JP2005032477A

JP2005032477A - 電池、およびそれを搭載した自動車

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Publication number: JP2005032477A
Application number: JP2003193758A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Toki; 和幸土岐; Yuichi Ogasawara; 祐一小笠原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-07-08
Filing date: 2003-07-08
Publication date: 2005-02-03

Abstract

【課題】落下しても電極群が破れるのを防止する電池を提供する。
【解決手段】電池４０は、電極群４１と、集電体４２，４３と、絶縁部材４４と、極柱４５，４６と、ケース４７と、蓋４８と、シール部材４９Ａ，４９Ｂ，５０Ａ，５０Ｂと、ネジ５２Ａ，５２Ｂとを備える。ケース４７は、電極群４１、集電体４２，４３、絶縁部材４４および極柱４５，４６の一部を収納する。集電体４２は、接着部４１Ｃによって電極群４１の正極４１Ａに接続され、集電体４３は、接着部４１Ｄによって電極群４１の負極４１Ｂに接続される。絶縁部材４４は、集電体４２の平板部４２１Ａと電極群４１との間および集電体４３の平板部４３１Ａと電極群４１との間に挿入される。極柱４５，４６は、その一方端がそれぞれ集電体４２，４３に接続される。蓋４８は、ケース４７の開口部を塞ぐ。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、落下しても短絡を抑制する電池、およびその電池を搭載した自動車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、環境に配慮した自動車としてハイブリッド自動車（ＨｙｂｒｉｄＶｅｈｉｃｌｅ）または電気自動車（ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）が大きな注目を集めている。そして、ハイブリッド自動車は、一部、実用化されている。
【０００３】
このハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。つまり、ハイブリッド自動車は、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力源を得るものである。
【０００４】
また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。そして、電気自動車は、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によってモータを回転することによって動力源を得る。
【０００５】
このようなハイブリッド自動車または電気自動車は、リチウムイオン電池等の充電式電池からなるバッテリを直流電源として搭載している。そして、電池をバッテリとして組付ける場合に、誤って電池を落下させても短絡等の発生を抑制することが重要である。特開平７−１６１３３９号公報および特開平８−２６４１７３号公報には、電池を落下させても短絡の発生を抑制可能な円筒電池が開示されている。
【０００６】
図１４は、特開平７−１６１３３９号公報に開示された従来の電池の断面図である。図１４を参照して、従来の電池１１０は、金属ケース１０１と、渦巻状電極群１０２と、リードタブ１０３と、封口板１０４と、メタルトップ１０５と、弁体１０６と、絶縁ガスケット１０７とを備える。
【０００７】
金属ケース１０１は、一方端に開口１０１ａを有し、負極端子を兼ねる。渦巻状電極群１０２は、ペースト状活物質が塗布された正極および負極を渦巻状に巻回して作製される。そして、渦巻状電極群１０２は、金属ケース１０１に収納される。リードタブ１０３は、一方端が渦巻状電極群１０２に接続され、他方端が封口板４に接続されている。そして、封口板１０４は、絶縁ガスケット１０７内に嵌合一体化されている。弁体１０６は、メタルトップ１０５の弁室１０５ａに圧縮状態で収容され、封口板１０４の孔１０４ａを塞ぐ。
【０００８】
図１５は、図１４に示す絶縁ガスケット１０７の拡大図である。図１５の（ｂ）は、図１５の（ａ）の線Ａ−Ａ間における断面図である。図１５を参照して、絶縁ガスケット１０７は、環状部１０９を有する。環状部１０９は、金属ケース１０１の開口１０１ａ側の内面と接する。そして、環状部１０９は、封口板１０４が嵌合し得る内径を有するとともに、封口板１０４の設置位置となる段部１０９ａを備える。
【０００９】
環状部１０９の下端部には、渦巻状電極群１０２の上面１０２ａと接する下面１１１ａが平面状となるように、内方に向けて押え部１１１が設けられている。そして、押え部１１１は、その中央部にリードタブ１０３の挿入部分となる切り欠き部１１１ｂを有する。また、押え部１１１上の端部付近には、支柱部１１２が立設されている。この支柱部１１２は、その外周が環状部１０９と同心円状であり、内側は切り欠き部１１１ｂに沿った形状である。
【００１０】
電池１１０においては、下面１１１ａが平面状とされた押え部１１１と、外周が環状部１０９と同心円状である支柱部１１２とを有する絶縁ガスケット１０７を用いることにより、電池が端子方向に落下した場合のように、渦巻状電極群１０２が封口板１０４方向に移動する力を受けた際にも、絶縁ガスケット１０７の押え部１１１の移動を抑制することができる。また、渦巻状電極群１０２の上面１０２ａに対して同心円状に力が加わるようにし、その力を上面１０２ａ全体に分散させることを可能にしている。これらによって、強度が比較的弱いペースト式極板上部の損傷を著しく低減することができる。
【００１１】
図１６は、特開平８−２６４１７３号公報に開示された従来の電池の断面図である。図１６を参照して、従来の電池１２０は、正極１２１と、負極１２２と、セパレータ１２３と、電池ケース１２５と、環状ガスケット１２６と、封口蓋１２７と、端子板１２８と、封口板１２９と、金属バネ１３０と、弁体１３１と、正極リード体１３２と、負極絶縁体１３３と、正極絶縁体１３４とを備える。
【００１２】
セパレータ１２３は、正極１２１と負極１２２との間に挿入され、正極１２１、負極１２２およびセパレータ１２３は、一体的に巻回される。そして、渦巻状電極体１２４が作製される。負極絶縁体１３３が電池ケース１２５の底に配置され、渦巻状電極体１２４は、一方端が負極絶縁体１３３に接するように電池ケース１２５に収納される。正極絶縁体１３４は、渦巻状電極体１２４の上部に配置される。封口蓋１２７は、端子板１２８と封口板１２９とからなる。電池ケース１２５の開口部は、封口蓋１２７と環状ガスケット１２６とにより封口されている。
【００１３】
端子板１２８には、ガス排出孔１２８ａが設けられ、端子板１２８と、封口板１２９との間には、金属バネ１３０と弁体１３１とが配置されている。そして、封口板１２９の外周部を折り曲げて端子板１２８の外周部を挟み込んで端子板１２８と封口板１２９とを固定している。また、内方突出部１２５ａは、環状ガスケット１２６の下部を支える。
【００１４】
正極リード体１３２は、正極１２１を封口板１２９の下側部分に接続する。その結果、封口蓋１２７の端子板１２８は、正極端子を兼ねる。また、負極１２２は、その外周部で電池ケース１２５の内周面に圧接し、その結果、電池ケース１２５は、負極端子を兼ねる。
【００１５】
図１７は、図１６に示す正極絶縁体１３４の平面図である。また、図１８は、図１６に示す正極絶縁体１３４の断面図である。図１７および図１８を参照して、正極絶縁体１３４は、透孔１３４ａ、外周側部分１３４ｂ、切欠部１３４ｃ、突出部１３４ｄおよび鍔部１３４ｅを有する。透孔１３４ａは、正極絶縁体１３４の中央部に設けられ、透孔１３４ａの外周側部分１３４ｂには、切欠部１３４ｃが同心円状に３ヶ所設けられる。この切欠部１３４ｃにより外周側に上方に突出する突出部１３４ｄが設けられ、その外周側に突出部１３４ｄよりも低い鍔部１３４ｅが設けられる。
【００１６】
透孔１３４ａは、渦巻状電極体１２４の電解液吸収を速めるとともに、渦巻状電極体１２４で発生したガスをガス検出孔１２９ａへ導くためのものである。切欠部１３４ｃは、正極リード体１３２を貫通させるためのものであり、正極リード体１３２は、この切欠部１３４ｃを貫通して正極１２１と封口板１２９とを接続する。
【００１７】
突出部１３４ｄの上端は、図１６に示すように、電池ケース１２５の内方突出部１２５ａの内周端より上方に達しており、振動、落下などにより、渦巻状電極体１２４が電池１２０内で移動しても、この突出部１３４ｄによって正極リード体１３２と電池ケース１２５の内方突出部１２５ａとの接触が防止される。
【００１８】
鍔部１３４ｅは、電池ケース１２５の内方突出部１２５ａの下部に配置され、渦巻状電極体１２４を押え、渦巻状電極体１２４の移動を防止するとともに、電池ケース１２５の内方突出部１２５ａと渦巻状電極体１２４中の正極１２１との接触を防止する。そして、透孔１３４ａの外周側部分１３４ｂは、振動、落下などにより渦巻状電極体１２４が移動した場合でも、正極リード体１３２と、渦巻状電極体１２４中の負極１２２との間に介在して両者の接触を防止する。
【００１９】
従来の電池１１０，１２０においては、端子の軸線は渦巻状電極群１０２または渦巻状電極体１２４の巻回軸と平行であるが、特開２００３−３１２０６号公報には、端子の軸線が電極群の巻回軸と垂直な電池が開示されている。
【００２０】
【特許文献１】
特開平７−１６１３３９号公報
【００２１】
【特許文献２】
特開平８−２６４１７３号公報
【００２２】
【特許文献３】
特開２００３−３１２０６号公報
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、端子の軸線が電極群の巻回軸と垂直な電池に、特開平７−１６１３３９号公報または特開平８−２６４１７３号公報に開示された技術を適用しても、端子側から電池を落下させた場合に短絡等の発生を防止することが困難である。
【００２４】
すなわち、特開平７−１６１３３９号公報に開示された技術では、環状部１０９によって渦巻状電極群１０２が正極端子であるメタルトップ１０５の方向へ移動するのを防止しているが、メタルトップ１０５が渦巻状電極群１０２の方向へ大きく窪む程度の大きな衝撃力を受けた場合、柱状部１１２の下部には角（かど）が存在するため、その角が渦巻状に巻回された電極群を破り、電極群を構成する正極と負極とが短絡するという問題がある。
【００２５】
また、特開平８−２６４１７３号公報に開示された技術では、切欠部１３４ｃを有する正極絶縁体１３４によって渦巻状電極体１２４の正極１２１が電池ケース１２５の内方突出部１２５ａに接触するのを防止しているが、封口蓋１２７が渦巻状電極体１２４の方向へ大きく窪む程度の大きな衝撃力を受けた場合、正極絶縁体１３４の突出部１３４ｄの下部には角が存在するため、その角が渦巻状に巻回された電極体を破り、電極体を構成する正極と負極とが短絡するという問題がある。
【００２６】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、落下しても電極群が破れるのを防止する電池を提供することである。
【００２７】
また、この発明の別の目的は、落下しても電極群が破れるのを防止する電池を搭載した自動車を提供することである。
【００２８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明によれば、電池は、端子と、電極群と、集電体と、絶縁部材とを備える。電極群は、端子の軸線に直交する軸線の回りに巻回される。集電体は、端子に接続された略平板状の第１の部分と、電極群に接続された第２の部分とを有する。絶縁部材は、集電体の第１の部分と電極群との間に挿入される。
【００２９】
この発明による電池を端子側から落下させた場合、絶縁部材は集電体の第１の部分が電極群に接触するのを抑止する。そして、電極群は、集電体の第１および第２の部分によって破られない。
【００３０】
したがって、この発明によれば、電極群における短絡の発生を防止できる。
好ましくは、電池は、ケースをさらに備える。ケースは、電極群、集電体および絶縁部材を収納する。そして、ケースは、端子が貫通するための貫通孔が設けられた平坦部を有する。絶縁部材は、平坦部に接触する部分を含む。
【００３１】
電極群から端子へ向かう方向への絶縁部材の移動が抑制される。
したがって、この発明によれば、絶縁部材がガタガタするのを防止できる。
【００３２】
好ましくは、端子は、正極端子と負極端子とからなる。集電体は、第１および第２の集電体からなる。第１の集電体は、正極端子に接続された正極端子接続部を有する。第２の集電体は、負極端子に接続された負極端子接続部を有する。絶縁部材は、第１の集電体の正極端子接続部と電極群との間に配置される正極側絶縁部と、平坦部に接触するケース接触部と、第２の集電体の第５の部分と電極群との間に配置される負極側絶縁部とを含む。
【００３３】
正極端子が接続された集電体と電極群との接触および負極端子が接続された集電体と電極群との接触が絶縁部材によって抑止され、絶縁部材が電極群から端子へ向かう方向に移動するのが抑止される。
【００３４】
したがって、この発明によれば、電池を端子側から落下させても正極端子側および負極端子側において電極群が破れるのを防止できる。また、絶縁部材がガタガタするのを防止できる。
【００３５】
好ましくは、絶縁部材の正極側絶縁部は、第１の集電体に嵌合する。絶縁部材の負極側絶縁部は、第２の集電体に嵌合する。
【００３６】
したがって、この発明によれば、電池の作製において絶縁部材の組付け性を向上できる。
【００３７】
好ましくは、端子は、正極端子と負極端子とからなる。集電体は、第１および第２の集電体からなる。第１の集電体は、正極端子に接続された正極端子接続部と、電極群の正極に接続された正極電極接続部とを有する。第２の集電体は、負極端子に接続された負極端子接続部と、電極群の負極に接続された負極電極接続部とを有する。絶縁部材は、一方端が第１の集電体の正極端子接続部と正極電極接続部との間で第１の集電体に嵌合し、他方端が第２の集電体の負極端子接続部と負極電極接続部との間で第２の集電体に嵌合する。
【００３８】
正極端子が接続された集電体と電極群との接触および負極端子が接続された集電体と電極群との接触が絶縁部材によって抑止される。
【００３９】
したがって、この発明によれば、電池を端子側から落下させても正極端子側および負極端子側において電極群が破れるのを防止できる。
【００４０】
好ましくは、電極群は、正極部材と負極部材とを含む。第１の集電体は、正極部材と同じ材質からなる。第２の集電体は、負極部材と同じ材質からなる。
【００４１】
したがって、この発明によれば、第１の集電体と電極群の正極部材との溶着力、および第２の集電体と電極群の負極部材との溶着力を向上できる。
【００４２】
好ましくは、第１の集電体および正極部材は、アルミニウムからなる。第２の集電体および負極部材は、銅からなる。
【００４３】
したがって、この発明によれば、第１および第２の集電体、正極部材および負極部材の電気抵抗を抑制でき、かつ、第１の集電体と電極群の正極部材との溶着力、および第２の集電体と電極群の負極部材との溶着力を向上できる。
【００４４】
また、この発明によれば、自動車は、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電池を搭載する。
【００４５】
したがって、この発明によれば、自動車の組立て時に電池ユニットを落下させても電池ユニット内の電池が短絡するのを防止できる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００４７】
図１は、この発明の実施の形態によるバッテリを備える自動車の概略ブロック図である。図１を参照して、自動車１０は、ボディ１と、バッテリ２，７と、フロントシート３と、リアシート４と、ハンドル５と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６と、切替リレー８と、スターター９と、エンジン１１と、オルタネーター１２と、ケーブル１３〜１５と、制御装置１６と、前輪１７と、後輪１８とを備える。
【００４８】
バッテリ２は、たとえば、リチウムイオン電池からなる。バッテリ２は、バッテリ特性を所定の範囲内に設定するために、ボディ１の内部、すなわち、車室内に配置される。より具体的には、バッテリ２は、フロントシート３の下側、すなわち、助手席の下側に配置される。
【００４９】
バッテリ２は、排気ダクト２１を備える。そして、排気ダクト２１は、バッテリ２に含まれる電池の内部で発生した排出ガスを排気口２１Ａから車外へ放出する。
【００５０】
自動車１０においては、バッテリ２または７は、切替リレー８を介してスターター９に電力を供給し、スターター９は、エンジン１１を始動または起動する。そして、エンジン１１は、前輪１７を駆動する。そして、自動車１０の走行中、オルタネーター１２は、エンジン１１の回転力を受けて発電し、バッテリ２または７を充電する。
【００５１】
第１の実施例
図２は、図１に示すバッテリ２を構成する電池の斜視図である。図２を参照して、電池４０は、電極群４１と、集電体４２，４３と、絶縁部材４４と、極柱４５，４６（「端子」とも言う。以下同じ。）と、ケース４７と、蓋４８と、シール部材４９Ａ，４９Ｂ，５０Ａ，５０Ｂと、ネジ５２Ａ，５２Ｂとを備える。電極群４１は、正極４１Ａと負極４１Ｂとセパレータ（図示せず）とを渦巻状に軸線ＡＸ１の回りに巻回した構造からなる。軸線ＡＸ１は、極柱４５，４６の軸線ＡＸ２と直交する。つまり、電極群４１は、極柱４５，４６の軸線ＡＸ２に直交する軸線ＡＸ１の回りに正極４１Ａ、負極４１Ｂおよびセパレータを巻回した構造からなる。そして、電極群４１は、集電体４２と接着するための接着部４１Ｃと、集電体４３と接着するための接着部４１Ｄとを有する。
【００５２】
集電体４２は、接着部４１Ｃによって電極群４１の正極４１Ａに接続され、集電体４３は、接着部４１Ｄによって電極群４１の負極４１Ｂに接続される。絶縁部材４４は、略平板形状からなり、一方端が集電体４２と電極群４１との間に位置し、他方端が集電体４３と電極群４１との間に位置するように配置される。極柱４５は、その一方端が集電体４２に接続される。極柱４６は、その一方端が集電体４３に接続される。ケース４７は、電極群４１、集電体４２，４３、絶縁部材４４および極柱４５，４６を収納する。蓋４８は、ケース４７の開口部４７Ａを塞ぐ。そして、蓋４８には、安全弁５１が設けられている。
【００５３】
シール部材４９Ａは、中心軸を軸線ＡＸ２に一致させて極柱４５の回りに配置される。シール部材４９Ｂは、中心軸を軸線ＡＸ２に一致させて極柱４６の回りに配置される。そして、シール部材４９Ａ，４９Ｂは、それぞれ、集電体４２と蓋４８との間および集電体４３と蓋４８との間をシールする。また、シール部材４９Ａは、極柱４５と蓋４８とを絶縁する。
【００５４】
シール部材５０Ａは、中心軸を軸線ＡＸ２に一致させて蓋４８の貫通孔４８Ａの回りに配置される。シール部材５０Ｂは、中心軸を軸線ＡＸ２に一致させて蓋４８の貫通孔４８Ｂの回りに配置される。そして、シール部材５０Ａ，５０Ｂは、それぞれ、蓋４８とネジ５２Ａとの間および蓋４８とネジ５２Ｂとの間をシールし、かつ、絶縁する。
【００５５】
ネジ５２Ａは、貫通孔４８Ａを貫通した極柱４５に嵌合し、ネジ５２Ｂは、貫通孔４８Ｂを貫通した極柱４６に嵌合する。ネジ５２Ａ，５２Ｂは、時計回りに回転されることにより、蓋４８をシール部材４９Ａ，４９Ｂに密着させる。そして、ネジ５２Ａは、シール部材５０Ａに密着し、ネジ５２Ｂは、シール部材５０Ｂに密着する。これにより、水分が電池４０の内部に入るのを防止できる。
【００５６】
なお、極柱４５およびネジ５２Ａは、「正極端子」を構成し、極柱４６およびネジ５２Ｂは、「負極端子」を構成する。また、極柱４５，４６およびネジ５２Ａ，５２Ｂは、「端子」を構成する。したがって、電極群４１は、端子の軸線ＡＸ２に直交する軸線ＡＸ１の回りに正極４１Ａ、負極４１Ｂおよびセパレータを巻回した構造からなる。
【００５７】
また、シール部材４９Ａをシール部材４９Ｂの形状で構成し、シール部材４９Ｂをシール部材４９Ａの形状で構成してもよい。
【００５８】
さらに、シール部材４９Ａおよび４９Ｂの両方をシール部材４９Ａの形状で構成してもよい。
【００５９】
図３は、図２に示す２つの集電体４２，４３の斜視図である。図３を参照して、集電体４２は、第１の部分４２１と、第２の部分４２２とを含む。集電体４２は、アルミニウムからなる。第１の部分４２１は、略コの字形状を有し、平板部４２１Ａ，４２１Ｂ，４２１Ｃからなる。平板部４２１Ａは、その一主面に極柱４５の一方端が接続される。第２の部分４２２は、平板部４２２Ａを有する。なお、図３においては、図示されていないが、第２の部分４２２は、平板部４２２Ａに略平行に設けられたもう１つの平板部を有する。平板部４２２Ａは、電極群４１の正極４１Ａの接着部４１Ｃに溶着される。平板部４２２Ａが接着部４１Ｃに溶着されるとき、第２の部分４２２は、渦巻状に巻回された電極群４１の内側に挿入される。したがって、第１の部分４２１の平板部４２１Ａと平板部４２１Ｃとの間には、電極群４１の一部が挿入される。
【００６０】
集電体４３は、第１の部分４３１と第２の部分４３２とを含む。集電体４３は、銅からなる。第１の部分４３１は、略コの字形状を有し、平板部４３１Ａ，４３１Ｂ，４３１Ｃからなる。平板部４３１Ａは、その一主面に極柱４６の一方端が接続される。第２の部分４３２は、平板部４３２Ａ，４３２Ｂを有する。平板部４３２Ａは、平板部４３２Ｂと略平行に設けられる。平板部４３２Ａ，４３２Ｂは、電極群４１の負極４１Ｂの接着部４１Ｄに溶着される。平板部４３２Ａ，４３２Ｂが接着部４１Ｄに溶着されるとき、第２の部分４３２は、渦巻状に巻回された電極群４１の内側に挿入される。したがって。第１の部分４３１の平板部４３１Ａと平板部４３１Ｃとの間には、電極群４１の一部が挿入される。
【００６１】
図４は、図２に示す線ＩＶ−ＩＶ間における断面図である。図４を参照して、電極群４１、集電体４２，４３、絶縁部材４４および極柱４５，４６の一部は、ケース４７に収納される。電極群４１は、両端に接着部４１Ｃ，４１Ｄを有する。集電体４２の平板部４２２Ａは、接着部４１Ｃを介して正極４１Ａに接続され、集電体４３の平板部４３２Ａは、接着部４１Ｄを介して負極４１Ｂに接続される。
【００６２】
絶縁部材４４は、電極群４１と集電体４２の平板部４２１Ａとの間、電極群４１と蓋４８との間および電極群４１と集電体４３との間に配置される。極柱４５，４６は、その一方端がそれぞれ集電体４２の平板部４２１Ａおよび集電体４３の平板部４３１Ａに接続され、他方端が蓋４８を介して外部に出される。
【００６３】
そして、シール部材４９Ａは、集電体４２の平板部４２１Ａと蓋４８との間をシールする。また、シール部材４９Ｂは、集電体４３の平板部４３１Ａと蓋４８との間をシールする。
【００６４】
ネジ５２Ａは、極柱４５に嵌合し、ネジ５２Ｂは、極柱４６に嵌合する。そして、シール部材５０Ａは、蓋４８とネジ５２Ａとの間をシールする。また、シール部材５０Ｂは、蓋４８とネジ５２Ｂとの間をシールする。
【００６５】
極柱４５，４６を下側にして電池４０を落下させた場合、集電体４２，４３は、端子方向に力を受け、電極群４１が極柱４５，４６の方向に移動する。そうすると、集電体４２の平板部４２２Ａおよび集電体４３の平板部４３２Ａは電極群４１に溶着されているため、集電体４２の第２の部分４２２が矢印５３Ａの方向に移動し、集電体４３の第２の部分４３２が矢印５３Ｂの方向に移動する。その結果、電極群４１は、集電体４２の平板部４２１Ａの角（かど）４２１Ｄおよび集電体４３の平板部４３１Ａの角（かど）４３１Ｄに近づくが、上述したように、電極群４１と平板部４２１Ａとの間および電極群４１と平板部４３１Ａとの間には絶縁部材４４が存在するため、電極群４１は、角４２１Ｄ，４３１Ｄに接触しない。その結果、電極群４１は、破れることはなく、電極群４１における短絡の発生が防止される。このように、この発明による電池は、電極群４１と集電体４２との間および電極群４１と集電体４３との間に絶縁部材４４を挿入して電極群４１が集電体４２，４３によって破れるのを防止することを特徴とする。
【００６６】
図５は、図２に示す線Ｖ−Ｖ間における断面図である。図５を参照して、絶縁部材４４は、集電体４３の下側に配置される。集電体４３の平板部４３１Ｃ，４３２Ａ，４３２Ｂは、渦巻状に巻回された電極群４１の内側に挿入される。そして、電極群４１の接着部４１Ｄ，４１Ｄは、平板部４３２Ａ，４３２Ｂに溶着される。
【００６７】
電極群４１は、セパレータ４１１，４１３と、負極４１２と、正極４１４とからなる。セパレータ４１１は、最も外側、すなわち、絶縁部材４４側に設けられ、負極４１２は、セパレータ４１１の内側に設けられる。そして、セパレータ４１３は、負極４１２の内側に設けられ、正極４１４は、セパレータ４１３の内側、すなわち、最も内側に設けられる。このように、電極群４１は、負極４１２と正極４１４とをセパレータ４１３で絶縁し、最も外側をセパレータ４１１で覆った構造を有する。そして、セパレータ４１１＋負極４１２＋セパレータ４１３＋正極４１４により１つの層を形成し、これを何層にも重ねて電極群４１が形成される。
【００６８】
図６〜図９は、それぞれ、図２に示す電池４０を作製する第１〜第４の工程図である。図６を参照して、負極４１２、セパレータ４１３および正極４１４を順次重ねる。負極４１２は、銅からなり、端部４１２Ａを除いて活物質が塗布される。また、正極４１４は、アルミニウムからなり、端部４１４Ａを除いて活物質が塗布される。
【００６９】
セパレータ４１３の幅は、負極４１２の活物質の幅および正極４１４の活物質の幅よりも広い。また、セパレータ４１３の長さは、負極４１２の長さおよび正極４１４の長さよりも長い。
【００７０】
その結果、負極４１２の端部４１２Ａがセパレータ４１３よりも右側へ出ており、正極４１４の端部４１４Ａがセパレータ４１３よりも左側へ出たシート状の重ね合わせ物ができる。そして、この重ね合わせ物を矢印４１５で示すように巻回し、セパレータ４１３の余った部分で外周を巻いて渦巻状に巻回された電極群４１を作製する（図７参照）。この場合、外周に巻回されたセパレータ４１３の余った部分がセパレータ４１１を構成する。
【００７１】
この場合、電極群４１の一方端には負極４１２の端部４１２Ａが露出しており、他方端には正極４１４の端部４１４Ａが露出している。そして、端部４１２Ａと端部４１４Ａとの間の最表面は、セパレータ４１１である。
【００７２】
図８を参照して、渦巻状に巻回された電極群４１が完成すると、極柱４５が取りつけられた集電体４２の平板部４２１Ｃおよび第２の部分４２２と、極柱４６が取りつけられた集電体４３の平板部４３１Ｃおよび第２の部分４３２とを電極群４１の内側に挿入する。
【００７３】
その結果、図９に示すように、電極群４１が集電体４２および４３によって挟まれる。
【００７４】
その後、正極４１４の端部４１４Ａの接着部４１Ｃが集電体４２の平板部４２２Ａに溶着され、負極４１２の端部４１２Ａの接着部４１Ｄが集電体４３の平板部４３２Ａ，４３２Ｂに溶着される。これによって、集電体４２，４３が電極群４１に取り付けられる。
【００７５】
そして、絶縁部材４４が電極群４１と集電体４２の平板部４２１Ａとの間および電極群４１と集電体４３の平板部４３１Ａとの間に挿入される。その後、シール部材４９Ａ，４９Ｂがそれぞれ極柱４５，４６の回りに配置され、極柱４５，４６がそれぞれ貫通孔４８Ａ，４８Ｂを貫通するように蓋４８を集電体４２，４３上に置く。そして、シール部材５０Ａ，５０Ｂをそれぞれ蓋４８の貫通孔４８Ａ，４８Ｂの回りに配置し、ネジ５２Ａ，５２Ｂをそれぞれ極柱４５，４６に嵌合させて締める。
【００７６】
その後、電極群４１、集電体４２，４３、絶縁部材４４、極柱４５，４６およびシール部材４９Ａ，４９Ｂは、図２に示す開口部４７Ａからケース４７に挿入され、集電体４２，４３、絶縁部材４４および極柱４５，４６がケース４７の開口部４７Ａ側に位置するようにケース４７に収納される。そして、蓋４８によって開口部４７Ａを塞いで電池４０が完成する。
【００７７】
上述したように、電池４０においては、負極４１２と正極４１４とを渦巻状に巻回した電極群４１を集電体４２，４３に溶着し、集電体４２，４３と電極群４１との間に絶縁部材４４を挿入することを特徴とする。これにより、電池４０が端子（極柱４５，４６およびネジ５２Ａ，５２Ｂ）側から落下しても、電極群４１が集電体４２，４３によって破られることはなく、電極群４１における短絡を防止できる。
【００７８】
また、上述したように、電池４０においては、集電体４２は、電極群４１の正極４１４と同じ材料であるアルミニウムからなり、集電体４３は、電極群４１の負極４１２と同じ材料である銅からなることを特徴とする。これにより、集電体４２と正極４１４との溶着および集電体４３と負極４１２との溶着の信頼性を向上できる。
【００７９】
第２の実施例
この発明においては、図１に示すバッテリ２を構成する電池は、電池４０の絶縁部材４４を図１０に示す絶縁部材４４Ａに代えた電池であってもよい。図１０は、集電体４２，４３および絶縁部材４４Ａの斜視図である。図１０を参照して、絶縁部材４４Ａは、集電体４２の平板部４２１Ｂに嵌合する嵌合部４４１と、集電体４３の平板部４３１Ｂに嵌合する嵌合部４４２とを有する。嵌合部４４１の幅Ｗ１は、集電体４２の平板部４２１Ｂの幅Ｗ２以上であり、嵌合部４４２の幅Ｗ３は、集電体４３の平板部４３１Ｂの幅Ｗ４以上である。
【００８０】
図１１は、図１０に示す絶縁部材４４Ａを備えた電池の断面図である。図１１を参照して、絶縁部材４４Ａは、集電体４２の平板部４２１Ｂおよび集電体４３の平板部４３１Ｂに嵌合している。その他は、図４における説明と同じである。
【００８１】
このように、絶縁部材４４Ａを備えた電池４０Ａにおいては、絶縁部材４４Ａの両端が集電体４２，４３に嵌合することを特徴とする。これにより、絶縁部材４４Ａを電極群４１と集電体４２，４３との間に正確に配置でき、絶縁部材４４Ａの組付け性が向上する。
【００８２】
したがって、電池４０Ａを端子（極柱４５，４６およびネジ５２Ａ，５２Ｂ）側から落下させても電極群４１における短絡の発生を防止できるとともに、絶縁部材４４Ａの組付け性を向上できる。
【００８３】
第３の実施例
この発明においては、図１に示すバッテリ２を構成する電池は、電池４０の絶縁部材４４を図１２に示す絶縁部材４４Ｂに代えた電池であってもよい。図１２は、集電体４２，４３および絶縁部材４４Ｂの斜視図である。図１２を参照して、絶縁部材４４Ｂは、第１の部分４５１、第２の部分４５２、および第３の部分４５３からなる。第１の部分４５１は、嵌合部４４１を有し、第３の部分４５３は、嵌合部４４２を有する。
【００８４】
そして、絶縁部材４４Ｂにおいては、第１の部分４５１が電極群４１と集電体４２の平板部４２１Ａとの間に配置され、第２の部分４５２が電極群４１と蓋４８との間に配置され、第３の部分４５３が電極群４１と集電体４３の平板部４３１Ａとの間に配置される。そして、第１の部分４５１は、集電体４２の平板部４２１Ｂに嵌合し、第３の部分４５３は、集電体４３の平板部４３１Ｂに嵌合する。
【００８５】
第２の部分４５２の一主面４５２Ａは、第１の部分４５１の一主面４５１Ａおよび第３の部分４５３の一主面４５３Ａよりも蓋４８側に位置する。つまり、絶縁部材４４Ｂは、中央部が蓋４８側に突出した構造を有する。
【００８６】
図１３は、図１２に示す絶縁部材４４Ｂを備えた電池４０Ｂの断面図である。図１３を参照して、絶縁部材４４Ｂの第１の部分４５１は、集電体４２の平板部４２１Ａと電極群４１との間に配置され、第２の部分４５２は、蓋４８に接するように配置され、第３の部分４５３は、集電体４３の平板部４３１Ａと電極群４１との間に配置される。そして、第１の部分４５１の一方端は集電体４２に嵌合し、第３の部分４５３の一方端は集電体４３に嵌合する。その他は、図４における説明と同じである。
【００８７】
このように、電池４０Ｂにおいては、絶縁部材４４Ｂの両端が集電体４２，４３に嵌合し、中央部が蓋４８に接触することを特徴とする。これにより、絶縁部材４４Ｂを電極群４１と集電体４２，４３との間に正確に配置でき、絶縁部材４４Ｂの組付け性が向上する。また、絶縁部材４４Ｂがガタガタするのを防止できる。
【００８８】
したがって、電池４０Ｂを端子（極柱４５，４６およびネジ５２Ａ，５２Ｂ）側から落下させても電極群４１における短絡の発生を防止できるとともに、絶縁部材４４Ｂの組付け性を向上できる。
【００８９】
なお、この発明においては、絶縁部材４４Ｂから嵌合部４４１，４４２を削除した絶縁部材が用いられてもよい。
【００９０】
上述した自動車１０の組立て時に、電池４０，４０Ａ，４０Ｂを端子（極柱４５，４６およびネジ５２Ａ，５２Ｂ）側から落下させても、電極群４１における短絡の発生を防止できる。そして、電池４０Ａ，４０Ｂを用いた場合、組付け性を向上でき、自動車１０を効率良く作製できる。
【００９１】
この発明による電池４０，４０Ａ，４０Ｂを含むバッテリ２は、ハイブリッド自動車に搭載されるハイブリッド駆動システムに適用されてもよい。このハイブリッド駆動システムは、２つのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を含む。モータジェネレータＭＧ１は、動力分割機構を介してエンジンに連結され、モータジェネレータＭＧ２は、動力分割機構を介して前輪に連結される。そして、モータジェネレータＭＧ１は、電池４０，４０Ａ，４０Ｂを含むバッテリ２からの直流電圧によって動力分割機構を介してエンジンを始動する。また、モータジェネレータＭＧ１は、エンジンの回転力を動力分割機構を介して受け、その受けた回転力によって発電してバッテリ２を充電する。モータジェネレータＭＧ２は、バッテリ２からの直流電圧によって動力分割機構を介して前輪を駆動する。また、モータジェネレータＭＧ２は、前輪の回転力によって発電し、その発電した電力によってバッテリ２を充電する。
【００９２】
電池４０，４０Ａ，４０Ｂを含むバッテリ２は、このようなハイブリッド駆動システムに用いられ、ハイブリッド自動車に搭載される。そして、ハイブリッド自動車の組立て時に、電池４０，４０Ａ，４０Ｂを端子（極柱４５，４６およびネジ５２Ａ，５２Ｂ）側から落下させても、電極群４１における短絡の発生を防止できる。そして、電池４０Ａ，４０Ｂを用いた場合、組付け性を向上でき、ハイブリッド自動車を効率良く作製できる。
【００９３】
なお、この発明においては、蓋４８は、端子（極柱４５，４６）が貫通するための貫通孔４８Ａ，４８Ｂが設けられた「平坦部」を構成する。そして、蓋４８がケース４７に固定されると、この「平坦部」は、ケース４７の一部となる。つまり、ケース４７は、端子（極柱４５，４６）が貫通するための貫通孔４８Ａ，４８Ｂが設けられた「平坦部」を有する。
【００９４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態によるバッテリを備える自動車の概略ブロック図である。
【図２】図１に示すバッテリを構成する電池の斜視図である。
【図３】図２に示す２つの集電体の斜視図である。
【図４】図２に示す線ＩＶ−ＩＶ間における断面図である。
【図５】図２に示す線Ｖ−Ｖ間における断面図である。
【図６】図２に示す電池を作製する第１の工程図である。
【図７】図２に示す電池を作製する第２の工程図である。
【図８】図２に示す電池を作製する第３の工程図である。
【図９】図２に示す電池を作製する第４の工程図である。
【図１０】集電体および絶縁部材の斜視図である。
【図１１】図１０に示す絶縁部材を備える電池の断面図である。
【図１２】集電体および絶縁部材の斜視図である。
【図１３】図１２に示す絶縁部材を備える電池の断面図である。
【図１４】特開平７−１６１３３９号公報に開示された従来の電池の断面図である。
【図１５】図１４に示す絶縁ガスケットの拡大図である。
【図１６】特開平８−２６４１７３号公報に開示された従来の電池の断面図である。
【図１７】図１６に示す正極絶縁体の平面図である。
【図１８】図１６に示す正極絶縁体の断面図である。
【符号の説明】
１ボディ、２，７バッテリ、３フロントシート、４リアシート、５ハンドル、６ＤＣ／ＤＣコンバータ、８切替リレー、９スターター、１０自動車、１１エンジン、１２オルタネーター、１３〜１５ケーブル、１６制御装置、１７前輪、１８後輪、２１排気ダクト、２１Ａ排気口、４０，４０Ａ，４０Ｂ，１１０，１２０電池、４１電極群、４１Ａ，１２１，４１４正極、４１Ｂ，１２２，４１２負極、４１Ｃ，４１Ｄ接着部、４２，４３集電体、４４，４４Ａ，４４Ｂ絶縁部材、４５，４６極柱、４７ケース、４７Ａ開口部、４８蓋、４８Ａ，４８Ｂ貫通孔、４９Ａ，４９Ｂ，５０Ａ，５０Ｂシール部材、５２Ａ，５２Ｂネジ、５３Ａ，５３Ｂ，４１５矢印、１０１金属ケース、１０１ａ開口、１０２渦巻状電極群、１０３リードタブ、１０４，１２９封口板、１０４ａ孔、１０５メタルトップ、１０５ａ弁室、１０６，１３１弁体、１０７絶縁ガスケット、１０９環状部、１１１押え部、１２３，４１１，４１３セパレータ、１２４渦巻状電極体、１２５電池ケース、１２５ａ内方突出部、１２６環状ガスケット、１２７封口蓋、１２８端子板、１２８ａガス排出孔、１２９ａガス検出孔、１３０金属バネ、１３２正極リード体、１３３負極絶縁体、１３４正極絶縁体、１３４ａ透孔、１３４ｂ外周側部分、１３４ｃ切欠部、１３４ｄ突出部、１３４ｅ鍔部、４１２Ａ，４１４Ａ端部、４２１，４３１，４５１第１の部分、４２２，４３２，４５２第２の部分、４５３第３の部分、４２１Ａ，４２１Ｂ，４２１Ｃ，４２２Ａ，４３１Ａ，４３１Ｂ，４３１Ｃ，４３２Ａ，４３２Ｂ平板部、４２１Ｄ，４３１Ｄ角、４４１，４４２嵌合部、４５１Ａ，４５３Ａ一主面。

Claims

端子と、
前記端子の軸線に直交する軸線の回りに巻回された電極群と、
前記端子に接続された略平板状の第１の部分と、前記電極群に接続された第２の部分とを有する集電体と、
前記集電体の前記第１の部分と前記電極群との間に挿入された絶縁部材とを備える電池。
前記電極群、前記集電体および前記絶縁部材を収納するケースをさらに備え、
前記ケースは、前記端子が貫通するための貫通孔が設けられた平坦部を有し、
前記絶縁部材は、前記平坦部に接触する部分を含む、請求項１に記載の電池。
前記端子は、正極端子と負極端子とからなり、
前記集電体は、
前記正極端子に接続された正極端子接続部を有する第１の集電体と、
前記負極端子に接続された負極端子接続部を有する第２の集電体とからなり、
前記絶縁部材は、
前記第１の集電体の前記正極端子接続部と前記電極群との間に配置される正極側絶縁部と、
前記平坦部に接触するケース接触部と、
前記第２の集電体の前記負極端子接続部と前記電極群との間に配置される負極側絶縁部とを含む、請求項２に記載の電池。
前記絶縁部材の前記正極側絶縁部は、前記第１の集電体に嵌合し、
前記絶縁部材の前記負極側絶縁部は、前記第２の集電体に嵌合する、請求項３に記載の電池。
前記端子は、正極端子と負極端子とからなり、
前記集電体は、
前記正極端子に接続された正極端子接続部と、前記電極群の正極に接続された正極電極接続部とを有する第１の集電体と、
前記負極端子に接続された負極端子接続部と、前記電極群の負極に接続された負極電極接続部とを有する第２の集電体とからなり、
前記絶縁部材は、一方端が前記正極端子接続部と前記正極電極接続部との間で前記第１の集電体に嵌合し、他方端が前記負極端子接続部と前記負極電極接続部との間で前記第２の集電体に嵌合する、請求項１に記載の電池。
前記電極群は、正極部材と負極部材とを含み、
前記第１の集電体は、前記正極部材と同じ材質からなり、
前記第２の集電体は、前記負極部材と同じ材質からなる、請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の電池。
前記第１の集電体および前記正極部材は、アルミニウムからなり、
前記第２の集電体および前記負極部材は、銅からなる、請求項６に記載の電池。
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電池を搭載した自動車。