JPH11238498A

JPH11238498A - 単電池の電気的接続装置

Info

Publication number: JPH11238498A
Application number: JP10042092A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Murakami; 村上　　茂
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-02-24
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 1999-08-31
Anticipated expiration: 2018-02-24
Also published as: JP4406940B2

Abstract

(57)【要約】【課題】低損失で、大電流を取り出すことができ、コ
スト削減化を図ることができる単電池の電気的接続装置
を提供すること。【解決手段】単電池１０の正極１１に電気的に取付け
られる正極部材２０と、単電池１０の負極１２に電気的
に取付けられる負極部材２４と、第１の単電池１０と第
２の単電池１０を並べて配置した場合に、第１の単電池
１０の正極部材２０と、第２の単電池１０の負極部材２
４を電気的に接続する電極間接続部材３０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１つのセルを有す
るいわゆる単電池と他の単電池の電気的な接続を行うた
めの単電池の電気的接続装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】たとえばリチウムイオン２次電池のよう
な単電池は、複数電気的に接続することにより、たとえ
ば電気自動車のような用途やその他各種用途に用いられ
るようになってきている。この種の単電池を複数電気的
に接続する場合には、図１６に示すように、ニッケル材
２００を用いて単電池のプラス極と別の単電池のマイナ
ス極を電気的に接続する。このニッケル材２００は、プ
ロジェクションと呼ばれる突起２０１を有しており、突
起２０１はスリット２０２を挟んだ両側に配置してい
る。溶接電極は、突起２２０１の一方側から押し当て
て、ニッケルの発熱を利用するいわゆるシリーズ溶接と
いう方式で、ニッケル材２００を単電池の正極あるいは
負極に対して溶接していた。図１７は、このプロジェク
ションと呼ばれる突起２０１の例を示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
単電池の電気的な接続を行うのにニッケル材２００を用
いているので、ニッケル材の抵抗値が高いために、単電
池から電流を取り出す時の損失が大きく、また溶接面積
が小さい（溶接面積を大きく取れない）ために、たとえ
ば単電池を適用する自動車を動かすような大電流の用途
には不向きであった。しかもニッケル材そのものが高価
であるために、多数の単電池を電気的に接続する場合に
その材料費も問題となった。そこで本発明は上記課題を
解消し、低損失で、大電流を取り出すことができ、コス
ト削減化を図ることができる単電池の電気的接続装置を
提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にあ
っては、単電池の正極に電気的に取付けられる正極部材
と、単電池の負極に電気的に取付けられる負極部材と、
第１の単電池と第２の単電池を並べて配置した場合に、
第１の単電池の正極部材と、第２の単電池の負極部材を
電気的に接続する電極間接続部材と、を備えることを特
徴とする単電池の電気的接続装置により、達成される。

【０００５】本発明では、正極部材が、単電池の正極に
対して電気的に取付けられる。負極部材は、単電池の負
極に対して電気的に取付けられる。電極間接続部材は、
第１の単電池と第２の単電池を並べて配置した場合に、
第１の単電池の正極部材と、第２の単電池の負極部材を
電気的に接続するようになっている。これにより、正極
部材と負極部材及び電極間接続部材を用意しておけば、
簡単にしかも低コストで複数の単電池の電気的な接続を
行うことができ、ネジ等の不確実な締結方法を用いない
ことから、低損失で効率よく大電流を取出すことができ
る。本発明において、好ましくは電極間接続部材が、折
り曲げ部分を有し、正極部材と負極部材に対して溶接に
より固定するようにすれば、折り曲げ部分が熱膨張や変
形を吸収してより確実に電気的な接続を果たすことがで
きる。本発明において、好ましくは正極部材、負極部材
及び電極間接続部材が、低抵抗の金属で作るようにすれ
ば、より効率よく大電流の取出しが行える。

【０００６】上記目的は、本発明にあっては、単電池の
正極に電気的に取付けられる正極部材と、単電池の負極
に電気的に取付けられる負極部材と、を有し、第１の単
電池と第２の単電池を直列に配置して、第１の単電池の
正極と第２の単電池の負極を電気的に接続する場合に、
第１の単電池の正極部材と第２の単電池の負極部材が電
気的に接続して固定されることを特徴とする単電池の電
気的接続装置により、達成される。

【０００７】本発明では、正極部材は単電池の正極に対
して電気的に取付けられる。負極部材は単電池の負極に
対して電気的に取付けられる。この場合に、第１の単電
池と第２の単電池を直列に配置して、第１の単電池の正
極と第２の単電池の負極を電気的に接続する時に、第１
の単電池の正極部材と第２の単電池の負極部材が電気的
に接続して固定される。これにより、単電池を電気的な
直列接続を簡単に行うことができ、ネジ等の不確実な締
結方法を用いずに低損失で効率よく大電流が取出せる。
本発明において、好ましくは第１の単電池の正極部材と
第２の単電池の負極部材がはめ込みにより電気的に接続
して固定されるようにすれば、より簡単な構造でありな
がら第１の単電池と第２の単電池を直列的に電気的に接
続することができる。本発明において、好ましくは正極
部材と負極部材が低抵抗の金属により作られていること
により、より低損失で大電流が取出せる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。

【０００９】図１は、本発明の単電池の電気的接続装置
を備える単電池１０を示している。この単電池１０は、
正極１１と負極１２を有する、たとえばリチウムイオン
２次電池のような２次電池である。単電池１０の正極１
１には、正極部材としての正極カバー２０が電気的に固
定できるようになっている。一方、単電池１０の負極１
２に対しては負極部材であるカップ２４が、負極１２に
対してたとえば溶接部分２６により電気的に固定されて
いる。正極カバー２０は、たとえばステンレスにより作
られており、フランジ部２０Ａと円筒部２０Ｂを有して
いる。カップ２４は、たとえば鉄により作られている。
図１の図示例では、カップ２４は円筒形のカップである
が、カップ２４の外径は、正極カバー２０の円筒部２０
Ｂの穴２０Ｃの中にしっかりとはめ込んで固定できるよ
うな大きさになっている。

【００１０】図２と図３は、このような単電池１０が２
つ並べて配列された状態の例を示している。一方の単電
池１０の正極１１には、正極カバー２０が取付けられて
いる。これに対してもう１つの単電池１０の負極１２に
は、カップ２４が電気的に固定されている。図２と図３
に示すようにこれら正極カバー２０とカップ２４に渡っ
て、別の部材であるバスバー３０が電気的に固定されて
いる。

【００１１】バスバー３０は、低抵抗な金属、たとえば
銅等により作られている。バスバー３０は図３と図４
（Ａ）、（Ｂ）に示すように中間部に屈曲部（折り曲げ
部分）３４を有し、バスバー３０の両端部には穴３６，
３８が形成されている。この穴３６には正極カバー２０
がはめ込まれ、もう１つの穴３８にはカップ２４がはめ
込まれる。そして、図２と図３に示すそれぞれ複数箇所
において溶接部分４０が設けられている。この溶接部分
４０は、正極カバー２０とバスバー３０の一端部を電気
的にしっかりと固定し、かつカップ２４とバスバー３０
の他端を電気的にしっかりと固定することができる。こ
れにより、一方の単電池１０の正極１１と他方の単電池
１０の負極１２を電気的に接続している。この溶接部分
４０は、好ましくは溶接面積を大きく取れるダイレクト
溶接で接続できる。このバスバーは、正極カバー２０と
カップ２４を電気的に接続する電極間接続部材あるいは
電極間接続導体である。

【００１２】図２のカップ２４は、単電池１０のケース
１０Ａに対してあらかじめダイレクト溶接等の溶接方式
を用いて溶接しておき、その後単電池１０を組み立て
る。単電池の組立て最終工程では、正極カバー２０が正
極１１に対して取付けられて、単電池１０のケース１０
Ａを封止する。図２の単電池保持フレーム４５は、単電
池１０のケース１０Ａを保持するもので、このフレーム
４５に対して単電池１０のカバー１０Ａを組み込んだ後
に、正極カバー２０とカップ２４に対してバスバー３０
を取付けて、上述したような溶接部分４０により、溶接
面積を大きく取れるダイレクト溶接による点溶接あるい
はレーザーによる連続溶接で溶接していくことになる。
このような溶接はいずれも抵抗溶接という簡易な方法で
も達成可能なために、低コスト化が可能である。バスバ
ー３０は、上述したように銅等の低抵抗の材料を使用し
て、できるだけ板厚を薄くし、中央部の屈曲部３４を入
れることにより、熱膨張や変形等に対する可撓性を持た
せることもできる。つまり、熱膨張や変形によるバスバ
ー３０の長さの変化を屈曲部３４で吸収でき、単電池１
０，１０間の電気的接続に支障を与えない。

【００１３】図４（Ａ）、（Ｂ）はこのバスバー３０の
例を示している。バスバー３０は上述したように中央の
折り曲げ部３４の穴３６，３８を有している。穴３６，
３８のところには立ち上げ部分３６Ａと３８Ａが形成さ
れている。

【００１４】図５（Ａ）は、図１に示す単電池１０を、
直列に配列した例を示している。１つの単電池１０の正
極１１は、もう１つの単電池１０の負極１２に対して、
正極カバー２０とカップ２４により直接電気的に接続す
ることができる。つまり負極１２側のカップ２４は、正
極１１側の円筒部２０Ｂの穴２０Ｃにはめ込むことによ
り固定して電気的に接続することができる。この場合に
は、カップ２４と正極カバー２０を点溶接あるいは連続
溶接で溶接接続することも可能である。たとえば、図５
（Ｂ）のようにカップ２４と正極カバー２０にそれぞれ
穴２９をあけて、この穴にダイレクト溶接用の溶接電極
７７を挿入し、他の溶接電極７８とによりカップ２４と
正極カバー２０をダイレクトで溶接できる。またカップ
２４と正極カバー２０は、更に別の導電性を有する低抵
抗の部材を用いることで接続することも可能である。

【００１５】本発明の実施の形態においては、図１に示
す単電池の正極カバー２０、カップ２４及び図２と図３
に示すバスバー３０の材質として、たとえば銅やアルミ
ニウムあるいは鉄等の低コスト材料でかつ低抵抗材料を
用いている。単電池１０のケース１０Ａの底に取付けら
れているカップ２４と、正極カバー２０は、バスバー３
０と呼ばれる接続導体により電気的に接続されている
が、これらの正極カバー２０とカップ２４は、抵抗溶接
により溶接する他に、冷間圧接、リベット、ネジ締めあ
るいは加締め、摩擦溶接あるいはレーザ溶接等で行って
もよい。

【００１６】カップ２４は、組み立て前にケース１０Ａ
に対して溶接するために、ダイレクト溶接（溶接電極で
材料を直接挟み込む）で、溶接面積を広く取れるため
に、接続抵抗も低くかつ低損失で電気的に接続できる。
正極カバー２０と、ケース１０Ａの底に取付けられたカ
ップ２４は、一体成形型、金属棒等の部品の摩擦溶接、
あるいは圧接等で作ることもできる。単電池間の電気的
な接続には、バスバーと呼ばれる接続導体を用いている
が、各種金属板の他に銅の網線等を使用した可撓導体等
も使用することができる。このようなバスバーと呼ばれ
る接続導体は、複数の単電池を組み合わせた電源装置の
両側終端の電圧取出用の接続にも使用することができ
る。

【００１７】正極カバー２０の変形例としては、たとえ
ばバーリング加工によりタップ立てで作ったり、金属部
品の溶接、圧接等でも作ることができる。ケース１０Ａ
の底に設けられるカップ２４の変形例としては、バーリ
ング加工によるタップ立てによりカップを作ったり、あ
るいは金属部品の溶接あるいは圧接等によってもカップ
を作ることができる。

【００１８】図６〜図１１は、単電池１０の正極１１に
対して取付けられた正極カバーの変形例を示しており、
図６は正極カバー１２０を示し、図７は正極カバー３２
０を示し、図８は正極カバー４３０を示し、図９は正極
カバー５３０を示している。また図１０は正極カバー６
３０を示し、図１１は正極カバー７３０を示している。

【００１９】図６の正極カバー１２０は円筒部分１２０
Ａを有し、この中央部には穴１２０Ｂを備えている。図
７の正極カバー３２０の中央部には円筒状の突起３２０
Ｃが形成されている。図８の正極カバー４３０はその中
央部に円筒状の突起４３０Ｃが形成されている。図９の
正極カバー５３０は、やや広い円筒状の突起５３０Ｃが
形成されている。図１０の正極カバー６３０は取付け片
６３０Ｃが取付けられている。図１１の正極カバー７３
０は、棒状の突起７３０Ｃを有している。

【００２０】図１２〜図１５は、カップの別の実施の形
態を示している。図１２のカップ１２４は、電池１０の
負極１２側に配置されている。図１３のカップ３２４
は、中央部に穴３２４Ａを有している。図１４のカップ
４２４は棒状の突起４２４Ａを有している。図１５のカ
ップ５２４は突起５２４Ａを有している。たとえば図１
４のカップ４２４の棒状の突起４２４Ａは、図６の正極
カバー１２０の穴１２０Ｂにはめ込んで電気的に直接接
続することができる。

【００２１】本発明の単電池の電気的接続装置を用いれ
ば、ニッケル材のような比較的高抵抗の材料を用いず
に、正極部材、負極部材を用意するかあるいは正極部材
と負極部材及び電極間接続部材を用意するだけで、低損
失で大電流を取出すことができる電気的接続装置を実現
することができる。しかも正極部材、負極部材及び電極
間接続部材は、低コストな低抵抗の材質を用いることが
できるとともに、その電気的接続装置の組み立ては簡単
に行うことができ、ネジ等振動で弛むような要素を使用
する必要がなく電気的な接続の信頼性が高いものであ
る。なおネジを使用して電気的な接続を図ることも勿論
可能である。図２と図３に示すバスバーは、点溶接で溶
接を行えば、バスバーの取外しが容易であるので、修理
が容易である。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低損失で、大電流を取り出すことができ、コスト削減化
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の単電池の電気的接続装置を有する単電
池の好ましい実施の形態を示す図。

【図２】複数の単電池を並べて配置した場合における一
方の単電池の正極と他方の単電池の負極を電気的に接続
した状態を示す図。

【図３】図２の側面図。

【図４】図２と図３に用いられているバスバーを示す
図。

【図５】単電池を直列に接続した場合の電気的な接続例
を示す図。

【図６】正極カバーの他の実施の形態を示す図。

【図７】正極カバーの他の実施の形態を示す図。

【図８】正極カバーの他の実施の形態を示す図。

【図９】正極カバーの他の実施の形態を示す図。

【図１０】正極カバーの他の実施の形態を示す図。

【図１１】正極カバーの他の実施の形態を示す図。

【図１２】カップの好ましい実施の形態を示す図。

【図１３】カップの好ましい実施の形態を示す図。

【図１４】カップの好ましい実施の形態を示す図。

【図１５】カップの好ましい実施の形態を示す図。

【図１６】従来の単電池の電気的接続例を示す図。

【図１７】図１６の従来の電気的接続例における突起の
一例を示す図。

【符号の説明】

１０・・・単電池、１１・・・正極、１２・・・負極、
２０・・・正極カバー（正極部材）、２４・・・カップ
（負極部材）、３０・・・バスバー（電極間接続部
材）、６０・・・電気的接続装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単電池の正極に電気的に取付けられる正
極部材と、単電池の負極に電気的に取付けられる負極部材と、第１の単電池と第２の単電池を並べて配置した場合に、
第１の単電池の正極部材と、第２の単電池の負極部材を
電気的に接続する電極間接続部材と、を備えることを特
徴とする単電池の電気的接続装置。
【請求項２】単電池は、１つのセルを有する２次電池
である請求項１に記載の単電池の電気的接続装置。
【請求項３】電極間接続部材は、折り曲げ部分を有
し、正極部材と負極部材に対して溶接により固定される
請求項１に記載の単電池の電気的接続装置。
【請求項４】正極部材と負極部材及び電極間接続部材
は、低抵抗の金属で作られている請求項１に記載の単電
池の電気的接続装置。
【請求項５】単電池の正極に電気的に取付けられる正
極部材と、単電池の負極に電気的に取付けられる負極部材と、を有
し、第１の単電池と第２の単電池を直列に配置して、第１の
単電池の正極と第２の単電池の負極を電気的に接続する
場合に、第１の単電池の正極部材と第２の単電池の負極
部材が電気的に接続して固定されることを特徴とする単
電池の電気的接続装置。
【請求項６】第１の単電池の正極部材と第２の単電池
の負極部材がはめ込みにより電気的に接続して固定され
る請求項５に記載の単電池の電気的接続装置。
【請求項７】正極部材と負極部材は、低抵抗の金属で
作られている請求項５に記載の単電池の電気的接続装
置。