(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の直方体状の電槽を隔壁を介して連接してなる角形電槽の各電槽内に発電要素を収容した角形密閉式電池において、角形電槽の少なくとも一側壁の各隔壁配設位置に両側の電槽に連通する開口を設け、開口を通して両側の電槽に収容された発電要素を相互に接続する導電性接続部材を設け、少なくとも一方の電槽に連通する開口とこの開口を貫通して発電要素に接続する導電性接続部材の接続突部との間をシールし、両側の電槽に連通する開口を封止部材にて導電性接続部材を内部に配置した状態で密閉したことを特徴とする角形密閉式電池。
【請求項２】
複数の直方体状の電槽を隔壁を介して連接してなる角形電槽と、正極板と負極板をセパレータを介して積層するとともに正極板と負極板の一側部を互いに反対側に突出させてリード部とした極板群と、極板群の両側のリード部に接合した集電体とを備えた角形密閉式電池において、角形電槽の少なくとも一側壁の各隔壁配設位置に両側の電槽に連通する開口を設け、開口を通して両側の電槽に収容された極板群の集電体同士を接続する導電性接続部材を設け、少なくとも一方の電槽に連通する開口とこの開口を貫通して集電体に接続する導電性接続部材の接続突部との間をシールするシール材を設け、両側の電槽に連通する開口を導電性接続部材を内部に配置した状態で密閉する封止部材を設けたことを特徴とする角形密閉式電池。
【請求項３】
少なくとも一方の電槽に連通する開口を円形穴にて構成し、導電性接続部材の接続突部を丸軸状とし、接続突部と開口の間のシール材をＯリングにて構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の角形密閉式電池。
【請求項４】
接続突部を、導電性接続部材を構成する板材を有底円筒状にプレス成形して構成したことを特徴とする請求項３記載の角形密閉式電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は角形密閉式電池に関し、特に複数の単電池を接続してなる集合型二次電池の内部抵抗の低減を図った角形密閉式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成る従来の集合型二次電池は、複数個の個別の直方体状の単電池を、その電槽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、両端の単電池の電槽の外側にエンドプレートを配置して拘束バンドにて結束することで一体的に連結し、また各単電池において極板の上端部から上方にリードを引き出して電槽の蓋に装着された端子に接続し、単電池間で端子同士を接続板で接続して構成されている。
【０００３】
そのため、単電池間の接続経路が長くかつ接続箇所が多いために接続部品を含む構成部品による部品抵抗が大きく、この部品抵抗と、正極板と負極板及び電解液による電池反応における反応抵抗との比率が、４０〜５０％：６０〜５０％にも達し、大きな内部抵抗により電池の発熱が大きくなるため、高出力化の実現や寿命特性の向上に対して大きな障害になっていた。また、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いう問題もあった。
【０００４】
そこで、本出願人は、先に図７、図８に示すように、複数の単電池２を内蔵した角形密閉式電池１を提案している。３はその角形電槽で、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単電池２の電槽４をその短側面を隔壁５として共用して相互に一体的に連接してなる扁平な直方体状に形成され、各電槽４の上面開口は一体の蓋体６にて一体的に閉鎖されている。両端の電槽４の外側の短側面と各電槽４、４間の隔壁５の上部に接続穴７が形成されている。各電槽４内には、発電要素として矩形状の正極板と負極板をセパレータを介して積層して構成された極板群８が電解液とともに収容され、単電池２が構成されている。極板群８の正極板と負極板は互いに反対側の側部に突出されて正極板と負極板のリード部９ａ、９ｂとされ、それらのリード部９ａ、９ｂの側端縁にはそれぞれ集電板１０ａ、１０ｂが溶接等にて接続されている。
【０００５】
集電板１０ａ、１０ｂの上部には接続穴７内に嵌入する接続突部１１が突設され、隣接する電槽４、４間で正極と負極の集電板１０ａ、１０ｂの接続突部１１を互いに溶接して接続されている。また、両端の電槽４の外側の短側面の接続穴７に正極又は負極の接続端子１２が装着され、その接続突部１３と集電板１０ａ又は１０ｂの接続突部１１とが互いに溶接にて接続されている。かくして、角形電槽３に内蔵された複数の単電池２が直列接続され、両端の接続端子１２、１２間に出力される。
【０００６】
また、蓋体６には各電槽４、４の内圧を均等にする連通路１４や、各電槽４の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安全弁（図示せず）や、適当な単電池２の温度を検出する温度センサを装着するセンサ装着穴１５などが設けられている。
【０００７】
このような構成によると、極板群８における正極板及び負極板からそれぞれのリード部９ａ、９ｂまでの通電経路が短く、かつそのリード部９ａ、９ｂ間が集電板１０ａ、１０ｂを介して角形電槽３内部で接続されているので、上記従来の個別の単電池を接続したものに比べると、接続経路が短くかつ接続箇所が少ないために接続部品を含む構成部品による部品抵抗を小さくでき、その分内部抵抗を低減することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記図７、図８に示すような構成では、正極板及び負極板からそれぞれのリード部９ａ、９ｂ及び集電板１０ａ、１０ｂまでの通電経路は短いが、図９に矢印で示すように、集電板１０ａ、１０ｂ同士はその上端部の接続突部１１の先端間の１箇所で互いに溶接して接続されているので、接続経路が迂回し、そのため接続経路が長くなり、また接続箇所が１箇所だけであるため、内部抵抗が高くなるという問題があり、また上記のように接続経路が迂回しているのに伴って白抜矢印で示すように、集電板１０ａ、１０ｂの接続部に近い部分では極板群８を流れる電流は多いが、接続部から遠い部分は電流が少なく、極板群８を流れる電流分布が不均一になり、極板群８の全体が均一に発電能力を発揮せず、ロスが大きいという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、単電池当たりの内部抵抗をさらに低減するとともに極板群の全体が均等的に十全に能力を発揮して高出力化を実現できる角形密閉式電池を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の角形密閉式電池は、複数の直方体状の電槽を隔壁を介して連接してなる角形電槽の各電槽内に発電要素を収容した角形密閉式電池において、角形電槽の少なくとも一側壁の各隔壁配設位置に両側の電槽に連通する開口を設け、開口を通して両側の電槽に収容された発電要素を相互に接続する導電性接続部材を設け、少なくとも一方の電槽に連通する開口とこの開口を貫通して発電要素に接続する導電性接続部材の接続突部との間をシールし、両側の電槽に連通する開口を封止部材にて導電性接続部材を内部に配置した状態で密閉したものである。
【００１１】
この構成によると、隔壁両側の電槽に収容された発電要素同士を、角形電槽の側壁に形成した開口を通して導電性接続部材にて接続しているので、発電要素同士を任意の位置で接続でき、発電要素間の通電経路が迂回せず、接続経路を短くできるため、発電要素間の接続抵抗を小さくすることができ、またその接続経路を複数にすることで発電要素間を流れる電流分布の均一化を図れるので、単電池当たりの内部抵抗をさらに低減できるとともに極板群の全体が均等的に十全に能力を発揮することで高出力化を実現でき、また隔壁を貫通して接続するための部材を電槽内に収納配置しないので角形電槽をコンパクトに構成でき、しかも電槽間は一方の電槽の開口と導電性接続部材の接続突部との間で容易にかつ確実にシールできるので液絡を確実に防止でき、また封止部材にて外部への液漏れも防止できる。
【００１２】
また、別の発明の角形密閉式電池は、複数の直方体状の電槽を隔壁を介して連接してなる角形電槽と、正極板と負極板をセパレータを介して積層するとともに正極板と負極板の一側部を互いに反対側に突出させてリード部とした極板群と、極板群の両側のリード部に接合した集電体とを備えた角形密閉式電池において、角形電槽の少なくとも一側壁の各隔壁配設位置に両側の電槽に連通する開口を設け、開口を通して両側の電槽に収容された極板群の集電体同士を接続する導電性接続部材を設け、少なくとも一方の電槽に連通する開口とこの開口を貫通して集電体に接続する導電性接続部材の接続突部との間をシールするシール材を設け、両側の電槽に連通する開口を導電性接続部材を内部に配置した状態で密閉する封止部材を設けたものである。
【００１３】
この構成によると、各電槽内において極板群と集電体の間の通電経路がストレートで短く、かつ電槽間において隔壁を介して対向している集電体同士を、角形電槽の側壁に形成した開口を通して導電性接続部材にて接続しているので、集電体同士を任意の位置で接続でき、集電体の上端部間で接続している場合に対して通電経路が迂回せず、接続経路を短くできるため、角形電池における接続抵抗を小さくすることができ、また通電経路を複数設けることで極板群を流れる電流分布の均一化を図れるので、内部抵抗を低減できるとともに極板群の全体が均等的に十全に能力を発揮することで高出力化を実現でき、しかも電槽間は一方の電槽の開口と導電性接続部材の接続突部との間で容易にかつ確実にシールできるので液絡を確実に防止でき、また封止部材にて外部への液漏れも防止できる。
【００１４】
また、少なくとも一方の電槽に連通する開口を円形穴にて構成し、導電性接続部材の接続突部を丸軸状とし、接続突部と開口の間のシール材をＯリングにて構成すると、接続突部の外周にＯリングを装着した状態で接続突部を開口に挿入するだけで確実なシール状態が得られて液絡を防止できるので、製造効率を向上することができる。
【００１５】
また、接続突部を、導電性接続部材を構成する板材を有底円筒状にプレス成形して構成すると、接続突部を有する導電性接続部材を板材のプレス成形にて低コストで製造できるとともに、有底円筒内に溶接電極を挿入してその底面と集電体などの相手側部材と溶接して接続することにより、容易に信頼性の高い接続ができるとともに、溶接時にシール材が悪影響を受けるのを防止できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の角形密閉式電池の一実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。なお、図７、図８を参照して説明した従来例と同一の構成要素については、同一の参照符号を付し、主として相違点を説明する。
【００１７】
図１において、本実施形態の角形密閉式電池１における角形電槽３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複数の電槽４をその短側面を隔壁５として共用して相互に一体的に連接して構成されている。角形電槽３は、電解液に対して耐性を有するＰＰとＰＰＥのアロイなどの合成樹脂材料にて構成されている。各電槽４にはその両側に集電体１０が接合された極板群８が電解液とともに収容されて単電池２が構成されている。角形電槽３の両端壁及び隔壁５の上部には接続穴７（図７参照）が形成され、この接続穴７を通して両端の単電池２の集電体１０と接続端子１２が接続されるとともに、隣接する単電池２、２の集電体１０、１０同士が接続されている。図１において、１６は蓋体６に設けられた安全弁である。
【００１８】
極板群８は、複数枚の正極板と複数枚の負極板とを交互に配置するとともに、各正極板に横方向に開口部を有する袋状のセパレータを被せることにより正極板と負極板の間にセパレータを介装した状態で積層して構成され、正極板と負極板の一側部を互いに反対側に突出させて正極と負極のリード部９が設けられている。正極板は、Ｎｉの発泡メタルにリード部９を除いて水酸化ニッケルを充填して構成され、そのリード部９は発泡メタルを加圧して圧縮するとともにその一面にリード板を超音波溶接でシーム溶接して構成されている。また、負極板は、Ｎｉのパンチングメタルにリード部９を除いて水素吸蔵合金を含む負極構成物質を塗着して構成されている。この極板群８の両側のリード部９には集電体１０が電子ビーム溶接等にて接合されている。集電体１０は表面にニッケルメッキを施した鋼板にて構成されている。
【００１９】
角形電槽３の一方の側壁２０には、図２〜図６に示すように、各隔壁５の一側の電槽４に連通する開口１７と他側の電槽４に連通する上下一対の開口１８ａ、１８ｂが形成されている。開口１７はその中心部分が丁度集電体１０の側縁折曲部１０ｃに対向するように配置された比較的大径の円形穴にて構成され、開口１８ａ、１８ｂは中間に補強用の連結片１９を残した状態で上下に若干長くかつ幅はほぼ集電体１０の側縁折曲部１０ｃの幅に対応した細長い溝穴にて構成されている。また、側壁２０の外面にはこれら開口１７、１８ａ、１８ｂの回りを取り囲むように密封シール用の環状突条２１が突設されている。なお、集電体１０のこれら開口１７、１８ａ、１８ｂに対向する部分の側縁折曲部１０ｃは、図２に示すように、他の部分よりも幅広に形成され、その長さは開口１８ａ、１８ｂの両端間の長さに対応している。
【００２０】
側壁２０の外面の環状突条２１にて囲まれた空間内に、電解液に耐性を持つように表面をニッケルメッキした鋼板をプレス成形して構成された導電性接続部材２２が配置されている。この導電性接続部材２２は、開口１７の中心部に対応して、開口１７内に入り込んで先端が集電体１０の側縁折曲部１０ｃに当接する有底円筒状の接続突部２３が突設され、開口１８ａ、１８ｂに対応して、集電体１０の側縁折曲部１０ｃに当接する接合面２５を形成するように開口１８ａ、１８ｂ内に入り込む段部２４が形成されている。
【００２１】
導電性接続部材２２の接続突部２３の外周と開口１７の内周面との間にＯリング２６が圧縮状態で配置されて一側の電槽４が完全にシールされ、この有底円筒状の接続突部２３の先端と集電体１０の側縁折曲部１０ｃとが抵抗溶接による溶接部２７にて接合されている。その抵抗溶接に際しては、溶接電極を有底円筒状内に挿入して溶接することにより、効率的にかつＯリング２６に影響を与えずに確実に溶接接合される。また、導電性接続部材２２の接合面２５と集電体１０の側縁折曲部１０ｃとが抵抗溶接による複数の溶接部２８にて接合されている。導電性接続部材２２の外周縁には、環状突条２１の内周面に先端部が圧接する複数の位置決め突起２９が突設されている。
【００２２】
３０は外形が環状突条２１の外周に一致する封止部材で、角形電槽３と同一の合成樹脂材料にて構成されている。この封止部材３０は、隔壁５の両側の集電体１０の側縁折曲部１０ｃに導電性接続部材２２の接続突部２３と接合面２５を溶接部２７、２８にて接続した後、図３に示すように、環状突条２１に対向配置され、加熱しながら環状突条２１に押圧することにより熱溶着され、図３〜図６に示すように、環状突条２１にて囲まれた空間を外部に対して封止している。
【００２３】
本実施形態によれば、以上のように角形電槽３の各電槽４内において極板群８と集電体１０の間の通電経路がストレートで短く、かつ電槽４、４間において隔壁５を介して対向している集電体１０、１０同士を、角形電槽３の一側壁２０に形成した開口１７、１８ａ、１８ｂを通して導電性接続部材２２にて接続しているので、集電体１０、１０同士を任意の位置で接続することができる。したがって、従来のように集電体１０の上端部間のみで接続している場合に対して通電経路が迂回せず、接続経路を短くできるため、単電池２、２間の接続抵抗を小さくすることができ、またその接続経路を複数にすることで極板群８内を流れる電流分布の均一化を図れるので、単電池当たりの内部抵抗をさらに低減できるとともに極板群８の全体が均等的に十全に能力を発揮することで高出力化を実現できる。また、電槽４内に隔壁５を貫通して接続するための部材を収納配置しないので角形電槽３をコンパクトに構成できる。しかも、一方の電槽４に連通する開口１７と導電性接続部材２２の接続突部２３との間でシールしているので、電槽４、４間での液絡を確実に防止でき、また封止部材３０にて外部への液漏れも防止できる。
【００２４】
また、一方の電槽４に連通する開口１７を円形穴にて構成し、導電性接続部材２２の接続突部２３を丸軸状とし、接続突部２３と開口１７の間のシール材をＯリング２６にて構成しているので、接続突部２３の外周にＯリング２６を装着した状態で接続突部２３を開口１７に挿入するだけで確実なシール状態が得られて液絡を防止できるので、製造効率を向上することができる。なお、接続突部２３にＯリング２６を装着する際に、ピッチ等のシール剤を塗布しておき、開口１７と接続突部２３の間にＯリング２６が配置されるだけでなく、シール剤も充填された状態にすると、シール性能を高めて液絡防止を一層確実にできる。
【００２５】
さらに、接続突部２３は導電性接続部材２２を構成する板材を有底円筒状にプレス成形して構成しているので、接続突部２３を有する導電性接続部材２２を板材のプレス成形にて生産性良く製造できるとともに、有底円筒内に溶接電極を挿入してその底面と集電体１０と溶接して接続することにより、容易に信頼性の高い接続ができるとともに、溶接時にＯリング２６が悪影響を受けるのを防止できる。
【００２６】
なお、上記実施形態の説明では、角形電槽３の一方の側壁２０にのみ開口１７、１８ａ、１８ｂを形成し、導電性接続部材２２の接続突部２３と接合面２５と集電体１０の一側の側縁折曲部１０ｃとを接続した例を示したが、角形電槽３の両方の側壁２０に互いに対向するように開口１７、１８ａ、１８ｂを形成し、隔壁５の両側の集電体１０、１０をその両側で導電性接続部材２２に接続してもよく、そうすると集電体１０、１０同士を両側で接続するので、より接続抵抗の低減化を図ることができるとともに、溶接時の加圧力を極板群８の両側から負荷でき、極板群８に対する片方からの荷重の作用やそれに伴う移動等により悪影響が生じるのを防止できる。
【００２７】
また、上記実施形態の導電性接続部材２２においては、一側に接続突部２３を設け、他側には接合面２５を設けた例を示したが、両側ともに接続突部２３を設けて左右対称にしても良い。その場合、Ｏリング２６が一対必要となるが、電槽４、４間では二重にシールされるので、液絡を更に確実に防止でき、また封止部材３０による封止を簡略化して、導電性接続部材２２を固定する機能だけにしてもよくなり、製造工程を簡略にできる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の角形密閉式電池によれば、以上の説明から明らかなように、隔壁両側の電槽に収容された発電要素同士を、導電性接続部材にて角形電槽の側壁に形成した開口を通して接続しているので、発電要素同士を任意の位置で接続でき、発電要素間の通電経路が迂回せず、接続経路を短くできるため、発電要素間の接続抵抗を小さくすることができ、またその接続経路を複数にすることで発電要素間を流れる電流分布の均一化を図れるので、単電池当たりの内部抵抗をさらに低減できるとともに極板群の全体が均等的に十全に能力を発揮することで高出力化を実現でき、また電槽内に隔壁を貫通して接続するための部材を収納配置しないので角形電槽をコンパクトに構成でき、しかも電槽間は一方の電槽の開口と導電性接続部材の接続突部との間で容易にかつ確実にシールできるので液絡を確実に防止でき、また封止部材にて外部への液漏れも防止できる。
【００２９】
また、正極板と負極板をセパレータを介して積層するとともに正極板と負極板の一側部を互いに反対側に突出させてリード部とした極板群と、極板群の両側のリード部に接合した集電体とを備えた角形密閉式電池において、上記構成を適用すると、各電槽内において極板群と集電体の間の通電経路がストレートで短く、かつ電槽間において隔壁を介して対向している集電体同士を、導電性接続部材にて角形電槽の側壁に形成した開口を通して接続するため、集電体同士を任意の位置で接続でき、集電体の上端部間で接続している場合に対して通電経路が迂回せず、接続経路を短くできるため、角形電池における各単電池間の接続抵抗を小さくすることができ、また通電経路を複数設けることで極板群を流れる電流分布の均一化を図れるので、内部抵抗をさらに低減できるとともに極板群の全体が均等的に十全に能力を発揮することで高出力化を実現できる。
【００３０】
また、少なくとも一方の電槽に連通する開口を円形穴にて構成し、導電性接続部材の接続突部を丸軸状とし、接続突部と開口の間のシール材をＯリングにて構成すると、接続突部の外周にＯリングを装着した状態で接続突部を開口に挿入するだけで確実なシール状態が得られて液絡を防止できるので、製造効率を向上することができる。
【００３１】
また、接続突部を、導電性接続部材を構成する板材を有底円筒状にプレス成形して構成すると、接続突部を有する導電性接続部材を板材のプレス成形にて生産性良く製造できるとともに、有底円筒内に溶接電極を挿入してその底面と集電体などの相手側部材と溶接して接続することにより、容易に信頼性の高い接続ができるとともに、溶接時にシール材が悪影響を受けるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の角形密閉式電池を一部破断して示した斜視図である。
【図２】同実施形態における要部の封止部材溶着前の状態を示す正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図５】図２のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図６】図２のＤ−Ｄ矢視断面図である。
【図７】従来例の角形密閉式電池の部分縦断正面図である。
【図８】同従来例における電槽の一部を破断して示した斜視図である。
【図９】同従来例における通電経路の説明図である。
【符号の説明】
１  角形密閉式電池
３  角形電槽
４  電槽
５  隔壁
８  極板群
９  リード部
１０  集電体
１７  開口
１８ａ、１８ｂ  開口
２０  側壁
２２  導電性接続部材
２３  接続突部
２６  Ｏリング（シール材）
３０  封止部材
【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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