(57)【要約】【課題】  素電池の内容積を大きくできて電池性能を向上できるとともに、部品点数を削減できてコスト低下を図れ、かつ素電池から内容物が放出された場合でも高い安全性を確保できる集合電池を提供する。【解決手段】  複数個の素電池３が並列配置されるとともにリード片を介して相互に接続された素電池集合体４と、正極と負極の出力端子６、７を有する平面状の端子板５と、素電池集合体４を収容するとともに一端開口部に端子板５が配置された外装容器２とを備えた集合電池１であって、外装容器２を有底角筒状の金属缶にて構成し、金属缶の開口縁を内方にかしめて端子板５にて封口し、かつ金属缶の側面に１個以上の穴１５を設けた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の素電池が並列配置されるとともにリード片を介して相互に接続された素電池集合体と、正極と負極の出力端子を有する平面状の端子板と、素電池集合体を収容するとともに一端開口部に端子板が配置された外装容器とを備えた集合電池であって、外装容器を有底角筒状の金属缶にて構成し、金属缶の開口縁を内方にかしめて端子板にて封口し、かつ金属缶の側面に１個以上の穴を設けたことを特徴とする集合電池。
【請求項２】
前記穴の面積が、０．２ｍｍ2 以上、５ｍｍ2 以下であることを特徴とする請求項１記載の集合電池。
【請求項３】
前記金属缶の穴配置部を含む側面に、印刷塗装されていることを特徴とする請求項１又は２記載の集合電池。
【請求項４】
前記金属缶の穴配置部を含む側面が、熱収縮性の樹脂ラベルまたはチューブにて被覆されていることを特徴とする請求項１又は２記載の集合電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は集合電池に関し、特に複数の素電池を接続した素電池集合体を外装容器に収容し、外装容器の一端開口部に出力端子を有する端子板を配置した集合電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の集合電池として、複数の素電池をリード片にて接続して素電池集合体を構成し、この素電池集合体の正極端子と負極端子を、端子板に取り付けられた正極出力端子及び負極出力端子に正極リード片と負極リード片にて接続し、端子板が接続された状態の素電池集合体を、絶縁板と金属製底板とともに中空四角柱状の外装缶に挿入して収容し、外装缶の底部開口端縁を内側にかしめることにより封口したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
同種の集合電池の一例を、図５を参照して説明する。複数個の素電池２１を並列配置するとともにリード片と絶縁紙とからなる接続部材２２を介して直列接続した素電池集合体２３と、正極出力端子２５と負極出力端子２６を取り付けられた端子板２４と、素電池集合体２３の正極端子及び負極端子と正極出力端子２５及び負極出力端子２６とを接続する接続リードと絶縁紙からなる接続リードユニット２７と、絶縁板２８と、金属製底板２９と、これらを収容する中空四角柱状の鋼板製外装缶３０とから成り、この鋼板製外装缶３０内に、端子板２４と素電池集合体２３を接続リードユニット２７を介して接続したものと絶縁板２８と金属製底板２９を収容し、鋼板製外装缶３０の底部開口縁を内側にかしめたかしめ部３１にて封口することで集合電池２０が構成されている。前記鋼板製外装缶３０は、事前に印刷塗装された鋼板を折り曲げた後、両側縁部同士を巻き付けてかしめた巻き締め部３２により中空四角柱状に形成されたものである。
【０００４】
素電池２１は、例えば、図６に示すように、鉄製の有底円筒状の正極ケース４１内に二酸化マンガンと黒鉛を主構成物質とする円筒状の正極合剤４３を収容し、その内側に有底円筒状のセパレータ４４を介して、ゲル化した電解液に亜鉛粉末を分散させたゲル負極４５を収容し、正極ケース４１の開口部に、セパレータ４４の上端に下面を当接させて合成樹脂製のガスケット４６を嵌合配置し、負極の集電子４７をガスケット４６の軸芯部を貫通させてゲル負極４５内に貫入させ、正極ケース４１の開口端から所定距離下方位置に形成した溝４８にてガスケット４６を支持した状態で開口端を内側にかしめ加工することで正極ケース４１を封口し、正極ケース４１の外周面を熱収縮性の樹脂チューブ４９で被覆して構成されている。
【０００５】
また、素電池集合体２３は、図７に示すように、６個の素電池２１を、３個づつ正極端子と負極端子を互いに反対向けにして２列に配置した素電池群３３を形成し、その素電池群３３の上下に、絶縁紙３４にリード片３５を固着してなる接続部材２２を配置し、絶縁紙３４に形成された孔３６を介してリード片３５を素電池３１の正極端子と負極端子にスポット溶接することで、素電池２１を直列接続した状態で一体連結して集合体として構成されている。
【特許文献１】特開平１０−３２１２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記構成の集合電池２０においては、素電池２１に防爆機構が設けられていず、充電や過放電、あるいは１個又は２個の素電池２１の短絡などによって素電池２１の内圧が上昇したときには、その内圧によって正極ケース４１のかしめ部が変形し、正極ケース４１とガスケット４６の間からガス及び場合によっては内容物が集合電池２０の鋼板製外装缶３０内に放出されることになる。そのため、鋼板製外装缶３０は内容物が外部に飛散しないように安全性の高い設計が必要であり、図５に示すように、金属製底板２９の外周縁部に折曲部２９ａを設け、鋼板製外装缶３０のかしめ部３１と折曲部２９ａとを径方向に噛み合わせた結合構造とされている。その結果、集合電池２０の底面と素電池２１の端面との間の間隔Ｄが大きくならざるを得ず、また鋼板製外装缶３０の外形寸法は規格によって一定に規定されているため、間隔Ｄの分だけ素電池２１の長さ、即ち素電池２１の内容積が小さくなり、電池性能の向上の阻害要因になっているという問題があった。
【０００７】
また、集合電池２０の外装容器が、巻き締め部３２により中空四角柱状に形成された鋼板製外装缶３０と金属製底板２９から成るため、部品点数及び製作工数が多く、コスト低下を図ることができないという問題もあった。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、素電池の内容積を大きくできて電池性能を向上できるとともに、部品点数を削減できてコスト低下を図れ、かつ素電池から内容物が放出された場合でも高い安全性を確保できる集合電池を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の集合電池は、複数個の素電池が並列配置されるとともにリード片を介して相互に接続された素電池集合体と、正極と負極の出力端子を有する平面状の端子板と、素電池集合体を収容するとともに一端開口部に端子板が配置された外装容器とを備えた集合電池であって、外装容器を有底角筒状の金属缶にて構成し、金属缶の開口縁を内方にかしめて端子板にて封口し、かつ金属缶の側面に１個以上の穴を設けたものである。
【００１０】
この構成によると、外装容器が有底角筒状の金属缶からなるので、集合電池の底面と素電池集合体との間には絶縁板と金属缶の底壁が存在するだけで、それらの間の間隔を小さくできるので、その分素電池の内容積を大きくできて電池性能を向上できる。また、部品点数を削減できるのでコスト低下を図ることができる。また、金属缶の側面に１個以上の穴を設けているので、素電池からガスや内容物が放出された場合でも、ガスをその穴から外部に放出することができ、外装容器の内圧が異常に高くなって破損し、内容物が外部に飛散するのを確実に防止でき、高い安全性を確保することができる。
【００１１】
また、前記穴の面積を０．２ｍｍ2 以上とすることで、素電池から放出されたガスを外部に十分に放出できて金属缶の破裂による内容物の飛散を確実に防止でき、また、５ｍｍ2 以下の面積とすることで外装容器としての強度や剛性に影響を与えず、また外部からの異物の侵入を防止できて、高い安全性を確保することができる。
【００１２】
また、前記金属缶の穴配置部を含む側面に、印刷塗装されていると、その塗装膜にて穴の存在を見え難くでき、見栄えを良くすることができる。
【００１３】
また、前記金属缶の穴配置部を含む側面が、熱収縮性の樹脂ラベルまたはチューブにて被覆されていると、見栄えを良くすることができるとともに、外部に放出されるガスが穴から激しく噴出するのを防止でき、より安全性を向上できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の集合電池によれば、外装容器が有底角筒状の金属缶からなるので、集合電池の底面と素電池集合体との間の間隔を小さくでき、その分素電池の内容積を大きくして電池性能を向上でき、また部品点数を削減してコスト低下を図れ、また金属缶の側面に１個以上の穴を設けているので、外装容器の内圧が異常に高くなって破損し、内容物が外部に飛散するのを確実に防止でき、高い安全性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態の集合電池について、図１〜図４を参照して説明する。
【００１６】
図１、図２において、１は集合電池で、外装容器２内に、複数個の素電池３からなる素電池集合体４と、正極出力端子６と負極出力端子７をリベット８にて取り付けた平板状の端子板５を収容し、外装容器２の開口縁を内方にかしめて形成したかしめ部９と端子板５にて外装容器２を封口して構成されている。
【００１７】
外装容器２は有底角筒状の金属缶にて構成されている。この金属缶は、鋼板を予め一定寸法に打ち抜いた後、円柱状、楕円柱状、四角柱状などの有底状のカップ容器を製作し、その後このカップ容器を四角柱状に絞り伸ばすことによって作製される。鋼板は、Ｎｉメッキ鋼板、塗装鋼板、樹脂ラミネート鋼板などを用いることができ、その厚みは、かしめによる封口部の強度や製缶性を考慮して０．２〜０．７ｍｍの板厚が望ましく、作製された金属缶は、その底壁の厚さが０．２〜０．７ｍｍ、側壁の厚さが０．１〜０．３ｍｍ程度となるようにするのが好適である。また、製缶法については、絞り工法もしくはしごき工法などが好適に適用される。
【００１８】
素電池集合体４は、図７を参照して説明した従来例と同様に、６個の素電池３を、３個づつ正極端子と負極端子を互いに反対向けにして２列に配置して素電池群を形成し、その素電池群の上下に、絶縁紙にリード片を固着してなる上部接続部材１０と下部接続部材１１を配置し、それぞれの絶縁紙に形成された孔を介してリード片を素電池３の正極端子と負極端子にスポット溶接することで、各素電池３が直列接続されて一体連結された状態に構成されている。
【００１９】
素電池集合体４の下端の下部接続部材１１と外装容器２の底壁との間には、絶縁紙１２が介装され、素電池集合体４と外装容器２の間の高い絶縁性が確保されている。かくして、素電池集合体４の素電池３の端面と外装容器２の底面との間には、薄い下部接続部材１１と絶縁紙１２と外装容器２の底壁が介在するだけであるため、その間隔ｄは、０．７〜１．２ｍｍ程度となり、従来例の間隔Ｄに対して０．４〜０．６ｍｍ程度低減されている。
【００２０】
素電池集合体４の上端の上部接続部材１０は、素電池群を直列接続するリード片と絶縁紙からなる素電池接続部１０ａと、素電池群の正極端子と負極端子をそれぞれ正極出力端子６と負極出力端子７に接続する端子接続部１０ｂとを一体的に連設して２つ折り可能に構成され、２つ折りにした状態でその間に絶縁紙１３を介装した状態で、素電池群と端子板５との間に配置されている。
【００２１】
そして、外装容器２の側面には、図２（ｂ）及び図３（ａ）に示すように、１個以上（図示例では上下に２個）の穴１５が設けられている。この穴１５は、０．２ｍｍ2 以上、略５ｍｍ2 以下の面積のほぼ円形の穴にて構成するのが好適で、外装容器２を製缶した後にピンで穴明け加工して形成される。また、穴明けピンを打ち込む際には、反対面を凹形状のダイスで支持することで外装容器２の変形が防止される。また、穴１５を形成するときに、その裏面側にバリが突出し、そのバリによって素電池集合体４の挿入時に素電池３の外周の樹脂チューブ被覆に傷をつけ、絶縁性を損なう恐れがあるので、穴１５の配置箇所は、図４に矢印１６で示すように、素電池集合体４における素電池３、３間の隙間に位置するように設定する必要がある。
【００２２】
なお、穴１５は、図３（ａ）に示すような円形穴１５ａに限らず、楕円形や角形でも良く、また図３（ｂ）に示すような長円形穴１５ｂや細長いスリット状の穴であっても良い。また、図３（ｃ）に示すように、外装容器２の開口端縁から切り込み形成した切欠穴１５ｃにて構成しても良く、さらに図３（ｄ）に示すように、先端部を先細に形成して応力集中を抑制した切欠穴１５ｄにて構成しても良い。
【００２３】
以上の集合電池１の組立時には、素電池群の各素電池３の上端の接続端子に素電池接続部１０ａのリード片をスポット溶接し、端子板５の正極出力端子６及び負極出力端子７と端子接続部１０ｂのリード片をスポット溶接し、素電池接続部１０ａと端子接続部１０ｂの間に絶縁紙１３を挟んで素電池集合体４の上に端子板５を重ね合わせ、また各素電池３の下端の接続端子に下部接続部材１１のリード片をスポット溶接して素電池集合体４と端子板５の組立体を構成する。次に、素電池集合体４の下端に絶縁紙１２を当てた状態で、この素電池集合体４と端子板５の組立体を外装容器２内に挿入配置し、外装容器２の開口縁部を内方にかしめることにより、そのかしめ部９と端子板５にて外装容器２を封口し、その後外装容器２の外周面に熱収縮性チューブを套嵌して熱収縮させることにより、集合電池１が完成する。
【００２４】
以上の構成の集合電池１によれば、外装容器２が有底角筒状の金属缶からなるので、集合電池１の底面と素電池集合体４の間には絶縁紙１２と金属缶の底壁が存在するだけで、素電池３の端面と集合電池１の底面の間の間隔ｄを小さくでき、その分素電池３の内容積を大きくできて電池性能を向上でき、かつ部品点数も削減できるのでコスト低下を図ることができる。
【００２５】
また、外装容器２の側面に１個以上の穴１５（好適には０．２ｍｍ2 以上の面積の穴）を設けているので、素電池３からガスや内容物が放出された場合でも、そのガスを穴１５から十分に円滑に外部に放出することができ、外装容器２の内圧が異常に高くなって破損し、内容物が外部に飛散するのを確実に防止でき、高い安全性を確保することができる。また、穴１５を５ｍｍ2 以下の面積としているので、外装容器２としての強度や剛性に影響を与えず、また外部からの異物の侵入を防止できて、高い安全性を確保することができる。
【００２６】
また、外装容器２の穴１５の配置部を含む側面に、熱収縮性の樹脂チューブ（図示せず）にて被覆しているので、見栄えを良くすることができるとともに、外部に放出されるガスが穴から激しく噴出するのを防止でき、より安全性を向上できる。なお、樹脂チューブによる被覆に替えて樹脂ラベルを貼り付けても、印刷塗装を行っても良い。
【実施例】
【００２７】
次に、本発明の実施例と比較例について説明する。
【００２８】
実施例１〜５として、外装容器２と６個の素電池「ＬＲ６１」を用いた素電池集合体４と端子板５からなる図１に示すような集合電池「６ＬＲ６１」を作製した。実施例１は、０．１ｍｍ2 の穴１５を１個設け、実施例２は、０．２ｍｍ2 の穴１５を１個設け、実施例３は、０．３ｍｍ2 の穴１５を１個設け、実施例４は、０．１ｍｍ2 の穴１５を２個設け、実施例５は、０．２ｍｍ2 の穴１５を２個設けた。また、比較例１として、図５に示した従来例と同様の構造（鋼板製外装缶３０の板厚０．２ｍｍ）の集合電池を作製し、比較例２として基本構成は上記実施例と同様で穴１５を設けていないものを作製した。なお、比較例１以外の、有底缶を用いた例の素電池は、０．４ｍｍ長いものを用いた。
【００２９】
以上の実施例及び比較例について、次の評価を行った。集合電池の素電池を１個短絡させる試験と２個短絡させる試験を、試験温度が室温の状態と４５℃の状態とで行った。また、１８０Ω定抵抗放電の持続時間を、終止電圧５．４Ｖで測定し、比較例１を１００として相対評価した。
【００３０】
【表１】
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表１に各実施例と比較例の評価結果と測定結果を示した。評価結果が○のものは、問題が無かったものである。×（注１）のものは、底部の底板の一部分がめくれて外れたものであり、×（注２）のものは上部の端子板の一部分がめくれて外れたものである。
【００３１】
表１から、１個短絡では全ての例で問題なかったが、２個短絡では比較例１のものが、室温でも、４５℃でも底板が外れた。また、４５℃で、２個短絡した場合は、実施例１、４、及び比較例２のものについて上部の端子板が外れた。実施例２、３、５については、全ての条件で良好な結果が得られている。また、放電特性については、比較例１に対して有底缶を用いたものは全て５％の向上が認められた。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、外装容器に有底金属缶を用いたことで、その底面と素電池集合体との間の間隔を小さくでき、その分素電池の内容積を大きくして電池性能を向上でき、またその金属缶の側面に１個以上の穴を設けているので、外装容器の内圧が異常に高くなって破損し、内容物が外部に飛散するのを確実に防止できて高い安全性を確保できるため、素電池集合体を外装容器に収容した集合電池に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態である集合電池の縦断面図。
【図２】同集合電池の外観を示し、（ａ）、（ｂ）は互いに異なった方向から見た斜視図。
【図３】外装容器の側面に設けられる穴の各種構成例を示す側面図。
【図４】外装容器の側面に設けられる穴の配置箇所を説明する横断面図。
【図５】従来例の集合電池の縦断面図。
【図６】素電池の縦断面図。
【図７】素電池集合体の組立状態を示す斜視図。
【符号の説明】
【００３４】
１  集合電池
２  外装容器
３  素電池
４  素電池集合体
５  端子板
６  正極出力端子
７  負極出力端子
９  かしめ部
１５  穴
【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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