(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
扁平状の電池缶に外部端子を有する上蓋がかしめられたカシメ部を具備する扁平型二次電池において、前記カシメ部の両長手方向を上側から跨ぐように断面コ字状の金属板を当接・嵌合し、その両脚部を前記電池缶の両長側面に溶接したことを特徴とする扁平型二次電池。
【請求項２】
前記金属板は、前記電池缶との溶接部以外の部分が樹脂で被覆されたことを特徴とする請求項１に記載の扁平型二次電池。
【請求項３】
前記外部端子は前記上蓋の中央部から前記長手方向側に偏倚しており、前記金属板は前記外部端子とは反対側に偏倚して配設されたことを特徴とする請求項１に記載の扁平型二次電池。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の金属板に接続部を形成し、この接続部を隣接する扁平型二次電池の対極に溶接して電気的に接続したことを特徴とする電池モジュール。
【請求項５】
前記接続部は前記金属板を切り起こしたことを特徴とする請求項４に記載の電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は扁平型二次電池及び電池モジュールに係り、特に、扁平状の電池缶に外部端子を有する上蓋がかしめられたカシメ部を具備する扁平型二次電池及び該扁平型二次電池を複数個電気的に接続した電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
二次電池を扁平型としカシメ構造で製造すると、同一容量の円筒型二次電池に比べて、体積効率を高めることができる。しかしながら、図６に示すように、扁平型二次電池の長手方向側端側（矢印Ａ方向）から圧縮力や衝撃が加わると、電池缶の長側面が容易に変形して、カシメ部２Ａが開いてしまう、という欠点がある。
【０００３】
このため従来は、例えば、特開平第８−１９５１８９号公報に開示されているように、上蓋の周縁部にＬ字形の折れ曲がり部分を設け、これを覆うようにカシメ封口する技術が用いられていた。また、図７に示すように、扁平型二次電池内部の、カシメ部２Ｂの下方に、電池缶１の両長側面に亘る複数個の補強部材１１を配設し、補強部材１１の端部を電池缶１の外側からレーザによって電池缶１に溶接して、カシメ部２Ｂの開きを防止する技術などが用いられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平第８−１９５１８９号公報の技術では、上蓋のＬ字形の折れ曲がり分だけ上蓋が厚くなるので、電池の体積効率を損なう、という問題点があった。また、図７に示した技術では、電池内部に補強部材１１を溶接する工程が必要となり、また、極板群と補強部材１１との短絡を防止するために絶縁板１２を配設する必要があり、加工工程が複雑で部品点数も増えるので、量産性が著しく損なわれ、コスト低減が難しい、という問題点があった。近年実用化が急がれている電気自動車などに用いられる大型電池では、コストの低減及び体積効率の向上が重要課題であり、上記のような技術では、その要請に応えることが困難であった。
【０００５】
本発明は上記事案に鑑み、体積効率が向上すると共に、コスト低減が可能な扁平型二次電池及び該二次電池を電気的に接続した電池モジュールを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、扁平状の電池缶に外部端子を有する上蓋がかしめられたカシメ部を具備する扁平型二次電池において、前記カシメ部の両長手方向を上側から跨ぐように断面コ字状の金属板を当接・嵌合し、その両脚部を前記電池缶の両長側面に溶接したことを特徴とする。本態様によれば、断面コ字状の金属板がカシメ部に当接・嵌合されており、その両脚部が電池缶の両長側面に溶接されているので、扁平型二次電池に外力が加わっても、金属板の保持力によりカシメ部が容易に開くことがなくなり、扁平型二次電池の信頼性を高めることができると共に、カシメ部の両長手方向を上側から跨ぐように当接・嵌合させ両脚部を電池缶の両長側面に溶接することで金属板を取り付けることができるので、加工工数や部品点数を低減させることができる。本態様において、電池缶との溶接部以外の部分の金属板を樹脂で被覆するようにすれば、金属板が導電性の場合でも金属板を被覆する樹脂により、外部端子間の短絡を防止することができる。また、外部端子を上蓋の中央部から長手方向側に偏倚させ、金属板を外部端子とは反対側に偏倚させて配設すれば、金属板の取付加工性を向上させることができると共に、外部短絡の可能性を更に低減させることができる。
【０００７】
本発明の第２の態様は、第１の態様の扁平型二次電池を複数個用いた電池モジュールであって、前記金属板に接続部を形成し、この接続部を隣接する扁平型二次電池の対極に溶接して電気的に接続したことを特徴とする。本態様によれば、金属板は電池缶に溶接されており扁平型二次電池の一方の端子として用いることができるので、金属板に接続部を形成することで隣接する扁平型二次電池の対極と電気的に接続可能となる。従って、新たに扁平型二次電池間を接続する部材を必要としないので、モジュール全体としての部品点数の削減が可能となると共に、接続部を隣接する扁平型二次電池の対極に溶接することで電気的に接続された電池モジュールとなるので、電池モジュールの加工工数を低減させることができる。このとき、接続部は金属板を切り起こして形成するようにしてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明を扁平型リチウムイオン二次電池に適用した実施の形態について説明する。
【０００９】
図１（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、扁平型リチウムイオン二次電池１０は、正極板及び負極板をセパレータを介して扁平状に捲回した扁平捲回群が導電性で扁平状の有底電池缶１の中央部に収容されている。電池缶１は、厚さ０．５ｍｍのＳＰＣＣ（冷間圧延鋼鈑）を深絞り可能で有底扁平状に成形した後、内面を含めてニッケルの電気メッキを施したものである。
【００１０】
扁平捲回群の正負極板からは多数の集電用タブがそれぞれ導出されており、正負極集電部を介して上蓋４、電池缶１に電池缶１内で導通されている。上蓋４には厚さ２ｍｍのアルミ合金Ａ３００３の板材が用いられており、プレス加工によって、中央部から長手方向側に偏倚した位置に、上方へ突出し一方の外部端子となる突起３が形成されている。上蓋４は電池缶１に絶縁部材を介してかしめられカシメ部２が形成されている。なお、電池缶１内には、扁平捲回群を浸潤する電解液が所定量注液されている。
【００１１】
電池の正面中央部を挟んで突起３の反対側には、断面コ字状の金属板５がカシメ部２の両長手方向を上側から跨いで、カシメ部２及び電池缶１の両長側面に当接・嵌合されている。金属板５の両脚部は、電池缶１の両長側面に、片面あたり２箇所抵抗溶接で溶接されている（符号６参照）。図２に示すように、金属板５は、カシメ部２を含め電池缶１との溶接部以外の外周面が電気的絶縁性及び熱シュリンク性を有する樹脂製外装８で被覆されている。なお、図１（Ｃ）に示すように、突起３のカシメ部２からの高さ（突出程度）は、金属板５の厚さと略同一とされている。
【００１２】
本実施形態の扁平型リチウムイオン二次電池１０によれば、断面コ字状の金属板１がカシメ部２に当接・嵌合され、その両脚部が電池缶１の両長側面に溶接されているので、扁平型リチウムイオン二次電池１０に外力が加わっても、金属板５の保持力によりカシメ部が容易に開くことがない。従って、円筒型二次電池と同等のカシメ信頼性を得ることができる。
【００１３】
また、本実施形態では、カシメ部２の両長手方向を上側から跨ぐように当接・嵌合させ両脚部を電池缶１の両長側面に溶接するだけで金属板５を取り付けることができるので、従来例のようにＬ字状の折れ曲がり部分、複数個の補強部材や絶縁板を必要とせず、体積効率を向上させることができると共に、加工工数や部品点数を低減させることができる。また、電池缶１との溶接部６以外の部分の金属板５を樹脂製外装８で被覆したので、外部端子間の短絡を防止することができる。
【００１４】
更に、外部端子となる突起３を中央部から偏倚させ、金属板５を突起３とは反対側に偏倚させたので、金属板５の取付加工性を向上させることができ、外部短絡の可能性を一層低減させることができる。また、突起３のカシメ部２からの高さを金属板５の厚さと略同一としたので、扁平型電池の体積効率を更に高めることができる。
【００１５】
次に、本発明を、扁平型リチウムイオン二次電池を複数個接続した電池モジュールに適用した実施の形態について説明する。なお、本実施形態において上述した扁平型リチウムイオン二次電池１０を構成する部材と同一の部材については同一の参照符号を付してその説明を省略し、異なる箇所のみ説明する。
【００１６】
図３に示すように、本実施形態の電池モジュール２０は、上述した実施形態の扁平型リチウムイオン二次電池１０が８個直列に接続されている。図４に示すように、本実施形態に使用される金属板５Ａは、金属板５の一部を切り起こして、接続部としての腕７を一側に突き出し断面Ｆ字形としたものである。金属板５Ａは、上述した実施形態と同様に、外周面が電気的絶縁性及び熱シュリンク性を有する樹脂製外装８Ａで被覆されている。図３に示すように、金属板５Ａの腕７の先端部２箇所は隣接する扁平型リチウムイオン二次電池１０の対極に抵抗溶接で溶接されている。
【００１７】
本実施形態の電池モジュール２０によれば、従来は扁平型リチウムイオン二次電池１０間の接続に別部品を必要としたが、カシメ部の開き防止と隣接電池間の接続とをひとつの部品で構成することができる。このため、電池モジュール２０全体としての部品点数の削減が可能となると共に、腕７を隣接する扁平型リチウムイオン二次電池１０の対極に溶接することで電気的に直列に接続することができるので、電池モジュール２０の加工工数を低減させることができる。
【００１８】
なお、金属板５Ａから突き出した腕７は電池缶１の長手方向に交差する方向に限らず、図５に示すように、電池缶１の長手方向に金属板５Ｂから突き出した腕７Ｂを用いて扁平型リチウムイオン二次電池１０間の短側面を直列に接続するようにしてもよい。このようにすれば、極めて狭隘な空間に電池モジュールを設置するような特殊な用途にも対応することができると共に、金属板５Ａと金属板５Ｂとを併用すれば、任意の複数行・複数列に直列接続した電池モジュールを得ることができる。また、本実施形態では、腕７を金属板５Ａから切り起こした例を示したが、別部材を金属板５に溶着するようにしてもよい。
【００１９】
【実施例】
上述した実施形態に従って、外寸が、厚さ２１ｍｍ、幅６２ｍｍ、高さ１１０ｍｍ、容量６Ａｈの実施例の扁平型リチウムイオン二次電池１０を１００個作製した。比較のために金属板５のない扁平型リチウムイオン二次電池も比較例として１００個作製した。
【００２０】
作製した実施例及び比較例の電池を、６０ｃｍの高さから定盤の上に様々な姿勢で落下させる落下試験を行った。落下試験の結果、実施例の電池は全て異常なかったのに対し、比較例の電池は１００個中７３個のカシメ部２が開き、使用不能となった。これにより、上述した実施形態の扁平型リチウムイオン二次電池１０は、外力が加わった場合でも、カシメ部２が開きにくく、信頼性が高いことがわかった。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第１の態様によれば、断面コ字状の金属板がカシメ部に当接・嵌合されており、その両脚部が電池缶の両長側面に溶接されているので、扁平型二次電池に外力が加わっても、金属板の保持力によりカシメ部が容易に開くことがなくなり、扁平型二次電池の信頼性を高めることができると共に、カシメ部の両長手方向を上側から跨ぐように当接・嵌合させ両脚部を電池缶の両長側面に溶接することで金属板を取り付けることができるので、加工工数や部品点数を低減させることができる、という効果を得ることができる。また、本発明の第２の態様によれば、金属板は電池缶に溶接されており扁平型二次電池の一方の端子として用いることができるので、金属板に接続部を形成することで隣接する扁平型二次電池の対極と電気的に接続可能となり、新たに扁平型二次電池間を接続する部材を必要としないので、モジュール全体としての部品点数の削減が可能となると共に、接続部を隣接する扁平型二次電池の対極に溶接することで電気的に接続できるので、電池モジュールの加工工数を低減させることができる、という効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用可能な実施形態の扁平型リチウムイオン二次電池の外観を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は側面図である。
【図２】実施の形態の扁平型リチウムイオン二次電池に使用される金属板の外観斜視図である。
【図３】本発明が適用可能な実施形態の電池モジュールの部分平面図である。
【図４】実施形態の電池モジュールに使用される金属板の外観斜視図である。
【図５】他の実施形態の電池モジュールの部分平面図である。
【図６】従来の扁平型二次電池に外力が加わったときの変形状態を示す平面図である。
【図７】従来の扁平型二次電池の側断面図である。
【符号の説明】
１  電池缶
２  カシメ部
３  突起（外部端子）
４  上蓋
５、５Ａ、５Ｂ  金属板
７、７Ａ  腕（接続部）
８、８Ａ  樹脂製外装（樹脂）
１０  扁平型リチウムイオン二次電池（扁平型二次電池）
２０  電池モジュール
【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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