CN1289153A - 二次电池 - Google Patents
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Abstract
一种电池间的连接结构简单且能以低成本构成的二次电池。在其具有宽度较窄的窄侧面和宽度较宽的宽侧面的长方体状电池槽3内,装入在其宽侧面方向两端有正极和负极集电板31、32的极板组5和电解液而构成单体电池6,在这些集电板31、32设置嵌入贯穿形成于电池槽3窄侧面的连接孔7的连接凸部33,并在配置于该电池槽3窄侧面外侧的同样的集电板31、32或连接端子8设置连接凸部33或26,相互焊接连接凸部33或连接凸部33与26的顶端而与外部连接。
Description
本发明涉及二次电池，尤其涉及能适用于将多个单体电池连接而成的组合型二次电池的二次电池。
为了获得所需电池容量而连接多个单体电池结合成一体的传统的组合型二次电池，已知有如图11所示的装置。该组合型二次电池的构成为，将如图12所示的密封型碱性二次电池构成的多个单体电池41(41a-41j)其电池槽42的宽度较宽的宽侧面相互相对地重叠配置，并将端板52抵靠在两端的单体电池41a、41j的电池槽42的外侧，再用夹紧条53将两端板52、52之间夹紧而连接成一体。
单体电池41的构成为，电池槽42内装有将正极板与负极板夹着隔膜层叠而成的产生电能要素即极板组47和电解液，各电池槽42的开口部用设有安全阀45的盖子46封闭，从构成极板组47的各正极板的一侧部上端向上方引出导线49，在其上部连接正极端子43，同样，从各负极板的另一侧部上端向上方引出导线49，在其上部连接负极端子44，并将这些正极端子43和负极端子44安装在盖子46上。
被连结的相邻单体电池41之间的正极端子43与负极端子44由连接片51连接，各单体电池41被串联连接。此外，各电池槽42之间被连接时，在电池槽42的宽侧面上沿上下方向突出设置的筋条48相邻之间相互贴合，由各筋条48、48间的宽侧面间的空间形成沿电池槽42上下方向贯穿的制冷剂通道，向制冷剂通道送风来冷却各单体电池41a-41j。
然而，因为在上述传统的组合型二次电池的结构中，是将导线49从极板上端一侧部引至上方来连接到装在盖子46上的端子43、44上，并用连接板51将这些端子43、44的伸出在盖子46上部的部分之间相连接，所以存在这样的问题：单体电池之间的连接结构复杂，部件数多，故成本高，同时连接电阻增大，并且必须保证在电池槽42的上部有连接用空间，且由于连接部露出在外部，故不能使设置空间紧凑。
另外，在极端子43、44的极柱穿过盖子46的部分，一般仅在盖子内侧面设置O型圈，仅进行一层密封，故电池使用时有可能发生漏液。
鉴于上述传统技术存在的问题，本发明的目的在于，提供一种二次电池，该二次电池的电池间连接结构简单，制造成本低，且能使设置空间紧凑，并且不会发生漏液。
本发明的二次电池，在具有宽度较窄的窄侧面和宽度较宽的宽侧面的长方体状电池槽内，装入在其宽侧面方向两端有正极和负极集电板的极板组和电解液而构成单体电池，并在这些集电板上设置嵌入在贯穿形成于电池槽窄侧面的连接孔内的连接凸部，在配置于该电池槽窄侧面外侧的同样的集电板或连接端子上设置连接凸部，焊接这些连接凸部的顶端，从而与外部连接，因为是通过极板组的集电板所设的连接凸部，来连接相邻电池之间或与连接端子之间的，所以，连接结构简单且不需要另外的连接构件就可连接，制造成本低，且电池之间的连接结构紧凑，能使设置空间小型紧凑。
此外，如果在设于窄侧面两侧的集电板或连接端子的连接凸部周围设置与各外部之间进行密封的密封件，则通过双重密封，可以可靠防止使用过程中的漏液。
此外，如果通过集电板的冲压成形在一侧面突出形成集电板的连接凸部，则能以高的生产率形成与集电板成一体的、电阻极小的连接凸部，能低成本制造具有连接凸部的集电板。此时，当将连接凸部的顶端相互焊接(凸焊)时，通过使用在顶端形成有插入另一面侧的凹部内、推压连接凸部顶端背面的凸起部的焊接电极，加压力就集中于连接凸部的顶端，焊接性良好，能以高可靠性获得电阻小的连接部。
此外，如果在集电板的连接凸部另一面侧的凹部，埋入配置增强构件并使其与凹部周围的板面形成同一平面，则对连接凸部的顶端进行焊接时，即使使用顶端为平面的电极，加压力也会集中于连接凸部顶端的连接部，焊接性能良好，能以高可靠性获得电阻小的连接部，并且因为使用顶端为平面的焊接电极，所以可以提高焊接电极的寿命并以低的成本制造。
此外，如果将集电板的连接凸部形成为在其凸出顶端外周部有环状凸出部的剖面形状，则进行连接凸部顶端的焊接时，则即使用顶端为平面的焊接电极对连接凸部另一面侧周围进行加压，该加压力也能可靠地传递到凸出顶端外周部的环状凸出部，加压力集中于该环状凸出部的连接部，且能保证有大的焊接面积，故焊接性能良好，能以高可靠性获得电阻小的连接部，且即使不埋入配置如上所述的增强构件，也可以使用顶端为平面的焊接电极，故可以以廉价的构成提高焊接电极的寿命，能以低成本制造。
此外，如果设置将多个电池槽的窄侧面相互一体连接而成的一体电池槽，并用盖体一体封闭各电池槽的上面开口，则相邻的单体电池在一体电池槽内部连接，电池槽之间的连接结构不突出到外部，所以可以获得设置空间小型紧凑的组合型二次电池。
附图简介。
图1所示为本发明一实施形态的组合型二次电池，其中图1(a)为主视图，图1(b)为俯视图。
图2所示为该实施形态的局部纵剖主视图。
图3所示为该实施形态的电极组的主视图。
图4所示为沿图3的B-B线的剖视图
图5示出该实施形态中的正极板，其中(a)为主视图，(b)为俯视图及其局部详细图。
图6示出该实施形态的负极板，其中(a)为主视图，(b)为俯视图及其局部详细图。
图7示出该实施形态中的单体电池间连接部的结构，其中(a)为纵向剖视图，(b)为集电板连接凸部的详细剖视图。
图8示出本发明其它实施形态中的单体电池间连接部的结构，其中(a)为纵向剖视图，(b)为集电板连接凸部的详细剖视图。
图9示出本发明另一实施形态中的单体电池间连接部的结构，其中(a)为纵向剖视图，(b)为集电板连接凸部的详细剖视图。
图10为示出到本发明之前的前阶段单体电池之间连接部结构的纵向剖视图。
图11所示为传统例子的组合型二次电池的外观立体图。
图12所示为该传统例子的单体电池的局部剖切立体图。
以下参照图1-图7，对本发明一实施形态的组合型二次电池进行说明。
本实施形态的组合型二次电池1是适合用作电动汽车的驱动电源的镍氢二次电池，如图1，图2所示，由将具有宽度较窄的窄侧面和宽度较宽的宽侧面的、上侧开口的长方体状多个(在图示例子中为6个)电池槽3在共用其窄侧面的状态下相互一体连接而成的一体电池槽2所构成，且各电池槽3的上侧开口用一体的盖体4整体封闭。
在各电池槽3内，如后面将详细说明的那样，与电池槽3的宽侧面平行的多个正极板与负极板夹着隔膜沿窄侧面方向层叠而构成极板组5，该极板组5与电解液一起装在各电池槽3内，构成单体电池6。
在一体电池槽2两端的电池槽3的外侧窄侧面及各电池槽3、3间的窄侧面的上端部形成有连接孔7，如后面将详细说明的那样，在两端电池槽3外侧的窄侧面的连接孔7上安装有正极或负极的连接端子8，通过中间电池槽3、3间的窄侧面的连接孔7，串联连接两侧的单体电池6、6。
在盖体4的上侧面，在相互相邻的电池槽3、3的相邻端部，形成有通孔9，并在盖体4上焊接着形成有使这些通孔9、9之间相通的连通道22的连通盖21。21a为突出设于连通盖21的内侧面中央部分的增强凸起，大小为不会关闭连通道22，且其顶端抵靠焊接在盖体4的上侧面，保证连通盖21的抗压强度。
一体电池槽2和盖体4及连通盖21由PP/PPE掺混聚合物等合成树脂材料构成，对电解液有憎液性。另外，也可以仅是盖体4和连通盖21用憎液性材料构成，还有，仅在连通道22表面涂覆憎液性材料也行。
此外，盖体4上，设有当各电池槽3的内部压力达到一定压力以上时，释放压力用的单一的安全阀10，并凹入形成有传感器安装孔11，该安装孔11与适当的单体电池6的极板组5的上端接触，用来安装检测单体电池6温度的温度检测传感器。
在各电池槽3的宽侧面呈一平面的一体电池槽2的宽侧面12上，在与各电池槽3两侧端对应的位置，突出设有沿上下方向延伸的筋条13，且在筋条13之间，以适当间距间隔矩阵状突出设有多个较小的圆形凸部14。这些筋条13与凸部14的高度相同。还有，在电池槽3的上端部和盖体4的侧面，与筋条13的延长位置及凸部14的配置位置相对应，形成有横跨它们侧面之间的、与筋条13及凸部14相同高度的连接筋条15a及15b。此外，在一体电池槽2的宽侧面12两端附近的两个筋条13的外侧面的上部和下部，设有多个定位用凸部16和凹部17，当一体电池槽2以其宽侧面12相互重叠时，该凸部16与凹部17相互嵌合。当将一体电池槽2并列配置时，这些筋条13、凸部14及连接筋条15a、15b形成在它们之间高效且均匀冷却各电池槽3用的制冷剂通道。
参照图3-图6对上述极板组5进行详细说明。在图3、图4中，多片正极板18与多片负极板19交替配置，且各正极板18包覆有横方向有开口部的袋状隔膜20，由此构成由正极板18与负极板19在两者之间夹装有隔膜20的状态下层叠而成的极板组5。在图3中，斜线所示区域表示正极板18与负极板19夹着隔膜20相对、起产生电能作用的区域。这些正极板18组与负极板19组的相互相反侧的侧边部向外侧伸出，该伸出侧边部构成引线部18a、19a，在其侧端边分别焊接着集电板31、32。各集电板31、32的两侧边向内侧弯折，来夹持正极板18组及负极板19组，并进行尺寸限制，以使极板18、19与集电板31、32焊接时即使加压也不会向外侧扩展。23为设于极板组5的集电板31、32之间外侧面上的外周隔膜。
正极板18由Ni的发泡金属构成，并如图5所示，引线部18a是对发泡金属进行加压压缩并在其一个面上用超声波焊接线焊引线板24而构成的。此外，负极板19如图6所示，是在Ni的穿孔金属上，在除了引线部19a之外的部分涂上活性物质而构成的。设设有引线部18a、19a的侧边的长度为L，设与其正交方向的侧边的长度为D，这些正极板18及负极板19设定为L比D大且在4D以下。
29为分别在引线部18a、19a上下留有适当间隔形成的一对定位孔，定位销穿过该定位孔29压紧引线部18a、19a的侧端边，从而使引线部18a、19a的侧端边对齐，能将该侧端边与集电板31、32可靠且均匀地焊接。
此外，串联连接单体电池6、6的连接结构如图7所示，在集电板31、32的上端部，凸出形成有嵌入贯穿形成于电池槽3窄侧面上端部的连接孔7内的连接凸部33，焊接这些连接凸部33的顶端，就将相邻单体电池6、6的集电板31、32相连接。另外，两端电池槽3的集电板31或32与连接端子8之间的连接，是将连接端子8的连接凸部26与连接凸部33的顶端焊接而相连接的。此外，在窄侧面两侧的集电板31、32的连接凸部33或连接端子8的连接凸部26的周围，形成有环状槽34，并分别配置有在与窄侧面之间进行密封的O型圈28。利用这些装在环状槽34内的O型圈28对连接孔7进行双重密封。
上述连接凸部33如图7(b)所详细示出的那样，通过对集电板31、32的冲压成形在一个面侧凸出成形，在其中心部形成最凸出的焊接凸部35。将连接凸部33顶端的焊接凸部35、35相互焊接时，如图7(a)所示，用在顶端形成有凸起部40a的焊接电极40进行焊接，该凸起部40a插入与连接凸部33的凸出侧相反侧的凹部36内，按压焊接凸部35的背面。
在以上构成的组合型二次电池1中，将长方体状的多个电池槽3做成以其窄侧面相互一体连接而构成的一体电池槽2，并用盖体4将各电池槽3的上侧开口整体封闭，并将两侧的极板组5的集电板31、32的连接凸部33插入形成于电池槽3、3间窄侧面上端部的连接孔7内并将其顶端相互焊接加以连接，所以，能在一体电池槽2的内部进行相邻单体电池6的连接，连接结构不露出于外部，所以能使组合型二次电池1的设置空间紧凑。
此外，因为是用通过对构成极板组5的集电板31、32进行冲压成形而凸出成形的连接凸部33，将相邻电池槽3的极板组5即单体电池6串联连接的，所以不需要另外的连接构件，能以少的零部件数低成本方便地进行连接，又因为连接凸部33是与集电板31、32成一体的，且在1处进行焊接就被连接，所以连接的电阻可以极小。即，在完成本发明之前的阶段，考虑采用的方法如图10所示，使用一对连接金属件61，该连接金属件61在一个侧面的中央部凸出设有插入电池槽3的窄侧面的连接孔7的连接凸部62，其周围形成有装入O型圈28的环状槽63，将该连接金属件61、61配置在集电板31、32的上端部之间，用焊接电极64、64进行夹压并通电，从而将集电板31、32的上端部与连接金属件61之间及连接凸部62、62之间这样3处同时焊接而连接。但该方法必需另外一对金属件61，且存在因在3处焊接连接故电阻值较大的问题。而本实施形态可以解决该问题，且因为不需要使用连接金属件61这样微小零件，所以装配作业的操作性能也可以提高，可以降低制造成本。
此外，对连接凸部33顶端的焊接凸部35、35进行相互焊接时，如上所述使用具有凸起部40a的焊接电极40，加压力就集中于焊接凸部35，焊接性能良好，可以以高可靠性获得电阻小的连接部。
还有，在两端电池槽3外侧的窄侧面，通过在两侧也配置同样具有连接凸部26的连接端子8和集电板31或32，并将该连接凸部26与33的顶端相互焊接，就能以紧凑的结构方便地进行电池槽3与其外部的连接。
又因为在集电板31或32的连接凸部33及连接端子8的连接凸部26的周围，设有进行与窄侧面之间的密封的O型圈28，所以可以在窄侧面的两侧进行双重密封，可以可靠防止使用过程中发生液体泄漏。
此外，在本实施形态的各单体电池6的极板组5中，使正极板18的极板组与负极板19的极板组的相互相反侧的侧边部伸出到相对部分的外侧，将该伸出部作为引线部18a、19a，对该引线部18a、19a在其整个长度固定有集电板31、32，所以，从极板18、19的整个面至集电板31、32的平均距离可以缩短，结果是电池内电阻值减小，并且电极活性物质的利用率提高，可以提高电池输出。
此外，通过将极板18、19组成的极板组的引线部18a、19a的侧端边固定在集电板31、32来保持极板18、19的极板组，所以能以紧凑的结构保持极板18、19的极板组，产生电能区的面积可以取得较大，可以增大电池容量。
此外，如果设各极板18、19的设有引线部18a、19a的侧边长度为L，与其正交的侧边长度为D，则因为设定为L＞D且L≤4D，所以，相对极板的总面积，从极板整个面至集电板31、32的平均距离可以进一步缩短，上述效果进一步提高。另外，如果L＞4D，则纵横比过大，就会发生集电板31、32的强度保持及电池槽3的制造等方面的问题。
此外，在相互相邻的电池槽3、3的相邻端部，在盖体4形成有通孔9，并在盖体4上焊接有连通盖21，该连通盖21形成有使这些通孔9、9之间连通的连通道22，由此使各电池槽3之间的内部压力变均匀，防止因一部分电池槽3内部压力上升使该单体电池6的寿命下降，使组合型二次电池1的整体寿命随之变短，同时在盖体4设置单一的安全阀即可，可以降低成本。
以下参照图8，对本发明其它实施形态进行说明。在上述实施形态中，连接凸部33的焊接凸部35相互焊接时，使用在顶端形成有按压焊接凸部35背面的凸起部40a的焊接电极40，但在本实施形态中，如图8(b)详细示出的那样，在集电板31、32的连接凸部33的凹部36内埋设有增强构件37，并使该增强构件37的面与凹部36周围的板面形成同一个面。
如果做成这样的结构，对连接凸部33顶端的焊接凸部35进行焊接时，如图8(a)所示，即使使用顶端为平面的焊接电极40，加压力也能集中于焊接凸部35的焊接部，焊接性能良好，能以高可靠性获得电阻小的焊接连接部，并且因为可以使用顶端为平面的焊接电极40，所以焊接电极40的寿命提高，可以低成本制造。
以下参照图9说明本发明另一实施形态。在本实施形态9中，如图9(b)详细示出的那样，将集电板31、32的连接凸部33形成为其顶端中央部有少许凹陷39、顶端外周部有环状凸出部38的剖面形状。
如果做成这样的结构，则将连接凸部33的顶端相互焊接时，即使使用顶端为平面的焊接电极40，对连接凸部33的与凸出侧相反侧的周围进行加压，该加压力也会可靠地传递给凸出顶端外周部的环状凸出部38，加压力集中于该环状凸出部38的抵接部，且成为环状的焊接线，可以保证有较大的焊接面积，故焊接性能良好，能以高可靠性获得电阻小的连接部，并且不埋置上述那样的增强构件37，也能如图9(a)所示，可以使用顶端为平面的焊接电极40，所以，可以用廉价的结构提高焊接电极40的寿命，可以低成本制造。
若采用本发明的二次电池，从以上说明可知，因为在长方体状电池槽内装入在其宽侧面方向两端有正极和负极的集电板的极板组和电解液而构成单体电池，在集电板设置嵌入贯穿形成于电池槽窄侧面的连接孔内的连接凸部，在配置于该电池槽窄侧面外侧的同样的集电板或连接端子上设置连接凸部，焊接这些连接凸部的顶端而与外部连接，所以，利用设于集电板的连接凸部，就能连接相邻电池槽之间或与连接端子连接，连接结构简单，且不需要另外的连接件就可以连接，可以以低成本构成，且电池间的连接结构紧凑，可以使设置空间紧凑。
此外，如果在窄侧面两侧所设置的集电板或连接端子的连接凸部的周围配置与各外部之间进行密封的密封件，则利用双重密封，可以可靠防止使用过程中发生液体泄漏。
此外，如果通过集电板的冲压成形，在一个面侧突出成形集电板的连接凸部，则可以高效率形成与集电板成一体的、电阻极小的连接凸部，可以低成本制造具有连接凸部的集电板。
此外，如果在集电板的连接凸部另一面侧的凹部内，配置与凹部周围的板面呈同一平面的增强构件，则进行连接凸部顶端的焊接时，即使使用顶端为平面的电极，加压力也能集中于连接凸部顶端的连接部，焊接性能就良好，能以高可靠性获得电阻小的连接部，且因为使用顶端为平面的电极，所以可以提高焊接电极的寿命，以低成本制造。
此外，如果将集电板的连接凸部形成为其凸出顶端外周部有环状凸出部的剖面形状，则进行连接凸部顶端的焊接时，即使使用顶端为平面的焊接电极，以平面对连接凸部的另一面侧的周围进行加压，该加压力也能可靠传递给凸出顶端外周部的环状凸出部，加压力集中于该环状凸出部的连接部，且能保证有较大的焊接面积，所以，焊接性能良好，能以高可靠性获得电阻小的连接部，并且因为不配置上述那样的增强构件，也能使用顶端为平面的电极，所以能以廉价的结构提高焊接电极的寿命，能以低成本制造。
此外，如果设置将多个电池槽在其窄侧面相互一体连接而构成的一体电池槽，并用盖体整体封闭各电池槽的上面开口，相邻的单体电池可以在一体电池槽的内部相连接，电池间的连接结构不伸出到外部，所以可以获得设置空间紧凑的组合型二次电池。
Claims (6)
1.一种二次电池，在具有宽度较窄的窄侧面和宽度较宽的宽侧面的长方体状电池槽内，装有在其宽侧面方向两端有正极和负极集电板的极板组和电解液，构成单体电池，在这些集电板上设有嵌入在贯穿形成于电池槽窄侧面的连接孔内的连接凸部，在配置于该电池槽窄侧面外侧的同样的集电板或连接端子上设有连接凸部，焊接这些连接凸部的顶端而与外部连接。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，在设于窄侧面两侧的集电板或连接端子的连接凸部周围设有与各外部之间进行密封的密封件。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于，通过集电板的冲压成形在一侧面凸出形成集电板的连接凸部。
4.根据权利要求3所述的二次电池，其特征在于，在集电板连接凸部的另一侧面的凹部，埋入配置增强构件并使其与凹部周围的板面形成同一平面。
5.根据权利要求3所述的二次电池，其特征在于，集电板的连接凸部形成为在其凸出顶端外周部有环状凸出部的剖面形状。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的二次电池，其特征在于，设有在电池槽的窄侧面将多个电池槽相互一体连接而成的一体电池槽，并用盖体一体封闭各电池槽的上面开口。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Jing Shanghao Inventor after: Matsunaka Nobuyuki Inventor after: Kajiya Hiromi Inventor after: Zheng Musheng Inventor before: Jing Shanghao Inventor before: Matsunaka Nobuyuki Inventor before: Kajiya Hiromi |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: JING SHANGHAO; SONZHO YANXI; KAJI WUHOHAI TO: JING SHANGHAO; SONZHO YANXI; KAJI WUHOHAI; MASAKI SHENG |
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20041229 |