(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒もしくは長円柱型のケースと、ケースの軸方向に直列配置した複数個の発電要素と、個々の発電要素を空間的に隔離する隔壁と、隔壁を貫通し発電要素間を電気的に接続する電気接続体と、ケース両端に封口板を備えたことを特徴とする集合密閉型二次電池。
【請求項２】
隔壁が樹脂製であることを特徴とする請求項１記載の集合密閉型二次電池。
【請求項３】
貫通孔を有した隔壁と、前記隔壁に圧入することにより固着した電気接続体を有する請求項１記載の集合密閉型二次電池。
【請求項４】
圧入に際し、電気接続体に超音波振動もしくは熱の少なくとも一方を加えることを特徴とする請求項３記載の集合密閉型二次電池。
【請求項５】
電気接続体の外周部に保持溝が周置され、前記保持溝に隔壁の貫通穴内面に圧接するＯリングが保持されていることを特徴とする請求項１記載の集合密閉型二次電池。
【請求項６】
電気接続体の外周部に周置された保持溝もしくは隔壁とＯリングの界面の少なくとも一方に軟粘性シール剤を塗布したことを特徴とする請求項１記載の集合密閉型二次電池。
【請求項７】
アルミと銅の接合体からなる電気接続体を有する請求項１記載の集合密閉型二次電池。
【請求項８】
インサート成形によって隔壁に固着されている電気接続体を有する請求項１記載の集合密閉型二次電池。
【請求項９】
隔壁の外周部に保持溝が周置され、この保持溝に電池ケースの内面に圧接するＯリングが保持されていることを特徴とする請求項１記載の集合密閉型二次電池。
【請求項１０】
隔壁の位置に対応したケース外部からケースに圧力を加え、その直径を減じたことを特徴とする請求項１記載の集合密閉型二次電池。
【請求項１１】
隔壁の外周部に周置された保持溝もしくはケースとＯリングの界面の少なくとも一方に軟粘性シール剤を塗布したことを特徴とする請求項１記載の集合密閉型二次電池。
【請求項１２】
ケースの内側の面に酸化皮膜、樹脂、ゴムの少なくとも一つからなる絶縁層を有する請求項１記載の集合密閉型二次電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は集合密閉型二次電池、特に電気自動車等の動力源や電力貯蔵用電源として使用される集合電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
所用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密閉型二次電池としては、特開平１０−１０６５３３号公報に開示されているものが従来から知られている。この従来例は、図１に示され、図２に示すような円筒型二次電池Ａを複数個、その軸方向に直列に並べ、図３に示す接続体を介して溶接する事によって構成する。
【０００３】
図１における前記接続体１は、図３に示すように深さが２段階になった円形の皿状に形成されており、中央に図２における前記金属電極１０の突起部１４を回避する開口部１７を設けている。この接続体１を図４に示すように、接続体１の平面部５に突出する４カ所のプロジェクション突起２を金属電極１０に溶接し、次いで接続体１の円筒部４に突出する４カ所のプロジェクション突起３を金属外装１１に溶接する事によって単電池缶を電気的に直列接続するとともに、機械的に連結し、これを必要な数の単電池間で実施することによって、所用電圧の集合密閉型二次電池を構成する。
【０００４】
また前記方法以外に、特開平１０−１１２２９９号公報に開示されているものも従来から知られている。この従来例は、図５および図６に示すように、筒体２１に複数の発電要素（単位セル）２５ａ，２５ｂ，２５ｃを外嵌し、外部を外筒ケース２２で覆って集合密閉型二次電池を構成する。すなわち複数個の発電要素を一つのケースに内蔵することによって所用電圧の集合密閉型二次電池を構成する。
【０００５】
さらに前記方法以外に、特開平８−３２９９７１号公報に開示されているものが従来から知られている。この従来例は、図７に示すように、密封シートに覆われた複数の発電要素３１を一つのケース３６内部の接続部３５で接続する事によって所用電圧の集合密閉型二次電池を構成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平１０−１０６５３３号公報に開示されている従来例においては集合密閉型二次電池、もしくはその集合体である組電池を構成するにあたり多数の接続体を必要とする。また複数個の発電要素を一体にするため集合密閉型二次電池状態での強度確保が難しい。さらには接続体部分が露出しているためその部分が急激な環境温度の変化等によって結露すると急激に腐食が進行する。
【０００７】
また、特開平１０−１１２２９９号公報に開示されている従来例は一体のケースを用いることによって集合密閉型二次電池における部品使用点数を削減し、かつ集合密閉型二次電池状態での強度を確保し、かつ接続部分をケース内に収容することによって接続部の腐食を防止し、上記特開平１０−１０６５３３号公報に開示されている従来例における課題を解決することが可能である。
【０００８】
しかしこの従来例は、図５および図６に示すように、一つの筒体２１に複数の発電要素（単位セル）２５ａ，２５ｂ，２５ｃを外嵌し、かつその発電要素２５ａからの集電リード部２６ｂと隣接する発電要素２５ｂからの集電リード２６ｃを接続する機能を有する集電リード固定部材２７ｃを同一筒体に外嵌した状態で、集電リード固定部材２７ｃと集電リード２６ｂ，２６ｃをデッドスペースを小さくしつつ電気的に接続することはその構造上、非常に困難である。
【０００９】
さらに特開平８−３２９９７１号公報に開示されている従来例は、密封シートに覆われた複数の発電要素を一つのケース内で接続する事によって所用電圧の集合密閉型二次電池を構成する。一体のケースを用いることによって、特開平１０−１１２２９９号公報に開示されている従来例と同様に集合密閉型二次電池状態での強度を確保し、かつ接続部分をケース内に収容することによって接続部の腐食を防止し、上記特開平１０−１０６５３３号公報に開示されている従来例における課題を解決することが可能である。
【００１０】
しかしそれぞれの発電要素を密封シートで密封するため、発電要素から発生するガスに対する耐圧性能が小さい。また密封シートによる密封化を成立させるため、電流取り出し部は薄型の金属板となるため大電流放電に不向きである。
【００１１】
本発明は、上記従来例に示される問題点を解決すべく創案されたもので、機械的強度が高く、電池間接続部の腐食がなく、重量エネルギー密度や体積エネルギー密度の高い集合密閉型二次電池を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、円筒もしくは長円柱型のケースと、ケースの軸方向に直列配置した複数個の発電要素と、個々の発電要素を空間的に隔離する隔壁と、隔壁を貫通し発電要素間を電気的に接続する電気接続体と、ケース両端に封口板を備えたものである。
【００１３】
本発明によれば、機械的強度が強く、電池間接触部の腐食がなく、重量エネルギー密度や体積エネルギー密度の高い集合密閉型二次電池を得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、一体型の円筒もしくは長円柱型のケース内に複数個の発電要素をケースの軸方向に直列配置し、かつこれらを区画する樹脂製の隔壁を貫通する電気接続体によって電気的に接続し、ケース両端に封口板を備えたことを特徴とする電池であり、一体のケースに複数個の発電要素群を収容することによって集合密閉型二次電池としての強度を確保しつつ、接続部をケース内部に収容する事によって接続部の腐食を防止し、かつそれを小さなデッドスペースで実現することができ、重量エネルギー密度や体積エネルギー密度の高い集合密閉型二次電池を得ることができる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、前記集合密閉型二次電池における単位発電要素間を空間的に隔離する隔壁が樹脂製であることを特徴とする。また請求項３に記載の発明は、前記隔壁は貫通孔を有し、これに電気接続体を圧入する事によって隔壁に固着したことを特徴とする。また請求項４に記載の発明は、前記電気接続体の圧入に際し、電気接続体に超音波振動もしくは熱の少なくとも一方を加えることを特徴とする。
【００１６】
請求項２から４に記載の発明によれば、電気接続体を樹脂製の隔壁に設けた貫通孔に圧入する事によって隔壁に固着することができる。さらに圧入に際して、電気接続体に超音波振動もしくは熱の少なくとも一方を加えることによって、隔壁と電気接続体との界面の樹脂が溶融し、より強固に固着することができる。これによって隔壁と電気接続体を密着させ両者の界面を通じる空間を遮断し、隔壁と電気接続体との界面を通じての単位発電要素間の液漏れやガス漏れの発生をなくすことができるという作用を有する。
【００１７】
また請求項５に記載の発明は電気接続体の外周部に保持溝を周置し、この保持溝に隔壁の貫通穴内面に圧接するＯリングを保持することを特徴とする。また請求項６に記載の発明は電気接続体の外周部に周置した保持溝もしくは隔壁とＯリングの界面の少なくとも一方に軟粘性シール剤を塗布することを特徴とする。
【００１８】
請求項５から６に記載の発明によれば、電気接続体の外周部に保持溝を周置し、この保持溝に隔壁の貫通穴内面に圧接するＯリングを保持することによって隔壁と電気接続体の界面を通じての空間の遮断をより強固なものにすることができる。さらに保持溝もしくは隔壁とＯリングの界面の少なくとも一方に軟粘性シール剤を塗布することによって隔壁と電気接続体の界面を通じての空間の遮断をさらにより強固なものにすることができるという作用を有する。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、電気接続体はアルミと銅の接合体からなることを特徴とし、単位発電要素が非水溶液系二次電池の場合でも、アルミと銅の接続体から成る電気接続体を使用し、単位発電要素の正極側がアルミ、負極側が銅となる方向で単位発電要素間を接続することによって電気接続体の腐食を防止することができるという作用を有する。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、電気接続体がインサート成形によって隔壁に固着されていることを特徴とし、電気接続体を圧入によらずに固着することができ、生産効率を大きく向上させることができるという作用を有する。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、隔壁の外周部に保持溝が周置され、この保持溝に電池ケースの内面に圧接するＯリングが保持されていることを特徴とする。また請求項１０に記載の発明は隔壁の位置に対応したケース外部からケースに圧力を加え、その直径を減じたことを特徴とする。また請求項１１に記載の発明は隔壁の外周部に周置された保持溝もしくはケースとＯリングの界面の少なくとも一方に軟粘性シール剤を塗布することを特徴とする。
【００２２】
請求項９から１１に記載の発明によれば、隔壁の外周部に保持溝が周置され、この保持溝に電池ケースの内面に圧接するＯリングを保持することによって、Ｏリングを介して隔壁とケースを密着させる。さらに隔壁の位置に対応したケース外部からケースに圧力を加え、その直径を減じることによって密着の効果を高めることができる。さらに隔壁の外周部に周置された保持溝もしくはケースとＯリングの界面の少なくとも一方に軟粘性シール剤を塗布する事によって密着の効果を高めることができる。これによって両者の界面を通じる空間を遮断し、隔壁とケースとの界面を通じての単位発電要素間の液漏れやガス漏れの発生をなくすことができるという作用を有する。
【００２３】
また請求項１２に記載の発明は、ケースの内側の面に酸化皮膜、樹脂、ゴムの少なくとも一つからなる絶縁層を有することを特徴とし、万が一、単位発電要素等の電流経路の一部がケースに接触するようなことが生じても短絡が発生しないという作用を有する。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の実施の形態を図を用いて説明する。ここでは非水電解液系二次電池を主体とした例を説明する。
【００２５】
（実施例１）
図８は本実施例の集合密閉型二次電池の断面図であり、図９は該電池の端子部拡大断面図であり、図１０は該電池の構成要素の斜視図であり、図１１は該電池の極板群と集電板の断面図である。
【００２６】
本実施例の集合密閉型二次電池は、負極集電板１１７が溶接された極板群１１０、それらを電気的に接続する電気接続体１２０、個々の発電要素間を空間的に隔離する隔壁１３０、電池端子１４０、封口板１５０等の各種部材と、それら各種部材を覆う円筒状のケース１００から構成されている。
【００２７】
極板群１１０は図１１に示すように、正極集電体１１１に正極材料１１２を付着させた正極板と負極集電体１１３に負極材料１１４を付着させた負極板とをセパレータ１１５を介し、渦巻き状に巻回する事によって構成している。この極板群１１０を構成する際に、両端の一方に正極材料が付着されていない正極集電体が突出する部分１１１ａと、他方に負極材料が付着されていない負極集電体が突出する部分１１３ａを設けている。
【００２８】
正極集電体の突出部１１１ａを押圧する事によって正極集電体の突出部を塑性変形させて平坦部１１１ｂが形成され、この平坦部に正極集電板１１６が溶接によって電気的に接合されている。同様に負極集電体の突出部１１３ａを押圧する事によって負極集電体の突出部を塑性変形させて平坦部１１３ｂが形成され、この平坦部に負極集電板１１７が溶接によって電気的に接合されている。
【００２９】
隔壁１３０はポリプロピレン、ポリエチレン等の樹脂製の円盤形状であり、その中心に電気接続体を収容する貫通孔１３１、また隔壁の外周部にケースの内面に圧接するＯリング１６０を保持する保持溝１３２が周置されている。
【００３０】
電気接続体はアルミニウムと銅との接合体からなり、隔壁の貫通孔１３１に圧入され、隔壁に固着され、隔壁の貫通孔１３１の内周に圧接するＯリング１６０を保持する保持溝１２１を有している。
【００３１】
正極集電板１１６および負極集電板１１７は電池端子１４０もしくは電気接続体１２０に溶接点１２２にて溶接によって電気的に接続されている。
【００３２】
封口板１５０はポリプロピレン、ポリエチレン等の樹脂製の円盤であり、その中心に電池端子を収容する貫通孔１５１を有している。また隔壁の外周部にケースの内面に圧接するＯリング１６０を保持する保持溝１５２が周置されている。さらに電池内の圧力の異常上昇による電池の破裂を防止するために環状の薄肉部１５３を設け材料厚みを小さくすることによって、所定の内部圧力で破断し、内部圧力を解放する機構を有する。
【００３３】
封口板は内部圧力によってケース端部から脱落しないよう、ケース両端部を円周内側方向に折り曲げることによって形成されたケース終端部１０１で保持されている。
【００３４】
電池端子は外周部に封口板の貫通孔１５１の内周に圧接するＯリング１６０を保持する保持溝１４１を有している。また該電池間を電気的に接続するためのねじ部１４２を有する。正極側の電池端子１３９はアルミニウムなどからなり、負極側の電池端子１４０は銅などからなる。
【００３５】
電池端子は封口板の貫通孔１５１に挿通され環状押圧バネ１５５によって封口板に固定されている。
【００３６】
隔壁、封口板、電池端子に設けられた保持溝に設置されたＯリング１６０は各発電要素間を空間的に隔離している。さらにＯリング１６０が電池構成部材と接触する界面には隔離をより確実なものとするために軟粘性シール剤が塗布されている。
【００３７】
この電池の製造に当たっては、まず二つの極板群１１０を製作し、その両端に正極集電板１１６と負極集電板１１７を溶接する。前記極板群の制作と平行して、軟粘性シール剤を塗布した保持溝にＯリングを設置した電気接続体１２０を、あらかじめ前記Ｏリングと圧接する部分に軟粘性シール剤を塗布した隔壁１３０に圧入し、固着する。前記極板群１１０に溶接された負極集電板１１７ａと正極集電板１１６をそれぞれ１２２の溶接点にて前記電気接続体１２０に溶接する。その後極板群１１０における正極集電板１１６と負極集電板１１７に、あらかじめ軟粘性シール剤を塗布した保持溝にＯリングを設置した電池端子１４０をそれぞれの溶接点にて溶接し、電池端子１４０に封口板１５０を挿通し、ワッシャ１５４と環状押圧バネ１５５によって電池端子と封口板を固定する。そして隔壁と封口板の外周に設けられた保持溝１３２、１５２に軟粘性シール剤を塗布しＯリング１６０を設置する。この集合体をあらかじめ前記Ｏリングと圧接する部分に軟粘性シール剤を塗布したケース１００に挿入し、ケースの終端部１０１を所定位置で円周内側方向に折り曲げる。
【００３８】
以上の構成の非水電解液二次電池であれば、一体のケースを使用することによって複数個の単電池を接続した集合電池と比較して、機械的強度が高い。また接続部分が電池内部に収容されるためその部分の腐食が生じない。さらに上記構成を小さなデッドスペースで実現することが可能であり、質量エネルギー密度や体積エネルギー密度の高い集合密閉型二次電池が実現できる。
【００３９】
（実施例２）
本実施例と実施例１との違いは図１２および図１３に示すように、極板群を構成する際、ステンレスもしくはアルミニウムなどからなる内筒１７０に、正極集電体に正極材料を付着させた正極板と負極集電体に負極材料を付着させた負極板とをセパレータを介し、渦巻き状に巻き付ける事によって構成し、この内筒を絶縁体１７１を介して電池端子および電気接続体で保持している点である。このようにすれば極板群を強固に保持することが可能となり振動に対する信頼性がより向上する。
【００４０】
（実施例３）
本実施例と実施例１との違いは図１４に示すように、隔壁の位置に対応したケースの外部１０３からケースに圧力を加え、その直径を減じている点である。このようにすればケースと隔壁との間の密着性がより向上し、発電要素間の空間的な隔離の信頼性がより向上する。
【００４１】
なお上記実施例においては、２つの発電要素を使用して構成した集合二次電池の例を説明したが、３つ以上の発電要素を使用して集合二次電池を構成しても良い。また上記実施例においては、非水電解液系二次電池を主体とした例を説明したが、その他の二次電池としても良い。また上記実施例においては、円筒型のケースの例を説明したが長円形のケースとしても良い。さらに上記実施例においては、電気接続体を隔壁に圧入することによって固着している例を説明したがインサート成形によって固着しても良い。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、一体型の円筒もしくは長円柱型のケース内に複数個の発電要素をケースの軸方向に直列配置し、かつこれらを区画する樹脂製の隔壁を貫通する電気接続体によって電気的に接続したことによって、集合密閉型二次電池としての高強度を得つつ、接続部をケース内部に収容する事によって接続部の腐食を防止し、かつそれを小さなデッドスペースで実現することができ、高信頼性、高電圧、高重量エネルギー密度、および高体積エネルギー密度の密閉型集合二次電池が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の集合密閉型二次電池の外観図
【図２】従来の密閉型二次電池の外観図
【図３】従来の接続体の模式図
【図４】従来の集合密閉型二次電池の要部断面図
【図５】従来の集合密閉型二次電池の断面図
【図６】従来の集合密閉型二次電池の要部斜視図
【図７】従来の集合密閉型二次電池の断面図
【図８】本発明の実施例１の集合密閉型二次電池の断面図
【図９】本発明の実施例１の集合密閉型二次電池の端子部断面図
【図１０】本発明の実施例１の集合密閉型二次電池の構成要素の斜視図
【図１１】本発明の実施例１の集合密閉型二次電池の極板群と集電板の断面図
【図１２】本発明の実施例２の集合密閉型二次電池の断面図
【図１３】本発明の実施例２の集合密閉型二次電池の端子部断面図
【図１４】本発明の実施例３の集合密閉型二次電池の斜視図
【符号の説明】
１        接続体
２        プロジェクション突起
３        プロジェクション突起
４        円筒部
５        平面部
１０      金属電極
１１      金属外装
１４      突起部
１７      開口部
Ａ        円筒型二次電池
２１      筒体
２２      ケース
２５ａ    発電要素
２５ｂ    発電要素
２５ｃ    発電要素
２６      集電リード部
２７      集電リード固定部材
３１      発電要素
３２      安全装置
３３      正極リード
３４      負極リード
３５      接続部
３６      ケース
１００    ケース
１０１    ケース終端部
１０３    加圧部
１１０    極板群
１１１    正極集電体
１１１ａ  正極集電体突出部
１１１ｂ  正極集電体平坦部
１１２    正極材料
１１３    負極集電体
１１３ａ  負極集電体突出部
１１３ｂ  負極集電体平坦部
１１４    負極材料
１１５    セパレータ
１１６    正極集電板
１１７    負極集電板
１２０    電気接続体
１２１    保持溝
１２２    溶接点
１３０    隔壁
１３１    貫通孔
１３２    保持溝
１３９    正極側の電子端子
１４０    負極側の電池端子
１４１    保持溝
１４２    ねじ部
１５０    封口板
１５１    貫通孔
１５２    保持溝
１５３    薄肉部
１５４    ワッシャ
１５５    環状押圧バネ
１６０    Ｏリング
１７０    内筒
１７１    絶縁体
【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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【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】
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【図１４】
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