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JP7328270B2 - 端子部品および蓄電デバイス - Google Patents

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Description

本発明は、端子部品および蓄電デバイスに関する。
特開２０１６－１８６７５号公報には、二次電池に関する発明が開示されている。同公報で開示された二次電池は、異なる材料からなる正極及び負極の外部端子を備え、該正極及び負極の外部端子のうち一方の外部端子と同種の材料からなるバスバーによって直列に接続されている。二次電池は、一方の外部端子の材料に対する溶接性に優れた材料からなり、正極及び負極の外部端子のうち他方の外部端子に超音波圧接されると共に、バスバーが溶接されるバスバー接合面を有する金属部材を備えている。
特開２０１６－１８６７５号公報
ところで、車載用に用いられる場合、車両の走行振動がバスバーを通じて二次電池の外部端子にも伝わる。外部端子が、異種金属接合を有する構造を備えている場合には、当該異種金属接合に振動が伝わる。本発明者の知見では、超音波圧接のような接合方法で異種金属接合された部位は、量産過程において、個々に接合強度のばらつきが大きくなりやすい。また、本発明者は、異種金属を超音波圧接するだけでなく、一方の金属に他方の金属をかしめる構造を組み合わせることを検討している。しかし、一方の金属に他方の金属をかしめてから超音波圧接する場合には、２つの金属がかしめられているため、超音波圧接に必要な超音波振動を作用させにくい。また、超音波圧接してからかしめると、かしめる工程での歪みが超音波圧接された部位に作用し、超音波圧接で接合された部位の品質を劣化させることが考慮される。
ここで開示される端子部品は、第１金属と、第１金属に重ねられた第２金属とを備えている。第１金属と前記第２金属との境界には、第１金属と第２金属とのうち何れか一方が他方にかしめられたカシメ部と、カシメ部とは別の部位に設けられ、第１金属と第２金属とが重ねられて接合された接合部と、接合部の周囲に形成された空隙とを有している。かかる端子部品によれば、接合部の周囲に空隙を有しているので、接合部における接合の品質が向上する。
ここで、第１金属と第２金属とは、異種金属であってもよい。空隙は、接合部の周囲において連続していてもよい。空隙が、接合部の周囲において連続していることによって、接合部における接合の品質が格段に向上する。
第１金属は、軸部と、軸部の一端から外径方向に延びたフランジ部とを有していてもよい。第２金属は、展延性を有し、第１金属よりも剛性が低く、かつ、フランジ部を含む第１金属の端部に重ねられ、フランジ部の周縁にかしめられていてもよい。
第１金属と第２金属とが重ねられた部位には、少なくとも何れか一方に突起が設けられており、かつ、他方に当該突起が収まる凹みが形成されていてもよい。突起の先端では、他方の凹みの底部に当たった部位が接合されており、当該突起の周りに周方向に連続した空隙が形成されていてもよい。
第１金属は、フランジ部を有する端部に第２金属に向けて突出した第１突起を有していてもよい。この場合、第２金属は、フランジ部を有する端部に重ねられる部位に、第１金属に向けて突出し、第１突起に接合された第２突起を有していてもよい。
電池ケースと、電池ケースに取り付けられた電極端子とを備えた蓄電デバイスでは、電極端子に、上述した端子部品で構成された部位が含まれていてもよい。
図１は、リチウムイオン二次電池１０の部分断面図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ断面を示す断面図である。 図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。 図４は、端子部品２００を模式的に示す断面図である。 図５は、組電池１００を模式的に示す斜視図である。 図６は、端子部品２００Ａを示す模式図である。 図７は、端子部品２００Ｂを示す模式図である。 図８は、端子部品２００Ｃを示す模式図である。 図９は、端子部品２００Ｄを示す模式図である。
以下、ここで開示される端子部品および蓄電デバイスの一実施形態を説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。本発明は、特に言及されない限りにおいて、ここで説明される実施形態に限定されない。各図面は模式的に描かれており、必ずしも実物を反映していない。また、同一の作用を奏する部材・部位には、適宜に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
《蓄電デバイス》
本明細書において「蓄電デバイス」とは、充電と放電を行なうことができるデバイスをいう。蓄電デバイスには、一般にリチウムイオン電池やリチウム二次電池などと称される電池の他、リチウムポリマー電池、リチウムイオンキャパシタなどが包含される。二次電池には、正負極間の電荷担体の移動に伴って繰り返しの充放電が可能な電池一般をいう。ここでは、蓄電デバイスの一形態として、リチウムイオン二次電池を例示する。
《リチウムイオン二次電池１０》
図１は、リチウムイオン二次電池１０の部分断面図である。図１では、略直方体の電池ケース４１の片側の幅広面に沿って、内部を露出させた状態が描かれている。図１に示されたリチウムイオン二次電池１０は、いわゆる密閉型電池である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ断面を示す断面図である。図２では、略直方体の電池ケース４１の片側の幅狭面に沿って内部を露出させた状態の部分断面図が模式的に描かれている。
リチウムイオン二次電池１０は、図１に示されているように、電極体２０と、電池ケース４１と、正極端子４２，負極端子４３とを備えている。
〈電極体２０〉
電極体２０は、絶縁フィルム（図示は省略）などで覆われた状態で、電池ケース４１に収容されている。電極体２０は、正極要素としての正極シート２１と、負極要素としての負極シート２２と、セパレータとしてのセパレータシート３１，３２とを備えている。正極シート２１と、第１のセパレータシート３１と、負極シート２２と、第２のセパレータシート３２とは、それぞれ長尺の帯状の部材である。
正極シート２１は、予め定められた幅および厚さの正極集電箔２１ａ（例えば、アルミニウム箔）に、幅方向の片側の端部に一定の幅で設定された未形成部２１ａ１を除いて、正極活物質を含む正極活物質層２１ｂが両面に形成されている。正極活物質は、例えば、リチウムイオン二次電池では、リチウム遷移金属複合材料のように、充電時にリチウムイオンを放出し、放電時にリチウムイオンを吸収しうる材料である。正極活物質は、一般的にリチウム遷移金属複合材料以外にも種々提案されており、特に限定されない。
負極シート２２は、予め定められた幅および厚さの負極集電箔２２ａ（ここでは、銅箔）に、幅方向の片側の縁に一定の幅で設定された未形成部２２ａ１を除いて、負極活物質を含む負極活物質層２２ｂが両面に形成されている。負極活物質は、例えば、リチウムイオン二次電池では、天然黒鉛のように、充電時にリチウムイオンを吸蔵し、充電時に吸蔵したリチウムイオンを放電時に放出しうる材料である。負極活物質は、一般的に天然黒鉛以外にも種々提案されており、特に限定されない。
セパレータシート３１，３２には、例えば、所要の耐熱性を有する電解質が通過しうる多孔質の樹脂シートが用いられる。セパレータシート３１，３２についても種々提案されており、特に限定されない。
ここで、負極活物質層２２ｂの幅は、例えば、正極活物質層２１ｂよりも広く形成されている。セパレータシート３１，３２の幅は、負極活物質層２２ｂよりも広い。正極集電箔２１ａの未形成部２１ａ１と、負極集電箔２２ａの未形成部２２ａ１とは、幅方向において互いに反対側に向けられる。また、正極シート２１と、第１のセパレータシート３１と、負極シート２２と、第２のセパレータシート３２とは、それぞれ長さ方向に向きを揃え、順に重ねられて捲回されている。負極活物質層２２ｂは、セパレータシート３１，３２を介在させた状態で正極活物質層２１ｂを覆っている。負極活物質層２２ｂは、セパレータシート３１，３２に覆われている。正極集電箔２１ａの未形成部２１ａ１は、セパレータシート３１，３２の幅方向の片側にはみ出ている。負極集電箔２２ａの未形成部２２ａ１は、幅方向の反対側においてセパレータシート３１，３２からはみ出ている。
上述した電極体２０は、図１に示されているように、電池ケース４１のケース本体４１ａに収容されうるように、捲回軸を含む一平面に沿った扁平な状態とされる。そして、電極体２０の捲回軸に沿って、片側に正極集電箔２１ａの未形成部２１ａ１が配置され、反対側に負極集電箔２２ａの未形成部２２ａ１が配置されている。
〈電池ケース４１〉
電池ケース４１は、図１に示されているように、電極体２０を収容している。電池ケース４１は、一側面が開口した略直方体の角形形状を有するケース本体４１ａと、開口に装着された蓋４１ｂとを有している。この実施形態では、ケース本体４１ａと蓋４１ｂは、軽量化と所要の剛性を確保するとの観点で、それぞれアルミニウムまたはアルミニウムを主とするアルミニウム合金で形成されている。
〈ケース本体４１ａ〉
ケース本体４１ａは、図１および図２に示されているように、一側面が開口した略直方体の角形形状を有している。ケース本体４１ａは、略矩形の底面部６１と、一対の幅広面部６２，６３と、一対の幅狭面部６４，６５とを有している。一対の幅広面部６２，６３は、それぞれ底面部６１のうち長辺から立ち上がっている。一対の幅狭面部６４，６５は、それぞれ底面部６１のうち短辺から立ち上がっている。ケース本体４１ａの一側面には、一対の幅広面部６２，６３と一対の幅狭面部６４，６５で囲まれた開口４１ａ１が形成されている。
〈蓋４１ｂ〉
蓋４１ｂは、一対の幅広面部６２，６３の長辺と、一対の幅狭面部６４，６５の短辺とで囲まれたケース本体４１ａの開口４１ａ１に装着される。そして、蓋４１ｂの周縁部が、ケース本体４１ａの開口４１ａ１の縁に接合される。かかる接合は、例えば、隙間がない連続した溶接によるとよい。かかる溶接は、例えば、レーザー溶接によって実現されうる。
この実施形態では、蓋４１ｂには、正極端子４２と、負極端子４３とが取り付けられている。正極端子４２は、内部端子４２ａと、外部端子４２ｂとを備えている。負極端子４３は、内部端子４３ａと、外部端子４３ｂとを備えている。内部端子４２ａ，４３ａは、それぞれインシュレータ７２を介して蓋４１ｂの内側に取り付けられている。外部端子４２ｂ，４３ｂは、それぞれガスケット７１を介して蓋４１ｂの外側に取り付けられている。内部端子４２ａ，４３ａは、それぞれケース本体４１ａの内部に延びている。正極の内部端子４２ａは、正極集電箔２１ａの未形成部２１ａ１に接続されている。負極の内部端子４３ａは、負極集電箔２２ａの未形成部２２ａ１に接続されている。
電極体２０の正極集電箔２１ａの未形成部２１ａ１と、負極集電箔２２ａの未形成部２２ａ１とは、図１に示されているように、蓋４１ｂの長手方向の両側部にそれぞれ取り付けられた内部端子４２ａ，４３ａに取り付けられている。電極体２０は、蓋４１ｂに取り付けられた内部端子４２ａ，４３ａに取付けられた状態で、電池ケース４１に収容される。なお、ここでは、捲回型の電極体２０が例示されている。電極体２０の構造はかかる形態に限定されない。電極体２０の構造は、例えば、正極シートと負極シートとが、セパレータシートとを介在させて交互に積層された積層構造でもよい。また、電池ケース４１内には、複数の電極体２０が収容されていてもよい。
図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。図３では、負極端子４３が蓋４１ｂに取り付けられた部位の断面が示されている。この実施形態では、負極の外部端子４３ｂには、異種金属を接合した部材が用いられている。図３では、外部端子４３ｂを構成する異種金属の構造や異種金属の界面などは図示されず、外部端子４３ｂの断面形状が模式的に示されている。
蓋４１ｂは、図３に示されているように、負極の外部端子４３ｂを取り付けるための取付孔４１ｂ１を有している。取付孔４１ｂ１は、蓋４１ｂの予め定められた位置において蓋４１ｂを貫通している。蓋４１ｂの取付孔４１ｂ１には、ガスケット７１とインシュレータ７２を介在させて、負極の内部端子４３ａと外部端子４３ｂとが取り付けられる。取付孔４１ｂ１の外側には、取付孔４１ｂ１の周りにガスケット７１が装着される段差４１ｂ２が設けられている。段差４１ｂ２には、ガスケット７１が配置される座面４１ｂ３が設けられている。座面４１ｂ３には、ガスケット７１を位置決めするための突起４１ｂ４が設けられている。
ここで、負極の外部端子４３ｂは、図３に示されているように、頭部４３ｂ１と、軸部４３ｂ２と、カシメ片４３ｂ３とを備えている。頭部４３ｂ１は、蓋４１ｂの外側に配置される部位である。頭部４３ｂ１は、取付孔４１ｂ１よりも大きな略平板状の部位である。軸部４３ｂ２は、ガスケット７１を介して取付孔４１ｂ１に装着される部位である。軸部４３ｂ２は、頭部４３ｂ１の略中央部から下方に突出している。カシメ片４３ｂ３は、図３に示されているように、蓋４１ｂの内部において、負極の内部端子４３ａにかしめられる部位である。カシメ片４３ｂ３は、軸部４３ｂ２から延びており、蓋４１ｂに挿通された後で折曲げられて負極の内部端子４３にかしめられる。
〈ガスケット７１〉
ガスケット７１は、図３に示されているように、蓋４１ｂの取付孔４１ｂ１および座面４１ｂ３に取り付けられる部材である。この実施形態では、ガスケット７１は、座部７１ａと、ボス部７１ｂと、側壁７１ｃとを備えている。座部７１ａは、蓋４１ｂの取付孔４１ｂ１周りの外側面に設けられた座面４１ｂ３に装着される部位である。座面４１ｂ３に合わせて略平坦な面を有する。座部７１ａには、座面４１ｂ３の突起４１ｂ４に応じた凹みを備えている。ボス部７１ｂは、座部７１ａの底面から突出している。ボス部７１ｂは、蓋４１ｂの取付孔４１ｂ１に装着されるように取付孔４１ｂ１の内側面に沿った外形形状を有している。ボス部７１ｂの内側面は、外部端子４３ｂの軸部４３ｂ２が装着される装着孔となる。側壁７１ｃは、座部７１ａの周縁から上方に立ち上がっている。外部端子４３ｂの頭部４３ｂ１は、ガスケット７１の側壁７１ｃで囲まれた部位に装着される。
ガスケット７１は、蓋４１ｂと外部端子４３ｂとの間に配置され、蓋４１ｂと外部端子４３ｂとの絶縁を確保している。また、ガスケット７１は、蓋４１ｂの取付孔４１ｂ１の気密性を確保している。かかる観点で、耐薬品性や耐候性に優れた材料が用いられるとよい。この実施形態では、ガスケット７１には、ＰＦＡが用いられている。ＰＦＡは、四フッ化エチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体（Tetrafluoroethylene-Perfluoroalkylvinylether Copolymer）である。なお、ガスケット７１に用いられる材料は、ＰＦＡに限定されない。
〈インシュレータ７２〉
インシュレータ７２は、蓋４１ｂの取付孔４１ｂ１の周りにおいて、蓋４１ｂの内側に装着される部材である。インシュレータ７２は、ベース部７２ａと、孔７２ｂと、側壁７２ｃとを備えている。ベース部７２ａは、蓋４１ｂの内側面に沿って配置される部位である。この実施形態では、ベース部７２ａは、略平板状の部位である。ベース部７２ａは、蓋４１ｂの内側面に沿って配置され、ケース本体４１ａに収められるように、蓋４１ｂからはみ出ない程度の大きさを有している。孔７２ｂは、取付孔４１ｂ１に対応して設けられた穴である。この実施形態では、孔７２ｂは、ベース部７２ａの略中央部に設けられている。蓋４１ｂの内側面に対向する側面において、孔７２ｂの周りには凹んだ段差７２ｂ１が設けられている。段差７２ｂ１には、取付孔４１ｂ１に装着されたガスケット７１のボス部７１ｂの先端が干渉しないように収められる。側壁７２ｃは、ベース部７２ａの周縁部から下方に立ち上がっている。ベース部７２ａには、負極の内部端子４３ａの一端に設けられる基部４３ａ１が収められる。インシュレータ７２には、電池ケース４１の内部に配置されるため、所要の耐薬品性を備えているとよい。この実施形態では、インシュレータ７２には、ＰＰＳが用いられている。ＰＰＳは、ポリフェニレンサルファイド樹脂（Poly Phenylene Sulfide Resin）である。なお、インシュレータ７２に用いられる材料は、ＰＰＳに限定されない。
負極の内部端子４３ａは、基部４３ａ１と、接続片４３ａ２（図１および図２参照）とを備えている。基部４３ａ１は、インシュレータ７２のベース部７２ａに装着される部位である。この実施形態では、基部４３ａ１は、インシュレータ７２のベース部７２ａの周りの側壁７２ｃの内側に応じた形状を有している。接続片４３ａ２は、図１および図２に示されているように、基部４３ａ１の一端から延びており、ケース本体４１ａ内に延びて電極体２０の負極の未形成部２２ａ１に接続されている。
この実施形態では、取付孔４１ｂ１にボス部７１ｂを装着しつつ、蓋４１ｂの外側にガスケット７１を取付ける。外部端子４３ｂがガスケット７１に装着される。この際、外部端子４３ｂの軸部４３ｂ２がガスケット７１のボス部７１ｂに挿通され、かつ、ガスケット７１の座部７１ａに外部端子４３ｂの頭部４３ｂ１が配置される。蓋４１ｂの内側は、インシュレータ７２と負極端子４３が取り付けられる。そして、図３に示されているように、外部端子４３ｂのカシメ片４３ｂ３が折曲げられて、負極端子４３の基部４３ａ１にかしめられる。外部端子４３ｂのカシメ片４３ｂ３と負極端子４３の基部４３ａ１とは、導通性を向上させるために部分的に金属接合されているとよい。
ところで、リチウムイオン二次電池１０の正極の内部端子４２ａでは、耐酸化還元性の要求レベルが負極に比べて高くない。そして、要求される耐酸化還元性と、軽量化の観点で、正極の内部端子４２ａにはアルミニウムが用いられうる。これに対して、負極の内部端子４３ａでは、耐酸化還元性の要求レベルが正極よりも高い。かかる観点で、負極の内部端子４３ａには、銅が用いられうる。他方で、外部端子４３ｂが接続されるバスバーでは、軽量化および低コスト化の観点で、アルミニウムまたはアルミニウム合金が用いられる。
本発明者は、外部端子４３ｂのうち内部端子４３ａに接合される部位に、銅を用いること、および、外部端子４３ｂのうちバスバーに接続される部位に、アルミニウムまたはアルミニウム合金が用いること、を検討している。かかる構造を実現するため、この実施形態では、外部端子４３ｂには、銅とアルミを異種金属接合させた部材が用いられている。一般的に異種金属接合は接合強度を確保することが難しい。このため、本発明者は、さらに銅とアルミを機械的なカシメ構造を合わせて採用することを検討している。なお、ここでは、リチウムイオン二次電池１０を例にして外部端子４３ｂに、銅とアルミを接合させた部材が例示されている。外部端子４３ｂを構成する２つの金属は、銅とアルミに限定されない。以下、負極の外部端子４３ｂを構成する端子部品２００の構造を説明する。
《端子部品２００》
図４は、端子部品２００を模式的に示す断面図である。端子部品２００は、図３に示された負極の外部端子４３ｂに用いられうる。図４では、端子部品２００について、異種金属の構造や異種金属の界面が模式的に示されている。また、図４では、端子部品２００を構成する第１金属２０１と第２金属２０２とが接合される工程が模式的に示されている。
端子部品２００は、図４に示されているように、第１金属２０１と、第１金属２０１に重ねられた第２金属２０２とを備えている。第１金属２０１と、第２金属２０２とが異種金属からなる。第１金属２０１と第２金属２０２との境界には、カシメ部２１１と、接合部２１２と、空隙２１３とを備えている。図４に示された形態では、第２金属２０２が第１金属２０１の周縁部にかしめられている。
この実施形態では、第１金属２０１は、軸部２０１ａと、軸部２０１ａの一端から外径方向に延びたフランジ部２０１ｂとを有している。フランジ部２０１ｂの外縁２０１ｂ１には、第２金属２０２がかしめられる被カシメ部が設けられている。この実施形態では、第２金属２０２がかしめられるフランジ部２０１ｂの外縁２０１ｂ１は、フランジ部２０１ｂを含む第１金属２０１の端面側から他方の側面側に向けて徐々に外径が小さくなるように傾斜したテーパ面で構成されている。また、フランジ部２０１ｂが設けられた側では、軸部２０１ａの端部に突起２０１ａ１が設けられている。また、軸部２０１ａには、フランジ部２０１ｂが設けられた側とは反対側に、さらに内部端子４３ａにかしめられるカシメ片４３ｂ３となる部位２０１ｃが設けられている。
ここで、第１金属２０１は、端子部品２００のうち電池ケース４１の内部に向けて配置され、負極の内部端子４３ａに接合される部位を構成している。この実施形態では、第１金属２０１は、銅で構成されている。端子部品２００のうち、少なくとも銅で構成された部位が露出した部分は、適宜にニッケル被膜が形成されていてもよい。ニッケル被膜が形成されていることによって、適宜に銅害が抑止される。ニッケル被膜は、例えば、鍍金によって形成されていてもよい。
第２金属２０２には、展延性を有し、かつ、第１金属２０１よりも剛性が低い金属が用いられている。この実施形態では、第２金属２０２は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成されている。第２金属２０２は、フランジ部２０１ｂを含む第１金属２０１の端部を覆うように凹部２０２ａが形成されている。この実施形態では、凹部２０２ａの底に、第１金属２０１の突起２０１ａ１が収まる凹み２０２ａ１が形成されている。凹み２０２ａ１の外径は、第１金属２０１の突起２０１ａ１よりも一回り大きく、凹み２０２ａ１の深さは、突起２０１ａ１の高さと同程度である。
第２金属２０２は、第１金属２０１のフランジ部２０１ｂが形成された端部に重ねられている。この際、第１金属２０１のフランジ部２０１ｂが形成された端部が、第２金属２０２の凹部２０２ａに収められている。さらに、第１金属２０１のフランジ部２０１ｂが形成された端部に設けられた突起２０１ａ１が、第２金属２０２の凹部２０２ａに設けられた凹み２０２ａ１に収められている。この際、凹み２０２ａ１の底と、突起２０１ａ１の頂部とが接触または近接した状態で向かい合う。このように、突起２０１ａ１の高さと、凹み２０２ａ１の深さは予め設定されているとよい。なお、図４では、第１金属２０１のフランジ部２０１ｂの外縁２０１ｂ１に、第２金属２０２の凹部２０２ａの内側面がかしめられた状態が示されている。かしめられる前では、第２金属２０２の凹部２０２ａは、第１金属２０１のフランジ部２０１ｂの外径よりも少し大きい略円形の凹みで形成されているとよい。
図４では、第１金属２０１と第２金属２０２とが超音波接合される様子が図示されている。ここで、図４に示されているように、第１金属２０１と第２金属２０２とが重ねられた状態で、第１金属２０１側にアンビル３０１が取り付けられる。他方で、第２金属２０２側にホーン３０２が取り付けられる。ホーン３０２とアンビル３０１は、凹み２０２ａ１の底と、突起２０１ａ１の頂部とが対向した部位を挟むように配置される。そして、凹み２０２ａ１の底と突起２０１ａ１の頂部とにおいて、第１金属２０１と第２金属２０２とが接触するように、ホーン３０２とアンビル３０１によって第１金属２０１と第２金属２０２とが加圧される。さらに、ホーン３０２によって超音波振動を与え、凹み２０２ａ１の底と突起２０１ａ１の頂部とを接合させる。この際、接合部２１２の周囲に空隙２１３がある。このため、凹み２０２ａ１の底と突起２０１ａ１の頂部とが確実に接触する。さらに、ホーン３０２から付与される振動が、凹み２０２ａ１の底と突起２０１ａ１の頂部とが接触した部位に集中的に作用する。このため、接合部２１２が品質良く超音波接合される。
なお、接合部２１２は、抵抗溶接されてもよい。抵抗溶接による場合は、ホーン３０２とアンビル３０１に変えて、抵抗溶接の電極を押し当てて通電する。この場合も、接合部２１２の周囲に空隙２１３があるので、凹み２０２ａ１の底と突起２０１ａ１の頂部とに電流を集中し、凹み２０２ａ１の底と突起２０１ａ１の頂部との界面を発熱させて接合させることができる。このため、接合部２１２が品質良く抵抗溶接される。このように接合された接合部２１２では、いわゆる固相接合が構成されるので、第１金属２０１と第２金属２０２との間の導通抵抗が低く抑えられる。
端子部品２００は、第２金属２０２が第１金属２０１にかしめられたカシメ部２１１を有している。この実施形態では、第１金属２０１のフランジ部２０１ｂの外縁２０１ｂ１に、第２金属２０２がかしめられている。この実施形態では、第１金属２０１のフランジ部２０１ｂは、第２金属２０２の凹部２０２ａに収められる。第１金属２０１のフランジ部２０１ｂの外縁２０１ｂ１は、凹部２０２ａの底側から開口側に向けて外径が徐々に小さくなったテーパ面を有している。第２金属２０２の凹部２０２ａの内側面は、かかるテーパ面に沿って変形させられている。例えば、第２金属２０２を凹部２０２ａに、第１金属２０１のフランジ部２０１ｂを収めてホーン３０２とアンビル３０１で挟み、超音波接合を行ないつつ、第２金属２０２の側端面２０２ｂを叩く。これによって、図４に示されているように、第２金属２０２の凹部２０２ａの内側面が、第１金属２０１の外縁２０１ｂ１のテーパ面を抱き込むように変形する。この結果、第２金属２０２の凹部２０２ａの内側面が、フランジ部２０１ｂの外縁２０１ｂ１にかしめられる。
このように第１金属２０１と第２金属２０２とは、金属接合または溶接のような固相溶接による接合部２１２に加えて、機械的にかしめられたカシメ部２１１を有している。このため、カシメ部２１１において機械的な接合強度が確保され、かつ、接合部２１２において固相溶接による低い電気抵抗による導通性が確保される。端子部品２００のうち第１金属２０１の軸部２０１ａは、図３に示されているように、蓋４１ｂの取付孔４１ｂ１に挿入される軸部４３ｂ２を構成している。第１金属２０１のフランジ部２０１ｂと、フランジ部２０１ｂに被さった第２金属２０２とは、図３に示されているように、外部端子４３ｂの頭部４３ｂ１を構成している。外部端子４３ｂの頭部４３ｂ１の外側に露出した部位は、フランジ部２０１ｂに被さった第２金属２０２で構成される（図４参照）。
図５は、組電池１００を模式的に示す斜視図である。組電池１００は、複数の二次電池１０と、複数のスペーサ９０とを備えている。また、組電池１００は、拘束機構を備えている。具体的に例えば、組電池１００は、図示されるように、一対のエンドプレート９２Ａ，９２Ｂと、拘束バンド９４と、複数のビス９６とを備えている。一対のエンドプレート９２Ａ，９２Ｂは、二次電池１０の配列方向において、組電池１００の両端に配置されている。拘束バンド９４は、一対のエンドプレート９２Ａ，９２Ｂに架け渡され、ビス９６によって一対のエンドプレート９２Ａ，９２Ｂに取り付けられている。スペーサ９０は、隣り合った２つの二次電池１０の間に挟まれている。また、二次電池１０とエンドプレート９２Ａの間と、二次電池１０とエンドプレート９２Ｂとの間とには、それぞれ、端部スペーサ９８が配置されている。組電池１００を構成する二次電池１０の正極端子４２と負極端子４３とは、バスバー９１によって電気的に接続されている。このことにより、組電池１００を構成する二次電池１０は、順に直列に電気的に接続されている。ただし、組電池１００を構成する二次電池１０の形状、サイズ、個数、配置、接続方法等はここに開示される態様に限定されることなく、適宜変更することができる。
図４に示された、端子部品２００は、リチウムイオン二次電池１０の負極の外部端子４３ｂとして用いられる。外部端子４３ｂは、バスバー９１に接続される。外部端子４３ｂとバスバー９１とは、例えば、レーザー溶接で溶接されうる。バスバー９１は、軽量化の観点でアルミニウムが用いられるが、ここで提案される端子部品２００によれば、負極の外部端子４３ｂのうちリチウムイオン二次電池１０の外側に露出した第１金属２０１には、アルミニウムが用いられうる。正極の外部端子４２ｂは、アルミニウムで構成される。このため、バスバー９１と負極の外部端子４３ｂとの接合、および、バスバー９１と正極の外部端子４２ｂとの接合に異種金属接合が生じず、強度において信頼性の高い接合を実現できる。また、この端子部品２００によれば、負極の外部端子４３ｂのうち、電池ケース４１の内部で内部端子４３ａと接合される部位２０１ｃ（図３および図４参照）は、第１金属２０１であり、銅である。このため、負極の外部端子４３ｂと内部端子４３ａとの接合にも異種金属接合が生じず、強度において信頼性の高い接合を実現できる。
このように、ここで提案される端子部品２００によれば、第１金属２０１と第２金属２０２との境界には、カシメ部２１１と、接合部２１２と、空隙２１３とを備えている。カシメ部２１１は、第１金属２０１と第２金属２０２とのうち何れか一方が他方にかしめられた部位である。接合部２１２は、カシメ部２１１とは別の部位に設けられ、第１金属２０１と第２金属２０２とが重ねられて接合された部位である。空隙２１３は、接合部２１２の周囲に形成されている。接合部２１２には、例えば、第１金属２０１と第２金属２０２との界面を圧接しつつ、超音波による振動が与えて接合する超音波接合や、第１金属２０１と第２金属２０２との界面を圧接しつつ通電する抵抗溶接が採用されうる。この場合、空隙２１３が、接合部２１２の周囲に設けられているので、接合部２１２に超音波接合時の振動や、抵抗溶接時の通電が集中しやすい。このため、接合部２１２における超音波接合や抵抗溶接の品質が向上する。
第１金属２０１と第２金属２０２とは、異種金属からなっていてもよい。また、空隙２１３は、接合部２１２の周囲において連続しているとよい。空隙２１３は、接合部２１２の周囲の少なくとも一箇所に設けられていてもよいが、空隙２１３が、接合部２１２の周囲において連続していることによって、超音波接合や抵抗溶接において接合部２１２に振動や通電がより確実に集中する。このため、接合部２１２における超音波接合や抵抗溶接の品質が格段に向上する。
また、上述したように、第１金属２０１は、軸部２０１ａと、軸部２０１ａの一端から外径方向に延びたフランジ部２０１ｂとを有していてもよい。第２金属２０２は、展延性を有し、第１金属２０１よりも剛性が低く、かつ、フランジ部２０１ｂを含む第１金属２０１の端部に重ねられ、フランジ部２０１ｂの周縁にかしめられていてもよい。図４に示された形態では、第１金属２０１のフランジ部２０１ｂの外縁は、テーパ面であり、第２金属２０２は、かかる第１金属２０１のフランジ部２０１ｂの外縁にかしめられる。かかる形態に限らず、第１金属２０１のフランジ部２０１ｂの外縁は、かしめられた第２金属２０２を保持できる形状であることが望ましい。例えば、外縁に突起や凹みが設けられていてもよい。
例えば、図４に示された形態のように、第１金属２０１と第２金属２０２とが重ねられた部位には、少なくとも何れか一方に突起２０１ａ１が設けられており、かつ、他方に当該突起２０１ａ１が収まる凹み２０２ａ１が形成されていてもよい。そして、当該突起２０１ａ１の先端が他方の凹み２０２ａ１の底部に当たった部位（接合部２１２）が金属接合されていてもよい。また、当該突起２０１ａ１の周りに周方向に連続した空隙２１３が形成されていてもよい。なお、ここで提案される形態は、図４に示された形態に限定されない。つまり、端子部品２００の構造は、特段言及されない限りにおいて、図４に示された形態に限定されない。
図６～図９は、端子部品２００の他の形態である端子部品がそれぞれ示されている。図６～図９は、図１と同じ作用を奏する部材・部位には、適宜に同じ符号が付されており、重複する説明は適宜に省略されている。
図６は、端子部品２００Ａを示す模式図である。端子部品２００Ａでは、図６に示されているように、接合部２１２が構成される部位において、第１金属２０１には、凹み２０１ｄが形成されている。第２金属２０２には、凹み２０１ｄに嵌まる部位に突起２０２ｄが形成されている。凹み２０１ｄは、突起２０２ｄよりも一回り大きく、突起２０２ｄの周りに空隙２１３が形成されている。この実施形態では、図６に示されているように、第１金属２０１と第２金属２０２とが重ねられた後、第１金属２０１側にアンビル３０１が取り付けられ、第２金属２０２側にホーン３０２が取り付けられる。そして、第１金属２０１と第２金属２０２をホーン３０２とアンビル３０１とで挟みつつ、ホーン３０２から振動を作用させる。第２金属２０２には、ホーン３０２が押し付けられる部位に、予め凹み２０１ｄ１が形成されている。また、第１金属２０１のフランジ部２０１ｂの外縁にカシメ部２１１が設けられている。第２金属２０２は、第１金属２０１のフランジ部２０１ｂの外縁にかしめられている。
かかる端子部品２００Ａは、接合部２１２の周囲に空隙２１３が設けられている。このため、接合部２１２を超音波接合する場合に、接合部２１２に振動を集中させることができる。このため、接合部２１２が品質良く超音波接合される。また、接合部２１２は、ホーン３０２とアンビル３０１に代えて、抵抗溶接用の電極が用いられることによって、抵抗溶接されうる。接合部２１２が抵抗溶接される場合にも、端子部品２００Ａでは、接合部２１２の周囲に空隙２１３が設けられているので、接合部２１２に電流を集中させることができる。このため、接合部２１２が品質良く抵抗溶接される。また、第１金属２０１と第２金属２０２とは、接合部２１２とは異なる位置に、カシメ部２１１が設けられている。このため、第１金属２０１と第２金属２０２とは、機械的な所要の接合強度を確保されている。図６に示された形態のように、第２金属２０２に突起２０２ｄが設けられ、第１金属２０１に凹み２０１ｄが形成されていてもよい。
図７は、端子部品２００Ｂを示す模式図である。端子部品２００Ｂでは、図７に示されているように、第１金属２０１のフランジ部２０１ｂが設けられた軸部２０１ａの端部の中央部に周方向に連続した溝２０１ｅが形成されている。溝２０１ｅで囲まれた部分に、盛り上がった突起２０１ｅ１が設けられている。これに対して、第２金属２０２は、フランジ部２０１ｂが設けられた軸部２０１ａの端部に装着される凹部２０２ａの底が平坦である。
図７に示された形態では、第１金属２０１と第２金属２０２とが重ねられた後、第１金属２０１側にアンビル３０１が取り付けられ、第２金属２０２側にホーン３０２が取り付けられる。そして、第１金属２０１と第２金属２０２をホーン３０２とアンビル３０１とで挟みつつ、ホーン３０２から振動を作用させる。第２金属２０２には、ホーン３０２が押し付けられる部位に、予め凹み２０２ｅが形成されている。また、第１金属２０１のフランジ部２０１ｂの外縁にカシメ部２１１が設けられている。第２金属２０２は、第１金属２０１のフランジ部２０１ｂの外縁にかしめられている。
図７に示された形態では、第１金属２０１の端部の溝２０１ｅで囲まれて盛り上がった突起２０１ｅ１が、第２金属２０２に接合される。溝２０１ｅは、突起２０１ｅ１の周りにおいて周方向に連続している。溝２０１ｅは、接合部２１２の周りに連続した空隙２１３を形成する。接合部２１２の周囲に空隙２１３が形成されていることによって、超音波接合において接合部２１２に振動が接合部２１２により確実に集中する。このため、接合部２１２における超音波接合の品質が格段に向上する。なお、第２金属２０２と第１金属２０１とは、抵抗溶接されてもよい。抵抗溶接でも、接合部２１２に電流が集中するので、品質が格段に向上する。
図８は、端子部品２００Ｃを示す模式図である。端子部品２００Ｃでは、図８に示されているように、第１金属２０１のフランジ部２０１ｂが設けられた軸部２０１ａの端部は平坦である。第２金属２０２には、フランジ部２０１ｂが設けられた軸部２０１ａの端部に装着される凹部２０２ａの底の中央部に周方向に連続した溝２０２ｆが形成されている。そして、溝２０２ｆで囲まれた部分に、盛り上がった突起２０２ｆ１が設けられている。図８に示された形態では、第１金属２０１のフランジ部２０１ｂが設けられた軸部２０１ａの端部に、第２金属２０２の盛り上がった突起２０２ｆ１が接合される。
図８に示された形態では、第２金属２０２の凹部２０２ａの底に形成された、溝２０２ｆで囲まれて盛り上がった突起２０２ｆ１が、第１金属２０１に接合される。溝２０２ｆは、突起２０２ｆ１の周りにおいて周方向に連続している。かかる溝２０２ｆは、接合部２１２の周りに連続した空隙２１３を形成する。接合部２１２の周囲に空隙２１３が形成されていることによって、超音波接合において接合部２１２に振動が接合部２１２により確実に集中する。このため、接合部２１２における超音波接合の品質が格段に向上する。なお、第２金属２０２と第１金属２０１とは、抵抗溶接されてもよい。抵抗溶接でも、接合部２１２に電流が集中するので、品質が格段に向上する。
図９は、端子部品２００Ｄを示す模式図である。端子部品２００Ｄでは、図９に示されているように、第１金属２０１のフランジ部２０１ｂが設けられた軸部２０１ａの端部に、第２金属２０２に向けて突出した第１突起２０１ｇが設けられている。第２金属２０２には、フランジ部２０１ｂが設けられた軸部２０１ａの端部に装着される凹部２０２ａの底の中央部に第２突起２０２ｇが設けられている。図９に示された形態では、第２金属２０２の凹部２０２ａが、第１金属２０１のフランジ部２０１ｂが設けられた軸部２０１ａの端部に装着された際に、第１突起２０１ｇと第２突起２０２ｇとが当たる。第１突起２０１ｇと第２突起２０２ｇとが当たる部位の周りには、空隙２１３が形成されている。この場合、図４と同様の超音波接合において接合部２１２に振動が、第１突起２０１ｇと第２突起２０２ｇとが当たる部位に設けられる接合部２１２により確実に集中する。このため、接合部２１２における超音波接合の品質が格段に向上する。なお、第２金属２０２と第１金属２０１とは、抵抗溶接されてもよい。抵抗溶接でも、接合部２１２に電流が集中するので、品質が格段に向上する。
以上、ここで開示される端子部品および蓄電デバイスについて、種々説明した。特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられた端子部品および電池の実施形態などは本発明を限定しない。また、ここで開示される電池は、種々変更でき、特段の問題が生じない限りにおいて、各構成要素やここで言及された各処理は適宜に省略され、または、適宜に組み合わされうる。
例えば、上述した実施形態では、軸部２０１ａと、軸部２０１ａの一端から外径方向に延びたフランジ部２０１ｂとを有する第１金属２０１に、第２金属２０２が重ねられた形態が開示されている。第２金属２０２は、展延性を有し、第１金属２０１よりも剛性が低く、かつ、フランジ部２０１ｂを含む第１金属２０１の端部に重ねられ、フランジ部２０１ｂの周縁（外縁２０１ｂ１）にかしめられている。端子部品２００は、かかるフランジ部２０１ｂを有する形態に限定されない。第１金属２０１と第１金属２０１に重ねられた第２金属２０２との境界には、第１金属２０１と第２金属２０２とのうち何れか一方が他方にかしめられたカシメ部を有しているとよい。また、カシメ部２１１とは別の部位に設けられ、第１金属２０１と第２金属２０２とが重ねられて接合された接合部２１２と有しており、当該接合部２１２の周囲に空隙２１３が形成されているとよい。かかる観点で、フランジ部２０１ｂに相当する部位の有無や、第１金属２０１と第２金属２０２とがかしめられるカシメ部２１１の位置などは、特に言及されない限りにおいて、限定されない。例えば、フランジ部２０１ｂは、周方向に均一な幅で設けられたものに限定されない。フランジ部２０１ｂは、周方向に部分的にまたは間欠的に設けられていてもよい。第２金属２０２をかしめる部位は、フランジ部２０１ｂの周縁に限らず、適当な部位に設けられていてもよい。また、第２金属２０２がかしめられるフランジ部２０１ｂの周縁の形状についても適宜に変更できる。
１０ リチウムイオン二次電池
２０ 電極体
２１ 正極シート
２１ａ 正極集電箔
２１ａ１ 未形成部
２１ｂ 正極活物質層
２２ 負極シート
２２ａ 負極集電箔
２２ａ１ 未形成部
２２ｂ 負極活物質層
３１，３２ セパレータシート
４１ 電池ケース
４１ａ ケース本体
４１ａ１ 開口
４１ｂ 蓋
４１ｂ１ 取付孔
４１ｂ２ 段差
４１ｂ３ 座面
４１ｂ４ 突起
４２ 正極端子
４２ａ 正極の内部端子
４２ｂ 正極の外部端子
４３ 負極端子
４３ａ 負極の内部端子
４３ａ１ 基部
４３ａ２ 接続片
４３ｂ 負極の外部端子
４３ｂ１ 頭部
４３ｂ２ 軸部
４３ｂ３ カシメ片
６１ 底面部
６２，６３ 幅広面部
６４，６５ 幅狭面部
７１ ガスケット
７１ａ 座部
７１ｂ ボス部
７１ｃ 側壁
７２ インシュレータ
７２ａ ベース部
７２ｂ 孔
７２ｂ１ 段差
７２ｃ 側壁
９０ スペーサ
９１ バスバー
９２Ａ，９２Ｂ エンドプレート
９４ 拘束バンド
９６ ビス
９８ 端部スペーサ
１００ 組電池
２００，２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄ 端子部品
２０１ 第１金属
２０１ａ 軸部
２０１ａ１ 突起
２０１ｂ フランジ部
２０１ｂ１ 外縁
２０１ｃ 部位
２０１ｄ 凹み
２０１ｄ１ 凹み
２０１ｅ 溝
２０１ｅ１ 突起
２０１ｇ 突起
２０２ 第２金属
２０２ａ 凹部
２０２ａ１ 凹み
２０２ｂ 側端面
２０２ｄ 突起
２０２ｅ 凹み
２０２ｆ 溝
２０２ｆ１ 突起
２０２ｇ 突起
２１１ カシメ部
２１２ 接合部
２１３ 空隙
３０１ アンビル
３０２ ホーン

Claims (7)

  1. 第１金属と、
    前記第１金属の端部が収められるように重ねられた凹部を有する第２金属と
    を備え、
    前記第１金属と前記第２金属との境界には、
    前記第２金属の凹部の内側面が、前記第１金属の端部の外縁を抱き込むようにかしめられたカシメ部と、
    前記第２金属の凹部の底に設けられ、前記第１金属と前記第２金属とが重ねられて接合された接合部と、
    前記接合部の周囲に形成された空隙と
    を有する、端子部品。
  2. 前記第１金属と、前記第２金属とが異種金属からなる、請求項１に記載された端子部品。
  3. 前記空隙は、前記接合部の周囲において連続している、請求項１または２に記載された端子部品。
  4. 前記第１金属は、
    軸部と、前記軸部の一端から外径方向に延びたフランジ部とを有し、
    前記第２金属は、
    展延性を有し、
    前記第１金属よりも剛性が低く、かつ、
    前記フランジ部を含む前記第１金属の端部に重ねられ、前記第１金属の端部の外縁としての前記フランジ部の周縁を抱き込むようにかしめられている、
    請求項１から３までの何れか一項に記載された端子部品。
  5. 前記第１金属と前記第２金属とが重ねられた部位には、少なくとも何れか一方に突起が設けられており、かつ、他方に当該突起が収まる凹みが形成されており、
    当該突起の先端が他方の凹みの底部に当たった部位が接合されており、当該突起の周りに周方向に連続した空隙が形成されている、請求項４に記載された端子部品。
  6. 前記第１金属は、前記フランジ部を有する端部に前記第２金属に向けて突出した第１突起を有し、
    前記第２金属は、前記フランジ部を有する端部に重ねられる部位に、前記第１金属に向けて突出し、前記第１突起に接合された第２突起を有する、請求項４に記載された端子部品。
  7. 電池ケースと、
    前記電池ケースに取り付けられた電極端子と
    を備え、
    前記電極端子は、請求項１から６までの何れか一項に記載された端子部品で構成された部位を含む、蓄電デバイス。
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