JP5768768B2 - 電池接続部材 - Google Patents

Description

本発明は、電池接続部材に関する。

複数の単電池を並べてなる単電池群の、隣り合う単電池の電極間を電気的に接続する電池接続部材としては、例えば特許文献１に記載のバスバーが知られている。このバスバーは、板状をなすとともに、各電極に接続される貫通孔が形成された構成のものであり、銅、銅合金、ステンレス等から選ばれる金属材料からなる。

特開２０１１−８９５５号公報

例えば、リチウムイオン電池においては、正極がアルミニウム製である一方、負極が銅製である。このように、電池の正極を構成する金属材料と負極を構成する金属材料とは相違しているのが一般的である。
電池接続部材と単電池の電極とは、接触することにより電気的に接続される。そのため、電池接続部材を構成する金属材料と、電極を構成する金属材料とが相違する金属であると、電池接続部材と電極とが接触する部分においては異種金属が接触することとなり、金属の電位差に起因する電食等の腐食が生じやすいという問題があった。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、腐食を防止した電池接続部材を提供することを目的とする。

上記課題を解決するものとして本発明は、正極および負極が異なる金属により構成された単電池を複数並べてなる単電池群の、隣り合う単電池の異なる極性の電極間を接続する電池接続部材であって、前記正極に接続される正極接続部を有するとともに前記正極を構成する金属と同じ金属材料からなる第１金属部と、前記負極に接続される負極接続部を有するとともに前記負極を構成する金属と同じ金属材料からなる第２金属部とが、一体的に接合されており、前記正極接続部および前記負極接続部を連結する連結部を備え、前記正極接続部および前記負極接続部は、前記連結部の両側縁から対向する方向に延出される一方、前記正極接続部および前記負極接続部の延出方向と反対方向に電線が接続される圧接端子が延出されている電池接続部材である。

本発明において、正極に接続される正極接続部は、正極と同じ金属材料からなり、負極に接続される負極接続部は負極と同じ金属からなるので、電極と電池接続部材との接触部において異種金属が接触しない。その結果、本発明によれば、腐食を防止した電池接続部材を提供することができる。
また、正極接続部および負極接続部を連結する連結部を備え、正極接続部および負極接続部は、連結部の両側縁から対向する方向に延出されている構成によれば、正極接続部および負極接続部が連結部を支点として弾性変形して正極および負極と接触するので、正極接続部と単電池の正極、負極接続部と単電池の負極との接触状態を良好に保持することができ、電気的な接続を確保することができる。
また、電線が接続される圧接端子を備えているから、圧接端子に電線を取り付けるだけで、電池接続部材と電線とを接続することができる。
また、圧接端子は正極接続部および負極接続部の延出方向と反対方向に延出されているから、圧接端子に接続される電線の配索スペースがとりやすい。

本発明は以下の構成であるのが好ましい。
前記第１金属部と前記第２金属部とが、冷間圧接または溶接により接合されていてもよい。
このような接合とすることで、第１金属部と前記第２金属部とを連続性を持たせて結合することができ、機械的強度および電気的導通性を確保することができる。

前記第１金属部と前記第２金属部とが接合されている接合部を覆って当該接合部への水の浸入を防止する防水部材を備えていてもよい。
接合部においては第１金属部を構成する金属と第２金属部を構成する金属（異種金属）が接触するので水の浸入による電食が懸念されるが、上記のような構成とすると、接合部が防水部材で覆われているので、水の浸入を防止することができ、これにより電食を防止することができる。

前記正極接続部と前記負極接続部とが、前記正極および前記負極にそれぞれ弾性接触可能に設けられていてもよい。
このような構成とすると、正極接続部と単電池の正極、負極接続部と単電池の負極との接触状態を良好に保持することができ、電気的な接続を確保することができる。

前記電線は芯線を絶縁被覆で被覆してなるとともに、前記芯線は前記第１金属部と前記第２金属部のいずれか一方と同じ金属からなり、前記圧接端子は、前記第１金属部と前記第２金属部のうち、前記芯線を構成する金属と同じ金属材料からなる金属部に設けられていてもよい。
電線の芯線と圧接端子とが相違する金属から構成されている場合、電線と圧接端子との接続部における電食の発生が懸念されるが、上記のような構成とすると、圧接端子と芯線とが同じ金属材料から構成されているので、圧接端子と電線との接続部においても、電食の発生を防止することができる。

前記連結部は長尺状をなし、前記圧接端子は当該連結部の長手方向と交差する方向に延出されていてもよい。
このような構成とすると、圧接端子に接続される電線の配索が容易となる。

前記電線は、前記単電池の電圧を検出する電圧検知線であってもよい。
このような構成とすると、単電池の電圧を検出する電圧検知線を圧接端子に接続するという簡易な方法により、単電池の電圧検知が可能となる。

前記第１金属部および前記第２金属部のうち、電気伝導率が低い金属材料からなる金属部の表面積および体積の少なくとも一方が、他方の金属部よりも小さく設定されていてもよい。
このような構成とすると、電気伝導率が低い金属材料からなる金属部で発生した熱が、他方の金属部へ移動するので、電池接続部材における温度上昇を防止することができる。

本発明によれば、腐食を防止した電池接続部材を提供することができる。

実施形態１の電池接続部材を取り付けた電池モジュールの平面図 電池モジュールの正面図 図２の一部拡大図 電池接続部材の斜視図 図３の要部拡大図 参考例の電池接続部材を取り付けた電池モジュールの要部拡大図

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図５によって説明する。以下の説明において図２の上方を上とし下方を下とする。

実施形態１の電池接続部材２０を取り付けた電池モジュールＭ１は、図１および図２に示すように８個の単電池１５（複数の単電池１５）を直列に接続してなる。複数の単電池１５を並べてなる単電池群１０においては、隣り合う単電池１５が、極性の異なる電極１７Ａ，１７Ｂが隣り合うように並べられている。本実施形態では、単電池１５としてリチウムイオン電池を用いる例を説明する。

単電池群１０において左右に端部に配されている各単電池１５の電極１７Ａ，１７Ｂには、それぞれ、強電回路用の接続部材１１が取り付けられている。

単電池群１０には、図１および図２に示すように電線１２が配索されている。この電線１２は、一端部が図示しないＥＣＵ等に接続される電圧検知線１２であり、他端部は図３および図５に示すように圧接端子２６に接続されている。本実施形態において、電線１２は、銅製の芯線１３を絶縁被覆１４で被覆してなる電線１２である。

単電池群１０を構成する各単電池１５は、図示しない発電要素と発電要素を収容する略直方体状の電池ケース１６とを備える。電池ケース１６の上下面１６Ａには、電極１７Ａ，１７Ｂが突出形成されている。電池ケース１６の上下面１６Ａを電極形成面１６Ａともいう。

正極１７Ａおよび負極１７Ｂ（電極）は板状をなし、電池ケース１６の上下の面１６Ａに対して略垂直に切り立っている。図２における右端の単電池１５では、上面１６Ａから正極１７Ａが突出形成され、下面１６Ａから負極１７Ｂが突出形成され、隣接する単電池１５では、上面１６Ａから負極１７Ｂが突出形成され、下面１６Ａから正極１７Ａが突出形成されている。

単電池１５の正極１７Ａおよび負極１７Ｂはそれぞれ発電要素と接続されている。本実施形態において、単電池１５の正極１７Ａはアルミニウムから構成され、負極１７Ｂは銅から構成されている。

隣り合う単電池１５の極性の異なる電極１７Ａ，１７Ｂの間には、電池接続部材２０が接続されている。電池接続部材２０は図２に示すように、正面視Ｃ字状をなしており、上面は開口している。電池接続部材２０は、図４に示すように、長尺状の正極接続部２２、長尺状の負極接続部２４、正極接続部２２と負極接続部２４とを連結する長尺状の連結部２５とを備えている。正極接続部２２と負極接続部２４とは、内側方向に弾性変形可能となっている。

正極接続部２２および負極接続部２４は、図３に示すように、連結部２５の長手方向における両側縁から対向する方向に延出されている。連結部２５の長手方向の両端部には下方に延出された圧接端子２６が設けられている。

圧接端子２６の延出方向（下方）は、正極接続部２２および負極接続部２４の延出方向（上方）とは反対方向であるとともに、連結部２５の長手方向と交差する方向である。圧接端子が下方に延出されているので、電線１２は、電池接続部材２０の連結部２５と単電池１５の電極形成面１６Ａの間に配索される（図２および図３参照）。

圧接端子２６は二股状をなしており、電線１２を挟持する一対の圧接部２７，２７を備える。電線１２が一対の圧接部２７，２７の間に挟持されると、図５に示すように、二股に分かれた圧接部２７，２７が電線１２の絶縁被覆１４を突き破って芯線１３と電気的に接続されるようになっている。圧接端子２６は第２金属部２３に形成されている。つまり、圧接端子２６は電線１２の芯線１３を構成する金属材料と同じ金属（銅）からなる。

さて、電池接続部材２０においては、正極接続部２２を有し、単電池１５の正極１７Ａの金属（アルミニウム）と同じ金属材料（アルミニウム）からなる第１金属部２１と、負極接続部２４を有し、単電池１５の負極１７Ｂの金属（銅）と同じ金属材料（銅）からなる第２金属部２３とが、冷間圧接または溶接（超音波溶接、レーザー溶接等）により一体的に接合されている。

本実施形態において、アルミニウムからなる第１金属部２１は、銅からなる第２金属部２３よりも表面積も体積も小さく設定されている。アルミニウムは銅よりも電気伝導率が小さい金属である。

電池接続部材２０において、正極接続部２２は、アルミニウムからなり、負極接続部２４は銅からなる。第１金属部２１と第２金属部２３の接合部２９は、図２および図３に示すように、熱収縮チューブ２８（防水部材の一例）により覆われており、接合部２９への水の浸入が防止可能となっている。図３において接合部２９よりも左側は、第１金属部２１であり、接合部２９よりも右側は第２金属部２３である。

熱収縮チューブ２８の内周面には、加熱されて軟化又は溶融することで接着性を発現する接着層（図示しない）が形成されている。接着層に用いられる接着剤としては、金属と接着可能な公知のものを適用できる。なお、熱収縮チューブ２８の内周面に、接着層を設けない構成とすることも可能である。

電池接続部材２０は、例えば以下のようにして作製される。まず、第１金属部２１を構成するアルミニウムと第２金属部２３を構成する銅とを、冷間圧接または溶接により接合したのちプレス加工により圧接端子２６を形成した金属板材を作製する。この金属板材の接合部２９を覆うように、内側面に接着剤を備える収縮前の熱収縮チューブを取り付けて、加熱装置内で加熱処理を施すと熱収縮チューブ２８が熱収縮するとともに接着剤が軟化又は溶融して金属板材に密着する。熱収縮チューブ２８を取り付けた金属板材に曲げ加工を施すと、図４に示す形状の電池接続部材２０が得られる。

（本実施形態の電池接続部材２０の取付方法）
本実施形態の電池接続部材２０を取り付ける際には、複数（８個）の単電池１５を隣り合う単電池１５の電極１７Ａ，１７Ｂが異なる極性となるように並べて単電池群１０を作製しておく。また、電池接続部材２０に設けた圧接端子２６の一対の圧接部２７，２７の間に電線１２を接続しておく。電池接続部材２０の圧接端子２６の一対の圧接部２７，２７の間に電線１２を差し込んで挟持させると、図５に示すように、二股に分かれた圧接部２７，２７が電線１２の絶縁被覆１４を突き破って芯線１３と接触状態となる。

次に、電池接続部材２０を、正極接続部２２を単電池１５の正極１７Ａ側に配するとともに、負極接続部２４を負極１７Ｂ側に配して、図２における上側に突出する電極１７Ａ，１７Ｂ間には上方から、図２における下側に突出する電極１７Ａ，１７Ｂ間には下方から、それぞれ差し込む。正極接続部２２と単電池１５の正極１７Ａ、負極接続部２４と単電池１５の負極１７Ｂとがそれぞれ接触すると、連結部２５を支点として、正極接続部２２と負極接続部２４とが内側方向に弾性変形する。電池接続部材２０を、単電池１５の電極形成面１６Ａへ近づく方向に押しこんで、電池接続部材２０が所定位置（図３に示す位置）に配されると、正極接続部２２と負極接続部２４とが弾性復帰して、正極接続部２２は単電池１５の正極１７Ａと接触するとともに、負極接続部２４は単電池１５の負極１７Ｂと接触する。

（本実施形態の作用および効果）
本実施形態において、正極１７Ａに接続される正極接続部２２は、正極１７Ａと同じ金属材料からなり、負極１７Ｂに接続される負極接続部２４は負極１７Ｂと同じ金属からなるので、電極１７Ａ，１７Ｂと電池接続部材２０との接触部（正極接続部２２、負極接続部２４）において異種金属が接触しない。その結果、本実施形態によれば、腐食を防止した電池接続部材２０を提供することができる。

また、本実施形態によれば、第１金属部２１と第２金属部２３とが、冷間圧接または溶接により接合されているから、第１金属部２１と第２金属部２３とを連続性を持たせて結合することができ、機械的強度および電気的導通性を確保することができる。

また、本実施形態によれば、電池接続部材２０は、第１金属部２１と第２金属部２３とが接合されている接合部２９を覆って接合部２９への水の浸入を防止する熱収縮チューブ２８を備えているから、異種金属が接触する接合部２９への水の浸入を防止することができ、電食を防止することができる。

また、本実施形態においては、正極接続部２２および負極接続部２４を連結する連結部２５を備え、正極接続部２２および負極接続部２４は、連結部２５の両側縁から対向する方向に延出されているから、正極接続部２２および負極接続部２４が連結部２５を支点として弾性変形して正極１７Ａおよび負極１７Ｂと接触する。その結果、本実施形態によれば、正極接続部２２と単電池１５の正極１７Ａ、負極接続部２４と単電池１５の負極１７Ｂとの接触状態を良好に保持することができ、電気的な接続を確保することができる。

また、本実施形態によれば、電線１２が接続される圧接端子２６を備えているから、圧接端子２６に電線１２を取り付けるだけで、電池接続部材２０と電線１２とを接続することができる。これにより電線端末加工が不要になるため、工数の削減が可能となり、さらに接続位置の管理が容易になる。

特に本実施形態においては、電線１２は芯線１３を絶縁被覆１４で被覆してなるとともに、芯線１３は第２金属部２３と同じ金属からなり、圧接端子２６は、第２金属部２３に設けられているので、圧接端子２６と芯線１３とが同じ金属材料から構成されている。したがって、本実施形態によれば、圧接端子２６と電線１２との接続部においても、電食の発生を防止することができる。

また、本実施形態によれば、圧接端子２６は、正極接続部２２および負極接続部２４の延出方向と反対方向に延出されているから、圧接端子２６に接続される電線１２の配索スペースがとりやすい。

また、本実施形態によれば、圧接端子２６は連結部２５の長手方向と交差する方向に延出されているので、圧接端子２６に接続される電線１２の配索が容易である。

また、本実施形態によれば、電線１２は、単電池１５の電圧を検出する電圧検知線１２であるから、電圧検知線１２を圧接端子２６に接続するという簡易な方法により、単電池１５の電圧検知が可能となる。

さらに、本実施形態によれば、第１金属部２１および第２金属部２３のうち、電気伝導率が低い金属材料からなる第１金属部２１の表面積および体積が、第２金属部２３よりも小さく設定されているから、電気伝導率が低い金属材料からなる第１金属部２１で発生した熱が、第２金属部２３へ移動するので、電池接続部材２０における温度上昇を防止することができる。

＜参考例＞
参考例の電池接続部材３０を図６によって説明する。以下の説明において図６の上方を上とし下方を下とする。電池接続部材３０は、側面視における形状がＶ字状をなすという点および圧接端子２６を備えないという点で実施形態１と相違する。実施形態１と同様の構成については同じ符号を付し、重複した説明は省略する。

参考例の電池接続部材３０は、図６における左側に正極接続部３２、右側に負極接続部３４を有する。正極接続部３２と負極接続部３４とは屈曲部３６を経て直接連なっている。したがって、参考例の電池接続部材３０は、隣り合う単電池１５の正極１７Ａおよび負極１７Ｂの間で、強い弾性力を有した状態で保持されている。その他の構成は実施形態１と概ね同様である。図６中、第１接続部を３１、第２接続部を３３で示している。

参考例によれば、実施形態１と同様に、腐食を防止した電池接続部材３０を提供することができる。
また、参考例によれば、電池接続部材３０が強い弾性力を有した状態で電極１７Ａ，１７Ｂ間に保持されるので、正極接続部３２と単電池１５の正極１７Ａ、負極接続部３４と単電池１５の負極１７Ｂとの接触状態を特に良好に保持することができ、電気的な接続を確実なものとすることができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、防水部材として熱収縮チューブ２８を用いたが、これに限定されない。熱で収縮するチューブ以外の収縮性のチューブを用いてもよい。
（２）上記実施形態では、正極接続部２２と負極接続部２４とが、正極１７Ａおよび負極１７Ｂにそれぞれ弾性接触可能に設けられている電池接続部材２０を示したが、弾性接触可能でないものであってもよい。参考例として、正極接続部と負極接続部とが平板状に並んで設けられている平板状の電池接続部材等であってもよい。
（３）上記実施形態では、芯線１３と同じ金属からなる圧接端子２６を備える電池接続部材２０を示したが、芯線と相違する金属からなる圧接端子を備える電池接続部材であってもよい。
（４）上記実施形態では、正極１７Ａがアルミニウム、負極１７Ｂが銅のリチウムイオン電池を示したが、これに限定されない。正極と負極の金属材料が相違する電池であれば、本発明は適用することができる。
（５）上記実施形態では芯線１３が銅製の電線１２を示したが、芯線がアルミニウム製のアルミ電線を用いてもよい。
（６）上記実施形態では、正極接続部２２および負極接続部２４の延出方向と反対方向で、かつ、連結部２５の長手方向と交差する方向に延出されている圧接端子２６を示したが、参考例として、圧接端子の延出方向は、正極接続部および負極接続部の延出方向と同じ方向であってもよいし、連結部の長手方向と平行な方向であってもよい。
（７）上記実施形態では、電線１２は、単電池１５の電圧を検出する電圧検知線である例を示したが、温度を検知するサーミスタ等が接続された電線であってもよい。
（８）上記実施形態では、第１金属部２１および第２金属部２３のうち、電気伝導率が低い金属材料からなる金属部の表面積および体積が、他方の金属部よりも小さく設定されている例を示したが、第１金属部と第２金属部の表面積および体積が同じであってもよいし、電気伝導率が低い金属材料からなる金属部の表面積または体積が他方の金属部よりも大きく設定されていてもよい。

１０…単電池群
１２…電線（電圧検知線）
１３…芯線
１４…絶縁被覆
１５…単電池
１７Ａ…正極（電極）
１７Ｂ…負極（電極）
２０，３０…電池接続部材
２１，３１…第１金属部
２２，３２…正極接続部
２３，３３…第２金属部
２４，３４…負極接続部
２５…連結部
２６…圧接端子
２７…圧接部
２８…熱収縮チューブ（防水部材）
２９…接合部
Ｍ１…電池モジュール

Claims (8)

1. 正極および負極が異なる金属により構成された単電池を複数並べてなる単電池群の、隣り合う単電池の異なる極性の電極間を接続する電池接続部材であって、
   前記正極に接続される正極接続部を有するとともに前記正極を構成する金属と同じ金属材料からなる第１金属部と、
   前記負極に接続される負極接続部を有するとともに前記負極を構成する金属と同じ金属材料からなる第２金属部とが、一体的に接合されており、
   前記正極接続部および前記負極接続部を連結する連結部を備え、
   前記正極接続部および前記負極接続部は、前記連結部の両側縁から対向する方向に延出される一方、前記正極接続部および前記負極接続部の延出方向と反対方向に電線が接続される圧接端子が延出されている電池接続部材。
2. 前記第１金属部と前記第２金属部とが、冷間圧接または溶接により接合されている請求項１に記載の電池接続部材。
3. 前記第１金属部と前記第２金属部とが接合されている接合部を覆って当該接合部への水の浸入を防止する防水部材を備える請求項１または請求項２に記載の電池接続部材。
4. 前記正極接続部と前記負極接続部とが、前記正極および前記負極にそれぞれ弾性接触可能に設けられている請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電池接続部材。
5. 前記電線は芯線を絶縁被覆で被覆してなるとともに、前記芯線は前記第１金属部と前記第２金属部のいずれか一方と同じ金属からなり、
   前記圧接端子は、前記第１金属部と前記第２金属部のうち、前記芯線を構成する金属と同じ金属材料からなる金属部に設けられている請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の電池接続部材。
6. 前記連結部は長尺状をなし、前記圧接端子は当該連結部の長手方向と交差する方向に延出されている請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の電池接続部材。
7. 前記電線は、前記単電池の電圧を検出する電圧検知線である請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の電池接続部材。
8. 前記第１金属部および前記第２金属部のうち、電気伝導率が低い金属材料からなる金属部の表面積および体積の少なくとも一方が、他方の金属部よりも小さく設定されている請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の電池接続部材。

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