JP2002170544A - 電 池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】極板群を構成する全極板の基板と集電端子の間
の溶接不良を無くすことによって特性面での信頼性を向
上させること、および極板群の集電構造を改良すること
によって生産能率を高めること。 【解決手段】極板群の端面に突出した隣接する基板端部
の間に集電用金属部材（フープ）を配置し、該集電用金
属部材と前記基板端部を溶接して、該集電用金属部材を
介して正極板同士および負極板同士を電気的に導通させ
た構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は正極板とセパレータ
および負極板を積層した極板群を備え、該極板群の一方
の端面に正極板の基板端部が、該端面に対向する端面に
負極板の基板端部が突出して成り、該基板端部を介して
集電する電池であって、電気的特性における信頼性が高
く、高率放電特性および生産性に優れた電池に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッ
ド式の電気自動車（ＨＥＶ）の開発が進みこれらの駆動
用電源としてのバッテリーに於いて高エネルギー密度、
大電流での充電放電に適合すること等、従来にも増して
高い性能が要求されている。

【０００３】前記要求に適合させるべく、シート状の複
数枚の正極板および負極板を交互に積層した極板群（積
層式）や帯状の正極板と負極板を積層し渦巻き状に捲回
した極板群（捲回式）を備えた電池が使用されている。

【０００４】前記シート状もしくは帯状の極板の場合、
板状の基板表面もしくは多孔性基板の孔内および表面に
活物質層を形成している。シート状電極の場合は１辺
に、帯状電極の場合には相対向する長辺の１辺に、細い
帯状の活物質非塗工部（基板を露出させた部分で、以下
基板端部という）を設け、極板群の一方の端面に正極板
の基板端部を、該端面と対向する端面に負極板の基板端
部を突出させ、該基板端部に例えば集電用のリード端子
を溶接することにより正極板および負極板の集電を行っ
ている。

【０００５】積層式従来電池の集電構造の１例を図２に
示す。図に示したように積層した複数の極板１枚毎に突
出した基板端部にリード端子７ａを取り付けている。し
かし、この方式は、極群の上部にリード端子収納用スペ
ースを必要とするため電池の容積効率を低下させる。ま
た、多数回の溶接が必要で生産能率が劣る欠点がある。

【０００６】また、従来電池における集電方式の別の形
態として、極板群の端面に突出させた基板端部に板状の
集電端子と溶接する方式がある。この方式では複数枚の
全極板の基板端部と集電端子を溶接しなければならず、
集電端子取り付けに多数回（多数箇所）の溶接を必要と
する。また、集電端子に比べ基板端部の電気抵抗が高い
ため、溶接時に流れる電流の中、集電端子内を流れる無
効電流の比率が大きくなり、溶接不良を起こす虞があ
る。例えば１部の極板の基板端部が集電端子に接続され
なかった場合でも、所定の放電容量が得られない、ある
いは高率放電特性が悪い等の特性不良発生の原因とな
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記実状に鑑
みて成されたものであり、集電部材の占有容積が小さ
く、全極板に対して確実に集電でき、溶接工程の省力化
に寄与する集電構造を備えた電池を提供するものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、正極板とセパ
レータおよび負極板を積層した極板群を備え、該極板群
の一方の端面に正極板の基板端部が、該端面に対向する
端面に負極板の基板端部が突出して成る電池において、
隣接する突出させた基板端部の間に集電用金属部材を配
置し、該集電用金属部材と前記基板端部が溶接され、該
集電用金属部材を介して正極板および負極板が電気的に
導通していることを特徴とする電池である。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１に本発明に係る電池の極板群
を上から見た図（下から見ても同じ）を示す。極板群１
はシート状正極板１ａ、セパレータ２ａ、負極板４ａを
積層して成る。図では上側に正極板基板端部５ａが、下
側に負極板基板端部５ａが突出している。図の上部、突
出した隣接する正極板基板端部の間および図の下部、突
出した隣接する負極板基板端部の間に集電用金属部材
（以下、フープと記述する）を３ａ配置する。基板端部
５ａとフープ３ａを溶接する。６ａは極板の活物質充填
部分を示す。

【００１０】本発明電池は特に限定されるものではな
い。例えば、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電
池等のアルカリ蓄電池やリチウム電池が該当する。本発
明において、フープ３ａの断面形状は特に限定されるも
のではなく、例えば円、楕円、矩形の断面形状を有する
フープを適用できる。また、側面に基板端部との溶接の
信頼性を高めるための突起を設けたものも適用できる。
但し、溶接の信頼性が高く、且つ安価で入手が容易であ
ること、およびエッジが無いので積層工程において極板
やセパレータと接触しても極板やセパレータに損傷を与
えないところから、図１に円で示した断面形状が円（以
下、円柱状と記述する）のフープが好ましい。さらに内
部が中空になっている筒状のものも適用できる。

【００１１】前記フープを極板の基板端部に溶接するこ
とにより、正極板同士、負極板同士を電気的に導通させ
る。図４はフープを基板端部に溶接して取り付けた正極
板と負極板およびセパレータを積層し、フープ３ａを介
して正極板基板端部同士、負極板基板端部同士を溶接す
る方法を説明するための図である。図で９ａは溶接器の
電極を示している。図で示す如く、フープを取り付けた
極板の基板端部部分を上下から１対の電極９ａで挟み溶
接する。１回の溶接で複数の正極板または負極板の基板
端部とフープが溶接される。

【００１２】図３は本発明に係る電池の積層式極板群の
１例を示す図である。図１に示した，極板群に取り付け
たフープ３ａの外側に位置して、フープの外側面または
極板の基板端面に板状集電端子８ａを溶接して取り付け
る。

【００１３】極板の基板端部にフープ３ａを取り付けた
ことによって、基板端部部分の電気抵抗を低減できる。
従って図３に示した板状集電端子８a溶接する際の無効
電流を低減できるので、極板と集電端子が確実に溶接さ
れる。また全ての正極板同士、負極板同士がフープを介
して電気的に接続しているので、１部の極板と集電端子
が接続してない等、従来電池に認められた溶接不良発生
の虞は極めて低く抑えることができる。また、前記従来
電池のように大きな容積を占めるリードが不要なので、
電池の容積効率の向上につながる。

【００１４】図６は本発明に係る電池の１実施形態を示
す図である。図は角形の密閉式電池の外観を示す斜視図
で、前記積層式極板群を樹脂製の電槽１４および蓋１５
によって密閉された容器内に収納している。前記極板群
に取り付けられた正極集電端子８ａと正極端子１１およ
び負極集電端子と負極端子１２はそれぞれリード板によ
って電気的に接続されている。１３は蓋１５に取り付け
られた安全弁である。

【００１５】

【実施例】本発明が適用される電池は特に限定されるも
のではないが、以下積層形の極板群を備えるニッケル水
素蓄電池を例に採って、本発明電池の詳細を説明する。 （実施例１）正極板と負極板を、間にセパレータを介し
て交互に積層する。正極板および負極板は図１に示した
ように、基板の端部の一部を残して基板上に均一な厚さ
の活物質層を配置する。正極板の基板端部は極群の一方
の面（図１では上側）、負極板の基板端部はそれと対向
する面（図１では下側）に均一な幅で突出している。

【００１６】粉末状の水素吸蔵合金と決着剤と増粘剤を
含む母液から成るペーストを調整した。厚さ０．０６ｍ
ｍの鋼板製基板の１辺に幅２．０ｍｍの非塗工部を設
け、該非塗工部を除く面に前記ペーストを塗工した。塗
工後乾燥し、プレス加工を施して負極板とした。該負極
板の寸法は長さを２０ｍｍ、幅を３０ｍｍ、厚さを０．
３６ｍｍとした。前記非塗工部に直径１．０ｍｍのニッ
ケル製円柱状（棒状）のフープを抵抗溶接により取り付
けた。

【００１７】水酸化ニッケルを主成分とする粉末状の正
極活物質と増粘剤を含む母液から成るペーストを調整し
た。該ペーストを厚さ０．８ｍｍ、多孔度９５％の発泡
ニッケルマットに充填した。尚、前記発泡ニッケルマッ
トの１辺に幅２．０ｍｍのペースト非充填部分を設け
た。乾燥後、プレス加工を施し、正極板とした。正極板
は長さを３０ｍｍ、幅を２０ｍｍ、厚さを０．４６ｍｍ
とした。正極板の前記非塗工部分に直径１．０ｍｍのニ
ッケル製円柱状（棒状）フープを抵抗溶接により取り付
けた。

【００１８】親水化処理を施した目付量６０ｇ／ｍ^２の
ポリプロピレン製不織布をセパレータとした。極板と同
サイズに裁断したセパレータを介して正極板と負極板を
交互に積層して極群を構成した。図４に示した如く、正
極板のフープ同士、負極板のフープ同士が重なるように
積層し、前記の如く溶接した。

【００１９】本実施例では、正極板１０枚、負極板１１
枚から成る極群を構成した。極板とセパレータを積層
後、図４に示した如く１対の溶接器の電極で挟み抵抗溶
接した。次いで図３に示した如く、正極板基板突出面に
厚さ０．３ｍｍのニッケル板製集電端子を、負極板基板
突出面に同厚さの負極集電端子を溶接して取り付け、積
層式極板群とした。該極板群を３０個作製した。

【００２０】（比較例１）実施例１と比較するため、前
記実施例１において正極板、負極板にともに前記フープ
を取り付けずに、従来方式で集電端子を突出させた基板
端部に溶接して取り付け、積層式極板群を構成した。該
極板群を３０個作製した。

【００２１】実施例１および比較例１の極板群の端子と
個々の極板の導通（電気抵抗値）をチェックした。ま
た、明らかに抵抗値が高い導通不良極板については、集
電体との溶接箇所を目視により調査し、溶接不良が原因
で抵抗値が高くなっていることを確認した。

【００２２】表１に調査結果を示す。

【表１】

【００２３】表１の結果に示したように、本発明に係る
積層式極板群には端子と正極板および負極板との間の溶
接不良発生が０であったのに対し、比較例では約０．８
％の率で溶接不良が認められた。このように本発明に係
る極板群を備えることにより、全極板と集電端子を確実
に導通させることができる。

【００２４】以上、積層式極板群を例に採って説明した
が、本発明を捲回式極板群に適用しても有効である。図
５は本発明に係る電池の捲回式極板群の斜視図である。
周知の如く捲回式極板群においては、帯状の１枚の正極
板と１枚の負極板を、セパレータを介して積層し、該積
層体を渦巻き状に巻き込む。捲回式極板群においても捲
回端面に突出した極板の基板端部５ａの間に前記フープ
を挿入に極板端部とフープ３ａとを溶接する。図では省
略したが、フープを取り付けた極群の捲回端面上に板状
の集電端子を溶接する。

【００２５】捲回式極群に於いても、前記フープを介在
させることによって、極板と集電端子間の電気抵抗を低
減させることができる。また、極板の基板端部の電気抵
抗が低減するので、集電端子を溶接する際の無効電流を
抑制することができる。これによって極群の捲回端面へ
の溶接の信頼性を向上できる。

【００２６】前記実施例１では直径１．０ｍｍのニッケ
ル製円柱状（棒状）フープを適用した。該フープは市販
の長尺のニッケル棒を所定の長さに裁断するだけでその
まま使用できる。その為に安価で入手が容易である利点
がある。

【００２７】

【発明の効果】本発明の請求項１によれば、極板の基板
端部と集電端子を少ない溶接回数で確実に溶接すること
ができる。また集電部材の占有容積を低減することがで
きるので電池の容積効率の向上を図ることができる。本
発明の請求項２によれば集電部材と極板の基板端部との
溶接の信頼性を高めることができる。また集電用部材が
安価で入手が容易である利点がある。

【００２８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電池の積層式極板群の１例を示す
極板群上面の図である。

【図２】従来電池の積層式極板群の１例を示す斜視図で
ある。

【図３】本発明に係る電池の積層式極板群の１例を示す
斜視図である。

【図４】本発明に係る電池の積層式極板群の溶接工程を
示す説明図である。

【図５】本発明に係る電池の捲回式極板群の１例を示す
斜視図である。

【図６】本発明電池の１実施形態を示す電池の外観図で
ある。

【符号の説明】

１ 極板群 ３ａ 集電用金属部材（フープ） ５ａ 基板端部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正極板とセパレータおよび負極板を積層
   した極板群を備え、該極板群の一方の端面に正極板の基
   板端部を、該端面に対向する端面に負極板の基板端部を
   突出させ、該基板端部を介して集電する電池において、
   前記突出した隣接する基板端部の間に集電用金属部材を
   配置し、該集電用金属部材と前記基板端部を溶接して、
   該集電用金属部材を介して正極板および負極板が電気的
   に導通していることを特徴とする電池。
2. 【請求項２】 前記集電用金属部材が円柱状であること
   を特徴とする請求項１記載の電池。