(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前記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、該極板群の両側のリード部に接合した集電体とを備え、前記各電槽に前記集電体を接合した前記極板群を電解液とともに収容した角形密閉式電池において、
前記角形電槽の端壁又は隔壁とそれに対向する前記集電体との間に、該集電体に比して断面積が大きく抵抗の小さな導電板が配設されており、
前記集電体と前記リード部とは、前記集電体の長手方向に設けられた複数の接合部で接合され、
前記集電体と前記導電板とは、前記複数の接合部のうち任意の接合部間で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】
前記角形電槽の端壁とそれに対向する前記集電体との間に配設した前記導電板の上端部に外部接続用の接続端子を接合したことを特徴とする請求項１記載の角形密閉式電池。
【請求項３】
前記集電体と前記導電板との接続部では、前記導電板に接続穴を形成するとともに前記集電体に接続穴に嵌入する突部を設け、前記接続穴の内周と前記突部外周を溶接したことを特徴とする請求項１又は２に記載の角形密閉式電池。
【請求項４】
前記導電板は、耐電解液性を有する金属板の間に導電率の高い金属板を挟んだ３層構造の金属板から成ることを特徴とする請求項１〜３の何れか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４、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。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。
【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、１０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】
ところで、上記図４、図５に示すような構成では、角形電槽３の両端壁の上端部に配設された接続端子１２の接続突部１３が集電板１０ａ、１０ｂの上端部に接合されているため、図６に示すように、極板群８と集電板１０ａ、１０ｂとの接合部１６が集電板１０ａ、１０ｂの長手方向に適当間隔おきに複数箇所に設けられていると、集電板１０ａ、１０ｂは断面積が小さくて比較的抵抗が大きいため、接続端子１２から集電板１０ａ、１０ｂを通って各接合部１６を経て極板群８に流れる電流は、白抜矢印で示すように、接続端子１２に近い接合部１６を通って極板群８に流れる電流は多いが、遠い接合部１６を通って流れる電流は少なくなり、その結果極板群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】
また、隔壁５を介して対向する集電板１０ａ、１０ｂ同士も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おり、比較的抵抗の大きい集電板１０ａ、１０ｂによる接続経路が迂回によって長くかつ１箇所だけで接続されているため、正極板及び負極板の各部位から集電板１０ａ、１０ｂまでの通電経路は短くても内部抵抗が高くなるという問題があり、また極板群８に流れる電流分布も上記と同様に集電板１０ａ、１０ｂの上端部の接続箇所から接合部１６までの遠近によって大きく異なってしまい、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。
【００１０】
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。
【００１１】
【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、各電槽に集電体を接合した極板群を電解液とともに収容した角形密閉式電池において、角形電槽の端壁又は隔壁とそれに対向する集電体との間に、集電体にその中間部の１又は複数箇所で接続された導電板を配設したものである。
【００１２】
この構成によると、極板の各部位から集電体までの距離が短く、かつ集電体は断面積が小さく抵抗が比較的大きくても集電体の中間部の１又は複数箇所で導電板に接続されているので、集電体の各部位から導電板までの通電距離も短く、従って極板から導電板までの抵抗を小さくでき、導電板として抵抗の小さいものを用いることで導電板による通電経路が多少長くなっても抵抗を小さくでき、導電板と各電槽の外部を任意の位置で接続しても通電抵抗を小さくでき、単電池当たりの内部抵抗を低減することができる。
【００１３】
特に、角形電槽の端壁とそれに対向する集電体との間に配設した導電板の上端部に外部接続用の接続端子を接合すると、外部接続用の接続端子を角形電槽の上部に配設するという要請を満たしながら、極板群までの抵抗を小さくでき、角形密閉式電池全体の単電池当たりの内部抵抗を低減することができる。
【００１４】
また、集電体と極板群を集電体の長手方向適当間隔おきに設けた複数の接合部で接合し、集電体と導電板を適当な接合部の間の位置で接続すると、電流は導電板から集電体の中間部の１又は複数の接続部に分配されて流れ、さらに集電体と極板群との接合部を介して極板群に分配されて流れるので、極板群全体の電流分布が均一になり、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。
【００１５】
また、集電体と導電板の接続部では、導電板に接続穴を形成するとともに集電体に接続穴に嵌入する突部を設け、接続穴の内周と突部外周を溶接すると、導電板と集電体を確実に小さい接続抵抗にて接続することができる。
【００１６】
また、導電板が、耐電解液性を有する金属板の間に導電率の高い金属板を挟んだ３層構造の金属板から成ると、導電板の抵抗をさらに小さくでき、単電池当たりの内部抵抗を一層低減することができる。
【００１７】
【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２を参照して説明する。なお、図４、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。
【００１８】
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。角形電槽３の端壁３ａの上端部には接続端子１２の接続突部１３が嵌合する接続穴７が形成されるとともに、その内周にＯリング溝７ａが形成され、Ｏリングなどのシール材７ｂが装着されている。
【００１９】
角形電槽３の各電槽４には両側に集電体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。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ている。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、この極板群８の両側のリード部９に集電体１０が接合されている。
【００２０】
本実施形態の角形密閉式電池１はニッケル−水素電池であり、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。
【００２１】
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、集電体１０とリード部９は、集電体１０に上下方向に適当間隔おきに複数箇所（図示例では４箇所）設けた接合部１６において、電子ビーム溶接等にて接合されている。
【００２２】
角形電槽３の端壁３ａとそれに対向する集電体１０との間には、上部と下部におけるそれぞれ上下一対の接合部１６、１６間の位置で集電体１０に接続された導電板１７が配設されており、この導電板１７が上方に延出されてその上端部に接続端子１２の接続突部１３の先端が溶接にて接続されている。導電板１７における接続突部１３の接続部の周囲には、端壁３ａ内面との間のシールを行うピッチ等のシール材７ｃが配置され、接続端子１２の接続突部１３の貫通部がシール材７ｂと７ｃで二重シールされている。
【００２３】
導電板１７と集電体１０の接続は、図２に示すように、導電板１７に縦長の長方形ないし長円形の接続穴１８を形成するとともに、集電体１０の外面にこの接続穴１８内に嵌入する突部１９を突出形成し、接続穴１８の内周と突部１９の外周を溶接部２０にて接続し、さらに導電板１７の接続穴１８の配設部分の両側縁も集電体１０の両側縁に溶接部２０にて接続している。
【００２４】
なお、隔壁５を挟んだ単電池２、２間の接続構成としては、図１では図示していないが、上記と同様に角形電槽３の隔壁５に対向する集電体１０と隔壁５との間に導電板１７を配設し、隔壁５に形成された接続穴７を介して隔壁５の両側の導電板１７同士を接続するようにしてもよいが、図４、図５に示した従来例と同様に、集電体１０の上端部に設けた接続突部１１を接続穴７に嵌入させてその先端部同士を溶接するとともに、角形電槽３の側壁の隔壁５配設位置に、両側の電槽４に臨む開口（図示せず）を形成して集電体１０の中間部でも導電性接続体（図示せず）で接続することで、集電体１０を上端部と中間部の複数箇所で接続するようにしてもよい。
【００２５】
本実施形態によれば、極板群８の正極板及び負極板の各部位からそれぞれの集電体１０までの距離が短く、かつ集電体１０は断面積が小さく抵抗が比較的大きくても集電体１０の中間部の複数箇所で導電板１７に接続されているので、集電体１０の各部位から導電板１７までの通電距離も短く、従って極板から導電板１７までの抵抗を小さくでき、導電板１７として集電体１０に比して断面積が大きく抵抗の小さいものを用いることで、角形電槽３の上端部に配設された接続端子１２と接続するために導電板１７を端壁３ａの上端部まで延出し、その通電経路が多少長くなっても抵抗を小さくでき、接続端子１２から導電板１７と集電体１０を通って極板の各部位に至る通電経路の抵抗を小さくでき、角形密閉式電池１の単電池２当たりの内部抵抗を低減することができる。
【００２６】
また、単電池２、２間でも同様に隔壁５と集電体１０との間に導電板１７を配設すると、通電経路が隔壁５の上端部の接続穴７を通るために多少迂回しても通電経路の抵抗を小さくでき、角形密閉式電池１の単電池２当たりの内部抵抗を低減することができる。ただし、この場合各電槽４内に導電板１７の配置スペースが必要になって、極板群８の容量がその分小さくなってしまう。
【００２７】
そこで、単電池２、２間では、上述のように集電体１０、１０同士をその上端部で従来例と同様に接続するとともに、角形電槽３の端壁で集電体１０、１０の中間部を接続するように構成し、接続端子１２と集電体１０との接続構成のみを導電板１７を用いた構成としても、角形密閉式電池１の全体の内部抵抗を大きく低下させることができる。
【００２８】
また、集電体１０の長手方向適当間隔おきに設けた複数の接合部１６で集電体１０と極板群８を接合し、それら複数の接合部１６を上下に複数のグループに分けて各グループの接合部１６、１６間の位置で集電体１０と導電板１７を接続しているので、接続端子１２を通る電流は、図１に矢印で示すように、導電板１７を通って集電体１０の中間部に対応する複数の接続部（１８〜２０）に分配され、さらにそこから集電体１０を通って集電体１０と極板群８との接合部１６に分配されて極板群８に流れるので、極板群８全体の電流分布が均一になり、極板群８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。
【００２９】
また、集電体１０と導電板１７の接続部では、導電板１７に接続穴１８を形成するとともに接続穴１８に嵌入する突部１９を集電体１０に設け、接続穴１８の内周と突部１９外周及び導電板１７の両側縁を溶接部２０で接続しているので、導電板１７と集電体１０を確実に小さい接続抵抗にて接続することができる。
【００３０】
以上の実施形態の説明では、導電板１７が単一素材、具体的には耐電解液性を有するように外面にニッケルメッキを施した鋼板から成るものを例示したが、図３に示すように、両面を安定性のある溶接ができる鋼板２１で構成し、それらの間に導電率の高い銅板２２を挟んでクラッドした３層構造とし、その外面に耐電解液性を有するようにニッケルメッキを施したものを用いると、導電板１７の抵抗をさらに小さくできるため、角形密閉式電池１の単電池２当たりの内部抵抗を一層低減することができる。
【００３１】
【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、角形電槽の端壁又は隔壁とそれに対向する集電体との間に、集電体にその中間部の１又は複数箇所で接続された導電板を配設したので、極板の各部位から集電体までの距離が短く、かつ集電体の各部位から導電板までの通電距離も短く、従って極板から導電板までの抵抗を小さくでき、導電板として抵抗の小さいものを用いることで導電板と各電槽の外部を任意の位置で接続しても通電抵抗を小さくでき、単電池当たりの内部抵抗を低減することができる。
【００３２】
特に、角形電槽の端壁とそれに対向する集電体との間に配設した導電板の上端部に外部接続用の接続端子を接合すると、外部接続用の接続端子を角形電槽の上部に配設するという要請を満たしながら、極板群までの抵抗を小さくでき、角形密閉式電池全体の単電池当たりの内部抵抗を低減することができる。
【００３３】
また、集電体と極板群を集電体の長手方向適当間隔おきに設けた複数の接合部で接合し、集電体と導電板を適当な接合部の間の位置で接続すると、電流は導電板から集電体の中間部の１又は複数の接続部に分配されて流れ、さらに集電体と極板群との接合部を介して極板群に分配されて流れるので、極板群全体の電流分布が均一になり、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。
【００３４】
また、集電体と導電板の接続部では、導電板に接続穴を形成するとともに集電体に接続穴に嵌入する突部を設け、接続穴の内周と突部外周を溶接すると、導電板と集電体を確実に小さい接続抵抗にて接続することができる。
【００３５】
また、導電板が、耐電解液性を有する金属板の間に導電率の高い金属板を挟んだ３層構造の金属板から成ると、導電板の抵抗をさらに小さくでき、単電池当たりの内部抵抗を一層低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の角形密閉式電池の一実施形態における要部の概略構成を示す縦断正面図である。
【図２】同実施形態における要部の詳細を示し、（ａ）は集電体と導電板の正面図、（ｂ）は導電板の正面図である。
【図３】同実施形態における導電板の変形例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ部拡大詳細図である。
【図４】従来例の角形密閉式電池の部分縦断正面図である。
【図５】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６】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
１２  接続端子
１６  接合部
１７  導電板
１８  接続穴
１９  突部
２０  溶接部
２１  鋼板
２２  銅板
【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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