JP2014022239A

JP2014022239A - 電池パック

Info

Publication number: JP2014022239A
Application number: JP2012161015A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Kimura; 昌俊木村; Takuya Tsutsumi; 拓也堤
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2012-07-19
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2014-02-03

Abstract

【課題】積層している素電池の電極タブをバスバーで接続しながら、振動に対して電極タブの損傷を効果的に防止する。
【解決手段】電池パックは、正極の電極タブ３Ａと負極の電極タブ３Ｂを備える板状の素電池１を積層してなる角柱状の電池積層体９と、この電池積層体９を構成する素電池１の電極タブ３に接続されて素電池１を接続してなるバスバー５と、積層された素電池１の対向する電極タブ３に各々接続されたバスバー５間に配設されて、電圧差のあるバスバー５同士を絶縁する絶縁材からなる電極絶縁セパレータ６とを備えている。電極絶縁セパレータ６は、電池積層体９の外周面に露出する露出面６Ｘを有しており、各電極絶縁セパレータ６の露出面６Ｘに、素電池１の積層方向に延びる連結バー１０が連結されて、連結バー１０でもって、積層状態に配置される電極絶縁セパレータ６を一体構造に連結している。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の素電池を積層して電池の積層体としてなる電池パックに関する。

電池パックは、直列接続する電池の数を多くして出力電圧を高くできる。このため、大出力が要求される用途、例えば電動自転車、電動工具、電気自動車やハイブリッドカー等に使用される電池パックは、複数の素電池を直列に接続して出力を大きくしている。また、積層する電池にスペース効率に優れた素電池を使用すれば、素電池を多数積層した電池パックとして、外形を比較的小型に抑えつつ大容量の電池パックを実現できる。（特許文献１参照）

特開２０１１−１９８６６０号公報

特許文献１の電池パックを図１と図２に示している。この電池パックは、複数の素電池２０１を厚さ方向に積層して電池積層体２０９とし、積層方向の端面に一対のエンドプレート２０４を配置し、電池積層体２０９を積層状態に固定している。各素電池２０１から積層面の方向に突出する電極タブ２０３は、先端部を直角に折曲して折曲片２０３Ａを設けている。素電池２０１は、隣接して積層される隣の電極タブ２０３を接続して直列に接続される姿勢で積層され、正負の電極タブ２０３の折曲片２０３Ａを積層して、積層部をバスバー２０５とナット２０８とで挟着して止ネジ２０７をねじ込んで、隣接して積層される素電池２０１の電極タブ２０３を接続している。

以上の電池パックは、コ字状の電極タブ２０３の内側にナット２０８を配置するので、ナット２０８を定位置に配置するために、ナット２０８を絶縁ホルダー２０６に固定している。絶縁ホルダー２０６は、細長い棒状として、コ字状の電極タブ２０３の内側に挿入されて、ナット２０８を定位置に配置する。さらに、複数の絶縁ホルダー２０６は、端部で連結されて、各絶縁ホルダー２０６を一緒にコ字状の電極タブ２０３に挿入できる構造としている。

この電池パックは、絶縁ホルダー２０６でナット２０８を定位置に配置するので、バスバー２０５と電極タブ２０３の積層された折曲片２０３Ａとを貫通して、止ネジ２０７をナット２０８にねじ込んで、素電池２０１を直列に接続できる。しかしながら、この構造の電池パックは、振動を受けると、電極タブ２０３が損傷される欠点があった。それは、図２の矢印で示すように、素電池２０１の本体部と電極タブ２０３の先端部とが異なる状態で振動されて相対運動するからである。

本発明は、さらに以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、積層している素電池の電極タブをバスバーで接続する構造であって、振動に対して電極タブの損傷を効果的に防止できる電池パックを提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の電池パックは、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
電池パックは、正極の電極タブ３Ａと負極の電極タブ３Ｂを備える板状の素電池１を複数積層してなる角柱状の電池積層体９と、この電池積層体９を構成する素電池１の電極タブ３に接続されて素電池１を接続してなるバスバー５と、積層された素電池１の対向する電極タブ３に各々接続されたバスバー５間に配設されて、電圧差のあるバスバー５同士を絶縁する絶縁材からなる電極絶縁セパレータ６とを備えている。電極絶縁セパレータ６は、電池積層体９の外周面に露出する露出面６Ｘを有しており、各電極絶縁セパレータ６の露出面６Ｘに、素電池１の積層方向に延びる連結バー１０が連結されて、連結バー１０でもって、積層状態に配置される電極絶縁セパレータ６を一体構造に連結している。

以上の電池パックは、素電池を積層して電池積層体として、素電池の電極タブをバスバーで接続する構造によって、容積効率を大きく、すなわち、容積に対する充放電の容量を大きくしながら、振動で電極タブが損傷するのを効果的に防止できる特徴がある。それは、以上の電池パックが、電池積層体の外周面に露出する電極絶縁セパレータの露出面に、素電池の積層方向に延びる連結バーを連結して、この連結バーでもって、電極タブを挟んで積層状態に配置される各電極絶縁セパレータを一体構造に連結しているからである。積層状態にある電極絶縁セパレータを連結バーで連結して一体構造とする電池パックは、電極絶縁セパレータの振動を防止でき、電極絶縁セパレータが振動して電極タブが変形されることがなく、振動による電極タブの破損を有効に防止できる。

本発明の電池パックは、電池積層体９が、積層される素電池１の間に挟着される底プレート２１に素電池１を内側に配置して定位置に配置する保持壁２２を有する電池ホルダー２を備えて、この電池ホルダー２と電極絶縁セパレータ６とを絶縁性のプラスチックでもって一体成形して、電極絶縁セパレータ６と電池ホルダー２とを一体構造に連結することができる。

以上の電池パックは、振動で電極タブが損傷するのをさらに効果的に防止できる特徴がある。それは、以上の電池パックが、素電池を定位置に配置する電池ホルダーと、電圧差のあるバスバー同士を絶縁する電極絶縁セパレータとをプラスチックで一体成形して、電極絶縁セパレータと電池ホルダーとを一体構造に連結しているからである。電池ホルダーと電極絶縁セパレータとを一体構造とする電池パックは、振動される状態で、電極絶縁セパレータと電池ホルダーとが別々に異なる状態で振動されず、全体が一体となって振動する。このため、電極絶縁セパレータが電池ホルダーや素電池と相対的に振動して電極タブが変形されることがなく、振動による電極タブの破損を有効に防止できる。

また、電極絶縁セパレータを電池ホルダーと一体構造に連結するので、組み立てを簡単にできる特徴もある。それは、電池ホルダーを積層して、電極絶縁セパレータも定位置に配置されるからである。

本発明の電池パックは、素電池１が、対向する主面１Ａを平面状とし、かつ外形を四角形として、四角形の１辺に正極の電極タブ３Ａと負極の電極タブ３Ｂとを配置し、電池ホルダー２の底プレート２１を素電池１の外形と同じ四角形として、四角形である底プレート２１の外周の１辺に電極絶縁セパレータ６を設けて、３辺に保持壁２を設けることができる。
以上の電池パックは、電池ホルダーでもって素電池を位置ずれしないように定位置に配置しながら、電池ホルダーでもって電極絶縁セパレータを定位置に配置できる。

本発明の電池パックは、素電池１が、対向する主面１Ａを平面状とし、かつ外形を四角形として、四角形の１辺に正極の電極タブ３Ａと負極の電極タブ３Ｂとを配置すると共に、この正負の電極タブ３を積層面と平行な面内に位置して外周から突出しており、各々の素電池１の正極の電極タブ３Ａを素電池１の積層方向に離して１列に配置し、さらに、負極の電極タブ３Ｂを積層方向に離して１列に配置して、正極の電極タブ３Ａと負極の電極タブ３Ｂとを２列に配置することができる。さらに、バスバー５は、両端部を隣接する素電池１の正負の電極タブ３に接続するように、中間に段差折曲部５Ｃを設けて、段差折曲部５Ｃの一方の端部には、素電池１の正極の電極タブ３Ａに接続される正極の接続部５Ａを、他方の端部には、素電池１の負極の電極タブ３Ｂに接続される負極の接続部５Ｂを設けて、正極の接続部５Ａを素電池１の正極の電極タブ３Ａに、負極の接続部５Ｂを素電池１の負極の電極タブ３Ｂに接続して、バスバー５でもって隣接して積層してなる素電池１を直列に接続することができる。

以上の電池パックは、電池ホルダーを介して電極絶縁セパレータを定位置に配置しながら、この電極絶縁セパレータでもって、積層される素電池の対向する電極タブを確実に絶縁できる特徴がある。とくに、以上の電池パックは、素電池の電極タブとバスバーを電池の積層面と平行な面内に配置して積層部を接続し、さらに、積層面と平行な姿勢で配置される電圧差のあるバスバー同士の間に電極絶縁セパレータを配置するので、互いに対向するバスバー同士を電極絶縁セパレータで確実に絶縁できる。

本発明の電池パックは、素電池１の電極タブ３と、バスバー５の正極の接続部５Ａと負極の接続部５Ｂとに、それぞれ複数の貫通孔３ｘ、５ｘを設けて、電極タブ３の貫通孔３ｘとバスバー５の貫通孔５ｘに挿入される止ネジ７でもって、電極タブ３をバスバー５に固定して電気接続し、さらに、隣接して積層される素電池１の電極タブ３をバスバー５に固定してなる止ネジ７を、素電池１の積層面と平行な方向に位置ずれさせて配列することができる。
以上の電池パックは、止ネジで電極タブをバスバーに固定する構造によって、電極タブを安定して低抵抗な状態でバスバーに電気接続でき、しかも、電池の積層方向に離れて配置される止ネジの位置をずらせて配置するので、電圧差のある止ネジが接近することがなく、素電池の積層間隔を狭くしながら、止ネジを理想的な状態で絶縁できる特徴がある。

本発明の電池パックは、電極絶縁セパレータ６が、隣接して配置される素電池１の正極の電極タブ３Ａに接続されるバスバー５の間に配設される正極の絶縁ブロック部６Ａｘと、負極の電極タブ３Ｂに接続しているバスバー５の間に配設される負極の絶縁ブロック部６Ａｙとを連結部６Ｂで連結して、正極の絶縁ブロック部６Ａｘと負極の絶縁ブロック部６Ａｙに露出面６Ｘを設けて、正極の絶縁ブロック部６Ａｘの露出面６Ｘに連結バー１０を連結し、かつ負極の絶縁ブロック部６Ａｙの露出面６Ｘにも連結バー１０を連結することができる。
以上の電池パックは、正極の電極タブに接続されるバスバーを絶縁する正極の絶縁ブロック部と、負極の電極タブに接続しているバスバーを絶縁する負極の絶縁ブロック部の両方を連結バーで連結するので、電極絶縁セパレータの全体の振動を効果的に防止して、正極の電極タブと負極の電極タブの振動による損傷を確実に阻止できる。

本発明の電池パックは、連結バー１０をネジ止めして各電極絶縁セパレータ６の露出面６Ｘに固定することができる。
この電池パックは、各電極絶縁セパレータに強固に連結バーを固定できるので、電極絶縁セパレータの振動を効果的に阻止して、電極タブの損傷を防止できる。

本発明の電池パックは、電極絶縁セパレータ６を、バスバー５及び電極タブ３に非連結状態に配設することができる。
以上の電池パックは、電極絶縁セパレータの熱障害を防止できる。それは、電極絶縁セパレータが、電極タブとバスバーの両方に連結されず、発熱する電極タブやバスバーからの熱伝導を少なくできるからである。このため、電池パックは、電極絶縁セパレータの熱変形等の弊害を確実に阻止して、長期間にわたって電極タブとバスバーを好ましい状態で絶縁できる。

本発明の電池パックは、電極絶縁セパレータ６が、止ネジ７を案内する貫通孔の収納部６ａ、６ｂを有することができる。
以上の電池パックは、止ネジを電極絶縁セパレータの収納部に配置するので、対向する電極タブの間に厚くて絶縁性能の優れた電極絶縁セパレータを配置して、電圧差のあるバスバーを確実に絶縁できる。また、組み立て工程においては、貫通孔から止ネジをバスバーの貫通孔に固定できるので、電極絶縁セパレータで電極タブとバスバーとを挟む状態として、すなわち、電極絶縁セパレータでバスバーに電極タブを積層する状態に仮止めして、止ネジをバスバーに固定できる。このため、電極タブに無理な変形力を作用させることなく能率よく簡単に組み立てできる。

本発明の電池パックは、バスバー５が、止ネジ７をねじ込んで固定する雌ネジ孔１６を有し、この雌ネジ孔１６に止ネジ７をねじ込んで、電極タブ３をバスバー５に固定することができる。
以上の電池パックは、ナットを使用することなく、止ネジを直接にバスバーにねじ込んで電極タブを確実にバスバーに積層して電気接続できる。

本発明の電池パックは、電極絶縁セパレータ６が、バスバー５の段差折曲部５Ｃを配置する隙間６Ｃを備えて、この隙間６Ｃに、電圧差のあるバスバー５を絶縁する絶縁リブ６Ｄを設けることができる。
以上の電池パックは、バスバーを簡単に定位置にセットしながら、電極タブとバスバーから電極絶縁セパレータへの熱伝導をより少なくできる。

本発明の電池パックは、素電池１をラミネート電池とすることができる。さらに、本発明の電池パックは、素電池１をリチウムポリマー電池、リチウムイオン電池のいずれかとすることができる。

従来の電池パックの分解斜視図である。図１に示す電池パックの電池積層体の垂直断面図である。本発明の一実施の形態にかかる電池パックの斜視図である。図３に示す電池パックの分解斜視図である。図３に示す電池パックの垂直断面図である。素電池の斜視図である。電池ホルダーの斜視図である。図７に示す電池ホルダーの底面斜視図である。バスバーの斜視図である。止ネジとバスバーの連結構造を示す拡大断面図である。止ネジとバスバーの連結構造の他の一例を示す拡大断面図である。上下に隣接する電極絶縁セパレータを下側から見た分解斜視図である。図５に示す電池パックの組み立て工程を示す断面図である。図５に示す電池パックの組み立て工程を示す断面図である。図５に示す電池パックの組み立て工程を示す断面図である。図５に示す電池パックの組み立て工程を示す断面図である。図５に示す電池パックの組み立て工程を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電池パックを例示するものであって、本発明は電池パックを以下のものに特定しない。なお、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。

図３〜図５に示す電池パックは、複数の素電池１を積層してなる電池積層体９と、電池積層体９の一端に積層されて、電池積層体９を積層状態に固定しているベースプレート４と、この電池積層体９を構成している各素電池１の電極タブ３に接続されて素電池１を接続しているバスバー５と、積層された素電池１の電極タブ３の間に配設されて、電極タブ３とこれに接続してなるバスバー５とを絶縁する電極絶縁セパレータ６とを備えている。

（電池積層体９）
電池積層体９は、複数の素電池１と、素電池１を定位置に配置する電池ホルダー２と、電池ホルダー２の底面と素電池１との間の配置しているクッションシート１３とからなる。図の電池積層体９は、１０個の素電池１を積層している。ただ、電池積層体は、積層する素電池の個数を特定せず、たとえば５個〜３０個、好ましくは５個〜２０個とすることができる。素電池１は、リチウムポリマー電池である。ただ、素電池は、必ずしもリチウムポリマー電池には特定されず、リチウムイオン電池等、他の充電できる全ての素電池を使用できる。

電池積層体９は、各々の素電池１の正極の電極タブ３Ａを、素電池１の積層方向に離して１列に配置し、かつ、負極の電極タブ３Ｂも積層方向に離して１列に配置して、正極の電極タブ３Ａと負極の電極タブ３Ｂとが２列に配置されるように、素電池１を積層している。この電池積層体９は、上下に隣接して積層される素電池１の左右の電極タブ３をバスバー５で接続して、互いに直列に接続される。

（素電池１）
素電池１は、図６の斜視図に示すように外形を四角形とした扁平型の電池であり、これらを積層して電池積層体９を構成している。図６の素電池１は、ラミネート電池である。ただ、素電池はラミネート電池には特定されず、積層して電池積層体にできる全ての二次電池、たとえば金属製の外装缶を封口板で密閉して内部に電極体と電解液を充填している金属ケースの二次電池も使用できる。ラミネート電池は、プラスチックフィルム等でラミネートされたアルミニウムフィルムを上下から電極体に重ね合わせ、端面を溶着している。各素電池１は、外形を四角形として、四角形の一辺の一方の側（図６において左側）には正極の電極タブ３Ａを、他方の側（図６において右側）には負極の電極タブ３Ｂを配置している。電極タブ３は薄い金属板で、素電池１両面の主面１Ａと平行な面、すなわち電池積層体９の積層面と平行な面内に位置する姿勢で四角形の一辺から突出している。

（電池ホルダー２）
電池ホルダー２は、絶縁性のプラスチックを成形したもので、四角形である底プレート２１の３辺に、素電池１を内側に入れて定位置に配置する保持壁２２を設けている。電池ホルダー２は、電極絶縁セパレータ６を一体成形して設けているので、外形を四角形とする底プレート２１の３辺に保持壁２２を設けて、１辺に電極絶縁セパレータ６を設けている。電池ホルダー２は、保持壁２２の内側に素電池１を配置する状態で積層される。電池積層体９は、積層される電池ホルダー２の保持壁２２を互いに接触させる状態で多段に積層される。電池ホルダー２は、保持壁２２の内側に入れた素電池１を、両面接着テープなどの接着テープ１４を介して底プレート２１に接着して積層される。

図７と図８の電池ホルダー２は、保持壁２２の外側に突出部２３を設けて、この突出部２３に、連結具１５である連結ネジ１５Ａを挿通する連結穴２４を設けている。連結具１５は、互いに積層された電池ホルダー２とベースプレート４を連結する。素電池１を入れた電池ホルダー２は、所定の個数がベースプレート４に積層されて、電池積層体９を構成する。さらに、電池積層体９は、電池ホルダー２の連結穴２４に挿通される連結ネジ１５Ａを介して、ベースプレート４に固定される。

図に示すように、電池ホルダー２に一体成形している電極絶縁セパレータ６は、電池ホルダー２を介して定位置に配置される。ただ、電池ホルダーは、必ずしも電極絶縁セパレータを一体成形する必要はない。電池ホルダーに一体成形されない電極絶縁セパレータは、電池ホルダーとは分離された別のパーツとしてプラスチックで成形される。この電極絶縁セパレータ、すなわち、電池ホルダーに連結さない電極絶縁セパレータは、後述する電極タブ３をバスバー５に固定する止ネジ７を介して定位置に配置され、また、外側面に固定具を固定して定位置に配置される。

（ベースプレート４）
電池積層体９は、図３〜図５において、上面にベースプレート４を配置しており、電池積層体９を連結具１５でベースプレート４に連結して、素電池１を積層状態に固定している。ベースプレート４は板状で、素電池１の主面１Ａを完全に被覆できるように、これとほぼ同じ大きさとしている。このベースプレート４は、好ましくは絶縁性に優れたプラスチック製とする。ただ、絶縁性が担保できる場合は、より強度の高い金属性としてもよい。

（連結具１５）
電池積層体９の一面に配置されるベースプレート４は、連結具１５で固定される。図に示す連結具１５は連結ネジ１５Ａである。連結ネジ１５Ａの連結具１５は、図４に示すように、電池ホルダー２の保持壁２２の外側に突出して設けた突出部２３の連結穴２４に挿通し、先端にナット１５Ｂをねじ込んベースプレート４を固定する。

（バスバー５）
バスバー５は、電池積層体９を構成する素電池１の電極タブ３に接続されて、隣接する素電池１を直列に接続する。バスバー５は、図９に示すように、両端部を隣接する素電池１の正負の電極タブ３に接続できるように、中間に段差折曲部５Ｃを設けている。さらに、バスバー５は、段差折曲部５Ｃの一方の端部には、素電池１の正極の電極タブ３Ａに接続する正極の接続部５Ａを、他方の端部には、素電池１の負極の電極タブ３Ｂに接続する負極の接続部５Ｂを設けている。正極の接続部５Ａと負極の接続部５Ｂとは互いに平行な面内に位置している。バスバー５は、正極の接続部５Ａを素電池１の正極の電極タブ３Ａに、負極の接続部５Ｂを素電池１の負極の電極タブ３Ｂに接続して、隣接して積層される素電池１を直列に接続する。

バスバー５は、電極タブ３を積層し、電極タブ３を貫通する止ネジ７で電極タブ３を固定して電気接続している。止ネジ７は、図１０の拡大断面図に示すように、電極タブ３の貫通孔３ｘを貫通し、バスバー５の貫通孔５ｘである雌ネジ孔１６にねじ込まれて、電極タブ３をバスバー５に固定する。バスバー５は、正極の接続部５Ａと負極の接続部５Ｂとに、それぞれ複数の貫通孔５ｘを設けている。図９のバスバー５は、正極の接続部５Ａと負極の接続部５Ｂとに各々４個の貫通孔５ｘを設けている。電極タブ３は、バスバー５の貫通孔５ｘに挿通される止ネジ７でバスバー５に固定されるので、素電池１の電極タブ３も、複数の貫通孔３ｘを設けている。図６の素電池１は、各々の電極タブ３に４個の貫通孔３ｘを設けている。止ネジ７は、電極タブ３の貫通孔３ｘとバスバー５の貫通孔５ｘに挿通されて、電極タブ３をバスバー５に固定している。貫通孔５ｘを雌ネジ孔１６とするバスバー５は、ここに止ネジ７をねじ込んで、電極タブ３を固定している。図５の電池パックは、上下に隣接して積層している素電池１の電極タブ３をバスバー５に固定してなる止ネジ７を、交互に素電池１の積層面と平行な方向に位置ずれして配置している。すなわち、互いに対向するバスバー５の接続部と電極タブ３の４個の貫通孔５ｘ、３ｘのうち適宜２箇所を選択し、この２箇所において止ネジ７を介して電極タブ３とバスバー５とを連結している。さらに、隣接する素電池１の対向する電極タブ３とバスバー５とを接続する止ネジ７は、素電池１の積層方向において、互いに対向しないように配置している。つまり、図において、上段に配置される素電池１の電極タブ３とバスバー５とを接続する止ネジ７の位置と、下段に配置される素電池１の電極タブ３とバスバー５とを接続する止ネジ７の位置とを水平方向にずらして、互いに対向しないように配置している。したがって、電池パックは、図５に示すように、上下に位置して配置される複数の止ネジ７を千鳥状に配列して、電極タブ３をバスバー５に固定している。この固定構造は、止ネジ７の上に上段の素電池１の電極タブ３を固定する止ネジ７がなく、電圧差のある止ネジ７が接近するのを防止できる。このため、素電池１の積層間隔を狭くしても、電圧差のある止ネジ７を理想的な状態で絶縁できる。

以上のバスバー５は、貫通孔５ｘの内面に雌ネジを設けて雌ネジ孔１６としている。このバスバー５は、止ネジ７を雌ネジ孔１６にねじ込んで電極タブ３を固定できる。この固定構造はナットを使用することなく、簡単に止ネジ７をバスバー５に固定できる。さらに、この貫通孔は、バスバーの表面からバリを突出させて、バリの内面にも雌ネジを設けて、止ネジをより確実に固定できる。ただ、バスバーの貫通孔は、必ずしも雌ネジ孔とする必要はない。バスバー５は、図１１に示すように、貫通孔５ｘの表面に止ネジ７をねじ込むナット１７を配置し、このナット１７に電極タブ３とバスバー５を貫通する止ネジ７の先端をねじ込んで、電極タブ３をバスバー５に固定することもできる。このナット１７は、後述する電極絶縁セパレータ６に成形される収納部６ｂに配置することができる。以上の電池パックは、電極タブ３を止ネジ７でバスバー５に固定しているが、電極タブは、溶接してバスバーに固定することもできる。この固定構造は、止ネジを使用することなく、電極タブをバスバーに電気接続する。

（電極絶縁セパレータ６）
電極絶縁セパレータ６は、積層された素電池１の対向する電極タブ３の間に配設されて、隣接する電極タブ３を絶縁し、さらに電極タブ３に接続している電圧差のあるバスバー５も絶縁する。電極絶縁セパレータ６は、隣接する電極タブ３及びバスバー５を絶縁するので、絶縁性のプラスチックで成形される。電極絶縁セパレータ６は、図７と図８に示すように、上下に積層される素電池１の電極タブ３の間であって、対向するバスバー５同士の間に配置される一対の絶縁ブロック部６Ａを電池側の連結部６Ｂで連結している。一対の絶縁ブロック部６Ａは、正極の電極タブ３Ａの間に配設される正極の絶縁ブロック部６Ａｘと、負極の電極タブ３Ｂの間に配設される負極の絶縁ブロック部６Ａｙからなる。一対の絶縁ブロック部６Ａは、その間にバスバー５の段差折曲部５Ｃを案内できるように、互いに離して連結部６Ｂで連結して、絶縁ブロック部６Ａの間に隙間６Ｃを設けている。この隙間６Ｃには、上下のバスバー５の間に挿入されて、バスバー５を絶縁する絶縁リブ６Ｄを配置している。絶縁リブ６Ｄは電池側で連結部６Ｂに連結している。絶縁リブ６Ｄは、バスバー５の段差折曲部５Ｃの傾斜に等しい角度で傾斜する姿勢で連結部６Ｂに連結している。

電極絶縁セパレータ６は、電圧差のあるバスバー５同士の間に配設されるが、バスバー５及び電極タブ３の両方には連結されない。さらに、図５の電池パックは、図１０の要部拡大断面図に示すように、電極絶縁セパレータ６を止ネジ７にも連結しない。以上の電極絶縁セパレータ６は、止ネジ７とバスバー５と電極タブ３からの熱伝導を少なくして、電極タブ３の発熱で変形したり溶融する弊害を防止できる。

図５と図１０の断面図に示すように、電極絶縁セパレータ６は、隣接する素電池１の対向する電極タブ３に各々接続されるバスバー５の間に配設されるが、この間には止ネジ７が突出している。したがって、電極絶縁セパレータ６は、止ネジ７が電極タブ３とバスバー５の表面から突出する部分を案内する収納部６ａ、６ｂを設けている。収納部６ａは、止ネジ７が突出する部分を案内できる貫通孔である。ただ、収納部は、全ての必ずしも貫通孔とする必要はない。図５と図１０の電極絶縁セパレータ６は、止ネジ７の頭部を案内する収納部６ａを貫通孔として、止ネジ７の先端部を案内する収納部６ｂを凹部としている。止ネジ７の頭部を案内する収納部６ａを貫通孔とする電極絶縁セパレータ６は、この貫通孔にドライバーなどを挿入して、止ネジ７をバスバー５にねじ込んで固定できる。

図の電極絶縁セパレータ６は、各絶縁ブロック部６Ａに、４個の収納部６ａ、６ｂを設けている。４個の収納部６ａ、６ｂは、積層される素電池１の電極タブ３の４個の貫通孔３ｘと各々対向する位置に設けている。さらに、電極絶縁セパレータ６は、各絶縁ブロック部６Ａに、収納部６ａと収納部６ｂを各々２個ずつ交互に設けている。ここで、図１２に示すように、上下に隣接する電極絶縁セパレータ６同士は、止ネジ７の頭部を案内する収納部６ａと止ネジ７の先端部を案内する収納部６ｂとが、互いに反対位置となるように、各々４個の収納部６ａ、６ｂを設けている。前述のように、上下に隣接して積層している素電池１の電極タブ３をバスバー５に固定する止ネジ７を、素電池１の積層方向において互いに対向しないように、交互に位置ずれして配置するためである。したがって、上下に隣接して配置される電極絶縁セパレータ６は、収納部６ａ、６ｂの位置が各々反対となるように設けられた２種類の第１の電極絶縁セパレータ６Ｍと第２の電極絶縁セパレータ６Ｎとを交互に積層している。互いに隣接する第１の電極絶縁セパレータ６Ｍと第２の電極絶縁セパレータ６Ｎは、図１２に示すように、一方の収納部６ａには他方の収納部６ｂが対向するように設けている。すなわち、互いに隣接する電極絶縁セパレータ６は、第１の電極絶縁セパレータ６Ｍの収納部６ａと第２の電極絶縁セパレータ６Ｎの収納部６ｂが対向し、第１の電極絶縁セパレータ６Ｍの収納部６ｂと第２の電極絶縁セパレータ６Ｎの収納部６ａが対向するようにしている。多段に積層される電極絶縁セパレータ６は、収納部６ａ、６ｂの位置が各々反対位置となる第１の電極絶縁セパレータ６Ｍと第２の電極絶縁セパレータ６Ｎとを交互に積層することで、図５に示すように、上下に位置して配置される複数の止ネジ７を千鳥状に配列している。

電池ホルダー２に一体成形されて、電池ホルダー２と一体構造の電極絶縁セパレータ６は、電池ホルダー２を介して所定の位置に配設される。電池ホルダーに一体成形されない電極絶縁セパレータは、止ネジを収納部に案内して、定位置に配置される。

さらに、図３と図４の電極絶縁セパレータ６は、電池積層体９の外周面に露出する露出面６Ｘを有し、各電極絶縁セパレータ６の露出面６Ｘに、素電池１の積層方向に延びる連結バー１０を連結して、連結バー１０でもって積層状態に配置している電極絶縁セパレータ６を一体構造に連結している。外形を四角形とする素電池１は、四角形のひとつの外周面に正負の電極タブ３を突出させている。電池積層体９は、電極タブ３のある外周面が同一平面に位置するように素電池１を積層して、電極タブ３をバスバー５で直列に接続して、バスバー５の間に電極絶縁セパレータ６を配置している。したがって、電池積層体９は、角柱状のひとつの平面を、バスバー５の側面と、電極絶縁セパレータ６の露出面６Ｘとが交互に積層される露出積層面９Ｘとしている。電極絶縁セパレータ６の露出面６Ｘに固定される連結バー１０は、この露出積層面９Ｘにあって、素電池１の積層方向に延びる細長い板状で、各電極絶縁セパレータ６の露出面６Ｘに固定ネジ１８で固定される。固定ネジ１８は、連結バー１０を貫通して、電極絶縁セパレータ６にねじ込んで固定される。ただ、連結バー１０が電極絶縁セパレータ６の露出面６Ｘに連結される連結構造は、この構造に特定されず、たとえば、連結バー１０を接着して電極絶縁セパレータ６の露出面６Ｘに固定し、あるいは電極絶縁セパレータにフック状の係止片を設け、連結バーにはこの係止片を挿通して連結する連結穴を設けて、係止片を連結穴に挿通して連結する構造など、他の連結構造とすることもできる。

図３と図４の電極絶縁セパレータ６は、２列の連結バー１０で一体構造に連結している。一方の連結バー１０は、上下に隣接する正極の電極タブ３Ａに各々接続された電圧差のあるバスバー５の間にあって、バスバー５の正極の接続部５Ａを絶縁している正極の絶縁ブロック部６Ａｘに連結され、他方の連結バー１０は、上下に隣接する負極の電極タブ３Ｂに各々接続された電圧差のあるバスバー５の間にあって、バスバー５の負極の接続部５Ｂを絶縁している負極の絶縁ブロック部６Ａｙに連結される。

以上の電池パックは、以下のようにして組み立てられる。図３〜図５の電池パックは、上面に回路基板８を実装しているが、組み立ては、図１３〜図１７に示すように、上下反転して、すなわち回路基板８を固定するベースプレート４を下に配置して組み立てられる。

（１）電池ホルダー２の保持壁２２の内側に素電池１を配置し、この素電池１を両面接着テープである接着テープ１４を介して電池ホルダー２の底プレート２１に接着する。このようにして、定位置に素電池１が配置された電池ホルダー２を所定の個数用意する。

（２）使用状態では上面に配置されるベースプレート４を、図１３に示すように、上下反転させて水平台５０に載せる。さらに、このベースプレート４に、出力端子となる出力端子板１１を載せた後、その上に、素電池１を接着している電池ホルダー２を、クッションシート１３を介して積層する。
この状態で、素電池１の一方（図において右側）の電極タブ３である正極の電極タブ３Ａを出力端子板１１に止ネジ７で固定する。

（３）次に、図１４に示すように、ベースプレート４に積層された電極絶縁セパレータ６の定位置にバスバー５を配置する。バスバー５は、正極の電極タブ３Ａが配置される正極の絶縁ブロック部６Ａｘ（図において右側）の上面に正極の接続部５Ａが積層され、負極の電極タブ３Ｂが配置される負極の絶縁ブロック部６Ａｙ（図において左側）の下面側に負極の接続部５Ｂが積層され、一対の絶縁ブロック部６Ａの間の隙間６Ｃに段差折曲部５Ｃが位置するように配置される。バスバー５の負極の接続部５Ｂは、負極の絶縁ブロック部６Ａｙの下面に配置された負極の電極タブ３Ａとベースプレート４との間にできる隙間に挿入されて定位置に配置される。また、バスバー５の段差折曲部５Ｃは、隙間６Ｃに配置された絶縁リブ６Ｄの上面側に位置して配置される。このバスバー５は、電極絶縁セパレータ６に対して側面方向（図１４において、紙面に対して垂直な方向）から挿入される。
この状態で、素電池１の他方（図において左側）の電極タブ３である負極の電極タブ３Ｂをバスバー５の負極の接続部５Ｂに止ネジ７で固定する。

（４）さらに、図１５に示すように、最下段の電池ホルダー２の上に、素電池１を接着している２段目の電池ホルダー２を、クッションシート１３を介して積層する。このとき、２段目の電極絶縁セパレータ６は、一対の絶縁ブロック部６Ａが下段に積層された電極絶縁セパレータ６の一対の絶縁ブロック部６Ａと対向する位置に配置される。
この状態で、素電池１の一方（図において右側）の電極タブ３である正極の電極タブ３Ａをバスバー５の正極の接続部５Ａに止ネジ７で固定する。止ネジ７は、下段に配置された止ネジ７に対して水平方向に位置ずれして固定される。

（５）さらに、図１６に示すように、２段目の電極絶縁セパレータ６の定位置にバスバー５を配置する。バスバー５は、正極の電極タブ３Ａが配置される正極の絶縁ブロック部６Ａｘ（図において右側）の上面に正極の接続部５Ａが積層され、負極の電極タブ３Ｂが配置される負極の絶縁ブロック部６Ａｙ（図において左側）の下面側に負極の接続部５Ｂが積層され、一対の絶縁ブロック部６Ａの間の隙間６Ｃに段差折曲部５Ｃが位置するように配置される。バスバー５の負極の接続部５Ｂは、負極の絶縁ブロック部６Ａｙの下面に配置された負極の電極タブ３Ａと下段の負極の絶縁ブロック部６Ａｙの間にできる隙間に挿入されて定位置に配置される。また、バスバー５の段差折曲部５Ｃは、隙間６Ｃに配置された絶縁リブ６Ｄの上面側に位置して配置される。このバスバー５は、電極絶縁セパレータ６に対して側面方向（図１６において、紙面に対して垂直な方向）から挿入される。
この状態で、素電池１の他方（図において左側）の電極タブ３である負極の電極タブ３Ｂをバスバー５の負極の接続部５Ｂに止ネジ７で固定する。止ネジ７は、下段に配置された止ネジ７に対して水平方向に位置ずれして固定される。

（６）同様に、（４）と（５）の工程を繰り返して、所定の個数の電池ホルダー２を積層して電池積層体９を構成し、さらに、互いに積層された素電池１の正負の電極タブ３をバスバー５を介して直列に接続する。

（７）図１７に示すように、最上段に積層された素電池１の一方（図において右側）の電極タブ３である正極の電極タブ３Ａをバスバー５の正極の接続部５Ａに止ネジ７で固定し、素電池１の他方（図において左側）の電極タブ３である負極の電極タブ３Ｂを出力端子板１２に止ネジ７で固定する。図に示す出力端子板１２は、逆Ｌ字状に折曲されており、接続部１２Ａを負極の絶縁ブロック部６Ａｙの下面に配置された負極の電極タブ３Ａと下段の負極の絶縁ブロック部６Ａｙの間にできる隙間に挿入されて定位置に配置される。出力端子板１２は、接続部１２Ａが素電池の電極タブ３に接続されると共に、接続部から延長された延長部の先端部が、止ネジ７を介してベースプレート４に連結される。

（８）以上のようにして所定の個数の電池ホルダー２を積層して、所定数の素電池１が積層された電池積層体９を、連結具１８を介してベースプレート４に連結する。さらに、電池積層体９の露出積層面９Ｘにおいて、上下に隣接する正極の絶縁ブロック部６Ａｘを連結バー１０で連結すると共に、上下に隣接する負極の絶縁ブロック部６Ａｙを連結バー１０で連結する。連結バー１０は、各電極絶縁セパレータ６の露出面６Ｘに固定ネジ１８で固定される。
ベースプレート４に一体的に連結された電池積層体９を上下反転して、図５に示す電池パックとする。

本発明に係る電池パックは、電動バイク、電動車両、アシスト自転車用および等の比較的大型の電源装置として好適に利用できる。

１…素電池１Ａ…主面
２…電池ホルダー
３…電極タブ３Ａ…正極の電極タブ
３Ｂ…負極の電極タブ
３ｘ…貫通孔
４…ベースプレート
５…バスバー５Ａ…正極の接続部
５Ｂ…負極の接続部
５Ｃ…段差折曲部
５ｘ…貫通孔
６…電極絶縁セパレータ６Ｍ…第１の電極絶縁セパレータ
６Ｎ…第２の電極絶縁セパレータ
６Ａ…絶縁ブロック部
６Ａｘ…正極の絶縁ブロック部
６Ａｙ…負極の絶縁ブロック部
６Ｘ…露出面
６Ｂ…連結部
６Ｃ…隙間
６Ｄ…絶縁リブ
６ａ…収納部
６ｂ…収納部
７…止ネジ
８…回路基板
９…電池積層体９Ｘ…露出積層面
１０…連結バー
１１…出力端子板
１２…出力端子板１２Ａ…接続部
１２Ｂ…延長部
１３…クッションシート
１４…接着テープ
１５…連結具１５Ａ…連結ネジ
１５Ｂ…ナット
１６…雌ネジ孔
１７…ナット
１８…固定ネジ
２１…底プレート
２２…保持壁
２３…突出部
２４…連結穴
５０…水平台
２０１…素電池
２０３…電極タブ２０３Ａ…折曲片
２０４…エンドプレート
２０５…バスバー
２０６…絶縁ホルダー
２０７…止ネジ
２０８…ナット
２０９…電池積層体

Claims

正極の電極タブ(3A)と負極の電極タブ(3B)を備える板状の素電池(1)を複数積層してなる角柱状の電池積層体(9)と、
この電池積層体(9)を構成する素電池(1)の電極タブ(3)に接続されて素電池(1)を接続してなるバスバー(5)と、
積層された素電池(1)の対向する電極タブ(3)に各々接続されたバスバー(5)間に配設されて、電圧差のあるバスバー(5)同士を絶縁する絶縁材からなる電極絶縁セパレータ(6)とを備え、
前記電極絶縁セパレータ(6)が、前記電池積層体(9)の外周面に露出する露出面(6X)を有し、各電極絶縁セパレータ(6)の露出面(6X)に、前記素電池(1)の積層方向に延びる連結バー(10)が連結されて、連結バー(10)でもって積層状態に配置される電極絶縁セパレータ(6)を一体構造に連結してなることを特徴とする電池パック。
前記電池積層体(9)が、積層される素電池(1)の間に挟着される底プレート(21)に素電池(1)を内側に配置して定位置に配置する保持壁(22)を有する電池ホルダー(2)を備え、
この電池ホルダー(2)と前記電極絶縁セパレータ(6)とが絶縁性のプラスチックでもって一体成形されて、前記電極絶縁セパレータ(6)と電池ホルダー(2)とが一体構造に連結されてなる請求項１に記載される電池パック。
前記素電池(1)は、対向する主面(1A)を平面状とし、かつ外形を四角形として、四角形の１辺に正極の電極タブ(3A)と負極の電極タブ(3B)とを配置しており、
前記電池ホルダー(2)の底プレート(21)が素電池(1)の外形と同じ四角形で、四角形である底プレート(21)の外周の１辺に前記電極絶縁セパレータ(6)が設けられて、３辺に保持壁(22)が設けられなる請求項２に記載される電池パック。
前記素電池(1)は、対向する主面(1A)を平面状とし、かつ外形を四角形として、四角形の１辺に正極の電極タブ(3A)と負極の電極タブ(3B)とを配置すると共に、該正負の電極タブ(3)を積層面と平行な面内に位置して外周から突出しており、
各々の素電池(1)の正極の電極タブ(3A)は、素電池(1)の積層方向に離されて１列に配置され、さらに、負極の電極タブ(3B)も積層方向に離されて１列に配置されて、正極の電極タブ(3A)と負極の電極タブ(3B)とが２列に配置され、
前記バスバー(5)は、両端部を隣接する素電池(1)の正負の電極タブ(3)に接続するように、中間に段差折曲部(5C)があって、段差折曲部(5C)の一方の端部には、前記素電池(1)の正極の電極タブ(3A)に接続される正極の接続部(5A)を、他方の端部には、前記素電池(1)の負極の電極タブ(3B)に接続される負極の接続部(5B)を設けており、
正極の接続部(5A)が素電池(1)の正極の電極タブ(3A)に、負極の接続部(5B)が素電池(1)の負極の電極タブ(3B)に接続されて、バスバー(5)でもって隣接して積層してなる素電池(1)を直列に接続してなる請求項１ないし３のいずれかに記載される電池パック。
前記素電池(1)の電極タブ(3)と、前記バスバー(5)の正極の接続部(5A)と負極の接続部(5B)とに、それぞれ複数の貫通孔(3x;5x)を設けており、電極タブ(3)の貫通孔(3x)とバスバー(5)の貫通孔(5x)に挿入される止ネジ(7)でもって、電極タブ(3)をバスバー(5)に固定して電気接続しており、
さらに、隣接して積層される素電池(1)の電極タブ(3)をバスバー(5)に固定してなる止ネジ(7)が、素電池(1)の積層面と平行な方向に位置ずれして配列されてなる請求項４に記載される電池パック。
前記電極絶縁セパレータ(6)が、隣接して配置される素電池(1)の正極の電極タブ(3A)に接続されるバスバー(5)の間に配設される正極の絶縁ブロック部(6Ax)と、負極の電極タブ(3B)に接続しているバスバー(5)の間に配設される負極の絶縁ブロック部(6Ay)とを連結部(6B)で連結しており、
前記正極の絶縁ブロック部(6Ax)と負極の絶縁ブロック部(6Ay)に露出面(6X)を設けて、正極の絶縁ブロック部(6Ax)の露出面(6X)に前記連結バー(10)を連結し、かつ負極の絶縁ブロック部(6Ay)の露出面(6X)にも前記連結バー(10)を連結してなる請求項１ないし５のいずれかに記載されるバッテリシステム。
前記連結バー(10)がネジ止めして各電極絶縁セパレータ(6)の露出面(6X)に固定されてなる請求項１ないし６のいずれかに記載される電池パック。
前記電極絶縁セパレータ(6)が、前記バスバー(5)及び電極タブ(3)に非連結状態に配設されてなる請求項１ないし７のいずれかに記載される電池パック。
前記電極絶縁セパレータ(6)が、前記止ネジ(7)を案内する貫通孔の収納部(6a;6b)を有する請求項８に記載される電池パック。
前記バスバー(5)が、止ネジ(7)をねじ込んで固定する雌ネジ孔(16)を有し、この雌ネジ孔(16)に止ネジ(7)がねじ込まれて、電極タブ(3)がバスバー(5)に固定されてなる請求項１ないし９のいずれかに記載される電池パック。
前記電極絶縁セパレータ(6)が、前記バスバー(5)の段差折曲部(5C)を配置する隙間(6C)を設けており、この隙間(6C)に、電圧差のあるバスバー(5)を絶縁する絶縁リブ(6D)を設けている請求項１ないし１０のいずれかに記載される電池パック。
前記素電池(1)がラミネート電池である請求項１ないし１１のいずれかに記載される電池パック。
前記素電池(1)がリチウムポリマー電池、リチウムイオン電池のいずれかである請求項１ないし１２のいずれかに記載される電池パック。