JPWO2018055764A1 - 組電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】溶接品質を向上するためにレーザの出力を上げたとしてもレーザが電極タブを貫通することを抑制して、電極タブおよびバスバを好適にレーザ接合することのできる組電池を提供する。【解決手段】組電池１００は、発電要素１１１を含み扁平に形成した電池本体１１０Ｈ、および電池本体から導出した電極タブ１１２を備え、電池本体の厚み方向に積層した単電池１１０と、レーザ接合によって電極タブと電気的に接続するバスバ１３２と、電極タブと共にレーザの照射方向に沿って積層構造を形成するプレート部１１２ｇと、を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、組電池に関する。
組電池は、例えば、電気自動車のような車両に搭載され、車両用モータを駆動させる電源として使用されている。組電池は、単電池を複数積層して構成している。積層した単電池は、各々の単電池から導出した電極タブ（電池端子）同士をバスバ（バスバー・ジャンパ）によって電気的に接続している（特許文献１を参照）。また、電極タブとバスバとの接続は、レーザ接合によって行われている。
特表２０１２−５１５４１８号公報
特許文献１の構成では、レーザを照射して電極タブおよびバスバを接続する際に、溶接品質を向上するためにレーザの出力を上げると、レーザが電極タブを貫通して好適に溶接できない可能性がある。
本発明の目的は、溶接品質を向上するためにレーザの出力を上げたとしてもレーザが電極タブを貫通することを抑制して、電極タブおよびバスバを好適にレーザ接合することのできる組電池を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明の組電池は、発電要素を含み扁平に形成した電池本体、および前記電池本体から導出した電極タブを備え、前記電池本体の厚み方向に積層した単電池を有する。また、組電池は、レーザ接合によって前記電極タブと電気的に接続するバスバと、前記電極タブと共に前記レーザの照射方向に沿って積層構造を形成するプレート部と、を有する。
上記構成を備える本発明に係る組電池によれば、溶接品質を向上するためにレーザの出力を上げたとしてもレーザが電極タブを貫通することを抑制して、電極タブおよびバスバを好適にレーザ接合することができる。
実施形態に係る組電池を示す斜視図である。 図１に示す組電池から、加圧ユニット（上部加圧板と下部加圧板と左右の側板）を取り外し、かつ、バスバユニットの一部（保護カバーとアノード側ターミナルとカソード側ターミナル）を取り外した状態を示す斜視図である。 積層した単電池の電極タブにバスバを接合した状態の要部を断面によって示す側面図である。 図３の符号Ａの箇所を示す拡大図である。 図２に示す積層体から、バスバホルダおよびバスバを取り外した状態を示す斜視図である。 図５に示す第１セルサブアッシ（並列接続する３組の単電池）を単電池毎に分解し、かつ、そのうちの１つ（最上部）の単電池から第１スペーサと第２スペーサを取り外した状態を示す斜視図である。 図５に示す第１セルサブアッシと第２セルサブアッシをバスバによって電気的に接続する状態を示す斜視図である。バスバホルダおよびバスバを取り外した状態を示す斜視図である。 変形例１に係る組電池の図４に対応する図である。 変形例２に係る組電池の図４に対応する図である。 変形例３に係る組電池の図４に対応する図である。
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図面において、同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面において、各部材の大きさや比率は、実施形態の理解を容易にするために誇張し、実際の大きさや比率とは異なる場合がある。
各図において、Ｘ、Ｙ、およびＺで表す矢印を用いて、組電池１００の方位を示している。Ｘによって表す矢印の方向は、組電池１００の長手方向を示している。Ｙによって表す矢印の方向は、組電池１００の短手方向を示している。Ｚによって表す矢印の方向は、組電池１００の積層方向を示している。
図１は、実施形態に係る組電池１００を示す斜視図である。図２は、図１に示す組電池１００から、加圧ユニット１２０（上部加圧板１２１と下部加圧板１２２と左右の側板１２３）を取り外し、かつ、バスバユニット１３０の一部（保護カバー１３５とアノード側ターミナル１３３とカソード側ターミナル１３４）を取り外した状態を示す斜視図である。図３は、積層した単電池１１０の電極タブ１１２にバスバ１３２を接合した状態の要部を断面によって示す側面図である。図４は図３の符号Ａの箇所を示す拡大図である。図５は、図２に示す積層体１１０Ｓから、バスバホルダ１３１とバスバ１３２を取り外した状態を示す斜視図である。図６は、図５に示す第１セルサブアッシ１１０Ｍ（並列接続する３組の単電池１１０）を単電池１１０毎に分解し、かつ、そのうちの１つ（最上部）の単電池１１０から第１スペーサ１１４と第２スペーサ１１５を取り外した状態を示す斜視図である。図７は、図５に示す第１セルサブアッシ１１０Ｍと第２セルサブアッシ１１０Ｎをバスバ１３２によって電気的に接続する状態を示す斜視図である。
本実施形態に係る組電池１００は、概説すると、図３に示すように、発電要素１１１を含み扁平に形成した電池本体１１０Ｈ、および電池本体１１０Ｈから導出した電極タブ１１２を備え、電池本体１１０Ｈの厚み方向（Ｚ方向）に積層した単電池１１０を有する。また組電池１００は、レーザ接合によって電極タブ１１２と電気的に接続するバスバ１３２と、電極タブ１１２と共にレーザＬの照射方向（Ｘ方向）に沿って積層構造を形成するプレート部１１２ｇと、を有する。以下、組電池１００の各構成を説明する。
組電池１００は、電気自動車のような車両に複数搭載され、車両用モータを駆動させる電源として使用される。組電池１００は、複数の単電池１１０を積層してなる積層体１１０Ｓを、加圧ユニット１２０によって加圧した状態において、バスバユニット１３０によって電気的に接続して構成している。
積層体１１０Ｓの構成を詳述する。
積層体１１０Ｓは、図５に示すように、電気的に並列接続した３つの単電池１１０からなる第１セルサブアッシ１１０Ｍと、電気的に並列接続した３つの単電池１１０からなる第２セルサブアッシ１１０Ｎを、交互に直列接続して構成している。
第１セルサブアッシ１１０Ｍは、図５に示すように、組電池１００において、１段目（最下段）、３段目、５段目、および７段目（最上段）に位置する３つの単電池１１０に相当する。第２セルサブアッシ１１０Ｎは、図４に示すように、組電池１００において、２段目、４段目、および６段目に位置する３つの単電池１１０に相当する。
第１セルサブアッシ１１０Ｍと第２セルサブアッシ１１０Ｎは、同様の構成からなる。但し、第１セルサブアッシ１１０Ｍと第２セルサブアッシ１１０Ｎは、図５および図７に示すように、３つの単電池１１０の天地を入れ替えることによって、３つのアノード側電極タブ１１２Ａと３つのカソード側電極タブ１１２ＫがＺ方向に沿って交互に位置するように配置している。
第１セルサブアッシ１１０Ｍは、図５〜図７に示すように、全てのアノード側電極タブ１１２Ａが図中右側に位置し、全てのカソード側電極タブ１１２Ｋが図中左側に位置している。
第２セルサブアッシ１１０Ｎは、図５および図７に示すように、全てのアノード側電極タブ１１２Ａが図中左側に位置し、全てのカソード側電極タブ１１２Ｋが図中右側に位置している。３つの単電池１１０毎に、その天地を単純に入れ替えただけでは、電極タブ１１２の先端部１１２ｄの向きがＺ方向の上下にばらついてしまう。このため、全ての単電池１１０の電極タブ１１２の先端部１１２ｄの向きが揃うように、各々の先端部１１２ｄを下方に屈折させている。
単電池１１０は、例えばリチウムイオン二次電池に相当する。単電池１１０は、車両用モータの駆動電圧の仕様を満たすために直列に複数接続する。単電池１１０は、電池の容量を確保して車両の走行距離を伸ばすために並列に複数接続する。
単電池１１０は、図３に示すように、扁平に形成した電池本体１１０Ｈと、電池本体１１０Ｈから導出した電極タブ１１２と、を有する。電池本体１１０Ｈは、充放電を行う発電要素１１１と、発電要素１１１を封止するラミネートフィルム１１３を含んでいる。
発電要素１１１は、屋外の充電スタンド等から電力を充電した上で、車両用モータ等に対して放電して駆動電力を供給するものである。発電要素１１１は、セパレータによって分離されたアノードとカソードを複数組積層して構成している。
電極タブ１１２は、図３〜図５に示すように、発電要素１１１を外部に臨ませるものである。電極タブ１１２は、アノード側電極タブ１１２Ａおよびカソード側電極タブ１１２Ｋから構成している。アノード側電極タブ１１２Ａおよびカソード側電極タブ１１２Ｋは、電池本体１１０Ｈから電池本体１１０Ｈの厚み方向と交差する同一の方向に向かって導出している。
アノード側電極タブ１１２Ａの基端側は、１つの発電要素１１１に含まれる全てのアノードに接合している。アノード側電極タブ１１２Ａは、薄板状から形成し、アノードの特性に合わせてアルミニウム（Ａｌ）からなる。
アノード側電極タブ１１２Ａは、図３、図４に示すように、発電要素１１１と隣接する基端部１１２ｃから先端部１１２ｄにかけてＬ字状に形成している。アノード側電極タブ１１２Ａの先端部１１２ｄは、Ｚ方向の下方に沿って屈折している。
カソード側電極タブ１１２Ｋの基端側は、１つの発電要素１１１に含まれる全てのカソードに接合している。カソード側電極タブ１１２Ｋは、薄板状から形成し、カソードの特性に合わせて銅からなる。
カソード側電極タブ１１２Ｋの厚みは、アノード側電極タブ１１２Ａの厚み以下である。本実施形態においては、カソード側電極タブ１１２Ｋの厚みは、例えば、アノード側電極タブ１１２Ａの厚みの半分である。
カソード側電極タブ１１２Ｋは、図３、図４に示すように、発電要素１１１と隣接する基端部１１２ｅから先端部１１２ｆにかけてＬ字状に形成している。カソード側電極タブ１１２Ｋの先端部１１２ｆは、Ｚ方向の下方に沿って屈折するとともに、先端部１１２ｆが折り返されることによって、Ｚ方向の上方に沿ってプレート部１１２ｇを形成している。すなわち、本実施形態において、プレート部１１２ｇは、カソード側電極タブ１１２Ｋと一体的に構成し、カソード側電極タブ１１２Ｋと共に、レーザの照射方向（Ｘ方向）に沿って積層構造を形成する。
プレート部１１２ｇは、図３、図４に示すように、カソード側電極タブ１１２Ｋの先端部１１２ｆがカソード側バスバ１３２Ｋから離間する側に折り返されて、カソード側バスバ１３２Ｋから離間する側に形成する。このように、離間する側に折り返されることによって、カソード側バスバ１３２Ｋに近づく側に折り返す構成（図８参照）と比較して、電流経路を短くすることができ、電流抵抗を小さくすることができる。
本実施形態において、カソード側電極タブ１１２Ｋの先端部１１２ｆは、隙間を開けないように密着して折り返されている。なお、カソード側電極タブ１１２Ｋの先端部１１２ｆは、隙間を開けて折り返されていてもよい。このように隙間を開けることによって、当該隙間においてレーザＬの出力を減衰させることができるため、溶接品質を向上するためにレーザＬの出力を上げたとしてもレーザＬがカソード側電極タブ１１２Ｋを貫通することをより好適に抑制できる。
上述のようにプレート部１１２ｇが形成されることによって、溶接品質を向上するためにレーザＬの出力を上げたとしてもレーザＬがカソード側電極タブ１１２Ｋを貫通することを抑制することができる。このため、カソード側電極タブ１１２Ｋおよびカソード側バスバ１３２Ｋを好適にレーザ接合することができる。
また、カソード側電極タブ１１２Ｋの厚みが、アノード側電極タブ１１２Ａの厚みの半分であって、プレート部１１２ｇがカソード側電極タブ１１２Ｋにのみ設けられる場合、以下の効果を有する。すなわち、図４に示すように、プレート部１１２ｇを含むカソード側電極タブ１１２Ｋの先端部１１２ｆ、およびアノード側電極タブ１１２Ａの先端部１１２ｄは、Ｘ方向の幅が同一となる。よって、カソード側バスバ１３２Ｋおよびアノード側バスバ１３２ＡのＸ方向の位置が揃うため、レーザＬの焦点位置をＸ方向に移動させる必要がなく、より容易に電極タブ１１２およびバスバ１３２をレーザ接合することができる。
ラミネートフィルム１１３は、図３に示すように、一対からなり、発電要素１１１をＺ方向に沿った上下から封止するものである。一対のラミネートフィルム１１３は、Ｙ方向に沿った一端部１１３ａの隙間から外部に向かって、アノード側電極タブ１１２Ａおよびカソード側電極タブ１１２Ｋを導出させている。ラミネートフィルム１１３は、金属箔と、その金属箔を上下から被覆する絶縁性を備えたシートから構成している。
単電池１１０は、図６に示すように一対のスペーサ（第１スペーサ１１４および第２スペーサ１１５）によって支持された状態において、図３〜図５に示すように積層される。
一対のスペーサ（第１スペーサ１１４および第２スペーサ１１５）は、図２、図３に示すように、単電池１１０をＺ方向に沿って一定の間隔で配置している。第１スペーサ１１４は、電極タブ１１２を備えた側の単電池１１０を支持する。第２スペーサ１１５は、第１スペーサ１１４と単電池１１０のＸ方向において対向するように、電極タブ１１２を備えていない側の単電池１１０を支持する。
第１スペーサ１１４は、図６に示すように、凹凸を備えた長尺な板形状から形成し、絶縁性を備えた強化プラスチックスからなる。第１スペーサ１１４は、一対のラミネートフィルム１１３の一端部１１３ａに対向するように設けている。第１スペーサ１１４は、図３および図６に示すように、平坦な支持面１１４ｂによって、ラミネートフィルム１１３の一端部１１３ａを支持している。第１スペーサ１１４は、支持面１１４ｂと隣接しＺ方向に沿った壁面に当接面１１４ｈを備えている。当接面１１４ｈは、図３に示すように、電極タブ１１２の先端部１１２ｄをＸ方向に沿って位置決めしている。第１スペーサ１１４は、図６に示すように、支持面１１４ｂのＹ方向に沿った両端に、それぞれ上方に向かって突出した一対の連結ピン１１４ｃを備えている。一対の連結ピン１１４ｃは、円柱形状からなり、ラミネートフィルム１１３の一端部１１３ａのＹ方向に沿った両端に開口した連結孔１１３ｃに挿入することによって、単電池１１０を位置決めしている。
複数の第１スペーサ１１４は、図３に示すように、一の第１スペーサ１１４の上面１１４ａと、他の第１スペーサ１１４の下面１１４ｄが当接している。複数の第１スペーサ１１４は、図３に示すように、一の第１スペーサ１１４の上面１１４ａから突出した円柱形状の位置決ピン１１４ｅと、他の第１スペーサ１１４の下面１１４ｄに開口した位置決穴１１４ｆを嵌合させることによって、互いに位置決めしている。第１スペーサ１１４は、図６に示すように、Ｙ方向に沿った両端に、ロケート孔１１４ｇを両端に備えている。ロケート孔１１４ｇは、複数の組電池１００同士をＺ方向に沿って位置決めしつつ連結するボルトを挿入する。
第２スペーサ１１５は、電極タブ１１２を支持する必要がないことから、第１スペーサ１１４を簡略化して構成している。第２スペーサ１１５は、図６に示すように、ラミネートフィルム１１３の他端部１１３ｂを支持する支持面１１５ｂ、第２スペーサ同士を位置決めする位置決ピン１１４ｅ、単電池１１０を位置決めする連結ピン１１５ｃ、および複数の組電池１００同士を位置決めしつつ連結するボルトを挿入するロケート孔１１５ｇ等を備えている。
加圧ユニット１２０の構成を詳述する。
加圧ユニット１２０は、積層体１１０Ｓの各々の単電池１１０の発電要素１１１を上下から加圧する上部加圧板１２１と下部加圧板１２２、および積層体１１０Ｓを加圧した状態の上部加圧板１２１および下部加圧板１２２を固定する一対の側板１２３を含んでいる。
上部加圧板１２１は、図１および図２に示すように、下部加圧板１２２と共に、積層体１１０Ｓを構成する複数の単電池１１０を上下から挟み込んで保持しつつ、各々の単電池１１０の発電要素１１１を加圧するものである。上部加圧板１２１は、凹凸を備えた板状に形成し、十分な剛性を備えた金属からなる。上部加圧板１２１は、水平面上に設けている。上部加圧板１２１は、図２に示すように、発電要素１１１を下方に向かって加圧する加圧面１２１ａを備えている。加圧面１２１ａは、平坦に形成され、上部加圧板１２１の中央の部分から下方に向かって突出している。上部加圧板１２１は、組電池１００同士を連結するボルトを挿入するロケート孔１２１ｂを備えている。ロケート孔１２１ｂは、貫通孔からなり、上部加圧板１２１の四隅に開口している。
下部加圧板１２２は、図２に示すように、上部加圧板１２１と同一の形状からなり、上部加圧板１２１の天地を逆転させるように設けている。下部加圧板１２２は、上部加圧板１２１と同様に、発電要素１１１を上方に向かって加圧する加圧面１２２ａ、および組電池１００同士をＺ方向に沿って位置決めしつつ連結するボルトを挿入するロケート孔１２２ｂを備えている。
一対の側板１２３は、図１および図２に示すように、積層体１１０Ｓを加圧した状態の上部加圧板１２１および下部加圧板１２２を固定するものである。すなわち、一対の側板１２３は、上部加圧板１２１および下部加圧板１２２の間隔を一定に維持する。また、一対の側板１２３は、積層した単電池１１０のＸ方向に沿った側面を被覆して保護する。側板１２３は、平板状に形成し、金属からなる。一対の側板１２３は、積層した単電池１１０のＸ方向に沿った両側面に対向するように、起立して設けている。一対の側板１２３は、上部加圧板１２１および下部加圧板１２２に対して溶接している。
バスバユニット１３０の構成を詳述する。
バスバユニット１３０は、複数のバスバ１３２を一体的に保持するバスバホルダ１３１、上下に並んだ単電池１１０の電極タブ１１２を電気的に接続するバスバ１３２、電気的に接続された複数の単電池１１０のアノード側の終端を外部の入出力端子に臨ませるアノード側ターミナル１３３、電気的に接続された複数の単電池１１０のカソード側の終端を外部の入出力端子に臨ませるカソード側ターミナル１３４、およびバスバ１３２等を保護する保護カバー１３５を含んでいる。
バスバホルダ１３１は、図２および図５に示すように、複数のバスバ１３２を一体的に保持するものである。バスバホルダ１３１は、複数のバスバ１３２を、積層体１１０Ｓの各々の単電池１１０の電極タブ１１２に対面するように、マトリクス状に一体的に保持している。バスバホルダ１３１は、絶縁性を備えた樹脂からなり、枠状に形成している。
バスバホルダ１３１は、図５に示すように、単電池１１０の電極タブ１１２を支持している方の第１スペーサ１１４の長手方向の両側に位置するように、Ｚ方向に沿って起立した一対の支柱部１３１ａをそれぞれ備えている。一対の支柱部１３１ａは、第１スペーサ１１４の側面に嵌合する。一対の支柱部１３１ａは、Ｚ方向に沿って視認した場合にＬ字状であって、Ｚ方向に沿って延在した板状に形成している。バスバホルダ１３１は、第１スペーサ１１４の長手方向の中央付近に位置するように、Ｚ方向に沿って起立した一対の補助支柱部１３１ｂを離間させて備えている。一対の補助支柱部１３１ｂは、Ｚ方向に沿って延在した板状に形成している。
バスバホルダ１３１は、図５に示すように、Ｚ方向に沿って隣り合うバスバ１３２の間にそれぞれ突出する絶縁部１３１ｃを備えている。絶縁部１３１ｃは、Ｙ方向に沿って延在した板状に形成している。各々の絶縁部１３１ｃは、補助支柱部１３１ｂと補助支柱部１３１ｂの間に水平に備えている。絶縁部１３１ｃは、Ｚ方向に沿って隣り合うバスバ１３２の間を絶縁することによって放電を防止する。
バスバホルダ１３１は、それぞれ独立して形成した支柱部１３１ａと補助支柱部１３１ｂおよび絶縁部１３１ｃを互いに接合して構成してもよいし、支柱部１３１ａと補助支柱部１３１ｂおよび絶縁部１３１ｃを一体的に成形して構成してもよい。
バスバ１３２は、図３、図５および図７に示すように、上下に並んだ単電池１１０の電極タブ１１２を電気的に接続するものである。バスバ１３２は、一の単電池１１０のアノード側電極タブ１１２Ａと、他の単電池１１０のカソード側電極タブ１１２Ｋを電気的に接続する。バスバ１３２は、図７に示すように、例えば、第１セルサブアッシ１１０Ｍの上下に３つ並んだアノード側電極タブ１１２Ａと、第２セルサブアッシ１１０Ｎの上下に３つ並んだカソード側電極タブ１１２Ｋを電気的に接続する。
すなわち、バスバ１３２は、図７に示すように、例えば、第１セルサブアッシ１１０Ｍの３つのアノード側電極タブ１１２Ａを並列接続し、かつ、第２セルサブアッシ１１０Ｎの３つのカソード側電極タブ１１２Ｋを並列接続する。さらに、バスバ１３２は、第１セルサブアッシ１１０Ｍの３つのアノード側電極タブ１１２Ａと、第２セルサブアッシ１１０Ｎの３つのカソード側電極タブ１１２Ｋを直列接続する。バスバ１３２は、一の単電池１１０のアノード側電極タブ１１２Ａと、他の単電池１１０のカソード側電極タブ１１２Ｋに対してレーザ溶接している。
バスバ１３２は、図３〜図５に示すように、アノード側バスバ１３２Ａとカソード側バスバ１３２Ｋを接合して構成している。アノード側バスバ１３２Ａとカソード側バスバ１３２Ｋは、同一の形状からなり、それぞれＬ字状に形成している。バスバ１３２は、図３〜図５に示すように、アノード側バスバ１３２Ａの屈折した一端と、カソード側バスバ１３２Ｋの屈折した一端を接合してなる接合部１３２ｃによって、一体化している。バスバ１３２を構成するアノード側バスバ１３２Ａおよびカソード側バスバ１３２Ｋは、図４に示すように、Ｙ方向に沿った両端にバスバホルダ１３１と接合する側部１３２ｄを備えている。
アノード側バスバ１３２Ａは、単電池１１０のアノード側電極タブ１１２Ａと同様に、アルミニウムからなる。カソード側バスバ１３２Ｋは、単電池１１０のカソード側電極タブ１１２Ｋと同様に、銅からなる。異なる金属からなるアノード側バスバ１３２Ａとカソード側バスバ１３２Ｋは、超音波接合によって互いに接合し、接合部１３２ｃを形成している。
マトリクス状に配設したバスバ１３２のうち、図５の図中右上に位置するバスバ１３２は、２１つの単電池１１０（３並列７直列）のアノード側の終端に相当し、アノード側バスバ１３２Ａのみから構成している。このアノード側バスバ１３２Ａは、積層した単電池１１０のうち最上部の３つの単電池１１０のアノード側電極タブ１１２Ａに対してレーザ接合している。
マトリクス状に配設したバスバ１３２のうち、図５の図中左下に位置するバスバ１３２は、２１つの単電池１１０（３並列７直列）のカソード側の終端に相当し、カソード側バスバ１３２Ｋのみから構成している。このカソード側バスバ１３２Ｋは、積層した単電池１１０のうち最下部の３つの単電池１１０のカソード側電極タブ１１２Ｋに対してレーザ接合している。
アノード側ターミナル１３３は、図１および図２に示すように、電気的に接続された複数の単電池１１０のアノード側の終端を外部の入出力端子に臨ませるものである。アノード側ターミナル１３３は、図２に示すように、マトリクス状に配設したバスバ１３２のうち、図中右上に位置するアノード側バスバ１３２Ａに接合する。アノード側ターミナル１３３は、両端を屈折させた板状に形成し、導電性を備えた金属からなる。
カソード側ターミナル１３４は、図１および図２に示すように、電気的に接続された複数の単電池１１０のカソード側の終端を外部の入出力端子に臨ませるものである。カソード側ターミナル１３４は、図２に示すように、マトリクス状に配設したバスバ１３２のうち、図中左下に位置するカソード側バスバ１３２Ｋに接合する。カソード側ターミナル１３４は、アノード側ターミナル１３３と形状からなり、天地を反転させている。
保護カバー１３５は、図１および図２に示すように、バスバ１３２等を保護するものである。すなわち、保護カバー１３５は、複数のバスバ１３２を一体的に被覆することによって、各々のバスバ１３２が他の部材等と接触して電気的な短絡が発生することを防止する。保護カバー１３５は、図２に示すように、Ｚ方向に沿って起立した側面１３５ａの一端１３５ｂと他端１３５ｃを爪のようにＸ方向に向かって屈折し、絶縁性を備えたプラスチックスからなる。
保護カバー１３５は、側面１３５ａによって各々のバスバ１３２を被覆しつつ、一端１３５ｂと他端１３５ｃによってバスバホルダ１３１を上下から挟み込んで固定している。保護カバー１３５は、矩形状の孔からなりアノード側ターミナル１３３を外部に臨ませる第１開口１３５ｄと、矩形状の孔からなりカソード側ターミナル１３４を外部に臨ませる第２開口１３５ｅを、それぞれ側面１３５ａに備えている。
次に、図４を参照して、本実施形態に係る組電池１００における、バスバ１３２の電極タブ１１２に対する溶接方法を説明する。
まず、各々のバスバ１３２を一体的に保持したバスバホルダ１３１を、複数積層した第１スペーサ１１４の側面に対して接着等によって接合する。
このとき、図４に示すように、プレート部１１２ｇは、カソード側電極タブ１１２Ｋにのみ設けられるため、カソード側バスバ１３２Ｋおよびアノード側バスバ１３２ＡのＸ方向に沿う位置は揃っている。
この状態で、レーザＬをカソード側バスバ１３２Ｋおよびアノード側バスバ１３２Ａに向けて照射する。このとき、カソード側電極タブ１１２Ｋの先端部１１２ｆはプレート部１１２ｇを備えるため、溶接品質を向上するためにレーザＬの出力を上げたとしても、レーザＬがカソード側電極タブ１１２Ｋを貫通することを抑制することができる。よって、カソード側電極タブ１１２Ｋおよびカソード側バスバ１３２Ｋを好適にレーザ接合することができる。
以上説明したように、本実施形態に係る組電池１００は、発電要素１１１を含み扁平に形成した電池本体１１０Ｈ、および電池本体１１０Ｈから導出した電極タブ１１２を備え、電池本体１１０Ｈの厚み方向に積層した単電池１１０を有する。また組電池１００は、レーザ接合によって電極タブ１１２と電気的に接続するバスバ１３２と、カソード側電極タブ１１２Ｋと共にレーザＬの照射方向に沿って積層構造を形成するプレート部１１２ｇと、を有する。このように構成された組電池１００によれば、溶接品質を向上するためにレーザＬの出力を上げたとしてもレーザＬがカソード側電極タブ１１２Ｋを貫通することを抑制することができる。よって、カソード側電極タブ１１２Ｋおよびカソード側バスバ１３２Ｋを好適にレーザ接合することができる。
また、電極タブ１１２の先端部１１２ｄ、１１２ｆは、単電池１１０の積層方向に沿って屈折する。また、電極タブ１１２は、アノード側電極タブ１１２Ａと、アノード側電極タブ１１２Ａよりも厚みが小さいカソード側電極タブ１１２Ｋと、を有し、プレート部１１２ｇは、カソード側電極タブ１１２Ｋにのみ設けられる。この構成によれば、プレート部１１２ｇがアノード側電極タブ１１２Ａにのみ設けられる構成と比較して、アノード側バスバ１３２Ａおよびカソード側バスバ１３２ＫのＸ方向の位置を揃えることができる。このため、より容易に電極タブ１１２およびバスバ１３２をレーザ接合することができる。
また、プレート部１１２ｇは、カソード側電極タブ１１２Ｋの先端部１１２ｆが折り返されることによって、カソード側電極タブ１１２Ｋと一体的に構成する。このため、プレート部として別部材を準備する必要がなく、カソード側電極タブ１１２Ｋの先端部１１２ｆを折り返すだけでプレート部１１２ｇを形成することができる。
また、プレート部１１２ｇは、カソード側電極タブ１１２Ｋの先端部１１２ｆがカソード側バスバ１３２Ｋから離間する側に折り返されることによって、カソード側バスバ１３２Ｋから離間する側に形成する。この構成によれば、カソード側電極タブ１１２Ｋの先端部１１２ｆがカソード側バスバ１３２Ｋ側に折り返される構成と比較して、電流経路を短くすることができ、電流抵抗を小さくすることができる。
＜変形例１＞
次に、図８を参照して、変形例１に係る組電池２００の構成について説明する。図８は、変形例１に係る組電池２００の図４に対応する図である。
変形例１に係る組電池２００の電極タブ２１２は、図８に示すように、アノード側電極タブ１１２Ａおよびカソード側電極タブ２１２Ｋを有する。アノード側電極タブ１１２Ａは、上述した実施形態に係るアノード側電極タブ１１２Ａと同一の構成であるため、説明は省略する。
カソード側電極タブ２１２Ｋは、図８に示すように、発電要素１１１と隣接する基端部１１２ｅから先端部２１２ｆにかけてＬ字状に形成している。カソード側電極タブ２１２Ｋの先端部２１２ｆは、Ｚ方向の下方に沿って屈折するとともに、先端部２１２ｆが折り返されることによって、Ｚ方向の上方に沿ってプレート部２１２ｇを形成している。
変形例１に係るプレート部２１２ｇは、図８に示すように、カソード側電極タブ２１２Ｋの先端部２１２ｆがカソード側バスバ１３２Ｋに近づく側に折り返されることによって、カソード側バスバ１３２Ｋに隣り合って形成している。
以上のように変形例１に係る組電池２００によれば、溶接品質を向上するためにレーザＬの出力を上げたとしてもレーザＬがカソード側電極タブ２１２Ｋを貫通することを抑制できる。このため、カソード側電極タブ２１２Ｋおよびカソード側バスバ１３２Ｋを好適にレーザ接合することができる。
＜変形例２＞
次に、図９を参照して、変形例２に係る組電池３００の構成について説明する。図９は、変形例２に係る組電池３００の図４に対応する図である。
変形例２に係る組電池３００の電極タブ３１２は、図９に示すように、アノード側電極タブ１１２Ａおよびカソード側電極タブ３１２Ｋを有する。アノード側電極タブ１１２Ａは、上述した実施形態に係るアノード側電極タブ１１２Ａと同一の構成であるため、説明は省略する。
カソード側電極タブ３１２Ｋは、図９に示すように、発電要素１１１と隣接する基端部１１２ｅから先端部３１２ｆにかけてＬ字状に形成している。カソード側電極タブ３１２Ｋの先端部３１２ｆは、Ｚ方向の下方に沿って屈折する。また、変形例２に係るカソード側電極タブ３１２Ｋでは、実施形態に係るカソード側電極タブ１１２Ｋと異なり、先端部３１２ｆが折り返されることによって、Ｚ方向の上方に沿ってプレート部が形成している構成とはなっていない。代わりに、変形例２では、カソード側電極タブ３１２Ｋとは別体として、プレート部３０１が配置されている。
プレート部３０１は、カソード側電極タブ３１２Ｋのカソード側バスバ１３２Ｋが設けられる側とは反対側に位置する。プレート部３０１は、予め、カソード側電極タブ３１２Ｋまたは、第１スペーサ１１４の当接面１１４ｈに固定されている。
プレート部３０１を構成する材料は、特に限定されないが、レーザＬの貫通をより好適に抑制する観点から、金属材料であることが好ましい。
以上のように変形例２に係る組電池３００によれば、溶接品質を向上するためにレーザＬの出力を上げたとしてもレーザＬがカソード側電極タブ３１２Ｋを貫通することを抑制できる。このため、カソード側電極タブ３１２Ｋおよびカソード側バスバ１３２Ｋを好適にレーザ接合することができる。
＜変形例３＞
次に、図１０を参照して、変形例３に係る組電池４００の構成について説明する。図１０は、変形例３に係る組電池４００の図４に対応する図である。
変形例３に係る組電池４００の電極タブ４１２は、図１０に示すように、アノード側電極タブ１１２Ａおよびカソード側電極タブ４１２Ｋを有する。アノード側電極タブ１１２Ａは、上述した実施形態に係るアノード側電極タブ１１２Ａと同一の構成であるため、説明は省略する。
カソード側電極タブ４１２Ｋは、図１０に示すように、発電要素１１１と隣接する基端部１１２ｅから先端部４１２ｆにかけてＬ字状に形成している。カソード側電極タブ４１２Ｋの先端部４１２ｆは、Ｚ方向の下方に沿って屈折する。また、変形例３に係るカソード側電極タブ４１２Ｋでは、実施形態に係るカソード側電極タブ１１２Ｋと異なり、先端部４１２ｆが折り返されることによって、Ｚ方向の上方に沿ってプレート部が形成している構成とはなっていない。代わりに、変形例３では、カソード側電極タブ４１２Ｋとは別体として、プレート部４０１が配置されている。
プレート部４０１は、カソード側バスバ１３２Ｋおよびカソード側電極タブ４１２Ｋの間に位置する。プレート部４０１は、予め、カソード側電極タブ４１２Ｋまたはカソード側バスバ１３２Ｋに固定されている。
プレート部４０１を構成する材料は、導電性を備えている限りにおいて、特に限定されない。
以上のように変形例３に係る組電池４００によれば、溶接品質を向上するためにレーザＬの出力を上げたとしてもレーザＬがカソード側電極タブ４１２Ｋを貫通することを抑制できる。このため、カソード側電極タブ４１２Ｋおよびカソード側バスバ１３２Ｋを好適にレーザ接合することができる。
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。
例えば、上述した実施形態では、電極タブ１１２の先端部１１２ｄ、１１２ｆは、単電池１１０の積層方向に沿って屈折したが、屈折していない構成であってもよい。
また、上述した実施形態では、プレート部１１２ｇはカソード側電極タブ１１２Ｋにのみ設けられた。しかしながら、プレート部は、カソード側電極タブ１１２Ｋおよびアノード側電極タブ１１２Ａに設けられてもよい。また、プレート部はアノード側電極タブ１１２Ａにのみ設けられてもよい。
１００、２００、３００、４００ 組電池、
１１０Ｈ 電池本体、
１１０ 単電池、
１１１ 発電要素、
１１２、２１２、３１２、４１２ 電極タブ、
１１２Ａ アノード側電極タブ、
１１２Ｋ、２１２Ｋ、３１２Ｋ、４１２Ｋ カソード側電極タブ、
１１２ｆ、２１２ｆ、３１２ｆ、４１２ｆ 先端部、
１１２ｇ、２１２ｇ、３０１、４０１ プレート部、
１３２ バスバ、
１３２Ａ アノード側バスバ、
１３２Ｋ カソード側バスバ。
【０００２】
レーザの照射方向に沿って積層構造を形成するプレート部と、を有する。前記電極タブの先端部は、前記単電池の積層方向に沿って屈折する。前記電極タブは、アノード側電極タブと、前記アノード側電極タブに対して厚みが異なるカソード側電極タブと、を有する。前記プレート部は、前記アノード側電極タブおよび前記カソード側電極タブのうち厚みが小さい方にのみ設けられる。
発明の効果
［０００７］
上記構成を備える本発明に係る組電池によれば、溶接品質を向上するためにレーザの出力を上げたとしてもレーザが電極タブを貫通することを抑制して、電極タブおよびバスバを好適にレーザ接合することができる。
図面の簡単な説明
［０００８］
［図１］実施形態に係る組電池を示す斜視図である。
［図２］図１に示す組電池から、加圧ユニット（上部加圧板と下部加圧板と左右の側板）を取り外し、かつ、バスバユニットの一部（保護カバーとアノード側ターミナルとカソード側ターミナル）を取り外した状態を示す斜視図である。
［図３］積層した単電池の電極タブにバスバを接合した状態の要部を断面によって示す側面図である。
［図４］図３の符号Ａの箇所を示す拡大図である。
［図５］図２に示す積層体から、バスバホルダおよびバスバを取り外した状態を示す斜視図である。
［図６］図５に示す第１セルサブアッシ（並列接続する３組の単電池）を単電池毎に分解し、かつ、そのうちの１つ（最上部）の単電池から第１スペーサと第２スペーサを取り外した状態を示す斜視図である。
［図７］図５に示す第１セルサブアッシと第２セルサブアッシをバスバによって電気的に接続する状態を示す斜視図である。バスバホルダおよびバスバを取り外した状態を示す斜視図である。
［図８］変形例１に係る組電池の図４に対応する図である。
［図９］変形例２に係る組電池の図４に対応する図である。
［図１０］変形例３に係る組電池の図４に対応する図である。
発明を実施するための形態
［０００９］
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図面において、同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図

Claims (8)

  1. 発電要素を含み扁平に形成した電池本体、および前記電池本体から導出した電極タブを備え、前記電池本体の厚み方向に積層した単電池と、
    レーザ接合によって前記電極タブと電気的に接続するバスバと、
    前記電極タブと共に前記レーザの照射方向に沿って積層構造を形成するプレート部と、を有する組電池。
  2. 前記電極タブの先端部は、前記単電池の積層方向に沿って屈折し、
    前記電極タブは、アノード側電極タブと、前記アノード側電極タブよりも厚みが小さいカソード側電極タブと、を有し、
    前記プレート部は、前記カソード側電極タブにのみ設けられる請求項１に記載の組電池。
  3. 前記プレート部は、前記電極タブの先端部が折り返されることによって、前記電極タブと一体的に構成する請求項１または２に記載の組電池。
  4. 前記プレート部は、前記電極タブが前記バスバから離間する側に折り返されることによって、前記バスバから離間する側に形成する請求項３に記載の組電池。
  5. 前記プレート部は、前記電極タブが前記バスバに近づく側に折り返されることによって前記バスバに隣り合って形成する請求項３に記載の組電池。
  6. 前記プレート部は、前記電極タブとは別体として構成する請求項１または２に記載の組電池。
  7. 前記プレート部は、前記電極タブの前記バスバが設けられる側とは反対側に位置する請求項６に記載の組電池。
  8. 前記プレート部は、前記バスバと前記電極タブとの間に配置され、導電性部材によって構成される請求項６に記載の組電池。
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