JP3501656B2 - 蓄電素子 - Google Patents

蓄電素子

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JP3501656B2
JP3501656B2 JP22502698A JP22502698A JP3501656B2 JP 3501656 B2 JP3501656 B2 JP 3501656B2 JP 22502698 A JP22502698 A JP 22502698A JP 22502698 A JP22502698 A JP 22502698A JP 3501656 B2 JP3501656 B2 JP 3501656B2
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  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は蓄電素子の改良に関
する。 【0002】 【従来の技術】本発明者らは、先に特願平9−1030
50号「蓄電素子」で蓄電素子の正・負極板の一辺に活
物質を塗装しない未塗装部分を設け、この未塗装部分に
正・負極端子を当てることにより組立てて、生産性を向
上させ、且つ正・負極板と正・負極端子との接触面積を
増すことで接触抵抗を小さくする技術を提案した。この
技術を次図で説明する。 【0003】図12は正・負極板の未塗装部分に正・負
極端子を当てた従来の蓄電素子の断面図であり、蓄電素
子100は、それぞれ両面に活物質を塗布した正電極板
101及び負電極板102と、これら正・負電極板10
1,102との間に設けたセパレータ103,103
と、正電極板101の上部に当てた正極端子である集電
板104と、負電極板102の下部に当てた負極端子で
ある集電板105と、これら正・負電極板101,10
2、セパレータ103,103及び集電板104,10
5を収納する導電性のあるケース106と、このケース
106の底部にこれら正・負電極板101,102、セ
パレータ103,103及び集電板104,105を押
し付ける導電板107と、ケース106の開口部に導電
板107とともにガスケット108を介してかしめた蓋
109と、ケース106内に注入した電解液111とか
らなる。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】上記技術は、集電板1
05に負電極板102を押当て、正電極板101に集電
板104を押当てることで電力を外部へ取出すものであ
る。近年、ハイブリッド車、電気自動車、電動自転車等
の需要により、蓄電素子に対する更なる小型化、軽量化
並びに大容量化が求められ、より効率的に電力を取出す
ために、例えば蓄電素子の内部抵抗の低減が望まれる。
また、前述の車両では、複数個の蓄電素子を使用するた
めに、それぞれの蓄電素子の安定した品質も要求され
る。そこで、本発明の目的は、内部抵抗をより低減し、
信頼性を向上させた蓄電素子を提供することにある。 【0005】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項1は、ケース内に電解液とともに収納
した正・負電極板に、正・負極端子を結合する形式の蓄
電素子において、正・負電極板の一辺に、活物質を塗布
しない未塗装部分を設け、この未塗装部分を挿入するた
めに正・負極端子に螺旋溝を形成し、正・負電極板を重
ねてロール状にした状態で螺旋溝に挿入した未塗装部分
正・負極端子にレーザ溶接した。レーザ溶接によっ
て、正・負電極板にそれぞれ正・負極端子を確実に結合
する。また、螺旋溝によって、正・負電極板と正・負極
端子との結合部の面積が大きくなる。 【0006】 【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見る
ものとする。図1は本発明に係るペダル付き電動自転車
の側面図であり、ペダル付き電動自転車1は、フレーム
2と、このフレーム2の前部に取付けたヘッドパイプ4
と、このヘッドパイプ4に回転可能に取付けた上部のハ
ンドルポスト5及び下部のフロントフォーク6と、ハン
ドルポスト5にハンドルラッグ7で取付けたハンドルバ
ー8と、フロントフォーク6の下端に回転可能に取付け
た前輪11と、フレーム2の後端に取付けた後輪12と
からなる。 【0007】フレーム2は、ヘッドパイプ4の後ろ下方
に延びるダウンフレーム14と、このダウンフレーム1
4の後端から立上げた図示せぬシートポストと、上記ダ
ウンフレーム14の後端から後方に延ばしたリヤフォー
ク15と、これらシートポスト及びリヤフォーク15後
端に掛け渡したリヤサブフォーク16とからなる。 【0008】ダウンフレーム14は、バッテリ17を着
脱可能に取付け、後端部に駆動部18を設けたものであ
る。リヤフォーク15は、後端に後輪12及びチェーン
スプロケット21を回転可能に取付けるものである。 【0009】駆動部18は、電動モータ22と、この電
動モータ22で駆動する駆動ギヤ23と、この駆動ギヤ
23に取付けたペダル24,24(奥は省略)とからな
る。 電動モータ22は、バッテリ17、図示せぬ回転
・トルク制御装置に接続し、人がペダル24,24を踏
むと、これに反応して、回転してトルクを発生させ、踏
力をアシストするものである。 【0010】駆動ギヤ23は、チェーン25を介してチ
ェーンスプロケット21に駆動力を伝え、後輪12を回
転させるものである。ここで、26はフロントブレー
キ、27はカゴ、28は前輪11の泥よけ、31はシー
トポストに取付けたパイプ、32はシート、33はチェ
ーンカバー、34はリヤブレーキ、35は後輪12の泥
よけ、36はスタンドである。 【0011】図2は本発明に係るバッテリの斜視図であ
り、バッテリ17は、収納ケース41と、この収納ケー
ス41内に複数個を直列接続した蓄電素子としてのバッ
テリセル42…(…は複数個を示す。以下同様。)と、
これらバッテリセル42…を電動モータ22(図1参
照)に接続するためのコネクタ43と、これらバッテリ
セル42…及び電動モータ22間の過電流を防止するた
めのヒューズ44と、バッテリセル42…を家庭用電源
で充電するための充電コンセント45とからなる。な
お、46は取っ手である。 【0012】図3は本発明に係るバッテリセルの第1参
考例を示す断面図であり、バッテリセル42は、正電極
板51と、負電極板52と、これら正・負電極板51,
52との間に設けたセパレータ53,53と、正電極板
51の上部にレーザ溶接した正極端子としての集電板5
4と、負電極板52の下部にレーザ溶接した負極端子と
しての集電板55と、これら正・負電極板51,52、
セパレータ53,53及び集電板54,55を収納する
導電性のあるケース56と、このケース56の底部56
a側にこれら正・負電極板51,52、セパレータ5
3,53及び集電板54,55を押し付けるための弾性
部材である導電板57と、ケース56の上部の開口部5
6bに導電板57とともにガスケット58を介してかし
めた蓋59と、ケース56内に注入した電解液61とか
らなる。 【0013】正電極板51は、正電極箔51aと、この
正電極箔51aの両面に塗布した活物質51b,51b
とからなる。なお、51c…は正電極箔51aと集電板
54との溶接部である。負電極板52は、負電極箔52
aと、この負電極箔52aの両面に塗布した活物質52
b,52bとからなる。なお、52c…は負電極箔52
aと集電板55との溶接部である。 【0014】セパレータ53は、正電極板51と負電極
板52とを絶縁するものである。集電板54,55は、
同一のもので、それぞれ上下逆に組込んだものである
が、説明の都合上符号を変えた。 【0015】このように、正極側と負極側とで共通の集
電板54,55を用いることで、部品の種類を減らすこ
とができ、製造コストを抑えることができる。導電板5
7は、組付時にたわませることで押圧力を発生させる押
圧部57aを有する。ここで、負極側の集電板55を用
いずに、ケース56に負電極板52をレーザ溶接しても
よい。 【0016】図4は本発明に係るバッテリセルの第1参
考例を示す分解斜視図であり、ケース56に、円板状の
集電板55と、正電極板51の外側にセパレータ53、
セパレータ53の外側に負電極板52、負電極板52の
外側にセパレータ53を重ねて巻いたロール状電極板と
しての電極アセンブリ62と、円板状の集電板54とを
この順に挿入し、ケース56の上端の開口部56bにガ
スケット58に設けた小径部58aを挿入し、ガスケッ
ト58に設けた大径部58bの内面に導電板57及び蓋
59を挿入することを示す。 【0017】バッテリセル42は、ケース56の開口部
56bに導電板57及び蓋59を挿入した後、図3に示
したように、ケース56を径内方へ絞り、ケース56の
上部を密閉したものである。集電板54,55は、中央
に凸部54a,55aを形成したものである。 【0018】凸部54aは、導電板57の押圧部57a
に接触する部分である。凸部55aは、ケース56の底
部56a(図3参照)にレーザ溶接する部分である。
(図3に示した55bが溶接部である。)なお、凸部5
5aと底部56aとの結合は、他の溶接方法で行っても
よい。ケース56は、底部56a(図3参照)を除いて
外面を電気的に絶縁処理したものである。 【0019】図5は本発明に係る電極板の第1参考例
説明する図であり、正電極板51は、正電極箔51aの
一辺を除いて、活物質51bを塗布したものであり、未
塗装部分51d,51d(裏側の51dは不図示)は、
正電極板51の上部一辺に一定の幅に確保したものであ
る。 【0020】負電極板52は、負電極箔52aの一辺を
除いて、活物質52bを塗布したものであり、未塗装部
分52d,52d(裏側の52dは不図示)は、負電極
板52の下部一辺に一定の幅に確保したものである。こ
れらの未塗装部分51d,51d,52d,52dは、
活物質51b,52bを塗布した部分に比べて導電性が
よい。 【0021】これらの正電極板51及び負電極板52
を、セパレータ53を介して活物質51b,52b部分
が重なるように巻き、未塗装部分51d,52dをロー
ル状の電極アセンブリ6 【0022】上記したように、正・負電極板51,52
を重ねてロール状の電極アセンブリ62にしたことで、
電極アセンブリ62の端部に集電板54,55(図3参
照)を均等に接触させてからレーザ溶接ができるため、
レーザ溶接による結合をより確実にすることができ、正
・負電極板51,52と集電板54,55との結合部の
電気抵抗をより小さくすることができる。従って、バッ
テリセル42(図3参照)の内部抵抗をより小さくする
ことができる。 【0023】図6(a)〜(d)は本発明に係る集電板
第1参考例を示す平面図であり、集電板と正・負電極
板とのレーザ溶接の形態を複数の例で示したものであ
る。 (a)は、集電板54の凸部54a(又は集電板55の
凸部55a)を除いて一直線状にレーザ溶接したもので
ある。 (b)は、凸部54a(又は凸部55a)を除いて十字
状にレーザ溶接したものである。 【0024】(c)は、凸部54a(又は凸部55a)
を除いて60°等間隔にレーザ溶接したものである。 (d)は、凸部54a(又は凸部55a)を除いて45
゜等間隔にレーザ溶接したものである。 【0025】図7は本発明に係る正・負電極板と集電板
とのレーザ溶接の方法(第1参考例)を説明する断面図
である。正電極板51に集電板54をレーザ溶接するに
は、まず、電極アセンブリ62の端部に集電板54を押
付け、正電極板51と集電板54との接触部の高さ位置
Pにレーザ溶接装置LのレーザビームBの焦点を合せ、
電極アセンブリ62の外周側から内周側へレーザ溶接装
置Lを移動しながら溶接を行う。 【0026】レーザ溶接装置Lが集電板54の凸部54
a部に差掛かったら、一端レーザビームBの照射を止
め、凸部54a部を通り過ぎたら再びレーザビームBの
照射を始めて、電極アセンブリ62の内周側から外周側
へレーザ溶接装置Lを移動しながら溶接を行う。負電極
板52に集電板55をレーザ溶接する場合も同様に行
う。 【0027】図8は本発明に係る電極アセンブリの製造
工程のフロー図(第1参考例)である。なお、ST××
はステップ番号を示す。(符号は図3及び図5参照)S
T01……正・負電極板51,52用の活物質51b,
52bを混練する。 ST02……ST01で混練した活物質51b,52b
をスラリー状にし、正・負電極箔51a,52aに塗布
する。ただし、前述の未塗装部分51d,52dを設け
る。 【0028】ST03……正・負電極板51,52を正
規寸法にカットする。 ST04……正・負電極板51,52をプレスして、活
物質51b,52bを含めた厚さを一定にする。 ST05……正・負電極板51,52を巻き取り、電極
アセンブリ62を作製する。 ST06……負電極板52に集電板55をレーザ溶接す
る。 ST07……電極アセンブリ62及び集電板55をケー
ス56に挿入する。 【0029】ST08……ケース56に集電板55をレ
ーザ溶接する。 ST09……ケース56内に電解液61を注入する。 ST10……正電極板51に集電板54をレーザ溶接す
る。 ST11……ケース56内にガスケット58を介して導
電板57及び蓋59を挿入する。 ST12……ケース56に導電板57及び蓋59を加締
める。 【0030】図9(a)〜(c)は本発明に係る集電
説明する説明図(第1の実施の形態)であり、(a)
は斜視図、(b)は(a)のb−b線断面図、(c)は
レーザ溶接の方法を説明する断面図である。なお、第1
参考例と同一構成については説明を省略する。 (a)において、集電板64は、正・負電極板51,5
2(図5参照)の端部である未塗装部分51d,52d
(図5参照)を挿入する螺旋溝64aを形成したもので
ある。 (b)において、螺旋溝64aは、集電板64に切削加
工、プレス加工等により形成したものであり、その幅
は、正・負電極板51,52(図5参照)の正・負電極
箔51a,52aが挿入できるものである。 【0031】(c)において、正電極板51に集電板6
4をレーザ溶接するには、まず、正電極板51の端部を
集電板64の螺旋溝64aの溝底64bまで挿入し、正
電極板51と集電板64との接触部、即ち螺旋溝64a
の溝底64b(この高さ位置をQとする。)にレーザ溶
接装置LのレーザビームBの焦点を合せ、集電板64の
外周側から内周側へレーザ溶接装置Lを移動しながら溶
接を行う。 【0032】レーザ溶接装置Lが集電板64の凸部64
c部に差掛かったら、一端レーザビームBの照射を止
め、凸部64c部を通り過ぎたら再びレーザビームBの
照射を始めて、集電板64の内周側から外周側へレーザ
溶接装置Lを移動しながら溶接を行う。負電極板52に
集電板64をレーザ溶接する場合も同様に行う。ここ
で、例えば、レーザ溶接装置Lを移動中に正電極板51
近傍の長さdのみを断続的にレーザ溶接してもよい。こ
れにより、レーザ溶接により発生する熱の影響を少なく
することができる。 【0033】上記したように、集電板64に正・負電極
板51,52(図5参照)の端部を挿入する螺旋溝64
aを形成したことで、正・負電極板51,52と集電板
64との結合部の面積を大きくすることができ、結合部
の電気抵抗をより小さくすることができる。 【0034】図10(a),(b)は本発明に係る集電
の変形例を説明する説明図(第2参考例)であり、
(a)は斜視図、(b)はバッテリセルに集電板を組込
んだ状態を示す断面図である。なお、第1参考例と同一
構成については説明を省略する。 (a)において、集電板65は、蓋59(図4参照)に
結合するための起立部65aを形成したものである。 (b)において、バッテリセル66は、電極アセンブリ
62の正電極板51に集電板65をレーザ溶接し、集電
板65に蓋59をレーザ溶接したものである。(51c
…((a)参照)),65bは溶接部である。)なお、
集電板65と蓋59との結合は、他の溶接方法で行って
もよい。 【0035】これにより、ケース56と集電板55(図
3参照)、集電板55と負電極板52(図3参照)、正
電極板51と集電板65、集電板65と蓋59がそれぞ
れ溶接によって結合するため、結合部の電気抵抗をより
小さくすることができ、バッテリセル66の内部抵抗を
より低減することができる。 【0036】図11は本発明に係るバッテリセルの第3
参考例を示す断面図であり、第1参考例と同一構成につ
いては説明を省略する。バッテリセル70は、正電極板
51の上部にレーザ溶接した正極端子としての集電板7
1と、負電極板52の下部にレーザ溶接した負極端子と
しての集電板72と、正・負電極板51,52、セパレ
ータ53,53及び集電板71,72を収納する電気絶
縁性のあるケース73とからなる。 【0037】電極アセンブリ62は、電解液61(図示
せず)を含浸させたものである。集電板71は、円板状
部71aと、この円板状部71aの中央に取付けた端子
部71bとからなる。集電板72は、集電板71と同一
形状であり、円板状部72aと、この円板状部72aの
中央に取付けた端子部72bとからなる。ケース73
は、ケース本体73aと、このケース本体73aの開口
部を塞ぐ蓋部材73bとからなる。なお、73c,73
cは挿入孔である。 【0038】バッテリセル70を組立るには、電極アセ
ンブリ62に集電板71,72をレーザ溶接し、ケース
本体73aの挿入孔73cに集電板72の端子部72b
を圧入して、ケース本体73aに電極アセンブリ62及
び集電板71,72を収納し、蓋部材73bの挿入孔7
3cに集電板71の端子部71bを圧入するとともにケ
ース本体73aに蓋部材73bを溶着する。 【0039】尚、本発明の実施の形態では、64(図9
参照)をレーザ溶接したが、これに限るものではなく、
抵抗溶接、電子ビーム溶接でもよい。また、バッテリセ
ル42(図3参照),66(図10参照),70におけ
る正・負電極板51,52と集電板54,55,64,
65,71,72との結合は、リチウムイオン電池、鉛
電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池等の
二次電池や電気二重層コンデンサ、アルミ箔形電解コン
デンサに適応できる。 【0040】 【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項1の蓄電素子は、正・負電極板の一辺に、
活物質を塗布しない未塗装部分を設け、この未塗装部分
を挿入するために正・負極端子に螺旋溝を形成し、正・
負電極板を重ねてロール状にした状態で螺旋溝に挿入し
た未塗装部分を正・負極端子にレーザ溶接したので、レ
ーザ溶接によって、正・負電極板に正・負極端子を確実
に結合することができ、信頼性を向上させることができ
る。また、螺旋溝によって、正・負電極板と正・負極端
子との結合部の面積を大きくすることができ、正・負電
極板と正・負極端子との結合部の電気抵抗をより小さく
することができ、蓄電素子の内部抵抗をより低減する
ことができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明に係るペダル付き電動自転車の側面図 【図2】本発明に係るバッテリの斜視図 【図3】本発明に係るバッテリセルの第1参考例を示す
断面 【図4】本発明に係るバッテリセルの第1参考例を示す
分解斜視 【図5】本発明に係る電極板の第1参考例を説明する図 【図6】本発明に係る集電板の第1参考例を示す平面図 【図7】本発明に係る正・負電極板と集電板とのレーザ
溶接の方法(第1参考例)を説明する断面図 【図8】本発明に係る電極アセンブリの製造工程のフロ
ー図(第1参考例) 【図9】本発明に係る集電板を説明する説明図(第1
実施の形態) 【図10】本発明に係る集電板の変形例を説明する説明
図(第2参考例) 【図11】本発明に係るバッテリセルの第3参考例を示
す断面 【図12】正・負極板の未塗装部分に正・負極端子を当
てた従来の蓄電素子の断面図 【符号の説明】 42,66,70…蓄電素子(バッテリセル)、51…
正電極板、51b,52b…活物質、51d,52d…
未塗装部分、52…負電極板、54,64,65,71
…正極端子(集電板)、55,64,72…負極端子
(集電板)、56,73…ケース、62…ロール状電極
板(電極アセンブリ)、64a…溝(螺旋溝)。
フロントページの続き (72)発明者 田平 弘樹 埼玉県狭山市新狭山1丁目10番地1 ホ ンダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 田渕 聡 埼玉県狭山市新狭山1丁目10番地1 ホ ンダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 今井 仁司 埼玉県狭山市新狭山1丁目10番地1 ホ ンダエンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−21953(JP,A) 特開 平10−83833(JP,A) 特開 平10−261441(JP,A) 実開 昭50−53628(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 2/22 H01M 2/26 H01M 4/00 - 4/62

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 ケース内に電解液とともに収納した正・
    負電極板に、正・負極端子を結合する形式の蓄電素子に
    おいて 記正・負電極板の一辺に、活物質を塗布しない未塗装
    部分を設け、この未塗装部分を挿入するために正・負極
    端子に螺旋溝を形成し、正・負電極板を重ねてロール状
    にした状態で螺旋溝に挿入した未塗装部分を正・負極端
    子にレーザ溶接したことを特徴とする蓄電素子。
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