(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の容器蓋の開口にその側部が接合され、かつ、電池の内外を貫通するとともに内面がテーパー形状とされた貫通孔が形成された絶縁基体と、前記貫通孔に挿入接合されかつ一端側が電池内の電極板に接続され、側面がテーパー形状とされた金属端子とを具備し、前記金属端子は前記貫通孔に摩擦圧接により直接接合されていることを特徴とする電池用端子。
【請求項２】
請求項１記載の電池用端子と、フランジを介して前記絶縁基体に接合された容器蓋と、前記金属端子の前記一端側に接続された電極板とを具備していることを特徴とする電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉性に優れた電池用端子であり、特に非水系電解質電池用として好適なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、蓄電池等の電池用端子（以下、端子という）は、図３の断面図で示すように、その内周面全面および外周面の一部にそれぞれモリブデン−マンガン等から成るメタライズ層１４、１５が被着され、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）セラミックス等から成る略円筒状の絶縁基体１１の内側（内周面側）に、アルミニウム（Ａｌ）等から成る略円柱状の金属端子１２をその両端が絶縁基体１１から突出するようにして挿通し、メタライズ層１４と金属端子１２とが、アルミニウムロウ材１６を介して接合されるとともに、メタライズ層１５とアルミニウムから成る円環状のフランジ１３とが、アルミニウムロウ材１７を介して容器蓋の円形開口に接合されることにより、蓄電池の内部は密閉封止されていた。
【０００３】
また、蓄電池の内部は、金属端子１２の下端部が蓄電池の一方の電極板Ｅに接続されるとともに、フランジ１３が蓄電池の容器蓋Ｌの円形開口に溶接によって接合されることにより蓄電池の一方の端子として機能していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の蓄電池用の端子を、非水系電解質電池用の端子として用いた場合には、この端子はエチレンカーボネート等を主成分とする非水系電解液に晒されることになってしまい、この端子を備えた非水系電解質電池に電流を流すと、端子を構成している絶縁基体１１と金属端子１２との接合材、すなわち少なくとも７％の珪素（Ｓｉ）成分を含有するアルミニウムロウ材１６（ＪＩＳ  Ｚ  ３２６３）中の珪素成分および金属端子１２中の珪素成分が、非水系電解液に溶解していき、その結果アルミニウムロウ材１６にはボイドが多数発生し、非水系電解質電池の外部に非水系電解液が流れ出てしまう。つまり、非水系電解質電池の内部を密閉封止することが困難になるという問題点を有していた。
【０００５】
なお、この端子を備えた非水系電解質電池に電流を流していない状態でも、アルミニウムロウ材１６の珪素成分、絶縁基体１１の珪素成分および金属端子１２の珪素成分が、ごく微量ではあるが非水系電解液に溶解していくこととなり、非水系電解質電池の内部を密閉封止することが困難になるという問題点を有していた。
【０００６】
また、アルミニウムロウ材１６や銀ロウ材等のロウ材を介して、絶縁基体１１と金属端子１２とを接合するためには、絶縁基体１１の接合部にメタライズ層１４を被着しておかなければならず、メタライズ層１４用の金属ペーストの印刷塗布工程、所定の温度での焼成工程、ロウ付け工程等の製造工程を必要とするので、製造コストが上昇する等の問題点を有していた。
【０００７】
従って、本発明は上記事情に鑑み完成されたものであり、その目的は、非水系電解質電池等の電池内部の密閉性の劣化を防ぎ、電池の寿命を長期にわたって安定化させることが可能な端子を安価に提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の電池用端子は、電池の容器蓋の開口にその側部が接合され、かつ、電池の内外を貫通するとともに内面がテーパー形状とされた貫通孔が形成された絶縁基体と、前記貫通孔に挿入接合されかつ一端側が電池内の電極板に接続され、側面がテーパー形状とされた金属端子とを具備し、前記金属端子は前記貫通孔に摩擦圧接により直接接合されていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の電池用端子によれば、特に非水系電解質電池用の端子の場合に関し、この電池内部の密閉性を優れたものとすることにより、電池の性能を長期にわたり安定化させ長寿命化することが可能となる。すなわち、本発明による電池用端子構造は、絶縁基体の貫通孔の内周面側に摩擦圧接法により金属端子を直接接合することにより、接合用のロウ材を不要としたことから、ロウ材の劣化により電池内部の密閉性が損なわれることがなく、電池の性能を長期にわたって安定したものとすることができる。また、メタライズ層を絶縁基体に被着させてロウ付けする等の製造工程を必要としないので、製造コストの削減が可能となり安価に提供することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の端子について以下に詳細に説明する。図１は本発明の端子の１実施形態の断面図であり、図１において、１は絶縁基体、２は金属端子、３はフランジである。本発明の絶縁基体１はアルミナや窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などのセラミックスから成る略円筒状のものであり、金属端子２とフランジ３とを電気的に絶縁して保持している。絶縁基体１の外形形状は略円筒状に限らず、多角柱状，円錐等の錐形の台状等、種々の形状とし得る。
【００１１】
また絶縁基体１は、例えばアルミナセラミックスから成る場合、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化カルシウム，酸化マグネシウム等の原料粉末に適当な有機バインダを添加して調製した原料粉末を、所定形状のプレス型内に充填するととともに所定圧力でプレスして成形し、しかる後に得られた成形体を大気中にて約１６００℃の温度で焼成することによって製作される。
【００１２】
また、この絶縁基体１は、非水系電解質電池に組み込んだ後に電流を流さない状態であっても、非水系電解液中に溶解される絶縁基体１の珪素成分の量を極めて少なくするように、珪素成分の含有量が極めて少ないアルミナセラミックス、特に高純度アルミナセラミックス（アルミナの純度９９重量％以上）を用いることが好ましい。
【００１３】
また、絶縁基体１は、電池の容器蓋の開口にその側部が接合され、かつ電池の内外を貫通する貫通孔が形成される。その貫通孔の内周面側に、貫通孔の全長（深さ）よりも長い略円柱状の金属端子２の両端部を絶縁基体１から突出させた状態で、摩擦圧接法により強固かつ接合界面が緻密になるように、金属端子２が直接接合される。これにより、非水系電解質電池内部が密閉されることになる。
【００１４】
本発明の金属端子２は、その下端側が非水系電解質電池の電極板Ｅに接続されることで、電極板Ｅへの導電路として機能するとともに、その側面は絶縁基体１に摩擦圧接され接合されることとなる。
【００１５】
この金属端子２は、絶縁基体１に摩擦圧接される際に、絶縁基体１が硬くて脆い性質を有するセラミックスから成るので、摩擦圧接開始時の衝突や熱応力によって絶縁基体１が破損するのを有効に防止できるように、延性に富み、熱伝導性の非常に高い材料で、さらに導電路として機能するよう導電性に優れた材料であり、さらには摩擦圧接で接合される絶縁基体１と同一元素を含有する材料が好ましく、具体的にはアルミニウムや銅等の金属材料がよい。
【００１６】
また、金属端子２は、例えばアルミニウムから成る場合には、非水系電解質電池に組み込んだ後に、特に電流を流した際に非水系電解液中に溶解する金属端子２の珪素成分の量が極めて多くなる。この珪素成分の溶解を極めて少なくするために、珪素成分の含有率が０．６％未満の非常に高純度のアルミニウム（ＪＩＳＨ  ４０００等）を用いることが好ましい。また金属端子２は、非水系電解質電池に組み込んだ後に、電流を流さない状態であっても、ごく微量ではあるが珪素成分が非水系電解液中に溶解されていくので、この溶解する珪素成分の量を極めて少なくするために、上記高純度のアルミニウム（ＪＩＳ  Ｈ  ４０００等）を用いることが同様に好ましい。
【００１７】
すなわち、金属端子２は、アルミニウムを材料とし非水系電解質電池用の端子の一部材として用いる場合、上記高純度のアルミニウムを材料として用いることが好ましい。
【００１８】
このように、摩擦圧接法によって直接接合される絶縁基体１と金属端子２とは、非水系電解質電池に電流を流しても、あるいは電流を流さない状態にある場合であっても、珪素成分が非水系電解液に溶解する量を、少なくとも７％の珪素成分を含有するアルミニウムロウ材を用いた従来の場合に比較して非常に微量とすることができる。さらに、珪素成分の含有量が非常に少ない材料からなる絶縁基体１および金属端子２を用いた場合には、非水系電解液に溶解する珪素量がさらに微量なものとなる。その結果、非水系電解質電池内部の密閉性を経時的に損なっていくことがなくなる。本発明の摩擦圧接法の接合条件の一例を表１に示す。
【００１９】
【表１】
0003659475.tif 000002
【００２０】
この摩擦圧接法による直接接合は、貫通孔を有する絶縁基体１を貫通孔の中心軸線を中心に回転させ、摩擦により発熱するように、断面の直径が貫通孔の径よりもやや大きくかつ延性に富む等の特性を有する円柱状（棒状）の金属端子２を、貫通孔中に圧力をかけながら挿入することにより、接合面を摩擦で加熱軟化させて接合させる。また、その条件は、脆性材料である絶縁基体１との接合なので、絶縁基体１の破損防止およびそれらの接合を強固なものと成すためには、絶縁基体１の回転数、金属端子２との摩擦圧力およびその摩擦時間を制御する必要がある。また、回転を急激に止めることにより、絶縁基体１と適当に軟化した金属端子２とを圧力をかけて反応させるアプセット圧力やその時間（アプセット時間）を制御することによって、接合を強固なものとすることができる。
【００２１】
一方、絶縁基体１の外周側面（側部）に接合されるフランジ３は、金属端子２と同様に高純度のアルミニウムから成る円環体であり、摩擦圧接法によって接合される。その接合条件については表１と同じである。そして、このフランジ３を非水系電解質電池の容器蓋Ｌの開口に溶接することによって、本発明の端子が非水系電解質電池の容器蓋Ｌに固定され、電池内部を密閉する。
【００２２】
ただし、このフランジ３には電流が流れることはないので、フランジ３中の珪素成分が非水系電解液に溶解する量は微量であるが、例えばフランジ３がアルミニウムから成る場合、溶解される珪素成分の量をさらに微量なものとし非水系電解質電池内部の密閉性を維持するために、金属端子２と同様に上記高純度アルミニウムを材料として用いることが好ましい。
【００２３】
また、フランジ３は、上述したように電流が流れないことから、絶縁基体１の外周側面の一部に被着したメタライズ層とアルミニウムから成る円環状のフランジ３とが、アルミニウムロウ材を介して接合されていても良い。その場合、従来アルミニムロウ材は少なくとも７％の珪素成分を含有するので、万一非水系電解液に珪素成分が全て溶解してしまえば、アルミニウムロウ材中のボイドが多くなり、その結果非水系電解質電池内部の密閉性が損なわれることとなるので、上記高純度のアルミニウムを材料として用い、摩擦圧接法によってフランジ３と絶縁基体１とを接合することが好ましい。
【００２４】
なお、他の実施形態として、図２に示すように金属端子２が接合される絶縁基体１の貫通孔の内側をテーパー形状とし、絶縁基体１との接合面積を広くしても良い。この場合、接合面積を広くすることによって、絶縁基体１と金属端子２との接合がより強固になるとともに、非水系電解質電池内部の密閉性もより高いものと成すことが可能である。
【００２５】
また、さらに他の実施形態として、金属端子２を有底の中空構造としても良く、端子を軽量化することが可能となる。
【００２６】
このように、本発明の端子は、絶縁基体１の貫通孔の内周面側に金属端子２を摩擦圧接法によって直接接合し、絶縁基体１の外周側面にフランジ３をロウ付け法，または摩擦圧接法によって接合し、金属端子２の下端側を非水系電解質電池内の電極板Ｅに接続するとともに、フランジ３を非水系電解質電池の容器蓋Ｌの開口に溶接することによって、製品としての非水系電解質電池となる。
【００２７】
上記実施形態においては、主に非水系電解質電池の場合について説明したが、本発明の端子は非水系電解質電池用に限らず他の電池にも適用できることはいうまでもない。
【００２８】
かくして、本発明の端子によれば、特に非水系電解質電池用の端子の場合に関し、絶縁基体１の貫通孔の内周面側に金属端子２をロウ材を用いずに摩擦圧接法によって直接接合したことから、非水系電解質電池に組み込んだ後に電流を流しても、ロウ材等の珪素成分が非水系電解液中に溶解することがなく、従って電池内部の密閉性が損なわれていくことがなく、電池の性能を長期にわたって安定化させ長寿命なものとすることが可能となる。
【００２９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行なうことは何等差し支えない。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、金属端子が絶縁基体の貫通孔に挿入され摩擦圧接により直接接合されていることにより、接合用のロウ材を不要とし、特に非水系電解質電池用の端子の場合に、ロウ材の劣化により電池内部の密閉性が経時的に損なわれることがなく、電池の性能を長期にわたって安定化させ長寿命なものとすることができる。また、メタライズ層を絶縁基体に被着させてロウ付けする等の製造工程を必要としないので、製造コストの削減が可能となり安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電池用端子の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の電池用端子の他の実施形態を示す断面図である。
【図３】従来の電池用端子の断面図である。
【符号の説明】
１：絶縁基体
２：金属端子
【図１】
0003659475.tif 000003
【図２】
0003659475.tif 000004
【図３】
0003659475.tif 000005