JP2005285637A - 電池及びその封口体製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電極端子の大形化に拘わらず、封口体の電気的な内部抵抗を減少させることができる電池及び封口体製造方法を提供する。
【解決手段】 電池の封口体（１２）は、封口板（１４）に正極キャップ１８のフランジ（２２）をプロジェクション溶接して製造され、封口板（１４）は、フランジ（２２）に形成した半球状の突起（２８）を受け入れ、突起（２８）に対して２つの溶接点を与える断面Ｖ字形の溝（３４）を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電池及びその電極端子を備えた封口体の製造方法に関する。

電池は開口端を有する金属缶に例えば渦巻き状の電極群を収納し、この後、金属缶の開口端に電極端子付きの封口体を取付けて、組み立てられている。具体的には、封口体は金属缶の開口端を閉塞する封口板と、この封口板に取付けられた電極キャップからなり、この電極キャップの中央に電極端子が一体に形成されている。
封口板への電極キャップの取付けには一般的にスポット溶接（例えば、特許文献１）又はプロジェクション溶接が使用されており、それ故、電極キャップはその外周部にフランジを有し、このフランジを介して封口板に溶接されている。
特開2000-258356号公報

この種の電池には、電池間や、また、他の給電対象との間を電気的に接続するリードとその封口体との間の電気抵抗を低減するため、リードに幅広のものを使用することが望まれ、このため、リードに合わせて電極キャップの電極端子もまた大形化する傾向にある。
電極端子の大形化は電池自体の外形寸法が規定されているために、電極キャップのフランジ幅を狭くしてしまい、前述したスポット溶接やプロジェクション溶接に利用できる溶接面積を結果的に減少し、封口体の内部抵抗を増大させる要因となる。

本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的は電極端子の大形化に拘わらず、封口板と電極キャップとの間の溶接面積の増大でき、封口体の内部抵抗を低減することができる電池及びその封口体製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の電池（請求項１）は、その封口体が金属缶の開口端を閉塞する封口板と、外周部に封口板とプロジェクション溶接される突起を有し、且つ、中央に電極端子を有する電極キャップとからなり、そして、封口板に、電極キャップの突起を受け入れ、突起との間に２点以上の溶接点を有する溝が形成されていることに特徴を有する。

具体的には、電極キャップの突起は半球形状をなし、そして、封口板の溝は断面Ｖ字形状をなしている（請求項２）。
上述した電池によれば、電極キャップの突起が封口板の溝に対して２点以上の溶接点にてプロジェクション溶接されるから、封口板と突起との間の溶接面積が増加し、この結果、封口体の電気的な内部抵抗が減少する。

また、プロジェクション溶接は突起の変形を伴うことから、変形した突起の一部が溶接点以外の個所にても溝に接触する。それ故、溝と突起との間の接触面積が更に増加され、封口体の内部抵抗を更に減少させる。
また、本発明の電池の封口体製造方法は、封口板に形成した溝に電極キャップに形成した突起をはめ込み、溝と突起とを２点以上で接触させてプロジェクション溶接する。この製造方法もまた、請求項１，２と同様に作用を発揮する。

本発明の電池及びその封口体製造方法（請求項１〜３）は、封口板と電極キャップとの間の溶接面積を増加させることができるので、電極キャップの電極端子が大形化しても、封口体の内部抵抗を減少させることができ、電池の高容量化に大きく寄与する。
また、本発明は封口板に溝を付加するだけで実施されるから、電池の構造や製造方法の手順が複雑になることもない利点をも有する。

図１は電池としてのアルカリ蓄電池を示し、この蓄電池は金属缶２を備え、この金属缶２は上端が開口した中空の円筒形状をなす。金属缶２には電極群４が電解液とともに収容されており、電極群４は正極板６及び負極板８との間にセパレータ１０を介在させた状態で、これらを渦巻き状に捲回して構成されている。
金属缶２の開口端には封口体１２が取付けられており、この封口体１２の詳細を図２に示す。

封口体１２は円形の封口板１４を有し、この封口板１４はその外周縁のリング状のガスケット１６を介して金属缶２の開口端を気密に閉塞する。より詳しくは、金属缶２の開口端がガスケット１６に対してかしめられ、金属缶２の開口端が閉塞される。
封口板１４の外側には電極端子として、例えば正極キャップ１８が溶接されており、この正極キャップ１８はその中央から浮き出した円形の正極端子２０と、この正極端子２０の外周を囲むフランジ２２とから形成され、このフランジ２２が封口板１４に溶接されている。ここでの溶接、即ち、封口体１２の製造方法については後述する。なお、金属缶２の底は正極端子２０に対する負極端子を形成する。

封口板１４の中央には弁孔２４が形成され、この弁孔２４は正極端子２０の内面と封口板１４との間に配置された弾性弁体２６により開閉可能となっている。
フランジ２２にはそのフランジ２２の内面から封口板１４に向けて突出するように複数の半球状突起２８が打出し成形され、これら突起２８はフランジ２２の周方向に等間隔を存して配置されている。従って、図３に示されるようにフランジ２２の外面には、突起２８に対応した半球状のディンプル３０が形成され、この実施例の場合、ディンプル３０、即ち、突起２８は同一円上に４個備えられている。

なお、図３中、参照符号３２は排気孔を示し、これら排気孔３２は正極端子２０の根元に形成され、その周方向でみてディンプル３０間に配置されている。
一方、封口板１４にはその外面に溝３４が形成されている。この溝３４は、突起２８の配置円と同一の中心径を有し、且つ、封口板１４の周方向に延びる環状をなし、正極キャップ１８の突起３４は溝３４内に受け入れられた状態で、溝３４に対してプロジェクション溶接より接合されている。

より詳しくは、溝３４はＶ字形の断面形状を有し、図４（ａ）から明らかなように、その幅Ｗは突起２８の直径Ｄに等しく、その深さＧ及び突起２８の突出高さＨは、溝３４内に突起２８がはめ込まれたとき、溝３４の各傾斜側面３４ｆの中央にて突起２８の外周面がそれぞれ点接触するように設定されているのが好ましい。従って、溝３４内の突起２８は溝３４に２点にて接触する。

この状態で、図４（ａ）に示されるように弾性弁体２６を収容した正極キャップ１８のフランジ２２と封口板１４とが電極間にて加圧挟持し、そして、電極間に封口板１４及びフランジ２２を介して通電することにより、封口板１４の溝３４にフランジ２２の突起２８がプロジェクション溶接され、封口体１２の製造が完了する。
上述のプロジェクション溶接によれば、突起２８が２つ溶接点にて溝３４に溶接されることから、これら突起２８と溝３４との間の溶接面積が増加し、封口体１２の電気的な内部抵抗は大幅に減少される。

また、プロジェクション溶接は封口板１４及びフランジ２２の加圧を伴うことから、突起２８は熱変形を伴い、この熱変形により、図４（ｂ）に示されるように突起２８と溝３４の底との間の間隙が埋め込まれ、突起２８と溝３４との間の接触面積が更に増加される。この結果、封口体１２の内部抵抗は更に減少されることになる。
図５は、溝３４の有して実施例の封口体１２と溝３４が無い従来の封口体をそれぞｎ（＝１００）個ずつ作製し、これら封口体の内部抵抗をそれぞれ測定した結果を示す。図５から明らかなように、従来の封口体は０．２１ｍΩを平均値とした内部抵抗分布を有するの対し、実施例の封口体１２は０．１９ｍΩを平均値とした内部抵抗分布を有し、その内部抵抗が従来に比べて減少されることが分かる。

本発明は上述の一実施例に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、正極キャップ２０のフランジ２２に形成すべき突起２８は４個に限らず、少なくとも２個以上あればよく、また、封口板１４の溝３４もまた環状をなす必要はなく、個々の突起２８に対応して別個の溝であってよいし、その断面形状もＶ字形に限るものではない。

また、本発明は、アルカリ蓄電池等の二次電池に限らず、一次電池にも同様に適用でき、更に、電池の外観形状もまた円筒形状に限られるものではない。つまり、電池の電極群は負極及び正極がセパレータを介して渦巻き状に捲回されたものに限られるものではない。

アルカリ蓄電池を一部破断して示した斜視図である。 図１の蓄電池の封口体を示した断面図である。 図２の正極キャップを示した平面図である。 図２の封口体の一部を拡大して示し、（ａ）はプロジェクション溶接前、（ｂ）はプロジェクション溶接後を示す。 実施例の封口体と従来の封口体とに関し、その内部抵抗の比較結果を示したグラフである。

符号の説明

２ 金属缶
４ 電極群
１２ 封口体
１４ 封口板
１８ 正極キャップ
２０ 正極端子
２２ フランジ
２８ 突起
３４ 溝

Claims (3)

1. 一端に開口端を有した金属缶内に電極群を収納し、前記開口端に電極端子付きの封口体を設けた電池において、
   前記封口体は、
   前記開口端を閉塞する封口板と、
   外周部に前記封口板とプロジェクション溶接される突起を有し、且つ、中央に前記電極端子を有する電極キャップと、
   を含み、
   前記封口板に、前記電極キャップの前記突起を受け入れ、前記突起との間に２点以上の溶接点を有する溝が形成されていることを特徴とする電池。
2. 前記突起は半球形状をなし、前記溝は断面Ｖ字形状をなすことを特徴とする請求項１に記載の電池。
3. 一端に開口端を有した金属缶内に電極群を収納し、前記開口端に電極端子付きの封口体を設けた電池にあって、前記封口体が前記開口端を閉塞する封口板と、中央に前記電極端子を有する電極キャップとを含む電池の封口体において、
   前記封口板に形成した溝に前記電極キャップに形成した突起をはめ込み、前記溝と前記突起とを２点以上で接触させてプロジェクション溶接したことを特徴とする電池の封口体製造方法。

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