JP2003051335A - 角形密閉式電池 - Google Patents
角形密閉式電池Info
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Abstract
を実現できる角形密閉式電池を提供する。 【解決手段】 極板群8とその両側のリード部に接合さ
れた集電体10と、複数の極板群8を収容配置可能な角
形電槽21とを備えた角形密閉式電池において、複数の
極板群8を集電体10を介して接続して極板群連結体2
3を構成し、極板群連結体23の周面の両側面と下面を
覆うシート26を設けるとともにシート26と集電体1
0の外縁との間をシールして角形電槽21内に挿入配置
し、極板群8、8の通電経路をストレートにかつ短くし
て単電池間の接続抵抗を小さくし、かつ集電体10のシ
ート26とのシール部以外の外縁と角形電槽21の内面
との間をシールして単電池の電槽を構成した。
Description
し、特に複数の単電池を接続してなる集合型二次電池に
おける内部抵抗の低減を図った角形密閉式電池に関する
ものである。
単電池を接続して成る従来の集合型二次電池は、複数個
の個別の直方体状の単電池を、その電槽の幅の広い長側
面同士を互いに対向させて重ねるように配置し、両端の
単電池の電槽の外側にエンドプレートを配置して拘束バ
ンドにて結束することで一体的に連結し、また各単電池
において極板の上端部から上方にリードを引き出して電
槽の蓋に装着された端子に接続し、単電池間で端子同士
を接続板で接続して構成されている。
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、4
0〜50%:60〜50%にも達し、大きな内部抵抗に
より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。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
ト高になるという問題もあった。
に示すように、複数の単電池2を内蔵した角形密閉式電
池1を提案している。3はその角形電槽で、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単電池2の
電槽4をその短側面を隔壁5として共用して相互に一体
的に連接してなる扁平な直方体状に形成され、各電槽4
の上面開口は一体の蓋体6にて一体的に閉鎖されてい
る。両端の電槽4の外側の短側面と各電槽4、4間の隔
壁5の上部に接続穴7が形成されている。各電槽4内に
は、矩形状の正極板と負極板をセパレータを介して積層
して構成された極板群8が電解液とともに収容され、単
電池2が構成されている。極板群8の正極板と負極板は
互いに反対側の側部に突出されて正極板と負極板のリー
ド部9a、9bとされ、それらのリード部9a、9bの
側端縁にはそれぞれ集電体10a、10bが溶接等にて
接続されている。
内に嵌入する接続突部11が突設され、隣接する電槽
4、4間で正極と負極の集電体10a、10bの接続突
部11を互いに溶接して接続されている。また、両端の
電槽4の外側の短側面の接続穴7に正極又は負極の接続
端子12が装着され、その接続突部13と集電体10a
又は10bの接続突部11とが互いに溶接にて接続され
ている。かくして、角形電槽3に内蔵された複数の単電
池2が直列接続され、両端の接続端子12、12間に出
力される。
等にする連通路14や、各電槽4の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安全弁(図示せ
ず)や、適当な単電池2の温度を検出する温度センサを
装着するセンサ装着穴15などが設けられている。
る正極板及び負極板からそれぞれのリード部9a、9b
までの通電経路が短く、かつそのリード部9a、9b間
が集電体10a、10を介して角形電槽3内部で接続さ
れているので、上記従来の個別の単電池を接続したもの
に比べると、接続経路が短くかつ接続箇所が少ないため
に接続部品を含む構成部品による部品抵抗を小さくで
き、その分内部抵抗を低減することができる。
0、図11に示すような構成では、正極板及び負極板か
らそれぞれのリード部9a、9b及び集電体10a、1
0bまでの通電経路は短いが、図12に矢印で示すよう
に、集電体10a、10b同士はその上端部の接続突部
11の先端間の1箇所で互いに溶接して接続されている
ので、接続経路が迂回し、そのため接続経路が長くな
り、また1箇所で接続しているので内部抵抗が高くなる
という問題がある。
池当たりの内部抵抗をさらに低減して高出力化を実現で
きる角形密閉式電池を提供することを目的としている。
は、正極板と負極板をセパレータを介して積層するとと
もに正極板と負極板の一側部を互いに反対側に突出させ
てリード部とした極板群と、極板群の両側のリード部が
接合された集電体と、複数の極板群を収容配置可能な角
形電槽とを備えた角形密閉式電池において、複数の極板
群を集電体を介して接続して極板群連結体を構成し、極
板群連結体の周面の内の少なくとも2側面を覆うシート
を設けるとともにシートと集電体の外縁との間をシール
して角形電槽内に挿入配置し、集電体のシートとのシー
ル部以外の外縁と角形電槽内面との間をシールしたもの
であり、各単電池の発電要素である極板群同士を両側の
リード部と集電体を介して接続した極板群連結体を構成
しているので、単電池間の通電経路を短くかつストレー
トにできて内部抵抗を小さくでき、その分単電池当たり
の内部抵抗をさらに低減して高出力化を実現することが
でき、また単電池の電槽を角形電槽とは別に設けたシー
トと集電体とによって構成しているので、各単電池の膨
張収縮によって角形電槽の側壁が移動しても各電槽間の
電解液シールを確保することができる。
部に集電体を接合するとともに、集電体同士を接合して
構成しても、波形状に折曲成形して成る波形状集電体の
波形状の各折り返し凹入部にリード部を挿入接続して構
成してもよい。
3側面を覆う断面U字状で、集電体の外縁の3辺とシー
トとの間を接着材にてシールし、極板群の両側の集電体
とシートにて各極板群を収容した電槽を構成すると、集
電体とシートにて各電槽が構成された状態で角形電槽内
に挿入配置されるので、各電槽の電解液シールに関して
角形電槽の側壁の膨張収縮変形の影響を受けず、高い信
頼性を確保できる。なお、各電槽の上面開口は角形電槽
の蓋体の溶着時に溶着シールされる。
れるとともに極板群連結体を包む形状の袋状シートから
成り、集電体の外縁の3辺とシートとの間にシール材を
介装した状態でシートを収縮させてシールし、極板群の
両側の集電体とシートにて各極板群を収容した電槽を構
成すると、極板群連結体に袋状シートを被せて熱や紫外
線等を照射することにより作業性良く簡単に各電槽のシ
ールを確保できる。なお、シール材は接着性を有するも
のであってもよいことは言うまでもない。
断面U字状の差し込み部を設け、その内側に弾性押圧部
材を押し込み、極板群の両側の集電体とシートにて各極
板群を収容した電槽を構成すると、弾性押圧部材によっ
てシール面圧を発生させて各電槽の電解液シールを確保
できる。勿論、弾性押圧部材による押圧シール箇所のシ
ートと集電体との間にシール材を配置すると、より高い
シール性能を確保できる。
一対の長方形のシートにて構成し、シートと集電体の両
側縁との間を接着材にてシールし、シート及び集電体の
下端縁を角形電槽の内底面に形成したシール溝に充填し
たシール材にてシールし、極板群の両側の集電体と一対
のシートと角形電槽の内底面にて各極板群を収容した電
槽を構成すると、シンプルで安価なシートを用いて各電
槽の電解液シールを確保できる。
一対の長方形のシートにて構成し、波形状集電体の波形
状の端部の折り返し凹入部にシートの対向位置する部分
を挿入してシートと集電体の両側縁との間をシールし、
シート及び集電体の下端縁を角形電槽の内底面に形成し
たシール溝に充填したシール材にてシールし、極板群の
両側の集電体と一対のシートと角形電槽の内底面にて各
極板群を収容した電槽を構成しても、シンプルで安価な
シートを用いて各電槽の電解液シールを確保できる。
一対の長方形のシートにて構成するとともに波形状集電
体に対向位置する部分に係合部を設け、この係合部を波
形状集電体の側端に係合させてシール材にてシールし、
シート及び集電体の下端縁を角形電槽の内底面に形成し
たシール溝に充填したシール材にてシールし、極板群の
両側の集電体と一対のシートと角形電槽の内底面にて各
極板群を収容した電槽を構成しても、シンプルで安価な
シートを用いて各電槽の電解液シールを確保できる。
一対の長方形のシートにて構成するとともに集電体に対
向位置する部分と集電体との間をシール材にてシール
し、シートの集電体に対向位置する部分の間の部分を、
角形電槽の側面に弾性的に圧接する板ばね構造とし、シ
ート及び集電体の下端縁を角形電槽の内底面に形成した
シール溝に充填したシール材にてシールし、極板群の両
側の集電体と一対のシートと角形電槽の内底面にて各極
板群を収容した電槽を構成すると、シートに形成した板
ばね構造にてシートが集電体に圧接されてシールが確保
されるので、各単電池の膨張収縮によって角形電槽の側
壁が移動しても各電槽間の電解液シールを確保すること
ができる。
応する部分の曲げ強度を大きくするとともに、その両側
部には可撓薄肉部を設け、シートを極板群連結体の両側
を覆う一対の長方形のシートにて構成し、シートと集電
体の両側縁との間をシール材又は接着材にてシールし、
シート及び集電体の下端縁を角形電槽の内底面に形成し
たシール溝に充填したシール材にてシールし、極板群の
両側の集電体と一対のシートと角形電槽の内底面にて各
極板群を収容した電槽を構成すると、各単電池の膨張収
縮に伴う角形電槽の側壁の移動が可撓薄肉部の変形で吸
収され、シートと集電体の両側縁との間のシール部に悪
影響を与えず、シンプルで安価なシートを用いて各電槽
の電解液シールを確保できる。
の角形密閉式電池の第1の実施形態について、図1〜図
4を参照して説明する。なお、図10、図11を参照し
て説明した従来例と同一の構成要素については、同一の
参照符号を付し、主として相違点を説明する。
池1における角形電槽21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複数(6つ)の極板群8
をその両側の短側面に接合した集電体10を介して連接
して成る極板群連結体23を収容できる収容空間22を
有する平たい横長の矩形ボックス形状に構成されてお
り、その両端壁の上部に接続端子12を装着・接続する
接続穴7が形成されている。この角形電槽21の上面開
口は蓋体6を溶着して密閉するように構成されている。
極板とを交互に配置するとともに、各正極板に横方向に
開口部を有する袋状のセパレータを被せることにより正
極板と負極板の間にセパレータを介装した状態で積層し
て構成されている。正極板は、Niの発泡メタルにリー
ド部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9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、負極板は、Niのパンチングメタルに
リード部を除いて水素吸蔵合金を含む負極材料を塗着し
て構成されている。
リード部が互いに反対側に突出され、これらのリード部
にそれぞれ集電体10が接合され、この集電体10を接
合した極板群8(以下、単に極板群8と称する)の集電
体10、10同士を接合して極板群連結体23が構成さ
れている。
に適当間隔おきに複数の接続突部24が突出形成され、
極板群8同士は、図2に示すように、接続突部24を突
き合わせた状態で接続突部24の側縁部を電子ビーム照
射やレーザビーム照射による溶接25にて接合して極板
群連結体23が構成されている。
すように、断面U字状のシート26にてその両側面と下
面の3側面を覆い、かつ各集電体10の両側縁と下端縁
の3辺とシート26との間を接着材27にてシールを確
保した状態で接着されている。シート26は、ポリプロ
ピレンやポリエチレンなどの単層又は多層ラミネート構
造のものが用いられる。かくして、極板群8の両側の集
電体10、10とシート26にて各極板群8が収容され
た単電池の電槽28が構成され、各電槽28が構成され
た状態で極板群連結体23が角形電槽21の収容空間2
2内に挿入配置され、各電槽28に所定量の電解液を注
入した後、角形電槽21及び各電槽28の集電体10及
びシート26の上端に蓋体6を溶着接合して複数の単電
池29が内部接続された角形密閉式電池1が構成されて
いる。
である極板群8、8同士を両側のリード部と集電体1
0、10を介して接続して極板群連結体23を構成して
いるので、単電池29、29間の通電経路を短くかつス
トレートにできて内部抵抗を小さくでき、その分単電池
29当たりの内部抵抗をさらに低減して高出力化を実現
することができる。
電槽21とは別に設けた断面U字状のシート26と集電
体10とによって構成しているので、各単電池29の膨
張収縮によって角形電槽21の側壁が移動してもその影
響を受けず、各電槽28、28間の電解液シールを確保
することができる。
の周縁に接着材27にて接着して電槽28を構成した例
を示したが、図3に示すように、シート26に代えて断
面U字状でかつ両端が閉じられた熱収縮性シートから成
る袋状シート30を用い、この袋状シート30を極板群
連結体23に被せて熱収縮させてもよい。また、その際
に、集電体10の両側縁及び下端縁にピッチ等のシール
材31を塗布することにより信頼性の高いシール性を確
保することができる。なお、シール材31は接着性を有
するものであってもよいことは言うまでもない。さら
に、集電体10の両側縁及び下端縁を滑らかな曲面部3
2にて構成すると、袋状シート30との密着性が向上す
るので一層好ましい。
縁と下端縁に袋状シート30を密着させてシールするこ
とができ、各極板群8の両側の集電体10と袋状シート
30にて容易かつ作業性良く電槽28を構成できる。な
お、袋状シート30のシート材料としては熱収縮性のも
のに限らず、紫外線等を照射することによって収縮する
ものでもよい。
電体10、10間の隙間に入り込む断面U字状の差し込
み部33を設け、その内側に弾性押圧部材34を押し込
むことにより、極板群8の両側の集電体10とシート2
6にて各極板群8を収容した電槽28を構成してもよ
い。このように構成すると、弾性押圧部材34によって
互いに対向する集電体10、10の対向面にそれぞれシ
ート26を所定のシール面圧を発生するように圧接させ
ることができ、2重シールにて各電槽28の電解液シー
ルを確保できる。さらに、弾性押圧部材34による押圧
シール箇所のシート26と集電体10との間にシール材
を配置すると、より高いシール性能を確保できる。
閉式電池の第2の実施形態を、図5を参照して説明す
る。なお、以下の実施形態の説明においては、先行する
実施形態と同一の構成要素については同一の参照符号を
付して説明を省略し、相違点のみを説明する。
の長方形シート35にて極板群連結体23の両側を覆う
とともに、これら長方形シート35と極板群8の両側の
集電体10の両側縁との間を接着材27にて接着してシ
ールしている。また、角形電槽21の内底面には、各極
板群8の両側の集電体10及び長方形シート35の下端
縁が当接するラインに沿ってシール溝36が形成され、
その内部にピッチなどのシール材37が充填されてい
る。
した極板群連結体23を角形電槽21内に挿入配置する
ことで、各極板群8の両側の集電体10及び長方形シー
ト35の下端縁と角形電槽21の内底面がシールされ、
極板群8の両側の集電体10と一対の長方形シート35
と角形電槽21の内底面にて各極板群8を収容した電槽
28が構成される。したがって、本実施形態によれば、
シンプルで安価なシートを用いて各電槽28の電解液シ
ールを確保できる。
閉式電池の第3の実施形態を、図6〜図8を参照して説
明する。
は、図6に示すように、極板群8を接続する集電体が、
波形状に折曲成形された波形状集電体41にて構成さ
れ、その波形状の各折り返し凹入部41a、41bに両
側の極板群8のリード部9a、9bを挿入接続して極板
群連結体23が構成されている。この極板群連結体23
の両側を覆う一対の長方形シート35には、波形状集電
体41に対向する部分に折り返し舌片43が形成され、
この折り返し舌片43が波形状集電体41の両側端に形
成された端部折り返し凹入部42に挿入され、長方形シ
ート35と波形状集電体41の両側縁との間がシールさ
れている。また、これら長方形シート35及び波形状集
電体41の下端縁は上記実施形態と同様に角形電槽21
の内底面に形成したシール溝に充填したシール材にてシ
ールされている。
波形状集電体41と一対の長方形シート35と角形電槽
21の内底面にて各極板群8を収容した電槽28が構成
され、シンプルで安価な長方形シート35を用いて各電
槽28の電解液シールを確保できる。
1の端部折り返し凹入部42に長方形シート35の折り
返し舌片43を挿入して電槽28をシールした例を示し
たが、図7に示すように、波形状集電体41の両側端に
係合凸部44を形成し、長方形シート35にはこの係合
凸部44に嵌合する係合凹部45を形成し、両者を係合
させるとともにそれらの間の隙間にピッチなどのシール
材46を充填して電槽28をシールしている。なお、逆
に係合凸部44を長方形シート35側に設け、係合凹部
45を波形状集電体41に設けてもよい。また、図示例
では、係合凹部45が角形電槽21の側壁と干渉しない
ように、角形電槽21に長方形シート35の係合凹部4
5を嵌入させる縦溝47が形成されている。
間の波形状集電体41と一対の長方形シート35と角形
電槽21の内底面にて各極板群8を収容した電槽28が
構成され、シンプルで安価な長方形シート35を用いて
各電槽28の電解液シールを確保できる。
ート35の波形状集電体41に対向位置する平面部分4
7と波形状集電体41との間をシール材48にてシール
し、長方形シート35の平面部分47、47間の部分
を、図8(b)に示すように、外側に膨出成形すること
により、角形電槽21の側壁に弾性的に圧接する板ばね
構造部49とした構成としてもよい。
49にて一対の長方形シート35の平面部分47が波形
状集電体41の両側端に対して圧接され、シール材48
を介して波形状集電体41と長方形シート35がシール
されるので、各単電池29の膨張収縮によって角形電槽
21の側壁が移動しても各電槽間の電解液シールを確保
することができる。
閉式電池の第4の実施形態を、図9を参照して説明す
る。本実施形態では、角形電槽21の波形状集電体41
の配設位置に対応する部分を曲げ強度の大きな支持柱部
51とするとともにその両側部に可撓薄肉部52を設
け、可撓薄肉部52、52間が可動側壁部53となるよ
うに構成し、各単電池29の膨張収縮によって可動側壁
部53が移動しても支持柱部51はその位置を保持する
ように構成している。そして、極板群連結体23の両側
を覆う一対の長方形シート35と波形状集電体41の両
側縁との間をシール材48にてシールして各極板群8を
収容した電槽28を構成している。
張収縮に伴って角形電槽21の可動側壁部53が移動し
ても、図9に仮想線で示すように、可撓薄肉部52の変
形で吸収されて、支持柱部51、51間で保持された長
方形シート35と波形状集電体41の両側縁との間のシ
ール材48によるシール部には悪影響を与えることがな
いので、シンプルで安価な長方形シート35を用いて各
電槽28の電解液シールを確保できる。
の説明から明らかなように、各単電池の発電要素である
極板群同士を両側のリード部と集電体を介して接続した
極板群連結体を構成しているので、単電池間の通電経路
を短くかつストレートにできて内部抵抗を小さくでき、
その分単電池当たりの内部抵抗をさらに低減して高出力
化を実現することができる。しかも、単電池の電槽を角
形電槽とは別に設けたシートと集電体とによって構成し
ているので、各単電池の膨張収縮によって角形電槽の側
壁が移動しても各電槽間の電解液シールを確保すること
ができる。
解斜視図である。
である。
横断面図である。
例の横断面図である。
ける電槽のシール構成の分解斜視図である。
部の横断面図である。
横断面図である。
例を示し、(a)は横断面図、(b)はシートの一部の
斜視図である。
部の横断面図である。
ある。
た斜視図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 正極板と負極板をセパレータを介して積
層するとともに正極板と負極板の一側部を互いに反対側
に突出させてリード部とした極板群と、極板群の両側の
リード部が接合された集電体と、複数の極板群を収容配
置可能な角形電槽とを備えた角形密閉式電池において、
複数の極板群を集電体を介して接続して極板群連結体を
構成し、極板群連結体の周面の内の少なくとも2側面を
覆うシートを設けるとともにシートと集電体の外縁との
間をシールして角形電槽内に挿入配置し、集電体のシー
トとのシール部以外の外縁と角形電槽内面との間をシー
ルしたことを特徴とする角形密閉式電池。 - 【請求項2】 各極板群の両側のリード部に集電体を接
合するとともに、集電体同士を接合して極板群連結体を
構成したことを特徴とする請求項1記載の角形密閉式電
池。 - 【請求項3】 波形状に折曲成形して成る波形状集電体
の波形状の各折り返し凹入部にリード部を挿入接続して
極板群連結体を構成したことを特徴とする請求項1記載
の角形密閉式電池。 - 【請求項4】 シートは、極板群連結体の周面の内の3
側面を覆う断面U字状で、集電体の外縁の3辺とシート
との間を接着材にてシールし、極板群の両側の集電体と
シートにて各極板群を収容した電槽を構成したことを特
徴とする請求項1〜3の何れかに記載の角形密閉式電
池。 - 【請求項5】 シートは、収縮性シートにて構成される
とともに極板群連結体を包む形状の袋状シートから成
り、集電体の外縁の3辺とシートとの間にシール材を介
装した状態でシートを収縮させてシールし、極板群の両
側の集電体とシートにて各極板群を収容した電槽を構成
したことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の角
形密閉式電池。 - 【請求項6】 シートに集電体間の隙間に入り込む断面
U字状の差し込み部を設け、その内側に弾性押圧部材を
押し込み、極板群の両側の集電体とシートにて各極板群
を収容した電槽を構成したことを特徴とする請求項2に
記載の角形密閉式電池。 - 【請求項7】 シートを、極板群連結体の両側を覆う一
対の長方形のシートにて構成し、シートと集電体の両側
縁との間を接着材にてシールし、シート及び集電体の下
端縁を角形電槽の内底面に形成したシール溝に充填した
シール材にてシールし、極板群の両側の集電体と一対の
シートと角形電槽の内底面にて各極板群を収容した電槽
を構成したことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記
載の角形密閉式電池。 - 【請求項8】 シートを、極板群連結体の両側を覆う一
対の長方形のシートにて構成し、波形状集電体の波形状
の端部の折り返し凹入部にシートの対向位置する部分を
挿入してシートと集電体の両側縁との間をシールし、シ
ート及び集電体の下端縁を角形電槽の内底面に形成した
シール溝に充填したシール材にてシールし、極板群の両
側の集電体と一対のシートと角形電槽の内底面にて各極
板群を収容した電槽を構成したことを特徴とする請求項
3に記載の角形密閉式電池。 - 【請求項9】 シートを、極板群連結体の両側を覆う一
対の長方形のシートにて構成するとともに波形状集電体
に対向位置する部分に係合部を設け、この係合部を波形
状集電体の側端に係合させてシール材にてシールし、シ
ート及び集電体の下端縁を角形電槽の内底面に形成した
シール溝に充填したシール材にてシールし、極板群の両
側の集電体と一対のシートと角形電槽の内底面にて各極
板群を収容した電槽を構成したことを特徴とする請求項
3に記載の角形密閉式電池。 - 【請求項10】 シートを、極板群連結体の両側を覆う
一対の長方形のシートにて構成するとともに集電体に対
向位置する部分と集電体との間をシール材にてシール
し、シートの集電体に対向位置する部分の間の部分を、
角形電槽の側面に弾性的に圧接する板ばね構造とし、シ
ート及び集電体の下端縁を角形電槽の内底面に形成した
シール溝に充填したシール材にてシールし、極板群の両
側の集電体と一対のシートと角形電槽の内底面にて各極
板群を収容した電槽を構成したことを特徴とする請求項
1〜3の何れかに記載の角形密閉式電池。 - 【請求項11】 角形電槽は、集電体の配設位置に対応
する部分の曲げ強度を大きくするとともに、その両側部
には可撓薄肉部を設け、シートを、極板群連結体の両側
を覆う一対の長方形のシートにて構成し、シートと集電
体の両側縁との間をシール材又は接着材にてシールし、
シート及び集電体の下端縁を角形電槽の内底面に形成し
たシール溝に充填したシール材にてシールし、極板群の
両側の集電体と一対のシートと角形電槽の内底面にて各
極板群を収容した電槽を構成したことを特徴とする請求
項1〜3の何れかに記載の角形密閉式電池。
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