JP5383154B2 - Cylindrical secondary battery - Google Patents
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Description
本発明は、ニッケル−水素蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池などの二次電池に係り、特に、セパレータを間にして正極板と負極板とが渦巻状に巻回された渦巻状電極群の上部より延出する一方極の芯体に一方極の集電体が溶接されているとともに、当該集電体が円筒状の金属製外装缶の開口部を封止する封口体に内部空間が形成された集電リードを介して溶接された円筒型二次電池に関する。 The present invention relates to a secondary battery such as a nickel-hydrogen storage battery or a nickel-cadmium storage battery, and in particular, extends from an upper part of a spiral electrode group in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are wound spirally with a separator interposed therebetween. A collector in which a current collector of one electrode is welded to a core body of the one electrode to be taken out and an inner space is formed in a sealing body that seals an opening of a cylindrical metal outer can. The present invention relates to a cylindrical secondary battery welded via an electric lead.
一般に、ニッケル−水素蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池などの円筒型二次電池は、正極および負極の間にセパレータを介在させ、これらを渦巻状に巻回した後、正極および負極の端部に集電体を接続して電極体を形成し、この電極体を金属製外装缶に収納して正極集電体から延伸するリード部を封口体に溶接した後、封口体を外装缶の開口部に絶縁ガスケットを介在させて装着することにより密閉して構成されている。このような円筒型二次電池がHEV(Hybrid Electric Vehicles)やPEV(Pure Electric Vehicles)などの電気自動車の用途に用いられる場合、高出力が要求されるため、電池内部の抵抗を低減する必要がある。 In general, a cylindrical secondary battery such as a nickel-hydrogen storage battery or a nickel-cadmium storage battery interposes a separator between a positive electrode and a negative electrode, winds them in a spiral shape, and then collects current at the ends of the positive electrode and the negative electrode. After forming the electrode body by connecting the bodies, housing the electrode body in a metal outer can and welding the lead portion extending from the positive electrode current collector to the sealing body, the sealing body is insulated from the opening of the outer can It is hermetically sealed by mounting with a gasket interposed. When such a cylindrical secondary battery is used for an electric vehicle such as HEV (Hybrid Electric Vehicles) or PEV (Pure Electric Vehicles), high output is required, and thus it is necessary to reduce the resistance inside the battery. is there.
そこで、例えば、特許文献1(特開2004−235036号公報)にて、電池内部の抵抗を低減するための手法が提案されるようになった。この特許文献1で提案された内部抵抗低減化の手法においては、正極集電体と封口体との間を筒状の集電リードで溶接して接続するようになされている。このような筒状の集電リードを用いることにより、正極集電体と封口体との間の集電経路が短くなるため、内部抵抗を低減させることが可能となる。 Therefore, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-235036) has proposed a method for reducing the resistance inside the battery. In the method of reducing internal resistance proposed in Patent Document 1, a positive electrode current collector and a sealing body are welded and connected with a cylindrical current collector lead. By using such a cylindrical current collecting lead, the current collecting path between the positive electrode current collector and the sealing body is shortened, so that the internal resistance can be reduced.
ところで、上述した特許文献1にて提案された筒状の集電リード30においては、図6に示されるように、正極集電体45と溶接される底部32と、封口体48(図10参照)と溶接される頂部31とが形成されている。そして、頂部31で連続し、底部32の中央部で突き合わされ、かつ底部32は頂部31よりも突出するように予め所定形状に形成された金属板を折り曲げ成型することにより形成されている。ここで、底部32の中央部に対して対称の位置に正極集電体45との溶接点となる突起部(プロジェクション突起)32bが形成されていて、正極集電体45に集電リード30が溶接されることとなる。
Incidentally, in the cylindrical
この場合、溶接点となる各突起部(プロジェクション突起)32bは底部32の中央部の中間点を中心とする同心円上に位置するように形成されることとなる。なお、頂部31の中心部には中心開口31aが形成されているとともに、この中心開口31aの周囲に中心開口31aの中心部を中心とする同心円上に位置するように封口体(図示せず)との溶接点となる突起部(プロジェクション突起)31bが形成されていて、封口体48(図10参照)に集電リード30が溶接されることとなる。
ところが、正極集電体45との溶接点となる各突起部(プロジェクション突起)32bが底部32の限られた平面上に形成されているため、突起部(プロジェクション突起)32bの配置個数には限界があった。このため、渦巻状電極群の複数箇所から均等に集電できないこととなり、集電性に不均一性が生じるという問題を生じた。そして、この集電性の不均一性に起因して、内部抵抗が増大し、結果的に抵抗発熱が増大して出力ロスが発生するという問題を生じた。
However, since each protrusion (projection protrusion) 32b that becomes a welding point with the positive electrode
この場合、集電リードのサイズを大きくすることで、電極群の複数箇所からの集電が可能となる。ところが、集電リードのサイズを大きくすると、集電リードの強度が大きくなりすぎることとなる。このため、封口体の集電リードとの溶接時および封口時に集電リードが潰れ難くなるという問題が生じるようになり、電池全高のバラツキが発生するようになって、本来の集電リードの機能が維持できなくなってしまうという新たな問題を生じるようになった。 In this case, it is possible to collect current from a plurality of locations in the electrode group by increasing the size of the current collecting lead. However, when the size of the current collecting lead is increased, the strength of the current collecting lead becomes too large. For this reason, the problem that the current collecting lead becomes difficult to be crushed during welding and sealing with the current collecting lead of the sealing body, and the variation of the total battery height occurs, and the function of the original current collecting lead is generated. Has become a new problem that can no longer be maintained.
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、筒状(内部空間が形成されたもの)の集電リードを用いても電極群の内外周部から均等に集電できるようにして内部抵抗が低減した円筒型二次電池を提供できるようにすることを目的とするものである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and even when a cylindrical (with an internal space) current collecting lead is used, current can be collected evenly from the inner and outer peripheral portions of the electrode group. Thus, an object of the present invention is to provide a cylindrical secondary battery with reduced internal resistance.
本発明の円筒型二次電池は、セパレータを間にして正極板と負極板とが渦巻状に巻回された渦巻状電極群の上部より延出する一方極の芯体に一方極の集電体が溶接されているとともに、当該集電体が円筒状の金属製外装缶の開口部を封止する封口体に内部空間が形成された集電リードを介して溶接されている。そして、上記目的を達成するため、内部空間が形成された集電リードは1枚の金属板の折曲加工により形成されていて、集電体に溶接された底部と封口体に溶接された頂部とを備えており、底部は頂部を間にして互いに相対向するように位置した2つの同一形状の半円形状部からなるとともに当該2つの半円形状部により形成される外形形状は集電体の外形形状と略同一になるようになされており、頂部は底部より連続して立設するとともに内部空間が形成されるように折曲して形成されている。さらに、底部の2つの半円形状部にはそれぞれ当該底部より前記集電体に向けて突出する複数のプロジェクション突起が形成されていて当該複数のプロジェクション突起が集電体との溶接点となされているとともに、頂部の中心部には中心開口が形成されていて当該中心開口の周囲に当該頂部より封口体に向けて突出する複数のプロジェクション突起が形成されて当該複数のプロジェクション突起が封口体との溶接点となされていることを特徴とする。
The cylindrical secondary battery of the present invention has a current collector of one electrode on a core of one electrode extending from the upper part of a spiral electrode group in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are wound in a spiral shape with a separator in between. While the body is welded, the current collector is welded via a current collecting lead in which an internal space is formed in a sealing body that seals an opening of a cylindrical metal outer can. And in order to achieve the said objective, the current collection lead in which the interior space was formed is formed by the bending process of one metal plate, and the top part welded to the sealing part and the bottom part welded to the current collector And the bottom part is composed of two semicircular parts of the same shape positioned so as to face each other with the top part in between, and the outer shape formed by the two semicircular parts is a current collector The top part is formed so as to be continuously provided from the bottom part and bent so that an internal space is formed . Further, a plurality of projection protrusions projecting from the bottom portion toward the current collector are formed on the two semicircular portions at the bottom, respectively, and the plurality of projection protrusions serve as welding points with the current collector. In addition, a central opening is formed in the center of the top, and a plurality of projection protrusions projecting from the top toward the sealing body are formed around the central opening, and the plurality of projection protrusions are connected to the sealing body. It is characterized by being a welding point .
ここで、底部は2つの同一形状の半円形状部からなり、これらの2つの半円形状部により形成される外形形状が集電体の外形形状と略同一になるようになされていると、極板の各部から均等に集電することが可能となり、電極群の内外周から効率良く集電リードに電流が流れるようになる。また、頂部は底部より連続して立設するとともに内部空間が形成されるように折曲して形成されていると、集電リードから封口体に効率良く電流が流れるようになる。この結果、電池の内部抵抗が低減できるようになって、高出力な円筒型二次電池を提供することが可能となる。
そして、底部の2つの半円形状部にはそれぞれ当該底部より集電体に向けて突出する複数のプロジェクション突起が形成されていて当該複数のプロジェクション突起が集電体との溶接点となされているとともに、頂部の中心部には中心開口が形成されていて当該中心開口の周囲に当該頂部より封口体に向けて突出する複数のプロジェクション突起が形成されて当該複数のプロジェクション突起が封口体との溶接点となされていると、極板の各部から抵抗損失を伴うことなく、均等に集電することが可能となる。これにより、電極群の内外周から抵抗損失を伴うことなく、効率良く集電リードに電流が流れるようになる。
Here, the bottom portion is composed of two semicircular portions having the same shape, and the outer shape formed by these two semicircular portions is substantially the same as the outer shape of the current collector. It becomes possible to collect current evenly from each part of the electrode plate, and current flows efficiently from the inner and outer circumferences of the electrode group to the current collecting lead. In addition, when the top portion is continuously formed from the bottom portion and is bent so as to form an internal space, a current efficiently flows from the current collecting lead to the sealing body. As a result, the internal resistance of the battery can be reduced, and a high-power cylindrical secondary battery can be provided.
The two semicircular portions at the bottom are each formed with a plurality of projection protrusions protruding from the bottom toward the current collector, and the plurality of projection protrusions serve as welding points with the current collector. In addition, a central opening is formed at the center of the top, and a plurality of projection protrusions projecting from the top toward the sealing body are formed around the central opening, and the plurality of projection protrusions are welded to the sealing body. If it is set as a point, it will become possible to collect current equally from each part of an electrode plate, without being accompanied by resistance loss. As a result, current flows efficiently from the inner and outer peripheries of the electrode group to the current collecting lead without causing a resistance loss.
この場合、底部は中央部と略半円形状の第1半円形状部と略半円形状の第2半円形状部とからなるとともに、これらの第1半円形状部と第2半円形状部とが中央部を間にして互いに相対向して位置していて、これらの第1半円形状部と第2半円形状部とにより形成さ
れた外形形状は集電体の外形形状と略同一になるようになされており、頂部は略長方形状の第1長方形状部と略長方形状の第2長方形状部とからなるとともに、これらの第1長方形状部と第2長方形状部は底部の中央部より連続して立設するとともに内部空間が形成されるように折曲されて互いに相対向するように形成されているようにすればよい。
さらに、集電リードと集電体とを強固に溶接するためには、複数のプロジェクション突起は集電体に形成された開口に一致しない位置に形成する必要がある。なお、第1半円形状部および第2半円形状部の少なくとも一方には集電体に形成された開口に一致する位置決め用の開口が形成されていると、この集電リードを集電体に配置する際の位置決めが容易になって好ましい。
In this case, the bottom portion is composed of a central portion, a substantially semicircular first semicircular shape portion and a substantially semicircular second semicircular shape portion, and these first semicircular shape portion and second semicircular shape. The outer shape formed by the first semicircular portion and the second semicircular portion is substantially the same as the outer shape of the current collector. The top part is composed of a substantially rectangular first rectangular part and a substantially rectangular second rectangular part, and the first rectangular part and the second rectangular part are bottom parts. It is sufficient to be formed so as to be opposed to each other by being bent continuously so as to form an internal space while being continuously provided from the central portion.
Furthermore, in order to firmly weld the current collector lead and the current collector, the plurality of projection protrusions need to be formed at positions that do not coincide with the openings formed in the current collector. When at least one of the first semicircular part and the second semicircular part has a positioning opening that matches the opening formed in the current collector, the current collector lead is connected to the current collector. Positioning at the time of disposing is easy and preferable.
または、底部は頂部を間にして互いに相対向するように配置された略半円形状の第1半円形状部と略半円形状の第2半円形状部とからなるとともに、これらの第1半円形状部と第2半円形状部とにより形成された外形形状は集電体の外形形状と略同一になるようになされており、頂部は第1半円形状部との境界部および第2半円形状部との境界部を折曲加工ならび押圧加工することにより形成されていて、これらの第1半円形状部および第2半円形状部に連続して立設するとともに内部空間が形成されるように折曲されて形成されているようにしてもよい。 Alternatively, the bottom portion includes a substantially semicircular first semicircular portion and a substantially semicircular second semicircular portion disposed so as to face each other with the top portion therebetween, and the first The outer shape formed by the semicircular shape portion and the second semicircular shape portion is substantially the same as the outer shape of the current collector, and the top portion is the boundary between the first semicircular shape portion and the first shape. It is formed by bending and pressing the boundary portion with the two semicircular portions, and the internal space is erected continuously with the first semicircular portion and the second semicircular portion. You may make it be formed so that it may be formed.
本発明においては、電極群の内外周から効率良く集電リードに電流が流れるようになるため、電池の内部抵抗を低減することが可能となって、高出力な円筒型二次電池を提供することが可能となる。 In the present invention, since the current flows efficiently from the inner and outer circumferences of the electrode group to the current collecting lead, the internal resistance of the battery can be reduced, and a high-power cylindrical secondary battery is provided. It becomes possible.
以下に、本発明の円筒型二次電池の一実施の形態を図1〜図10に基づいて説明する。この場合、円筒型二次電池としてニッケル−水素蓄電池を用いた場合について説明するが、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は実施例1の正極集電リードを示す図であり、図1(a)は折り曲げ成型により形成された正極集電リードを模式的に示す正面図であり、図1(b)は、図1(a)のA矢視の側面図である。 Below, one Embodiment of the cylindrical secondary battery of this invention is described based on FIGS. In this case, the case where a nickel-hydrogen storage battery is used as the cylindrical secondary battery will be described. However, the present invention is not limited to this, and can be implemented with appropriate modifications within a range not changing the gist thereof. . 1 is a view showing a positive electrode current collecting lead of Example 1, FIG. 1 (a) is a front view schematically showing a positive electrode current collecting lead formed by bending, and FIG. 1 (b). These are side views of the arrow A in FIG.
図2は実施例1の正極集電リードを示す図であり、図2(a)は、図1に示す実施例1の正極集電リードの折り曲げ成型される前の状態を模式的に示す正面図であり、図2(b)は、実施例1の正極集電リードを渦巻状電極群の正極板の端部に溶接された正極集電体に溶接された状態を模式的に示す正面図である。図3は実施例2の正極集電リードを示す図であり、図3(a)は折り曲げ成型により形成された正極集電リードを模式的に示す正面図であり、図3(b)は、図3(a)のA矢視の側面図である。 2 is a view showing the positive electrode current collecting lead of Example 1, and FIG. 2A is a front view schematically showing a state before the positive electrode current collecting lead of Example 1 shown in FIG. 1 is bent. FIG. 2B is a front view schematically showing a state in which the positive electrode current collector lead of Example 1 is welded to the positive electrode current collector welded to the end of the positive electrode plate of the spiral electrode group. It is. FIG. 3 is a view showing a positive electrode current collecting lead of Example 2, FIG. 3 (a) is a front view schematically showing a positive electrode current collecting lead formed by bending, and FIG. It is a side view of the A arrow view of Fig.3 (a).
図4は実施例2の正極集電リードを示す図であり、図4(a)は、図3に示す実施例2の正極集電リードの折り曲げ成型される前の状態を模式的に示す正面図であり、図3(b)は、実施例2の正極集電リードを渦巻状電極群の正極板の端部に溶接された正極集電体に溶接された状態を模式的に示す正面図である。図5は変形例の正極集電リードを模式的に示す正面図である。図6は比較例(従来例)の正極集電リードを示す図であり、図6(a)は折り曲げ成型により形成された正極集電リードを模式的に示す斜視図であり、図6(b)は比較例(従来例)の正極集電リードを渦巻状電極群の正極板の端部に溶接された正極集電体に溶接された状態を模式的に示す図である。 4 is a diagram showing a positive electrode current collecting lead of Example 2, and FIG. 4A is a front view schematically showing a state before the positive electrode current collecting lead of Example 2 shown in FIG. 3 is bent. FIG. 3B is a front view schematically showing a state in which the positive electrode current collector lead of Example 2 is welded to the positive electrode current collector welded to the end of the positive electrode plate of the spiral electrode group. It is. FIG. 5 is a front view schematically showing a modified positive electrode current collecting lead. 6 is a view showing a positive electrode current collecting lead of a comparative example (conventional example), and FIG. 6 (a) is a perspective view schematically showing a positive electrode current collecting lead formed by bending, and FIG. ) Is a diagram schematically showing a state in which the positive electrode current collector lead of the comparative example (conventional example) is welded to the positive electrode current collector welded to the end of the positive electrode plate of the spiral electrode group.
図7は渦巻状電極群を模式的に示す斜視図である。図8は、図7に示す渦巻状電極群の両端部に溶接される集電体を示す図であり、図8(a)は負極集電体を模式的に示す正面図であり、図8(b)は正極集電体を模式的に示す正面図である。図9は外装缶内に収納された渦巻状電極群の一方の端部に接続された正極集電体の上に、本発明の正極集電リードと、封口体を配置した後、これらを溶接する状態を模式的に示す断面図である。図10は本発明のニッケル−水素蓄電池を模式的に示す断面図である。 FIG. 7 is a perspective view schematically showing a spiral electrode group. 8 is a view showing a current collector welded to both ends of the spiral electrode group shown in FIG. 7, and FIG. 8 (a) is a front view schematically showing the negative electrode current collector. (B) is a front view schematically showing a positive electrode current collector. FIG. 9 shows a case where the positive electrode current collector lead of the present invention and a sealing body are arranged on the positive electrode current collector connected to one end of the spiral electrode group housed in the outer can, and these are welded. It is sectional drawing which shows the state to do typically. FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a nickel-hydrogen storage battery of the present invention.
1.正極集電リード
(1)実施例1
本実施例1の正極集電リード10はニッケルめっきが施された鋼板(この場合は、厚さが0.4mmのものとした)が所定の筒状形状になるように、打ち抜き加工および折曲加工することにより形成されたものである。そして、図1(a)に示すように、中心開口12aを備えて後述する正極集電体45に溶接された底部11と、中心開口18を備えて後述する封口体48(図10参照のこと)の底面に溶接される頂部15とを備えている。
1. Positive electrode current collector lead (1) Example 1
The positive electrode
ここで、底部11は中心部に中心開口12aを有する中央部(図2(a)参照)12を間にして互いに相対向するように配置された略半円形状の第1半円形状部13と第2半円形状部14からなるものである。そして、これらの2つの第1半円形状部13と第2半円形状部14とにより形成される外形形状は正極集電体45の外形形状と略同一になる(図2(b)参照)ようになされている。この場合、これらの2つの第1半円形状部13および第2半円形状部14の複数箇所(この場合は、それぞれ6箇所とした)には、正極集電体45の上面に溶接された際の溶接点となるために正極集電体45に向けて(図1(a)、図2(a)においては紙面の表面から裏面に向けて)突出するプロジェクション突起13a,14aがそれぞれ形成されている。これにより、正極集電体45から正極集電リード10に均等に集電されるようになる。
Here, the
一方、頂部15は略長方形状の第1長方形状部16と第2長方形状17とから構成されるとともに、これらの第1長方形状部16と第2長方形状17とが底部11の中央部12より連続して立設され(切り起こされ)、互いに相対向するように折曲加工されて形成されている。この場合、第1長方形状部16と第2長方形状17との先端部には半円形状に湾曲した湾曲部16a,17aがそれぞれ形成されていて、これらの湾曲部16a,17aが互いに相対向するように突き合わされることにより、溶接電極挿入用の円形状の中心開口18が形成されている。
On the other hand, the
この場合、この中心開口18の周囲の複数箇所(この場合は、4箇所とした)には封口体48の底面に溶接された際の溶接点となるために封口体48に向けて(図1(a)においては紙面の裏面から表面に向けて、図2(a)においては紙面の表面から裏面に向けて)突出するプロジェクション突起16b,17bがそれぞれ形成されている。これにより、正極集電リード10から封口体48に均等に集電されるようになる。
In this case, a plurality of locations (in this case, four locations) around the
上述の構成となる正極集電リード10は以下のようにして作製される。まず、ニッケルめっきが施された鋼板(この場合は、厚さが0.4mmのものとした)10Aを用意し、これを図2(a)に示すような形状になるように切断(打ち抜き成型)する。
即ち、中心部の中心開口12aと、中央部(後に折り曲げ成型されて底部の中央部となる)12と、中央部12の上側に延出する略半円形状の第1半円形状部(後に折り曲げ成型されて底部の一部となる)13と、中央部12の下側に延出する略半円形状の第2半円形状部(後に折り曲げ成型されて底部の一部となる)14と、中央部12の左側に延出する略長方形状の第1長方形状部16と、中央部12の右側に延出する略長方形状の第2長方形状部17と、第1長方形状部16の端部の湾曲部16aと、第2長方形状部17の端部の湾曲部17aとが形成されるように平板状の鋼板10Aを打ち抜き成型する。
The positive electrode current collecting
That is, the
これにより、平板状の鋼板10Aが略円形状で中央部が帯状に突出した外形形状で、その中心部に中心開口12aが形成されるとともに、第1半円形状部13と第1長方形状部16および第2長方形状部17との間および第2半円形状部14と第1長方形状部16および第2長方形状部17との間にそれぞれ切欠部a,b,c,dが形成されることとなる。また、第1長方形状部16の端部に半円形状に湾曲する湾曲部16aが形成され、第2長方形状部17の端部に半円形状に湾曲する湾曲部17aが形成されることとなる。
As a result, the flat steel plate 10A has a substantially circular shape and an outer shape in which the central portion protrudes in a band shape, and a
ここで、中央部12と第1半円形状部13と第2半円形状部14とで、後に折り曲げ成型された際に正極集電リード10の底部11が形成され、第1長方形状部16と第2長方形状部17とで、後に折り曲げ成型された際に正極集電リード10の頂部15が形成されることとなる。この場合は、第1長方形状部16および第2長方形状部17は、第1半円形状部13および第2半円形状部14よりも若干突出するように形成しているが、これらの第1長方形状部16および第2長方形状部17の長さを適宜調整することにより、正極集電リード10の高さを調整することが可能となる。
Here, the
なお、この打ち抜き成型と同時、あるいは打ち抜き成型後に、第1半円形状部13および第2半円形状部14のそれぞれ所定の6箇所に、図2(a)の表面から裏面に向けて突出するようにプロジェクション突起13a,14aをそれぞれ形成する。また、これと同時に、半円形の切欠部16a,17aの周囲のそれぞれ2箇所に、図2(a)の表面から裏面に向けて突出するようにプロジェクション突起16b,17bを形成する。なお、これらの各プロジェクション突起13a,14aは正極集電体45と溶接された際の溶接点となるものであり、各プロジェクション突起16b,17bは封口体と溶接された際の溶接点となるものである。
At the same time as the punching molding or after the punching molding, the first
ついで、上述のように打ち抜き成型された鋼板10Aを、第1長方形状部16と中央部12との境界および中央部12と第2長方形状部17との境界から立設(切り起こし)させるとともに、互いに相対向するように折曲加工を行う。これにより、第1長方形状部16と第2長方形状部17とが略突き合わされて、第1長方形状部16の端部に形成された半円形状の湾曲部16aと、第2長方形状部17の端部に形成された半円形状の湾曲部17aとにより円形状の開口18が形成されることとなる。これにより、図1(a)(b)に示すように、中心開口12aを備えた中央部12と第1半円形状部13と第2半円形状部14とからなる底部11と、底部11の中央部12から連続して立設するように折曲された第1長方形状部16と第2長方形状部17とからなり、中心開口18を備え、内部空間を有する実施例1の集電リード10が作製されることとなる。
Next, the steel plate 10A punched and molded as described above is erected (cut up) from the boundary between the first
(3)実施例2
本実施例2の正極集電リード20はニッケルめっきが施された鋼板(この場合は、厚さが0.4mmのものとした)が所定の筒状形状になるように、打ち抜き加工および折曲加工することにより形成されたものである。そして、図3(a)に示すように、後述する正極集電体45に溶接された底部21と、中心開口24aを備えて後述する封口体48(図10参照のこと)の底面に溶接される頂部24とを備えている。
(3) Example 2
The positive electrode current collecting
ここで、底部21は頂部24を間にして互いに相対向するように配置された略半円形状の第1半円形状部22と第2半円形状部23からなるものである。そして、これらの2つの第1半円形状部22と第2半円形状部23とにより形成される外形形状は正極集電体45の外形形状と略同一になる(図4(b)参照)ようになされている。この場合、これらの2つの第1半円形状部22および第2半円形状部23の複数箇所(この場合は、それぞれ6箇所とした)には、正極集電体45の上面に溶接された際の溶接点となるために正極集電体45に向けて(図3(a)においては紙面の表面から裏面に向けて)突出するプロジェクション突起22a,23aがそれぞれ形成されている。これにより、正極集電体45から正極集電リード20に均等に集電されるようになる。
Here, the
一方、頂部24は第1半円形状部22との境界部(図4(a)のX−X線参照)および第2半円形状部23との境界部(図4(a)のY−Y線参照)を押し込むように折曲加工し、さらに押し込まれた部分を押圧加工することにより形成されていて、これらの第1半円形状部22および第2半円形状部23に連続して形成されている。そして、頂部24の中心部には円形状の中心開口24aが形成されている。この場合、この中心開口24aの周囲の複数箇所(この場合は、4箇所とした)には封口体48の底面に溶接された際の溶接点となるために封口体48に向けて(図3(a)においては紙面の裏面から表面に向けて)突出するプロジェクション突起24bが形成されている。これにより、正極集電リード20から封口体48に均等に集電されるようになる。
On the other hand, the
上述の構成となる正極集電リード20は以下のようにして作製される。まず、ニッケルめっきが施された鋼板(この場合は、厚さが0.4mmのものとした)20Aを用意し、これを図4(a)に示すような形状になるように切断(打ち抜き成型)する。
即ち、中心部の中心開口24aと、中央部(後に折り曲げ成型されて頂部の中央部となる)24と、中央部24の左側に延出する略半円形状の第1半円形状部(後に折り曲げ成型されて底部の一部となる)22と、中央部24の右側に延出する略半円形状の第2半円形状部(後に折り曲げ成型されて底部の一部となる)23とが形成されるように平板状の鋼板10Aを打ち抜き成型する。
The positive electrode current collecting
That is, the
これにより、平板状の鋼板20Aが両端部が略扇形形状で、この略扇形形状から中心に向けて狭まるように傾斜した外形形状で、その中心部に中心開口24aが形成されることとなる。ここで、第1半円形状部22と第2半円形状部とで、後に折り曲げ成型された際に正極集電リード10の底部21が形成され、中央部24が後に折り曲げ成型された際に正極集電リード10の頂部24が形成されることとなる。
Accordingly, the
なお、この打ち抜き成型と同時、あるいは打ち抜き成型後に、第1半円形状部22および第2半円形状部23のそれぞれ所定の6箇所に、図4(a)の表面から裏面に向けて突出するようにプロジェクション突起22a,23aをそれぞれ形成する。また、これと同時に、中心開口24aの周囲の4箇所に、図4(a)の裏面から表面に向けて突出するようにプロジェクション突起24bを形成する。なお、これらの各プロジェクション突起22a,23aは正極集電体45と溶接された際の溶接点となるものであり、各プロジェクション突起24aは封口体と溶接された際の溶接点となるものである。
At the same time as this punching molding or after punching molding, the first
ついで、上述のように打ち抜き成型された鋼板20Aを、第1半円形状部22との境界部(図4(a)のX−X線参照)および第2半円形状部23との境界部(図4(a)のY−Y線参照)を押し込むように折曲加工した後、この押し込まれた部分に押圧加工を施すことにより、第1半円形状部22および第2半円形状部23からなる底部21に連続する頂部24が形成されることとなる。これにより、図3(a)(b)に示すように、第1半円形状部22および第2半円形状部23からなる底部21と、これらの底部21に連続する中心開口24aを備えた頂部24とからなり、内部空間を有する実施例2の集電リード20が作製されることとなる。この場合、第1半円形状部22との境界部(図4(a)のX−X線参照)および第2半円形状部23との境界部(図4(a)のY−Y線参照)の押し込み長さを適宜調整することにより、正極集電リード20の高さを調整することが可能となる。
Subsequently, the
なお、図5に示す変形例の集電リード10aのように、第1半円形状部13の中央部の端部および第2半円形状部14の中央部の端部において、正極集電体45に形成された1つのバーリング孔45bに一致する位置にそれぞれ位置決め用の開口19,19を設けるようにすると、この集電リード10aを正極集電体45に溶接する際の位置決めが容易になるので好ましい。
In addition, like the
(4)比較例(従来例)
一方、比較例(従来例)の正極集電リード30はニッケルめっきが施された鋼板(この場合は、厚さが0.4mmのものとした)が筒状となるように折り曲げ成型することにより形成されたものであり、図6(a)に示すように、後述する封口体48(図10参照のこと)の底面に溶接される頂部31と、正極集電体45に溶接される底部32とを備えている。そして、頂部31で連続し、底部32の中央部で互いに突き合わされているとともに、底部32の一対の側部は頂部31よりも突出するよう形成されている。
(4) Comparative example (conventional example)
On the other hand, the positive electrode current collecting
ここで、頂部31の中心部には中心開口31aが設けられているとともに、この中心開口31aの周囲には封口体の底面に溶接された際の溶接点となるために封口体に向けて(図6(a)においては紙面の裏面から表面に向けて)突出するプロジェクション突起31bが4箇所に形成されている。
一方、底部32の中心部には互いに突き合わされることにより円形状に形成された溶接電極挿入用の中心開口(図示していないが、この中心開口は頂部31に形成された中心開口31aと一致する位置に形成されることとなる)が設けられているとともに、互いに突き合わされた各端部側に正極集電体の上面に溶接された際の溶接点となるために正極集電体45に向けて(図6(a)においては紙面の表面から裏面に向けて)突出するプロジェクション突起32bが4箇所に形成されている。
Here, a
On the other hand, a central opening for inserting a welding electrode formed into a circular shape by abutting each other at the center of the bottom 32 (not shown, but this central opening coincides with the
2.円筒型二次電池
(1)渦巻状電極群
まず、パンチングメタルからなる極板芯体41aの表面にニッケル焼結多孔体41b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同ニッケル焼結多孔体41bの多孔内に含浸する。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41を作製する。ここで、ニッケル正極板41の幅方向の一方の端部(図7において上部)には極板芯体41aが露出した芯体露出部41cが形成されている。
2. Cylindrical secondary battery (1) Spiral electrode group First, a sintered nickel
また、パンチングメタルからなる極板芯体42aの表面に水素吸蔵合金を主体とするペースト状負極活物質42bを塗布し、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42を作製する。 ここで、水素吸蔵合金負極板42の幅方向の一方の端部(図7において下部)には極板芯体42aが露出した芯体露出部42cが形成されている。ついで、図7に示すように、これらのニッケル正極板41と水素吸蔵合金負極板42との間にセパレータ43を介在させて渦巻状に巻回して渦巻状電極群40aを作製する。なお、この渦巻状電極群40aの高さ方向の一方の端部(図7において上部)には芯体露出部41cが突出しているとともに、他方の端部(図7において下部)には芯体露出部42cが突出している。
Further, a paste-like negative electrode
(2)負極集電体
本実施例の負極集電体44は、図8(a)に示すように、略円形(最大で直径が30mm)に形成されていて、中心部の周囲から端部に向けて多数のバーリング孔(例えば、直径が2mmで、バーリング高さが0.4mmで、バーリング厚みが0.1mmのもの)44aが形成されている。また、負極集電体44の外周部には、無効な溶接電流を減少させ、有効な溶接電流を増大させるために、端縁に向けて開口する一対のスリット44bが形成されている。
(2) Negative electrode current collector As shown in FIG. 8A, the negative electrode
(3)正極集電体
正極集電体45は、図8(b)に示すように、略円形(最大で直径が30mm)に形成されていて、中心部に溶接電極挿入用の中心開口45aが形成されているとともに、この中心開口45aの周囲から端部に向けて多数のバーリング孔(例えば、直径が2mmで、バーリング高さが0.4mmで、バーリング厚みが0.1mmのもの)45bが形成されている。また、正極集電体45の外周部には、無効な溶接電流を減少させ、有効な溶接電流を増大させるために、端縁に向けて開口する一対のスリット45cが形成されている。
(3) Positive Electrode Current Collector As shown in FIG. 8B, the positive electrode
(4)ニッケル−水素蓄電池
ついで、上述のような構成となる渦巻状電極群40aと、負極集電体44と、正極集電体45と、上述した正極集電リード10(20,30)とを用いて、円筒型二次電池となるニッケル−水素蓄電池を作製する例について、図9および図10に基づいて以下に説明する。
まず、渦巻状電極群40aの下端面に露出する水素吸蔵合金負極板42の芯体露出部42cに負極集電体44を溶接する。また、渦巻状電極群40aの上端面に露出するニッケル正極板41の芯体露出部41cに正極集電体45を溶接して電極体とする。
(4) Nickel-hydrogen storage battery Next, the
First, the negative electrode
この後、渦巻状電極群40aの上端部に溶接された正極集電体45の上に正極集電リード10(20,30)を配置した後、プロジェクション突起16b,17b(24b,31b)の上面部に溶接電極を押し当てて、正極集電体45に正極集電リード10(20,30)をスポット溶接する。これにより、正極集電リード10(20,30)の底部11(21,32)に形成されたプロジェクション突起13a,14a(22a,23a,32b)が溶接点となって、正極集電リード10(20,30)が正極集電体45に溶接されることとなる。
Thereafter, the positive electrode current collector lead 10 (20, 30) is disposed on the positive electrode
この場合、実施例1の正極集電リード10を用いると、図2(b)に示すように正極集電リード10が正極集電体45に溶接されることとなる。また、実施例2の正極集電リード20を用いると、図4(b)に示すように正極集電リード20が正極集電体45に溶接されることとなる。一方、比較例(従来例)の正極集電リード30を用いると、図6(b)に示すように正極集電リード30が正極集電体45に溶接されることとなる。
In this case, when the positive electrode
この後、正極集電体45に正極集電リード10(20,30)が溶接された渦巻状電極群40aを鉄にニッケルメッキを施した有底筒状の外装缶(底面の外面は負極外部端子となる)47内に収納する。そして、渦巻状電極群40aの中心部に形成された空間部に溶接電極を挿入し、水素吸蔵合金負極板42に溶接された負極集電体44を外装缶47の内底面にスポット溶接する。これにより、負極集電体44が外装缶47の内底面に溶接されることとなる。
Thereafter, a spiral-shaped
ついで、外装缶47の上部内周側に防振リング49bを挿入し、外装缶47の上部外周側に溝入れ加工を施して防振リング49bの上端部に環状凹部47aを形成する。この後、外装缶47内に7Nの水酸化カリウム(KOH)水溶液からなるアルカリ電解液を注入する。この後、この正極集電リード10(20,30)の上に封口体48を配置する。ここで、封口体48は、図10に示すように、封口板48aと正極キャップ(正極外部端子)48bとからなり、この正極キャップ48b内には弁板48cとスプリング48dからなる弁体を備えているので、封口板48aの中心部は下方に突出して形成されている。また、封口体48の中央にはガス抜き孔が形成されているとともに、その周縁には、予め絶縁ガスケット49aが嵌着されている。
Next, an
ついで、図9に示すように、封口体48の上部と外装缶47の下部に一対の溶接電極W1,W2を配置した後、これらの一対の溶接電極W1,W2間に2×106N/m2の圧力を負荷しながら24Vの電圧を印加し、3kAの溶接電流を15msecの時間だけ流す通電処理を施した。これにより、正極集電リード10(20,30)の頂部15(24,31)に形成された4箇所のプロジェクション突起16b,17b(24b,31b)が溶接点となって、封口体48が正極集電リード10(20,30)に溶接されることとなる。この後、外装缶47の開口端縁47bを内方にかしめて封口することにより、図10に示すような6.0Ahのニッケル−水素蓄電池A,B,Cが得られる。この場合、正極集電リード10を用いたものを電池Aとし、正極集電リード20を用いたものを電池Bとし、正極集電リード30を用いたものを電池Cとした。
Next, as shown in FIG. 9, after arranging a pair of welding electrodes W1, W2 on the upper part of the sealing
(5)評価試験
上述のように作製した各電池A,B,Cについて、25℃の温度雰囲で、1Itの充電電流でSOCの120%まで充電し、1時間休止後に25℃の温度雰囲で、1Itの放電電流で電池電圧が0.9Vになるまで放電させる充放電サイクルを10回繰り返して、電池の活性化を行なった。この後、各電池A,B,Cを20セルづつ使用し、25℃の温度雰囲気で、1Itの充電々流で電池容量に対して50%まで充電を行った後、開路状態で1時間放置した後、最大200Aまで、各ステップ間に30分の休止を入れながら10秒間の充放電を繰り返し、各10秒放電時電圧と各放電電流値から最小二乗法により求まる直線が0.9Vに達する時の電流値(放電出力)を求める放電性評価試験を、各電池A,B,Cに行った。得られた10秒目の放電出力において、電池Cの10秒目の放電出力を100とし、電池A,Bの10秒目の放電出力をそれとの比率(10秒目放電出力比)として求めると、下記の表1に示すような結果が得られた。
上記表1の結果から明らかなように、電池Cの10秒目放電出力比は100であるのに対して、電池Aの10秒目放電出力比は106で、電池Bの10秒目放電出力は107で、いずれの電池A,Bも電池Cよりも10秒目放電出力比が向上していることが分かる。
これは、従来例(比較例)の電池Cにおいては、底部32に形成された各プロジェクション突起32bは同一の同心円上に位置するように形成された正極集電リード30を用いているため、外周側からの集電効率が低下して電池電圧低下を抑制できなかったためと考えられる。
As is clear from the results in Table 1 above, the 10th second discharge output ratio of the battery C is 100, whereas the 10th second discharge output ratio of the battery A is 106, and the 10th second discharge output of the battery B. 107, it can be seen that both batteries A and B have a 10-second discharge output ratio improvement over battery C.
This is because the battery C of the conventional example (comparative example) uses the positive electrode current collecting
これに対して、電池Aにおいては、図2(b)に示されるように、2つの第1半円形状部13と第2半円形状部14とにより形成される外形形状は正極集電体45の外形形状と略同一になるようになされている。そして、これらの第1半円形状部13と第2半円形状部14には、それぞれ6箇所のプロジェクション突起13a,14aが形成された底部11を備えた正極集電リード10を用いている。このため、渦巻状電極群40aのあらゆる位置に正極集電体45からの集電点が均等に分布することとなって、渦巻状電極群50aの内外周から効率良く集電リード10に電流が流れ、電池電圧の低下を抑制することが可能になったと考えられる。
On the other hand, in the battery A, as shown in FIG. 2B, the outer shape formed by the two first
また、電池Bにおいては、図5(b)に示されるように、2つの第1半円形状部22と第2半円形状部23とにより形成される外形形状は正極集電体45の外形形状と略同一になるようになされている。そして、これらの第1半円形状部22と第2半円形状部23には、それぞれ6箇所のプロジェクション突起22a,23aが形成された底部21を備えた正極集電リード20を用いている。このため、渦巻状電極群50aのあらゆる位置に正極集電体45からの集電点が均等に分布することとなって、渦巻状電極群40aの内外周から効率良く集電リード20に電流が流れ、電池電圧の低下を抑制することが可能になったと考えられる。
In the battery B, as shown in FIG. 5B, the outer shape formed by the two first
なお、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−水素蓄電池に限られることなく、ニッケル−カドミウム蓄電池などのアルカリ蓄電池あるいはリチウムイオン電池などにも適用できるのは勿論である。 In the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a nickel-hydrogen storage battery has been described. However, the present invention is not limited to a nickel-hydrogen storage battery, but an alkaline storage battery such as a nickel-cadmium storage battery or a lithium ion battery. Of course, it can also be applied to batteries.
10A…ニッケルメッキ鋼板、10…実施例1の正極集電リード、10a…変形例の集電リード、11…底部、12…中央部、12a…中心開口、13…第1半円形状部、13a…プロジェクション突起、14…第2半円形状部、15…頂部、16…第1長方形状部、16a…湾曲部、16b…プロジェクション突起、17…第2長方形状部、17a…湾曲部、18…中心開口、20A…ニッケルメッキ鋼板、20…実施例2の正極集電リード、21…底部、22…第1半円形状部、22a…プロジェクション突起、23…第2半円形状部、24…中央部、24…頂部、24a…中心開口、24b…プロジェクション突起、40a…渦巻状電極群、41…ニッケル正極板、41a…極板芯体、41b…ニッケル焼結多孔体、41c…芯体露出部、42…水素吸蔵合金負極板、42a…極板芯体、42b…ペースト状負極活物質、42c…芯体露出部、43…セパレータ、44…負極集電体、44b…スリット、45…正極集電体、45a…中心開口、45b…バーリング孔、45c…スリット、47…外装缶、47a…環状凹部、47b…開口端縁、48…封口体、48a…封口板、48b…正極キャップ、48c…弁板、48d…スプリング、49a…絶縁ガスケット、49b…防振リング
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10A ... Nickel plating steel plate, 10 ... Positive electrode current collection lead of Example 1, 10a ... Current collection lead of modification, 11 ... Bottom part, 12 ... Center part, 12a ... Center opening, 13 ... 1st semicircle shaped part, 13a Projection projection, 14 ... Second semicircular portion, 15 ... Top, 16 ... First rectangular portion, 16a ... Curved portion, 16b ... Projection projection, 17 ... Second rectangular portion, 17a ... Curved portion, 18 ... Center opening, 20A ... nickel-plated steel plate, 20 ... positive electrode current collecting lead of Example 2, 21 ... bottom, 22 ... first semicircular portion, 22a ... projection protrusion, 23 ... second semicircular portion, 24 ...
Claims (3)
前記内部空間が形成された集電リードは1枚の金属板の折曲加工により形成されていて、前記集電体に溶接された底部と前記封口体に溶接された頂部とを備えており、
前記底部は前記頂部を間にして互いに相対向するように位置した2つの同一形状の半円形状部からなるとともに当該2つの半円形状部により形成される外形形状は前記集電体の外形形状と略同一になるようになされており、
前記頂部は前記底部より連続して立設するとともに内部空間が形成されるように折曲して形成されており、
前記底部の前記2つの半円形状部にはそれぞれ当該底部より前記集電体に向けて突出する複数のプロジェクション突起が形成されていて当該複数のプロジェクション突起が前記集電体との溶接点となされているとともに、
前記頂部の中心部には中心開口が形成されていて当該中心開口の周囲に当該頂部より前記封口体に向けて突出する複数のプロジェクション突起が形成されて当該複数のプロジェクション突起が前記封口体との溶接点となされていることを特徴とする円筒型二次電池。 A current collector of one electrode is welded to a core of one electrode extending from an upper part of a spiral electrode group in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are wound in a spiral shape with a separator interposed therebetween. A cylindrical secondary battery welded via a current collecting lead in which an internal space is formed in a sealing body that seals an opening of a cylindrical metal outer can,
The current collecting lead in which the internal space is formed is formed by bending a single metal plate, and includes a bottom part welded to the current collector and a top part welded to the sealing body,
The bottom is composed of two semicircular portions of the same shape positioned so as to face each other with the top interposed therebetween, and the outer shape formed by the two semicircular portions is the outer shape of the current collector It is made to be almost the same as
The top portion is formed continuously from the bottom portion and is bent so that an internal space is formed ,
A plurality of projection protrusions are formed on the two semicircular portions of the bottom portion so as to protrude from the bottom portion toward the current collector, and the plurality of projection protrusions serve as welding points with the current collector. And
A central opening is formed at the center of the top, and a plurality of projection protrusions projecting from the top toward the sealing body are formed around the central opening, and the plurality of projection protrusions are connected to the sealing body. A cylindrical secondary battery, characterized by being a welding point .
The bottom portion includes a central portion, a substantially semicircular first semicircular shape portion and a substantially semicircular second semicircular shape portion, and the first semicircular shape portion and the second semicircular shape portion. cylindrical secondary battery according to claim 1 or claim 2, characterized in that the opening for positioning that matches the opening formed in the current collector is formed on at least one.
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