JP7443321B2 - 二次電池および組電池、ならびにその製造方法 - Google Patents
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Description
<二次電池1>
図1は、一実施形態に係る二次電池を模式的に示す斜視図である。図2は、図1のII-II断面図である。図1,2に示されているように、二次電池1は、電池ケース10と、電極体20と、正極端子30と、負極端子40と、外部導電部材35,45と、正極集電部材50と、負極集電部材60と、インシュレーター70と、ガスケット90と、外部絶縁部材92と、を備えている。詳しくは後述するが、正極集電部材50は、第1集電部51と、第2集電部52と、を有している。また、負極集電部材60は、第1集電部61と、第2集電部62と、を有している。二次電池1は、この実施形態では、リチウムイオン二次電池である。図示は省略しているが、二次電池1は、例えば、電解液を備えている。電解液としては、この種のリチウムイオン二次電池の電解液として用いられている電解液を特に制限なく使用することができる。かかる電解液の組成は、ここで開示される技術を特徴づけるものではないため、ここでの詳細な説明を省略する。
上述した電池ケース10と、電極体20と、正極端子30と、負極端子40と、外部導電部材35,45と、正極集電部材50と、負極集電部材60と、インシュレーター70と、ガスケット90と、外部絶縁部材92と、を用意して、例えば、取付工程、配置工程、カバー工程、および接合工程、を含む製造方法によって、二次電池1を製造することができる。また、この製造方法は、任意の段階でさらにほかの工程を含んでもよい。以下の説明において、図1~9を適宜参照する。
二次電池1は、例えば、組電池を構築する単電池として好適に用いられ得る。図10は、一実施形態に係る組電池の斜視図である。図10に示されているように、組電池100では、複数の二次電池1がバスバー110を介して相互に電気的に接続されている。この実施形態では、隣接する2つの二次電池1のうちの一方の二次電池1の正極側の外部導電部材35の上面35uと、他方の二次電池1の負極側の外部導電部材45の上面45uとの間に、バスバー110が配置されている。このバスバー110を介して各二次電池1どうしが接続されている。上記のとおり、二次電池1では、外部導電部材35の上面35u(ここでは、バスバー110が接合される面)へのスパッタの付着が抑制されている。そのため、より安定的に、外部導電部材35にバスバー110を接合することができる。
組電池100の製造方法は、例えば、単電池として二次電池1を製造することと、外部導電部材35,45の上面35u,45uにバスバー110を配置して、該外部導電部材と該バスバーとを接続することと、を有する。例えば、複数の二次電池1を、第1側壁12bが相互に対向するように配列する。このときの二次電池1の配列方向(図10中では、方向X)において、隣接する2つの二次電池1について、同方向の外部導電部材35と外部導電部材45とが隣接するように配列する。次いで、隣接した外部導電部材35と外部導電部材45とにバスバー110を架渡して相互に接続する。そして、例えば、一対のエンドプレートで配列方向の両端部から挟み込み、該エンドプレート間をバインドバーで架橋して所定の拘束圧を付与することによって、組電池100を製造することができる。上記のとおり、二次電池1では、外部導電部材35の上面35u(ここでは、バスバー110が接合される面)へのスパッタの付着が抑制されている。そのため、より安定的に、外部導電部材35にバスバー110を接合することができる。
上記第1実施形態では、第1凹部35aの内壁面35a2が底面35a1に対して略垂直であった。しかし、これに限定されない。図11は、他の実施形態の正極端子の近傍を拡大した部分拡大図である。図11には、貫通穴35hの貫通方向(同図中の方向Z)に沿った断面視が示されている。図11に示された実施形態では、第1凹部35aの内壁面35a3は、該第1凹部35aの底面35a1から外部導電部材35の上面35uに向かって広がるテーパー面である。内壁面35a3をテーパー面とすることによって、第1凹部35aの外周縁における金属量を少なくすることができる。第1凹部35aの形成時には、第1凹部35aの外周縁の金属が第1凹部35aの径方向に逃げるため、該外周縁に盛り上がりが生じることがある。内壁面35a3をテーパー面とすることによって、かかる盛り上がりを抑制し、外部導電部材の変形を抑制することができる。また、外力によって薄肉部35tに応力が集中するのを抑制することができる。また、外部導電部材35の熱容量を大きくし、通電時の発熱を低減することができる。なお、以下の説明において、内壁面35a3を「テーパー面35a3」とも称する。
上記第1実施形態では、図8に示されているように、カバー部材2で、外部導電部材35の上面35uの全体をカバーしている。しかし、カバー部材2でカバーする面積は、ここで開示される技術の効果を実現できる面積であれば、特に限定されない。この観点から、カバー部材2でカバーする面積は、上面35uの面積の50%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましく、90%以上であることがさらに好ましい。
2 カバー部材
10 電池ケース
12 外装体
14 封口板
20 電極体
22 正極板
22a 正極活物質層
22c 正極集電箔
22p 正極保護層
22t 正極タブ
23 正極タブ群
24 負極板
24a 負極活物質層
24c 負極集電箔
24t 負極タブ
25 負極タブ群
26 セパレータ
30 正極端子
31w 接合部(接合予定部)
35 外部導電部材
35a 第1凹部
35h 貫通穴
40 負極導電部材
45 外部導電部材
50 正極集電部材
60 負極集電部材
70 インシュレーター
90 ガスケット
92 外部絶縁部材
100 組電池
Claims (14)
- 正極および負極を含む電極体と、
前記電極体を収容する電池ケースと、
前記正極または前記負極に電気的に接続され、前記電池ケースに取り付けられた端子と、
貫通穴を有し、前記電池ケース外において前記端子に接合された外部導電部材と、
を備えた二次電池の製造方法であって、
前記電池ケースに前記端子を取り付ける取付工程と、
前記外部導電部材の前記貫通穴内に、前記電池ケースに取り付けられた前記端子の一部を配置する配置工程と、
前記配置工程後、前記外部導電部材の上面の少なくとも一部を、カバー部材でカバーするカバー工程と、
前記カバー工程後、前記外部導電部材と前記端子とを、エネルギー線の照射により接合する接合工程と、
を有しており、
前記外部導電部材は、前記貫通穴の周囲において、該外部導電部材の上面から凹んだ略環状の凹部を有しており、
前記接合工程では、前記貫通穴の貫通方向に沿った断面視において、前記カバー部材の縁部が、前記外部導電部材と前記端子との接合予定部と、前記凹部の外周縁との間に配置された状態で、前記外部導電部材と前記端子とを接合する、
製造方法。 - 前記カバー部材は開口を有しており、
前記開口の内径は、前記凹部の外径よりも小さい、請求項1に記載の製造方法。 - 平面視において、前記カバー部材と前記凹部とが重なった領域は、環状である、請求項1または2に記載の製造方法。
- 平面視における前記貫通穴の周縁から前記凹部の外周縁までの最短距離W1は、2mm以上である、請求項1~3のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記凹部の内壁面は、該凹部の底面から前記外部導電部材の上面に向かって広がるテーパー面である、請求項1~4のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記カバー工程では、開口を有するカバー部材を用いており、
前記開口の内縁部が前記テーパー面に重なるように、前記外部導電部材の上面を前記カバー部材でカバーする、請求項5に記載の製造方法。 - 平面視における前記貫通穴の周縁から前記凹部の外周縁までの最短距離W1と、平面視における前記テーパー面と前記底面との境界部から前記凹部の外周縁までの最短距離W2と、の比(W2/W1)は、0.4以上である、請求項5または6に記載の製造方法。
- 複数の単電池がバスバーを介して相互に接続された組電池の製造方法であって、
請求項1~7のいずれか一項に記載の製造方法を用いて前記単電池としての二次電池を製造することと、
前記外部導電部材の上面に前記バスバーを配置して、該外部導電部材と該バスバーとを接続することと、
を有する、製造方法。 - 正極および負極を含む電極体と、
前記電極体を収容する電池ケースと、
前記正極または前記負極に電気的に接続され、前記電池ケースに取り付けられた端子と、
前記電池ケース外において前記端子に接合された外部導電部材と、
を備えた二次電池であって、
前記外部導電部材は、貫通穴を有しており、
前記端子の一部は、前記貫通穴内に配置されており、
前記貫通穴の周囲には、
前記外部導電部材と前記端子との接合部が設けられており、
前記外部導電部材の上面から凹んだ略環状の凹部が設けられており、
平面視における前記貫通穴の周縁から前記凹部の外周縁までの最短距離W1は、2mm以上である、二次電池。 - 前記凹部の内壁面は、該凹部の底面から前記外部導電部材の上面に向かって広がるテーパー面である、請求項9に記載の二次電池。
- 前記最短距離W1と、平面視における前記テーパー面と前記底面との境界部から前記凹部の外周縁までの最短距離W2と、の比(W2/W1)は、0.4以上である、請求項10に記載の二次電池。
- 前記正極または前記負極と、前記端子とを電気的に接続する集電部材を備えており、
前記集電部材には、ヒューズ部が形成されており、
該二次電池に1000A以上の電流が流れたときに、前記ヒューズ部が溶断するように構成されている、請求項9~11のいずれか一項に記載の二次電池。 - 複数の単電池がバスバーを介して相互に電気的に接続された組電池であって、
前記単電池として、請求項9~12のいずれか一項に記載の二次電池を有しており、
前記外部導電部材の上面に前記バスバーが配置され、該バスバーを介して各単電池どうしが接続されている、組電池。 - 前記バスバーは、前記貫通穴および前記凹部を覆っている、請求項13に記載の組電池。
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