JP2009087541A - 組電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の単電池を配列し接続して一体化した組電池におついて、長期間使用しても健全性を保つ。
【解決手段】組電池は、直方体の密閉型金属製単電池ケース２および単電池ケース２の端子面から突出している二つの電圧端子を備えた複数個の単電池１と、互いに隣接する単電池１の互いに対向する二つの主面３同士の間に配置されてそれらの主面３同士の間隔を保持するスペーサ６と、互いに異なる単電池１の電圧端子同士を電気的に接続する接続部と、を有する。スペーサ６は、単電池ケース２の角部を支持する複数の突起７を有し、主面３に対向する位置に、その単電池ケース２の主面３が単電池ケース２の内圧によって膨れたときにその膨れた部分を避ける貫通穴が形成されている。
【選択図】図２

Description

この発明は、複数の単電池を配列し接続して一体化した組電池に関し、特に、長期間の使用に対しても健全性を保つ構造を有する組電池に関する。
複数の単電池を配列し、それらの単電池の電極を電気的に相互接続して一体化した組電池が知られている（特許文献１、２）。この場合、組電池全体を小型化するために各単電池間を接近させて配列することが望ましい。
一方、たとえば、リチウムイオン電池においては、材料の特性上、水分の浸入を避ける必要があり、そのために水分を通さない金属製の単電池ケースが用いられる。
特開２００６−３３９０３２号公報 特開２００７−２００７５８号公報
たとえば、リチウムイオン電池において、水分を通さない密閉型の、たとえばアルミニウム製の単電池ケースを用いる場合に、長期間の使用により、単電池ケース内にガスがたまり、内圧が高まって単電池ケースが膨らむことがありうる。したがって、あらかじめ、単電池ケースの変形を予測し、その変形を許容する構造としておかないと、単電池の寿命が尽きる前に組電池が破壊され、引き続き使用することができなくなる事態がありうる。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、複数の単電池を配列し接続して一体化した組電池において、長期間使用しても健全性を保つことができるようにすることを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る組電池は、他の面よりも大きくて互いに平行な二つの主面を持つ直方体の密閉型金属製単電池ケースおよび、前記単電池ケースの前記主面でない一つの面から突出している二つの電圧端子を備えた複数個の単電池と、互いに隣接する前記複数個の単電池の互いに対向する二つの前記主面同士の間に配置されてそれらの主面同士の間隔を保持するスペーサと、互いに異なる前記単電池の前記電圧端子同士を電気的に接続する接続部と、を有する組電池であって、前記スペーサは、前記単電池ケースの角部を支持する複数の突起を有し、前記単電池ケースの前記主面に対向する位置に、その単電池ケースの主面が前記単電池ケースの内圧によって膨れたときにその膨れた部分を避ける切り欠き部が形成されていること、を特徴とする。
本発明によれば、複数の単電池を配列し接続して一体化した組電池において、長期間使用しても健全性を保つことができる。
以下に、図面を参照しながら、本発明に係る組電池の一実施形態について説明する。図１は本実施形態の組電池の斜視図であって、図２は図１の組電池のII−II線矢視立断面図である。また、図３はこの実施形態の組電池に用いられるスペーサの一例を示す平面図、図４は図３のIV−IV線矢視立断面図、図５は図３のＶ−Ｖ線矢視立断面図である。また、図６はこの実施形態の組電池に用いられる上下板の一例を示す平面図、図７は図６のVII−VII線矢視立断面図である。図８はこの実施形態の組電池に用いられる絶縁板の一例を示す立面図である。さらに、図９ないし図１２はこの実施形態の組電池を組み立てる手順を順に示す斜視図である。
この実施形態の組電池では、横方向に４個の単電池１が配列され、さらに上下に３段が並べられており、合わせて１２個の単電池１が配列されている。各単電池１はたとえばリチウムイオン電池であって、アルミニウム製の直方体の単電池ケース２を有する。単電池ケース２は扁平であって、上下の面（主面）３は他の面よりも大きい。単電池１の最も小さい面の一つの面（端子面）４には二つの電圧端子５が突出している。
主面３同士が対向する互いに隣接する単電池１間にはスペーサ６が配置されている。スペーサ６は、たとえばポリプロピレンやポリカーボネート樹脂などの電気絶縁材製のほぼ長方形の平板状であって、両面に、複数の単電池１の角部を保持するための複数の突起７が設けられている。さらに、スペーサ６が単電池１の主面３に対向する位置に、主面３よりもわずかに小さなほぼ長方形の貫通穴８などの切り欠き部が形成されている。
単電池１の主面３が他の単電池１の主面３に対向しない外側において主面３に対向する位置にはスペーサ６に平行な２枚の上下板１０が配置されて、これらで単電池１の配列全体をはさんでいる。上下板１０は、スペーサ６と同様にたとえばポリプロピレンやポリカーボネート樹脂などの電気絶縁材製のほぼ長方形の平板状である。そして、単電池１の主面３に対向する面に、複数の単電池１の角部を保持するための複数の突起１１が設けられている。さらに、主面３に対向する位置に、主面３よりもわずかに小さなほぼ長方形の貫通穴１２などの切り欠き部が形成されている。
各単電池１は、主面３および端子面４に隣接する細長い側面１３同士が互いに平行して対向するように、上下板１０とスペーサ６の間またはスペーサ６同士の間に配列されている。
各単電池１の端子面４は一つの平面内に配置され、これらの端子面４全体を覆うように１枚の長方形の絶縁板１４（図１２）が配置されている。絶縁板１４は、たとえばエポキシ樹脂製またはやや剛性の高い紙製であって、電圧端子５が貫通する複数の端子穴１５が配列されている。好ましくは、この絶縁板１４は、回路がプリントされた回路基板であって、この回路基板の各部と電圧端子５とを電気的に接続することによって、電圧端子５同士が電気的に接続されている。
最も外側に配置された単電池１の側面１３の外側の一方に長方形のコネクタ基板１７（図１、図２）が配置されている。コネクタ基板１７には放電用コネクタ１８、充電用コネクタ１９、通信用／電圧測定用コネクタ２０が取り付けられている。放電用コネクタ１８、充電用コネクタ１９それぞれがプラス極とマイナス極とを有し、各電極は単電池１の電圧端子５と電気的に接続されている（図示せず）。また、通信用／電圧測定用コネクタ２０には各単電池１の電圧端子５それぞれと個別に接続された多数の端子（図示せず）があって、外部の測定器（図示せず）により各単電池１の電圧を個別に測定できるようになっている。
単電池１の配列全体の上下板１０の外周部は、たとえば熱収縮性のシュリンクチューブ２２で覆われている。ただし、コネクタ基板１７の部分の外側はシュリンクチューブ２２で覆われていない。さらに、シュリンクチューブ２２の外側に複数個のスポンジパッド２３が貼り付けられており、組電池全体を機器に挿入して使用する際に、機械的衝撃から組電池を保護するように構成されている。
つぎに、上記実施形態の組電池の組立手順について、図９ないし図１２を参照して説明する。
はじめに、図９に示すように、１枚の上下板１０を、突起１１が上を向くように配置して、その上に１段目の単電池１を、その主面３が上を向くようにして、かつ互いに隣接する単電池１の側面１３同士が互いに対向し、各単電池１の端子面４が共通の平面内に配置されるように配列する。単電池１の角部が突起１１によって保持される。
つぎに、図１０に示すように、１段目の単電池１の上に１段目のスペーサ６を配置する。さらに、この第１段目のスペーサ６の上に２段目の単電池１を、１段目の単電池１と平行に、かつ端子面４が１段目の単電池１と同じ平面内に配置されるように配列する。同様に、２段目の単電池１の上に２段目のスペーサ６を配置し、この第２段目のスペーサ６の上に３段目の単電池１を配列する。
つぎに、図１１に示すように、３段目の単電池１の列の上に、残りの１枚の上下板１０を、突起１１が下を向くように配置する。
つぎに、図１２に示すように、端子面４を覆うように、しかも各電圧端子５が端子穴１５から突出するように絶縁板１４を配置する。
その後、各電圧端子５を適宜電気的に接続し（図示せず）、最も外側に配置された単電池１の側面１３の外側にコネクタ基板１７を配置する。そして、単電池１の配列全体の上下板１０の外周部を含め、コネクタ基板１７外側部分を除いて、シュリンクチューブ２２で覆う。さらに、シュリンクチューブ２２の外側に複数個のスポンジパッド２３を貼り付けると、図１および図２に示す状態になる。
以上説明した実施形態によれば、組電池を長期間使用して、単電池１の内圧が上昇し、各単電池１の主面３が外側に膨らんだときに、スペーサ６および上下板１０の貫通穴８、１２の存在によって、主面３の膨らみ部分が、相互に、またはスペーサ６および上下板１０に対して干渉するのを避けることができる。これにより、組電池全体が機械的に破壊されるのを回避でき、その健全性を保つことができる。
上記実施形態では、スペーサ６および上下板１０に貫通穴８、１２などの切り欠き部を設けることによって主面３の膨らみと干渉しないようにしたが、切り欠き部の変形例として、貫通穴の代わりに窪みなどを設けることによっても、同様の効果を得ることができる。
また、上記説明では、説明の都合上、「上」、「下」などの言葉を使ったが、組電池の構造上はどちらを上に配置してもよい。
本発明に係る組電池の一実施形態の斜視図。 図１の組電池のII−II線矢視立断面図。 図１の組電池に用いられるスペーサの一例を示す平面図。 図３のIV−IV線矢視立断面図。 図３のＶ−Ｖ線矢視立断面図。 図１の組電池に用いられる上下板の一例を示す平面図。 図６のVII−VII線矢視立断面図。 図１の組電池に用いられる絶縁板の一例を示す立面図。 図１の組電池の組立途中の状態を示す斜視図。 図１の組電池の組立途中で図９の後の状態を示す斜視図。 図１の組電池の組立途中で図１０の後の状態を示す斜視図。 図１の組電池の組立途中で図１１の後の状態を示す斜視図。
符号の説明
１：単電池
２：単電池ケース
３：主面
４：端子面
５：電圧端子
６：スペーサ
７：突起
８：貫通穴
１０：上下板
１１：突起
１２：貫通穴
１３：側面
１４：絶縁板
１５：端子穴
１７：コネクタ基板
１８：放電用コネクタ
１９：充電用コネクタ
２０：通信用／電圧測定用コネクタ
２２：シュリンクチューブ
２３：スポンジパッド

Claims (5)

  1. 他の面よりも大きくて互いに平行な二つの主面を持つ直方体の密閉型金属製単電池ケースおよび、前記単電池ケースの前記主面でない一つの面から突出している二つの電圧端子を備えた複数個の単電池と、
    互いに隣接する前記複数個の単電池の互いに対向する二つの前記主面同士の間に配置されてそれらの主面同士の間隔を保持するスペーサと、
    互いに異なる前記単電池の前記電圧端子同士を電気的に接続する接続部と、
    を有する組電池であって、
    前記スペーサは、前記単電池ケースの角部を支持する複数の突起を有し、前記単電池ケースの前記主面に対向する位置に、その単電池ケースの主面が前記単電池ケースの内圧によって膨れたときにその膨れた部分を避ける切り欠き部が形成されていること、
    を特徴とする組電池。
  2. 他の単電池の主面に対向しない前記単電池の主面の外側に対向して配置された少なくとも一つの上下板をさらに有し、
    この上下板は、前記単電池ケースの角部を支持する複数の突起を有し、前記単電池ケースの前記主面に対向する位置に、その単電池ケースの主面が前記単電池ケースの内圧によって膨れたときにその膨れた部分を避ける切り欠き部が形成されていること、
    を特徴とする請求項１に記載の組電池。
  3. 前記切り欠き部は貫通穴であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の組電池。
  4. 前記単電池はリチウムイオン電池であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の組電池。
  5. 前記単電池ケースはアルミニウム製であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の組電池。
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