特開 2022-64359 二次電池及び二次電池の製造方法

(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】P2022064359

(43)【公開日】2022-04-26

(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 50/543 20210101AFI20220419BHJP

   H01M 50/50 20210101ALI20220419BHJP

【ＦＩ】

H01M2/30 D

H01M2/20 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020172937

(22)【出願日】2020-10-14

(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】梶田 薫

【テーマコード（参考）】

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H043AA19

5H043BA16

5H043BA19

5H043CA04

5H043CA21

5H043HA02D

5H043HA06D

5H043HA11D

5H043HA11F

5H043JA01D

5H043JA07D

5H043JA10D

5H043JA13D

5H043JA22D

5H043KA11D

5H043LA21D

5H043LA21F

(57)【要約】

【課題】バスバーの溶接熱による影響を低減することが可能な外部端子を備えた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１は、集電端子と、接続部１１０ａ，１１０ｂを用いて集電端子に接続された外部端子１００ａ，１００ｂとを備える。外部端子１００ａ，１００ｂは、折返し部１１ａ，１１ｂを有する金属板で形成される。外部端子１００ａ，１００ｂは、折返し部１１ａ，１１ｂを境界とする一方側１２ａ，１２ｂと他方側１３ａ，１３ｂの間に隙間Ｇが形成される。他方側１３ａ，１３ｂには、バスバー３０，３１が溶接される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

集電端子と、接続部を用いて前記集電端子に接続された外部端子とを備えた二次電池であって、
前記外部端子は、折返し部を有する金属板で形成されており、
前記外部端子は、前記折返し部を境界とする一方側と他方側の間に隙間が形成されており、
前記他方側には、バスバーが溶接される、二次電池。

【請求項2】

前記他方側は、前記一方側よりも上方に位置しており、前記折返し部から前記接続部の上方まで延在する、請求項１に記載の二次電池。

【請求項3】

前記折返し部には、少なくとも一方の面に凹部が形成されている、請求項１又は２に記載の二次電池。

【請求項4】

前記金属板は、前記集電端子及び前記接続部を形成する金属を含んで形成された第１の金属と、前記バスバーを形成する金属を含んで形成された第２の金属とを有するクラッド材であり、
前記接続部は、前記一方側に含まれる前記第１の金属の部分に溶接され、
前記バスバーは、前記他方側に含まれる前記第２の金属の部分に溶接される、請求項１～３のいずれか１項に記載の二次電池。

【請求項5】

前記クラッド材は、前記第１の金属で形成された第１層と、前記第２の金属で形成された第２層とを有するオーバーレイクラッド材であり、
前記接続部は、前記一方側に含まれる前記第１層に溶接され、
前記バスバーは、前記他方側に含まれる前記第２層に溶接される、請求項４に記載の二次電池。

【請求項6】

前記集電端子及び前記接続部が一体的に形成された、請求項１～５のいずれか１項に記載の二次電池。

【請求項7】

集電端子と、接続部を用いて前記集電端子に接続される外部端子とを備える二次電池の製造方法であって、
金属板を折り曲げて、前記外部端子の折返し部を形成する折曲げ工程を含み、
前記折曲げ工程では、前記折返し部を境界とする前記外部端子の一方側と、バスバーが溶接される他方側との間に隙間が形成されるように、前記金属板が折り曲げられる、
二次電池の製造方法。

【請求項8】

前記折曲げ工程では、前記他方側が、前記一方側に溶接される前記接続部の上方まで延在するように、前記金属板が折り曲げられる、請求項７に記載の二次電池の製造方法。

【請求項9】

前記二次電池の製造方法は、
前記折曲げ工程を実施する前に、前記折返し部となる前記金属板の少なくとも一方の面に凹部を形成する工程をさらに含む、請求項７又は８に記載の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、外部端子を備えており、外部端子に溶接されたバスバーを介して、隣の二次電池と接続される。

【0003】

このような二次電池の一例として、特許文献１は、外部端子に導電部材が接続され、導電部材にバスバーが溶接された二次電池を開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１８／０５６３４５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１が開示する二次電池では、導電部材が折り重なっているため、バスバーを導電部材に溶接する熱が、外部端子に伝わり易い。通常、外部端子の周囲には、樹脂等で形成されたシール部材が配置される。そのため、特許文献１が開示する二次電池では、バスバーの溶接熱によってシール部材が劣化し、その寿命が短くなる虞がある。

【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、バスバーの溶接熱による影響を低減することが可能な外部端子を備えた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、集電端子と、接続部を用いて集電端子に接続された外部端子とを備え、
外部端子は、折返し部を有する金属板で形成されており、
外部端子は、折返し部を境界とする一方側と他方側の間に隙間が形成されており、
他方側には、バスバーが溶接される。

【0008】

また、他方側は、一方側よりも上方に位置しており、折返し部から接続部の上方まで延在することができる。

【0009】

さらに、折返し部には、少なくとも一方の面に凹部を形成してもよい。

【0010】

さらに、金属板は、集電端子及び接続部を形成する金属を含んで形成された第１の金属と、バスバーを形成する金属を含んで形成された第２の金属とを有するクラッド材とすることができ、接続部を、一方側に含まれる第１の金属の部分に溶接し、バスバーを、他方側に含まれる第２の金属の部分に溶接することができる。

【0011】

さらに、クラッド材は、第１の金属で形成された第１層と、第２の金属で形成された第２層とを有するオーバーレイクラッド材とすることができ、接続部を、一方側に含まれる第１層に溶接し、バスバーを、他方側に含まれる第２層に溶接することができる。

【0012】

さらに、集電端子及び接続部を一体的に形成することができる。

【0013】

本発明の例示的な一実施形態に係る集電端子と、接続部を用いて集電端子に接続される外部端子とを備える二次電池の製造方法は、
金属板を折り曲げて、外部端子の折返し部を形成する折曲げ工程を含み、
折曲げ工程では、折返し部を境界とする外部端子の一方側と、バスバーが溶接される他方側との間に隙間が形成されるように、金属板が折り曲げられる。

【0014】

また、折曲げ工程では、他方側が、一方側に溶接される接続部の上方まで延在するように、金属板を折り曲げることができる。

【0015】

さらに、二次電池の製造方法は、折曲げ工程を実施する前に、折返し部となる金属板の少なくとも一方の面に凹部を形成する工程をさらに含むことができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明により、バスバーの溶接熱による影響を低減することが可能な外部端子を備えた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】

【0017】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る二次電池を示す斜視図である。

【図2】本発明の第１の実施形態に係る二次電池の拡大図である。

【図3】図１のＩ－Ｉ断面線に沿った断面図である。

【図4】本発明の第２の実施形態に係る二次電池の負極側の断面図である。

【図5】本発明の第３の実施形態に係る負極外部端子の側面を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

＜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、本発明の第１の実施形態に係る二次電池１，２，３を示す斜視図である。二次電池１は、二次電池２，３と隣り合うように配置される。二次電池１，２，３は、それぞれ上部に負極外部端子１００ａ，２００ａ，３００ａと、正極外部端子１００ｂ，２００ｂ，３００ｂとを備える。二次電池１の負極外部端子１００ａは、バスバー３０を介して、二次電池２の正極外部端子２００ｂに接続される。二次電池１の正極外部端子１００ｂは、バスバー３１を介して、二次電池３の負極外部端子３００ａに接続される。

【0019】

図２は、本発明の第１の実施形態に係る二次電池１の拡大図である。二次電池１は、ケース１２０と、蓋１３０と、蓋１３０に接続された負極外部端子１００ａ及び正極外部端子１００ｂとを備える。二次電池１は、負極外部端子１００ａ及び正極外部端子１００ｂが接続された蓋１３０がケース１２０の上部に配置され、蓋１３０とケース１２０が溶接される。

【0020】

負極外部端子１００ａは、その貫通孔に負極接続部１１０ａを挿入して加締めることにより、負極集電端子（図示せず）に接続される。同様に、正極外部端子１００ｂは、その貫通孔に正極接続部１１０ｂを挿入して加締めることにより、正極集電端子（図示せず）に接続される。本実施形態では、負極接続部１１０ａ及び正極接続部１１０ｂは、それぞれ負極集電端子及び正極集電端子と一体的に形成される。負極集電端子及び正極集電端子は、それぞれケース１２０内の負極電極体及び正極電極体（図示せず）に接続される。

【0021】

負極外部端子１００ａ及び正極外部端子１００ｂは、金属板で形成されており、それぞれ折返し部１１ａ，１１ｂを有する。負極外部端子１００ａ及び正極外部端子１００ｂは、それぞれ折返し部１１ａ，１１ｂを境界とする一方側１２ａ，１２ｂと他方側１３ａ，１３ｂの間に隙間Ｇが形成される。

【0022】

負極外部端子１００ａは、第１の金属及び第２の金属を含むクラッド材で形成される。第１の金属は、負極集電端子及び負極接続部１１０ａを形成する金属（銅等）を含んで形成される。第２の金属は、バスバー３０，３１を形成する金属（アルミニウム等）を含んで形成される。

【0023】

図３は、図１のＩ－Ｉ断面線に沿った断面図である。なお、図３では、説明を簡略化するため、負極集電端子が省略されている。

【0024】

本実施形態では、負極外部端子１００ａを形成するクラッド材としてオーバーレイクラッド材が使用される。図３に示すように、負極外部端子１００ａを形成するオーバーレイクラッド材は、第１の金属で形成された第１層１４と、第２の金属で形成された第２層１５とを有する。負極接続部１１０ａは、負極外部端子１００ａの一方側１２ａに含まれる第１層１４に溶接される。バスバー３０は、負極外部端子１００ａの他方側１３ａに含まれる第２層１５に溶接される。二次電池１には、二次電池１を密封するためのシール部材１４０が、負極接続部１１０ａの周囲に配置される。同様に、正極外部端子１００ｂに接続される正極接続部１１０ｂの周囲にも、シール部材１４０が配置される。

【0025】

正極外部端子１００ｂは、バスバー３１を形成する第２の金属を含む金属板で形成される。図２に示すように、正極側では、正極接続部１１０ｂが、正極外部端子１００ｂの一方側１２ｂに溶接される。また、バスバー３１が、正極外部端子１００ｂの他方側１３ｂに溶接される。

【0026】

本発明の第１の実施形態に係る二次電池の製造方法は、金属板を折り曲げて、負極外部端子１００ａ及び正極外部端子１００ｂの折返し部１１ａ，１１ｂを形成する折曲げ工程を含む。折曲げ工程では、折返し部１１ａ，１１ｂを境界とする一方側１２ａ，１２ｂと他方側１３ａ，１３ｂとの間に隙間Ｇが形成されるように、金属板が折り曲げられる。

【0027】

上述した通り、第１の実施形態では、負極外部端子１００ａ及び正極外部端子１００ｂは、折返し部１１ａ，１１ｂを有する金属板で形成される。折返し部１１ａ，１１ｂを境界とする一方側１２ａ，１２ｂと他方側１３ａ，１３ｂの間には、隙間Ｇが形成される。他方側１３ａ，１３ｂには、それぞれバスバー３０，３１が溶接される。

【0028】

これにより、バスバー３０，３１を負極外部端子１００ａ及び正極外部端子１００ｂに溶接する熱が、これらに接触する他の部材、例えば、負極接続部１１０ａ及び正極接続部１１０ｂ等に伝わり難くなる。そのため、負極接続部１１０ａ及び正極接続部１１０ｂの周囲に配置されたシール部材１４０が、バスバー３０，３１の溶接熱によって劣化するのを抑制することができる。

【0029】

また、負極外部端子１００ａ及び正極外部端子１００ｂは、折返し部１１ａ，１１ｂを有するため、他方側１３ａ，１３ｂが上下に移動し得る。そのため、隣り合って配置された二次電池１，２，３の高さ寸法のばらつきを吸収することができ、バスバー３０，３１を、これらの二次電池の外部端子に確実に溶接することができる。さらに、他方側１３ａ，１３ｂの上下運動によって外部からの衝撃を吸収することができ、二次電池１，２，３の構成部品の損傷を低減することができる。

【0030】

さらに、負極外部端子１００ａ及び正極外部端子１００ｂは、折返し部１１ａ，１１ｂ及び他方側１３ａ，１３ｂを有するため、蓋１３０をケース１２０の上部に配置する際に、治具が折返し部１１ａ，１１ｂ及び他方側１３ａ，１３ｂを把持することができる。治具を用いて、これらの部分を把持する場合、把持される部分の下側にも治具を配置する必要がある。上述した通り、一方側１２ａ，１２ｂと他方側１３ａ，１３ｂの間には、隙間Ｇが設けられているため、治具が負極外部端子１００ａ及び正極外部端子１００ｂの直下の蓋１３０と干渉することなく、折返し部１１ａ，１１ｂ及び他方側１３ａ，１３ｂを把持することができる。そのため、蓋１３０をケース１２０に取り付ける際に、治具が蓋１３０の側面を把持する必要がなく、蓋１３０の側面が損傷するのを防止すると共に、当該側面に汚れが付着するのを防ぐことができ、確実な封缶溶接が可能となる。なお、隙間Ｇは、把持される他方側１３ａ，１３ｂの厚さ以上であることが好ましい。具体的には、１ｍｍ以上、より好ましくは１．５ｍｍ以上である。

【0031】

さらに、負極外部端子１００ａは、第１の金属で形成された第１層１４と、第２の金属で形成された第２層１５とを有するオーバーレイクラッド材を用いて形成される。負極接続部１１０ａは、負極外部端子１００ａの一方側１２ａに含まれる第１層１４に溶接される。バスバー３０は、負極外部端子１００ａの他方側１３ａに含まれる第２層１５に溶接される。

【0032】

負極接続部１１０ａと負極外部端子１００ａの一方側１２ａは、第１の金属で形成されるため、負極接続部１１０ａを、負極接続部１１０ａと同材質の一方側１２ａに溶接することができる。これにより、負極接続部１１０ａと負極外部端子１００ａとの良好な溶接が可能となる。

【0033】

また、バスバー３０と負極外部端子１００ａの他方側１３ａは、第２の金属で形成されるため、バスバー３０は、当該バスバー３０と同材質の他方側１３ａに溶接することができる。これにより、バスバー３０と負極外部端子１００ａとの良好な溶接が可能となる。

【0034】

＜第２の実施形態＞
図４は、本発明の第２の実施形態に係る二次電池１の負極側の断面を示す断面図である。第２の実施形態では、図４に示すように、負極外部端子１００ａの一方側１２ａの上方に位置する他方側１３ａが、折返し部１１ａから負極接続部１１０ａの上方まで延在する。同様に、正極側でも、正極外部端子１００ｂの一方側１２ｂの上方に位置する他方側１３ｂが、折返し部１１ｂから正極接続部１１０ｂの上方まで延在する。

【0035】

第２の実施形態に係る折曲げ工程では、負極外部端子１００ａの他方側１３ａ及び正極外部端子１００ｂの他方側１３ｂが、それぞれ負極接続部１１０ａ及び正極接続部１１０ｂの上方まで延在するように、金属板が折り曲げられる。なお、折曲げ工程は、負極外部端子１００ａ及び正極外部端子１００ｂを、それぞれ負極接続部１１０ａ及び正極接続部１１０ｂに接続した後に行われる。

【0036】

上述した通り、第２の実施形態では、負極外部端子１００ａの他方側１３ａ及び正極外部端子１００ｂの他方側１３ｂが、それぞれ折返し部１１ａ，１１ｂから負極接続部１１０ａ及び正極接続部１１０ｂの上方まで延在する。そのため、バスバー３０，３１を負極接続部１１０ａ及び正極接続部１１０ｂの上側に配置することができ、二次電池１，２，３の省スペース化を実現することができる。

【0037】

＜第３の実施形態＞
図５は、本発明の第３の実施形態に係る負極外部端子１００ａの側面を示す図である。第３の実施形態では、図５に示すように、負極外部端子１００ａの折返し部１１ａの両面に、凹部１６，１７が形成される。他の実施形態では、折返し部１１ａの一方の面に凹部を形成してもよい。同様に、正極外部端子１００ｂの折返し部１１ｂには、折返し部１１ｂの少なくとも一方の面に凹部を形成することができる。

【0038】

第３の実施形態に係る二次電池の製造方法は、金属板の折曲げ工程を実施する前に、折返し部１１ａ，１１ｂとなる金属板の少なくとも一方の面に凹部を形成する工程をさらに含む。このように、負極外部端子１００ａ及び正極外部端子１００ｂの折返し部１１ａ，１１ｂとなる金属板の少なくとも一方の面に凹部を形成することにより、金属板の折曲げ加工が容易になる。

【0039】

＜他の実施形態＞
他の実施形態では、第１の金属（銅等）及び第２の金属（アルミニウム等）を有するインレイクラッド材を用いて、負極外部端子１００ａを形成してもよい。インレイクラッド材を用いて負極外部端子１００ａを形成した場合、第１の金属で形成された負極接続部１１０ａは、負極外部端子１００ａの一方側１２ａに含まれる第１の金属の部分に溶接される。第２の金属で形成されたバスバー３０は、他方側１３ａに含まれる第２の金属の部分に溶接される。

【0040】

また、他の実施形態では、アルミニウムを第１の金属とし、銅を第２の金属とするクラッド材を用いて、正極外部端子１００ｂを形成してもよい。この場合、第１の金属（アルミニウム）で形成された正極接続部１１０ｂは、正極外部端子１００ｂの一方側１２ｂの第１の金属部分に溶接される。第２の金属（銅）で形成されたバスバー３１は、正極外部端子１００ｂの他方側１３ｂの第２の金属部分に溶接される。なお、負極外部端子１００ａは、第２の金属（銅）で形成される。負極外部端子１００ａの一方側１２ａには、第２の金属で形成された負極接続部１１０ａが溶接される。負極外部端子１００ａの他方側１３ａには、第２の金属で形成されたバスバー３０が溶接される。

【0041】

さらに、他の実施形態では、第１の金属（アルミニウム等）及び第２の金属（銅等）を有するインレイクラッド材を用いて、正極外部端子１００ｂを形成してもよい。インレイクラッド材を用いて正極外部端子１００ｂを形成した場合、第１の金属（アルミニウム）で形成された正極接続部１１０ｂは、正極外部端子１００ｂの一方側１２ｂに含まれる第１の金属の部分に溶接される。第２の金属（銅）で形成されたバスバー３１は、他方側１３ｂに含まれる第２の金属の部分に溶接される。

【0042】

さらに、他の実施形態では、負極集電端子及び負極接続部１１０ａを個別の部品として構成してもよい。また、正極集電端子及び正極接続部１１０ｂを個別の部品として構成してもよい。

【0043】

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】

【0044】

１，２，３ 二次電池
１００ａ 負極外部端子
２００ａ 負極外部端子
３００ａ 負極外部端子
１００ｂ 正極外部端子
２００ｂ 正極外部端子
３００ｂ 正極外部端子
１１ａ，１１ｂ 折返し部
１２ａ，１２ｂ 一方側
１３ａ，１３ｂ 他方側
１４ 第１層
１５ 第２層
１６，１７ 凹部
１１０ａ 負極接続部
１１０ｂ 正極接続部
１２０ ケース
１３０ 蓋
１４０ シール部材
３０，３１ バスバー
Ｇ 隙間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】