(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022052005
(43)【公開日】2022-04-04
(54)【発明の名称】二次電池及び二次電池の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01M 50/528 20210101AFI20220328BHJP
H01M 50/10 20210101ALI20220328BHJP
【FI】
H01M2/22 A
H01M2/02 L
【審査請求】有
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2020158123
(22)【出願日】2020-09-23
(71)【出願人】
【識別番号】399107063
【氏名又は名称】プライムアースEVエナジー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103894
【弁理士】
【氏名又は名称】家入 健
(72)【発明者】
【氏名】野▲せ▼ 雄介
【テーマコード(参考)】
5H011
5H043
【Fターム(参考)】
5H011AA09
5H043AA19
5H043AA20
5H043FA12
5H043HA16F
(57)【要約】
【課題】二次電池の溶接工程の作業効率を向上させることが可能な二次電池及び二次電池の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明の例示的な一実施形態に係る二次電池は、隣り合う第1の二次電池セル及び第2の二次電池セルの間に位置する、2つの孔を有する隔壁50と、第1の二次電池セルに接続された、各々1つの突出部を有する2つの接続体10,20と、第2の二次電池セルに接続された、2つの突出部を有する1つの接続体30とを備える。第1の二次電池セルに接続された2つの接続体10,20の各突出部は、隔壁50の各孔12,13内において、第2の二次電池セルに接続された1つの接続体30が有する2つの突出部と電気的に接続する。
【選択図】
図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の二次電池セルを備えた二次電池であって、
隣り合う第1の二次電池セル及び第2の二次電池セルの間に位置する、2つの孔を有する隔壁と、
前記第1の二次電池セルに接続された、各々1つの突出部を有する2つの接続体と、
前記第2の二次電池セルに接続された、2つの突出部を有する1つの接続体とを備え、
前記第1の二次電池セルに接続された前記2つの接続体の各突出部は、前記隔壁の各孔内において、前記第2の二次電池セルに接続された前記1つの接続体が有する2つの突出部と電気的に接続することを特徴とする、二次電池。
【請求項2】
複数の二次電池セルを備えた二次電池であって、
隣り合う第1の二次電池セル及び第2の二次電池セルの間に位置する、3つの孔を有する隔壁と、
前記第1の二次電池セルに接続された、1つの突出部を有する第1の接続体と、
前記第1の二次電池セルに接続された、2つの突出部を有する第2の接続体と、
前記第2の二次電池セルに接続された、2つの突出部を有する第3の接続体と、
前記第2の二次電池セルに接続された、1つの突出部を有する第4の接続体とを備え、
前記第1の接続体は、前記隔壁の孔内において、前記第3の接続体に電気的に接続し、
前記第2の接続体の各突出部は、前記隔壁の孔内において、前記第3の接続体及び前記第4の接続体の各突出部と電気的に接続することを特徴とする、二次電池。
【請求項3】
前記第1の二次電池セルに接続された前記2つの接続体の各突出部と、前記第2の二次電池セルに接続された前記1つの接続体の突出部とが溶接された、請求項1に記載の二次電池。
【請求項4】
前記第1の接続体の突出部と、前記第3の接続体の突出部とが溶接され、
前記第2の接続体の2つの突出部と、前記第3の接続体の突出部及び前記第4の接続体の突出部とが溶接された、請求項2に記載の二次電池。
【請求項5】
複数の二次電池セルを備える二次電池の製造方法であって、
2つの孔を有する隔壁の一方側に、第1の二次電池セルに接続される、各々1つの突出部を有する2つの接続体を配置する工程と、
前記隔壁の他方側に、前記第1の二次電池セルの隣りに配置される第2の二次電池セルに接続される、2つの突出部を有する1つの接続体を配置する工程と、
前記第1の二次電池セルに接続される前記2つの接続体の各突出部が、前記隔壁の各孔内において、前記第2の二次電池セルに接続される前記1つの接続体の2つの突出部のうちの対向する突出部と接触した状態で、前記第1の二次電池セルに接続される前記2つの接続体に電極を接続する工程と、
前記電極から前記第1の二次電池セルに接続される前記2つの接続体の一方に電流を入力し、前記2つの接続体の一方と前記第2の二次電池セルに接続される前記1つの接続体とを流れた電流を、前記第1の二次電池セルに接続される前記2つの接続体の他方から前記電極に出力することにより、前記第1の二次電池セルに接続される前記2つの接続体と、前記第2の二次電池セルに接続される前記1つの接続体とを溶接する工程と
を含む、二次電池の製造方法。
【請求項6】
複数の二次電池セルを備える二次電池の製造方法であって、
3つの孔を有する隔壁の一方側に、第1の二次電池セルに接続される、1つの突出部を有する第1の接続体と、前記第1の二次電池セルに接続される、2つの突出部を有する第2の接続体とを配置する工程と、
前記隔壁の他方側に、前記第1の二次電池セルの隣りに配置される第2の二次電池セルに接続される、2つの突出部を有する第3の接続体と、前記第2の二次電池セルに接続される、1つの突出部を有する第4の接続体とを配置する工程と、
前記第1の接続体の突出部が、前記隔壁の孔内において前記第3の接続体の2つの突出部のうちの対向する突出部に接続し、かつ、前記第2の接続体の2つの突出部がそれぞれ、前記隔壁の孔内において前記第3の接続体の2つの突出部のうちの対向する突出部と前記第4の接続体の突出部と接触した状態において、前記第1の接続体に第1の電極を接続すると共に、前記第4の接続体に第2の電極を接続する工程と、
前記第1の電極から前記第1の接続体に電流を入力し、前記第1の接続体、前記第2の接続体及び前記第3の接続体を流れた電流を、前記第4の接続体から前記第2の電極に出力することにより、前記第1の接続体と前記第3の接続体とを溶接し、前記第2の接続体と前記第3の接続体及び前記第4の接続体とを溶接する工程と
を含む、二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、二次電池及び二次電池の製造方法に関する。
【0002】
現在、電力を駆動力として利用するハイブリッド車やプラグインハイブリッド車、電気自動車等の車両では、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池が利用されている。二次電池は、電槽内で隣り合うように配置された複数の二次電池セルを備えている。隣り合う二次電池セルは、導電性の接続体を介して電気的に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
二次電池には、電槽の隔壁に設けられた貫通孔に接続体を取り付ける構成を採用するものがある。この構成において、一対の接続体を電槽の隔壁に取り付ける場合、一対の接続体を互いに対向するように隔壁の両側に配置し、当該接続体の突起部が隔壁の貫通孔内で接触した状態で電流を流すことにより、これらの接続体を溶接することができる。しかしながら、この方法では、複数対の接続体を隔壁に取り付ける場合、隔壁の複数の貫通孔に配置された複数対の接続体を、接続体の対毎に順次溶接する必要がある。そのため、溶接工程の作業効率が低いという問題があった。
【0005】
この点に関し、特許文献1は、隣り合う二次電池セルを接続する接続体を備える二次電池を開示する。しかしながら、この二次電池は、電槽の隔壁に設けられた貫通孔に接続体を取り付ける構成を採用するものではないため、上述した問題を解決することができない。
【0006】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、二次電池の溶接工程の作業効率を向上させることが可能な二次電池及び二次電池の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の例示的な一実施形態に係る二次電池は、複数の二次電池セルを備え、
隣り合う第1の二次電池セル及び第2の二次電池セルの間に位置する、2つの孔を有する隔壁と、
第1の二次電池セルに接続された、各々1つの突出部を有する2つの接続体と、
第2の二次電池セルに接続された、2つの突出部を有する1つの接続体とを備え、
第1の二次電池セルに接続された2つの接続体の各突出部は、隔壁の各孔内において、第2の二次電池セルに接続された1つの接続体が有する2つの突出部と電気的に接続する。
【0008】
第1の二次電池セルに接続された2つの接続体の各突出部と、第2の二次電池セルに接続された1つの接続体の突出部とが溶接される。
【0009】
本発明の別の例示的な一実施形態に係る二次電池は、複数の二次電池セルを備え、
隣り合う第1の二次電池セル及び第2の二次電池セルの間に位置する、3つの孔を有する隔壁と、
第1の二次電池セルに接続された、1つの突出部を有する第1の接続体と、
第1の二次電池セルに接続された、2つの突出部を有する第2の接続体と、
第2の二次電池セルに接続された、2つの突出部を有する第3の接続体と、
第2の二次電池セルに接続された、1つの突出部を有する第4の接続体とを備え、
第1の接続体は、隔壁の孔内において、第3の接続体に電気的に接続し、
第2の接続体の各突出部は、隔壁の孔内において、第3の接続体及び第4の接続体の各突出部と電気的に接続する。
【0010】
第1の接続体の突出部と、第3の接続体の突出部とが溶接され、第2の接続体の2つの突出部と、第3の接続体の突出部及び第4の接続体の突出部とが溶接される。
【0011】
本発明の例示的な一実施形態に係る複数の二次電池セルを備える二次電池の製造方法は、
2つの孔を有する隔壁の一方側に、第1の二次電池セルに接続される、各々1つの突出部を有する2つの接続体を配置する工程と、
隔壁の他方側に、第1の二次電池セルの隣りに配置される第2の二次電池セルに接続される、2つの突出部を有する1つの接続体を配置する工程と、
第1の二次電池セルに接続される2つの接続体の各突出部が、隔壁の各孔内において、第2の二次電池セルに接続される1つの接続体の2つの突出部のうちの対向する突出部と接触した状態で、第1の二次電池セルに接続される2つの接続体に電極を接続する工程と、
電極から第1の二次電池セルに接続される2つの接続体の一方に電流を入力し、2つの接続体の一方と第2の二次電池セルに接続される1つの接続体とを流れた電流を、第1の二次電池セルに接続される2つの接続体の他方から電極に出力することにより、第1の二次電池セルに接続される2つの接続体と、第2の二次電池セルに接続される1つの接続体とを溶接する工程とを含む。
【0012】
本発明の別の例示的な一実施形態に係る複数の二次電池セルを備える二次電池の製造方法は、
3つの孔を有する隔壁の一方側に、第1の二次電池セルに接続される、1つの突出部を有する第1の接続体と、第1の二次電池セルに接続される、2つの突出部を有する第2の接続体とを配置する工程と、
隔壁の他方側に、第1の二次電池セルの隣りに配置される第2の二次電池セルに接続される、2つの突出部を有する第3の接続体と、第2の二次電池セルに接続される、1つの突出部を有する第4の接続体とを配置する工程と、
第1の接続体の突出部が、隔壁の孔内において第3の接続体の2つの突出部のうちの対向する突出部に接続し、かつ、第2の接続体の2つの突出部がそれぞれ、隔壁の孔内において第3の接続体の2つの突出部のうちの対向する突出部と第4の接続体の突出部と接触した状態において、第1の接続体に第1の電極を接続すると共に、第4の接続体に第2の電極を接続する工程と、
第1の電極から第1の接続体に電流を入力し、第1の接続体、第2の接続体及び第3の接続体を流れた電流を、第4の接続体から第2の電極に出力することにより、第1の接続体と第3の接続体とを溶接し、第2の接続体と第3の接続体及び第4の接続体とを溶接する工程とを含む。
【発明の効果】
【0013】
本発明により、二次電池の溶接工程の作業効率を向上させることが可能な二次電池及び二次電池の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【
図1】本発明の第1の実施形態に係る複数の二次電池セルが収容される電槽を示す斜視図である。
【
図2】
図1のI-I断面線に沿った第1の実施形態に係る電槽の隔壁の一部を示す垂直断面図である。
【
図3】本発明の第1の実施形態に係る接続体の平面及び側面を示す図である。
【
図4】本発明の第1の実施形態に係る接続体の平面及び側面を示す図である。
【
図5】本発明の第1の実施形態に係る二次電池に含まれる接続体の溶接工程を示す図である。
【
図6】
図1のI-I断面線に沿った第2の実施形態に係る電槽1の隔壁の一部を示す垂直断面図である。
【
図7】本発明の第2の実施形態に係る接続体の平面及び側面を示す図である。
【
図8】本発明の第2の実施形態に係る二次電池に含まれる接続体の溶接工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
<第1の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の例示的な実施形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る二次電池の電槽1を示す斜視図である。電槽1には、複数の二次電池セル(図示せず)が隣り合うように収容される。隣り合う二次電池セルの間には、複数の隔壁50が設けられる。なお、説明を簡潔にするため、
図1に示す電槽1には、6つの二次電池セルが収容されるが、任意の数の二次電池セルを収容可能な電槽1を採用することができる。
【0016】
図2は、
図1のI-I断面線に沿った垂直断面図であり、第1の実施形態に係る電槽1の隔壁50の一部を示している。隔壁50は、2つの孔12,13を有する。隔壁50の一方側には、2つの接続体10,20が配置される。隔壁50の他方側には、1つの接続体30が配置される。なお、
図2は、電槽1の隔壁50の一部、すなわち、隔壁50の上部や中央部、下部等を示すものであり、
図2に示す接続体10,20,30を、電槽1の隔壁50の複数の箇所に配置することができる。
【0017】
接続体10,20は、第1の二次電池セル(図示せず)の側面に接続される導電部材である。接続体10,20は、それぞれ1つの突出部を有しており、当該突出部を有する面と反対側の面が、第1の二次電池セルの側面に設けられた端子に接続される。
【0018】
接続体30は、第1の二次電池セルの隣りに配置される第2の二次電池セル(図示せず)の側面に接続される導電部材である。接続体30は、2つの突出部を有しており、当該突出部を有する面と反対側の面が、第2の二次電池セルの側面に設けられた端子に接続される。
【0019】
隔壁50の孔12,13には、接続体10,20のそれぞれの突出部と、接続体30の2つの突出部が挿入され、これらの突出部が、隔壁50の各孔内において、対向する突出部と接触するように配置される。これにより、接続体10,20の突出部と、接続体30の2つの突出部が、電気的に接続可能となる。
【0020】
図3は、本発明の第1の実施形態に係る接続体10,20の平面及び側面を示す図である。接続体10,20は、その中央部に突出部を有する。
図3に示す例では、接続体10,20の突出部の上面を段差形状としているが、他の例では、接続体10,20の突出部の上面を平坦形状としてもよい。
【0021】
図4は、本発明の第1の実施形態に係る接続体30の平面及び側面を示す図である。接続体30は、同一の長手方向軸上に2つの突出部を有する。
図4に示す例では、接続体30の突出部の上面は平坦形状であるが、他の例では、接続体30の突出部の上面を段差形状としてもよい。
【0022】
図5は、本発明の第1の実施形態に係る二次電池の製造方法の一工程である接続体10,20,30の溶接工程を示す図である。
【0023】
接続体10,20,30の溶接工程では、先ず、接続体10,20の各突出部が、隔壁50の各孔12,13内において、第2の二次電池セルに接続される接続体30の2つの突出部のうちの対向する突出部と接触した状態で、電極60が接続体10,20に接続される。電極60は、接続体10へ電流を入力する電極61と、接続体20から電流が入力される電極62とを備える。一方、接続体30は、絶縁体70で支持される。
【0024】
次に、電極61から接続体10に電流が入力される。接続体10に入力された電流は、接続体10の突出部を介して、当該突出部に接触している接続体30の突出部に流れる。その後、電流は、接続体30内を通過した後、接続体30の他方の突出部を介して、当該突出部に接触している接続体20の突出部に入力され、接続体20内を通過して電極62に出力される。
【0025】
このように、電流が接続体10,20,30の各突出部を流れることにより、接続体10,20,30の各突出部が発熱して溶融する。電極61から接続体10への電流を止めると、接続体10,20,30の各突出部が冷却され、接続体10,20の突出部と、当該突出部に対向する接続体30の突出部が溶接される。
【0026】
上述した第1の実施形態では、隔壁50の一方側に、第1の二次電池セルに接続される、各々1つの突出部を有する接続体10,20を配置する。また、隔壁50の他方側に、第2の二次電池セルに接続される、2つの突出部を有する接続体30を配置する。次いで、接続体10,20の各突出部が、隔壁50の各孔12,13内において、接続体30の対向する突出部と接触した状態で、接続体10,20に電極60を接続する。そして、電極60から接続体10に電流を入力し、接続体10と接続体30とを流れた電流を、接続体20から出力させることにより、接続体10,20と、接続体30とを溶接する。
【0027】
これにより、一度の通電で3つの接続体10,20,30を実質的に同時に溶接することができるため、接続体10,20,30の溶接工程の作業効率を向上させることができる。
【0028】
また、3つの接続体10,20,30の突出部の抵抗値を同一にすることが好ましい。これにより、電圧が等しい電流が、接続体10,20,30の突出部に直列的に流れるため、これらの突出部において同等の品質の溶接を実現することができる。
【0029】
さらに、3つの接続体10,20,30には、二次電池セルの側面に設けられた端子を接続される。そのため、隣り合う二次電池セルの間の電流経路を短縮することができ、電流経路におけるエネルギー損失を低減することができる。
【0030】
<第2の実施形態>
第2の実施形態では、4つの接続体を同時に溶接する。
図6は、
図1のI-I断面線に沿った垂直断面図であり、第2の実施形態に係る電槽1の隔壁51の一部を示している。なお、第1の実施形態と同一の構成要素については、同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【0031】
隔壁51は、3つの孔12,13,14を有する。隔壁51の一方側には、2つの接続体10,21が配置される。隔壁51の他方側には、2つの接続体31,41が配置される。接続体10,21,31,41が、それぞれ第1の接続体、第2の接続体、第3の接続体及び第4の接続体に相当する。なお、
図6は、電槽1の隔壁51の一部、すなわち、隔壁51の上部や下部等の示すものであり、
図6に示す接続体10,21,31,41を、電槽1の隔壁51の複数の箇所に配置することができる。
【0032】
接続体21は、第1の二次電池セルの側面に接続される導電部材である。接続体21は、2つの突出部を有しており、当該突出部を有する面と反対側の面が、第1の二次電池セルの側面に設けられた端子に接続される。
【0033】
接続体31は、第1の二次電池セルの隣りに配置される第2の二次電池セルの側面に接続される導電部材である。接続体31は、2つの突出部を有しており、当該突出部を有する面と反対側の面が、第2の二次電池セルの側面に設けられた端子に接続される。
【0034】
接続体41は、第2の二次電池セルの側面に接続される導電部材である。接続体41は、1つの突出部を有しており、当該突出部を有する面と反対側の面が、第2の二次電池セルの側面に設けられた端子に接続される。なお、接続体41は、接続体10と同一の形状を有する。
【0035】
隔壁51の孔12,13,14には、接続体10,21のそれぞれの突出部と、接続体31の2つの突出部及び接続体41の突出部とが挿入され、これらの突出部が、隔壁51の各孔内において、対向する突出部と接触するように配置される。これにより、接続体10の突出部と接続体31の突出部とが電気的に接続可能となると共に、接続体21の突出部と接続体31,41の突出部とが電気的に接続可能となる。
【0036】
図7は、本発明の第2の実施形態に係る接続体21,31の平面及び側面を示す図である。接続体21,31は、同一の長手方向軸上に2つの突出部を有する。
図7に示す例では、接続体21,31の突出部の上面を段差形状としているが、他の例では、接続体21,31の突出部の上面を平坦形状としてもよい。
【0037】
図8は、本発明の第2の実施形態に係る二次電池の製造方法の一工程である接続体10,21,31,41の溶接工程を示す図である。
【0038】
接続体10,21,31,41の溶接工程では、先ず、接続体10の突出部が、隔壁51の孔内において第3の接続体31の2つの突出部のうちの対向する突出部に接続し、かつ、接続体21の2つの突出部がそれぞれ、隔壁51の孔内において接続体31の2つの突出部のうちの対向する突出部と接続体41の突出部と接触した状態において、接続体10に電極80が接続されると共に、接続体41に電極90が接続される。
【0039】
電極80は、接続体10へ電流を入力する電極である。電極80は、絶縁部81を備えており、絶縁部81が接続体21と接触する。電極80は、第1の電極に相当する。電極90は、接続体41から電流が入力される電極である。電極90は、絶縁部91を備えており、絶縁部91が接続体31と接触する。電極90は、第2の電極に相当する。
【0040】
次に、電極80から接続体10に電流が入力される。接続体10に入力された電流は、接続体10の突出部を介して、当該突出部に接触している接続体31の突出部に流れる。その後、電流は、接続体31内を通過した後、接続体31の他方の突出部を介して、当該突出部に接触している接続体21の突出部に流れる。そして、電流は、接続体21内を通過した後、接続体21の他方の突出部を介して、当該突出部に接触している接続体41の突出部に入力され、接続体41内を通過して電極90に出力される。
【0041】
このように、電流が接続体10,21,31,41の各突出部を流れることにより、接続体10,21,31,41の各突出部が発熱して溶融する。電極80から接続体10への電流を止めると、接続体10,21,31,41の各突出部が冷却され、接続体10,21の突出部と、当該突出部に対向する接続体31,41の突出部が溶接される。
【0042】
上述した第2の実施形態では、隔壁51の一方側に、第1の二次電池セルに接続される、1つの突出部を有する第1の接続体10と、第1の二次電池セルに接続される、2つの突出部を有する第2の接続体21とを配置する。また、隔壁51の他方側に、第2の二次電池セルに接続される、2つの突出部を有する第3の接続体31と、第2の二次電池セルに接続される、1つの突出部を有する第4の接続体41とを配置する。
【0043】
次いで、第1の接続体10の突出部が、隔壁51の孔12内において第3の接続体31の2つの突出部のうちの対向する突出部に接続し、かつ、第2の接続体21の2つの突出部がそれぞれ、隔壁51の孔13,14内において第3の接続体31の2つの突出部のうちの対向する突出部と第4の接続体41の突出部と接触した状態において、第1の接続体10に第1の電極80を接続すると共に、第4の接続体41に第2の電極90を接続する。
【0044】
そして、第1の電極80から第1の接続体10に電流を入力し、第1の接続体10、第2の接続体21及び第3の接続体31を流れた電流を、第4の接続体41から第2の電極90に出力することにより、第1の接続体10と第3の接続体31とを溶接し、第2の接続体21と第3の接続体31及び第4の接続体41とを溶接する。
【0045】
これにより、一度の通電で4つの接続体10,21,31,41を実質的に同時に溶接することができるため、接続体10,21,31,41の溶接工程の作業効率を向上させることができる。
【0046】
また、4つの接続体10,21,31,41の突出部の抵抗値を同一にすることが好ましい。これにより、電圧が等しい電流が、接続体10,21,31,41の突出部に直列的に流れるため、これらの突出部において同等の品質の溶接を実現することができる。
【0047】
さらに、第2の実施形態では、電極80が電流を出力し、電極90が電流を入力するため、電極80,90の構造を簡素化することができる。
【0048】
さらに、第2の実施形態では、4つの接続体10,21,31,41を採用するため、隣り合う二次電池セル間の導電効率を高めることができる。
【0049】
本発明は上述した実施形態に限られたものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【0050】
1 電槽
12,13,14 孔
10,20,30 接続体
21,31,41 接続体
50,51 隔壁
60,61,62 電極
80,90 電極
70 絶縁体
81,91 絶縁部