JP2000106165A - 円筒形電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スポット溶接電極のメンテナンスや交換に煩
わされることがない円筒形電池を提供する。 【解決手段】 ケース１１の底部１３の中央部分に円錐
状の溶接用突起５０を内側に向けて突設し、その頂点部
５１が負極集電体３０の接触凹部３２と接触可能とする
ことで、溶接電流がこの頂点部５１に集中して流され、
両者間のスポット溶接を良好に行うことができる。これ
によりスポット溶接電極４０として、先端面をなす溶接
部４２をフラットな形状とすることで、耐久性に優れた
ものを用いることができる。もって、スポット溶接電極
４０の交換及びメンテナンスの頻度を低くすることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集電体をケースの
底部にスポット溶接してなる円筒形電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、円筒形電池には、電極板を空心状
に巻回して形成された電極体が電池ケース内に密封され
てなる構造のものが知られている。具体的には、図６に
示すように、有底円筒状に形成されたケース１内に、電
極板である正極板２ａと負極板２ｂとの間にセパレータ
２ｃを挟んだ状態で空心状に巻回して形成された電極体
２が収容されており、この電極体２の負極板２ｂに接続
された集電体３がケース１の底部１ａに溶接されてい
る。この集電体３をケース１の底部１ａに溶接するに
は、ケース１をスポット溶接用の電極台５の上に載置し
た後、電極体２の中心に設けられた空芯部２ｄ内にスポ
ット溶接電極４を挿入してスポット溶接が行われる。こ
のスポット溶接電極４は金属製の丸棒からなるととも
に、その先端は鉛筆状に中心が突出して尖った形状とさ
れているから、先端面４ａが集電体３に接する面積は非
常に小さくなっており、溶接時には、この先端面４ａに
溶接電流が集中して流されるようになっている。このよ
うに、集電体３とケース１の底部１ａはスポット溶接に
より接続されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した溶
接時には、スポット溶接電極４の先端面４ａが確実に集
電体３に接触されるように、スポット溶接電極４を下方
へ加圧して、先端面４ａを集電体３に押し付けた状態で
溶接電流が流されており、このときの先端面４ａは極め
て高温になる。このような溶接作業が繰り返し行われる
と、発熱と圧力によって次第にスポット溶接電極４の先
端部分には溶けが生じ、先端面４ａの形状が不安定にな
ったり、溶けた分の金属が酸化した状態で先端面４ａに
付着して汚れとなることがあった。この先端面４ａの形
状と汚れ具合は、溶接が行われる度に変化するものであ
るため、溶接電圧を一定にするのは難しく、均一な溶接
状態を得るのは困難であった。

【０００４】そこで、溶接をできるだけ均一に行うに
は、スポット溶接電極４のメンテナンスや交換を頻繁に
行う必要があるが、コストがかかるばかりか、メンテナ
ンス及び交換のために溶接作業を中断しなければならず
作業性も良くなかった。本発明は上記のような事情に基
づいて完成されたものであって、スポット溶接電極のメ
ンテナンスや交換に煩わされることがない円筒形電池を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの手段として、請求項１の発明は、正極板と負極板と
が両極板間にセパレータを挟んだ状態で空心状に巻回さ
れた電極体と、この電極体を収容可能な有底円筒形のケ
ースと、前記電極体の端面に宛がわれてその一方の極板
に接続されるとともに、前記電極体に形成された空芯部
内に挿入可能なスポット溶接電極により前記ケースの底
部に溶接される集電体とを備えた円筒形電池において、
前記ケースの底部または前記集電体には、相手側に向け
て、前記スポット溶接電極の先端面よりも小さく形成さ
れることで溶接電流を集中させる機能が備えられた溶接
用突起が設けられている構成としたところに特徴を有す
る。請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記
溶接用突起が前記ケースに設けられている構成としたと
ころに特徴を有する。

【０００６】

【発明の作用及び効果】＜請求項１の発明＞ケースの底
部または集電体のうち少なくともいずれか一方側に、ス
ポット溶接電極の先端面よりも面積が小さくされた溶接
用突起を、相手側に向けて突出して設けることにより、
溶接時にスポット溶接電極から流される溶接電流をこの
溶接用突起に集中させることができ、ケースの底部と集
電体とを溶接することができる。これにより、スポット
溶接電極として先端面の面積が大きなもの、例えばフラ
ットな形状のものを用いることができ、繰り返し溶接作
業を行っても、スポット溶接電極は先端面が溶け難く、
高い耐久性を備えているから、メンテナンス及び交換の
頻度も低く、溶接作業の中断回数も少なく済み、作業性
の低下を極力防ぐことができるとともにコスト削減にも
寄与できる。

【０００７】＜請求項２の発明＞ケースは、平らな金属
板を絞り加工することで有底円筒形に形成されている。
請求項２のように溶接用突起をケースに設けることとす
れば、この絞り加工工程で用いられる金型のうちの一方
に溶接用突起を形成するための突起を、他方に窪みを設
けるだけで、溶接用突起を絞り加工と同時にしかも自動
的に形成することができる。従って、電池の製造工程に
格別な工程を加える必要が無く、低コストでしかも簡単
に溶接用突起を設けることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。 ＜第１実施形態＞本発明の第１実施形態を図１ないし図
４によって説明する。この実施形態では、本発明を電気
自動車に使用される円筒形ニッケル・水素二次電池に適
用した場合を示す。

【０００９】この円筒形電池１０は、図１に示すよう
に、ケース１１内に電極体１５が収容されており、この
電極体１５をなす正極板１６と負極板１７とが正極集電
体２０と負極集電体３０とを介してそれぞれ正電極２８
と負電極１２とに接続されることで構成されている。

【００１０】ケース１１は、ニッケルめっきを施した鉄
からなる平板を絞り金型を用いて絞り加工することで、
底部１３を備えた円筒形に形成されており、負電極１２
を兼ねている。ケース１１の上端付近には外周側から絞
ることにより、内側に突出する環状溝部１４が設けられ
ているとともに上面は開放されている。電極体１５は、
正極板１６を上方に負極板１７を下方にずらしつつ、両
極板１６，１７間にセパレータ１８を挟んだ状態で巻回
して形成されており、中心には空芯部１９が形成されて
いる。正極板１６には、ニッケルめっきした帯状の穿孔
鋼板にニッケル粉末を焼結させたものに水酸化ニッケル
を含浸したものが用いられ、負極板１７には、ニッケル
めっきした帯状の穿孔鋼板に水素吸蔵合金粉末ペースト
を塗布し、乾燥させたものが用いられている。セパレー
タ１８には、ポリオレフィン製の不織布が用いられてい
る。この電極体１５には、水酸化カリウムを主成分とす
る所定の電解液（図示せず）が含浸されている。

【００１１】電極体１５の上端面には、正極集電体２０
が溶接により取り付けられている。正極集電体２０は、
例えば純ニッケル板をプレス加工により、円板状に切り
出したもので、中心部分に中心孔２１が設けられるとと
もに、外周縁部分からは、複数の接続片２２が上方へ延
出して設けられている。

【００１２】ケース１１の上端部分と環状溝部１４との
間には、外周部分を絶縁パッキン２４により覆われた封
口板２３が挟持されている。この封口板２３は、例えば
鉄板からプレス加工によって円板状にされ、これにニッ
ケルめっきが施されて形成されており、裏面には下方の
正極集電体２０の接続片２２が接続可能とされている。
また、封口板２３の上面において中心部分には、正電極
２８をなすキャップ２７が設けられている。

【００１３】電極体１５の下端面には、負極集電体３０
が溶接により取り付けられている。この負極集電体３０
は、図２に示すように、例えば純ニッケル板をプレス加
工によって切り出したもので、円板状の集電本体部３１
が形成されている。集電本体部３１の中心部分には、電
極体１５に設けられた空芯部１９とほぼ同じ大きさの円
形の凹み部分が形成されており、この凹み部分がケース
１１の底部１３に設けられた溶接用突起５０（詳しくは
後記する）と接触可能な接触凹部３２とされている。こ
れらは、次に説明するスポット溶接電極４０により溶接
されている。

【００１４】このスポット溶接電極４０は、図３に示す
ように、金属製の円柱体からなる電極本体４１の先端面
がフラットな形状とされており、この先端面が溶接部４
２とされている。この電極本体４１の上部は、図示しな
い溶接装置と接続されており、スポット溶接用の電極台
４３に対して溶接部４２が一定の圧力で当接された状態
で溶接電流を流すことが可能とされている。また、電極
本体４１の径は、電極体１５の空芯部１９の径よりも若
干小さい大きさとされ、溶接部４２は、その全面が負極
集電体３０の接触凹部３２の上面側に宛がわれるように
なっている。

【００１５】さて、ケース１１の底部１３には上記した
ように溶接用突起５０が設けられている。この溶接用突
起５０は、頂点部分が尖った円錐形状とされるととも
に、ケース１１の底部１３の中心部分において内側に向
けて突出して設けられている。この溶接用突起５０がな
す円錐の頂点部５１は、負極集電体３０の接触凹部３２
の下面側に接触可能とされ、スポット溶接電極４０によ
り両者間は溶接されるようになっている。この頂点部５
１の面積は、スポット溶接電極４０の溶接部４２よりも
十分小さいものとされている。

【００１６】本実施形態は以上のような構造であり、続
いて溶接用突起の形成手順及び電池の組付手順について
説明する。まず、溶接用突起５０の形成手順について説
明する。溶接用突起５０は、ケース１１の加工工程にお
いて形成される。すなわち、ケース１１は平板形状の金
属板を絞り金型を用いて絞り加工することで有底円筒形
に形成されているが、この過程において使用される絞り
金型の一方に円錐状の突起を設け、他方にこの突起に嵌
合可能な窪みを設けることにより、溶接用突起５０はこ
の絞り加工工程でもっていわば自動的に形成される。こ
れにより、溶接用突起５０を成形するための格別な工程
を設ける必要がなく、低コストで且つ簡単に溶接用突起
５０を形成することができる。

【００１７】次に円筒形電池１０の組付手順について説
明する。図２に示すように、上記のようにして形成され
たケース１１を電極台４３上に載置した後、電極体１５
の上下の両端面に、正極集電体２０と負極集電体３０と
をそれぞれ溶接したものをケース１１の開放部分から下
方へ挿入する。このときの電極体１５は、上方から見て
空芯部１９が負極集電体３０の接触凹部３２により塞が
れた状態とされている。電極体１５の挿入が進み、負極
集電体３０の接触凹部３２がケース１１の底部１３に設
けられた溶接用突起５０に突き当たったところで挿入作
業が完了される。

【００１８】続いて、図３に示すように、スポット溶接
電極４０を上方から電極体１５の空芯部１９内に挿入す
る。空芯部１９内を通過したスポット溶接電極４０は、
先端面をなす溶接部４２が負極集電体３０の接触凹部３
２に宛がわれ、スポット溶接電極４０の挿入が停止され
る。

【００１９】この状態で、図４に示すように、スポット
溶接電極４０を上方から下方へ加圧すると、負極集電体
３０の接触凹部３２は、スポット溶接電極４０の溶接部
４２とケース１１の底部１３の溶接用突起５０との間に
挟まれつつ両者と密着状態とされる。この密着状態を保
ちつつ、スポット溶接電極４０と電極台４３との間に溶
接電流を流すことで、接触凹部３２と溶接用突起５０と
が溶接される。このとき、溶接用突起５０の頂点部５１
の面積はスポット溶接電極４０の溶接部４２よりも十分
小さいものとされているから、溶接電流はこの頂点部５
１に集中して流され、ケース１１の底部１３と負極集電
体３０とのスポット溶接を良好に行うことができる。

【００２０】また、スポット溶接電極４０の溶接部４２
はフラットな形状に形成されているから、溶接部４２に
上方から加えられる力は単位面積当たりでは小さくされ
るとともに、溶接電流は均一に流されるようになってい
る。すなわち、スポット溶接電極４０の溶接部４２が接
触凹部３２と接触される面積は十分大きくされているか
ら、溶接部４２に加えられる圧力や電流、それに伴う熱
などのストレスが均一になり、溶接部４２が溶けて形状
が不安定になったり、汚れが付着したりする不具合が極
力起き難くされている。これにより、同じスポット溶接
電極４０を用いて繰り返し溶接作業を行った場合でも、
スポット溶接電極４０の交換頻度を低くすることができ
るとともに、メンテナンスの回数も少なくすることがで
きる。

【００２１】負極集電体３０とケース１１とが接続され
た後、図１に示すように、環状溝部１４が形成されて、
電極体１５が固定される。そして、この段階で電解液が
注入され、続いて、封口板２３の裏面に正極集電体２０
の接続片２２が溶接され、封口板２３は下方へ押し付け
られるとともに、ケース１１の上端部分を封口板２３の
絶縁パッキン２４に加締め付けることで円筒形電池１０
の組み付けが完了される。

【００２２】以上説明したように本実施形態によれば、
ケース１１の底部１３に円錐状の溶接用突起５０を設
け、頂点部５１の面積すなわち負極集電体３０の接触凹
部３２との接触面積を十分小さくすることで、溶接電流
を溶接用突起５０の頂点部５１に集中して流すことがで
き、ケース１１の底部１３と負極集電体３０との良好な
スポット溶接を行うことができる。これにより、スポッ
ト溶接電極４０として、先端面をなす溶接部４２の形状
がフラットなものを用いることができる。このように溶
接部４２の面積が十分大きいスポット溶接電極４０は、
圧力及び電流、それに伴う熱に対する耐久性が優れてい
るから、繰り返し溶接作業を行っても溶接部４２が劣化
し難く、メンテナンスや交換の頻度も低くなっており、
これらに伴う溶接作業の中断回数も少なく済み、作業性
の低下を極力防ぐことができるとともにコスト削減にも
寄与できる。

【００２３】また、ケース１１の絞り加工工程で用いら
れる絞り金型の一方に円錐状の突起を、他方に窪みを設
ける様に加工しておくだけで、溶接用突起５０はこの工
程と同時にしかも自動的に形成されるから、溶接用突起
５０を形成するための格別な工程を設ける必要も無く、
低コストでしかも簡単に溶接用突起５０を設けることが
できる。

【００２４】＜第２実施形態＞次に、本発明の第２実施
形態を図５によって説明する。この実施形態は、上記し
た第１実施形態とは逆に、溶接用突起５０Ａを負極集電
体３０側に設けた場合を示す。すなわち、図５に示すよ
うに、ケース１１の底部１３はフラットな形状とし、負
極集電体３０の接触凹部３２の中心部分には、下方へ突
出した円錐状の溶接用突起５０Ａが設けられている。こ
の溶接用突起５０Ａの頂点部５１Ａは、ケース１１の底
部１３と接触可能とされており、ここに溶接電流が集中
して流されることで、頂点部５１Ａと底部１３とが良好
な状態でスポット溶接されている。なお、その他の構
造、作用及び効果は上記した第１実施形態と同一である
ため省略する。

【００２５】＜他の実施形態＞本発明は上記記述及び図
面によって説明した実施形態に限定されるものではな
く、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に
含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内
で種々変更して実施することができる。 （１）上記した実施形態では円筒形のニッケル・水素二
次電池について適用した場合を示したが、要は、電極体
に空芯部が設けられ、ここにスポット溶接電極を挿入可
能な構造であれば、その他のアルカリ蓄電池、例えばニ
ッケル・カドミウム蓄電池や、リチウムイオン二次電池
等のように、電池の種類は問わず適用できる。 （２）上記した実施形態では、本発明を負極集電体に適
用した場合について示したが、ケースの底部と接続され
るものであれば、正極集電体に適用してもよい。

【００２６】（３）上記した実施形態では、負極集電体
にケースの底部と接続するための接触凹部が設けられた
場合を示したが、例えば、負極集電体の外周縁からリー
ド片が折り返して設けられ、このリード片がケースの底
部と接続される構造のものにも勿論適用できる。 （４）上記した実施形態では、スポット溶接電極の形状
は円柱状とされているが、要は軸型をなしていればよ
く、例えば、電極本体が角柱状とされたものも本発明に
含まれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る円筒形電池の断面
図

【図２】電極体をケース内に挿入する動作を示す断面図

【図３】スポット溶接電極を空芯部内に挿入する動作を
示す断面図

【図４】スポット溶接後の状態を示す拡大断面図

【図５】本発明の第２実施形態に係る円筒形電池の溶接
作業を示す拡大断面図

【図６】従来例の溶接作業を示す拡大断面図

【符号の説明】

１０…円筒形電池 １１…ケース １３…底部 １５…電極体 １６…正極板 １７…負極板 １８…セパレータ １９…空芯部 ３０…負極集電体（集電体） ３２…接触凹部 ４０…スポット溶接電極 ４２…溶接部（先端面） ４３…電極台 ５０，５０Ａ…溶接用突起 ５１，５１Ａ…頂点部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正極板と負極板とが両極板間にセパレー
   タを挟んだ状態で空心状に巻回された電極体と、この電
   極体を収容可能な有底円筒形のケースと、前記電極体の
   端面に宛がわれてその一方の極板に接続されるととも
   に、前記電極体に形成された空芯部内に挿入可能なスポ
   ット溶接電極により前記ケースの底部に溶接される集電
   体とを備えた円筒形電池において、 前記ケースの底部または前記集電体には、相手側に向け
   て、前記スポット溶接電極の先端面よりも小さく形成さ
   れることで溶接電流を集中させる機能が備えられた溶接
   用突起が設けられていることを特徴とする円筒形電池。
2. 【請求項２】 前記溶接用突起が前記ケースに設けられ
   ていることを特徴とする請求項１記載の円筒形電池。