(57)【要約】【課題】電池との接合および外部端子との接続のそれぞれに適した電極板を提供する。【解決手段】電極板１０は、複数の電池２０を並列に接続する電池接続部１４と、電池接続部１４を外部端子に電気的に接続する外部接続部１２とを備え、電池接続部１４と外部接続部１２とは一枚の導電板から形成され、電池接続部１４は、外部接続部１２より薄い。電池接続部１４および外部接続部１２は、導電板が圧延されることにより形成されてもよい。外部接続部１４は、導電板の少なくとも一つの端部が折り重ねられることにより形成されてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池を並列に接続する電池接続部と、
前記電池接続部を外部端子に電気的に接続する外部接続部と
を備え、
前記電池接続部と前記外部接続部とは一枚の導電板から形成され、
前記電池接続部は、前記外部接続部より薄い電極板。
【請求項２】
前記電池接続部および前記外部接続部は、前記導電板が圧延されることにより形成される請求項１に記載の電極板。
【請求項３】
前記外部接続部は、前記導電板の少なくとも一つの端部が折り重ねられることにより形成される請求項１に記載の電極板。
【請求項４】
複数の電池を並列に接続する電池接続部と、
前記電池接続部より剛性が大きく、前記電池接続部を外部端子に電気的に接続する外部接続部と
を備え、
前記電池接続部は、一枚の導電板から形成され、前記導電板の少なくとも１つの端部が折り重ねて前記外部接続部を挟んで固定する電極板。
【請求項５】
前記電池接続部は、前記外部接続部より幅が広い請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の電極板。
【請求項６】
前記電池接続部は、前記複数の電池のそれぞれが接続される位置の周辺にスリットを有する請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の電極板。
【請求項７】
複数の電池と、
請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の電極板と
を備える電池ユニット。
【請求項８】
前記外部接続部を挟んで固定し、前記外部接続部と電気的に接続するスプリング端子をさらに備える請求項７に記載の電池ユニット。
【請求項９】
複数の電池を並列に接続する電池接続部と、前記電池接続部を外部端子に電気的に接続する外部接続部とを備える電極板の製造方法であって、
前記外部接続部と、前記外部接続部より薄い前記電池接続部とを、一枚の導電板により形成する形成段階、
を備える製造方法。
【請求項１０】
前記形成段階は、前記電池接続部および前記外部接続部を、前記導電板を圧延することにより形成する請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記形成段階は、前記外部接続部を、前記導電板の少なくとも一つの端部を折り重ねることにより形成する請求項９に記載の製造方法。
【請求項１２】
複数の電池を並列に接続する電池接続部と、前記電池接続部より剛性が大きく、前記電池接続部を外部端子に電気的に接続する外部接続部とを備える電極板の製造方法であって、
前記電池接続部を一枚の導電板から形成する段階と、
前記導電板の少なくとも１つの端部を折り重ねて前記外部接続部を挟んで固定する段階と
を備える製造方法。
【請求項１３】
複数の電池と、前記複数の電池を並列に接続する電池接続部、および前記電池接続部を外部端子に電気的に接続する外部接続部を有する電極板とを備える電池ユニットの製造方法であって、
請求項９から請求項１２のいずれかに１つに記載の製造方法で、前記電極板を製造する段階と、
前記電池接続部に前記複数の電池を電気的に接続する接続段階と
を備える製造方法。
【請求項１４】
前記接続段階は、溶接により前記電池接続部と前記複数の電池とを電気的に接続する段階を有する請求項１３に記載の製造方法。
【請求項１５】
前記外部接続部を挟んで固定するスプリング端子に前記外部接続部を圧入することにより、前記外部接続部を前記スプリング端子に電気的に接続する段階をさらに備える請求項１３または請求項１４に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極板、電池ユニット、電極板の製造方法、および電池ユニットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電池の端子と接続可能な電気接続端子が開示されている。電気接続端子は、互いに対向する一対の固定部と、挿入口が形成され一対の固定部を連結する連結面を有する。雄型の電池の端子が挿入口に挿入されることで、連結面の弾発力により端子に一対の固定部が接触して電気接続端子と電池の端子とが電気的に接続される。
【０００３】
特許文献１  特開２０１０−２０５４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、複数の電池を並列に接続する電極板を上記の電気接続端子の挿入口に挿入して固定する場合、電極板の電気接続端子と接続する部分は、ある程度の厚みが必要である。一方、例えば、電池と電極板とを超音波溶接などにより接合する場合、電極板の電池と接合する部分はある程度の薄さが必要である。つまり、電極板は、それぞれの部分の機能に応じて要求される厚さが異なる。そこで、本発明は、電池との接合および外部端子との接続のそれぞれに適した電極板を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る電極板は、複数の電池を並列に接続する電池接続部と、電池接続部を外部端子に電気的に接続する外部接続部とを備え、電池接続部と外部接続部とは一枚の導電板から形成され、電池接続部は、外部接続部より薄い。
【０００６】
上記電極板の一つの態様では、電池接続部および外部接続部は、導電板が圧延されることにより形成されてもよい。
【０００７】
上記電極板の一つの態様では、外部接続部は、導電板の少なくとも一つの端部が折り重ねられることにより形成されてもよい。
【０００８】
上記電極板の一つの態様では、複数の電池を並列に接続する電池接続部と、電池接続部より剛性が大きく、電池接続部を外部端子に電気的に接続する外部接続部とを備え、電池接続部は、一枚の導電板から形成され、導電板の少なくとも１つの端部が折り重ねて外部接続部を挟んで固定してもよい。
【０００９】
上記電極板の一つの態様では、電池接続部は、外部接続部より幅が広くでもよい。
【００１０】
上記電極板の一つの態様では、電池接続部は、複数の電池のそれぞれが接続される位置の周辺にスリットを有してもよい。
【００１１】
本発明に係る電池ユニットは、複数の電池と、上記電極板とを備える。
【００１２】
上記電池ユニットの一つの態様では、外部接続部を挟んで固定し、外部接続部と電気的に接続するスプリング端子をさらに備えてもよい。
【００１３】
本発明に係る電極板の製造方法は、複数の電池を並列に接続する電池接続部と、電池接続部を外部端子に電気的に接続する外部接続部とを備える電極板の製造方法であって、外部接続部と、外部接続部より薄い電池接続部とを、一枚の導電板により形成する形成段階、を備える。
【００１４】
上記電極板の製造方法の一つの態様では、形成段階は、電池接続部および外部接続部を、導電板を圧延することにより形成してもよい。
【００１５】
上記電極板の製造方法の一つの態様では、形成段階は、外部接続部を、導電板の少なくとも一つの端部を折り重ねることにより形成してもよい。
【００１６】
本発明に係る電極板の製造方法は、複数の電池を並列に接続する電池接続部と、電池接続部より剛性が大きく、電池接続部を外部端子に電気的に接続する外部接続部とを備える電極板の製造方法であって、電池接続部を一枚の導電板から形成する段階と、導電板の少なくとも１つの端部を折り重ねて外部接続部を挟んで固定する段階とを備える。
【００１７】
本発明に係る電池ユニットの製造方法は、複数の電池と、複数の電池を並列に接続する電池接続部、および電池接続部を外部端子に電気的に接続する外部接続部を有する電極板とを備える電池ユニットの製造方法であって、上記電極板の製造方法で電極板を製造する段階と、電池接続部に複数の電池を電気的に接続する接続段階とを備える。
【００１８】
上記電池ユニットの製造方法の一つの態様では、接続段階は、溶接により電池接続部と複数の電池とを電気的に接続する段階を有してもよい。
【００１９】
上記電池ユニットの製造方法の一つの態様では、外部接続部を挟んで固定するスプリング端子に外部接続部を圧入することにより、外部接続部をスプリング端子に電気的に接続する段階をさらに備えてもよい。
【００２０】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係る電池ブロックの斜視図である。
【図２Ａ】本実施形態に係る電池ユニットの内部構造の模式図である。
【図２Ｂ】変形例に係る電池ユニットの内部構造の模式図である。
【図３】スリットを有する電極板の正面図である。
【図４Ａ】電極板の製造工程の一例について説明するための図である。
【図４Ｂ】電極板の製造工程の一例について説明するための図である。
【図５Ａ】電極板の製造工程の他の一例について説明するための図である。
【図５Ｂ】電極板の製造工程の他の一例について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。特許請求の範囲または実施形態における「電池ユニット」および「電池」は、セル電池、複数のセル電池を有する電池ブロック、複数の電池ブロックを有する電池パックのいずれかを示す用語として用いられる。また、「電池ユニット」は、電池自体に加え、複数の電池を相互に固定または保持する部材、または電池を制御するための回路もしくは電池の状態を検出するための回路が設けられた基板を有する構造の名称としても用いられる。
【００２３】
図１は、本実施形態に係る電池ブロック１００の斜視図である。電池ブロック１００は、複数の電池２０と、一対の電極板１０と、保持板３０とを備える。電極板１０は、複数の電池２０を並列に接続する電池接続部１４と、電池接続部１４を外部端子に電気的に接続する外部接続部１２とを備える。電池接続部１４は、外部接続部１２より薄い。電池接続部１４の厚さは、例えば０．２ｍｍから０．５ｍｍである。外部接続部１２の厚さは、例えば、１．５ｍｍである。外部接続部１２は、電池接続部１４より剛性が大きい。また、電池接続部１４は、外部接続部１２より幅が広い。
【００２４】
電池接続部１４と外部接続部１２とは一枚の導電板から形成されてもよい。外部接続部１２および電池接続部１４は、銅板などの一枚の導電板を圧延することにより形成されてもよい。なお、外部接続部１２は、板状以外に円柱状など外部端子と接続するための要求を満たす他の形状でもよい。
【００２５】
複数の電池２０は、円筒型電池であり、例えば１８６５０型リチウムイオン二次電池セルである。複数の電池２０は一対の電極板１０の間に千鳥状に配置されている。このように配置されることで、例えば、複数の電池２０の間に、複数の電池２０の温度を調整するための熱交換媒体が流れ易くなり、複数の電池２０の温度のばらつきを抑制しやすくなる。
【００２６】
複数の電池２０のそれぞれの電極は、例えば超音波溶接により、一対の電極板１０のそれぞれの電池接続部１４に接合され、複数の電池２０と一対の電極板１０とは電気的および機械的に接続されている。上記の通り、電池接続部１４の厚さは、例えば０．２ｍｍから０．５ｍｍであるので、超音波溶接により電池接続部１４と複数の電池２０との接合が容易にできる。
【００２７】
保持板３０は、複数の電池２０のそれぞれに対応する複数の孔を有し、複数の孔のそれぞれに複数の電池２０が挿入されることで、複数の電池２０を保持する。
【００２８】
電池ブロック１００は、次のように製造することができる。まず、保持板３０が有する複数の孔のそれぞれに複数の電池２０をそれぞれ挿入し、複数の電池２０を千鳥状に配置する。ついで、千鳥状に配置された複数の電池２０の両端の電極にそれぞれ電極板１０の電池接続部１４を超音波溶接などにより接合する。さらに、外部接続部１２を挟んで固定するスプリング端子などの外部端子に外部接続部１２を圧入することにより、外部接続部１２を外部端子に電気的に接続する。
【００２９】
図２Ａは、本実施形態に係る電池ユニット２００の内部構造の模式図である。電池ユニット２００は、電池ブロック１００Ａおよび電池ブロック１００Ｂと、収容部５０と、冷却部６０と、熱交換媒体７０と、加熱部８０とを備える。なお、電池ユニット２００は、１つの電池ブロックまたは３つ以上の電池ブロックを備えてもよい。また、電池ブロックは、複数の円筒型電池のほか平型電池、角型電池などでもよい。また、電池ブロックとして、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池などを用いてもよい。
【００３０】
スプリング端子４０ａおよびスプリング端子４０ｂは、外部端子の一例であり、電極板１０の外部接続部１２を挟んで固定し、外部接続部１２と電気的に接続する。スプリング端子４０ａは、電池ブロック１００Ａの一方の外部接続部１２と、電池ブロック１００Ｂの一方の外部接続部１２とを電気的に接続し、電池ブロック１００Ａおよび電池ブロック１００Ｂを直列に接続する。スプリング端子４０ｂは、出力端子５２を有し、電池ブロック１００Ａまたは電池ブロック１００Ｂの他方の外部接続部１２と出力端子５２とを電気的に接続する。
【００３１】
スプリング端子４０ａおよびスプリング端子４０ｂは、スプリング力により外部接続部１２を挟んで固定する。したがって、外部接続部１２は、ある程度の厚みまたは剛性が必要になる。上記の通り、外部接続部１２は、電池接続部１４よりも厚く、剛性も大きいので、スプリング端子４０ａまたはスプリング端子４０ｂとの接続が可能になる。
【００３２】
収容部５０は、電池ブロック１００Ａおよび電池ブロック１００Ｂと、電池ブロック１００Ａおよび電池ブロック１００Ｂと熱交換する液状の熱交換媒体７０と、加熱部８０とを収容する。収容部５０は、電池ブロック１００Ａおよび電池ブロック１００Ｂと熱交換媒体７０とを収容する空間と外部空間とを断熱する断熱構造を有してもよい。収容部５０の底面には、熱交換媒体７０の温度を調整するための加熱部８０が配置されている。加熱部８０は、複数の電池２０の温度を例えば、２０℃から５０℃、より好ましくは２０℃から４０℃の間に保つべく、熱交換媒体７０の温度が基準温度、例えば２０℃以下の場合に熱交換媒体７０を加熱する。熱交換媒体７０は、２０℃以上５０℃以下の沸点を有し、例えば、ハイドロフルオロエーテルを使用できる。このような熱交換媒体７０を使用することにより、電池２０が発熱して例えば３４℃以上になると熱交換媒体７０は気化して、気泡となり熱交換媒体７０の液面から放出される。なお、加熱部８０は、電池ブロックごとに設けなくてもよい。また、加熱部８０は、収容部５０に収容されずに、収容部５０の外側に配置されてもよい。さらに、熱交換媒体７０の沸点を調整するために、収容部５０の内部の圧力を大気圧より小さい圧力、つまり負圧にするための圧力調整器を、収容部５０内に設けてもよい。
【００３３】
冷却部６０は、気化された熱交換媒体を液化するための冷媒が流れる流路６２を有する。なお、冷却部６０は、冷媒が流れる流路６２には限定されず、気化された熱交換媒体を空冷することにより液化させてもよい。冷却部６０は、さらに、液化された熱交換媒体７０を、熱交換媒体の液面の略垂直な方向において、電池２０と重ならない位置の液面に戻す媒体戻し部６４を有する。媒体戻し部６４は、熱交換媒体７０の液面の上方に位置し、水平面に対して傾斜している面を有する。媒体戻し部６４は、熱交換媒体７０の液面の上方の天井部を形成し、天井部を湾曲させることで、水平面に対して傾斜している面を形成してもよい。
【００３４】
電池２０の発熱により加熱されて気化した熱交換媒体７０は、気泡となり液面から放出される。放出された熱交換媒体７０は、冷却部６０により冷却され、液化される。液化された熱交換媒体７０は、媒体戻し部６４により、電池２０の表面から液面に向かって上昇してくる気泡と重ならない位置に戻される。これにより、熱交換媒体７０が効率的に循環し、複数の電池２０の温度を一定に保ち易くなる。
【００３５】
図２Ｂは、本実施形態の変形例に係る電池ユニット２００の内部構造の模式図である。変形例に係る電池ユニット２００は、媒体戻し部６４の形状が図２Ａに示す電池ユニット２００と異なり、その他の構成は図２Ａと同一である。変形例に係る媒体戻し部６４は、熱交換媒体７０の液面の上方の天井部を形成し、天井部が電池ブロック１００Ａおよび電池ブロック１００Ｂの一方の電極板１０から他方の電極板１０に向かって傾斜していることで、水平面に対して傾斜している面を形成している。
【００３６】
図３は、本実施形態の変形例に係る電極板１０の正面図である。本変形例では、電池接続部１４は、複数の電池２０のそれぞれが接続される位置の周辺にスリット１６を有する。このようにスリット１６を形成することで、例えば、超音波溶接、パルス溶接、抵抗溶接、レーザー溶接などの溶接により電池２０を接合する場合に、スリット１６で囲まれた部分を集中的に加熱できるので、溶接に必要な熱容量を少なくでき、電池２０の接合が容易にできる。なお、スリット１６の形状は、Ｕ字以外の形状でも構わない。
【００３７】
図４Ａおよび図４Ｂは、電極板１０の製造工程の一例について説明するための図である。
【００３８】
まず、電池接続部１４となる一枚の導電板１０ａの端部に、導電板１０ａより剛性が大きく、かつ導電板１０ａより厚い導電板１０ｂを配置し、導電板１０ａの端部を折り重ねて外部接続部１２となる導電板１０ｂを挟んで固定する（図４Ａ）。さらに、折り重ねられた導電板１０ａの端部をプレスすることで、形状を整える（図４Ｂ）。これにより、電極板１０を製造できる。なお、導電板１０ａと導電板１０ｂとの接合部分は、さらにスポット溶接、超音波溶接などにより溶接してもよい。
【００３９】
このように製造された電極板１０は、一枚の導電板から形成された電池接続部１４と、その一枚の導電板より剛性が大きい他の導電板である外部接続部１２とを備える。外部接続部１２は、電池接続部１４である一枚の導電板の少なくとも１つの端部を折り重ねることで挟まれて電池接続部１４に固定されている。
【００４０】
図５Ａおよび図５Ｂは、電極板１０の製造工程の他の一例について説明するための図である。
【００４１】
まず、電池接続部１４となる一枚の導電板１０ａの端部を圧延しながら、折り重ねる（図５Ａ）。さらに、折り重ねられた端部をプレスすることで、形状を整え、電池接続部１４より剛性が大きく、かつ電池接続部１４より厚い外部接続部１２を形成する。これにより、電極板１０を製造できる。
【００４２】
このように製造された電極板１０は、一枚の導電板から形成される電池接続部１４と、その一枚の導電板の少なくとも一つの端部を折り重ねることにより形成された外部接続部１２とを備える。
【００４３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００４４】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００４５】
１０  電極板
１２  外部接続部
１４  電池接続部
２０  電池
４０ａ，４０ｂ  スプリング端子
５０  収容部
６０  冷却部
６２  流路
６４  媒体戻し部
７０  熱交換媒体
８０  加熱部
１００  電池ブロック
２００  電池ユニット
【図１】
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【図２Ａ】
2012216399.tif 000004
【図２Ｂ】
2012216399.tif 000005
【図３】
2012216399.tif 000006
【図４Ａ】
2012216399.tif 000007
【図４Ｂ】
2012216399.tif 000008
【図５Ａ】
2012216399.tif 000009
【図５Ｂ】
2012216399.tif 000010