JPH09237617A

JPH09237617A - 組電池

Info

Publication number: JPH09237617A
Application number: JP8041640A
Authority: JP
Inventors: Mitsuharu Muta; 光治牟田; Masao Suwa; 真善夫諏訪; Yoshihiro Isogai; 嘉宏磯貝
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1996-02-28
Filing date: 1996-02-28
Publication date: 1997-09-09

Abstract

(57)【要約】【課題】工程の増大や耐久性の低下を回避しつつ電池セ
ルやセル接続バーの良好な保護や固定を実現可能な組電
池を提供する。【解決手段】各電池セル１０〜１９に装着されてそれら
を一体に固定する樹脂フレーム２が、各電池セル１０〜
１９のターミナル１０１、１０３同士を接続するセル接
続バー４を内蔵するので、両者の接続作業を簡素化で
き、電池セルの耐被水性の向上及び沿面放電の防止を実
現することができる。また、樹脂フレーム２が隣接する
各電池セル１０〜１９の周壁間の各間隙の熱せられた空
気を外部に排出する空気通路２４、２５を有するので、
電池セル１０〜１９の温度上昇を抑止して充電時におけ
る満充電容量の増大や充放電時における内部抵抗の低下
による内部損失の低減を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電池セルを
組み合わせてなる組電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、渦巻き状の電極集合体を収容する
円筒電池や積層状の電極集合体を収容する角形電池から
なる複数の電池セルを樹脂フレームで一体化し、各電池
セルのターミナルをセル接続バーで接続して大容量の組
電池を構成することが行われている。

【０００３】電池便覧（丸善株式会社）２７５ページに
は、互いに隣接する一組の電池セルを熱収縮チューブで
緊縛してからリード線で各電池セルのターミナルを接続
して組電池を構成する一重熱収縮チューブ型樹脂フレー
ム式固定方法、更にその上に熱収縮チューブを被せる二
重熱収縮チューブ型樹脂フレーム式固定方法、各電池セ
ルを一つの密閉ケースに嵌め込む密閉ケース型樹脂フレ
ーム式固定方法を記載している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
従来の一重熱収縮チューブ型樹脂フレーム式固定方法で
は、セル接続バーやそれに接続される電池セルのターミ
ナルが露出してしまい、容量低下や安全性が問題となる
とともに、熱収縮チューブの耐衝撃強度に問題があっ
た。一方、二重熱収縮チューブ型樹脂フレーム式や密閉
ケース型樹脂フレーム式の固定方法を採用すれば、この
ような問題は改善されるが、工程が複雑化するという問
題が生じた。

【０００５】更に、上記した従来の各固定方法では、こ
れら樹脂フレームの被覆による電池セルの放熱抵抗の増
大により特に急速充電時における電池の温度上昇が大き
く、充電可能量が顕著に低下するという大きな問題があ
った。本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、
工程の増大や耐久性の低下を回避しつつ電池セルやセル
接続バーの良好な保護や固定を実現可能な組電池を提供
することをその第１の目的としている。

【０００６】また本発明は、電池セルの温度上昇を抑止
しつつ上記第１の目的を達成することをその第２の目的
としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の手段によ
れば、各電池セルに装着されてそれらを一体に固定する
樹脂フレームが、各電池セルの前記ターミナル同士を接
続するセル接続バーを一体に内蔵するので、次の作用効
果を奏することができる。樹脂フレームを各電池セルに
装着するだけでセル接続バーと電池セルのターミナルと
の位置あわせ又は嵌合が同時に完了するので両者を接続
する作業を簡素化することができる。更に、セル接続バ
ーのかなりの表面が樹脂フレームに密着されるので、電
池セルの耐被水性の向上及び沿面放電の防止が実現す
る。

【０００８】請求項２記載の手段によれば、各電池セル
に装着されてそれらを一体に固定する樹脂フレームが、
隣接する各電池セルの周壁間の各間隙の熱せられた空気
を外部に排出するか又はこれら間隙に冷却空気を導入す
る空気通路を有するので、電池セルの温度上昇を抑止し
て充電時における満充電容量の増大や充放電時における
内部抵抗の低下による内部損失の低減を実現することが
でき、電池寿命の延長を図ることができる。なお、この
空気通路はダクトなどを通じて冷却ファンに接続する強
制冷却方式としてもよく、又は加熱された空気の比重低
下を利用する自然通風方式としてもよい。

【０００９】請求項３記載の手段によれば、請求項１又
は２記載の手段において更に、隣接する一対の組電池の
ターミナル（エンドターミナル）を接続する組電池セル
接続バーが挿入される接続バー挿入孔又は接続バー挿入
溝が、樹脂フレームに形成されるので、複数の組電池を
組み合わせて更に電池の大容量化を図ることができる。

【００１０】請求項４記載の手段によれば、請求項１乃
至３記載の手段において更に、樹脂フレームがセル接続
バーを囲包して各電池セルに装着されるので、セル接続
バーは樹脂フレームによりほとんど被覆され、これによ
り耐被水性の向上や沿面放電の防止機能の一層の向上を
図ることができる。請求項５記載の手段によれば、請求
項４記載の手段において更に、樹脂フレームがセル接続
バーをターミナルに締結するための作業穴を有するの
で、上記作用効果を奏するにもかかわらずセル接続バー
の締結が容易となる。

【００１１】請求項６記載の手段によれば、請求項５記
載の手段において更に、上記作業穴を締結後に埋め込み
樹脂により封止されるので、これにより耐被水性の向上
や沿面放電の防止機能の更なる向上を図ることができ
る。請求項７記載の手段によれば、請求項１ないし３の
いずれかに記載の手段において更に、樹脂フレームは、
各電池セルの端部が個別に嵌入される第１フレーム部及
び第２フレーム部とからなるので、樹脂フレームの軽量
化及び樹脂使用量の削減を図りつつ、各電池セル及びセ
ル接続バーの固定などの上述の効果を奏することができ
る。また、このようにすれば、電池セルの中央部は外気
に露出できるので、電池セルの放熱性を向上することが
できる。

【００１２】請求項８記載の手段によれば、請求項１な
いし３のいずれかに記載の手段において更に、樹脂フレ
ームは密閉箱形状を有するので、安全性の一層の向上を
図ることができる。なお、この実施例において、電池セ
ルの中央部に近接する樹脂フレームの周壁に空気流通用
の開口を多数開口すれば、冷却性の低下を低減すること
ができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施の形態を以下
の実施例により説明する。

【００１４】

【実施例】

（実施例１）本発明の組電池の一実施例を図１〜図３を
参照して説明する。図１は平面図、図２は図１のＢ−Ｂ
線矢視断面図、図３は図１のＡ−Ａ線矢視断面図であ
る。１０〜１９は電池セルであって、それらの両端面が
それぞれ同一平面となる姿勢で、互いに一定間隔を隔て
て２行５列に配置されている。電池セル１０〜１９は円
筒電池であって、負極端子１０１を有して電槽を構成す
るニッケルメッキ鋼板製の缶体部１０２と、この缶体部
１０２の上端開口を密閉するニッケルメッキ鋼板製の蓋
から突設された正極端子１０３とを有し、上記蓋は樹脂
リングにより缶体部１０２から電気絶縁されている。各
電池セル１０〜１９は、隣接する電池セルに対して負極
端子１０１と正極端子１０３とが逆配置となる向きに配
置されている。

【００１５】缶体部１０２の内部にはＫＯＨ水溶液から
なるアルカリ電解液及び電極集合体（図示せず）が収容
されており、電極集合体はイオン透過性及び電気絶縁性
のセパレ−タ（図示せず）を挟んで渦巻き状に作製され
たシ−ト状の正極及び負極（図示せず）からなる。正極
はニッケルからなる集電体としての発泡体に水酸化ニッ
ケルを充填、圧縮してなり、正極端子１０３に溶接され
ている。負極は、ＭｍＮｉ_3.5Ｃｏ_0.7Ａｌ_0.8の組成
の水素吸蔵合金粉末をＰＴＦＥディスパ−ジョンを加え
て混練りし、シ−ト状に予備成形した後、ニッケルエキ
スパンドメタルの両面に摂氏３００度、３００ｋｇ／ｃ
ｍ²で圧着してなり、缶体部１０２の底に溶接されてい
る。

【００１６】各缶体部１０２の上端部には厚板状の樹脂
フレーム（第１フレーム部）２が嵌め込まれ、各缶体部
１０２の下端部には厚板状の樹脂フレーム（第２フレー
ム部）３が嵌め込まれ、これにより各電池セル１０〜１
９が一体とされている。更に説明すると、樹脂フレーム
２の一端面には電池セル１０〜１９の缶体部１０２の上
端部が嵌め込まれる合計１０個の穴２１が開口され、樹
脂フレーム２の他端面には端子１０１、１０３に後述す
るセル接続バーを固定するための合計１０個の作業穴２
２が開口され、両穴２１、２２は連通穴２３により個別
に連通されている。穴２１は缶体部１０２の外径に略等
しい内径を有し、連通穴２３は負極端子１０１及び正極
端子１０３の外径に略等しい内径を有し、連通穴２３に
は負極端子１０１又は正極端子１０３が嵌め込まれてい
る。

【００１７】樹脂フレーム２には、その幅方向中央部に
位置して長手方向へ空気流通用の横孔（空気通路）２４
が形成され、横孔２４の一端は樹脂フレーム２の側面に
突出する筒部２４１に連通し、筒部２４１はファン２４
２の送気口に図示しないダクトにより連通している。ま
た、樹脂フレーム２には、隣接する４個の電池セルから
等しい距離に位置して縦孔（空気通路）２５が縦方向に
形成され、各縦孔２５の上端は横孔２４に連通し、それ
らの下端は隣接する４個の電池セル１０〜１９の間の間
隙ｄに連通している。

【００１８】樹脂フレーム２には、インサート成形によ
り銅板からなる合計９個のセル接続バー４が固定されて
いる。これらセル接続バー４の両端に設けられた接続孔
（図示せず）は互いに隣接する負極端子１０１と正極端
子１０３の螺子穴（図示せず）に位置合わせされてお
り、ボルト５をこれら接続孔を貫通して各負極端子１０
１や正極端子１０３の螺子穴に螺入することにより、セ
ル接続バー４は負極端子１０１や正極端子１０３に固定
されている。これにより各電池セル１０〜１９が直列接
続され、電池セル１４の上端側の負極端子１０１が最低
電位をもつエンドターミナルとなり、電池セル１９の上
端側の正極端子１０３が最高電位をもつエンドターミナ
ルとなる。これらエンドターミナルを他の組電池のエン
ドターミナルと組電池接続バー６により接続するため
に、右端の二つの穴（組電池接続溝）２２の側壁の一部
は除去されている。

【００１９】樹脂フレーム３は、セル接続バー４の位置
が異なる点及び横孔２４及び縦穴２５を持たない点を除
いて上述した樹脂フレーム２と同一形状、同一素材とさ
れている。この組電池の組付けは、まず樹脂フレーム
２、３を電池セル１０〜１９に被せ、ボルト５により各
セル接続バー４や組電池接続バー６を負極端子１０１や
正極端子１０３に締結し、筒部２４１に図示しないダク
トを嵌め込めんで行われる。なお、上記締結後、作業穴
２２にはペースト状の埋め込み樹脂（図示せず）が充填
され、その硬化により作業穴２２が封止される。ファン
２４２は電池充電中、複数の組電池に冷却空気を並列に
供給する。

【００２０】このように作製した本実施例の組電池は、
以下の作用効果を奏する。まず、樹脂フレーム２、３が
セル接続バー４を内蔵するので、樹脂フレーム２を電池
セル１０〜１９に装着するだけでセル接続バーえとター
ミナル又はエンドターミナル（終端ターミナル）である
負極端子１０１や正極端子１０３との嵌合が完了し、両
者の接続作業の簡素化が実現する。また、セル接続バー
４の大部分が樹脂フレーム２、３に覆われ、作業穴２２
が埋め込み樹脂で封止されるので、電池セル１０〜１９
の耐被水性の向上及び沿面放電の防止が実現する。

【００２１】また、電池セル１０〜１９は横孔２４及び
縦穴２５を通じて流れる冷却空気流により良好に冷却さ
れる。更に、電池セル１０〜１９は樹脂フレーム２、３
に両端部だけ嵌合するだけであるので、電池セル１０〜
１９の一体化に支障を生じることなく、電池セル１０〜
１９を良好に冷却できるとともに使用樹脂量も節約する
ことができる。

【００２２】（変形態様）ボルト５の代わりにナットに
より締結でき、電池セル１０〜１９を積層型の電極集合
体を収容した角型電池とすることもでき、樹脂フレーム
３にも冷却空気通路を設けることができ、上記強制通風
の代わりに自然通風冷却を採用することもできる。

【００２３】正極端子１０３と負極端子１０１とは缶体
部１０２の同一端面に突出させることができ、樹脂フレ
ーム２は両端子１０１、１０３を良好に絶縁することが
できる。穴２１の内周面にセル接続バーの負極側から延
びる導体接触片を配設することもでき、このようにすれ
ば、穴２１に電池セル１０〜１９の缶体部１０２を嵌め
込むだけで負極側の電気接続を完了することができる。

【００２４】（実施例２）他の実施例を図４、図５を参
照して説明する。電池セル１０ａ、１１ａ、１２ａは樹
脂フレーム２ａの穴２１ａにそれぞれ嵌め込まれ、負極
端子１０１ａと隣接する正極端子１０３ａとはボルト５
ａによりセル接続バー４ａに接続されている。この実施
例では、作業穴２２ａはセル接続バー４ａを嵌め込み可
能な大きさとした点に特徴がある。したがって、樹脂フ
レーム２ａに電池セル１０ａ、１１ａ、１２ａを嵌め込
んだ後、作業穴２２ａにセル接続バー４ａを嵌め込ん
で、ボルト５ａで締結し、その後、作業穴２２ａを埋め
込み樹脂７ａで封止してセル接続バー４ａを埋め込む。

【００２５】このようにしても、実施例１と同様の効果
を奏することができる。なお、作業穴２２ａの内周面
は、セル接続バー４を端子１０１ａ、１０３ａに位置合
するようにセル接続バー４ａをガイドする形状とされて
いる。（実施例３）他の実施例を図６、図７を参照して説明す
る。

【００２６】電池セル１０ｂ、１１ｂ、１２ｂは樹脂フ
レーム２ｂの穴２１ｂにそれぞれ嵌め込まれ、負極端子
１０１ｂと隣接する正極端子１０３ｂとはボルト５ｂに
よりセル接続バー４ｂに接続されている。この実施例で
は、作業穴２２ｂ内に爪２７をそれぞれ一対立設し、爪
２７によりセル接続バー４を押さえるようにした点に特
徴がある。このようにすれば、セル接続バー４ｂの位置
ずれを減らすことができ、締結作業が容易となる。

【００２７】（実施例４）他の実施例を図８、図９を参
照して説明する。各電池セル１は上端開口の樹脂ケース
（本発明でいう樹脂フレーム）８に収容され、それらの
負極端子１０１ｃ及び正極端子１０３ｃは実施例１と同
様にセル接続バー４ｃに締結されている。樹脂ケース８
の開口は樹脂からなる蓋（本発明でいう樹脂フレーム）
９が超音波溶接されて電池セル１は密閉されている。

【００２８】蓋９には空気流通用の横孔９１と縦孔９２
とが設けられており、外部空気はこれら横孔９１と縦孔
９２とを通じて樹脂ケース８の内部に吹き込まれ、樹脂
ケース８の側壁に設けられた穴８１から排出される。な
お、この実施例では、セル接続バー４ｃは蓋９と別個に
形成されているが、実施例１と同様に蓋９と一体に形成
することができるのはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の組電池の平面図である。

【図２】図１の組電池のＢ−Ｂ’矢視部分断面図であ
る。

【図３】図１の組電池のＡ−Ａ’矢視断面図である。

【図４】実施例２の組電池の部分平面図である。

【図５】図４の組電池のＡ−Ａ’矢視断面図である。

【図６】実施例３の組電池の部分平面図である。

【図７】図６の組電池のＡ−Ａ’矢視断面図である。

【図８】実施例４の組電池の断面図である。

【図９】実施例４の組電池の断面図である。

【符号の説明】１０〜１９は電池セル、２、３は樹脂フレーム、１０１
は負極端子（ターミナル）、１０３は正極端子（ターミ
ナル）、２４は横孔（空気通路）、２５は縦孔（空気通
路）、２２は穴（組電池接続溝）、４はセル接続バー、
６は組電池接続バー。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ターミナルが突出する端面が互いに平行と
なる姿勢で互いに近接配置される複数の電池セルと、前
記各電池セルの両側の端面及びそれらの近傍の周壁に装
着されて前記各電池セルを一体化する樹脂フレームと、
隣接する前記各電池セルの前記ターミナル同士を接続す
る複数のセル接続バーとを備える組電池において、前記樹脂フレームは、前記セル接続バーを一体に内蔵す
ることを特徴とする組電池。
【請求項２】ターミナルが突出する端面が互いに平行と
なる姿勢で互いに近接配置される複数の電池セルと、前
記各電池セルの両側の端面及びそれらの近傍の周壁に装
着されて前記各電池セルを一体化する樹脂フレームと、
隣接する前記各電池セルの前記ターミナル同士を接続す
る複数のセル接続バーとを備える組電池において、前記樹脂フレームは、隣接する前記各電池セルの周壁間
の間隙に連通する複数の電槽側開口と、外部に連通する
外部開口と、前記両開口を連通する空気通路とを備える
ことを特徴とする組電池。
【請求項３】前記樹脂フレームは、前記組電池中の最高
電位及び最低電位を有する前記ターミナルであるエンド
ターミナルに近接して開口されて、互いに隣接する二つ
の組電池のエンドターミナルを接続するための組電池接
続バーが挿入される接続バー挿入孔又は接続バー挿入溝
を有する請求項１又は２記載の組電池。
【請求項４】前記樹脂フレームは前記セル接続バーを囲
包している請求項１ないし３のいずれかに記載の組電
池。
【請求項５】前記樹脂フレームは前記セル接続バーを前
記ターミナルに締結するための作業穴を有する請求項４
記載の組電池。
【請求項６】前記作業穴は埋め込み樹脂により封止され
ている請求項５記載の組電池。
【請求項７】前記樹脂フレームは、前記各電池セルの一
端部が嵌入される凹部を有する第１フレーム部と、前記
第１フレーム部とは別個に形成されて前記各電池セルの
他端部が嵌入される凹部を有する第２フレーム部とから
なる請求項１ないし３のいずれかに記載の組電池。
【請求項８】前記樹脂フレームは、各前記電池セルを密
閉する密閉箱形状を有する請求項１ないし３のいずれか
に記載の組電池。