JP2001155712A - 円筒型蓄電池 - Google Patents
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Abstract
て、その極板群端部に溶接された集電体と封口板とを電
気的に接続するリード端子の形状を改良し、大電流の取
り出しが可能な出力特性に優れ、且つ、過酷な振動にも
耐える円筒型蓄電池を提供することを目的とする。 【解決手段】 セパレータを介して渦巻き状に捲回され
た正負極板の先端部は、一方が他方よりそれぞれ突出し
て極板群が構成され、前記極板群の両先端部と短形ある
いは略円板状の平板からなる集電体とが溶接されて金属
ケースに収納された円筒型蓄電池において、前記集電体
の一方と、前記金属ケースを密閉する封口板とを電気的
に接続するリード端子の一端には穴があり、この穴は前
記封口板の下部に設けられた突出部に嵌合して、穴のま
わりの突起部と封口板下部とが溶接されてなる。
Description
えた円筒型蓄電池に関し、とくに車両の駆動電源として
用いるアルカリ蓄電池において、その極板群上部に溶接
した集電体と封口板を電気的に接続するリード端子を改
良して、大電流での出入力を可能にし、さらに耐振動特
性に優れたものである。
−水素蓄電池に代表される円筒型アルカリ蓄電池は、信
頼性が高く、そのメンテナンスも容易であることから携
帯電話やノートパソコンなどの電源として幅広く使用さ
れている。さらに、近年においては電動工具を始め、動
力補助付き自転車や電気自動車などの電源として大電流
放電に適した円筒型アルカリ蓄電池の要望が高まってき
ている。
負極板との間にセパレータを介して渦巻き状に巻回して
極板群を形成し、電解液と共に金属製のケースに収納
し、封口することにより形成される。
リ蓄電池では、正極板と負極板を、それぞれの上端部あ
るいは下端部が極板群の上下からそれぞれ突出するよう
に巻回し、上下から突出した正極板と負極板の先端部分
に矩形あるいは円板状の集電体を複数箇所で溶接するこ
とによって極板からの集電性を高めているが、特に、封
口体と集電体を接続するリード端子において抵抗降下を
生じ、電池の作動電圧が低くなるという問題と過酷な振
動及び衝撃が加わった時、封口体とリード端子部が外れ
る危険性があった。
に開示され、このときの封口板11と接続される馬蹄形
リード端子17を図9に示す。このリード端子17は、
この開口部17aを封口板11の突出部11aに遊嵌当
接させるようにして位置決めを行ない、リード端子17
の馬蹄部17bをスポット溶接をして図10に示す模式
断面図のように、封口板11に接続する。この時のリー
ド端子17は集電体18と一体構造となっている。
示す構造においては、リード端子17の馬蹄部17bを
封口板11の突出部11aに位置決めする際、開口部の
根元が突出部11aに当たるようにしないと確実な位置
決めができない。このため、少しでも位置ずれが生じる
と、スポット溶接位置のばらつきや不完全溶接状態が発
生する。また、リード端子17が馬蹄形状なため突出部
11aの側面とは当接していないので振動によって直接
スポット溶接部に負荷が加わり、スポット溶接の溶接は
ずれを発生させてしまう。さらに、リード端子17は集
電体18との一体構造であるので、集電体18の外周に
リード端子17が設けられているため、特にリード端子
17から最も遠い極板と集電体18との集電部18a
は、他の集電部18bや18cに比べ電流経路が長くな
るため、電池の内部抵抗を増加させる原因となってしま
う。
に本発明は、帯状の正極板と負極板とセパレータからな
る渦巻状極板群の上下から突出した各極板のそれぞれの
先端部分に溶接された集電体と、この集電体と封口板を
接続するためのリード端子を備えた円筒型蓄電池におい
て、リード端子の封口板側と接続する一端に孔を設け
て、この孔を封口板の突出部と嵌合し、孔の周囲と封口
板裏面部をレーザー溶接し接合させる方法と、その他
に、孔の周囲に複数の突起部又はリング状の突起部を形
成し、この突起部と封口板裏面部が接合されたものであ
る。これにより、リード端子と封口板との位置決めが容
易に行なえるため接合が安定に行なえるのと、過酷な振
動にも耐えることができる。
一端に孔または切り欠き部を設けて、この孔または切り
欠き部の周囲を集電体平面部の中心に当接し、この場合
の中心部とは最大に離れても中心点から周縁部までの距
離の半分までを示す。この状態で孔または切り欠き部の
周囲と集電体平面部をレーザー溶接で接合させる方法
と、その他に、孔または切り欠き部の周囲に複数の突起
部またはリング状の突起部を形成し、この突起部と集電
体平面部が接合されたものである。これにより、極板と
集電体が接合されているそれぞれの集電部とリード端子
までの電流経路を最短にでき、電池の内部抵抗を低減す
ることができる。
は、帯状の正極板と負極板およびセパレータよりなり、
一方の極板の先端部分が上方へ突出し、他方の極板の先
端部分が下方へ突出して渦巻状に巻回された極板群と、
前記各極板の先端部分に溶接された矩形あるいは略円板
状の平板からなる上部と下部の集電体と、アルカリ電解
液とを内部に収納した金属製ケースと、このケースの上
部を密閉する封口板と、前記封口板と上部集電体とを電
気的に接続するリード端子とを備えた円筒型蓄電池にお
いて、前記封口板の下部には突出部があり、前記リード
端子の一端には、前記封口板の突出部と嵌合する穴があ
り、この穴の周囲には前記封口板下部と溶接された突起
部があり、前記リード端子の他端は、前記上部集電体に
溶接されているものとした。
突出部と嵌合し、かつリード端子の突起部と封口板の下
部が接合されるので、リード端子と封口板との位置がず
れないため、これらの接合が安定に行なえるとともに、
電池に強い衝撃や振動が加わってもリード端子と封口板
との溶接が外れなく、長期に優れた信頼性をもった電池
を提供できる。
負極板およびセパレータよりなり、一方の極板の先端部
分が上方へ突出し、他方の極板の先端部分が下方へ突出
して渦巻状に巻回された極板群と、前記各極板の先端部
分に溶接された矩形あるいは略円板状の平板からなる上
部と下部の集電体と、アルカリ電解液とを内部に収納し
た金属製ケースと、このケースの上部を密閉する封口板
と、前記封口板と上部集電体とを電気的に接続するリー
ド端子とを備えた円筒型蓄電池において、前記封口板の
下部には突出部があり、前記リード端子の一端には、前
記封口板の突出部と嵌合する穴があり、この穴の周囲に
は前記封口板下部と溶接された突起部があり、前記リー
ド端子の他端には、穴または切り欠き部があり、この穴
または切り欠き部の周囲には、前記上部集電体と溶接さ
れた突起部があるものとした。
突出部と嵌合するのでリード端子を固定でき、かつリー
ド端子の穴の周囲の突起部と封口板下部との溶接が安定
にできるとともにリード端子の突起部が封口板と溶接さ
れるので強い溶接ができる。また、前記リード端子の他
端には、穴または切り欠き部があり、この穴または切り
欠き部の周囲には、上部集電体と溶接された突起部があ
り、この突起部に溶接電流が集中するので、上部集電体
とリード端子の突起部とを強く溶接することができる。
このように、電池に強い衝撃や振動が加わってもリード
端子と封口板または上部集電体との溶接が外れないので
長期信頼性に優れた円筒型電池を提供できる。
と負極板およびセパレータよりなり、一方の極板の先端
部分が上方へ突出し、他方の極板の先端部分が下方へ突
出して渦巻状に巻回された極板群と、前記各極板の先端
部分に溶接された矩形あるいは略円板状の平板からなる
上部と下部の集電体と、アルカリ電解液とを内部に収納
した金属製ケースと、このケースの上部を密閉する封口
板と、前記封口板と上部集電体とを電気的に接続するリ
ード端子とを備えた円筒型蓄電池において、前記封口板
の下部には突出部があり、前記リード端子の一端には、
前記封口板の突出部と嵌合する穴があり、この穴の周囲
には前記封口板下部と溶接された突起部があり、前記上
部集電体には突出部があり、前記リード端子の他端に
は、前記集電体の突出部と嵌合する穴があり、この穴の
周囲には、前記上部集電体と溶接された突起部があるも
のとした。
突出部と嵌合するのでリード端子を固定でき、かつリー
ド端子の穴の周囲の突起部と封口板下部との溶接が安定
にできるとともにリード端子の一端の突起部に電流が集
中するのでこの突起部と封口板との溶接が強くなる。ま
た、上部集電体には突出部があり、リード端子の他端の
穴と嵌合するのでリード端子を固定でき、かつリード端
子の他端の穴の周囲の突起部と前記上部集電体との溶接
が安定にできるとともにリード端子の他端の突起部に電
流が集中するのでこの突起部と上部集電体との溶接が強
くなる。
おけるニッケルーカドミウム蓄電池Aの断面側面図であ
る。この電池Aの構成を以下に説明する。
極板1と、厚さ0.7mmのペースト式カドミウム負極
板2とを用い、それぞれの極板にはその長さ方向の先端
に露出した芯材部3,4を設け、この露出芯材部3,4
がそれぞれ極板群5の上下に約1.5mmずれて突出す
るようにセパレータ6を間に介在させ、全体を渦巻状に
巻回させて直径30mm、高さ50mmの極板群5を構
成した。
あけた短形で対角の長さ27mmの上部集電体7を配置
し、極板群5の下端面の露出芯材部4には中央に溶接の
ための舌片を設けた上部集電体7と同じ対角長さをもっ
た短形の下部集電体8を接触させながら溶接電極を用い
てそれぞれ露出芯材部3,4の複数個所を溶接し、上部
集電体7の中央にリード端子9を溶接した。
し、集電体7の中央部透孔に溶接電極を通して集電体8
の中央に設けた舌片を加圧し、この加圧部分を金属ケー
ス10の内底面に溶接した。
の中央の透孔を利用して金属ケース10内に注入する。
集電体7と接合されたリード端子9の先端を正極端子も
兼ねる封口板11の裏面に溶接し、リード端子9をU字
状に折り曲げ、封口板11でケース10の開口部を密閉
し、ニッケル−カドミウム蓄電池Aを構成した。この電
池Aは、直径33mm、高さ61.5mm、公称容量5
000mAhである。そして、以下に電池Aの上部の構
成の詳細を示す。
中央に透孔7a,平板部7b,切り欠き部7cおよび切
り欠き部7cに接し下部に突出した突出部7dからな
る。この集電体7に溶接するL字型のリード端子9の一
端には、集電体7の透孔7aと同一以上の面積となる切
り欠き部9aを有し、切り欠き部9aの周囲9bには集
電体7側に突出した4個の突起部9cが有する。
の平面部7bの中央に当接した後、溶接電極をリード端
子9の突起部9cの上面から加圧し溶接する。このよう
に集電体7の平面部7bの中央にリード端子9の突起部
9cを溶接したので、極板群5から集電した集電体7の
突出部7dからリード端子9の4個の突起部9cそれぞ
れとの距離は、ほぼ同じ距離にすることが可能になり、
かつ電流経路を最短にすることができる。
有し、この穴9dはゴム製の安全弁12を内部に収納し
た封口板11の突出した突出部11aと嵌合している。
この孔9dの周囲9eには封口板下部11b側に突出し
た4個の突起部9fを有し、それぞれの突起部9fは封
口板11の下部11bに溶接されており、この模式断面
図を図3に示す。
を、リード端子9の穴9dに矢印の方向に挿入させなが
ら、リード端子9の突起部9fが封口板11の下部11
bに当接するまで嵌合し、溶接電極を突起部9fの上面
から加圧し溶接していることにより、封口板11とリー
ド端子9との位置決めが確実に行なえ、溶接を安定して
行なうことできるので溶接の信頼性が大幅に向上する。
さらに、封口板11の突出部11aの全周囲を、リード
端子9で囲んで溶接しているため、電池に強い振動が加
わっても、溶接が外れることがない。
矢印の方向に折り曲げ、図5に示すように、封口板11
がケース10の上面と平行になるような状態にした後、
封口板11をポリプロピレン製ガスケット13の上に挿
入する。そして、ケース10上面を内側に曲げて封口し
て図6に示すようなニッケル−カドミウム蓄電池Aを構
成する。
リード端子15の構成以外は、実施例1と同様な構成と
した実施例2におけるニッケルーカドミウム蓄電池Bを
説明する。
極板1と、厚さ0.7mmのペースト式カドミウム負極
板2とを用い、それぞれの極板にはその長さ方向の先端
に露出した芯材部3,4を設け、この露出芯材部3,4
がそれぞれ極板群5の上下に約1.5mmずれて突出す
るようにセパレータ6を間に介在させ、全体を渦巻状に
巻回させて直径30mm、高さ50mmの極板群5を構
成した。
あけた短形で対角の長さ27mmの上部集電体14を配
置し、極板群5の下端面の露出芯材部4には中央に溶接
のための舌片を設けた上部集電体14と同じ対角長さを
もった短形の下部集電体8を接触させながら溶接電極を
用いてそれぞれ露出芯材部3,4の複数個所を溶接し、
上部集電体14の中央にリード端子15を溶接した。
し、集電体14の中央部透孔に溶接電極を通して集電体
8の中央に設けた舌片を加圧し、この加圧部分を金属ケ
ース10の内底面に溶接した。
4の中央の透孔を利用して金属ケース10内に注入す
る。集電体14と接合されたリード端子15の先端を正
極端子も兼ねる封口板11の下部に溶接し、リード端子
15をU字状に折り曲げ、封口板11でケース10の開
口部を密閉し、ニッケル−カドミウム蓄電池Bを構成し
た。この電池Bは、直径33mm、高さ61.5mm、
公称容量5000mAhである。そして、以下に電池B
の上部の構成の詳細を示す。
は、中央に透孔14a,平板部14b,切り欠き部14
cおよび切り欠き部14cに接し下部に突出した突出部
14d,および中央に上方へ突出した突出部14eから
なる。この集電体14に溶接するL字型のリード端子1
5の一端には、集電体14の透孔14aと同一以上の面
積となる穴15aを有し、この穴の周囲には集電体14
側に突出したリング状の突出部15bを有する。
央に上方へ突出した突出部14e嵌合させて集電体14
の平面部14bの中央に当接した後、溶接電極をリング
状突起部15bの上面から加圧し溶接する。
15の他端に、孔15cを設け、これの面積は封口板1
1の安全弁12が収納されている突出部11aに嵌合で
きる大きさとし、この孔15cの周囲にはリング状突起
15dを形成する。
れた突出部11aを、リード端子15の孔15cに挿入
させながら、リード端子15のリング状突起部15dが
封口板11の下部11bに当接するまで嵌合し、リング
状突起部15dを溶接する。
との位置ずれを防止でき確実に位置決めが行なえ、プロ
ジェクション溶接が安定して行なうことでき信頼性が大
幅に向上する。さらに、封口板11の突出部11aの全
周囲を、リード端子15で囲むと同時に溶接で接合して
いるため、過酷な振動にも耐えることができ、耐久性も
向上したものである。
ド端子16の構成以外は、実施例1と同様な構成とした
実施例3におけるニッケルーカドミウム蓄電池Cを説明
する。
極板1と、厚さ0.7mmのペースト式カドミウム負極
板2とを用い、それぞれの極板にはその長さ方向の先端
に露出した芯材部3,4を設け、この露出芯材部3,4
がそれぞれ極板群5の上下に約1.5mmずれて突出す
るようにセパレータ6を間に介在させ、全体を渦巻状に
巻回させて直径30mm、高さ50mmの極板群5を構
成した。
あけた短形で対角の長さ27mmの上部集電体14を配
置し、極板群5の下端面の露出芯材部4には中央に溶接
のための舌片を設けた上部集電体14と同じ対角長さを
もった短形の下部集電体8を接触させながら溶接電極を
用いてそれぞれ露出芯材部3,4の複数個所を溶接し、
上部集電体14の中央にリード端子16を溶接した。
し、集電体14の中央部透孔に溶接電極を通して集電体
8の中央に設けた舌片を加圧し、この加圧部分を金属ケ
ース10の内底面に溶接した。
4の中央の透孔を利用して金属ケース10内に注入す
る。集電体14と接合されたリード端子16の先端を正
極端子も兼ねる封口板11の下部に溶接し、リード端子
16をU字状に折り曲げ、封口板11でケース10の開
口部を密閉し、ニッケル−カドミウム蓄電池Cを構成し
た。この電池Cは、直径33mm、高さ61.5mm、
公称容量5000mAhである。そして、以下に電池C
の上部の構成の詳細を示す。
16の一端に孔16aを設け、この孔の面積は集電体1
4の透孔14aの面積以上とし、この孔16aを集電体
の突出部14eに嵌合して集電体14の平面部14bの
中央に当接した後、当接された周囲の溶接ポイント16
bをレーザー溶接する。この時のレーザー溶接のポイン
ト形状は、リング状または半円状でも良い。これによ
り、極板と集電体14を溶接したそれぞれの集電部14
dと溶接ポイント16bとの距離は、どの集電部14d
とも、ほぼ同じ距離にすることが可能になり、電流経路
を最短にすることができる。
6の他端に、孔16cを設ける。なお、この孔16cの
面積は封口板11の安全弁12が収納されている突出部
11aに嵌合できる大きさとする。そして、封口板11
の安全弁12が収納された突出部11aを、リード端子
16の孔16cに挿入させながら、リード端子16の孔
16cの周囲が封口板11の下部11bに当接するまで
嵌合し、当接された周囲の溶接ポイント16dをレーザ
ー溶接する。この時のレーザー溶接のポイント形状は、
リング状または半円状でも良い。これにより、封口板1
1とリード端子16との位置ずれを防止でき確実に位置
決めが行なえ、レーザー溶接が安定して行なうことでき
信頼性が大幅に向上する。
囲を、リード端子16で囲むと同時に溶接でしているた
め、過酷な振動にも耐えることができ耐久性も向上でき
る。
板群を有する円筒型蓄次電池において、大電流の取り出
しが可能な出力特性に優れ、さらに過酷な振動にも耐え
る信頼性の高い電池を提供することができる。
ム蓄電池の断面図
示す斜視図
子、および集電体の位置を示す斜視図
子、および集電体の位置を示す斜視図
式図
Claims (5)
- 【請求項1】帯状の正極板と負極板およびセパレータよ
りなり、一方の極板の先端部分が上方へ突出し、他方の
極板の先端部分が下方へ突出して渦巻状に巻回された極
板群と、前記各極板の先端部分に溶接された矩形あるい
は略円板状の平板からなる上部と下部の集電体と、アル
カリ電解液とを内部に収納した金属製ケースと、このケ
ースの上部を密閉する封口板と、前記封口板と上部集電
体とを電気的に接続するリード端子とを備えた円筒型蓄
電池において、前記封口板の下部には突出部があり、前
記リード端子の一端には、前記封口板の突出部と嵌合す
る穴があり、この穴の周囲には前記封口板下部と溶接さ
れた突起部があり、前記リード端子の他端は、前記上部
集電体に溶接されている円筒型蓄電池。 - 【請求項2】帯状の正極板と負極板およびセパレータよ
りなり、一方の極板の先端部分が上方へ突出し、他方の
極板の先端部分が下方へ突出して渦巻状に巻回された極
板群と、前記各極板の先端部分に溶接された矩形あるい
は略円板状の平板からなる上部と下部の集電体と、アル
カリ電解液とを内部に収納した金属製ケースと、このケ
ースの上部を密閉する封口板と、前記封口板と上部集電
体とを電気的に接続するリード端子とを備えた円筒型蓄
電池において、前記封口板の下部には突出部があり、前
記リード端子の一端には、前記封口板の突出部と嵌合す
る穴があり、この穴の周囲には前記封口板下部と溶接さ
れた突起部があり、前記リード端子の他端には、穴また
は切り欠き部があり、この穴または切り欠き部の周囲に
は、前記上部集電体と溶接された突起部がある円筒型蓄
電池。 - 【請求項3】帯状の正極板と負極板およびセパレータよ
りなり、一方の極板の先端部分が上方へ突出し、他方の
極板の先端部分が下方へ突出して渦巻状に巻回された極
板群と、前記各極板の先端部分に溶接された矩形あるい
は略円板状の平板からなる上部と下部の集電体と、アル
カリ電解液とを内部に収納した金属製ケースと、このケ
ースの上部を密閉する封口板と、前記封口板と上部集電
体とを電気的に接続するリード端子とを備えた円筒型蓄
電池において、前記封口板の下部には突出部があり、前
記リード端子の一端には、前記封口板の突出部と嵌合す
る穴があり、この穴の周囲には前記封口板下部と溶接さ
れた突起部があり、前記上部集電体には突出部があり、
前記リード端子の他端には、前記集電体の突出部と嵌合
する穴があり、この穴の周囲には、前記上部集電体と溶
接された突起部がある円筒型蓄電池。 - 【請求項4】前記リード端子の一端には、複数の突起部
がある請求項1〜3のいずれかに記載の円筒型蓄電池。 - 【請求項5】前記リード端子の一端には、リング状に連
なった突起部がある請求項1〜3のいずれかに記載の円
筒型蓄電池。
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