(57)【要約】【課題】積層型の単電池群の接続構造において、単電池間の接触抵抗を小さくする。【解決手段】表裏に正極および負極の電極端子面１３Ａ，１３Ｂをそれぞれ有する複数の単電池１１を、隣り合う単電池１１の電極端子面１３Ａ，１３Ｂ同士を対向する位置に配置して積層することにより直列接続した単電池群１０の接続構造において、隣り合う単電池１１の電極端子面１３Ａ，１３Ｂ同士は、隣り合う単電池１１間に配され、単電池１１の積層方向に突出した突起部２１を介して電気的に接続されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表裏に正極および負極の電極端子面をそれぞれ有する複数の単電池を、隣り合う前記単電池の前記電極端子面同士を対向する位置に配置して積層することにより直列接続した単電池群の接続構造であって、
隣り合う前記単電池の前記電極端子面同士は、隣り合う前記単電池間に配され、前記単電池の積層方向に突出した突起部を介して電気的に接続されている単電池群の接続構造。
【請求項２】
前記突起部は、隣り合う前記単電池の前記電極端子面の間に配置される導電性板材の少なくとも一方の面に形成されている請求項１に記載の単電池群の接続構造。
【請求項３】
前記突起部は前記導電性板材の両面に形成されている請求項２に記載の単電池群の接続構造。
【請求項４】
前記電極端子面がアルミニウム電極端子面である請求項２または請求項３に記載の単電池群の接続構造。
【請求項５】
前記導電性板材は銅製または銅合金製である請求項２ないし請求項４のいずれか一項に記載の単電池群の接続構造。
【請求項６】
前記導電性板材の表面には、メッキ層が形成されている請求項２ないし請求項４のいずれか一項に記載の単電池群の接続構造。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単電池群の接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池モジュールの小型化等の観点から、表裏に正極および負極の電極端子面を有する複数の単電池を、隣り合う単電池の電極端子面同士を対向する位置に配置して積層することで、単電池を直列接続した積層型の単電池群を用いることが検討されている（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
このような構成の単電池を用いると、単電池の上端部に突出形状の電極端子を設ける必要がないうえに、バスバーなどの接続部材も不要となるので、従来の電池モジュールよりも小型な電池モジュールを提供することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１９０８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的な積層型の単電池群においては、隣り合う単電池の電極端子面同士を接触させることにより電気的に接続されるようになっている。
【０００６】
ここで、単電池の電極端子面は金属で構成されているため、表面に酸化被膜が形成されている。酸化被膜が形成された状態の、電極端子面同士を接触させると、接触抵抗が大きくなる場合がある。特に、単電池の電極端子面がアルミニウム端子面である場合には、非常に硬い酸化アルミニウム被膜が形成されやすいため、接触抵抗が大きくなることが懸念される。
【０００７】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、積層型の単電池群の接続構造において、単電池間の接触抵抗を小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するものとして、本発明は、表裏に正極および負極の電極端子面をそれぞれ有する複数の単電池を、隣り合う前記単電池の前記電極端子面同士を対向する位置に配置して積層することにより直列接続した単電池の接続構造であって、隣り合う前記単電池の前記電極端子面同士は、隣り合う前記単電池間に配され、前記単電池の積層方向に突出した突起部を介して電気的に接続されている単電池群の接続構造である。
【０００９】
本発明においては、隣り合う単電池間に配され単電池の積層方向に突出した突起部が電極端子面に接触することにより、単電池の電極端子面の表面に形成された酸化被膜が破られて新生面が露出する。そして、当該露出した新生面と、隣り合う単電池の電極端子面とが突起部を介して接続される。したがって、本発明によれば、単電池の電極端子面において突起部の接触により露出した新生面と、隣り合う単電池の電極端子面とが突起部を介して電気的に接続されているので、単電池間の接触抵抗を小さくすることができる。
【００１０】
本発明は以下の構成であってもよい。
前記突起部は、隣り合う前記単電池の前記電極端子面の間に配置される導電性板材の少なくとも一方の面に形成されていてもよい。
本発明においては、突起部を例えば単電池の電極端子面等に形成することも考えられるが、このようにすると特定の単電池に限定されてしまう。しかしながら、上記のような構成とすると、突起部が形成された導電性板材を、単電池の電極端子面の間に配置して電極端子面に接触させるだけで接触抵抗を小さくすることができるので、単電池を選ばない。
【００１１】
前記突起部は前記導電性板材の両面に形成されていてもよい。
このような構成とすると、隣り合う単電池の対向する位置にある２つの電極端子面の表面においてそれぞれ新生面を露出させることができるので、単電池間の接触抵抗を確実に小さくすることができる。
【００１２】
前記電極端子面がアルミニウム電極端子面であってもよい。
アルミニウム電極端子面を備える単電池では、特に硬い酸化アルミニウム被膜が形成されやすいため接触抵抗が大きくなることが問題となっていた。そこで上記のような構成とすると、接触抵抗が大きくなることが問題となっていたアルミニウム電極端子面を備える単電池を接続して単電池群を構成する際に接触抵抗を小さくすることができるので、本発明の効果が顕著に現れる。
【００１３】
前記導電性板材は銅製または銅合金製性であってもよい。
このような構成とすると突起部が形成された導電性板材を強度と導電率に優れたものとすることができる。
【００１４】
前記導電性板材の表面にはメッキ層が形成されていてもよい。
電極端子面を構成する金属材料、導電性板材を構成する金属材料とが異種金属である場合（例えば、電極端子面がアルミニウム電極端子面で導電性板材が銅または銅合金製である場合）に、異種金属の接触部分における電食の発生が懸念される。
そこで、上記のような構成とすれば、導電性板材を構成する金属材料の表面に形成されたメッキ層により電食の発生を遅延させたり抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、積層型の単電池群の接続構造において、単電池間の接触抵抗を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態１の単電池群の斜視図
【図２】単電池群の側面図
【図３】単電池の側面図
【図４】導電性金属板の表面を示す正面図
【図５】図２のＡ−Ａ線における断面図
【図６】図５の部分拡大図
【図７】実施形態２の単電池群の斜視図
【図８】単電池群を接続する前の状態を示す側面図
【図９】単電池の接続部分を示す部分断面図
【図１０】他の実施形態で説明する導電性金属板の正面図
【図１１】他の実施形態で説明する導電性金属板の正面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜実施形態１＞
実施形態１の単電池群１０の接続構造を図１ないし図６によって説明する。
本実施形態の単電池群１０は複数（１０個）の単電池１１を、その電極端子面１３を対向する位置に配置して、図２における左右方向に積層したものである。
【００１８】
本実施形態の単電池群１０は、例えば、電気自動車またはハイブリッド自動車等の車両を駆動するための電源として使用される。単電池群１０は、図１に示すように、複数（本実施形態では１０個）の単電池１１が横並びに積層されてなる。以下の説明において、上下方向とは図２における上下方向を基準とし、前後方向については図２および図３における左側を前とし右側を後とする。
【００１９】
単電池１１は、図１〜図３に示すように、扁平な略直方体形状をなし、その内部には図示しない発電要素が収容されている。単電池１１の側面は、合成樹脂製の絶縁樹脂部１５によって覆われており、単電池１１の前後両側（表裏の両側）の面には、発電要素と導通可能に接続された一対の電極端子１２が設けられている。
【００２０】
一対の電極端子１２は金属製であって、電極端子面１３Ａ，１３Ｂを有する。一対の電極端子１２のうち、図３の右側（後方）の電極端子１２が正極端子１２Ａとされ、図３の左側（前方）の電極端子１２が負極端子１２Ｂとされる。隣り合う単電池１１において対向する位置に配されている電極端子１２は極性が相違している。
【００２１】
一対の電極端子１２は、それぞれ、図３に示すように、絶縁樹脂部１５よりも僅かに外側方向に張り出した部分を有しており、この張り出した部分の壁面が電極端子面１３（１３Ａ，１３Ｂ）である。本実施形態では正極の電極端子面１３Ａがアルミニウム電極端子面であり、負極の電極端子面１３Ｂが銅電極端子面であるリチウムイオン電池の例を説明する。
【００２２】
正極端子１２Ａの電極端子面１３Ａは隣り合う単電池１１の負極端子１２Ｂの電極端子面１３Ｂと電気的に接続され、負極端子１２Ｂの電極端子面１３Ｂは、隣り合う単電池１１の正極端子１２Ａの電極端子面１３Ａと電気的に接続される。
【００２３】
さて、本実施形態では、隣り合う単電池１１間には導電性板材２０が配置されている。導電性板材２０は、隣り合う単電池１１の対向する位置にある電極端子面１３Ａ，１３Ｂの間に挟まれており、導電性板材２０の表面と裏面はそれぞれ電極端子面１３Ａ，１３Ｂと接触している。
【００２４】
導電性板材２０は図２および図５に示すように、電極端子面１３Ａ，１３Ｂの略中央に接触するように配置されている。導電性板材２０は銅、銅合金製の板材であって図４に示すように略長方形状をなしており、その表面および裏面には錫メッキ層（図示せず）が形成されている。錫メッキ層により、アルミニウム電極端子面である電極端子面１３Ａと銅（合金製）の導電性板材２０との接触部分における電食の発生や進行が抑制される。
【００２５】
導電性板材２０の図４に示す側の表面（前面）には、全体として略格子状をなす凸凹部分が形成されている。導電性板材２０の表面において方形状をなす部分２１は、単電池１１間に配置されると単電池１１の積層方向に突出する突起部２１であり、突起部２１の周縁は突起部２１よりも凹んだ溝部２２により区画されている（図４および図６を参照）。
【００２６】
本実施形態において、溝部２２は、導電性板材２０の外周縁と平行な方向（左右方向および上下方向）に伸びて形成されている。導電性板材２０の突起部２１は、単電池１１の電極端子面１３Ａに接触して電極端子面１３Ａの表面に形成された金属酸化被膜（本実施形態では酸化アルミニウム被膜）を破ることで、金属新生面１４を露出させる機能を有する。
【００２７】
本実施形態の単電池群１０は、以下のようにして構成する。まず、複数の単電池１１を、隣り合う単電池１１の正極端子１２Ａの電極端子面１３Ａと負極端子１２Ｂの電極端子面１３Ｂとを対向する位置に配置する。対向する位置にある電極端子面１３Ａ，１３Ｂの間に導電性板材２０を、突起部２１が形成されている側の面（表面）を正極端子１２Ａの電極端子面１３Ａに接触させるように配置して、各単電池１１を、隣り合う単電池１１との間隔を狭める方向に移動させて積層すると単電池群１０が構成される。
【００２８】
このようにして構成した単電池群１０の前後方向の両端に、例えば前面もしくは後面が絶縁性樹脂に覆われた電極板（図示せず）を取り付けて、最も外側に配置される単電池１１の電極端子面１３Ａ，１３Ｂが露出しないようしたのち、図示しない保持板などの固定手段を取り付けて加圧する。
【００２９】
単電池群１０に加圧することにより、導電性板材２０に形成された単電池１１の積層方向に突出する突起部２１が図６に示すように隣り合う単電池１１の正極の電極端子面１３Ａと接触し、その表面に形成された酸化アルミニウム被膜が破られて金属新生面１４が露出する。導電性板材２０の突起部２１が形成された面（表面）が正極の電極端子面１３Ａ，１３Ｂにおいて露出した新生面１４と接触し、導電性板材２０の裏面が隣り合う単電池１１の負極の電極端子面１３Ｂと接触する。これにより、隣り合う単電池１１の正極端子１２Ａと負極端子１２Ｂとが電気的に接続される。
【００３０】
次に、本実施形態の作用および効果について説明する。
本実施形態においては、隣り合う単電池１１間に配される導電性板材２０に形成された突起部２１が、電極端子面１３Ａに接触することにより、単電池１１の電極端子面１３Ａの表面に形成された金属酸化被膜が破られて金属新生面１４が露出し、当該金属新生面１４と、隣り合う単電池１１の電極端子面１３Ｂとが突起部２１を介して電気的に接続される。したがって、本実施形態によれば、単電池１１の電極端子面１３Ａにおいて突起部２１の接触により露出した金属新生面１４と、隣り合う単電池１１の電極端子面１３Ｂとが突起部２１を介して電気的に接続されているので、単電池１１間の接触抵抗を小さくすることができる。
【００３１】
ところで、本発明においては、突起部２１を、例えば単電池の電極端子面等に形成することも考えられるが、このようにすると特定の単電池１１に限定されてしまう。しかしながら、本実施形態においては、突起部２１は、隣り合う単電池１１の電極端子面１３Ａ，１３Ｂの間に配置される導電性板材２０の一方の面に形成されているから、突起部２１が形成された導電性板材２０を、単電池１１の電極端子面１３Ａ，１３Ｂの間に配置して電極端子面１３Ａ，１３Ｂに接触させるだけで接触抵抗を小さくすることができる。その結果、本実施形態成によれば、電極端子面１３Ａ，１３Ｂの形状を問わず適用でき、単電池を選ばない。
【００３２】
また、本実施形態によれば、正極の電極端子面１３Ａがアルミニウム電極端子面１３Ａであるから、硬い酸化アルミニウムの被膜が形成されやすいことに起因して接触抵抗が大きくなることが問題となっていた単電池１１を接続して単電池群１０を構成する際に、接触抵抗を小さくすることができるので、本発明の効果が顕著に現れる。
【００３３】
また、本実施形態によれば、導電性板材２０は銅製または銅合金製性であるから、突起部２１を形成する導電性板材２０を強度と導電率に優れたものとすることができる。
【００３４】
特に本実施形態によれば、導電性板材２０の表面には錫メッキ層が形成されているから、導電性板材２０を構成する金属材料の表面に形成されたメッキ層により、異種金属の接触する部分における電食の発生を遅延させたり抑制することが可能となる。
【００３５】
＜実施形態２＞
次に、実施形態２の単電池群３０の接続構造を図７ないし図９によって説明する。以下の説明において、上下方向とは図８における上下方向を基準とし、前後方向については図８および図９における左側を前とし右側を後とする。
本実施形態は、導電性板材４０の構成が実施形態１と相違している。以下の記載において、実施形態１と同様の構成については同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３６】
導電性板材４０は銅または銅合金製の金属板の表面に錫メッキ層（図示せず）が形成されたものであり、その断面形状は連続した屈曲形状をなしている。導電性板材４０は図８および図９に示すように、電極端子面１３Ａ，１３Ｂの略中央に接触するように配置されている。
【００３７】
導電性板材４０の両面には、図８および図９に示すように、単電池１１の積層方向（図８及び図９の左右方向）に突出する突起部４１が形成されている。
【００３８】
本実施形態の単電池群３０は、図７に示すように、複数個（１０個）の単電池１１を、隣り合う単電池１１の正極端子１２Ａの電極端子面１３Ａ，１３Ｂと負極端子１２Ｂの電極端子面１３Ａ，１３Ｂとを対向する位置に配置し、対向する位置にある電極端子面１３Ａ，１３Ｂの間に導電性板材４０を配置して、各単電池１１を隣り合う単電池１１との間隔を狭める方向に移動させて積層することにより構成される。
【００３９】
このようにして構成した単電池群３０の前後方向の両端に絶縁性樹脂に覆われた電極板（図示せず）を取り付けて、最も外側に配置される単電池１１の電極端子面１３Ａ，１３Ｂが露出しないようしたのち、図示しない保持板などの固定手段を取り付けて加圧する。
【００４０】
単電池群３０に加圧することにより、導電性板材４０に形成された単電池１１の積層方向に突出する突起部４１が、図９に示すように、単電池１１の正極の電極端子面１３Ａおよびと隣り合う単電池１１の負極の電極端子面１３Ｂにそれぞれ接触したのち食い込んで、その表面に形成された酸化アルミニウム被膜および酸化銅膜が破られて、それぞれ金属新生面１４が露出する。導電性板材４０の突起部４１が形成された面（表面）が正極の電極端子面１３Ａにおいて露出した金属新生面１４と接触し、導電性板材４０の裏面が、隣り合う単電池１１の負極の電極端子面１３Ｂにおいて露出した金属新生面１４と接触する。これにより、隣り合う単電池１１の正極端子１２Ａと負極端子１２Ｂとが電気的に接続される。その他の構成は概ね実施形態１と同様である。
【００４１】
本実施形態によれば実施形態１と同様の作用効果が得られる。さらに、本実施形態によれば、突起部４１は導電性板材４０の両面に形成されているから、隣り合う単電池１１の対向する位置にある２つの電極端子面１３Ａ，１３Ｂの表面においてそれぞれ金属新生面１４を露出させることができるので、単電池１１間の接触抵抗を確実に小さくすることができるという効果も得られる。
【００４２】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、導電性板材２０，４０の表面のみあるいは表面および裏面に突起部２１，４１を形成した例を示したが、導電性板材を用いずに、例えば電極端子面に突起部を形成してもよい。
（２）上記実施形態１では、方形状の突起部２１と突起部２１を区画する溝部２２を有し全体として格子状をなす表面形状の導電性板材２０を示したが、例えば、実施形態１と同様に略格子状をなしているが、図１０に示すように、方形状の突起部５１を区画する溝部５２が導電性板材５０の外周縁と交差する方向に伸びて形成されているような導電性板材５０であってもよい。さらに、図１１に示すような長手方向に延びる帯状の突起部６１と突起部６１を区画する長手方向に延びる溝部６２が形成された導電性板材６０であってもよい。
（３）上記実施形態１では略長方形状をなす導電性板材２０を用いたが、突起部を有するものであれば、円形状のものなどであってもよいし、単電池の電極端子面の接触部分があれば大きさも限定されない。
（４）上記実施形態では正極の電極端子面１３Ａがアルミニウム電極端子面で、負極の電極端子面１３Ｂが銅電極端子面であるリチウムイオン電池の例を示したが、本発明はリチウムイオン電池以外の電池にも適用することができる。
（５）上記実施形態では銅または銅合金製の導電性板材２０であって、表面に錫メッキ層が形成されているものを示したが、導電性板材２０を構成する金属材料は導電性を有していれば鉄などであってもよい。また、メッキ層を構成する金属はニッケル、金、銀などであってもよいし、メッキ層を備えないものであってもよい。電食を防止する観点から、メッキ層を構成する金属は、電極端子面を構成する金属との電位差が小さいものが好ましい。
【符号の説明】
【００４３】
１０，３０…単電池群
１１…単電池
１２…電極端子
１２Ａ…正極端子
１２Ｂ…負極端子
１３…電極端子面
１３Ａ…（正極の）電極端子面
１３Ａ…（負極の）電極端子面
１４…新生面
２０，４０，５０，５１…導電性板材
２１，４１，５１，６１…突起部
２２，５２，６２…溝部 
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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