(57)【要約】【課題】超音波接合を用いて電池セルの電極端子同士を接合するものにおいて、容易に且つ確実に接合できる電池モジュール、およびそれを形成するための方法を提供する。【解決手段】１つの電池セル１１０の正極端子１１１と、他の電池セル１１０の負極端子１１２とが接続されて形成される電池モジュールにおいて、正極端子１１１および負極端子１１２は、電池セル１１０の外方に突出して、板状に形成されており、板厚方向に対して重ね順が同じになるように重ね合わされて、超音波接合によって複数箇所において接合される複数の接合部１２０を有し、正極端子１１１および負極端子１１２のそれぞれには、複数の接合部１２０の間に位置し、各端子１１１、１１２の端部から電池セル１１０側に向けて延びるスリット部１１１ａ、１１２ａが、それぞれ設けられている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セル（１１０）を備え、１つの電池セル（１１０）の正極端子（１１１）と、他の電池セル（１１０）の負極端子（１１２）とが接続されて形成される電池モジュールにおいて、
前記正極端子（１１１）および前記負極端子（１１２）は、前記電池セル（１１０）の外方に突出して板状に形成されており、板厚方向に対して重ね順が同じになるように重ね合わされて、超音波接合によって複数箇所において接合される複数の接合部（１２０）を有し、
前記正極端子（１１１）および前記負極端子（１１２）のそれぞれには、複数の前記接合部（１２０）の間に位置し、前記各端子（１１１、１１２）の端部から前記電池セル（１１０）側に向けて延びるスリット部（１１１ａ、１１２ａ）が設けられていることを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】
前記スリット部（１１１ａ、１１２ａ）の前記電池セル（１１０）側の端部は、円弧状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記スリット部（１１１ａ、１１２ａ）の前記電池セル（１１０）側の端部は、前記スリット部（１１１ａ、１１２ａ）の幅寸法よりも大きな直径を有する円形状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記スリット部（１１１ａ、１１２ａ）の前記電池セル（１１０）側の端部には、前記スリット部（１１１ａ、１１２ａ）の延びる方向に対して、交差する方向に延びる細長状の孔部（１１１ｄ）が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記正極端子（１１１）および前記負極端子（１１２）のいずれか一方の前記板厚方向の外側に、板状の補強部材（１３０）が設けられ、３層構造に形成されており、
前記補強部材（１３０）は、前記正極端子（１１１）および前記負極端子（１１２）と共に、前記超音波接合によって接合されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の電池モジュール。
【請求項６】
前記正極端子（１１１）および前記負極端子（１１２）のうち、硬度の低い方の端子（１１１）が、前記３層構造の中間に配置されたことを特徴とする請求項５に記載の電池モジュール。
【請求項７】
前記正極端子（１１１）および前記負極端子（１１２）のうち、硬度の低い方の端子（１１１）がＵ字又は類似の形状に曲げられて、前記１つの電池セル（１１０）および前記他の電池セル（１１０）が、重なるように配置されたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の電池モジュール。
【請求項８】
前記正極端子（１１１）および前記負極端子（１１２）のうち、前記突出する長さの長い方の端子（１１１）Ｕ字又は類似の形状に曲げられて、前記１つの電池セル（１１０）および前記他の電池セル（１１０）が、重なるように配置されたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の電池モジュール。
【請求項９】
重ね合わされた前記正極端子（１１１）および前記負極端子（１１２）に導通して、前記電池セル（１１０）の電圧を検出するための検出線（１４０）を備えることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の電池モジュール。
【請求項１０】
前記検出線（１４０）は、前記正極端子（１１１）と前記負極端子（１１２）との間に介在されて、前記正極端子（１１１）および前記負極端子（１１２）と共に、前記超音波接合によって接合されたことを特徴とする請求項９に記載の電池モジュール。
【請求項１１】
前記正極端子（１１１）および前記負極端子（１１２）のいずれか一方の前記板厚方向の外側に、板状の補強部材（１３０）が設けられ、３層構造に形成されており、
前記検出線（１４０）は、前記補強部材（１３０）に接続されたことを特徴とする請求項９に記載の電池モジュール。
【請求項１２】
前記補強部材（１３０）は、前記補強部材（１３０）の端部が折り曲げられて形成される折り曲げ部（１３１）を備えており、
前記検出線（１４０）は、前記折り曲げ部（１３１）に挟持された状態で接続されることを特徴とする請求項１１に記載の電池モジュール。
【請求項１３】
前記正極端子（１１１）および前記負極端子（１１２）のいずれか一方の前記板厚方向の外側に、板状の補強部材（１３０）が設けられ、３層構造に形成されており、
前記検出線（１４０）は、前記３層構造のいずれかの層間に介在されて、前記正極端子（１１１）、前記負極端子（１１２）、および前記補強部材（１３０）と共に、前記超音波接合によって接合されたことを特徴とする請求項９に記載の電池モジュール。
【請求項１４】
請求項１〜請求項１３のいずれか１つに記載の電池モジュールを形成するための方法であって、
複数の前記接合部（１２０）の形成を、前記超音波接合により、同時に行うことを特徴とする電池モジュールを形成するための方法。
【請求項１５】
請求項１０〜請求項１３のいずれか１つに記載の電池モジュールを形成するための方法であって、
複数の前記接合部（１２０）の形成と、前記検出線（１４０）の接続とを、前記超音波接合により、同時に行うことを特徴とする電池モジュールを形成するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の２次電池が電気的に接続されて形成される電池モジュール、およびそれを形成するための方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電池モジュールとして、例えば特許文献１に示されるものが知られている。特許文献１の電池モジュール（バッテリーパック）は、内部に２次電池（セル）を有する電池ブロックと、計測保護回路を有する回路ブロックとを備えており、電池ブロックと回路ブロックとは、それぞれのブロックに設けられた接続端子によって、電気的に接続されている。
【０００３】
更に、電池ブロックにおいて、接続端子は２次電池から突出するタブと接続されている。そして、この接続端子とタブとの接続構造は、以下のようになっている。即ち、接続端子およびタブの先端にはそれぞれ二又分岐部が形成されている。また、それぞれの二又分岐部のうち、一方の分岐部と他方の分岐部の板厚方向の位置関係は、略板厚相当分の段差が設けられて配置されている。そして、接続端子の二又分岐部がタブの二又分岐部に向けて差し込まれるようにして、一方の分岐部と他方の分岐部とでは板厚方向に対して各分岐部の重ね順が逆となるように係合され、半田付けや溶接等によって接合されている。これにより、接続端子とタブとの接合強度を向上させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３６１４１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のような電池ブロックにおける接続端子とタブとの接続構造を用いて、複数の電池セルに対して隣り合う電池セルの正極端子と負極端子とを超音波接合によって接合しようとした場合には、板厚方向に対して正極端子と負極端子の重ね順が、二又分岐部の一方側と他方側とで逆となることから、両端子の板厚や硬度が異なると、一方側と他方側とでは振動子（ホーン）の配置や加圧条件等を変更する必要が生ずる。あるいは、一方側の接合を行った後に、組み合わせた両端子を１８０度反転して、他方側の接合を行う必要があり、連続的な接合ができないため、作業性が極めて低下する。
【０００６】
また、正極端子と負極端子とを板状のまま単純に重ね合わせて超音波接合を行う場合において、接合部位を複数箇所設けると、一方側の接合部に対して他方側の接合部の振動が伝播され、他方側の接合部からの振動によって一方側の接合部に応力が発生し、接合強度の低下を招くおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、超音波接合を用いて電池セルの電極端子同士を接合するものにおいて、容易に且つ確実に接合できる電池モジュール、およびそれを形成するための方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、複数の電池セル（１１０）を備え、１つの電池セル（１１０）の正極端子（１１１）と、他の電池セル（１１０）の負極端子（１１２）とが接続されて形成される電池モジュールにおいて、
正極端子（１１１）および負極端子（１１２）は、電池セル（１１０）の外方に突出して、板状に形成されており、板厚方向に対して重ね順が同じになるように重ね合わされて、超音波接合によって複数箇所において接合される複数の接合部（１２０）を有し、
正極端子（１１１）および負極端子（１１２）のそれぞれには、複数の接合部（１２０）の間に位置し、各端子（１１１、１１２）の端部から電池セル（１１０）側に向けて延びるスリット部（１１１ａ、１１２ａ）が設けられていることを特徴としている。
【００１０】
この発明によれば、正極端子（１１１）と負極端子（１１２）とが板厚方向に重ね順が同じになるように重ね合わされて、超音波接合によって複数箇所において接合されるようにしているので、正極端子（１１１）と負極端子（１１２）との板厚方向の重ね順が、引用した特許文献のように重ね合わされた領域内で逆になることがなく、超音波接合によって複数箇所を接合する際に、振動子（ホーン）の配置や加圧条件等を変更する必要がなく、容易に接合が可能となる。
【００１１】
更に、正極端子（１１１）および負極端子（１１２）のそれぞれには、複数の接合部（１２０）の間にスリット部（１１１ａ、１１２ａ）が設けられているので、一方の接合部（１２０）に対して、他方の接合部（１２０）を形成する際の超音波接合による振動の伝播をスリット部（１１１ａ、１１２ａ）によって抑制することができるので、一方の接合部（１２０）に過度な応力を発生させることがなく、適正な接合強度を確保することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、スリット部（１１１ａ、１１２ａ）の電池セル（１１０）側の端部は、円弧状に形成されたことを特徴としている。
【００１３】
この発明によれば、正極端子（１１１）および負極端子（１１２）は、超音波接合による振動によって、スリット部（１１１ａ、１１２ａ）の開口側が開いたり閉じたりするような挙動を伴うことになる。これによって、スリット部（１１１ａ、１１２ａ）の電池セル（１１０）側の端部に開口側の開閉に伴う応力が付加されることになる。しかしながら、スリット部（１１１ａ、１１２ａ）の電池セル（１１０）側の端部が円弧状に形成されているので、円弧状の形状効果によって付加される応力を緩和し、歪量を抑えることができ、スリット部（１１１ａ、１１２ａ）の電池セル（１１０）側の端部における塑性変形、亀裂の発生等を防止することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、スリット部（１１１ａ、１１２ａ）の電池セル（１１０）側の端部は、スリット部（１１１ａ、１１２ａ）の幅寸法よりも大きな直径を有する円形状に形成されたことを特徴としている。
【００１５】
この発明によれば、請求項２に記載の発明に対して、より大きな応力低減効果を得ることができ、スリット部（１１１ａ、１１２ａ）の電池セル（１１０）側の端部における塑性変形、亀裂の発生等をより効果的に防止することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、スリット部（１１１ａ、１１２ａ）の電池セル（１１０）側の端部には、スリット部（１１１ａ、１１２ａ）の延びる方向に対して、交差する方向に延びる細長状の孔部（１１１ｄ）が形成されたことを特徴としている。
【００１７】
この発明によれば、請求項２に記載の発明に対して、より大きな応力低減効果を得ることができ、スリット部（１１１ａ、１１２ａ）の電池セル（１１０）側の端部における塑性変形、亀裂の発生等をより効果的に防止することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明では、正極端子（１１１）および負極端子（１１２）のいずれか一方の板厚方向の外側に、板状の補強部材（１３０）が設けられ、３層構造に形成されており、
補強部材（１３０）は、正極端子（１１１）および負極端子（１１２）と共に、超音波接合によって接合されたことを特徴としている。
【００１９】
超音波接合においては、正極端子（１１１）あるいは負極端子（１１２）の板厚、硬度等が小さいと、接合時の振動によって、振動子あるいはアンビルへの食付きが生じ、接合のための振動エネルギーの入力値が制限されてしまう。振動エネルギーの入力値が小さいと充分な接合強度が確保できない。
【００２０】
しかしながら、請求項５に記載の発明によれば、補強部材（１３０）が正極端子（１１１）および負極端子（１１２）のいずれか一方の板厚方向の一方の外側となる３層構造としているので、超音波接合時において、補強部材（１３０）と、振動子あるいはアンビルとを直接接触させることができ、超音波接合時の振動エネルギーを補強部材（１３０）で直接受けることができる。よって、その分、振動エネルギーの入力値を大きくすることができるので、接合強度を向上させることができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明では、正極端子（１１１）および負極端子（１１２）のうち、硬度の低い方の端子（１１１）が、３層構造の中間に配置されたことを特徴としている。
【００２２】
この発明によれば、正極端子（１１１）および負極端子（１１２）のうち、硬度の低い方の端子（１１１）が、３層構造の中間に配置されるので、硬度の低い方の端子（１１１）は、超音波接合時に、振動子あるいはアンビルと直接接触することがなく、これに代えて、補強部材（１３０）が直接接触するようになる。よって、硬度の低い方の端子（１１１）の変形を抑えることができ、その分、振動エネルギーの入力値を大きくすることができるので、接合強度を向上させることができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明では、正極端子（１１１）および負極端子（１１２）のうち、硬度の低い方の端子（１１１）がＵ字又は類似の形状に曲げられて、１つの電池セル（１１０）および他の電池セル（１１０）が、重なるように配置されたことを特徴としている。
【００２４】
この発明によれば、接合された正極端子（１１１）および負極端子（１１２）のいずれかをＵ字又は類似の形状に曲げ、電池セル（１１０）が重なるように配置することで、単純に直列的に接続されるものに比べて、全体的にコンパクトな電池とすることができる。
【００２５】
そして、正極端子（１１１）および負極端子（１１２）のうち、硬度の低い方の端子（１１１）をＵ字又は類似の形状に曲げるようにしているので、曲げに伴う反力を抑制することができ、相手側の端子（１１２）に対して過大な応力をかけることがない。
【００２６】
請求項８に記載の発明では、正極端子（１１１）および負極端子（１１２）のうち、突出する長さの長い方の端子（１１１）がＵ字又は類似の形状に曲げられて、１つの電池セル（１１０）および他の電池セル（１１０）が、重なるように配置されたことを特徴としている。
【００２７】
この発明によれば、接合された正極端子（１１１）および負極端子（１１２）のいずれかをＵ字又は類似の形状に曲げ、電池セル（１１０）が重なるように配置することで、単純に直列的に接続されるものに比べて、全体的にコンパクトな電池とすることができる。
【００２８】
そして、正極端子（１１１）および負極端子（１１２）のうち、突出長さの長い方の端子（１１１）をＵ字又は類似の形状に曲げるようにしているので、曲げに伴う反力を抑制することができ、相手側の端子（１１２）に対して過大な応力をかけることがない。
【００２９】
請求項９に記載の発明では、重ね合わされた正極端子（１１１）および負極端子（１１２）に導通して、電池セル（１１０）の電圧を検出するための検出線（１４０）を備えることを特徴としている。
【００３０】
この発明によれば、検出線（１４０）によって、電池セル（１１０）の電圧を検出可能とする電池モジュール（１００）とすることができる。
【００３１】
請求項１０に記載の発明では、検出線（１４０）は、正極端子（１１１）と負極端子（１１２）との間に介在されて、正極端子（１１１）および負極端子（１１２）と共に、超音波接合によって接合されたことを特徴としている。
【００３２】
この発明によれば、正極端子（１１１）と負極端子（１１２）との超音波接合と同時に、検出線（１４０）を正極端子（１１１）と負極端子（１１２）との間に接合することができ、超音波接合の工数を増加させることなく、検出線（１４０）を設けることができる。
【００３３】
請求項１１に記載の発明では、正極端子（１１１）および負極端子（１１２）のいずれか一方の板厚方向の外側に、板状の補強部材（１３０）が設けられ、３層構造に形成されており、
検出線（１４０）は、補強部材（１３０）に接続されたことを特徴としている。
【００３４】
この発明によれば、補強部材（１３０）を検出線（１４０）接続用の部材として活用することができ、検出線（１４０）を備える電池モジュール（１００）を容易に形成することができる。
【００３５】
請求項１２に記載の発明では、補強部材（１３０）は、補強部材（１３０）の端部が折り曲げられて形成される折り曲げ部（１３１）を備えており、
検出線（１４０）は、折り曲げ部（１３１）に挟持された状態で接続されることを特徴としている。
【００３６】
この発明によれば、検出線（１４０）は、補強部材（１３０）の折り曲げ部に挟み込まれた形で接続されるので、強固で確実な接続が可能となる。
【００３７】
請求項１３に記載の発明では、正極端子（１１１）および負極端子（１１２）のいずれか一方の板厚方向の外側に、板状の補強部材（１３０）が設けられ、３層構造に形成されており、
検出線（１４０）は、３層構造のいずれかの層間に介在されて、正極端子（１１１）、負極端子（１１２）、および補強部材（１３０）と共に、超音波接合によって接合されたことを特徴としている。
【００３８】
この発明によれば、補強部材（１３０）を設けて３層構造とする際に、正極端子（１１１）、負極端子（１１２）、および補強部材（１３０）の超音波接合と同時に、検出線（１４０）を正極端子（１１１）と負極端子（１１２）との間、あるいは補強部材（１３０）と隣り合う端子（１１１）との間に接合することができ、超音波接合の工数を増加させることなく、検出線（１４０）を設けることができる。
【００３９】
請求項１４に記載の発明では、請求項１〜請求項１３のいずれか１つに記載の電池モジュールを形成するための方法であって、
複数の接合部（１２０）の形成を、超音波接合により、同時に行うことを特徴としている。
【００４０】
この発明によれば、超音波接合による正極端子（１１１）と負極端子（１１２）との接合工数を低減して、生産性を向上させることができる。
【００４１】
請求項１５に記載の発明では、請求項１０〜請求項１３のいずれか１つに記載の電池モジュールを形成するための方法であって、
複数の接合部（１２０）の形成と、検出線（１４０）の接続とを、超音波接合により、同時に行うことを特徴としている。
【００４２】
この発明によれば、超音波接合による正極端子（１１１）、負極端子（１１２）、補強部材（１３０）および検出線（１４０）の接合工数を低減して、生産性を向上させることができる。
【００４３】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】電池モジュールを示す斜視図である。
【図２】直列接続された電池セルを示す平面図である。
【図３】第１実施形態における正極端子および負極端子を示す平面図である。
【図４】第１実施形態における超音波接合の要領を示す斜視図である。
【図５】第１実施形態における接合部を示す平面図である。
【図６】第１実施形態における曲げ部を示す側面図である。
【図７】変形例における正極端子を示す平面図である。
【図８】第２実施形態における超音波接合の要領を示す斜視図である。
【図９】第３実施形態における接合部を示す平面図である。
【図１０】第３実施形態における曲げ部を示す側面図である。
【図１１】第４実施形態におけるあて板および検出線を示す平面図である。
【図１２】第４実施形態における接合部を示す平面図である。
【図１３】第５実施形態における接合部を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００４６】
（第１実施形態）
第１実施形態は、複数の電池セル１１０を備える電池モジュール１００に適用したものである。電池モジュール１００の構成について、図１〜図６を用いて説明する。図１は電池モジュール１００を示す斜視図、図２は直列接続された電池セル１１０を示す平面図、図３は正極端子１１１および負極端子１１２を示す平面図、図４はホーン１０を用いた超音波接合の要領を示す斜視図、図５は接合部１２０を示す平面図、図６は曲げ部１１１Ａを示す側面図である。
【００４７】
電池モジュール１００は、図１に示すように、複数（４個）の電池セル１１０のうち、１つ電池セル１１０の正極端子１１１と他の電池セル１１０の負極端子１１２とが電気的に直列に接続されたものであり、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車の走行用モータのバッテリ、あるいは住宅における蓄電用の蓄電池等として使用される。尚、電池モジュール１００は、更に、複数の電池モジュール１００が接続されることで高電圧設定の電池パックとして形成される。
【００４８】
電池セル１１０は、金属あるいはラミネートフィルム等から形成される容器内に、プラス側電極部とマイナス側電極部とが電解質と共に収容されて形成された電池であり、例えば、図２に示すように、本体部の外形が長方形を成して、板状（扁平状）に形成されている。電池セル１１０としては、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、有機ラジカル電池等が使用される。電池セル１１０の本体部の互いに対向する短辺部には、それぞれ正極端子１１１および負極端子１１２が、本体部の長辺方向の外方に突出して設けられている。正極端子１１１および負極端子１１２は、外形が四角形状を成して、板状に形成されている。以下、各端子１１１、１１２が突出する方向を突出方向、各端子１１１、１１２の面上に沿って突出方向に直交する方向を幅方向と呼ぶことにする。
【００４９】
正極端子１１１は、例えばアルミニウム材から形成されており、図５に示すように、電池セル１１０からの突出方向寸法は、幅方向寸法よりも大きくなる所定の長さＬ１に設定されている。また、負極端子１１２は、例えば銅材から形成されており、電池セル１１０からの突出方向寸法は、幅方向寸法よりも小さくなる所定の長さＬ２に設定されている。所定の長さＬ１は、所定の長さＬ２よりも大きく設定されている。正極端子１１１と負極端子１１２の幅方向寸法および板厚は同等である。
【００５０】
そして、図３に示すように、正極端子１１１および負極端子１１２には、それぞれスリット部１１１ａ、１１２ａが設けられている。スリット部１１１ａ、１１２ａは、所定のスリット幅を有し、正極端子１１１および負極端子１１２の先端部から電池セル１１０の本体部側に延びるように形成されている。スリット部１１１ａ、１１２ａは、各端子１１１、１１２の幅方向の中心位置に設けられている。スリット部１１１ａ、１１２ａの電池セル１１０側の端部は、滑らかな円弧状に形成されて、円弧部１１１ｂ、１１２ｂとなっている。スリット部１１１ａ、１１２ａにおいて、スリット幅が一定となって延びる領域は、後述する重なり代Ｌの長さとなっており、電池セル１１０側の端部に円弧部１１１ｂ、１１２ｂが形成されている。
【００５１】
各電池セル１１０は、正極端子１１１および負極端子１１２が列の方向に沿うように直列に並べられて（図２）、対向する正極端子１１１と負極端子１１２とが、各端子１１１、１１２の板厚方向に対して重ね順が同じになるように重ね合わされて、図４、図５に示すように、超音波接合によって接合されている。ここで、「重ね順が同じになる」という意味は、各端子１１１、１１２には上記スリット部１１１ａ、１１２ａが形成されて、先端側が二又に分岐しているが、二又に分岐する両者とも、正極端子１１１および負極端子１１２の重ね順が同じであることを意味している。
【００５２】
また、超音波接合とは、受け側となるアンビル（図示省略）と加圧側となるホーン（振動子）１０とによって、重ね合わされた２つの金属部材（正極端子１１１と負極端子１１２）を板厚方向に挟み、ホーン１０によって板厚方向に加圧（荷重印加）すると共に、金属部材の板面の拡がる方向に超音波振動を付加することによって、両金属部材同士の固相接合を行うものである。超音波接合によって接合された金属部材の表面には、ホーン１０によって加圧された跡が残る。本実施形態では、例えば、ホーン１０の先端部に微細な突状部が複数形成されており、超音波接合によって接合された部位、即ち接合部１２０の表面には、複数の凹凸の跡が形成される。
【００５３】
正極端子１１１と負極端子１１２との超音波接合は、以下のように実施される。即ち、まず、図５に示すように、正極端子１１１の先端部と負極端子１１２の先端部とを板厚方向に重ね合わせる。このとき、負極端子１１２が正極端子１１１の上側となるように重ね、各端子１１１、１１２の先端部の重なり代がＬとなるようにしている。このとき、スリット部１１１ａ、１１２ａは、各円弧部１１１ｂ、１１２ｂを除いて、互いに重なっている。つまり、重ねられた両端子１１１、１１２の幅方向の中心位置には、スリット部１１１ａ、１１２ａが配置されて、板厚方向に連通する空間部が形成されるようになっている。
【００５４】
次に、図４に示すように、上記で重ね合わせた両端子１１１、１１２を超音波接合装置にセットする。このとき、受け側となるアンビル（図示省略）の上側に正極端子１１１が配置され、その上側に位置する負極端子１１２がホーン１０と対向するように配置される。そして、ホーン１０を下降させて、重ね合わせた両端子１１１、１１２をホーン１０によって加圧すると共に、負極端子１１２の幅方向に超音波振動（図４中のジグザグ状の矢印）を付加することで、接合部１２０を形成して、両端子１１１、１１２を接合する。ここでは、両端子１１１、１１２が重ね合わされた領域において、両端子１１１、１１２の幅方向に複数（２個）の接合部１２０を形成している。複数の接合部１２０は、１箇所ずつ順に形成される。このとき、複数の接合部１２０の間に、スリット部１１１ａ、１１２ａが配置されるようになっている。
【００５５】
そして、接合された両端子１１１、１１２のうち、突出方向の長さの長い正極端子１１１に、図６に示すように、Ｕ字状となる曲げ部１１１Ａを設けて、隣り合う電池セル１１０が扁平状の板厚方向に向かい合うようにしつつ、更に、直列に接続された複数の電池セル１１０の全体を蛇行させて、各電池セル１１０が板厚方向に並ぶように（積層されるように）して、電池モジュール１００が形成されるようにしている。
【００５６】
以上のように、本実施形態においては、正極端子１１１と負極端子１１２とが板厚方向に重ね順が同じになるように重ね合わされて、超音波接合によって複数箇所において接合されるようにしているので、正極端子１１１と負極端子１１２との板厚方向の重ね順が、引用した特許文献のように重ね合わされた領域内で逆になることがなく、超音波接合によって複数箇所を接合する際に、ホーン１０の配置や加圧条件等を変更する必要がなく、容易に接合が可能となる。尚、「ホーン１０の配置」とは、重ねられた各端子１１１、１１２のどちら側にホーン１０を配置すべきかということであり、また「加圧条件」とは、ホーン１０側の端子（１１１、１１２）の板厚や材質に応じて加圧力、振動をどのように設定するかということである。
【００５７】
更に、正極端子１１１および負極端子１１２のそれぞれには、複数の接合部１２０の間にスリット部１１１ａ、１１２ａが設けられているので、複数の接合部１２０のうち、一方の接合部１２０に対して、他方の接合部１２０を形成する際の超音波接合による振動（図４中の波状の矢印）の伝播をスリット部１１１ａ、１１２ａによって抑制することができるので、一方の接合部１２０に過度な応力を発生させることがなく、適正な接合強度を確保することができる。
【００５８】
また、正極端子１１１および負極端子１１２は、超音波接合による振動によって、各スリット部１１１ａ、１１２ａの開口側が開いたり閉じたりするような挙動を伴うことになる。これによって、各スリット部１１１ａ、１１２ａの電池セル１１０側の端部に開口側の開閉に伴う応力が付加されることになる。しかしながら、本実施形態では、各スリット部１１１ａ、１１２ａの電池セル１１０側の端部に円弧部１１１ｂ、１１２ｂが形成されているので、円弧状の形状効果によって付加される応力を緩和し、歪量を抑えることができ、各スリット部１１１ａ、１１２ａの電池セル１１０側の端部における塑性変形、亀裂の発生等を防止することができる。
【００５９】
また、接合された正極端子１１１および負極端子１１２のいずれかをＵ字状に曲げ、複数直列に接続された電池セル１１０の全体を蛇行させて、各電池セル１１０が板厚方向に重なるように配置することで、単純に直列的に接続されるものに比べて、全体的にコンパクトな電池とすることができる。
【００６０】
ここで、正極端子１１１がアルミニウム材で形成され、また負極端子１１２が銅材で形成されており、更に、各端子１１１、１１２の突出方向の寸法が負極端子１１２よりも正極端子１１１の方が長くなるように形成されており、正極端子１１１および負極端子１１２のうち、正極端子１１１をＵ字状に曲げるようにしている。よって、硬度の低い方（アルミニウム材）の正極端子１１１を曲げることで、曲げに伴う反力を抑制することができ、相手側の負極端子１１２に対して過大な応力をかけることがない。同様に、突出方向の寸法が長い方の正極端子１１１を曲げることで、曲げに伴う反力を抑制することができ、相手側の負極端子１１２に対して過大な応力をかけることがない。
【００６１】
（第１実施形態の変形例）
上記第１実施形態で説明した各スリット部１１１ａ、１１２ｂの電池セル１１０側の端部に形成される各円弧部１１１ｂ、１１２ｂは、これに限定されることなく、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、スリット部１１１ａ（１１２ａ）の幅寸法よりも大きな直径を有する円形状の円形部１１１ｃとしたり、各スリット部１１１ａ（１１２ａ）の延びる方向に対して、交差する方向に延びる細長状の孔部１１１ｄとすることができる。
【００６２】
これにより、上記第１実施形態に対して、より大きな応力低減効果を得ることができ、各スリット部１１１ａ、１１２ａの電池セル１１０側の端部における塑性変形、亀裂の発生等をより効果的に防止することができる。
【００６３】
（第２実施形態）
第２実施形態を図８に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態（図１〜図７）に対して、ホーン１０をホーン１０Ａに変更したものである。
【００６４】
ホーン１０Ａは、負極端子１１２側に向けて先端部が複数（２箇所）に分岐するようになっている。分岐された先端部の位置は、両端子１１１、１１２を接合する際の複数の接合部１２０の位置と対応するようになっている。第２実施形態では、両端子１１１、１１２を接合する際に、ホーン１０Ａによって加圧、振動を加え、複数箇所の接合部１２０を同時に形成するようになっている。
【００６５】
本実施形態によれば、超音波接合による正極端子１１１と負極端子１１２との接合工数を低減して、生産性を向上させることができる。
【００６６】
（第３実施形態）
第３実施形態を図９、図１０に示す。第３実施形態は、上記第１実施形態（図１〜図７）に対して各端子１１１、１１２に補強部材としてのあて板１３０を追加したものである。
【００６７】
あて板１３０は、外形が両端子１１１、１１２の重ね合わされた領域と同等面積を有する四角形状の板部材であり、重ね合わされた正極端子１１１、あるいは負極端子１１２のいずれか一方の板厚方向の外側に配置されている。あて板１３０は、両端子１１１、１１２と比べて、同等以上の硬度を有するものが好適であり、例えば負極端子１１２と同じく、銅材から形成されている。あて板１３０は、両端子１１１、１１２と共に３層構造を形成している。ここでは、あて板１３０は、硬度の低い正極端子（アルミニウム材）１１１の外側に配置されている。つまり、図９に示すように、３層構造は、銅材の負極端子１１２、アルミニウム材の正極端子１１１、銅材のあて板１３０の順に重なるように形成されており、硬度の低い正極端子１１１が３層構造の中間に配置されている。
【００６８】
そして、両端子１１１、１１２は、あて板１３０と共に、超音波接合によって、第１実施形態と同様に接合部１２０が形成されて、この接合部１２０によって、両端子１１１、１１２、およびあて板１３０は接合されている。そして、図１０に示すように、正極端子１１１にＵ字状の曲げ部１１１Ａが形成されて、第１実施形態と同様に、直列に接続された複数の電池セル１１０の全体が蛇行され、各電池セル１１０が板厚方向に並ぶようにして、電池モジュール１００が形成されている。
【００６９】
ここで、超音波接合においては、正極端子１１１あるいは負極端子１１２の板厚、硬度等が小さいと、接合時の振動によって、ホーン１０（１０Ａ）あるいはアンビルへの食付きが生じ、接合のための振動エネルギーの入力値が制限されてしまう。振動エネルギーの入力値が小さいと充分な接合強度が確保できない。
【００７０】
しかしながら、本実施形態では、あて板１３０が板厚方向の一方の外側となる３層構造としているので、超音波接合時において、あて板１３０と、ホーン１０（１０Ａ）あるいはアンビルとを直接接触させることができ、超音波接合時の振動エネルギーをあて板１３０で直接受けることができる。よって、ホーン１０（１０Ａ）あるいはアンビルへの食付きによる変形を低減でき、その分、振動エネルギーの入力値を大きくすることができるので、接合強度を向上させることができる。
【００７１】
具体的には、正極端子１１１および負極端子１１２のうち、硬度の低い方の端子１１１が、３層構造の中間に配置されるので、硬度の低い方の端子１１１は、超音波接合時に、ホーン１０（１０Ａ）あるいはアンビルと直接接触することがなく、これに代えて、あて板１３０が直接接触するようになる。よって、硬度の低い方の端子１１１のホーン１０（１０Ａ）あるいはアンビルへの食付きによる変形を抑えることができ、その分、振動エネルギーの入力値を大きくすることができるので、接合強度を向上させることができる。
【００７２】
（第４実施形態）
第４実施形態を図１１、図１２に示す。第４実施形態は、上記第３実施形態（図９、図１０）に対して、検出線１４０を追加したものである。
【００７３】
検出線１４０は、互いに接合された正極端子１１１および負極端子１１２に導通して、電池セル１１０の電圧を検出するための導線である。検出線１４０は、図１１に示すように、あて板１３０に予め接続されている。ここでは、あて板１３０の長手方向寸法を各端子１１１、１１２の幅寸法よりも大きく設定している。そして、あて板１３０の長手方向の端部に、１８０度反転して折り曲げられた折り曲げ部１３１を形成して、検出線１４０の先端部を折り曲げ部１３１の間に挟み込んで（挟持させて）、超音波接合にて、折り曲げ部１３１を板厚方向に押圧すると共に、板の面に沿う方向に超音波振動を付加して、接合部１２１を形成して、あて板１３０と検出線１４０とを接合している。
【００７４】
このように検出線１４０の接続されたあて板１３０は、上記第３実施形態と同様に、正極端子１１１、あるいは負極端子１１２のいずれか一方の外側に配置されて、接合部１２０によって、両端子１１１、１１２と共に接合されている。
【００７５】
本実施形態によれば、検出線１４０によって、電池セル１１０の電圧を検出可能とする電池モジュール１００とすることができる。ここでは、正極端子１１１および負極端子１１２に、あて板１３０を設けた３層構造として、検出線１４０をあて板１３０に接続するようにしているので、あて板１３０を検出線１４０の接続用の部材として活用することができ、検出線１４０を備える電池モジュール１００を容易に形成することができる。そして、予め検出線１４０をあて板１３０に接続しておき、検出線１４０の接続されたあて板１３０を用いて３層構造となる超音波接合が可能となるので、作業が容易となり、生産性を向上させることができる。
【００７６】
また、検出線１４０をあて板１３０に接続する際に、あて板１３０に設けた折り曲げ部１３１の間に挟み込んで接続するようにしているので、強固で確実な検出線１４０の接続が可能となる。
【００７７】
尚、第４実施形態においては、検出線１４０をあて板１３０の折り曲げ部１３１に挟み込んで仮固定しておくと共に、ホーン１０の形状として、先端側が、複数（２箇所）の接合部１２０と、検出線１４０の接合部１２１との位置に対応して複数（３箇所）に分岐するように形成して、正極端子１１１、および負極端子１１２における複数の接合部１２０、およびあて板１３０における接合部１２１とを同時に形成するようにしても良い。
【００７８】
これにより、超音波接合による正極端子１１１、負極端子１１２、あて板１３０および検出線１４０の接合工数を低減して、生産性を向上させることができる。
【００７９】
（第５実施形態）
第５実施形態を図１３に示す。第５実施形態は、上記第３実施形態（図９、図１０）に対して、検出線１４０を追加したものである。検出線１４０は、第４実施形態（図１１、図１２）と同様に、互いに接合された正極端子１１１および負極端子１１２に導通して、電池セル１１０の電圧を検出するための導線である。
【００８０】
第５実施形態は、第３実施形態の正極端子１１１、負極端子１１２、およびあて板１３０による３層構造において、検出線１４０は、正極端子１１１、負極端子１１２、およびあて板１３０のうちのいずれか２つの間に介在されて、正極端子１１１、負極端子１１２、およびあて板１３０と共に、超音波接合によって接合されている。例えば、検出線１４０は、図１３に示すように、正極端子１１１と負極端子１１２との間に介在されて、接合部１２０（図１３中の上側の接合部１２０）によって、正極端子１１１と負極端子１１２との間に接合されている。
【００８１】
尚、検出線１４０は、負極端子１１２とあて板１３０との間に介在されて、接合部１２０（図１３中の上側の接合部１２０）によって、負極端子１１２とあて板１３０との間に接合されるようにしても良い。
【００８２】
本実施形態によれば、あて板１３０を設けて３層構造とする際に、正極端子１１１、負極端子１１２、およびあて板１３０の超音波接合と同時に、検出線１４０を正極端子１１１と負極端子１１２との間、あるいはあて板１３０と隣り合う端子（１１１）との間に接合することができ、超音波接合の工数を増加させることなく、検出線１４０を設けることができる。
【００８３】
（その他の実施形態）
上記各実施形態では、各端子１１１、１１２における各スリット部１１１ａ、１１２ａは、各端子１１１、１１２の幅方向において、重なるように同一の位置に設定したが、これに限らず、各スリット部１１１ａ、１１２ａは、複数の接合部１２０の間に位置するように設定されていれば良く、各端子１１１、１１２の幅方向に対してずれていても良い。
【００８４】
また、上記各実施形態では、正極端子１１１にＵ字状の曲げ部１１１Ａを形成して、各電池セル１１０が板厚方向に並ぶようにしたが、曲げ部１１１Ａは、Ｕ字状に限らず、コの字状、あるいはＶ字状などＵ字状に類似する形状としても良い。また、曲げ部１１１Ａは、負極端子１１２側に形成するようにしても良い。要するに、曲げ部１１１Ａは、接続された両端子１１１、１１２のうち、いずれかの端子の表裏面を１８０度、反転するように曲げられる部位として形成されるものであれば良い。
【００８５】
また、上記第５実施形態では、正極端子１１１と負極端子１１２に対して、あて板１３０を設けた３層構造において、検出線１４０は、正極端子１１１、負極端子１１２、およびあて板１３０のうちのいずれか２つの間に介在されて、接合されるようにしたが、これに限らず、上記第１、第２実施形態（図１〜図８）のようにあて板１３０を有しておらず、正極端子１１１と負極端子１１２とを接合するものにおいて、両端子１１１、１１２の間に検出線１４０を介在させて、接合するようにしても良い。
【００８６】
これにより、正極端子１１１と負極端子１１２との超音波接合と同時に、検出線１４０を正極端子１１１と負極端子１１２との間に接合することができ、超音波接合の工数を増加させることなく、検出線１４０を設けることができる。
【符号の説明】
【００８７】
１００  電池モジュール
１１０  電池セル
１１１  正極端子
１１１ｄ  細長状の孔部
１１２  負極端子
１２０  接合部
１３０  あて板（補強部材）
１４０  検出線
【図１】
2012079427.tif 000003
【図２】
2012079427.tif 000004
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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