JP5840207B2 - Secondary battery - Google Patents
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Description
本発明は、例えばリチウムイオン二次電池などの二次電池に関する。 The present invention relates to a secondary battery such as a lithium ion secondary battery.
近年、ハイブリッド自動車や電気自動車等の動力源として大容量(Wh)のリチウムイオン二次電池が開発されており、その中でもエネルギー密度(Wh/kg)の高い角形のリチウムイオン二次電池が注目されている。 In recent years, large capacity (Wh) lithium ion secondary batteries have been developed as power sources for hybrid vehicles and electric vehicles, and among them, prismatic lithium ion secondary batteries with high energy density (Wh / kg) have been attracting attention. ing.
角形のリチウムイオン二次電池においては、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、電池缶の蓋に設けられた正極端子および負極端子に電気的に接続する。そして、蓄電要素を電池缶に収容して、電池缶の開口部を蓋で封止溶接し、蓋に設けられた注液口から電解液を注液し、注液栓を挿入してレーザ溶接により封止溶接することで二次電池を作製する。 In a rectangular lithium ion secondary battery, a positive electrode foil coated with a positive electrode active material, a negative electrode foil coated with a negative electrode active material, and a flat storage element rolled up by separating separators for insulating each other, Electrical connection is made to a positive terminal and a negative terminal provided on the lid of the can. Then, the storage element is accommodated in the battery can, the opening of the battery can is sealed and welded with a lid, the electrolytic solution is injected from the liquid injection port provided in the lid, and the injection stopper is inserted to perform laser welding. A secondary battery is produced by sealing and welding.
そして、上記した角形のリチウムイオン二次電池を複数直列に接続して組電池とするために、各電池の電極端子にバスバーを溶接して接続することが行われている。正極端子と負極端子の材質が異なる場合、例えば、正極端子はアルミニウムであり、負極端子が銅の場合には、バスバーでの溶接が困難である。これに対して、正極端子もしくは負極端子の材質をろう付け、かしめなどにより溶接できるように変換する方法が示されている(特許文献1)。 In order to connect a plurality of prismatic lithium ion secondary batteries in series to form an assembled battery, a bus bar is welded and connected to the electrode terminal of each battery. When the materials of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are different, for example, when the positive electrode terminal is aluminum and the negative electrode terminal is copper, welding with a bus bar is difficult. On the other hand, a method of converting the material of the positive electrode terminal or the negative electrode terminal so as to be welded by brazing, caulking, or the like is disclosed (Patent Document 1).
電極端子の材質を変換する構造において、ろう付けでは、ろう材の電気抵抗が大きいため、接続抵抗が大きくなって電流の大きい用途では問題があった。また、かしめでは、かしめ部に接続抵抗が発生するため、接続抵抗が大きくなってやはり電流の大きい用途では問題があった。また、車載用の二次電池では振動や衝撃荷重が材質変換接続部に作用するため、剛性の高い構造にする必要がある。 In the structure for converting the material of the electrode terminal, brazing has a problem in applications where the connection resistance is large and the current is large because the electric resistance of the brazing material is large. Further, in the caulking, since the connection resistance is generated in the caulking portion, there is a problem in an application where the connection resistance increases and the current is large. In addition, in a vehicle-mounted secondary battery, vibration or impact load acts on the material conversion connection portion, so it is necessary to have a highly rigid structure.
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の二次電池をバスバーで直列に接続する際に、ろう材やかしめのように接続抵抗が大きくならず、かつ、剛性の高い端子構造を有する二次電池を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is that when connecting a plurality of secondary batteries in series with a bus bar, the connection resistance does not increase like brazing material or caulking, and The object is to provide a secondary battery having a highly rigid terminal structure.
上記課題を解決する本発明の二次電池は、蓄電要素の正極に接続される正極接続端子と、蓄電要素の負極に接続される負極接続端子とが異種金属からなる二次電池であって、正極接続端子と負極接続端子のいずれか一方の接続端子に溶接接合される中間部材と、正極接続端子と負極接続端子のいずれか他方の接続端子と同種金属からなり中間部材に拡散接合される外部端子とを有することを特徴としている。 The secondary battery of the present invention that solves the above problem is a secondary battery in which a positive electrode connection terminal connected to the positive electrode of the electricity storage element and a negative electrode connection terminal connected to the negative electrode of the electricity storage element are made of different metals, An intermediate member welded and joined to one of the positive connection terminal and the negative connection terminal, and an external made of the same metal as the other connection terminal of the positive connection terminal and the negative connection terminal and diffusely joined to the intermediate member And a terminal.
本発明によれば、ろう付けおよびかしめによる接続と比べて、バスバーの接続抵抗を小さくし、かつ、剛性の高い端子構造とすることができる。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。 According to the present invention, compared to the connection by brazing and caulking, the connection resistance of the bus bar can be reduced, and a highly rigid terminal structure can be obtained. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.
正極端子の正極接続端子と負極端子の負極接続端子とが異質金属からなる二次電池のいずれか一方の接続端子に中間部材を溶接接合し、中間部材に外部端子を拡散接合することにより、接続抵抗が小さく、かつ、剛性の高い端子構造を実現した。 The positive electrode connection terminal of the positive electrode terminal and the negative electrode connection terminal of the negative electrode terminal are connected by welding the intermediate member to one of the connection terminals of the secondary battery made of a heterogeneous metal and diffusion bonding the external terminal to the intermediate member. A terminal structure with low resistance and high rigidity has been realized.
以下に、本発明による二次電池を角形のリチウムイオン二次電池に適用した実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同様の形状、及び同種の材質の部材には、同一の符号を付けた。 Embodiments in which a secondary battery according to the present invention is applied to a prismatic lithium ion secondary battery will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol was attached | subjected to the member of the same shape and the same kind of material.
<第1の実施形態>
本実施の形態における二次電池D1は、図14に示すように、蓄電要素35と、蓄電要素35を収容する角形の電池容器36と、電池容器36の上部開口を閉塞する蓋8を有しており、蓋8には、正極端子と負極端子が設けられている。<First Embodiment>
As shown in FIG. 14, the secondary battery D <b> 1 in the present embodiment includes a
正極端子は、図13に示すように、蓄電要素35の正極箔露出部に接続される正極集電板21と、正極集電板21に接続される正極接続端子20を有している。正極接続端子20は、図8及び図10に示すように、蓋8に穿設された貫通孔に挿通されて先端が電池容器36の内部に配置され、基端が電池容器36の外部に配置されており、基端には、蓋8の上面に沿って平面状に延在するようにバスバー溶接面20aが形成されている。
As shown in FIG. 13, the positive terminal includes a positive
正極集電板21と正極接続端子20は、蓄電要素53の正極箔と同種金属からなり、本実施の形態ではアルミニウムによって構成されている。尚、正極集電板21と正極接続端子20の材質は、アルミニウムに限定されず、アルミニウム合金であってもよい。
The positive electrode
負極端子は、図13及び図4に示すように、蓄電要素35の負極箔露出部に接続される負極集電板10と、負極集電板10に接続される負極接続端子3と、中間部材1と、外部端子2を有している。負極接続端子3は、蓋8に穿設された貫通孔に挿通されて先端が電池容器36の内部に配置され、基端が電池容器36の外部に配置されている。そして、負極接続端子3の基端に、中間部材1が溶接接合され、その中間部材1に外部端子2が拡散接合されている。外部端子2には、蓋8の上面に沿って平面状に延在するようにバスバー溶接面2aが形成されている。
As shown in FIGS. 13 and 4, the negative electrode terminal includes a negative electrode
負極集電板10と負極接続端子3は、蓄電要素53の負極箔と同種金属からなり、本実施の形態では銅によって構成されている。負極集電板10と負極接続端子3の材質は、銅に限定されず、銅合金であってもよい。そして、中間部材1のはニッケル、外部端子2はアルミニウムによって構成されている。中間部材1及び外部端子2の材質も、ニッケル及びアルミニウムに限定されず、これらの合金であってもよい。
The negative electrode
中間部材1と外部端子2は、異種金属からなり、これらの異種金属を拡散接合により面接合することにより、平面視略矩形の平板形状を有する積層構造体が構成される。拡散接合は固相接合であるため、拡散接合面4で接合強度低下の原因になる金属間化合物の生成を抑制することができる。
The intermediate member 1 and the
したがって、外部端子2と中間部材1との積層構造体は、強度的に良好な拡散接合面4を得ることができる。特に、本実施の形態では、中間部材1と外部端子2を面接合させているので、高い剛性を得ることができる。
Therefore, the laminated structure of the
なお、拡散接合とは、固相で外部端子2と中間部材1を接合させる方法である。本実施の形態では、アルミニウムとニッケルの2枚の金属板を重ねて圧延することによって拡散接合させた圧延クラッド材からなる。
Note that diffusion bonding is a method of bonding the
次に、負極端子の具体的な構成について詳細に説明する。 Next, a specific configuration of the negative electrode terminal will be described in detail.
図1は、負極接続端子と中間部材と外部端子の構成を示す斜視図、図2は、負極接続端子と中間部材と外部端子を組み合わせた状態を示す斜視図、図3は、負極接続端子と中間部材とを溶接接合した状態を示す斜視図である。 1 is a perspective view showing a configuration of a negative electrode connection terminal, an intermediate member, and an external terminal, FIG. 2 is a perspective view showing a state in which the negative electrode connection terminal, the intermediate member, and the external terminal are combined, and FIG. It is a perspective view which shows the state which weld-joined the intermediate member.
負極接続端子3は、蓋8の貫通孔に挿通されて先端が電池容器36の内部に配置されかつ基端が電池容器36の外部に配置される軸部3bと、軸部3bの基端から軸部3bに直交する方向に延出して蓋8の上面に沿って配置される平面視略矩形の平坦部3aとを有している。
The negative
軸部3bは、丸棒形状を有しており、軸部3bの先端には、負極接続端子3を蓋8にかしめ固定するためのかしめ穴が凹設されている。平坦部3aは、軸部3bの基端から軸部3bに直交する方向に平面状に広がって蓋8の上面に対向する下面と、下面に平行に配置されて蓋3の短辺よりも若干短い幅で蓋3の長辺に沿って平面状に広がる上面(接続端子当接面)と、その上面の外縁に沿って上面と下面との間に亘って形成される接続端子側端面とを有している。
The
外部端子2と中間部材1は、それぞれ負極接続端子3の平坦部3aの上面と同一の大きさの平面を有する平板部材からなり、互いに重ね合わせた状態で拡散接合によって一体化されて、平面視略矩形の平板状の積層構造体を構成している。
The
外部端子2は、積層構造体の上面側(一方面側)にバスバー溶接面2aを有している。そして、中間部材1は、積層構造体の下面側(他方面側)に負極接続端子33の平坦部3aの上面と当接される中間部材当接面を有している。
The
外部端子2と中間部材1は、拡散接合面4を間に介してバスバー溶接面2aと中間部材当接面とが互いに平行に配置されている。そして、バスバー溶接面2aの外縁と中間部材当接面の外縁との間に亘って、バスバー溶接面2aに対して垂直に配置されて互いに面一に連続する外部端子側端面と中間部材側端面を有している。
In the
外部端子2と中間部材1とからなる積層構造体は、図2に示すように、負極接続端子3の平坦部3aの上に重ね合わされ、中間部材当接面が負極接続端子3の上面に当接し、中間部材側端面と接続端子側端面とが面一に連続する状態に配置される。
As shown in FIG. 2, the laminated structure including the
そして、図3に示すように、中間部材当接面と負極接続端子3の上面との重ね面がレーザ溶接され、溶接部5が設けられる。レーザ溶接は、中間部材1と負極接続端子3の両方にレーザ光を照射する突合せ継手が溶接品質確保の点から望ましく、中間部材側端面と接続端子側端面との境界部分にレーザ光を照射して溶接接合する。
Then, as shown in FIG. 3, the overlapping surface of the intermediate member contact surface and the upper surface of the negative
中間部材1と負極接続端子3は面接触しており、その側端面を溶接するので、剛性の高い端子構造にすることができる。なお、側端面の角度は、バスバー溶接面2aに対して垂直に限定されるものではなく、45〜135°の範囲で傾斜したものであれば剛性を確保することができる。
Since the intermediate member 1 and the negative
これにより、負極端子においても、バスバー溶接面2aの材質は、正極端子と同じアルミニウムに変換された構造となる。ここで、負極接続端子3の材質は銅であり、レーザ光の反射率が高く溶接が難しい材質であるが、中間部材1の材質をニッケルにすることでレーザ光の吸収率を高くして、安定して溶接をすることができる。負極接続端子3と中間部材1は、異種金属であるが、銅とニッケルは全率固溶体で金属間化合物を作らないため、溶接可能な組合せであり、問題なく溶接できる。
Thereby, also in a negative electrode terminal, the material of the bus-
このように、負極接続端子3と中間部材1はレーザ溶接によって接合され、中間部材1と外部端子2は拡散接合によって接合されて、いずれも金属接合であることから、ろう材やかしめと比較して接続抵抗を低くすることができる。また、中間部材1と外部端子2は、面接触しており、バスバー溶接面に対して側面を溶接しているので、剛性の高い端子構造を得ることができる。
In this way, the negative
図4は、負極端子の構成を示す分解斜視図、図5は、負極端子を組み合わせた状態を示す斜視図、図6は、図5のA-A線断面であって負極接続端子をかしめ固定する前の状態を示す図、図7は、図5のA-A線断面であって負極接続端子をかしめ固定した状態を示す図である。 4 is an exploded perspective view showing the configuration of the negative electrode terminal, FIG. 5 is a perspective view showing a state in which the negative electrode terminals are combined, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 5 and shows a state where the negative electrode connection terminal is caulked and fixed.
負極端子は、図3に示される負極接続端子3、中間部材1、外部端子2のほかに、端子台6、ガスケット7、絶縁シート9および集電板10を有している。
In addition to the negative
端子台6と絶縁シート9は、樹脂製の絶縁部材であり、負極接続端子3および負極集電板10と蓋8との間を絶縁するために設けられている。ガスケット7は、電解液の漏れを防止し、かつ負極接続端子3と蓋8との間を絶縁するために設けられている。
The
溶接部5は、中間部材1と負極接続端子3を溶融させるが、外部端子2を溶融させないことが望ましい。外部端子2はアルミニウムであり、溶接部5にアルミニウムが混入すると割れが生じるからである。
The
また、溶接部5は、蓋8の上面(電池としては外)に位置し、負極の外部端子2のアルミニウムが電池容器36の中の電解液と接触することはない。これにより、アルミニウムの端子が負極電位になっても電解液中のリチウムと合金化して電気特性が低下することはない。
The
上記構成を有する負極端子を組み立てる場合、まず、図4に示す順番に配置して、負極接続端子3の軸部3bを、端子台6、ガスケット7、蓋8、絶縁シート9、および負極集電板10のそれぞれに設けた孔に挿入する。そして、図5及び図6に示すように重ね合わせた状態から、図7に示すように、軸部3bの先端をかしめてかしめ部3cを形成する。これにより、負極接続端子3は、端子台6、ガスケット7、蓋8、絶縁シート9、および負極集電板10を互いに一体に固定することができる。それから、負極接続端子3と負極集電板10との間の電気抵抗を低減させるべく、かしめ部3cが負極集電板10に溶接される。
When assembling the negative electrode terminal having the above-described configuration, first, the
次に、正極端子の具体的な構成について詳細に説明する。 Next, a specific configuration of the positive electrode terminal will be described in detail.
図8は、正極端子の構成を示す分解斜視図、図9は、正極端子を組み合わせた状態を示す斜視図、図10は、図9のB-B線断面であって正極接続端子をかしめ固定した状態を示す図である。 8 is an exploded perspective view showing the configuration of the positive electrode terminal, FIG. 9 is a perspective view showing a state in which the positive electrode terminals are combined, and FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. FIG.
正極端子は、図8に示すように、正極接続端子20、端子台6、ガスケット7、絶縁シート9、および正極集電板21を有している。正極接続端子20は、蓋8の貫通孔に挿通されて先端が電池容器36の内部に配置されかつ基端が電池容器36の外部に配置される軸部20bと、軸部20bの基端から軸部20bに直交する方向に延出して蓋8の上面に沿って配置される平面視略矩形の本体部20aとを有している。
As shown in FIG. 8, the positive electrode terminal includes a positive
軸部20bは、丸棒形状を有しており、軸部20bの先端には、負極接続端子20を蓋8にかしめ固定するためのかしめ穴が凹設されている。本体部20aは、軸部20bの基端から軸部20bに直交する方向に平面状に広がって蓋8の上面に対向する下面と、下面に平行に配置されて蓋3の短辺よりも若干短い幅で蓋3の長辺に沿って平面状に広がるバスバー溶接面20dを有している。
The
上記構成を有する正極端子を組み立てる場合は、まず、図8に示す順番に配置して、正極接続端子20の軸部20bを、端子台6、ガスケット7、蓋8、絶縁シート9、および正極集電板21のそれぞれに設けた孔に挿入する。そして、図10に示すように、軸部20bの先端をかしめて、かしめ部20cを形成する。
When assembling the positive electrode terminal having the above-described configuration, first, the
これにより、正極接続端子20は、端子台6、ガスケット7、蓋8、絶縁シート9、および正極集電板21を互いに一体に固定することができる。それから、正極接続端子20と正極集電板21との間の電気抵抗を低減させるべく、かしめ部21cが正極集電板21に溶接される。
Thereby, the positive
図11は、蓋に正極端子と負極端子の両方を取り付けた状態を示す斜視図、図12は、蓄電要素の構成を示す斜視図、図13は、蓋組立体の全体構成を示す斜視図、図14は、二次電池の全体構成を示す斜視図、図15は、バスバーにより複数の二次電池を直列に接続した組電池の斜視図である。 11 is a perspective view showing a state where both the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are attached to the lid, FIG. 12 is a perspective view showing the configuration of the power storage element, and FIG. 13 is a perspective view showing the overall configuration of the lid assembly. FIG. 14 is a perspective view showing the overall configuration of the secondary battery, and FIG. 15 is a perspective view of the assembled battery in which a plurality of secondary batteries are connected in series by a bus bar.
蓋8の中央部には、図11に示すように、電解液を注入するための注液口22が設けられている。注液口22は、電池容器36の上部開口を蓋8で閉塞して封止した後に電池容器36内に電解液を注入するのに用いられる。
As shown in FIG. 11, a
蓋8の両端部には、図13に示すように、上記構成を有する正極端子と負極端子とが分かれて配置される。正極端子と負極端子は、バスバー溶接面20a、2aの蓋8からの高さが同じ高さに配置される。そして、正極端子の正極集電板21と負極端子の負極集電板10との間には、蓄電要素35が配置される。
As shown in FIG. 13, the positive electrode terminal and the negative electrode terminal having the above-described configuration are separately arranged at both ends of the
蓄電要素35は、図12に示すように、セパレータ32を挟んで正極箔30と負極箔33とを扁平形状に捲回して構成されている。正極箔30は、厚さ30μmのアルミニウム箔であり、負極箔33は、厚さ20μmの銅箔である。また、セパレータ32は、多孔質のポリエチレン樹脂である。正極箔30の両面には、正極活物質31が塗布されており、負極箔33の両面には、負極活物質34が塗布されている。そして、正極活物質31と負極活物質34との間で電気的充放電が行われる。
As shown in FIG. 12, the
蓋組立体は、図13に示すように、蓄電要素35の正極に正極端子が接続され、蓄電要素35の負極に負極端子が接続されて構成される。負極端子の負極集電板10は、蓄電要素35の負極箔露出部に超音波溶接により接合されている。そして、正極端子の正極集電板21は、蓄電要素35の正極箔露出部に超音波溶接により接合されている。
As shown in FIG. 13, the lid assembly is configured such that the positive electrode terminal is connected to the positive electrode of the
二次電池D1は、図13に示される蓋組立体を、電池容器36の上部開口から電池容器内に挿入して、電池容器36の上部開口を蓋8で閉塞し、電池容器36と蓋8を溶接により封止する。そして、注液口22から電池容器36内に電解液を注入して、注液口22を注液栓37で閉塞し、注液栓37と蓋8を溶接して封止することによって組み立てられる。
In the secondary battery D1, the lid assembly shown in FIG. 13 is inserted into the battery container from the upper opening of the
各二次電池D1は、互いに隣り合う二次電池D1との間で、正極と負極が交互に入れ替わるように順番に並べられる。バスバー38は、一方の二次電池D1の正極端子と他方の二次電池D1の負極端子との間に亘って架け渡され、一方の二次電池D1の負極側の外部端子に一端が溶接され、他方の二次電池D1の正極側の正極接続端子20に他端が溶接される。
Each secondary battery D1 is arranged in order so that the positive electrode and the negative electrode are alternately switched between adjacent secondary batteries D1. The
本実施の形態では、バスバー38と外部端子2との間、及び、バスバー38と正極接続端子20との間は、スポット溶接により接続され、スポット溶接部39が設けられる。
In the present embodiment, the
各二次電池D1の正極集電板21および正極接続端子20の材質は、アルミニウムであり、正極端子のバスバー溶接面20dの材質もアルミニウムである。一方、負極端子は、負極集電板10及び負極接続端子3の材質は、銅であり、正極接続端子20の材質とは異種金属からなる。
The material of the positive electrode
しかしながら、負極端子は、外部端子2と中間部材1からなる材質変換構造によって、外部端子2のバスバー溶接面2aの材質が、正極接続端子20の材質と同一のアルミニウムに変換されている。
However, the material of the bus
したがって、正極端子と負極端子のバスバー溶接面20d、2aの材質を、両方ともアルミニウムとすることができ、バスバー38の材質もアルミニウムにすることによって、複数の二次電池D1を直列に接続する際に、バスバーの一端を一方の二次電池D1の正極端子に溶接し、バスバーの他端を他方の二次電池D1の負極端子に溶接することができる。
Therefore, the material of the bus
上記構成を有する二次電池D1によれば、正極端子のバスバー溶接面の材質と、負極端子のバスバー溶接面の材質を、同一の金属にすることができる。したがって、複数の二次電池D1を直列に接続する場合に、バスバー溶接面と同種金属のバスバーを用いることができ、バスバーを正極端子と負極端子に容易に溶接することができる。 According to the secondary battery D1 having the above configuration, the material of the bus bar welded surface of the positive electrode terminal and the material of the bus bar welded surface of the negative electrode terminal can be the same metal. Therefore, when a plurality of secondary batteries D1 are connected in series, a bus bar of the same metal as the bus bar welding surface can be used, and the bus bar can be easily welded to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal.
<第2の実施形態>
次に、第2実施の形態について、図16及び図17を用いて説明する。<Second Embodiment>
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. 16 and 17.
本実施の形態において特徴的なことは、正極端子側に材質変換構造を設けて、正極端子のバスバー溶接面の材質を、負極端子のバスバー溶接面の材質と同一の金属である銅に材質変換したことである。以下に異なる点を述べる。 What is characteristic in the present embodiment is that a material conversion structure is provided on the positive electrode terminal side, and the material of the bus bar welding surface of the positive electrode terminal is changed to copper which is the same metal as the material of the bus bar welding surface of the negative electrode terminal. It is that. The different points are described below.
図16は、本実施形態における負極端子の要部を拡大して断面で示す図、図17は、正極端子の要部を拡大して断面で示す図である。 FIG. 16 is an enlarged view showing the main part of the negative electrode terminal in the present embodiment, and FIG. 17 is an enlarged view showing the main part of the positive electrode terminal.
負極端子は、銅によって構成されており、第1の実施形態における正極端子と材質が異なるが、それ以外はほぼ同様の構成を有している。負極接続端子40は、図16に示すように、軸部40bと本体部40aとを有しており、本体部40aの上面には、バスバー溶接面40dが形成されている。負極接続端子40は、かしめ部40cによって蓋8にかしめ固定されている。
The negative electrode terminal is made of copper, and the material is different from that of the positive electrode terminal in the first embodiment. As shown in FIG. 16, the negative
正極端子は、図17に示すように、蓄電要素35の正極箔露出部に接続される正極集電板21と、正極集電板21に接続される正極接続端子41と、中間部材42、44と、外部端子43を有している。
As shown in FIG. 17, the positive electrode terminal includes a positive
正極接続端子41は、アルミニウムによって構成されており、第1の実施形態における負極接続端子と材質が異なるが、それ以外はほぼ同様の構成であり、軸部41bと平坦部41aを有している。
The positive
中間部材44、42は、正極接続端子3に溶接接合される第1の中間部材44と、第1の中間部材44と外部端子43との間に介在されて第1の中間部材44と外部端子43に対してそれぞれ拡散接合される第2の中間部材(インサート材)42を有する
第1の中間部材44は、アルミニウムによって構成されており、第2の中間部材42はニッケルによって構成されている。そして、外部端子43は、負極接続端子40と同種金属である銅によって構成されている。外部端子43の上面には、バスバー溶接面43aが形成されている。The
外部端子43と第1の中間部材44と第2の中間部材42は、正極接続端子41の平坦部41aの上面とほぼ同一の大きさの平面を有する平板部材からなり、拡散接合によって積み重ねた状態で一体化され、平面視略矩形の平板状の積層構造体を構成している。外部端子43、第2の中間部材42、および第1の中間部材44の材質は、それぞれ異種金属であるが、拡散接合されているため良好な接合が可能である。
The
そして、正極接続端子41の基端に、中間部材44が溶接接合されて一体化されている。正極接続端子41と第1の中間部材44は、いずれも材質がアルミニウムであるのでレーザ溶接することができる。この溶接は、第1の中間部材44と正極接続端子41の両方にレーザ光を照射する突合せ継手が溶接品質確保の点から望ましい。
The
第1の中間部材44と正極接続端子41は、第1の中間部材44の下面である中間部材当接面と、正極接続端子41の上面との重ね面がレーザ溶接される。溶接は、第1の中間部材44の中間部材側端面と、正極接続端子41の平坦部41aの接続端子側端面との境界部分にレーザ光を照射して、溶接部47により溶接接合する。
The first
第1の中間部材44と正極接続端子41は面接触しており、バスバー溶接面43aに対して垂直な側端面をレーザ溶接するので、剛性の高い端子構造にすることができる。また、レーザ溶接の熱で外部端子43と第2の中間部材42との拡散接合面46において接合強度低下の原因になる金属間化合物の成長が懸念されるが、外部端子43の銅と第2の中間部材42のニッケルとは、全率固溶体であり、金属間化合物が生成しない組合せなので、金属間化合物の問題は生じない。
Since the first
また、第2の中間部材42と第1の中間部材44との拡散接合面45では、第2の中間部材42のニッケルと第1の中間部材44のアルミニウムとの組合せであり、金属間化合物が成長しにくい組合せなので、端子の強度低下を抑制できる。
Further, the
銅とアルミニウムとの拡散接合面は、溶接の熱で容易に金属間化合物が成長しやすい組合せなので避ける必要がある。したがって、本実施の形態では、外部端子43と第1の中間部材44との間に、ニッケルからなる第2の中間部材42をインサートして、金属間化合物の生成を防いでいる。
The diffusion bonding surface between copper and aluminum must be avoided because it is a combination in which an intermetallic compound is easily grown by the heat of welding. Therefore, in the present embodiment, the second
本実施の形態における端子構造では、正極接続端子41と第1の中間部材44をレーザ溶接によって接合し、第1の中間部材44と第2の中間部材42の間、及び、第2の中間部材42と外部端子43との間を拡散接合によって接合しており、いずれも金属接合であることから、ろう材やかしめと比較して接続抵抗を低くすることができる。
In the terminal structure in the present embodiment, the positive
そして、正極側の外部端子43も、負極接続端子40と同様に材質が銅であるので、バスバー38を銅にすることで、一方の二次電池D1の正極端子と他方の二次電池D1の負極端子をバスバー38で溶接して直列に接続することができる。また、外部端子43の材質がニッケルであり、バスバー38の材質が銅であっても、銅とニッケルは全率固溶体なので溶接することができる。したがって、銅とニッケルは全率固溶体のため同種金属と定義する。
Further, since the material of the
<第3の実施形態>
第1の実施形態と異なる点は、外部端子51と中間部材50との積層構造体に、バーリング加工を施して立ち上がり部を形成した点である。以下に異なる点を述べる。<Third Embodiment>
The difference from the first embodiment is that the rising structure is formed by performing burring on the laminated structure of the
図18は、本実施形態における、負極接続端子52と、中間部材50と、外部端子51の構成を示す分解斜視図、図19は、第3の実施形態における中間部材と負極接続端子を溶接した状態を示す斜視図、図20は、第3の実施形態における負極端子を組み合わせた状態を示す斜視図、図21は、図20のC-C線断面であって負極接続端子をかしめ固定した状態を示す図である。
18 is an exploded perspective view showing configurations of the negative
中間部材50と外部端子51は、拡散接合されており、積層構造体を構成している。外部端子51は、バスバー溶接面51bを有している。この積層構造体にバーリング加工を施すことにより、積層構造体の中心にバーリング穴51aをあけ、そのバーリング穴51aのまわりに中間部材50側に向かって円筒状に立ち上がる立ち上がり部51cが形成されている。立ち上がり部51cは、図21に示すように、外部端子51の一部によって径方向中心側に形成された内層部と、中間部材50の一部によって径方向外側に形成された外層部を有する。外層部は、バスバー溶接面51bに対して垂直となる外周面(側端面)を有している。
The
負極接続端子52は、蓋8の貫通孔に挿通されて先端が電池容器36の内部に配置されかつ基端が電池容器36の外部に配置される軸部52bと、軸部52bの基端から軸部52bと同軸上に延出して立ち上がり部51cの先端側から立ち上がり部51cのバーリング穴51aに嵌入される嵌入部52aと、嵌入部52aと軸部52bとの間から軸部52bに直交する方向に突出して立ち上がり部51cの先端に対向して当接する鍔部52cとを有する。鍔部52cは、立ち上がり部51cの外周面と同一径を有して外周面に連続する円筒状の側端面を有する。なお、負極端子の他の構成については、第1の実施形態と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
The negative
上記構成を有する負極端子の組み立ては、負極接続端子52の嵌入部52aを、立ち上がり部51cのバーリング穴51aに嵌入して、立ち上がり部51cの先端を鍔部52cに当接させる。
In assembling the negative electrode terminal having the above-described configuration, the
そして、立ち上がり部51cの外周面と鍔部52cの側端面との境界部分をレーザ溶接により溶接して、溶接部53を形成する。この溶接は、中間部材50と負極接続端子52の両方にレーザ光を照射する突合せ継手が溶接品質確保の点から望ましい。
And the boundary part of the outer peripheral surface of the
それから、負極接続端子52の軸部52bを、端子台6、ガスケット7、蓋8、絶縁シート9、および負極集電板10のそれぞれに設けた孔に挿入する。そして、図20に示すように重ね合わせた状態から、図21に示すように、軸部52bの先端をかしめてかしめ部52dを形成する。
Then, the
これにより、負極接続端子3は、端子台6、ガスケット7、蓋8、絶縁シート9、および負極集電板10を互いに一体に固定することができる。それから、負極接続端子3と負極集電板10との間の電気抵抗を低減させるべく、かしめ部3cが負極集電板10に溶接される。
Thereby, the negative
上記構成を有する端子構造によれば、立ち上がり部51cの先端と鍔部52cは互いに対向して当接しており、外部端子51のバスバー溶接面51bに対して垂直な面である、立ち上がり部51cの外周面と鍔部52cの側端面が溶接されるので、剛性の高い端子構造を得ることができる。
According to the terminal structure having the above-described configuration, the leading end of the rising
さらに、外周面と側端面との間を円周上に溶接するので、外部から応力が溶接部53に作用しても、応力集中することがなく、より大きな外部応力に耐える構造にすることができる。また、負極接続端子52と中間部材50は、レーザ溶接によって接合され、中間部材50と外部端子51は拡散接合によって接合されて、いずれも金属接合であることから、ろう材やかしめと比較して接続抵抗を低くすることができる。
Furthermore, since the space between the outer peripheral surface and the side end surface is welded on the circumference, even if a stress acts on the welded
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、特許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。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various designs can be made without departing from the spirit of the present invention described in the claims. It can be changed. For example, the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described. Further, a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment. Furthermore, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
1:中間部材、2:外部端子、2a:バスバー溶接面、3:負極接続端子、3a:平坦部、3b:軸部、3c:かしめ部、4:拡散接合面、5:溶接部、6:端子台、7:ガスケット、8:蓋、9:絶縁シート、10:負極集電板、20:正極接続端子、20a:平坦部、20b:軸部、20c:かしめ部、20d:バスバー溶接面、21:正極集電板、22:注液口、30:正極箔、31:正極活物質、32:セパレータ、33:負極箔、34:負極活物質、35:蓄電要素、36:電池容器:37:注液栓、38:バスバー、39:スポット溶接部、40:負極接続端子、40a:本体部、40c:かしめ部、40d:バスバー溶接面、41:正極接続端子、41a:平坦部、41c:かしめ部、42:第2の中間部材、43:外部端子、43a:バスバー溶接面、44:第1の中間部材、45:拡散接合面、46:拡散接合面、47:溶接部、50:中間部材、51:外部端子、51a:バーリング穴、51b:バスバー溶接面、51c:立ち上がり部51c、52:負極接続端子、52a:嵌入部、52b:軸部、52c:鍔部、52d:かしめ部、53:溶接部、54:端子台 1: intermediate member, 2: external terminal, 2a: bus bar welding surface, 3: negative electrode connection terminal, 3a: flat portion, 3b: shaft portion, 3c: caulking portion, 4: diffusion bonding surface, 5: welded portion, 6: Terminal block, 7: Gasket, 8: Lid, 9: Insulating sheet, 10: Negative electrode current collector plate, 20: Positive electrode connection terminal, 20a: Flat part, 20b: Shaft part, 20c: Caulking part, 20d: Bus bar welding surface, 21: Positive electrode current collector plate, 22: Injection hole, 30: Positive electrode foil, 31: Positive electrode active material, 32: Separator, 33: Negative electrode foil, 34: Negative electrode active material, 35: Power storage element, 36: Battery container: 37 : Liquid injection plug, 38: bus bar, 39: spot welded part, 40: negative electrode connection terminal, 40a: main body part, 40c: caulking part, 40d: bus bar welding surface, 41: positive electrode connection terminal, 41a: flat part, 41c: Caulking portion, 42: second intermediate member, 43: external terminal, 43a: Bus bar welding surface, 44: first intermediate member, 45: diffusion bonding surface, 46: diffusion bonding surface, 47: welded portion, 50: intermediate member, 51: external terminal, 51a: burring hole, 51b: bus bar welding surface, 51c: rising portion 51c, 52: negative electrode connection terminal, 52a: fitting portion, 52b: shaft portion, 52c: flange portion, 52d: caulking portion, 53: welding portion, 54: terminal block
Claims (6)
前記正極接続端子と前記負極接続端子のいずれか一方の接続端子に溶接接合される中間部材と、
前記正極接続端子と前記負極接続端子のいずれか他方の接続端子と同種金属からなり前記中間部材に拡散接合される外部端子と、を有し、
前記中間部材と前記外部端子は、前記拡散接合により一体化された平板状の積層構造体を構成し、
前記外部端子は、前記積層構造体の一方面側にバスバーが溶接されるバスバー溶接面を有し、
前記中間部材は、前記積層構造体の他方面側に前記一方の接続端子が当接される中間部材当接面と、該中間部材当接面の外縁に沿って形成されて前記バスバー溶接面に対して垂直若しくは傾斜する中間部材側端面とを有し、
前記一方の接続端子は、前記中間部材当接面に当接される接続端子当接面と、該接続端子当接面の外縁に沿って形成されて前記接続端子当接面が前記中間部材当接面に当接された状態で前記中間部材側端面に面一に連続する接続端子側端面とを有し、
前記中間部材と前記一方の接続端子は、前記中間部材当接面と前記接続端子当接面とが当接された状態で前記中間部材側端面と前記接続端子側端面との境界部分が溶接接合されていることを特徴とする二次電池。 A positive electrode connection terminal connected to the positive electrode of the electricity storage element and a negative electrode connection terminal connected to the negative electrode of the electricity storage element are secondary batteries made of different metals,
An intermediate member welded and joined to either one of the positive connection terminal and the negative connection terminal;
An external terminal made of the same metal as the other connecting terminal of the positive electrode connecting terminal and the negative electrode connecting terminal and diffusion-bonded to the intermediate member;
The intermediate member and the external terminal constitute a flat laminated structure integrated by the diffusion bonding,
The external terminal has a bus bar weld surface on which a bus bar is welded to one side of the laminated structure,
The intermediate member is formed along an outer edge of the intermediate member contact surface, the intermediate member contact surface with which the one connection terminal contacts the other surface side of the laminated structure, and is formed on the bus bar weld surface. An intermediate member side end surface that is vertical or inclined with respect to the
The one connection terminal is formed along a connection terminal contact surface that is in contact with the intermediate member contact surface and an outer edge of the connection terminal contact surface, and the connection terminal contact surface is formed on the intermediate member contact surface. A connection terminal side end surface that is continuous with the intermediate member side end surface in a state of being in contact with the contact surface;
The intermediate member and the one connection terminal are welded to a boundary portion between the intermediate member side end surface and the connection terminal side end surface in a state where the intermediate member contact surface and the connection terminal contact surface are in contact with each other. Secondary battery characterized by being made.
前記一方の接続端子は、前記蓋に穿設された貫通孔に挿通されて先端が前記電池容器の内部に配置され、基端が電池容器の外部に配置されており、該基端に前記中間部材が溶接接合されていることを特徴とする請求項1に記載の二次電池。 A battery container containing the power storage element; and a lid for closing an upper opening of the battery container;
The one connection terminal is inserted into a through-hole formed in the lid, a distal end is disposed inside the battery container, a proximal end is disposed outside the battery container, and the intermediate terminal is disposed on the proximal end. The secondary battery according to claim 1, wherein the members are joined by welding.
前記平坦部の上面に前記接続端子当接面が形成され、前記平坦部の側端面に前記接続端子側端面が形成されていることを特徴とする請求項2に記載の二次電池。 The one connection terminal is inserted into the through-hole of the lid and has a shaft portion having a distal end disposed inside the battery container and a proximal end disposed outside the battery container, and a proximal end of the shaft portion. A flat plate-like flat portion extending in a direction perpendicular to the shaft portion and disposed along the upper surface of the lid,
The secondary battery according to claim 2 , wherein the connection terminal contact surface is formed on an upper surface of the flat portion, and the connection terminal side end surface is formed on a side end surface of the flat portion.
該立ち上がり部は、前記外部端子の一部によって径方向中心側に形成された内層部と、前記中間部材の一部によって径方向外側に形成された外層部を有し、
前記立ち上がり部の外層部が有する外周面に前記中間部材側端面が形成され、前記立ち上がり部の内層部の先端に前記中間部材当接面が形成されており、
前記一方の接続端子は、前記蓋の貫通孔に挿通されて先端が前記電池容器の内部に配置されかつ基端が前記電池容器の外部に配置される軸部と、該軸部の基端から前記軸部と同軸上に延出して前記立ち上がり部の先端側から前記立ち上がり部の中心穴に嵌入される嵌入部と、該嵌入部と前記軸部との間から前記軸部に直交する方向に突出して前記立ち上がり部の先端に対向して当接する鍔部と、を有し、
前記鍔部は、前記立ち上がり部の外層部の外周面に連続する円筒状の側端面を有し、
前記鍔部の当接面に前記接続端子当接面が形成され、前記鍔部の外周面に前記接続端子側端面が形成されていることを特徴とする請求項2に記載の二次電池。 The intermediate member and the external terminal have a rising portion that is formed in a cylindrical shape toward the intermediate member by performing burring on the laminated structure,
The rising portion has an inner layer portion formed on the radial center side by a part of the external terminal, and an outer layer portion formed on the radial outer side by a portion of the intermediate member,
The intermediate member side end surface is formed on the outer peripheral surface of the outer layer portion of the rising portion, and the intermediate member contact surface is formed at the tip of the inner layer portion of the rising portion,
The one connection terminal is inserted into the through-hole of the lid and has a shaft portion having a distal end disposed inside the battery container and a proximal end disposed outside the battery container, and a proximal end of the shaft portion. A fitting portion that extends coaxially with the shaft portion and is fitted into the center hole of the rising portion from the tip side of the rising portion, and between the fitting portion and the shaft portion in a direction perpendicular to the shaft portion. A flange that protrudes and abuts against the tip of the rising portion, and
The flange portion has a cylindrical side end surface that is continuous with the outer peripheral surface of the outer layer portion of the rising portion,
The secondary battery according to claim 2 , wherein the connection terminal contact surface is formed on the contact surface of the flange, and the connection terminal side end surface is formed on the outer peripheral surface of the flange.
前記一方の接続端子に溶接接合される第1の中間部材と、
該第1の中間部材と前記外部端子との間に介在されて前記第1の中間部材と前記外部端子に対してそれぞれ拡散接合される第2の中間部材と、
を有することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の二次電池。 The intermediate member is
A first intermediate member welded to the one connection terminal;
A second intermediate member interposed between the first intermediate member and the external terminal and diffusion-bonded to the first intermediate member and the external terminal;
The secondary battery according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises a.
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