JP2002334691A - 電池の集電体およびそれを用いた電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池の内部抵抗を低くして、電池の放電性能
などを高く維持できる電池の集電体およびそれを用いた
電池の製造方法を得る。 【解決手段】 集電体８・９の切り欠き部１２の一対の
対向状縁部１２ａ・１２ｂが、電極体５・６の巻回の中
心側から外側へそれぞれ延びるとともに電極体５・６側
へそれぞれ折り曲げられる。前記一対の対向状縁部１２
ａ・１２ｂの間隔は、電極体５・６の巻回の中心側へ向
かうに従って狭くなって、一対の対向状縁部１２ａ・１
２ｂ間に位置する電極体５・６の円弧の長さが前記巻回
の中心側と外側とで等しくなっている。一対の対向状縁
部１２ａ・１２ｂを電極体５・６の端部に接した状態
で、切り欠き部１２を挟むように一対の溶接電極棒１４
・１５を集電体８・９にあてがって、溶接電極棒１４・
１５間に電流を流すことで、集電体８・９が電極体５・
６の端部に溶着される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルカリ電池やリ
チウム二次電池などの電池の集電体およびそれを用いた
電池の製造方法に関し、渦巻状に巻回された電極体と集
電体との接合構造を改良したものである。

【０００２】

【従来の技術】電動工具の電源などに汎用されるアルカ
リ電池などの電池は、その電池ケース内に、渦巻状に巻
回された正負の電極体と、各電極体の幅方向の端部にそ
れぞれ接合する板状の正負極の集電体とを装填してお
り、各電極体の端部と各集電体とがシリーズスポット溶
接される。

【０００３】例えば特開平１０−１８８９９７号公報や
特開平１１−３１４９７号公報や特開平１１−１６７９
１４号公報に示すごとく、集電体には、切り欠き部が設
けられており、この切り欠き部の対向する一対の縁部を
下向きに折り曲げて、この折り曲げ部分の下端を電極体
の端部に接当させる。そして、切り欠き部を挟んだ集電
体上の位置に一対の溶接電極棒をそれぞれあてがい、溶
接電極棒間に溶接電流を流して、電極体の端部と集電体
の折り曲げ部分の下端とを溶接する。

【０００４】これは、溶接電極棒間に切り欠き部が介在
することで集電体のみを流れる溶接電流（無効電流）が
減少するため、溶接電極棒からのほぼ全溶接電流が、前
記集電体の折り曲げ部分の下端を介して電極体の端部に
流れ、電極体と集電体とが適正に溶接されるといった利
点がある。

【０００５】ところで、大電流で放電される二次電池な
どでは、電池の内部抵抗を小さくして電池から大電流が
取り出せるように、電極体の巻回方向の長さを長くする
ことになるが、そのような長い電極体の各部位での充放
電反応を均一に行わせるためには、電極体の長さ方向に
対し、電極体と集電体との溶接点の間隔を均一にすると
ともに、より多くの溶接点を設ける必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述の電極体と集電体
との溶接の際には、一方の溶接電極棒から集電体へ流れ
込んだ溶接電流は、集電体の切り欠き部における対向状
縁部の一方の下端から電極体の端部へ流れて、切り欠き
部の対向状縁部間に位置する電極体をその巻回方向に流
れたのち、切り欠き部の対向状縁部の他方の下端を介し
て他方の溶接電極棒へ流れ出る。

【０００７】前記公報のものでは、前記切り欠き部の対
向状縁部が互いに平行なため、切り欠き部の対向状縁部
間に位置する電極体は、周率の関係で、巻回の内周側の
円弧の長さが外周側の円弧の長さよりも長くなる。この
ため、前記電極体は、内周側の円弧の抵抗値が外周側の
円弧の抵抗値よりも高くなり、前記電極体の内周側の円
弧で溶接電流値が小さくなって溶接不良などが生じるお
それがある。

【０００８】前記溶接不良が生じることで電極体と集電
体との溶接点が減るうえに、その溶接点の減少によって
電極体と集電体との溶接点の間隔が不均一になる。この
結果、電池の内部抵抗が高くなって電池の充放電性能な
どが低下するところに問題があった。また、電池の部品
点数を削減するなどして電池の製造コストの低減化など
を図ることや、大電流を通電するために集電体の厚みを
大きくして集電体の抵抗を低くしながら、電池の製造の
容易化を図ることなどが電池の製造上必要である。

【０００９】本発明の目的は、集電体と電極体とを確実
に溶接して、その溶接点の間隔を均一にすることで電池
の放電性能などを高く維持できる電池の集電体およびそ
れを用いた電池の製造方法を得ることにある。本発明の
目的は、電池の製造コストの低減化を図ることにある。
また本発明の目的は、集電体の厚みを大きくして集電体
の抵抗を低くできながら、電池の製造の容易化を図るこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明が対象とする電池
の集電体は、渦巻状に巻回された電極体５・６の幅方向
の端部に沿って配置されて、前記電極体５・６の幅方向
の端部に接合される。集電体８・９は、対向する一対の
縁部１２ａ・１２ｂを有する切り欠き部１２を少なくと
も一つ有しており、前記一対の対向状縁部１２ａ・１２
ｂが、前記電極体５・６の巻回の中心側から外側へそれ
ぞれ延びるとともに、前記電極体５・６側へそれぞれ折
り曲げられている。前記一対の対向状縁部１２ａ・１２
ｂどうしの間隔は、前記電極体５・６の巻回の中心側へ
向かうに従って狭くなって、前記一対の対向状縁部１２
ａ・１２ｂ間に位置する電極体５・６の円弧の長さが、
前記巻回の中心側と外側とにわたって等しくなる。ここ
での電池には、一次電池と二次電池とが含まれる。

【００１１】前記電池ケース２の開口部には封口体４が
装着されるようになっており、前記集電体８は、図１０
に示すごとく前記封口体４に連結するための連結部８ｂ
が外周部に一体形成されているものにすることができ
る。そのうえで、図１２に示すごとく前記連結部８ｂが
断面Ｖ字状の折り曲げ部８ｄを有するものにすることが
できる。ここでは、連結部８ｂが折り曲げ部８ｄを一つ
のみ有する場合と複数有する場合とが含まれる。

【００１２】集電体９は、図８に示すごとく電池ケース
２の内底部に連結するための接続部９ｂを中央部に一体
に設けたものにすることができる。

【００１３】本発明が対象とする電池の製造方法は、渦
巻状に巻回された電極体５・６の端部に集電体８・９を
接触させて溶接するものである。前記集電体８・９は、
切り欠き部１２を少なくとも一つ有しており、前記切り
欠き部１２の一対の対向状縁部１２ａ・１２ｂが前記電
極体５・６の巻回の中心側から外側へそれぞれ延びると
ともに前記電極体５・６側へそれぞれ折り曲げられ、前
記一対の対向状縁部１２ａ・１２ｂどうしの間隔が、前
記電極体５・６の巻回の中心側へ向かうに従って狭くな
って、前記一対の対向状縁部１２ａ・１２ｂ間に位置す
る電極体５・６の円弧の長さが前記巻回の中心側と外側
とで等しくなっている。前記一対の対向状縁部１２ａ・
１２ｂの端部を前記電極体５・６の端部に接した状態
で、前記切り欠き部１２を挟むように一対の溶接電極棒
１４・１５を前記集電体８・９にそれぞれあてがって、
前記溶接電極棒１４・１５間に溶接電流を流すことで、
前記集電体８・９を前記電極体５・６の端部に溶着する
ようにしてある。ここでの電池には、一次電池と二次電
池とが含まれる。

【００１４】そのうえで、前記集電体８の外周部には、
図１０に示すごとく所定長の連結部８ｂを一体形成し、
前記連結部８ｂの先端部を、電池ケース２の開口部に装
着する封口体４に連結するとともに、前記集電体８の上
側に封口体４が位置するように前記連結部８ｂを上側に
屈曲させておくことができる。

【００１５】更に、前記集電体９の中央部には、図８に
示すごとく電池ケース２の内底部側へ延びる接続部９ｂ
を一体に設けておき、前記接続部９ｂを電池ケース２の
内底部に連結するようにしておくことができる。

【００１６】

【発明の作用効果】本発明によれば、集電体８・９の切
り欠き部１２の対向状縁部１２ａ・１２ｂ間に位置する
電極体５・６の円弧の長さが、前記巻回の中心側と外側
とで等しいことにより、切り欠き部１２の対向状縁部１
２ａ・１２ｂを介して、対向状縁部１２ａ・１２ｂ間に
位置する電極体５・６をその巻回方向に流れる溶接電流
が、前記巻回の中心側と外側とで等しくなって、集電体
８・９と電極体５・６との間で均一な溶接が行われる。
従って、集電体８・９と電極体５・６との適切な溶接状
態を確実に確保できて、集電体８・９と電極体５・６と
の溶接点の間隔の均一化を確実に図れて電池１の内部抵
抗を低くでき、効率よく集電できて電池１の放電性能な
どを高く維持できる。

【００１７】集電体８が、封口体４に連結するための連
結部８ｂを外周部に一体形成していると、電池１の部品
点数の削減を図れるうえに、集電体８と連結部材との接
合工程を省略できる。従って、電池１の製造コストの低
減化などを図れるうえ、接合点を減らせる分だけより確
実な集電構造が得られる。

【００１８】集電体８の連結部８ｂが断面Ｖ字状の折り
曲げ部８ｄを有すると、集電体８での抵抗を低くして大
電流を通電するために、連結部８ｂの厚みを大きくして
も、その連結部８ｂを折り曲げ部８ｄで容易に折り曲げ
ることができる。従って、連結部８ｂを折り曲げるため
にその連結部８ｂなどに大きな力を加えなくても済ん
で、集電体８と電極体５との接合点へ大きな応力が加わ
って集電体８と電極体５とが剥がれたり、連結部８ｂを
折り曲げる際に斜めに曲がったりすることが防止され
る。つまり、集電体８の厚みを大きくして集電体８の抵
抗を低くできながら、電池１の製造の容易化を図れる。

【００１９】集電体９が、電池ケース２の内底部に連結
するための接続部９ｂを中央部に一体に設けてあると、
電池１の部品点数の削減を図れるうえに、集電体９と接
続部材との接合工程を省略できて、電池１の製造コスト
の低減化などを図れる。さらに、集電構造がコンパクト
になるうえ、接合点を減らせることで信頼性の高い集電
構造が得られる。しかも、接続部９ｂによって、電池１
が外力を受けた場合の緩衝作用が得られる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１ないし図５は、密封型電池１
が筒形のアルカリ電池であり、電池１は、図３に示すご
とく上面が開口する筒形の電池ケース２と、この電池ケ
ース２の開口部に絶縁体３を介して取り付けられる封口
体４とを有する。電池ケース２内には、渦巻状に巻回さ
れた正負の電極体５・６と、電解液７と、電極体５・６
の幅方向（上下方向）の端部に沿って配置される正負極
の金属板製集電体８・９などが装填されている。そして
正極集電体８と封口体４との間のケース周壁が周回状に
絞り込まれることで、前記正負の電極体５・６が電池ケ
ース２内に封じ込まれる。

【００２１】封口体４は、上部の外面側に固定したキャ
ップ４ａと、キャップ４ａ内に配置されて、封口体４に
穿設のガス通口４ｂをガス抜き可能に密閉するゴム弁体
４ｃとを有する。正負の電極体５・６は、セパレータ１
０を挟んで巻回してある。

【００２２】正極集電体８は、正電極体５よりも上部の
電池ケース２の開口部側に配置されており、正電極体５
の上端部に設けた露出芯金部５ａと電気的に接続され
る。正極集電体８は、連結体１１を介して封口体４と電
気的に接続されており、封口体４が正極端子を兼ねる。
負極集電体９は、負電極体６よりも下部の電池ケース２
の内底面側に配置されており、負電極体６の下端部に設
けた露出芯金部６ａと電気的に接続される。負極集電体
９は、接続部９ｂを介して電池ケース２の内底面と電気
的に接続されており、電池ケース２が負極端子を兼ね
る。

【００２３】正負極の集電体８・９は、それぞれほぼ同
一形状になっており、図１に示すごとくその平板部８ａ
・９ａがほぼ円形平板状に形成されている。この平板部
８ａ・９ａの周方向には、等間隔に４つの切り欠き部１
２が電極体５・６の巻回の中心側から外側へそれぞれ放
射状に延びている。４つの切り欠き部１２のうち、一の
切り欠き部１２は集電体８・９の中心孔１３まで切り欠
いている。

【００２４】正極集電体８の各切り欠き部１２の対向す
る一対の縁部１２ａ・１２ｂは、図２に示すごとくそれ
ぞれ下向きに折り曲がっている。この対向状縁部１２ａ
・１２ｂの下端が正電極体５の露出芯金部５ａに溶接さ
れる。負極集電体９の各切り欠き部１２の対向する一対
の縁部１２ａ・１２ｂは、それぞれ上向きに折り曲がっ
て、対向状縁部１２ａ・１２ｂの上端が負電極体６の露
出芯金部６ａに溶接される。正極集電体８の対向状縁部
１２ａ・１２ｂの下端側および負極集電体９の対向状縁
部１２ａ・１２ｂの上端側の厚みは平板部８ａ・９ａよ
りも薄くなっている。

【００２５】各切り欠き部１２の対向状縁部１２ａ・１
２ｂの間隔Ｄ１・Ｄ２は、図１に示すごとく集電体８・
９の外側Ｄ１から中心側Ｄ２へ向かうに従って狭くなっ
ている（Ｄ１＞Ｄ２）。つまり、図４に示すごとく対向
状縁部１２ａ・１２ｂ間に位置する電極体５・６の円弧
Ｓ１・Ｓ２の長さが、中心側Ｓ２と外側Ｓ１とでほぼ等
しくなるようにしている。

【００２６】切り欠き部１２は、集電体８・９の外周部
まで貫通しなくてもよい。また、集電体８・９の中心孔
１３まで切り欠いた切り欠き部１２の対向状縁部１２ａ
・１２ｂの長さと、それ以外の一の切り欠き部１２の対
向状縁部１２ａ・１２ｂの長さとの和が、集電体８・９
の外周から中心孔１３までの長さの１倍以上になること
が望ましい。

【００２７】次に、本発明に係る電池の製造方法につい
て説明する。まず正極集電体８と正電極体５との溶接に
ついて説明する。正極集電体８の各切り欠き部１２の対
向状縁部１２ａ・１２ｂの下端を正電極体５の露出芯金
部５ａにそれぞれ接当させる。そして、切り欠き部１２
を挟んだ正極集電体８上の位置（例えば図４の位置）に
溶接電極棒１４・１５をそれぞれあてがい（図５の状
態）、溶接電極棒１４・１５間に溶接電流を流す。

【００２８】すると、一方の溶接電極棒１４から正極集
電体８へ流れ込んだ溶接電流は、切り欠き部１２の一方
の対向状縁部１２ａの下端から正電極体５の露出芯金部
５ａへ流れて、前記対向状縁部１２ａ・１２ｂ間に位置
する正電極体５をその巻回方向に流れたのち、切り欠き
部１２の他方の対向状縁部１２ｂの下端を介して他方の
溶接電極棒１５へ流れ出る。

【００２９】この溶接電流によって、正極集電体８の切
り欠き部１２の対向状縁部１２ａ・１２ｂの下端と、正
電極体５の露出芯金部５ａとが溶着される。そして、各
切り欠き部１２において、溶接電極棒１４・１５を用い
て同様の溶接作業が行なわれる。また、正極集電体８と
封口体４とに連結体１１が溶接されることで（図３の状
態）、正極集電体８と封口体４とが電気的に接続され
る。

【００３０】負極集電体９と負電極体６とも同様に溶接
される。即ち、負極集電体９の各切り欠き部１２の対向
状縁部１２ａ・１２ｂの端を負電極体６の露出芯金部６
ａにそれぞれ接当させる。そして、切り欠き部１２を挟
んだ負極集電体９の位置に溶接電極棒１４・１５をそれ
ぞれあてがって、溶接電極棒１４・１５間に溶接電流を
流すことで、負極集電体９の切り欠き部１２の対向状縁
部１２ａ・１２ｂの上端と、負電極体６の露出芯金部６
ａとが溶着される。各切り欠き部１２において、溶接電
極棒１４・１５を用いて同様の溶接作業が行なわれる。
この負極集電体９が、接続部９ｂを介して電池ケース２
の内底面に溶接されることで、負極集電体９と電池ケー
ス２とが電気的に接続される。

【００３１】このように、集電体８・９の切り欠き部１
２の対向状縁部１２ａ・１２ｂ間に位置する電極体５・
６の各円弧の長さが、前記巻回の中心側Ｓ２から外側Ｓ
１にわたっていずれもほぼ等しい長さとなるため、集電
体８・９の切り欠き部１２の対向状縁部１２ａ・１２ｂ
の下端を介して、電極体５・６の各円弧をそれぞれ流れ
る溶接電流がいずれもほぼ等しい電流値になる。この結
果、集電体８・９の切り欠き部１２の対向状縁部１２ａ
・１２ｂと、電極体５・６の露出芯金部５ａ・６ａとの
各接触点が均等に溶着される。

【００３２】図６は、切り欠き部１２の対向状縁部１２
ａ・１２ｂの間隔が集電体８・９の中心側へ向かうに従
って４mmから3.８mmへと次第に狭くなる本発明のもの
と、切り欠き部の対向状縁部の間隔が４mmの等間隔の従
来のものとの前記電極体５・６の各円弧長を比較したも
のである。図６の実線Ｘに示す本発明の方が、図６の一
点鎖線Ｙに示す従来のものに比して、前記電極体５・６
の各円弧長の変化が小さくなる。

【００３３】集電体８・９の平板部８ａ・９ａは、例え
ば図７に示すごとくほぼ正方形であってもよく、あるい
は長方形やひし形状であってもよい。また、平板部８ａ
・９ａは、半円形状と正方形とを組み合わせた形状など
であってもよい。図８に示すごとく負極集電体９と接続
部９ｂとを一体形成し、図９に示すごとくこの接続部９
ｂを下側に折り曲げて、電池ケース２の内底面に溶接し
てもよい。

【００３４】前記説明では、連結体１１を正極集電体８
と別体にしたが、図１０に示すごとく正極集電体８と連
結体８ｂとを一体形成してもよい。この連結体８ｂの先
端部には切り欠き部８ｃを設けてあり、連結体８ｂに封
口体４を重ねた状態で、切り欠き部８ｃを挟んだ連結体
８ｂの位置に溶接電極棒１４・１５をそれぞれあてがっ
て、溶接電極棒１４・１５間に溶接電流を流すことで、
正極集電体８と封口体４とが溶着される。この溶接後
に、図１１に示すごとく連結体８ｂが折り曲げられて、
図３と同様に正極集電体８の上側に封口体４が配置され
る。

【００３５】前記正極集電体８の連結体８ｂに対して、
図１３に示す断面Ｖ字状の折り曲げ部８ｄを、図１２に
示すごとく複数箇所設けてもよい。そして、この折り曲
げ部８ｄで連結体８ｂを折り曲げて（図１３の二点鎖線
参照）、正極集電体８の上側に封口体４が配置されるよ
うにする。また、図１２に示すごとく切り欠き部８ｃを
連結体８ｂの基端側（図１２では左側）に延ばしておく
ことで、連結体８ｂがより折り曲げやすくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電池の集電体の上面図である。

【図２】集電体の側面図である。

【図３】電池の概略構造を示す縦断面図である。

【図４】集電体と電極体との溶接手順を説明するための
上面図である。

【図５】図４のＡ−Ａ線矢視断面図である。

【図６】本発明のものと従来のものとの電極体の各円弧
長を比較したグラフである。

【図７】集電体の他の実施例を示す上面図である。

【図８】負極集電体の他の実施例を示す上面図である。

【図９】負極集電体の他の実施例の断面図である。

【図１０】正極集電体と連結体とを一体形成した実施例
の上面図である。

【図１１】正極集電体と連結体とを一体形成した実施例
の断面図である。

【図１２】正極集電体と連結体とを一体形成した他の実
施例の上面図である。

【図１３】正極集電体と連結体とを一体形成した他の実
施例の側面図である。

【符号の説明】

１ 電池 ２ 電池ケース ４ 封口体 ５ 正電極体 ６ 負電極体 ８ 正極集電体 ８ａ 平板部 ８ｂ 連結体 ８ｄ 折り曲げ部 ９ 負極集電体 ９ａ 平板部 ９ｂ 接続部 １１ 連結体 １２ 切り欠き部 １２ａ・１２ｂ 切り欠き部の対向状縁部 １４・１５ 溶接電極棒

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 渦巻状に巻回された電極体の幅方向の端
   部に沿って配置されて、前記電極体の幅方向の端部に接
   合される電池の集電体において、 対向する一対の縁部を有する切り欠き部を少なくとも一
   つ有しており、 前記一対の対向状縁部が、前記電極体の巻回の中心側か
   ら外側へそれぞれ延びるとともに、前記電極体側へそれ
   ぞれ折り曲げられており、 前記一対の対向状縁部どうしの間隔が、前記電極体の巻
   回の中心側へ向かうに従って狭くなって、前記一対の対
   向状縁部間に位置する電極体の円弧の長さが、前記巻回
   の中心側と外側とにわたって等しくなるようにしたこと
   を特徴とする電池の集電体。
2. 【請求項２】 前記電池ケースの開口部に封口体が装着
   されるようになっており、 前記封口体に連結するための連結部が外周部に一体形成
   されている請求項１記載の電池の集電体。
3. 【請求項３】 前記連結部が、断面Ｖ字状の折り曲げ部
   を有する請求項２記載の電池の集電体。
4. 【請求項４】 前記電池ケースの内底部に連結するため
   の接続部を中央部に一体に設けた請求項１記載の電池の
   集電体。
5. 【請求項５】 渦巻状に巻回された電極体の端部に集電
   体を接触させて溶接する電池の製造方法において、 前記集電体は、切り欠き部を少なくとも一つ有してお
   り、前記切り欠き部の一対の対向状縁部が前記電極体の
   巻回の中心側から外側へそれぞれ延びるとともに前記電
   極体側へそれぞれ折り曲げられ、前記一対の対向状縁部
   どうしの間隔が、前記電極体の巻回の中心側へ向かうに
   従って狭くなって、前記一対の対向状縁部間に位置する
   電極体の円弧の長さが前記巻回の中心側と外側とで等し
   くなっており、 前記一対の対向状縁部の端部を前記電極体の端部に接し
   た状態で、前記切り欠き部を挟むように一対の溶接電極
   棒を前記集電体にそれぞれあてがって、前記溶接電極棒
   間に溶接電流を流すことで、前記集電体を前記電極体の
   端部に溶着する電池の製造方法。
6. 【請求項６】 前記集電体の外周部に所定長の連結部を
   一体形成してあり、 前記連結部の先端部を、電池ケースの開口部に装着する
   封口体に連結するとともに、前記集電体の上側に封口体
   が位置するように前記連結部を上側に屈曲させる請求項
   ５記載の電池の製造方法。
7. 【請求項７】 前記集電体の中央部に電池ケースの内底
   部側へ延びる接続部を一体に設けてあり、 前記接続部を電池ケースの内底部に連結する請求項５記
   載の電池の製造方法。