JP2001057199A - 集合型二次電池 - Google Patents
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Abstract
バランスを取って寿命の向上を図れる集合型二次電池を
提供する。 【解決手段】 複数の電槽3を相互に一体的に連結して
成る一体電槽2を設けるとともに、各電槽3の上面開口
を蓋体4にて一体的に閉鎖し、かつ蓋体4に互いに隣接
する適当数の電槽3を相互に連通する連通路37を設
け、各電槽3の内圧が均一になるようにした。
Description
られるように複数の単電池を接続して成る集合型二次電
池に関するものである。
単電池を接続して一体的に連結して成る従来の集合型二
次電池としては、図13のようなものが知られている。
この集合型二次電池は、図14に示すような密閉型アル
カリ二次電池からなる複数個の単電池41(41a〜4
1j)を、その電槽42の幅の広い長側面同士を互いに
対向させて重ねるように配置し、両端の単電池41a、
41jの電槽42の外側にエンドプレート52を当接さ
せ、両エンドプレート52、52間を拘束バンド53に
て結束することにより一体的に連結して構成されてい
る。
タを介して積層してなる発電要素である極板群47を電
解液と共に電槽42内に収容し、各電槽42の開口部を
安全弁45を設けた蓋46で閉じ、極板群47を構成す
る各正極板の一側部上端から上方にリード49を引き出
してその上部に正極端子43を接続し、また同様に各負
極板の他側部上端から上方にリード49を引き出してそ
の上部に負極端子44を接続し、これら正極端子43及
び負極端子44を蓋46に取付けて構成されている。
の正極端子43と負極端子44とが接続板51にて接続
されて各単電池41が直列接続されている。また、各電
槽42間が連結されるとき、電槽42の長側面に上下方
向に突設されたリブ48が隣接間で突き合わされ、各リ
ブ48、48間の長側面間の空間にて電槽42の上下方
向に貫通する冷媒流路が形成され、冷媒通路に送風して
各単電池41a〜41jを冷却するように構成されてい
る。
集合型二次電池では、複数の単電池41が完全に分離し
てそれぞれ密閉されているため、各単電池41の容量ば
らつきや温度ばらつきによって一部の単電池41の内圧
が高くなると、その単電池41の極板の酸化劣化が増大
するという悪循環が生じ、それによって各単電池41間
で内圧及び劣化のばらつきが増大し、集合型二次電池に
おける各単電池41のバランスがくずれ、一部の単電池
41に過充電、過放電などの異常が発生して集合型二次
電池の寿命が低下するという問題があった。
たときガスを外部に放出するための安全弁45が各単電
池41毎に設けられているため、安全弁45の設置数が
多くコスト高になるという問題があった。
型二次電池を構成する各単電池の劣化のバランスが取れ
て寿命が長く、また安全弁の設置数を削減して低コスト
化を図れる集合型二次電池を提供することを目的として
いる。
は、複数の電槽を相互に一体的に連結して成る一体電槽
を設けるとともに、各電槽の上面開口を蓋体にて一体的
に閉鎖した集合型二次電池であって、互いに隣接する適
当数の電槽を相互に連通する連通路を設けたものであ
り、各電槽内が連通路を介して互いに連通されているの
で、各電槽の内圧が均一になるとともに劣化が先行した
単電池で発生したガスは他の単電池で吸収されることに
よって劣化した単電池の酸化劣化が抑制され、各単電池
間のバランスが確保されて集合型二次電池の寿命を向上
することができる。
を相互に連通する連通路を設けると、蓋体に設けた連通
路を介して互いに隣接する電槽が連通されるので、電槽
に連通路を設けるスペースを確保することなく、簡単で
コンパクトな構成にて上記と同様に単電池間のバランス
が確保され、集合型二次電池の寿命を向上することがで
きる。
り合う隣接端部位置に通孔を設け、これら通孔を互いに
連通する連通路を形成した連通蓋を蓋体上面に密閉固着
すると、連通路が蓋体の上面上に配設されるので、電解
液が電槽間で移動するのをより確実に防止できて好まし
い。
すると、連通蓋が不要であるために部品点数を削減でき
るとともに、固着部が存在しないために連通路の内面が
平滑な表面性状を呈して電解液が付着した状態を生じ難
く、電解液が電槽間で流動して液短絡を生じるのをより
確実に防止でき、また一体成形されているので耐内圧強
度も確保できる。
接合されるように仕切壁を形成するとともに、この仕切
壁を蓋体上面の高さ位置近傍まで上方に延出し、連通路
を仕切壁の上部及び両側部にわたって形成すると、仕切
壁上にガスの流動のための通路断面積を大きく確保しな
がら一体成形と仕切壁によって耐内圧強度を確保するこ
とができかつ連通路がほぼ蓋体の上面上に配設されるた
めに電解液が電槽間で移動するのをより確実に防止でき
る。
性を有する材料にて構成したり、連通路に堰を設けるこ
とにより、さらに電解液の電槽間での移動を防止でき
る。
て単一の安全弁を蓋体に設けることにより、安全弁の設
置数を削減できてコスト低下を図ることができる。
を、両端の電槽の外側の短側面壁厚よりも小さくするこ
とにより、各電槽間の短側面壁厚の薄肉化が可能とな
り、その結果集合型二次電池の体積密度を向上できると
ともに、単電池間の接続抵抗の低減を図ることができ
る。
集合型二次電池について、図1〜図6を参照して説明す
る。
動車用の駆動電源として好適に用いることができるニッ
ケル・水素二次電池であり、図1〜図3に示すように、
幅の狭い短側面と幅の広い長側面とを有する上面開口の
直方体状の複数(図示例では6つ)の電槽3をその短側
面を共用して相互に一体的に連結して成る一体電槽2に
て構成されかつ各電槽3の上面開口は一体の蓋体4にて
一体的に閉鎖されている。
に、電槽3の長側面と平行な多数の正極板と負極板をセ
パレータを介して短側面方向に積層してなる極板群5が
電解液とともに収納され、単電池6が構成されている。
及び各電槽3、3間の短側面の上端部には接続穴7が形
成され、両端の電槽3の外側の短側面の接続穴7には正
極又は負極の接続端子8が装着され、中間の電槽3、3
間の短側面の接続穴7には両側の単電池6、6を直列接
続する接続金具9が装着されている。
3、3の隣接端部において通孔35が形成されるととも
に、蓋体4上にこれら通孔35、35間を連通する連通
路37を形成した連通蓋36が溶着されている。36a
は、連通蓋36の内面中央部に突設された補強突起で、
連通路37を閉じない大きさでかつその先端が蓋体4の
上面に当接して溶着され、連通蓋36の耐圧強度を確保
している。一体電槽2と蓋体4と連通蓋36は、PP/
PPEアロイなどの合成樹脂材料にて構成されており、
電解液に対して撥液性を有している。なお、蓋体4と連
通蓋36のみを撥液性材料で構成してもよく、さらに連
通路37の表面にのみ撥液性の材料のコーティングを施
してもよい。
力が一定以上になったときに圧力を解放するための単一
の安全弁10が配設されている。また、単電池6の温度
を検出する温度検出センサを装着するセンサ装着穴11
が適当な単電池6の極板群5の上端に接するように凹入
形成されている。
2の長側面12には、各電槽3の両側端に対応する位置
に上下方向に延びるリブ13が突設されており、かつリ
ブ13、13間には適当ピッチ間隔でマトリックス状に
多数の比較的小さな円形の突部14が突設されている。
これらリブ13と突部14は同じ高さである。さらに、
電槽3の上端部と蓋体4の側面には、リブ13の延長位
置及び突部14の配置位置に対応してそれらの側面間に
わたるように、リブ13及び突部14と同じ高さの連結
リブ15a及び15bが形成されている。また、一体電
槽2の長側面12の両端近傍の2つのリブ13の外面の
上部と下部に、一体電槽2をその長側面12で互いに重
ねた時に相互に嵌合する複数の位置決め用の突部16と
凹部17が設けられている。これらリブ13、突部14
及び連結リブ15a、15bは、一体電槽2を並列配置
したときにそれらの間に各電槽3を効率的にかつ均一に
冷却するための冷媒通路を形成する。
して詳細に説明する。Niの発泡メタルから成る多数枚
の正極板18とNiのパンチングメタルに活物質を塗着
して成る多数枚の負極板19とを交互に配置するととも
に、各正極板18には横方向に開口部を有する袋状のセ
パレータ20を被せている。これにより、正極板18と
負極板19をそれらの間にセパレータ20を介装した状
態で積層してなる極板群5が構成されている。図4で、
斜線で示した領域は正極板18と負極板19がセパレー
タ20を介して対向して発電作用を発揮する領域を示し
ている。これら正極板18群と負極板19群は互いに反
対側の側縁部が外側に突出されてその突出側縁部がリー
ド部18a、19aとして構成され、その側端縁にそれ
ぞれ集電板21、22が溶着されている。各集電板2
1、22は、その両側縁を内側に折り曲げ、極板18、
19と集電板21、22の溶着時に加圧しても外側に広
がらないように寸法規制している。23は、極板群5の
集電板21、22間の外面に配設された外周セパレータ
である。
れ上下に適当間隔あけて形成された一対の位置決め穴
で、この位置決め穴29に位置決めピンを挿通してリー
ド部18a、19aの側端縁を押圧することにより、リ
ード部18a、19aの側端縁を揃え、この側端縁と集
電板21、22を確実にかつ均等に溶着できるようにし
ている。
具9は、図6に示すように、互いに隣接する単電池6の
集電板21、22の上端部をそれぞれの基端面に溶接し
た一対のコマ金具25にて構成され、このコマ金具25
の軸芯部に突設された突出軸部26を電槽3の短側面に
形成された接続穴7に両側から挿入してその先端面同士
を当接させて溶接することによって接続している。な
お、集電板21、22の上端部とコマ金具25の基端面
との溶接及び突出軸部26の先端面同士の溶接はそれら
を組み付けた状態で一括して抵抗溶接される。また、こ
れらコマ金具25の突出軸部26の周囲には環状溝27
が形成され、これらの環状溝27に装着されたOリング
28にて接続穴7は2重にシールされている。
は、直方体状の複数の電槽3をその短側面で相互に一体
的に連結して成る一体電槽2を構成し、かつ各電槽3の
上面開口を蓋体4にて一体的に閉鎖し、電槽3、3間の
短側面の上端部に形成した接続穴7を貫通する接続金具
9で両側の極板群5の集電板21、22を接続している
ので、隣接する単電池6の接続を一体電槽2の内部で行
うことができ、外部に接続構成が露出しないので、集合
型二次電池1の設置スペースをコンパクトにすることが
できる。
いに連通されているので、各電槽3の内圧が均一になる
とともに劣化が先行した単電池6で発生したガスが他の
単電池6で吸収されることによって劣化した単電池6の
酸化劣化が抑制され、各単電池6間のバランスが確保さ
れて集合型二次電池1の全体の寿命を向上することがで
きる。また、蓋体4の上面に通孔35を形成し、その上
に連通路37を形成した連通蓋36を被せているので、
連通路37が蓋体4の上面上に位置し、さらにその連通
路37が電解液に対して撥液性を有しているので、電解
液が電槽3間で移動するのをより確実に防止でき、電解
液が電槽3、3間で移動して自己放電するのを防止でき
る。
だけで良いので、コスト低下を図ることができる。
側から挿入されて先端同士が溶接される突出軸部26を
有するとともに基端面に集電板21、22が固着される
一対のコマ金具25にて構成しているので、コマ金具2
5の溶接により隣接する電槽3の極板群5、すなわち単
電池6を簡単に直列接続することができる。また、両端
の電槽3の外側の短側面においても、同様の突出軸部2
6を有する接続端子8とコマ金具25を短側面の両側に
配置してそれらの突出軸部26、26の先端同士を溶接
することにより、電槽3とその外部との接続をコンパク
トな構成でかつ簡単に行うことができる。
部26の周囲に短側面との間のシールを行うOリング2
8を配設しているので、短側面の両側で2重にシールす
ることができ、使用中の液漏れを確実に防止できる。
次電池について、図7、図8を参照して説明する。な
お、以下の実施形態の説明では、上記実施形態と同一の
構成要素については同一参照番号を付して説明を省略
し、相違点のみを説明する。
の集電板21、22を一対のコマ金具25から成る接続
金具9にて接続した例を示したが、本実施形態では幅の
狭い短側面と幅の広い長側面とを有する直方体状の電槽
3内に、その長側面方向両端に正極と負極の集電板3
1、32を有する極板群5と電解液を収容して単電池6
を構成し、これらの集電板31、32の上端部に、電槽
3の短側面の上端部に貫通形成した接続穴7に嵌入する
接続突部33を突出形成し、これら接続突部33の先端
を溶接して隣り合う単電池6、6の集電板31、32を
接続している。なお、両端の電槽3の集電板31又は3
2と接続端子8との間の接続は、接続端子8の突出軸部
26と接続突部33の先端を溶接して接続している。ま
た、短側面の両側の集電板31、32の接続突部33又
は接続端子8の接続突部26の周囲に環状溝34を形成
してそれぞれ短側面との間のシールを行うOリング28
を配設している。
かつ上記実施形態のようにコマ金具25を用いずに少な
い部品数で任意の単電池6とその外部との接続を行うこ
とができる。また、電槽3の短側面の両側に配設したO
リング28による2重シールにて使用中の液漏れを確実
に防止できる。
次電池について説明する。上記実施形態では、蓋体4の
上面に通孔35を設け、その上に連通路37を形成する
凹部を形成した連通蓋36を被せただけの構成を示した
が、本実施形態では、図9に示すように、蓋体4の上面
の通孔35、35間に連通路37を横断するように断面
三角形状の堰39を突設している。これにより、電解液
が連通路37を通って隣接する電槽3、3間で流動する
のをより確実に防止することができる。
次電池について説明する。上記実施形態では、蓋体4に
連通蓋36を接着したが、本実施形態では、図10に示
すように、蓋体4に連通路37を一体成形により形成し
ている。詳しくは、蓋体4に電槽3、3間の隔壁に接合
される仕切壁4aを形成するとともにその上端を蓋体4
の上面の高さ位置近傍まで上方に延出し、この仕切壁4
aの上部及びその両側部の適当範囲にわたって連通路3
7を形成するように蓋体4に連通突出部38を蓋体4の
上面より突出させて形成している。また、仕切壁4aの
上端部には断面三角形状の堰39を形成している。
ために部品点数を削減でき、部品点数、工程の簡略化な
どの相乗効果が得られる。また、連通蓋の溶着部が存在
しないために連通路37の内面が平滑な表面性状を呈し
て電解液が付着した状態が生じ難く、付着した電解液を
中継して電解液が電槽3、3間で容易に流動するのを防
止でき、液短絡をより確実に防止できる。また、仕切壁
4a上にガスの流動のための通路断面積を大きく確保し
ても、一体成形と仕切壁4aの存在によって耐内圧強度
を確保することができ、かつ連通路37がほぼ蓋体4の
上面上に配設されるために電解液が電槽3、3間で移動
するのをより確実に防止できる。
次電池について説明する。本実施形態では、図11に示
すように、蓋体4の高さ寸法を若干大きくし、その電槽
3、3間の仕切壁4aに連通路として機能する通孔40
を形成している。
て(6つ)の電槽3を相互に連通させ、単一の安全弁1
0を設けた例を示したが、ガス排出断面積を確保するた
めに複数の安全弁10を配設しても良く、また適当数の
電槽3を1グループとして相互に連通させ、連通させた
電槽3群毎に単一の安全弁10を設けてもよい。
次電池について、図12を参照して説明する。上記実施
形態では一体電槽2の各電槽3の長側面及び短側面の壁
厚は同一にしていた。しかし、各電槽3を連通する連通
路37を設けたことによって各電槽3の内圧P1 、P2
・・の差が解消されるため、互いに隣接する電槽3、3
間の隔壁3bには電槽3の内圧による荷重が作用しな
い。そこで、本実施形態では、電槽3の内圧による荷重
が作用する両端の電槽3の外側の端壁3aの壁厚t1 に
対して隔壁3bの壁厚t2 を小さく形成している。ま
た、電槽3の長側面を構成する一体電槽2の長側壁3c
は、白抜き矢印で示すように両側から拘束された状態で
使用されるので、その壁厚t3 は端壁3aの壁厚t1 よ
りも小さく、また隔壁3bの壁厚t2 とは同等ないし、
多少大きな荷重が作用する場合もあるので多少大きく形
成されている。
bの薄肉化を図ったことにより、集合型二次電池の体積
密度を向上でき、また単電池6、6間の接続抵抗の低減
を図ることができるとともに、一体電槽2の低コスト化
が達成される。
の説明から明らかなように、互いに隣接する適当数の電
槽を相互に連通する連通路を設けたので、各電槽内が連
通路を介して互いに連通され、各電槽の内圧が均一にな
るとともに劣化が先行した単電池で発生したガスが他の
単電池で吸収されることにより劣化した単電池の酸化劣
化が抑制され、各単電池間のバランスが確保されて集合
型二次電池の寿命を向上することができる。
を相互に連通する連通路を設けると、電槽に連通路を設
けるスペースを確保することなく、簡単でコンパクトな
構成にて上記と同様に単電池間のバランスが確保され、
集合型二次電池の寿命を向上することができる。
り合う隣接端部位置に通孔を設け、これら通孔を互いに
連通する連通路を形成した連通蓋を蓋体上面に密閉固着
すると、連通路が蓋体の上面上に配設されるので、電解
液が電槽間で移動するのをより確実に防止できる。
すると、部品点数を削減できて低コスト化を図れるとと
もに、連通路の内面が平滑な表面性状を呈して電解液の
短絡をより確実に防止でき、また一体成形にて耐内圧強
度も確保できる。
接合されるように仕切壁を形成するとともに、この仕切
壁を蓋体上面の高さ位置近傍まで上方に延出し、連通路
を仕切壁の上部及び両側部にわたって形成すると、仕切
壁上にガスの流動のための通路断面積を大きく確保しな
がら一体成形と仕切壁によって耐内圧強度を確保するこ
とができかつ連通路がほぼ蓋体の上面上に配設されるた
めに電解液が電槽間で移動するのをより確実に防止でき
る。
性を有する材料にて構成したり、連通路に堰を設ける
と、さらに電解液の電槽間での移動を防止できる。
て単一の安全弁を蓋体に設けると、安全弁の設置数を削
減できてコスト低下を図ることができる。
を、両端の電槽の外側の短側面壁厚よりも小さくするこ
とにより、各電槽間の短側面壁厚の薄肉化が可能とな
り、その結果集合型二次電池の体積密度を向上できると
ともに、単電池間の接続抵抗の低減を図ることができ、
また電槽の低コスト化が達成される。
し、(a)は正面図、(b)は平面図である。
示す縦断面図である。
分縦断面図である。
示す縦断面図である。
路部の縦断面図である。
通路部の縦断面図である。
通路部の縦断面図である。
部分横断平面図である。
る。
Claims (9)
- 【請求項1】 複数の電槽を相互に一体的に連結して成
る一体電槽を設けるとともに、各電槽の上面開口を蓋体
にて一体的に閉鎖した集合型二次電池であって、互いに
隣接する適当数の電槽を相互に連通する連通路を設けた
ことを特徴とする集合型二次電池。 - 【請求項2】 蓋体に互いに隣接する適当数の電槽を相
互に連通する連通路を設けたことを特徴とする請求項1
記載の集合型二次電池。 - 【請求項3】 蓋体上面における各電槽の互いに隣り合
う隣接端部位置に通孔を設け、これら通孔を互いに連通
する連通路を形成した連通蓋を蓋体上面に密閉固着した
ことを特徴とする請求項2記載の集合型二次電池。 - 【請求項4】 蓋体に連通路を一体成形により形成した
ことを特徴とする請求項2記載の集合型二次電池。 - 【請求項5】 蓋体に一体電槽の電槽間の隔壁に接合さ
れるように仕切壁を形成するとともに、この仕切壁を蓋
体上面の高さ位置近傍まで上方に延出し、連通路を仕切
壁の上部及び両側部にわたって形成したことを特徴とす
る請求項4記載の集合型二次電池。 - 【請求項6】 連通路の表面は電解液に対して撥液性を
有する材料にて構成されていることを特徴とする請求項
1〜5の何れかに記載の集合型二次電池。 - 【請求項7】 連通路に堰を設けたことを特徴とする請
求項1〜6の何れかに記載の集合型二次電池。 - 【請求項8】 互いに連通された複数の電槽に対して単
一の安全弁を蓋体に設けたことを特徴とする請求項1〜
7の何れかに記載の集合型二次電池。 - 【請求項9】 一体電槽の各電槽間の短側面壁厚を、両
端の電槽の外側の短側面壁厚よりも小さくしたことを特
徴とする請求項1〜8のいずれか記載の集合型二次電
池。
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