JP2002083576A - 集合密閉型二次電池 - Google Patents
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Abstract
車等の動力源や電力貯蔵用電源として使用される集合電
池に関するものであり、機械的強度が高く、電池間接続
部の腐食がなく、重量エネルギー密度や体積エネルギー
密度の高い集合密閉型二次電池を提供することを課題と
する。 【解決手段】 一体型の円筒もしくは長円柱型のケース
内に複数個の発電要素をケースの軸方向に直列配置し、
かつこれらを区画する樹脂製の隔壁を貫通する電気接続
体によって電気的に接続し、ケース両端に封口板を備え
たことを特徴とする電池であり、一体のケースに複数個
の発電要素群を収容することによって集合密閉型二次電
池としての強度を確保しつつ、接続部をケース内部に収
容する事によって接続部の腐食を防止し、かつそれを小
さなデッドスペースで実現することができ、重量エネル
ギー密度や体積エネルギー密度の高い集合密閉型二次電
池を得ることができる
Description
池、特に電気自動車等の動力源や電力貯蔵用電源として
使用される集合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密閉
型二次電池としては、特開平10−106533号公報
に開示されているものが従来から知られている。この従
来例は、図1に示され、図2に示すような円筒型二次電
池Aを複数個、その軸方向に直列に並べ、図3に示す接
続体を介して溶接する事によって構成する。
ように深さが2段階になった円形の皿状に形成されてお
り、中央に図2における前記金属電極10の突起部14
を回避する開口部17を設けている。この接続体1を図
4に示すように、接続体1の平面部5に突出する4カ所
のプロジェクション突起2を金属電極10に溶接し、次
いで接続体1の円筒部4に突出する4カ所のプロジェク
ション突起3を金属外装11に溶接する事によって単電
池缶を電気的に直列接続するとともに、機械的に連結
し、これを必要な数の単電池間で実施することによっ
て、所用電圧の集合密閉型二次電池を構成する。
299号公報に開示されているものも従来から知られて
いる。この従来例は、図5および図6に示すように、筒
体21に複数の発電要素(単位セル)25a,25b,
25cを外嵌し、外部を外筒ケース22で覆って集合密
閉型二次電池を構成する。すなわち複数個の発電要素を
一つのケースに内蔵することによって所用電圧の集合密
閉型二次電池を構成する。
971号公報に開示されているものが従来から知られて
いる。この従来例は、図7に示すように、密封シートに
覆われた複数の発電要素31を一つのケース36内部の
接続部35で接続する事によって所用電圧の集合密閉型
二次電池を構成する。
6533号公報に開示されている従来例においては集合
密閉型二次電池、もしくはその集合体である組電池を構
成するにあたり多数の接続体を必要とする。また複数個
の発電要素を一体にするため集合密閉型二次電池状態で
の強度確保が難しい。さらには接続体部分が露出してい
るためその部分が急激な環境温度の変化等によって結露
すると急激に腐食が進行する。
開示されている従来例は一体のケースを用いることによ
って集合密閉型二次電池における部品使用点数を削減
し、かつ集合密閉型二次電池状態での強度を確保し、か
つ接続部分をケース内に収容することによって接続部の
腐食を防止し、上記特開平10−106533号公報に
開示されている従来例における課題を解決することが可
能である。
すように、一つの筒体21に複数の発電要素(単位セ
ル)25a,25b,25cを外嵌し、かつその発電要
素25aからの集電リード部26bと隣接する発電要素
25bからの集電リード26cを接続する機能を有する
集電リード固定部材27cを同一筒体に外嵌した状態
で、集電リード固定部材27cと集電リード26b,2
6cをデッドスペースを小さくしつつ電気的に接続する
ことはその構造上、非常に困難である。
示されている従来例は、密封シートに覆われた複数の発
電要素を一つのケース内で接続する事によって所用電圧
の集合密閉型二次電池を構成する。一体のケースを用い
ることによって、特開平10−112299号公報に開
示されている従来例と同様に集合密閉型二次電池状態で
の強度を確保し、かつ接続部分をケース内に収容するこ
とによって接続部の腐食を防止し、上記特開平10−1
06533号公報に開示されている従来例における課題
を解決することが可能である。
密封するため、発電要素から発生するガスに対する耐圧
性能が小さい。また密封シートによる密封化を成立させ
るため、電流取り出し部は薄型の金属板となるため大電
流放電に不向きである。
解決すべく創案されたもので、機械的強度が高く、電池
間接続部の腐食がなく、重量エネルギー密度や体積エネ
ルギー密度の高い集合密閉型二次電池を提供することを
目的とする。
するために、円筒もしくは長円柱型のケースと、ケース
の軸方向に直列配置した複数個の発電要素と、個々の発
電要素を空間的に隔離する隔壁と、隔壁を貫通し発電要
素間を電気的に接続する電気接続体と、ケース両端に封
口板を備えたものである。
間接触部の腐食がなく、重量エネルギー密度や体積エネ
ルギー密度の高い集合密閉型二次電池を得ることができ
る。
の円筒もしくは長円柱型のケース内に複数個の発電要素
をケースの軸方向に直列配置し、かつこれらを区画する
樹脂製の隔壁を貫通する電気接続体によって電気的に接
続し、ケース両端に封口板を備えたことを特徴とする電
池であり、一体のケースに複数個の発電要素群を収容す
ることによって集合密閉型二次電池としての強度を確保
しつつ、接続部をケース内部に収容する事によって接続
部の腐食を防止し、かつそれを小さなデッドスペースで
実現することができ、重量エネルギー密度や体積エネル
ギー密度の高い集合密閉型二次電池を得ることができ
る。
密閉型二次電池における単位発電要素間を空間的に隔離
する隔壁が樹脂製であることを特徴とする。また請求項
3に記載の発明は、前記隔壁は貫通孔を有し、これに電
気接続体を圧入する事によって隔壁に固着したことを特
徴とする。また請求項4に記載の発明は、前記電気接続
体の圧入に際し、電気接続体に超音波振動もしくは熱の
少なくとも一方を加えることを特徴とする。
気接続体を樹脂製の隔壁に設けた貫通孔に圧入する事に
よって隔壁に固着することができる。さらに圧入に際し
て、電気接続体に超音波振動もしくは熱の少なくとも一
方を加えることによって、隔壁と電気接続体との界面の
樹脂が溶融し、より強固に固着することができる。これ
によって隔壁と電気接続体を密着させ両者の界面を通じ
る空間を遮断し、隔壁と電気接続体との界面を通じての
単位発電要素間の液漏れやガス漏れの発生をなくすこと
ができるという作用を有する。
外周部に保持溝を周置し、この保持溝に隔壁の貫通穴内
面に圧接するOリングを保持することを特徴とする。ま
た請求項6に記載の発明は電気接続体の外周部に周置し
た保持溝もしくは隔壁とOリングの界面の少なくとも一
方に軟粘性シール剤を塗布することを特徴とする。
気接続体の外周部に保持溝を周置し、この保持溝に隔壁
の貫通穴内面に圧接するOリングを保持することによっ
て隔壁と電気接続体の界面を通じての空間の遮断をより
強固なものにすることができる。さらに保持溝もしくは
隔壁とOリングの界面の少なくとも一方に軟粘性シール
剤を塗布することによって隔壁と電気接続体の界面を通
じての空間の遮断をさらにより強固なものにすることが
できるという作用を有する。
ルミと銅の接合体からなることを特徴とし、単位発電要
素が非水溶液系二次電池の場合でも、アルミと銅の接続
体から成る電気接続体を使用し、単位発電要素の正極側
がアルミ、負極側が銅となる方向で単位発電要素間を接
続することによって電気接続体の腐食を防止することが
できるという作用を有する。
ンサート成形によって隔壁に固着されていることを特徴
とし、電気接続体を圧入によらずに固着することがで
き、生産効率を大きく向上させることができるという作
用を有する。
保持溝が周置され、この保持溝に電池ケースの内面に圧
接するOリングが保持されていることを特徴とする。ま
た請求項10に記載の発明は隔壁の位置に対応したケー
ス外部からケースに圧力を加え、その直径を減じたこと
を特徴とする。また請求項11に記載の発明は隔壁の外
周部に周置された保持溝もしくはケースとOリングの界
面の少なくとも一方に軟粘性シール剤を塗布することを
特徴とする。
隔壁の外周部に保持溝が周置され、この保持溝に電池ケ
ースの内面に圧接するOリングを保持することによっ
て、Oリングを介して隔壁とケースを密着させる。さら
に隔壁の位置に対応したケース外部からケースに圧力を
加え、その直径を減じることによって密着の効果を高め
ることができる。さらに隔壁の外周部に周置された保持
溝もしくはケースとOリングの界面の少なくとも一方に
軟粘性シール剤を塗布する事によって密着の効果を高め
ることができる。これによって両者の界面を通じる空間
を遮断し、隔壁とケースとの界面を通じての単位発電要
素間の液漏れやガス漏れの発生をなくすことができると
いう作用を有する。
内側の面に酸化皮膜、樹脂、ゴムの少なくとも一つから
なる絶縁層を有することを特徴とし、万が一、単位発電
要素等の電流経路の一部がケースに接触するようなこと
が生じても短絡が発生しないという作用を有する。
する。ここでは非水電解液系二次電池を主体とした例を
説明する。
二次電池の断面図であり、図9は該電池の端子部拡大断
面図であり、図10は該電池の構成要素の斜視図であ
り、図11は該電池の極板群と集電板の断面図である。
電板117が溶接された極板群110、それらを電気的
に接続する電気接続体120、個々の発電要素間を空間
的に隔離する隔壁130、電池端子140、封口板15
0等の各種部材と、それら各種部材を覆う円筒状のケー
ス100から構成されている。
集電体111に正極材料112を付着させた正極板と負
極集電体113に負極材料114を付着させた負極板と
をセパレータ115を介し、渦巻き状に巻回する事によ
って構成している。この極板群110を構成する際に、
両端の一方に正極材料が付着されていない正極集電体が
突出する部分111aと、他方に負極材料が付着されて
いない負極集電体が突出する部分113aを設けてい
る。
によって正極集電体の突出部を塑性変形させて平坦部1
11bが形成され、この平坦部に正極集電板116が溶
接によって電気的に接合されている。同様に負極集電体
の突出部113aを押圧する事によって負極集電体の突
出部を塑性変形させて平坦部113bが形成され、この
平坦部に負極集電板117が溶接によって電気的に接合
されている。
ン等の樹脂製の円盤形状であり、その中心に電気接続体
を収容する貫通孔131、また隔壁の外周部にケースの
内面に圧接するOリング160を保持する保持溝132
が周置されている。
からなり、隔壁の貫通孔131に圧入され、隔壁に固着
され、隔壁の貫通孔131の内周に圧接するOリング1
60を保持する保持溝121を有している。
は電池端子140もしくは電気接続体120に溶接点1
22にて溶接によって電気的に接続されている。
レン等の樹脂製の円盤であり、その中心に電池端子を収
容する貫通孔151を有している。また隔壁の外周部に
ケースの内面に圧接するOリング160を保持する保持
溝152が周置されている。さらに電池内の圧力の異常
上昇による電池の破裂を防止するために環状の薄肉部1
53を設け材料厚みを小さくすることによって、所定の
内部圧力で破断し、内部圧力を解放する機構を有する。
脱落しないよう、ケース両端部を円周内側方向に折り曲
げることによって形成されたケース終端部101で保持
されている。
の内周に圧接するOリング160を保持する保持溝14
1を有している。また該電池間を電気的に接続するため
のねじ部142を有する。正極側の電池端子139はア
ルミニウムなどからなり、負極側の電池端子140は銅
などからなる。
れ環状押圧バネ155によって封口板に固定されてい
る。
溝に設置されたOリング160は各発電要素間を空間的
に隔離している。さらにOリング160が電池構成部材
と接触する界面には隔離をより確実なものとするために
軟粘性シール剤が塗布されている。
極板群110を製作し、その両端に正極集電板116と
負極集電板117を溶接する。前記極板群の制作と平行
して、軟粘性シール剤を塗布した保持溝にOリングを設
置した電気接続体120を、あらかじめ前記Oリングと
圧接する部分に軟粘性シール剤を塗布した隔壁130に
圧入し、固着する。前記極板群110に溶接された負極
集電板117aと正極集電板116をそれぞれ122の
溶接点にて前記電気接続体120に溶接する。その後極
板群110における正極集電板116と負極集電板11
7に、あらかじめ軟粘性シール剤を塗布した保持溝にO
リングを設置した電池端子140をそれぞれの溶接点に
て溶接し、電池端子140に封口板150を挿通し、ワ
ッシャ154と環状押圧バネ155によって電池端子と
封口板を固定する。そして隔壁と封口板の外周に設けら
れた保持溝132、152に軟粘性シール剤を塗布しO
リング160を設置する。この集合体をあらかじめ前記
Oリングと圧接する部分に軟粘性シール剤を塗布したケ
ース100に挿入し、ケースの終端部101を所定位置
で円周内側方向に折り曲げる。
ば、一体のケースを使用することによって複数個の単電
池を接続した集合電池と比較して、機械的強度が高い。
また接続部分が電池内部に収容されるためその部分の腐
食が生じない。さらに上記構成を小さなデッドスペース
で実現することが可能であり、質量エネルギー密度や体
積エネルギー密度の高い集合密閉型二次電池が実現でき
る。
は図12および図13に示すように、極板群を構成する
際、ステンレスもしくはアルミニウムなどからなる内筒
170に、正極集電体に正極材料を付着させた正極板と
負極集電体に負極材料を付着させた負極板とをセパレー
タを介し、渦巻き状に巻き付ける事によって構成し、こ
の内筒を絶縁体171を介して電池端子および電気接続
体で保持している点である。このようにすれば極板群を
強固に保持することが可能となり振動に対する信頼性が
より向上する。
は図14に示すように、隔壁の位置に対応したケースの
外部103からケースに圧力を加え、その直径を減じて
いる点である。このようにすればケースと隔壁との間の
密着性がより向上し、発電要素間の空間的な隔離の信頼
性がより向上する。
素を使用して構成した集合二次電池の例を説明したが、
3つ以上の発電要素を使用して集合二次電池を構成して
も良い。また上記実施例においては、非水電解液系二次
電池を主体とした例を説明したが、その他の二次電池と
しても良い。また上記実施例においては、円筒型のケー
スの例を説明したが長円形のケースとしても良い。さら
に上記実施例においては、電気接続体を隔壁に圧入する
ことによって固着している例を説明したがインサート成
形によって固着しても良い。
円筒もしくは長円柱型のケース内に複数個の発電要素を
ケースの軸方向に直列配置し、かつこれらを区画する樹
脂製の隔壁を貫通する電気接続体によって電気的に接続
したことによって、集合密閉型二次電池としての高強度
を得つつ、接続部をケース内部に収容する事によって接
続部の腐食を防止し、かつそれを小さなデッドスペース
で実現することができ、高信頼性、高電圧、高重量エネ
ルギー密度、および高体積エネルギー密度の密閉型集合
二次電池が実現できる。
図
部断面図
成要素の斜視図
板群と集電板の断面図
面図
子部断面図
視図
Claims (12)
- 【請求項1】 円筒もしくは長円柱型のケースと、ケー
スの軸方向に直列配置した複数個の発電要素と、個々の
発電要素を空間的に隔離する隔壁と、隔壁を貫通し発電
要素間を電気的に接続する電気接続体と、ケース両端に
封口板を備えたことを特徴とする集合密閉型二次電池。 - 【請求項2】 隔壁が樹脂製であることを特徴とする請
求項1記載の集合密閉型二次電池。 - 【請求項3】 貫通孔を有した隔壁と、前記隔壁に圧入
することにより固着した電気接続体を有する請求項1記
載の集合密閉型二次電池。 - 【請求項4】 圧入に際し、電気接続体に超音波振動も
しくは熱の少なくとも一方を加えることを特徴とする請
求項3記載の集合密閉型二次電池。 - 【請求項5】 電気接続体の外周部に保持溝が周置さ
れ、前記保持溝に隔壁の貫通穴内面に圧接するOリング
が保持されていることを特徴とする請求項1記載の集合
密閉型二次電池。 - 【請求項6】 電気接続体の外周部に周置された保持溝
もしくは隔壁とOリングの界面の少なくとも一方に軟粘
性シール剤を塗布したことを特徴とする請求項1記載の
集合密閉型二次電池。 - 【請求項7】 アルミと銅の接合体からなる電気接続体
を有する請求項1記載の集合密閉型二次電池。 - 【請求項8】 インサート成形によって隔壁に固着され
ている電気接続体を有する請求項1記載の集合密閉型二
次電池。 - 【請求項9】 隔壁の外周部に保持溝が周置され、この
保持溝に電池ケースの内面に圧接するOリングが保持さ
れていることを特徴とする請求項1記載の集合密閉型二
次電池。 - 【請求項10】 隔壁の位置に対応したケース外部から
ケースに圧力を加え、その直径を減じたことを特徴とす
る請求項1記載の集合密閉型二次電池。 - 【請求項11】 隔壁の外周部に周置された保持溝もし
くはケースとOリングの界面の少なくとも一方に軟粘性
シール剤を塗布したことを特徴とする請求項1記載の集
合密閉型二次電池。 - 【請求項12】 ケースの内側の面に酸化皮膜、樹脂、
ゴムの少なくとも一つからなる絶縁層を有する請求項1
記載の集合密閉型二次電池。
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