(57)【要約】【課題】本発明は接続部材に可撓性を持たせることで、二次電池との接合部への応力、製造コストを抑制し、電池性能を向上した組電池の提供を目的としている。【解決手段】本発明は、複数の円筒形二次電池と複数の円筒形二次電池を接続する接続部材とを有する組電池において、前記接続部材が可撓性を有する。 【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の円筒形二次電池と複数の円筒形二次電池を接続する接続部材とを有する組電池において、
前記接続部材は可撓性を有する組電池。
【請求項２】
請求項１に記載の組電池において、
前記複数の円筒形二次電池は、前記円筒形二次電池の軸方向に接続され、
前記円筒形二次電池は、前記円筒形二次電池の軸方向一方側に設けられた正極端子と、前記円筒形二次電池の軸方向他方側に設けられた負極端子を有し、
前記複数の円筒形二次電池は、隣り合う前記円筒形二次電池同士の正極端子と負極端子同士とが前記接続部材として直列用バスバーを介して接続される組電池。
【請求項３】
請求項２に記載の組電池において、
前記直列用バスバーは、前記正極端子と前記負極端子との間に位置する板金部と、
前記板金部から突出する可撓部とを有し、前記可撓部は、可撓性を有する組電池。
【請求項４】
請求項３に記載の組電池において、
前記板金部は、前記円筒形二次電池の前記正極端子に接続され、
前記可撓部は前記板金部と、前記円筒形二次電池と隣合う他の前記円筒形二次電池の前記負極端子を接続する組電池。
【請求項５】
請求項４に記載の組電池において、
前記可撓部は円筒形二次電池の軸方向に湾曲した湾曲部を有する組電池。
【請求項６】
請求項５において、
前記可撓部は、複数の板状のリードを重ねた状態のものである組電池。
【請求項７】
請求項１に記載の組電池において、
前記複数の円筒形二次電池は、前記円筒形二次電池の軸方向と直交する方向に接続され、
前記円筒形二次電池は、前記円筒形二次電池の軸方向一方側に設けられた正極端子と、前記円筒形二次電池の軸方向他方側に設けられた負極端子を有し、
前記複数の円筒形二次電池は、隣り合う前記円筒形二次電池同士の負極端子同士が前記接続部材として並列用バスバーを介して接続される組電池。
【請求項８】
請求項７に記載の組電池において、
前記並列用バスバーは、複数の板状のリードを重ねた状態のものである組電池。
【請求項９】
請求項６または請求項８に記載の組電池において、
前記接続部材は、線材を編込んだシャントワイヤー部材である組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車載用途等に使用される組電池に関する。  
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド電気自動車や純粋な電気自動車等の動力源として大容量（Ｗｈ）の二次電池が開発されており、その中でもエネルギー密度（Ｗｈ／ｋｇ）の高いリチウムイオン二次電池が注目されている。
円筒形のリチウムイオン二次電池においては、正極活物質を塗布した正極箔、負極活物質を塗布した負極箔およびそれぞれを絶縁するためのセパレータを重ね合わせて捲回した円筒形状の蓄電要素を電池缶に収容して、そして、正極端子を兼ねる蓋体および負極端子を兼ねる電池缶に電気的に接続する。そして、電池缶の開口部から電解液を注液し、電池缶の開口部を蓋で塞ぎ、電池缶をかしめることで封止し、二次電池を作製する。
【０００３】
そして、上記した円筒形のリチウムイオン二次電池を複数個、直列または並列に接続して組電池を作製する。そのために、バスバーを各電池の正負極端子に溶接して接続することが行われている。例えば、円筒形電池を軸方向に直列に接続して所定の長さの１個の電池群から成る電池モジュールを構成する場合、円筒形電池の接続については、電池の正極端子側に例えば円形の皿状部材をスポット溶接し、この皿状部材に別の電池の負極端子である缶底部を挿入したのち皿状部材との間でスポット溶接が順次行われるのが通例である。また、複数個の円筒形電池を軸方向に直列に接続して成る電池群が、その側面の長手方向に添着された電気絶縁性の部材で支持されていることを特徴とする電池モジュールが提供されている。（特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１７３５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら（特許文献１）に記載されているように可撓性を持たない接続部材であった場合、予期せぬ振動・衝撃や熱膨張の違いによる応力等が直接接合部にかかるため、
接合部でのクラックの発生や接合部の破断を防ぐために補強用の別部材を使用しなければならず、組電池の体積、重量増による組電池性能の低下や別部品を製造するための製造コスト増となる恐れがある。これらの課題に対して、本願では接続部材に可撓性を持たせることで、二次電池との接合部への応力、製造コストを抑制し、電池性能を向上した組電池の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、複数の円筒形二次電池と複数の円筒形二次電池を接続する接続部材とを有する組電池において、前記接続部材は可撓性を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、複数の円筒形二次電池と複数の円筒形二次電池を接続する接続部材とを有する組電池において、前記接続部材が可撓性を有することで、電池性能を向上した組電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】モジュール（組電池）の外観斜視図
【図２】モジュールの分解斜視図
【図３】バスバーの斜視図
【図４】直列用バスバーの可撓部の斜視図
【図５】実施例１の直列用バスバーの可撓部の組立図
【図６】実施例１の直列用バスバーの板金部の斜視図
【図７】実施例１の直列用バスバーの組立図
【図８】実施例１の直列用バスバーの組立図
【図９】実施例１の直列用バスバーの斜視図
【図１０】実施例１の直列用バスバーの組立図
【図１１】実施例１の並列用バスバーの斜視図と組立図
【図１２】実施例１の直列用バスバーと電池の組立図
【図１３】実施例１の直列用バスバーと電池の組立図
【図１４】実施例１の直列用バスバーと電池の組立図
【図１５】実施例１の直列用バスバーと電池の組立品の平面図と側面図
【図１６】実施例１の並列用バスバーと電池の組立図
【図１７】実施例２のバスバーの斜視図
【図１８】実施例３の直列用バスバーの斜視図
【図１９】実施例３の並列用バスバーの斜視図
【図２０】実施例４のバスバーと円筒形二次電池との接続の斜視図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施例を図１〜図２０を用いて説明する。
本発明は、複数の円筒形二次電池と複数の円筒形二次電池を接続する接続部材とを有する組電池（以下、モジュール）において、接続部材は可撓性を有する構造である。
【００１０】
（実施例１）
図１は、二次電池モジュールであるモジュール１００の外観斜視図である。
図示すように、モジュール１００は、円筒形二次電池１０１、ケース１０２、ケース固定ネジ１０３（図示せず）、直列用バスバー１０４、並列用バスバー１０５から構成されている。円筒形二次電池１０１を複数個組み合わせて、上下に分割されたケース１０２の中に収納しケース固定ネジ１０３で固定される。
【００１１】
図２は、モジュール１００の分解斜視図である。
複数の円筒形二次電池１０１は、円筒形二次電池１０１の軸方向同士が向かい合って配列される。軸方向に配列された複数の円筒形二次電池はさらに軸方向と直交する方向に配列される。軸方向と直交する方向での配列は、図２のように平面上であってもよく、立体的に配列していても良い。
隣合う円筒形二次電池１０１の軸方向は、バスバー１０４（直列用バスバー）を介して其々の正極端子と負極端子とが接続されている。バスバー１０４は、各円筒形二次電池１０１の正極端子１０１ａに例えば、ＴＩＧ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ  Ｉｎｅｒｔ  Ｇａｓ）溶接で溶接される。
【００１２】
また、隣合う円筒形二次電池１０１の軸方向と直交する方向（並列方向）は、さらにバスバー１０５（並列用バスバー）を介して接続されている。
【００１３】
円筒形二次電池１０１の負極端子に、バスバー１０４および、バスバー１０５が例えば、抵抗溶接でそれぞれ溶接されている。ケース１０２の材質は、例えば、ポリブチレンテレフタレートやポリプロピレン等の樹脂である。また、ケース固定ネジ１０３の材質は、例えば、ＳＷＣＨなどの鉄鋼材やステンレス、アルミ等である。バスバー１０４、１０５
の材質は、例えばＣ１０２０等の銅やアルミ等である。
【００１４】
図３（ａ）は、バスバー１０４の斜視図である。
バスバー１０４は、隣合う円筒形二次電池１０１の正極端子と負極端子とを接続する部材である。バスバー１０４同士は、さらにバスバー１０５を介して接続されていてもよい。バスバー１０４には、正極端子と、隣の円筒形二次電池の負極端子との間に位置する板金部１０４ｂと、板金部１０４ｂから突出して板金部１０４ｂと隣の円筒形二次電池の負極端子とを接続する可撓部１０４ａを有する。バスバー１０４に設けられた可撓部１０４ａ、板金部１０４ｂがそれぞれ円筒形二次電池１０１の負極端子１０１ｄ、正極端子１０１ａに溶接されることでバスバー１０４と円筒形二次電池１０１を電気的に接続する。更に、バスバー１０４の板金部１０４ｂは、凸部を有し、円筒形二次電池１０１が凸部と接した状態で溶接により接合され、接合部１０１ｃ（図示せず）を形成する。可撓部１０４ａが可撓性を有することで、直列方向に接続される複数の円筒形二次電池１０１が振動したとしても、この部分で衝撃を吸収することができる。また、可撓部１０４ａは、湾曲部を有しており、この湾曲部が撓むことによっても衝撃吸収することができる
【００１５】
図３（ｂ）は、バスバー１０５の斜視図である。
円筒形二次電池１０１は、軸方向一方側に設けられた正極端子と、軸方向他方側に設けられた負極端子を有しており、バスバー１０５は、並列方向に隣り合う複数の円筒形二次電池１０１の負極端子同士を接続する。円筒形二次電池１０１の負極端子は、電池の側面まで至っており、バスバー１０５は、側面に至った負極端子に沿う形状を有する。図３（ｂ）では、バスバー１０５は、負極端子に接続され箇所としてアーチ状箇所を有し、このアーチ状箇所を繋ぐ部分（接続部）を有することで隣合う負極同士が電気的に接続される。バスバー１０５が可撓性を有することで、直列方向に接続される複数の円筒形二次電池１０１が振動したとしても、この部分で衝撃を吸収することができる。特に、接続部が可撓性を有することで円筒形二次電池１０１同士の位置ずれによる影響を小さくすることができる。
【００１６】
図４は、可撓部１０４ａの斜視図である。
可撓部１０４ａは、複数枚の薄い板状のリード１０４ａ−１、２、・・・Ｎを重ねて端部１０４ｃ、１０４ｄをそれぞれ接合することにより固定され、電気的に接続される。接合方法としては、例えば、超音波接合がある。
【００１７】
図５は、可撓部１０４ａの分解斜視図である。
図６は直列用バスバー１０４の板金部１０４ｂの斜視図である。
板金部１０４ｂには、円筒形二次電池１０１からガス排出の際にガスの流路となる長穴１０４ｂ−２が中心に設けられており、円筒形二次電池１０１の正極端子１０１ａと接続するための凸部が２個設けられている。また、可撓部１０４ａと接続するための端子部１０４ｂ−３を有している。端子部１０４ｂ−３は、平板状の板金部１０４ｂからＬ字状に突出して設けられる。
【００１８】
図７は、板金部１０４ｂに可撓部１０４ａを接合した際の様子を示す図である。
端子部１０４ｂ−３に可撓部１０４ａの端部１０４ｃを重ねて、超音波溶接機のアンビル１０７に乗せて固定し、ホーン１０６で加圧、加振することで可撓部１０４ａ、板金部１０４ｂを超音波接合する（図８）。可撓部１０４ａは複数の円筒形二次電池を接合するため、予め折り曲げておいてもよく、接合時に折り曲げてもよい（図９）。
【００１９】
図１０のように可撓部１０４ａの端部１０４ｃ、１０４ｄを予め接合し、板金部１０４ｂに接合する方法について前記したが、これに制限されるものではなく、例えば、リード１０４ａ−１、２、・・・Ｎを複数枚重ねて板金部１０４ｂの端子部１０４ｂ−３と共に
超音波溶接機のアンビル１０７に乗せてジグ等で固定し、ホーン１０６で加圧、加振することで可撓部１０４ａ、板金部１０４ｂを超音波接合する方法でも良い。
【００２０】
図１１の（ａ）に並列用バスバー１０５の斜視図を、（ｂ）に組立図を示す。
バスバー１０５は、複数枚の薄い板状のリード１０５−１、２、・・・Ｎを重ねて端部１０５ａ、１０５ｂをそれぞれ接合することにより固定され、電気的に接続される。接合方法としては、例えば、超音波接合を用いることができる。
【００２１】
図１２、１３、１４、１５に複数個の円筒形二次電池を直列に接続する場合の組立図を示す。
円筒形二次電池１０１の正極端子１０１ａと直列用バスバー１０４は、板金部１０４ｂの凸部を例えば、ＴＩＧ溶接により接合する（図１２）。
【００２２】
次に、他方の円筒形二次電池２０１の負極端子２０１ｃと直列用バスバー１０４の可撓部１０４ａの端部１０４ｄを例えば、抵抗溶接により接合する（図１４、図１５）。板金部は、円筒形二次電池の正極端子に接続され、可撓部は板金部と、円筒形二次電池と隣合う他の前記円筒形二次電池の負極端子を接続する形で、隣り合う円筒形二次電池同士が接続された形となっている。
【００２３】
円筒形二次電池１０１の正極端子とバスバー１０４とは、バスバー１０４の１０４ｂ  
板金部により接続され、他の隣合う円筒形二次電池１０１の負極端子１０１ｄとバスバー１０４とは、バスバーの可撓部１０４ａを介して接続される。円筒形二次電池１０１は、樹脂製の絶縁チューブ１０１ｂを被せているが、直列用バスバー１０４の可撓部１０４ａと接合するため、円筒形二次電池１０１の負極端子１０１ｄが露出する寸法になっている。円筒形二次電池２０１についても同様である。
【００２４】
図１６（ａ）は直列に接続した複数個の円筒形二次電池を並列に接続する場合の組立図であり、図１６（ｂ）は、組み立て後の斜視図である。
円筒形二次電池３０１の側面に露出した負極端子にバスバー１０５が、円筒形二次電池３０１の側面側から接続されている。接続方法としては例えば抵抗溶接を用いることができる。
円筒形二次電池３０１の負極同士を接続するバスバー１０５、円筒形二次電池３０１の正極と負極とを接続するバスバー１０４に可撓性のある薄い板状のリードを使用することでバスバー１０４、１０５に予期せぬ振動や衝撃による応力が発生した場合に、可撓部１０４ａ、１０５が変形することで発生した応力を吸収し、接合部への応力を抑制し、モジュール１００の信頼性を向上することができる。
【００２５】
また、本実施例で述べた各種部材の材質の一例を挙げているが、これに制限されるものではなく、その他の樹脂や金属を用いても良い。また本実施例ではバスバーと円筒形電池と、バスバーの組立て等の溶接にＴＩＧ溶接、抵抗溶接、超音波接合等を用いているが、これに限定されるものではなく、その他の冶金的接合法、例えば、レーザ溶接や電子ビーム溶接、抵抗溶接、圧接、アーク溶接、融接などを用いても良い。また本実施例ではバスバーと円筒形電池と、バスバーの組立て等の接合に溶接を用いているが、これに限定されるものではなく、機械的接合法、例えば、ネジ接合、かしめ接合などを用いても良い。また本実施例では、バスバーにリードを複数枚使用しているが、これに限定されるものではなく、例えば、１枚でも良い。また本実施例では、バスバー１０４の板金部１０４ｂの凸部は２個であるが、これに限定されるものではなく、３個以上でも良い。
【００２６】
（実施例２）
図１７に実施例２のバスバーの斜視図を示す。
既に説明した図１、図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、図１１、図１２、図１３、図１４、図１５、図１６に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【００２７】
バスバー２０４は、可撓部２０４ａの端部２０４ｃと、板金部２０４ｂの端子部２０４ｂ−３を例えば超音波接合することにより固定され、電気的に接続される。また、板金部２０４ｂには円筒形二次電池の正極端子と接合するための凸部２０４ｂ−１が１個設けられている。可撓性のある薄い板状のリードを使用することでバスバー２０４、２０５に予期せぬ振動や衝撃による応力が発生した場合に、可撓部２０４ａ、バスバー２０５が変形することで発生した応力を吸収し、接合部への応力を抑制し、モジュール２００の信頼性を向上することができる。
また、バスバー２０４を１つの円筒形二次電池に複数個使用することで溶接点のみならず、電流経路を複数設けることができ、冗長性が向上し、モジュール２００の信頼性を更に向上することができる。
【００２８】
（実施例３）
図１８、図１９に実施例３のバスバーの斜視図を示す。既に説明した図１、図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、図１１、図１２、図１３、図１４、図１５、図１６に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【００２９】
直列用バスバーは、可撓部３０４ａの端部３０４ｃと、板金部３０４ｂの端子部３０４ｂ−３を例えば超音波接合することにより固定され、電気的に接続される。また、板金部３０４ｂには円筒形二次電池の正極端子と接合するための凸部３０４ｂ−１が２個設けられている。
可撓部３０４ａ、バスバー３０５は、線材を編込んだシャントワイヤー状であり、６自由度の変形に対応することができる。
可撓性のあるシャントワイヤー状のリードを使用することでバスバー、３０５に予期せぬ振動や衝撃による応力が発生した場合に、可撓部３０４ａ、バスバー３０５が変形することで発生した応力を吸収し、接合部への応力を抑制し、モジュール３００の信頼性を向上することができる。
【００３０】
（実施例４）
図２０に実施例４のバスバーと円筒形二次電池との接続の斜視図を示す。
既に説明した図１、図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、図１１、図１２、図１３、図１４、図１５、図１６に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【００３１】
複数個の円筒形二次電池７０１、８０１、９０１、１００１の負極端子７０１ｄ、８０１ｄ、９０１ｄ、１００１ｄと直列用バスバーを接続した複数個の円筒形二次電池１１０１、１２０１、１３０１、１４０１の負極端子１１０１ｄ、１２０１ｄ、１３０１ｄ、１４０１ｄとをそれぞれ並列用バスバー４０５、５０５を例えば、抵抗溶接により接合する。
その時に、並列用バスバー４０５に直列用バスバーの可撓部４０４ａの端部１１０４ｄ、１２０４ｄ、１ｄ、１４０４ｄを乗せて（接続し）、円筒形二次電池の負極端子にそれぞれ直列用バスバーと並列用バスバーを同時溶接する。こうすることで、工程を削減でき、製造コストを低減することができる。
可撓性のある薄い板状のリードを使用することでバスバー１１０４、１２０４、１、１４０４、５０４、５０５に予期せぬ振動や衝撃による応力が発生した場合に、可撓部１１０４ａ、１２０４ａ、１ａ、１４０４ａ、４０５、５０５が変形することで発生した応力
を吸収し、接合部への応力を抑制し、モジュール４００の信頼性を向上することができる。
【００３２】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、前記の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。さらに、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１００    モジュール
１０１    円筒形二次電池
１０１ａ    正極端子
１０１ｂ  絶縁チューブ
１０１ｃ  接合部
１０１ｄ  負極端子
１０２    ケース
１０３    ケース固定ネジ
１０４    バスバー（直列用バスバー）
１０４ａ      可撓部
１０４ａ−１  リード
１０４ａ−２  リード
１０４ａ−３  リード
１０４ａ−Ｎ  リード
１０４ｂ    板金部
１０４ｂ−１  凸部
１０４ｂ−２  長穴
１０４ｂ−３  端子部
１０４ｃ  端部
１０４ｄ  端部
１０５    バスバー（並列用バスバー）
１０６    ホーン
１０７    アンビル
２００    モジュール
２０１    円筒形二次電池
２０１ｄ  負極端子
２０４    バスバー
２０４ａ      可撓部
２０４ｂ    板金部
２０４ｂ−１  凸部
２０４ｂ−３  端子部
２０５    バスバー
３００    モジュール
３０１ｄ  負極端子
３０４      バスバー
３０４ａ
３０４ｂ−１  凸部
３０４ｂ−２  長穴
３０４ｂ−３  端子部
３０４ｃ    端部
３０４ｄ    端部
３０５    バスバー
４００    モジュール
４０１      円筒形二次電池
４０１ｄ  負極端子
４０５    バスバー
５０１      円筒形二次電池
５０１ｄ  負極端子
５０４      バスバー
５０５    バスバー
６０１      円筒形二次電池
６０１ｄ  負極端子
７０１      円筒形二次電池
７０１ｄ  負極端子
８０１      円筒形二次電池
８０１ｄ  負極端子
９０１      円筒形二次電池
９０１ｄ  負極端子
１００１      円筒形二次電池
１００１ｄ  負極端子
１１０１      円筒形二次電池
１１０１ｄ  負極端子
１１０４ａ    可撓部
１１０４ｄ  端部
１２０１      円筒形二次電池
１２０１ｄ  負極端子
１２０４ｄ  端部
１３０１      円筒形二次電池
１３０１ｄ      負極端子
１３０４ｄ      端部
１４０１      円筒形二次電池
１４０１ｄ  負極端子
１４０４ｄ      端部
【図１】
2018056095.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】
2018056095.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2018056095.tif 000017
【図１６】
2018056095.tif 000018
【図１７】
2018056095.tif 000019
【図１８】
2018056095.tif 000020
【図１９】
2018056095.tif 000021
【図２０】
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