JP5523164B2 - 電極端子、及び電極端子の製造方法 - Google Patents
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Description
一般に、異種の金属同士を接続したときに空気中の水分による電気腐食(電気化学的腐食)が起こることは周知である。従って、この電気腐食の進行に伴い、バスバーと端子との間が通電しなくなったりバスバー自体又は端子自体が損壊したりすることが起こり、最終的には、電気自動車を始動できないといった重大問題に至る。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、プラス出力端とマイナス出力端とが互いに異種金属で形成されたバッテリに対して用いる電極端子であって、電気腐食を防止しつつ電気抵抗を抑えることができ且つ機械的強度にも優れた高性能・高信頼性を有する電極端子と、この電極端子の製造方法とを提供することを目的とする。
即ち、本発明に係る電極端子は、一対の出力端が互いに異種金属で形成されるバッテリに対して用いる電力出力用の電極端子であって、一方の出力端に連結すると共に一方の出力端と同一金属で形成された第1接続部と、前記第1接続部に連接すると共に他方の出力端と同一金属で形成された第2接続部とを有し、前記第1接続部と第2接続部とが金属的結合により一体化されていることを特徴とする。
この電極端子を用いることで、外観視で、バッテリのプラス出力端とマイナス出力端とは同金属となり、端子と同じ金属の配線やブスバーを用いた接続を行うことで、端子接合部での電気腐食、それに伴う電気抵抗の増加が抑えられ、組電池としての信頼性の向上を図れる。加えて、電極端子の心棒部と外筒部とは金属的結合により一体化されているため、この結合部分においても電気腐食、それに伴う電気抵抗の増加が発生することは無い。
また好ましくは、前記外筒部の外周面に雄ねじ部が形成されているとよい。
前記外筒部は、前記心棒部の突出側とは逆方向へ向けて当該心棒部の長さを超えて延長形成されていてもよい。
上記電極端子をリチウムイオン電池のマイナス出力端に採用するに際しては、前記心棒部は、銅又は銅合金で形成され、前記外筒部は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されるようにするとよい。
この製造方法を採用することで、心棒部を形成する金属材と外筒部を形成する金属材とが金属的結合して一体化し、電気腐食等が起こらない電極端子を製造することができる。
なお、本発明に係る電極端子の最も好ましい形態は、一対の出力端が互いに異種金属で形成されるバッテリに対して用いる電力出力用の電極端子であって、一方の出力端に連結すると共に一方の出力端と同一金属で形成された第1接続部と、前記第1接続部に連接すると共に他方の出力端と同一金属で形成された第2接続部とを有し、前記第1接続部は、中実円柱状の心棒部であり、前記第2接続部は、前記心棒部に外嵌する円筒形状の外筒部となっており、前記心棒部は下方側に向けて、外筒部の長さを超えるように延長形成されていて、前記第1接続部と第2接続部とが金属的結合により一体化されていることを特徴とする。
[第1実施形態]
図1〜図3は、本発明に係る電極端子1の第1実施形態を示している。
図1に示すように、この電極端子1は、複数のバッテリセル2をバスバー3によって直列接続することで構成される組電池4等において、例えば各バッテリセル2のマイナス出力端(マイナス出力側)として使用することができる。
心棒部10の下端側は外筒部11から軸方向に突出している。心棒部10の上端側と外筒部11の上端部とは、同じ高さ位置に揃えられている。心棒部10は丸棒とされ、外筒部11は円筒形に形成されている。すなわち、これら心棒部10と外筒部11との軸方向に直交する断面形状は同心の二重円形を呈しており、心棒部10を取り囲む外筒部11の肉厚は略一定である。
この土台部12は、この電極端子1をバッテリセル2へ取り付ける際に、バッテリセル2から雄ねじ部13が突出する長さを一定とする役目や、この雄ねじ部13にバスバー3を接続する際に、バスバー3をバッテリセル2から浮き上げた状態に保持させるスペーサーの役目を有している。土台部12は、必ずしも外筒部11に対して一体に設ける必要はなく、別部材としてもよい。
心棒部10と外筒部11とは、互いに形成素材が異なる金属により形成されている。心棒部10は、バッテリセル2の負極側担体7と同一金属、すなわち銅又は銅合金を元材として形成されている。また外筒部11は、バッテリセル2の正極側担体やプラス出力端と同一金属、すなわちアルミニウム又はアルミニウム合金を元材として形成されている。
このとき、外部接続部15とブスバー3ならびにナット21とは、同一金属による接続となり、電気腐食が起こることはない。加えて、内部接続部15と外部接続部16との間(心棒部10と外筒部11との間)は異種金属であるものの、金属的結合されているために電気腐食は起こらず、且つ電気抵抗が抑えられた状態に保持されている。
なお、第1実施形態では、バスバー3がアルミニウム又はアルミニウム合金によって形成されているため、軽量であり、組電池4を軽量に抑えることが可能となる。そのため、この組電池4をバッテリとして搭載する電気自動車の軽量化にとっても有益となる利点がある。
電極端子1の製造手順としては、まずバッテリセル2のプラス出力端と同一金属からなる正極用元材11A(金属元材)と、バッテリセル2のマイナス出力端と同一金属の負極用元材10A(金属元材)とを準備する。すなわち、正極用元材11Aはアルミニウム又はアルミニウム合金製であり、負極用元材10Aは銅又は銅合金製であるものとする。そして、棒状の負極用元材10Aを中心にして、その周りを正極用元材11Aで取り囲んだ構造の丸棒状のビレット(対面元材)を形成する。
図4(a)に示す如く、押出装置30のダイ31の開口面積はビレットの断面積より小さいため、ダイ31を通すことで、ビレットが全周的な圧縮を受けて塑性変形する。両元材10A,11Aの合わせ面は、ダイ31を出た後に「心棒部10の外周面と外筒部11の内周面との界面(金属的結合部)」を形成することになる。
このようにして得られた成形体1Aを、押出方向で所定間隔をおいて切り出す。第1実施形態では、押出装置30のダイ31が電極端子1の断面形状に対応した開口形状に形成されているため、成形体1Aの切り出し間隔は、電極端子1としての長さ寸法に合わせるようにした。
[第2実施形態]
図5、図6は、本発明に係る電極端子1の第2実施形態を示している。
図5(a),(b)に示す如く、電極端子1の外筒部11は上方側に向けて、心棒部10の長さを超えるように延長形成されている。すなわち、外筒部11が延長された部分の内部には心棒部10が存在せず、中空とされている。一方で、電極端子1の心棒部10は下方側に向けて、外筒部11の長さを超えるように延長形成されている。加えて、外筒部11には土台部12や雄ねじ部13は設けられておらず、ストレートの円筒形に形成されている。
具体的には、図6に示したように、バスバー3の接続孔20を電極端子1の外部接続部16(中空部分に対応)へ差し込んで、突き抜けた外部接続部16まわりを溶接などにより溶接すればよい。溶接部分は、バスバー3も外部接続部16も、共にアルミニウム又はアルミニウム合金であって、同一金属であるから共晶は生じず、両者間の電気抵抗が過大となることもない。
第2実施形態においてその他の構成及び作用効果、製造方法は第1実施形態とほぼ同じであり、ここでの詳説は省略する。
例えば、第1実施形態及び第2実施形態においては、マイナス出力端として使用する電極端子1を例示したが、電極端子をプラス出力端に採用してもよい。その場合、心棒部10をバッテリセル2の正極側担体と同一金属(アルミニウム又はアルミニウム合金)製とし、外筒部11をバッテリセル2の負極側担体7と同一金属(銅又は銅合金)製とするとよい。バスバー3は銅又は銅合金製とする。
1A 成形体
2 バッテリセル
3 バスバー
4 組電池
7 負極側担体
10 心棒部
10A 負極用元材
11 外筒部
11A 正極用元材
12 土台部
13 雄ねじ部
15 内部接続部
16 外部接続部
20 接続孔
21 ナット
23 土台部
24 雄ねじ部
30 押出装置
31 ダイ
Claims (6)
- 一対の出力端が互いに異種金属で形成されるバッテリに対して用いる電力出力用の電極端子であって、
一方の出力端に連結すると共に一方の出力端と同一金属で形成された第1接続部と、前記第1接続部に連接すると共に他方の出力端と同一金属で形成された第2接続部とを有し、
前記第1接続部は、中実円柱状の心棒部であり、前記第2接続部は、前記心棒部に外嵌する円筒形状の外筒部となっており、前記心棒部は下方側に向けて、外筒部の長さを超えるように延長形成されていて、
前記第1接続部と第2接続部とが金属的結合により一体化されていることを特徴とする電極端子。 - 前記外筒部の外周面に雄ねじ部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電極端子。
- 前記外筒部は、前記心棒部の突出側とは逆方向へ向けて当該心棒部の長さを超えて延長形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電極端子。
- 前記心棒部は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成され、
前記外筒部は、銅又は銅合金で形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電極端子。 - 前記心棒部は、銅又は銅合金で形成され、
前記外筒部は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電極端子。 - 前記心棒部を形成する金属元材を取り囲むように、前記外筒部を形成する金属元材が巻き付けられた状態となっている対面元材を用意し、
高圧の静水圧環境下にて、前記対面元材をダイにより押出加工又は引抜加工することで、請求項1〜5のいずれかに記載された電極端子を製造することを特徴とする電極端子の
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