JP7304329B2 - 二次電池ならびに二次電池用端子およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池の電極端子に用いられる端子およびその製造方法に関する。

リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池は、既存の電池に比べて軽量かつエネルギー密度が高いことから、近年、電気を駆動源とする車両搭載用電源、あるいはパソコンおよび携帯端末等の電気製品等に搭載される電源として用いられている。特に、軽量で高いエネルギー密度が得られる密閉型のリチウムイオン二次電池を単電池として構成される組電池は、電気自動車（ＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）等の車両の駆動用高出力電源として好ましく用いられている。

かかる組電池を構成する密閉型の二次電池は、電極体を収容する電池ケースと、正極および負極の電極端子と、を備えている。二次電池を構成する電極端子の一方の端部は電池ケースの外部に露出しており、他方の端部は電池ケース内部の電極体と集電体を介して接続されている。
このような二次電池（以下、「単電池」ともいう）が所定の配列方向に沿って複数配列され、一の単電池の電極端子が他の一の単電池とバスバを介して電気的に接続されることによって、組電池が構築されている。

通常、この種の二次電池の正極および負極の電極端子はそれぞれ異なる金属材料から構成されている。一方の電極端子と同種の材料からなるバスバを単電池間の接続に用いる場合、該一方の電極端子と比較して他方の電極端子とバスバ間の導通および接合強度が相対的に低くなる。

電極端子とバスバ間の導通および接合強度を確保するために、特許文献１および特許文献２には、バスバと異なる種の材料からなる電極端子に対し、バスバと同種の材料からなる中間部材を超音波接合によって接合する技術が開示されている。

特開２０１６－１８６７５号公報 特開２０１１－１２４０２４号公報

しかしながら、電極端子と中間部材を超音波接合する際には、該電極端子と該中間部材間の接合強度を確保するために、接合面に大きな接合エネルギーを与える必要がある。接合面に大きな接合エネルギーを与えた場合、該中間部材の表面、すなわち、該中間部材とバスバとの接続面に荒れや変形が生じるため、当該表面を平坦にするための後処理が必要である。特許文献１では、超音波接合の後に切削加工処理、研磨加工処理、又は溶融加工処理等の表面処理によって表面粗さを低減する処理が施されている。特許文献２では、超音波接合後によって発生した異物を除去する工程が設けられている。
これらの工程は、電池の容易な組み立て、ひいては電池の生産を妨げる要因となる。電極端子とバスバ等の外部の接続端子とを良好に導通させ、部材間の接合強度を確保し、かつ、煩雑な後処理を必要としないような技術の開発が求められている。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、例えばバスバ等の外部の接続部品との導通に優れる端子を提供することを主な目的とする。併せて、そのような端子を用いた電池、および、後処理を必要とせずに該端子を製造する技術を提供することを他の主な目的とする。

本発明者らは、端子を構成する、それぞれ金属製の２つの部材が相互にかしめられることによって部材間の機械強度を強くできることに着目した。さらに、かしめ構造の形態を工夫することによって、当該２つの部材間にさらにかしめ構造に影響させることなく金属接合を付与させることができ、結果、接合強度と導通の両立を従来よりも容易に実現できることを見出し、本発明を完成させた。

ここで開示される端子は、二次電池の正極および負極のいずれかを構成する端子であって、それぞれ金属製の第一部材と第二部材とを有している。前記第一部材は板状に形成され、前記第二部材は前記第一部材に対向するカシメ部を備えている。ここで、前記第一部材の一方の面において、貫通孔を介さずに前記第二部材のカシメ部が該第一部材にかしめられており、かつ、前記第一部材と前記第二部材が対向する面に、相互に金属接合された金属接合面を有する。

通常のかしめでは、一方の部材の一部が、他方の部材に予め形成された貫通孔を通過し、当該通過した一方の部材の一部が他方の部材の貫通孔の周囲においてかしめられることによって、かしめ構造が形成される。しかし、このような貫通孔を介したかしめ構造は、貫通孔の形成によって当該かしめ構造自体が大きな面積を占めるため、別途金属接合を行うのに適する領域を確保することが困難である。
一方、ここで開示される二次電池用端子は、貫通孔を介さずに第一部材と第二部材がかしめられていることによって端子の機械強度が確保される。これにより、かしめ後の第一部材と第二部材とが相互に対向する面に金属接合を形成する領域を確保することができる。さらに、貫通孔を介さずに第一部材と第二部材がかしめられるため、第一部材における第二部材と対向する面とは反対側の面に、かしめ構造に伴う形状変化を抑止することができる。
また、ここで開示される端子では、貫通孔を介さないかしめ構造による機械的強度の確保とともに、第一部材と第二部材が対向する面に、相互に金属接合された金属接合面が形成されることによって、第一部材と第二部材の良好な導通が確保される。

好適な一実施形態において、前記金属接合面の面積は、前記第一部材と前記第二部材が対向する面の面積の１０％以下である。
かかる構成によると、金属接合が前記第一部材表面に及ぼす影響を小さくすることができる。その結果、板状の第一部材における第二部材と対向する面とは反対側の面（即ち、第一部材における外部の接続部品と接続され得る面）の当初の平坦性を維持することができる。

より好適な一実施形態において、前記第一部材は、前記第二部材と対向する面と反対側の面に凹部を備え、前記金属接合面は、前記凹部と対向する部分に形成されている。
かかる構成によって、前記板状第一部材の第二部材と対向する面と反対側の面において、前記凹部以外の部分の平坦性を維持することができる。

他の好適な一実施形態において、前記第一部材の前記対向する面と反対側の面における
算術平均粗さＳａが５μｍ以下である。
かかる構成によると、板状の第一部材における第二部材と対向する面とは反対側の面（即ち、第一部材における外部の接続部品と接続され得る面）の平坦性が良好に確保される。

ここで開示される技術の好適な一実施形態として、前記第一部材と前記第二部材とは互いに異なる金属から構成されているものが挙げられる。
上記のとおり、ここで開示される技術では、貫通孔を介さないかしめ構造と金属接合とが両立されており、第一部材と前記第二部材とが互いに異なる金属で構成されている場合であっても、良好な機械的強度と導通が実現される。

例えば、前記第一部材がアルミニウムまたはアルミニウムを主体とする合金で構成されており、かつ、前記第二部材が銅または銅を主体とする合金で構成されているものが挙げられる。

一実施形態において、前記第一部材と前記第二部材との間に存在する前記金属接合面は、超音波接合により生じた接合面を有する。
かかる構成によって、前記第一部材および前記第二部材をより良好に導通させることができる。

ここに開示される技術の他の側面として、正極および負極を含む電極体と、該電極体を内部に収容した電池ケースと、前記電極体における正極および負極それぞれと電気的に接続された正極端子および負極端子とを備え、前記正極端子および負極端子の少なくとも一方は、ここに開示される端子を含んだ二次電池が提供される。

ここに開示される技術の他の側面として、複数の単電池が相互に電気的に接続されて配列された組電池であって、前記複数の単電池として、前記正極端子および負極端子の少なくとも一方はここに開示される端子を含んだ前記二次電池が用いられている組電池が提供される。

好適な一実施形態として、前記複数の単電池は、所定のバスバにより一の単電池の正極端子と他の一の単電池の負極端子とがそれぞれ電気的に接続されており、前記端子の前記第一部材を構成する金属と同じ金属によって前記バスバが構成されている。
かかる構成により、単電池間がより良好に接続された組電池が提供される。

ここに開示される技術の他の側面として、端子の製造方法が提供される。
すなわち、ここで開示される端子の製造方法は、以下の工程を包含する：
前記端子を構成するそれぞれ金属製の第一部材と第二部材とを用意する工程、ここで、前記第一部材は板状に形成され、前記第二部材は前記第一部材に対向するカシメ部を備えている；
前記第一部材の一方の面において、貫通孔を介さずに前記第二部材のカシメ部を前記第一部材にかしめる工程；および
前記第一部材と前記第二部材との対向する面の少なくとも一部を相互に金属接合する工程。
かかる製造方法によって、ここで開示される端子を構成要素とした端子を製造することができる。

好適な一実施形態において、前記金属接合工程において、該工程によって形成される金属接合の接合面が、前記第一部材と前記第二部材が対向する面の面積の１０％以下となるように実施される。
かかる製造方法によって、金属接合が前記第一部材表面に及ぼす影響を小さくすることができ、その結果、第一部材における外部の接続部品と接続される面の平坦性を維持された端子を製造することができる。

好適な一実施形態において、前記金属接合工程において、該金属接合後における前記第一部材の前記対向面と反対側の面における算術平均粗さＳａが５μｍ以下となるように実施される。
かかる製造方法は、上述のかしめによって部材間の機械強度が確保されていることにより、従来よりも金属接合によって与える接合エネルギーを弱くすることができることにより実現される。その結果、前記第一部材における外部の接続部品と接続される面の粗さを上記の値に抑えられた端子を製造することができる。

ここに開示される技術の好適な一実施形態として、前記第一部材と前記第二部材とは互いに異なる金属から構成されているものが挙げられる。

例えば、前記第一部材がアルミニウムまたはアルミニウムを主体とする合金で構成されており、かつ、前記第二部材が銅または銅を主体とする合金で構成されているものが挙げられる。

一実施形態にかかる端子を用いた二次電池の外形を模式的に示す斜視図である。 一実施形態にかかる端子を用いた単電池から構成された組電池を模式的に示す斜視図である。 一実施形態にかかる端子を用いた二次電池の内部構造を模式的に示す幅広面の断面図である。 一実施形態にかかる端子を用いた二次電池の内部構造を模式的に示す幅狭面の側面図である。 一実施形態にかかる端子の構造を模式的に示す要部断面図である。 一実施形態にかかる端子のカシメ部の構造を模式的に示す断面図である。 一実施形態にかかる端子のカシメ部の構造を模式的に示す断面図である。 一実施形態にかかる端子に形成されている凹部を模式的に示す断面図である。 一実施形態にかかる端子に形成されている凹部を模式的に示す断面図である。 一実施形態にかかる端子の破断後の断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像である。 一実施形態にかかる端子を含む二次電池の製造手順を示すフローチャートである。

以下、適宜図面を参照しながら、ここで開示される端子、該端子を備える二次電池、該端子を備えた単電池を構成要素とする組電池、および該端子の製造方法について、捲回電極体を備えた角形のリチウムイオン二次電池を例に挙げて詳細に説明する。以下の実施形態は、当然ながらここに開示される技術を特に限定することを意図したものではない。
ここで開示される二次電池は、以下に説明するリチウムイオン二次電池に限定されるものではなく、例えば、ナトリウムイオン二次電池、マグネシウムイオン二次電池、あるいは、いわゆる物理電池に包含されるリチウムイオンキャパシタ等もここでいう二次電池に包含される例である。また、ここでは複数の正極および負極の電極体がセパレータを介して捲回された構造を有する捲回電極体を備えたリチウムイオン二次電池を用いて説明するが、電極体はかかる構成に限られず、複数の正極および負極の電極体がセパレータを介して積層された構成であってもよい。

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。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。

以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。以下の図面における長さや幅等の寸法関係は、実際の寸法関係を必ずしも反映するものではない。
本明細書において数値範囲をＡ～Ｂ（ここで、Ａ，Ｂは任意の数値）と記載している場合は、Ａ以上Ｂ以下を意味するものとする。また、本明細書において「主体」とは、全成分のうち７０重量％以上を占める成分のことをいう。

図１は、一実施形態にかかる端子を用いたリチウムイオン二次電池の外形を模式的に示す斜視図である。
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池１２は、正極および負極がセパレータを介して積層された構造を有する電極体を電池ケース３０の内部に備えている。かかる電極体は、非水電解液（図示せず）とともに電池ケース本体３２に収容され、内部が減圧された状態で蓋体３４の縁部が溶接等で封止され、密閉されている。電池ケース３０には、例えば、アルミニウム等の軽量で熱伝導性の良い金属材料が用いられる。電池ケース３０の形状は、図１に記載されているような角形のものに限定されず、例えば円筒型等であってもよい。

図１および図３に示すように、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池１２は、電池ケース３０内部の電極体２０（図３）と電気的に接続され、バスバ等を介して外部の接続部品と接続される正極端子４０および負極端子５０を備えている。図３に示すように、これら正負極端子４０，５０は、電池ケース３０の蓋体３４を貫通するようにして設けられている。本実施形態において、負極端子５０が、ここで開示される上記第一部材および第二部材を備える端子構造を有する。このことは後述する。
なお、電池ケース外部に露出している正極端子４０および負極端子５０の形状は特に制限されず、例えば図示されているように矩形状であってもよく、楕円形状を含む円形状等であってもよい。

図２は、一実施形態にかかる端子を用いた単電池から構成された組電池を模式的に示す斜視図である。
図１に示した単電池１２が複数配列されてなる組電池１００において、単電池１２はスペーサ１１を介して配列されている。最も外側に配置されたスペーサ１１のさらに外側には、一対のエンドプレート１７が配置されている。これらはエンドプレート１７を架橋するように取り付けられた締付け用ビーム材１８によって拘束され、締付け用ビーム材１８の端部がビス１９によって締め付けられ、固定されている。

正極端子４０と負極端子５０は、隣接する単電池１２と、バスバ１４を介して電気的に接続されている。バスバ１４としては、一般的に高い導電性と高い機械強度を持つ金属が用いられ、例えば、アルミニウムや銅等が用いられる。

ここで開示される端子を用いた二次電池の内部構造について、図３を参照しつつ説明する。図３は、一実施形態にかかる端子を用いた二次電池の構造を模式的に示す幅広面の断面図である。
ここで開示される電極体２０は、図示しない絶縁フィルム等で覆われた状態で、電池ケース３０の内部に収容された発電要素であり、長尺シート状の正極２１と、長尺シート状の負極２２とが、同じく長尺シート状の２枚のセパレータ２３、２４を間に介在させつつ相互に重ねて扁平状に捲回されたいわゆる捲回電極体である。

正極２１は、箔状の正極集電体２１Ａと、当該正極集電体２１Ａの両面に長手方向に沿って形成された正極活物質層２１Ｂと、を備えている。また、リチウムイオン二次電池１２の幅方向における電極体２０の一方の側縁部には、正極活物質層２１Ｂが形成されておらず、正極集電体２１Ａが露出した正極集電体露出部２１Ｃが設けられている。正極活物質層２１Ｂには、正極活物質、バインダ、導電材等の種々の材料が含まれる。なお、正極活物質層２１Ｂに含まれる材料については、従来の一般的なリチウムイオン二次電池で使用され得るものを特に制限なく使用することができ、本発明を特徴付けるものではないため詳細な説明は省略する。
正極集電端子４２としては、例えばアルミニウム箔等が用いられる。

負極２２は、箔状の負極集電体２２Ａと、当該負極集電体２２Ａの片面または両面に長手方向に沿って形成された負極活物質層２２Ｂと、を備えている。また、幅方向における電極体２０の他方の側縁部には、負極活物質層２２Ｂが形成されておらず、負極集電体２２Ａが露出した負極集電体露出部２２Ｃが設けられている。正極活物質層２１Ｂと同様に、負極活物質層２２Ｂには、負極活物質やバインダ等の種々の材料が含まれる。負極活物質層２２Ｂに含まれる材料については、従来の一般的なリチウムイオン二次電池で使用され得るものを特に制限なく使用することができ、本発明を特徴付けるものではないため詳細な説明は省略する。
負極集電端子５２としては、例えば銅箔等が用いられる。

セパレータ２３、２４は、正極２１と負極２２との間に介在し、これらの電極が直接接触することを防止する。図示は省略するが、セパレータ２３、２４には、微細な孔が複数形成されている。当該微細な孔は、電荷担体（リチウムイオン二次電池の場合は、リチウムイオン）が正極２１と負極２２との間で移動するように構成されている。
セパレータ２３、２４には、所要の耐熱性を有する樹脂シート（例えばポリプロピレン、ポリスチレン等のポリオレフィン製シート）等が使用される。

電池ケース３０に収容される非水電解液としては、典型的には非水溶媒と支持塩とを含有した、従来の一般的なリチウムイオン二次電池で使用され得るものを特に制限なく使用することができ、本発明を特徴付けるものではないため詳細な説明は省略する。

図３および図４に示すように、正極端子４０は電池ケース内部で電極体と接続される正極集電端子４２と、該集電端子４２と接続され、一部が蓋体の貫通孔３６を通過して蓋体の外表面に露出する正極接続端子４４とから構成されている。正極集電端子４２は、電池ケース３０の内部に配置され、正極集電体露出部２１Ｃを介して正極２１に接続されている。

図３および図４に示すように、負極端子５０は電池ケース内部で電極体と接続される負極集電端子５２と、該集電端子５２と接続され、一部が蓋体の貫通孔３６を通過して蓋体の外表面に露出する負極接続端子５４とから構成されている。負極集電端子５２は、電池ケース３０の内部に配置され、負極集電体露出部２２Ｃを介して負極２２に接続されている。

以下では、ここで開示される端子構造が具現化されている負極端子５０の構成をもとに、図５を参照しつつ詳細に説明する。なお、正極端子４０がここで開示される端子構造を有している場合の構成は、負極端子５０が負極接続端子５４を有している場合の構成と同様であるので、詳細な説明は省略する。

図５は、一実施形態にかかる端子の要部構造を模式的に示す断面図である。
上記のとおり、負極端子５０は負極接続端子５４と負極集電端子５２とから構成されている。負極接続端子５４は、第一部材５６と第二部材５８とから構成されている。
負極集電端子５２は、負極接続端子５４のうちの第二部材５８における電池ケース内部に存在する部分とかしめ、溶接等によって接続されている。本実施形態では、後述するように、負極集電端子５２と負極接続端子５４のうちの第二部材５８の脚部５８Ｌとの間に形成されたかしめ構造によって、負極集電端子５２と負極接続端子５４とが接続されて本実施形態に係る負極端子５０を構成している（図５参照）。
負極集電体２２Ａと接続される負極集電端子５２は、好ましくは負極集電体２２Ａと同種の金属が用いられ、例えば、銅が用いられる。負極集電端子５２と接続される負極接続端子５４のうちの第二部材５８は、好ましくは負極集電端子５２と同種の金属が用いられ、例えば、銅が用いられる。一方、本実施形態では、負極接続端子５４のうちの第一部材５６は、アルミニウム製である。

図５に示されるように、負極接続端子５４は、蓋体３４に形成された貫通孔３６に挿通されており、蓋体３４と負極端子５４の間はガスケット６０によって絶縁されている。
ガスケット６０は絶縁性を有する材料によって形成されており、例えば、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）等のフッ素樹脂等が用いられる。
また、図示されるように、負極集電端子５２はインシュレータ６１によって絶縁されている。インシュレータ６１は絶縁性を有する材料によって形成されており、例えば、ポ
リフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等の樹脂材料が用いられる。

負極接続端子５４は、ここで開示される端子構造を反映したものであり、それぞれ金属製の第一部材５６と第二部材５８とから構成されている。第一部材５６は板状に形成され、第二部材５８は第一部材５６に対向するカシメ部５８Ｃを備えている。ここで、第一部材５６の一方の面において、いかなる貫通孔も介さずに第二部材５８のカシメ部５８Ｃが第一部材５６にかしめられており、かつ、第一部材５６と第二部材５８とは、対向面５７に相互に金属接合されている金属接合面を有する。第一部材５６の前記対向面とは反対側の面５５は、例えばバスバ１４と少なくとも一部が溶接されることによって外部と接続される。

第一部材５６および第二部材５８の形状は、本発明の効果を損なわない限りにおいて特に制限されない。これに限られないが、第一部材５６は板状であり、第二部材５８のカシメ部５８Ｃが嵌合する凹部５６Ｒを備えている。これに限られないが、第二部材５８は例えば、第一部材５６にかしめられるカシメ部５８Ｃ、蓋体３４の貫通孔３６に挿通される軸部５８Ｓを備えている。第二部材５８は、負極集電端子５２に溶接等によって接続され、かつ、かしめ等によって蓋体３４に固定されるための脚部５８Ｌを備えていてもよい。即ち、図５に示すように、本実施形態に係る負極接続端子５４は、電池ケース内部において、蓋体３４の貫通孔３６を通過した第二部材５８の脚部５８Ｌが、対向する負極集電端子５２に設けられたカシメ用の貫通孔５３の周囲にかしめられることによって固定されている。

第二部材５８のカシメ部５８Ｃおよび第一部材５６の凹部５６Ｒの形状等は、第一部材５６と第二部材５８がかしめられて十分な強度で接合される限りは、特に限定されない。
図６に示されるように、第二部材５８のカシメ部５８Ｃは、軸部５８Ｓの第一部材５６と対向する面に凸形状に設けられていてもよい。図７に示されるように、第二部材５８のカシメ部５８Ｃは、軸部５８Ｓの第一部材５６と対向する面にフランジ形状に設けられていてもよい。

第一部材５６と第二部材５８の金属接合は、超音波接合によって行われる。しかし、第一部材５６と第二部材５８を金属接合により接合する方法は超音波接合に限定されず、例えば、拡散接合、摩擦圧接、レーザ溶接等によっても行われ得る。

ここで開示される負極接続端子５４は、上述したように第二部材５８のカシメ部５８Ｃが第一部材５６にかしめられているため、両部材間の接合強度が良好であり、かつ、金属接合によって接合されていることによって良好な導通が確保されている。

上述したかしめによって部材間の接合強度が確保されているため、第一部材５６と第二部材５８の金属接合は、第一部材５６と第二部材５８が対向する面に対して狭い範囲で行われていてもよい。
これに限られないが、第一部材５６と第二部材５８が金属接合されている面の面積が、第一部材５６と第二部材５８とが対向する面の面積の５０％以下であることが好ましく、例えば３０％以下であることがより好ましい。かかる面積は、本発明の効果を奏する限りにおいて更に狭い面積であってもよく、例えば１０％以下や５％以下であってもよい。また、図８および図９に示すように、第一部材５６は、第二部材５８と対向する面５７と反対側の面５５に、凹部５６Ｒ２を備え、上記金属接合面は、凹部５６Ｒ２の開口に対応する範囲よりも内側に形成されていてもよい。ここで、「第一部材５６と第二部材５８とが対向する面の面積」とは、第一部材５６と第二部材５８とが対向している面５７を、面５５と水平な面に投影した際に形成される面の面積のことをいう。
このように狭い範囲でしか金属接合されていない場合であっても、第一部材５６と第二部材５８があらかじめかしめられていることによって、部材間の接合強度が良好である。また、金属接合が第一部材表面に及ぼす影響が小さいことによって、第一部材における外部の接続部品と接続される面の平滑性が維持され、平滑化のための後処理が不要である。

また、第一部材５６と第二部材５８の金属接合は、第一部材５６において、第二部材５８と対向する面と反対側の面の表面粗さが抑えられるように、弱い接合エネルギーで行うことができる。例えば、金属接合後の当該表面の算術平均粗さＳａは５μｍ以下であることが好ましく、３μｍ以下であることがより好ましく、例えば２μｍ以下であることがさらに好ましい。
このように、第一部材５６と第二部材５８が対向する面の反対側の面が平坦であることによって、平滑化等の後処理をすることなく、負極接続端子５４はバスバ等の外部の接続部品と良好に接続される。

本実施形態では、負極接続端子５４に接続されるバスバ１４がアルミニウムまたはアルミニウムを主体とする合金で構成される。従って、本実施形態においては、アルミニウム製の第一部材５６とバスバを構成する金属種が合わされることにより、負極端子とバスバとの導通および接合強度を向上させることができる。

上記のとおり、本実施形態においては第一部材５６と第二部材５８を超音波接合により形成された金属接合面を有する。
このような接合面を有することは、例えば、第一部材５６と第二部材５８との界面で破断させ当該破断面を観察することによって確認することができる。図１０は、アルミニウムからなる第一部材５６と銅からなる第二部材５８とを破断させた面のＳＥＭ画像である。図中の矢印は、銅からなる第二部材５８に対する、アルミニウムからなる第一部材５６の凝着を指している。このように、第一部材５６と第二部材５８の少なくとも一方の破断面に他方の金属の凝着が確認できた場合に、上記の接合面あったと確認することができる。

ここに開示される端子（本実施形態では負極端子）を有する二次電池１２は、バスバ１４等の外部の接続部品と良好に導通され得る。また、単電池として二次電池１２が用いられた組電池１００において、ここに開示される端子（詳しくは接続端子）の第一部材を構成する金属種と同じ金属でバスバ１４を構成することによって、単電池１２間をより良好に導通させることができる。

以下、ここに開示される端子の製造方法および、該端子を有する二次電池の製造方法について、改めて説明する。
なお、以下では、ここに開示される端子を有する負極端子の製造方法を例に挙げて製造方法を説明する。ここに開示される端子を有する正極端子の製造方法については、該端子を有する負極端子の場合と同様の方法で製造することができるので、説明は省略する。

図８は、端子を製造する方法のフローチャートである。
まず、端子を構成する上述した第一部材５６と第二部材５８とを用意する（Ｓ１）。

次に、第一部材５６と第二部材５８を、カシメ部５８Ｃと凹部５６Ｒを介してかしめる（Ｓ２）。かしめは例えば、第一部材５６と第二部材５８のいずれか一方を固定し、他方を一方に対して加圧することによって行うことができる。この操作によって、第一部材５６と第二部材５８の一方の部材を他方の部材に対して変形させ、圧入させることによって、カシメ部５８Ｃと凹部５６Ｒとを固定することができる。

そして、第一部材５６と前記第二部材５８との対向する面の少なくとも一部を相互に金属接合する（Ｓ３）。
第一部材５６と第二部材５８の金属接合は、上記のとおり超音波接合によって行われる。超音波接合は、例えば、第一部材５６と第二部材５８とをホーンとアンビルとで挟み、第一部材５６と第二部材５８の軸部５８Ｓとを押し当てつつ、超音波振動が与えられることによって行われることが好ましい。
例えば、ホーンを介して与えられる超音波振動の条件は、第一部材５６と第二部材５８の金属種、寸法、ホーンの形状等に応じて、適宜設定し得る。これに限られないが、例えば、振幅は２０～８０μｍ程度、周波数は１５～１５０ｋＨｚ程度、第一部材５６と第二部材５８に与えられるエネルギー量が３０～５００Ｊ程度に設定され得る。

なお、本実施形態に限られず、第一部材５６と第二部材５８を金属接合により接合する方法は、例えば、拡散接合、摩擦圧接、レーザ溶接等によって行ってもよい。

ここでは、上記のとおり、第一部材５６と前記第二部材５８とを金属接合する工程（Ｓ３）において、金属接合面が、通常第一部材５６と第二部材５８が対向する面の面積の５０％以下となるように実施するが、特に限定されず、かかる面積は例えば上記対向面の面積の１０％を超える領域（例えば全体の面積の１０～２０％）でもよい。かかる面積が更に狭い面積となるように実施してもよく、例えば１０％以下や５％以下となるように実施してもよい。
第一部材５６と第二部材５８とが予めかしめられていることによって、部材間の接合強度が確保される。そのため金属接合の範囲を狭くしても、部材間の接合強度と導通を両立することができる。金属接合の範囲を狭くすることによって、外部の接続部品と接続される面の荒れる範囲も抑えられる。この方法で製造された端子は、外部の接続部品と接続される面を平滑化する等の後処理が不要となり、生産性の観点からも好ましい。

なお、第一部材５６と第二部材５８とを金属接合する工程（Ｓ３）において、上記のとおり、当該金属接合後における第一部材５６の対向面と反対側の面における算術平均粗さＳａが５μｍ以下となるように実施することが好ましいのであるが、特に限定されず、３μｍ以下、例えば２μｍ以下となるように実施してもよい。第一部材５６と第二部材５８とを超音波接合によって接合する際に、与える接合エネルギーを小さくすることによって、上記Ｓａを小さくすることを実現することができる。この方法で製造された端子は、外部の接続部品と接続される面を平滑化する等の後処理が不要となり、生産性の観点からも好ましい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。ここに開示される発明には上記の具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

１１ スペーサ
１２ 二次電池（単電池）
１４ バスバ
１７ エンドプレート
１８ 締め付け用ビーム材
１９ ビス
２０ 電極体
２１ 正極
２１Ａ 正極集電体
２１Ｂ 正極活物質層
２１Ｃ 正極集電体露出部
２２ 負極
２２Ａ 負極集電体
２２Ｂ 負極活物質層
２２Ｃ 負極集電体露出部
２３ セパレータ
２４ セパレータ
３０ 電池ケース
３２ 電池ケース本体
３４ 蓋体
３６ 貫通孔（蓋体の貫通孔）
４０ 正極端子
４２ 正極集電端子
４４ 正極接続端子
５０ 負極端子
５２ 負極集電端子
５３ 貫通孔（負極集電端子の貫通孔）
５４ 負極接続端子
５５ 対向面と反対側の面
５６ 第一部材
５６Ｒ 凹部
５６Ｒ２ 凹部
５７ 対向面
５８ 第二部材
５８Ｃ カシメ部
５８Ｌ 脚部
５８Ｓ 軸部
６０ ガスケット
６１ インシュレータ
１００ 組電池

Claims (15)

1. 二次電池の正極および負極のいずれかを構成する端子であって、
   それぞれ金属製の第一部材と第二部材とを有しており、
   前記第一部材は、板状に形成され、一方の面に、貫通していない凹部を有し、かつ、前記凹部の底に、前記第一部材と前記第二部材とが相互に金属接合された金属接合面を有し、
   前記第二部材は、金属接合された前記凹部の前記底の周りに、金属接合されていないカシメ部を有している、端子。
2. 前記金属接合面の面積は、前記第一部材と前記第二部材が対向する面の面積の１０％以下である、請求項１に記載の端子。
3. 前記第一部材は、前記第二部材と対向する面と反対側の面に第２の凹部を備え、
   前記金属接合面は、前記第２の凹部と対向する部分に形成されている、請求項２に記載の端子。
4. 前記第一部材の、前記第二部材と対向する面と反対側の面における算術平均粗さＳａが５μｍ以下である、請求項１に記載の端子。
5. 前記第一部材と前記第二部材とは互いに異なる金属から構成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の端子。
6. 前記第一部材がアルミニウムまたはアルミニウムを主体とする合金で構成されており、かつ、前記第二部材が銅または銅を主体とする合金で構成されている、請求項５に記載の端子。
7. 正極および負極を含む電極体と、
   前記電極体を内部に収容した電池ケースと、
   前記電極体における正極および負極それぞれと電気的に接続された正極端子および負極端子とを、備えた二次電池であって、
   前記正極端子および前記負極端子の少なくとも一方は、請求項１～６のいずれか一項に記載の端子を含む、二次電池。
8. 複数の単電池が相互に電気的に接続されて配列された組電池であって、
   前記複数の単電池として請求項７に記載の二次電池が用いられている組電池。
9. 前記複数の単電池は、所定のバスバにより一の単電池の正極端子と他の一の単電池の負極端子とがそれぞれ電気的に接続されており、
   ここで、前記端子の前記第一部材を構成する金属と同じ金属によって前記バスバが構成されている、請求項８に記載の組電池。
10. 二次電池の正極および負極いずれかを構成する端子を製造する方法であって、以下の工程：
    前記端子を構成するそれぞれ金属製の第一部材と第二部材とを用意する工程、ここで、前記第一部材は板状に形成され、前記第二部材は前記第一部材に対向するカシメ部を備えている；
    前記第一部材の一方の面において、貫通孔を介さずに前記第二部材のカシメ部を前記第一部材にかしめる工程；および
    前記かしめる工程の後に、前記第一部材と前記第二部材との対向する面の少なくとも一部を相互に金属接合する金属接合工程；
    を包含する、端子の製造方法。
11. 前記金属接合工程では、超音波接合によって金属接合を実施する、請求項１０に記載の端子の製造方法。
12. 前記金属接合工程において、該工程によって形成される金属接合の接合面が、前記第一部材と前記第二部材が対向する面の面積の１０％以下となるように実施される、請求項１１に記載の端子の製造方法。
13. 前記金属接合工程において、該金属接合後における前記第一部材の前記対向面と反対側の面における算術平均粗さＳａが５μｍ以下となるように実施される、請求項１１に記載の端子の製造方法。
14. 前記第一部材と前記第二部材とは互いに異なる金属から構成されている、請求項１１～１３のいずれか一項に記載の端子の製造方法。
15. 前記第一部材がアルミニウムまたはアルミニウムを主体とする合金で構成されており、かつ、前記第二部材が銅または銅を主体とする合金で構成されている、請求項１４に記載の端子の製造方法。

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