(57)【要約】  組電池は複数の電池と接続部材とを有する。複数の電池はそれぞれ、負極端子と正極端子とを有する。接続部材は、複数の薄肉部と、これらの薄肉部を除く部分である厚肉部とを有する。薄肉部は、正極端子のそれぞれ、または負極端子のそれぞれに溶接されている。接続部材が複数の電池の正極端子のそれぞれに接続されている場合、複数の薄肉部のそれぞれの面積は、正極端子の接続面の面積以上である。また接続部材が負極端子のそれぞれに接続されている場合、複数の薄肉部のそれぞれの面積は、負極端子の接続面の面積以上である。
2012029235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負極端子と正極端子とをそれぞれ有する複数の電池と、
複数の薄肉部と、前記薄肉部を除く部分である厚肉部とを有する接続部材と、を備え、
前記薄肉部は、前記正極端子のそれぞれ、または前記負極端子のそれぞれに溶接されており、
前記接続部材が前記複数の電池の前記正極端子のそれぞれに接続されている場合、前記複数の薄肉部のそれぞれの面積は、前記正極端子の接続面の面積以上であり、
前記接続部材が前記複数の電池の前記負極端子のそれぞれに接続されている場合、前記複数の薄肉部のそれぞれの面積は、前記負極端子の接続面の面積以上である、
組電池。
【請求項２】
前記薄肉部は、前記接続部材のうち、前記電池が接続される側の反対側の面に凹部を設けて形成されている、
請求項１記載の組電池。
【請求項３】
前記薄肉部は、前記接続部材のうち、前記電池が接続される側の面に凹部を設けて形成され、前記電池が前記凹部内に配置されている、請求項１記載の組電池。
【請求項４】
前記接続部材は外部端子と接続される接続箇所を有し、前記接続箇所に近づくに従って、前記厚肉部が厚くなっている、
請求項１記載の組電池。
【請求項５】
前記正極接続部材、前記負極接続部材は以下の式を満たす、
請求項１記載の組電池。
【数１】
2012029235.tif 000007
但し、Ｔは前記凹部同士の間の部分の厚み、Ｗは前記凹部の中心間距離から前記凹部の直径を減じた値、Ｉは前記正極接続部材、前記負極接続部材を流れる最大電流、ｎは前記複数の電池の数、ρ、ｃ、γはそれぞれ、前記正極接続部材、負極接続部材を構成する材料の比抵抗、比熱、比重、ｔは前記最大電流が流れる時間、ΔTは温度上昇の許容値である。
【請求項６】
前記正極接続部材、前記負極接続部材は銅製であり、前記正極接続部材、前記負極接続部材における、前記凹部以外の部分の断面積は５．２ｍｍ２以上である、
請求項１記載の組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池を接続部材によって電気的に並列接続した組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電子機器や電気自動車等の移動体用の電源として、二次電池を複数個接続して構成された組電池が広く使用されている。複数の二次電池を並列に接続する場合には、各電池の正極端子が正極接続部材により互いに接続され、各電池の負極端子が負極接続部材により互いに接続される（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
二次電池の数が多くなると、接続部材には大きな電流が流れる。平板形状の接続部材を用いる場合、その厚さが比較的薄いと接続部材の電気抵抗が高くなり、接続部材での電圧降下が大きくなる。その結果、大きな電力が取り出せなかったり、接続部材が発熱して電池温度が上昇し、電池の寿命の低下を招いたりする。特に、接続部材においては、組電池の外部端子と接続するための接続箇所に近づくに従って、多数の二次電池からの電流が集中していくために、通電による発熱の影響を大きく受ける。【０００４】
このような課題を解決するため、接続部材の板厚を厚くすると、電池の負極端子や正極端子と接続部材とを溶接した場合に、十分な接合強度を確保することが困難になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３１１９２号公報
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、大きな電力を取り出せ、電池の寿命の低下を低減することが可能であるとともに、電池と接続部材とを溶接する際の接合強度を十分に確保できる組電池である。
【０００７】
本発明の組電池は複数の電池と接続部材とを有する。複数の電池はそれぞれ、負極端子と正極端子とを有する。接続部材は、複数の薄肉部と、これらの薄肉部を除く部分である厚肉部とを有する。薄肉部は、正極端子のそれぞれ、または負極端子のそれぞれに溶接されている。接続部材が複数の電池の正極端子のそれぞれに接続されている場合、複数の薄肉部のそれぞれの面積は、正極端子の接続面の面積以上である。また接続部材が負極端子のそれぞれに接続されている場合、複数の薄肉部のそれぞれの面積は、負極端子の接続面の面積以上である。
【０００８】
このように接続部材の薄肉部と電池の負極端子または正極端子とを溶接することで、接続部材と電池との接合強度を十分に確保できる。また、接続部材の厚肉部に電流が流れることで、接続部材の電気抵抗を比較的低く抑えることができる。そのため、接続部材での電圧降下を小さく抑え、電池が大電流で充放電する際に出力を増大させることができる。さらに接続部材の発熱を低減して電池の寿命を向上することができる。また薄肉部のそれぞれの面積が正極端子の接続面及び／または負極端子の接続面以上であるため、電池と接続部材との接続抵抗を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は本発明の実施の形態１による組電池に用いる電池の断面図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態１による組電池の斜視図である。
【図３】図３は図２に示す組電池の３−３線における断面図である。
【図４】図４は図２に示す組電池の上面図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態１による他の組電池の要部拡大図である。
【図６】図６は本発明の実施の形態２による組電池の断面図である。
【図７】図７は本発明の実施の形態２による他の組電池の要部拡大図である。
【図８】図８は本発明の実施の形態３による組電池の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また各実施の形態において、先行する実施の形態と同様の構成をなすものには同じ符号を付し、詳細な説明を省略する場合がある。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１による組電池１０に用いる電池１２の断面図である。図２は組電池１０の斜視図である。図３は組電池１０の３−３線における断面図である。
【００１２】
まず図１を参照しながら電池１２の構成について説明する。電池１２は電極群４を有する。電極群４は正極１と、正極１に対向する負極８とをセパレータ２を介して捲回することで形成されている。正極１には例えばアルミニウム（Ａｌ）製のリード１Ｃが接続され、負極８には例えば銅製のリード８Ｃが接続されている。
【００１３】
電極群４は、上下に絶縁板７Ａ、７Ｂが装着された状態でケース５に挿入される。リード１Ｃの端部は封口板６Ａに、リード８Ｃの端部はケース５の底部にそれぞれ溶接されている。さらに、リチウムイオンを伝導する非水電解質（図示せず）がケース５内に注入されている。すなわち非水電解質は電極群４に含浸し、正極１と負極８の間に介在している。
【００１４】
ケース５の開放端部は、ガスケット６Ｂを介して正極端子６Ｃ、ＰＴＣ素子などの電流遮断部材６Ｆおよび封口板６Ａに対しかしめられている。正極端子６Ｃには、電極群４の不具合によって安全弁などのベント機構６Ｅが開放された際に放出されるガスを排出するための排気孔６Ｄが設けられている。
【００１５】
正極１は集電体１Ａと正極活物質を含む正極層１Ｂとから構成されている。正極層１Ｂは、例えばＬｉＣｏＯ２やＬｉＮｉＯ２、Ｌｉ２ＭｎＯ４またはこれらの混合あるいは複合化合物などの含リチウム複合酸化物を正極活物質として含む。正極層１Ｂは、さらに、導電剤と結着剤とを含む。導電剤として、例えば天然黒鉛や人造黒鉛のグラファイト類、あるいはアセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック類を用いることができる。また結着剤として、例えばポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アラミド樹脂、ポリアミド、ポリイミドなどを用いることができる。集電体１Ａとしては、Ａｌ、炭素、導電性樹脂などが使用可能である。
【００１６】
非水電解質には有機溶媒に溶質を溶解した電解質溶液や、このような溶液を高分子で非流動化したいわゆるポリマー電解質が適用可能である。非水電解質の溶質としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｌＣｌ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＣＯ２）、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２などを用いることができる。有機溶媒としては、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどを用いることができる。
【００１７】
負極８は集電体８Ａと負極活物質を含む負極層８Ｂとから構成されている。集電体８Ａは、ステンレス鋼、ニッケル、銅、チタンなどの金属箔、炭素や導電性樹脂の薄膜などが用いられる。負極層８Ｂに含まれる負極活物質としては、黒鉛などの炭素材料を用いることができる。または、ケイ素やスズあるいはその酸化物などのようにリチウムイオンを可逆的に吸蔵および放出する理論容量密度が８３３ｍＡｈ／ｃｍ３を超える材料を用いることができる。前述のようにリード８Ｃはケース５の内底面に接続されているので、ケース５の外底面は負極端子５Ａとして機能する。
【００１８】
次に組電池１０の構成について説明する。図２、図３に示すように、組電池１０は、複数個（図示例では１４個）の電池１２と、正極接続部材１４及び負極接続部材１６とを含んでいる。正極接続部材１４は、全ての電池１２の正極端子６Ｃと接続されている。負極接続部材１６は、全ての電池１２の負極端子５Ａと接続されている。正極接続部材１４と負極接続部材１６とは離間されている。つまり、全ての電池１２は、正極接続部材１４及び負極接続部材１６により並列に接続されている。
【００１９】
正極接続部材１４は、銅、アルミニウム、ニッケル、銀、及び金の少なくとも１種を含む単体金属あるいは合金などの良導電体である。正極接続部材１４の外形は特に限定されないが、図２は、正極接続部材１４の輪郭が略長方形の例を示している。
【００２０】
正極接続部材１４の、電池１２と接続される側の面は平面状に形成されるとともに、電池１２が接続される側の反対側の面には複数の凹部１８が設けられている。凹部１８は、配置される電池１２の数と同数設けられている。凹部１８は、平板形状の良導電体にプレス加工、切削加工やエッチングを行うことで形成されている。凹部１８の形状は例えば、円形状である。その結果、正極接続部材１４に複数の薄肉部２０と、薄肉部２０を除く部分である厚肉部２２とが形成されている。
【００２１】
薄肉部２０の厚さは、レーザー溶接や抵抗溶接で、電池１２の正極端子６Ｃと溶接できるように設定されている。薄肉部２０を電池１２の正極端子６Ｃの上に載置し、正極端子６Ｃと薄肉部２０とは、レーザー溶接や抵抗溶接により溶接されて、電気的に接続される。
【００２２】
また、正極接続部材１４は、図示しない外部端子と接続するための接続箇所２４を、正極接続部材１４の長辺側の端部近傍に有している。
【００２３】
負極接続部材１６も正極接続部材１４と同様に、アルミニウム、ニッケル、銀、及び金の少なくとも１種を含む良導電体で構成されている。負極接続部材１６の外形は特に限定されないが、図２は、負極接続部材１６の輪郭が略長方形の例を示している。
【００２４】
負極接続部材１６の、複数の電池１２と接続される側の面は平面状に形成されるとともに、電池１２が接続される側の反対側の面には複数の凹部２６が設けられている。凹部２６は、組電池１０に配置される電池１２の数と同数設けられている。凹部２６は、平板形状の良導電体にプレス加工、切削加工やエッチングを行って形成されている。凹部２６の形状は例えば、円形状である。その結果、負極接続部材１６に複数の薄肉部２８と、薄肉部２８を除く部分である厚肉部３０とが形成されている。
【００２５】
薄肉部２８の厚さは、レーザー溶接や抵抗溶接で、電池１２の負極端子５Ａと溶接できるように設定されている。負極接続部材１６の薄肉部２８の上に電池１２を載置し、電池１２の負極端子５Ａと薄肉部２８とが、レーザー溶接や抵抗溶接により溶接され、電気的に接続される。
【００２６】
また、負極接続部材１６は、図示しない外部端子と接続するための接続箇所３２を、負極接続部材１６の長辺側の端部近傍に有している。図２、図３では、接続箇所３２は接続箇所２４と反対側に位置する端部に形成されているがこの配置に限定する必要はない。
【００２７】
本実施の形態では、電池１２の容量が２，９００ｍＡｈであり、薄肉部２０、２８の厚さを０．１ｍｍ以上、０．３ｍｍ以下とし、厚肉部２２、３０の厚さを０．５ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下としている。
【００２８】
以上のように構成された組電池１０について、以下その動作、作用を説明する。
【００２９】
電池１２の数が多くなると、正極接続部材１４、負極接続部材１６には大きな電流が流れる。これに対し、正極接続部材１４の厚肉部２２や負極接続部材１６の厚肉部３０により、正極接続部材１４や負極接続部材１６の平均断面積は比較的大きくなっている。その結果、正極接続部材１４や負極接続部材１６の抵抗を比較的低く抑えることが可能である。そのため、電池１２が大電流で充放電する際にも正極接続部材１４や負極接続部材１６での電圧降下を小さく抑え、組電池１０の出力を増大することができる。また正極接続部材１４や負極接続部材１６の発熱を低減して電池１２の寿命を向上することができる。
【００３０】
一方、正極接続部材１４の厚肉部２２や負極接続部材１６の厚肉部３０は厚く構成されている。すなわち、レーザー溶接や抵抗溶接により、厚肉部２２は正極端子６Ｃと溶接するのに適した厚さになっていない。また厚肉部３０は負極端子５Ａと溶接するのに適した厚さになっていない。しかしながら薄肉部２０、２８は、レーザー溶接や抵抗溶接により、正極端子６Ｃや負極端子５Ａと溶接できる厚さに設定されている。そのため、レーザー溶接や抵抗溶接により、正極端子６Ｃと正極接続部材１４、負極端子５Ａと負極接続部材１６とを溶接することができる。そして十分な接合強度を確保できる。
【００３１】
前述のように、負極接続部材１６は平板形状の良導電体をプレス加工、切削加工やエッチングを施すことにより形成されている。ただし、プレス加工、切削加工やエッチングが行なわれた部分である薄肉部２８を平坦に形成することは困難である。しかしながら、負極接続部材１６の複数の電池１２と接続される側の面は、プレス加工、切削加工やエッチングが施されておらず平面状に形成されている。
【００３２】
そして厚肉部２２が組電池１０の最外面をなすことで、組電池１０の高さを均等にすることができる。
【００３３】
次に凹部１８の好ましい配置について説明する。図４は図２に示す組電池の上面図である。
【００３４】
図２、図３に示すように外部端子と接続するための接続箇所２４は、正極接続部材１４の長辺側の端部近傍に設けられている。また正極接続部材１４に形成された凹部１８（薄肉部２０）は電池１２と接続されている。そのため、正極接続部材１４を流れる電流は凹部１８を避ける経路で厚肉部２２を通る。
【００３５】
隣接する凹部１８の中心間距離をＰ、凹部１８の直径をＤとすると、Ｐ−Ｄがこの電流経路の幅となる。正極接続部材１４の抵抗を低く保つ観点から、厚肉部２２の厚さが１．０ｍｍの場合、Ｐ−Ｄの値は５．０ｍｍ以上であることが好ましく、厚肉部２２の厚さが２．５ｍｍの場合、Ｐ−Ｄの値は２．０ｍｍ以上であることが好ましい。
【００３６】
ただし、Ｐ−Ｄの値が大きくなることは、組電池１０の大きさが大きくなることを意味する。そのため、厚肉部２２の厚さとＰ−Ｄの値の積で表される電流経路の断面積を大きくし、かつ組電池１０を小型にするためには、厚肉部２２が厚いほどよい。しかしながら厚肉部２２が厚すぎると薄肉部２０を形成しにくくなり、また薄肉部２０を精度よく配置しにくくなる。また最大電流を考慮すると、ある程度以上に厚肉部２２が厚くても、抵抗低減への寄与が小さくなる。これらを考慮すると、厚肉部２２の厚さをＴｍｍ、Ｐ−Ｄの値をＷ、最大電流をＩとすると、（式１）の関係を満たすように正極接続部材１４を設計することがより好ましい。また負極接続部材１６についても同様である。
【００３７】
なおｎは正極接続部材１４における凹部１８の数（電池１２の数）、ρ、ｃ、γはそれぞれ、正極接続部材１４を構成する材料の比抵抗、比熱、比重である。ｔは最大電流が流れる時間、ΔTは温度上昇の許容値である。
【００３８】
【数１】
2012029235.tif 000003
【００３９】
この閾値は以下の前提から導かれる。まず凹部１８同士の間を流れる電流において最も多い電流は、接続箇所２４に最も近い凹部１８同士の間を流れる電流ｉである。接続箇所２４に最も近い３個の電池１２の電流は凹部１８同士の間を流れない、そして、接続箇所２４に最も近い凹部１８同士の間の２箇所と外部の２箇所の合計４箇所を電流が流れるので、接続箇所２４に最も近い凹部１８同士の間を流れる電流ｉは組電池１０から出力される全体電流Ｉに対して、以下の（式２）で表される。
【００４０】
【数２】
2012029235.tif 000004
【００４１】
一方、電流ｉによる発熱に基づく温度上昇が正極接続部材１４の温度上昇の許容値以下になる必要があるので、（式３）を満たす必要がある。なおＣは正極接続部材１４における、凹部１８同士の間の部分の熱容量である。
【００４２】
【数３】
2012029235.tif 000005
【００４３】
したがって、正極接続部材１４における電流が流れる方向の長さをＬとし、（式２）を代入すると、以下の関係が求められる。
【００４４】
【数４】
2012029235.tif 000006
【００４５】
（式４）を整理することで（式１）が求められる。例えば、正極接続部材１４が銅製であり、ｎが１４個、Iが１００Ａ、ｔが２７０秒、ΔＴが２０℃の条件下ではＴ×Ｗは５．２ｍｍ２以上であることが好ましい。すなわち正極接続部材１４、負極接続部材１６における、凹部１８同士の間の断面積は５．２ｍｍ２以上であることが好ましい。
【００４６】
なお、電池１２と薄肉部２０、２８を接続する面積を大きくするほうが電池１２と正極接続部材１４や負極接続部材１６との接続抵抗を低減することができる。そのため薄肉部２０の面積は正極端子６Ｃの接続面の面積以上であることが好ましく、薄肉部２８の面積は負極端子５Ａの接続面の面積以上であることが好ましい。そして、薄肉部２０と正極端子６Ｃの接続面のできる限り広い面積でレーザー溶接することが好ましい。例えば正極端子６Ｃの接続面の外周に沿ってレーザー溶接することが好ましい。あるいは、３点以上の複数の点でレーザー溶接することが好ましい。薄肉部２８と負極端子５Ａの接続面との溶接についても同様である。
【００４７】
次に、本実施の形態による好ましい構造について図５を参照しながら説明する。図５は本発明の実施の形態１による他の組電池の要部拡大図である。
【００４８】
図１に示したように、正極端子６Ｃには、電池１２に異常が生じた際に電池１２からガス等を噴出するための排気孔６Ｄが設けられている。そのため、このガスを組電池１０の外部へ導くために、正極接続部材１４の上にダクト２３を配置することが好ましい。
【００４９】
この場合、電池１２の正極端子６Ｃの外側にリング１３を配置し、リング１３と薄肉部２０の下面で正極端子６Ｃをシールする。そして薄肉部２０に貫通孔２０Ａを設ける。またダクト２３には、薄肉部２０と位置合わせされた貫通孔２３Ａを設ける。この構成により、正極端子６Ｃから噴出したガスは貫通孔２０Ａから凹部１８、貫通孔２３Ａを通ってダクト２３内に導かれて、さらに組電池１０の外部へ流出する。
【００５０】
なお図５では薄肉部２０に貫通孔２０Ａを設けているが、薄肉部２０の大きさを正極端子６Ｃの上面と同じにし、貫通孔２０Ａを薄肉部２０の外側の位置で厚肉部２２に形成してもよい。
【００５１】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２による組電池８０の断面図である。組電池８０では、実施の形態１における正極接続部材１４、負極接続部材１６に代えて、正極接続部材３４、負極接続部材４６が用いられている。正極接続部材３４の、電池１２が接続される側の面には複数の凹部３６が形成され、正極接続部材３４に薄肉部３８と厚肉部４０とが形成されている。同様に、負極接続部材４６の、電池１２が接続される側の面には複数の凹部４８が形成され、負極接続部材４６に薄肉部５０と厚肉部５２とが形成されている。
【００５２】
正極接続部材３４の凹部３６は、実施の形態１における凹部１８と同様に、平板形状の良導電体にプレス加工、切削加工やエッチングを施し形成され、組電池１０に配置される電池１２の数と同数（本実施の形態では１４個）設けられている。薄肉部３８の厚さは、レーザー溶接や抵抗溶接で、正極端子６Ｃと溶接できるように設定されている。
【００５３】
凹部３６は、正極端子６Ｃよりもやや大きな円状に形成され、凹部３６内に正極端子６Ｃが挿入されている。このように凹部３６に正極端子６Ｃを挿入した状態で、正極端子６Ｃと薄肉部３８とをレーザー溶接や抵抗溶接により溶接することで、この両者は電気的に接続されている。また、凹部３６を電池１２の径方向の大きさよりも大きくして、凹部３６に電池１２を挿入してもよい。
【００５４】
負極接続部材４６の凹部４８は、実施の形態１における凹部２６と同様に、平板形状の良導電体にプレス加工、切削加工やエッチングを施し形成され、組電池１０に配置される電池１２の数と同数設けられている。薄肉部５０の厚さは、レーザー溶接や抵抗溶接で、負極端子５Ａと溶接できるように設定されている。
【００５５】
凹部４８の形状は、負極端子５Ａよりもやや大きな円状に形成されて、凹部４８内に負極端子５Ａが挿入されている。このように凹部４８に負極端子５Ａを挿入した状態で、負極端子５Ａと薄肉部５０とを、レーザー溶接や抵抗溶接により溶接することで、この両者は電気的に接続されている。
【００５６】
薄肉部３８、５０の厚さや厚肉部４０、５２の厚さ、凹部３６同士、凹部４８同士の間隔は実施の形態１における薄肉部２０、２８の厚さや厚肉部２２、３０の厚さ、凹部１８同士、凹部２６同士の間隔の好ましい設定と同様である。
【００５７】
以上のように構成された組電池８０について、以下その動作、作用を説明する。組電池８０では、凹部３６内に正極端子６Ｃが収容され、凹部４８に負極端子５Ａが収容される。そのため、組電池８０の高さを、凹部３６、４８の深さ分だけ小さくすることができる。その結果、単位体積当りの組電池８０のエネルギー効率を向上できる。
【００５８】
また、電池１２が、正極接続部材３４や、負極接続部材４６に対して位置ずれが生じそうになっても、凹部３６、４８の壁面が、電池１２の移動を拘束する。そのため、正極接続部材３４や、負極接続部材４６に対する電池１２の位置ずれを防止することができる。
【００５９】
なお厚肉部４０、５２による正極接続部材３４や負極接続部材４６の抵抗低減や、薄肉部３８、５０による接合強度確保については実施の形態１と同様である。
【００６０】
さらに好ましい構造について図７を参照しながら説明する。図７は本発明の実施の形態２による他の組電池の要部拡大図である。
【００６１】
実施の形態１で図５を参照しながら説明したように、排気孔６Ｄから噴出したガスを組電池８０の外部へ導くために、正極接続部材３４の上にダクト２３を配置することが好ましい。
【００６２】
この場合、電池１２の正極端子６Ｃの外側にリング１３を配置し、リング１３と薄肉部３８の下面で正極端子６Ｃをシールする。そして薄肉部３８に貫通孔３８Ａを設ける。またダクト２３には、薄肉部３８と位置合わせされた貫通孔２３Ａを設ける。この構成により、正極端子６Ｃから噴出したガスは貫通孔３８Ａ、２３Ａを通ってダクト２３内に導かれて、さらに組電池８０の外部へ排出される。
【００６３】
この場合、ガスの噴出経路が図５に示す構成よりも凹部の深さ分だけ短くなり、よりスムーズにガスを排出することができる。
【００６４】
なお、負極端子５Ａの側にベント機構が設けられている場合は、ダクト２３を負極接続部材４６の下に配置すればよい。このことは実施の形態１についても同様である。
【００６５】
（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３による組電池９０の断面図である。組電池９０では、実施の形態２における正極接続部材３４、負極接続部材４６に代えて、正極接続部材５６、負極接続部材６６が用いられている。正極接続部材５６の厚肉部は図示しない外部端子との接続箇所２４に近づくに従って、厚くなるように形成されている。同様に、負極接続部材６６の厚肉部も図示しない外部端子との接続箇所３２に近づくに従って、厚くなるように形成されている。
【００６６】
すなわち、正極接続部材５６の、電池１２Ａ〜１２Ｅが接続される側の面には複数の凹部６０が形成され、正極接続部材５６に薄肉部６２と厚肉部６４Ａ〜６４Ｆが形成されている。凹部６０は、正極端子６Ｃよりもやや大きな円状に形成され、凹部６０内に正極端子６Ｃが挿入されている。また、薄肉部６２の厚さは、レーザー溶接や抵抗溶接で、正極端子６Ｃと溶接できるように設定されている。凹部６０に電池１２Ａ〜１２Ｅの正極端子６Ｃをそれぞれの挿入し、正極端子６Ｃと薄肉部６２とは、レーザー溶接や抵抗溶接により溶接され、接続されている。
【００６７】
ここで、電池１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅは接続箇所２４から遠い順に配置され、厚肉部６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｄ、６４Ｅ、６４Ｆは接続箇所２４から遠い順に配置されている。
【００６８】
電流は、正極接続部材５６内を、電池１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅの正極端子６Ｃから接続箇所２４に向かって流れる。そのため、電池１２Ａの正極端子６Ｃから流れる電流により、厚肉部６４Ｂを流れる電流は厚肉部６４Ａを流れる電流よりも大きくなる。また、電池１２Ｂから流れる電流により、厚肉部６４Ｃを流れる電流は厚肉部６４Ｂを流れる電流よりも大きくなる。同様に電池１２Ｃから流れる電流により、厚肉部６４Ｄを流れる電流は厚肉部６４Ｃを流れる電流よりも大きくなる。このように、正極接続部材５６内を流れる電流は、接続箇所２４に近づくに従って大きくなり、厚肉部６４Ｆで最大になる。
【００６９】
正極接続部材５６と同様に、負極接続部材６６の、電池１２Ａ〜１２Ｅが接続される側の面には複数の凹部７０が形成され、負極接続部材６６に薄肉部７２と厚肉部７４Ａ〜７４Ｆが形成されている。凹部７０は、負極端子５Ａよりもやや大きな円状に形成され、凹部７０内に負極端子５Ａが挿入されている。また、薄肉部７２の厚さは、レーザー溶接や抵抗溶接で、負極端子５Ａと溶接できるように設定されている。凹部７０に電池１２Ａ〜１２Ｅの負極端子５Ａをそれぞれ挿入し、負極端子５Ａと薄肉部７２とは、レーザー溶接や抵抗溶接により溶接され、接続されている。
【００７０】
ここで、電池１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅは接続箇所３２から近い順に配置され、厚肉部７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃ、７４Ｄ、７４Ｅ、７４Ｆは接続箇所３２から近い順に配置されている。
【００７１】
外部端子から流れ込んだ電流は、負極接続部材６６内を、接続箇所３２から電池１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅの負極端子に向かって流れる。ここで、電池１２Ａの負極端子５Ａへ電流が流れるため、厚肉部７４Ａを流れる電流は厚肉部７４Ｂを流れる電流よりも小さくなる。また電池１２Ｂへ電流が流れるため、厚肉部７４Ｃを流れる電流は厚肉部７４Ｂを流れる電流よりも小さくなる。同様に電池１２Ｃへ流れる電流により、厚肉部７４Ｄを流れる電流は厚肉部７４Ｃを流れる電流よりも小さくなる。このように、負極接続部材６６内を流れる電流は、接続箇所３２に近づくに従って大きくなり、厚肉部７４Ａで最大になっている。
【００７２】
本実施の形態の場合、接続箇所２４に近い側の正極接続部材５６の一端面の厚さを０．５ｍｍ〜２．５ｍｍとし、接続箇所２４に遠い側の正極接続部材５６の他端面の厚さを０．１ｍｍ〜０．３ｍｍとしている。同様に、接続箇所３２に近い側の負極接続部材６６の一端面の厚さを０．５ｍｍ〜２．５ｍｍとし、接続箇所３２に遠い側の負極接続部材６６の他端面の厚さを０．１ｍｍ〜０．３ｍｍとしている。
【００７３】
以上の構成による組電池９０の効果、作用を説明する。上述したように、正極接続部材５６、負極接続部材６６ともに、接続箇所２４、３２に近づくに従って電流値が大きくなる。しかしながら、正極接続部材５６、負極接続部材６６では接続箇所２４、３２に近づくに従って、肉厚部が厚くなり、断面積が大きくなっている。そのため、正極接続部材５６、負極接続部材６６の電気抵抗を低く抑えることが可能であり、電流が集中する接続箇所２４、３２近傍でも電圧降下を小さく抑えることができる。その結果、組電池９０の出力を増大することができるとともに、正極接続部材３４や負極接続部材４６の発熱を低減して電池１２Ａ〜１２Ｅの寿命を向上することができる。
【００７４】
また、接続箇所２４、３２から離れるに従って、正極接続部材５６、負極接続部材６６を流れる電流値は小さくなり、通電による発熱の影響を受けにくくなる。そのため、正極接続部材５６、負極接続部材６６の厚肉部を接続箇所２４、３２から離れるに従って、薄くすることが可能であり、正極接続部材５６、負極接続部材６６の軽量化や、コストの低減を図ることもできる。
【００７５】
また、実施の形態２と同様に、レーザー溶接や抵抗溶接により、正極端子６Ｃと正極接続部材５６、負極端子５Ａと負極接続部材６６とを溶接することができ、十分な接合強度を確保できる。さらに、組電池９０を小型化することができ、単位体積当りの組電池９０のエネルギー効率を向上できる。また、正極接続部材５６や負極接続部材６６に対する電池１２Ａ〜１２Ｅの位置ずれを防止することができる。
【００７６】
なお、実施の形態１〜３では、正極接続部材１４、３４、５６と、負極接続部材１６、４６、６６の両方に、薄肉部と厚肉部とを設けたが、本発明はこれに限定されない。正極接続部材、負極接続部材のいずれか一方だけ、薄肉部と厚肉部とを有する接続部材を用いてもよい。
【００７７】
例えば、負極接続部材にだけ薄肉部と厚肉部を有する接続部材を用い、一方、薄肉部を設けない正極接続部材を用い、ヒューズを介して、正極接続部材と正極端子６Ｃとを接続してもよい。
【００７８】
また、本実施の形態では、薄肉部２０、２８、３８、５０、６２、７２の形状を円状にしたが、形状はこれに限らず、レーザー溶接や抵抗溶接ができる大きさがあれば形状は制限されない。
【００７９】
また、実施の形態１〜３では、正極接続部材１４、３４、５６の縦辺部端部近傍、負極接続部材１６、４６、６６の縦辺部端部近傍に他の外部端子と接続するための接続箇所２４、３２を設けたが、本発明はこれに限定されない。正極接続部材１４、３４、５６の横辺部端部近傍、負極接続部材１６、４６、６６の横辺部端部近傍に他の外部端子と接続するための接続箇所を設けてもよい。
【００８０】
なお、以上の説明では、電池１２としてリチウムイオン二次電池を用いた例を説明したが、電池１２はこれに限定されない。他の非水電解質二次電池や、ニッケル水素蓄電池に代表される水溶液系電解質二次電池等を用いてもよい。ただし、ニッケル水素蓄電池は、電池電圧−充電度特性にピーク電圧が存在し、満充電状態時に最大電圧とならないために、ピーク電圧時の充電度以下で使用する必要がある。また、電池１２は、アルカリ乾電池やリチウム一次電池などの一次電池とすることもできる。
【００８１】
なお、以上の説明では、電池１２として円筒型電池を用いた例を説明したが、電池１２はこれに限定されない。角型電池、パウチ電池などを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明による組電池においては、大きな電力を取り出せ、電池の寿命の低下を低減することが可能であるとともに、電池と接続部材とを溶接する際の接合強度を十分に確保できる。よって、本発明は、各種電源として良好なサイクル特性が望まれる二次電池の組電池として好適である。
【符号の説明】
【００８３】
１    正極
１Ａ，８Ａ    集電体
１Ｂ    正極層
１Ｃ，８Ｃ    リード
２    セパレータ
４    電極群
５    ケース
５Ａ    負極端子
６Ａ    封口板
６Ｂ    ガスケット
６Ｃ    正極端子
６Ｄ    排気孔
６Ｅ    ベント機構
６Ｆ    電流遮断部材
７Ａ，７Ｂ    絶縁板
８    負極
８Ｂ    負極層
１０，８０，９０    組電池
１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ    電池
１３    リング
１４，３４，５６    正極接続部材
１６，４６，６６    負極接続部材
１８，２６，３６，４８，６０，７０    凹部
２０，２８，３８，５０，６２，７２    薄肉部
２０Ａ，２３Ａ，３８Ａ    貫通孔
２２，３０，４０，５２，６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄ，６４Ｅ，６４Ｆ，７４Ａ，７４Ｂ，７４Ｃ，７４Ｄ，７４Ｅ，７４Ｆ    厚肉部
２４，３２    接続箇所
【図１】
2012029235.tif 000008
【図２】
2012029235.tif 000009
【図３】
2012029235.tif 000010
【図４】
2012029235.tif 000011
【図５】
2012029235.tif 000012
【図６】
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【図７】
2012029235.tif 000014
【図８】
2012029235.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成25年2月7日(2013.2.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
正極接続部材３４の凹部３６は、実施の形態１における凹部１８と同様に、平板形状の良導電体にプレス加工、切削加工やエッチングを施し形成され、組電池８０に配置される電池１２の数と同数（本実施の形態では１４個）設けられている。薄肉部３８の厚さは、レーザー溶接や抵抗溶接で、正極端子６Ｃと溶接できるように設定されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
負極接続部材４６の凹部４８は、実施の形態１における凹部２６と同様に、平板形状の良導電体にプレス加工、切削加工やエッチングを施し形成され、組電池８０に配置される電池１２の数と同数設けられている。薄肉部５０の厚さは、レーザー溶接や抵抗溶接で、負極端子５Ａと溶接できるように設定されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
外部端子から流れ込んだ電流は、負極接続部材６６内を、接続箇所３２から電池１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅの負極端子に向かって流れる。ここで、電池１２Ａの負極端子５Ａへ電流が流れるため、厚肉部７４Ｂを流れる電流は厚肉部７４Ａを流れる電流よりも小さくなる。また電池１２Ｂへ電流が流れるため、厚肉部７４Ｃを流れる電流は厚肉部７４Ｂを流れる電流よりも小さくなる。同様に電池１２Ｃへ流れる電流により、厚肉部７４Ｄを流れる電流は厚肉部７４Ｃを流れる電流よりも小さくなる。このように、負極接続部材６６内を流れる電流は、接続箇所３２に近づくに従って大きくなり、厚肉部７４Ａで最大になっている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負極端子と正極端子とをそれぞれ有する複数の電池と、
複数の薄肉部と、前記薄肉部を除く部分である厚肉部とを有する接続部材と、を備え、
前記薄肉部は、前記正極端子のそれぞれ、または前記負極端子のそれぞれに溶接されており、
前記接続部材が前記複数の電池の前記正極端子のそれぞれに接続されている場合、前記複数の薄肉部のそれぞれの面積は、前記正極端子の接続面の面積以上であり、
前記接続部材が前記複数の電池の前記負極端子のそれぞれに接続されている場合、前記複数の薄肉部のそれぞれの面積は、前記負極端子の接続面の面積以上であり、
前記接続部材は外部端子と接続される接続箇所を有し、前記接続箇所に近づくに従って、前記厚肉部が厚くなっている、
組電池。
【請求項２】
前記薄肉部は、前記接続部材のうち、前記電池が接続される側の反対側の面に凹部を設けて形成されている、
請求項１記載の組電池。
【請求項３】
前記薄肉部は、前記接続部材のうち、前記電池が接続される側の面に凹部を設けて形成され、前記電池が前記凹部内に配置されている、請求項１記載の組電池。
【請求項４】
前記正極接続部材、前記負極接続部材は以下の式を満たす、
請求項１記載の組電池。
【数１】
2012029235.tif 000016
但し、Ｔは前記凹部同士の間の部分の厚み、Ｗは前記凹部の中心間距離から前記凹部の直径を減じた値、Ｉは前記正極接続部材、前記負極接続部材を流れる最大電流、ｎは前記複数の電池の数、ρ、ｃ、γはそれぞれ、前記正極接続部材、負極接続部材を構成する材料の比抵抗、比熱、比重、ｔは前記最大電流が流れる時間、ΔTは温度上昇の許容値である。
【請求項５】
前記正極接続部材、前記負極接続部材は銅製であり、前記正極接続部材、前記負極接続部材における、前記凹部以外の部分の断面積は５．２ｍｍ２以上である、
請求項１記載の組電池。
【国際調査報告】
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2012029235.tif 000018
2012029235.tif 000019
2012029235.tif 000020
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