(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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の電槽をその短側面で相互に一体的に連結して成る一体電槽を設けかつ各電槽の上面開口を蓋体にて一体的に閉鎖し、各電槽内にその長側面と平行に多数の正極板と負極板をセパレータを介して積層してなる極板群を収納して単電池を構成するとともに、各単電池を電槽の連結方向に隣り合う端部間で直列接続した集合型二次電池であって、
前記一体電槽の長側面に、電槽の連結方向に適当間隔置きにそれと直交する方向に延びるリブを突設するとともに、該リブ間に適当間隔置きに突部を突設したことを特徴とする集合型二次電池。
【請求項２】
一体電槽と蓋体の側面に跨がって連結リブを形成したことを特徴とする請求項１記載の集合型二次電池。
【請求項３】
連結リブは、一体電槽と蓋体の溶着に伴って長側面に突出する溶着ばり部を成形して形成したことを請求項２記載の集合型二次電池。
【請求項４】
一体電槽と蓋体の溶着に伴って長側面に突出した溶着ばり部に矯正熱板を押し当て、溶着ばり部を再溶解させて平滑に成形したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の集合型二次電池。
【請求項５】
適当なリブ又は突部の外面に、一体電槽をその長側面で互いに重ねた時に相互に嵌合する複数の位置決め用の突起と凹部を設けたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の集合型二次電池。
【請求項６】
電槽の長側面の壁厚を、一体電槽をその長側面で互いに重ねた時に長側面間に形成される冷媒通路厚よりも小さくしたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の集合型二次電池。
【請求項７】
電槽の長側面の壁厚を、電槽の短側面の幅の１／１０以下としたことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の集合型二次電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の単電池を接続して所要の電力容量を得るようにした集合型二次電池に関するものである。
【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一体的に連結して成る従来の集合型二次電池としては、図９のようなものが知られている。この集合型二次電池は、図１０に示すような密閉型アルカリ二次電池からなる複数個の単電池３１（３１ａ〜３１ｊ）を、その電槽３２の幅の広い長側面同士を互いに対向させて重ねるように配置し、両端の単電池３１ａ、３１ｊの電槽３２の外側にエンドプレート４２を当接させ、両エンドプレート４２、４２間を拘束バンド４３にて結束することにより一体的に連結して構成されている。
【０００３】
単電池３１は、正極板と負極板をセパレータを介して積層してなる発電要素である極板群３７を電解液と共に電槽３２内に収容し、各電槽３２の開口部を安全弁３５を設けた蓋３６で閉じ、極板群３７を構成する各正極板から引き出されたリード３９に接続された正極端子３３及び各負極板から引き出されたリード３９に接続された正極端子３４を蓋３６に取付けて構成されている。
【０００４】
そして、連結されて隣り合う単電池３１間の正極端子３３と負極端子３４とが接続板４１にて接続されて各単電池３１が直列接続されている。また、各電槽３２間が連結されるとき、電槽３２の長側面に上下方向に突設されたリブ３８が隣接間で突き合わされ、各リブ３８、３８間の長側面間の空間にて電槽３２の上下方向に貫通する冷媒流路が形成され、冷媒通路に送風して各単電池３１ａ〜３１ｊを冷却するように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の集合型二次電池の構成では、独立した各単電池３１をその電槽３２の長側面に形成したリブ３８、３８を突き合わせて並列配置しているので、各単電池３１の長側面の間のリブ３８、３８間に形成された冷媒通路にて各単電池３１が略均一に冷却されるが、各単電池３１、３１間に冷媒通路を形成している分集合型二次電池をコンパクトに構成することができないという問題がある。
【０００６】
また、リブ３８、３８間に冷媒通路を形成するようにしているが、リブ３８の配置ピッチ間隔を小さくすると、冷媒通路面積が小さくなって冷却能力が低下し、逆に配置ピッチ間隔を大きくしても単電池３１の内圧によって電槽３２の壁面が外側に膨らむために冷媒通路面積が小さくなって冷却能力が低下し、それに対処するため電槽３２の壁面を厚くすると伝熱性能が低下するため、やはり冷却能力が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、コンパクトな構成でかつ各単電池を高い冷却性能で均一に冷却することができる集合型二次電池を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の集合型二次電池は、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の電槽をその短側面で相互に一体的に連結して成る一体電槽を設けかつ各電槽の上面開口を蓋体にて一体的に閉鎖し、各電槽内にその長側面と平行に多数の正極板と負極板をセパレータを介して積層してなる極板群を収納して単電池を構成するとともに、各単電池を電槽の連結方向に隣り合う端部間で直列接続したものであり、各単電池の電槽の短側面を共用できるとともに電槽間に冷却スペースを設けていないのでコンパクトに構成でき、また各電槽内にその長側面と平行な極板群を収納して成る各単電池をその長側面方向の両端部間で直列接続しているので単電池間の接続をコンパクトに構成でき、かつ各電槽の長側面が一平面で連続している一体電槽の長側面を冷却面とすることで各単電池を均一にかつ効率的に冷却することができる。
【０００９】
また、一体電槽の長側面に、電槽の連結方向に適当間隔置きにそれと直交する方向に延びるリブを突設すると、この一体電槽を長側面を重ねるように並列配置することでリブ間に冷媒通路が形成され、この冷媒通路に冷媒を通すことにより各電槽を均一に冷却することができる。
【００１０】
また、リブ間に適当間隔置きに突部を突設すると、リブの配置間隔を大きくして冷媒通路断面積を大きくしかつ電槽の長側面の壁厚を薄くしながら、電槽の長側面が内部圧力によって外側に膨らんで冷媒通路断面積が小さくなるのを突部にて防止することができ、高い冷却性能を確保することができる。
【００１１】
また、一体電槽と蓋体の側面に跨がって連結リブを形成すると、そのリブによって電槽と蓋体の結合強度を確保しながら、冷媒の円滑な流通を確保して冷却性能を向上でき、さらにその連結リブを、一体電槽と蓋体の溶着に伴って長側面に突出する溶着ばりを成形して形成すると、冷媒通路形成にとって障害となる溶着ばりを逆に有効利用して容易に連結リブを形成できる。
【００１２】
また、一体電槽と蓋体の溶着に伴って長側面に突出した溶着ばり部に矯正熱板を押し当て、溶着ばり部を再溶解させて平滑に成形すると、一体電槽と蓋体との接合面間に塵埃などの異物が介在したり、樹脂材料中に含有された水分が気化して気泡が発生したりして溶着部に生じたピンホール不良を、再溶解によって封止して無くすことができ、また溶着部が平滑になることによって応力集中が生じる恐れを無くして電池内部圧力上昇時の溶着部に作用する応力を緩和することができる。
【００１３】
また、適当なリブ又は突部の外面に、一体電槽をその長側面で互いに重ねた時に相互に嵌合する複数の位置決め用の突部と凹部を設けることにより、一体電槽を並列配置するときに正確に位置合わせでき、簡単に適正な冷媒通路を形成できる。
【００１４】
また、電槽の長側面の壁厚を、一体電槽をその長側面で互いに重ねた時に長側面間に形成される冷媒通路厚よりも小さくし、また電槽の長側面の壁厚を、電槽の短側面の幅の１／１０以下とすることにより、高い冷却性能を確保することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の集合型二次電池の一実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。
【００１６】
本実施形態の集合型二次電池１は、電気自動車用の駆動電源として好適に用いることができるニッケル・水素二次電池であり、図１〜図３に示すように、幅の狭い短側面と幅の広い長側面とを有する上面開口の直方体状の複数（図示例では６つ）の電槽３をその短側面を共用して相互に一体的に連結して成る一体電槽２にて構成されかつ各電槽３の上面開口は一体の蓋体４にて一体的に閉鎖されている。
【００１７】
各電槽３内には、後で詳細に説明するように、電槽３の長側面と平行な多数の正極板と負極板をセパレータを介して短側面方向に積層してなる極板群５が電解液とともに収納され、単電池６が構成されている。
【００１８】
一体電槽２の両端の電槽３の外側の短側面及び各電槽３、３間の短側面の上端部には接続穴７が形成され、両端の電槽３の外側の短側面の接続穴７には正極又は負極の接続端子８が装着され、中間の電槽３、３間の短側面の接続穴７には両側の単電池６、６を直列接続する接続金具９が装着されている。また、蓋体４には各電槽３毎に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１０が配設され、また単電池６の温度を検出する温度検出センサを装着するセンサ装着穴１１が適当な単電池６又は各単電池６毎に形成されている。
【００１９】
各電槽３の長側面が一平面を成す一体電槽２の長側面１２には、各電槽３の両側端に対応する位置に上下方向に延びるリブ１３が突設されており、かつリブ１３、１３間には適当ピッチ間隔でマトリックス状に多数の比較的小さな円形の突部１４が突設されている。これらリブ１３と突部１４は同じ高さである。さらに、電槽３の上端部と蓋体４の側面には、リブ１３の延長位置及び突部１４の配置位置に対応してそれらの側面間にわたるように、リブ１３及び突部１４と同じ高さの連結リブ１５ａ及び１５ｂが形成されている。また、一体電槽２の長側面１２の両端近傍の２つのリブ１３の外面の上部と下部に、一体電槽２をその長側面１２で互いに重ねた時に相互に嵌合する複数の位置決め用の突部１６と凹部１７が設けられている。
【００２０】
上記極板群５について、図４、図５を参照して詳細に説明すると、Ｎｉの発泡メタルから成る多数枚の正極板１８と、Ｎｉのパンチングメタルに活物質を塗着した多数枚の負極板１９とを交互に配置するとともに、各正極板１８に袋状のセパレータ２０を被せている。これにより正極板１８と負極板１９がそれらの間にセパレータ２０を介装した状態で積層された極板群５が構成されている。図４で、斜線で示した領域は正極板１８と負極板１９がセパレータ２０を介して対向して発電作用を発揮する領域を示している。
【００２１】
これら正極板１８群と負極板１９群は互いに反対側の側縁部が外側に突出されてその突出側縁部がリード部１８ａ、１９ａとして構成され、その側端縁にそれぞれ集電板２１、２２が溶着されている。各集電板２１、２２は、その両側縁を内側に折り曲げ、極板１８、１９と集電板２１、２２の溶着時に加圧しても外側に広がらないように寸法規制している。２９は、リード部１８ａ、１９ａにそれぞれ上下に適当間隔あけて形成された一対の位置決め穴で、この位置決め穴に位置決めピンを挿通してリード部１８ａ、１９ａの側端縁を押圧することにより、リード部１８ａ、１９ａの側端縁を揃え、この側端縁と集電板２１、２２を確実にかつ均等に溶着できるようにしている。
【００２２】
また、一体電槽２における電槽３の幅と壁厚、及びリブ１３や突部１４の高さの寸法関係は、図６に示すように、電槽３の短側面方向の幅をＷ、長側面の壁厚をｔとして、ｔ≦Ｗ／１０に設定されており、また一体電槽２をその長側面１２で互いに重ねた時にリブ１３や突部１４によって長側面１２、１２間に形成される冷媒通路２３の厚さ寸法をｄとして、長側面１２の壁厚ｔが、ｔ＜ｄになるように設定されている。
【００２３】
また、一体電槽２と蓋体４を一体的に接合する際には、図７（ａ）に示すように、それらの接合部を加熱した状態で矢印方向に加圧して溶着しているが、そうするとその溶着部２５の外面側及び内面側に樹脂がはみ出して溶着ばり部２５ａが突出する。この溶着ばり部２５ａは冷媒通路２３の障害になるために除去する必要があり、切除面２７で切除することが考えられていた。
【００２４】
ところが、一体電槽２と蓋体４との接合面間に塵埃などの異物が介在したり、樹脂材料中に含有された水分が気化して気泡が発生したりして溶着部２５にピンホール２６を生じている場合があり、上記のように溶着部２５の一部を切除すると、ピンホール２６が外面に連通し、電槽３内の密閉性が損なわれるという問題がある。
【００２５】
そこで、一体電槽２と蓋体の側面にわたって連結リブ１５ａ、１５ｂを形成しない場合には、図７（ｂ）に示すように、溶着部２５の外面側の溶着ばり部２５ａに矯正熱板２８を押し当てて再溶解させることにより、ピンホール２６が無く、かつ長側面１２と略同一面ないし僅かに突出する平滑な外面の再溶解部２９を形成している。このように再溶解部２９を形成することにより、溶着部２５で信頼性の高い封止を実現でき、また平滑な外面によって冷媒通路２３の障害にならず、かつ応力集中が生じる恐れを無くして電池内部圧力上昇時の溶着部２５に作用する応力を緩和することができる。
【００２６】
本実施形態では、一体電槽２と蓋体４の側面にわたって連結リブ１５ａ、１５ｂを形成するために、図８に示すように、一体電槽２と蓋体４の接合部を加熱した状態で矢印方向に加圧して溶着する際に、一体電槽２と蓋体４の側面にこれらの連結リブ１５ａ、１５ｂ形状に対応する凹部を形成した型２４を当てて加圧することにより、溶着に伴って外側にはみ出した溶着ばり部２５ａの樹脂によってリブ１５ａ、１５ｂを形成するとともに、それ以外の部分での溶着ばり部２５ａによる樹脂のはみ出しを防止し、上記冷媒通路２３が一体電槽２と蓋体４との溶着部で狭窄されるのを防止している。
【００２７】
なお、上記のように連結リブ１５ａ、１５ｂを形成した場合でも、一体電槽２と蓋体４との溶着部２５でのピンホール２６を完全に無くし、封止性能を一層高めるために、矯正熱板２８を押し当てて再溶解部２９を形成する工程を付加してもよい。
【００２８】
以上の構成の集合型二次電池１においては、複数の単電池６の直方体状の電槽３をその短側面を共用して一体連結することによって一体電槽２とするとともに、その電槽３、３間に冷媒通路を設けていないのでコンパクトに構成することができ、しかも各電槽３の長側面が一平面で連続している一体電槽２の長側面１２を冷却面とすることで各単電池６を均一にかつ効率的に冷却することができる。また、各電槽３内にその長側面と平行な極板を積層して成る電極群５を収納して構成した各単電池６を、電槽３の長側面方向に隣接する端部間で直列接続しているので、単電池間の接続をコンパクトに構成でき、特に電槽３の短側面の上端部に形成した接続穴７に接続金具９を装着して接続し、一体電槽２内で接続するようにすると、一層コンパクトに構成することができる。
【００２９】
また、一体電槽２の長側面１２に適当間隔置きに上下方向に延びるリブ１３を突設しているので、この一体電槽２を長側面１２を重ねるように並列配置することでリブ１３、１３間に冷媒通路２３を形成することができ、この冷媒通路２３に冷媒を通すことにより各電槽３を均一に冷却することができる。さらに、上記リブ１３、１３間に適当間隔置きにマトリックス状に比較的小径の突部１４を突設しているので、リブ１３の配置間隔を大きくして冷媒通路２３の通路断面積を大きくしかつ電槽３の長側面の壁厚ｔを薄くしながら、電槽３の長側面が内部圧力によって外側に膨らんで冷媒通路２３の通路断面積が小さくなるのを突部１４にて防止することができ、高い冷却性能を確保することができる。
【００３０】
また、一体電槽２と蓋体４の側面に跨がって連結リブ１５ａ、１５ｂを形成しているので、その連結リブ１５ａ、１５ｂによって一体電槽２と蓋体４の結合強度を確保しながら、冷媒の円滑な流通を確保して冷却性能を向上できる。
【００３１】
また、上記のように一体電装２を並列配置して冷媒通路２３を形成する際に、一体電槽２の両端近傍のリブ１３の上部と下部に位置決め用の突部１６と凹部１７を設けていることにより、一体電槽２、２を正確に位置合わせすることができ、簡単に適正な冷媒通路２３を形成することができる。
【００３２】
また、電槽３の長側面の壁厚ｔを電槽３の短側面の幅の１／１０以下としているので、単電池６内の熱が薄い長側面を通って効率的に冷媒通路２３内の冷媒に伝達され、かつ冷媒通路２３の厚さｄを電槽３の長側面の壁厚ｔよりも大きくしているので、伝達された熱は大量の冷媒にて吸収されて円滑に排出され、高い冷却性能が得られる。
【００３３】
以上のように本実施形態によれば、極めてコンパクトな構成でありながら各単電池を均一にかつ高い放熱性能で冷却することができ、コンパクトでしかも電池容量及び寿命が大きくかつばらつきの少ない高性能の集合型二次電池を提供することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の集合型二次電池によれば、以上の説明から明らかなように、直方体状の複数の電槽をその短側面で相互に一体的に連結して蓋体にて一体的に閉鎖した一体電槽を設け、各電槽の短側面を共用するとともに電槽間に冷却スペースを設けていないのでコンパクトに構成でき、また各電槽内にその長側面と平行な極板群を収納して成る各単電池をその長側面方向の両端部間で直列接続しているので単電池間の接続をコンパクトに構成でき、かつ各電槽の長側面が一平面で連続している一体電槽の長側面を冷却面とすることで各単電池を均一にかつ効率的に冷却することができる。
【００３５】
また、一体電槽の長側面に、電槽の連結方向に適当間隔置きにそれと直交する方向に延びるリブを突設すると、この一体電槽を並列配置したときにリブ間に冷媒通路を形成でき、冷媒通路に冷媒を通すことにより各電槽を均一に冷却することができる。
【００３６】
また、リブ間に適当間隔置きに突部を突設すると、リブの配置間隔を大きくして冷媒通路断面積を大きくしかつ電槽の長側面の壁厚を薄くしながら、電槽の長側面が内部圧力によって外側に膨らんで冷媒通路断面積が小さくなるのを突部にて防止することができ、高い冷却性能を確保することができる。
【００３７】
また、一体電槽と蓋体の側面に跨がって連結リブを形成すると、そのリブによって電槽と蓋体の結合強度を確保しながら、冷媒の円滑な流通を確保して冷却性能を向上でき、さらにその連結リブを、一体電槽と蓋体の溶着に伴って長側面に突出する溶着ばりを成形して形成すると、冷媒通路形成にとって障害となる溶着ばりを逆に有効利用して容易に連結リブを形成できる。
【００３８】
また、一体電槽と蓋体の溶着に伴って長側面に突出した溶着ばり部に矯正熱板を押し当て、溶着ばり部を再溶解させて平滑に成形すると、一体電槽と蓋体の溶着部に生じたピンホール不良を再溶解によって封止して無くすことができ、また溶着部が平滑になることによって応力集中が生じる恐れを無くして電池内部圧力上昇時の溶着部に作用する応力を緩和することができる。
【００３９】
また、適当なリブ又は突部の外面に、一体電槽をその長側面で互いに重ねた時に相互に嵌合する複数の位置決め用の突部と凹部を設けることにより、一体電槽を並列配置するときに正確に位置合わせでき、簡単に適正な冷媒通路を形成できる。
【００４０】
また、電槽の長側面の壁厚を、一体電槽をその長側面で互いに重ねた時に長側面間に形成される冷媒通路厚よりも小さくし、また電槽の長側面の壁厚を、電槽の短側面の幅の１／１０以下とすることにより、高い冷却性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の集合型二次電池の一実施形態の外観斜視図である。
【図２】同実施形態の部分縦断側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】同実施形態の極板群の正面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図６】同実施形態の一体電槽を並列配置した状態の概略横断平面図である。
【図７】同実施形態における一体電槽と蓋体の溶着部を示し、（ａ）は溶着部の処理前の縦断面図、（ｂ）は再溶解処理工程の縦断面図である。
【図８】同実施形態における一体電槽の長側面に連結リブを形成する工程の縦断面図である。
【図９】従来例の集合型二次電池の外観斜視図である。
【図１０】同従来例の単電池の部分破断斜視図である。
【符号の説明】
１  集合型二次電池
２  一体電槽
３  電槽
４  蓋体
５  極板群
６  単電池
９  接続金具
１２  一体電槽の長側面
１３  リブ
１４  突部
１５ａ、１５ｂ  連結リブ
１６  位置決め用突部
１７  位置決め用凹部
２４  型
２５  溶着部
２５ａ  溶着ばり部
２８  矯正熱板
２９  再溶解部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004642179.tif 000008
【図８】
0004642179.tif 000009
【図９】
0004642179.tif 000010
【図１０】
0004642179.tif 000011