JP2001345088A - 組電池およびその製造方法 - Google Patents
組電池およびその製造方法Info
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Abstract
るキャップ部に損傷を与えることなく、かつ溶接不良が
発生しない構造の組電池を提供する。 【解決手段】 本発明の組電池は、一方の単電池Bの封
口板7と他方の単電池Aの外装缶底部6との間に、封口
板7に設けられたキャップ8に対応する位置に開口部1
4を有する環状の接続部材10を備えている。この環状
の接続部材10は、外径が外装缶6の開口部の内径より
も小径に形成された環状の基板部11と、この環状の基
板部11より上方向あるいは下方向に交互に突出する有
底の凸部12と、この凸部12の底部より突出する突起
部13とを備えている。これにより、電池Aと電池Bと
の接続部での集電経路は、両突起部13間の長さ、即
ち、電池Bの封口板7と電池Aの外装缶6の底部との間
の長さとなるため、接続部での抵抗電圧降下が減少して
作動電圧が高い組電池が得られるようになる。
Description
レータを介して積層された電極群と電解液とを一方極の
端子を兼ねる金属製外装缶内に密封して収容された単電
池の複数個が溶接接続された組電池および組電池の製造
方法に関する。
ッケル−カドミウム蓄電池などのアルカリ蓄電池は、正
極および負極の間にセパレータを介在させ、これらを渦
巻状に巻回した後、正極あるいは負極の端部に集電体を
接続して電極体を形成し、この電極体を金属製電池ケー
スに収納して集電体から延伸するリード部を封口体に溶
接した後、封口体を電池ケースの開口部に絶縁ガスケッ
トを介在させて装着することにより密閉して構成されて
いる。このようなアルカリ蓄電池が電動工具や電気自動
車などの用途に用いられる場合、高出力が要求されるた
め、複数の単電池を直列に接続して組電池にして使用さ
れるのが一般的である。
に、単電池80bの封口板81に正極端子として設けて
いる正極キャップ82にリード板85の一端を溶接する
とともに、単電池80aの金属製外装缶83の底部84
にリード板85の他端を溶接した後、リード板85の中
央部をU字状に折り曲げることにより、複数の単電池8
0a,80bを直列に接続して作製される。
板85を介して接続された複数の単電池80a,80b
を放電させると、リード板85を通して放電電流が流れ
るため、リード板85が長くなるほど、またリード板8
5が薄くなるほど抵抗電圧降下が大きくなる。この抵抗
電圧降下は放電電流が小さいときはそれほど問題にはな
らないが、電動工具や電気自動車などの大電流が流れる
用途に用いられる場合には、抵抗電圧降下により作動電
圧が低下するという問題を生じた。
接、単電池の相対向する端子間を半田付けして単電間を
接続する方法が考えられたが、半田付けは溶接と比較し
て、半田付け部の強度が弱くて確実に接続することが難
しいという問題があった。また、単電池の相対向する電
極間を半田付けするのは面倒で作業効率が悪いという問
題もあった。
種々の実験を重ねた結果、電池の充電方向または放電方
向に溶接電流を流して、単電池の相隣接する端子間を直
接溶接するという画期的な方法を開発した。この方法
は、図13に示すように、複数の単電池90a,90b
を図示しない保持筒に入れて一列に整列させた後、これ
らの上端の単電池の正極キャップ92の上に一方の溶接
電極96を配置し、下端の単電池の金属製外装缶93の
底部94に他方の溶接電極97を配置する。
を加えながら電圧を印加して、大電流パルスを通電す
る。これにより、単電池90aの金属製外装缶93の底
部94と単電池90bの正極キャップ92の接触部が溶
融して溶接されるというものである。これにより、単電
池の相隣接する端子間が直接溶接されるため、この溶接
部分での抵抗電圧降下が減少して組電池の作動電圧が向
上するようになる。
池を一列に整列させた後、これらの両端部に一対の溶接
電極を配置して、両溶接電極間に加圧力を加えながら電
圧を印加して大電流パルスを通電して、一方の単電池の
金属製外装缶の底部と他方の単電池の正極キャップとの
接触部を溶接すると、両溶接電極間に加圧力を加えた際
に、直接、正極キャップに過大な加圧力が付与されるこ
ととなる。正極キャップに過大な加圧力が付与される
と、正極キャップは圧縮されたり、変形を生じるという
問題を生じた。
れているため、正極キャップが圧縮されたり、変形を生
じると、この圧力弁が正常に動作しなくなるという問題
が生じた。そこで、本発明は上記問題点を解決するため
になされたものであって、多数の単電池を溶接しても、
圧力弁を内蔵するキャップ部に損傷を与えることなく、
かつ溶接不良が発生しない構造の組電池を提供すること
を目的とするものである。
記目的を達成するため、本発明の組電池は、一方の単電
池の封口体と他方の単電池の外装缶底部との間にキャッ
プに対応する位置にこのキャップより大径の開口部を有
する接続部材を備え、この接続部材と一方の単電池の封
口体との接触部、およびこの接続部材と他方の単電池の
外装缶底部との接触部がそれぞれ溶接接続されている。
口体との接触部および接続部材と他方の単電池の外装缶
底部との接触部とがそれぞれ溶接接続された構造となっ
ていると、接続部材を介して一方の単電池の封口体と他
方の単電池の外装缶底部とが電気的に接続され、一方の
単電池の封口体と他方の単電池の外装缶底部との接続部
の集電経路が接続部材の高さ、即ち、一方の単電池の封
口体と他方の単電池の外装缶底部との間の長さとなるた
め、接続部での抵抗電圧降下が減少して作動電圧が高い
組電池が得られるようになる。
する位置にキャップより大径の開口部を有する接続部材
を介して一方の単電池の封口体と他方の単電池の外装缶
底部とが電気的に接続されていると、封口体に設けられ
たキャップは溶接されることがないため、キャップが圧
縮されて変形を生じたり、損傷することがなくなる。こ
れにより、キャップ内に配設された安全弁の作動圧に影
響を与えることがない組電池となる。
より構成されて、その外径が外装缶の開口部の内径より
も小径の環状の基板部とこの基板部より上方向あるいは
下方向に交互に突出する有底の凸部とこの凸部の底部よ
り突出する突起部とを備える構成にすると、基板部より
上方向あるいは下方向に交互に突出する有底の凸部によ
り環状の接続部材は、一方の単電池の封口体と他方の単
電池の外装缶底部との間に弾性を付与することができる
ようになる。
出する突起部と一方の単電池の封口体との溶接部、およ
び上方向(あるいは下方向)に突出する突起部と他方の
単電池の外装缶底部との溶接部の溶接強度が向上し、溶
接部での抵抗電圧降下がさらに減少して、作動電圧がよ
り高い組電池が得られるようになる。この場合、環状の
基板部の外径が外装缶の開口部の内径よりも小径である
ので、一方の単電池の外装缶の上端部と他方の単電池の
外装缶底部とが接触することが防止でき、溶接不良を生
じない組電池が得られるようになる。
有するようにすると、各単電池を一列に整列配置した後
に、各単電池間に接続部材を挿入することが可能となる
ので、各単電池の整列配置作業が容易になる。また、基
板部の形状は環状に限らず、多角形状としてもよい。ま
た、接続部材を外装缶の開口部の外周に沿って弧状ある
いは屈折状に屈曲した第1基板部と、外装缶の開口部の
外周に沿って弧状あるいは屈折状に屈曲した第2基板部
とから構成し、これらの第1基板部と第2基板部とをキ
ャップを間にして互いに離間して配置されることによっ
て、その中心部が開口部を形成しているようにすると、
各単電池間への接続部材の挿入作業がさらに容易にな
る。
した組電池が何らかの事故により溶接部が破断した場
合、突起部の厚みが外装缶の底部の厚みより厚いと、外
装缶の底部の溶接部分が破れて電解液が漏洩するという
恐れが生じる。このため、突起部の厚みおよび凸部の底
部の厚みは外装缶の底部の厚みよりも薄く形成すること
が好ましい。また、基板部の厚みを外装缶の底部の厚み
よりも薄くすると、接続部材の抵抗値が上昇して、組電
池の出力特性が低下するという問題を生じるため、基板
部の厚みは外装缶の底部の厚みよりも厚く形成すること
が好ましい。
の開口部の内径よりも小径の環状の絶縁性基板と導電性
リングとが一体的に形成されて、導電性リングは基板の
基板の内部でこの基板より上下方向に突出して形成され
ていると、導電性リングを介して一方の単電池の封口体
と他方の単電池の外装缶底部とが接続されることとなる
ので、集電経路は導電性リングの高さとなるため、接続
部の抵抗電圧降下が減少して作動電圧が高い組電池が得
られるようになる。この場合、環状の絶縁性基板の外径
が外装缶の開口部の内径よりも小径であり、この内方に
導電性リングが形成されているので、一方の単電池の外
装缶の上端部と他方の単電池の外装缶底部とが接触する
ことを確実に防止できるようになって、さらに溶接不良
を生じない組電池が得られるようになる。
料により構成されて、円筒部とこの円筒部の底部に一体
的に形成された環状のフランジ部とを備えるとともに、
円筒部の外周部に絶縁性リングが配置されて、フランジ
部が一方の単電池の封口体に溶接され、円筒部の上端部
が他方の単電池の外装缶底部に溶接されていると、集電
経路は円筒部の高さとなるため、接続部の抵抗電圧降下
が減少して作動電圧が高い組電池が得られるようにな
る。この場合、円筒部の外周部に絶縁性リングが配置さ
れているので、一方の単電池の外装缶の上端部と他方の
単電池の外装缶底部とが接触することを確実に防止でき
るようになって、さらに溶接不良を生じない組電池が得
られるようになる。
に形成されて、封口体より突出するキャップに同心的に
形成された円筒体を備えるとともに、円筒体の外周部に
絶縁性リングが配置されて、円筒体の下端部が一方の単
電池の封口体に溶接され、円筒体の上端部が他方の単電
池の外装缶底部に溶接されていると、集電経路は円筒体
の高さとなるため、接続部の抵抗電圧降下が減少して作
動電圧が高い組電池が得られるようになる。この場合
も、円筒体の外周部に絶縁性リングが配置されているの
で、一方の単電池の外装缶の上端部と他方の単電池の外
装缶底部とが接触することを確実に防止できるようにな
って、さらに溶接不良を生じない組電池が得られるよう
になる。
ャップに対応する位置にキャップより大径の開口部を有
する接続部材を一方の単電池の封口体と他方の単電池の
外装缶底部との間に配置して単電池の複数個を一列に整
列させた後、一列に整列された複数個の単電池の両端部
を所定の圧力で加圧するとともに、任意の2個の単電池
の金属製外装缶に接触して配置された一対の溶接電極間
に溶接電流を流して、の接続部材と一方の単電池の封口
体および接続部材と他方の単電池の外装缶底部とをそれ
ぞれ溶接するようにしている。
ャップより大径の開口部を有する接続部材を間に配置て
単電池の複数個を一列に整列させた後、これらの両端部
を所定の圧力で加圧するとともに、任意の2個の単電池
の金属製外装缶に接触して配置された一対の溶接電極間
に溶接電流を流すと、溶接電流は一対の溶接電極の一方
から、一方の単電池の外装缶底部、接続部材、他方の単
電池のキャップおよび他方の単電池内を通して、一対の
溶接電極の他方へ、あるいはその逆方向へと流れるよう
になる。
と接続部材との接触部、および他方の単電池のキャップ
と接続部材との接触部にジュール熱が発生して、これら
の接触部が溶融して、これらの接触部が溶接される。こ
の結果、溶接用の正極用リード板を用いなくても、一方
の単電池の外装缶の底部と他方の単電池のキャップとが
接続部材を介して溶接接続されるので、接触部での抵抗
電圧降下が減少して、多数の単電池を直列に接続された
内部抵抗の低い組電池が得られるようになる。
蓄電池に適用した場合の実施の形態を図1〜図8に基づ
いて説明する。なお、図1は実施例1の接続部材を示す
図であり、図1(a)はその斜視図であり、図1(b)
はその上面図であり、図1(c)はその正面図である。
図2は実施例1の接続部材を用いて単電池間を接続した
状態を示す断面図である。なお、図2の接続部材は図1
(b)のx−x断面を示している。また、図3は実施例
2の接続部材を示す図であり、図3(a)はその斜視図
であり、図3(b)はその上面図であり、図3(c)は
その正面図である。
り、図4(a)はその斜視図であり、図4(b)はその
上面図であり、図4(c)はその正面図である。図5は
実施例4の接続部材を示す図であり、図5(a)はその
斜視図であり、図5(b)はその上面図であり、図5
(c)はその正面図である。また、図6は本発明の溶接
装置の一例を模式的に示す斜視図であり、図7は図6の
装置を用いて組電池の単電池間を溶接する状態を示す上
面図である。さらに、図8は本発明の接続部材の厚みと
単電池の外装缶の厚みとの関係を示すために、接続部材
と単電池の外装缶との溶接部分の要部を拡大して示す断
面図である。
ケル焼結多孔体を形成した後、化学含浸法により水酸化
ニッケルを主体とする活物質を同ニッケル焼結多孔体内
に充填してニッケル正極板1を作製するとともに、パン
チングメタルからなる極板芯体の表面に水素吸蔵合金か
らなるペースト状負極活物質を充填し、乾燥させた後、
所定の厚みになるまで圧延して水素吸蔵合金負極板2を
作製する。
負極板2との間にセパレータ3を介在させて渦巻状に巻
回して渦巻状電極群を作製した後、この渦巻状電極群の
上端面に露出する極板芯体に正極集電体4を溶接すると
ともに、下端面に露出する極板芯体に負極集電体(図示
せず)を溶接した。ついで、正極集電体4の上部に中央
部が円筒状になるように折り曲げ加工された正極用リー
ド5を溶接した後、これらを鉄にニッケルメッキを施し
た有底筒状の外装缶(底面の外面は負極外部端子とな
る)6内に収納し、水素吸蔵合金負極板2に溶接された
負極集電体を外装缶6の内底面に溶接する。
グ(図示せず)を挿入し、外装缶6の上部外周側に溝入
れ加工を施して防振リングの上端部に凹部を形成した
後、外装缶6内に30重量%の水酸化カリウム(KO
H)水溶液からなる電解液を注入する。ついで、この外
装缶6の開口部の上部に、封口板7の底面が正極用リー
ド5の円筒部分に接触するように配置する。ここで、封
口板7の上部には正極キャップ(正極外部端子)8が設
けられており、この正極キャップ8内には弁板7aとス
プリング7bからなる弁体を備えており、封口体7の中
央にはガス抜き孔が形成されており、封口板7と正極キ
ャップ8とで封口体が形成される。
9を嵌着させ、プレス機を用いて封口体7に加圧力を加
えて、絶縁ガスケット9の下端が外装缶6の上部外周に
設けられた凹部の位置になるまで封口体7を外装缶6内
に押し込む。この後、外装缶6の開口端縁を内方にかし
めて電池を封口することによりニッケル−水素蓄電池
A,B,Cが得られる。
ルやそれらの合金などの導電性が良好な金属板のプレス
成形により形成されており、図1、図2に示すように、
中心部に正極キャップ8の外径よりも大径で円形の開孔
14を有するとともに外径が外装缶6の開口部の内径よ
りも小径に形成された環状の基板部11と、この環状の
基板部11より上方向あるいは下方向に交互に突出する
有底の凸部12,12・・・と、この凸部12の底部よ
り突出する突起部13とを備えている。なお、基板部1
1より上方向に突出する凸部12の突起部13の先端か
ら基板部11より下方向に突出する凸部12の突起部1
3の先端までの長さは、電池Aの外装缶の底面と電池B
の封口体7の上面との間の長さよりも若干長くなるよう
に形成されている。
ルやそれらの合金などの導電性が良好な金属板のプレス
成形により形成されており、図3に示すように、中心部
に正極キャップ8の外径よりも大径で円形の開孔24を
有するとともに、外径が外装缶6の開口部の内径よりも
小径で、かつその一部に切り欠き部25が形成された環
状の基板部21と、この環状の基板部21より上方向あ
るいは下方向に交互に突出する有底の凸部22,22・
・・と、この凸部22の底部より突出する突起部23と
を備えている。
25の幅は正極キャップ8の直径よりも若干大きく形成
されている。このため、後述するように、各単電池A,
B,Cを整列配置した後に、単電池AとBとの間および
単電池BとCとの間に接続部材20を挿入することが可
能となるので、各単電池の整列配置作業が容易になる。
また、基板部21より上方向に突出する凸部22の突起
部23の先端から基板部21より下方向に突出する凸部
22の突起部23の先端までの長さは、電池Aの外装缶
の底面と電池Bの封口体7の上面との間の長さよりも若
干長くなるように形成されている。
ルやそれらの合金などの導電性が良好な金属板のプレス
成形により形成されており、図4に示すように、中心部
に正極キャップ8の外径よりも大径で多角形状の開孔3
4を有するとともに外径が外装缶6の開口部の内径より
も小径に形成された多角形状の基板部31と、この環状
の基板部31より上方向あるいは下方向に交互に突出す
る有底の凸部32,32・・・と、この凸部32の底部
より突出する突起部33とを備えている。
35の幅は正極キャップ8の直径よりも若干大きく形成
されている。このため、後述するように、各単電池A,
B,Cを整列配置した後に、単電池AとBとの間および
単電池BとCとの間に接続部材30を挿入することが可
能となるので、各単電池の整列配置作業が容易になる。
また、基板部31より上方向に突出する凸部32の突起
部33の先端から基板部31より下方向に突出する凸部
32の突起部33の先端までの長さは、電池Aの外装缶
の底面と電池Bの封口体7の上面との間の長さよりも若
干長くなるように形成されている。
ルやそれらの合金などの導電性が良好な金属板のプレス
成形により形成されており、図5に示すように、外装缶
の開口部の外周に沿って屈折状に屈曲した第1基板部4
1と、外装缶の開口部の外周に沿って屈折状に屈曲した
第2基板部44とからなる。これらの第1基板部41と
第2基板部44は、これらが外装缶6の開口部内に配置
できるとともに、その中心部に正極キャップ8が配置で
きるように、正極キャップ8を間にして互いに離間して
配置される。第1基板部41には第1基板部41より上
方向あるいは下方向に交互に突出する有底の凸部42,
42・・・と、この凸部42の底部より突出する突起部
43とを備えており、第2基板部44には第2基板部4
4より上方向あるいは下方向に交互に突出する有底の凸
部45,45・・・と、この凸部45の底部より突出す
る突起部46とを備えている。
沿って屈折状に屈曲した第1基板部41と、外装缶の開
口部の外周に沿って屈折状に屈曲した第2基板部44と
から構成し、これらの第1基板部41と第2基板部44
とを正極キャップ8を間にして互いに離間して配置され
ることによって、その中心部が開口部を形成しているよ
うにすると、各単電池A,B,C間への第1基板部41
および第2基板部44の挿入作業がさらに容易になる。
また、第1基板部41(第2基板部44)より上方向に
突出する凸部42(45)の突起部43(46)の先端
から第1基板部41(第2基板部44)より下方向に突
出する凸部42(45)の突起部43(46)の先端ま
での長さは、電池Aの外装缶の底面と電池Bの封口体7
の上面との間の長さよりも若干長くなるように形成され
ている。さらに、第1基板部41および第2基板部44
を外装缶の開口部の外周に沿って屈折状に屈曲させるこ
とに代えて、外装缶6の開口部の外周に沿って弧状に滑
らかに屈曲させるようにしてもよい。
7に示すように、溶接用上電極101と溶接用下電極1
02からなる一方の極性の溶接用上下電極と、溶接用上
電極103と溶接用下電極104からなる他方の極性の
溶接用上下電極とからなる一対の溶接電極と、各溶接用
下電極102,104間に配置される絶縁体からなる絶
縁載置台105と、溶接用下電極104の外側に配置さ
れる絶縁体からなる絶縁載置台106と、直列接続とな
るように一列に配列されて組電池となる各単電池A,
B,Cの両端部を加圧する一対の加圧部材107,10
8と、溶接用上電極101,103または溶接用下電極
102,104に溶接電流を供給する溶接用電源110
(図7参照)とから構成される。
導電性が良好な金属材料を角柱状に形成することにより
構成され、その中央部には各単電池A,B,Cの下半分
の外形形状に一致する溝部102a,104aがそれぞ
れ単電池の配列方向に沿って形成されている。また、溶
接用上電極101,103は、溶接用下電極102,1
04と同様に、銅などの導電性が良好な金属材料を角柱
状に形成することにより構成され、その中央部には各単
電池A,B,Cの上半分の外形形状に一致する溝部10
1a,103aが単電池の配列方向に沿ってそれぞれ形
成されている。
上に各溶接用上電極を101,103を載置することに
より、溝部102aと101aとで形成される空間部、
および溝部104aと103aとで形成される空間部
は、各単電池A,B,Cの外形形状に一致することとな
る。これにより、溶接用下電極102の溝部102a上
に単電池A(B,C)を配置し、この上に溶接用上電極
101を載置することにより単電池A(B,C)は固定
され、溶接用下電極104の溝部104a上に単電池B
(A,C)を配置し、この上に溶接用上電極103を載
置することにより単電池B(A,C)は固定されること
となる。
セラミック等の絶縁材料を角柱状に形成することにより
構成され、その中央部には各単電池A,B,Cの下半分
の外形形状に一致する溝部105a,106aが単電池
の配列方向に沿ってそれぞれ形成されている。なお、図
6、図7においては、単電池として単電池A,B,Cの
3つを用いて組電池とし、これらを絶縁載置台105,
106に載置する例を示しているが、接続される単電池
の個数が多い組電池とする場合には、絶縁載置台10
5,106以外に他の絶縁載置台を用いるようにすれば
よい。
する金属、合成樹脂、セラミック等により構成され、各
単電池A,B,Cを各溶接用下電極102,104上お
よび各絶縁載置台105,106に一列に整列配置した
後、加圧部材107を単電池Aの正極キャップ8上に押
し当てるとともに、加圧部材108を単電池Cの外装缶
6底部に押し当てることにより、各単電池A,B,Cを
押圧する。なお、加圧部材107,108の少なくとも
一方は、コイルスプリング、エアシリンダなどの加圧手
段により加圧されている。溶接用電源110は、組電池
に所定の電圧値の直流電圧を印加して一対の溶接電極間
(この場合は、溶接用上電極101と溶接用上電極10
3の間)に3KAの直流パルス電流を約15msecの
間だけ流す直流電源である。
電池を製造する溶接例を説明する。まず、溶接用下電極
102、絶縁載置台105、溶接用下電極104および
絶縁載置台106の順に一列に整列配置する。この後、
溶接用下電極102の溝部102aの上に単電池Aを載
置し、絶縁載置台105の溝部105aおよび溶接用下
電極104の溝部104a上に単電池Bを載置し、絶縁
載置台106の溝部106aの上に単電池Cを載置す
る。なおこのとき、単電池AとBの間、単電池BとCの
間には、上述した各接続部材10,20,30,40の
いずれかを配置する。
aを単電池Aの外形形状に合わせて、溶接用上電極10
1を溶接用下電極102上に載置するとともに、溶接用
上電極103の溝部103aを単電池Bの外形形状に合
わせて、溶接用上電極103を溶接用下電極104上に
載置して、単電池Aおよび単電池Bを固定する。つい
で、加圧部材107を単電池Aの封口板7に押し当てる
とともに、加圧部材108を単電池Cの外装缶6底部に
押し当てる。これにより、加圧部材107,108の少
なくとも一方は、コイルスプリング、エアシリンダなど
の加圧手段により加圧されて、各単電池A,B,Cを所
定の圧力(例えば、1×105N/m2〜5×105N/
m2の圧力)で押圧する。なお、溶接用電源110から
延出する接続コードの一方の端子は溶接用上電極101
に接続され、他方の端子は溶接用上電極103に接続さ
れている。
溶接用上電極101と溶接用上電極103との間に所定
の電圧値の直流電圧が印加されて、溶接用上電極101
→単電池Aの外装缶6→単電池Aの底部と接続部材10
(20,30,40)との接触部→接続部材10(2
0,30,40)と単電池Bの封口板7との接触部→単
電池B内→単電池Bの外装缶6→溶接用上電極103の
方向(あるいはその逆方向)に3KAの直流パルス電流
が約15msecの間だけ流れるようになる。これによ
り、単電池Aの底部と接続部材10(20,30,4
0)との接触部、および接続部材10(20,30,4
0)と単電池Bの封口板7との接触部にジュール熱が発
生して溶融するため、各接触部が溶接されるようにな
る。
102、絶縁載置台105および溶接用下電極104の
順に一列に整列配置し直し、絶縁載置台106の溝部1
06aおよび溶接用下電極102の溝部102a上に溶
接された単電池Aと単電池Bを載置するとともに、溶接
用下電極104の溝部104aおよび絶縁載置台105
の溝部105a上に単電池Cを載置する。この後、上述
と同様に、溶接用上電極101,103をそれぞれ溶接
用下電極102,104上に載置するとともに、加圧部
材107および加圧部材108を押し当て、溶接用電源
110を駆動する。これにより、単電池Bの底部と接続
部材10(20,30,40)との接触部および接続部
材10(20,30,40)と単電池Cの封口板7との
接触部がそれぞれ溶接され、3個の単電池が直列に溶接
された組電池となる。
続部材10,20,30,40と単電池B(あるいは
C)の封口板7との接触部がそれぞれ溶接される場合、
接続部材10においては、上方向に突出する凸部12の
突起部13と単電池A(B)の外装缶6の底部との接触
部が溶接され、下方向に突出する凸部12の突起部13
と単電池B(C)の封口板7との接触部が溶接される。
また、接続部材20においては、上方向に突出する凸部
22の突起部23と単電池A(B)の外装缶6の底部と
の接触部が溶接され、下方向に突出する凸部22の突起
部23と単電池B(C)の封口板7との接触部が溶接さ
れる。
突出する凸部32の突起部33と単電池A(B)の外装
缶6の底部との接触部が溶接され、下方向に突出する凸
部32の突起部33と単電池B(C)の封口板7との接
触部が溶接される。また、接続部材40においては、上
方向に突出する凸部42(45)の突起部43(46)
と単電池A(B)の外装缶6の底部との接触部が溶接さ
れ、下方向に突出する凸部42(45)の突起部43
(46)と単電池B(C)の封口板7との接触部が溶接
される。
0を用いて組電池を構成して、この組電池を使用してい
るときに、何らかの事故により溶接部が破断した場合、
各突起部13,23,33,43(46)の厚みが単電
池A,B,Cの外装缶6の底部の厚みより厚いと、外装
缶6の底部の溶接部分が破れて電解液が漏洩するという
恐れが生じる。また、各基板部11,21,31,41
(45)の厚みを外装缶6の底部の厚みよりも薄くする
と、各接続部材10,20,30,40の抵抗値が上昇
して、組電池の出力特性が低下するという問題を生じ
る。
図8においては接続部材10のみを示しているが、接続
部材20,30,40においても同様である)に示すよ
うに、接続部材10の凸部12に形成される突起部13
の厚みt1は凸部12の底部の厚みt2よりも薄く(t
1≦t2)、かつ突起部13の厚みt1および凸部12
の底部の厚みt2は外装缶6の底部の厚みt3よりも薄
く(t1≦t2≦t3)なるように形成している。ま
た、基板部11の厚みt4が外装缶6の底部の厚みt3
よりも厚く(t4≧t3)なるように、即ち、t1≦t
2≦t3≦t4の関係を有するように形成している。こ
れにより、接続部材10(20,30,40)の抵抗値
を低く抑えることが可能になるとともに、単電池が損傷
しない組電池が得られるようになる。
ず、種々の変形が可能である。以下においては、図9〜
図11に基づいて、本発明の変形例の接続部材について
説明する。なお、図9は変形例1の接続部材を用いて単
電池間を接続した状態を示す断面図であり、図10は変
形例2の接続部材を用いて単電池間を接続した状態を示
す断面図であり、図11は変形例3の接続部材を用いて
単電池間を接続した状態を示す断面図である。
に、鉄、銅、ニッケルやそれらの合金などの導電性が良
好な金属からなる導電性リング51と、合成樹脂、セラ
ミック等の絶縁材料からなり、中心部に正極キャップ8
の外径よりも大径の開孔53を有する環状の絶縁性基板
52とを備えている。導電性リング51は環状の絶縁性
基板52より上下に一部が突出するとともに、残りが絶
縁性基板52内に埋設されるように一体成型により形成
されている。なお、環状の絶縁性基板52の外径は外装
缶6の開口部の内径よりも小径に形成されており、導電
性リング51の高さは正極キャップ8の高さよりも高く
て、電池Aの外装缶の底面と電池Bの封口体7の上面と
の間の長さよりも若干長くなるように形成されている。
ルやそれらの合金などの導電性が良好な金属板をプレス
成形することにより、図10に示すように、フランジ部
62を備えた円筒体61になるとともに、円筒体61の
内径が正極キャップ8の外径よりも大径になるように形
成されている。そして、この円筒体61の外周部に絶縁
性リング63を備えている。なお、円筒体61の高さは
正極キャップ8の高さよりも高くて、電池Aの外装缶の
底面と電池Bの封口体7の上面との間の長さよりも若干
長くなるように形成されている。
ルやそれらの合金などの導電性が良好な金属板をプレス
成形により正極キャップ8と一体的に形成されており、
図11に示すように、正極キャップ8の底部をフランジ
部72とし、正極キャップ8に同心的に形成された円筒
体71から構成される。そして、この円筒体71の外周
部に絶縁性リング73を備えている。なお、円筒体71
の高さは正極キャップ8の高さよりも高くて、電池Aの
外装缶の底面と電池Bの封口体7の上面との間の長さよ
りも若干長くなるように形成されている。
70を各単電池間に介在させて、上述と同様な溶接装置
を用いて溶接すると、接続部材50においては、導電性
リング51の上端部と単電池A(B)の外装缶6の底部
との接触部が溶接され、導電性リング51の下端部と単
電池B(C)の封口板7との接触部が溶接される。ま
た、接続部材60においては、円筒体61の上端部と単
電池A(B)の外装缶6の底部との接触部が溶接され、
フランジ部62と単電池B(C)の封口板7との接触部
が溶接される。さらに、接続部材70においては、円筒
体71の上端部と単電池A(B)の外装缶6の底部との
接触部が溶接される。なお、接続部材70のフランジ部
72は正極キャップ8と一体的に形成されているため、
このフランジ部72は各単電池A,B,Cの封口板7に
予め接続されている。
電池間が接続部材10,20,30,40,50,6
0,70のいずれかを介して溶接接続されることとなる
ので、各単電池間の接続部の集電経路がこれらの接続部
材10,20,30,40,50,60,70の高さだ
けの距離となるため、接続部での抵抗電圧降下が減少し
て作動電圧が高い組電池が得られるようになる。また、
一列に配置された複数の単電池の相隣接する単電池、例
えば単電池Aと単電池Bの金属製外装缶6,6にそれぞ
れ一対の溶接用上下電極101,102あるいは10
3,104を接触するように配置した後、一列の単電池
A,B,Cの両端部を加圧部材107,108で所定の
圧力で加圧しながら、一対の溶接用上電極101,10
3間に溶接電流を流すので、溶接電流は溶接用上電極1
01から、単電池A(B)の外装缶6の底部と接続部材
10(20,30,40,50,60,70)との接触
部、接続部材10(20,30,40,50,60,7
0)と単電池B(C)の封口板7との接触部および単電
池B(C)内を通して、溶接用上電極103へ、あるい
はその逆方向へ流れるようになる。
部と接続部材10,20,30,40,50,60,7
0と単電池B(あるいはC)の封口板7との接触部にジ
ュール熱が発生し、この接触部が溶融して溶接されるこ
ととなる。これにより、溶接用のリード板を用いなくて
も、溶接部での抵抗電圧降下が減少して、多数の単電池
を直列に接続された内部抵抗の低い組電池が得られるよ
うになる。
個だけ用いて組電池にする例を説明したが、本発明を適
用すれば何個の単電池を接続しても組電池を製造できる
ことは明らかである。この場合、接続される単電池の個
数が多い組電池とする場合には、絶縁載置台105,1
06以外に他の絶縁載置台を用いるようにすればよく、
要は、相隣接する単電池間を溶接する一対の溶接電極間
が絶縁できる構成とすればよい。
流を約15msec間だけ流して溶接する例を説明した
が、印加する電流値については、電池のサイズには関係
なく、1KA以上で同様の効果が得られた。また、印加
時間については、5msec以上であれば同様の結果が
得られるが、長い時間(例えば1秒以上)に渡って電流
を流すと各単電池に悪影響を及ぼすため、好ましくな
い。さらに、溶接電流の電源としては、直流に限らず、
交流電源を使用することができる。
負極端子とした例について説明したが、封口体を負極端
子とし、外装缶を正極端子としてもよい。また、本発明
をニッケル−水素蓄電池に適用する例について説明した
が、本発明はニッケル−水素蓄電池に限らず、ニッケル
−カドミウム蓄電池等の他の蓄電池にも適用できること
は明らかである。
(a)はその斜視図であり、図1(b)はその上面図で
あり、図1(c)はその正面図である。
した状態を示す断面図である。
(a)はその斜視図であり、図3(b)はその上面図で
あり、図3(c)はその正面図である。
(a)はその斜視図であり、図4(b)はその上面図で
あり、図4(c)はその正面図である。
(a)はその斜視図であり、図5(b)はその上面図で
あり、図5(c)はその正面図である。
図である。
る状態を示す上面図である。
厚みとの関係を示すために、接続部材と単電池の外装缶
との溶接部分の要部を拡大して示す断面図である。
した状態を示す断面図である。
続した状態を示す断面図である。
続した状態を示す断面図である。
る。
る。
パレータ、4…正極集電体、5…正極用リード、6…外
装缶(負極外部端子)、7…封口体、8…正極キャップ
(正極外部端子)、9…絶縁ガスケット、10…環状の
接続部材、11…環状の基板部、12…有底の凸部、1
3…突起部、14…開孔、20…環状の接続部材、21
…環状の基板部、22…有底の凸部、23…突起部、2
4…開孔、25…切り欠き部、30…多角形状の接続部
材、31…多角形状の基板部、32…有底の凸部、33
…突起部、34…開孔、35…切り欠き部、40…接続
部材、41…第1基板部、42…有底の凸部、43…突
起部、44…第2基板部、45…有底の凸部、46…突
起部、50…環状の接続部材、51…導電性リング、5
2…環状の絶縁性基板、53…開孔、60…環状の接続
部材、61…円筒体、62…フランジ部、63…絶縁性
リング、70…環状の接続部材、71…円筒体、72…
フランジ部、73…絶縁性リング、101,103…溶
接用上電極、101a,103a…溝部、102,10
4…溶接用下電極、102a,104a…溝部、10
5,106…絶縁載置台、107,108…加圧部材、
110…溶接用電源
Claims (10)
- 【請求項1】 発電要素を収容した一方極の端子を兼ね
る金属製外装缶の開口部に絶縁体を介して他方極の端子
を兼ねるキャップを有する封口体を備えた単電池の複数
個が直列接続された組電池であって、 一方の単電池の前記封口体と他方の単電池の前記外装缶
底部との間に前記キャップに対応する位置に同キャップ
より大径の開口部を有する接続部材を備え、 前記接続部材と前記一方の単電池の封口体との接触部、
および前記接続部材と前記他方の単電池の外装缶底部と
の接触部がそれぞれ溶接接続されていることを特徴とす
る組電池。 - 【請求項2】 前記接続部材は導電性を有する材料によ
り構成されて、その外径が前記外装缶の開口部の内径よ
りも小径の環状の基板部と、この基板部より上方向ある
いは下方向に交互に突出する有底の凸部と、この凸部の
底部より突出する突起部とを備えるとともに、 一方の方向に突出した前記凸部の突起部と前記一方の単
電池の封口体との接触部が溶接接続され、他方の方向に
突出した前記凸部の突起部と前記他方の単電池の外装缶
底部との接触部が溶接接続されていることを特徴とする
請求項1に記載の組電池。 - 【請求項3】 前記接続部材は導電性を有する材料によ
り構成されて、その外径が前記外装缶の開口部の内径よ
りも小径で、その一部に切り欠き部が形成された環状の
基板部と、この基板部より上方向あるいは下方向に交互
に突出する有底の凸部と、この凸部の底部より突出する
突起部とを備えるとともに、 一方の方向に突出した前記凸部の突起部と前記一方の単
電池の封口体との接触部が溶接接続され、他方の方向に
突出した前記凸部の突起部と前記他方の単電池の外装缶
底部との接触部が溶接接続されていることを特徴とする
請求項1に記載の組電池。 - 【請求項4】 前記接続部材は導電性を有する材料によ
り構成されて、その外径が前記外装缶の開口部の内径よ
りも小径で、その一部に切り欠き部が形成された多角形
状の基板部と、この基板部より上方向あるいは下方向に
交互に突出する有底の凸部と、この凸部の底部より突出
する突起部とを備えるとともに、 一方の方向に突出した前記凸部の突起部と前記一方の単
電池の封口体との接触部が溶接接続され、他方の方向に
突出した前記凸部の突起部と前記他方の単電池の外装缶
底部との接触部が溶接接続されていることを特徴とする
請求項1に記載の組電池。 - 【請求項5】 前記接続部材は導電性を有する材料によ
り構成されて、前記外装缶の開口部の外周に沿って弧状
あるいは屈折状に屈曲した第1基板部と、前記外装缶の
開口部の外周に沿って弧状あるいは屈折状に屈曲した第
2基板部とからなり、これらの第1基板部と第2基板部
は前記キャップを間にして互いに離間して配置されるこ
とによって、その中心部が開口部を形成しているととも
に、これらの第1基板部と第2基板部は上方向あるいは
下方向に交互に突出する有底の凸部と、この凸部の底部
より突出する突起部とをそれぞれ備え、 一方の方向に突出した前記凸部の突起部と前記一方の単
電池の封口体との接触部が溶接接続され、他方の方向に
突出した前記凸部の突起部と前記他方の単電池の外装缶
底部との接触部が溶接接続されていることを特徴とする
請求項1に記載の組電池。 - 【請求項6】 前記突起部の厚みおよび前記凸部の底部
の厚みは前記外装缶底部の厚みよりも薄く形成されてい
るとともに、前記基板部の厚みは前記外装缶底部の厚み
よりも厚く形成されていることを特徴とする請求項1か
ら請求項5のいずれかに記載の組電池。 - 【請求項7】 前記接続部材はその外径が前記外装缶の
開口部の内径よりも小径の環状の絶縁性基板と、導電性
リングとが一体的に形成されており、 前記導電性リングは前記絶縁性基板の内部で同絶縁性基
板より上下方向に突出して形成されているとともに、 前記導電性リングの下端部が前記一方の単電池の封口体
に溶接され、同導電性リングの上端部が前記他方の単電
池の外装缶底部に溶接されていることを特徴とする請求
項1に記載の組電池。 - 【請求項8】 前記接続部材は導電性を有するフランジ
部を備えた円筒体から構成されるとともに、 前記円筒体の外周部に絶縁性リングが配置されて、前記
フランジ部が前記一方の単電池の封口体に溶接され、前
記円筒体の上端部が前記他方の単電池の外装缶底部に溶
接されていることを特徴とする請求項1に記載の組電
池。 - 【請求項9】 前記接続部材は前記キャップと一体的に
形成されて、同キャップの底部をフランジ部として同キ
ャップに同心的に形成された円筒体を備えるとともに、 前記円筒体の外周部に絶縁性リングが配置されて、前記
円筒体の下端部が前記一方の単電池の封口体に溶接さ
れ、同円筒体の上端部が前記他方の単電池の外装缶底部
に溶接されていることを特徴とする請求項1に記載の組
電池。 - 【請求項10】 発電要素を収容した一方極の端子を兼
ねる金属製外装缶の開口部に絶縁体を介して他方極の端
子を兼ねるキャップを有する封口体を備えた単電池の複
数個を直列接続して形成する組電池の製造方法であっ
て、 前記キャップに対応する位置に同キャップより大径の開
口部を有する接続部材を一方の単電池の封口体と他方の
単電池の外装缶底部との間に配置して前記単電池の複数
個を一列に整列させた後、 前記一列に整列された複数個の単電池の両端部を所定の
圧力で加圧するとともに、任意の2個の単電池の金属製
外装缶に接触して配置された一対の溶接電極間に溶接電
流を流して、 前記接続部材と前記一方の単電池の封口体および前記接
続部材と前記他方の単電池の外装缶底部とをそれぞれ溶
接するようにしたことを特徴とする組電池の製造方法。
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