JP6108545B2 - Square secondary battery and battery pack - Google Patents
Square secondary battery and battery pack Download PDFInfo
- Publication number
- JP6108545B2 JP6108545B2 JP2013134955A JP2013134955A JP6108545B2 JP 6108545 B2 JP6108545 B2 JP 6108545B2 JP 2013134955 A JP2013134955 A JP 2013134955A JP 2013134955 A JP2013134955 A JP 2013134955A JP 6108545 B2 JP6108545 B2 JP 6108545B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- external terminal
- positive
- negative
- secondary battery
- negative electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Description
この発明は、角形二次電池および組電池に関し、より詳細には、正・負極の外部端子にバスバーのような接合部材が接合される角形二次電池、および複数の角形二次電池を備える組電池に関する。 The present invention relates to a prismatic secondary battery and an assembled battery, and more particularly, a prismatic secondary battery in which a joining member such as a bus bar is joined to positive and negative external terminals, and a set including a plurality of prismatic secondary batteries. It relates to batteries.
電気自動車等の車両用の電源用電池として、エネルー密度の高い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用いられている。二次電池は、高い出力電圧と大電力を要求されるため、バスバー等の接合部材により直列に接続して組電池とされる。
バスバーによる接続は、十分な接続強度を確保し、また、接触抵抗を小さくするのに適した方法として、通常、レーザ等の溶接法による接合が用いられる。
Secondary batteries such as lithium-ion batteries and nickel-metal hydride batteries with high energy density are used as power source batteries for vehicles such as electric vehicles. Since the secondary battery is required to have a high output voltage and a large electric power, it is connected in series by a joining member such as a bus bar to form an assembled battery.
As for the connection by the bus bar, joining by a welding method such as a laser is usually used as a method suitable for ensuring sufficient connection strength and reducing the contact resistance.
角形二次電池とバスバーとの接合として、角形二次電池の正・負極の外部端子の上面に小突起を設け、バスバーに貫通孔を設けて小突起に嵌合し、バスバーと小突起の境界部にレーザを照射して接合する構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1には、正・負極の外部端子を、鍛造や切削により形成することが記載されている。鍛造により形成すれば、切削により形成するよりも生産性を向上することができる。
As a junction between the prismatic secondary battery and the bus bar, a small protrusion is provided on the upper surface of the positive and negative external terminals of the prismatic secondary battery, a through hole is provided in the bus bar, and the small protrusion is fitted. There is known a structure in which a part is bonded by irradiating a laser (see, for example, Patent Document 1). This
角形二次電池の小型化を図り、正・負極の外部端子の面積を小さくすると、特許文献1に記載の構造では、バスバーと小突起の境界部の面積が小さいため、接合力が不足する。また、正・負極の外部端子を鍛造により形成する場合には、正・負極の外部端子の上面周縁部に発生するばりにより、正・負極の外部端子の上面からバスバーが浮き上がり、接合力が一層不足する可能性がある。
When the size of the square secondary battery is reduced and the areas of the positive and negative external terminals are reduced, the structure described in
本発明の角形二次電池は、正極電極と負極電極とを有する発電要素が収納された電池容器の一側部面に、前記正極電極に接続された正極外部端子と、前記負極電極に接続された負極外部端子とが設けられ、板状のバスバーが前記正極外部端子および前記負極外部端子それぞれの外周側面に対向するように前記正極外部端子上および前記負極外部端子上に載置され、前記正極外部端子および前記負極外部端子それぞれの上面に溶接される角形二次電池であって、前記正極外部端子および前記負極外部端子のそれぞれは、上面と周側面とを有し、前記上面は中央部に平坦面と、前記平坦面の周縁部に形成され下面側に向けて漸次傾斜する傾斜面とを有し、前記傾斜面の前記平坦面からの深さは、前記傾斜面が前記周側面に達した位置において0.08mm〜0.2mmであり、前記正極外部端子および前記負極外部端子のそれぞれは、前記上面の周縁部に前記平坦面に達しない高さのばりを有する。
また、本発明の組電池は、上記角形二次電池を複数個と、隣接する前記角形二次電池の前記正極外部端子と前記負極外部端子とを接続するバスバーとを備え、前記バスバーは、前記正極外部端子および前記負極外部端子それぞれの外周側面に対向するように前記正極外部端子上および前記負極外部端子上に載置され、前記バスバーの一端と前記正極外部端子とは、前記バスバーを厚さ方向に貫通し、前記バスバーと前記正極外部端子の前記上面との境界部を超え、前記正極外部端子の内部に達する溶融部で接合され、前記バスバーの他端と前記負極外部端子とは、前記バスバーを厚さ方向に貫通し、前記バスバーと前記負極外部端子の前記上面との境界部を超え、前記負極外部端子の内部に達する溶融部で接合されている。
The prismatic secondary battery of the present invention has a positive electrode external terminal connected to the positive electrode and a negative electrode connected to one side surface of a battery container containing a power generation element having a positive electrode and a negative electrode. A negative electrode external terminal, and a plate-like bus bar is placed on the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal so as to face the outer peripheral side surfaces of the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal, respectively, and the positive electrode A prismatic secondary battery welded to the upper surface of each of the external terminal and the negative electrode external terminal, wherein each of the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal has an upper surface and a peripheral side surface, and the upper surface is at a central portion. A flat surface and an inclined surface that is formed at a peripheral edge of the flat surface and gradually inclines toward the lower surface. The depth of the inclined surface from the flat surface is such that the inclined surface reaches the peripheral side surface. 0. A 8Mm~0.2Mm, wherein each of the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal, having the burr height which does not reach a flat surface on the periphery of the top surface.
The assembled battery of the present invention includes a plurality of the rectangular secondary batteries and a bus bar connecting the positive external terminal and the negative external terminal of the adjacent square secondary battery, and the bus bar includes the The positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal are placed on the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal so as to face the outer peripheral side surfaces of each of the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal. The other end of the bus bar and the negative electrode external terminal are bonded to each other at a melting portion that penetrates in the direction, exceeds the boundary between the bus bar and the upper surface of the positive electrode external terminal, and reaches the inside of the positive electrode external terminal. It penetrates the bus bar in the thickness direction, and is joined at a melted portion that reaches the inside of the negative electrode external terminal beyond the boundary between the bus bar and the upper surface of the negative electrode external terminal.
この発明によれば、平坦面からの深さが、周側面に達した位置において0.08mm〜0.2mmの傾斜面を設けたので、正・負極外部端子の上面周縁部にばりが発生した場合であっても、正・負極の外部端子とバスバーとの接合を、十分な接合強度を有するものとすることができる。 According to the present invention, since the inclined surface of 0.08 mm to 0.2 mm is provided at the position where the depth from the flat surface reaches the peripheral side surface, burr is generated at the peripheral portion of the upper surface of the positive / negative external terminal. Even in this case, the positive and negative external terminals and the bus bar can be bonded with sufficient bonding strength.
[角形二次電池の全体構造]
以下、この発明の角形二次電池および組電池の一実施の形態を図面と共に説明する。
図1は、本発明に係る角形二次電池の一実施の形態の外観斜視図であり、図2は、図1に示された角形二次電池の分解斜視図である。
以下の説明では、角形二次電池を、リチウムイオン電池として説明する。
角形二次電池C1は、電池缶1および電池蓋6を備える。電池缶1及び電池蓋6の材料としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金等のアルミニウム系金属が用いられる。電池缶1は、矩形の底壁部22と、底壁部22から立ち上がる角筒状の側壁部21と、側壁部21の上端で上方に向かって開放された開口部1a(図2参照)とを有している。側壁部21は、一対の幅広面積部21aと一対の幅狭面積部21bとを有している。電池缶1内には、発電要素40(図3を参照)が収納され、電池缶1の開口部1aが電池蓋6によって封止されている。
[Overall structure of prismatic secondary battery]
Hereinafter, an embodiment of a prismatic secondary battery and an assembled battery according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an external perspective view of an embodiment of a prismatic secondary battery according to the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the prismatic secondary battery shown in FIG.
In the following description, the square secondary battery is described as a lithium ion battery.
The square secondary battery C <b> 1 includes a battery can 1 and a
電池蓋6は、その周縁部が電池缶1の開口部1aの周縁部にレーザ溶接により接合される。電池缶1と電池蓋6によって密閉された電池容器10が構成される。電池蓋6には、正極外部端子8Aと、負極外部端子8Bが設けられている。
正極外部端子8Aと、負極外部端子8Bとは鍛造により形成されるものであるが、その形成方法については後述する。
正極外部端子8Aと負極外部端子8Bを介して発電要素40(図3を参照)に充電され、また外部負荷に電力が供給される。電池蓋6には、ガス排出弁12が一体的に設けられ、電池容器10内の圧力が上昇すると、ガス排出弁12が開いて内部からガスが排出され、電池容器10内の圧力が低減される。これによって、角形二次電池C1の安全性が確保される。
The
The positive
The power generation element 40 (see FIG. 3) is charged via the positive
電池蓋6には、ガス排出弁12に隣接して注液栓11が設けられている。電池容器10内に発電要素40を収納し、電池容器10の開口部1aを電池蓋6により封口し、電池蓋6に設けられた注液口9から非水電解液を電池容器10内に注入した後、注液口9を注液栓11により封止する。
The
非水電解液としては、例えば、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとを体積比で1:2の割合で混合した混合溶液中へ六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1モル/リットルの濃度で溶解したものを用いることができる。上記は一例であって、一般的なリチウム塩を電解質とし、これを有機溶媒に溶解した非水電解液を用いるようにすればよく、本発明に用いられるリチウム塩や有機溶媒は特に制限されない。 As the non-aqueous electrolyte, for example, lithium hexafluorophosphate (LiPF6) was dissolved at a concentration of 1 mol / liter in a mixed solution in which ethylene carbonate and dimethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 2. Things can be used. The above is an example, and a non-aqueous electrolytic solution in which a general lithium salt is used as an electrolyte and dissolved in an organic solvent may be used, and the lithium salt and the organic solvent used in the present invention are not particularly limited.
[発電要素]
図3は、発電要素40の斜視図である。図3では、発電要素40は、その捲回終端部側を展開した状態で図示されている。
発電要素40は、正極電極41と負極電極42とを、セパレータ43、44を介在して軸芯C−Cの周囲に捲回して、扁平直方体状に形成されている。
正極電極41は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金等のアルミニウム系金属からなる正極金属箔41aの表・裏両面に正極合剤が塗工された正極合剤塗工部41bを有する。正極合剤塗工部41bは、正極金属箔41aの一側縁に、正極金属箔41aが露出された正極合剤未塗工部41cが形成されるように正極金属箔41aに正極合剤を塗工して形成される。
負極電極42は、例えば、銅または銅合金等の銅系金属からなる負極金属箔42aの表・裏両面に負極合剤が塗工された負極合剤塗工部42bを有する。負極合剤塗工部42bは、負極合剤未塗工部42cが配置された側縁と対向する側縁である他側縁に、負極金属箔42aが露出された負極合剤未塗工部42cが形成されるように負極金属箔42aに負極合剤を塗工して形成される。
[Power generation element]
FIG. 3 is a perspective view of the
The
The
The
セパレータ43、44は、正極金属箔41aまたは負極金属箔42aを絶縁する役割を有している。負極電極42の負極合剤塗工部42bは、正極電極41の正極合剤塗工部41bよりも幅方向(X方向)および長手方向(Z方向)に大きく形成され、これにより正極合剤塗工部41bは、始端部から周端部までの全領域が負極合剤塗工部42bに覆われている。
The
図3に図示されるように、発電要素40の外形形状は、高さ方向(Y方向)の両端部に形成された円弧部40Tと、両円弧部40Tの間に位置する一対の平坦部40Pとにより形成される扁平直方体状である。
発電要素40は、一方の円弧部40Tを下に向け、軸芯C−Cを電池缶1の底壁部22と平行にして、電池缶1内に収容されている。電池缶1内に収容された状態では、発電要素40の一対の平坦部40Pは、それぞれ、電池缶1の幅広面積部21aにほぼ平行に対面している。
As illustrated in FIG. 3, the outer shape of the
The
図2を参照して、角形二次電池C1の電池缶1には、絶縁シート2を介して発電要素40が収容されている。
上述した如く、発電要素40は、セパレータ43、44を介して正極電極41と負極電極42を扁平形状に捲回した電極群であり、捲回軸方向の両端面側には、正極合剤および負極合剤が塗布されていない正極合剤未塗工部41cおよび負極合剤未塗工部42cが設けられている。
発電要素40は、扁平形状に捲回されているため、断面半円形状の互いに対向する一対の湾曲部と、これら一対の湾曲部の間に連続して形成される平面部とを有している。発電要素40は、捲回軸方向が電池缶1の横幅方向に沿うように、一方の円弧部40T側から電池缶1内に挿入され、他方の一方の円弧部40T側が絶縁シート2の上部開口側に配置される。
With reference to FIG. 2, the
As described above, the
Since the
発電要素40の平面部でかつ電極箔露出部である正極合剤未塗工部41cおよび負極合剤未塗工部42cは、少なくとも一部が束ねられて平板状とされており、それぞれ正極集電板4Aの一端と負極集電板4Bの一端に重ね合わされて接続されている。
The positive electrode mixture
正極集電板4Aの他端と負極集電板4Bの他端は、正極外部端子8Aと負極外部端子8Bにそれぞれ接続されている。正極集電板4Aには、過大電流が流れた場合に電流を遮断する電流遮断手段(ヒューズ)44が設けられている。電流遮断手段44は、例えば、正極集電板4Aの一部に狭い幅の箇所を設けて、かかる部分が過大電流により溶断して正極集電板4Aを発電要素40側と正極外部端子8A側に分離する構成を有している。尚、本実施形態では、電流遮断手段44は、正極集電板4Aに設けたが、負極集電板4Bに設けてもよく、或いは正極集電板4Aと負極集電板4Bの両方に設けてもよい。また、電流遮断手段44は、異常時に電流を遮断する構成であればよく、上記した構成に限定されるものではない。
The other end of the positive electrode
正極集電板4Aと負極集電板4B、および正極外部端子8Aと負極外部端子8Bを、それぞれ電池蓋6から電気的に絶縁するために、ガスケット5および絶縁板7が電池蓋6に設けられている。
正極外部端子8Aは、バスバー50(図8参照)に溶接接合される溶接接合部13aと、正極集電板4Aに接続される正極接続部14aとが一体化して形成されている。負極外部端子8Bは、バスバー50に溶接接合される溶接接合部13bと、負極集電板4Bに接続される負極接続部14bとが一体化して形成されている。
In order to electrically insulate the positive electrode
The positive
正極接続部14a、負極接続部14bのそれぞれは、正極外部端子8A、負極外部端子8Bの下面から突出しており、その先端が電池蓋6の正極側貫通孔6A、負極側貫通孔6Bに挿入可能な円柱形状を有している。正極接続部14a、負極接続部14bは、電池蓋6を貫通して正極集電板4A、負極集電板4Bの正極集電板基部41A、負極集電板基部41Bよりも電池缶1の内部側に突出しており、先端がかしめられて、正極外部端子8A、負極外部端子8Bと、正極集電板4A、負極集電板4Bを電池蓋6に一体に固定している。
Each of the positive
正極外部端子8Aおよび負極外部端子8Bのそれぞれと電池蓋6との間には、ガスケット5が介在されており、正極集電板4Aおよび負極集電板4Bのそれぞれと電池蓋6との間には、絶縁板7が介在されている。
正極集電板4Aは、電池蓋6の下面に対向して配置される矩形板状の正極集電板基部41Aと、正極集電板基部41Aの側端で折曲されて、電池缶1の幅広面積部21aに沿って底壁部22側に向かって延出し、発電要素40の正極合剤未塗工部41cに対向して重ね合わされた状態で接続される正極側接続端部45Aを有している。負極集電板4Bは、電池蓋6の下面に対向して配置される矩形板状の負極集電板基部41Bと、負極集電板基部41Bの側端で折曲されて、電池缶1の幅広面積部21aに沿って底壁部22側に向かって延出し、発電要素40の負極合剤未塗工部42cに対向して重ね合わされた状態で接続される負極側接続端部45Bを有している。正極集電板基部41A、負極集電板基部41Bのそれぞれには、正極接続部14aが挿通される正極側開口孔43A、負極接続部14bが挿通される、負極側開口孔43Bがそれぞれ形成されている。
The positive electrode
[正・負極外部端子]
正極外部端子8Aはアルミニウム、アルミニウム合金等のアルミニウム系金属により形成され、負極外部端子8Bは、銅、銅合金等の銅系金属により形成されている。正極外部端子8Aと負極外部端子8Bとは、材料が異なる以外は、同一の構造を有する。このため、以下では、両部材を代表して正極外部端子8Aを例にして説明をするが、このことは負極外部端子8Bにおいても同じである。
上述した如く、正極外部端子8Aは、溶接接合部13aと、正極接続部14aとが一体化して形成されており、溶接接合部13aの上面には、バスバー50がレーザ溶接等の溶接により接合される(図8(a)、(b)参照)。
[Positive and negative external terminals]
The positive
As described above, the positive
溶接接合部13a(13b)は、(8.5mm〜10.5mm)×(10mm〜14mm)程度の矩形断面を有する直方体形状を有する。
図6は、溶接接合部13aの上部側の拡大断面図である。
溶接接合部13aの上面31は、中央部に形成された平坦面32と、溶接接合部13aの周縁部に形成された傾斜面33とを有する。傾斜面33は、平坦面32との境界から、溶接接合部13aの周側面35に向かうにしたがって、ほぼ直線的に溶接接合部13aの下面側に下降する傾斜している。つまり、傾斜面33は、周側面35の位置で、平坦面32からの深さEが最も深くなっている。後述する理由により、傾斜面33の最大の深さEは、傾斜面33が周側面35に達した位置において0.08mm〜0.2mmとなっている。傾斜面33の長さ、換言すれば、平坦面32と傾斜面33との境界から周側面35までの長さをDとした場合、傾斜面33の傾斜、すなわち、E/Dは、1/5以下とすることが好ましい。また、溶接接合部13aの面積を小さくするために、傾斜面33の長さDは、1.0mm以下とすることが好ましい。
The weld joint 13a (13b) has a rectangular parallelepiped shape having a rectangular cross section of about (8.5 mm to 10.5 mm) × (10 mm to 14 mm).
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the upper side of the weld joint 13a.
The
[正・負極外部端子の製造方法]
正極外部端子8Aまたは負極外部端子8Bを鍛造により製造する方法を、図4(a)〜(d)を参照して説明する。ここでも、正・負極外部端子8A、8Bの代表として、正極外部端子8Aを製造する場合で説明する。
正極外部端子8Aを作製する外部端子材71を鍛造金型81内に収容する。外部端子材71は円柱体であり、鍛造金型81の内壁面81aとは隙間を有する径とされている。
鍛造金型81には、溶接接合部13aの周側面35と同一サイズの断面を有し、溶接接合部13aの高さより高い上部空間S1と、正極接続部14aと同一形状の下部空間S2とが形成されている。
[Method for manufacturing positive and negative external terminals]
A method of manufacturing the positive external terminal 8A or the negative
The external
The forging
鍛造金型81内に収容された外部端子材71上に治具82を配置する。治具82の下端面83は、正極外部端子8Aの上面31と同一形状を有する。すなわち、治具82の下端面83には、正極外部端子8Aの平坦面32に対応する平坦面84と、下端面83の周縁部に形成され、正極外部端子8Aの傾斜面33と平行な傾斜面85が形成されている。
A
治具82で外部端子材71を叩くと、治具82による圧縮荷重により外部端子材71が押し潰され、断面積が拡大すると共に、外部端子材71の下部側が変形し、鍛造金型81の下部空間S2内に押し込まれる(図4(b)参照)。また、外部端子材71の上面72は、治具82の下端面83の形状にならって、その周縁部に傾斜面74形成される。但し、最初のうちは、外部端子材71の最外周側に対応する一部の傾斜面74が形成され、この状態での傾斜面74の面積(幅)は、治具82の下端面83の傾斜面85の面積(幅)よりも小さい。
When the external
さらに、治具82により圧縮荷重をかけると、外部端子材71の断面積がさらに拡大すると共に、外部端子材71の上面72の傾斜面74が鍛造金型82の傾斜面85と同じ面積(幅)になり、外部端子材71の上面72の中央部に、鍛造金型82の下端面83の平坦面84の面積(幅)と同じ面積(幅)の平坦面73が形成される(図4(c)参照)。
さらに鍛造を継続すると、外部端子材71の断面積が、鍛造金型81の上部空間S1の断面積と同一となり正極外部端子8Aが形成される(図4(d)参照)。
Furthermore, when a compressive load is applied by the
When the forging is further continued, the cross-sectional area of the external
図4(b)〜図4(d)に図示される鍛造行程中に、外部端子材71の傾斜面74の周縁部に、ダレやばりが生じることがある。ダレは外部端子材71の周縁部に、外部端子材71の充填が不足する場合に生じる。ばりは、主に、治具82による過押圧により、鍛造金型81と治具82の隙間(図示せず)に外部端子材71が充填されることにより生じる。
During the forging process illustrated in FIGS. 4B to 4D, sagging and flashing may occur at the peripheral edge of the
本実施形態では、正・負極外部端子8A、8Bの上面31にバスバー50が溶接される。従って、正・負極外部端子8A、8Bの上面31の周縁部に生じるダレに関しては、余り大きくならない限り、接合強度を確保することができる。
しかし、正・負極外部端子8A、8Bの上面31の周縁部に生じるばりは、バスバー50を正・負極外部端子8A、8Bの上面31から浮かせるため、接合強度を低下させる。
In the present embodiment, the
However, the flash generated at the periphery of the
[ばりと接合強度の関係]
図5は、外部端子材と鍛造金型との隙間と溶接強度との関係を示す特性図である。
同図における接合強度は相対値である。また、隙間Eは、図6に図示された、周側面35の位置における平坦面32からの深さ、すなわち、傾斜面33の最大の深さである。
接合強度の測定は、正・負極外部端子8A、8Bの上面31上にバスバー50を載置し、バスバー50にレーザを照射しながら楕円形に走査してレーザ溶接した上で行った。外部端子材71の傾斜面74の傾斜角度は、1/5とし、外部端子材71と鍛造金型81との隙間は一定とした。外部端子材71の上面形状は、9.5mm×12.5mmの矩形形状である。
図5に図示されているように、正・負極外部端子8A、8Bとバスバー50の接合強度は、隙間Eが0.2mm程度以下では、平坦の場合とほぼ同一であった。
これにより、正・負極外部端子8A、8Bの傾斜面33の最大の深さEが、換言すれば、傾斜面33が周側面35に達した位置における平坦面32からの深さEが0.2mm以下であれば接合強度を低下せずに正・負極外部端子8A、8Bとバスバー50とを接合することができることが判る。
[Relationship between beam and bonding strength]
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the gap between the external terminal material and the forging die and the welding strength.
The bonding strength in the figure is a relative value. The gap E is the depth from the
The measurement of the bonding strength was performed after placing the
As shown in FIG. 5, the bonding strength between the positive / negative
Thereby, the maximum depth E of the
上記において、外部端子材71の傾斜面74の傾斜角度を1/5としたのは、傾斜角度をこれ以上にすると、治具82が、外部端子材71により集中応力を生じ、耐久性に支障を生じるためである。
In the above description, the inclination angle of the
図4(a)〜(d)に図示される鍛造により形成した正・負極外部端子8A、8Bの上面31の周縁部に形成されたばりの高さの分布が図7に図示されている。
図7から、ばりの高さは、0.07mm以下であることが判る。
このことから、正・負極外部端子8A、8Bの傾斜面33の最大の深さEを0.08mm以上とすれば、ばりは正・負極外部端子8A、8Bの上面31上に載置されたバスバー50に達することがなく、接合強度を低下することがないことが判る。
FIG. 7 shows the distribution of the height of the flash formed on the peripheral edge of the
From FIG. 7, it can be seen that the height of the burr is 0.07 mm or less.
Therefore, if the maximum depth E of the
[組電池]
図8は、本発明の組電池の一実施の形態を説明するための図であり、図8(a)は組電池の上面図であり、図8(b)は、図8(a)におけるVIIIb−VIIIb線断面図である。
図8(a)に図示されるように、組電池100は、複数の角形二次電池C1を、複数個、厚さ方向に配列して構成されている。複数の角形二次電池C1は、隣接する角形二次電池C1を、幅広面積部21aを対向して、交互に反対向きにして配置されている。換言すれば、隣接する角形二次電池C1の異極性の外部端子同士が対向するように、つまり、正極外部端子8Aと負極外部端子8Bとが対向するように配置されている。
[Battery]
FIG. 8 is a diagram for explaining an embodiment of the assembled battery of the present invention, FIG. 8 (a) is a top view of the assembled battery, and FIG. 8 (b) is a diagram in FIG. 8 (a). It is a VIIIb-VIIIb line sectional view.
As shown in FIG. 8A, the assembled
各角形二次電池C1の正極外部端子8Aと、隣接する角形二次電池C1の負極外部端子8Bとは、バスバー50により直列に接続されている。図8では、角形二次電池C1は3個として図示されているが、同様な接続を繰り返すことにより、多数の角形二次電池C1を、すべて、直列に接続することができる。
The positive electrode
バスバー50は、アルミニウム系金属により形成された正極側部51と、銅系金属により形成された負極側部52を有するクラッド材により形成されている。バスバー50の正極側部51を正極外部端子8Aの上面31上に載置し、負極側部52を負極外部端子8Bの上面上に載置し、正極側部51上からレーザを照射して正極外部端子8Aに接合する。また、負極側部52上からレーザを照射して負極外部端子8Bに接合する。
各接合は、レーザを照射しながら、楕円形に走査して行う。
The
Each bonding is performed by scanning an ellipse while irradiating a laser.
図8(b)に図示された正極側における断面図を例として説明すれば、レーザRは、バスバー50にほぼ垂直に照射される。レーザRの照射により、バスバー50が厚さ方向に溶融し、溶融部50Rが形成される。溶融部50Rは、バスバー50と正極外部端子8Aと境界面である正極外部端子8Aの上面31面を超え、正極外部端子8Aの内部に達する。レーザRをバスバー50の正極側部51上を楕円形状に走査することにより、バスバー50と正極外部端子8Aとが溶融部50Rで接合される。負極外部端子8Bとバスバー50の負極側部52との接合も同様に行うことができる。
バスバー50の厚さは、1.0mm〜1.5mm程度が好ましい。
If the cross-sectional view on the positive electrode side illustrated in FIG. 8B is described as an example, the laser R is applied to the
The thickness of the
以上説明した通り、上記実施形態によれば、下記の効果を奏する。
(1)正・負極外部端子8A、8Bの上面31の周縁部に、周側面35に達した位置における平坦面32からの深さEが0.08mm〜0.2mm程度の傾斜面33を形成した。このため、鍛造により正・負極外部端子8A、8Bを作製した場合、正・負極外部端子8A、8Bの上面31の周縁部にばりが生じたとしても、レーザ溶接による接合強度の低下を無くすことができる。
As described above, according to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) An
(2)正・負極外部端子8A、8Bの上面31の平坦面32の外周に形成する傾斜面33の傾斜角を、1/5以下とした。このため、外部端子材71により治具82の周縁部に生じる集中応力を小さくし、十分な耐久性を確保することができる。
(2) The inclination angle of the
(3)正・負極外部端子8A、8Bの上面31の平坦面32の外周に形成する傾斜面33の傾斜角を、1/5以下とすると共に、平坦面32と傾斜面33との境界から周側面35までの長さDを、1.0mm以下とした。このため、平坦面32に形成される傾斜面33の傾斜角が小さいにも拘らず、正・負極外部端子8A、8Bの上面31の面積を小さくすることができる。
(3) The inclination angle of the
なお、上記一実施の形態では、電池容器10を電池缶1と電池蓋6とにより構成し、正極外部端子8Aおよび負極外部端子8Bを、電池蓋6に設ける構造として例示した。しかし、正極外部端子8Aおよび負極外部端子8Bを、電池缶1の幅狭面積部21bに設けたり、電池缶1に天井壁面を設け、この天井壁面に正極外部端子8Aおよび負極外部端子8Bを設けたりしてもよい。電池缶1に天井壁面を設ける場合には、電池缶1の底面を開口して、発電要素40等の収納口とする。
In the above embodiment, the
上記一実施の形態では、正・負極外部端子8A、8Bを四角柱形状として例示した。しかし、正・負極外部端子8A、8Bを、円柱形状、楕円や細長円の上面を有する柱形状、五角形以上の柱形状にしてもよい。
In the one embodiment, the positive / negative
上記一実施の形態では、正・負極外部端子8A、8Bの傾斜面33を、直線的に下降する形状として例示したが、円弧状、楕円状等の曲線的に下降する形状としてもよい。
In the above embodiment, the
上記一実施の形態では、バスバー50をクラッド材として例示したが、鉄などの全体が単一の金属材料により形成するようにしてもよい。また、鉄などの金属表面に、めっきまたはコールドスプレイによりクロム等の被膜を形成するようにしてもよい。
In the above embodiment, the
上記一実施の形態では、組電池100を構成するすべての角形二次電池C1を直列に接続する構造として例示した。しかし、本発明は、角形二次電池C1を並列に、換言すれば、バスバー50介して、正極外部端子8A同士および負極外部端子8B同士を接合する構造に適用することもできる。
In the said one Embodiment, all the square secondary batteries C1 which comprise the assembled
上記各実施形態では、角形二次電池C1をリチウムイオン電池として説明した。しかし、本発明は、ニッケル水素電池またはニッケル・カドミウム電池、鉛蓄電池のように水溶性電解液を用いる角形二次電池C1にも適用が可能である。 In the above embodiments, the square secondary battery C1 has been described as a lithium ion battery. However, the present invention can also be applied to a prismatic secondary battery C1 using a water-soluble electrolyte such as a nickel metal hydride battery, a nickel cadmium battery, or a lead storage battery.
その他、本発明は、発明の趣旨の範囲内において種々変形して適用することができ、要は、板状のバスバーが正極外部端子および負極外部端子それぞれの外周側面に対向するように正極外部端子上および負極外部端子上に載置され、正極外部端子および負極外部端子それぞれの上面に溶接される角形二次電池であって、正極外部端子および負極外部端子のそれぞれが、上面は中央部に平坦面を有すると共に、平坦面の周縁部に下面側に向けて漸次傾斜する傾斜面を有し、傾斜面の平坦面からの深さは、傾斜面が周側面に達した位置において0.08mm〜0.2mmであり、正極外部端子および負極外部端子のそれぞれは、上面の周縁部に平坦面に達しない高さのばりを有するものであればよい。
In addition, the present invention can be applied with various modifications within the scope of the invention. In short, the positive external terminal is such that the plate-like bus bar faces the outer peripheral side surfaces of the positive external terminal and the negative external terminal. A prismatic secondary battery mounted on the upper and negative electrode external terminals and welded to the upper surface of each of the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal. Each of the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal is flat at the center. And has an inclined surface that gradually slopes toward the lower surface side at the periphery of the flat surface, and the depth of the inclined surface from the flat surface is 0.08 mm to a position where the inclined surface reaches the peripheral side surface. It is 0.2 mm, and each of the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal only has to have a height flash that does not reach a flat surface at the periphery of the upper surface.
1 電池缶
6 電池蓋
8A 正極外部端子
8B 負極外部端子
10 電池容器
13a、13b 溶接接合部
14a 正極接続部
14b 負極接続部
21 側壁部
21a 幅広面積部
21b 幅狭面積部
31 上面
32 平坦面
33 傾斜面
35 周側面
40 発電要素
41 正極電極
42 負極電極
50 バスバー
50R 溶融部
71 外部端子材
81 鍛造金型
82 治具
100 組電池
C1 角形二次電池
S1 上部空間
S2 下部空間
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記正極外部端子および前記負極外部端子のそれぞれは、上面と周側面とを有し、前記上面は中央部に平坦面と、前記平坦面の周縁部に形成され下面側に向けて漸次傾斜する傾斜面とを有し、前記傾斜面の前記平坦面からの深さは、前記傾斜面が前記周側面に達した位置において0.08mm〜0.2mmであり、
前記正極外部端子および前記負極外部端子のそれぞれは、前記上面の周縁部に前記平坦面に達しない高さのばりを有する、角形二次電池。 A positive electrode external terminal connected to the positive electrode and a negative electrode external terminal connected to the negative electrode are provided on one side surface of a battery container in which a power generation element having a positive electrode and a negative electrode is stored, Plate-shaped bus bars are placed on the positive external terminal and the negative external terminal so as to face the outer peripheral side surfaces of the positive external terminal and the negative external terminal, respectively. A prismatic secondary battery welded to the upper surface ,
Each of the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal has an upper surface and a peripheral side surface, and the upper surface is formed with a flat surface at the center and a slope formed gradually at the periphery of the flat surface toward the lower surface. And the depth of the inclined surface from the flat surface is 0.08 mm to 0.2 mm at a position where the inclined surface reaches the peripheral side surface,
Each of the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal is a prismatic secondary battery having a flash having a height that does not reach the flat surface at a peripheral portion of the upper surface.
前記バスバーは、前記正極外部端子および前記負極外部端子それぞれの上面全体を覆って前記正極外部端子上および前記負極外部端子上に載置される、角形二次電池。 The prismatic secondary battery according to claim 1,
The bus bar is a prismatic secondary battery that covers the entire upper surface of each of the positive external terminal and the negative external terminal and is placed on the positive external terminal and the negative external terminal.
前記傾斜面の前記平坦面から前記周側面間の長さは1.0mm以下である、角形二次電池。 The prismatic secondary battery according to claim 1,
The rectangular secondary battery, wherein a length between the flat surface of the inclined surface and the peripheral side surface is 1.0 mm or less.
前記傾斜面の傾斜角度は、1/5以下である、角形二次電池。 The prismatic secondary battery according to claim 3 ,
A prismatic secondary battery, wherein the inclined surface has an inclination angle of 1/5 or less.
前記正極外部端子はアルミニウム系金属により形成され、前記負極外部端子は銅系金属により形成されている、角形二次電池。 The prismatic secondary battery according to claim 4 ,
The prismatic secondary battery, wherein the positive external terminal is formed of an aluminum-based metal and the negative external terminal is formed of a copper-based metal.
前記正極外部端子および前記負極外部端子のそれぞれは、平面視で矩形形状である、角形二次電池。 The prismatic secondary battery according to claim 4 ,
Each of the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal is a rectangular secondary battery having a rectangular shape in plan view.
前記正極外部端子および前記負極外部端子のそれぞれの前記上面の周縁部に形成されたばりの高さは0.07mm以下である、角形二次電池。 The prismatic secondary battery according to claim 4 ,
A prismatic secondary battery in which a height of a flash formed on a peripheral portion of the upper surface of each of the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal is 0.07 mm or less.
前記バスバーは、前記正極外部端子および前記負極外部端子それぞれの外周側面に対向するように前記正極外部端子上および前記負極外部端子上に載置され、
前記バスバーの一端と前記正極外部端子とは、前記バスバーを厚さ方向に貫通し、前記バスバーと前記正極外部端子の前記上面との境界部を超え、前記正極外部端子の内部に達する溶融部で接合され、
前記バスバーの他端と前記負極外部端子とは、前記バスバーを厚さ方向に貫通し、前記バスバーと前記負極外部端子の前記上面との境界部を超え、前記負極外部端子の内部に達する溶融部で接合されている、組電池。 A plurality of prismatic secondary batteries according to any one of claims 1 to 7 , and a bus bar connecting the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal of the adjacent prismatic secondary battery,
The bus bar is placed on the positive external terminal and the negative external terminal so as to face the outer peripheral side surfaces of the positive external terminal and the negative external terminal,
One end of the bus bar and the positive external terminal are a melting part that penetrates the bus bar in the thickness direction, exceeds a boundary between the bus bar and the upper surface of the positive external terminal, and reaches the inside of the positive external terminal. Joined and
The other end of the bus bar and the negative electrode external terminal penetrate through the bus bar in the thickness direction, cross the boundary between the bus bar and the upper surface of the negative electrode external terminal, and reach the inside of the negative electrode external terminal The battery pack is joined by
前記バスバーは、前記正極外部端子および前記負極外部端子それぞれの上面全体を覆って前記正極外部端子上および前記負極外部端子上に載置されている、組電池。The assembled battery, wherein the bus bar covers the entire upper surface of each of the positive external terminal and the negative external terminal and is placed on the positive external terminal and the negative external terminal.
前記バスバーの厚さは、1.5mm以下である、組電池。 The assembled battery according to claim 8 ,
The battery pack has a thickness of 1.5 mm or less.
前記バスバーは、前記一端がアルミニウム系金属により形成され、前記他端が銅系金属により形成されたクラッド材である、組電池。
The assembled battery according to claim 8 ,
The bus bar is an assembled battery in which the one end is a clad material formed of an aluminum-based metal and the other end of a copper-based metal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013134955A JP6108545B2 (en) | 2013-06-27 | 2013-06-27 | Square secondary battery and battery pack |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013134955A JP6108545B2 (en) | 2013-06-27 | 2013-06-27 | Square secondary battery and battery pack |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015011807A JP2015011807A (en) | 2015-01-19 |
JP2015011807A5 JP2015011807A5 (en) | 2015-12-10 |
JP6108545B2 true JP6108545B2 (en) | 2017-04-05 |
Family
ID=52304813
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013134955A Expired - Fee Related JP6108545B2 (en) | 2013-06-27 | 2013-06-27 | Square secondary battery and battery pack |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6108545B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6681543B2 (en) * | 2016-07-21 | 2020-04-15 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Weld metal member and battery having the weld metal member |
JP6814389B2 (en) * | 2017-04-10 | 2021-01-20 | トヨタ自動車株式会社 | Batteries |
JP7081929B2 (en) * | 2018-01-31 | 2022-06-07 | 日東精工株式会社 | Manufacturing method of external terminal for battery |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010198842A (en) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Hitachi Maxell Ltd | Metal-pressed molding body and battery using the same |
JP5528746B2 (en) * | 2009-09-11 | 2014-06-25 | 三洋電機株式会社 | Assembled battery |
JP2011253779A (en) * | 2010-06-04 | 2011-12-15 | Nissan Motor Co Ltd | Battery pack |
JP2012138207A (en) * | 2010-12-24 | 2012-07-19 | Primearth Ev Energy Co Ltd | Battery terminal and manufacturing method of the same |
US9555505B2 (en) * | 2011-03-03 | 2017-01-31 | Showa Denko K.K. | Forging method |
JP2012248284A (en) * | 2011-05-25 | 2012-12-13 | Kojima Press Industry Co Ltd | Battery holding connection structure |
-
2013
- 2013-06-27 JP JP2013134955A patent/JP6108545B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015011807A (en) | 2015-01-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5137918B2 (en) | Secondary battery manufacturing method and secondary battery | |
JP5587061B2 (en) | Energizing block for resistance welding, sealed battery manufacturing method using the energizing block, and sealed battery | |
JP6657843B2 (en) | Rechargeable battery | |
JP6038802B2 (en) | Battery pack and prismatic secondary battery for use in the battery pack | |
JP6363893B2 (en) | Secondary battery | |
WO2009096160A1 (en) | Secondary cell collector terminal board, secondary cell, and secondary cell manufacturing method | |
EP1779962A1 (en) | Method for welding thin plates of different metal, joined body of thin plates of different metal, electric device, and electric device assembly | |
KR102209769B1 (en) | Battery Module | |
US9017871B2 (en) | Negative-electrode terminal for cell | |
JP5909504B2 (en) | Welded structure in battery, method for forming the same, secondary battery cell, and secondary battery module | |
US9559347B2 (en) | Negative electrode terminal for battery and method for producing negative electrode terminal for battery | |
JP6725351B2 (en) | Electric storage element and method for manufacturing electric storage element | |
KR100599598B1 (en) | Secondary battery, electrodes assembly and plate using the same | |
JP6192992B2 (en) | Prismatic secondary battery | |
JP5957651B2 (en) | Assembled battery | |
JP6108545B2 (en) | Square secondary battery and battery pack | |
JP6184747B2 (en) | Prismatic secondary battery | |
JP2015053129A (en) | Square secondary battery | |
KR101182643B1 (en) | Method for Production of Prismatic Battery Case | |
WO2013001644A1 (en) | Assembled battery | |
KR101417280B1 (en) | Secondary battery and method for fabricating the same | |
JP6133680B2 (en) | Prismatic secondary battery | |
US11640880B2 (en) | Energy storage device | |
JP6971990B2 (en) | A method for manufacturing a secondary battery, a method for manufacturing a secondary battery, and a method for manufacturing a conductive member for a secondary battery. | |
JP2015115223A (en) | Method of manufacturing sealed battery |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20151023 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20151023 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160831 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160906 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161107 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161206 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170127 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170207 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20170303 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170303 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6108545 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20170927 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |