JP2002260629A

JP2002260629A - 集電リード、これを用いた蓄電池及びその製造方法

Info

Publication number: JP2002260629A
Application number: JP2001062205A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Kitaoka; 和洋北岡; Shigeo Maruyama; 茂男丸山; Yoshiki Yokoyama; 喜紀横山
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-03-06
Filing date: 2001-03-06
Publication date: 2002-09-13

Abstract

(57)【要約】【課題】溶接点に働く力が均一で溶接はずれがなく、
正極キャップが破損しない集電リードおよびこれを用い
た蓄電池を提供すること。【解決手段】封口体と集電体との電気的接続が行われ
る中空部を備えた円筒状金属体からなる集電リードにお
いて、該円筒状金属体の中空部に三次元多孔金属基体を
配置し、封口時に該円筒状金属体の側面が押しつぶさ
れ、該中空部に配置された該三次元多孔金属基体が前記
円筒状金属体のリードの内壁に圧設され、該封口体側と
該集電体側とを最短距離で電気的接続される集電リード
及びそれを用いた蓄電池。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集電リード、およ
びこれを用いた蓄電池（電池）に関し、特に、正・負極
の少なくとも一方に接続された集電体と封口体とを接続
するリード部の集電構造およびその電気的接続の改善さ
れた集電リードおよびこれを用いた蓄電池（電池）に関
する。

【０００２】

【従来の技術】アルカリ蓄電池が、電動工具や電気自動
車などの高率で充放電を行う用途に使用される場合、電
池構成の中でも特に、集電体と封口体の間を接続する集
電リードでの電気抵抗が電池特性に大きな影響を与え
る。集電リードでの電気抵抗が大きい場合、大電流で放
電を行うと、集電リードでの電気抵抗に起因する大きな
電圧降下が生じて電池電圧が低下するという問題があっ
た。そこで、集電リードの厚みを厚く短くしてリード部
での電気抵抗を低減するという方法が提案されている。

【０００３】しかし、集電リードを構成する集電部品を
厚く短くした場合、集電リードに柔軟性がないことか
ら、封口体との溶接が困難になり、かつ封口体を外装容
器の開口部にかしめて密閉する際に、集電リードを折り
曲げることが困難になり、生産性が劣るという問題もあ
った。また、集電リードを構成する集電部品の厚みを厚
くすると、抵抗溶接するための溶接電流に無効な電流が
多くなって、封口体との溶接性が悪くなるとともに、封
口体を外装容器の開口部にかしめて密閉する際に、集電
リードを折り曲げることが困難になり、折り曲げ位置に
ばらつきが生じたりあるいは上述したように折り曲げ位
置のばらつきにより斜め方向に応力がかかり、溶接点の
はずれが発生するという深刻な問題があった。さらにま
た折り曲げることが困難であり、生産性が悪いという問
題もあった。

【０００４】一般に、ニッケル−カドミウム蓄電池、ニ
ッケル−水素蓄電池などのアルカリ蓄電池は、集電体か
ら切り起こしや折り返しプレス成形などにより導出した
集電リードと封口体とを溶接接続し、封口体を外装容器
（電池ケース）の開口部に配置したのち、外装容器をか
しめ封口している。特開平１０−２６１３９７号公報で
は電極体を外装容器に収納した後、集電体に溶接された
集電リードを封口体下面に接触させた状態で外装容器の
開口部を封口体で密閉し、その後、外装容器と封口体と
の間に電流を流すことにより、集電リードと封口体との
接触部分を溶接して、集電経路を短縮して電池内部抵抗
を低減させる接続方法が提案されている。この方法によ
り集電リードが短くても容易に外装容器の開口部に封口
体を装着することが可能となり、集電距離を短縮して電
池内部抵抗を低減することが可能となった。又、封口時
に集電リードを折曲する必要がないため、厚みの厚い集
電リードを用いることが可能となり、電池内部抵抗の低
減をはかることができた。しかしながら、集電距離を短
縮したとはいえ、封口時のかしめ部分をつぶす工程のた
めに、集電リード部は湾曲して配置する必要があり、集
電体と封口板下面とを直線的に最短距離でつなぐには至
らなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、封口時のかしめ工程を行っても湾曲した集電経路を
とらず、集電体と封口板下面とを直線的に最短距離で電
気的に接続する集電構造を提供し、低抵抗で高出力の集
電リードおよびこれを用いた蓄電池を提供することであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は下記（１）〜下
記（１６）の発明により達成された。まず、本発明
（１）は封口体と集電体を電気的に接続するためにこれ
らの間に介在せしめらた集電リードにおいて、該集電リ
ードが少なくとも加圧時に圧縮変形を生ずる三次元多孔
金属基体を有することを特徴とする集電リードであり、
前記構成により、封口し、カシメ部をプレスによって押
し込み圧着する際、三次元多孔金属基体が圧縮変形を生
じるため、あらかじめ決められた位置で圧縮され、斜め
方向の不均一な応力がかかるようなこともなく、信頼性
の高い蓄電池を提供する事が可能となる。また、三次元
多孔金属基体を有することにより、弾性度（可撓性）及
び接触性が高められ、確実な電気的接続が可能となる。
本発明（２）は封口体と集電体との電気的接続が行われ
る中空部を備えた円筒状金属体からなる集電リードにお
いて、該円筒状金属体の中空部に三次元多孔金属基体を
配置し、封口時に該円筒状金属体の側面が押しつぶさ
れ、該中空部に配置された該三次元多孔金属基体が前記
円筒状金属体のリードの内壁に圧設され、該封口体側と
該集電体側とが最短距離で電気的接続されることを特徴
とする集電リードであり、前記構成にり端子と電極との
間に集電リードを溶接したのち、封口し、カシメ部をプ
レスによって押し込み圧着する際、前記集電リード部で
圧縮変形を生じるため、あらかじめ決められた位置で効
率良く位置決めされ、溶接点に斜め方向の不均一な応力
がかかるようなこともなく、信頼性の高い蓄電池を提供
する事が可能となる。又、三次元多孔金属基体を有する
ことにより、弾性度（可撓性）及び溶接点との接触性が
高められ、確実な電気的接続が可能となる。本発明
（３）は、該三次元多孔金属基体の形状が、金属繊維焼
結体、金属フェルト、スポンジ状（発泡式）金属体ある
いは不織布状金属体であることを特徴とする本発明
（１）又は本発明（２）に記載の集電リードであり、三
次元多孔金属基体の大きな多孔性のため集電リード部を
圧縮変形させる際、あらかじめ決められた位置で効率良
く位置決めされ、溶接点等に斜め方向の不均一な応力が
かかるようなこともなく封口体等の変形を防ぐことがで
きる。本発明（４）は、該三次元多孔金属基体の孔の分
布が均一であるか又は孔の分布に疎密のあることを特徴
とする本発明（１）〜本発明（３）のいずれかに記載の
集電リードであり、三次元多孔金属基体の金属密度の高
い部分に最短距離で大電流を効率よく通電することが可
能となる。

【０００７】本発明（５）は該三次元多孔金属基体がス
ポンジ状ニッケル又はフェルト状ニッケルであることを
特徴とする本発明（１）〜本発明（４）のいずれかに記
載の集電リードであり、材料の金属としてニッケルを選
択することにより品質の安定した蓄電池を得ることが可
能となる。本発明（６）は、開口部を備え、一方極の端
子を兼ねる電池ケースと、該開口部を密封する他方極の
端子を兼ねる封口体と、これら該電池ケースと及び該封
口体よりなる電池容器内に組み込まれる少なくとも正・
負極からなる電極体と、該電極体の上端部に固着して配
設されて該正・負極のいずれか一方の上端部に電気的に
接続される集電体とを備えた蓄電池において、前記封口
体と該集電体との電気的接続が行われる前記両者の空間
に三次元多孔金属基体を配置することにより封口体と集
電体間が電気的接続されることを特徴とする蓄電池であ
り、三次元多孔金属基体が集電リードとして機能し、集
電リード部の電気的溶接が不要となり蓄電池の生産効率
を高めることが可能となる。本発明（７）は、開口部を
備え、一方極の端子を兼ねる開口部を備えた電池ケース
と、該開口部を密封する他方極の端子を兼ねる封口体
と、これら該電池ケースと及び該封口体よりなる電池容
器内に組み込まれる少なくとも正・負極からなる電極体
と、該電極体の上端部に固着して配設されて該正・負極
のいずれか一方の上端部に電気的に接続される集電体と
を備えた蓄電池において、封口体と集電体との電気的接
続が中空部に三次元多孔金属基体を配置した円筒状金属
体からなる集電リードで行われることを特徴とする蓄電
池であり、最短距離で大電流を流すことが可能となる。
本発明（８）は、一方極の端子を兼ねる開口部を備えた
電池ケースと、該開口部を密封する他方極の端子を兼ね
る封口体と、これら該電池ケースと及び該封口体よりな
る電池容器内に組み込まれる少なくとも正・負極からな
る電極体と、該電極体の上端部に固着して配設されて該
正・負極のいずれか一方の上端部に電気的に接続される
集電体とを備えた蓄電池において、前記封口体と該集電
体との電気的接続が行われる前記両者の空間に三次元多
孔金属基体を配置し、封口時に加圧により封口板と前記
集電体との距離が縮まるさいに、該三次元多孔金属基体
が押しつぶされて圧設により封口体と集電体間が電気的
接続されることを特徴とする蓄電池であり、三次元多孔
金属基体が集電リードとして機能し、金属密度の高い部
分を通る最短距離での大電流の発生が可能となる。本発
明（９）は、一方極の端子を兼ねる開口部を備えた電池
ケースと、該開口部を密封する他方極の端子を兼ねる封
口体と、これら該電池ケースと及び該封口体よりなる電
池容器内に組み込まれる少なくとも正・負極からなる電
極体と、該電極体の上端部に固着して配設されて該正・
負極のいずれか一方の上端部に電気的に接続される集電
体とを備えた蓄電池において、封口体と集電体との電気
的接続が中空部に三次元多孔金属基体を配置した円筒状
金属体からなる集電リードで行われ、封口時に中空部の
ある該円筒状金属体の側面が加圧により押しつぶされ、
封口板と前記集電体との距離が縮まるさいに、該三次元
多孔金属基体が押しつぶされて封口体と集電体間の接触
面積が増大して電気的接続されることを特徴とする蓄電
池であり、電気的特性及び製造安定性の最も優れた蓄電
池を提供することができる。

【０００８】本発明（１０）は、該三次元多孔金属基体
の形状が、金属繊維焼結体、金属フェルト、スポンジ状
（発泡式）金属体あるいは不織布状金属体であることを
特徴とする本発明（６）〜本発明（９）のいずれかに記
載の蓄電池であり、多孔性が大きいため集電リード部を
圧縮変形させる際、あらかじめ決められた位置で効率良
く位置決めされ、不均一な応力がかかるようなこともな
く封口体等の変形がない製造安定性の高い蓄電池を提供
することができる。本発明（１１）は、該三次元多孔金
属基体の孔の分布が均一であるか又は孔の分布に疎密の
あることを特徴とする本発明（６）〜本発明（１０）の
いずれかに記載の蓄電池であり、金属基体に密度の高い
部分が存在するため、その部分を最短距離で大電流を流
すことのできる蓄電池を提供することができる。本発明
（１２）は、該三次元多孔金属基体がスポンジ状ニッケ
ル又はフェルト状ニッケルであることを特徴とする本発
明（６）〜本発明（１１）のいずれかに記載の蓄電池で
あり、三次元多孔金属基体の材料としてニッケルを選択
することにより品質の安定した蓄電池を得ることが可能
となる。本発明（１３）は、三次元多孔金属基体を集電
リードに用いた蓄電池がニッケル−水素蓄電池であるこ
とを特徴とする本発明（６）〜本発明（１２）のいずれ
かに記載の蓄電池であり、大電流の発生が可能な二次蓄
電池を提供することができる。本発明（１４）は、蓄電
池において、一方の単蓄電池の封口体ともう一方の単蓄
電池の金属製外装缶の底部とが互いに溶接され、少なく
とも二個の蓄電池が一列に整列した組蓄電池であること
を特徴とする本発明（６）〜本発明（１３）のいずれか
に記載の蓄電池であり、あらかじめ溶接された接触抵抗
の低い蓄電池を提供することができる。

【０００９】本発明（１５）は、一方極の端子を兼ねる
開口部を備えた電池ケースと、該開口部を密封する他方
極の端子を兼ねる封口体と、これら該電池ケースと及び
該封口体よりなる電池容器内に組み込まれる少なくとも
正・負極からなる電極体と、該電極体の上端部に固着し
て配設されて該正・負極のいずれか一方の上端部に電気
的に接続される集電体とを備えた蓄電池の製造方法にお
いて、前記封口体と該集電体との電気的接続を行う前記
両者の空間に三次元多孔金属基体を配置し、封口時に封
口板と前記集電体との空間にある前記三次元多孔金属基
体を加圧し、該三次元多孔金属基体を圧縮することによ
り封口体と集電体間を電気的接続することを特徴とする
蓄電池の製造方法であり、三次元多孔金属基体を集電リ
ードとして使用するため、あらかじめ決められた位置で
効率良く位置決めされ、溶接点等に斜め方向の不均一な
応力がかかることもなく封口体等の変形を防ぐことがで
き、蓄電池の品質が安定し、生産性の向上も可能にす
る。本発明（１６）は、一方極の端子を兼ねる開口部を
備えた電池ケースと、該開口部を密封する他方極の端子
を兼ねる封口体と、これら該電池ケースと及び該封口体
よりなる電池容器内に組み込まれる少なくとも正・負極
からなる電極体と、該電極体の上端部に固着して配設さ
れて該正・負極のいずれか一方の上端部に電気的に接続
される集電体とを備えた蓄電池の製造方法において、封
口体と集電体との電気的接続を中空部に三次元多孔金属
基体を配置した円筒状金属体からなる集電リードで行な
う際、封口時に中空部のある該円筒状金属体の側面を加
圧圧縮することにより封口板と前記集電体間の距離を短
縮し、封口体と集電体間の通電面積を該三次元多孔金属
基体で増大せしめて電気的接続することを特徴とする蓄
電池の製造方法であり、円筒状金属体と三次元多孔金属
基体の併用による相乗効果により、電気的特性及び品質
安定性に最も優れた蓄電池を製造することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の集電リードの部材として
用いられる三次元多孔金属基体は、任意の大きさを有す
る細孔を三次元的に多数備えた金属骨格を有する基体で
ある。材質としては、金、銀、白金、銅、鉄、錫、ニッ
ケル、クロム、アルミニウム、カーボン及びそれらの合
金を挙げることができる。又、前記金属に特定の金属を
メッキしたものも好ましく使用することができる。金属
基体の形状としては、金属繊維焼結体、金属フェルト、
スポンジ状（発泡式）金属体あるいは不織布状金属体等
がある。前記次元多孔金属基体は、全体として均一な多
孔体であってもよいし、不均一な多孔体であってもよ
い。本発明で用いられる三次元多孔金属基体の空孔率
（多孔率）は８０％以上、好ましくは８５％以上、最も
好ましくは９０％以上である。空孔サイズは１００ミク
ロンを超えないことが望ましく、数ミクロン以上数十ミ
クロン以下が好ましい。本発明の集電リードの部材とし
て用いられる三次元多孔金属基体は集電リードの種類に
応じて適宜選択すればよいが、アルカリ電解液に安定な
ニッケルが好ましい。具体的な素材としては住友電工製
のスポンジ状ニッケル（商品名セルメット）を挙げるこ
とができる。ニッケル−水素電池に用いる水酸化ニッケ
ル電極とする場合には、特にニッケル骨格を有するもの
が好ましく、中でも多孔発泡体にメッキを施すことによ
って作製されるような、メッキによって金属骨格が形成
されたメッキ式ニッケル三次元多孔基体を用いるのがよ
り好ましい。メッキを施す金属としては鉄等が一般的で
ある。電気ＮｉメッキによりＮｉ皮膜を形成すること
で、アルカリ二次電池中における強アルカリ溶液中での
強固な耐食性を持った金属多孔体が得られる。又、電気
Ｎｉメッキの後、非酸化性雰囲気において熱処理を行う
ことで、Ｎｉ皮膜の密着性の向上及びメッキによる残留
応力を緩和することができる。熱処理温度は６００℃以
下であることが好ましい。メッキ式ニッケル三次元多孔
基体を用いる場合、ニッケルの目付け重量は２５０ｇ／
ｍ²以上８００ｇ／ｍ²以下であり、好ましくは、４００
ｇ／ｍ²以上６００ｇ／ｍ²以下である。又、Ｎｉ皮膜の
厚みは０．１μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。０．１
μｍより薄いと耐食性が十分でなく、１０μｍを越える
と気孔率が小さくなるためである。又、より好ましくは
１μｍ以上５μｍ以下である。

【００１１】本発明で使用される三次元多孔金属基体
は、封口するときプレスされるが、メッキ式ニッケル三
次元多孔基体を用いた場合、加圧（プレス）後の三次元
多孔金属基体の密度は十分な電子伝導度を確保できる最
低値と容易に圧縮して得ることのできる上限値とから、
０．８５ｇ／ｃｍ³以上５．５ｇ／ｃｍ³以下となるよう
にするのが好ましい。又、加圧（プレス）後の三次元多
孔金属基体の空孔率（多孔率）は４５％以下、好ましく
は、３５％以下である。本発明において、三次元多孔金
属基体を中空部を備えた円筒状金属体に収容し、封口時
に該円筒状金属体の側面を加圧して封口体側と該集電体
側とを最短距離で電気的接続する集電リードを使用する
場合、上記円筒状金属体の材質には、金、銀、白金、
銅、錫、ニッケル、クロム、アルミニウム、カーボン及
びそれらの合金等があり、好ましくは、鉄、ニッケル、
銅である。又、円筒状金属体の金属の厚みは０．０５〜
０．８ｍｍであり、好ましくは０．２〜０．６ｍｍであ
る。

【００１２】本発明の集電リードを装着した蓄電池はニ
ッケル−水素蓄電池あってもよいし、リチウム蓄電池で
あってもよい。又、一次蓄電池であってもよいし、二次
蓄電池であってもよい。本発明において好ましいのはニ
ッケル−水素蓄電池である。以下、ニッケル−水素蓄電
池に適用した場合について図面を参照しつつ実施の形態
について説明する。１．電極体の作製ニッケル−水素蓄電池は図１に示すように、ニッケル正
極板１１と水素吸蔵合金負極板１２とを備えている。ニ
ッケル正極板１１は、パンチングメタルからなる極板芯
体の表面にニッ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ニッケル
焼結多孔体内に充填して作製されている。一方、水素吸
蔵合金負極板１２は、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
て作製される。

【００１３】これらのニッケル正極板１１と水素吸蔵合
金負極板１２との間にセパレータ１３を介在させて渦巻
状に巻回して渦巻状電極群を作製する。この渦巻状電極
群の上端面には、ニッケル正極板１１の極板芯体である
パンチングメタルの端部が露出し、また、下端面には水
素吸蔵合金負極板１２の極板芯体であるパンチングメタ
ルの端部が露出している。そして、この渦巻状電極群の
上端面に露出する正極芯体に多数の開口を有する円板状
の集電体本体部２１を溶接するとともに、下端面に露出
する負極芯体に多数の開口を有する円板状の負極集電体
１５を溶接して、渦巻状電極体１０を作製する。

【００１４】２．ニッケル−水素蓄電池の作製。図１では電極体を外装容器に挿入して前記集電リード２
０を介して封口体と溶接した状態を示す断面図が示され
ている。そして、外装容器の開口部に封口体を封口し、
その後封口部をプレスする。

【００１５】最初に正極集電体１４と封口体１７とを導
電接続する三次元多孔金属基体単独あるいは円筒形の集
電リードの中空部に三次元多孔金属基体（黒く塗りつぶ
された矩形の形状で示す部分）を配置する。しかし、本
発明の実施態様で中空部のある円筒形の集電リードを使
用しない場合は、三次元多孔金属基体それ自体が集電リ
ードとして機能する。本発明では封口体下面と集電リー
ド上面に配置された複数の突起部と溶接するため、それ
ぞれの溶接面が不均一であっても複数の突起と封口体下
面との接触が均一になされて、溶接時にかかる圧力のば
らつきが低減されるという効果を奏効する。これによ
り、溶接のばらつきが抑えられ、不十分な溶接による、
はずれ、充放電電流のばらつき、溶接焼けによる腐食、
割れ等が抑制できる。また、封口体を外装容器の開口部
にかしめて封口する作業も容易になり、押し込み圧着工
程でも溶接点近傍を良好な結合状態を維持できるよう
に、集電リードは断面対称状態を維持しつつ溶接面が集
電体に対して平行状態となるように維持され、溶接部を
良好に保持することが可能となる。従って、蓄電池の製
造が容易となる。

【００１６】そして、この集電リード２０を用いてニッ
ケル−水素蓄電池を組み立てるに際しては、まず、上述
の電極体１０を鉄にニッケルメッキを施した有底筒状の
外装容器（底面の外面は負極外部端子となる）１６内に
収納し、電極体１０の中心部に形成された空間部１０ａ
に図示しない溶接電極を挿入して、水素吸蔵合金負極板
１２に溶接された負極集電体１５を外装容器１６の内底
面にスポット溶接した。この後、上述した集電リード２
０の本体部２１が正極集電体としての集電リード２０の
集電体本体部２１の直径上に位置するように載置すると
ともに、集電体本体部２１と正極とをスポット溶接（第
１溶接）した。

【００１７】このようにして、集電リード２０と集電体
本体部２１とを溶接した後、外装容器１６の上部内周側
に防振リング１８を挿入し、外装容器１６の外周側に溝
入れ加工を施して防振リング１８の上端部に環状溝１６
ａを形成した。ついで、外装容器１６内に３０質量％の
水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液からなる電解液を注入
した後、この外装容器１６の開口部の上部に、周縁に絶
縁ガスケット１９を嵌着させた封口体１７を配置した。
この場合、封口体１７の底面が集電リード２０の溶接面
と接触するように配置する。なお、封口体１７は、底面
に円形状の下方突出部を形成してなる蓋体１７ａと、正
極キャップ（正極外部端子）１７ｂと、これら蓋体１７
ａおよび正極キャップ１７ｂ間に介在されるスプリング
１７ｃと弁板１７ｄからなる弁体を備えており、蓋体１
７ａの中央にはガス抜き孔が形成されている。

【００１８】上述のように封口体を配置した後、正極キ
ャップ（正極外部端子）１７ｂの上面に一方の溶接電極
Ｗ１を配置するとともに、外装容器１６の底面（負極外
部端子）の下面に他方の溶接電極Ｗ２を配置した。この
後、これらの一対の溶接電極Ｗ１、Ｗ２間に２×１０⁶
Ｎ／ｍ²の圧力を加えながら、これらの溶接電極Ｗ１、
Ｗ２間に電池の放電方向に２４Ｖの電圧を印加し、３Ｋ
Ａの電流を約１５ｍｓｅｃの時間流す通電処理を施し
た。この通電処理により、封口体１７の底面と集電リー
ド２０の溶接面２３の突起２４との接触部分が溶接（第
２溶接）されて、溶接部が形成される。

【００１９】一対の溶接電極Ｗ１，Ｗ２間に２×１０⁶
Ｎ／ｍ²の圧力を印加しながら、これらの溶接電極Ｗ
１、Ｗ２間に電圧を印加して、通電処理を施すことによ
り、電極体１０の高さ寸法にばらつきがあっても、ある
いは集電リードの本体部２１の溶接位置にばらつきがあ
っても、スリットおよびきり起こし部の存在により可撓
性を付与されているため、集電リード２０の溶接面２３
と封口体１７の底面との間に接触点２４を形成すること
が可能となる。これにより、内部短絡の発生原因の１つ
となる「溶接ちり」の発生を抑制できるとともに、内部
欠陥のない溶接強度に優れた溶接部を形成することがで
きるようになる。

【００２０】ついで、外装容器１６の開口端縁１６ｂを
内方にかしめて電池を封口することにより半完成の電池
とする。この後、この半完成の電池を一対の割型内に配
置するとともに、封口体１７の上部にプレス機に連結さ
れたパンチを配置する。ついで、プレス機を駆動してパ
ンチを下降させて、封口体１７の封口部（外装容器１６
の開口端縁１６ｂ）をパンチより加圧して、封口体１７
を外装容器１６内に押し込む。

【００２１】これにより、環状溝１６ａは押しつぶされ
て絶縁ガスケット１９の下端は防振リング１８の上端部
付近まで下降する。これにより公称容量６．５Ａｈの円
筒形ニッケル−水素蓄電池を作製する。なお、このパン
チＰによる加圧力により、三次元多孔金属基体単独ある
いは円筒形の集電リードは押しつぶされ、その断面形状
は対称な形状をなすように均一に変形せしめられる。

【００２２】上述したような溶接部を形成するために
は、正極キャップ（正極外部端子）１７ａと外装容器１
６との間に溶接電流を流して、封口体１７の底面と筒状
体の本体部の周側面との接触部に通電時の電流密度を増
加させて、接触部のジュール熱の発生を大きくして赤熱
し易い状態にする必要がある。

【００２３】本発明の三次元多孔金属基体を集電体の一
部に使用した場合、多孔性のため圧力に対するひずみを
緩和する機能を有するため、組電池（蓄電池）組立時の
溶接が均一に行われるという利点がある。組電池の溶接
は複数の単電池を保持筒に入れて一列に整列させた後、
これらの上端の正極キャップの上に一方の溶接電極を配
置し、下端の金属製外装缶の底部にもう一方の溶接電極
を配置する。一列に整列させるとき、正極キャップに圧
力をかけすぎると正極キャップが圧縮されたり変形した
りして圧力弁が正常に作動しなくなる恐れがある。それ
故、コイルスプリング、エアシリンダ等の適切な加圧手
段により各単電池に加わる圧力を所定の圧力（１×１０
⁵Ｎ／ｍ²〜５×１０ ⁵Ｎ／ｍ²）にコントロールしなけれ
ばならない。その後、直流パルス電流を所定時間流すと
単電池の外装缶の底部ともう一方の単電池の正極キャッ
プとの接触部にジュール熱が発生して溶融するため、二
つの単電池の接触部が溶接される。溶接される単電池の
数は二個であってもよいし、三個であってもよい。所望
により上述した溶接法を繰り返すことにより複数個の単
電池を直列に溶接することができる。

【００２４】電極のセパレ−タ−としては、大きなイオ
ン透過度を持ち、所定の機械的強度を持ち絶縁性の多孔
性薄膜が用いられる。耐有機溶剤性と疎水性からポリプ
ロピレンなどのオレフィン系ポリマーあるいはガラス繊
維あるいはポリエチレンなどからつくられた多孔性シー
トや不織布が用いられる。セパレーターの孔径は、一般
に電池用として用いられる範囲が用いられる。例えば、
０．０１〜１０μｍが用いられる。セパレターの厚み
は、一般に電池用の範囲で用いられる。例えば、５〜３
００μｍが用いられる。

【００２５】電極活物質の集電体としては、構成された
電池において化学変化を起こさない電子伝導体であれば
何でもよい。例えば、正極には、材料としてステンレス
鋼、ニッケル、アルミニウム、チタン、焼成炭素などの
他に、アルミニウムやステンレス鋼の表面にカーボン、
ニッケル、チタンあるいは銀を処理させたもの、負極に
は、材料としてステンレス鋼、ニッケル、銅、チタン、
アルミニウム、焼成炭素などの他に、銅やステンレス鋼
の表面にカーボン、ニッケル、チタンあるいは銀を処理
させたもの）、Ａｌ−Ｃｄ合金などが用いられる。これ
らの材料の表面を酸化することも用いられる。形状は、
フォイルの他、フィルム、シート、ネット、パンチされ
たもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体な
どが用いられる。厚みは、特に限定されないが、１〜５
００μｍのものが用いられる。

【００２６】本発明の蓄電池の用途には、特に限定され
ないが、例えば、電子機器に搭載する場合、カラーノー
トパソコン、ペン入力パソコン、ポケットパソコン、ノ
ート型ワープロ、ポケットワープロ、電子ブックプレー
ヤー、携帯電話、コードレスフォン子機、ページャー、
ハンディーターミナル、携帯ファックス、携帯コピー、
携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービ
ー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルＣ
Ｄ、ミニディスク、電気シェーバー、電子翻訳機、自動
車電話、トランシーバー、電動工具、電子手帳、電卓、
メモリーカード、テープレコーダー、ラジオ、バックア
ップ電源、メモリーカードなどが挙げられる。その他民
生用として、自動車、電動車両、モーター、照明器具、
玩具、ゲーム機器、ロードコンディショナー、アイロ
ン、時計、ストロボ、カメラ、医療機器などがあげられ
る。又、太陽電池と組み合わせて用いることもできる。

【００２７】

【実施例】以下に本発明を具体的な実施例をあげて更に
詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらに限定される
ものではない。実施例１集電リードとして空隙率９５％のニッケルスポンジを配
置し、上述した手順に従い、電極体を外装容器に装着し
電解液を注入・封着・圧着して蓄電池１を作成した。図
２はプレス前の蓄電池１の集電体付近の断面図を示し、
図３はプレス後の蓄電池１の集電体付近の断面図を示
す。

【００２８】実施例２中空部を備えた円筒状金属体として、厚み０．６ｍｍの
ニッケルからなる長円状の集電リード（長円径２０ｍ
ｍ、短円径５ｍｍ）の中空部に三次元多孔金属基体であ
る空隙率９５％のニッケルスポンジを配置し、上記した
手順に従い、電極体を外装容器に装着し集電リードを溶
接した後電解液を注入・封着・圧着して蓄電池２を作成
した。図４はプレス前の蓄電池２の集電体付近の断面図
を示し、図５はプレス後の蓄電池２の集電体付近の断面
図を示す。

【００２９】実施例３集電リードとして実施例１より表面積が４０％大きい空
隙率９５％のニッケルスポンジを配置し、上記した手順
に従い、電極体を外装容器に装着し電解液を注入・封着
・圧着して蓄電池３作成した。図６はプレス前の蓄電池
３の集電体付近の断面図を示し、図７はプレス後の蓄電
池３の集電体付近の断面図を示す。

【００３０】実施例４本発明の三次元多孔金属基体集を電リードとして作成し
た２個の単電池を溶接装置に入れ、３ＫＡの直流パルス
電流を１５ｍｓｅｃの間通電した。その結果、単電池の
外装缶の底部ともう一方の単電池の正極キャップとの接
触部にジュール熱が発生して完全に溶融されていた。正
極キャップの変形もなく、測定の結果、内部抵抗も目標
値に達していることが確認された。

【００３１】比較例比較例として、通常の板状の集電リード２０を用い、図
８に示されるように集電リードを溶接封着して図９の比
較用蓄電池４を作成した。

【００３２】電池特性試験（１）活性化上述のようにして作製した各実施例の蓄電池１〜蓄電池
４を用いて、室温（約２５℃）で、６５０ｍＡ（０．１
Ｃ）の電流値で８時間充電した後、１時間休止させ、そ
の後、１３００ｍＡ（０．２Ｃ）の電流値で電池電圧が
０．８Ｖになるまで放電させるという充放電サイクルを
行い、この充放電サイクルを１０回繰り返して電池の活
性化を行った。

【００３３】（２）Ｖ−Ｉ特性試験ついで、上述のように活性化した蓄電池１〜蓄電池４を
用いて、室温（約２５℃）で、１３００ｍＡ（２Ｃ）の
電流値で電池電圧が０．８Ｖになるまで放電させた状態
の電池を１３００ｍＡ（０．２Ｃ）の電流値で３時間充
電した。ついで、１時間休止させた後、２５Ａの電流値
で３０秒間放電させ、１０秒後の電池電圧を測定した。
ついで、放電させた容量分の電力を充電した後、同様
に、５０Ａ，７０Ａ，１００Ａの電流値で３０秒間放電
させ、１０秒後の電池電圧をそれぞれ測定した。このよ
うにして得られた１０秒後の電池電圧を縦軸とし、各電
流値を横軸としてＶ−Ｉ直線（Ｖ−Ｉ特性）を求める
と、図１０に示す結果となった。

【００３４】図１０から明らかなように、蓄電池１〜蓄
電池３のＶ−Ｉ直線の傾きは小さいことが分かる。この
ことから、各実施例の電池Ａ〜Ｆの作動電圧はいずれも
高く、電池内部抵抗が低いことが分かる。特に、蓄電池
３は良好であった。これは、蓄電池１〜蓄電池３は集電
リードの溶接が良好に行われており、内部抵抗が低減
し、高い出力特性が得られたものと考えられる。これに
対し、比較用の蓄電池４は逆の結果を示した。

【００３５】上述した実施例において、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、リチ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。

【００３６】

【発明の効果】本発明は三次元多孔金属基体が集電リー
ドとして機能することにより、封口する際位置ずれの起
きない品質の安定した蓄電池の製造が可能となった。
又、溶接工程を省略できることにより生産性が向上し
た。更に、本発明により端子と電極との間に三次元多孔
金属基体からなる集電リードを溶接したのち、封口し、
カシメ部をプレスによって押し込み圧着する際、前記三
次元多孔金属基体部で圧縮変形を生じるため、溶接点に
不均一な応力がかかるようなこともなく、又、溶接点と
の接触面積が広がり大電流の発生を可能にする蓄電池が
得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる蓄電池の主要部を示す断面図
である。

【図２】本発明の蓄電池１のプレス前の集電リード部
付近を示す断面図である。

【図３】本発明の蓄電池１のプレス後の完成した蓄電
池の集電リード部付近を示す断面図である。

【図４】本発明の蓄電池２のプレス前の集電リード部
付近を示す断面図である。

【図５】本発明の蓄電池２のプレス後の完成した蓄電
池の集電リード部付近を示す断面図である。

【図６】本発明の蓄電池３のプレス前の集電リード部
付近を示す断面図である。

【図７】本発明の蓄電池３のプレス後の完成した蓄電
池の集電リード部付近を示す断面図である。

【図８】本発明の比較用蓄電池４のプレス前の集電リ
ード部付近を示す断面図である。

【図９】本発明の比較用蓄電池４のプレス後の完成し
た蓄電池の集電リード部付近を示す断面図である。

【図１０】Ｖ−Ｉ特性試験の結果を示す図である。こ
こで、直線１は蓄電池１、直線２は蓄電池２、直線３
は蓄電池３、直線４は比較用蓄電池４の特性を示す。

【符号の説明】

１０．渦巻き電極体１０（ａ）．電極体１１．正極板１２．負極板１３．セパレータ１４．正極集電体１５．負極集電体１６．外装容器（負極外部端子）１６ａ．溝部、１７．封口体１７ａ．蓋体１７ｂ．正極キャップ（正極外部端子）１７ｃ．スプリング１７ｄ．弁板１８．防振リング１９．絶縁ガスケット２０．集電体２１．集電リードの本体部２３．集電リード２０の溶接面２４．溶接点Ｗ１，Ｗ２．溶接電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者横山喜紀大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 5H011 AA04 AA05 CC06 DD15 5H022 AA04 BB03 BB19 CC13 CC18 EE03 EE09 KK10 5H028 AA01 BB01 BB04 CC07 CC08 CC12 EE01 HH05 5H040 AA19 AS13 AS14 AS15 AS17 AS18 AS19 AS22 AS23 AS26 AS28 DD24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】封口体と集電体を電気的に接続するため
にこれらの間に介在せしめられた集電リードにおいて、
該集電リードが少なくとも加圧時に圧縮変形を生ずる三
次元多孔金属基体を有することを特徴とする集電リー
ド。
【請求項２】封口体と集電体との電気的接続が行われ
る中空部を備えた円筒状金属体からなる集電リードにお
いて、該円筒状金属体の中空部に三次元多孔金属基体を
配置し、封口時に該円筒状金属体の側面が押しつぶさ
れ、該中空部に配置された該三次元多孔金属基体が前記
円筒状金属体のリードの内壁に圧設され、該封口体側と
該集電体側とが最短距離で電気的接続されることを特徴
とする集電リード。
【請求項３】該三次元多孔金属基体の形状が、金属繊
維焼結体、金属フェルト、スポンジ状（発泡式）金属体
あるいは不織布状金属体であることを特徴とする請求項
１又は請求項２に記載の集電リード。
【請求項４】該三次元多孔金属基体の孔の分布が均一
であるか又は孔の分布に疎密のあることを特徴とする請
求項１〜請求項３のいずれかに記載の集電リード。
【請求項５】該三次元多孔金属基体がスポンジ状ニッ
ケル又はフェルト状ニッケルであることを特徴とする請
求項１〜請求項４のいずれかに記載の集電リード。
【請求項６】開口部を備え、一方極の端子を兼ねる電
池ケースと、該開口部を密封する他方極の端子を兼ねる
封口体と、これら該電池ケースと及び該封口体よりなる
電池容器内に組み込まれる少なくとも正・負極からなる
電極体と、該電極体の上端部に固着して配設されて該正
・負極のいずれか一方の上端部に電気的に接続される集
電体とを備えた蓄電池において、前記封口体と該集電体
との電気的接続が行われる前記両者の空間に三次元多孔
金属基体を配置することにより封口体と集電体間が電気
的接続されることを特徴とする蓄電池。
【請求項７】開口部を備え、一方極の端子を兼ねる電
池ケースと、該開口部を密封する他方極の端子を兼ねる
封口体と、これら該電池ケースと及び該封口体よりなる
電池容器内に組み込まれる少なくとも正・負極からなる
電極体と、該電極体の上端部に固着して配設されて該正
・負極のいずれか一方の上端部に電気的に接続される集
電体とを備えた蓄電池において、封口体と集電体との電
気的接続が中空部に三次元多孔金属基体を配置した円筒
状金属体からなる集電リードで行われることを特徴とす
る蓄電池。
【請求項８】一方極の端子を兼ねる開口部を備えた電
池ケースと、該開口部を密封する他方極の端子を兼ねる
封口体と、これら該電池ケースと及び該封口体よりなる
電池容器内に組み込まれる少なくとも正・負極からなる
電極体と、該電極体の上端部に固着して配設されて該正
・負極のいずれか一方の上端部に電気的に接続される集
電体とを備えた蓄電池において、前記封口体と該集電体
との電気的接続が行われる前記両者の空間に三次元多孔
金属基体を配置し、封口時に加圧により封口板と前記集
電体との距離が縮まるさいに、該三次元多孔金属基体が
押しつぶされて圧設により封口体と集電体間が電気的接
続されることを特徴とする蓄電池。
【請求項９】一方極の端子を兼ねる開口部を備えた電
池ケースと、該開口部を密封する他方極の端子を兼ねる
封口体と、これら該電池ケースと及び該封口体よりなる
電池容器内に組み込まれる少なくとも正・負極からなる
電極体と、該電極体の上端部に固着して配設されて該正
・負極のいずれか一方の上端部に電気的に接続される集
電体とを備えた蓄電池において、封口体と集電体との電
気的接続が中空部に三次元多孔金属基体を配置した円筒
状金属体からなる集電リードで行われ、封口時に中空部
のある該円筒状金属体の側面が加圧により押しつぶさ
れ、封口板と前記集電体との距離が縮まるさいに、該三
次元多孔金属基体が押しつぶされて封口体と集電体間の
接触面積が増大して電気的接続されることを特徴とする
蓄電池。
【請求項１０】該三次元多孔金属基体の形状が、金属
繊維焼結体、金属フェルト、スポンジ状（発泡式）金属
体あるいは不織布状金属体であることを特徴とする請求
項６〜請求項９のいずれかに記載の蓄電池。
【請求項１１】該三次元多孔金属基体の孔の分布が均
一であるか又は孔の分布に疎密のあることを特徴とする
請求項６〜請求項１０のいずれかに記載の蓄電池。
【請求項１２】該三次元多孔金属基体がスポンジ状ニ
ッケル又はフェルト状ニッケルであることを特徴とする
請求項６〜請求項１１のいずれかに記載の蓄電池。
【請求項１３】三次元多孔金属基体を集電リードに用
いた蓄電池がニッケル−水素蓄電池であることを特徴と
する請求項６〜請求項１２のいずれかに記載の蓄電池。
【請求項１４】蓄電池において、一方の単蓄電池の封
口体ともう一方の単蓄電池の金属製外装缶の底部とが互
いに溶接され、少なくとも二個の蓄電池が一列に整列し
た組蓄電池であることを特徴とする請求項６〜請求項１
３のいずれかに記載の蓄電池。
【請求項１５】一方極の端子を兼ねる開口部を備えた
電池ケースと、該開口部を密封する他方極の端子を兼ね
る封口体と、これら該電池ケースと及び該封口体よりな
る電池容器内に組み込まれる少なくとも正・負極からな
る電極体と、該電極体の上端部に固着して配設されて該
正・負極のいずれか一方の上端部に電気的に接続される
集電体とを備えた蓄電池の製造方法において、前記封口
体と該集電体との電気的接続を行う前記両者の空間に三
次元多孔金属基体を配置し、封口時に封口板と前記集電
体との空間にある前記三次元多孔金属基体を加圧し、該
三次元多孔金属基体を圧縮することにより封口体と集電
体間を電気的接続することを特徴とする蓄電池の製造方
法。
【請求項１６】一方極の端子を兼ねる開口部を備えた
電池ケースと、該開口部を密封する他方極の端子を兼ね
る封口体と、これら該電池ケースと及び該封口体よりな
る電池容器内に組み込まれる少なくとも正・負極からな
る電極体と、該電極体の上端部に固着して配設されて該
正・負極のいずれか一方の上端部に電気的に接続される
集電体とを備えた蓄電池の製造方法において、封口体と
集電体との電気的接続を中空部に三次元多孔金属基体を
配置した円筒状金属体からなる集電リードで行なう際、
封口時に中空部のある該円筒状金属体の側面を加圧圧縮
することにより封口板と前記集電体間の距離を短縮し、
封口体と集電体間の通電面積を該三次元多孔金属基体で
増大せしめて電気的接続することを特徴とする蓄電池の
製造方法。