(57)【要約】【課題】組電池における放熱の課題を、柱状の電池セル以外の特別の追加の部品を用いずに解決する。【解決手段】筒状や角柱状等、柱状の電池セル（１ａ，１ｂ）を複数本並列に連結した組電池であって、各々の電池セル（１ａ，１ｂ）の表面は絶縁樹脂や紙筒等の絶縁材料で被覆してあり、且つ、該被覆層を部分的に除去した開口部（３ａ）を備えたものとする。電池セル（１ａ，１ｂ）を連結した状態で該開口部が隣合うように配置することにより、上記課題を解決できる。【選択図】  図２
2005011553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲を筒状絶縁層で覆った柱状の電池セルを複数本並列に連結した組電池であって、
連結した状態で隣合う前記柱状の電池セルの前記筒状絶縁層を部分的に除去した開口部を備えることを特徴とする組電池。
【請求項２】
前記柱状の電池セルの筒状絶縁層は、相対的に異なった位置の絶縁層が部分的に除去され、前記絶縁層が除去された部分同士が隣合わないように連結されていることを特徴とする請求項１に記載の組電池。
【請求項３】
前記柱状の電池セルの筒状絶縁層は紙筒であることを特徴とする請求項１又は２に記載の組電池。
【請求項４】
前記柱状の電池セルは円柱状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の組電池。
【請求項５】
前記柱状電池セルは角柱状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の組電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数本の柱状電池セルを並列に並べて連結した組電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数本の柱状電池セルを並列に並べて連結した組電池は、種々の用途に使用されている。
このような組電池は、電池セルの数を調整することによって、電圧や容量を大幅に調整することができる。
従来の組電池は、一般に、複数本の柱状電池セルを並列に並べてケースに収納するか、あるいは、並列に並べた状態でその側面を熱収縮フィルムで密着状態に被覆して構成されている。
しかしながら、これら構造の組電池は、充放電時の発熱により、電池温度が上昇する性質があり、特に、充放電の電流を大きくし、あるいは、過放電すると電池温度が著しく上昇する性質がある。
【０００３】
また、組電池は、全長を短くするために、並列に並べて複数段に積層して構成される。
前記単電池を複数段に積層した組電池は、例えば、図４に示すように、周囲が前記単電池３１に囲まれて、空気の換気が悪い空洞３２ができる。
したがって、全ての前記柱状電池セル３１を均一に冷却できない欠点がある。十分に放熱できない組電池は、温度によって電池電圧が影響を受け、結果的に充電電流や放電電流に制限を受ける。
特に、柱状電池セルが高温に弱いニッケル−水素電池等の場合には、充電中に温度が上昇すると、電池性能に著しい悪影響を及ぼすため、充電方法に制限を受ける欠点がある。
【０００４】
また、前記柱状電池セルは、大きくなるほど放熱が大切になる。
それは、容量を増加させるために前記柱状電池セルを大きくすると、放熱部分となる電池表面の面積の増加が、電池容量の増加よりも少なくなるからである。
例えば、柱状の電池セルは、長さを一定にして太さを２倍にすると容量は２倍以上にアップできる。
しかし、太さを２倍にした前記柱状電池セルの表面積は２倍にしかならない。
このため太さが２倍の柱状電池セルは、容量当りの表面積が前述のものと比較して減少し、結果的に放熱面積も減少する。
【０００５】
更に、大容量の前記柱状電池セルは、充電時間を短くするために、充電電流を大きくすることが要求される。
しかし、大電流で充電すると、前記柱状電池セルは内部で発生する熱を効果的に表面から放熱できず、電池温度の上昇に拍車がかかることになる。
また、大容量の前記柱状電池セルは、大電流で放電されることが多く、内部の発熱が増加して電池温度を上昇させる。
このため大容量の前記柱状電池セルを連結した組電池は、いかにして放熱を良くするかが極めて重要な課題である。
【０００６】
このような課題を解決するものとしては、従来から図５及び図６に示す組電池が知られている。（例えば、特許文献１参照）
この特許文献１に記載の組電池は、図５と図６に示すように、４本の充電式電池１を並列に並べて連結している。
４本の前記電池１１は、その側面の両端部にテープからなるスペーサ１３が貼着されており、このスペーサ１３によって、隣接する電池１１の間に冷却換気空隙１４を形成している。
スペーサ１３は、好ましくは絶縁性、耐熱性材料が使用される。
絶縁性部材であれば、負極端子または正極端子と兼用される金属製の電池外装缶を、別途絶縁性のチューブなどで被覆しておくことなしに、外装缶同士を電気的に絶縁して連結できる。
また、耐熱性材料であれば、電池が異常に発熱した場合においても、電池間の絶縁及び冷却換気空隙の確保が可能となる。
このように、金属製の外装缶を直接冷却できる組電池は、特に放熱効果を高くできる特徴がある。
更に、スペーサ１３は、前記電池１１に簡単に配設することができるように、片面に粘着層を有する絶縁性、耐熱性部材が有効である。
【０００７】
隣接する電池１１間の冷却換気空隙１４の間隔は、スペーサ１３の厚さで調整できる。
図５に示すように、全ての電池１１の側面両端部にスペーサを配設して連結した組電池は、冷却換気空隙１４の間隔はスペーサ１３の厚さの２倍となる。
したがって、この場合におけるスペーサ１３の厚さは、冷却換気空隙１４の半分に設計される。
図示しないが、隣接する電池の一方にのみ、その側面両端部にスペーサを配した組電池は、前記電池の間にスペーサが一つ介在することになるので、冷却換気空隙はスペーサの厚さに等しくなる。
そして、冷却換気空隙の間隔を広くすると、空気の換気流通量を多くすることが可能であるが、冷却換気空隙が広くなると、組電池の外形が大きくなるため、冷却換気空隙の間隔は、空気の換気流通量と組電池との外形とを考慮して決定される。
【０００８】
また別の放熱を改良した従来例としては、図７に示す組電池が知られている。（例えば、特許文献２参照）
特許文献２には以下の記載がなされている。
図７は従来の円筒形二次電池の第１実施形態を示す平面図、正面図および側面図である。本実施形態の二次電池２１は、ケーシング２１ａが円筒形に形成されたもので、内容物には特に限定されず種々の二次電池が適用できる。
この二次電池１では、円筒形のケーシング２１ａの一方の底面から正極負極端子２５が突出し、ブスバー２６により直列または並列に接続されている。
また、二つの二次電池１Ａ，１Ｂは、互いの絶縁性を保つためと、加熱用または冷却用空気を流すための隙間Ｓを確保するために、スペーサ２４によって例えば電池収納ケース２８に固定されている。
【０００９】
特にこの従来の組電池では、例えば幅３ｍｍ程度の帯板をその主面が軸方向に対して略直角となるように螺旋状に加工された螺旋状放熱板２２が、各二次電池１Ａ，１Ｂのケーシング２１ａの外周面に巻回されている。
この螺旋状放熱板２２の内径は、二次電池２１のケーシング２１ａの外径に等しいかあるいは外径よりわずかに小さく形成されており、螺旋状放熱板２２が有する自己弾性力によって、当該放熱板２２はケーシング２１ａの外周面に押圧されることとなる。
このようにしてケーシング２１ａの外周面に装着された螺旋状放熱板２２は、自己弾性力を有しているのでそのままでもある程度の固定力はあるが、本実施形態では、二次電池２１の軸方向に沿って螺旋状放熱板２２を固縛するためのプレート２３が設けられて、例えば放熱板２２の両端とプレート２３との接合部２７が溶接によって固定されている。
【００１０】
なお、図７に示す組電池では、各二次電池１Ａ，１Ｂに３つの螺旋状放熱板２２が設けられているが、本発明では特に限定されず、１つのまたはそれ以上の螺旋状放熱板２２を設けることもできる。
また、隣接する二次電池１Ａ，１Ｂ間で、螺旋状放熱板２２，  ２２が互いに干渉しないように、当該螺旋状放熱板２２，  ２２は同位相でケーシング２１ａに巻回されている。
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−１８２５８２号公報
図１、２及び  （００１０）（００１１）
【特許文献２】特開平１０−１０６５１４号公報
図１及び（００２２）〜（００２４）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の組電池において放熱の課題を解決するものは、いずれも組電池を構成する柱状の電池セル以外の追加部品を必要として、製品の価格を引き上げるという問題があった。
【００１３】
本発明の課題
（目的）は、組電池における放熱の課題を、柱状の電池セル以外の特別の追加の部品を用いずに解決するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、周囲を筒状絶縁層で覆った柱状の電池セルを複数本並列に連結した組電池であって、連結した状態で隣合う前記柱状の電池セルの前記筒状絶縁層を部分的に除去した開口部を備える構成とする。（請求項１）
【００１５】
また、前記柱状の電池セルの筒状絶縁層は、相対的に異なった位置の絶縁層が部分的に除去され、前記絶縁層が除去された部分同士が隣合わないように連結する。（請求項２）
また、前記柱状の電池セルの筒状絶縁層は紙筒とする。（請求項３）
また、前記柱状の電池セルは円柱状である。（請求項４）
また、前記柱状の電池セルは角柱状である。（請求項５）
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１〜３を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の組電池に用いる柱状電池セル（図１では円柱状）の一例を示す図である。
図１において１は柱状電池セルを示し、２は該柱状電池セルの少なくとも側面を覆う絶縁層で、この場合には円筒状の紙筒で形成されている。
また、３は前記円筒状の絶縁層の一部が除去された開口部である。
前記開口部は図１では、１箇所に形成されているが複数箇所に形成されていても良い。
また、図１では、柱状電池セルの形状は円柱状であるが、角柱状でも良い。
【００１７】
図２は、図１に示した柱状電池セル（柱状電池セル１ａ及び柱状電池セル１ｂ）を隣接して連結した状態での開口部３ａ，３ｂ相互の関係を示す図であり、図２（ａ）では、柱状電池セル１ａ及び柱状電池セル１ｂとが逆方向に接続板４によって連結接続されている状態を示し、図２（ｂ）では、柱状電池セル１ａ及び柱状電池セル１ｂとが同方向に接続板４によって連結接続されている状態を示している。
【００１８】
図２（ａ）は、柱状電池セル１ａと柱状電池セル１ｂとを電気的に直列接続する場合に適し、図２（ｂ）は、柱状電池セル１ａと柱状電池セル１ｂとを電気的に並列接続する場合に適している。
図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、組電池の使用形態に合わせて隣接する柱状電池セルの絶縁層（紙筒）に設ける開口部の位置を選択することによって用途にあった最適な冷却を実現できる。
【００１９】
また、図３は、図２における連結した状態での開口部相互関係を拡大した図である。
柱状電池セル１ａと柱状電池セル１ｂとを連結した状態で、柱状電池セル１ａの絶縁層２ａ（紙筒）の開口部３ａと柱状電池セル１ｂの絶縁層２ｂ（紙筒）との間に、絶縁層２ａ（紙筒）の厚さに相当する冷却換隙間ｄが形成されていて、この冷却換気隙間が柱状電池セル１ａ及び１ｂから生じる熱の冷却に寄与することになる。
この冷却換気空隙の間隔を広くすると、空気の換気流通量を多くすることが可能であるが、冷却換気空隙を広くするためには絶縁層（紙筒）の厚さを厚くする必要があるので、冷却換気空隙の間隔（絶縁層の厚さ）は、空気の換気流通量と組電池の発熱量とを考慮して決定するのが望ましい。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明は、周囲を筒状絶縁層で覆った柱状の電池セルを複数本並列に連結した組電池であって、連結した状態で隣合う前記柱状の電池セルの前記筒状絶縁層を部分的に除去した開口部を備える構成とすることによって、該柱状の電池セルを複数個連結して組電池を構成する際に、組電池における放熱の課題を、柱状の電池セル以外の特別の追加の部品を用いずに解決できる。
【００２１】
また、請求項２に記載の発明は、前記柱状の電池セルの筒状絶縁層は、相対的に異なった位置の絶縁層が部分的に除去され、前記絶縁層が除去された部分同士が隣合わないように連結することによって、各々の柱状の電池セル間の絶縁を保ちながら、放熱の問題を解決できる。
また、請求項３に記載の発明では、前記柱状の電池セルの筒状絶縁層は紙筒とすることによって、簡単に絶縁層（紙筒）部を除去できる。
また、請求項４及び５に記載の発明では、前記柱状の電池セルは円柱状若しくは角柱状等の場合に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の組電池に用いる柱状電池セルの一例を示す外観図である。
【図２】図１に示した柱状電池セル（柱状電池セル１ａ及び柱状電池セル１ｂ）隣接して連結した状態での開口部相互の関係を示す側面図である。
【図３】図２における柱状電池セルを連結した状態での開口部相互を拡大した図である。
【図４】従来の単電池（柱状電池セル）を複数積層した組電池の構成を示す外観図である。
【図５】冷却を考慮した第１の従来例の組電池の側面図である。
【図６】冷却を考慮した第１の従来例の組電池の上面図である。
【図７】冷却を考慮した第２の従来例の組電池の構成を示す図である。
【符号の説明】
１，  １ａ，  １ｂ            柱状電池セル
２，  ２ａ，  ２ｂ            絶縁層（紙筒）
３，  ３ａ，  ３ｂ            開口部（空隙）
４          接続板
【図１】
2005011553.tif 000003
【図２】
2005011553.tif 000004
【図３】
2005011553.tif 000005
【図４】
2005011553.tif 000006
【図５】
2005011553.tif 000007
【図６】
2005011553.tif 000008
【図７】
2005011553.tif 000009