JP2014026892A - 円筒型二次電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】封口後の集電リードの最頂部と封口板が接触して、缶底膨れや封口体湾曲が生じ、一定電池全高が得られないという問題を主に解決する。
【解決手段】一方極の端子を兼ねる開口部を備えた円筒電池缶と、前記開口部に配置される他方極の端子を兼ねる円形封口体と、前記円筒電池缶内に収容される正・負極の少なくとも一方の端部に集電体が接続された電極体とを備えた円筒型二次電池において、前記正または負の電極の少なくとも一方と前記他方極の端子との間が、集電リードを介して接続されており、前記集電リードは、接続される前記集電体と同外径となる平面部、及び皿状に形成された頭頂部を有し、前記頭頂部と前記封口体が接続されており、電池封口後の前記集電リードの最頂部が前記封口板と接触しておらず、且つ、前記最頂部の封口板が電池外装部に向けて凸形状を有している。
【選択図】 図１
【解決手段】一方極の端子を兼ねる開口部を備えた円筒電池缶と、前記開口部に配置される他方極の端子を兼ねる円形封口体と、前記円筒電池缶内に収容される正・負極の少なくとも一方の端部に集電体が接続された電極体とを備えた円筒型二次電池において、前記正または負の電極の少なくとも一方と前記他方極の端子との間が、集電リードを介して接続されており、前記集電リードは、接続される前記集電体と同外径となる平面部、及び皿状に形成された頭頂部を有し、前記頭頂部と前記封口体が接続されており、電池封口後の前記集電リードの最頂部が前記封口板と接触しておらず、且つ、前記最頂部の封口板が電池外装部に向けて凸形状を有している。
【選択図】 図１
Description
本発明は、アルカリ蓄電池などの二次電池に係り、集電体と封口体とを集電リードを介して接続された円筒型二次電池に関する。
車載用電池のよう高出力電源用途では、構成部材の抵抗が大きいと発熱によるエネルギーロスが生じるため、電池内部抵抗を低減することが望まれる。従来、円筒型二次電池では集電体と封口体を電気的に接続する集電リードとして特許文献１（特開2012-094473）で示されるような、円盤型の集電リード構造（図４参照）が提案されている。
ところで、特許文献１で示される集電リードは、接続される集電体と同外径となる平面部、及び皿状に形成された頭頂部を有した円盤形状で、図２のように集電リードの頭頂部と封口体が溶接されている。更なる低抵抗化を目的に集電リードの母材を厚くすることで、出力特性の向上が確認できる反面、集電リードの潰れ荷重量が大きくなり、封口時の押圧力により缶底膨れや、封口体湾曲が生じてしまい、一定の電池全高が得られない課題があった。この時、集電リードの円盤外径を大きくすることで、集電リードの潰れ荷重量を小さくすることができるが、図３のように、封口後の集電リードの最頂部と封口板が接触してしまい、同様に缶底膨れや、封口体湾曲が生じ一定電池全高が得られず、依然課題が残るようになった。
そこで、本発明は上記のような問題を解決し、封口後の集電リードの最頂部と封口体の接触を防止することにより、一定の電池全高が得られ、低抵抗な電池の提供を可能とするものである。
上記課題を解決するために本発明では、一方極の端子を兼ねる開口部を備えた円筒電池缶と、前記開口部に配置される他方極の端子を兼ねる円形封口体と、前記円筒電池缶内に収容される正・負極の少なくとも一方の端部に集電体が接続された電極体とを備えた円筒型二次電池において、前記正または負の電極の少なくとも一方と前記他方極の端子との間が、集電リードを介して接続されており、前記集電リードは、接続される前記集電体と同外径となる平面部、及び皿状に形成された頭頂部を有し、前記頭頂部と前記封口体が接続されており、電池封口後の前記集電リードの最頂部が前記封口板と接触しておらず、且つ、前記最頂部の封口板が電池外装部に向けて凸形状を有していることを特徴とする円筒型二次電池。
以上の構成を有する本発明の円筒型二次電池は、図1に示すように、封口板を電池外装側に凸形状とすることで、封口後の集電リードの最頂部と封口体が接触しない構造を有しているため、集電リードの母材を厚く設定することができ、缶底膨れや、封口体が湾曲することなく一定の電池全高が得られる。この時、電池封口時に付加される押圧力により集電リードの頭頂部が変形し、封口体下面突出部と面接触を維持しており、低抵抗な電池の
提供を可能となる。
提供を可能となる。
ついで、本発明の実施の形態を以下に詳細に説明するが、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。
１．電極体作製
本発明及び比較例の円筒型二次電池の電極体１０は、ニッケル正極板と水素吸蔵合金負極板とを備えており、ニッケル正極板は、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ニッケル焼結多孔体内に充填して作製されている。一方、水素吸蔵合金負極板は、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、所定の厚みになるまで圧延して作製されている。
本発明及び比較例の円筒型二次電池の電極体１０は、上記焼結式ニッケル正極板と水素吸蔵合金負極板との間にセパレータを介在させて渦巻状に巻回して、渦巻状電極群を作製した。具体的には、この渦巻状電極群の上端面には、ニッケル正極板の極板芯体であるパンチングメタルの端部が露出し、また、下端面には水素吸蔵合金負極板の極板芯体であるパンチングメタルの端部が露出している。そして、この渦巻状電極群の上端面に露出する正極芯体に多数の開口を有する円板状の正極集電体１１を溶接すると共に、下端面に露出する負極芯体に多数の開口を有する円板状の負極集電体１２を溶接して渦巻状電極体を作製している。
本発明及び比較例の円筒型二次電池の電極体１０は、ニッケル正極板と水素吸蔵合金負極板とを備えており、ニッケル正極板は、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ニッケル焼結多孔体内に充填して作製されている。一方、水素吸蔵合金負極板は、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、所定の厚みになるまで圧延して作製されている。
本発明及び比較例の円筒型二次電池の電極体１０は、上記焼結式ニッケル正極板と水素吸蔵合金負極板との間にセパレータを介在させて渦巻状に巻回して、渦巻状電極群を作製した。具体的には、この渦巻状電極群の上端面には、ニッケル正極板の極板芯体であるパンチングメタルの端部が露出し、また、下端面には水素吸蔵合金負極板の極板芯体であるパンチングメタルの端部が露出している。そして、この渦巻状電極群の上端面に露出する正極芯体に多数の開口を有する円板状の正極集電体１１を溶接すると共に、下端面に露出する負極芯体に多数の開口を有する円板状の負極集電体１２を溶接して渦巻状電極体を作製している。
２．集電リード作製
本発明及び比較例の円筒型二次電池の集電リード１３は、特開2012-094473の方法に従い、以下の形状のものを使用した。
＜従来例1＞
母材厚み0.3mmのニッケルメッキ鋼板を用いて、円盤外径18mmの集電リードを作製した。
＜従来例2＞
母材厚み0.4mmのニッケルメッキ鋼板を用いて、円盤外径18mmの集電リードを作成した。
＜従来例3、実施例1＞
母材厚み0.4mmのニッケルメッキ鋼板を用いて、円盤外径23mmの集電リードを作製した。
本発明及び比較例の円筒型二次電池の集電リード１３は、特開2012-094473の方法に従い、以下の形状のものを使用した。
＜従来例1＞
母材厚み0.3mmのニッケルメッキ鋼板を用いて、円盤外径18mmの集電リードを作製した。
＜従来例2＞
母材厚み0.4mmのニッケルメッキ鋼板を用いて、円盤外径18mmの集電リードを作成した。
＜従来例3、実施例1＞
母材厚み0.4mmのニッケルメッキ鋼板を用いて、円盤外径23mmの集電リードを作製した。
３．封口体作製
＜従来例1,2,3＞
封口板１３は、プレス加工にて、電池内方となる下方に突出する弁体収納部１５を形成し、作製した。この弁体収納部に、弁板１６とスプリング１７を配し、正極キャップ１８と封口板１４をスポット溶接して封口体１９とし、最後にガスケット２０を挿入して完成体とした。
＜実施例1＞
封口板１４は、プレス加工にて、電池内方となる下方に突出する弁体収納部１５を形成すると共に、電池外装に向けて凸部２１を形成し、作製した。この時、凸部形状の段高さ
は0.2mmとした。この弁体収納部１５に、弁板１６とスプリング１７を配し、正極キャップ１８と封口板１４をスポット溶接して封口体１９とし、最後にガスケット２０を挿入して完成体とした。
＜従来例1,2,3＞
封口板１３は、プレス加工にて、電池内方となる下方に突出する弁体収納部１５を形成し、作製した。この弁体収納部に、弁板１６とスプリング１７を配し、正極キャップ１８と封口板１４をスポット溶接して封口体１９とし、最後にガスケット２０を挿入して完成体とした。
＜実施例1＞
封口板１４は、プレス加工にて、電池内方となる下方に突出する弁体収納部１５を形成すると共に、電池外装に向けて凸部２１を形成し、作製した。この時、凸部形状の段高さ
は0.2mmとした。この弁体収納部１５に、弁板１６とスプリング１７を配し、正極キャップ１８と封口板１４をスポット溶接して封口体１９とし、最後にガスケット２０を挿入して完成体とした。
４．電池作製
前述の方法で形成した渦巻状電極体に対し、正負極集電体を溶接した後、集電リード１３は、平面部に複数配置のプロジェクションに溶接用の電極板を垂直に立ててスポット溶接した。続けてアルカリ電解液を注入後、封口体の底面凸部と集電リード１２の頭頂部を溶接し、パンチにより封口、活性化充放電を行って、公称容量6.5Ahの円筒型ニッケル水素蓄電池を作製した。前述のパンチにより集電リード１２の頭頂部が押し潰され、封口体下面突出部と面接触することとなる。集電リード、及び封口体以外の構成部材は、従来例、実施例で同一のものを使用した。
前述の方法で形成した渦巻状電極体に対し、正負極集電体を溶接した後、集電リード１３は、平面部に複数配置のプロジェクションに溶接用の電極板を垂直に立ててスポット溶接した。続けてアルカリ電解液を注入後、封口体の底面凸部と集電リード１２の頭頂部を溶接し、パンチにより封口、活性化充放電を行って、公称容量6.5Ahの円筒型ニッケル水素蓄電池を作製した。前述のパンチにより集電リード１２の頭頂部が押し潰され、封口体下面突出部と面接触することとなる。集電リード、及び封口体以外の構成部材は、従来例、実施例で同一のものを使用した。
５．出力測定
前述の電池（実施例1、従来例1,2,3）を用いて、25℃の温度雰囲で、電池容量（公称容量）に対して1Itの充電レートで電池容量の50%まで充電（SOC50%）を行った。この後、20A充電→休止→40A放電→休止→40A充電→休止→80A放電→休止→60A充電→休止→120A放電→休止→80A充電→休止→160A放電→休止→100A充電→休止→200A放電の順に、10秒間の放電と20秒間の充電、および30分間の休止を繰り返し行った。そして、各10秒間の放電を行った時点の電池電圧（V）を放電電流（A）に対しプロットし、最小二乗法で求めた直線が0.9Vに達するときの電流値を出力(A)として求めた。
前述の電池（実施例1、従来例1,2,3）を用いて、25℃の温度雰囲で、電池容量（公称容量）に対して1Itの充電レートで電池容量の50%まで充電（SOC50%）を行った。この後、20A充電→休止→40A放電→休止→40A充電→休止→80A放電→休止→60A充電→休止→120A放電→休止→80A充電→休止→160A放電→休止→100A充電→休止→200A放電の順に、10秒間の放電と20秒間の充電、および30分間の休止を繰り返し行った。そして、各10秒間の放電を行った時点の電池電圧（V）を放電電流（A）に対しプロットし、最小二乗法で求めた直線が0.9Vに達するときの電流値を出力(A)として求めた。
６．出力特性と缶底膨れ量
表1に電池全高、及び出力測定の結果を示す。従来例1、従来例2において、母材厚みを0.3mmから0.4mmにした場合の出力特性は、従来例1を100とした時、従来例2で105となり、出力特性の向上を確認した。しかしながら、母材を厚くすると集電リードが潰れ難くなったために、缶底膨れや、封口体湾曲が生じしてしまい、電池全高は、従来例1に対し、従来例2で0.4mm大きく一定の電池全高が得られないことを確認した。
従来例3の円盤外径を大きくすることで、出力特性は従来例1を100とした時、従来例3で105となり出力特性の向上を確認した。しかしながら、集電リードが潰れ易くなる一方で、図3に示すように、封口後の集電リードの最頂部と封口板が接触してしまい、缶底膨れや、封口体湾曲が生じてしまい、電池全高は、従来例1に対し、従来例3で0.3mm大きくなった。
実施例1では、図1に示すように封口板が電池外装側に向けて凸形状となっているため、封口後の集電リード最頂部と封口板は接触せず、缶底膨れや、封口体湾曲が生じないことを確認した。このときの、電池全高は、従来例1と同等と一定の電池全高が得られており、出力特性は、従来例1の出力を100とした時、実施例1で105と出力特性の向上を確認した。
このように、本発明は、集電リード鋼板を厚くても、缶底膨れや封口体湾曲を抑制することで一定の電池全高が得られ、高出力で高品質の電池を提供することができる。
表1に電池全高、及び出力測定の結果を示す。従来例1、従来例2において、母材厚みを0.3mmから0.4mmにした場合の出力特性は、従来例1を100とした時、従来例2で105となり、出力特性の向上を確認した。しかしながら、母材を厚くすると集電リードが潰れ難くなったために、缶底膨れや、封口体湾曲が生じしてしまい、電池全高は、従来例1に対し、従来例2で0.4mm大きく一定の電池全高が得られないことを確認した。
従来例3の円盤外径を大きくすることで、出力特性は従来例1を100とした時、従来例3で105となり出力特性の向上を確認した。しかしながら、集電リードが潰れ易くなる一方で、図3に示すように、封口後の集電リードの最頂部と封口板が接触してしまい、缶底膨れや、封口体湾曲が生じてしまい、電池全高は、従来例1に対し、従来例3で0.3mm大きくなった。
実施例1では、図1に示すように封口板が電池外装側に向けて凸形状となっているため、封口後の集電リード最頂部と封口板は接触せず、缶底膨れや、封口体湾曲が生じないことを確認した。このときの、電池全高は、従来例1と同等と一定の電池全高が得られており、出力特性は、従来例1の出力を100とした時、実施例1で105と出力特性の向上を確認した。
このように、本発明は、集電リード鋼板を厚くても、缶底膨れや封口体湾曲を抑制することで一定の電池全高が得られ、高出力で高品質の電池を提供することができる。
１０…電極体、１１…正極集電体、１２…負極集電体、１３…集電リード、１４…封口板、１５…弁体収納部、１６…弁板、１７…スプリング、１８…正極キャップ、１９…封口体、２０…ガスケット、２１…凸部
Claims (1)
- 一方極の端子を兼ねる開口部を備えた円筒電池缶と、前記開口部に配置される他方極の端子を兼ねる円形封口体と、前記円筒電池缶内に収容される正・負極の少なくとも一方の端部に集電体が接続された電極体とを備えた円筒型二次電池において、前記正または負の電極の少なくとも一方と前記他方極の端子との間が、集電リードを介して接続されており、前記集電リードは、接続される前記集電体と同外径となる平面部、及び皿状に形成された頭頂部を有し、前記頭頂部と前記封口体が接続されており、電池封口後の前記集電リードの最頂部が前記封口板と接触しておらず、且つ、前記最頂部の封口板が電池外装部に向けて凸形状を有していることを特徴とする円筒型二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012167867A JP2014026892A (ja) | 2012-07-30 | 2012-07-30 | 円筒型二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012167867A JP2014026892A (ja) | 2012-07-30 | 2012-07-30 | 円筒型二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014026892A true JP2014026892A (ja) | 2014-02-06 |
Family
ID=50200348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012167867A Pending JP2014026892A (ja) | 2012-07-30 | 2012-07-30 | 円筒型二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2014026892A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110892556A (zh) * | 2018-02-05 | 2020-03-17 | 株式会社Lg化学 | 电池模块以及包括所述电池模块的电池组和汽车 |
| CN115051123A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-09-13 | 楚能新能源股份有限公司 | 一种全极耳电芯结构 |
| WO2022270432A1 (ja) * | 2021-06-25 | 2022-12-29 | 三洋電機株式会社 | 密閉電池 |
-
2012
- 2012-07-30 JP JP2012167867A patent/JP2014026892A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110892556A (zh) * | 2018-02-05 | 2020-03-17 | 株式会社Lg化学 | 电池模块以及包括所述电池模块的电池组和汽车 |
| CN110892556B (zh) * | 2018-02-05 | 2022-06-17 | 株式会社Lg新能源 | 电池模块以及包括所述电池模块的电池组和汽车 |
| WO2022270432A1 (ja) * | 2021-06-25 | 2022-12-29 | 三洋電機株式会社 | 密閉電池 |
| CN115051123A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-09-13 | 楚能新能源股份有限公司 | 一种全极耳电芯结构 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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