminal provided on the lid of the battery can. Then, the storage element is accommodated in the battery can, the opening of the battery can is sealed and welded with a lid, the electrolytic solution is injected from the injection port provided in the lid, and the injection stopper is inserted into the injection port. Then, a secondary battery is manufactured by sealing welding by laser welding.
- one end of the bus bar is fastened with a nut to a bolt provided on the positive electrode terminal of the secondary battery, and the other end of the bus bar is fixed.
- the electrode terminals of the adjacent secondary batteries are electrically connected by being fastened and fixed to the bolt provided on the negative electrode terminal of the adjacent secondary battery with a nut.
- a metal material having a low electric resistance such as aluminum or copper is generally used as a forming material thereof.
- metal materials such as aluminum and copper have low material strength, and when tightening a nut to a bolt provided on an electrode terminal made of aluminum or copper, the bolt may be damaged if the tightening torque is excessive. There is.
- Patent Document 1 discloses a conventional secondary battery in which a bus bar can be easily clamped and fixed to a bolt of an electrode terminal.
- connection terminal connected to the storage element of the positive electrode terminal is made of aluminum or an aluminum alloy, and the connection terminal is connected to the outside of the battery can for bus bar connection.
- the bolt of the positive terminal protruded from is made of a relatively strong iron-based material compared to the connection terminal, and the connection terminal and the bolt are welded and fixed.
- the bolt of the positive terminal is made of a conductive material having a strength higher than that of a connection terminal made of aluminum or an aluminum alloy, so that the torque is relatively high.
- the bus bar can be easily clamped and fixed to the bolt, and the bus bar and the connection terminal can be electrically connected via the bolt and nut.
- the present invention has been made in view of the above problems, and the object thereof is to provide a bolt made of a relatively high-strength material to fasten and fix the bus bar, and a bus bar and an electrode terminal. It is an object of the present invention to provide a secondary battery that has a low connection resistance and is easy to assemble.
- a secondary battery includes a connection terminal connected to an electrode of a power storage element via a current collector plate, an electrical connection to the connection terminal, and a contact with a bus bar.
- An external terminal having a bus bar contact surface to be contacted, and a bolt projecting from the bus bar contact surface toward the outside of the battery can in order to fasten and fix the bus bar at the bus bar contact surface of the external terminal; , And the external terminal holds the bolt made of a metal having a higher strength than the external terminal and the connection terminal.
- connection resistance between the bus bar and the connection terminal is reduced by bringing the external terminal and the bus bar into contact with each other at the bus bar contact surface provided on the external terminal to electrically connect the bus bar and the connection terminal.
- the secondary battery can be assembled by holding the bolt made of a relatively high-strength metal with the external terminal and fastening the bus bar with the bus bar abutting surface of the external terminal using the bolt. Can increase the sex.
- FIG. 1 is an overall perspective view showing the appearance of a first embodiment of a secondary battery according to the present invention.
- the disassembled perspective view of the secondary battery shown in FIG. The exploded perspective view of the electrical storage element (winding body) of the secondary battery shown in FIG.
- the perspective view which shows the cover assembly of the secondary battery shown in FIG. The expansion perspective view which expands and shows the negative electrode side of the cover assembly shown in FIG.
- FIG. 6 is an AA arrow view of the negative electrode side of the lid assembly shown in FIG. 5.
- the disassembled perspective view of the negative electrode side of the lid assembly shown in FIG. The perspective view which shows the negative electrode terminal shown in FIG.
- FIG. 12 is a BB arrow view of the positive electrode side of the lid assembly shown in FIG. 11.
- FIG. 12 is an exploded perspective view of the positive electrode side of the lid assembly shown in FIG. 11.
- the perspective view which shows the positive electrode terminal shown in FIG. The longitudinal cross-sectional view of the positive electrode terminal shown in FIG.
- the disassembled perspective view of the positive electrode terminal shown in FIG. The whole perspective view which shows the external appearance of 2nd Embodiment of the secondary battery which concerns on this invention.
- FIG. 19 is a CC arrow view of the negative electrode side of the lid assembly shown in FIG.
- the disassembled perspective view of the negative electrode side of the lid assembly shown in FIG. The disassembled perspective view of the negative electrode terminal shown in FIG.
- FIG. 1 shows the external appearance of the first embodiment of the secondary battery according to the present invention.
- the illustrated secondary battery (lithium ion secondary battery) 500 includes a rectangular box-shaped battery can 50 having an opening (see FIG. 2) at one end, and a storage element assembly 100 housed in the battery can 50. It is roughly structured.
- the power storage element assembly 100 has a rectangular plate-like lid 11, and the opening of the battery can 50 is welded and sealed to the lid 11 of the power storage element assembly 100.
- the lid 11 is provided with a liquid injection hole 31 (see FIG. 2) for injecting the electrolytic solution into the battery can 50, and the electrolytic solution is injected into the battery can 50 through the liquid injection hole 31. Thereafter, a liquid injection plug 51 is inserted into the liquid injection hole 31 and sealed by laser welding so that the electrolyte does not leak outside.
- the lid 11 has a negative terminal 110 composed of the bolt 1, the external terminal 4, and the connection terminal 6 (see FIG. 6), and a positive terminal 120 composed of the bolt 20, the external terminal 27, and the connection terminal 23 (see FIG. 12). It is arranged.
- the external terminal 4 and the connection terminal 6 of the negative electrode terminal 110 are integrally formed.
- a plurality of the secondary batteries 500 are arranged side by side, one end of the bus bar is fastened and fixed to the bolt 1 of the negative terminal 110 of the secondary battery 500 using a nut, and the other end of the bus bar is connected to the positive electrode of the adjacent secondary battery 500.
- FIG. 2 is an exploded view of the secondary battery 500 shown in FIG. 1, and shows a state where the current collector plate and the storage element (winding body) are connected.
- the power storage element assembly 100 of the illustrated secondary battery 500 includes a lid assembly 32 and a wound body 45.
- both ends in the width direction (winding axis direction) of the wound body 45 are uncoated portions (positive electrode foil) in which one end is not formed with the positive electrode active material mixture layer 41 (see FIG. 3).
- 40 is an area where the negative electrode active material mixture layer 44 (see FIG. 3) is not formed (the exposed area of the negative electrode foil 43). It is considered to be a part.
- a positive electrode current collector plate 30 and a negative electrode current collector plate 13 are respectively provided at both ends of the lid assembly 32 in the winding axis direction downward from the lid 11.
- the laminate of the uncoated portion of the positive electrode foil 40 on the positive electrode side and the laminate of the uncoated portion of the negative electrode foil 43 on the negative electrode side described above are respectively the positive electrode current collector plate 30 and the negative electrode current collector plate 13 of the lid assembly 32. And are ultrasonically bonded to and connected to the positive electrode current collector plate 30 and the negative electrode current collector plate 13 by ultrasonic bonding portions 33 and 34.
- a liquid injection hole 31 for injecting an electrolytic solution into the battery can 50 is provided in a substantially central portion of the lid assembly 32.
- FIG. 3 is a partially exploded view of the storage element (rolled body 45) of the secondary battery 500 shown in FIG. FIG. 3 shows a state before the positive electrode foil 40 and the negative electrode foil 43 of the wound body 45 are pressed and deformed to the positive electrode current collector plate 30 and the negative electrode current collector plate 13.
- the winding body 45 that is a power storage element is formed by winding the long positive electrode foil 40 and the negative electrode foil 43 in a flat shape with the separator 42 interposed therebetween, and laminating the positive electrode foil 40, the separator 42, and the negative electrode foil 43. Configured. Further, a positive electrode active material mixture layer 41 coated with a positive electrode active material mixture is formed on both surfaces of the positive electrode foil 40, and a negative electrode in which a negative electrode active material mixture is coated on both surfaces of the negative electrode foil 43. An active material mixture layer 44 is formed, and charging and discharging are performed between the positive electrode active material and the negative electrode active material.
- the positive electrode foil 40 is made of an aluminum foil having a thickness of about 30 ⁇ m
- the negative electrode foil 43 is made of a copper foil having a thickness of about 20 ⁇ m
- the separator 42 is made of a porous polyethylene resin.
- the positive electrode foil 40 is not limited to aluminum foil, For example, aluminum alloy foil may be sufficient.
- the negative electrode foil 43 is not limited to copper foil, For example, copper alloy foil may be sufficient.
- FIG. 4 shows the lid assembly 32 of the secondary battery 500 shown in FIG.
- the illustrated lid assembly 32 includes a lid 11 that closes an opening (see FIG. 2) of the battery can 50, a negative terminal 110 and a positive terminal 120 that are disposed on the lid 11 via the gasket 10, and a negative terminal 110 and a positive terminal. And negative electrode current collector plate 13 and positive electrode current collector plate 30 connected to 120, respectively.
- the negative electrode terminal 110 and the positive electrode terminal 120, the negative electrode current collector plate 13 and the positive electrode current collector plate 30 are respectively connected to the tip end portion of the shaft portion 16 (see FIG. 6) of the connection terminal 6 of the negative electrode terminal 110 and the positive electrode terminal 120.
- the terminal 23 is connected by caulking the tip end portion of the shaft portion 24 (see FIG. 12).
- Insulating sheets 12 made of resin are interposed between the negative electrode current collector plate 13 and the positive electrode current collector plate 30 and the lid 11.
- the negative electrode terminal 110, the positive electrode terminal 120, the negative electrode current collector plate 13, and the positive electrode current collector plate 30 are insulated from the lid 11 by the gasket 10 and the insulating sheet 12, respectively, and the lid 11 is electrically neutral. It has become.
- FIG. 5 is an enlarged view of the negative electrode side of the lid assembly 32 shown in FIG. 4, and FIG. 6 is an AA arrow view of the negative electrode side of the lid assembly 32 shown in FIG. FIG. 6 shows a state in which one end of the bus bar B is fastened and fixed to the bolt 1 of the negative electrode terminal 110 with a nut 1A.
- the negative electrode terminal 110 is electrically connected to the connection terminal 6 that is electrically connected to the negative electrode of the wound body 45 via the negative electrode current collector plate 13 and the connection terminal 6.
- the battery can And a bolt 1 projecting outward from 50.
- the external terminal 4 is disposed on the lid 11 via the gasket 10, and the bolt 1 is disposed substantially at the center of the bus bar contact surface 15 of the external terminal 4.
- the external terminal 4 and the connection terminal 6 are integrally formed, and the shaft center L1 of the screw portion 2 of the bolt 1 and the shaft center L16 of the shaft portion 16 of the connection terminal 6 are arranged concentrically.
- the bolt 1 has a truncated pyramid-shaped flange portion 3 at its base end portion, and the external terminal 4 is complementary to at least the bottom and side surfaces of the flange portion 3 in order to receive the flange portion 3 at its upper end portion. It has the receiving part 5 provided with the recessed part 7 which exhibits various shapes. Then, in a state where the flange portion 3 of the bolt 1 is disposed in the recess 7 of the external terminal 4, a portion around the flange portion 3 of the bolt 1 in the receiving portion 5 of the external terminal 4, that is, an inclined surface (upper surface) of the bolt 1.
- the portion near 9 is plastically deformed toward the inclined surface 9 to form the caulking portion 8 on the inclined surface 9 of the bolt 1, whereby the flange portion 3 of the bolt 1 is held by the receiving portion 5 of the external terminal 4. ing.
- the bus bar contact surface 15 of the external terminal 4 is maintained substantially flat without being plastically deformed.
- the upper surface of the flange portion 3 of the bolt 1 is configured by the inclined surface 9 that is inclined so that the outer shape of the flange portion 3 decreases toward the outside of the battery can 50, and is caulked to the inclined surface 9.
- the external terminal 4 and the connection terminal 6 described above are resistant to the electrolytic solution, and a metal material having a low electric resistance is selected in order to reduce the connection resistance. It is composed of
- the bolt 1 is made of carbon steel having a strength higher than that of copper or a copper alloy in order to increase the tightening torque of the nut 1A when one end of the bus bar B is fastened and fixed to the bolt 1 using the nut 1A. It is configured.
- the gasket 10, the lid 11, the insulating sheet 12, and the negative electrode current collector plate 13 are formed by caulking the tip end portion of the shaft portion 16 of the connection terminal 6 of the negative electrode terminal 110 to form the caulking portion 14. While being clamped and fixed by the upper end part (receiving part 5) and the caulking part 4 of the external terminal 4, the leakage of the electrolyte solution inside the battery can 50 is prevented.
- one end of the bus bar B is sandwiched and fixed by a nut 1 ⁇ / b> A fastened to the screw portion 2 of the bolt 1 of the negative terminal 110 and the bus bar contact surface 15 of the external terminal 4.
- a conduction path X1 from the negative current collector 13 to the bus bar B is formed via the connection terminal 6 and the external terminal 4.
- the conduction path X1 can be formed without the bolt 1 made of carbon steel having low conductivity, and the bus bar B and the external terminal 4 are electrically connected by the bus bar abutting surface 15 made of a substantially flat surface. Therefore, the connection resistance between the negative electrode terminal 110 and the bus bar B can be significantly reduced. Further, by arranging concentrically the axis L1 of the screw part 2 of the bolt 1 and the axis L16 of the axis part 16 of the connection terminal 6, the conduction path X1 from the negative current collector 13 to the bus bar B can be minimized. The connection resistance between the negative electrode terminal 110 and the bus bar B can be further reduced. Further, by holding the flange portion 3 of the bolt 1 on the external terminal 4 by caulking, the bolt 1 having higher strength than the external terminal 4 and the connection terminal 6 can be easily attached to the external terminal 4.
- FIG. 7 is an exploded view of the negative electrode side of the lid assembly 32 shown in FIG. 7 shows a state before the tip end portion of the shaft portion 16 of the connection terminal 6 of the negative electrode terminal 110 is caulked.
- the negative electrode side of the lid assembly 32 includes a negative electrode terminal 110, a gasket 10, a lid 11, an insulating sheet 12, and a negative electrode current collector plate 13 as shown in the figure.
- the gasket 10 and the insulating sheet 12 are made of resin, and the gasket 10 is mainly for preventing leakage of the electrolyte in the battery can 50.
- the insulating sheet 12 is mainly made of the negative electrode current collector plate 13 and This is for insulating the lid 11.
- the negative electrode terminal 110 has a posture in which the bolt 1 faces the outside of the battery can 50, and the shaft portion 16 of the connection terminal 6 is a through hole provided in the gasket 10, the lid 11, the insulating sheet 12, and the negative electrode current collector plate 13. As described above, the tip portion of the shaft portion 16 is caulked to form the caulking portion 14. As a result, the gasket 10, the lid 11, the insulating sheet 12, and the negative electrode current collector plate 13 are sandwiched and fixed between the upper end portion (receiving portion 5) and the caulking portion 14 of the external terminal 4.
- FIG. 8 shows the negative electrode terminal 110 shown in FIG. 7
- FIG. 9 is a longitudinal sectional view of the negative electrode terminal 110 shown in FIG. 8
- FIG. 10 is an exploded view of the negative electrode terminal 110 shown in FIG. It is shown.
- the negative electrode terminal 110 includes an external terminal 4, a connection terminal 6, and a bolt 1.
- the external terminal 4 and the connection terminal 6 are integrally formed.
- the bolt 1 has a truncated pyramid-shaped flange portion 3 having an inclined surface 9 that tapers toward the outside of the battery can 50 at the base end portion, and the external terminal 4 is at the upper end portion.
- the receiving portion 5 is provided with a recess 7 having a shape complementary to at least the bottom surface and the side surface of the flange portion 3.
- the contact area between the negative electrode terminal 110 and the bus bar can be increased, and the connection resistance between the bus bar and the connection terminal 6 can be reduced as compared with the prior art.
- the high-strength bolt 1 by fixing the bolt 1 and the external terminal 4 by caulking, welding between different metals of the bolt 1 and the external terminal 4, specifically, welding of copper or copper alloy and carbon steel is performed.
- the bolt 1 can be easily attached to the external terminal 4 and the assemblability of the secondary battery 500 can be improved as compared with the prior art.
- the negative current collector 13 to the bus bar B.
- the direction of the conduction path X1 can be shortened, and the connection resistance between the negative electrode terminal 110 and the bus bar B can be further reduced.
- both the bottom surface of the flange portion 3 of the bolt 1 and the bottom surface of the concave portion 7 of the receiving portion 5 of the external terminal 4 are formed into a polygonal shape in plan view, thereby tightening the nut 1A to the bolt 1.
- the relative rotation of the bolt 1 with respect to the external terminal 4 can be effectively prevented, and the assemblability of the secondary battery 500 can be further improved.
- FIG. 11 is an enlarged view of the positive electrode side of the lid assembly 32 shown in FIG. 4, and FIG. 12 is a BB arrow view of the positive electrode side of the lid assembly 32 shown in FIG. FIG. 12 shows a state in which the other end of the bus bar B is fastened and fixed to the bolt 20 of the positive terminal 120 with a nut 20A.
- the positive electrode terminal 120 is electrically connected to the connection terminal 23 that is electrically connected to the positive electrode of the wound body 45 via the positive electrode current collector plate 30 and the connection terminal 23.
- the battery can 50 and a bolt 20 projecting outward.
- the connection terminal 23 is disposed on the lid 11 via the gasket 10, and the bolt 20 is disposed substantially at the center of the bus bar contact surface 28 of the external terminal 27.
- the axis L20 of the screw portion 21 of the bolt 20 and the axis L24 of the shaft portion 24 of the connection terminal 23 are arranged concentrically.
- the external terminal 27 and the connection terminal 23 are integrally formed by welding and joining at a boundary portion 29A between the external terminal 27 and the connection terminal 23 formed on the outer peripheral surface of the external terminal 27 and the connection terminal 23. That is, a welded portion 29 that joins the external terminal 27 and the connection terminal 23 is formed on the outer peripheral surfaces of the external terminal 27 and the connection terminal 23.
- the external terminal 27 has a cylindrical shape provided with a through hole 27B through which the threaded portion 21 of the bolt 20 penetrates at the center, and the upper end of the connection terminal 23 is bolted at the center.
- the 20 flange portions 22 In order to receive the 20 flange portions 22, it has a cylindrical shape with a recess 26 having a shape complementary to at least the bottom and side surfaces of the flange portion 3.
- the external terminal 27 and the connection terminal 23 have substantially the same shape in plan view, and have side end surfaces 27A and 23A extending in a direction orthogonal to the bus bar contact surface 28 of the external terminal 27. is doing.
- the welding part 29 mentioned above is formed in the side terminal surfaces 27A and 23A of the external terminal 27 and the connection terminal 23, and the external terminal 27 and the connection terminal 23 contact the connection terminal which consists of a surface facing the bus-bar contact surface 28. It is welded and joined in a posture in contact with the surface.
- the bolt 20 has a flange portion 22 having a substantially rectangular flat plate shape at a base end portion thereof, and the connection terminal 23 has a receiving portion 25 having a recess portion 26 for receiving the flange portion 22 at an upper end portion thereof. is doing.
- the external terminal 27 has a through-hole 27 ⁇ / b> B having a size larger than the outer shape of the screw portion 21 of the bolt 20 and smaller than the outer shape of the flange portion 22 of the bolt 20, above the concave portion 26 of the connection terminal 23. .
- the external terminal 27 is connected to the welding portion 29.
- the flange portion 22 of the bolt 20 is sandwiched between the connection terminal 23 and the external terminal 27 by welding to the connection terminal 23.
- bolt 20 can be adjusted by adjusting the penetration depth of the said welding part 29.
- the external terminal 27 and the connection terminal 23 described above are resistant to the electrolytic solution, the connection resistance is lowered, and the same kind of metal material is selected to facilitate welding. It is made of some aluminum or aluminum alloy.
- the bolt 20 is a carbon steel having a higher strength than aluminum or an aluminum alloy in order to increase the tightening torque of the nut 20A when the other end of the bus bar B is fastened and fixed to the bolt 20 using the nut 20A. It is composed of
- the gasket 10, the lid 11, the insulating sheet 12, and the positive electrode current collector plate 30 are formed by caulking the tip portion of the shaft portion 24 of the connection terminal 23 of the positive electrode terminal 120 to form the caulking portion 35. While being clamped and fixed by the upper end part (receiving part 25) and the caulking part 35 of the connection terminal 23, the leakage of the electrolyte solution inside the battery can 50 is prevented.
- the other end of the bus bar B is clamped and fixed by a nut 20A fastened to the screw portion 21 of the bolt 20 of the positive terminal 120 and the bus bar abutting surface 28 of the external terminal 27.
- a conduction path Y1 from the positive current collector 30 to the bus bar B is formed via the connection terminal 23 and the external terminal 27.
- the conduction path Y1 can be formed without using the bolt 20 made of carbon steel having low conductivity, and the bus bar contact surface made of a substantially flat surface having a relatively large contact area between the bus bar B and the external terminal 27. Therefore, the connection resistance between the positive terminal 120 and the bus bar B can be remarkably reduced. Further, by arranging the axis L20 of the screw portion 21 of the bolt 20 and the axis L24 of the shaft portion 24 of the connection terminal 23 concentrically, the conduction path Y1 from the positive current collector 30 to the bus bar B can be minimized. The connection resistance between the positive terminal 120 and the bus bar B can be further reduced. Further, by holding the flange portion 22 of the bolt 20 between the external terminal 27 and the connection terminal 23, the bolt 20 having a higher strength than the external terminal 27 or the connection terminal 23 can be easily attached to the external terminal 27. Can do.
- FIG. 13 is an exploded view of the positive electrode side of the lid assembly 32 shown in FIG. FIG. 13 shows a state before the tip end portion of the shaft portion 24 of the connection terminal 23 of the positive electrode terminal 120 is caulked.
- the positive electrode side of the lid assembly 32 includes a positive electrode terminal 120, a gasket 10, a lid 11, an insulating sheet 12, and a positive electrode current collector plate 30 as illustrated.
- the positive electrode terminal 120 is in such a posture that the bolt 20 faces the outside of the battery can 50, and the shaft portion 24 of the connection terminal 23 is a through hole provided in the gasket 10, the lid 11, the insulating sheet 12, and the negative electrode current collector plate 13. As described above, the tip end portion of the shaft portion 24 is caulked to form the caulking portion 35. Thereby, the gasket 10, the lid 11, the insulating sheet 12, and the positive electrode current collector plate 30 are sandwiched and fixed between the upper end portion (receiving portion 25) and the caulking portion 35 of the connection terminal 23.
- FIG. 14 shows the positive terminal 120 shown in FIG. 13
- FIG. 15 is a longitudinal sectional view of the positive terminal 120 shown in FIG. 14, and
- FIG. 16 is an exploded view of the positive terminal 120 shown in FIG. It is shown.
- the positive terminal 120 includes an external terminal 27, a connection terminal 23, and a bolt 20, and the external terminal 27 and the connection terminal 23 are connected to a boundary portion 29 ⁇ / b> A between the external terminal 27 and the connection terminal 23. It welds with the welding part 29 provided in this.
- the bolt 20 has a rectangular flat plate-like flange portion 22 at its base end portion, and the connection terminal 23 has a recess 26 for receiving the flange portion 22 of the bolt 20 at its upper end portion. Part 25.
- the external terminal 27 has a substantially flat bus bar abutting surface 28 on its upper surface, and is larger than the outer shape of the screw portion 21 of the bolt 20 at the center of the bus bar abutting surface 28, and the flange portion 22 of the bolt 20.
- a through hole 27B having a size smaller than the outer shape of the through hole 27B is provided.
- the screw portion 21 of the bolt 20 is inserted into the through hole 27 ⁇ / b> B of the external terminal 27.
- the connecting terminal 23 and the external terminal 27 are fitted to each other, the boundary portion 29A is laser-welded, and the welded portion 29 is formed over the entire circumference of the side end surfaces 23A and 27A of the connecting terminal 23 and the external terminal 27.
- connection terminal contact surface that contacts the connection terminal 23 of the external terminal 27 has a concave shape in which the side end portion protrudes from the center portion (see FIG. 15), and the external terminal 27 of the connection terminal 23.
- the external terminal contact surface that contacts the external terminal 27 has a shape complementary to the connection terminal contact surface, and the connection terminal contact surface of the external terminal 27 and the external terminal contact surface of the connection terminal 23 are fitted together. Since the external terminal 27 and the connection terminal 23 are welded and joined in this state, a relative positional shift between the external terminal 27 and the connection terminal 23 in the welding process can be effectively suppressed.
- the welded portion 29 is provided on the side end surfaces 23A and 27A orthogonal to the bus bar abutting surface 28 of the external terminal 27 among the outer peripheral surfaces of the connection terminal 23 and the external terminal 27.
- the welded portion 29 can be partially formed on the outer peripheral surfaces of the connection terminal 23 and the external terminal 27, as shown in the drawing, the entire circumference of the side end surfaces 23A and 27A of the connection terminal 23 and the external terminal 27 is shown.
- the connecting terminal 23 and the external terminal 27 can be uniformly joined, and the connecting resistance between the connecting terminal 23 and the external terminal 27 can be reduced.
- the contact area of the positive electrode terminal 120 with the bus bar can be increased, and the connection terminal 23 to the bus bar abutting surface 28 are configured by an integral member that is metal-bonded by welding.
- the connection resistance between the bus bar and the connection terminal 23 can be reduced.
- welding of different metals of the bolt 20 and the external terminal 27 is performed while using the relatively high-strength bolt 20. Specifically, there is no need to weld aluminum or an aluminum alloy and carbon steel, and the bolt 20 can be easily attached to the external terminal 27, and the assemblability of the secondary battery 500 is improved as compared with the prior art. be able to.
- both the bottom surface of the flange portion 22 of the bolt 20 and the bottom surface of the concave portion 26 of the receiving portion 25 of the connection terminal 23 are formed into a polygonal shape in plan view, thereby tightening the nut 20A to the bolt 20.
- the relative rotation of the bolt 20 with respect to the connection terminal 23 can be effectively prevented, and the assemblability of the secondary battery 500 can be further improved.
- connection terminal 6 and the external terminal 4 are integrally formed on the negative electrode side
- the bolt 1 is held by caulking a part of the external terminal 4
- 23 and the external terminal 27 are integrally formed by welding, and the bolt 20 is sandwiched and held between the connection terminal 23 and the external terminal 27, but the connection terminal 6 and the external terminal 4 are integrally formed by welding on the negative electrode side.
- the connection terminal 23 and the external terminal 27 may be integrally formed on the positive electrode side.
- connection terminal 23 and the external terminal 27 are generally lower in strength than the copper or copper alloy used for the negative-side connection terminal 6 and the external terminal 4, and the above-described external Since it is difficult to firmly hold the flange portion of the bolt by caulking the terminal, at least on the positive electrode side using aluminum or an aluminum alloy, the connection terminal 23 and the external terminal 27 are integrally formed by welding, A form in which the flange portion 22 of the bolt 20 is sandwiched between the external terminals 27 is preferable.
- the secondary battery 600 of the second embodiment is different from the secondary battery 500 of the first embodiment in that the outer shape of the external terminal of the electrode terminal is changed to a cylindrical plate shape (difference 1), In both the positive and negative electrode terminals, the external terminal and the connection terminal are separated, and the external terminal and the connection terminal are joined together by welding (difference 2), and connected to the axis of the screw thread of the bolt
- difference is that the axis of the shaft portion of the terminal is eccentric (difference 3), and the other configuration is the same as that of the secondary battery 500 of the first embodiment. Therefore, only the differences 1 to 3 will be described in detail below, and detailed description of the same configuration as the secondary battery 500 of the first embodiment will be omitted.
- FIG. 17 shows the external appearance of the second embodiment of the secondary battery according to the present invention.
- the secondary battery 600 shown in the figure is roughly composed of a rectangular box-shaped battery can 76 having an opening at one end, and a power storage element assembly 200 accommodated in the battery can 76.
- the power storage element assembly 200 has a rectangular flat cover 66, and the opening of the battery can 76 is welded and sealed to the cover 66 of the power storage element assembly 200.
- the lid 66 is provided with a liquid injection hole (not shown) for injecting the electrolyte into the battery can 76, and after the electrolyte is injected into the battery can 76 through the liquid injection hole.
- the liquid injection plug 70 is inserted into the liquid injection hole and sealed by laser welding so that the electrolyte does not leak to the outside.
- the outer shape of the external terminal 60 of the negative electrode terminal 210 and the external terminal 80 of the positive electrode terminal 220 arranged on the lid 66 are substantially rectangular flat plates
- the outer shapes of the bus bar contact surfaces 63 and 83 of the terminals 60 and 80 are substantially rectangular in plan view. More specifically, the bus bar contact surfaces 63 and 83 of the external terminals 60 and 80 have a rectangular shape having a long side in a direction along the longitudinal direction of the rectangular flat cover 66 in a plan view.
- the contact area between the external terminals 60 and 80 and the bus bar, in particular, the lid of the battery can 76, as compared with the case where the outer shape of the bus bar contact surface is substantially circular in a plan view as in the first embodiment, for example.
- the contact area with the bus bar in the longitudinal direction of 66 can be increased, and the connection resistance between the negative electrode terminal 210 and the positive electrode terminal 220 and the bus bar can be significantly reduced.
- the bus bar contact surfaces 63 and 83 of the external terminals 60 and 80 may have a polygonal shape having a contact area larger than that of at least a substantially circular shape instead of the rectangular shape in a plan view.
- the negative electrode terminal 210 and the positive electrode terminal 220 are disposed on the lid 66 of the battery can 76 via resin resin terminal blocks 64 and 84, respectively.
- the negative electrode terminal 210, the positive electrode terminal 220, and the lid 66 are insulated. ing. Further, the bolts 61 and 81 of the negative electrode terminal 210 and the positive electrode terminal 220 are arranged so as to protrude toward the outside of the battery can 76 from the substantially central portions of the bus bar contact surfaces 63 and 83 of the external terminals 60 and 80, respectively. Yes.
- the external terminal and the connection terminal are separated from each other in both the positive and negative electrode terminals, and the external terminal and the connection terminal are joined by welding.
- the positive electrode terminal and the negative electrode terminal have substantially the same configuration although the forming materials are different. Therefore, below, the negative electrode side of the secondary battery 600 will be specifically described, and detailed description of the positive electrode side will be omitted.
- FIG. 18 is an enlarged view of the negative electrode side of the lid assembly 72 of the secondary battery 600 shown in FIG. 17, and FIG. 19 is a CC arrow on the negative electrode side of the lid assembly 72 shown in FIG. FIG. 19 shows a state where one end of the bus bar B is fastened and fixed to the bolt 61 of the negative electrode terminal 210 with a nut 61A.
- the negative electrode terminal 210 is electrically connected to the connection terminal 62, which is electrically connected to the negative electrode of the wound body via the negative electrode current collector plate 68,
- the bus bar contact And a bolt 61 projecting from the surface 63 toward the outside of the battery can 76.
- the connection terminal 62 is disposed on the lid 66 via the terminal block 64, and the bolt 61 is disposed substantially at the center of the bus bar abutting surface 63 of the external terminal 60.
- the external terminal 60 and the connection terminal 62 are integrally formed by welding at a boundary portion 69A between the external terminal 60 and the connection terminal 62 formed on the outer peripheral surface of the external terminal 60 and the connection terminal 62. That is, a welded portion 69 for joining the external terminal 60 and the connection terminal 62 is formed on the outer peripheral surfaces of the external terminal 60 and the connection terminal 62.
- the external terminal 60 has a substantially rectangular flat plate shape with a through hole 60 ⁇ / b> B through which the threaded portion 71 of the bolt 61 penetrates at the center, and the upper end of the connection terminal 62 is at the center. It has a substantially rectangular flat plate shape having a recess 78 for receiving the flange portion 73 of the bolt 61. Further, the external terminal 60 and the connection terminal 62 have substantially the same shape in plan view, and have side end surfaces 60A and 62A extending in a direction orthogonal to the bus bar contact surface 63 of the external terminal 60. is doing.
- the welded portion 69 described above is formed on the side end surfaces 60A and 62A of the external terminal 60 and the connection terminal 62, and the external terminal 60 and the connection terminal 62 are contact terminal contacts made of a surface facing the bus bar contact surface 63. It is welded and joined in a posture that is in contact with the contact surface.
- the bolt 61 has a substantially rectangular flat plate-like flange portion 73 at the base end portion, and the connection terminal 62 is complementary to at least the bottom surface and the side surface of the flange portion 73 to receive the flange portion 73 at the upper end portion. It has the receiving part 77 provided with the recessed part 78 which exhibits a typical shape. Further, the external terminal 60 has a through-hole 60 ⁇ / b> B having a dimension larger than the outer shape of the screw portion 71 of the bolt 61 and smaller than the outer shape of the flange portion 73 of the bolt 61, above the recess 78 of the connection terminal 62. .
- the external terminal 60 is connected to the welding portion 69.
- the flange portion 73 of the bolt 61 is sandwiched between the connection terminal 62 and the external terminal 60.
- the external terminal 60 and the connection terminal 62 are made of copper or copper alloy, which is the same metal as the negative electrode foil, and the bolt 61 is made of carbon steel having a higher strength than copper or copper alloy. .
- the terminal block 64, the gasket 65, the lid 66, the insulating sheet 67, and the negative electrode current collector plate 68 are connected by caulking the tip end portion of the shaft portion 74 of the connection terminal 62 of the negative electrode terminal 210. While being clamped and fixed by the upper end part (receiving part 77) and the crimping part 75 of the terminal 62, the electrolyte solution inside the battery can 76 is prevented from leaking.
- nickel is superior to copper in corrosion resistance.
- the secondary battery 600 when the secondary battery 600 is left in a corrosive environment, at least the external terminal 60 of the external terminal 60 is reduced in order to reduce the contact resistance between the negative electrode terminal 210 and the bus bar.
- the bus bar contact surface 63 is preferably coated with nickel plating.
- nickel plating may be peeled off in the caulking process of the shaft portion 74 of the connection terminal 62 described above, and the external terminal 60 and the integrally formed external terminal 60 are connected. It is difficult to coat the terminal 62 uniformly with nickel plating.
- the external terminal 60 and the connection terminal 62 are separated, and the external terminal 60 and the connection terminal 62 are joined together by welding so as to be integrated with each other. Only the external terminal 60 having the contact surface 63 can be uniformly coated with nickel plating, and the contact resistance between the negative electrode terminal 210 and the bus bar B can be reduced by making the material of the bus bar contact surface 63 nickel excellent in corrosion resistance. it can.
- the same effect can be obtained even when the bus bar abutting surface 63 of the external terminal 60 is coated with tin plating instead of the nickel plating described above.
- the reasons for selecting nickel and tin include not only having excellent corrosion resistance but also having no adverse effects such as cracking on the welded portion 69 of the external terminal 60 and the connection terminal 62.
- the bus bar abutting surface 63 has a substantially rectangular shape having a long side in the direction along the longitudinal direction of the lid 66 in a plan view, for example, compared with a case where the bus bar abutting surface is circular. Since the contact area between the external terminal 60 and the bus bar B can be increased, the contact resistance with the bus bar B can be effectively reduced.
- the shaft center L61 of the screw portion 71 of the bolt 61 and the shaft center L74 of the shaft portion 74 of the connection terminal 62 are arranged eccentrically. (Offset). More specifically, the shaft center L61 of the threaded portion 71 of the bolt 61 is disposed on the outer side in the winding axis direction of the wound body 45 with respect to the shaft center L74 of the shaft portion 74 of the connection terminal 62.
- the busbar is in contact with the busbar contact surface 63.
- the connection terminal 62 rotates relative to the lid 66, and the negative current collector
- the plate 68 may also rotate in the battery can 76.
- the same effect as a negative electrode terminal can be acquired also about the external terminal of a positive electrode terminal by coating with nickel plating. That is, the external terminal 80 of the positive electrode terminal is made of aluminum, and aluminum has a thick oxide film on the surface, and the oxide of aluminum becomes an insulator. Therefore, by coating with nickel plating, the positive electrode terminal and the bus bar Contact resistance can be effectively reduced. Even in this case, if nickel plating is applied to the shaft portion (the portion to be caulked) of the connection terminal, nickel plating may be peeled off in the caulking process. Cover with plating. Moreover, it can replace with nickel plating, and the same effect can be acquired even if it coats with other plating, such as tin plating.
- FIG. 20 is an exploded view of the negative electrode side of the lid assembly 72 shown in FIG. 20 shows a state before the tip end portion of the shaft portion 74 of the connection terminal 62 of the negative electrode terminal 210 is caulked.
- the negative electrode side of the lid assembly 72 includes a negative electrode terminal 210, a terminal block 64, a gasket 65, a lid 66, an insulating sheet 67, and a negative electrode current collector plate 68, as shown.
- the terminal block 64, the gasket 65, and the insulating sheet 67 are made of resin, and the negative electrode terminal 210 and the lid 66 are insulated from the negative electrode current collector plate 68 and the lid 66, respectively.
- the negative electrode terminal 210 is arranged such that the bolt 61 faces the outside of the battery can 76, and the shaft portion 74 of the connection terminal 62 is provided on the terminal block 64, the gasket 65, the lid 66, the insulating sheet 67 and the negative electrode current collector plate 68. As described above, the tip end portion of the shaft portion 74 is caulked to form the caulking portion 75. Thereby, the terminal block 64, the gasket 65, the lid 66, the insulating sheet 67, and the negative electrode current collector plate 68 are sandwiched and fixed by the upper end portion (receiving portion 77) and the caulking portion 75 of the connection terminal 60.
- FIG. 21 is an exploded view of the negative electrode terminal 210 shown in FIG.
- the negative electrode terminal 210 includes an external terminal 60, a connection terminal 62, and a bolt 61. Further, the bolt 61 has a flange portion 73 having a substantially rectangular flat plate shape at the base end portion, and the connection terminal 62 has a concave portion 78 for receiving the flange portion 73 of the bolt 61 at the upper end portion thereof. A receiving portion 77 is provided.
- the external terminal 60 has a bus bar abutting surface 63 having a substantially flat surface coated with nickel plating on the upper surface thereof, and is larger than the outer shape of the threaded portion 71 of the bolt 61 at the center of the bus bar abutting surface 63,
- the through hole 60 ⁇ / b> B is smaller than the outer shape of the flange portion 73 of the bolt 61.
- the screw portion 71 of the bolt 61 is inserted into the through hole 60 ⁇ / b> B of the external terminal 60.
- the flange portion of the bolt 61 is formed by fitting the terminal 62 and the external terminal 60 and laser welding the boundary portion 69 ⁇ / b> A to form the welded portion 69 over the entire outer periphery of the connection terminal 62 and the external terminal 60. 73 is clamped and fixed between the connection terminal 62 and the external terminal 60.
- the contact area between the negative electrode terminal 210 and the bus bar can be significantly increased, and the connection resistance between the bus bar and the connection terminal 62 can be further reduced as compared with the conventional technique.
- bus bar contact surface 63 of the external terminal 60 by coating the bus bar contact surface 63 of the external terminal 60 with nickel plating or tin plating, corrosion resistance of the bus bar contact surface 63 of the external terminal 60 can be suppressed, and the contact between the external terminal 60 and the bus bar can be suppressed. An increase in resistance can be effectively suppressed.
- the negative electrode current collector plate in the battery can 76 when the nut 61A is fastened to the bolt 61 is arranged by eccentrically arranging the axial center L61 of the bolt 61 of the negative electrode terminal 210 and the axial center L74 of the shaft portion 74 of the connecting terminal 62
- the rotation of 68 can be suppressed, and the assemblability of the secondary battery 600 can be further improved.
- the present invention is not limited to the first and second embodiments described above, and includes various modifications.
- the first and second embodiments described above have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
- a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment.
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Abstract
相対的に高強度の金属材料からなるボルトを備え、バスバーと電極端子との接続抵抗が小さく、且つ、組立が容易な二次電池を提供する。集電板13を介して蓄電要素の電極に接続される接続端子6と、接続端子6と電気的に接続され、且つバスバーと当接されるバスバー当接面15を有する外部端子4と、外部端子4のバスバー当接面15でバスバーを締付固定するために、バスバー当接面15から電池缶50の外側へ向かって突出しているボルト1と、を備え、外部端子4に、外部端子4および接続端子6に比して高強度の金属からなるボルト1を保持させている。また、外部端子4と接続端子6は一体成形もしくは溶接接合されている。
Description
本発明は二次電池に関し、特に大容量のリチウムイオン二次電池に関する。
近年、ハイブリッド自動車や電気自動車等の動力源として大容量の角形リチウム二次電池の開発が進められている。
角形のリチウム二次電池においては、正極活物質合剤層を形成した正極箔、負極活物質合剤層を形成した負極箔およびそれぞれを絶縁するためのセパレータを重ね合わせて捲回した扁平形状の蓄電要素を、電池缶の蓋に設けられた正極端子および負極端子に電気的に接続する。そして、蓄電要素を電池缶に収容して電池缶の開口部を蓋で封止溶接し、蓋に設けられた注液口から電解液を注液し、注液口に注液栓を挿入してレーザ溶接により封止溶接することで二次電池を作製する。
また、上記した角形の二次電池を複数直列に接続して組電池とするために、バスバーの一端を二次電池の正極端子に設けたボルトにナットで締付固定し、バスバーの他端を隣接する二次電池の負極端子に設けたボルトにナットで締付固定することで、隣接する二次電池同士の電極端子を電気的に接続する。
ところで、二次電池の電極端子は電解液に対して耐性を有する必要があることから、その形成素材としては、一般にアルミニウムや銅等の電気抵抗の低い金属材料が採用されている。しかしながら、アルミニウムや銅等の金属材料は材料強度が低く、アルミニウムや銅等からなる電極端子に設けたボルトにナットを締め付ける際、その締付トルクが過大となると前記ボルトが損傷してしまう可能性がある。
このような問題に対して、特許文献1には、電極端子のボルトにバスバーを簡便に締付固定することのできる従来の二次電池が開示されている。
特許文献1に開示されている二次電池は、正極端子の蓄電要素と接続される部分(接続端子)をアルミニウム又はアルミニウム合金から構成するとともに、バスバー接続のために前記接続端子から電池缶の外側へ突出させた正極端子のボルトを接続端子に比して相対的に高強度の鉄系材料から構成して、その接続端子とボルトを溶接固定したものである。
特開2010-170920号公報
特許文献1に開示されている二次電池によれば、正極端子のボルトをアルミニウム又はアルミニウム合金からなる接続端子に比して高強度の導電性材料から構成することで、相対的に高いトルクで前記ボルトにバスバーを容易に締付固定することができるとともに、このボルトやナットを介してバスバーと接続端子を電気的に接続することができる。
しかしながら、特許文献1に開示されている二次電池においては、ナットを介してバスバーをボルトに締付固定しているためにボルトやナットとバスバーとの接触面積が小さくなると共に、導電性の低いボルトやナットを導通パスとして使用しており、接続抵抗が大きくなるといった問題がある。また、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる接続端子と鉄系材料からなるボルトとを溶接する必要があるため、双方を高品質に溶接することが困難であり、二次電池の組立性が低下するといった問題がある。
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、バスバーを締付固定するために相対的に高強度の材料からなるボルトを備えると共に、バスバーと電極端子との接続抵抗が小さく、且つ、組立が容易な二次電池を提供することにある。
上記する課題を解決するために、本発明に係る二次電池は、集電板を介して蓄電要素の電極に接続される接続端子と、前記接続端子と電気的に接続され、且つバスバーと当接されるバスバー当接面を有する外部端子と、前記外部端子の前記バスバー当接面でバスバーを締付固定するために、前記バスバー当接面から電池缶の外側へ向かって突出しているボルトと、を備え、前記外部端子に、前記外部端子および前記接続端子に比して高強度の金属からなる前記ボルトを保持させているものである。
本発明によれば、外部端子に設けられたバスバー当接面で外部端子とバスバーとを当接させてバスバーと接続端子を電気的に接続することで、バスバーと接続端子の接続抵抗を小さくすることができると共に、相対的に高強度の金属からなるボルトを外部端子で保持しながら、当該ボルトを用いて外部端子のバスバー当接面でバスバーを締付固定することで、二次電池の組立性を高めることができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
1:ボルト、2:ねじ部、3:フランジ部、4:負極外部端子、5:受け部、6:負極接続端子、7:凹部、8:かしめ部、9:傾斜面、10:ガスケット、11:蓋、12:絶縁シート、13:負極集電板、14:かしめ部、15:バスバー当接面、16:軸部、20:ボルト、21:ねじ部、22:フランジ部、23:正極接続端子、24:軸部、25:受け部、26:凹部、27:正極外部端子、28:バスバー当接面、29:溶接部、30:正極集電板、31:注液孔、32:蓋組立体、33:負極側超音波接合部、34:正極側超音波接合部、35:かしめ部、40:正極箔、41:正極活物質合剤層、42:セパレータ、43:負極箔、44:負極活物質合剤層、45:捲回体、50:電池缶、51:注液栓、60:負極外部端子、61:ボルト、62:負極接続端子、63:バスバー当接面、64:端子台、65:ガスケット、66:蓋、67:絶縁シート、68:負極集電板、69:溶接部、70:注液栓、71:ねじ部、72:蓋組立体、73:フランジ部、74:軸部、75:かしめ部、76:電池缶、77:受け部、78:凹部、80:正極外部端子、81:ボルト、83:バスバー当接面、84:端子台、100,200:蓄電要素組立体、110,210:負極端子、120,220:正極端子、500,600:二次電池、B:バスバー
以下、本発明に係る二次電池をハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される角型のリチウムイオン二次電池に適用した実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において同一の機能を有するものは同一の符号を付してその繰り返しの説明は省略する。
[第1の実施形態]
まず、図1~16を参照して、本発明に係る二次電池の第1の実施形態について詳細に説明する。
まず、図1~16を参照して、本発明に係る二次電池の第1の実施形態について詳細に説明する。
図1は、本発明に係る二次電池の第1の実施形態の外観を示したものである。
図示する二次電池(リチウムイオン二次電池)500は、一端部に開口(図2参照)を有する矩形箱状の電池缶50と、電池缶50内に収容される蓄電要素組立体100とから大略構成されている。ここで、蓄電要素組立体100は矩形平板状の蓋11を有しており、電池缶50の開口部は、蓄電要素組立体100の蓋11と溶接されて封止されている。また、蓋11には、電池缶50内に電解液を注入するための注液孔31(図2参照)が設けられており、注液孔31を介して電池缶50内に電解液を注入した後、この注液孔31に注液栓51が挿入され、電解液が外部に漏洩しないようにレーザ溶接により封止されている。
また、蓋11には、ボルト1と外部端子4と接続端子6(図6参照)からなる負極端子110と、ボルト20と外部端子27と接続端子23(図12参照)からなる正極端子120が配設されている。なお、後述するように、負極端子110の外部端子4と接続端子6とは一体成形されている。
上記する二次電池500を複数並べて配列し、バスバーの一端を二次電池500の負極端子110のボルト1にナットを用いて締付固定し、バスバーの他端を隣接する二次電池500の正極端子120のボルト20にナットを用いて締付固定することで、二次電池500が複数直列に接続された組電池となる。
図2は、図1に示す二次電池500を分解して示したものであり、集電板と蓄電要素(捲回体)とが接続された状態を示したものである。
図示する二次電池500の蓄電要素組立体100は、蓋組立体32と捲回体45とを備えている。ここで、捲回体45の幅方向(捲回軸方向)の両端部は、一方の端部が正極活物質合剤層41(図3参照)が形成されていない未塗工部(正極箔40の露出部)が積層された部分とされ、他方の端部が負極活物質合剤層44(図3参照)が形成されていない未塗工部(負極箔43の露出部)が積層された部分とされている。また、蓋組立体32の捲回軸方向の両端部には、それぞれ蓋11から下方に向かって正極集電板30と負極集電板13が設けられている。上記する正極側の正極箔40の未塗工部の積層体および負極側の負極箔43の未塗工部の積層体は、それぞれ蓋組立体32の正極集電板30および負極集電板13に予め押し潰され、超音波接合部33,34で正極集電板30および負極集電板13に超音波接合されて接続されている。
なお、蓋組立体32の略中央部には、電池缶50内に電解液を注入するための注液孔31が設けられている。
図3は、図2に示す二次電池500の蓄電要素(捲回体45)を一部分解して示したものである。なお、図3は、捲回体45の正極箔40と負極箔43の未塗工部を正極集電板30と負極集電板13に押圧変形させる前の状態を示している。
蓄電要素である捲回体45は、セパレータ42を介在させて長尺状の正極箔40と負極箔43とを扁平状に捲回させ、正極箔40とセパレータ42と負極箔43とを積層させて構成されている。また、正極箔40の両面に、正極活物質合剤が塗工された正極活物質合剤層41が形成されており、負極箔43の両面に、負極活物質合剤が塗工された負極活物質合剤層44が形成されており、正極活物質と負極活物質との間で充放電が行われるようになっている。
ここで、正極箔40は、厚さ30μm程度のアルミニウム箔からなり、負極箔43は、厚さ20μm程度の銅箔からなり、セパレータ42は、多孔質のポリエチレン樹脂からなる。なお、正極箔40はアルミニウム箔に限定されず、例えばアルミニウム合金箔であってもよい。また、負極箔43は銅箔に限定されず、例えば銅合金箔であってもよい。
図4は、図2に示す二次電池500の蓋組立体32を示したものである。
図示する蓋組立体32は、電池缶50の開口(図2参照)を塞ぐ蓋11と、ガスケット10を介して蓋11に配置された負極端子110および正極端子120と、負極端子110および正極端子120にそれぞれ接続された負極集電板13および正極集電板30と、を備えている。ここで、負極端子110および正極端子120と負極集電板13および正極集電板30はそれぞれ、負極端子110の接続端子6の軸部16(図6参照)の先端部および正極端子120の接続端子23の軸部24(図12参照)の先端部をかしめることによって接続されている。また、負極集電板13および正極集電板30と蓋11との間には、それぞれ樹脂からなる絶縁シート12が介在されている。このように、負極端子110および正極端子120と負極集電板13と正極集電板30とが、それぞれガスケット10や絶縁シート12によって蓋11と絶縁されており、蓋11は電気的に中立となっている。
次に、図5~10を参照して、図4に示す蓋組立体32の負極側の部品構成についてより具体的に説明する。
図5は、図4に示す蓋組立体32の負極側を拡大して示したものであり、図6は、図5に示す蓋組立体32の負極側のA-A矢視図である。なお、図6は、負極端子110のボルト1にバスバーBの一端をナット1Aで締付固定した状態を示している。
図5および図6に示すように、負極端子110は、負極集電板13を介して捲回体45の負極に電気的に接続される接続端子6と、接続端子6と電気的に接続され、バスバーと当接される略平面状のバスバー当接面15を有する外部端子4と、外部端子4のバスバー当接面15でバスバーを締付固定するために、バスバー当接面15から電池缶50の外側へ向かって突出しているボルト1と、を備えている。ここで、外部端子4は、ガスケット10を介して蓋11に配置されており、ボルト1は、外部端子4のバスバー当接面15の略中心に配置されている。また、外部端子4と接続端子6は一体成形されており、ボルト1のねじ部2の軸心L1と接続端子6の軸部16の軸心L16とは同心配置されている。
また、ボルト1は、その基端部に角錐台形状のフランジ部3を有し、外部端子4は、その上端部に前記フランジ部3を受け入れるために少なくともフランジ部3の底面および側面と相補的な形状を呈する凹部7を備えた受け部5を有している。そして、ボルト1のフランジ部3が外部端子4の凹部7に配置された状態で、外部端子4の受け部5のうちボルト1のフランジ部3の周囲の部分、すなわちボルト1の傾斜面(上面)9の近傍の部分を傾斜面9側へ塑性変形させて、ボルト1の傾斜面9にかしめ部8を形成することで、ボルト1のフランジ部3が外部端子4の受け部5に保持されている。そのかしめ工程の際、外部端子4のバスバー当接面15は塑性変形することなく、略平坦が維持されている。なお、上記するように、ボルト1のフランジ部3の上面を、電池缶50の外側へ向かってフランジ部3の外形が小さくなるように傾斜した傾斜面9で構成し、その傾斜面9にかしめ部8を形成することで、たとえばフランジ部3の上面が底面と略平行な平面からなる場合と比較して、かしめ部8の形成を簡素化することができる。
上記する外部端子4と接続端子6は、電解液に対して耐性を有すると共に、接続抵抗を低減するために電気抵抗の低い金属材料が選定され、負極箔43と同種金属である銅あるいは銅合金から構成されている。また、ボルト1は、ナット1Aを用いてバスバーBの一端をボルト1に締付固定する際にナット1Aの締付トルクを高めるために、銅あるいは銅合金に比して高強度の炭素鋼から構成されている。
なお、図示するように、負極端子110の接続端子6の軸部16の先端部をかしめてかしめ部14を形成することで、ガスケット10、蓋11、絶縁シート12および負極集電板13が、外部端子4の上端部(受け部5)とかしめ部4とで挟持されて固定されるとともに、電池缶50内部の電解液の液漏れが防止されている。
また、図6に示すように、バスバーBの一端が負極端子110のボルト1のねじ部2に締め付けられたナット1Aと外部端子4のバスバー当接面15とで挟持されて固定されることで、接続端子6および外部端子4を介して負極集電板13からバスバーBへ向かう導通パスX1が形成される。
このように、導電性の低い炭素鋼からなるボルト1を介することなく導通パスX1を形成することができ、バスバーBと外部端子4を略平面からなるバスバー当接面15で電気的に接続することができることから、負極端子110とバスバーBとの接続抵抗を格段に小さくすることができる。また、ボルト1のねじ部2の軸心L1と接続端子6の軸部16の軸心L16とを同心配置することにより、負極集電板13からバスバーBへ向かう導通パスX1を最短化することができ、負極端子110とバスバーBとの接続抵抗をより一層小さくすることができる。また、かしめによってボルト1のフランジ部3を外部端子4に保持させることにより、外部端子4や接続端子6に比して高強度のボルト1を容易に外部端子4に取り付けることができる。
図7は、図5に示す蓋組立体32の負極側を分解して示したものである。なお、図7は、負極端子110の接続端子6の軸部16の先端部をかしめる前の状態を示している。
蓋組立体32の負極側は、図示するように、負極端子110、ガスケット10、蓋11、絶縁シート12および負極集電板13を備えている。なお、ガスケット10およびは絶縁シート12は樹脂製であって、ガスケット10は主として電池缶50内の電解液の液漏れを防止するためのものであり、絶縁シート12は主として負極集電板13と蓋11とを絶縁するためのものである。
負極端子110は、ボルト1が電池缶50の外側へ向くような姿勢で、接続端子6の軸部16がガスケット10、蓋11、絶縁シート12および負極集電板13にそれぞれ設けられた貫通孔に挿入され、上記するように、その軸部16の先端部がかしめられてかしめ部14が形成される。これにより、ガスケット10、蓋11、絶縁シート12および負極集電板13が、外部端子4の上端部(受け部5)とかしめ部14とで挟持されて固定される。
図8は、図7に示す負極端子110を示したものであり、図9は、図8に示す負極端子110の縦断面図であり、図10は、図8に示す負極端子110を分解して示したものである。
図8および図9に示すように、負極端子110は、外部端子4と接続端子6とボルト1を備えている。ここで、外部端子4と接続端子6とは一体成形されている。ボルト1は、その基端部に電池缶50の外側へ向かって先細となるような傾斜面9を備えた角錐台形状のフランジ部3を有していて、外部端子4は、その上端部にボルト1の前記フランジ部3を受けるために少なくともフランジ部3の底面および側面と相補的な形状を呈する凹部7を備えた受け部5を有している。
これにより、図10に示すように、ボルト1のフランジ部3が外部端子4の受け部5に設けられた凹部7に挿入された後、外部端子4の凹部7の周囲がフランジ部3の傾斜面9側へかしめられて、その傾斜面9にかしめ部8が形成され、ボルト1のフランジ部3が外部端子4に挟持されて固定される。その際、外部端子4の受け部5の傾斜面9の近傍は塑性変形されるものの、バスバー当接面15は塑性変形されず、平坦に維持されている。
このような構成とすることで、負極端子110のバスバーとの接触面積を増加させることができ、従来技術と比較してバスバーと接続端子6の接続抵抗を小さくすることができる。また、ボルト1と外部端子4をかしめ固定することで、高強度のボルト1を用いながら、ボルト1と外部端子4の異種金属同士の溶接、具体的には銅あるいは銅合金と炭素鋼の溶接を行う必要がなく、容易にボルト1を外部端子4に取り付けることができ、従来技術と比較して二次電池500の組立性を向上させることができる。
また、ボルト1のねじ部2の軸心L1と接続端子6の軸部16の軸心L16とを近接して配置する、より好ましくは同心配置することにより、負極集電板13からバスバーBへ向かう導通パスX1を短くすることができ、負極端子110とバスバーBとの接続抵抗をより一層小さくすることができる。
なお、ボルト1と外部端子4とをかしめ固定するに当たり、ボルト1のフランジ部3の全周に亘ってかしめ部8を形成することで、ボルト1と外部端子4の保持力を格段に高めることができる。また、図示するように、ボルト1のフランジ部3の底面と外部端子4の受け部5の凹部7の底面の双方を平面視で多角形状とすることで、ナット1Aをボルト1に締め付ける際の外部端子4に対するボルト1の相対的な回転を効果的に防止することができ、二次電池500の組立性をより一層向上させることができる。
次に、図11~16を参照して、図4に示す蓋組立体32の正極側の部品構成についてより具体的に説明する。
図11は、図4に示す蓋組立体32の正極側を拡大して示したものであり、図12は、図11に示す蓋組立体32の正極側のB-B矢視図である。なお、図12は、バスバーBの他端を正極端子120のボルト20にナット20Aで締付固定した状態を示している。
図11および図12に示すように、正極端子120は、正極集電板30を介して捲回体45の正極に電気的に接続される接続端子23と、接続端子23と電気的に接続され、バスバーと当接される略平面状のバスバー当接面28を有する外部端子27と、外部端子27のバスバー当接面28でバスバーを締付固定するために、バスバー当接面28から電池缶50の外側へ向かって突出しているボルト20と、を備えている。ここで、接続端子23は、ガスケット10を介して蓋11に配置されており、ボルト20は、外部端子27のバスバー当接面28の略中心に配置されている。また、ボルト20のねじ部21の軸心L20と接続端子23の軸部24の軸心L24とが同心配置されている。
また、外部端子27と接続端子23は、外部端子27と接続端子23の外周面に形成された外部端子27と接続端子23の境界部29Aで溶接接合されて一体に構成されている。すなわち、外部端子27と接続端子23の外周面には、外部端子27と接続端子23とを接合する溶接部29が形成されている。
より具体的には、外部端子27は、その中心部にボルト20のねじ部21を貫通させる貫通孔27Bを備えた円筒形状を呈しており、接続端子23の上端部は、その中心部にボルト20のフランジ部22を受け入れるために少なくともフランジ部3の底面および側面と相補的な形状を呈する凹部26を備えた円筒形状を呈している。また、外部端子27と接続端子23は、それぞれ平面視で略同一の形状を備えており、外部端子27のバスバー当接面28と直交する方向に延在している側端面27A,23Aを有している。そして、外部端子27と接続端子23の側端面27A,23Aに上記する溶接部29が形成され、外部端子27と接続端子23とは、バスバー当接面28と対向する面からなる接続端子当接面で当接された姿勢で溶接接合されている。
また、ボルト20は、その基端部に略矩形平板状のフランジ部22を有し、接続端子23は、その上端部に前記フランジ部22を受け入れるための凹部26を備えた受け部25を有している。さらに、外部端子27は、接続端子23の凹部26の上方に、ボルト20のねじ部21の外形よりも大きく、ボルト20のフランジ部22の外形よりも小さい寸法の貫通孔27Bを有している。したがって、ボルト20のフランジ部22が接続端子23の受け部25の凹部26に配置されてボルト20のねじ部21が貫通孔27Bを貫通している状態で、外部端子27を溶接部29にて接続端子23と溶接接合することで、ボルト20のフランジ部22が接続端子23と外部端子27で挟持される。なお、前記溶接部29の溶込み深さを調整することによって、ボルト20のフランジ部22を挟持する荷重を調整することができる。
上記する外部端子27と接続端子23は、電解液に対して耐性を有すると共に、接続抵抗を低くし、さらに溶接を容易にするために同種の金属材料が選定され、正極箔40と同種金属であるアルミニウムあるいはアルミニウム合金から構成されている。また、ボルト20は、ナット20Aを用いてバスバーBの他端をボルト20に締付固定する際にナット20Aの締付トルクを高めるために、アルミニウムあるいはアルミニウム合金に比して高強度の炭素鋼から構成されている。
なお、図示するように、正極端子120の接続端子23の軸部24の先端部をかしめてかしめ部35を形成することで、ガスケット10、蓋11、絶縁シート12および正極集電板30が、接続端子23の上端部(受け部25)とかしめ部35とで挟持されて固定されるとともに、電池缶50内部の電解液の液漏れが防止されている。
また、図12に示すように、バスバーBの他端が正極端子120のボルト20のねじ部21に締め付けられたナット20Aと外部端子27のバスバー当接面28とで挟持されて固定されることで、接続端子23および外部端子27を介して正極集電板30からバスバーBへ向かう導通パスY1が形成される。
このように、導電性の低い炭素鋼からなるボルト20を介することなく導通パスY1を形成することができ、バスバーBと外部端子27を相対的に接触面積の大きい略平面からなるバスバー当接面28で電気的に接続することができることから、正極端子120とバスバーBとの接続抵抗を格段に小さくすることができる。また、ボルト20のねじ部21の軸心L20と接続端子23の軸部24の軸心L24とを同心配置することにより、正極集電板30からバスバーBへ向かう導通パスY1を最短化することができ、正極端子120とバスバーBとの接続抵抗をより一層小さくすることができる。また、ボルト20のフランジ部22を外部端子27と接続端子23で挟持させて保持させることにより、外部端子27や接続端子23に比して高強度のボルト20を容易に外部端子27に取り付けることができる。
図13は、図11に示す蓋組立体32の正極側を分解して示したものである。なお、図13は、正極端子120の接続端子23の軸部24の先端部をかしめる前の状態を示している。
蓋組立体32の正極側は、図示するように、正極端子120、ガスケット10、蓋11、絶縁シート12および正極集電板30を備えている。
正極端子120は、ボルト20が電池缶50の外側へ向くような姿勢で、接続端子23の軸部24がガスケット10、蓋11、絶縁シート12および負極集電板13にそれぞれ設けられた貫通孔に挿入され、上記するように、その軸部24の先端部がかしめられてかしめ部35が形成される。これにより、ガスケット10、蓋11、絶縁シート12および正極集電板30が、接続端子23の上端部(受け部25)とかしめ部35とで挟持されて固定される。
図14は、図13に示す正極端子120を示したものであり、図15は、図14に示す正極端子120の縦断面図であり、図16は、図14に示す正極端子120を分解して示したものである。
図14および図15に示すように、正極端子120は、外部端子27と接続端子23とボルト20を備えており、外部端子27と接続端子23は、外部端子27と接続端子23の境界部29Aに設けられた溶接部29で溶接されている。また、ボルト20は、その基端部に矩形平板状のフランジ部22を有していて、接続端子23は、その上端部にボルト20の前記フランジ部22を受けるための凹部26を備えた受け部25を有している。また、外部端子27は、その上面に略平面状のバスバー当接面28を有すると共に、バスバー当接面28の中心部にボルト20のねじ部21の外形よりも大きく、ボルト20のフランジ部22の外形よりも小さい寸法の貫通孔27Bを有している。
これにより、図16に示すように、ボルト20のフランジ部22が接続端子23の受け部25に設けられた凹部26に挿入された後、ボルト20のねじ部21を外部端子27の貫通孔27Bに挿入するようにして接続端子23と外部端子27を嵌合させ、その境界部29Aをレーザ溶接して接続端子23と外部端子27の側端面23A,27Aの全周に亘って溶接部29を形成することで、ボルト20のフランジ部22が接続端子23と外部端子27で挟持されて固定される。
ここで、外部端子27の接続端子23と当接する接続端子当接面は、その側端部が中心部よりも突出した凹形状を呈しており(図15参照)、接続端子23の外部端子27と当接する外部端子当接面は前記接続端子当接面と相補的な形状を呈しており、外部端子27の前記接続端子当接面と接続端子23の前記外部端子当接面とが嵌合された状態で外部端子27と接続端子23が溶接接合されることで、上記溶接工程の際の外部端子27と接続端子23との相対的な位置のずれを効果的に抑制することができる。
また、前記溶接部29は、上記するように、接続端子23と外部端子27の外周面のうち、外部端子27のバスバー当接面28に直交する側端面23A,27Aに設けられる。これにより、レーザ溶接の際にスパッタが発生するものの、前記スパッタが外部端子27のバスバー当接面28に付着することを防止することができ、バスバーとバスバー当接面28との接触抵抗の増加を効果的に抑制することができる。さらに、接続端子23の軸部24へのスパッタの付着も防止することができるため、上記する正極端子120の蓋11等に対するかしめ不良を効果的に抑制することができる。
なお、前記溶接部29は、接続端子23と外部端子27の外周面に部分的に形成することができるものの、図示するように、接続端子23と外部端子27の側端面23A,27Aの全周に亘って溶接部29を形成することで、接続端子23と外部端子27を均一に接合することができ、接続端子23と外部端子27の接続抵抗を小さくすることができる。
このような構成とすることで、正極端子120のバスバーとの接触面積を増加させることができると共に、接続端子23からバスバー当接面28までを溶接により金属結合された一体の部材で構成することができ、従来技術と比較してバスバーと接続端子23の接続抵抗を小さくすることができる。また、ボルト20のフランジ部22を接続端子23と外部端子27で挟持して保持することで、相対的に高強度のボルト20を用いながら、たとえばボルト20と外部端子27の異種金属同士の溶接、具体的にはアルミニウムあるいはアルミニウム合金と炭素鋼の溶接を行う必要がなく、容易にボルト20を外部端子27に取り付けることができ、従来技術と比較して二次電池500の組立性を向上させることができる。
なお、接続端子23と外部端子27とを溶接するに当たり、溶接部29の溶込み深さを調整することによって、接続端子23と外部端子27によるボルト20のフランジ部22の保持力を調整することができる。また、図示するように、ボルト20のフランジ部22の底面と接続端子23の受け部25の凹部26の底面の双方を平面視で多角形状とすることで、ボルト20にナット20Aを締め付ける際の接続端子23に対するボルト20の相対的な回転を効果的に防止することができ、二次電池500の組立性をより一層向上させることができる。
なお、第1の実施形態の二次電池500においては、負極側について接続端子6と外部端子4を一体成形とし、外部端子4の一部をかしめてボルト1を保持し、正極側について接続端子23と外部端子27を溶接により一体に構成し、ボルト20を接続端子23と外部端子27で挟持して保持する形態としたが、負極側について接続端子6と外部端子4を溶接により一体に構成してもよいし、正極側について接続端子23と外部端子27を一体成形としてもよい。しかしながら、正極側の接続端子23と外部端子27で使用するアルミニウムあるいはアルミニウム合金は、一般に負極側の接続端子6と外部端子4で使用する銅あるいは銅合金よりも強度が低く、上記するような外部端子のかしめによってボルトのフランジ部を強固に保持することが難しいため、少なくともアルミニウムあるいはアルミニウム合金を使用する正極側については、接続端子23と外部端子27を溶接により一体に構成し、接続端子23と外部端子27でボルト20のフランジ部22を挟持する形態が好ましい。
[第2の実施形態]
次に、図17~21を参照して、本発明に係る二次電池の第2の実施形態について詳細に説明する。
次に、図17~21を参照して、本発明に係る二次電池の第2の実施形態について詳細に説明する。
第1の実施形態の二次電池500に対して第2の実施形態の二次電池600は、電極端子の外部端子の外形を円筒形状に代えて矩形平板状としている点(相違点1)、正負極双方の電極端子において外部端子と接続端子を別体とし、外部端子と接続端子を溶接により接合して一体に構成している点(相違点2)、ボルトのねじ部の軸心と接続端子の軸部の軸心が偏心している点(相違点3)で相違しており、その他の構成は第1の実施形態の二次電池500と同様である。したがって、以下では上記相違点1~3についてのみ詳細に説明し、第1の実施形態の二次電池500と同様の構成についてはその詳細な説明は省略する。
図17は、本発明に係る二次電池の第2の実施形態の外観を示したものである。
図示する二次電池600は、一端部に開口を有する矩形箱状の電池缶76と、電池缶76内に収容される蓄電要素組立体200とから大略構成されている。ここで、蓄電要素組立体200は矩形平板状の蓋66を有しており、電池缶76の開口部は、蓄電要素組立体200の蓋66と溶接されて封止されている。また、蓋66には、電池缶76内に電解液を注入するための注液孔(不図示)が設けられており、注液孔を介して電池缶76内には電解液を注入した後、この注液孔に注液栓70が挿入され、電解液が外部に漏洩しないようにレーザ溶接により封止されている。
ここで、上記相違点1で述べたように、蓋66に配設された負極端子210の外部端子60および正極端子220の外部端子80の外形は略矩形平板状を呈しており、それぞれの外部端子60,80のバスバー当接面63,83の外形は平面視で略長方形を呈している。より具体的には、外部端子60,80のバスバー当接面63,83は、平面視で矩形平板状の蓋66の長手方向に沿った方向に長辺を有する長方形を呈している。これにより、たとえば第1の実施形態のようなバスバー当接面の外形が平面視で略円形を呈する場合と比較して、外部端子60,80とバスバーとの接触面積、特に電池缶76の蓋66の長手方向におけるバスバーとの当接面積を増加させることができ、負極端子210および正極端子220とバスバーとの接続抵抗を格段に低減することができる。なお、外部端子60,80のバスバー当接面63,83は、平面視で長方形状に代えて、少なくとも略円形を呈する場合よりも接触面積が大きくなるような多角形状であってもよい。
なお、負極端子210と正極端子220は、それぞれ樹脂製の端子台64,84を介して電池缶76の蓋66に配設されており、負極端子210および正極端子220と蓋66とは絶縁されている。また、負極端子210と正極端子220のボルト61,81は、それぞれ外部端子60,80のバスバー当接面63,83の略中央部から電池缶76の外側へ向かって突出するように配置されている。
上記相違点2で述べたように、第2の実施形態の二次電池600においては、正負極双方の電極端子において外部端子と接続端子を別体とし、外部端子と接続端子を溶接により接合して一体に構成している。すなわち、正極端子と負極端子はその形成素材が異なるものの、ほぼ同様の構成を有している。そのため、以下では二次電池600の負極側について具体的に説明し、正極側についての詳細な説明は省略する。
図18は、図17に示す二次電池600の蓋組立体72の負極側を拡大して示したものであり、図19は、図18に示す蓋組立体72の負極側のC-C矢視図である。なお、図19は、バスバーBの一端を負極端子210のボルト61にナット61Aで締付固定した状態を示している。
図18および図19に示すように、負極端子210は、負極集電板68を介して捲回体の負極に電気的に接続される接続端子62と、接続端子62と電気的に接続され、バスバーと当接される平面視で略長方形且つ略平面状のバスバー当接面63を有する外部端子60と、外部端子60のバスバー当接面63でバスバーを締付固定するために、バスバー当接面63から電池缶76の外側へ向かって突出しているボルト61と、を備えている。ここで、接続端子62は、端子台64を介して蓋66に配置されており、ボルト61は、外部端子60のバスバー当接面63の略中心に配置されている。
また、外部端子60と接続端子62は、外部端子60と接続端子62の外周面に形成された外部端子60と接続端子62の境界部69Aで溶接されて一体に構成されている。すなわち、外部端子60と接続端子62の外周面には、外部端子60と接続端子62を接合する溶接部69が形成されている。
より具体的には、外部端子60は、その中心部にボルト61のねじ部71を貫通させる貫通孔60Bを備えた略矩形平板状を呈しており、接続端子62の上端部は、その中心部にボルト61のフランジ部73を受け入れるための凹部78を備えた略矩形平板状を呈している。また、外部端子60と接続端子62は、それぞれ平面視で略同一の形状を備えており、外部端子60のバスバー当接面63と直交する方向に延在している側端面60A,62Aを有している。そして、外部端子60と接続端子62の側端面60A,62Aに、上記する溶接部69が形成され、外部端子60と接続端子62とは、バスバー当接面63と対向する面からなる接続端子当接面で当接された姿勢で溶接接合されている。
また、ボルト61は、その基端部に略矩形平板状のフランジ部73を有し、接続端子62は、その上端部に前記フランジ部73を受け入れるために少なくともフランジ部73の底面および側面と相補的な形状を呈する凹部78を備えた受け部77を有している。さらに、外部端子60は、接続端子62の凹部78の上方に、ボルト61のねじ部71の外形よりも大きく、ボルト61のフランジ部73の外形よりも小さい寸法の貫通孔60Bを有している。したがって、ボルト61のフランジ部73が接続端子62の受け部77の凹部78に挿入されてボルト61のねじ部71が貫通孔60Bを貫通している状態で、外部端子60を溶接部69にて接続端子62と接合することで、ボルト61のフランジ部73が接続端子62と外部端子60で挟持される。
なお、外部端子60と接続端子62は、負極箔と同種金属である銅あるいは銅合金から構成されており、ボルト61は、銅あるいは銅合金に比して高強度の炭素鋼から構成されている。
また、負極端子210の接続端子62の軸部74の先端部をかしめてかしめ部75を形成することで、端子台64、ガスケット65、蓋66、絶縁シート67および負極集電板68が、接続端子62の上端部(受け部77)とかしめ部75で挟持されて固定されると共に、電池缶76内部の電解液の液漏れが防止されている。
ここで、ニッケルは銅よりも耐食性に優れており、例えば二次電池600が腐食環境に放置される場合には、負極端子210とバスバーとの接触抵抗を低減するために、少なくとも外部端子60のバスバー当接面63をニッケルめっきで被膜することが好ましい。
仮に、外部端子60と接続端子62が一体成形である場合には、上記する接続端子62の軸部74のかしめ工程においてニッケルめっきが剥離する可能性があり、一体成形された外部端子60と接続端子62を均一にニッケルめっきで被膜して使用することが困難である。
一方で、第2の実施形態の二次電池600においては、外部端子60と接続端子62を別体とし、外部端子60と接続端子62を溶接により接合して一体に構成することで、バスバー当接面63を有する外部端子60のみを均一にニッケルめっきで被膜することができ、バスバー当接面63の材質を耐食性に優れたニッケルとして負極端子210とバスバーBとの接触抵抗を低減することができる。
なお、上記するニッケルめっきに代えて、外部端子60のバスバー当接面63にすずめっきで被膜した場合であっても同様の効果を得ることができる。ニッケルとすずを選定した理由としては、耐食性に優れているという理由のほか、外部端子60と接続端子62の溶接部69に割れ等の悪影響を及ぼさないことが挙げられる。
そして、図19に示すように、バスバーBの一端が負極端子210のボルト61のねじ部71に締め付けられたナット61Aと外部端子60のバスバー当接面63とで挟持されて固定されることで、接続端子62および外部端子60を介して負極集電板68からバスバーBへ向かう導通パスX2が形成される。その際、上記するように、バスバー当接面63は平面視で蓋66の長手方向に沿った方向に長辺を有する略長方形を呈しており、例えばバスバー当接面が円形の場合と比較して外部端子60とバスバーBとの接触面積を大きくすることができるため、バスバーBとの接触抵抗を効果的に低減させることができる。
さらに、第2の実施形態の二次電池600においては、上記相違点3で述べたように、ボルト61のねじ部71の軸心L61と接続端子62の軸部74の軸心L74が偏心配置(オフセット)されている。より具体的には、ボルト61のねじ部71の軸心L61は、接続端子62の軸部74の軸心L74よりも捲回体45の捲回軸方向外側に配置されている。
たとえば第1の実施形態の二次電池500のように、ボルト61の軸心L61と接続端子62の軸部74の軸心L74が同心配置されている場合には、バスバー当接面63にバスバーBを置いた後、ボルト61にナット61Bを締め付けてバスバーBを固定する際、ナット61Bの締付トルクが過大となると、接続端子62が蓋66に対して相対的に回転し、負極集電板68も電池缶76内で回転してしまう可能性がある。
そこで、上記するように、ボルト61のねじ部71の軸心L61と接続端子62の軸部74の軸心L74を偏心配置させることにより、ナット61Bを用いてバスバーBを締付固定する際、過大な締付トルクが作用した場合であっても、蓋66に対する接続端子62の相対的な回転を抑制することができ、電池缶76内での負極集電板68の回転を効果的に抑制することができる。
なお、正極端子の外部端子についても、ニッケルめっきで被膜することで負極端子と同様の効果を得ることができる。すなわち、正極端子の外部端子80はアルミニウムから構成されており、アルミニウムは表面の酸化被膜が厚く、アルミニウムの酸化物は絶縁体となるため、ニッケルめっきで被膜することで、正極端子とバスバーとの接触抵抗を効果的に低減することができる。この場合においても、接続端子の軸部(かしめられる部分)にニッケルめっき処理を施すと、かしめ工程においてニッケルめっきが剥離してしまう可能性があるため、負極端子と同様、外部端子80のみをニッケルめっきで被膜する。また、ニッケルめっきに代えて、例えばすずめっき等その他のめっきで被膜しても同様の効果を得ることができる。
図20は、図18に示す蓋組立体72の負極側を分解して示したものである。なお、図20は、負極端子210の接続端子62の軸部74の先端部をかしめる前の状態を示している。
蓋組立体72の負極側は、図示するように、負極端子210、端子台64、ガスケット65、蓋66、絶縁シート67および負極集電板68を備えている。なお、端子台64、ガスケット65および絶縁シート67は樹脂製であって、負極端子210と蓋66、および負極集電板68と蓋66とがそれぞれ絶縁されている。
負極端子210は、ボルト61が電池缶76の外側へ向くような姿勢で、接続端子62の軸部74が端子台64、ガスケット65、蓋66、絶縁シート67および負極集電板68に設けられた貫通孔に挿入され、上記するように、その軸部74の先端部がかしめられてかしめ部75が形成される。これにより、端子台64、ガスケット65、蓋66、絶縁シート67および負極集電板68が、接続端子60の上端部(受け部77)とかしめ部75で挟持されて固定される。
図21は、図20に示す負極端子210を分解して示したものである。
負極端子210は、外部端子60と接続端子62とボルト61を備えている。また、ボルト61は、その基端部に略矩形平板状のフランジ部73を有していて、接続端子62は、その上端部にボルト61の前記フランジ部73を受けるための凹部78を備えた受け部77を有している。また、外部端子60は、その上面にニッケルめっきで被膜された略平面からなるバスバー当接面63を有すると共に、バスバー当接面63の中央部にボルト61のねじ部71の外形よりも大きく、ボルト61のフランジ部73の外形よりも小さい寸法の貫通孔60Bを有している。
これにより、ボルト61のフランジ部73が接続端子62の受け部77に設けられた凹部78に挿入された後、ボルト61のねじ部71を外部端子60の貫通孔60Bに挿入するようにして接続端子62と外部端子60を嵌合させ、その境界部69Aをレーザ溶接して接続端子62と外部端子60の外周面の全周に亘って溶接部69を形成することで、ボルト61のフランジ部73が接続端子62と外部端子60で挟持されて固定される。
このような構成とすることで、負極端子210とバスバーとの接触面積を格段に増加させることができ、従来技術と比較してバスバーと接続端子62の接続抵抗を一層小さくすることができる。
また、外部端子60のバスバー当接面63をニッケルめっきやすずめっきなどによって被膜することで、外部端子60のバスバー当接面63の耐食を抑制することができ、外部端子60とバスバーとの接触抵抗の増加を効果的に抑制することができる。
さらに、負極端子210のボルト61の軸心L61と接続端子62の軸部74の軸心L74を偏心配置することで、ナット61Aをボルト61に締め付ける際の電池缶76内での負極集電板68の回転を抑制することができ、二次電池600の組立性をより一層向上させることができる。
なお、本発明は上記した第1,2の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形形態が含まれる。例えば、上記した第1,2の実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各第1,2の実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
Claims (20)
- 集電板を介して蓄電要素の電極に接続される接続端子と、
前記接続端子と電気的に接続され、且つバスバーと当接されるバスバー当接面を有する外部端子と、
前記外部端子の前記バスバー当接面でバスバーを締付固定するために、前記バスバー当接面から電池缶の外側へ向かって突出しているボルトと、を備え、
前記外部端子に、前記外部端子および前記接続端子に比して高強度の金属からなる前記ボルトを保持させていることを特徴とする二次電池。 - 前記外部端子と前記接続端子とは同種金属からなることを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
- 前記外部端子と前記接続端子とは一体成形されていることを特徴とする請求項1または2に記載の二次電池。
- 前記ボルトは、その基端部にフランジ部を有し、
前記外部端子は、その上端部に前記フランジ部を受け入れるために少なくとも該フランジ部の底面および側面と相補的な形状を呈する凹部を備えた受け部を有し、
前記フランジ部が前記凹部に配置され、前記外部端子のうち前記フランジ部の周囲の少なくとも一部が前記フランジ部側へかしめられ、前記フランジ部の上面にかしめ部が形成されて、前記ボルトの前記フランジ部が前記外部端子の前記受け部に保持されていることを特徴とする請求項3に記載の二次電池。 - 前記外部端子のうち前記フランジ部の周囲の全周が前記フランジ部側へかしめられていることを特徴とする請求項4に記載の二次電池。
- 前記フランジ部の底面および前記凹部の底面は、平面視で多角形状を呈していることを特徴とする請求項4または5に記載の二次電池。
- 前記フランジ部の前記上面は、前記電池缶の外側へ向かって前記フランジ部の外形が小さくなるように傾斜した傾斜面で構成されていることを特徴とする請求項4から6のいずれか一項に記載の二次電池。
- 前記フランジ部は角錐台形状を呈していることを特徴とする請求項7に記載の二次電池。
- 前記外部端子と前記接続端子とは溶接接合されていることを特徴とする請求項1または2に記載の二次電池。
- 前記外部端子と前記接続端子はそれぞれ、平面視で同一の形状を備え、前記外部端子の前記バスバー当接面と直交する方向に延在している側端面を有し、
前記外部端子は、前記バスバー当接面と対向する面に前記接続端子と当接する接続端子当接面を有し、
前記外部端子と前記接続端子とは、前記接続端子当接面で当接された姿勢で、前記側端面の前記外部端子と前記接続端子との境界部で溶接接合されていることを特徴とする請求項9に記載の二次電池。 - 前記外部端子と前記接続端子とは、前記側端面の全周で溶接接合されていることを特徴とする請求項10に記載の二次電池。
- 前記ボルトは、その基端部にフランジ部を有し、
前記接続端子は、その上端部に前記フランジ部を受け入れるために少なくとも該フランジ部の底面および側面と相補的な形状を呈する凹部を備えた受け部を有し、
前記外部端子は、前記接続端子の前記凹部の上方に、前記フランジ部の外径よりも小さく、前記ボルトのねじ部の外形よりも大きい寸法からなる貫通孔を有し、
前記フランジ部が前記凹部に配置されて前記ねじ部が前記貫通孔を貫通した姿勢で前記外部端子と前記接続端子とが溶接接合され、前記ボルトの前記フランジ部が前記外部端子と前記接続端子とで保持されていることを特徴とする請求項9から11のいずれか一項に記載の二次電池。 - 前記フランジ部の底面および前記凹部の底面は、平面視で多角形状を呈していることを特徴とする請求項12に記載の二次電池。
- 前記外部端子の前記接続端子と当接する接続端子当接面は、その側端部が中心部よりも突出した凹形状を呈しており、
前記接続端子の前記外部端子と当接する外部端子当接面は、前記接続端子当接面と相補的な形状を呈しており、
前記外部端子の前記接続端子当接面と前記接続端子の前記外部端子当接面とが嵌合されて、前記外部端子と前記接続端子とが溶接接合されていることを特徴とする請求項9から13のいずれか一項に記載の二次電池。 - 前記外部端子は、ニッケルめっきもしくはすずめっきで被膜されていることを特徴とする請求項9から14のいずれか一項に記載の二次電池。
- 前記外部端子の前記バスバー当接面は、平面視で円形状を呈していることを特徴とする請求項1から15のいずれか一項に記載の二次電池。
- 前記外部端子の前記バスバー当接面は、平面視で多角形状を呈していることを特徴とする請求項1から15のいずれか一項に記載の二次電池。
- 前記二次電池は、蓄電要素が収容された電池缶を封止する矩形平板状の蓋を備え、
前記外部端子の前記バスバー当接面は、平面視で前記蓋の長手方向に沿った方向に長辺を有する長方形状を呈していることを特徴とする請求項17に記載の二次電池。 - 前記ボルトのねじ部の軸心と前記接続端子の軸部の軸心とは同心配置されていることを特徴とする請求項1から18のいずれか一項に記載の二次電池。
- 前記ボルトのねじ部の軸心と前記接続端子の軸部の軸心とは偏心配置されていることを特徴とする請求項1から18のいずれか一項に記載の二次電池。
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Legal Events
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NENP | Non-entry into the national phase |
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