特開 2022-65702 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】P2022065702

(43)【公開日】2022-04-28

(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 20210101AFI20220421BHJP

   H01M 50/531 20210101ALI20220421BHJP

【ＦＩ】

H01M2/30 D

H01M2/26 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020174336

(22)【出願日】2020-10-16

(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

(71)【出願人】

【識別番号】500484180

【氏名又は名称】バイメタル・ジャパン株式会社

(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】町田 圭太郎

(72)【発明者】

【氏名】浅利 和彦

【テーマコード（参考）】

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H043AA07

5H043AA13

5H043BA16

5H043BA19

5H043CA05

5H043DA16

5H043HA04D

5H043HA05D

5H043JA01D

5H043JA02D

5H043LA02D

5H043LA21D

5H043LA22D

(57)【要約】

【課題】電蝕の発生を防止す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１は、集電端子４０と、集電端子４０を形成する金属で形成された頭部及び胴部を有する接続部４１ａを用いて集電端子４０に接続された外部端子１００とを備える。外部端子１００は、集電端子４０を形成する金属が含まれた第１の金属と、第１の金属と異なる第２の金属とを含むインレイクラッド材１０で形成される。外部端子１００は、接続部４１ａの頭部４１０が配置された凹部１１０と、接続部４１ａの胴部４１１が挿入された貫通孔１２０とを有する。外部端子１００のうち凹部１１０及び貫通孔１２０を画定する部分は、第１の金属で形成される。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

集電端子と、前記集電端子を形成する金属で形成された頭部及び胴部を有する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、前記集電端子を形成する金属が含まれた第１の金属と、前記第１の金属と異なる第２の金属とを含むインレイクラッド材で形成され、
前記外部端子は、前記接続部の頭部が配置された凹部と、前記接続部の胴部が挿入された貫通孔とを有しており、
前記外部端子のうち前記凹部及び前記貫通孔を画定する部分が、前記第１の金属で形成された、二次電池。

【請求項2】

前記接続部の前記頭部の下方に位置する前記外部端子の部分が、前記第１の金属で構成された、請求項１に記載の二次電池。

【請求項3】

前記接続部の前記頭部の上面の高さ位置は、前記外部端子の上面の高さ位置以下である、請求項１又は２に記載の二次電池。

【請求項4】

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１～３のいずれか１項に記載の二次電池。

【請求項5】

集電端子と、前記集電端子を形成する金属で形成された頭部及び胴部を有する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、
前記集電端子を形成する金属が含まれた第１の金属と、前記第１の金属と異なる第２の金属とを含むインレイクラッド材のうち、前記第１の金属を上層とし前記第２の金属を下層とする積層部分を、前記上層側からプレス加工して、前記接続部の頭部が配置される凹部を形成する工程と、
前記凹部の下方に位置する前記積層部分の前記下層の前記第２の金属を除去する工程と、
前記接続部の胴部が挿入される貫通孔を前記凹部に形成して、前記外部端子を形成する工程と
を含む、二次電池の製造方法。

【請求項6】

前記第２の金属を除去する工程は、前記接続部の前記頭部が前記凹部に配置されたときに前記頭部の下方に位置することとなる前記積層部分が、前記第１の金属で構成され、前記第２の金属を含まないように、前記第２の金属を除去する、請求項５に記載の二次電池の製造方法。

【請求項7】

前記凹部を形成する工程は、前記接続部の前記頭部が前記凹部に配置されたときの前記頭部の上面の高さ位置が、前記外部端子の上面の高さ位置以下となるように、前記凹部を形成する、請求項５又は６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、外部端子を介して、隣接する他の二次電池と接続される。このような二次電池の一例として、特許文献１は、接続端子によって集電部材と接続された外部端子を備える二次電池を開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５６５６５９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１が開示する二次電池の負極側では、銅で形成された接続端子の胴部と、外部端子の加締め固定部のアルミニウム部分が近接するため、これらの間に水等の液体が浸入して、外部端子が電蝕する虞がある。

【0005】

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、電蝕の発生を防止す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】

【0006】

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、集電端子を形成する金属で形成された頭部及び胴部を有する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、集電端子を形成する金属が含まれた第１の金属と、第１の金属と異なる第２の金属とを含むインレイクラッド材で形成され、
外部端子は、接続部の頭部が配置された凹部と、接続部の胴部が挿入された貫通孔とを有しており、
外部端子のうち凹部及び貫通孔を画定する部分が、第１の金属で形成される。

【0007】

また、接続部の頭部の下方に位置する外部端子の部分が、第１の金属で構成される。

【0008】

さらに、接続部の頭部の上面の高さ位置は、外部端子の上面の高さ位置以下であることが好ましい。

【0009】

さらに、集電端子及び接続部が一体的に形成することができる。

【0010】

本発明の例示的な一実施形態に係る集電端子と、集電端子を形成する金属で形成された頭部及び胴部を有する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、
集電端子を形成する金属が含まれた第１の金属と、第１の金属と異なる第２の金属とを含むインレイクラッド材のうち、第１の金属を上層とし第２の金属を下層とする積層部分を、上層側からプレス加工して、接続部の頭部が配置される凹部を形成する工程と、
凹部の下方に位置する積層部分の下層の第２の金属を除去する工程と、
接続部の胴部が挿入される貫通孔を凹部に形成して、外部端子を形成する工程とを含む。

【0011】

また、第２の金属を除去する工程は、接続部の頭部が凹部に配置されたときに頭部の下方に位置することとなる積層部分が、第１の金属で構成され、第２の金属を含まないように、第２の金属を除去する。

【0012】

さらに、凹部を形成する工程は、接続部の頭部が凹部に配置されたときの頭部の上面の高さ位置が、外部端子の上面の高さ位置以下となるように、凹部を形成することが好ましい。

【発明の効果】

【0013】

本発明により、電蝕の発生を防止す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】本発明の例示的な一実施形態に係る二次電池を示す斜視図である。

【図2】本発明の例示的な一実施形態に係る外部端子の製造工程を示す図である。

【図3】本発明の例示的な一実施形態に係る外部端子の製造工程を示す図である。

【図4】本発明の例示的な一実施形態に係る外部端子の底面を示す図である。

【図5】本発明の例示的な一実施形態に係る外部端子と集電端子の接続工程を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

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、本発明の例示的な一実施形態に係る二次電池１を示す斜視図である。二次電池１は、上部に負極外部端子１００ａと、正極外部端子１００ｂとを備える。負極外部端子１００ａは、隣接して配置される二次電池（図示せず）の正極外部端子に、バスバー（図示せず）を介して接続される。同様に、正極外部端子１００ｂは、隣接して配置される二次電池の負極外部端子に、バスバーを介して接続される。

【0016】

図２及び図３は、本発明の例示的な一実施形態に係る二次電池の製造方法に含まれる負極外部端子１００ａの製造工程を示す図である。先ず、図２に示すように、第１の金属１１と第２の金属２０とを含むインレイクラッド材１０が、切断位置で切断される。第１の金属１１は、負極集電端子を形成する主要な金属（例えば、銅等）である。第２の金属は、第１の金属と異なる金属（例えば、アルミニウム等）である。第２の金属は、負極外部端子１００ａに溶接されるバスバーを形成する金属と同一であることが好ましい。

【0017】

次に、図３に示すように、切断されたインレイクラッド材１０のうち、第１の金属１１を上層とし第２の金属２０を下層とする積層部分を、上層側からプレス加工して、凹部１１０を形成する。このとき、押圧された第２の金属２０の部分が、プレス加工によって変形が生じないインレイクラッド材１０の底面のレベルよりも下側に押し出されるように、プレス加工を行う。

【0018】

凹部１１０には、負極外部端子１００ａと負極集電端子とを接続する接続部の頭部が配置される。凹部１１０を形成する工程では、接続部の頭部が凹部１１０に配置されたときの頭部の上面の高さ位置が、負極外部端子１００ａの上面の高さ位置以下となるように、凹部１１０を形成することが好ましい。また、凹部１１０の深さは、第１の金属１１の厚さ以上とすることが好ましい。負極集電端子及び接続部については、図５を参照して詳述する。

【0019】

次に、凹部１１０の下方に位置する積層部分の下層の第２の金属２０を除去する。このとき、プレス加工によって変形が生じないインレイクラッド材１０の底面のレベルよりも下側に位置する積層部分を除去する。換言すると、第２の金属２０を除去する工程は、接続部の頭部が凹部１１０に配置されたときに接続部の頭部の下方に位置する部分が、第２の金属２０を含まないように、第２の金属２０を除去する。これにより、凹部１１０及び貫通孔１２０を画定する部分が、第１の金属１１で形成され、第２の金属２０で形成されないこととなる。また、凹部１１０を画定する部分の板厚が薄くなる。

【0020】

次いで、貫通孔１２０を凹部１１０に形成する。貫通孔１２０には、接続部の胴部が挿入されるため、貫通孔１２０の直径は、接続部の胴部の直径以上とする。貫通孔１２０は、凹部１１０の中心に形成することが好ましい。図４は、このようにして形成された負極外部端子１００ａの底面を示す。

【0021】

図５は、二次電池の製造方法に含まれる負極外部端子１００ａと負極集電端子４０ａとを接続する工程を示す図である。本実施形態では、接続部４１ａが一体的に形成された負極集電端子４０ａを使用する。接続部４１ａは、負極集電端子４０ａの上部において突出する部材である。負極外部端子１００ａは、二次電池１のカバー６０に設置されたインシュレータ５０に配置される。負極集電端子４０ａの周囲には、二次電池１を密封するためのガスケット７０が配置される。なお、負極集電端子４０ａの下部には、電極体（図示せず）が接続される。

【0022】

先ず、負極集電端子４０ａの接続部４１ａを、負極外部端子１００ａの底面側から負極外部端子１００ａの貫通孔１２０に挿入する。次に、負極集電端子４０ａの接続部４１ａを負極外部端子１００ａの上面側から押圧する。これにより、接続部４１ａの頭部４１０が形成され、負極外部端子１００ａと負極集電端子４０ａが加締められる。

【0023】

図５に示すように、接続部４１ａの頭部４１０の下方に位置する負極外部端子１００ａの部分は、第１の金属１１で構成され、第２の金属２０が含まれない。また、接続部４１ａの頭部４１０の上面の高さ位置は、負極外部端子１００ａの上面の高さ位置以下である。

【0024】

この後、負極外部端子１００ａの上面の第２の金属２０部分にバスバーが溶接される。

【0025】

上述した実施形態では、二次電池１は、集電端子４０と、集電端子４０を形成する頭部４１０及び胴部４１１を有する金属で形成された接続部４１ａを用いて集電端子４０に接続された外部端子１００とを備える。外部端子１００は、集電端子４０を形成する金属を含む第１の金属と、第１の金属と異なる第２の金属とを含むインレイクラッド材で形成される。外部端子１００は、接続部４１ａの頭部４１０が配置された凹部１１０と、接続部４１ａの胴部４１１が挿入された貫通孔１２０とを有する。外部端子１００のうち凹部１１０及び貫通孔１２０を画定する部分は、第１の金属で形成される。

【0026】

これにより、接続部４１ａと、接続部４１ａの近傍の凹部１１０及び貫通孔１２０を画定する部分が、同一の金属を含んで形成されるため、接続部４１ａと、凹部１１０及び貫通孔１２０を画定する部分が電蝕するのを防ぐことができる。

【0027】

また、外部端子１００と集電端子４０を接続する際に圧力が加わる凹部１１０及び貫通孔１２０を画定する部分が、同一の金属で形成され、硬度が均一になる。そのため、当該圧力によって、外部端子１００の凹部１１０及び貫通孔１２０を画定する部分が変形するのを抑制できる。

【0028】

さらに、外部端子１００では、凹部１１０を画定する部分のうち、接続部４１ａの頭部４１０の直下に位置する部分の板厚が薄くなる。これにより、外部端子１００の貫通孔１２０に挿入される接続部４１ａの胴部４１１の長さを短縮することができる。そのため、接続部４１ａの成形を容易にすることができると共に、充放電時に接続部４１ａに生じる電気抵抗を減らすことができる。

【0029】

さらに、接続部４１ａの頭部４１０の下方に位置する外部端子１００の部分が、第１の金属で構成される。これにより、接続部４１ａの頭部４１０の下方に位置する外部端子１００の部分の硬度が均一になる。そのため、外部端子１００と集電端子４０を接続する際に加わる圧力によって、接続部４１ａの頭部４１０の下方に位置する外部端子１００の部分が変形するのを抑制できる。

【0030】

さらに、接続部４１ａの頭部４１０の上面の高さ位置は、外部端子１００の上面の高さ位置以下である。これにより、平らなバスバーの一方の端部を接続部４１ａの上側に配置した状態で、バスバーの他方の端部を外部端子１００の上面の第２の金属２０部分に溶接することができる。そのため、平らなバスバーを接続部４１ａの上側にも配置することができ、二次電池１の省スペース化を実現することができる。

【0031】

他の実施形態では、負極集電端子４０ａ及び接続部４１ａを個別の部品として構成してもよい。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。この場合、銅で形成されたバスバーを正極外部端子１００ｂの第２の金属部分に溶接することができる。

【0032】

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】

【0033】

１ 二次電池
１０ インレイクラッド材
１１ 第１の金属
２０ 第２の金属
４０ 集電端子
４０ａ 負極集電端子
４１ａ 接続部
４１０ 頭部
４１１ 胴部
５０ インシュレータ
６０ カバー
７０ ガスケット
１００ 外部端子
１００ａ 負極外部端子
１００ｂ 正極外部端子
１１０ 凹部
１２０ 貫通孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】