JP3631110B2 - バッテリーパック - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数の二次電池をリード板で連結しているバッテリーパックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の二次電池を内蔵するバッテリーパックは、二次電池をリード板で電気的に接続している。バッテリーパックは、複数の二次電池を直線状に連結して配列する構造と、二次電池の両端面が同一平面となるように揃えて横並びに配列する構造とがある。前者のバッテリーパックは、二次電池の＋−の電極が対向して配列されるので、二次電池の間に金属を皿状に加工した皿状接続金具で連結できる。しかしながら、二次電池を両端面が同一平面となるように、横に並べて配列しているバッテリーパックは、図１に示すように、リード板１０を介して接続する必要がある。とくに、図に示すように、二次電池１の凸部電極５Ａである＋極を同一平面に揃えて配列するバッテリーパックは、長いリード板１０を介して接続する必要がある。とくに、二次電池１を図１に示す配列に並べた状態で、リード板１０の両端をふたつの二次電池１の電極に溶接等の方法で接続するには、一端を電池の上端電極に接続して、他方を電池の下端電極に接続する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この構造のバッテリーパックは、リード板を極めて長くする必要があるので、リード板の電気抵抗が大きくなって、電圧降下が大きくなる欠点がある。さらに、この構造のバッテリーパックは、二次電池の両端にリード板を溶接しているので、たとえば、図１において二次電池１の下部を樹脂に埋設してポッティングして固定できない。それは、ポッティングした内部でリード板が断線すると、断線を判定できず、また、リード板が発熱するとポッティングしている樹脂が熱で変形したり破損したりするからである。さらに、長いリード板は、隣接する二次電池を強固に確実に連結できない欠点もあり、リード板による連結強度が弱くなる欠点もある。
【０００４】
本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、短いリード板で二次電池を確実に連結して、リード板による電圧降下を小さくし、さらに、リード板で二次電池を確実に強固に連結できるバッテリーパックを提供することにある。
【０００５】
さらに、本発明の他の大切な目的は、ポッティングして一体構造に連結してなる二次電池に、リード板を接続することができるバッテリーパックを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のバッテリーパックは、複数の二次電池１をリード板２で連結しており、かつ、以下の全ての構成を有することを特徴とする。
（ａ） 複数の二次電池１が、両端面を同一平面に位置させて、平行に配列されている。
（ｂ） リード板２は、隣接して配列している二次電池１の外装缶１Ａと端部電極５を接続している。
（ｃ） リード板２は、端部電極５に接続される第１リード部２Ａと、この第１リード部２Ａから２分岐されて外装缶１Ａに連結されている第２リード部２Ｂを有する。
（ｄ） 第１リード部２Ａは、先端を端部電極５に接続して、第２リード部２Ｂとの境界部分を二次電池１の端面から外装缶１Ａの側面に沿って折曲している。
（ｅ） 分岐されたふたつの第２リード部２Ｂは、外装缶１Ａの表面に対向して位置すると共に、外装缶１Ａの表面に沿って、円周方向に延長されて、先端部を外装缶１Ａの表面に連結して固定している。
【０００７】
本発明のバッテリーパックは、端部電極５を凸部電極５Ａとし、凸部電極５Ａの周囲に絶縁リング８を配設して、この絶縁リング８の上に第１リード部２Ａを配設する。このバッテリーパックは、第１リード部２Ａが封口板に接触してショートするのを、絶縁リング８で有効に防止できる。
【０００８】
さらに、本発明のバッテリーパックは、好ましくは、二次電池１の外装缶１Ａの表面を筒状の絶縁シート９で絶縁して、この絶縁シート９を第２リード部２Ｂの外側に配設する。このバッテリーパックは、隣接する二次電池１の外装缶１Ａと第２リード部２Ｂがショートするのを、絶縁シート９で有効に防止できる。さらに、この絶縁シート９は、第１リード部２Ａの下面に延長される延長部９Ａを設けて、延長部９Ａを第１リード部２Ａと二次電池１の端面との間に配設することができる。この構造のバッテリーパックは、延長部９Ａによって、第１リード部２Ａと封口板がショートするのを阻止できる。
【０００９】
さらに、本発明のバッテリーパックは、好ましくは、複数本の二次電池１を、樹脂にポッティングして互いに連結、固定する。このバッテリーパックは、たとえば、二次電池１を収納しているケース３と二次電池１との間にポッティング用の樹脂を充填して、二次電池１の下部をポッティングしてケース３に固定できる。本発明のバッテリーパックは、従来のように、二次電池の上下をリード板で連結しないので、リード板２を樹脂に埋設することなく接続できる。このため、接続されるリード板２の断線を容易に判定して、しかも、リード板２の発熱によるポッティング樹脂の熱変形や破損を有効に防止できる。このように、複数の二次電池１を、樹脂でポッティングして互いに連結、固定するバッテリーパックは、複数の二次電池１を、確実かつ簡単に所定の位置に固定できる。
【００１０】
さらに、本発明のバッテリーパックは、好ましくは、第２リード部２Ｂの全長を、二次電池１の全周の半分よりも長くする。この形状のリード板２は、分岐されたふたつの第２リード部２Ｂで二次電池１の両側を確実に連結できる。
【００１１】
【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バッテリーパックを例示するものであって、本発明はバッテリーパックを以下のものに特定しない。
【００１２】
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」、および「課題を解決するための手段の欄」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。
【００１３】
図２に示すバッテリーパックは、複数の二次電池１と、二次電池１を直列に接続しているリード板２と、リード板２で連結している二次電池１を収納しているケース３と、二次電池１をケース３にポッティングしているポッティング樹脂４とを備える。
【００１４】
二次電池１は、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池、リチウムイオン二次電池等の円筒型電池である。図のバッテリーパックは、全ての二次電池１を、両端面が同一平面に位置するようにして、互いに平行に配列している。図のバッテリーパックは、６本の二次電池１を垂直に立てる姿勢として、上下の端面を水平な面に並べて、平行に隣接して横１列に並べている。図のバッテリーパックは、全ての二次電池１をリード板２で直列に接続している。したがって、全ての二次電池１は、＋電極である凸部電極５Ａを上に向きとして横に並べている。このバッテリーパックは、全ての二次電池１を横１列に並べているが、必ずしも全ての二次電池１を横１列に並べる必要はない。たとえば、図示しないが、多数の二次電池を、両端面を同一平面に揃えて、横に並べて複数の列に配列することもできる。
【００１５】
隣接する二次電池１にリード板２を接続する状態を図３と図４に示す。これ等の図に示すリード板２は、隣接して配列している二次電池１の外装缶１Ａと端部電極５を接続する。リード板２の斜視図を図５に示している。この図のリード板２は、金属板を裁断した後、図に示す形状にプレス加工して製作される。金属板は、鉄板や銅板等の金属板の表面に、ニッケル等の金属メッキをしたもの、あるいはニッケル板である。これ等の図に示すリード板２は、二次電池１の端部電極５に接続している第１リード部２Ａと、この第１リード部２Ａから２分岐されて外装缶１Ａに連結されている第２リード部２Ｂを有する。
【００１６】
第１リード部２Ａは、先端を端部電極５に接続しており、第２リード部２Ｂとの境界部分で、二次電池１の端面から外装缶１Ａの側面に沿って直角に折曲している。第１リード部２Ａは、先端を端部電極５に溶接して連結するので、先端を端部電極５の上面に位置できる長さを有する。
【００１７】
分岐されたふたつの第２リード部２Ｂは、外装缶１Ａの表面に対向して位置すると共に、外装缶１Ａの表面に沿って、円周方向に延長されて、先端部を外装缶１Ａの表面に連結して固定している。図のバッテリーパックは二次電池１を円筒型電池とするので、第２リード部２Ｂは、円弧状に湾曲されて、外装缶１Ａの表面に沿う形状としている。図のリード板２は、第２リード部２Ｂの全長を二次電池１の全周の半分よりも長くしている。この形状のリード板２は、分岐されたふたつの第２リード部２Ｂで二次電池１の両側を弾性的に挟着するようにして、二次電池１に確実に仮り止めできる。この第２リード部２Ｂは、好ましくは、二次電池１の全周の５０〜７５％の長さとする。
【００１８】
さらに、二つに分岐されている第２リード部２Ｂは、好ましくは、二次電池１を弾性的に挟着できるように、二次電池１に沿って湾曲して設けられる。この構造のリード板２は、第２リード部２Ｂで二次電池１を弾性的に挟みつけて装着されるので、第２リード板２Ｂが二次電池１の外装缶１Ａに押し付けられて隙間なく密着する。このため、第２リード部２Ｂをスポット溶接する際に、第２リード部２Ｂの溶接する部分を確実に外装缶１Ａの表面に接触でき、溶接部分に生じる隙間に起因する爆裂等の溶接不良を防止して、安全に、しかも高い信頼度でスポット溶接できる。
【００１９】
図のリード板２は、円筒型電池の外装缶１Ａの表面に沿うように、第２リード部２Ｂを円弧状に湾曲させている。ただ、第２リード部は、必ずしも円弧状に湾曲させる必要はなく、たとえば、図示しないが、円筒型電池の外装缶の表面にほぼ沿うように多角形に折曲する形状とすることもできる。また、二次電池として角型電池や楕円電池を内蔵するバッテリーパックは、第２リード部を、角型電池や楕円電池の外装缶に沿う形状とする。
【００２０】
第１リード部２Ａと第２リード部２Ｂの先端は、スポット溶接して端部電極５や外装缶１Ａに接続される。スポット溶接する先端部は、無効電流を少なくするために、縦にスリット６を設け、このスリット６の両側に突起７を設けている。第１リード部２Ａと第２リード部２Ｂは、溶接用の電極で突起７を端部電極５や外装缶１Ａに押し付け、大電流を流して先端を溶接する。
【００２１】
リード板２と二次電池１との間を絶縁するために、端部電極５である凸部電極５Ａの周囲に絶縁リング８を配設している。この絶縁リング８は、第１リード部２Ａと二次電池１の封口板との間にあって、第１リード部２Ａが封口板に接触するのを防止する。絶縁リング８は、プラスチックシート、あるいは絶縁紙で製作される。絶縁リング８は、端部電極５である凸部電極５Ａを挿入する貫通孔を中心に開口しており、二次電池１の端部の外形にほぼ等しい外形としている。ここに絶縁リング８を配設する構造は、第１リード部２Ａが封口板に接触してショートするのを有効に防止できる。
【００２２】
さらに図のバッテリーパックは、外装缶１Ａの表面を筒状の絶縁シート９で絶縁している。絶縁シート９は、絶縁紙や熱収縮チューブ等のプラスチックシートを筒状に成形したものである。図の絶縁シート９は上下の両端を開口している。絶縁シート９は、底面を閉塞する形状とすることもできる。絶縁シート９は、第２リード部２Ｂの外側に配設されて、第２リード部２Ｂの表面を絶縁している。この絶縁シート９は、隣接する二次電池１の外装缶１Ａと第２リード部２Ｂがショートするのを防止する。さらにまた、図の絶縁シート９は、第１リード部２Ａの下面まで延長している延長部９Ａを有する。延長部９Ａは、第１リード部２Ａと二次電池１の端面との間に配設されて、第１リード部２Ａが封口板に接触するのを阻止する。この構造のバッテリーパックは、絶縁シート９と絶縁リング８の両方で、第１リード部２Ａと封口板がショートするのを２重に阻止できる。
【００２３】
ケース３は、上ケース３Ａと下ケース３Ｂからなり、上ケース３Ａと下ケース３Ｂを周縁で連結している。上ケース３Ａと下ケース３Ｂは二次電池１を収納できる箱形にプラスチックで成形している。図のバッテリーパックは、下ケース３Ｂに二次電池１をポッティングして固定している。二次電池１を固定している下ケース３Ｂに上ケース３Ａを連結して、二次電池１をケース３に収納する。上下のケース３は、周壁を溶着し、あるいは接着して連結される。
【００２４】
以上の構造のバッテリーパックは、以下の工程で組み立てられる。
（１） 二次電池１の外装缶１Ａに、リード板２の第２リード部２Ｂの両端をスポット溶接して固定する。
（２） 二次電池１の端面に絶縁リング８を配設すると共に、外装缶１Ａを筒状の絶縁シート９に挿入して被覆する。
（３） 上ケース３Ａを連結していない下ケース３Ｂに二次電池１を入れて並べる。このとき、二次電池１に連結しているリード板２の第１リード部２Ａが端部電極５の上に位置するようにする。
（４） 下ケース３Ｂに、ペースト状のポッティング樹脂４を充填する。ポッティング樹脂４が硬化して、二次電池１を下ケース３Ｂに固定する。
（５） リード板２の第１リード部２Ａを二次電池１の端部電極５にスポット溶接して連結する。
（６） 下ケース３Ｂに上ケース３Ａを連結してケース３を閉塞する。
【００２５】
以上の組立方法は、二次電池１を下ケース３Ｂに固定した後に第１リード部２Ａを端部電極５にスポット溶接しているが、第１リード部２Ａを端部電極５に連結して二次電池１を連結する状態で、下ケース３Ｂに入れてポッティング樹脂４で固定することもできる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明のバッテリーパックは、短いリード板で二次電池を確実に連結して、リード板による電圧降下を小さくし、さらに、リード板で二次電池を確実に強固に連結できる特長がある。それは、本発明のバッテリーパックが、両端面を同一平面に位置させて平行に配列している複数の二次電池をリード板で連結しており、このリード板を独特の構造として、隣接して配列される二次電池の端部電極と外装缶とを接続しているからである。このリード板は、第１リード部と、この第１リード部から２分岐された第２リード部とを有し、隣接して配列される二次電池の端部電極に第１リード部を、外装缶に第２リード部を接続している。このように、隣接する二次電池の端部電極と外装缶とをリード板で連結して接続するバッテリーパックは、リード板を短くして電気抵抗を小さくし、リード板による電圧降下を小さくできる特長が実現できる。さらに、この構造のバッテリーパックは、従来のように、二次電池の両端にリード板を溶接しないので、二次電池の下部を樹脂に埋設してポッティングして固定することもできる。
【００２７】
さらに、本発明のバッテリーパックは、リード板の分岐されたふたつの第２リード部を、外装缶の表面に対向して位置させると共に、外装缶の表面に沿って円周方向に延長して、先端部を外装缶の表面に連結して固定しているので、二次電池を確実かつ強固に連結して、リード板による連結強度を強くできる特長もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のバッテリーパックの二次電池をリード板で連結する状態を示す側面図
【図２】本発明の実施例のバッテリーパックの内部構造を示す断面図
【図３】隣接する二次電池にリード板を接続する状態を示す断面図
【図４】隣接する二次電池にリード板を接続する状態を示す平面図
【図５】図３と図４に示すリード板の斜視図
【符号の説明】
１…二次電池 １Ａ…外装缶
２…リード板 ２Ａ…第１リード部 ２Ｂ…第２リード部
３…ケース ３Ａ…上ケース ３Ｂ…下ケース
４…ポッティング樹脂
５…端部電極 ５Ａ…凸部電極
６…スリット
７…突起
８…絶縁リング
９…絶縁シート ９Ａ…延長部
１０…リード板

Claims (6)

1. 複数の二次電池（１）をリード板（２）で連結しており、かつ、以下の全ての構成を有することを特徴とするバッテリーパック。
   （ａ） 複数の二次電池（１）が、両端面を同一平面に位置させて、平行に配列されている。
   （ｂ） リード板（２）は、隣接して配列している二次電池（１）の外装缶（１Ａ）と端部電極（５）を接続している。
   （ｃ） リード板（２）は、端部電極（５）に接続される第１リード部（２Ａ）と、この第１リード部（２Ａ）から２分岐されて外装缶（１Ａ）に連結されている第２リード部（２Ｂ）を有する。
   （ｄ） 第１リード部（２Ａ）は、先端を端部電極（５）に接続して、第２リード部（２Ｂ）との境界部分を二次電池（１）の端面から外装缶（１Ａ）の側面に沿って折曲している。
   （ｅ） 分岐されたふたつの第２リード部（２Ｂ）は、外装缶（１Ａ）の表面に対向して位置すると共に、外装缶（１Ａ）の表面に沿って、円周方向に延長されて、先端部を外装缶（１Ａ）の表面に連結して固定している。
   （ｆ） 端部電極（５）が凸部電極（５Ａ）で、凸部電極（５Ａ）の周囲に絶縁リング（８）を配設しており、この絶縁リング（８）の上に第１リード部（２Ａ）を配設している。
2. 二次電池（１）の外装缶（１Ａ）の表面を筒状の絶縁シート（９）で絶縁しており、この絶縁シート（９）を第２リード部（２Ｂ）の外側に配設している請求項１に記載のバッテリーパック。
3. 絶縁シート（９）が、第１リード部（２Ａ）の下面に延長されてなる延長部（９Ａ）を有し、延長部（９Ａ）を第１リード部（２Ａ）と二次電池（１）の端面との間に配設している請求項２に記載のバッテリーパック。
4. 複数本の二次電池（１）が、樹脂にポッティングされて互いに連結、固定している請求項１に記載のバッテリーパック。
5. バッテリーパックが二次電池（１）を収納しているケース（３）を有し、ケース（３）と二次電池（１）との間にポッティング用の樹脂を充填して、二次電池（１）の下部をポッティングしてケース（３）に固定している請求項４に記載のバッテリーパック。
6. 第２リード部（２Ｂ）の全長が、二次電池（１）の全周の半分よりも長い請求項１に記載のバッテリーパック。

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