CN110581235A - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明的二次电池(102)具备外装罐(2)、和密闭外装罐(2)的开口(3)的封口体(14)，和与电解液一起被收纳于外装罐(2)的内部的电极组(104)，和设于电极组(104)和封口体(14)之间的、具有设于面向电极组(104)的电极组贯通孔(9)的位置的集电体中央贯通孔(29)的正极集电体(28)；封口体(14)包括在中央具有排气孔(19)的盖板(16)，和设于从盖板(16)的外侧堵塞排气孔(19)的位置的阀体(20)，和与盖板(16)电连接、并以将阀体(20)向着盖板(16)按压的状态收纳于内部的正极端子(22)；正极集电体(28)的集电体中央贯通孔(29)的内径尺寸DC在排气孔(19)的内径尺寸DL以下。

Description

二次电池
技术领域
本发明涉及二次电池，具体涉及具备排出电池内产生的气体的安全阀的二次电池。
背景技术
在二次电池中，扩大用途、开发了各种类型的电池。作为这样的电池之一，例如已知如下所示的密闭型碱性二次电池。
密闭型的碱性二次电池具备有底圆筒形状的外装罐、和与碱性电解液一起被收纳在该外装罐内的电极组、密封该外装罐的开口部的封口体。另外，该封口体中包括正极端子。
以下对上述的密闭型的碱性二次电池的制造的步骤进行说明。
首先，准备正极以及负极。正极是将包含正极活性物质、正极添加剂、树脂制的粘合剂等的正极合剂保持在正极基材上而形成的。负极是将包含负极活性物质、负极添加剂、树脂制的粘合剂等的负极合剂保持在负极基材上而形成的。将准备的正极以及负极以中间夹持树脂制的隔膜的状态叠合，缠绕在卷芯上，以旋涡状卷绕(卷绕工序)。之后，将该卷芯从旋涡状的中心部分拔出，该卷芯被拔出的部分成为贯通孔。这样，可得到在中心形成有贯通孔(以下，称为电极组贯通孔)、整体上大致为圆柱形状的电极组。另外，电极组的正极与由导电性材料形成的带状的集电条电连接。
得到的电极组收纳在有底圆筒形状的外装罐中。接着在该外装罐中，注入碱性电解液。此处，在外装罐内注入碱性电解液的注入工序中，藉由电极组贯通孔注入碱性电解液。藉此，在电极组内浸透碱性电解液。
之后，在封口体上熔接集电条的前端。因此，该封口体被填缝固定在外装罐的上端的开口的部分。藉此，可得到外装罐的开口部用封口体密封了的密闭型的碱性二次电池。
但是，碱性二次电池中，正在开发能够以更高效率充放电的高效率充放电类型。作为该高效率充放电类型的电池，例如，已知具备集电板的电池、在集电板以外还具备集电簧片的电池等。
此处，首先，对具备集电板的电池进行说明。
在具备集电板的电池中，在电极组的制造过程中，正极以及负极在卷绕工序中以相互在沿着电极组的轴线方向上稍微偏移的状态配置，同时这些正极以及负极之间在规定位置配置有规定尺寸的隔膜。于是在该状态下，正极、隔膜以及负极被卷绕。其结果是，正极的端缘部以漩涡状从电极组的一个端面侧突出，负极的端缘部以漩涡状从电极组的另一个端面侧突出。
在突出的正极的端缘部中，用金属制的板材形成的正极集电体被熔接。另一方面，在突出的负极的端缘部中，用金属制的板材形成的负极集电体被熔接。藉此，正极与正极集电体在宽范围内电连接，负极与负极集电体在宽范围内电连接，因此可提高集电效率。其结果是，在具备如上的集电体的电池中以高效率充放电成为可能。
此外，对在集电板以外、具备集电簧片的电池进行说明。作为这样的包括集电体和集电簧片的电池，例如，通常已知如日本专利特开2001-143684号公报所示的电池。
集电簧片是剖面形状为矩形或椭圆形的金属制的筒状体，配置于正极侧的集电体(以下，称为正极集电体)、和封口体之间，连接封口体与正极集电体之间。其结果是，封口体的正极端子与电极组的正极电连接。
此处，对集电簧片的形态进行更具体的说明。该集电簧片中，周壁的部分分别熔接于正极集电体以及封口体。此处，筒状体的周壁中，将与正极集电体熔接的部分作为底壁，将与封口体熔接的部分作为顶壁，将在底壁和顶壁之间延伸的部分作为侧壁。通过使底壁和顶壁之间的距离尽可能短、即侧壁中的沿电池的轴线的方向的长度尽可能短，能够缩短电池的内部的通电路径。此外，该集电簧片通过比上述的集电条厚度厚的金属制的板材形成。根据以上构成，能够进一步降低电池的内部电阻，实现更高效率的充放电。
在上述的集电板以及集电簧片中，在外装罐内注入碱性电解液的注入工序时，分别将贯通孔设于与电极组贯通孔的轴线为同轴的位置，以使碱性电解液顺利地被导入电极组的电极组贯通孔中。此处，将设于正极集电体的贯通孔作为集电体中央贯通孔，将设于集电簧片的顶壁的贯通孔作为顶壁贯通孔，将设于集电簧片的底壁的贯通孔作为底壁贯通孔。
但是，密闭型的碱性二次电池在弄错正极和负极进行充电的情况(误充电)、过充电的情况、外部短路的情况、误投入火中的情况等时，电池内气体异常产生，电池内的压力上升，存在外装罐随之变形、电池破裂之虞。因此，为了防止这样的电池的破裂，在密闭型的碱性二次电池中，设有电池内产生的气体的压力超过一定的值的情况下打开、将该气体放出到外部的安全阀。
这样的安全阀通常设置于封口体。此处，具有安全阀的封口体的结构例如以下所述。
封口体是具有排气孔的盖板，具备嵌合于外装罐的开口的盖板、和以堵住上述排气孔的方式配置的阀体、和收纳该阀体的正极端子。
盖板是与外装罐的开口部相吻合的金属制的圆板。排气孔设于盖板的中央部分。
正极端子例如具有圆筒状的周壁、和位于该周壁的一端的开口、和设于该开口的周缘的凸缘、和位于上述开口的相反侧的另一端的端壁。该正极端子在阀体收纳于内部的状态下，凸缘的部分熔接于盖板。另外，正极端子的周壁中设有除气孔。
上述的阀体通过弹性材料、例如橡胶类材料形成，其形状例如为圆柱形状。该阀体处于收纳于正极端子的内部、在正极端子的端壁和上述的盖板之间被压缩的状态，达到规定的压力为止排气孔的开口端关闭，保持电池的密闭性。
上述的阀体中，如果在电池内气体异常产生、电池内的气体的压力上升、超过规定的压力，则阀体由于该气体的压力而弹性变形，盖板的排气孔打开。藉此，电池内的气体藉由排气孔以及正极端子的除气孔向外部放出，防止电池的破裂。之后，伴随着电池内的气体的压力的下降，阀体回到原来的形状，盖板的排气孔关闭，电池再度成为密闭状态。
此处，如上所述的集电簧片中，顶壁与封口体的盖板熔接。设于该顶壁的顶壁贯通孔位于面向盖板的排气孔的部分，因此在阀体打开盖板的排气孔时，不会妨碍通过该排气孔的气体的流动。
但是，在对密闭型的碱性二次电池误充电的情况、过充电的情况、外部短路的情况、误投入火中的情况等时，在电池内气体异常产生的同时，电池还变得高温。此处，如果电池的温度是熔融树脂程度的高温，则树脂制的隔膜发生熔融，正极合剂以及负极合剂中含有的树脂成分发生熔融。如果这样树脂发生熔融，则会形成树脂的熔融物，该熔融物有时会从电极组分离，成为碎片。这样的熔融物的碎片主要容易产生在电极组的电极组贯通孔内。如果电池的内压上升、阀体变形、安全阀打开，则电极组贯通孔内产生的熔融物的碎片与被放出气体一起被吸入盖板的排气孔的部分。即，由于安全阀打开，产生从高压状态的电池的内部向与电池的内部相比为低压状态的电池的外部的气体的流动，随着该流动，电极组的电极组贯通孔内的熔融物的碎片在电极组贯通孔内移动，从电极组贯通孔飞出，集中在盖板的排气孔的部分。其结果是，该熔融物的碎片有堵塞盖板的排气孔之虞。如果排气孔被堵塞，则安全阀失去作用，因此即使电池的内压上升，气体也无法排出到外部。其结果是，电池有破裂之虞。
因此，希望开发出即使电池升至高温、内部的树脂成分熔融、形成了熔融物，也不阻碍安全阀的动作、能够可靠地将气体放出到外部的安全性高的二次电池。
发明内容
本发明是鉴于上述的情况而形成的，其目的在于提供与以往相比安全性更高的二次电池。
为了实现上述目的，如果采用本发明，则可提供如下的具备兼为一个电极的端子、具有开口的外装罐，和密闭上述外装罐的开口的封口体，和与电解液一起收纳于上述外装罐的内部的内部收纳部件的二次电池，其中，上述封口体包括嵌合于上述开口的、在中央具有排气孔的盖板，和设置于从上述盖板的外侧堵塞上述排气孔的位置的阀体，和兼为另一个电极的端子与上述盖板电连接、并以将上述阀体向着上述盖板按压的状态收纳在内部的盖子构件；上述内部收纳部件包括在面向上述排气孔的位置上的具有上述排气孔的内径尺寸以下的内径尺寸的特定贯通孔。
优选地，上述内部收纳部件包括上述一个电极以及上述另一个电极藉由隔膜叠合、以旋涡状卷绕、包含贯穿该旋涡状的卷绕中心部的电极组贯通孔的、整体上为圆柱形的电极组，上述特定贯通孔设为上述电极组贯通孔的结构。
优选地，上述内部收纳部件包括上述一个电极以及上述另一个电极藉由隔膜叠合、以旋涡状卷绕、包含贯穿该旋涡状的卷绕中心部的电极组贯通孔的、整体上为圆柱形的电极组，和设于上述电极组和上述封口体之间的、具有设于与上述电极组的上述电极组贯通孔对应的位置的集电体中央贯通孔的集电体；上述特定贯通孔至少是上述电极组贯通孔以及上述集电体中央贯通孔中的任一个结构。
优选地，上述内部收纳部件包括上述一个电极以及上述另一个电极藉由隔膜叠合、以旋涡状卷绕、包含贯穿该旋涡状的卷绕中心部的电极组贯通孔的、整体上为圆柱形的电极组，和设于上述电极组的上部的、具有设于面向上述电极组的上述电极组贯通孔的位置的集电体中央贯通孔的集电体，和设于上述集电体和上述封口体之间的集电簧片；上述集电簧片具有位于上述封口体一侧的顶壁，和与上述顶壁相对、位于上述集电体一侧的底壁，和在上述顶壁的侧缘和上述底壁的侧缘之间延伸、相互相对的一对侧壁；上述顶壁包括设于面向上述排气孔的位置的顶壁贯通孔，上述底壁包括设于面向上述集电体中央贯通孔的位置的底壁贯通孔，上述特定贯通孔至少是上述电极组贯通孔、上述集电体中央贯通孔、上述顶壁贯通孔以及上述底壁贯通孔中的任一个结构。
此外，优选地，在将上述特定贯通孔设为上述集电体中央贯通孔，将上述排气孔的内径尺寸设为DL，将上述集电体中央贯通孔的内径尺寸设为DC的情况下，满足DL≥DC的关系的结构。
此外，优选地，在将上述特定贯通孔设为上述集电体中央贯通孔，将上述排气孔的内径尺寸设为DL，将上述顶壁贯通孔的内径尺寸设为DT，将上述底壁贯通孔的内径尺寸设为DB，将上述集电体中央贯通孔的内径尺寸设为DC的情况下，满足DL≥DT≥DB≥DC的关系的结构。
本发明的二次电池是具备兼为一个电极的端子、具有开口的外装罐，和密闭上述外装罐的开口的封口体，和与电解液一起收纳于上述外装罐的内部的内部收纳部件的二次电池，其中，上述封口体包括嵌合于上述开口的、在中央具有排气孔的盖板，和设置于从上述盖板的外侧堵塞上述排气孔的位置的阀体，和兼为另一个电极的端子与上述盖板电连接、并以将上述阀体向着上述盖板按压的状态收纳在内部的盖子构件；上述内部收纳部件包括在面向上述排气孔的位置上的具有上述排气孔的内径尺寸以下的内径尺寸的特定贯通孔。这样的本发明的二次电池即使在由于高温状态而产生熔融物、该熔融物的碎片从内部收纳部件的特定贯通孔内向着盖板的排气孔移动的情况下，也由于特定贯通孔与排气孔同等或更小，而可抑制熔融物的碎片扩散得比排气孔的范围大，不使排气孔被完全堵塞。其结果是，能够抑制对安全阀的动作的阻碍，防止电池破裂。因此，如果采用本发明，则能够得到与以往相比安全性更高的二次电池。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式的镍氢二次电池的部分剖面图。
图2是示出本发明的第二实施方式的镍氢二次电池的部分剖面图。
图3是示出本发明的第二实施方式的正极集电体的平面图。
图4是示出本发明的第三实施方式的镍氢二次电池的部分剖面图。
图5是示出本发明的第三实施方式的正极集电体的平面图。
图6是示出底壁侧在上的状态的集电簧片的立体图。
图7是示出顶壁侧在上的状态的集电簧片的立体图。
图8是示出集电簧片的中间制品的平面图。
具体实施方式
[第一实施方式]
作为本发明的二次电池，以下参照附图，以FA尺寸的圆筒形的镍氢二次电池(以下，称为电池)101为例，进行说明。
电池101具备上端开口的制成有底圆筒形状的外装罐2，外装罐2具有导电性，其底壁起到负极端子的作用。外装罐2中，收纳规定量的碱性电解液(未图示)以及构成内部收纳部件的一部分的电极组4。
如图1所示，外装罐2的开口3被封口体14所闭塞。封口体14包括具有导电性的圆板形状的盖板16、配置于该盖板16之上的阀体20以及同样设于盖板16上的正极端子(盖子构件)22。
在盖板16的外周部，以包围该盖板16的方式配置有环状的绝缘垫圈18，通过对外装罐2的开口边缘17进行填缝加工，将绝缘垫圈18以及盖板16固定在外装罐2的开口边缘17上。即，盖板16以及绝缘垫圈18相互协作而将外装罐2的开口3封口。
此处，盖板16在中央具有排气孔19。于是，在盖板16的外表面16a之上，在堵塞排气孔19的位置设有橡胶制的阀体20。而且，盖板16的外表面16a之上，正极端子22以覆盖阀体20的方式电连接。
该正极端子22具有圆筒状的周壁24、和位于该周壁24的一端的开口25、和设于该开口25的周缘的凸缘26、和位于开口25的相反侧的另一端的端壁27。该正极端子22向着盖板16按压着阀体20。此外，该正极端子22在周壁24具有除气孔23。
通常情况下，排气孔19通过阀体20被气密地关闭。而如果在外装罐2的内部产生气体，气体的压力升高，则阀体20被气体的压力压缩，排气孔19会打开。其结果是，气体介由排气孔19以及正极端子22的除气孔23从外装罐2内排出到外部。即，排气孔19、阀体20以及正极端子22的除气孔23形成用于电池101的安全阀。
电极组4包括各自为带状的正极6、负极8以及隔膜10，它们以隔膜10夹持在正极6和负极8之间的状态被卷绕为漩涡状。即，正极6以及负极8隔着隔膜10相互叠合。这样的电极组4整体成为圆柱状。电极组4的最外周通过负极8的一部分(最外周部)来形成，与外装罐2的内周壁接触。即，负极8与外装罐2相互电连接。
此外，外装罐2内，在电极组4的一部和盖板16之间配置集电条33。具体地，集电条33的一端与正极6连接，另一端与盖板16连接。因此，正极端子22和正极6藉由集电条33以及盖板16相互电连接。
负极8具有形成为带状的导电性负极芯体，在该负极芯体中保持有负极合剂。
负极芯体是带状金属材料，分布有大量在其厚度方向上贯穿的通孔(未图示)。作为这样的负极芯体，例如可使用冲孔金属片。
负极合剂不仅填充在负极芯体的通孔内，还以层状保持于负极芯体的两面上。
负极合剂包括储氢合金的粒子、导电材料、粘合剂等。此处，储氢合金是能够储藏以及释放作为负极活性物质的氢的合金，适于使用通常用于镍氢二次电池的储氢合金。上述的粘合剂在使储氢合金的粒子以及导电材料相互粘接的同时，还起到将负极合剂粘合在负极芯体上的作用。此处，作为导电材料，适于使用通常用于镍氢二次电池的导电材料。此外，作为粘合剂，只要是通常用于镍氢二次电池的负极的粘合剂则没有特别限定，例如可使用树脂类材料。具体而言，能够使用亲水性的聚合物、疏水性的聚合物、羧甲基纤维素等树脂类材料。
负极8例如可如下进行制造。
首先，对作为储氢合金粒子的集合体的储氢合金粉末、导电材料、粘合剂以及水进行混炼而制备负极合剂的糊料。将所得到的负极合剂的糊料涂布在负极芯体上，使其干燥。干燥后，对附着有含储氢合金粒子等的负极合剂的负极芯体实施辊压，提高储氢合金的填充密度后，切断为规定形状。藉此可得到负极8。
接着，对正极6进行说明。
正极6包括导电性的正极基材、和保持在该正极基材中的正极合剂。具体而言，正极基材制成具有大量空孔的多孔质结构，正极合剂保持于上述的空孔内以及正极基材的表面。
作为正极基材，例如可使用发泡镍。
正极合剂包含作为正极活性物质粒子的氢氧化镍粒子、作为导电材料的钴化合物、粘合剂等。上述的粘合剂在使氢氧化镍粒子以及导电材料相互粘接的同时，还起到使氢氧化镍粒子以及导电材料与正极基材粘合的作用。此处，作为粘合剂，只要是通常用于镍氢二次电池的正极的粘合剂则没有特别限定，例如可使用树脂类材料。具体而言，可使用羧甲基纤维素、甲基纤维素、PTFE(聚四氟乙烯)分散液、HPC(羟丙基纤维素)分散液等树脂类材料。
正极6例如可如下进行制造。
首先，制备包含作为正极活性物质粒子(氢氧化镍粒子)的集合体的正极活性物质粉末、导电材料、水以及粘合剂的正极合剂浆料。将所得到的正极合剂浆料填充在例如发泡镍中，使其干燥。之后，对填充有氢氧化镍粒子等的发泡镍施加辊压以及切割。藉此，可得到保持有正极合剂的正极6。另外，得到的正极6的规定位置上，熔接有集电条33。
接着，作为隔膜10，可使用用树脂材料形成的带状体，例如可使用对聚酰胺纤维制无纺布赋予亲水性官能团而得的产品、或对聚乙烯或聚丙烯等聚烯烃纤维制无纺布赋予亲水性官能团而得的带状体。
如上制造的正极6以及负极8以隔着上述的隔膜10的状态被卷绕为漩涡状。藉此，形成电极组4。
另外，电极组4中，上述的正极6、负极8以及隔膜10通过具有规定的外径尺寸的卷芯而卷绕形成，卷绕作业后，该卷芯被抽出，因此在电极组4的中央形成有贯穿该中央部的电极组贯通孔9。
得到的电极组4收纳在外装罐2内。接着，在该外装罐2内注入规定量的碱性电解液。电极组4被该碱性电解液含浸，进行正极6和负极8之间的充放电反应。作为该碱性电解液，优选使用含有KOH、NaOH以及LiOH中的至少一种作为溶质的碱性电解液。
接着，将集电条33的另一端熔接在盖板16的规定位置后，在收纳电极组4以及碱性电解液的外装罐2的上端开口部配置在盖板16的外周缘配置有绝缘垫圈18的状态下的封口体14。之后，通过对外装罐2的开口边缘17进行填缝加工，将外装罐2的开口3封口。这样，可得到通过具备正极端子22的盖板16被封口的第一实施方式的电池101。
第一实施方式的电池101如图1所示，外装罐2内收纳有构成内部收纳部件的一部分的电极组4，该电极组4在面向封口体14的排气孔19的位置上具有作为特定贯通孔的电极组贯通孔9。该电极组贯通孔9的内径尺寸(DG)设定为排气孔19的内径尺寸(DL)以下(DL≥DG)。即，电极组贯通孔9具有与排气孔19相同或更小的内径尺寸。
此处，得到的电池101在被过充电等情况、外部短路的情况、误投入火中的情况等时，气体在电池101内异常产生的同时，电池101变得高温。如果这样，有时电极组4中含有的树脂成分熔融、产生树脂成分的熔融物。该熔融物主要在电极组4的电极组贯通孔9内产生。此外，在这样的状况的电池中，通过排气孔19随着安全阀的动作打开，产生从高压状态的电池的内部向比电池的内部低压的电池的外部的气体流动。熔融物的碎片随着该气体的流动在电极组贯通孔9内移动，从电极组贯通孔9飞出，迎向盖板16的排气孔19。这样的话，熔融物的碎片有附着在排气孔19的部分、堵塞排气孔19、使安全阀不能动作之虞。但是，如上所述的第一实施方式的电池101中，构成内部收纳部件的一部分的电极组4中的作为特定贯通孔的电极组贯通孔9的内径是排气孔19的内径以下的尺寸，因此抑制了通过电极组贯通孔9的熔融物的碎片在比电极组贯通孔9的内径更宽的范围内扩散。因此，抑制了熔融物的碎片覆盖排气孔19的整体。即，防止排气孔19被熔融物的碎片堵塞。其结果是，能够避免安全阀不工作，能够实现电池101的安全性的提高。
如上所述，本发明的第一实施方式的电池可以说是与以往相比安全性更高的二次电池。
[第二实施方式]
参照图2以及图3，对第二实施方式的电池102进行说明。另外，在说明第二实施方式的电池102时，对已经说明的与第一实施方式的电池101相同的构成，标注与第一实施方式的电池101相同的参照符号，省略其详细说明，对与第一实施方式的电池101不同的部分进行详细说明。
电池102中包含的电极组104中，正极6的端缘部以漩涡状从一个端面露出，负极8的端缘部以漩涡状从另一个端面露出。此处，露出的正极6的端缘部作为正极连接端缘部32，露出的负极8的端缘部作为负极连接端缘部(未图示)。构成后述的内部收纳部件的一部分的正极集电体28以及同样构成内部收纳部件的一部分的负极集电体(未图示)分别被熔接至这些露出的正极连接端缘部32以及负极连接端缘部。
负极108例如可如下进行制造。
首先，对作为储氢合金粒子的集合体的储氢合金粉末、导电材料、粘合剂以及水进行混炼而制备负极合剂的糊料。将所得到的负极合剂的糊料涂布在负极芯体上，使其干燥。干燥后，对附着有包括储氢合金粒子等的负极合剂的负极芯体施加辊压以及切割。藉此，得到负极的中间制品。该负极的中间制品整体上成长方形。然后，对该负极的中间制品中待成为负极连接端缘部的规定的端缘部进行负极合剂的去除。藉此，所规定的端缘部成为负极芯体露出的状态下的负极连接端缘部。由此，得到具有负极连接端缘部的负极108。此处，作为负极合剂的去除方法，没有特别限定，例如适合通过施加超声波振动来进行去除。另外，负极连接端缘部以外的区域为保持有负极合剂的状态。
正极106例如可如下进行制造。
首先，制备包含作为正极活性物质粒子(氢氧化镍粒子)的集合体的正极活性物质粉末、导电材料、水以及粘合剂的正极合剂浆料。将所得到的正极合剂浆料填充在例如发泡镍中，使其干燥。之后，对填充有氢氧化镍粒子等的发泡镍施加辊压以及切割。藉此，得到正极的中间制品。该正极的中间制品整体上成长方形。然后，对该正极的中间制品中待成为正极连接端缘部32的规定的端缘部进行正极合剂的去除，使正极基材成为露出的状态。接着，对去除了正极合剂的端缘部在正极的中间制品的厚度方向上进行压缩加工，制成正极连接端缘部32。通过这样进行压缩加工，正极基材成为稠密的状态，因而该正极连接端缘部32成为容易熔接的状态。此外，有时也通过将镀Ni钢薄板接合在正极连接端缘部32上，使正极连接端缘部32更易于熔接。由此，得到具有正极连接端缘部32的正极106。此处，作为正极合剂的去除方法，没有特别限定，例如适合使用通过施加超声波振动来进行去除的方法。另外，正极连接端缘部32以外的区域为填充有正极合剂的状态。
如上制造的正极106以及负极108以隔着隔膜10的状态被卷绕为漩涡状，藉此形成电极组104。具体而言，卷绕时，正极106以及负极108以相互在沿着电极组104的轴线方向的方向上稍微偏移的状态配置，同时这些正极106以及负极108之间在规定位置配置有规定尺寸的隔膜10，在该状态下进行卷绕作业。其结果是，可得到圆柱状的电极组104。所得到的电极组104的式样如下：在电极组104的一端侧为正极106的正极连接端缘部32比隔着隔膜10相邻的负极108突出的状态，而在电极组104的另一端侧为负极108的负极连接端缘部比隔着隔膜10相邻的正极106突出的状态。
电极组104作为整体，成形为具有电极组贯通孔9的圆柱状。于是，电极组104中，在形成该电极组104的圆柱形状中的一个端部的正极连接端缘部32上连接正极集电体28，在形成该电极组4的圆柱形状中的另一个端部的负极连接端缘部上连接负极集电体。
对上述负极集电体没有特别限定，优选使用例如以往使用的圆板形状的金属板。准备好的负极集电体被熔接在电极组104的另一端侧的负极连接端缘部上。
接着，对正极集电体28进行说明。
正极集电体28是用导电性材料形成的板状体，对俯视形状没有特别限定，可采用圆板形状、多角形状等任意形状。此外，正极集电体28的大小设定为比电极组4的外径尺寸小、且可覆盖从电极组104的一端侧突出的正极106的正极连接端缘部32的大小。
本实施方式如图3所示，使用俯视形状为十边形的板材。具体而言，正极集电体28是整体为十边形的镀Ni钢制薄板，包括位于中央的圆形的集电体中央贯通孔29、和以包围该集电体中央贯通孔29的方式放射状延伸的6个狭缝30。狭缝30通过冲切加工形成，优选在狭缝30的边缘部分产生向下方(电极组104一侧)延伸的突起(毛边)。
电池102如图2所示，正极集电体28和封口体14之间隔着集电片35，该集电片35与连接到电极组104的正极106的正极集电体28、和具有正极端子22的封口体14电连接。
本实施方式中所使用的集电片35用金属制的薄板形成，一端与封口体14的盖板16连接，另一端与正极集电体28连接。
接着，对电池102的组装步骤的一例进行说明。
首先，准备如上所述的电极组104。然后，将负极集电体接合到电极组104的另一端侧后，将该电极组104收纳在外装罐2中。然后，在外装罐2的底壁上对负极集电体进行电阻熔接。
接着，将正极集电体28载置在电极组104的一端侧，将电极组104的正极连接端缘部32和正极集电体28电阻熔接。此时，电流集中在正极集电体28的狭缝30的毛边和正极连接端缘部32接触的部分而在此处形成熔接部，将正极106的正极连接端缘部32和正极集电体28熔接。
接着，将封口体14的盖板16的内表面16b与集电片35的一端电阻熔接后，将集电片35的另一端电阻熔接于正极集电体28的规定位置。
接着，在外装罐2内注入规定量的碱性电解液后，将在盖板16的外周缘设有绝缘垫圈18的状态下的封口体14配置于外装罐2的上端开口部。之后，通过对外装罐2的开口边缘17进行填缝加工，将外装罐2的开口3封口。如此，形成电池102。
第二实施方式的电池102如图2所示，外装罐2内收纳有构成内部收纳部件的一部分的正极集电体28，该正极集电体28在面向封口体14的排气孔19的位置上具有作为特定贯通孔的集电体中央贯通孔29。因此，该集电体中央贯通孔29的内径尺寸(DC)设定为排气孔19的内径尺寸(DL)以下(DL≥DC)。即，集电体中央贯通孔29具有与排气孔19相同或更小的内径尺寸。
另外，第二实施方式的电池102中，对不作为特定贯通孔的电极组104的电极组贯通孔9的内径尺寸(DG)的大小没有特别限定。
此处，得到的电池102在被过充电等情况、外部短路的情况、误投入火中的情况等时，气体在电池102内异常产生的同时，电池102变得高温。如果这样，有时电极组104中含有的树脂成分熔融、产生树脂成分的熔融物。该熔融物主要在电极组104的电极组贯通孔9内产生。此外，在这样的状况的电池中，通过排气孔19随着安全阀的动作打开，产生从高压状态的电池的内部向比电池的内部低压的电池的外部的气体流动。熔融物的碎片随着该气体的流动在电极组贯通孔9内移动，从电极组贯通孔9飞出，迎向盖板16的排气孔19。这样的话，熔融物的碎片有附着在排气孔19的部分上、堵塞排气孔19、使安全阀不能动作之虞。但是，如上所述的第二实施方式的电池102中，构成内部收纳部件的一部分的正极集电体28中的作为特定贯通孔的集电体中央贯通孔29的内径是排气孔19的内径以下的尺寸，因此抑制了通过集电体中央贯通孔29的熔融物的碎片在比集电体中央贯通孔29的内径更宽的范围内扩散。因此，抑制了熔融物的碎片覆盖排气孔19的整体。即，防止排气孔19被熔融物的碎片堵塞。其结果是，能够避免安全阀不工作，能够实现电池102的安全性的提高。
如上所述，本发明的第二实施方式的电池可以说是与以往相比安全性更高的二次电池。
另外，第二实施方式的电池102中，也可以不将电极组104的电极组贯通孔9作为特定贯通孔。在该情况下，排气孔19的内径尺寸(DL)与集电体中央贯通孔29的内径尺寸(DC)及电极组贯通孔9的内径尺寸(DG)的关系优选DL≥DC≥DG。
[第三实施方式]
参照图4～图8，对第三实施方式的电池103进行说明。另外，在说明第三实施方式的电池103时，对于与已经说明的第一实施方式的电池101以及第二实施方式的电池102相同的构成，标注与第一实施方式的电池101以及第二实施方式的电池102相同的参照符号，省略其详细说明，对与第一实施方式的电池101以及第二实施方式的电池102不同的部分进行详细说明。
首先，对正极集电体128进行说明。
本实施方式的正极集电体128如图5所示，除了在集电体中央贯通孔29的周围的规定位置上通过冲压加工、在与电极组104侧的相反侧设置突出的集电体突起部31以外，是与第二实施方式中的正极集电体28相同的形态。该集电体突起部31的个数没有特别限定，例如优选设置如图5所示的4个。
电池103如图4所示，正极集电体128和封口体14之间隔着集电簧片34，该集电簧片34与连接到电极组104的正极106的正极集电体128、和具有正极端子22的封口体14电连接。
由图4可知，本实施方式中所使用的集电簧片34具有与封口体14的盖板16连接的顶壁50，和与正极集电体128连接的底壁36，和分别存在于顶壁50两侧的端缘46、48以及底壁36两侧的端缘38、40之间的一对侧壁42、44。
参照图6、7对该集电簧片34进行说明。另外，在图6中示出了底壁36在上侧、顶壁50在下侧的状态，在图7中示出了底壁36在下侧、顶壁50在上侧的状态。
由图6可知，底壁36成矩形，在中央设有圆形的底壁贯通孔51。该底壁贯通孔51是为了避免碱性电解液在底壁36上积聚、碱性电解液顺利地向电极组104扩散而设置的。此处，参考符号56所示的假想圆表示在进行电阻熔接的情况下成为熔接部的熔接预定部位。在本实施方式中，底壁36的熔接预定部位(底壁熔接预定部)56有4处，以包围底壁贯通孔51的方式分别位于底壁36的4个拐角部附近。
由图7可知，顶壁50位于与底壁36相对的位置，整体上成长方形。具体而言，顶壁50通过在其短边方向的中央处用沿着长边方向延伸的连结部53连结的2个部分来形成。即，顶壁50由分割而成的一个第一半体部52和分割而成的另一个第二半体部54紧贴形成。
这些第一半体部52以及第二半体部54具体具有与底壁36相对的对向部52c、54c，和自该对向部52c、54c向顶壁50的长边方向延伸的伸出部52a、52b、54a、54b。
在第一半体部52的对向部52c的中央设有面向上述连结部53的半圆形的第一半圆切口55。此外，在第二半体部54的对向部54c的中央设有面向上述连结部53的半圆形的第二半圆切口57。这些第一半圆切口55以及第二半圆切口57位于互为对向的位置，整体上形成圆形的顶壁贯通孔59。在集电簧片34与封口体14接合时，该顶壁贯通孔59与盖板16的排气孔19是面对面的状态。
伸出部52a、52b、54a、54b设有向着封口体14一侧突出的簧片突起部58(参照图7)。该簧片突起部58在进行电阻熔接时作为使熔接电流集中的部分使用。即，电阻熔接中，对该簧片突起部58进行加压，在该状态下通过大电流集中流向簧片突起部58而产生的热来熔化簧片突起部58，进行部件之间的熔接。该簧片突起部58成为顶壁50上的熔接预定部位(顶壁熔接预定部)68。
该簧片突起部58例如通过冲压加工形成。另外，图6中的参考符号60表示在伸出部52a、52b、54a、54b上设置簧片突起部58时在簧片突起部58的背侧所产生的凹部。
这些伸出部52a、52b、54a、54b从与底壁36相对的对向部52c、54c向外侧延伸，避免与底壁36重合。因此，在将集电簧片34电阻熔接到封口体14时，可在与底壁36不干涉的条件下使电阻熔接机的电极棒与伸出部52a、52b、54a、54b抵接。此外，通过伸出部52a、52b、54a、54b从与底壁36相对的对向部52c、54c向外侧伸出，藉此在集电簧片34与封口体14接合时起到提高集电簧片34的稳定性的作用。
如图6所示，侧壁42、44自底壁36两侧的端缘38、40向顶壁50两侧的端缘46、48延伸。作为侧壁42、44的俯视形状，没有特别的限定，例如可采用矩形、梯形等任意形状。
上述集电簧片34例如可如下制造。
首先，通过对金属制的薄板进行加工，准备如图8所示的由俯视形状为大致H形的薄板形成的集电簧片34的中间制品62。该中间制品62的位于两侧部的长条部分是成为第一半体部52的第一半体部预定区域70以及成为第二半体部54的第二半体部预定区域72。与第一半体部预定区域70以及第二半体部预定区域72的内侧连接的区域是成为侧壁42、44的侧壁预定区域74、76。然后，夹在侧壁预定区域74和侧壁预定区域76之间的区域是成为底壁36的底壁预定区域78。
该中间制品62通过冲压加工在第一半体部预定区域70以及第二半体部预定区域72的各自的两端部的规定位置上设置簧片突起部58。该簧片突起部58的部分通过电阻熔接进行熔融、成为熔接部。
此外，在中间制品62中，通过冲切加工，在第一半体部预定区域70以及第二半体部预定区域72的侧缘的中央设置第一半圆切口55以及第2半圆切口57。
而且，在中间制品62中，在底壁预定区域78的中央设置圆形的底壁贯通孔51。
底壁预定区域78的底壁贯通孔51周围与正极集电体128的集电体突起部31抵接，通过电阻熔接而形成熔接部的预定的底壁熔接预定部56被假想为4处，该底壁熔接预定部56用假想圆表示。
在通过实施上述加压加工以及冲切加工而得的中间制品62上，通过对第一半体部预定区域70和侧壁预定区域76之间假想的弯折假想线80、侧壁预定区域76和底壁预定区域78之间假想的弯折假想线82、底壁预定区域78和侧壁预定区域74之间假想的弯折假想线84、侧壁预定区域74和第二半体部预定区域72之间假想的弯折假想线86的部分进行弯折，形成如图6、7所示的集电簧片34。另外，优选将侧壁预定区域74、76加工为弯曲形状。此外，第一半体部52与第二半体部54各自的前端部分紧贴、连结，形成包括顶壁贯通孔59的顶壁50。
接着，对电池103的组装步骤的一例进行说明。
首先，准备如上所述的电极组104。然后，将负极集电体接合到电极组104的另一端侧后，将该电极组104收纳在外装罐2中。然后，在外装罐2的底壁上对负极集电体进行电阻熔接。
接着，将正极集电体128载置在电极组104的一端侧，将电极组104的正极连接端缘部32和正极集电体128电阻熔接。此时，电流集中在正极集电体128的狭缝30的毛边和正极连接端缘部32接触的部分而在此处形成熔接部，将正极6的正极连接端缘部32和正极集电体128熔接。
接着，在外装罐2内注入规定量的碱性电解液。被注入外装罐2内的碱性电解液保持在电极组104中，其大部分保持在隔膜10中。该碱性电解液使正极6和负极8之间充放电时的电化学反应(充放电反应)进行。作为该碱性电解液，优选使用含有KOH、NaOH以及LiOH中的至少一种作为溶质的水溶液。
另一方面，在其它工序中，将封口体14的盖板16的内表面16b和集电簧片34的顶壁50电阻熔接，形成封口体14与集电簧片34的复合体。具体而言，电流集中在作为集电簧片34的顶壁50的第一半体部52以及第二半体部54上的簧片突起部58与封口体14的盖板16的内表面16b接触的部分而在此处形成熔接部，藉此得到封口体14和集电簧片34熔接而成的复合体。
接着，将上述的复合体载置到正极集电体28的上部。此时，以使集电簧片34的底壁36上的底壁熔接预定部56与正极集电体28的集电体突起部31接触的方式，以正极集电体28的狭缝30为基准将复合体的位置对齐。此外，在封口体14的盖板16的外周缘上配置绝缘垫圈18，盖板16以隔着该绝缘垫圈18的方式安装到外装罐2的上端开口部上。
之后，在电池103的正极端子22和负极端子之间一边加压一边流过电流，进行电阻熔接(凸焊)。此时，电流集中在正极集电体128的集电体突起部31与集电簧片34的底壁36上的底壁熔接预定部56接触的部分而在此处形成熔接部，将正极集电体128和集电簧片34的底壁36熔接。
完成如上所述的熔接后，通过对外装罐2的开口边缘17进行填缝加工，将外装罐2的开口3封口。如此，形成电池103。
第三实施方式的电池103如图4所示，作为内部收纳部件的构成要素的电极组104、正极集电体128以及集电簧片34被收纳在外装罐2内。这些电极组104、正极集电体128以及集电簧片34中，分别在面向封口体14的排气孔19的位置设有贯通孔。具体而言，是顶壁贯通孔59、底壁贯通孔51、集电体中央贯通孔29以及电极组贯通孔9。本实施方式中，这些贯通孔中的集电体中央贯通孔29设为特定贯通孔。因此，作为特定贯通孔的集电体中央贯通孔29的内径尺寸(DC)设定为排气孔19的内径尺寸(DL)以下(DL≥DC)。即，集电体中央贯通孔29具有与排气孔19相同或更小的内径尺寸。
此外，除了作为特定贯通孔的集电体中央贯通孔29，对顶壁贯通孔59、底壁贯通孔51以及电极组贯通孔9的内径尺寸没有特别限定。本实施方式中，电极组贯通孔9的内径尺寸(DG)、顶壁贯通孔59的内径尺寸(DT)以及底壁贯通孔51的内径尺寸(DB)设为比集电体中央贯通孔29的内径尺寸(DC)大的值。
此处，得到的电池103在被过充电等情况、外部短路的情况、误投入火中的情况下等时，气体在电池103内异常产生的同时，电池103变得高温。如果这样，有时电极组104中含有的树脂成分熔融、产生树脂成分的熔融物。该熔融物主要在电极组104的电极组贯通孔9内产生。此外，在这样的状况的电池中，通过排气孔19随着安全阀的动作打开，产生从高压状态的电池的内部向比电池的内部低压的电池的外部的气体流动。熔融物的碎片随着该气体的流动在电极组贯通孔9内移动，从电极组贯通孔9飞出，迎向盖板16的排气孔19。这样的话，熔融物的碎片有附着在排气孔19的部分上、堵塞排气孔19、使安全阀不能动作之虞。但是，如上所述的第三实施方式的电池103中，构成内部收纳部件的一部分的正极集电体128中的作为特定贯通孔的集电体中央贯通孔29的内径是排气孔19的内径以下的尺寸，因此抑制了通过集电体中央贯通孔29的熔融物的碎片在比集电体中央贯通孔29的内径更宽的范围内扩散。因此，抑制了熔融物的碎片覆盖排气孔19的整体。即，防止排气孔19被熔融物的碎片堵塞。其结果是，能够避免安全阀不工作，能够实现电池103的安全性的提高。
如上所述，本发明的第三实施方式的电池可以说是与以往相比安全性更高的二次电池。
本发明的第三实施方式中，将内部收纳部件中包括的构成部件的贯通孔中的至少一个设定为特定贯通孔。于是，将该特定贯通孔的内径设为排气孔19的内径以下的大小。即使电池内产生树脂成分的熔融物、其碎片从特定贯通孔飞出迎向排气孔19，也不会扩散至特定贯通孔的内径以上的范围，因此即使该碎片到达排气孔19，也不会覆盖排气孔19的整体。因此，防止了阻碍安全阀的动作，抑制了电池破裂。
作为优选的实施方式，在将排气孔19的内径尺寸设为DL，将顶壁贯通孔59的内径尺寸设为DT，将底壁贯通孔51的内径尺寸设为DB，将集电体中央贯通孔29的内径尺寸设为DC的情况下，设为满足DL≥DT≥DB≥DC的关系。
另外，第三实施方式的电池103中，也可以不将电极组104的电极组贯通孔9作为特定贯通孔。在该情况下，排气孔19的内径尺寸(DL)、和顶壁贯通孔59的内径尺寸(DT)、和底壁贯通孔51的内径尺寸(DB)、和集电体中央贯通孔29的内径尺寸(DC)、和电极组贯通孔9的内径尺寸(DG)的关系优选设为DL≥DT≥DB≥DC≥DG。
另外，近年来，各种设备的小型化不断发展，对小型设备也要求以高效率充放电。在这样的状况下，要求小型设备中所使用的称为FA形、AA形或AAA形的小型电池能够以更高的效率充放电。
这些小型电池中，与称为D形或C形的、外径在19mm以上的大型电池的情况相比，必须将构成部件进一步小型化。伴随构成部件的小型化，排气孔变得更容易被熔融物堵塞。如果排气孔堵塞，则由于安全阀不正常动作而更容易发生电池的破裂。
对于这样的状况，在本发明中，即使产生熔融物、该熔融物到达排气孔，也可抑制排气孔被完全覆盖，藉此能够防止安全阀不动作，因此对抑制高速率下的充放电特性优良的小型电池、具体而言直径小于19mm的电池的破裂有效。
[实施例]
1.在正极集电体上连接集电片的类型的电池的制造
(1)制造步骤
实施例1
(i)正极集电体的制造
首先，准备对相当于所谓的SPCC(冷轧钢板)的钢薄板实施厚度为2μm的镀Ni而成的镀Ni钢板。该镀Ni钢板的厚度为0.40mm。然后，通过对该镀Ni钢板进行冲切加工以及冲压加工，制造如图3所示的、整体为十边形的、包括设于中央的集电体中央贯通孔29和以包围该集电体中央贯通孔29的方式放射状延伸的6个狭缝30的FA尺寸用的正极集电体28。此处，正极集电体28的外接圆的直径是15.0mm，集电体中央贯通孔29的内径尺寸(DC)是3.0mm。
(ii)电极组的制造
接着，准备通常的镍氢二次电池所使用的正极106、负极108以及隔膜10。这些正极106、负极108以及隔膜10分别制成带状。然后，在中间隔着隔膜10的状态下将正极106以及负极108叠合。接着，将以隔着隔膜10的状态叠合着的正极106以及负极108缠绕在卷芯上，卷绕为旋涡状。藉此，形成FA尺寸用的电极组104。卷绕时，正极106以及负极108以相互在沿着电极组4的轴线方向的方向上稍微偏移的状态配置，同时在这些正极106以及负极108之间的规定位置上配置隔膜10，在该状态下进行卷绕作业，得到圆柱状的电极组104。所得到的电极组104在电极组104的一端侧为正极106的正极连接端缘部32比隔着隔膜10相邻的负极108突出的状态，而在电极组104的另一端侧为负极108的负极连接端缘部比隔着隔膜10相邻的正极106突出的状态。此外，在电极组104的中心，形成通过抽出卷芯而产生的电极组贯通孔9。
此处，得到的电极组4作为整体，外径为17.0mm，高度为61.5mm，电极组贯通孔9的内径尺寸(DG)为3.4mm。
(iii)电池的组装
接着，准备由形成为直径16.0mm的圆板状、厚度为0.4mm的镀Ni钢薄板获得的FA尺寸用的负极集电体。将该负极集电体熔接在电极组104的负极连接端缘部上。
接着，将熔接了负极集电体的电极组104收纳在有底圆筒形状的外装罐2中。然后，将外装罐2的底壁的内表面和负极集电体熔接。
接着，将正极集电体28载置在电极组104的上端部，将电极组104的正极连接端缘部32和正极集电体28电阻熔接。
并且，在正极集电体28中的与电极组104相反侧的表面的规定位置上，电阻熔接用金属制的带状体形成的集电片35的另一端。
接着，在外装罐2内注入规定量的含有KOH作为溶质的碱性电解液。
之后，在封口体14的盖板16的内表面16b的规定位置上电阻熔接集电片35的一端。此处，将封口体14包括的盖板16的排气孔19制成圆形，其内径尺寸(DL)设为3.0mm。
接着，将在盖板16的外周缘上设有绝缘垫圈18的状态下的封口体14配置于外装罐2的上端开口部。然后，通过对外装罐2的开口边缘17进行填缝加工，将外装罐2的开口3封口。这样，组装如图2所示的FA尺寸的电池102。此处，电池102的公称容量为3750mAh，电池102的尺寸总高为66.5mm，外径为17.6mm。
通过重复如上所述的步骤，制造5个电池102。
此处，求出排气孔19的内径尺寸(DL)与集电体中央贯通孔29的内径尺寸(DC)之比。其结果作为贯通孔内径比例示于表1。另外，该贯通孔内径比例的值为100％的情况表示集电体中央贯通孔29的内径尺寸(DC)与排气孔19的内径尺寸(DL)相同，低于100％的情况表示集电体中央贯通孔29的内径尺寸(DC)比排气孔19的内径尺寸(DL)大，超过100％的情况表示集电体中央贯通孔29的内径尺寸(DC)比排气孔19的内径尺寸(DL)小。
(iv)初期活性化处理
对于得到的电池102，在温度25℃的环境下，重复3次充放电循环，该充放电循环是将以0.1It的充电电流进行16小时的充电后、以0.2It的放电电流放电直至电池电压达到1.0V为止的充放电作业作为1个循环的充放电循环。这样进行初期活性化处理，将电池102设为能够使用的状态。
实施例2～9，比较例1～4
除了如表1所示设定排气孔19的内径尺寸(DL)以外，以与实施例1相同的方式分别制造5个电池，将该电池设为能够使用的状态。另外，对于实施例9，没有能够形成封口体，不能制造电池。
(2)电池的评价
(i)燃烧器燃烧试验
对完成初期活性化处理的实施例1～8、比较例1～4的各条件的电池进行充电操作，达到满充电状态。
分别准备5个满充电状态的实施例1～8、比较例1～4的各电池，对于这些电池，将气体燃烧器的火焰施加到外装罐的周壁面，通过保持60秒钟加热来进行燃烧试验。之后，将各电池自然冷却至室温(25℃)。
对于自然冷却后的各电池，进行破裂与否的确认。对产生破裂的电池的个数进行计数，各条件的5个电池中的发生破裂的电池的个数示于表1。
[表1]
(ii)考察
比较例1～4的电池发生破裂。认为这是由于气体燃烧器的火焰的热量使电池内的树脂成分熔融而产生的熔融物的碎片覆盖排气孔整体，因此安全阀没有正常动作、由此发生破裂。具体地，气体燃烧器的火焰热量引起电池内的气体压的上升，安全阀随之打开产生气体的流动。随着该气体的流动，熔融物的碎片从电极组104的电极组贯通孔飞出，穿过正极集电体的集电体中央贯通孔，迎向排气孔。比较例1～4的电池中，正极集电体的集电体中央贯通孔的内径尺寸比排气孔的内径尺寸大，因此从集电体中央贯通孔飞出的熔融物的碎片扩散得比排气孔的范围宽。因此，排气孔整体被熔融物的碎片覆盖。其结果是，认为安全阀没有工作，导致电池的破裂。
与此相对，实施例1～8的电池没有产生破裂。认为熔融物的碎片与比较例1～4同样地迎向排气孔。但是，实施例1～8的电池中，正极集电体的集电体中央贯通孔的内径尺寸在排气孔的内径尺寸以下，因此从集电体中央贯通孔飞出的熔融物的碎片扩散得比排气孔的范围窄。因此，抑制了排气孔整体被熔融物的碎片覆盖。其结果是，认为安全阀正常动作，防止了电池的破裂。
根据以上，将正极集电体的集电体中央贯通孔的内径尺寸设为电池的盖板的排气孔的内径尺寸以下有助于二次电池的安全性的提高。
此处，实施例9中将封口体的排气孔的内径尺寸设为5.4mm，但不能制作封口体。因此，排气孔的内径尺寸优选设为低于5.4mm。
2.在正极集电体上连接集电簧片的类型的电池的制造
(1)制造步骤
实施例10
(i)正极集电体的制造
首先，准备对相当于所谓的SPCC(冷轧钢板)的钢薄板实施厚度为2μm的镀Ni而成的镀Ni钢板。该镀Ni钢板的厚度为0.40mm。然后，通过对该镀Ni钢板进行冲切加工以及冲压加工，制造如图5所示的、整体为十边形的、包括设于中央的集电体中央贯通孔29和以包围该集电体中央贯通孔29的方式放射状延伸的6个狭缝30和4个集电体突起部31的FA尺寸用的正极集电体128。此处，正极集电体128的外接圆的直径是15.0mm，集电体中央贯通孔29的内径尺寸(DC)是3.0mm。
(ii)集电簧片的制造
接着，准备对相当于所谓的SPCC(冷轧钢板)的钢薄板实施厚度为2μm的镀Ni而成的镀Ni钢板。该镀Ni钢板的厚度为0.30mm。然后，通过对该镀Ni钢板进行冲切加工以及冲压加工，制造如图8所示的大致为H形的集电簧片的中间制品62。该中间制品62中，在其中央设有圆形的底壁贯通孔51，在两侧的第一半体部预定区域70以及第二半体部预定区域72的规定位置设有第一半圆切口55以及第2半圆切口57。此外，在第一半体部预定区域70以及第二半体部预定区域72的规定位置上形成簧片突起部58。
此处，参照图8，中间制品62的各部分的尺寸记载如下。
侧壁最大宽度W1为8.0mm，侧壁长度L1为3.5mm，底壁贯通孔51的内径尺寸DB为3.0mm。然后，底壁预定区域78的用箭头X表示的方向上的长度L3为6.5mm，第一半体部预定区域70以及第二半体部预定区域72的用箭头X表示的方向上的长度L4为3.25mm，底壁预定区域78的用箭头Y表示的方向上的长度W2为7.5mm，第一半体部预定区域70以及第二半体部预定区域72的用箭头Y表示的方向上的长度W3为12.5mm。第一半圆切口55以及第二半圆切口57的半径为1.5mm。即，顶壁贯通孔59的内径尺寸DT为3.0mm。
接着，对于中间制品62，通过对弯折假想线80、82、84、86的部分进行弯折，形成如图6、7所示的集电簧片34。
(iii)电极组的制造
接着，准备通常的镍氢二次电池所使用的正极106、负极108以及隔膜10。这些正极106、负极108以及隔膜10分别制成带状。然后，在中间隔着隔膜10的状态下将正极106以及负极108叠合。接着，将以隔着隔膜10的状态叠合着的正极106以及负极108缠绕在卷芯上，卷绕为旋涡状。藉此，形成FA尺寸用的电极组104。卷绕时，正极106以及负极108以相互在沿着电极组104的轴线方向的方向上稍微偏移的状态配置，同时在这些正极106以及负极108之间的规定位置上配置隔膜10，在该状态下进行卷绕作业，得到圆柱状的电极组104。所得到的电极组104在电极组104的一端侧为正极106的正极连接端缘部32比隔着隔膜10相邻的负极108突出的状态，而在电极组104的另一端侧为负极108的负极连接端缘部比隔着隔膜10相邻的正极106突出的状态。此外，在电极组104的中心，形成通过抽出卷芯而产生的电极组贯通孔9。
此处，得到的电极组104作为整体，外径为17.0mm，高度为61.5mm，电极组贯通孔9的内径尺寸(DG)为3.4mm。
(iv)电池的组装
接着，准备由形成为直径16.0mm的圆板状、厚度为0.4mm的镀Ni钢薄板获得的FA尺寸用的负极集电体。将该负极集电体熔接在电极组4的负极连接端缘部上。
接着，将熔接了负极集电体的电极组4收纳在有底圆筒形状的外装罐2中。然后，将外装罐2的底壁的内表面和负极集电体熔接。
接着，将正极集电体128载置在电极组104的上端部，将电极组104的正极连接端缘部32和正极集电体128电阻熔接。
接着，在外装罐2内注入规定量的含有KOH作为溶质的碱性电解液。
接着，将如上所述制造的集电簧片34与封口体14电阻熔接，形成封口体14与集电簧片34的复合体。具体而言，电流集中在作为集电簧片34的顶壁50的第一半体部52以及第二半体部54上的簧片突起部58与封口体14的盖板16的内表面16b接触的部分而在此处形成熔接部，藉此得到封口体14和集电簧片34熔接而成的复合体。此处，将封口体14包括的盖板16的排气孔19制成圆形，其内径尺寸(DL)设为3.0mm。
将所得到的复合体载置到正极集电体128的上部。此时，以使集电簧片34的底壁36上的底壁熔接预定部56与正极集电体128的集电体突起部31接触的方式，以正极集电体128的狭缝30为基准将复合体的位置对齐。此外，在封口体14的盖板16的外周缘上配置绝缘垫圈18。藉此，盖板16形成为隔着该绝缘垫圈18被安装到外装罐2的上端开口部的状态。
之后，在封口体14的正极端子22和负极端子之间一边加压一边流过电流，进行电阻熔接(凸焊)。此时，电流集中在正极集电体128的集电体突起部31与集电簧片34的底壁36上的底壁熔接预定部56接触的部分而在此处形成熔接部，将正极集电体128和集电簧片34的底壁36熔接。
完成如上所述的熔接后，通过对外装罐2的开口边缘17进行填缝加工，将外装罐2的开口3封口。这样，组装了公称容量为3750mAh的FA尺寸的电池103。
通过重复如上所述的步骤，制造了5个电池103。
(v)初期活性化处理
对于得到的电池103，在温度25℃的环境下，重复3次充放电循环，该充放电循环是将以0.1It的充电电流进行16小时的充电后、以0.2It的放电电流放电直至电池电压达到1.0V为止的充放电作业作为1个循环的充放电循环。这样进行初期活性化处理，将电池103设为能够使用的状态。
实施例11～20、比较例5
除了如表2所示设定排气孔19的内径尺寸(DL)、顶壁贯通孔的内径尺寸(DT)、底壁贯通孔的内径尺寸(DB)、集电体中央贯通孔的内径尺寸(DC)以外，以与实施例10相同的方式分别制造5个电池，将该电池设为能够使用的状态。另外，对于实施例18，没有能够形成封口体，不能制造电池。
(2)电池的评价
(i)燃烧器燃烧试验
对完成初期活性化处理的实施例10～17、19、20、比较例5的电池进行充电操作，设为满充电状态。
分别准备5个满充电状态的实施例10～17、19、20、比较例5的各电池，对于这些电池，将气体燃烧器的火焰施加到外装罐的周壁面，通过保持60秒钟加热来进行燃烧试验。之后，将各电池自然冷却至室温(25℃)。
对于自然冷却后的各电池，进行破裂与否以及变形与否的确认。对产生破裂的电池的个数进行计数，各条件的5个电池中的发生破裂的电池的个数示于表2。此外，对产生变形的电池的个数进行计数，各条件的5个电池中的发生变形的电池的个数示于表2。
(ii)考察
比较例5的电池发生破裂以及变形。认为这是由于气体燃烧器的火焰的热量使电池内的树脂成分熔融而产生的熔融物的碎片覆盖排气孔整体，因此安全阀没有正常动作，由此发生电池的破裂以及变形。该比较例5的电池中，排气孔的内径尺寸(DL)比集电体中央贯通孔的内径尺寸(DC)小。由此，可以说如果排气孔的内径尺寸(DL)比集电体中央贯通孔的内径尺寸(DC)小，则树脂成分的熔融物的碎片覆盖排气孔的整体，阻碍安全阀的动作。
另一方面，排气孔的内径尺寸(DL)在集电体中央贯通孔的内径尺寸(DC)以上的实施例10～17、19、20的电池没有发生破裂。
通过以上，首先，可以说将排气孔的内径尺寸(DL)设为集电体中央贯通孔的内径尺寸(DC)以上对电池的破裂的抑制是有效的。
接着，如果进一步观察实施例10～16的电池，则发现这些电池虽然没有发生破裂，但存在变形。这些实施例10～16的电池中，集电体中央贯通孔的内径尺寸(DC)与排气孔的内径尺寸(DL)相同。而且集电簧片的顶壁贯通孔的内径尺寸(DT)以及底壁贯通孔的内径尺寸(DB)也与集电体中央贯通孔的内径尺寸(DC)相同。即，是DL＝DT＝DB＝DC的关系。
另一方面，实施例19以及实施例20的电池在没有发生破裂的同时也没有产生变形。这些实施例19以及实施例20的电池中，底壁贯通孔的内径尺寸(DB)比集电体中央贯通孔的内径尺寸(DC)大，顶壁贯通孔的内径尺寸(DT)比底壁贯通孔的内径尺寸(DB)大，排气孔的内径尺寸(DL)比顶壁贯通孔的内径尺寸(DT)大。即，是DL＞DT＞DB＞DC的关系。
通过以上可知，如果熔融物的碎片沿着朝向排气孔的路径、即、集电体中央贯通孔、集电簧片的底壁贯通孔、集电簧片的顶壁贯通孔、封口体的排气孔，逐渐变大，则不仅能够抑制电池的破裂还能够抑制变形，对于电池的安全性的提高更有效，因而优选。
此外，实施例18中将封口体的排气孔的内径尺寸设为5.4mm，但不能制作封口体。因此，排气孔的内径尺寸以及集电体中央贯通孔的内径尺寸优选设为低于5.4mm。
本发明不限于上述实施方式和实施例，可以进行各种变形。例如，电池的种类不限于镍氢二次电池，也可以是镍-镉二次电池、锂离子二次电池等。
<本发明的实施方式>
本发明的第一实施方式是具备兼为一个电极的端子、具有开口的外装罐，和密闭上述外装罐的开口的封口体，和与电解液一起收纳于上述外装罐的内部的内部收纳部件的二次电池，其中，上述封口体包括嵌合于上述开口的、在中央具有排气孔的盖板，和设置于从上述盖板的外侧堵塞上述排气孔的位置的阀体，和兼为另一个电极的端子与上述盖板电连接、并以将上述阀体向着上述盖板按压的状态收纳在内部的盖子构件；上述内部收纳部件包括在面向上述排气孔的位置上的具有上述排气孔的内径尺寸以下的内径尺寸的特定贯通孔。
本发明的第二实施方式是如下的二次电池：在本发明的第一实施方式中，上述内部收纳部件包括上述一个电极以及上述另一个电极藉由隔膜叠合、以旋涡状卷绕、包含贯穿该旋涡状的卷绕中心部的电极组贯通孔的、整体上为圆柱形的电极组，上述特定贯通孔为上述电极组贯通孔。
本发明的第三实施方式是如下的二次电池：在本发明的第一实施方式中，上述内部收纳部件包括上述一个电极以及上述另一个电极藉由隔膜叠合、以旋涡状卷绕、包含贯穿该旋涡状的卷绕中心部的电极组贯通孔的、整体上为圆柱形的电极组，和设于上述电极组和上述封口体之间的、具有设于与上述电极组的上述电极组贯通孔对应的位置的集电体中央贯通孔的集电体；上述特定贯通孔至少是上述电极组贯通孔以及上述集电体中央贯通孔中的任一个。
本发明的第四实施方式是如下的二次电池：在本发明的第一实施方式中，上述内部收纳部件包括上述一个电极以及上述另一个电极藉由隔膜叠合、以旋涡状卷绕、包含贯穿该旋涡状的卷绕中心部的电极组贯通孔的、整体上为圆柱形的电极组，和设于上述电极组的上部的、具有设于面向上述电极组的上述电极组贯通孔的位置的集电体中央贯通孔的集电体，和设于上述集电体和上述封口体之间的集电簧片；上述集电簧片具有位于上述封口体一侧的顶壁，和与上述顶壁相对、位于上述集电体一侧的底壁，和在上述顶壁的侧缘和上述底壁的侧缘之间延伸、相互相对的一对侧壁；上述顶壁包括设于面向上述排气孔的位置的顶壁贯通孔，上述底壁包括设于面向上述集电体中央贯通孔的位置的底壁贯通孔，上述特定贯通孔至少是上述电极组贯通孔、上述集电体中央贯通孔、上述顶壁贯通孔以及上述底壁贯通孔中的任一个。
本发明的第五实施方式是在本发明的第三实施方式中，在将上述特定贯通孔设为上述集电体中央贯通孔，将上述排气孔的内径尺寸设为DL，将上述集电体中央贯通孔的内径尺寸设为DC的情况下，满足DL≥DC的关系的二次电池。
本发明的第六实施方式是在本发明的第四实施方式中，在将上述特定贯通孔设为上述集电体中央贯通孔，将上述排气孔的内径尺寸设为DL，将上述顶壁贯通孔的内径尺寸设为DT，将上述底壁贯通孔的内径尺寸设为DB，将上述集电体中央贯通孔的内径尺寸设为DC的情况下，满足DL≥DT≥DB≥DC的关系的二次电池。

Claims (6)

1.一种二次电池，其是具备
兼为一个电极的端子、具有开口(3)的外装罐(2)，和
密闭所述外装罐(2)的开口(3)的封口体(14)，和
与电解液一起收纳于所述外装罐(2)的内部的内部收纳部件的二次电池，其特征在于，
所述封口体(14)包括嵌合于所述开口(3)的、在中央具有排气孔(19)的盖板(16)，和设置于从所述盖板(16)的外侧堵塞所述排气孔(19)的位置的阀体(20)，和兼为另一个电极的端子与所述盖板(16)电连接、并以将所述阀体向着所述盖板按压的状态收纳在内部的盖子构件(22)，
所述内部收纳部件包括在面向所述排气孔(19)的位置上的具有所述排气孔(19)的内径尺寸以下的内径尺寸的特定贯通孔。
2.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，
所述内部收纳部件包括所述一个电极以及所述另一个电极藉由隔膜(10)叠合、以旋涡状卷绕、包含贯穿该旋涡状的卷绕中心部的电极组贯通孔(9)的、整体上为圆柱形的电极组(4)，
所述特定贯通孔为所述电极组贯通孔(9)。
3.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，
所述内部收纳部件包括所述一个电极以及所述另一个电极藉由隔膜(10)叠合、以旋涡状卷绕、包含贯穿该旋涡状的卷绕中心部的电极组贯通孔(9)的、整体上为圆柱形的电极组(104)，和设于所述电极组(104)和所述封口体(14)之间的、具有设于与所述电极组的所述电极组贯通孔对应的位置的集电体中央贯通孔(29)的集电体(28)，
所述特定贯通孔至少是所述电极组贯通孔(9)以及所述集电体中央贯通孔(29)中的任一个。
4.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，
所述内部收纳部件包括所述一个电极以及所述另一个电极藉由隔膜叠合、以旋涡状卷绕、包含贯穿该旋涡状的卷绕中心部的电极组贯通孔(9)的、整体上为圆柱形的电极组(104)，和设于所述电极组(104)的上部的、具有设于面向所述电极组的所述电极组贯通孔的位置的集电体中央贯通孔(29)的集电体(28)，和设于所述集电体(28)和所述封口体(14)之间的集电簧片(34)，
所述集电簧片(34)具有位于所述封口体一侧的顶壁(50)，和与所述顶壁(50)相对、位于所述集电体一侧的底壁(36)，和在所述顶壁(50)的侧缘和所述底壁(36)的侧缘之间延伸、相互相对的一对侧壁(42，44)，
所述顶壁(50)包括设于面向所述排气孔(19)的位置的顶壁贯通孔(59)，
所述底壁(36)包括设于面向所述集电体中央贯通孔(29)的位置的底壁贯通孔(51)，
所述特定贯通孔至少是所述电极组贯通孔(9)、所述集电体中央贯通孔(29)、所述顶壁贯通孔(59)以及所述底壁贯通孔(51)中的任一个。
5.如权利要求3所述的二次电池，其特征在于，
在将所述特定贯通孔设为所述集电体中央贯通孔(29)，将所述排气孔(19)的内径尺寸设为DL，将所述集电体中央贯通孔(29)的内径尺寸设为DC的情况下，满足DL≥DC的关系。
6.如权利要求4所述的二次电池，其特征在于，
在将所述特定贯通孔设为所述集电体中央贯通孔(29)，将所述排气孔(19)的内径尺寸设为DL，将所述顶壁贯通孔(59)的内径尺寸设为DT，将所述底壁贯通孔(51)的内径尺寸设为DB，将所述集电体中央贯通孔(29)的内径尺寸设为DC的情况下，满足DL≥DT≥DB≥DC的关系。
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