JPWO2014073443A1 - 組電池および組電池の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】組電池を形成する際の取り扱いが非常に容易となる組電池および組電池の製造方法を提供する。【課題手段】組電池１は、単電池１０、フレーム部材２０、導電部材３０、およびバスバ４０を有している。単電池は、発電要素（不図示）を外装体１１ａに収納した電池本体１１と、発電要素に接続し外装体の端部からそれぞれ突出して設けた正極電極タブ１２ａおよび負極電極タブ１２ｂを備える電極タブ１２と、を含んでいる。フレーム部材は、一対の単電池を表面と裏面にそれぞれ載置している。導電部材は、フレーム部材に配設し、一対の単電池の電極タブ同士を電気的に接続している。バスバは、複数積層したフレーム部材のうち、積層方向に隣接したフレーム部材に配設された導電部材同士をそれぞれ電気的に接続している。【選択図】図１

Description

本発明は、組電池および組電池の製造方法に関する。
従来から、発電要素を備えた電池モジュールを複数積層して形成した組電池がある。ここで、ラミネート式電池の集電タブを枠状からなる一対の固定具で挟み込むようにして保持する構成がある（例えば、特許文献１参照。）。
実用新案登録第３１６９６８５号公報
しかしながら、上記特許文献１の構成では、集電タブに設けられた穴を、その集電タブを折り返して固定具に設けられた穴の位置と、隣接する固定具の穴の位置とに、それぞれ合わせる必要がある。このような場合、組電池の製造において、その組電池の取り扱いに手間が掛り、量産に適さない虞があった。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、組電池の取り扱いが非常に容易となる組電池および組電池の製造方法の提供を目的とする。
上記目的を達成するための本発明の組電池は、単電池、フレーム部材、導電部材、およびバスバを有している。単電池は、発電要素を外装体に収納した電池本体と、発電要素に接続し外装体の端部からそれぞれ突出して設けた正極電極タブおよび負極電極タブを備える電極タブと、を含んでいる。フレーム部材は、一対の単電池を表面と裏面にそれぞれ載置している。導電部材は、フレーム部材に配設し、一対の単電池の電極タブ同士を電気的に接続している。バスバは、複数積層したフレーム部材のうち、積層方向に隣接したフレーム部材に配設された導電部材同士をそれぞれ電気的に接続している。
また、上記目的を達成するための本発明の組電池の製造方法では、発電要素を外装体に収納した電池本体と、発電要素に接続し外装体の端部からそれぞれ突出して設けた正極電極タブおよび負極電極タブを備える電極タブと、を含む単電池を用意する。組電池の製造方法は、単電池保持工程、電極タブ接続工程、および導電部材接続工程を有している。単電池保持工程では、フレーム部材を用いて、一対の単電池を表面と裏面にそれぞれ載置する。電極タブ接続工程では、フレーム部材に配設する導電部材を用いて、一対の単電池の電極タブ同士を電気的に接続する。導電部材接続工程では、バスバを用いて、複数積層したフレーム部材のうち、積層方向に隣接したフレーム部材に配設された導電部材同士をそれぞれ電気的に接続する。
第１実施形態に係る組電池を示す斜視図である。 第１実施形態に係る組電池を分解して示す分解斜視図である。 第１実施形態に係る組電池の電池モジュールを分解して示す分解斜視図である。 第１実施形態に係る組電池の電池モジュールの要部を分解して示す分解端面図である。 第１実施形態に係る組電池の並列体を示す模式図である。 第１実施形態に係る組電池の並列体を直列に複数接続した状態を示す模式図である。 第１実施形態の変形例１に係る組電池の電池モジュールを分解して示す分解斜視図である。 第１実施形態の変形例１に係る組電池の電池モジュールの要部を分解して示す分解端面図である。 第１実施形態の変形例１に係る組電池の直列体を示す模式図である。 第１実施形態の変形例１に係る組電池の直列体を直列に複数接続した状態を示す模式図である。 第１実施形態の変形例２に係る組電池の複数の電池モジュールを積層した状態を示す分解斜視図である。 第１実施形態の変形例２に係る組電池の複数の電池モジュールを分解した状態を示す分解斜視図である。 第１実施形態の変形例２に係る組電池の電池モジュールを分解して示す分解斜視図である。 第２実施形態に係る組電池を示す斜視図である。 第２実施形態に係る組電池の要部を分解して示す分解斜視図である。 第２実施形態に係る組電池の要部を示す端面図である。 第３実施形態に係る組電池を示す斜視図である。 第３実施形態に係る組電池の要部を分解して示す分解斜視図である。 第３実施形態に係る組電池の要部を示す端面図である。
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の第１〜第３実施形態を説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面における各部材の大きさや比率は、説明の都合上誇張され実際の大きさや比率とは異なる場合がある。
（第１実施形態）
第１実施形態に係る組電池１およびその組電池１の製造方法について、図１〜図６を参照しながら説明する。
図１は、組電池１を示す斜視図である。図２は、組電池１を分解して示す分解斜視図である。図３は、組電池１の電池モジュール１１０を分解して示す分解斜視図である。図４は、組電池１の電池モジュール１１０の要部を分解して示す分解端面図である。図４（ａ）は、図３のＡ−Ａ’線に沿った一部を端面図で示している。図４（ｂ）は、図３のＢ−Ｂ’線に沿った一部を端面図で示している。図５は、組電池１の並列体２１０を示す模式図である。図６は、組電池１の並列体２１０を直列に複数接続した状態を示す模式図である。
図１および図２に示すように、組電池１は、単電池１０、フレーム部材２０、導電部材３０、およびバスバ４０に加えて、締結部材５０を有している。組電池１は、フレーム部材２０の表面と裏面に一対の単電池１０を対向して載置した上で、その一対の単電池１０を導電部材３０を介して電気的に接続する。バスバ４０は、複数のフレーム部材２０にそれぞれ配設した導電部材３０間を電気的に接続する。締結部材５０は、複数積層したフレーム部材２０を一体に固定する。
単電池１０は、図３および図４に示すように、発電要素（不図示）をラミネートフィルム等の可撓性のフィルム状の部材で形成した外装体１１ａ内部に収納した扁平形状の電池本体１１と、外装体１１ａ内部で発電要素に接続すると共に外装体１１ａの端部からそれぞれ外部へ突出して設けた、板状の正極電極タブ１２ａおよび負極電極タブ１２ｂを備える電極タブ１２とを含む。具体的には、単電池１０は、たとえば、リチウムイオン二次電池、ポリマーリチウム電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池に相当する。単電池１０は、充放電が行われる発電要素を、可撓性のフィルム状部材の外周縁を接合することによって形成した袋状の外装体１１ａで被覆して封止している。発電要素は、正極と負極とをセパレータを介して積層したものを更に複数積層して構成している。単電池１０の外装体１１ａの対角をなす２隅には、挿通孔１１ｂを設けている。この挿通孔１１ｂは、フレーム部材２０の電池本体保持部２１に設けられた位置決め突起２１ｂを挿通させる。
フレーム部材２０は、図３および図４に示すように、一対の単電池１０を表面と裏面にそれぞれ載置している。フレーム部材２０は、たとえば、強化プラスチックスからなり、単電池１０の積層方向に沿って貫通した枠形状に形成した保持部２１ａを設けている。保持部２１ａの表面と裏面の両面には両面テープが貼り付けられ、これにより保持部２１ａの表面と裏面とに載置された一対の単電池１０の電池本体１１はそれぞれ、フレーム部材２０に保持されている。フレーム部材２０は、貫通した枠形状に限定されることはなく、その両面に凹部を設け、一対の単電池１０をそれぞれ保持する構成としてもよい。電池本体保持部２１には、位置決め突起２１ｂが設けられている。位置決め突起２１ｂは、単電池１０の外装体１１ａの挿通孔１１ｂを挿通する。電極タブ接続部２２は、保持部２１ａの両端からそれぞれ突出させて設けている。電極タブ接続部２２は、単電池１０の積層方向と交差する方向であって外方に突出している。電極タブ接続部２２はコの字形状の導電部材３０を挿入した状態で、その導電部材３０を保持している。フレーム部材２０同士は、互いに積層された後に後述する締結ボルト５３が積層方向に挿通されて、一体に締結される。
導電部材３０は、図３および図４に示すように、フレーム部材２０の電極タブ接続部２２に配設し、一対の単電池１０の電極タブ１２同士を電気的に接続している。導電部材３０の導電材３１は、たとえば、銅合金からなり、コの字形状に形成している。導電材３１は、単電池１０の電極タブ１２の延出方向に平行して延びる板状の２つの接続部３１ａを延在部３１ｂを介して接続して、コの字形状に形成している。図３および図４（ａ）に示すように、導電材３１を介して、一対の単電池１０の正極電極タブ１２ａを電気的に接続する。同様に、別の導電材３１を介して、図３および図４（ｂ）に示すように、一対の単電池１０の負極電極タブ１２ｂを電気的に接続する。
バスバ４０は、図２に示すように、複数積層したフレーム部材２０のうち、積層方向に隣接したフレーム部材２０に配設された導電部材３０同士をそれぞれ電気的に接続している。バスバ４０は、たとえば、銅合金からなり、板状に形成している。ここで、バスバ４０は、各フレーム部材２０に載置された一対の単電池１０を電気的に直列接続させるために、隣り合うフレーム部材２０の両端において、互い違いに位置するように配設している。バスバ４０と導電部材３０は、その当接した部位にレーザを照射して局所的に溶融させることによって接合している。
締結部材５０は、図１および図２に示すように、複数積層されたフレーム部材２０を一体に締結している。締結部材５０は、アッパープレート５１、ロアプレート５２、および複数の締結ボルト５３を含んでいる。アッパープレート５１およびロアプレート５２は、たとえば、金属からなり、板状に形成している。アッパープレート５１の四隅には、締結ボルト５３を挿通するための挿通孔５１ａを設けている。ロアプレート５２の四隅には、締結ボルト５３の先端に形成されたネジ山５３ａをネジ留めするためのネジ溝５２ａを設けている。締結ボルト５３は、アッパープレート５１を介して、複数のフレーム部材２０の挿通孔２１ｃに挿通した後、ロアプレート５２のネジ溝５２ａにネジ留めしている。
図５に示すように、一対の導電材３１は、フレーム部材２０の積層方向で互いに隣り合う正極電極タブ１２ａ同士を接続し、かつ、負極電極タブ１２ｂ同士を接続することで、一対の単電池１０を電気的に並列接続させている。図５に示す一対の単電池１０、フレーム部材２０および導電部材３０で並列体２１０を構成している。並列体２１０は、電池モジュールの一形態に相当する。
図６に示すように、複数の並列体２１０を電気的に直列に配設することができる。具体的には、一の並列体２１０ａと他の並列体２１０ｂとを積層する。他の並列体２１０ｂは、一の並列体２１０ａに対してフレーム部材２０の積層方向と交差する方向にたとえば１８０度回転させた状態（すなわち、積層方向を回転軸として１８０度回転させた状態）で、一の並列体２１０ａに積層している。バスバ４０は、一の並列体２１０ａの正極電極タブ１２ａを導電させる導電部材３０と、他の並列体２１０ｂの負極電極タブ１２ｂを導電させる導電部材３０とを電気的に接続している。
上述した第１実施形態に係る組電池１およびその組電池１の製造方法によれば、以下の作用効果を奏する。
組電池１は、単電池１０、フレーム部材２０、導電部材３０、およびバスバ４０を有している。単電池１０は、発電要素（不図示）を外装体１１ａに収納した電池本体１１と、発電要素（不図示）に接続し外装体１１ａの端部からそれぞれ突出して設けた正極電極タブ１２ａおよび負極電極タブ１２ｂを備える電極タブ１２と、を含んでいる。フレーム部材２０には、一対の単電池１０を表面と裏面にそれぞれ載置している。導電部材３０は、フレーム部材２０に配設し、一対の単電池１０の電極タブ１２同士を電気的に接続している。バスバ４０は、複数積層したフレーム部材２０のうち、積層方向に隣接したフレーム部材２０に配設された導電部材３０同士をそれぞれ電気的に接続している。
同様に、組電池１の製造方法では、発電要素（不図示）を外装体１１ａに収納した電池本体１１と、発電要素（不図示）に接続し外装体１１ａの端部からそれぞれ突出して設けた正極電極タブ１２ａおよび負極電極タブ１２ｂを備える電極タブ１２と、を含む単電池１０を用意する。組電池１の製造方法は、単電池保持工程、電極タブ接続工程、および導電部材接続工程を有している。単電池保持工程では、フレーム部材２０を用いて、一対の単電池１０を表面と裏面にそれぞれ載置する。電極タブ接続工程では、フレーム部材２０に配設する導電部材３０を用いて、一対の単電池１０の電極タブ１２同士を電気的に接続する。導電部材接続工程では、バスバ４０を用いて、複数積層したフレーム部材２０のうち、積層方向に隣接したフレーム部材２０に配設された導電部材３０同士をそれぞれ電気的に接続する。
このように構成した組電池１およびその組電池１の製造方法によれば、フレーム部材２０に一対の単電池１０を載置し、導電部材３０が一対の単電池１０の電極タブ１２同士を接続した状態で、バスバ４０が隣り合う導電部材３０同士を接続している。このような簡便な構成によって、一対の単電池１０を電気的に接続することができることから、組電池１を形成する際の取り扱いが非常に容易となる。
また、上記のような構成によれば、フレーム部材２０に一対の単電池１０を載置した上で、導電部材３０が一対の単電池１０の電極タブ１２同士を接続していることから、各部材を組み合わせた後の組電池１に外力が加わっても、一対の単電池１０が電気的に開放したり短絡したりし難い。すなわち、組み立て後の組電池１は、外力が加わっても単電池１０の電極タブ１２が容易に変形することなく、電気的な信頼性を担保することができる。このように、各部材を組み合わせた後の組電池１に外力が加わっても、一対の単電池１０が電気的に開放したり短絡したりし難く電気的な信頼性に富む。
また、上記のような構成によれば、部材の寸法誤差や位置決め精度に依存せず、組電池１を容易に組み立てることができる。具体的には、一対の単電池１０の電極タブ１２の位置が、電極タブ１２の延出方向に相対的にずれていても、電極タブ１２同士は直接接続せずに導電部材３０を介して間接的に接続する構成であることから、電極タブ１２の相対的な位置ずれを考慮せずに、組電池１を組み立てることができる。同様に、導電部材３０を電気的に接続するバスバ４０の位置が相対的にずれていても、バスバ４０同士は独立して配設していることから、バスバ４０の相対的な位置ずれを考慮せずに、組電池１を組み立てることができる。このように、部材点数が増えたとしても、組電池１を構成する各部材の形状誤差や位置決め誤差に依存せずに組み立てを行うことができることから、各部材を積層して構成する場合に非常に大きな効果を奏する。
さらに、フレーム部材２０の積層方向で互いに隣り合う正極電極タブ１２ａ同士を一の導電部材３０を介して接続し、かつ、負極電極タブ１２ｂ同士を他の導電部材３０を介して接続し、一対の単電池１０を電気的に並列接続した並列体２１０を構成してもよい。
同様に、組電池１の製造方法において、電極タブ接続工程では、導電部材３０を用いて、フレーム部材２０の積層方向で互いに隣り合う、正極電極タブ１２ａ同士を接続し、かつ、負極電極タブ１２ｂ同士を接続してもよい。一対の単電池１０を電気的に並列接続して並列体２１０を構成する。
このように構成した組電池１およびその組電池１の製造方法によれば、上記のような簡便な構成によって、一対の単電池１０を電気的に並列接続して並列体２１０を構成することができることから、組電池１を形成する際の取り扱いが非常に容易となる。
また、フレーム部材２０により載置された一対の単電池１０の位置に相対的な誤差が生じている場合でも、その相対的な位置ずれを吸収し、導電部材３０を介して一対の単電池１０に設けられた同一の極性の電極タブ１２同士を容易に接続することができる。したがって、一対の単電池１０を用いて並列体２１０を構成し、並列回路を形成することが非常に容易である。
さらに、一の並列体２１０ａと、一の並列体２１０ａに対して積層方向と交差する方向に回転させた状態で一の並列体２１０ａに積層する他の並列体２１０ｂと、を備える構成としてもよい。バスバ４０は、一の並列体２１０ａの正極電極タブ１２ａ同士を導電させる導電部材３０と、他の並列体２１０ｂの負極電極タブ１２ｂ同士を導電させる導電部材３０と、を電気的に直列接続させる。
同様に、組電池１の製造方法において、他の並列体２１０ｂを一の並列体２１０ａに対してフレーム部材２０の積層方向と交差する方向に回転させた状態で一の並列体２１０ａに積層させる構成としてもよい。導電部材接続工程は、バスバ４０を用いて、一の並列体２１０ａの正極電極タブ１２ａ同士を導電させる導電部材３０と、他の並列体２１０ｂの負極電極タブ１２ｂ同士を導電させる導電部材３０と、を電気的に直列接続させる。
このように構成した組電池１およびその組電池１の製造方法によれば、上記のような簡便な構成によって、必要とされる電圧値に合わせ、並列に接続した一対の単電池１０を直列接続することができることから、組電池１を形成する際の取り扱いが非常に容易となる。
さらに、フレーム部材２０は、一対の単電池１０が直接対面するように貫通した枠形状に形成してもよい。
このように構成した組電池１によれば、一対の単電池１０を近接または当接させた状態で、その一対の単電池１０をフレーム部材２０で保持することができる。したがって、一対の単電池１０を高密度で積層することができる。さらに、フレーム部材２０を形成する際に、その両面に凹部を設けるよりも、両面を貫通させる方が、加工が容易であることから、当該フレーム部材２０の製造コストを抑制することができる。さらに、フレーム部材２０を軽量化することができる。
（第１実施形態の変形例１）
第１実施形態の変形例１に係る組電池１およびその組電池１の製造方法について、図７〜図１０を参照しながら説明する。
図７は、組電池１の電池モジュール１２０を分解して示す分解斜視図である。図８は、組電池１の電池モジュール１２０の要部を分解して示す分解端面図である。図８（ａ）は、図７のＣ−Ｃ’線に沿った一部を端面図で示している。図８（ｂ）は、図７のＤ−Ｄ’線に沿った一部を端面図で示している。図９は、組電池１の直列体２２０を示す模式図である。図１０は、組電池１の直列体２２０を直列に複数接続した状態を示す模式図である。
第１実施形態の変形例１に係る組電池１は、一対の単電池１０を電気的に並列接続させずに直列接続させた構成が、前述した第１実施形態に係る組電池１の構成と異なる。
第１実施形態の変形例１においては、前述した第１実施形態と同様の構成からなるものについて、同一の符号を使用し、前述した説明を省略する。
図７および図８に示すように、組電池１の導電部材３０は、前述した導電材３１に加えて、導電材３２および３３を含んでいる。導電材３２および３３は、たとえば、銅合金からなり、Ｌ字形状に形成している。導電材３２および３３は、フレーム部材２０の電極タブ接続部２２に隣り合うように配設しても互いに導通しないように、長手方向および高さ方向の幅をそれぞれ規制している。
導電材３２および３３は、フレーム部材２０に設けられた一方の電極タブ接続部２２に配設している。具体的には、導電材３２は、そのＬ字形状の屈折部分が、図７または図８（ａ）中の上方に向くように配設している。導電材３２は、一対のうちの上方に位置した単電池１０の正極電極タブ１２ａに当接している。導電材３３は、そのＬ字形状の屈折部分が、図７または図８（ａ）中の下方に向くように配設している。導電材３３は、一対のうちの下方に位置した単電池１０の負極電極タブ１２ｂに当接している。導電材３１は、図７および図８（ｂ）に示すように、導電材３２および３３に対向するように、フレーム部材２０に設けられた他方の電極タブ接続部２２に配設している。
図９に示すように、導電材３１は、フレーム部材２０の積層方向で互いに隣り合う正極電極タブ１２ａと負極電極タブ１２ｂとを接続することで、一対の単電池１０を電気的に直列接続させている。図９に示す一対の単電池１０、フレーム部材２０および導電部材３０で直列体２２０を構成している。直列体２２０は、電池モジュールの一形態に相当する。
図１０に示すように、複数の直列体２２０を電気的に直列に配設することができる。具体的には、一の直列体２２０ａと他の直列体２２０ｂとを積層する。他の直列体２２０ｂは、一の直列体２２０ａに対してフレーム部材２０の積層方向と交差する方向にたとえば１８０度回転させた状態で、一の直列体２２０ａに積層している。バスバ４０は、一の直列体２２０ａの正極電極タブ１２ａを導電させる導電部材３０と、他の直列体２２０ｂの負極電極タブ１２ｂを導電させる導電部材３０とを電気的に接続している。
上述した第１実施形態の変形例１に係る組電池１およびその組電池１の製造方法によれば、前述した第１実施形態に係る作用効果に加えて、さらに以下の作用効果を奏する。
フレーム部材２０の積層方向で互いに隣り合う正極電極タブ１２ａと負極電極タブ１２ｂとを導電部材３０を介して接続し、一対の単電池１０を電気的に直列接続した直列体２２０を構成する。
同様に、組電池１の製造方法において、電極タブ接続工程は、導電部材３０を用いて、フレーム部材２０の積層方向で互いに隣り合う、正極電極タブ１２ａと負極電極タブ１２ｂとを接続してもよい。一対の単電池１０を電気的に直列接続して直列体２２０を構成する。
このように構成した組電池１およびその組電池１の製造方法によれば、上記のような簡便な構成によって、一対の単電池１０を電気的に直列接続して直列体２２０を構成することができることから、組電池１を形成する際の取り扱いが非常に容易となる。
また、フレーム部材２０に載置された一対の単電池１０の位置に相対的な誤差が生じている場合でも、その誤差を吸収し、導電部材３０を介して一対の単電池１０に設けられた異なる極性の電極タブ１２同士を容易に接続することができる。したがって、一対の単電池１０を用いて直列体２２０を構成し、直列回路を形成することが非常に容易である。
さらに、一の直列体２２０ａと、一の直列体２２０ａに対して積層方向と交差する方向に回転させた状態で一の直列体２２０ａに積層する他の直列体２２０ｂと、を備える構成としてもよい。バスバ４０は、一の直列体２２０ａの正極電極タブ１２ａを導電させる導電部材３０と、他の直列体２２０ｂの負極電極タブ１２ｂを導電させる導電部材３０と、を電気的に直列接続する。
同様に、組電池１の製造方法において、他の直列体２２０ｂを一の直列体２２０ａに対してフレーム部材２０の積層方向と交差する方向に回転させた状態で一の直列体２２０ａに積層させる構成としてもよい。導電部材接続工程は、バスバ４０を用いて、一の直列体２２０ａの正極電極タブ１２ａを導電させる導電部材３０と、他の直列体２２０ｂの負極電極タブ１２ｂを導電させる導電部材３０と、を電気的に直列接続させる。
このように構成した組電池１およびその組電池１の製造方法によれば、上記のような簡便な構成によって、必要とされる電圧値に合わせ、直列に接続した一対の単電池１０をさらに直列接続することができることから、組電池１を形成する際の取り扱いが非常に容易となる。
（第１実施形態の変形例２）
第１実施形態の変形例２に係る組電池１について、図１１〜図１３を参照しながら説明する。
図１１は、組電池１の複数の電池モジュール３００を積層した状態を示す分解斜視図である。図１２は、組電池１の複数の電池モジュール３００を分解した状態を示す分解斜視図である。図１３は、組電池１の電池モジュール３００を分解して示す分解斜視図である。
第１実施形態の変形例２に係る組電池１は、単電池３１０の正極電極タブ３１２ａおよび負極電極タブ３１２ｂを外装体３１１ａの両端から突出させずに片端のみから突出させた構成が、前述した第１実施形態に係る組電池１の構成と異なる。
第１実施形態の変形例２においては、前述した第１実施形態と同様の構成からなるものについて、同一の符号を使用し、前述した説明を省略する。
図１１、積層した電池モジュール３００をバスバ３４０で接続した状態を示している。具体的には、図１３に示すように一対の単電池１０を電気的に並列に接続した上で、図１２に示すように２個の電池モジュール３００を積層している。電池モジュール３００は、単電池３１０、フレーム部材３２０、導電部材３３０、およびバスバ３４０を有している。この単電池３１０、フレーム部材３２０、導電部材３３０、およびバスバ３４０の基本的な構成は、電極タブに係るものを除き、前述した単電池１０、フレーム部材２０、導電部材３０、およびバスバ４０の基本的な構成と同様である。
図１３に示すように、単電池３１０は、電極タブ３１２の正極電極タブ３１２ａおよび負極電極タブ３１２ｂを、外装体３１１ａの片端からそれぞれ突出させている。フレーム部材３２０は、２個の電極タブ接続部３２２を片端から突出させて設けている。導電部材３３０は、それぞれコの字状に形成した一対の導電材３３１を含んでいる。一対の導電材３３１は、２個の電極タブ接続部３２２にそれぞれ配設している。他のフレーム部材３２０ｂは、一のフレーム部材３２０ａに対して表面側と裏面側を反転させた状態で、その一のフレーム部材３２０ａに積層している。バスバ３４０は、上下に隣接して配設した導電材３３１同士を接続している。具体的には、バスバ３４０は、一のフレーム部材３２０ａに載置した単電池３１０の正極電極タブ３１２ａと、他のフレーム部材３２０ｂに載置した単電池３１０の負極電極タブ３１２ｂとを、それぞれ導電材３３１を介して電気的に直列接続している。
上述した第１実施形態の変形例２に係る組電池１によれば、前述した第１実施形態および第１実施形態の変形例１に係る作用効果に加えて、さらに以下の作用効果を奏する。
単電池３１０は、正極電極タブ３１２ａおよび負極電極タブ３１２ｂを、外装体３１１ａの同一の端部からそれぞれ突出して設けた構成としている。
このように構成した組電池１によれば、設置スペースの形状、他の部材との干渉回避、および絶縁性等から、組電池１の両面ではなく片面のみから集電する方が望ましい場合に、適用することができる。
さらに、一のフレーム部材３２０ａと、一のフレーム部材３２０ａに対して表面側と裏面側を反転させた他のフレーム部材３２０ｂとを積層する構成としてもよい。バスバ３４０は、一のフレーム部材３２０ａに載置した単電池１０の正極電極タブ１２ａを導電させる導電部材３０と、他のフレーム部材３２０ｂに載置した単電池１０の負極電極タブ１２ｂを導電させる導電部材３０と、を電気的に直列接続する。
このように構成した組電池１によれば、組電池１の両面ではなく片面のみから集電する形態であっても、必要とされる電圧値に合わせて、並列に接続した一対の単電池１０を直列接続することができる。
（第２実施形態）
第２実施形態に係る組電池２について、図１４〜図１６を参照しながら説明する。
図１４は、組電池２を示す斜視図である。図１５は、組電池２の要部を分解して示す分解斜視図である。図１６は、図１４に示す組電池２のＥ−Ｅ’線に沿った一部を端面図で
示している。
第２実施形態に係る組電池２は、バスバ４０を連結する連結部材６０を設けた構成が、前述した第１実施形態に係る組電池１の構成と異なる。
第２実施形態においては、前述した第１実施形態と同様の構成からなるものについて、同一の符号を使用し、前述した説明を省略する。
図１４に示すように、連結部材６０は、積層方向に複数配設したバスバ４０を互いに電気的に絶縁させて連結する。連結部材６０は、たとえば、プラスチックスからなり、長方形状に形成している。図１５に示すように、連結部材６０は、フレーム部材２０に接合するバスバ保持プレート６１と、バスバ４０を係留する鉤部６２〜６４とを備えている。
図１５に示すように、バスバ保持プレート６１は、挿通孔６１ａを複数設けている。挿通孔６１ａは、フレーム部材２０の電極タブ接続部２２を挿通させる。バスバ保持プレート６１の縁部に設けた位置決め孔６１ｂは、フレーム部材２０の外周面に設けられた位置決め突起２１ｄを挿通させる。鉤部６２〜６４は、たとえば、それぞれプラスチックスからなり、それぞれ長方体形状に形成している。鉤部６２は、バスバ保持プレート６１の挿通孔６１ａの上下に対向するように一対設け、バスバ４０を上下方向から保持している。鉤部６３および６４は、バスバ保持プレート６１の挿通孔６１ａの左右に対向するように設け、バスバ４０を左右方向から保持している。
図１６に示すように、連結部材６０の鉤部６２は、フレーム部材２０の積層方向と交差する方向に複数の切り込みを設けている。したがって、連結部材６０の鉤部６２は、複数の切り込み部分を用いて外形形状を撓ませることによって、バスバ４０をフレーム部材２０の積層方向に対して移動させて保持することができる。
上述した第２実施形態に係る組電池２によれば、前述した第１実施形態に係る作用効果に加えて、さらに以下の作用効果を奏する。
組電池２は、積層方向に複数配設したバスバ４０を互いに電気的に絶縁させて連結する連結部材６０をさらに有した構成である。
このように構成した組電池２によれば、たとえば、複数のバスバ４０を１個の連結部材６０に連結させた状態で、その連結部材６０を複数積層したフレーム部材２０に取り付けることができる。したがって、組電池２の組み立てを容易にすることができるとともに、組電池２の組み立てに要する時間を短縮することができる。
さらに、連結部材６０は、バスバ４０をフレーム部材２０の積層方向に対して移動可能に保持する構成としてもよい。
このように構成した組電池２によれば、複数のバスバ４０を１個の連結部材６０に連結させた状態で、その複数のバスバ４０の位置を相対的に可変させることができる。したがって、フレーム部材２０を複数積層することによって当該フレーム部材２０の積層方向に積層誤差が生じている場合や、単一のフレーム部材２０に寸法誤差が生じている場合に、それらの誤差をバスバ４０を介し連結部材６０で吸収することができる。このように、複数のフレーム部材２０の積層方向の積層誤差や、単一のフレーム部材２０の寸法誤差に依存することなく、組電池２を組み立てることができることから、その組電池２の生産性を向上させることができる。
（第３実施形態）
第３実施形態に係る組電池３について、図１７〜図１９を参照しながら説明する。
図１７は、組電池３を示す斜視図である。図１８は、組電池３の要部を分解して示す分解斜視図である。図１９は、図１７に示す組電池３のＦ−Ｆ’線に沿った一部を端面図で
示している。
第３実施形態に係る組電池３は、バスバ７０が変形可能な変形部７１〜７３を設けた構成が、前述した第２実施形態に係る組電池２の構成と異なる。
第３実施形態においては、前述した第１または第２実施形態と同様の構成からなるものについて、同一の符号を使用し、前述した説明を省略する。
図１７〜図１９に示すように、バスバ７０は、連結部材６０に連結した状態で、導電部材３０に電気的に接続している。バスバ７０は、たとえば、銅合金からなり、複数の屈折部位を備えた板状に形成している。具体的には、バスバ７０は、図１９に示すように、フレーム部材２０の積層方向と交差する方向であって、フレーム部材２０から離間する方向に凸部となる一対の変形部７２と、フレーム部材２０に近接する方向に凸部となる変形部７３と、を設けている。変形部７３は、一対の変形部７２の間に設けている。したがって、バスバ７０は、凹凸を有する板バネのように構成している一対の変形部７２および変形部７３を変形させることができる。変形部７１〜７３は、たとえば、銅合金で形成することによって、所定の変形量を超えて塑性変形させない限り、弾性変形させて使用することができる。
上述した第３実施形態に係る組電池３によれば、前述した第１および第２実施形態に係る作用効果に加えて、さらに以下の作用効果を奏する。
組電池３は、バスバ７０がフレーム部材２０の積層方向に対して変形可能な変形部７１〜７３を設けた構成としている。
このように構成した組電池３によれば、フレーム部材２０を複数積層することによって、そのフレーム部材２０の積層方向に積層誤差が生じている場合でも、その積層誤差をバスバ７０の変形部７１〜７３で吸収することができる。さらに、フレーム部材２０自体に寸法誤差が生じている場合にも、その寸法誤差をバスバ７０の変形部７１〜７３で吸収することができる。したがって、複数のフレーム部材２０の積層方向の積層誤差や、単一のフレーム部材２０の寸法誤差に依存することなく、組電池３を組み立てることができることから、その組電池３の生産性を向上させることができる。
さらに、変形部７１〜７３は、弾性変形可能な構成としてもよい。
このように構成した組電池３によれば、バスバ７０を連結部材６０に取り付けた後、一旦取り外してから再度取り付けする必要が生じた場合に、変形部７１〜７３を再度変形させることができる。
そのほか、本発明は、特許請求の範囲に記載された構成に基づき様々な改変が可能であり、それらについても本発明の範疇である。
本出願は、２０１２年１１月９日に出願された日本特許出願番号２０１２−２４７６３４号に基づいており、その開示内容は、参照され、全体として、組み入れられている。
１，２，３ 組電池、
１０，３１０ 単電池、
１１，３１１ 電池本体、
１１ａ，３１１ａ 外装体、
１１ｂ，３１１ｂ 挿通孔、
１２，３１２ 電極タブ、
１２ａ，３１２ａ 正極電極タブ、
１２ｂ，３１２ｂ 負極電極タブ、
２０，３２０，３２０ａ，３２０ｂ フレーム部材、
２１，３２１ 電池本体保持部、
２１ａ，３２１ａ 保持部、
２１ｂ，２１ｄ，３２１ｂ 位置決め突起、
２１ｃ，３２１ｃ 挿通孔、
２２，３２２ 電極タブ接続部、
３０，３３０ 導電部材、
３１，３２，３３，３３１ 導電材、
３１ａ，３２ａ，３３ａ 接続部、
３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ 延在部、
４０，７０，３４０ バスバ、
７１，７２，７３ 変形部、
５０ 締結部材、
５１ アッパープレート、
５１ａ 挿通孔、
５２ ロアプレート、
５２ａ ネジ溝、
５３ 締結ボルト、
５３ａ ネジ山、
６０ 連結部材、
６１ バスバ保持プレート、
６１ａ 挿通孔、
６１ｂ 位置決め孔、
６２，６３，６４ 鉤部、
１１０，１２０，３００ 電池モジュール、
２１０，２１０ａ，２１０ｂ 並列体、
２２０，２２０ａ，２２０ｂ 直列体。
【０００９】
並列体２１０を構成することができることから、組電池１を形成する際の取り扱いが非常に容易となる。
［００２９］
また、フレーム部材２０により保持された一対の単電池１０の位置に相対的な誤差が生じている場合でも、その相対的な位置ずれを吸収し、導電部材３０を介して一対の単電池１０に設けられた同一の極性の電極タブ１２同士を容易に接続することができる。したがって、一対の単電池１０を用いて並列体２１０を構成し、並列回路を形成することが非常に容易である。
［００３０］
さらに、一の並列体２１０ａと、一の並列体２１０ａに積層する他の並列体２１０ｂと、を備える構成としてもよい。一の並列体２１０ａの正極電極タブ１２ａ同士を導電させる導電部材３０と、他の並列体２１０ｂの負極電極タブ１２ｂ同士を導電させる導電部材３０とが積層方向において隣り合うように、一の並列体２１０ａに対して他の並列体２１０ｂを回転させた状態で積層する。バスバ４０は、正極電極タブ１２ａ同士を導電させる導電部材３０と、負極電極タブ１２ｂ同士を導電させる導電部材３０とを電気的に直列接続する。
［００３１］
同様に、組電池１の製造方法において、一の並列体２１０ａの正極電極タブ１２ａ同士を導電させる導電部材３０と、他の並列体２１０ｂの負極電極タブ１２ｂ同士を導電させる導電部材３０とが積層方向において隣り合うように、一の並列体２１０ａに対して他の並列体２１０ｂを回転させた状態で積層させる構成としてもよい。導電部材接続工程は、バスバ４０を用いて、正極電極タブ１２ａ同士を導電させる導電部材３０と、他の並列体２１０ｂの負極電極タブ１２ｂ同士を導電させる導電部材３０と、を電気的に直列接続させる。
［００３２］
このように構成した組電池１およびその組電池１の製造方法によれば、上記のような簡便な構成によって、必要とされる電圧値に合わせ、並列に接続した一対の単電池１０を直列接続することができることから、組電池１を形成する際の取り扱いが非常に容易となる。
［００３３］
さらに、フレーム部材２０は、一対の単電池１０が直接対面するように貫通した枠形状に形成してもよい。
［００３４］
このように構成した組電池１によれば、一対の単電池１０を近接または当接させた状態で、その一対の単電池１０をフレーム部材２０で保持することができる。したがって、一対の単電池１０を高密度で積層することができる
【００１１】
当接している。導電材３３は、そのＬ字形状の屈折部分が、図７または図８（ａ）中の下方に向くように配設している。導電材３３は、一対のうちの下方に位置した単電池１０の負極電極タブ１２ｂに当接している。導電材３１は、図７および図８（ｂ）に示すように、導電材３２および３３に対向するように、フレーム部材２０に設けられた他方の電極タブ接続部２２に配設している。
［００４１］
図９に示すように、導電材３１は、フレーム部材２０の積層方向で互いに隣り合う正極電極タブ１２ａと負極電極タブ１２ｂとを接続することで、一対の単電池１０を電気的に直列接続させている。図９に示す一対の単電池１０、フレーム部材２０および導電部材３０で直列体２２０を構成している。直列体２２０は、電池モジュールの一形態に相当する。
［００４２］
図１０に示すように、複数の直列体２２０を電気的に直列に配設することができる。具体的には、一の直列体２２０ａと他の直列体２２０ｂとを積層する。バスバ４０は、一の直列体２２０ａの正極電極タブ１２ａを導電させる導電部材３０と、他の直列体２２０ｂの負極電極タブ１２ｂを導電させる導電部材３０とを電気的に接続している。
［００４３］
上述した第１実施形態の変形例１に係る組電池１およびその組電池１の製造方法によれば、前述した第１実施形態に係る作用効果に加えて、さらに以下の作用効果を奏する。
［００４４］
フレーム部材２０の積層方向で互いに隣り合う正極電極タブ１２ａと負極電極タブ１２ｂとを導電部材３０を介して接続し、一対の単電池１０を電気的に直列接続した直列体２２０を構成する。
［００４５］
同様に、組電池１の製造方法において、電極タブ接続工程は、導電部材３０を用いて、フレーム部材２０の積層方向で互いに隣り合う、正極電極タブ１２ａと負極電極タブ１２ｂとを接続してもよい。一対の単電池１０を電気的に直列接続して直列体２２０を構成する。
上記目的を達成するための本発明の組電池は、単電池、フレーム部材、導電部材、およびバスバを有している。単電池は、発電要素を外装体に収納した電池本体と、発電要素に接続し外装体の端部からそれぞれ突出して設けた正極電極タブおよび負極電極タブを備える電極タブと、を含んでいる。フレーム部材は、一対の単電池を表面と裏面にそれぞれ載置している。導電部材は、フレーム部材に配設し、一対の単電池の電極タブ同士を電気的に接続している。バスバは、複数積層したフレーム部材のうち、積層方向に隣接したフレーム部材に配設された導電部材同士をそれぞれ電気的に接続している。
さらに、上記目的を達成するための本発明の組電池は、単電池とフレーム部材とを備え、フレーム部材を複数積層して成る組電池であって、第１の導電部材、第２の導電部材、第３の導電部材およびバスバを有し、単電池を電気的に直列接続した直列体を構成する。単電池は、発電要素を外装体に収納した電池本体と、発電要素に接続し外装体の端部からそれぞれ突出して設けた正極電極タブおよび負極電極タブを備える電極タブと、を含んでいる。フレーム部材は、一対の単電池を表面と裏面にそれぞれ載置している。第１の導電部材は、フレーム部材に配設し、フレーム部材の表面と裏面にそれぞれ載置した一対の単電池のうちの一の単電池の正極電極タブと、他の単電池の負極電極タブと、を電気的に接続する。第２の導電部材は、フレーム部材に配設し、一の単電池の負極電極タブに当接する。第３の導電部材は、フレーム部材に配設し、他の単電池の正極電極タブに当接する。バスバは、複数積層したフレーム部材のうち、積層方向に隣接したフレーム部材に配設された第２の導電部材と第３の導電部材とをそれぞれ電気的に接続する。
また、上記目的を達成するための本発明の組電池の製造方法では、発電要素を外装体に収納した電池本体と、発電要素に接続し外装体の端部からそれぞれ突出して設けた正極電極タブおよび負極電極タブを備える電極タブと、を含む単電池を用意する。組電池の製造方法は、単電池保持工程、電極タブ接続工程、および導電部材接続工程を有している。単電池保持工程では、フレーム部材を用いて、一対の単電池を表面と裏面にそれぞれ載置する。電極タブ接続工程では、フレーム部材に配設する導電部材を用いて、一対の単電池の電極タブ同士を電気的に接続する。導電部材接続工程では、バスバを用いて、複数積層したフレーム部材のうち、積層方向に隣接したフレーム部材に配設された導電部材同士をそれぞれ電気的に接続する。
さらに、上記目的を達成するための本発明の組電池の製造方法では、発電要素を外装体に収納した電池本体と、発電要素に接続し外装体の端部からそれぞれ突出して設けた正極電極タブおよび負極電極タブを備える電極タブと、を含む単電池を用意する。組電池の製造方法は、単電池保持工程、電極タブ接続工程、および導電部材接続工程を有し、一対の単電池を電気的に直列接続した直列体を構成する。単電池保持工程では、フレーム部材を用いて、一対の単電池を表面と裏面にそれぞれ載置する。電極タブ接続工程では、複数積層するフレーム部材に配設する第１の導電部材を用いて、フレーム部材の表面と裏面にそれぞれ載置した一対の単電池のうちの、一の単電池の正極電極タブと他の単電池の負極電極タブとを接続し、フレーム部材に配設する第２の導電部材を、一の単電池の負極電極タブに当接させ、フレーム部材に配設する第３の導電部材を、他の単電池の正極電極タブに当接させる。導電部材接続工程では、バスバを用いて、複数積層したフレーム部材のうち、積層方向に隣接したフレーム部材に配設された第２の導電部材と第３の導電部材とをそれぞれ電気的に接続する。
導電材３２および３３は、フレーム部材２０に設けられた一方の電極タブ接続部２２に配設している。具体的には、導電材３２は、そのＬ字形状の屈折部分が、図７または図８（ａ）中の上方に向くように配設している。導電材３２（第３の導電部材に相当）は、一対のうちの上方に位置した単電池１０の正極電極タブ１２ａに当接している。導電材３３は、そのＬ字形状の屈折部分が、図７または図８（ａ）中の下方に向くように配設している。導電材３３（第２の導電部材に相当）は、一対のうちの下方に位置した単電池１０の負極電極タブ１２ｂに当接している。導電材３１（第１の導電部材に相当）は、図７および図８（ｂ）に示すように、導電材３２および３３に対向するように、フレーム部材２０に設けられた他方の電極タブ接続部２２に配設している。

Claims (17)

  1. 発電要素を外装体に収納した電池本体と、前記発電要素に接続し前記外装体の端部からそれぞれ突出して設けた正極電極タブおよび負極電極タブを備える電極タブと、を含む単電池と、
    一対の前記単電池を表面と裏面にそれぞれ載置したフレーム部材と、
    前記フレーム部材に配設し、一対の前記単電池の前記電極タブ同士を電気的に接続する導電部材と、
    複数積層した前記フレーム部材のうち、積層方向に隣接した前記フレーム部材に配設された前記導電部材同士をそれぞれ電気的に接続するバスバと、を有する組電池。
  2. 前記フレーム部材の積層方向で互いに隣り合う前記正極電極タブ同士を一の前記導電部材を介して接続し、かつ、前記負極電極タブ同士を他の前記導電部材を介して接続し、一対の前記単電池を電気的に並列接続した並列体を構成する請求項１に記載の組電池。
  3. 一の前記並列体と、
    一の前記並列体に対して積層方向と交差する方向に回転させた状態で一の前記並列体に積層する他の前記並列体と、を備え、
    前記バスバは、一の前記並列体の前記正極電極タブ同士を導電させる前記導電部材と、他の前記並列体の前記負極電極タブ同士を導電させる前記導電部材と、を電気的に直列接続する請求項２に記載の組電池。
  4. 前記フレーム部材の積層方向で互いに隣り合う前記正極電極タブと前記負極電極タブとを前記導電部材を介して接続し、一対の前記単電池を電気的に直列接続した直列体を構成する請求項１に記載の組電池。
  5. 一の前記直列体と、
    一の前記直列体に対して積層方向と交差する方向に回転させた状態で一の前記直列体に積層する他の前記直列体と、を備え、
    前記バスバは、一の前記直列体の前記正極電極タブを導電させる前記導電部材と、他の前記直列体の前記負極電極タブを導電させる前記導電部材と、を電気的に直列接続する請求項４に記載の組電池。
  6. 前記単電池は、正極電極タブおよび負極電極タブを、前記外装体の同一の端部からそれぞれ突出して設けた請求項１、２、または４のいずれか１項に記載の組電池。
  7. 一の前記フレーム部材と、一の前記フレーム部材に対して表面側と裏面側を反転させた他の前記フレーム部材とを積層し、
    前記バスバは、一の前記フレーム部材に載置した前記単電池の前記正極電極タブを導電させる前記導電部材と、他の前記フレーム部材に載置した前記単電池の前記負極電極タブを導電せる前記導電部材と、を電気的に直列接続する請求項６に記載の組電池。
  8. 前記フレーム部材は、一対の前記単電池が対面するように貫通した枠形状に形成している請求項１〜７のいずれか１項に記載の組電池。
  9. 積層方向に複数配設した前記バスバを互いに電気的に絶縁させて連結する連結部材をさらに有する請求項１〜８のいずれか１項に記載の組電池。
  10. 前記連結部材は、前記バスバを前記フレーム部材の積層方向に対して移動可能に保持する請求項９に記載の組電池。
  11. 前記バスバは、前記フレーム部材の積層方向に対して変形可能な変形部を設けた請求項９または１０に記載の組電池。
  12. 前記変形部は、弾性変形可能である請求項１１に記載の組電池。
  13. 発電要素を外装体に収納した電池本体と、前記発電要素に接続し前記外装体の端部からそれぞれ突出して設けた正極電極タブおよび負極電極タブを備える電極タブと、を含む単電池を用意し、
    フレーム部材を用いて、一対の前記単電池を表面と裏面にそれぞれ載置する単電池保持工程と、
    前記フレーム部材に配設する導電部材を用いて、一対の前記単電池の前記電極タブ同士を電気的に接続する電極タブ接続工程と、
    バスバを用いて、複数積層した前記フレーム部材のうち、積層方向に隣接した前記フレーム部材に配設された前記導電部材同士をそれぞれ電気的に接続する導電部材接続工程と、を有する組電池の製造方法。
  14. 前記電極タブ接続工程は、前記導電部材を用いて、前記フレーム部材の積層方向で互いに隣り合う、前記正極電極タブ同士を接続し、かつ、前記負極電極タブ同士を接続することによって、一対の前記単電池を電気的に並列接続して並列体を構成する請求項１３に記載の組電池の製造方法。
  15. 他の前記並列体を一の前記並列体に対して前記フレーム部材の積層方向と交差する方向に回転させた状態で一の前記並列体に積層させた後、
    前記導電部材接続工程は、前記バスバを用いて、一の前記並列体の前記正極電極タブ同士を導電させる前記導電部材と、他の前記並列体の前記負極電極タブ同士を導電させる前記導電部材と、を電気的に直列接続させる請求項１４に記載の組電池の製造方法。
  16. 前記電極タブ接続工程は、前記導電部材を用いて、前記フレーム部材の積層方向で互いに隣り合う、前記正極電極タブと前記負極電極タブとを接続することによって、一対の前記単電池を電気的に直列接続して直列体を構成する請求項１３に記載の組電池の製造方法。
  17. 他の前記直列体を一の前記直列体に対して前記フレーム部材の積層方向と交差する方向に回転させた状態で一の前記直列体に積層させた後、
    前記導電部材接続工程は、前記バスバを用いて、一の前記直列体の前記正極電極タブを導電させる前記導電部材と、他の前記直列体の前記負極電極タブを導電させる前記導電部材と、を電気的に直列接続させる請求項１６に記載の組電池の製造方法。
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