(57)【要約】      （修正有）【課題】蓄電体セルをパッケージ化する際に容易に電極端子を接続することができ、且つ接続変更に対しても自由度の高い電極接続構造を提供する。【解決手段】単セル用ケース５０のケース本体５１内に、蓄電体セル１の蓄電部２及び封止部３が収納され、タブ４，５が端子ケース５２内でスペーサ３２を装着したボルト３０とケース上部のナット３１とにより締結される受け金具１０と締め金具２０との間に挟持されて圧着されている。ボルト３０は、端子ケース５２の上面から突出されてナット３１が螺合され、外部端子等をナット３１と端子ケース５２の上面との間に容易に接続することができる。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外装材によって蓄電要素を封止した平面状の蓄電体セルから延出される薄片状の電極端子を接続する蓄電体セルの電極接続構造であって、
上記電極端子の一方の面に当接する板状の受け金具と、
上記受け金具に締結されて上記電極端子の他方の面に当接する板状の締め金具と、
上記受け金具と上記締め金具とを締結すると共に、上記蓄電体セルを収納するケース外に露呈されて外部接続端子を装着可能な締結金具とを備え、
上記締結金具を介して上記受け金具と上記締め金具とを締結することにより、上記受け金具と上記締め金具との間に上記電極端子を挟持して圧着力を発生させることを特徴とする蓄電体セルの電極接続構造。
【請求項２】
上記受け金具の一端を上記締め金具の一端に係合し、上記受け金具の他端と上記締め金具の他端とを上記締結金具を介して締結することにより、上記受け金具と上記締め金具との間に上記電極端子を挟持して圧着させる分力を発生させることを特徴とする請求項１記載の蓄電体セルの電極接続構造。
【請求項３】
上記受け金具の他端を上記電極端子の挟持面に対して略直角に折曲げると共に、上記締め金具の他端を上記電極端子の挟持面に対して所定角度で折り曲げ、
ボルト・ナット及び締結方向に対してテーパ面を形成したスペーサからなる上記締結金具で上記受け金具の他端と上記締め金具の他端とを締結することにより、上記スペーサの楔作用で上記分力を発生させることを特徴とする請求項２記載の蓄電体セルの電極接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外装材によって蓄電要素を封止した平面状の蓄電体セルから延出される薄片状の電極端子を接続する蓄電体セルの電極接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、リチウムイオン二次電池や電気二重層コンデンサ等の略平面矩形状をなす扁平な蓄電体セルが実用化され、エネルギー密度の高さ、コンパクト化等から、各種機器の電力源として有望視されている。
【０００３】
この種の扁平な蓄電体セルは、内部電極及び電解質層の積層体を、例えばアルミニウム系の金属層の表面を樹脂層によって絶縁コーティングしたシート状のラミネートフィルムによって密閉・封止したものであり、セル単体或いは複数のセルを集合した組電池として使用する場合、取扱い上の注意が必要となる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、耐振動性を確保するため、外部ケース内に薄型ラミネート電池を収容し、樹脂を充填して耐振動性を確保する技術が開示されている。また、特許文献２には、ラミネートフィルムで外装した電池単体を搭載する配線基板に、電圧検出線を設け、この配線基板の面内に、電圧検出線と電池単体の電極端子との双方に電気的に接続される導電性のベースプレートを設けることで、配線個所の増加による電池集合体の製造工程の複雑化を防止する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−７１２８１号公報
【特許文献２】特開２００４−２７３３５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、蓄電体セルの電極端子は、金属の薄片であることから、ケースに収容してパッケージ化する場合、セル同士を接続するには、互いの電極端子を溶接したり、バスパーを溶接したりと面倒であるばかりでなく、一旦、接続を完了すると、接続の変更が困難となる等、制約が多いという問題がある。
【０００６】
このような問題は、ケース内に樹脂を充填する特許文献１の技術では対処不能である。一方、特許文献２の技術は、ベースプレートで電極端子を挟持することから、ある程度、接続変更にも対応可能であるが、一つの配線基板上に複数のセルを平面的に配列した場合の接続方法に関するものであり、蓄電体セルをケースに収容してパッケージ化する場合には、適用が困難である。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、蓄電体セルをパッケージ化する際に容易に電極端子を接続することができ、且つ接続変更に対しても自由度の高い蓄電体セルの電極接続構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明による蓄電体セルの電極接続構造は、外装材によって蓄電要素を封止した平面状の蓄電体セルから延出される薄片状の電極端子を接続する蓄電体セルの電極接続構造であって、上記電極端子の一方の面に当接する板状の受け金具と、上記受け金具に締結されて上記電極端子の他方の面に当接する板状の締め金具と、上記受け金具と上記締め金具とを締結すると共に、上記蓄電体セルを収納するケース外に露呈されて外部接続端子を装着可能な締結金具とを備え、上記締結金具を介して上記受け金具と上記締め金具とを締結することにより、上記受け金具と上記締め金具との間に上記電極端子を挟持して圧着力を発生させることを特徴とする。
【０００９】
電極端子に対する圧着力は、受け金具の一端を締め金具の一端に係合し、受け金具の他端と締め金具の他端とを締結金具を介して締結することにより、受け金具と締め金具との間に電極端子を挟持して圧着させる分力を発生させることで得ることができる。この分力は、受け金具の他端を電極端子の挟持面に対して略直角に折曲げると共に、締め金具の他端を電極端子の挟持面に対して所定角度で折り曲げ、ボルト・ナット及び締結方向に対してテーパ面を形成したスペーサからなる締結金具で受け金具の他端と締め金具の他端とを締結することにより、スペーサの楔作用で発生させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による蓄電体セルの電極接続構造は、蓄電体セルをパッケージ化する際に容易に電極端子を接続することができ、且つ接続変更に対しても自由度高く対処することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図１４は本発明の実施の一形態に係わり、図１は蓄電体セルの外観図であり、図１（ａ）は蓄電体セルの上面図、図１（ｂ）は蓄電体セルの正面図、図２は蓄電体セルの電極接続構造を概念的に示す説明図であり、図２（ａ）は電極接続構造を上方から見た説明図、図２（ｂ）は電極接続構造を側方から見た説明図、図３は電極接続用の受け金具を示す図であり、図３（ａ）は受け金具の上面図、図３（ｂ）は受け金具の正面図、図３（ｂ）は受け金具の側面図、図４は電極接続用の締め金具を示す図であり、図４（ａ）は締め金具の上面図、図４（ｂ）は締め金具の正面図、図４（ｂ）は締め金具の側面図、図５は締め金具の上方向への移動を示す説明図、図６は締め金具の横方向への移動を示す説明図、図７は締め金具と受け金具とによる圧着を示す説明図、図８は単セル用ケースの上面及び正面図であり、図８（ａ）はケース上面図、図８（ｂ）はケース正面図、図９は単セル用ケースの外観図、図１０は単セル用ケース内の状態を示す透視図、図１１は単セル用ケース同士の接続を示す説明図、図１２は２セル並列接続用ケースの上面及び正面図であり、図１２（ａ）はケース上面図、図１２（ｂ）はケース正面図、図１３は２セル並列接続用ケースの外観図、図１４は２セル並列接続用ケース内の状態を示す説明図である。
【００１２】
図１において、符号１は、リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタ等の略平面矩形状をなす扁平な蓄電体セルであり、電圧仕様や容量仕様等に応じて所定セル数を接続してパッケージ化し、各種の電源装置、例えば、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド自動車（ＨＥＶ）等の電源装置等に用いられる。この蓄電体セル１は、平面ラミネート型リチウムイオン二次電池に代表されるように、内部電極及び電解質層の積層体を、例えばアルミニウム系の金属層の表面を樹脂層によって絶縁コーティングしたシート状のラミネートフィルムによって密閉・封止している。
【００１３】
蓄電体セル１の外観構成としては、図１（ｂ）に示すように、電解質層及び電極の積層体からなる蓄電要素をラミネートフィルムからなる外装材で包込んで矩形状に形成された蓄電部２、蓄電部２の周囲に外装材をシート状に延設した封止部３、封止部３の両端から露呈される２つの金属製の正，負の電極端子としてのタブ４，５が備えられている。図１（ａ）に示すように、蓄電部２は蓄電体１全体の厚さを規定する最も肉厚な部分であり、タブ４，５は封止部３よりも更に薄く、金属の薄片で形成されている。
【００１４】
以上の蓄電体セル１は、柔軟且つ可撓性を有するセル構造であるため、取扱い上及び保護の観点から、セル単体で或は複数個のセルを積層して所定のケースに収納される。ケース内の蓄電体セル１は、図２に示す電極接続構造を介して１個或は２個単位でバスバー等の外部端子に接続される。
【００１５】
図２は、２つの蓄電体セル１を互いに接続する場合を概念的に示しており、例えば、並列接続の場合では、図２（ａ）に示すように、２つの蓄電体セル１，１のタブ４，４を互いに折重なるように曲げ、タブ４，４の重なり部分を２つの金属板Ｍ１，Ｍ２で挟み込むことにより２つの蓄電体セル１を互いに接続する。
【００１６】
２つの金属板Ｍ１，Ｍ２は、図２（ｂ）に示すように、互いに係合され、タブ４，４を挟持する挟持面が蓄電体１のなす平面に対して略直交するように配置されている。各金属板Ｍ１，Ｍ２の挟持面の一端側には、金属板Ｍ１，Ｍ２を挟持面と略平行な方向に締結する締結金具Ｍ３が配設されており、この締結金具Ｍ３により、２つ金属板Ｍ１，Ｍ２を挟持面と略平行な方向で締結させると、金属板Ｍ１，Ｍ２の相互干渉によって金属板Ｍ１，Ｍ２の挟持面が互いに当接する方向に移動し、タブ４，４の圧着力が発生する。
【００１７】
以上の電極接続構造は、具体的には、図３に示す電極接続用の受け金具１０、図４に示す電極接続用の締め金具２０、図５〜図７に示すボルト３０，ナット３１，スペーサ３２により形成される。受け金具１０，締め金具２０は、それぞれ、金属板Ｍ１，Ｍ２に該当し、ボルト３０，ナット３１，スペーサ３２が締結金具Ｍ３に該当する。
【００１８】
受け金具１０は、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、細長の挟持面を形成する挟持部１１と、挟持部１１の一端を略直角に折曲げた締結部１２と、挟持部１１の他端を細幅にして締結部１２と同じ側で斜め下方に折曲げた係合部１３とで構成されている。係合部１３は、締め金具２０に係合される部位である。また、締結部１２には、ボルト３０が挿通される円孔１２ａが、挟持部１１の平面に対して所定の距離で平行な方向を指向して穿設されている。
【００１９】
締め金具２０は、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、細長の挟持面を形成する挟持部２１と、挟持部２１の一端を斜め上方に折曲げた締結部２２と、挟持部１１の他端を太幅に形成した係合部２３とで構成されている。締結部２２の端部は、傾斜面から更に折曲げられ、挟持部２１のなす平面と略直交する平面を形成している。
【００２０】
また、締結部２２には、ボルト３０を斜めに挿通可能とする長孔２２ａが穿設されており、この長孔２２ａは、挟持部２１の平面と長孔２２ａ中心との距離が受け金具１０の挟持部１１と円孔１２ａの中心との距離よりも小さく設定され、挟持部２１の平面と平行な方向を指向して穿設されている。更に、係合部２３には、受け金具１０の係合部１３を挿通するため、締結部２２側に向って斜めに下降する矩形状の角孔２３ａが設けられている。
【００２１】
受け金具１０と締め金具２０とは、締結金具Ｍ３に該当するボルト３０，ナット３１，スペーサ３２を用いて互いに組付けられ、ボルト３０，ナット３１を締め込むことにより、互いの挟持部１１，２１の間に圧着力が発生する。この圧着力を発生させる作用について、図５〜図７に従って説明する。
【００２２】
先ず、図５に示すように、締め金具２０の締結部２２上方に受け金具１０の締結部１２を重ねて、受け金具１０の係合部１３先端を、締め金具２０の係合部２３に設けられた角孔２３ａに挿入する。そして、首下にスペーサ３２を装着したボルト３０を、締め金具２０の締結部２２に設けられた長孔２２ａから挿入し、受け金具１０の締結部１２に設けられた円孔１２ａから突出させてナット３１を螺合することにより、受け金具１０と締め金具２０とを組付ける。スペーサ３２は、ボルト３０が挿通される円筒形の部材の一端面側をカットし、締め金具２０の締結部２２と略同じ傾斜角を有するテーパ面３２ａを形成したものである。
【００２３】
受け金具１０と締め金具２０とを組付けた当初の状態では、それぞれの円孔１２ａと長孔２２ａとは孔位置が大きくずれており、ボルト３０は斜めに装着されることになる。この状態からナット３１を締め込むと、スペーサ３２が締め金具２０の締結部２２に当接して締め金具２０を受け金具１０に向って上方に押上げる。
【００２４】
更にナット３１を締め込むと、円孔１２ａと長孔２２ａとの孔位置のずれ、図６中のＡ，Ｂ部に示すように、スペーサ３２のテーパ面３２ａによる楔的な作用での横方向への分力、締め金具２０の角孔２３ａに挿入された受け金具１０の係合部１３が傾斜していることによる横方向への分力が複合的に作用し、締め金具２０が受け金具１０に向って横方向に移動する。これにより、受け金具１０の挟持部１１と締め金具２０の挟持部２１との間に介在させた部材（蓄電体セル１のタブ）が押圧され、圧着される。
【００２５】
最終的には、図７のＣ部に示すように、締め金具２０の締結部２２端部が受け金具１０の締結部１２の裏面側に当接して固定され、更にナット３１を締め込むことにより、締め金具２０に強大な横方向の力（受け金具１０側への力）が作用し、締め金具２０が変形して使用限界を越える。通常は、締め金具２０が変形するまでナット３１を締め込むことはなく、使用限界内で十分な圧着力が得られる。
【００２６】
受け金具１０，締め金具２０，ボルト３０，ナット３１，スペーサ３２によって形成される電極接続構造は、ケース内に収納される蓄電体セル１に適用される。図８（ａ），（ｂ）は、蓄電体セル１を単体で収納する単セル用ケース５０を示し、薄型の箱体からなるケース本体５１の両側に、蓄電体セル１の電極端子と電極接続構造を形成する各部材を収納する端子ケース５２，５３が備えられている。端子ケース５２，５３は、図８（ａ）に示すように、ケース本体５１側面に対して互いに反対方向にオフセットされている。これは、後述するように、単セル用ケース５０を複数接続する際の利便性を向上するためである。
【００２７】
図９に示すように、単セル用ケース５０に蓄電体セル１を収納した状態では、端子ケース５２，５３の上面からボルト３０が突出されてナット３１が螺合され、外部端子４０等をナット３１と端子ケース５２，５３の上面との間に配設することが可能となる。また、図１０に示すように、ケース内では、蓄電体セル１の蓄電部２及び封止部３がケース本体５１内に収納され、タブ４，５が端子ケース５２，５３内でスペーサ３２を装着したボルト３０とケース上部のナット３１とにより締結される受け金具１０と締め金具２０との間に挟持されて圧着されている。
【００２８】
この蓄電体セル１を収納した単セル用ケース５０は、単独で各種機器の電源装置として使用可能であるばかりでなく、複数個を接続して１つの電源装置として使用することができる。単セル用ケース５０を複数個接続する場合、図１１に示すように、各ケース本体５１に対して、端子ケース５２同士を一方の側に配列すると共に、端子ケース５３同士を他方の側に配列することにより、組付け作業性の向上と省スペース化を図っている。図１１は、４個の単セル用ケース５０を直列接続する例を示しており、端子板４５を用いてケース間の正極と負極とを接続している。
【００２９】
また、複数の蓄電体セル１を１つのケース内に収納する場合には、例えば、図１２に示すようなケースを用いる。図１２は、蓄電体セル１を２個収納して内部で並列に接続する２セル並列接続用ケース６０を示し、箱体からなるケース本体６１の両側に、各蓄電体セル１の電極端子と電極接続構造を形成する各部材を収納する端子ケース６２，６３が備えられている。端子ケース６２，６３は、図１２（ａ）に示すように、ケース本体６１側面に互いに対称に設けられている。
【００３０】
図１３に示すように、２セル並列接続用ケース６０に２個の蓄電体セル１を収納した状態では、単セル用ケース５０と同様、端子ケース６２，６３の上面からボルト３０が突出されてナット３１が螺合され、外部端子４０等をナット３１と端子ケース６２，６３の上面との間に配設することが可能となる。また、図１４に示すように、端子ケース６２（端子ケース６３）内では、２個の蓄電体セル１のタブ４（タブ５）同士が互いに折重ねられて受け金具１０と締め金具２０との間に配設され、スペーサ３２を装着したボルト３０とケース上部のナット３１との締結により、タブ４（タブ５）の重なり部分が受け金具１０と締め金具２０とで挟持されて圧着されている。
【００３１】
以上のように、本実施の形態においては、蓄電体セル１の電極端子を受け金具１０と締め金具２０との間に挟持して圧着・固定し、受け金具１０と締め金具２０とを締結する締結金具にケース外の外部接続端子を接続可能な電極接続構造を採用しているので、蓄電体セル１を単体或いは複数個ケースに収納してパッケージ化する上での生産性を向上させることができる。また、蓄電体セル１の電極端子を溶接する等して取り外しができなくなるといったことがなく、接続変更にも柔軟に対応することができ、より自由度の高い蓄電体パッケージを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】蓄電体セルの外観図
【図２】蓄電体セルの電極接続構造を概念的に示す説明図
【図３】電極接続用の受け金具を示す図
【図４】電極接続用の締め金具を示す図
【図５】締め金具の上方向への移動を示す説明図
【図６】締め金具の横方向への移動を示す説明図
【図７】締め金具と受け金具とによる圧着を示す説明図
【図８】単セル用ケースの上面及び正面図
【図９】単セル用ケースの外観図
【図１０】単セル用ケース内の状態を示す透視図
【図１１】単セル用ケース同士の接続を示す説明図
【図１２】２セル並列接続用ケースの上面及び正面図
【図１３】２セル並列接続用ケースの外観図
【図１４】２セル並列接続用ケース内の状態を示す説明図
【符号の説明】
【００３３】
１  蓄電体セル
２  蓄電部（蓄電要素）
３  封止部（外装材）
４，５  タブ（電極端子）
１０  受け金具
２０  締め金具
３０  ボルト（締結金具）
３１  ナット（締結金具）
３２  スペーサ（締結金具）
３２ａ  テーパ面
５０  単セル用ケース
６０  ２セル並列接続用ケース
【図１】
2006338933.tif 000003
【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】
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【図１３】
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【図１４】
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