(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力端子を有する複数の第１及び第２の単電池が直列または並列に接続された組電池であって、
前記第１の単電池の出力端子と、前記第１の単電池に接続する前記第２の単電池の出力端子とが重ね合わされており、また、折り曲げられた金属製薄板で挟まれており、
前記金属製薄板と、前記第１の単電池の出力端子と、前記第２の単電池の出力端子とが、溶接されており、
前記金属製薄板が、短冊状であり、短辺に平行な線に沿って、Ｕ字型またはコ字型に折り曲げられ、
前記第１の単電池の出力端子は、銅製またはアルミ製であり、
前記第２の単電池の出力端子は、銅製またはアルミ製であり、
前記金属製薄板が、銅やアルミより導電性と熱伝導性が低い金属からなる薄板であることを特徴とする組電池。
【請求項２】
前記単電池は、平板状のラミネートパック型リチウムイオン電池であることを特徴とする請求項１に記載の組電池。
【請求項３】
前記金属製薄板が、鉄製薄板、ニッケル製薄板またはニッケルめっきが施された鉄製薄板であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の組電池。
【請求項４】
前記金属製薄板の折り曲げ部の一部に、切り欠き部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の組電池。
【請求項５】
前記金属製薄板の折り曲げ部側の幅が、前記金属製薄板の他端側の幅より狭く形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の組電池。
【請求項６】
前記金属製薄板を、重ね合わされた１組の前記出力端子あたり、２つ以上有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の組電池。
【請求項７】
アルミ製薄板と銅製薄板、アルミ製薄板とアルミ製薄板、または銅製薄板と銅製薄板を重ね合わせる工程（ａ）と、
前記重ね合わせた薄板を、折り曲げられた金属製薄板で挟む工程（ｂ）と、
溶接機の電極を前記金属製薄板の両側から通電加圧して抵抗溶接する工程（ｃ）と、
を備え、
前記金属製薄板が、銅やアルミより導電性と熱伝導性が低い金属からなる薄板であり、
前記金属製薄板が、短冊状であり、短辺に平行な線に沿って、Ｕ字型またはコ字型に折り曲げられることを特徴とする抵抗溶接方法。
【請求項８】
第１の単電池の出力端子と、前記第１の単電池に接続する第２の単電池の出力端子とを重ねあわせる工程（ａ）と、
前記出力端子を、折り曲げられた金属製薄板で挟む工程（ｂ）と、
溶接機の電極を前記金属製薄板の両側から通電加圧して抵抗溶接する工程（ｃ）と、
を備え、
前記金属製薄板が、短冊状であり、短辺に平行な線に沿って、Ｕ字型またはコ字型に折り曲げられ、
前記第１の単電池の出力端子は、銅製またはアルミ製であり、
前記第２の単電池の出力端子は、銅製またはアルミ製であり、
前記金属製薄板が、銅やアルミより導電性と熱伝導性が低い金属からなる薄板であることを特徴とする組電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミ製タブと銅製タブを出力端子として有する単電池からなる組電池などに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、多様な負荷電圧や負荷容量に対し、共通化された電池で対応するために、電池を直接接続や並列接続、またはそれらを組み合わせた接続をし、組電池を構成することが多い。
【０００３】
近年、需要が拡大しているリチウムイオン電池は、金属缶などハードケースに電極を収納したタイプと、ラミネートパックに電極を収納したタイプがあるが、一般的に、ラミネートパック型リチウムイオン電池の端子は、構造上、薄板（タブ）形状となっている。また、ラミネートパック型リチウムイオン電池は、正極端子がアルミ製であり、負極端子が銅製である。
【０００４】
ラミネートパック型リチウムイオン電池の組電池を作製する際、正極端子であるアルミ製タブと負極端子である銅製タブを接合する必要があり、そのときの電池配列により、アルミ製タブと銅製タブ、アルミ製タブどうし、銅製タブどうしの接合を行う必要がある。
【０００５】
しかし、抵抗溶接は、母材（被溶接材料）を圧着しつつ電流を流し、その抵抗熱で溶接箇所の金属を溶かして接合するが、アルミ製タブと銅製タブ、アルミ製タブどうし、銅製タブどうしの抵抗溶接は、銅、アルミ共に導電性と熱伝導性が高いため、抵抗熱が散逸してしまい、溶接箇所の発熱が小さく、金属が溶ける温度まで達しないため困難である。
【０００６】
そのため、アルミ製タブと銅製タブの溶接には、超音波溶接を使用する方法、単電池の端子をバスバーを介して溶接接続する方法（例えば、特許文献１を参照）や、ネジやリベットで接続する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１５１０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、超音波溶接を使用する場合、超音波溶接機は高価であるうえ、母材に超音波振動を与えるため、超音波を与えた部分と与えていない部分の境がもろくなり、使用中の振動などにより、タブが切れてしまう恐れがあるという問題点があった。
【０００９】
また、バスバーやネジなどを使用する方法では、接続点が点接触だけであるため、導電抵抗が大きくなってしまうという問題点があった。このため、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＥＶ）など大きな電流を流す必要がある用途の電池には不向きである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、アルミ製タブと銅製タブ、アルミ製タブどうし、銅製タブどうしを、一般的な抵抗溶接により接合でき、安価で導電抵抗が小さく、信頼性の高い組電池を提供することである。
【００１１】
前述した目的を達成するために、本発明では、以下の発明を提供する。
（１）出力端子を有する複数の第１及び第２の単電池が直列または並列に接続された組電池であって、前記第１の単電池の出力端子と、前記第１の単電池に接続する前記第２の単電池の出力端子とが重ね合わされており、また、折り曲げられた金属製薄板で挟まれており、前記金属製薄板と、前記第１の単電池の出力端子と、前記第２の単電池の出力端子とが、溶接されており、前記金属製薄板が、短冊状であり、短辺に平行な線に沿って、Ｕ字型またはコ字型に折り曲げられ、前記第１の単電池の出力端子は、銅製またはアルミ製であり、前記第２の単電池の出力端子は、銅製またはアルミ製であり、前記金属製薄板が、銅やアルミより導電性と熱伝導性が低い金属からなる薄板であることを特徴とする組電池。
（２）前記単電池は、平板状のラミネートパック型リチウムイオン電池であることを特徴とする（１）に記載の組電池。
（３）前記金属製薄板が、鉄製薄板、ニッケル製薄板またはニッケルめっきが施された鉄製薄板であることを特徴とする（１）または（２）に記載の組電池。
（４）前記金属製薄板の折り曲げ部の一部に、切り欠き部が設けられていることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の組電池。
（５）前記金属製薄板の折り曲げ部側の幅が、前記金属製薄板の他端側の幅より狭く形成されることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の組電池。
（６）前記金属製薄板を、重ね合わされた１組の前記出力端子あたり、２つ以上有することを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項に記載の組電池。
（７）アルミ製薄板と銅製薄板、アルミ製薄板とアルミ製薄板、または銅製薄板と銅製薄板を重ね合わせる工程（ａ）と、前記重ね合わせた薄板を、折り曲げられた金属製薄板で挟む工程（ｂ）と、溶接機の電極を前記金属製薄板の両側から通電加圧して抵抗溶接する工程（ｃ）と、を備え、前記金属製薄板が、銅やアルミより導電性と熱伝導性が低い金属からなる薄板であり、前記金属製薄板が、短冊状であり、短辺に平行な線に沿って、Ｕ字型またはコ字型に折り曲げられることを特徴とする抵抗溶接方法。
（８）第１の単電池の出力端子と、前記第１の単電池に接続する第２の単電池の出力端子とを重ねあわせる工程（ａ）と、前記出力端子を、折り曲げられた金属製薄板で挟む工程（ｂ）と、溶接機の電極を前記金属製薄板の両側から通電加圧して抵抗溶接する工程（ｃ）と、を備え、前記金属製薄板が、短冊状であり、短辺に平行な線に沿って、Ｕ字型またはコ字型に折り曲げられ、前記第１の単電池の出力端子は、銅製またはアルミ製であり、前記第２の単電池の出力端子は、銅製またはアルミ製であり、前記金属製薄板が、銅やアルミより導電性と熱伝導性が低い金属からなる薄板であることを特徴とする組電池の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、アルミ製タブと銅製タブ、アルミ製タブどうし、銅製タブどうしを、一般的な抵抗溶接により接合でき、安価で導電抵抗が小さく、信頼性の高い組電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に使用する単電池１の斜視図。
【図２】本発明に係る直列接続の組電池５ａの斜視図。
【図３】本発明に係る並列接続の組電池５ｂの斜視図。
【図４】（ａ）〜（ｄ）本発明に係る金属製薄板４ａ〜４ｄの斜視図。
【図５】本発明に係る組電池の製造方法のおける抵抗溶接工程を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明に使用する単電池１の斜視図である。また、図２は、本発明に係る組電池５ａの斜視図であり、図３は、本発明にかかる組電池５ｂの斜視図である。
【００１５】
単電池１は、平板状のラミネートパック型のリチウムイオン電池であり、正極のアルミ製出力端子２と、負極の銅製出力端子３とを有する。
【００１６】
アルミ製出力端子２は、純アルミニウム製のものに限られず、アルミ合金製のものを使用してもよい。また、銅製出力端子３も、純銅製のものに限られず、銅合金製のものを使用してもよい。
【００１７】
図２に示す、組電池５ａは、第１の単電池１ａと第２の単電池１ｂを直列に接続して構成される。第１の単電池１ａの負極の銅製出力端子３ａと、第２の単電池１ｂの正極のアルミ製出力端子２ｂとを重ね合わせて接続している。この重ね合わせた銅製出力端子３ａとアルミ製出力端子２ｂとは、図４（ａ）に示すような、折り曲げられた金属製薄板４で挟まれている。また、金属製薄板４と、出力端子３ａと出力端子２ｂとが溶接されている。
【００１８】
また、図３に示す組電池５ｂは、第１の単電池１ａと第２の単電池１ｂを並列に接続して構成される。第１の単電池１ａの正極のアルミ製出力端子２ａと、第２の単電池の正極のアルミ製出力端子２ｂとを重ね合わせて接続している。また、第１の単電池１ａの負極の銅製出力端子３ａと、第２の単電池１ｂの負極の銅製出力端子３ｂとを重ね合わせて接続している。これらの、重ね合わせたアルミ製出力端子２ａと２ｂ、重ね合わせた銅製出力端子３ａと３ｂとを、折り曲げられた金属製薄板４で挟み、金属製薄板４と、出力端子３ａと３ｂまたは、出力端子２ａと２ｂとが溶接されている。
【００１９】
図２と図３においては、重ね合わされた１組の出力端子あたり、金属製薄板４を２つ有しているが、３つ以上有してもよい。多数の金属製薄板を有することで、溶接箇所が増えるため、第１の単電池１ａと第２の単電池１ｂとが強固に接続される。
【００２０】
金属製薄板４は、銅やアルミよりも導電性と熱伝導性が低い金属からなればよく、鉄製薄板が好ましく使用できる。さらに、腐食防止のため、ニッケルめっきを行った鉄製薄板が好ましい。また、熱伝導性が鉄と同程度のニッケル製薄板でもよい。
【００２１】
金属製薄板４の大きさは、抵抗溶接後に十分な溶接強度が得られる大きさであれば良く、特に限定されるものではないが、金属製薄板４の幅（図４(ａ)中のＡ、折り曲げ前の金属製薄板４の幅に等しい、折り曲げ部側に対向する挿入側の幅）と、長さ（図４(ａ)中のＢ、すなわち、折り曲げ後の金属製薄板４の同じ面上の折り曲げ部と端部との間の距離）が５ｍｍ程度であることが好ましい。
【００２２】
金属製薄板４としては、図４に挙げるような金属製薄板４ａ〜４ｄが挙げられる。図４（ａ）に示すように、金属製薄板４ａは、短冊状の金属製の薄板を、短辺に平行な線に沿って、コの字型に折り曲げたものである。また、図４（ｂ）に示す金属製薄板４ｂのように、折り曲げ部が湾曲したＵ字型に折り曲げてもよい。また、図４（ｃ）に示す金属製薄板４ｃのように、折り曲げ部の一部に切り欠け部が設けられてもよい。さらに、図４（ｄ）に示す金属製薄板４ｄのように、金属製薄板の折り曲げ部側の幅Ａ´を、金属製薄板の他端側（挿入側、折り曲げ部側と対向する側）の幅Ａより狭く形成しても良い。切り欠け部を設けたり、折り曲げ部の幅を狭くしたりすることで、金属製薄板の軽量化が可能になる他、金属製薄板４の折り曲げ部を流れる電流を減少させ、タブ間を流れる電流を増大させる、溶接強度を増大させることが可能である。
【００２３】
本発明に係る組電池５ａまたは５ｂの製造方法は、まず、第１の単電池１ａと第２の単電池１ｂのタブ状の出力端子を、正極と負極の組み合わせまたは正極どうしと負極どうしの組み合わせで重ね合わせる。どのように出力端子を重ね合わせるかは、第１の単電池１ａと第２の単電池１ｂを直列に接続するか並列に接続するかで異なる。
【００２４】
次に、重ね合わせた出力端子を、金属製薄板４で挟む。重ね合わされた１組の出力端子あたり、金属製薄板４を２つ使用して、２箇所を挟むことが好ましい。
【００２５】
その後、図５に示すように、金属製薄板４を挟むように抵抗溶接機の電極６を図中Ｃ方向に移動させ、電極６で金属製薄板４の両側から通電加圧して、金属性薄板４の電気抵抗により発熱させ、抵抗溶接を行う。ここで、アルミ製薄板と銅製薄板を、銅やアルミに比べ導電性と熱伝導性が低い金属製薄板で挟み込んで、この金属製薄板の両側から抵抗溶接を行うことで、溶接箇所の金属製薄板が発熱し、金属が溶ける温度まで達するため、十分な溶接強度が得られる。また、アルミ製薄板と銅製薄板の組み合わせだけでなく、アルミ製薄板どうし、銅製薄板どうしでも、本抵抗溶接方法は適用可能である。
【００２６】
なお、ラミネートパック型のリチウムイオン電池を使用して、本発明を説明したが、タブ状の出力端子を持つ、円筒形や角型の金属缶に収納したハードケース型のリチウムイオン電池を使用して、組電池を構成してもよい。
【００２７】
本発明によれば、銅やアルミに比べ導電性や熱伝導性が低い金属製薄板で挟み込むことで、溶接箇所の金属製薄板が発熱し、金属が溶ける温度まで達するため、十分な溶接強度が得られる。
【００２８】
また、本発明によれば、一般的なスポット溶接機が使用できるため、安価であり、超音波振動によるタブ切れの恐れもなく良好な接続が可能である。
【００２９】
本発明によれば、アルミ製タブや銅製タブによる抵抗熱の散逸を抑えることができ、アルミ製タブと銅製タブ、アルミ製タブとアルミ製タブ、銅製タブと銅製タブを良好に接続できるため、アルミ製タブや銅製タブを用いたラミネートパック式リチウムイオン電池でも一般的な抵抗溶接機が使用でき、安価で、導電抵抗が小さく、信頼性の高い組電池を作製できる。
【００３０】
以上、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しえることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００３１】
１………単電池
２………出力端子（正極）
３………出力端子（負極）
４………金属製薄板
５………組電池
６………溶接機の電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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