(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電槽内に、その長側面方向両端に正極と負極の集電板を有する極板群と電解液を収容して単電池を構成し、これらの集電板に、電槽の短側面に貫通形成した接続穴に嵌入する接続突部を設け、その電槽の短側面の外側に配置した同様の集電板又は接続端子に接続突部を設け、これら接続突部の先端を溶接して外部と接続するようにし、かつ短側面の両側に配設された集電板又は接続端子の接続突部の周囲にそれぞれ短側面との間のシールを行うシール材を配設するとともに、接続突部の周囲のシール材を配置する環状溝の開口縁に環状溝内に突出するシール材抜け出し防止突部を突設したことを特徴とする二次電池。
【請求項２】
シール材抜け出し防止突部は、環状溝の開口縁部の全周又は適当間隔置きの複数箇所を溝底に向けてプレスすることにより環状溝内に膨出させて形成したことを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は二次電池に関し、特に複数の単電池を接続してなる集合型二次電池に好適に適用できる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５のようなものが知られている。この集合型二次電池は、図６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４１（４１ａ〜４１ｊ）を、その電槽４２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４１ａ、４１ｊの電槽４２の外側にエンドプレート５２を当接させ、両エンドプレート５２、５２間を拘束バンド５３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４１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４７を電解液と共に電槽４２内に収容し、各電槽４２の開口部を安全弁４５を設けた蓋４６で閉じ、極板群４７を構成する各正極板の一側部上端から上方にリード４９を引き出してその上部に正極端子４３を接続し、また同様に各負極板の他側部上端から上方にリード４９を引き出してその上部に負極端子４４を接続し、これら正極端子４３及び負極端子４４を蓋４６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４１間の正極端子４３と負極端子４４とが接続板５１にて接続されて各単電池４１が直列接続されている。また、各電槽４２間が連結されるとき、電槽４２の長側面に上下方向に突設されたリブ４８が隣接間で突き合わされ、各リブ４８、４８間の長側面間の空間にて電槽４２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４１ａ〜４１ｊ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、極板の上端一側部から上方にリード４９を引き出して蓋４６に装着される端子４３、４４に接続し、これら端子４３、４４の蓋４６の上部に突出した部分間を接続板５１で接続するようにしているので、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ともに接続抵抗が大きくなり、また電槽４２の上部に接続用の空間を確保する必要があるとともに接続部が外部に露出しているために、設置スペースをコンパクトにできないという問題があった。
【０００６】
また、極端子４３、４４の極柱が蓋４６を貫通する部分には、一般に蓋内面側にのみＯリングを配置して１重にのみシールしているので、電池使用時に液漏れの恐れがあった。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、電池間の接続構成が簡単で低コストにて構成できるとともに設置スペースをコンパクトにでき、しかも液漏れの恐れがなくかつそのためのシール材の組み付け作業性の良い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電槽内に、その長側面方向両端に正極と負極の集電板を有する極板群と電解液を収容して単電池を構成し、これらの集電板に、電槽の短側面に貫通形成した接続穴に嵌入する接続突部を設け、その電槽の短側面の外側に配置した同様の集電板又は接続端子に接続突部を設け、これら接続突部の先端を溶接して外部と接続するようにし、かつ短側面の両側に配設された集電板又は接続端子の接続突部の周囲にそれぞれ短側面との間のシールを行うシール材を配設するとともに、接続突部の周囲のシール材を配置する環状溝の開口縁に環状溝内に突出するシール材抜け出し防止突部を突設したものである。
【０００９】
この構成によれば、極板群の集電板に設けた接続突部によって隣接する電池間又は接続端子と接続するので、接続構成が簡単でかつ別の接続部品を必要とせずに接続できて低コストにて構成でき、また電池間の接続構成がコンパクトとなり、設置スペースをコンパクトにでき、かつ短側面両側のシール材による２重シールにて使用中の液漏れを確実に防止でき、さらに集電板の環状溝にシール材を保持させた後、その集電板を電槽の短側面の両側に配置して接続突部を接続穴に挿入して溶接するまでの集電板の取扱い中にシール材が環状溝から抜け出してしまうのを防止でき、集電板の接続時の作業性を向上できる。
【００１０】
また、そのシール材抜け出し防止突部を、環状溝の開口縁部の全周又は適当間隔置きの複数箇所を溝底に向けてプレスすることにより環状溝内に膨出させて形成すると、複雑なプレス型を用いずにプレス成形時の一連の工程で環状溝内に突出する突部を容易に低コストにて形成できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態の集合型二次電池について、図１〜図４を参照して説明する。
【００１２】
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２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。
【００１３】
各電槽３内には、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。極板群５においては、正極板と負極板の互いに反対側の側縁部をそれぞれ対向部分から外側に突出させてそれらの突出部を正極リード部１８ａと負極リード部１９ａとし、これらリード部１８ａ、１９ａに対してその全長にわたって集電板３１、３２を固着して構成されている。
【００１４】
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、後で詳細に説明するように、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を通して両側の単電池６、６が直列接続されている。
【００１５】
蓋体４の上面には、互いに隣り合う電槽３、３の隣接端部において通孔９が形成されるとともに、蓋体４上にこれら通孔９、９間を連通する連通路２２を形成した連通蓋２１が溶着されている。２１ａは、連通蓋２１の内面中央部に突設された補強突起で、連通路２２を閉じない大きさでかつその先端が蓋体４の上面に当接して溶着され、連通蓋２１の耐圧強度を確保している。
【００１６】
一体電槽２と蓋体４と連通蓋２１は、ＰＰ／ＰＰＥアロイなどの合成樹脂材料にて構成されており、電解液に対して撥液性を有している。なお、蓋体４と連通蓋２１のみを撥液性材料で構成してもよく、さらに連通路２２の表面にのみ撥液性の材料のコーティングを施してもよい。
【００１７】
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単一の安全弁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の極板群５の上端に接するように凹入形成されている。
【００１８】
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。これらリブ１３、突部１４及び連結リブ１５ａ、１５ｂは、一体電槽２を並列配置したときにそれらの間に各電槽３を効率的にかつ均一に冷却するための冷媒通路を形成する。
【００１９】
また、単電池６、６を直列接続する接続構成は、図３、図４に示すように、極板群５の両側の集電板３１、３２の上端部に、電槽３の短側面の上端部に貫通形成した接続穴７に嵌入する接続突部３３を突出形成し、これら接続突部３３の先端を溶接して隣り合う単電池６、６の集電板３１、３２を接続している。なお、両端の電槽３の集電板３１又は３２と接続端子８との間の接続は、接続端子８の接続突部２６と接続突部３３の先端を溶接して接続している。
【００２０】
また、短側面の両側の集電板３１、３２の接続突部３３又は接続端子８の接続突部２６の周囲に環状溝３４を形成してそれぞれ短側面との間のシールを行うＯリング２８を配設している。これらの環状溝３４に装着されたＯリング２８にて接続穴７は２重にシールされている。
【００２１】
上記接続突部３３は、集電板３１、３２のプレス成形によって一面側に突出成形されている。また、接続突部３３の先端中央部に若干の凹み３９が形成され、先端外周部に環状突出部３８を有する断面形状に形成している。
【００２２】
また、集電板３１、３２の接続突部３３の周囲のＯリング２８を配置する環状溝３４において、その内周面３４ａの開口縁部の周方向複数箇所（図示例では６箇所）に環状溝３４内に向けて所定量ｐだけ突出するシール材抜け出し防止突部３０が突設されている。
【００２３】
詳しく説明すると、環状溝３４は、図４（ｄ）に示すように、その内周面３４ａが中心側に向けてθ°（１〜３°程度）テーパして形成されており、そのままの状態でＯリング２８を配置した場合、図３に示すように、集電板３１、３２を電槽３の短側面の両側に配置し、接続突部３３を接続穴７に挿入し、集電板３１、３２を矢印の如く挟圧して溶接するまでの集電板３１、３２の取扱い中に、Ｏリング２８が環状溝３４から抜け出してしまう恐れがあるが、シール材抜け出し防止突部３０を設けることによって上記集電板３１、３２の取扱い中にＯリング２８が環状溝３４から抜け出すのを防止している。
【００２４】
上記シール材抜け出し防止突部３０の突出量ｐは、内周面３４ａのテーパをほぼ補償する程度か若干それよりも大きくするのが、Ｏリング２８の装着作業の容易化と抜け出し防止の両方を満たすのに好適である。
【００２５】
なお、図示例では、シール材抜け出し防止突部３０を等間隔おきに６箇所に設けたが、その数は少なくても、多くても良く、場合によっては全周にわたって連続して形成してもよい。また、シール材抜け出し防止突部３０を環状溝３４の内周面３４ａの開口縁部に設けたが、外周面の開口縁部に設けてもよく、また内外周に形成してもよい。
【００２６】
また、このシール材抜け出し防止突部３０は、図４（ｄ）に仮想線で示す断面形状の環状溝３４の開口縁部を溝底に向けてプレスしてプレス部３０ａを凹入形成することによって集電板材料を環状溝３４内に向けて膨出させて形成している。これにより、複雑なプレス型を用いずにプレス成形時の一連の工程で、環状溝３４内に突出するシール材抜け出し防止突部３０を容易に低コストにて形成することができる。
【００２７】
以上の構成の集合型二次電池１においては、直方体状の複数の電槽３をその短側面で相互に一体的に連結して成る一体電槽２を構成し、かつ各電槽３の上面開口を蓋体４にて一体的に閉鎖し、電槽３、３間の短側面の上端部に形成した接続穴７に、両側の極板群５の集電板３１、３２の接続突部３３を挿入してその先端同士を溶接して接続しているので、隣接する単電池６の接続を一体電槽２の内部で行うことができ、外部に接続構成が露出しないので、集合型二次電池１の設置スペースをコンパクトにすることができる。
【００２８】
また、互いに隣り合う電槽３、３の隣接端部において、蓋体４に通孔９を形成するとともに、蓋体４上にこれら通孔９、９間を連通する連通路２２を形成した連通蓋２１が溶着されており、これによって各電槽３の間の内部圧力を均一化して一部の電槽３の内部圧力の上昇によってその単電池６の寿命が低下し、それに伴って集合型二次電池１全体の寿命が短くなるのを防止するとともに、蓋体４に単一の安全弁１０を設けるだけで良くして、コスト低下を図ることができる。
【００２９】
また、極板群５を構成している集電板３１、３２のプレス成形によって突出成形された接続突部３３にて、隣接する電槽３の極板群５、すなわち単電池６を直列接続しているので、接続部品を別途に必要とせず、少ない部品点数で低コストにて簡単に接続することができ、また接続突部３３が集電板３１、３２と一体でありかつ１箇所の溶接で接続されているので、電気抵抗の極めて少ない接続が可能となる。
【００３０】
さらに、両端の電槽３の外側の短側面においても、同様の接続突部２６を有する接続端子８と集電板３１または３２を両側に配置してそれらの接続突部２６と３３の先端同士を溶接することにより、電槽３とその外部との接続をコンパクトな構成でかつ簡単に行うことができる。
【００３１】
また、接続突部３３の先端外周部に環状突出部３８を設けているので、接続突部３３の先端同士の溶接時に、先端が平面の溶接電極を用いて接続突部３３の突出側とは反対側の周囲を加圧してもその加圧力は確実に突出先端外周部の環状突出部３８に伝達され、この環状突出部３８の当接部に加圧力が集中しかつ環状の溶接線となって大きな溶接面積が確保されるため溶接性が良好となり、電気抵抗の小さい接続部を高い信頼性をもって得ることができる。
【００３２】
また、集電板３１又は３２の接続突部３３や接続端子８の接続突部２６の周囲に短側面との間のシールを行うＯリング２８を配設しているので、短側面の両側で２重にシールすることができ、使用中の液漏れを確実に防止できる。
【００３３】
しかも、環状溝３４の内周面３４ａにシール材抜け出し防止突部３０を設けているので、図３に示すように、この環状溝３４内にＯリング２８を配置した状態で集電板３１、３２を電槽３の短側面の両側に配置し、接続突部３３を接続穴７に挿入し、集電板３１、３２を矢印の如く挟圧して溶接するまでの集電板３１、３２の取扱い中にＯリング２８が環状溝３４から抜け出すのを確実に防止でき、集電板３１、３２の接続時の作業性を向上できる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の二次電池によれば、以上の説明から明らかなように、直方体状の電槽内に、その長側面方向両端に正極と負極の集電板を有する極板群と電解液を収容して単電池を構成し、これらの集電板に、電槽の短側面に貫通形成した接続穴に嵌入する接続突部を設け、その電槽の短側面の外側に配置した同様の集電板又は接続端子に接続突部を設け、これら接続突部の先端を溶接して外部と接続するようにし、かつ短側面の両側に配設された集電板又は接続端子の接続突部の周囲にそれぞれ短側面との間のシールを行うシール材を配設するとともに、接続突部の周囲のシール材を配置する環状溝の開口縁に環状溝内に突出するシール材抜け出し防止突部を突設したので、極板群の集電板に設けた接続突部によって隣接する電池間又は接続端子と接続でき、接続構成が簡単、低コスト、コンパクトとなり、設置スペースをコンパクトにでき、かつ短側面両側のシール材による２重シールにて使用中の液漏れを確実に防止でき、さらに集電板の環状溝にシール材を保持させた後、その集電板を電槽の短側面の両側に配置して接続突部を接続穴に挿入して溶接するまでの集電板の取扱い中にシール材が環状溝から抜け出してしまうのを防止でき、集電板の接続時の作業性を向上できる。
【００３５】
また、そのシール材抜け出し防止突部を、環状溝の開口縁部の全周又は適当間隔置きの複数箇所を溝底に向けてプレスすることにより環状溝内に膨出させて形成すると、複雑なプレス型を用いずにプレス成形時の一連の工程で環状溝内に突出する突部を容易に低コストにて形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の集合型二次電池を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図２】同実施形態の部分縦断正面図である。
【図３】同実施形態における単電池間の接続構成を示す拡大縦断面図である。
【図４】同実施形態における集電板の接続部の構成を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＣ部拡大図、（ｄ）は（ｃ）のＤ−Ｄ矢視拡大断面図である。
【図５】従来例の集合型二次電池の外観斜視図である。
【図６】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
５  極板群
６  単電池
７  接続穴
８  接続端子
２６  接続突部
２８  Ｏリング（シール材）
３０  シール材抜け出し防止突部
３０ａ  プレス部
３１  集電板
３２  集電板
３３  接続突部
３４  環状溝
【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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