(57)【要約】【課題】大電流を供給することができる端子構造を有した二次電池を提供することにある。【解決手段】電極体および電解液を内部に収納したケースと、前記ケースを閉塞する蓋体と、前記蓋体から突出した電極端子と、前記電極端子が嵌め込まれた接合溝を有し、前記接合溝に嵌め込まれた前記電極端子に溶接された導体とを有する。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極体および電解液を内部に収納したケースと、
前記ケースを閉塞する蓋体と、
前記蓋体から突出した電極端子と、
前記電極端子が嵌め込まれた接合溝を有し、前記接合溝に嵌め込まれた前記電極端子に溶接された導体と、
を有することを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記導体は前記蓋体と対向する第１面と前記第１面に対向した第２面を有した板状であり、前記接合溝は、前記第１面に設けられ、前記接合溝と対向する前記第２面の部分が前記電極端子と溶接されることを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項３】
前記導体は単一材料で形成されていることを特徴とする請求項２記載の二次電池。
【請求項４】
前記導体は、前記第２面から前記導体の厚み方向に前記接合溝まで延びたスリットを有することを特徴とする請求項３記載の二次電池。
【請求項５】
前記導体は、前記接合溝が形成されるとともに前記第１面側に設けられた第１の部材と、前記第２面側に前記第１の部材と異なる材料で形成された板状の第２の部材とで構成されていることを特徴とする請求項２記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筐体に収容された電極体から正極端子および負極端子を取り出す二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やノートパソコンなどの持ち運び可能な携帯機器から、環境問題への関心の高まりとともに、電気自動車、ハイブリッド電気自動車に対して二次電池の需要が高まっている。
【０００３】
このような二次電池を利用する機器にあっては、高出力供給、すなわち大電流での放電を行える能力が要求されている。
【０００４】
従来、電源として用いられている二次電池としては、シート状の正極板および負極板を、セパレータを介して捲回して形成された捲回型電極体が用いられている。そして、このような捲回型電極体を有する電池は外ケースを備え、この外ケース内に電解液とともに捲回型電極体が蓋によって封入されている。捲回型電極体からの電力の取り出しは、正極板および負極板に接続された電極端子を通して行われている。また、大電流を得るために、複数の二次電池の正極端子を直列接続することも必要である。
【０００５】
特許文献１には、正極、負極および電解質を包装体に収納するとともに、正極端子および負極端子が導出されたバッテリーセルと、バッテリーセルを収納するバッテーリー缶と、正極端子および負極端子がそれぞれ接続された正極端子部と負極端子部とを有する二次電池において、正極端子部と負極端子部は、外部機器の導体と接続する場合、接触させることで電気的接続される構成が開示されている。
【０００６】
特許文献２には、正極および負極を有する素電池と、正極または負極のいずれかと一方のリード線で電気的に接続し、保護回路基板と他方のリード線で接続する加熱保護素子とを有する電池装置において、端子と加熱保護素子との接続方法は、抵抗溶接、レーザ溶接はんだ付けなどの点溶接が用いられる構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−４８７２０号公報
【特許文献２】特開２００４−７１３４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されている二次電池における端子と導体の接触による接続は、接触抵抗が大きくなるため大電流を流すことができない。また、特許文献２に開示されている電池装置における端子と導体の点溶接による接続は、導体の厚さを厚くできないため大電流を流すことができない問題点がある。
【０００８】
この発明は以上の点に鑑みなされたものであり、大電流を供給することができる端子構造を有した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】
【０００９】
本発明の実施形態に係る二次電池は、電極体および電解液を内部に収納したケースと、前記ケースを閉塞する蓋体と、前記蓋体から突出した電極端子と、前記電極端子が嵌め込まれた接合溝を有し、前記接合溝に嵌め込まれた前記電極端子に溶接された導体とを有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の態様によれば、導体厚の厚いブスバーに二次電池の端子を嵌め込む溝を設けているので、ブスバーと端子を溶接する箇所ではブスバーの厚さが薄くなるので、強固な溶接が可能である。また、ブスバーの導体厚は全体として厚いので大きな電流を流すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下図面を参照しながら、この発明の実施形態に係る捲回型電極電池１について詳細に説明する。図１は、捲回型電極電池１の一部を切り欠いて示す斜視図である。図１に示すように、偏平な矩形箱状のケースであるセル１０と、ケース内に電解液１２とともに収納された偏平状の捲回型電極体１４とを備えている。電極体１４は、正極板２４と負極板２５を有している。また、セル１０を密封する蓋体であるキャップ体１０ａが設けられている。正極板２４は正極接続部材１６と、負極板２５は負極接続部材１８と接続されている。
【００１２】
キャップ体１０ａには、正極端子２０と、負極端子２２が設けられている。正極接続部材１６は、セル１０と接続されているため、キャップ体１０ａに設けられた正極端子２０はセル１０と同電位を有する。また、負極端子２２は、キャップ体１０ａに設けられた絶縁体、例えば、ガスケット２３を介してキャップ体１０ａに取り付けられている。そして、負極端子２２は、ガスケット２３に対して気密性を保った状態で貫通し、負極接続部材１８と接続されている。そのため、負極端子２２は、セル１０およびキャップ体１０ａとは絶縁されているため、正極端子２０およびセル１０およびキャップ体１０ａとは異なる電位を有する。
【００１３】
図２は、本発明の実施形態に係る正極端子２０を拡大した斜視図である。正極端子２０は、キャップ体１０ａに対して溶接することで接続している。正極端子２０の形状はほぼ箱型である。正極端子２０は、キャップ体１０ａとの接続端において、正極端子２０を中心としたキャップ体１０ａの長手方向に対する両端に溶接部２０ａ、２０ｂを一体として有している。溶接部２０ａ、２０ｂとキャップ体１０ａとの溶接は、例えばレーザ溶接によってなされ、正極端子２０はキャップ体１０ａに対して固定される。本実施形態では、溶接部２０ａ、２０ｂは、正極端子２０を中心としたキャップ体１０ａの長手方向に対する両端に設けられている。したがって、正極端子２０のキャップ体１０ａと平行に設けられた辺は、最大でキャップ体１０ａの幅方向の長さまで長くできる。
【００１４】
次に、正極端子２０とブスバー３０を接合する場合について説明する。図３は、正極端子２０とブスバー３０を接合した場合の斜視図である。図４は、正極端子２０とブスバー３０を接合した場合の断面図である。図５は、ブスバーの形状を示す図である。図５（ａ）は、蓋体１０ａと対向しないブスバー３０の面の表面図である。図５（ｂ）は、図３におけるブスバー３０のＸ−Ｘ断面図である。図５（ｃ）は、蓋体１０ａと対向するブスバー３０の面の表面図である。図５（ａ），（ｂ），（ｃ）には、ブスバー３０と正極端子２０とを溶接した場合の溶接線３２を示している。本実施例では、ブスバー３０の長手方向に沿って溶接しているため、長手方向に沿った溶接線３２となっている。本実施例ではブスバー３０が正極端子３０と溶接される場合について説明するが、ブスバー３０が負極端子２２と溶接される場合であってもブスバー３０の構造は同様である。
【００１５】
図５（ｂ）または図５（ｃ）に示すように、ブスバー３０には正極端子２０が接合する面の長手方向に沿って、所定間隔で接合溝３１が複数設けられている。接合溝３１は、正極端子２０のキャップ体１０ａから突出した突出端の端面の表面積以上の大きさであって、ブスバー３０の厚み未満の深さである凹部である。
【００１６】
正極端子２０をブスバー３０と接合した状態が図３又は図４である。正極端子２０は、ブスバー３０の接合溝３１に嵌め込まれる。ブスバー３０に嵌め込まれた正極端子２０の突出端の端面は図４に示すように接合溝３１の内部でブスバー３０の面と接する。ブスバー３０の接合溝３１に正極端子２０が嵌め込まれた状態で、図５（ａ）に示すブスバー３０の接合溝３１が設けられた面と対向するブスバー３０の面であって、接合溝３１と対向する箇所から溶接線３２に沿ってレーザ溶接される重ね合わせ溶接の例である。レーザ溶接されることによって、正極端子２０とブスバー３０は接合する。正極端子２０はブスバー３０に設けられた接合溝３１に嵌め込まれた状態で溶接されるため、図４に示すように正極端子２０と接合するブスバー３０の箇所の厚みは、接合溝３１が設けられていないブスバー３０の箇所の厚みに比べて薄くなっている。したがって、図４に示すように、ブスバー３０の接合溝３１が設けられた面と対向するブスバー３０の面で溶接線３２に沿ってレーザ溶接した場合、ブスバーを介して正極端子２０の突出端の端面までレーザを照射することの困難性を解消することが可能となる。
【００１７】
ブスバー３０の厚みを厚くすると大電流を流すことができる一方、ブスバー３０の厚みが溶接の障害となり、正極端子２０を溶接することが困難である。しかし、ブスバー３０自体の厚みは厚い状態で、正極端子２０と接合するブスバー３０の箇所のみを接合溝３１を設けて厚みを薄くしている。そのため、ブスバー３０は、接合溝３１が設けられた面と対向するブスバー３０の面における溶接線３２に沿った正極端子２０とのレーザ溶接が容易になされる。ブスバー３０は、例えば、アルミ、ニッケル、銅またはアルミの合金など単一の材料で作成されている。アルミの合金としては、例えばアルミと銅の合金である。
【００１８】
図７は、ブスバー３０の他に実施形態を示す図である。図６は、蓋体１０ａと対向するブスバー３０に接合溝３１が設けられた面を示す図とブスバー３０の断面図を示している。図７は、図６の示すブスバー３０に対して接合溝３１が設けられた面とは逆の面であるブスバー３０の面にスリット３８を設けた例である。スリット３８は、接合溝３１と対向する位置であって、ブスバー３０の厚さ方向に対してスリット３８が設けられている。図７に示すように、接合溝３１が設けられた面から見たスリット３８の大きさは、接合溝３１の大きさと比べて小さい。そしてスリット３８は、接合溝３１と空間的に連続となる深さを有している。本実施形態では、ブスバー３０の長手方向に沿って、ブスバー３０にはスリット３８が１つ設けられているが、数は任意に設けられていてよい。
【００１９】
図７に示すように正極端子２０がブスバー３０の接合溝３１に嵌め込まれる位置にスリット３８が設けられているため、図６に示すスリット３８を設けないブスバー３０と正極端子２０との溶接に比べて、隅肉溶接または突き合わせ溶接などによって容易に溶接をすることができる。
【００２０】
また、図８および図９は、アルミなどの屈曲性に弱い材料を別の材料で補強した例である。ブスバー３０は、接合溝３１が設けられた面とは逆の面であるブスバー３０の面側が、例えばアルミなどの屈曲性の弱い材料である一枚の板状部材３６と、接合溝３１が設けられたブスバー３０の面側が例えば銅またはニッケルなどの材料で接合溝３１が設けられた穴空部材３４の２層のクラッド構造となっている。ブスバー３０に設けた接合溝３１およびブスバー３０と正極端子２０との溶接については、上記同様である。
【００２１】
図８に示すように、ブスバー３０は、アルミで構成された板状部材３８と、銅などで構成された穴空部材３４のクラッド構造のため、屈曲性の弱い材料である板状部材３８を銅などの材料で作成される穴空部材３４で補強する構造となっている。したがって、ブスバー３０が例えばアルミ又作成されている場合に比べてブスバー３０の剛性が高まる。また、ブスバー３０に銅の層３６が設けられているためブスバー３０の抵抗を低減し、導電性も高まる利点を有する。
【００２２】
本実施形態では、ブスバー３０はアルミで作成された部材と銅で作成された部材の２層の積層で構成されている例について説明したが、ブスバー３０が、接合溝３１が設けられた面からアルミで作成された部材、銅で作成された部材、アルミで作成された部材の順で多層に積層された複数の部材で構成されていてもよい。
【００２３】
この発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよいし、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る捲回型電極電池を一部切欠いて示す斜視図。
【図２】本発明の実施形態に係る正極端子を示す斜視図。
【図３】本発明の実施形態に係る正極端子およびブスバーの接合を示す斜視図。
【図４】本発明の実施形態に係る正極端子とブスバーの接合を示す横方向断面図。
【図５】本発明の実施形態に係るブスバーを示す上面図、断面図、下面図。
【図６】本発明の実施形態に係るブスバーを示す断面図、下面図。
【図７】本発明の実施形態に係るブスバーを示す断面図、下面図。
【図８】本発明の実施形態に係るブスバーを示す断面図、下面図。
【図９】本発明の実施形態に係る正極端子およびブスバーの接合を示す斜視図。
【符号の説明】
【００２５】
１…捲回型電極電池、１０…ケース、１０ａ…キャップ体、１２…電解液、１４…電極体、１６…正極接続部材、１８…負極接続部材、２０…正極端子、２０ａ…溶接部、２０ｂ…溶接部、２２…負極端子、２３…ガスケット、２４…正極板、２５…負極板、３０…ブスバー、３１…接合溝、３２…溶接線、３４…板状部材、３６…穴空部材。３８…スリット。
【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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【図８】
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【図９】
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