(57)【要約】【課題】電池の外部端子と電気接続部材とを溶接した構造において、接合強度の低下を抑制する。【解決手段】組電池は、負極端子５０および正極端子を含む外部端子を有する複数の電池３０と、隣接する２つの電池３０の外部端子同士を接続するためのバスバー４０と、外部端子およびバスバー４０に溶接され、外部端子とバスバー４０とを電気的に接続する連結部材７０と、外部端子と連結部材７０とが溶接された溶接部８０と、バスバー４０と連結部材７０とが溶接された溶接部８２とを備える。溶接部８０は連結部材７０の最外面に対して凹んだ形状であり、負極端子５０の先端面５０ｄは溶接部８０の連結面８１と段差なく接続している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極体と前記電極体を収容する筐体と前記筐体の外部に設けられ、前記電極体と電気的に接続された外部端子とをそれぞれ有する複数の電池と、
前記外部端子が挿通された貫通孔を有し、隣接する２つの電池の外部端子同士を電気的に接続するための電気接続部材と、
前記貫通孔に挿通された前記外部端子の先端領域である端子接続部と、前記端子接続部の周囲の前記電気接続部材とを固定する導電性の連結部材と、
前記端子接続部と前記連結部材とを接続する溶接部と、
を備え、
前記連結部材の最外面は、前記端子接続部の突出方向に向いた軸と略直交する平面を含み、
前記溶接部は、前記平面よりも前記筐体の底面の側に凹んだ形状を有し、
前記端子接続部の軸を含む断面において、前記溶接部の上面は下に凸の湾曲形状であり、前記端子接続部の先端面は前記溶接部の前記端子接続部の側の端部上面と段差なく接続していることを特徴とする組電池。
【請求項２】
前記端子接続部の軸を含む断面において、前記溶接部の裏面は前記端子接続部に近いほど前記筐体の底面に近づく形状である請求項１に記載の組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複数の電池が接続されてなる組電池では、隣接する電池の一方の正極端子と他方の負極端子とが端子接続部材としてのバスバーで直列接続されている。正極端子および負極端子を含む外部端子とバスバーとの接続構造としては、バスバーに設けられた開口に外部端子を挿入して、外部端子の先端に固定用ねじを螺合することで外部端子とバスバーとを接続する構造が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２５３３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の構造のように、外部端子とバスバーとをねじ止め固定した場合、固定用ねじの締め付けが弛む可能性があった。そのため、外部端子とバスバーの接続信頼性の向上を図る上で改善の余地があった。これに対し、外部端子と連結部材の一部を溶接し、バスバーと連結部材の他の一部を溶接することで、連結部材を介して外部端子とバスバーとを接続する構成が考えられる。
【０００５】
本発明者らは、上述した外部端子とバスバーとを連結部材を介して溶接により接続する構成について鋭意研究を重ねた結果、以下の課題を見出した。すなわち、外部端子の先端部分と連結部材等とを溶接すると、連結部材等に荷重が加わったときに、その荷重に伴う応力が溶接部分に集中する。この結果、溶接部分にダメージが生じ、外部端子と連結部材との接続強度の低下を招くおそれがあった。
【０００６】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池の外部端子と電気接続部材（バスバー）とを溶接した構造において、接合強度の低下を抑制する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様は、組電池である。当該組電池は、電極体と前記電極体を収容する筐体と前記筐体の外部に設けられ、前記電極体と電気的に接続された外部端子とをそれぞれ有する複数の電池と、前記外部端子が挿通された貫通孔を有し、隣接する２つの電池の外部端子同士を電気的に接続するための電気接続部材と、前記貫通孔に挿通された前記外部端子の先端領域である端子接続部と、前記端子接続部の周囲の前記電気接続部材とを固定する導電性の連結部材と、前記端子接続部と前記連結部材とを接続する溶接部と、を備え、前記連結部材の最外面は、前記端子接続部の突出方向に向いた軸と略直交する平面を含み、前記溶接部は、前記平面よりも前記筐体の底面の側に凹んだ形状を有し、前記端子接続部の軸を含む断面において、前記溶接部の上面は下に凸の湾曲形状であり、前記端子接続部の先端面は前記溶接部の前記端子接続部の側の端部上面と段差なく接続していることを特徴とする。
【０００８】
上記態様の組電池によれば、連結部材に荷重が加わった場合に、当該荷重に伴う応力が溶接部に集中することを抑制することができ、ひいては、端子接続部と連結部材との接続信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電池の外部端子と電気接続部材とを溶接した構造において、接合強度の低下を抑制する技術を提供することにある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態に係る組電池の概略構造を示す斜視図である。
【図２】電池の概略構造を示す断面図である。
【図３】電池の外部端子とバスバーの接続部近傍の概略構造を示す拡大斜視図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図５】図５（Ａ）は、連結部材の概略構造を示す斜視図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、実施の形態に係る電池接続方法を示す工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
（実施の形態）
【００１２】
図１は、実施の形態に係る組電池の概略構造を示す斜視図である。図１に示すように、組電池１０は、複数の電池３０と、これらの電池３０を接続するバスバー４０（電気接続部材）とを有する。本実施形態では、計５個の電池３０が直列に接続されて組電池１０が形成されている。なお、電池３０の数は特に限定されない。また、５つの電池３０全てが直列に接続されているが、一部が並列に接続されていてもよい。
【００１３】
電池３０は、それぞれ扁平な直方体状の筐体を有し、主表面が対向して略平行となるように所定の間隔で並設されている。電池３０の筐体上面には、長手方向の一端寄りに負極端子５０が設けられ、他端寄りに正極端子６０が設けられている。以下では適宜、負極端子５０および正極端子６０を併せて外部端子と称する。隣接する電池３０の負極端子５０および正極端子６０は、互いに反対側になるように配列されている。隣接する２つの電池３０の一方の正極端子６０と他方の負極端子５０とがバスバー４０により電気的に接続されて、５個の電池３０が直列接続されている。
【００１４】
電池３０は、ハウジング（図示せず）内に収容される。電池３０の直列接続の一方の終端となる正極端子６０’および他方の終端となる負極端子５０’は、ハウジングの外部に引き回される配線を介して外部負荷（ともに図示せず）と接続可能になっている。
【００１５】
図２は、電池の概略構造を示す断面図である。図２に示すように、電池３０は、外装缶（筐体）３１内に、正負極が渦巻状に巻回されてなる電極体３２が外装缶３１の缶軸方向に対し横向きに収納されている。外装缶３１の開口は、筐体の一部を構成する封口板３３により封口されている。封口板３３には、負極端子５０および正極端子６０が設けられている。また、封口板３３には、ガス排出弁（図示せず）が形成されている。
【００１６】
負極端子５０は、基部５０ａと、基部５０ａから突出した端子接続部５０ｂとを有する。端子接続部５０ｂは、負極端子５０のうち、後述するバスバー４０の貫通孔４１に挿通された先端領域をいう。本実施の形態では、端子接続部５０ｂには、端子接続部５０ｂの先端側が開口となるような凹部５２が設けられている。端子接続部５０ｂの先端面５０ｄは、負極端子５０の中で外装缶３１（筐体）から最も離れた位置にある端面であり、外装缶３１から離れる方向、言い換えると、端子接続部５０ｂの突出方向と略直交する平面を少なくとも一部に有している。
【００１７】
基部５０ａは略円柱状であり、外周面に鍔部５０ｃを有する。負極端子５０の基部５０ａは、側面にガスケット３４が当接した状態で、封口板３３の負極用開口３３ａに嵌め込まれている。ガスケット３４は、鍔部５０ｃの封口板３３と対向する表面にも当接している。また、基部５０ａは、封口板３３の電池内側において負極タブ部材５４と接続している。
【００１８】
基部５０ａの電池外側に位置する先端には、略円筒状の端子接続部５０ｂが、上方に突出するように基部５０ａと一体的に設けられている。基部５０ａの電池内側に位置する先端には、負極用開口３３ａに沿って側壁が形成されるような凹部５１が設けられている。凹部５１の縁部分が広がるようにかしめることで、負極端子５０が負極タブ部材５４に対して固定されている。
【００１９】
また、負極端子５０には、凹部５１と凹部５２に連通する貫通孔５３が形成されている。貫通孔５３の径は、凹部５１および凹部５２の径より小さい。貫通孔５３の凹部５２側の一部とこれに連続する凹部５２の内部に、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、シリコン樹脂などの樹脂で形成された樹脂栓２００ａが充填されている。樹脂栓２００ａは少なくとも貫通孔５３を塞ぐように設けられており、樹脂栓２００ａより内側の電池内部の空間が密閉されている。金属蓋２１０ａは、平板状の部材であり、樹脂栓２００ａの上に接着されている。金属蓋２１０ａは、たとえば、金型による打ち抜き加工で形成される。金属蓋２１０ａにより、水分が樹脂栓２００ａと負極端子５０との隙間に入り込むことが抑制され、ひいては、水分によって負極端子５０が腐食することが抑制される。金属蓋２１０ａの固定方法は特に限定されないが、樹脂栓２００ａ自体の粘着力により樹脂栓２００ａと接着されていてもよく、接着剤を用いて樹脂栓２００ａに接着されていてもよい。
【００２０】
負極タブ部材５４と封口板３３の電池内側面との間には、絶縁板３５が設けられている。負極用開口３３ａにおいて、絶縁板３５とガスケット３４とが当接している。これにより、負極タブ部材５４および負極端子５０が封口板３３から絶縁されている。負極タブ部材５４は、電極体３２の一方の端面から突出した負極集電板群３２ａに接続されている。なお、負極集電板群３２ａは、電極体３２の一方の端面から突出した複数の負極集電板を束ねたものである。
【００２１】
正極端子６０は、基部６０ａと、基部６０ａから突出した端子接続部６０ｂとを有する。端子接続部６０ｂは、正極端子６０のうち、後述するバスバー４０の貫通孔４１に配設または挿通された先端領域をいう。本実施の形態では、端子接続部６０ｂには、端子接続部６０ｂの先端側が開口となるような凹部が設けられており、端子接続部６０ｂは部分的に中空の円筒形状になっている。本実施の形態では、端子接続部６０ｂには、端子接続部６０ｂの先端側が開口となるような凹部６２が設けられている。端子接続部６０ｂの先端面６０ｄは、正極端子６０の中で外装缶３１（筐体）から最も離れた位置にある端面であり、外装缶３１から離れる方向と略直交する平面を少なくとも一部に有している。
【００２２】
基部６０ａは略円柱状であり、外周面に鍔部６０ｃを有する。正極端子６０の基部６０ａは、側面にガスケット３４が当接した状態で、封口板３３の正極用開口３３ｂに嵌め込まれている。ガスケット３４は、鍔部６０ｃの封口板３３と対向する表面にも当接している。また、基部６０ａは、封口板３３の電池内側において正極タブ部材６４と接続している。
【００２３】
基部６０ａの電池外側に位置する先端には、略円筒状の端子接続部６０ｂが、上方に突出するように基部６０ａと一体的に設けられている。基部６０ａの電池内側に位置する先端には、正極用開口３３ｂに沿って側壁が形成されるような凹部６１が設けられている。凹部６１の縁部分が広がるようにかしめることで、正極端子６０が正極タブ部材６４に対して固定されている。
【００２４】
また、正極端子６０には、凹部６１と凹部６２に連通する貫通孔６３が形成されている。貫通孔６３の径は、凹部６１および凹部６２の径より小さい。貫通孔６３の凹部６２側の一部とこれに連続する凹部６２の内部に、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、シリコン樹脂などの樹脂で形成された樹脂栓２００ｂが充填されている。樹脂栓２００ｂは少なくとも貫通孔６３を塞ぐように設けられており、樹脂栓２００ｂより内側の電池内部の空間が密閉されている。金属蓋２１０ｂは、平板状の部材であり、樹脂栓２００ｂの上に接着されている。金属蓋２１０ｂは、たとえば、金型による打ち抜き加工で形成される。金属蓋２１０ｂにより、水分が樹脂栓２００ｂと正極端子６０との隙間に入り込むことが抑制され、ひいては、水分によって正極端子６０が腐食することが抑制される。金属蓋２１０ｂの固定方法は特に限定されないが、樹脂栓２００ｂ自体の粘着力により樹脂栓２００ｂと接着されていてもよく、接着剤を用いて樹脂栓２００ｂに接着されていてもよい。
【００２５】
正極タブ部材６４と封口板３３の電池内側面との間には、絶縁板３５が設けられている。正極用開口３３ｂにおいて、絶縁板３５とガスケット３４とが当接している。これにより、正極タブ部材６４および正極端子６０が封口板３３から絶縁されている。正極タブ部材６４は、電極体３２の他方の端面から突出した正極集電板群３２ｂに接続されている。なお、正極集電板群３２ｂは、電極体３２の他方の端面から突出した複数の正極集電板を束ねたものである。
【００２６】
バスバー４０は、金属等の導電性材料からなる帯状部材である。バスバー４０の両端部には、貫通孔４１（図４参照）が設けられている。バスバー４０の一方の貫通孔４１に、隣接する電池３０の一方の負極端子５０が挿通され、他方の貫通孔４１に、隣接する電池３０の他方の正極端子６０が挿通されている。
【００２７】
図３は、電池の外部端子とバスバーの接続部近傍の概略構造を示す拡大斜視図である。図４は、図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図５（Ａ）は、連結部材の概略構造を示す斜視図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。なお、図３および図４では、外部端子の例として負極端子５０を図示している。
【００２８】
図３および図４に示すように、負極端子５０とバスバー４０とは、連結部材７０を介して連結されている。すなわち、連結部材７０の一部と負極端子５０とが溶接部８０で溶接され、連結部材７０の他の一部とバスバー４０とが溶接部８２で溶接されることで、負極端子５０とバスバー４０とが互いに連結されている。
【００２９】
連結部材７０は、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、金属等の導電性材料からなるリング状の部材であり、中心に貫通孔７２を有する。連結部材７０の肉厚は、たとえば約０．１ｍｍ〜約５ｍｍである。
【００３０】
負極端子５０の端子接続部５０ｂは、バスバー４０の貫通孔４１に挿通されており、電池３０とは反対側の貫通孔４１の開口から先端の一部が突出している。バスバー４０の下面は、負極端子５０の鍔部５０ｃの上面に当接している。また、端子接続部５０ｂは、バスバー４０上に配置された連結部材７０の貫通孔７２内に配置されている。
【００３１】
そして、連結部材７０の内周部分と端子接続部５０ｂとが溶接部８０によって接続されている。本実施の形態では、端子接続部５０ｂは溶接部８０に隣接する部分の連結部材７０の最外面７１に比べて外装缶３１の底面（電池３０の底面）に近い先端面５０ｄを有しているが、先端面５０ｄは連結部材７０の最外面７１と面一であってもよい。電池３０と反対側の溶接部８０の表面である連結面８１は、先端面５０ｄと最外面７１とを段差なく滑らかに連結しており、連結部材７０の最外面７１よりも外装缶３１の底面の側に凹んだ形状となっている。図４に示すように、端子接続部５０ｂの軸を含む断面において、連結面８１は下に凸の湾曲形状になっている。また、連結面８１とは反対側の溶接部８０の裏面８３は、端子接続部５０ｂに近いほど、外装缶３１の底面の方に近づく形状となっている。後述するように、溶接部８０は、主に連結部材７０の内周部分がレーザー照射によって溶融することで形成される。したがって、連結部材７０の最も内側の残存部分が溶接部８０に当接している。
【００３２】
また、基部７０ａの外周面の下部とバスバー４０とが溶接部８２によって接続されている。
【００３３】
（電池接続方法）
続いて、電池３０の外部端子とバスバー４０とを電気的に接続する電池接続方法について、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）を参照して説明する。図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、実施の形態に係る電池接続方法を示す工程断面図である。なお、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）では、外部端子の例として負極端子５０を図示している。
【００３４】
まず、図６（Ａ）に示すように、基部５０ａと、基部５０ａから突出する端子接続部５０ｂとを有する外部端子を備えた電池３０を用意する。また、貫通孔７２が形成された金属製の平板リング状の連結部材７０を用意する。また、所定位置に貫通孔４１が形成されたバスバー４０を用意する。そして、負極端子５０とバスバー４０の貫通孔４１とを位置合わせして、負極端子５０上にバスバー４０を載置し、貫通孔４１に端子接続部５０ｂを挿通する。続いて、負極端子５０と連結部材７０の貫通孔７２とを位置合わせして、バスバー４０上に連結部材７０を載置し、貫通孔７２に端子接続部５０ｂを挿通する。
【００３５】
図６（Ｂ）に示すように、バスバー４０上に連結部材７０を載置したとき、連結部材７０の最外面７１と負極端子５０の先端面５０ｄとは面一である。この状態で、負極端子５０近傍の連結部材７０にレーザーＬを照射して、連結部材７０の一部と負極端子５０の一部を溶融し、連結部材７０と負極端子５０とを溶接する。連結部材７０の一部と負極端子５０の一部を溶融する際の連結部材７０と負極端子５０との溶融割合は、連結部材７０の方が主である。レーザー照射により、連結部材７０の一部と負極端子５０の一部とが溶け落ちることにより、上述したような形態を持つ溶接部８０が形成される。また、連結部材７０の外周面の下部とバスバー４０と接する部分にレーザーＬを照射して、連結部材７０の一部およびバスバー４０の上面の一部を溶融し、連結部材７０とバスバー４０とを溶接する。レーザーＬは、連結部材７０の内周部分と負極端子５０とが当接する部分の全周および連結部材７０の外周面の下部とバスバー４０とが接する部分の全周にわたって照射される。なお、レーザーＬの照射範囲は、これに限定されず、十分な強度が得られれば、連結部材７０の内周部分と端子接続部５０ｂとが当接する部分の一部分であってもよい。
【００３６】
上述したレーザーＬの照射によって、図６（Ｃ）に示すように、連結部材７０の残存部分と端子接続部５０ｂとの間に溶接部８０が形成され、連結部材７０と端子接続部５０ｂとが接続される。このとき、端子接続部５０ｂの一部が残存し、溶接部８０に隣接する部分における連結部材７０の最外面７１に比べて電池３０または筐体の方に近くなっている。また、連結部材７０の残存部分とバスバー４０との間に溶接部８２が形成されて、連結部材７０とバスバー４０とが接続される。なお、連結部材７０とバスバー４０の接続と、連結部材７０と負極端子５０の接続とは、どちらを先に実施してもよく、また並行して実施してもよい。
【００３７】
以上説明したように、本実施の形態に係る組電池１０では、端子接続部５０ｂの軸を含む断面において、溶接部８０の連結面８１が下に凸の湾曲形状となり、この連結面８１と端子接続部５０ｂの先端面５０ｄとが段差なく接続している。このような構造の組電池１０によれば、連結部材７０に荷重がかかる場合に、溶接部８０に当該荷重に伴う応力が集中することが抑制される。これにより、端子接続部５０ｂにダメージが加わることが低減されるため、端子接続部５０ｂと連結部材７０との間の接続強度の低下を抑制することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１０  組電池、３０  電池、４０  バスバー、５０  負極端子、５０ａ  基部、５０ｂ  端子接続部、５０ｄ  先端面、６０  正極端子、６０ａ  基部、６０ｂ  端子接続部、７０  連結部材、７１  最外面、８０，８２  溶接部
【図１】
2013051185.tif 000003
【図２】
2013051185.tif 000004
【図３】
2013051185.tif 000005
【図４】
2013051185.tif 000006
【図５】
2013051185.tif 000007
【図６】
2013051185.tif 000008