JP2002042746A - 集合型二次電池用樹脂ケース - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数の容器どうしの間の冷却空間を十分に確保
しつつ、それぞれの容器を一体の集合状態とし、かつ得
られる電池を小さな組付工数で取付け座などに固定でき
るようにする。 【解決手段】複数の容器１を互いに所定間隔を隔てて平
行に並べた状態で、連結板２を側面に溶着接合し、複数
の容器１を連結固定する。複数の容器１は、連結板２を
介して相互に拘束されているため、冷却空間１０を十分
に確保でき、容器１は上下方向及び水平方向の相対移動
が確実に規制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電気自動車
の駆動電源として用いられるニッケル・水素二次電池な
どに利用される集合型二次電池用樹脂ケースに関する。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車の駆動電源として用いられる
ニッケル・水素二次電池などは、高いエネルギー密度が
必要とされ、かつ軽量であること、搭載スペースは極力
小さくすることなどが求められている。そのため電極及
び電解液を収納する容器は軽量の樹脂から形成し、それ
ぞれの容器から単電池を形成して、その単電池を複数個
集合させた集合型二次電池とするのが一般的である。

【０００３】ところでニッケル・水素二次電池などにお
いては、充電時などに容器内の電池要素が膨張すると、
樹脂製の容器では側壁が円弧状に外側へ膨らむという現
象が避けられない。このようになると、単電池を複数個
集合させた集合型二次電池では、対向する壁面どうしが
小さな接触面積で接触して接触部分に大きな応力が集中
する可能性があり、この応力集中によってクリープ変形
が生じ、これにより単電池間の拘束力が弱まる可能性が
ある。

【０００４】したがって複数の容器が集合された集合型
二次電池とする場合には、各容器どうしの間に１〜２ｍ
ｍの空間を設け、容器が膨張した場合にも対向する壁面
どうしが干渉しないようにする必要がある。またこの空
間を通過する空気や水などの冷却媒体によって容器を冷
却する作用も奏され、側壁の膨張量を低減する効果もあ
る。以下、この空間を冷却空間と称する。

【０００５】また、自動車用として用いる場合には、振
動などによって各容器どうしが上下又は左右方向に相対
移動すると、各容器どうしを電気的に直列に接続するバ
スバーが破損する恐れがある。したがって各容器どうし
が相対移動しないように固定する必要がある。

【０００６】そこで従来は、例えば図４に概略図を示す
ように、複数のセル１０１をもつ容器１００を射出成形
などによって形成し、蓋部材２００とともに電池製造工
程へ供給する。電池製造工程では、各セル１０１内に電
極板と絶縁スペーサとが交互に積層された電極群３００
が配置される。各電極群３００の−極と＋極がそれぞれ
直列に接続されて図示しない端子が形成され、−端子が
容器１００の側面から突出される。そして、容器１００
の側面に突出する端子どうしが図示しない銅製バスバー
で直列に接続される。

【０００７】そして各セル１０１内にそれぞれ電解液が
注入された後、蓋部材２００が容器１００の開口に熱板
溶着法等にて溶着され、セル１０１は密封状態となり単
電池４００が形成される。

【０００８】次に得られた複数の単電池４００どうし
を、図５に示すように１〜２ｍｍの間隔を隔てて冷却空
間５００を形成しながら、それぞれ取付け座に固定して
いる。これにより各単電池４００はそれぞれ取付け座に
固定されるため、上下方向及び水平方向の移動が完全に
防止され、振動などによって各単電池４００どうしが相
対移動するような不具合がない。また冷却空間５００も
所定の間隔で形成することができる。

【０００９】しかしながら上記した集合型二次電池で
は、締結用のボルトが各単電池４００毎に必要となり、
かつそのボルトの締結作業工数も膨大なものとなり、電
池の製造コストが上昇する。

【００１０】そこで複数の容器を集合状態で一体成形す
ることも提案されたが、各容器どうしの間に１〜２ｍｍ
の冷却空間を形成しながら一体成形するためには、金型
にその冷却空間を形成する薄い板状部が必要となり、金
型強度の面で問題があり実現が困難である。

【００１１】一方、例えば特開平７-85847号公報には、
複数の容器を横方向に重ねて一対のエンドプレートの間
に挟み、拘束バンドによって緊締状態で連結した集合型
二次電池用ケースが開示されている。また特開平11−12
1024号公報には、複数の容器の隣接する容器どうしを互
いに溶着した集合型二次電池用樹脂ケースが開示されて
いる。

【００１２】これらの公報に開示の技術では、図４にも
示すように容器１００の互いに対向する壁面に凸部１０
２を形成して凸部１０２どうしが当接するようにし、容
器１００どうしの間に冷却空間を形成している。このよ
うにすれば、電池要素の膨張時の応力は各容器の側壁全
体の変形によって受けることができ、応力集中を回避す
ることができる。

【００１３】ところがこのような構造とすると、当接す
る凸部１００も変形の影響を受けるため、当接する凸部
１００で座屈によるクリープ変形等が発生する可能性が
あり、容器間隔が変化することにより冷却空間の寸法バ
ランスが恒久的に確保できない。そして冷却空間の寸法
バランスが崩れると、空間が広くなった箇所に冷却媒体
が集中し、狭くなった箇所には冷却媒体がほとんど流れ
なくなるため、冷却効率が悪化する可能性がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情に鑑みてなされたものであり、複数の容器どうしの間
の冷却空間を十分かつ恒久的に確保しつつ、それぞれの
容器を一体の集合状態として相対移動を確実に防止して
固定し、かつ得られる電池を小さな組付工数で取付け座
などに固定できるようにすることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の集合型二次電池用樹脂ケースの特徴は、互いに所定
間隔を隔てて平行に並べられた有底矩形筒形状の複数の
容器と、複数の容器を連結する連結板とよりなり、連結
板は複数の容器の少なくとも側面に溶着により接合され
ることで複数の容器を連結固定していることにある。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の集合型二次電池用樹脂ケ
ースでは、連結板は複数の容器の少なくとも側面に溶着
により接合され、これにより複数の容器を連結してい
る。したがって複数の容器は、連結板を介して相互に拘
束されているため、上下方向及び水平方向の相対移動が
確実に規制される。そして複数の容器の少なくとも１個
あるいは連結板を搭載位置に固定することで、複数の容
器を相対移動が完全に規制された状態で搭載位置に固定
することができ、組付工数を格段に低減することができ
る。

【００１７】また溶着時には、複数の容器どうしの間に
冷却空間を形成した状態で連結板を溶着することができ
るので、膨張時の容器の変形を許容しかつ空気などの冷
却媒体の流通により冷却する冷却空間を、容易かつ正確
にしかも恒久的に形成することができる。

【００１８】さらに各容器の寸法にばらつきがあったと
しても、溶着しろの大小によってそのばらつきを吸収す
ることができ、全体としては寸法精度の高い集合型二次
電池用樹脂ケースとすることができる。

【００１９】複数の容器は、それぞれ有底矩形筒形状と
され、一般的にはそれぞれ同一形状とされるが、連結板
で溶着可能であれば、部分的に形状が異なっていても構
わない。また容器１個で一つの電池を構成してもよい
し、容器内をさらに複数のセルに区画して複数の電池を
構成することも好ましい。

【００２０】容器どうしの間に形成される冷却空間は、
全体形状を小さくするためには小さいほど好ましいが、
膨張を許容しかつ冷却効率を高くするためには、容器ど
うしの間隔を少なくとも１〜２ｍｍとする必要がある。

【００２１】連結板は、複数の容器を安定して固定でき
れば、その大きさ、厚さなどは特に制限されない。この
連結板の数は、１個でもよいが容器の両側をそれぞれ固
定するために少なくとも２個設けることが望ましい。ま
た連結板は容器の少なくとも側面に溶着により接合され
る。容器の側面であれば、その上下位置は制限されない
し、側面全面と溶着することも可能である。

【００２２】本発明の集合型二次電池用樹脂ケースから
製造される集合型二次電池は、複数の容器のうち少なく
とも１個を、あるいは連結板を、取付け座などに固定す
ることで、複数の容器を移動が完全に規制された状態で
固定することができる。この固定は従来と同様にボルト
などで締結することができる。用いるボルトの数は、容
器の数によっても異なるが、２０〜３０の容器であれば
６〜１０個で十分であり、複数の単電池をそれぞれ固定
している従来に比べてボルトの数を大きく低減すること
ができ、工数も大きく低減される。したがって生産コス
トを大きく低減することができる。

【００２３】本発明の集合型二次電池用樹脂ケースは、
それぞれの容器内に複数の電極板とスペーサとからなる
電極群と、電解液とが入れられ、容器の開口に蓋が溶着
されて密閉される。また電気的に各容器を直列に接続す
るバスバーも設けられて、集合型二次電池が形成され
る。

【００２４】このバスバーは、一般に容器の外側に設け
られるので、連結板に導電部分を形成することでバスバ
ーを兼ねるようにすることも好ましい。これにより別部
材としてのバスバーを不要とすることができ、電池製造
時の部品点数及び組付工数を低減することができる。こ
のようにするには、連結板の容器に対向する表面に導電
性金属からなる導電部を一体成形によって連結板と一体
的に形成しておき、導電部が容器に表出する端子と導通
するように構成すればよい。

【００２５】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。

【００２６】図３に、本発明の一実施例の集合型二次電
池用樹脂ケースを、バスバー及び蓋部材とともに示す。
この集合型二次電池用樹脂ケースは、互いに所定間隔を
隔てて平行に並べられた有底矩形筒形状の複数の容器１
と、複数の容器１を連結する２枚の連結板２とから構成
され、連結板２は複数の容器１の両側面にそれぞれ溶着
されている。

【００２７】容器１は２０〜３０個集合され、容器１ど
うしの間には間隔２ｍｍの冷却空間１０がそれぞれ形成
されている。また各容器１の内部には、複数のセル１１
が形成されている。

【００２８】この集合型二次電池用樹脂ケースは、この
状態で電池製造工程に供給され、電池製造工程では、各
セル１１内に電極板と絶縁スペーサとが交互に積層され
た図示しない電極群が配置される。各電極群の−極どう
しと＋極どうしがそれぞれ接続されて端子が形成され、
容器１の側面に突出する端子どうしが銅製バスバー４で
直列に接続される。

【００２９】そして各セル１１内にそれぞれ電解液が注
入された後、蓋部材３がケース全体を覆うようにして、
各容器１の開口に熱板溶着法にて溶着され、各セル１１
は密封状態となって集合型二次電池が製造される。蓋部
材３には、それぞれ冷却空間１０と連通する複数のスリ
ット３０が形成され、冷却空間１０内と雰囲気との空気
の流通を可能としている。

【００３０】この集合型二次電池は、一対の連結板２の
底面に形成された複数のボルト穴を介して、自動車の車
体に固定された取付け板にボルト締めにより固定され
る。このボルト穴は左右両側にそれぞれ５個程度でよ
く、従来に比べて本数を著しく少なくすることができ
る。

【００３１】以下、この集合型二次電池用樹脂ケースの
製造方法を説明し、構成の詳細な説明に代える。

【００３２】複数の容器１は、ＰＰ又はＰＰ／ＰＰＥか
ら射出成形によってそれぞれ形成されている。そして容
器１の両側面には、図１及び図２に示すように、筒状の
溶着リブ１２が形成されている。

【００３３】連結板２は、ＰＰ又はＰＰＥから射出成形
によってそれぞれ略箱状に形成されている。そして容器
１の側面に対向する側には、図１及び図２に示すよう
に、溶着リブ１２と同一形状の周縁部をもつ溶着凹部２
０が、容器１の数だけ等間隔に形成されている。

【００３４】複数の容器１と連結板２を溶着するには、
先ず治具上に複数の容器１を等間隔に並べて載置する。
その状態で連結板２を、溶着リブ１２の先端がそれぞれ
溶着凹部２０の周縁部と対向するように配置し、熱板溶
着により溶着リブ１２の先端表面をそれぞれ溶着凹部２
０の周縁部と溶着する。なお、ここでは熱板溶着を用い
たが、超音波振動溶着を用いることもできる。

【００３５】このとき、複数の容器１の寸法にばらつき
があっても、溶着リブ１２の高さの範囲でばらつきを吸
収することができ、複数の容器１を確実に連結板２と溶
着することができる。

【００３６】そして容器１は治具内に等間隔で配置され
て連結板２と溶着固定されので、溶着後も複数の容器１
は等間隔が維持される。これにより複数の冷却空間１０
の間隔及び容積は一定となり、品質が安定化される。

【００３７】したがって本実施例の集合型二次電池用樹
脂ケースによれば、複数の容器１は連結板２を介して相
互に拘束されているため、上下方向及び水平方向の相対
移動が確実に規制されている。これにより製造された集
合型二次電池を自動車に搭載して振動が加わっても、容
器１どうしの相対移動が規制されているためバスバー４
が破損するような不具合がない。

【００３８】また複数の冷却空間１０はそれぞれ恒久的
に同一間隔となっており、充電時などに容器１が膨張し
たとしても連結板２は変形しないので、各容器１どうし
の間隔が変動することはない。この冷却空間１０の寸法
バランスが維持されることにより、安定した冷却効率で
各容器１を冷却することができ、容器１の熱膨張も抑制
される。

【００３９】そして各容器１は集合されて一体化された
状態で供給されるため、集合型二次電池の製造工数が低
減される。またボルト本数の低減により自動車への搭載
時の組付工数も著しく低減することができるので、生産
コストを大きく低下させることができる。

【００４０】

【発明の効果】すなわち本発明の集合型二次電池用樹脂
ケースによれば、複数の容器は連結板を介して相互に拘
束されているため、上下方向及び水平方向の相対移動が
確実に規制されている。したがってこの樹脂ケースから
製造された集合型二次電池を自動車に搭載し、走行時に
振動が加わっても、容器どうしの相対移動が規制されて
いるためバスバーが破損するような不具合がない。

【００４１】また複数の冷却空間はそれぞれ恒久的に同
一間隔とすることができるので、充電時などに容器が膨
張しても、高い冷却効率で容器を冷却することができ、
容器の熱膨張も抑制される。

【００４２】さらに容器は集合されて一体化された状態
で供給されるため、集合型二次電池の製造工数が大きく
低減される。またボルト本数の低減により自動車への搭
載時の組付工数も著しく低減することができるので、生
産コストを大きく低下させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の集合型二次電池用樹脂ケー
スの製造方法を示し、容器と連結板の溶着前の状態の斜
視図である。

【図２】本発明の一実施例の集合型二次電池用樹脂ケー
スの要部断面図である。

【図３】本発明の一実施例の集合型二次電池用樹脂ケー
スを蓋部材及びバスバーとともに示す斜視図である。

【図４】従来の集合型二次電池において単電池の製造方
法を示す説明斜視図である。

【図５】従来の集合型二次電池において単電池を集合し
て組み付ける方法を示す説明斜視図である。

【符号の説明】

１：容器 ２：連結板 １０：
冷却空間 １１：セル １２：溶着リブ ２
０：溶着凹部

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H011 AA01 AA02 AA05 AA09 BB05 CC02 CC12 DD13 5H028 AA01 AA10 BB05 CC01

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに所定間隔を隔てて平行に並べられ
   た有底矩形筒形状の複数の容器と、複数の該容器を連結
   する連結板とよりなり、該連結板は複数の該容器の少な
   くとも側面に溶着により接合されることで複数の該容器
   を連結固定していることを特徴とする集合型二次電池用
   樹脂ケース。