特許 6928546 バッテリー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6928546

(24)【登録日】2021年8月11日

(45)【発行日】2021年9月1日

(54)【発明の名称】バッテリー

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/533 20210101AFI20210823BHJP

   H01M 50/51 20210101ALI20210823BHJP

   H01M 50/547 20210101ALI20210823BHJP

   H01M 50/548 20210101ALI20210823BHJP

   H01M 50/553 20210101ALI20210823BHJP

   H01M 50/112 20210101ALI20210823BHJP

   H01M 10/04 20060101ALI20210823BHJP

   H01M 10/617 20140101ALI20210823BHJP

   H01M 10/658 20140101ALI20210823BHJP

【ＦＩ】

   H01M50/533

   H01M50/51

   H01M50/547

   H01M50/548 101

   H01M50/553

   H01M50/112

   H01M10/04 Z

   H01M10/617

   H01M10/658

【請求項の数】8

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-245918(P2017-245918)

(22)【出願日】2017年12月22日

(65)【公開番号】特開2019-114379(P2019-114379A)

(43)【公開日】2019年7月11日

【審査請求日】2020年7月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】399107063

【氏名又は名称】プライムアースＥＶエナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】野▲瀬▼ 雄介

【審査官】 福井 晃三

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１１／１４１９７８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−２４８４５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３３１９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２９９６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１５９１０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ５０／５０−５０／５９８

Ｈ０１Ｍ ５０／１０−５０／１９８

Ｈ０１Ｍ ５０／２０−５０／２９８

Ｈ０１Ｍ １０／００−１０／３９

Ｈ０１Ｍ １０／６１７

Ｈ０１Ｍ １０／６５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

（ａ）孔の開いた側壁を有するケースと、
前記孔に通された外部端子と、
正極板及び負極板が交互に積層された極板群、並びに前記外部端子と接続されるための最外集電板を有する最外セルと、
前記最外セルを間に挟んで前記側壁と対向している内部セルであって、前記最外セルに対して電気的に直列に接続されたものと、
を備え、
（ｂ）前記最外集電板は、
前記孔を境にして前記ケースの内側にて前記外部端子と接合される外部接続部と、
前記正極板及び前記負極板のいずれかの群の端面であって、前記最外集電板を間に挟んで前記側壁と対向している端面に接合される内部接続部と、
前記外部接続部及び前記内部接続部の間に位置するとともに、前記側壁に向かって突出している突出部と、
を有し、
（ｃ）前記突出部が前記側壁で支持されているところ、
前記外部接続部が前記側壁から浮くものとなっており、さらに
前記内部接続部が前記側壁から浮くものとなっていることで前記極板群を前記側壁から離間させている、
バッテリー。

【請求項2】

前記外部端子は前記孔を境にして前記ケースの外側に配置されたフランジを有し、
前記ケースは前記孔の周囲に設けられたシールリングを有し、
前記最外集電板の応力により前記フランジが前記シールリングと密着することで前記ケースは密閉される、
請求項１に記載のバッテリー。

【請求項3】

前記最外集電板は、基礎集電板と構造板とを有し、
前記基礎集電板は前記内部接続部を構成しているとともに前記極板群の前記端面に接合されており、
前記構造板は前記外部接続部、前記突出部及び腕部を有し、前記基礎集電板よりも厚く、
前記腕部が前記基礎集電板に貼り付けられている、
請求項２に記載のバッテリー。

【請求項4】

前記最外セルは前記基礎集電板とは正負が反対であるとともに、前記構造板よりも薄い内部集電板をさらに備え、
前記内部集電板は前記極板群には接合していないものの、隣り合う他のセルと電気的に接続される上部接続部と、
前記端面とは正負が反対の極板の群の端面に接合する下部接続部とを有し、
前記下部接続部はさらに前記他のセルと電気的に接続されている、
請求項３に記載のバッテリー。

【請求項5】

前記内部接続部と前記突出部と間で前記構造板がＳ字に曲げられ、さらに前記突出部と前記外部接続部との間で前記構造板が逆向きのＳ字に曲げられることで、前記突出部が形成されており、
前記構造板は、前記Ｓ字から前記逆向きのＳ字までの範囲内で前記構造板の断面積を変化させるくびれをもたない、
請求項３又は４に記載のバッテリー。

【請求項6】

前記構造板は前記外部接続部のさらに外側に脚部を有し、
前記脚部と外部接続部との間ではさらに前記構造板が前記逆向きのＳ字に曲げられ、
前記脚部と前記突出部とで前記外部接続部を支えることによって前記外部接続部を前記側壁から浮かせている、
請求項５に記載のバッテリー。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれかに記載のバッテリーを並列化して得られるバッテリー群であって、
各前記バッテリーの有する前記側壁が前記バッテリー群の外縁に配置されている、
バッテリー群。

【請求項8】

請求項７に記載のバッテリー群を備えるバッテリーパック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はバッテリーに関し、特にバッテリー内の外部端子−最外セル間の接続構造に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１にはＳ字に屈曲した集電板を外部端子−最外セル間の接続に利用することが開示されている。特許文献２には最外セルとケースの間に多孔質の断熱材を配置することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７−２９９６４８号公報

【特許文献2】特開２０１０−５３１５３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

外部端子−最外セル間の接続に集電板を使用する場合、最外セルの表面にある集電板とケースの側壁とが外部端子周辺以外の場所で接する場合がある。集電板は導体であるため熱を伝えやすい。このためケースの側壁が最外セルに対する強力なヒートシンクとして作用する可能性がある。この場合、最外セルと内部セルとの間で温度差が生じる。

【0005】

本発明はかかるセル間の温度差を低減するのに適した外部端子−最外セル間の接続構造を提供することを目的とする。かかる接続構造には最外集電板そのものの立体的な構造に関する技術事項が含まれる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係るバッテリーは（ａ）孔の開いた側壁を有するケースと、前記孔に通された外部端子と、正極板及び負極板が交互に積層された極板群並びに最外集電板を有する最外セルと、前記最外セルを間に挟んで前記側壁と対向している内部セルであって、前記最外セルに対して電気的に直列に接続されたものと、を備える。（ｂ）前記最外集電板は、前記孔を境にして前記ケースの内側にて前記外部端子と接合される外部接続部と、前記正極板及び前記負極板のいずれかの群の端面であって前記最外集電板を間に挟んで前記側壁と対向している端面に接合される内部接続部と、前記外部接続部及び前記内部接続部の間に位置するとともに前記側壁に向かって突出する突出部と、を有する。（ｃ）前記突出部が前記側壁で支持されているところ、前記外部接続部が前記側壁から浮くものとなっており、さらに前記内部接続部が前記側壁から浮くものとなっていることで前記極板群を前記側壁から離間させている。

【0007】

前記外部端子は前記孔を境にして前記ケースの外側に配置されたフランジを有していてもよい。前記ケースは前記孔の周囲に設けられたシールリングを有していてもよい。前記最外集電板の応力により前記フランジが前記シールリングと密着することで前記ケースは密閉されてもよい。

【0008】

前記最外集電板は、基礎集電板と構造板とを有していてもよい。前記基礎集電板は前記内部接続部を構成しているとともに前記極板群の前記端面に接合されていてもよい。前記構造板は前記外部接続部、前記突出部及び腕部を有し、前記基礎集電板よりも厚くてもよい。前記腕部が前記基礎集電板に貼り付けられていてもよい。

【0009】

前記最外セルは前記基礎集電板とは正負が反対であるとともに、前記構造板よりも薄い内部集電板をさらに備えていてもよい。前記内部集電板は前記極板群には接合していないものの隣り合う他のセルと電気的に接続される上部接続部と、前記端面とは正負が反対の極板の群の端面に接合する下部接続部とを有していてもよい。前記下部接続部はさらに前記他のセルと電気的に接続されていてもよい。

【0010】

前記内部接続部と前記突出部と間で前記構造板がＳ字に曲げられ、さらに前記突出部と前記外部接続部との間で前記構造板が逆向きのＳ字に曲げられることで、前記突出部が形成されていてもよい。前記構造板は、前記Ｓ字から前記逆向きのＳ字までの範囲内で前記構造板の断面積を変化させるくびれをもたなくともよい。

【0011】

前記構造板は前記外部接続部のさらに外側に脚部を有していてもよい。前記脚部と外部接続部との間ではさらに前記構造板が前記逆向きのＳ字に曲げられていてもよい。前記脚部と前記突出部とで前記外部接続部を支えることによって前記外部接続部を前記側壁から浮かせていてもよい。

【0012】

本発明の一態様に係るバッテリー群は上記バッテリーを並列化して得られるバッテリー群である。各前記バッテリーの有する前記側壁が前記バッテリー群の外縁に配置されている。本発明の一態様に係るバッテリーパックは上記バッテリー群を備える。

【発明の効果】

【0013】

本発明によりセル間の温度差を低減するのに適した外部端子−最外セル間の接続構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】バッテリーの断面の模式図

【図2】接続構造の拡大断面図。

【図3】接合部の断面図。

【図4】ＩＶ−ＩＶ断面におけるセルの断面図。

【図5】実施例の構造板の正面図及び側面図。

【図6】比較例の接続構造の断面図。

【図7】比較例の構造板の正面図及び側面図。

【図8】実施例の熱移動の模式図。

【図9】実施例の温度とＳＯＣ（State Of Charge）のグラフ。

【図10】比較例の熱移動の模式図。

【図11】比較例の温度とＳＯＣのグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１にはバッテリー３０の断面が模式的に示されている。説明の便宜のためバッテリー３０の長手方向にあたる横方向にＸ軸、上下方向にＹ軸、奥行き方向にＺ軸をとる。また以降の図においてもこの座標軸を利用する。

【0016】

図１に示すバッテリー３０はケース５０、柱状の外部端子５７、最外セル２０ａ及び２０ｚ、内部セル８０ｂ−８０ｅとを備える。内部セル８０ｂ−８０ｅは最外セル２０ａ及び２０ｚの間に位置している。これらのセルは一列に並ぶとともに電気的に直列に接続されている。バッテリー３０は複数のセルを互いに接続してなるモジュールである。

【0017】

図１に示すようにケース５０は側壁５５を備える電槽である。後述する図４に示すように側壁５５を含む側壁がこれらのセルを取り囲んでいる。ケース５０には隔壁５１が設けられている。図１中では隔壁５１のうち、ケース５０の底面から延びる部分しか表されていないがこれは説明の便宜のためである。本実施形態において隔壁５１はケース５０の上面まで延びている。かかる隔壁５１が各セルを個別に隔離する。またケース５０と隔壁５１とによって各セルは個別に密閉されている。セル間の結合は隔壁５１を貫通する孔を通じて行われている。

【0018】

図１において最外セル２０ａを含むセルは化学的な意味において二次電池でもよい。好適な二次電池の種類として、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池及び鉛蓄電池が挙げられる。

【0019】

図１に示すように複数のバッテリー３０を立体配置上並列に並べてバッテリー群４０を得てもよい。この時、各バッテリー３０の側壁５５を互いに揃えて配置することができる。これにより各バッテリー３０を電気的に並列に接続してもよい。バッテリー群４０にコントロールユニットや冷却システムや開閉スイッチといった部材を付与することでバッテリーパックを製造してもよい。

【0020】

なお図１において最外セル２０ａ及び２０ｚ並びに内部セル８０ｂ−８０ｅの間で同一のハッチングを用いているが、これらの部材が一体の部材であることを示すものではない。図に示すセル位置Ｉ〜ＩＩＩについては後述する。

【0021】

図２には外部端子−最外セル間の接続構造が最外セル２０ａを中心に描かれている。Ｚ軸を示す記号（Ｘ）は紙面の表から裏に抜ける方向を表している。バッテリー３０は外部端子−最外セル間の特徴的な接続構造を有する。かかる接続構造は図１に示す最外セル２０ｚに対して用いてもよい。

【0022】

図２に示すように最外セル２０ａにおいて極板群７０ａに最外集電板２１が電気的に接続されている。詳細には最外集電板２１の内部接続部２４が極板群７０ａの有する端面７７に接合されている。極板群７０ａは端面７７の反対側にさらに端面７８を有する。内部集電板７１ａの有する下部接続部７４ａが端面７８に接合されている。これらの接合は例えば溶接によって行うことが出来る。

【0023】

図２にはＳ字に屈曲した内部集電板７１ａ及び７１ｂが示されている。これらの内部集電板は下部接続部７４ａ及び７４ｂを有している。これらの接続部が極板群７０ａや極板群７０ｂの側部の端面に接合されることで最外セル２０ａや内部セル８０ｂが形成される。接合は溶接によって行ってもよい。これらの内部集電板はそれぞれ上部接続部７２ａ及び７２ｂを有する。上部接続部７２ａ及び７２ｂは極板群とは接しない。

【0024】

図２に示すようにこれらの上部接続部と下部接続部との間には屈曲部７５ａ及び７５ｂが設けられている。これらの屈曲部で各内部集電板はＳ字に屈曲している。屈曲により上部接続部７２ａや７２ｂが極板群から遠ざかるとともに、隣り合うセルに近づくようになっている。これらの上部接続部同士を接合させることで最外セル２０ａと内部セル８０ｂとを電気的に接続する。接合は溶接によって行ってもよい。なお図２中でも隔壁５１のうち、ケース５０の底面から延びる部分しか表されていない。本実施形態において隔壁５１がケース５０の上面まで延びているのは先に述べたとおりである。図６において同様である。

【0025】

図２に示すように側壁５５と内部セル８０ｂとの間には最外セル２０ａが配置されている。内部セル８０ｂは最外セル２０ａを間に挟んで側壁５５と対向している。側壁５５には孔５６が設けられている。最外集電板２１は孔５６を境にしてケース５０の内側にて外部端子５７に接合される。

【0026】

図２に示すように最外集電板２１は上部構造として外部接続部２２を有する。外部接続部２２は極板群７０ａとは接合していない。外部接続部２２は外部端子５７に対向している。外部端子５７はケース５０の内外を電気的に連絡する。外部端子５７は極柱とも呼ばれる。外部端子５７は孔５６を通っている。外部接続部２２と外部端子５７とは互いに接合されている。

【0027】

図２に示すように最外集電板２１において外部接続部２２と内部接続部２４との間には屈曲部２５ａ及び屈曲部２５ｂがある。屈曲部２５ａ及び屈曲部２５ｂは互いに逆向きに屈曲している。図の見た目を基準にすると屈曲部２５ａが逆Ｓ字に、屈曲部２５ｂがＳ字に屈曲している。Ｓ字と逆Ｓ字の表現は相対的なものでありまた便宜的なものである。図を裏側から見ればＳ字と逆Ｓ字が入れ替わる。屈曲部２５ａにおいて最外集電板２１は外部接続部２２が極板群７０ａに近づくように屈曲している。

【0028】

図２に示すように外部接続部２２と内部接続部２４との間には突出部２３が形成されている。詳細には屈曲部２５ａ及び屈曲部２５ｂの間に突出部２３がある。あるいは屈曲部２５ａ及び屈曲部２５ｂによって突出部２３が形成されている。屈曲部２５ｂにおいて最外集電板２１は突出部２３が極板群７０ａから遠ざかるように屈曲している。突出部２３は側壁５５に向かって突出する。

【0029】

図２に示すように外部端子５７はフランジ５８を有する。フランジ５８は外部端子５７と一体に成形されていてもよい。フランジ５８は孔５６を境にしてケース５０の外側に配置されている。孔５６はフランジ５８で塞がれている。フランジ５８と側壁５５との間にガスケットを設けることでケース５０を密閉してもよい。最外集電板２１内に生じた外部端子５７をケース５０の内側に引きずり込む力、いわゆる応力に基づいてケース５０を密閉することが好ましい。

【0030】

図２に示すように突出部２３が側壁５５に接触している。このため突出部２３は側壁５５で支持されている。突出部２３が支点となることで、外部接続部２２が孔５６の周辺の部分から浮くものとなっている。孔５６の周辺は平らであってもよい。

【0031】

図２に示すように最外集電板２１はさらに脚部２８及び屈曲部２５ｃを備えていてもよい。脚部２８は外部接続部２２のさらに外側に位置する。図中では脚部２８は外部接続部２２のさらに上方に位置する。ケース５０内において外部端子５７は突出部２３及び脚部２８の間に位置する。屈曲部２５ｃは屈曲部２５ａとは逆向きのＳ字にカーブしている。

【0032】

図２に示すように脚部２８と突出部２３とで外部接続部２２を支えるとともに、外部接続部２２を孔５６の周辺の部分から浮かせている。このように外部接続部２２を浮かせることが以下に述べるような応力を得るのに有効である。

【0033】

図３は最外集電板２１の上部に設けられた接合部を示す断面図である。突出部２３、屈曲部２５ａ、外部接続部２２、屈曲部２５ｃ及び脚部２８によっていわゆる板バネ型構造が形成されている。側壁５５の内表面には脚部２８と突出部２３とが接する。板バネ型構造は突出部２３、屈曲部２５ａ及び外部接続部２２のみによって形成されていてもよい。

【0034】

図３において、最外集電板２１が孔５６の方向に押し込まれることで最外集電板２１の板バネ型構造内に応力を生じる。図は最外集電板２１が塑性変形したところも含めて表している。最外集電板２１の有する応力は可能な限り元の位置に外部接続部２２を戻そうとする力である。応力は右向きの矢印で示したように外部端子５７をケース５０の内側に引きずり込むように強く働く。したがってフランジ５８とケース５０との密着を強くすることができる。

【0035】

図３において、外部端子５７を引きずり込む力に対する反作用として、最外集電板２１を側壁５５に向かって引っ張る力が働く。これに対抗するように最外集電板２１は突出部２３及び脚部２８で自身を支えている。結果として突出部２３及び脚部２８は側壁５５を押している。左向きの矢印で示したような力が側壁５５に対して加わっている。

【0036】

図３において外部接続部２２と外部端子５７とを接合する際、接合面５９にて外部接続部２２の側よりスポット溶接することでこれらを接合してもよい。この時、図に示すように浮いていた外部接続部２２を予め外部端子５７に向かって押し込んでおくことが好ましい。外部接続部２２を押し込みながら溶接することで、接合後において外部端子５７に働く応力を生成することが出来る。外部端子５７においてフランジ５８から接合面５９までの長さを適宜短めに調節することで発生する応力の大きさを調整してもよい。上記では板バネ型構造は塑性変形するものとして説明したが、板バネ型構造が弾性変形して応力としてのバネ力を発揮してもよい。

【0037】

図２に戻る。ケース５０の上部は側壁５５等とは別体の蓋としてもよい。外部接続部２２と外部端子５７とを接合した後、側壁５５を含む側壁の上端にかかる蓋を取り付けることでケース５０を完成させてもよい。

【0038】

図２に示すように内部接続部２４は側壁５５には接触していない。突出部２３が支点となることで内部接続部２４も側壁５５から浮いている。これにより極板群７０ａを側壁５５から離間させることができる。側壁５５の内部接続部２４と対向する部分は平らでもよい。内部接続部２４と側壁５５との間には空間３５が形成される。空間３５は空気で満たされた空気層となる。空間３５に電解液が進入してもよい。空気は空気以外の気体に置き換えてよい。空間３５の働きは実施例で説明する。

【0039】

図４には図２に示す断面ＩＶ−ＩＶにおけるバッテリー３０の断面が示されている。Ｙ軸を示す記号（ドット）は紙面の裏から表に抜ける方向を表している。最外セル２０ａは極板群７０ａと最外集電板２１と内部集電板７１ａとを有する。図中では最外集電板２１は、基礎集電板３１と構造板３２の二体からなるものとして描かれている。この詳細は実施例で説明する。

【0040】

図４に示すように極板群７０ａは複数の平らな極板が積層されたものである。ここでは正極板６１及び負極板６２が交互に積層されている。正極板６１及び負極板６２の間にはセパレータ６５が配置されている。極板群７０ａ中の外表面は負極板６２となっている。これらの負極板６２はセパレータ６５で覆われている。

【0041】

図４に示すように最外集電板２１は正極板６１及び負極板６２のいずれかの群の端面と接合される。図中では最外集電板２１は正極板６１の群の有する端面７７に接合されている。正極板６１はリード部６３を有する。端面７７は正極板６１中のリード部６３の側に位置する。

【0042】

図４に示すように内部集電板７１ａは端面７７とは反対側の端面７８に接合されている。図に示すように端面７８は負極板６２の群の端面である。負極板６２はリード部６４を有する。端面７８は負極板６２中のリード部６４の側に位置する。

【0043】

図４に示すようにケース５０は断面において長方形である。長方形においてＸ軸方向が長手方向となっている。側壁５５は特に端面７７と対向する側壁を指す。ケース５０は＋Ｚ方向に側壁５４ａを、−Ｚ方向に側壁５４ｂを有する。側壁５５は側壁５４ａ及び５４ｂの間に位置する。側壁５５が長方形の短辺に、側壁５４ａ及び５４ｂが長方形の長辺にそれぞれ相当する。これらの側壁５４ａ及び５４ｂが極板群７０ａの外表面のうち、正極板６１や負極板６２と平行な外表面と対向する。

【0044】

図４において側壁５４ａ及び５４ｂと極板群７０ａとの間が離間している。これは図示の便宜のためであり、実際はこれらの間隔は小さくともよい。間隔を小さくすることで側壁５４ａ及び５４ｂを、最外セル２０ａを初めとする各セルに対するヒートシンクとして効率的に機能させてもよい。

【0045】

ケース５０を作製するために側壁５５と側壁５４ａと５４ｂを含む側壁が一体に成型されていてもよい。これらの側壁及び上述の隔壁によってセルは四方を囲まれる。ケース５０は絶縁体からなる。絶縁体は樹脂でもよい。

【0046】

なお図４において各正極板６１の間で同一のハッチングを用いているが、これらの部材が一体の部材であることを示すものではない。各負極板６２において同様である。またセパレータ６５のハッチングを省略している。

【実施例】

【0047】

＜１．実施例のバッテリーの構成＞

【0048】

図５の左側には実施例に係る最外集電板２１の正面図が示されている。図５の右側には最外集電板２１の左側面図が示されている。内部集電板７１ａ及び７１ｂも示されている。バッテリーの他の構成要素が一点鎖線で表されている。最外集電板２１は図４にも示した通り二体に分離していてもよい。

【0049】

図５に示すように最外集電板２１は基礎集電板３１と構造板３２とを有する。構造板３２は導体である。基礎集電板３１は内部接続部２４を構成する一部である。基礎集電板３１は端面７７に接合されている。構造板３２は基礎集電板３１に貼り付けられている。構造板３２と基礎集電板３１とは溶接により接合されていてもよい。基礎集電板３１を介して構造板３２と極板群７０ａとの間の導通が行われる。

【0050】

図５に示すように構造板３２は外部接続部２２、突出部２３、屈曲部２５ａ及び２５ｂを有する。構造板３２は外部接続部２２及び突出部２３としての機能を有する。構造板３２はさらに脚部２８及び屈曲部２５ｃを備える。

【0051】

図５に示すように構造板３２は腕部２７を備える。腕部２７には基礎集電板３１が貼り付けられる。腕部２７と基礎集電板３１とは溶接により接合されていてもよい。腕部２７は内部接続部２４を構成する一部である。腕部２７と基礎集電板３１とが内部接続部２４として機能する。屈曲部２５ｂにより腕部２７の表面と、側壁５５の内表面との間に段差が生じる。

【0052】

図５に示すように腕部２７の下端と基礎集電板３１の下端とは高さを揃えなくてもよい。腕部２７の下端が基礎集電板３１の下端よりも高い位置にあってもよい。これによりインサートナット用の穴４８と腕部２７との間の立体的な干渉を回避してもよい。穴４８は側壁５５の下端に設けてもよい。穴４８は所定の外部構造材にバッテリーを固定するのに役立つ。一方、基礎集電板３１の下端は内部集電板７１ａの下部接続部７４ａの下端に揃えてもよい。

【0053】

図５に示すように構造板３２は基礎集電板３１よりも厚い。構造板３２は基礎集電板３１よりもたわみが少ない。したがって構造板３２はセル２０ａのケース５０内での位置を固定するのにより役立つ。構造板３２はセル２０ａと側壁５５との間に空間３５を設けるのに役立つ。

【0054】

図５に示すように突出部２３、屈曲部２５ａ及び屈曲部２５ｂはいずれも基礎集電板３１よりも厚い。したがって極板群７０ａ、基礎集電板３１、構造板３２及び外部端子５７の順に電流が流れる場合、当該区間での電気抵抗は相対的に小さい。例えば構造板を用いず、基礎集電板３１と同様の厚さを有する集電板のみを最外集電板として利用した場合よりも電気抵抗を小さくすることができる。

【0055】

＜２．構造板の製造＞

【0056】

図５に示すように構造板３２が厚いため、これを製造するための材料加工方法に工夫をしてもよい。一例として次のように構造板３２を作成してもよい。外部接続部２２と突出部２３との間には屈曲部２５ａが位置している。そこで所定の幅と長さを有する平板（1.2mm厚）をＳ字に折り曲げて屈曲部２５ａを形成する。

【0057】

図５に示すように内部接続部２４あるいは腕部２７と突出部２３との間には屈曲部２５ｂが位置している。そこで上記の通り折り曲げた平板をさらにＳ字に折り曲げて屈曲部２５ｂを形成する。これにより空間３５を空気層（0.6mm厚）として形成してもよい。

【0058】

図５に示すように脚部２８と外部接続部２２との間には屈曲部２５ｃが位置している。そこで上記の通り折り曲げた平板をさらにＳ字に折り曲げて屈曲部２５ｃを形成する。これらの折り曲げの順序は問わない。これらの折り曲げを金型等で一斉に行ってもよい。

【0059】

上記工程により、図５に示すように突出部２３を形成する。屈曲部２５ｂのＳ字から、屈曲部２５ａの逆向きのＳ字までの範囲で構造板３２の断面積が変化しないことが好ましい。ただし折り曲げ加工による材料の多少の伸展はあってもよい。

【0060】

＜３．比較例のバッテリーの構成＞

【0061】

図６に示す本比較例のバッテリー９０は、実施例のバッテリーと以下の点が異なる。バッテリー９０は外部端子−最外セル間の接続構造を有する。最外セル８０ａにおいて極板群７０ａに最外集電板９１が接続されている。最外集電板９１の内部接続部９４が極板群７０ａの側面に接合されている。最外集電板９１は上部構造として外部接続部９２を備える。外部接続部９２は外部端子５７と接合する。

【0062】

図６に示すように外部接続部９２と内部接続部９４との間には屈曲部９５がある。フランジ５８とケース５０との密着を強力にするために屈曲部９５の応力を利用することができることは実施例と同様である。最外集電板９１も屈曲部９５においてＳ字に屈曲している。最外集電板９１は外部接続部９２が極板群７０ａに近づくように屈曲している。

【0063】

図６において最外集電板９１の生ずる応力がフランジ５８をケース５０の内側に引きずり込むように強く働く点は実施例と同じである。一方、実施例と異なり内部接続部９４は屈曲部９５を支えるようにケース５０の内面にくっ付いている。このため内部接続部９４は極板群７０ａに対する強力なヒートシンクとして働く。

【0064】

図７の左側には比較例に係る最外集電板９１の正面図が示されている。図７の右側には最外集電板９１の左側面図が示されている。最外集電板９１は基礎集電板３１と構造板９７との二体からなる構造を有する。基礎集電板３１は端面７７に接合されている。構造板９７は基礎集電板３１に貼り付けられている。

【0065】

図７に示すように構造板９７は延在部９３を備える。延在部９３には基礎集電板３１が貼り付けられる。延在部９３は内部接続部９４を構成する一部である。構造板９７は基礎集電板３１よりも厚い。

【0066】

図７に示すように延在部９３は屈曲部９５から真っ直ぐに下方に延在している。したがって延在部９３は側壁５５に面で接触している。端面７７と側壁５５との間に空間はない。このように空間が設けられないことに合わせて構造板９７は上述の構造板３２（図５）よりも厚くなっている。

【0067】

図７において、次のように構造板９７を作成する。外部接続部２２と延在部９３との間には屈曲部９５が位置している。やや厚めの平板（1.8mm厚）をＳ字に折り曲げて屈曲部９５を形成する。脚部９８と外部接続部９２との間には屈曲部９６が位置している。そこで上記の通り折り曲げた平板をさらにＳ字に折り曲げて屈曲部９６を形成する。

【0068】

図７に示すように、屈曲部９５及び９６での折り曲げを容易にするため平板の側部に予め切欠き９９ａ−９９ｄを設ける。切欠き９９ａ及び９９ｂは構造板９７を側壁５５側から正面視した時、屈曲部９５の両側部に位置する。切欠き９９ｃ及び９９ｄは屈曲部９６の両側部に位置する。

【0069】

＜４．外部端子−最外セル間の接続構造における電気抵抗＞

【0070】

図７に示すように屈曲部９５に切欠きが設けられているので、屈曲部９５の断面は他の部分の断面よりも小さくなっている。このため極板群７０ａから外部端子５７に向かって電流が流れる場合、電気抵抗が大きい。これは切欠き９９ａ及び９９ｂに挟まれたくびれ部分に電流が集中することを表している。

【0071】

図５に戻る。実施例に係る構造板３２では、屈曲部２５ａ及び２５ｂに切欠きを設けないことが好ましい。屈曲部２５ｂのＳ字から、屈曲部２５ａの逆向きのＳ字までの範囲で構造板３２の断面積を変化させるくびれのないことが好ましい。構造板３２は構造板９７よりも薄いので比較的折り曲げ加工が容易である。したがって切欠きは必須ではない。なお屈曲部２５ｃには切欠きを設けてもよい。

【0072】

図５に示すように実施例では屈曲部２５ｂのＳ字から、屈曲部２５ａの逆向きのＳ字までの範囲で構造板３２の断面積が変化しない。構造板３２の電気抵抗は構造板９７よりも小さいことが好ましい。このようにして外部端子−最外セル間の接続構造における電気抵抗を小さくすることが出来る。屈曲部２５ｂのＳ字から、屈曲部２５ａの逆向きのＳ字までの範囲での電気抵抗を低減することでジュール熱の発生を抑制する。

【0073】

図５において外部端子−最外セル間の接続構造における電気抵抗を低減することはバッテリーの密閉に良い影響を与える。孔５６の周囲にガスケットとして用いられるシールリング４９が設けられる。バッテリーはフランジ５８とシールリング４９との密着によって密閉される。外部端子−最外セル間で生じたジュール熱はシールリング４９まで伝わるとともにシールリング４９を損耗する。しかしながら本実施例ではジュール熱が抑えられているのでシールリング４９は損耗しにくい。

【0074】

＜５．セル間の電気抵抗＞

【0075】

図５において構造板３２における電気抵抗の低減に合わせて、さらに最外セル２０ａと内部セル８０ｂとの間の電気抵抗を小さくしてもよい。内部集電板７１ａは基礎集電板３１とは正負が反対である。内部集電板７１ａは構造板３２よりも薄くてもよい。上述の通り内部集電板７１ａにおいて上部接続部７２ａは極板群７０ａとは接合していない。上部接続部７２ａは内部セル８０ｂと接合される。上部接続部７２ａは上部接続部７２ｂと接合されている。

【0076】

図５に示すように下部接続部７４ａは端面７８に接合される。端面７８は端面７７とは正負が反対である。下部接続部７４ａはさらに導通部７３を介して内部セル８０ｂと接合されている。下部接続部７４ａは導通部７３を介して下部接続部７４ｂと接合されている。接合は溶接によって行ってもよい。

【0077】

図５に示すように内部集電板７１ａは上部接続部７２ａ及び７２ｂの間のみならず、下部接続部７４ａ及び７４ｂの間でも電気的に接続されている。したがって最外セル２０ａと内部セル８０ｂとの間の電気抵抗を小さくすることが出来る。内部セル同士の間での電気抵抗も同様の手法で小さくすることができる。

【0078】

以上により外部端子−最外セル間のみならず、最外セル−内部セル間及び内部セル−内部セル間のいずれにおいても電気抵抗を小さくすることが出来る。これに合わせて各セルの出力を大きくしてもよい。各所の電気抵抗が小さいのでセルの出力が大きくてもバッテリー内の局所的な発熱を抑制することが出来る。

【0079】

＜６．セルごとの温度のバラつきとセルの充電容量＞

【0080】

図８には実施例に係るバッテリーにおける熱移動の模式図が示されている。最外セルで発生した熱はルート４１を通じて熱伝導により基礎集電板３１、さらに腕部２７に伝わる。図中には最外セル内の各部材を代表して正極板６１が示されている。腕部２７の熱はルート４２を通じてケースの側壁５５に伝わる。しかしながら空間３５が熱伝導を妨げる。このため側壁５５における昇温は比較的小さい。また側壁５５から放射される熱は比較的少ない。腕部２７の熱の一部はルート４４を通じて熱伝導により最外セルに戻るように伝わる。結果として最外セルの温度は比較的に高く保たれる。

【0081】

図９には実施例に係るバッテリーにおけるセル位置ごとの温度とＳＯＣとのグラフが示されている。図９に示すセル位置Ｉ〜ＩＩＩは図１の記載に基づいている。図１に示すようにセル位置Ｉには最外セル２０ａが配置されている。セル位置ＩＩはセル位置Ｉに隣接する。セル位置ＩＩには内部セル８０ｂが配置されている。セル位置ＩＩＩはセル位置ＩＩに隣接する。セル位置ＩＩＩには内部セル８０ｃが配置されている。

【0082】

図９に示すようにセル位置Ｉ〜ＩＩＩにおけるセルの温度は一様である。したがってセル位置Ｉ〜ＩＩＩにおけるＳＯＣ、いわゆる充電容量は一定である。このためバッテリー内でのセルごとの充電容量のバラつきが少ない。実施例のバッテリーでは充放電の制御が比較的容易である。

【0083】

図１０には比較例に係るバッテリーにおける熱移動の模式図が示されている。最外セルで発生した熱はルート４６を通じて熱伝導により基礎集電板３１、さらに延在部９３、さらに側壁５５に伝わる。これは各部材が面で接触しているからである。図中には最外セルを代表して正極板６１が示されている。側壁５５から放射される熱は比較的多い。したがって側壁５５は最外セルに対するヒートシンクとして効率的に機能する。

【0084】

図１１には比較例に係るバッテリーにおけるセル位置ごとの温度とＳＯＣとのグラフが示されている。セルの配置順序において図１と違いはない。セル位置Ｉにおけるセルの温度はセル位置ＩＩ及びセル位置ＩＩＩにおけるセルの温度よりも低い。したがってセル位置ＩにおけるＳＯＣはセル位置ＩＩ及びセル位置ＩＩＩにおけるＳＯＣよりも高い。このためバッテリー内でセルごとの充電容量にバラつきが生じる。比較例のバッテリーでは充放電の制御が比較的難しい。

【0085】

＜７．バッテリー群への応用＞

【0086】

図１に戻る。各バッテリー３０の有する側壁５５がバッテリー群４０の外縁に面一に配置されている。各バッテリー３０において側壁５５と対向する最外セルが冷却されやすいという上述の問題が残る。したがってバッテリー群又はバッテリーパックにおいても、本実施形態の外部端子−最外セル間の接続構造を用いることが好適である。

【符号の説明】

【0087】

２０ａ 最外セル、 ２０ｚ 最外セル、 ２１ 最外集電板、 ２２ 外部接続部、 ２３ 突出部、 ２４ 内部接続部、 ２５ａ−ｃ 屈曲部、 ２７ 腕部、 ２８ 脚部、 ３０ バッテリー、 ３１ 基礎集電板、 ３２ 構造板、 ３５ 空間、４０ バッテリー群、 ４１ ルート、 ４２ ルート、 ４４ ルート、 ４６ ルート、 ４８ 穴、 ４９ シールリング、 ５０ ケース、 ５１ 隔壁、 ５４ａ−ｂ 側壁、 ５５ 側壁、 ５６ 孔、 ５７ 外部端子、 ５８ フランジ、５９ 接合面、 ６１ 正極板、 ６２ 負極板、 ６３ リード部、 ６４ リード部、 ６５ セパレータ、 ７０ａ−ｂ 極板群、 ７１ａ−ｂ 内部集電板、 ７２ａ−ｂ 上部接続部、 ７３ 導通部、 ７４ａ−ｂ 下部接続部、 ７５ａ−ｂ 屈曲部、 ７７ 端面、 ７８ 端面、 ８０ａ 最外セル、 ８０ｂ−８０ｅ 内部セル、 ９０ バッテリー、 ９１ 最外集電板、 ９２ 外部接続部、 ９３ 延在部、 ９４ 内部接続部、 ９５ 屈曲部、 ９６ 屈曲部、 ９７ 構造板、 ９８ 脚部、 ９９ａ−９９ｄ 切欠き、 Ｉ−ＩＩＩ セル位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】