(57)【要約】【課題】端子部材と外部導通部材の結合強度が強くて互いに回動し難く、振動が多い環境下で使用されても導通性が低下する虞が小さい角形二次電池を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態の角形非水電解質二次電池１０は、正極外部導通部材１８の段差部付き貫通孔１８ａの段差部１８ｄに、凸部１８ｅが形成されている。正極端子部材１２のカシメ部１２ｅの上端側は、正極外部導通部材１８の段差部付き貫通孔１８ａ内を小径部１８ｃ側から挿通されてカシメられ、正極外部導通部材１８の凸部１８ｅはカシメ部１２ｅの先端側によって覆われている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板及び負極板を含む電極体と、
開口部を有し、前記電極体を収納する外装体と、
貫通孔を有し、前記開口部を封止する封口体と、
貫通孔を有し、前記封口体の外部側に設けられた外部導通部材と、
前記正極板又は前記負極板に電気的に接続され、前記封口体の貫通孔を貫通する端子部材と、
を備え、
前記端子部材は接続部を有し、
前記端子部材の接続部は、前記外部導通部材の貫通孔に挿入され、先端が前記外部導通部材上にカシメられており、
前記外部導通部材には、前記カシメられた前記端子部材の接続部に対向する位置に、回転抑制用の凸部が形成されており、
前記凸部の少なくとも一部は前記カシメ部に覆われている、
角形二次電池。
【請求項２】
前記回転抑制用の凸部は間隔をおいて形成された複数個の凸部である、請求項１に記載の角形二次電池。
【請求項３】
前記端子部材のカシメ部と前記外部導通部材とは溶接されている、請求項１又は２に記載の角形二次電池。
【請求項４】
前記外部導通部材の貫通孔の上端部にはテーパー部が形成されている、請求項１〜３のいずれかに記載の角形二次電池。
【請求項５】
前記凸部は前記外部導通部材の貫通孔の中心側から径方向に離れる方向に延びている、請求項１〜４のいずれかに記載の角形二次電池。
【請求項６】
前記凸部は前記カシメ部により覆われていない領域を有している、請求項１〜５のいずれかに記載の角形二次電池。
【請求項７】
前記凸部は前記テーパー部に設けられている、請求項４に記載の角形二次電池。
【請求項８】
前記外部導通部材に形成された貫通孔は大径部と小径部とを有する段差部付き貫通孔からなり、
前記大径部は前記外部導通部材の外部側に形成され、前記小径部は前記外部導通部材の前記封口体側に形成され、
前記凸部は前記段差部付き貫通孔の段差部に設けられている、
請求項１〜３のいずれかに記載の角形二次電池。
【請求項９】
前記段差部付き貫通孔の大径部の深さは前記カシメられた端子部材の接続部の厚さよりも大きい、請求項８に記載の角形二次電池。
【請求項１０】
前記段差部付き貫通孔の小径部の上端部にはテーパー部が形成されている、請求項８又は９に記載の角形二次電池。
【請求項１１】
前記凸部は前記段差部付き貫通孔の小径部の中心側から径方向に離れる方向に延びている、請求項８〜１０のいずれかに記載の角形二次電池。
【請求項１２】
前記凸部は前記段差部付き貫通孔の大径部の側壁に繋がっている、請求項１１に記載の角形二次電池。
【請求項１３】
前記凸部の前記段差部付き貫通孔の小径部側の側端部は傾斜面となっている、請求項８〜１２のいずれかに記載の角形二次電池。
【請求項１４】
前記凸部は前記カシメ部により覆われていない領域を有している、請求項８〜１３のいずれかに記載の角形二次電池。
【請求項１５】
前記外部導通部材に形成された貫通孔は大径部と小径部とを有する段差部付き貫通孔からなり、
前記大径部は前記外部導通部材の外部側に形成され、前記小径部は前記外部導通部材の前記封口体側に形成され、
小径部の上端部にはテーパー部が形成されており、
前記凸部は前記テーパー部に設けられている、
請求項１〜３のいずれかに記載の角形二次電池。
【請求項１６】
前記端子部材のカシメ部は、前記外部導通部材に設けられた前記凸部に対向する部分の厚みが、前記外部導通部材における前記凸部が形成されていない部分に対向する部分の厚みよりも薄くなされ、
前記端子部材のカシメ部と前記外部導通部材の凸部とが溶接されている、請求項１〜１５のいずれかに記載の角形二次電池。
【請求項１７】
前記端子部材が銅系金属を主体とする負極端子であり、
前記外部導通部材が銅系金属を主体とする負極外部導通部材である、請求項１６に記載の角形二次電池。
【請求項１８】
前記端子部材のカシメ部は、前記外部導通部材に設けられた前記凸部に対向する部分の厚みが、前記外部導通部材において前記凸部が形成されていない部分に対向する部分の厚みよりも薄くなされ、
前記端子部材がアルミニウム系金属を主体とする正極端子であり、
前記外部導通部材がアルミニウム系金属を主体とする正極外部導通部材であり、
前記正極端子と前記正極外部導通部材は前記凸が設けられていない領域で溶接されている、請求項１〜１５のいずれかに記載の角形二次電池。
【請求項１９】
前記端子部材は、鍔部と、前記鍔部の一方の面側に設けられた第１接続部と、前記鍔部の他方の面側に設けられた第２接続部とを有し、
前記鍔部は絶縁部材を介して前記封口体の電池外側に配置され、
前記第１接続部は前記接続部として前記外部導通部材の貫通孔に挿入され、
前記第２接続部が前記封口体の貫通孔を貫通している請求項１〜１８のいずれかに記載の角形二次電池。
【請求項２０】
前記凸部における前記外部導通部材の貫通孔と同心の円周方向断面は、四角形、台形又は三角形である、請求項１〜１９のいずれかに記載の角形二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端子部材と外部導通部材との間がカシメ部によって接続された接続部を備える角形二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、ＰＨＥＶ）の駆動用電源としては、高容量及び高出力特性が要求されるため、個々の電池が大型化されるとともに、多数の電池が直列、並列ないし直並列に接続されて使用されている。これらの電池は、スペース効率の点から角形二次電池が汎用されている。これらの角形二次電池は、単に電池容量を大きくすることだけでなく、高出力の電池が必要である。高出力の放電の際には電池に大電流が流れるため、電池の内部抵抗を低くすることが必要である。そのため、電池の内部抵抗を極力低減させ、さらに内部抵抗の変動がないようにする目的で、端子部材（封口体を貫通する部材）や外部導通部材（端子部材に接続される外部端子板、あるいはバスバー等）との接合部における高信頼性化と低抵抗化を実現することについても種々の改良が行われてきている。
【０００３】
これらの電池の端子部材と外部導通部材との接合部における低抵抗化を実現する方法としては、単なる機械的なカシメのみでは、ＥＶ、ＨＥＶ、ＰＨＥＶ等の振動が多い環境下で使用されると、電気抵抗の経時変化が発生じる虞がある。そのため、下記特許文献１に開示されているように、端子部材と外部導通部材とのカシメによる接合部の境界部をレーザー等の高エネルギー線によって溶接することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０３３７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に開示されている電池によれば、内部抵抗が低下するとともに、ＥＶ、ＨＥＶ、ＰＨＥＶ等の振動が多い環境下でも電気抵抗の経時変化が発生し難くなり、端子部や電池内部の接合部における高信頼性化と低内部抵抗化を実現することができるが、より信頼性の高い二次電池の開発が望まれる。
【０００６】
特に、外部導通部材が外部端子板であり、外部端子板とバスバーとをボルト締結により接続するような形態のものにおいては、ボルト締結時に溶接部に応力が掛かる。そのため、発明者らが開発を進めるなかで、再スタック（一度組電池にした後、解体し、再度組電池にする）などボルトの締め直しを行うと、端子部材と外部導通部材との間の導通性が低下するという課題が生じた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様の角形二次電池は、
正極板及び負極板を含む電極体と、
開口部を有し、前記電極体を収納する外装体と、
貫通孔を有し、前記開口部を封止する封口体と、
貫通孔を有し、前記封口体の外部側に設けられた外部導通部材と、
前記正極板又は前記負極板に電気的に接続され、前記封口体の貫通孔を貫通する端子部材と、
を備え、
前記端子部材は接続部を有し、
前記端子部材の接続部は、前記外部導通部材の貫通孔に挿入され、先端が前記外部導通部材上にカシメられており、
前記外部導通部材には、前記カシメられた前記端子部材の接続部に対向する位置に、回転抑制用の凸部が形成されており、
前記凸部の少なくとも一部は前記カシメ部に覆われている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様の角形二次電池においては、回転抑制用の凸部がカシメられた端子部材の接続部の先端と接合されるため、外部導通部材が回動し難くなる。そのため、本発明の一態様の角形二次電池によれば、振動が多い環境下で使用されても、端子部材と外部導通部材との間のカシメによる接続部分が緩む可能性が抑制され、導通性が低下する虞が小さくなる。この外部導通部材として、バスバー自体を用いることもできる。加えて、外部導通部材が外部端子板の場合、外部端子板とバスバーとをボルト締結により接続するような形態のものであっても、再スタック時にボルトの締め直しを行っても、端子部材と外部端子板との間の導通性が低下し難くなる。
【０００９】
回転抑制用の凸部としては、間隔をおいて複数個形成された凸部とすることが好ましい。この場合、複数個形成された凸部のうち少なくとも一つの凸部の一部がカシメ部により覆われていれば良いが、複数個の凸部のそれぞれの一部がカシメ部に覆われていることが好ましい。ただし、複数個形成された全ての凸部がカシメ部に覆われる必要はない。なお、凸部が円環状に形成されている場合、回転抑制の効果が得られないため、回転抑制用の凸部には含まれない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態の角形非水電解質二次電池の斜視図である。
【図２】図２Ａは図１に示した角形非水電解質二次電池の正極側の平面図であり、図２Ｂは図２ＡのIIＢ−IIＢ線に沿った拡大断面図である。
【図３】図２ＡのIII−III線に沿った拡大断面図である。
【図４】図４Ａは図１に示した角形非水電解質二次電池の負極側の平面図であり、図４Ｂは図４ＡのIVＢ−IVＢ線に沿った拡大断面図である。
【図５】図５Ａは正極外部導通部材の平面図であり、図５Ｂは図５Ａの貫通孔近傍の拡大平面図であり、図５Ｃは図５ＢのＶＣ−ＶＣ線に沿った拡大断面図である。
【図６】図６Ａは正極外部導通部材の貫通孔に正極端子部材の接続部を差し込んだ状態の平面図であり、図６Ｂは図６ＡのVIＢ−VIＢ線に沿った断面図であり、図６Ｃはスピニングカシメを行った状態の平面図であり、図６Ｄは図６ＣのVIＤ−VIＤ線に沿った断面図であり、図６Ｅはレーザー溶接した後の平面図であり、図６Ｆは図６ＥのVIＦ−VIＦ線に沿った断面図である。
【図７】スピニングカシメによって正極端子部材の接続部を正極外部導通部材にカシメ固定する状態を示す断面図である。
【図８】図８Ａ〜図８Ｃはそれぞれ変形例１〜３に対応するレーザー溶接前の正極端子部材と正極外部導通部材との接合状態を示す拡大断面図であり、図８Ｄ〜図８Ｆは同じくレーザー溶接後の正極端子部材と正極外部導通部材との接合状態を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態に係る角形二次電池を図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す角形二次電池は、本発明の技術思想を理解するために角形二次電池としての角形非水電解質二次電池を例示するものであって、本発明をこの角形非水電解質二次電池に特定することを意図するものではない。本発明は、角形アルカリ蓄電池等、特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の変更を行ったものにも均しく適用し得るものである。
【００１２】
本発明に係る角形二次電池は、正極板と負極板とを有する電極体を備えたものに対して適用できるが、以下においては、偏平状の巻回電極体を用いたものに代表させて説明する。本発明においては、溶接に使用する高エネルギー線としてレーザー光及び電子ビームの何れをも使用し得るが、以下ではレーザー光に代表させて説明する。この明細書における「上」及び「下」とは、封口体を基準とし、封口体から外部導通部材側に向かう方向を「上」と表現し、封口体から電極体側に向かう方向を「下」と表現している。
【００１３】
［実施形態］
一実施形態の角形非水電解質二次電池１０の構成を図１〜図７を用いて説明する。角形非水電解質二次電池１０は、正極板と負極板とがセパレータを介して巻回された偏平状の巻回電極体（何れも図示省略）を有している。正極板は、アルミニウム箔からなる正極芯体の両面に正極活物質合剤を塗布し、乾燥及び圧延した後、アルミニウム箔が一方の端部に長手方向に沿って帯状に露出するようにスリットすることにより作製されている。また、負極板は、銅箔からなる負極芯体の両面に負極活物質合剤を塗布し、乾燥及び圧延した後、銅箔が一方の端部に長手方向に沿って帯状に露出するようにスリットすることによって作製されている。
【００１４】
上述のようにして作製された正極板及び負極板を、正極板のアルミニウム箔露出部と負極板の銅箔露出部とがそれぞれ対向する電極の活物質合剤層と重ならないようにずらして、ポリエチレン製微多孔質セパレータを介して巻回することで、巻回軸方向の一方の端には複数枚重なった正極芯体露出部を備え、他方の端には複数枚重なった負極芯体露出部を備えた偏平状の巻回電極体が作製されている。複数枚の正極芯体露出部は正極集電体１１（図２Ｂ及び図３参照）を介して正極端子部材１２に電気的に接続され、同じく複数枚の負極芯体露出部は負極集電体１３（図４Ｂ参照）を介して負極端子部材１４に電気的に接続されている。
【００１５】
正極端子部材１２は、上部第１絶縁部材１５ａ及び下部第１絶縁部材１５ｂを介して封口体１６に固定されている。正極端子部材１２上には、外部接続用のボルト１７が設けられた正極外部導通部材１８が固定されている。上部第１絶縁部材１５ａ及び下部第１絶縁部材１５ｂが本発明における正極側の絶縁部材に対応する。同じく、負極端子部材１４は第１絶縁部材１９ａ及び第２絶縁部材１９ｂを介して封口体１６に固定されている。負極端子部材１４上には、外部接続用のボルト２０が設けられた負極外部導通部材２１が固定されている。
【００１６】
実施形態の角形非水電解質二次電池１０は、上述のようにして作製された偏平状の巻回電極体の封口体１６側を除く周囲に絶縁性の樹脂シート（図示省略）を介在させて角形の電池外装体２２（図１参照）内に挿入した後、封口体１６を電池外装体２２の開口部にレーザー溶接し、その後、電解液注液孔２３から非水電解液を注液し、この電解液注液孔２３を密閉することにより作製されている。なお、封口体１６には、電流遮断機構の作動圧よりも高いガス圧が加わったときに開放されるガス排出弁２４も設けられており、電池外装体２２の内部は密閉されている。
【００１７】
正極集電体１１と正極端子部材１２の間、あるいは負極集電体１３と負極端子部材１４の間に介在される感圧式の電流遮断機構について説明する。この電流遮断機構は、正極側にのみ設けても、負極側にのみ設けても、さらには正極側及び負極側の両方に設けてもよいものであるので、以下では正極側にのみ設けるものとして、図２Ｂ及び図３を参照しながら説明する。
【００１８】
偏平状の巻回電極体の一方の側端面側に配置された重ねられた正極芯体露出部には正極集電体１１が接続されており、この正極集電体１１は正極端子部材１２に電気的に接続されている。正極端子部材１２は、筒状部１２ａを備え、内部に貫通孔１２ｂが形成されている。正極端子部材１２は、筒状部１２ａがガスケット等の上部第１絶縁部材１５ａ、封口体１６及び下部第１絶縁部材１５ｂ及び筒状部２５ａを有する導電部材２５にそれぞれ形成された孔内に挿入され、その下側の先端部１２ｃがカシメられて互いに一体に固定されている。導電部材２５は、下側すなわち偏平状の巻回電極体側に筒状部２５ａが形成されており、上側すなわち封口体１６側は内径が狭められて正極端子部材１２の筒状部１２ａが挿入される開孔２５ｂが形成されている。
【００１９】
正極端子部材１２の筒状部１２ａの下側の先端部１２ｃは導電部材２５の上側の開孔２５ｂの近傍でカシメられており、正極端子部材１２の筒状部１２ａの先端部１２ｃと導電部材２５の接続部はレーザー溶接されている。これにより、正極端子部材１２は、上部第１絶縁部材１５ａ及び下部第１絶縁部材１５ｂによって封口体１６とは電気的に絶縁された状態で、導電部材２５と電気的に接続された状態となっている。
【００２０】
導電部材２５の筒状部２５ａの下側の先端にはフランジ部２５ｃが形成されており、このフランジ部２５ｃの内面側には反転板２６の周囲が気密に溶接されて封止されている。反転板２６は、周囲から中心側に向かって下側に突出する形状、すなわち封口体１６とは傾斜した配置関係となる形状とされている。この反転板２６は、導電性材料で形成されており、電池外装体２２内の圧力が高くなると電池の外部側すなわち上側に向かって変形する弁の機能を有するものである。反転板２６の中心部では、正極集電体１１の薄肉領域１１ａの接続部形成用孔１１ｂの内壁部分と反転板２６の表面とが複数箇所においてレーザー溶接されている。
【００２１】
正極集電体１１と反転板２６との間には、貫通孔２７ａが形成された樹脂材料からなる第２絶縁部材２７が配置されており、この貫通孔２７ａを介して正極集電体１１と反転板２６とが電気的に接続されている。この第２絶縁部材２７の貫通孔２７ａの周囲には適宜の数の突起２７ｂが形成され、この突起２７ｂが正極集電体１１に形成された固定用孔１１ｃに嵌合され、突起２７ｂの頂部が、たとえば加熱して拡径することにより、第２絶縁部材２７と正極集電体１１とが一体に固定されている。第２絶縁部材２７と下部第１絶縁部材１５ｂとは、ラッチ固定部２７ｃ（図３参照）により固定されている。
【００２２】
したがって、正極芯体露出部は、正極集電体１１の薄肉領域１１ａ、反転板２６及び導電部材２５を介して正極端子部材１２と電気的に接続されていることになる。これらの導電部材２５の筒状部２５ａ、反転板２６、第２絶縁部材２７及び正極集電体１１の薄肉領域１１ａによって電流遮断機構２８が形成されている。
【００２３】
反転板２６は、電池外装体２２内の圧力が増加すると正極端子部材１２の貫通孔１２ｂ側に膨れるようになっており、反転板２６の中央部には正極集電体１１の薄肉領域１１ａが溶接されているため、電池外装体２２内の圧力が所定値を超えると正極集電体１１の薄肉領域１１ａの部分で破断するので、反転板２６と正極集電体１１との間の電気的接続が遮断される。
【００２４】
正極集電体１１に薄肉領域１１ａが存在していると、反転板２６が変形した際に薄肉領域１１ａ部分で破断しやすくなり、電池内部の圧力が上昇した際にはこの薄肉領域１１ａ部分で確実に破断するようになるので、角形非水電解質二次電池１０の安全性が向上する。この薄肉領域１１ａ部分の厚さや形成領域を適宜設定することにより、この薄肉領域１１ａ部分が破断する圧力を所定値に設定することができるので、信頼性も向上する。
【００２５】
ここでは、接続部形成用孔１１ｂの周囲部分に環状に他の部分よりも厚さが薄くされた薄肉領域１１ａを形成した例を示したが、薄肉領域１１ａを接続部形成用孔１１ｂを囲むように間欠的に環状に形成してもよく、接続部形成用孔１１ｂの周囲部分の厚さを他の部分と同じ厚さとして、環状ないし間欠的に環状に溝を形成することによって薄肉領域１１ａを形成することもできる。また、薄肉領域１１ａ及び溝を設けずに反転板２６と正極集電体１１の接続強度を調節し、反転板２６が変形した場合に反転板２６と正極集電体１１の接続が切断されるようにすることもできる。
【００２６】
正極端子部材１２の貫通孔１２ｂは、電流遮断機構２８を構成する反転板２６の周囲が気密に溶接されているか否かの試験に用いられるが、このままの状態でも使用可能である。しかしながら、貫通孔１２ｂの内部に腐食性気体や液体が入って反転板２６が腐食されてしまうと、電流遮断機構２８が正常に動作しなくなる虞が生じるので、正極端子部材１２の貫通孔１２ｂは密閉することが好ましい。実施形態の角形非水電解質二次電池１０では、正極端子部材１２に形成された貫通孔１２ｂは端子栓２９を嵌合するとともに、この端子栓２９の上部には、アルミニウム系金属製の金属板３０が配置されている。この端子栓２９としては、上部に金属板が設けられていない弾性材料製ないし樹脂材料製のものも使用することができる。
【００２７】
次に、実施形態の角形非水電解質二次電池１０の正極端子部材１２と正極外部導通部材１８との接続部分の具体的構成について、図１〜図３及び図５〜図７を用いて説明する。正極端子部材１２には、鍔部１２ｄとカシメ部１２ｅとが形成されている。カシメ部１２ｅは、カシメ前の形状は円筒状であり、内部が貫通孔１２ｂとなって、筒状部１２ａと連通している。なお、以下ではカシメ前のカシメ部についても参照符号「１２ｅ」を付与して説明する。
【００２８】
鍔部１２ｄは、上部第１絶縁部材１５ａを介して、封口体１６とは電気的に絶縁された状態で封口体１６上に載置されている。これにより、正極端子部材１２のカシメ部１２ｅをカシメ加工する際に、カシメ部１２ｅに加えられる応力を鍔部１２ｄを介して封口体１６で受け止めることができるため、鍔部１２ｄが電池内部に配置される場合と比すると小さい力でカシメることができるようになり、正極外部導通部材１８、上部第１絶縁部材１５ａ、下部第１絶縁部材１５ｂ等へ加わる応力を抑制することができるようになる。鍔部１２ｄ上には正極外部導通部材１８が載置されており、この正極外部導通部材１８の周囲下部には、封口体１６との間に電気的絶縁性が確保されるように、第３絶縁部材１５ｃが配置されている。
【００２９】
この正極外部導通部材１８には段差部付き貫通孔１８ａが形成されており、図５Ｂ及び図５Ｃに示したように、段差部付き貫通孔１８ａの上部側は下部側よりも大径の大径部１８ｂとされ、下部側は上部側よりも小径の小径部１８ｃとされ、段差部１８ｄは平坦面となっている。段差部１８ｄには、段差部付き貫通孔１８ａの小径部１８ｃを囲むように間隔をおいて複数箇所、例えば４箇所に、凸部１８ｅが形成されている。ここで各凸部１８ｅは、それぞれ段差部付き貫通孔１８ａの小径部１８ｃの中心側から放射状に延びるように形成されている。また、凸部１８ｅの段差部付き貫通孔１８ａの小径部１８ｃ側の端部には、傾斜面１８ｆが形成されている。
【００３０】
凸部１８ｅを段差部付き貫通孔１８ａの小径部１８ｃの中心側から放射状に延びるように形成すると、正極外部導通部材１８と正極端子部材１２との間の回転防止効果が大きくなる。また、凸部１８ｅの段差部付き貫通孔１８ａの小径部１８ｃ側の端部に傾斜面１８ｆを形成すると、正極端子部材１２のカシメ部１２ｅをカシメる際に、カシメ部１２ｅと凸部１８ｅとの当接面がなだらかになるので、カシメ部１２ｅの応力が緩和されて引っ張り強度が向上するとともに、正極端子部材１２の先端側が損傷し難くなる。
【００３１】
この凸部１８ｅの正極外部導通部材１８の段差部付き貫通孔１８ａと同心の円周方向断面は、四角形、台形、三角形とすることができ、これらの凸部１８ｅの角部はＲが付けられていてもよい。凸部１８ｅの高さは０．１〜０．２ｍｍ、幅０．３〜１．０ｍｍ程度が好ましい。
【００３２】
段差部付き貫通孔１８ａの小径部１８ｃの上下端には、それぞれテーパー部１８ｇ及び１８ｈが形成されており、段差部付き貫通孔１８ａの大径部１８ｂには、凸部１８ｅの外周側に、凸部１８ｅの高さよりも高い段差部の壁１８ｊが形成されている。テーパー部１８ｇ及び１８ｈは、必ずしも必要な構成ではないが、このテーパー部１８ｇ及び１８ｈを設けると、正極端子部材１２のカシメ部１２ｅをカシメ加工する際に、折り曲げ角度が小さくなるので、カシメ部１２ｅの応力が緩和されて引っ張り強度が向上するとともに、正極端子部材１２の先端側が損傷し難くなる。
【００３３】
段差部の壁１８ｊの高さｈｐ（図５Ｃ参照）は、正極端子部材１２のカシメ部１２ｅをカシメた後に、カシメ部１２ｅが正極外部導通部材１８の上面よりも突出しない範囲で適宜に選択される。これにより、正極端子部材１２のカシメ部１２ｅが正極外部導通部材１８から上側に突出しなくなるため、正極端子部材１２に工具等が接触して正極端子部材１２が破損することを抑制することができるようになる。
【００３４】
凸部１８ｅは正極外部導通部材１８に形成された段差部付き貫通孔１８ａの小径部１８ｃ側から段差部の壁１８ｊに至るまで形成されている。このような構成を採用すると、凸部１８ｅの変形を防止できる。また、正極端子部材１２のカシメ部１２ｅと段差部の壁１８ｊとの間で凸部１８ｅが露出し易くなり、凸部１８ｅの位置を確認することができ、レーザー溶接を行う場合には凸部１８ｅとカシメ部１２ｅとの境界を正確に溶接することができるようになる。
【００３５】
正極外部導通部材１８には、段差部付き貫通孔１８ａが形成されていない位置に、ボルト１７が立設されている。このボルト１７は、複数の角形非水電解質二次電池１０を直列、並列ないし直並列に接続するためのバスバーや外部接続用の配線（図示省略）等を固定するために設けられているものである。正極端子部材１２の円筒状のカシメ部１２ｅが正極外部導通部材１８の段差部付き貫通孔１８ａの小径部１８ｃ側から挿通され、正極外部導通部材１８の下面が正極端子部材１２の鍔部１２ｄ上に載置され、この状態で正極端子部材１２の円筒状のカシメ部１２ｅがカシメられ、正極外部導通部材１８と正極端子部材１２とが強固に固定されている。
【００３６】
正極外部導通部材１８への正極端子部材１２のカシメ部１２ｅの固定は、スピニングカシメによって次のようにして行われる。まず、正極端子部材１２の円筒状のカシメ部１２ｅを正極外部導通部材１８の段差部付き貫通孔１８ａに小径部１８ｃ側から挿入すると、図６Ａ及び図６Ｂに示した状態となる。この状態で、図７に示したようにスピニングカシメ治具３１を用いて、円筒状のカシメ部１２ｅを上側から拡径するように、スピニングカシメを行う。
【００３７】
スピニングカシメ治具３１は先端部３１ａが縮径するように加工され、円筒状のカシメ部１２ｅの中心軸φ１とは偏心した軸φ２の回りを回転しながら、円筒状のカシメ部１２ｅの中心軸φ１の回りを回転するように駆動される。これにより、円筒状のカシメ部１２ｅの先端側が拡径されて正極外部導通部材１８の上側のテーパ部１８ｇ及び段差部１８ｄの表面に隙間なくカシメ固定される。この状態を、図６Ｃ及び図６Ｄに示す。
【００３８】
このスピニングカシメによれば、大きな力を加えなくても、正極端子部材１２の円筒状のカシメ部１２ｅの先端側を正極外部導通部材１８の上側のテーパ部１８ｇ及び段差部１８ｄに強固にカシメ固定することができるので、封口体１６、上部第１絶縁部材１５ａ、下部第１絶縁部材１５ｂや電流遮断機構２８に大きな力が掛からず、これらが変形ないし破損し難くなる。
【００３９】
正極外部導通部材１８は正極端子部材１２の鍔部１２ｄ上に載置されているので、正極端子部材１２の鍔部１２ｄ上に正極外部導通部材１８を安定した状態に載置できる。そのため、ある程度カシメ部１２ｅの形状がばらついていても、正極端子部材１２の上端部をカシメた際に、カシメ部１２ｅと正極外部導通部材１８の上側のテーパ部１８ｇ及び段差部１８ｄとの間に隙間が形成されないようになる。しかも、正極端子部材１２と封口体１６との間に配置された上部第１絶縁部材１５ａ及び下部第１絶縁部材１５ｂに以下に述べるレーザー溶接時の熱が伝わり難くなるので、上部第１絶縁部材１５ａ及び下部第１絶縁部材１５ｂによる封止性の低下を抑制することができるようになる。
【００４０】
正極外部導通部材１８の段差部１８ｄには段差部付き貫通孔１８ａの中心側から放射状に延びるように凸部１８ｅが形成されているから、より広い領域において凸部１８ｅがカシメ部１２ｅに食い込むため、正極外部導通部材１８と正極端子部材１２とは回動し難くなるように強固に固定される。
【００４１】
さらに、実施形態の角形非水電解質二次電池１０では、図６Ｅ及び図６Ｆに示したように、正極端子部材１２のカシメ部１２ｅの先端側と正極外部導通部材１８の段差部１８ｄとの間を、凸部１８ｅが形成されていない箇所において、複数箇所にわたってレーザー溶接し、複数箇所に等間隔に溶接スポット３２を形成する。この溶接スポット３２の形成状態の詳細については後述する。
【００４２】
次いで、負極集電体１３と負極端子部材１４との接合部分及び負極端子部材１４と負極外部導通部材２１との接合部分の具体的な構成について、図４を用いて説明する。ただし、負極集電体１３の具体的構成は、形成材料が銅系金属からなる以外は正極集電体１１と実質的に同一の構成を備えているので、その詳細な説明は省略する。負極側には、圧力感応型の電流遮断機構が形成されていない。そのため、負極端子部材１４は、第１絶縁部材１９ａと第２絶縁部材１９ｂとによって、封口体１６とは電気的に絶縁されている状態で、封口体１６に固定されていることになる。
【００４３】
負極集電体１３には接続部形成用孔１３ｃが形成されており、この接続部形成用孔１３ｃ内に負極端子部材１４の下側の筒状部１４ａの先端部１４ｃが挿通された後、カシメ固定されて、負極集電体１３と負極端子部材１４とが一体に結合されている。さらに、負極端子部材１４の下側の筒状部１４ａの先端部１４ｃと負極集電体１３との接続部はレーザー溶接されている。
【００４４】
また、負極端子部材１４には、鍔部１４ｄとカシメ部１４ｅが形成されている。カシメ部１４ｅは、カシメ前の形状は円筒状であり、正極端子部材１２とは異なり、負極側には圧力感応式の電流遮断機構が設けられていないため、貫通孔は形成されておらず、内部が有底の孔１４ｂとなっている。なお、以下ではカシメ前のカシメ部についても参照符号「１４ｅ」を付与して説明する。負極端子部材１４の鍔部１４ｄ上には負極外部導通部材２１が載置されており、この負極外部導通部材２１の周囲下部には、封口体１６との間に電気的絶縁性が確保されるように、第３絶縁部材１９ｃが配置されている。
【００４５】
負極外部導通部材２１には、段差部付き貫通孔２１ａが形成されており、図４Ａ及び図４Ｂに示したように、段差部付き貫通孔２１ａの上部側は下部側よりも大径の大径部２１ｂとされ、下部側は上部側よりも小径の小径部２１ｃとされ、段差部２１ｄは平坦面となっている。段差部２１ｄには、段差部付き貫通孔２１ａの小径部２１ｃを囲むように間隔をおいて複数箇所、例えば４箇所に、凸部２１ｅが形成されている。ここで各凸部２１ｅは、それぞれ段差部付き貫通孔２１ａの小径部２１ｃの中心側から放射状に延びるように形成されている。また、凸部２１ｅの段差部付き貫通孔２１ａの小径部２１ｃ側の端部には傾斜面（図示省略）が形成されている。この凸部２１ｅの負極外部導通部材２１の段差部付き貫通孔２１ａと同心の円周方向断面は、四角形、台形、三角形とすることができ、これらの凸部２１ｅの角部はＲが付けられていてもよい。この凸部２１ｅの高さは０．１〜０．２ｍｍ、幅０．３〜１．０ｍｍ程度が好ましい。
【００４６】
段差部付き貫通孔２１ａの小径部２１ｃの上下端には、それぞれテーパー部２１ｇ及び２１ｈが形成されており、段差部付き貫通孔２１ａの大径部２１ｂには、凸部２１ｅの外周側、凸部２１ｅの高さよりも高い段差部の壁２１ｊが形成されている。段差部の壁２１ｊの高さｈｎ（図４Ｂ参照）は、負極端子部材１４のカシメ部１４ｅをカシメた後に、カシメ部１４ｅが負極外部導通部材２１の上面よりも突出しない範囲で適宜に選択される。なお、テーパー部２１ｇ及び２１ｈは、必ずしも必要な構成ではないが、このテーパー部２１ｇ及び２１ｈを設けると、負極端子部材１４のカシメ部１４ｅをカシメ加工する際に、折り曲げ角度が小さくなるので、負極端子部材１４の先端側が損傷し難くなる。
【００４７】
負極外部導通部材２１には、段差部付き貫通孔２１ａが形成されていない位置に、ボルト２０が立設されている。このボルト２０は、正極外部導通部材１８の場合と同様に、複数の角形非水電解質二次電池１０を直列、並列ないし直並列に接続するためのバスバーや外部接続用の配線等を固定するために設けられているものである。
【００４８】
負極端子部材１４の円筒状のカシメ部１４ｅが負極外部導通部材２１の段差部付き貫通孔２１ａの小径部２１ｃ側から挿通され、負極外部導通部材２１の下面が負極端子部材１４の鍔部１４ｄ上に載置され、この状態で負極端子部材１４の円筒状のカシメ部１４ｅがカシメられ、負極外部導通部材２１と負極端子部材１４とが強固に固定される。
【００４９】
この負極外部導通部材２１への負極端子部材１４のカシメ部１４ｅの固定はスピニングカシメによって行われる。負極端子部材１４のカシメ部１４ｅの先端側と負極外部導通部材２１の段差部２１ｄとの間を、凸部２１ｅが形成されている箇所において、複数箇所にわたってレーザー溶接し、複数箇所に等間隔に溶接スポット３３を形成する。この溶接スポット３３の形成状態の詳細については、正極側の溶接スポット３２の形成状態とともに、後述する。
【００５０】
負極側においても、負極外部導通部材２１は、負極端子部材１４の鍔部１４ｄ上に載置されているので、負極端子部材１４の鍔部１４ｄ上に負極外部導通部材２１を安定した状態に載置できるから、ある程度カシメ部１４ｅの形状がばらついていても、負極端子部材１４の上端部をカシメた際にカシメ部１４ｅと負極外部導通部材２１の段差部２１ｄとの間に隙間が形成されないようになる。しかも、負極端子部材１４と封口体１６との間に配置された上部第１絶縁部材１９ａ及び下部第１絶縁部材１９ｂに以下に述べるレーザー溶接時の熱が伝わり難くなるので、上部第１絶縁部材１９ａ及び下部第１絶縁部材１９ｂによる封止性の低下を抑制することができるようになる。
【００５１】
負極外部導通部材２１の段差部２１ｄには段差部付き貫通孔２１ａ側から放射状に延びるように凸部２１ｅが形成されているから、より広い領域において凸部２１ｅがカシメ部１４ｅに食い込むため、負極外部導通部材２１と負極端子部材１４とは回動し難くなるように強固に固定される。
【００５２】
非水電解質二次電池では、一般的に正極板の芯体としてアルミニウム系金属が用いられているため、異種金属接触による腐食を抑制するため、角形非水電解質二次電池１０の正極集電体、圧力感応型の電流遮断機構２８、正極端子部材１２及び正極外部導通部材１８もアルミニウム系金属からなるものを用いることが好ましい。同様に、一般的に負極板の芯体として銅系金属が用いられているため、角形非水電解質二次電池１０の負極集電体１３、負極端子部材１４及び負極外部導通部材２１も銅系金属からなるものを用いることが好ましい。なお、アルミニウム系金属からなるもの、及び銅系金属からなるものとは、それぞれアルミニウム系金属、銅系金属を主体とするものであればよく、表面がニッケル等の異種金属で被覆されているものも含むものとする。
【００５３】
正極端子部材１２のカシメ部１２ｅ及び負極端子部材１４のカシメ部１４ｅには、カシメ加工による応力が残留している。この応力が大きければ大きいほど、カシメ部の強度が強くなって耐振性が良好となるため、カシメ加工による応力を完全に排除することはできない。正極端子部材１２ないし負極端子部材１４のカシメ部１２ｅ、１４ｅの先端側と正極外部導通部材１８ないし負極外部導通部材２１をレーザー溶接すると、溶接溶融部が形成されるが、この溶融溶接部は冷却されて溶接スポット３２、３３を形成する。
【００５４】
アルミニウム系金属を用いている正極側では、カシメ固定のみでは強度が足らない虞があるが、カシメ固定に加えて大きい溶接スポット３２を形成することによって、振動が多い場合でも十分な接合強度及び良好な電気的導通を確保することができるようになる。さらに、正極側の溶接スポット３２を正極外部導通部材１８の凸部１８ｅが形成されていない個所に形成することにより、凸部１８ｅが溶融して回り止め効果が低下することを避けることができる。また、カシメ部１２ｅにおいて厚みの厚い部分において溶接することにより、高い溶接強度が得られる。そのため、正極側の溶接スポット３２は、図２Ａに示したように、正極外部導通部材１８の凸部１８ｅが形成されていない箇所に形成することが好ましい。
【００５５】
銅系金属を用いている負極側では、カシメ固定のみでも強度は十分であるが、カシメ固定に加えて正極側の溶接スポット３２よりも小さい溶接スポット３３を形成することにより、強度及び良好な電気的導通を確保することができるようになる。銅系金属は、アルミニウム系金属よりも溶接時に大きなエネルギーが必要であるために、スパッタ、クラック等が発生し易い。
【００５６】
そのため、負極側の溶接スポット３３の径を正極側の溶接スポット３２の径よりも小さくするとともに、負極外部導通部材２１の凸部２１ｅが形成されている箇所に形成することが好ましい。このような構成を採用すると、凸部２１ｅ上に位置する負極端子部材１４のカシメ部１４ｅの厚さは他の部分の厚さよりも薄く、しかも溶融溶接部は凸部２１ｅ部分のみに形成できるため、スパッタ、クラック等が発生し難く、均質な溶接スポット３３を形成することができるようになる。
【００５７】
［変形例１〜３］
一実施形態の角形非水電解質二次電池１０においては、正極外部導通部材１８の凸部１８ｅ及び負極外部導通部材２１の凸部２１ｅを、ともに段差部付き貫通孔１８ａ、２１ａの小径部１８ｃ、２１ｃの中心側から段差部の壁１８ｊ、２１ｊに至るまで延在されている例を示した。本発明においては、正極外部導通部材１８と正極端子部材１２との間の回動や負極外部導通部材２１と負極端子部材１４との間の回動を抑制することができれば、凸部１８ｅ、２１ｅは必ずしも段差部付き貫通孔１８ａ、２１ａの小径部１８ｃ、２１ｃの中心側から段差部の壁１８ｊ、２１ｊに至るまで延在されている必要はない。
【００５８】
このような正極外部導通部材１８の凸部１８ｅ及び負極外部導通部材２１の凸部２１ｅの変形例を、図８を用いて説明する。なお、図８においては、正極側及び負極側とも同様の構成を採用することができるが、以下においては正極側に代表させて説明することとし、負極側についての詳細な説明は省略する。
【００５９】
変形例１の正極外部導通部材１８の凸部１８ｅは、正極外部導通部材１８の段差部１８ｄに、段差部付き貫通孔１８ａの小径部１８ｃとは離間した位置から段差部の壁１８ｆに至る途中までの間に形成されている。この状態で正極端子部材１２のカシメ部１２ｅをカシメ固定すると、図８Ａに示したように、凸部１８ｅの全てがカシメ部１２ｅによって覆われた状態となる。この変形例１の正極外部導通部材１８と正極端子部材１２との接合部は、凸部１８ｅの存在のため、互いに回動し難くなる。
【００６０】
変形例２の正極外部導通部材１８の凸部１８ｅは、正極外部導通部材１８の段差部１８ｄに、段差部付き貫通孔１８ａの小径部１８ｃ側から段差部の壁１８ｆに至る途中までの間に形成されている。この状態で正極端子部材１２のカシメ部１２ｅをカシメ固定すると、図８Ｃに示したように、凸部１８ｅの途中までがカシメ部１２ｅによって覆われた状態となる。この変形例２の正極外部導通部材１８と正極端子部材１２との接合部も、凸部１８ｅの存在のため、互いに回動し難くなる。
【００６１】
変形例３の正極外部導通部材１８の凸部１８ｅは、正極外部導通部材１８の段差部付き貫通孔１８ａの小径部１８ｃの上側に形成されたテーパー部１８ｇに設けられており、段差部１８ｄには凸部は形成されていない。この状態で正極端子部材１２のカシメ部１２ｅをカシメ固定すると、図８Ｃに示したように、凸部１８ｅの全てがカシメ部１２ｅによって覆われた状態となる。この変形例３の正極外部導通部材１８と正極端子部材１２との接合部は、凸部１８ｅの存在のため、互いに回動し難くなる。
【００６２】
変形例１〜３における正極外部導通部材１８と正極端子部材１２との間のレーザー溶接は、図２及び図６に示したように、正極外部導通部材１８に凸部１８ｅが形成されていない箇所において行うことが好ましいが、凸部１８ｅが形成されている箇所において行ってもよい。この場合には、例えば図８Ｂ、図８Ｄないし図８Ｄに示した形状の溶接スポット３２よりも大径の溶接スポットとなるようにしてもよい。
【００６３】
上記一実施形態の角形非水電解質二次電池１０においては、正極外部導通部材１８及び負極外部導通部材２１にそれぞれ凸部１８ｅないし２１ｅを設けた例を示したが、凸部１８ｅないし２１ｅは正極外部導通部材１８及び負極外部導通部材２１のいずれか一方に設けてもよい。同じく、正極端子部材１２及び負極端子部材１４と正極外部導通部材１８及び負極外部導通部材２１との間の接合を、カシメ固定とレーザー溶接との両者で行った例を示したが、カシメ固定のみであってもよい。
【００６４】
上記一実施形態の角形非水電解質二次電池１０においては、外部導通部材としての外部端子板に形成する貫通孔として、大径部と小径部とを有する段差部付き貫通孔とした例を示したが、段差部を有しない単なる貫通孔の場合であっても適用可能である。
【００６５】
上記一実施形態の角形非水電解質二次電池１０においては、外部導通部材が外部端子板である例を示したが、組電池において隣接する角形二次電池の端子同士を接続するバスバーを外部導通部材とすることができる。例えば、外部端子板を使用せず、一つの角形二次電池の正極端子部材とバスバーの一方端側を接続し、隣接する角形二次電池の負極端子部材とバスバーの他方端側を接続するようにし、正極端子部材とバスバーの接続部又は負極端子部材とバスバーの接続部に本発明を適応してもよい。
【００６６】
上記一実施形態の角形非水電解質二次電池１０においては、端子部材として鍔部の一方の面側に接続部が形成されたものを用い、鍔部を封口体の電池内部側に配置し、接続部が封口体の貫通孔を貫通するとともに外部導通部材の貫通孔に挿入されるようにすることもできる。
【００６７】
上記一実施形態の角形非水電解質二次電池１０においては、外部導通部材の貫通孔の周囲に間隔をおいて複数個の凸部を設け、この凸部を端子部材のカシメ部が覆う形態を示した。しかしながら、外部導通部材の貫通孔の周囲に一つの凸部を設け、端子部材のカシメ部がこの凸部を覆うようにすることもできる。これにより外部導通部材が端子部材に対して回動することを防止できる。但し、この場合は凸部は貫通孔を囲むように形成された円環状の凸突起ではない、平面視が非円環状の凸部とする。
【００６８】
上記一実施形態の角形非水電解質二次電池１０においては、正極端子部材１２及び負極端子部材１４のそれぞれが封口体１６と絶縁部材により絶縁された例に示したが、正極端子部材１２及び負極端子部材１４のいずれか一方が封口体１６と電気的に接続された形態とすることもできる。ただし、正極端子部材１２及び負極端子部材１４のそれぞれが封口体１６と絶縁部材により絶縁された形態であることが好ましい。
【００６９】
本願発明においては、外部導通部材の貫通孔の周囲に凸部を設け、この凸部を端子部材のカシメ部が覆う形態を示した。しかしながら、外部導通部材の貫通孔の周囲に凹部を設け、外部導通部材が端子部材に対して回転を防止することも考えられる。この場合、凹部は、貫通孔から離れる方向に延びるように形成することが好ましい。また、間隔をおいて複数箇所設けることが好ましい。特に、貫通孔から放射状に設けることが好ましい。
【符号の説明】
【００７０】
１０…角形非水電解質二次電池  １１…正極集電体          １１ａ…薄肉領域
１１ｂ…接続部形成用孔      １１ｃ…固定用孔            １２…正極端子部材
１２ａ…筒状部              １２ｂ…貫通孔              １２ｃ…先端部
１２ｄ…鍔部                １２ｅ…カシメ部            １３…負極集電体
１３ｃ…接続部形成用孔      １４…負極端子部材          １４ａ…筒状部
１４ｂ…有底の孔            １４ｃ…先端部              １４ｄ…鍔部
１４ｅ…カシメ部            １５ａ…上部第１絶縁部材  １５ｂ…下部第１絶縁部材
１５ｃ…第２絶縁部材        １６…封口体                １７…ボルト
１８…正極外部導通部材      １８ａ…段差部付き貫通孔    １８ｂ…大径部
１８ｃ…小径部              １８ｄ…段差部              １８ｅ…凸部
１８ｆ…傾斜面              １８ｇ、１８ｈ…テーパー部  １８ｊ…段差部の壁
１９ａ…第１絶縁部材        １９ｂ…第２絶縁部材        １９ｃ…第３絶縁部材
２０…ボルト                ２１…負極外部導通部材    ２１ａ…段差部付き貫通孔
２１ｂ…大径部              ２１ｃ…小径部              ２１ｄ…段差部
２１ｅ…凸部                ２１ｇ、２１ｈ…テーパー部  ２１ｊ…段差部の壁
２２…電池外装体            ２３…電解液注液孔          ２４…ガス排出弁
２５…導電部材              ２５ａ…筒状部              ２５ｂ…開孔
２５ｃ…フランジ部          ２６…反転板                ２７…第３絶縁部材
２７ａ…貫通孔              ２７ｂ…突起                ２７ｃ…ラッチ固定部
２８…電流遮断機構          ２９…端子栓                ３０…金属板
３１…スピニングカシメ治具  ３１ａ…先端部            ３２、３３…溶接スポット
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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