(57)【要約】【課題】リード線引き回しによる電圧降下や作業性の低下を防止することができるセルユニットの提供。【解決手段】両タブ型セルであるセル１は、セル本体１ａの外周縁から互いに反対方向に伸延する正極タブ１ｂおよび負極タブ１ｃを有している。一つのセルユニットに含まれる２つのセル１は、タブ伸延方向とほぼ直交する図示左右方向に所定間隔で配置され、正極バスバー２および負極バスバー３により並列接続される。負極バスバー３に形成された伸延部３ｂは、セル１の間を通って正極バスバー２側まで伸延している。電池制御用コントローラ５からのリード線４は、正極側において正極バスバー２および伸延部３ｂのバスバー接続部３ｅにそれぞれ接続される。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セル本体外周縁から互いに反対方向に伸延するシート状の正極端子および負極端子を有する両タブ型セルを、平面的に複数配設して並列接続したセルユニットであって、
前記配設された複数のセルの一方の側に各セルの同一極性電極端子が集まるように、前記各セルを端子伸延方向とほぼ直交する方向に所定間隔で一列に並べ、
前記各セルの前記正極端子が接続される正極集電部材と、
前記各セルの前記負極端子が接続される負極集電部材と、
前記正極集電部材および前記負極集電部材の一方に形成され、隣り合うセル本体同士の間を通って他方の集電部材側まで伸延する伸延部とを備えたことを特徴とするセルユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のセルユニットにおいて、
セル本体に当接してセル本体の位置ずれを規制する規制部を前記伸延部に形成したことを特徴とするセルユニット。
【請求項３】
請求項１または２に記載のセルユニットにおいて、
前記集電部材の表面の電気的接続部位を除く領域に電気的絶縁加工を施したことを特徴とするセルユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート状薄型電池のような両タブ型セルを複数配設して成るセルユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
セル本体の両端からシート状の正極端子および負極端子が引き出される両タブ型セルとしては、特開平９−２５９８５９号公報に開示されているような薄型電池が知られている。これらのセルを用いて高電圧、高容量な電池を得るためには、複数セルを直列接続や並列接続して組電池とする必要がある。例えば、上述した特開平９−２５９８５９号公報には、複数の薄型電池を積層して並列接続する例や、複数の薄型電池を端子の伸延方向に直列接続する例が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電池を構成する複数のセルは、電池制御コントローラによって電池状態が監視・制御されている。そのため、各セルの正極端子および負極端子には、例えば、電池制御コントローラに設けられた電圧検出回路からのリード線が接続される。複数のセルを平面的に並べて並列接続するような場合、正極端子同士および負極端子同士は各々正極バスバーおよび負極バスバーに接続される。そして、電圧検出回路からのリード線が正極バスバーおよび負極バスバーにそれぞれ接続される。電圧検出回路が正極側に設けられている場合には、負極バスバーに接続されたリード線を正極バスバー側に引き回す必要がある。そのため、リード線が長くなりやすく、リード線による電圧降下が問題となる。また、リード線を引き回す際にセル間を通したりするため、作業性が良くなかった。
【０００４】
本発明の目的は、リード線引き回しによる電圧降下や作業性の低下を防止することができるセルユニットを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、セル本体外周縁から互いに反対方向に伸延するシート状の正極端子および負極端子を有する両タブ型セルを、平面的に複数配設して並列接続したセルユニットである。そして、各セルは端子伸延方向とほぼ直交する方向に所定間隔で一列に並べられ、一方の側に集められた正極端子は正極集電部材に接続され、正極端子と反対側に集められた負極端子は負極集電部材に接続される。一対の集電部材の一方には、隣り合うセル本体同士の間を通って他方の集電部材側まで伸延する伸延部が形成されている。例えば、一方の集電部材にセル電圧検出回路からのリード線を接続する場合には、この伸延部に接続される。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によれば、セル電圧検出用リード線などの配線部材は、伸延部が伸延した側において各集電部材に接続することが可能となる。その結果、配線部材をセルユニットの反対側に引き回す必要がなく、配線部材が長くなることによる電圧降下を防止できるとともに、配線作業性の向上を図ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明によるセルユニットの一実施の形態を示す図であり、両タブ型セル１を複数備えたセルモジュールの一部を示したものである。図２は、図１のＡ矢視図である。両タブ型セル１は、ラミネートフィルム等の袋状外包体により包まれたセル本体１ａと、セル本体１ａの外周縁から伸延するシート状の正極タブ１ｂおよび負極タブ１ｃとを備えている。
【０００８】
図１の左右方向に並んだ２つのセル１は並列接続されており、それぞれの正極タブ１ｂは正極バスバー２の上面に接続されている。一方、セル１の負極タブ１ｃは図２に示すように負極バスバー３の下面に接続されている。タブ１ｂ，１ｃとバスバー２，３との接続は、溶接等により行われる。これら並列接続された２つのセル１と一対のバスバー２，３とにより、一つのセルユニットが形成されている。バスバー２，３には銅やアルミ等が用いられる。本実施の形態のセルモジュールは、このセルユニットを上下に積層して直列接続することにより構成されている。
【０００９】
負極バスバー３は平面視でＴ形状をしており、セル１の負極タブ１ｃが接続されるタブ接続部３ａと、タブ接続部３ａからセル１間を通って正極バスバー２側まで延びる伸延部３ｂとを有している。伸延部３ｂの先端部分は正極バスバー２と電気的に接続されるバスバー接続部３ｅを形成しており、セルユニット同士を積層する際には、バスバー接続部３ｅの上面と、隣接するセルユニットの正極バスバー２の下面とが接触して電気的に接続される。その結果、セルユニット同士が直列接続される。本実施の形態では、ビス６によりバスバー接続部３ｅと正極バスバー２とが締結されているが、溶接等によって接続してもよい。
【００１０】
各正極バスバー２および最上段の負極バスバー３のバスバー接続部３ｅには、ビス６を利用して電池制御用コントローラ５からのリード線４が接続されている。電池制御用コントローラ５はセル電圧等を検出してセル状態を監視したり、セル１の充電状態を調整したりする。バスバー接続部３ｅの下面は、負極バスバー２へのリード線接続の作業性向上のために切り欠かれている。なお、本実施の形態ではビス６を利用してリード線４をバスバー２，３に接続したが、溶接等により接続しても良い。
【００１１】
負極バスバー３の表面には、電気的な接触が必要なバスバー接続部３ｅの上面およびタブ接続部３ａの下面を除いて、電気的絶縁加工が施されている。一例として、絶縁性の樹脂（例えば、ポリエチレン系樹脂等）が塗布される。正極バスバー２も同様である。また、図２に示すように、上下に重なり合うタブ接続部３ａの間には、絶縁性のスペーサ７が設けられている。負極バスバー３の側面３ｃ，３ｄはセル１のセル本体１ａに当接しており、それによってセル本体１ａの水平方向（図２の図示左右方向及び紙面に垂直な方向）のずれを規制している。
【００１２】
図３および４はセル１を説明する図である。図３はセル１の側面図であり、図４は図３の符号Ｂで示す部分の断面図である。セル１はシート状リチウムイオン二次電池である。図４に示すように、可撓性の袋状外包体１００の内部には、内部電極対１０１および電解液１０２が密封状態で収容されている。内部電極対１０１はシート状の正電極１０１ａおよび負電極１０１ｂを備えている。
【００１３】
正電極１０１ａは、アルミ箔の正極集電体１０４の両面に正極活物質を積層したものである。一方、負極１０１ｂは銅箔の負極集電体１０５の両面に負極活物質を積層したものである。正電極１０１ａと負電極１０１ｂとは、セパレータ１０１ｃを介して交互に積層されている。正極タブ１ｂにはアルミやアルミ合金等が用いられ、負極タブ１ｃには銅や銅合金等が用いられる。
【００１４】
正電極１０１ａはそれぞれ正極タブ１ｂに連結されている。正極タブ１ｂは、袋状外包体１００のヒートシール部１０３を気密に貫通するとともに、ヒートシール部１０３に固着される。なお、図示していないが、負極タブ１ｃの部分の構造も正極タブ１ｂと同様となっており、負極タブ１ｃには負極１０１ｂがそれぞれ連結されている。
【００１５】
袋状外包体１００は、内面層１００ａ、中間層１００ｂおよび外面層１００ｃの三層構造のラミネートフィルムで形成されている。内面層１００ａには、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミドなどの耐電解液性およびヒートシール性に優れた熱可塑性樹脂が使用される。中間層１００ｂには、アルミ箔やステンレス箔等の可撓性および強度に優れた金属箔が使用される。外面層１００ｃには、ポリアミド系樹脂やポリエステル系樹脂等の電気絶縁性に優れた絶縁樹脂が使用される。
【００１６】
上述したように、本実施の形態では負極バスバー３に正極バスバー２側まで伸延する伸延部３ｅを形成したので、セルユニットの一方の側においてリード線４を正極バスバー２および負極バスバー３に接続することができる。その結果、リード線４をタブ接続部３ａまで引き回して負極バスバー３に接続する場合に比べてリード線４の長さを短くすることができ、リード線４による電圧降下を抑えることができる。また、リード線４の接続作業性の向上を図ることができる。
【００１７】
［変形例１］
図１に示した例では、負極バスバー３のバスバー接続部３ｅは、図示上下方向に重なるような配置となっていたが、図５に示すように交互にずれるような構成としても良い。図５はセルモジュールを構成するセルユニットを示す平面図であり、（ａ）に示したセルユニットＵ１と（ｂ）に示したセルユニットＵ２とが交互に積層される。
【００１８】
図５（ａ）に示すように、セル１の負極タブ１ｃは負極バスバー１３のタブ接続部１３ａに接続され、正極タブ１ｂは正極バスバー１２に接続される。負極バスバー１３の伸延部１３ｂの先端部分に形成されたバスバー接続部１３ｅは、図１に示した負極バスバー３の場合と異なり右側の部分が切り欠かれている。その結果、バスバー接続部１３ｅは伸延部１３ｂの中心線から左側にずれて形成されている。一方、正極バスバー１２には、バスバー接続部１３ｅと反対側にずれた位置に凸部１２ａが形成されている。
【００１９】
図５（ｂ）に示すセルユニットＵ２の場合には、セルユニットＵ１の場合とは逆に正極バスバー１２および負極バスバー１３の表裏を反対にして配置し、それらにセル１の正極タブ１および負極タブ１ｃを接続する。よって、バスバー接続部１３ｅは中心線から右側にずれており、正極バスバー１２の凸部１２ａは逆に左側にずれている。セルユニットＵ１とセルユニットＵ２とを積層すると、セルユニットＵ１の凸部１２ａは、その下側に積層されたセルユニットＵ２のバスバー接続部１３ｅと接続される。このとき、同一セルユニット内ではバスバー接続部１３ｅと凸部１２ａとが左右にずれているため、異なるセルユニット間でのバスバー接続部１３ｅと凸部１２ａとの接続作業や、リード線４の取付作業が容易となり、作業性の向上を図ることができる。
【００２０】
［変形例２］
上述した実施の形態では、２つのセル１を並列接続してセルユニットを構成したが、３つ以上のセル１を並列接続しても良い。図６は３つのセル１が並列接続されたセルユニットＵ３の平面図である。セル１が２つの場合には上述したように負極バスバー３はＴ形状をしていたが、セル１が３つの場合には負極バスバー２３のタブ接続部２３ａから２つの伸延部２３ｂが櫛歯状に形成される。また、正極バスバー２２にも、バスバー接続部２３ｅと対向する位置に凸部２２ａがそれぞれ形成されている。なお、４以上のセル１を並列接続する場合も同様である。バスバー接続部２３ｅは上側に積層されたセルユニットＵ３の凸部２２ａと接続される。
【００２１】
［変形例３］
図１に示した例では、負極バスバー３の側面３ｄがセル本体１ａと当接するようにして、セル本体１ａの位置ずれを規制するようにした。このような規制の他の例としては、図７に示すようなものがある。図７は負極バスバー３３の伸延部３３ｅ部分の横断面図である。伸延部３３ｅはＴ形状の断面を有しており、伸延部３３ｅの面Ｓ１，Ｓ２によってセル本体１ａの左右方向および上方向へのずれが規制されている。また、セル本体１ａの下面が下側のセルユニットの負極バスバー３３の上面と接触することにより、セル本１ａ体が下側にずれるのを防止している。
【００２２】
さらに、図５に示すように同一セルユニットＵ１，Ｕ２内において、バスバー接続部１３ｅおよび凸部１２ａの位置をずらすことにより、接続作業性が更に向上する。また、負極バスバー３の伸延部３ｂによりセル本体１ａの位置ずれを規制するようにしているので、セル本体１ａの位置ずれや振動が防止され、バスバー２，３に接続されているタブ１ｂ、１ｃの変形を抑制することができる。その結果、タブ１ｂ、１ｃ部分の耐久性の向上を図ることができる。
【００２３】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、正極タブ１ｂ、負極タブ１ｃはそれぞれ正極端子および負極端子を構成し、正極バスバー２，１２，２２は正極集電部材を、負極バスバー３，１３，２３，３３は負極集電部材を、側面３ｃ，３ｄおよび面Ｓ１，Ｓ２は規制部をそれぞれ構成する。また、上述した実施の形態では、負極バスバー３，１３，２３，３３の一部を正極バスバー２，１２，２２側に伸延したが、逆に、正極バスバーを負極バスバー側に伸延しても良い。本発明は上述したシート状のセル１に限らず両タブ型のセルであれば角形セルなどにも適用することができる。なお、上述した特徴的な機能作用効果が得られるものであるならば、本発明は上述した実施の形態に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるセルユニットの一実施の形態を示す図であり、両タブ型セル１を複数備えたセルモジュールの一部を示したものである。
【図２】図１のＡ矢視図である。
【図３】セル１の側面図である
【図４】図３の符号Ｂで示す部分の断面図である。
【図５】セルモジュールを構成するセルユニットを示す平面図であり、（ａ）はセルユニットＵ１を示し、（ｂ）はセルユニットＵ２を示す。
【図６】３つのセル１が並列接続されたセルユニットＵ３の平面図である。
【図７】変形例３を説明する図である。
【符号の説明】
１　セル
１ａ　セル本体
１ｂ　正極タブ
１ｃ　負極タブ
２，１２，２２　正極バスバー
３，１３，２３，３３　負極バスバー
３ａ，１３ａ，２３ａ　タブ接続部
３ｂ，１３ｂ，２３ｂ，３３ｅ　伸延部
３ｃ，３ｄ　側面
３ｅ，１３ｅ，２３ｅ　バスバー接続部
４　リード線
５　電池制御用コントローラ
１２ａ，２２ａ　凸部
Ｕ１〜Ｕ３　セルユニット
【図１】
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【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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