JP2015065048A - Square secondary battery and battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車載用途等に使用される角形二次電池および複数の該角形二次電池により構成された組電池に関する。 The present invention relates to a prismatic secondary battery used for in-vehicle applications and the like, and an assembled battery including a plurality of the prismatic secondary batteries.
近年、ハイブリッド電気自動車や純粋な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)の高い角形リチウムイオン二次電池が注目されている。 In recent years, secondary batteries with large capacity (Wh) have been developed as power sources for hybrid electric vehicles and pure electric vehicles, and among them, prismatic lithium ion secondary batteries with high energy density (Wh / kg) have attracted attention. ing.
角形リチウムイオン二次電池は、例えば、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、およびこれら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捲回群を備えている。該捲回群は、電池蓋に設けられた正極外部端子および負極外部端子に電気的に接続されて電池缶に収容され、該電池缶の開口部は該電池蓋で封止溶接されている。該電池缶内には、該電池蓋に設けられた注液孔から電解液が注入され、該注液孔が注液栓をレーザ溶接することによって封止溶接されている。 A prismatic lithium ion secondary battery is, for example, a flat-shaped wound group in which 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 them are stacked and wound. I have. The wound group is electrically connected to a positive electrode external terminal and a negative electrode external terminal provided on the battery lid and accommodated in the battery can, and the opening of the battery can is sealed and welded by the battery lid. An electrolyte is injected into the battery can from a liquid injection hole provided in the battery lid, and the liquid injection hole is sealed and welded by laser welding a liquid injection stopper.
前記のような角形二次電池を直列に接続して組電池を製造する際には、隣接する角形二次電池の極性の異なる外部端子をバスバーによって接続する。一般に、該外部端子と該バスバーとの接続は、例えばプロジェクション溶接またはレーザ溶接等の溶接接合によって行われている(例えば下記特許文献1を参照)。
When manufacturing an assembled battery by connecting the prismatic secondary batteries as described above in series, external terminals having different polarities of adjacent prismatic secondary batteries are connected by a bus bar. Generally, the connection between the external terminal and the bus bar is performed by, for example, welding joining such as projection welding or laser welding (see, for example,
前記角形二次電池の正極外部端子と負極外部端子は、通常、異種の金属材料によって構成される。これらの外部端子に、前記特許文献1に記載のようにバスバーを溶接する際には、該バスバーと前記外部端子との溶接性が課題となる。例えば、前記正極外部端子の材料がアルミニウムであり、前記負極外部端子が銅である場合に、前記バスバーをアルミニウムによって構成する。この場合、該正極外部端子と該バスバーとは同種の金属材料であることから、溶接性に優れるが、該負極外部端子と該バスバーとは異種の金属材料であることから、同種の金属材料と比較して溶接性に劣り、要求される接合強度が得られないという問題があった。
The positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal of the prismatic secondary battery are usually made of different metal materials. When the bus bar is welded to these external terminals as described in
前記問題を解決するために、前記外部端子と前記バスバーとを例えばネジにより締結することが考えられる。しかし、前記角形二次電池の製造後に該外部端子に該バスバーを締結すると、該角形二次電池の電池蓋およびその周辺の部材に対して過大な回転モーメントおよび圧力等が作用する虞がある。 In order to solve the above problem, it is conceivable to fasten the external terminal and the bus bar with, for example, screws. However, if the bus bar is fastened to the external terminal after the prismatic secondary battery is manufactured, an excessive rotational moment, pressure, or the like may act on the battery lid of the prismatic secondary battery and its surrounding members.
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、複数の角形二次電池の外部端子にバスバーを溶接して組電池を製造する際に、該外部端子とバスバーとの接合強度を従来よりも向上させることができる角形二次電池および組電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and when manufacturing a battery pack by welding a bus bar to external terminals of a plurality of rectangular secondary batteries, the bonding strength between the external terminals and the bus bar is conventionally increased. Another object of the present invention is to provide a prismatic secondary battery and an assembled battery that can be improved.
前記目的を達成すべく、本発明の角形二次電池は、電池缶を封止する電池蓋と、該電池蓋に配置された正極外部端子および負極外部端子とを有する角形二次電池であって、前記外部端子の一方を、隣接する他の角形二次電池の外部端子に接続するためのバスバーを備え、前記バスバーは、一端が前記外部端子の一方にカシメ固定されると共に、他端が前記他の角形二次電池の外部端子に溶接される溶接可能部を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the prismatic secondary battery of the present invention is a prismatic secondary battery having a battery lid for sealing a battery can, and a positive electrode external terminal and a negative electrode external terminal disposed on the battery lid. A bus bar for connecting one of the external terminals to an external terminal of another adjacent prismatic secondary battery, the bus bar having one end crimped to one of the external terminals and the other end of the bus bar It has a weldable part welded to an external terminal of another prismatic secondary battery.
本発明の角形二次電池によれば、前記外部端子のうち、前記バスバーとの溶接性が劣る一方の外部端子に該バスバーをカシメ固定し、該バスバーとの溶接に優れた前記他の角形二次電池の外部端子に該バスバーの溶接可能部を溶接することで、組電池の製造時に該外部端子と該バスバーとの接合強度を従来よりも向上させることができる。 According to the prismatic secondary battery of the present invention, the other square secondary battery excellent in welding with the bus bar by fixing the bus bar by caulking to one of the external terminals that is poor in weldability with the bus bar. By welding the weldable portion of the bus bar to the external terminal of the secondary battery, the bonding strength between the external terminal and the bus bar can be improved as compared with the conventional case when manufacturing the assembled battery.
[角形二次電池]
以下、図面を参照して本発明の角形二次電池の実施形態について説明する。
[Square secondary battery]
Hereinafter, embodiments of the prismatic secondary battery of the present invention will be described with reference to the drawings.
(角形二次電池の構成)
本発明の実施形態に係る角形二次電池を説明する前に、まず、一般的な角形二次電池の構成について説明する。図1は、角形二次電池の斜視図である。図2は、図1に示す角形二次電池の分解斜視図である。図3は、図2に示す角形二次電池の捲回群の分解斜視図である。
(Structure of prismatic secondary battery)
Before describing the prismatic secondary battery according to the embodiment of the present invention, first, the configuration of a general prismatic secondary battery will be described. FIG. 1 is a perspective view of a prismatic secondary battery. FIG. 2 is an exploded perspective view of the prismatic secondary battery shown in FIG. FIG. 3 is an exploded perspective view of a wound group of the rectangular secondary battery shown in FIG.
図1及び図2に示すように、角形二次電池100は、例えば車載用途、家庭用電源等に用いられる大容量(Wh)の二次電池であり、例えばエネルギー密度(Wh/kg)の高い角形のリチウムイオン二次電池である。角形二次電池100は、扁平な直方体形状の電池缶1と、電池缶1の上方開口部1aを封止する電池蓋6とを備えている。電池缶1は、幅の広い一対の幅広側面1bおよび幅の狭い一対の幅狭側面1cを有する外周側壁と、底面1dを有する底壁とからなる扁平な有底角筒状の耐圧容器であり、上方が開放されて上方開口部1aが形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the square
電池蓋6は、電池缶1の上方開口部1aを封止することで、電池缶1と共に電池容器を構成する略長方形の板状の部材であり、長手方向の一方の端部には正極側貫通孔46が設けられ、他方の端部には負極側貫通孔26が設けられている。電池蓋6の長手方向中央部には、電池容器内の圧力が上昇すると開裂するガス排出弁10が一体的に設けられている。また、電池蓋6には、電池容器内に電解液を注入するための注液孔9が穿設されており、この注液孔9は、電解液を電池容器内に注入した後に注液栓11によって封止される。
The
正極外部端子14および負極外部端子12は、それぞれバスバー等に溶接接合される接合部14a、12aと、該接合部14a、12aから下方に突出する円柱状の接続部14b、12bと、を有している。正極外部端子14は、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金により構成され、負極外部端子12は、例えば銅または銅合金により構成される。正負の外部端子14、12の接合部14a、12aは、それぞれ電池蓋6から上方に突出する略直方体のブロック形状を有し、下面が電池蓋6の表面に対向し、上面が所定高さ位置で電池蓋6と平行になる。正負の外部端子14、12の接続部14b、12bは、それぞれ電池蓋6の貫通孔46、26を貫通して正極集電板44および負極集電板24に接続される。正負の外部端子14、12と電池蓋6とは、それぞれガスケット5、5が介在されて電気的に絶縁されている。ガスケット5は、例えばポリブチレンテレフタレートやポリフェニレンサルファイド、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂等の絶縁性を有する樹脂材によって構成される。
The positive
正極集電板44および負極集電板24は、それぞれ電池蓋6の下面に対向して配置される矩形板状の基部41、21と、基部41、21の側端で折曲されて、電池缶1の幅広側面1bに沿って底面1d側に向かって延出する接続端部42、22を有している。正極集電板44は、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金により構成され、負極集電板24は、例えば銅または銅合金により構成される。基部41、21には、それぞれ正負の外部端子14、12の接続部14b、12bが挿通される開口穴43、23が形成されている。正負の集電板44、24と電池蓋6とは、それぞれ絶縁板7、7が介在されて電気的に絶縁されている。絶縁板7は、ガスケット5と同様に絶縁性を有する樹脂材料によって構成される。
The positive electrode
正負の外部端子14、12は、それぞれ接続部14b、12bが電池蓋6の貫通孔46、26および集電板44、24の開口穴43、23を貫通し、電池缶1の内部側に突出して先端がカシメられている。これにより、正負の外部端子14、12および正負の集電板44、24が電池蓋6に一体的に固定されている。さらに、正負の集電板44、24は、接続端部42、22が、それぞれ捲回群3の正極箔露出部34cおよび負極箔露出部32cに対向して重ね合わされた状態で溶接される。これにより、捲回群3は、正負の集電板44、24に電気的に接続され、正負の集電板44、24を介して電池蓋6に一体的に固定されている。
The positive and negative
図3に示すように、捲回群3は、負極電極32、正極電極34、およびこれらを絶縁するためのセパレータ33、35を重ね合わせて捲回軸周りに扁平状に捲回した電極群である。捲回群3は、中心側から外周側に、正極電極34、セパレータ33、負極電極32、セパレータ35の順に積層されて捲回されている。セパレータ33、35は、正極電極34と負極電極32との間を電気的に絶縁している。
As shown in FIG. 3, the
負極電極32は、負極集電体である負極電極箔の両面に負極活物質合剤を塗布して形成した負極合剤層32bと、負極電極箔の幅方向の一端において負極活物質合剤が塗布されずに負極電極箔が露出した負極箔露出部32cとを有している。同様に、正極電極34は、正極集電体である正極電極箔の両面に正極活物質合剤を塗布して形成した正極合剤層34bと、正極電極箔の幅方向の一端において正極活物質合剤が塗布されず正極金属箔が露出した正極箔露出部34cとを有している。正極箔露出部34cと負極箔露出部32cは、捲回群3において捲回軸方向の一端と他端に位置するように、互いに反対の位置に配置されて捲回されている。捲回群3を捲回する際の軸芯すなわち捲回軸としては、例えば、正極金属箔、負極金属箔、セパレータ33、35のいずれよりも曲げ剛性の高い樹脂シートを捲回して構成したものを用いることができる。
The
負極電極32の負極合剤層32bを構成する負極活物質合剤は、例えば、負極活物質として非晶質炭素粉末100重量部に対して、結着剤として10重量部のポリフッ化ビニリデン(以下、PVDFという。)を添加し、これに分散溶媒としてN−メチルピロリドン(以下、NMPという。)を添加、混練することで作製することができる。この負極活物質合剤を、負極電極箔、例えば厚さ10μmの銅箔の両面に未塗工部を残して塗布し、乾燥、プレス、裁断工程を経ることで、負極電極32を得ることができる。負極電極32の負極電極箔の厚さを含まない負極合剤層32bの厚さは、例えば約70μm程度である。この例では、負極活物質に非晶質炭素を用いる場合について例示したが、これに限定されるものではなく、リチウムイオンを挿入、脱離可能な天然黒鉛や、人造の各種黒鉛材、コークスなどの炭素質材料やSiやSnなどの化合物(例えば、SiO、TiSi2等)、またはそれの複合材料でもよく、その粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状等、特に制限されるものではない。
The negative electrode active material mixture constituting the negative
正極電極34の正極合剤層34bを構成する正極活物質合剤は、例えば、正極活物質としてマンガン酸リチウム(化学式LiMn2O4)100重量部に対し、導電材として10重量部の鱗片状黒鉛と結着剤として10重量部のPVDFとを添加し、これに分散溶媒としてNMPを添加、混練することで作製することができる。この正極活物質合剤を、正極電極箔、例えば厚さ20μmのアルミニウム箔の両面に未塗工部を残して塗布し、乾燥、プレス、裁断工程を経ることで、正極電極34を得ることができる。正極電極箔の厚さを含まない正極合剤層34bの厚さは、例えば約90μm程度である。この例では、正極活物質にマンガン酸リチウムを用いる場合について例示したが、スピネル結晶構造を有する他のマンガン酸リチウムや一部を金属元素で置換又はドープしたリチウムマンガン複合酸化物や層状結晶構造を有すコバルト酸リチウムやチタン酸リチウムやこれらの一部を金属元素で置換またはドープしたリチウム-金属複合酸化物を用いるようにしてもよい。
The positive electrode active material mixture constituting the positive
また、前記した例では、正極電極34、負極電極32における塗工部の結着材としてPVDFを用いる場合について例示したが、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレン、アクリル系樹脂などの重合体およびこれらの混合体などを用いることができる。
Further, in the above-described example, the case where PVDF is used as the binder of the coating portion in the
負極電極32の負極合剤層32bの幅は、正極電極34の正極合剤層34bの幅よりも広くされ、負極電極32と正極電極34は、捲回後に正極合剤層34bが必ず負極合剤層32bの間に挟まれるように配置されている。セパレータ33、35は、その幅が負極合剤層32bの幅よりも広くされ、負極合剤層32bおよび正極合剤層34bと重なるように配置され、正極箔露出部34cと負極箔露出部32cが捲回軸方向の端部に露出するように配置される。これら帯状の各部材が積層されて扁平形状に捲回されることで、捲回群3には、上下方向両側に断面半円形状の湾曲部が形成され、これら一対の湾曲部の間に平坦な平面部が形成されている。
The width of the negative
図2に示すように、捲回群3の捲回軸方向の一端と他端において積層された負極箔露出部32cおよび正極箔露出部34cは、それぞれ平面部分で束ねられて溶接等により一体的に接合されている。なお、接合の際に、正極箔露出部34cおよび負極箔露出部32cは捲回軸方向の端部においてセパレータ33、35から露出しているため、セパレータ33、35が接合の支障になることはない。
As shown in FIG. 2, the negative electrode foil exposed
捲回群3の平面部に沿う方向でかつ捲回群3の捲回軸方向に直交する方向を中心軸方向として前記捲回群3の周囲には絶縁保護フィルム2が巻き付けられている。絶縁保護フィルム2は、例えばPP(ポリプロピレン)などの合成樹脂製の一枚のシートまたは複数のフィルム部材からなり、捲回群3の平面部と平行な方向でかつ捲回軸方向に直交する方向を巻き付け中心として巻き付けることができる長さを有している。
The insulating protective film 2 is wound around the winding
捲回群3は、正極箔露出部34cおよび負極箔露出部32cに正負の集電板44、24が溶接されて電池蓋6に一体的に固定され、電池缶1との間に絶縁保護フィルム2を介在させた状態で、捲回軸方向が電池缶1の幅広側面1bの幅方向に沿うように、一方の湾曲部側から電池缶1内に挿入され、他方の湾曲部側が上方開口部1a側に配置される。捲回群3が電池缶1内に収容されることで、電池缶1の上方開口部1aが電池蓋6によって塞がれた状態となる。この状態で、電池蓋6の外周を上方開口部1aの全周に亘って電池缶1に溶接することで、上方開口部1aが電池蓋6によって封止されている。
In the winding
また、電池蓋6の注液孔9から電池缶1内に電解液を注入した後、電池蓋6に注液栓11をレーザ溶接により接合して注液孔9を封止することで、角形二次電池100の電池容器が密閉されている。ここで、電池容器内に注入される電解液としては、例えばエチレンカーボネート等の炭酸エステル系の有機溶媒に6フッ化リン酸リチウム(LiPF6)等のリチウム塩が溶解された非水電解液を適用することができる。
Moreover, after injecting electrolyte solution into the battery can 1 from the injection hole 9 of the
以上の構成を有する角形二次電池100は、捲回群3から正負の集電板44、24および正負の外部端子14、12を介して外部負荷へ電力を供給し、または外部発電電力が正負の外部端子14、12および正負の集電板44、24を介して捲回群3へ供給されて充電される。なお、電池容器内の圧力が所定の圧力を超えて上昇すると、ガス排出弁10が開裂してガスが排出され、電池容器内の圧力が低減される。これによって、角形二次電池100の安全性が確保される。
The prismatic
(実施形態1)
次に、本発明の実施形態1に係る角形二次電池について説明する。図4(a)および(b)は、本実施形態の角形二次電池100A、100Bの斜視図である。図5(a)は、図4(a)に示す角形二次電池100Aの平面図であり、(b)は(a)のb−b線に沿う断面拡大図であり、(c)は(a)のc−c線に沿う断面拡大図である。図6は、角形二次電池100A、100Bによって構成される組電池300の概略構成を示す平面図である。
(Embodiment 1)
Next, the prismatic secondary battery according to
図4から図6に示す角形二次電池100A、100Bは、それぞれ正極外部端子14および負極外部端子12の一方にカシメ固定されたバスバー200A、200Bを備える点で、図1から3に示す二次電池100と異なっている。その他の点は同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。
Each of the square
角形二次電池100Aは、負極外部端子12にカシメ固定され、組電池300の製造時に他の角形二次電池100Bの正極外部端子14に溶接されるバスバー200Aを備えている。該角形二次電池100Bも同様に、負極外部端子12にカシメ固定されたバスバー200Bを備え、該バスバー200Bは、組電池300の製造時に、前記角形二次電池100Aと反対側に隣接する別の角形二次電池100Aの正極外部端子14に溶接される。
The prismatic
バスバー200A、200Bは、例えば平面視で長方形の板状の部材であり、角形二次電池100A、100Bのそれぞれの負極外部端子12から、それぞれの電池缶1の幅広側面1bと垂直な方向、すなわち扁平な電池缶1の厚さ方向に幅広側面1bから遠ざかるように延出している。
The bus bars 200A and 200B are, for example, rectangular plate-like members in plan view, and are perpendicular to the
バスバー200A、200Bは、一端が正負の外部端子14、12のうち該バスバー200A、200Bとの溶接性に劣る一方の外部端子12にカシメ固定されると共に、他端に他の角形二次電池100B、100Aの外部端子14に溶接される溶接可能部203A、203Bを備える。すなわち、バスバー200A、200Bは、角形二次電池100A、100Bの負極外部端子12、12にカシメ固定された端部と反対側の自由端に、隣接する他の角形二次電池100B、100Aの正極外部端子14、14に溶接される溶接可能部203A、203Bを備えている。
The bus bars 200A and 200B are caulked and fixed to one of the
バスバー200A、200Bは、負極外部端子12との溶接性よりも、正極外部端子14との溶接性に優れている。換言すると、負極外部端子12は、正極外部端子14と比較して、バスバー200A、200Bとの溶接性に劣る。具体的には、バスバー200A、200Bと正極外部端子14は、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金等の同種の金属材料によって構成されている。一方、負極外部端子12は、バスバー200A、200Bと異種の金属材料である、例えば銅または銅合金等によって構成されている。
The bus bars 200 </ b> A and 200 </ b> B have better weldability with the positive electrode
角形二次電池100A、100Bは、それぞれの負極外部端子12、12から電池缶1、1の外側へ向けて、バスバー200A、200Bが互いに180°反対の方向に延出しているが、それ以外の構成は同一である。したがって、以下の説明では、一方の角形二次電池100Aについて詳細に説明し、他方の角形二次電池100Bについての説明は適宜省略する。
In the rectangular
図5(a)、(c)に示すように、角形二次電池100Aの負極外部端子12は、バスバー200Aをカシメ固定するカシメ部12cを有している。カシメ部12cは、負極外部端子12と一体的に形成され、接合部12aの上面の中央から上方に突出した部分であり、円柱状の先端をバスバー200Aに設けられた貫通孔201に挿通させた後に、該先端を円盤状に塑性変形させることで、バスバー200Aを負極外部端子12にカシメ固定している。負極外部端子12とバスバー200Aとの接合強度は、カシメ部12cによる負極外部端子12とバスバー200Aとのカシメ固定により確保される。
As shown in FIGS. 5A and 5C, the negative electrode
バスバー200Aは、カシメ部12cを収容する凹部202を有している。凹部202は、バスバー200Aの上面に、貫通孔201の中心線方向、すなわちバスバー200Aの厚さ方向において段差状に設けられている。凹部202の深さは、例えば円盤状のカシメ部12cの上面がバスバー200Aの上面と段差なく面一になるような深さに形成することができる。また、凹部202は、貫通孔201の周囲の全周に亘って、貫通孔201と同心円状に、一定の深さで形成することができる。
The
図7(a)から(f)は、カシメ部12cの形成方法を示す工程図である。負極外部端子12は、例えば鍛造加工によって製作され、電池蓋6に固定される前にバスバー200Aがカシメ固定される。負極外部端子12にバスバー200Aをカシメ固定する際には、まず、図7(a)および(b)に示すように、接続部12bを収容可能な穴を有する治具J1上に負極外部端子12を配置し、接合部12aの上面に形成された棒状または円柱状のカシメ部12cをバスバー200Aの貫通孔201に挿通させる。
FIGS. 7A to 7F are process diagrams showing a method for forming the crimped
次に、バスバー200Aの上面から突出したカシメ部12cを、負極外部端子12の下方に配置された治具J1と負極外部端子12の上方に配置された治具J2との間でプレス加工することによって塑性変形させ、カシメ部12cをカシメる。これにより、図7(c)に示すように、バスバー200Aがカシメ部12cによって負極外部端子12の接合部12aにカシメ固定される。
Next, the crimping
次に、図7(d)に示すように、バスバー200Aが固定された負極外部端子12を上下反転させ、負極外部端子12の接続部12bをガスケット5、電池蓋6、絶縁板7および負極集電板24の基部21の各々に形成された貫通孔に順次、挿通させる。次いで、図7(e)に示すように、治具J3の凸部を筒状の接続部12bに嵌入させ、接続部12bを径方向に押し拡げるように円盤状に塑性変形させて、接続部12bをカシメる。これにより、図7(f)に示すように、負極外部端子12、ガスケット5、絶縁板7および負極集電板24の基部21が、接続部12bによって電池蓋6にカシメ固定され、接続部12bと負極集電板24の基部21とが電気的に接続される。
Next, as shown in FIG. 7 (d), the negative electrode
このように、ガスケット5、絶縁板7および負極集電板24の基部21等の電池蓋6の周辺部材を電池蓋6にカシメ固定する前に、予めバスバー200Aを負極外部端子12にカシメ固定しておくことで、電池蓋6およびその周辺部材にバスバー200Aのカシメ固定による荷重または応力が作用することが防止される。したがって、電池蓋6及びその周辺部材の損傷を防止することができる。
In this way, before the peripheral members of the
このような構成の複数の角形二次電池100A、100Bを直列に接続して組電池300を構成する際には、図6に示すように、角形二次電池100A、100Bを、それぞれの正負の外部端子14、12の位置が180°反転し、互いの電池缶1の幅広側面1bが対向するように、厚さ方向に交互に配置する。これにより、最も外側に配置された第一の角形二次電池100Aのバスバー200Aの溶接可能部203Aが、その内側に隣接する第二の角形二次電池100Bの正極外部端子14上に配置される。また、第二の角形二次電池100Bのバスバー200Bの溶接可能部203Bが、その内側に隣接する第三の角形二次電池100Aの正極外部端子14上に配置される。
When the assembled
前記の配置を繰り返し、角形二次電池100A、100Bの正極外部端子14,14上に配置された隣接する角形二次電池100B、100Aのバスバー200B、200Aの溶接可能部203B、203Aを、該正極外部端子14,14に対して、例えばレーザ溶接によって溶接することで、複数の角形二次電池100A、100Bを直列に接続することが可能になる。なお、組電池300の最も外側に配置された、第一の角形二次電池100Aの正極外部端子14と、バスバー200A、200Bがカシメ固定されていない角形二次電池100の負極外部端子12は、例えば外部負荷、外部発電装置等に接続される。
The above arrangement is repeated, and the
従来、バスバー200A、200Bの材料を、正負の外部端子14、12のうち、一方の外部端子との溶接性に優れた材料によって構成した場合、他方の外部端子とバスバー200A、200Bとの溶接性が劣化し、該外部端子とバスバー200A、200Bとの接合強度を得ることが困難であった。
Conventionally, when the material of the
これに対し、本実施形態の角形二次電池100A、100Bは、前記したように、負極外部端子12を隣接する他の角形二次電池100B、100Aの正極外部端子14に接続するためのバスバー200A、200Bが、該バスバー200A、200Bとの溶接性に劣る負極外部端子12にカシメ固定されている。また、該バスバー200A、200Bは、該バスバー200A、200Bとの溶接性に優れた正極外部端子14に溶接される溶接可能部203A、203Bを備えている。
On the other hand, the square
すなわち、バスバー200A、200Bを予め負極外部端子12にカシメ固定して接合強度を確保することで、溶接性に劣る負極外部端子12とバスバー200A、200Bとを溶接して接合強度を確保する必要がなくなる。また、溶接性に優れた正極外部端子14とバスバー200A、200Bとを溶接することで、十分な接合強度を得ることができる。したがって、本実施形態の角形二次電池100A、100Bおよび組電池300によれば、複数の角形二次電池100A、100Bの正極外部端子14にバスバー200A、200Bを接続して組電池300を製造する際に、正負の外部端子14、12とバスバー200A、200Bとの接合強度を従来よりも向上させることができる。
That is, it is necessary to secure the joint strength by welding the negative electrode
特に、前記したように、バスバー200A、200Bと、該バスバー200A、200Bがカシメ固定された負極外部端子12とが、異種の金属材料によって構成されている場合には、溶接による接合強度が低下しやすい。したがって、バスバー200A、200Bを予め負極外部端子12にカシメ固定しておくことが、負極外部端子12とバスバー200A、200Bとの接合強度を確保する上で、より効果的である。また、バスバー200A、200Bと、該バスバー200A、200Bが溶接される正極外部端子14とを、溶接性に優れた同種の金属材料によって構成することが、正極外部端子14とバスバー200A、200Bとの溶接による接合強度を確保する上で、より効果的である。
In particular, as described above, when the
また、角形二次電池100A、100Bは、正負の外部端子14、12のうち、正極外部端子14はアルミニウムまたはアルミニウム合金によって構成され、負極外部端子12は銅または銅合金によって構成されている。アルミニウムまたはアルミニウム合金と銅または銅合金との溶接は異材溶接であることから、組電池300の仕様によっては、溶接によって接合強度を確保することが困難な場合がある。しかし、前記のようにバスバー200A、200Bを負極外部端子12に予めカシメ固定して接合強度を確保することで、前記の異材溶接を回避することができる。
In the square
また、バスバー200A、200Bは、図5(c)に示すようにカシメ部12cを収容する凹部202を有しているため、カシメ部12cがバスバー200A、200Bの上面から突出することが防止され、例えばバスバー200A、200Bの上面とカシメ部12cの上面とを段差なく平坦な面一の状態にすることができる。これにより、例えば角形二次電池100A、100Bによって組電池300を構成する際に、カシメ部12cが他部材と干渉することを防止できる。
Further, as shown in FIG. 5C, the
以上説明したように、本実施形態の角形二次電池100A、100Bおよび組電池300によれば、複数の角形二次電池100A、100Bの外部端子14にバスバー200A、200Bを溶接して組電池300を製造する際に、外部端子14、12とバスバー200A、200Bとの接合強度を従来よりも向上させることができる。
As described above, according to the rectangular
図8(a)および(b)に、本実施形態の角形二次電池100A、100Bの変形例である角形二次電池100C、100Dを示す。前記した角形二次電池100A、100Bでは、バスバー200A、200Bを、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金等の正極外部端子14との溶接性に優れた材料によって構成し、該バスバー200A、200Bとの溶接性に劣る負極外部端子12にカシメ固定した。
8A and 8B show prismatic
一方、図8(a)および(b)に示す角形二次電池100C、100Dは、バスバー200C、200Dを、例えば銅または銅合金等の負極外部端子12との溶接性に優れた材料によって構成し、該バスバー200C、200Dとの溶接性に劣る正極外部端子14にカシメ固定している。また、正極外部端子14は、実施形態1のカシメ部12cと同様のカシメ部14cを備えている。したがって、角形二次電池100C、100Dにおいても、複数の角形二次電池100C、100Dの外部端子12にバスバー200C、200Dを溶接して組電池300を製造する際に、外部端子14、12とバスバー200C、200Dとの接合強度を従来よりも向上させることができる。
On the other hand, the prismatic
また、図9に示すように、カシメ部12cは、外部端子12の中心から偏心させてもよい。これにより、例えばバスバー200A、200Bに凹部202が形成されず、カシメ部12cがバスバー200A、200Bの上面から突出する場合であっても、例えば組電池300の製造時に周囲の構造体との干渉を回避可能な適切な位置にカシメ部12cを配置することが可能になる。
Further, as shown in FIG. 9, the
また、図10に示すように、外部端子12は、複数のカシメ部12c、12cを有していてもよい。外部端子12が複数のカシメ部12c、12cを有することで、バスバー200A、200Bを外部端子12にカシメ固定する際に、カシメ部12c、12cによってバスバー200A、200Bの回転を防止し、バスバー200A、200Bを正確に位置決めすることができる。また、前記の実施形態では、カシメ部12cの平面形状を丸形または円形としたが、カシメ部12cの平面形状は特に限定されず、例えば楕円形、三角形や、四角以上の多角形、十字形、星形など様々な形状を取り得る。
Moreover, as shown in FIG. 10, the
(実施形態2)
次に、本発明の実施形態2に係る角形二次電池について説明する。図11(a)は、本実施形態の角形二次電池100Eの平面図であり、(b)は(a)のb−b線に沿う断面拡大図であり、(c)は(a)のc−c線に沿う断面拡大図である。
(Embodiment 2)
Next, a rectangular secondary battery according to Embodiment 2 of the present invention will be described. FIG. 11A is a plan view of the prismatic
本実施形態の角形二次電池100Eは、カシメ部12cがバスバー200Eに溶接されている点と、バスバー200Eにメッキ処理が施されている点で、前述の実施形態1の角形二次電池100Aと異なっている。その他の構成は、実施形態1の角形二次電池100Aと同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。
The prismatic
角形二次電池100Eの負極外部端子12にカシメ固定されたバスバー200Eは、実施形態1のバスバー200Aと同様の材料により構成され、表面にメッキ処理が施されている。バスバー200Eの表面には、メッキ処理により、例えば数十μm程度の厚さのメッキ層が形成されている。バスバー200Eの表面のメッキ層は、例えば電界Niメッキまたは無電解Niメッキ等によるメッキ処理によって形成されたニッケル等の金属材料の層である。バスバー200Eの表面のメッキ層は、バスバー200Eの表面全体に形成してもよく、正極外部端子14の接合部14aの上面と対向するバスバー200Eの溶接可能部203Eのみに形成してもよい。
The
図11(c)に示すように、バスバー200Eとカシメ部12cの外周とは、平面視円形のカシメ部12cの全周に亘って例えばレーザ溶接等により溶接接合され、溶接部Wが形成されている。なお、バスバー200Eとカシメ部12cとの溶接は、ライン溶接、スポット溶接、またはこれらの組み合わせ等により行うことができる。このように、バスバー200Eとカシメ部12cとを溶接することで、バスバー200Eと負極外部端子12との接触面に加えて、溶接部Wによって電気的接続経路を確保することができ、バスバー200Eと負極外部端子12との接続電気抵抗をより低減することができる。また、バスバー200Eの表面にメッキ処理によってニッケル等のメッキ層を形成することで、バスバー200Eと負極外部端子12とが異種の金属材料であってもこれらの溶接性を向上させることができる。
As shown in FIG. 11 (c), the
また、バスバー200Eが、カシメ部12cを収容する凹部202を備えることで、カシメ部12cの外周端部とバスバー200Eとを突合せ溶接により接合することが可能になり、隅肉溶接による接合と比較して接合強度を向上させることができる。
In addition, since the
以上説明したように、本実施形態の角形二次電池100Eによれば、実施形態1の角形二次電池100A、100Bと同様の効果を得ることができるだけでなく、バスバー200Eと負極外部端子12との接続電気抵抗をより低減することができる。
As described above, according to the prismatic
以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。例えば、バスバーの材料は、該バスバーがそれぞれカシメ固定された外部端子との溶接性よりも、該バスバーが溶接される外部端子との溶接性に優れていれば、特に限定されない。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. They are also included in the present invention. For example, the material of the bus bar is not particularly limited as long as the weldability with the external terminal to which the bus bar is welded is superior to the weldability with the external terminal to which the bus bar is fixed by crimping.
1…電池缶、6…電池蓋、12…負極外部端子(外部端子)、12c…カシメ部、14…正極外部端子(外部端子)、14c…カシメ部、100A、100B、100C、100D、100E…角形二次電池、200A、200B、200C、200D、200E…バスバー、202…凹部、203A、203B、203E…溶接可能部、300…組電池
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記外部端子の一方を、隣接する他の角形二次電池の外部端子に接続するためのバスバーを備え、
前記バスバーは、一端が前記外部端子の一方にカシメ固定されると共に、他端が前記他の角形二次電池の外部端子に溶接される溶接可能部を備えることを特徴とする角形二次電池。 A prismatic secondary battery having a battery lid for sealing a battery can, and a positive external terminal and a negative external terminal disposed on the battery cover,
A bus bar for connecting one of the external terminals to an external terminal of another adjacent rectangular secondary battery;
The bus bar includes a weldable portion having one end secured to one of the external terminals and the other end welded to the external terminal of the other square secondary battery.
前記カシメ部は、前記バスバーに溶接されていることを特徴とする請求項3に記載の角形二次電池。 One of the external terminals has a caulking portion for caulking and fixing the bus bar,
The prismatic secondary battery according to claim 3, wherein the caulking portion is welded to the bus bar.
前記角形二次電池は、電池缶を封止する電池蓋と、該電池蓋に配置された正極外部端子および負極外部端子と、該外部端子の一方を、隣接する他の角形二次電池の外部端子に接続するためのバスバーとを備え、
前記バスバーは、一端が前記外部端子の一方にカシメ固定されると共に、他端が前記他の角形二次電池の外部端子に溶接される溶接可能部を備えることを特徴とする組電池。 An assembled battery in which a plurality of prismatic secondary batteries are connected,
The prismatic secondary battery includes a battery lid for sealing a battery can, a positive electrode external terminal and a negative electrode external terminal disposed on the battery lid, and one of the external terminals connected to the outside of another adjacent square secondary battery. A bus bar for connecting to the terminal,
The bus bar includes a weldable part having one end fixed to one of the external terminals and a weldable portion having the other end welded to the external terminal of the other prismatic secondary battery.
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