特開 2023-110464 二次電池

(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】P2023110464

(43)【公開日】2023-08-09

(54)【発明の名称】二次電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/557 20210101AFI20230802BHJP

   H01M 50/15 20210101ALI20230802BHJP

   H01M 50/176 20210101ALI20230802BHJP

   H01M 50/533 20210101ALI20230802BHJP

   H01M 50/534 20210101ALI20230802BHJP

   H01M 50/193 20210101ALI20230802BHJP

   H01M 50/566 20210101ALI20230802BHJP

   H01M 50/188 20210101ALI20230802BHJP

   H01M 50/562 20210101ALI20230802BHJP

【ＦＩ】

H01M50/557

H01M50/15

H01M50/176

H01M50/533

H01M50/534

H01M50/193

H01M50/566

H01M50/188

H01M50/562

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022011937

(22)【出願日】2022-01-28

(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】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】520184767

【氏名又は名称】プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】松本 繁

(72)【発明者】

【氏名】内田 陽三

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 友紀

(72)【発明者】

【氏名】江原 強

【テーマコード（参考）】

5H011

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H011AA09

5H011BB03

5H011CC06

5H011EE02

5H011FF02

5H011GG02

5H011HH02

5H011JJ03

5H043AA19

5H043CA04

5H043CB09

5H043CB10

5H043DA09

5H043DA13

5H043EA02

5H043EA15

5H043HA11E

5H043JA01D

5H043JA09E

5H043KA08E

5H043KA09D

5H043LA02E

5H043LA23E

(57)【要約】

【課題】第１部材と第２部材とが接合して形成される電極端子を樹脂により蓋部材と一体化させる際に、第１部材と第２部材との間に樹脂が流入することを抑制できる二次電池を提供する。
【解決手段】本開示の一態様は、二次電池１において、蓋部材１２と負極端子１３とが樹脂１５により一体化されており、負極端子１３は、第１部材２１と第２部材２２と、を備え、第１部材２１の下面３１における第１接合面３３と、第２部材２２の上面４１における第２接合面４２とが接合しており、第１部材２１は、第１部材２１の下面３１における外周縁部にて突起部３４を備え、第２部材２２は、第２部材２２の上面４１における外周縁部にて面取り部４３を備え、突起部３４が面取り部４３に接触するようにして、突起部３４と面取り部４３とが組み合わされている。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

開口部を備えるケースと、
前記開口部を封止する蓋部材と、
電極端子と、
を有する二次電池において、
前記蓋部材と前記電極端子とが樹脂により一体化されており、
前記電極端子は、第１部材と、前記第１部材の下側に配置される第２部材と、を備え、
前記第１部材の下面における外周縁部よりも内側にある第１接合面の少なくとも一部と、前記第２部材の上面における外周縁部よりも内側にある第２接合面の少なくとも一部とが接合しており、
前記第１部材は、前記第１部材の下面における外周縁部にて、前記第１接合面よりも下側に向かって突出するように形成される突起部を備え、
前記第２部材は、前記第２部材の上面における外周縁部にて、前記第２接合面よりも外側かつ下側に向かって傾斜するように形成される面取り部を備え、
前記突起部が前記面取り部の少なくとも一部に接触するようにして、前記突起部と前記面取り部とが組み合わされていること、
を特徴とする二次電池。

【請求項2】

請求項１の二次電池において、
前記第１部材における前記第１接合面から前記突起部の先端までの上下方向の距離である突起高さは、前記第２部材における前記第２接合面から前記面取り部の下端までの上下方向の距離である面取り深さ以上であること、
を特徴とする二次電池。

【請求項3】

請求項１または２の二次電池において、
前記突起部は、前記面取り部に対向する部分であって前記第１部材の外周面に対して傾斜するように形成される突起傾斜部を備えており、
前記第１部材の外周面に対する前記突起傾斜部の傾斜角度は、前記第１部材の外周面に対する前記面取り部の傾斜角度以下であること、
を特徴とする二次電池。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか１つの二次電池において、
前記突起部の先端がＲ形状に形成されていること、
を特徴とする二次電池。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか１つの二次電池において、
前記突起部は、前記第１部材の下面における外周縁部の周方向について、全周に亘って形成され、
前記面取り部は、前記第２部材の上面における外周縁部の周方向について、全周に亘って形成されていること、
を特徴とする二次電池。

【請求項6】

請求項１乃至４のいずれか１つの二次電池において、
前記第１部材の下面における外周縁部は、長方形に形成されており、
前記突起部は、前記第１部材の下面における外周縁部の周方向について、前記長方形の長辺部分の位置に形成され、
前記第２部材の上面における外周縁部は、長方形に形成されており、
前記面取り部は、前記第２部材の上面における外周縁部の周方向について、前記長方形の長辺部分の位置に形成されていること、
を特徴とする二次電池。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれか１つの二次電池において、
前記第１部材は、外部電源に繋がるバスバを接続する部位であり、
前記第２部材は、前記ケース内の電極体に接続する部位であり、
前記第１部材の材質と前記第２部材の材質は異なること、
を特徴とする二次電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、二次電池に関する。

【背景技術】

【0002】

二次電池に関する従来技術として、特許文献１には、蓋部材（蓋体）の貫通穴内に電極端子（集電端子）を配置して、蓋部材と電極端子とを樹脂（絶縁材）により一体化している電池（密閉型電池）が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－８６８１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されるような電極端子においては、異種材接合される第１部材と第２部材とにより構成されている場合がある。この場合、蓋部材と電極端子とを樹脂により一体化させるときに、第１部材と第２部材の間に樹脂が流入して、第１部材が変形して、その後、第１部材にバスバを溶接できないおそれがあったり、第１部材と第２部材の接合部にダメージが加わるおそれがある。

【0005】

そこで、本開示は上記した課題を解決するためになされたものであり、第１部材と第２部材とが接合して形成される電極端子を樹脂により蓋部材と一体化させる際に、第１部材と第２部材との間に樹脂が流入することを抑制できる二次電池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】

上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、開口部を備えるケースと、前記開口部を封止する蓋部材と、電極端子と、を有する二次電池において、前記蓋部材と前記電極端子とが樹脂により一体化されており、前記電極端子は、第１部材と、前記第１部材の下側に配置される第２部材と、を備え、前記第１部材の下面における外周縁部よりも内側にある第１接合面の少なくとも一部と、前記第２部材の上面における外周縁部よりも内側にある第２接合面の少なくとも一部とが接合しており、前記第１部材は、前記第１部材の下面における外周縁部にて、前記第１接合面よりも下側に向かって突出するように形成される突起部を備え、前記第２部材は、前記第２部材の上面における外周縁部にて、前記第２接合面よりも外側かつ下側に向かって傾斜するように形成される面取り部を備え、前記突起部が前記面取り部の少なくとも一部に接触するようにして、前記突起部と前記面取り部とが組み合わされていること、を特徴とする。

【0007】

この態様によれば、突起部と面取り部とが組み合わされているので、蓋部材と電極端子とを樹脂により一体化するために蓋部材と電極端子との間に樹脂を流入するときに、第１部材と第２部材との間へ樹脂が流入することを抑制できる。また、第１部材は、突起部にて断面積が大きくなって断面二次モーメントが大きくなるので、剛性が向上する。そのため、第１部材が変形したり、第１部材と第２部材との接合部にダメージが加わることを抑制できる。

【0008】

上記の態様においては、前記第１部材における前記第１接合面から前記突起部の先端までの上下方向の距離である突起高さは、前記第２部材における前記第２接合面から前記面取り部の下端までの上下方向の距離である面取り深さ以上であること、が好ましい。

【0009】

この態様によれば、より効果的に、第１部材と第２部材との間へ樹脂が流入することを抑制できる。

【0010】

上記の態様においては、前記突起部は、前記面取り部に対向する部分であって前記第１部材の外周面に対して傾斜するように形成される突起傾斜部を備えており、前記第１部材の外周面に対する前記突起傾斜部の傾斜角度は、前記第１部材の外周面に対する前記面取り部の傾斜角度以下であること、が好ましい。

【0011】

この態様によれば、第１部材と第２部材との接合時にて、突起部と面取り部の干渉による影響を受け難くなる。

【0012】

上記の態様においては、前記突起部の先端がＲ形状に形成されていること、が好ましい。

【0013】

この態様によれば、第１部材と第２部材との接合時にて、突起部の先端と面取り部の干渉による影響を抑制できる。

【0014】

上記の態様においては、前記突起部は、前記第１部材の下面における外周縁部の周方向について、全周に亘って形成され、前記面取り部は、前記第２部材の上面における外周縁部の周方向について、全周に亘って形成されていること、が好ましい。

【0015】

この態様によれば、より効果的に、第１部材と第２部材との間へ樹脂が流入することを抑制できる。

【0016】

上記の態様においては、前記第１部材の下面における外周縁部は、長方形に形成されており、前記突起部は、前記第１部材の下面における外周縁部の周方向について、前記長方形の長辺部分の位置に形成され、前記第２部材の上面における外周縁部は、長方形に形成されており、前記面取り部は、前記第２部材の上面における外周縁部の周方向について、前記長方形の長辺部分の位置に形成されていること、が好ましい。なお、ここでいう「長方形」には、４つの角部にＲや面取りがつくものも含まれる。

【0017】

この態様によれば、突起部と面取り部の形成範囲をできるだけ小さくしつつ、第１部材と第２部材との間へ樹脂が流入することを抑制できる。

【0018】

上記の態様においては、前記第１部材は、外部電源に繋がるバスバを接続する部位であり、前記第２部材は、前記ケース内の電極体に接続する部位であり、前記第１部材の材質と前記第２部材の材質は異なること、が好ましい。

【発明の効果】

【0019】

本開示の二次電池によれば、第１部材と第２部材とが接合して形成される電極端子を樹脂により蓋部材と一体化させる際に、第１部材と第２部材との間に樹脂が流入することを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本実施形態の二次電池の全体斜視図である。

【図2】蓋部材と電極端子（負極端子と正極端子）とが樹脂により一体化されたアッセンブリの斜視図である。

【図3】負極端子の斜視図である。

【図4】負極端子の断面図（図３のＡ－Ａ断面図）である。

【図5】負極端子における第１部材と第２部材の断面図である。

【図6】負極端子における第１部材と第２部材の斜視図である。

【図7】変形例として突起部の先端がＲ形状に形成されている例を示す図である。

【図8】変形例として、突起部と面取り部が長方形の外周縁部における長辺部分のみに形成されている例を示す図である。

【図9】従来技術における負極端子の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本開示の二次電池の実施形態について説明する。

【0022】

図１に示すように、本実施形態の二次電池１は、開口部１１ａを備えるケース１１と、長方形の板状に形成され開口部１１ａを封止する蓋部材１２とを有する。ケース１１と蓋部材１２は、金属（例えば、アルミニウム）により形成されている。

【0023】

図１と図２に示すように、蓋部材１２と電極端子（すなわち、負極端子１３と正極端子１４）とは、樹脂１５により一体化されている。そして、樹脂１５により、蓋部材１２と負極端子１３との間、および、蓋部材１２と正極端子１４との間が絶縁されている。なお、負極端子１３と正極端子１４は、それぞれ、蓋部材１２の貫通穴（不図示）内に配置されている。また、負極端子１３と正極端子１４は、それぞれ、ケース１１内に収容される電極体（不図示）に接続している。

【0024】

本実施形態において、図３に示すように、負極端子１３は、第１部材２１と、第１部材２１の下側に配置される第２部材２２と、を備えている。第１部材２１の材質と第２部材２２の材質は異なっており、第１部材２１の材質は例えばアルミニウムであり、第２部材２２の材質は例えば銅である。なお、蓋部材１２を挟んで、上側に第１部材２１が配置され、下側に第２部材２２が配置され、第１部材２１と第２部材２２は、蓋部材１２に形成される貫通穴（不図示）を介して接合している。

【0025】

第１部材２１は、長方形の板状に形成されており、その下面３１と上面３２が長方形に形成されている。そして、下面３１が第２部材２２の上面４１と接合している。なお、上面３２には、外部電源（不図示）に繋がるバスバ（不図示）が接続される。なお、バスバの材質は、例えばアルミニウムである。

【0026】

第２部材２２は、第１部材２１と接合する接合部位２２ａと、この接合部位２２ａから下方に向かって伸びるように形成される柱状部位２２ｂとを備えている。接合部位２２ａは、長方形の板状に形成されており、その上面４１が長方形に形成されている。また、柱状部位２２ｂは、四角柱の形状に形成されており、ケース１１内に収容される電極体に接続している。なお、柱状部位２２ｂは、四角柱の形状に形成されることに限られず、板材を曲げた形状や、３次元的に曲がった立体形状に形成されていてもよい。

【0027】

図４に示すように、第１部材２１の下面３１における外周縁部（図４の左右の両端部）よりも内側にある第１接合面３３の一部（詳しくは、中央部）と、第２部材２２の上面４１における外周縁部（図４の左右の両端部）よりも内側にある第２接合面４２の一部（詳しくは、中央部）とが超音波接合により接合（異種材接合）している。なお、図４に示す例では第１接合面３３の一部と第２接合面４２の一部とが接合しているが、これに限定されず、第１接合面３３の全部と第２接合面４２の全部とが接合していてもよい。

【0028】

ここで、蓋部材１２と負極端子１３とを樹脂１５により一体化するために、蓋部材１２と負極端子１３との間に樹脂１５を流入するときについて考える。このとき、図９に示すような従来技術の負極端子１１３が使用される場合、その第１部材１２１の下面１３１と第２部材１２２の上面１４１とが全体に亘って平坦に形成されているので、負極端子１１３の外側から第１部材１２１の下面１３１と第２部材１２２の上面１４１との間に樹脂が流入するおそれがある。

【0029】

そうすると、第１部材１２１が変形して第１部材１２１の上面１３２にバスバを溶接できないおそれや、第１部材１２１の下面１３１と第２部材１２２の上面１４１を接合した接合部にダメージが加わるおそれがある。また、第１部材１２１の上面１３２にバスバを溶接するときに、第１部材１２１が変形して、第１部材１２１の下面１３１と第２部材１２２の上面１４１を接合した接合部にダメージが加わるおそれもある。

【0030】

これに対し、本実施形態では、図４～図６に示すように、第１部材２１は、第１部材２１の下面３１における外周縁部にて、突起部３４を備えている。この突起部３４は、第１接合面３３よりも下側に向かって突出するように形成されている。

【0031】

また、第２部材２２は、第２部材２２の上面４１における外周縁部にて、面取り部４３を備えている。この面取り部４３は、第２接合面４２よりも外側（図４の左右側）かつ下側に向かって傾斜するように形成されている。

【0032】

そして、図４に示すように、突起部３４が面取り部４３に接触するようにして、突起部３４と面取り部４３とが組み合わされている。

【0033】

このようにして、突起部３４と面取り部４３とが組み合わされているので、蓋部材１２と負極端子１３とを樹脂１５により一体化するために蓋部材１２と負極端子１３との間に樹脂１５を流入するときに、樹脂１５は突起部３４と面取り部４３とが組み合わされている部分にて遮断されるので、第１部材２１と第２部材２２との間へ樹脂１５が流入することを抑制できる。また、第１部材２１は、突起部３４にて断面積が大きくなって断面二次モーメントが大きくなるので、剛性が向上する。

【0034】

そのため、第１部材２１と第２部材２２との間へ樹脂１５が流入して、第１部材２１が変形したり、第１部材２１と第２部材２２との接合部にダメージが加わることを抑制できる。また、第１部材２１の上面３２にバスバを溶接するときに、第１部材２１が変形することを抑制でき、第１部材２１と第２部材２２との接合部にダメージが加わることを抑制できる。

【0035】

なお、図４に示す例では、突起部３４が面取り部４３の全部に接触している例を示しているが、これに限定されず、突起部３４が面取り部４３の一部のみに接触していてもよい。

【0036】

また、図６に示すように、第１部材２１の下面３１における外周縁部と、第２部材２２の上面４１における外周縁部は、それぞれ、長方形に形成されている。そして、突起部３４は、第１部材２１の下面３１における外周縁部の周方向について、全周に亘って形成されている。また、面取り部４３は、第２部材２２の上面４１における外周縁部の周方向について、全周に亘って形成されている。

【0037】

このようにして、第１部材２１の下面３１や第２部材２２の上面４１において、突起部３４や面取り部４３が全周に亘って形成されているので、より効果的に、蓋部材１２と負極端子１３との間に樹脂１５を流入するときに、負極端子１３における第１部材２１と第２部材２２との間へ樹脂１５が流入することを抑制できる。

【0038】

また、本実施形態では、突起部３４の突起高さａ（図５参照）を、面取り部４３の面取り深さｂ（図５参照）以上としている。ここで、図５に示すように、突起高さａは、第１接合面３３から突起部３４の先端５１までの上下方向の距離である。また、面取り深さｂは、第２接合面４２から面取り部４３の下端６１までの上下方向の距離である。なお、図４や図５に示す例では一例として突起高さａは面取り深さｂと等しい例を示しているが、本実施形態では、突起高さａを面取り深さｂ以上とするので、突起高さａは面取り深さｂよりも大きくてもよい。

【0039】

このように、突起高さａが面取り深さｂ以上であるので、第１部材２１と第２部材２２の接合時に第１接合面３３と第２接合面４２との間に隙間ができたとしても、突起部３４と面取り部４３が接触する部分（外周部）では隙間ができない。そのため、蓋部材１２と負極端子１３とを樹脂１５により一体化するために蓋部材１２と負極端子１３との間に樹脂１５を流入するときに、より効果的に、第１部材２１と第２部材２２との間へ樹脂１５が流入することを抑制できる。

【0040】

ここで、突起高さａと面取り深さｂの関係についてのより具体的な条件の一例として、以下の条件を満たすことが望ましい。
［数１］
（ａ－ｂ）＜０．１［ｍｍ］
［数２］
０．１［ｍｍ］＜ａ＜０．５ｔ
なお、ｔは、第１部材２１の（詳しくは、第１接合面３３の位置での）板厚である。

【0041】

また、突起部３４の傾斜角度θａ（図５参照）は、面取り部４３の傾斜角度θｂ（図５参照）以下であることが望ましい。ここで、図５に示すように、傾斜角度θａは、第１部材２１の外周面３５に対して突起部３４の突起傾斜部５２が傾斜する角度である。また、傾斜角度θｂは、第１部材２１の外周面３５（第２部材２２の外周面４４）に対して面取り部４３が傾斜する角度である。なお、突起傾斜部５２は、突起部３４において、面取り部４３に対向する部分であって、第１部材２１の外周面３５に対して傾斜する部分である。

【0042】

このようにして、突起部３４の傾斜角度θａを面取り部４３の傾斜角度θｂ以下にすることにより、突起部３４と面取り部４３とを組み合わせたときに、突起部３４と面取り部４３の干渉量（接触量）を少なくすることができる。そのため、第１部材２１と第２部材２２との接合時にて、突起部３４と面取り部４３の干渉により第１部材２１と第２部材２２とが接合し難くなるような影響を受け難くなる。

【0043】

また、変形例として、図７に示すように、突起部３４の先端５１がＲ形状（円周形状）に形成されていてもよく、これにより、第１部材２１と第２部材２２との接合時にて、突起部３４の先端５１と面取り部４３の干渉により第１部材２１と第２部材２２とが接合し難くなるような影響を受け難くなる。

【0044】

また、図８に示すように、突起部３４は、第１部材２１の下面３１における外周縁部の周方向について、長方形の外周縁部の長辺部分の位置のみに形成されていてもよい。また、面取り部４３は、第２部材２２の上面４１における外周縁部の周方向について、長方形の外周縁部の長辺部分の位置のみに形成されていてもよい。

【0045】

このようにして、突起部３４と面取り部４３の形成範囲をできるだけ小さくしつつ、蓋部材１２と負極端子１３との間に樹脂１５を流入するときに、第１部材２１と第２部材２２との間へ樹脂１５が流入することを抑制できる。

【0046】

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。

【0047】

例えば、上記の説明において、「第１部材２１の下面３１における外周縁部と、第２部材２２の上面４１における外周縁部は、それぞれ、長方形に形成されている」と記載されているが、ここでいう「長方形」には、４つの角部にＲや面取りがつくものも含まれる。

【0048】

また、バスバの材質が銅である場合には、上記で説明した負極端子１３の構造を正極端子１４にも採用できる。なお、この場合、第１部材２１の材質を銅とし、第２部材２２の材質をアルミニウムとする。

【0049】

なお、上記の説明において、「上側」、「上面」、「下側」、「下面」等の名称は便宜的なものであり、上下方向について二次電池１が配置される向きを限定的に規定するものではない。すなわち、上下方向について二次電池１が配置される向きは変化し得る。

【符号の説明】

【0050】

１ 二次電池
１１ ケース
１１ａ 開口部
１２ 蓋部材
１３ 負極端子
１４ 正極端子
１５ 樹脂
２１ 第１部材
２２ 第２部材
２２ａ 接合部位
２２ｂ 柱状部位
３１ 下面
３２ 上面
３３ 第１接合面
３４ 突起部
３５ 外周面
４１ 上面
４２ 第２接合面
４３ 面取り部
４４ 外周面
５１ 先端
５２ 突起傾斜部
６１ 下端
ａ 突起高さ
ｂ 面取り深さ
θａ 傾斜角度
θｂ 傾斜角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】