專(zhuān)利名稱(chēng)：電極端子及電極端子的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可適合用于正輸出端和負(fù)輸出端由種類(lèi)互不相同的金屬形成的電池的電極端子及其制造方法。
背景技術(shù)：
作為搭載在電動(dòng)車(chē)或混合動(dòng)カ車(chē)等上的電池，公知ー種以相互的正負(fù)極間串聯(lián)連接的方式用母線(xiàn)將多個(gè)單電池連接起來(lái)而構(gòu)成為組電池的技術(shù)(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。這樣的組電池具有高輸出、高能量密度的特點(diǎn)，單電池幾乎都使用鋰離子電池。鋰離子電池的正輸出端以鋁(Al)為材料而形成，負(fù)輸出端以銅(Cu)為材料而形成。作為用于對(duì)這樣的單電池的端子彼此進(jìn)行連接的零件，是母線(xiàn)(busbar，用于電能的分配的零件，也稱(chēng)為匯流條)。作為所述母線(xiàn)的制造方法，例如，如專(zhuān)利文獻(xiàn)2的“發(fā)明要解決的問(wèn)題”所公開(kāi)的那樣，有對(duì)構(gòu)成母線(xiàn)的部件彼此進(jìn)行激光焊接的方法。 在先技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)I :日本國(guó)特開(kāi)2002-373638號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :日本國(guó)特開(kāi)2003-163039號(hào)公報(bào)如前所述，在通過(guò)串聯(lián)連接單電池彼此時(shí)，用母線(xiàn)連接正輸出端(鋁)和負(fù)輸出端(銅)。因此，不管母線(xiàn)由鋁形成，還是由銅形成，母線(xiàn)和一方的端子之間必定是基于異種金屬的連接。一般而言，在連接異種的金屬彼此時(shí)，周知因空氣中的水分引起電腐蝕(電化學(xué)的腐食)。因此，伴隨該電腐蝕的進(jìn)展，引起母線(xiàn)和端子之間不再通電，或引起母線(xiàn)本身或者端子本身?yè)p壞，最終導(dǎo)致無(wú)法起到電動(dòng)車(chē)的重大問(wèn)題。需要說(shuō)明的是，作為該問(wèn)題的對(duì)策，如專(zhuān)利文獻(xiàn)2那樣，提出了通過(guò)激光焊接等接合鋁片和銅片而制作母線(xiàn)的技術(shù)，但是在以該方法試做的母線(xiàn)中，在激光焊接部分由兩種金屬引起共晶的產(chǎn)生，這導(dǎo)致電阻變得過(guò)大或機(jī)械強(qiáng)度(由其是脆性、拉伸強(qiáng)度)顯著降低的缺點(diǎn)，不耐實(shí)用。S卩，為了根本解決上述問(wèn)題，不應(yīng)停留在母線(xiàn)的改良上，其他部件、例如單電池所具備的電極端子的改良 開(kāi)發(fā)也不可欠缺。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況而提出的，其目的在于，提供一種用在由種類(lèi)互不相同的金屬形成了正輸出端和負(fù)輸出端的電池中的電極端子，其能夠在防止電腐蝕的同時(shí)抑制電阻，且機(jī)械強(qiáng)度也優(yōu)越的具有高性能 高可靠性的電極端子及該電極端子的制造方法。為了達(dá)成所述目的，本發(fā)明的電極端子是ー種用在ー對(duì)輸出端由種類(lèi)互不相同的金屬形成的電池中的電カ輸出用的電極端子，其具備與一方的輸出端連結(jié)并且由與該一方的輸出端相同的金屬形成的第一連接部；以及與所述第一連接部連接并且由與另一方的輸出端相同的金屬形成的第二連接部，所述第一連接部和所述第二連接部通過(guò)金屬性結(jié)合而一體化。優(yōu)選的是，所述第一連接部可以是實(shí)心圓柱狀的心棒部，所述第二連接部可以是前合在心棒部的外側(cè)的圓筒形狀的外筒部。需要說(shuō)明的是，所謂“金屬性結(jié)合”是指要結(jié)合的異種金屬間形成以金屬組織級(jí)別密接的結(jié)合界面，其結(jié)果是，成為將導(dǎo)電性及機(jī)械結(jié)合強(qiáng)度提高到“作為電極端子適于實(shí)用的值”的狀態(tài)。另外優(yōu)選的是，可在所述外筒部的外周面形成有陽(yáng)螺紋部。所述外筒部可以朝向與所述心棒部的突出側(cè)相反的方向以超出該心棒部的長(zhǎng)度 的方式延伸形成。在將上述電極端子用于鋰離子電池的正輸出端時(shí)，所述心棒部可由鋁或者鋁合金形成，所述外筒部可由銅或者銅合金形成。在將上述電極端子用于鋰離子電池的負(fù)輸出端時(shí)，所述心棒部可由銅或者銅合金形成，所述外筒部可由鋁或者鋁合金形成。另ー方面，在制造上述的電極端子時(shí)，采用如下的制造方法是不可缺的，S卩準(zhǔn)備面對(duì)面基材，形成所述外筒部的金屬基材以包圍形成所述心棒部的金屬基材的方式卷繞在該面對(duì)面基材上，在高壓的流體靜壓環(huán)境下，通過(guò)利用模具對(duì)所述對(duì)面基材進(jìn)行擠壓加工或者拉拔加工。通過(guò)采用該制造方法，形成心棒部的金屬件和形成外筒部的金屬件進(jìn)行金屬性結(jié)合而一體化，從而可以制造不會(huì)弓I起電腐蝕等的電極端子。發(fā)明效果通過(guò)使用該電極端子，從外觀(guān)看，電池的正輸出端和負(fù)輸出端為同一金屬，通過(guò)進(jìn)行使用與端子相同的金屬的配線(xiàn)或匯流條的連接，抑制在端子接合部的電腐蝕和伴隨于此的電阻的增加，實(shí)現(xiàn)作為組電池的可靠性的提高。此外，在適當(dāng)例子的情況下，由于電極端子的心棒部和外筒部通過(guò)金屬性結(jié)合而一體化，所以即使在其結(jié)合部分也不會(huì)發(fā)生電腐蝕和伴隨于此的電阻的増加。根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)ー種適于正輸出端和負(fù)輸出端由種類(lèi)互不相同的金屬形成的電池，另外可在防止電腐蝕的同時(shí)抑制電阻且機(jī)械強(qiáng)度也優(yōu)越的具有高性能 高可靠性的電極端子。


圖I是表示第一實(shí)施方式的電極端子的使用形態(tài)的立體圖。圖2A是表不第一實(shí)施方式的電極端子的俯視圖。圖2B是表示第一實(shí)施方式的電極端子的主視圖。圖3是表示第一實(shí)施方式的電極端子和匯流條的連接狀況的圖。圖4是說(shuō)明制造本發(fā)明的電極端子的過(guò)程的立體圖。圖5A是表示第二實(shí)施方式的電極端子的俯視圖。圖5B是表示第二實(shí)施方式的電極端子的主視圖。
圖6是表示第二實(shí)施方式的電極端子和匯流條的連接狀況的圖。
具體實(shí)施例方式以下，基于

本發(fā)明的實(shí)施方式。[第一實(shí)施方式]圖I 圖3表不本發(fā)明的電極端子I的第一實(shí)施方式。如圖I所示，該電極端子I在通過(guò)用母線(xiàn)3串聯(lián)連接多個(gè)單電池2而構(gòu)成的組電 池4等中，例如可用作各單電池2的負(fù)輸出端(負(fù)輸出側(cè))。需要說(shuō)明的是，如圖3所示，單電池2是鋰離子電池，負(fù)輸出端由銅或者銅合金形成。這是因?yàn)?，在電池?nèi)部與負(fù)輸出端相連的負(fù)極側(cè)擔(dān)體7(固定電子或離子的基體)由銅或者銅合金構(gòu)成。從與正極側(cè)擔(dān)體的關(guān)系上，正輸出端(正輸出側(cè))由鋁或者鋁合金形成。如圖2A及圖2B所示，用于負(fù)輸出端的本發(fā)明的電極端子I通過(guò)心棒部10(第一連接部)及外嵌覆蓋該心棒部10的外筒部11 (第二連接部)形成為內(nèi)外雙重軸。心棒部10的下端側(cè)從外筒部11沿軸向突出。心棒部10的上端側(cè)和外筒部11的上端部對(duì)齊在相同的高度位置。心棒部10為圓棒，外筒部11形成為圓筒形。S卩，與所述心棒部10和外筒部11的軸向正交的剖面形狀呈同心的雙重圓形，包圍心棒部10的外筒部11的壁厚大致一定。在外筒部11的下端側(cè)形成有基臺(tái)部12，心棒部10以貫通該基臺(tái)部12的方式向下方突出。另外，在外筒部11的外周面，除基臺(tái)部12タト，形成有陽(yáng)螺紋部13。該基臺(tái)部12具有如下作用第一、在將該電極端子I安裝到單電池2上時(shí)，使陽(yáng)螺紋部13從單電池2突出的長(zhǎng)度一定的作用；第二、在該陽(yáng)螺紋部13上連接母線(xiàn)3時(shí)，具有將母線(xiàn)3保持為從單電池2浮起的狀態(tài)的墊片的作用?；_(tái)部12沒(méi)必要必須相對(duì)于外筒部11設(shè)置為一體，也可以是另外的其他部件。在第一實(shí)施方式中，設(shè)電極端子I的最大直徑(相當(dāng)于基臺(tái)部12的外徑)為5 25mm,設(shè)最大長(zhǎng)度(相當(dāng)于作為心棒部10的全長(zhǎng))為10 100mm。另外，在外筒部11設(shè)置的陽(yáng)螺紋部13的外徑設(shè)標(biāo)稱(chēng)直徑4 12_。心棒部10和外筒部11相互由形成材料不同的金屬形成。心棒部10以與單電池2的負(fù)極側(cè)擔(dān)體7相同的金屬、即銅或者銅合金為原材料而形成。另外，外筒部11以與單電池2的正極側(cè)擔(dān)體或正輸出端相同的金屬、即鋁或者鋁合金為原材料而形成。心棒部10的外周面與外筒部11的內(nèi)周面之間使心棒部10的金屬(Cu)和外筒部11的金屬(Al)在超高壓下(例如IOOOMPa左右)且施加變形，形成相互以金屬組織級(jí)別密接的結(jié)合界面，其結(jié)果是，成為使導(dǎo)電性及機(jī)械結(jié)合強(qiáng)度提高到“作為電極端子適于實(shí)用的值”的狀態(tài)。這樣的電極端子I在安裝到單電池2上時(shí)，將心棒部10中從外筒部11突出的部分用作內(nèi)部連接部15。即，使該內(nèi)部連接部15與單電池2的負(fù)極側(cè)擔(dān)體7電連接。另外，將外筒部11中設(shè)有陽(yáng)螺紋部13的部分用作外部連接部16。即，使該外部連接部16連接于與外筒部11屬于同一金屬的招制的母線(xiàn)3的一端部。具體地說(shuō)，如圖I、圖3所示，在母線(xiàn)3的兩端部設(shè)有連接孔20，在該連接孔20中插入電極端子I的外部連接部16 (外筒部11的陽(yáng)螺紋部13)，在穿透的陽(yáng)螺紋部13上擰合由與外筒部11同一金屬形成的鋁制的螺母21。此時(shí)，外部連接部16、母線(xiàn)3及螺母21是基于同一金屬的連接，不會(huì)引起電腐蝕。此外，內(nèi)部連接部15和外部連接部16之間(心棒部10和外筒部11之間)雖然是異種金屬，但由于被金屬性結(jié)合，所以不會(huì)引起電腐蝕，且被保持為抑制電阻的狀態(tài)。另ー方面，正輸出端也可采用全部形成材料都為鋁或者鋁合金的電極端子。其形狀與電極端子I大致相同，為具有基臺(tái)部23、陽(yáng)螺紋部24的形狀。因此，在母線(xiàn)3的另ー端側(cè)的連接孔20中插入正側(cè)的電極端子的陽(yáng)螺紋部24，在穿透的陽(yáng)螺紋部24上擰合螺母21。不言而喻，正輸出端和母線(xiàn)3的連接部分也是基于同一金屬的連接，因此不會(huì)引起電腐蝕。其結(jié)果是，在通過(guò)用母線(xiàn)3將多個(gè)單電池2串聯(lián)連接而構(gòu)成的組電池4中，不管是哪個(gè)連接部分都不會(huì)引起電腐蝕，確保高效率的導(dǎo)電性。另外，作為電極端子I的機(jī)械強(qiáng)度也優(yōu)越，因此在通常的使用狀況下，電極端子I也不會(huì)彎曲或折曲。 需要說(shuō)明的是，在第一實(shí)施方式中，母線(xiàn)3由鋁或者鋁合金形成，因此是輕量的，可將組電池4抑制為輕量。因此，具有對(duì)于搭載該組電池4作為電池的電動(dòng)車(chē)的輕量化也有益這ー優(yōu)點(diǎn)。如圖4所示，為了制造這樣的結(jié)構(gòu)的電極端子I，在超高壓的流體靜壓下進(jìn)行擠壓加工。用于該加工的擠壓裝置30具備與要得到的電極端子I的最大直徑(相當(dāng)于基臺(tái)部12的外徑)對(duì)應(yīng)的單ー開(kāi)ロ的模具31 (沖模)，可在超高壓( IOOOMPa程度)的等方壓環(huán)境下進(jìn)行擠壓成形。作為電極端子I的制造順序，首先，準(zhǔn)備由與單電池2的正輸出端同一金屬構(gòu)成的正極用基材IlA(金屬基材)以及與單電池2的負(fù)輸出端同一金屬的負(fù)極用基材IOA(金屬基材)。即，正極用基材IlA是鋁或者鋁合金制的，負(fù)極用基材IOA是銅或者銅合金制的。然后，形成以棒狀的負(fù)極用基材IOA為中心，將其周?chē)谜龢O用基材IlA圍起來(lái)的構(gòu)造的圓棒狀的坯子(面對(duì)面基材)。例如，只要使負(fù)極用基材IOA成為圓棒件，并且使正極用基材IlA成為中空管件，使正極用基材IlA外嵌插通負(fù)極用基材IOA來(lái)形成坯子即可?；蛘?，還可以通過(guò)使負(fù)極用基材IOA成為圓棒件，并且使正極用基材IIA成為帶板狀件，在負(fù)極用基材IOA上卷繞正極用基材IlA來(lái)形成坯子。接著，將該坯子裝填在擠壓裝置30中，使該擠壓裝置30在超高壓( IOOOMPa)的等方壓環(huán)境下工作。如前所述，坯子由于是以負(fù)極用基材IOA為中心、其周?chē)徽龢O用基材IlA圍起來(lái)的構(gòu)造，因此，正極用基材IlA和負(fù)極用基材IOA相互并行被擠壓。如圖4所示，擠壓裝置30的模具31的開(kāi)ロ面積由于小于坯子的剖面面積，所以通過(guò)穿過(guò)模具31，坯子受到全周性的壓縮而塑性變形。兩基材10AU1A的配合面在從模具31出來(lái)后，形成“心棒部10的外周面與外筒部11的內(nèi)周面的界面(金屬性的結(jié)合部)”。通過(guò)所述擠壓加工，成形正極用基材IlA和負(fù)極用基材IOA通過(guò)金屬性的結(jié)合而一體結(jié)合的內(nèi)外雙重軸的成形體IA。在擠壓方向上將這樣得到的成形體IA隔規(guī)定間隔切出。在第一實(shí)施方式中，由于擠壓裝置30的模具31形成為與電極端子I的剖面形狀對(duì)應(yīng)的開(kāi)ロ形狀，因此，成形體IA的切出間隔與作為電極端子I的長(zhǎng)度尺寸匹配。
在切出后，對(duì)正極用基材IlA實(shí)施車(chē)削加工、陽(yáng)螺紋切設(shè)加工，進(jìn)行陽(yáng)螺紋部13的形成、基臺(tái)部12的形成及基于心棒部10的突出部的形成，完成電極端子I。根據(jù)需要也可以進(jìn)行表面拋光或表面處理等。[第二實(shí)施方式]圖5A、圖5B及圖6表不本發(fā)明的電極端子I的第二實(shí)施方式。第二實(shí)施方式的電極端子I也用于單電池2的負(fù)輸出端。如圖5A及圖5B所示，電極端子I的外筒部11以朝向上方側(cè)超過(guò)心棒部10的長(zhǎng)度的方式延長(zhǎng)形成。即，在外筒部11延長(zhǎng)的部分的內(nèi)部不存在心棒部10，而是中空的。另一方面，電極端子I的心棒部10以朝向下方側(cè)超過(guò)外筒部11的長(zhǎng)度的方式延長(zhǎng)形成。此夕卜，在外筒部11未設(shè)置基臺(tái)部12、陽(yáng)螺紋部13，形成為筆直的圓筒形。
需要說(shuō)明的是，心棒部10是由與單電池2的負(fù)極側(cè)擔(dān)體7相同的金屬(銅或者銅合金)制成的，外筒部11是由與單電池2的正極側(cè)擔(dān)體或正輸出端相同的金屬(鋁或者鋁合金)制成的，這一點(diǎn)與第一實(shí)施方式相同。另外，心棒部10的外周面和外筒部11的內(nèi)周面之間通過(guò)基于超高壓等方壓下的模具加工被金屬性的結(jié)合，這一點(diǎn)也與第一實(shí)施方式相同。在第二實(shí)施方式的電極端子I中，在將心棒部10從外筒部11突出的部分作為內(nèi)部連接部15而向單電池2上安裝后，將在外筒部11中成為中空的部分用作外部連接部16。即，通過(guò)焊接使母線(xiàn)3的一端部連接于該外部連接部16。具體地說(shuō)，如圖6所示，在母線(xiàn)3的連接孔20中插入電極端子I的外部連接部16(對(duì)應(yīng)于中空部分)，通過(guò)焊接等對(duì)穿透的外部連接部16周?chē)M(jìn)行焊接即可。焊接部分在母線(xiàn)3和外部連接部16都是鋁或者鋁合金，由于是同一金屬，所以不產(chǎn)生共晶，兩者間的電阻也不會(huì)變得過(guò)大。如圖4所示，為了制造第二實(shí)施方式的電極端子1，與第一實(shí)施方式的情況同樣，只要使擠壓裝置30在超高壓等方壓下進(jìn)行工作，形成成形體1A，之后，實(shí)施鏜削加工，進(jìn)行外筒部11的中空化(以規(guī)定深度削除心棒部10)即可。在第二實(shí)施方式中其他的構(gòu)成及作用效果、制造方法與第一實(shí)施方式大致相同，在此省略詳細(xì)說(shuō)明。但是，本次公開(kāi)的實(shí)施方式在所有方面都是例示，不應(yīng)認(rèn)為限制于此。本發(fā)明的范圍不由上述說(shuō)明表示，而是由權(quán)利要求書(shū)表示，在與權(quán)利要求書(shū)均等的意思即范圍內(nèi)的所有變更都包含于本申請(qǐng)。例如，在第一實(shí)施方式及第ニ實(shí)施方式中，例示了作為負(fù)輸出端使用的電極端子1，但也可以將電極端子采用于正輸出端。此時(shí)，使心棒部10由與單電池2的正極側(cè)擔(dān)體相同的金屬(鋁或者鋁合金)制成，使外筒部11由與單電池2的負(fù)極側(cè)擔(dān)體7相同的金屬(銅或者銅合金)制成即可。母線(xiàn)3為銅或者銅合金制。另外，本發(fā)明的母線(xiàn)I在連接機(jī)動(dòng)車(chē)搭載用的鋰離子電池時(shí)非常合適，但用在其他用途的鋰離子電池(電池)的連接中也沒(méi)有任何問(wèn)題。參照特定的實(shí)施方式詳細(xì)說(shuō)明了本申請(qǐng)，但在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，也可施加各種變更或修正，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。本申請(qǐng)基于2010年3月29日申請(qǐng)的日本專(zhuān)利申請(qǐng)(特愿2010-075916)，其內(nèi)容作為參照引用于此。符號(hào)說(shuō)明I電極端子IA成形體2單電池3 母線(xiàn)4組電池7負(fù)極側(cè)擔(dān)體
10心棒部IOA負(fù)極用基材11外筒部IlA正極用基材12基臺(tái)部13陽(yáng)螺紋部15內(nèi)部連接部16外部連接部20連接孔21 螺母23基臺(tái)部24陽(yáng)螺紋部30擠壓裝置31 模具
權(quán)利要求
1.一種用在一對(duì)輸出端由種類(lèi)互不相同的金屬形成的電池中的電力輸出用的電極端子， 其特征在于， 該電極端子具備 與一方的輸出端連結(jié)并且由與該一方的輸出端相同的金屬形成的第一連接部；以及 與所述第一連接部連接并且由與另一方的輸出端相同的金屬形成的第二連接部， 所述第一連接部和所述第二連接部通過(guò)金屬性結(jié)合而一體化。
2.如權(quán)利要求I所述的電極端子，其特征在于， 所述第一連接部是實(shí)心圓柱狀的心棒部， 所述第二連接部是嵌合在所述心棒部的外側(cè)的圓筒形狀的外筒部。
3.如權(quán)利要求2所述的電極端子，其特征在于， 在所述外筒部的外周面形成有陽(yáng)螺紋部。
4.如權(quán)利要求2所述的電極端子，其特征在于， 所述外筒部朝向與所述心棒部的突出側(cè)相反的方向以超出該心棒部的長(zhǎng)度的方式延伸形成。
5.如權(quán)利要求2所述的電極端子，其特征在于， 所述心棒部由鋁或者鋁合金形成， 所述外筒部由銅或者銅合金形成。
6.如權(quán)利要求2所述的電極端子，其特征在于， 所述心棒部由銅或者銅合金形成， 所述外筒部由鋁或者鋁合金形成。
7.一種電極端子的制造方法，其特征在于， 準(zhǔn)備面對(duì)面基材，形成所述外筒部的金屬基材以包圍形成所述心棒部的金屬基材的方式卷繞在該面對(duì)面基材上，， 在高壓的流體靜壓環(huán)境下，通過(guò)利用模具對(duì)所述面對(duì)面基材進(jìn)行擠壓加工或者拉拔加工，由此制造權(quán)利要求2所述的電極端子。
全文摘要
提供一種電極端子，其用于正輸出端和負(fù)輸出端由種類(lèi)互不相同的金屬形成的電池，可以在防止電腐蝕的同時(shí)抑制電阻，且機(jī)械強(qiáng)度也優(yōu)越。本發(fā)明的電極端子(1)是一種用在一對(duì)輸出端由種類(lèi)互不相同的金屬形成的電池(2)中的電力輸出用的電極端子(1)，其具有與一方的輸出端連結(jié)并且由與一方的輸出端相同的金屬形成的實(shí)心圓柱狀的心棒部(10)以及與心棒部(10)連接并且由與另一方的輸出端相同的金屬形成的外筒部(11)，心棒部(10)和外筒部(11)通過(guò)金屬性結(jié)合而一體化。
文檔編號(hào)H01M2/30GK102770987SQ20118001072
公開(kāi)日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月29日
發(fā)明者榮輝 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶(hù)制鋼所