(57)【要約】  本発明の角形二次電池は、外部端子のバスバーが溶接される金属体と、金属体に接合される接続端子との間で機械的強度と電気的特性の両方を確保してより信頼性の高い角形二次電池を提供することを課題としている。上記課題を解決する本発明の角形二次電池（１００Ａ）は、角形の電池容器（１０１）の１つの面に正極及び負極の外部端子（１４１、１５１）が配置され、電池容器に扁平捲回群が収容されたものであって、一方の外部端子（１５１）は、電池容器を貫通して扁平捲回群（１７０）に電気的に接続される接続端子（１５３）と、接続端子に接合される金属体（１５２）とを有し、接続端子と金属体との接合部は、機械的接合部と冶金的接合部とを有することを特徴とする。
2016020996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
角形の電池容器の１つの面に正極及び負極の外部端子が配置され、前記電池容器に扁平捲回群が収容された角形二次電池であって、
一方の外部端子は、前記電池容器を貫通して前記扁平捲回群に電気的に接続される接続端子と、該接続端子に接合される金属体とを有し、前記接続端子と前記金属体との接合部は、機械的接合部と冶金的接合部とを有することを特徴とする角形二次電池。
【請求項２】
前記機械的接合部は、ねじ構造と、圧入構造と、かしめ構造の少なくともいずれか一つを有することを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
【請求項３】
前記冶金的接合部は、重ね溶接、すみ肉溶接、突き合わせ溶接のいずれか一つによる溶接構造を有することを特徴とする請求項２に記載の角形二次電池。
【請求項４】
前記金属体は、前記電池容器に対向する対向面と、該対向面から離間した位置に配置されるバスバー溶接面と、対向面の周端縁とバスバー溶接面の周端縁との間に亘る側面とを有し、
前記冶金的接合部は、前記金属体のバスバー溶接面と、前記対向面と、前記側面のいずれか一つに設けられていることを特徴とする請求項３に記載の角形二次電池。
【請求項５】
前記冶金的接合部は、前記重ね溶接による溶接構造を有する場合に、複数の溶接部を有することを特徴とする請求項３に記載の角形二次電池。
【請求項６】
前記金属体は、前記対向面に開口して前記接続端子の基端部が挿入される丸穴と、該丸穴の底面と前記バスバー溶接面との間を貫通する貫通孔とを有することを特徴とする請求項５に記載の角形二次電池。
【請求項７】
前記冶金的接合部は、摩擦攪拌接合による接合構造を有することを特徴とする請求項２に記載の角形二次電池。
【請求項８】
前記金属体と前記接続端子との間の隙間に充填材が充填されていることを特徴とする請求項１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、角形二次電池に係り、例えば車両等に搭載される角形二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えばハイブリッド方式の電気自動車や純粋な電気自動車等の動力源として、容量の大きな二次電池の開発が進められている。このような二次電池のうち、特に角形のリチウムイオン二次電池は、エネルギー密度の高い二次電池として注目されている。【０００３】
角形のリチウムイオン二次電池は、例えば、正極活物質を塗布した正極箔、負極活物質を塗布した負極箔、およびそれぞれを絶縁するためのセパレータを重ね合わせて捲回した扁平形状の蓄電要素を、電池蓋に設けられた正極外部端子および負極外部端子に電気的に接続し、その蓄電要素を電池缶に収容して電池缶の開口部を電池蓋で溶接封止し、電池蓋に設けられた注液孔から電解液を注液し、その注液孔に注液栓を挿入してレーザ溶接で溶接封止することによって作製する。【０００４】
そして、上記した角形のリチウムイオン二次電池を複数配列し、各電池の外部端子にバスバーを溶接し、隣接する電池同士を当該バスバーを介して接続することによって、複数の二次電池を直列に接続した組電池を作製する。【０００５】
ところで、二次電池の正極外部端子と負極外部端子の形成素材が異なる場合、例えば、正極外部端子がアルミニウムで作製され、負極外部端子が銅で作製される場合、銅製のバスバーを使用すると正極外部端子とバスバーとの溶接強度の確保が困難となる一方で、アルミニウム製のバスバーを使用すると負極外部端子とバスバーとの溶接強度の確保が困難となることが知られている。【０００６】
このような問題に対し、特許文献１には、アルミとニッケルのクラッド板を使用し、バスバーとクラッド板をアルミとニッケルの溶接とし、正極外部端子または負極外部端子とクラッド板をアルミとニッケルまたは銅とニッケルの溶接とすることでクラッド板を接合した外部端子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】WO2012/169055
【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、特許文献1に開示されている外部端子においては、外部端子とクラッド板を重ねて側面を溶接し、その体積の少ない溶接部のみに機械的強度と電気的特性を要求しているため、機械的強度を大きくすることが困難であり、角形二次電池としての信頼性のさらなる向上が望まれていた。【０００９】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、外部端子のバスバーが溶接される金属体と、金属体に接合される接続端子との間で機械的強度と電気的特性の両方を確保してより信頼性の高い角形二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本願は角形の電池容器の１つの面に正極及び負極の外部端子が配置され、前記電池容器に扁平捲回群が収容された角形二次電池であって、一方の外部端子は、前記電池容器を貫通して前記扁平捲回群に電気的に接続される接続端子と、該接続端子に接合される金属体とを有し、前記接続端子と前記金属体との接合部は、機械的接合部と冶金的接合部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、外部端子のバスバーが溶接される金属体と、金属体に接合される接続端子との間で機械的強度と電気的特性の両方を確保してより信頼性の高い角形二次電池を提供することができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】角形二次電池の外観斜視図。
【図２】分解斜視図。
【図３】扁平捲回群の分解斜視図。
【図４Ａ】実施形態１の角形二次電池の一部とバスバーを示す正面図。
【図４Ｂ】実施形態１の電池蓋組立体の要部を拡大して示す平面図。
【図４Ｃ】図４ＢのＡ−Ａ線断面図。
【図５】外部端子形成の概念図。
【図６Ａ】外部端子にバスバーを溶接した状態を示す平面図。
【図６Ｂ】図６ＡのＡ−Ａ線断面図。
【図６Ｃ】図６ＡのＡ−Ａ線断面図に相当する他の実施例を示す図。
【図６Ｄ】図６ＡのＡ−Ａ線断面図に相当する他の実施例を示す図。
【図７Ａ】実施形態２の角形二次電池の一部とバスバーを示す正面図。
【図７Ｂ】実施形態２の電池蓋組立体の要部を拡大して示す平面図。
【図７Ｃ】図７ＢのＡ−Ａ線断面図。
【図８Ａ】実施形態３の角形二次電池の一部とバスバーを示す正面図。
【図８Ｂ】実施形態３の電池蓋組立体の要部を拡大して示す平面図。
【図８Ｃ】図８ＢのＡ−Ａ線断面図。
【図９Ａ】実施形態４の角形二次電池の一部とバスバーを示す正面図。
【図９Ｂ】実施形態４の電池蓋組立体の要部を拡大して示す平面図。
【図９Ｃ】図９ＢのＡ−Ａ線断面図。
【図９Ｄ】図９ＣのＢ部の拡大図。
【図１０Ａ】実施形態５の角形二次電池の一部とバスバーを示す正面図。
【図１０Ｂ】実施形態５の電池蓋組立体の要部を拡大して示す平面図。
【図１０Ｃ】図１０ＢのＡ−Ａ線断面図。
【図１０Ｄ】図１０ＣのＢ部の拡大図。
【図１１Ａ】実施形態６の角形二次電池の一部とバスバーを示す正面図。
【図１１Ｂ】実施形態６の電池蓋組立体の要部を拡大して示す平面図。
【図１１Ｃ】図１１ＢのＡ−Ａ線断面図。
【図１１Ｄ】図１１ＣのＢ部の拡大図。
【図１２Ａ】実施形態７の角形二次電池の一部とバスバーを示す正面図。
【図１２Ｂ】実施形態７の電池蓋組立体の要部を拡大して示す平面図。
【図１２Ｃ】図１２ＢのＡ−Ａ線断面図。
【図１２Ｄ】図１２ＣのＢ部の拡大図。
【図１３Ａ】実施形態８の角形二次電池の一部とバスバーを示す正面図。
【図１３Ｂ】実施形態８の電池蓋組立体の要部を拡大して示す平面図。
【図１３Ｃ】図１３ＢのＡ−Ａ線断面図。
【図１３Ｄ】図１３ＣのＢ部の拡大図。
【図１４Ａ】実施形態９の角形二次電池の一部とバスバーを示す正面図。
【図１４Ｂ】実施形態９の電池蓋組立体の要部を拡大して示す平面図。
【図１４Ｃ】図１４ＢのＡ−Ａ線断面図。
【図１４Ｄ】図１４ＣのＢ部の拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００１４】
［実施形態１］
本実施形態は、角形の電池容器の１つの面に正極及び負極の外部端子が配置され、電池容器に扁平捲回群が内蔵された角形二次電池であって、一方の外部端子は、電池容器を貫通して扁平捲回群に電気的に接続される接続端子と、電池容器の外側で接続端子に接合される異種の金属体を有している。そして、接続端子と金属体との接合部として、機械的接合部と冶金的接合部を有しており、機械的接合部はねじ構造を有し、冶金的接合部はレーザ溶接で接続端子と金属体とを重ね溶接した溶接構造を有している。
【００１５】
図１、図２に示すように、角形二次電池１００Ａは、電池缶１０１と電池蓋１０２とから構成されている。電池缶１０１および電池蓋１０２の材質は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などである。
【００１６】
電池蓋１０２は、矩形平板状であって、電池缶１０１の開口を塞ぐように溶接されている。つまり、電池蓋１０２は、電池缶１０１を封口している。電池蓋１０２には、正極外部端子１４１および負極外部端子１５１が配設されている。また、電池蓋１０２には、ガス排出弁１０３が設けられている。ガス排出弁１０３は、プレス加工によって電池蓋１０２を部分的に薄肉化することで形成されている。ガス排出弁１０３には、開裂時に大きな開口が形成されるように開裂溝が形成されている。ガス排出弁１０３は、角形二次電池１００Ａが過充電等の異常により発熱してガスが発生し、電池内の圧力が上昇して所定圧力に達したときに開裂して、内部からガスを排出することで電池内の圧力を低下させる。さらに電池蓋１０２には、電池内に電解液を注入するための注液孔１０６aを封止する注液栓１０６ｂが溶接されている。
【００１７】
角形二次電池１００Ａは、複数個を直列に接続し、組電池として使用されることがあり、この際、正極外部端子１４１と負極外部端子１５１にバスバー１０００を溶接することにより、接続することがある。例えば、正極外部端子１４１はアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、負極外部端子１５１は、接続端子１５３が銅または銅合金であり、金属体１５２はアルミニウムまたはアルミニウム合金である。また、バスバー１０００は正極外部端子１４１と同種のアルミニウムまたはアルミニウム合金である。本願はこの端子の構造に関する。
【００１８】
電池缶１０１には扁平捲回群１７０が収容されている。電池缶１０１は、一対の幅広面１０１ａと一対の幅狭面１０１ｂと底面１０１ｃとを有し、上面が開口された矩形箱状に形成されている。扁平捲回群１７０は絶縁ケース１０８に覆われた状態で電池缶１０１に収容されている。絶縁ケース１０８の材質は、ポリプロピレン等の絶縁性を有する樹脂である。これにより、電池缶１０１の内面と、扁平捲回群１７０とは電気的に絶縁されている。
【００１９】
正極外部端子１４１が正極集電体１８０を介して扁平捲回群１７０の正極電極１７４に電気的に接続され、負極外部端子１５１が負極集電体１９０を介して扁平捲回群１７０の負極電極１７５に電気的に接続されているため、正極外部端子１４１および負極外部端子１５１を介して外部負荷に電力が供給され、あるいは、正極外部端子１４１および負極外部端子１５１を介して外部発電電力が扁平捲回群１７０に供給されて充電される。
【００２０】
電池蓋組立体１０７は、電池蓋１０２と、電池蓋１０２に設けられた一対の貫通孔１０２ｈのそれぞれに取り付けられた正極外部端子１４１および負極外部端子１５１と、正極集電体１８０および負極集電体１９０と、一対のガスケット１３０と、一対の絶縁部材１６０とを含んで構成されている。
【００２１】
正極外部端子１４１および正極集電体１８０および負極外部端子１５１の金属体１５２の材質はアルミニウムまたはアルミニウム合金である。正極外部端子１４１は、正極集電体１８０に電気的に接続される。負極外部端子１５１の接続端子１５３および負極集電体１９０の材質は銅または銅合金である。負極外部端子１５１は、負極集電体１９０に電気的に接続される。絶縁部材１６０およびガスケット１３０の材質は、ポリブチレンテレフタレートやポリフェニレンサルファイド、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂等の絶縁性を有する樹脂である。
【００２２】
電池蓋１０２には、電池缶１０１内に電解液を注入するための注液孔１０６ａが穿設されている。注液孔１０６ａは、電解液注入後、シール材１０６ｃを注液孔１０６ａに挿入し、注液栓１０６ｂをシール材１０６ｃに圧入した後、溶接によって封止される。電解液としては、たとえば、エチレンカーボネート等の炭酸エステル系の有機溶媒に６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）等のリチウム塩が溶解された非水電解液を用いることができる。
【００２３】
図３を参照して、扁平捲回群１７０について説明する。図３は扁平捲回群１７０を示す斜視図である。蓄電要素である扁平捲回群１７０は、図３に示すように、長尺状の正極電極１７４および負極電極１７５をセパレータ１７３を介在させて捲回軸Ｗ周りに扁平形状に捲回する積層構造としている。
【００２４】
正極電極１７４は、正極箔１７１と、正極活物質に結着材（バインダ）を配合した正極活物質合剤が正極箔１７１の両面に塗工されて形成された正極活物質合剤層１７６とを有する。負極電極１７５は、負極箔１７２と、負極活物質に結着材（バインダ）を配合した負極活物質合剤が負極箔１７２の両面に塗工されて形成された負極活物質合剤層１７７とを有する。正極活物質と負極活物質との間では、充放電が行われる。
【００２５】
正極箔１７１は、厚さ２０〜３０μｍ程度のアルミニウム合金箔であり、負極箔１７２は、厚さ１５〜２０μｍ程度の銅合金箔である。セパレータ１７３の素材は多孔質のポリエチレン樹脂である。正極活物質は、マンガン酸リチウム等のリチウム含有遷移金属複酸化物であり、負極活物質は、リチウムイオンを可逆に吸蔵、放出可能な黒鉛等の炭素材である。
【００２６】
扁平捲回群１７０の幅方向（捲回方向に直交する捲回軸Ｗ方向）の両端部は、一方は、正極活物質合剤層１７６の形成されていない未塗工部（正極箔１７１の露出部）が積層された部分とし、他方は、負極活物質合剤層１７７の形成されていない未塗工部（負極箔１７２の露出部）が積層された部分としている。正極側未塗工部の積層体および負極側未塗工部の積層体は、それぞれ後述の電池蓋組立体１０７の正極集電体１８０および負極集電体１９０（図２参照）と超音波接合により接続される。超音波溶接により接続された後、絶縁ケース１０８により扁平捲回群１７０全体を覆い、電池缶１０１へと収容され、電池缶１０１と電池蓋１０２をレーザ溶接により封口する。
【００２７】
図４Ａは、実施形態１の角形二次電池の一部とバスバーを示す正面図、図４Ｂは、実施形態１の電池蓋組立体の要部を拡大して示す平面図、図４Ｃは、図４ＢのＡ−Ａ線断面図である。
【００２８】
図４Ａに示すように電池蓋１０２には、正極外部端子１４１および負極外部端子１５１がガスケット１３０を介して配設されている。前述のように複数個の角形二次電池を直列に接続し、組電池として使用する場合には、正極外部端子１４１および負極外部端子１５１にバスバー１０００が溶接される。
【００２９】
バスバー１０００が、アルミニウムまたはアルミニウム合金の場合、正極外部端子１４１と負極外部端子１５１の金属体１５２とをアルミニウムまたはアルミニウム合金とし、負極外部端子１５１の接続端子１５３を銅または銅合金とすることで、バスバー１０００との接合は、アルミニウムまたはアルミニウム合金同士の溶接となり、強度的に問題のないバスバー溶接とすることができる。
【００３０】
負極外部端子１５１は、金属体１５２と接続端子１５３とを機械的接合法と冶金的接合法の両方で接合しており、機械的接合部としてねじ構造を有し、冶金的接合部としてレーザ溶接で金属体１５２と接続端子１５３とを重ね溶接した溶接構造を有している。これにより、金属体１５２と接続端子１５３との間の機械的強度は機械的接合で確保することができ、電気的特性は冶金的接合で確保することができる。したがって、角形二次電池１００Ａの信頼性を向上することができる。
【００３１】
また、特に図示していないが、バスバー１０００が、銅または銅合金の場合は、正極外部端子１４１を、金属体と接続端子で構成し、正極外部端子１４１の金属体と負極外部端子１５１とを銅または銅合金とし、正極外部端子の接続端子をアルミニウムまたはアルミニウム合金とすることで、正極外部端子１４１の金属体とバスバー１０００とは、銅または銅合金同士の溶接となり、強度的に問題のないバスバー溶接とすることができる。この場合も同様に、正極外部端子１４１は、金属体と接続端子とを機械的接合法と冶金的接合法の両方で接合することで角形二次電池１００Ａの信頼性を向上することができる。
【００３２】
図５にバスバーが、アルミニウムまたはアルミニウム合金の場合の負極外部端子及び電池蓋組立体負極側の組立方法を示す。
【００３３】
負極外部端子１５１は、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金の金属体１５２と、銅または銅合金の接続端子１５３を有している。金属体１５２は、平面視略矩形の扁平なブロック形状を有しており、ガスケット１３０を間に介して電池蓋１０２に対向する蓋対向面１５２ｂと、蓋対向面１５２ｂから離間した位置に配置されてバスバー１０００が溶接される溶接面１５２ａと、溶接面１５２ａの周端縁から蓋対向面１５２ｂの周端縁までの間に亘る側面１５２ｃとを有している。そして、蓋対向面１５２ｂの略中央位置から溶接面１５２ａに向かってねじ穴１５２ｄが設けられている。ねじ穴１５２ｄは、溶接面１５２ａとの間に所定の厚みを残す深さを有している。接続端子１５３は、丸棒形状を有しており、基端部１５３ａには、ねじ穴１５２ｄと螺合する雄ネジが螺設され、先端部１５３ｂには、かしめ用の凹部が設けられている。
【００３４】
負極外部端子１５１は、図５の（ａ）に示すように、接続端子１５３の基端部１５３ａを金属体１５２のねじ穴１５２ｄに螺入することで、接続端子１５３と金属体１５２とが機械的に結合される。そして、図５の（ｂ）に示すように、金属体１５２の溶接面１５２ａにレーザ溶接のレーザＬＢを照射し、金属体１５２の溶接面１５２ａからねじ穴１５２ｄの底面を貫通して接続端子１５３の基端部１５３ａまで溶融する重ね溶接をすることで、接続端子１５３と金属体１５２は冶金的に接合される。この冶金的接合により、接続端子１５３の基端部１５３ａと金属体１５２の溶接面１５２ａとの間には金属結合された溶接部１５１ａが形成され、金属体１５２と接続端子１５３とが電気的に接続される。
【００３５】
それから、図５の(ｃ）に示すように、ガスケット１３０、電池蓋１０２、絶縁部材１６０、負極集電体１９０を重ねてこれらを貫通する貫通孔に負極外部端子１５１の接続端子１５３を挿入する。そして、接続端子１５３の先端部を径方向外側に広げるように折り曲げて、かしめることにより、ガスケット１３０、電池蓋１０２、絶縁部材１６０、負極集電体１９０を一体化し、電池蓋組立体１０７の負極側が組み立てられる。
【００３６】
以下にバスバーがアルミニウムまたはアルミニウム合金の場合を例として説明するが、バスバーが、銅または銅合金の場合についても、正極外部端子１４１の金属体を銅または銅合金とし、接続端子をアルミニウムまたはアルミニウム合金とすることで、同様の方法で正極外部端子１４１および電池蓋組立体１０７の正極側を組み立てることができる。
【００３７】
前述の方法により形成された溶接部１５１ａは、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、負極外部端子１５１の溶接面１５２ａにバスバー１０００を接触させて例えばレーザ溶接するため、負極外部端子１５１の金属体１５２と接続端子１５３との溶接部１５１ａとともにバスバー溶接をすると、バスバー溶接部１０００ａの強度が低下する恐れがある。したがって、バスバー１０００を溶接する場合には、溶接部１５１ａを避けて溶接する必要がある。本実施形態では、バスバー溶接部１０００ａは、溶接部１５１ａの周りを囲むように楕円状に形成されている。
【００３８】
また、溶接部１５１ａが、金属体１５２の溶接面１５２ａよりも凸となった場合にバスバー１０００を溶接面１５２ａに接面させることができず、溶接面１５２ａとの間の隙間が問題となる場合には、図６Ｃに示すように、金属体１５２の溶接部１５１ａが形成される部分にあらかじめ凹部１５２ｅを設けるか、図６Ｄに示すようにバスバー１０００に凹部１０００ｂを設けることで解決できる。
【００３９】
また、負極外部端子１５１の金属体１５２の基端部１５３ａと接続端子１５３のねじ穴１５２ｄの間に形成される隙間に水分があると、その水分に起因した腐食（いわゆる電食）が問題となるおそれがある。かかる場合には、樹脂や接着剤、隙間腐食防止剤などを充填することにより解決できる。その際に、溶接部１５１ａが形成される部分にはマスキングを施しておくことで、金属体１５２と接続端子１５３の溶接性への影響を防止することができる。また、他の方法として、窒素雰囲気中で組み立てを行った後に溶接封止して隙間に窒素ガス等の充填材を封入することにより解決できる。また、真空中で組み立てを行い、その後に溶接封止してもよい。
【００４０】
また、本実施形態では金属体１５２と接続端子１５３の溶接にレーザ溶接を用いているが、これに限定されるものではなく、その他の冶金的接合法、例えば、摩擦撹拌接合（ＦＳＷ）や電子ビーム溶接、抵抗溶接、圧接、アーク溶接、融接などを用いても良い。
【００４１】
上述のように、負極外部端子１５１は、金属体１５２と接続端子１５３とを機械的接合法と冶金的接合法の両方で接合しており、機械的接合部としてねじ構造を有し、冶金的接合部としてレーザ溶接で金属体１５２と接続端子１５３とを重ね溶接した溶接構造を有している。これにより、金属体１５２と接続端子１５３との間の機械的強度は機械的接合で確保することができ、電気的特性は冶金的接合で確保することができる。したがって、角形二次電池１００Ａの信頼性を向上することができる。特に、本実施形態では、機械的接合部としてねじ構造を有しているので、従来と比較して飛躍的に大きい機械的強度を得ることができる。
【００４２】
［実施形態２］
次に、本発明の実施形態２について図７Ａ〜図７Ｃを用いて以下に説明する。
【００４３】
図７Ａは、実施形態２の角形二次電池の一部とバスバーを示す正面図、図７Ｂは、実施形態２の電池蓋組立体の要部を拡大して示す平面図、図７Ｃは、図７ＢのＡ−Ａ線断面図である。なお、既に説明した図１〜図６に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【００４４】
本実施形態において特徴的なことは、機械的接合部が実施形態１のねじ構造の代わりに圧入構造を有していることである。本実施形態は、角形の電池容器の１つの面に正極及び負極の外部端子が配置され、電池容器に扁平捲回群が内蔵された角形二次電池であって、一方の外部端子は、電池容器を貫通して扁平捲回群に電気的に接続される接続端子と、電池容器の外側で接続端子に接合される異種の金属体とを有している。そして、接続端子と金属体との接合部として、機械的接合部と冶金的接合部とを有しており、機械的接合部は圧入構造を有し、冶金的接合部はレーザ溶接で接続端子と金属体とを重ね溶接した溶接構造を有している。
【００４５】
角形二次電池２００Ａの負極外部端子２５１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金の金属体２５２と、銅または銅合金の接続端子２５３を有している。金属体２５２は、平面視略矩形の扁平なブロック形状を有しており、ガスケット１３０を間に介して電池蓋１０２に対向する蓋対向面２５２ｂと、電池蓋１０２に平行に配置されてバスバー１０００が溶接される溶接面２５２ａと、溶接面２５２ａの周端縁から蓋対向面２５２ｂの周端縁までの間に亘る側面２５２ｃとを有している。そして、蓋対向面２５２ｂの略中央位置には、溶接面２５２ａに向かって所定深さを有する丸穴２５２ｄが設けられている。接続端子２５３は、丸棒形状を有しており、丸穴２５２ｄに基端部２５３ａが圧入されている。
【００４６】
負極外部端子２５１は、接続端子２５３の基端部２５３ａを金属体２５２の丸穴２５２ｄに圧入することで、接続端子２５３と金属体２５２とが機械的に接合されている。そして、金属体２５２の溶接面２５２ａにレーザ溶接のレーザを照射し、金属体２５２の溶接面２５２ａから丸穴２５２ｄの底面を貫通して接続端子２５３の基端部２５３ａまで溶融して重ね溶接することで、接続端子２５３と金属体２５２とが冶金的に接合されている。この冶金的接合により、接続端子２５３の基端部２５３ａと金属体２５２の溶接面２５２ａとの間には金属結合された溶接部２５１ａが形成され、金属体２５２と接続端子２５３とが電気的に接続されている。
【００４７】
上述のように、負極外部端子２５１は、金属体２５２と接続端子２５３とを機械的接合法と冶金的接合法の両方で接合しており、機械的接合部として圧入構造を有し、冶金的接合部としてレーザ溶接で金属体２５２と接続端子２５３とを重ね溶接した溶接構造を有している。これにより、金属体２５２と接続端子２５３との間の機械的強度は機械的接合で確保することができ、電気的特性は冶金的接合で確保することができる。したがって、角形二次電池２００Ａの信頼性を向上することができる。特に、本実施形態では、機械的接合部として圧入構造を有しているので、実施形態１と比較して、接続端子２５３の基端部１５３ａに雄ネジを形成し、金属体１５２にねじ穴１５２ｄを形成する工程を省略することができる。したがって、構造が簡単で、容易に製造することができ、製造コストを低く抑えることができる。
【００４８】
［実施形態３］
次に、本発明の実施形態３について図８Ａ〜図８Ｃを用いて以下に説明する。
【００４９】
図８Ａは、実施形態３の角形二次電池の一部とバスバーを示す正面図、図８Ｂは、実施形態３の電池蓋組立体の要部を拡大して示す平面図、図８Ｃは、図８ＢのＡ−Ａ線断面図である。なお、既に説明した図１〜図６に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【００５０】
本実施形態において特徴的なことは、重ね溶接の溶接部を複数箇所設けたことである。本実施形態は、角形の電池容器の１つの面に正極及び負極の外部端子が配置され、電池容器に扁平捲回群が内蔵された角形二次電池であって、一方の外部端子は、電池容器を貫通して扁平捲回群に電気的に接続される接続端子と、電池容器の外側で接続端子に接合される異種の金属体とを有している。そして、接続端子と金属体との接合部として、機械的接合部と冶金的接合部とを有しており、機械的接合部は圧入構造を有し、冶金的接合部はレーザ溶接で接続端子と金属体とを複数箇所重ね溶接した溶接構造を有している。
【００５１】
角形二次電池３００Ａの負極外部端子３５１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金の金属体３５２と、銅または銅合金の接続端子３５３を有している。金属体３５２は、平面視略矩形の扁平なブロック形状を有しており、ガスケット１３０を間に介して電池蓋１０２に対向する蓋対向面３５２ｂと、電池蓋１０２に平行に配置されてバスバー１０００が溶接される溶接面３５２ａと、溶接面３５２ａの周端縁から蓋対向面３５２ｂの周端縁までの間に亘る側面３５２ｃとを有している。そして、蓋対向面３５２ｂの略中央位置には、溶接面３５２ａに向かって所定深さを有する丸穴３５２ｄが設けられている。接続端子３５３は、丸棒形状を有しており、丸穴３５２ｄに基端部３５３ａが圧入されている。
【００５２】
負極外部端子３５１は、接続端子３５３の基端部３５３ａを金属体３５２の丸穴３５２ｄに圧入することで、接続端子３５３と金属体３５２とが機械的に接合されている。そして、金属体３５２の溶接面３５２ａにレーザ溶接のレーザを照射し、金属体３５２の溶接面３５２ａから丸穴３５２ｄの底面を貫通して接続端子３５３の基端部３５３ａまで溶融して重ね溶接することで、接続端子３５３と金属体３５２とが冶金的に接合されている。本実施形態では、３箇所を重ね溶接している。この冶金的接合により、接続端子３５３の基端部と金属体３５２の溶接面３５２ａとの間には金属結合された複数の溶接部３５１ａが形成され、金属体３５２と接続端子３５３とが電気的に接続されている。
【００５３】
上述のように、負極外部端子３５１は、金属体３５２と接続端子３５３とを機械的接合法と冶金的接合法の両方で接合しており、機械的接合部として圧入構造を有し、冶金的接合部としてレーザ溶接で金属体３５２と接続端子３５３とを複数箇所重ね溶接した溶接構造を有している。これにより、金属体３５２と接続端子３５３との間の機械的強度は機械的接合で確保することができ、電気的特性は冶金的接合で確保することができる。したがって、角形二次電池２００Ａの信頼性を向上することができる。特に、本実施形態によれば、複数箇所を重ね溶接しているので、その分だけ、冶金的接合部の断面積を大きくすることができ、金属体３５２と接続端子３５３との電気抵抗をより少なくすることができる。
【００５４】
［実施形態４］
次に、本発明の実施形態４について図９Ａ〜図９Ｄを用いて以下に説明する。
【００５５】
図９Ａは、実施形態４の角形二次電池の一部とバスバーを示す正面図、図９Ｂは、実施形態４の電池蓋組立体の要部を拡大して示す平面図、図９Ｃは、図９ＢのＡ−Ａ線断面図、図９Ｄは、図９ＣのＢ部の拡大図である。なお、既に説明した図１〜図６に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【００５６】
本実施形態において特徴的なことは、冶金的接合部が実施形態２及び実施形態３の重ね溶接の代わりに、すみ肉溶接による溶接構造を有していることである。本実施形態は、角形の電池容器の１つの面に正極及び負極の外部端子が配置され、電池容器に扁平捲回群が内蔵された角形二次電池であって、一方の外部端子は、電池容器を貫通して扁平捲回群に電気的に接続される接続端子と、電池容器の外側で接続端子に接合される異種の金属体とを有している。そして、接続端子と金属体との接合部として、機械的接合部と冶金的接合部とを有しており、機械的接合部は圧入構造を有し、冶金的接合部はレーザ溶接で接続端子と金属体とをすみ肉溶接した溶接構造を有している。
【００５７】
角形二次電池４００Ａの負極外部端子４５１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金の金属体４５２と、銅または銅合金の接続端子４５３を有している。金属体４５２は、平面視略矩形の扁平なブロック形状を有しており、ガスケット１３０を間に介して電池蓋１０２に対向する蓋対向面４５２ｂと、電池蓋１０２に平行に配置されてバスバー１０００が溶接される溶接面４５２ａと、溶接面４５２ａの周端縁から蓋対向面４５２ｂの周端縁までの間に亘る側面４５２ｃとを有している。そして、蓋対向面４５２ｂの略中央位置には、溶接面４５２ａに向かって所定深さを有する丸穴４５２ｄが設けられている。接続端子４５３は、丸棒形状を有しており、丸穴４５２ｄに基端部４５３ａが圧入されている。
【００５８】
溶接面４５２ａには、丸穴４５２ｄの底面まで貫通する貫通孔４５２ｅが設けられている。貫通孔４５２ｅは、丸穴４５２ｄの底面側の開口が、接続端子４５３の基端部４５３ａの端面によって完全に閉塞されており、図９Ｂに示すように、負極外部端子４５１を平面視した場合に、貫通孔４５２ｅ内に接続端子４５３の基端部４５３ａの端面が露出している。貫通孔４５２ｅの内径は、接続端子４５３の基端部４５３ａの外径よりも小さく、基端部４５３ａの端面のうち、端面周縁領域が丸穴４５２ｄの底面に対向して当接し、端面中央領域が貫通孔４５２ｅを介して外部に露出されている。
【００５９】
負極外部端子４５１は、接続端子４５３の基端部４５３ａを金属体４５２の丸穴４５２ｄに圧入することで、接続端子４５３と金属体４５２とが機械的に接合されている。そして、図９Ｄに示すように、接続端子４５３の基端部４５３ａの端面と、金属体４５２の貫通孔４５２ｅの内周面との間の境界部分にレーザ溶接のレーザＬＢを照射してすみ肉溶接することで、接続端子４５３と金属体４５２とが冶金的に接合されている。この冶金的接合により、接続端子４５３の基端部４５３ａの端面と、金属体４５２の貫通孔４５２ｅの内周面との間の境界部分には、金属結合された溶接部４５１ａが形成され、金属体４５２と接続端子４５３とが電気的に接続されている。溶接部４５１ａは、貫通孔４５２ｅの内周面に沿って全周に亘って連続して形成されている。
【００６０】
上述のように、負極外部端子４５１は、金属体４５２と接続端子４５３とを機械的接合法と冶金的接合法の両方で接合しており、機械的接合部として圧入構造を有し、冶金的接合部としてレーザ溶接で金属体４５２と接続端子４５３とをすみ肉溶接した溶接構造を有している。これにより、金属体４５２と接続端子４５３との間の機械的強度は機械的接合で確保することができ、電気的特性は冶金的接合で確保することができる。したがって、角形二次電池４００Ａの信頼性を向上することができる。
【００６１】
特に、本実施形態では、金属体４５２と接続端子４５３とをすみ肉溶接した溶接構造を有しているので、上述の実施形態１〜３の重ね溶接と比較して、少ない溶接エネルギーで溶接することができ、小規模の生産設備で製造でき、製造コストを低く抑えることができる。また、金属体４５２と接続端子４５３とが溶接されている状態を目視で確認できるので、溶接の確認検査を容易にでき、高品質の製品を提供することができる。
【００６２】
［実施形態５］
次に、本発明の実施形態５について図１０〜図１０Ｄを用いて以下に説明する。
【００６３】
図１０Ａは、実施形態５の角形二次電池の一部とバスバーを示す正面図、図１０Ｂは、実施形態５の電池蓋組立体の要部を拡大して示す平面図、図１０Ｃは、図１０ＢのＡ−Ａ線断面図、図１０Ｄは、図１０ＣのＢ部の拡大図である。なお、既に説明した図１〜図６に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【００６４】
本実施形態において特徴的なことは、冶金的接合部が突き合わせ溶接による溶接構造を有していることである。本実施形態は、角形の電池容器の１つの面に正極及び負極の外部端子が配置され、電池容器に扁平捲回群が内蔵された角形二次電池であって、一方の外部端子は、電池容器を貫通して扁平捲回群に電気的に接続される接続端子と、電池容器の外側で接続端子に接合される異種の金属体とを有している。そして、接続端子と金属体との接合部として、機械的接合部と冶金的接合部とを有しており、機械的接合部は圧入構造を有し、冶金的接合部はレーザ溶接で接続端子と金属体とを突き合わせ溶接した溶接構造を有している。
【００６５】
角形二次電池５００Ａの負極外部端子５５１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金の金属体５５２と、銅または銅合金の接続端子５５３を有している。金属体５５２は、平面視略矩形の扁平なブロック形状を有しており、ガスケット１３０を間に介して電池蓋１０２に対向する蓋対向面５５２ｂと、電池蓋１０２に平行に配置されてバスバー１０００が溶接される溶接面５５２ａと、溶接面５５２ａの周端縁から蓋対向面５５２ｂの周端縁までの間に亘る側面５５２ｃとを有している。そして、蓋対向面５５２ｂの略中央位置には、溶接面５５２ａに向かって所定深さを有する丸穴５５２ｄが設けられている。接続端子５５３は、丸棒形状を有しており、丸穴５５２ｄに基端部５５３ａが圧入されている。
【００６６】
溶接面５５２ａには、丸穴５５２ｄの底面まで貫通する貫通孔５５２ｅが設けられている。接続端子５５３の基端部５５３ａには、貫通孔５５２ｅに嵌入される円柱部５５３ｃが設けられている。円柱部５５３ｃの外周面は、貫通孔５５２ｅの内周面に対向して当接し、円柱部５５３ｃの端面は、溶接面５５２ａと面一となっている。
【００６７】
負極外部端子５５１は、接続端子５５３の基端部５５３ａを金属体５５２の丸穴５５２ｄに圧入することで、接続端子５５３と金属体５５２とが機械的に接合されている。そして、図１０Ｄに示すように、接続端子５５３の円柱部５５３ｃの外周面と、金属体５５２の貫通孔５５２ｅの内周面との間の境界部分にレーザ溶接のレーザＬＢを照射して突き合わせ溶接することで、接続端子５５３と金属体５５２とが冶金的に接合されている。この冶金的接合により、接続端子５５３の円柱部５５３ｃの外周面と、金属体５５２の貫通孔５５２ｅの内周面との間の境界部分には、金属結合された溶接部５５１ａが形成され、金属体５５２と接続端子５５３とが電気的に接続されている。溶接部５５１ａは、接続端子５５３の円柱部５５３ｃの外周面と、金属体５５２の貫通孔５５２ｅの内周面との間の境界部分に沿って周状に全周に亘って連続して形成されている。
【００６８】
上述のように、負極外部端子５５１は、金属体５５２と接続端子５５３とを機械的接合法と冶金的接合法の両方で接合しており、機械的接合部として圧入構造を有し、冶金的接合部としてレーザ溶接で金属体５５２と接続端子５５３とを突き合わせ溶接した溶接構造を有している。これにより、金属体５５２と接続端子５５３との間の機械的強度は機械的接合で確保することができ、電気的特性は冶金的接合で確保することができる。したがって、角形二次電池５００Ａの信頼性を向上することができる。
【００６９】
特に、本実施形態では、金属体５５２と接続端子５５３とを突き合わせ溶接した溶接構造を有しているので、上述の実施形態１〜３の重ね溶接と比較して、少ない溶接エネルギーで溶接することができ、小規模の生産設備で製造でき、製造コストを低く抑えることができる。また、溶接面５５２ａに対して垂直方向にレーザ溶接のレーザＬＢを当てることができるので、上述の実施形態４と比較して、溶接作業が容易であり、簡単に製造することができる。また、金属体５５２と接続端子５５３とが溶接されている状態を目視で確認できるので、溶接の確認検査を容易にでき、高品質の製品を提供することができる。
【００７０】
［実施形態６］
次に、本発明の実施形態６について図１１Ａ〜図１１Ｄを用いて以下に説明する。
【００７１】
図１１Ａは、実施形態６の角形二次電池の一部とバスバーを示す正面図、図１１Ｂは、実施形態６の電池蓋組立体の要部を拡大して示す平面図、図１１Ｃは、図１１ＢのＡ−Ａ線断面図、図１１Ｄは、図１１ＣのＢ部の拡大図である。なお、既に説明した図１〜図６に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【００７２】
本実施形態において特徴的なことは、冶金的接合部が金属体の対向面側に設けられており、かつ、すみ肉溶接による溶接構造を有していることである。本実施形態は、角形の電池容器の１つの面に正極及び負極の外部端子が配置され、電池容器に扁平捲回群が内蔵された角形二次電池であって、一方の外部端子は、電池容器を貫通して扁平捲回群に電気的に接続される接続端子と、電池容器の外側で接続端子に接合される異種の金属体とを有している。そして、接続端子と金属体との接合部として、機械的接合部と冶金的接合部とを有しており、機械的接合部は圧入構造を有し、冶金的接合部はレーザ溶接で接続端子と金属体とをすみ肉溶接した溶接構造を有している。
【００７３】
角形二次電池６００Ａの負極外部端子６５１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金の金属体６５２と、銅または銅合金の接続端子６５３を有している。金属体６５２は、平面視略矩形の扁平なブロック形状を有しており、ガスケット１３０を間に介して電池蓋１０２に対向する蓋対向面６５２ｂと、電池蓋１０２に平行に配置されてバスバー１０００が溶接される溶接面６５２ａと、溶接面６５２ａの周端縁から蓋対向面６５２ｂの周端縁までの間に亘る側面６５２ｃとを有している。そして、蓋対向面６５２ｂの略中央位置には、溶接面６５２ａに向かって所定深さを有する丸穴６５２ｄが設けられている。接続端子６５３は、丸棒形状を有しており、丸穴６５２ｄに基端部６５３ａが圧入されている。
【００７４】
負極外部端子６５１は、接続端子６５３の基端部６５３ａを金属体６５２の丸穴６５２ｄに圧入することで、接続端子６５３と金属体６５２とが機械的に接合されている。そして、図１１Ｄに示すように、接続端子６５３の基端部６５３ａの外周面と、金属体６５２の対向面６５２ｂとの間の境界部分にレーザ溶接のレーザＬＢを照射してすみ肉溶接することで、接続端子６５３と金属体６５２とが冶金的に接合されている。この冶金的接合により、接続端子６５３の基端部６５３ａの外周面と、金属体６５２の対向面６５２ｂとの間の境界部分には、金属結合された溶接部６５１ａが形成され、金属体６５２と接続端子６５３とが電気的に接続されている。溶接部６５１ａは、金属体６５２の丸穴６５２ｄの開口端縁に沿って全周に亘って連続して形成されている。
【００７５】
上述のように、負極外部端子６５１は、金属体６５２と接続端子６５３とを機械的接合法と冶金的接合法の両方で接合しており、機械的接合部として圧入構造を有し、冶金的接合部としてレーザ溶接で金属体６５２と接続端子６５３とをすみ肉溶接した溶接構造を有している。これにより、金属体６５２と接続端子６５３との間の機械的強度は機械的接合で確保することができ、電気的特性は冶金的接合で確保することができる。したがって、角形二次電池６００Ａの信頼性を向上することができる。
【００７６】
本実施形態では、金属体６５２と接続端子６５３とをすみ肉溶接した溶接構造を有しているので、上述の実施形態１〜３の重ね溶接と比較して、少ない溶接エネルギーで溶接することができ、小規模の生産設備で製造でき、製造コストを低く抑えることができる。また、金属体６５２と接続端子６５３とが溶接されている状態を目視で確認できるので、溶接の確認検査を容易にでき、高品質の製品を提供することができる。
【００７７】
そして、特に本実施形態では、溶接部６５１ａが金属体６５２の対向面６５２ｂ側に設けられているので、金属体６５２の溶接面６５２ａを全面に亘って使用することができ、バスバー１０００との接合面積をより広く確保でき、バスバー１０００との電気抵抗を低くすることができる。
【００７８】
［実施形態７］
次に、本発明の実施形態７について図１２Ａ〜図１２Ｄを用いて以下に説明する。
【００７９】
図１２Ａは、実施形態７の角形二次電池の一部とバスバーを示す正面図、図１２Ｂは、実施形態７の電池蓋組立体の要部を拡大して示す平面図、図１２Ｃは、図１２ＢのＡ−Ａ線断面図、図１２Ｄは、図１２ＣのＢ部の拡大図である。なお、既に説明した図１〜図６に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【００８０】
本実施形態において特徴的なことは、冶金的接合部が金属体の対向面側に設けられており、かつ、突き合わせ溶接による溶接構造を有していることである。本実施形態は、角形の電池容器の１つの面に正極及び負極の外部端子が配置され、電池容器に扁平捲回群が内蔵された角形二次電池であって、一方の外部端子は、電池容器を貫通して扁平捲回群に電気的に接続される接続端子と、電池容器の外側で接続端子に接合される異種の金属体とを有している。そして、接続端子と金属体との接合部として、機械的接合部と冶金的接合部とを有しており、機械的接合部は圧入構造を有し、冶金的接合部はレーザ溶接で接続端子と金属体とを突き合わせ溶接した溶接構造を有している。
【００８１】
角形二次電池７００Ａの負極外部端子７５１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金の金属体７５２と、銅または銅合金の接続端子７５３を有している。金属体７５２は、平面視略矩形の扁平なブロック形状を有しており、ガスケット１３０を間に介して電池蓋１０２に対向する蓋対向面７５２ｂと、電池蓋１０２に平行に配置されてバスバー１０００が溶接される溶接面７５２ａと、溶接面７５２ａの周端縁から蓋対向面７５２ｂの周端縁までの間に亘る側面７５２ｃとを有している。そして、蓋対向面７５２ｂの略中央位置には、溶接面７５２ａに向かって所定深さを有する丸穴７５２ｄが設けられている。接続端子７５３は、丸棒形状を有しており、丸穴７５２ｄに基端部７５３ａが圧入されている。
【００８２】
丸穴７５２ｄは、対向面７５２ｂ側に拡径された大径部７５２ｅを有する段付穴形状を有している。接続端子７５３には、大径部７５２ｅに嵌入されるフランジ部７５３ｃが設けられている。フランジ部７５３ｃの外周面は、丸穴７５２ｄの大径部７５２ｅの内周面に対向して当接し、フランジ部７５３ｃの端面が金属体７５２の対向面７５２ｂと面一となっている。
【００８３】
負極外部端子７５１は、接続端子７５３の基端部７５３ａを金属体７５２の丸穴７５２ｄに圧入することで、接続端子７５３と金属体７５２とが機械的に接合されている。そして、図１２Ｄに示すように、接続端子７５３のフランジ部７５３ｃの外周面と、金属体７５２の大径部７５２ｅの内周面との間の境界部分にレーザ溶接のレーザＬＢを照射して突き合わせ溶接することで、接続端子７５３と金属体７５２とが冶金的に接合されている。この冶金的接合により、接続端子７５３のフランジ部７５３ｃの外周面と、金属体７５２の大径部７５２ｅの内周面との間の境界部分には、金属結合された溶接部７５１ａが形成され、金属体７５２と接続端子７５３とが電気的に接続されている。溶接部７５１ａは、接続端子７５３のフランジ部７５３ｃの外周面と、金属体７５２の大径部７５２ｅの内周面との間の境界部分に沿って周状に全周に亘って連続して形成されている。
【００８４】
上述のように、負極外部端子７５１は、金属体７５２と接続端子７５３とを機械的接合法と冶金的接合法の両方で接合しており、機械的接合部として圧入構造を有し、冶金的接合部としてレーザ溶接で金属体７５２と接続端子７５３とを突き合わせ溶接した溶接構造を有している。これにより、金属体７５２と接続端子７５３との間の機械的強度は機械的接合で確保することができ、電気的特性は冶金的接合で確保することができる。したがって、角形二次電池７００Ａの信頼性を向上することができる。
【００８５】
本実施形態では、金属体７５２と接続端子７５３とを突き合わせ溶接した溶接構造を有しているので、上述の実施形態１〜３の重ね溶接と比較して、少ない溶接エネルギーで溶接することができ、小規模の生産設備で製造でき、製造コストを低く抑えることができる。また、対向面７５２ｂに対して垂直方向にレーザ溶接のレーザＬＢを当てることができるので、上述の実施形態６と比較して、溶接作業が容易であり、簡単に製造することができる。また、金属体７５２と接続端子７５３とが溶接されている状態を目視で確認できるので、溶接の確認検査を容易にでき、高品質の製品を提供することができる。
【００８６】
そして、特に本実施形態では、溶接部７５１ａが金属体７５２の対向面７５２ｂ側に設けられているので、金属体７５２の溶接面７５２ａを全面に亘って使用することができ、バスバー１０００との接合面積をより広く確保でき、バスバー１０００との電気抵抗を低くすることができる。
【００８７】
［実施形態８］
次に、本発明の実施形態８について図１３Ａ〜図１３Ｄを用いて以下に説明する。
【００８８】
図１３Ａは、実施形態８の角形二次電池の一部とバスバーを示す正面図、図１３Ｂは、実施形態８の電池蓋組立体の要部を拡大して示す平面図、図１３Ｃは、図１３ＢのＡ−Ａ線断面図、図１３Ｄは、図１３ＣのＢ部の拡大図である。なお、既に説明した図１〜図６に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【００８９】
本実施形態において特徴的なことは、冶金的接合部が金属体の側面に設けられており、かつ、突き合わせ溶接による溶接構造を有していることである。本実施形態は、角形の電池容器の１つの面に正極及び負極の外部端子が配置され、電池容器に扁平捲回群が内蔵された角形二次電池であって、一方の外部端子は、電池容器を貫通して扁平捲回群に電気的に接続される接続端子と、電池容器の外側で接続端子に接合される異種の金属体とを有している。そして、接続端子と金属体との接合部として、機械的接合部と冶金的接合部とを有しており、機械的接合部は圧入構造を有し、冶金的接合部はレーザ溶接で接続端子と金属体とを突き合わせ溶接した溶接構造を有している。
【００９０】
角形二次電池８００Ａの負極外部端子８５１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金の金属体８５２と、銅または銅合金の接続端子８５３を有している。金属体８５２は、接続端子８５３の上に配置される平面視略矩形で所定の板厚を有する平板部８５２Ａを有している。平板部８５２Ａは、電池蓋１０２に平行に配置されてバスバー１０００が溶接される溶接面８５２ａと、接続端子８５３に対向する対向面８５２ｂと、溶接面８５２ａの周端縁と対向面８５２ｂの周端縁との間に亘る側面８５２ｃと、平板部８５２Ａの対向面８５２ｂから突出する軸部８５２ｄを有している。軸部８５２ｄは、一定径で対向面８５２ｂの略中央位置から所定長さ突出しており、接続端子８５３の凹部８５３ｄに圧入される。
【００９１】
接続端子８５３は、平面視略矩形のブロック形状の基端部８５３Ａと、基端部８５３Ａから突出する先端部８５３Ｂを有している。基端部８５３Ａは、平板部８５２Ａの対向面８５２ｂと対向して当接される当接面８５３ａと、電池蓋１０２に対向する蓋対向面８５３ｂと、当接面８５３ａの周端縁から蓋対向面８５３ｂの周端縁までの間に亘る側面８５３ｃとを有している。先端部８５３Ｂは、蓋対向面８５３ｂの略中央位置から突出して電池蓋１０２を貫通し、先端がかしめられて接続端子８５３を電池蓋１０２に固定している。接続端子８５３の基端部８５３Ａは、当接面８５３ａの略中央位置に、所定深さを有する凹部８５３ｄが設けられており、金属体８５２の軸部８５２ｄが圧入されている。
【００９２】
金属体８５２と接続端子８５３は、平面視で同じ大きさを有しており、金属体８５２の側面８５２ｃと接続端子８５３の基端部８５３Ａの側面８５３ｃとが重なり方向に面一に連続している。
【００９３】
負極外部端子８５１は、接続端子８５３の凹部８５３ｄに金属体８５２の軸部８５２ｄを圧入することで、接続端子８５３と金属体８５２とが機械的に接合されている。そして、図１３Ｄに示すように、接続端子８５３の側面８５３ｃと、金属体８５２の側面８５２ｃとの間の境界部分にレーザ溶接のレーザＬＢを照射して突き合わせ溶接することで、接続端子８５３と金属体８５２とが冶金的に接合されている。この冶金的接合により、接続端子８５３の側面８５３ｃと、金属体８５２の側面８５２ｃとの間の境界部分には、金属結合された溶接部８５１ａが形成され、金属体８５２と接続端子８５３とが電気的に接続されている。溶接部８５１ａは、接続端子８５３の側面８５３ｃと、金属体８５２の側面８５２ｃとの間の境界部分に沿って周状に全周に亘って連続して形成されている。
【００９４】
上述のように、負極外部端子８５１は、金属体８５２と接続端子８５３とを機械的接合法と冶金的接合法の両方で接合しており、機械的接合部として圧入構造を有し、冶金的接合部としてレーザ溶接で金属体８５２と接続端子８５３とを突き合わせ溶接した溶接構造を有している。これにより、金属体８５２と接続端子８５３との間の機械的強度は機械的接合で確保することができ、電気的特性は冶金的接合で確保することができる。したがって、角形二次電池８００Ａの信頼性を向上することができる。
【００９５】
本実施形態では、金属体８５２と接続端子８５３とを突き合わせ溶接した溶接構造を有しているので、上述の実施形態１〜３の重ね溶接と比較して、少ない溶接エネルギーで溶接することができ、小規模の生産設備で製造でき、製造コストを低く抑えることができる。また、側面８５２ｃと８５３ｃに対して垂直方向にレーザ溶接のレーザＬＢを当てることができるので、すみ肉溶接と比較して、溶接作業が容易であり、簡単に製造することができる。また、金属体８５２と接続端子８５３とが溶接されている状態を目視で確認できるので、溶接の確認検査を容易にでき、高品質の製品を提供することができる。
【００９６】
そして、溶接部８５１ａが金属体８５２と接続端子８５３の側面８５２ｃ、８５３ｃ側に設けられているので、金属体８５２の溶接面８５２ａを全面に亘って使用することができ、バスバー１０００との接合面積をより広く確保でき、バスバー１０００との電気抵抗を低くすることができる。
【００９７】
また、溶接部８５１ａを金属体８５２と接続端子８５３の側面８５２ｃ、８５３ｃに沿って周状に連続して全周に亘って設けているので、溶接による接合面積をより広く確保でき、金属体８５２と接続端子８５３との間の電気抵抗をより低くすることができる。
【００９８】
［実施形態９］
次に、本発明の実施形態９について図１４Ａ〜図１４Ｄを用いて以下に説明する。
【００９９】
図１４Ａは、実施形態９の角形二次電池の一部とバスバーを示す正面図、図１４Ｂは、実施形態９の電池蓋組立体の要部を拡大して示す平面図、図１４Ｃは、図１４ＢのＡ−Ａ線断面図、図１４Ｄは、図１４ＣのＢ部の拡大図である。なお、既に説明した図１〜図６に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【０１００】
本実施形態において特徴的なことは、機械的接合部がかしめ構造を有し、冶金的接合部が摩擦攪拌接合を用いた構造を有していることである。本実施形態は、角形の電池容器の１つの面に正極及び負極の外部端子が配置され、電池容器に扁平捲回群が内蔵された角形二次電池であって、一方の外部端子は、電池容器を貫通して扁平捲回群に電気的に接続される接続端子と、電池容器の外側で接続端子に接合される異種の金属体とを有している。そして、接続端子と金属体との接合部として、機械的接合部と冶金的接合部とを有しており、機械的接合部はかしめ構造を有し、冶金的接合部は摩擦攪拌接合（ＦＳＷ）で接続端子と金属体とを接合した構造を有している。
【０１０１】
角形二次電池９００Ａの負極外部端子９５１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金の金属体９５２と、銅または銅合金の接続端子９５３を有している。金属体９５２は、平面視略矩形の扁平なブロック形状を有しており、ガスケット１３０を間に介して電池蓋１０２に対向する蓋対向面９５２ｂと、電池蓋１０２に平行に配置されてバスバー１０００が溶接される溶接面９５２ａと、溶接面９５２ａの周端縁から蓋対向面９５２ｂの周端縁までの間に亘る側面９５２ｃとを有している。そして、蓋対向面９５２ｂの略中央位置には、溶接面９５２ａに向かって所定深さを有する丸穴９５２ｄが設けられている。接続端子９５３は、丸棒形状を有しており、丸穴９５２ｄに基端部９５３ａが挿入されている。
【０１０２】
溶接面９５２ａには、丸穴９５２ｄの底面まで貫通する貫通孔９５２ｅが設けられている。貫通孔９５２ｅは、溶接面９５２ａ側よりも丸穴９５２ｄ側の方が孔径が小さく絞られている。
【０１０３】
接続端子９５３の基端部９５３ａには、かしめ部９５３ｂが設けられている。かしめ部９５３ｂは、貫通孔９５２ｅに挿通されて外周方向に折り曲げてかしめることで、金属体９５２をかしめ固定する。かしめ固定した状態で、かしめ部９５３ｂの外周面は、貫通孔９５２ｅの内周面に対向して当接し、かしめ部９５３ｂの端面は、溶接面９５２ａと面一となっている。その後、接続端子９５３のかしめ部９５３ｂの外周面と金属体９５２の貫通孔９５２ｅの内周面との間の境界部分を溶接面９５２側から摩擦撹拌接合（ＦＳＷ）により接合する。
【０１０４】
負極外部端子９５１は、接続端子９５３のかしめ部９５３ｂを金属体９５２の貫通孔９５２ｅに挿通してかしめることで、接続端子９５３と金属体９５２とが機械的に接合されている。そして、図１４Ｄに示すように、接続端子のかしめ部９５３ｂの外周面と金属体９５２の貫通孔９５２ｅの内周面との間の境界部分を溶接面９５２側から摩擦撹拌接合することで、接続端子９５３と金属体９５２とが冶金的に接合されている。
【０１０５】
この冶金的接合により接続端子９５３のかしめ部９５３ｂの外周面と、金属体９５２の貫通孔９５２ｅの内周面との間の境界部分には、摩擦攪拌接合された接合部９５１ａが形成され、金属体９５２と接続端子９５３とが電気的に接続されている。接合部９５１ａは、接続端子９５３のかしめ部９５３ｂの外周面と、金属体９５２の貫通孔９５２ｅの内周面との間の境界部分に沿って周状に全周に亘って連続して形成されている。
【０１０６】
上述のように、負極外部端子９５１は、金属体９５２と接続端子９５３とを機械的接合法と冶金的接合法の両方で接合しており、機械的接合部としてかしめ構造を有し、冶金的接合部として摩擦攪拌接合で金属体９５２と接続端子９５３とを金属結合した金属結合構造を有している。これにより、金属体９５２と接続端子９５３との間の機械的強度は機械的接合で確保することができ、電気的特性は冶金的接合で確保することができる。したがって、角形二次電池９００Ａの信頼性を向上することができる。
【０１０７】
特に、本実施形態では、金属体９５２と接続端子９５３とを摩擦攪拌接合により金属結合した金属結合構造を有しているので、上述したレーザ溶接を用いた溶接構造よりも、製造時の熱を低くすることができる。したがって、より少ないエネルギで製造することができ、小規模の生産設備で製造でき、製造コストを低く抑えることができる。また、上述の他の実施形態において行われる作業と比較して、簡単に製造することができる。また、金属体５５２と接続端子５５３とが結合されている状態を目視で確認できるので、結合の確認検査を容易にでき、高品質の製品を提供することができる。
【０１０８】
なお、本実施形態では、接続端子９５３の基端部９５３ａは、丸穴９５２ｄに挿入されている構造の場合を例に説明したが、他の実施形態と同様に、圧入構造としてもよい。この場合、機械的接合部は、かしめ構造と圧入構造の二つを有することとなり、より強力な機械的強度を得ることができる。
【０１０９】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
１００Ａ〜９００Ａ  角形二次電池
１０１  電池缶（電池容器）
１０２  電池蓋（電池容器）
１４１  正極外部端子
１５１  負極外部端子
１５１ａ  溶接部
１５２  金属体
１５３  接続端子
１７１  扁平捲回群
【図１】
2016020996.tif 000003
【図２】
2016020996.tif 000004
【図３】
2016020996.tif 000005
【図４Ａ】
2016020996.tif 000006
【図４Ｂ】
2016020996.tif 000007
【図４Ｃ】
2016020996.tif 000008
【図５】
2016020996.tif 000009
【図６Ａ】
2016020996.tif 000010
【図６Ｂ】
2016020996.tif 000011
【図６Ｃ】
2016020996.tif 000012
【図６Ｄ】
2016020996.tif 000013
【図７Ａ】
2016020996.tif 000014
【図７Ｂ】
2016020996.tif 000015
【図７Ｃ】
2016020996.tif 000016
【図８Ａ】
2016020996.tif 000017
【図８Ｂ】
2016020996.tif 000018
【図８Ｃ】
2016020996.tif 000019
【図９Ａ】
2016020996.tif 000020
【図９Ｂ】
2016020996.tif 000021
【図９Ｃ】
2016020996.tif 000022
【図９Ｄ】
2016020996.tif 000023
【図１０Ａ】
2016020996.tif 000024
【図１０Ｂ】
2016020996.tif 000025
【図１０Ｃ】
2016020996.tif 000026
【図１０Ｄ】
2016020996.tif 000027
【図１１Ａ】
2016020996.tif 000028
【図１１Ｂ】
2016020996.tif 000029
【図１１Ｃ】
2016020996.tif 000030
【図１１Ｄ】
2016020996.tif 000031
【図１２Ａ】
2016020996.tif 000032
【図１２Ｂ】
2016020996.tif 000033
【図１２Ｃ】
2016020996.tif 000034
【図１２Ｄ】
2016020996.tif 000035
【図１３Ａ】
2016020996.tif 000036
【図１３Ｂ】
2016020996.tif 000037
【図１３Ｃ】
2016020996.tif 000038
【図１３Ｄ】
2016020996.tif 000039
【図１４Ａ】
2016020996.tif 000040
【図１４Ｂ】
2016020996.tif 000041
【図１４Ｃ】
2016020996.tif 000042
【図１４Ｄ】
2016020996.tif 000043
【国際調査報告】
2016020996.tif 000044
2016020996.tif 000045
2016020996.tif 000046
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