JP4943861B2 - プリズム・バッテリおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の電気絶縁性の隔壁によって密閉状態で互いに分離された複数のセル容器を有するハウジングと、複数の積層された電極プレートから形成された複数のプレート・スタックとを具備し、各々のセル容器にはプレート・スタックが保持されているプリズム・バッテリに関する。

更に、本発明は、このようなプリズム・バッテリを製造するための方法に関する。

プリズム・バッテリは十分に知られており、共通のハウジングに並設されたカプセル化された複数のバッテリ・セルからなる。これらのバッテリ・セルは、夫々、積層された複数の電極プレートにより形成されており、電解質が充填されている。

典型的な従来のプリズム・バッテリはEP 1 087 449 A1に開示されている。複数の積層された電極プレートを有するバッテリ・セルは、上からカバーが開けられたときに、ハウジングの割り当てられた容器に挿入される。この場合、セル容器は、電気絶縁性の隔壁によって形成されている。隔壁に隣り合っているバッテリ・セルの反対側には、夫々プラスのおよびマイナスの電極プレートに溶接されている複数のコンダクタプレートが設けられている。これらのコンダクタプレートは、カバーの領域にあるハウジングのデッドスペースへ上方に案内され、そこでは、隣り合うコンダクタプレートに溶接されて、電気的接続を形成する。

送電バスを短縮するために、WO 03/015194 A1では、前側にある複数の接触コネクタ要素を、ハウジングの複数の切欠き部で、或る１つの隔壁の反対側に夫々設けられたコンダクタプレートに隣り合う複数のバッテリ・セルに溶接することが提案される。

出来る限り少ない内部抵抗をおよびデッドスペースの減少によってより高い充填密度を有する、改善されたプリズム・バッテリを提供することである。

上記課題は、本発明では、本発明に係わるプリズム・バッテリにより、隔壁に沿って夫々接触コネクタ・プレートが延びており、これらの接触コネクタ・プレートは、隔壁の反対側にある接触コネクタ・プレートと、隔壁を通って導電的に互いに接続されており、プレート・スタックの接触部材は、割り当てられた接触コネクタ・プレートに導電的に接続されていることによって、解決される。

追加の接触コネクタ・プレートによって、まず、隣り合う複数の接触コネクタ・プレートの電気的な貫通接続を各々の隔壁を通して形成することが可能である。このことによって、カバーにあるデッドスペースが接続のために必要でない。更に、出来る限り僅かな内部抵抗を有する、接触コネクタ・プレートのほぼ直接的な接続部が作られる。

プレート・スタックをセル容器に挿入した後に、複数のプレート・スタックの複数の接触部材を、次に、例えば、溶接、はんだ付けまたはろう付けによって、複数の接触コネクタ・プレートと導電的に接続させることができる。

内部抵抗を更に少なくするために、接触コネクタ・プレートが、その全長に亘って、何箇所も、この接触コネクタ・プレートに割り当てられておりかつ隔壁の反対側にある面に設けられた接触コネクタ・プレートに導電的に接続されていることは、有効である。特に少ない内部抵抗は、割り当てられた接触コネクタ・プレートの電気接続が、巻き締め方法で、割り当てられた接触コネクタ・プレートを冷間表面プレスすることにより形成されるとき、達成される。

プレート・スタックの接触部材は、コンダクタプレートとして設計されることは好ましい。或る１つのプレート・スタックのプラスの電極プレートの側縁は、第１のコンダクタプレートに溶接されており、プレート・スタックの反対側の端部には、プレート・スタックのマイナスの電極プレートの側縁が第２のコンダクタプレートに溶接されている。コンダクタプレートは、全長に亘って、割り当てられた接触コネクタ・プレートに溶接されている。

プレート・スタックの接触部材が、割り当てられた接触コネクタ・プレートに溶接されており、更に、溶接接合部の外縁にはんだ付けされていることは有効である。このことによって、僅かな内部抵抗を有する、機械的に高力の、導電性の高い、電流容量のある結合が達成される。

プリズム・バッテリの簡単な構造および製造が達成されるのは、プレート・スタックが、従来のように上方からではなく、ハウジングの前側でセル容器に挿入される場合である。そのとき、コンダクタプレートおよび接触コネクタ・プレートの側縁が自由であり、容易に到達可能に互いに溶接され、場合によってははんだ付けされることができる。それから、続いて、ハウジングのフロント・カバーが複数の隔壁の前端面およびハウジングの側壁の前端面に装着され、例えば知られたレーザ溶接法に従ってハウジングに蜜接するように溶接される。この結果、ハウジングの前面の開口を、かくして複数のセル容器の開口は、フロント・カバーにより覆われる。

更に、本発明の課題は、プリズム・バッテリを製造するための改善された方法を提供することである。

上記課題は、本発明では、
或る１つの隔壁の反対側に設けられた対の接触コネクタ・プレートの間で、この隔壁を通って電気的接続を形成し、
複数の隔壁によって形成された複数のセル容器に複数のプレート・スタックを設け、
プレート・スタックの複数の電気的接触部を接触コネクタ・プレートに溶接し、
セル容器およびハウジングが密封されているように、ハウジングを閉じる、工程によって解決される。

図１はプリズム・バッテリ１を斜視図で示す。ハウジングの上面には、ガス抜き通路２が装着されている。更に、ハウジングの、互いに反対側にある短辺には、プリズム・バッテリ１のプラスのおよびマイナスの電極接続部のための接続接触部３ａ，３ｂが取着されている。

バッテリ１のハウジングは、フロント・カバー４によって閉じられている。フロント・カバーはハウジングに装着されており、ハウジングに密接して溶接されている。

図２はプレート・スタック５を斜視図で示す。多数の交互に積層されたプラスのおよびマイナスの電極プレート６が、プレート・スタック５を形成することが明らかとなる。プラスの電極プレート６の接続ラグがプレート・スタック５の一方の側で外へ延びており、そこでは、知られたレーザ溶接法を用いて、コンダクタプレート７ａに導電的におよび機械的に接続されている。マイナスの電極プレート６の複数の接続部は、プレート・スタック５の反対側で、同じようにコンダクタプレート７ａに接続されている。

このような知られたプレート・スタック５（複数のバッテリ・セル）は、セル容器８に挿入される。セル容器は、ハウジング９内に、ハウジング９の底部からカバーへと延びている隔壁１０によって、形成されている。隔壁１０の両面には、隔壁１０の全長に亘って延びている接触コネクタ・プレート１１が設けられている。隔壁１０に沿って互いに反対側に位置している対の接触コネクタ・プレート１１は、隔壁１０を通って互いに接触されている。このことは、好ましくは巻き締め方法（Durchsetzfuegeverfahren）によって、詳しくは、コネクタ・プレート１１を隔壁１０に形成された穴の領域で追加材料なしに冷間接合することによって、なされる。接続接触部３ａ，３ｂは、同じように、ハウジング９の短辺の内壁にある、外側の接触コネクタ・プレート１１に接続される。

図４から見て取れるように、プレート・スタック５は、ハウジング９のセル容器８に挿入される。この場合、ハウジング９の上方領域および下方領域には、最早デッドスペースは不要である。何故ならば、プレート・スタック５同士が、コンダクタプレート７および接触コネクタ・プレート１１を介して、ハウジング９のカバーの領域でなく、プレート・スタック５の長辺に接触されるからである。

この目的のために、ハウジング９が開いておりかつフロント・カバー４を有しない場合には、直接に相並んでいるコンダクタプレート７および接触コネクタ・プレート１１が、コンダクタプレート７および接触コネクタ・プレート１１の露出した縁部の全長に亘って、互いに溶接および／またははんだ付けされることは好ましい。溶接継目のまたはコンダクタプレート７のおよび接触コネクタ・プレート１１の外縁にはんだ接続が付けられることは、特に有効である。

図５はプリズム・バッテリ１の第２の実施の形態を斜視図で示す。接続接触部３が、巻き締め方法により、バッテリ１の高さに亘って、２箇所で、割り当てられた内側の接触コネクタ・プレート１１と共に、冷間表面プレスされていることが明らかになる。更に、ガス抜き通路のガス抜き弁１２が、図１の第１の実施の形態のように側方に設けられているのではなくて、ガス抜き通路２の中央に設けられている。

図６は図５のプリズム・バッテリ１の分解図を示す。ガス抜き通路２がハウジング９の上面に装着され、この上面には、各々のセル容器８のためにガス抜き穴１３が形成されていることが明らかになる。

更に、ハウジングの外側短辺１４および隔壁１０には夫々２つの穴１５が設けられており、これらの穴を通って、対の隣り合った接触コネクタ・プレート１１が互いに接続され、あるいは短辺１４には、接触コネクタ・プレート１１が接続接触部３と導電的に恒常的に互いに接続されることが明らかになる。この目的のために、巻き締め方法が用いられることは好ましい。しかしながら、螺着、リベット締め、溶接、はんだ付け等の他の方法も可能である。

場合によっては、密閉要素、例えばＯリング、または、穴１５を密封するためのコーティングが、接触コネクタ・プレート１１との接触後に、設けられている。

接触コネクタ・プレート１１の高さ内で複数の接続点を用いることによって、内部抵抗は一層減じられる。

図６はコンダクタプレート７の好ましい実施の形態を有するプレート・スタック５を斜視図で示す。これらのコンダクタプレートは、横方向に複数の個所で、レーザ溶接法を用いて、割り当てられた電極プレート６の接触ラグに接続されている。

図７から、および図８のコンダクタプレート７の詳細斜視図から明白に見て取れるように、コンダクタプレート７の、改善された実施の形態は、切り込みが入った僅かに曲げられた結合部分１６を有する。セル容器８に挿入されたプレート・スタック５では、これらの結合部分１６は、フロント・カバー４が取り除かれた状態で、ハウジング開口部の領域に位置している。例えば、コンダクタプレート７の長さに亘って、３つの結合部分１６が設けられている。

図９は接触コネクタ・プレート１１の好ましい実施の形態を示す。接触コネクタ・プレートは、同様に、曲げられた外縁１７を有する。この外縁は、バッテリ１が取り付けられた状態では、割り当てられたコンダクタプレート７の結合部分１６に隣り合っている。

更に見て取れるように、隔壁１０に形成された穴１５の領域では、周囲に窪みを有するシリンダ状の接触部分１８が予め形成されている。プレスツールをシリンダ状の接触部分１８に挿入し、かつ高い押圧力を加えることによって、中間に位置している隔壁１０に形成された穴１５を通る、隣り合った接触コネクタ・プレート１１の接触部分１８が、冷間結合で、恒常的に互いに結合される。このような結合は、非常に低い内部抵抗を有する。

図１０は、図５ないし９に略示されたプリズム・バッテリ１の部分の断面図を示す。隔壁１０の領域にはハウジングの詳細が示されている。隔壁には、ハウジング９を閉じるために、フロント・カバー４が装着されている。ハウジング９の前側を閉じるフロント・カバー４は、図で上方に位置している。

更に見て取れるように、セル容器８に挿入されたプレート・スタック５のコンダクタプレート７ａ，７ｂの結合部分１６は、隣り合ったフロント・カバー４に整列されており、各々のプレート・スタック５から隣り合った隔壁１０の方向に曲げられている。

また見て取れるように、隔壁１０の両側に設けられている対の接触コネクタ・プレート１１は、隔壁１０を通って互いに電気的に接続されている。接触コネクタ・プレート１１の、フロント・カバー４に隣り合っている外縁１７は、隔壁１０から離隔して、隣り合ったコンダクタプレート７へ延びている。接触コネクタ・プレート１１の、曲げられた外縁１７は、割り当てられたコンダクタプレート７の、隣り合っておりかつ曲げられた結合部分１６と溶接される。更に、接触コネクタ・プレート１１と、溶接部の外縁に設けられた、割り当てられたコンダクタプレート７との間ではんだ接合部が形成されることは好ましい。

本発明に係わるプリズム・バッテリの斜視図を示す。 積層された電極プレートおよびコンダクタプレートを有するプレート・スタックの斜視図を示す。 図１のプリズム・バッテリの、フロント・プレートを有しなくて開いたハウジングの斜視図を示す。 フロント・プレートを有しないが、セル容器に挿入されたプレート・スタックを有する図１のプリズム・バッテリの斜視図を示す。 本発明に係わるプリズム・バッテリの第２の実施の形態の斜視図を示す。 図５のプリズム・バッテリハウジングの分解斜視図を示す。 コンダクタプレートの第２の実施の形態を有するプレート・スタックの斜視図を示す。 図７のコンダクタプレートの斜視図を示す。 接触コネクタ・プレートの斜視図を示す。 隔壁のおよび隣接し合うプレート・スタックの結合部の領域における、図５に示すプラズマ・バッテリの詳細断面図を示す。

Claims (9)

1. 前面が開口し、互いに離間した複数の電気絶縁性の隔壁（１０）によって互いに分離され、前記前面に開口を有する複数のセル容器（８）を中に有したハウジング（９）と、
   各々が、複数の電極プレート（６）を積層して構成された積層体と、この積層体の対向する両側に装着された第１並びに第２のコンダクトプレート（７ａ，７ｂ）とを有する複数のプレート・スタック（５）とを具備し、
   前記セル容器（８）の各々内には、各プレート・スタック（５）が保持されているプリズム・バッテリ（１）において、
   前記隔壁（１０）の各々の両側に、隣り合う２つのセル容器に面するように設けられた第１並びに第２の接触コネクタ・プレート（１１）を有し、これら第１並びに第２の接触コネクタ・プレートは、前記隔壁（１０）を通って互いに電気的に接続されており、
   前記複数のプレート・スタック（５）の前記第１のコンダクトプレート（７ａ）の夫々は、前記第１の接触コネクタ・プレート（１１）に電気的に夫々接続されており、また、前記第２のコンダクトプレート（７ａ）の夫々は、前記第２の接触コネクタ・プレート（１１）に電気的に夫々接続されており、
   前記ハウジング（９）は、前記複数の電気絶縁性の隔壁（１０）により接続された１対の細長い側壁を有し、前記複数の電気絶縁性の隔壁（１０）は、前記１対の細長い側壁の長手方向に互いに離間して配設され、
   前記ハウジング（９）の１対の細長い側壁の前端面と隔壁の前端面とには、前記複数のセル容器（８）の開口を覆うようにしてフロント・カバー（４）が、溶接されていることを特徴とするプリズム・バッテリ（１）。
2. 前記隔壁の各々に設けられた第１並びに第２の接触コネクタ・プレート（１１）は、隔壁に沿って一方向に延びており、この一方向に沿った複数の箇所で、電気的に接続されていることを特徴する請求項１に記載のプリズム・バッテリ（１）。
3. 前記隔壁の各々に設けられた第１並びに第２の接触コネクタ・プレート（１１）間の電気的な接続は、冷間表面プレス曲げ結合であることを特徴とする請求項１または２に記載のプリズム・バッテリ（１）。
4. 前記プレート・スタック（５）の各々の第１並びに第２のコンダクトプレート（７ａ，７ｂ）は、前記第１並びに第２の接触コネクタ・プレート（１１）に、夫々溶接されることにより、電気的に接続されており、溶接接合部の外縁にはんだ接合部があること特徴とする請求項１ないし３のいずれか１に記載のプリズム・バッテリ（１）。
5. １つのプレート・スタック（５）のプラスの電極プレート（６）の側縁は、前記第１のコンダクタプレート（７ａ）に溶接されており、バッテリ・スタックの反対側の端部には、前記プレート・スタック（５）のマイナスの電極プレート（６）の側縁が前記第２のコンダクタプレート（７ｂ）に溶接されていること、および前記第１並びに第２のコンダクタプレート（７ａ，７ｂ）は、前記第１並びに第２の接触コネクタ・プレート（１１）に夫々溶接されて電気的に接続されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１に記載のプリズム・バッテリ（１）。
6. 前記隔壁（１０）の各々の両側に設けられた前記第１並びに第２の対の接触コネクタ・プレート（１１）を、隔壁（１０）を通る電気的接続部により電気的に接続する工程と、
   前記複数のセル容器（８）内に複数のプレート・スタック（５）を夫々収容する工程と、
   各プレート・スタック（５）の前記第１並びに第２のコンダクトプレート（７ａ，７ｂ）を前記第１並びに第２の接触コネクタ・プレート（１１）に夫々溶接する工程と、
   前記セル容器と前記ハウジング（９）とを密封するように、前記ハウジング（９）にフロント・カバー（４）を溶接する工程とを具備することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１に記載のプリズム・バッテリ（１）を製造する方法。
7. 冷間表面プレスによって前記複数の接触コネクタ・プレート（１１）を曲げ結合して電気的接続部を形成し、この電気的接続部を隔壁（１０）に形成された穴（１５）に通して、第１並びに第２の接触コネクタ・プレート（１１）を互いに電気的に接続することを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記プレート・スタック（５）の各々の複数の電極プレートは、プラスの電極プレート（６）とマイナスの電極プレート（６）とであり、
   各プレート・スタック（５）は、前記積層体の一側に前記プラスの電極プレート（６）と電気的に接続するように、前記第１のコンダクタプレート（７ａ）を溶接し、前記積層体の他側に前記マイナスの電極プレート（６）と電気的に接続するように、前記第２のコンダクタプレート（７ｂ）を溶接することにより形成されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の方法。
9. 前記溶接する工程の後に、この溶接により形成された接合部の外縁で、前記第１並びに第２のコンダクトプレート（７ａ，７ｂ）と、前記第１並びに第２の接触コネクタ・プレート（１１）との間にはんだ接合部を形成することを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１に記載の方法。

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