JP4747487B2 - 単電池および電圧検出用の端子の形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、電圧検出が必要な電力源として最適な単電池、および、単電池を電圧検出が必要な電力源として最適なものとすべくこの電極タブに電圧検出用の端子を形成する方法に関する。

近年、環境意識の高まりを受けて、自動車の動力源を、化石燃料を利用するエンジンから電気エネルギーを利用するモータに移行しようとする動きがある。このため、モータの電力源となる電池の技術も急速に発展しつつある。

自動車には、小型軽量で、大きな電力を頻繁に充放電可能な、耐震動性、放熱性に優れた電池の搭載が望まれる。大きな電力を供給することができる放熱性に優れた組電池としては、下記特許文献１に示すようなものがある。

特許文献１に開示されている組電池は、直列、並列または直並列に電気的に接続された複数の単電池（二次電池）を、当該単電池の厚み方向に所定の間隔で配置し、単電池間に両側の単電池を押圧する押圧部材を配置して、外装部材によって複数の単電池を固定したものである。このような構造とすることによって単電池の放熱特性を良好にして組電池としてのサイクル特性、レート特性を向上させている。

上記のような組電池は、その中の１つの単電池に不具合が生じただけで、過充電や過放電を引き起こすことがある。一度過充電や過放電が起こると、組電池全体としての電池特性が著しく低下してしまう。

このような事態を回避するために、少数の単電池ごとに電圧を検出して、単電池に不具合が見つかればすぐに対応できるように監視するシステムが近年開発されている。このシステムに用いられる単電池は、電極タブに電圧検出用の端子が溶接等により接合されている。
特開２０００−１９５４８０号公報（段落番号「００１４」〜段落番号「００２９」および図１、図２、図４の記載を参照）

しかし、上記単電池では、電圧検出用の端子のために別部材を接合することが必要となってしまう。電圧検出端子の接合には、単電池内への伝熱を少なくするために、通常超音波接合を用いることが一般的である。しかし、超音波接合といえども熱は発生するので、接合中に単電池が破損することも考えられる。

このように、電圧検出用の端子のために別部材を溶接することが必要になるのでは、作業性の低下を招いてしまう。また、超音波接合等により電圧検出用の端子を接合する最中に単電池が破損してしまったら、生産効率や生産コストの増大を招いてしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電圧検出用の端子のために別部材の溶接等を必要としない単電池および電圧検出用の端子の形成方法を提供することを目的とする。

本発明の単電池は、少なくとも正極板と負極板を順に積層した積層型の発電要素と、前記発電要素に接続された電極タブと、前記電極タブの一部として形成される電圧検出用の端子部とを有し、前記電極タブは、薄肉板状に形成されており、前記端子部は、前記電極タブに切り込みを入れ、該切り込みに沿って、芯材を含んで前記電極タブを折り畳むことによって形成される。

本発明の電圧検出用の端子の形成方法は、単電池の電極タブに切り込みを入れる工程と、前記切り込みに沿って、芯材を含めて前記電極タブを折り畳んで電圧検出用の端子を形成する工程とを含む。

本発明の単電池によれば、端子部が電極タブの一部として形成されているので、別部材を溶接等により接合する必要がなく、電極タブに電圧検出用の端子を容易に形成できる。

本発明の電圧検出用の端子の形成方法によれば、電極タブを折り畳むだけで電圧検出用の端子を形成できるので、他の部材を接合等する必要なく、容易に端子を形成できる。

以下、本発明に係る単電池を、図面を参照しつつ、詳細に説明する。

図１は単電池の斜視図である。

図１に示すように、本発明が適用される単電池１は、電極タブとして、正極タブ１０と負極タブ１２とを有する。正極タブ１０および負極タブ１２は、ケース１８から引き出されている。ケース１８内には、少なくとも正極板と負極板を順に積層した積層型の発電要素（不図示）が内包されている。正極タブ１０および負極タブ１２は、ケース１８内で発電要素に接続されている。

正極タブ１０は、たとえば、アルミニウム材を用いて、薄肉板状に形成されている。負極タブ１２は、たとえば銅材を用いて、薄肉板状に形成されている。

本発明では、正極タブ１０および負極タブ１２の少なくとも一方において、他の部材を用いることなく、加工により電圧検出用の端子を設けることを特徴としている。この特徴は、さまざまな態様で、単電池１の電極タブ１０、１２に適用できる。該特徴について、以下では、［実施の形態１］および［実施の形態２］に分けて、電圧検出用の端子を設ける様子について説明する。以下では、単電池１の一方の電極端子である正極タブ１０に注目して、他の部分については省略する。

［実施の形態１］
図２〜図５は、実施の形態１に係る正極タブを加工する様子を示す図である。

図２に示すように、最初に、カッター等の切削具により、正極タブ１０に２箇所の切り込み２、３を入れる。このように切り込みを入れてできる正極タブ１０上の領域が、実施の形態１における端子部４である。

端子部４を図２に示す点線に沿って折り返す。続けて、図３に示すように、端子部４をさらに点線に沿って折り返す。すると、図４に示すように、正極タブ１０の約３倍の厚さの電圧検出用の端子５ａが形成される。

仕上げとして、電圧検出用の端子５ａは、図５に示すように角部５０が面取り加工され、端子５ａを穴加工して穴部５１が形成される。

このように折り畳まれて出来た端子５ａは、図示しない電圧計のコネクタに差し込まれて接続される。コネクタには、凸部が形成されており、端子５の穴部５１と凹凸嵌合することにより、抜け落ちが防止される。また、端子５ａは角部５０が面取り加工されて丸め
られているので、端子５ａを電圧計のコネクタに接続する際に、コネクタが鋭利な角部により破損されることはない。

以上のように、実施の形態１では、正極タブ１０に切り込み２、３を入れ、端子部４を折り畳むだけで、電圧検出用の端子５ａが出来る。したがって、端子５ａの形成のために他の部材を正極タブ１０に溶接等する必要がなく、加工が容易である。また、他の部材を用いない分、生産コストも低減できる。さらに、端子部４を折り畳んで端子５ａを形成しているので、端子５ａに十分な強度が得られる。加えて、電圧検出用の端子を設けるために溶接する必要がないので、正極タブ１０からの伝熱により発電要素が破損することもない。

なお、上記実施の形態１では、端子部４を２回折り畳む場合について説明しているが、これに限定されるものではない。３回以上折り畳んで端子５ａを形成してもよい。

［実施の形態２］
上記実施の形態１では、端子部４をそのまま折り畳んでいるが、芯材を含めて折り畳むこともできる。

図６、７は、実施の形態２に係る正極タブを加工する様子を示す図である。

まず、図６に示すように、実施の形態１と同様にカッター等で切り込み２、３を入れ、端子部４を設ける。次に、端子部４上に芯材６を配置し、これを包むように、端子部４を折り畳む。図６中の点線に沿って折り畳むのは、実施の形態１と同様である。芯材６には、たとえば、りんせい銅や銅などのある程度の弾性がある金属材が用いられる。芯材６を含めて端子部４が折り畳まれるので、芯材６には、薄い平板材を用いる。

芯材を含めて出来た電圧検出用の端子５ｂは、実施の形態１と同様に、角部５０が面取り加工され、穴加工により穴部５１が形成される。

以上のように、実施の形態２では、端子５ｂに芯材６を含むので、端子５ｂの強度を実施の形態１よりも高めることができる。

［実施の形態３］
上記実施の形態１、２では、端子部４を折り畳んでいるが、折り畳まずに電圧検出用の端子を形成することもできる。

図８、９は、実施の形態３に係る正極タブを加工する様子を示す図である。

実施の形態３では、正極タブ１０の肉を一部に寄せて、電圧検出用の端子５ｃとする。したがって、寄せ肉加工される正極タブ１０の部分が、端子部４となる。ここでは、図８に示すように、端子部４に矢印の方向から工具を押し付けて、正極タブ１０をしごくか、あるいはプレス加工により、正極タブ１０の肉を寄せる。これにより、図９に示すように、寄せられた肉が電圧検出用の端子５ｃとなる。

なお、寄せ肉をしやすくするために、正極タブ１０に予め切り込みを入れておくことが好ましい。また、上記のような寄せ肉加工では、形状がいびつになるので、さらにプレス加工することによって、電圧計のコネクタと合致する形状に、端子５ｃを整えることができる。ここで、プレス加工後に、穴加工により電圧計のコネクタと凹凸嵌合する穴部を形成する。

なお、上記実施の形態１〜３を通じて、正極タブ１０に電圧検出用の端子５ａ〜ｃを設ける場合について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではない。負極タブ１２に電圧検出用の端子５ａ〜ｃを設けてもよく、正極タブ１０および負極タブ１２の両者に電圧検出用の端子を設けてもよい。

また、上記実施の形態１〜３により形成された単電池１を複数個接続して、組電池とすることができる。組電池とした場合には、正極タブ１０および／または負極タブ１２に形成された電圧検出用の端子５により、単電池単位で電圧を検出できる。単電池単位で電圧を検出できることは、組電池を構成する単電池１が二次電池である場合に特に有効である。組電池では、１つの単電池１に異常が生じただけでも過放電または過充電が生じ、組電池全体の電池特性が低下することがあるので、単電池単位で電圧を検出して異常を検知することが必要だからである。

単電池の斜視図である。 実施の形態１に係る正極タブを加工する様子を示す図である。 実施の形態１に係る正極タブを加工する様子を示す図である。 実施の形態１に係る正極タブを加工する様子を示す図である。 実施の形態１に係る正極タブを加工する様子を示す図である。 実施の形態２に係る正極タブを加工する様子を示す図である。 実施の形態２に係る正極タブを加工する様子を示す図である。 実施の形態３に係る正極タブを加工する様子を示す図である。 実施の形態３に係る正極タブを加工する様子を示す図である。

符号の説明

１…単電池、
２、３…切り込み、
４…端子部、
５、５ａ〜ｃ…端子、
６…芯材、
１０…正極タブ、
１２…負極タブ。

Claims (2)

1. 少なくとも正極板と負極板を順に積層した積層型の発電要素と、
   前記発電要素に接続された電極タブと、
   前記電極タブの一部として形成される電圧検出用の端子部と、
   を有し、
   前記電極タブは、薄肉板状に形成されており、
   前記端子部は、前記電極タブに切り込みを入れ、該切り込みに沿って、芯材を含んで前記電極タブを折り畳むことによって形成される、単電池。
2. 単電池の電極タブに電圧検出用の端子を形成する方法であって、
   単電池の電極タブに切り込みを入れる工程と、
   前記切り込みに沿って、芯材を含めて前記電極タブを折り畳んで電圧検出用の端子を形成する工程と、
   を含む電圧検出用の端子の形成方法。

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