JP3826607B2 - 円筒型蓄電池 - Google Patents
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、渦巻状に形成された極板群を備えた円筒型蓄電池の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ニッケル−カドミウム蓄電池やニッケル−水素蓄電池に代表される円筒型アルカリ蓄電池は、信頼性が高く、そのメンテナンスも容易であることから携帯電話やノートパソコンなどの電源として幅広く使用されている。さらに、近年においては電動工具を始め、動力補助付き自転車や電気自動車などの電源として大電流放電に適した円筒型アルカリ蓄電池の要望が高まってきている。
【０００３】
円筒型アルカリ蓄電池は、帯状の正極板と負極板との間にセパレータを介して渦巻き状に巻回して極板群を形成し、電解液と共に金属製のケースに収納し、封口することにより形成される。
【０００４】
さらに大電流放電用途に用いられるアルカリ蓄電池では、正極板と負極板を、それぞれの上端部あるいは下端部が極板群の上下からそれぞれ突出するように巻回し、上下から突出した正極板と負極板の先端部分に矩形あるいは円板状の集電体を複数箇所で溶接することによって極板からの集電性を高めている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような集電体の極板群への溶接は、集電体に溶接電極を当てがい、加圧しつつこの一対の電極間に通電することで行っている。この場合、集電体の溶接条件によって大電流放電時の抵抗値（反応抵抗）に差が生じ、量産上の出力特性バラツキの要因となっていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、帯状の正極板と負極板をセパレータよりなり、一方の極板の先端部分が上方へ突出し、他方の極板の先端部分が下方へ突出して渦巻状に巻回された極板群と、この極板群の上下から突出した各極板のそれぞれの先端部分に溶接された矩形あるいはほぼ円板状の平板からなる正極集電体と負極集電体と、アルカリ電解液とを内部に収納した金属製ケースと、このケースを封口するとともに上方にキャップ状端子を備えた封口板とからなる円筒型蓄電池において、前記正極集電体と負極集電体は、その平板の中央部近くから外周縁部にまたがった長方形状の切り抜き部を複数個相互間に等間隔をおいて放射状に設けられ、かつ切り抜き部の縁部には下向きのリブ状突起片をそれぞれ一体に形成したものであり、前記正極集電体のリブ状突起片と負極集電体のリブ状突起片はお互いが上下で重ならない位置となるようにそれぞれの極板の先端部分に溶接され
ているものとした。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、帯状の正極板と負極板をセパレータよりなり、一方の極板の先端部分が上方へ突出し、他方の極板の先端部分が下方へ突出して渦巻状に巻回された極板群と、この極板群の上下から突出した各極板のそれぞれの先端部分に溶接された矩形あるいはほぼ円板状の平板からなる正極集電体と負極集電体と、アルカリ電解液とを内部に収納した金属製ケースと、このケースを封口するとともに上方にキャップ状端子を備えた封口板とからなる円筒型蓄電池において、前記正極集電体と負極集電体は、その平板の中央部近くから外周縁部にまたがった長方形状の切り抜き部を複数個相互間に等間隔をおいて放射状に設けられ、かつ切り抜き部の縁部には下向きのリブ状突起片をそれぞれ一体に形成したものであり、前記正極集電体のリブ状突起片と負極集電体のリブ状突起片はお互いが上下で重ならない位置となるようにそれぞれの極板の先端部分に溶接されているものである。
【０００８】
このように正極集電体と負極集電体のリブ状突起片の極板群上への溶接位置がお互いに上下で重ならない位置とすることによって、電池の反応抵抗が減少させることができる。
【０００９】
これは、正極集電体と負極集電体のリブ突起片の位置を上下で重ならないようにすると、大電流放電時の電流分布が極板上で均一化し、活物質の反応抵抗を抑えることができるためと考えられる。
【００１０】
【実施例】
以下に本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものでなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能なものである。
【００１１】
（実施例）
図１は、本発明の実施例におけるタブレス方式のニッケル−水素蓄電池Ａの半裁側面図である。この電池Ａは、直径３３ｍｍ、高さ６１．５ｍｍ、公称容量７０００ｍＡｈであり、以下にこの構成を詳しく説明する。
【００１２】
厚さ０．５ｍｍの焼結式ニッケル正極板１と厚さ０．３ｍｍの塗着式水素吸蔵合金負極板２とを用い、それぞれの極板にはその長さ方向の先端に露出した芯材部３，４を設け、この露出芯材部３，４がそれぞれ極板群５の上下に約１．５ｍｍずれて突出するようにセパレータ６を間に介在させ、全体を渦巻き状に巻回させて直径約３０ｍｍ、高さ約５０ｍｍの極板群５を構成した。
【００１３】
極板群５の上端面の真上に、中央部に透孔を開けた矩形で対角の長さ約２７ｍｍの集電体７を配置し、一対の溶接電極を用いて露出芯材部３に対して複数の箇所で溶接した。図２に集電体７の上面図を示す。
【００１４】
集電体７は、その中央部近くから外周円に達する長方形状の切り欠き部７ａを４箇所相互間に等間隔をおいて放射状に設けた厚み０．４ｍｍの平板部分７ｂと、各切り抜き部７ａの対向する縁部分７ｃに下向きに折り曲げて一体に設けられ、正極板１の露出芯材部３と交叉して溶接されるリブ状の突起片７ｄとで構成され、図３に正面図を示す。
【００１５】
次に、極板群５の下端面に、中央に溶接のための舌片を設けた上記と同じ対角長さを持った矩形の集電体８を、図４の模式図に示すように集電体７のリブ状突起片の溶接位置に対して上下で重ならない位置になるように配置し、一対の溶接電極を用いて露出芯材部４に対して複数の箇所で溶接した。
【００１６】
この極板群５を金属製ケース９に挿入し、集電体７の中央部透孔に１本の溶接電極を通して集電体８の中央部に設けた舌片を加圧し、この加圧部分を電池ケースの内底面に溶接した。
【００１７】
次に、所定量のアルカリ電解液を電池ケース９内に注入した後、集電体７に設けた接続リードを、正極端子を兼ねる封口板１１の下面に溶接し、封口板１１でケース９の開口部を密閉して本発明の電池Ａを５０セル作成した。
【００１８】
（比較例１）
また、比較のため極板群５に対して集電体７、集電体８のリブ状突起片の溶接位置を、図５の模式図に示すようにお互いが上下で重なる位置となるように規定して溶接した以外は、上記実施例と同様の方法で電池Ｂを５０セル作成した。
（比較例２）
また、比較のため極板群５に対して集電体７、集電体８のリブ状突起片の溶接位置を特に規定しないで（ランダムに）溶接した以外は、上記実施例と同様の方法で電池Ｃを５０セル作成した。
【００１９】
これらの電池Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれに、０．７Ａの電流値で１５時間充電後、７Ａの電流値で電池電圧１．０Ｖとなるまで放電することにより初充放電を行った。初充放電後の電池を７Ａの電流値で１．５ｈ充電後、７Ａの電流値で１．０Ｖまで放電する充放電を１０サイクル繰り返し、電池の初期活性化を行った。
【００２０】
これらの初期活性化後の電池について以下に示す方法で出力特性の評価を行った。
【００２１】
電池を７Ａの電流値で０．４時間充電し、０．５時間の放置を行った後、５０Ａの電流値で１０秒間の放電を行い、１０秒目の電池電圧を読みとった。出力特性はこの電圧値で評価を行い、電圧値が高いほど出力特性が優れているものと判断した。
【００２２】
図６に電池Ａ，Ｂ，Ｃの出力特性の評価結果を示す。正極集電体７と負極集電体８のリブ状突起片の溶接位置を上下で重ならない位置に規定した電池Ａは、電池Ｂや電池Ｃと比較して電池５０セル当たりの放電電圧の平均値が高く、また集電体の溶接位置の規定を行っていない電池Ｃと比較してバラツキが低減されていることがわかる。
【００２３】
上記の集電体の平面形状は、図２に示すような矩形形状のものの他に、種々の円筒型電池のタイプに応じて、図７の上面図に示すような平板部分７ｂがほぼ円板状のものを用いてもほぼ同様の効果が得られる。
【００２４】
また、上記実施例では円筒型蓄電池としてニッケル−水素蓄電池を示したが、ニッケル−カドミウム蓄電池やリチウムイオン二次電池などの他の円筒型蓄電池であっても同様に適用できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上示したとおり本発明によれば、渦巻状極板群を有する円筒型蓄次電池において、大電流の取り出しが可能な出力特性に優れた電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例におけるニッケル−水素蓄電池Ａの半裁側面図
【図２】同集電体７の上面図
【図３】同集電体７の正面図
【図４】同集電体７と集電体８との位置関係を示す模式図
【図５】比較例１における集電体７と集電体８との位置関係を示す模式図
【図６】電池Ａ，Ｂ，Ｃの出力特性の評価結果を示す図
【図７】略円板状の集電体の上面図
【符号の説明】
１ 正極板
２ 負極板
３ 正極板の露出芯材部
４ 負極板の露出芯材部
５ 極板群
６ セパレータ
７ 正極の集電体
８ 負極の集電体
９ ケース
１０ 接続端子
１１ 封口板
【発明の属する技術分野】
本発明は、渦巻状に形成された極板群を備えた円筒型蓄電池の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ニッケル−カドミウム蓄電池やニッケル−水素蓄電池に代表される円筒型アルカリ蓄電池は、信頼性が高く、そのメンテナンスも容易であることから携帯電話やノートパソコンなどの電源として幅広く使用されている。さらに、近年においては電動工具を始め、動力補助付き自転車や電気自動車などの電源として大電流放電に適した円筒型アルカリ蓄電池の要望が高まってきている。
【０００３】
円筒型アルカリ蓄電池は、帯状の正極板と負極板との間にセパレータを介して渦巻き状に巻回して極板群を形成し、電解液と共に金属製のケースに収納し、封口することにより形成される。
【０００４】
さらに大電流放電用途に用いられるアルカリ蓄電池では、正極板と負極板を、それぞれの上端部あるいは下端部が極板群の上下からそれぞれ突出するように巻回し、上下から突出した正極板と負極板の先端部分に矩形あるいは円板状の集電体を複数箇所で溶接することによって極板からの集電性を高めている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような集電体の極板群への溶接は、集電体に溶接電極を当てがい、加圧しつつこの一対の電極間に通電することで行っている。この場合、集電体の溶接条件によって大電流放電時の抵抗値（反応抵抗）に差が生じ、量産上の出力特性バラツキの要因となっていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、帯状の正極板と負極板をセパレータよりなり、一方の極板の先端部分が上方へ突出し、他方の極板の先端部分が下方へ突出して渦巻状に巻回された極板群と、この極板群の上下から突出した各極板のそれぞれの先端部分に溶接された矩形あるいはほぼ円板状の平板からなる正極集電体と負極集電体と、アルカリ電解液とを内部に収納した金属製ケースと、このケースを封口するとともに上方にキャップ状端子を備えた封口板とからなる円筒型蓄電池において、前記正極集電体と負極集電体は、その平板の中央部近くから外周縁部にまたがった長方形状の切り抜き部を複数個相互間に等間隔をおいて放射状に設けられ、かつ切り抜き部の縁部には下向きのリブ状突起片をそれぞれ一体に形成したものであり、前記正極集電体のリブ状突起片と負極集電体のリブ状突起片はお互いが上下で重ならない位置となるようにそれぞれの極板の先端部分に溶接され
ているものとした。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、帯状の正極板と負極板をセパレータよりなり、一方の極板の先端部分が上方へ突出し、他方の極板の先端部分が下方へ突出して渦巻状に巻回された極板群と、この極板群の上下から突出した各極板のそれぞれの先端部分に溶接された矩形あるいはほぼ円板状の平板からなる正極集電体と負極集電体と、アルカリ電解液とを内部に収納した金属製ケースと、このケースを封口するとともに上方にキャップ状端子を備えた封口板とからなる円筒型蓄電池において、前記正極集電体と負極集電体は、その平板の中央部近くから外周縁部にまたがった長方形状の切り抜き部を複数個相互間に等間隔をおいて放射状に設けられ、かつ切り抜き部の縁部には下向きのリブ状突起片をそれぞれ一体に形成したものであり、前記正極集電体のリブ状突起片と負極集電体のリブ状突起片はお互いが上下で重ならない位置となるようにそれぞれの極板の先端部分に溶接されているものである。
【０００８】
このように正極集電体と負極集電体のリブ状突起片の極板群上への溶接位置がお互いに上下で重ならない位置とすることによって、電池の反応抵抗が減少させることができる。
【０００９】
これは、正極集電体と負極集電体のリブ突起片の位置を上下で重ならないようにすると、大電流放電時の電流分布が極板上で均一化し、活物質の反応抵抗を抑えることができるためと考えられる。
【００１０】
【実施例】
以下に本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものでなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能なものである。
【００１１】
（実施例）
図１は、本発明の実施例におけるタブレス方式のニッケル−水素蓄電池Ａの半裁側面図である。この電池Ａは、直径３３ｍｍ、高さ６１．５ｍｍ、公称容量７０００ｍＡｈであり、以下にこの構成を詳しく説明する。
【００１２】
厚さ０．５ｍｍの焼結式ニッケル正極板１と厚さ０．３ｍｍの塗着式水素吸蔵合金負極板２とを用い、それぞれの極板にはその長さ方向の先端に露出した芯材部３，４を設け、この露出芯材部３，４がそれぞれ極板群５の上下に約１．５ｍｍずれて突出するようにセパレータ６を間に介在させ、全体を渦巻き状に巻回させて直径約３０ｍｍ、高さ約５０ｍｍの極板群５を構成した。
【００１３】
極板群５の上端面の真上に、中央部に透孔を開けた矩形で対角の長さ約２７ｍｍの集電体７を配置し、一対の溶接電極を用いて露出芯材部３に対して複数の箇所で溶接した。図２に集電体７の上面図を示す。
【００１４】
集電体７は、その中央部近くから外周円に達する長方形状の切り欠き部７ａを４箇所相互間に等間隔をおいて放射状に設けた厚み０．４ｍｍの平板部分７ｂと、各切り抜き部７ａの対向する縁部分７ｃに下向きに折り曲げて一体に設けられ、正極板１の露出芯材部３と交叉して溶接されるリブ状の突起片７ｄとで構成され、図３に正面図を示す。
【００１５】
次に、極板群５の下端面に、中央に溶接のための舌片を設けた上記と同じ対角長さを持った矩形の集電体８を、図４の模式図に示すように集電体７のリブ状突起片の溶接位置に対して上下で重ならない位置になるように配置し、一対の溶接電極を用いて露出芯材部４に対して複数の箇所で溶接した。
【００１６】
この極板群５を金属製ケース９に挿入し、集電体７の中央部透孔に１本の溶接電極を通して集電体８の中央部に設けた舌片を加圧し、この加圧部分を電池ケースの内底面に溶接した。
【００１７】
次に、所定量のアルカリ電解液を電池ケース９内に注入した後、集電体７に設けた接続リードを、正極端子を兼ねる封口板１１の下面に溶接し、封口板１１でケース９の開口部を密閉して本発明の電池Ａを５０セル作成した。
【００１８】
（比較例１）
また、比較のため極板群５に対して集電体７、集電体８のリブ状突起片の溶接位置を、図５の模式図に示すようにお互いが上下で重なる位置となるように規定して溶接した以外は、上記実施例と同様の方法で電池Ｂを５０セル作成した。
（比較例２）
また、比較のため極板群５に対して集電体７、集電体８のリブ状突起片の溶接位置を特に規定しないで（ランダムに）溶接した以外は、上記実施例と同様の方法で電池Ｃを５０セル作成した。
【００１９】
これらの電池Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれに、０．７Ａの電流値で１５時間充電後、７Ａの電流値で電池電圧１．０Ｖとなるまで放電することにより初充放電を行った。初充放電後の電池を７Ａの電流値で１．５ｈ充電後、７Ａの電流値で１．０Ｖまで放電する充放電を１０サイクル繰り返し、電池の初期活性化を行った。
【００２０】
これらの初期活性化後の電池について以下に示す方法で出力特性の評価を行った。
【００２１】
電池を７Ａの電流値で０．４時間充電し、０．５時間の放置を行った後、５０Ａの電流値で１０秒間の放電を行い、１０秒目の電池電圧を読みとった。出力特性はこの電圧値で評価を行い、電圧値が高いほど出力特性が優れているものと判断した。
【００２２】
図６に電池Ａ，Ｂ，Ｃの出力特性の評価結果を示す。正極集電体７と負極集電体８のリブ状突起片の溶接位置を上下で重ならない位置に規定した電池Ａは、電池Ｂや電池Ｃと比較して電池５０セル当たりの放電電圧の平均値が高く、また集電体の溶接位置の規定を行っていない電池Ｃと比較してバラツキが低減されていることがわかる。
【００２３】
上記の集電体の平面形状は、図２に示すような矩形形状のものの他に、種々の円筒型電池のタイプに応じて、図７の上面図に示すような平板部分７ｂがほぼ円板状のものを用いてもほぼ同様の効果が得られる。
【００２４】
また、上記実施例では円筒型蓄電池としてニッケル−水素蓄電池を示したが、ニッケル−カドミウム蓄電池やリチウムイオン二次電池などの他の円筒型蓄電池であっても同様に適用できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上示したとおり本発明によれば、渦巻状極板群を有する円筒型蓄次電池において、大電流の取り出しが可能な出力特性に優れた電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例におけるニッケル−水素蓄電池Ａの半裁側面図
【図２】同集電体７の上面図
【図３】同集電体７の正面図
【図４】同集電体７と集電体８との位置関係を示す模式図
【図５】比較例１における集電体７と集電体８との位置関係を示す模式図
【図６】電池Ａ，Ｂ，Ｃの出力特性の評価結果を示す図
【図７】略円板状の集電体の上面図
【符号の説明】
１ 正極板
２ 負極板
３ 正極板の露出芯材部
４ 負極板の露出芯材部
５ 極板群
６ セパレータ
７ 正極の集電体
８ 負極の集電体
９ ケース
１０ 接続端子
１１ 封口板
Claims (2)
- 帯状の正極板と負極板をセパレータよりなり、一方の極板の先端部分が上方へ突出し、他方の極板の先端部分が下方へ突出して渦巻状に巻回された極板群と、この極板群の上下から突出した各極板のそれぞれの先端部分に溶接された矩形あるいはほぼ円板状の平板からなる正極集電体と負極集電体と、アルカリ電解液とを内部に収納した金属製ケースと、このケースを封口するとともに上方にキャップ状端子を備えた封口板とからなる円筒型蓄電池において、前記正極集電体と負極集電体は、その平板の中央部近くから外周縁部にまたがった長方形状の切り抜き部を複数個相互間に等間隔をおいて放射状に設けられ、かつ切り抜き部の縁部には下向きのリブ状突起片をそれぞれ一体に形成したものであり、前記正極集電体のリブ状突起片と負極集電体のリブ状突起片はお互いが上下で重ならない位置となるようにそれぞれの極板の先端部分に溶接されている円筒型蓄電池。
- 極板群の上方及び下方へ突出した先端部分は、正極板と負極板のそれぞれの芯材が露出したものである請求項１記載の円筒型蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06976299A JP3826607B2 (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 円筒型蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06976299A JP3826607B2 (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 円筒型蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000268846A JP2000268846A (ja) | 2000-09-29 |
| JP3826607B2 true JP3826607B2 (ja) | 2006-09-27 |
Family
ID=13412152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06976299A Expired - Fee Related JP3826607B2 (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 円筒型蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100578800B1 (ko) | 2004-02-16 | 2006-05-11 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지 |
| JP2024506582A (ja) * | 2021-10-29 | 2024-02-14 | エルジー エナジー ソリューション リミテッド | 改善された集電板を含む円筒形二次電池、それを含むバッテリーパック及び自動車 |
-
1999
- 1999-03-16 JP JP06976299A patent/JP3826607B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2000268846A (ja) | 2000-09-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050308 |
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| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050428 |
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