(57)【要約】【課題】電極端子とバスバーとの接触面積を大きくすること。【解決手段】二次電池は、ケース２１に収容されている電極組立体２４と、電極組立体２４と電気を授受する電極端子３１とを備えている。電極端子３１は、板状の基部３２を有している。基部３２の中央からは、円筒状の極柱部３３が立設している。極柱部３３の先端面３６には、バスバーが固定される。先端面３６には、錫によって摩擦肉盛が施されており、これにより肉盛層５１が形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バスバーが固定される金属製の電極端子を備えた蓄電装置であって、
前記電極端子における前記バスバーが接触する接触面に前記電極端子よりも軟性の金属によって摩擦肉盛を施した蓄電装置。
【請求項２】
前記電極端子は、前記接触面から凹む凹部を有し、
前記接触面と、前記凹部の底を繋ぐ凹部の周面に傾斜面を有する請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記凹部の底の面と前記傾斜面は粗面である請求項２に記載の蓄電装置。
【請求項４】
金属製の電極端子におけるバスバーが接触する接触面に、前記電極端子よりも軟性の金属の肉盛材を界面に摩擦を生じさせながら押しつけることで蓄電装置の前記電極端子に摩擦肉盛を施す摩擦肉盛方法であって、
前記肉盛材の前記接触面と接する面の外縁間の寸法は、前記接触面における外縁間の寸法以上の長さである摩擦肉盛方法。
【請求項５】
金属製の電極端子におけるバスバーが接触する接触面に沿って、前記電極端子よりも軟性の金属の肉盛材を押しつけながら移動させることで蓄電装置の前記電極端子に摩擦肉盛を施す摩擦肉盛方法であって、
前記電極端子は、前記接触面に開口し、前記バスバーを前記電極端子に固定する取付具が挿入される挿入穴を有し、
前記肉盛材の前記接触面と接する面の外縁間の寸法は、前記挿入穴の開口縁と前記接触面の外縁との間の寸法以上の長さであり、かつ、前記接触面の外縁間の寸法より短い摩擦肉盛方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極端子を有する蓄電装置及び摩擦肉盛方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池などの蓄電装置には、バスバーを固定するための電極端子が設けられている。特許文献１では、二次電池同士をバスバーで接続して、電池モジュールを構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１６８３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電極端子とバスバーとの接触抵抗を小さくするために、電極端子とバスバーとの接触面積を大きくすることが望まれている。
本発明の目的は、電極端子とバスバーとの接触面積を大きくすることができる蓄電装置及び摩擦肉盛方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する蓄電装置は、バスバーが固定される金属製の電極端子を備えた蓄電装置であって、前記電極端子における前記バスバーが接触する接触面に前記電極端子よりも軟性の金属によって摩擦肉盛を施している。
【０００６】
これによれば、電極端子よりも軟性の金属によって摩擦肉盛を施すことによってバスバーと電極端子とが密着しやすく、バスバーと電極端子との接触面積が大きくなる。
上記蓄電装置について、前記電極端子は、前記接触面から凹む凹部を有し、前記接触面と、前記凹部の底を繋ぐ凹部の周面に傾斜面を有することが好ましい。
【０００７】
これによれば、摩擦肉盛を施すときに、凹部の端ほど軟性の金属との密着力が高くなる。摩擦肉盛によって電極端子に設けられた軟性の金属は、凹部の端から剥離しやすいため、凹部の端ほど軟性の金属との密着力を高めることで、軟性の金属の剥離を抑止することができる。
【０００８】
上記蓄電装置について、前記凹部の底の面と前記傾斜面は粗面であることが好ましい。
これによれば、アンカー効果によって軟性の金属が剥離しにくくなる。
上記課題を解決する摩擦肉盛方法は、金属製の電極端子におけるバスバーが接触する接触面に、前記電極端子よりも軟性の金属の肉盛材を界面に摩擦を生じさせながら押しつけることで蓄電装置の前記電極端子に摩擦肉盛を施す摩擦肉盛方法であって、前記肉盛材の前記接触面と接する面の外縁間の寸法は、前記接触面における外縁間の寸法以上の長さである。
【０００９】
これによれば、接触面の全面に肉盛材を押しつけながら摩擦肉盛を行うことができるので、短時間で摩擦肉盛を行うことができる。
上記課題を解決する摩擦肉盛方法は、金属製の電極端子におけるバスバーが接触する接触面に沿って、前記電極端子よりも軟性の金属の肉盛材を押しつけながら移動させることで蓄電装置の前記電極端子に摩擦肉盛を施す摩擦肉盛方法であって、前記電極端子は、前記接触面に開口し、前記バスバーを前記電極端子に固定する取付具が挿入される挿入穴を有し、前記肉盛材の前記接触面と接する面の外縁間の寸法は、前記挿入穴の開口縁と前記接触面の外縁との間の寸法以上の長さであり、かつ、前記接触面の外縁間の寸法より短い。
【００１０】
これによれば、肉盛材の大きさは、挿入穴の開口縁と接触面の外縁との間の寸法以上であればよく、接触面の外縁間の寸法よりも長い必要がない。このため、肉盛材を小さくすることができ、肉盛材のワイヤ供給が可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電極端子とバスバーとの接触面積を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態の電池モジュールの一部を破断して示す斜視図。
【図２】実施形態の二次電池の一部を破断して示す斜視図。
【図３】実施形態の二次電池の電極端子を拡大して示す断面図。
【図４】実施形態の摩擦肉盛装置を示す概略図。
【図５】（ａ）は実施形態の電極端子の接触面を示す平面図、（ｂ）は実施形態の肉盛材の端面を示す平面図。
【図６】実施形態の電極端子と肉盛材との関係を示す図。
【図７】変形例の電極端子と肉盛材との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、蓄電装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、電池モジュール１０は複数の二次電池２０を備えている。隣り合う二次電池２０同士は、バスバー１１によって接続されている。バスバー１１は、ネジ１２によって二次電池２０に固定されている。
【００１４】
図２に示すように、蓄電装置としての二次電池２０は、その外形を構成するケース２１を備えている。ケース２１は、矩形筒状のケース本体２２と、ケース本体２２の開口部を塞ぐ矩形平板状の蓋体２３とから構成されている。二次電池２０は、ケース２１に収容されている電極組立体２４と、電極組立体２４と電気を授受する電極端子３１とを備えている。電極端子３１は、二つ設けられており、蓋体２３の長手方向に間隔を空けて配置されている。電極端子３１は、正極端子と、負極端子である。
【００１５】
図３に示すように、電極端子３１は、板状の基部３２を有している。基部３２の中央からは、円筒状の極柱部３３が立設している。極柱部３３と、基部３２とは、一体であり、ともに銅製である。極柱部３３は、外周面に雄ねじ部３４を有している。基部３２は、ケース２１内に位置しており、極柱部３３はケース２１外に向けて突出している。具体的にいえば、極柱部３３は、蓋体２３に設けられた貫通孔２５を貫通してケース２１の外部に突出しており、ケース２１外に突出した極柱部３３にナット３５を螺合することでケース２１に固定されている。貫通孔２５の内周面と極柱部３３の外周面との間には、円筒状をなす絶縁部材２７が設けられている。
【００１６】
極柱部３３の軸方向において、基部３２側を基端、基部３２とは反対側を先端とすると、極柱部３３は、先端面３６に開口し、先端面３６から基部３２に向けて延びる挿入穴３７を有している。挿入穴３７は、極柱部３３の先端面３６に開口する六角形状の係合穴３８と、係合穴３８よりも極柱部３３の基端側に位置し、係合穴３８と連通するネジ穴３９とから構成されている。ネジ穴３９は、内周面に雌ねじを有している。係合穴３８は、極柱部３３にナット３５を螺合するときに、極柱部３３とナット３５とが供回りしないように六角柱状の治具が挿入される穴である。
【００１７】
極柱部３３の先端面３６には、凹部４０が形成されている。凹部４０は、挿入穴３７を囲むように環状に延びている。凹部４０の断面形状（凹部４０の延びる方向と直交する方向の断面形状）は、凹部４０の底４１が短辺となる台形状である。すなわち、先端面３６と、凹部４０の底４１を繋ぐ周面は、傾斜面４２となっている。傾斜面４２の傾斜角度θは、２０度〜３０度に設定されている。また、凹部４０は、底４１の面及び傾斜面４２が粗面となっている。粗面は、旋盤によって凹部４０を形成するときに生じた旋盤目や、ショットブラストによって生じたものである。
【００１８】
極柱部３３の先端面３６には、全面に亘って錫によって摩擦肉盛が施されている。これにより、極柱部３３は、先端面３６の全面に亘って錫の肉盛層５１を有している。肉盛層５１は、凹部４０にも充填されている。
【００１９】
二次電池２０にバスバー１１を固定するときには、バスバー１１と極柱部３３の先端面３６とを肉盛層５１を介して面接触させて、バスバー１１を貫通したネジ１２をネジ穴３９に螺合する。すなわち、バスバー１１が接触する接触面とは、極柱部３３の先端面３６である。なお、バスバー１１とは、電極端子３１と面接触させることができる板状の接続部材であり、二次電池２０同士を接続する矩形平板状の接続部材や、ハーネスの先端に取り付けられるＵ字平板状の接続金具などがこれに含まれる。
【００２０】
次に、電極端子３１に摩擦肉盛を施す摩擦肉盛方法について説明する。
図４に示すように、電極端子３１に摩擦肉盛を施す際には、摩擦肉盛装置６１を用いる。
【００２１】
摩擦肉盛装置６１には、電極端子３１を固定するテーブル６２と、肉盛材６３を固定するチャック６４とが対向して設けられている。チャック６４は、モータによって回転可能となっている。また、チャック６４は、テーブル６２に対して近接、離間するように移動可能となっている。摩擦肉盛を行う際には、テーブル６２に電極端子３１が固定され、チャック６４に肉盛材６３が固定される。
【００２２】
図５（ａ），（ｂ）及び図６に示すように、肉盛材６３は、錫であり、円柱状である。肉盛材６３の端面の外縁間の寸法は、電極端子３１の先端面３６の外縁間の寸法以上である。なお、各面の外縁間の寸法とは、各面における中心Ｏを通る線分Ｌの寸法である。すなわち、面が円形の場合には、面の直径が外縁間の寸法となる。
【００２３】
本実施形態において、肉盛材６３の端面の直径は、電極端子３１の先端面３６の直径以上であり、肉盛材６３の端面で電極端子３１の先端面３６の全面を覆うことができる大きさとなっている。
【００２４】
そして、チャック６４を回転させることで、肉盛材６３を一体的に回転させるとともに、チャック６４を電極端子３１に近接させることで、肉盛材６３を電極端子３１の先端面３６に近接させていく。電極端子３１の先端面３６と肉盛材６３の端面が接触すると、肉盛材６３の回転によって電極端子３１と肉盛材６３との界面には摩擦熱が発生し、この状態で肉盛材６３を電極端子３１の先端面３６に押しつけると、肉盛材６３の一部が電極端子３１の先端面３６に塑性的に圧着されていく。このとき、電極端子３１の凹部４０にも肉盛材６３が充填され、これによって電極端子３１の先端面３６に肉盛層５１が形成される。したがって、肉盛材６３の接触面と接する面とは、肉盛材６３の端面となる。
【００２５】
凹部４０に錫が充填されていくときには、凹部４０の端ほど錫（肉盛層５１）との密着度が高くなる。凹部４０の傾斜面４２によって、肉盛材６３との距離は、凹部４０の端から底４１に近付くにつれて遠くなっていく。このため、肉盛材６３との距離が近い凹部４０の端ほど肉盛材６３への圧力が高くなり、錫との密着度が高くなる。
【００２６】
次に、本実施形態の二次電池２０の作用について説明する。
二次電池２０同士や、二次電池２０と負荷とをバスバー１１で接続するときには、バスバー１１を電極端子３１の先端面３６に面接触させてネジ１２をネジ穴３９に螺合する。このとき、電極端子３１の先端面３６には、錫によって摩擦肉盛が施されている。錫は、銅よりも軟性の金属である。すなわち、肉盛層５１は、電極端子３１よりも軟性であり、バスバー１１を錫による摩擦肉盛が施されていない電極端子３１に固定する場合に比べて、錫の変形によってバスバー１１と電極端子３１とが密着しやすく、接触面積が大きくなる。
【００２７】
また、電極端子３１の先端面３６に、錫など、電極端子３１よりも軟性の金属層を設けるために、溶融した金属に電極端子３１の先端面３６を接触させて、先端面３６に付着した金属を硬化させることも考えられる。この場合、溶融した金属の液面に対して電極端子３１が傾いた状態で接触すると、硬化後の金属層の厚みが一定でない場合がある。この場合、バスバー１１を固定したときに、金属層とバスバー１１とが十分に面接触しなかったり、バスバー１１が傾いて取り付けられることで接触面積が小さくなる場合がある。
【００２８】
本実施形態のように、摩擦肉盛によって一定速度で肉盛材６３を電極端子３１の先端面３６に圧着していくと、厚みの偏りが少ない肉盛層５１を得ることができ、溶融した金属を硬化させて金属層を形成する場合に比べてバスバー１１と電極端子３１との接触面積を大きくすることができる。
【００２９】
したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）電極端子３１の先端面３６に、錫によって摩擦肉盛を施している。このため、バスバー１１を固定するときには、肉盛層５１とバスバー１１とが密着しやすく、電極端子３１とバスバー１１との接触面積を大きくすることができる。特に、摩擦肉盛で錫を設けることで、肉盛層５１は厚みの偏りが少なく、バスバー１１と肉盛層５１との接触面積を大きくすることができる。
【００３０】
（２）凹部４０は傾斜面４２を有しているため、凹部４０の端ほど先端面３６に近くなっている。肉盛層５１は、端から剥離するが、凹部４０の端ほど先端面３６に近いため、肉盛材６３を押しつけるときの圧力は、凹部４０の端ほど高くなる。このため、凹部４０に充填された肉盛材６３は、凹部４０の端ほど密着力が高く、肉盛層５１の剥離を抑止することができる。
【００３１】
（３）凹部４０は、底４１の面及び傾斜面４２が粗面となっており、肉盛層５１が微細な凹凸に充填され、アンカー効果によって肉盛層５１の接合強度が向上する。
（４）肉盛材６３の端面の外縁間の寸法は、先端面３６の外縁間の寸法以上である。このため、先端面３６の全面に同時に摩擦肉盛を施すことができ、肉盛層５１を短時間で設けることができる。
【００３２】
なお、実施形態は以下のように変更してもよい。
○図５（ａ）及び図７に示すように、肉盛材７１の端面の外縁間の寸法は、挿入穴３７の開口縁と電極端子３１の先端面３６の外縁との間の寸法Ｌ２以上の長さであり、かつ、電極端子３１の先端面３６の外縁間の寸法より短くてもよい。この場合、肉盛材７１を回転（自転）させながら挿入穴３７の周囲、すなわち、先端面３６に沿って移動（公転）させることで、先端面３６に肉盛層が形成される。この場合、肉盛材７１の端面の外縁間の寸法を電極端子３１の先端面３６の外縁間の寸法より短くできるため、径の小さい肉盛材７１を用いることができ、肉盛材７１のワイヤ供給が可能になる。
【００３３】
○電極端子３１は、銅製以外でもよく、例えば、アルミニウム製であってもよい。また、肉盛層５１は、電極端子３１よりの軟性の金属であれば錫以外であってもよく、例えば、電極端子３１が銅の場合、アルミニウムであってもよい。
【００３４】
○凹部４０の底４１の面及び傾斜面４２は粗面でなくてもよい。
○蓄電装置は、電気二重層コンデンサなどであってもよい。
○摩擦肉盛を施す際に、肉盛材６３に加えて、電極端子３１（テーブル６２）を肉盛材６３の回転方向と逆方向に回転させてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１１…バスバー、２０…二次電池、３１…電極端子、３６…先端面、３７…挿入穴、４０…凹部、４１…底、４２…傾斜面、５１…肉盛層、６３，７１…肉盛材。
【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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