(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直方体状の電槽と、正極と負極の電極板がセパレータを介して交互に積層して構成され、電槽内に配設された極板群と、電槽内に収容された電解液とを備えた角形密閉式電池において、
前記極板群の両側端面にそれぞれ突出された正極又は負極の電極板に接続された集電部材と、
前記電槽の側端壁外面に接する取付部と、該取付部に隣接して前記電槽の長側面端部に接する接続部とを有する全体形状が略横断面形状Ｌ字状の外部接続板と
を備え、
前記電槽の長側面同士を互いに対向させて並列配置された角形密閉式電池は、前記外部接続板の接続部同士を接触させて接続されており、
前記外部接続板の取付部は、外部接続ボルトで前記電槽の側端壁に締結固定されるとともに、該側端壁を貫通する前記外部接続ボルトを介して、前記電槽の側端壁内面に対向する前記集電部材に接続されていることを特徴とする、角形密閉式電池。
【請求項２】
前記電槽の側端壁内面に対向する集電部材の中央部に固着された接続金具をさらに備え、
前記外部接続ボルトは、前記接続金具に締結されていることを特徴とする、請求項１に記載の角形密閉式電池。
【請求項３】
前記外部接続板の取付部と接続部との間の折り曲げ部にＵ字弾性部を設けたことを特徴とする、請求項１に記載の角形密閉式電池。
【請求項４】
前記外部接続板の接続部に、圧接用突部を突設したことを特徴とする、請求項１に記載の角形密閉式電池。
【請求項５】
前記並列配置された角形密閉式電池を並列方向に緊縛することによって、前記外部接続板の接続部同士が接触して接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の角形密閉式電池。
【請求項６】
前記電槽は、該電槽の短側面を共用して複数個直列状に配列されて角形電槽を構成しており、
前記集電部材は、前記電槽間の隔壁の少なくとも一部を構成していることを特徴とする、請求項１に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、特に外部端子への接続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においては、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外部端子に接続し、単電池間で外部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、単電池間の接続構成が複雑で部品点数が多く、また接続経路が長く接続箇所が多いため、コスト高になるとともに、部品抵抗が大きくなって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るという問題があった。
【０００４】
そこで、本出願人は、先に図５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。
【０００５】
各電槽４内には、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。
【０００６】
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に正極又は負極の外部端子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、両端の外部端子１２、１２間に出力される。
【０００７】
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。
【０００８】
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２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。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図５に示したような構成では、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、そこから外部端子１２までの通電経路として、集電板１０ａ、１０ｂの上端部までの経路と、その上端部の接続突部１１と外部端子１２の接続突部１３の先端間の溶接点とを通るため、距離が長くかつ断面積の小さい部分を通電するために接続抵抗が大きくなり、電気抵抗ロスが大きいという問題がある。
【００１０】
また、単電池２、２間においても、集電板１０ａ、１０ｂ同士がその上端部の接続突部１１の先端間で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１点で溶接接続しているので抵抗が高くなるという問題があり、また集電板１０ａ、１０ｂを用いているのでその分コスト高になり、また集電板１０ａ、１０ｂを両側に配設しかつ集電板１０ａ、１０ｂの上部を極板群８の上端より突出させる必要があるため、電槽４の体積も大きくなる等の問題もある。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、極板群と外部端子間の接続抵抗を小さくし、電気接続抵抗ロスの低減を図った角形密閉式電池を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の角形密閉式電池は、直方体状の電槽と、正極と負極の電極板がセパレータを介して交互に積層して構成され、電槽内に配設された極板群と、電槽内に収容された電解液とを備えた角形密閉式電池において、極板群の両側端面にそれぞれ突出された正極又は負極の電極板に集電部材を接合し、電槽の側端壁内面に対向する集電部材の中央部に外部端子を接続したものであり、各電極板の各部分から集電部材までの通電経路が短く、その集電部材の中央部に外部端子を接続しているので、外部端子までの接続抵抗を小さくでき、電気接続抵抗によるロスを低減することができる。
【００１３】
また、複数の直方体状の電槽を形成する角形電槽を備え、各電槽内に極板群を配設するとともに極板群の電極板を電槽間の隔壁の少なくとも一部を構成する集電部材に接合し、角形電槽の両端の電槽の側端壁内面に対向する集電部材の中央部に外部端子を接続すると、各電槽に極板群を配設して構成された単電池間でそれらの極板群の電極板同士が集電部材を介して直接接続されることで接続経路がストレートで短くなって接続抵抗を低くでき、また集電部材が隔壁の一部を構成し、別途に集電部材を設けていないのでその分コスト低下を図れ、また極板群の上部に接続用の空間を確保する必要がないので電槽の体積も小さくできて、体積効率も向上できる。
【００１４】
また、側端壁内面に対向する集電部材の中央部に接続金具を固着し、接続金具と側端壁内面の接触面の外周にシール材を配置し、外部接続ボルトを側端壁を貫通して接続金具に締結すると、集電部材に溶接した接続金具とそれに締結した外部接続ボルトにて集電部材と電槽の外部とを接続するので、接続部の通電面積を大きくできて接続抵抗を小さくできる。
【００１５】
また、外部端子を設けられた接続板を、電槽の側端壁外面に配置して外部接続ボルトにて締結固定すると、接続板を介して外部接続ボルトとは別に外部端子が設けられるので、外部端子間の接続時に外部接続ボルトと集電部材間の接続部に悪影響を与える恐れがなく、信頼性の高い接続状態を確保できる。
【００１６】
また、外部接続ボルトに外部端子を設けると、部品点数を少なくでき、コスト低下を図ることができる。
【００１７】
また、電槽の側端壁外面に接する取付部とそれに隣接する電槽の長側面端部に接する接続部とを有する全体形状が略横断面形状Ｌ字状の外部接続板を設け、この外部接続板の取付部を外部接続ボルトにて締結固定し、並列配置された角形密閉式電池をその接続部同士を接触させて接続するようにすると、外部接続板が外部端子として機能し、角形密閉式電池を並列配置して緊縛することで電池間の接続を行うことができ、電池間を接続するためのバスバーモジュールなどの部品を省略できて部品点数を低減できるとともに接続作業も不要となり、低コスト化を図れ、またコンパクト化を図ることができる。
【００１８】
また、外部接続板の取付部と接続部の間の折り曲げ部にＵ字弾性部を設けると、Ｕ字弾性部にて電槽や外部接続板の寸法公差を吸収でき、容易に安定した接続状態を確保することができる。
【００１９】
また、外部接続板の接続部に、圧接用突部を突設すると、接続部同士の圧接状態が確保され、接続抵抗を安定して小さくできる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の角形密閉式電池の第１の実施形態について、図１を参照して説明する。なお、図５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。
【００２１】
図１において、本実施形態の角形密閉式電池１は、ニッケル水素二次電池から成る複数の単電池２を内蔵している。３は角形電槽で、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電槽４をその短側面を共用して直列状に形成できる扁平な直方体状に形成されている。角形電槽３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。単電池２は、電槽４内に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を電解液とともに収容して構成されている。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とされている。
【００２２】
各電槽４、４間及び角形電槽３の両端の短側壁の内側には、導電性板材を波形状に折曲成形して構成した波形状（図４（ａ）参照）の集電部材１６が配設され、この集電部材１６の波形状の各折り返し凹入部に極板群８の正負の電極板のリード部９ａ、９ｂを挿入した後、波形状部を圧縮方向にかしめることによって、極板群８の正極と負極の電極板と集電部材１６とが接続されている。
【００２３】
電槽４、４間では、集電部材１６の波形状方向両端部が角形電槽３の側壁にピッチ等のシール材を介して液密状態で接合され、集電部材１６の上下端にはゴム材等からなる密閉仕切材１７が一体接合されるとともに、これら密閉仕切材１７の上下端が蓋体６の天井面と角形電槽３の内底面にピッチ等のシール材を介して液密状態で接合され、集電部材１６にて電槽４、４間の隔壁の一部が構成されている。かくして、角形電槽３に内蔵された複数の単電池２が隔壁の一部を構成している集電部材１６を介して直列接続されている。
【００２４】
なお、製造工程においては、両側の極板群８が波形状の集電部材１６を介して相互に一体的に接続された状態となるため、所要数の極板群８を集電部材１６を介して相互に一体接続した後、その状態で角形電槽３内に挿入配置し、集電部材１６の周囲を角形電槽３の側壁に液密状態で接合させることによって、各極板群８が配置された電槽４が構成される。
【００２５】
極板群８は、多数枚の正極板と多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ている。正極板は、Ｎｉの発泡メタルにリード部９ａ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９ａ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９ｂを除いて水素吸蔵合金を含む負極材料を塗着して構成されている。
【００２６】
角形電槽３の側端壁３ａの内面に対向する集電部材１６の中央部には、接続金具１８が溶接１９にて固着されている。この接続金具１８の側端壁３ａに対向する端面にはねじ穴２０が形成されるとともに、側端壁３ａに同心状にボルト穴２１が形成されている。ねじ穴２０の周囲には、シール材としてＯリング２２が配設されて液密が確保されている。側端壁３ａの外面には、外部端子２５の装着板部２５ａがスポット溶接２６にて固着された接続板２４が配置され、この接続板２４及びボルト穴２１を貫通する外部接続ボルト２３がねじ穴２０に螺合されて接続板２４が締結固定されている。
【００２７】
以上の構成の角形密閉式電池１によれば、各単電池２において、極板群８の両側端に集電部材１６を配設して各電極板を接合しているので、各電極板から集電部材１６までの通電経路が短く、さらに波形状の集電部材１６の各折り返し凹入部にリード部９ａ、９ｂを挿入してかしめて接続しているので、その接続部の接触面積を大きくでき、信頼性の高い接続状態が得ることができるとともに、接続抵抗を小さくすることができる。また、単電池２、２間でも極板群８の電極板同士が集電部材１６を介して直接接続されているため、接続経路がストレートで短く、接続面積も大きく、接続抵抗を低くできて内部抵抗を小さくできる。
【００２８】
また、その集電部材１６が電槽４、４間の隔壁の一部を構成しているので、別途に集電部材を設ける必要がなく、その分コスト低下を図れるとともに、極板群８の上部に単電池２、２間を接続するための空間を確保する必要がないので電槽４の体積も小さくできて、体積効率も向上できる。
【００２９】
また、角形電槽３の側端壁３ａ内面に対向する集電部材１６の中央部に接続金具１８を溶接し、外部端子２５を設けられた接続板２４を側端壁３ａの外面に配置して外部接続ボルト２３にて接続金具１８に締結固定して集電部材１６と外部端子２５を接続しているので、接続部の通電面積を大きくできて接続抵抗を小さくでき、電気接続抵抗によるロスを低減することができる。
【００３０】
また、接続板２４を介して外部接続ボルト２３とは別に外部端子２５を設けているので、図１（ｂ）に示すように並列配置した角形密閉式電池１の外部端子２５同士を接続する際に、外部接続ボルト２３と集電部材１６との間の接続部に悪影響を与える恐れがなく、信頼性の高い接続状態を確保できる。
【００３１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の角形密閉式電池の第２の実施形態について、図２を参照して説明する。なお、以下の実施形態の説明においては、先行する実施形態と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略し、相違点のみを説明する。
【００３２】
本実施形態では、上記実施形態における外部接続ボルト２３に代えて、外部端子２５を同心状に一体的に設けた外部接続ボルト２７を用いている。
【００３３】
このような構成によれば、上記実施形態の外部端子２５を固着した接続板２４を別途に設ける必要がなく、部品点数を少なくできるため、コスト低下を図ることができる。
【００３４】
（第３の実施形態）
次に、本発明の角形密閉式電池の第３の実施形態について、図３、図４を参照して説明する。
【００３５】
本実施形態では、上記第１の実施形態における外部端子２５を設けた接続板２４に代えて、図３及び図４に示すように、角形電槽３の側端壁３ａの外面に接する取付部２９とそれに隣接する角形電槽３の長側面端部に接する接続部３０とを有する全体形状が略横断面形状Ｌ字状の外部接続板２８を設け、この外部接続板２８の取付部２９を外部接続ボルト２３にて接続金具１８に対して締結固定している。また、外部接続板２８の取付部２９と接続部３０の間の折り曲げ部には、Ｕ字弾性部３１が設けられ、かつ接続部３０には、図４（ｂ）に示すように、外面側に突出する圧接用突部３２が形成されている。
【００３６】
以上の構成によれば、図３（ｂ）及び図４（ａ）に示すように、複数の角形密閉式電池１を並列配置してその並列方向に緊縛するだけで、外部接続板２８の接続部３０同士が接触して角形密閉式電池１、１間の接続を行うことができる。したがって、従来例や上記実施形態のように外部端子２５同士を接続するためのバスバーモジュールなどの部品を省略でき、部品点数を低減できるとともに接続作業も不要となり、低コスト化を図れ、またコンパクト化を図ることができる。
【００３７】
また、外部接続板２８の取付部２９と接続部３０の間にＵ字弾性部３１を設けているので、このＵ字弾性部３１にて角形電槽３や外部接続板２８の寸法公差を吸収できて容易に安定した接続状態を確保することができ、また接続部３０に圧接用突部３２を突設しているので、接続部３０同士の圧接状態が確保され、接続抵抗を安定して小さくできる。
【００３８】
上記実施形態では、角形密閉式電池１として、複数の単電池２を内蔵するとともに、単電池２、２間がその電槽４、４間の隔壁の一部を構成する集電部材１６を介して直接接続されている例を示したが、角形密閉式電池１が単一の単電池から成る場合にも本発明を適用することによって極板群と外部端子との接続抵抗を小さくできるという効果を発揮する。また、集電部材として、波形状の集電部材１６を例示したが、平板状の集電部材を用いて極板群８の各電極板のリード部９ａ又は９ｂを半田や導電性接着材で接合したり、圧接して接続したり、圧接した状態で抵抗溶接したりしても良い。また、極板群８の両側端にそれぞれ集電部材を接合し、この集電部材同士を接合するようにしてもよい。
【００３９】
【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、極板群の両側端面にそれぞれ突出された正極又は負極の電極板に集電部材を接合し、電槽の側端壁内面に対向する集電部材の中央部に外部端子を接続したので、電極板の各部分から集電部材までの通電経路が短く、その集電部材の中央部に外部端子を接続しているので、外部端子までの接続抵抗を小さくでき、電気接続抵抗によるロスを低減することができる。
【００４０】
また、複数の直方体状の電槽を形成する角形電槽を備え、各電槽内の極板群の電極板を電槽間の隔壁の少なくとも一部を構成する集電部材に接合し、角形電槽の両端の電槽の側端壁内面に対向する集電部材の中央部に外部端子を接続すると、単電池間でそれらの極板群の電極板同士が集電部材を介して直接接続されることで接続経路がストレートで短くなって接続抵抗を低くでき、また集電部材が隔壁の一部を構成し、別途に集電部材を設けていないのでその分コスト低下を図れ、また極板群の上部に接続用の空間を確保する必要がないので電槽の体積も小さくできて、体積効率も向上できる。
【００４１】
また、側端壁内面に対向する集電部材の中央部に接続金具を固着し、接続金具と側端壁内面の接触面の外周にシール材を配置し、外部接続ボルトを側端壁を貫通して接続金具に締結すると、集電部材に溶接した接続金具とそれに締結した外部接続ボルトにて集電部材と電槽の外部とを接続するので、接続部の通電面積を大きくできて接続抵抗を小さくできる。
【００４２】
また、外部端子を設けられた接続板を、電槽の側端壁外面に配置して外部接続ボルトにて締結固定すると、接続板を介して外部接続ボルトとは別に外部端子が設けられるので、外部端子間の接続時に外部接続ボルトと集電部材間の接続部に悪影響を与える恐れがなく、信頼性の高い接続状態を確保できる。
【００４３】
また、外部接続ボルトに外部端子を設けると、部品点数を少なくでき、コスト低下を図ることができる。
【００４４】
また、電槽の側端壁外面に接する取付部とそれに隣接する電槽の長側面端部に接する接続部とを有する全体形状が略横断面形状Ｌ字状の外部接続板を設け、この外部接続板の取付部を外部接続ボルトにて締結固定し、並列配置された角形密閉式電池をその接続部同士を接触させて接続するようにすると、外部接続板が外部端子として機能し、角形密閉式電池を並列配置して緊縛することで電池間の接続を行うことができるため、電池間を接続するためのバスバーモジュールなどの部品を省略できて部品点数を低減できるとともに接続作業も不要となり、低コスト化を図れ、またコンパクト化を図ることができる。
【００４５】
また、外部接続板の取付部と接続部の間の折り曲げ部にＵ字弾性部を設けると、Ｕ字弾性部にて電槽や外部接続板の寸法公差を吸収でき、容易に安定した接続状態を確保することができる。
【００４６】
また、外部接続板の接続部に、圧接用突部を突設すると、接続部同士の圧接状態が確保され、接続抵抗を安定して小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の角形密閉式電池の第１の実施形態を示し、（ａ）は部分縦断正面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】本発明の角形密閉式電池の第２の実施形態を示し、（ａ）は部分縦断正面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】本発明の角形密閉式電池の第３の実施形態を示し、（ａ）は部分縦断正面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】同実施形態の要部の構成を示し、（ａ）は拡大横断平面図、（ｂ）は接続前の状態の外部接続板の横断平面図である。
【図５】従来例の角形密閉式電池の部分縦断正面図である。
【符号の説明】
１  角形密閉式電池
３  角形電槽
３ａ  側端壁
４  電槽
８  極板群
１６  集電部材
１８  接続金具
２２  Ｏリング（シール材）
２３  外部接続ボルト
２４  接続板
２５  外部端子
２７  外部接続ボルト
２８  外部接続板
２９  取付部
３０  接続部
３１  Ｕ字弾性部
３２  圧接用突部
【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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