JP2002289166A - 電池の製造方法 - Google Patents

電池の製造方法

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Hiroshi Hosokawa
弘 細川
Nobukazu Yamanishi
伸和 山西
Yasutomo Iwata
恭朋 岩田
Toshihiro Akazawa
俊裕 赤澤
Kazukiyo Matsubara
和清 松原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池を製造する上で多孔性の基体を用いた極
板に集電用リード端子を接続するリード接続部を形成す
るために金属板を溶接する工程において、金属の飛散に
よる溶接機の電極交換などの工数を改善出来るととも
に、前記基体と金属板との接合強度を十分高くすること
を目的とする。 【解決手段】 極板本体11の高密度基体部11Pに金
属板12を重ね合わせて後、前記金属板12を重ね合わ
せた部分における複数の箇所に対してレーザービームを
照射し、前記照射部分で溶接を行うことによって、前記
極板本体11に金属板12が接合される。ここで、レー
ザービームを照射する箇所は、前記金属板12主表面上
の全体にわたって2次元的に配置されている。このよう
な製造方法では、溶接時の金属の飛散による電極交換な
どの工数を改善出来るとともに、接合強度を高くするこ
とが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電池の製造方法に
関し、特に多孔性の基体に活物質が充填されてなる電極
板を備える電池の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ニッケルカドミウム蓄電池などの
アルカリ蓄電池においては、エネルギー密度を上げる目
的から三次元網目状構造を有する基体からなるペースト
式極板を備えるものが一般的となっている。このような
極板は、その強度が低く、そのままでは集電用リード端
子を基体に直接溶接することが困難であり、溶接出来た
としても溶接部分の強度が低い。そこで、極板と集電用
リード端子の接続には、予め正極側及び負極側の各極板
本体における帯状の側部領域に各々金属板を重ねて溶接
することで各極板にリード接続部を形成しておき、この
各極板を用いて電極体を作製の後に前記リード接続部に
円板状の各集電用リード板を押し当てて抵抗溶接する方
法が用いられる。
【0003】前記側部領域へ金属板を溶接する方法とし
ては、従来から用いられている抵抗溶接のほかに、図7
に示すようなレーザーまたはプラズマを用いて、前記極
板本体111の側部領域111Pにおける金属板112
の重なった部分を局部的に加熱することによって、溶断
しながら側部112aにおいて溶接するという特開平2
−197054号公報に開示されている方法も知られて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記抵
抗溶接を用いる方法では、溶接箇所付近の活物質の存在
により溶接時に溶融した金属が飛散して前記抵抗溶接機
の電極に付着するために、抵抗溶接機の電極交換が頻繁
に必要となり製造工程での停止時間が増えてしまうとい
う問題を生じる。一方、上記レーザーまたはプラズマを
用いて極板本体と金属板を溶断しながら、その側部にお
いて溶接する方法では、溶断しながら溶接を行うので照
射条件をかなり狭い範囲に設定する必要がある。また、
溶接後のものにおいても、接合箇所が金属板の片方の側
部に限られてしまうために、他方の側部及び金属板主表
面内では接合されない。従って、極板を巻回して電極体
を作製する際に溶接部分が外れ易く、金属板が極板から
浮き上がってしまうという金属板の変形といった問題も
生じ易い。
【0005】本発明は、このような問題に対して、電池
を製造する上で多孔性の基体を用いた極板に集電用リー
ド端子を接続するリード接続部を形成するために金属板
を溶接する工程において、金属の飛散による溶接機の電
極交換などの工数を改善出来るとともに、前記基体と金
属板との接合強度を十分高くすることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、多孔性の基体に活物質が充填された電極
板に集電用のリード端子を接続するためのリード接続部
を形成するリード接続部形成工程を備える電池の製造方
法であって、前記リード接続部形成工程は、前記基体の
面上における前記リード接続部を形成しようとする領域
に金属板を重ねて配置する配置ステップと、前記配置ス
テップにおいて配置された金属板の主表面内における複
数の箇所に対してエネルギービームを照射することによ
り前記照射箇所において前記基体と前記金属板とを接合
する接合ステップとを備えることを特徴とする。
【0007】上記電池の製造方法では、エネルギービー
ムを照射した複数の箇所の各々において基体と金属板が
溶接されることになるので、金属板の全領域にわたって
高強度な接合を行うことが出来る。特に、電極板に長い
帯状のリード接続部を形成するような場合には、好適で
ある。そして、エネルギービームの照射によって金属板
及び極板本体を溶断する必要がないので、前記エネルギ
ービームの照射条件は、従来の方法のように狭い範囲に
設定する必要がない。
【0008】また、この製造方法では、抵抗溶接のよう
に電極を用いることがないので、溶接時に溶融した金属
が飛散しても電極に付着することがなく、よって電極交
換の工数を改善することが出来る。前記接合ステップに
おけるエネルギービームの照射箇所は、前記金属板の主
表面内に2次元的に配置される複数の箇所であることが
接合強度の面から望ましい。
【0009】また、前記配置ステップにおいては、前記
基体の前記リード接続部を形成しようとする領域を厚み
方向に圧縮した後に前記金属板を重ねて配置することが
望ましく、前記接合ステップにおいて照射するエネルギ
ービームとしては、レーザービームまたはプラズマアー
クまたはプラズマジェットであることが望ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図4は、本発明の実施の形態にかかる製造
方法によって作製される円筒型アルカリ蓄電池の構成を
示す図である。図4に示す電極体4は、正極板1と負極
板2とがセパレータ3を介して渦巻状に巻回することに
より作製される。この巻回の際には、セパレータ3の一
方の側部から前記正極板1のリード接続部としての金属
板12が露出するようにし、他方の側部から前記負極板
2のリード接続部としての金属板22が露出するように
する。このように作製された電極体4の上下端から露出
させた前記各金属板12及び22に円板状の集電用リー
ド板7及び5をそれぞれ抵抗溶接する。
【0011】本形態にかかる電池は、前記電極体4を外
装缶6に収納して前記各集電用リード板7及び5と各外
部端子を接続した後、アルカリ電解液を注入して前記外
装缶6の開口部を円板状の封口蓋8によって封口するこ
とにより作製される。前記正極板1の作製方法につい
て、図5及び図6を用いて説明する。図5は、極板本体
11の作製過程を示す図であり、図6は、極板本体11
に金属板12を接合する過程を示す図である。
【0012】先ず、図5(a)に示す基体110は、ニ
ッケル多孔体からなるものであり、目付け400g/m
2で幅36mm、厚み1.0mmである。この基体11
0の片方の側部における幅3.0mmの帯状部分110
Pを厚み方向に0.70mmプレスする。これにより、
前記基体110には、厚み0.30mm、幅3.0mm
の高密度基体部11Pが形成される。
【0013】次に、図5(b)に示すように、前記基体
110は、前記高密度基体部11Pを除く領域11Bに
ペースト状活物質が充填される。そして、図5(c)に
示すように、前記領域11Bの厚みを0.5mmに均一
化するためにプレスされて、極板本体11が作製され
る。図6(a)に示すように、前記極板本体11の前記
高密度基体部11Pを超音波ホーンで押圧し、超音波を
付加して残留する活物質を除去するとともに、厚みを
0.15mmまでプレスする。さらに、前記高密度基体
部11Pに沿う形状を有する金属板12が極板本体11
から極板幅方向に一部突出する形で溶接されて、リード
接続部が形成される。前記金属板12は、幅3.0m
m、厚み0.08mmの帯状であって、ニッケルからな
る薄板である。前記高密度基体部11Pに前記金属板1
2を溶接する方法については、後述の(金属板12の溶
接方法)の項において説明する。
【0014】正極板1は、図6(b)に示すように、前
記金属板12が接合された極板本体11を長さ275m
mに切断することにより作製される。なお、負極板2に
ついても、正極板1と同様にして作製される。 (金属板12の溶接方法)以下において、前記高密度基
体部11Pへ金属板12を溶接する方法について、図1
及び図2を用いて説明する。図1は、前記高密度基体部
11Pと金属板12との溶接方法について示す概略図で
あり、図2は、レーザービームを金属板12に照射する
際のエネルギー密度と得られる溶接部の状態を示す図で
ある。
【0015】図1に示すように、前記高密度基体部11
Pへの前記金属板12の溶接は、その面上の複数の箇所
に対してレーザービームを照射することによって行われ
る。前記レーザービームの照射は、YAGレーザー溶接
機を用いて、ビーム径0.6mm、エネルギー密度2〜
5×107J/m2で行う。ここで、レーザービームを照
射する複数の箇所は、前記金属板12の主表面上の全域
にわたって2次元的に配置される箇所である。具体的に
は、図1に示すように、列間隔が0.9mmの2列と
し、各列におけるピッチが1.1mmの一定間隔で配置
する。
【0016】以上のようにして溶接を行った時の溶接部
の状態について、図2を用いて説明する。図2(A)に
示す溶接部の状態は、上記の条件(エネルギー密度2〜
5×10 7J/m2)でレーザービームを照射することに
より溶接を行った際に得られるものである。図に示すよ
うに、前記金属板12及び前記高密度基体部11Pは、
レーザービームの照射による加熱によって溶融し、照射
中心部にディンプル状のへこみを生じ、前記へこみの表
面に溶着部を有し、前記金属板12と前記高密度基体部
11Pとの境界である輪状の部分において接合されてい
る。
【0017】なお、図2(B)に示す状態は、レーザー
ビームの照射エネルギー密度を6〜7×107J/m2
したときに得られるものであり、図2(C)に示す状態
は、エネルギー密度を8×107J/m2としたときに得
られるものである。図2(B)、(C)に示すように、
レーザービームの照射エネルギー密度が6〜8×10 7
J/m2の範囲に設定した場合にあっても、前記金属板
12と前記高密度基体部11Pとは、照射の中心部にお
いて貫通孔を生ずるものの、その境界である輪状の部分
において接合されている。
【0018】従って、レーザービームの照射エネルギー
密度を2〜8×107J/m2の範囲内に設定すれば、前
記金属板12は、照射領域の中心部における貫通孔の有
無に関わらず、前記高密度基体部11Pに接合される。
さらに、金属板12の溶接箇所が複数であるために極板
本体11及び金属板12自体の強度も維持することが出
来る。すなわち、極板本体11と金属板12とを全面的
にレーザービームを照射して溶接しようとすれば、照射
部におけるディンプル状のへこみ或いは貫通孔といった
非溶着部が全面に広がってしまい接合されない恐れがあ
るが、複数の溶接個所以外の領域ではレーザービームの
照射を行わないので、そのような恐れもない。
【0019】なお、上記の製造方法においては、溶接を
間隔が0.9mmの2列であってピッチ1.1mmの一
定間隔で配置された複数の箇所に行ったが、列数は多け
れば多いほど、また、配置のピッチは小さければ小さい
ほど接合強度の面から有利である。ただし、あまり高密
度に溶接箇所を配置した場合、隣り合う溶接個所の溶断
部分が繋がってしまい、接合されない可能性があるの
で、ある程度のピッチは必要であると考えられる。
【0020】以上の方法によって溶接された金属板12
は、極板を巻回する際に曲率の小さい部分において極板
本体11との間で互いにずれようとする力が加わって
も、外れたり変形したりすることがない。これは、図7
に示す従来の方法では、金属板112の一方の側部11
2aだけが溶接され、他方の側部112bが溶接されな
いので極板本体111と金属板112との間に発生する
力によって溶接部分が外れたり、金属板112が変形し
たりすることがあるのに対して、本形態にかかる方法で
は、金属板12の一方の側部12aから他方の側部12
bにわたって2次元的に溶接箇所が確保されるためであ
る。 (その他の事項)上記においては、極板本体11の高密
度基体部11Pに帯状の金属板12を接合してリード接
続部を形成したが、図3に示すように、予め集電用リー
ド部71が形成された金属板12を極板本体11に溶接
し、前記集電用リード部71を直接封口蓋8の外部端子
に接続してもよい。この場合には、前記金属板12と集
電用リード板7とを接合する工数を削減することが出来
る。
【0021】さらに、本形態の製造方法は、三次元網目
状構造を有する基体からなる電極板に金属板を溶接する
ことによりリード接続部を形成する工程を備えるもので
あれば、円筒型に限らず角型などのアルカリ蓄電池に対
しても適用することが可能である。
【0022】
【発明の効果】以上説明のように、本発明の電池の製造
方法では、多孔性の基体に活物質が充填されてなる電極
板に集電用のリード端子を接続するためのリード接続部
を形成するリード接続部形成工程において、基体の面上
における前記リード接続部を形成しようとする領域に金
属板を重ねて配置した後、前記金属板の主表面内におけ
る複数の箇所に対してエネルギービームを照射すること
により前記照射箇所において前記基体と前記金属板とを
溶接する。このような製造方法では、前記ベース部形成
工程での金属板の溶接時において、エネルギービームを
利用して非接触で溶接を行うので、金属の飛散による溶
接機の電極交換などの工数を改善することが可能であ
る。
【0023】また、上記の製造方法は、照射条件を広く
設定することが可能であるとともに、複数の箇所の溶接
するので、溶接の実質的な有効面積を大きくすることが
出来、レーザーまたはプラズマによって金属板の片方の
側部に沿って直線状に溶接を行う従来の方法に比べて、
接合強度を高くすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態にかかる極板本体への金属
板の溶接方法を示す図である。
【図2】レーザービームの照射エネルギー密度と得られ
る溶接部の状態を示す図である。
【図3】変形例として金属板に予め集電用リード部を形
成した場合の接合を示す図である。
【図4】本発明の実施の形態にかかる円筒型アルカリ蓄
電池を示す斜視(一部断面)図である。
【図5】極板本体の製造過程を示す図である。
【図6】極板本体への金属板の接合過程を示す図であ
る。
【図7】従来のレーザービームを用いた金属板の溶断及
び溶接を行う方法を示す図である。
【符号の説明】
1 正極板 2 負極板 3 セパレータ 5 負極側集電用リード板 7 正極側集電用リード板 11 極板本体 12,22 金属板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩田 恭朋 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 (72)発明者 赤澤 俊裕 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 (72)発明者 松原 和清 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) 5H017 AA02 AS02 AS08 BB06 BB11 CC28 DD03 EE04 HH05 5H022 AA04 BB01 BB05 BB15 BB17 BB19 CC12 CC18 CC20 CC22

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多孔性の基体に活物質が充填されてなる
    電極板に集電用のリード端子を接続するためのリード接
    続部を形成するリード接続部形成工程を備える電池の製
    造方法であって、 前記リード接続部形成工程は、 前記基体の面上における前記リード接続部を形成しよう
    とする領域に金属板を重ねて配置する配置ステップと、 前記配置ステップにおいて配置された金属板の主表面内
    における複数の箇所に対してエネルギービームを照射す
    ることにより前記照射箇所において前記基体と前記金属
    板とを接合する接合ステップとを備える電池の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 前記接合ステップにおけるエネルギービ
    ームの照射箇所は、前記金属板の主表面内に2次元的に
    配置される複数の箇所であることを特徴とする請求項1
    に記載の電池の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記配置ステップにおいては、前記基体
    の前記リード接続部を形成しようとする領域を厚み方向
    に圧縮した後に前記金属板を重ねて配置することを特徴
    とする請求項1または2に記載の電池の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記接合ステップにおいて照射するエネ
    ルギービームは、レーザービームまたはプラズマアーク
    またはプラズマジェットであることを特徴とする請求項
    1または2に記載の電池の製造方法。
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