JP6201963B2

JP6201963B2 - 端子部品

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Publication number: JP6201963B2
Application number: JP2014231752A
Authority: JP
Inventors: 光佑中村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-11-14
Filing date: 2014-11-14
Publication date: 2017-09-27
Anticipated expiration: 2034-11-14
Also published as: US9786899B2; CN105609697A; US20160141592A1; DE102015119669A1; KR101844419B1; KR20160058054A; DE102015119669B4; JP2016096038A; CN105609697B

Description

本発明は端子部品及び端子部品の製造方法に関し、特に、内部端子と外部端子とが接合された端子部品及び端子部品の製造方法に関する。

電池等の端子部の導通を確保するために、端子部の接合をレーザ溶接によって行うことが多い。しかしながら、レーザ溶接に要する費用が高額となるため、かしめ等の凝着接合を用いて端子部の接合を行うことが検討されている。

上記技術に関連し、特許文献１には、電極体と、前記電極体を収納するケースと、前記ケース外方に突出して設けられる外部端子と、前記電極体と外部端子とを接続する集電端子と、前記集電端子とケースとの間に介装されるガスケットと、を具備する二次電池を製造する方法が開示されている。特許文献１にかかる二次電池を製造する方法は、前記外部端子の一部を貫通するように、前記集電端子の一部をケース外に突出させて、その突出部をかしめ加工して前記ガスケットに圧縮力を付与し、当該かしめ加工によって形成されたかしめ部に熱を加えつつ押圧して、前記かしめ部と前記外部端子とを接合加工する工程を含む。

特開２０１３−１６１６２９号公報

電池の表面には、結露等によって水分が付着することがある。しかしながら、特許文献１にかかる製造方法では、接合された外部端子と内部端子（集電端子）との隙間に水分が侵入するおそれがある。そして、隙間に水分が侵入することによって、外部端子と内部端子との接合部が腐食するおそれがある。さらに、接合部が腐食することによって、外部端子と内部端子との間の導通抵抗が上昇するおそれがある。

本発明の目的は、外部端子と内部端子との間の導通抵抗の上昇を抑制することが可能な端子部品及び端子部品の製造方法を提供することにある。

本発明にかかる端子部品は、電極体を覆うカバーの上側に設けられた外部端子と、前記カバーの下側に設けられた内部端子とを有する端子部品であって、前記外部端子の貫通孔を貫通して前記外部端子の上側に突出した前記内部端子の一部が前記貫通孔よりも外側に拡張されることによって前記内部端子と前記外部端子とが接合されており、前記外部端子の上面における前記内部端子との接合面と、前記外部端子の上面における、前記接合面よりも外側の非接合面と、を有し、前記接合面は、前記非接合面の少なくとも一部よりも高い。

また、本発明にかかる端子部品の製造方法は、貫通孔と、前記貫通孔の外側に設けられた台座と、前記台座の外側に前記台座の上面よりも低く形成された非接合面とを有する外部端子を製造する工程と、前記外部端子の前記貫通孔に内部端子の一部を貫通させて前記外部端子の上側に突出させ、前記突出した前記内部端子の一部を前記外部端子の前記台座の上面に接触するように拡張させて、前記内部端子と前記外部端子とを接合させる工程とを有する。

外部端子の接合面（台座面）が非接合面の少なくとも一部よりも高くなるように形成されていることによって、非接合面に付着した水分が内部端子と外部端子との間に侵入することが抑制される。これによって、内部端子と外部端子との間に侵入した水分に起因する腐食が発生することを抑制することが可能となる。したがって、本発明においては、外部端子と内部端子との間の導通抵抗の上昇を抑制することが可能となる。

また、好ましくは、前記拡張された内部端子は、前記外部端子の前記接合面よりも外側に張り出す張出部を備える。
内部端子が外部端子の接合面よりも外側に張り出すことによって、内部端子の上側に付着した水分は非接合面に落下する。これによって、内部端子の上側に付着した水分が、内部端子と外部端子との間に侵入することがさらに抑制される。

また、好ましくは、前記外部端子の前記非接合面は、凹部を備える。
非接合面に凹部が形成されていることによって、非接合面に付着した水分が凹部に流入する。これによって、非接合面に付着した水分が内部端子と外部端子との間に侵入することが、さらに抑制される。

本発明によれば、外部端子と内部端子との間の導通抵抗の上昇を抑制することが可能な端子部品及び端子部品の製造方法を提供できる。

実施の形態１にかかる電池の概略図である。実施の形態１にかかる端子部品の構成を示す断面図である。実施の形態１にかかる外部端子の構造を示す断面図である。実施の形態１にかかるかしめ加工を説明するための図である。比較例にかかる端子部品の構成を示す断面図である。比較例にかかる、水分が侵入した接合部の拡大断面図である。実施の形態２にかかる外部端子の構造を示す断面図である。本実施の形態にかかる端子部品の製造方法を説明するためのフローチャートである。

（実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、実施の形態１にかかる電池１の概略図である。電池１は、例えば二次電池である。図１に示すように、電池１は、ケース２と、充放電要素である電極体４とを有する。電極体４は、ケース２の内部に収容されている。また、ケース２の上部には、電極体４を覆う蓋としての機能を有するカバー６が設けられている。また、カバー６には、正極及び負極の端子部品１０が設けられている。

図２は、実施の形態１にかかる端子部品１０の構成を示す断面図である。図２に示すように、端子部品１０は、外部端子２０と、内部端子３０とを有する。外部端子２０は、カバー６の上側に設けられている。また、内部端子３０は、カバー６の下側に設けられている。また、外部端子２０と内部端子３０とは、電気的に導通するように接続されている。さらに、内部端子３０は、電極体４と電気的に接続されている。これにより、外部端子２０は、電極体４と電気的に接続されるように構成されている。

外部端子２０とカバー６との間には、樹脂部材１２が設けられている。樹脂部材１２は、絶縁材で形成されている。樹脂部材１２により、外部端子２０は、カバー６と絶縁されている。また、内部端子３０と、カバー６及び樹脂部材１２との間には、シール部材１４が設けられている。シール部材１４は、例えばガスケット等で形成されている。シール部材１４により、ケース２の内部の機密が保たれるとともに、内部端子３０がカバー６と絶縁される。

また、内部端子３０が外部端子２０に対してかしめ加工されることによって、内部端子３０と外部端子２０とで接合部４０を形成する。この接合部４０によって、内部端子３０及び外部端子２０は、カバー６に接合される。さらに、接合部４０において接合されることによって、内部端子３０と外部端子２０とが電気的に導通するように接合される。本実施の形態１においては、接合部４０において、内部端子３０と外部端子２０との間に水分が侵入することが抑制されている。詳しくは後述する。

図３は、実施の形態１にかかる外部端子２０の構造を示す断面図である。外部端子２０には、貫通孔２４が設けられている。内部端子３０が外部端子２０に対してかしめ加工されるときに、図４を用いて後述するように、内部端子３０の一部が、この貫通孔２４に挿入される。

また、貫通孔２４の外側には、台座２２が設けられている。台座２２の上面である台座面２２ａは、後述するように、かしめ加工された内部端子３０の一部と接合するように構成されている。つまり、台座面２２ａは、内部端子３０と接合する接合面である。また、台座面２２ａの径（つまり台座２２の外周の径）は、Ｄ１［ｍｍ］となるように形成されている。また、台座面２２ａは、外部端子２０の上面における台座２２（台座面２２ａ）よりも外側の面である非接合面２０ａよりも高くなるように形成されている。言い換えると、非接合面２０ａは、台座面２２ａよりも低くなるように形成されている。

例えば、台座２２は、外部端子２０の上面における台座２２に対応する位置の外側を低くするように形成されてもよい。言い換えると、外部端子２０の上面における非接合面２０ａに対応する箇所を低く形成することで、台座２２が形成され得る。具体的には、貫通孔２４の中心を中心とした直径Ｄ１（台座面２２ａの径）の円の外側を薄くするようにして、台座２２が形成されるようにしてもよい。具体的には、プレス加工又は鍛造加工によって、外部端子２０に台座２２が成形されるようにしてもよい。または、非接合面２０ａに対応する箇所を切削することによって、外部端子２０に台座２２が成形されてもよい。また、例えば、台座２２に対応する部分（凹み）が設けられた型を用いることによって、台座２２が形成されるようにしてもよい。

このようにして、外部端子２０は、台座２２の台座面２２ａが非接合面２０ａよりもＨ１［ｍｍ］高くなるように形成される。言い換えると、外部端子２０は、外部端子２０の上面における非接合面２０ａが台座面２２ａよりもＨ１［ｍｍ］低くなるように形成される。このように貫通孔２４の周りに台座２２が形成されることによって、接合部４０において、外部端子２０と内部端子３０との間に水分が侵入することが抑制される。詳しくは後述する。

図４は、実施の形態１にかかるかしめ加工を説明するための図である。図４に示すように、内部端子３０は、かしめ加工される前、突出部３４を有する略Ｔ字型に形成されている。そして、かしめ加工される際に、外部端子２０と樹脂部材１２とカバー６とシール部材１４とが積層された状態で、矢印Ａに示すように、貫通孔２４に内部端子３０の突出部３４が挿入される。

そして、矢印Ｂ方向に内部端子３０の突出部３４が押圧される。これによって、内部端子３０の突出部３４は、径方向に貫通孔２４よりも拡張するように変形する。そして、図２に示すように、接合部４０において傘形状のかしめ部３２が形成される。かしめ部３２には、下方向（外部端子２０側）に押圧する力が付与されている。これによって、接合部４０において、内部端子３０は、外部端子２０と凝着接合される。具体的には、接合部４０において、かしめ部３２の接合面３２ａが、外部端子２０に形成された台座２２の台座面２２ａに押圧された状態で接触している。このようにして、外部端子２０の台座２２と、内部端子３０のかしめ部３２とからなる接合部４０が形成される。

ここで、上述したように、台座２２は、台座面２２ａが非接合面２０ａよりも高さＨ１［ｍｍ］だけ高くなるように形成されている。これによって、外部端子２０の表面（非接合面２０ａ）に付着した水滴Ｗ１が、外部端子２０に形成された台座２２の台座面２２ａ（接合面）と、内部端子３０に形成されたかしめ部３２の接合面３２ａとの間（隙間Ｇ１）に侵入することが抑制される。言い換えると、水滴Ｗ１が、接合部４０において、外部端子２０と内部端子３０との間に侵入することが抑制される。

つまり、台座面２２ａが非接合面２０ａよりも高くなっているので、非接合面２０ａに付着した水滴Ｗ１は、台座２２を乗り越えることが困難となる。言い換えると、台座２２が堤防のような役割を果たす。したがって、水滴Ｗ１は、台座２２の台座面２２ａ（接合面）とかしめ部３２の接合面３２ａとの間に到達しにくくなる。

また、かしめ部３２は、台座２２よりも外側に張り出す張出部３２ｂを備えるように形成されている。つまり、かしめ部３２のかしめ径Ｄ２は、台座面２２ａの径Ｄ１よりも大きくなるように形成されている。これによって、かしめ部３２の上側（つまり内部端子３０の上側）に付着した水滴Ｗ２が、外部端子２０に形成された台座２２の台座面２２ａ（接合面）と、内部端子３０に形成されたかしめ部３２の接合面３２ａとの間に侵入することが抑制される。言い換えると、水滴Ｗ２が、接合部４０において、外部端子２０と内部端子３０との間に侵入することが抑制される。

具体的には、かしめ部３２は、台座２２よりも外側に張り出す張出部３２ｂを備えているので、かしめ部３２の上側に付着した水滴Ｗ２は、台座面２２ａに落下しないで、外部端子２０の非接合面２０ａに落下する。つまり、かしめ部３２が傘のような役割を果たす。よって、水滴Ｗ２は、かしめ部３２の端部よりも内側にある、台座面２２ａと接合面３２ａとの隙間Ｇ１に到達しにくい。なお、外部端子２０の非接合面２０ａに落下した水滴（水滴Ｗ１）は、上述したように、台座２２を乗り越えることが困難である。したがって、水滴Ｗ２は、台座２２の台座面２２ａ（接合面）とかしめ部３２の接合面３２ａとの間に到達しにくくなる。

なお、台座面２２ａの高さＨ１は、結露等によって発生し得る水分量に応じて、適宜、決定されてもよい。つまり、例えば、結露が多く発生する地域で電池１が使用される場合には、台座面２２ａの高さＨ１を高くするようにしてもよい。同様に、かしめ径Ｄ２についても、結露等によって発生し得る水分量に応じて、適宜、決定されてもよい。つまり、例えば、結露が多く発生する地域で電池１が使用される場合には、かしめ径Ｄ２を台座面２２ａの径Ｄ１と比較して大きくなるようにしてもよい。

（比較例）
以下、比較例を用いてさらに実施の形態１にかかる構成について説明する。
図５は、比較例にかかる端子部品１１０の構成を示す断面図である。実施の形態１と同様に、端子部品１１０は、外部端子１２０と内部端子１３０とを有する。そして、内部端子１３０が外部端子１２０に対してかしめ加工されることによって、内部端子１３０にかしめ部１３２が形成されている。これによって、接合部１４０において、外部端子１２０と内部端子１３０とが結合されている。

ここで、比較例においては、実施の形態１とは異なり、内部端子１３０のかしめ部１３２は、外部端子１２０の上面１２０ａに接触している。つまり、かしめ部１３２の接合面１３２ａは、外部端子１２０の上面１２０ａと接触している。このとき、かしめ部１３２の接合面１３２ａと外部端子１２０の上面１２０ａとの隙間Ｇ２の高さは、上面１２０ａと同じとなる。または、かしめ部１３２が外部端子１２０の上面１２０ａを押圧することによって上面１２０ａが凹むことで、隙間Ｇ２の高さは、上面１２０ａよりも低くなり有る。したがって、外部端子１２０の上面１２０ａに付着した水滴Ｗ１は、かしめ部１３２の接合面１３２ａと外部端子１２０の上面１２０ａとの隙間Ｇ２に容易に侵入してしまうおそれがある。

さらに、かしめ部１３２の上側に付着した水滴Ｗ２についても、かしめ部１３２から落下するときに、隙間Ｇ２に容易に侵入してしまう。つまり、かしめ部１３２の外側の端部が隙間Ｇ２の端部とほぼ同じ位置にあるので、水滴Ｗ２は、かしめ部１３２から落下する際に隙間Ｇ２の端部に容易に到達し、したがって、隙間Ｇ２に容易に侵入してしまう。また、たとえ水滴Ｗ２が外部端子１２０の上面１２０ａに落下したとしても、上述したように、上面１２０ａに落下した水滴（Ｗ１）は、隙間Ｇ２に容易に侵入してしまう。

図６は、比較例にかかる、水分が侵入した接合部１４０の拡大断面図である。なお、図６に示すように、外部端子１２０（外部端子２０）の表面には、すずめっき１２０ｂが被覆されている。上述したように、比較例においては、隙間Ｇ２に水分が侵入する。したがって、接合部１４０（特に内部端子１３０）は、隙間Ｇ２に侵入した水分によって酸化する。これによって、内部端子１３０には、矢印Ｃで示すように、腐食が生じてしまう。この腐食により、外部端子１２０と内部端子３０との間の導通抵抗が上昇してしまう。

一方、上述したように、実施の形態１においては、外部端子２０に台座２２が設けられていることにより、外部端子２０の上面１２０ａに付着した水滴Ｗ１が、接合部４０において、外部端子２０と内部端子３０との間に侵入することが抑制される。また、実施の形態１においては、内部端子３０が張出部３２ｂを備え、かしめ部３２が台座２２よりも外側に張り出すように形成されていることにより、かしめ部３２の上側に付着した水滴Ｗ２が、接合部４０において、外部端子２０と内部端子３０との間に侵入することが抑制される。つまり、実施の形態１においては、端子部品１０の表面に付着した水滴が、接合部４０において、外部端子２０と内部端子３０との間に侵入することが抑制されている。

したがって、実施の形態１においては、接合部４０における内部端子３０及び外部端子２０の腐食を抑制することが可能となる。また、これによって、実施の形態１においては、外部端子１２０と内部端子３０との間の導通抵抗の上昇を抑制することが可能となる。

さらに、実施の形態１においては、接合部４０における外部端子２０に台座２２を設けることによって、接合部４０において、内部端子３０及び外部端子２０の腐食を抑制しつつ、内部端子３０と外部端子２０とを接合することが可能となる。したがって、実施の形態１においては、腐食の抑制のための構成を、接合部４０と別個に設けることが不要となる。例えば、内部端子３０の表面（特に接合面３２ａとなる箇所）に特別な腐食防止のための処理等を施すことが不要となる。

さらに、実施の形態１にかかる構成を用いることによって、外部端子２０と内部端子３０とを接合する際に、凝着接合を採用しても、外部端子２０と内部端子３０との間の導通抵抗の上昇を抑制することが可能となる。したがって、費用が高額であるレーザ溶接を採用することなく、外部端子２０と内部端子３０との間の導通抵抗の上昇が抑制された接合を実現することが可能となる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。
図７は、実施の形態２にかかる外部端子２０の構造を示す断面図である。実施の形態２においては、外部端子２０の非接合面２０ａが凹部２６を備えている点で、実施の形態１とは異なる。また、実施の形態２においては、非接合面２０ａの全てが、台座面２２ａ（接合面）よりも低く形成されている必要はない。

凹部２６は、例えば断面略矩形の溝形状で形成されている。凹部２６は、台座２２の外側を囲むように形成されている。例えば、凹部２６は、台座２２に対応する位置の外側に沿って外部端子２０の上面（非接合面２０ａ）が低くなるように形成されてもよい。これによって、深さＨ２［ｍｍ］の凹部２６が形成される。言い換えると、凹部２６の底面２６ａは、他の非接合面２０ａよりもＨ２低くなるように構成されている。なお、凹部２６の底面２６ａは、非接合面２０ａの一部である。

また、凹部２６が形成されることによって、底面２６ａ（非接合面２０ａの一部）よりもＨ２［ｍｍ］高い台座面２２ａを有する台座２２が形成される。このように、実施の形態２においては、溝形状の凹部２６を形成するだけで、台座２２を形成することが可能となる。言い換えると、台座２２の外側の非接合面２０ａの全てを低くする必要がない。したがって、実施の形態１と比較して、外部端子２０の成形が容易である。また、実施の形態１と比較して、外部端子２０の非接合面２０ａに対応する箇所の厚さを全て薄くする必要がないので、外部端子２０の強度が実施の形態１よりも向上する。

また、他の非接合面２０ａの箇所と比較して、凹部２６の底面２６ａは低くなっている。したがって、非接合面２０ａに水分が付着した場合に、その水分が凹部２６に流入する。さらに、凹部２６の底面２６ａは、台座２２の台座面２２ａよりも低くなっている。したがって、凹部２６に流入した水分は、台座面２２ａに到達することが困難となる。

これにより、水分が、台座２２の台座面２２ａ（接合面）とかしめ部３２の接合面３２ａとの間に到達しにくくなる。言い換えると、接合部４０において、水分が外部端子２０と内部端子３０との間に侵入することが抑制される。これによって、実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、接合部４０における内部端子３０及び外部端子２０の腐食を抑制することが可能となる。したがって、外部端子１２０と内部端子３０との間の導通抵抗の上昇を抑制することが可能となる。

なお、凹部２６の大きさは、結露等によって発生し得る水分量に応じて、適宜、決定されてもよい。つまり、例えば、結露が多く発生する地域で電池１が使用される場合には、凹部２６の底面２６ａの深さＨ２をより深くするようにしてもよい。また、この場合、凹部２６の深さだけでなく幅も大きくするようにしてもよい。なお、凹部２６の大きさを大きくしすぎると、外部端子２０の強度を保つことができないおそれがある。したがって、実施の形態２にかかる構成については、端子部品１０に付着する水分の量が少ない場合に採用してもよい。

（端子部品の製造方法）
以下、本実施の形態にかかる端子部品１０の製造方法について説明する。
図８は、本実施の形態にかかる端子部品１０の製造方法を説明するためのフローチャートである。工程１（Ｓ１２）において、台座２２を有する外部端子２０が製造される。具体的には、実施の形態１にかかる外部端子２０を製造する場合、図３に示す外部端子２０が製造される。この場合、上述したように、例えば、外部端子２０の上面における台座２２に対応する位置の外側が低くなるように外部端子２０についてプレス加工又は鍛造加工等を行うことによって、台座２２を形成するようにしてもよい。このように製造することによって、台座２２の成形が容易となる。

また、実施の形態２にかかる外部端子２０を製造する場合、図７に示す外部端子２０が製造される。この場合、上述したように、台座２２に対応する位置の外側に沿って外部端子２０の上面（非接合面２０ａ）が低くなるように外部端子２０についてプレス加工又は鍛造加工等を行うことによって、凹部２６を形成するようにしてもよい。このように製造することによって、非接合面２０ａに対応する箇所の厚さを全て薄くせずに、台座２２を成形することが可能となる。

次に、工程２（Ｓ１４）において、内部端子３０と外部端子２０とを接合させる。具体的には、図４を用いて上述したように、外部端子２０に設けられた貫通孔２４に内部端子３０の一部（突出部３４）を貫通させて外部端子２０の上側に突出させる。そして、この突出した突出部３４を押圧して、台座２２の上面（台座面２２ａ）に接触するように拡張させる。これによって、内部端子３０は、外部端子２０と接合される。このとき、内部端子３０のかしめ部３２は、台座２２よりも外側に張り出す張出部３２ｂを備えるように形成される。

（変形例）
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施の形態２にかかる構成を、実施の形態１に適用してもよい。

具体的には、実施の形態１のように、非接合面２０ａよりもＨ１高い台座面２２ａを有する台座２２の周りに、さらに凹部２６を形成するようにしてもよい。この場合、台座面２２ａは、凹部２６の底面２６ａよりもＨ１＋Ｈ２［ｍｍ］高くなる。したがって、実施の形態１及び実施の形態２と比較して、さらに、接合部４０において、水分が外部端子２０と内部端子３０との間に侵入することが抑制される。

１電池
２ケース
４電極体
６カバー
１０端子部品
２０外部端子
２０ａ非接合面
２２台座
２２ａ台座面
２４貫通孔
２６凹部
２６ａ底面
３０内部端子
３２かしめ部
３２ａ接合面
３２ｂ張出部
４０接合部

Claims

電極体を覆うカバーの上側に設けられた外部端子と、
前記カバーの下側に設けられた内部端子と
を有する端子部品であって、
前記外部端子の貫通孔を貫通して前記外部端子の上側に突出した前記内部端子の一部が前記貫通孔よりも外側に拡張されたかしめ部と前記外部端子の上面の前記貫通孔の周囲に設けられた台座とによって前記内部端子と前記外部端子とが接合されており、
前記外部端子の上面の前記台座における前記内部端子の前記かしめ部との接合面と、前記外部端子の上面における、前記接合面よりも外側の非接合面と、を有し、前記接合面は、前記非接合面の少なくとも一部よりも高く、
前記かしめ部の径は、前記台座の径よりも大きく、前記かしめ部の前記台座よりも外側に張り出した部分の下面は、前記台座の上面よりも高く、
前記接合面は、前記非接合面から離れている
端子部品。
前記外部端子の前記非接合面は、凹部を備える
請求項１に記載の端子部品。