JP2002175792A - 電 池 - Google Patents
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
において信頼性の高い電池を提供する。 【解決手段】正極板、セパレータおよび負極板を積層し
た極板群を備え、前記正極板と負極板の中、少なくとも
一方の極板の基板端部を極板群の一面に突出させ、該基
板端部と板状集電端子に設けた櫛歯を溶接して成る集電
構造において、前記板状集電端子の櫛歯と集電端子本体
を別部品とし、櫛歯を集電端子本体に溶接により接合す
る。
Description
板群に板状の集電端子を溶接して成る電池に関するもの
で、低価格で容積効率および電気的特性の信頼性に優れ
た電池を提供せんとするものである。
動車や電気自動車用の実用化が進行している。更なる普
及のための重要課題として、動力源である電池に関して
価格低減、走行距離を伸ばすためのエネルギー密度の向
上等が採り挙げられている。また、これらの用途には複
数の単電池を集合した組電池が用いられるため、単電池
の性能について信頼性の向上が求められている。
び電気的性能の信頼性向上に関して、電池の構造および
部品、とりわけ集電に関係する構造および部品の改良は
重要である。同改良に関して既に幾つかの提案が成され
ている。主な事項を挙げると、第1は極板の基板端部を
極板群の一面に突出させ、該基板端部と板状集電端子を
抵抗溶接したタブレス方式の集電構造の採用である。本
構造は極板群に複数の集電用のタブやリードを必要とし
ないので、極板群と端子間の距離が縮まり、両者の間に
生ずる無駄な空間が占める容積を低減できる。また極板
群に集電体を溶接する工程の能率向上にも有効である。
子の溶接箇所の間に切り欠き部(スリット)を備えたこ
と、およびスリット縁部を集電端子の平面に対して垂直
になるように折り曲げ、該折り曲げ部(以下櫛歯と記述
する)の端部を極板の基板端部に当接して溶接する。前
記スリットを設けたことによって溶接時の無効電流を抑
制でき、溶接の信頼性が高めることができる。また、前
記櫛歯も基板端部と集電端子の溶接の信頼性を高めるの
に有効である。
的に折り曲げて櫛歯を形成する構造では、加工が煩雑で
集電端子が高価になる欠点があった。
形を生じる虞があり、櫛歯と極板の基板端部との間に当
接の不十分が生じるために溶接不良を引き起こす場合が
あった。さらに、集電端子に変形を生じていない場合に
おいても、集電端子と極板との溶接不良を確実に無くす
ことができなかった。
欠点に鑑み、集電端子の構造を改良することによって電
池の価格低減を図り、電気的性能面での信頼性を向上す
るものである。
レータおよび負極板を積層した極板群を備え、少なくと
も一方の極板の基板端部を極板群の一面に突出させ、該
基板端部と板状集電端子に設けた櫛歯を溶接して成る電
池に於いて、前記櫛歯と集電端子本体が別部品であり、
櫛歯を集電端子本体に溶接して成る電池である。
の接合箇所に抵抗溶接用のプロジェクションを設けた電
池である。
池の正極集電端子1の1形態を示す図である(負極集電
端子は、形状、材質共に正極集電端子と同じものを適用
できるので、記述を省略する)。図3は集電端子の側面
図、図4は櫛歯を溶接によって取り付けた面の正面図で
ある。図3に示す如く、集電端子は板状の集電端子本体
1と櫛歯部品3の2つの部品で構成される。櫛歯部品3
は対向する2辺を垂直に折り曲げ、平面部を集電端子本
体1の面に溶接している。
に集電端子本体に先ずスリットを設け、そのエッジ部分
を折り曲げなければならず、製造工程が煩雑であった。
また、スリットのエッジ部分の折り曲げ工程で、集電端
子本体に変形が生じるか虞があった。本発明に係る電池
の集電端子は、予め両辺を折り曲げることにより櫛歯を
形成した櫛歯部品3を板状集電端子2に溶接するだけの
簡単な工程で済み、その分安価にできる。
0.05〜0.1mm、高さが0.3〜0.7mmで、
集電端子本体の肉厚は0.3〜0.8mmであることが
望ましい。
流れる電流の大きさに見合うように設定される。櫛歯の
肉厚が小さくなると極板の基板端部との溶接箇所の接合
面積が小さくなるため、該箇所の電気抵抗が大きくな
る。櫛歯の肉厚が0.05mmを下回ると、前記溶接箇
所の電気抵抗が大きくなることにより電池の高率放電性
能の低下を招く。
板端部とを抵抗溶接によって溶接することが困難にな
る。櫛歯の肉厚が0.1mmを超えると、確実に溶接す
ることができず、一部の極板の基板端部との溶接不良を
招く。該溶接不良は、所定の放電性能が得られない等の
電気的性能面での信頼性の低下に繋がる。従って、櫛歯
の肉厚は前記の範囲内で、櫛歯の数および流れる電流の
大きさを考慮して設定されることが望ましい。
端部との溶接箇所の接合面積に影響する。すなわち、高
さが低いと接合面積が小さくなる。櫛歯の高さが0.3
mmを下回ると接合面積が小さく、溶接箇所の電気抵抗
が高くなるため、電池の高率放電性能の低下を招く。ま
た櫛歯の高さが高いと、溶接の過程で溶融しない櫛歯が
残る。このため、基板端部と集電端子本体の間に隙間が
生じ、その分無駄な空間となるため、電池の容積効率の
低下を招く。従って櫛歯の高さは前記の如く0.3〜
0.7mmの範囲にあることが望ましい。
m、更には0.4〜0.6mmであることが望ましい。
2を流れる。また集電端子本体2は極板群を構成する全
ての正極板または負極板を束ねる役目を担っている。集
電端子本体の肉厚が薄いと、電気抵抗がたかくなり、ま
た機械的強度が低下する。集電端子本体の肉厚が0.3
mmを下回ると電気抵抗が高いため、電池の高率放電性
能の低下を招く。また、集電端子の機械的強度の不足に
より、全極板を束ねることが困難であり、さらに抵抗溶
接過程で加わる荷重に耐えられず、変形する虞も生じ
る。従って、集電端子の肉厚は0.3mm以上、更には
0.4mm以上とすることが望ましい。
端子と極板基板端部を溶接する時の無効電流が増すため
溶接が困難になり、溶接の信頼性が低下する。また集電
端子の重量が大きくなるため、電池の重量効率の低下を
招く。集電端子本体の肉厚は、流れる電流の大きさ、極
板の枚数、集電端子の通電経路の長さ等を考慮した上で
0.8mm以下、更には0.6mm以下とすることが望
ましい。
きるので、価格の低減を図ることができる。さらに、本
発名によれば集電端子本体と櫛歯を別部品としたことに
よって、それぞれの肉厚を個別に最適な値に設定でき
る。このことは、集電端子本体の一部を折り曲げて櫛歯
を形成していた従来の集電端子では成し得なかったこと
である。また集電端子本体と別部品である櫛歯部品に予
め曲げ加工を施すので、集電端子本体に変形を生じる虞
が無い。
る集電端子本体1の外部端子との接合箇所に抵抗溶接用
プロジェクション6を設ける。集電端子本体および外部
端子側の接合部品共に肉厚が大きいため抵抗溶接によっ
て接合することが困難であるが、該プロジェクションの
配置によって集電端子と外部端子の接合が確実になるた
め、電池の電気的性能の信頼性向上に繋がる。
されるものではない。例えばニッケルカドミウム電池や
ニッケル水素電池等のアルカリ蓄電池、リチウム二次電
池等に適用できる。また、電池および極板群の形状も特
に限定されるものでは無い。角形および円筒形電池、積
層式極板群を備える電池、捲回式極板群を備える電池い
ずれにも適用できる。
形のニッケル水素電池を例に採って本発明の詳細を説明
する。図1は本実施例電池に係る集電端子を取り付けた
極板群の斜視図である。図2はどう極板群を極板側から
見た図である。
度500mAh/ccのペースト式ニッケル正極板(図
2では隠れて見えない)12枚と、幅が30mm、高さ
が120mmで厚さが0.3mmの鋼板式水素吸蔵合金
負極板4aを13枚、厚さ0.15mmのポリプロピレ
ン不織布製のセパレータ4bを積層して極板群4とし
た。
質基板に水酸化ニッケル粉末を主成分とする合剤を充填
したものであり、長辺の1辺に幅2mmの帯状の未充填
部分を設けた。該未充填部分に厚さ0.3mmのニッケ
ル板を溶接した。
に水素吸蔵合金を主成分とする合剤を塗布したもので、
長辺の1辺に幅2mmの帯状の未塗工部分を設けた。正
極板と負極板は幅方向に2.5mmずらして積層し、極
板群の1方の側面に正極板の未充填部分にニッケル板を
溶接した基板端部を、対向する他方の側面に負極板の未
塗工部分から成る基板端部を突出させた。
させた正極板基板端部、負極板基板端部それぞれに、正
極集電端子1および負極集電端子2の櫛歯3を当接し、
抵抗溶接により溶接した。使用した集電端子は、厚さ
0.4mmのニッケル製集電端子本体2に厚さ0.07
mm、歯の高さが0.5mm、歯間距離が14mmの櫛
歯部品3を溶接したものである。尚、溶接時の無効電流
を低減し、溶接の信頼性を高めるため、集電端子本体2
および櫛歯部品3の櫛歯と櫛歯の間に直径6mmφの透
孔5を設けた。
に、やむを得ず極板の基板端部と正極集電端子1および
負極集電端子2との間に隙間を開けて描いている。しか
し実際には溶接によって櫛歯3が溶融するので、基板端
部と集電端子本体の間には殆ど隙間を生じない。
び2に設けたプロジェクション6および7(正極集電端
子1に設けたプロジェクション6は、陰になって見えな
い)と外部端子のリードを溶接し、接合した。KOHの
水溶液を主成分とする電解液を所定量注液し、常法によ
り気密に密閉して電池とした。作製した電池は、高さが
130mm、幅が36mm、厚さが20mmで公称容量
が10Ahである。
および透孔を設けない、厚さ0.4mmのニッケル製集
電端子を適用した以外は実施例と同一の条件で電池を作
製した。
較例電池を活性化した後、電流5Aで2.5時間充電し
た。その後電流150A(放電率15C)、終止電圧
0.8Vの試験条件で放電試験に供した。その結果を図
5に示す。
は、比較例電池と比べ放電電圧、放電容量共に高い性能
を示した。
構成する12枚の全正極板と正極集電端子の間の電気抵
抗を測定した結果を示す図である。特に比較例電池のN
o.1、No.8、No.12の極板の抵抗値が高く、溶
接不良が起きていることを示唆している。
板と集電端子の間の抵抗値が20mΩ〜40mΩの間に
ありバラツキが大である。これに対して実施例電池では
15mΩ〜16mΩと抵抗値の絶対値が小さいし、バラ
ツキも小さい。
電性能の差は、主として極板と集電端子の、接合の良否
の差に起因しているものと考えられる。すなわち、比較
例電池と比べて、実施例電池が高い放電電圧値を示すの
は、実施例電池の方が極板と集電端子間の電気抵抗の絶
対値が小さいからである。また、比較例電池の放電容量
が低いのは、前記のNo.1、No.8、No.12のよ
うに、一部の極板に集電不良が存在するために、活物質
の利用率が低くなったためである。
よれば集電端子の価格低減を図ることができる。請求項
2によれば、集電端子と極板の基板端部を確実に溶接す
ることができるので電池の高率放電性能および電気的性
能の信頼性が向上する。本発明の請求項3によれば、集
電端子と外部端子の接合の信頼性を向上することができ
る。
ある。
である。
である。
フである。
ラフである。
Claims (3)
- 【請求項1】 正極板、セパレータおよび負極板を積層
した極板群を備え、前記正極板と負極板の中、少なくと
も一方の極板の基板端部を極板群の一面に突出させ、該
基板端部と板状集電端子に設けた櫛歯を溶接して成る電
池に於いて、前記板状集電端子の櫛歯と集電端子本体が
別部品であって、櫛歯を集電端子本体に溶接して成るこ
とを特徴とする電池。 - 【請求項2】 前記櫛歯の肉厚が0.05〜0.1m
m、高さが0.3〜0.7mmであり、集電端子本体の
肉厚が0.3〜0.8mmであることを特徴とする請求
項1記載の電池。 - 【請求項3】 板状集電端子の外部端子との接合箇所に
抵抗溶接用のプロジェクションを設けたことを特徴とす
る電池。
Priority Applications (1)
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JP2000370993A JP4107468B2 (ja) | 2000-12-06 | 2000-12-06 | 電池 |
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JP2002175792A true JP2002175792A (ja) | 2002-06-21 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100702157B1 (ko) * | 2005-04-07 | 2007-04-02 | (주)아이비티 | 산업용 축전지 |
JP2010177088A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Sanyo Electric Co Ltd | ポリマー電池 |
US8530079B2 (en) | 2009-06-23 | 2013-09-10 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
JP2014120427A (ja) * | 2012-12-19 | 2014-06-30 | Gs Yuasa Corp | 円筒形電池 |
-
2000
- 2000-12-06 JP JP2000370993A patent/JP4107468B2/ja not_active Expired - Fee Related
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