(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
台座と、その台座と一体形成されて台座上に突出されたねじとを備えるアルミニウム製の電極に接続板を接続する構造であって、
前記接続板は前記ねじに螺合された金属製ナットと前記台座とによって挟み込まれて接続される構造とされ、
前記ナットの、前記接続板と対接する座面に微小突起が配列形成されていることを特徴とする電極の接続構造。
【請求項２】
請求項１記載の電極の接続構造において、
前記微小突起が配列形成された座面に、削れカス排出用の溝が形成されていることを特徴とする電極の接続構造。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電極の接続構造において、
前記微小突起上に錫めっきが施されていることを特徴とする電極の接続構造。
【請求項４】
請求項１乃至３記載のいずれかの電極の接続構造において、
前記ナットの内部が銅で構成されていることを特徴とする電極の接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は例えば複数の電池の電極同士を接続板を介して接続する場合等に適用される電極の接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば大きな電力を発生させるべく、複数の電池（単電池）を直列に接続して組電池を構成したり、さらにはそのような組電池を複数、並列に接続して使用するといったことが行われている。
【０００３】
図９はこのような組電池の従来例として特許文献１に記載されている構成を示したものであり、この例では４個の電池１１が直列に接続されて組電池が構成されている。４個の電池１１はケース１２に収納されており、ケース１２の開口側には蓋体１３が配されて電池１１がケース１２内に固定されている。
【０００４】
隣り合う電池１１同士は長方形の平板状をなす金属製の接続板１４を介して直列に接続されている。接続板１４には図９では隠れて見えないが、両端に貫通孔がそれぞれ形成されている。
【０００５】
電池１１は正極用の電極（電極端子）１５と負極用の電極（電極端子）１６とを備えており、これら電極１５，１６は接続板１４に面接触する平坦な上面を有する板状の接合部１５ａ，１６ａと、接合部１５ａ，１６ａから上方に突出する棒状接続部１５ｂ，１６ｂとを備えている。棒状接続部１５ｂ，１６ｂは円柱状とされ、外面にねじが形成されている。
【０００６】
隣り合う電池１１の同一端側の電極１５，１６の接続は、電極１５，１６の棒状接続部１５ｂ，１６ｂを接続板１４の両端の貫通孔に挿通させた後、棒状接続部１５ｂ，１６ｂにナット１７を螺合させ、ナット１７を締め付けることによって行われる。図９中、１８は接続板１４とナット１７との間に介在されたワッシャを示す。
【０００７】
図１０はこの特許文献１における電極の接続構造を、電極１５側を例に示したものであり、接続板１４は電極１５の接合部１５ａとワッシャ１８とによって挟み込まれて接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１５７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、電池の電極の構成材料は電池の種類に応じて一般に選定され、例えば最近需要が増大しているリチウムイオン電池においては一般的に正極にはアルミニウム（Ａｌ）が使用され、負極には銅（Ｃｕ）が使用される。
【００１０】
しかしながら、正極に用いられるＡｌは負極に用いられるＣｕに比べ、Ａｌの酸化被膜の影響などから接触抵抗が高いという問題がある。
【００１１】
図１１及び図１２はこの問題を実験によって調べた際の方法及び結果を示したものである。図１１に示したように、２枚の実験用の金属板２１を治具２２に設置し、Ｍ６のボルト２３とナット２４を用いてそれら２枚の金属板２１をねじ締め固定し、治具２２より取り外して２枚の金属板２１間の接触抵抗を測定した。
【００１２】
金属板２１の構成材料はＡｌ及びＣｕとし、即ちＡｌ製及びＣｕ製の金属板２１を互いに対接させ、ねじ締め固定した際の接触抵抗及び２枚のＣｕ製の金属板２１を互いに対接させ、ねじ締め固定した際の接触抵抗をそれぞれ締め付けトルクを変えて測定した。一般的に電極の接続板はＣｕ製であり、Ｃｕ板は接続板を想定し、Ａｌ板は接続板と接触するＡｌ電極面を想定している。
【００１３】
図１２に示したように、２枚の金属板２１がＣｕ製の場合（Ｃｕ−Ｃｕの場合）、接触抵抗は極めて低いが、片方の金属板２１がＡｌ製の場合（Ｃｕ−Ａｌの場合）、接触抵抗はＣｕ−Ｃｕに比べ、１桁近く高く、かつ締め付けトルクを増大したにもかかわらず、接触抵抗がほとんど減少しないことがわかる。
【００１４】
このような接触抵抗の高さは電流効率の悪化を招き、また発熱が大きくなるという事態を引き起こす。
【００１５】
この発明の目的は上述した問題に鑑み、例えばリチウムイオン電池の正極などのようにアルミニウム製の電極に接続板を接続する際に、低い接続抵抗で良好に接続することができるようにした電極の接続構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１の発明によれば、台座とその台座と一体形成されて台座上に突出されたねじとを備えるアルミニウム製の電極に接続板を接続する構造において、接続板はねじに螺合された金属製ナットと台座とによって挟み込まれて接続される構造とされ、ナットの接続板と対接する座面に微小突起が配列形成されているものとされる。
【００１７】
請求項２の発明では請求項１の発明において、微小突起が配列形成された座面に、削れカス排出用の溝が形成されているものとされる。
【００１８】
請求項３の発明では請求項１又は２の発明において、微小突起上に錫めっきが施される。
【００１９】
請求項４の発明では請求項１乃至３のいずれかの発明において、ナットの内部が銅で構成される。
【発明の効果】
【００２０】
この発明では、接続板は電極の台座と、座面に微小突起を備えるナットとによって挟み込まれて接続される構造とされ、その際、ナットの微小突起が接続板の表面を削り、食い込むものとなっている。
【００２１】
従って、この発明によれば、ナットと接続板とが極めて低い接触抵抗で良好に導通することになり、つまりナットを介した電極のねじと接続板との良好な電流経路が構成されるものとなっている。これにより、アルミニウムの酸化被膜の影響により、電極の台座と接続板との接触抵抗が高くなり、また接触抵抗が安定しないといった状況が生じても、ナットを介した電流経路の存在によりアルミニウム製の電極と接続板とが低い接続抵抗で良好に接続されるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明による電極の接続構造の一実施例を示す斜視図。
【図２】図１の要部拡大図。
【図３】Ａは図２におけるナットの底面図、Ｂはその斜視図。
【図４】電流経路を説明するための図。
【図５】荷重及びワイピング量と接触抵抗の関係を示すグラフ、Ａはステンレス製突起とアルミニウム板の組み合わせ、Ｂは錫製突起とアルミニウム板の組み合わせ。
【図６】ナット座面の他の形状例を示す図、Ａは底面図、Ｂは斜視図。
【図７】内部に銅を有するナットの構成例を示す図、Ａは斜視図、Ｂは断面図。
【図８】内部に銅を有するナットの他の構成例を示す図、Ａは斜視図、Ｂは断面図。
【図９】組電池の従来構成例を示す斜視図。
【図１０】図９における電極の接続構造を示す図。
【図１１】接触抵抗の測定実験の方法を説明するための図。
【図１２】ねじの締め付けトルクと接触抵抗の関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、この発明の実施形態を図面を参照して実施例により説明する。
【００２４】
図１はこの発明による電極の接続構造の一実施例を示したものであり、図２はその要部を拡大して示したものである。この例では２つの組電池の電極を接続板を介して接続するものとなっている。
【００２５】
組電池３１は図１では簡略化して示しているが、内部に複数の電池を有しており、外部には一対の電極３２，３３を備えている。電極３２は正極とされ、電極３３は負極とされる。この例では２つの組電池３１は並列接続されており、即ち正極をなす電極３２同士及び負極をなす電極３３同士が接続板３４を介してそれぞれ接続されている。なお、図１では電極３３側の接続板３４は隠れて見えない。
【００２６】
電極３２は台座３２ａと、その台座３２ａと一体形成されて台座３２ａ上に突出されたねじ３２ｂとを備えるものとされ、電極３３も同様の構成とされる。
【００２７】
電極３２同士の接続は接続板３４の両端に形成されている貫通孔（図２では隠れて見えない）に両電極３２のねじ３２ｂをそれぞれ挿通させ、それらねじ３２ｂにナット３５をそれぞれ螺合し、ナット３５を締め付けることによって行われ、これにより図２に示したように接続板３４はナット３５と電極３２の台座３２ａとによって挟み込まれて接続される。電極３３同士の接続も同様に行われる。
【００２８】
図３は上述した接続に用いるナット３５の詳細を示したものであり、ナット３５はその接続板３４との対接面、即ち座面３５ａに多数の微小突起３６が形成されているものとされる。微小突起３６はこの例では四角錐形状をなし、縦横に配列されて形成されている。ナット３５は金属製とされ、例えばステンレスによって形成される。
【００２９】
ナット３５は上述したように座面３５ａに多数の微小突起３６を有するため、ナット３５を電極３２のねじ３２ｂに螺合させ、締め付ける際に微小突起３６は接続板３４の表面を積極的に削り、かつ接続板３４の表面に食い込むことになり、これによりこの例ではナット３５と接続板３４は極めて低い接触抵抗で電気的に導通されることになる。
【００３０】
図４は上記のような接続構造における電流経路を示したものであり、接続板３４が電極３２の台座３２ａに圧接されることによりその接触面を介して台座３２ａから接続板３４に流れる矢印ａで示した電流経路に加え、この例では電極３２のねじ３２ｂからナット３５を介して接続板３４に流れる矢印ｂで示した電流経路が構成される。
【００３１】
従って、電極３２がアルミニウム（Ａｌ）製とされ、Ａｌの酸化被膜の影響により電極３２の台座３２ａと接続板３４との接触抵抗が高くなり、また接触抵抗が安定しないといった状況が生じても、ナット３５を介した良好な電流経路（矢印ｂ）が存在するため、この例ではＡｌ製の電極３２と接続板３４とを低い接続抵抗で良好に接続することができる。
【００３２】
なお、Ａｌ製の電極３２同士を接続板３４を介して接続する場合、接続板３４を異種金属とするとガルバニック電位によって腐食する恐れがあるため、接続板３４もＡｌ製とするのが好ましく、この場合には接続板３４の表面にもＡｌの酸化被膜が存在することになる。従って、矢印ａで示した電流経路ではさらに接続板３４と台座３２ａの接触抵抗が高くなる恐れがある。
【００３３】
これに対し、矢印ｂで示した電流経路ではナット３５の微小突起３６によって接続板３４の表面が削られ、つまりＡｌの酸化被膜が削られるため、低い接触抵抗を得ることができ、よって電極３２と接続板３４の良好な導通状態を確保することができる。
【００３４】
このような効果は座面３５ａに微小突起３６を有するナット３５で直接、接続板３４を締め付けることによって得られるものであり、例えば図１０に示したような従来のワッシャ１８を介してナット１７を取り付ける（締め付ける）構造では得ることはできない。
【００３５】
上述した例ではナット３５はその座面３５ａに四角錐形状の微小突起３６を有しているが、微小突起３６の高さは例えば0.02ｍｍ以上とし、配列ピッチも例えば0.02ｍｍ以上とする。なお、微小突起３６の形状は四角錐に限らず、例えば円錐であってもよく、先端が鋭ければ他の形状であってもよい。また、上述した例ではナット３５の座面３５ａ全面に微小突起３６を配列形成しているが、必ずしも座面３５ａ全面に微小突起３６を形成しなくてもよく、座面３５ａの一部にのみ微小突起３６が形成されているものとしてもよい。微小突起３６の数は少なくとも１０個以上とする。
【００３６】
微小突起３６の形成にはコスト面よりプレス加工を用いるのが好ましい。なお、切削加工やエッチング加工さらにはレーザ加工等によっても微小突起３６を形成することができる。
【００３７】
ナット３５はステンレスに限らず、鉄製としてもよい。また、微小突起３６上に錫（Ｓｎ）めっきを施してもよい。
【００３８】
図５は微小突起３６上にＳｎめっきを施すことの効果を調べるべく、実験を行った結果を示したものであり、Ａｌ製の板に先端がＲ0.1のステンレス製のプローブ及びＳｎ製のプローブをそれぞれ押し当て、荷重と接触抵抗の関係及び１０Ｎの荷重を負荷した状態でワイピングを行った場合のワイピング量と接触抵抗の関係を調べた。図５Ａはプローブがステンレス製の場合を示し、図５ＢはプローブがＳｎ製の場合を示す。
【００３９】
これら図５Ａ，Ｂよりステンレスよりなる微小突起３６にＳｎめっきを施せば、接触抵抗を大幅に低減できることがわかる。
【００４０】
図６は電極３２への接続板３４の接続に用いるナットの座面の他の形状例を示したものであり、この例ではナット４１はその座面４１ａに微小突起４２に加え、削れカス排出用の溝４３を備えている。溝４３はこの例ではスパイラル状に多数形成されており、スパイラルはナット４１の締め付け時の回転方向に逆らわない方向に形成されている。溝４３の深さは例えば0.02ｍｍ以上とし、幅も例えば0.02ｍｍ以上とする。
【００４１】
このような溝４３を形成しておけば、削れカスを効率良く排出することができ、よって削れカスの存在による接触抵抗の増大を防止することができる。なお、溝４３はスパイラル状に限らず、放射状に形成してもよい。
【００４２】
図７及び図８は電流経路を構成するナット自体の抵抗値を下げ、導電性を向上させるための構造を示したものであり、ナットは内部に銅（Ｃｕ）を有するものとなっている。
【００４３】
図７に示したナット５０は半径方向で切った断面がコ字状をなす箱体５１と板状の蓋５２とをステンレスで形成し、箱体５１内にＣｕ５３を有するものとなっており、箱体５１内にＣｕ５３を入れ、蓋５２で蓋することでナット５０が形成されている。蓋５２と箱体５１とは溶接により結合一体化される。微小突起５４は蓋５２の外面に形成されている。
【００４４】
一方、図８に示したナット６０は半径方向で切った断面がコ字状をなす箱体６１内にＣｕ６３を入れ、キャップ６２を被せた構造で、箱体６１とキャップ６２はステンレス製とされ、キャップ６２に微小突起６４が形成されている。
【００４５】
このように内部がＣｕで構成されているナットを用いれば、ナットの導電性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４６】
３１  組電池                          ３２，３３  電極
３２ａ  台座                          ３２ｂ  ねじ
３４  接続板                          ３５  ナット
３６  微小突起                        ４１  ナット
４２  微小突起                        ４３  溝
５０，６０  ナット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0005498885.tif 000013