(57)【要約】【課題】  組電池ケース内に収納する井桁スペーサ２に流通孔２ｄやリブ２ｅを設けることにより、各非水電解質二次電池１の絶縁等を確保しながら、均圧油を流通し易くしたり非水電解質二次電池１の外装ケース１ａの膨らみを吸収する空間を確保することができるようになる組電池を提供する。【解決手段】  間隔を開けた複数枚ずつの樹脂製の仕切板２ａ，２ｂを交差させて枡目状の電池収納部２ｃを形成すると共に、これら各電池収納部２ｃを囲む仕切板２ａ，２ｂに、隣接する電池収納部２ｃに通じる流通孔２ｄが設けられた井桁状の井桁スペーサ２を組電池ケース内に収納し、この井桁スペーサ２の各電池収納部２ｃにそれぞれ非水電解質二次電池１を収納して組電池ケース内に均圧油を充填した構成とする。また、これら各電池収納部２ｃを囲む仕切板２ａ，２ｂに、当該電池収納部２ｃの内側に突出するリブ２ｅが設けられた構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔を開けた複数枚ずつの仕切板が交差することにより枡目状の電池収納部が形成されると共に、これら各電池収納部を囲む仕切板に、隣接する電池収納部に通じる流通孔及び／又は流通切欠が設けられた井桁状の井桁スペーサを組電池ケース内に収納し、この井桁スペーサの各電池収納部にそれぞれ電池を収納して組電池ケース内に絶縁油を充填したことを特徴とする組電池。
【請求項２】
間隔を開けた複数枚ずつの仕切板が交差することにより枡目状の電池収納部が形成されると共に、これら各電池収納部を囲む仕切板に、当該電池収納部の内側に突出する突起が設けられた井桁状の井桁スペーサを組電池ケース内に収納し、この井桁スペーサの各電池収納部にそれぞれ電池を収納して組電池ケース内に絶縁油を充填したことを特徴とする組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池を組電池ケースに収納し絶縁油を充填した組電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
組電池は、金属製の外装ケースを用いた電池間の絶縁を行うためや、振動等により電池同士が衝突するのを避けるために、組電池ケースの内部に各電池を嵌め込み支持するための保持枠が一体形成され、この保持枠によって各電池が少し間隔を開けて組電池ケース内に収納されるようにすることが多かった。しかも、組電池ケース内に均圧油等の絶縁油を充填する油漬型の組電池では、保持枠に支持された電池間の隙間を通って絶縁油が流通することにより放熱効率が良くなり、また、電池の外装ケースが充放電の繰り返し等によって外側に膨らんだとしても、この電池間の隙間によって膨らみを吸収することができるので、このように組電池ケースに保持枠が一体形成された構造が好ましいものとなっていた。
【０００３】
ところが、例えば大型大容量の電池を複数個組み合わせたような組電池では、組電池ケースも極めて大型となるため、この組電池ケースの内部に保持枠を一体形成することが困難になるという問題があった。また、極めて長尺な電池を複数個組み合わせた組電池も、組電池ケースの内部が底まで非常に深いものとなるため、この組電池ケースの内部に保持枠を一体形成することが困難になるという問題があった。しかも、このために、組電池ケース内に収納された各電池間に板材を配置しただけでは、この板材に遮られて絶縁油の流通が悪くなり、また、電池のガタ付きを防止するために板材との間に隙間なく収納した場合には、外装ケースの膨らみを吸収する空間が確保できないという問題も生じていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、内部に絶縁油を充填する組電池ケースに保持枠を一体形成することが困難な場合に、電池間に板材を配置したのでは、絶縁油の流通が阻害され、電池の外装ケースの膨張を吸収する空間が確保できないようになるという問題を解決しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の組電池は、間隔を開けた複数枚ずつの仕切板が交差することにより枡目状の電池収納部が形成されると共に、これら各電池収納部を囲む仕切板に、隣接する電池収納部に通じる流通孔及び／又は流通切欠が設けられた井桁状の井桁スペーサを組電池ケース内に収納し、この井桁スペーサの各電池収納部にそれぞれ電池を収納して組電池ケース内に絶縁油を充填したことを特徴とする。
【０００６】
請求項２の組電池は、間隔を開けた複数枚ずつの仕切板が交差することにより枡目状の電池収納部が形成されると共に、これら各電池収納部を囲む仕切板に、当該電池収納部の内側に突出する突起が設けられた井桁状の井桁スペーサを組電池ケース内に収納し、この井桁スペーサの各電池収納部にそれぞれ電池を収納して組電池ケース内に絶縁油を充填したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の発明によれば、組電池ケースに収納された井桁スペーサの各電池収納部にそれぞれ電池が収納されるので、これらの電池を確実に隔離することができる。しかも、井桁スペーサの各電池収納部を囲む仕切板には流通孔又は流通切欠が設けられているので、絶縁油がここを通って組電池ケース内を流通することができ、放熱効率を高めることができるようになる。特に組電池の場合、中央部に配置された電池ほど放熱効率が悪くなって高温になりがちであるが、このように絶縁油が流通することにより、周縁部に配置された電池との温度差が少なくなって電池寿命が短縮化されるのを防ぐことができる。
【０００８】
請求項２の発明によれば、組電池ケースに収納された井桁スペーサの各電池収納部にそれぞれ電池が収納されるので、これらの電池を確実に隔離することができる。しかも、井桁スペーサの各電池収納部を囲む仕切板には突起が設けられているので、電池はこの突起によって電池収納部の内側に寄せられて収納される。従って、電池を電池収納部にガタ付きなく収納しても、この電池の外周面と電池収納部を囲む仕切板との間に隙間が生じるので、この電池が充放電の繰り返し等により膨らんだとしても、この膨らみを吸収することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の最良の実施形態について説明する。
【００１０】
本実施形態は、深海等の高圧の環境下で使用する組電池であって、大型大容量の非水電解質二次電池１を組電池ケースに複数個収納したものについて説明する。ここで用いる非水電解質二次電池１は、図２に示すように、上下に長い直方体形状の外装ケース１ａの内部に積層型の発電要素を収納すると共に非水電解液を充填して密閉したものである。外装ケース１ａは、ステンレス鋼板からなり、上面からは、正負極の端子が上方に向けて突出している。また、この外装ケース１ａの底面には、均圧装置１ｂが取り付けられている。均圧装置１ｂは、薄いステンレス鋼板を円筒形の蛇腹状に形成したベローズからなり、外装ケース１ａの内部と連通するこのベローズが上下方向に伸縮可能となることによって、外部圧力との均衡を図ることができる。さらに、この外装ケース１ａの底面には、均圧装置１ｂを囲むようにステンレス鋼板からなるベローズ脚１ｃが取り付けられている。ベローズ脚１ｃは、非水電解質二次電池１が過充電等により外装ケース１ａの内部圧力が異常に上昇した場合に、均圧装置１ｂのベローズが所定長さ以上に伸長するのを制止するものである。
【００１１】
上記非水電解質二次電池１は、図示しない組電池ケースに収納されて均圧油が充填される。組電池ケースは、樹脂製の大きな筐体であり、低部にゴム製の均圧部が形成されると共に、上端開口部に蓋を被せることで内部を密閉できるようになっている。均圧油は、均圧部が受けた組電池ケース外部の圧力を各非水電解質二次電池１に加えるための絶縁油である。
【００１２】
上記組電池ケースの内部には、図１に示すような井桁スペーサ２が収納される。井桁スペーサ２は、樹脂製の枠体であり、間隔を開けて配置された３枚の行仕切板２ａと４枚の列仕切板２ｂとをそれぞれ直交するように交差させた形状を有する。従って、この井桁スペーサ２には、仕切板２ａ，２ｂによって四方、三方又は二方を囲まれた枡目状の電池収納部２ｃが２０箇所形成されることになる。ここで、仕切板２ａ，２ｂに三方や二方を囲まれた電池収納部２ｃは、残りの一方や二方を組電池ケースの内側面によって囲まれる。
【００１３】
各非水電解質二次電池１は、この井桁スペーサ２の電池収納部２ｃにそれぞれ収納される。従って、各非水電解質二次電池１は、この井桁スペーサ２に仕切られて、ステンレス鋼板製の外装ケース１ａが互いに接触するようなことがなくなり、確実に絶縁されるようになる。しかも、井桁スペーサ２は、大きな筐体状の組電池ケースとは別個に樹脂成形することができるので、ある程度複雑な形状であっても容易に作製が可能となる。また、複数枚の行仕切板２ａを組み合わせた形状の井桁スペーサ２を１個だけ組電池ケースに収納すればよいので、組電池の組み立て作業が容易になる。
【００１４】
上記のようにして組電池ケースに井桁スペーサ２と非水電解質二次電池１が収納されると、この組電池ケースの上部で各非水電解質二次電池１が直並列に配線接続される。そして、組電池ケースの内部に均圧油が充填されて蓋が被せられ内部が密閉される。従って、深海等の高圧の環境下で組電池ケースが外部から圧力を受けると、ゴム製の均圧部が内側に撓み均圧油を介して非水電解質二次電池１を圧迫するので、均圧装置１ｂのベローズが収縮し、外装ケース１ａ内部の圧力を高めて外部圧力との均衡を図ることができる。
【００１５】
上記井桁スペーサ２の各電池収納部２ｃを囲む行仕切板２ａには、隣接する電池収納部２ｃに貫通する流通孔２ｄが設けられている。井桁スペーサ２にこのような流通孔２ｄが設けられると、充填された均圧油が行仕切板２ａを通り抜けて電池収納部２ｃ間を流通することができる。非水電解質二次電池１は充放電により発熱するため、組電池を海水中で使用した場合、周縁部に配置された非水電解質二次電池１は、組電池ケースの壁面を介して比較的容易に海水に放熱することができるが、中央部に配置された非水電解質二次電池１は、放熱効率が悪くなり温度が高くなるために電池寿命が短くなるおそれがある。しかしながら、井桁スペーサ２の流通孔２ｄによって均圧油が電池収納部２ｃ間を流通すると、中央部に配置された非水電解質二次電池１の熱も周縁部に伝わり易くなるので、海水への放熱が容易となり、非水電解質二次電池１の配置位置による温度差が少なくなり、一部の非水電解質二次電池１だけが電池寿命が短くなるようなことがなくなる。
【００１６】
なお、上記井桁スペーサ２の流通孔２ｄは、図１では、上下に並んだ複数の丸孔であるが、孔形状や個数は任意であり、行仕切板２ａが各電池収納部２ｃを仕切る部分ごとに１箇所ずつ長孔を設けてもよく、スリット状の孔や小孔を多数設けてもよい。また、このような流通孔２ｄに代えて、行仕切板２ａの上端から下方に向かったり下端から上方に向かって切れ込んだ流通切欠を設けることもできる。さらに、このような流通孔２ｄや流通切欠は、列仕切板２ｂにも設けることができ、列仕切板２ｂにのみ設けることもできる。特に、行仕切板２ａと列仕切板２ｂの双方に多数の小孔状の流通孔２ｄを設ける場合には、井桁スペーサ２自体を網状や多孔質状としてもよい。ただし、本実施形態では、次に説明するように、非水電解質二次電池１と行仕切板２ａとの間の隙間の方が列仕切板２ｂとの間よりも広くなるために、この行仕切板２ａにのみ流通孔２ｄを設けている。
【００１７】
また、上記井桁スペーサ２の各電池収納部２ｃを囲む行仕切板２ａには、この電池収納部２ｃの内側に突出するリブ２ｅが設けられている。リブ２ｅは、行仕切板２ａの上端から下端に至る長尺な突起であり、各電池収納部２ｃに面する行仕切板２ａの両端部、即ち流通孔２ｄの両側に設けられている。井桁スペーサ２にこのようなリブ２ｅが設けられると、電池収納部２ｃに収納される非水電解質二次電池１は、外装ケース１ａの平坦な側面がこれらのリブ２ｅの先端に当接するので、行仕切板２ａとの間に確実に隙間が生じる。非水電解質二次電池１は、充放電を繰り返すことにより発電要素の極板が厚くなるので、外装ケース１ａの側面が使用に伴って膨らむ傾向があり、本実施形態のように積層型の発電要素を有する非水電解質二次電池１では、この積層方向の側面、特にこの側面の中央部が膨らんで外側に突出することがある。そこで、本実施形態では、発電要素の極板の積層方向がこの行仕切板２ａの並び方向となるような向きで非水電解質二次電池１を電池収納部２ｃに収納している。従って、この非水電解質二次電池１は、行仕切板２ａと対向する側の外装ケース１ａの側面の中央部が膨らんで突出することになるが、これらの行仕切板２ａにはリブ２ｅが設けられているので、外装ケース１ａの側面の中央部の膨らみは行仕切板２ａとの間の隙間で吸収することができる。ところで、行仕切板２ａにリブ２ｅが設けられていなくても、隣接するこれら行仕切板２ａの間隔を広げておけば、非水電解質二次電池１の外装ケース１ａの側面の膨らみはこれら行仕切板２ａとの隙間で吸収することはできるが、この非水電解質二次電池１が電池収納部２ｃ内でガタ付きを生じることになる。しかしながら、本実施形態のようなリブ２ｅが設けられていれば、このガタ付きを止めると共に、外装ケース１ａの側面の膨らみも吸収することが可能となる。
【００１８】
なお、非水電解質二次電池１の外装ケース１ａの側面の膨らみは中央部ほど大きくなるので、上記リブ２ｅは電池収納部２ｃの両端、即ち列仕切板２ｂとの交差部に設けることが好ましい。しかしながら、本実施形態では、電池収納部２ｃに非水電解質二次電池１を収納した後に、四隅に楔を打ち込んでこの非水電解質二次電池１を確実に固定するので、この楔を打ち込むための空間を設けるためにリブ２ｅを僅かに中央寄りの両端部に設けている。また、これらのリブ２ｅは、図１では、行仕切板２ａの上下の全長にわたって設けているが、その一部、例えば両端部にのみ設けるようにしてもよい。さらに、これらのリブ２ｅは、行仕切板２ａに代えて列仕切板２ｂに設けることもできる。ただし、本実施形態では、この行仕切板２ａに流通孔２ｄを設けているので、均圧油の流通を円滑にするためには、この流通孔２ｄを設けた行仕切板２ａにリブ２ｅも設けることが好ましい。さらに、例えば巻回型の発電要素を有する非水電解質二次電池１の場合には外装ケース１ａの四方の側面が全体的に膨らむので、行仕切板２ａと列仕切板２ｂの双方にリブ２ｅを設けるようにしてもよい。さらに、このようなリブ２ｅに代えて、非水電解質二次電池１の外装ケース１ａの側面に先端を当接させてガタ付きをなくすことができる半球状やその他の形状の突起を設けることもできる。
【００１９】
以上説明したように、本実施形態の組電池によれば、各非水電解質二次電池１が井桁スペーサ２の電池収納部２ｃに収納されるので、これらの非水電解質二次電池１の外装ケース１ａを確実に隔離して絶縁することができる。しかも、この井桁スペーサ２の行仕切板２ａには、流通孔２ｄが設けられているので、組電池ケース内に充填された均圧油が各電池収納部２ｃ間を流通し易くなり、非水電解質二次電池１の放熱効率を高めると共に、配置にかかわらず均等に放熱することができるようになる。また、この井桁スペーサ２の行仕切板２ａには、リブ２ｅが設けられているので、電池収納部２ｃに収納された非水電解質二次電池１の外装ケース１ａの側面が充放電の繰り返しにより膨れた場合にも、この膨らみを行仕切板２ａとの隙間によって吸収することができるようになる。
【００２０】
なお、上記実施形態では、井桁スペーサ２を樹脂成形によって作製する場合を示したが、この作製方法は任意であり、樹脂以外の材料を用いることもできる。しかも、この井桁スペーサ２が絶縁性を必要としない場合には、導電性材料を用いることもでき、この導電性材料の表面に絶縁皮膜を形成することにより絶縁性を持たせるようにすることもできる。また、この井桁スペーサ２は、３枚の行仕切板２ａと４枚の列仕切板２ｂを組み合わせて１０箇所の電池収納部２ｃを形成する場合を示したが、この仕切板２ａ，２ｂの枚数も、必要とする電池収納部２ｃの数や組電池全体の形状の制約に応じて適宜定めることができる。さらに、上記実施形態では、周縁部の電池収納部２ｃは、一部を仕切板２ａ，２ｂではなく組電池ケースの内側面によって囲むようにした井桁スペーサ２を示したが、この周縁部の電池収納部２ｃの外周を囲って覆うような仕切板２ａ，２ｂを一体形成した井桁スペーサ２を用いることもできる。そして、このように外周側に仕切板２ａ，２ｂの端部が突出しない形状も井桁状であるものとする。
【００２１】
また、上記実施形態では、均圧部を有する組電池ケース内に均圧油を充填して密閉する場合を示したが、均圧部を有さなかったり密閉されていない開放型の組電池ケース内に絶縁油を充填した組電池の場合にも同様に実施可能である。
【００２２】
また、上記実施形態では、均圧装置１ｂを備えた大型大容量の非水電解質二次電池１を用いた場合を示したが、均圧装置１ｂを備えていない非水電解質二次電池１にも同様に実施可能であり、電池の大きさや形状、容量も限定されない。さらに、上記実施形態では、非水電解質二次電池１を用いた組電池について示したが、この電池の種類も任意であり、二次電池だけでなく、一次電池の場合にも、放電により発熱したり外装ケースが膨らむ場合があるので同様に実施可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
組電池ケース内に収納する井桁状の井桁スペーサに流通孔、流通切欠や突起を設けることにより、各電池の絶縁等を確保しながら、絶縁油を流通し易くしたり電池の外装ケースの膨らみを吸収する空間を確保することができるようになるという顕著な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、組電池ケースに収納する井桁スペーサの全体斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、非水電解質二次電池の上下方向の中央部を省略した全体斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    非水電解質二次電池
１ａ  外装ケース
２    井桁スペーサ
２ａ  行仕切板
２ｂ  列仕切板
２ｃ  電池収納部
２ｄ  流通孔
２ｅ  リブ
【図１】
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【図２】
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