(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
組電池の隣り合う単電池(１)(1a)の正極と負極に、両者の間に介在する接続部材(４)上の２種類の突起(47)(48)を溶接して電気的に接続する構造において、
接続部材(4)は、単電池(1)の封口体(3)に被さる環状板(41)と、該環状板(41)の外周部に起立した起立部(44)と、該起立部(44)の上端から環状板(41)と略平行に外向きに延びる複数の支え片(45)とを有しており、
２種類の突起(47)(48)の内、一方の突起(47)が環状板(41)に、他方の突起(48)が支え片(45)に形成され、
環状板(41)の突起(47)は一方の単電池(１)の封口体(３)上に溶接され、支え片(45)の突起(48)は他方の単電池(1a)の外装缶(２)の底面(22)に溶接されることを特徴とする電池の接続構造。
【請求項２】
接続部材(４)は、溶接電極(６)を接続するためのリード部(46)を有している請求項１に記載の電池の接続構造。
【請求項３】
組電池の隣り合う単電池(１)(1a)の正極と負極に、両者の間に介在する接続部材(４)上の２種類の突起(47)(48)を溶接して電気的に接続する方法において、
接続部材(4)は、単電池(1)の封口体(3)に被さる環状板(41)と、該環状板(41)の外周部に起立した起立部(44)と、該起立部(44)の上端から環状板(41)と略平行に外向きに延びる複数の支え片(45)と、該支え片から延びるリード部(46)とを有しており、
２種類の突起(47)(48)の内、一方の突起(47)が環状板(41)に、他方の突起(48)が支え片(45)に形成され、
環状板(41)の突起(47)を一方の単電池(１)の封口体(３)に抵抗溶接する溶接工程と、接続部材(４)に他方の単電池(1a)の底面(22)を被せ、単電池(1a)の外装缶(２)と接続部材(４)上のリード部(46)に溶接電極を押し当てて、支え片(45)の突起(48)を該単電池(1a)の外装缶底面(22)に抵抗溶接する工程と、溶接後に接続部材(４)の溶接電極接続用のリード部(46)を切断する工程を含む電池の接続方法。
【請求項４】
組電池の隣り合う単電池(１)(1a)の正極と負極に、両者の間に介在する接続部材(４)上の２種類の突起(47)(48)を溶接して電気的に接続する方法において、
接続部材(4)は、単電池(1)の封口体(3)に被さる環状板(41)と、該環状板(41)の外周部に起立した起立部(44)と、該起立部(44)の上端から環状板(41)と略平行に外向きに延びる複数の支え片(45)と、該支え片から延びるリード部(46)とを有しており、
２種類の突起(47)(48)の内、一方の突起(47)が環状板(41)に、他方の突起(48)が支え片(45)に形成され、
環状板(41)の突起(47)を一方の単電池(１)の封口体(３)に抵抗溶接する溶接工程と、接続部材(４)に他方の単電池(1a)の底面(22)を被せ、単電池(1a)の外装缶(２)と接続部材(４)上のリード部(46)に溶接電極を押し当てて、支え片(45)の突起(48)を該単電池(1a)の外装缶底面(22)に抵抗溶接する工程と、溶接後に接続部材(４)の溶接電極接続用のリード部(46)を折り曲げて外装缶(２)に沿わせる工程を含む電池の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、大電流充放電を行う筒形二次電池の接続構造、接続方法及びそれらに用いる接続部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び本発明が解決しようとする課題】
電気自動車や電動工具等に使用する二次電池は大電流での充放電が要求されるため、複数の二次電池(１つ１つの電池を以下単電池と呼ぶ)を電気的に接続した組電池が使用される。
組電池の場合、その通電経路の短縮化による組電池の電気抵抗の低減が必要である。
【０００３】
図７は、組電池を直列に接続する従来例(特開平１０−１０６５３３、国際分類Ｈ０１Ｍ  ２／２２)を示している。
一方の単電池(１)の封口体(３)に接続部材(４)を接続した後、他方の単電池(1a)を縦に並ぶように配置し、接続部材(４)を該単電池(1a)の外装缶(２)の周側面(21)に溶接している。
接続部材(４)には、一方の単電池(１)の封口体(３)上に溶接される突起(47a)と、他方の単電池(1a)の外装缶(２)の周側面(21)に溶接される突起(48a)の２種類の突起が形成されている。
【０００４】
上記接続構造の場合、一方の単電池(１)の封口体(３)上の溶接突起(47a)と、他方の単電池(1a)の外装缶周側面(21)上の溶接突起(48a)との距離及び、単電池(1a)内の底部中央位置する負極集電体(11)と外装缶底板との溶接部(14)と、該単電池(1a)に対する接続部材(４)の溶接突起(48a)との距離が長いため、これらの距離、即ち通電距離が長い分が通電の抵抗ロスとなり、組電池内部の電気抵抗が増大する問題があった。
【０００５】
本発明は前記接続部材の一方の突起が単電池の底面に接続する構造、接続方法及びそれらに用いる接続部材を提供し、電気抵抗が増大することを抑えることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の組電池の接続構造は、隣り合う二次電池の正極と負極を接続する接続部材(4)が単電池(1)の封口体(3)に被さる環状板(41)と、該環状板(41)の外周部に起立した起立部(44)と、該起立部(44)の上端から環状板(41)と略平行に外向きに延びる複数の支え片(45)とを有しており、２種類の突起(47)(48)の内、一方の突起(47)が環状板(41)に、他方の突起(48)が支え片(45)に形成され、環状板(41)の突起(47)は一方の単電池(１)の封口体(３)上に溶接され、支え片(45)の突起(48)は他方の単電池(1a)の外装缶(２)の底面(22)に溶接される。
【０００７】
本発明の組電池の接続方法は、２種類の突起(47)(48)を有する接続部材(4)は、単電池(1)の封口体(3)に被さる環状板(41)と、該環状板(41)の外周部に起立した起立部(44)と、該起立部(44)の上端から環状板(41)と略平行に外向きに延びる複数の支え片(45)と、該支え片から延びるリード部(46)とを有しており、２種類の突起(47)(48)の内、一方の突起(47)が環状板(41)に、他方の突起(48)が支え片(45)に形成され、環状板(41)の突起(47)を一方の単電池(１)の封口体(３)に抵抗溶接する溶接工程と、接続部材(４)に他方の単電池(1a)の底面(22)を被せ、単電池(1a)の外装缶(２)と接続部材(４)上のリード部(46)に溶接電極を押し当てて、支え片(45)の突起(48)を該単電池(1a)の外装缶底面(22)に抵抗溶接する工程と、溶接後に接続部材(４)の溶接電極接続用のリード部(46)を切断する工程を含んでいる。
【０００８】
他の方法として、単電池(１)(1a)に溶接した接続部材(４)のリード部(46)を切断せづに残し、曲げて外装缶(２)に沿わせることもできる。
【００１０】
【作用及び効果】
本発明の接続構造では、単電池(1a)内部での負極集電体(11)と外装缶(２)の溶接部(14)から、電池外部での接続部材(４)の外装缶底面(22)との溶接突起(47)までの距離は、図７に示す従来例での該溶接部(14)から、接続部材(４)の外装缶周側面(21)との溶接突起(48a)までの距離よりも短くなる。
又、単電池(１)の封口体(３)上の溶接突起(47)と他方の単電池(1a)の底面(22)上の溶接突起(48)との距離は、図７に示す従来例での単電池(１)の封口体(３)上の溶接突起(47a)と他方の単電池(1a)の周側面(21)上の溶接突起(48a)との距離よりも短くなる。このため、通電経路が短くなって組電池の電気抵抗を低減することができる。
又、本発明では、接続部材(４)に溶接点とは異なる位置に溶接電極を当てるためのリード部(46)を設け、通常では直接に溶接電極を当てることができない形状や配置の接続部品でも溶接が可能となり、しかも、電池間を可及的に短い通電経路となる様に溶接できる。
【００１１】
更に、接続部材(４)と単電池(１)(1a)の溶接は、接続部材(４)のリード部(46)と外装缶(２)にそれぞれ溶接電極(６)(７)を当てて行うインダイレクト溶接であるため、溶接時の無効電力が低減でき、溶接性に優れる。
【００１２】
上記接続部材(４)を用いた接続構造及び上記溶接方法の採用により、外装缶(２)を充放電電流が流れる経路が短縮化されると共に接続部材(４)の通電経路も短縮出来、かつ複数の溶接点を有する構造であっても機械的、電気的品質の安定した溶接を行うことができる。その結果、組電池は電気抵抗の小さい、溶接点の機械的、電気的品質の安定した接続構造を有し、効率放電特性が向上する。
【００１３】
接続部材(４)は、金属板のプレスによる打ち抜き加工と曲げ加工によって簡単且つ能率的に製造できる。
【００１４】
【実施例】
図６に示す如く、組電池に使用する単電池(１)(1a)は、公知の如く、渦巻状に巻き取られた極板群(図示せず)を、開口部を有した円筒形外装缶(２)に挿入し、その開口部に封口体(３)を装着し、絶縁ガスケット(30)を介してカシメて封口される。
封口体(３)の中央には電池内発生ガスを排出するための弁(31)が設けられている。
外装缶(２)内の底部に位置する負極集電体(11)と外装缶(２)との溶接部(14)は、外装缶(２)の底中央に位置している。
外装缶(２)内の上部に位置する正極電極体(12)はリード(13)を介して前記封口体(３)に接続されている。
【００１５】
図１は、単電池(１)(1a)を接続するための接続部材(４)を示している。
接続部材(４)は良導電性の金属板からプレスによる打ち抜きと曲げ加工にて形成され、単電池(１)の封口体(３)に被さる環状板(41)に等間隔に４つの支え片(45)を突設している。
環状板(41)の外径は封口体(３)の外径よりも小さく、中央の孔(42)は、前記単電池(１)の弁(31)が少し余裕のある状態に嵌まる大きさである。
【００１６】
環状板(41)の外周に高さの短い起立部(44)が設けられ、該起立部(44)の上端から支え片(45)が環状板(41)と平行に外向きに延びている。
各支え片(45)には、リード部(46)が外側へ延長して形成されている。
環状板(41)には、周方法に隣り合う支え片(45)(45)間との対応位置に、外側に開口し前記孔(42)に接近するスリット(43)が開設されている。
【００１７】
接続部材(４)の環状板(41)と各支え片(45)には、４つづ突起(47)、(48)が形成されている。
環状板(41)上の４つの突起(47)は、各スリット間にて、孔(42)中心で交わる２本の仮想直線Ｌ１、Ｌ１上に位置し、且つ孔中心を中心とする同一半径上に位置し、下向き、即ち、起立部(44)の起立方向とは反対側へ膨らんでいる。
【００１８】
支え片(45)上の突起(44)は、上記仮想直線Ｌ１、Ｌ１上に位置し、且つ孔中心を中心とする同一半径上に位置し、上向き、即ち、起立部(44)の起立方向に膨らんでいる。
従って、孔(42)中心から内側の４つの突起(47)までの距離は等しく、又、外側の４つの突起(48)までの距離も等しい。更に、仮想直線Ｌ１、Ｌ１上で隣合う内外の突起(47)(48)間の距離も一致している。
【００１９】
以下に、上記接続部材(４)を用いて、単電池(１)(1a)を接続方法を説明する。
図２に示す如く、単電池(１)の封口体(３)側端部外周部にポリプロピレン等の合成樹脂にて形成された絶縁キャップ(８)を嵌める。
一方の単電池(１)の封口体(３)に接続部材(４)の環状板(41)を中心を一致させて被せ、環状板(41)の孔(42)から弁(31)を臨出させる。
環状板(41)を封口体(３)に加圧しつつ、接続部材(４)と封口体(３)との間に溶接電流を流す。
環状板(41)は、突起(47)が封口体(３)に接している４カ所で封口体(３)に溶接される。
【００２０】
次に、図３に示す如く、他方の単電池(1a)を接続部材(４)の上に軸心を一致させて載せ、該単電池(1a)の底面(22)を接続部材(４)の外側の４つの突起(48)に接触させる。
【００２１】
上記突起(48)を単電池(1a)の底面(22)に抵抗溶接する。
抵抗溶接は、プレス(５)にて単電池(１)(1a)に５８.８Ｎの加圧をかけ、抵抗溶接機の一方の溶接電極(７)を単電池(1a)の外装缶(２)に、他方の溶接電極(６)を接続部材(４)のリード部(46)にそれぞれ当てて接続する。その状態のまま溶接電極(６)(７)間に３kAの電流を５ms通電して突起(48)と単電池(1a)の底面(22)との接点を溶接する。
同様の手順で残りの３つの突起(48)を単電池(1a)の底面(22)に溶接する。
【００２２】
次に図４に示す様に、単電池(１)(1a)間から突出した接続部材(４)のリード部(46)を切断機の刃(９)(９)で切断し、除去する。
【００２３】
尚、図５に示す如く、リード部(46)を切断せずに残し、折り曲げて単電池(１)(1a)の外装缶(２)に沿わせることもできる。
【００２４】
図６示す本発明の接続構造は、単電池(1a)内部での負極集電体(11)と外装缶(２)との溶接部(14)から、電池外部での接続部材(４)の外装缶底面(22)との溶接突起(47)までの距離は、図７に示す従来例での該溶接部(14)から、接続部材(４)の外装缶周側面(21)との溶接突起(48a)までの距離よりも短くなる。
又、単電池(１)の封口体(３)上の溶接突起(47)と、他方の単電池(1a)の底面(22)上の溶接突起(48)との間の距離は、図７に示す従来例での単電池(１)の封口体(３)上の溶接突起(47a)と他方の単電池(1a)の周側面(21)上の溶接突起(48a)との間の距離よりも短くなる。その結果、例えば６個の単電池を接続した組電池では、交流法による１ｋＨｚのインピーダンスが従来構造の７.９mΩから６.３mΩまで低減することができた。
【００２５】
更に、接続部材(４)と単電池(１)(1a)の溶接は、接続部材(４)のリード部(46)と外装缶(２)にそれぞれ溶接電極(６)(７)を当てて行うインダイレクト溶接であるため、溶接時の無効電力が低減でき、溶接性に優れる。
【００２６】
従来の組電池の接続構造の場合、複数点の溶接を行う際、２回目以降の溶接はそれ以前に溶接した溶接点に流れる無効電流のため溶接性が低下していくが、本構造と溶接方法によれば、接続部材(４)のスリット(43)によって夫々隔離されたリード部(46)と単電池の外装缶(２)の間に溶接電流が流れるため、２回目以降の溶接も無効電流の少ない、１回目と同様の条件にて溶接できる。その結果、溶接点の品質が安定し、一定した高率放電特性や溶接点強度をもつ組電池を提供できる。
【００２７】
又、実施例の接続部材(４)の様に、孔(42)中心から内側の４つの突起(47)までの距離は等しく、又、外側の４つの突起(48)までの距離も等しく、更に、仮想直線上で隣合う内外の突起(47)(48)間の距離も一致していれば、接続部材(４)を挟んで、単電池(１)(1a)を軸心を一致させて接続することにより、接続による電流経路に長短は生じない。
【００２８】
上記実施例では、一方の単電池(１)に４カ所、他方の単電池(1a)に４カ所で接続したが、突起(47)(48)の数の増減により、接続箇所の数を増減できるのは勿論である等、本発明は上記実施例の構成に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載の範囲で種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の接続部材の斜視図である。
【図２】本発明の接続配置図である。
【図３】本発明の溶接工程図である。
【図４】本発明のリード部の切断工程図である。
【図５】本発明のリード部の折り曲げ工程図である。
【図６】本発明の接続構造の断面図である。
【図７】従来の接続構造の断面図である。
【符号の説明】
(１)  単電池
(1a)  単電池
(２)  外装缶
(21)  周側面
(22)  底面
(３)  封口体
(４)  接続部材
(41)  環状板
(42)  孔
(43)  スリット
【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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