JP2011222484A - 組電池とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の素電池を並列接続した並列ブロックをさらに直列接続する際、素電池の接続部分の電圧降下を低減し、薄型、小型化した組電池とその製造方法を提供する。
【解決手段】リード板２を介して各並列ブロック９を保護回路に接続する組電池８において、リード板２をＵ字に折り曲げ加工することなく、リード板の表裏に並列ブロック９を溶接接合することにより、リード板２長を短くしてリード板２の電圧降下を抑制することができる。また、リード板２をＵ字に折り曲げ加工しないので、組電池の組立精度が向上し、小型化、組電池のパッケージングが容易となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の素電池を並列に接続した並列ブロックをさらに直列に接続している組電池とその製造方法に関するものである。

近年、ノートパソコンに代表されるＡＶ機器分野では、小型かつ高出力が可能なリチウムイオン電池が使用されている。ノートパソコンの用途においては、所定の出力、容量を確保するために、複数の素電池を並列に接続した並列ブロックをさらに直列に複数ブロック接続した組電池の形態にして使用されている。

並列ブロックを直列接続する際には、リード板を介して行い、リード板を保護回路に接続するが、リード板の表裏に並列ブロックを接続することは、溶接の関係で困難であるので、従来は、リード板の１面の両端に直列接続する並列ブロックを溶接してから、リード板を折り曲げることにより、省スペースな組電池を形成していた。

図１０は従来の２並列３直列の電池パックの一例を表す構成図である。素電池１はリード板２ａ，２ｂを介して、２個の素電池を並列に接続した並列ブロック９をさらに直列に３ブロック接続して組電池８とし、組電池８はリード板２ａ，２ｂを介して保護回路基板３とを接続している。

リチウムイオン電池では、素電池１を複数個接続してなる組電池８において、いかなる誤使用の場合にも安全が確保されるように、電池パック１０内に保護回路基板３を具備し、過充電、過放電、および過電流を防止している。その中でも最も危険度の高い過充電を防止するために、素電池１を並列に接続した並列ブロック９を直列に接続する構成としている。

並列ブロック９はリード板２ａ，２ｂを介して保護回路基板３に接続しており、過充電が起こらないように各並列ブロック９の電圧を保護回路基板３で監視している。
図１１は従来の並列ブロックの接続状態を表す展開図である。組電池８は図１１に示すように、まず、リード板２ａと並列ブロック９ａを構成する２つの素電池１の負極である外装缶底部１ｂの電極を接続し、リード板２ｂの一端と並列ブロック９ａを構成する２つの素電池１の正極である蓋部１ａの電極を接続し、リード板２ｂの他端に隣接する並列ブロック９ｂを構成する２つの素電池１の負極である外装缶底部１ｂの電極を接続する。

次に、別のリード板２ｂ’の一端と並列ブロック９ｂを構成する２つの素電池１の正極である蓋部１ａの電極を接続し、リード板２ｂ’の他端を隣接する並列ブロック９ｃを構成する２つの素電池１の負極である外装缶底部１ｂの電極に接続し、さらに、リード板２ａ’と並列ブロック９ｃを構成する２つの素電池１の正極である蓋部１ａに接続する。

リード板２ａ，２ｂ，２ａ’，２ｂ’と素電池１の各接続は、スポット溶接によって接続される。パラレルギャップの溶接用電極棒１２を素電池１の一点鎖線で示す位置において、リード板２ａ，２ｂ，２ａ’，２ｂ’の上から押圧して大電流を流すことにより、金属の接触抵抗と固有比抵抗による発熱を利用し、金属の融点まで金属の温度を高めて溶接させる。

このように接続された素電池１とリード板２ａ，２ｂ，２ａ’，２ｂ’は、リード板２ｂおよびリード板２ｂ’をＵ曲げすることにより、素電池１を２並列３直列の直線上にフォーミングし組電池８とする。製作された組電池８は、リード板２ａ，２ｂ，２ａ’，２ｂ’の一端をはんだ付け等により保護回路基板３に接続されたのちにケースに収納される。

特開２０００−１００４１６号公報 特開２００６−４９０９６号公報

しかしながら、従来の組電池の製造方法によると、リード板をＵ曲げしているために、次のような課題がある。ＰＣなどのＡＶ機器に放電する際に、組電池からリード板を介して電流が流れ、リード板の金属固有の比抵抗により、リード板において電圧降下が発生する。Ｕ曲げされているリード板（２ｂ，２ｂ’：図１０参照）は、Ｕ曲げされていないリード板（２ａ，２ａ’）と比較して約２倍の長さになり、約２倍の電圧降下が発生するという問題がある。ＰＣなどのＡＶ機器の高容量化が進むと、電圧降下がますます無視できなくなる。

また、製造工程においてＵ曲げが発生すると、折り曲げ工程の増加に加えて、組電池フォーミング後の組立精度のばらつきが生じやすく、曲げ部分が規格以上に組電池の外形より突出し、小型化が阻害されると共に、組電池のパッケージングが困難、あるいは不能になるという問題点があった。

本発明は、前記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、複数の素電池を並列に接続した並列ブロックをさらに直列に連結し、リード板を介して各並列ブロックを保護回路に接続する組電池において、リード板の電圧降下を抑制ながら、組電池の組立精度を向上させることを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明の組電池は、リード板を介して第１の素電池の蓋部の電極と第２の素電池の外装缶底部の電極を接続した複数の素電池が並列および直列に連結された組電池において、１枚のリード板の一方の面と前記第１の素電池の蓋部の電極とを接続し、当該リード板の他方の面と前記第２の素電池の外装缶底部の電極とを接続していることを特徴とする。

さらに、前記リード板を介して第１の素電池の蓋部の電極と第２の素電池の外装缶底部の電極とを接続する組電池であって、前記リード板がスリットで区切られた複数の分割リードで構成されることが好ましい。

さらに、前記リード板を介して第１の素電池の蓋部の電極と第２の素電池の外装缶底部の電極とを接続する組電池であって、前記リード板が複数の分割リードとなって外装缶底部の電極に接続されていることが好ましい。

さらに、前記リード板を介して第１の素電池の蓋部の電極と第２の素電池の外装缶底部の電極とを接続する組電池であって、前記リード板の縁部が円弧状に溶接されても良い。
さらに、前記リード板が、前記一方の面方向に突出する凸形状と、前記凸形状の周辺に形成される平坦部と、保護回路基板に接続される端子とを有し、前記凸形状が前記素電池の蓋部の電極と接続し、前記平坦部が前記素電池の外装缶底部の電極とレーザ溶接で接続することが好ましい。

さらに、前記平坦部が前記凸形状の隣接する１箇所に設けられることが好ましい。
さらに、前記凸形状を形成する支持部は、前記凸形状が前記素電池の蓋部の電極に接続される面から離れるほど、前記凸形状の外側に広がることが好ましい。

また、本発明の組電池の製造方法は、リード板を介して第１の素電池の蓋部の電極と第２の素電池の外装缶底部の電極を接続した複数の素電池が並列および直列に連結された組電池の製造方法であって、スリットで区切られた複数の分割リードで構成されたリード板を折り曲げる第１工程と、前記リード板の一方の面で、折り曲げた状態の複数の分割リードのうち中央に前記第１の素電池の蓋部の電極を接続する第２工程と、前記リード板の他方の面で、折り曲げた状態の複数の分割リードのうち両端一対に前記第２の素電池の外装缶底部の電極に接続する第３工程と、前記第２，第３工程の後に折り曲げた前記リード板を元の状態に折り返す第４工程とを有することを特徴とする。

さらに、前記第２，第３工程において、リード板の縁部に沿って円弧状に溶接しても良い。
また、本発明の組電池の製造方法は、複数の凸形状と前記凸形状に隣接して設けられる平坦部とを備えるリード板を介して複数の素電池が並列および直列に連結される組電池の製造方法であって、複数の前記素電池の蓋部に設けられる電極それぞれと前記凸形状とをスポット溶接して複数の前記素電池が並列接続される並列ブロックを複数形成する工程と、前記並列ブロックの外装缶底部に設けられる電極と別の前記並列ブロックが接続された前記リード板の前記平坦部とを重ね合わせる工程と、前記凸形状により生じる前記並列ブロック間の隙間から前記平坦部にレーザを照射して前記外装缶底部に設けられる電極と前記平坦部とをレーザ溶接して前記並列ブロックを直列接続する工程とを有することを特徴とする。

以上のように、リード板をＵ字折り曲げ加工することなく、リード板の表裏に並列ブロックを溶接接合することができるので、リード板を介して各並列ブロックを保護回路に接続する組電池において、リード板の電圧降下を抑制ながら、組立精度を向上させることができる。

本発明の組電池の構造を説明する図 第１実施形態における組電池の構造を説明する図 第２実施形態における組電池の製造方法を説明する図 第２実施形態における別のリード板を用いた組電池を説明する図 第３実施形態におけるリード板の構成を示す斜視図 第３実施形態における組電池の構成を示す斜視図 第３実施形態における組電池のリード板接続状態を示す図 第３実施形態の組電池の製造方法における蓋部とリード板の凸形状とを接合する工程を説明する図 第３実施形態の組電池の製造方法における外装缶底部とリード板の平坦部とを接合する工程を説明する図 従来の２並列３直列の電池パックの一例を表す構成図 従来の並列ブロックの接続状態を表す展開図

以下、図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する。
図１（ａ），図１（ｂ）は本発明の組電池の構造を説明する図であり、図１（ａ）は組電池の正面図、図１（ｂ）は素電池の正面図を示す。図１（ａ）において、本実施形態に係る組電池８の例として２並列３直列の電池パック１０を構成する場合を示す。２個の素電池１を並列に接続した並列ブロック９を直列に３ブロック接続して組電池８とし、組電池８における核素電池１はリード板２を介して保護回路基板３と接続している。

図１（ｂ）に示すように、素電池１は正極となる電極の蓋部１ａと、素電池１の負極となる電極の外装缶底部１ｂとを備えており、さらにリング状の絶縁板１ｃを備えることが好ましい。組電池８に構成した場合に、絶縁板１ｃを設けていると、素電池１の外装缶底部１ｂが隣接する並列ブロック９の外装缶底部１ｂと接触しショートすることを防止することができる。

また、リード板２は、一方の素電池１の正極である蓋部１ａと他方の素電池１の蓋部１ａを接続して保護回路基板３へつなぎ込むリード板２ａ’と、一方の素電池１の負極である外装缶底部１ｂと他方の素電池１の外装缶底部１ｂを接続して保護回路基板３へつなぎ込むリード板２ａと有している。

さらに、リード板２の一方の面が、一方の素電池１の蓋部１ａと他方の素電池１の蓋部１ａを接続し、リード板２の他方の面が、一方の素電池１の外装缶底部１ｂと他方の素電池１の外装缶底部１ｂを接続して保護回路基板３へつなぎ込むとともに、２個の素電池１を並列に接続した並列ブロック９を直列接続とするリード板２ｃからなる。

これにより、例えばリチウムイオン素電池を複数個接続してなる組電池において、いかなる誤使用の場合にも安全なように、電池パック内に保護回路基板３を具備し、過充電、過放電、および過電流を防止している。その中でも最も危険度の高い過充電を防止するために、素電池を並列に接続した並列ブロックを直列に接続する構成としている。

また、リード板を介して各並列ブロックを保護回路に接続する組電池において、リード板をＵ字に折り曲げ加工することなく、リード板の表裏に並列ブロックを溶接接合することができるので、リード板長を短くしてリード板の電圧降下を抑制することができる。また、リード板をＵ字に折り曲げ加工しないので、組立精度が向上し、小型化、組電池のパッケージングが容易となる。

以下、実施形態として、主にリード板２の構成を詳細に説明する。
（第１実施形態）
図２は第１実施形態における組電池の構造を説明する図である。

本第１実施形態のリード板は、図２（ａ）に示すように、リード板２が素電池と接続する側がスリットで区切られて３本に分割されており、分割リード板中央部２ｄと両端の分割リード板第１端部２ｅおよび分割リード板第２端部２ｆを有している。分割リード板中央部２ｄは、一方の面を素電池１の正極である蓋部１ａに接続し、分割リード板第１端部２ｅおよび分割リード板第２端部２ｆは、他方の面を素電池１の負極である外装缶底部１ｂに接続する。

素電池１の外装缶はＤＩ（Ｄｒａｗｉｎｇ ＆ Ｉｒｏｎｉｎｇ）法によって円筒缶に成形するのが一般的であり、金属のコイル材をカップ形状に絞り加工し、さらに側壁を数段階のしごき加工で引き延ばして缶胴を成形する。

また、リード板２は金属板であり、材質は特に限定されるものではないが、Ｎｉ、ＣｕもしくはＦｅを使用する。また、外装缶との溶接容易性を高めるために、ＮｉＦｅ（ＮｉメッキＦｅ鋼板）、ＮｉＣｕ（ＮｉメッキＣｕ鋼板）、もしくはＣｕ板とＮｉ板の貼り合わせによるクラッド鋼板を用いることもできる。リード板の厚みは、０．１〜０．１５ｍｍであり、材質固有の比抵抗と電池パックの電流容量から、厚みを選択することができる。

リード板の厚みは、リード板の金属固有の比抵抗に合わせて薄くすることが可能である。例えば、Ｎｉ板の場合、厚みは０．１５ｍｍ程度であるが、Ｃｕ板を使用するとさらに薄くすることが可能である。

なお、素電池１の外装缶底部１ｂを複数に分割されたリード板（分割リード板第１端部２ｅおよび分割リード板第２端部２ｆ）で接続する理由は、リード板が薄い場合に、溶接時や溶接後に破断する可能性があり、それを防止するために本発明では接続点数、接続面積を増やすことで、接続信頼性を高めている。

また、外装缶底部には、あらかじめ外装缶内部にある負極電極と集電板を介して外装缶底部に溶接している溶接ポイントがある。その溶接ポイントは、外装缶底部の中心付近に設けるのが一般的であり、リード板と外装缶底部の接続ポイントが前記溶接ポイントと重なるのを防止するため、後述するように本発明では外装缶底部の中心から円周方向に避けることで、接続信頼性を高めている。

次にリード板と素電池の接続方法について、図２（ｂ）に示す溶接時の状態を表す展開図を用いて説明する。スリットで区切られた３本の分割リードを、分割リード板中央部２ｄと両端の分割リード板第１端部２ｅおよび分割リード板第２端部２ｆを図の破線を支点として一旦９０度以上に開口する。分割リード板中央部２ｄは、並列ブロック９として並列に接続する２つの素電池１の正極である蓋部１ａに重ね合わせる。また、分割リード板第１端部２ｅおよび分割リード板第２端部２ｆは、直列に接続する別の配列ブロック９’の２つの素電池１の負極である外装缶底部１ｂに重ね合わせる。この状態を保持したまま、スポット溶接によって接続される。

例えば、パラレルギャップの溶接用電極棒１２（図１１参照）を１点鎖線で示す位置においてリード板２の上から押圧して、大電流を流すことで金属の接触抵抗と固有比抵抗による発熱を利用し、金属の融点まで金属の温度を高めて溶接させる。図２（ｂ）に示す、「×」で示す位置が溶接したポイントの例で、例えば、素電池１の蓋部１ａは１箇所、外装缶底部１ｂは素電池１の並列方向に線対称に４箇所設けている。

このように接続された素電池１とリード板２は、図２（ｂ）の破線を支点として、分割リード板中央部２ｄと両端の分割リード板第１端部２ｅおよび分割リード板第２端部２ｆを折り返して、元の状態になるように閉じ、図２（ｃ）に示すように隣接する素電池１を直線上に連結し、組電池８にフォーミングする。

また、抵抗溶接の溶接容易性を高めるために、溶接用電極棒は平坦のままでリード板に突起を出すことにより、リード板の溶接部位に溶接電流を集中させてもよい。
第１実施形態によれば、複数の素電池を並列に接続した並列ブロックをさらに直列に連結し、リード板を介して各並列ブロックを保護回路に接続する組電池において、リード板を分割リードにして、素電池の外装缶底部と接続することにより、落下衝撃時に複数の分割リードのうち、１本の接続が外れたとしても接続を維持することが可能であり高い信頼性の組電池を実現できる。同時に、リード板長を抑制することができるため、リード板での電圧降下を抑制すると共に、組立精度を向上させることができる。

（第２実施形態）
図３は第２実施形態における組電池の製造方法を説明する図であり、図３（ａ）は製造に用いるセット治具、図３（ｂ）は押圧治具の加圧時の状態、図３（ｃ）は溶融時の照射ビームを示す図である。

本実施形態２において用いるリード板２は、前述の実施形態１と同様に、素電池１と接続する側がスリットで区切られて３本に分割され、分割リード板中央部２ｄと両端の分割リード板第１端部２ｅおよび分割リード板第２端部２ｆで構成されている。

リード板２と素電池１の接続方法として、図３（ａ）に示すように素電池１とリード板２をセット治具５のセット下治具５ａにセットする。このセット下治具５ａには、素電池１とリード板２を位置決めできるように、所定の寸法の掘り込みが設けてあり、素電池１とリード板２を所定の位置にセットする。

リード板２は、分割リード板中央部２ｄを図３（ａ）のＲの位置を支点として一旦折り曲げた後に、セット下治具５ａの所定の位置に挿入する。次に、セット上治具５ｂを、セット下治具５ａの上から被せるように嵌合する。セット上治具５ｂには、セット下治具５ａの掘り込みに相当する位置に対向して、同様に掘り込みが設けられており、素電池１とリード板２の仮位置決めをすることができる。

次に、図３（ｂ）に示すように、Ａ面において、分割リード板中央部２ｄを挟み込むように、並列ブロック９の２つの素電池１の正極である蓋部１ａに押圧治具６を押し当てる。さらに、押圧治具６をＢ面に対して、分割リード板第１端部２ｅおよび分割リード板第２端部２ｆは、直列に接続するもう一方の並列ブロック９’の２つの素電池１の負極である外装缶底部１ｂに押し当てる。

この状態を保持したまま、接続方法としては、レーザを使用したレーザ溶接を使用する。分割リード板中央部２ｄと並列ブロック９の２つの素電池１の蓋部１ａとの接続は、図３（ｂ）の太線（溶融部分）に示すように、分割リード板中央部２ｄの縁部に沿って、図３（ｃ）に示す照射ビームの矢印の方向から、ＹＡＧレーザ等のビームを照射して、分割リード板中央部２ｄと蓋部１ａの両金属を溶融させて接続させる。

さらに、分割リード板第１端部２ｅおよび分割リード板第２端部２ｆと並列ブロック９’の２つの素電池１の外装缶底部１ｂとの接続は、図３（ｂ）の太線（溶融部分）に示すように、分割リード板第１端部２ｅおよび分割リード板第２端部２ｆのそれぞれの縁部に沿って、ＹＡＧレーザ等のビームを照射して、分割リード板第１端部２ｅ、分割リード板第２端部２ｆと外装缶底部１ｂの両金属を溶融させて接続させる。

図３（ｂ）の太線（溶融部分）で示す位置が溶接したポイントの例で、例えば、素電池１の蓋部１ａは、分割リード板中央部２ｄの縁部に沿って素電池１の中心線に対して線対称になるように２箇所、また外装缶底部１ｂは、素電池１の中心線に対して線対称に４箇所設けている。

このように接続された素電池とリード板は、図３（ａ）のＲを支点として分割リード板中央部２ｄと両端の分割リード板第１端部２ｅおよび分割リード板第２端部２ｆを折り返し元の状態になるように閉じ、図２（ｃ）に示したように隣接する素電池１を直線上に連結し、組電池９にフォーミングする。

なお、リード板２は金属板であり、材質は特に限定されるものではないが、Ｎｉ、ＣｕもしくはＦｅを使用する。また、外装缶との溶接容易性を高めるために、ＮｉＦｅ（ＮｉメッキＦｅ鋼板）、ＮｉＣｕ（ＮｉメッキＣｕ鋼板）、もしくはＣｕ板とＮｉ板の貼り合わせによるクラッド鋼板を用いることもできる。一般的には、素電池外装缶の材料は、ＮｉＦｅ（ＮｉメッキＦｅ鋼板）を使用しているため、リード板の材料をＮｉＣｕ（ＮｉメッキＣｕ鋼板）、もしくはＣｕ板とＮｉ板の貼り合わせによるクラッド鋼板を用いる場合には、異種金属接続になる。その場合には、レーザ照射を融点の高いＮｉ側すなわち素電池側からウィービングすることで、融点の低いＣｕが溶け落ちることを防止する。また、レーザ照射を融点の高いＮｉ側すなわち素電池側の方を長い時間照射してもよい。

また、リード板２を図４（ａ）に示すリード板４のように、外形を円形状にしても構わない。ここで、図４は第２実施形態における別のリード板を用いた組電池を説明する図である。図４（ａ）に示すように、リード板４は円弧状のスリットで分割されており、内輪部４ａと外輪部４ｂに分割して構成される。図４（ｂ）の溶接する状態を表す展開図に示すように、内輪部４ａは、一方の素電池１の蓋部１ａに接続し、外輪部４ｂは、他方の素電池１の外装缶底部１ｂに接続する。図４（ｃ）は組電地の部分透過斜視図でリード板を示す。

図４（ｂ）の展開図では、矢印で示す溶融部分（黒色部分）の位置が溶接したポイントの例で、例えば、素電池１の蓋部１ａは、リード板４の内輪部４ａの外周の円弧状に沿って溶接され、外装缶底部１ｂは、リード板４の外輪部４ｂの外周の円弧状に沿って溶接される。

さらに、素電池１の蓋部１ａとリード板４の内輪部４ａとの円弧状の溶接ポイントは、素電池１の中心線Ｌに対してＬａ側に集中させ、外装缶底部１ｂとリード板４の外輪部４ｂとの円弧状の溶接ポイントは、素電池１の中心線Ｌに対してＬｂ側に集中させている。

本第２実施形態によれば、リード板４と素電池１を接続する際に、リード板４の材質を銅、銅合金などの低抵抗な材料を選択することができ、リード板の接続抵抗の低減することが可能である。

また、レーザ溶接によって、短時間に接続することが可能となり、抵抗溶接よりも接続面積を大きくすることにより、接続信頼性に優れた組電池の製造が実現できる。さらに、溶接ポイントを素電池１の中心線Ｌに対して線対称に線上に、また円弧状に設けることで、振動等の衝撃が素電池１に対して均一に作用するので、耐久性、信頼性に優れた組電池が実現できる。

（第３実施形態）
１枚の平板であるリード板の表裏両面に、直列接続される並列ブロックの正極と負極とを溶接して接続することが困難であったため、上記実施形態では、正極を接続する部分と負極を接続する部分とにリード板を分割し、分割された部分を広げた状態でそれぞれの部分に並列ブロックを溶接し、それを１枚のリード板の形状に戻すことにより、Ｕ字形状に折り曲げ加工することなく、素電池を並列接続して並列ブロックを形成し、並列ブロックを直列接続して組電池を製作していた。

本実施形態では、リード板を曲げ加工してあらかじめリード板に凸形状を形成することにより、並列ブロックを直列接続した状態で、並列ブロック間にレーザを照射可能な隙間を形成することを特徴とする。この構成により、１枚の平板であるリード板の表裏両面に、直列接続される並列ブロックの正極と負極とを溶接して接続することが可能となるものである。

以下、図５〜図７を用いて、第３実施形態におけるリード板の構造およびこのリード板を用いた組電池について説明する。
図５は第３実施形態におけるリード板の構成を示す斜視図である。図６は第３実施形態における組電池の構成を示す斜視図であり、図６（ａ）は組電池全体の構成を示す斜視図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＣ部を拡大して一部を透視的に示す概念図である。図７は第３実施形態における組電池のリード板接続状態を示す図である。

図５に示すように、本実施形態のリード板１５は、平板な板状のリード板を曲げ加工して凸形状１６を形成した構造である。凸形状１６は突出した外側の面が素電池の正極である蓋部に接続される。凸形状１６の周辺部に設けられる平坦部１９は凸形状１６の突出方向に対する反対側の面で素電池の負極である外装缶底部に接続される。また、リード板１５には端子１７が設けられており、端子１７が保護回路基板に接続されることにより、リード板１５に接続された並列ブロックが保護回路に接続される構成である。図では、２つの素電池が並列に接続される並列ブロックを直列接続する場合に用いられるリード板１５を例示しているため、凸形状１６と平坦部１９との組を２つ設ける構成である。３つ以上の素電池が並列に接続される並列ブロックに用いる場合には、凸形状１６と平坦部１９との組を３つ以上直列に設ければ良い。また、図では、凸形状１６と平坦部１９との組の直列接続を平坦部１９間で行う構成となっているが、凸形状１６間で行うことも、その両方で行うこともでき、接続構成は任意である。

次に、図５〜図７を用いて、本実施形態の組電池の構成について説明する。ここで、組電池として、２つの素電池を並列接続した並列ブロックを３つ直列に接続する構成を例として説明する。

並列ブロック９を構成する素電池１の正極である蓋部１ａは、リード板１５の凸形状１６の面１６ａとスポット溶接等で接続され、並列ブロック９を構成する素電池１をリード板１５を介して並列接続している。並列ブロック９間のリード板１５においては、平坦部１９の面１６ａに対する裏面側である面１９ａにて、素電池１の負極である外装缶底部１ｂと平坦部１９とがレーザ溶接により接続され、並列ブロック９を構成する素電池１をリード板１５を介して並列接続すると共に、２つの並列ブロック９を直列接続している。また、組電池の両端部においては、並列ブロック９を構成する素電池１の蓋部１ａまたは外装缶底部１ｂがリード板１５を介して並列接続される。さらに、各リード板１５には端子１７が形成されており、端子１７を保護回路基板（図視せず）に接続することにより、保護回路基板で各並列ブロック９の電圧を監視して、過充電、過放電、過電流の防止に用いている。

ここで、凸形状１５の支持部２２は蓋部１ａと接する面および平坦部１９と直交していても良いが、蓋部１ａと接する面から離れるほど凸形状１５の外側に広がる形状とすることにより、レーザ溶接時に平坦部１９を外装缶底部１ｂに密着させる力が増し、溶接時の接合強度が向上するため好ましい。

平坦部１９の面１６ａと外装缶底部１ｂとのレーザ溶接は、リード板１５の凸形状１６により生じる並列ブロック９間の隙間から、レーザ溶接部２１にレーザ２０を照射することにより行う。

本実施形態では、蓋部１ａと凸形状１６とを接続させて並列ブロック９に接続されたリード板１５を別の並列ブロック９の外装缶底部１ｂに重ね合わせた状態で、リード板１５の凸形状１６により生じる並列ブロック９間の隙間からレーザ２０を照射する。これにより、平坦部１９の面１９ａと外装缶底部１ｂとがレーザ溶接部２１でレーザ溶接される。このように、リード板１５をＵ字に曲げ加工することなく、リード板１５の表裏にそれぞれ並列ブロック９を接合することで並列ブロック９を直列接続することができるため、リード板１５長が長くなることを抑制して電圧降下を抑制することができる。また、Ｕ字に曲げ加工せずリード板１５の表裏にそれぞれ並列ブロック９を接合することができるため、組立精度を高く維持することができ、パッケージングを容易に行うことができると共に、並列ブロック９間にリード板１５を収めることができるので、組電池の小型化を阻害することもない。

なお、平坦部１９は凸形状１６の周辺２箇所に形成しても良いが、凸形状１６に隣接して１つの平坦部１９を形成し、１つの平坦部１９で外装缶底部１ｂの１端部とリード板１５とを接合することが好ましい。この構成により、リード板１５の平坦部１９以外の領域は固定されず自由に動作することができるため、組電池に振動等の衝撃が伝達されたとしても、自由な端部でリード板１５に入力される振動等を逃がすことができ、また、自由な端部で衝撃を吸収することができるため、リード板１５の接続に対する耐震性，耐衝撃性が向上し、組電池の接続信頼性が向上される。

また、一般的に、接続強度と液漏れ防止の観点から、レーザ溶接部２１における溶接深さは、０．０８ｍｍ〜０．１０ｍｍ程度にすることが好ましい。素電池の一般的な大きさから平坦部の幅は５．０ｍｍ程度となり、リード板１５厚を０．１５ｍｍとした場合、接合強度を確保するために、レーザ溶接部２１のレーザ照射方向と平行な長さは０．３ｍｍ程度が必要となる。素電池１の外装が外装缶底部１ｂの周囲に露出するため、外装の内側でレーザ溶接部２１の長さを０．３ｍｍ程度確保するのに必要なレーザ２０の照射角を確保するためには、例えば、蓋部１ａの正極の高さを０．４５ｍｍとすると、凸形状１６高さを１．０ｍｍ以上にする必要がある。

次に、図８，図９を用いて、本実施形態の組電池の製造方法を説明する。ここでは、２つの素電池を並列接続した並列ブロックを３つ直列に接続する組電池を例として、その製造方法を説明する。

図８は第３実施形態の組電池の製造方法における蓋部とリード板の凸形状とを接合する工程を説明する図であり、図８（ａ）は斜視図、図８（ｂ）は平面図である。図９は第３実施形態の組電池の製造方法における外装缶底部とリード板の平坦部とを接合する工程を説明する図であり、図９（ａ）は斜視図、図９（ｂ）は素電子の並列方向と平行な方向から見た平面図、図９（ｃ）は外装缶底部のリード板接合状態を示す透視平面図である。

まず、リード板１５を用いて２つの素電池１を並列接続する並列ブロック９を形成する。ここで、２つの素電池１の正極である蓋部１ａと、１つのリード板１５に形成された２つの凸形状１６とを面１６ａでスポット溶接することにより、２つの素電池１を並列に接続した並列ブロック９を形成し、同様に３つの並列ブロック９を形成する（図８）。凸形状１６において、スリット１８は必ずしも必要ないが、凸形状１６にスリット１８を設けることにより、凸形状１６と蓋部１ａとの間に電流経路が確保され、スポット溶接が容易となり好ましい。

次に、蓋部１ａとスポット溶接されたリード板１５を用いて並列ブロック９を直列に接続する。並列ブロック９を構成する素電池１の負極である外装缶底部１ｂを、別の並列ブロック９の蓋部１ａと接合されたリード板１５の平坦部１９の面１９ａ側と重ね合わせる。この状態で、凸形状１６により生じた並列ブロック９間の隙間から、平坦部１９にレーザ２０を照射することにより、レーザ溶接部２１で平坦部１９と外装缶底部１ｂとをレーザ溶接する。このように、外装缶底部１ｂと並列ブロック９に接合されたリード板１５とを接合し、２つの並列ブロック９を接合する（図９）。さらに、同様の方法でもう一つの並列ブロックを直列接続する。

最後に、３つの並列ブロック９の直列接続の端部に露出する２つの素電池１の外装缶底部１ｂをリード板１５で接合して、２つの素電池を並列接続した並列ブロックを３つ直列に接続する組電池が製造される。

その後、それぞれのリード板１５の端子１７を保護回路基板（図示せず）に接続し、組電池をパッケージングして電池パックが製造される。
本実施形態の製造方法では、蓋部１ａと凸形状１６とを接続させて並列ブロック９に接続されたリード板１５を別の並列ブロック９の外装缶底部１ｂに重ね合わせた状態で、リード板１５の凸形状１６により生じる並列ブロック９間の隙間から、レーザ２０を照射する。この方法により、平坦部１９の面１６ａと外装缶底部１ｂとがレーザ溶接部２１でレーザ溶接されるため、リード板１５をＵ字に曲げ加工することなく、リード板１５の表裏にそれぞれ並列ブロック９を接合することで並列ブロック９を直列接続することができるため、リード板１５長が長くなることを抑制して電圧降下を抑制することができる。また、Ｕ字に曲げ加工せずリード板１５の表裏にそれぞれ並列ブロック９を接合することができるため、組立精度を高く維持することができ、パッケージングを容易に行うことができると共に、並列ブロック９間にリード板１５を収めることができるので、組電池の小型化を阻害することもない。

なお、前述した各実施形態において、本発明の組電池およびその製造方法は、ＰＣ等に組み込まれる電池パックを例示して説明したが、これに限られるものではなく、ＰＣ以外のＡＶ機器、電動工具など電子機器分野における電池パックにも使用できる。

本発明の組電池とその製造方法は、小型、低抵抗であっても耐落下衝撃の接続信頼性が要求される組電池の製造等において有用である。

１ 素電池
１ａ 蓋部（正極）
１ｂ 外装缶底部（負極）
１ｃ 絶縁板
２，２ａ，２ａ’，２ｂ，２ｂ’，２ｃ リード板
２ｄ 分割リード板中央部
２ｅ 分割リード板第１端部
２ｆ 分割リード板第２端部
３ 保護回路基板
４ 円形状のリード板
４ａ 内輪部
４ｂ 外輪部
５ セット治具
５ａ セット下治具
５ｂ セット上治具
６ 押圧治具
８ 組電池
９，９’，９ａ，９ｂ，９ｃ 並列ブロック
１０ 電池パック
１１ 保持筒
１２ 溶接用電極棒
１３ リング状の接続部品
１４ 保持キャップ
１５ リード板
１６ 凹形状
１６ａ 面
１７ 端子
１８ スリット
１９ 平坦部
１９ａ 面
２０ レーザ
２１ レーザ溶接部
２２ 支持部

Claims (10)

1. リード板を介して第１の素電池の蓋部の電極と第２の素電池の外装缶底部の電極を接続した複数の素電池が並列および直列に連結された組電池において、
   一枚のリード板の一方の面と前記第１の素電池の蓋部の電極とを接続し、当該リード板の他方の面と前記第２の素電池の外装缶底部の電極とを接続していることを特徴とする組電池。
2. 前記リード板を介して第１の素電池の蓋部の電極と第２の素電池の外装缶底部の電極とを接続する組電池であって、
   前記リード板がスリットで区切られた複数の分割リードで構成されたことを特徴とする請求項１記載の組電池。
3. 前記リード板を介して第１の素電池の蓋部の電極と第２の素電池の外装缶底部の電極とを接続する組電池であって、
   前記リード板が複数の分割リードとなって外装缶底部の電極に接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の組電池。
4. 前記リード板を介して第１の素電池の蓋部の電極と第２の素電池の外装缶底部の電極とを接続する組電池であって、
   前記リード板の縁部が円弧状に溶接されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の組電池。
5. 前記リード板が、
   前記一方の面方向に突出する凸形状と、
   前記凸形状の周辺に形成される平坦部と、
   保護回路基板に接続される端子と
   を有し、前記凸形状が前記素電池の蓋部の電極と接続し、前記平坦部が前記素電池の外装缶底部の電極とレーザ溶接で接続することを特徴とする請求項１記載の組電池。
6. 前記平坦部が前記凸形状の隣接する１箇所に設けられることを特徴とする請求項５記載の組電池。
7. 前記凸形状を形成する支持部は、前記凸形状が前記素電池の蓋部の電極に接続される面から離れるほど、前記凸形状の外側に広がることを特徴とする請求項５または請求項６記載の組電池。
8. リード板を介して第１の素電池の蓋部の電極と第２の素電池の外装缶底部の電極を接続した複数の素電池が並列および直列に連結された組電池の製造方法であって、
   スリットで区切られた複数の分割リードで構成されたリード板を折り曲げる第１工程と、前記リード板の一方の面で、折り曲げた状態の複数の分割リードのうち中央に前記第１の素電池の蓋部の電極を接続する第２工程と、前記リード板の他方の面で、折り曲げた状態の複数の分割リードのうち両端一対に前記第２の素電池の外装缶底部の電極に接続する第３工程と、前記第２，第３工程の後に折り曲げた前記リード板を元の状態に折り返す第４工程とを有することを特徴とする組電池の製造方法。
9. 前記第２，第３工程において、
   リード板の縁部に沿って円弧状に溶接することを特徴とする請求項８記載の組電池の製造方法。
10. 複数の凸形状と前記凸形状に隣接して設けられる平坦部とを備えるリード板を介して複数の素電池が並列および直列に連結される組電池の製造方法であって、
    複数の前記素電池の蓋部に設けられる電極それぞれと前記凸形状とをスポット溶接して複数の前記素電池が並列接続される並列ブロックを複数形成する工程と、
    前記並列ブロックの外装缶底部に設けられる電極と別の前記並列ブロックが接続された前記リード板の前記平坦部とを重ね合わせる工程と、
    前記凸形状により生じる前記並列ブロック間の隙間から前記平坦部にレーザを照射して前記外装缶底部に設けられる電極と前記平坦部とをレーザ溶接して前記並列ブロックを直列接続する工程と
    を有することを特徴とする組電池の製造方法。

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