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公開番号2025081061
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-27
出願番号2023194556
出願日2023-11-15
発明の名称組電池および通電部材
出願人株式会社東芝
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類H01M 50/50 20210101AFI20250520BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】単電池間の電気的な接続部の接合強度が高い組電池、並びに接合強度が高い通電部材を提供すること。
【解決手段】実施形態によれば、複数の単電池と、積層構造を含む構造体とを具備する組電池が提供される。複数の単電池は、第一電極と第二電極とを各々含む。構造体は、第一電極と電気的に接続されており硬質金属を含む第一電極リードと、第二電極と電気的に接続されており硬質金属より低い硬度を有する軟質金属を含む第二電極リードと、上記硬質金属を含む板材とを含む。積層構造は、硬質金属と軟質金属との金属間化合物の層と第一電極リードの一部と板材とを含む。複数の単電池は、構造体により電気的に直列接続されている。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
第一電極と第二電極とを各々含む複数の単電池と、
前記第一電極と電気的に接続されており硬質金属を含む第一電極リードと、前記第二電極と電気的に接続されており前記硬質金属より低い硬度を有する軟質金属を含む第二電極リードと、前記硬質金属を含む板材とを含み、前記硬質金属と前記軟質金属との金属間化合物の層と前記第一電極リードの一部と前記板材とを含んだ積層構造を含む構造体と
を具備し、
前記複数の単電池は前記構造体により電気的に直列接続されている組電池。
続きを表示（約 710 文字）【請求項２】
前記金属間化合物の層は、前記第一電極リードのうち前記積層構造に含まれている部分と前記板材との間に位置する、請求項１に記載の組電池。
【請求項３】
前記積層構造は前記軟質金属の第一層をさらに含み、前記金属間化合物の層は前記第一層と前記第一電極リードの一部との間に在る第二層と、前記第一層と前記板材との間に在る第三層とを含む、請求項２に記載の組電池。
【請求項４】
前記板材は前記硬質金属を少なくともその表面に含む、請求項１から３の何れか１項に記載の組電池。
【請求項５】
前記硬質金属はチタンを含み、前記軟質金属は亜鉛を含む、請求項１から３の何れか１項に記載の組電池。
【請求項６】
硬質金属を含む第一部材と、
前記硬質金属より低い硬度を有する軟質金属を含む第二部材と、
前記硬質金属を含む板材と
を含み、前記硬質金属と前記軟質金属との金属間化合物の層と第一部材の一部と板材とを含んだ積層構造を含む通電部材。
【請求項７】
前記金属間化合物の層は、前記第一部材のうち前記積層構造に含まれている部分と前記板材との間に位置する、請求項６に記載の通電部材。
【請求項８】
前記積層構造は前記軟質金属の第一層をさらに含み、前記金属間化合物の層は前記第一層と前記第一部材の一部との間に在る第二層と、前記第一層と前記板材との間に在る第三層とを含む、請求項６に記載の通電部材。
【請求項９】
前記板材は前記硬質金属を少なくともその表面に含む、請求項６から８の何れか１項に記載の通電部材。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、組電池および通電部材に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
様々な分野において、異種金属の接合が必要になる場合がある。例えば、複数の単電池を含んだ電池モジュール（組電池）の大容量化の一つの手法としてモジュール内でセル（単電池）を電気的に直列に接続する手法が検討されており、その際に正極リードと負極リードとを接合させる場合がある。正極と負極とで作動電位や電極材料の性質などが異なることから、各々の電極リードを形成する金属材料が異なり得る。
【０００３】
具体的な例として、溶媒の主成分として水を含んだ水系電解質を用いる水系電解質電池が挙げられる。水系電解質電池は、可燃性の有機溶剤を溶媒の主成分として含む非水電解質を用いる非水電解質電池と比較して高い安全性が期待できることから、定置用の大容量電池向けに開発が進んでいる。水系電解質電池では、例えば、正極の集電体およびリードに硬質金属であるチタン（Ti）が用いられ、負極の集電体およびリードに軟質金属である亜鉛（Zn）が用いられる。このような水系電解質電池を用いた電池モジュールの大容量化のために直列接続を行う場合、正極Tiリードと負極Znリードとを接合することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平８－２５２６７９号公報
特開平１０－５０７５８号公報
特開２００１－２３６９４７号公報
特開２００９－６１５００号公報
特開２０２０－１４９８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
実施形態は、単電池間の電気的な接続部の接合強度が高い組電池、並びに接合強度が高い通電部材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】
実施形態によれば、複数の単電池と、積層構造を含む構造体とを具備する組電池が提供される。複数の単電池は、第一電極と第二電極とを各々含む。構造体は、第一電極と電気的に接続されており硬質金属を含む第一電極リードと、第二電極と電気的に接続されており硬質金属より低い硬度を有する軟質金属を含む第二電極リードと、上記硬質金属を含む板材とを含む。積層構造は、硬質金属と軟質金属との金属間化合物の層と第一電極リードの一部と板材とを含む。複数の単電池は、構造体により電気的に直列接続されている。
【０００７】
他の実施形態によれば、積層構造を含む通電部材が提供される。通電部材は、硬質金属を含む第一部材と、硬質金属より低い硬度を有する軟質金属を含む第二部材と、上記硬質金属を含む板材とを含む。積層構造は、硬質金属と軟質金属との金属間化合物の層と第一部材の一部と板材とを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施形態に係る組電池の一例を概略的に表す斜視図。
実施形態に係る組電池が含む単電池の一例を概略的に表す一部切欠き平面図。
図１に示すＡ部の一例を概略的に表す拡大断面図。
図１に示すＡ部の他の例を概略的に表す拡大断面図。
実施形態に係る電池パックの一例を概略的に表す分解斜視図。
実施形態に係る構造体の一例を表す概略断面図。
実施形態に係る構造体の他の例を表す概略断面図。
実施形態に係る構造体の製造の一部を表す概略断面図。
実施形態に係る構造体の製造の他の一部を表す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
正極Tiリードと負極Znリードを用いた水系電解質電池を直列接続する場合、例えば、厚さ0.1 mmから0.3 mm程度の薄い正極Tiリードと負極Znリードとの接合を要し得る。薄板の異種金属同士の接合に適用し得る手法として、小型部品への適用事例が多い抵抗溶接などの溶融溶接、リベットなどを用いた機械的締結、摩擦圧接や超音波接合などの固相拡散接合が知られている。しかしながら、溶融溶接では金属が蒸発・昇華する可能性があり、ボイド（空隙）が生じるおそれがある。機械的締結では、得られる構造物の重量やコストの増加が懸念される。また、締結時に薄板が破損するリスクがある。摩擦圧接では荷重によって軟質金属が破断するリスクが考えられる。超音波接合は摩擦圧接と比較すると低荷重（1/10程度）であるため破断のリスクが少ない方法ではあるものの、やはり接合ツールが沈み込むことによって部材が薄肉化して強度が低下するおそれがあった。
【００１０】
実施形態に係る組電池は、複数の単電池と、下記構造体とを含む。複数の単電池は、構造体により電気的に直列接続されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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