JP2002124245A - 二次電池 - Google Patents

二次電池

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JP2002124245A JP2000314651A JP2000314651A JP2002124245A JP 2002124245 A JP2002124245 A JP 2002124245A JP 2000314651 A JP2000314651 A JP 2000314651A JP 2000314651 A JP2000314651 A JP 2000314651A JP 2002124245 A JP2002124245 A JP 2002124245A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 単電池当たりの内部抵抗を低減して高出力化
を実現できる二次電池を提供する。 【解決手段】 各電槽内に極板群と電解液を収容してな
る単電池を複数単一の一体電槽内に内蔵し、２５℃にお
ける単電池間の接続抵抗を含めた単電池当たりの構成部
品の部品抵抗と、各単電池における極板群と電解液によ
る反応抵抗との比率を、１〜４０％：９９〜６０％とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は二次電池に関し、特
に複数の単電池を接続してなる集合型二次電池に好適に
適用できる二次電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】所要の電力容量が得られるように複数の
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６のようなものが知られている。こ
の集合型二次電池は、図７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３１（３１ａ〜３１
ｅ）を、その電槽３２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３１ａ、３
１ｅの電槽３２の外側にエンドプレート４２を当接さ
せ、両エンドプレート４２、４２間を拘束バンド４３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。
【０００３】単電池３１は、正極板と負極板をセパレー
タを介して積層してなる発電要素である極板群３３を電
解液と共に電槽３２内に収容し、各電槽３２の開口部を
安全弁３４を設けた蓋３５で閉じ、極板群３３を構成す
る各正極板の一側部上端から上方にリード３６を引き出
してその上部に正極端子３７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３６を引き出してそ
の上部に負極端子３８を接続し、これら正極端子３７及
び負極端子３８を蓋３５に取付けて構成されている。
【０００４】そして、連結されて隣り合う単電池３１間
の正極端子３７と負極端子３８とが接続板４１にて接続
されて各単電池３１が直列接続されている。また、各電
槽３２間が連結されるとき、電槽３２の長側面に上下方
向に突設されたリブ３９が隣接間で突き合わされ、各リ
ブ３９、３９間の長側面間の空間にて電槽３２の上下方
向に貫通する冷媒流路４０が形成され、冷媒通路４０に
送風して各単電池３１ａ〜３１ｅを冷却するように構成
されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
集合型二次電池の構成では、極板の上端一側部から上方
にリード３６を引き出して蓋３５に装着される端子３
７、３８に接続し、これら端子３７、３８の蓋３５の上
部に突出した部分間を接続板４１で接続するようにして
いるので、単電池３１、３１間の接続経路が長くかつ接
続箇所が多いために接続部品を含む構成部品による部品
抵抗が大きく、この部品抵抗と正極板と負極板及び電解
液による電池反応における反応抵抗との比率が、４０〜
５０％：６０〜５０％にも達し、電池の発熱が大きくな
るため、高出力化の実現や寿命特性の向上に対して大き
な障害になっていた。
【０００６】また、単電池間の接続構成が複雑で部品点
数が多いためにコスト高になり、また電槽３２の上部に
接続用の空間を確保する必要があるとともに、接続部が
外部に露出しているために、設置スペースをコンパクト
にできないという問題もあった。
【０００７】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、単電
池当たりの内部抵抗を低減して高出力化を実現できる二
次電池を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の二次電池は、各
電槽内に極板群と電解液を収容してなる単電池を複数単
一の一体電槽内に内蔵し、２５℃における単電池間の接
続抵抗を含めた単電池当たりの構成部品の部品抵抗と、
各単電池における極板群と電解液による反応抵抗との比
率を、１〜４０％：９９〜６０％としたものであり、電
池の反応抵抗の低減は困難であるため、複数の単電池を
単一の一体電槽内に内蔵し、部品抵抗を小さくして単電
池当たりの内部抵抗を低く抑えたことにより、電池の発
熱を低減でき、高出力化を実現できるとともに寿命特性
を向上することができる。
【０００９】また、一体電槽は、複数の直方体状の電槽
が並列配置された角形電槽で、極板群は矩形状の正極板
と負極板をセパレータを介して積層して構成されるとと
もに正極板と負極板のリード部が互いに反対側の側部に
突出され、隣接する電槽間で正極板と負極板のリード部
を相互に一体電槽内部で接続すると、正極板及び負極板
からそれぞれのリード部までの通電経路を短くでき、さ
らに隣接する電槽間で正負のリード部を相互に接続する
ことで通電経路を短くでき、内部抵抗をより低減するこ
とができる。
【００１０】また、極板群の両側に集電体が配設される
とともにそれぞれ正極板と負極板のリード部が接合さ
れ、一体電槽内部で隣接する電槽の正極と負極の集電体
を相互に接続すると、各極板のリード部が集電体に接続
されることで小さな接続抵抗にて安定して接続でき、電
槽間で集電体同士を接続することにより単電池間を容易
に小さい抵抗にて接続することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の二次電池を電気自
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
ケル水素二次電池に適用した一実施形態について、図１
〜図５を参照して説明する。
【００１２】本実施形態のニッケル水素二次電池１は、
図１、図２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、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。
【００１３】各電槽３内には、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。
【００１４】一体電槽２の両端の電槽３の外側の短側面
及び各電槽３、３間の短側面の上端部には接続穴７が形
成されている。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を通して両側の単電池６、
６が直列接続されている。
【００１５】蓋体４には各電槽３毎に内部圧力が一定以
上になったときに圧力を解放するための単一の安全弁１
０が配設され、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。
【００１６】各電槽３の長側面が一平面を成す一体電槽
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。これらリ
ブ１３及び突部１４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。
【００１７】蓋体４の上面には、互いに隣り合う電槽
３、３の隣接端部において通孔１５が形成されるととも
に、蓋体４上にこれら通孔１５、１５間を連通する連通
路１７を形成する連通部１６が設けられている。１６ａ
は、連通部１６の内面中央部に突設された補強突起で、
連通路１７を閉じない大きさでかつその先端が蓋体４の
上面に接続され、連通部１６の耐圧強度を確保してい
る。
【００１８】上記極板群５について、図２、図４を参照
して詳細に説明する。極板群５は、多数枚の正極板１８
と多数枚の負極板１９とを交互に配置するとともに、各
正極板１８に横方向に開口部を有する袋状のセパレータ
２０を被せることにより正極板１８と負極板１９の間に
セパレータ２０を介装した状態で積層して構成されてい
る。図４で、斜線で示した領域は正極板１８と負極板１
９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体としての集電板２１、２２が溶
着されている。各集電板２１、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、正極板１８
群及び負極板１９群を挟持するとともに、寸法規制して
いる。なお、極板群５の集電板２１、２２間の外面には
外周セパレータ（図示せず）が配設されている。
【００１９】正極板１８は、Ｎｉの発泡メタルにリード
部１８ａを除いて水酸化ニッケルを充填して構成され、
そのリード部１８ａは発泡メタルを加圧して圧縮すると
ともにその一面にリード板を超音波溶接でシーム溶接し
て構成されている。また、負極板１９は、Ｎｉのパンチ
ングメタルにリード部１９ａを除いて水素吸蔵合金を含
む構成物質を塗着して構成されている。
【００２０】２９は、リード部１８ａ、１９ａにそれぞ
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。
【００２１】また、単電池６、６を直列接続する接続構
成は、図３に示すように、集電板２１、２２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２３を突出形成し、これら接続突部２
３の先端を溶接して隣り合う単電池６、６の集電板２
１、２２を接続している。なお、両端の電槽３の集電板
２１又は２２と接続端子８との間の接続は、接続端子８
に同様に突設された接続突部と接続突部２３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２
１、２２の接続突部２３又は接続端子８の接続突部の周
囲に環状溝２４が形成され、それぞれ短側面との間のシ
ールを行うＯリング２８が配設されている。これらの環
状溝２４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。
【００２２】以上の構成のニッケル水素二次電池１にお
いては、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に、両側の極板
群５の集電板２１、２２の接続突部２３を挿入してその
先端同士を溶接し、隣接する電槽３の極板群５、すなわ
ち単電池６を直列接続しているので、接続部品を別途に
必要とせず、単電池６、６間の接続抵抗を小さくするこ
とができるとともに、少ない部品点数で低コストにて簡
単に接続することができる。また、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、ニッケル水素二次電池１の設置
スペースをコンパクトにすることができる。
【００２３】また、各単電池６の極板群５において、正
極板１８群と負極板１９群の互いに反対側の側縁部を対
向部分から外側に突出させてその突出部をリード部１８
ａ、１９ａとし、そのリード部１８ａ、１９ａに対して
その全長にわたって集電板２１、２２を固着しているの
で、極板１８、１９の全面から集電板２１、２２部まで
の平均距離を短くでき、さらに電池の内部抵抗値を小さ
くできるとともに電極活物質の利用率が高くなって電池
出力を向上することができる。
【００２４】また、極板１８、１９群のリード部１８
ａ、１９ａの側端縁を集電板２１、２２に固着すること
により極板１８、１９群を保持しているので、コンパク
トな構成で極板１８、１９群を保持でき、発電領域の面
積を大きくとれ、電池容量を大きくできる。
【００２５】このように、電池の内部抵抗を低減できる
ので、電池の発熱を抑制することができ、そのため特に
一体電槽２が樹脂製の場合で、冷却性能が低い場合でも
温度上昇を効果的に抑制することができ、温度上昇によ
る出力の劣化や寿命低下を防止することができる。
【００２６】以上のように本実施形態によれば、各単電
池６の構成部品の部品抵抗及び単電池６、６間の接続抵
抗を大幅に低減することができ、図５に示すように、２
５℃における単電池６、６間の接続抵抗を含めた１つの
単電池６当たりの構成部品の部品抵抗と、各単電池６に
おける極板群５と電解液による反応抵抗との比率を、１
〜４０％：９９〜６０％とすることができる。すなわ
ち、図５から明らかなように、電池の反応抵抗の低減は
困難であるため、上記実施形態のような構成にて部品抵
抗を小さくすることによって１つの単電池６当たりの内
部抵抗を低く抑えることができ、それによって電池の発
熱を低減でき、高出力化を実現できるとともに寿命特性
を向上することができる。
【００２７】なお、単電池６の極板群５の構成及び単電
池６、６間の接続構成は、上記実施形態に限定されるも
のではなく、さらに部品抵抗の低減を図った極板群５の
構成や極板群５、５（単電池６、６）間の接続構成を工
夫することによって、部品抵抗と反応抵抗の比率を、上
記範囲の極限値である１％：９９％まで低減することが
できる。
【００２８】
【発明の効果】本発明の二次電池によれば、以上の説明
から明らかなように、各電槽内に極板群と電解液を収容
してなる単電池を複数単一の一体電槽内に内蔵し、２５
℃における単電池間の接続抵抗を含めた単電池当たりの
構成部品の部品抵抗と、各単電池における極板群と電解
液による反応抵抗との比率を、１〜４０％：９９〜６０
％としたので、複数の単電池を単一の一体電槽内に内蔵
することで部品抵抗を小さくして単電池当たりの内部抵
抗を低く抑えることによって電池の発熱を低減でき、高
出力化を実現できるとともに寿命特性を向上することが
でき、特に冷却性能の低い合成樹脂製の電槽を用いた二
次電池において大きな効果を発揮する。
【００２９】また、一体電槽は、複数の直方体状の電槽
が並列配置された角形電槽で、極板群は矩形状の正極板
と負極板をセパレータを介して積層して構成されるとと
もに正極板と負極板のリード部が互いに反対側の側部に
突出され、隣接する電槽間で正極板と負極板のリード部
を相互に一体電槽内部で接続すると、正極板及び負極板
からそれぞれのリード部までの通電経路を短くでき、さ
らに隣接する電槽間で正負のリード部を相互に接続する
ことで通電経路を短くでき、内部抵抗をより低減するこ
とができる。また、単電池間を一体電槽内部で接続して
いるので、接続構成が簡単になって部品点数を削減で
き、コスト低下を図ることができるとともに、設置スペ
ースをコンパクトに構成できる。
【００３０】また、極板群の両側に集電体が配設される
とともにそれぞれ正極板と負極板のリード部が接合さ
れ、一体電槽内部で隣接する電槽の正極と負極の集電体
を相互に接続すると、各極板のリード部が集電体に接続
されることで小さな接続抵抗にて安定して接続でき、電
槽間で集電体同士を接続することにより単電池間を容易
に小さい抵抗にて接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のニッケル水素二次電池
を、その一体電槽の一部を破断して示した斜視図であ
る。
【図２】同実施形態の部分縦断正面図である。
【図３】同実施形態における単電池間の接続部の構成を
示す縦断面図である。
【図４】同実施形態の電極群の正面図である。
【図５】従来例と本発明に係る二次電池の単電池当たり
の内部抵抗を各要素毎に比較して示したグラフである。
【図６】従来例の集合型ニッケル水素二次電池の外観斜
視図である。
【図７】同従来例の単電池の部分破断斜視図である。
【符号の説明】
１ ニッケル水素二次電池 ２ 一体電槽 ３ 電槽 ５ 極板群 ６ 単電池 １８ 正極板 １８ａ リード部 １９ 負極板 １９ａ リード部 ２０ セパレータ ２１ 集電板（集電体） ２２ 集電板（集電体）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜田 真治 静岡県湖西市境宿555番地 パナソニック ＥＶエナジー株式会社内 (72)発明者 藤岡 徳之 静岡県湖西市境宿555番地 パナソニック ＥＶエナジー株式会社内 (72)発明者 江藤 豊彦 静岡県湖西市境宿555番地 パナソニック ＥＶエナジー株式会社内 (72)発明者 生駒 宗久 静岡県湖西市境宿555番地 パナソニック ＥＶエナジー株式会社内 (72)発明者 関森 俊幸 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 戸島 和夫 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 岩瀬 正宜 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 山内 友和 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 5H017 AA02 AS01 AS08 CC14 DD01 HH10 5H022 AA04 AA19 CC08 CC12 CC13 CC16 CC21 CC26 5H028 AA01 AA07 CC01 CC05 CC08 CC24 FF02 HH10

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 各電槽内に極板群と電解液を収容してな
    る単電池を複数単一の一体電槽内に内蔵し、２５℃にお
    ける単電池間の接続抵抗を含めた単電池当たりの構成部
    品の部品抵抗と、各単電池における極板群と電解液によ
    る反応抵抗との比率を、１〜４０％：９９〜６０％とし
    たことを特徴とする二次電池。
  2. 【請求項２】 一体電槽は、複数の直方体状の電槽が並
    列配置された角形電槽で、極板群は矩形状の正極板と負
    極板をセパレータを介して積層して構成されるとともに
    正極板と負極板のリード部が互いに反対側の側部に突出
    され、隣接する電槽間で正極板と負極板のリード部を相
    互に一体電槽内部で接続したことを特徴とする請求項１
    記載の二次電池。
  3. 【請求項３】 極板群の両側に集電体が配設されるとと
    もにそれぞれ正極板と負極板のリード部が接合され、一
    体電槽内部で隣接する電槽の正極と負極の集電体を相互
    に接続したことを特徴とする請求項２記載の二次電池。
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