JP2003217530A - 角形密閉式電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の電槽を隔壁を介して連接してなる角形
電槽と、極板群と、極板群の両側のリード部に接合した
集電体とを備えた角形密閉式電池において、単電池当た
りの内部抵抗を低減するとともに極板群の全体が均等的
に十全に能力を発揮して高出力化を実現できる角形密閉
式電池を提供する。 【解決手段】 角形電槽の少なくとも一側壁２０の各隔
壁５の配設位置に両側の電槽に連通する開口１７、１８
ａ、１８ｂを設け、開口１７、１８ａ、１８ｂを通して
両側の電槽に収容された極板群の集電体１０、１０同士
を接続する導電性接続部材２２を設け、一方の電槽に連
通する開口１７とこの開口１７を貫通して集電体１０に
接続する導電性接続部材２２の接続突部２３との間をＯ
リング２６にてシールし、開口１７、１８ａ、１８ｂを
導電性接続部材２２を内部に配置した状態で密閉した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は角形密閉式電池に関
し、特に複数の単電池を接続してなる集合型二次電池の
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。

【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。

【０００３】そのため、単電池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、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。

【０００４】そこで、本出願人は、先に図７、図８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、発
電要素として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９
ａ、９ｂの側端縁にはそれぞれ集電板１０ａ、１０ｂが
溶接等にて接続されている。

【０００５】集電板１０ａ、１０ｂの上部には接続穴７
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板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と集電板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。

【０００６】また、蓋体６には各電槽４、４の内圧を均
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。

【０００７】このような構成によると、極板群８におけ
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
が集電板１０ａ、１０ｂ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。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記図７、
図８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及び集電板１０ａ、１０ｂま
での通電経路は短いが、図９に矢印で示すように、集電
板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、また接
続箇所が１箇所だけであるため、内部抵抗が高くなると
いう問題があり、また上記のように接続経路が迂回して
いるのに伴って白抜矢印で示すように、集電板１０ａ、
１０ｂの接続部に近い部分では極板群８を流れる電流は
多いが、接続部から遠い部分は電流が少なく、極板群８
を流れる電流分布が不均一になり、極板群８の全体が均
一に発電能力を発揮せず、ロスが大きいという問題があ
る。

【０００９】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さらに低減するとともに極板群の
全体が均等的に十全に能力を発揮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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の角形密閉式電池
は、複数の直方体状の電槽を隔壁を介して連接してなる
角形電槽の各電槽内に発電要素を収容した角形密閉式電
池において、角形電槽の少なくとも一側壁の各隔壁配設
位置に両側の電槽に連通する開口を設け、開口を通して
両側の電槽に収容された発電要素を相互に接続する導電
性接続部材を設け、少なくとも一方の電槽に連通する開
口とこの開口を貫通して発電要素に接続する導電性接続
部材の接続突部との間をシールし、両側の電槽に連通す
る開口を封止部材にて導電性接続部材を内部に配置した
状態で密閉したものである。

【００１１】この構成によると、隔壁両側の電槽に収容
された発電要素同士を、角形電槽の側壁に形成した開口
を通して導電性接続部材にて接続しているので、発電要
素同士を任意の位置で接続でき、発電要素間の通電経路
が迂回せず、接続経路を短くできるため、発電要素間の
接続抵抗を小さくすることができ、またその接続経路を
複数にすることで発電要素間を流れる電流分布の均一化
を図れるので、単電池当たりの内部抵抗をさらに低減で
きるとともに極板群の全体が均等的に十全に能力を発揮
することで高出力化を実現でき、また隔壁を貫通して接
続するための部材を電槽内に収納配置しないので角形電
槽をコンパクトに構成でき、しかも電槽間は一方の電槽
の開口と導電性接続部材の接続突部との間で容易にかつ
確実にシールできるので液絡を確実に防止でき、また封
止部材にて外部への液漏れも防止できる。

【００１２】また、別の発明の角形密閉式電池は、複数
の直方体状の電槽を隔壁を介して連接してなる角形電槽
と、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に
接合した集電体とを備えた角形密閉式電池において、角
形電槽の少なくとも一側壁の各隔壁配設位置に両側の電
槽に連通する開口を設け、開口を通して両側の電槽に収
容された極板群の集電体同士を接続する導電性接続部材
を設け、少なくとも一方の電槽に連通する開口とこの開
口を貫通して集電体に接続する導電性接続部材の接続突
部との間をシールするシール材を設け、両側の電槽に連
通する開口を導電性接続部材を内部に配置した状態で密
閉する封止部材を設けたものである。

【００１３】この構成によると、各電槽内において極板
群と集電体の間の通電経路がストレートで短く、かつ電
槽間において隔壁を介して対向している集電体同士を、
角形電槽の側壁に形成した開口を通して導電性接続部材
にて接続しているので、集電体同士を任意の位置で接続
でき、集電体の上端部間で接続している場合に対して通
電経路が迂回せず、接続経路を短くできるため、角形電
池における接続抵抗を小さくすることができ、また通電
経路を複数設けることで極板群を流れる電流分布の均一
化を図れるので、内部抵抗を低減できるとともに極板群
の全体が均等的に十全に能力を発揮することで高出力化
を実現でき、しかも電槽間は一方の電槽の開口と導電性
接続部材の接続突部との間で容易にかつ確実にシールで
きるので液絡を確実に防止でき、また封止部材にて外部
への液漏れも防止できる。

【００１４】また、少なくとも一方の電槽に連通する開
口を円形穴にて構成し、導電性接続部材の接続突部を丸
軸状とし、接続突部と開口の間のシール材をＯリングに
て構成すると、接続突部の外周にＯリングを装着した状
態で接続突部を開口に挿入するだけで確実なシール状態
が得られて液絡を防止できるので、製造効率を向上する
ことができる。

【００１５】また、接続突部を、導電性接続部材を構成
する板材を有底円筒状にプレス成形して構成すると、接
続突部を有する導電性接続部材を板材のプレス成形にて
低コストで製造できるとともに、有底円筒内に溶接電極
を挿入してその底面と集電体などの相手側部材と溶接し
て接続することにより、容易に信頼性の高い接続ができ
るとともに、溶接時にシール材が悪影響を受けるのを防
止できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の角形密閉式電池の
一実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
なお、図７、図８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。

【００１７】図１において、本実施形態の角形密閉式電
池１における角形電槽３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構成さ
れている。角形電槽３は、電解液に対して耐性を有する
ＰＰとＰＰＥのアロイなどの合成樹脂材料にて構成され
ている。各電槽４にはその両側に集電体１０が接合され
た極板群８が電解液とともに収容されて単電池２が構成
されている。角形電槽３の両端壁及び隔壁５の上部には
接続穴７（図７参照）が形成され、この接続穴７を通し
て両端の単電池２の集電体１０と接続端子１２が接続さ
れるとともに、隣接する単電池２、２の集電体１０、１
０同士が接続されている。図１において、１６は蓋体６
に設けられた安全弁である。

【００１８】極板群８は、複数枚の正極板と複数枚の負
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、正極板と負極板の一側部を互いに反対側に
突出させて正極と負極のリード部９が設けられている。
正極板は、Ｎｉの発泡メタルにリード部９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９を除い
て水素吸蔵合金を含む負極構成物質を塗着して構成され
ている。この極板群８の両側のリード部９には集電体１
０が電子ビーム溶接等にて接合されている。集電体１０
は表面にニッケルメッキを施した鋼板にて構成されてい
る。

【００１９】角形電槽３の一方の側壁２０には、図２〜
図６に示すように、各隔壁５の一側の電槽４に連通する
開口１７と他側の電槽４に連通する上下一対の開口１８
ａ、１８ｂが形成されている。開口１７はその中心部分
が丁度集電体１０の側縁折曲部１０ｃに対向するように
配置された比較的大径の円形穴にて構成され、開口１８
ａ、１８ｂは中間に補強用の連結片１９を残した状態で
上下に若干長くかつ幅はほぼ集電体１０の側縁折曲部１
０ｃの幅に対応した細長い溝穴にて構成されている。ま
た、側壁２０の外面にはこれら開口１７、１８ａ、１８
ｂの回りを取り囲むように密封シール用の環状突条２１
が突設されている。なお、集電体１０のこれら開口１
７、１８ａ、１８ｂに対向する部分の側縁折曲部１０ｃ
は、図２に示すように、他の部分よりも幅広に形成さ
れ、その長さは開口１８ａ、１８ｂの両端間の長さに対
応している。

【００２０】側壁２０の外面の環状突条２１にて囲まれ
た空間内に、電解液に耐性を持つように表面をニッケル
メッキした鋼板をプレス成形して構成された導電性接続
部材２２が配置されている。この導電性接続部材２２
は、開口１７の中心部に対応して、開口１７内に入り込
んで先端が集電体１０の側縁折曲部１０ｃに当接する有
底円筒状の接続突部２３が突設され、開口１８ａ、１８
ｂに対応して、集電体１０の側縁折曲部１０ｃに当接す
る接合面２５を形成するように開口１８ａ、１８ｂ内に
入り込む段部２４が形成されている。

【００２１】導電性接続部材２２の接続突部２３の外周
と開口１７の内周面との間にＯリング２６が圧縮状態で
配置されて一側の電槽４が完全にシールされ、この有底
円筒状の接続突部２３の先端と集電体１０の側縁折曲部
１０ｃとが抵抗溶接による溶接部２７にて接合されてい
る。その抵抗溶接に際しては、溶接電極を有底円筒状内
に挿入して溶接することにより、効率的にかつＯリング
２６に影響を与えずに確実に溶接接合される。また、導
電性接続部材２２の接合面２５と集電体１０の側縁折曲
部１０ｃとが抵抗溶接による複数の溶接部２８にて接合
されている。導電性接続部材２２の外周縁には、環状突
条２１の内周面に先端部が圧接する複数の位置決め突起
２９が突設されている。

【００２２】３０は外形が環状突条２１の外周に一致す
る封止部材で、角形電槽３と同一の合成樹脂材料にて構
成されている。この封止部材３０は、隔壁５の両側の集
電体１０の側縁折曲部１０ｃに導電性接続部材２２の接
続突部２３と接合面２５を溶接部２７、２８にて接続し
た後、図３に示すように、環状突条２１に対向配置さ
れ、加熱しながら環状突条２１に押圧することにより熱
溶着され、図３〜図６に示すように、環状突条２１にて
囲まれた空間を外部に対して封止している。

【００２３】本実施形態によれば、以上のように角形電
槽３の各電槽４内において極板群８と集電体１０の間の
通電経路がストレートで短く、かつ電槽４、４間におい
て隔壁５を介して対向している集電体１０、１０同士
を、角形電槽３の一側壁２０に形成した開口１７、１８
ａ、１８ｂを通して導電性接続部材２２にて接続してい
るので、集電体１０、１０同士を任意の位置で接続する
ことができる。したがって、従来のように集電体１０の
上端部間のみで接続している場合に対して通電経路が迂
回せず、接続経路を短くできるため、単電池２、２間の
接続抵抗を小さくすることができ、またその接続経路を
複数にすることで極板群８内を流れる電流分布の均一化
を図れるので、単電池当たりの内部抵抗をさらに低減で
きるとともに極板群８の全体が均等的に十全に能力を発
揮することで高出力化を実現できる。また、電槽４内に
隔壁５を貫通して接続するための部材を収納配置しない
ので角形電槽３をコンパクトに構成できる。しかも、一
方の電槽４に連通する開口１７と導電性接続部材２２の
接続突部２３との間でシールしているので、電槽４、４
間での液絡を確実に防止でき、また封止部材３０にて外
部への液漏れも防止できる。

【００２４】また、一方の電槽４に連通する開口１７を
円形穴にて構成し、導電性接続部材２２の接続突部２３
を丸軸状とし、接続突部２３と開口１７の間のシール材
をＯリング２６にて構成しているので、接続突部２３の
外周にＯリング２６を装着した状態で接続突部２３を開
口１７に挿入するだけで確実なシール状態が得られて液
絡を防止できるので、製造効率を向上することができ
る。なお、接続突部２３にＯリング２６を装着する際
に、ピッチ等のシール剤を塗布しておき、開口１７と接
続突部２３の間にＯリング２６が配置されるだけでな
く、シール剤も充填された状態にすると、シール性能を
高めて液絡防止を一層確実にできる。

【００２５】さらに、接続突部２３は導電性接続部材２
２を構成する板材を有底円筒状にプレス成形して構成し
ているので、接続突部２３を有する導電性接続部材２２
を板材のプレス成形にて生産性良く製造できるととも
に、有底円筒内に溶接電極を挿入してその底面と集電体
１０と溶接して接続することにより、容易に信頼性の高
い接続ができるとともに、溶接時にＯリング２６が悪影
響を受けるのを防止できる。

【００２６】なお、上記実施形態の説明では、角形電槽
３の一方の側壁２０にのみ開口１７、１８ａ、１８ｂを
形成し、導電性接続部材２２の接続突部２３と接合面２
５と集電体１０の一側の側縁折曲部１０ｃとを接続した
例を示したが、角形電槽３の両方の側壁２０に互いに対
向するように開口１７、１８ａ、１８ｂを形成し、隔壁
５の両側の集電体１０、１０をその両側で導電性接続部
材２２に接続してもよく、そうすると集電体１０、１０
同士を両側で接続するので、より接続抵抗の低減化を図
ることができるとともに、溶接時の加圧力を極板群８の
両側から負荷でき、極板群８に対する片方からの荷重の
作用やそれに伴う移動等により悪影響が生じるのを防止
できる。

【００２７】また、上記実施形態の導電性接続部材２２
においては、一側に接続突部２３を設け、他側には接合
面２５を設けた例を示したが、両側ともに接続突部２３
を設けて左右対称にしても良い。その場合、Ｏリング２
６が一対必要となるが、電槽４、４間では二重にシール
されるので、液絡を更に確実に防止でき、また封止部材
３０による封止を簡略化して、導電性接続部材２２を固
定する機能だけにしてもよくなり、製造工程を簡略にで
きる。

【００２８】

【発明の効果】本発明の角形密閉式電池によれば、以上
の説明から明らかなように、隔壁両側の電槽に収容され
た発電要素同士を、導電性接続部材にて角形電槽の側壁
に形成した開口を通して接続しているので、発電要素同
士を任意の位置で接続でき、発電要素間の通電経路が迂
回せず、接続経路を短くできるため、発電要素間の接続
抵抗を小さくすることができ、またその接続経路を複数
にすることで発電要素間を流れる電流分布の均一化を図
れるので、単電池当たりの内部抵抗をさらに低減できる
とともに極板群の全体が均等的に十全に能力を発揮する
ことで高出力化を実現でき、また電槽内に隔壁を貫通し
て接続するための部材を収納配置しないので角形電槽を
コンパクトに構成でき、しかも電槽間は一方の電槽の開
口と導電性接続部材の接続突部との間で容易にかつ確実
にシールできるので液絡を確実に防止でき、また封止部
材にて外部への液漏れも防止できる。

【００２９】また、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
側のリード部に接合した集電体とを備えた角形密閉式電
池において、上記構成を適用すると、各電槽内において
極板群と集電体の間の通電経路がストレートで短く、か
つ電槽間において隔壁を介して対向している集電体同士
を、導電性接続部材にて角形電槽の側壁に形成した開口
を通して接続するため、集電体同士を任意の位置で接続
でき、集電体の上端部間で接続している場合に対して通
電経路が迂回せず、接続経路を短くできるため、角形電
池における各単電池間の接続抵抗を小さくすることがで
き、また通電経路を複数設けることで極板群を流れる電
流分布の均一化を図れるので、内部抵抗をさらに低減で
きるとともに極板群の全体が均等的に十全に能力を発揮
することで高出力化を実現できる。

【００３０】また、少なくとも一方の電槽に連通する開
口を円形穴にて構成し、導電性接続部材の接続突部を丸
軸状とし、接続突部と開口の間のシール材をＯリングに
て構成すると、接続突部の外周にＯリングを装着した状
態で接続突部を開口に挿入するだけで確実なシール状態
が得られて液絡を防止できるので、製造効率を向上する
ことができる。

【００３１】また、接続突部を、導電性接続部材を構成
する板材を有底円筒状にプレス成形して構成すると、接
続突部を有する導電性接続部材を板材のプレス成形にて
生産性良く製造できるとともに、有底円筒内に溶接電極
を挿入してその底面と集電体などの相手側部材と溶接し
て接続することにより、容易に信頼性の高い接続ができ
るとともに、溶接時にシール材が悪影響を受けるのを防
止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の角形密閉式電池を一部破
断して示した斜視図である。

【図２】同実施形態における要部の封止部材溶着前の状
態を示す正面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ矢視断面図である。

【図５】図２のＣ−Ｃ矢視断面図である。

【図６】図２のＤ−Ｄ矢視断面図である。

【図７】従来例の角形密閉式電池の部分縦断正面図であ
る。

【図８】同従来例における電槽の一部を破断して示した
斜視図である。

【図９】同従来例における通電経路の説明図である。

【符号の説明】

１ 角形密閉式電池 ３ 角形電槽 ４ 電槽 ５ 隔壁 ８ 極板群 ９ リード部 １０ 集電体 １７ 開口 １８ａ、１８ｂ 開口 ２０ 側壁 ２２ 導電性接続部材 ２３ 接続突部 ２６ Ｏリング（シール材） ３０ 封止部材

───────────────────────────────────────────────────── 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・イーブイ・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・イーブイ・エナジー株式会社内 Ｆターム(参考） 5H011 AA04 AA09 AA17 FF02 GG01 HH02 5H022 AA04 CC12 CC25 CC26 EE03

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の直方体状の電槽を隔壁を介して連
   接してなる角形電槽の各電槽内に発電要素を収容した角
   形密閉式電池において、角形電槽の少なくとも一側壁の
   各隔壁配設位置に両側の電槽に連通する開口を設け、開
   口を通して両側の電槽に収容された発電要素を相互に接
   続する導電性接続部材を設け、少なくとも一方の電槽に
   連通する開口とこの開口を貫通して発電要素に接続する
   導電性接続部材の接続突部との間をシールし、両側の電
   槽に連通する開口を封止部材にて導電性接続部材を内部
   に配置した状態で密閉したことを特徴とする角形密閉式
   電池。
2. 【請求項２】 複数の直方体状の電槽を隔壁を介して連
   接してなる角形電槽と、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
   の両側のリード部に接合した集電体とを備えた角形密閉
   式電池において、角形電槽の少なくとも一側壁の各隔壁
   配設位置に両側の電槽に連通する開口を設け、開口を通
   して両側の電槽に収容された極板群の集電体同士を接続
   する導電性接続部材を設け、少なくとも一方の電槽に連
   通する開口とこの開口を貫通して集電体に接続する導電
   性接続部材の接続突部との間をシールするシール材を設
   け、両側の電槽に連通する開口を導電性接続部材を内部
   に配置した状態で密閉する封止部材を設けたことを特徴
   とする角形密閉式電池。
3. 【請求項３】 少なくとも一方の電槽に連通する開口を
   円形穴にて構成し、導電性接続部材の接続突部を丸軸状
   とし、接続突部と開口の間のシール材をＯリングにて構
   成したことを特徴とする請求項１又は２記載の角形密閉
   式電池。
4. 【請求項４】 接続突部を、導電性接続部材を構成する
   板材を有底円筒状にプレス成形して構成したことを特徴
   とする請求項３記載の角形密閉式電池。