JP6226466B2 - 電池ホルダ、組電池 - Google Patents

Description

本発明は、複数の電池を組み合わせて構成される組電池、この組電池に用いられる電池ホルダに関する。

複数の電池がホルダ等で連結され、その複数の電池が直列乃至並列に接続された組電池を用いた電池ユニットが公知である。このような電池ユニットの従来技術としては、例えば８本の電池セルを平行姿勢で収納する複数のコアパック（組電池）と、回路基板とを備える電池パックが公知である（例えば特許文献１を参照）。

ところで例えば円筒形の二次電池等、一般的な電池は、過放電等で内圧が上昇したときに開弁して内圧を一定圧力以下に維持する安全弁が正極側に設けられている。そして安全弁の開弁時には、内部のガスとともに電解液が外部へ放出される場合がある。これがいわゆる液漏れと呼ばれる現象である。そして当該従来技術の電池パックにおいては、液漏れによって電池から漏れ出た電解液が回路基板に接すると、いわゆるエレクトロケミカルマイグレーション（electrochemical migration）によって回路基板に短絡等が生じ、それによって故障等が生ずる虞がある。

このような課題を解決する従来技術としては、液漏れによって電池から漏れ出た電解液が回路基板に接しないように、電池と回路基板との間に電解液受け部を設け、さらに電解液受け部の中に吸収材を設けた電池ユニットが公知である（例えば特許文献２を参照）。

特開２０１２−５９３７３号公報 特開２０１３−６９６４６号公報

しかしながら上記の従来技術においては、複数の電池のいずれかから漏れ出た電解液によって、他の電池に短絡が生じたり、あるいは複数の電池を経由する短絡ループが形成されてしまったりする虞がある。

このような状況に鑑み本発明はなされたものであり、その目的は、組電池を用いた電池ユニットにおいて、電池から漏れ出た電解液によって電池の短絡等が生ずる虞を低減することにある。

＜本発明の第１の態様＞
本発明の第１の態様は、正極側にガス抜き孔を備える第１電池と第２電池とを保持する電池ホルダにおいて、前記第１電池の負極側を保持する負極側保持部と、前記第１電池に隣接する前記第２電池の正極側を保持する正極側保持部と、前記正極側保持部の前記第２電池の正極に接する面と反対側に位置する面に設けられ、前記電解液を保持する電解液保持部と、前記正極側保持部の前記第２電池の正極に接する面と前記電解液保持部とを連通する連通孔と、を備える電池ホルダである。

第２電池の正極側から電池ホルダの正極側保持部の内側へ漏れ出た電解液は、連通孔を通じて、正極側保持部の外側に設けられた電解液保持部へ流入し、電解液保持部で保持される。そのため第２電池の正極側から漏れ出た電解液が電池ホルダの外側へ流出する虞を低減することができる。それによって第２電池の正極側から漏れ出た電解液によって電池の短絡等が生ずる虞を低減することができる。

これにより本発明の第１の態様によれば、組電池を用いた電池ユニットにおいて、電池から漏れ出た電解液によって電池の短絡等が生ずる虞を低減できるという作用効果が得られる。

＜本発明の第２の態様＞
本発明の第２の態様は、前述した本発明の第１の態様において、前記電解液保持部は、前記電解液を吸収して保持する吸収材を含む、電池ホルダである。
本発明の第２の態様によれば、第２電池の正極側から漏れ出た電解液が吸収材に吸収されて保持されるので、その電解液が電池ホルダの外側へ流出する虞をさらに低減することができる。

＜本発明の第３の態様＞
本発明の第３の態様は、前述した本発明の第１の態様又は第２の態様において、前記第２電池の正極に接する面と反対側に位置する面から前記第１電池の負極端子及び前記第２電池の正極端子に通ずる開口部をさらに備える、電池ホルダである。
本発明の第３の態様によれば、隣接する第１電池と第２電池を電池ホルダで連結した状態で、その第１電池の負極端子と第２電池の正極端子とを接続することができる。それによって組電池を製作する作業工程において、安全性と作業効率を向上させることができる。

＜本発明の第４の態様＞
本発明の第４の態様は、正極側にガス抜き孔を備える第１電池と、前記第１電池に隣接し、正極側にガス抜き孔を備える第２電池と、前記第１電池及び前記第２電池を保持する電池ホルダと、を備え、前記電池ホルダは、前記第１電池の負極側を保持する負極側保持部と、前記第２電池の正極側を保持する正極側保持部と、前記正極側保持部の前記第２電池の正極に接する面と反対側に位置する面に設けられ、前記電解液を保持する電解液保持部と、前記正極側保持部の前記第２電池の正極に接する面と前記電解液保持部とを連通する連通孔と、を含む、組電池である。
本発明の第４の態様によれば、この組電池を用いた電池ユニットにおいて、前述した本発明の第１の態様と同様の作用効果が得られる。

本発明によれば、組電池を用いた電池ユニットにおいて、電池から漏れ出た電解液によって電池の短絡等が生ずる虞を低減することができる。

円筒形電池の斜視図。 本発明に係る組電池の斜視図。 図２と異なる角度から観た本発明に係る組電池の斜視図。 電池ホルダの分解斜視図。 図２のＡ−Ａ断面を図示した断面図。 電池ホルダのホルダ本体の斜視図。 図６と異なる角度から観た電池ホルダのホルダ本体の斜視図。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
尚、本発明は、以下説明する実施例に特に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

＜本発明に係る組電池の構成＞
本発明に係る組電池の構成について、図１〜図３を参照しながら説明する。
図１は、電池１０の斜視図である。
電池１０は、例えばニッケル水素二次電池等の円筒形電池であり、負極端子１１及び正極端子１２を備える。また電池１０は、過放電等で内圧が上昇したときに開弁して内圧を一定圧力以下に維持する安全弁が正極側の内部に設けられている（図示せず）。そして電池１０は、安全弁の開弁時に内部のガスとともに電解液が外部へ放出されるガス抜き孔１３が正極端子１２の近傍に設けられている。

図２は、本発明に係る組電池の斜視図である。図３は、図２と異なる角度から観た本発明に係る組電池の斜視図である。

本発明に係る組電池は、第１〜第８電池１０ａ〜１０ｈと、第１〜第７電池ホルダ２ａ〜２ｇとを備える。

第１〜第８電池１０ａ〜１０ｈは、図１に図示した電池１０である。第１〜第７電池ホルダ２ａ〜２ｇは、後述する電池ホルダ２である。第１電池ホルダ２ａは、第１電池１０ａの負極側、及び第１電池１０ａに隣接する第２電池１０ｂの正極側を保持する。第２電池ホルダ２ｂは、第２電池１０ｂの負極側、及び第２電池１０ｂに隣接する第３電池１０ｃの正極側を保持する。第３電池ホルダ２ｃは、第３電池１０ｃの負極側、及び第３電池１０ｃに隣接する第４電池１０ｄの正極側を保持する。

同様に第４電池ホルダ２ｄは、第４電池１０ｄの負極側、及び第４電池１０ｄに隣接する第５電池１０ｅの正極側を保持する。第５電池ホルダ２ｅは、第５電池１０ｅの負極側、及び第５電池１０ｅに隣接する第６電池１０ｆの正極側を保持する。第６電池ホルダ２ｆは、第６電池１０ｆの負極側、及び第６電池１０ｆに隣接する第７電池１０ｇの正極側を保持する。第７電池ホルダ２ｇは、第７電池１０ｇの負極側、及び第７電池１０ｇに隣接する第８電池１０ｈの正極側を保持する。

第１電池１０ａの負極端子と第２電池１０ｂの正極端子、第２電池１０ｂの負極端子と第３電池１０ｃの正極端子、第３電池１０ｃの負極端子と第４電池１０ｄの正極端子、第４電池１０ｄの負極端子と第５電池１０ｅの正極端子、第５電池１０ｅの負極端子と第６電池１０ｆの正極端子、第６電池１０ｆの負極端子と第７電池１０ｇの正極端子、第７電池１０ｇの負極端子と第８電池１０ｈの正極端子は、後述する７個のリード板３０によって、それぞれ接続されている。つまり組電池は、第１〜第８電池１０ａ〜１０ｈが直列に接続されており、第１電池１０ａの正極端子１２ａと第８電池１０ｈの負極端子１１ｇからその電力を取り出すことができる。

＜電池ホルダ２の構成＞
電池ホルダ２の構成について、図４〜図７を参照しながら説明する。

図４は、電池ホルダ２の分解斜視図である。図５は、図２のＡ−Ａ断面を図示した断面図である。図６は、電池ホルダ２のホルダ本体２０の斜視図である。図７は、図６と異なる角度から観た電池ホルダ２のホルダ本体２０の斜視図である。
電池ホルダ２は、ホルダ本体２０と、リード板３０と、吸収材４０とを備える。

ホルダ本体２０は、負極側保持部２１、正極側保持部２２、基部２３を含む。

負極側保持部２１は、略円筒形状をなしており、電池１０の負極側を保持する。例えば前述した組電池を例に説明すると、第２電池ホルダ２ｂの負極側保持部２１ｂは、第２電池１０ｂの負極側を保持し、第４電池ホルダ２ｄの負極側保持部２１ｄは、第４電池１０ｄの負極側を保持する（図５）。

正極側保持部２２は、有底の略円筒形状をなしており、電池１０の正極側を保持する。例えば前述した組電池を例に説明すると、第２電池ホルダ２ｂの正極側保持部２２ｂは、第３電池１０ｃの正極側を保持し、第４電池ホルダ２ｄの正極側保持部２２ｄは、第５電池１０ｅの正極側を保持する（図５）。また正極側保持部２２の底部２２１には、正極側保持部２２の内側に漏れ出た電解液が正極側保持部２２の外側へ漏れ出ないように、電池１０の正極端子１２の上端面を正極側保持部２２の外側へ露出する孔２２２が形成されている。

基部２３は、略長円形状の板状の部分であり、その前面側に負極側保持部２１及び正極側保持部２２が一体に成形されている。また正極側保持部２２の外側となる基部２３の背面側には、電解液保持部２４が形成されている。さらに基部２３の略中央には、負極側保持部２１が保持する電池１０の負極端子１１及び正極側保持部２２が保持する電池１０の正極端子１２に外側から通ずる開口部２８が形成されている。

電解液保持部２４は、略矩形形状の内周壁部２５と略長円形状の外周壁部２６との間に形成された凹部であり、連通孔２７を通じて、正極側保持部２２の内側と連通している。電解液保持部２４は、後述する吸収材４０が配設され、電池１０のガス抜き孔１３から正極側保持部２２の内側に漏れ出た電解液を保持する。より具体的には、電池１０のガス抜き孔１３から正極側保持部２２の内側に漏れ出た電解液は、正極側保持部２２の底部２２１から段差部２２３を通じて連通孔２７に流入し、連通孔２７から電解液保持部２４へ流入して吸収材４０に吸収されて保持される。例えば前述した組電池を例に説明すると、第３電池１０ｃから第２電池ホルダ２ｂの正極側保持部２２ｂの内側に漏れ出た電解液は、連通孔２７ｂを通じて吸収材４０ｂに吸収されて保持される（図５）。また例えば第５電池１０ｅから第４電池ホルダ２ｄの正極側保持部２２ｄの内側に漏れ出た電解液は、連通孔２７ｄを通じて吸収材４０ｄに吸収されて保持される（図５）。

リード板３０は、例えば金属板等の導電性を有する材料からなり、負極側保持部２１が保持する電池１０の負極端子１１と正極側保持部２２が保持する電池１０の正極端子１２とを電気的に接続する部材である。リード板３０は、略矩形形状をなしており、ホルダ本体２０の開口部２８に挿入されている。開口部２８は、ホルダ本体２０の内周壁部２５の内側に形成されており、その内周壁部２５に沿う形状をなしている。リード板３０は、その四隅に形成されている第１凸部３１、第２凸部３２、第３凸部３３、第４凸部３４がそれぞれホルダ本体２０の内周壁部２５の第１凹部２５１、第２凹部２５２、第３凹部２５３、第４凹部２５４に係合した状態で開口部２８に位置決めされている。そしてリード板３０は、負極側保持部２１が保持する電池１０の負極端子１１に一端側が溶接され、正極側保持部２２が保持する電池１０の正極端子１２に他端側が溶接されている。この溶接は、ホルダ本体２０の開口部２８を通じて行うことができる。例えば前述した組電池を例に説明すると、第２電池ホルダ２ｂの開口部２８ｂにリード板３０ｂが挿入されており、そのリード板３０ｂによって、第２電池１０ｂの負極端子１１ｂと第３電池１０ｃの正極端子１２ｃとが電気的に接続されている（図５）。また第４電池ホルダ２ｄの開口部２８ｄにリード板３０ｄが挿入されており、そのリード板３０ｄによって、第４電池１０ｄの負極端子１１ｄと第５電池１０ｅの正極端子１２ｅとが電気的に接続されている（図５）。

吸収材４０は、例えば低密度発泡材等の吸水性を有する材料からなり、電解液保持部２４に配設される。吸収材４０は、電解液保持部２４の形状に沿う形状の部材であり、略中央に矩形孔４１が形成されている。矩形孔４１には、ホルダ本体２０の内周壁部２５の第１凹部２５１、第２凹部２５２、第３凹部２５３、第４凹部２５４の外周面にそれぞれ対応する４つの凹部４３〜４６が形成されている。吸収材４０は、矩形孔４１の内周面が電解液保持部２４の内周壁部２５の外周面に接し、その外周面４２が電解液保持部２４の外周壁部２６の内周面に接した状態で電解液保持部２４に配設される。

このような構成の本発明に係る電池ホルダ２は、電池１０の正極側から正極側保持部２２の内側へ漏れ出た電解液が、連通孔２７を通じて、正極側保持部２２の外側に設けられた電解液保持部２４へ流入し、電解液保持部２４で保持される。それによって電池１０の正極側から漏れ出た電解液が電池ホルダ２の外側へ流出する虞を低減することができる。したがって本発明に係る電池ホルダ２によれば、組電池を用いた電池ユニットにおいて、電池１０から漏れ出た電解液によって電池１０の短絡等が生ずる虞を低減することができる。

また本発明に係る電池ホルダ２において電解液保持部２４は、上記説明した実施例のように、電解液を吸収して保持する吸収材４０を含むのが好ましい。それによって電池１０の正極側から漏れ出た電解液が吸収材４０に吸収されて保持されるので、その電解液が電池ホルダ２の外側へ流出する虞をさらに低減することができる。

また本発明に係る電池ホルダ２は、上記説明した実施例のように、外側から電池１０の負極端子１１及び電池１０の正極端子１２に通ずる開口部２８を備えるのが好ましい。それによって２つの電池１０を連結した状態で、一方の電池１０の負極端子１１と他方の電池１０の正極端子１２とを接続することができるので、組電池を製作する作業工程において、安全性と作業効率を向上させることができる。

また本発明に係る電池ホルダ２は、上記説明した実施例のように、組電池の最小構成単位である２つの電池１０を保持する構成とするのが好ましい。それによって組電池における各電池１０の配置の自由度を高めることができる。つまり例えば図２及び図３に図示した組電池のように、本発明に係る電池ホルダ２を複数用いて多数の電池１０を連結することにより組電池を構成すれば、多種多様な電池１０の配置や数に柔軟に対応して組電池を構成することができる。それによって組電池の構成や電池１０の数等に応じてその都度電池ホルダ等を設計する必要がなくなるので、組電池のコストを大幅に低減することができる。

２ 電池ホルダ
２ａ〜２ｇ 第１〜第７電池ホルダ
１０ 電池
１０ａ〜１０ｈ 第１〜第８電池
２０ ホルダ本体
２１ 負極側保持部
２２ 正極側保持部
２３ 基部
２４ 電解液保持部
２５ 内周壁部
２６ 外周壁部
２７ 連通孔
２８ 開口部
３０ リード板
４０ 吸収材

Claims (6)

1. 正極側にガス抜き孔を備える第１電池と第２電池とを保持する電池ホルダにおいて、
   前記第１電池の負極側を保持する負極側保持部と、
   前記第１電池に隣接する前記第２電池の正極側を保持する正極側保持部と、
   前記正極側保持部の前記第２電池の正極に接する面と反対側に位置する面に設けられ、前記電解液を保持する電解液保持部と、
   前記正極側保持部の前記第２電池の正極に接する面と前記電解液保持部とを連通する連通孔と、を備える電池ホルダ。
2. 請求項１に記載の電池ホルダにおいて、前記正極側保持部の前記第２電池の正極に接する面は、前記第２電池の正極側の面と密接している、電池ホルダ。
3. 請求項１、又は２に記載の電池ホルダにおいて、前記電解液保持部は、前記電解液を吸収して保持する吸収材を含む、電池ホルダ。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電池ホルダにおいて、前記第２電池の正極に接する面と反対側に位置する面から前記第１電池の負極端子及び前記第２電池の正極端子に通ずる開口部をさらに備える、電池ホルダ。
5. 正極側にガス抜き孔を備える第１電池と、
   前記第１電池に隣接し、正極側にガス抜き孔を備える第２電池と、
   前記第１電池及び前記第２電池を保持する電池ホルダと、を備え、
   前記電池ホルダは、前記第１電池の負極側を保持する負極側保持部と、
   前記第２電池の正極側を保持する正極側保持部と、
   前記正極側保持部の前記第２電池の正極に接する面と反対側に位置する面に設けられ、前記電解液を保持する電解液保持部と、
   前記正極側保持部の前記第２電池の正極に接する面と前記電解液保持部とを連通する連通孔と、を含む組電池。
6. 請求項５に記載の組電池において、前記正極側保持部の前記第２電池の正極に接する面は、前記第２電池の正極側の面と密接している、組電池。

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