JP4091769B2 - Square sealed battery - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は角形密閉式電池に関し、特に複数の単電池を接続してなる集合型二次電池の内部抵抗の低減を図った角形密閉式電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
所要の電力容量が得られるように複数の単電池を接続して成る従来の集合型二次電池は、複数個の個別の直方体状の単電池を、その電槽の幅の広い長側面同士を互いに対向させて重ねるように配置し、両端の単電池の電槽の外側にエンドプレートを配置して拘束バンドにて結束することで一体的に連結し、また各単電池において極板の上端部から上方にリードを引き出して電槽の蓋に装着された端子に接続し、単電池間で端子同士を接続板で接続して構成されている。
【0003】
そのため、単電池間の接続経路が長くかつ接続箇所が多いために接続部品を含む構成部品による部品抵抗が大きく、この部品抵抗と、正極板と負極板及び電解液による電池反応における反応抵抗との比率が、40〜50%:60〜50%にも達し、大きな内部抵抗により電池の発熱が大きくなるため、高出力化の実現や寿命特性の向上に対して大きな障害になっていた。また、単電池間の接続構成が複雑で部品点数が多いためにコスト高になるという問題もあった。
【0004】
そこで、本出願人は、先に図16、図17に示すように、複数の単電池2を内蔵した角形密閉式電池1を提案している。3はその角形電槽で、幅の狭い短側面と幅の広い長側面とを有する直方体状の単電池2の電槽4をその短側面を隔壁5として共用して相互に一体的に連接してなる扁平な直方体状に形成され、各電槽4の上面開口は一体の蓋体6にて一体的に閉鎖されている。両端の電槽4の外側の短側面と各電槽4、4間の隔壁5の上部に接続穴7が形成されている。各電槽4内には、矩形状の正極板と負極板をセパレータを介して積層して構成された極板群8が電解液とともに収容され、単電池2が構成されている。極板群8の正極板と負極板は互いに反対側の側部に突出されて正極板と負極板のリード部9a、9bとされ、それらのリード部9a、9bの側端縁にはそれぞれ集電板10a、10bが溶接等にて接続されている。
【0005】
集電板10a、10bの上部には接続穴7内に嵌入する接続突部11が突設され、隣接する電槽4、4間で正極と負極の集電板10a、10bの接続突部11を互いに溶接して接続されている。また、両端の電槽4の外側の短側面の接続穴7に正極又は負極の接続端子12が装着され、その接続突部13と集電板10a又は10bの接続突部11とが互いに溶接にて接続されている。かくして、角形電槽3に内蔵された複数の単電池2が直列接続され、両端の接続端子12、12間に出力される。
【0006】
また、蓋体6には各電槽4、4の内圧を均等にする連通路14や、各電槽4の内部圧力が一定以上になったときに圧力を解放するための安全弁(図示せず)や、適当な単電池2の温度を検出する温度センサを装着するセンサ装着穴15などが設けられている。
【0007】
このような構成によると、極板群8における正極板及び負極板からそれぞれのリード部9a、9bまでの通電経路が短く、かつそのリード部9a、9b間が集電板10a、10を介して角形電槽3内部で接続されているので、上記従来の個別の単電池を接続したものに比べると、接続経路が短くかつ接続箇所が少ないために接続部品を含む構成部品による部品抵抗を小さくでき、その分内部抵抗を低減することができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記図16、図17に示すような構成では、正極板及び負極板からそれぞれのリード部9a、9b及び集電板10a、10bまでの通電経路は短いが、図18に矢印で示すように、集電板10a、10b同士はその上端部の接続突部11の先端間の1箇所で互いに溶接して接続されているので、接続経路が迂回し、そのため接続経路が長くなり、また1箇所で接続しているので内部抵抗が高くなるという問題がある。
【0009】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、単電池当たりの内部抵抗をさらに低減して高出力化を実現できる角形密閉式電池を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の角形密閉式電池は、複数の直方体状の電槽を隔壁を介して連接してなる角形電槽と、正極板と負極板をセパレータを介して積層するとともに正極板と負極板の一側部を互いに反対側に突出させてリード部とした極板群と、極板群の両側のリード部に接合した集電体とを備え、各電槽に集電体を接合した極板群を収容した角形密閉式電池において、角形電槽の少なくとも一側壁の各隔壁配設位置に両側の電槽内に連通するように形成した開口を通して導電性接続部材にて隔壁の両側に位置する集電体を接続したものであり、単電池間で隔壁を介して対向する集電体同士を角形電槽の側壁位置で導電性接続部材にて接続しているので、集電体の上端部間で接続している場合に対して通電経路が迂回せず、接続経路が短くなるため、単電池間の接続抵抗を小さくすることができ、その分単電池当たりの内部抵抗をさらに低減して高出力化を実現できる。
【0011】
また、角形電槽の少なくとも一側壁の各隔壁配設位置に両側の電槽に臨むように開口を設け、開口内に配設した導電性接続板を隔壁の両側に位置する集電体に接続し、かつ導電性接続板を弾性体層を介して角形電槽に密閉接合すると、角形電槽の隔壁や側壁と導電性接続板との間に弾性体層を介在させているので、電槽と導電性接続板の熱膨張差によってそれらの間に剥離隙間が発生するのを防止でき、単電池間での電解液の漏液に防止して液絡が生じる恐れも無くすことができる。
【0012】
また、弾性体層を、フッ素系ゴムにて構成すると、耐電解液性が高くかつ電池が温度上昇しても必要な耐熱性を有するため、長期にわたって安定した作用が得られ、長期使用に対して高い信頼性が得られる。
【0013】
また、導電性接続板の隔壁に対向する部分の外周に弾性体層を設けるとともにその外周に角形電槽と同系材質の樹脂層を設けると、角形電槽との間を樹脂成形するにせよ、熱溶着するにせよ、角形電槽側の樹脂と容易かつ確実に一体接合され、弾性体層と角形電槽の樹脂との間での電解液の漏液をさらに確実に防止できる。
【0014】
また、角形電槽の少なくとも一側壁の各隔壁配設位置に両側の電槽に臨むように開口を設け、開口内に配設した導電性接続板を隔壁の両側に位置する集電体に接続し、かつ角形電槽の構成材料と親和性を有する合成樹脂を導電性接続板に焼き付けて形成した樹脂層を介して角形電槽に密閉接合すると、角形電槽側の樹脂と導電性接続板が焼き付け形成した樹脂層を介して容易かつ確実に一体接合され、電解液の漏液をさらに確実に防止できる。
【0015】
また、その焼き付けて形成した樹脂層が角形電槽の射出成形温度より低い融点の合成樹脂から成ると、角形電槽とより確実に一体接合され、電解液の漏液をさらに確実に防止できる。
【0016】
また、導電性接続板を集電体に接続し、樹脂成形にて導電性接続板の周囲と角形電槽の隔壁及び側壁との間を密封接合するとともに開口を密閉し、あるいは導電性接続板を集電体に接続するとともに、樹脂層を角形電槽の隔壁及び側壁の開口縁部に密封接合し、角形電槽の側壁に形成した開口を閉鎖部材にて密閉するとともにこの閉鎖部材と樹脂層の外面とを密封接合することにより、上記構成を実現することができる。
【0017】
また、角形電槽の少なくとも一側壁の各隔壁配設位置に両側の電槽内に貫通する貫通穴を形成し、隔壁の両側に位置する集電体に貫通穴を通して接続される接続部を両側に有する導電性接続体を設けるとともに貫通穴の周囲と導電性接続体の間にシール材を設け、導電性接続体を角形電槽の側壁に埋設すると、両側の電槽内に貫通穴が貫通し、その周囲と導電性接続体との間でシール材にてシールしているので、電解液の漏液に対する高いシール性が容易に得られる。
【0018】
また、角形電槽の両端壁及び隔壁の上部に形成された接続穴を介して角形電槽両端の接続端子と集電体及び集電体同士を接続すると、集電体同士をその上部で接続している従来の構成の角形密閉式電池の製造設備をそのまま利用しながら、上記構成の適用により接続抵抗を低減でき、また角形密閉式電池の外部との接続端子が角形電槽の両端壁の上部に配設されるので、他の角形密閉式電池との接続が容易でかつ水冷による冷却機構等を設ける場合の絶縁性の確保が容易である等の効果を奏する。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の角形密閉式電池の第1の実施形態について、図1〜図6を参照して説明する。なお、図16、図17を参照して説明した従来例と同一の構成要素については、同一の参照符号を付し、主として相違点を説明する。
【0020】
図1において、本実施形態の角形密閉式電池1における角形電槽3は、幅の狭い短側面と幅の広い長側面とを有する直方体状の複数の電槽4をその短側面を隔壁5として共用して相互に一体的に連接して構成されている。各電槽4にはその両側に集電体10が接合された極板群8が電解液とともに収容されて単電池2が構成されている。角形電槽3の両端壁及び隔壁5の上部には接続穴7(図16参照)が形成され、この接続穴7を通して両端の単電池2の集電体10に接続端子12が接続されるとともに、隣接する単電池2、2の集電体10、10同士が接続されている。図1において、16は蓋体6に設けられた安全弁である。
【0021】
極板群8は、複数枚の正極板と複数枚の負極板とを交互に配置するとともに、各正極板に横方向に開口部を有する袋状のセパレータを被せることにより正極板と負極板の間にセパレータを介装した状態で積層して構成され、正極板と負極板の一側部を互いに反対側に突出させて正極と負極のリード部9が設けられている。正極板は、Niの発泡メタルにリード部9を除いて水酸化ニッケルを充填して構成され、そのリード部9は発泡メタルを加圧して圧縮するとともにその一面にリード板を超音波溶接でシーム溶接して構成されている。また、負極板は、Niのパンチングメタルにリード部9を除いて水素吸蔵合金を含む負極構成物質を塗着して構成されている。この極板群8の両側のリード部9には集電体10が接合されている。
【0022】
角形電槽3の一方の側壁20には、図2〜図5に示すように、各隔壁5の配設位置に、1又は複数の開口21が両側の電槽4に臨むように形成されている。開口21の幅は、隔壁5の両側の集電体10の側縁間にわたる幅とされ、上下方向には適当な長さ寸法に設定されている。また、開口21の部分では隔壁5にも同じ上下長さ寸法で、適当な深さ寸法の切欠22が形成されている。
【0023】
開口21内には、導電性接続板23が収容配置され、その両側部がそれぞれ集電体10に溶接24にて接合され、一方の単電池2の集電体10からこの導電性接続板23を通って他方の単電池2の集電体10に通電されるように構成されている。導電性接続板23は鋼板にニッケルメッキを施したものが、耐電解液性を有しかつ安価に構成できて好適である。
【0024】
導電性接続板23は、図3に示すように、幅方向の両側部から上下方向にそれぞれ突出部23aを突出させて全体形状が略H形に形成され、かつ全体が開口21に丁度嵌合する大きさに形成されている。この導電性接続板23の幅方向の中央部の外周にはフッ素系ゴムやその他の耐熱・耐電解液性のゴム材料から成る環状の弾性体層25が焼き付け固着され、さらにその外周に角形電槽3と同系の合成樹脂から成る環状の樹脂層26が形成されている。この樹脂層26は射出成形にて形成され、その射出圧力によって弾性体層25は圧縮された状態となり、必要なシール圧が発生されている。
【0025】
また、導電性接続板23の上下方向中央部の両側に切欠27が形成され、その上下の計4箇所に溶接24を確実に行うため集電体10に圧接させる溶接突部28が突出形成されている。切欠27は、導電性接続板23の各溶接突部28位置に溶接電極を押し付けて溶接した時に、溶接電流が導電性接続板23の一方の溶接突部28から集電体10を通って他方の溶接突部28に確実に流れるように設けられている。なお、溶接突部28の形状は、図示例のような円形突部に限らず、断面山形の線状や円環状の突条などの任意の形状にでき、また溶接突部28の数も任意に選択できる。
【0026】
以上のように開口21に導電性接続板23を挿入配置し、導電性接続板23と両側の集電体10を溶接24にて接合した後、角形電槽3の側壁20に開口21を覆うように射出成形金型30を配設して加圧密接させ、開口21を密封閉鎖するとともに隔壁5の切欠22と樹脂層26の外周との間の隙間を充填するように密封樹脂部31が射出成形されている。なお、極板群8の開口21形成側の側面の開口21の近傍部分には遮熱シート29が配設されている。
【0027】
以上の構成においては、単電池2、2間で隔壁5を介して対向する集電体10、10同士を導電性接続板23にて接続しているので、集電体10の上端部間のみを接続突部11、11同士を接合して接続している場合に対して、集電体10の側部でも1又は複数箇所で導電性接続板23にて接続されているので、通電経路が迂回せず、接続経路が短くなるため、単電池2、2間の接続抵抗を小さくすることができ、その分単電池2当たりの内部抵抗をさらに低減して高出力化を実現できる。
【0028】
また、角形電槽3の側壁20や隔壁5と導電性接続板23との間に弾性体層25が介在されているので、角形電槽3と導電性接続板23の熱膨張差によってそれらの間に剥離隙間が発生するのを防止できる。したがって、単電池2、2間での電解液の漏液を防止して液絡が生じる恐れも無くすことができる。特に、弾性体層25をフッ素系ゴムにて構成すると、耐熱性及び耐電解液性が高く、電池が温度上昇しても必要な耐熱性を有するため、長期にわたって安定した作用が得られ、長期使用に対して高い信頼性が得られる。また、導電性接続板23の隔壁5に対向する部分の外周に弾性体層25を設けるとともにその外周に角形電槽3と同系材質の樹脂層26を設けているので、角形電槽3側の樹脂と容易かつ確実に一体接合され、弾性体層25と角形電槽3の樹脂との間での電解液の漏液をさらに確実に防止できる。
【0029】
また、本実施形態では、角形電槽3の両端壁及び隔壁5の上部に形成された接続穴7を介して角形電槽3の両端の接続端子12と集電体10及び各隔壁5両側の集電体10、10同士を接続しているので、従来の構成の角形密閉式電池1の製造設備をそのまま利用しながら、上記構成の適用により接続抵抗を低減でき、また角形密閉式電池1の外部との接続端子12が角形電槽3の両端壁の上部に配設されているので、他の角形密閉式電池1との接続が容易でかつ水冷による冷却機構等を設ける場合の絶縁性の確保が容易である等の効果を奏する。
【0030】
なお、図示例では導電性接続板23の外周の弾性体層25の外周に樹脂層26を設けた例を示したが、この樹脂層26は必ずしも設けなくてもよい。
【0031】
また、以上の説明では、角形電槽3の一方の側壁20にのみ開口21を形成して導電性接続板23にて単電池2、2間を接続する例を示したが、図6に示すように、角形電槽3の両方の側壁20に互いに対向するように開口21を形成し、隔壁5の両側の集電体10、10をその両側で導電性接続板23にて接続し、角形電槽3の両側から射出成形金型30を押し付けて射出成形にて密封樹脂部31を形成してもよい。こうすると、集電体10、10同士を両側で接続するので、より接続抵抗の低減化を図ることができるとともに、射出成形時に角形電槽3及び内部の集電体10及び極板群8に両側から均等に加圧力が作用するので、極板群8に対する片方からの荷重の作用やそれに伴う移動等により悪影響が生じるのを防止できる。
【0032】
次に、本発明の第2の実施形態の角形密閉式電池について、図7〜図9を参照して説明する。なお、以下の実施形態の説明においては、先行する実施形態と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略し、相違点のみを説明する。
【0033】
上記実施形態では、導電性接続板23を溶接した後、樹脂成形によって開口21を密封するようにした例を示したが、本実施形態では、導電性接続板23を集電体10、10に溶接接続するとともに、樹脂層26を角形電槽3の隔壁5及び開口21の開口縁部に密封接合し、さらに角形電槽3の側壁20に形成した開口21を閉鎖部材32にて密閉するとともにこの閉鎖部材32と樹脂層26の外面とを密封接合している。
【0034】
詳細に説明すると、開口21は矩形状で、導電性接続板23は両側に切欠27と溶接突部28が設けられた全体形状が開口21よりも小さい矩形状である。この導電性接続板23の幅方向中央部外周に弾性体層25が設けられ、その外周に樹脂層26が設けられている。隔壁5に形成された切欠22は外側に向けて広がる台形状で、かつ開口21の切欠22に対向する部分の縁部は、台形状の切欠22の斜面に連続する傾斜延長面33を形成するように三角形状に切欠かれている。樹脂層26は、その外形が切欠22の端面及び傾斜延長面33に沿うとともにその外側面が側壁20の外面と面一になるような台形状に成形されている。
【0035】
そして、樹脂層26の台形外面と切欠22の端面及び傾斜延長面33とが熱溶着ライン34にて密封状態で一体接合されている。また、閉鎖部材32を開口21及びその周囲を覆うように配置し、この閉鎖部材32と側壁20の外面及び樹脂層26の外側面とが熱溶着ライン35にて密封状態で一体接合されている。
【0036】
本実施形態においても、単電池2、2間で隔壁5を介して対向する集電体10、10同士を導電性接続板23にて接続しているので、単電池2、2間の接続抵抗が小さくなって単電池2当たりの内部抵抗をさらに低減して高出力化を実現できる。また、その導電性接続板23の隔壁5に対向する部分の外周に弾性体層25を設けるとともにその外周に角形電槽3と同系材質の樹脂層26を設けているので、角形電槽3側の樹脂と樹脂層26を熱溶着することにより、密封状態を確保しながら容易かつ確実に一体接合され、弾性体層25と角形電槽3の樹脂との間での電解液の漏液を確実に防止できる。
【0037】
次に、本発明の第3の実施形態の角形密閉式電池について、図10、図11を参照して説明する。
【0038】
上記実施形態では、導電性接続板23の幅方向の中央部の外周に弾性体層25を焼き付け固着し、その外周に角形電槽3と同系の合成樹脂から成る環状の樹脂層26を設けた例を示したが、本実施形態では、導電性接続板23の幅方向の中央部の外周に、角形電槽3の構成材料と親和性を有する合成樹脂を焼き付け形成した焼付樹脂層36を設けている。この焼付樹脂層36は角形電槽3を構成している合成樹脂の射出成形温度より低い融点の合成樹脂の粉体を導電性接続板23の該当範囲に添着した状態で加熱炉に投入して焼き付け固着して構成するのが好適である。例えば、角形電槽3がポリプロピレンやポリエチレンやそれらのアロイから成る場合、エポキシ樹脂の粉体を焼き付け塗工するのが好適である。
【0039】
このような焼付樹脂層36を設けた導電性接続板23を開口21に配置し、隔壁5の両側の集電体10と溶接24にて接合した後、開口21を覆うように射出成形金型30を配設し、開口21を密封閉鎖するとともに隔壁5の切欠22と焼付樹脂層36の外周との間の隙間を充填するように密封樹脂部31を射出成形することにより、角形電槽3と導電性接続板23の間が、導電性接続板23に一体的に密着された焼付樹脂層36とそれに一体的に密着して形成される密封樹脂部31を介して接合され、電槽4、4間を確実にシールするとともに開口21を完全に封止することができる。
【0040】
本実施形態によれば、角形電槽3側の樹脂と導電性接続板23が、焼付樹脂層36を介して容易かつ確実に一体的に密着された状態で接合されるので、電解液の漏液をさらに確実に防止できる。
【0041】
なお、図示例では、第1の実施形態と同様に射出成形にて形成した密封樹脂部31にて開口21を密封した例を示したが、第2の実施形態と同様に、焼付樹脂層36を角形電槽3の隔壁5に密封接合し、さらに開口21を閉鎖部材32にて密閉するとともにこの閉鎖部材32と焼付樹脂層36の外面とを密封接合するようにしてもよい。
【0042】
次に、本発明の第4の実施形態の角形密閉式電池について、図12〜図15を参照して説明する。
【0043】
上記各実施形態では、角形電槽3の側壁20に隔壁5の両側の電槽4に臨む矩形状の開口21を形成し、その開口21内に導電性接続板23を配置して集電体10に接合した後、密封樹脂部31や閉鎖部材32にて密封した例を示したが、本実施形態では、図12、図13に示すように、角形電槽3の側壁20の各隔壁5の配設位置に、両側の電槽4にわたる幅の凹部37を形成するとともに、その凹部37の底面から両側の電槽4内に貫通する貫通穴38を形成し、貫通穴38を通して隔壁5の両側に位置する集電体10に接続される接続部39を両側に有する導電性接続体40を凹部37内に配置し、接続部39と集電体10を溶接41にて接合している。導電性接続体40は鋼板にニッケルメッキを施したものが、耐電解液性を有しかつ安価に構成できて好適である。
【0044】
接続部39は丸軸状の突軸にて構成されてその外周にシール材としてのOリング42が装着され、接続部39を集電体10に接合した状態でOリング42が凹部37の底面と導電性接続体40の間で圧縮されて貫通穴38が密閉されている。凹部37内は導電性接続体40を埋設した状態で封止樹脂43が充填されている。
【0045】
以上の構成における接合工程を説明すると、図12、図13の図示例では、角形電槽3の両側の側壁20に凹部37及び貫通穴38を形成し、接続部39にOリング42を装着した導電性接続体40をそれぞれ凹部37に配置してその接続部39を貫通穴38に挿入し、次に図12に仮想線で示し、図13に実線で示すように、隔壁5両側の集電体10の内の一方の集電体10の両側に当接する接続部39、39の背部に溶接電極44を当接させて加圧し、その状態で抵抗溶接機45にて溶接電流を流すことによってこの集電体10の両側に導電性接続体40の接続部39を溶接41にて接合し、次に他方の集電体10の両側にも同様にして接続部39、39を溶接41にて接合することで、両側の集電体10をその両側部で導電性接続体40を介して接続する。その後、側壁20に射出金型(図示せず)を押し当てて封止樹脂43を射出成形することによって、接合が完了する。
【0046】
以上の説明では、角形電槽3の両側の側壁20に凹部37を形成して導電性接続体40を配設し、集電体10、10をその両側で接続しているが、図14、図15に示すように、集電体10、10をその一側でのみ接続してもよい。その場合、一方の側壁にのみ凹部37を形成し、その凹部37内の上部と下部にそれぞれ隔壁5の両側の電槽4内に貫通するように貫通穴38を形成し、隔壁5両側の貫通穴38に両側の接続部39が貫通してそれぞれ集電体10に当接する導電性接続体40を上下に一対配置し、隔壁5の一側の集電体10に当接している上部と下部の接続部39、39の背部に溶接電極44を押し当てて抵抗溶接機45にて溶接電流を流すことで一側の集電体10に上下の導電性接続体40を溶接41にて接続し、次に同様に隔壁5の他側の集電体10に当接している上部と下部の接続部39、39の背部に溶接電極44を押し当てて抵抗溶接機45にて溶接電流を流すことで他側の集電体10に上下の導電性接続体40を溶接41にて接続する。かくして、隔壁5両側の集電体10を上下一対の導電性接続体40を介して接続することができる。
【0047】
なお、溶接電極44には、導電性接続体40を吸着保持する吸引通路44aを有するものを用いると作業性が良くなる。また、図示例では上下の導電性接続体40が完全に別体のものを示したが、電流の通り難い細幅部を介して一体的に連結して一体化した単一の導電性接続体を用いることもできる。また、接続部39として丸軸状の突軸からなるものを例示したが、断面矩形状の部材を折り曲げ形成して構成しても良い。しかし、その場合信頼性の高いシールを得るのが困難である。
【0048】
本実施形態によれば、隔壁5両側の電槽4、4内に貫通するように貫通穴38を形成し、その周囲と導電性接続体40との間にOリング42などのシール材を介装してシールしているので、電解液の漏液に対して高いシール性を容易に得ることができる。
【0049】
以上の各実施形態の説明では、導電性接続板23や導電性接続体40に溶接電極を当て、導電性接続板23や導電性接続体40と集電体10との間に溶接電流を流して抵抗溶接した例を示したが、電子ビームやレーザビームを照射して局部を加熱溶融させて溶接しても良い。しかし、抵抗溶接の方が周囲に対する熱影響が小さくて済むので好ましい。また、導電性接続板23や導電性接続体40や集電体10の接続部にロウ材を設けておいてロウ付けするようにしてもよく、また導電性接着材等で接着接合するようにしてもよい。
【0050】
【発明の効果】
本発明の角形密閉式電池によれば、以上の説明から明らかなように、角形電槽の少なくとも一側壁の各隔壁配設位置に両側の電槽内に連通するように形成した開口を通して導電性接続部材にて隔壁の両側に位置する集電体を接続したので、単電池間で隔壁を介して対向する集電体同士を角形電槽の側壁位置で導電性接続部材にて接続でき、接続経路が短くなるため、単電池間の接続抵抗を小さくすることができ、その分単電池当たりの内部抵抗をさらに低減して高出力化を実現できる。
【0051】
また、角形電槽の少なくとも一側壁の各隔壁配設位置に両側の電槽に臨むように開口を設け、開口内に配設した導電性接続板を隔壁の両側に位置する集電体に接続し、かつ導電性接続板を弾性体層を介して角形電槽に密閉接合すると、角形電槽の隔壁や側壁と導電性接続板との間に弾性体層を介在させているので、電槽と導電性接続板の熱膨張差によってそれらの間に剥離隙間が発生するのを防止でき、単電池間での電解液の漏液を防止して液絡が生じる恐れも無くすことができる。
【0052】
また、弾性体層を、フッ素系ゴムにて構成すると、耐電解液性が高くかつ電池が温度上昇しても必要な耐熱性を有するため、長期にわたって安定した作用が得られ、長期使用に対して高い信頼性が得られる。
【0053】
また、導電性接続板の隔壁に対向する部分の外周に弾性体層を設けるとともにその外周に角形電槽と同系材質の樹脂層を設けると、角形電槽側の樹脂と容易かつ確実に一体接合され、弾性体層と角形電槽の樹脂との間での電解液の漏液をさらに確実に防止できる。
【0054】
また、角形電槽の少なくとも一側壁の各隔壁配設位置に両側の電槽に臨むように開口を設け、開口内に配設した導電性接続板を隔壁の両側に位置する集電体に接続し、かつ角形電槽の構成材料と親和性を有する合成樹脂を導電性接続板に焼き付けて形成した樹脂層を介して角形電槽に密閉接合すると、角形電槽側の樹脂と導電性接続板が焼き付け形成した樹脂層を介して容易かつ確実に一体接合され、電解液の漏液を確実に防止できる。
【0055】
また、その焼き付け形成する樹脂層を角形電槽の射出成形温度より低い融点の合成樹脂にて構成すると、より確実に一体接合され、電解液の漏液をさらに確実に防止できる。
【0056】
また、導電性接続板を集電体に接続し、樹脂成形にて導電性接続板の周囲と角形電槽の隔壁及び側壁との間を密封接合するとともに開口を密閉すると、樹脂成形にて上記構成を実現してその効果を奏することができる。
【0057】
また、導電性接続板を集電体に接続するとともに、樹脂層を角形電槽の隔壁及び側壁の開口縁部に密封接合し、角形電槽の側壁に形成した開口を閉鎖部材にて密閉するとともにこの閉鎖部材と樹脂層の外面とを密封接合すると、樹脂同士の熱溶着や接着等にて接合することで上記構成を実現してその効果を奏することができる。
【0058】
また、角形電槽の少なくとも一側壁の各隔壁配設位置に両側の電槽内に貫通する貫通穴を形成し、隔壁の両側に位置する集電体に貫通穴を通して接続される接続部を両側に有する導電性接続体を設けるとともに貫通穴の周囲と導電性接続体の間にシール材を設け、導電性接続体を角形電槽の側壁に埋設すると、両側の電槽内に貫通穴が貫通し、その周囲と導電性接続体との間でシール材にてシールしているので、電解液の漏液に対する高いシール性が容易に得られる。
【0059】
また、角形電槽の両端壁及び隔壁の上部に形成された接続穴を介して角形電槽両端の接続端子と集電体及び集電体同士を接続すると、集電体同士をその上部で接続している従来の構成の角形密閉式電池の製造設備をそのまま利用しながら、上記構成の適用により接続抵抗を低減でき、また角形密閉式電池の外部との接続端子が角形電槽の両端壁の上部に配設されるので、他の角形密閉式電池との接続が容易でかつ水冷による冷却機構等を設ける場合の絶縁性の確保が容易である等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の角形密閉式電池の第1の実施形態をその角形電槽の一部を破断して示した全体斜視図である。
【図2】同実施形態における要部の横断平面図である。
【図3】同実施形態における導電性接続板の斜視図である。
【図4】図2のA−A矢視断面図である。
【図5】図4のB−B矢視図である。
【図6】同実施形態の変形例における要部の横断平面図である。
【図7】本発明の角形密閉式電池の第2の実施形態における要部の横断平面図である。
【図8】図7のC−C矢視断面図である。
【図9】図8のD−D矢視図である。
【図10】本発明の角形密閉式電池の第3の実施形態における要部の横断平面図である。
【図11】同実施形態における導電性接続板の斜視図である。
【図12】本発明の角形密閉式電池の第4の実施形態における要部の横断平面図である。
【図13】同実施形態の要部の拡大横断平面図である。
【図14】同実施形態の変形例における要部の横断平面図である。
【図15】同変形例における導電性接続部材と集電体の接合工程を示す、図14のE−E矢視縦断側面図である。
【図16】従来例の角形密閉式電池の部分縦断正面図である。
【図17】同従来例における電槽の一部を破断して示した斜視図である。
【図18】同従来例における通電経路の説明図である。
【符号の説明】
1 角形密閉式電池
3 角形電槽
4 電槽
5 隔壁
8 極板群
9(9a、9b) リード部
10 集電体
12 接続端子
20 側壁
21 開口
23 導電性接続板
25 弾性体層
26 樹脂層
31 密封樹脂部
32 閉鎖部材
34 熱溶着ライン
35 熱溶着ライン
36 焼付樹脂層
38 貫通穴
39 接続部
40 導電性接続体
42 Oリング(シール材)
43 封止樹脂[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rectangular sealed battery, and more particularly to a rectangular sealed battery in which the internal resistance of an assembled secondary battery formed by connecting a plurality of single cells is reduced.
[0002]
[Prior art]
A conventional collective secondary battery in which a plurality of unit cells are connected so as to obtain a required power capacity is obtained by connecting a plurality of individual rectangular parallelepiped unit cells to a wide long side of the battery case. They are arranged so as to face each other, and are connected together by arranging end plates outside the battery case of the unit cells at both ends and binding them with a restraining band, and in each unit cell, the upper end of the electrode plate The lead is drawn upward from the terminal and connected to a terminal mounted on the lid of the battery case, and the terminals are connected to each other by a connecting plate between the single cells.
[0003]
Therefore, since the connection path between the single cells is long and there are many connection parts, the component resistance due to the component parts including the connection parts is large. The ratio reached 40 to 50%: 60 to 50%, and the heat generation of the battery increased due to the large internal resistance, which was a major obstacle to realizing high output and improving life characteristics. In addition, there is a problem in that the connection configuration between single cells is complicated and the number of parts is large, resulting in an increase in cost.
[0004]
Therefore, the present applicant has previously proposed a rectangular sealed battery 1 incorporating a plurality of
[0005]
A
[0006]
Further, the lid 6 has a
[0007]
According to such a configuration, the energization path from the positive electrode plate and the negative electrode plate to the
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the configuration shown in FIGS. 16 and 17, the energization paths from the positive electrode plate and the negative electrode plate to the
[0009]
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a rectangular sealed battery that can further reduce the internal resistance per unit cell and realize high output.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The rectangular sealed battery of the present invention includes a rectangular battery case in which a plurality of rectangular battery cases are connected via a partition wall, a positive electrode plate and a negative electrode plate stacked via a separator, and a positive electrode plate and a negative electrode plate. An electrode plate group comprising electrode plates having lead portions protruding from opposite sides and current collectors joined to the lead portions on both sides of the electrode plate group, and current collectors joined to each battery case In a rectangular sealed battery containing a battery, a conductive connecting member is disposed on both sides of the partition wall through an opening formed so as to communicate with the inside of the battery case on both sides of the partition wall on at least one side wall of the rectangular battery case. The current collectors are connected, and the current collectors facing each other through the partition walls between the single cells are connected by the conductive connection member at the side wall position of the rectangular battery case, so between the upper ends of the current collectors Since the energization path is not detoured and the connection path is shortened compared to Of it is possible to reduce the connection resistance can be realized further reduced to high output internal resistance per correspondingly single cell.
[0011]
In addition, an opening is provided at each partition wall installation position on at least one side wall of the rectangular battery case so as to face the battery tanks on both sides, and the conductive connection plates disposed in the opening are connected to the current collectors located on both sides of the partition wall And when the conductive connecting plate is hermetically joined to the rectangular battery case through the elastic layer, the elastic layer is interposed between the partition wall or the side wall of the rectangular battery case and the conductive connecting plate. It is possible to prevent a separation gap between them due to the difference in thermal expansion between the conductive connecting plate and the conductive connecting plate, and to prevent leakage of the electrolyte between the single cells, thereby eliminating the possibility of a liquid junction.
[0012]
In addition, if the elastic layer is made of fluorine-based rubber, it has high electrolyte resistance and the necessary heat resistance even when the battery temperature rises. High reliability.
[0013]
In addition, if an elastic body layer is provided on the outer periphery of the portion facing the partition wall of the conductive connection plate and a resin layer of a similar material to the rectangular battery case is provided on the outer periphery, the resin is molded between the rectangular battery case, Even if heat welding is performed, it is easily and reliably integrally joined with the resin on the rectangular battery case side, and leakage of the electrolyte solution between the elastic body layer and the resin in the rectangular battery case can be further reliably prevented.
[0014]
In addition, an opening is provided at each partition wall installation position on at least one side wall of the rectangular battery case so as to face the battery tanks on both sides, and the conductive connection plates disposed in the opening are connected to the current collectors located on both sides of the partition wall In addition, when the synthetic resin having affinity with the constituent material of the rectangular battery case is baked on the conductive connection plate and sealed and bonded to the rectangular battery case, the resin on the square battery case and the conductive connection plate are obtained. Can be easily and reliably integrally joined through the resin layer formed by baking, and the leakage of the electrolyte can be further reliably prevented.
[0015]
Further, when the resin layer formed by baking is made of a synthetic resin having a melting point lower than the injection molding temperature of the rectangular battery case, the resin layer is more reliably integrally joined to the rectangular battery case, and the leakage of the electrolyte can be further reliably prevented.
[0016]
In addition, the conductive connecting plate is connected to the current collector, and the periphery of the conductive connecting plate and the partition wall and the side wall of the rectangular battery case are sealed and joined by resin molding and the opening is sealed, or the conductive connecting plate Is connected to the current collector, and the resin layer is hermetically bonded to the partition wall and the opening edge of the side wall of the rectangular battery case, and the opening formed on the side wall of the square battery case is sealed with a closing member and the closing member and the resin are sealed. The above-described configuration can be realized by hermetically joining the outer surface of the layer.
[0017]
Also, through holes penetrating into the battery case on both sides are formed at each partition wall installation position on at least one side wall of the rectangular battery case, and connecting portions connected to the current collectors located on both sides of the partition wall through the through holes are provided on both sides. If the conductive connector is embedded in the side wall of the rectangular battery case, the through hole penetrates into the battery case on both sides. And since it seals with the sealing material between the circumference | surroundings and the electroconductive connection body, the high sealing performance with respect to the electrolyte leakage is easily obtained.
[0018]
In addition, when the connection terminals, current collectors and current collectors at both ends of the square battery case are connected via the connection holes formed at both ends of the square battery case and the upper part of the partition wall, the current collectors are connected at the upper part. The connection resistance can be reduced by applying the above configuration while using the manufacturing facilities of the rectangular sealed battery with the conventional configuration as it is, and the connection terminals with the outside of the rectangular sealed battery are connected to both end walls of the rectangular battery case. Since it is disposed at the top, it is easy to connect to other rectangular sealed batteries, and it is easy to ensure insulation when providing a cooling mechanism or the like by water cooling.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of a square sealed battery of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, about the component same as the prior art example demonstrated with reference to FIG. 16, FIG. 17, the same referential mark is attached | subjected and a difference is mainly demonstrated.
[0020]
In FIG. 1, a
[0021]
The
[0022]
As shown in FIG. 2 to FIG. 5, one or a plurality of
[0023]
A conductive connecting
[0024]
As shown in FIG. 3, the conductive connecting
[0025]
In addition,
[0026]
As described above, the
[0027]
In the above configuration, the
[0028]
In addition, since the
[0029]
Further, in the present embodiment, the connection terminals 12 and the
[0030]
In the illustrated example, the
[0031]
Moreover, in the above description, although the example which formed the
[0032]
Next, a rectangular sealed battery according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description of the embodiment, the same components as those in the preceding embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and only differences will be described.
[0033]
In the above embodiment, the
[0034]
More specifically, the
[0035]
The trapezoid outer surface of the
[0036]
Also in this embodiment, since the
[0037]
Next, a rectangular sealed battery according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0038]
In the above embodiment, the
[0039]
The conductive connecting
[0040]
According to the present embodiment, since the resin on the side of the
[0041]
In the illustrated example, the
[0042]
Next, a rectangular sealed battery according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0043]
In each of the above embodiments, the
[0044]
The connecting
[0045]
Explaining the joining process in the above configuration, in the illustrated example of FIGS. 12 and 13, the
[0046]
In the above description, the
[0047]
In addition, workability | operativity will improve if the thing which has the suction channel |
[0048]
According to this embodiment, the through
[0049]
In the description of each of the above embodiments, a welding electrode is applied to the
[0050]
【The invention's effect】
According to the rectangular sealed battery of the present invention, as is apparent from the above description, the conductivity is made through the openings formed so as to communicate with the inside of the battery case on both sides at each partitioning position of at least one side wall of the square battery case. Since the current collectors located on both sides of the partition are connected by the connecting member, the current collectors facing each other through the partition between the single cells can be connected by the conductive connection member at the side wall position of the rectangular battery case. Since the path is shortened, the connection resistance between the single cells can be reduced, and the internal resistance per single cell can be further reduced, and higher output can be realized.
[0051]
In addition, an opening is provided at each partition wall installation position on at least one side wall of the rectangular battery case so as to face the battery tanks on both sides, and the conductive connection plates disposed in the opening are connected to the current collectors located on both sides of the partition wall And when the conductive connecting plate is hermetically joined to the rectangular battery case through the elastic layer, the elastic layer is interposed between the partition wall or the side wall of the rectangular battery case and the conductive connecting plate. It is possible to prevent a separation gap from being generated between them due to a difference in thermal expansion between the conductive connecting plate and the conductive connecting plate, and to prevent leakage of the electrolyte between the single cells, thereby eliminating the possibility of a liquid junction.
[0052]
In addition, if the elastic layer is made of fluorine-based rubber, it has high electrolyte resistance and the necessary heat resistance even when the battery temperature rises. High reliability.
[0053]
In addition, if an elastic body layer is provided on the outer periphery of the part of the conductive connecting plate facing the partition wall and a resin layer of the same material as the rectangular battery case is provided on the outer periphery, it can be easily and reliably integrally joined to the resin on the square battery case side. In addition, leakage of the electrolyte solution between the elastic layer and the resin of the rectangular battery case can be further reliably prevented.
[0054]
In addition, an opening is provided at each partition wall installation position on at least one side wall of the rectangular battery case so as to face the battery tanks on both sides, and the conductive connection plates disposed in the opening are connected to the current collectors located on both sides of the partition wall In addition, when the synthetic resin having affinity with the constituent material of the rectangular battery case is baked on the conductive connection plate and sealed and bonded to the rectangular battery case, the resin on the square battery case and the conductive connection plate are obtained. Can be easily and reliably integrally joined through the baked resin layer, and leakage of the electrolyte can be reliably prevented.
[0055]
Further, if the resin layer to be baked and formed is made of a synthetic resin having a melting point lower than the injection molding temperature of the rectangular battery case, it can be more reliably integrally joined and the leakage of the electrolyte can be prevented more reliably.
[0056]
Further, the conductive connecting plate is connected to the current collector, and the periphery of the conductive connecting plate and the partition wall and the side wall of the rectangular battery case are sealed and joined by resin molding, and the opening is sealed. The configuration can be realized and the effect can be achieved.
[0057]
In addition, the conductive connecting plate is connected to the current collector, and the resin layer is hermetically bonded to the partition wall and the opening edge of the side wall of the rectangular battery case, and the opening formed on the side wall of the rectangular battery case is sealed with a closing member. At the same time, when the closing member and the outer surface of the resin layer are hermetically bonded, the above-described configuration can be realized by bonding the resins by heat welding or adhesion, and the effects thereof can be achieved.
[0058]
Also, through holes penetrating into the battery case on both sides are formed at each partition wall installation position on at least one side wall of the rectangular battery case, and connecting portions connected to the current collectors located on both sides of the partition wall through the through holes are provided on both sides. If the conductive connector is embedded in the side wall of the rectangular battery case, the through hole penetrates into the battery case on both sides. And since it seals with the sealing material between the circumference | surroundings and the electroconductive connection body, the high sealing performance with respect to the electrolyte leakage is easily obtained.
[0059]
In addition, when the connection terminals, current collectors, and current collectors at both ends of the square battery case are connected through the connection holes formed at both ends of the square battery case and the partition walls, the current collectors are connected at the top. The connection resistance can be reduced by applying the above configuration while using the manufacturing facilities of the rectangular sealed battery with the conventional configuration as it is, and the connection terminals with the outside of the rectangular sealed battery are connected to both end walls of the rectangular battery case. Since it is disposed at the top, it is easy to connect to other rectangular sealed batteries, and it is easy to ensure insulation when providing a cooling mechanism or the like by water cooling.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall perspective view showing a rectangular sealed battery according to a first embodiment of the present invention with a part of the rectangular battery case broken.
FIG. 2 is a transverse plan view of a main part in the same embodiment.
FIG. 3 is a perspective view of a conductive connection plate in the same embodiment.
4 is a cross-sectional view taken along arrow AA in FIG. 2;
5 is a BB arrow view of FIG. 4;
FIG. 6 is a cross-sectional plan view of a main part in a modification of the embodiment.
FIG. 7 is a cross-sectional plan view of an essential part in a second embodiment of the rectangular sealed battery of the present invention.
8 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.
FIG. 9 is a view taken along the line DD in FIG.
FIG. 10 is a cross-sectional plan view of an essential part in a third embodiment of a rectangular sealed battery of the present invention.
FIG. 11 is a perspective view of a conductive connection plate in the same embodiment.
FIG. 12 is a cross-sectional plan view of an essential part in a fourth embodiment of a rectangular sealed battery of the present invention.
FIG. 13 is an enlarged cross-sectional plan view of the main part of the same embodiment.
FIG. 14 is a cross-sectional plan view of the main part in a modification of the embodiment.
15 is a vertical side view taken along the line E-E in FIG. 14 showing a bonding step between the conductive connection member and the current collector in the same modification.
FIG. 16 is a partial longitudinal sectional front view of a conventional rectangular sealed battery.
FIG. 17 is a perspective view showing a part of the battery case in the conventional example in a cutaway manner.
FIG. 18 is an explanatory diagram of an energization path in the conventional example.
[Explanation of symbols]
1 Square sealed battery
3 Square battery case
4 battery case
5 Bulkhead
8 plate group
9 (9a, 9b) Lead part
10 Current collector
12 Connection terminals
20 side walls
21 opening
23 Conductive connection board
25 Elastic layer
26 Resin layer
31 Sealing resin part
32 Closing member
34 Heat welding line
35 Heat welding line
36 Baking resin layer
38 Through hole
39 Connection
40 Conductive connector
42 O-ring (seal material)
43 Sealing resin
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