JP3728254B2

JP3728254B2 - 組電池

Info

Publication number: JP3728254B2
Application number: JP2002024804A
Authority: JP
Inventors: 亮策伊澤; 和之奧
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2002-01-31
Publication date: 2005-12-21
Anticipated expiration: 2022-01-31
Also published as: JP2003229102A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池から排出されるガスを外部に排気できる組電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電池は、過充電され、あるいは内部短絡されると内部でガスが発生する。発生したガスは、電池の内圧を上昇させる。内圧上昇で外装缶が破裂するのを防止するために、電池は安全弁を備える。安全弁は、内圧が設定圧力よりも高くなると、開弁してガスを外部に排出させる。電池から排出されるガスは、種々の弊害を発生させる原因となる。たとえば、ニッケル−水素電池から排出される水素ガスは、空気と所定の混合比で爆破することがある。また、ニッケル−水素電池に限らず、種々の電池から排出されるガスは、電装部品を腐食させる等の弊害の原因となる。
【０００３】
電池から排出されるガスを外部に排気できるガスの排出装置は開発されている（特開平７−２４５０８９号）。この公報に記載される装置は、電池のケースに固定している排気管にホースを連結している。ホースで電池から排出されるガスを外部に排気する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上の構造の排気装置は、電池のケースに、安全弁に連結される排気管を固定する必要がある。このため、電池のケースの構造が複雑になって、製造コストが高くなる。とくに、ケースを金属製の外装缶と封口板とで製作している電池は、安全弁の排気孔に連結して排気管を連結するのが極めて難しい。それは、排気管を気密に連結するために、排気管を封口板の排気孔に溶接や半田付け等の方法で連結するからである。この構造で封口板に排気管を連結することは、机上プランとしては可能であっても、現実には製作コストが高くなり、また気密に連結するための信頼性の点からも現実にはほとんど不可能である。
【０００５】
本発明は、このような従来の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、電池の構造を特別な形状に変更することなく、電池の封口板に設けている安全弁から排出されるガスを、簡単な構造で確実に外部に排気できる組電池を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の組電池は、端部に安全弁５０を有する複数の電池１０を直列に接続して直線状に連結している。組電池は、直線状に連結している電池１０の端部をシールドキャップ６０に連結して、シールドキャップ６０でもって電池１０の間に安全弁５０の排気孔５５に連結する密閉室６３を設けている。シールドキャップ６０は、互いに連結される一方の電池１０の端部を挿入して連結する筒状の第１挿入部６１と、他方の電池１０の端部を挿入して連結する筒状の第２挿入部６２とを有する。第１挿入部６１と第２挿入部６２は、互いに直線状に配設している。組電池は、隣接するふたつの電池１０の端部をシールドキャップ６０の第１挿入部６１と第２挿入部６２に挿入して、電池１０の間に密閉室６３を形成している。シールドキャップ６０は、この密閉室６３に連通してガス抜孔６４を開口している。組電池は、ガス抜孔６４をガスの排気路７０に連結して、安全弁５０から排出されるガスを排気するようにしている。
【０００７】
シールドキャップ６０は、第１挿入部６１と第２挿入部６２の内面と電池１０の外周面との間をシール材７２で気密にシールすることができる。さらに、シールドキャップ６０は、第１挿入部６１と第２挿入部６２との間に、内面に突出する隔壁６７を設けることができる。このシールドキャップ６０は、隔壁６７と電池端面との間をシールリング７３で気密にシールすると共に、一方の挿入部と電池外周面とをシール材７２でシールして、電池１０の間に安全弁５０の排気孔５５に連結される密閉室６３を設けることができる。
【０００８】
さらに、シールドキャップ６０は、プラスチック製として、ガス抜孔６４に連通するニップル６５を一体成形して設けて、このニップル６５に排気路７０であるホース７１を連結することができる。さらに、本発明の組電池は、シールドキャップ６０の内側に、電池１０と電池１０とを連結する保持キャップ３０を配設することができる。シールドキャップ６０は、第１挿入部６１の内面と保持キャップ３０の外周面との間、及び第２挿入部６２の内面と二次電池１０の外周面との間に、各々シール材７２を設けている。
【０００９】
【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組電池を例示するものであって、本発明は組電池を以下のものに特定しない。
【００１０】
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。
【００１１】
図１と図２に示す組電池は、端部に安全弁を有する複数の二次電池１０を直列に接続して直線状に連結している。この組電池は、直線状に連結している二次電池１０の端部にシールドキャップ６０を連結して、シールドキャップ６０でもって二次電池１０間に安全弁の排気孔に連結する密閉室を設けている。
【００１２】
図１に示す組電池は、複数の二次電池１０を直列に接続して直線状に連結している。この構造の組電池は、複数個を直列に接続して、主としてハイブリッドカー等の電動車両に使用される。ただ、本発明の組電池は、電動車両以外の用途であって、大出力が要求される用途にも使用できる。図の組電池は、円筒型電池である二次電池を直線状に連結して直列に接続している。ただし、組電池は、角型電池である二次電池を直線状に連結して直列に接続することもできる。
【００１３】
組電池は、図２に示すように、同一平面に平行に並べてケース８０に収納される。横に並べている組電池は、互いに直列に接続されて出力電圧を高くしている。組電池は、その両端をケース８０に固定される。組電池を構成する二次電池１０は、ニッケル−水素電池、リチウムイオン二次電池、ニッケル−カドミウム電池等の充電できる全ての電池を使用することができる。ただ、電動車両用の組電池に使用される二次電池には、ニッケル−水素電池が適している。体積と重量に対する出力が大きくて、優れた大電流特性を有するからである。
【００１４】
二次電池１０は、図３の断面図に示すように、外装缶１１の開口部を封口板１２で気密に密閉している。外装缶１１と封口板１２は金属板である。外装缶１１は、金属板を底のある筒状にプレス成形して製作される。封口板１２は、中央に凸部電極１３を設けており、この凸部電極１３に安全弁５０を内蔵させている。安全弁５０は、弾性体であるコイルスプリング５１と、このコイルスプリング５１に押圧されて封口板１２の弁孔５３に押し付けられている弁体５２と、弁体５２とコイルスプリング５１を内蔵して凸部電極１３を構成する金属蓋５４とを備える。金属蓋５４には、排気孔５５を開口している。この構造の安全弁５０は、二次電池１０の内圧が上昇すると弁体５２が弁孔５３を開口する。弁孔５３が開口されると、電池内のガスは、弁孔５３と排気孔５５を通過して電池外に排気される。通常の使用状態では、コイルスプリング５１が弁体５２を押圧して弁孔５３を気密に閉塞している。
【００１５】
外装缶１１は、電極１７を内蔵しており、さらに、電解液も充填している。外装缶１１は、開口部の端部をかしめ加工して封口板１２を気密に固定している。封口板１２は、ガスケット１４を介して外装缶１１のかしめ部に挟着されて気密に固定される。ガスケット１４は絶縁材のゴム状弾性体で、封口板１２と外装缶１１とを絶縁すると共に、封口板１２と外装缶１１との隙間を気密に閉塞する。この構造の二次電池１０は、封口板１２をかしめて挟着するために、封口板１２を設けている端部に、周囲に沿って溝部１５が設けられる。さらに、封口板１２の周縁にはカシメ凸条１６が設けられる。この二次電池１０は、封口板１２を第１の電極として、外装缶１１を第２の電極としている。ニッケル−水素電池は、第１の電極を正極として第２の電極を負極としている。二次電池は、第１の電極を負極として第２の電極を正極とすることもできる。
【００１６】
シールドキャップ６０が二次電池１０を連結する構造を図４〜図７に示す。これ等の図に示すシールドキャップ６０は、互いに連結される一方の二次電池１０の端部を挿入して連結する筒状の第１挿入部６１と、他方の二次電池１０の端部を挿入して連結する筒状の第２挿入部６２とを有する。第１挿入部６１と第２挿入部６２は、互いに直線状に配設されている。隣接するふたつの二次電池１０の端部が、シールドキャップ６０の第１挿入部６１と第２挿入部６２に挿入されて、シールドキャップ６０でもって、二次電池１０の間に密閉室６３を形成している。シールドキャップ６０は、密閉室６３に連通してガス抜孔６４を開口している。このガス抜孔６４は、ガスの排気路７０であるホース７１を連結している。ホース７１の排気路７０は、開弁した安全弁５０から排出されるガスを外部に排気する。シールドキャップ６０はプラスチック製で、ガス抜孔６４に連通するニップル６５を一体成形して設けており、このニップル６５に排気路７０であるホース７１を連結している。
【００１７】
図４と図５に示す組電池は、シールドキャップ６０の内側に二次電池１０を連結する保持キャップ３０を配設している。二次電池１０は、接続体２０と保持キャップ３０で直線状に連結され、保持キャップ３０の外側にシールドキャップ６０を配設している。これ等の図に示すシールドキャップ６０は、第１挿入部６１の内面と保持キャップ３０の外周面との間にシール材７２を設け、このシール材７２で第１挿入部６１の内面と保持キャップ３０の外周面との間を気密にシールしている。さらに、シールドキャップ６０は、第２挿入部６２の内面と二次電池１０の外周面との間にシール材７２を設け、このシール材７２で第２挿入部６２の内面と二次電池１０の外周面との間を気密にシールしている。シール材７２はＯリングやパッキンで、第１挿入部６１と第２挿入部６２の内面に設けたリング溝６６に位置ずれしないように入れている。
【００１８】
図６と図７の組電池は、シールドキャップ６０を二次電池１０を連結する保持キャップ３０に併用している。このシールドキャップ６０は、第１挿入部６１と第２挿入部６２に二次電池１０の端部を挿入して連結し、二次電池１０の間に密閉室６３を設けている。図６のシールドキャップ６０は、第１挿入部６１及び第２挿入部６２の内面と二次電池１０の外周面との間にシール材７２を配設して、二次電池１０の間に気密の密閉室６３としている。図７のシールドキャップ６０は、第１挿入部６１と第２挿入部６２との間に、内面に突出する隔壁６７を設けている。この隔壁６７と電池端面との間には、Ｏリング等のシールリング７３を入れて、隔壁６７と二次電池１０の底面とを気密にシールしている。シールリング７３は、二次電池１０の底面に気密に密着している。さらに、第１挿入部６１と電池外周面との間にもシール材７２を設けている。第１挿入部６１は、安全弁５０を設けている二次電池１０の封口板１２のある端部を挿入している。この組電池は、第１挿入部６１の内面に設けているシール材７２と、隔壁６７に設けているシール材７２との間に、安全弁５０の排気孔５５に連結される密閉室６３を設けている。
【００１９】
以上の組電池は、安全弁５０が開弁して排気孔５５からガスが放出されると、このガスは、接続体２０と二次電池１０との間の隙間を通過してシールドキャップ６０の密閉室６３にいたり、ガス抜孔６４から排気路７０を通過して外部に排気される。
【００２０】
シールドキャップ６０のガス抜孔６４に連結している排気路７０であるホース７１は、図２に示すように互いに連結され、組電池の外部まで引き出されて、ガスを外部に排気する。ハイブリッドカーや電気自動車に搭載される組電池は、排気路７０であるホース７１を自動車の外部まで延長して、ガスを車外に排気する。
【００２１】
二次電池１０を直列に接続して直線状に連結する接続体２０を図８ないし図１１に示す。図８と図９の接続体２０は、図４、図６、図７の組電池において二次電池１０を連結する。この接続体２０は、上下に突出して溶接凸部２２を有し、上下の溶接凸部２２を図において上下に配設している二次電池１０の電池端面に溶接して接続している。図１０と図１１に示す接続体は、同心円状に内側と外側に溶接凸部２２を設けている。内側の溶接凸部２２を下方の二次電池１０の封口板１２に溶接し、外側の溶接凸部２２を上方の二次電池１０の外装缶１１の底面に溶接して接続している。
【００２２】
保持キャップ３０は、全体をプラスチック等の絶縁材で成形している。保持キャップ３０は、隣接する二次電池１０の間に配設されて、接続体２０を抜け難いように定位置に保持する。保持キャップ３０は、保持する接続体２０の両面を対向する電池端面に溶接するために貫通孔３３を設けている。
【００２３】
図４の保持キャップ３０は、接続体２０を定位置に保持する保持部３２と、この保持部３２の外周に連結するように成形している筒部３１とを一体成形している。貫通孔３３は、保持部３２に開口される。筒部３１は、周囲に溝部１５のある二次電池１０の端部を挿入している。さらに筒部３１は、抜け難いように二次電池１０に挿入するために、内面に突出して係止凸部３４を設けている。係止凸部３４は、二次電池１０の端部にある溝部１５に嵌入されて、保持キャップ３０が二次電池１０から抜け難くする。さらに、図４に示す保持キャップ３０は、筒部３１の外周面にシールドキャップ６０の内面を密着させているので、二次電池１０と筒部３１との間からガスが漏れないように、係止凸部３４を溝部１５の開口部に密着する形状として保持キャップ３０を気密に二次電池１０に装着している。図の係止凸条３４は、筒部３１の内面に沿う凸条として、溝部１５との気密性を高くしている。ただ、図示しないが、保持キャップは、筒部の内面と二次電池の外周面との間にシール材を設け、このシール材で筒部と二次電池との間を気密にシールすることもできる。
【００２４】
さらに、図４の保持キャップ３０は、カシメ凸条１６の表面と内面を保持部３２で被覆している。二次電池１０は、封口板１２を第１の電極、外装缶１１を第２の電極としているので、封口板１２に接続される接続体２０が外装缶１１の一部であるカシメ凸条１６に接触するとショートする。図の保持キャップ３０は、カシメ凸条１６の内面を絶縁するために、カシメ凸条１６の内側に嵌入される凸部リング３５を一体成形して設けている。この凸部リング３５は、保持キャップ３０を二次電池１０の定位置に嵌着する働きもする。すなわち、二次電池１０のショートを防止しながら接続体２０を定位置に保持する。さらに、図の保持キャップ３０は、保持部３２に設けている貫通孔３３の開口部上端に、内側に突出する抜止ストッパ３６を設けている。この保持キャップ３０は、保持部３２に設けている貫通孔３３の内周面に接続体２０の外周縁を当接させて、接続体２０を位置ずれしないようにしながら、抜止ストッパ３６で抜け難いように保持する。
【００２５】
図５に示す保持キャップ３０は、隣接する二次電池１０の間に配設されて隣接する二次電池１０を連結する。隣接する二次電池１０を連結するために、保持キャップ３０は、互いに連結される一方の二次電池１０の端部を挿入して連結する第１筒部３７と、他方の二次電池１０の端部を挿入して連結する第２筒部３８とを有し、第１筒部３７と第２筒部３８とを互いに直線状に配設して一体成形している。隣接するふたつの二次電池１０は、各々の端部を第１筒部３７と第２筒部３８に挿入して、保持キャップ３０でもって直線状に連結される。
【００２６】
第１筒部３７及び第２筒部３８は、二次電池１０の外装缶１１の端部を隙間なく挿入できる筒状に成形される。円筒型電池の二次電池１０を挿入する第１筒部３７及び第２筒部３８は、円筒形で、その内径を円筒型電池の外径にほぼ等しくしている。第１筒部３７は、二次電池１０の端部にある溝部１５に嵌入されて、二次電池１０を抜け難くする係止凸部３４を内面に突出して設けている。さらに、図５に示す保持キャップ３０は、第１筒部３７の外周面にシールドキャップ６０の内面を密着させているので、二次電池１０と第１筒部３７との間からガスが漏れないように、係止凸部３４を溝部１５の開口部に密着する形状として保持キャップ３０を気密に二次電池１０に装着している。ただ、この保持キャップも、第１筒部の内面と二次電池の外周面との間にシール材を設け、このシール材で第１筒部と二次電池との間を気密にシールすることもできる。第２筒部３８は、発生するガスをスムーズに外部に排出できる程度に、二次電池１０に密着している。ただ、保持キャップは、発生したガスをスムーズに外部に排出するために、第２筒部に貫通孔やスリットを設けることもできる。
【００２７】
さらに、図５の保持キャップ３０は、接続体２０を抜け難いように定位置に保持する保持部３２を設けている。保持部３２は、第１筒部３７と第２筒部３８との間に配設されると共に、保持する接続体２０の両面を対向する電池端面に溶接するために貫通孔３３を設けている。さらに、図５の保持キャップ３０は、カシメ凸条１６を絶縁しない。カシメ凸条１６を絶縁するために絶縁リング４１を配設している。絶縁リング４１は、内周縁にリング凸条４２を設けている。この絶縁リング４１は、カシメ凸条１６と接続体２０の外周部２４との間に配設されて、接続体２０とカシメ凸条１６とを絶縁する。絶縁リング４１は、外形を二次電池１０の外形にほぼ等しくして、保持キャップ３０で定位置に保持され、さらに、リング凸条４２をカシメ凸条１６の内側に嵌入して、カシメ凸条１６によっても位置ずれしないように定位置に配設される。
【００２８】
さらに、図５に示す保持キャップは、保持部を設けることなく、第１筒部に挿入される二次電池と、第２筒部に挿入される二次電池とで、接続体を挟着して所定の位置に保持することもできる。この保持キャップは、接続体の外周縁を保持キャップの内周面に当接させて、あるいは、接続体の段差部を絶縁リングの内周面に当接させて接続体を所定の位置に保持できる。さらに、この保持キャップは、絶縁リングをプラスチックで一体的に成形することもできる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の組電池は、電池の封口板に設けている安全弁から排出されるガスを、簡単な構造で確実に外部に排気できる特長がある。それは、本発明の組電池が、互いに連結される電池の端部にシールドキャップを連結して、シールドキャップでもって安全弁の排気孔に連結する密閉室を設けており、この密閉室に連通して開口されたガス抜孔をガスの排気路に連結して安全弁から排出されるガスを排気しているからである。この構造の組電池は、電池の連結部分にシールドキャップを装着することによって、シールドキャップの内側に密閉室を設けている。したがって、従来のように、電池の構造を特別な形状に変更することなく、極めて簡単な構造として安全弁から排出されるガスを確実に外部に排気できる。とくに、このシールドキャップは、第１挿入部と第２挿入部とを備え、第１挿入部に一方の電池の端部を挿入すると共に、第２挿入部に他方の電池の端部を挿入してこれらを連結するので、電池の端部に簡単かつ確実に装着できる特長がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかる組電池の側面図
【図２】図１に示す組電池をケースに収納する状態を示す概略図
【図３】二次電池の安全弁の構造を示す断面図
【図４】本発明の一実施例にかかる組電池の連結構造を示す拡大断面図
【図５】本発明の他の実施例にかかる組電池の連結構造を示す拡大断面図
【図６】本発明の他の実施例にかかる組電池の連結構造を示す拡大断面図
【図７】本発明の他の実施例にかかる組電池の連結構造を示す拡大断面図
【図８】図４、図６及び図７に示す組電池の接続体を示す平面図
【図９】図８に示す接続体のＡ−Ａ線断面図
【図１０】図５に示す組電池の接続体を示す平面図
【図１１】図１０に示す接続体のＡ−Ａ線断面図
【符号の説明】
１０…電池
１１…外装缶
１２…封口板
１３…凸部電極
１４…ガスケット
１５…溝部
１６…カシメ凸条
１７…電極
２０…接続体
２２…溶接凸部
３０…保持キャップ
３１…筒部
３２…保持部
３３…貫通孔
３４…係止凸部
３５…凸部リング
３６…抜止ストッパ
３７…第１筒部
３８…第２筒部
４１…絶縁リング
４２…リング凸条
５０…安全弁
５１…コイルスプリング
５２…弁体
５３…弁孔
５４…金属蓋
５５…排気孔
６０…シールドキャップ
６１…第１挿入部
６２…第２挿入部
６３…密閉室
６４…ガス抜孔
６５…ニップル
６６…リング溝
６７…隔壁
７０…排気路
７１…ホース
７２…シール材
７３…シールリング
８０…ケース

Claims

端部に安全弁(50)を有する複数の電池(10)を直列に接続して直線状に連結している組電池であって、直線状に連結している電池(10)の端部をシールドキャップ(60)に連結して、シールドキャップ(60)でもって電池(10)の間に安全弁(50)の排気孔(55)に連結する密閉室(63)を設けており、
シールドキャップ(60)は、互いに連結される一方の電池(10)の端部を挿入して連結する筒状の第１挿入部(61)と、他方の電池(10)の端部を挿入して連結する筒状の第２挿入部(62)とを有し、第１挿入部(61)と第２挿入部(62)とは互いに直線状に配設されており、
隣接するふたつの電池(10)の端部をシールドキャップ(60)の第１挿入部(61)と第２挿入部(62)に挿入して、電池(10)の間に密閉室(63)を形成しており、この密閉室(63)に連通してシールドキャップ(60)にガス抜孔(64)を開口しており、ガス抜孔(64)をガスの排気路(70)に連結して、安全弁(50)から排出されるガスを排気するようにしてなり、
第１挿入部 (61) と第２挿入部 (62) との間で内面に突出する隔壁 (67) を設けており、この隔壁 (67) と電池端面との間をシールリング (73) で気密にシールすると共に、一方の挿入部と電池外周面とをシール材 (72) でシールして、電池 (10) の間に安全弁 (50) の排気孔 (55) に連結される密閉室 (63) を設けている組電池。
第１挿入部(61)と第２挿入部(62)の内面と電池(10)の外周面との間をシール材(72)で気密にシールしている請求項１に記載される組電池。
シールドキャップ(60)がプラスチック製で、ガス抜孔(64)に連通するニップル(65)を一体成形して設けており、このニップル(65)に排気路(70)であるホース(71)を連結している請求項１に記載される組電池。
端部に安全弁 (50) を有する複数の電池 (10) を直列に接続して直線状に連結している組電池であって、直線状に連結している電池 (10) の端部をシールドキャップ (60) に連結して、シールドキャップ (60) でもって電池 (10) の間に安全弁 (50) の排気孔 (55) に連結する密閉室 (63) を設けており、
シールドキャップ (60) は、互いに連結される一方の電池 (10) の端部を挿入して連結する筒状の第１挿入部 (61) と、他方の電池 (10) の端部を挿入して連結する筒状の第２挿入部 (62) とを有し、第１挿入部 (61) と第２挿入部 (62) とは互いに直線状に配設されており、
隣接するふたつの電池 (10) の端部をシールドキャップ (60) の第１挿入部 (61) と第２挿入部 (62) に挿入して、電池 (10) の間に密閉室 (63) を形成しており、この密閉室 (63) に連通してシールドキャップ (60) にガス抜孔 (64) を開口しており、ガス抜孔 (64) をガスの排気路 (70) に連結して、安全弁 (50) から排出されるガスを排気するようにしてなり、
シールドキャップ (60) の内側に、電池 (10) と電池 (10) を連結する保持キャップ (30) を配設しており、
シールドキャップ (60) は、第１挿入部 (61) の内面と保持キャップ (30) の外周面との間、及び第２挿入部 (62) の内面と二次電池 (10) の外周面との間に、各々シール材 (72) を設けている組電池。