扁平型電池および該扁平型電池を用いた組電池
【課題】電圧検出線の振動に起因する電気的な切断を防止できる電池を提供する。
【解決手段】電力を発生する電池要素20を内部に封止する外装部材30と、電池要素に接続されると共に外装部材から外部に導出された板状の電極端子40a、40bとを備えた扁平型電池を複数積層すると共に、積層方向に隣り合う扁平型電池の電極端子同士を接続して成る組電池の扁平型電池であって、扁平型電池の電極端子は、他の扁平型電池と接続する接続部42と、扁平型電池の出力電圧を検出する電圧検出手段に電圧検出線を介して接続される電圧検出部44とを備え、前記電極端子の接続部と電圧検出部との間に切り欠きが設けられることによって、電圧検出部と接続部とで互いに分離されている。
【解決手段】電力を発生する電池要素20を内部に封止する外装部材30と、電池要素に接続されると共に外装部材から外部に導出された板状の電極端子40a、40bとを備えた扁平型電池を複数積層すると共に、積層方向に隣り合う扁平型電池の電極端子同士を接続して成る組電池の扁平型電池であって、扁平型電池の電極端子は、他の扁平型電池と接続する接続部42と、扁平型電池の出力電圧を検出する電圧検出手段に電圧検出線を介して接続される電圧検出部44とを備え、前記電極端子の接続部と電圧検出部との間に切り欠きが設けられることによって、電圧検出部と接続部とで互いに分離されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、振動環境下に適した扁平型電池および該扁平型電池を用いた組電池に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、各種電源として、軽量化および薄型化の要請を満たす扁平型の二次電池(以下、扁平型電池という)が注目されている。扁平型電池は、電池要素と、電極タブと、ラミネートフィルムとを含む。電池要素は、正極活物質層を備えた正極板と負極活物質層を備えた負極板とがセパレータを介して交互に複数積層された積層電極と、電解質からなる。電極タブは、電池要素に接続されており、電池要素の電流を導く。ラミネートフィルムは、2枚用意され、電池要素を挟み込んで密閉する。ここで、電極タブの一部は、ラミネートフィルム外部に引き出され、扁平型電池の電極端子として機能する。
【0003】
このような複数の扁平型電池は、積層され、電極端子同士が溶接等によって接続されて、組電池として、高出力を必要とする電気自動車やハイブリッド自動車などに適用される(たとえば、特許文献1参照)。
【0004】
このような組電池では、通常、各扁平型電池の電極端子に電圧検出線が接続され、制御装置により電圧が検出され、検出結果に基づいて、各扁平型電池の充放電が制御されている。
【特許文献1】特開2004−227921号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、上記のように扁平型電池の電極端子に電圧検出線を接続した場合、車両等の振動が入力する環境下では、電圧検出線の振動が電極端子に入力されてしまう。これでは、振動による応力が電極端子の一部に集中して、電極端子の寿命が低下し、扁平型電池間の電気的接続の信頼性が低下する虞がある。
【0006】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電圧検出線の振動に起因する電極端子の寿命低下を防止できる電池および該電池を含む組電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
(1)本発明の扁平型電池は、電力を発生する電池要素を内部に封止する外装部材と、前記電池要素に接続されると共に前記外装部材内部から外部に導出された板状の電極端子とを備えた扁平型電池を複数積層すると共に、積層方向に隣り合う扁平型電池の電極端子同士を接続して成る組電池において、前記扁平型電池の電極端子は、他の扁平型電池と接続する接続部と、該扁平型電池の出力電圧を検出する電圧検出手段に電圧検出線を介して接続される電圧検出部とを備え前記電極端子の接続部と電圧検出部との間に切り欠きが設けられることによって、電圧検出部と接続部とで互いに分離されている。
【0008】
(2)本発明の組電池は、(1)の扁平型電池を複数積層して形成された組電池であって、扁平型電池の電極端子の接続部は、扁平型電池の積層方向に対して揺動自在とされると共に、電圧検出部は、前記扁平型電池の積層方向に対して固定されている。
【発明の効果】
【0009】
本発明の扁平型電池は、電極端子が接続部と電圧検出部に分離されているので、電圧検出部に電圧検出手段が電圧検出線を介して接続されて電圧検出線から電圧検出部に振動が入力されても、接続部へほとんど振動が伝達しない。したがって、電圧検出部に入力した振動の応力による電極端子の寿命低下を防止することができる。
【0010】
さらに、本発明の組電池は、扁平型電池の積層方向に対して電圧検出部が固定され、接続部が揺動自在である。したがって、接続部が電圧検出部と共に扁平型電池の積層方向に対して固定されていると、たとえば、電圧検出線と扁平型電池とに異なる振動が入力されたような場合において、接続部と電圧検出部とに電圧検出線と扁平型電池との振動差による応力が集中して寿命が低下する恐れがあるが、接続部は固定されていないので、扁平型電池と一体で揺動し、応力の集中を防止することができる。結果として、少なくとも、接続部の寿命低下を防止することができ、扁平型電池同士の電気的接続信頼性を維持できる。
【0011】
一方、電圧検出部の位置が固定されているので、電圧検出線を束ねて一度に各電圧検出
部と接続できるようにした多極型コネクタを容易に差し込める。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を「第1の実施の形態」と「第2の実施の形態」とに分けて説明する。
「第1の実施の形態」
(扁平型電池)
図1は扁平型電池の一例を示す斜視図、図2は図1の2−2線に沿った断面図である。なお、説明の明確化のために、図面に示してある例えばラミネートシートなどの部材の厚みや大きさは一部誇張して示している。
【0013】
図1、2に示すように、扁平型電池10は、電力を発生する電池要素20と、電池要素20を封止する外装部材30と、外装部材30の内部から外部に引き出されている板状の電極タブ(電極端子)40a、40bとを有する。
【0014】
電池要素20は、たとえば、図2に示すように、正極活物質層を備えた正極板24、セパレータ26、負極活物質層を備えた負極板28が順に積層されてなる積層電極と、不図示の電解質とから構成されて、電力を発生する。
【0015】
外装部材30は電池要素20を内包保護する。外装部材30は、2枚のラミネートシート(シート部材)32により形成されている。ラミネートシート32は、アルミニウム層の両面が樹脂層で被覆された三層構造を有する。少なくとも一方のラミネートシート32は、電池要素20を内包する空間を設けるために、中高状に加工されている。2枚のラミネートシート32の外周縁は、熱融着等により接合され、接合部が形成される。これにより、外装部材30内部に、電池要素20が封止される。
【0016】
電極タブ40a、40bは、それぞれ、電池要素20の正極板24および負極板28に接続されており、電池要素20から電力を引き出す電極端子である。
【0017】
電極タブ40aは、たとえば、アルミニウムにより形成された板状の正極電極端子であり、電池要素20の正極板24に接続されつつ、外装部材30の接合部における2枚のラミネートシート間から外部に引き出されている。
【0018】
また、電極タブ40bは、たとえば、銅により形成された板状の負極電極端子であり、外装部材30内部の電池要素20の負極板28に接続されつつ、外装部材30の接合部における2枚のラミネートシート32、32間から外部に引き出されている。電極タブ40bは、外装部材30外部に引き出された部分に該電極タブ40bの導出方向に延びる切欠が設けられることによって、接続部42と、電圧検出部44とに分離されている。
【0019】
接続部42は、後述するように複数の扁平型電池10が組電池として電気的に接続される際に、他の扁平型電池10の電極タブ40aと接続される。電圧検出部44は、組電池に扁平型電池10が組み込まれる際に、扁平型電池10の電圧を検出するために、後述の図6に示すように、制御装置80(電圧検出手段)と電圧検出線75を介して接続される端子となる。
【0020】
ここで、電極タブ40bは、図1において点線で示すように、ラミネートシート32の接合部分における2枚のラミネートシート32、32間に位置するdの位置から、前記外装部材30外部に露出する先端部分までに切り欠きが設けられて、接続部42および電圧検出部44に分離されていることが好ましい。換言すると、接続部42および電圧検出部44に分離される分岐点がラミネートシート32、32間に挟まれていることが好ましい。
【0021】
(組電池)
次に、複数の上記扁平型電池10が組電池50として直列接続される第1の実施の形態の場合について説明する。
【0022】
図3は、複数の扁平型電池10を積層した第1の実施形態の組電池を示す斜視図である。
【0023】
図3に示すように、扁平型電池10は、図1に示す扁平型電池10と、鏡対称な扁平型電池10が用意され、交互に積層される。ここで、電極タブ40aおよび電極タブ40bが積層方向に交互に配列し、かつ、電極タブ40aと電極タブ40bの接続部42とが扁平型電池10の積層方向に一列に配列するように、扁平型電池10の姿勢が決定される。これにより、電極タブ40aおよび電極タブ40bの接続部42が積層方向に一列に配列すると共に、電圧検出部44も積層方向に一列に配列する。
【0024】
積層上下の電極タブ40aおよび電極タブ40bの接続部42は、溶接等により接続される。ただし、積層方向に配列した電極タブ40aと電極タブ40bの接続部42(以下単に接続部42と記載する)とが全て接続されては短絡してしまうので、扁平型電池10の電極タブ40aと接続部42とのうちの一方が、その扁平型電池10の上層(扁平型電池の積層方向を上下とした場合の上側)の他の扁平型電池10の電極タブ40aと接続部42とのうちの他方と接続される場合、その扁平型電池10の他方、すなわち電極タブ40aと接続部42とのうちの上層の扁平型電池に接続されていない方は下層(扁平型電池の積層方向を上下とした場合の下側)の他の扁平型電池10の電極タブ40aと接続部42とのうちの一方と接続される。すなわち、ある扁平型電池10の電極タブ40aとその上層の他の扁平型電池10の接続部42とが接続された場合には、その扁平型電池10の接続部42は下層の他の扁平型電池10の電極タブ40aと接続される。また、積層方向に隣り合う扁平型電池の電極タブ40aと接続部42とのうち、接続されていない電極タブと接続部42とが接触しないように、接続されていない電極タブと接続部42との間には絶縁性の板状スペーサ60が配置される。
【0025】
スペーサ60は、図3に示すように、電圧検出部44と積層される部位の厚み方向寸法が、接続部42と積層される部位の厚み方向寸法よりも厚い。
【0026】
図3では、説明の簡略化のために4枚の扁平型電池10を積層する場合を例示しているが、実際には4枚以上であることが多く、例えば、8枚の扁平型電池10が積層されて組電池が形成される。8枚の扁平型電池10および4枚のスペーサ60を積層していくと、図4に示すような形態の組電池になる。
【0027】
図4は複数の扁平型電池10を積層した組電池50を示す斜視図、図5は図4の5−5線に沿って見た断面図、図6は図4の6−6線に沿って見た断面図である。
【0028】
図4〜6では、8枚の扁平型電池10を積層してなる組電池の様子を示している。
【0029】
図4および図5に示すように、電極タブ40aと電極タブ40bの接続部42とは、スペーサ60間の隙間において接続されている。スペーサ60間に隙間があるので、接続部42は、電池積層方向に対して固定されておらず、すなわち、揺動自在である。一方、図4および図6に示すように、電圧検出部44はスペーサ60により挟持され、一定ピッチで固定されている。固定された電圧検出部44には、図6に示すように、電圧検出線75を束ねて一度に各電圧検出部44と接続できるようにした多極型コネクタ70を容易に差し込める。差し込んだ多極型コネクタ70は電圧検出線75を介して図6に示すように制御装置80に接続され、個別に検出される扁平型電池10電圧値に基づいて、各扁平型電池10の劣化状態や充放電の制御を行なえるようになっている。
【0030】
以上のように、扁平型電池10を接続して組電池50を形成できる。
【0031】
本実施形態の扁平型電池10および組電池50の効果は次の通りである。
【0032】
本実施形態の扁平型電池10によれば、電極タブ40bの先端が接続部42および電圧検出部44に分離されている。扁平型電池10の電圧を検出する場合、制御装置80が電圧検出線75を介して電圧検出部44に接続される。したがって、扁平型電池10を車両等の振動する環境に適用する場合であっても、電圧検出線75の振動が接続部42にはほとんど伝達されない。結果として、振動の応力により接続部42が破断されることがなく、扁平型電池10の出力が切断されない。
【0033】
また、外装部材30の接合部における2枚のラミネートシート32、32間に挟まれている位置dから電極タブ40bの先端に向かって、切欠が設けられることによって電極タブ40bが接続部42と電圧検出部44に分岐している。すなわち、接続部42と電圧検出部44の分岐点がラミネートシート32、32の接合部中にある。したがって、電極タブ40bの分岐点周辺の強度を向上でき、電極タブ40bの破断を防止できる。
【0034】
本実施形態の組電池50によれば、電極タブ40a、bと共に積層されるスペーサ60の電圧検出部44と積層される部位の厚み方向寸法が、接続部42と積層される部位の厚み方向寸法よりも厚い。このため、接続部42がスペーサ60間において扁平型電池10の積層方向に揺動自在である。したがって、接続部42が電圧検出部44と共に扁平型電池10の積層方向に対して固定されていると、たとえば、電圧検出部44と扁平型電池10とに異なる振動が入力されたような場合において、接続部42と電圧検出部44とに電圧検出線75と扁平型電池10との振動差による応力が集中して寿命が低下する恐れがあるが、接続部42は固定されていないので、扁平型電池と一体で揺動し、応力の集中を防止することができる。結果として、少なくとも、接続部42の寿命低下は防止でき、扁平型電池10同士の電気的接続信頼性の低下を防止できる。
【0035】
一方、電圧検出部44の位置が固定されているので、多極型コネクタを容易に差し込める。電圧検出部44の位置が固定されていない場合、電圧検出部44の扁平型電池の積層方向における位置が自由となり、多極型コネクタを簡単に差し込みにくい。
【0036】
なお、上記実施形態では、図1に示すように、電極タブ40bを接続部42と電圧検出部44の間に切り欠きを設けて隙間ができるように分離している。しかし、これに限定されない。図7は、他の扁平型電池10を示す斜視図である。図7に示すように、電極タブ40bに単に切れ込みを入れて、接続部42と電圧検出部44とに分離してもよい。つまり、切り欠きは単に切れ込みであってもよく、または、細いスリット状のものであってもよく適宜変更可能である。
【0037】
「第2の実施の形態」
(扁平型電池)
図8は扁平型電池の一例を示す斜視図である。図8に示す扁平型電池の2−2断面図は図2に示した断面図と同一であるのでその説明は省略する。
【0038】
図8に示すように、扁平型電池100は、電力を発生する電池要素120と、電池要素120を封止する外装部材130と、外装部材130の対抗する2辺から外部に引き出されている板状の電極タブ(電極端子)140aと140bとを有する。
【0039】
電極タブ140aは、たとえば、アルミニウムにより形成された板状の正極電極端子であり、電池要素120の正極板24(図2参照)に接続されつつ、外装部材130の接合部における2枚のラミネートシート間から外部に引き出されている。
【0040】
また、電極タブ140bは、たとえば、銅により形成された板状の負極電極端子であり、外装部材130内部の電池要素120の負極板28(図2参照)に接続されつつ、外装部材30の接合部における2枚のラミネートシート32、32間から外部に引き出されている。
【0041】
電極タブ140aと電極タブ140bとは、外装部材130外部に引き出された部分にそれぞれの電極タブ140a、140bの導出方向に延びる切欠が設けられ、これによって、電極タブ140aが接続部141と電圧検出部142に、また、電極タブ140bが接続部143と電圧検出部144にそれぞれ分離されている。
【0042】
電極タブ140aと140bの各電圧検出部142、144は扁平型電池100の電圧を検出するための電圧検出部として用いられる。
【0043】
各扁平型電池の接続部143は、後述するように複数の扁平型電池100が組電池として電気的に接続される際に、他の扁平型電池100の電極タブ141と接続される。この接続によって、組電池を構成する全ての扁平型電池100が直列に接続される。電圧検出部144は、組電池に組み込まれた扁平型電池100の電圧を検出するための端子として用いられ、後述の図11に示す制御装置180(電圧検出手段)に電圧検出線175を介して接続される。
【0044】
ここで、電極タブ140a、140bは、図8において点線で示すように、図2において示したラミネートシート32の接合部分における2枚のラミネートシート32、32間に位置するdの位置から、前記外装部材130外部に露出する先端部分までに切り欠きが設けられて、接続部141、143および電圧検出部142、144に分離されていることが好ましい。換言すると、接続部141および電圧検出部142、並びに接続部143および電圧検出部144に分離される分岐点がラミネートシート32、32間に挟まれていることが好ましい。
【0045】
(組電池)
次に、複数の上記扁平型電池100が組電池150として直列接続される第2の実施の形態の場合について説明する。
【0046】
図9は、複数の扁平型電池100を積層した第2の実施形態の組電池を示す斜視図である。
【0047】
図9に示すように、扁平型電池100は、図8に示す扁平型電池100を、接続部141と接続部143とが同列に積層されるように、また、電圧検出部142と電圧検出部144とが同列に積層されるように、扁平型電池100の向きを交互に積層する。このように積層して行くことによって、接続部が扁平型電池100の積層方向に一列に配列され、同時に電圧検出部も積層方向に一列に配列される。
【0048】
すなわち図9に示すように、積層方向に配列した接続部141と接続部143とが全て接続されてしまっては扁平型電池100同士が短絡してしまうので、扁平型電池100の接続部141とその扁平型電池100下層(扁平型電池の積層方向を上下とした場合の下側)に位置される接続部143とは溶接などで電気的に接続し、扁平型電池100の接続部143とその扁平型電池100下層に位置される接続部141とはスペーサ160を用いて電気的に絶縁する。
【0049】
一方、全ての扁平型電池100の電圧検出部142と電圧検出部144は電気的に絶縁させる必要があるので、スペーサ160およびスペーサ165を用いて絶縁する。スペーサ160は図9に示すように電圧検出部142と電圧検出部144に対する部分の厚みが接続部141と接続部143に対する部分の厚みよりも厚く形成されている。また、スペーサ165の厚みはスペーサ160の電圧検出部142と電圧検出部144に対する部分の厚みと同じである。
【0050】
図9では、説明の簡略化のために4枚の扁平型電池100を積層する場合を例示しているが、実際には4枚以上であることが多く、例えば8枚の扁平型電池100が積層されて組電池が形成される。8枚の扁平型電池100および片側4枚のスペーサ160および4枚のスペーサ165を積層していくと、図10に示すような形態の組電池になる。
【0051】
図10は複数の扁平型電池100を積層した組電池150を示す斜視図、図11は図10の6−6線に沿って見た断面図である。図10の5−5線に沿って見た断面図は、図5の40aを143に、42を141に、60を160に置き換えれば、図5と同一であるので、その図面は省略する。
【0052】
図10、図11では、8枚の扁平型電池100を積層してなる組電池の様子を示している。
【0053】
図5から推測されるように、接続部141と接続部143とは、スペーサ160間の隙間において接続されている。スペーサ160間には隙間があるので、接続部141と143とは、溶接などで接続された状態ではあるが、積層方向に対して固定されておらず、すなわち、揺動自在である。一方、図10および図11に示すように、電圧検出部142と電圧検出部144はスペーサ160およびスペーサ165により挟持され、一定ピッチで固定されている。固定された電圧検出部142と電圧検出部144には、図11に示すように、電圧検出線175を束ねて一度に各電圧検出部142と電圧検出部144に接続できるようにした多極型コネクタ170を容易に差し込める。差し込んだ多極型コネクタ170は電圧検出線175を介して制御装置180に接続され、個別に検出される扁平型電池100の電圧値に基づいて、各扁平型電池100の劣化状態や充放電の制御を行なえるようになっている。
【産業上の利用可能性】
【0054】
本発明は、扁平型電池を用いた組電池に対して適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【0055】
【図1】第1の実施の形態に係る扁平型電池の一例を示す斜視図である。
【図2】図2は図1の2−2線に沿った断面図である。
【図3】第1の実施の形態において複数の扁平型電池を積層する様子を示す斜視図である。
【図4】第1の実施の形態において複数の扁平型電池を積層した組電池を示す斜視図である。
【図5】図4の5−5線に沿って見た断面図である。
【図6】図4の6−6線に沿って見た断面図である。
【図7】第1の実施の形態に係る他の扁平型電池を示す斜視図である。
【0056】
【図8】第2の実施の形態に係る扁平型電池の一例を示す斜視図である。
【図9】第2の実施の形態において複数の扁平型電池を積層する様子を示す斜視図である。
【図10】第2の実施の形態において複数の扁平型電池を積層した組電池を示す斜視図である。
【図11】図10の6−6線に沿って見た断面図である。
【符号の説明】
【0057】
10…扁平型電池、
20…電池要素、
22…集電体、
24…正極活物質層、
26…セパレータ、
28…負極活物質層、
30…外装部材、
32…ラミネートシート、
40a、40b…電極端子(電極タブ)、
42…接続部、
44…電圧検出部、
50…組電池、
60…スペーサ、
70…多極型コネクタ、
75…電圧検出線、
80…制御装置、
100…扁平型電池、
120…電池要素、
130…外装部材、
140a、140b…電極端子(電極タブ)、
141、143…接続部、
142、144…電圧検出部、
150…組電池、
160…スペーサ、
165…スペーサ、
170…多極型コネクタ、
175…電圧検出線、
180…制御装置。
【技術分野】
【0001】
本発明は、振動環境下に適した扁平型電池および該扁平型電池を用いた組電池に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、各種電源として、軽量化および薄型化の要請を満たす扁平型の二次電池(以下、扁平型電池という)が注目されている。扁平型電池は、電池要素と、電極タブと、ラミネートフィルムとを含む。電池要素は、正極活物質層を備えた正極板と負極活物質層を備えた負極板とがセパレータを介して交互に複数積層された積層電極と、電解質からなる。電極タブは、電池要素に接続されており、電池要素の電流を導く。ラミネートフィルムは、2枚用意され、電池要素を挟み込んで密閉する。ここで、電極タブの一部は、ラミネートフィルム外部に引き出され、扁平型電池の電極端子として機能する。
【0003】
このような複数の扁平型電池は、積層され、電極端子同士が溶接等によって接続されて、組電池として、高出力を必要とする電気自動車やハイブリッド自動車などに適用される(たとえば、特許文献1参照)。
【0004】
このような組電池では、通常、各扁平型電池の電極端子に電圧検出線が接続され、制御装置により電圧が検出され、検出結果に基づいて、各扁平型電池の充放電が制御されている。
【特許文献1】特開2004−227921号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、上記のように扁平型電池の電極端子に電圧検出線を接続した場合、車両等の振動が入力する環境下では、電圧検出線の振動が電極端子に入力されてしまう。これでは、振動による応力が電極端子の一部に集中して、電極端子の寿命が低下し、扁平型電池間の電気的接続の信頼性が低下する虞がある。
【0006】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電圧検出線の振動に起因する電極端子の寿命低下を防止できる電池および該電池を含む組電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
(1)本発明の扁平型電池は、電力を発生する電池要素を内部に封止する外装部材と、前記電池要素に接続されると共に前記外装部材内部から外部に導出された板状の電極端子とを備えた扁平型電池を複数積層すると共に、積層方向に隣り合う扁平型電池の電極端子同士を接続して成る組電池において、前記扁平型電池の電極端子は、他の扁平型電池と接続する接続部と、該扁平型電池の出力電圧を検出する電圧検出手段に電圧検出線を介して接続される電圧検出部とを備え前記電極端子の接続部と電圧検出部との間に切り欠きが設けられることによって、電圧検出部と接続部とで互いに分離されている。
【0008】
(2)本発明の組電池は、(1)の扁平型電池を複数積層して形成された組電池であって、扁平型電池の電極端子の接続部は、扁平型電池の積層方向に対して揺動自在とされると共に、電圧検出部は、前記扁平型電池の積層方向に対して固定されている。
【発明の効果】
【0009】
本発明の扁平型電池は、電極端子が接続部と電圧検出部に分離されているので、電圧検出部に電圧検出手段が電圧検出線を介して接続されて電圧検出線から電圧検出部に振動が入力されても、接続部へほとんど振動が伝達しない。したがって、電圧検出部に入力した振動の応力による電極端子の寿命低下を防止することができる。
【0010】
さらに、本発明の組電池は、扁平型電池の積層方向に対して電圧検出部が固定され、接続部が揺動自在である。したがって、接続部が電圧検出部と共に扁平型電池の積層方向に対して固定されていると、たとえば、電圧検出線と扁平型電池とに異なる振動が入力されたような場合において、接続部と電圧検出部とに電圧検出線と扁平型電池との振動差による応力が集中して寿命が低下する恐れがあるが、接続部は固定されていないので、扁平型電池と一体で揺動し、応力の集中を防止することができる。結果として、少なくとも、接続部の寿命低下を防止することができ、扁平型電池同士の電気的接続信頼性を維持できる。
【0011】
一方、電圧検出部の位置が固定されているので、電圧検出線を束ねて一度に各電圧検出
部と接続できるようにした多極型コネクタを容易に差し込める。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を「第1の実施の形態」と「第2の実施の形態」とに分けて説明する。
「第1の実施の形態」
(扁平型電池)
図1は扁平型電池の一例を示す斜視図、図2は図1の2−2線に沿った断面図である。なお、説明の明確化のために、図面に示してある例えばラミネートシートなどの部材の厚みや大きさは一部誇張して示している。
【0013】
図1、2に示すように、扁平型電池10は、電力を発生する電池要素20と、電池要素20を封止する外装部材30と、外装部材30の内部から外部に引き出されている板状の電極タブ(電極端子)40a、40bとを有する。
【0014】
電池要素20は、たとえば、図2に示すように、正極活物質層を備えた正極板24、セパレータ26、負極活物質層を備えた負極板28が順に積層されてなる積層電極と、不図示の電解質とから構成されて、電力を発生する。
【0015】
外装部材30は電池要素20を内包保護する。外装部材30は、2枚のラミネートシート(シート部材)32により形成されている。ラミネートシート32は、アルミニウム層の両面が樹脂層で被覆された三層構造を有する。少なくとも一方のラミネートシート32は、電池要素20を内包する空間を設けるために、中高状に加工されている。2枚のラミネートシート32の外周縁は、熱融着等により接合され、接合部が形成される。これにより、外装部材30内部に、電池要素20が封止される。
【0016】
電極タブ40a、40bは、それぞれ、電池要素20の正極板24および負極板28に接続されており、電池要素20から電力を引き出す電極端子である。
【0017】
電極タブ40aは、たとえば、アルミニウムにより形成された板状の正極電極端子であり、電池要素20の正極板24に接続されつつ、外装部材30の接合部における2枚のラミネートシート間から外部に引き出されている。
【0018】
また、電極タブ40bは、たとえば、銅により形成された板状の負極電極端子であり、外装部材30内部の電池要素20の負極板28に接続されつつ、外装部材30の接合部における2枚のラミネートシート32、32間から外部に引き出されている。電極タブ40bは、外装部材30外部に引き出された部分に該電極タブ40bの導出方向に延びる切欠が設けられることによって、接続部42と、電圧検出部44とに分離されている。
【0019】
接続部42は、後述するように複数の扁平型電池10が組電池として電気的に接続される際に、他の扁平型電池10の電極タブ40aと接続される。電圧検出部44は、組電池に扁平型電池10が組み込まれる際に、扁平型電池10の電圧を検出するために、後述の図6に示すように、制御装置80(電圧検出手段)と電圧検出線75を介して接続される端子となる。
【0020】
ここで、電極タブ40bは、図1において点線で示すように、ラミネートシート32の接合部分における2枚のラミネートシート32、32間に位置するdの位置から、前記外装部材30外部に露出する先端部分までに切り欠きが設けられて、接続部42および電圧検出部44に分離されていることが好ましい。換言すると、接続部42および電圧検出部44に分離される分岐点がラミネートシート32、32間に挟まれていることが好ましい。
【0021】
(組電池)
次に、複数の上記扁平型電池10が組電池50として直列接続される第1の実施の形態の場合について説明する。
【0022】
図3は、複数の扁平型電池10を積層した第1の実施形態の組電池を示す斜視図である。
【0023】
図3に示すように、扁平型電池10は、図1に示す扁平型電池10と、鏡対称な扁平型電池10が用意され、交互に積層される。ここで、電極タブ40aおよび電極タブ40bが積層方向に交互に配列し、かつ、電極タブ40aと電極タブ40bの接続部42とが扁平型電池10の積層方向に一列に配列するように、扁平型電池10の姿勢が決定される。これにより、電極タブ40aおよび電極タブ40bの接続部42が積層方向に一列に配列すると共に、電圧検出部44も積層方向に一列に配列する。
【0024】
積層上下の電極タブ40aおよび電極タブ40bの接続部42は、溶接等により接続される。ただし、積層方向に配列した電極タブ40aと電極タブ40bの接続部42(以下単に接続部42と記載する)とが全て接続されては短絡してしまうので、扁平型電池10の電極タブ40aと接続部42とのうちの一方が、その扁平型電池10の上層(扁平型電池の積層方向を上下とした場合の上側)の他の扁平型電池10の電極タブ40aと接続部42とのうちの他方と接続される場合、その扁平型電池10の他方、すなわち電極タブ40aと接続部42とのうちの上層の扁平型電池に接続されていない方は下層(扁平型電池の積層方向を上下とした場合の下側)の他の扁平型電池10の電極タブ40aと接続部42とのうちの一方と接続される。すなわち、ある扁平型電池10の電極タブ40aとその上層の他の扁平型電池10の接続部42とが接続された場合には、その扁平型電池10の接続部42は下層の他の扁平型電池10の電極タブ40aと接続される。また、積層方向に隣り合う扁平型電池の電極タブ40aと接続部42とのうち、接続されていない電極タブと接続部42とが接触しないように、接続されていない電極タブと接続部42との間には絶縁性の板状スペーサ60が配置される。
【0025】
スペーサ60は、図3に示すように、電圧検出部44と積層される部位の厚み方向寸法が、接続部42と積層される部位の厚み方向寸法よりも厚い。
【0026】
図3では、説明の簡略化のために4枚の扁平型電池10を積層する場合を例示しているが、実際には4枚以上であることが多く、例えば、8枚の扁平型電池10が積層されて組電池が形成される。8枚の扁平型電池10および4枚のスペーサ60を積層していくと、図4に示すような形態の組電池になる。
【0027】
図4は複数の扁平型電池10を積層した組電池50を示す斜視図、図5は図4の5−5線に沿って見た断面図、図6は図4の6−6線に沿って見た断面図である。
【0028】
図4〜6では、8枚の扁平型電池10を積層してなる組電池の様子を示している。
【0029】
図4および図5に示すように、電極タブ40aと電極タブ40bの接続部42とは、スペーサ60間の隙間において接続されている。スペーサ60間に隙間があるので、接続部42は、電池積層方向に対して固定されておらず、すなわち、揺動自在である。一方、図4および図6に示すように、電圧検出部44はスペーサ60により挟持され、一定ピッチで固定されている。固定された電圧検出部44には、図6に示すように、電圧検出線75を束ねて一度に各電圧検出部44と接続できるようにした多極型コネクタ70を容易に差し込める。差し込んだ多極型コネクタ70は電圧検出線75を介して図6に示すように制御装置80に接続され、個別に検出される扁平型電池10電圧値に基づいて、各扁平型電池10の劣化状態や充放電の制御を行なえるようになっている。
【0030】
以上のように、扁平型電池10を接続して組電池50を形成できる。
【0031】
本実施形態の扁平型電池10および組電池50の効果は次の通りである。
【0032】
本実施形態の扁平型電池10によれば、電極タブ40bの先端が接続部42および電圧検出部44に分離されている。扁平型電池10の電圧を検出する場合、制御装置80が電圧検出線75を介して電圧検出部44に接続される。したがって、扁平型電池10を車両等の振動する環境に適用する場合であっても、電圧検出線75の振動が接続部42にはほとんど伝達されない。結果として、振動の応力により接続部42が破断されることがなく、扁平型電池10の出力が切断されない。
【0033】
また、外装部材30の接合部における2枚のラミネートシート32、32間に挟まれている位置dから電極タブ40bの先端に向かって、切欠が設けられることによって電極タブ40bが接続部42と電圧検出部44に分岐している。すなわち、接続部42と電圧検出部44の分岐点がラミネートシート32、32の接合部中にある。したがって、電極タブ40bの分岐点周辺の強度を向上でき、電極タブ40bの破断を防止できる。
【0034】
本実施形態の組電池50によれば、電極タブ40a、bと共に積層されるスペーサ60の電圧検出部44と積層される部位の厚み方向寸法が、接続部42と積層される部位の厚み方向寸法よりも厚い。このため、接続部42がスペーサ60間において扁平型電池10の積層方向に揺動自在である。したがって、接続部42が電圧検出部44と共に扁平型電池10の積層方向に対して固定されていると、たとえば、電圧検出部44と扁平型電池10とに異なる振動が入力されたような場合において、接続部42と電圧検出部44とに電圧検出線75と扁平型電池10との振動差による応力が集中して寿命が低下する恐れがあるが、接続部42は固定されていないので、扁平型電池と一体で揺動し、応力の集中を防止することができる。結果として、少なくとも、接続部42の寿命低下は防止でき、扁平型電池10同士の電気的接続信頼性の低下を防止できる。
【0035】
一方、電圧検出部44の位置が固定されているので、多極型コネクタを容易に差し込める。電圧検出部44の位置が固定されていない場合、電圧検出部44の扁平型電池の積層方向における位置が自由となり、多極型コネクタを簡単に差し込みにくい。
【0036】
なお、上記実施形態では、図1に示すように、電極タブ40bを接続部42と電圧検出部44の間に切り欠きを設けて隙間ができるように分離している。しかし、これに限定されない。図7は、他の扁平型電池10を示す斜視図である。図7に示すように、電極タブ40bに単に切れ込みを入れて、接続部42と電圧検出部44とに分離してもよい。つまり、切り欠きは単に切れ込みであってもよく、または、細いスリット状のものであってもよく適宜変更可能である。
【0037】
「第2の実施の形態」
(扁平型電池)
図8は扁平型電池の一例を示す斜視図である。図8に示す扁平型電池の2−2断面図は図2に示した断面図と同一であるのでその説明は省略する。
【0038】
図8に示すように、扁平型電池100は、電力を発生する電池要素120と、電池要素120を封止する外装部材130と、外装部材130の対抗する2辺から外部に引き出されている板状の電極タブ(電極端子)140aと140bとを有する。
【0039】
電極タブ140aは、たとえば、アルミニウムにより形成された板状の正極電極端子であり、電池要素120の正極板24(図2参照)に接続されつつ、外装部材130の接合部における2枚のラミネートシート間から外部に引き出されている。
【0040】
また、電極タブ140bは、たとえば、銅により形成された板状の負極電極端子であり、外装部材130内部の電池要素120の負極板28(図2参照)に接続されつつ、外装部材30の接合部における2枚のラミネートシート32、32間から外部に引き出されている。
【0041】
電極タブ140aと電極タブ140bとは、外装部材130外部に引き出された部分にそれぞれの電極タブ140a、140bの導出方向に延びる切欠が設けられ、これによって、電極タブ140aが接続部141と電圧検出部142に、また、電極タブ140bが接続部143と電圧検出部144にそれぞれ分離されている。
【0042】
電極タブ140aと140bの各電圧検出部142、144は扁平型電池100の電圧を検出するための電圧検出部として用いられる。
【0043】
各扁平型電池の接続部143は、後述するように複数の扁平型電池100が組電池として電気的に接続される際に、他の扁平型電池100の電極タブ141と接続される。この接続によって、組電池を構成する全ての扁平型電池100が直列に接続される。電圧検出部144は、組電池に組み込まれた扁平型電池100の電圧を検出するための端子として用いられ、後述の図11に示す制御装置180(電圧検出手段)に電圧検出線175を介して接続される。
【0044】
ここで、電極タブ140a、140bは、図8において点線で示すように、図2において示したラミネートシート32の接合部分における2枚のラミネートシート32、32間に位置するdの位置から、前記外装部材130外部に露出する先端部分までに切り欠きが設けられて、接続部141、143および電圧検出部142、144に分離されていることが好ましい。換言すると、接続部141および電圧検出部142、並びに接続部143および電圧検出部144に分離される分岐点がラミネートシート32、32間に挟まれていることが好ましい。
【0045】
(組電池)
次に、複数の上記扁平型電池100が組電池150として直列接続される第2の実施の形態の場合について説明する。
【0046】
図9は、複数の扁平型電池100を積層した第2の実施形態の組電池を示す斜視図である。
【0047】
図9に示すように、扁平型電池100は、図8に示す扁平型電池100を、接続部141と接続部143とが同列に積層されるように、また、電圧検出部142と電圧検出部144とが同列に積層されるように、扁平型電池100の向きを交互に積層する。このように積層して行くことによって、接続部が扁平型電池100の積層方向に一列に配列され、同時に電圧検出部も積層方向に一列に配列される。
【0048】
すなわち図9に示すように、積層方向に配列した接続部141と接続部143とが全て接続されてしまっては扁平型電池100同士が短絡してしまうので、扁平型電池100の接続部141とその扁平型電池100下層(扁平型電池の積層方向を上下とした場合の下側)に位置される接続部143とは溶接などで電気的に接続し、扁平型電池100の接続部143とその扁平型電池100下層に位置される接続部141とはスペーサ160を用いて電気的に絶縁する。
【0049】
一方、全ての扁平型電池100の電圧検出部142と電圧検出部144は電気的に絶縁させる必要があるので、スペーサ160およびスペーサ165を用いて絶縁する。スペーサ160は図9に示すように電圧検出部142と電圧検出部144に対する部分の厚みが接続部141と接続部143に対する部分の厚みよりも厚く形成されている。また、スペーサ165の厚みはスペーサ160の電圧検出部142と電圧検出部144に対する部分の厚みと同じである。
【0050】
図9では、説明の簡略化のために4枚の扁平型電池100を積層する場合を例示しているが、実際には4枚以上であることが多く、例えば8枚の扁平型電池100が積層されて組電池が形成される。8枚の扁平型電池100および片側4枚のスペーサ160および4枚のスペーサ165を積層していくと、図10に示すような形態の組電池になる。
【0051】
図10は複数の扁平型電池100を積層した組電池150を示す斜視図、図11は図10の6−6線に沿って見た断面図である。図10の5−5線に沿って見た断面図は、図5の40aを143に、42を141に、60を160に置き換えれば、図5と同一であるので、その図面は省略する。
【0052】
図10、図11では、8枚の扁平型電池100を積層してなる組電池の様子を示している。
【0053】
図5から推測されるように、接続部141と接続部143とは、スペーサ160間の隙間において接続されている。スペーサ160間には隙間があるので、接続部141と143とは、溶接などで接続された状態ではあるが、積層方向に対して固定されておらず、すなわち、揺動自在である。一方、図10および図11に示すように、電圧検出部142と電圧検出部144はスペーサ160およびスペーサ165により挟持され、一定ピッチで固定されている。固定された電圧検出部142と電圧検出部144には、図11に示すように、電圧検出線175を束ねて一度に各電圧検出部142と電圧検出部144に接続できるようにした多極型コネクタ170を容易に差し込める。差し込んだ多極型コネクタ170は電圧検出線175を介して制御装置180に接続され、個別に検出される扁平型電池100の電圧値に基づいて、各扁平型電池100の劣化状態や充放電の制御を行なえるようになっている。
【産業上の利用可能性】
【0054】
本発明は、扁平型電池を用いた組電池に対して適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【0055】
【図1】第1の実施の形態に係る扁平型電池の一例を示す斜視図である。
【図2】図2は図1の2−2線に沿った断面図である。
【図3】第1の実施の形態において複数の扁平型電池を積層する様子を示す斜視図である。
【図4】第1の実施の形態において複数の扁平型電池を積層した組電池を示す斜視図である。
【図5】図4の5−5線に沿って見た断面図である。
【図6】図4の6−6線に沿って見た断面図である。
【図7】第1の実施の形態に係る他の扁平型電池を示す斜視図である。
【0056】
【図8】第2の実施の形態に係る扁平型電池の一例を示す斜視図である。
【図9】第2の実施の形態において複数の扁平型電池を積層する様子を示す斜視図である。
【図10】第2の実施の形態において複数の扁平型電池を積層した組電池を示す斜視図である。
【図11】図10の6−6線に沿って見た断面図である。
【符号の説明】
【0057】
10…扁平型電池、
20…電池要素、
22…集電体、
24…正極活物質層、
26…セパレータ、
28…負極活物質層、
30…外装部材、
32…ラミネートシート、
40a、40b…電極端子(電極タブ)、
42…接続部、
44…電圧検出部、
50…組電池、
60…スペーサ、
70…多極型コネクタ、
75…電圧検出線、
80…制御装置、
100…扁平型電池、
120…電池要素、
130…外装部材、
140a、140b…電極端子(電極タブ)、
141、143…接続部、
142、144…電圧検出部、
150…組電池、
160…スペーサ、
165…スペーサ、
170…多極型コネクタ、
175…電圧検出線、
180…制御装置。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電力を発生する電池要素を内部に封止する外装部材と、前記電池要素に接続されると共に前記外装部材内部から外部に導出された板状の電極端子とを備えた扁平型電池を複数積層すると共に、積層方向に隣り合う扁平型電池の電極端子同士を接続して成る組電池の前記扁平型電池であって、 前記扁平型電池の電極端子は、他の扁平型電池と接続する接続部と、該扁平型電池の出力電圧を検出する電圧検出手段に電圧検出線を介して接続される電圧検出部とを備え
前記電極端子の接続部と電圧検出部との間に切り欠きが設けられることによって、電圧検出部と接続部とで互いに分離されていることを特徴とする扁平型電池。
【請求項2】
前記外装部材は、二枚のシート状部材の外周縁を接合した接合部を形成することによって内部に電池要素を封止すると共に、前記電極端子が前記接合部の二枚のシート状部材間から外部に導出され、 前記切り欠きは前記電極端子の導出方向先端から前記接合部の二枚のシート状部材間まで延びていることを特徴とする請求項1に記載の扁平型電池。
【請求項3】
請求項1または請求項2に記載の扁平型電池を複数積層すると共に、積層方向に隣り合う扁平型電池の電極端子同士を接続して成る組電池であって、
前記扁平型電池の電極端子の接続部は、前記扁平型電池の積層方向に対して揺動自在とされると共に、
前記電圧検出部は、前記扁平型電池の積層方向に対して固定されていることを特徴とする組電池。
【請求項4】
前記積層された複数の扁平型電池の電圧検出部は、板状の絶縁部材であるスペーサを介して積層され、前記電圧検出部は前記スペーサ間に狭持されることによって、前記扁平型電池の積層方向に対して固定されていることを特徴とする請求項3に記載の組電池。
【請求項1】
電力を発生する電池要素を内部に封止する外装部材と、前記電池要素に接続されると共に前記外装部材内部から外部に導出された板状の電極端子とを備えた扁平型電池を複数積層すると共に、積層方向に隣り合う扁平型電池の電極端子同士を接続して成る組電池の前記扁平型電池であって、 前記扁平型電池の電極端子は、他の扁平型電池と接続する接続部と、該扁平型電池の出力電圧を検出する電圧検出手段に電圧検出線を介して接続される電圧検出部とを備え
前記電極端子の接続部と電圧検出部との間に切り欠きが設けられることによって、電圧検出部と接続部とで互いに分離されていることを特徴とする扁平型電池。
【請求項2】
前記外装部材は、二枚のシート状部材の外周縁を接合した接合部を形成することによって内部に電池要素を封止すると共に、前記電極端子が前記接合部の二枚のシート状部材間から外部に導出され、 前記切り欠きは前記電極端子の導出方向先端から前記接合部の二枚のシート状部材間まで延びていることを特徴とする請求項1に記載の扁平型電池。
【請求項3】
請求項1または請求項2に記載の扁平型電池を複数積層すると共に、積層方向に隣り合う扁平型電池の電極端子同士を接続して成る組電池であって、
前記扁平型電池の電極端子の接続部は、前記扁平型電池の積層方向に対して揺動自在とされると共に、
前記電圧検出部は、前記扁平型電池の積層方向に対して固定されていることを特徴とする組電池。
【請求項4】
前記積層された複数の扁平型電池の電圧検出部は、板状の絶縁部材であるスペーサを介して積層され、前記電圧検出部は前記スペーサ間に狭持されることによって、前記扁平型電池の積層方向に対して固定されていることを特徴とする請求項3に記載の組電池。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2007−27085(P2007−27085A)
【公開日】平成19年2月1日(2007.2.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−77454(P2006−77454)
【出願日】平成18年3月20日(2006.3.20)
【出願人】(000003997)日産自動車株式会社 (16,386)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成19年2月1日(2007.2.1)
【国際特許分類】
【出願日】平成18年3月20日(2006.3.20)
【出願人】(000003997)日産自動車株式会社 (16,386)
【Fターム(参考)】
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