JP2004152731A - アルカリ蓄電池の製造法 - Google Patents
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Abstract
【課題】円筒型アルカリ蓄電池において、特に負極の側縁部と集電板の溶接部強度の確保、及び正極の端部と負極集電板との間での活物質の脱落による微少短絡を防止することにより、高容量、かつ高信頼性を持ったアルカリ蓄電池を提供することを目的とする。
【解決手段】負極の側縁部と集電板を溶接する際、その間に耐アルカリ性であるホットメルト樹脂シートを間に挟んで溶接を行う事により、溶接強度の確保、及び微少短絡を防止する事ができ、高い信頼性が得られる。
【選択図】 なし
【解決手段】負極の側縁部と集電板を溶接する際、その間に耐アルカリ性であるホットメルト樹脂シートを間に挟んで溶接を行う事により、溶接強度の確保、及び微少短絡を防止する事ができ、高い信頼性が得られる。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動電源などの大電流を用途として用いている電池に関するもので、特に電池の容量密度の向上、信頼性の向上を目的とした電池の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルカリ蓄電池は、ニッケル−カドミウム蓄電池やニッケル−水素蓄電池等が代表的であり、これらは信頼性が高く、かつメンテナンスも容易であることから、携帯電話やノートパソコン等の各種用途に幅広く使用されている。また、近年では、コードレス電動工具、動力補助付き自転車、ハイブリッド電気自動車、さらには電気自動車等の電源として大電流放電に適した円筒型アルカリ蓄電池の開発が要望されている。
【０００３】
従来、このような円筒型アルカリ蓄電池は、帯状の長い正・負極板と、この両者間に介在して電気的に絶縁するセパレータとを渦巻状に巻回して構成した極板群を金属製電池ケースに収納し、この極板群にアルカリ電解液を所定量注入させた後、電池ケース上部を正・負極いずれか一方極の端子をかねた封口板で密閉し、構成されている。
【０００４】
大電流放電に適した極板からの出入力集電構造としては、正極板の長手方向に沿った一方の側縁部が極板群の上方へ突出し、前記負極板の長手方向に沿った前記一方の側縁部とは反対側の側縁部が極板群の下方へ突出するように極板群を構成し、それぞれの突出部分に矩形あるいは略円板状の集電体を複数箇所で溶接し、正極側の上部集電体にタブ端子を抵抗溶接し、そのタブ端子の他端を封口板の下部に抵抗溶接する方式が一般的に用いられている。（例えば、特許文献１参照）
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−２４９８５４号公報（第１頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
高容量化の際に芯材の薄型化が必要となるが従来工法では側縁部と集電板の溶接部の強度が確保できないという課題、及び正極板端部と負極集電板との間は空孔になっており、充放電サイクルを繰り返すと正極板端部より活物質の脱落が生じ、それが負極の集電板と接触することで微少短絡が発生するという課題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記、従来の課題を解決するために本発明の電池の製造法は、負極の側縁部と集電板を溶接する際、その間に耐アルカリ性であるホットメルト樹脂シートを間にはさんで溶接を行うことにより金属部分の結着強度に樹脂による接着強度が付加されるため芯材の大幅な目付重量の低減を図ることができ、なお且つホットメルト樹脂シートが正極端部と負極集電板、及び負極板の芯材の露出部を覆うことにより電気的に絶縁することができ、正極の活物質の脱落による微少短絡の発生も抑制することができる。
【０００８】
その際、ホットメルト樹脂シートのかわりに熱可塑性の樹脂を流し込んでおいても、同様の効果を得ることができる。
【０００９】
これらの溶接を行うことでホットメルト樹脂シートの溶着が可能となる。
【００１０】
また溶接については抵抗、又はレーザ溶接が、ホットメルト樹脂シートの厚みについては０．１〜１ｍｍの範囲であることが好ましい。これ以下であると十分な強度を得ることができず、集電板と正極板との間の絶縁を十分に行うことができない。逆に１ｍｍ以上だと溶接の際に負極板の側縁部と集電板の間に十分な金属との溶着点を設けることができない。
【００１１】
また、ホットメルト樹脂シートは耐アルカリ性が必要であり、そうでないと電池の組立後より溶解が始まり十分な強度が得られなくなる。
【００１２】
具体的にはＰＨ１３以上のアルカリ溶液中での膨潤率が３％以下でないと電池の信頼性を確保することができない。
【００１３】
またホットメルト樹脂シートの形状はドーナツ状であることが好ましい。そうでないと負極の集電板とケース底部の溶接時に電極が樹脂と直接接触するため、溶接が困難となり、連続での溶接を行うことができなくなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
帯状の正・負極板と、この両者間にセパレータ３を介在させるとともに前記正極板１の長手方向に沿った一方の側縁部を極板群４の上方へ突出させ、前記負極板２の長手方向に沿った前記一方の側縁部とは反対側の側縁部を極板群４の下方へ突出させて渦巻状または楕円状に形成させた極板群４を作製した。この際、負極板２の芯材には２０μｍの厚みを有するＦｅ／Ｎｉの組成よりなる芯材を用いた。
【００１６】
更に、負極板２と負極集電板５の溶接の際、その両者間に厚み０．５ｍｍのホットメルト樹脂シート６を介在させて溶接したものと、そうでないものとの溶接強度を比較し、かつ電池組立後の電池について衝撃試験を行った際の電池の内部抵抗（ＩＲ）の上昇を比較した。衝撃試験については組立てを行った電池を７５ｃｍの高さから正立、逆立、横立の３方向より落下させるサイクルを計１０回行った。その結果を（表１）に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】
（表１）より、従来品に比べ溶接強度を飛躍的に高めることができ、その結果電池の耐落下性が向上しているのがわかる。このことから従来技術では不可能であった芯材の薄型化が可能となることが明らかになった。
【００１９】
次に、前に述べた組立て電池について充放電サイクルを５００回繰り返しその後に電池を再度充電した後２０℃、７２時間の放置を行い電池容量の残存率を測定した。その結果を（表２）に示す。
【００２０】
【表２】
【００２１】
このようにホットメルト樹脂シート６にて正極板１との絶縁を図ることで電池の自己放電の低下を防ぐことが可能となった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明により芯材の薄型化が図れ、かつ正極端部の活物質の脱落による、微少短絡が防げるため高容量、かつ高信頼性を持つアルカリ蓄電池を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における円筒型蓄電池の模式断面図
【符号の説明】
１ 正極板
２ 負極板
３ セパレータ
４ 極板群
５ 負極集電板
６ ホットメルト樹脂シート
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動電源などの大電流を用途として用いている電池に関するもので、特に電池の容量密度の向上、信頼性の向上を目的とした電池の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルカリ蓄電池は、ニッケル−カドミウム蓄電池やニッケル−水素蓄電池等が代表的であり、これらは信頼性が高く、かつメンテナンスも容易であることから、携帯電話やノートパソコン等の各種用途に幅広く使用されている。また、近年では、コードレス電動工具、動力補助付き自転車、ハイブリッド電気自動車、さらには電気自動車等の電源として大電流放電に適した円筒型アルカリ蓄電池の開発が要望されている。
【０００３】
従来、このような円筒型アルカリ蓄電池は、帯状の長い正・負極板と、この両者間に介在して電気的に絶縁するセパレータとを渦巻状に巻回して構成した極板群を金属製電池ケースに収納し、この極板群にアルカリ電解液を所定量注入させた後、電池ケース上部を正・負極いずれか一方極の端子をかねた封口板で密閉し、構成されている。
【０００４】
大電流放電に適した極板からの出入力集電構造としては、正極板の長手方向に沿った一方の側縁部が極板群の上方へ突出し、前記負極板の長手方向に沿った前記一方の側縁部とは反対側の側縁部が極板群の下方へ突出するように極板群を構成し、それぞれの突出部分に矩形あるいは略円板状の集電体を複数箇所で溶接し、正極側の上部集電体にタブ端子を抵抗溶接し、そのタブ端子の他端を封口板の下部に抵抗溶接する方式が一般的に用いられている。（例えば、特許文献１参照）
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−２４９８５４号公報（第１頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
高容量化の際に芯材の薄型化が必要となるが従来工法では側縁部と集電板の溶接部の強度が確保できないという課題、及び正極板端部と負極集電板との間は空孔になっており、充放電サイクルを繰り返すと正極板端部より活物質の脱落が生じ、それが負極の集電板と接触することで微少短絡が発生するという課題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記、従来の課題を解決するために本発明の電池の製造法は、負極の側縁部と集電板を溶接する際、その間に耐アルカリ性であるホットメルト樹脂シートを間にはさんで溶接を行うことにより金属部分の結着強度に樹脂による接着強度が付加されるため芯材の大幅な目付重量の低減を図ることができ、なお且つホットメルト樹脂シートが正極端部と負極集電板、及び負極板の芯材の露出部を覆うことにより電気的に絶縁することができ、正極の活物質の脱落による微少短絡の発生も抑制することができる。
【０００８】
その際、ホットメルト樹脂シートのかわりに熱可塑性の樹脂を流し込んでおいても、同様の効果を得ることができる。
【０００９】
これらの溶接を行うことでホットメルト樹脂シートの溶着が可能となる。
【００１０】
また溶接については抵抗、又はレーザ溶接が、ホットメルト樹脂シートの厚みについては０．１〜１ｍｍの範囲であることが好ましい。これ以下であると十分な強度を得ることができず、集電板と正極板との間の絶縁を十分に行うことができない。逆に１ｍｍ以上だと溶接の際に負極板の側縁部と集電板の間に十分な金属との溶着点を設けることができない。
【００１１】
また、ホットメルト樹脂シートは耐アルカリ性が必要であり、そうでないと電池の組立後より溶解が始まり十分な強度が得られなくなる。
【００１２】
具体的にはＰＨ１３以上のアルカリ溶液中での膨潤率が３％以下でないと電池の信頼性を確保することができない。
【００１３】
またホットメルト樹脂シートの形状はドーナツ状であることが好ましい。そうでないと負極の集電板とケース底部の溶接時に電極が樹脂と直接接触するため、溶接が困難となり、連続での溶接を行うことができなくなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
帯状の正・負極板と、この両者間にセパレータ３を介在させるとともに前記正極板１の長手方向に沿った一方の側縁部を極板群４の上方へ突出させ、前記負極板２の長手方向に沿った前記一方の側縁部とは反対側の側縁部を極板群４の下方へ突出させて渦巻状または楕円状に形成させた極板群４を作製した。この際、負極板２の芯材には２０μｍの厚みを有するＦｅ／Ｎｉの組成よりなる芯材を用いた。
【００１６】
更に、負極板２と負極集電板５の溶接の際、その両者間に厚み０．５ｍｍのホットメルト樹脂シート６を介在させて溶接したものと、そうでないものとの溶接強度を比較し、かつ電池組立後の電池について衝撃試験を行った際の電池の内部抵抗（ＩＲ）の上昇を比較した。衝撃試験については組立てを行った電池を７５ｃｍの高さから正立、逆立、横立の３方向より落下させるサイクルを計１０回行った。その結果を（表１）に示す。
【００１７】
【表１】
（表１）より、従来品に比べ溶接強度を飛躍的に高めることができ、その結果電池の耐落下性が向上しているのがわかる。このことから従来技術では不可能であった芯材の薄型化が可能となることが明らかになった。
【００１９】
次に、前に述べた組立て電池について充放電サイクルを５００回繰り返しその後に電池を再度充電した後２０℃、７２時間の放置を行い電池容量の残存率を測定した。その結果を（表２）に示す。
【００２０】
【表２】
このようにホットメルト樹脂シート６にて正極板１との絶縁を図ることで電池の自己放電の低下を防ぐことが可能となった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明により芯材の薄型化が図れ、かつ正極端部の活物質の脱落による、微少短絡が防げるため高容量、かつ高信頼性を持つアルカリ蓄電池を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における円筒型蓄電池の模式断面図
【符号の説明】
１ 正極板
２ 負極板
３ セパレータ
４ 極板群
５ 負極集電板
６ ホットメルト樹脂シート
Claims (5)
- 帯状の正極板と負極板と、この両者間にセパレータを介在させるとともに、前記正極板の長手方向に沿った一方の側縁部を極板群の上方へ突出させ、前記負極板の長手方向に沿った前記一方の側縁部とは反対側の側縁部を極板群の下方へ突出させて渦巻状または楕円状に形成させた極板群を作製し、前記極板群のそれぞれの側縁部に集電板を溶接後、ケースに収納し、この極板群にアルカリ電解液を所定量注入させた後、電池ケース上部を正・負極いずれか一方極の端子をかねた封口板で密閉して構成されるアルカリ蓄電池の製造法において、前記集電板の溶接の際、前記負極の側縁部と前記集電板と、この両者間にポリオレフィン系ホットメルト樹脂のシートを挿入して抵抗溶接、又はレーザー溶接により接合することを特徴とするアルカリ蓄電池の製造法。
- 前記ホットメルト樹脂シートの厚みは、０．１〜１ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のアルカリ蓄電池の製造法。
- 前記ホットメルト樹脂シートは、集電板全面を覆い、かつ溶融時に負極側縁部の金属露出部を覆うことを特徴とする請求項１記載のアルカリ蓄電池の製造法。
- 前記ホットメルト樹脂シートは、ＰＨ１３以上のアルカリ溶液中での膨潤率が３％以下である請求項１記載のアルカリ蓄電池の製造法。
- 帯状の正極板と負極板と、この両者間にセパレータを介在させるとともに、前記正極板の長手方向に沿った一方の側縁部を極板群の上方へ突出させ、前記負極板の長手方向に沿った前記一方の側縁部とは反対側の側縁部を極板群の下方へ突出させて渦巻状または楕円状に形成させた極板群を作製し、前記極板群のそれぞれの側縁部に集電板を溶接後、ケースに収納し、この極板群にアルカリ電解液を所定量注入させた後、電池ケース上部を正・負極いずれか一方極の端子をかねた封口板で密閉して構成されるアルカリ蓄電池の製造法において、前記集電板の溶接の際、前記負極の側縁部と前記集電板と、この両者間に熱可塑性のポリオレフィン系ホットメルト樹脂を流し込んで抵抗溶接、又はレーザー溶接により接合することを特徴とするアルカリ蓄電池の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002319727A JP2004152731A (ja) | 2002-11-01 | 2002-11-01 | アルカリ蓄電池の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002319727A JP2004152731A (ja) | 2002-11-01 | 2002-11-01 | アルカリ蓄電池の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004152731A true JP2004152731A (ja) | 2004-05-27 |
Family
ID=32462498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002319727A Pending JP2004152731A (ja) | 2002-11-01 | 2002-11-01 | アルカリ蓄電池の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004152731A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015082499A (ja) * | 2013-10-23 | 2015-04-27 | 三星エスディアイ株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ ＳＤＩ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | ２次電池 |
-
2002
- 2002-11-01 JP JP2002319727A patent/JP2004152731A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015082499A (ja) * | 2013-10-23 | 2015-04-27 | 三星エスディアイ株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ ＳＤＩ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | ２次電池 |
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