(57)【要約】      （修正有）【課題】内部抵抗が小さく高出力化を実現できる角型密閉式電池および集合電池を提供する。【解決手段】集合電池は、複数の角型密閉式電池を含み、角型密閉式電池は、正極板と負極板とをセパレータを介して積層した極板群３５０と、極板群の両側に互いに逆特性のリード部が各々接合された集電体３００と、集電体が接合された極板群を包囲するとともに集電体の中間部に対応して少なくとも１つの接続部を有する袋状電槽とを含む。袋状電槽は、導電性のニッケル箔２１２と、そのニッケル箔の表裏に積層されたラミネート材である合成樹脂シート２０２とから構成される。接続部２３０においては、ラミネート材である合成樹脂シートが剥離され、剥離した部分において集電体と接合されるとともに、隣合う２つの角型密閉式電池が合成樹脂シートを剥離した部分どうしで接合される。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と負極板とをセパレータを介して積層した極板群と、
前記極板群の両側の互いの逆極性のリード部に各々接合された集電体と、
前記集電体が接合された極板群を包囲するとともに集電体の中間部に対応して少なくとも１つの接続部を有する袋状電槽とを含み、
前記袋状電槽は、導電性の箔膜と、前記導電性の箔膜の表裏に積層された非導電性の箔膜とから構成され、前記接続部において、前記非導電性の箔膜が剥離され、前記非導電性の箔膜を剥離した部分において前記集電体と接合される、角型密閉式電池。
【請求項２】
前記袋状電槽は、前記極板群に対向する位置であって、前記袋状電槽の下部に、前記導電性の箔膜および非導電性の箔膜を貫通する穴部を有する、請求項１に記載の角型密閉式電池。
【請求項３】
請求項１または２に記載の角型密閉式電池を所定個数並列に配置して、隣合う角型密閉式電池を前記接続部にて接続して、所定数の角型密閉式電池を順次連結した集合電池。
【請求項４】
前記集合電池は、前記所定数の角型密閉式電池を覆う蓋部と底部とをさらに有し、
前記底部には、前記角型密閉式電池の配置に対応させた前記接続部の下方に、前記極板の下部より高い隔壁を有する、請求項３に記載の集合電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池に関し、特に、角型密閉式電池および複数の角型密閉式電池を接続して構成される集合電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
所要の電力容量が得られるように複数の単電池を接続してなる従来の集合型二次電池は、複数個の個別の直方体状の単電池を、その電槽の幅の広い長側面同士を互いに対向させて重なるように配置し、両端の単電池の電槽の外側にエンドプレートを配置して拘束バンドにて結束することで一体的に連結し、また各単電池において極板の上端部から上方にリードを引出して電槽の蓋に装着された端子に接続し、単電池間で端子同士を接続板で接続して構成されている。
【０００３】
そのため、単電池間の接続経路が長くかつ接続箇所が多いために接続部品を含む構成部品による部品抵抗が大きく、この部品抵抗と、正極板と負極板および電解液による電池反応における反応抵抗との比率が、４０〜５０％：６０〜５０％にも達し、大きな内部抵抗により電池の発熱が大きくなるため、高出力化の実現や寿命特性の向上に対して大きな障害となっていた。また、単電池間の接続構成が複雑で部品点数が多いためにコスト高になるという問題もあった。
【０００４】
特開２００１−９３５０３公報（特許文献１）は、これらの問題を解決する二次電池を開示する。特許文献１に開示される二次電池を、図３および図４を参照して説明する。図３および図４に示すように、複数の単電池２を内蔵した角型密閉式電池１であって、角型電槽３を有する。幅の狭い短側面と幅の広い長側面とを有する直方体状の単電池２の電槽４をその短側面を隔壁５として共用して相互に一体的に連結してなる扁平な直方体状に形成され、各電槽４の上面開口は一体の蓋体６にて一体的に閉鎖されている。両端の電槽４の短側面と各電槽４、４間の隔壁５の上部に接続穴７が形成されている。各電槽４内には、矩形状の正極板と負極板とをセパレータを介して積層して構成された極板群８が電解液とともに収容され、単電池２が構成されている。極板群８の正極板と負極板とは互いに反対側の端部に突出されて正極板と負極板とのリード部９ａ、９ｂとされ、それらのリード部９ａ、９ｂの側端縁にはそれぞれ集電板１０ａ、１０ｂが溶接などで接続されている。
【０００５】
集電板１０ａ、１０ｂの上部には接続穴７内に搬入する接続凸部１１が突接され、隣接する電槽４、４間で正極と負極との集電板１０ａ、１０ｂの接続凸部１１を互いに連接して接続されている。また、両端の電槽４の外側の短側面の接続穴７に正極または負極の接続端子１２が装着され、その接続凸部１３と集電板１０ａまたは１０ｂの接続凸部１１とが互いに溶接にて接続されている。かくして、角型電槽３に内蔵された複数の単電池２が直列接続され、両端の接続端子１２、１２間に出力される。
【０００６】
また、蓋体６には各電槽４、４の内圧を均等にする連通路１４や、各電槽４の内部圧力が一定以上になったときに圧力を解放するための安全弁（図示せず）や、適当な単電池２の温度を検出する温度センサを装着するセンサ装着穴１５などが設けられている。
【０００７】
このような構成によると、極板群８における正極板および負極板からのそれぞれのリード部９ａ、９ｂまでの通電経路が短く、かつそのリード部９ａ、９ｂ間が集電板１０ａ，１０ｂを介して角型電槽２内部で接続されているので、上記従来の個別の単電池を接続したものに比べると、接続経路が短くかつ接続箇所が少ないために接続部品を含む構成部品による部品抵抗を小さくでき、その分内部抵抗を低減することができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−９３５０３公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３および図４に示すような構成では、正極板および負極板からそれぞれのリード部９ａ、９ｂおよび集電板１０ａ、１０ｂまでの通電経路は短いが、集電板１０ａ、１０ｂ同士はその上端部の接続凸部１１の先端間の１箇所で互いに溶接して接続されているので、接続回路が迂回し、そのため接続経路が長くなり、また１箇所に接続しているので内部抵抗が高くなるという問題がある。
【００１０】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、単電池当りの内部抵抗がさらに低減して高出力化を実現できる角型密閉式電池およびその角型密閉式電池を用いた集合電池を提供することである。
【００１１】
さらに、単電池間の短絡を防止し、過充電や過放電による電解液がミストとして流出した場合に対応し、かつ各単電池間の電解液の混合を防止することができる角型密閉式電池およびその角型密閉式電池を用いた集合電池を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る角型密閉式電池は、正極板と負極板とをセパレータを介して積層した極板群と、極板群の両側の互いの逆極性のリード部に各々接合された集電体と、集電体が接合された極板群を包囲するとともに集電体の中間部に対応して少なくとも１つの接続部を有する袋状電槽とを含む。その袋状電槽は、導電性の箔膜と、導電性の箔膜の表裏に積層された非導電性の箔膜とから構成される。接続部においては、非導電性の箔膜が剥離され、その非導電性の箔膜が剥離された部分において集電体と接合される。
【００１３】
第１の発明によると、袋状電槽は、導電性の箔膜をラミネートした合成樹脂等のシートにより合成される。集電体と導電性の箔膜（ニッケル箔）などは、非導電性の合成樹脂ラミネートを剥離した部分においてニッケル箔と集電体とを溶接することにより接合されている。このようにすると、袋状電槽により集電体が接合された極板群を包囲することができるとともに、集電体の中間部に対応して設けられた接続部において導電性の箔膜と集電体とを電気的に接続させることができる。これにより、集電体の中間部において、袋状電槽である合成樹脂等にラミネートされたニッケル箔を導電経路として形成させることができる。その結果、ニッケル箔を接続部材として使用し、ラミネート材（袋状電槽）によって集電体が接合された極板群を覆ったため、ニッケル箔とラミネート間との隙間による液絡通路が長くなり、ラミネートによるシール性が向上する。
【００１４】
第２の発明に係る角型密閉式電池は、第１の発明の構成に加えて、袋状電槽は、極板群に対向する位置であって、袋状電槽の下部に導電性の箔膜および非導電性の箔膜を貫通する穴部を有する。
【００１５】
第２の発明によると、袋状電槽は、導電性の箔膜および非導電性の箔膜を貫通する穴部を有する。その穴部の位置は、袋状電槽の下部である。角型密閉式電池への過充電や過放電が実行されると、電解液が袋状電槽の内部から袋状電槽の外部に流出する場合がある。たとえば、電解液がミスト状になって袋状電槽の外部に流出する場合である。このような場合であっても、袋状電槽の下部に設けられた穴部から、ミスト状の電解液が袋状電槽の外部から内部へ戻されることになる。特に、穴部を袋状電槽の上部ではなく下部に設けることにより、上部に設けた場合には、ミスト状の電解液は、袋状電槽と角型密閉式電池の蓋部との間に滞留してしまい袋状電槽に戻すことができないが、下部に設けた場合には、ミスト状の電解液は、袋状電槽の内部に戻すことができる。その結果、電解液および水蒸気が袋状電槽から流出した場合に、この穴部から極板群に戻すことができるとともに、この穴部をミスト状の電解液の発生時に排ガス穴とすることもできる。
【００１６】
第３の発明に係る集合電池は、第１または第２の発明の角型密閉式電池を所定個数並列に配置したものである。隣り合う角型密閉式電池を前記接続部にて接続することにより所定数の角型密閉式電池を順次連結した集合電池である。
【００１７】
第３の発明によると、ニッケル箔を合成樹脂シートでラミネートした袋状電槽は、その接続部において、非導電性の合成樹脂シートが剥離され非導電性の合成樹脂シートが剥離した部分において、隣の角型密閉式電池の同じように合成樹脂シートを剥離した部分と溶接により接合される。これにより、単電池間の接続経路を短くすることができ、接続部までの抵抗による損失を小さくすることができる。
【００１８】
第４の発明に係る集合電池は、第３の集合電池の構成に加えて、所定数の角型密閉式電池を覆う蓋部と底部とをさらに有する。その底部には、角型密閉式電池の配置に対応させた接続部の下方に、極板の下部より高い隔壁が設けられる。
【００１９】
第４の発明によると、接続部の下方のうち（単電池と単電池との間）において、極板の下部よりも高い隔壁が設けられているため、袋状電槽の外部に漏れたフリーな液（電解液および水分）を単電池間で混じらせることなく隔離することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【００２１】
図１を参照して、本実施の形態に係る角型密閉式電池１０１における角型電槽１２１は、幅の狭い短側面と幅の広い長側面とを有する直方体状の複数（６つ）の単電池１２０をその短側面で連接してなる短電池連接体１２３を収容できる収容空間１２２を有する平たい横長の矩形ボックス形状に構成されており、その両端壁の上部に接続端子１１２が装着され、接続する接続穴１０７が形成されている。この角型電槽１２１の上面開口は蓋体１０６を溶着して開閉するように構成されている。
【００２２】
単電池１２０は、多数枚の正極板と多数枚の負極板とを交互に配置するとともに、各正極板に横方向に開口部を有する袋状のセパレータを被せることにより正極板と負極板との間にセパレータを介装した状態で積層して極板群を構成するとともに、その正極板と負極板との一側部を互いに反対側に突出させて正極と負極のリード部を設け、これらのリード部にそれぞれ集電体を接合し、この集電体を接合した極板群を電解液とともに袋状電槽内に収容して構成されている。
【００２３】
正極板は、ニッケルの発泡メタルにリード部を除いて水酸化ニッケルを充填して構成され、そのリード部は発泡メタルを加熱して圧縮するとともにその一面にリード部の超音波溶接でシーム溶接して構成されている。また、負極板は、ニッケルのパンチングメタルにリード部を除いて水素吸蔵合金を含む負極材料を塗着して構成されている。
【００２４】
袋状電槽は、ニッケル箔を芯材として、その芯材の表裏にポリプロピレンやポリエチレンなどを用いて多層ラミネート構造とした合成樹脂シートを、熱溶着や接着剤による接着等により接合して袋状に構成されている。具体例を示すと、１００〜１５０ミクロンの合成樹脂シートを極板群を包むように巻付け、その両側縁をヒートシールにて接合し、このようにして形成された筒状の合成樹脂シートの下端部をヒートシールにて接合し、その後内部に所定の電解液を注入した後、筒状合成樹脂シートの上端部をヒートシールにて接合することで構成されている。
【００２５】
なお、極板群は複数の矩形状の正極板と負極板とをセパレータを介して積層したものに限らず、互いに反対側部にリード部を設けた帯状の正極板と負極板とをセパレータを介して重ね、その上または下にセパレータを重ねた状態で断面長円形または略直方形状に巻回したものであってもよい。
【００２６】
図２を参照して、本実施の形態に係る集合電池の断面について説明する。図２に示すように、この集合電池は前述の説明のように、角型電槽１２１は、その蓋部４００と底部５００とを有する。図２に示すように、その底部５００には、単電池の間に設けられた隔壁部５５０が設置される。袋状電槽は、少なくとも３層からなり、導電性を有するニッケル箔２１０と、そのニッケル箔の表裏方向にラミネートされた合成樹脂シート２００、２０２とからなる。この袋状電槽を形成するニッケル箔２１０をラミネートした合成樹脂シートは、互いに単電池が対向する位置において表裏方向のラミネート材である合成樹脂シート２００、２０２が剥離されている。この剥離された位置において集電板と溶接部２２０にて溶接されている。たとえば、図２に示すように、溶接部は１つの単電池の１つの集合板に対して２箇所ある。また、袋状電槽は、正極板の集合板３００と負極側の集電板３００とにそれぞれ溶接部２２０にて溶接されて接合される。そのため、正極板と負極板とを短絡させることがなきよう、正極側のニッケル箔２１０と、負極側のニッケル箔２１２とは、非導通部２５２により電気的に接続されたものではない。
【００２７】
さらに袋状電槽は、その袋状電槽の下部において非導通部２５２に穴部２５０が設けられる。この穴部はニッケル箔２１０、２１２、およびラミネート材である合成樹脂シート２００、２０２の双方を貫通して設けられる穴である。このような穴が、袋状電槽の下部の少なくとも１箇所に設けられる。
【００２８】
単電池同士の接合は、ラミネート材でる合成樹脂シート２００、２０２を剥離したニッケル箔２１０と、隣の単電池のニッケル箔２１２とを溶接部２３０で接合することにより電気的に接続される。
【００２９】
以上のように、ニッケル箔を合成樹脂シートでラミネートした袋状電槽により極板群を覆ったため、単電池間に設けられた隔壁を廃止することができる。さらに、ラミネート材である合成樹脂シートの一部をニッケル箔が露出するように剥離して、集合板と溶接することにより通電経路を構成することができる。さらに、ラミネート材である合成樹脂シートを剥離してニッケル箔を露出させ、露出されたニッケル箔同士（異なる単電池）を溶接することにより単電池間を電気的に接合することができる。
【００３０】
さらに、ニッケル箔はセルの中間部分において分割されており、正極側と負極側との絶縁を確保させることができる。ラミネート材である合成樹脂シートの外周が、液絡の縁面距離になるため、ニッケル箔とラミネート材である合成樹脂シートとの隙間による液絡通路が長くなり、ラミネートのシール性が向上する。これにより、シール部材が不要となる。
【００３１】
さらに、過充電や過放電により電解液がミスト状になって袋状電槽から流出した場合であっても袋状電槽の下部に設けられた穴部からセパレータ内に戻すことができる。
【００３２】
さらに、角型電槽の低部には隔壁部が設けられ、袋状電槽から流出した電解液（液体）が単電池間で混じり合うことを防止することができる。これにより、単電池間の短絡を防止することができる。
【００３３】
以上のようにして、本実施の形態に係る角型密閉式電池およびその角型密閉式電池を用いた集合電池によると、導電性部材であるニッケル箔をラミネートした合成樹脂シートで袋状電槽を形成したため、単電池間の隔壁をなくするとともに、ニッケル箔とラミネート材である合成樹脂シートの隙間による液絡通路を長くすることができる。袋状電槽の下部に設けられた穴部によりミスト状の電解液を再度セパレータに戻すことができる。角型電槽低部に設けられた隔壁により各単電池の電解液の混合を防止することができる。
【００３４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る集合電池の組立て工程を説明するための分解斜視図である。
【図２】図１に示す集合電池の断面図である。
【図３】従来の角型密閉式電池の断面図である。
【図４】図３に示す角型密閉式電池の斜視図である。
【符号の説明】
１０１  角型密閉式電池、１０６  蓋体、１０７  接続穴、１１２  接続端子、１２０  単電池、１２１  角型電槽、１２２  収納空間、１２３  電池連接体、２００，２０２  合成樹脂シート、２１０，２１２  ニッケル箔、２２０，２３０  溶接部、２５０  穴部、２５２  非導通部、３００  集電板、３５０  極板、４００  蓋、５００  底板、５５０  隔壁部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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