JP5127250B2 - 円筒型蓄電池およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明はニッケル−水素蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池、リチウム二次電池などの円筒型蓄電池に係り、特に、正極板と負極板との間にセパレータが介挿された渦巻状電極群の一方極の極板端部に一方極の集電体が溶接され他方極の極板端部に他方極の集電体が溶接された電極体が金属製外装缶内に収容され、該外装缶の開口部に封口板が配置されて封口された円筒型蓄電池およびその製造方法に関する。

近年、ニッケル−水素蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池、リチウム二次電池などの円筒型蓄電池の用途は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、電動バイク、アシスト自転車あるいは電動工具など広範囲にわたるようになった。これらの内、特に、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、電動バイク、アシスト自転車あるいは電動工具などの高出力用途においては、電池性能，長期耐久性などの高い信頼性と、より一層の高品質化が要求され、種々の開発が行われている。

この種の円筒型蓄電池は、通常、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すような工程を経て作製されるのが一般的である。具体的には、まず、正極板と負極板とをセパレータを介して積層し、これらを渦巻状に巻回して渦巻状電極群４０ａとした後、この渦巻状電極群４０ａの正極板の導電端縁（正極芯体）を正極集電体４１に溶接するとともに、負極板の導電端縁（負極芯体）を負極集電体４２に溶接して電極体とする。ついで、図７（ａ）に示すように、得られた電極体を負極端子を兼ねる外装缶４３内に挿入し、一対の溶接電極を備えた抵抗溶接装置により、負極集電体４２を外装缶４３の底部に溶接する。一方、正極集電体４１より延出する集電リード部４１ａを一対の溶接電極Ｘ１，Ｘ２を備えた抵抗溶接装置により正極端子を兼ねる封口板４４の底部に溶接する。

なお、封口板４４には正極キャップ４４ａが設けられていて、この正極キャップ４４ａ内に所定の圧力になると変形する圧力弁（図示せず）が配置されている。ついで、外装缶４３の上部外周部（正極集電体４１が存在する位置より若干上部）を押圧して、該部に環状溝部４３ａを形成する。ついで、電解液を注液した後、外装缶４３の上部に形成された環状溝部４３ａの上に絶縁ガスケット（図示せず）を介して封口板４４を載置する。この後、外装缶４３の開口端縁４３ｂを封口板４３側にかしめるとともに、かしめ部の上部を加圧して、環状溝部４３ａを挟圧することにより、円筒型蓄電池４０が作製される。

ところが、上述のようにして作製される円筒型蓄電池４０においては、封口板４４を載置するために外装缶４３の上部外周部（正極集電体４１が存在する位置より若干上部）に環状溝部４３ａを形成する必要があるため、正極集電体４１と封口板４４との間に空間部Ｓが形成されることとなる。このため、この種の電池の体積効率が低下するとともに、正極集電体４１と封口板４４との間が集電リード部４１ａを介して接続されるため、抵抗損失も生じるという問題があった。

そこで、外装缶に環状溝部を設けることなく封口板を保持できるようにして封口した構造の円筒型蓄電池が特許文献１（特開２００２−９３３８３号公報）にて提案されるようになった。この特許文献１にて提案された円筒型蓄電池５０においては、図８に示すように、正極板５１と負極板５２とをセパレータ５３を介して積層し、これらを渦巻状に巻回して渦巻状電極群とした後、この渦巻状電極群の正極板５１の導電端縁（正極芯体）５１ａを正極集電体５４に溶接するとともに、負極板５２の導電端縁（負極芯体）５２ａを負極集電体５５に溶接して電極体とする。

ついで、得られた電極体を内面にストッパ凸条５６ａが形成された外装缶５６内に挿入した後、負極集電体５５を外装缶５６の底部に溶接する。一方、外装缶５６の開口部を封止するとともに正極端子を兼ねる封口板５７の底部に正極集電体５４により延出したリード部５４ａの端部を溶接する。この場合、封口板５７の外周縁には絶縁ガスケット５８が配設されている。ついで、封口板５７を絶縁ガスケット５８の外周面にストッパ凸条５６ａが位置するように外装缶５６の開口部の所定の位置に配置した後、外装缶５６の開口縁５６ｂを絶縁ガスケット５８に沿って内側に折曲する。

ついで、外装缶５６の外径が多少小さくなるように外装缶５６を絞り加工する。この絞り加工で外装缶５６の径が細くなると、ストッパ凸条５６ａは深く絶縁ガスケット５８の外周面に食い込んで、封口板５７をしっかりと外装缶５６に固定するというものである。なお、ストッパ凸条５６ａを設けていない外装缶５６に電極体を入れた後、ストッパ凸条５６ａを設けて封口板５７を固定する場合は、外装缶５６の外形が多少小さくなるように絞り加工を行った後、外装缶５６の外側を線状にプレスして溝を設けて、絶縁ガスケット５８の外周面に沿ってストッパ凸条５６ａを設けるようにしている。
特開２００２−９３３８３号公報

ところが、上述したような特許文献１にて提案された円筒型蓄電池５０においては、正極集電体５４より延出したリード部５４ａの端部が封口板５７の底部に溶接される構造であるため、封口板５７は移動可能な状態にしておく必要がある。このため、封口板５７を外装缶５６の開口部に固定する際の加圧力により封口板５７に位置ずれが生じて、封口板５７を所定の位置に取り付けることができないという問題が生じた。

また、この種の円筒型蓄電池がハイブリッド車（ＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）の用途に用いられる場合、大容量、大電圧とするために多数の円筒型電池をその長さ方向に直列に接続してモジュール化し、このモジュール化されたものを複数個充填して形成された集合電池として用いられることとなる。
ところが、上述したような特許文献１にて提案された円筒型蓄電池５０においては、上述したように封口板５７は移動可能な状態にしておく必要があるため、封口板５７の固定は実質的に外装缶５６に形成されたストッパ凸条５６ａからの押圧力のみとなる。このため、モジュール化されてハイブリッド車（ＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）の用途に用いられた場合の振動環境においては、封口板５７にずれを生じて気密性が低下するという新たな問題が生じることとなる。

そこで、本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、電池内に無駄な空間部が生じることなく、外装缶の開口部の所定の位置に封口板を強固に固着できるようにして、体積効率に優れて、高信頼性で高品質の円筒型蓄電池を提供することを目的としてなされたものである。

本発明の円筒型蓄電池は、正極板と負極板との間にセパレータが介挿された渦巻状電極群の一方極の極板端部に一方極の集電体が溶接され他方極の極板端部に他方極の集電体が溶接された電極体が金属製外装缶内に収容され、該外装缶の開口部に封口板が配置されて封口されている。そして、外装缶と一方極の集電体（例えば、負極集電体）とが直接溶接されているとともに、封口板と他方極の集電体（例えば、正極集電体）とが直接溶接されており、封口板の配置位置に対応する外装缶の側壁部位にはこの外装缶の外部から内部に向けて突出する環状溝が形成されているとともに、前記封口板の外周部側壁面には前記外装缶の側壁に形成された前記環状溝に対応する外縁溝が形成されており、他方極の集電体（例えば、正極集電体）が直接溶接された封口板の外周部には絶縁ガスケットが装着されていて、外装缶の開口端縁は絶縁ガスケット側へかしめられて外装缶の開口部が封口されていることを特徴とする。

このように、外装缶と一方極の集電体（例えば、負極集電体）とが直接溶接されているとともに、封口板と他方極の集電体（例えば、正極集電体）とが直接溶接されていると、振動を受けても封口板は外装缶内で移動することはなくなる。また、封口板の配置位置に対応する外装缶の側壁部位にはこの外装缶の外部から内部に向けて突出する環状溝が形成されていると、環状溝からの押圧力により封口板は外装缶の所定の部位に強固に固着されるようになる。また、封口板の外周部側壁面には外装缶の側壁に形成された環状溝に対応する外縁溝が形成されていると、環状溝からの封口板への押圧力により、封口板の外周部に装着された絶縁ガスケットの一部がこの外縁溝に圧入することとなって、さらに封口部での密閉力がさらに向上する。これにより、封口板は外装缶の上下、左右方向から固定されるので、電池内に無駄な空間部が生じることなく、外装缶の開口部の所定の位置に封口板を強固に固着できるようになり、体積効率に優れて、高信頼性で高品質の円筒型蓄電池が得られる。

この場合、外装缶の開口端縁が絶縁ガスケット側にかしめられた部分は開口端縁が折り重なるように折り畳まれていると、封口部での密閉力がさらに向上して好ましい。また、絶縁ガスケットに凸部を設けるようにすることにより、外縁溝と嵌合状態にすることができ、一体部品として取り扱うことが可能となるメリットも生じる。さらに、絶縁ガスケットは環状の平板部と、この平板部より略垂直に垂下する円環状側壁部とからなると、封口板が絶縁ガスケットにより略コの字上に装着されることがなくなるので、封口板の装着部での厚みを薄くすることができて体積効率が向上することとなる。

そして、上述のような円筒型蓄電池を製造するには、外装缶と一方極の集電体（例えば、負極集電体）とを溶接するとともに、外周部に絶縁体ガスケットが装着された封口板と他方極の集電体（例えば、正極集電体）とを溶接する溶接工程と、封口板の配置位置に対応する外装缶の側壁部位に該外装缶の外部から内部に向けて突出する環状溝を形成する環状溝形成工程と、前記封口板の外周部側壁面に、前記外装缶の側壁に形成された前記環状溝に対応する外縁溝を形成する外縁溝形成工程と、外装缶の開口端縁を絶縁ガスケット側にかしめて外装缶の開口部を気密に封口する封口工程とを備えるようにすればよい。

あるいは、外装缶と一方極の集電体（例えば、負極集電体）とを溶接するとともに、外周部に絶縁体ガスケットが装着された封口板と他方極の集電体（例えば、正極集電体）とを溶接する溶接工程と、封口板の上面位置に対応する外装缶の側壁部位に該外装缶の外部から内部に向けて突出する第１環状溝を形成する第１環状溝形成工程と、封口板の配置位置に対応する外装缶の側壁部位に該外装缶の外部から内部に向けて突出する第２環状溝を形成する第２環状溝形成工程と、第１環状溝を押圧して開口端縁が折り重なるように折り畳まれるとともに、外装缶の開口端縁を絶縁ガスケット側にかしめて外装缶の開口部を気密に封口する封口工程とを備えるようにすればよい。

このように、封口板と集電体（例えば、正極集電体）とが直接溶接されることにより、封口板が存在する位置が固定されることとなるので、環状溝形成工程（あるいは第２環状溝形成工程）で封口板の移動することが防止できるようになって、安定して生産を行なうことができるようになる。この場合、封口工程において、第１環状溝形成工程で形成された第１環状溝を押圧して開口端縁が折り重なるように折り畳まれるようにすると、密閉性が格段向上して好ましい。また、集電体（例えば、正極集電体）と封口板が直接溶接されることにより、通電経路が短縮されるため抵抗低減効果も期待される。

この場合、溶接工程においては、電極体を外装缶に収容した後、電極体の一方極の集電体（例えば、負極集電体）と外装缶の底部とを溶接する第１溶接工程と、外装缶内に電解液を注入し、外周部に絶縁体が装着された封口板を電極体の他方極の集電体（例えば、正極集電体）の上に配置した後、外装缶と封口板との間に通電して封口板と他方極の集電体とを通電溶接する第２溶接工程とを備えるようにすると、レーザー溶接や、電子ビーム溶接などに比較して安価に製造することが可能となる。また、外面からのレーザー溶接や、電子ビーム溶接に起因した外装缶の変形なども起こりにくいので望ましい。

本発明においては、封口板は外装缶の上下、左右方向から外装缶内の所定の位置に強固に固定されるので、振動を受けても外装缶内で移動することはなくなる。また、集電体（例えば、正極集電体）が封口板に直接溶接されているので、通電経路が短縮されて内部抵抗が低減するとともに、無駄な空間部もなくなるので、小型化でより体積効率に優れた円筒型蓄電池を得ることができる。

以下に、本発明等をニッケル−水素蓄電池に適用した場合の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されるものでなく、その要旨を変更しない範囲
で適宜変更して実施することができる。なお、図１は参考例１の円筒型ニッケル−水素蓄電池を示す図であり、図１（ａ）は完成された円筒型ニッケル−水素蓄電池の外装缶を破断した状態を模式的に示す図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）で点線で囲まれたＡ部を拡大して模式的に示す断面図である。図２は、図１に示す参考例１の円筒型ニッケル−水素蓄電池を製造する工程を模式的に示す図であり、図２（ａ）は第１工程を示し、図２（ｂ）は第２工程を示し、図２（ｃ）は第３工程を示している。

図３は参考例２の円筒型ニッケル−水素蓄電池を示す図であり、図３（ａ）は完成された円筒型ニッケル−水素蓄電池の外装缶を破断した状態を模式的に示す図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）で点線で囲まれたＡ部を拡大して模式的に示す断面図である。図４は、図３に示す参考例２の円筒型ニッケル−水素蓄電池を製造する工程を模式的に示す図であり、図４（ａ）は第１工程を示し、図４（ｂ）は第２工程を示し、図４（ｃ）は第３工程を示し、図４（ｄ）は第４工程を示している。

図５は実施例１の円筒型ニッケル−水素蓄電池を示す図であり、図５（ａ）は完成された円筒型ニッケル−水素蓄電池の外装缶を破断した状態を模式的に示す図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）で点線で囲まれたＡ部を拡大して模式的に示す断面図である。図６は、図５に示す実施例１の円筒型ニッケル−水素蓄電池を製造する工程を模式的に示す図であり、図６（ａ）は第１工程を示し、図６（ｂ）は第２工程を示し、図６（ｃ）は第３工程を示し、図６（ｄ）は第４工程を示している。

１．渦巻状電極群
パンチングメタルからなる正極芯体の表面にニッケル焼結多孔体を形成した後、化学含浸法により水酸化ニッケルを主体とする活物質をニッケル焼結多孔体に充填して活物質を充填した。ついで、これを乾燥させた後、所定の厚みになるまで圧延し、所定の寸法になるように切断してニッケル正極板１１を作製した。なお、このニッケル正極板１１の上端部には正極芯体が露出した芯体露出部１１ａが形成されている。

一方、パンチングメタルからなる負極芯体の表面に水素吸蔵合金からなるペースト状負極活物質を充填して活物質充填層を形成した。ついで、これを、乾燥させた後、所定の厚みになるまで圧延し、所定の寸法になるように切断して水素吸蔵合金負極板１２を作製した。なお、この水素吸蔵合金負極板１２の下端部には負極芯体が露出した芯体露出部（図示せず）が形成されている。

これらのニッケル正極板１１と水素吸蔵合金負極板１２との間に、ポリプロピレン製不織布からなるセパレータ１３を介在させて積層した後、これらを渦巻状に巻回して、直径が略３０ｍｍとなる渦巻状電極群１０ａを作製した。なお、このようにして作製された渦巻状電極群１０ａの上部にはニッケル正極板１１の芯体露出部１１ａが露出しており、その下部には水素吸蔵合金負極板１２の芯体露出部（図示せず）が露出している。この場合、渦巻状電極群１０ａの上下方向の耐加圧力を大きくするため、正極板１１と負極板１２とセパレータ１３からなる積層体を約１４周だけ周回させるように渦巻状に巻回して、芯体部での断面積が約６０ｍｍ²になるようにした。

ついで、得られた渦巻状電極群１０ａの上端面に露出するニッケル正極板１１の芯体露出部１１ａの上に正極集電体１４を載置し、この正極集電体１４の上に図示しない一対の溶接電極を載置する。これらの一対の溶接電極で正極集電体１４を押圧して、正極集電体１４に形成されている多数のバーリング孔（図示せず）を渦巻状極板群１０ａより若干突出した正極板１１の芯体露出部１１ａに食い込ませるようにして、一対の溶接電極間に溶接電流を流して抵抗溶接して、ニッケル正極板１１の芯体露出部１１ａに正極集電体１４を溶接した。なお、正極集電体１４の後述する封口板１７に接触する表面には複数の微小突起（図示せず）が形成されている。

また、渦巻状電極群１０ａの下端面に露出する水素吸蔵合金負極板１２の芯体露出部の上に負極集電体１５を載置し、この負極集電体１５の上に図示しない一対の溶接電極を載置する。これらの一対の溶接電極で負極集電体１５を押圧して、負極集電体１５に形成された多数のバーリング孔（図示せず）を渦巻状極板群１０ａより若干突出した負極板１４の芯体露出部に食い込ませるようにして、一対の溶接電極間に溶接電流を流して抵抗溶接して、水素吸蔵合金負極板１２の芯体露出部に負極集電体１５を溶接した。なお、負極集電体１５の後述する金属製外装缶１６の内底面に接触する表面には複数の微小突起（図示せず）が形成されている。
これにより、渦巻状電極群１０ａの上端面に正極集電体１５が溶接され、渦巻状電極群１０ａの下端面に負極集電体１５が溶接された電極体が得られることとなる。

２．円筒型ニッケル−水素蓄電池
（１）参考例１
参考例１の円筒型ニッケル−水素蓄電池１０は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、負極端子を兼ねる金属製外装缶１６内に、上述のように渦巻状極板群１０ａの上部に正極集電体１４が溶接され、下部に負極集電体１５が溶接されて作製された電極体が収容されている。そして、電極体の負極集電体１５が直接外装缶１６の内底部に溶接されおり、外装缶１６内にアルカリ電解液が充填されていて、正極集電体１４が直接封口板１７の内底部に溶接されている。

また、封口板１７の外周部に絶縁ガスケット１８が装着されていて、外装缶１６の開口端縁１６ａの絶縁ガスケット１８側へのかしめにより外装缶１６の開口は封口されている。この場合、封口板１７の配置位置に対応する外装缶１６の側壁部位には溝付け加工が施されていて、該側壁部位に外装缶１６の外部から内部に向けて突出する環状溝１６ｂが形成されている。このように、封口板１７の配置位置に対応する外装缶１６の側壁部位に環状溝１６ｂを設けるようにすることにより、振動などが生じても封口板１７が外装缶１６から外れたりずれたりすることが防止できるようになる。

なお、外装缶１６としては、金属板（例えば、ニッケル板やニッケルメッキ鋼などからなる）をプレス成形して、厚みが０．５ｍｍで、直径（外径）が３２ｍｍになるように有底の円筒状に形成されたものを用いている。また、封口板１７は、厚みが１．０ｍｍの金属板（例えば、ニッケル板やニッケルメッキ鋼などからなる）が円板状になるように形成されていて、その中心部にはガス抜き孔（図示せず）が形成されている。また、このガス抜き孔を覆うように正極キャップ１７ａが被着されていて、この正極キャップ１７ａ内に弁板とスプリングからなる弁体が配設されている。また、アルカリ電解液としては、例えば、３０質量％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を用いている。また、絶縁ガスケット１８は合成樹脂（例えば、ナイロンよりなる）により形成されていて、環状の平板部１８ａと、この環状の平板部１８ａより略垂直に垂下する円環状側壁部１８ｂとからなる。

（参考例１の製造方法）
ついで、上述のような構成となる参考例１の円筒型ニッケル−水素蓄電池１０の製造方法を図２に模式的に示す工程図に基づいて説明する。
まず、金属製外装缶１６内に渦巻状極板群１０ａの上部に正極集電体１４が溶接され、下部に負極集電体１５が溶接されて作製された電極体を挿入した後、正極集電体１４の中心部に形成された中心開口および渦巻状極板群１０ａの中心部に形成された開口を通して、一方の溶接電極を負極集電体１５に当接させるとともに、他方の溶接電極を外装缶１６を外底面に配置した。ついで、これらの一対の溶接電極に溶接電流を印加して、負極集電体１５を外装缶１６の底面に抵抗溶接した。

ついで、外装缶１６内にアルカリ電解液（例えば、３０質量％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液）を注液した後、外周部に絶縁ガスケット１８が装着された封口板１７を正極集電体１４の上に配置した。この場合、正極集電体１４の表面には複数の微小突起（図示せず）が形成されていて、この微小突起に封口板１７が接触するように配置した。この後、図２（ａ）に示すように、封口板１７の正極キャップ１７ａの上に第１溶接電極Ｗ１を配置するとともに、外装缶１６の外底面に第２溶接電極Ｗ２を配置した。

ついで、これらの一対の溶接電極Ｗ１，Ｗ２間に押圧力（例えば、２×１０⁶Ｎ／ｍ²）を加えながら、これらの一対の溶接電極Ｗ１，Ｗ２間に通電処理（例えば、電池の充電方向に５ＫＡの電流を１０ｍｓｅｃの時間流す）を行った。この通電処理により、正極集電体１４の表面に形成された複数の微小突起（図示せず）と封口板１７の底面との接触部は溶接されて溶接部が形成されて、正極集電体１４は封口板１７に固着されることとなる。ついで、図２（ｂ）に示すように、封口板１７の上面と外装缶１６の底面との間を加圧して外装缶１６を回転させながら、封口板１７の配置位置に対応する外装缶１６の側壁部位を押圧治具により加圧して溝入れ加工を施した。

これにより、封口板１７の配置位置に対応する外装缶１６の側壁部位に、外装缶１６の外部から内部に向けて突出する環状溝１６ｂが形成されることとなる。これにより、環状溝１６ｂと封口板１７の外周部との間で絶縁ガスケット１８が圧縮されることとなって外装缶１６内は密閉されることとなる。ついで、図２（ｃ）に示すように、これらの上部に押圧治具Ｐを配置した後、この押圧治具Ｐを下降させ、外装缶１６の開口端縁１６ａを押圧させて、開口端縁１６ａを内方に圧縮するとともに、開口端縁１６ａを絶縁ガスケット１８側にかしめた。このようにして、公称容量が６Ａｈの参考例１の円筒型ニッケル−水素蓄電池１０が作製される。

（２）参考例２
参考例２の円筒型ニッケル−水素蓄電池２０は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、負極端子を兼ねる金属製外装缶２６内に、上述のように渦巻状極板群１０ａの上部に正極集電体１４が溶接され、下部に負極集電体１５が溶接されて作製された電極体が収容されている。そして、電極体の負極集電体１５が直接外装缶１６の内底部に溶接されいるとともに、外装缶１６内にアルカリ電解液が充填されていて、正極集電体１４が直接封口板２７の内底部に溶接されている。

また、封口板２７の外周部に絶縁ガスケット２８が装着されていて、外装缶２６の開口端縁２６ａの絶縁ガスケット２８側へのかしめにより封口されている。この場合、封口板２７の上面位置（封口板２７の配置位置より上部）に対応する外装缶２６の側壁部位には第１環状溝２６ｂが形成されていて、外装缶２６の開口端縁２６ａが絶縁ガスケット側にかしめられることにより、第１環状溝２６ｂが形成された外装缶２６の側壁部位は折り重なるように折り畳まれて、密封性がさらに向上するようになされている。ここで、開口端縁２６ａの部分が長くなった場合には、切断したり、電池外周に沿う方向、もしくは更に折り畳むようにかしめることが可能である。また、封口板２７の配置位置に対応する外装缶２６の側壁部位にも溝付け加工が施されていて、該部位に外装缶２６の外部から内部に向けて突出する第２環状溝２６ｃが形成されている。このように、封口板２７の配置位置に対応する外装缶２６の側壁部位に第２環状溝２６ｃを設けるようにすることにより、振動などが生じても封口板２７が外装缶２６から外れたり、ずれを生じることが防止できるようになる。

なお、上述した参考例１と同様に、外装缶２６としては、金属板（例えば、ニッケル板やニッケルメッキ鋼などからなる）をプレス成形して、厚みが０．５ｍｍで、直径（外径
）が３２ｍｍになるように有底の円筒状に形成されたものを用いている。また、封口板２７は、厚みが１．０ｍｍの金属板（例えば、ニッケル板やニッケルメッキ鋼などからなる）が円板状になるように形成されている。また、その中心部にはガス抜き孔（図示せず）が形成されていて、このガス抜き孔を覆うように正極キャップ２７ａが被着されていて、この正極キャップ２７ａ内に弁板とスプリングからなる弁体が配設されている。また、アルカリ電解液としては、例えば、３０質量％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を用いている。また、絶縁ガスケット２８は合成樹脂（例えば、ナイロンよりなる）により形成されていて、環状の平板部２８ａと、この環状の平板部２８ａより略垂直に垂下する円環状側壁部２８ｂとからなる。

（参考例２の製造方法）
ついで、上述のような構成となる参考例２の円筒型ニッケル−水素蓄電池２０の製造方法を図４に模式的に示す工程図に基づいて説明する。
まず、金属製外装缶２６内に渦巻状極板群１０ａの上部に正極集電体１４が溶接され、下部に負極集電体１５が溶接されて作製された電極体を挿入した後、正極集電体１４の中心部に形成された中心開口および渦巻状極板群１０ａの中心部に形成された開口を通して、一方の溶接電極を負極集電体１５に当接させるとともに、他方の溶接電極を外装缶２６を外底面に配置した。ついで、これらの一対の溶接電極に溶接電流を印加して、負極集電体１５を外装缶２６の底面に抵抗溶接した。

ついで、外装缶２６内にアルカリ電解液（例えば、３０質量％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液）を注液した後、外周部に絶縁ガスケット２８が装着された封口板２７を正極集電体１４の上に配置した。この場合、正極集電体１４の表面には複数の微小突起（図示せず）が形成されていて、この微小突起に封口板２７が接触するように配置した。この後、図４（ａ）に示すように、封口板２７の正極キャップ２７ａの上に第１溶接電極Ｗ１を配置するとともに、外装缶２６の外底面に第２溶接電極Ｗ２を配置した。

ついで、これらの一対の溶接電極Ｗ１，Ｗ２間に押圧力（例えば、２×１０⁶Ｎ／ｍ²）を加えながら、これらの一対の溶接電極Ｗ１，Ｗ２間に通電処理（例えば、電池の充電方向に５ＫＡの電流を１０ｍｓｅｃの時間流す）を行った。この通電処理により、正極集電体１４の表面に形成された複数の微小突起（図示せず）と封口板２７の底面との接触部は溶接されて溶接部が形成されて、正極集電体１４は封口板２７に直接固着されることとなる。ついで、図４（ｂ）に示すように、封口板２７の上面と外装缶２６の底面との間を加圧するとともに、外装缶２６を回転させながら、封口板２７の上面位置に対応する外装缶２６の側壁部位を押圧治具により加圧する溝入れ加工を施した。

これにより、封口板２７の上面位置に対応する外装缶２６の側壁部位に、外装缶２６の外部から内部に向けて突出する第１環状溝２６ｂが形成されることとなる。ついで、図４（ｃ）に示すように、封口板２７の上面と外装缶２６の底面との間を加圧するとともに、外装缶２６を回転させながら、封口板２７の配置位置に対応する外装缶２６の側壁部位を押圧治具により加圧する溝入れ加工を施した。これにより、封口板２７の配置位置に対応する外装缶２６の側壁部位に、外装缶２６の外部から内部に向けて突出する第２環状溝２６ｃが形成されることとなる。

ここで、外装缶２６の外部から内部に向けて突出する第２環状溝２６ｃが形成されることにより、第２環状溝２６ｃと封口板２７の外周部との間で絶縁ガスケット２８が圧縮されることとなって外装缶２６内は密閉されることとなる。ついで、図４（ｄ）に示すように、これらの上部に押圧治具Ｐを配置した後、この押圧治具Ｐを下降させ、外装缶２６の開口端縁２６ａを押圧させて、開口端縁２６ａを内方に圧縮するとともに開口端縁２６ａを絶縁ガスケット２８側にかしめた。これにより、第１環状溝２６ｂは折り重なるように折り畳まれて、密封性がさらに向上した公称容量が６Ａｈの参考例２の円筒型ニッケル−水素蓄電池２０が得られることとなる。

（３）実施例３
本実施例１の円筒型ニッケル−水素蓄電池３０は、図５（ａ）（ｂ）に示すように、負極端子を兼ねる金属製外装缶３６内に、上述のように渦巻状極板群１０ａの上部に正極集
電体１４が溶接され、下部に負極集電体１５が溶接されて作製された電極体が収容されている。そして、電極体の負極集電体１５が外装缶１６の内底部に溶接されいるとともに、外装缶１６内にアルカリ電解液が充填されているとともに、正極集電体１４が封口板３７の内底部に溶接されている。

また、封口板３７の外周部に絶縁ガスケット３８が配置されていて、外装缶３６の開口端縁３６ａの絶縁ガスケット３８側へのかしめにより封口されている。この場合、封口板３７の外周部側壁には外縁溝（この場合は０．１ｍｍの深さを有する）３７ａが形成されている。また、封口板３７の上面位置（封口板３７の配置位置より上部）に対応する外装缶３６の側壁部位には第１環状溝３６ｂが形成されていて、外装缶３６の開口端縁３６ａが絶縁ガスケット３８側にかしめられることにより、第１環状溝３６ｂが形成された外装缶３６の側壁部位は折り重なるように折り畳まれて、密封性がさらに向上するようになされている。

また、封口板３７の配置位置に対応する外装缶３６の側壁部位にも溝付け加工が施されていて、該部位に外装缶３６の外部から内部に向けて突出する第２環状溝３６ｃが形成されている。このため、封口板３７の外周部側壁に形成された外縁溝（この場合は０．１ｍｍの深さを有する）３７ａに押圧された絶縁ガスケット３８が圧入されるようになされている。これにより、封口板３７の配置位置に対応する外装缶３６の側壁部位設けられた第２環状溝３６ｃと封口板３７の外周部側壁に形成された外縁溝３７ａとにより、振動などが生じても封口板２７が外装缶２６から外れたり、ずれを生じることを確実に防止できるようになる。

なお、上述した参考例１と同様に、外装缶３６としては、金属板（例えば、ニッケル板やニッケルメッキ鋼などからなる）をプレス成形して、厚みが０．５ｍｍで、直径（外径）が３２ｍｍになるように有底の円筒状に形成されたものを用いている。また、封口板３７は、厚みが１．０ｍｍの金属板（例えば、ニッケル板やニッケルメッキ鋼などからなる）が円板状になるように形成されている。また、その中心部にはガス抜き孔（図示せず）が形成されていて、このガス抜き孔を覆うように正極キャップ３７ａが被着されていて、この正極キャップ３７ａ内に弁板とスプリングからなる弁体が配設されている。なお、封口板３７の外周部側壁には外縁溝３７ａが形成されていて、外装缶３６の外部から内部に向けて突出するように形成された第２環状溝３６ｃにより押圧された絶縁ガスケットが圧入されるようになされている。アルカリ電解液としては、例えば、３０質量％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を用いた。また、絶縁ガスケット３８は合成樹脂（例えば、ナイロンよりなる）により形成されていて、環状の平板部３８ａと、この環状の平板部３８ａより略垂直に垂下する円環状側壁部３８ｂとからなる。

（実施例１の製造方法）
ついで、上述のような構成となる本実施例１の円筒型ニッケル−水素蓄電池３０の製造方法を図６に模式的に示す工程図に基づいて説明する。
まず、金属製外装缶３６内に渦巻状極板群１０ａの上部に正極集電体１４が溶接され、下部に負極集電体１５が溶接されて作製された電極体を挿入した後、正極集電体１４の中心部に形成された中心開口および渦巻状極板群１０ａの中心部に形成された開口を通して、一方の溶接電極を負極集電体１５に当接させるとともに、他方の溶接電極を外装缶３６を外底面に配置した。ついで、これらの一対の溶接電極に溶接電流を印加して、負極集電体１５を直接外装缶３６の底面に抵抗溶接した。

ついで、外装缶３６内にアルカリ電解液（例えば、３０質量％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液）を注液した後、外周部に絶縁ガスケット３８が装着された封口板３７を正極集電体１４の上に配置した。この場合、正極集電体１４の表面には複数の微小突起（図示せず）が形成されていて、この微小突起に封口板３７が接触するように配置した。この後、図６（ａ）に示すように、封口板３７の正極キャップ３７ａの上に第１溶接電極Ｗ１を配置するとともに、外装缶３６の外底面に第２溶接電極Ｗ２を配置した。

ついで、これらの一対の溶接電極Ｗ１，Ｗ２間に押圧力（例えば、２×１０⁶Ｎ／ｍ²）を加えながら、これらの一対の溶接電極Ｗ１，Ｗ２間に通電処理（電池の充電方向に５ＫＡの電流を１０ｍｓｅｃの時間流す）を行った。この通電処理により、正極集電体１４の表面に形成された複数の微小突起（図示せず）と封口板３７の底面との接触部は溶接されて溶接部が形成され、正極集電体１４は直接封口板３７に固着されることとなる。ついで、図６（ｂ）に示すように、封口板３７の上面と外装缶３６の底面との間を加圧するとともに、外装缶３６を回転させながら、封口板３７の上面位置（封口板３７の配置位置より上部）に対応する外装缶３６の側壁部位を押圧治具により加圧する溝入れ加工を施した。

これにより、封口板３７の上面位置（封口板３７の配置位置より上部）に対応する外装缶３６の側壁部位に、外装缶３６の外部から内部に向けて突出する第１環状溝３６ｂが形成されることとなる。ついで、図６（ｃ）に示すように、封口板３７の上面と外装缶３６の底面との間を加圧するとともに、外装缶３６を回転させながら、封口板３７の配置位置に対応する外装缶３６の側壁部位を押圧治具により加圧する溝入れ加工を施した。これにより、封口板３７の配置位置に対応する外装缶３６の側壁部位に、外装缶３６の外部から内部に向けて突出する第２環状溝３６ｃが形成されることとなる。

ここで、外装缶３６の外部から内部に向けて突出する第２環状溝３６ｃが形成されることにより、第２環状溝３６ｃと封口板３７の外周部との間で絶縁ガスケット３８が圧縮され、さらに、圧縮された絶縁ガスケット３８が封口板３７の外周部側壁に形成された外縁
溝３７ａに圧入されることとなって、外装缶３６内は密閉されることとなる。ついで、図６（ｄ）に示すように、これらの上部に押圧治具Ｐを配置した後、この押圧治具Ｐを下降させ、外装缶３６の開口端縁３６ａを押圧させて、開口端縁３６ａを内方に圧縮するとともに、開口端縁３６ａを絶縁ガスケット３８側にかしめた。これにより、第１環状溝３６ｂは折り重なるように折り畳まれて、密封性がさらに向上した公称容量が６Ａｈの実施例１の円筒型ニッケル−水素蓄電池３０が得られることとなる。

上述したように、本発明においては、封口板１７（２７，３７）は外装缶１６（２６，３６）の上下、左右方向から外装缶１６（２６，３６）内の所定の位置に強固に固定されるので、振動を受けても外装缶１６（２６，３６）内で移動することはなくなる。また、集電体（正極集電体）１４と封口板１７（２７，３７）が直接溶接されているので、図７や図８に示される従来例に比較して、より小型化が可能な円筒型蓄電池を得ることが可能となる。また、通電経路が短縮されて内部抵抗が低減するとともに、無駄な空間部もなくなるので、より体積効率に優れた円筒型蓄電池を作製することができるようになる。

上述した実施の形態においては、本発明をニッケル−水素蓄電池に適用する例について説明したが、本発明はニッケル−水素蓄電池以外にも、ニッケル−カドミウム蓄電池、リチウム二次電池などの円筒型蓄電池に適用しても同様の効果が得られることは明らかである。

参考例１の円筒型蓄電池を示す図であり、図１（ａ）は完成された円筒型蓄 電池の外装缶を破断した状態を模式的に示す図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）で点線で囲まれたＡ部を拡大して模式的に示す断面図である。 図１に示す参考例１の円筒型蓄電池を製造する工程を模式的に示す図であり、図２（ａ）は第１工程を示し、図２（ｂ）は第２工程を示し、図２（ｃ）は第３工程を示している。 参考例２の円筒型蓄電池を示す図であり、図３（ａ）は完成された円筒型蓄電池の外装缶を破断した状態を模式的に示す図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）で点線で囲まれたＡ部を拡大して模式的に示す断面図である。 図３に示す参考例２の円筒型蓄電池を製造する工程を模式的に示す図であり、図４（ａ）は第１工程を示し、図４（ｂ）は第２工程を示し、図４（ｃ）は第３工程を示し、図４（ｄ）は第４工程を示している。 本発明の実施例１の円筒型蓄電池を示す図であり、図５（ａ）は完成された円筒型蓄電池の外装缶を破断した状態を模式的に示す図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）で点線で囲まれたＡ部を拡大して模式的に示す断面図である。 図５に示す実施例１の円筒型蓄電池を製造する工程を模式的に示す図であり、図６（ａ）は第１工程を示し、図６（ｂ）は第２工程を示し、図６（ｃ）は第３工程を示し、図６（ｄ）は第４工程を示している。 従来例の円筒型の製造工程を模式的に示す図である。 他の従来例の円筒型蓄電池を模式的に示す断面図である。である。

符号の説明

１０…円筒型ニッケル−水素蓄電池、１０ａ…渦巻状極板群、１１…ニッケル正極板、１１ａ…芯体露出部、１２…水素吸蔵合金負極板、１３…セパレータ、１４…正極集電体、１５…負極集電体、１６…金属製外装缶、１６ａ…開口端縁、１６ｂ…環状溝、１７…封口板、１７ａ…正極キャップ、１８…絶縁ガスケット、１８ａ…平板部、１８ｂ…円環状側壁部、２０…円筒型ニッケル−水素蓄電池、２６…金属製外装缶、２６ａ…開口端縁、２６ｂ…第１環状溝、２６ｃ…第２環状溝、２７…封口板、２７ａ…正極キャップ、２８…絶縁ガスケット、２８ａ…平板部、２８ｂ…円環状側壁部、３０…円筒型ニッケル−水素蓄電池、３６…金属製外装缶、３６ａ…開口端縁、３６ｂ…第１環状溝、３６ｃ…第２環状溝、３７…封口板、３７ａ…外縁溝、３７ａ…正極キャップ、３８…絶縁ガスケット、３８ａ…平板部、３８ｂ…円環状側壁部、Ｐ…押圧治具、Ｗ１，Ｗ２…溶接電極

Claims (5)

1. 正極板と負極板との間にセパレータが介挿された渦巻状電極群の一方極の極板端部に一方極の集電体が溶接され他方極の極板端部に他方極の集電体が溶接された電極体が金属製外装缶内に収容され、該外装缶の開口部に封口板が配置されて封口された円筒型蓄電池であって、
   前記外装缶と前記一方極の集電体とが直接溶接されているとともに、前記封口板と前記他方極の集電体とが直接溶接されており、
   前記封口板の配置位置に対応する前記外装缶の側壁部位には該外装缶の外部から内部に向けて突出する環状溝が形成されているとともに、
   前記封口板の外周部側壁面には前記外装缶の側壁に形成された前記環状溝に対応する外縁溝が形成されており、
   前記他方極の集電体が直接溶接された前記封口板の外周部には絶縁ガスケットが装着されていて、前記外装缶の開口端縁は前記絶縁ガスケット側へかしめられて当該外装缶の開口部が封口されていることを特徴とする円筒型蓄電池。
2. 前記外装缶の開口端縁が前記絶縁ガスケット側にかしめられた部分は前記開口端縁が折り重なるように折り畳まれていることを特徴とする請求項１に記載の円筒型蓄電池。
3. 前記絶縁ガスケットは環状の平板部と、該平板部より略垂直に垂下する円環状側壁部とからなることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の円筒型蓄電池。
4. 正極板と負極板がセパレータを介して積層されて渦巻状に巻回された電極群の一方の端部に一方極の集電体が溶接され他方の端部に他方極の集電体が溶接された電極体を金属製外装缶内に収容し、該外装缶の開口部に封口板を配置して封口する円筒型蓄電池の製造方法であって、
   前記外装缶と前記一方極の集電体とを溶接するとともに、外周部に絶縁体ガスケットが装着された前記封口板と前記他方極の集電体とを溶接する溶接工程と、
   前記封口板の上面位置に対応する前記外装缶の側壁部位に該外装缶の外部から内部に向けて突出する第１環状溝を形成する第１環状溝形成工程と、
   前記封口板の配置位置に対応する前記外装缶の側壁部位に該外装缶の外部から内部に向
   けて突出する第２環状溝を形成する第２環状溝形成工程と、
   前記第１環状溝を押圧して前記開口端縁が折り重なるように折り畳まれるとともに、前記外装缶の開口端縁を前記絶縁ガスケット側にかしめて前記外装缶の開口部を気密に封口する封口工程とを備えたことを特徴とする円筒型蓄電池の製造方法。
5. 前記溶接工程において、
   前記電極体を前記外装缶に収容した後、前記電極体の一方極の集電体と前記外装缶の底部とを溶接する第１溶接工程と、
   前記外装缶内に電解液を注入し、外周部に絶縁体が装着された前記封口板を前記電極体の前記他方極の集電体の上に配置した後、前記外装缶と前記封口板との間に通電して前記封口板と前記他方極の集電体とを通電溶接する第２溶接工程とを備えるようにしたことを特徴とする請求項４に記載の円筒型蓄電池の製造方法。
   

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