JP3775396B2

JP3775396B2 - Flat cell battery pack

Info

Publication number: JP3775396B2
Application number: JP2003071218A
Authority: JP
Inventors: 祐介渡会; 暁夫水口; 晃裕樋上; 守斌張
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2006-05-17
Anticipated expiration: 2023-03-17
Also published as: JP2004281236A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の平板状単電池を直列又は並列に接続された組電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動工具や電気自動車のように、大電流で放電する用途に用いられるものとして組み電池が知られている。従来の組電池は、複数の単電池を直列又は並列に接続することにより作られ、単電池がニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池等のアルカリ電池である場合には、それらの単電池の端子をバスバーを介して溶接接続することや（例えば、特許文献１参照。）、単電池を充電し又は放電する方向に溶接電流を流して、隣接する単電池の正極端子と負極端子の電極金属を溶着することが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
一方、近年では、ビデオカメラやノート型パソコン等のポータブル機器の普及によって薄くてある程度フレキシブルな電池に対する需要が高まっている。この薄型の電池として、正極シートと負極シートを積層して形成された平板状単電池が知られている。この正極シートは、正極集電体箔の表面に活物質を塗布することにより作られ、負極シートは負極集電体箔の表面に活物質を塗布することにより作られる。正極シートの活物質と負極シートの活物質の間にはポリマー電解質層が介装される。この電池では、それぞれの活物質における電位差を電流として取出すための正極メッシュ状出力端子及び負極メッシュ状出力端子が正極集電体箔及び負極集電体箔に設けられ、このように積層された積層体をパッケージで密閉することにより平板状単電池が作られる。この平板状単電池では、パッケージから引出された出力端子が比較的可撓性を有するメッシュ状金属であるので、その出力端子を折り曲げたるすることにより、配線の取り回しが比較的容易になるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１５１０４５号公報
【特許文献２】
特開２０００−１００４１６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、複数の平板状の第１及び第２単電池からなる組電池を得るために、第１単電池のメッシュ状出力端子と第２平板状単電池のメッシュ状出力端子を重ね合わせても、それらのメッシュ状出力端子は線又は点でしか接触することがなく、メッシュ状出力端子を重ね合わせて溶接しても、十分な接触面積を得ることができず、その溶接部分が比較的高い抵抗成分となる不具合があった。
また、メッシュ状出力端子は、そのフレキシブル性を確保するために、比較的薄い０．０１５〜０．２ｍｍのものが使用される。このため、メッシュ状出力端子を重ね合わせて直接溶接すると、その溶接部分が他の部分に比較して硬化し、その後の使用によりその硬化した溶接箇所の周囲におけるメッシュ状出力端子が疲労し、その周囲に切れや孔あきが生じてしまう問題点もあった。
本発明の目的は、メッシュ状出力端子の破損を有効に防止するとともに、その溶接箇所における抵抗値を低減し得る平板状単電池の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】
請求項１に係る発明は、図１に示すように、メッシュ状出力端子２１，２３を有する複数の平板状の第１及び第２単電池１０ａ，１０ｂが直列又は並列に接続された組電池である。
その特徴ある構成は、第１単電池１０ａのメッシュ状出力端子２３と第１単電池１０ａに隣接する第２単電池１０ｂのメッシュ状出力端子２１が中間金属板３１を介して積層され、積層された第１単電池のメッシュ状出力端子２３と第２単電池のメッシュ状出力端子２１の積層両外面に外側金属板３２，３２がそれぞれ配置され、中間金属板３１及び外側金属板３２，３２とともに第１単電池のメッシュ状出力端子２３と第２単電池のメッシュ状出力端子２１が溶接されたところにある。
この請求項１に係る発明では、中間金属板３１及び外側金属板３２，３２とともに第１単電池のメッシュ状出力端子２３と第２単電池のメッシュ状出力端子２１を溶接すると、図４に示すように、中間金属板３１及び外側金属板３２，３２が溶接時にメッシュ状出力端子２１，２３の編み目又は穿孔に侵入して互いに接合される。従って、メッシュ状出力端子２１，２３は中間金属板３１を介して互いに面接触し、その溶接箇所における抵抗値は著しく低減する。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、中間金属板３１及び外側金属板３２，３２がメッシュ状出力端子２１，２３の幅方向に相応する長さを有する平板状単電池の組電池である。
この請求項２に係る発明では、中間金属板３１及び外側金属板３２，３２が比較的大きいことから、図２に示すように、実際に溶接される部分から遠ざかるに従って溶接時にメッシュ状出力端子２１，２３に加わる外力は破線矢印で示すように減衰する。従って、メッシュ状出力端子２１，２３の溶接箇所周囲がその溶接時に破損することはない。その一方、溶接箇所周囲におけるメッシュ状出力端子２１，２３は中間金属板３１及び外側金属板３２，３２に挟持されて保護される。従って、溶接後におけるメッシュ状出力端子２１，２３の溶接箇所周囲における亀裂等の破損を有効に防止できる。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、メッシュ状出力端子２１，２３がエキスパンデッドメタル、穿孔された金属シート又は金属ネットにより形成された平板状単電池の組電池である。
この請求項３に係る発明では、溶接時に中間金属板３１及び外側金属板３２，３２が編み目又は穿孔に侵入してメッシュ状出力端子２１，２３の溶接箇所における抵抗値は確実に低減する。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３いずれかに係る発明であって、溶接が超音波溶接、スポット溶接又はシーム溶接のいずれかによりなされた平板状単電池の組電池である。
この請求項４に係る発明では、溶接が超音波溶接及びスポット溶接であれば、溶接に伴う発熱が少なかったり、発熱箇所が限定的であるため、平板状単電池１０ａ，１０ｂのパッケージシート２６が溶接時における熱により融解を起こさないので、平板状単電池１０ａ，１０ｂのそれぞれにおける密閉性を確保することができる。溶接がシーム溶接であれば、溶接されるメッシュ状出力端子２１，２３の接触面積を更に拡大してその溶接箇所における抵抗値を更に低減することができる。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４いずれかに係る発明であって、図３に示すように、直列に接続された複数の平板状単電池１０の端部に位置するメッシュ状出力端子２３の両主面にメッシュ状出力端子２３を挟むように接続用金属板３７がそれぞれ溶接され、接続用金属板３７に出力リード線３６が半田付けされた請求項１ないし４いずれか１項に記載の平板状単電池の組電池である。
この請求項５に係る発明では、出力リード線３６を接続用金属板３７を介してメッシュ状出力端子２３に接続するので、接続用金属板３７が溶接時にメッシュ状出力端子２３の編み目又は穿孔に侵入して面接触し、その溶接箇所における抵抗値は低減して出力リード線３６とメッシュ状出力端子２３との間の抵抗値を低減させる。また、単電池１０を被覆するパッケージシートの耐熱性が低い場合であっても、予め出力リード線３６が半田付けされた接続用金属板３７をメッシュ状出力端子２１に溶接することにより、出力リード線３６を半田付けする際の熱によりそのパッケージシートが破損する事態を回避することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１に示すように、この実施の形態における組電池９は、複数の平板状単電池１０ａ，１０ｂが直列又は並列に接続されたものである。組電池９を構成する平板状単電池１０ａ，１０ｂは、図５に示すように、正極シート１１と負極シート１４との間にポリマー電解質層１７を介装し、その正極シート１１及び負極シート１４を積層したものである。正極シート１１は正極集電体箔１２の表面に正極活物質１３が塗布されたものであり、負極シート１４は負極集電体箔１５の表面に負極活物質１６が塗布されたものである。また、ポリマー電解質層１７は正極集電体箔１２に塗布形成された正極活物質１３と負極集電体箔１５の表面に塗布形成された負極活物質１６との間に介装される。
【００１２】
図５に示す平板状単電池１０ａ，１０ｂは、放電容量を拡大するために帯状の負極集電体箔１５が用いられ、この負極集電体箔１５を有する帯状の負極シート１４は負極活物質１６の表面にポリマー電解質層１７を有した状態で折畳まれる。折畳まれた負極シート１４の折目を除くポリマー電解質層１７の間には、それぞれ折畳み面積に相応した面積を有する複数の正極シート１１が挟持される。複数の正極シート１１の負極シート１４上への配置は、複数の正極集電体箔１２の一方の端部１２ｂがその帯状の負極集電体箔１５の一方の端部１５ｂから突出し、帯状の負極集電体箔１５の他方の端部１５ａが複数の正極集電体箔１２の他方の端部１２ａから突出するように配置される。
【００１３】
複数の正極集電体箔１２の全ての一方の端部１２ｂは積層され、正極メッシュ状出力端子２３の一端が複数の正極集電体箔１２の積層された全ての一方の端部１２ｂの間に挿入される。そしてその挿入状態で挿入方向と交差する方向にかしめられた複数のはとめ２７により正極メッシュ状出力端子２３の一端が複数の正極集電体箔１２の全ての一方の端部１２ｂに接続される。一方、複数の負極集電体箔１５の全ての他方の端部１５ａは積層され、負極メッシュ状出力端子２１の一端が複数の負極集電体箔１５の積層された全ての他方の端部１５ａの間に挿入される。そしてその挿入状態で挿入方向と交差する方向にかしめられた複数のはとめ２７により負極メッシュ状出力端子２１の一端が複数の負極集電体箔１５の全ての他方の端部１５ａに接続される。この実施の形態における正極メッシュ状出力端子２３及び負極メッシュ状出力端子２１にはそれぞれ可撓性を有するエキスパンデッドメタル、穿孔された金属シート又は金属ネットにより形成される。
【００１４】
そして、折畳まれてメッシュ状出力端子２１，２３が接続された帯状の負極シート１４は複数の正極シート１１とともにパッケージシート２６で密封される。この実施の形態におけるパッケージシート２６は変性ポリプロピレンがラミネートされたアルミニウム箔が用いられる。ラミネートされた変性ポリプロピレンを対向させるようにして一対のパッケージシート２６で折畳まれた帯状の負極シート１４を複数の正極シート１１とともに挟み、真空雰囲気中で重ね合わされたパッケージシート２６の周囲を熱圧着することにより変性ポリプロピレンが互いに熱融着して折畳まれた帯状の負極シート１４は複数の正極シート１１とともにパッケージシート２６で密封される。
【００１５】
密封の際、一対のパッケージシート２６は正極メッシュ状出力端子２３の他端及び負極メッシュ状出力端子２１の他端がそれぞれそのパッケージシート２６の外部に表出するようにその正極メッシュ状出力端子２３及び負極メッシュ状出力端子２１を挟み、その状態で一対のパッケージシート２６の周囲は熱圧着される。この実施の形態では、正極メッシュ状出力端子２３及び負極メッシュ状出力端子２１がそれぞれエキスパンデッドメタル等により形成されているので、パッケージシート２６の周囲を熱圧着すると、アルミニウム箔にラミネートされた変性ポリプロピレンは熱融解してエキスパンデッドメタル等の編み目又は穿孔に侵入し、その後変性ポリプロピレンが硬化するのでパッケージ２６と正極メッシュ状出力端子２３及び負極メッシュ状出力端子２１の密着性は確保され、そのパッケージ２６による二次電池の密封は確実に行われる。
【００１６】
図１に戻って、本発明の組電池は、上述したメッシュ状出力端子２１，２３を有する複数の平板状単電池１０ａ，１０ｂを直列又は並列に接続することにより作られる。図１は直列に接続する場合を示し、複数の平板状の第１及び第２単電池のうち第１単電池１０ａのメッシュ状出力端子２３と、その第１単電池１０ａに隣接する第２単電池１０ｂのメッシュ状出力端子２１を中間金属板３１を介して積層する。中間金属板３１としては銅、ニッケル又はアルミニウムからなる厚さ０．０５〜０．５ｍｍの板材が用いられ、メッシュ状出力端子２１，２３の幅方向に相応する長さを有しかつその出力端子２１，２３がパッケージシート２６の端部から突出する長さの５０％〜９５％の幅寸法を有することが好ましい。
【００１７】
そして、積層された第１単電池１０ａのメッシュ状出力端子２３と第２単電池１０ｂのメッシュ状出力端子２１の積層両外面に外側金属板３２，３２をそれぞれ配置する。この外側金属板３２，３２は材質、厚さ及び大きさに関して中間金属板３１と同一のものが使用され、中間金属板３１及び外側金属板３２，３２とともに第１単電池１０ａのメッシュ状出力端子２３と第２単電池１０ｂのメッシュ状出力端子２１を溶接する。溶接は超音波溶接、スポット溶接又はシーム溶接のいずれかによりなされる。ここで、超音波溶接とは、アンビルの加工面上に被溶接物を重ね、この上からアンビルに対して平行に振動する超音波発振ホーンを押し当てて加圧し、この状態で超音波振動を被溶接物に与え、その超音波振動によって生じた摩擦熱により溶接するものである。スポット溶接は、被溶接物を電極チップにより挟んで通電加圧し、被溶接物間に生じる抵抗による発熱によりその部分を溶接するものであり、シーム溶接は、円盤状のローラ電極間に被溶接物を挟んで通電加圧し、被溶接物間に生じる抵抗による発熱により連続的にスポット溶接を繰り返すようなものである。
【００１８】
超音波溶接により行われる場合を具体的に説明すると、図２に示すように、アンビルの加工面上に中間金属板３１及び外側金属板３２，３２とともに第１単電池１０ａのメッシュ状出力端子２３と第２単電池１０ｂのメッシュ状出力端子２１を積層された状態で重ね、上側の外側金属板３２の上から超音波発振ホーン３４を押し当てて加圧する。この状態で実線矢印で示すような超音波振動を与え、その超音波振動によって生じた摩擦熱により原子の拡散が促進され、第１単電池１０ａのメッシュ状出力端子２３と第２単電池１０ｂのメッシュ状出力端子２１は中間金属板３１及び外側金属板３２，３２とともに溶接される。超音波溶接は、所定の間隔ｔ（図３）をあけて複数個所なされる。この実施の形態における超音波溶接は、その周波数が１０〜６０ｋＨｚの範囲内であり、超音波溶接の出力は０．２〜５０ｋＷの範囲内で行われ、１回当たりの超音波溶接の面積が５〜２００ｍｍ²になるように調整される。超音波溶接の際に積層外面に配置される外側金属板３２，３２は、１回当たりの超音波溶接の面積より広い面積を有するように作られ、溶接時における第１単電池１０ａのメッシュ状出力端子２３と第２単電池１０ｂのメッシュ状出力端子２１のそれぞれに過剰な負荷が加わらないようにされる。
【００１９】
図３に示すように、このように直列に接続された複数の平板状単電池の端部に位置するメッシュ状出力端子２１には、この組電池９における電気を図示しない機器に供給するための出力リード線３６が接続される。この出力リード線３６は接続用金属板３７，３７を介してメッシュ状出力端子２１に接続される。具体的に説明すると、接続用金属板３７，３７はその材質、厚さ及び大きさに関して中間金属板３１及び外側金属板３２と同一のものが使用され、そのメッシュ状出力端子２１を挟むように接続用金属板３７，３７がそれぞれ溶接される。そして、その接続用金属板３７，３７のいずれか一方又は双方に出力リード線３６が半田付けされる。この場合、単電池１０ａ，１０ｂを被覆するパッケージシート２６の耐熱性が低い場合には、予め出力リード線３６が半田付けされた接続用金属板３７をメッシュ状出力端子２１に超音波溶接等により溶接することが好ましい。
【００２０】
このように構成された組電池９では、端部に位置するメッシュ状出力端子２１に接続用金属板３７，３７を介して接続された出力リード線３６から所望の電気を得ることができる。
また、第１単電池１０ａのメッシュ状出力端子２３と第２単電池１０ｂのメッシュ状出力端子２１とは、中間金属板３１及び外側金属板３２，３２とともに超音波溶接されるので、その中間金属板３１及び外側金属板３２，３２の存在によりその振動負担が軽減されるとともに、図２に示すように、超音波発振ホーン３４が当接する部分はそのホーン３４とともに外側金属板３２，３２が振動しても、その振動はホーン３４から遠ざかるに従って減衰する。そして、外側金属板３２，３２の周囲にあってはその振動は著しく減衰され、溶接されるメッシュ状出力端子２１，２３の溶接箇所周囲における亀裂等の破損を防止できる。
【００２１】
一方、超音波溶接される部分における中間金属板３１及び外側金属板３２，３２は超音波振動によって摩擦熱が生じ、図４に示すように、中間金属板３１及び外側金属板３２，３２は熱融解してエキスパンデッドメタル等の編み目又は穿孔に侵入して互いに接合される。従って、中間金属板３１及び外側金属板３２，３２は、メッシュ状出力端子２１，２３と面接触することになり、その溶接箇所における抵抗値を著しく低減させることができる。
【００２２】
更に、出力リード線３６を接続用金属板３７を介してメッシュ状出力端子２３に接続するので、接続用金属板３７が溶接時にメッシュ状出力端子２３の編み目又は穿孔に侵入して面接触し、その溶接箇所における抵抗値は低減して出力リード線３６とメッシュ状出力端子２３との間の抵抗値を低減させる。また、単電池１０ａ，１０ｂを被覆するパッケージシート２６の耐熱性が低い場合であっても、予め出力リード線３６が半田付けされた接続用金属板３７をメッシュ状出力端子２１に溶接することにより、出力リード線３６を半田付けする際の熱によりそのパッケージシート２６が破損する事態を回避することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、中間金属板及び外側金属板とともに第１単電池のメッシュ状出力端子と第２単電池のメッシュ状出力端子を溶接するので、中間金属板及び外側金属板をメッシュ状出力端子の編み目又は穿孔に侵入させることができ、メッシュ状出力端子を互いに面接触させることができる。この結果、メッシュ状出力端子の溶接箇所における抵抗値を低減させることができる。この場合、中間金属板及び外側金属板をメッシュ状出力端子の幅方向に相応する長さにすれば、実際に溶接される部分から遠ざかるに従って溶接時における外力は減衰する。従って、溶接されるメッシュ状出力端子の溶接箇所周囲における亀裂等の破損を有効に防止することができる。
【００２４】
また、メッシュ状出力端子をエキスパンデッドメタル、穿孔された金属シート又は金属ネットにより形成すれば、溶接時に中間金属板及び外側金属板を編み目又は穿孔に確実に侵入させることができ、その溶接箇所における抵抗値を確実に低減することができる。そして溶接が超音波溶接、スポット溶接又はシーム溶接のいずれかであれば、平板状単電池のそれぞれにおける密閉性を確保するか、或いはメッシュ状出力端子の接触面積を更に拡大してその溶接箇所における抵抗値を更に低減することができる。
更に、出力リード線を接続用金属板を介してメッシュ状出力端子に接続すれば、出力リード線とメッシュ状出力端子との間の抵抗値を低減させることができ、単電池を被覆するパッケージシートの耐熱性が低い場合であっても、予め出力リード線が半田付けされた接続用金属板をメッシュ状出力端子に溶接することにより、出力リード線を半田付けする際の熱によりそのパッケージシートが破損する事態を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の組電池における出力端子の接続構造を示す斜視図。
【図２】その出力端子を超音波溶接する状態を示す断面図。
【図３】その組電池の端部の出力端子に出力リード線を接続する状態を示す斜視図。
【図４】その溶接された出力端子間の状態を示す断面図。
【図５】その組電池を構成する平板状電池の構造を示す図１のＡ−Ａ線断面図。
【符号の説明】
９組電池
１０ａ第１単電池
１０ｂ第２単電池
２１，２３メッシュ状出力端子
３１中間金属板
３２外側金属板
３６出力リード線
３７接続用金属板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an assembled battery in which a plurality of flat battery cells are connected in series or in parallel.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, assembled batteries are known for use in applications that discharge with a large current, such as electric tools and electric vehicles. A conventional assembled battery is made by connecting a plurality of single cells in series or in parallel. When the single cell is an alkaline battery such as a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery, the terminals of those single cells are used. Are connected by welding via a bus bar (see, for example, Patent Document 1), or a welding current is passed in the direction of charging or discharging a unit cell, so that the electrode metal of the positive terminal and the negative terminal of the adjacent unit cell is connected. It is known to weld (for example, refer to Patent Document 2).
[0003]
On the other hand, in recent years, the demand for thin and somewhat flexible batteries has increased due to the spread of portable devices such as video cameras and notebook computers. As this thin battery, a flat single battery formed by laminating a positive electrode sheet and a negative electrode sheet is known. The positive electrode sheet is made by applying an active material to the surface of the positive electrode current collector foil, and the negative electrode sheet is made by applying an active material to the surface of the negative electrode current collector foil. A polymer electrolyte layer is interposed between the active material of the positive electrode sheet and the active material of the negative electrode sheet. In this battery, a positive electrode mesh-like output terminal and a negative electrode mesh-like output terminal for taking out a potential difference in each active material as a current are provided on the positive electrode current collector foil and the negative electrode current collector foil. A flat cell is made by sealing the body with a package. In this flat cell, the output terminal drawn out of the package is a relatively flexible mesh metal, so that the wiring of the output terminal can be made relatively easy by bending the output terminal. It has become.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2002-151045 A [Patent Document 2]
[Patent Document 1] Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2000-1000041
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to obtain an assembled battery composed of a plurality of flat plate-like first and second unit cells, even if the mesh-like output terminal of the first unit cell and the mesh-like output terminal of the second plate unit cell are overlapped, These mesh-like output terminals contact only at lines or points, and even if the mesh-like output terminals are overlapped and welded, a sufficient contact area cannot be obtained, and the welded portion has a relatively high resistance. There was a defect that became an ingredient.
Further, the mesh-like output terminal is relatively thin and has a thickness of 0.015 to 0.2 mm in order to ensure its flexibility. For this reason, when the mesh output terminal is overlapped and directly welded, the welded portion is hardened compared to the other portions, and the mesh output terminal around the hardened welded portion is fatigued by subsequent use. There was also a problem that the surroundings were cut or perforated.
The objective of this invention is providing the assembled battery of the flat cell which can reduce the resistance value in the welding location while preventing the damage of a mesh-shaped output terminal effectively.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As shown in FIG. 1, the invention according to claim 1 is an assembled battery in which a plurality of flat plate-like first and second unit cells 10a, 10b having mesh-like output terminals 21, 23 are connected in series or in parallel. is there.
The characteristic configuration is that the mesh-like output terminal 23 of the first unit cell 10 a and the mesh-like output terminal 21 of the second unit cell 10 b adjacent to the first unit cell 10 a are laminated via the intermediate metal plate 31. The outer metal plates 32 and 32 are respectively arranged on the outer surfaces of the laminated mesh output terminal 23 of the first unit cell and the mesh output terminal 21 of the second unit cell, and together with the intermediate metal plate 31 and the outer metal plates 32 and 32. The mesh output terminal 23 of the first unit cell and the mesh output terminal 21 of the second unit cell are welded.
In the invention according to claim 1, when the mesh-like output terminal 23 of the first unit cell and the mesh-like output terminal 21 of the second unit cell are welded together with the intermediate metal plate 31 and the outer metal plates 32, 32, it is shown in FIG. 4. As described above, the intermediate metal plate 31 and the outer metal plates 32 and 32 enter the stitches or perforations of the mesh-like output terminals 21 and 23 and are joined to each other during welding. Therefore, the mesh-like output terminals 21 and 23 are in surface contact with each other via the intermediate metal plate 31, and the resistance value at the welded portion is significantly reduced.
[0007]
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the intermediate metal plate 31 and the outer metal plates 32, 32 have a length corresponding to the width direction of the mesh output terminals 21, 23. It is a battery assembled battery.
In the invention according to claim 2, since the intermediate metal plate 31 and the outer metal plates 32, 32 are relatively large, as shown in FIG. , 23 attenuates as indicated by the broken line arrows. Therefore, the periphery of the welded portion of the mesh output terminals 21 and 23 is not damaged during the welding. On the other hand, the mesh-like output terminals 21 and 23 around the welded portion are sandwiched and protected by the intermediate metal plate 31 and the outer metal plates 32 and 32. Accordingly, it is possible to effectively prevent breakage such as cracks around the welded portions of the mesh output terminals 21 and 23 after welding.
[0008]
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the mesh-like output terminals 21, 23 are a flat unit cell formed of expanded metal, a perforated metal sheet or a metal net. It is an assembled battery.
In the invention according to claim 3, the intermediate metal plate 31 and the outer metal plates 32, 32 penetrate into the stitches or perforations during welding, and the resistance value at the welded portion of the mesh output terminals 21, 23 is reliably reduced.
[0009]
An invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the battery is a flat cell battery assembly in which welding is performed by ultrasonic welding, spot welding or seam welding.
In the invention according to claim 4, if the welding is ultrasonic welding or spot welding, there is little heat generation due to welding or the heat generation location is limited. Therefore, the package sheet 26 of the flat cell 10a, 10b is Since melting does not occur due to heat at the time of welding, hermeticity in each of the flat unit cells 10a and 10b can be ensured. If the welding is seam welding, the contact area of the mesh-like output terminals 21 and 23 to be welded can be further expanded to further reduce the resistance value at the welding location.
[0010]
The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, and as shown in FIG. 3, a mesh-like output located at the end of a plurality of flat cell units 10 connected in series. 5. The connection metal plate 37 is welded to both main surfaces of the terminal 23 so as to sandwich the mesh output terminal 23, and the output lead wire 36 is soldered to the connection metal plate 37. 4. A battery pack of flat cell batteries described in 1.
In the invention according to claim 5, since the output lead wire 36 is connected to the mesh-like output terminal 23 via the connecting metal plate 37, the connecting metal plate 37 is used for stitching or perforation of the mesh-like output terminal 23 during welding. It penetrates and contacts the surface, and the resistance value at the welded portion is reduced to reduce the resistance value between the output lead wire 36 and the mesh-like output terminal 23. Further, even when the heat resistance of the package sheet covering the unit cell 10 is low, the output lead wire 21 is welded to the mesh output terminal 21 to weld the output lead wire 36 to the output lead 21. It is possible to avoid a situation in which the package sheet is damaged by heat when soldering the wire 36.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the assembled battery 9 in this embodiment is one in which a plurality of flat unit cells 10a and 10b are connected in series or in parallel. As shown in FIG. 5, the flat unit cells 10 a and 10 b constituting the assembled battery 9 have a polymer electrolyte layer 17 interposed between the positive electrode sheet 11 and the negative electrode sheet 14, and the positive electrode sheet 11 and the negative electrode sheet 14. Are laminated. The positive electrode sheet 11 is obtained by applying the positive electrode active material 13 to the surface of the positive electrode current collector foil 12, and the negative electrode sheet 14 is obtained by applying the negative electrode active material 16 to the surface of the negative electrode current collector foil 15. The polymer electrolyte layer 17 is interposed between the positive electrode active material 13 applied and formed on the positive electrode current collector foil 12 and the negative electrode active material 16 applied and formed on the surface of the negative electrode current collector foil 15.
[0012]
In the flat unit cells 10a and 10b shown in FIG. 5, a strip-shaped negative electrode current collector foil 15 is used to expand the discharge capacity, and the strip-shaped negative electrode sheet 14 having the negative electrode current collector foil 15 is a negative electrode active material. Folded with the polymer electrolyte layer 17 on the surface of 16. Between the polymer electrolyte layers 17 excluding the folds of the folded negative electrode sheet 14, a plurality of positive electrode sheets 11 each having an area corresponding to the folded area are sandwiched. The arrangement of the plurality of positive electrode sheets 11 on the negative electrode sheet 14 is such that one end 12b of the plurality of positive electrode current collector foils 12 protrudes from one end 15b of the belt-like negative electrode current collector foil 15, It arrange | positions so that the other edge part 15a of the negative electrode collector foil 15 may protrude from the other edge part 12a of the some positive electrode collector foil 12. FIG.
[0013]
All the one end portions 12b of the plurality of positive electrode current collector foils 12 are laminated, and one end of the positive electrode mesh output terminal 23 is between all the one end portions 12b of the plurality of positive electrode current collector foils 12 laminated. Inserted into. In the inserted state, one end of the positive mesh output terminal 23 is connected to all one end portions 12b of the plurality of positive electrode current collector foils 12 by a plurality of hooks 27 crimped in a direction crossing the insertion direction. . On the other hand, all the other end portions 15a of the plurality of negative electrode current collector foils 15 are laminated, and one end of the negative electrode mesh-like output terminal 21 is connected to all the other end portions 15a of the plurality of negative electrode current collector foils 15 laminated. Inserted between. In the inserted state, one end of the negative electrode mesh-like output terminal 21 is connected to all the other end portions 15 a of the plurality of negative electrode current collector foils 15 by a plurality of hooks 27 that are caulked in a direction crossing the insertion direction. . The positive electrode mesh output terminal 23 and the negative electrode mesh output terminal 21 in this embodiment are each formed of a flexible expanded metal, a perforated metal sheet, or a metal net.
[0014]
The strip-shaped negative electrode sheet 14 that is folded and connected to the mesh-like output terminals 21 and 23 is sealed with a package sheet 26 together with the plurality of positive electrode sheets 11. The package sheet 26 in this embodiment uses an aluminum foil laminated with a modified polypropylene. A belt-shaped negative electrode sheet 14 folded with a pair of package sheets 26 so that the laminated modified polypropylene faces each other is sandwiched with a plurality of positive electrode sheets 11, and the periphery of the package sheet 26 stacked in a vacuum atmosphere is thermocompression bonded. By doing so, the strip-shaped negative electrode sheet 14 in which the modified polypropylene is heat-sealed and folded is sealed with the package sheet 26 together with the plurality of positive electrode sheets 11.
[0015]
At the time of sealing, the pair of package sheets 26 has the positive electrode mesh output terminal 23 and the other end of the positive electrode mesh output terminal 23 and the other end of the negative electrode mesh output terminal 21 exposed to the outside of the package sheet 26, respectively. In addition, the periphery of the pair of package sheets 26 is thermocompression bonded with the negative electrode mesh output terminal 21 interposed therebetween. In this embodiment, since the positive electrode mesh output terminal 23 and the negative electrode mesh output terminal 21 are each formed of expanded metal or the like, when the periphery of the package sheet 26 is thermocompression bonded, the modified material laminated on the aluminum foil Polypropylene melts and penetrates into the stitches or perforations of expanded metal, etc., and then the modified polypropylene hardens, so the adhesion between the package 26 and the positive mesh output terminal 23 and the negative mesh output terminal 21 is ensured. The secondary battery is sealed with the package 26 reliably.
[0016]
Returning to FIG. 1, the assembled battery of the present invention is made by connecting a plurality of flat cell units 10 a and 10 b having the mesh output terminals 21 and 23 described above in series or in parallel. FIG. 1 shows a case of connection in series. Among the plurality of flat plate-like first and second unit cells, the mesh-like output terminal 23 of the first unit cell 10a and the second unit adjacent to the first unit cell 10a. The mesh-like output terminal 21 of the battery 10 b is stacked via the intermediate metal plate 31. As the intermediate metal plate 31, a plate material made of copper, nickel or aluminum and having a thickness of 0.05 to 0.5 mm is used. The intermediate metal plate 31 has a length corresponding to the width direction of the mesh-like output terminals 21 and 23 and the output terminal. 21 and 23 preferably have a width dimension of 50% to 95% of the length protruding from the end of the package sheet 26.
[0017]
And the outer side metal plates 32 and 32 are arrange | positioned at the lamination | stacking both outer surface of the mesh-shaped output terminal 23 of the laminated | stacked 1st cell 10a, and the mesh-shaped output terminal 21 of the 2nd cell 10b, respectively. The outer metal plates 32 and 32 are the same as the intermediate metal plate 31 in terms of material, thickness and size, and together with the intermediate metal plate 31 and the outer metal plates 32 and 32, mesh-like output terminals of the first unit cell 10a. 23 and the mesh-like output terminal 21 of the second cell 10b are welded. Welding is done by either ultrasonic welding, spot welding or seam welding. Here, ultrasonic welding means that an object to be welded is stacked on the processed surface of the anvil, and an ultrasonic oscillation horn that vibrates parallel to the anvil is pressed from above to pressurize, and ultrasonic vibration is applied in this state. It is given to a workpiece and welded by frictional heat generated by the ultrasonic vibration. In spot welding, the work piece is sandwiched between electrode tips and energized and pressed, and the part is welded by heat generated by resistance between the work pieces. Seam welding is a work piece between disk-shaped roller electrodes. In other words, spot welding is continuously repeated by heat generated by resistance generated between workpieces.
[0018]
The case where the ultrasonic welding is performed will be described in detail. As shown in FIG. 2, the mesh-like output terminal 23 of the first unit cell 10a together with the intermediate metal plate 31 and the outer metal plates 32 and 32 on the processed surface of the anvil. And the mesh-like output terminal 21 of the second unit cell 10b are stacked in a stacked state, and the ultrasonic oscillation horn 34 is pressed from above the upper outer metal plate 32 to be pressurized. In this state, ultrasonic vibration as indicated by a solid line arrow is applied, and the diffusion of atoms is promoted by frictional heat generated by the ultrasonic vibration, and the mesh-like output terminal 23 of the first unit cell 10a and the second unit cell 10b The mesh output terminal 21 is welded together with the intermediate metal plate 31 and the outer metal plates 32 and 32. The ultrasonic welding is performed at a plurality of positions with a predetermined interval t (FIG. 3). The ultrasonic welding in this embodiment has a frequency in the range of 10 to 60 kHz, the output of ultrasonic welding is in the range of 0.2 to 50 kW, and the area of ultrasonic welding per one time is It is adjusted to be 5 to 200 mm ² . The outer metal plates 32, 32 disposed on the outer surface of the laminate during ultrasonic welding are made so as to have an area larger than the area of ultrasonic welding per one time, and the mesh shape of the first unit cell 10a at the time of welding. An excessive load is prevented from being applied to each of the output terminal 23 and the mesh-like output terminal 21 of the second unit cell 10b.
[0019]
As shown in FIG. 3, the mesh-like output terminal 21 positioned at the end of the plurality of flat cell units connected in series in this way is for supplying electricity in the assembled battery 9 to a device (not shown). An output lead wire 36 is connected. The output lead wire 36 is connected to the mesh-like output terminal 21 via connection metal plates 37 and 37. Specifically, the connecting metal plates 37, 37 are the same as the intermediate metal plate 31 and the outer metal plate 32 with respect to the material, thickness and size thereof, and sandwich the mesh output terminal 21 therebetween. The connecting metal plates 37 and 37 are welded respectively. The output lead wire 36 is soldered to one or both of the connecting metal plates 37 and 37. In this case, when the heat resistance of the package sheet 26 covering the single cells 10a and 10b is low, the connecting metal plate 37, to which the output lead wire 36 is soldered in advance, is applied to the mesh-like output terminal 21 by ultrasonic welding or the like. It is preferable to weld.
[0020]
In the assembled battery 9 configured as described above, desired electricity can be obtained from the output lead wire 36 connected to the mesh-like output terminal 21 located at the end via the connecting metal plates 37 and 37.
Further, the mesh-like output terminal 23 of the first unit cell 10a and the mesh-like output terminal 21 of the second unit cell 10b are ultrasonically welded together with the intermediate metal plate 31 and the outer metal plates 32, 32. The vibration load is reduced by the presence of the plate 31 and the outer metal plates 32 and 32, and the portion where the ultrasonic oscillating horn 34 contacts is vibrated with the horn 34 and the outer metal plates 32 and 32 as shown in FIG. Even so, the vibration attenuates as the distance from the horn 34 increases. And the vibration is remarkably attenuated around the outer metal plates 32, 32, and breakage such as cracks around the welded portions of the mesh output terminals 21, 23 to be welded can be prevented.
[0021]
On the other hand, the intermediate metal plate 31 and the outer metal plates 32 and 32 in the portion to be ultrasonically welded generate frictional heat by ultrasonic vibration, and the intermediate metal plate 31 and the outer metal plates 32 and 32 are heated as shown in FIG. It melts and enters into stitches or perforations of expanded metal or the like to join each other. Therefore, the intermediate metal plate 31 and the outer metal plates 32 and 32 are in surface contact with the mesh-like output terminals 21 and 23, and the resistance value at the welded portion can be significantly reduced.
[0022]
Furthermore, since the output lead wire 36 is connected to the mesh-like output terminal 23 via the connecting metal plate 37, the connecting metal plate 37 enters the stitches or perforations of the mesh-like output terminal 23 during welding, and comes into surface contact. The resistance value at the welded portion is reduced to reduce the resistance value between the output lead wire 36 and the mesh output terminal 23. Further, even if the heat resistance of the package sheet 26 covering the single cells 10a and 10b is low, the connection metal plate 37, to which the output lead wire 36 is soldered in advance, is welded to the mesh output terminal 21. Further, it is possible to avoid a situation in which the package sheet 26 is damaged by heat when the output lead wire 36 is soldered.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the mesh-like output terminal of the first unit cell and the mesh-like output terminal of the second unit cell are welded together with the intermediate metal plate and the outer metal plate. The plate can be penetrated into the stitches or perforations of the mesh output terminals, and the mesh output terminals can be in surface contact with each other. As a result, the resistance value at the welded portion of the mesh output terminal can be reduced. In this case, if the intermediate metal plate and the outer metal plate have a length corresponding to the width direction of the mesh-like output terminal, the external force during welding attenuates as the distance from the actually welded portion increases. Accordingly, it is possible to effectively prevent breakage such as cracks around the welded portion of the mesh output terminal to be welded.
[0024]
Also, if the mesh output terminal is formed of expanded metal, perforated metal sheet or metal net, the intermediate metal plate and the outer metal plate can be surely penetrated into the stitches or perforations at the time of welding. The resistance value at can be reliably reduced. If the welding is any one of ultrasonic welding, spot welding, and seam welding, the sealing property of each flat cell is ensured, or the contact area of the mesh output terminal is further expanded and the welding point is increased. The resistance value can be further reduced.
Furthermore, if the output lead wire is connected to the mesh-like output terminal via the connecting metal plate, the resistance value between the output lead wire and the mesh-like output terminal can be reduced, and the package sheet that covers the unit cell Even when the heat resistance of the output lead wire is low, the package sheet is heated by soldering the output lead wire by welding the connecting metal plate to which the output lead wire is soldered in advance to the mesh output terminal. The situation where it breaks can be avoided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a connection structure of output terminals in a battery pack of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which the output terminal is ultrasonically welded.
FIG. 3 is a perspective view showing a state in which an output lead wire is connected to an output terminal at an end of the assembled battery.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state between the welded output terminals.
5 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1 showing the structure of a flat battery constituting the assembled battery.
[Explanation of symbols]
9 assembled battery 10a first cell 10b second cell 21 and 23 mesh output terminal 31 intermediate metal plate 32 outer metal plate 36 output lead wire 37 metal plate for connection

Claims

A plurality of flat plate-like first and second unit cells (10a, 10b) having mesh-like output terminals (21, 23) are connected in series or in parallel,
The mesh-like output terminal (23) of the first unit cell (10a) and the mesh-like output terminal (21) of the second unit cell (10b) adjacent to the first unit cell (10a) are intermediate metal plates (31). ) Through
Outer metal plates (32, 32) are disposed on both outer surfaces of the laminated mesh output terminal (23) of the first cell and the mesh output terminal (21) of the second cell, respectively.
The mesh output terminal (23) of the first cell and the mesh output terminal (21) of the second cell are welded together with the intermediate metal plate (31) and the outer metal plate (32, 32). An assembled battery of flat battery cells.

The assembled battery of flat cell unit according to claim 1, wherein the intermediate metal plate (31) and the outer metal plate (32, 32) have a length corresponding to the width direction of the mesh output terminal (21, 23).

The assembled battery of flat unit cells according to claim 1 or 2, wherein the mesh output terminals (21, 23) are formed of expanded metal, a perforated metal sheet or a metal net.

The assembled battery of the flat cell of any one of Claim 1 thru | or 3 with which welding was made by either ultrasonic welding, spot welding, or seam welding.

Metal plates for connection so that the mesh output terminals (23) are sandwiched between both main surfaces of the mesh output terminals (23) located at the ends of a plurality of flat unit cells (10a, 10b) connected in series The assembled battery of flat unit cells according to any one of claims 1 to 4, wherein (37) is welded, and an output lead wire (36) is soldered to the connecting metal plate (37).