JP5435268B2

JP5435268B2 - 組電池

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Publication number: JP5435268B2
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Authority: JP
Inventors: 千済田邉
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Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-09-09
Filing date: 2009-09-09
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2029-09-09
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Description

本発明は、複数の充放電可能な単電池（二次電池）が所定方向に配列された組電池（典型的には、それら複数の単電池が電気的に直列に接続された組電池）に関する。

軽量で高エネルギー密度が得られるリチウム二次電池（例えばリチウムイオン電池）、ニッケル水素電池その他の二次電池あるいはキャパシタ等の蓄電素子を単電池とし、該単電池を複数直列接続して成る組電池は、高出力が得られる電源として、車両搭載用電源、あるいはパソコンや携帯端末等の電源として重要性が高まっている。特に、リチウムイオン電池を単電池として複数直列に接続した組電池は、車両搭載用高出力電源として好ましく用いられるものとして期待されている。
ところで、単電池同士を接続するとき、隣接する単電池間において一方の正極端子と他方の負極端子とを接続部材により電気的に接続する。このとき、接続部材や正極および負極端子（以下、「電極端子」という。）の表面において酸化皮膜が形成されている場合がある。かかる酸化皮膜が形成されている状態で、接続部材と電極端子を接続すると、該酸化皮膜により抵抗（皮膜抵抗）が大きくなり組電池の性能が低下する虞がある。かかる酸化皮膜による抵抗を低減すべく特許文献１には、突起部を有する導電ワッシャ（導電部材）が、電極タブ間に挟まれて締結される際に電極タブの表面の酸化皮膜に突き刺さり、地金部に到達することにより抵抗を低減できる技術が記載されている。

特開２００５−２６８０２９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されているような構成の導電ワッシャを介して接続部材と電極端子をボルトとナットにより締結するとき、ワッシャの突起部を完全に接続部材および電極端子に突き刺さなければ、締結した後に導電ワッシャ（典型的には突起部）において座屈が発生してボルトが緩んでしまう場合がある。軸力を大きくすることにより突起部を完全に突き刺すことが考えられるが、ワッシャと接続部材および電極端子との接触面積が大きいためボルト径を大きくする必要があり、小型の電池には適応できない。
そこで、本発明は組電池に関する従来の問題点を解決すべく創出されたものであり、その目的とするところは、酸化皮膜を除去して端子と接続部材との接続に伴う抵抗の増加を抑制し、且つ、単電池同士の安定した機械的接続を実現することができる組電池を提供することである。

本発明によって、複数の充放電可能な単電池（例えばリチウムイオン電池等の二次電池）が所定方向に配列され且つ相互に電気的に接続されて（典型的には各単電池間が直列に接続されて）構成される組電池が提供される。
ここで開示される組電池において、前記単電池は、正極及び負極を有する電極体と、該電極体を収容する電池ケースと、前記電極体の正極及び負極にそれぞれ電気的に接続される正負一対の電極端子であって前記電池ケースの外側に配置される金属製の電極端子とを備えている。そして、前記単電池間の電気的接続は、一の単電池の正負いずれかの電極端子と他の一の単電池の対応する正負いずれかの電極端子とが所定の導電性接続部材によって機械的及び電気的に接続されることによって実現されている。
前記接続部材と前記電極端子との接続部は、該接続部材の一部に設けられた接続部材係合部と該電極端子の一部に設けられた端子係合部とが重ね合わされるとともに所定の係止具によって当該重ね合わせ方向に力が加えられた状態で相互に固定されており、
前記接続部において、前記重ね合わされた接続部材と電極端子の両方に接触する状態で圧縮力により塑性変形し得る導電アシスト部材が前記重ね合わせ面以外の部分に配置されている。ここで、前記係止具による前記重ね合わせ方向に生じた圧縮力によって前記アシスト部材が前記重ね合わせ方向に圧せられて塑性変形し、該塑性変形した部分が前記重ね合わされた接続部材と電極端子にそれぞれ圧着されており、該塑性変形部分の圧着によって、前記接続部材と前記電極端子との間に前記アシスト部材を介する導電経路が形成されることを特徴とする。

本明細書において「単電池」とは、組電池を構成する個々の蓄電素子を指す用語であって、特に限定しない限り種々の組成の電池、キャパシタを包含する。また、「二次電池」とは、繰り返し充電可能な電池一般をいい、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等のいわゆる蓄電池を包含する。リチウムイオン電池を構成する蓄電素子は、ここでいう「単電池」に包含される典型例であり、そのような単電池を複数備えて成るリチウムイオン電池モジュールは、ここで開示される「組電池」の一つの典型例である。

上記構成の組電池では、重ね合わされた接続部材と電極端子の両方に接触し該重ね合わせ面以外の部分（典型的には、鉛直方向に重ね合わされた接続部材と電極端子の両側面。）に圧縮力によって塑性変形しうる導電アシスト部材が配置されている。そして、係止具による重ね合わせ方向に生じた圧縮力によってアシスト部材は重ね合わせ方向に塑性変形して、接続部材と電極端子（典型的には、接続部材と電極端子のそれぞれの側面。）にそれぞれ圧着されている。
このように、係止具による上記重ね合わせ方向の圧縮力によって導電アシスト部材を塑性変形させて接続部材と電極端子とに圧着（接続）させるとき、該変形に伴い導電アシスト部材の表面に形成されている酸化皮膜が破壊される。さらに、変形したアシスト部材が接続部材と電極端子の表面をそれぞれ塑性変形させてそれぞれの表面に形成されている酸化皮膜を破壊し、酸化皮膜が低減された状態でアシスト部材が接続部材と電極端子とに圧着（接続）される。これにより、導電アシスト部材を介して接続部材と電極端子との間に酸化皮膜を介在しない若しくは介在の程度を著しく減少させた（即ち皮膜抵抗を低減させた）導電経路が形成される。
従って、本発明によると、単電池同士を電気的および機械的に接続して組電池を構築する際に接続部材と電極端子のそれぞれの表面に酸化皮膜が形成されている場合であっても、当該酸化皮膜を破壊し若しくは酸化皮膜が低減された状態で導電アシスト部材を介して接続部材と電極端子との間に導電経路を形成することができる。このことによって、酸化皮膜による抵抗（皮膜抵抗）を低減することができ電池抵抗の低い導電性能に優れる組電池を提供することができる。また、導電アシスト部材と接続部材と電極端子とがそれぞれ塑性変形して互いに圧着（結合）されることによって単電池同士の安定した機械的接続を実現することができる。

ここで開示される組電池の好適な一態様では、前記導電アシスト部材は、前記電極端子と同一の金属材料から成形されている。電極端子と導電アシスト部材とを同一の材料から形成することによって、電極端子と導電アシスト部材との間の抵抗を増加させることなく相互に圧着させて導電経路を形成することができる。

また、ここで開示される組電池の他の好適な一態様では、前記重ね合わされる接続部材および電極端子それぞれの前記アシスト部材と接触する面は、少なくとも前記アシスト部材が圧着される前において、テーパー形状または複数の凹凸形状に形成されている。かかる構成の接続部材および電極端子を採用することによって、導電アシスト部材の塑性変形の際に、該変形した部分によって接続部材と電極端子の表面をより容易に塑性変形させることができる。従って酸化皮膜の破壊をより確実に実現することができる。

また、好ましくは前記導電アシスト部材の厚みは、係止具による重ね合わせ方向に生じた圧縮力によって容易に塑性変形することができる厚みである。係止具による圧縮力によって容易に塑性変形することができる厚みであるので、例えば、係止具がボルトとナットである場合には、ボルトにナットを締結する際の軸力が通常の軸力でよいため、アシスト部材を塑性変形させるためにボルト径を大きくする必要がなく小型の電池に適応することができる。

また、ここで開示される組電池の他の好適な一態様では、前記接続部材係合部と前記端子係合部はいずれも貫通孔形成部であり、前記係止具は、それら貫通孔形成部を重ね合わせた際に該貫通孔を貫通するボルトと該ボルトに締着されるナットとにより構成されている。ボルトとナットのような公知の締結手段を用いることによって、ボルトにナットを螺合（締結）させる際の軸力によって導電アシスト部材を塑性変形させて、導電アシスト部材を接続部材と電極端子とに圧着させることができる。
さらに好ましくは、前記導電アシスト部材は、前記ボルトの周囲に填め込み可能なリング状に形成されている。導電アシスト部材をボルトに装着するのが容易であると共に、導電アシスト部材がナットの螺合（締結）に伴う重ね合わせ方向の圧縮力によって座屈して放射状に変形するので、導電アシスト部材を介して電極端子と接続部材との間に皮膜抵抗が低減された導電経路が接続部の全周に亘って形成される。

また、ここで開示される組電池の他の好適な一態様では、前記導電アシスト部材は、前記電極端子と一体的に成形されており、前記係止具による前記重ね合わせ方向に生じた圧縮力によって前記アシスト部材が前記重ね合わせ方向に圧せられて塑性変形し、該塑性変形した部分が前記重ね合わされた接続部材に圧着されている。かかる構成によれば、導電アシスト部材を別途に設ける必要がなく、電極端子と一体的に成形されている該アシスト部材を重ね合わせ方向に塑性変形させて接続部材に圧着させることで皮膜抵抗を低減させた導電経路を形成することができる。

また、ここで開示される組電池の他の好適な一態様では、前記導電アシスト部材は、前記接続部材と一体的に成形されており、前記係止具による前記重ね合わせ方向に生じた圧縮力によって前記アシスト部材が前記重ね合わせ方向に圧せられて塑性変形し、該塑性変形した部分が前記重ね合わされた電極端子に圧着されている。かかる構成によれば、導電アシスト部材を別途に設ける必要がなく、接続部材と一体的に成形されている該アシスト部材を重ね合わせ方向に塑性変形させて電極端子に圧着させることで皮膜抵抗を低減させた導電経路を形成することができる。

また、本発明によると、ここで開示されるいずれかの組電池を備える車両が提供される。本発明によって提供される組電池は、車両に搭載される組電池として適した品質（例えば、皮膜抵抗を抑制し電力ロスを低減）を示すものであり得る。従って、かかるリチウム二次電池は、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車等の車両に搭載されるモーター（電動機）用の電源として好適に使用され得る。

一実施形態に係る組電池の一部を示す平面図である。図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う横断面図である。第１実施形態に係る接続部の構成を模式的に示す断面図である。図３Ａの一部の要部拡大断面図である。第１実施形態に係る接続部の分解断面図である。第２実施形態に係る接続部の分解断面図である。第２実施形態に係る接続部の構成を模式的に示す断面図である。第３実施形態に係る接続部の分解断面図である。第４実施形態に係る接続部の分解断面図である。本発明に係る組電池を備えた車両（自動車）を模式的に示す側面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好適な一実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項（例えば、組電池の構成要素たる単電池の構造、接続部材と電極端子との接続構造）以外の事項であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。

本発明に係る組電池は、充放電可能な二次電池を単電池とし、そのような単電池を複数個直列に接続して成る組電池であればよく、単電池の構成は特に制限されない。特に限定することを意図したものではないが、以下では主として本発明をリチウムイオン電池に適用する場合を例として、本発明をより詳細に説明する。なお、以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略することがある。また、各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は、必ずしも実際の寸法関係を反映するものではない。

図１は、一実施形態（第１実施形態）に係る組電池の一部を模式的に示す平面図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った横断面図であり、リチウムイオン電池（単電池）の構成を模式的に示す断面図である。
図１に示すように、本実施形態（第１実施形態）に係る組電池１０は、複数個（典型的には１０個以上、好ましくは１０〜３０個程度、例えば２０個）の充放電可能なリチウムイオン電池（単電池）２０が所定方向に配列されて構成されている（図示されるように本実施形態では各単電池間が直列に接続されて構成されている）。本実施形態に係る組電池１０を構成するリチウムイオン電池２０は、従来の組電池を構成する単電池と同様、典型的には所定の電池構成材料（正負極それぞれの集電体に正負極それぞれの活物質が保持されたシート状の電極、セパレータ等）を具備する捲回電極体３０と、該電極体３０および適当な液状電解質（電解液）を収容する扁平な直方体形状（すなわち角型）の電池ケース５０とを備える。

ケース５０は、上記扁平直方体形状における幅狭面の一つが開口部となっている箱型のケース本体５２と、その開口部に取り付けられて（例えば溶接されて）該開口部を塞ぐ蓋体５４とを備える。ケース５０を構成する材質としては、一般的なリチウムイオン電池で使用されるものと同様のもの等を適宜使用することができ、特に制限はない。組電池１０自体の軽量化の観点から、例えば金属製あるいは合成樹脂製のケース５０を好ましく使用し得る。

蓋体５４は、ケース本体５２の開口形状に適合する長方形状に形成されている。捲回電極体３０は、捲回軸が横倒しとなる姿勢（すなわち、上記開口部が捲回軸に対して横方向に位置する向き）でケース本体５２に収容されている。電池ケース５０の上面（蓋体５４）には、捲回電極体３０の正極（正極シート３２）と電気的に接続する正極端子（電極端子）６０および負極（負極シート４２）と電気的に接続する負極端子（電極端子）７０がそれぞれ設けられている。これらの電極端子６０，７０は、蓋体５４からケース５０の外方に向けて階段状に形成されている。そして、従来のケースと同様に、これら電池ケース５０の上面側には、ケース５０内部で発生したガスをケース５０の外部に排出するための安全弁（図示せず）が設けられている。安全弁は、ケース５０内部の圧力が所定レベルを超えて上昇したときに、開弁してケース５０の外部にガスを排出する機構を備えていれば特に制限無く使用することができる。

図１に示すように、互いに同形状の複数のリチウムイオン電池２０は、それぞれの正極端子６０および負極端子７０が交互に一定の間隔で配置されるように一つずつ反転させつつ電池ケース５０の幅広な面が対向する方向に配列されている。当該配列されたリチウムイオン電池２０間には、所定形状の冷却版（図示せず）が挟み込まれている。この冷却板は、使用時に各リチウムイオン電池２０内で発生する熱を効率よく放散させるための放熱部材として機能するものであって、リチウムイオン電池２０間に冷却用流体（典型的には空気）を導入可能な形状（例えば、長方形状の冷却板の一辺から対向する辺に垂直に延びる複数の平行な溝が表面に設けられた形状）を有する。熱伝導性の良い金属製もしくは軽量で硬質なポリプロピレンその他の合成樹脂製の冷却板が好適である。

図１に示すように、上記配列させたリチウムイオン電池２０および冷却板の両端には、一対のエンドプレート（拘束板）５６が配置されている（図１には上記配列の一端側のみを示している。）上記配列されたリチウムイオン電池２０および冷却板は、両エンドプレートの間を架橋するように取り付けられた締め付け用の拘束バンド（図示せず）によって、所定の拘束力が加わるように拘束されている。そして、隣接するリチウムイオン電池２０間において一方の正極端子６０と他方の負極端子７０とが導電性の接続部材（バスバー）８０によって機械的および電気的に接続されている。このように各リチウムイオン電池２０を直列に接続することにより、所望の電圧を有する組電池１０が構築される。なお、電極端子６０，７０と接続部材８０の接続構造に関しては後ほど詳細に説明する。

次に、本実施形態に係る組電池を構成するのに好適なリチウムイオン電池２０の構成について図面を参照しつつ説明する。図２に示すように、本実施形態に係る捲回電極体３０は、通常のリチウムイオン電池の電極体と同様、正極シート（シート状正極）３２と負極シート（シート状負極）４２とを計２枚のセパレータシート（シート状セパレータ）と共に積層し、さらに当該正極シート３２と負極シート４２とを幅方向（捲回軸方向）にややずらしつつ捲回し、次いで得られた捲回体を側面方向から押しつぶして拉げさせることによって作製される扁平形状の捲回電極体３０である。かかる捲回電極体３０を幅方向にややずらして捲回した結果として、正極シート３２および負極シート４２の端の一部がそれぞれ捲回コア部分４０（即ち正極シート３２の正極活物質層形成部分と負極シート４２の負極活物質層形成部分とセパレータシートとが密に捲回された部分）から外方にはみ出ている。

かかる捲回電極体３０を構成する材料および部材自体は、従来のリチウムイオン電池の電極体と同様でよく、特に制限はない。例えば、正極シート３２は長尺状の正極集電体の上にリチウムイオン電池用正極活物質層が付与されて形成され得る。正極集電体にはアルミニウム箔（本実施形態）その他の正極に適する金属箔が好適に使用される。正極活物質は従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。好適例として、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＣｏＯ_２，ＬｉＮｉＯ_２等のリチウムイオン遷移金属酸化物が挙げられる。一方、負極シート４２は長尺状の負極集電体の上にリチウムイオン電池用負極活物質層が付与されて形成され得る。負極集電体には銅箔（本実施形態）その他の負極に適する金属箔が好適に使用される。負極活物質は従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。好適例として、グラファイトカーボン、アモルファスカーボン等の炭素系材料、リチウム含有遷移金属酸化物や遷移金属窒化物等が挙げられる。

図２に示すように、正極側はみ出し部分３３（即ち正極活物質層の非形成部分）および負極側はみ出し部分４３（即ち負極活物質層の非形成部分）には、正極リード端子６５および負極リード端子７５が、例えば超音波溶接によってそれぞれ付設されており、上記の正極端子６０および負極端子７０と電気的にそれぞれ接続されている。正極端子６０の構成材料としては導電性のよい金属材料が好ましく、典型的にはアルミニウムが用いられる。負極端子７０の構成材料としては導電性のよい金属材料が好ましく、典型的には銅が用いられる。本実施形態の正極端子はアルミニウム製であり、負極端子７０は銅製である。

また、正極シート３２と負極シート４２との間に使用される好適なセパレータシートとしては多孔質のポリオレフィン系樹脂で構成されたものが挙げられる。なお、電解質として固定電解質若しくはゲル状電解質を使用する場合には、一般的な樹脂製のセパレータシートが不要な場合（即ちこの場合には電解質自体がセパレータとして機能し得る）があり得る。

電池ケース５０内に捲回電極体３０と共に収容される電解質としては、従来からリチウムイオン電池に用いられる非水電解液と同様のものを特に限定なく使用することができる。例えば、ＬｉＰＦ_６等のリチウム塩を挙げることができる。適当量（例えば濃度１Ｍ）のＬｉＰＦ_６等のリチウム塩をジエチルカーボネートとエチレンカーボネートとの混合溶媒（例えば質量比１：１）のような非水電解液に溶解して電解液として使用することができる。

上記作製した正極シート３２及び負極シート４２を２枚のセパレータシートと共に積み重ね合わせて捲回し、得られた捲回電極体３０を電池ケース５０内に収容するとともに、上記電解液を注入して封止することによって本実施形態のリチウムイオン電池２０を構築することができる。

以下、本実施形態に係る電極端子６０，７０と接続部材８０の接続構造に関して詳細に説明する。図３Ａは、第１実施形態に係る負極端子側の接続部の構成を模式的に示す断面図である。図３Ｂは、図３Ａの接続部の要部拡大断面図である。図４は、第１実施形態に係る負極端子側の接続部の分解断面図である。なお、負極端子７０側の接続構造と正極端子６０側の接続構造とは、端子６０，７０の構成材料が異なるだけで構成は同様であるので、負極端子７０側の接続構造を説明し、重複する正極端子６０側の説明は省略する。

本実施形態に係る接続部１００において、接続部材８０の一部に設けられた接続部材係合部１２０と負極端子（電極端子）７０の一部に設けられた端子係合部１１０とが上下方向（鉛直方向）に重ね合わされて、該重ね合わせ面以外の部分（典型的には接続部材８０と負極端子７０の両側面）に後述する導電アシスト部材１５０が配置されている。そして、本実施形態に係る係止具であるボルト１３５およびナット１４０によって接続部材８０と負極端子７０とが相互に固定されて機械的および電気的に接続している。図３Ａおよび図４に示すように、負極端子７０の端子係合部１１０は、負極端子の一部を鉛直方向に貫通する貫通孔１１５を形成する貫通孔形成部である。接続部材８０の接続部材係合部１２０は、接続部材の一部を鉛直方向に貫通する貫通孔１２５を形成する貫通孔形成部である。これら貫通孔１１５，１２５は、接続部材８０と負極端子７０とを重ね合わせた際に（本実施形態では負極端子７０の上に接続部材８０を重ね合わせている）連通するように形成されており、本実施形態に係る係止具であるボルト１３５の脚部１３６が挿通可能な形状に形成されている。貫通孔１１５，１２５を構成する端子係合部（貫通孔形成部）１１０および接続部材係合部（貫通孔形成部）１２０のそれぞれの内壁面１１１，１２１には、複数の凹凸が内壁の全周に亘って形成されている。なお、内壁面１１１，１２１をテーパー形状に形成してもよい。
貫通孔１１５，１２５にボルト１３５（係止具）の脚部１３６を下から上に挿通させて接続部材８０から上方へ突出した脚部１３６には、導電アシスト部材１５０が装着されている。そして、脚部１３６をナット１４０（係止具）で締結することによって負極端子７０と接続部材８０とを固定（連結）することができる。

以下、導電アシスト部材１５０の構成および機能を詳しく説明する。本実施形態に係る導電アシスト部材１５０は、ボルト１３５の脚部１３６の周囲に嵌め込まれ貫通孔１１５，１２５に挿通可能なリング状（好ましくは円筒状）に形成されている。導電アシスト部材１５０は、ナット１４０の螺合（締付）によって容易に塑性変形可能なように、その厚みを０．８ｍｍ〜１．０ｍｍ程度と設計している。これにより、ボルト１３５にナット１４０を締結させて導電アシスト部材１５０を塑性変形させる際に必要な軸力は、通常の軸力でよいためアシスト部材１５０を塑性変形させるためにボルト径を大きくする必要がなくリチウムイオン電池２０のような小型の電池にも適応することができる。また、導電アシスト部材１５０の構成材料としては、導電性のよい金属材料を好ましく使用することができる。特に、電極端子と同一の材料から成形することが好ましい（ここでは負極端子７０の構成材料である銅を用いるのが好ましい）。これにより、電極端子と導電アシスト部材１５０間の抵抗を増加させることなく導電経路を形成することができる。なお、接続部材８０の構成材料は、正極端子６０または負極端子７０を構成する材料と同一の材料であることが好ましい。

導電アシスト部材１５０は、接続部材８０を負極端子７０の上に重ね合わせた際に連通する貫通孔１１５，１２５に挿入されたボルト１３５の脚部１３６に装着される。そしてナット１４０のボルト１３５への締結に伴うナット１４０の軸力によって導電アシスト部材１５０は上記重ね合わせ方向に圧縮させられて座屈し放射状に塑性変形する。この塑性変形の際に、アシスト部材１５０の表面に形成されていた酸化皮膜は破壊される。図３Ｂに示すように、アシスト部材１５０が圧せられてさらに放射状に変形していくと、負極端子７０および接続部材８０の内壁面１１１，１２１に形成されている凹凸を変形させながらアシスト部材１５０と接続部材８０と負極端子７０とがそれぞれ圧着（接続）される。このとき、内壁面１１１，１２１の凹凸部分に形成されている酸化皮膜は、凹凸部分の塑性変形によって破壊されるので、負極端子７０とアシスト部材１５０の接続部分およびアシスト部材１５０と接続部材８０との接続部分はそれぞれ酸化皮膜を介在しない若しくは介在の程度を著しく減少させた状態で接続されており、皮膜抵抗を低減させた導電経路が形成される。なお、酸化皮膜の厚みが１４０Å以上になると抵抗（皮膜抵抗）が大きくなるが、この厚みになるまでに数十秒要する。ボルトにナットを締結する時間は数秒程度であるため、アシスト部材１５０の塑性変形に伴い酸化皮膜が破壊されて再度酸化皮膜が形成される前にアシスト部材１５０の塑性変形した部分は接続部材８０と負極端子７０にそれぞれ圧着されて機械的および電気的接続が完了するので、導電アシスト部材１５０を介して負極端子７０と接続部材８０との間に皮膜抵抗が低減された導電経路の形成を実現することができる。このようにして酸化皮膜による抵抗（皮膜抵抗）を低減することができ電池抵抗の低い導電性能に優れる組電池を提供することができる。また、導電アシスト部材と接続部材と電極端子とがそれぞれ塑性変形して互いに圧着（結合）されることによって単電池同士の安定した機械的接続を実現することができる。

上述した実施形態では導電アシスト部材に重ね合わせ方向の圧縮力が加わったとき、アシスト部材が座屈して放射状に塑性変形していたが、このような実施形態に限定されない。以下、第２実施形態として、アシスト部材が屈曲部を有している場合の好適な例を図面を参照しつつ説明する。図５は、第２実施形態に係る負極端子側の接続部の分解断面図である。図６は、第２実施形態に係る負極端子側の接続部の構成を模式的に示す断面図である。なお、接続部２００は、導電アシスト部材２５０の形状が異なるだけで他の構成は第１実施形態に係る接続部１００と同様である。

図５に示すように、本実施形態に係る導電アシスト部材２５０は、ボルト１３５の脚部１３６の周囲に嵌め込まれ貫通孔１１５，１２５に挿通可能な形状（典型的にはリング状、好ましくは円筒状）に形成されている。アシスト部材２５０は、アシスト部材２５０の高さ方向の中央部分において半径方向外側に向かって折れ曲がっている係止部２６０と、アシスト部材２５０の下端側においてアシスト部材２５０の高さ方向に圧縮力が加わった際に屈曲する屈曲部２７０とを備えている。
図６に示すように、導電アシスト部材２５０は、ボルト１３５にナット１４０を締結するときのナット１４０の軸力によって上記重ね合わせ方向に圧縮させられて塑性変形する。具体的には、重ね合わせ方向の圧縮力によって、アシスト部材２５０の屈曲部２７０がアシスト部材２５０の外方に向かって屈曲（塑性変形）して、屈曲部２７０の先端部分（アシスト部材２５０の下端部）が負極端子（電極端子）７０の内壁面１１１に圧着されると共に、係止部２６０が接続部材８０の内壁面１２１に圧着される。このとき、屈曲部２７０の先端部分は負極端子７０の内壁面１１１に形成されている凹凸部分を塑性変形させながら相互に圧着（接続）され、係止部２６０は半径方向外側に塑性変形して該塑性変形した部分が接続部材８０の内壁面１２１に形成されている凹凸部分を塑性変形させながら相互に圧着（接続）されるので、それぞれの表面に形成されている酸化皮膜は破壊されて互いに圧着される。これにより、導電アシスト部材２５０を介して負極端子７０と接続部材８０との間には皮膜抵抗が低減された導電経路が形成される。
なお、一参考例として本実施形態に係る導電アシスト部材２５０の構成材料が銅の場合、例えば一般的なＭ６ボルトを使用してＭ６ボルトの一般的な軸力５ｋＮで締結するとき、導電アシスト部材２５０の部材全体が銅の限界面圧である２４８ＭＰａを超える面圧を受けることによって、導電アシスト部材２５０は図６のように塑性変形され得る。

上述した種々の実施形態では導電アシスト部材を別途成形して使用しているが、他の部材と一体的に成形して使用する形態であってもよい。以下、第３実施形態としてアシスト部材が負極端子（電極端子）と一体的に成形されている場合および第４実施形態としてアシスト部材が接続部材と一体的に成形されている場合のそれぞれの好適な例を図面を参照しつつ説明する。図７は、第３実施形態に係る負極端子側の接続部の分解断面図である。図８は、第４実施形態に係る負極端子側の接続部の分解断面図である。

図７に示すように、第３実施形態に係る接続部３００において、負極端子（電極端子）３７０の端子係合部３１０には、上方に向けて（接続部材８０に向けて）突出し接続部材８０の貫通孔１２５に挿通可能な導電アシスト部３５０が形成され、該導電アシスト部３５０の一部を鉛直方向に貫通する貫通孔３１５が形成されている。接続部材８０の貫通孔１２５に導電アシスト部３５０を挿通させて接続部材８０と負極端子３７０とを重ね合わせ、貫通孔３１５にボルト１３５の脚部１３６を下から上に挿通させてナットで締結することによって負極端子３７０と接続部材８０とを固定（連結）することができる。このとき、ナット１４０のボルト１３５への螺合（締結）に伴うナット１４０の軸力によって導電アシスト部３５０は上記重ね合わせ方向に圧縮させられて座屈し放射状に塑性変形して負極端子３７０（導電アシスト部３５０）は接続部材８０に圧着（接続）される。この塑性変形の際に、アシスト部３５０の表面に形成されている酸化皮膜は破壊され、アシスト部３５０の塑性変形部分が接続部材８０の内壁面１２１に形成されている凹凸部を塑性変形させて内壁面１２１の表面に形成されている酸化皮膜を破壊する。これにより負極端子３７０と接続部材８０との間に皮膜抵抗を低減させた導電経路が形成される。

図８に示すように、第４実施形態に係る接続部４００において、接続部材４８０の接続部材係合部４２０には、下方に向けて（負極端子７０に向けて）突出し負極端子７０の貫通孔１１５に挿通可能な導電アシスト部４５０が形成され、該導電アシスト部４５０の一部を鉛直方向に貫通する貫通孔４２５が形成されている。かかる構成によると、導電アシスト部４５０に重ね合わせ方向の圧縮力が加わった際に、導電アシスト部４５０が塑性変形し負極端子７０の内壁面１１１にそれぞれの酸化皮膜を破壊した状態で圧着されるので、負極端子７０と接続部材４８０との間に皮膜抵抗を低減させた導電経路が形成される。
なお、上記導電アシスト部３５０，４５０は、上記第２実施形態に係る導電アシスト部材２５０のように係止部および屈曲部を備える形状であってもよい。

なお、上記実施形態に係る組電池１０は、大電流出力が可能なため、特に自動車等の車両１０に搭載されるモーター（電動機）用電源として好適に使用し得る。即ち、図９に示すように、上記実施形態に係る組電池１０を電源として備える車両１（典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車）を提供することができる。

以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。例えば、導電アシスト部材および導電アシスト部は、リング状（円筒状）に限定されず、貫通孔を形成する接続部材および電極端子のそれぞれの内壁面に接触する形状であればよい（例えば、半円状）。接続部材と電極端子との接続は、ボルトおよびナットに限定されず、例えば、リベットを使用してもよい。

１車両
１０組電池
２０リチウムイオン電池（単電池）
３０捲回電極体
３２正極シート
３３正極側はみ出し部分
４０捲回コア部
４２負極シート
４３負極側はみ出し部分
５０電池ケース
５２ケース本体
５４蓋体
５６エンドプレート
６０正極端子（電極端子）
６５正極リード端子
７０負極端子（電極端子）
７５負極リード端子
８０接続部材
１００接続部
１１０端子係合部（貫通孔形成部）
１１１内壁面
１１５貫通孔
１２０接続部材係合部（貫通孔形成部）
１２１内壁面
１２５貫通孔
１３５ボルト（係止具）
１３６脚部
１４０ナット（係止具）
１５０導電アシスト部材
２００接続部
２５０導電アシスト部材
２６０係止部
２７０屈曲部
３００接続部
３１０端子係合部
３１５貫通孔
３５０導電アシスト部
３７０負極端子
４００接続部
４２０接続部材係合部
４２５貫通孔
４５０導電アシスト部
４８０接続部材

Claims

複数の充放電可能な単電池が所定方向に配列され且つ相互に電気的に接続されて構成される組電池であって、
前記単電池は、正極及び負極を有する電極体と、該電極体を収容する電池ケースと、前記電極体の正極及び負極にそれぞれ電気的に接続される正負一対の電極端子であって前記電池ケースの外側に配置される金属製の電極端子とを備えており、
前記単電池間の電気的接続は、一の単電池の正負いずれかの電極端子と他の一の単電池の対応する正負いずれかの電極端子とが所定の導電性接続部材によって機械的及び電気的に接続されることによって実現されており、
前記接続部材と前記電極端子との接続部は、該接続部材の一部に設けられた接続部材係合部と該電極端子の一部に設けられた端子係合部とが重ね合わされるとともに所定の係止具によって当該重ね合わせ方向に力が加えられた状態で相互に固定されており、
前記接続部において、前記重ね合わされた接続部材と電極端子の両方に接触する状態で圧縮力により塑性変形し得る導電アシスト部材が前記重ね合わせ面以外の部分に配置されており、
ここで、前記係止具による前記重ね合わせ方向に生じた圧縮力によって前記アシスト部材が前記重ね合わせ方向に圧せられて塑性変形し、該塑性変形した部分が前記重ね合わされた接続部材と電極端子にそれぞれ圧着されており、
該塑性変形部分の圧着によって、前記接続部材と前記電極端子との間に前記アシスト部材を介する導電経路が形成されることを特徴とする組電池。
前記導電アシスト部材は、前記電極端子と同一の金属材料から成形されていることを特徴とする請求項１に記載の組電池。
前記重ね合わされる接続部材および電極端子それぞれの前記アシスト部材と接触する面は、少なくとも前記アシスト部材が圧着される前において、テーパー形状または複数の凹凸形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の組電池。
前記接続部材係合部と前記端子係合部はいずれも貫通孔形成部であり、前記係止具は、それら貫通孔形成部を重ね合わせた際に該貫通孔を貫通するボルトと該ボルトに締着されるナットとにより構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の組電池。
前記導電アシスト部材は、前記ボルトの周囲に填め込み可能なリング状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の組電池。
前記導電アシスト部材は、前記電極端子と一体的に成形されており、前記係止具による前記重ね合わせ方向に生じた圧縮力によって前記アシスト部材が前記重ね合わせ方向に圧せられて塑性変形し、該塑性変形した部分が前記重ね合わされた接続部材に圧着されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の組電池。
前記導電アシスト部材は、前記接続部材と一体的に成形されており、前記係止具による前記重ね合わせ方向に生じた圧縮力によって前記アシスト部材が前記重ね合わせ方向に圧せられて塑性変形し、該塑性変形した部分が前記重ね合わされた電極端子に圧着されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の組電池。
請求項１〜７のいずれかに記載の組電池を備える車両。