JP2006100110A - 蓄電池 - Google Patents

Abstract

【課題】 多数のバーリング孔が均等に配置された集電体を用いても溶接時に狭隙部が焼き切れることがないような構造にして、ショートの発生が防止でき、かつ極板から均等に集電できて信頼性が向上し、かつ高電圧で高エネルギー密度の蓄電池を提供する。
【解決手段】 本発明の蓄電池に用いられる集電体１０は略円形状の本体部１１を有し、その中心部に溶接電極挿入用の開口１２が形成されているとともに、開口１２の周囲から本体部１１の外周部に向けて多数のバーリング孔１３が形成されており、本体部１１の上面に一対の溶接電極を配置して該一対の溶接電極に電圧が印加されて溶接電流が流れた際に該集電体上を流れる無効電流の最短の経路上の狭隙部にスリット１６が形成されていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明はニッケル−水素蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池、リチウム二次電池などに係り、特に、正極板と負極板がセパレータを介して渦巻状に巻回された電極群の両端部に一対の集電体が溶接された電極体を一方極の端子を兼ねる金属製外装缶内に備え、この外装缶の開口部が絶縁体を介して他方極の端子を兼ねる封口体により密封された蓄電池に関する。

近年、電気自動車、電動バイク、アシスト自転車あるいは電動工具等の大電流用途向けの電池として、ニッケル−水素蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池、リチウム二次電池などの密閉型蓄電池が用いられるようになった。この種の用途に用いられる密閉型蓄電池は、高出力特性、高エネルギー密度が要求される。高出力特性、高エネルギー密度を達成するためには集電部品の低抵抗化等が必要であり、特に、集電体と電極板端部の導電端縁との溶接強度を強くする必要がある。

この種の密閉型蓄電池は、通常、正極板と負極板とをセパレータを介して渦巻状に巻回して電極群とした後、この電極群の負極板の導電端縁を負極集電体に溶接するとともに、正極板の導電端縁を正極集電体に溶接する。ついで、この電極群を負極端子を兼ねる金属製外装缶に挿入し、負極集電体を金属製外装缶の底部に溶接するとともに、正極集電体より延出する集電リード部を正極端子を兼ねる封口体の底部に溶接した後、電解液を注液し、外装缶の開口部に絶縁ガスケットを介して封口体を装着して密閉することにより作製される。

ところで、上述したような大電流の用途に用いられる蓄電池にあっては、数十アンペア〜数百アンペアの大電流で充放電が行われるため、上述した溶接部での抵抗に起因する電圧降下により作動電圧が低下し、高電圧および高エネルギー密度が得られないという問題を生じた。このため、集電体に多数の開孔を備えるとともに、これらの開孔の端縁より垂直方向に突出する突縁を備え、これらの各突縁と電極群の極板の導電端縁とが溶接されるような集電体を用いることが、例えば、特許文献１〜特許文献３などで提案されるようになった。なお、このような端縁より垂直方向に突出する突縁を備えた開孔は、通常、バーリング孔といわれる。

このようなバーリング孔を備えた集電体を用いると、バーリング部（開口の端縁より垂直方向に突出する突縁）が電極群の極板の導電端縁に食い込むようにして溶接されるため、これらの溶接部での抵抗が減少するようになり、電圧降下に起因する作動電圧の低下が防止でき、高電圧で高エネルギー密度の蓄電池が得られるようになる。
実公昭６１−３４６９５号公報 特開２０００−３１５４９０号公報 特開２０００−３３１６６７号公報

ここで、集電体に高い集電効率を求める場合、集電体が電極群端部の極板の導電端縁に均等に溶接されていることが望ましい。このため、集電体上にできる限り多くのバーリング孔が均等に配置されていることが望ましいこととなる。しかしながら、集電体上にできる限り多くのバーリング孔を均等に配置するようにした場合、集電体の端部とバーリング孔との間に狭隙部が形成されることとなる。そして、端部とバーリング孔との間に狭隙部が形成された集電体を電極群端部の極板の導電端縁に抵抗溶接すると、この狭隙部に無効電流（集電体の表面を流れる溶接のためには無効となる電流のことを意味する）が流れて、狭隙部が焼き切れるという現象が生じるようになる。

この場合、無効電流が流れることにより狭隙部が焼き切れると、その爆火が飛び散って極板群内に入り込み、短絡発生の原因となることもあった。特に、その集電体が正極集電体の場合、図６（ａ）に示すように、正極集電体５０は缶底溶接を行うために溶接電極挿入用の開口５２が中央部に設けられている。このため、この溶接電極挿入用の開口５２と、この開口５２の周囲に形成されたバーリング孔５３との間に狭隙部（Ｘ）が形成されやすくなる。このため、図６（ｂ）に示すように、正極集電体５０の上に一対の溶接電極Ｒ１，Ｒ２を配置し、これらに溶接電流を印加すると、狭隙部（Ｘ）に無効電流が流れて、該狭隙部（Ｘ）が焼き切れるという問題を生じた。

そこで、本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、多くのバーリング孔が均等に配置された集電体を用いても溶接時に狭隙部が焼き切れることがないような構造にして、極板群でのショートの発生が防止でき、かつ極板から均等に集電できるようにして、信頼性が向上し、かつ高電圧で高エネルギー密度の蓄電池を提供できるようにすることを目的とするものである。

本発明の蓄電池は、正極板と負極板がセパレータを介して渦巻状に巻回された電極群の両端部に一対の集電体が溶接された電極体を一方極の端子を兼ねる金属製外装缶内に備え、この外装缶の開口部が絶縁体を介して他方極の端子を兼ねる封口体により密封されている。そして、上記課題を解決するため、前記集電体は略円形状で、その中心部に溶接電極挿入用の開口あるいは外装缶の缶底に接続される舌片が形成されているとともに、前記開口あるいは舌片の周囲から該集電体の外周部に向けて多数のバーリング孔が形成されており、集電体の上面に一対の溶接電極を配置して該一対の溶接電極に電圧が印加されて溶接電流が流れた際に該集電体上を流れる無効電流の最短の経路上の狭隙部にスリットが形成されていることを特徴とする。

このように、集電体上を流れる無効電流の最短の経路上の狭隙部にスリットが形成されていると、抵抗溶接時の無効電流がスリットにより遮断されるため、狭隙部に無効電流が流れることがなくなる。この結果、集電体の焼き切れの発生を抑制することが可能となって、焼き切れに起因する極板群でのショートの発生を防止することができるようになって、信頼性が向上する。また、極板から均等に集電できるようになるため、高電圧で高エネルギー密度の蓄電池が得られるようになる。

この場合、スリットは、溶接電極挿入用の開口と該開口に最近接するバーリング孔との間、舌片の近傍に形成された空隙部と該空隙部に最近接するバーリング孔との間、あるいは集電体の端縁近傍のバーリング孔と端縁との間に形成されていると、効率よく無効電流を遮断できるようになるので望ましい。
さらに、接電極挿入の開口の周囲に形成された一対のスリットに対して９０°直交する位置に当該開口に開口する一対の略Ｕ字状バーリング孔が形成されていると、極板群の最内周側に配置された極板からの集電が可能となるので、さらに集電効率が向上するので望ましい。

以下に、本発明をニッケル−水素蓄電池に適用した場合の一実施の形態を図１〜図６に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されるものでなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。なお、図１は実施例の正極集電体を示す平面図であり、図１（ａ）は正極集電体のみを示す平面図であり、図１（ｂ）は正極集電体上に一対の溶接電極を配置した状態を示す平面図である。図２は電極群の上部に図１に示す正極集電体を配置し、これに一対の溶接電極を配置して電極群に正極集電体を溶接して電極体とする状態を模式的に示す斜視図である。

また、図３は電極体を外装缶内に収納して完成されたニッケル−水素蓄電池を示す断面図である。図４は変形例の正極集電体を示す平面図であり、図４（ａ）は正極集電体のみを示す平面図であり、図４（ｂ）は正極集電体上に一対の溶接電極を配置した状態を示す平面図である。図５は変形例の負極集電体を示す平面図であり、図５（ａ）は負極集電体のみを示す平面図であり、図５（ｂ）は負極集電体上に一対の溶接電極を配置した状態を示す平面図である。図６は比較例（従来例）の正極集電体を示す平面図であり、図６（ａ）は正極集電体のみを示す平面図であり、図６（ｂ）は正極集電体上に一対の溶接電極を配置した状態を示す平面図である。

１．正極集電体
（１）実施例
この実施例の正極集電体１０は、図１に示すように、略円形（最大で直径が３０ｍｍ）の本体部１１の中心部に溶接電極挿入用の中心開口（直径は１０ｍｍ）１２が形成されている。また、中心開口１２の周囲から本体部１１の端部に向けて多数のバーリング孔（例えば、直径が２ｍｍで、バーリング高さが０．４ｍｍで、バーリング厚みが０．１ｍｍのもの）１３が形成されている。さらに、中心開口１２の端縁の相対向する位置に、中心開口１２に向けて開口する一対の略Ｕ字状バーリング孔１４，１４が形成されている。

そして、中心開口１２の端縁から３〜５ｍｍの位置で、一対の略Ｕ字状バーリング孔１４，１４に対して９０°直交する位置に形成されたバーリング孔１５，１５と中心開口１２とを連結するスリット１６，１６が形成されている。また、本体部１１の端部から端縁に向けて開口する一対のスリット１７，１７が形成されている。このようなスリット１６，１７を設けることにより、無効な溶接電流を減少させ、有効な溶接電流を増大させることが可能となる。

この場合、厚みが０．３ｍｍのニッケルメッキ鋼板（例えば、メッキの厚みは２μｍ）を最大で直径が３０ｍｍの略円形状になるように打抜型で打ち抜いて本体部１１を形成するとともに、この本体部１１の中心部に直径が１０ｍｍの円形孔を打ち抜いて溶接電極挿入用の中心開口１２を形成する。また、中心開口１２の周囲から本体部１１の端部に向けて、直径が２ｍｍで、バーリング高さが０．４ｍｍで、バーリング厚みが０．１ｍｍとなるように多数のバーリング孔１３を形成し、中心開口１２の端縁の対向する位置に一対の略Ｕ字状バーリング孔１４を形成する。

さらに、これらの一対の略Ｕ字状バーリング孔１４に対して９０°直交し、中心開口１２の端縁から３〜５ｍｍの位置に形成されたバーリング孔１５と中心開口１２とを連結するスリット１６を形成する。また、本体部１１の端部で中心開口１２を介して対向する位置（略Ｕ字状バーリング孔１４の直線状の位置）に一対のスリット１７を形成することにより正極集電体１０が得られる。

（２）比較例
比較例の正極集電体５０は、図６に示すように、略円形（最大で直径が３０ｍｍ）の本体部５１の中心部に溶接電極挿入用の中心開口（直径は１０ｍｍ）５２が形成されている。また、中心開口５２の周囲から本体部５１の端部に向けて多数のバーリング孔（例えば、直径が２ｍｍで、バーリング高さが０．４ｍｍで、バーリング厚みが０．１ｍｍのもの）５３が形成されており、中心開口５２の端縁の相対向する位置に、中心開口５２に向けて開口する一対の略Ｕ字状バーリング孔５４が形成されている。さらに、本体部５１の端部から端縁に向けて開口する一対のスリット５５が形成されている。

この場合も、厚みが０．３ｍｍのニッケルメッキ鋼板（例えば、メッキの厚みは２μｍ）を最大で直径が３０ｍｍの略円形状になるように打抜型で打ち抜いて本体部５１を形成するとともに、この本体部５１の中心部に直径が１０ｍｍの円形孔を打抜型で打ち抜いて溶接電極挿入用の中心開口５２を形成する。また、中心開口５２の周囲から本体部５１の端部に向けて、直径が２ｍｍで、バーリング高さが０．４ｍｍで、バーリング厚みが０．１ｍｍとなるように多数のバーリング孔５３を形成し、中心開口５２の端縁の対向する位置に一対の略Ｕ字状バーリング孔５４を形成する。さらに、本体部５１の端部からの中心開口５２を介して対向する位置に一対のスリット５５を形成することにより正極集電体５０が得られる。

２．電極群および電極体
まず、パンチングメタルからなる極板芯体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同ニッケル焼結多孔体内に充填する。ついで、これを乾燥させた後、所定の厚み（例えば、０．６ｍｍ）になるまで圧延し、所定の寸法（例えば、長さが５００ｍｍで、幅が４８ｍｍ）になるように切断してニッケル正極板２１を作製した。
また、パンチングメタルからなる極板芯体の表面に水素吸蔵合金からなるペースト状負極活物質を充填し、乾燥させた後、所定の厚み（例えば、０．４ｍｍ）になるまで圧延し、所定の寸法（例えば、長さが５５０ｍｍで、幅が４８ｍｍ）になるように切断して水素吸蔵合金負極板２２を作製した。

これらのニッケル正極板２１と水素吸蔵合金負極板２２との間に、ポリプロピレン製不織布からなるセパレータ（例えば、幅が５０ｍｍで、目付が８０ｇ／ｍ²のもの）２３を介在させて渦巻状に巻回して、直径が略３０ｍｍとなる渦巻状電極群２０ａを作製した。なお、このようにして作製された渦巻状電極群２０ａの上部にはニッケル正極板２１の極板芯体が露出しており、その下部には水素吸蔵合金負極板２２の極板芯体が露出している。
ついで、得られた渦巻状電極群２０ａの上端面に露出するニッケル正極板２１の極板芯体の上に、上述のように作製された正極集電体１０を載置し、この正極集電体１０の上に平面形状が扇型（開き角度が９０°のもの）である一対の溶接電極Ｒ１，Ｒ２を載置した。このとき、一対の溶接電極Ｒ１，Ｒ２は、図２および図１（ｂ）に示すように、本体部１１の中心部に形成された中心開口１２に対して対角線方向になるように配置した。

ついで、一対の溶接電極Ｒ１，Ｒ２で正極集電体１０を押圧することにより、各バーリング孔１３，１４は極板群より若干突出した正極板の極板芯体に食い込むこととなる。これにより、一対の溶接電極Ｒ１，Ｒ２間に１回目の溶接電流を流して抵抗溶接した。この後、これらの一対の溶接電極Ｒ１，Ｒ２を正極集電体１０上でそれぞれ９０°ずつ位置をずらして移動させた後、これらの一対の溶接電極Ｒ１，Ｒ２間に２回目の溶接電流を流して抵抗溶接した。

これにより、正極板の極板芯体（導電端縁）と各バーリング孔１３，１４の接触部は強固に溶接され、渦巻状電極群２０ａの上端面に正極集電体１０が溶接されることとなる。これらの抵抗溶接時において、中心開口１２の端縁から３〜５ｍｍの位置に形成されたバーリング孔１５と中心開口１２とを連結してスリット１６が形成されているので、このスリット１６により無効電流が遮断されるので、バーリング孔１５と中心開口１２との間に無効電流が流れることはない。また、一対のスリット１７により無効電流が遮断されるので、溶接のための有効電流を増大させることが可能となる。

一方、渦巻状電極群２０ａの下部に図示しない円板状の負極集電体を載置して、同様に一対の溶接電極を当接させて水素吸蔵合金負極板２２の極板芯体（導電端縁）と負極集電体との接触部を抵抗溶接して渦巻状電極体を作製した。これを実施例の電極体Ａとした。同様に、渦巻状電極群２０ａの上面に上述のように作製された正極集電体５０を載置し、上述と同様に一対の溶接電極Ｒ１，Ｒ２を用いて、渦巻状電極群２０ａの上端面に正極集電体５０を溶接するとともに、渦巻状電極群２０ａの下部に負極集電体を抵抗溶接して渦巻状電極体を作製した。これを比較例の電極体Ｘとした。

ついで、上述のようにして各電極体Ａ，Ｘをそれぞれ３０００個ずつ作製した後、溶接後の正極集電体１０、５０の外観検査と、ショートチェックを行い、外観不良とショートが発生した電極体の個数を求めると下記の表１に示すような結果が得られた。この場合、外観検査においては、正極集電体１０、５０が溶接により割れが発生したり、焼き切れが発生したものを外観不良と判定した。

上記表１の結果から明らかなように、実施例の電極体Ａにおいては外観不良が発生することがなく、ショートも発生することがなかったのに対して、比較例の電極体Ｘにおいては、３０００個のうち４３７個に外観不良が発生し、５４個にショートが発生していることが分かった。これは、電極体Ｘにおいては、図６に示すように、正極集電体５０の中心開口５２の近傍に形成されたバーリング孔５３と中心開口５２との間に狭隙部Ｘが存在する。このため、溶接時に、狭隙部Ｘに無効電流が流れることにより、この狭隙部Ｘが焼き切れて外観不良が発生し、狭隙部Ｘが焼き切れたことに起因して爆火が飛散してショートが発生したためである。

一方、電極体Ａにおいては、中心開口１２の近傍（端縁から３〜５ｍｍの位置）に形成されたバーリング孔１５と中心開口１２との間には、これらを連結するスリット１６が形成されている。このため、溶接時の無効電流はスリット１６により遮断されるので、中心開口１２近傍のバーリング孔１５と中心開口１２との間に無効電流が流れることはない。この結果、電極体Ａにおいては外観不良が発生することがなく、かつショートも発生することがないこととなった。

３．ニッケル−水素蓄電池
ついで、上述のようにして作製された実施例の電極体Ａを用いてニッケル−水素蓄電池を作製する例を図３（なお、図３においては、電極群２０ａの下部に負極集電体２４が溶接されて電極体Ａが形成されているものとする）に基づいて以下に説明する。まず、得られた電極体Ａの正極集電体１０の上部に円筒状の正極用リード２６を溶接する。この場合、円筒状の正極用リード２６には、正極集電体１０の溶接電極挿入用の中心開口１２に対応する位置にこの開口１２に連通する開口２６ａが形成されている。ついで、電極体Ａを鉄にニッケルメッキを施した有底筒状の外装缶（底面の外面は負極外部端子となる）２５内に収納した後、開口２６ａおよび中心開口１２を通して図示しない溶接電極を挿入し、水素吸蔵合金負極板１２に溶接された負極集電体２４を外装缶２５の内底面に溶接する。

ついで、外装缶２５の上部内周側に防振リング２７を挿入し、外装缶２５の上部外周側に溝入れ加工を施して防振リング２７の上端部に凹部２５ａを形成した。この後、外装缶２５内に３０質量％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液からなる電解液を注入する。ついで、この外装缶２５の開口部の上部に、封口板２８ａの底面が正極用リード２６の円筒部分に接触するように配置する。ここで、封口板２８ａの上部には正極キャップ（正極外部端子）２８ｂが設けられており、この正極キャップ２８ｂ内には弁板２８ｃとスプリング２８ｄからなる弁体を備えており、封口板２８ａの中央にはガス抜き孔が形成されており、封口板２８ａと正極キャップ２８ｂとで封口体２８が形成される。

ついで、正極キャップ（正極外部端子）２８ｂの上面に一方の溶接電極（図示せず）を配置するとともに、外装缶２５の底面（負極外部端子）の下面に他方の溶接電極（図示せず）を配置する。この後、これらの一対の溶接電極間に所定の圧力を加えながら、これらの溶接電極間に電池の放電方向に所定の電圧を印加し、所定のパルス電流を流す通電処理を施した。この通電処理により、封口板２８ａの底面と正極用リード２６の周側縁との接触部分が溶接されることとなる。

このように、一対の溶接電極間に所定の圧力を加えながら、これらの溶接電極間に電圧を印加して、通電処理を施すことにより、円筒状の正極用リード２６の高さ寸法にばらつきがあっても、円筒状の正極用リード２６の周側縁と封口板２８ａの底面との間に接触点を形成することが可能となる。これにより、溶接強度に優れた溶接部を形成することができるようになる。なお、封口板２８ａの下面に小突起部を設けるか、あるいは円筒状の正極用リード２６の下面に接触する周側縁に小突起部を設けると、この小突起部に電流が集中するようになるため、一層溶接強度が大きい溶接部が形成されるようになる。

ついで、封口体２８の封口板２８ａの周縁に絶縁ガスケット２９を嵌着させ、プレス機を用いて封口体２８に加圧力を加えて、絶縁ガスケット２９の下端が外装缶２５の上部外周に設けられた凹部２５ａの位置になるまで封口体２８を外装缶２５内に押し込む。この後、外装缶２５の開口端縁２５ｂを内方にかしめて電池を封口することによりニッケル−水素蓄電池が得られる。なお、この封口時の加圧力により、円筒状の正極用リード２６は押しつぶされ、その断面形状は円形が押しつぶされた楕円形状となる。

４．集電体の変形例
上述した実施形態においては、一対の溶接電極Ｒ１，Ｒ２を中心開口１２に対して対角線方向になるように配置して溶接するために、スリット１７を設けて無効な溶接電流を減少させるための正極集電体の構造例を示したが、正極集電体としてはこれに限ることなく、一対の溶接電極Ｒ１，Ｒ２を隣接して配置して溶接するに適した構造の正極集電体とするなど種々の変形が可能である。また、上述した実施形態においては、円板状とした負極集電体を用いる例について説明したが、負極集電体についても種々の変形が可能である。以下に、これらの集電体の変形例の一例を説明する。

（１）第１変形例
この第１変形例の正極集電体３０は、図４に示すように、略円形（最大で直径が３０ｍｍ）の本体部３１の中心部に溶接電極挿入用の中心開口（直径は１０ｍｍ）３２が形成されている。また、中心開口３２の周囲から本体部３１の端部に向けて多数のバーリング孔（例えば、直径が２ｍｍで、バーリング高さが０．４ｍｍで、バーリング厚みが０．１ｍｍのもの）３３が形成されており、中心開口３２の端縁の相対向する位置に一対の略Ｕ字状バーリング孔３４が形成されている。そして、中心開口１２の端縁から３〜５ｍｍの位置に形成されたバーリング孔３５と中心開口３２とを連結するスリット３６が形成されており、本体部３１の端縁から３〜５ｍｍの位置に形成されたバーリング孔３７には端縁に向けて開口するスリット３８が形成されている。このようにスリット３６，３８を設けることにより、無効な溶接電流を減少させ、有効な溶接電流を増大させることが可能となる。

この場合、厚みが０．３ｍｍのニッケルメッキ鋼板（例えば、メッキの厚みは２μｍ）を最大で直径が３０ｍｍの略円形状になるように打抜型で打ち抜いて本体部３１を形成するとともに、この本体部３１の中心部に直径が１０ｍｍの円形孔を打ち抜いて溶接電極挿入用の中心開口３２を形成する。また、中心開口３２の周囲から本体部３１の端部に向けて、直径が２ｍｍで、バーリング高さが０．４ｍｍで、バーリング厚みが０．１ｍｍとなるように多数のバーリング孔３３を形成し、中心開口３２の端縁の対向する位置に一対の略Ｕ字状バーリング孔３４を形成する。さらに、中心開口３２の端縁から３〜５ｍｍの位置に形成されたバーリング孔３５と中心開口３２とを連結するスリット３６を形成するとともに、本体部３１の端縁から３〜５ｍｍの位置に形成されたバーリング孔３７に端縁に開口するスリット３８を形成することにより、第１変形例の正極集電体３０が得られる。

このように形成された正極集電体３０を渦巻状電極群２０ａの上部に配置して、正極集電体３０と渦巻状電極群２０ａのニッケル正極板２１の極板芯体とを溶接するには、渦巻状電極群２０ａの上端面に露出するニッケル正極板２１の極板芯体の上に正極集電体３０を載置し、この正極集電体３０の上に平面形状が扇型（開き角度が９０°のもの）である一対の溶接電極Ｒ１，Ｒ２を、図４（ｂ）に示すように、相隣接するようにして渦巻状電極群２０ａの上部の半分側に載置する。

ついで、一対の溶接電極Ｒ１，Ｒ２で正極集電体３０を押圧して、各バーリング孔３３，３４、３５，３７を正極板の極板芯体に食い込ませるようにして、一対の溶接電極Ｒ１，Ｒ２間に１回目の溶接電流を流して渦巻状電極群２０ａの上部の半分側を抵抗溶接する。この後、これらの一対の溶接電極Ｒ１，Ｒ２を正極集電体３０上で互いに反対方向にそれぞれ９０°ずつずらして移動させ、即ち、前回溶接されなかった半分側に再配置した後、これらの一対の溶接電極Ｒ１，Ｒ２間に２回目の溶接電流を流して抵抗溶接することにより、渦巻状電極群２０ａの上端面に正極集電体３０が溶接された電極体が得られる。

なお、これらの抵抗溶接時において、中心開口３２の端縁から３〜５ｍｍの位置に形成されたバーリング孔３５と中心開口３２とを連結するスリット３６が形成されており、また、本体部３１の端縁から３〜５ｍｍの位置に形成されたバーリング孔３７から端縁に開口するスリット３８が形成されているので、これらのスリット３６，３８により無効電流が遮断されるので、バーリング孔３５と中心開口３２との間、バーリング孔３７から端縁までの間に無効電流が流れることはない。

（２）第２変形例
この第２変形例の負極集電体４０は、図５に示すように、略円形（最大で直径が３０ｍｍ）の本体部４１の中心部に外装缶の缶底に溶接される舌片４２が形成されており、この舌片４２の周囲には該舌片４２に可撓性を付与するための溝部４４が形成されている。また、舌片４２の周囲から本体部４１の端部に向けて多数のバーリング孔（例えば、直径が２ｍｍで、バーリング高さが０．４ｍｍで、バーリング厚みが０．１ｍｍのもの）４３が形成されており、溝部４４の近傍に形成されたバーリング孔４５には溝部４４に連通するスリット４６が形成されている。また、本体部４１の端縁から３〜５ｍｍの位置に形成されたバーリング孔４７には端縁に開口する一対のスリット４８が形成されている。このようにスリット４６，４８を設けることにより、無効な溶接電流を減少させ、有効な溶接電流を増大させることが可能となる。

この場合、厚みが０．３ｍｍのニッケルメッキ鋼板（例えば、メッキの厚みは２μｍ）を最大で直径が３０ｍｍの略円形状になるように打抜型で打ち抜いて本体部４１を形成するとともに、この本体部４１の中心部に溝部４４を打ち抜いて舌片４２を形成する。また、舌片４２の周囲から本体部４１の端部に向けて、直径が２ｍｍで、バーリング高さが０．４ｍｍで、バーリング厚みが０．１ｍｍとなるように多数のバーリング孔４３を形成する。さらに、溝部４４の近傍に形成されたバーリング孔４５に連通するスリット４６を形成するとともに、本体部４１の端縁から３〜５ｍｍの位置に形成されたバーリング孔４７に端縁に開口する一対のスリット４８を形成することにより負極集電体４０が得られる。

このように形成された負極集電体４０を渦巻状電極群２０ａの下部に配置して、負極集電体４０と渦巻状電極群２０ａの水素吸蔵合金負極２２の極板芯体とを溶接するには、渦巻状電極群２０ａの下端面に露出する水素吸蔵合金負極２２の極板芯体の上に負集電体４０を載置する。ついで、この負極集電体４０の上に平面形状が扇型（開き角度が９０°のもの）である一対の溶接電極Ｒ１，Ｒ２を載置する。このとき、一対の溶接電極Ｒ１，Ｒ２は、図５（ｂ）に示すように、本体部４１の中心部に形成された舌片４２に対して対角線方向になるように配置する。

ついで、一対の溶接電極Ｒ１，Ｒ２で負極集電体４０を押圧することにより、各バーリング孔４３，４５，４７は極板群より若干突出した正極板の極板芯体に食い込むこととなる。これにより、一対の溶接電極Ｒ１，Ｒ２間に１回目の溶接電流を流して抵抗溶接する。この後、これらの一対の溶接電極Ｒ１，Ｒ２を負極集電体４０上でそれぞれ９０°ずつ位置をずらして移動させた後、これらの一対の溶接電極Ｒ１，Ｒ２間に２回目の溶接電流を流して抵抗溶接することにより、渦巻状電極群２０ａの下端面に負極集電体４０が溶接された電極体が得られる。

なお、これらの抵抗溶接時において、溝部４４の近傍に形成されたバーリング孔４５には溝部４４に連通するスリット４６が形成されており、また、本体部４１の端縁から３〜５ｍｍの位置に形成されたバーリング孔４７に端縁に開口する一対のスリット４８が形成されているので、これらのスリット４６，４８により無効電流が遮断されるので、バーリング孔４５と溝部４４との間、バーリング孔４７から端縁までの間に無効電流が流れることはない。ついで、このようにして得られた電極体を外装缶２５（図３参照）内に挿入し、正極集電体に形成された溶接電極挿入用の開口から溶接電極を挿入して抵抗溶接を行うと、負極集電体４０の中心部に形成された舌片４２が外装缶の缶底に溶接される。

以上に詳述したように、本発明においては、集電体上を流れる無効電流の最短の経路上の狭隙部にスリットが形成されていると、抵抗溶接時の無効電流がスリットにより遮断されるため、狭隙部に無効電流が流れることがなくなる。この結果、集電体の焼き切れの発生を抑制することが可能となって、焼き切れに起因する極板群でのショートの発生を防止することができるようになって、信頼性が向上する。また、極板から均等に集電できるようになるため、高電圧で高エネルギー密度の蓄電池が得られるようになる。

なお、スリットにもバーリング部を形成するようにすれば、バーリング孔と同様に、スリットにおいても電極群から集電できるようにすることもできる。この場合、スリットに形成したバーリング部の分だけ集電効率が向上し、出力特性を高めることができる。
また、上述した実施の形態においては、本発明をニッケル−水素蓄電池に適用する例について説明したが、本発明はニッケル−水素蓄電池以外にも、ニッケル−カドミウム蓄電池、リチウム二次電池などの密閉型蓄電池に適用しても同様の効果が得られることは明らかである。

本実施形態の正極集電体を示す平面図であり、図１（ａ）は正極集電体のみを示す平面図であり、図１（ｂ）は正極集電体上に一対の溶接電極を配置した状態を示す平面図である。 電極群の上部に図１に示す正極集電体を配置し、これに一対の溶接電極を配置して電極群に正極集電体を溶接して電極体とする状態を模式的に示す斜視図である。 電極体を外装缶内に収納して完成されたニッケル−水素蓄電池を示す断面図である。 変形例の正極集電体を示す平面図であり、図４（ａ）は正極集電体のみを示す平面図であり、図４（ｂ）は正極集電体上に一対の溶接電極を配置した状態を示す平面図である。 変形例の負極集電体を示す平面図であり、図５（ａ）は負極集電体のみを示す平面図であり、図５（ｂ）は負極集電体上に一対の溶接電極を配置した状態を示す平面図である。 従来例の正極集電体を示す平面図であり、図６（ａ）は正極集電体のみを示す平面図であり、図６（ｂ）は正極集電体上に一対の溶接電極を配置した状態を示す平面図である。

符号の説明

１０…正極集電体、１１…本体部、１２…中心開口、１３…バーリング孔、１４…略Ｕ字状バーリング孔、１５…開口近傍のバーリング孔、１６…スリット、１７…スリット、２０ａ…渦巻状電極群、２１ ニッケル正極板、２２…水素吸蔵合金負極板、２４…負極集電体、２５…外装缶、２５ａ…凹部、２５ｂ…開口端縁（かしめ部）、２６…正極用リード、２６ａ…開口、２７…防振リング、２８…封口体、２８ａ…封口板、２８ｂ…正極キャップ、２８ｃ…弁板、２８ｄ…スプリング、２９…絶縁ガスケット、３０…正極集電体、３１…本体部、３２…中心開口、３３…バーリング孔、３４…略Ｕ字状バーリング孔、３５…開口近傍のバーリング孔、３６…スリット、３７…端部のバーリング孔、３８…スリット、４０…負極集電体、４１…本体部、４２…舌片、４３…バーリング孔、４４…溝部、４５…舌片近傍のバーリング孔、４６…スリット、４７…端部のバーリング孔、４８…スリット

Claims (3)

1. 正極板と負極板がセパレータを介して渦巻状に巻回された電極群の両端部に一対の集電体が溶接された電極体を一方極の端子を兼ねる金属製外装缶内に備え、この外装缶の開口部が絶縁体を介して他方極の端子を兼ねる封口体により密封された蓄電池であって、
   前記集電体は略円形状で、その中心部に溶接電極挿入用の開口あるいは前記外装缶の缶底に接続される舌片が形成されているとともに、前記開口あるいは舌片の周囲から該集電体の外周部に向けて多数のバーリング孔が形成されており、
   前記集電体の上面に一対の溶接電極を配置して該一対の溶接電極に電圧が印加されて溶接電流が流れた際に該集電体上を流れる無効電流の最短の経路上の狭隙部にスリットが形成されていることを特徴とする蓄電池。
2. 前記スリットは、前記溶接電極挿入用の開口と該開口に最近接するバーリング孔との間、前記舌片の近傍に形成された空隙部と該空隙部に最近接するバーリング孔との間、あるいは前記集電体の端縁近傍のバーリング孔と端縁との間に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電池。
3. 前記溶接電極挿入用の開口の周囲に形成された前記一対のスリットに対して９０°直交する位置に当該開口に開口する一対の略Ｕ字状バーリング孔が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蓄電池。
   

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