JP3702316B2

JP3702316B2 - 電池

Info

Publication number: JP3702316B2
Application number: JP28300994A
Authority: JP
Inventors: 尾崎　　博樹
Original assignee: 日本電池株式会社
Priority date: 1994-10-21
Filing date: 1994-10-21
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2020-10-05
Also published as: JPH08124547A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、渦巻き状電極を備えた電池の集電手段に関するものであり、特に大電流放電の用途に用いられる円筒密閉形アルカリ蓄電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
一般に、円筒密閉形アルカリ蓄電池の接続導体は、セパレータを介して捲回された渦巻状の極板群を集電するための端子板と、正極端子である電池蓋、あるいは、負極端子である金属ケースの底面と接続することが目的であり、該端子板と一体であって該端子板からのびる接続板とから成り立っている。
【０００３】
従来、端子板から延びる接続板の数は１本あるいは２本であったために、特に大電流放電する際にはこの部分の電気抵抗に基づく大きな電圧低下を生じていた。また、接続板の数が少ないと、接続板基部（端子板から接続板が出ている付近）から遠い場所で集電された電流が、接続板基部に達するまでに大きな電圧低下を生じる。
【０００４】
接続板に基づく抵抗を低減する手段として、その幅または厚さを増大する手段が考えられる。しかしながら、幅を広くし過ぎると、正極の接続導体の場合、負極を兼ねる電池ケースの内壁と偶発的に接触して、短絡する可能性があるために限度があった。一方、厚さを増大する技術として、欧州特許第0545906A2 号の明細書には、接続板の厚さを端子板より厚くした接続導体を用いることによって、極板群の端縁に端子板を強固に溶着するのを可能にしながら、接続板に基づく抵抗を低減する方法が記載されている。しかしながら、この場合には、接続板は１本であるために、その基部から遠い場所で集電された電流が、基部に達するまでに大きな電圧低下を生じていた。また、厚さの異なる接続導体を得るためには製造工程が複雑化し、製造コストも高くなる。
【０００５】
本発明は、以上のような点に鑑みて成されたものであって、接続板および端子板に基づく抵抗を同時に低減し得る接続導体を提案することによって、内部抵抗が小さく、放電電圧の高い、大電流放電に適した渦巻き状電極を備えた電池を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
端子板から３以上の数たるｎの方向にのびる接続板を備えた接続導体を用いることによって、端子板に基づく抵抗を低減し、また、その接続板がｎよりも少ない数に集積され、相互に積重するように折り曲げて溶接されることによって、接続板に基づく抵抗を低減する。
【０００７】
【作用】
接続導体の端子板からのびる接続板の数が３本以上であるので、従来の１本あるいは２本の場合と比較して、接続板の基部と該接続板に流れ込む電流が集電される部分との平均距離が小さくなるので、端子板上でおこる電圧低下を低減することができ、電流分布も均一になる。また、接続板１本あたりの幅は従来通りであるので、接続板が電池ケースの内壁と偶発的に接触して、短絡することを防止できる。さらに、接続板は屈曲部あるいは分岐部を有するので、その数が３本以上であっても、端子板と該屈曲部あるいは該分岐部との間で折り曲げ、該屈曲部あるいは該分岐部と該接続板の先端との間で他のいずれかの接続板と相互に積重し、溶接することができる。その結果、端子板より接続板が厚い接続導体を用いる場合のように、その製作工程を複雑化することなく、且つ低コストで接続板に基づく抵抗を低減することができる。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例を図面を用い比較例と対比しつつ詳述する。
［実施例１］
図１は本発明の一例に係るアルカリ蓄電池に用いられる接続導体（ａ）の平面図である。このは、端子板１と、同一平面上で異なる４方向に延びた接続板２および３から成り立っており、接続板３は屈曲部４を有する。端子板１の中央および接続板３には、それぞれ穿孔５，５´が設けてある。
【０００９】
図２は、図１に示した接続導体を極板群に溶着する前に、端子板と屈曲部との間で接続板３を折り曲げた図であり、接続板３は、それと直交する方向にのびる接続板２と、積重し積重部６を形成するように折り曲げられる。このとき、接続板３の有する穿孔５´は、端子板１の有する穿孔５と完全に重なる。
【００１０】
図３は、図２の状態の接続導体を、焼結式ニッケル正極板と組成式
MmNi_3.55Mn_0.4Al_0.3Co_0.75で表される水素吸蔵合金からなるペースト式負極板とがポリアミド製不織布を介して渦巻状に捲回されてなる極板群の上縁の突出部に溶着した後に、電池ケースに収納したときの側面の断面図である。穿孔５から電解液として30重量％のＫＯＨ水溶液を注入後、接続板積重部６を対向する接続板２と溶接した。図４は、電池蓋と集電体の接続板とを溶接したときの側面の断面図である。極板群の下縁の突出部にも同構造の集電手段を溶着して載置し、電池蓋と金属製ケースをかしめ封口することによって、公称容量１６Ａｈ、ＫＲ−Ｍ型の大きさの密閉式ニッケル−水素電池Ａを作製した。
［実施例２］
実施例１の電池Ａの接続導体（ａ）に代えて、端子板から４方向にのび、そのうちの２本が２方向に分岐する接続板を有した図５に示す接続導体（ｂ）を用いた他は電池Ａと同様にして電池Ｂを作製した。
［実施例３］
実施例１の電池Ａの接続導体（ａ）に代えて、端子板から３方向にのび、そのうちの２本が屈曲する接続板を有した図６に示す接続導体（ｃ）を用いた他は電池Ａと同様にして電池Ｃを作製した。
［実施例４］
実施例１の電池Ａの接続導体（ａ）に代えて、接続板の穿孔部周辺が接続板の他の部分よりも幅広である接続板を有した図７に示す接続導体（ｄ）を用いた他は電池Ａと同様にして電池Ｄを作製した。
［比較例１］
実施例１の電池Ａの接続導体（ａ）に代えて、２本の接続板を有する、図８に示す従来型の接続導体（ｅ）を用いた他は電池Ａと同様にして電池Ｅを作製した。
［比較例２］
実施例１の電池Ａの接続導体（ａ）に代えて、２本の接続板を有し、そのうちの１本である２´が、端子板および他の接続板２の３倍の厚さを有する、図９に示す接続導体（ｆ）を用いた他は電池Ａと同様にして電池Ｆを作製した。
【００１１】
このようにして作製した電池Ａ〜Ｆを化成後、充放電を数サイクルおこなってから直流法による内部抵抗を測定した。その結果を表１に示す。
【００１２】
【表１】

電池Ｅを除くすべての電池において、接続導体の接続板の改良によって内部抵抗の著しい改善がみられる。
【００１３】
次に、図１０は、０．２ＣＡの電流で、夫々６時間充電した後、１ＣＡの電流で放電したときの放電特性を表している。電池Ｅを除くすべての電池は、内部抵抗が低減されているために、放電電圧が高い。しかしながら、電池Ｆは、接続導体の接続板の数が２本であるために、接続板の基部と該接続板に流れ込む電流が集電される部分との平均距離が大きいために、端子板上でおこる電圧低下も大きく、特に電池ＡおよびＢに比べると放電電圧は低くなっている。
【００１４】
また、電池ＡとＤを比較すると、電池Ｄの方が接続板の穿孔付近が幅広いために電気抵抗が小さく、その効果が表１および図１０に若干ではあるが現れている。
【００１５】
以上のように、本発明の電池Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、従来型の接続導体を使用した電池Ｅに比べて、大電流放電時の性能が著しく向上していることがわかる。また、本発明の電池は、放電容量も増大しているが、これは、接続導体の改良に伴い、電流分布が均一になり、活物質利用率が向上するためであると考えられる。
【００１６】
また、接続板を折り曲げる際、該接続板が穿孔を有すると、該穿孔部の強度は接続板の他の部分よりも弱くなるので、該穿孔部の位置が折り曲がりやすかった。しかしながら、図１，図５および図６に示したように、接続導体の接続板の基部を該接続板の主体となる部分よりも幅細にすることによって、所望の位置で折り曲げることが容易となり、工程不良を大幅に削減することができた。これらの図中では、接続板の基部を幅細にすべく、小さな穿孔を２箇所づつ設けているが、幅細にすることができれば、これに限定されず、斜めにスリットを入れる等の他の方法を用いても同様な効果が得られることが確認できた。
【００１７】
なお、実施例では接続板が端子板から３方向または４方向にのびているものを示したが、５方向以上にのびた場合にも、接続板を屈曲あるいは分岐させることによって、折り曲げて積重することが可能となり、実施例と同様の効果が得られる。また、異なるｎ方向にのびる接続板を折り曲げて、ｎよりも小さい数に集積（例えば４方向にのびた接続板を折り曲げて２つにまとめる等）すれば、その数がいずれの場合にも接続板に基づく電圧低下を抑制できることが確認された。しかしながら、実施例のように１つに集積した場合の効果が最も顕著に現れた。
【００１８】
また、実施例として密閉式ニッケル−水素電池を例示したが、これに限らず渦巻状電極を用いる電池であれば本発明を適応可能である。
【００１９】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、端子板から３以上の数たるｎの方向にのびる接続板を備える接続導体を用いることにより、端子板に基づく抵抗を低減することができる。また、その接続板をｎよりも少ない数に集積し、相互に積重するように折り曲げて溶接することによって、接続導体の製作工程を複雑化することなく、且つ低コストで、厚い接続板を用いた場合と同様に接続板に基づく抵抗も低減することができる。その結果、内部抵抗が小さく、放電電圧の高い、大電流放電に適した渦巻き状電極を備えた電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】屈曲部付接続板を備えた本発明による接続導体（ａ）の平面図。
【図２】本発明による接続導体（ａ）の屈曲した接続板を内側に折り曲げた図。
【図３】本発明による接続導体（ａ）を極板群に溶着し、金属ケースに収納したときの側面の断面図。
【図４】本発明による接続導体（ａ）の接続板に電池蓋を溶接したときの側面の断面図。
【図５】分岐部付接続板を備えた本発明による接続導体（ｂ）の平面図。
【図６】屈曲部付接続板を備えた本発明による接続導体（ｃ）の平面図。
【図７】屈曲部付接続板を備えた本発明による接続導体（ｄ）の平面図。
【図８】比較例として用いた接続導体（ｅ）の平面図。
【図９】比較例として用いた接続導体（ｆ）の平面図。
【図１０】各電池の大電流放電特性を示した図。
【符号の説明】
１端子板
２接続板
３屈曲部を有する接続板
４屈曲部あるいは分岐部
５穿孔
５´ 接続板に設けられた穿孔
６接続板積重部
７電池蓋
８電池ケース

Claims

正極板と負極板とがセパレータを介して渦巻き状に捲回されてなる極板群を備え、該極板群の少なくとも一方の端面に正極板または負極板の端縁の突出部を備え、該突出部の複数の部位に溶接される端子板と、該端子板と一体に形成され、該端子板からｎ方向にのびる複数の接続板とからなる接続導体を備えることを特徴とする渦巻き状電極を備えた電池（但し、ｎは３以上の整数）。
接続板は、相互に積重するように折り曲げて溶接されることによりｎよりも少ない数に集積されていることを特徴とする請求項１に記載の渦巻き状電極を備えた電池。
少なくとも１つの接続板は、該端子板からのびてから別の方向に屈曲する屈曲部を有し、端子板と該屈曲部との間で折り曲げられ、該屈曲部と該接続板の先端との間で他のいずれかの接続板と集積して相互に積重されてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の渦巻き状電極を備えた電池。
少なくとも１つの接続板は、該端子板からのびてから少なくとも２つの方向に分岐する分岐部を有し、端子板と該分岐部の間で折り曲げられ、該分岐部と該接続板の先端との間で他のいずれかの接続板と集積して相互に積重されてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の渦巻き状電極を備えた電池。
該極板群の捲回軸を通過するように折り曲げられる接続板の少なくとも１つは、該捲回軸の位置に穿孔を有することを特徴とする，請求項１，請求項２，請求項３または請求項４記載の渦巻き状電極を備えた電池。