(57)【要約】【課題】異種金属製の両端子を接合した場合においても，端子の腐食を防止することができる電池，組電池および異種金属間接続継ぎ手を提供すること。【解決手段】本発明の二次電池１は，電極体１１と，電極体１１に内端が接続された負極端子１３と，電極体１１に内端が接続されるとともに負極端子１３を構成する金属の自然電位より低い自然電位を有する金属で構成された正極端子１２と，両端子１２，１３の，内端と外端との間の位置を部分的に覆う絶縁フィルム１５と，電極体１１の全部および絶縁フィルム１５の一部を覆って密閉するラミネートフィルム１４とを有する二次電池１であって，負極端子１３のうち絶縁フィルム１５より外に露出している部分の表面全体に，正極端子１２を構成する金属で形成されたアルミ被覆１８が設けられており，アルミ被覆１８の縁辺が，負極端子１３と絶縁フィルム１５とが接触する範囲の最も内側より外側に位置するものである。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電要素と，前記発電要素に内端が接続された第１端子と，前記発電要素に内端が接続されるとともに前記第１端子を構成する金属の自然電位より低い自然電位を有する金属で構成された第２端子と，前記発電要素の全部および前記第１端子の一部および前記第２端子の一部を覆って密閉する包装材とを有する電池において，
前記第１端子のうち前記包装材より外に露出している部分の表面全体に，前記第２端子を構成する金属で形成された皮膜が設けられており，
前記皮膜の縁辺が，前記第１端子と前記包装材とが接触する範囲の最も内側より外側に位置することを特徴とする電池。
【請求項２】
発電要素と，前記発電要素に内端が接続された第１端子と，前記発電要素に内端が接続されるとともに前記第１端子を構成する金属の自然電位より低い自然電位を有する金属で構成された第２端子と，前記第１および第２端子の，内端と外端との間の位置を部分的に覆う第１および第２絶縁部材と，前記発電要素の全部および前記第１絶縁部材の一部および前記第２絶縁部材の一部を覆って密閉する包装材とを有する電池において，
前記第１端子のうち前記第１絶縁部材より外に露出している部分の表面全体に，前記第２端子を構成する金属で形成された皮膜が設けられており，
前記皮膜の縁辺が，前記第１端子と前記包装材または前記第１絶縁部材とが接触する範囲の最も内側より外側に位置することを特徴とする電池。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の複数個の電池を直列に接続してなることを特徴とする組電池。
【請求項４】
一端が包装材で覆われた第１端子と，一端が包装材で覆われるとともに前記第１端子を構成する金属の自然電位より低い自然電位を有する金属で構成された第２端子とを有し，前記第１および第２端子の他端同士が接続されている異種金属間接続継ぎ手において，
前記第１端子のうち前記包装材より外に出ている部分の表面全体に，前記第２端子を構成する金属で形成された皮膜が設けられていることを特徴とする異種金属間接続継ぎ手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，例えば二次電池等の電池と，複数個の電池を接続した組電池，および例えば電池の端子間の接合部分等の異種金属間接続継ぎ手に関する。さらに詳細には，異種金属製の両端子を有する電池と，その電池の異種金属製の端子同士を接合した組電池，および異種金属間接続継ぎ手に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より，小型軽量な二次電池としてラミネート型リチウムイオン電池が普及している。このラミネート型リチウムイオン電池では，両極端子として銅製端子とアルミ製端子を有することが一般的である。ここで，このラミネート型リチウムイオン電池を自動車等の大電力を要する機器に利用する場合には，電池単体で得られる電圧が低いことから，複数の電池を直列に接続して使用することが多い。この場合，両極端子である異種金属製の端子を互いに接合することが必要となる。
【０００３】
しかしながら，異種金属同士をそのまま接合した場合，局部電池現象のため空気中の僅かな水分によっても腐食が進行することが分かっている。例えば，銅とアルミとの接合部の場合では，アルミが腐食されてしまい，次第に通電性が悪化する。この問題に対処するために，従来より様々な方法が試みられている。例えば，銅端子とアルミ端子とが直接接触しないように，間にＳＵＳ材等の部材を挟み，ボルト締結によって接続したものがある。この方法では，部品点数が多く，また接続抵抗が増加するという問題点があった。
【０００４】
これに対し，銅端子とアルミ端子との接合部分に，アルミの自然電位と銅の自然電位との間の自然電位を有する金属によるコーティングを施した接合方法が提案されている（例えば，特許文献１参照。）。あるいは，アルミニウム製の集電体や銅製の集電体の外部に露出している部分を，ニッケルまたはニッケルメッキした銅，鉄もしくはステンレス鋼などの金属製の被覆材で被覆した電池が提案されている（例えば，特許文献２参照。）。またあるいは，銅と接続するアルミの露出面をアルミニウムより自然電位が低い金属よりなる犠牲陽極で覆った接続部の構造も提案されている（例えば，特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開平３−１５４３１０号公報
【特許文献２】特開２０００−２１５８７９号公報
【特許文献３】特開平８−２２７７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら，前記した従来の各接続構造では，次のような問題点があった。例えば，特許文献１の方法は，隣接する金属間での自然電位の差を小さくすることで，腐食の進行速度を小さくできるが，腐食を防止するものではない。また，特許文献２の方法は，両端子を被覆しなくてはならず，工程が煩雑でコスト高となる。また，特許文献３の方法は，アルミニウムより自然電位の低い金属の種類は多くないためコスト高となる上，犠牲陽極が激しく腐食されるため，長寿命の端子構造とすることが難しい。
【０００６】
本発明は，前記した従来の各技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，異種金属製の両端子を接合した場合においても，端子の腐食を防止することができる電池，組電池および異種金属間接続継ぎ手を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の電池は，発電要素と，発電要素に内端が接続された第１端子と，発電要素に内端が接続されるとともに第１端子を構成する金属の自然電位より低い自然電位を有する金属で構成された第２端子と，発電要素の全部および第１端子の一部および第２端子の一部を覆って密閉する包装材とを有する電池であって，第１端子のうち包装材より外に露出している部分の表面全体に，第２端子を構成する金属で形成された皮膜が設けられており，皮膜の縁辺が，第１端子と包装材とが接触する範囲の最も内側より外側に位置するものである。
【０００８】
あるいは，本発明の電池は，発電要素と，発電要素に内端が接続された第１端子と，発電要素に内端が接続されるとともに第１端子を構成する金属の自然電位より低い自然電位を有する金属で構成された第２端子と，第１および第２端子の，内端と外端との間の位置を部分的に覆う第１および第２絶縁部材と，発電要素の全部および第１絶縁部材の一部および第２絶縁部材の一部を覆って密閉する包装材とを有する電池であって，第１端子のうち第１絶縁部材より外に露出している部分の表面全体に，第２端子を構成する金属で形成された皮膜が設けられており，皮膜の縁辺が，第１端子と包装材または第１絶縁部材とが接触する範囲の最も内側より外側に位置するものであってもよい。
【０００９】
このような本発明の電池によれば，異種金属製の第１および第２端子のうち，自然電位の高い金属で構成される第１端子の表面に，第２端子を構成する自然電位の低い金属で形成された皮膜が設けられる。すなわち，包装材より外に露出している部分では，両端子の表面は同一の金属で形成されている。従って，それらの間に自然電位の差は無いので，包装材の外部で異種金属腐食は発生しない。さらに，その皮膜の縁辺は，第１端子と包装材または第１絶縁部材とが接触する範囲の最も内側より外側に位置するので，発電要素と接触する部分には皮膜は存在しない。従って，包装材の内部で異種金属腐食は発生しない。これらのことから，異種金属製の両端子を接合した場合においても，端子の腐食を防止することができる電池となっている。
【００１０】
さらに本発明は，上記の特徴を有する本発明の電池を複数個直列に接続してなる組電池にも及ぶ。
【００１１】
また，本発明の異種金属間接続継ぎ手は，一端が包装材で覆われた第１端子と，一端が包装材で覆われるとともに第１端子を構成する金属の自然電位より低い自然電位を有する金属で構成された第２端子とを有し，第１および第２端子の他端同士が接続されている異種金属間接続継ぎ手であって，第１端子のうち包装材より外に出ている部分の表面全体に，第２端子を構成する金属で形成された皮膜が設けられているものである。
この異種金属間接続継ぎ手によれば，包装材より外に出ている部分は，第１および第２端子の両方の表面全体において第２端子を構成する金属で形成されている。従って，この異種金属間接続継ぎ手の表面に自然電位の差は生じないため，端子が腐食されることはない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電池，組電池および異種金属間接続継ぎ手によれば，異種金属製の両端子を接合した場合においても，端子の腐食を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，ラミネート型の二次電池およびその二次電池を複数個直列に接続して構成される組電池に，本発明を適用したものである。
【００１４】
本形態の二次電池１は，ラミネート型のリチウムイオン電池である。この二次電池１は，図１に示すように，略長方形で扁平型の電極体１１と，その電極体１１にそれぞれ接続された平板状の正極端子１２および負極端子１３とを有している。電極体１１は，正極板と負極板とがセパレータシートを挟んで捲回されたものであり，その正極板に正極端子１２が，負極板に負極端子１３がそれぞれ接続されている。さらに，電極体１１はその全体がラミネートフィルム１４で覆われ，そのラミネートフィルム１４の図中上下方向の同位置から左右へそれぞれ，正極端子１２および負極端子１３の先端部が突出されている。
【００１５】
正極端子１２および負極端子１３にはそれぞれ，ラミネートフィルム１４との接触箇所に絶縁フィルム１５が貼り付けられ，先端部には接続用の貫通孔１６が設けられている。正極端子１２は，その全体がアルミ製の平板端子である。一方，負極端子１３は，銅製で平板状の端子部材１７の一部にアルミ被覆１８を施したものである。なお，図ではアルミ被膜１８の厚さを大げさに描いているが，実際には非常に薄いものである。
【００１６】
絶縁フィルム１５は，ラミネートフィルム１４と両端子１２，１３との絶縁機能および，ラミネートフィルム１４の外表面に結露した場合でも，両端子１２，１３に水滴がつきにくくする機能を有している。また，貫通孔１６は，両端子１２，１３において，同径に形成されている。
【００１７】
次に，負極端子１３の製造方法を説明する。負極端子１３は，図２（ａ）に示すように，まず銅板によって端子部材１７を形成する。この端子部材１７の大きさや形状は正極端子１２と同じであり，このとき貫通孔１６も形成しておく。次に，図２（ｂ）に示すように，端子部材１７の先端部から所定の位置までアルミ被覆１８を形成する。このアルミ被覆１８は，アルミ溶射またはアルミメッキによって形成すればよい。さらに，図２（ｃ）に示すように，アルミ被覆１８の基端側の端部を覆うように絶縁フィルム１５を両面に貼付する。または，帯状のものを巻き付けてもよい。これで，負極端子１３が完成する。
【００１８】
従って，このように形成した負極端子１３では，絶縁フィルム１５より基端部側（図２（ｃ）中右側）に露出しているのは，銅製の端子部材１７のみである。また，絶縁フィルム１５より先端部側（図２（ｃ）中左側）に露出しているのは，端子部材１７にアルミ被覆１８の施されている部分のみである。
【００１９】
次に，この負極端子１３が接続された電極体１１をラミネートフィルム１４で覆う時には，図１に示すように，ラミネートフィルム１４の端部が絶縁フィルム１５の上に来るように配置される。さらに，ラミネートフィルム１４を密封するための溶着範囲全体が，絶縁フィルム１５の幅以内となるようにするとよい。このようにすれば，負極端子１３のうち，ラミネートフィルム１４の溶着範囲より二次電池１の内部側に露出される部分は，アルミ被覆１８の無い部分のみとなる。従って，ラミネートフィルム１４の内部で異種金属腐食が起きることはない。一方，ラミネートフィルム１４の外部に露出している部分には，その全体にアルミ被覆１６が施されている。
【００２０】
次に，この二次電池１が複数個直列に接続された組電池２は，図３に示すように，複数個の二次電池１が横並べにされ，隣り合う二次電池１の正極端子１２と負極端子１３とが互いに接合部１０によって接合されたものである。正極端子１２と負極端子１３とは，それらの貫通孔１６を重ねて配置され，ボルト１９によって締結されている。アルミ被覆１８自体が導電性を有するので，貫通孔１６も他の部分と同様に被覆してあってかまわない。なお，この両端子１２，１３の固定方法は，ボルト１９に代えて超音波溶接等によっても良い。その場合は，貫通孔１６は不要である。
【００２１】
この組電池２では，図３に示すように，両端子１２，１３の露出されている部分は全てアルミで覆われている。従って，電位の差が無いため，表面に多少の水分が付着しても異種金属腐食は発生しない。自動車等の結露しやすい環境で使用された場合においても，端子の腐食は防止されている。また，たとえアルミ被覆１８に多少の傷や穴ができた場合でも，その結果露出される銅の表面積は，露出されているアルミの表面積に比較して圧倒的に小さい。そのため，その僅かに露出した銅による腐食電流は，アルミの広大な表面に分散されるため，アルミが腐食される速度は非常に小さいものとなる。
【００２２】
本発明者は，本形態の正極端子１２と負極端子１３との接合部１０と同様の実施例を形成し，比較例と比較して加速試験を行った。いずれも，厚さ３００μｍのアルミ板に同厚の銅板を重ねて固定し，一般的な塩水噴霧試験を行った。具体的には，温度３５℃・湿度９８％の環境で，５％塩水を連続噴霧した。そして，所定時間経過後にアルミ板のうち腐食されていない部分の平均板厚を測定した。その結果を，図４のグラフに示す。
【００２３】
図４で，○で示したグラフＬ１が本実施例であり，接合部１０の構造と同様に銅板の表面をアルミ被覆した。△で示したグラフＬ２は，比較例１であり，アルミ板と銅板との間にＳＵＳ材を挟んだ。また，□で示したグラフＬ３は，比較例２であり，被覆もＳＵＳ材も用いていない。この図から分かるように，本実施例では，元の厚さ３００μｍのアルミ板は，２００時間以上経過した後も厚さ２６０μｍ以上のアルミ板が残存していた。なお，ここで腐食が多少とも起きるのは，アルミの自己腐食があるためである。一方，比較例１では残り厚さ２４０μｍ，比較例２では残り厚さ５０μｍとなるまで腐食が進行した。
【００２４】
以上詳細に説明したように，本形態の二次電池１によれば，負極端子１３は接続前の端子部材１７にアルミ被覆１８を施すだけで製造されるので，工程が少なく製造が容易である。さらに，ラミネートフィルム１４より外部に露出されている部分の表面は，両端子１２，１３ともアルミなので，直接接合しても異種金属間腐食は発生しない。たとえアルミ被覆１８に僅かな傷ができた場合でも，露出される銅は僅かであるため，アルミが腐食される速度はごく小さい。従って，この両端子１２，１３を接合した組電池２においても，端子１２，１３の腐食を防止することができ，長寿命が得られる組電池２となっている。
【００２５】
なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，上記の形態では，本発明を二次電池１の負極端子１３に適用したが，異種金属間の接合であればこれに限らず適用可能である。
また例えば，正極端子１２と負極端子１３との材質もアルミと銅に限らない。自然電位の低い方の金属で，自然電位の高い方の金属を被覆すればよい。
また例えば，ラミネートフィルム１４の内部に導電性を有する材質が使用されているものであっても，ラミネートフィルム１４と両端子１２，１３とを適切に絶縁することができれば，絶縁フィルム１５は無くても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本形態の端子構造が適用された二次電池の概略形状を示す説明図である。
【図２】負極端子の製造方法を示す説明図である。
【図３】二次電池を複数接続した組電池の概略形状を示す説明図である。
【図４】本形態の端子構造と従来の端子構造との比較実験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２７】
１  二次電池（電池）
２  組電池
１０  接合部（異種金属間接続継ぎ手）
１２  正極端子（第２端子）
１３  負極端子（第１端子）
１４  ラミネートフィルム（包装材）
１５  絶縁フィルム（第１絶縁部材，第２絶縁部材）
１８  アルミ被覆（皮膜）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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