JP2001243937A - 電池とそれによる電池モジュールおよび電池モジュールの製造方法 - Google Patents

電池とそれによる電池モジュールおよび電池モジュールの製造方法

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JP2001243937A
JP2001243937A JP2000052382A JP2000052382A JP2001243937A JP 2001243937 A JP2001243937 A JP 2001243937A JP 2000052382 A JP2000052382 A JP 2000052382A JP 2000052382 A JP2000052382 A JP 2000052382A JP 2001243937 A JP2001243937 A JP 2001243937A
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単電池を接続して構成する電池モジュール
で、電気抵抗による電圧の低下が生じない単電池とその
接続構造を得ること。 【解決手段】 電池缶4a、4b、4c…の上部には屈
曲自在な小片5a、5b、5c…を形成する。また、そ
の小片5a、5b、5c…により隣接する電池1a、1
b、1c…の異極間を電気的に直列接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】複数の単電池を直列に接続し
て所要の出力電圧を得る蓄電池の電池間接続に用いる電
池と、それによる電池モジュールおよび電池モジュール
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、HEV(Hybrid Ele
ctrical Vihicle)、EV(Elect
rical Vihicle)等に用いられる蓄電池
は、高い出力電圧の能力を要求される。一方、電池は用
いる電極剤によって出力電圧の大きさが決まる。通常、
これらに用いられている電池は、ニッケル水素電池の場
合が多く、それらの電圧は約1V程度である。
【0003】そこで、所要の出力電圧を得るために、1
個の電圧が2Vの電池(以後、単電池と呼ぶ)を数多く
電気的に直列に接続して電池モジュールを形成する必要
がある。この電気的に直列に単電池を接続するための単
電池の配置方法には、基本的には、図8(a)に示すよ
うな直列配置と、図8(b)に示すような並列配置とが
存在する。(もちろん、これらを混合した配置を用いる
ことも出来る)。
【0004】図8(b)に示すような並列配置の場合
は、図9に示すような接続方法が用いられている。この場
合の接続部材B47はL字状の部材である。この接続部
材B47を用いた接続方法は、まず、治具(不図示)に
より、単電池40aの電池缶45aの側壁(負極)の所
定個所に所定方向に配置された接続部材B47の一面を
接触させ、溶接機(不図示)で2点溶接を行なう。次
に、接続する単電池40bの蓋体48(正極)をこの接
続部材B47に接触させる。この状態で、溶接機により2
点溶接を行なう。これらの溶接により、2つの単電池4
0a、40bは電気的に十分に接続される。以下順次同
様な動作を繰り返して、所定個数の単電池を接続する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように単電池間の接続を、接続部材を介在させて溶接に
より行なう場合は、一方の単電池の正極側と、他方の単
電池の負極側との2箇所の溶接接合を行なっているた
め、単電池間の電気的な接続は2つの溶接点を介して行
なわれている。 2つの溶接点を介しての電気的な接続は、必然的に電気
抵抗による電圧の低下を招く。そのため、単純に所定の
個数の単電池を接続しても、所要の電圧を得られない場
合が発生する。 このため、蓄電池の電池モジュールとして、所要の出力
電圧を得るには、計算による単電池の総和よりも多くの
単電池を用いて接続する必要があった。
【0006】本発明はこれらの事情にもとづいてなされ
たもので、電池と、それを接続して構成する電池モジュ
ールで、電気抵抗による電圧の低下が生じない接続構造
とその製造方法を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明による手
段によれば、発電要素を収納し負極を形成する電池缶
と、この電池缶に電気絶縁して嵌合することにより前記
電池缶を密閉して正極を形成する蓋体とを具備した電池
において、前記電池缶の上部には屈曲自在な小片が形成
されていることを特徴とする電池である。 また請求項2の発明による手段によれば、前記小片は、根
元部に切欠が形成され、屈曲部にスリットが設けられて
いることを特徴とする電池である。 また請求項3の発明による手段によれば、上記のいずれ
かに記載の電池が複数個配列され、かつ、隣接した前記
電池同士の異極間が前記電池に設けられた小片の溶接に
より電気的に直列接続されていることを特徴とする電池
モジュールである。 また請求項4の発明による手段によれば、発電要素を収
納し負極を形成した電池缶と、この電池缶に電気絶縁し
て嵌合することにより前記電池缶を密閉して正極を形成
する蓋体とを具備し、前記電池缶の上部には屈曲自在な
小片が形成された電池を組立てる電池組立工程と、この
電池組立工程により組立てられた前記電池を複数個配列
し、かつ、隣接した前記電池同士の異極間が前記電池に
設けられた小片の溶接により電気的に直列接続してモジ
ュールを形成するモジュール形成工程とを有することを
特徴とする電池モジュールの製造方法である。
【0008】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を、図面
を参照して説明する。 図1(a)は本発明の電池モジュールの平面図で、ま
た、図1(b)はその側面図である。すなわち、電圧が
2V程度のニッケル水素電池である各単電池1a、1
b、1c…は、電気絶縁性部材(例えば、硬質塩化ビニ
ール等)で形成された固定部材2に単電池1a、1b、
1c…の外径が嵌合するように形成された電池保持孔3
に、それぞれ同一方向の向きで収納されている。
【0009】また、各単電池1a、1b、1c…は隣接
する単電池1a、1b、1c…と、各単電池1a、1
b、1c…の負極を形成している電池缶4a、4b、4
c…に設けられた小片5a、5b、5c…が、隣接して
いる単電池1a、1b、1c…の正極を形成している蓋
体6a、6b、6c…に溶接接合されている。したがっ
て、各単電池1a、1b、1c…は、電気的には直列接
続されて電池モジュール7を形成している。なお、各単
電池1a、1b、1c…を固定している固定部材2は、
上述のように電池保持孔3でなくても、図1(c)に示
すような単電池1a、1b、1c…の外径が密接する半
円状の凹部が形成された一対のクランプ部材8a、8b
を用いて、このクランプ部材8a、8bの凹部にそれぞ
れ単電池1a、1b、1c…を挿入後に、クランプ部材
8a、8bの両端をねじ9a、9bにより締め付けて固
定してもよい。 図2は、本発明の単電池の電池缶と蓋体との接合構造部
の断面図である。負極を形成している電池缶4a、4
b、4c…と正極を形成している蓋体6a、6b、6c
…とは、絶縁材であるガスケット10を介して密閉状に
かしめ接合されている。なお、電池缶4a、4b、4c
と蓋体6a、6b、6cは、いずれも鉄製で表面にニッ
ケルめっきが施されている。また、電池缶4a、4b、
4c…と蓋体6a、6b、6c…は、いずれも、それぞ
れ電池缶4a、4b、4c…内に収納されている発電要
素(不図示)を形成している負極と正極に接続されてい
る。また、電池缶4a、4b、4c…の一部には屈曲自
在な小片5a、5b、5c…が形成され、この小片5
a、5b、5c…の両面には、部分的に電気絶縁部材で
形成された絶縁シールA11aと絶縁シールB11bが
貼付されている。 図3(a)は、単電池の全体の斜視図であり、図3
(b)は、2個の単電池を電気的に接続した斜視図であ
る。単電池1a、1bは、負極を形成する電池缶4a、4
bに、正極と形成する蓋体6a、6bがかしめられてい
る。蓋体6a、6bには接続用の小片5a、5bが一体
的に形成されており、小片5a、5bの両面の所定個所
には、それぞれ絶縁シールA11a、絶縁シールB11
bを貼付している。 相互の単電池1aと単電池1bとは、単電池1aの小片
5a(負極)が単電池1bの蓋体6b(正極)にスポッ
ト溶接されている。なお、この接続で単電池1aの小片
5aが、単電池1bの電池缶4b(負極)に接して単電
池1bの蓋体6b(正極)に溶接されているが、小片5
a(負極)が単電池1bの電池缶4b(負極)と接して
いる個所では絶縁シールB11bを介して接触している
ので、電気的には絶縁されている。 図4(a)および(b)は、いずれも単電池1a、1
b、1c…の変形例で、小片5a、5b、5c…に屈曲
部を設けている。図4(a)では1つの屈曲部12であ
るが、図4(b)では3つの屈曲部13a、13b、1
3cを設けている。これらの屈曲部12、13a、13
b、13cを設けることにより、小片5a、5b、5c
が隣接する単電池1a、1b、1c…の蓋体6a、6
b、6c…と非接触にすることも出来、またばね作用に
より、隣接する単電池1a、1b、1c…の溶接部との
平面同士で密着性のよい接触面が形成可能となる。 図5は、小片の変形例の形状を示す斜視図で、小片5
a、5b、5c…と電池缶4a、4b、4c…本体との
境になる領域の両側部に、弧状の切欠14a、14bを
設けている。また、小片5a、5b、5c…を屈曲させ
る部位と交差するように小片5a、5b、5c…から電
池缶4a、4b、4c…にかけてスリット15を設けて
いる。なお、このスリット15の下端の位置は、かしめら
れる部位よりも小片5a、5b、5c…寄りに位置し、
図2に示した電池缶4a、4b、4c…とガスケット1
0が接している位置より上部である。したがって、電池
缶4a、4b、4c…内の密閉構造がこのスリット15
によって阻害されることは無く、また、電池缶4a、4
b、4c…の縁を内側に折り曲げる際に生じる、小片5
a、5b、5c…の根元の皺や応力集中を緩和すること
ができて、小片5a、5b、5c…金属疲労の緩和や破
断の防止をすることができる。また、小片5a、5b、
5c…を折り曲げる際に生じる皺を防止することもでき
る。次に本発明の単電池の製造方法について図6に示す
フローチャートと、図7に示す模式説明図を参照して説
明する。まず、上部に小片5a、5b、5c…が形成さ
れた電池缶4a、4b、4c…の製造を行なう。この電
池缶4a、4b、4c…の製造は、予め、皺抑え21a
に小片5a、5b、5c…が形成された板材20に絞り
加工を施す方法(S1)または、円盤形状の板材21に
絞り加工を施こし(S2)、皺抑え21bをトリミング
して小片5a、5b、5c…を形成する方法(S3)の
いずれかを行ない、小片5a、5b、5c…付の電池缶
4a、4b、4c…を形成する(S4)。 次に、形成された小片5a、5b、5c…の、電池缶4
a、4b、4c…の内面側に絶縁シールA11aを、電
池缶4a、4b、4c…の外面側に絶縁シールB11b
を貼る(S5)。絶縁シールA11aは、小片5a、5
b、5c…が電池缶4a、4b、4c…自身の正極と短
絡しないためのものである。また、絶縁シールB11b
は、接続する単電池1a、1b、1c…の負極と絶縁を
保って電気的に接続しないためのものである。
【0010】次に、電池缶4a、4b、4c…の内部に
内装物である発電要素(不図示)等を挿入する(S
6)。次に、電池缶4a、4b、4c…に、外周にガスケ
ット10が装着された蓋体6a、6b、6c…を所定位
置に装入して、電池缶4a、4b、4c…の外側からか
しめて内容物を封入して密閉の単電池1a、1b、1c
…を形成する(S7)。なお、電池缶に4a、4b、4
c…に蓋体蓋体6a、6b、6c…を装入する際に、蓋
体6a、6b、6c…を電池缶4a、4b、4c…の開
口部に正対して挿入させる場合は、電池缶4a、4b、
4c…の小片5a、5b、5c…が電池缶4a、4b、
4c…の外側になるように折り曲げて逃がせばよい。
【0011】次に、電池缶の4a、4b、4c…の小片
5a、5b、5c…を電池缶4a、4b、4c…の外側
に所定角度折り曲げて所定の形状に形成する(S8)。
【0012】これらの製造方法により製造された単電池
1a、1b、1c…は複数個が、図1に示したように固
定部材2によって固定され、隣接する単電池1a、1
b、1c…同士で、順次、正極と負極が小片5a、5
b、5c…の溶接により接合されて、電気的に直列接続
が形成された電池モジュール7が構成される。これらの
単電池1a、1b、1c…の接続はHEVやEVに用い
られる場合には、200個程度を電気的に直列に接続し
た電池モジュール7を形成する必要がある。なお、上述
の実施の形態では電池缶には1個の小片を形成したが、
小片は1個の電池缶に複数を設けてもよい。複数個の小
片を設けた場合は接合強度を高めることができ、単電池
間に振動や衝撃が加わっても溶接された部位がはがれる
ことを防止できる。
【0013】以上のように、本発明では、単電池を電気的
に接続するに際し、溶接点が1箇所であるので、従来のよ
うに、2つの溶接点を介して単電池を接続するために生
じる電気抵抗による電圧の低下を防止できる。したがっ
て、これにより、単電池間の電気抵抗を大幅に低減する
ことができる。その結果、電池モジュールを構成する単
電池の数を従来に比べて低減することができた。
【0014】
【発明の効果】本発明によれば、単電池の負極の一部を
電気的な接続部材として別の単電池の正極と溶接するこ
とにより、単電池間の電気抵抗を大幅に低減することが
できる。
【0015】また、単電池間の溶接が全て正極側である
ので、複数の電池間の溶接を一度に行うことができ、そ
れにより、生産性が向上する。
【0016】また、各単電池は固定部材によって互いに
固定されるため、振動や衝撃に対して強固な電池モジュ
ールを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の電池モジュールの平面図、
(b)はその側面図、(c)はそれに用いるクランプ部
材の変形例の説明図。
【図2】本発明の単電池の電池缶と蓋体との接合構造部
の断面図。
【図3】(a)は、本発明の単電池の全体の斜視図、
(b)は、2個の単電池を電気的に接続した斜視図。
【図4】(a)及び(b)は、いずれも本発明の単電池
の小片の変形例を示す斜視図。
【図5】本発明の小片の変形例の形状を示す斜視図。
【図6】本発明の単電池の製造方法のフローチャート。
【図7】本発明の単電池の製造方法の模式説明図。
【図8】(a)及び(b)は、単電池の配置方法の模式
図。
【図9】直列配置の接合の説明図。
【符号の説明】
1a、1b、1c〜…単電池、2…固定部材、4a、4
b、4c〜…電池缶、5a、5b、5c〜…小片、6
a、6b、6c〜…蓋体、7…電池モジュール、14
a、14b…切欠、15…スリット

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発電要素を収納し負極を形成する電池缶
    と、この電池缶に電気絶縁して嵌合することにより前記
    電池缶を密閉して正極を形成する蓋体とを具備した電池
    において、前記電池缶の上部には屈曲自在な小片が形成
    されていることを特徴とする電池。
  2. 【請求項2】 前記小片は、根元部に切欠が形成され、屈
    曲部にスリットが設けられていることを特徴とする請求
    項1記載の電池。
  3. 【請求項3】 請求項1ないし請求項2のいずれかに記
    載の電池が複数個配列され、かつ、隣接した前記電池同
    士の異極間が前記電池に設けられた小片の溶接により電
    気的に直列接続されていることを特徴とする電池モジュ
    ール。
  4. 【請求項4】 発電要素を収納し負極を形成した電池缶
    と、この電池缶に電気絶縁して嵌合することにより前記
    電池缶を密閉して正極を形成する蓋体とを具備し、前記
    電池缶の上部には屈曲自在な小片が形成された電池を組
    立てる電池組立工程と、この電池組立工程により組立て
    られた前記電池を複数個配列し、かつ、隣接した前記電
    池同士の異極間が前記電池に設けられた小片の溶接によ
    り電気的に直列接続してモジュールを形成するモジュー
    ル形成工程とを有することを特徴とする電池モジュール
    の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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