JPH0568826B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アルカリイオン伝導性固定電解質に
よつて互いに隔離され、少くとも区域的に金属ケ
ースによつて画定され、電池毎に少くとも１個の
第１及び第２接続部材を具備する、各々少くとも
１個の陽極室及び陰極室を有する、アルカリ金属
及びカルコゲン・ベースの、少くとも２個の電池
のための電池接続部に関する。

固体電解質を備えた、再充電可能な電気化学電
池は、高いエネルギと出力密度を有する蓄電池を
構成するのに極めて好適である。ナトリウム硫黄
電池に使用されるβ酸化アルミニウム固体電解質
は、ナトリウムイオンだけを通す。つまり鉛蓄電
池と違つて自己放電が事実上起こらず、充電の時
に例えば鉛・酸化鉛系の場合の水分解のような副
次反応が進行しない訳である。このようなナトリ
ウム硫黄電池の電流効率、すなわちフアラデー効
率はおよそ100％である。

蓄電池又は高温電池列の製造のために、多数の
上記電気化学電池が互いに接続される。例えば電
気自動車用高温電池列は40kWhのエネルギ含有
量を備えていなければならない。このような電池
列で合計200Vを発生しようとする場合は、各電
池が約2Vの電圧を供給すると仮定して、電池列
の構成のために約500個の電池を互いに接続しな
ければならない。

このような電池列のための電池の接続、特に電
気的結合には、アインシユタイニウムと銅で作製
したバス又は電池接続子が使用される。このバス
又は電池接続子はプラズマ熔射アルミニウム又は
酸化アルミニウム層によつて防食処理されてい
る。電池とバス又は電池接続子との結合及びバス
及び電池接続子相互の結合はねじによつて行われ
る。銅の耐熱性が不充分であるため、ねじ継手の
ゆるみが生じ、皿ばねを用いてもこれを防止でき
ないことが判明した。またアルミニウム被覆上の
酸化物の発生によつて高い接触抵抗が生じる。

電池の接続のためにアルミニウムメツキした銅
又は特殊継手から成る電池接続子又はバスを使用
する電池列が、西独公開特許公報第3033117号に
より公知である。この場合も酸化物の発生が起こ
り、これが接触抵抗の著しい増加をもたらす。

アルミニウム合金、例えばアルミニウム銅マグ
ネシウム合金又はアルミニウムマグネシウム合金
から成るバス及び電池接続子の使用は、この合金
の耐熱性が乏しいためやはり不適当である。

そこで本発明の目的とするところは、使用され
る接続部材が極めて小さなオーム抵抗を有し、所
定の使用条件に恒久的に耐えることができる、取
外し可能な電池接続部を提供することである。

本発明に基づきケースの表面に少くとも１個の
固定部材が設けてあり、該固定部材を介して第１
の電池の第１接続部材を第２の電池の第２接続部
材と共にケースの表面に固着することができ、か
つ第１の電池の第２接続部材も第３の電池の固定
部材と取外し可能に結合するように構成されるこ
とによつて、上記の目的が達成される。

本発明の本質をなす、その他の特徴は従属クレ
イムの特徴として示す通りである。

次に図面に基づいて本発明を詳述する。

第１図に示す電気化学電池１は金属ケース２と
固体電解質３から成る。ここに図示する実施態様
では、金属ケース２はカツプ状に形成されてい
る。ケース２はアルミニウム製であることが好ま
しい。固体電解質３はカツプ状金属ケース２の内
部に配設され、やはりカツプ状に形成されてい
る。ケース２の内側境界面と固体電解質３の外側
境界面の間に円周状に間隙４が残るように、固体
電解質３の寸法を選定した。この間隙は陰極室４
として利用される。固体電解室３の内部は陽極室
５として使用される。陰極室４は硫黄を含浸した
黒鉛繊維層で充填されている（ここに図示せず）。
陽極室５の中にはアルカリ金属、特にナトリウム
が収容されている。陽極室５の上にはナトリウム
予備容器６が設けてあり、単数個又は複数個の開
口（ここに図示せず）を介して陽極室５と連通す
る。予備容器６が陽極室５の開口を完全に閉じる
ように、予備容器６の寸法を選定する。陰極室４
の中に、棒状に形成した集電体８が突出する。集
電体は電池のキヤツプ７の中まで導かれ、そこで
外向きの接続部材８Ａと電導結合される。陽極室
５の中にも集電体９が突出する。この集電体もま
た棒状に形成され、外向きに接続部材９Ａと電導
結合される。２個の接続部材は電池１１の上側端
面に沿つて外側へ導き出される。これらの接続部
材はケース２の縁端区域に位置決めされるよう
に、すなわち端面の中心を通る直線上にあるよう
に、配列される。ここに図示する実施例では、２
個の接続部材は高耐熱性銅ジルコニウム又は銅ク
ロム又は銅クロムジルコニウム合金で作製されて
いる。陽極及び陰極接続部材８Ａ及び９Ａを分散
硬化銅又は分散硬化アルミニウムで作製しても、
この電池１と別の隣接電池（ここに図示せず）の
間に、同様に良好な電気的結合が得られる。銅合
金又は分散硬化銅製陽極及び陰極接続部材８Ａ及
び９Ａは、金、銀、ロジウム、クロム又はニツケ
ルから成る耐食被膜を有する。２個の接続部材８
Ａ及び９Ａが分散硬化アルミニウム製の場合は、
電流の通過にとつて不都合な酸化物層を除去し、
接続部材８Ａ及び９Ａの表面に更に、例えば金、
銀、ロジウム、ニツケル又はクロムから成る良電
銅被膜を設ける。本発明によれば、接続部材８Ａ
及び９Ａ上に配設される被膜は全面又は一部だけ
に覆設することができる。耐食被膜を部分的に覆
設する場合は、特に接続部材８Ａ及び９Ａと別の
接続部材とが接触させられる場所にこれを配設す
る。これらの接続部材８Ａ，９Ａの特に自由端の
区域がそれである。ここに各々１個の透孔１０が
設けられ、止ねじを使用して、それぞれの接続部
材８Ａ，９Ａがこの透孔１０により別の接続部材
（ここに図示せず）と結合される。ここに図示す
る実施例では接続部材８ａ及び９Ａが継目板状に
形成され、それによつてこれらの接続部材と別の
接続部材８Ａ，９Ａとを結合する際の面接触が改
善される。電池１の端面上に外向きの固定部材１
１が恒久的に取付けられている。この固定部材１
１は金属、特にアルミニウムで作製し、棒状に形
成し、同じく金属製のケース２に固着することが
好ましい。固定部材１１の横断面は、それぞれ接
続部材８Ａ，９Ａの自由端に設けた透光１０の横
断面に整合する。ここに図示する実施例では、固
定部材１１は２個の接続部材８Ａ及び９Ａを結ぶ
垂直の直線上に位置決めされるように、配設され
ている。この固定部材１１は２個の電池の電導結
合のために設けたものである。第１図で判るよう
に、固定部材１１は陰極接続部材８Ａから僅かな
間隔を置いて位置決めされている。

第２図には２個の電池１の間の、本発明に基づ
く電導結合が示されている。２個の電池１及び１
００は、第１図に示した電池１と同様に構成され
る。その電導結合のために、陽極接続部材９Ａが
電池１の固定部材１１に対して最小間隔を有する
ように、２個の電池１及び１００を逐次配列す
る。

既に前に述べたように、陽極及び陰極接続部材
８Ａ及び９Ａは継目板状に形成され、自由端に透
孔１０を具備する。電気的接続のために陰極接続
部材８Ａは電池の端面と平行し、これと密接に接
触するように、当該の電池１，１００の上で折曲
げられている。陰極接続部材８Ａの透孔１０は、
固定部材１１がこの透孔１０に貫挿され、陰極接
続部材８Ａによつて取囲まれるように、位置決め
される。陽極接続部材９Ａは同じく電池１，１０
０の端面に平行するように、外側に打曲げられ
る。電池１の固定部材１１が第２の電池１００の
陽極接続部材９Ａの透孔１０に貫挿され、電池１
００の陽極接続部材９Ａが電池１の陰極接続部材
８Ａの上に載坐するように、２個の互いに連結さ
れる電池１及び１００を位置決めする。雄ねじを
具備する固定部材１１の上に止ナツト１２をねじ
込むことによつて、固定部材１１の上に嵌着され
た２個の接続部材８Ａ，９Ａが電導結合される。
極めて良好な電気的接触を得るために、止ナツト
１２をできるだけ電池１，１００の端面に向かつ
てねじ込む。

第３図では電気化学電池１及び１００が一例を
成して順次配列され、前述のように互いに電導結
合されている。第３図が平面図で示すように、陽
極接続部材９の長さを適当に選定することによつ
て、直列接続された電池１及び１００の間隔を希
望に応じて確定することができる。

電池列の寸法をなるべく小さくし、しかも電池
列の内部空間に最適数の電池を配列するために、
特に電池列を構成する時に必要な事であるが、電
池に最小間隔を持たせようとする場合は、電池を
第４図に示すような密接な配列で位置決めするこ
とが好ましい。第４図は配列された６個の電池１
及び１００の平面図を示す。この場合は３個の電
池１が順次一列を成して配列される。別の３個の
電池１００も同様に配列される。電池１００は更
に、それが構成する列が電池１の列に間隙を置い
て平行し、各電池１００が少くとも区域的に、２
個の電池１の間に形成された間隙に配列されるよ
うに、位置決めされている。第４図により明らか
なように、電池１及び１００は端面に取付けた固
定部材１１がそれぞれ端面の中心決めされるよう
に構成されている。各電池１，１００の２個の接
続部材８Ａ及び９Ａはこの場合も、端面の中心を
通る共通の直線上にあるように配列される。すべ
ての陰極接続部材８Ａはやはり電池１，１００の
端面と平行に折曲げられ、その透孔１０を当該の
電池の固定部材１１が貫通する。一方、陽極接続
部材９Ａは外側へ折曲げられて、これに直列に接
続される電池１，１００の陰極接続部材８Ａと結
合される。第４図で明らかなように、ここに配列
された電池１は、逐次配列された３個の電池１の
第１の電池１が、逐次配列された３個の電池１０
０の第１の電池１００と電導結合されるように接
続されている。第２列のこの第１の電池１００は
第１列の第２の電池１に電気的に接続され、一
方、この第２の電池１は第２列の第２の電池１０
０に、また第２の電池１００は第１列の第３の電
池に接続される。第３の電池１もまた第３の電池
１００に電気的に接続される。電池列を構成する
ために、電池を上記の配列で位置決めしたが、こ
のようなやり方で相互に接続しないのでもよい。
この場合、すべての電池１を直列に接続し、電池
１００で別の直列接続を構成することも可能であ
る。

第５図に本発明に基づく電池の変型を示す。こ
の電池はおおむね第１図に示し、当該の明細書で
説明した電池１のように構成されている。相違は
もつぱら陰極及び陽極接続部材８Ａ及び９Ａの構
造にある。ここに示す実施例でも２個の接続部材
８Ａ及び９Ａはやはりキヤツプ７の上部側部区域
に、すなわちキヤツプ７の頂面の中心を通る直線
上にあるようにして、固定される。陰極接続部材
８Ａは、ここに示す実施例では二ツ割に形成され
ている。特に一端が電池１に固着された第１の部
分片８０Ａは、純アルミニウムから成るが、これ
に接続し、端部区域に透孔１０を具備する第２の
部分片８０Ｂは、分散硬化アルミニウム製であ
る。陰極接続部材８Ａはこの実施例でも継目板状
に形成され、別の電池（ここに図示せず）との電
気的結合のために内側へ折曲げられ、電池の固定
部材１１が透孔１０を貫通する。

陽極接続部材９Ａも継目板状に形成され、２個
の部分片９０Ａ及び９０Ｂを有する。電池１と結
合される部分片９０Ａは、この場合も純アルミニ
ウム製であり、一方、透孔１０を有する第２の部
分片９０Ｂは分散硬化アルミニウムで作られてい
る。第２の部分片９０Ｂは第１の部分片９０Ａに
溶接される。２個の接続部材８Ａ及び９Ａの２個
の分散硬化アルミニウム製部分片８０Ｂ，９０Ｂ
は少くとも区域的に金、銀、ロジウム、ニツケル
又はクロムの層で被覆され、こうしてアルミニウ
ムの腐食が防止される。被膜は例えば電気メツキ
法によつて覆設される。電池の固定部材１１は２
個の接続部材８Ａ及び９Ａを結ぶ直線上にあるよ
うにして、キヤツプ下の表面上に配設される。す
なわち陰極接続部材８Ａと電池の縦軸の間に位置
決めされる。

第２図、第３図及び第４図に図示した実施例
は、もつぱら電池の直列回路を示す。この接続の
ためには、第２図、第３図、第４図で説明した接
続部材の配列が適当である。ところが電池列を構
成するには、或る数の電池を並列にも接続しなけ
ればならない。このためにバスを使用することが
好ましい。第６図にこのようなバスの詳細図を示
す。バス２０は実質的にアルミニム製であつて、
継目板状に形成されている。電池の接続部材８
Ａ，９Ａを接続することができる区域２１だけは
分散硬化アルミニウム製である。電池１１の接続
部材８Ａ又は９Ａとの結合のために設けられた区
域２１は、やはり継目板状の部分片から成る。こ
の部分片は分散硬化アルミニウム又は鋼であり、
バス２０のアルミニウム製部材と恒久的に結合さ
れる。バス２０の部分片２１は、雌ねじを有する
少くとも１個の穴を具備する（ここに図示せず）。
バスと結合される接続片８Ａ，９Ａの透孔１０
（ここに図示せず）は部分片２１の穴の開口の上
に配設される。止ナツト２２を穴（ここに図示せ
ず）にねじ込むことによつて、接続部材８Ａ，９
Ａとバス２０を結合することができる。

電気化学電池を並列接続するには、互いに並列
に接続される電池のすべての接続部材８Ａを第１
のバス２０、特にその部分片２１に螺着する。第
２の接続部材９Ａの電気的結合のために、同様の
構造の別のバス（ここに図示せず）が使用され
る。第２の陽極接続部材９Ａを第２のバスと適当
に結合することによつて、電池の並列接続が得ら
れる。

継目板状に形成され、実質的にアルミニウム又
は鋼製の別のバス２０を第７図に示す。電池の接
続部材８Ａ，９Ａと結合される区域だけは、分散
硬化アルミニウム製の部分片２１から成る。部分
片２１は透孔２５又は穴を具備し、ここに止ナツ
トをねじ込むことができ、電池の接続部材はこの
止ナツトによつてバス２０に固定される。ここに
示すバスの部分片２１は摩擦溶接によつて、バス
２０のアルミニウム又は鋼製区域と結合される。
部分片２１をバス２０の残余の区域と結合する時
に、部分片２１をバス２０のアルミニウム又は鋼
製部分の上側又は下側に固定することが好まし
い。

第８図は、電池列の電池を横置きに配列するた
めに設けられた電池１を示す。電池１は、カツプ
状に形成された金属ケース２によつて画定され
る。やはりカツプ状の固定電解質３が電池１の内
部に配設される。固体電解質３の内部にアルカリ
金属が配設される。固体電解質３の寸法は、この
場合もその外面とケース２の内面の間に連続する
間隙が形成されるように選定され、この間隙に硫
黄含浸黒鉛繊維層（ここに図示せず）が充填され
る。電池１は第１の端部に、電池１に固着した棒
状固定部材１１を有する。電池の第２の端部に別
の棒状部材１１が配設されている。電池の第１の
固定部材１１は陰極集電体（ここに図示せず）と
結合される。第２図の固定部材１１は陰極集電体
（ここに図示せず）と電動結合される。２個の固
定部材１１は、第６図と第７図で説明したバス２
０を介して、別の電池（ここに図示せず）に直列
又は並列に接続することができる。陰極集電体と
結合された固定部材１１は、ここに示す実施例で
は、第６図に図示し、当該の明細書で説明したバ
スと止ナツト１２によつて電導結合される。電池
の陽極集電体と電導結合された第２の固定部材１
１は、第７図に図示し、当該の明細書で詳述した
バス２０に固定され、その際、バス２０と第２の
固定部材１１の間の電導結合も止ナツト１２によ
つて行われる。止ナツト１２は固定部材１１の上
に螺合され、電池１の横境界面に向つてねじ込ま
れる。

第９図は固定部材１１の実施態様に関する変型
を示す。第９図では２個の電池１が並設されてい
る。２個の電池はおおむね第１図及び第２図に示
す電池のように構成される。相違はもつぱら固定
部材１１の構造にある。第９図で明らかなよう
に、これらの２個の電池の固定部材はねじ１１か
ら成り、該ねじを電池１の端面の穴１１２にねじ
込むことができる。両方の電池１の穴１１２は、
電池１の縦軸を通るように配設される。各電池は
陰極接続部材８Ａと陽極接続部材９Ａを具備す
る。陰極接続部材８Ａは継目板状に形成され、外
側へ折曲げて隣接の電池と結合できるように、端
面の縁端区域に配設される。特に陰極接続部材８
Ａは自由端の区域に透孔１０を有し、その直径は
電池１の端面の穴１１２の直径に整合する。透孔
１０が隣接の電池の穴１１２の開口１１４の上に
配設されるように、陰極接続部材８Ａを外側へ折
曲げる。各穴１１２の開口１１４の周囲に、陽極
接続部材９Ａの役割をする円環が配設され、電池
の端面の上に載坐し、これに固着される。電導体
１１３が穴１１２の隔壁に固着され、固体電解質
３の内部に配設された陽極室５の電導閉鎖板と連
絡し、陽極接続部材９Ａの下面に同じく電導結合
される。この電池に直列に接続される電池の陰極
接続部材は、透孔１０が穴１１２の開口１１４の
上に配列されるばかりでなく、この継目板状接続
部材８Ａの端部も陽極接続部材９Ａの上に載坐し
固定されるように配設される。穴１１２にねじ込
まれるねじ１１によつて、陰極接続部材８Ａが陽
極接続部材９Ａにできるだけ強固に押付けられ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は陽極及び陰極接続部材を有し、取外し
可能に結合するように構成された電池の縦断面
図、第２図は相互に電気的に接続された２個の電
池の部分図、第３図は第２図に示す２個の電池の
平面図、第４図は互いに電気的に結合された複数
個の電池の平面図、第５図は第１図に示す電気化
学電池の変型の部分図、第６図はバスと電池接続
部材の組合せの斜視図、第７図は第６図に示すバ
スの変型の断面図、第８図は本発明電池の別の変
型の図、第９図は２個の電池の、第２図に示す接
続部の変型の図を示す。 １……電池、２……ケース、３……固定電解
質、４……陰極室、５……陽極室、８Ａ……接続
部材、９Ａ……接続部材、１１……固定部材、１
００……第２の電池。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルカリイオン伝導性固体電解質３によつて
   互いに隔離され、少くとも区域的に金属ケース２
   によつて画定され、電池１，１００毎に少くとも
   １個の第１及び第２接続部材８Ａ，９Ａを具備す
   る、各々少くとも１個の陽極室５及び陰極室４を
   有する、アルカリ金属及びカルコゲン・ベース
   の、少くとも２個の電池１，１００のための電池
   接続部において、ケース２の表面に少くとも１個
   の固定部材１１が設けてあり、該固定部材を介し
   て第１の電池１の第１接続部材８Ａを第２の電池
   １００の第２接続部材９Ａと共にケース２の表面
   に固着することができ、かつ第１の電池１の第２
   接続部材９Ａも第３の電池１００の固定部材１１
   と取外し可能に接合するように構成されているこ
   とを特徴とする電池接続部。 ２ 各電池１，１００の接続部材８Ａ，９Ａが特
   殊処理したアルミニウム又は銅若しくはアルミニ
   ウム合金又は銅合金で作製され、少くとも区域的
   に耐食層を具備することを特徴とする、特許請求
   の範囲第１項に記載の電池接続部。 ３ 各電池１，１００の固定部材１１と２個の接
   続部材８Ａ，９Ａが電池の端面に配設されている
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項又は第
   ２項に記載の電池接続部。 ４ 固定部材１１が円柱形の棒として構成され、
   この円柱形の棒が電池１，１００の端面の上に数
   ミリメートル突出し、雄ねじを具備し、その上に
   止ナツト１２がねじ込まれていることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれ
   か１に記載の電池接続部。 ５ 固定部材１１が電池１，１００の端面の穴１
   １２にねじ込まれたねじから成り、穴１１２の開
   口１１４が端面に載設した円環によつて画定さ
   れ、該円環が陽極接続部材９Ａを成し、陽極接続
   部材９Ａが金属導体１１３を介して陽極室１０５
   及び穴１１２の隔壁と電導結合されることを特徴
   とする、特許請求の範囲第１項ないし第３項のい
   ずれか１に記載の電池接続部。 ６ ２個の接続端子８Ａ，９Ａが棒状又は継目板
   状に形成され、その自由端に固定部材１１の貫挿
   のために設けた透孔１０を具備し、かつ透孔１０
   の横断面が固定部材１１の横断面に整合すること
   を特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第３
   項のいずれか１に記載の電池接続部。 ７ 接続部材８Ａ，９Ａが銅ジルコニウム又は銅
   クロム又は銅クロムジルコニウム合金若しくは分
   散硬化銅で作製され、少くとも部分的に金、銀、
   ロジウム、クロム又はニツケルの被膜で被覆され
   ていることを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   ないし第６項のいずれか１に記載の電池接続部。 ８ 接続部材８Ａ，９Ａがアルミニウム銅マンガ
   ン又はアルミニウムマンガン合金若しくは分散硬
   化アルミニウムで作製され、少くとも区域的に
   金、ロジウム、銀、ニツケル又はクロムの被膜で
   被覆されていることを特徴とする、特許請求の範
   囲第１項ないし第６項のいずれか１に記載の電池
   接続部。 ９ 接続部材８Ａ，９Ａが端面の中心を通る直線
   上にあるように、電池１，１００の端面上に配設
   されていることを特徴とする、特許請求の範囲第
   １項ないし第８項のいずれか１に記載の電池接続
   部。 １０ 固定部材１１が電池１，１００の縦軸に、
   又は電池１，１００の縦軸と陰極接続部材８Ａの
   固定点との間に配列されるように、電池１，１０
   ０の端面上に配設されていることを特徴とする、
   特許請求の範囲第１項ないし第９項のいずれか１
   に記載の電池接続部。