JP4971537B2 - 電池用極板群及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は各種電池の極板群及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、角形電池として、図8(a)、(b)に示すように、正極板32と負極板33をセパレータ34を介して積層して極板群31を形成するとともにその両側に互いに逆極性の極板の端部をそれぞれ突出させてリード部32a、33aとし、極板群31の両側において各極板32、33のリード部32a、33aに対して垂直に集電体としての集電板35、36を接合し、この極板群31を電槽内に挿入配置したものが提案されている。
【0003】
このような角形電池の製造に際しては、最外側がともに負極板となるように正極板と負極板を交互に所定枚数積層して位置決めし、その一側毎又は両側に集電板を組合せ、電子ビーム溶接等にて集電板を極板の側縁に溶接接合し、その後両集電板間の抵抗値を計測してショート検査を行った後この極板群を電槽に挿入するという工程を経て製造されている。
【0004】
上記正極板32及び負極板33は、図9に示すように、長方形状でその長辺側の一側縁部にリード部32a、33aが設けられており、リード部32a、33aを除く略全面が合剤を塗着又は充填等により添着した合剤添着部37とされている。また、リード部32a、33aには、図8に示すように極板32、33を組み合わせる際に位置決めするための位置決め穴38が形成されているが、その一部は合剤添着部37にかかった状態で形成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図9に示すような極板の構成では、位置決め穴38の一部が合剤添着部37にかかっているので穴明け時のストレスで合剤の脱落が起こり易く、またリード部32a、33aを形成した側縁部を除いて他の3つの側縁、特にリード部32a、33aと対向するもう1つの長側縁に合剤添着部37が直接臨んでいるため、極板の切断時やその後の搬送・組み付け工程で、これらの側縁に周囲の器物が接触して合剤脱落が起こり易く、これら脱落した合剤が極板表面に付着し、極板群を形成して電池に組み付けた時に微小短絡の原因になるという問題があった。
【0006】
さらに、極板の組合せを治具を用いて手作業で行う場合には、極板の取扱いに十分に注意しながら作業を行うことにより、これらの問題の発生を抑制することもある程度可能であるが、作業効率が非常に悪くなるとともに、組合せ作業を自動化する際にはこれらの問題は特に大きな課題となってくる。
【0007】
この種の問題は、二次電池の極板群を構成する正負極板に限らず、その他の電池における合剤が添着された電極においても生じる。
【0008】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、電極の組合せ時に電極に添着されている合剤の脱落の恐れがなく、微小短絡等の発生の恐れのない電極及びその組合せ方法を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の電池用極板群は、長方形の正極板と負極板とをセパレータを介して交互に積層して形成された電池用極板群であって、各極板は、極板の長辺側の一側縁部が極板群の両側からそれぞれ反対方向に突出して形成されたリード部と、リード部を除く略全面に形成された合剤の添着部と、リード部の長手方向両端から内側の位置に形成された位置決め穴と、リード部に対向して、極板の他側縁部に形成された合剤の非添着部とを備え、リード部に対して垂直に集電板が接合されるものであり、位置決め穴の穴明け時にストレスが生じてもリード部に限られ、合剤の添着部にはあまり影響しないので、合剤の脱落が起らず、脱落した合剤が電極表面に付着して微小短絡を起こすというような事態の発生を防止できるとともに、電極のリード部に対向する側縁は電極の搬送等の取扱い時に衝撃を受け易い箇所であるが、合剤が添着されていないので、合剤の脱落を防止でき、上記と同様に微小短絡の発生を防止できる。
【0010】
また、リード部の少なくとも位置決め穴部分に補強部材を設けると、位置決め穴の剛性を高くでき、精度良く位置決めできる。
【0012】
さらに、リード部を設けた側縁と直交する両側縁部にも合剤の非添着部を設けると、電極の全周縁からの合剤の脱落を防止でき、さらに確実に微小短絡を防止できる。
【0013】
さらに、以上の電極において、リード部に、その長手方向両端より内側で長辺方向に係合して位置決めするガイド部を設けると、電極をリード部の側縁とガイド部を適当なガイドレールに係合させることにより、多数枚の電極を積層した状態でその積層方向に移動可能にかつ合剤の添着部に接触摺動することなく位置決めすることができ、合剤の剥がれや脱落を生じることなく、積層された最上位のものを一定高さ位置で取り出すことが可能となる。
【0014】
また、本発明の電池用極板群の製造方法は、正極板を積層状態で収容した電極マガジンと、負極板を積層状態で収容した電極マガジンとを、治具の移動経路に沿って交互に配設し、各電極マガジンから、移動する前記治具上に順次各極板を移載するとともに、各極板のリード部に形成された位置決め穴を、治具に立設された位置決めピンに差し込んで、各極板を相互に位置決めして積層するものであり、治具を移動させながらその上に電極マガジンから順次電極が移載されて位置決めされて積層されるので、効率的に電極を組み合わせることができるとともに自動化が可能で、低コストにて量産化ができる。
【0015】
また、電極マガジンは、電極のリード部に設けられたガイド部に係合して位置決めするための積層方向の延びるガイドレールを有し、ガイドレールとガイド部の係合にて電極を位置決めした状態で電極のガイド部が設けられた側辺以外の側辺と内側面との間にクリアランスが形成されるものであると、電極マガジンに電極を積層した状態で電極のリード部以外の合剤の添着部の周縁が電極マガジンの内側面と接触して合剤が剥がれたり、脱落したりする恐れがなく、組合せ工程での微小短絡の発生原因を無くすことができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電極及びその組合せ方法を、二次電池の正極板及び負極板とこれら極板を交互に積層した極板群を組み合せる工程とに適用した一実施形態について、図1〜図7を参照して説明する。なお、本発明において合剤とは負極板の場合、水素吸蔵合金、導電材及び結着剤などの混合物から成り、正極板の場合、水酸化ニッケル、コバルト酸化物などの混合物から成る。なお、極板群の基本構成は図8を参照して説明した従来例と同一であり、ここでの説明は省略する。
【0018】
図1に負極板1の構成を示す。負極板1は、全体形状が略長方形状で、その長辺側の一側縁部にリード部2が設けられ、交叉斜線で示すようにリード部2を除いて略全面に合剤塗着部3が設けられている。負極板1の芯材は、リード部2を除いて略全面に多数の小孔から成る穿孔部を形成したNiのパンチングメタルから成り、その穿孔部に水素吸蔵合金、導電材、結着剤などから成る合剤を塗着して合剤塗着部3が形成されている。また、リード部2と平行な長辺側の他側縁部には合剤塗着部3を形成せず、細幅の合剤非塗着部4が設けられている。この合剤非塗着部4の幅は、0.5〜4mm程度が望ましい。
【0019】
リード部2には、合剤塗着部3にかからないように、長手方向両端から適当距離の位置に位置決め穴5a、5bが形成されている。なお、図1では、正極板との組合せ時に用いる治具用と、このリード部2に垂直に集電板を接合する時に用いる治具用を別々に設けているので、これら位置決め穴5a、5bは各一対づつ形成してある。
【0020】
また、リード部2の両端角部を矩形に切欠いてL字状のガイド部6a、6bが形成され、このガイド部6a、6bを係合適宜ガイドレールに係合させることにより、この負極板1を長手方向両端より内側で長辺方向に係合して長手方向及びリード2側に位置決めできるように構成されている。
【0021】
このように本実施形態の負極板1においては、リード部2に合剤塗着部3にかからないように位置決め穴5a、5bを形成しているので、位置決め穴5a、5bの穴明け時にストレスが生じてもリード部2に限られ、合剤塗着部3には影響しないため合剤の脱落が起らず、脱落した合剤が電極表面に付着して微小短絡を起こすというような事態の発生を防止できる。
【0022】
また、リード部2と対向する他側縁部にも合剤非塗着部4を設けているので、リード部2に対向する側縁は負極板1の搬送等の取扱い時に衝撃を受け易い箇所であるが、合剤が塗着されていないので、合剤の脱落を防止でき、上記と同様に微小短絡の発生を防止できる。
【0023】
なお、図1の図示例では、リード部2と平行な長辺側の側縁部にのみ合剤非塗着部4を設けた例を図示したが、図2に示すように、リード部2と直交する短辺側の両側辺部にも同様の合剤非塗着部7を設けた構成としてもよい。このように合剤非塗着部7を設けると、負極板1の全周縁からの合剤の脱落を防止でき、さらに確実に微小短絡を防止できる。なお、図2では、位置決め穴5a、5bは各1つづつ形成され、またガイド部6a、6bは形成していない。
【0024】
一方、図3に正極板11の構成を示す。正極板11は、全体形状が略長方形状で、その長辺側の一側縁部にリード部12が設けられ、交叉斜線で示すようにリード部2を除いて略全面に合剤充填部13が設けられている。正極板11は、Niの発泡メタルから成るとともに、合剤充填部13は、Niの発泡メタルに水酸化ニッケル、コバルト酸化物などの合剤を充填・乾燥して構成されている。正極板11のリード部12は発泡メタルを加圧して圧縮しかつその一面に補強部材としてのリード板14を超音波溶接又はシーム溶接して構成され、このリード板14にて補強されたリード部12に、正極板1の場合と同様に両端から適当距離の位置に位置決め穴15a、15bが形成され、両端部にL字状のガイド部16a、16bが形成されている。
【0025】
このように正極板11のリード部12にリード板14を設けて補強することにより、リード部12に集電板との接合に必要な所定の強度を確保できるとともに、位置決め穴15a、15bの剛性を高くでき、精度良く位置決めできる。なお、リード板14に代えて位置決め穴15a、15bの部分だけに補強部材を設けてもよい。
【0026】
これら負極板1と正極板11とを、正極板11に横方向から袋状のセパレータを被せかつリード部2、12が互いに反対側に突出し、合剤塗着部3と合剤充填部13がセパレータを介して対向する状態で交互に積層することにより極板群が構成され、リード部2、12にそれぞれ集電板を接合した後この極板群を電解液とともに上面開口の直方体状の電槽内に収納し、電槽の上面開口を蓋体にて一体的に閉鎖してニッケル・水素二次電池が構成される。
【0027】
次に、上記負極板1及び正極板11を交互に積層して組合せて極板群を構成する工程について、図4〜図7を参照して説明する。
【0028】
図4において、20は極板群の組合せ用の治具21の移送手段であり、治具21を所定ピッチ間隔で間欠的に移送するように構成されている。移送手段20の一側部には、治具21の各停止位置に対応して負極板1を積層状態で収容した電極マガジン22と、正極板11を積層状態で収容した電極マガジン22が所定数交互に配設されている。また、各電極マガジン22から収容されている負極板1や正極板11を取り出し、対応する位置で停止している治具21上に移載する移載手段23が配設されている。
【0029】
治具21の両側には位置決めピン24が立設され、負極板1や正極板11の位置決め穴5a、5bや15a、15bをこれら位置決めピン24に差し込んで積層することによってこれら極板1、11を相互に位置決めして積層できるように構成されている。
【0030】
電極マガジン22は、図5〜図7に示すように、負極板1や正極板11を積層状態で丁度収容できる横断面形状長方形状の収容空間を有する角筒状容器にて構成され、両長側面には縦長の窓25が形成され、一方の長側面の内面の両側部にはガイド部6a、6b又は16a、16bにそれぞれリード2、12の長手方向外側から係合するガイドレール26a、26bが形成されている。また、その内側にリード部2、12の側縁が係合する当たり面27a、27bが形成されている。また、電極マガジン22は、負極板1や正極板11をそのガイド部6a、6bや16a、16bをガイドレール26a、26bに係合させ、またリード部2、12の側縁を当たり面27a、27bに係合させた状態で、各極板1、11のリード部2、12以外の3方の側縁と電極マガジン22の内側面との間にクリアランス28が形成されるように構成されている。
【0031】
また、電極マガジン22には、その窓25部分で収容空間を横断するように昇降駆動可能な押し上げ手段29が配設され、負極板1や正極板11が積層状態でこの押し上げ手段29上に載置され、最上の極板1、11を移載手段23にて順次移載するとともに押し上げ手段29を逐次上昇させて同一高さ位置で極板1、11を取り出せるように構成されている。
【0032】
以上の構成において、移送手段20にて治具21を間欠移動しながらその一側部に配設された電極マガジン22内に積層状態で収容された極板1、11を、移動方向下手側から負極板1、正極板11、負極板1・・・の順に順次移載手段23にて治具21上に移載し、位置決めピン24にてこれら極板1、11を相互に位置決めしながら積層することによって移送手段20の上手端で極板群の組合せが終了する。そのため、効率的にかつ自動的に極板1、11を組み合わせることができ、低コストにて極板群の量産化ができる。
【0033】
その際に、電極マガジン22に設けられたガイドレール26a、26bに極板1、11のガイド部6a、6b、16a、16bが係合して位置決めされた状態で極板1、11と電極マガジン22の内側面との間にクリアランス28が形成されているので、極板1、11を押し上げる際に接触して合剤が脱落する恐れがなく、微小短絡の発生の恐れのない極板群を製造することができ、信頼性の高い電池を構成することができる。
【0034】
【発明の効果】
本発明の電池用極板群によれば、以上のようにリード部に添着部にかからないように位置決め穴を形成したので、位置決め穴の穴明け時にストレスが生じても添着部に影響せず、合剤の脱落が起らず、脱落した合剤が電極表面に付着して微小短絡を起こすというような事態の発生を防止できるとともに、リード部と対向する他側縁部に合剤の非添着部を設けると、電極の搬送等の取扱い時に衝撃を受け易い側縁に合剤が添着されていないので、合剤の脱落を防止でき、上記と同様に微小短絡の発生を防止できる。
【0035】
また、リード部の少なくとも位置決め穴部分に補強部材を設けると、位置決め穴の剛性を高くでき、精度良く位置決めできる。
【0037】
さらに、リード部を設けた側縁と直交する両側縁部にも合剤の非添着部を設けると、さらに確実に合剤の脱落を防止して微小短絡を防止できる。
【0038】
さらに、リード部にその長手方向両端より内側で長辺方向に係合して位置決めするガイド部を設けると、ガイド部を適当なガイドレールに係合させることにより、電極を積層した状態で移動させても合剤の剥がれや脱落を生じず、積層された最上位のものを一定高さ位置で取り出すことが可能となる。
【0039】
また、本発明の電池用極板群の製造方法によれば、治具の移動経路に沿って極性の異なる電極が交互に位置するように配設された各電極マガジンから、移動する治具上に順次電極を移載し各極板のリード部に形成された位置決め穴を、治具に立設された位置決めピンに差し込んで相互に位置決めしながら積層するので、効率的に電極を組み合わせることができるとともに自動化が可能で、低コストにて量産化ができる。
【0040】
また、電極マガジンはそのガイドレールと電極のガイド部の係合にて電極を位置決めした状態で内側面との間にクリアランスが形成されるものであると、電極マガジンに電極を積層した状態で添着部の周縁が電極マガジンの内側面と接触して合剤が剥がれたり、脱落したりする恐れがなく、組合せ工程での微小短絡の発生原因を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電極及びその組合せ方法を適用した電池用極板群の一実施形態における負極板の平面図である。
【図2】同実施形態の負極板の変形例の平面図である。
【図3】同実施形態の正極板を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A矢視拡大断面図である。
【図4】同実施形態における負極板と正極板の組合せ工程を示し、(a)は平面図、(b)は正面図である。
【図5】同実施形態の電極マガジンと極板の斜視図である。
【図6】同実施形態の電極マガジンにおける負極板の収納状態を示す図5のB−B矢視横断平面図である。
【図7】同実施形態の電極マガジンにおける負極板の収納状態を示す図5のC−C矢視横断平面図である。
【図8】本発明の対象である電極群を示し、(a)は斜視図、(b)は(a)のD−D矢視拡大断面図である。
【図9】従来例の極板の平面図である。
【符号の説明】
1 負極板
2 リード部
3 合剤塗着部(添着部)
4 合剤非塗着部(非添着部)
5a、5b 位置決め穴
6a、6b ガイド部
7 合剤非塗着部(非添着部)
11 正極板
12 リード部
13 合剤充填部(添着部)
14 リード板(補強部材)
15a、15b 位置決め穴
16a、16b ガイド部電槽
20 移送手段
21 治具
22 電極マガジン
23 移載手段
24 位置決めピン
26a、26b ガイドレール
28 クリアランス
Claims (6)
- 長方形の正極板と負極板とをセパレータを介して交互に積層して形成された電池用極板群であって、
前記各極板は、
前記極板の長辺側の一側縁部が前記極板群の両側からそれぞれ反対方向に突出して形成されたリード部と、
前記リード部を除く略全面に形成された合剤の添着部と、
前記リード部の長手方向両端から内側の位置に形成された位置決め穴と、
前記リード部に対向して、前記極板の他側縁部に形成された合剤の非添着部と
を備え、
前記リード部に対して垂直に集電板が接合されることを特徴とする電池用極板群。 - リード部の少なくとも位置決め穴部分に補強部材を設けたことを特徴とする請求項1記載の電池用極板群。
- リード部を設けた側縁と直交する両側縁部にも合剤の非添着部を設けたことを特徴とする請求項1記載の電池用極板群。
- リード部に、その長手方向両端より内側で長手方向に係合して位置決めするガイド部を設けたことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の電池用極板群。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の電池用極板群の製造方法であって、
正極板を積層状態で収容した電極マガジンと、負極板を積層状態で収容した電極マガジンとを、治具の移動経路に沿って交互に配設し、
前記各電極マガジンから、移動する前記治具上に順次各極板を移載するとともに、前記各極板のリード部に形成された位置決め穴を、前記治具に立設された位置決めピンに差し込んで、各極板を相互に位置決めして積層することを特徴とする電池用極板群の製造方法。 - 電極マガジンは、各極板のリード部に設けられたガイド部に係合して位置決めするための積層方向に延びるガイドレールを有し、ガイドレールとガイド部の係合にて各極板を位置決めした状態で各極板のガイド部が設けられた側辺以外の側辺と前記電極マガジン内側面との間にクリアランスが形成されるものであることを特徴とする請求項5記載の電池用極板群の製造方法。
Priority Applications (3)
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---|---|---|---|
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