JP3988570B2

JP3988570B2 - 積層型電池

Info

Publication number: JP3988570B2
Application number: JP2002224644A
Authority: JP
Inventors: 昇平松下
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-08-01
Filing date: 2002-08-01
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2022-08-01
Also published as: JP2004071173A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の単電池を積層して成る複層型電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯機器等で使用される電池において、高い電圧、容量を得るために所定の単電池を積層して直列又は並列に接続し、積層型電池を構成する。積層上の都合を考慮して、単電池はシート形状を持つことが多い。そのために単電池は一般的に正極シート上に正極活物質が形成された正極板と、負極シート上に負極活物質が形成された負極板と、両極板の間に介装されたセパレータとから成る。正極板は正極部を有し、負極板は負極部を有する。複数の単電池を積層する場合、電気的に接続（導通）するとともにある程度の強度で連結することが必要である。
【０００３】
例えば、隣接する単電池を連結部材によって直列接続する場合、第１単電池の正極板の正極部と隣接する第２単電池の負極板の負極部とを連結部材により連結し、更に第２単電池の正極部を隣接する第３単電池の負極部に連結部材によって連結する。
【０００４】
複数の単電池が積層された積層型電池の一例が特許第２６００３６９号（従来例）に開示されている。この積層型電池では、図１７に示すように、薄い矩形状の第１単電池２００はその両端に正極部２０１及び負極部２０２を持ち、第２単電池２０５及び第３単電池２１０もそれぞれ正極部２０６，２１１及び負極部２０７，２１２を持つ。第１単電池２００の正極部２０１及び負極部２０２と第２単電池２０５の負極部２０７及び正極部２０６とが対向し、第２単電池２０５の正極部２０６及び負極部２０７と第３単電池２１０の負極部２１２及び正極部２１１とが対向している。
【０００５】
第１、第２及び第３単電池２００、２０５及び２１０は導電性で矩形状を持つ一対の連結部材（プリント配線板）２２０及び２２２によって接続及び連結されている。連結部材２２０及び２２２の前端付近には３個のスリット２２１及び２２３が形成されている。第１、第２及び第３単電池２００、２０５及び２１０を平行に並べて、連結部材２２０及び２２２を側方から連結すると、スリット２２１に正極部２０１，負極部２０７及び正極部２１１が入り込み、スリット２２３に負極部２０２，正極部２０６及び負極部２１２が入り込む。これにより、３個の単電池２００から２１０が一対の連結部材２２０及び２２２により接続及び連結される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例は、複数の単電池２００，２０５及び２１０を積層する際の作業工数が小さい点、連結部材２２０及び２２２における間接材料の使用量が少ない点、及び積層型電池において正極部２０１，２０６及び２１１と負極部２０２，２０７及び２１２との衝撃による接触が防止される点では好都合である。しかし、以下の点で改良の余地がある。
【０００７】
第１に、隣接する単電池２００と２０５、単電池２０５と２１０同士が強固に連結されるとは言い難い。その理由は、連結部材２２０及び２２２が薄板形状で強度が小さいこと（特に板厚方向（上下方向）に撓み易い）、及び正極部２０１，２０６及び２１１及び負極部２０２，２０７及び２１２と連結部材２２０及び２２２とが半田で接合されていることによる。
【０００８】
第２に、連結部材２２０及び２２２がプリント配線板であるため、余り大きな電流を流すことができず、大型の積層型電池は構築でき難い。第３に、連結部材２２０及び２２２の配線が細く抵抗が大きくため、大きな電流を流すとすぐに電圧の上下限に達する。よって、大きな電流を流すことが困難である。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、隣接する単電池が連結手段により強固に連結され且つ大きな電流を流すことができる積層型電池を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願の発明者は、矩形状の電極体にその高さ方向又は幅方向に延びる正極端子及び負極端子を取り付けて単電池を構成し、正極端子及び負極端子を連結部材により連結することにより複数の単電池を積層することを思い付いて本発明を完成した。
【００１１】
本発明による積層型電池は、請求項１に記載されているように、第１単電池及び第２単電池であって、それぞれ、正極板と負極板と両極板を隔離するセパレータとから成り正極部及び負極部を有する電極体と、正極部から延びた第１正極端部及び第２正極端部を有する正極端子と、負極部から延びた第１負極端部及び第２負極端部を有する負極端子と、電極体、正極端子及び負極端子の一部を覆う袋状の保護フィルムと、を含むシート状の第１単電池及びシート状の第２単電池と；第１単電池の第１正極端部と第２単電池の第１負極端部又は第１正極端部とを、第１単電池の第２正極端部と第２単電池の第２負極端部又は第２正極端部とを、第１単電池の第１負極端部と第２単電池の第１正極端部又は第１負極端部とを、第１単電池の第２負極端部と第２単電池の第２正極端部又は第２負極端部とを、それぞれ連結する第１連結手段と；から成ることを特徴とする。
【００１２】
このように積層型電池では、正極端子と負極端子とが対向したり、あるいは正極端子同士が対向するとともに負極端子同士が対向したりするように、複数の単電池を併置し、対向する端子同士を第１連結手段で連結している。第１連結手段を単電池の上端部及び下端部又は両側部において、単電池の厚さ方向に配置することができる。
【００１３】
請求項２の積層型電池は、請求項１において、正極端子が棒状を呈し、かつ棒状に延びる長手方向における中間部、一端部及び他端部を有し、正極端子の中間部が正極部に取り付けられて、正極端子の一端部が第１正極端部を構成するとともに正極端子の他端部が第２正極端部を構成し、負極端子が棒状を呈し、かつ棒状に延びる長手方向における中間部、一端部及び他端部を有し、負極端子の中間部が負極部に取り付けられて、負極端子の一端部が第１負極端部を構成するとともに負極端子の他端部が第２負極端部を構成している。
【００１４】
請求項３の積層型電池は、請求項１において、正極端子が矩形状を有し、かつ正極端子の幅方向における一側縁及び他側縁を有し、正極端子の該一側縁が正極部に取り付けられて、正極端子の他側縁において幅方向に直交する高さ方向における一端部が第１正極端部を構成するとともに他端部が第２正極端部を構成し、負極端子が矩形状を有し、かつ負極端子の幅方向における一側縁及び他側縁を有し、負極端子の一側縁が負極部に取り付けられて、負極端子の他側縁において幅方向に直交する高さ方向における一端部が第１負極端部を構成するとともに他端部が第２負極端部を構成している。
【００１５】
請求項４の積層型電池は、請求項１において、第１連結手段は、第１単電池の第１正極端部と第２単電池の第１負極端部との間に介在された第１連結部材と、第１単電池の第２正極端部と第２単電池の第２負極端部との間に介在された第２連結部材と、第１単電池の第１負極端部と第２単電池の第１正極端部との間に介在された第３連結部材と、第１単電池の第２負極端部と第２単電池の第２正極端部との間に介在された第４連結部材と、を含む。
【００１６】
請求項５の積層型電池は、請求項４において、第１連結部材及び第２連結部材は非導電性で第３連結部材及び第４連結部材は導電性である。
【００１７】
請求項６の積層型電池は、請求項１において、第１連結手段は、第１単電池の第１正極端部と第２単電池の第１正極端部との間に介在された第１連結部材と、第１単電池の第２正極端部と第２単電池の第２正極端部との間に介在された第２連結部材と、第１単電池の第１負極端部と第２単電池の第１負極端部との間に介在された第３連結部材と、第１単電池の第２負極端部と第２単電池の第２負極端部との間に介在された第４連結部材と、を含む。
【００１８】
請求項７の積層型電池は、請求項６において、第１連結部材、第２連結部材、第３連結部材及び第４連結部材は導電性である。
【００１９】
請求項８の積層型電池は、請求項１、４又や６において更に、正極板と負極板と両極板を隔離するセパレータとから成り正極部及び負極部を有する電極体と、電極体の正極部から延びた第１正極端部及び第２正極端部を有する正極端子と、電極体の負極部から延びた第１負極端部及び第２負極端部を有する負極端子と、電極体、正極端子及び負極端子の一部を覆う袋状の保護フィルムと、を含む少なくとも１個のシート状の第３単電池を有し；第２単電池の第１正極端部と第３単電池の第１負極端部又は第１正極端部とが、第２単電池の第２正極端部と第３単電池の第２負極端部又は第２正極端部とが、第２単電池の第１負極端部と第３単電池の第１正極端部又は第１負極端部とが、第２単電池の第２負極端部と第３単電池の正極端部又は第２負極端部とが、それぞれ第２連結手段により連結され、積層型電池全体が直列又は並列に接続されている。
【００２０】
請求項９の積層型電池は、請求項８において、第２連結手段は、第２単電池の第１正極端部と第３単電池の第１負極端部とに介在された第５連結部材と、第２単電池の第２正極端部と第３単電池の第２負極端部との間に介在された第６連結部材と、第２単電池の第１負極端部と第３単電池の第１正極端部との間に介在された第７連結部材と、第２単電池の前記第２負極端部と第３単電池の第２正極端部との間に介在された第８連結部材と、を含む。
【００２１】
請求項１０の積層型電池は、請求項９において、第５連結部材及び第６連結部材は導電性で、第７連結部材及び第８連結部材は非導電性である。
【００２２】
請求項１１の積層型電池は、請求項８において、第１連結手段が、第１単電池の第１正極端部と第２単電池の第１負極端部との間に介在された第１連結部材と、第１単電池の第２正極端部と第２単電池の第２負極端部との間に介在された第２連結部材と、第１単電池の第１負極端部と第２単電池の第１正極端部との間に介在された第３連結部材と、第１単電池の第２負極端部と第２単電池の第２正極端部との間に介在された第４連結部材と、を含み、第２連結手段が、第２単電池の第１正極端部と第３単電池の第１負極端部とに介在された第５連結部材と、第２単電池の第２正極端部と第３単電池の第２負極端部との間に介在された第６連結部材と、第２単電池の第１負極端部と第３単電池の第１正極端部との間に介在された第７連結部材と、第２単電池の第２負極端部と第３単電池の第２正極端部との間に介在された第８連結部材と、を含み、第１連結部材、第２連結部材、第５連結部材及び第６連結部材が非導電性で、第３連結部材、第４連結部材、第７連結部材及び第８連結部材は導電性であり、第２単電池の第１負極端部を間にして第１連結部材と第７連結部材とが係合し、第２単電池の第２負極端部を間にして第２連結部材と第８連結部材とが係合し、第２単電池の第１正極端部を間にして第３連結部材と第５連結部材とが係合し、第２単電池の第２正極端部を間にして第４連結部材と第６連結部材とが係合している。
【００２３】
請求項１２の積層型電池は、請求項９において、第２連結手段は、第２単電池の第１正極端部と第３単電池の第１正極端部との間に介在された第５連結部材と、第２単電池の第２正極端部と第３単電池の第２正極端部との間に介在された第６連結部材と、第２単電池の第１負極端部と第３単電池の第１負極端部との間に介在された第７連結部材と、第２単電池の第２負極端部と第３単電池の第２負極端部との間に介在された第８連結部材と、を含む。
【００２４】
請求項１３の積層型電池は、請求項１２において、第５連結部材、第６連結部材、第７連結部材及び第８連結部材は導電性である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
＜単電池＞
本発明の積層型電池を構成する単電池は電極体、正極端子、負極端子及び保護フィルムから成り、必要に応じて収納ケースを含む。
〈1〉電極体
電極体は正極板、負極板及びセパレータを含む。正極板はアルミニウムから成る正極シートの一部（一端縁から所定幅の範囲）に正極活物質を付与して成り、正極活物質が付与されていない部分が正極部を形成する。負極板は銅から成る負極シートの一部（他端縁から所定幅の範囲）に負極活物質を付与して成り、負極活物質が付与されていない部分が負極部を形成する。正極部と負極部とは幅方向において互いに反対側に位置している。正極活物質の幅と負極活物質の幅とセパレータの幅との間には所定の関係があることが望ましい。
【００２６】
電極体は、例えば正極板、第１セパレータ、負極板、第２セパレータを重ねて巻いた後、反物状に押しつぶして製作することができる。この場合、全体として矩形状で、断面は扁平な長円形状を持つが、これに限定されない。例えば、正極部を持つ矩形状の正極板、絶縁性の矩形状のセパレータ及び負極部を持つ矩形状の負極板から成る板群を複数組み設けることにより形成しても良い。
【００２７】
また、電極体はニッケルカドミウム蓄電池、ニッケル水素蓄電池又はリチウムイオン蓄電池の何れでも良い。
〈2〉正極端子
正極端子は導電性材料から成り、２つのタイプがある。第１タイプは全体として棒状で、その高さは電極体の高さよりも相当高い。中間部と、電極体の高さ方向において中間部から両方向（上下方向）に延びる一端部（上端部）及び他端部（下端部）とを持つ。中間部は電極体の正極部の取付けに利用され、一端部及び他端部は単電池の連結（積層）等のために利用される。すなわち、第１タイプの正極端子は棒状を呈し、かつ棒状に延びる長手方向における中間部、一端部及び他端部を有している。そして、中間部が正極部に取り付けられて、一端部が前記第１正極端部を構成するとともに該他端部が前記第２正極端部を構成する。
【００２８】
電極体の幅方向における中間部の寸法は一端部及び他端部のそれよりも小さくでき、電極体の厚さ方向における中間部の寸法は一端部及び他端部のそれよりも大きく（例えば中空の長円形状と）できる。中間部は超音波溶接等により電極体の正極部に取り付けられる。その際、電極体の正極が正極端子を貫通しても良いし、貫通しなくても良い。
【００２９】
一端部は中間部側の基端部と先端側の先端部とから成ることができ、基端部は保護シートの接合に利用される。先端部は取付部を備え、具体的には、電極体の厚さ方向に貫通する貫通孔や、電極体の高さ方向即ち正極端子の長手方向（上下方向）に立設されたピンから成る。
【００３０】
なお、他端部は中間部に対して一端部と対称であり、上記基端部及び先端部と同じ構成の基端部及び先端部を持つ。
【００３１】
これに対して、第２タイプは全体的に矩形状で、その高さは電極体の高さと同程度である。一側縁（内側縁）において電極体の正極部に取り付けられ、他側縁（外側縁）の一端部が第１正極端部に他端部が第２正極端部になっている。よって、第１正極端部及び第２正極端部は電極体の高さ方向に延びている。すなわち、第２タイプの正極端子は矩形状を有し、かつ該正極端子の高さ向に直交する幅方向における一側縁及び他側縁を有している。そして、一側縁が正極部に取り付けられて、他側縁において高さ方向における一端部が前記第１正極端部を構成するとともに他端部が前記第２正極端部を構成する。
【００３２】
保護フィルムで電極体等を覆う際は、２枚の矩形状のフィルム片を電極体の厚さ方向両側に配置し２個の端縁及び２個の側縁を熱溶着等で結合しても良いし、長細い矩形状の１枚のフィルムを中間部で折り曲げて電極体の両側に配置し１個の端縁及び２個の側縁を熱溶着等で結合しても良い。その際、正極端子及び負極端子の一端部及び他端部に対応する部分は熱溶着しない。
尚、保護フィルムは電極体及び電解液の内容物をその内部に密閉し外部から水分等が侵入するのを遮断する、内容物が衝撃等により破損するのを保護する、及び内容物を外部から絶縁する等の役割を持つ。
▲５▼収納ケース
電極体、正極端子及び負極端子を上記保護フィルムで覆うのみでも単電池として機能する。但し、保護フィルムは強度的に充分とは言い難いので、保護フィルムで覆った電極体等を収納ケース内に収納することが望ましい。
【００３３】
収納ケースは保護フィルムよりも少し大きい矩形状を持ち、保護フィルムで覆った電極体と、保護フィルムから上下方向又は左右方向に突出した正極端子及び負極端子の一端部及び他端部の一部をその内部に収納する。正極端子及び負極端子の一端部及び他端部の残部は収納ケースから上下方向又は左右方向に突出している。収納ケースは、金属等から成り一方が開口した箱状の一対のケース片を結合して形成することができる。この場合、収納ケースと正極端子及び負極端子とが接触する部分には絶縁材を介在する。尚、収納ケースは、樹脂等の絶縁材料から成り一方が開口した箱状の一対のケース片で構成することもできる。
＜積層型電池＞
本発明の積層型電池は少なくとも２個の単電池、即ち第１単電池と第２単電池とから成る。
▲１▼第１単電池、第２単電池
単電池の詳細は上述した通りである。第１単電池と第２単電池とは同じ構成（形状、大きさ）及び機能を持つ。第１単電池と第２単電池とを直列に接続する場合は、第１単電池の正極端子と第２単電池の負極端子とを対向させ、第１単電池の負極端子と第２単電池の正極端子とを対向させる。一方、第１単電池と第２単電池とを並列に接続する場合は、第１単電池の正極端子及び負極端子と第２単電池の正極端子及び負極端子とをそれぞれ対向させる。
▲２▼第１連結手段
第１連結手段は、第１単電池と第２単電池とを（より正確には、第１単電池の正極端子及び負極端子と第２単電池の正極端子及び負極端子とを）機械的に連結すると共に、場合によって直列又は並列に接続するものである。上述したように、正極端子は一端部及び他端部を持ち、負極端子は一端部及び他端部を持つので、４個の端部が形成されている。よって、第１連結手段は対向する端部間に介在される第１，第２，第３及び第４連結部材を含み、更に正極端子及び負極端子の一端部及び他端部に形成された取付部を含むことができる。
【００３４】
４個の連結部材を導電性とするか非導電性とするかは、複数の単電池を直列に接続するか並列に接続するかにより決まる。例えば、第１単電池と第２単電池とを直列に接続する場合、第１及び第２連結部材を導電性にし、第３及び第４連結部材を非導電性にする。但し、第１及び第２連結部材を非導電性にし、第３及び第４連結部材を導電性にすることもできる。
【００３５】
これに対して、第１単電池と第２単電池とを並列に接続する場合は、第１から第４連結部材は全て導電性とする。
【００３６】
連結部材の具体的形状は、正極端子及び負極端子の一端部及び他端部の取付部の形状との関係で決まり、棒部材、ピン部材又は板部材とすることができる。
〈3〉第３単電池
積層型電池は１個又は２個以上の第３単電池を含むことができ、第３単電池の個数は得ようとする電圧、容量を考慮して決める。第３単電池は第１単電池及び第２単電池と同じ構成を持つ。第２単電池と第３単電池との連結方法、及び２個以上の第３単電池同士の連結方法は、積層電池全体を直列に接続するか並列に接続するかにより決まる。
〈4〉第２連結手段
第２連結手段は第５連結部材，第６連結部材，第７連結部材及び第８連結部材を含み、それぞれ第１連結手段の第３，第４，第１及び第２連結部材に対向する。第５連結部材と第３連結部材と、第６連結部材と第４連結部材と、第７連結部材と第１連結部材と、第８連結部材と第２連結部材とは、正極端子の一端部又は他端部、又は負極端子の一端部又は他端部を間に挟んで、何れか一方が備える係合部と他方が備える被係合部とにより相互に係合、連結することができる。例えば、第７及び第８連結部材は本体とその両端の一対の第１係合部とを持ち、第１及び第２連結部材は第１係合部が係合可能な第１被係合部を持つ。第３及び第４連結部材は本体とその両端の一対の第２係合部とを持ち、第５及び第６連結部材は第２係合部が係合可能な第２被係合部を持つことができる。
【００３７】
また、第１、第２、第３及び第４連結部材、並びに第５、第６、第７及び第８連結部材は、本体とその一端の係合部と、その他端の被係合部とを持つことができる。
【００３８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。
＜第１実施例＞
（単電池）
図１、図４（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示すように、単電池７０は反物状の電極体１０と、棒状の正極端子２５及び負極端子４０と、袋状のラミネートフィルム（保護フィルム）５５と、箱状の収納ケース６０とから成る。
【００３９】
図２及び図３に示すように、電極体１０は正極板１１の上に第１セパレータ２１、負極板１５及び第２セパレータ２２を順次重ねてこれらを一体的に巻き、反物状に押し付けたものであり、断面が扁平な長円形状を持つ。電極体１０は幅Ｗ１、高さＨ１及び厚さＴ１を持つ。
【００４０】
正極板１１はアルミニウム箔から成る正極シート１２の上に一端縁から一定幅で正極活物質１３を形成して成る。負極板１５は銅箔から成る負極シート１６上に他端縁から一定幅で負極活物質１７を形成して成る。負極活物質１７の幅ｗ２が正極活物質１３の幅ｗ１より広く、第１及び第２セパレータ２１及び２２の幅ｗ３が負極活物質１７の幅ｗ２よりも広い。その結果、電極体１０の一端（右端）には正極部１４が露出し、他端（左端）には負極部１８が露出している。
【００４１】
図４（ａ）から４（ｃ）及び図５に示すように、正極端子２５はアルミニウムから成って棒状に長く延び、中間部２６と、一端部２８及び他端部３３とを有する。中間部２６の正面形状は上下方向に細長い矩形状でその幅はＷ２であり、側面形状は扁平な楕円形状でその厚さはＴ２である。
【００４２】
基端部２９と先端部３１とを含む一端部２８の正面形状は上下方向が左右方向よりも少し長い矩形状で、側面形状は上下方向に長い矩形状である。基端部２９及び先端部３１の幅はＷ３であり、厚さはＴ３である。先端部３１には取付孔（貫通孔）３２が形成されている。
【００４３】
尚、他端部３３は中間部２６に対して一端部２８と対象な構成を持つ。即ち、基端部３４と先端部３６とを有し、幅はＷ３で厚さはＴ３である。先端部３６には取付孔（貫通孔）３７が形成されている。正極端子２５の高さＨ２は電極体１０の高さＨ１より高い。
【００４４】
また、負極端子４０は銅から成り、電極体１０に対して正極端子２５と対称な構成を持つ。即ち、中間部４１と、一端部４３及び他端部４７とを含み、一端部４３及び他端部４７はそれぞれ基端部４４及び４８と、先端部４５及び４９とを有する。先端部４５及び４９は取付孔５１及び５２を備える。
【００４５】
正極端子２５及び負極端子４０は中間部２６及び４１においてそれぞれ電極体１０の正極部１４及び負極部１８に取り付けられる。
【００４６】
図６に示すように、矩形状の袋状で絶縁性のラミネートフィルム５５はここでは２枚のフィルム片を含む。各フィルム片は、アルミニウム箔から成る中間層に、樹脂の接着層から成る内側層とプラスチックから成る外側層を形成して成る。ラミネートフィルム５５は電極体１０と、正極部１４に取り付けられた正極端子２５の中間部２６と、負極部１８に取り付けられた負極端子４０の中間部４１とを覆っている（図４（ａ）参照）。
【００４７】
ラミネートフィルム５５で電極体１０等を覆う際は、２枚のフィルム片を電極体１０の厚さ方向両側に配置し、加熱して両側縁５６ａ、上端縁５６ｃ及び下端縁５６ｄの内側層を溶かし、内側層同士又は内側層と正極端子２５及び負極端子４０とを接着する。
【００４８】
図１に示すように、ラミネートフィルムよりも大きく厚い四角な箱状の収納ケース６０は一対のケース片６１及び６２から成る。各ケース片６１及び６２は金属から成り、矩形状の基部（底部）と、該底部の各側縁から直角に立ち上がった４個の側壁部とから成り、容器形状を持つ。２個のケース片６１及び６２を開口側同士を対向させて結合する際、正極端子２５の一端部２８及び他端部３３と、負極端子４０の一端部４３及び他端部４７とが合せ面を通過して上下方向に延びている。収納ケース６０と正極端子２５の一端部２８及び他端部３３、並びに負極端子４０の一端部４３及び他端部４７との間は絶縁材により絶縁されている。
【００４９】
この単電池７０によれば、電極体１０の正極部１４に正極端子２５を、負極部１８に負極端子４０を取り付け、電極体１０等をラミネートフィルム５５で覆った後、収納ケース６０内に収納している。よって、全体として矩形状のシート状でありながら所定の電力が得られ、しかも構造的に丈夫である。
（積層型電池）
図７に示すように、積層型電池１００は、４個の単電池７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ及び７０Ｄと、３個の連結手段８０Ａ、８０Ｂ及び８０Ｃとから成る。４個の単電池７０Ａから７０Ｄは同じ構成を持ち、最も手前の単電池７０Ａが本発明の第１単電池、２番目の単電池７０Ｂが第２単電池、その他の２個の単電池７０Ｃ及び７０Ｄが第３単電池にそれぞれ相当する。
【００５０】
単電池７０Ａから７０Ｄの詳細については既述したので、以下、連結手段について詳述する。３個の連結手段８０Ａ、８０Ｂ及び８０Ｃのうち、１番目（最も手前）の連結手段８０Ａが本発明の第１連結手段に、２番目の連結手段８０Ｂ及び３番目の連結手段８０Ｃが第２連結手段にそれぞれ相当する。
【００５１】
１番目の連結手段８０Ａは第１単電池７０ａの正極端子２５及び負極端子４０と、第２単電池７０Ｂの負極端子４０及び正極端子２５とを連結する。図７及び図８（ａ）（ｂ）（ｃ）及び（ｄ）に示すように、連結手段８０Ａは第１，第２，第３及び第４連結部材７１，７３，７５及び７７と、２個のボルト８１及び８２と、２個のナット８４及び８５とから成る。
【００５２】
図８（ａ）に示すように、右側の２個の（第１及び第２）連結部材７１及び７３は非導電性で環形状を持ち、内周面には雌ねじ孔が形成されている。図８（ｂ）に示すように左側の２個の（第３及び第４）連結部材７５及び７７は、導電性で丸棒状の本体７６ａ及び７８ａと、その両端の一対の雄ねじ部７６ｂ、７８ｂ及び７６ｃ、７８ｃとを含む。
【００５３】
２番目の連結手段８０Ｂは第２単電池７０Ｂの負極端子４０及び正極端子２５と、第３単電池７０Ｃの正極端子２５及び負極端子４０とを連結しており、導電性の連結部材８７及び非導電性の連結部材８５等を含む。３番目の連結手段８０Ｃは第３単電池７０Ｃの正極端子２５及び負極端子４０と、第４単電池７０Ｄの負極端子４０及び正極端子２５とを連結しており、導電性の連結部材９３及び非導線性の連結部材９１等を含む。
【００５４】
連結部材７５及び７７の雄ねじ部が連結部材８５等の雌ねじ孔に、連結部材８７等の雄ねじ部が連結部材７１等の雌ねじ孔、連結部材９３等の雄ねじ部が連結部材８５等の雌ねじ孔に、それぞれ螺合可能である。図８（ｃ）に示すようにボルト８１及び８２は先端部３１及び３６の取付孔３２及び３７を貫通し、連結部材７１及び７３の雌ねじ孔に螺合されている。図８（ｄ）に示すように、ナット８４及び８５は先端部４５及び４９の取付孔５１及び５２を貫通した連結部材７５及び７７の雄ねじ部７６ｂ及び７８ｃに螺合されている。
【００５５】
尚、図９に示すように、連結部材７５の雄ねじ部７６ｃは連結部材８５の雌ねじ孔に螺合され、連結部材９３の雄ねじ部は連結部材８５の雌ねじ孔に螺合されるが、雄ねじ部７６ｃ等の先端同士は接触しない。
【００５６】
結局、１番目の連結手段８０Ａは、連結部材７１等により単電池７０Ａの正極端子２５の一端部（第１正極端部）２８と単電池７０Ｂの負極端子４０の一端部（第１負極端部）４３とを連結し、連結部材７３等により単電池７０Ａの他端部（第２正極端部）３３と単電池７０Ｂの他端部（第２負極端部）４７とを連結している。また、連結部材７５等により単電池７０Ａの負極端子４０の一端部（第１負極端部）４３と単電池７０Ｂの正極端子２５の一端部（第１正極端部）２８とを電気的に接続及び連結し、連結部材７７等により単電池７０Ａの他端部（第２負極端部）４７と単電池７０Ｂの他端部（第２正極端部）３３とを電気的に接続及び連結している。これは２番目の連結手段８０Ｂ及び３番目の連結手段８０Ｃについても基本的に同じである。
【００５７】
この積層型電池によれば、４個の単電池７０Ａから７０Ｄが直列に接続されているので、高い電圧を得ることができる。また、４個の単電池７０Ａから７０Ｄが、３個の連結手段８０Ａから８０Ｃにより強固に連結されるとともに、必要に応じて電気的に接続又は絶縁される。また、電気的に接続する場合、大きな電流を流すことができ、積層型電池１００を大型にすることができる。
【００５８】
図１０（ｂ）において、導電性の連結部材１０７は他端に雌ねじ孔１０８が形成された本体１０９と、該本体１０９の一端から突出した雄ねじ部１１０とを有する。非導電性の連結部材１１２も同様に、他端に雌ねじ孔１１３が形成された本体１１４と、該本体１１４の一端から突出した雄ねじ部１１５とを有する。正極端子２５の一端部２８及び他端部３３、並びに負極端子４０の一端部４３及び他端部４８を間に挟んで、連結部材１０７の雄ねじ部１１０は連結部材１１２の雌ねじ孔１１３に螺合可能であり、連結部材１１２の雄ねじ部１１５は連結部材１０７の雌ねじ孔１０８に螺合可能である。
▲２▼連結手段の変形例
図１１及び図１２に連結手段の変形例を示す。図１１に示した連結手段では、正極端子の一端部１２０の上端面に雄ねじ部１２１が上下方向に立設され、隣接する負極端子の一端部１２３の上端面にも雄ねじ部１２４が上下方向に立設されている。一方、導電性又は非導電性で板状の連結部材１２６の両端に貫通孔１２７が形成されている。連結時は、連結部材１２６の貫通孔１２７に雄ねじ部１２１および１２６を貫通させ、ナット（不図示）で締め付ける。
【００５９】
図１２に示した連結手段では、正極端子の一端部１３０の先端部に電極体１０（図４参照）の幅方向に延びる貫通孔１３１が形成され、負極端子の一端部１３３の先端部にも同じ方向に延びる貫通孔１３４が形成されている。一方、導電性又は非導電性でピン状の連結部材１３６はその両端に挿入部を備える。連結時は、貫通孔１３１及び１３４に連結部材１３６の両端の挿入部を締め代をもって挿入している。
＜第２実施例＞
図１３に示した第２実施例では、４個の単電池１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃ及び１４０Ｄが連結手段１４５Ａ、１４５Ｂ及び１４５Ｃにより並列に接続されている。即ち、４個の単電池１４０Ａから１４０Ｄは同じ構成を持ち、１番目の単電池１４０Ａの正極端子及び負極端子と２番目の単電池１４０Ｂの正極端子及び負極端子とが対向している。単電池１４０Ａと単電池１４０Ｂとを連結する１番目の連結手段１４５Ａは、第１，第２，第３及び第４連結部材１４１ａ、１４１ｂ、１４１ｃ及び１４１ｄを含み、全ての連結部材１４１ａから１４１ｄは導電性で環形状を持つ。
【００６０】
２番目の単電池１４０Ｂの正極端子及び負極端子と３番目の単電池１４０Ｃの正極端子及び負極端子とが対向しており、２番目の連結手段１４５Ｂの４個（２個のみ図示）の連結部材１４２ａ及び１４２ｃは導電性で環形状を持つ。３番目の単電池１４０Ｃの正極端子及び負極端子と４番目の単電池１４０Ｄの正極端子及び負極端子とが対向しており、３番目の連結手段１４５Ｃの４個（２個のみ図示）の連結部材１４３ａ及び１４３ｃは導電性で環形状を持つ。
【００６１】
例えば、各単電池１４０Ａから１４０Ｄの負極端子の一端部は、３個の連結部材１４１ａ、１４２ａ及び１４３ａと、４個の一端部を貫通するボルト（不図示）及びナットとにより結合されている。
【００６２】
第２実施例によれば、４個の単電池１４０Ａから１４０Ｄが３個の連結手段１４５Ａから１４５Ｃにより強固に連結される。全ての連結部材１４１ａから１４１ｄ等は同じ構成なので量産可能であり、製造コストが低減できる。また、４個の単電池１４０Ａから１４０Ｄが並列に接続されているので、長時間に渡って大きな容量を得ることができる。
＜第３実施例＞
本発明の積層型電池の第３実施例を図１４，図１５及び図１６に示す。第３実施例は、上記第１実施例と比較して、主に正極端子１５５及び負極端子１６０の構成が異なる。
【００６３】
即ち、図１４に示すように、正極端子１５５は矩形状を有し、その高さ（上下方向寸法）及びその厚さ（図１４の紙面と直角方向の寸法）はそれぞれ電極体１５０の高さ及び厚さとほぼ等しくされている。正極端子１５５の内側縁１５６が電極体１５０の正極部１５１に取り付けられ、外側縁１５７は電極体１５０の高さ方向に延びている。負極端子１６０は、電極体１５０に対して、正極端子１５５と対称な構成とされている。
【００６４】
図１５に示すように、２枚の矩形状のフィルム片から成るラミネートフィルム１６５が電極体１５０の厚さ方向両側に配置され、電極体１５０と、正極端子１５５の内側縁１５６と負極端子１６０の内側縁１６１とを覆っている。図１６に示すように、２個の四角な箱形状のケース片１７１及び１７２から成る収納ケース１７０がラミネートフィルム１６５の両側に配置され、ラミネートフィルム１６５、正極端子１５５の内側縁１５６及び負極端子１６０の内側縁１６１を保護している。その結果、正極端子１５５の外側縁１５７及び負極端子１６０の外側縁１６２が電極体１５０の幅方向（左右方向）に突出している。外側縁１５７は一端部（上端部）１５８及び他端部（下端部）１５９を持ち、負極端子１６０の外側縁１６２は一端部（上端部）１６３及び他端部（下端部）１６４を持っている。
【００６５】
尚、上記構成の複数の単電池１７５は前記図７に示した連結手段８０Ａから８０Ｃにより（直列に接続する場合）、又は図１３に示した連結手段１４５Ａから１４５Ｃにより（並列に接続する場合）連結され、積層型電池を構成する。
【００６６】
第３実施例によれば、複数の単電池１７５は左右両側部に形成された連結手段８０Ａ等又は１４５Ａ等により相互に連結される。その結果、積層型電池１７５の高さを低く抑えることができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上述べてきたように、発明の積層型電池によれば、全体としてコンパクトで、大きな電流を流すことができ、構造的に強固な積層型電池を得ることができる。
【００６８】
請求項２の積層型電池によれば、複数の単電池がその上端側及び下端側に配置された第１連結手段により連結でき、左右方向の寸法を抑えることができる。請求項３の積層型電池によれば、複数の単電池がその両側部に配置された第１連結手段により連結でき、上下方向の寸法を抑えることができる。
【００６９】
請求項４及び５の積層型電池によれば第１単電池と第２単電池との直列接続が容易になり、請求項６及び７の積層型電池によれば第１単電池と第２単電池との並列接続が容易になる。
【００７０】
請求項８の積層型電池によればより大きな容量又はより高い電圧が得られる。
【００７１】
請求項９及び１０の積層型電池によれば第２単電池と第３単電池との直列接続が容易になり、請求項１１の積層型電池によれば、コンパクトで強固な第１及び第２連結手段が得られる。
【００７２】
請求項１２及び１３の積層型電池によれば、第２単電池と第３単電池との並列接続が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による積層型電池の第１実施例の単電池を示す斜視図である。
【図２】単電池を構成する電極体の斜視図である。
【図３】図２の電極体の要部断面図である。
【図４】（ａ）は電極体に正極端子及び負極端子を取り付けられた状態を示す正面図、（ｂ）は同じく側面図、（ｃ）は（ａ）の４−４断面図である。
【図５】単電池の正極端子の正面図である。
【図６】電極体に正極端子、負極端子及び保護フィルムを取り付けた状態を示す正面図である。
【図７】第１実施例の積層型電池を示す斜視図である。
【図８】（ａ）は非導電性の連結部材を示す斜視図、（ｂ）は導電性の連結部材を示す斜視図、（ｃ）はボルトの斜視図、（ｄ）はナットの斜視図である。
【図９】図７における要部断面図である。
【図１０】（ａ）は連結部材の第１変形例を示す斜視図、（ｂ）は第２変形例を示す斜視図である。
【図１１】連結手段の第１変形例を示す斜視図である。
【図１２】連結手段の第２変形例を示す斜視図である。
【図１３】本発明の積層型電池の第２実施例を示す斜視図である。
【図１４】本発明の積層型電池の第３実施例の単電池を示す正面図である。
【図１５】電極体に正極端子、負極端子及び保護フィルムを取り付けた状態を示す正面図である。
【図１６】第３実施例の積層型電池を示す斜視図である。
【図１７】従来の積層型電池の要部を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０：電極体１１：正極板
１４：正極部１５：負極版
１８：負極部２１，２２：セパレータ
２５：正極端子２６：中間部
２８：一端部３３：他端部
４０：負極端子４１：中間部
４３：一端部４７：他端部
７０、７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄ：単電池
７１，７３，７５，７７：連結部材
８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ：連結手段

Claims

第１単電池及び第２単電池であって、それぞれ、正極板と負極板と両極板を隔離するセパレータとから成り正極部及び負極部を有する電極体と、該正極部から延びた第１正極端部及び第２正極端部を有する正極端子と、該負極部から延びた第１負極端部及び第２負極端部を有する負極端子と、該電極体と該正極端子及び該負極端子の一部とを覆う袋状の保護フィルムと、を含むシート状の第１単電池及び第２単電池と、
該第１単電池の該第１正極端部と該第２単電池の該第１負極端部又は第１正極端部とを、該第１単電池の該第２正極端部と該第２単電池の該第２負極端部又は第２正極端部とを、該第１単電池の該第１負極端部と該第２単電池の該第１正極端部又は第１負極端部とを、該第１単電池の該第２負極端部と該第２単電池の該第２正極端部又は第２負極端部とを、それぞれ連結する第１連結手段と、
から成ることを特徴とする積層型電池。
前記正極端子は棒状を呈し、かつ棒状に延びる長手方向における中間部、一端部及び他端部を有し、該正極端子の該中間部が前記正極部に取り付けられて、該正極端子の該一端部が前記第１正極端部を構成するとともに該正極端子の該他端部が前記第２正極端部を構成し、
前記負極端子は棒状を呈し、かつ棒状に延びる長手方向における中間部、一端部及び他端部を有し、該負極端子の該中間部が前記負極部に取り付けられて、該負極端子の該一端部が前記第１負極端部を構成するとともに該負極端子の該他端部が前記第２負極端部を構成している請求項１に記載の積層型電池。
前記正極端子は矩形状を有し、かつ該正極端子の幅方向における一側縁及び他側縁を有し、該正極端子の該一側縁が前記正極部に取り付けられて、該正極端子の該他側縁において該幅方向に直交する高さ方向における一端部が前記第１正極端部を構成するとともに他端部が前記第２正極端部を構成し、
前記負極端子は矩形状を有し、かつ該負極端子の幅方向における一側縁及び他側縁を有し、該負極端子の該一側縁が前記負極部に取り付けられて、該負極端子の該他側縁において該幅方向に直交する高さ方向における一端部が前記第１負極端部を構成するとともに他端部が前記第２負極端部を構成している請求項１に記載の積層型電池。
前記第１連結手段は、前記第１単電池の第１正極端部と前記第２単電池の第１負極端部との間に介在された第１連結部材と、前記第１単電池の第２正極端部と前記第２単電池の第２負極端部との間に介在された第２連結部材と、前記第１単電池の第１負極端部と前記第２単電池の第１正極端部との間に介在された第３連結部材と、前記第１単電池の前記第２負極端部と前記第２単電池の第２正極端部との間に介在された第４連結部材と、を含む請求項１に記載の積層型電池。
前記第１連結部材及び前記第２連結部材は非導電性で、前記第３連結部材及び前記第４連結部材は導電性である請求項４に記載の積層型電池。
前記第１連結手段は、前記第１単電池の第１正極端部と前記第２単電池の第１正極端部との間に介在された第１連結部材と、該第１単電池の第２正極端部と該第２単電池の第２正極端部との間に介在された第２連結部材と、該第１単電池の第１負極端部と該第２単電池の第１負極端部との間に介在された第３連結部材と、該第１単電池の第２負極端部と該第２単電池の第２負極端部との間に介在された第４連結部材と、を含む請求項１に記載の積層型電池。
前記第１連結部材、前記第２連結部材、前記第３連結部材及び前記第４連結部材は導電性である請求項６に記載の積層型電池。
更に、正極板と負極板と両極板を隔離するセパレータとから成り正極部及び負極部を有する電極体と、該正極部から延びた第１正極端部及び第２正極端部を有する正極端子と、該電極体の該負極部から延びた第１負極端部及び第２負極端部を有する負極端子と、該電極体と該正極端子及び該負極端子の一部とを覆う袋状の保護フィルムと、を含む少なくとも１個のシート状の第３単電池を有し、
該第２単電池の該第１正極端部と該第３単電池の該第１負極端部又は該第１正極端部とが、該第２単電池の該第２正極端部と該第３単電池の該第２負極端部又は該第２正極端部とが、該第２単電池の該第１負極端部と該第３単電池の該第１正極端部又は該第１負極端部とが、該第２単電池の該第２負極端部と該第３単電池の該正極端部又は該第２負極端部とが、それぞれ第２連結手段により連結され、
積層型電池全体が直列又は並列に接続されている請求項１、４又は６に記載の積層型電池。
前記第２連結手段は、前記第２単電池の第１正極端部と前記第３単電池の第１負極端部とに介在された第５連結部材と、該第２単電池の第２正極端部と該第３単電池の第２負極端部との間に介在された第６連結部材と、該第２単電池の第１負極端部と該第３単電池の第１正極端部との間に介在された第７連結部材と、該第２単電池の前記第２負極端部と該第３単電池の第２正極端部との間に介在された第８連結部材と、を含む請求項８に記載の積層型電池。
前記第５連結部材及び前記第６連結部材は導電性で、前記第７連結部材及び前記第８連結部材は非導電性である請求項９に記載の積層型電池。
前記第１連結手段は、前記第１単電池の第１正極端部と前記第２単電池の第１負極端部との間に介在された第１連結部材と、前記第１単電池の第２正極端部と前記第２単電池の第２負極端部との間に介在された第２連結部材と、前記第１単電池の第１負極端部と前記第２単電池の第１正極端部との間に介在された第３連結部材と、前記第１単電池の前記第２負極端部と前記第２単電池の第２正極端部との間に介在された第４連結部材と、を含み、
前記第２連結手段は、前記第２単電池の第１正極端部と前記第３単電池の第１負極端部とに介在された第５連結部材と、該第２単電池の第２正極端部と該第３単電池の第２負極端部との間に介在された第６連結部材と、該第２単電池の第１負極端部と該第３単電池の第１正極端部との間に介在された第７連結部材と、該第２単電池の前記第２負極端部と該第３単電池の第２正極端部との間に介在された第８連結部材と、を含み、
前記第１連結部材、前記第２連結部材、前記第５連結部材及び前記第６連結部材は非導電性で、前記第３連結部材、前記第４連結部材、前記第７連結部材及び前記第８連結部材は導電性であり、
前記第２単電池の前記第１負極端部を間にして前記第１連結部材と前記第７連結部材とが係合し、前記第２単電池の前記第２負極端部を間にして前記第２連結部材と前記第８連結部材とが係合し、前記第２単電池の前記第１正極端部を間にして前記第３連結部材と前記第５連結部材とが係合し、前記第２単電池の前記第２正極端部を間にして前記第４連結部材と前記第６連結部材とが係合している請求項８に記載の積層型電池。
前記第２連結手段は、前記第２単電池の第１正極端部と前記第３単電池の第１正極端部との間に介在された第５連結部材と、前記第２単電池の第２正極端部と前記第３単電池の前記第２正極端部との間に介在された第６連結部材と、前記第２単電池の第１負極端部と前記第３単電池の第１負極端部との間に介在された第７連結部材と、前記第２単電池の前記第２負極端部と前記第３単電池の第２負極端部との間に介在された第８連結部材と、を含む請求項８に記載の積層型電池。
前記第５連結部材、前記第６連結部材、前記第７連結部材及び前記第８連結部材は導電性である請求項１２に記載の積層型電池。