(57)【要約】【課題】高出力時にも電極端子の抵抗で電圧低下を来すことが無くかつ外装ケースを軽量・安価に構成できる電池を提供する。【解決手段】正極板と負極板をセパレータを介して積層した極板群３を外装ケース２内に電解液とともに収容して成る電池１において、外装ケース２を、電極端子９ａ、９ｂを装着した枠体４と、枠体４に周縁部が溶着されて極板群３を収容する密閉空間を形成するラミネートシート７にて構成した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と負極板をセパレータを介して積層した極板群を外装ケース内に電解液とともに収容して成る電池において、外装ケースが、電極端子を装着した枠体と、枠体に周縁部が溶着されて極板群を収容する密閉空間を形成するラミネートシートとから成る電池。
【請求項２】
ラミネートシートは、金属箔に合成樹脂フィルムを貼り合わせて構成されたものである請求項１記載の電池。
【請求項３】
枠体は、極板群の両端を支持する両端枠と両端枠の間を連結する連結枠から成る請求項１記載の電池。
【請求項４】
枠体を、両端枠の一端同士を連結枠にて連結したコ字状とするとともに、周縁に補強鍔を立設した浅溝形状に成形した帯状のラミネートシートにて構成した請求項３記載の電池。
【請求項５】
少なくとも連結枠を絶縁部材にて構成し、両端枠にそれぞれ電極端子を装着した請求項３記載の電池。
【請求項６】
枠体は、金属板のプレス成形品から成る請求項３記載の電池。
【請求項７】
枠体は、合成樹脂成形品から成る請求項３記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電池に関し、特に正極板と負極板をセパレータを介して積層した極板群を外装ケース内に電解液とともに収容して成る電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境問題から燃料電池や二次電池を用いた電気自動車やハイブリッド車に期待が高まり、その電源に用いる二次電池に関して、小型・軽量化と共に高容量化・高出力化が望まれている。このような要望を満たす二次電池としては、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池などが実用化されている。
【０００３】
この種の軽量・安価な構成の電池として、例えば、図４に示すものが知られている。図４を参照して説明すると、アルミニウム箔に合成樹脂フィルムを貼り合わせたラミネートシートにて矩形カップ状のケース本体２２を成形し、ケース本体２２の開口部をラミネートシートから成る蓋シート２３にて覆って外装ケース２１を構成し、この外装ケース２１内に、複数枚の矩形状の正極板と負極板をセパレータを介して積層した極板群２４を電解液とともに収容配置して電池２０が構成されている。極板群２４の各正極板と負極板から延出された接続タブ２５ａ、２５ｂがそれぞれ正極と負極の短冊状の電極端子２６ａ、２６ｂに接続され、各電極端子２６ａ、２６ｂがケース本体２２の外周鍔２２ａと蓋シート２３の外周部との間をシール材２７を介して貫通して外装ケース２１の外部に突出されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示すような構成の電池２０では、電極端子２６ａ、２６ｂが薄肉であるため抵抗が大きく高出力時に出力電圧低下を来すという問題があり、またこの問題に対処するため電極端子２６ａ、２６ｂの厚さ寸法を大きくすると、ケース本体２１と蓋シート２２の間のシールが困難になるという問題があり、このような構成の電池２０では低コストの構成であるが高出力化に限界があった。
【０００５】
また、ケース本体２１は、平面状のラミネートシートを用いて矩形カップ状に成形しているため、その深さに限界があり、厚さを大きくして大出力化するのに限界があり、またカップ成形時にしわの押さえ代が大きく必要であるため、ラミネートシートの歩留りが悪く、コスト高になるという問題もある。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、高出力時にも電極端子の抵抗で電圧低下を来すことが無くかつ外装ケースを軽量・安価に構成できる電池を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電池は、正極板と負極板をセパレータを介して積層した極板群を外装ケース内に電解液とともに収容して成る電池において、外装ケースが、電極端子を装着した枠体と、枠体に周縁部が溶着されて極板群を収容する密閉空間を形成するラミネートシートとから成るものであり、電極端子を枠体に装着しているので抵抗の小さい柱状の端子などを用いることができて高出力時でも出力電圧の低下を来さないようにでき、また枠体とラミネートシートを組み合わせて外装ケースを構成しているので、外装ケースの全体を金属製や合成樹脂製の剛性の高いケースにて構成する場合に比して軽量・安価に構成することができ、さらにラミネートシートの周縁部を枠体に溶着しているのでラミネートシートの歩留りも良く、一層コスト低下を図ることができる。
【０００８】
上記ラミネートシートが、金属箔に合成樹脂フィルムを貼り合わせて構成されたものであると、金属箔にて内部ガスの漏れだしを確実に防止できるとともに薄いシート厚にて所要の強度を確保することができて好適である。
【０００９】
また、枠体が、極板群の両端を支持する両端枠と両端枠の間を連結する連結枠から成ると、極板群の両端を枠体にて安定的に支持でき、かつ両端枠間にラミネートシートを巻き付けてその両側縁を両端枠の外周に溶着し、両端を連結枠に溶着することで、平面状のラミネートシートを用いて容易かつ確実に密閉空間を形成することができ、簡単な製造工程にて安価に製造することができる。
【００１０】
また、枠体を、両端枠の一端同士を連結枠にて連結したコ字状とするとともに、周縁に補強鍔を立設した浅溝形状に成形した帯状のラミネートシートにて構成すると、枠体がラミネートシートの成形体から成るので安価に構成でき、かつカップ成形の必要がないので歩留り良く、一層安価に製作することができる。
【００１１】
また、少なくとも連結枠を絶縁部材にて構成し、両端枠にそれぞれ電極端子を装着すると、各極性の電極端子を同一構成の両端枠にそれぞれ単純に装着すれば良く、一層低コストにて製造することができる。
【００１２】
また、枠体は、金属板のプレス成形品にて構成しても良く、その場合何れか一方の極性の電極端子は絶縁材を介して装着することで、電極端子を任意の位置に配設することができる。
【００１３】
また、枠体は、合成樹脂成形品にて構成しても良く、そうすると枠体を生産性良く低コストにて作製でき、また各極性の電極端子を両端枠に単純に装着すれば良く、一層低コストにて製造することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態における電池の構成について、図１を参照して説明する。
【００１５】
図１において、１は電池で、外装ケース２内に正極板と負極板をセパレータを介して巻回した極板群３を電解液とともに収容して構成されている。
【００１６】
外装ケース２は、極板群３の両端を支持する鉄、ＳＵＳ、Ａｌ、Ｎｉ等導電性を有した材料にラミネートとの接合部もしくは全体をＰＰ等の樹脂でコーティングした両端枠５ａ、５ｂと、両端枠５ａ、５ｂの一端同士を連結する連結枠６とから成るコ字状の枠体４を備えており、この枠体４にアルミニウム箔にＰＰ等の合成樹脂フィルムを貼り合わせて成るラミネートシート７の周縁部が溶着されて極板群３を収容する密閉空間を形成している。図示例では、枠体４は、周縁に補強鍔８ａを立設した浅溝形状に成形した帯状のラミネートシート８にて構成され、その補強鍔８ａにラミネートシート７の周縁部が溶着されている。なお外装ケースとラミネートシート等の溶着方法は超音波溶着・熱溶着・高周波溶着等で熱可塑性の樹脂を熱によって溶かし、加圧、冷却することで接着させる。また、加熱温度は樹脂の溶融点まで上昇加熱させる温度である。
【００１７】
枠体４の一方の端枠５ａに、柱状の正極と負極の電極端子９ａ、９ｂが装着されている。一方の電極端子９ａは、端枠５ａにかしめにて装着された保持筒部１０にて絶縁機構１１を介して貫通支持され、他方の電極端子９ｂは、端枠５ａにかしめにて直接装着されている。また、一方の電極端子９ａに、極板群３の一方の集電体１３ａが溶接接続される接続部材１２ａがかしめにて固着され、他方の端枠５ｂに、極板群３の他方の集電体１３ｂが溶接接続される接続部材１２ｂが溶接固着されている。ここで正極の電極端子は鉄・ＳＵＳ・Ａｌ・Ｎｉからなり、負極の電極端子はＣｕまたはＣｕにＮｉメッキを施したものからなる。また電極端子の固着方法は、かしめの他にねじ締結、溶着等である。
【００１８】
極板群３はその一端部に正極板の芯材を露出させ、他端部に負極板の芯材を露出させた状態で合成樹脂成形品から成る平板状の巻芯３ａに巻回して構成され、この極板群３の両端に露出している正極板又は負極板の芯材に集電体１３ａ、１３ｂがレーザビーム溶接や電子ビーム溶接等にて溶接されている。ここで巻芯にはＰＰ、ＰＥ等の耐電解液性を有した樹脂が用いられる。
【００１９】
以上の構成の電池１によれば、抵抗の小さい柱状の電極端子９ａ、９ｂを枠体４に装着しているので、高出力時でも出力電圧の低下を来すことはない。また、外装ケース２を枠体４とラミネートシート７を組み合わせて構成しているので、全体を金属製や合成樹脂製の剛性の高いケースにて構成する場合に比して軽量・安価に構成することができ、さらにラミネートシート７の周縁部を枠体４に溶着しているのでラミネートシート７の歩留りも良く、一層コスト低下を図ることができる。また、ラミネートシート７として、アルミニウム箔などの金属箔に合成樹脂フィルムを貼り合わせて構成したものを用いているので、金属箔にて内部ガスの漏れだしを確実に防止できるとともに薄いシート厚にて所要の強度を確保することができる。
【００２０】
また、枠体４が、極板群３の両端を支持する両端枠５ａ、５ｂと両端枠５ａ、５ｂの間を連結する連結枠６にて構成されているので、極板群３の両端を枠体にて安定的に支持でき、かつ両端枠５ａ、５ｂ間にラミネートシート７を巻き付けてその両側縁を両端枠５ａ、５ｂの外周に溶着し、両端を連結枠６に溶着することで、平面状のラミネートシート７を用いて容易かつ確実に密閉空間を形成することができ、簡単な製造工程にて安価に製造することができる。
【００２１】
さらに、枠体４が、周縁に補強鍔８ａを立設した浅溝形状に成形した帯状のラミネートシート８にて構成されているので、枠体４をラミネートシートにて安価に構成でき、かつカップ成形の必要がないので歩留り良く、一層安価に製作することができる。
【００２２】
次に、本発明の電池の第２の実施形態について、図２を参照して説明する。
【００２３】
上記第１の実施形態では、帯状のラミネートシート８を両端枠５ａ、５ｂと連結枠６からなるコ字状にかつ断面浅溝状に成形して構成した枠体４を用い、その一方の端枠５ａに一対の電極端子９ａ、９ｂを並列して装着した例を示したが、本実施形態では、図２に示すように、両端枠５ａ、５ｂにそれぞれ電極端子９ａ、９ｂを配設している。また、枠体４は、別体に形成した浅皿状の一対の端枠１５ａ、１５ｂと、同じく浅皿状で凹部を内側に向けて配設した連結枠１６から成り、端枠１５ａ、１５ｂの一端に連結枠１６の両端を接合して構成している。これら端枠１５ａ、１５ｂ及び連結枠１６はラミネートシートの成形品や金属板のプレス成形品などにて構成できる。
【００２４】
本実施形態でも、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができ、また枠体４が、単純な形状の両端枠１５ａ、１５ｂと連結枠１６から成り、また両端枠１５ａ、１５ｂは同一形状にできるので、安価に製造することができる。
【００２５】
次に、本発明の電池の第３の実施形態について、図３を参照して説明する。
【００２６】
上記第２の実施形態では、両端枠５ａ、５ｂにそれぞれ電極端子９ａ、９ｂを配設しながら、枠体４を構成する端枠１５ａ、１５ｂ及び連結枠１６を導電性を有する部材にて構成し、そのため一方の電極端子９ａは第１の実施形態と同様に絶縁機構１１を介して保持筒部１０にて貫通支持した例を示したが、本実施形態では両端枠１５ａ、１５ｂにそれぞれ直接電極端子９ａ、９ｂを配設し、両端枠１５ａ、１５ｂを合成樹脂などの絶縁部材から成る連結枠１７にて連結して枠体４を構成している。なお、連結枠１７だけでなく、何れか一方又は両方の端枠１５ａ、１５ｂも絶縁部材にて構成してもよい。
【００２７】
本実施形態では、上記実施形態と同様の作用効果を奏するとともに、両端枠１５ａ、１５ｂ間が絶縁されているので、両端枠１５ａ、１５ｂにそれぞれ単純に接続端子９ａ、９ｂと接続部材１２ａ、１２ｂを装着するだけで良く、構成が簡単で、安価に構成することができる。また、枠体４の全体を合成樹脂成形品にて構成すると、枠体を生産性良く低コストにて作製できる。
【００２８】
本発明は、上記実施形態に示したものに限定されるものではなく、例えば枠体４の全体を金属板のプレス成形品にて構成しても良く、その場合第１の実施形態に示すように、何れか一方の極性の電極端子は絶縁材を介して装着することで、電極端子を任意の位置に配設することができる。また、枠体４の全体形状も、両端枠５ａ、５ｂの一端を連結枠６にて連結したコ字状に限られるものではなく、端枠５ａ、５ｂの１又は複数の任意箇所を連結枠６にて連結した構成でも良いことは言うまでもない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の電池によれば、外装ケースを、電極端子を装着した枠体と、枠体に周縁部が溶着されて極板群を収容する密閉空間を形成するラミネートシートにて構成したので、枠体に装着した電極端子には抵抗の小さい柱状端子などを用いることができて高出力時でも出力電圧の低下を来さないようにでき、また枠体とラミネートシートを組み合わせているので、全体を金属製や合成樹脂製の剛性の高いケースにて構成する場合に比して軽量・安価に構成することができ、さらにラミネートシートの周縁部を枠体に溶着しているのでラミネートシートの歩留りも良く、一層コスト低下を図ることができるなどの効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の電池を示し、（ａ）は一部を縦断して示した正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の電池をラミネートシートを除去して示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態の電池をラミネートシートを除去して示した部分断面正面図である。
【図４】従来例の電池を外装ケースの一部を破断して示した斜視図である。
【符号の説明】
１  電池
２  外装ケース
３  極板群
４  枠体
５ａ、５ｂ  端枠
６  連結枠
７  ラミネートシート
８  帯状ラミネートシート
８ａ  補強鍔
９ａ、９ｂ  電極端子
１５ａ、１５ｂ  端枠
１６  連結枠
１７  絶縁部材から成る連結枠
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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