JP3444944B2 - 円筒形電池 - Google Patents

円筒形電池

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英明 小澤
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  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、渦巻状電極群を有する
円筒形電池に関する。
【0002】
【従来の技術】ニッケルカドミウム蓄電池に代表される
円筒形アルカリ蓄電池は、従来から、正極と負極とをセ
パレータを介して巻回して渦巻状電極群を形成し、この
渦巻状電極群を金属ケース内に収容すると共に、正極か
ら導出されたリードタブが溶接された封口板が嵌合一体
化された絶縁ガスケットを金属ケースの開口端の径小部
に載置し、ケース開口端を内方に屈曲させて固定・密閉
化することによって構成されている。
【0003】また、電極群の移動を押えるために、金属
ケースの開口端径小部と電極群上面との間に絶縁リング
を介したり、あるいは絶縁ガスケットに電極群の移動を
抑制する目的で、電極群上面と接する環状の押え部や、
さらには正極のリードタブと干渉する部分を切り欠いた
押え部を設けることが行われてきた。
【0004】ところで、円筒形アルカリ蓄電池の正極板
や負極板としては、ニッケル粉末の焼結基板に溶液状の
活物質を含浸充填したものが古くから用いられてきた
が、近年蓄電池に対する高容量化の要求に伴って、正極
や負極に高充填密度化が可能な非焼結式極板、特にペー
スト式極板が採用されるようになってきている。
【0005】このような非焼結式極板は、上述したよう
に活物質の高充填密度化が可能である反面、焼結式極板
と比較すると強度が著しく劣り、脆いという欠点を有し
ている。従って、電池に落下や衝撃によって封口板と垂
直方向に力が加わった場合には、前述したような電極群
の移動抑制策が施されていたとしても、電極板の僅かな
移動により、その上端部が集中的に圧迫されて崩れてし
まうことから、短絡を引き起こしやすいという問題を有
していた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、非焼
結式極板を有する円筒形アルカリ蓄電池では、非焼結式
極板の脆さに起因して、電池に落下等によって封口板と
垂直方向に力が加わった場合に、電極板の上端部が崩れ
て短絡を引き起こしやすいという問題があった。本発明
は、このような課題に対処するためになされたもので、
電池が落下したような場合においても、電極板上端部の
崩れを効果的に抑制することによって、短絡等の発生を
防止し、信頼性を大幅に高めた円筒形電池を提供するこ
とを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の円筒形電池は、
一端が開口された有底円筒状の金属ケースと、前記金属
ケース内に収容され、正極および負極をセパレータを介
して対向させた渦巻状電極群と、前記正極または負極か
ら導出されたリードタブと、前記リードタブに接続され
た封口板が一体化された絶縁ガスケットを有し、前記金
属ケースの開口端を内方に屈曲させることにより前記金
属ケースに固定された封口蓋体とを具備する円筒形電池
において、前記絶縁ガスケットは、前記金属ケースの開
口端側の内面と接する環状部と、前記環状部の下端部か
ら内方に向けて前記渦巻状電極群の上面と接する面が平
面状となるように設けられ、前記リードタブの挿入部分
を切り欠いた押え部と、前記押え部上に立設され、外周
が前記環状部と同心円状の支柱部とを有することを特徴
としている。
【0008】また、上記円筒形電池において、前記絶縁
ガスケットの押え部は、前記渦巻状電極群の上面と接す
る面の面積が前記渦巻状電極群の上面面積の 45%以上で
あること、さらには前記絶縁ガスケットの支柱部は、そ
の高さが前記押え部の上面から前記封口板下面までの距
離の50〜100%の範囲であることを特徴としている。
【0009】
【作用】本発明の円筒形電池においては、渦巻状電極群
の上面と接する面を平面状とした絶縁ガスケットの押え
部上に、外周が環状部と同心円状の支柱部を立設してい
る。従って、例えば電池が端子方向に落下した場合のよ
うに、電極群が封口板方向に移動する力を受けた際に
も、絶縁ガスケットの押え部の移動を抑制することがで
きると共に、電極群上面に対して加わる力を上面全体に
分散させることができる。これらによって、例えば強度
が比較的弱い非焼結式極板を用いた場合においても、電
極板上部の損傷を著しく低減することができるため、内
部短絡の発生、またそれに起因する発熱や漏液の発生を
抑制することができる等、円筒形電池の故障発生を防ぐ
ことが可能となる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0011】図1は、本発明の円筒形電池を適用した一
実施例のAサイズ円筒形ニッケル水素蓄電池の概略構成
を示す図である。同図において、1は負極端子を兼ねる
一端が開口(1a)された有底円筒状の金属ケースであ
る。この金属ケース1内には、正極と負極とをセパレー
タを介して対向させて巻回した渦巻状電極群2が収容さ
れていると共に、電解液が注入されている。
【0012】上記渦巻状電極群2における正極は、例え
ば三次元網状構造のニッケル基板の端部を基板の長手方
向に加圧して集電端子取付け部とし、この取付け部以外
の部分に水酸化ニッケルを主体とするペースト状活物質
を充填し、乾燥、圧延した後、リードタブ3として金属
片を溶接して取付け、打ち抜きプレスにより所望形状と
したペースト式極板である。また負極は、例えばパンチ
ドメタルを基板とし、この基板に水素吸蔵合金を主体と
するペースト状活物質を塗工し、乾燥、圧延した後、打
ち抜きプレスにより所望形状としたペースト式極板であ
る。そして、これら正極と負極とを、例えばポリオレフ
ィン系不織布からなるセパレータを介して、正極が全面
対向するように巻回して渦巻状電極群2が構成されてい
る。
【0013】渦巻状電極群2から突出した正極のリード
タブ3は、その先端を封口板4に溶接することにより接
続されている。封口板4の中央部には孔4aが設けられ
ており、この孔4aを塞ぐように、弁室5a内に合成ゴ
ム製の弁体6が圧縮状態で収容されたメタルトップ(正
極端子)5が固着されている。上記封口板4は、絶縁ガ
スケット7内に嵌合一体化されており、これらにより封
口蓋体8が構成されている。
【0014】上記絶縁ガスケット7は、図2に示すよう
に、金属ケース1の開口端1a側の内面と接する環状部
9を有しており、この環状部9は封口板4が嵌合し得る
内径を有すると共に、封口板4の設置位置となる段部9
aが設けられている。この環状部9の下端部には、渦巻
状電極群2の上面2aと接する下面10aが平面状とな
るように、内方に向けて押え部10が設けられている。
この押え部10の中央付近には、上記リードタブ3の挿
入部分となる切り欠き部10bが設けられている。ま
た、押え部10上の端部付近には、支柱部11が立設さ
れている。この支柱部11は、その外周が上記環状部9
と同心円状とされており、内側は切り欠き部10bに沿
った形状とされている。
【0015】この実施例のニッケル水素蓄電池において
は、上述したような下面10aが平面状とされた押え部
10と、外周が環状部9と同心円状とされた支柱部11
とを有する絶縁ガスケット7を用いることにより、例え
ば電池が端子方向に落下した場合のように、渦巻状電極
群2が封口板4方向に移動する力を受けた際にも、絶縁
ガスケット7の押え部10の移動を抑制することができ
る。また、渦巻状電極群2の上面2aに対して同心円状
に力が加わるようにし、その力を上面2a全体に分散さ
せることを可能にしている。これらによって、強度が比
較的弱いペースト式極板上部の損傷を著しく低減するこ
とができる。
【0016】上述した絶縁ガスケット7の押え部10
は、渦巻状電極群2の上面2aと接する下面10aの面
積を渦巻状電極群2の上面2aの面積の 45%以上とする
ことが好ましい。渦巻状電極群2の上面2aと接する面
積があまり少ないと、支柱部11により押え部10の移
動を抑制したとしても、上面2aに加わる力が不均一と
なるため、渦巻状電極群2上部の損傷を招きやすくな
る。また、絶縁ガスケット7の支柱部11の高さhは、
押え部9の上面から封口板4の下面までの距離lの50〜
100%の範囲とすることが好ましい。高さhが距離lの 5
0%未満であると、平面部がたわんでしまうことにより、
押え部10の移動を十分に抑制することができず、渦巻
状電極群2上部の損傷を招きやすくなる。
【0017】また、絶縁ガスケット7の構成材料として
は、各種絶縁材料を使用することが可能であるものの、
弾性を有すると共に、上述したような形状を作製しやす
いことから、樹脂系絶縁材料を用いることが好ましい。
【0018】上述したような封口蓋体8は、渦巻状電極
群2が収容された金属ケース1の開口端1a内に挿入さ
れ、かつ開口端1a側に設けられた径小部1b上に載置
され、金属ケース1の開口端1aを内方にカーリングす
ることにより金属ケース1に固定されている。そして、
この固定された封口蓋体8により金属ケース1が密閉さ
れて、円筒形ニッケル水素蓄電池が構成されている。
【0019】上記構成を有するニッケル水素蓄電池は、
例えば以下のようにして製造される。すなわち、まず上
述したような手法により作製したペースト式極板からな
る正極と負極をセパレータを介して巻回して渦巻状電極
群2を形成する。この渦巻状電極群2を金属ケース1内
に挿入し、さらに電解液を注入した後、絶縁ガスケット
7に嵌合された封口板4に、リードタブ3の先端を溶
接、接続し、リードタブ3を折り込んで封口蓋体8を金
属ケース1の開口端1a側から挿入配置する。そして、
所望の工程を経て、金属ケース1の開口端1aを内方に
カーリングして、封口蓋体8を金属ケース1に密閉固定
することにより、円筒形ニッケル水素蓄電池が得られ
る。
【0020】次に、上記ニッケル水素蓄電池の具体例と
その評価結果について述べる。
【0021】実施例1 幅 7mmの切り欠き部10bを有し、下面(平面部)10
aの面積を渦巻状電極群2の上面2aの面積の 45%に設
定した、厚さ 0.6mmの押え部9と、この押え部9から高
さ(h) 1.2mmで立設させた支柱部11(押え部9の上
面から封口板4の下面までの距離lは 1.2mm、h/l比
は100%)とを具備する絶縁ガスケット7を、ナイロン
6.6を用いて作製した。このような絶縁ガスケット7
を用いて、上記構成の円筒形ニッケル水素蓄電池を50個
作製した。なお、正極の形状は43×110mm、負極の形状
は43× 150mm、セパレータの幅は45mmとした。これら正
極および負極の構成は前述した通りである。
【0022】実施例2 上記実施例1において、支柱部11の高さhを 0.6mm
(h/l比は50%)とした絶縁ガスケットを用いる以外
は、実施例1と同様にして、50個の円筒形ニッケル水素
蓄電池を作製した。
【0023】比較例1 上記実施例1において、支柱部11を削除した絶縁ガス
ケットを用いる以外は、実施例1と同様にして、50個の
円筒形ニッケル水素蓄電池を作製した。
【0024】参考例 上記実施例1において、切り欠き部10bの幅を 9mmと
し、下面(平面部)10aの面積を渦巻状電極群2の上
面2aの面積の 35%に設定した絶縁ガスケットを用いる
以外は、実施例1と同様にして、50個の円筒形ニッケル
水素蓄電池を作製した。
【0025】上述した実施例1、2、比較例1および参
考例による各50個のニッケル水素蓄電池を用いて、それ
ぞれ1.5mの落下試験を 3回行い、試験後の電圧特性を調
べた。試験結果として、電圧の異常低下が発生した電池
の個数を表1に示す。
【0026】
【表1】 表1から明らかなように、本発明を適用した実施例1、
2による円筒形ニッケル水素蓄電池は、落下による電圧
の異常低下品の発生もなく、短絡による電解液の漏液等
の不具合も認められなかった。このように、絶縁ガスケ
ット7の押え部10の移動を抑制すると共に、渦巻状電
極群2の上面2aに加わる力を上面2a全体に分散させ
ることによって、強度が比較的弱いペースト式極板上部
の損傷を著しく低減することができる。従って、内部短
絡の発生、またそれに起因する発熱や漏液の発生を抑制
することができる等、円筒形電池の故障発生を有効に防
ぐことが可能となる。
【0027】なお、上記実施例においては、非焼結極板
としてペースト式極板を正極および負極の両方に用いた
円筒形ニッケル水素蓄電池に、本発明を適用した例につ
いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、正極および負極の一方としてペースト式極板を採用
した円筒形電池、さらにペースト式極板以外の非焼結極
板を用いた円筒形電池等、種々の渦巻状電極群を有する
円筒形電池に対して有効である。また、従来通りの焼結
式極板を用いる場合においても、より一層の信頼性の向
上を図ることができるため有効である。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の円筒形電
池によれば、電池が落下したような場合においても、電
極板上端部の損傷、特に強度が比較的弱い非焼結式極板
を用いた際の上部損傷を効果的に抑制することができ
る。これによって、内部短絡やそれに起因する発熱や漏
液の発生等を大幅に抑制することが可能となり、円筒形
電池の信頼性を大幅に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例による円筒形ニッケル水素
蓄電池の概略構成を示す断面図である。
【図2】 図1に示す円筒形ニッケル水素蓄電池に用い
た絶縁ガスケットを示す図であって、(a)はその平面
図、(b)はそのA−A断面図である。
【符号の説明】
1……金属ケース 2……渦巻状電極群 3……リードタブ 4……封口板 7……絶縁ガスケット 8……封口蓋体 9……環状部 10…押え部 11…支柱部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 平2−49064(JP,U) 実開 平2−69359(JP,U) 実開 昭60−75958(JP,U) 実開 昭61−133936(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 2/08 H01M 2/06 H01M 10/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一端が開口された有底円筒状の金属ケー
    スと、前記金属ケース内に収容され、正極および負極を
    セパレータを介して対向させた渦巻状電極群と、前記正
    極または負極から導出されたリードタブと、前記リード
    タブに接続された封口板が一体化された絶縁ガスケット
    を有し、前記金属ケースの開口端を内方に屈曲させるこ
    とにより前記金属ケースに固定された封口蓋体とを具備
    する円筒形電池において、 前記絶縁ガスケットは、前記金属ケースの開口端側の内
    面と接する環状部と、前記環状部の下端部から内方に向
    けて前記渦巻状電極群の上面と接する面が平面状となる
    ように設けられ、前記リードタブの挿入部分を切り欠い
    た押え部と、前記押え部上に立設され、外周が前記環状
    部と同心円状の支柱部とを有することを特徴とする円筒
    形電池。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の円筒形電池において、 前記絶縁ガスケットの押え部は、前記渦巻状電極群の上
    面と接する面の面積が前記渦巻状電極群の上面面積の 4
    5%以上であることを特徴とする円筒形電池。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の円筒形電池において、 前記絶縁ガスケットの支柱部は、その高さが前記押え部
    の上面から前記封口板下面までの距離の50〜100%の範囲
    であることを特徴とする円筒形電池。
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