(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】P2025009342
(43)【公開日】2025-01-20
(54)【発明の名称】蓄電装置用の端子の製造方法および蓄電装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01M 50/564 20210101AFI20250110BHJP
H01M 50/562 20210101ALI20250110BHJP
H01M 50/567 20210101ALI20250110BHJP
H01M 50/55 20210101ALI20250110BHJP
H01M 50/176 20210101ALI20250110BHJP
H01M 50/15 20210101ALI20250110BHJP
H01G 11/74 20130101ALI20250110BHJP
H01G 11/84 20130101ALI20250110BHJP
H01M 50/566 20210101ALI20250110BHJP
【FI】
H01M50/564
H01M50/562
H01M50/567
H01M50/55 101
H01M50/176
H01M50/15
H01G11/74
H01G11/84
H01M50/566
【審査請求】有
【請求項の数】11
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023112281
(22)【出願日】2023-07-07
(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】100117606
【弁理士】
【氏名又は名称】安部 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100121186
【弁理士】
【氏名又は名称】山根 広昭
(74)【代理人】
【識別番号】100130605
【弁理士】
【氏名又は名称】天野 浩治
(72)【発明者】
【氏名】山田 康平
【テーマコード(参考)】
5E078
5H011
5H043
【Fターム(参考)】
5E078AB02
5E078AB06
5E078KA01
5E078KA04
5E078KA08
5E078LA08
5H011AA09
5H011BB03
5H011CC06
5H011EE04
5H043AA19
5H043BA16
5H043BA19
5H043CA02
5H043CA04
5H043CA12
5H043DA04
5H043DA13
5H043DA20
5H043EA35
5H043EA39
5H043HA08E
5H043HA09D
5H043HA17D
5H043JA01D
5H043JA02D
5H043JA04D
5H043JA11E
5H043KA07D
5H043KA08D
5H043KA08E
5H043KA09D
5H043LA02D
5H043LA03D
(57)【要約】
【課題】第1導電部材と第2導電部材との接続状態が安定した蓄電装置用の端子の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明により、第1金属からなり凹部と貫通孔41hとを有する第1導電部材41と、第2金属からなり上記凹部内に配置された部分を有する第2導電部材42と、貫通孔41hの周囲で、第1導電部材41と第2導電部材42とが超音波接合された超音波接合部45と、を備える端子の製造方法が提供される。かかる製造方法は、第1導電部材41の上記凹部内に第2導電部材42の一部を配置する配置工程と、上記配置工程の後、第1導電部材41の貫通孔41hの周囲を第2導電部材42と超音波接合する接合工程と、を含む。
【選択図】
図9
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1金属からなり、第1面に凹部と前記凹部内に設けられた貫通孔とを有する、第1導電部材と、
前記第1金属とは異なる第2金属からなり、前記凹部内に配置された部分を有する、第2導電部材と、
前記貫通孔の周囲で、前記第1導電部材と前記第2導電部材とが超音波接合された超音波接合部と、
前記超音波接合部よりも外周側で、前記第1導電部材と前記第2導電部材とが機械的に締結された締結部と、
を備える蓄電装置用の端子の製造方法であって、
前記第1導電部材の前記凹部内に、前記第2導電部材の一部を配置する配置工程と、
前記配置工程の後、前記第1導電部材の前記貫通孔の周囲を前記第2導電部材と超音波接合する接合工程と、
を含む、蓄電装置用の端子の製造方法。
【請求項2】
前記第1導電部材の前記貫通孔の周囲には、薄肉部が設けられており、
前記薄肉部は、前記薄肉部の外周側の部分よりも厚みが薄く、
前記接合工程では、前記薄肉部を前記第2導電部材と超音波接合する、
請求項1に記載の製造方法。
【請求項3】
前記接合工程では、前記貫通孔の径方向において、前記貫通孔と前記超音波接合部の内周縁との距離D1を、前記超音波接合部の外周縁と前記薄肉部の外周縁との距離D2よりも小さくする(D1<D2)、
請求項2に記載の製造方法。
【請求項4】
前記接合工程では、前記貫通孔の径方向において、前記薄肉部の幅W2に対する、前記超音波接合部の幅W1の比(W1/W2)が、0.5以上となるように超音波接合する、
請求項2または3に記載の製造方法。
【請求項5】
前記超音波接合部が複数の部分からなり、前記複数の部分がそれぞれ離間した位置に配置される、
請求項1から3のいずれか1つに記載の製造方法。
【請求項6】
第1電極および第2電極を有する電極体と、前記電極体を収容する電池ケースと、前記電池ケースに取り付けられた端子と、前記電池ケースの内部で、前記第1電極と前記端子とを電気的に接続する集電部材と、を備える蓄電装置の製造方法であって、
前記端子は、
第1金属からなり、第1面に凹部と前記凹部内に設けられた貫通孔とを有する、第1導電部材と、
前記第1金属とは異なる第2金属からなり、前記凹部内に配置された部分を有する、第2導電部材と、
前記貫通孔の周囲で、前記第1導電部材と前記第2導電部材とが超音波接合された超音波接合部と、
前記超音波接合部よりも外周側で、前記第1導電部材と前記第2導電部材とが機械的に締結された締結部と、
を備え、前記端子の製造において、
前記第1導電部材の前記凹部内に、前記第2導電部材の一部を配置する配置工程と、
前記配置工程の後、前記第1導電部材の前記貫通孔の周囲を、前記第2導電部材と超音波接合する接合工程と、
を含む、蓄電装置の製造方法。
【請求項7】
前記第1導電部材の前記貫通孔の周囲には、薄肉部が設けられており、
前記薄肉部は、前記薄肉部の外周側の部分よりも厚みが薄く、
前記接合工程では、前記薄肉部を前記第2導電部材と超音波接合する、
請求項6に記載の蓄電装置の製造方法。
【請求項8】
前記接合工程では、前記貫通孔の径方向において、前記貫通孔と前記超音波接合部の内周縁との距離D1を、前記超音波接合部の外周縁と前記薄肉部の外周縁との距離D2よりも小さくする(D1<D2)、
請求項7に記載の蓄電装置の製造方法。
【請求項9】
前記集電部材は孔部を有し、
前記端子の前記第2導電部材の一部を前記集電部材の前記孔部に挿入する挿入工程と、
前記挿入工程の後、前記端子の前記第2導電部材の一部を、前記集電部材上に、かしめ加工するカシメ工程と、
をさらに含む、
請求項6から8のいずれか1つに記載の蓄電装置の製造方法。
【請求項10】
前記第2導電部材は中空の筒状部を有し、
前記カシメ工程において、前記筒状部が前記集電部材にかしめられ、
前記第1導電部材のうち、前記筒状部が延びる方向において前記筒状部と重なる領域を第1領域とし、前記超音波接合部が形成されている領域を第2領域としたときに、
前記電池ケースの前記端子が取り付けられた面と垂直な方向において、前記第1領域は前記第2領域よりも前記第2導電部材から離れる方向に突出している、
請求項9に記載の蓄電装置の製造方法。
【請求項11】
前記カシメ工程において、受け治具を前記第1導電部材の前記貫通孔に挿入して、前記第2導電部材と当接した状態とし、前記第2導電部材をプレス治具でプレスすることにより、前記第2導電部材の一部を変形させる、
請求項9に記載の蓄電装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、蓄電装置用の端子の製造方法および蓄電装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、異種金属からなる導電部材(第1導電部材と第2導電部材)を接合してなる端子が知られている(特許文献1,2参照)。例えば特許文献1には、第1導電部材と第2導電部材とを超音波接合して超音波接合部を形成する超音波接合工程と、第1導電部材と第2導電部材とをかしめ加工して(機械的に締結して)締結部を形成するカシメ工程とを含む、端子の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2011-124024号公報
【特許文献2】特開2022-049729号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
超音波接合では、一方の導電部材にホーンを押し当て、押し込み荷重をかけながら超音波振動を付与する。本発明者の検討によれば、このときホーンを押し当てた導電部材に意図しない歪や変形が生じることがあった。ひいては、かしめ加工がしにくくなったり、あるいは先に形成した締結部が損傷したりして、第1導電部材と第2導電部材との接続状態が安定しにくいことがあった。
【0005】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、第1導電部材と第2導電部材との接続状態が安定しやすい蓄電装置用の端子の製造方法および蓄電装置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】
本発明により、第1金属からなり、第1面に凹部と上記凹部内に設けられた貫通孔とを有する、第1導電部材と、上記第1金属とは異なる第2金属からなり、上記凹部内に配置された部分を有する、第2導電部材と、上記貫通孔の周囲で、上記第1導電部材と上記第2導電部材とが超音波接合された超音波接合部と、上記超音波接合部よりも外周側で、上記第1導電部材と上記第2導電部材とが機械的に締結された締結部と、を備える蓄電装置用の端子の製造方法が提供される。かかる製造方法は、上記第1導電部材の上記凹部内に、上記第2導電部材の一部を配置する配置工程と、上記配置工程の後、上記第1導電部材の上記貫通孔の周囲を上記第2導電部材と超音波接合する接合工程と、を含む。
【0007】
上記製造方法によると、第1導電部材と第2導電部材との接続状態が安定した状態を好適に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1】
図1は、一実施形態に係る蓄電装置を模式的に示す斜視図である。
【
図2】
図2は、
図1のII-II線に沿う模式的な縦断面図である。
【
図3】
図3は、負極端子の近傍を模式的に示す部分拡大断面図である。
【
図4】
図4は、一実施形態に係る負極端子を模式的に示す斜視図である。
【
図6】
図6は、
図4のVI-VI線に沿う模式的な縦断面図である。
【
図7】
図7は、
図6の要部を模式的に示す部分拡大断面図である。
【
図8】
図8は、一実施形態に係る組電池を模式的に示す斜視図である。
【
図9】
図9は、接合工程の一例を模式的に示す縦断面図である。
【
図10】
図10は、カシメ工程の一例を模式的に示す縦断面図である。
【
図11】
図11(A)は、変形例に係る超音波接合部を模式的に示す平面図であり、
図11(B)は、振動方向とホーンの配置との関係を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照しながら、ここで開示される技術の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄(例えば、本発明を特徴付けない蓄電装置の一般的な構成および製造プロセス)は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。ここで開示される技術は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
【0010】
<蓄電装置100>
まず、ここに開示される製造方法によって製造される蓄電装置について説明する。なお、本明細書において「蓄電装置」とは、繰り返し充放電が可能なデバイス全般を指す用語であって、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等の蓄電池と、リチウムイオンキャパシタや電気二重層キャパシタ等のキャパシタと、を包含する概念である。
【0011】
図1は、蓄電装置100の斜視図である。
図2は、
図1のII-II線に沿う模式的な縦断面図である。なお、以下の説明において、図面中の符号L、R、U、Dは、左、右、上、下を表し、図面中の符号X、Y、Zは、蓄電装置100の短辺方向、上記短辺方向と直交する長辺方向、上下方向を、それぞれ表すものとする。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、蓄電装置100の設置形態を何ら限定するものではない。
【0012】
図2に示すように、蓄電装置100は、電極体10と、電池ケース20と、正極端子30と、負極端子40と、を備えている。蓄電装置100は、ここに開示される正極端子30および/または負極端子40を備えることによって特徴付けられ、それ以外の構成は従来同様であってよい。蓄電装置100は、二次電池であることが好ましく、非水電解質二次電池であることがより好ましい。蓄電装置100は、ここではリチウムイオン二次電池である。図示は省略するが、蓄電装置100は、ここではさらに電解質を備えている。蓄電装置100は、電極体10と図示しない電解質とが電池ケース20に収容されて構成されている。
【0013】
電極体10は従来と同様でよく、特に制限はない。電極体10は、正極および負極(図示せず)を有する。電極体10は、例えば、帯状の正極と帯状の負極とが帯状のセパレータを介して絶縁された状態で積層され、捲回軸を中心として捲回されてなる扁平な捲回電極体である。ただし、他の実施形態において、電極体10は、方形状(典型的には矩形状)の正極と方形状(典型的には矩形状)の負極とが絶縁された状態で積み重ねられてなる積層電極体であってもよい。正極および負極のうちの一方は「第1電極」の一例であり、他方は「第2電極」の一例である。
【0014】
正極は、正極集電体11と、正極集電体11上に固着された正極合剤層(図示せず)と、を有する。正極集電体11は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっている。正極合剤層は、正極活物質(例えば、リチウム遷移金属複合酸化物)を含んでいる。負極は、負極集電体12と、負極集電体12上に固着された負極合剤層(図示せず)と、を有する。負極集電体は、例えば銅、銅合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっている。負極合剤層は、負極活物質(例えば、黒鉛等の炭素材料)を含んでいる。
【0015】
図2に斜線で示すように、電極体10の長辺方向Yの中央部分には、正極合剤層と負極合剤層とが絶縁された状態で積層された積層部分が形成されている。一方、電極体10の長辺方向Yの左端部には、正極合剤層の形成されていない正極集電体11の一部分(正極集電体露出部)が積層部分からはみ出している。正極集電体露出部には、正極集電部材13が付設されている。正極集電部材13は、正極集電体11と同じ金属材料、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっていてもよい。正極集電部材13は、電池ケース20の内部で、正極と正極端子30とを電気的に接続している。
【0016】
また、電極体10の長辺方向Yの右端部には、負極合剤層の形成されていない負極集電体12の一部分(負極集電体露出部)が積層部分からはみ出している。負極集電体露出部には、負極集電部材14が付設されている。負極集電部材14の材質(金属種)は正極集電部材13と異なっていてもよい。負極集電部材14は、負極集電体12と同じ金属種、例えば銅、銅合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっていてもよい。負極集電部材14は、電池ケース20の内部で、負極と負極端子40とを電気的に接続している。
【0017】
電解質は従来と同様でよく、特に制限はない。電解質は、例えば、非水系溶媒と支持塩とを含有する非水系の液状電解質(非水電解液)である。非水系溶媒は、例えば、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等のカーボネート類を含んでいる。支持塩は、例えば、LiPF6等のフッ素含有リチウム塩である。ただし、電解質は固体状(固体電解質)で、電極体10と一体化されていてもよい。
【0018】
電池ケース20は、電極体10を収容する筐体である。電池ケース20は、ここでは扁平かつ有底の直方体形状(角形)に形成されている。ただし、電池ケース20の形状は角形に限定されず、円柱等の任意の形状であってよい。電池ケース20の材質は、従来から使用されているものと同じでよく、特に制限はない。電池ケース20は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼等の軽量で熱伝導性の良い金属材料で構成されている。
図2の電池ケース20は、開口部22hを有するケース本体22と、開口部22hを塞ぐ蓋体(封口板)24と、を備えている。電池ケース20は、ケース本体22と、蓋体24と、を備えることが好ましい。電池ケース20は、ケース本体22の開口部22hの周縁に蓋体24が接合(例えば溶接接合)されることによって、一体化されている。電池ケース20は、気密に封止(密閉)されている。
【0019】
ケース本体22は、底面22dを有する。蓋体24は、ケース本体22の底面22dに対向している。蓋体24は、ケース本体22の開口部22hを塞ぐようにケース本体22に取り付けられている。蓋体24は、ここでは略矩形状である。なお、本明細書において「略矩形状」とは、完全な矩形状(長方形状)に加えて、例えば、矩形状の長辺と短辺とを接続する角部がR状になっている形状や、角部に切り欠きを有する形状等をも包含する用語である。
【0020】
図1に示すように、正極端子30および負極端子40は、電池ケース20の外部に突出している。正極端子30および負極端子40は、ここでは、電池ケース20の同じ面(具体的には蓋体24)からそれぞれ突出している。ただし、正極端子30および負極端子40は、電池ケース20の異なる面からそれぞれ突出していてもよい。正極端子30および負極端子40は、蓋体24の長辺方向Yの両端部分にそれぞれ配置されている。正極端子30および/または負極端子40は、「蓄電装置用の端子」の一例である。
【0021】
図2に示すように、正極端子30は、電池ケース20の内部で正極集電部材13を介して電極体10の正極と電気的に接続されている。負極端子40は、電池ケース20の内部で、負極集電部材14を介して電極体10の負極と電気的に接続されている。正極端子30および負極端子40は、それぞれ、電池ケース20(具体的には蓋体24)に取り付けられている。正極端子30および負極端子40は、電池ケース20(具体的には蓋体24)に固定されていることが好ましい。正極端子30および負極端子40は、それぞれ、ガスケット50(
図3参照)とインシュレータ60(
図3参照)とを介して蓋体24と絶縁されている。
【0022】
図3は、負極端子40の近傍を模式的に示す部分拡大断面図である。なお、以下では負極端子40の側の端子構造を例として詳しく説明するが、正極端子30の側の端子構造についても同様であってよい。その場合、以下の記載において、「負極」の個所を適宜「正極」と読み替えることができる。
【0023】
図3に示すように、蓋体24には、上下方向Zに貫通した端子引出孔24hが形成されている。端子引出孔24hは、蓋体24に設けられていることが好ましい。図示は省略するが、端子引出孔24hは、ここでは平面視において円形状(例えば真円状)である。端子引出孔24hは、後述する負極端子40のかしめ加工前の軸部42sを挿通可能な大きさの内径を有する。端子引出孔24hは、後述する負極端子40のフランジ部42fよりも小さく形成されている。
【0024】
負極集電部材14は、負極集電体12の負極集電体露出部に付設され、負極と負極端子40とを電気的に接続する導通経路を構成している。負極集電部材14は、蓋体24の内側の表面に沿って水平に広がった平板状部分14fを有する。平板状部分14fには、端子引出孔24hに対応する位置に、孔部14hが設けられている。孔部14hは、後述する負極端子40のかしめ加工前の軸部42sを挿通可能な大きさの内径を有する。負極集電部材14は、かしめ加工によって、インシュレータ60を介して絶縁された状態で負極端子40と共に蓋体24に固定されている。負極集電部材14は、「集電部材」の一例である。
【0025】
ガスケット50は、蓋体24の上面(外側の面)と負極端子40との間に配置される絶縁部材である。電池ケース20(例えば蓋体24)と負極端子40との間には、絶縁部材(例えばガスケット50)が配置されることが好ましい。ガスケット50は、ここでは蓋体24と負極端子40とを絶縁すると共に、端子引出孔24hを閉鎖する機能を有する。ガスケット50は、電気絶縁性を有し、弾性変形が可能な樹脂材料、例えば、パーフルオロアルコキシフッ素樹脂(PFA)等のフッ素化樹脂や、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)、脂肪族ポリアミド等で構成されている。
【0026】
ガスケット50は、筒部51と基部52とを有する。筒部51は、蓋体24と、負極端子40の軸部42sとの直接接触を防止する部位である。筒部51は、中空の円筒形状である。筒部51は、上下方向Zに貫通した孔部51hを有する。孔部51hは、かしめ加工前の負極端子40の軸部42sを挿通可能なように形成されている。筒部51は、蓋体24の端子引出孔24hに挿通されている。基部52は、蓋体24と、後述する負極端子40のフランジ部42fとの直接接触を防止する部位である。基部52は、筒部51の上端に連結している。基部52は、筒部51の上端から水平方向に延びている。基部52は、蓋体24の端子引出孔24hを囲むように、例えば円環状に形成されている。基部52は、蓋体24の上面に沿って延びている。基部52は、負極端子40のフランジ部42fの下面42dと、蓋体24の上面との間に挟み込まれ、かしめ加工によって上下方向Zに圧縮されている。
【0027】
インシュレータ60は、蓋体24の下面(内側の面)と負極集電部材14との間に配置される絶縁部材である。電池ケース20(例えば蓋体24)と負極集電部材14との間には、絶縁部材(例えばインシュレータ60)が配置されることが好ましい。インシュレータ60は、蓋体24の内面に沿って水平に広がった平板状部分を有する。この平板状部分には、端子引出孔24hに対応する位置に孔部60hが形成されている。孔部60hは、負極端子40の軸部42sを挿通可能な大きさの内径を有する。インシュレータ60は、使用する電解質に対する耐性と電気絶縁性とを有し、弾性変形が可能な樹脂材料、例えば、パーフルオロアルコキシフッ素樹脂(PFA)等のフッ素化樹脂や、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)等で構成されている。インシュレータ60の平板状部分は、蓋体24の下面と負極集電部材14の上面との間に挟み込まれ、かしめ加工によって、上下方向Zに圧縮されている。
【0028】
<負極端子40>
負極端子40は、
図3に示すように、端子引出孔24hを挿通して電池ケース20の内部から外部へと延びている。後述するように、負極端子40は、2種類の導電部材、すなわち第1導電部材41と第2導電部材42とが、締結部43および超音波接合部45によって一体化されて構成されている。
図3に示すように、負極端子40は、蓋体24の端子引出孔24hと負極集電部材14の孔部14hとに挿入され、挿入方向の先端部(後述する筒状部42p)が、負極集電部材14上にかしめられている。詳しくは、負極集電部材14の孔部14hを囲む周縁部分にかしめられている。負極端子40の下端部には、かしめ部40cが形成されている。負極端子40は、かしめ加工により、蓋体24に固定されると共に、負極集電部材14と電気的に接続されている。かしめ部40cは、ここでは筒状である。ただし、かしめ部40cの形状は筒状に限定されず、柱状等の任意の形状であってよい。なお、かしめ部40cを負極集電部材14に溶接することが好ましい。
【0029】
図4は、蓋体24に取り付けられる前の(すなわち、かしめ加工前の)負極端子40の模式的な斜視図である。
図5は、
図4の負極端子40の模式的な側面図である。
図6は、
図4のVI-VI線に沿う模式的な縦断面図である。
図7は、
図6の要部を模式的に示す部分拡大断面図である。
図6に示すように、負極端子40は、第1導電部材41と、第2導電部材42と、締結部43と、超音波接合部45と、を備えている。第1導電部材41と第2導電部材42とは、締結部43および超音波接合部45を介して、相互に電気的に接続されている。
【0030】
第1導電部材41は、電池ケース20の外部に配置される部材である。第1導電部材41は、第1金属からなっている。第1導電部材41は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっている。第1導電部材41は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなることが好ましい。第1導電部材41は、ここではアルミニウム製である。第1導電部材41は、第2導電部材42よりもビッカース硬さが小さい(軟質な)金属で構成されていることが好ましい。第1導電部材41は、正極集電部材13と同じ金属、または同じ金属元素を第1成分(質量比で最も配合割合の高い成分。以下同じ。)とする合金であってもよい。
【0031】
第1導電部材41は、板状(詳しくは平板状)であることが好ましい。
図4に示すように、平面視において、第1導電部材41は、ここでは短辺と長辺とを有する略矩形状である。
図6に示すように、第1導電部材41の厚みT1は、0.5~5mmが好ましく、1~3mmがより好ましく、例えば1.8mmである。第1導電部材41の厚みT1は、平面視における短辺の長さよりも小さいことが好ましい。第1導電部材41は、下面(第1面)41dと、上面(第2面)41uと、を有する。下面41dは、電池ケース20(具体的には蓋体24)と対向する側の面である。下面41dは、第2導電部材42と接する面である。上面41uは、電池ケース20および第2導電部材42から離れた側の面である。
【0032】
図4、
図5に示すように、第1導電部材41は、長辺方向Yに2つに区分けされた領域であって、第2導電部材42と電気的に接続される接続部41aと、接続部41aから長辺方向Yの一方側(
図4の左方)に延びる延伸部41bと、を有する。
図6に示すように、接続部41aは、ここでは、第1凹部41rと、貫通孔41hと、薄肉部41tと、第2凹部41cと、を有する。ただし、他の実施形態において、接続部41aは、薄肉部41tおよび/または第2凹部41cを有していなくてもよい。
【0033】
第1凹部41rは、
図6に示すように、下面(第1面)41dに設けられている。図示は省略するが、平面視において、第1凹部41rは、ここでは貫通孔41hを囲むリング状(例えば円環状)である。特に限定されるものではないが、第1凹部41rの外径(真円形の場合は直径、非真円形の場合は、中心を通る最短の長さ)Wrは、例えば6mm以上が好ましい。第1凹部41rは、ここでは第1導電部材41の下面41dに向かって(言い換えれば、第2導電部材42に近づくほど)縮径するテーパ形状に形成されている。第1凹部41rには、後述する第2導電部材42のフランジ部42f(具体的には、くびれ部42n)が挿入されている。第1凹部41rは、「第1面の凹部」の一例である。
【0034】
貫通孔41hは、
図4に示すように、第1凹部41r内に設けられている。貫通孔41hは、第1導電部材41を上下方向Zに貫通している。貫通孔41hは、薄肉部41tに設けられていることが好ましく、薄肉部41tの中央部に設けられていることがより好ましい。第1導電部材41の上面41uでは、貫通孔41hから第2導電部材42(具体的には、後述するフランジ部42f)が露出している。貫通孔41hは、ここでは平面視において円形状(例えば真円状)である。特に限定されるものではないが、
図6に示すように、貫通孔41hの外径(真円形の場合は直径、非真円形の場合は、中心を通る最短の長さ)Whは、典型的には第1凹部41rの外径Wrよりも小さく、例えば5~7mmが好ましい。貫通孔41hは、締結部43および超音波接合部45よりも内周側(中心側)に設けられている。
【0035】
薄肉部41tは、
図4に示すように、貫通孔41hの周囲に設けられている。薄肉部41tは、ここでは平面視においてリング状(例えば円環状)である。
図6に示すように、薄肉部41tは、その外周部分(例えば延伸部41b)よりも厚みが薄く形成されている。すなわち、薄肉部41tの厚みTtは、第1導電部材41の厚みT1よりも小さい。薄肉部41tの厚みTtは、ここでは後述するフランジ部42fの第1凹部41rからはみ出した部分の厚みTfよりも小さい。薄肉部41tは、ここでは平面視で第1凹部41rと第2凹部41cとが重なる領域である。薄肉部41tは、本実施形態のように第1凹部41rが形成された下面41dとは反対側の面(すなわち、上面41u)に、第2凹部41cが形成されることで設けられていることが好ましい。特に限定されるものではないが、薄肉部41tの外径Wt(真円形の場合は直径、非真円形の場合は、中心を通る最短の長さ)は、例えば7~14mmが好ましい。薄肉部41tの外径Wtは、ここでは第1凹部41rの外径Wrよりも小さい。薄肉部41tには、超音波接合部45が設けられている。これにより、超音波接合部45をより安定的に形成できる。
【0036】
第2凹部41cは、上面(第2面)41uに設けられている。
図4に示すように、平面視において、第2凹部41cは、ここでは貫通孔41hを囲むリング状(例えば円環状)である。特に限定されるものではないが、平面視において第2凹部41cの外径(ここでは薄肉部41tの外径Wtと同じ、真円形の場合は直径、非真円形の場合は、中心を通る最短の長さ)は、ここでは第1凹部41rの外径Wrよりも小さい。
【0037】
延伸部41bは、例えば複数の蓄電装置100を相互に電気的に接続して組電池200(
図8参照)を作製する場合に、導電部材であるバスバー90(
図8参照)が付設される部位である。延伸部41bを有することで、バスバー90との接地面積を十分に確保することができ、組電池200の導通信頼性を向上することができる。
【0038】
第2導電部材42は、端子引出孔24hを挿通して電池ケース20の内部から外部へと延びる部材である。第2導電部材42は、第1金属とは異なる第2金属からなっている。第2導電部材42は、例えば銅、銅合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっている。第2導電部材42は、銅又は銅合金からなることが好ましい。第2導電部材42は、ここでは銅製である。第2導電部材42は、第1導電部材41よりもビッカース硬さが大きい(硬質な)金属で構成されていることが好ましい。第2導電部材42は、負極集電部材14と同じ金属、または同じ金属元素を第1成分とする合金であってもよい。第2導電部材42は、一部または全部の表面に、Ni等の金属が被覆された金属被覆部を備えていてもよい。
【0039】
第2導電部材42は、
図5、
図6に示すように、軸心Cを有する。第2導電部材42は、ここでは、第1導電部材41と電気的に接続されるフランジ部42fと、フランジ部42fの下端部に連結する軸部42sと、軸部42sのフランジ部42fが位置する側とは反対側の端部(下端部)に位置する筒状部42pと、を有する。第2導電部材42は、フランジ部42fと、フランジ部42fの一方の面に連結された軸部42sと、を有することが好ましい。第2導電部材42は、フランジ部42fが第1導電部材41の第1凹部41r内に配置されていることが好ましい。
【0040】
フランジ部42fは、軸部42sよりも外形が大きい。フランジ部42fは、蓋体24の端子引出孔24hから電池ケース20の外部に突出した部位である。
図3に示すように、フランジ部42fは、蓋体24の端子引出孔24hよりも外形が大きい。フランジ部42fの外形は、ここでは略円柱形状である。
図6に示すように、フランジ部42fの軸心は、第2導電部材42の軸心Cと一致している。フランジ部42fの第1凹部41rからはみ出した部分の厚みTfは、0.5~5mmが好ましく、1~3mmがより好ましく、例えば2.0mmである。厚みTfは、ここでは第1導電部材41の厚みT1よりも大きい。フランジ部42fの第1凹部41rからはみ出した部分の厚みTfと、第1導電部材41の薄肉部41tの厚みTtとは、次式:Tf/Tt>3;を満たすことが好ましい。これにより、高強度の超音波接合部45をより安定的に形成できる。フランジ部42fは、下面42dと、下面42dから上方に延びる側面(外周面)42oと、側面42oの一部がくびれたくびれ部42nと、を有する。
【0041】
くびれ部42nは、フランジ部42fの側面42oの一部に、連続的或いは間欠的に設けられている。くびれ部42nは、第1導電部材41に(例えば、第1凹部41rの内側面に)機械的に締結されていることが好ましい。図示は省略するが、くびれ部42nは、ここでは平面視においてリング状(例えば円環状)である。くびれ部42nは、フランジ部42fの軸心Cに対して軸対称に形成されている。くびれ部42nは、上面41uに向かって(言い換えれば、軸部42sから離れるほど)拡径する逆テーパ形状に形成されている。くびれ部42nは、第1導電部材41の第1凹部41rに挿入されている。くびれ部42nは、ここでは第1導電部材41の第1凹部41rに嵌入され、第1凹部41rと嵌合している。くびれ部42nは、「凹部内に配置された部分」の一例である。
【0042】
軸部42sは、
図5に示すように、フランジ部42fの下端部から下方に延びている。
図3に示すように、軸部42sは、負極端子40が蓋体24に取り付けられる際に、蓋体24の端子引出孔24hに挿通されることが好ましい。
図5、
図6に示すように、軸部42sは、ここでは外形が円筒形状である。軸部42sの軸心は、第2導電部材42の軸心Cと一致している。かしめ加工前において、軸部42sの下端部、すなわちフランジ部42fが位置する側とは反対側の端部は、中空状である。軸部42sの下端部は、筒状部42pを構成している。筒状部42pは、ここでは中空の円筒形状である。筒状部42pは、上下方向Zに沿って延びている。筒状部42pは、負極端子40が蓋体24に取り付けられる際、かしめ加工によって押し広げられ、かしめ部40cを構成する部位である。筒状部42pは、かしめ加工によって、電池ケース20の内部で負極集電部材14と電気的に接続されることが好ましい。
【0043】
締結部43は、第1導電部材41と第2導電部材42とが機械的に締結された連結部である。締結部43は、貫通孔41hの径方向において、超音波接合部45よりも外周側に設けられている。締結部43は、ここでは、第1導電部材41の第1凹部41rの内壁の一部が、第2導電部材42のくびれ部42n内に入り込んで構成されている。これにより、第1導電部材41の第1凹部41rの内壁が第2導電部材42のくびれ部42nで固定(例えば押圧固定)されている。締結部43は、第1導電部材41の第1凹部41rの内壁と、第2導電部材42のフランジ部42fの側面42oとが締結されることによって構成されていることが好ましい。これにより、締結部43の強度を向上することができる。締結部43は、ここでは連続的に形成されている。締結部43は、ここでは、平面視においてリング状(例えば円環状)である。これにより、締結部43の強度を高めて、負極端子40の導通信頼性を向上することができる。
【0044】
締結部43の形成方法は、力学的エネルギーによる機械的接合であれば特に限定されず、例えば、圧入、焼きばめ、かしめ、リベット、折り込み、ボルト接合等であってよい。いくつかの好適な実施形態において、締結部43は、第1導電部材41の第1凹部41rと第2導電部材42のくびれ部42nとが嵌合された嵌合部である。これにより、例えば第1導電部材41と第2導電部材42とが異種金属で構成されていても、第1導電部材41と第2導電部材42とを好適に固定することができる。締結部43は、例えば、第2導電部材42のくびれ部42nが圧入によって第1導電部材41の第1凹部41rに嵌合された圧入嵌合部であってもよい。
【0045】
超音波接合部45は、第1導電部材41と第2導電部材42とが超音波接合されてなる金属接合部である。超音波接合部45は、貫通孔41hの周囲に設けられている。超音波接合部45は、ここでは貫通孔41hから離間した位置に設けられている。超音波接合部45は、ここでは薄肉部41tに設けられている。超音波接合部45は、ここでは締結部43から離間した位置に設けられている。超音波接合部45は、貫通孔41hの径方向において、締結部43よりも内周側(中心側)に設けられている。超音波接合部45は、締結部43に比べて相対的に強度が低い(脆い)接合部でありうる。このような超音波接合部45を締結部43の内周側に配設することで、超音波接合部45を安定して維持し、長期にわたって負極端子40の導通信頼性を高めることができる。なお、超音波接合部45は、後述する超音波接合工程で用いるホーンの圧接痕によって、例えばレーザ溶接等と明確に区別しうる。
【0046】
超音波接合部45は、平面視において、連続的或いは間欠的に形成されている。超音波接合部45は、第2導電部材42(例えばフランジ部42f)の軸心Cに対して、軸対称に形成されていることが好ましい。いくつかの好適な実施形態において、超音波接合部45は、
図4に示すように、貫通孔41hの周方向に沿って連続的に形成されていることが好ましい。超音波接合部45は、平面視においてリング状(例えば円環状)であることが好ましい。これにより、超音波接合部45の強度を高めて、負極端子40の導通信頼性を向上することができる。
【0047】
以上のように、負極端子40は、連結方法の異なる2種類の連結部、すなわち、超音波接合部45と、超音波接合部45よりも外周側に設けられた締結部43と、を備えている。これにより、第1導電部材41と第2導電部材42とが密接した状態を維持しやすくなる。そのため、第1導電部材41と第2導電部材42との導通接続を安定して保つことができ、負極端子40の導通信頼性を向上することができる。
【0048】
<負極端子40の製造方法>
上述のような負極端子40は、例えば、第1導電部材41と第2導電部材42とを用意して、第1導電部材41と第2導電部材42とを機械的に締結する締結工程と、第1導電部材41と第2導電部材42とを超音波接合する接合工程とを、この順序で含む製造方法によって好適に製造することができる。締結工程の後に接合工程を行うことで、形状の安定した超音波接合部45を精度よく形成することができる。ただし、締結工程と接合工程との順序は逆であってもよいし、略同時であってもよい。また、ここに開示される製造方法は、任意の段階でさらに他の工程を含んでもよい。
【0049】
締結工程では、第1導電部材41と第2導電部材42のフランジ部42fとを、機械的に締結して、締結部43を形成する。本工程は、第1導電部材41の第1凹部41r内に、第2導電部材42の一部(例えば、くびれ部42nを含む部分)を配置する配置工程を含んでいる。言い換えれば、配置工程を兼ねている。締結部43は、例えば、第1導電部材41の第1凹部41rに第2導電部材42のくびれ部42nを配置し、第2導電部材42のくびれ部42nの外形に沿って第1導電部材41の第1凹部41rを変形させることで、第1凹部41rの内壁を第2導電部材42で固定することにより形成しうる。これにより、締結部43の強度を向上することができる。いくつかの好適な実施形態において、締結部43は、第1導電部材41の第1凹部41rと第2導電部材42のくびれ部42nとを嵌合することで形成される。例えば、第1導電部材41の第1凹部41rに第2導電部材42のくびれ部42nを水平圧入することで形成しうる。これにより、締結工程の作業性を向上することができる。
【0050】
接合工程では、第1導電部材41の第1凹部41r内に第2導電部材42の一部が配置された状態で、第1導電部材41の貫通孔41hの周囲を第2導電部材42と超音波接合して、超音波接合部45を形成する。超音波接合では、例えばレーザ溶接に比べて、第1導電部材41と第2導電部材42との接合界面に脆性の金属間化合物が生成されにくい。そのため、高強度の金属接合部を安定して形成することができる。いくつかの好適な実施形態において、超音波接合部45は、第1導電部材41の薄肉部41tを第2導電部材42(例えばフランジ部42f)と超音波接合することによって形成される。これにより、安定して超音波接合部45を形成しやすくなる。また、接合時のエネルギーが少なくて済むため、第1導電部材41の歪や変形をより小さく抑えることができる。
【0051】
図9は、本工程を模式的に示す縦断面図である。いくつかの好適な実施形態では、まず、ホーン81とアンビル82(受け治具)とを備えた超音波接合装置を用意する。ホーン81は円環状の足部81aを有する。図示は省略するが、ホーン81はプレス装置および超音波発振装置に取り付けられている。ホーン81は、被接合体に対して所定の振動方向に超音波振動を付与するように構成されている。アンビル82は、プレス装置にホーン81と対向するように取り付けられている。アンビル82は、ここでは第2導電部材42の筒状部42p(中空状の部分)に収容可能な外形を有する。
【0052】
次に、
図9に示すように、第1導電部材41の貫通孔41hの周囲(ここでは薄肉部41t)と、第2導電部材42において第1導電部材41の第1凹部41r内に配置された部分(ここではフランジ部42fの一部)とを、ホーン81とアンビル82とで挟みこむ。本実施形態では、第1導電部材41の薄肉部41tにホーン81の足部81aを当接させ、第2導電部材42の軸部42sにアンビル82を当接させている。アンビル82は、第2導電部材42の筒状部42pに挿入されている。この状態で、ホーン81によって押し込み荷重をかけながら超音波振動を付与する。すると、ホーン81が押し当てられた第1導電部材41は、ホーン81と同調して振動する。
【0053】
押し込み荷重や超音波振動の条件は、例えば第1導電部材41ないし第2導電部材42の材質や寸法、ホーン81の形状等によって適宜調整できる設計事項である。そのため、特に限定されるものではないが、いくつかの実施形態において、押し込み荷重は、概ね500~2000Nとすることが好ましく、800~1200Nとすることがより好ましい。ホーン81を通じて第1導電部材41に付与される超音波振動の周波数は、概ね10~50kHzとすることが好ましく、15~25kHzとすることがより好ましい。また、超音波振動の発振時間は、概ね0.5~1.5secとすることが好ましく、0.7~1.0secとすることがより好ましい。また、ホーン81の振動方向は、例えば短辺方向Xとしてもよいし、長辺方向Yとしてもよい。
【0054】
超音波振動により、ホーン81を押し当てた力が作用する領域では、第1導電部材41(ここでは薄肉部41t)と第2導電部材42(ここではフランジ部42f)との接合界面が固相溶接される。これにより、貫通孔41hの周囲に超音波接合部45が形成される。ここでは、ホーン81の足部81aが環状であるため、超音波接合部45は、貫通孔41hの周方向に沿って連続的に(環状に)形成される。いくつかの実施形態では、
図6に示すように、例えば、超音波接合部45の内径Wiは、7~12mmが好ましく、超音波接合部45の外径Woは、8~13mmが好ましい。
【0055】
第1導電部材41の第1凹部41r内に第2導電部材42の一部が配置された状態とすることで、端子の状態となった際の第1導電部材41と第2導電部材42の接続の信頼性が向上する。また、実施形態のように、貫通孔41hの周囲で超音波接合することにより、第1導電部材41の第1凹部41r内に第2導電部材42の一部が配置された状態であっても、第1導電部材41において超音波接合される領域をスムーズに振動させることができる。そのため、エネルギーが少なくて済み、第1導電部材41が変形しにくくなる。また、第1導電部材41が変形したとしても、貫通孔41hで変形を吸収(肉の流れを吸収)することができ、第1導電部材41に意図しない歪や変形が生じることを抑制できる。したがって、第1導電部材41と第2導電部材42との接続状態が安定した状態を好適に実現できる。よって、より信頼性の高い端子あるいは蓄電装置となる。なお、第1導電部材41と第2導電部材42を超音波接合する際、超音波接合部の外周側において第1導電部材41と第2導電部材42とが締結部43で固定されている場合、特に効果的である。
【0056】
第1の実施形態では、薄肉部41tの幅が例えば7mm以上、さらには10mm以上と大きい場合に、ホーン81の足部81aを、貫通孔41hの近くに押し当てることが好ましい。これにより、貫通孔41hおよび薄肉部41tで応力を吸収でき、第1導電部材41がよりスムーズに振動し易くなる。さらに、第1導電部材41の意図しない大きな変形をより良く抑制できる。また、貫通孔41hの近くに超音波接合部45が形成されることで(言い換えれば、締結部43から離れた個所に超音波接合部45が形成されることで)、バスバー90(
図8参照)からの負荷を軽減できる。したがって、蓄電装置100の使用時に振動や衝撃等の外力が加わっても、第1導電部材41と第2導電部材42との導通接続を安定して保つことができ、負極端子40の導通信頼性を向上することができる。
【0057】
かかる観点から、第1の実施形態では、
図7に示すように、貫通孔41hの径方向において、貫通孔41hと超音波接合部45の内周縁との距離をD1とし、超音波接合部45の外周縁と薄肉部41tの外周縁との距離D2としたときに、D1がD2よりも小さくなるように、超音波接合部45を形成することが好ましい。すなわち、D1<D2とすることが好ましい。このように超音波接合部45を貫通孔41hに近づけることで、高強度の超音波接合部45をより安定的に形成でき、上記した効果をより高いレベルで発揮できる。かかる観点から、D1/D2は、1未満が好ましく、0.8未満がより好ましく、0.5未満がさらに好ましい。D1は、例えば、5mm以下が好ましく、3mm以下がより好ましく、1mm以下がさらに好ましい。また、貫通孔41hの径方向において、超音波接合部45の幅W1に対する、薄肉部41tの幅W2の比(W2/W1)は、1以上とすることが好ましく、1を超えることがより好ましい。
【0058】
また、第1の実施形態では、
図6に示すように、超音波接合部45の内径Wiと貫通孔41hの外径Whとの差分(Wi-Wh)は、5mm以下とすることが好ましく、2mm以下とすることがより好ましい。超音波接合部45は貫通孔41hと離れていることが好ましい。上記差分(Wi-Wh)は、0.1mm以上とすることが好ましい。また、薄肉部41tの外径Wtと、貫通孔41hの外径Whと、超音波接合部45の内径Wiおよび外径Woとは、次式:(Wt-Wo)/(Wi-Wh)>1;を満たすことが好ましい。
【0059】
さらに、貫通孔41hの外径Whに対する薄肉部41tの外径Wtの比(Wt/Wh)は、2以上とすることが好ましく、3以上とすることがより好ましい。このように薄肉部41tを大きくとることで、超音波接合部45をより安定的に形成できる。
【0060】
第2の実施形態では、貫通孔41hが例えば5mm以上と大きい場合に、ホーン81の足部81aを、貫通孔41hの外周縁および薄肉部41tの外周縁の近くに押し当てることが好ましい。ここに開示される技術では、貫通孔41hで肉の流れを吸収することができるので、貫通孔41hおよび薄肉部41tのぎりぎりまで超音波接合部45を形成することができる。これにより、超音波接合部45の面積を稼いで、導通抵抗を小さくし、抵抗を低減できる。また、抵抗発熱を低く抑えることができ、例えばガスケット50等の樹脂部材への熱影響を低減できる。
【0061】
かかる観点から、第2の実施形態では、
図7に示すように、貫通孔41hの径方向において、貫通孔41hと超音波接合部45の内周縁との距離D1は、例えば、5mm以下が好ましく、3mm以下がより好ましく、1mm以下がさらに好ましい。また、貫通孔41hの径方向において、薄肉部41tの幅W2に対する、超音波接合部45の幅W1の比(W1/W2)は、0.5以上とすることが好ましく、0.7以上とすることがより好ましい。これにより、導通抵抗をより小さくし、抵抗をさらに低減できる。また、抵抗発熱をより低く抑えることができる。
【0062】
また、第2の実施形態では、
図6に示すように、超音波接合部45の内径Wiと貫通孔41hの外径Whとの差分(Wi-Wh)を、5mm以下とすることが好ましく、2mm以下とすることがより好ましい。超音波接合部45は貫通孔41hと離れていることが好ましい。上記差分(Wi-Wh)は、0.1mm以上とすることが好ましい。また、薄肉部41tの外径Wtと超音波接合部45の外径Woとの差分(Wt-Wo)は、5mm以下とすることが好ましく、2mm以下とすることがより好ましい。超音波接合部45は薄肉部41tの外縁と離れていることが好ましい。上記差分(Wt-Wo)は、0.1mm以上とすることが好ましい。薄肉部41tの外径Wtと、貫通孔41hの外径Whと、超音波接合部45の内径Wiおよび外径Woとは、第1の実施形態とは逆に、次式:(Wt-Wo)/(Wi-Wh)<1;を満たすことが好ましい。
【0063】
さらに、貫通孔41hの外径Whに対する薄肉部41tの外径Wtの比(Wt/Wh)は、2以上とすることが好ましく、3以上とすることがより好ましい。このように貫通孔41hを大きくすることで、上記した効果をより高いレベルで発揮できる。
【0064】
<蓄電装置100の製造方法>
蓄電装置100は、上記したような製造方法によって製造された正極端子30および/または負極端子40を用いることで特徴付けられる。それ以外の製造プロセスは従来同様であってよい。蓄電装置100は、例えば、上記したような電極体10と電解質とケース本体22と蓋体24と正極端子30と負極端子40とを用意し、取付工程と、ケース接合工程と、をこの順序で含む製造方法によって製造することができる。
【0065】
取付工程では、蓋体24に、正極端子30と正極集電部材13と負極端子40と負極集電部材14とを取り付け、一体化する。負極端子40および負極集電部材14は、例えば
図3に示すように、かしめ加工(リベッティング)によって蓋体24に固定される。いくつかの好適な実施形態において、本工程は、挿入工程と、カシメ工程と、をこの順序で含む。挿入工程では、負極端子40の第2導電部材42の一部(ここではかしめ加工前の軸部42s)を、負極集電部材14の孔部14hに挿入する。詳しくは、負極端子40のかしめ加工前の軸部42sを、蓋体24の上方から、ガスケット50の筒部51と、蓋体24の端子引出孔24hと、インシュレータ60の孔部60hと、負極集電部材14の孔部14hと、に順番に貫通させる。これにより、負極集電部材14の孔部14hから下方に負極端子40の筒状部42pを突出させる。
【0066】
カシメ工程では、負極端子40の第2導電部材42を、負極集電部材14上に、かしめ加工する。詳しくは、上下方向Zに対して圧縮力が加わるように、負極集電部材14の孔部14hから突出した筒状部42pを、負極集電部材14上に、かしめる。かしめ加工は、ここでは、負極端子40と蓋体24との間にガスケット50を挟み、さらに蓋体24と負極集電部材14との間にインシュレータ60を挟んで行われる。これにより、負極端子40の軸部42sの先端部(
図3の下端部)に、かしめ部40cを形成する。
【0067】
図10は、本工程の一例を模式的に示す縦断面図である。なお、
図10では、蓋体24、ガスケット50、インシュレータ60、および負極集電部材14の図示は省略している。いくつかの好適な実施形態では、まず、
図10に示すように、パンチ(プレス治具)91とダイ(受け治具)92とを備えたかしめ装置を用意する。ダイ92は、ここでは平坦面を有する。次に、負極端子40を、上下を反転させた状態でダイ92の平坦面の上に配置する。これにより、第1導電部材41(少なくとも接続部41a)の上面41uが、ダイ92に対向する。第1導電部材41の薄肉部41tは、ダイ92から浮いている。第2導電部材42は、ダイ92と当接していない。
【0068】
次に、パンチ91の先端を第2導電部材42の筒状部42p(中空状の部分)に挿入する。そして、
図10に矢印で示すように、筒状部42pが延びる方向(軸心Cが延びる方向、ここでは上下方向Z)に圧縮力を加えることで、筒状部42pをパンチ91の先端で押し広げ、変形させる。これにより、筒状部42pが外縁部分を抱き込むようにして塑性変形される。その結果、負極集電部材14上に、かしめ部40cが形成され、各部品がかしめ固定される。
【0069】
本実施形態では、第1導電部材41が上面41uに第2凹部41cを有する。これにより、第1導電部材41のうち、筒状部42pが延びる方向(
図10の上下方向Z)において筒状部42pと重なる領域を第1領域A1とし、超音波接合部45が形成されている領域を第2領域A2としたときに、第1領域A1は、第2領域A2よりも下方(第2導電部材42から離れる方向)に突出している。下方は、「電池ケースの端子が取り付けられた面と垂直な方向」の一例である。第1領域A1は、ここでは平面視で筒状部42pと重なる円環状の領域である。第1領域A1は、ここではその大部分がダイ92と当接している。第2領域A2は、第1領域A1よりも内周側の(貫通孔41hに近い)領域である。
【0070】
第1領域A1が第2領域A2よりも下方に突出していることにより、筒状部42pの直下をダイ92で受けることができるので、筒状部42pをかしめ加工しやすくなる。また、第2領域A2が第1領域A1よりも凹んでいる(上方に位置している)ことにより、超音波接合部45が形成された領域にかしめ加工の圧縮力がかかりにくくなる。そのため、超音波接合部45への負荷を低減でき、超音波接合部45が損傷することを効果的に抑制できる。
【0071】
以上のようなかしめ加工によって、ガスケット50の基部52とインシュレータ60の平板状部分とが圧縮され、ガスケット50と蓋体24とインシュレータ60と負極集電部材14とが蓋体24に一体に固定されるとともに、端子引出孔24hがシールされる。なお、正極端子30および正極集電部材13の取付方法も、上記した負極端子40および負極集電部材14と同様であってよい。負極集電部材14は、負極集電体12の負極集電体露出部に溶接され、電極体10の負極と負極端子40とが電気的に接続される。同様に、正極集電部材13は、正極集電体11の正極集電体露出部に溶接され、電極体10の正極と正極端子30とが電気的に接続される。これにより、蓋体24と、正極端子30と、負極端子40と、電極体10と、が一体化される。
【0072】
ケース接合工程では、蓋体24と一体化された電極体10をケース本体22の内部空間に収容し、ケース本体22の開口部22hの周縁に蓋体24を溶接接合する。溶接接合は、従来公知の方法(例えばレーザ溶接)で行うことができる。これにより、ケース本体22の開口部22hを封口し、ケース本体22と蓋体24とを一体化する。その後、図示しない注液口から非水電解液を注入し、注液口を塞ぐことによって、蓄電装置100を密閉する。以上のようにして、蓄電装置100を製造することができる。
【0073】
蓄電装置100は各種用途に利用可能であるが、各種の車両、例えば、乗用車、トラック等に搭載されるモータ用の動力源(駆動用電源)として好適に用いることができる。車両の種類は特に限定されないが、例えば、プラグインハイブリッド自動車(PHEV;Plug-in Hybrid Electric Vehicle)、ハイブリッド自動車(HEV;Hybrid Electric Vehicle)、電気自動車(BEV;Battery Electric Vehicle)等が挙げられる。
【0074】
図8に示すように、蓄電装置100は、バスバー90を介して複数の蓄電装置100を相互に電気的に接続してなる組電池200としても好適に用いることができる。この場合、複数の蓄電装置100の間の電気的な接続は、第1導電部材41の延伸部41bの間に、例えば平板状のバスバー90を架け渡すことで行いうる。バスバー90は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっている。バスバー90と延伸部41bとは、例えばレーザ溶接等の溶接によって電気的に接続しうる。
【0075】
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、上記実施形態は一例に過ぎない。本発明は、他にも種々の形態にて実施することができる。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。請求の範囲に記載の技術には、上記に例示した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、上記した実施形態の一部を他の変形態様に置き換えることも可能であり、上記した実施形態に他の変形態様を追加することも可能である。また、その技術的特徴が必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することも可能である。
【0076】
(1)例えば、上記した実施形態では、締結部43が嵌合部(例えば圧入嵌合部)であった。しかし、これには限定されない。締結部43は、例えば、かしめ部であってもよい。
【0077】
(2)例えば、上記した実施形態では、第1導電部材41が薄肉部41tを有し、薄肉部41tに超音波接合部45が形成されていた。超音波接合部45は、貫通孔41hから離間した位置に設けられていた。しかし、これには限定されない。超音波接合部45は、例えば、薄肉部41t以外に形成されていてもよいし、貫通孔41hの外縁に沿って形成されていてもよい。
【0078】
(3)例えば、上記した実施形態では、超音波接合部45が平面視において円環状であり、貫通孔41hの周方向に沿って連続的に形成されていた。しかし、これには限定されない。超音波接合部45は、複数の部分からなり、複数の部分がそれぞれ離間した位置に配置されて構成されていてもよい。これにより、押し込み荷重をかける面に対して肉が逃げるスペースを確保できるので、第1導電部材41の歪や変形をより小さく抑えられる。
【0079】
図11(A)は、変形例に係る超音波接合部145を模式的に示す平面図である。超音波接合部145は、複数の(ここでは4つの)接合部分145aを含んで構成されている。
図11(A)に破線で示すように、複数の接合部分145aの間にはそれぞれスペースが設けられている。複数の接合部分145aは、それぞれ離間した位置に配置されている。複数の接合部分145aは、ここでは同形状である。複数の接合部分145aは、ここではそれぞれ円弧状ないし直線状である。複数の接合部分145aは、環状に間隔をあけて配列されることが好ましい。複数の接合部分145aは、等間隔に配置されることが好ましく、貫通孔41hの中心に対して点対称に配置されることがより好ましい。超音波接合部145は、環状に一部切り欠きを設けたような形状(破線環状)であることが好ましい。複数の接合部分145aは、貫通孔41hの中心を通過し、かつ超音波の振動方向(ここでは短辺方向Xないし長辺方向Y)に延びる直線上を避けて配置されることが好ましい。複数の接合部分145aは、ここでは、貫通孔41hの中心から矩形状の第1導電部材41の4つの角部に向かってそれぞれ延びる直線状に配置されている。
【0080】
このような超音波接合部145は、上述の接合工程において、円環状の足部81aを有するホーン81にかえて、例えば
図11(B)に示すように、複数の(ここでは4つの)足部181aを有するホーン181を用いることで形成できる。足部181aの下面は、突起と溝部が交互に形成された凹凸構造を有している。この場合、ホーン181の足部181aは、貫通孔41hの中心を通過し、かつ超音波の振動方向(ここでは短辺方向Xないし長辺方向Y)に延びる直線上にかからないように、第1導電部材41に当接させることが好ましい。これにより、超音波接合の際に第1導電部材41が意図しない形状に変形することを抑制でき、超音波接合部45の近傍が歪んだり盛り上がったりしにくくなる。
【0081】
(4)例えば、上記した
図10の実施形態では、上述のカシメ工程において、塑性変形される第2導電部材42がダイ(受け治具)92と当接していなかった。しかし、これには限定されない。第2導電部材42は、ダイ92と当接してもよい。このような構成は、特に第2導電部材42のビッカース硬度が第1導電部材41に比べて大きい場合、特に好適に採用できる。
【0082】
図12(A)は、第1変形例に係る
図10相当図である。本変形例において、かしめ装置のダイ192は、第1導電部材41の貫通孔41hに挿入可能な外形を有する。ダイ192は、第1導電部材41の貫通孔41hに挿入され、第2導電部材42(具体的にはフランジ部42f)と当接している。ダイ192は、ここでは第1導電部材41と当接していない。ダイ192は、第1導電部材41と当接していないことが好ましい。ただし、ダイ192は、第1導電部材41の一部と当接してもよい。本変形例では、ダイ192が第2導電部材42と当接した状態で、第2導電部材42の一部(筒状部42p)をかしめ加工することにより、第2導電部材の一部を変形させ、かしめ部40cを形成する。ダイ192を用いることで、圧縮力が加わる方向(ここでは上下方向Z)において、超音波接合部45とダイ192とが重ならなくなる。これにより、第1導電部材41ないし超音波接合部45に負荷が加わりにくくなる。したがって、第1導電部材41に意図しない歪や変形が生じることを効果的に抑制できる。また、超音波接合部45の損傷を効果的に抑制できる。
【0083】
図12(B)は、第2変形例に係る
図10相当図である。本変形例において、かしめ装置のダイ292は、第1導電部材41の貫通孔41hに挿入可能な凸部292cを有する。凸部292cは、第1導電部材41の貫通孔41hに挿入され、第2導電部材42(具体的にはフランジ部42f)と当接している。また、ダイ292の一部は、第1導電部材41にも当接している。これにより、第2導電部材42で少なくとも一部の荷重を受けることができるので、第1導電部材41に全ての圧縮力が加わる場合と比較して、第1導電部材41ないし超音波接合部45への負荷を軽減できる。したがって、第1導電部材41に意図しない歪や変形が生じることを効果的に抑制できる。また、超音波接合部45の損傷を効果的に抑制できる。
【0084】
(5)例えば、上記した実施形態では、負極端子40の筒状部42pを変形させてかしめることによって、負極端子40が負極集電部材14上に固定され、負極端子40と負極集電部材14とが電気的に接続されていた。しかし、これには限定されない。負極集電部材14と負極端子40とを電気的に接続する方法は、例えば、かしめ加工以外の機械的な固定であってもよいし、溶接に代表される金属接合であってもよいし、それらの組み合わせでもよい。
【0085】
以上の通り、ここで開示される技術の具体的な態様として、以下の各項に記載のものが挙げられる。
項1:第1金属からなり、第1面に凹部と上記凹部内に設けられた貫通孔とを有する、第1導電部材と、上記第1金属とは異なる第2金属からなり、上記凹部内に配置された部分を有する、第2導電部材と、上記貫通孔の周囲で、上記第1導電部材と上記第2導電部材とが超音波接合された超音波接合部と、上記超音波接合部よりも外周側で、上記第1導電部材と上記第2導電部材とが機械的に締結された締結部と、を備える蓄電装置用の端子の製造方法であって、上記第1導電部材の上記凹部内に、上記第2導電部材の一部を配置する配置工程と、上記配置工程の後、上記第1導電部材の上記貫通孔の周囲を上記第2導電部材と超音波接合する接合工程と、を含む、蓄電装置用の端子の製造方法。
項2:上記第1導電部材の上記貫通孔の周囲には、薄肉部が設けられており、上記薄肉部は、上記薄肉部の外周側の部分よりも厚みが薄く、上記接合工程では、上記薄肉部を上記第2導電部材と超音波接合する、項1に記載の製造方法。
項3:上記接合工程では、上記貫通孔の径方向において、上記貫通孔と上記超音波接合部の内周縁との距離D1を、上記超音波接合部の外周縁と上記薄肉部の外周縁との距離D2よりも小さくする(D1<D2)、項2に記載の製造方法。
項4:上記接合工程では、上記貫通孔の径方向において、上記薄肉部の幅W2に対する、上記超音波接合部の幅W1の比(W1/W2)が、0.5以上となるように超音波接合する、項2または項3に記載の製造方法。
項5:上記超音波接合部が複数の部分からなり、上記複数の部分がそれぞれ離間した位置に配置される、項1~項3のいずれか1つに記載の製造方法。
項6:第1電極および第2電極を有する電極体と、上記電極体を収容する電池ケースと、上記電池ケースに取り付けられた端子と、上記電池ケースの内部で、上記第1電極と上記端子とを電気的に接続する集電部材と、を備える蓄電装置の製造方法であって、上記端子は、第1金属からなり、第1面に凹部と上記凹部内に設けられた貫通孔とを有する、第1導電部材と、上記第1金属とは異なる第2金属からなり、上記凹部内に配置された部分を有する、第2導電部材と、上記貫通孔の周囲で、上記第1導電部材と上記第2導電部材とが超音波接合された超音波接合部と、上記超音波接合部よりも外周側で、上記第1導電部材と上記第2導電部材とが機械的に締結された締結部と、を備え、上記端子の製造において、上記第1導電部材の上記凹部内に、上記第2導電部材の一部を配置する配置工程と、上記配置工程の後、上記第1導電部材の上記貫通孔の周囲を、上記第2導電部材と超音波接合する接合工程と、を含む、蓄電装置の製造方法。
項7:上記第1導電部材の上記貫通孔の周囲には、薄肉部が設けられており、上記薄肉部は、上記薄肉部の外周側の部分よりも厚みが薄く、上記接合工程では、上記薄肉部を上記第2導電部材と超音波接合する、項6に記載の製造方法。
項8:上記接合工程では、上記貫通孔の径方向において、上記貫通孔と上記超音波接合部の内周縁との距離D1を、上記超音波接合部の外周縁と上記薄肉部の外周縁との距離D2よりも小さくする(D1<D2)、項7に記載の製造方法。
項9:上記集電部材は孔部を有し、上記端子の上記第2導電部材の一部を上記集電部材の上記孔部に挿入する挿入工程と、上記挿入工程の後、上記端子の上記第2導電部材の一部を、上記集電部材上に、かしめ加工するカシメ工程と、をさらに含む、項6~項8のいずれか1つに記載の製造方法。
項10:上記第2導電部材は中空の筒状部を有し、上記カシメ工程において、上記筒状部が上記集電部材にかしめられ、上記第1導電部材のうち、上記筒状部が延びる方向において上記筒状部と重なる領域を第1領域とし、上記超音波接合部が形成されている領域を第2領域としたときに、上記電池ケースの上記端子が取り付けられた面と垂直な方向において、上記第1領域は上記第2領域よりも上記第2導電部材から離れる方向に突出している、項9に記載の製造方法。
項11:上記カシメ工程において、受け治具を上記第1導電部材の上記貫通孔に挿入して、上記第2導電部材と当接した状態とし、上記第2導電部材をプレス治具でプレスすることにより、上記第2導電部材の一部を変形させる、項9または項10に記載の製造方法。
【符号の説明】
【0086】
10 電極体
14 負極集電部材(集電部材)
20 電池ケース
24 蓋体
40 負極端子(端子)
40c かしめ部
41 第1導電部材
41d 下面(第1面)
41h 貫通孔
41r 第1凹部
41t 薄肉部
42 第2導電部材
42f フランジ部
42n くびれ部(凹部内に配置された部分)
42p 筒状部
43 締結部
45、145 超音波接合部
100 蓄電装置