JP4025928B2

JP4025928B2 - 円筒型電池及び組電池

Info

Publication number: JP4025928B2
Application number: JP05238696A
Authority: JP
Inventors: 浩河村
Original assignee: GS Yuasa Corp
Current assignee: GS Yuasa Corp
Priority date: 1995-02-17
Filing date: 1996-02-15
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2016-02-15
Also published as: JPH08287898A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、円筒形の円筒型電池に関し、また、この円筒型電池を複数個接続した組電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯用機器のバッテリ電源としては、充電が可能なニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池が広く用いられている。これらニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池は、円筒形を成す円筒型電池が主流であり、携帯用機器では、このような円筒型電池を単独で使用し又は複数個接続して組電池として使用する。
【０００３】
図１０に示すように、円筒型電池１は、電池材料を収納した円筒形の電池缶１２の一端を絶縁パッキンを介して蓋１１で塞ぎカシメた構造を成している。また、この蓋１１には、突起部１１ａが形成され、この突起部１１ａの内部にガス抜きのための安全弁が設けられている。そして、このような円筒型電池１では、一般に突起部１１ａを有する蓋１１が正極となり、周側面と底面を覆う電池缶１２が負極となる。
【０００４】
上記円筒型電池１を機器のバッテリ電源として用いる場合には、図１１に示すように、正極側の蓋１１の突起部１１ａと負極側の電池缶１２の底面にそれぞれ厚さ０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度のニッケル板９の一端をスポット溶接し、これらのニッケル板９を介して電源回路に接続するのが一般的であった。また、この円筒型電池１を組電池として使用する場合には、図１２に示すように、隣接する電池間にニッケル板９を渡し、このニッケル板９の両端を双方の円筒型電池１の蓋１１の突起部１１ａや電池缶１２の底面にスポット溶接して相互間の接続を行うのが一般的であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記円筒型電池１から大きな電流を取り出そうとする場合には、ニッケル板９を電流が流れる際の抵抗が無視できなくなるため、このニッケル板９の板厚を厚くする必要がある。しかしながら、ニッケル板９の板厚が厚くなると、円筒型電池１へのスポット溶接が困難になるので、この板厚を厚くするのにも限度がある。
【０００６】
このため、従来は、円筒型電池１から大きな電流を取り出した場合に、ニッケル板９での電圧降下や発熱が大きくなるのを避け得ないために、電池性能を十分に発揮させることができないという問題が生じていた。
【０００７】
この発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、正負極に取り付けた集電端子に十分に板厚の厚い接続体を接続可能とすることにより、大電流の供給に適した円筒型電池とこれを用いた組電池を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、この発明は、上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、円筒状の両端に正極部と負極部とを備えた円筒型電池において、
雌ねじ孔が穿設され又は雄ねじ部が立設された面部と該面部から屈曲形成された脚部とを有する導電性材料からなる集電端子が脚部を介してそれぞれ正極部と負極部とに接続固定されたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の集電端子の脚部は面部の端部で折り曲げられ、先端部がさらに逆方向に折り曲げられて先端が平面状に形成され、この脚部の平面部に切り込みと該平面部裏面側に突出する凸部のいずれか一方又は双方が設けられ、かつ、該脚部平面部を正極部又は負極部にスポット溶接することによりこの脚部が接続固定されたことを特徴とするものである。
【００１０】
或いは、請求項３に記載の発明は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明の円筒型電池が複数個並べて配置されると共に、両端部にボルト孔が開口された導電性材料からなる接続体を用い、この接続体の双方のボルト孔にそれぞれボルトが嵌入されると共にこれらのボルトが異なる円筒型電池の集電端子の面部に穿設された雌ねじ孔にそれぞれ螺着され、又は、この接続体の双方のボルト孔に異なる円筒型電池の集電端子の面部に立設された雄ねじ部がそれぞれ嵌入されると共にこれらの雄ねじ部にそれぞれナットが螺着されることにより、各円筒型電池間の接続が行われることを特徴とする。
【００１１】
【作用】
請求項１に記載の発明の手段によれば、円筒型電池の正極部と負極部にそれぞれ集電端子が取り付けられる。そして、各集電端子には、面部に雌ねじ孔が穿設され又は雄ねじ部が立設されている。従って、これらの集電端子には、断面積の大きい導電性の接続材をボルトやナット等でねじ止めすることができるので、低抵抗で円筒型電池の集電を行うことができるようになる。
【００１２】
なお、雄ねじ部が立設されている場合には、雌ねじ部が穿設されている場合に比べて、導電性の接続体を接続する際に、位置決めが容易であるという利点がある。即ち、雄ねじ部が立設されている場合には、接続体のボルト穴をあらかじめその雄ねじ部に通すことによって、電池と接続体の位置が決まり、その上でナットを螺着すればよい。
更に、雌ねじ部が穿設されている場合には、適切な長さより短いボルトを誤って使用した場合に、螺着が不完全となったり、また長いボルトを誤って使用することにより電池を傷つけたりすることになるが、雄ねじ部が立設されている場合には、このような不具合が生じないという利点がある。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明の手段によれば、脚部が切り込みによって隔てられるように形成された平面状の双方が円筒型電池の正極部や負極部にスポット溶接される。この場合、双方の間の溶接電流が正極部や負極部を経由して十分に流れるので、スポット溶接を確実に行うことができる。また、脚部平面部裏面側に突出する凸部を設けるとこの溶接電流を凸部に集中させることができるので確実な溶接による接着を行うことができる。更に、脚部平面部に切り込みを設け且つ該平面部裏面側に凸部を設けることにより該脚部の板厚を十分に厚くしても確実なスポット溶接が可能となり、集電端子を低抵抗のものとすることができる。
【００１４】
或いは、請求項３に記載の発明の手段によれば、組電池を構成する複数の円筒型電池間が集電端子にボルト又はナットでねじ止めされた接続体によって接続される。従って、これらの電池間を十分に板厚の厚い接続体を介して接続することができ、低抵抗で組電池の集電を行うことができるようになる。
【００１５】
【実施例】
以下、この発明の具体的実施例について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１乃至図９は本発明の一実施例を示すものであって、図１は円筒型電池の正極側に取り付けられた集電端子を示す部分拡大斜視図、図２は図１における集電端子の脚部付近の縦断面図、図３は円筒型電池を正極側から俯瞰した全体斜視図、図４は円筒型電池を負極側から俯瞰した全体斜視図、図５は円筒型電池の集電端子に接続板をねじ止めした場合の部分拡大斜視図、図６は図５の分解斜視図、図７は集電端子に接続板をねじ止めした円筒型電池の全体斜視図、図８は２個の円筒型電池によって構成される組電池の全体斜視図、図９は組電池を構成する円筒型電池をホルダで保持した場合の側面図である。なお、図１０に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記して説明を省略する。
【００１７】
本実施例は、図１０に示した円筒型電池１に本発明を実施したものを示す。ただし、電池の種類は、ニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池に限定されない。この円筒型電池１には、図３に示すように、正極側の蓋１１に背の高い集電端子２が取り付けられると共に、図４に示すように、負極側の電池缶１２の底面に背の低い集電端子２が取り付けられている。
【００１８】
正極側の集電端子２は、図１に示すように、ほぼ十字形の導電性の金属板の四方の端を折り曲げてそれぞれ脚部２ａとし、中央の面部２ｂを突出させたものである。この集電端子２の面部２ｂは、中央に開口孔が形成され、内径に雌ねじ孔を穿設した筒状の雌ねじ孔部２ｃの端部がこの開口孔に裏面側から溶接固定されている。
【００１９】
上記面部２ｂの四方で折り曲げられた各脚部２ａは、先端部がさらに逆方向に折り曲げられて平面状に形成される。この平面状の面端部から該平面状の基部に至る切り込み２ｄが設けられるが、該切り込み２ｄは図に示すように端部まで割っても良いし、場合によっては平坦部の基部や先端部が少しつながった状態の不完全な切り込みであってもよい。更に、図２に示すように、この切り込み２ｄによって隔てられるように形成された脚部２ａの平面部双方の裏面側には突出する凸部２ｅ，２ｅが設けられている。そして、集電端子２は、この四方の各脚部２ａの凸部２ｅ，２ｅを円筒型電池１の蓋１１の表面に当接させた状態でスポット溶接することにより接続固定されている。従って、このスポット溶接の際には、一方の凸部２ｅから他方の凸部２ｅに流れる溶接電流が切り込み２ｄに遮断されて、図２の矢印に示すように蓋１１内を通るようになり、凸部２ｅ，２ｅと蓋１１との間が確実にスポット溶接されるようになる。また、これらの凸部２ｅ，２ｅの先端が蓋１１の表面に点接触し、溶接電流を十分に接触部に集中させることができるので、脚部２ａの板厚を十分に厚くしても、確実なスポット溶接が可能となり、集電端子２の抵抗を低下させることができる。
【００２０】
なお、負極側の集電端子２も、図１及び図２に示した集電端子２と同様の構成であり、四方の脚部２ａを電池缶１２の底面にスポット溶接することにより接続固定されている。ただし、蓋１１には突起部１１ａが設けられているために、正極側の集電端子２は、脚部２ａの段差を大きくして、負極側の集電端子２よりも背の高い構成としている。
【００２１】
上記構成の円筒型電池１を単独で機器の電源回路に接続する場合には、図５に示すように、集電端子２に接続体３をボルト４でねじ止めする。接続体３は、十分に板厚の厚い導電性の金属板からなり、図６に示すように、板状の一端部にボルト孔３ａが形成されている。そして、この接続体３の一端部を集電端子２の面部２ｂ上に配置して、ボルト４を弛み止めのためのワッシャ５及びスプリングワッシャ６を介して接続体３のボルト孔３ａに通し集電端子２の雌ねじ孔部２ｃに螺着することによりねじ止めが行われる。なお、図５及び図６では正極側の集電端子２に接続体３をねじ止めする場合について示したが、負極側の集電端子２にも同様に接続体３をねじ止めすることにより、図７に示すように、円筒型電池１の正負極をそれぞれ接続体３を介して引き出すことができる。
【００２２】
この結果、本実施例によれば、円筒型電池１における正極側と負極側の集電端子２，２に十分に板厚の厚い接続体３，３をねじ止めして機器の電源回路に接続することができる。そして、これらの接続体３，３は、材質と板状の幅及び長さが同じであれば、板厚が厚いほど断面積が大きくなり低抵抗となる。従って、円筒型電池１から大きな電流を取り出す場合にも、接続体３，３での電圧降下や発熱を低減することができる。
【００２３】
また、上記構成の円筒型電池１を組電池の素電池として使用する場合には、図８（Ａ）に示すように、一方の円筒型電池１の正極側と他方の円筒型電池１の負極側を同じ向きに並べて配置すると共に、これら双方の円筒型電池１，１における一方の正極側の集電端子２と負極側の集電端子２との間に接続体７を渡してそれぞれボルト４，４によりねじ止めする。即ち、ここで用いる接続体７は、図６に示した接続体３と同様に十分に板厚の厚い導電性の金属板からなるが、ボルト孔が板状の両端部に形成されている。そして、これらのボルト孔を通してボルト４，４をそれぞれ集電端子２，２の雌ねじ孔部２ｃ，２ｃに螺着することによりねじ止めが行われる。すると、これらの円筒型電池１，１は直列に接続されたことになり、他方の正極側の集電端子２と負極側の集電端子２とに図５及び図６に示した接続体３をねじ止めすることにより、２個の円筒型電池１，１を直列接続した組電池を機器の電源回路に接続することができるようになる。なお、ここでの接続体７のボルト４，４によるねじ止めの際にも、接続体３の場合と同様に弛み止めのためのワッシャやスプリングワッシャを用いる。
【００２４】
この結果、本実施例によれば、円筒型電池１，１を組電池として用いる場合に、これらの円筒型電池１，１間を十分に板厚の厚い接続体７を介して接続するので、この接続体７での電圧降下や発熱を低減することができる。
【００２５】
また、前記接続体７は、図８（Ｂ）に示すように、その中央部７ａを柔軟性のある材料（例えば導電性材料の金属線を網状としたもの）とすることができる。この場合、組電池に振動や衝撃が加わったとしても、該接続体７の柔軟性によって円筒型電池１，１間の力が吸収されるので、ボルト４が弛むのを防止することができる。この接続体７は、中央部７ａのみならず全体を柔軟性のある材料で構成することもできる。また、前記接続体３の全体又は一部を柔軟性のある材料で構成した場合にも同様の効果を得ることができる。
【００２６】
さらに、図９に示すように、上記組電池として用いる円筒型電池１，１を一方と他方の集電端子２の面部２ｂがそれぞれほぼ同一平面上となるように位置させるホルダ８で保持させれば、接続体７を折り曲げることなく平板とすることができ、集電端子２，２間を最短距離で接続することができる。そして、この接続体７は、他の条件が同じであれば、長さが短いほど低抵抗となる。従って、このようなホルダ８を用いることにより、接続体７が集電端子２，２間を最短距離で接続できるようにすれば、この接続体７の抵抗増加を防止することができる。
【００２７】
なお、図８や図９では２個の円筒型電池１，１によって組電池を構成する場合を示したが、３個以上の円筒型電池１の場合にも、各円筒型電池１間をそれぞれ接続体７で接続することにより同様に組電池を構成することができる。また、これらの組電池は、全ての円筒型電池１を直列に接続する他、全ての円筒型電池１を並列に接続し、又は、直並列を組み合わせて接続することもできる。
【００２８】
さらに、上記実施例では、集電端子２に雌ねじ孔部２ｃを設ける場合を示したが、この集電端子２の面部２ｂの中央から雄ねじ部を立設することもできる。この場合、接続体３や接続体７は、ボルト孔３ａ，７ａにこの雄ねじ部を嵌入し、ナットを螺着することによりねじ止めする。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明の円筒型電池によれば、ボルトやナット等で集電端子にねじ止めされた低抵抗の接続体を用いて円筒型電池の集電を行うことにより、大電流を供給する場合にも、この接続体での電圧降下や発熱を抑制し、電池性能を最大限に発揮させることができるようになる。また、集電端子の脚部に切り込みと凸部を設けることにより、この集電端子を確実にスポット溶接することができるようになる。そして、この円筒型電池を組電池に用いた場合にも、各電池間を十分に板厚の厚い接続体を介して接続し低抵抗で組電池の集電を行うことができるようになるので、各電池の性能を最大限に発揮させることができるようになる。また、接続体に柔軟性材料を用いることにより、各電池間の力を緩衝し、これらを接続するボルトやナットが弛むのを防止することができる。さらに、組電池の各円筒型電池をホルダで保持させることにより、各電池間を接続体が最短距離で接続することができるので、この接続体の抵抗をさらに低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すものであって、円筒型電池の正極側に取り付けられた集電端子を示す部分拡大斜視図である。
【図２】本発明の一実施例を示すものであって、図１における集電端子の脚部付近の縦断面図である。
【図３】本発明の一実施例を示すものであって、円筒型電池を正極側から俯瞰した全体斜視図である。
【図４】本発明の一実施例を示すものであって、円筒型電池を負極側から俯瞰した全体斜視図である。
【図５】本発明の一実施例を示すものであって、円筒型電池の集電端子に接続板をねじ止めした場合の部分拡大斜視図である。
【図６】本発明の一実施例を示すものであって、図５の分解斜視図である。
【図７】本発明の一実施例を示すものであって、図８（Ａ）は集電端子に接続体をねじ止めした円筒型電池の全体斜視図、図８（Ｂ）は接続体の変形例を示す斜視図である。
【図８】本発明の一実施例を示すものであって、２個の円筒型電池によって構成される組電池の全体斜視図である。
【図９】本発明の一実施例を示すものであって、組電池を構成する円筒型電池をホルダで保持した場合の側面図である。
【図１０】円筒型電池の構成を示す全体斜視図である。
【図１１】従来例を示すものであって、円筒型電池にニッケル板を取り付けた状態を示す全体斜視図である。
【図１２】従来例を示すものであって、４個の円筒型電池によって構成される組電池の全体斜視図である。
【符号の説明】
１円筒型電池
２集電端子
２ａ脚部
２ｂ面部
２ｃ雌ねじ孔部
３接続体
３ａボルト孔
４ボルト
６スプリングワッシャ
７接続体
８ホルダ
１１蓋
１２電池缶

Claims

円筒状の両端に正極部と負極部とを備えた円筒型電池において、
雌ねじ孔が穿設され又は雄ねじ部が立設された面部と該面部から屈曲形成された脚部とを有する導電性材料からなる集電端子が脚部を介してそれぞれ正極部と負極部とに接続固定されたことを特徴とする円筒型電池。
集電端子の脚部は面部の端部で折り曲げられ、先端部がさらに逆方向に折り曲げられて先端が平面状に形成され、この脚部の平面部に切り込みと該平面部裏面側に突出する凸部のいずれか一方又は双方が設けられ、かつ、該脚部平面部を正極部又は負極部にスポット溶接することによりこの脚部が接続固定されたことを特徴とする請求項１に記載の円筒型電池。
請求項１又は請求項２に記載の円筒型電池が複数個並べて配置されると共に、両端部にボルト孔が開口された導電性材料からなる接続体を用い、この接続体の双方のボルト孔にそれぞれボルトが嵌入されると共にこれらのボルトが異なる円筒型電池の集電端子の面部に穿設された雌ねじ孔にそれぞれ螺着され、又は、この接続体の双方のボルト孔に異なる円筒型電池の集電端子の面部に立設された雄ねじ部がそれぞれ嵌入されると共にこれらの雄ねじ部にそれぞれナットが螺着されることにより、各円筒型電池間の接続が行われることを特徴とする組電池。