JP2004288472A - Battery and battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外装缶の開口部をかしめて封口板を気密に固定してなる電池と、複数の二次電池を直線状に連結している組電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
二次電池の用途は、パーソナルコンピューター(PC)、携帯電話、電気自動車(EV)、ハイブリット車(HEV)、電動自転車、電動工具など広範囲にわたる。特に電気自動車(EV)、ハイブリット車(HEV)、電動自転車、電動工具などの大電流放電される高出力用途においては、より一層の特性向上のため、様々な開発が行われている。特に、構成部材の抵抗が大きいと、発熱による電力ロスを生じるため、抵抗を低減することが望まれる。
【0003】
大電流放電に適した構造の組電池は、特許文献1の公報に示される。この組電池は、図1に示す断面構造で、複数の円筒型電池1を直線状に並べて直列に接続している。隣接する円筒型電池1は、封口板4と外装缶3に皿状の接続体である皿タブ2を溶接して、直列に接続している。この構造の組電池は、組電池を形成する円筒型電池自体の抵抗低減のみならず、電池−電池間の接続抵抗を低減させる必要がある。
【0004】
【特許文献1】
特許第3312853号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
以上の組電池は、皿タブ2で電池1と電池1を接続しているので、皿タブ2の電気抵抗を小さくして電池−電池間の電気抵抗を小さくできる。このことを実現するには、図2の断面図に示すように、封口板4を上方に突出するように折曲加工して実現できる。この構造の円筒型電池1を接続する皿タブ2は、かしめ部3aの内側に突出させる突出量を小さくできる。このため、皿タブ2が浅くなって、皿タブ2における電流経路が短縮されて電気抵抗を小さくできる。しかしながら、この構造では、組電池としてトータルの電気抵抗を小さくできない。封口板4を上方に突出させることにより、電極5Aを封口板4に電気接続する電極リード9が長くなり、この部分の電気抵抗が増加するからである。
【0006】
封口板自体の電気抵抗は、図3に示すように封口板4を厚くして小さくできる。しかしながら、この封口板4は、周縁のかしめられる領域を含む全体で一様に厚くなっているので、円筒型電池1の電池内体積を減少させる。電池内体積の小さい円筒型電池は、異常時に電池の内圧が急激に上昇する欠点がある。電池内で発生するガスによる圧力上昇を吸収する体積が小さくなるからである。また、厚い封口板を使用して封口板の電気抵抗を小さくしても、皿タブを溶接する各電池間の距離が短縮されなければ、皿タブにおける電流経路を短縮することができず、皿タブの電気抵抗を減少することはできない。
【0007】
皿タブは、厚い金属板で製作して電気抵抗を少なくできる。しかしながら、厚い皿タブは電池にしっかりと確実に接続するのが難しい。それは、厚い金属板の皿タブを溶接すると、無効電流が大きくなって確実に溶接するのが難しくなるからである。このため、皿タブの金属板は、厚さを3mm以下としているのが実状である。
【0008】
本発明は、従来の電池及び組電池が有する以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、従来の電池性能を損なうことなく、封口板を厚くして電気抵抗を小さくできる電池と、組電池としてトータルの電気抵抗を小さくできる組電池を提供することにある。
また、本発明の他の大切な目的は、皿タブを確実に接続して、電気抵抗を小さくできる電池及び組電池を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の電池は、電極群5と電解質を充填している金属製の外装缶3の開口部をかしめて、金属板の封口板4を絶縁状態で気密に固定している。封口板4は、外装缶3のかしめ部3aに挟まれた周縁部分4Aより内側にあって、かしめ部3aに挟まれない非挟着部分4Bに、電池1の表面側に突出する外面突出部10Aを設けて、かしめ部3aに挟まれた周縁部分4Aよりも厚くしてなる肉厚部10を設けている。
【0010】
本発明の請求項2の電池は、二次電池1の封口板4が、外装缶3のかしめ部3aに挟まれた周縁部分4Aより内側にあって、かしめ部3aに挟まれない非挟着部分4Bに、電池1の表面側に突出する外面突出部10Aと内面側に突出する内面突出部10Bとを設けて、かしめ部3aに挟まれた周縁部分4Aよりも厚くしてなる肉厚部10を設けている。さらに、内面突出部10Bには電極5Aに接続している電極リード9を接続している。
【0011】
本発明の請求項4の組電池は、二次電池1の間に皿タブ2を挟着して、皿タブ2を介して複数の二次電池1を直線状に連結している。二次電池1に挟着される皿タブ2は、一方の二次電池1の封口板4と、他方の二次電池1の外装缶3とに連結されて、隣接する二次電池1を直列接続して直線状に連結している。二次電池1は、電極群5と電解質を充填している金属製の外装缶3の開口部をかしめて、金属板の封口板4を絶縁状態で気密に固定している。封口板4は、外装缶3のかしめ部3aに挟まれた周縁部分4Aより内側にあって、かしめ部3aに挟まれない非挟着部分4Bに、電池1の表面側に突出する外面突出部10Aを設けて、かしめ部3aに挟まれた周縁部分4Aよりも厚くしてなる肉厚部10を設けている。封口板4の外面突出部10Aに、二次電池1を直列に接続する皿タブ2を連結している。
【0012】
本発明の請求項5の組電池は、二次電池1の封口板4が、外装缶3のかしめ部3aに挟まれた周縁部分4Aより内側にあって、かしめ部3aに挟まれない非挟着部分4Bに、電池1の表面側に突出する外面突出部10Aと内面側に突出する内面突出部10Bとを設けて、かしめ部3aに挟まれた周縁部分4Aよりも厚くしてなる肉厚部10を設けている。さらに、内面突出部10Bには電極5Aに接続している電極リード9を接続している。
【0013】
封口板4の肉厚部10の厚さは、皿タブ2よりも厚くすることができる。また、封口板4の肉厚部10の厚さは、電極リード9よりも厚くすることができる。
【0014】
【作用】
本発明の電池は、封口板4に肉厚部10を設けている。封口板4は全体を厚くするのではなくて、周縁部分4Aを薄くして、その内側部分に肉厚部10を設けている。肉厚部10は、外装缶3のかしめ部3aに挟まれている周縁部分4Aよりも内側にあって、かしめ部3aに挟まれない非挟着部分4Bに設けている。封口板4は、非挟着部分4Bに外側に突出する外面突出部10Aを設け、あるいは外側に突出する外面突出部10Aと内側に突出する内面突出部10Bの両方を設けて肉厚部10としている。すなわち、本発明の電池は、かしめ部3aにはさまれる周縁部分4Aの厚みを、従来の電池の封口板4と同じ厚さとしながら、かしめ部3aに挟まれていない非挟着部分4Bに肉厚部10を設けている。この構造の電池は、肉厚部10によって封口板4の厚みを増加できるので、封口板4の電気抵抗を小さくして、全体としての抵抗低減を実現できる。
【0015】
さらに、この構造の電池を皿タブ2で連結する組電池は、電池特性を損なうことなく電気抵抗を低減できる。それは、封口板4の挟着部分4Bに肉厚部10を設けて、肉厚部10を外面突出部10Aとしているからである。この組電池は、皿タブ2で接続される一方の電池1の底部と、封口板上端との距離を短くして、電気抵抗を低減できる。この構造の組電池は、封口板4と、これに接続される電池底部の間の空間における、金属/空間の比率を高くして、電池間の電気抵抗を小さくできる。とくに、皿タブ2を確実に封口板4に溶接して接続するために、皿タブ2を封口板4よりも薄くする構造において、電気抵抗を小さくできる。皿タブ2に接続される封口板上端部と、外装缶底との距離を短くできるからである。
【0016】
さらに、請求項2と5に記載しているように、封口板4に内面突出部10Bを設けて肉厚部10として、内面突出部10Bに電極リード9を接続している構造は、電極リード9に封口板4の肉厚部10よりも薄い金属板を使用しながら、電気抵抗を小さくできる特長がある。それは、内面突出部10Bを電極に接近させて、正確には電極に接続している集電体8に封口板4の内面突出部10Bを接近させて、間隔を短くできるからである。また、封口板4に内面突出部10Bを設ける構造は、肉厚部10をより厚くできるので、封口板4の電気抵抗をさらに小さくできる特長もある。
【0017】
図2に示すように、全体の厚さが同じである封口板4を湾曲して、電池1の外部側に突出させる構造は、皿タブ2の電気抵抗は小さくできるが、封口板4の電気抵抗が増大されるため、全体としての抵抗低減を実現できない。また、図3に示すように、単に封口板全体を厚くする構造では、かしめ部においても厚くなってしまうので、その分、シーム位置が下がってしまう。このため、電極5Aの全高を下げることが必要となって電極5Aを小さくする必要がある。このことは、電池1の容量を低下させる等の電池特性低下をまねくことになる。また、封口板4を全体に厚くしても、封口板4の上面と、皿タブ2で接続される電池1の底部との距離は短くはならないので、皿タブ2で接続する部分の電気抵抗は低減されない。
【0018】
これに対して本発明の電池及び組電池は、封口板4の全体を厚くするのではなく、部分的に厚くする。すなわち、外装缶3のかしめ部3aで挟まれる部分に比較して、かしめ部3aで挟まれない非挟着部分4Bに、外面突出部10Aや内面突出部10Bを設けて肉厚部10としている。この構造は、肉厚部10によって封口板4の厚みを増加させることにより、封口板4の電気抵抗を小さくできる。さらに、組電池は、封口板4の外面突出部10Aに皿タブ2を接続して複数の電池を直線状に連結する。この構造は、皿タブ2を接続する封口板4の上面と、外装缶3の底面とを接近できるので皿タブ2の電気抵抗を小さくできる。したがって、本発明は、封口板4の電気抵抗を小さくすることと、皿タブ2の電気抵抗を小さくすることの相乗効果で組電池のトータルの電気抵抗を相当に小さくできる。このことは、100個以上の二次電池を直列に接続してなる組電池、たとえば電気自動車やハイブリッドカーの電源に使用される組電池において特に大切である。たとえば200個の二次電池を直列に接続している組電池が、100A以上の大電流で放電されと、発熱ロスが極めて大きくなるからである。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電池及び組電池を例示するものであって、本発明は電池及び組電池を以下のものに特定しない。
【0020】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、「課題を解決するための手段の欄」、および「作用の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【0021】
図4と図5に示す組電池は、複数の二次電池1を直線状に連結している。二次電池1は、間に皿タブ2を挟着し、この皿タブ2を介して連結される。皿タブ2は、一方の二次電池1の封口板4と、他方の二次電池1の外装缶3とに連結されて、上下に隣接する二次電池1を直列接続して直線状に連結する。
【0022】
皿タブ2は金属板で製作される。図の皿タブ2は、一方の二次電池1の外装缶3に連結される外装缶連結部2Bと、封口板4の外側面に接続される封口板連結部2Aとからなる。外装缶連結部2Bと封口板連結部2Aからなる皿タブ2は、1枚の金属板をプレス加工して製作される。外装缶連結部2Bは、外装缶3の底部を挿入できる筒状である。図の二次電池1は円筒型電池であるから、外装缶連結部2Bを円筒状としている。封口板連結部2Aは、凸部電極1aを貫通させる中心孔2aを開口している。さらに、封口板連結部2Aは、封口板4に連結する突出連結部2bを設けている。封口板連結部2Aは、外装缶3のかしめ部3aに接触しないように、突出連結部2bの外周に段差部2cを設けている。段差部2cの内側に設けられる突出連結部2bは、その外形をかしめ部3aの内形よりも小さくして、封口板連結部2Aとかしめ部3aとが接触しないようにしている。皿タブ2は、外装缶連結部2Bと封口板連結部2Aをスポット溶接して二次電池1に連結される。ただ、皿タブはレーザー溶接して二次電池1に連結することもできる。
【0023】
二次電池1は、円筒型電池である。ただし、本発明の組電池は、二次電池を必ずしも円筒型電池には特定しない。二次電池は、外装缶をかしめて封口板を固定している全ての電池とすることができる。二次電池1は、ニッケル−水素電池である。ただ、本発明の組電池は、二次電池をニッケル−カドミウム電池、リチウムイオン電池等とする全ての種類の二次電池とすることもできる。
【0024】
図の二次電池1は、電極群5と電解液を充填している金属製の外装缶3の開口部をかしめて、金属板の封口板4を絶縁状態で気密に固定している。外装缶3は、金属板をプレス加工して、底を閉塞している筒状にして製作される。円筒型電池は、金属板を円筒状に成形して外装缶3とする。角型電池は、金属板を角筒状に成形して外装缶とする。封口板4は、金属板をプレス加工し、あるいは鋳造して製作される。外装缶3と封口板4とは、絶縁状態でかしめられる。絶縁のために、外装缶3と封口板4との間に絶縁材6が挟着される。絶縁材6は、外装缶3と封口板4とを絶縁しながら隙間を気密に閉塞する。外装缶3は、かしめ部3aで封口板4を挟んで固定するために、封口板4の下面に沿って凸条7を設けている。凸条7を設けた外装缶3に封口板4をセットし、開口部縁をかしめ加工して封口板4を固定する。その後、かしめ部3aを上面からパンチによって加圧して、外装缶3の全体寸法を規定値とする。
【0025】
図の二次電池1は、外装缶3の内部に入れている電極5Aの上に集電体8を配設している。電極5Aは、正負の極板を、間に挟着しているスペーサーで絶縁しながら積層している。電極5Aの一方の極板は、電極5Aの上に配置している集電体8に接続され、他方の電極は、外装缶3の底部に配置している集電体(図示せず)を介して外装缶3に接続される。電極5Aの上に配置される集電体8は、電極リード9を介して封口板4に接続される。電極5Aの下に配置される集電体は、外装缶3の内部で底部や側面にスポット溶接やレーザー溶接等の方法で外装缶3に接続され、あるいは外装缶3の内面に押圧して電気接続される。
【0026】
組電池は、図6に示すように、複数の二次電池1を直線状に連結しながら直列に接続している。この構造の組電池は、図7に示すように、さらに複数組を直列に接続して、電気自動車やハイブリッドカー等を駆動する電源装置として使用される。ハイブリッドカーの電源装置に使用される電源装置は、100個以上の二次電池1を直列に接続したものである。
【0027】
図4と図5に示す組電池を構成する二次電池1は、封口板4全体を同じ厚さの金属板としない。封口板4は、外装缶3のかしめ部3aに挟まれる周縁部分4Aを薄く、皿タブ2の連結部を厚くしている。すなわち、封口板4は、外装缶3のかしめ部3aに挟まれた周縁部分4Aより内側にあって、かしめ部3aに挟まれない非挟着部分4Bに、外面突出部10Aや内面突出部10Bを設けて肉厚部10としている。封口板4の肉厚部10は、好ましくは、かしめ部3aに挟着された周縁部分4Aの厚さの1.5倍よりも大きくする。1.5倍よりも薄いと、皿タブ2の電気抵抗を充分に小さくできないからである。また、封口板4の肉厚部10は、好ましくは、かしめ部3aに挟着された周縁部分4Aの厚さの5倍よりも薄くする。5倍よりも厚いと、外面突出部10Aが二次電池1のかしめ部3aから突出し、あるいはかしめ部3aに挟まれる周縁部分4Aが薄くなるからである。
【0028】
図4の二次電池1は、封口板4の非挟着部分4Bに外面突出部10Aを設けて、外面突出部10Aを設けている部分を肉厚部10としている。外面突出部10Aには、二次電池1を直列に接続する皿タブ2を連結する。皿タブ2は、封口板連結部2Aに設けている突出連結部2bを外面突出部10Aに連結する。図に示すように、肉厚部10の外面突出部10Aを封口板4に設けて、ここに皿タブ2を溶接している組電池は、封口板4と接続電池底部の間の金属比率が高くなり、電池間の抵抗が低減される。とくに、従来の組電池では空気であった部分を金属とするので、電池性能を損なうことなく、組電池の電気抵抗を小さくできる。とくに、この構造は、皿タブ2を封口板4に確実に溶接しながら、組電池としてのトータルの電気抵抗を小さくできる。それは、皿タブ2を溶接する外面突出部10Aを肉厚部10として厚くして、皿タブ2を外面突出部10Aの肉厚部10よりも薄くできるからである。薄い皿タブ2は、スポット溶接するときの無効電流が小さくなって確実に封口板4に溶接される。薄い皿タブ2は、電気抵抗が大きくなるが、接近する外面突出部により電流の経路が短くなるので電気抵抗を小さくできる。
【0029】
図5の二次電池1は、封口板4の非挟着部分4Bに、外側に突出する外面突出部10Aと内側に突出する内面突出部10Bの両方を設けて、この部分を肉厚部10としている。すなわち、この封口板4は、両面に突出させて肉厚部10を設けている。電池の内側に突出する内面突出部10Bは、電極リード9を介して電極5Aに接続される。この構造は、電極リード9の電気抵抗を小さくして電池の内部抵抗を小さくできる。とくに、電極リード9を肉厚部10よりも薄くして、確実に封口板4に溶接できる構造としながら、電極リード9を短くして電気抵抗を小さくできる。
【0030】
図4に示すように、封口板4の肉厚部10に、外面突出部のみ10Aを設けて内面突出部を設けないで肉厚部10を設ける構造は、皿タブ2の電気抵抗を小さくして、組電池として組み立てられた状態での電気抵抗を小さくしながら、異常時に電池の内圧が急激に上昇するのを防止できる。電池の内容積を変更することなく、組電池の電気抵抗を小さくできるからである。
【0031】
【実施例】
組電池は、以下の二次電池1を皿タブ2で直列に連結して製作される。以下の実施例は、二次電池1をニッケル−水素電池とする。ただし、二次電池は、ニッケル−水素電池以外の二次電池とすることもできるのは言うまでもない。
【0032】
[実施例1]
図8の断面図に示すニッケル−水素電池は、外装缶3に電極群5を入れて電解液を充填している。外装缶3は、底の閉塞された円筒状に金属板をプレス成形したもので、開口部を封口板4で閉塞している。外装缶3は、開口部をかしめ加工して、開口部に絶縁状態で気密に封口板4を固定している。
【0033】
電極群5は図9の斜視図に示すように、電極5Aに集電体8を接続している。電極5Aは、ニッケル正極板と、水素吸蔵合金負極板とをセパレータを介して積層している。ニッケル正極板は、パンチングメタルからなる極板芯体の表面にニッケル焼結多孔体を形成した後、化学含浸法により水酸化ニッケルを主体とする活物質をニッケル焼結多孔体内に充填して作製されている。一方、水素吸蔵合金負極板は、パンチングメタルからなる極板芯体の表面に、水素吸蔵合金からなるペースト状負極漬物質を充填し、含浸させた後、所定の厚みになるまで圧延して作製されている。
【0034】
これらのニッケル正極板と水素吸蔵合金負極板との間にセパレータを介在させて渦巻状に巻回して渦巻状の電極5Aを作製する。この電極5Aの上端面には、ニッケル正極板の極板芯体であるパンチングメタルの残部が露出し、また、下端面には水素吸蔵合金負極板の極板芯体であるパンチングメタルの端部が露出している。電極5Aの上端面に露出する正極芯体に、多数の開口を有する円板状の集電体8を溶接し、下端面に露出する負極芯体に、多数の開口を有する円板状の負極の集電体8を溶接して、渦巻状の電極群5Aは作製される。
【0035】
この渦巻状の電極群5に対して、筒状体の電極リード9を接続している。電極リード9である筒状体11は、図9ないし図12に示すように、円筒状のパイプ(例えば、ニッケル製で厚みが0.3mmのもの)を用いて、その両端部を斜めに切り落として形成している。11aは、溶接を容易にするための突起である。そして、電極リード9は、筒状体11の底面部11Aが正極集電体8の直径上に位置するように配置される。電極リード9である筒状体11の底面部11Aは、正極の集電体8にスポット溶接(第1溶接)して接続される。さらに、封口板4の底面と、電極リード9である筒状体11の上面部11Bとが溶接(第2溶接)して接続される。
【0036】
その後、外装缶3の開口部を封口板4で封口し、さらにパンチによって加圧して公称容量6.0Ahの円筒形ニッケルー水素蓄電池が作製される。パンチによる加圧力により、電極リード9の筒状体11は、その断面形状が略楕円形状に押しつぶされる。
【0037】
金属板である封口板4は、図13に示すように肉厚部10を設けている。この封口板4は、かしめ部3aに挟まれない非挟着部分4Bに外面突出部10Aのみを設けて肉厚部10としている。この封口板4は、かしめ部3aに挟まれる周縁部分4Aの厚さを1mm、外面突出部10Aを設けている肉厚部10の厚さを1.5mmとし、外面突出部10Aの突出高さを0.5mmとしている。この封口板4は、凸部電極1aを固定する電極嵌入部分4aと、電極リード9の接続部分4bとを電池の内側に突出するようにプレス加工している。接続部分4bは、図15に示す従来の封口板と同じように、電極嵌入部分4aよりもわずかに下方に突出させている。この封口板4を使用して製作される二次電池1を実施例1の電池とする。
【0038】
[実施例2]
この実施例の二次電池1は、図14に示すように、金属板である封口板4の非挟着部分4Bに、外面突出部10Aと内面突出部10Bを設けて肉厚部10とする以外、実施例1と同様にして作成される。この封口板4は、開口部に挟まれる周縁部分4Aの厚さを1mm、外面突出部10Aと内面突出部10Bを設けている肉厚部10の厚さを2mm、外面突出部10Aの突出高さを0.5mm、内面突出部10Bの突出高さを0.5mmとしている。この封口板4も、実施例1の封口板4と同じように、凸部電極1aを固定する電極嵌入部分4aと、電極リード9の接続部分4bとを電池の内側に突出するようにプレス加工している。この封口板も、図15に示す従来の封口板と同じように、接続部分4bを電極嵌入部分4aよりもわずかに下方に突出させている。この封口板4を使用して製作される二次電池を実施例2の電池とする。
【0039】
[比較例]
比較例の二次電池1は、図15に示すように、封口板4に肉厚部を設けることなく、封口板4全体の金属板の厚さを1mmとしている。この封口板4も、実施例1の封口板4と同じように、凸部電極1aを固定する電極嵌入部分4aと、電極リード9の接続部分4bとを電池の内側に突出するようにプレス加工している。電極嵌入部分4aと接続部分4bは、周縁部分4Aと同じ厚さであって、周縁部分4Aよりも厚くして内側に突出させる内面突出部ではない。この封口板4は、全体を同じ厚さとする金属板を使用して、実施例1と同じように、上下の両面を下方に突出するようにプレス加工している。この封口板4を使用して製作される二次電池を比較例の電池とする。
【0040】
以上のようにして製作される実施例1、実施例2、比較例の電池の各部分の寸法であるA〜Dは、表1に示す値となる。各部の寸法を図8に示している。この図において、A〜Dは以下の寸法である。各々の寸法の単位はmmである。
A…外装缶最上端と封口板上面(外面突出部)との距離
B…封口板(肉厚部)の下面と集電体との距離
C…封口板(肉厚部)の厚さ
D…集電体と外装缶最上端との距離
【0041】
【表1】
【0042】
以上にように、実施例1、実施例2、比較例の電池は、集電体8と外装缶最上端との距離(D)を3.9mmとして変更することなく、封口板上面の外面突出部10Aから電池肩部まで距離(A)を、比較電池の1.2mmから0.7mmと短くできる。このことから、実施例1と2の電池は、電池一電池間の抵抗を削減することが可能となる。皿タブ2の封口板連結部2Aに設けている突出連結部2bを低くできるからである。
【0043】
また、実施例2の電池は、封口板4と集電体8との距離も、比較電池の1.7mmから1.2mmと接近できる。このことから、電極リード9を短くして、電池内部の抵抗を低減できる。
【0044】
【発明の効果】
本発明の電池は、電池性能を損なうことなく封口板を厚くして電気抵抗を小さくできる特長がある。それは、本発明の電池が、封口板の周縁部分を厚くすることなく、かしめ部に挟まれていない非挟着部分に肉厚部を設けているからである。この構造の電池は、肉厚部によって封口板を厚くできるので、封口板の電気抵抗を小さくして、全体としての抵抗を小さくできる。さらに、肉厚部を設けて厚くしてなる封口板は、強度を強くできるので、内部圧力の変化や外部からの衝撃による変形を有効に防止できる特長もある。
【0045】
さらに、本発明の組電池は、電池性能を損なうことなく、皿タブを確実に接続しながら、組電池としてトータルの電気抵抗を小さくできる特長がある。それは、本発明の組電池が、二次電池の封口板を、かしめ部に挟まれる周縁部分を薄くし、皿タブを連結する部分に外面突出部を設けて肉厚部を設けているからである。この構造の組電池は、二次電池を皿タブで直線状に連結する構造において、外装缶底面と封口板との間の金属/空間の比率を高くして、電池間の電気抵抗を小さくする。とくに、この構造は、皿タブを確実に溶接できる厚さとして確実に溶接できるようにしながら、電池間の電気抵抗を小さくできる特長もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の組電池の電池連結部を示す断面図
【図2】図1の組電池を改造した組電池の断面図
【図3】図1の組電池を改造した組電池の断面図
【図4】本発明の実施例1の組電池の電池連結部を示す断面図
【図5】本発明の実施例2の組電池の電池連結部を示す断面図
【図6】複数の電池を直線状に直列接続した状態を示す側面図
【図7】図6に示す組電池を複数組直列に接続した状態を示す概略平面図
【図8】本発明の実施例1の組電池に使用する電池の縦断面図
【図9】図8に示す電池に内蔵される電極群を示す斜視図
【図10】図9に示す電極群を封口板に接続する電極リードの平面図
【図11】図10に示す電極リードの正面図
【図12】図10に示す電極リードの展開図
【図13】本発明の実施例1の組電池に使用する電池の封口板を示す拡大断面図
【図14】本発明の実施例2の組電池に使用する電池の封口板を示す拡大断面図
【図15】従来の組電池であって比較例の組電池に使用する電池の封口板を示す拡大断面図
【符号の説明】
1…電池 1a…凸部電極
2…皿タブ 2A…封口板連結部 2B…外装缶連結部
2a…中心孔 2b…突出連結部
2c…段差部
3…外装缶 3a…かしめ部
4…封口板 4A…周縁部分 4B…非挟着部分
4a…電極嵌入部分 4b…接続部分
5…電極群 5A…電極
6…絶縁材
7…凸条
8…集電体
9…電極リード
10…肉厚部 10A…外面突出部 10B…内面突出部
11…筒状体 11A…底面部 11B…上面部
11a…突起[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery having a sealing plate hermetically fixed by caulking an opening of an outer can and an assembled battery in which a plurality of secondary batteries are linearly connected.
[0002]
[Prior art]
Rechargeable batteries are used in a wide range of applications such as personal computers (PCs), mobile phones, electric vehicles (EV), hybrid vehicles (HEV), electric bicycles, and electric tools. In particular, various developments have been made to further improve the characteristics of high-power applications in which a large current is discharged, such as electric vehicles (EV), hybrid vehicles (HEV), electric bicycles, and electric tools. In particular, when the resistance of the constituent members is large, power loss due to heat generation occurs, so it is desired to reduce the resistance.
[0003]
An assembled battery having a structure suitable for large-current discharge is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163,837. This assembled battery has a cross-sectional structure shown in FIG. 1 and has a plurality of
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3312853
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above assembled battery, since the
[0006]
The electric resistance of the sealing plate itself can be reduced by making the
[0007]
The plate tab can be made of a thick metal plate to reduce the electric resistance. However, thick dish tabs are difficult to securely connect to the battery. This is because, when a thick metal plate dish tab is welded, the reactive current increases, and it becomes difficult to reliably weld. For this reason, the metal plate of the dish tab is actually 3 mm or less in thickness.
[0008]
The present invention has been developed to solve the above-mentioned drawbacks of conventional batteries and battery packs. An important object of the present invention is to provide a battery capable of reducing the electric resistance by increasing the thickness of the sealing plate without impairing the conventional battery performance, and an assembled battery capable of reducing the total electric resistance as an assembled battery.
Another important object of the present invention is to provide a battery and an assembled battery that can securely connect the plate tabs and reduce the electric resistance.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the battery of the present invention, the opening of the metal outer can 3 filled with the
[0010]
In the battery according to
[0011]
In the battery pack according to the fourth aspect of the present invention, a
[0012]
In the battery pack according to
[0013]
The thickness of the
[0014]
[Action]
In the battery of the present invention, the sealing
[0015]
Further, the assembled battery in which the batteries having this structure are connected by the
[0016]
Further, as described in
[0017]
As shown in FIG. 2, the structure in which the
[0018]
On the other hand, in the battery and the assembled battery of the present invention, the sealing
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the following examples illustrate batteries and assembled batteries for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify batteries and assembled batteries as follows.
[0020]
Further, in this specification, in order to make it easy to understand the claims, the numbers corresponding to the members shown in the embodiments are referred to as "claims" and "means for solving the problem". , And the members shown in the “action column”. However, the members described in the claims are not limited to the members of the embodiments.
[0021]
In the battery pack shown in FIGS. 4 and 5, a plurality of
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
In the
[0025]
In the illustrated
[0026]
As shown in FIG. 6, the assembled battery connects a plurality of
[0027]
In the
[0028]
In the
[0029]
The
[0030]
As shown in FIG. 4, the structure in which the
[0031]
【Example】
The assembled battery is manufactured by connecting the following
[0032]
[Example 1]
In the nickel-hydrogen battery shown in the cross-sectional view of FIG. 8, the
[0033]
As shown in the perspective view of FIG. 9, the
[0034]
A
[0035]
A
[0036]
Thereafter, the opening of the
[0037]
The sealing
[0038]
[Example 2]
As shown in FIG. 14, the
[0039]
[Comparative example]
In the
[0040]
The values A to D of the respective parts of the batteries of Example 1, Example 2, and Comparative Example manufactured as described above have the values shown in Table 1. The dimensions of each part are shown in FIG. In this figure, A to D have the following dimensions. The unit of each dimension is mm.
A: Distance between the top end of the outer can and the top surface of the sealing plate (outer projection)
B: Distance between the lower surface of the sealing plate (thick portion) and the current collector
C: Thickness of sealing plate (thick part)
D: Distance between the current collector and the top end of the outer can
[0041]
[Table 1]
[0042]
As described above, in the batteries of Example 1, Example 2, and Comparative Example, the outer surface protruding from the upper surface of the sealing plate without changing the distance (D) between the
[0043]
Further, in the battery of Example 2, the distance between the sealing
[0044]
【The invention's effect】
The battery of the present invention has a feature that the electric resistance can be reduced by thickening the sealing plate without impairing the battery performance. This is because the battery of the present invention has a thick portion in a non-clamped portion that is not sandwiched between the swaged portions without increasing the peripheral portion of the sealing plate. In the battery having this structure, the sealing plate can be thickened by the thick portion, so that the electric resistance of the sealing plate can be reduced, and the overall resistance can be reduced. Further, since the sealing plate made thicker by providing a thicker portion can be strengthened, there is also a feature that deformation due to a change in internal pressure or an external impact can be effectively prevented.
[0045]
Further, the assembled battery of the present invention has a feature that the total electric resistance of the assembled battery can be reduced while securely connecting the plate tabs without impairing the battery performance. The reason is that the battery pack of the present invention has the sealing plate of the secondary battery thinned at the peripheral portion sandwiched between the caulked portions, and provided with a thickened portion by providing an outer projecting portion at a portion connecting the plate tabs. is there. The battery pack of this structure has a structure in which the secondary batteries are linearly connected by a plate tab, in which a metal / space ratio between the bottom surface of the outer can and the sealing plate is increased to reduce the electric resistance between the batteries. . In particular, this structure has a feature that the electric resistance between batteries can be reduced while ensuring that the plate tab can be reliably welded to a thickness that can be welded.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a battery connecting portion of a conventional battery pack.
FIG. 2 is a sectional view of an assembled battery obtained by modifying the assembled battery of FIG. 1;
FIG. 3 is a sectional view of a battery pack obtained by modifying the battery pack of FIG. 1;
FIG. 4 is a sectional view showing a battery connecting portion of the battery pack according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view showing a battery connecting portion of the battery pack according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a side view showing a state in which a plurality of batteries are linearly connected in series.
FIG. 7 is a schematic plan view showing a state in which a plurality of battery packs shown in FIG. 6 are connected in series.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a battery used for the battery pack of Example 1 of the present invention.
9 is a perspective view showing an electrode group incorporated in the battery shown in FIG.
10 is a plan view of an electrode lead for connecting the electrode group shown in FIG. 9 to a sealing plate.
FIG. 11 is a front view of the electrode lead shown in FIG. 10;
FIG. 12 is a development view of the electrode lead shown in FIG. 10;
FIG. 13 is an enlarged sectional view showing a sealing plate of a battery used in the battery pack according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view showing a sealing plate of a battery used in the battery pack of Example 2 of the present invention.
FIG. 15 is an enlarged cross-sectional view showing a sealing plate of a battery that is a conventional assembled battery and that is used for an assembled battery of a comparative example.
[Explanation of symbols]
1:
2 ...
2a:
2c: Step
3: Exterior can 3a: Caulking section
4: sealing
4a:
5 ...
6 ... Insulation material
7 ... ridge
8 ... current collector
9 ... Electrode lead
10:
11: cylindrical body 11A:
11a ... projection
Claims (6)
封口板(4)が、外装缶(3)のかしめ部(3a)に挟まれた周縁部分(4A)より内側にあって、かしめ部(3a)に挟まれない非挟着部分(4B)に、電池の表面側に突出する外面突出部(10A)を設けて、かしめ部(3a)に挟まれた周縁部分(4A)よりも厚くしてなる肉厚部(10)を設けてなることを特徴とする電池。A battery comprising an electrode group (5) and an opening of a metal outer can (3) filled with an electrolyte, and a metal plate sealing plate (4) fixed in an airtight manner in an insulated state,
The sealing plate (4) is inside the peripheral portion (4A) sandwiched between the swaged portions (3a) of the outer can (3) and is located at the non-clamped portion (4B) not sandwiched between the swaged portions (3a). An outer projecting portion (10A) projecting toward the front surface of the battery, and a thicker portion (10) which is thicker than a peripheral portion (4A) sandwiched between the caulked portions (3a). Features battery.
二次電池(1)は、電極群(5)と電解質を充填している金属製の外装缶(3)の開口部をかしめて、金属板の封口板(4)を絶縁状態で気密に固定しており、
封口板(4)が、外装缶(3)のかしめ部(3a)に挟まれた周縁部分(4A)より内側にあって、かしめ部(3a)に挟まれない非挟着部分(4B)に、電池(1)の表面側に突出する外面突出部(10A)を設けて、かしめ部(3a)に挟まれた周縁部分(4A)よりも厚くしてなる肉厚部(10)を設けており、さらに、この外面突出部(10A)に皿タブ(2)を連結している組電池。A plate tab (2) is sandwiched between the secondary batteries (1), and the plurality of secondary batteries (1) are connected linearly via the plate tab (2). ) Is connected to the sealing plate (4) of one secondary battery (1) and the outer can (3) of the other secondary battery (1), and is adjacent to the plate. Secondary batteries (1) are connected in series and connected linearly,
In the secondary battery (1), the electrode group (5) and the opening of the metal outer can (3) filled with the electrolyte are caulked, and the metal plate sealing plate (4) is air-tightly fixed in an insulating state. And
The sealing plate (4) is inside the peripheral portion (4A) sandwiched between the swaged portions (3a) of the outer can (3) and is located at the non-clamped portion (4B) not sandwiched between the swaged portions (3a). An outer projection (10A) protruding from the surface of the battery (1) is provided, and a thicker portion (10) is provided which is thicker than a peripheral portion (4A) sandwiched between the caulked portions (3a). And an assembled battery in which a dish tab (2) is connected to the outer projection (10A).
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