JP7285817B2 - 密閉型電池および密閉型電池の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、密閉型電池に関する。詳しくは、ケース内に電極体が収容された密閉型電池と、当該密閉型電池を製造する方法に関する。

現在、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池などの二次電池は、車両や携帯端末などを始めとする様々な分野において広く使用されている。かかる二次電池は、例えば、密閉されたケース内に電極体が収容された密閉型電池と呼ばれる形態を採り得る。この種の密閉型電池は、通常、外部導電材（バスバー等）を介して外部機器（車両、携帯端末、他の電池等）と接続される。この密閉型電池には、ケース内の電極体と外部導電部材とを電気的に接続する導電部材である電極端子が設けられている。

上記電極端子は、例えば、ケース内で電極体と接続される第１部材と、ケース外で外部導電材と接続される第２部材とを備えている。そして、第１部材は、ケースの外側に露出する接続部を有している。この第１部材の接続部の上端部は、ケースおよび第２部材を貫通しており、第２部材の外側で平板状に押圧変形（カシメ加工）される。これによって、第１部材と第２部材とが電気的に接続されると共に、第１部材と第２部材がケースに固定される。本明細書では、平板状に押圧変形された接続部の上端部を「笠部」と称する。

例えば、優れた導電性と強度を有する電極端子を構築するため、第１部材の笠部と第２部材とがレーザ等によって溶接されることがある。例えば、特許文献１には、第１部材の笠部と第２部材との溶接に関する技術の一例が開示されている。具体的には、特許文献１に記載の技術では、かしめ部（笠部）の周縁部に局所的な薄肉平坦部が形成されており、当該薄肉平坦部において接続端子（第１部材）と外部端子（第２部材）とがレーザスポット溶接されている。これによって、良好な溶接品質を得ることができる。

特許第５５９０３９１号

ところで、第１部材と第２部材との界面における接触抵抗は、電極端子の導電性に大きな影響を与え得る。したがって、近年では、二次電池の電池抵抗の低減に対する要求への高まりに対応するために、第１部材と第２部材との接続部分における接触抵抗を低減できる技術の開発が求められている。本発明は、かかる要求に応じてなされたものであり、その主な目的は、第１部材と第２部材との接触抵抗が低く、優れた導電性を有する電極端子を構築するための技術を提供することである。

上記目的を実現するべく、本発明によって以下の構成の密閉型電池が提供される。

ここで開示される密閉型電池は、電極体を収容するケースと、電極体と外部導電材とを電気的に接続するための電極端子とを備えている。この密閉型電池の電極端子は、ケース内で電極体と接続される導電部材であって、ケースの外側に露出する接続部を有した第１部材と、ケースの外部に配置された板状の導電部材であって、第１部材の接続部と接続されると共に、外部導電材と接続される接続領域を有する第２部材とを備えている。また、第１部材の接続部の上端部は、ケースおよび第２部材を貫通すると共に第２部材の外側で平板状の笠部を形成している。そして、ここに開示される密閉型電池では、笠部の上面に複数の凹部が形成されており、複数の凹部の各々の下方の第１部材と第２部材との境界に金属間結合による結合部が形成されている。

ここで開示される密閉型電池では、第１部材の笠部に複数の凹部が形成されており、当該凹部の下方の第１部材と第２部材との境界に金属間結合による結合部が形成されている。詳しくは後述するが、このような凹部と結合部は、局所的な超音波接合を実施することによって形成される。そして、超音波接合によって形成された金属間結合は、レーザ溶接で形成された溶接痕と比較して低抵抗である。このため、ここに開示される技術によると、第１部材と第２部材との接触抵抗を低減させて電極端子の導電性を向上できる。

ここに開示される密閉型電池の好適な一態様では、平面視における笠部の形状が略円形である。このような略円形の笠部を設けることによって、笠部に対する局所的な超音波接合を容易に実施できる。

ここに開示される密閉型電池の好適な一態様では、笠部の上面に凹部が３個～１２個形成されている。これによって、第１部材と第２部材とを好適に接合できる。

ここに開示される密閉型電池の好適な一態様では、笠部の上面のうち第２部材の接続領域と対向する領域に、複数の凹部の６０％以上が形成されている。これによって、電極端子における導電経路を短くし、電極端子の導電性をさらに向上できる。

ここに開示される密閉型電池の好適な一態様では、複数の凹部の６０％以上は、笠部の外周縁との間に隙間を有している。これによって、第１部材と第２部材との境界において、好適な広さの結合部を形成し、第１部材と第２部材との接触抵抗をさらに低減できる。

また、上記笠部の外周縁と凹部との間に隙間を設ける態様においては、凹部の外縁から笠部の外周縁までの距離をＡとし、笠部の中心から笠部の外周縁までの距離をＢとしたとき、複数の凹部の６０％以上が下記の式（１）を満たす位置に形成されていることが好ましい。これによって、第１部材と第２部材との境界に、充分な面積の結合部を容易に形成できる。
０＜Ａ＜０．３Ｂ （１）

ここに開示される密閉型電池の好適な一態様では、ケースの内部において第１部材と電極体とが直接接続されている。電極端子の第１部材は、電極体と直接接続されていてもよいし、他の導電部材を介して間接的に電極体と接続されていてもよい。但し、電極端子の導電性の増大や、部品点数の増加によるコスト増などを考慮すると、第１部材は、電極体と直接接続されている方が好ましい。

また、ここに開示される技術の他の側面として、上記構成を有する密閉型電池を製造する方法が提供される。かかる密閉型電池の製造方法は、第２部材をケースの外部に配置し、ケースと第２部材の各々に第１部材の接続部を貫通させ、当該接続部の上端部をケースの外側に露出させる組付け工程と、第１部材の接続部の上端部を第２部材に向けて押圧変形させることによって平板状の笠部を形成するカシメ工程と、複数の凸部を有するホーンを用いて笠部を第２部材に向けて押圧しながら、複数の凸部の各々から超音波を印加することによって、笠部の上面に複数の凹部を形成すると共に、当該複数の凹部の各々の下方の第１部材と第２部材との境界に金属間結合による結合部を形成する超音波接合工程とを備えている。

上記構成の製造方法では、複数の凸部を有するホーンを用いて笠部を第２部材に向けて押圧しながら、複数の凸部の各々から超音波を印加する。このとき、凸部からの超音波の微細な振動によって第１部材と第２部材とが擦れ合って各々の表面に清浄な金属面が露出する。そして、凸部から加えられた圧力によって第１部材と第２部材の各々が塑性変形し、露出した清浄な金属面同士が固相状態で接合することによって、金属間結合による結合部が形成される。このようにして形成された結合部は、レーザ溶接で形成された溶接痕と比べて低抵抗であるため、第１部材と第２部材との接触抵抗が低く、導電性に優れた電極端子を得ることができる。そして、上述した局所的な超音波接合を行うと、ホーンの凸部で押圧された笠部の上面に、当該凸部の形状に応じた押圧痕である凹部が形成される。

ここに開示される製造方法の好適な一態様では、超音波接合工程において、複数の凸部の各々が笠部を押圧する際の圧力が１０Ｎ～５００Ｎである。これによって、金属間結合による結合部を適切に形成できる。

ここに開示される製造方法の好適な一態様では、超音波接合工程において、凸部から印加される超音波の周波数が１９ｋＨｚ～８１ｋＨｚである。これによって、金属間結合による結合部を適切に形成できる。

ここに開示される製造方法の好適な一態様では、超音波接合工程において、超音波を印加する時間が０．０３秒～３秒である。これによって、金属間結合による結合部を適切に形成できる。

一実施形態に係る密閉型電池の正面視における部分断面図である。 一実施形態に係る密閉型電池の負極側の電極端子近傍の構造を模式的に示す断面図である。 一実施形態に係る密閉型電池の負極側の電極端子近傍の構造を模式的に示す平面図である。 図３中の第１部材の笠部を拡大した平面図である。 一実施形態に係る密閉型電池の電極端子の分解斜視図である。 一実施形態に係る製造方法におけるカシメ工程の実施前の状態を模式的に示す断面図である。 一実施形態に係る製造方法における超音波接合工程を模式的に示す断面図である。 他の実施形態に係る密閉型電池の第１部材の笠部を拡大した平面図である。

以下、ここに開示される技術の一実施形態について説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって、ここに開示される技術の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。すなわち、ここに開示される技術は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。

なお、以下の説明で参照する図面では、同じ作用を奏する部材・部位に同じ符号を付している。さらに、各図における寸法関係（長さ、幅、厚み等）は実際の寸法関係を反映するものではない。そして、各図における符号Ｘは「幅方向」を示し、符号Ｙは「奥行方向」を示し、符号Ｚは「高さ方向」を示すものとする。但し、これらの方向は、説明の便宜上定めたものであり、使用中や製造中の密閉型電池の設置態様を限定することを意図したものではない。

また、本明細書における「密閉型電池」とは、密閉されたケース内に電極体が収容された構造の二次電池をいう。そして、「二次電池」とは、電解質を介して一対の電極（正極と負極）の間で電荷担体が移動することによって充放電反応が生じる蓄電デバイス一般をいう。かかる二次電池は、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等のいわゆる蓄電池の他に、電気二重層キャパシタ等のキャパシタなども包含する。すなわち、ここに開示される技術は、特定の種類の二次電池に限定されず、密閉型電池の構造を有した二次電池全般に特に制限なく適用できる。

１．密閉型電池の構造
まず、図１～図５を参照しながら、本実施形態に係る密閉型電池の構造を説明する。図１は、本実施形態に係る密閉型電池の正面視における部分断面図である。図２は、本実施形態に係る密閉型電池の負極側の電極端子近傍の構造を模式的に示す断面図である。図３は、本実施形態に係る密閉型電池の負極側の電極端子近傍の構造を模式的に示す平面図である。図４は、図３中の第１部材の笠部を拡大した平面図である。図５は、本実施形態に係る密閉型電池の電極端子の分解斜視図である。

図１に示すように、本実施形態に係る密閉型電池１０は、電極体２０と、ケース３０と、一対の電極端子４０、５０とを備えている。以下、各々について説明する。

（１）電極体
電極体２０は、ケース３０の内部に収容された発電要素である。この電極体２０は、長尺シート状の正極２１と、長尺シート状の負極２２と、長尺シート状のセパレータ２３、２４とを備えている。本実施形態における電極体２０は、これらの長尺シート状の部材を巻き重ねた捲回電極体である。なお、ここに開示される技術における電極体の構造は、捲回電極体に限定されず、一般的な二次電池において採用され得る構造を制限なく採用できる。例えば、電極体は、矩形シート状の正極と負極とをセパレータを介して積層させた積層型電極体であってもよい。

正極２１は、箔状の導電部材である正極集電体２１ａと、当該正極集電体２１ａの表面（好適には両面）に付与された正極活物質層２１ｂとを備えている。なお、電極体２０の幅方向Ｘの一方（図１では左側）の側縁部には、正極活物質層２１ｂが形成されておらず、正極集電体２１ａが露出した正極露出部２１ｃが形成されている。一方、負極２２は、箔状の導電部材である負極集電体２２ａと、当該負極集電体２２ａの表面（好適には両面）に付与された負極活物質層２２ｂとを備えている。そして、電極体２０の幅方向Ｘの他方（図１では右側）の側縁部には、負極活物質層２２ｂが形成されておらず、負極集電体２２ａが露出した負極露出部２２ｃが形成されている。また、セパレータ２３、２４は、電荷担体（例えばリチウムイオン）が通過可能な微細な孔を複数有する絶縁シートである。かかるセパレータ２３、２４の各々は、正極２１と負極２２との間に配置されている。なお、電極体２０の構成部材（正極２１、負極２２およびセパレータ２３、２４）の各々の材料には、従来の一般的な二次電池（例えば、リチウムイオン二次電池）で使用され得るものを特に制限なく選択でき、ここに開示される技術を限定するものではないため詳細な説明を省略する。

また、本実施形態に係る密閉型電池１０では、液状の電解質（電解液）が電極体２０の内部（典型的には、正極２１と負極２２との極間）に浸透している。そして、この密閉型電池１０は、電解液を介して正極２１と負極２２との間で電荷担体（例えばリチウムイオン）が移動することによって、充放電反応が生じるように構成される。なお、電解質の形態は、液状の電解液に限定されず、ゲル状のポリマー電解質や固形の固体電解質などであってもよい。また、電解液の成分についても、従来の一般的な二次電池で使用され得るものを特に制限なく選択でき、ここに開示される技術を限定するものではないため詳細な説明を省略する。

（２）ケース
ケース３０は、電極体２０を収容する容器である。本実施形態におけるケース３０は、扁平な角型の容器であり、上面が開口した角型のケース本体３２と、当該ケース本体３２の開口部を塞ぐ板状の蓋体３４とを備えている。そして、ケース本体３２と蓋体３４をレーザ溶接などで接合することによってケース３０が密閉される。また、詳しくは後述するが、本実施形態における蓋体３４には、電極端子５０の第１部材５２の接続部５２ａを挿通させるための端子挿通孔３４ａが形成されている（図２および図５参照）。なお、ケース３０には、所要の強度を有する金属材料（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金等）が用いられ得る。

（３）電極端子
本実施形態に係る密閉型電池１０は、一対の電極端子４０、５０を備えている。これらの電極端子４０、５０は、ケース３０内の電極体２０と外部導電部材（図示省略）とを電気的に接続する導電経路となる導電部材である。なお、本明細書において「外部導電部材」とは、車両や他の電池等の外部機器と密閉型電池とを接続する導電部材を指す。かかる外部導電部材としては、例えば、板状の導電部材であるバスバーや、線状の導電部材であるケーブルなどが挙げられる。

上記一対の電極端子４０、５０の一方は、正極２１と接続される正極側の電極端子４０（正極端子）である。そして、他方は、負極２２と接続される負極側の電極端子５０（負極端子）である。これらの正極端子４０と負極端子５０は、互いに略同等の構造を有している。以下の説明では、負極端子５０に絞って電極端子の詳細な構造を説明するが、かかる説明は、ここに開示される技術の適用対象を負極端子に限定することを意図したものではない。すなわち、ここに開示される技術は、以下で説明する負極端子５０と略同等の構成を有する正極端子を備えた形態を包含する。

図２に示すように、本実施形態に係る密閉型電池１０の電極端子５０は、第１部材５２と第２部材５４とを備えている。また、本実施形態では、電極端子５０とケース３０とが導通することを防止する絶縁部材６０が設けられている。以下、第１部材５２と第２部材５４と絶縁部材６０の各々について説明する。

（ａ）第１部材
第１部材５２は、ケース３０内で電極体２０と接続される導電部材であって、ケース３０の外側に露出する接続部５２ａを有している。図１および図５に示すように、本実施形態における第１部材５２は、高さ方向Ｚに沿って延びる長尺の導電部材である。この第１部材５２の下端部５２ｂは、ケース３０内の電極体２０と電気的に接続される。例えば、負極側の第１部材５２の下端部５２ｂは、電極体２０の負極露出部２２ｃと接続される。一方、図２に示すように、第１部材５２の上端部には、ケース３０（蓋体３４）と第２部材５４とを貫通してケース３０の外側に露出する接続部５２ａが形成されている。具体的には、本実施形態では、蓋体３４と絶縁部材６０と第２部材５４の各々に端子挿通孔３４ａ、６０、５４ａが形成されている（図５参照）。これらの端子挿通孔３４ａ、６０、５４ａに、第１部材５２の接続部５２ａを挿通させることによって、接続部５２ａの上端部がケース３０の外側に露出する。

そして、図２～図４に示すように、本実施形態に係る密閉型電池１０では、ケース３０外に露出した第１部材５２の接続部５２ａの上端部に、平板状の笠部５３が形成されている。かかる笠部５３は、第１部材５２の接続部５２ａの上端部を第２部材５４に向けて押圧変形（カシメ加工）することによって成形される。詳しくは後述するが、このカシメ加工で笠部５３を形成することによって、第１部材５２と第２部材５４が蓋体３４（ケース３０）に固定されると共に、第１部材５２と第２部材５４とが接続される。また、図３および図４に示すように、本実施形態における笠部５３は、平面視において略円形になるように成形されている。

（ｂ）第２部材
第２部材５４は、ケース３０の外部に配置された板状の導電部材であって、外部導電材と接続される接続領域５４ｂを有している。換言すると、第２部材５４は、バスバー等の外部導電材を介して、車両等の外部機器と接続される。図２および図５に示すように、第２部材５４は、幅方向Ｘに沿って延びる板状部材である。かかる第２部材５４の幅方向Ｘの一方の端部には、第１部材５２の接続部５２ａを挿通させる端子挿通孔５４ａが形成されている。また、第２部材５４の幅方向Ｘの他方の端部には、接続領域５４ｂが設けられている。本実施形態における接続領域５４ｂは、孔や突起等が形成されていない平坦な領域である。この平坦な接続領域５４ｂに外部導電材を面接触させて接合することによって、密閉型電池１０と外部機器とを電気的に接続できる。

（ｃ）絶縁部材
本実施形態では、電極端子５０とケース３０との導通を防止する絶縁部材６０が設けられている。図２に示すように、絶縁部材６０は、絶縁ホルダ６２とガスケット６４とを備えている。絶縁ホルダ６２は、ケース３０の外側（蓋体３４の上面）に配置される板状の絶縁体であり、第２部材５４と蓋体３４との導通を防止する。一方、ガスケット６４は、ケース３０の内側（蓋体３４の下面）に配置される略矩形の絶縁体であり、第１部材５２と蓋体３４との導通を防止する。また、ガスケット６４は、円筒状の突起６４ａを有している。この円筒状の突起６４ａは、蓋体３４の端子挿通孔３４ａを挿通し、絶縁ホルダ６２の底面に圧着される。これによって、絶縁部材６０の端子挿通孔６０ａと、蓋体３４の端子挿通孔３４ａが同じ位置に配置される。

（ｄ）第１部材と第２部材との接続
そして、本実施形態に係る密閉型電池１０では、局所的な超音波接合によって第１部材５２と第２部材５４とが接続される。具体的には、図２～図４に示すように、本実施形態では、第１部材５２の笠部５３の上面に複数（図では１０個）の凹部５３ａが形成されている。かかる複数の凹部５３ａは、上記局所的な超音波接合を実施した際に形成される押圧痕である。そして、各々の凹部５３ａの下方では、第１部材５２（笠部５３の底面）と第２部材５４との境界に金属間結合による結合部５５が形成される（図２参照）。この金属間結合による結合部５５は、レーザ溶接等による溶接痕と比べて抵抗が低いため、第１部材５２と第２部材５４との接触抵抗を低減させ、優れた導電性を有した電極端子５０を構築できる。

２．密閉型電池の製造方法
次に、上記構成の密閉型電池を製造する方法について図面を参照しながら説明する。図６は、本実施形態に係る製造方法におけるカシメ工程の実施前の状態を模式的に示す断面図である。図７は、本実施形態に係る製造方法における超音波接合工程を模式的に示す断面図である。

まず、本実施形態では、図５に示すように、電極端子５０の構成部材（第１部材５２および第２部材５４）と、絶縁部材６０の構成部材（絶縁ホルダ６２およびガスケット６４）を準備する。なお、電極端子５０を形成する前の第１部材５２は、高さ方向Ｚにおける上端に円筒状の接続部５２ａが設けられている。詳しくは後述するが、かかる円筒状の接続部５２ａを変形させることによって、図２～図４に示すような笠部５３が形成される。

そして、本実施形態に係る製造方法は、（１）組付け工程と、（２）カシメ工程と、（３）超音波接合工程という工程を実施することによって、上述した部材から電極端子５０を形成する。以下、各工程について説明する。

（１）組付け工程
本工程では、第２部材５４をケース３０の外部に配置し、ケース３０と第２部材５４の各々に第１部材５２の接続部５２ａを貫通させる。これによって、図６に示すように、第１部材５２の接続部５２ａの上端部５２ａ２をケース３０の外側に露出させるように、電極端子の構成部材をケース３０に組み付けることができる。

本工程の具体的な手順の一例は次の通りである。先ず、蓋体３４の上面に絶縁ホルダ６２を配置する。このとき、蓋体３４の端子挿通孔３４ａと絶縁ホルダ６２の端子挿通孔６０ａとが重なるように絶縁ホルダ６２の配置位置を調節する。次に、蓋体３４の端子挿通孔３４ａにガスケット６４の突起６４ａを蓋体３４の下面側から挿入する。そして、端子挿通孔６０ａの周囲の領域を高さ方向Ｚに沿って加圧する。これによって、絶縁ホルダ６２の底面とガスケット６４の突起６４ａの上面とが圧着し、蓋体３４に絶縁部材６０が取り付けられる。次に、本実施形態では、板状の第２部材５４を絶縁ホルダ６２の上に配置する。このとき、第２部材５４の端子挿通孔５４ａと絶縁部材６０の端子挿通孔６０ａとが重なるように第２部材５４の配置位置を調節する。そして、第１部材５２の接続部５２ａを、第２部材５４と絶縁部材６０の端子挿通孔５４ａ、６０ａに蓋体３４の下側（ケース３０の内側）から挿通させる。これによって、第１部材５２の接続部５２ａの上端部５２ａ２がケース３０の外側（蓋体３４の上側）に露出する（図６参照）。

（２）カシメ工程
本工程では、第１部材５２の接続部５２ａの上端部５２ａ２を第２部材５４に向けて押圧変形させるカシメ処理を実施する。これによって、第１部材５２の接続部５２ａに円板状の笠部５３（図２～図４参照）を形成し、第１部材５２と第２部材５４をケース３０に固定することができる。

本工程の具体的な手順の一例は次の通りである。まず、ケース３０外に露出した円筒状の接続部５２ａには、内部空洞５２ａ１が形成されている。本工程では、この接続部５２ａの内部空洞５２ａ１に押圧部材（図示省略）を挿入し、接続部５２ａの上端部５２ａ２が径方向外側に向かって拡径するように押圧変形する。これによって、接続部５２ａの上端に円板状の笠部５３（図７参照）が形成される。さらに、本工程では、形成した笠部５３を第２部材５４に向かって押圧する。これによって、第１部材５２の接続部５２ａ、第２部材５４、絶縁部材６０の各々が変形して端子挿通孔５４ａ、６０ａ、３４ａが塞がれると共に、第１部材５２と第２部材５４がケース３０（蓋体３４）に固定される。

（３）超音波接合工程
本工程では、図７に示すように、複数の凸部Ｈ１を有するホーンＨを用いて笠部５３を第２部材５４に向けて押圧しながら、複数の凸部Ｈ１の各々から超音波を印加する。このような局所的な超音波接合を実施することによって、笠部５３の上面に複数の凹部５３ａを形成すると共に、当該複数の凹部５３ａの各々の下方における第１部材５２と第２部材５４との境界に金属間結合による結合部５５（図２参照）を形成する。

本工程の具体的な手順の一例は次の通りである。まず、第２部材５４と絶縁ホルダ６２と蓋体３４が積層されている領域（例えば、接続領域５４ｂの近傍）を一対の固定部材Ｆで挟持する。これによって、接合対象である第２部材５４が固定されるため、第１部材５２と第２部材５４との超音波接合が容易になる。次に、本実施形態では、複数（１０個）の凸部Ｈ１を有するホーンＨを準備し、当該ホーンＨの凸部Ｈ１を笠部５３の上面に押し付けて第２部材５４に向かって加圧しながら、各々の凸部Ｈ１から超音波を印加する。このとき、凸部Ｈ１によって押圧された部分では、超音波の微細な振動によって第１部材５２と第２部材５４とが擦れ合って、各々の部材の表面に形成されていた酸化被膜が破壊され、清浄な金属面（新生面）が露出する。そして、凸部Ｈ１からの圧力によって、第１部材５２と第２部材５４の各々を塑性変形させることによって、各々の部材の新生面同士が固相状態で結合する。これによって、第１部材５２と第２部材５４との境界に、金属間結合による結合部５５が形成される（図２参照）。そして、ホーンＨの凸部Ｈ１によって押圧された部分には、凸部Ｈ１の形状に対応した押圧痕（凹部５３ａ）が形成される。

なお、ホーンＨの凸部Ｈ１が笠部５３を押圧する際の圧力は、１０Ｎ以上が好ましく、１００Ｎ以上がより好ましく、１５０Ｎ以上がさらに好ましく、２００Ｎ以上が特に好ましい。これによって、第１部材５２を適切に塑性変形させて結合部５５を容易に形成できる。一方、部品（例えば笠部５３）の破損を確実に防止するという観点から、凸部Ｈ１からの圧力の上限値は、５００Ｎ以下が好ましく、４５０Ｎ以下がより好ましく、４００Ｎ以下がさらに好ましく、３００Ｎ以下が特に好ましい。また、凸部Ｈ１から印加する超音波の周波数は、８１ｋＨｚ以下が好ましい。これによって、第１部材５２と第２部材５４との境界に適切に新生面を生じさせて結合部５５を容易に形成できる。一方、部品の破損を確実に防止するという観点から、超音波接合にて印加する超音波の周波数の上限値は、１９ｋＨｚ以上が好ましい。また、超音波を印加する時間（接合時間）は、０．０３秒以上が好ましく、０．１秒以上がより好ましく、０．３秒以上が特に好ましい。これによって、第１部材５２と第２部材５４をより好適に結合できる。一方、接合時間が０．５秒を超えると、第１部材５２と第２部材５４とがほぼ確実に接合される。このため、接合時間の長期化による製造効率の低下を抑制するという観点から、接合時間の上限値は、３秒以下が好ましく、１秒以下がより好ましく、０．５秒以下が特に好ましい。

以上の通り、本実施形態に係る製造方法では、第１部材５２と第２部材５４との境界に金属間結合による結合部５５を形成する。この金属間結合による結合部５５は、金属酸化物が含まれていないため、レーザ等を用いた熱溶接による溶接痕と比べて低抵抗である。このため、本実施形態によると、第１部材５２と第２部材５４との接触抵抗が低く、導電性に優れた電極端子５０を作製できる。

また、レーザ等を用いた熱溶接では、第１部材と第２部材とを溶接する際にスパッタが飛散し、ケースの内側に配置される部材（例えば、蓋体の下面、第１部材の下端部等）に付着することがある。このような場合、電池内部に導電性異物が混入して内部短絡の原因になり得る。これに対して、本実施形態の製造方法において使用している超音波接合は、レーザ溶接のようなスパッタが発生しない。このため、本実施形態に係る製造方法は、導電性異物の混入による内部短絡を抑制することにも貢献できる。

さらに、電極端子の作成においては、カシメ工程後の第１部材の笠部と第２部材との間に僅かな隙間（クリアランス）が生じることがある。この場合、第１部材と第２部材とが充分に接続されず、電極端子の導電性が大きく低下する可能性がある。そして、従来のレーザ溶接では、このような僅かな隙間が生じた第１部材と第２部材とを適切に接続することが困難である。一方、本実施形態に係る製造方法では、第１部材の笠部を第２部材に向かって押圧しながら超音波接合を行うため、カシメ工程後の第１部材の笠部と第２部材との間に隙間が生じていたとしても、この隙間を潰すように第１部材と第２部材を接続できる。このため、本実施形態によると、導電性が大きく低下した電極端子の発生を確実に防止できる。

３．他の態様
以上、ここで開示される技術の一実施形態について説明したが、ここに開示される技術は、上記した実施形態に限定されず、種々の構造を変更することができる。

（１）凹部の形成数
上記の実施形態では、１０個の凸部を有するホーンを使用して局所的な超音波接合を行っているため、製造後の第１部材５２の笠部５３に１０個の凹部５３ａが形成される（図３及び図４参照）。但し、局所的な超音波接合を行う箇所の数（すなわち、製造後の凹部５３ａの個数）は特に限定されず、笠部５３の寸法等を考慮して適宜変更することができる。ここで、接合箇所の数（凹部５３ａの個数）が増加するに従って、第１部材５２と第２部材５４との接続強度が向上すると共に、低抵抗の結合部５５が多く形成されることになる。かかる観点から、笠部５３に形成される凹部５３ａの数は、３個以上が好ましく、４個以上がより好ましく、５個以上がさらに好ましく、６個以上が特に好ましい。一方で、笠部５３に凹部５３ａを形成し過ぎると、笠部５３自体の強度が低下する可能性がある。かかる観点から、凹部５３ａの形成数の上限は、１２個以下が好ましく、１１個以下がより好ましく、１０個以下が特に好ましい。

（２）凹部の形状
また、図３および図４に示すように、上記の実施形態では、製造後の笠部５３に略円形の凹部５３ａが形成されるように、平面視において略円形の凸部Ｈ１をホーンＨに設けている。但し、ホーンＨの凸部Ｈ１の形状（すなわち、製造後の凹部５３ａの形状）は、特に限定されず、円形以外の形状（例えば角形など）を採用することもできる。なお、上記の実施形態のように、略円形の凸部Ｈ１を使用した場合、凸部Ｈ１を中心として笠部５３を均一に変形させることができる。また、略円形の凸部Ｈ１を使用すると、凸部Ｈ１からの超音波を笠部５３に均一に印加できるという効果もある。これらによって、図４に示すように、凹部５３ａを中心とした略円形の結合部５５が形成され、第１部材５２と第２部材５４とを低抵抗で適切に接続できる。

なお、上述したような略円形の凹部５３ａを形成する場合、当該凹部５３ａの半径は、０．２５ｍｍ以上が好ましく、０．３ｍｍ以上がより好ましく、０．５ｍｍ以上がさらに好ましく、０．７５ｍｍ以上が特に好ましい。これによって、凹部５３の下方に、充分な面積の結合部５５を形成できる。一方、凹部５３ａが大きくなり過ぎると、笠部５３自体の強度が不足する可能性がある。かかる観点から、凹部５３ａの半径の上限は、１．５ｍｍ以下が好ましく、１．３ｍｍ以下がより好ましく、１．２ｍｍ以下がさらに好ましく、１．０ｍｍ以下が特に好ましい。

（３）径方向における凹部の形成位置
図４に示すように、上記の実施形態では、製造後の密閉型電池において、笠部５３の外周縁５３ｂと凹部５３ａとの間に隙間Ｓが生じるように、径方向における押圧位置を調節している。上記した通り、ここに開示される技術では、超音波接合を行う際に、超音波を印加しながら笠部５３を塑性変形させることによって金属間結合による結合部５５を形成する。ここで、図８に示すように笠部５３の外周縁５３ｂに接した領域を押圧した場合、径方向外側に向かう笠部５３の変形量が小さくなり、製造後の電極端子５０における結合部５５の面積が狭くなる傾向がある。かかる観点から、図４に示すように、笠部５３の外周縁５３ｂと凹部５３ａとの間に隙間Ｓが生じるような位置を押圧しながら超音波接合を実施した方が好ましい。これによって、面積が広い結合部５５を確保して電極端子５０の導電性をさらに改善することができる。

一方で、笠部５３の変形しやすさという観点からは、笠部５３の中心５３ｃよりも外周縁５３ｂに近い領域を押圧した方が好ましい。すなわち、ここに開示される技術においては、笠部５３の外周縁５３ｂと接触しない（すなわち、隙間Ｓが形成される）程度に、笠部５３の外周縁５３ｂに近い位置を押圧しながら超音波接合を実施することが好ましい。これによって、第１部材５２と第２部材５４との境界に、充分な面積の結合部５５を容易に形成することができる。具体的には、凹部５３ａの外縁から笠部５３の外周縁５３ｂまでの距離をＡとし、笠部５３の中心５３ｃから外周縁５３ｂまでの距離をＢとしたとき、下記の式（１）を満たすように、凹部５３ａの形成位置を定めることが好ましい。
０＜Ａ＜０．３Ｂ （１）

なお、笠部５３をより容易に塑性変形させるという観点では、上記式（１）中の距離Ａの上限値は、０．２Ｂ以下でもよく、０．１Ｂ以下が好ましく、０．１Ｂ未満がより好ましく、０．０５Ｂ以下がさらに好ましく、０．０５Ｂ未満が特に好ましい。一方、結合部５５の面積をさらに広くするという観点からは、上記式（１）中の距離Ａの下限値は、０．０１Ｂ以上が好ましい。また、笠部５３に形成されている凹部５３ａの全てが上記式（１）を満たす位置に形成されている必要はない。例えば、凹部５３ａの６０％以上（好適には７０％以上、より好適には８０％以上）が式（１）を満たす位置に形成されていれば、充分な面積を有する結合部５５を容易に形成することができる。

（４）周方向における凹部の形成位置
図３に示すように、上記の実施形態では、複数の凹部５３ａの大部分（図３では１０個中の９個）が、第２部材５４の接続領域５４ｂと対向する領域に形成されている。但し、周方向における凹部５３ａの形成位置は、特に限定されず、図８に示すように全ての凹部５３ａが周方向において均等に形成されていてもよい。なお、図３に示すように、第２部材５４の接続領域５４ｂと対向する領域に凹部５３ａの大部分が形成されている場合、第１部材５２から外部導電材（接続領域５４ｂ）への導電経路が短くなるため、電極端子５０の導電性をさらに向上できる。なお、接続領域５４ｂと対向する位置に形成された凹部５３ａの数は、凹部５３ａの総数の６０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましく、８０％以上が特に好ましい。これによって、より導電性に優れた電極端子５０を作製できる。一方、周方向において接続強度が極端に低い箇所が生じることを防止するという観点から、複数の凹部５３ａの一部が接続領域５４ｂと反対側の領域に形成されている方が好ましい。かかる観点から、接続領域５４ｂと対向する位置に形成される凹部５３ａの数の上限は、凹部５３ａの総数の９５％以下が好ましく、９０％以下が好ましい。

（５）笠部の形状
また、上記の実施形態では、円筒状の接続部５２ａを備えた第１部材５２を使用し、当該円筒状の接続部５２ａをカシメ工程において押圧変形させることによって円板状の笠部５３を形成している。しかし、製造前の接続部５２ａや製造後の笠部５３の形状は、上記の実施形態に限定されず、種々の形状を特に制限なく採用することができる。例えば、内部空洞を有した四角柱状の接続部を有した第１部材を使用し、当該角柱状の接続部をカシメ工程において押圧変形させてもよい。この場合には、平面視において略矩形の笠部が第１部材の接続部の上端に形成される。このような笠部を形成した場合でも、第１部材と第２部材とを適切に固定することができる。なお、金属間結合における笠部の変形のしやすさを考慮すると、上記実施形態のように円板状の笠部５３を形成した方が好ましい。

（６）電極端子の構成部材
上記の実施形態では、第１部材５２と第２部材５４のみから構成された電極端子５０が用いられている。しかし、電極端子の構成部材は、第１部材と第２部材のみに限られず、３つ以上の部品で構成された電極端子を作製する場合でも、ここに開示される技術を適用することができる。例えば、上述の実施形態では、第１部材５２と電極体２０とが直接接続されている（図２参照）。しかし、第１部材と電極体との間に他の導電部材（第３部材）を配置し、当該第３部材を介して第１部材と電極体とが接続されていてもよい。このような第３部材を使用した場合であっても、第１部材の上端がケース外部に露出して笠部が形成されていれば、ここに開示される技術を適用できる。

また、図１～図３に示すように、上記の実施形態における第２部材５４は、平坦な接続領域５４ｂを有している。しかし、第２部材５４の接続領域５４ｂは、外部接続部材を接続させることができれば特に限定されない。例えば、接続領域にボルトが設けられており、当該ボルトにナット等を締め込むことによって外部接続部材を固定するという構成を有した第２部材を使用することもできる。また、第２部材の接続領域には、ケーブル状の外部接続部材を差し込んで固定するような構造が設けられていてもよい。

（７）各部材の材料
電極端子を構成する各部材の材料は、特に限定されず、密閉型電池の電極端子に使用され得る材料を特に制限なく使用することができる。例えば、第１部材や第２部材には、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄およびこれらの合金などの強度と導電性に優れた金属部材を使用することができる。ここで、ここに開示される技術は、第１部材と第２部材との素材が異なる電極端子に特に好適に適用することができる。例えば、電極体の端子接続箇所（例えば、図１中の負極露出部２２ｃ）と、外部接続部材とが異なる素材である場合、第１部材５２を電極体２０の端子接続箇所と同じ素材とし、第２部材５４を外部接続部材と同じ素材とすることが好ましい。このような場合、第１部材５２と第２部材５４が異なる種類の金属部材となる。このような異種金属部材をレーザ溶接などの熱溶接で接続することは困難であり、溶接不良による強度低下や、接続部分の抵抗上昇などが生じる恐れがある、一方、ここに開示される技術のように、局所的な超音波接合で第１部材５２と第２部材５４を接続する場合には、第１部材５２と第２部材５４とが異なる金属部材であっても、抵抗の上昇を生じさせることなく、第１部材５２と第２部材５４を強固に接続できる。すなわち、ここに開示される技術は、第１部材５２と第２部材５４とが異種金属である場合に特に好適な効果を発揮することができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

１０ 密閉型電池
２０ 電極体
２１ 正極
２１ａ 正極集電体
２１ｂ 正極活物質層
２１ｃ 正極露出部
２２ 負極
２２ａ 負極集電体
２２ｂ 負極活物質層
２２ｃ 負極露出部
２３、２４ セパレータ
３０ ケース
３２ ケース本体
３４ 蓋体
３４ａ 端子挿通孔
４０ 電極端子（正極端子）
５０ 電極端子（負極端子）
５２ 第１部材
５２ａ 接続部
５２ｂ （第１部材の）下端部
５３ 笠部
５３ａ 凹部
５３ｂ （笠部の）外周縁
５３ｃ （笠部の）中心
５４ 第２部材
５４ａ 端子挿通孔
５４ｂ 接続領域
５５ 結合部
６０ 絶縁部材
６０ａ 端子挿通孔
６２ 絶縁ホルダ
６４ ガスケット
６４ａ （ガスケットの）突起
Ｆ 固定部材
Ｈ ホーン
Ｈ１ 凸部

Claims (11)

1. 電極体を収容するケースと、前記電極体と外部導電材とを電気的に接続するための電極端子とを備えた密閉型電池であって、
   前記電極端子は、
   前記ケース内で前記電極体と接続される導電部材であって、前記ケースの外側に露出する接続部を有した第１部材と、
   前記ケースの外部に配置された板状の導電部材であって、前記第１部材の接続部と接続されると共に、前記外部導電材と接続される接続領域を有する第２部材と、
   を備えており、
   前記第１部材の接続部の上端部は、前記ケースおよび前記第２部材を貫通すると共に前記第２部材の外側で平板状の笠部を形成しており、
   前記笠部の上面に複数の凹部が形成されており、前記複数の凹部の各々の下方の前記第１部材と前記第２部材との境界に超音波接合による結合部が形成されている、密閉型電池。
2. 平面視における前記笠部の形状が略円形である、請求項１に記載の密閉型電池。
3. 前記笠部の上面に前記凹部が３個～１２個形成されている、請求項１または２に記載の密閉型電池。
4. 前記笠部の上面のうち前記第２部材の前記接続領域と対向する領域に、前記複数の凹部の６０％以上が形成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の密閉型電池。
5. 前記複数の凹部の６０％以上は、前記笠部の外周縁との間に隙間を有している、請求項１～４のいずれか一項に記載の密閉型電池。
6. 前記凹部の外縁から前記笠部の外周縁までの距離をＡとし、前記笠部の中心から外周縁までの距離をＢとしたとき、前記複数の凹部の６０％以上が下記の式（１）を満たす位置に形成されている、請求項５に記載の密閉型電池。
   ０＜Ａ＜０．３Ｂ （１）
7. 前記ケースの内部において前記第１部材と電極体とが直接接続されている、請求項１～６のいずれか一項に記載の密閉型電池。
8. 請求項１～７のいずれか一項に記載の密閉型電池を製造する方法であって、
   前記第２部材を前記ケースの外部に配置し、前記ケースと前記第２部材の各々に前記第１部材の接続部を貫通させ、当該接続部の上端部を前記ケースの外側に露出させる組付け工程と、
   前記第１部材の接続部の上端部を前記第２部材に向けて押圧変形させることによって平板状の笠部を形成するカシメ工程と、
   複数の凸部を有するホーンを用いて前記笠部を前記第２部材に向けて押圧しながら、前記複数の凸部の各々から超音波を印加することによって、前記笠部の上面に複数の凹部を形成すると共に、当該複数の凹部の各々の下方の前記第１部材と前記第２部材との境界に金属間結合による結合部を形成する超音波接合工程と
   を備えた、密閉型電池の製造方法。
9. 前記超音波接合工程において、前記複数の凸部の各々が前記笠部を押圧する際の圧力が１０Ｎ～５００Ｎである、請求項８に記載の密閉型電池の製造方法。
10. 前記超音波接合工程において、前記凸部から印加される超音波の周波数が１９ｋＨｚ～８１ｋＨｚである、請求項８または９に記載の密閉型電池の製造方法。
11. 前記超音波接合工程において、前記超音波を印加する時間が０．０３秒～３秒である、請求項８～１０のいずれか一項に記載の密閉型電池の製造方法。

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