JP2022112412A - 端子部品、二次電池および組電池 - Google Patents
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Abstract
Description
特開2011-124024号公報には、複数の単電池をバスバで接続してなる組電池が開示されている。単電池を構成する正極端子と負極端子のうち、一方の極性の端子は、バスバとの溶接品質がより良好な外部端子と、一方の極性の箔が接続される基部とを含んで構成されている。基部と外部端子とは、超音波接合によって接合されている。
電池に使用される端子に対して超音波接合を行い異種金属接合する際にも、このような変形が生じうる。本発明者の知見では、電池に使用される端子にこのような変形が発生すると、変形した部分が、端子と蓋体とを絶縁しているガスケット等の部材を貫通し、他部材と干渉するおそれがある。また、製造工程中に変形した部分が脱離した場合には、脱離した部分が電池ケース内部に入って、内部短絡を起こすおそれがある。端子のバスバ接続面となる部分に変形が生じた場合には、バスバとバスバ接続面との間に隙間が生じ、溶接不良を起こすおそれがある。
本明細書において「二次電池」とは、充電と放電を行なうことができるデバイスをいう。二次電池には、一般にリチウムイオン電池やリチウム二次電池などと称される電池の他、リチウムポリマー電池、リチウムイオンキャパシタなどが包含される。ここでは、二次電池の一形態として、リチウムイオン二次電池を例示する。
図1は、リチウムイオン二次電池10の部分断面図である。図1では、略直方体の電池ケース41の片側の幅広面に沿って、内部を露出させた状態が描かれている。図1に示されたリチウムイオン二次電池10は、いわゆる密閉型電池である。図2は、図1のII-II断面を示す断面図である。図2では、略直方体の電池ケース41の片側の幅狭面に沿って内部を露出させた状態の部分断面図が模式的に描かれている。
電極体20は、絶縁フィルム(図示は省略)などで覆われた状態で、電池ケース41に収容されている。電極体20は、正極要素としての正極シート21と、負極要素としての負極シート22と、セパレータとしてのセパレータシート31,32とを備えている。正極シート21と、第1のセパレータシート31と、負極シート22と、第2のセパレータシート32とは、それぞれ長尺の帯状の部材である。
電池ケース41は、図1に示されているように、電極体20を収容している。電池ケース41は、一側面が開口した略直方体の角形形状を有するケース本体41aと、開口に装着された蓋41bとを有している。この実施形態では、ケース本体41aと蓋41bは、軽量化と所要の剛性を確保するとの観点で、それぞれアルミニウムまたはアルミニウムを主とするアルミニウム合金で形成されている。
ケース本体41aは、図1および図2に示されているように、一側面が開口した略直方体の角形形状を有している。ケース本体41aは、略矩形の底面部61と、一対の幅広面部62,63と、一対の幅狭面部64,65とを有している。一対の幅広面部62,63は、それぞれ底面部61のうち長辺から立ち上がっている。一対の幅狭面部64,65は、それぞれ底面部61のうち短辺から立ち上がっている。ケース本体41aの一側面には、一対の幅広面部62,63と一対の幅狭面部64,65で囲まれた開口41a1が形成されている。
蓋41bは、一対の幅広面部62,63の長辺と、一対の幅狭面部64,65の短辺とで囲まれたケース本体41aの開口41a1に装着される。そして、蓋41bの周縁部が、ケース本体41aの開口41a1の縁に接合される。かかる接合は、例えば、隙間がない連続した溶接によるとよい。かかる溶接は、例えば、レーザー溶接によって実現されうる。
ガスケット71は、図3に示されているように、蓋41bの取付孔41b1および座面41b3に取り付けられる部材である。この実施形態では、ガスケット71は、座部71aと、ボス部71bと、側壁71cとを備えている。座部71aは、蓋41bの取付孔41b1周りの外側面に設けられた座面41b3に装着される部位である。座部71aは、座面41b3に合わせて略平坦な面を有する。座部71aは、座面41b3の突起41b4に応じた凹みを備えている。ボス部71bは、座部71aの底面から突出している。ボス部71bは、蓋41bの取付孔41b1に装着されるように取付孔41b1の内側面に沿った外形形状を有している。ボス部71bの内側面は、外部端子43bの軸部43b2が装着される装着孔となる。側壁71cは、座部71aの周縁から上方に立ち上がっている。外部端子43bの頭部43b1は、ガスケット71の側壁71cで囲まれた部位に装着される。
インシュレータ72は、蓋41bの取付孔41b1の周りにおいて、蓋41bの内側に装着される部材である。インシュレータ72は、ベース部72aと、孔72bと、側壁72cとを備えている。ベース部72aは、蓋41bの内側面に沿って配置される部位である。この実施形態では、ベース部72aは、略平板状の部位である。ベース部72aは、蓋41bの内側面に沿って配置され、ケース本体41aに収められるように、蓋41bからはみ出ない程度の大きさを有している。孔72bは、取付孔41b1に対応して設けられた穴である。この実施形態では、孔72bは、ベース部72aの略中央部に設けられている。蓋41bの内側面に対向する側面において、孔72bの周りには凹んだ段差72b1が設けられている。段差72b1には、取付孔41b1に装着されたガスケット71のボス部71bの先端が収められる。側壁72cは、ベース部72aの周縁部から下方に立ち上がっている。ベース部72aには、負極の内部端子43aの一端に設けられる基部43a1が収められる。インシュレータ72は、電池ケース41の内部に配置されるため、所要の耐薬品性を備えているとよい。この実施形態では、インシュレータ72には、PPSが用いられている。PPSは、ポリフェニレンサルファイド樹脂(Poly Phenylene Sulfide Resin)である。なお、インシュレータ72に用いられる材料は、PPSに限定されない。
図4は、端子部品200を模式的に示す断面図である。図4では、端子部品200を構成する第1金属201と第2金属202とが接合される工程が模式的に示されている。外部端子43bとしての端子部品200は、図3に示されているように、電池ケース41内部で一部が内部端子43aと接続され、かつ、一部が電池ケース41外部に露出するように電池ケース41に取り付けられる。
なお、接合部203は、抵抗溶接や摩擦圧接等によって接合されてもよい。このような方法で金属接合する場合にも同様に、加圧に伴う端子部品200の変形が抑えられる。
また、第1金属201と第2金属202とは、金属接合以外の接合によって接合された部分を有していてもよい。接合強度を向上させる等のために、例えば、第1金属201と第2金属202の境界に、一方の金属が他方の金属に対してかしめられるような構造が設けられていてもよい。
第1金属201と第2金属202を構成する金属の組み合わせは、銅とアルミニウムに限定されず、種々の金属の組み合わせを採用することができる。また、第1金属201と第2金属202には、めっき等の処理が施されていてもよい。
このような構成を有する組電池100は、外部端子43bが1種類の金属から構成されている。部品点数が少ないことにより、製造コストが削減される。バスバ91と外部端子43bは金属接合されていることによって、導通抵抗が低く抑えられている。また、バスバ91は、接合部203の外側に溝202cを有している。これによって、バスバ91の外部端子43bと接合される面に変形や湾曲が抑えられており、外部端子43bとの良好な接合が実現されうる。
20 電極体
21 正極シート
22 負極シート
31,32 セパレータシート
41 電池ケース
41a ケース本体
41a1 開口
41b 蓋
41b1 取付孔
41b2 段差
41b3 座面
41b4 突起
42 正極端子
42a 正極の内部端子
42b 正極の外部端子
43 負極端子
43a 負極の内部端子
43a1 基部
43a2 接続片
43b 負極の外部端子
43b1 頭部
43b2 軸部
43b3 カシメ片
61 底面部
62,63 幅広面部
64,65 幅狭面部
71 ガスケット
71a 座部
71b ボス部
71c 側壁
72 インシュレータ
72a ベース部
72b 孔
72b1 段差
72c 側壁
90 スペーサ
91 バスバ
92A,92B エンドプレート
94 拘束バンド
96 ビス
98 端部スペーサ
100 組電池
200 端子部品
201 第1金属
201a 軸部
201b フランジ部
201b1 端面
201c 部位
202 第2金属
202a 面
202b 面
202c 溝
202c1 外側壁
202c2 内側壁
202c3 底部
202c4 開口
202d 内側部位
202d1 頂部
202e 溝
202e1 底部
202e2 外側壁
202f 凸部
202f1 頂部
202f2 側壁
203 接合部
301 アンビル
302 ホーン
Claims (5)
- 第1金属と、
前記第1金属に重ねられた第2金属と
を備え、
前記第1金属と前記第2金属との境界に、
前記第1金属と前記第2金属とが金属接合によって接合された接合部を有し、
前記第2金属は、
前記第1金属に重ねられた面とは反対側の面において、前記接合部の外側に溝を有している、端子部品。 - 前記溝は、周方向に連続している、請求項1に記載された端子部品。
- 前記第1金属と、前記第2金属とが異種金属からなる、請求項1または2に記載された端子部品。
- 電池ケースと、
前記電池ケースに取り付けられた電極端子と
を備え、
前記電極端子は、請求項1~3のいずれか一項に記載された端子部品を含む、二次電池。 - 正極および負極の外部端子を有する複数の二次電池と、
前記外部端子を介して前記複数の二次電池を接続するバスバと、
を備えた組電池であって、
前記外部端子のうち、一方の極の外部端子と前記バスバとの境界に、前記一方の極の外部端子と前記バスバとが金属接合によって接合された接合部を有し、
前記バスバは、前記接合部と反対側の面において、前記接合部の外側に溝を有している、組電池。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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