JP2005079051A - 電池とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも低コストで、電池のエネルギー密度を低下させることなく、内部抵抗の低減を図ることが可能な電池とその製造方法を提供する。
【解決手段】電極W1、W2をそれぞれ封口体12上面、外装缶底部62に接触させ、抵抗溶接により正極リード部71の突出部703の山折り頂部を正極端子13と電気的に接続する。その後、外装缶開口部60を封口体12でカシメ加工し、内部を密閉する。このときの加圧により、正極リード部71が正極集電体70の表面に沿って、その厚み方向に圧延され、正極リード部71の形状はほぼ一枚板の状態になる。このため、電池内部のスペースに余裕が生じるので、その分電池のエネルギー密度を向上させることが可能となる。
【選択図】 図2

Description

本発明は、アルカリ蓄電池等の電池とその製造方法に関し、特に正極集電体周辺の構成の改良技術に関する。

ニッケルカドミウム（Ni-Cd）電池、ニッケル水素化物（Ni-MH）蓄電池などのアルカリ蓄電池は、電動工具、電動自転車、および電動バイク等の電源として広く使用されている。これらの用途では、しばしば大電流での充放電特性が要求されるので、電池としてはできるだけ内部抵抗を低減する必要がある。
アルカリ蓄電池の一般的な製造方法としては、まず帯状の正極板および負極板を、セパレータを介在させて巻回し、発電要素（電極体）を形成する。この電極体の上下において、それぞれの電極に集電体を接続するとともに、これを金属製外装缶に収納する。そして、正極集電体から導出した導電部材としての集電リード部（具体的には集電体に接続したリード部）と封口体に設けられた端子とを溶接し、その後封口体を外装缶の開口部に装着してカシメ加工し、密閉電池を作製する。

このようなアルカリ蓄電池の製造方法では、例えば特許文献1のように、集電リード部と封口体に設けられた端子とを溶接する際の安定性を確保する目的と、外装缶に装着した封口体をカシメ加工する際の電池全高変化に対応する目的で、局所的な曲げ変形を促進する集電リード部を用いる技術が知られている。このような集電リード部を利用すれば、封口体を外装缶の開口部に装着して電池内部を閉じた状態で、集電リード部を封口体裏面の端子と接触させ、外部より抵抗溶接して溶接できる。この方法によって、抵抗溶接に掛かる作業効率を向上させるほか、集電リード部の長さを上記の一般的な従来技術より大幅に短縮することができ、集電経路の短縮を図って内部抵抗が低減されるという効果がある。
特開2002-231216号公報

しかしながら、上記技術で使用する集電リード部は、従来品に比べて特殊で複雑な形状に加工する必要があるため、工業的にはコスト増加を招き、高価な部品である。また、電池完成後の上記集電リード部は完成後もある程度の立体的構造を持っており、具体的には電池内部では少なくとも板厚2枚以上のスペースを必要とする。このため、特に電池内部の高さ方向で上記集電リードが大きなスペースを占めることとなる。このようなスペースは、電池のエネルギー密度を低下させる原因につながるので、改善すべき課題であると言える。

また、この課題はアルカリ蓄電池に限らず、一般的な電池についても同様に存在する。
本発明は以上の課題に鑑みて為されたものであって、その目的は外装缶開口部に封口体を装着した状態で封口体の端子と集電リード部を抵抗溶接する電池において、電池のエネルギー密度を低下させることなく、内部抵抗の低減を図ることが可能な電池と、低コストで当該電池を製造することが可能な製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、正負両極の電極とセパレータからなる電極体が外装缶に収納され、電極体の一方の電極が封口体に配された端子と導電部材で電気的に接続され、外装缶の開口部が封口体で封口された電池であって、前記導電部材は、前記一方の電極と接続された板状部材からなる集電部と、当該集電部とは別体であって、且つ、前記集電部および前記端子とを電気的に接続する板状部材からなるリード部とを備え、前記リード部は、集電部表面に沿って接する平面部と、前記封口体または前記端子と接する凸部とを有し、当該凸部は、外装缶が封口体で封口された状態において、前記平面部の平面に合わせて、前記平面部の厚み方向に圧縮変形されている構成とした。

また本発明は、正負両極の電極とセパレータからなる電極体が外装缶に収納され、電極体の一方の電極が封口体に配された端子と導電部材で電気的に接続され、外装缶の開口部が封口体で封口された電池であって、前記導電部材は帯状の板材を幅方向に沿って折り曲げられてなり、当該折り曲げ部分を境界とする一方の領域を前記一方の電極と接続するための集電部、他方の領域を前記封口体または前記端子とを接続するためのリード部とされ、前記リード部は、前記封口体または前記端子との接続点と、接続点より集電部から遠ざかる方向に設けられた延長部を有しており、外装缶が封口体で封口された状態のリード部は、前記板材の厚み方向に圧縮され、集電部と面接触している構成とすることもできる。

この構成の場合、前記延長部は、集電部に対して絶縁することができる。また前記延長部は、前記境界から接続点までの距離以上の長さで設けることができる。
また本発明は、外装缶に収納された電極体の一方の電極に接続された板状の集電体と、封口体に配された端子とを電気的に接続するための導電部材に用いられるリード部であって、当該リード部は板状部材からなり、集電体表面に沿って接触する平面部と、前記封口体または前記端子と電気的に接する凸部とを有し、外装缶が封口体で封口された状態において、前記凸部が前記平面部の平面に合わせて、前記平面部の厚み方向に板状に圧縮変形される構成とすることもできる。

また本発明の電池の製造方法は、正負両極の電極とセパレータからなる電極体を外装缶内部に収納した状態で、当該外装缶の開口部に封口体を装着しつつ、電極体の一方極の電極に接続された導電部材を封口体または封口体に配された端子と溶接する溶接ステップと、カシメ加工により外装缶の開口部を封口体で封口する封口ステップを経る電池の製造方法であって、前記溶接ステップで用いる導電部材は、前記一方の電極と接続された板状部材からなる集電部と、当該集電部とは別体であって、且つ前記集電部および前記端子とを接続する板状部材からなるリード部とを備え、前記リード部は、集電部表面に沿って接する平面部と、前記封口体または前記端子と溶接する凸部とを有し、前記封口ステップにおいて、前記カシメ加工における外装缶内部を封口体で加圧し、リード部における前記凸部を、前記平面部の平面に合わせて、前記平面部の厚み方向に圧縮変形させることができる。

また本発明は、正負両極の電極とセパレータからなる電極体を外装缶内部に収納した状態で、当該外装缶の開口部に封口体を装着しつつ、電極体の一方極の電極に接続された導電部材を封口体または封口体に配された端子と溶接する溶接ステップと、カシメ加工により外装缶の開口部を封口体で封口する封口ステップを経る電池の製造方法であって、前記溶接ステップで用いる導電部材は、帯状の板材を幅方向に沿って折り曲げられ、当該折り曲げ部分を境界とする一方の領域を前記一方の電極と接続するための集電部、他方の領域を前記封口体または前記端子とを溶接するリード部とされ、前記リード部は、前記境界から外装缶内径の半分以下の距離の範囲に設けられた前記端子との接続点と、接続点より集電部から遠ざかる方向に設けられた延長部を有するものであって、前記封口ステップでは、前記カシメ加工によって外装缶内部を加圧し、前記リード部を前記板材の厚み方向に圧縮し、集電部と接触させることもできる。

この場合、前記溶接ステップでは、前記延長部が封口体裏面と接触するとき、当該延長部の弾性力により、外装缶内部における封口体を支持または位置決めすることもできる。

以上の本発明によれば、集電部およびリード部とで構成される集電リード部としての導電部材において、平面部と凸部からなる立体的構造を持つリード部は、例えば導電性部材を打ち抜き、曲げ加工して容易に作製することができるので、低コスト性に優れている。
また、リード部の凸部は封口体の端子と接触し、その後カシメ加工により掛かる加圧力により電池全高が下がると凸部が押し潰され、集電体の表面に沿って、その厚み方向に圧縮変形されるので、当該圧延されたリード部の両面を集電体と封口体が挟む構成となる。したがって正極リード板は、電池完成時にはその板厚1枚のスペースを取るだけで済み、それ以上の嵩高なスペースを必要としない。このため電池内部のスペースに余裕が生じるので、その分電池のエネルギー密度を向上させることが可能である。

また、上記導電部材として帯状の板材を幅方向に沿って折り曲げ、当該折り曲げ部分を境界とする一方の領域を前記一方の電極と接続するための集電部、他方の領域を前記集電部および前記端子とを接続するためのリード部して、前記リード部において、前記境界から外装缶内径の半分以下の距離の範囲に設けられた前記端子との接続点と、接続点より集電部から遠ざかる方向に設けられた延長部を設ければ、接続点（具体的には溶接点）が前記境界から十分に近い距離に設けることができ、封口体の端子の真下に溶接点を位置させることができる。これにより、外装缶の開口部に封口体を装着したまま、封口体の端子を前記接続点にて抵抗溶接することが可能となる。

そして抵抗溶接を行ったのちのカシメ加工に伴う加圧で、正極リード部は押し潰され、正極集電部と面接触するので、集電経路が短縮されて良好な導電性が確保され、内部抵抗を抑制する効果が奏される。また、正極リード部は板厚一枚のスペースしか必要としないため、従来に比べて電池内部に余分なスペースが不必要となり、エネルギー密度を向上させることも可能である。

なお当該導電部材は鋼板をプレス加工して若干の形状加工を施して作製することができる簡素な構造を持つので、比較的安価に作ることができる。このような導電部材を用いれば、従来に比べて低コストで電池を生産することも可能である。

(実施の形態1）
1-1.アルカリ蓄電池の構成
図1は、実施の形態1である円筒型ニッケルカドミウム蓄電池（Ni-Cd蓄電池）の断面斜視図である。ここではアルカリ蓄電池に本発明を適用する場合について説明するが、本発明はこれ以外の種類の電池であってもよい。

当該Ni-Cd蓄電池は、例えばSCサイズの円筒型外装缶6を有しており、これに電極体4と、電解液等が収納された構成を持つ。公称容量は一例として2.5Ahとすることができる。電解液にはアルカリ溶液が用いられるが、ここでは一例として水酸化カリウムを主体とするアルカリ水溶液を用いている。
円筒形外装缶6は、NiメッキしたFeからなる材料を有底筒状に加工したものであるが、これ以外にも電池の種類や特性を考慮して、ステンレス、アルミニウム等、適宜選出した金属材料を用いることができる。外装缶6の円筒側面61には、外部絶縁のための塗装や樹脂フィルム等が被覆されている。外装缶6底部62の中央部には、負極集電体5とが接続される。また、外装缶6上方の開口部60は、絶縁・密閉用ガスケット11および封口体12を嵌合したのち、カシメ加工により隙間無く封止されている。

外装缶6上端の開口部60に配される封口体12では、その周囲が絶縁ガスケット11によって囲まれている。封口体12には中央に開口部（ガス抜き孔）14が設けられ、これを覆うように皿状の正極端子13が装着される。このとき封口体12と正極端子13とは電気的に接続された状態となる。
封口体12と正極端子13の内部空間には、下から上に向かって弁板8、押さえ板9、コイルスプリング10がこの順に載置される。このうち、弁板8と押さえ板9はコイルスプリング10の弾性力によって上記中央開口部14の周囲に押圧されることで、安全弁として作用するようになっている。なお、弁板8、押さえ板9、コイルスプリング10の代わりにゴム等のエラストマーからなる弁体を用いてもよい。

電極体4は、正極板1と負極板2とをセパレータ3を介して渦巻き状に巻回されてなる。
正極板1は、パンチングメタル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前記焼結多孔体内に充填して製造した焼結式ニッケル正極板であり、多孔性円盤部を持つ正極集電体70と楕円状リード部71および上記封口体12を介して、正極端子13に接続されている。正極集電体70の周囲にはエラストマー材料からなる防振リング15が配され、電極体4が位置ずれしないようになっている。なお、正極端子13を穿孔加工した封口体12に配し、当該正極端子13の電池内部側端部を直接リード部71と接続する構成としてもよい。

ここで本実施の形態1は、集電リード部として、正極集電体70と楕円状リード部71を用いることに特徴を有する。
負極板2は、同様に化学含浸法により水酸化カドミウムを主体とする活物質を前記焼結多孔体内に充填して製造した焼結式カドミウム負極板であり、NiメッキしたFeからなる多孔性円盤状の負極集電体5によって、負極端子を兼ねる円筒形外装缶6の底部62に接続されている。

セパレータ3は、例えばナイロン製やポリプロピレン製の絶縁性に優れるマイクロポーラスフィルムを加工してなるものであって、電解液を良好に含浸し、かつ正極板1および負極板2とを電気的に絶縁するために用いる。
＜正極リード部の構成について＞
図2は実施の形態1の正極リード部の構成を示す図である。図2（a）は斜視図、図2（b）は側面図、図2（c）は上面図、図2（d）は正面図である。なお、ここに示す正極リード部71は、電池製造前の形状であり、製造後は後述するように、正極集電体70の表面に沿って、ほぼ一枚の板状態に圧延される。

正極リード部71は、厚み0.30mmの鋼板にニッケルメッキを施した材料から構成されている。これを図2（C）のように、長軸方向の端部が切断された楕円形に打ち抜き加工した後、当該楕円の短軸方向に折り曲げ加工を施してなる。この折り曲げ加工前の正極リード部71のサイズは、正極集電体70のサイズ（直径）より小さくなるように設定する。
その全体的な構成は図2（a）に示すように、互いに同一平面に沿って延びる平面部700a、700bと、鋼板の中央（平面部700a、700bの間）において前記平面から山折りに突出されてなる突出部703、および当該突出部とは対称的に、谷折りに凹まされ、前記平面部700a、700bと同一平面上に平行な平面を持つように形成された平面部700a、700bとからなる。平面部700a、700b、平面部700a、700bは後述の正極集電体70表面と接触する。

突出部703は一例として高さ1.7mmに設定することができ、図2（b）に示すように、前記楕円の長軸方向に沿って、当該リード部71の中央から一端側まで形成される。突出部703の山折り頂部には溶接点Aが設けられている。これは封口体12裏面を介して正極端子13側と抵抗溶接される点を示す。
一方、溶接部702は前記楕円の長軸方向に沿って谷折りされ、前記突出部703と反対方向の位置に配されている。溶接部702は図2（d）のように、突出部703を部分的に高さ方向に沿って、台形型断面を持つように反対側に折り返した形状を持つ。溶接部702の幅方向両端の高さ（谷折り両端部701a、701bの高さ）は、一例として1.2mmである。溶接部702の裏面は溶接点Bとなっている。これは正極集電体70側とスポット溶接される点を示す。

突出部703と溶接部702の間はスリット704が設けられている。これは封口体12の中央開口部14と連通し、上記安全弁作動時に電池内部からガス抜きを行うためのものである。またスリット704は、ガス抜き作用の他にも、製造時のカシメ加工において、正極リード部71が容易に潰れるように作用させる目的のためにも設けられている。
なお、正極リード部71はここでは楕円形に加工し、これを山折りまたは谷折り加工等の曲げ加工して形成しているが、本発明の正極リード部71はこれ以外の形状であってもよい。例えば全体を帯状とし、その幅方向に沿って上記折り曲げ加工を施すようにしてもよい。

なお、正極リード部71の構成はこの例に限定するものではなく、少なくとも正極集電体と接触する平面部と、封口体裏面と接する凸部としての突出部703を備える構造であればよい。この凸部は、封口体カシメ加工時に掛かる加圧力によって、鋼板の厚み方向に潰れる形状とする必要がある。
また、当該凸部は山折りの頂点とする形状に限定するものではなく、例えば台形の断面形状に凸部を形成し、その上辺に相当する部分で封口体裏面と接触させるようにしてもよい。また、正極リード部71では厚み方向上下に山折り部を設ける構成としてもよい。

さらに上記構成例では、溶接部702の裏面はスポット溶接を容易に行いやすくするために平面状に形成しているが、これは必須の構造ではなく、平面以外の形状であってもよい。
さらに、突出部703は1個だけ配設する構成に限定されず、複数個設けるようにしてもよい。

＜正極集電体の構成について＞
図3は、実施の形態1の正極集電体の構成を示す正面図である。
正極集電体70は、厚み0.30mmの鋼板にニッケルメッキを施した材料から構成されている。これを図3に示すように、多数の孔705を持つようにパンチングが施されている。また円筒型外装缶6の形状に合わせて、ほぼ円盤状の形状に形成するのが望ましい。

なお、図中に示す点線は上記正極リード部71が載置される位置を示し、溶接点Cはこれら正極集電体70および正極リード部71が互いにスポット溶接される位置を示す。
＜電池の製造方法＞
電池の製造方法では、まずパンチングメタル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前記焼結多孔体内部に充填して、焼結式ニッケル正極板を得る。

また、化学含浸法により水酸化カドミウムを主体とする活物質を焼結多孔体内部に充填、焼結式カドミウム負極板を得る。
こうして得た正極板と負極板を、セパレータを介して巻回し、電極体4を作製する。そして、電極体4の上方には、正極板と正極集電体70をスポット溶接する。一方、電極体の下方には、負極板2と負極集電体5とをスポット溶接する。

これを外装缶6の内部に収納し、負極集電体5を外装缶底部62とスポット溶接する。その後、正極集電体70の周囲を覆うように、防振リング15を挿入する。
続いて、図3で説明したように、正極集電体70とリード部71とを、溶接点B、Cで互いにスポット溶接する。
その後外装缶開口部60を、絶縁ガスケット11を介して封口体12で封口し、リード部71と正極端子13とを抵抗溶接し、外装缶開口部60を封口体12でカシメ加工して密封するが、このとき上記構成を有する正極リード部70および正極集電体71によれば、電池の製造時において、次のような効果が奏される。

ここで、図4は本実施の形態1における電池製造時の様子を示す図である。図4（a）は抵抗溶接工程、図4（b）はカシメ加工時の様子を示す。
まず図4（a）に示すように、抵抗溶接電極W1、W2をそれぞれ封口体上面、外装缶底部に接触させる。そして例えば当該電極W1、W2間に20Vの電圧にて約3kAの電流を10sec通電することにより、外装缶開口部60を封口体12で閉じた状態で溶接安定性を確保しながら、溶接点Aにおいて正極リード部71および封口体12とが抵抗溶接される。図1のように封口体12は正極端子13と接続されているので、当該抵抗溶接により正極リード部71は正極端子13と電気的に接続される。

このように抵抗溶接を行ったのち、治具を用いて、外装缶開口部60と封口体12の両者をカシメ加工し、電池内部を密閉する。このカシメ加工の際、封口体12は電池内部方向に加圧される。この加圧により、電池全高変化が生じるが、このとき本発明の特徴として図4（b）に示すように、正極リード部71が溶接点AおよびBで固定されつつ、正極集電体70の表面に沿って面接触しながら、その厚み方向に圧延される。この面接触を行うことによって、正極集電体71と正極リード部70は集電経路の短縮を図り、内部抵抗を低減することができる。これにより、例えば大電流での充放電において作動電圧を向上させることができ、発熱を抑えて安定した駆動が可能となる。

なお本発明では、集電経路の短縮をそれほど考慮する必要がない場合等には、正極集電体71と正極リード部70を必ずしも面接触させる必要はない。
また、上記圧延により、正極リード部71の形状はほぼ一枚板の状態に戻り、当該圧延された正極リード板71の両面を正極集電体70と封口体12が挟む構成となり、正極リード部71は封口体12を介して正極端子13と電気的に接続される。したがって、圧延後の正極リード板71は、最終的にはその板厚1枚のスペースを取るだけで済み、それ以上の嵩高なスペースを必要としない。このため本実施の形態1では、電池内部のスペースに余裕が生じるので、例えばその分大きいサイズの電極体4を収納させることができ、電池のエネルギー密度を向上させることが可能になっている。

さらに、正極リード部70はカシメ加工で圧延されると、最終的にその板状表面で封口体12側と面接触する。これにより、正極リード部70と封口体12側（正極端子13）との集電経路が短縮され、導電性が良好になり、内部抵抗を抑制する効果も奏される。
なお、この場合においても、集電経路の短縮をそれほど考慮する必要がない場合等には、正極リード部70を封口体12側と面接触させなくてもよい。

また、正極リード板70および正極集電体71はいずれも鋼板をプレス加工して若干の形状加工を施して作製することができる簡素な構造を持つので、比較的安価に作ることができる。このような正極リード板70および正極集電体71を用いれば、従来に比べて低コストで電池を生産することも可能である。
（実施の形態2）

実施の形態2のNi-Cd蓄電池は、正極集電体および正極リード部の構成が実施の形態1と異なっている。それ以外の構成は実施の形態1と同様である。
図5は、本実施の形態2の正極集電リード部としての導電部材（正極集電板と正極リード部の一体からなるもの）の正面図である。
当図に示す正極導電部材80は、厚み0.30mmの鋼板にニッケルメッキを施し、これをパンチング加工してなる。当該正極導電部材80は、円筒型外装缶6の断面形状に合わせて加工された円盤状の正極集電部801と、矩形状の正極リード部802から構成される。

ここで、正極リード部802における溶接点Dは、正極集電部801と正極リード部802との境界ラインX-X'から外装缶6内径の半分以下の距離の範囲に設けられている。このような位置に溶接点Dを設けることが、本実施の形態2における主な特徴となっている。
溶接点Dから境界ラインX-X'までの領域をリード支点部8021、溶接点Dから端部まで（図中延長ラインY-Y'）の領域をリード延長部8022と称する。

正極導電部材80は、使用時には上記境界ラインX-X'において折り曲げ、正極集電部801と正極リード部802とが互いに「くの字」断面形状になるように加工されて用いられる。
上記構成を有する実施の形態2によれば、電池の製造時において、次のような効果が奏される。
ここで、図6は本実施の形態2における電池製造時の様子を示す図である。図6（a）は正極リード部と封口体との抵抗溶接工程、図6（b）はカシメ加工時の様子を示す。外装缶6内部に収納された電極体4の正極板1は、予め正極集電部801とスポット溶接により溶接されている。

図6（a）に示すように、本実施の形態2では、封口体12の裏面に対して、外装缶6内部上方において配設されている正極リード部802と対向配置された状態となる。また本実施の形態2では、溶接点Dが境界ラインX-X'から外装缶6内径の半分以下の距離の範囲に設けられているため、この距離範囲で適宜調節することで、封口体12を外装缶開口部60に装着した状態で、正極端子13の直下に溶接点Dを位置させられる。これにより抵抗溶接電極W1、W2を実施の形態1と同様に電池上下に配し、外装缶開口部60を封口体12で閉じた状態で抵抗溶接を行うことができる。

なお、上記境界ラインX-X'での曲げが不十分な場合（正極リード部802が水平よりも上に向いている場合）は、リード延長部8022が封口体12裏面と接触して溶接時の加圧により正極リード部802を曲げるガイドとして作用する。また、溶接時の加圧により正極リード部802の曲がりが大きくなると、リード延長部8022が正極集電部801と接触して弾性力によりバネ支えとして作用する。この結果、溶接時に一定の加圧を加えることで、安定した溶接が可能となる。上記バネ効果は、具体的にはリード延長部8022の長さ（延長ラインY-Y'）が溶接点Dから境界ラインX-X'までの長さより長く設定すれば、リード延長部8022の弾性力が強くなり、支持能力が高くなる。また、リード延長部8022の電気抵抗がリード支点部8021よりも大きくなるので、溶接時においてリード延長部8022と正極集電部801が接触した際に、リード延長部8022に流れる電流が小さくなり、この点での瀑飛が生じにくくなる。このため、正極集電部801と正極リード部802との接触を絶縁体でカバーしない構成において、より安定な溶接が可能となる。

このように抵抗溶接を行ったのちは、図6（b）に示すように、外装缶開口部60と封口体12の両者についてカシメ加工を行う。このカシメ加工に伴う加圧で、正極リード部802は境界ラインX-X'付近の折り曲げ部分がさらに押し潰される。
なお、このカシメ加工に際して、正極リード部802を正極集電部801と面接触するようにすれば、集電経路が短縮され、導電性が良好になり、内部抵抗を抑制する効果が奏されるので望ましい。しかしながら、正極リード部802は正極集電部801と必ずしも面接触させる必要はない。

このような構成によれば、正極リード部802は板厚一枚のスペースしか必要としないため、従来に比べて電池内部に余分なスペースが不必要となり、エネルギー密度を向上させることも可能である。
さらに導電部材80は実施の形態1と同様に鋼板をプレス加工して若干の形状加工を施して作製することができ、部品点数が少ない簡素な構造を持つので、比較的安価に作ることができる。このような導電部材80を用いれば、従来に比べて低コストで電池を生産することも可能である。

なお、上記例では正極集電部801と正極リード部802とを面接触させることで集電経路を短縮する構成例を示したが、本実施の形態2では次のような工夫を行ってもよい。
すなわち、図7（a）は導電部材80の別の構成を示す断面図である。当該導電部材80はカシメ工程を行って押し潰された状態を示している。当図に示す構成例では、正極集電部801と正極リード部802との間に絶縁部材（一例として絶縁テープ803）を介在させ、両者が上記面接触で導通しないようになっている。上記絶縁テープ803の代わりには絶縁性塗料を利用してもよいし、絶縁性の防振部材である防振リング15を用いてもよい。

このような構成によれば、正極集電部801と正極リード部802は、境界ラインX-X付近で互いに一体となって繋がっているので良好に導通が図られる。ここで、本実施の形態2の溶接点Dは境界ラインX-Xに非常に近く設けられているので、このような構成でも集電経路を短縮することが可能である。図中では、正極集電部801と正極リード部802がほぼ同様の長さを有する構成を示しているが、溶接点Dを上記の通りの位置に設定すれば、延長ラインY-Y'に沿ったリード延長部8022を切除して、電池使用時に発生する無効電流を低減することが可能である。

さらに、本実施の形態2では図7（b）に示す構成の導電部材80を用いてもよい。当図に示す例はカシメ工程前の構成を示す。ここでは導電部材80は上記境界ラインX-Xで折り曲げられるとともに、溶接点Dでも折り曲げられ、リード延長部8022とリード支点部8021は山折り断面形状を形成する。
このような構成では、リード延長部8022は当初はその端部のみで正極集電部801と接触しているが、カシメ工程での加圧を受けることによって正極集電部801表面に沿って広がり、厚み方向に押し潰される。したがってこのような構成の導電部材80によっても、図5の構成の導電部材とほぼ同様の効果が奏されることとなる。
（性能比較実験）
ここでは上記実施の形態1および2のNi-Cd蓄電池と、比較例のNi-Cd蓄電池について、その性能比較実験を行った。

＜比較例電池について＞
性能比較実験で用いる比較例電池には、図8（a）に示すように、構成自体はほぼ実施の形態2と同様の正極集電体（導電部材）を用いるが、上記溶接点Dとは異なり、溶接点Eの位置を境界ラインX-X'側とは反対側における集電リード部802の先端近くに設定する。比較例電池の製造工程では、まず実施の形態2と同様、電極体の上下に、正極集電体および負極集電体を溶接する。その後、これを外装缶に収納し、前記負極集電体を外装缶底部の内面に溶接する。

そして次に、溶接電極W3、W4を用いて、集電リード部を封口体側と溶接するが、このとき比較例電池では実施の形態2の溶接点Dに比べて溶接点Eの位置が境界ラインX-X'より遠いので、封口体を外装缶開口部に装着しながら溶接できない。このため、当該製造時において、比較例電池では実施の形態2における抵抗溶接時の効果（すなわち外装缶開口部に封口体を装着したまま集電リード部を封口体側と抵抗溶接できるという効果）が得られない。これにより比較例電池では図8（b）に示すように、外装缶開口部から封口体をはずした状態で、集電リード部の裏面から封口体と抵抗溶接を行う。この抵抗溶接の後、封口体を外装缶開口部に装着し、カシメ加工を行うことにより比較例電池が作製される。

また、比較例電池では外装缶開口部から封口体をはずした状態で溶接する必要があるため、集電リード部の延長部を長く設定する必要がある。これにより、比較例電池では封口体を外装缶開口部に装着してカシメ加工しても前記延長部が撓んだ状態で留まり、集電部とリード部が面接触することはない。
性能測定条件は、周囲温度25℃において、2.5Aで72分間充電した後、60分間休止し、定電流（40A）で放電して電池電圧が0.7Vに達した時点で放電を停止する。

このような測定の結果は以下の通りであった。
＜測定結果＞

この表1に示す測定結果から明らかなように、実施例1、2の電池では、いずれも比較例電池に比べて大電流放電時の作動電圧が高く発揮されている。また、実施例1、2の電池では、放電後の内部抵抗上昇も低く抑えられることが分かった。

このような結果から、本発明における導電部材、正極リード部、正極集電体の少なくともいずれかを用いれば、外装缶開口部に封口体を装着した状態で、正極リード部と封口体側とを抵抗溶接できる一方、従来に比べて正極リード部と封口体側における集電経路を短縮でき、内部抵抗を低減させて電池の高率放電時の作動電圧の向上が図れることがわかった。

なお、上記実施例1、2の電池は、正極板および負極板のいずれにも焼結式電極を用いたが、本発明はこれに限定するものではなく、ペースト式等の非焼結式電極を用いた電池で実験した場合も同様の良好な結果が得られた。
（その他の事項）

上記実施の形態1、2では、封口体側に正極端子を設け、外装缶底部を負極とした構成例を示したが、当然ながら本発明はこれに限定するものではなく、封口体側に負極端子を設け、外装缶底部を正極としてもよい。
また、本発明は円筒型電池に限らず、角形電池に適用してもよい。
さらに、電極体の構成は正負両極板をセパレータを介して巻回する巻回体の構成だけではなく、例えば短冊状の正負両極板をセパレータを介して積層してなるスタックタイプに適用してもよい。

さらに、上記例においてスポット溶接を行う箇所では、この他にハンダ溶接を利用してもよい。

本発明は、アルカリ蓄電池に適用することが可能である。

実施の形態1における円筒型アルカリ蓄電池の断面斜視図である。 リード部の構成を示す図である。 正極集電体の構成を示す図である。 溶接工程およびカシメ工程の様子を示す図である。 実施の形態2における導電部材の構成を示す図である。 溶接工程およびカシメ工程の様子を示す図である。 絶縁部材を用いた導電部材の構成を示す図である。 比較例における電池の構成を示す図である。

符号の説明

1 正極板
2 負極板
3 セパレータ
4 電極体
5 負極集電体
6 外装缶
12 封口体
15 防振リング
62 外装缶底部
70 正極集電体
71 正極リード部
80 導電部材
700a、700b 平面部
701a、701b 谷折り両端部
702 溶接部
703 突出部
704 スリット
705 孔
801 正極集電部
802 正極リード部
803 絶縁テープ
8021 リード支点部
8022 リード延長部

Claims (11)

1. 正負両極の電極とセパレータからなる電極体が外装缶に収納され、電極体の一方の電極が封口体に配された端子と導電部材で電気的に接続され、外装缶の開口部が封口体で封口された電池であって、
   前記導電部材は、前記一方の電極と接続された板状部材からなる集電部と、当該集電部とは別体であって、且つ、前記集電部および前記端子とを電気的に接続する板状部材からなるリード部とを備え、
   前記リード部は、集電部表面に沿って接する平面部と、前記封口体または前記端子と接する凸部とを有し、
   当該凸部は、外装缶が封口体で封口された状態において、前記平面部の平面に合わせて、前記平面部の厚み方向に圧縮変形されている構成であることを特徴とする電池。
2. 正負両極の電極とセパレータからなる電極体が外装缶に収納され、電極体の一方の電極が封口体に配された端子と導電部材で電気的に接続され、外装缶の開口部が封口体で封口された電池であって、
   前記導電部材は帯状の板材を幅方向に沿って折り曲げられてなり、当該折り曲げ部分を境界とする一方の領域を前記一方の電極と接続するための集電部、他方の領域を前記封口体または前記端子とを接続するためのリード部とされ、
   前記リード部は、前記封口体または前記端子との接続点と、接続点より集電部から遠ざかる方向に設けられた延長部を有しており、
   外装缶が封口体で封口された状態のリード部は、前記板材の厚み方向に圧縮され、集電部と接触している構成であることを特徴とする電池。
3. 前記延長部は、集電部に対して絶縁されていることを特徴とする請求項2に記載の電池。
4. 外装缶と電極体との間には、電極体の絶縁性防振部材が配設されており、
   前記延長部と前記集電部との間に前記絶縁性防振部材が介在していることを特徴とする請求項3に記載の電池。
5. 前記延長部は、前記境界から接続点までの距離以上の長さで設けられていることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の電池。
6. 外装缶に収納された電極体の一方の電極に接続された板状の集電体と、封口体に配された端子とを電気的に接続するための導電部材に用いられるリード部であって、
   当該リード部は板状部材からなり、集電体表面に沿って接触する平面部と、前記封口体または前記端子と電気的に接する凸部とを有し、
   外装缶が封口体で封口された状態において、前記凸部が前記平面部の平面に合わせて、前記平面部の厚み方向に板状に圧縮変形される構成であることを特徴とするリード部。
7. 前記リード板は、帯状または楕円状の部材の中心を、当該部材の幅方向または短軸方向に沿って山折り加工してなる凸部と、当該凸部の両端に配された2つの平面部とを有することを特徴とする請求項6に記載のリード部。
8. さらに、前記凸部の一部を加工し、前記2つの平面部と同一平面上に表面を有するように形成された、集電体との溶接部を備えることを特徴とする請求項7に記載のリード部。
9. 正負両極の電極とセパレータからなる電極体を外装缶内部に収納した状態で、当該外装缶の開口部に封口体を装着しつつ、電極体の一方極の電極に接続された導電部材を封口体または封口体に配された端子と溶接する溶接ステップと、カシメ加工により外装缶の開口部を封口体で封口する封口ステップを経る電池の製造方法であって、
   前記溶接ステップで用いる導電部材は、前記一方の電極と接続された板状部材からなる集電部と、当該集電部とは別体であって、且つ前記集電部および前記端子とを接続する板状部材からなるリード部とを備え、前記リード部は、集電部表面に沿って接する平面部と、前記封口体または前記端子と溶接する凸部とを有し、
   前記封口ステップにおいて、前記カシメ加工における外装缶内部を封口体で加圧し、リード部における前記凸部を、前記平面部の平面に合わせて、前記平面部の厚み方向に圧縮変形させることを特徴とする電池の製造方法。
10. 正負両極の電極とセパレータからなる電極体を外装缶内部に収納した状態で、当該外装缶の開口部に封口体を装着しつつ、電極体の一方極の電極に接続された導電部材を封口体または封口体に配された端子と溶接する溶接ステップと、カシメ加工により外装缶の開口部を封口体で封口する封口ステップを経る電池の製造方法であって、
    前記溶接ステップで用いる導電部材は、帯状の板材を幅方向に沿って折り曲げられ、当該折り曲げ部分を境界とする一方の領域を前記一方の電極と接続するための集電部、他方の領域を前記封口体または前記端子とを溶接するリード部とされ、前記リード部は、前記境界から外装缶内径の半分以下の距離の範囲に設けられた前記端子との接続点と、接続点より集電部から遠ざかる方向に設けられた延長部を有するものであって、
    前記封口ステップでは、前記カシメ加工によって外装缶内部を加圧し、前記リード部を前記板材の厚み方向に圧縮し、集電部と接触させることを特徴とする電池の製造方法。
11. 前記溶接ステップでは、前記延長部が封口体裏面と接触するとき、当該延長部の弾性力により、外装缶内部における封口体を支持または位置決めすることを特徴とする請求項10に記載の電池の製造方法。
    
    
    

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