JP2003217558A - 角形密閉式電池 - Google Patents

角形密閉式電池

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JP2003217558A JP2002014704A JP2002014704A JP2003217558A JP 2003217558 A JP2003217558 A JP 2003217558A JP 2002014704 A JP2002014704 A JP 2002014704A JP 2002014704 A JP2002014704 A JP 2002014704A JP 2003217558 A JP2003217558 A JP 2003217558A
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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】 複数の直方体状の電槽４を隔壁５を介し
て連接してなる角形電槽３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９とした極板群８
と、極板群８の両側のリード部９に接合した集電体１０
とを備え、各電槽４に集電体１０を接合した極板群８を
電解液とともに収容した角形密閉式電池において、角形
電槽３の端壁３ａ又は隔壁とそれに対向する集電体１０
との間に、集電体１０にその中間部の１又は複数箇所で
接続された導電板１７を配設し、接続端子１２と極板群
８間の抵抗を低減した。

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４、図５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９
ａ、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、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。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記図４、
図５に示すような構成では、角形電槽３の両端壁の上端
部に配設された接続端子１２の接続突部１３が集電板１
０ａ、１０ｂの上端部に接合されているため、図６に示
すように、極板群８と集電板１０ａ、１０ｂとの接合部
１６が集電板１０ａ、１０ｂの長手方向に適当間隔おき
に複数箇所に設けられていると、集電板１０ａ、１０ｂ
は断面積が小さくて比較的抵抗が大きいため、接続端子
１２から集電板１０ａ、１０ｂを通って各接合部１６を
経て極板群８に流れる電流は、白抜矢印で示すように、
接続端子１２に近い接合部１６を通って極板群８に流れ
る電流は多いが、遠い接合部１６を通って流れる電流は
少なくなり、その結果極板群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】また、隔壁５を介して対向する集電板１０
ａ、１０ｂ同士も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おり、比較的抵抗の
大きい集電板１０ａ、１０ｂによる接続経路が迂回によ
って長くかつ１箇所だけで接続されているため、正極板
及び負極板の各部位から集電板１０ａ、１０ｂまでの通
電経路は短くても内部抵抗が高くなるという問題があ
り、また極板群８に流れる電流分布も上記と同様に集電
板１０ａ、１０ｂの上端部の接続箇所から接合部１６ま
での遠近によって大きく異なってしまい、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。
【００１０】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。
【００１１】
【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、各電槽に集電体を接
合した極板群を電解液とともに収容した角形密閉式電池
において、角形電槽の端壁又は隔壁とそれに対向する集
電体との間に、集電体にその中間部の１又は複数箇所で
接続された導電板を配設したものである。
【００１２】この構成によると、極板の各部位から集電
体までの距離が短く、かつ集電体は断面積が小さく抵抗
が比較的大きくても集電体の中間部の１又は複数箇所で
導電板に接続されているので、集電体の各部位から導電
板までの通電距離も短く、従って極板から導電板までの
抵抗を小さくでき、導電板として抵抗の小さいものを用
いることで導電板による通電経路が多少長くなっても抵
抗を小さくでき、導電板と各電槽の外部を任意の位置で
接続しても通電抵抗を小さくでき、単電池当たりの内部
抵抗を低減することができる。
【００１３】特に、角形電槽の端壁とそれに対向する集
電体との間に配設した導電板の上端部に外部接続用の接
続端子を接合すると、外部接続用の接続端子を角形電槽
の上部に配設するという要請を満たしながら、極板群ま
での抵抗を小さくでき、角形密閉式電池全体の単電池当
たりの内部抵抗を低減することができる。
【００１４】また、集電体と極板群を集電体の長手方向
適当間隔おきに設けた複数の接合部で接合し、集電体と
導電板を適当な接合部の間の位置で接続すると、電流は
導電板から集電体の中間部の１又は複数の接続部に分配
されて流れ、さらに集電体と極板群との接合部を介して
極板群に分配されて流れるので、極板群全体の電流分布
が均一になり、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。
【００１５】また、集電体と導電板の接続部では、導電
板に接続穴を形成するとともに集電体に接続穴に嵌入す
る突部を設け、接続穴の内周と突部外周を溶接すると、
導電板と集電体を確実に小さい接続抵抗にて接続するこ
とができる。
【００１６】また、導電板が、耐電解液性を有する金属
板の間に導電率の高い金属板を挟んだ３層構造の金属板
から成ると、導電板の抵抗をさらに小さくでき、単電池
当たりの内部抵抗を一層低減することができる。
【００１７】
【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２を参照して説明する。
なお、図４、図５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。
【００１８】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。角形電
槽３の端壁３ａの上端部には接続端子１２の接続突部１
３が嵌合する接続穴７が形成されるとともに、その内周
にＯリング溝７ａが形成され、Ｏリングなどのシール材
７ｂが装着されている。
【００１９】角形電槽３の各電槽４には両側に集電体１
０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。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ている。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、この極板群８の両側のリード部９に集電体
１０が接合されている。
【００２０】本実施形態の角形密閉式電池１はニッケル
−水素電池であり、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。
【００２１】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、集電体１０とリード部９は、集
電体１０に上下方向に適当間隔おきに複数箇所（図示例
では４箇所）設けた接合部１６において、電子ビーム溶
接等にて接合されている。
【００２２】角形電槽３の端壁３ａとそれに対向する集
電体１０との間には、上部と下部におけるそれぞれ上下
一対の接合部１６、１６間の位置で集電体１０に接続さ
れた導電板１７が配設されており、この導電板１７が上
方に延出されてその上端部に接続端子１２の接続突部１
３の先端が溶接にて接続されている。導電板１７におけ
る接続突部１３の接続部の周囲には、端壁３ａ内面との
間のシールを行うピッチ等のシール材７ｃが配置され、
接続端子１２の接続突部１３の貫通部がシール材７ｂと
７ｃで二重シールされている。
【００２３】導電板１７と集電体１０の接続は、図２に
示すように、導電板１７に縦長の長方形ないし長円形の
接続穴１８を形成するとともに、集電体１０の外面にこ
の接続穴１８内に嵌入する突部１９を突出形成し、接続
穴１８の内周と突部１９の外周を溶接部２０にて接続
し、さらに導電板１７の接続穴１８の配設部分の両側縁
も集電体１０の両側縁に溶接部２０にて接続している。
【００２４】なお、隔壁５を挟んだ単電池２、２間の接
続構成としては、図１では図示していないが、上記と同
様に角形電槽３の隔壁５に対向する集電体１０と隔壁５
との間に導電板１７を配設し、隔壁５に形成された接続
穴７を介して隔壁５の両側の導電板１７同士を接続する
ようにしてもよいが、図４、図５に示した従来例と同様
に、集電体１０の上端部に設けた接続突部１１を接続穴
７に嵌入させてその先端部同士を溶接するとともに、角
形電槽３の側壁の隔壁５配設位置に、両側の電槽４に臨
む開口（図示せず）を形成して集電体１０の中間部でも
導電性接続体（図示せず）で接続することで、集電体１
０を上端部と中間部の複数箇所で接続するようにしても
よい。
【００２５】本実施形態によれば、極板群８の正極板及
び負極板の各部位からそれぞれの集電体１０までの距離
が短く、かつ集電体１０は断面積が小さく抵抗が比較的
大きくても集電体１０の中間部の複数箇所で導電板１７
に接続されているので、集電体１０の各部位から導電板
１７までの通電距離も短く、従って極板から導電板１７
までの抵抗を小さくでき、導電板１７として集電体１０
に比して断面積が大きく抵抗の小さいものを用いること
で、角形電槽３の上端部に配設された接続端子１２と接
続するために導電板１７を端壁３ａの上端部まで延出
し、その通電経路が多少長くなっても抵抗を小さくで
き、接続端子１２から導電板１７と集電体１０を通って
極板の各部位に至る通電経路の抵抗を小さくでき、角形
密閉式電池１の単電池２当たりの内部抵抗を低減するこ
とができる。
【００２６】また、単電池２、２間でも同様に隔壁５と
集電体１０との間に導電板１７を配設すると、通電経路
が隔壁５の上端部の接続穴７を通るために多少迂回して
も通電経路の抵抗を小さくでき、角形密閉式電池１の単
電池２当たりの内部抵抗を低減することができる。ただ
し、この場合各電槽４内に導電板１７の配置スペースが
必要になって、極板群８の容量がその分小さくなってし
まう。
【００２７】そこで、単電池２、２間では、上述のよう
に集電体１０、１０同士をその上端部で従来例と同様に
接続するとともに、角形電槽３の端壁で集電体１０、１
０の中間部を接続するように構成し、接続端子１２と集
電体１０との接続構成のみを導電板１７を用いた構成と
しても、角形密閉式電池１の全体の内部抵抗を大きく低
下させることができる。
【００２８】また、集電体１０の長手方向適当間隔おき
に設けた複数の接合部１６で集電体１０と極板群８を接
合し、それら複数の接合部１６を上下に複数のグループ
に分けて各グループの接合部１６、１６間の位置で集電
体１０と導電板１７を接続しているので、接続端子１２
を通る電流は、図１に矢印で示すように、導電板１７を
通って集電体１０の中間部に対応する複数の接続部（１
８〜２０）に分配され、さらにそこから集電体１０を通
って集電体１０と極板群８との接合部１６に分配されて
極板群８に流れるので、極板群８全体の電流分布が均一
になり、極板群８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。
【００２９】また、集電体１０と導電板１７の接続部で
は、導電板１７に接続穴１８を形成するとともに接続穴
１８に嵌入する突部１９を集電体１０に設け、接続穴１
８の内周と突部１９外周及び導電板１７の両側縁を溶接
部２０で接続しているので、導電板１７と集電体１０を
確実に小さい接続抵抗にて接続することができる。
【００３０】以上の実施形態の説明では、導電板１７が
単一素材、具体的には耐電解液性を有するように外面に
ニッケルメッキを施した鋼板から成るものを例示した
が、図３に示すように、両面を安定性のある溶接ができ
る鋼板２１で構成し、それらの間に導電率の高い銅板２
２を挟んでクラッドした３層構造とし、その外面に耐電
解液性を有するようにニッケルメッキを施したものを用
いると、導電板１７の抵抗をさらに小さくできるため、
角形密閉式電池１の単電池２当たりの内部抵抗を一層低
減することができる。
【００３１】
【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、角形電槽の端壁又は隔壁と
それに対向する集電体との間に、集電体にその中間部の
１又は複数箇所で接続された導電板を配設したので、極
板の各部位から集電体までの距離が短く、かつ集電体の
各部位から導電板までの通電距離も短く、従って極板か
ら導電板までの抵抗を小さくでき、導電板として抵抗の
小さいものを用いることで導電板と各電槽の外部を任意
の位置で接続しても通電抵抗を小さくでき、単電池当た
りの内部抵抗を低減することができる。
【００３２】特に、角形電槽の端壁とそれに対向する集
電体との間に配設した導電板の上端部に外部接続用の接
続端子を接合すると、外部接続用の接続端子を角形電槽
の上部に配設するという要請を満たしながら、極板群ま
での抵抗を小さくでき、角形密閉式電池全体の単電池当
たりの内部抵抗を低減することができる。
【００３３】また、集電体と極板群を集電体の長手方向
適当間隔おきに設けた複数の接合部で接合し、集電体と
導電板を適当な接合部の間の位置で接続すると、電流は
導電板から集電体の中間部の１又は複数の接続部に分配
されて流れ、さらに集電体と極板群との接合部を介して
極板群に分配されて流れるので、極板群全体の電流分布
が均一になり、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。
【００３４】また、集電体と導電板の接続部では、導電
板に接続穴を形成するとともに集電体に接続穴に嵌入す
る突部を設け、接続穴の内周と突部外周を溶接すると、
導電板と集電体を確実に小さい接続抵抗にて接続するこ
とができる。
【００３５】また、導電板が、耐電解液性を有する金属
板の間に導電率の高い金属板を挟んだ３層構造の金属板
から成ると、導電板の抵抗をさらに小さくでき、単電池
当たりの内部抵抗を一層低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の角形密閉式電池の一実施形態における
要部の概略構成を示す縦断正面図である。
【図２】同実施形態における要部の詳細を示し、（ａ）
は集電体と導電板の正面図、（ｂ）は導電板の正面図で
ある。
【図３】同実施形態における導電板の変形例を示し、
（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ
部拡大詳細図である。
【図４】従来例の角形密閉式電池の部分縦断正面図であ
る。
【図５】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６】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 １２ 接続端子 １６ 接合部 １７ 導電板 １８ 接続穴 １９ 突部 ２０ 溶接部 ２１ 鋼板 ２２ 銅板
フロントページの続き (72)発明者 加治屋 弘海 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 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） 5H022 AA04 CC02 CC12 CC21 EE01

Claims (5)

    【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、各電槽に
    集電体を接合した極板群を電解液とともに収容した角形
    密閉式電池において、角形電槽の端壁又は隔壁とそれに
    対向する集電体との間に、集電体にその中間部の１又は
    複数箇所で接続された導電板を配設したことを特徴とす
    る角形密閉式電池。
  2. 【請求項２】 角形電槽の端壁とそれに対向する集電体
    との間に配設した導電板の上端部に外部接続用の接続端
    子を接合したことを特徴とする請求項１記載の角形密閉
    式電池。
  3. 【請求項３】 集電体と極板群を集電体の長手方向適当
    間隔おきに設けた複数の接合部で接合し、集電体と導電
    板を適当な接合部の間の位置で接続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】 集電体と導電板の接続部では、導電板に
    接続穴を形成するとともに集電体に接続穴に嵌入する突
    部を設け、接続穴の内周と突部外周を溶接したことを特
    徴とする請求項１〜３の何れかに記載の角形密閉式電
    池。
  5. 【請求項５】 導電板は、耐電解液性を有する金属板の
    間に導電率の高い金属板を挟んだ３層構造の金属板から
    成ることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の角
    形密閉式電池。
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