JPH09223494A - 電池間接続装置及びその接続方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、複数の電池同士を接続して所定出
力電圧、且つ、大容量の組電池を構成するための電池間
接続方法に関し、極柱の直径や長さを変えることなく、
即ち、極柱の大きさを変えずに接続端子板と極柱との接
続抵抗を小さくすることができる電池間接続装置、及び
その接続方法を提供するものである。 【解決手段】 そのため、電池に立設された極柱に接続
端子板２１の開口３２を通し、固定ナット３０で接続端
子板２１を取り付けることによって形成される接続端子
板２１と極柱１２（及び２２）との間の隙間に導電ペー
スト３３を介装することで極柱１２（及び２２）と接続
端子板２１との接触面積を増大し、極柱１２（及び２
２）と接続端子板２１との間の接続抵抗を低下させ、電
池を多数接続する場合の電圧降下を低減するものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は限られた端子電圧或
いは限られた容量の単電池（セル）を多数個接続して所
定電圧を得るための電池間接続装置、及びその接続方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気自動車等に使用される大型の
蓄電池として、鉛蓄電池が唯一実用化されている。しか
し、所謂エネルギーの蓄積密度、及びサイクル寿命の点
で不充分であるため、近年、鉛蓄電池よりも約２倍のエ
ネルギー蓄積密度とサイクル寿命を有する大型のニッケ
ル・水素蓄電池が開発されている。

【０００３】このニッケル・水素蓄電池を例えば電気自
動車の電源に使用する場合、１個当たり１. ２Ｖの電圧
出力を有する単電池（セル）を１０個直列に接続して１
モジュールを構成し、１２Ｖの出力電圧を得ている。ま
た、このモジュールを複数個直列接続し、電気自動車の
走行用モータの駆動電源としている。この場合例えば、
上記モジュールを２４個直列接続し、２８８Ｖの駆動電
圧を得、この駆動電圧を駆動用モータに出力し、電気自
動車を駆動している。

【０００４】したがって、ニッケル・水素蓄電池を例え
ば電気自動車等の電源に使用する場合、単電池同士を直
列接続し、モジュール間を直列接続しなければならな
い。図７は従来のニッケル・水素蓄電池において、単電
池同士の接続状態を説明する電池間接続装置の構成図で
ある。同図において、単電池１及び２はそれぞれ１．２
Ｖの電圧出力を行うニッケル・水素蓄電池であり、内部
に不図示のアルカリ溶液が封入されている（尚、同図に
おいて単電池１はニッケル・水素蓄電池の外観構成の一
部を示し、単電池２はその断面構成を示す）。

【０００５】極柱３は単電池１、２内で集電端子３’に
接続し、極柱３はナット４によって単電池１、２の蓋体
１ａ、２ａ上に立設され、内部のアルカリ溶液はＯリン
グ５によって封止されている。また、極柱３には段差が
形成されており、段差部３ａの下方には上述のナット４
が螺着し、段差部３ａの上方には接続端子板６が締着さ
れている。また、接続端子板６はワッシャ７を介してナ
ット８で極柱３の段差部３ａに締着されている。

【０００６】すなわち、ナット８の螺着によって極柱３
と接続端子板６は、極柱３の段差部３ａと接続端子板６
の開口部６ａ近傍の下面６ｂが圧接する。そして、極柱
３の段差部３ａ→下面６ｂ→接続端子板６を介して電流
が流れ、単電池１と２を電気的に接続する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の電池間接続装置
では、上述の図７に示すように極柱３と接続端子板６と
の接触面積は極めて狭い。このことを図８を更に加えて
説明する。図８はナット８を締着した後の極柱３と接続
端子板６との配置構成を示す。同図に示すように、接続
端子板６に形成する開口６ａは極柱３を嵌入する際、余
裕をもって嵌入できるよう広く形成する。このため、ナ
ット８を締着した後、極柱３と接続端子板６の開口６ａ
の内周間には広い隙間が形成され、電極端子３と接続端
子板６との電気的接続は段差部３ａの、特に３ｂ部（図
７も参照）のみを介して行われる。このため、接続面積
が狭く、単電池１、２間の接続抵抗は大きくなる。しか
も、電気自動車に搭載する場合、単電池（セル）１０個
を直列に接続してモジュールを構成し、さらにこのモジ
ュールを例えば２４個直列に接続して使用する必要があ
る。このため、上述の接続構造を多数箇所で使用し、１
箇所の接続抵抗の数十倍、又は数百倍の大きな電気抵抗
となる。

【０００８】このため、接続抵抗の増大により電圧降下
は大きくなり、例えば高率放電時の電池電圧の低下等が
問題となる。尚、上述の場合、段差部３ａを広く構成
し、また極柱３を大きく構成することも考えられるが、
寸法上の制約から自由にそれを行い得ないと言った問題
がある。また、電池内にはアルカリ溶液が封入されてい
るため、アルカリ溶液のｐＨは略々１６、即ち、塩基性
が１００％に近い電解液が用いられるために極柱の材料
として前記電解液に腐食されにくいニッケル又は同等の
金属材料を用いる必要がある。このため、この極柱用金
属材料は比較的高価な材料であり、極柱の直径や長さは
必要最小限の大きさに保つことが要請され、やはり、寸
法上の制約をうける。

【０００９】本発明は、極柱の直径や長さを変えること
なく、即ち、極柱の形状を変えずに接続端子板と極柱と
の接続抵抗を小さくすることができる電池間接続装置、
及びその接続方法を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
ば、所定直径の開口を有する接続端子板と、電池の電極
に接続し周面に螺子が形成された極柱と、該極柱に接続
端子板の開口を貫通して前記接続端子板を固定する固定
ナットと、前記極柱と接続端子板３の開口間に介装され
た導電性ペーストとを有する電池間接続装置を提供する
ことにより達成できる。

【００１１】上述のように構成することにより、極柱の
外周と接続端子板の開口の内周間に介装された導電性ペ
ーストは、極柱と接続端子板を電気的に確実に接続する
と共に、極柱と接続端子板間の接触面積を従来の場合に
比べて広げ、接続抵抗を小さくすることができる。

【００１２】また、前記導電性ペーストは、例えば前記
接続端子板に形成された孔から注入する。また、例えば
前記接続端子板に形成された孔は、接続端子板の長手方
向に延設され、この長孔を通して上記導電性ペーストを
極柱と接続端子板の開口間に注入する。

【００１３】このように構成することで、極柱と接続端
子板間に導電性ペーストを確実に注入することができ
る。尚、隙間部への導電性ペーストの注入は、固定ナッ
トを取り付ける前の上方から行ってもよい。

【００１４】また、前記電池はニッケル・水素蓄電池で
あり、前記接続端子板は、例えば銅にＮｉメッキされて
形成する。このように構成することで、ニッケル・水素
蓄電池において電池内に封入されたアルカリ溶液に対し
て腐食することのない極柱を形成することができる。

【００１５】さらに、上記目的は本発明によれば、螺子
部を有し、電池の電極に接続する極柱に所定直径の開口
を有する接続端子板の該開口を通し、前記接続端子板を
極柱に載置する処理と、載置した接続端子板を固定ナッ
トによって前記極柱に固定する処理と、前記固定ナット
により接続端子板を極柱に固定することで前記接続端子
板の開口と極柱間に形成される隙間に導電性ペーストを
注入する処理とを行うことで達成できる。

【００１６】このように処理することで、極柱の外周と
接続端子板の内周間に注入された導電性ペーストは、極
柱と接続端子板間に確実に注入でき、極柱と接続端子板
を電気的に接続する。したがって、上記処理によって
も、極柱と接続端子板間の接続面積は大きくなり、電池
の接続抵抗を小さくすることができる。

【００１７】また、前記接続端子板と極柱間に形成され
る隙間への導電性ペーストの注入は、例えば前記接続端
子板に形成された孔を通して行う。また、前記電池はニ
ッケル・水素蓄電池であり、前記導電性ペーストは、例
えば銀フィラーを含んだものである。このように構成す
る事で、良好な導電性を得る事ができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の一実施形態について詳細に説明する。図２は本実施
形態の電池間接続装置の説明で使用するニッケル・水素
蓄電池単体（単電池）の構成図である。単電池１０はセ
パレータ１３を介して電極としての正極板１１ａと負極
板１１ｂを交互に配置し、アルカリ溶液中に配設されて
いる。極柱１２は単電池１０の蓋体１４に立設され、極
柱１２の下部に設けられた集電端子１５には、例えば上
述の多数枚の正極板１１ａがアーク溶接等の方法で取り
付けられている。また、同様に極柱１６も単電池１０の
蓋体１４に立設され、極柱１６の下部に設けられた集電
端子１７には、例えば上述の多数枚の負極板１１ｂがア
ーク溶接等の方法で取り付けられている。したがって、
極柱１２は正極を構成し、極柱１６は負極を構成し、両
極柱１２、１６間には単電池１０の出力電圧１．２Ｖが
発生する。

【００１９】尚、単電池１０の蓋体１４に立設された液
口栓１８は、電槽内にアルカリ溶液を補給する際使用す
る栓である。図１は上述の構造の単電池１０を直列接続
する構成を説明する図であり、上述の構造の単電池１０
と単電池２０を接続端子板２１で電気的に接続する構成
を示す。尚、単電池１０の極柱１２は上述のように正極
であり、接続端子板２１を介して単電池２０の負極であ
る極柱２２に接続する。

【００２０】極柱１２は上述のようにその下方に集電端
子１５が形成され、図２に示した多数枚の正極板１１ａ
が取り付けられている。この極柱１２は六角ナット２３
によって単電池１０の蓋体１４に立設され、内部のアル
カリ溶液はＯリング２５によって封止されている。尚、
このＯリング２５は、所定硬度のゴムパッキンで構成さ
れ、上述の六角ナット２３を締着することで上下方向に
変形し、電槽内のアルカリ溶液を封止する。

【００２１】また、極柱１２には段差部２７が形成さ
れ、段差部２７の上部及び下部には外形の異なる螺子部
２８、２９が形成されている。尚、段差部２７の下部の
螺子部２８には上述の六角ナット２３が締着する。一
方、段差部２７の上部の螺子部２９には接続端子板２１
を極柱１２に取り付けるための固定ナット３０が締着す
る。また、固定ナット３０の下面に位置するワッシャ３
１は固定ナット３０で接続端子板２１を固定する時、均
一に固定ナット３０の圧力を接続端子板２１に加えるた
めのワッシャである。また、接続端子板２１には所定直
径の開口３２が形成され、極柱１２と開口３２の内周間
に形成される隙間には導電性ペースト３３が介装されて
いる。この導電性ペースト３３は、例えばエポキシ系樹
脂やアクリル樹脂に銀フィラーを含ませた構成であり、
常温硬化型の導電材料である。

【００２２】図３は接続端子板２１の取り付け構成を詳
しく示す図であり、図４（ａ）は上述の図１のＡーＡ断
面図を示す。尚、図４（ｂ）は同図（ａ）の側面図であ
り、接続端子板２１を側面から視た図である。また、両
図に示す長孔３４は導電性ペースト３３を上述の隙間部
に注入するための案内孔である。

【００２３】ここで、上述の図３及び図４（ａ）、
（ｂ）を用いて本実施形態の電池間接続装置の組立方法
を説明する。尚、極柱１２は単電池１０（及び極柱２２
は単電池２０）に既に取り付けられているものとする。

【００２４】先ず、所定直径の開口３２を有する接続端
子板２１を持ち、開口３２を螺子部２９が形成された極
柱１２、２２の対応する位置に合わせ、極柱１２、２２
を通して接続端子板２１を極柱１２、２２の段差部２７
に載置する。次に、固定ナット３０を極柱１２（及び２
２）の螺子部２９に螺着し、下方に締め込み接続端子板
２１を極柱１２（及び２２）の段差部２７に固設する。
次に、この固定ナット３０によって接続端子板２１を極
柱１２（及び２２）に固設することで、接続端子板２１
の開口３２の内側と極柱１２（及び２２）の外周間に形
成された隙間部に導電性ペースト３３を注入する。この
導電性ペースト３３の注入は、例えば注入器等の治具を
使用し、接続端子板２１の端部の注入口３５から注入す
ることにより行う。このようにして、接続端子板２１の
注入口３５から注入された導電性ペースト３３は、孔と
しての長孔３４に案内されて上述の隙間部３３に送られ
る。導電性ペースト３３は注入後短時間で固まり、図３
及び図４（ａ）に示すように極柱１２（及び２２）と接
続端子板２１間に形成された隙間を埋め尽くし、極柱１
２（及び２２）と接続端子板２１間を確実に接続する。
また、同時に極柱１２（及び２２）の段差部２７と広い
接触面積を形成する。

【００２５】したがって、上述のようにして介装された
導電性ペースト３３は、極柱１２（及び２２）の螺子部
２９とを確実に接続するだけでなく、段差部２７におい
ても接触面積が広がり、極柱１２（及び２２）と接続端
子板２１との接続抵抗を極めて低く抑えることができ
る。すなわち、例えば単電池１０の正極である極柱１２
から出力された電流は段差部２７及び極柱１２の螺子部
２９を介して導電性ペースト３３に流れ込み、さらに接
続端子板２１を介して同じ構成の単電池２０側の導電性
ペースト３３を介して単電池２０に流れ込む（尚、図３
に示す段差部２７の位置の極柱１２（集電端子１５）側
の上面９は、接続端子板２１及び導電性ペースト３３が
極柱１２（集電端子１５）と電気的に接触する範囲を示
す。また、これ以外に螺子部２９においても接触してい
る）。

【００２６】したがって、従来例のように導電性ペース
ト３３を使用しない場合に比べ、極柱１２（集電端子１
５）と接続端子板２１との接触面積が増大し、たとえ単
電池１０、２０を多数直列接続し、更にモジュールを多
数接続しても接続抵抗を低く抑えることができ、電池電
圧を低下させることが少ない。

【００２７】尚、上述の実施形態の説明では接続端子板
２１に形成された長孔３４は接続端子板２１の長手方向
に対して平行に形成したが、図５に示すように長孔を形
成してもよい。このように形成すれば、導電性ペースト
３３を案内する孔３６の長さが短くなり、極柱１２（及
び２２）と接続端子板２１の開口３２間に効率良く導電
性ペースト３３を注入することができる。

【００２８】また、孔の断面形状も、必ずしも円である
必要は無く、例えば、正方形などであっても良い。要
は、導電性ペーストが注入できればあらゆる形状が適用
できる。

【００２９】さらに、孔を設ける位置も、導電性ペース
トが注入できれば他のいかなる位置であっても良い。さ
らに、孔は必ずしも直線である必要は無く、例えば直線
であっても良い。

【００３０】さらに、上述の実施形態の説明では接続端
子板２１に長孔３４を形成して隙間部に注入する構成と
したが、固定ナット３０を取り付ける前に導電性ペース
ト３３を例えば上方から注入し、その後固定ナット３０
を取り付ける構成としてもよい。このように構成すれば
接続端子板２１に長孔３４を形成する必要がなく、より
簡単な構成にできる。

【００３１】また、単電池１０及び２０の極柱１２、２
２は、純ニッケルの他に、例えばモネルメタル、ハステ
ロイ合金、インコネル合金その他のニッケル合金で形成
してもよい。

【００３２】また、電池内のアルカリ性溶液に対して耐
食性を有していれば、前記以外の導電性金属で形成して
も良い。さらに、導電性ペーストは必ずしも常温硬化型
である必要は無く、例えば加熱硬化型であっても良い。
材料自体も、必ずしも銀フィラーを有している必要は無
く、他の導電性材料を有していても良い。要は、隙間部
に注入充填できる導電性ペーストであれば、あらゆる型
あるいは材質のものが適用可能である。

【００３３】また、上述の実施形態の説明では、段差部
２７と固定ナット３０間に接続端子板２１を取り付ける
構成としたが、図６に示すように電池間接続装置を構成
してもよい。すなわち、この場合、段差部のない極柱３
７に六角ナット３８を締着し、極柱３７を単電池３９の
蓋体３９ａに立設し、Ｏリング４０を変形させて電槽内
のアルカリ溶液を封止する。また、接続端子板２１を六
角ナット３８上に載置し、固定ナット４１で接続端子板
２１を締着する。そして最後に、接続端子板２１の注入
口３５から導電性ペースト３３を注入し、極柱３７と接
続端子板２１間に形成された隙間に導電性ペースト３３
を介装する。

【００３４】このように構成しても、極柱３７と接続端
子板２１間の電気的な接触面積を広げ、接続抵抗を低く
抑えることができる。尚、以上に述べた構成は、電池間
の接続においてのみでなく、例えば電池から外部への接
続においても適用可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば極柱の外周と接続端子板の開口の内周間に導電性ペ
ーストを介装し、極柱（集電端子）と接続端子板の接触
面積を増大するので、接続抵抗を小さくでき、電池の電
圧降下を低減できる。

【００３６】また、導電性ペーストは、例えば接続端子
板に形成する長孔（案内孔）から注入するので、確実に
隙間部に注入でき、接続抵抗を確実に小さくできる。さ
らに、接続端子板は例えば銅にＮｉメッキされて形成す
るので、電池内に封入されたアルカリ溶液に対して腐食
することがなく、介装された導電性ペーストも長期間安
定に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態の電池間接続装置に適応する単電池
の構造を説明する図である。

【図２】一実施形態の電池間接続装置の説明で使用する
ニッケル・水素蓄電池単体（単電池）の構成図である。

【図３】接続端子板の取り付け構成を詳しく説明する図
である。

【図４】上記図１のＡーＡ断面図をである。

【図５】接続端子板に形成する長孔の形成位置を異なら
せた変形例である。

【図６】一実施形態の電池間接続装置の変形例を説明す
る図である。

【図７】従来のニッケル・水素蓄電池において、単電池
同士の接続状態を説明する電池間接続装置の構成図であ
る。

【図８】ナットを締着した後の電極端子と接続端子板と
の配置構成を示す図である。

【符号の説明】

１０、２０、３９ 単電池 １１ａ 正極板 １１ｂ 負極板 １２ 極柱 １３ セパレータ １４、３９ａ 蓋体 １５ 集電端子 １６、２２ 極柱 １７ 集電端子 １８ 液口栓 ２１ 接続端子板 ２３、３８ 六角ナット ２５、４０ Ｏリング ２７ 段差部 ２８、２９ 螺子部 ３０、４１ 固定ナット ３１ ワッシャ ３２ 開口 ３３ 導電性ペースト ３４ 長孔 ３５ 注入口 ３６ 孔

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定直径の開口を有する接続端子板と、 電池の電極に接続し、周面に螺子が形成された極柱と、 該極柱に前記接続端子板の開口を貫通して前記接続端子
   板を固定する固定ナットと、 前記極柱と前記接続端子板の開口間に形成される隙間に
   介装された導電性ペーストと、 を有することを特徴とする電池間接続装置。
2. 【請求項２】 前記導電性ペーストは、前記接続端子板
   に形成された孔から注入することを特徴とする請求項１
   記載の電池間接続装置
3. 【請求項３】 前記接続端子板に形成された孔は、前記
   接続端子板の長手方向に延設して形成されていることを
   特徴とする請求項２記載の電池間接続装置
4. 【請求項４】 前記電池はニッケル・水素蓄電池であ
   り、前記接続端子板は銅にＮｉメッキされて形成されて
   いることを特徴とする請求項１、又は２、又は３記載の
   電池間接続装置。
5. 【請求項５】 螺子部を有する極柱に、所定直径の開口
   を有する接続端子板の該開口を通し、前記接続端子板を
   極柱に載置する処理と、 載置した前記接続端子板を前記固定ナットによって極柱
   に固定する処理と、 前記固定ナットによって前記接続端子板を極柱に固定す
   ることで、前記接続端子板の開口と極柱間に形成される
   隙間に導電性ペーストを注入する処理と、 を行うことを特徴とする電池間接続方法。
6. 【請求項６】 前記接続端子板と極柱間に形成される隙
   間への導電性ペーストの注入は、前記接続端子板に形成
   された孔を通して行うことを特徴とする請求項５記載の
   電池間接続方法。
7. 【請求項７】 前記電池はニッケル・水素蓄電池であ
   り、前記導電性ペーストは銀フィラーを有していること
   を特徴とする請求項５、又は６記載の電池間接続方法。