JP2018045948A - 積層型電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】電極体への穴明け加工を不要とする構成を備える積層型電池を提供する。【解決手段】この積層型電池においては、第１集電筐体４は、電極体３の積層方向において、電極体３に対向する第１対向部１０と、第１対向部１０の縁部から電極体３の第１側部を覆うように延び、その内面が正極張出部５０,５１の端辺５２,５３に電気的に接続される正極側壁部１１,１２とを有する。第２集電筐体５は、電極体３の積層方向において、電極体３に対向する第２対向部３０と、第２対向部３０の縁部から電極体３の第２側部を覆うように延び、その内面が負極張出部５４,５５の端辺５６,５７に電気的に接続される負極側壁部３１,３２とを有する。【選択図】図２
Description
本発明は、積層型電池の構造に関する。
従来から充放電可能な各種二次電池について提案されている。たとえば、特許第５３６９３４２号公報に記載された二次電池は、積層型電池であり、筒状の外装体と、外装体内に配置された電極体と、電極体を貫通する棒状の軸部とを備える。電極体においては、正極板と負極板とが交互に配置され、正極板と負極板との間にはセパレータが配置されている。
上記のように構成された積層型電池においては、集電体として棒状の軸部を用いて、負極板との電気的接触を図っている。しかしながら、棒状の軸部を用いる場合には、電極体に軸部を貫通させるための穴明け加工が別途必要になる。軸部としての別部品も必要となる。
この発明の目的は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、積層型電池において、電極体への穴明け加工を不要とする構成を備える積層型電池を提供することである。
この積層型電池は、正極板と負極板との間にセパレータを介在させながら、複数の上記正極板および複数の上記負極板が交互に積層された電極体と、導電性を有し、上記電極体を内部に収容する筐体とを備える。
上記電極体において、上記正極板は、上記負極板から側方に張り出す正極張出部を含み、上記負極板は、上記正極板から側方に張り出す負極張出部を含み、上記筐体は、上記電極体の積層方向において、上記電極体の一方側から上記電極体を覆う第１集電筐体と、上記第１集電筐体に対して電気的に絶縁され、上記電極体の積層方向において、上記電極体の他方側から上記電極体を覆う第２集電筐体とを含む。
上記第１集電筐体は、上記電極体の積層方向において、上記電極体に対向する第１対向部と、上記第１対向部の縁部から上記電極体の第１側部を覆うように延び、その内面が上記正極張出部の端辺に電気的に接続される正極側壁部とを有し、上記第２集電筐体は、上記電極体の積層方向において、上記電極体に対向する第２対向部と、上記第２対向部の縁部から上記電極体の第２側部を覆うように延び、その内面が上記負極張出部の端辺に電気的に接続される負極側壁部とを有する。
上記の積層型電池によれば、第１集電筐体の正極側壁部の内面に正極板の端辺が電気的に接続され、第２集電筐体の負極側壁部の内面に負極板の端辺が電気的に接続されている。このように、各筐体部の内面と各電極板の端辺との接触により容易に電気的な接続を可能とし、従来のような電極体を貫通するような棒状の軸部の使用を不要とする。
この積層型電池によれば、電極体への穴明け加工を不要とする構成を備える積層型電池の提供を可能とする。
本発明に基づいた積層型電池の各実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。図においては、構造の理解を容易にするために、一部比率を異ならせて記載している。
説明において、矢印Ｚ（Ｄ１），Ｘ，Ｙ，示す方向は、Ｚ（Ｄ１）は、後述する電極体３の正極板４０、負極板４２、およびセパレータ４１が積層される積層方向を意味し、Ｘ，Ｙは、Ｚ（Ｄ１）に対して直交する側方を示す。ＸおよびＹは相互に直交する方向である。
積層型電池の一例として以下では、水系電池の実施の形態について説明する。水系電池とは、電解液にアルカリ性電解液等の水溶液が用いられた電池である。水系とは「プロトン性」の意であり、非水系とは「非プロトン性」の意である。「プロトン性」溶媒とは、分子が解離することにより、水素イオン（プロトン）を放出する溶媒を意味する。「非プロトン性」溶媒とは、プロトンを放出しない溶媒である。たとえば、アルコールは有機溶媒であるが、プロトンを放出するので「プロトン性」溶媒に含まれる。リチウムイオン電池の電解液溶媒は、単なる有機溶媒ではなく、分子の中にプロトンが取れる部分がなく、「非プロトン性」溶媒である。
（実施の形態１：積層型電池１）
図１および図２を参照して、本実施の形態の積層型電池１の概略構成について説明する。図１は、積層型電池１の構造を示す全体斜視図、図２は、積層型電池１の構造を示す分解斜視図である。
図１および図２を参照して、本実施の形態の積層型電池１の概略構成について説明する。図１は、積層型電池１の構造を示す全体斜視図、図２は、積層型電池１の構造を示す分解斜視図である。
積層型電池１は、筐体２と、この筐体２内に収納された電極体３とを含む。筐体２は略直方体形状であり、電極体３の積層方向（図中Ｚ（Ｄ１）方向）において、電極体３の一方側から電極体３を覆う第１集電筐体４と、第１集電筐体４に対して電気的に絶縁され、電極体３の積層方向において、電極体３の他方側から電極体３を覆う第２集電筐体５とを含む。第１集電筐体４と第２集電筐体５との間に絶縁部材を介在させて互いに結合することで、内部に電極体３を収容可能な筐体２が形成される。第１集電筐体４および第２集電筐体５は、金属ＮｉまたはＮｉめっき鋼鈑によって形成されている。
第１集電筐体４は、長方形形状を有する第１対向部１０と、第１対向部１０の一方の縁部に接続された第１正極側壁部１１と、第１対向部１０の他方の縁部に接続された第２正極側壁部１２とを含む。第１正極側壁部１１の縁部には、絶縁部材としてのガスケット１３が接着剤等を用いて固定されている。第２正極側壁部１２の縁部には、絶縁部材としてのガスケット１４が接着剤等を用いて固定されている。
第１正極側壁部１１および第２正極側壁部１２は、第１対向部１０の縁部から第２集電筐体５側に向けて延びており、第１正極側壁部１１および第２正極側壁部１２は、互いに対向するように一対に配置されている。
第１正極側壁部１１は、縁部２１と縁部２２とを接続する縁部２０を含む。縁部２１には加締め片２３が形成されており、縁部２２には加締め片２４が設けられている。縁部２０には、上記したように絶縁部材としてのガスケット１３が接着剤等を用いて固定されている。ガスケット１３には、絶縁性の樹脂材料等が用いられている。
第２正極側壁部１２は、縁部２６と縁部２７とを接続する縁部２５を含む。縁部２６には加締め片２８が形成されており、縁部２７には加締め片２９が設けられている。縁部２５には、上記したように絶縁部材としてのガスケット１４が接着剤等を用いて固定されている。ガスケット１４には、絶縁性の樹脂材料等が用いられている。
第２集電筐体５は、長方形形状を有する第２対向部３０と、第２対向部３０の一方の縁部に接続された第１負極側壁部３１と、第２対向部３０の他方の縁部に接続された第２負極側壁部３２とを含む。第１負極側壁部３１の縁部には、絶縁部材としてのガスケット１５が接着剤等を用いて固定され、第２負極側壁部３２の縁部には、絶縁部材としてのガスケット１６が接着剤等を用いて固定されている。
第１負極側壁部３１および第２負極側壁部３２は、第２対向部３０の縁部から第１集電筐体４側に向けて延びており、第１負極側壁部３１および第２負極側壁部３２は、互いに対向するように一対に配置されている。
第１負極側壁部３１は、縁部３３と縁部３４とを接続する縁部３５を含む。縁部３３、縁部３４、および、縁部３５には、上記したように絶縁部材としてのガスケット１５が接着剤等を用いて固定されている。ガスケット１５には、絶縁性の樹脂材料等が用いられている。
第２負極側壁部３２は、縁部３６と縁部３７とを接続する縁部３８を含む。縁部３６、縁部３７、および、縁部３８には、上記したように絶縁部材としてのガスケット１６が接着剤等を用いて固定されている。ガスケット１６には、絶縁性の樹脂材料等が用いられている。
上記構成を有する第１集電筐体４および第２集電筐体５を組み合わせて筐体２を形成する際には、加締め片２３，２４，２８，２９が縁部３６，３３，３７，３４と共に加締められる。このように第１集電筐体４および第２集電筐体５が一体化されたときにおいても、ガスケット１３，１４，１５，１６によって、第１集電筐体４と第２集電筐体５との絶縁性は確保されている。
（電極体３の構成）
図２および図３を参照して、電極体３の構成について説明する。図３は、電極体３の構造を示す分解斜視図である。図２および図３に示すように、電極体３は、正極板４０と負極板４２との間にセパレータ４１を介在させながら、複数の正極板４０および複数の負極板４２が交互に積層されている。本実施の形態においては、図１に示すように、セパレータ４１を介在させつつ正極板４０および負極板４２が交互に複数積層されている。
図２および図３を参照して、電極体３の構成について説明する。図３は、電極体３の構造を示す分解斜視図である。図２および図３に示すように、電極体３は、正極板４０と負極板４２との間にセパレータ４１を介在させながら、複数の正極板４０および複数の負極板４２が交互に積層されている。本実施の形態においては、図１に示すように、セパレータ４１を介在させつつ正極板４０および負極板４２が交互に複数積層されている。
正極板４０は、矩形の板状形状を有する。正極板４０は、正極活物質を有する。正極活物質としては、たとえば水酸化ニッケルを用いることができる。正極板４０は、一例として、水酸化ニッケルを主体として含むペーストを、基板上に塗布された構成を有する。
負極板４２は、矩形の板状形状を有する。負極板４２は、負極活物質を有する。負極活物質としては、たとえば水素吸蔵合金を用いることができる。負極板４２は、一例として、水素吸蔵合金を主体として含むペーストを、基板上に塗布された構成を有する。
正極板４０および負極板４２を形成する基板としては、たとえば多孔性を有する導電性部材を用いることができる。多孔性を有する導電性部材として、たとえば発泡ニッケルシートを用いることができる。
セパレータ４１は、正極板４０および負極板４２の短絡を防止しつつ、電解液を保持する。セパレータ４１としては、イオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シートが用いられる。セパレータ４１としては、たとえば、ポリオレフィン系不織布を採用することができる。電解液としては、たとえば、ニッケル水素電池に一般的に使用されるアルカリ系水溶液、ＫＯＨ水溶液を採用することができる。
電極体３を構成する際には、予め電解液が含浸されたセパレータ４１を間に介在させつつ正極板４０および負極板４２を積層するが、電極体３が筐体２内に収容された後に、筐体２に設けられた注入孔（不図示）から電解液が筐体２の内部に注入されることが好ましい。電解液が注入された後には、注入孔は封止部材によって封止される。
図４から図６を参照して、筐体２に収容された電極体３の収容状態について説明する。図４は、積層方向から電極体を見たときの電極体３の平面図、図５は、図４中のＶ−Ｖ線矢視断面図、図６は、図４中のＶＩ−ＶＩ線矢視断面図である。
正極板４０は、セパレータ４１および負極板４２から側方に張り出す張出部分５０，５１を含む。張出部分５０，５１は、端辺５２，５３を含む。端辺５２，５３は、電極体３の一対の第１側部を構成する。負極板４２は、セパレータ４１および正極板４０から側方に張り出す張出部分５４，５５を含む。張出部分５４，５５は、端辺５６，５７を含む。端辺５６，５７は、電極体３の一対の第２側部を構成する。
正極板４０の端辺５３は、その全体が第１集電筐体４の第１正極側壁部１１に接触している。正極板４０の端辺５２は、その全体が第１集電筐体４の第２正極側壁部１２に接触している。
正極板４０は、セルメットおよび導電性接着剤等の導電性を有する柔軟性部材を介して第１正極側壁部１１および第２正極側壁部１２に接続されていてもよい。または、溶接等によって第１正極側壁部１１および第２正極側壁部１２に接続されていてもよい。
正極板４０は、第１方向における正極板４０の長さが、第１方向（図１中のＸ方向）における第１正極側壁部１１および第２正極側壁部１２の間の距離よりも若干大きく構成され、第１正極側壁部１１および第２正極側壁部１２の内表面に圧接させることで、第１正極側壁部１１および第２正極側壁部１２に接続されてもよい。
複数の正極板４０の両端を第１正極側壁部１１および第２正極側壁部１２に圧接させることで、各正極板４０と第１正極側壁部１１および第２正極側壁部１２との接触が確実となる。第１正極側壁部１１および第２正極側壁部１２は、正極用の集電体として機能する。
負極板４２の端辺５７は、その全体が第２集電筐体５の第１負極側壁部３１に接触している。負極板４２の端辺５６は、その全体が第２集電筐体５の第２負極側壁部３２に接触している。
負極板４２は、セルメットおよび導電性接着剤等の導電性を有する柔軟性部材を介して第１負極側壁部３１および第２負極側壁部３２に接続されていてもよい。または、溶接等によって第１負極側壁部３１および第２負極側壁部３２に接続されていてもよい。
負極板４２は、第２方向における負極板４２の長さが、第２方向（図１中のＸ方向に直交するＹ方向）における第１負極側壁部３１および第２負極側壁部３２の間の距離よりも若干大きく構成され、第１負極側壁部３１および第２負極側壁部３２の内表面に圧接されることで、第１負極側壁部３１および第２負極側壁部３２に接続されてもよい。
複数の負極板４２の両端を第１負極側壁部３１および第２負極側壁部３２に圧接させることで、各負極板４２と第１負極側壁部３１および第２負極側壁部３２との接触が確実となる。第１負極側壁部３１および第２負極側壁部３２は、負極用の集電体として機能する。
（作用・効果）
本実施の形態の積層型電池１の構成によれば、正極板４０および負極板４２の板辺を第１正極側壁部１１および第２正極側壁部１２に接続させる構成としている。これにより、電極体を貫通させるような集電体としての棒状の軸部の使用が不要となる。その結果、電極体に棒状の軸部を通過させるための貫通の加工が不要となる。
本実施の形態の積層型電池１の構成によれば、正極板４０および負極板４２の板辺を第１正極側壁部１１および第２正極側壁部１２に接続させる構成としている。これにより、電極体を貫通させるような集電体としての棒状の軸部の使用が不要となる。その結果、電極体に棒状の軸部を通過させるための貫通の加工が不要となる。
溶接やリード線を用いて複数の正極板４０と第１正極側壁部１１および第２正極側壁部１２とを接続する構成、複数の負極板４２と第１負極側壁部３１および第２負極側壁部３２とを接続する構成を省略できる。これらにより、製造工程を簡略化できるとともに製造コストを低減させることができる。
第１正極側壁部１１、第２正極側壁部１２、第１負極側壁部３１、および、第２負極側壁部３２を集電体として機能させることにより、別途集電体を設ける必要がなくなるため、部品抵抗、部品点数、および重量を削減することができる。
正極用の集電体として機能する第１正極側壁部１１および第２正極側壁部１２と複数の正極板４０との接触面積、および負極用の集電体として機能する第１負極側壁部３１および第２負極側壁部３２との接触面積の拡大を図ることができる。
正極用の集電体として機能する第１正極側壁部１１および第２正極側壁部１２と複数の正極板４０との接触面積と、負極用の集電体として機能する第１負極側壁部３１および第２負極側壁部３２と複数の負極板４２との接触面積とを略同等とすることにより、正極板４０および負極板４２に流れる電流の偏りを抑制することができる。
正極板４０が筐体２の外殻の一部を構成する第１正極側壁部１１および第２正極側壁部１２に直接接続され、負極板４２が筐体２の外殻の他の一部を構成する第１負極側壁部３１および第２負極側壁部３２に直接接続されることにより、正極板４０および負極板４２の冷却効率を高めることができる。
正極板４０および負極板４２の端辺を第１正極側壁部１１および第２正極側壁部１２に接続することで、正極板４０および負極板４２に対する制振効果を得ることもできる。
（実施の形態２：積層型電池１００）
図７および図８を参照して、実施の形態２の積層型電池１００について説明する。図７は、積層型電池１００の構造を示す全体斜視図、図８は、積層型電池１００の構造を示す分解斜視図である。
図７および図８を参照して、実施の形態２の積層型電池１００について説明する。図７は、積層型電池１００の構造を示す全体斜視図、図８は、積層型電池１００の構造を示す分解斜視図である。
この積層型電池１００の構造は、上述した実施の形態１の積層型電池１と基本的な構成は同じであるが、電極体の積層方向から見た場合の形状が、実施の形態１の積層型電池１は矩形形状であったが、本実施の形態の積層型電池１００は、正八角形形状である点で相違している。
積層型電池１００は、筐体１０２と、この筐体１０２内に収納された電極体１０３とを含む。筐体１０２は正八角柱形状であり、電極体１０３の積層方向（図中Ｚ（Ｄ１）方向）において、電極体１０３の一方側から電極体１０３を覆う第１集電筐体１０４と、第１集電筐体１０４に対して電気的に絶縁され、電極体１０３の積層方向において、電極体１０３の他方側から電極体１０３を覆う第２集電筐体１０５とを含む。第１集電筐体１０４と第２集電筐体１０５との間に絶縁部材を介在させて互いに結合することで、内部に電極体１０３を収容可能な筐体１０２が形成される。第１集電筐体１０４および第２集電筐体１０５は、金属ＮｉまたはＮｉめっき鋼鈑によって形成されている。
第１集電筐体１０４は、正八角形形状を有する第１対向部１１０と、第１対向部１１０の８つの辺のうち、９０°ピッチで離れた箇所に位置する２つの第１正極側壁部１１１と、この２つの第１対向部１１０の対向する縁部に接続された２つの第２正極側壁部１１２とを含む。第１正極側壁部１１１の縁部には、絶縁部材としてのガスケット１１３が接着剤等を用いて固定されている。第２正極側壁部１１２の縁部には、絶縁部材としてのガスケット１１４が接着剤等を用いて固定されている。
２つの第１正極側壁部１１１および２つの第２正極側壁部１１２は、第１対向部１１０の縁部から第２集電筐体１０５側に向けて延びており、第１正極側壁部１１１および第２正極側壁部１１２は、互いに対向するように配置されている。
第１正極側壁部１１１は、縁部１２１と縁部１２２とを接続する縁部１２０を含む。縁部１２１には加締め片１２３が形成されており、縁部１２２には加締め片１２４が設けられている。縁部１２０には、上記したように絶縁部材としてのガスケット１１３が接着剤等を用いて固定されている。ガスケット１１３は、絶縁性の樹脂材料等が用いられている。
第２正極側壁部１１２は、縁部１２６と縁部１２７とを接続する縁部１２５を含む。縁部１２６には加締め片１２８が形成されており、縁部１２７には加締め片１２９が設けられている。縁部１２５には、上記したように絶縁部材としてのガスケット１１４が接着剤等を用いて固定されている。ガスケット１１４は、絶縁性の樹脂材料等が用いられている。
第２集電筐体１０５は、正八角形形状を有する第２対向部１３０と、第２対向部１３０の８つの辺のうち、９０°ピッチで離れた箇所に位置する２つの第１負極側壁部１３１と、この２つの第２対向部１３０の対向する縁部に接続された２つの第２負極側壁部１３２とを含む。第１負極側壁部１３１の縁部には、絶縁部材としてのガスケット１１５が接着剤等を用いて固定され、第２負極側壁部１３２の縁部には、絶縁部材としてのガスケット１１６が接着剤等を用いて固定されている。
２つの第１負極側壁部１３１および２つの第２負極側壁部１３２は、第２対向部１３０の縁部から第１集電筐体１０４側に向けて延びており、第１負極側壁部１３１および第２負極側壁部１３２は、互いに対向するように配置されている。
第１負極側壁部１３１は、縁部１３３と縁部１３４とを接続する縁部１３５を含む。縁部１３３、縁部１３４、および、縁部１３５には、上記したように絶縁部材としてのガスケット１１５が接着剤等を用いて固定されている。ガスケット１１５は、絶縁性の樹脂材料等が用いられている。
第２負極側壁部１３２は、縁部１３６と縁部１３７とを接続する縁部１３８を含む。縁部１３６、縁部１３７、および、縁部１３８には、上記したように絶縁部材としてのガスケット１１６が接着剤等を用いて固定されている。ガスケット１１６は、絶縁性の樹脂材料等が用いられている。
上記構成を有する第１集電筐体１０４および第２集電筐体１０５を組み合わせて筐体１０２を形成する際には、加締め片１２３，１２４，１２８，１２９が縁部１３６，１３３，１３７，１３４と共に加締められる。このように第１集電筐体１０４および第２集電筐体１０５が一体化されたときにおいても、ガスケット１１３，１１４，１１５，１１６によって、第１集電筐体１０４と第２集電筐体１０５との絶縁性は確保されている。
（電極体１０３の構成）
図９から図１１を参照して、電極体１０３の構成について説明する。図９は、積層型電池１００に用いられるセパレータ１４１の形状を示す斜視図、図１０は、積層型電池１００に用いられる負極板１４２の形状を示す斜視図、図１１は、積層型電池１００に用いられる正極板の形状を示す斜視図である。
図９から図１１を参照して、電極体１０３の構成について説明する。図９は、積層型電池１００に用いられるセパレータ１４１の形状を示す斜視図、図１０は、積層型電池１００に用いられる負極板１４２の形状を示す斜視図、図１１は、積層型電池１００に用いられる正極板の形状を示す斜視図である。
セパレータ１４１は、正八角形形状を有している。セパレータ１４１は、正極板１４０および負極板１４２の短絡を防止しつつ、電解液を保持する。セパレータ１４１としては、イオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シートが用いられる。セパレータ１４１としては、たとえば、ポリオレフィン系不織布を採用することができる。電解液としては、たとえば、ニッケル水素電池に一般的に使用されるアルカリ系水溶液、ＫＯＨ水溶液を採用することができる。
電極体１０３は、正極板１４０と負極板１４２との間にセパレータ１４１を介在させながら、複数の正極板１４０および複数の負極板１４２が交互に積層されている。
負極板１４２は、十字型の板状形状を有する。負極板１４２は、４つの端辺１５６，１５７，１５８，１５９を有する。負極板１４２は、負極活物質を有する。負極活物質としては、たとえば水素吸蔵合金を用いることができる。負極板１４２は、一例として、水素吸蔵合金を主体として含むペーストを、基板上に塗布された構成を有する。
正極板１４０は、十字型の板状形状を有する。正極板１４０は、４つの端辺１５３，１５４，１５５，１５６を有する。負極板１４２に対しては、積層方向から見て、４５°回転した状態で積み重ねられる。正極板１４０は、正極活物質を有する。正極活物質としては、たとえば水酸化ニッケルを用いることができる。正極板１４０は、一例として、水酸化ニッケルを主体として含むペーストを、基板上に塗布された構成を有する。
正極板１４０および負極板１４２の機能は、実施の形態１の場合と同様であり、重複する説明は繰り返さない。
（作用・効果）
上記構成を有する積層型電池１００において、断面構造で見た場合の筐体１０２に収容された電極体１０３の収容状態は、図５および図６に示した実施の形態１の構成と同様となる。よって、本実施の形態における積層型電池１００によっても、実施の形態１の積層型電池１と同様の作用効果を得ることができる。
上記構成を有する積層型電池１００において、断面構造で見た場合の筐体１０２に収容された電極体１０３の収容状態は、図５および図６に示した実施の形態１の構成と同様となる。よって、本実施の形態における積層型電池１００によっても、実施の形態１の積層型電池１と同様の作用効果を得ることができる。
（実施の形態３：積層型電池２００）
図１２および図１３を参照して、実施の形態３の積層型電池２００について説明する。図１２は、積層型電池２００の構造を示す全体斜視図、図１３は、積層型電池２００の構造を示す分解斜視図である。
図１２および図１３を参照して、実施の形態３の積層型電池２００について説明する。図１２は、積層型電池２００の構造を示す全体斜視図、図１３は、積層型電池２００の構造を示す分解斜視図である。
この積層型電池２００の構造は、上述した実施の形態１の積層型電池１と基本的な構成は同じであるが、電極体の積層方向から見た場合の形状が、実施の形態１の積層型電池１は矩形形状であったが、本実施の形態の積層型電池２００は、円筒形形状である点で相違している。
積層型電池２００は、筐体２０２と、この筐体２０２内に収納された電極体２０３とを含む。筐体２０２は円柱形状であり、電極体２０３の積層方向（図中Ｚ（Ｄ１）方向）において、電極体２０３の一方側から電極体２０３を覆う第１集電筐体２０４と、第１集電筐体２０４に対して電気的に絶縁され、電極体２０３の積層方向において、電極体２０３の他方側から電極体２０３を覆う第２集電筐体２０５とを含む。第１集電筐体２０４と第２集電筐体２０５との間に絶縁部材を介在させて互いに結合することで、内部に電極体２０３を収容可能な筐体２０２が形成される。第１集電筐体２０４および第２集電筐体２０５は、金属ＮｉまたはＮｉめっき鋼鈑によって形成されている。
第１集電筐体２０４は、円形形状を有する第１対向部２１０と、第１対向部２１０の円周縁部において、約９０°の円周長において、対向配置される第１正極側壁部２１１および第２正極側壁部２１２とを含む。第１正極側壁部２１１の縁部には、絶縁部材としてのガスケット２１３が接着剤等を用いて固定されている。第２正極側壁部２１２の縁部には、絶縁部材としてのガスケット２１４が接着剤等を用いて固定されている。
第１正極側壁部２１１および第２正極側壁部２１２は、第１対向部２１０の円周縁部から第２集電筐体２０５側に向けて延びており、第１正極側壁部２１１および第２正極側壁部２１２は、互いに対向するように配置されている。
第１正極側壁部２１１は、縁部２２１と縁部２２２とを接続する縁部２２０を含む。縁部２２１には加締め片２２３が形成されており、縁部２２２には加締め片２２４が設けられている。縁部２２０には、上記したように絶縁部材としてのガスケット２１３が接着剤等を用いて固定されている。ガスケット２１３は、絶縁性の樹脂材料等が用いられている。
第２正極側壁部２１２は、縁部２２６と縁部２２７とを接続する端辺２２５を含む。縁部２２６には加締め片２２８が形成されており、縁部２２７には加締め片２２９が設けられている。端辺２２５には、上記したように絶縁部材としてのガスケット２１４が接着剤等を用いて固定されている。ガスケット２１４は、絶縁性の樹脂材料等が用いられている。
第２集電筐体２０５は、円形形状を有する第２対向部２３０と、第２対向部２３０の円周縁部において、約９０°の円周長において、対向配置される第１負極側壁部２３１および第２負極側壁部２３２とを含む。第１負極側壁部２３１の縁部には、絶縁部材としてのガスケット２１５が接着剤等を用いて固定され、第２負極側壁部２３２の縁部には、絶縁部材としてのガスケット２１６が接着剤等を用いて固定されている。
第１負極側壁部２３１および第２負極側壁部２３２は、第２対向部２３０の円周縁部から第１集電筐体２０４側に向けて延びており、第１負極側壁部２３１および第２負極側壁部２３２は、互いに対向するように配置されている。
第１負極側壁部２３１は、縁部２３３と縁部２３４とを接続する縁部２３５を含む。縁部２３３、縁部２３４、および、縁部２３５には、上記したように絶縁部材としてのガスケット２１５が接着剤等を用いて固定されている。ガスケット２１５は、絶縁性の樹脂材料等が用いられている。
第２負極側壁部２３２は、縁部２３６と縁部２３７とを接続する端辺２３８を含む。縁部２３６、縁部２３７、および、端辺２３８には、上記したように絶縁部材としてのガスケット２１６が接着剤等を用いて固定されている。ガスケット２１６は、絶縁性の樹脂材料等が用いられている。
上記構成を有する第１集電筐体２０４および第２集電筐体２０５を組み合わせて筐体２０２を形成する際には、加締め片２２３，２２４，２２８，２２９が縁部２３６，２３３，２３７，２３４と共に加締められる。このように第１集電筐体２０４および第２集電筐体２０５が一体化されたときにおいても、ガスケット２１３，２１４，２１５，２１６によって、第１集電筐体２０４と第２集電筐体２０５との絶縁性は確保されている。
（電極体２０３の構成）
図１４から図１６を参照して、電極体２０３の構成について説明する。図１４は、セパレータ２４１の形状を示す斜視図、図１５は、負極板２４２の形状を示す斜視図、図１６は、正極板２４０の形状を示す斜視図である。
図１４から図１６を参照して、電極体２０３の構成について説明する。図１４は、セパレータ２４１の形状を示す斜視図、図１５は、負極板２４２の形状を示す斜視図、図１６は、正極板２４０の形状を示す斜視図である。
セパレータ２４１は、円形形状を有している。セパレータ２４１は、正極板２４０および負極板２４２の短絡を防止しつつ、電解液を保持する。セパレータ２４１としては、イオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シートが用いられる。セパレータ２４１としては、たとえば、ポリオレフィン系不織布を採用することができる。電解液としては、たとえば、ニッケル水素電池に一般的に使用されるアルカリ系水溶液、ＫＯＨ水溶液を採用することができる。
電極体２０３は、正極板２４０と負極板２４２との間にセパレータ２４１を介在させながら、複数の正極板２４０および複数の負極板２４２が交互に積層されている。
負極板２４２は、略長方形形状を有する。長辺側は直線であるが、短辺側は、筐体２０２の円形形状に沿う湾曲形状の端辺２５６，２５７を有する。負極板２４２は、負極活物質を有する。負極活物質としては、たとえば水素吸蔵合金を用いることができる。負極板２４２は、一例として、水素吸蔵合金を主体として含むペーストを、基板上に塗布された構成を有する。
正極板２４０は、略長方形形状を有する。長辺側は直線であるが、短辺側は、筐体２０２の円形形状に沿う湾曲形状の端辺２５２，２５３を有する。負極板２４２に対しては、積層方向から見て、９０°回転した状態で積み重ねられる。正極板２４０は、正極活物質を有する。正極活物質としては、たとえば水酸化ニッケルを用いることができる。正極板２４０は、一例として、水酸化ニッケルを主体として含むペーストを、基板上に塗布された構成を有する。
正極板２４０および負極板２４２の機能は、実施の形態１の場合と同様であり、重複する説明は繰り返さない。
（作用・効果）
上記構成を有する積層型電池２００においては、断面構造で見た場合の筐体２０２に収容された電極体２０３の収容状態は、図５および図６に示した実施の形態１の構成と同様となる。よって、本実施の形態における積層型電池２００によっても、実施の形態１の積層型電池１と同様の作用効果を得ることができる。
上記構成を有する積層型電池２００においては、断面構造で見た場合の筐体２０２に収容された電極体２０３の収容状態は、図５および図６に示した実施の形態１の構成と同様となる。よって、本実施の形態における積層型電池２００によっても、実施の形態１の積層型電池１と同様の作用効果を得ることができる。
以上、上記各実施の形態においては、外観形態として、直方体、正八角柱、円柱の場合について説明しているが、これらの外観形態に限定されることなく、その他の形態を用いて、この積層型電池を実施することが可能である。
上述した各実施の形態においては、電極体において、正極板は、負極板から両側の側方に張り出す正極張出部を含み、両側において、正極張出部が正極側壁部に電気的に接続される構成を説明しているが、いずれか一方の側の正極張出部が正極側壁部に電気的に接続される構成を採用してもよい。
同様に、電極体において、負極板は、正極板から両側の側方に張り出す負極張出部を含み、両側において、負極張出部が負極側壁部に電気的に接続される構成を採用しているが、いずれか一方の側の負極張出部が負極側壁部に電気的に接続される構成を採用してもよい。
上述した各実施の形態においては、正極張出部の端辺のすべてが正極側壁部に電気的に接続される構成を採用しているが、正極張出部の端辺の一部が正極側壁部に電気的に接続される構成を採用してもよい。
同様に、負極張出部の端辺のすべてが負極側壁部に電気的に接続される構成を採用しているが、負極張出部の端辺の一部が負極側壁部に電気的に接続される構成を採用してもよい。
上述した各実施の形態においては、積層型電池において水系電池の場合について説明しているが、水系電池に限定されることはなく、正極板と負極板との間にセパレータを介在させながら、複数の正極板および複数の負極板が交互に積層された電極体を筐体に収納する構成を有する積層型電池に対しては広く、上述した構成を適用するこが可能である。
上述した各実施の形態においては、積層型電池が、ニッケル水素電池である場合を例示して説明したが、これに限定されず、リチウムイオン電池、ニッケル亜鉛電池、ニカド電池等であってもよい。リチウムイオン電池、ニッケル亜鉛電池、ニカド電池の場合には、正極板、負極板、セパレータ、および、電解液を構成する部材としては、各電池の種類に応じて適宜選択することができる。
以上、今回開示された各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。本発明の技術的範囲は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。
本明細書に記載された積層型電池は、たとえば、車両、各種機器に適用することができる。
１，１００，２００ 積層型電池、２，１０２，２０２ 筐体、３，１０３，２０３ 電極体、４，１０４，２０４ 第１集電筐体、５，１０５，２０５ 第２集電筐体、１０，１１０，２１０ 第１対向部、１１，１１１，２１１ 第１正極側壁部、１２，１１２，２１２ 第２正極側壁部、１３，１４，１５，１６，１１３，１１４，１１５，１１６，２１３，２１４，２１５，２１６ ガスケット、２０，２１，２２，２５，２６，２７，３３，３４，３５，３６，３７，３８，１２０，１２１，１２２，１２５，１２６，１２７，１３３，１３４，１３５，１３６，１３７，１３８，２２０，２２１，２２２，２２６，２２７，２３３，２３４，２３５，２３６，２３７ 縁部、２３，２４，２８，２９，１２３，１２４，１２８，１２９，２２３，２２４，２２８，２２９ 加締め片、３０，１３０，２３０ 第２対向部、３１，１３１，２３１ 第１負極側壁部、３２，１３２，２３２ 第２負極側壁部、４０，１４０，２４０ 正極板、４１，１４１，２４１ セパレータ、４２，１４２，２４２ 負極板、５０，５１，５４，５５ 張出部分、５２，５３，５６，５７，１５３，１５４，１５５，１５６，１５７，１５８，１５９，２２５，２３８，２５２，２５３，２５６，２５７ 端辺。
Claims (5)
- 正極板と負極板との間にセパレータを介在させながら、複数の前記正極板および複数の前記負極板が交互に積層された電極体と、
導電性を有し、前記電極体を内部に収容する筐体と、を備え、
前記電極体において、
前記正極板は、前記負極板から側方に張り出す正極張出部を含み、
前記負極板は、前記正極板から側方に張り出す負極張出部を含み、
前記筐体は、
前記電極体の積層方向において、前記電極体の一方側から前記電極体を覆う第１集電筐体と、
前記第１集電筐体に対して電気的に絶縁され、前記電極体の積層方向において、前記電極体の他方側から前記電極体を覆う第２集電筐体と、を含み、
前記第１集電筐体は、
前記電極体の積層方向において、前記電極体に対向する第１対向部と、
前記第１対向部の縁部から前記電極体の第１側部を覆うように延び、その内面が前記正極張出部の端辺に電気的に接続される正極側壁部と、を有し、
前記第２集電筐体は、
前記電極体の積層方向において、前記電極体に対向する第２対向部と、
前記第２対向部の縁部から前記電極体の第２側部を覆うように延び、その内面が前記負極張出部の端辺に電気的に接続される負極側壁部とを有する、積層型電池。 - 前記正極張出部は、対向する位置に一対設けられ、
前記正極側壁部は、夫々の前記正極張出部に電気的に接続されるように一対設けられ、
前記負極張出部は、対向する位置に一対設けられ、
前記負極側壁部は、夫々の前記負極張出部に電気的に接続されるように一対設けられている、請求項１に記載の積層型電池。 - 前記正極張出部の前記端辺は、その全長において前記正極側壁部に電気的に接続され、
前記負極張出部の前記端辺は、その全長において前記負極側壁部に電気的に接続されている、請求項１または請求項２に記載の積層型電池。 - 前記第１対向部の縁部、および、前記正極側壁部の縁部は、対応する前記第２対向部の縁部、および、前記負極側壁部の縁部と、絶縁部材を介して当接している、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の積層型電池。
- 前記筐体は、前記電極体の積層方向からみて矩形形状を有し、
前記正極張出部は、対向する位置に一対のみ設けられ、
前記負極張出部は、対向する位置に一対のみ設けられ、
前記第１集電筐体は、前記正極側壁部を一対のみ有し、
前記第２集電筐体は、前記負極側壁部を一対のみ有する、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の積層型電池。
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