JP2012243646A - 二次電池の接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】長期間にわたり通電抵抗が小さくできる二次電池の接続構造を提供すること。
【解決手段】正負極のタブ端子１１，１２が突出する電極体をそれらのタブ端子１１，１２間を直列に接続して複数個積層する二次電池の接続構造であって、接続されるタブ端子１２にはタブ端子１１に接する部分に突起部１２１をもち、タブ端子１２とタブ端子１１との間は、突起部１２１がタブ端子１１の表面に沿って（方向Ｂ）摺動可能に配設されている二次電池の接続構造である。電気的に接続するタブ端子の一方１２に他方１１と摺動可能に設けられた突起部１２１を形成することにより、その間に形成された酸化皮膜が突起部１２１により逐次削り取られるために通電抵抗を小さくできる。
【選択図】図５

Description

本発明は、二次電池の複数の電極体を積層する際におけるタブ端子間などの接続構造に関する。

二次電池に限らず、電池を構成する電極体は電圧や取り出せる電流の大きさに制限があるため、必要な出力が取り出せるように複数の電極体を直列乃至並列に接続することが行われている。

ところで現在実用化されている二次電池の一つの電極体あたりの電圧は高々数ボルトであり数十、数百ボルトといった電圧にまで高めようとすると、多くの電極体を用いる必要がある。

電極体の接続は電極体から延設されるタブ端子を通じて行うことが通常である。タブ端子間の接続は電極体の数の多さもあって非常に煩雑である上、タブ端子間の接触抵抗は１つ１つは小さくても集まると無視できない大きさになり、大電流を流す用途における通電抵抗が問題になる。例えば、タブ端子は金属から形成されるため、その表面には抵抗の大きい酸化皮膜が形成されており接続するタブ端子同士を単純に接触させただけでは界面における抵抗が高い場合があった。

従来のタブ端子間の接続方法としてはタブ端子間を導電ワッシャにて接続する技術が開示されている（特許文献１）。接続するタブ端子の間に導電ワッシャを挟持した状態で絶縁材料から構成される絶縁ピンによりタブ端子を導電ワッシャと固定することで電気的な接続が実現されている。そして、その導電ワッシャのタブ端子に接触する面には突起が設けられており、固定時にその突起がタブ端子の酸化皮膜などが生じている表面をこすり、また、その表面に食い込んで、酸化皮膜などが生成していない新生面に接触することが可能になる。

特許第４２７４０１４号公報

しかしながら、特許文献１に開示の構造ではタブ端子間の接触抵抗を長期にわたり低減させることは困難であった。すなわち、電池の組み立て時においては酸化皮膜を除去することができるため、タブ端子表面に組み立て前に存在する酸化皮膜による通電抵抗は問題にならないが、電池の使用に伴い新たに生成する酸化皮膜は除去できず、又、フレッティングなどが進行し、それに由来する通電抵抗の上昇が問題になる。

また、特許文献１の構造をもつ組電池を製造する際には、接続時に行う絶縁ピンによりタブ端子と導電ワッシャとを固定するための操作が煩雑である。

本発明は上記実情に鑑み完成したものであり、長期間にわたり通電抵抗が小さくできる二次電池の接続構造を提供することを解決すべき課題とする。

更には複数の電池を組み合わせた組電池を簡単に形成することができる二次電池の接続構造を提供することを付随的に解決すべき課題とする。

上記課題を解決する請求項１の発明は、充放電可能な電極体と、前記電極体に電気的に接続され且つ前記電極体に対しその外部との電力を授受する電極部材とを備えた複数の単位電池を、
隣接する前記単位電池の間でそれぞれが備える前記電極部材のうちの対応するもの同士を接触させることにより、並列乃至直列に電気的に接続して複数個積層する二次電池の接続構造であって、
隣接する一組の前記単位電池の間を電気的に接続する前記電極部材の一組のうちの少なくとも一方は、他方の前記電極部材に対して接触する表面に、通電可能な複数の突起部を備え、
前記一方及び前記他方の電極部材の間は、前記突起部が前記他方の電極部材の表面に沿って摺動可能に配設されている。

上記課題を解決する請求項２の発明は、前記電極部材が、前記電極体から突出するように設けられた正負極のタブ端子、及び、前記電極体を収納する外装ケースのうちの少なくとも一方である二次電池の接続構造である。

複数の単位電池や電極体の間を電気的に接続するタブ端子や外装ケースなどの電極部材のうちの少なくとも一方に他方と摺動可能に設けられた複数の突起部を形成することにより、その間に形成された酸化皮膜が突起部により逐次削り取られるために通電抵抗を小さくできる。

上記課題を解決する請求項３の発明は、電気的に接続する電極部材の双方に接する部材として接続部材を設け、その接続部材に電極部材に対して摺動可能に設けられた突起部を形成することにより、その間に形成された酸化皮膜が突起部により逐次削り取られるために通電抵抗を小さくできる。

請求項４の発明は、前記摺動は、前記電極体への充放電に伴う前記電極部材の相対位置の変化により進行するか、外力により生じる前記電極部材の相対位置の変化により進行するかの少なくとも一方であることを特徴とする。

充放電に伴い変化するタブ端子などの電極部材の相対位置の変化や外力に起因する電極体の相対位置の変化により電極部材の一方や接続部材に設けた突起部が移動して接する面に対して摺動する構成を採用することで突起部による摺動を高い頻度で進行させることが可能になって酸化皮膜の生成を効果的に抑制でき、通電抵抗を低く保つことができる。ここで、充放電による電極部材の相対位置の変化の原因としては充放電により温度が変化して電極部材が膨張乃至収縮することによるものや、充放電により活物質など電極体を構成する材料が膨張乃至収縮することによるものなどが例示できる。そして、外力により生じる電極部材の相対位置の変化の原因としては電極体に外力が加わり変形することにより生じるもの、外部からの振動などにより生じるもの、電極部材を何らかの部材により支持しておいてその支持する部材に対して外力を加えることにより生じるものなどが例示できる。

請求項５の発明は、前記正負極の電極部材は異なる材料から形成され、
前記電極部材は前記電極体を直列に接続するように配置されることを特徴とする。

電極体を直列に繋ぎ、且つ、電極部材を正負極で異なる材料から形成することにより、熱膨張率などの物理的特性が異なる電極部材を接続することになり、充放電に伴う温度変化による膨張乃至収縮の程度の差が大きくなって温度変化による電極部材の相対位置の変化を大きくすることができる。

請求項６の発明は、前記突起部は接する前記タブ端子への押圧乃至除圧により変形することにより前記電極部材の表面に沿って摺動するように突出するバネ状部材であることを特徴とする。

外部からタブ端子などの電極部材に加わる力の変化により突起部を効果的に摺動させることができる。このように効果的に摺動可能な突起部（バネ状部材）としては電極部材又は接続部材の表面に対して鉛直方向から幾らか傾けて形成された形態が例示できる。

また、請求項７の発明のように、前記一方の電極部材又は接続部材は板状部材から形成され、
前記バネ状部材は前記板状部材に切り込みを設けて変形させた片持ち梁構造を持つ部材であることを特徴とすることもできる。

そして請求項８の発明のように、前記一方の電極部材又は接続部材は板状部材から形成され、
前記バネ状部材は前記板状部材に並設された表裏面を貫通する切り込みによりスダレ状（細長い板状体が幅方向に並設されている。幅方向における隙間の大きさは隙間が無い場合を含めて特に問題にしない。）に区画され且つ幅方向の一方の辺が前記接する電極部材に当接するように捩られている部材であることを特徴とすることもできる。

請求項９の発明は、前記電極部材は前記電極体の積層方向に直交する方向に形成され、
前記積層方向に隣接する前記電極部材の組の間に挟持された絶縁部材を有することを特徴とする。

電極体を電気的に接続する電極部材の組の間に絶縁部材を挟持させることで外力が電極部材に伝わりやすくなるため、突起部の摺動が活発に行われるようになり、電極部材の表面に酸化皮膜が蓄積しがたくなるので、通電抵抗を低く保つことができる。

実施例１の組電池の構成を示す概略側面図である。 （ａ）は正負極タブ端子と負極タブ端子に形成された突起部との構成を示す図であり、（ｂ）及び（ｃ）はその変形態様を示す図である。 タブ端子に突起部を形成する態様の例を示す概略図である。 タブ端子に突起部を形成する態様の例を示す概略図である。 突起部が酸化皮膜を除去する様子を説明する概略図である。 変形態様１の組電池の構成を示す概略側面図である。 変形態様２の組電池の構成を示す概略側面図である。 変形態様３の組電池の構成を示す概略側面図である。 変形態様４の組電池の構成を示す概略側面図である。 変形態様４の組電池の製造過程を示す概略側面図である。 変形態様５の組電池の構成を示す概略側面図である。 変形態様６の組電池の構成を示す概略側面図である。 変形態様６の組電池のタブ端子間の接続の様子を示す概略図である。 実施例２の組電池の構成を示す概略図である。

本発明の二次電池の接続構造について実施形態に基づき以下詳細に説明を行う。本実施形態の二次電池の接続構造が適用できる二次電池の種類は特に限定されない。二次電池に限定するのは長時間の使用でも通電抵抗が増加しがたいとの効果が二次電池のように長期間にわたり使用される電池に好適だからである。

本実施形態の接続構造は複数の電極体（単位電池を形成していても良い）を電気的に接続する構造である。電極体は外部との電力の授受を行うタブ端子や外装ケースなどの電極部材をもつ。この電極部材を介して複数の電極体の間を電気的に接続する。電極体の形態としては特に限定しないが、積層しやすいように扁平型を採用することが望ましい。例えば、帯状の電極体を巻回した後、押し潰すことにより扁平形状にしたり、複数枚の電極を積層して扁平形状にしたりできる。

電極部材としてのタブ端子は電極体に電気的に接続されている部材であり配設する位置・向きなどは特に限定しないが、電極体の積層方向に垂直方向に突出するように配設させることが望ましい。配設する位置としては複数の電極体を並列に接続する場合には積層方向から見て正負極の位置が同じ位置になるように配設し、直列に接続する場合には積層する順番に正負極の位置が交互に入れ替わるように配設することが望ましい。積層したタブ端子の間には電圧を測定する電圧測定端子を電気的に接続することができる。電圧測定端子により測定された電圧を用いて個別の電極体の充電状態を把握することができる。

電極部材としての外装ケースは導電性の材料から構成され、内部に電極体やその他の構成要素（電解質、セパレータなど）を収納する部材である。外装ケースを正負極の電極部材とする場合には正極の電極部材と負極の電極部材との間を絶縁することが必要である。

本発明の接続構造は以下の第１形態か第２形態の何れかの形態を採用する。そして第１形態及び第２形態は必要に応じて適宜組み合わせてもよい。
（第１形態）
本実施形態の接続構造は、接続されるタブ端子外装ケースなどの電極部材の少なくとも一方に複数の突起部を持つ。この突起部は他方の電極部材に接する部分に設けられている。接する電極部材の双方に突起部を設けても良い。突起部は接する相手方の表面に対して摺動することで、そこにある酸化皮膜を除去することができる。特に製造された二次電池の使用態様において下側に位置する電極部材の表面に上方に突出する突起部を設けることにより削られた酸化皮膜が突起部と電極部材表面とが接する部位を離れて落下する態様になるため望ましい。

電極部材の表面にはニッケル、スズ、銀、金などによるメッキがなされていても良い。そして電極部材にはクロメート系化成処理、ジルコニウム系化成処理などを行っても良い。また電極部材間の接する部位（突起部が形成されている部位を含んでも良い）には、フレッティングを防止するために、酸化防止剤、接続コンパウンドを塗布することもできる。酸化防止剤としては、塗布することにより電極部材表面が外気に曝されないようにし、且つ、外部から侵入する湿気や水分を防止するグリースが例示できる。接続コンパウンドとしては、導電性材料から形成された粒子（接触抵抗を低減することができる）や、セラミックスから形成された粒子（摩擦抵抗を増加させることができる）が例示できる。導電性材料としては亜鉛粉末などが挙げられ、セラミックスとしてはシリコンカーバイトが例示できる。

電極部材のうちの、接続される部分の突起部が設けられた一方、又は、突起部が設けられていない他方について相手方を挟持するように折り返し構造をもつことができる。この折り返し構造が開口する方向としては電極体の積層方向に直交する方向にできるほか、積層する方向に平行な方向に向けて開口するように折り返し部分を形成することもできる。

折り返し構造の部分で相手方を挟み込む構造を採用することで、電池の積層（すなわち、電池の組み立て）が容易になる。特に後述する突起部の構造としてタブ端子などの電極部材の挿入方向に向けて傾いた形態を採用することにより挿入時は突起部が邪魔にならず、挿入後は突起部が引っかかって抜け難くなる効果を発揮できる。

更に、積層する方向に平行な方向に向けて開口する折り返し部分を形成したときには接続する相手になる電極部材もその開口から挿入可能な方向（電極体の積層方向に平行な方向）に向くように形成することが望ましい。そうすることにより、電極体を積層する際に、同時に電極部材間の電気的接合を完了することができる。

その他の電極部材間の接続の方法としてはタブ端子を重ね合わせた後にクリップ状の部材（クリップ部材）にて拘束することで電極部材の間を押圧することができる。クリップ部材は絶縁材料にて形成することにより隣接するクリップ部材との間の短絡を防止できる。絶縁材料としては樹脂材料（ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、ＡＢＳ樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートなど）、セラミックスなどが採用できる。クリップ部材を採用すると、電極体を積層した後に対応するタブ端子の組をクリップ部材にて挟持していくだけで簡単に電極部材の間を積層することができる。

突起部を設ける電極部材として外装ケースを採用する場合には電極体（単位電池）を対応する電極部材が接触するように積層するだけで電極部材間の電気的接合を長期間にわたり維持することが可能になる。特に単位電池の形態として扁平な形態を採用し、その表裏面に正負極に接続された電極部材が露出するように外装ケースを形成すると、単純に積層することにより、簡単に単位電池間の電気的接続を実現することができる。また、電極部材の端部を積層方向に平行な方向に向けて折り曲げているため、全体の体格を小さくすることが可能である。また、単位電池の間に突起部の存在により隙間を形成することができるため、その隙間から放熱することができる。特にその隙間に送風することにより効果的な冷却が可能になる。この効果は突起部を外装ケースの表面に設けた構成を持つもの以外についても、突起部を介して接触される部分すべてにおいて発揮される効果である。

突起部は他方のタブ端子の表面を摺動可能に配設されている。突起部が摺動可能になる構成としては（ａ）電極部材自体が相対移動可能な構成、（ｂ）突起部のみが相対移動可能な構成、（ｃ）電極部材自体及び突起部の双方が相対移動可能な構成が例示できる。

（ａ）及び（ｃ）のように電極部材が相対移動可能になるためには、接続する電極部材間の滑り方向（摺動方向）への拘束は最低限（全くしない、一定範囲に限定するなど。）にした上で、電極部材間の間を当接する方向に加圧することで行うことができる。相対移動の大きさとしては１００μｍ〜２０００μｍ程度を確保することにより突起部の摺動により酸化皮膜が効果的に除去できる。相対移動の大きさは、ある下限以上の大きさ（例えば１００μｍ以上）があることでフレッティングによって発生した磨耗粉をワイピングし充分に酸化皮膜が除去でき、ある上限以下の大きさ（例えば２０００μｍ以下）にすることで突起部による摺動に由来する不具合（過度の磨耗）を抑制できる。

（ｂ）及び（ｃ）のように突起部が相対移動可能になる構成としては、電極部材に加わる程度の大きさの力により変形可能であるバネ状部材から突起部が形成されているものが例示できる。この場合に突起部の形態としては自身の変形により接触する相手方（電極部材など）の表面を摺動するものである。例えば、突起部を電極部材の表面から鉛直方向に突出させるのではなく少し斜めの方向に突出させることにより、その突起部は倒れ込むように変形することになって先端部分は当接する相手方の表面を摺動することになる。バネ状部材の形態としては板バネ、コイルバネ、ねじりバネが例示でき、更には片持ち梁構造をもつバネのように一端のみが支持されているもの、両持ち梁構造のように両端を支持し中央部辺りが突出するような形状のものが例示できる。バネ状部材は接する電極部材への押圧乃至除圧により変形することにより電極部材の表面に沿って摺動するように突出する形態が望ましい。電極部材への押圧乃至除圧は電極体の膨張収縮に伴うものや外部からの拘束などにより印加されるものなどが例示できる。

このような突起部による摺動は、突起部が形成されている電極部材、又は、突起部自身に対して外力が加わることで進行させることができる。外力としては電極体への充放電に伴い生起するもの、電池の外部から伝達されるものがある。充放電に伴うものとしては充放電時の発熱により電極体や電極部材などが膨張乃至収縮することで生起するものや、電池反応の進行により電極体が膨張乃至収縮することで電極体から延びるように形成された電極体（タブ端子）の位置が変化するものなどがある。電池の外部から伝達されるものとしては電池の置かれた使用環境により種々のものが想定できるが、例えば車載用途で考えると車の移動に伴う振動などがある。特に電極部材を正負極で異なる材料から形成し、異なる電極部材間を接続するようにする（直列接続）ことにより、両者の熱膨張率が異なるようにできる。その結果、電極体の発熱により正負極の電極部材の間で熱膨張の大きさが異なるようになり、電極体が発熱する毎に接触している両者の間で相対移動（摺動）が生起することになるため好ましい。例えば負極の電極部材を構成する材料としては無酸素銅、ベリリウム銅、コルソン銅、スピノーダル分解型銅合金などが挙げられる。正極の電極部材を構成する材料としてはアルミニウムなどが挙げられる。

具体的に好ましい突起部の形態としては以下の通りである。電極部材は板状部材から形成し、その板状部材に切り込みを入れ、その部分を変形させることで突起部を形成するものである。切り込み、変形はプレスなどにより行うことができる。切り込みを入れずに変形のみで突起部を形成することもできる。切り込みを入れるとバネ定数を小さくしたいときに、適正なバネ定数に制御しやすくなる。切り込みは板状部材の表裏面を貫通する形態にしたり、切り込みの長さを長くしたりすることでバネ定数を小さくできる。

更には板状部材に表裏面を貫通する切り込みを複数本並設した上で、スダレ状に区画された板状部材の幅方向の少なくとも一方を板状部材の厚み方向に突出するように捩ることで突起部を形成することができる。スダレ状の板状部材が捻れることでバネ状部材として作用する。

また、接続される電極部材を電極体が積層される方向に対して直交する方向に形成したときに接続される電極部材は積層方向にある程度の隙間を介して並ぶことになる。この場合に、積層方向に並んだ接続された電極部材の組の隙間に絶縁材料から形成された絶縁部材を挟持することができる。絶縁部材を挟持することにより、電極体の積層方向から電極部材のある部分を拘束するように挟持することで全ての電極部材の組の間をまとめて押圧することができる。

ここで、接続時に加えられる拘束力により突起部が押圧されることで突起部が相手の電極部材の表面に摺動し、そこにある酸化皮膜や突起部にある酸化皮膜を除去することができる。
（第２形態）
本形態の接続構造では、タブ端子などの電極部材の間を電気的に接続するために両者の間が接近するように押圧するか、自身を介して電気的に接続するかのいずれかの部材である接続部材をもつ点で第１形態と異なっている。接続部材は正負極の電極部材の双方に接触している。接続部材自身を介して電気的に接続する場合には、接続部材を構成する材料として導電材料を採用し、電極部材の間の接続を補助している場合には特に導電性、絶縁性を問わない材料から形成される。

突起部の形態、作用効果については第１形態で説明した通りなので更なる説明は省略する。導電性をもつ接続部材は電気的に接続する電極部材の双方に接しており、その接する部分のそれぞれの表面か、又は、接する電極部材のそれぞれの表面の少なくとも一方に第１形態で説明した突起部と同様の突起部を備えることができる。接続部材は複数の部材を組み合わせたものでもよい。また、電極部材の間が接している場合には、接続部材の表面に突起部を設けず、第１形態のように接する電極部材の表面のうちの少なくとも一方に突起部を設けても良い。更には、電極部材の表面であって、接続部材に接する部分に突起部を設けても良い。そして、電極部材及び接続部材の双方に突起部を設けても良い。

接続部材は重ね合わせた板状の電極部材の外側からクリップのように挟み込むことにより電極部材の間を押圧する部材が例示できる。挟み込む力は何らかの弾性体により付与することが望ましい。例えば接続部材として板状部材を折り曲げた部材を採用することができ、その場合には折り曲げた部分の弾性により電極部材を押圧・挟持する。

更に接続部材は電極部材の間に介設されていても良い。電極部材の間に介設される場合には、電極部材に接する表面（両面）のそれぞれに突出する突起部を設けることが望ましい。また、電極部材の間に介設されると共に電極部材を両側から押圧できるように挟み込む形態を採用することもできる。

本発明の二次電池の接続構造について実施例に基づき以下詳細に説明を行う。実施例では二次電池を複数組み合わせた組電池に基づき説明を行う。
（実施例１）
本実施例の組電池は、図１に示すように、複数（本実施例では４つ）の電極体１を積層し、それぞれの正極タブ端子１１及び負極タブ端子１２を直列に接続したものである。積層した電極体１は最外部に設けた拘束部材２により積層方向に拘束力が加わるように拘束される。正負極タブ端子１１，１２は板状部材から形成される。タブ端子１１及び１２が形成される部位としては電極体１の積層方向の一方に交互に偏って形成されており、電極体１を積層することにより正極タブ端子１１と負極タブ端子１２とが接するようにできる。なお、電極体の他の部位からタブ端子を形成したとしても、タブ端子を折り曲げるなどして正負極のタブ端子の間が接触するように形成すれば充分である。

正極タブ端子１１はアルミニウム製、負極タブ端子１２は銅製である。負極タブ端子１２には、図２（ａ）に示すように、正極タブ端子１１に接する面にプレス加工により突起部１２１（バネ状部材）が形成されている。正極タブ端子１１に接続されない負極タブ端子１５には突起部は形成されていない。

突起部１２１は、図３（ａ）に示すように、負極タブ端子１２の長手方向に複数個（図３では３個に省略して描いている）並設されている。突起部１２１は、図３（ａ）における左方（電極体に近い側でも、遠い側でも構わない）を支点として折り曲げて形成されている。突起部１２１を形成するために折り曲げる角度は９０°以下の角度である。

図５に示すように、正負極タブ端子１１，１２は接した状態で絶縁部材（接続部材に相当）３１〜３５により挟持される。絶縁部材３１〜３５は拘束部材２により拘束されており、結果、タブ端子１１及び１２は、絶縁部材３１〜３５により接近する方向に押圧される。

絶縁部材３２，３４，３５はそれぞれ絶縁部材３１，３３，３４との間でタブ端子１１及び１２を挟持するが、挟持によって印加される拘束力の上限を規定するために、隙間規制部３２１，３４１，３５１をもつ。隙間規制部３２１，３４１，３５１は絶縁部材３２，３４，３５の端部からそれぞれ対応する絶縁部材３１，３３，３４に向けて組み合わされたときに所定の大きさの隙間が形成されるように突出の大きさが規定されている。このように隙間の大きさの下限が規定されているためにその隙間内に挟持されるタブ端子１１及び１２に加わる拘束力はある所定値以下に制限される。拘束力を所定値以下に制限する目的は突起部１２１が摺動する程度を適正に制御するためである。

タブ端子１１及び１２に加わる拘束力の変化によりタブ端子１２に設けた突起部１２１が正極タブ端子１１の表面を摺動する量が変化するため、適正な摺動の大きさになるように拘束力の上限を規定している。例えば、拘束力があまりに大きすぎると、突起部１２１は完全に倒れ込んでしまっていたり、摩擦力が大きくなりすぎたりして、突起部１２１の先端１２１１がタブ端子１１の表面を摺動することができなくなってしまうので突起部１２１が正極タブ端子１１の表面を摺動できる程度に拘束力を設定している。

このように、絶縁部材３１〜３５によりタブ端子１１及び１２を拘束することにより、突起部１２１には押圧に伴い外力が加わって弾性変形が進行して方向Ａに向けて倒れ込んでいく。そうすると、その先端１２１１は方向Ｂに向けて正極タブ端子１１の表面に摺動しながら移動していく。絶縁部材３１，３４からの押圧が小さくなると、突起部１２１に加わる外力も小さくなって突起部１２１は方向Ａと反対方向（起き上がり方向）に戻っていく。

その結果、先端１２１１は方向Ｂとは反対方向に向けて正極タブ端子１１の表面に摺動しながら戻っていく。このように重ね合わされた正負極タブ端子１１，１２の間では絶縁部材３１，３４を介して加わる押圧の大きさの変化に応じて負極タブ端子１２に設けた突起部１２１が正極タブ端子１１の表面を摺動することになる。

突起部１２１の形態としては、図３（ａ）のように、タブ端子の長手方向に並設する形態のほか、図３（ｂ）のように、タブ端子の幅方向（長手方向と直交する方向）に並設することもできる。この場合には、突起部１２１の形成は幅方向の一方（図３（ｂ）では下方としているが反対でも構わない）にて折り曲げることで行う。折り曲げる程度は長手方向に折り曲げる形態（図３（ａ））と同程度にすることができる。更には図３（ａ）（ｂ）では突起部１２１を一列に配設した形態であったが、図３（ｃ）（ｄ）のように、複数列（図３では３列）並べる形態を採用しても良い。

また、突起部の形態としては、上述したような図２（ａ）に示す形態のほか、図２（ｂ）に示すような両持ち梁構造を採用することもできる。図２（ｂ）に示す両持ち梁構造は板状部材からなるタブ端子を変形して形成できる。その場合に、１つの突起部１２２内において板厚が異なる部分を設けたり孔や切り込みを設けたりすることにより、その突起部１２２に外力が加わったときに板厚が薄い方向や切り込みを入れた方向に向けて突起部１２２の先端１２２１が倒れ込むように変形させることが可能になって、当接する相手であるタブ端子の表面を摺動するように弾性変形させることが可能になる。

そして、突起部の形態としては、図２（ａ）及び（ｂ）に示す形態のほか、図２（ｃ）に示すような形態を採用することもできる。すなわち、図２（ａ）に示す形態のように、タブ端子（電極部材）の板厚方向に貫通させて突起部１２１を形成するのではなく、図２（ｃ）に示す形態のように、タブ端子の厚み方向の一部を剥離して起き上がらせることにより突起部１２３を形成することができる。図２（ｃ）の形態は板厚方向に貫通していないため、外装ケースなど内外の密閉性を保つ必要がある電極部材の表面に突起部１２３を形成するときに特に好ましく採用できる。突起部１２３も板厚方向に貫通していない以外は突起部１２１と同様の作用効果を発揮し、その先端１２３１にて当接する相手部材（タブ端子など）の表面を摺動できる。

更に、図４に示すように、並設される２本の枠体５１を設け、その枠体５１の間を接続するように突起部５２を設けることができる。枠体５１と突起部５２とは一枚の板状部材５から打ち抜いて形成されており、突起部５２の部分は、図４（ｂ）に示すように、捩られている。突起部５２の部分は枠体５１に対して厚み方向にずらして設けることができる（図４（ｂ）では同じ位置に設けている）。

本実施例の組電池は上記構成をもつことにより以下の作用効果を発揮する。すなわち、負極タブ端子１２に形成された突起部１２１の先端１２１１は、組電池の製造時（電極体１を積層し、タブ端子１１及び１２を重ね合わせていく過程で）において、当接する正極タブ端子１１の表面に対して摺動し、表面に存する酸化皮膜を破壊して接触抵抗を低減することができる。更には、組電池の使用時に充放電を行うことにより、電極体１が膨張乃至収縮することで、積層した電極体１がそれを挟持する拘束部材２を押し戻したりする。その結果、拘束部材２から絶縁部材３１〜３５を介して加えられる拘束力が変化して突起部１２１がタブ端子１１の表面を摺動して酸化皮膜を除去する効果を発揮する。

また、電極体１の温度変化に基づき突起部１２１をタブ端子１１の表面に摺動させることができる。電極体１は組電池に対する充放電により生起する電池反応により温度が変化する。

温度が変化すると、電極体１からタブ端子１１及び１２の温度も変化する。タブ端子１１及び１２は材質が異なるため熱膨張率が異なる。そのため、温度変化に伴って、タブ端子１１及び１２の長さが変化して、双方の相対的な位置が変化することになる。その結果、突起部１２１が正極タブ端子１１の表面に摺動することになり、タブ端子１１及び突起部１２１の先端１２１１の表面にある酸化皮膜を破壊することができる。
（変形態様）
以下、実施例１の組電池について変形態様を説明する。以下の変形態様では正負極のタブ端子の間の接続部分の構造として異なるものを採用した態様である。
（変形態様１）
本変形態様の組電池は、図６に示すように、実施例１の組電池における絶縁部材３１〜３５に代えて、クリップ（接続部材に相当）３６を用いている。クリップ３６は重ね合わされた正負極タブ端子１１，１２を自身の隙間３６１内に挟持する部材であり、板状部材を折り曲げてものから構成される。クリップ３６の隙間３６１の厚みｈは正負極タブ端子１１，１２をそのまま重ね合わせた厚みよりも小さくなっており、その隙間３６内にタブ端子１１，１２を挿入すると、突起部１２１が変形して正極タブ端子１１の表面を摺動することとなる。

本変形態様の組電池の製造は電極体１を必要な数だけ積層した後に接続すべきタブ端子１１，１２の組に対してクリップ３６で挟持していくことで行われ、ネジ止めなどと比べて簡単に接続を実現することができる。

本変形態様の組電池では実施例で述べた突起部１２１を摺動させる原理のうち、充放電に伴う温度変化により正負極タブ端子１１，１２の熱膨張の大きさが異なることを主な駆動源として突起部１２１が摺動するものと思われる。
（変形態様２）
本変形態様の組電池は、図７に示すように、負極タブ端子１２に代えて、突起部が形成されていないタブ端子１３を採用したことと、正負極タブ端子１１，１３の間に導電性の接続部材３７が挟持されていることとが異なること、絶縁部材３１〜３５に代えて厚みが異なる絶縁部材３１ａ〜３５ａを採用した以外は実施例１の組電池と同様の構成をもつ。

導電接続部材３７は両面に突起部３７１が設けられているが、タブ端子１１，１３の表面に対しては摺動可能に配設されている。従って、電極体１から伝わってくる熱により正負極タブ端子１１，１３と導電接続部材３７との熱膨張の大きさが異なり、それらの相対位置が変化することにより突起部３７１がタブ端子１１，１３の表面を摺動して酸化皮膜を除去する効果を発揮する。
（変形態様３）
本変形態様の組電池は、図８に示すように、絶縁部材３１〜３５に代えて、変形態様１と同様のクリップ３８を用いている以外は変形態様２の組電池と同様の構成をもつ。クリップ３８は隙間の大きさが導電接続部材３７の厚みを考慮して広がっている以外はクリップ３６と同じである。

本変形態様の組電池は、変形態様１及び２の組電池の双方の特徴を持つことから双方の作用効果を発揮する。
（変形態様４）
本変形態様の組電池は、図９及び１０に示すように、負極タブ端子１２に代えて、負極タブ端子１４を採用したこと、絶縁部材３１〜３５に代えて厚みが異なる絶縁部材３１ａ〜３５ａを採用した以外は実施例１の組電池と同様の構成をもつ。負極タブ端子１４は先端が電極体１側に向けて折り返されており、その折り返し部分１４２の内面には実施例の突起部１２１と同様の構成を持つ突起部１４１が形成されている。本変形態様の組電池を組み立てる際には１つずつ電極体１を積層していき、その積層の際に積層する電極体１の正極タブ端子１１を積層される側の電極体１の負極タブ端子１４の折り返し部分１４２内に挿入していく（図１０（ａ）（ｂ）（ｃ））。図９では、絶縁体３１ａ〜３５ａにより折り返し部分１４２を挟持して拘束部材２による拘束力を伝達しているが、絶縁部材３１ａ〜３５ａを採用せずに、折り返し部分１４２の弾力性によってのみ突起部１４１を正極タブ端子１１の表面に押し当てても良い。
（変形態様５）
本変形態様の組電池は、図１１に示すように、クリップ３６に代えて、タブ端子１１及び１５に接する内面に突起部３９１を形成した導電性のクリップ３９を採用し、負極タブ端子１２に代えて突起部１２１を持たない負極タブ端子１５を採用した以外は変形態様１の組電池と同様の構成をもつ。このクリップ３９は導電性を持つ接続部材としての作用効果を発揮する。クリップ３９として好適に採用できる市販の製品としてはマルチコンタクト社製のシールコンタクト（ブスバー接続用エレメント）が例示できる。

このような構成を持つことから本変形態様の組電池は、変形態様１と同様に、クリップ３９にて正負極タブ端子１１，１２の間を接続する操作を簡略化することができる。なお、図示は省略するがクリップ３９は変形態様３にも適用できる。
（変形態様６）
本変形態様の組電池は、図１２及び１３に示すように、正極タブ端子１１に代えて正極タブ端子１１ａを採用したこと、負極タブ端子１５に代えて負極タブ端子１５ａを採用したこと、絶縁部材３１〜３５に代えて正負極タブ端子１１ａ及び１５ａを固定する接続部材４１を採用したこと以外は変形態様４の組電池と同様の構成をもつ。

正負極のタブ端子１１ａ及び１５ａは電極体１の厚み方向の中央付近から突出するように設けられている。負極タブ端子１５ａの表面に突起部１５１ａが設けられている。

互いに電気的に接続する正極タブ端子１１ａ及び負極タブ端子１５ａは互いの方向に向けて曲げられている。曲げる方向は電極体１の積層方向Ｈに向く方向である。曲げる位置は電極体１を積層したときに対応する正負極のタブ端子１１ａ及び１５ａが接するような位置で曲げられている。

対応する正負極のタブ端子１１ａ及び１５ａの間を押圧して確実に接続できるように、接続部材４１により両者を固定して接続する。接続部材４１は、図１３に示すように、正極タブ端子１１ａが挿入できる開口部４１１と負極タブ端子１５ａが挿入できる開口部４１２とが対向するように設けられている。開口部４１１及び４１２に正負極のタブ端子１１ａ及び１５ａを挿入すると、接続部材４１の内部にて正負極のタブ端子１１ａ及び１５ａが突起部１５１ａを介して押圧されることになる。適正な押圧になるように、それぞれの開口部４１１及び４１２は正負極のタブ端子１１ａ及び１５ａが突起部を１５１ａを介して接触できるように相対的にずらしている。接続部材４１にはそれぞれの電極体１の端子電圧などを測定するために測定用の配線（電圧検出線４２）を設けることもできる。
（実施例２）
本実施例の組電池は、図１４に示すように、複数（本実施例では４つ）の電極体１ａを積層したものである。積層した電極体１aは最外部に設けた拘束部材２により積層方向に拘束力が加わるように拘束される。電極体１aはその外装ケース１６，１７がそれぞれ正極の電極部材と負極の電極部材とに対応する。外装ケース１６、１７は導電性材料（例えば、正極側はアルミニウム、負極側は銅）から形成されており、電極体１aを積層することにより電気的に接続される。外装ケース１６及び１７はフランジシール部１６２及び１７２にて接合されている。両者の接合は絶縁体（図略）を介して行われており、両者の間の絶縁が保たれている。

本実施例では特に外装ケース１６に突起部１６１が設けられている。突起部１６１は図２（ｃ）に示すように板厚方向に貫通しないように形成されている。本実施例では電極体１aは直列に接続されている。拘束部材２の電極体１aに接する側には外部への電力の授受を行うための電極端子板１８及び１９がある。電極端子板１９は電極体１aに接する側に突起部１９１が設けられている。

突起部１６１及び１９１は電極体１ａの積層により加わる力により潰れないようにスペーサ４２を介して積層される。従って、隣接する２つの電極体１ａの間、電極体１ａと電極端子板１８との間、電極体１ａと電極端子板１９との間にはスペーサ４２により隙間が形成される。そして、その隙間に風を送る送風機構（図略）を設けている。風を送ることで電極体１ａの冷却を効果的に行うことができる。

本実施例の組電池は上記構成をもつことにより以下の作用効果を発揮する。すなわち、外装ケース１６に形成された突起部１６１は、組電池の製造時（電極体１ａを積層する過程で）において、当接する外装ケース１７の表面に対して摺動し、表面に存する酸化皮膜を破壊して接触抵抗を低減することができる。更には、組電池の使用時に充放電を行うことにより、電極体１aが膨張乃至収縮することで、積層した電極体１aがそれを挟持する拘束部材２を押し戻したりする。その結果、電極体１ａを拘束する力が変化して、外装ケース１６に設けた突起部１６１が外装ケース１７の表面を摺動して酸化皮膜を除去する効果を発揮する。

そして、組電池への充放電により生成する熱を放熱する必要があるときには送風機構を作動させることにより効果的に組電池を冷却することができる。

１，１ａ…電極体
２…拘束部材
３１〜３５、３１ａ〜３５ａ…絶縁部材（接続部材） ３２１、３４１、３５１…隙間規制部
３６、３８…クリップ（接続部材）
３７、３９…導電接続部材（接続部材）

Claims (9)

1. 充放電可能な電極体と、前記電極体に電気的に接続され且つ前記電極体に対しその外部との電力を授受する電極部材とを備えた複数の単位電池を、
   隣接する前記単位電池の間でそれぞれが備える前記電極部材のうちの対応するもの同士を接触させることにより、並列乃至直列に電気的に接続して複数個積層する二次電池の接続構造であって、
   隣接する一組の前記単位電池の間を電気的に接続する前記電極部材の一組のうちの少なくとも一方は、他方の前記電極部材に対して接触する表面に、通電可能な複数の突起部を備え、
   前記一方及び前記他方の電極部材の間は、前記突起部が前記他方の電極部材の表面に沿って摺動可能に配設されている二次電池の接続構造。
2. 前記電極部材は、前記電極体から突出するように設けられた正負極のタブ端子、及び、前記電極体を収納する外装ケースのうちの少なくとも一方である請求項１に記載の二次電池の接続構造。
3. 正負極の電極部材が突出する電極体をそれらのタブ端子間を並列乃至直列に電気的に接続して複数個積層する二次電池の接続構造であって、
   接続される前記電極部材の双方に接する部分に複数の突起部をもつ接続部材を有し、
   前記突起部と前記電極部材との間は、前記突起部が前記電極部材の表面に沿って摺動可能に配設されている二次電池の接続構造。
4. 前記摺動は、前記電極体への充放電に伴う前記電極部材の相対位置の変化により進行するか、外力により生じる前記電極部材の相対位置の変化により進行するかの少なくとも一方である請求項１〜３のうちの何れか一項に記載の二次電池の接続構造。
5. 前記正負極の電極部材は異なる材料から形成され、
   前記電極部材は前記電極体を直列に接続するように配置される、
   請求項４に記載の二次電池の接続構造。
6. 前記突起部は接する前記電極部材への押圧乃至除圧により変形することにより前記電極部材の表面に沿って摺動するように突出するバネ状部材である請求項１〜５の何れか１項に記載の二次電池の接続構造。
7. 前記一方の電極部材又は接続部材は板状部材から形成され、
   前記バネ状部材は前記板状部材に切り込みを設けて変形させた片持ち梁構造を持つ部材である請求項６に記載の二次電池の接続構造。
8. 前記一方の電極部材又は接続部材は板状部材から形成され、
   前記バネ状部材は前記板状部材に並設された表裏面を貫通する切り込みによりスダレ状に区画され且つ幅方向の一方の辺が前記接する電極部材に当接するように捩られている部材である請求項６に記載の二次電池の接続構造。
9. 前記電極部材は前記電極体の積層方向に直交する方向に形成され、
   前記積層方向に隣接する前記電極部材の組の間に挟持された絶縁部材を有する請求項１〜８の何れか１項に記載の二次電池の接続構造。

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