組電池
【課題】二次電池とバスバーとの電気抵抗を小さくし、かつ、バスバーの取付けの作業性を向上する。
【解決手段】二次電池１の外部正極および負極の端子６１、７１を接続するバスバー５０は、ほぼ平坦な板状形状のベース部５１およびベース部５１とほぼ垂直に立設された複数の放熱用フィン５２を有する。ベース部５１には一対の貫通孔５３が形成された取付部５１ａが形成されており、取付部５１ａには放熱用フィン５２は形成されていない。貫通孔５３をボルト構造の外部正極および負極の端子６１、７１に貫通し、ナット５７によりバスバー５０を電池蓋３に締結する。
【解決手段】二次電池１の外部正極および負極の端子６１、７１を接続するバスバー５０は、ほぼ平坦な板状形状のベース部５１およびベース部５１とほぼ垂直に立設された複数の放熱用フィン５２を有する。ベース部５１には一対の貫通孔５３が形成された取付部５１ａが形成されており、取付部５１ａには放熱用フィン５２は形成されていない。貫通孔５３をボルト構造の外部正極および負極の端子６１、７１に貫通し、ナット５７によりバスバー５０を電池蓋３に締結する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各二次電池の正・負極端子をバスバーで接続した組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池等の複数の角形二次電池を、相互に、バスバーで接続して構成された組電池が知られている。このような組電池は、近年、電気自動車やハイブリッド電気自動車の電源装置として注目されている。
組電池は、大電流を充放電するために発熱量が大きく、高温に昇温する。このため、冷却する必要がある。
【０００３】
冷却手段として、放熱板を用いる方法が知られている。コストの低減および組立の効率化を図り、二次電池を相互に電気的に接続するバスバーに放熱用フィンを設けた構造が知られている（例えば、特許文献１、図１−３、第２７段落参照）。この文献に記載された組電池では、金属板を折り曲げて３つの山および２つの谷が交互に形成されたバスバーを用いる。このバスバーを、板状に形成された隣接する二次電池の正負極端子間に、載置する。この文献には、バスバーと正負極端子との取付け構造に関しての説明は記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１００８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献に記載された組電池においては、バスバー全体が板状の放熱用フィンで構成されている。板状の放熱用フィンは板厚が小さく、正負極端子との接触面積が小さい。従って、バスバーと二次電池間の電気抵抗が大きくなる。また、バスバーの取付け構造に関する言及は無いが、バスバーに固定用の取付部が形成されていないため、取付け作業が困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の組電池は、電池蓋と電池缶により構成された電池容器内に正極電極と負極電極とを含む発電要素が収容され、正極電極および負極電極に、それぞれ、接続された正極端子および負極端子が電池蓋の内部からに突き出して設けられた複数の二次電池と、各二次電池の正極端子および負極端子を接続するバスバーとを備え、バスバーは、電池蓋の上面とほぼ平行に配置された平坦な取付部と、取付部に対してほぼ垂直に設けられた複数の放熱用フィンとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の組電池によれば、バスバーは、取付部と、この取付部にほぼ垂直に設けられた放熱用フィンとを有しており、取付部によって正極および負極端子との接触面積を増大させることができる。このため、バスバーと二次電池間の電気抵抗を低減することができる。また、取付部は電池蓋の上面とほぼ平行に配置されているため、電池蓋の上方から取付部を視認しながらバスバーの取付けを行うことができるため、取付け作業の効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る組電池に用いられる二次電池の一実施の形態としての外観斜視図。
【図２】図１に示された二次電池の分解斜視図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した拡大断面図。
【図４】二次電池に内蔵される発電要素の一実施の形態を示し、一部を展開した状態の斜視図。
【図５】本発明による組電池の一実施の形態の外観斜視図。
【図６】（ａ）は図５に図示された組電池の平面図、（ｂ）は図５に図示された組電池の正面図。
【図７】図５に図示されたバスバーの拡大斜視図。
【図８】（ａ）は図７に図示されたバスバーの平面図、（ｂ）は図７に図示されたバスバーの側面図。
【図９】本発明による組電池の実施形態２の外観斜視図。
【図１０】（ａ）は図９に図示された組電池の平面図、（ｂ）は図９に図示された組電池の正面図。
【図１１】本発明の組電池に用いられる実施形態３としてのバスバーの外観斜視図。
【図１２】本発明の組電池に用いられる実施形態４としてのバスバーの外観斜視図。
【図１３】本発明の組電池に用いられる実施形態５としてのバスバーの外観斜視図。
【図１４】本発明の組電池に用いられる二次電池の他の実施形態としての外観斜視図。
【図１５】図１４に図示された二次電池を用いて構成される組電池に用いられる、実施形態６としてのバスバーの拡大斜視図。
【図１６】（ａ）は図１５に図示されたバスバーの平面図、（ｂ）は図１５に図示されたバスバーの側面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
-実施形態１-
以下、本発明に係る組電池の一実施の形態を図面と共に説明する。図１は、本発明の組電池を構成する単電池としてのリチウムイオン角形二次電池の一実施の形態を示す外観斜視図であり、図２は、図１に示された二次電池の分解斜視図である。
二次電池１は、電池蓋３および電池缶４とから構成される薄型のほぼ直方体形状の電池容器内に、発電要素４０が収容され、図示はしないが非水電解液が注入されて構成されている。電池蓋３および電池缶４は、例えば、アルミニウムにより形成される。
【００１０】
電池蓋３には、正極集電板２１、負極集電板３１等が一体的に組み付けられ、電池蓋ユニット１０として構成される。電池蓋ユニット１０の正極集電板２１および負極集電板３１は、それぞれ、発電要素４０の正極金属箔４１ａ（図４参照）または負極集電箔４２ａ（図４参照）に、例えば、超音波溶接により接合されて電池蓋・発電ユニットとして一体化される。
【００１１】
電池缶４は、電池蓋３側に開口部４ａを有する薄箱型に形成されている。発電要素４０は、電池蓋・発電ユニットとされた状態で、電池缶４に収納される。発電要素４０を、図示しない絶縁シート内に収納したうえ、電池缶４内に収納するようにしてもよい。
【００１２】
図４は発電要素４０の巻き終り側を展開した状態の外観斜視図である。
発電要素４０は、正極電極４１と負極電極４２とを、第１、第２のセパレータ４３、４４を介在して図示しない軸芯の周りに扁平状に捲回して形成されたものである。
正極電極４１は、例えば、アルミニウム箔等からなる正極金属箔４１ａの表裏両面に正極合剤層４１ｂが形成されたものである。正極合剤層４１ｂは、正極金属箔４１ａの一側縁に、正極金属箔４１ａが露出された正極合剤未処理部４１ｃが形成されるように正極金属箔４１ａに正極合剤を塗工して形成される。
負極電極４２は、例えば、銅箔等からなる負極金属箔４２ａの表裏両面に負極合剤層４２ｂが塗工されたものである。負極合剤層４２ｂは、正極合剤未処理部４１ｃが配置された側縁と対向する側縁である他側縁に、負極金属箔４２ａが露出された負極合剤未処理部４２ｃが形成されるように負極金属箔４２ａに負極合剤を塗工して形成される。
【００１３】
正極合剤層４１ｂは、正極活物質としてマンガン酸リチウム（化学式ＬｉＭｎ２Ｏ４）１００重量部に対し、導電材として１０重量部の鱗片状黒鉛と結着剤（バインダ）として１０重量部のＰＶＤＦとを添加し、これに分散溶媒としてＮＭＰを添加、混練して作製する。この正極合剤を厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に正極合剤未処理部４１ｃを残して塗布する。その後、乾燥、プレス、裁断してアルミニウム箔を含まない正極活物質塗布部の厚さ（表裏両面の合計）９０μｍの正極電極４１を得る。
【００１４】
負極合剤層４２ｂは、負極活物質として非晶質炭素粉末１００重量部に対して、結着剤として１０重量部のポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦという。）を添加し、これに分散溶媒としてＮ−メチルビロリドン（以下、ＮＭＰという。）を添加、混練して作製する。この負極合剤を厚さ１０μｍの銅箔の両面に負極合剤未処理部４２ｃを残して塗布する。その後、乾燥、プレス、裁断して銅箔を含まない負極活物質塗布部の厚さ（表裏両面の合計）７０μｍの負極電極４２を得る。
【００１５】
発電要素４０を形成するには、図示しない軸芯に先端部を溶着させた第１、第２のセパレータ４３、４４の間に、それぞれ、負極電極４２の巻始め側端部を、正極電極４１の巻始め側端部よりも内側に位置するように配置して捲回する。この場合、正極合剤未処理部４１ｃと負極合剤未処理部４２ｃとは、幅方向（捲回方向に直交する方向）の反対側の側縁に位置するように配置する。負極合剤層４２ｂの幅は、正極合剤層４１ｂの幅よりも広く形成されている。また、第１のセパレータ４３の幅は、正極電極４１の正極合剤未処理部４１ｃを一側縁側において外部に露出する寸法とされている。第２のセパレータ４４の幅は、負極電極４２の負極合剤未処理部４２ｃを他側縁側において外部に露出する寸法とされている。
【００１６】
このように、発電要素４０は、正極金属箔４１ａの正極合剤未処理部４１ｃが外部に露出しており、負極金属箔４２ａの負極合剤未処理部４２ｃが外部に露出した状態に形成されている。
【００１７】
電池蓋３には非水電解液の注液口が設けられており、この注液口は、電解液注入後に注液栓１５により封口される。注液栓１５は、例えば、レーザ溶接によって電池蓋３の注液口の周縁部に接合される。また、電池蓋３の長手方向におけるほぼ中央には安全弁１６が形成されている。安全弁１６は、過充電等により電池内部に発生するガスを電池セルの外部に放出するためのものである。安全弁１６は、電池蓋３を局所的に薄肉にして溝を形成し、その溝部分において開裂し易くされている。
【００１８】
非水電解液には、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとを体積比で１：２の割合で混合した混合溶液中へ六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を１モル／リットルの濃度で溶解したものを用いることができる。
【００１９】
上記においては、バインダとしてＰＶＤＦを例示したが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴム、ニトリルゴム、スチレン／ブタジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレン等の重合体及びこれらの混合体などを使用するようにしてもよい。
【００２０】
また、非水電解液としては、上記以外に、一般的なリチウム塩を電解質とし、これを有機溶媒に溶解した非水電解液を用いるようにしてもよく、本発明は用いられるリチウム塩や有機溶媒には特に制限されない。例えば、電解質としては、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＢ（Ｃ６Ｈ５）４、ＣＨ３ＳＯ３Ｌｉ、ＣＦ３ＳＯ３Ｌｉ等やこれらの混合物を用いることができる。また、有機溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトニル等またはこれら２種類以上の混合溶媒を用いるようにしてもよく、混合配合比についても限定されるものではない。
【００２１】
図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した拡大断面図である。
電池蓋３の周縁部３ａは薄肉とされ（図４参照）、この周縁部３ａを電池缶４の開口部４ａ周縁部に嵌合した状態で、例えば、レーザ溶接によって電池缶４に接合され、外部に対し密封構造の電池容器が形成される。
正極側には、電池蓋３に、外部正極端子（正極端子）６１、正極接続端子６２、正極端子板６３、絶縁板６４、ガスケット６５および正極集電板２１が 取付けられた端子構造が構成されている。
外部正極端子６１、正極接続端子６２、正極端子板６３および正極集電板２１は、アルミニウム等の導電部材により形成されている。
【００２２】
正極端子板６３には、開口部６３ａと６３ｂが形成されている。外部正極端子６１は、端子部６１ａとベース部６１ｂを有するボルト構造を有しており、端子部６１ａの外周にはおねじ（おねじ部）が形成されている。外部正極端子６１の端子部６１ａは、正極端子板６３の開口部６３ａに挿通されている。外部正極端子６１のベース部６１ｂは、絶縁板６４の段部６４ａ内に収容され、絶縁板６４の段部６４ａを介して正極端子板６３と電池蓋３の段部３ｂとの間に挟持されている。
【００２３】
ガスケット６５は開口部６５ａを有する段付きリング状に形成されている。ガスケット６５は電池蓋の開口部３ｃに挿通されている。正極接続端子６２は、径大の下部筒部６２ａと径小の上部筒部６２ｂを有する段付円柱形状に形成されている。正極接続端子６２は、上部筒部６２ｂが、ガスケット６５の開口部６５ａおよび正極端子板６３の開口部６３ｂに挿通されている。正極端子板６３は、正極接続端子６２の上部筒部６２ｂによりかしめられ、正極端子板６３と共に電池蓋３に固定されている。
【００２４】
正極側の端子構造を形成するには次のようにする。
先ず、絶縁板６４の開口部６４ｂを電池蓋３の開口部３ｃに位置合わせすると共に、絶縁板６４の段部６４ａを電池蓋３の段部３ｂに収容する。次に、外部正極端子６１のベース部６１ｂを絶縁板６４の段部６４ａ内に収容する。次に、正極端子板６３を、その開口部６３ａを外部正極端子６１の端子部６１ａに嵌合すると共に、開口部６３ｂを電池蓋３の開口部３ｃに位置合わせする。次に、ガスケット６５を電池蓋３の開口部３ｃおよび絶縁板６４の開口部６４ｂに挿通する。この工程は、先にガスケット６５を電池蓋３の開口部３ｃに挿通し、この後、絶縁板６４を組み付けるようにしてもよい。
【００２５】
一方、予め、正極集電板２１を、その開口部２１ｃを正極接続端子６２の下部筒部６２ａに嵌合し、下部筒部６２ａの端面を圧着することにより、正極集電板２１を正極接続端子６２にかしめにより固定しておく。
そして、正極接続端子６２の上部筒部６２ｂをガスケット６５の開口部６５ａおよび正極端子板６３の開口部６３ｂに挿通し、上部筒部６２ｂを圧着して、正極端子板６３と正極接続端子６２とをかしめにより電池蓋３に固定する。
【００２６】
上記においては、予め、正極集電板２１と正極接続端子６２にかしめにより固定しておくとした。しかし、正極接続端子６２をガスケット６５の開口部６５ａおよび正極端子板６３の開口部６３ｂに挿通した状態で、正極端子板６３と正極集電板２１とを、同時に、正極接続端子６２にかしめるようにしてもよい。
これにより、電池蓋３に、正極端子板６３、外部正極端子６１、絶縁板６４、ガスケット６５、正極接続端子６２および正極集電板２１が固定され、一体化される。
【００２７】
負極側には、電池蓋３に、外部負極端子（負極端子）７１、負極接続端子７２、負極端子板７３、絶縁板６４、ガスケット（図示せず）および負極集電板３１が取付けられた端子構造が構成されている。
外部負極端子７１、負極接続端子７２、負極端子板７３および負極集電板３１は、銅等の導電部材により形成されている。外部負極端子７１は、外部正極端子６１と同様に、端子部とベース部を有するボルト構造を有しており、端子部の外周にはおねじ（おねじ部）が形成されている。負極集電板３１は、材料が異なることと、左右対称の形状をしていることを除いて、正極集電板２１と同一である。外部負極端子７１、負極接続端子７２および負極端子板７３は材料が相違することを除いて、それぞれ対応する正極側の部材と同一である。また、負極側の絶縁板６４およびガスケットは、正極側と共通部材である。
【００２８】
負極側の端子構造については、上記を除いては正極側の端子構造と同様であり、また、組付け方法も同様であるので、その説明は省略する。
【００２９】
図５は、本発明による組電池の一実施の形態を示す外観斜視図であり、図６（ａ）は図５に図示された組電池の平面図であり、図６（ｂ）は図５に図示された組電池の正面図である。
組電池１００は、一実施の形態として上述した二次電池１を複数個、厚さ方向に密着して配列して構成されている。二次電池１は、隣接する二次電池１とは、外部正極端子６１と外部負極端子が７１とが対向するように、交互に反対向きにして配置される。
【００３０】
隣接する二次電池１の外部正極端子６１と外部負極端子７１とはバスバー５０により電気的に接続され、二次電池１は全体が直列に接続されている。複数の二次電池１における一端側に配置された二次電池１の外部正極端子６１および他端側に配置された二次電池１の外部負極端子７１は、図示しない接続部材により外部装置に接続され、組電池１００から放電電流が供給される。
【００３１】
図７は、図５に図示されたバスバーの拡大斜視図であり、図８（ａ）は図７に図示されたバスバーの平面図であり、図８（ｂ）は図７に図示されたバスバーの側面図である。
バスバー５０は、矩形形状の平坦な板状のベース部５１と、このベース部５１に対して垂直に立設された複数の放熱用フィン５２とが一体に形成されている。バスバー５０は銅により、例えば、鋳造法により形成される。
【００３２】
ベース部５１には、外部正極端子６１の端子部６１ａまたは外部負極端子７１の端子部７２ａが挿通される円形の一対の貫通孔５３が形成されている。ベース部５１における一対の貫通孔５３が形成された領域は、所定の幅に亘り取付部５１ａとされており、放熱用フィン５２は、この取付部５１ａの領域内には形成されていない。すなわち、少なくとも、一対の貫通孔５３の円の外径（外周縁）を結ぶ直線領域上には放熱用フィン５２が形成されていない。
複数の放熱用フィン５２は、それぞれ、一対の貫通孔５３の中心を結ぶ直線と平行に延出された板状形状を有し、ベース部５１の長さと同一の長さに形成されている。
【００３３】
各バスバー５０は、図６（ａ）に図示されるように、放熱用フィン５２を内側に位置させた状態で、ベース部５１の貫通孔５３を隣接する一方の二次電池１の外部正極端子６１と他方の二次電池１の外部負極端子７１に挿通される。そして、この状態で、外部正極端子６１の端子部６１ａと負極外部端子７１の端子部７１ａに螺合されるナット５７により二次電池１の電池蓋３に締結される。
バスバー５０は、電池蓋３に固定された状態で、安全弁１６に重ならない大きさとされている。安全弁１６には、二次電池１からミスト状のガスが噴出した際、ガスを導出するための排出管（図示せず）が取付けられる。バスバー５０は、この排出管の取付けに邪魔にならない形状、サイズおよび取付け位置関係となっているものである。
【００３４】
バスバー５０は、電池蓋３の上面３ａと平行なベース部５１を有し、ベース部５１の一側縁部には、放熱用にフィン５２が立設されていない取付部５１ａが設けられている構造を有する。このため、取付部５１ａは、電池蓋３の上方から視認することができ、ナット５７を用いてバスバー５０を電池蓋３に締結する作業を容易に行うことができる。また、取付部５１ａには、放熱用フィン５２が立設されていないので、締結具の障害となるものがなく、ナット５７による締結作業を効率的に行うことが可能となる。
さらに、バスバー５０は、平坦なベース部５１を有しており、下面全面が電池蓋３の上面３ａに接触するので、接触面積が大きくなり、二次電池１との電気抵抗を小さいものとすることができる。
【００３５】
図５を参照して明確な通り、各バスバー５０の放熱用フィン５２は、二次電池１の配列方向と平行に延出されている。このため、空気等の冷却媒体を二次電池１の配列方向と平行に流動させることにより、二次電池１に発生した熱を、放熱用フィン５２から効率的に放出して二次電池１を冷却することができる。
【００３６】
なお、バスバー５０に設けられた放熱用フィン５２は、図６（ｂ）に図示されるように、電池蓋３に固定された状態で、その上端５２ａが、外部正極および外部負極の端子６１、７１の端子部６１ａ、７１ａの上端部６１ｃ、７１ｃとほぼ同じ高さになる、換言すれば、ほぼ同一平面を形成するようにすることが好ましい。これにより、放熱用フィン５２による冷却効果を十分なものとすることができ、かつ、組電池１００の体格が大きくなるのを防止することができる。
【００３７】
-実施形態２-
図９は、本発明による組電池の実施形態２の外観斜視図であり、図１０（ａ）は、図９に図示された組電池の平面図であり、図１０（ｂ）は、図９に図示された組電池の正面図である。
実施形態２として示す組電池１００Ａは、バスバー５０Ａが、放熱用フィン５２を二次電池１Ａの側面側に配置した状態で、二次電池１Ａの電池蓋３に取付けられている。
つまり、各二次電池１Ａにおいては、外部正極および外部負極の端子６１、７１は中央部側、安全弁１６の近傍において電池蓋３に取付けられている。そして、各バスバー５０Ａは、取付部５１に設けられた一対の貫通孔５３を、この電池蓋３の中央部側に設けられた外部正極および外部負極の端子６１、７１に挿通して、ナット５７によりお固定されている。
【００３８】
従って、各バスバー５０Ａの放熱用フィン５２は、二次電池１Ａの側面側に配置される。
実施形態２においてもバスバー５０Ａは、安全弁１６に重ならないように取付けられている。
その他の構成は、実施形態１と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
なお、実施形態２におけるバスバー５０Ａは実施形態１のバスバー５０と同一であり、向きを１８０℃回転して共用することができる。
実施形態２の組電池１００Ａも、実施形態１の組電池１００と同様な効果を奏する。
【００３９】
−実施形態３-
図１１は、本発明の組電池に用いられる実施形態３としてのバスバーの外観斜視図である。実施形態３のバスバー５０Ｂは、実施形態１および２に示す組電池１００、１００Ａを構成する二次電池１、１Ａに対して適用することができる。
バスバー５０Ｂでは、各放熱用フィン５２ａが、一対の貫通孔５３の中心を結ぶ直線に対してほぼ垂直に延出されている。
【００４０】
バスバー５０Ｂは、実施形態１、２の場合と同様に、一対の貫通孔５３を外部正極および外部負極の端子６１、７１に挿通してナット５７により電池蓋３に締結される。この状態で、各バスバー５０Ｂの放熱用フィン５２ａは、二次電池１、１Ａの配列方向と垂直な方向に配置される。
従って、空気等の冷却媒体を二次電池１、１Ａの配列方向と垂直な方向に流動させることにより、二次電池１、１Ａに発生した熱を、放熱用フィン５２ａから効率的に放出して二次電池１、１Ａを冷却することができる。
バスバー５０Ｂのその他の構造は、実施形態１、２のバスバー５０、５０Ａと同様であり、対応する部位に同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】
-実施形態４-
図１２は、本発明の組電池に用いられる実施形態４としてのバスバーの外観斜視図である。実施形態４のバスバー５０Ｃは、実施形態１および２に示す組電池１００、１００Ａを構成する二次電池１、１Ａに対して適用することができる。
バスバー５０Ｃは、放熱用フィン５２ｂが板状ではなく、柱形状に形成されており、ベース部５１の取付部５１ａの領域外にマトリクス状に配列されている。
このようなバスバー５０Ｃを用いて二次電池１、１Ａを接続して構成した組電池は、空気等の冷却媒体が二次電池１、１Ａの配列方向と平行方向および垂直方向のどちらに流動する場合であっても、あるいは、二次電池１、１Ａの配列方向に対して斜め方向に流動する場合であっても、二次電池１、１Ａに発生した熱を、放熱用フィン５２ｂから効率的に放出して二次電池１、１Ａを冷却することができる。
バスバー５０Ｃの他の構造は、実施形態１〜３のバスバー５０、５０Ａ、５０Ｂと同様であり、対応する部位に同一の符号を付して説明を省略する。
【００４２】
−実施形態５-
図１３は、本発明の組電池に用いられる実施形態４としてのバスバーの外観斜視図である。実施形態５のバスバー５０Ｄは、実施形態１および２に示す組電池１００、１００Ａを構成する二次電池１、１Ａに対して適用することができる。
バスバー５０Ｄは、実施形態４に示すバスバー５０Ｃと同様に、放熱用フィン５２ｂが板状ではなく、柱形状に形成されている。実施形態４との相違は、バスバー５０Ｃでは、放熱用フィン５２ｂが碁盤状に配列されているに対し、実施形態５のバスバー５０Ｄでは、放熱用フィン５２ｃが、１行おきに半ピッチずれた位置に配列されている点である。
【００４３】
このようなバスバー５０Ｄを用いて二次電池１、１Ａを接続した組電池においても、バスバー５０Ｃを用いた場合と同様な効果を奏する。
【００４４】
−実施形態６-
図１４〜１６は、本発明の組電池の実施形態６を説明するための図であり、図１４は、本発明の組電池に用いられる二次電池の他の実施形態としての外観斜視図であり、図１５は、図１４に図示された二次電池を用いて構成される組電池に用いられるバスバーの拡大斜視図である。また、図１６（ａ）は、図１５に図示されたバスバーの平面図であり、図１６（ｂ）は、図１５に図示されたバスバーの側面図である。
図１４に図示される二次電池１Ｂでは、外部正極および外部負極の端子６１Ａ、７１Ａはボルト構造を有するものではなく、単なる直方体形状を有する。外部正極および外部負極の端子６１Ａ、７１Ａは、二次電池１Ｂの電池蓋３に設けられた開口に取付けられた絶縁板６４Ａを介して電池蓋３に固定されている。
【００４５】
外部正極および外部負極の端子６１Ａ、７１Ａは、それぞれ、平坦な上端面６６、７６を有しており、上端面６６、７６の電池蓋３の上面３ａからの高さは同一である。
電池蓋３の中央部には、安全弁１６Ａが設けられている。安全弁１６Ａは、実施形態１における安全弁１６とは形状が異なるが、機能は同一である。また、電池蓋３の安全弁１６Ａと外部負極端子７１Ａとの間には、注液栓１５Ａが設けられている。
なお、電池蓋３の外部正極端子６１Ａの外側に正極を示す「＋」が、また、負極外部端子７１Ａの外側に負極を示す「−」がマーキングされている。
【００４６】
バスバー５０Ｅは、ベース部５５の取付部５５ａに貫通孔が設けられておらず、取付部５５ａは単なる平板部とされている。その他の構造は、実施形態１に示すバスバー５０と同様である。
バスバー５０Ｅは、ベース部５５の取付部５５ａを外部正極および負極の端子６１Ａ、７１Ａの上端面６６、７６上に載置し、例えば、超音波溶接またはアーク溶接等の溶接法により外部正極および負極の端子６１Ａ、７１Ａに接合される。
【００４７】
バスバー５０Ｅを外部正極および負極の端子６１Ａ、７１Ａに接合する際、バスバー５０Ｅの取付部５５ａは、電池蓋３の上面３ａと平行に配置されており、また、取付部５５ａ上には放熱用フィン５２が設けられていない。このため、電池蓋３の上方から、取付部５５ａを視認しながら接合を行うことができるので、作業性が向上する。
【００４８】
このように、本発明の組電池は、外部正極および負極の端子６１Ａ、７１Ａがボルト構造を有していない二次電池１Ｂを用いて構成することができる。
図１５、１６において、バスバー５０Ｅは、実施形態１として図７、８に図示されたバスバー５０と同様な放熱用フィン５２を有するものとして例示した。しかし、実施形態２〜５に示すバスバー５０Ａ〜５０Ｄについても、ベース部５１の取付部５１ａに貫通孔５３を設けないようにすれば、図１４に図示された二次電池１Ｂに対しても適用が可能となる。
【００４９】
以上説明した通り、本発明の実施形態による組電池では、バスバー５０、５０Ａ〜５０Ｅは、取付部５１ａ、５５ａと、この取付部５１ａ、５５ａにほぼ垂直に設けられた放熱用フィン５２、５２ａ〜５２ｃとを有しており、取付部５１ａ、５５ａによって外部正極および外部負極の端子６１、６６、７１、７６との接触面積を増大させることができる。このため、バスバー０、５０Ａ〜５０Ｅと二次電池１、１Ａ、１Ｂ間の電気抵抗を低減することができる。
【００５０】
なお、バスバー５０、５０Ａ〜５０Ｅの材質は、銅に限られるものではなく、銅の表面にニッケルめっきを施してもよい。また、銅以外に、ニッケル、アルミニウムまたはステンレス等を用いることができる。さらに、異種金属を拡散接合したクラッド材を用いるようにしてもよい。
【００５１】
各実施形態においては、組電池を構成する二次電池１、１Ａ、１Ｂは、６個として図示されているが、二次電池１、１Ａ、１Ｂの員数は何ら限定されるものではない。
【００５２】
上記実施形態では、二次電池１、１Ａ、１Ｂは、前面および背面が密着した構造として例示した。しかし、二次電池１、１Ａ、１Ｂは、相互に離間して配列し、二次電池１、１Ａ、１Ｂ間に冷却媒体が流動するようにしてもよい。
【００５３】
上記実施形態では、リチウムイオン二次電池の場合で説明した。しかし、本発明は、ニッケル水素電池またはニッケル・カドミウム電池、鉛蓄電池のように水溶性電解液を用いる二次電池にも適用が可能である。
【００５４】
その他、本発明は、発明の趣旨の範囲において、種々、変形して適用することが可能であり、要は、複数の放熱用フィンを有するバスバーに、電池蓋の上面に平行な取付部を設け、この取付部により二次電池の外部正極および外部負極の端子を接続するようにしたものであればよい。
【符号の説明】
【００５５】
１、１Ａ、１Ｂ 二次電池
３ 電池蓋
３ａ 上面
４ 電池缶
２１ 正極集電板
３１ 負極集電板
４０ 発電要素
４１ 正極電極
４２ 負極電極
５０、５０Ａ〜５０Ｅ バスバー
５１、５５ ベース部
５１ａ、５５ａ 取付部
５２、５２ａ〜５２ｃ 放熱用フィン
５２ａ 上端
５３ 貫通孔
６１、６１Ａ 外部正極端子（正極端子）
６１ｃ、７１ｃ 上端部
６６、７６ 上端面
７１、７１Ａ 外部負極端子（負極端子）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各二次電池の正・負極端子をバスバーで接続した組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池等の複数の角形二次電池を、相互に、バスバーで接続して構成された組電池が知られている。このような組電池は、近年、電気自動車やハイブリッド電気自動車の電源装置として注目されている。
組電池は、大電流を充放電するために発熱量が大きく、高温に昇温する。このため、冷却する必要がある。
【０００３】
冷却手段として、放熱板を用いる方法が知られている。コストの低減および組立の効率化を図り、二次電池を相互に電気的に接続するバスバーに放熱用フィンを設けた構造が知られている（例えば、特許文献１、図１−３、第２７段落参照）。この文献に記載された組電池では、金属板を折り曲げて３つの山および２つの谷が交互に形成されたバスバーを用いる。このバスバーを、板状に形成された隣接する二次電池の正負極端子間に、載置する。この文献には、バスバーと正負極端子との取付け構造に関しての説明は記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１００８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献に記載された組電池においては、バスバー全体が板状の放熱用フィンで構成されている。板状の放熱用フィンは板厚が小さく、正負極端子との接触面積が小さい。従って、バスバーと二次電池間の電気抵抗が大きくなる。また、バスバーの取付け構造に関する言及は無いが、バスバーに固定用の取付部が形成されていないため、取付け作業が困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の組電池は、電池蓋と電池缶により構成された電池容器内に正極電極と負極電極とを含む発電要素が収容され、正極電極および負極電極に、それぞれ、接続された正極端子および負極端子が電池蓋の内部からに突き出して設けられた複数の二次電池と、各二次電池の正極端子および負極端子を接続するバスバーとを備え、バスバーは、電池蓋の上面とほぼ平行に配置された平坦な取付部と、取付部に対してほぼ垂直に設けられた複数の放熱用フィンとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の組電池によれば、バスバーは、取付部と、この取付部にほぼ垂直に設けられた放熱用フィンとを有しており、取付部によって正極および負極端子との接触面積を増大させることができる。このため、バスバーと二次電池間の電気抵抗を低減することができる。また、取付部は電池蓋の上面とほぼ平行に配置されているため、電池蓋の上方から取付部を視認しながらバスバーの取付けを行うことができるため、取付け作業の効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る組電池に用いられる二次電池の一実施の形態としての外観斜視図。
【図２】図１に示された二次電池の分解斜視図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した拡大断面図。
【図４】二次電池に内蔵される発電要素の一実施の形態を示し、一部を展開した状態の斜視図。
【図５】本発明による組電池の一実施の形態の外観斜視図。
【図６】（ａ）は図５に図示された組電池の平面図、（ｂ）は図５に図示された組電池の正面図。
【図７】図５に図示されたバスバーの拡大斜視図。
【図８】（ａ）は図７に図示されたバスバーの平面図、（ｂ）は図７に図示されたバスバーの側面図。
【図９】本発明による組電池の実施形態２の外観斜視図。
【図１０】（ａ）は図９に図示された組電池の平面図、（ｂ）は図９に図示された組電池の正面図。
【図１１】本発明の組電池に用いられる実施形態３としてのバスバーの外観斜視図。
【図１２】本発明の組電池に用いられる実施形態４としてのバスバーの外観斜視図。
【図１３】本発明の組電池に用いられる実施形態５としてのバスバーの外観斜視図。
【図１４】本発明の組電池に用いられる二次電池の他の実施形態としての外観斜視図。
【図１５】図１４に図示された二次電池を用いて構成される組電池に用いられる、実施形態６としてのバスバーの拡大斜視図。
【図１６】（ａ）は図１５に図示されたバスバーの平面図、（ｂ）は図１５に図示されたバスバーの側面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
-実施形態１-
以下、本発明に係る組電池の一実施の形態を図面と共に説明する。図１は、本発明の組電池を構成する単電池としてのリチウムイオン角形二次電池の一実施の形態を示す外観斜視図であり、図２は、図１に示された二次電池の分解斜視図である。
二次電池１は、電池蓋３および電池缶４とから構成される薄型のほぼ直方体形状の電池容器内に、発電要素４０が収容され、図示はしないが非水電解液が注入されて構成されている。電池蓋３および電池缶４は、例えば、アルミニウムにより形成される。
【００１０】
電池蓋３には、正極集電板２１、負極集電板３１等が一体的に組み付けられ、電池蓋ユニット１０として構成される。電池蓋ユニット１０の正極集電板２１および負極集電板３１は、それぞれ、発電要素４０の正極金属箔４１ａ（図４参照）または負極集電箔４２ａ（図４参照）に、例えば、超音波溶接により接合されて電池蓋・発電ユニットとして一体化される。
【００１１】
電池缶４は、電池蓋３側に開口部４ａを有する薄箱型に形成されている。発電要素４０は、電池蓋・発電ユニットとされた状態で、電池缶４に収納される。発電要素４０を、図示しない絶縁シート内に収納したうえ、電池缶４内に収納するようにしてもよい。
【００１２】
図４は発電要素４０の巻き終り側を展開した状態の外観斜視図である。
発電要素４０は、正極電極４１と負極電極４２とを、第１、第２のセパレータ４３、４４を介在して図示しない軸芯の周りに扁平状に捲回して形成されたものである。
正極電極４１は、例えば、アルミニウム箔等からなる正極金属箔４１ａの表裏両面に正極合剤層４１ｂが形成されたものである。正極合剤層４１ｂは、正極金属箔４１ａの一側縁に、正極金属箔４１ａが露出された正極合剤未処理部４１ｃが形成されるように正極金属箔４１ａに正極合剤を塗工して形成される。
負極電極４２は、例えば、銅箔等からなる負極金属箔４２ａの表裏両面に負極合剤層４２ｂが塗工されたものである。負極合剤層４２ｂは、正極合剤未処理部４１ｃが配置された側縁と対向する側縁である他側縁に、負極金属箔４２ａが露出された負極合剤未処理部４２ｃが形成されるように負極金属箔４２ａに負極合剤を塗工して形成される。
【００１３】
正極合剤層４１ｂは、正極活物質としてマンガン酸リチウム（化学式ＬｉＭｎ２Ｏ４）１００重量部に対し、導電材として１０重量部の鱗片状黒鉛と結着剤（バインダ）として１０重量部のＰＶＤＦとを添加し、これに分散溶媒としてＮＭＰを添加、混練して作製する。この正極合剤を厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に正極合剤未処理部４１ｃを残して塗布する。その後、乾燥、プレス、裁断してアルミニウム箔を含まない正極活物質塗布部の厚さ（表裏両面の合計）９０μｍの正極電極４１を得る。
【００１４】
負極合剤層４２ｂは、負極活物質として非晶質炭素粉末１００重量部に対して、結着剤として１０重量部のポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦという。）を添加し、これに分散溶媒としてＮ−メチルビロリドン（以下、ＮＭＰという。）を添加、混練して作製する。この負極合剤を厚さ１０μｍの銅箔の両面に負極合剤未処理部４２ｃを残して塗布する。その後、乾燥、プレス、裁断して銅箔を含まない負極活物質塗布部の厚さ（表裏両面の合計）７０μｍの負極電極４２を得る。
【００１５】
発電要素４０を形成するには、図示しない軸芯に先端部を溶着させた第１、第２のセパレータ４３、４４の間に、それぞれ、負極電極４２の巻始め側端部を、正極電極４１の巻始め側端部よりも内側に位置するように配置して捲回する。この場合、正極合剤未処理部４１ｃと負極合剤未処理部４２ｃとは、幅方向（捲回方向に直交する方向）の反対側の側縁に位置するように配置する。負極合剤層４２ｂの幅は、正極合剤層４１ｂの幅よりも広く形成されている。また、第１のセパレータ４３の幅は、正極電極４１の正極合剤未処理部４１ｃを一側縁側において外部に露出する寸法とされている。第２のセパレータ４４の幅は、負極電極４２の負極合剤未処理部４２ｃを他側縁側において外部に露出する寸法とされている。
【００１６】
このように、発電要素４０は、正極金属箔４１ａの正極合剤未処理部４１ｃが外部に露出しており、負極金属箔４２ａの負極合剤未処理部４２ｃが外部に露出した状態に形成されている。
【００１７】
電池蓋３には非水電解液の注液口が設けられており、この注液口は、電解液注入後に注液栓１５により封口される。注液栓１５は、例えば、レーザ溶接によって電池蓋３の注液口の周縁部に接合される。また、電池蓋３の長手方向におけるほぼ中央には安全弁１６が形成されている。安全弁１６は、過充電等により電池内部に発生するガスを電池セルの外部に放出するためのものである。安全弁１６は、電池蓋３を局所的に薄肉にして溝を形成し、その溝部分において開裂し易くされている。
【００１８】
非水電解液には、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとを体積比で１：２の割合で混合した混合溶液中へ六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を１モル／リットルの濃度で溶解したものを用いることができる。
【００１９】
上記においては、バインダとしてＰＶＤＦを例示したが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴム、ニトリルゴム、スチレン／ブタジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレン等の重合体及びこれらの混合体などを使用するようにしてもよい。
【００２０】
また、非水電解液としては、上記以外に、一般的なリチウム塩を電解質とし、これを有機溶媒に溶解した非水電解液を用いるようにしてもよく、本発明は用いられるリチウム塩や有機溶媒には特に制限されない。例えば、電解質としては、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＢ（Ｃ６Ｈ５）４、ＣＨ３ＳＯ３Ｌｉ、ＣＦ３ＳＯ３Ｌｉ等やこれらの混合物を用いることができる。また、有機溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトニル等またはこれら２種類以上の混合溶媒を用いるようにしてもよく、混合配合比についても限定されるものではない。
【００２１】
図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した拡大断面図である。
電池蓋３の周縁部３ａは薄肉とされ（図４参照）、この周縁部３ａを電池缶４の開口部４ａ周縁部に嵌合した状態で、例えば、レーザ溶接によって電池缶４に接合され、外部に対し密封構造の電池容器が形成される。
正極側には、電池蓋３に、外部正極端子（正極端子）６１、正極接続端子６２、正極端子板６３、絶縁板６４、ガスケット６５および正極集電板２１が 取付けられた端子構造が構成されている。
外部正極端子６１、正極接続端子６２、正極端子板６３および正極集電板２１は、アルミニウム等の導電部材により形成されている。
【００２２】
正極端子板６３には、開口部６３ａと６３ｂが形成されている。外部正極端子６１は、端子部６１ａとベース部６１ｂを有するボルト構造を有しており、端子部６１ａの外周にはおねじ（おねじ部）が形成されている。外部正極端子６１の端子部６１ａは、正極端子板６３の開口部６３ａに挿通されている。外部正極端子６１のベース部６１ｂは、絶縁板６４の段部６４ａ内に収容され、絶縁板６４の段部６４ａを介して正極端子板６３と電池蓋３の段部３ｂとの間に挟持されている。
【００２３】
ガスケット６５は開口部６５ａを有する段付きリング状に形成されている。ガスケット６５は電池蓋の開口部３ｃに挿通されている。正極接続端子６２は、径大の下部筒部６２ａと径小の上部筒部６２ｂを有する段付円柱形状に形成されている。正極接続端子６２は、上部筒部６２ｂが、ガスケット６５の開口部６５ａおよび正極端子板６３の開口部６３ｂに挿通されている。正極端子板６３は、正極接続端子６２の上部筒部６２ｂによりかしめられ、正極端子板６３と共に電池蓋３に固定されている。
【００２４】
正極側の端子構造を形成するには次のようにする。
先ず、絶縁板６４の開口部６４ｂを電池蓋３の開口部３ｃに位置合わせすると共に、絶縁板６４の段部６４ａを電池蓋３の段部３ｂに収容する。次に、外部正極端子６１のベース部６１ｂを絶縁板６４の段部６４ａ内に収容する。次に、正極端子板６３を、その開口部６３ａを外部正極端子６１の端子部６１ａに嵌合すると共に、開口部６３ｂを電池蓋３の開口部３ｃに位置合わせする。次に、ガスケット６５を電池蓋３の開口部３ｃおよび絶縁板６４の開口部６４ｂに挿通する。この工程は、先にガスケット６５を電池蓋３の開口部３ｃに挿通し、この後、絶縁板６４を組み付けるようにしてもよい。
【００２５】
一方、予め、正極集電板２１を、その開口部２１ｃを正極接続端子６２の下部筒部６２ａに嵌合し、下部筒部６２ａの端面を圧着することにより、正極集電板２１を正極接続端子６２にかしめにより固定しておく。
そして、正極接続端子６２の上部筒部６２ｂをガスケット６５の開口部６５ａおよび正極端子板６３の開口部６３ｂに挿通し、上部筒部６２ｂを圧着して、正極端子板６３と正極接続端子６２とをかしめにより電池蓋３に固定する。
【００２６】
上記においては、予め、正極集電板２１と正極接続端子６２にかしめにより固定しておくとした。しかし、正極接続端子６２をガスケット６５の開口部６５ａおよび正極端子板６３の開口部６３ｂに挿通した状態で、正極端子板６３と正極集電板２１とを、同時に、正極接続端子６２にかしめるようにしてもよい。
これにより、電池蓋３に、正極端子板６３、外部正極端子６１、絶縁板６４、ガスケット６５、正極接続端子６２および正極集電板２１が固定され、一体化される。
【００２７】
負極側には、電池蓋３に、外部負極端子（負極端子）７１、負極接続端子７２、負極端子板７３、絶縁板６４、ガスケット（図示せず）および負極集電板３１が取付けられた端子構造が構成されている。
外部負極端子７１、負極接続端子７２、負極端子板７３および負極集電板３１は、銅等の導電部材により形成されている。外部負極端子７１は、外部正極端子６１と同様に、端子部とベース部を有するボルト構造を有しており、端子部の外周にはおねじ（おねじ部）が形成されている。負極集電板３１は、材料が異なることと、左右対称の形状をしていることを除いて、正極集電板２１と同一である。外部負極端子７１、負極接続端子７２および負極端子板７３は材料が相違することを除いて、それぞれ対応する正極側の部材と同一である。また、負極側の絶縁板６４およびガスケットは、正極側と共通部材である。
【００２８】
負極側の端子構造については、上記を除いては正極側の端子構造と同様であり、また、組付け方法も同様であるので、その説明は省略する。
【００２９】
図５は、本発明による組電池の一実施の形態を示す外観斜視図であり、図６（ａ）は図５に図示された組電池の平面図であり、図６（ｂ）は図５に図示された組電池の正面図である。
組電池１００は、一実施の形態として上述した二次電池１を複数個、厚さ方向に密着して配列して構成されている。二次電池１は、隣接する二次電池１とは、外部正極端子６１と外部負極端子が７１とが対向するように、交互に反対向きにして配置される。
【００３０】
隣接する二次電池１の外部正極端子６１と外部負極端子７１とはバスバー５０により電気的に接続され、二次電池１は全体が直列に接続されている。複数の二次電池１における一端側に配置された二次電池１の外部正極端子６１および他端側に配置された二次電池１の外部負極端子７１は、図示しない接続部材により外部装置に接続され、組電池１００から放電電流が供給される。
【００３１】
図７は、図５に図示されたバスバーの拡大斜視図であり、図８（ａ）は図７に図示されたバスバーの平面図であり、図８（ｂ）は図７に図示されたバスバーの側面図である。
バスバー５０は、矩形形状の平坦な板状のベース部５１と、このベース部５１に対して垂直に立設された複数の放熱用フィン５２とが一体に形成されている。バスバー５０は銅により、例えば、鋳造法により形成される。
【００３２】
ベース部５１には、外部正極端子６１の端子部６１ａまたは外部負極端子７１の端子部７２ａが挿通される円形の一対の貫通孔５３が形成されている。ベース部５１における一対の貫通孔５３が形成された領域は、所定の幅に亘り取付部５１ａとされており、放熱用フィン５２は、この取付部５１ａの領域内には形成されていない。すなわち、少なくとも、一対の貫通孔５３の円の外径（外周縁）を結ぶ直線領域上には放熱用フィン５２が形成されていない。
複数の放熱用フィン５２は、それぞれ、一対の貫通孔５３の中心を結ぶ直線と平行に延出された板状形状を有し、ベース部５１の長さと同一の長さに形成されている。
【００３３】
各バスバー５０は、図６（ａ）に図示されるように、放熱用フィン５２を内側に位置させた状態で、ベース部５１の貫通孔５３を隣接する一方の二次電池１の外部正極端子６１と他方の二次電池１の外部負極端子７１に挿通される。そして、この状態で、外部正極端子６１の端子部６１ａと負極外部端子７１の端子部７１ａに螺合されるナット５７により二次電池１の電池蓋３に締結される。
バスバー５０は、電池蓋３に固定された状態で、安全弁１６に重ならない大きさとされている。安全弁１６には、二次電池１からミスト状のガスが噴出した際、ガスを導出するための排出管（図示せず）が取付けられる。バスバー５０は、この排出管の取付けに邪魔にならない形状、サイズおよび取付け位置関係となっているものである。
【００３４】
バスバー５０は、電池蓋３の上面３ａと平行なベース部５１を有し、ベース部５１の一側縁部には、放熱用にフィン５２が立設されていない取付部５１ａが設けられている構造を有する。このため、取付部５１ａは、電池蓋３の上方から視認することができ、ナット５７を用いてバスバー５０を電池蓋３に締結する作業を容易に行うことができる。また、取付部５１ａには、放熱用フィン５２が立設されていないので、締結具の障害となるものがなく、ナット５７による締結作業を効率的に行うことが可能となる。
さらに、バスバー５０は、平坦なベース部５１を有しており、下面全面が電池蓋３の上面３ａに接触するので、接触面積が大きくなり、二次電池１との電気抵抗を小さいものとすることができる。
【００３５】
図５を参照して明確な通り、各バスバー５０の放熱用フィン５２は、二次電池１の配列方向と平行に延出されている。このため、空気等の冷却媒体を二次電池１の配列方向と平行に流動させることにより、二次電池１に発生した熱を、放熱用フィン５２から効率的に放出して二次電池１を冷却することができる。
【００３６】
なお、バスバー５０に設けられた放熱用フィン５２は、図６（ｂ）に図示されるように、電池蓋３に固定された状態で、その上端５２ａが、外部正極および外部負極の端子６１、７１の端子部６１ａ、７１ａの上端部６１ｃ、７１ｃとほぼ同じ高さになる、換言すれば、ほぼ同一平面を形成するようにすることが好ましい。これにより、放熱用フィン５２による冷却効果を十分なものとすることができ、かつ、組電池１００の体格が大きくなるのを防止することができる。
【００３７】
-実施形態２-
図９は、本発明による組電池の実施形態２の外観斜視図であり、図１０（ａ）は、図９に図示された組電池の平面図であり、図１０（ｂ）は、図９に図示された組電池の正面図である。
実施形態２として示す組電池１００Ａは、バスバー５０Ａが、放熱用フィン５２を二次電池１Ａの側面側に配置した状態で、二次電池１Ａの電池蓋３に取付けられている。
つまり、各二次電池１Ａにおいては、外部正極および外部負極の端子６１、７１は中央部側、安全弁１６の近傍において電池蓋３に取付けられている。そして、各バスバー５０Ａは、取付部５１に設けられた一対の貫通孔５３を、この電池蓋３の中央部側に設けられた外部正極および外部負極の端子６１、７１に挿通して、ナット５７によりお固定されている。
【００３８】
従って、各バスバー５０Ａの放熱用フィン５２は、二次電池１Ａの側面側に配置される。
実施形態２においてもバスバー５０Ａは、安全弁１６に重ならないように取付けられている。
その他の構成は、実施形態１と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
なお、実施形態２におけるバスバー５０Ａは実施形態１のバスバー５０と同一であり、向きを１８０℃回転して共用することができる。
実施形態２の組電池１００Ａも、実施形態１の組電池１００と同様な効果を奏する。
【００３９】
−実施形態３-
図１１は、本発明の組電池に用いられる実施形態３としてのバスバーの外観斜視図である。実施形態３のバスバー５０Ｂは、実施形態１および２に示す組電池１００、１００Ａを構成する二次電池１、１Ａに対して適用することができる。
バスバー５０Ｂでは、各放熱用フィン５２ａが、一対の貫通孔５３の中心を結ぶ直線に対してほぼ垂直に延出されている。
【００４０】
バスバー５０Ｂは、実施形態１、２の場合と同様に、一対の貫通孔５３を外部正極および外部負極の端子６１、７１に挿通してナット５７により電池蓋３に締結される。この状態で、各バスバー５０Ｂの放熱用フィン５２ａは、二次電池１、１Ａの配列方向と垂直な方向に配置される。
従って、空気等の冷却媒体を二次電池１、１Ａの配列方向と垂直な方向に流動させることにより、二次電池１、１Ａに発生した熱を、放熱用フィン５２ａから効率的に放出して二次電池１、１Ａを冷却することができる。
バスバー５０Ｂのその他の構造は、実施形態１、２のバスバー５０、５０Ａと同様であり、対応する部位に同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】
-実施形態４-
図１２は、本発明の組電池に用いられる実施形態４としてのバスバーの外観斜視図である。実施形態４のバスバー５０Ｃは、実施形態１および２に示す組電池１００、１００Ａを構成する二次電池１、１Ａに対して適用することができる。
バスバー５０Ｃは、放熱用フィン５２ｂが板状ではなく、柱形状に形成されており、ベース部５１の取付部５１ａの領域外にマトリクス状に配列されている。
このようなバスバー５０Ｃを用いて二次電池１、１Ａを接続して構成した組電池は、空気等の冷却媒体が二次電池１、１Ａの配列方向と平行方向および垂直方向のどちらに流動する場合であっても、あるいは、二次電池１、１Ａの配列方向に対して斜め方向に流動する場合であっても、二次電池１、１Ａに発生した熱を、放熱用フィン５２ｂから効率的に放出して二次電池１、１Ａを冷却することができる。
バスバー５０Ｃの他の構造は、実施形態１〜３のバスバー５０、５０Ａ、５０Ｂと同様であり、対応する部位に同一の符号を付して説明を省略する。
【００４２】
−実施形態５-
図１３は、本発明の組電池に用いられる実施形態４としてのバスバーの外観斜視図である。実施形態５のバスバー５０Ｄは、実施形態１および２に示す組電池１００、１００Ａを構成する二次電池１、１Ａに対して適用することができる。
バスバー５０Ｄは、実施形態４に示すバスバー５０Ｃと同様に、放熱用フィン５２ｂが板状ではなく、柱形状に形成されている。実施形態４との相違は、バスバー５０Ｃでは、放熱用フィン５２ｂが碁盤状に配列されているに対し、実施形態５のバスバー５０Ｄでは、放熱用フィン５２ｃが、１行おきに半ピッチずれた位置に配列されている点である。
【００４３】
このようなバスバー５０Ｄを用いて二次電池１、１Ａを接続した組電池においても、バスバー５０Ｃを用いた場合と同様な効果を奏する。
【００４４】
−実施形態６-
図１４〜１６は、本発明の組電池の実施形態６を説明するための図であり、図１４は、本発明の組電池に用いられる二次電池の他の実施形態としての外観斜視図であり、図１５は、図１４に図示された二次電池を用いて構成される組電池に用いられるバスバーの拡大斜視図である。また、図１６（ａ）は、図１５に図示されたバスバーの平面図であり、図１６（ｂ）は、図１５に図示されたバスバーの側面図である。
図１４に図示される二次電池１Ｂでは、外部正極および外部負極の端子６１Ａ、７１Ａはボルト構造を有するものではなく、単なる直方体形状を有する。外部正極および外部負極の端子６１Ａ、７１Ａは、二次電池１Ｂの電池蓋３に設けられた開口に取付けられた絶縁板６４Ａを介して電池蓋３に固定されている。
【００４５】
外部正極および外部負極の端子６１Ａ、７１Ａは、それぞれ、平坦な上端面６６、７６を有しており、上端面６６、７６の電池蓋３の上面３ａからの高さは同一である。
電池蓋３の中央部には、安全弁１６Ａが設けられている。安全弁１６Ａは、実施形態１における安全弁１６とは形状が異なるが、機能は同一である。また、電池蓋３の安全弁１６Ａと外部負極端子７１Ａとの間には、注液栓１５Ａが設けられている。
なお、電池蓋３の外部正極端子６１Ａの外側に正極を示す「＋」が、また、負極外部端子７１Ａの外側に負極を示す「−」がマーキングされている。
【００４６】
バスバー５０Ｅは、ベース部５５の取付部５５ａに貫通孔が設けられておらず、取付部５５ａは単なる平板部とされている。その他の構造は、実施形態１に示すバスバー５０と同様である。
バスバー５０Ｅは、ベース部５５の取付部５５ａを外部正極および負極の端子６１Ａ、７１Ａの上端面６６、７６上に載置し、例えば、超音波溶接またはアーク溶接等の溶接法により外部正極および負極の端子６１Ａ、７１Ａに接合される。
【００４７】
バスバー５０Ｅを外部正極および負極の端子６１Ａ、７１Ａに接合する際、バスバー５０Ｅの取付部５５ａは、電池蓋３の上面３ａと平行に配置されており、また、取付部５５ａ上には放熱用フィン５２が設けられていない。このため、電池蓋３の上方から、取付部５５ａを視認しながら接合を行うことができるので、作業性が向上する。
【００４８】
このように、本発明の組電池は、外部正極および負極の端子６１Ａ、７１Ａがボルト構造を有していない二次電池１Ｂを用いて構成することができる。
図１５、１６において、バスバー５０Ｅは、実施形態１として図７、８に図示されたバスバー５０と同様な放熱用フィン５２を有するものとして例示した。しかし、実施形態２〜５に示すバスバー５０Ａ〜５０Ｄについても、ベース部５１の取付部５１ａに貫通孔５３を設けないようにすれば、図１４に図示された二次電池１Ｂに対しても適用が可能となる。
【００４９】
以上説明した通り、本発明の実施形態による組電池では、バスバー５０、５０Ａ〜５０Ｅは、取付部５１ａ、５５ａと、この取付部５１ａ、５５ａにほぼ垂直に設けられた放熱用フィン５２、５２ａ〜５２ｃとを有しており、取付部５１ａ、５５ａによって外部正極および外部負極の端子６１、６６、７１、７６との接触面積を増大させることができる。このため、バスバー０、５０Ａ〜５０Ｅと二次電池１、１Ａ、１Ｂ間の電気抵抗を低減することができる。
【００５０】
なお、バスバー５０、５０Ａ〜５０Ｅの材質は、銅に限られるものではなく、銅の表面にニッケルめっきを施してもよい。また、銅以外に、ニッケル、アルミニウムまたはステンレス等を用いることができる。さらに、異種金属を拡散接合したクラッド材を用いるようにしてもよい。
【００５１】
各実施形態においては、組電池を構成する二次電池１、１Ａ、１Ｂは、６個として図示されているが、二次電池１、１Ａ、１Ｂの員数は何ら限定されるものではない。
【００５２】
上記実施形態では、二次電池１、１Ａ、１Ｂは、前面および背面が密着した構造として例示した。しかし、二次電池１、１Ａ、１Ｂは、相互に離間して配列し、二次電池１、１Ａ、１Ｂ間に冷却媒体が流動するようにしてもよい。
【００５３】
上記実施形態では、リチウムイオン二次電池の場合で説明した。しかし、本発明は、ニッケル水素電池またはニッケル・カドミウム電池、鉛蓄電池のように水溶性電解液を用いる二次電池にも適用が可能である。
【００５４】
その他、本発明は、発明の趣旨の範囲において、種々、変形して適用することが可能であり、要は、複数の放熱用フィンを有するバスバーに、電池蓋の上面に平行な取付部を設け、この取付部により二次電池の外部正極および外部負極の端子を接続するようにしたものであればよい。
【符号の説明】
【００５５】
１、１Ａ、１Ｂ 二次電池
３ 電池蓋
３ａ 上面
４ 電池缶
２１ 正極集電板
３１ 負極集電板
４０ 発電要素
４１ 正極電極
４２ 負極電極
５０、５０Ａ〜５０Ｅ バスバー
５１、５５ ベース部
５１ａ、５５ａ 取付部
５２、５２ａ〜５２ｃ 放熱用フィン
５２ａ 上端
５３ 貫通孔
６１、６１Ａ 外部正極端子（正極端子）
６１ｃ、７１ｃ 上端部
６６、７６ 上端面
７１、７１Ａ 外部負極端子（負極端子）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池蓋と電池缶により構成された電池容器内に正極電極と負極電極とを含む発電要素が収容され、前記正極および負極電極に、それぞれ、接続された正極端子および負極端子が前記電池蓋の内部から外部に突き出して設けられた複数の二次電池と、
前記各二次電池の前記正極および負極端子を接続するバスバーとを備え、
前記バスバーは、前記電池蓋の上面とほぼ平行に配置された平坦な取付部と、前記取付部に対してほぼ垂直に設けられた複数の放熱用フィンとを有することを特徴とする組電池。
【請求項２】
請求項１に記載の組電池において、前記正極端子および負極端子は、おねじ部を有し、前記バスバーは、前記取付部に前記おねじ部を挿通する貫通孔を有し、前記バスバーは、前記貫通孔を前記正極端子および負極端子の前記おねじ部に挿通され、ナットにより前記前記正極端子または負極端子に固定されていることを特徴とする組電池。
【請求項３】
請求項２に記載の組電池において、前記バスバーの前記各放熱用フィンの上端は、前記正極端子および負極端子の上端部とほぼ同一面を形成する高さに形成されていることを特徴とする組電池。
【請求項４】
請求項１に記載の組電池において、前記正極端子および負極端子は、前記電池蓋の上面とほぼ平行な上端面を有し、前記各バスバーは、溶接により、前記取付部を前記正極端子および負極端子の前記上端面に接合されていることを特徴とする組電池。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の組電池において、前記各バスバーは、前記正極端子を挿通する前記貫通孔の外周縁と前記負極端子を挿通する前記貫通孔の外周縁とを結ぶ直線領域上に対応する平坦部領域を有し、前記平坦部領域内には前記放熱用フィンが設けられていないことを特徴とする組電池。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の組電池において、前記各バスバーの複数の放熱用フィンは、前記相互に平行に延出された板状形状を有することを特徴とする組電池。
【請求項７】
請求項６に記載の組電池において、前記各バスバーの複数の放熱用フィンは、前記各電池蓋に設けられた前記正極端子と前記負極端子とを結ぶ直線に対して直交する方向に平行に延出されていることを特徴とする組電池。
【請求項８】
請求項７に記載の組電池において、前記各バスバーの前記取付部は、前記電池蓋に設けられた前記正極端子と前記負極端子との間の領域の外側に配置されていることを特徴とする組電池。
【請求項９】
請求項７に記載の組電池において、前記各バスバーの前記取付部は、前記電池蓋に設けられた前記正極端子と前記負極端子との間の領域内に配置されていることを特徴とする組電池。
【請求項１０】
請求項６に記載の組電池において、前記各バスバーの複数の放熱用フィンは、前記各電池蓋に設けられた前記正極端子と前記負極端子とを結ぶ直線と平行に延出されていることを特徴とする組電池。
【請求項１１】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の組電池において、前記各バスバーの複数の放熱用フィンは、それぞれ、柱状に形成されていることを特徴とする組電池。
【請求項１】
電池蓋と電池缶により構成された電池容器内に正極電極と負極電極とを含む発電要素が収容され、前記正極および負極電極に、それぞれ、接続された正極端子および負極端子が前記電池蓋の内部から外部に突き出して設けられた複数の二次電池と、
前記各二次電池の前記正極および負極端子を接続するバスバーとを備え、
前記バスバーは、前記電池蓋の上面とほぼ平行に配置された平坦な取付部と、前記取付部に対してほぼ垂直に設けられた複数の放熱用フィンとを有することを特徴とする組電池。
【請求項２】
請求項１に記載の組電池において、前記正極端子および負極端子は、おねじ部を有し、前記バスバーは、前記取付部に前記おねじ部を挿通する貫通孔を有し、前記バスバーは、前記貫通孔を前記正極端子および負極端子の前記おねじ部に挿通され、ナットにより前記前記正極端子または負極端子に固定されていることを特徴とする組電池。
【請求項３】
請求項２に記載の組電池において、前記バスバーの前記各放熱用フィンの上端は、前記正極端子および負極端子の上端部とほぼ同一面を形成する高さに形成されていることを特徴とする組電池。
【請求項４】
請求項１に記載の組電池において、前記正極端子および負極端子は、前記電池蓋の上面とほぼ平行な上端面を有し、前記各バスバーは、溶接により、前記取付部を前記正極端子および負極端子の前記上端面に接合されていることを特徴とする組電池。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の組電池において、前記各バスバーは、前記正極端子を挿通する前記貫通孔の外周縁と前記負極端子を挿通する前記貫通孔の外周縁とを結ぶ直線領域上に対応する平坦部領域を有し、前記平坦部領域内には前記放熱用フィンが設けられていないことを特徴とする組電池。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の組電池において、前記各バスバーの複数の放熱用フィンは、前記相互に平行に延出された板状形状を有することを特徴とする組電池。
【請求項７】
請求項６に記載の組電池において、前記各バスバーの複数の放熱用フィンは、前記各電池蓋に設けられた前記正極端子と前記負極端子とを結ぶ直線に対して直交する方向に平行に延出されていることを特徴とする組電池。
【請求項８】
請求項７に記載の組電池において、前記各バスバーの前記取付部は、前記電池蓋に設けられた前記正極端子と前記負極端子との間の領域の外側に配置されていることを特徴とする組電池。
【請求項９】
請求項７に記載の組電池において、前記各バスバーの前記取付部は、前記電池蓋に設けられた前記正極端子と前記負極端子との間の領域内に配置されていることを特徴とする組電池。
【請求項１０】
請求項６に記載の組電池において、前記各バスバーの複数の放熱用フィンは、前記各電池蓋に設けられた前記正極端子と前記負極端子とを結ぶ直線と平行に延出されていることを特徴とする組電池。
【請求項１１】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の組電池において、前記各バスバーの複数の放熱用フィンは、それぞれ、柱状に形成されていることを特徴とする組電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−１０５６７４（Ｐ２０１３−１０５６７４Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５００１４（Ｐ２０１１−２５００１４）
【出願日】平成２３年１１月１５日（２０１１．１１．１５）
【出願人】（５０５０８３９９９）日立ビークルエナジー株式会社 (438)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１５日（２０１１．１１．１５）
【出願人】（５０５０８３９９９）日立ビークルエナジー株式会社 (438)
【Ｆターム（参考）】
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