(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラフェンにより電池セル同士を高導電効率に直列接続し、第一電池セルと、少なくとも一つのグラフェン連接ブロックと、第二電池セルと、を含む高導電効率直列接続構造において、
前記第一電池セルは、その外部には、ニッケルを含有する金属で作製された、正極電極と、負極電極と、が設けられ、前記正極電極と前記負極電極が前記第一電池セルの電力出力端とされ、
前記グラフェン連接ブロックは、前記第一電池セルの前記負極電極に電気的に連接され、
前記第二電池セルは、その外部には、ニッケルを含有する金属で作製された、正極電極と、負極電極と、が設けられ、前記正極電極と前記負極電極が前記第二電池セルの電力出力端とされ、前記第二電池セルの前記正極電極が前記グラフェン連接ブロックに電気的に連接され、これにより、前記第一電池セルと前記第二電池セルが直列接続し、
前記グラフェン連接ブロックは、純グラフェン、または合金グラフェンの何れか一つであり、そのうち、前記合金グラフェンは、銀炭素合金グラフェン、または銅炭素合金グラフェンの何れか一つであることを特徴とする高導電効率直列接続構造。
【請求項２】
グラフェンにより電池セル同士を高導電効率に並列接続し、第三電池セルと、少なくとも一つの第一グラフェン連接ブロックと、第四電池セルと、少なくとも一つの第二グラフェン連接ブロックと、を含む高導電効率並列接続構造において、
前記第三電池セルは、その外部には、ニッケルを含有する金属で作製された、正極電極と、負極電極と、が設けられ、前記正極電極と前記負極電極が前記第三電池セルの電力出力端とされ、
前記第一グラフェン連接ブロックは、前記第三電池セルの前記正極電極に電気的に連接され、
前記第四電池セルは、その外部には、ニッケルを含有する金属で作製された、正極電極と、負極電極と、が設けられ、前記正極電極と前記負極電極が前記第四電池セルの電力出力端とされ、前記第四電池セルの前記正極電極が前記第一グラフェン連接ブロックに電気的に連接され、
前記第二グラフェン連接ブロックは、前記第三電池セルの前記負極電極と、前記第四電池セルの前記負極電極と、に電気的に連接され、
これにより、前記第三電池セルと前記第四電池セルが並列接続し、
前記第一グラフェン連接ブロックと第二グラフェン連接ブロックは、純グラフェン、または合金グラフェンの何れか一つであり、そのうち、前記合金グラフェンは、銀炭素合金グラフェン、または銅炭素合金グラフェンの何れか一つであることを特徴とする高導電効率並列接続構造。
【請求項３】
前記グラフェン連接ブロックは、バネと押付板とに付勢されるとともに、前記第一電池セルと前記第二電池セルとに緊密に接触することを特徴とする、請求項１に記載の高導電効率直列接続構造。
【請求項４】
前記第一電池セルの前記負極電極には、前記第一電池セルの電力最終出力端とするグラフェン端子が電気的に連接され、前記第二電池セルの前記正極電極には、前記第二電池セルの電力最終出力端とするグラフェン端子が電気的に連接され、電力出力リードとするリードは、成形プロセスにおいて、前記グラフェン端子に作り込まれたことを特徴とする、請求項１に記載の高導電効率直列接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接を使用せず、酸化し難い形態で、電池セル同士を高導電効率に接続可能な高導電効率接続構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高容量電池の構成方式は、金属製の連接片を介して複数の電池セルを、直列接続し、並列接続し、又は直列接続及び並列接続を混合に施すことにより、高容量電池を構成することが多い。前記電池セルの正極と負極との金属電極は、ニッケルを含有する金属で作製されることが一般的である。ニッケルを含有する金属を使用する原因は、ニッケルが酸化し難くて安定性が良いことにある。従来の複数の電池セルを電気的に連接する工程は、図１及び図２に示すように、直列接続にしても、並列接続にしても、金属製の連接片１０が電気溶接によって電池セル１１の金属電極１２に電気的に連接され、連接片１０と金属電極１２の溶接点１３が電気的に緊密に連結するので、連接片１０と金属電極１２の間の電気抵抗が低減される。
【０００３】
しかし、上記のような連接方法によれば、電池セル同士を電気的に連接することができるが、下記のような欠点があった。
（１）長期間に使用されると、連接片と溶接点とには、金属が酸化し、又は不純物が付着され、連接片の電気抵抗が増加する。
【０００４】
（２）連接片と電池電極がスポット溶接によって電気的に連接するので、接触点の面積が小さくてインピーダンスが大きいので、電池を充放電しているときに、高インピーダンスにより電池電極と溶接部位での温度が上昇し、電力が無駄に消耗される。
【０００５】
（３）ニッケルを含有する金属片は、材料コストが高く、電気溶接加工には工数が掛かり、このような金属片の使用は経済的ではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の主な目的は、グラフェン連接ブロックにより、電池セル同士を直列接続し、又は並列接続し、グラフェン連接ブロックが電池電極と直接に電気的に連接し、溶接工程を使用しないので、電池セル同士の間の導電効率が向上し、且つグラフェンの材料コストが低いため、生産コストを低減することができる高導電効率接続構造を提供することにある。
【０００７】
本発明の次の目的は、グラフェン連接ブロックにより、電池セル同士を直列接続し、又は並列接続し、グラフェン連接ブロックが酸化し難く、グラフェン連接ブロックがニッケルを含有する金属で作製された、電池正極電極と、電池負極電極とに接触すると、両方には溶解現象が発生され、すなわち、グラフェン連接ブロックの炭素微粒が電池正極電極及び電池負極電極の表面にある不純物を取り替えることにより、グラフェン連接ブロックの炭素微粒が電池正極電極及び電池負極電極の表面の窪みに位置し、炭素とニッケルが溶解して合金状態になり、そうすると、高インピーダンスによる大電流の放電ができない問題を解決可能である高導電効率接続構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１に記載の高導電効率直列接続構造によると、グラフェンにより電池セル同士を高導電効率に直列接続し、第一電池セルと、少なくとも一つのグラフェン連接ブロックと、第二電池セルと、を含む高導電効率直列接続構造において、前記第一電池セルは、その外部には、ニッケルを含有する金属で作製された、正極電極と、負極電極と、が設けられ、前記正極電極と前記負極電極が前記第一電池セルの電力出力端とされ、前記グラフェン連接ブロックは、前記第一電池セルの前記負極電極に電気的に連接され、前記第二電池セルは、その外部には、ニッケルを含有する金属で作製された、正極電極と、負極電極と、が設けられ、前記正極電極と前記負極電極が前記第二電池セルの電力出力端とされ、前記第二電池セルの前記正極電極が前記グラフェン連接ブロックに電気的に連接され、これにより、前記第一電池セルと前記第二電池セルが直列接続し、前記グラフェン連接ブロックは、純グラフェン、または合金グラフェンの何れか一つであり、そのうち、前記合金グラフェンは、銀炭素合金グラフェン、または銅炭素合金グラフェンの何れか一つであることを特徴とする高導電効率直列接続構造である。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の高導電効率並列接続構造によると、グラフェンにより電池セル同士を高導電効率に並列接続し、第三電池セルと、少なくとも一つの第一グラフェン連接ブロックと、第四電池セルと、少なくとも一つの第二グラフェン連接ブロックと、を含む高導電効率並列接続構造において、前記第三電池セルは、その外部には、ニッケルを含有する金属で作製された、正極電極と、負極電極と、が設けられ、前記正極電極と前記負極電極が前記第三電池セルの電力出力端とされ、前記第一グラフェン連接ブロックは、前記第三電池セルの前記正極電極に電気的に連接され、前記第四電池セルは、その外部には、ニッケルを含有する金属で作製された、正極電極と、負極電極と、が設けられ、前記正極電極と前記負極電極が前記第四電池セルの電力出力端とされ、前記第四電池セルの前記正極電極が前記第一グラフェン連接ブロックに電気的に連接され、前記第二グラフェン連接ブロックは、前記第三電池セルの前記負極電極と、前記第四電池セルの前記負極電極と、に電気的に連接され、これにより、前記第三電池セルと前記第四電池セルが並列接続し、前記第一グラフェン連接ブロックと第二グラフェン連接ブロックは、純グラフェン、または合金グラフェンの何れか一つであり、そのうち、前記合金グラフェンは、銀炭素合金グラフェン、または銅炭素合金グラフェンの何れか一つであることを特徴とする高導電効率並列接続構造である。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の高導電効率直列接続構造によると、前記グラフェン連接ブロックは、バネと押付板とに付勢されるとともに、前記第一電池セルと前記第二電池セルとに緊密に接触する。
【００１１】
本発明の請求項４に記載の高導電効率直列接続構造によると、前記第一電池セルの前記負極電極には、前記第一電池セルの電力最終出力端とするグラフェン端子が電気的に連接され、前記第二電池セルの前記正極電極には、前記第二電池セルの電力最終出力端とするグラフェン端子が電気的に連接され、電力出力リードとするリードは、成形プロセスにおいて、前記グラフェン端子に作り込まれる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の高導電効率接続構造によれば、次のような効果がある。
（１）グラフェン連接ブロックにより、電池セル同士を直列接続し、又は並列接続し、グラフェン連接ブロックが電池電極と直接に電気的に連接し、溶接工程を使用しないので、電池セル同士の間の導電効率が向上し、且つグラフェンの材料コストが低いため、生産コストを低減することができる。
【００１３】
（２）グラフェン連接ブロックにより、電池セル同士を直列接続し、又は並列接続し、グラフェン連接ブロックが酸化せず、グラフェン連接ブロックがニッケルを含有する金属で作製された、電池正極電極と、電池負極電極とに接触すると、両方には溶解現象が発生され、すなわち、グラフェン連接ブロックの炭素微粒が電池正極電極及び電池負極電極の表面にある不純物を取り替ることにより、グラフェン連接ブロックの炭素微粒が電池正極電極及び電池負極電極の表面の窪みに位置し、炭素とニッケルが溶解して合金状態になり、そうすると、ハイインピーダンスによる大電流の放電ができない問題を解決可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来の電池セルがニッケルを含有する金属により直列接続された状態を示す模式図である。
【図２】従来の電池セルがニッケルを含有する金属により並列接続された状態を示す模式図である。
【図３】本発明に係る電池セルがグラフェン連接ブロックにより直列接続された状態を示す模式図である。
【図４】本発明に係る電池セルがグラフェン連接ブロックにより並列接続された状態を示す模式図である。
【図５Ａ】電池の金属電極の表面に不純物が付着している状態を示す模式図である。
【図５Ｂ】本発明に係るグラフェン連接ブロックが金属電極の表面と接触した後、不純物が炭素微粒に取り替えられた状態を示す模式図である。
【図６】本発明に係る電池セルがグラフェン連接ブロックにより並列接続および直列接続が施されて電池ユニットを構成する状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
まず、図３を参照する。図３は本発明に係る第一電池セルと第二電池セルとが少なくとも一つのグラフェン連接ブロックにより直列接続された状態を示す模式図であり、そうすると、第一電池セルと第二電池セルの間の導電効率が増加する。
【００１７】
前記第一電池セル２０は、円筒形状を呈し、その外部の両端には、ニッケルを含有する金属で作製された、正極電極２１と、負極電極２２と、がそれぞれ設けられ、正極電極２１と負極電極２２が第一電池セル２０の電力出力端とされる。
【００１８】
前記グラフェン連接ブロック３０は、純グラフェンでもいいし、合金グラフェンでもよく、合金グラフェンは、例えば銀グラフェン（銀炭素合金）でもいいし、銅グラフェン（銅炭素合金）でもよく、グラフェン連接ブロック３０が第一電池セル２０の負極電極２２に電気的に連接される。
【００１９】
前記第二電池セル４０は、その外部には、ニッケルを含有する金属で作製された、正極電極４１と、負極電極４２と、が設けられ、正極電極４１と負極電極４２が第二電池セル４０の電力出力端とされ、第二電池セル４０の正極電極４１がグラフェン連接ブロック３０に電気的に連接され、バネ５０と押付板５１とに付勢されているグラフェン連接ブロック３０は、第一電池セル２０と第二電池セル４０とに緊密に接触し、これにより、第一電池セル２０と第二電池セル４０が直列接続するようになる。
【００２０】
また、第一電池セル２０の負極電極２２と、第二電池セル４０の正極電極４１とには、第一電池セル２０の電力最終出力端とするグラフェン端子４０１と、第二電池セル４０の電力最終出力端とするグラフェン端子４０２と、をそれぞれ設けてもよく、グラフェン端子４０１、４０２には、成形プロセスにおいて、電力出力リードとするリード４０３、４０４がそれぞれ作り込まれる。
【００２１】
また、図４に示すように、二つの電池セルを並列接続する場合には、第三電池セルと第四電池セルの間には、少なくとも一つの第一グラフェン連接ブロックと、少なくとも一つの第二グラフェン連接ブロックとを設けると、第三電池セルと第四電池セルが高導電効率に並列接続するようになる。
【００２２】
前記第三電池セル６０は、円筒形状を呈し、その外部の両端には、ニッケルを含有する金属で作製された、正極電極６１と、負極電極６２と、がそれぞれ設けられ、正極電極６１と負極電極６２が第三電池セル６０の電力出力端とされる。
【００２３】
前記第一グラフェン連接ブロック７０は、第三電池セル６０の正極電極６１に電気的に連接される。
【００２４】
前記第四電池セル８０は、円筒形状を呈し、その外部の両端には、ニッケルを含有する金属で作製された、正極電極８１と、負極電極８２と、がそれぞれ設けられ、正極電極８１と負極電極８２が第四電池セル８０の電力出力端とされ、第四電池セル８０の正極電極８１が第一グラフェン連接ブロック７０に電気的に連接される。
【００２５】
前記第二グラフェン連接ブロック９０は、第三電池セル６０の負極電極６２と、前記第四電池セル８０の負極電極８２とに電気的に連接され、バネ５０ａ及び押付板５１ａにより、第一グラフェン連接ブロック７０が押付けられて第三電池セル６０と電気的に連接し、なお、バネ５０ｂ及び押付板５１ｂにより、第二グラフェン連接ブロック９０が押付けられて第四電池セル８０と電気的に連接し、そうすると、第三電池セル６０と第四電池セル８０が並列接続するようになる。
【００２６】
また、第一グラフェン連接ブロック７０には、成形プロセスにおいて、第三電池セル６０の電力出力リードとするリード４０５が作り込まれ、且つ第二グラフェン連接ブロック９０には、成形プロセスにおいて、第四電池セル８０の電力出力リードとするリード４０６が作り込まれる。
【００２７】
本発明に係る高導電効率接続構造によれば、グラフェン連接ブロックが電池セルと直接に接触し連接するので、溶接工程を省略することができ、そしてグラフェン連接ブロックと電池セルの間にはインピーダンスが小さいので、導電効率が極めて高い。
【００２８】
特に、第一、二電池セル２０、４０の外部にある正、負極電極４１、２２がニッケルを含有する金属で作製されたので、図５Ａに示すように、正、負極電極４１、２２の表面には不純物５００又は酸化物が付着し、不純物５００又は酸化物により第一、二電池セル２０、４０の放電時のインピーダンスが増加し、放電効率が悪化し、また、図３及び図５-２に示すのは本発明に係る高導電効率接続構造であり、このような高導電効率接続構造によれば、グラフェン連接ブロック３０が第一、二電池セル２０、４０の外部にある正、負極電極４１、２２と電気的に連接し、グラフェン連接ブロック３０が酸化し難く、且つグラフェン連接ブロック３０がニッケルを含有する金属で作製された、電池正極電極４１と、電池負極電極２２とに接触すると、両方には溶解現象が発生され、すなわち、グラフェン連接ブロック３０の炭素微粒６００が電池正極電極４１及び電池負極電極２２の表面にある不純物５００又は酸化物を取り替えることにより、グラフェン連接ブロック３０の炭素微粒６００が電池正極電極４１及び電池負極電極２２の表面の窪みに位置し、炭素とニッケルが溶解して合金状態になり、そうすると、グラフェン連接ブロック３０と第一、二電池セル２０、４０の間の導電効率が増加し、ハイインピーダンスによる大電流の放電ができない問題が解決される。
【００２９】
本発明に係る高導電効率接続構造によれば、図６に示すように、本発明に係る複数のグラフェン連接ブロック３０２により、複数の電池セル３０１を直列接続し、並列接続し、又は直列接続及び並列接続を混合に施すことにより、高容量な電池ユニット３００を構成する場合には、グラフェン連接ブロック３０がニッケルを含有する金属で作製された電池電極に接触すると、両方には溶解現象が発生され、これにより、各電池セル３０１の間の導電効率が増加し、本発明に係る高導電効率接続構造は、従来の連接片と電池電極がスポット溶接によって電気的に連接する方法に比べると、電池セルと外部の電気的な連接によるインピーダンスが減少し、電池セル３０１とグラフェン連接ブロック３０２の間の電気抵抗が減少するので、電池セルの充放電による電力ロスが減少し、ひいては電池ユニットは効率良く大電流を出力することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、電池に適用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１０  連接片
１１  電池セル
１２  金属電極
１３  溶接点
２０  第一電池セル
２１  正極電極
２２  負極電極
３０  グラフェン連接ブロック
４０  第二電池セル
４１  正極電極
４２  負極電極
５０  バネ
５０ａ  バネ
５０ｂ  バネ
５１  押付板
５１ａ  押付板
５１ｂ  押付板
６０  第三電池セル
６１  正極電極
６２  負極電極
７０  第一グラフェン連接ブロック
８０  第四電池セル
８１  正極電極
８２  負極電極
９０  第二グラフェン連接ブロック
２００  酸化物
３００  電池セルユニット
３０１  電池セル
３０２  グラフェン連接ブロック
４０１  グラフェン端子
４０２  グラフェン端子
４０３  リード
４０４  リード
４０５  リード
４０６  リード
５００  不純物
６００  炭素微粒
【図１】
0005094783.tif 000002
【図２】
0005094783.tif 000003
【図３】
0005094783.tif 000004
【図４】
0005094783.tif 000005
【図５Ａ】
0005094783.tif 000006
【図５Ｂ】
0005094783.tif 000007
【図６】
0005094783.tif 000008