(57)【要約】  開弁した排気弁から極めてスムーズに内部ガスを排出して熱暴走の誘発を効果的に防止して高い安全性を実現するために、電池ブロックは、両端部を正負の電極としてなる複数の円筒型電池（１）と、円筒型電池（１）の電極に接続しているリード板とを備える。円筒型電池（１）は、底プレート（１２）に排気弁（１６）を設けてなる電池缶を備え、電池缶の底プレート（１２）にはリード板を接続する底面電極（１５Ｂ）を設けている。さらに、底プレート（１２）は、閾値圧力で破断するリング状の薄肉ライン（１７）を設けて、この薄肉ライン（１７）の内側を１組の排気弁（１６）としている。底面電極（１５Ｂ）に接続されたリード板は、排気弁（１６）との対向位置に、底プレート（１２）から分離された排気弁（１６）が通過できる内形の貫通穴（３２）を設けて、薄肉ライン（１７）よりも外側に底面電極（１５Ｂ）を配置して、この底面電極（１５Ｂ）にリード板を接続している。
2018003290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正負の電極を両端部に設けてなる複数の円筒型電池と、
前記電極に接続されて前記円筒型電池を接続してなるリード板と、を備える電池ブロックであって、
前記円筒型電池は、排気弁と底面電極を設けてなる底プレートの電池缶を備え、
前記底プレートは、閾値圧力で破断するリング状の薄肉ラインの内側を１組の前記排気弁として、前記薄肉ラインの外側に前記底面電極を配置しており、
前記底面電極に前記リード板が接続されると共に、
前記底面電極に接続してなる前記リード板が、前記排気弁との対向位置に、前記底プレートから分離された前記排気弁が通過できる内形の貫通穴を設けてなることを特徴とする電池ブロック。
【請求項２】
請求項１に記載される電池ブロックであって、
前記底面電極に接続してなるリード板が、一端をリード板の本体部に連結してなる弾性アームを介して前記底面電極に連結され、
前記弾性アームは、前記貫通穴の内側縁に沿って伸びる細長いアーチ状としてなることを特徴とする電池ブロック。
【請求項３】
請求項２に記載される電池ブロックであって、
前記リード板が、前記貫通穴の両側に配置してなる一対の弾性アームを有し、
一対の弾性アームは、前記リード板の本体部との連結端の反対側の端部が互いに連結されて連結部としており、前記連結部が前記底面電極に接続されてなることを特徴とする電池ブロック。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載される電池ブロックであって、
前記電池缶が、円筒部と、前記底プレートの外周縁を絶縁チューブで被覆しており、
前記底面電極が、前記絶縁チューブと前記薄肉ラインとの間に配置されてなることを特徴とする電池ブロック。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載される電池ブロックであって、
前記リード板が前記底面電極に超音波溶着されてなることを特徴とする電池ブロック。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載される電池ブロックであって、
前記排気弁の内面に、前記電池缶に収納してなる電極板に接続してなる内部タブが溶着され、
前記内部タブが、前記排気弁の開弁状態で破断される前記底プレートよりも薄い金属板であることを特徴とする電池ブロック。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載される電池ブロックであって、
前記底面電極に接続してなるリード板が、厚さを１００μｍ以上であって５００μｍ以下とする金属板で、この金属板が、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、これ等の金属の合金の何れかからなることを特徴とする電池ブロック。
【請求項８】
請求項７に記載される電池ブロックであって、
前記底面電極に接続してなる前記リード板よりも厚い集電板を備えることを特徴とする電池ブロック。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載される電池ブロックであって、
前記円筒型電池が非水系二次電池である電池ブロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の円筒型電池をリード板で接続してなる電池ブロックに関し、とくに、内圧が異常に上昇すると開弁する排気弁を有する円筒型電池をリード板で接続してなる電池ブロックに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッドカーや電気自動車の走行モータに電力を供給する電池ブロックは、多数の二次電池を直列や並列に接続して、出力と充放電容量を大きくしている。この種の電池ブロックは高い安全性を実現確保するために排気弁を設けて、電池缶の破裂による弊害を防止している。排気弁は内圧が閾値圧力よりも高くなると開弁して電池缶の破裂を防止する。さらに、排気弁は、排気ダクトが連結されて、開弁状態で排出される高温高圧のガスを電池ブロックの外部に安全に排気している。このことを実現するために、封口板に排気弁を設けている二次電池が開発されている（特許文献１参照）。【０００３】
この二次電池は、図６の断面図に示すように、円筒型電池８１の封口板８２に排気弁８３を設けている。この図の円筒型電池８１は、封口板８２として二重の金属板を積層して、上側金属板８２Ａに設けた凸部電極８４の内部にコイルスプリング８５を配置し、このコイルスプリング８５に押圧される弁体８６を下側金属板８２Ｂの表面に弾性的に押圧している。下側金属板８２Ｂは貫通穴８７を設けて、この貫通穴８７を閉塞するように弁体８６を押圧している。この二次電池は、電池ケースの内圧が閾値圧力よりも低い状態では弁体８６が下側金属板８２Ｂに押圧されて閉弁状態となり、内圧が閾値圧力よりも高くなると、弁体８６が押し上げられて開弁する。封口板８２は、排気弁８３が開弁すると、貫通穴８７を通過した高温高圧のガスを凸部電極８４に設けた小穴８８から外部に排気するので、高温高圧のガスを速やかに排気できない欠点がある。【０００４】
以上の欠点を解消するために、外装缶の底プレートに排気弁を設けた二次電池が開発されている（特許文献２参照）。この二次電池の底プレートを図７と図８に示す。これらの図の底プレート９１、９２は、リング状に薄肉ライン９４を設けて、薄肉ライン９４の内側を排気弁９３とする。この底プレート９１、９２は、２組の排気弁９３を設けている。図７の底プレート９１は、２組の排気弁９３を一緒に開弁するのが難しい。一方の排気弁９３が開弁すると内圧が低下して他方の排気弁９３が開弁されなくなるからである。両方の排気弁９３を開弁できないと、排気弁９３の開口面積が小さくなって、内部ガスを速やかに排気できない。この弊害を解消するために、図８の底プレート９２は２組の排気弁９３を剛性の高い内部タブ９５で連結し、一方の排気弁９３が破断する動きで他の排気弁９３を押し開けて破断させる。この底プレート９２は、両方の排気弁９３を一緒に開弁できるが、排気弁９３を連結している内部タブ９５が開弁位置を制限する。内部タブ９５が２組の排気弁９３を区画しているリブ９６に引っかかって排気弁９３を底プレート９２から十分に離して開弁できないからである。このため、両方の排気弁９３を大きく開いて内部ガスを速やかに排出できない欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−５０７５号公報
【特許文献２】特開２０１６−１００２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
多数の二次電池を備える電池ブロックにおいては、何れかの二次電池が熱暴走して排気弁が開弁する状態で、熱暴走が隣の二次電池の熱暴走を誘発しないことが極めて大切である。熱暴走が複数の二次電池に誘発されると、電池ブロック全体として極めて大きな熱暴走に拡大されるからである。たとえば、リチウムイオン二次電池が熱暴走して排気弁が開弁すると、数百度以上と極めて高温高圧のガスが瞬間的に噴出されるので、熱暴走の誘発を確実に阻止することは極めて大切である。このことから、排気弁を瞬間的に大きく開き、開弁した排気弁から高温高圧のガスを排気ダクトから速やかに外部に排出することが極めて大切である。【０００７】
図７と図８に示す底プレート９１、９２に設けた排気弁９３が、図６に示す封口板８２の排気弁８３よりも内部ガスをスムーズに排出できるとしても、底プレート９１、９２の排気弁９３においても内部ガスをより速やかに排出することは極めて大切である。速やかな内部ガスの排出が電池ブロックの安全性を向上できるからである。【０００８】
本発明は、以上の目的を達成するために開発されたもので、本発明の目的の一は、開弁した排気弁から極めてスムーズに内部ガスを排出して熱暴走の誘発を効果的に防止して高い安全性を実現する電池ブロックを提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００９】
本発明のある態様の電池ブロックは、両端部をリード板３を接続する正負の電極１５としてなる複数の円筒型電池１と、円筒型電池１の電極１５に接続しているリード板３とを備える。円筒型電池１は、底プレート１２に排気弁１６を設けてなる電池缶１０を備え、電池缶１０の底プレート１２にはリード板３を接続する底面電極１５Ｂを設けている。さらに、底プレート１２は、閾値圧力で破断するリング状の薄肉ライン１７を設けて、この薄肉ライン１７の内側を１組の排気弁１６としている。底面電極１５Ｂに接続されたリード板３は、排気弁１６との対向位置に、底プレート１２から分離された排気弁１６が通過できる内形の貫通穴３２を設けて、薄肉ライン１７よりも外側に底面電極１５Ｂを配置して、この底面電極１５Ｂにリード板３を接続している。
【００１０】
以上の電池ブロックは、開弁した排気弁から極めてスムーズに内部ガスを排出して熱暴走の誘発を効果的に防止して高い安全性を確保できる特徴がある。それは、以上の電池ブロックが、底プレートに１組の排気弁を設けると共に、底プレートの底面電極に接続するリード板には、排気弁の対向位置に開弁して底プレートから分離された排気弁が通過できる貫通穴を設け、さらに底プレートには、薄肉ラインよりも外側に底面電極を配置して、この底面電極にリード板を接続しているからである。とくに、以上の電池ブロックは、リード板に、分離された排気弁を通過させる貫通穴を設け、開弁状態で底プレートから分離される排気弁にはリード板を接続しないので、分離された排気弁はリード板に制約されることなく、リード板の貫通穴を通過して確実に外部に排出される。また、底プレートには１組の排気弁を設けているので、図７と図８に示す従来の電池ブロックのように、複数の排気弁を一緒に開弁するために剛性の高い内部タブを接続して一緒に開弁する必要がなく、さらに複数の排気弁に区画リブを設ける必要もないので、硬性の高い内部タブが排気弁の開度を制限することがなく、さらに区画リブが排気弁の開度を制限することもない。このため、以上の電池ブロックは、二次電池の内圧が閾値圧力よりも高くなって薄肉ラインが破断し、排気弁が開弁して底プレートから分離されると、リード板に接続されない排気弁１６は、図３の鎖線で示すように、リード板３に設けた貫通穴３２を通過して確実に外側に排出される。このため、底プレートから分離された排気弁の開度を大きくして、内部ガスをスムーズに排気できる。開弁して底プレートから分離された排気弁は、排気ダクトに移動されて、内部ガスは大きく開口する排出口から排気ダクトにスムーズに流れて速やかに排出される。したがって、以上の電池ブロックは、何れかの円筒型電池が熱暴走して排気弁が開弁すると、この円筒型電池の内部ガスは瞬間的に排気され、内部ガスの排出遅れで隣の円筒型電池に熱暴走が誘発されるのを有効に阻止して、電池ブロックとしの安全性を著しく向上できる。
【００１１】
さらにまた、以上の電池ブロックは、排気弁の外側に底面電極を設けて、ここにリード板を接続しているので、排気弁の開弁状態でリード板を底プレートに接続できる。この電池ブロックは、排気弁の開弁状態で内部タブが底プレートから切り離されない構造として、排気弁の開弁状態で渦巻き電極を円筒型電池の電極に接続する状態に保持できる。したがって、この電池ブロックは、各々の円筒型電池と直列に保護素子のヒューズを接続し、排気弁が開弁した円筒型電池にヒューズの溶断電流を流して、円筒型電池と直列に接続しているヒューズを溶断できる。このため、排気弁が開弁した円筒型電池を他の電池から確実に切り離して、排気弁の開弁しない他の電池を安全に充放電して使用できる特徴も実現する。
【００１２】
本発明の電池ブロックは、底面電極１５Ｂに接続しているリード板３を、リード板３の本体部３０に一端を連結している弾性アーム３１を介して底面電極１５Ｂに連結して、弾性アーム３１の形状を、貫通穴３２の内側縁に沿って伸びる細長いアーチ状とすることができる。
【００１３】
以上の電池ブロックは、リード板に弾性アームを設けて、この弾性アームを介してリード板を底面電極に接続するので、円筒型電池の相対的に位置ずれによるリード板の内部応力や歪みを弾性アームで吸収できるので、長期間に渡って安定してリード板を底プレートに連結できる特徴がある。また、リード板を底プレートに超音波溶着する状態にあっては、弾性アームを弾性変形させることで、弾性アームを効率よく底面電極に接続できる。さらに、リード板を超音波溶着するときには、超音波振動が底プレートの薄肉ラインに与える弊害を少なくできる特徴も実現する。このことは、リード板を接続した後に、薄肉ラインの損傷に起因する排気弁の閾値圧力の狂いも防止できる特徴がある。さらに、弾性アームを貫通穴の内側縁に沿って伸びる細長いアーチ状とするので、弾性アームを狭い領域に配置しながら長くして、無理なく弾性変形させて、確実に安定して底面電極に接続しながら、薄肉ラインの損傷をより効果的に阻止できる特徴がある。
【００１４】
本発明の電池ブロックは、リード板３が、貫通穴３２の両側に配置してなる一対の弾性アーム３１を有し、一対の弾性アーム３１は、リード板３の本体部３０との連結端の反対側の端部を互いに連結して連結部３３とし、この連結部３３を底面電極１５Ｂに接続することができる。
【００１５】
以上の電池ブロックは、一対の弾性アームを底面電極に接続するので、弾性アームを弾性変形しやすい薄い金属板としながら、弾性アームの電気抵抗を小さくして大電流による抵抗ロスを少なくできる特徴がある。弾性変形しやすい弾性アームは、リード板を接続している円筒型電池の相対的な位置ずれを無理なく吸収して底面電極と弾性アームとの接続部を保護でき、さらに、超音波溶着されるリード板は、弾性アームの先端部を効率よく超音波振動させて底面電極に安定に接続できる。また、弾性アームの先端部を効率よく超音波振動できるので、超音波振動子の出力を小さくして弾性アームを確実に底面電極に接続できる。このため、リード板を底面電極に超音波溶着する工程における薄肉ラインの損傷を防止でき、排気弁の閾値圧力の狂いを防止して、リード板を底面電極に接続できる。
【００１６】
本発明の電池ブロックは、電池缶１０の円筒部と底プレート１２の外周縁を絶縁チューブ２３で被覆して、絶縁チューブ２３と薄肉ライン１７との間に底面電極１５Ｂを配置することができる。この電池ブロックは、隣接する円筒型電池を確実に絶縁して配置できる特徴がある。
【００１７】
本発明の電池ブロックは、リード板３を超音波溶着して底面電極１５Ｂに接続することができる。この電池ブロックは、電池ブロックとリード板とを異種金属としながら、リード板を安定して確実に底面電極に接続できる特徴がある。
【００１８】
本発明の電池ブロックは、電池缶１０に収納してなる電極板２１に接続してなる内部タブ２２を排気弁１６の内面に溶着して、この内部タブ２２を、排気弁１６の開弁状態で破断される底プレート１２よりも薄い金属板とすることができる。この電池ブロックは、排気弁の開弁状態で内部タブを破断して、開弁してする排気弁を底プレートから確実に分離できる特徴がある。
【００１９】
本発明の電池ブロックは、底面電極１５Ｂに接続しているリード板３に、厚さを１００μｍ以上であって５００μｍ以下の金属板を使用し、この金属板を、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、これ等の金属の合金の何れかとすることができる。
【００２０】
本発明の電池ブロックは、底面電極１５Ｂに接続しているリード板３に厚い集電板５を接続することができる。この電池ブロックは、円筒型電池にリード板を安定して確実に接続しながら、隣接する円筒型電池を低抵抗な集電板で接続して、接続リードの抵抗ロスを小さくできる特徴がある。
【００２１】
本発明の電池ブロックは、円筒型電池１をリチウムイオン二次電池などの非水系二次電池とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施例にかかる電池ブロックの斜視図である。
【図２】図１に示す電池ブロックの分解斜視図である。
【図３】図１に示す電池ブロックのＩＩＩ−ＩＩＩ線拡大断面図である。
【図４】円筒型電池の底プレートにリード板を接続した状態を示す拡大底面図である。
【図５】円筒型電池とリード板の底面斜視図である。
【図６】従来の二次電池の拡大断面図である。
【図７】従来の他の二次電池の底プレートの平面図である。
【図８】従来の他の二次電池の底プレートの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電池ブロックを例示するものであって、本発明は電池ブロックを以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２４】
図１と図２に示す電池ブロック１００は、複数の円筒型電池１を備える。電池ブロック１００は、円筒型電池１を並列に接続して電流を大きくし、直列に接続して出力電圧を高くできる。また、接続する円筒型電池１の個数を多くして充放電容量を大きくできる。したがって、電池ブロック１００は、用途に最適な出力電圧、出力電流、充放電容量とするために、複数の円筒型電池１を直列や並列に接続している。本発明の電池ブロック１００は、主としてハイブリッドカー、プラグインハイブリッドカー、電気自動車等の電動車両の走行モータに電力を供給する電源に使用されるが、電動車両以外の用途においても、大出力が要求される用途、例えば蓄電用の電源などにも使用できる。
【００２５】
図２の分解斜視図に示す電池ブロック１００は、複数の円筒型電池１と、各円筒型電池１を定位置に配置する電池ホルダ２と、電池ホルダ２の両端面を被覆している絶縁ホルダ４Ａ、４Ｂと、円筒型電池１の正負の電極１５に接続されるリード板３と、リード板３に積層して接続している集電板５と、絶縁ホルダ４Ｂとリード板３との間に配置している絶縁シート６とを備える。この図の電池ブロック１００は、複数の円筒型電池１をリード板３で並列に接続している。図の電池ブロック１００は全ての円筒型電池１を並列に接続するが、本発明の電池ブロック１００は円筒型電池１を直列に接続し、あるいは直列と並列に接続することもできる。
【００２６】
図２の電池ブロック１００は、電池ホルダ２で円筒型電池１を定位置に配置する。電池ホルダ２は、両面に貫通して複数の保持穴２Ａを有し、この保持穴２Ａに円筒型電池１を挿入して定位置に配置する。図の電池ブロック１００は、全ての円筒型電池１を並列に接続するので、全ての円筒型電池１を同じ方向に向けて保持穴２Ａに挿入して定位置に配置している。
【００２７】
円筒型電池１は非水系電解液電池のリチウムイオン二次電池である。リチウムイオン二次電池は重量と容量に対する容量が大きいので、円筒型電池１をリチウムイオン二次電池とする電池ブロック１００は、小型軽量化して充放電容量を大きくできる。ただし、本発明は円筒型電池を非水系電解液電池には特定せず、内圧が閾値圧力に上昇すると開弁する排気弁を底プレートに設けている他の円筒型電池とすることもできる。
【００２８】
円筒型電池１は、図３に示すように、金属製の電池缶１０に、正負の電極板２１をセパレータを介して積層してなる渦巻き電極２０を収納して電解液を充填している。電池缶１０は、底プレート１２で底面を閉塞している円筒状の外装缶１１の開口部を封口板１３で密閉している。封口板１３は絶縁材１４を介して外装缶１１に絶縁して気密に固定される。円筒型電池１は、長手方向の両端に電極１５を設けている。リチウムイオン二次電池の円筒型電池１は、封口板１３に設けた凸部電極１５Ａを正極とし、外装缶１１の底プレート１２に設けた底面電極１５Ｂを負極としている。円筒型電池１は、直径を１８ｍｍ、全長を６５ｍｍとする通称「１８６５０」と呼ばれるリチウムイオン二次電池、あるいはこの寸法に近い、またはこれより大きいリチウムイオン二次電池が使用できる。
【００２９】
円筒型電池１は、収納する渦巻き電極２０を、封口板１３の凸部電極１５Ａと、底プレート１２の底面電極１５Ｂに内部タブ２２を介して接続している。底面電極１５Ｂを渦巻き電極２０に接続する内部タブ２２は、従来のように複数の排気弁を一緒に開弁させる必要がないので、排気弁１６の開弁状態で破断される強度とすることができる。この内部タブ２２は、底プレート１２よりも薄い金属板や金属箔、あるいは細い導線が使用される。図３の断面図に示す円筒型電池１は、底プレート１２の中心に内部タブ２２を溶接して接続している。
【００３０】
排気弁１６の開弁状態で破断される内部タブ２２は、排気弁１６を特に大きく開弁できる。ただ、内部タブ２２は必ずしも排気弁１６の開弁状態で破断する強度とする必要はない。破断されない内部タブ２２は、開弁する排気弁１６に引っ張られて変形する。とくに、内部タブ２２は多少の弛みのある状態で排気弁１６に連結されるので、破断されない状態にあっても排気弁１６の開弁状態では直線状に引き延ばされて排気弁１６の開度を大きくする。
【００３１】
円筒型電池１の底プレート１２は、閾値圧力で破断するリング状の薄肉ライン１７を設けて、その内側を１組の排気弁１６としている。図４の底面図と図５の斜視図に示す円筒型電池１は、円形の底プレート１２と同心状に円形リング状の薄肉ライン１７を設けて、円形の排気弁１６を設けている。排気弁１６は、薄肉ライン１７が破断されて開弁する。薄肉ライン１７が破断して開弁される排気弁１６は、底プレート１２から分離される。排気弁１６の閾値圧力は、外装缶１１の材質と薄肉ライン１７の厚さで特定される。鉄製の外装缶１１は、薄肉ライン１７の厚さを、たとえば３０μｍ〜１００μｍとする。外装缶１１は、底プレート１２をプレス加工して円形の薄肉ライン１７を設けて排気弁１６とする。
【００３２】
図３の円筒型電池１は、電池缶１０の円筒部と底プレート１２の外周縁を絶縁チューブ２３で被覆して絶縁している。絶縁チューブ２３は熱収縮チューブで、封口板１３の外周部も被覆して絶縁する。底プレート１２は、絶縁チューブ２３と薄肉ライン１７との間にリング状の隙間を設けて、この隙間に底面電極１５Ｂを配置している。底面電極１５Ｂは、薄肉ライン１７の外側であって、絶縁チューブ２３の内側の平面部１８に配置される。
【００３３】
図３の底プレート１２は、薄肉ライン１７を設けて、薄肉ライン１７の内側を排気弁１６としている。薄肉ライン１７はプレス加工して、底プレート１２を線状に薄く加工して設けられる。底プレート１２は、薄肉ライン１７と底プレート１２の外周縁との間に平面部１８を設けている。図３の断面図に示す底プレート１２は、薄肉ライン１７の断面形状を、外装缶１１の内側に突出するＵ曲形状としている。排気弁１６は円錐状であって、中心を内側に突出する山形としている。排気弁１６は、薄肉ライン１７との境界部分を底プレート１２の外周部に設けた平面部１８よりも外側に突出させている。排気弁１６は、中心部、すなわち山形の突出部に、渦巻き電極２０に接続している内部タブ２２を接続している。円錐状の排気弁１６は、内圧が作用する状態の歪みが少なく、薄肉ライン１７全体を確実に破断できる。
【００３４】
図３の電池ブロック１００は、２枚のリード板３を電池ホルダ２の両面に配置している。この電池ブロック１００は、一方のリード板３Ａを円筒型電池１の凸部電極１５Ａに、他方のリード板３Ｂを円筒型電池１の底プレート１２に設けた底面電極１５Ｂに接続して、円筒型電池１を並列に接続している。
【００３５】
リード板３は薄い金属板で、各円筒型電池１の両端に設けた電極１５に接続される。一方のリード板３Ａはスポット溶接して凸部電極１５Ａに接続され、他方のリード板３Ｂは超音波溶着して底面電極１５Ｂに接続される。超音波溶着は、リード板３Ｂの表面に超音波ホーンを押圧し、リード板３Ｂを底面電極１５Ｂに押圧する状態でリード板３Ｂを超音波振動させて、リード板３Ｂを底面電極１５Ｂに接続する。超音波溶着は、底面電極１５Ｂの表面と平行な方向にリード板３Ｂを超音波振動させてリード板３Ｂを底面電極１５Ｂに接続する。超音波溶着は、境界面で金属を分子結合してリード板３を底面電極１５Ｂに接続するので、異種金属を安定して接続できる。したがって、アルミニウム製のリード板３Ｂを鉄製の底プレート１２に確実に安定して固定できる。
【００３６】
ただし、本発明はリード板３と円筒型電池１の電極１５との接続をスポット溶接や超音波溶着には特定しない。リード板と電極の材質に最適な方法で接続されるからである。したがって、リード板は、以上の電極構造以外の他の全ての接続構造、例えばレーザー溶接やハンダ付け等の構造で接続することもできる。
【００３７】
リード板３は、円筒型電池１の相対位置がずれると歪力が作用する。リード板３は、薄い金属板として弾性変形しやすくすることで、円筒型電池１の相対位置ずれに起因する歪力を小さくできる。したがって、電極１５に接続されるリード板３は、たとえば１００μｍ以上であって５００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以上であって３００μｍ以下の薄い金属板が使用される。薄い金属板は弾性変形しやすいので、小さい出力でリード板３Ｂを安定して底面電極１５Ｂに超音波溶着できる。超音波振動子の出力を小さくできることは、超音波溶着する工程で薄肉ライン１７の損傷を少なくできる特徴も実現する。
【００３８】
薄い金属板のリード板３は電気抵抗が大きい。図２と図３の電池ブロック１００は、リード板３に集電板５を積層して電気抵抗を小さくしている。集電板５はリード板３よりも厚い、たとえば約２ｍｍのアルミニウム板である。ただ、集電板５は、１ｍｍ以上、好ましくは１．５ｍｍ以上のアルミニウム板とすることができる。リード板３と集電板５をアルミニウム板として、リード板３を集電板５に接続して、リード板３と集電板５とで接続リードを構成する電池ブロック１００は、接続リードを軽量化できる特徴がある。とくに、集電板５に厚いアルミニウム板を使用することで、集電板５の電気抵抗を小さくしながら軽量化できる特徴がある。ただし、リード板３と集電板５は、アルミニウム板以外の金属板、例えば銅、ニッケル、鉄、さらにこれ等の金属の合金も使用できる。ところで、金属は種々の金属を添加して物性を改善しているので、本明細書において、金属は特定しない限り合金を含む意味に使用する。このことから、たとえばアルミニウム板はアルミニウム合金板を含む意味に使用する。
【００３９】
凸部電極１５Ａに接続されるリード板３Ａは、スポット溶接して凸部電極１５Ａに接続される。リード板３Ａは、図２と図３に示すように、本体部３０に連結された接続片３５を介して凸部電極１５Ａに接続される。図２と図３に示すリード板３Ａは、円筒型電池１の電極１５と対向する位置に連結孔３６を開口すると共に、この連結孔３６に位置して、電極１５に接続される接続片３５を設けている。この連結孔３６と接続片３５は、アルミニウム板を打ち抜き加工して設けられる。リード板３Ａは、接続片３５を凸部電極１５Ａにスポット溶接して接続される。
【００４０】
底面電極１５Ｂに接続されるリード板３Ｂは、図３〜図５に示すように、排気弁１６との対向位置に貫通穴３２を設けている。リード板３Ｂの貫通穴３２は、アルミニウム板を打ち抜き加工して設けられる。貫通穴３２は、その内形を排気弁１６の外形よりも大きくして、図３の鎖線で示すように、底プレート１２から分離された排気弁１６を通過させる形状としている。貫通穴３２は、排気弁１６をスムーズに通過できるように、その内径を排気弁１６の外径よりも、例えば０．５ｍｍ以上大きく、好ましくは１ｍｍ以上大きく、さらに好ましくは２ｍｍ以上大きく開口している。
【００４１】
底面電極１５Ｂに接続されるリード板３Ｂは、弾性アーム３１を設けて、この弾性アーム３１を底面電極１５Ｂに接続している。弾性アーム３１は、図４と図５に示すように、一端をリード板３Ｂの本体部３０に連結している。弾性アーム３１は、貫通穴３２の内側縁に沿って伸びる細長いアーチ状として、直線状の弾性アームよりも全長を長くしている。さらに、図４のリード板３Ｂは、貫通穴３２の両側に一対の弾性アーム３１を配置している。一対の弾性アーム３１は、リード板３Ｂの本体部３０との連結端の反対側の端部（図において左端部）を互いに連結して、連結部３３を底面電極１５Ｂに接続している。なお、図４においては、連結部３３と底面電極１５Ｂとの接続部分をクロスハッチングで表示している。リード板３Ｂは、弾性アーム３１を設けるために、弾性アーム３１と本体部３０との間にスリット３４を設けている。スリット３４と貫通穴３２はアルミニウム板を打ち抜き加工して設けられる。図４に示すリード板３Ｂは、連結部３３を幅広とするので、スリット３４は、弾性アーム３１の連結部３３の外側部をコ字状に曲がる形状として、コ字状の内側を幅広の連結部３３としている。
【００４２】
集電板５は、リード板３の外側に積層されて、リード板３に接続される。集電板５は、円筒型電池１の電極１５にリード板３を接続するために、円筒型電池１の電極１５と対向する位置に接続孔５Ａを開口している。この集電板５は、リード板３の外側に積層された状態で、この接続孔５Ａを通してリード板３が電極１５にスポット溶接され、あるいは超音波溶着される。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の電池ブロックは、排気弁を有する複数の円筒型電池をリード板で接続してなる電池ブロックであって、ハイブリッドカーや電気自動車等の電動車両を駆動する走行モータの電源として、あるいは載置型の蓄電用設備の電源として好適に利用できる。
【符号の説明】
【００４４】
１００…電池ブロック、１…円筒型電池、２…電池ホルダ、２Ａ…保持穴、３…リード板、３Ａ…リード板、３Ｂ…リード板、４Ａ…絶縁ホルダ、４Ｂ…絶縁ホルダ、５…集電板、５Ａ…接続孔、６…絶縁シート、１０…電池缶、１１…外装缶、１２…底プレート、１３…封口板、１４…絶縁材、１５…電極、１５Ａ…凸部電極、１５Ｂ…底面電極、１６…排気弁、１７…薄肉ライン、１８…平面部、２０…渦巻き電極、２１…電極板、２２…内部タブ、２３…絶縁チューブ、３０…本体部、３１…弾性アーム、３２…貫通穴、３３…連結部、３４…スリット、３５…接続片、３６…連結孔、８１…円筒型電池、８２…封口板、８２Ａ…上側金属板、８２Ｂ…下側金属板、８３…排気弁、８４…凸部電極、８５…コイルスプリング、８６…弁体、８７…貫通穴、８８…小穴、９１…底プレート、９２…底プレート、９３…排気弁、９４…薄肉ライン、９５…内部タブ、９６…リブ、
【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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【国際調査報告】
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