JP6125766B2 - 電池とその緩衝部材の製造方法および製造装置 - Google Patents

電池とその緩衝部材の製造方法および製造装置 Download PDF

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Description

本発明は、電池とその緩衝部材の製造方法および製造装置に関する。
従来、携帯電話やモバイルＰＣ、電動工具、電動自転車など、さまざまな製品に電池が用いられている。近年では、風力発電や太陽光発電などの自然エネルギーを利用した発電にも電池が使われている。これは不安定な出力を電池で補い、出力を平滑化するために用いられるもので、大容量の電池が使われている。その他、大容量の電池は、ハイブリッド車や電気自動車、電車などの車両に搭載されることが知られている。
このような車両に搭載する大容量の電池には、高出力、高エネルギー密度、電圧安定性などの面から、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池が広く採用されている。
従来のニッケル水素電池やリチウムイオン電池の構造として、例えば捲回型電池や角形電池がある。捲回型電池は、シート状の正極および負極をシート状のセパレータを介して捲回することにより電極体を構成し、電極体を電解液と共に電池容器内に収容してなる。また、角形電池は、複数の正極と負極とをセパレータを介して交互に積層することにより電極体を構成し、電極体を電解液と共に電池容器内に収容してなる。いずれの電池も、正極と負極とが、それぞれ正極集電体と負極集電体とに接続され、電気を取り出す。
このような角形電池として、例えば、板状の正極および負極がプリーツ状のセパレータを介して電極体を構成する構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の発明によれば、対向配置された正極集電板と負極集電板との間に、プリーツ状のセパレータを介して多数の正極および負極が交互に対向して積層されており、正極、負極の端面を、正極集電板、負極集電板にそれぞれ接触させることによって、これらの導通を確保している。
ところで、電池は充放電によって正極と負極とが膨張収縮を繰り返す。この正極および負極の膨張収縮によって、正極と正極集電体、負極と負極集電体の間にずれが生じる場合がある。ずれが生じてこれらの接触が十分でなくなると、接触抵抗が増大するなど電池容量の低下や電池性能の低下を招くおそれがある。これを回避するためには、正極と正極集電体、負極と負極集電体とが接触した状態を維持する必要がある。
また、特許文献２の発明では、電子ビーム溶接法により、積層した各電極板の端面を直接集電体に溶接する方法が提案されている。すなわち、各電極板をそれぞれ集電体の表面に対して直立するような姿勢で突き合わせて接合する方法であり、このとき集電体と電極板はＴ型継手を構成する。（特許文献２の第１図（ｄ）、第２図（ｂ）参照）。
また、特許文献３の発明では、互いに対向配置された平板状の正極集電体および負極集電体と、両集電体の間でこれらの対向方向Ｘに直交する方向に、セパレータを介して対向して交互に積層された複数の正極および負極からなる電極体と、両集電体と電極体との間、にそれぞれ介在するシート状の緩衝部材とを備える積層型電池が提案されている（特許文献３の第３図参照）。
特開２００３−２７２５９３号公報 特開平４−１３７３５６号公報 特開２０１１−１５０９１３号公報
しかしながら、特許文献１の発明では、正極や負極の寸法にばらつきがある場合や、電池の充放電によって正極や負極が膨張収縮した場合など、一部の正極や負極が、正極集電体や負極集電体に接触しない状態となるおそれがある。この場合、正極集電体や負極集電体に接触しない正極や負極が、電池の充放電容量にまったく寄与しないこととなり、設計どおりのエネルギー容量が得られない。また、接触はしていても、接触圧が不十分であれば、十分な充放電性能が得られない場合がある。
また、特許文献２の発明のように、正極および負極を、正極集電体および負極集電体に溶接することにより接触を確保する場合、溶接屑が電池内に残留し、内部短絡のような不具合の原因となるほか、電極の溶接加工、溶接位置の調整などが煩雑で量産性においても問題がある。
また、特許文献３の発明のように、電極体と正極集電体および負極集電体との間に緩衝部材を配することは、これらの導通を確保する上で有用である。しかし、この緩衝部材は、塑性変形可能な導電素材からなる緩衝シート部と、平滑な主面を有する導電素材からなる接触シート部とを互いに重ねて成形している。すなわち、この緩衝部材を成形するにあたり、２つの異なる部材をそれぞれ成形する工程が必要となる。
本発明の目的の一つは、これらの課題を解決すべく、電極体と正極集電体および負極集電体との導通を維持して、電池性能の低下を抑制した電池を提供することにある。もう一つの目的は、その電池に用いる緩衝部材の製造方法および製造装置を提供することにある。
上記の目的を達成するため、本発明に係る電池は、互いに対向して配置された正極集電体および負極集電体と、前記正極集電体と前記負極集電体との間に配され、両集電体の対向方向に直交する方向に、セパレータを介して正極と負極とが重ね合わされてなる電極体と、前記正極集電体および前記負極集電体と前記電極体との間の少なくとも一方に介在する緩衝部材と、を備え、
前記緩衝部材は、前記電極体と接する平滑面を具備する第一層と、塑性変形可能な第二層とを有する１枚の多孔金属シートからなることを特徴とする。
この構成によれば、緩衝部材を電極体と集電体との間に配することにより、電極体と集電体とを確実に接触させ、かつ、これらの接触圧のばらつきを緩衝部材の塑性変形によって吸収する。これにより、集電体と正極または負極とが確実に接触し、また、良好な接触状態を維持する。すなわち、集電体と正極または負極とのずれ等による接触抵抗の増大を抑え、電池性能の低下を抑制する。また、緩衝部材の電極体に接する面が平滑に形成されているので、例えば緩衝部材のバリなどの突起物がセパレータを貫通することによって生じうる内部短絡を防止する。ここで、「平滑面」とは、凹凸が少なく滑らかな平面をいう。
また、緩衝部材は、平滑面を具備する第一層と塑性変形可能な第二層とが不離一体の一枚の多孔金属シートからなるため、別体の平滑シートと緩衝シートとを重ねた緩衝部材に比べて製造の手間が省ける。なお、緩衝部材は、電極体と正極集電体および負極集電体のいずれか一方に設けてもよいし、双方に設けてもよい。
本発明に係る電池は、前記緩衝部材が、前記第二層の空隙率が前記第一層の空隙率よりも高いことを特徴とする。ここで、「空隙率」とは総体積に占める空隙部分の割合をいい、空隙率が高いほど空隙部分が多くなる。すなわち、第一層に比べて第二層は空隙部分が多くクッション性が高いので、主に第二層が緩衝部として機能する。
また、緩衝部材は、例えば第一層の空隙率を２９〜５１％とし、第二層の空隙率を９２〜９８％としてもよく、また第一層の空隙率を３１〜３２％とし、第二層の空隙率を９４〜９５％としてもよい。また、前記した１枚の多孔金属シートからなる緩衝部材は、多孔金属シートをロールプレス等により圧延して製造することが一般的である。
本発明に係る緩衝部材の製造方法は、互いに対向して配置された正極集電体および負極集電体と、前記正極集電体と前記負極集電体との間に配され、両集電体の対向方向に直交する方向に、セパレータを介して正極と負極とが重ね合わされてなる電極体と、前記正極集電体および前記負極集電体と前記電極体との間の少なくとも一方に介在する緩衝部材と、を備えた電池における緩衝部材の製造方法であって、
１枚の金属フォームを２つのロールにより、前記金属フォームの一方のロールに接する面をしごきつつ圧延する工程を含み、平滑面を具備する第一層と、塑性変形可能な第二層とを有する緩衝部材を成形する工程を備えることを特徴とする。
この構成によれば、１枚の金属フォームを２つのロールにより圧延して、平滑面を具備する第一層と、塑性変形可能な第二層とを有する緩衝部材を容易に製造することができる。ここで、２つのロールにより圧延するとは、例えば２つのロールを含み複数のロールを備えたロールプレスによって圧延することや、２つのロールにより圧延すること、別体のロールにより圧延すること、ロールプレス機によりプレスすることなどを含む。
また、１枚の金属フォームを２つのロールにより圧延するとき、金属フォームの一方の面をしごきつつ圧延することで、金属フォームのしごかれる面側の第一層と、他方の面側の第二層とで、面の状態や空隙率の違いなど異なる性質の第一層と第二層とを形成できる。なお、しごかれる側の面が平滑な面となり、空隙率も小さくなる。また、一方の面をしごきつつ圧延することで、圧延後の金属フォームは反り返った状態で送り出されることがあり、その場合には、例えば、さらに別のロールによって圧延したり、プレス機によってプレスするなどして反りを戻す。
本発明に係る緩衝部材の製造方法は、前記２つのロールが、径の異なるロールであってもよい。この構成によれば、径の異なるロールで１枚の金属フォームを圧延することにより、ロール同士の回転速度を異なるものとしてロール間に周速の差を発生しやすくする。発生した周速の差によって金属フォームは一方の面がしごかれることとなり、性質の異なる第一層と第二層とが形成された１枚の多孔金属シートとできる。
本発明に係る緩衝部材の製造方法は、前記２つのロールが、材質の異なるロールであってもよい。この構成によれば、材質の異なるロールで１枚の金属フォームを圧延することにより、より送りやすいロールの主導によって金属フォームを送らせることとなる。もう一方のロールと金属フォームとの間はロールの周速と金属フォームの送り速度が異なって金属フォームは一方の面がしごかれることとなり、性質の異なる第一層と第二層とが形成された１枚の多孔金属シートとできる。ここで、材質の異なるロールとは、例えば、一方のロールを樹脂とし、他方のロールを金属としたり、一方のロールと他方のロールとで異なる種類の金属のロールとしたりなどとすればよい。
本発明に係る緩衝部材の製造方法は、前記２つのロールが、周速の異なるロールであってもよい。この構成によれば、２つのロールの周速を変えて、１枚の金属フォームを圧延することにより、性質の異なる第一層と第二層とが形成された１枚の多孔金属シートとできる。ここで、周速の異なるとは、例えば、一方を樹脂の大ロールでゆっくりと回転し、他方を金属の小ロールで高速回転させる。
本発明に係る緩衝部材の製造方法は、前記２つのロールが、一方のロールが駆動ロールであり、他方のロールが固定ロールであってもよい。この構成によれば、駆動ロールと固定ロールとで１枚の金属フォームを圧延することにより、性質の異なる第一層と第二層とが形成された１枚の多孔金属シートとできる。
本発明に係る緩衝部材の製造方法は、前記２つのロールにかえて、１つのロールと、１つの固定バーとにより圧延することとしてもよい。この構成によれば、駆動ロールと固定バーとで１枚の金属フォームを圧延することにより、性質の異なる第一層と第二層とが形成された１枚の多孔金属シートとできる。
本発明に係る緩衝部材の製造装置は、互いに対向して配置された正極集電体および負極集電体と、前記正極集電体と前記負極集電体との間に配され、両集電体の対向方向に直交する方向に、セパレータを介して正極と負極とが重ね合わされてなる電極体と、前記正極集電体および前記負極集電体と前記電極体との間の少なくとも一方に介在する緩衝部材と、を備えた電池における緩衝部材の製造装置であって、
１枚の金属フォームを２つのロールにより、前記金属フォームの一方のロールに接する面をしごきつつ圧延する手段を含み、平滑面を具備する第一層と、塑性変形可能な第二層とを有する前記緩衝部材を成形する手段を備えることを特徴とする。
この構成によれば、当該製造装置により１枚の金属フォームを圧延することで、平滑面を具備する第一層と、塑性変形可能な第二層とを有する緩衝部材を容易に製造することができる。
本発明に係る緩衝部材の製造装置は、前記２つのロールは、径の異なる複数のロール、または材質の異なる複数のロール、または径および材質の異なるロール、または、駆動ロールと固定ロールであることを特徴とする。
以上のように、本発明は、電極と集電体との間に緩衝部材を介在させることで、電極と集電体との接続を維持して導通を確保する。すなわち、電池の充放電等によって生じうる電極と集電体との位置ずれ等による接触抵抗の増大を抑制し、電池性能の低下を抑える。
本発明の一実施形態に係る電池の部分破断斜視図である。 図１のＡＡ線断面図である。 図２の部分拡大図である。 図１の電池における緩衝部材の構造概略を示す部分破断斜視図である。 図４の緩衝部材を製造する製造装置の模式図である。 図５の変形例を示す模式図である。 本発明の別の実施形態に係る電池の電極体を示す図である。 図７の電極体を複数装填した電池の部分破断斜視図である。 図８のＢＢ線断面図である。 空隙率を説明する模式図である。
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づき説明するが、本発明は下記実施形態に限定されるものではない。
＜第一実施形態＞
（１）電池の構造
図１に示すように、本実施形態の電池１は、正極３と負極４とセパレータ５とからなる電極体２と、アルカリ系の電解液と共に電極体２を収納する角形セル６とを備える。角形セル６は、絶縁性の矩形の枠形部材７と、枠形部材７の開口を覆うようにＺ方向に対向して配置され、周縁部が略直角に折り曲げられた矩形の正極集電体８および負極集電体９とを備える。
図２に示すように、本実施形態の電極体２は、一例として、複数の短冊状の正極３と複数の短冊状の負極４とが、プリーツ状に折り曲げられたセパレータ５を介し、正極集電体８と負極集電体９とが対向する方向Ｚと直交する方向Ｘに、交互に積層された構造を有する。そして、電極体２は角形セル６に収納され、正極３と正極集電体８、負極４と負極集電体９が緩衝部材１０を介して電気的に接続されている。
なお、一例として、正極３は水酸化ニッケルを主な正極活物質とし、負極４は水素吸蔵合金を主な負極活物質とし、セパレータ５は親水性を有するポリプロピレン系の不織布からなる。よって、本実施形態の電池１はニッケル水素二次電池として構成されている。また、電極体２は、セパレータ５がプリーツ状以外の構造であってもよく、例えば、複数の袋状のセパレータに夫々正極と負極とを交互に収納して、これらを積層する構造などとしてもよい。
次に、図２、図３を用いて、電極体２と正極集電体８および負極集電体９との接続構造について説明する。図２に示すように、電極体２と正極集電体８および負極集電体９との間には、シート状の緩衝部材１０が介在している。なお、本実施形態においては、一例として緩衝部材を電極体２と正極集電体８および負極集電体９との間に配しているが、いずれか一方の間にのみ緩衝部材１０を配することもできる。また、以下の説明において、正極集電体８側を中心に説明するが、負極集電体９側も正極集電体８側と同様の構造を有している。
図３に示すように、正極３と正極集電体８との間には、導電性を有するシート状の緩衝部材１０が介在している。すなわち、正極集電体８の内壁面８ａに沿って緩衝部材１０が配置されていて、緩衝部材１０の電極体２側の第一面１１ａが正極３の正極集電体８側の端部３ａに接触し、第一面１１ａとは反対側の第二面１２ａが正極集電体８の内壁面８ａに接触している。これにより、正極３と正極集電体８とが緩衝部材１０を介して電気的に接続される。
また、プリーツ状のセパレータ５の折り曲げ部５ａは、緩衝部材１０と接する、若しくは、緩衝部材１０と近接している。このとき、緩衝部材１０の第一面１１ａが平滑面として形成されているので、セパレータ５が緩衝部材１０のバリ等の突起によって突き破られ内部短絡が発生することが防止される。
また、正極集電体８側と同様に、負極集電体９の内壁面９ａに沿って導電性を有するシート状の緩衝部材１０が配置されていて、緩衝部材１０の電極体２側の第一面１１ａが負極４の負極集電体９側の端部４ａに接触し、第一面１１ａとは反対側の第二面１２ａが負極集電体９の内壁面９ａに接触している。これにより、負極４と負極集電体９とが緩衝部材１０を介して電気的に接続されている。
なお、本実施形態の電池１では、正極３、負極４、緩衝部材１０、正極集電体８、負極集電体９の導通は、金属屑のような異物の混入の防止および工程の簡略化のために溶接は行わず、両集電体８、９の対向方向Ｚの接触圧（押し付け）によって確保されている。すなわち、正極３と負極４とは、それぞれ正極集電体８と負極集電体９からの内向きの押しつけ力と、セパレータ５の外向きの張力により保持されていて、さらに各緩衝部材１０がそれぞれ正極３側と負極４側に付勢して、正極３および負極４と各緩衝部材１０とが確実に接触される。
これにより、万が一正極３や負極４の寸法にばらつきがある場合や、電池の充放電によって正極３や負極４が膨張収縮した場合などにも、正極３と正極集電体８、負極４と負極集電体９との接触状態を維持する。
（２）緩衝部材１０の構造
次に、図４に基づき緩衝部材１０の構造について説明する。図４に示すように、本実施形態の緩衝部材１０は、Ｚ方向に塑性変形可能な１枚の多孔ニッケルシート（多孔金属シート）からなり、平滑な第一面１１ａを有する第一層１１と、第一面１１ａと反対側の第二面１２ａを有する第二層１２とを備える。そして、第一層１１と第二層１２とは明確な境界を有さず連続的に繋がっている。
また、第二層１２は第一層１１よりも空隙率が高くなっていて、第二層１２が正極３や負極４の膨張収縮等を吸収する緩衝部として機能する。なお、本実施形態では、一例として、第一層１１の空隙率が約３２％であり、第二層１２の空隙率が約９５％である。また、第一層１１は第一面１１ａを有し、第一面１１ａが電極体２と接触する側となる。一方、第二層１２は第二面１２ａを有し、第二面１２ａが正極集電体８または負極集電体９と接触する側となる。また、第一層１１の第一面１１ａは、平滑面として形成されており、第二層１２の第二面１２ａに比べ、凹凸が少なく滑らかな面である。なお、第二面１２ａを第一面１１ａと同じく、平滑面として形成してもよい。
上記の通り、本実施形態の緩衝部材１０は、電極体２と接触する側の第一面１１ａが平滑面として形成されているので、電極体２のセパレータ５が緩衝部材１０のバリ等の突起によって突き破られ内部短絡が発生することを防止できる。さらに、第一層１１と第二層１２とが連続的に繋がっているため、第一層１１と第二層１２とが別体で結合されている場合に比べ、接触抵抗を抑えることができる。
（３）緩衝部材の製造方法および製造装置
次に、本実施形態の緩衝部材１０の製造方法および製造装置について説明する。図５（ａ）に示すように、緩衝部材１０は、厚さ約１．２ｍｍで空隙率約９５％の１枚のニッケルフォームＦを２つの径の異なる第一の金属ロール３１と第二の金属ロール３２によって圧延する工程により製造される。第一の金属ロール３１と第二の金属ロール３２はいずれも金属性のロールであって径が異なる。第一の金属ロール３１が径の小さいフリーロールであり、第二の金属ロール３２が径の大きい駆動ロールである。すなわち、ニッケルフォームＦは、第二の金属ロール３２により、第一の金属ロール３１側に押しつけられるように圧延される。
このような構成であるため、ニッケルフォームＦは、その上面が第一の金属ロール３１によりしごかれて、第一の金属ロール３１側に反り返るように送り出される（図５（ａ）参照）。これにより、第一の金属ロール３１と接するニッケルフォームＦの上面（緩衝部材１０の第一の面１１ａ）が平滑な面として形成される。
また、このとき、ニッケルフォームＦの上面は第一の金属ロール３１側に押し当てられてしごかれ、ニッケルフォームＦの上面側の層の厚みが約１／３となり、空隙率が約３２％となる。これにより、約１．２ｍｍであったニッケルフォームＦの厚みが、約０．８ｍｍまで縮められる（図１０参照）。
なお、本実施形態における第一の金属ロール３１と第二の金属ロール３２は、一例としてスチールを用いた金属ロールであり、径を２５０ｍｍと４００ｍｍとし、回転速度を４ｍ／分としている。
また、図５（ｂ）に示すように、第一の金属ロール３１と第二の金属ロール３２により圧延されたニッケルフォームＦは反り返ったかたちで送り出されるので、反りを戻すためにロール４２と４３とを用いる。これにより反りを戻し、緩衝部材１０が製造される。以上のように、緩衝部材の製造装置３０は、ニッケルフォームＦを圧延する第一の金属ロール３１と第二の金属ロール３２と、ニッケルフォームＦの反りを戻すためのロール４２と４３とを備える。
なお、本実施形態では、第一の金属ロール３１をフリーロール、第二の金属ロール３２を駆動ロールとしているが、第一の金属ロール３１と第二の金属ロール３２とをともに駆動ロールとしてもよい。この場合、例えば第一の金属ロール３１の周速を第二の金属ロール３２の周速よりも遅く構成すれば、ニッケルフォームＦの送り方向における線速度を、第一の金属ロール３１に接する面が第二の金属ロール３２に接する面よりも遅くなる。これにより、ニッケルフォームＦはその上面が第一の金属ロール３１によりしごかれて、ニッケルフォームＦの上面を平滑な面として形成できる。
（変形例１）
次に、緩衝部材の製造装置３０の変形例について説明する。図６（ａ）に示すように、緩衝部材の製造装置３３は、金属ロール３４と樹脂ロール３５とを備える。これらのロールは、材質が異なり、径が同一で、金属ロール３４をフリーロールとし、樹脂ロール３５を駆動ロールとして構成している。すなわち、ニッケルフォームＦは、樹脂ロール３５により、金属ロール３４側に押しつけられるように圧延される。
このとき、樹脂ロール３５は金属ロール３４に比べてグリップ力が強いため、ニッケルフォームＦは、金属ロール３４側に押しつけられ、その上面が金属ロール３４によりしごかれて、金属ロール３４側に反り返るように送り出される（図６（ａ）参照）。これにより、金属ロール３４と接するニッケルフォームＦの上面（緩衝部材１０の第一の面１１ａ）が平滑な面として形成される。
なお、本実施形態における金属ロール３４と樹脂ロール３５は、一例としてスチールを用いた金属ロールとゴムを用いた樹脂ロールであり、径をスチールロールは１５０ｍｍ、ゴムロールは３００ｍｍとし、回転速度を３ｍ／分としている。
また、反り返ったニッケルフォームＦは、上記同様に、ロール４２と４３とにより反りを戻す。なお、ロール４２と４３にかえて、図６（ｄ）に示すようにプレス機４４、４５でプレスして反りを戻してもよいし、巻き取り機（図示なし）によって巻き取るかたちで反りを戻す構成としてもよい。また、前記同様、金属ロール３４と樹脂ロール３５とをともに駆動ロールとして構成してもよい。
（変形例２）
図６（ｂ）に示すように、緩衝部材の製造装置３６は、第一の金属ロール３７と第二の金属ロール３８とを備える。これらのロールは材質および径が同一で、第一の金属ロール３７を固定ロールとし、第二の金属ロール３８を駆動ロールとして構成している。すなわち、ニッケルフォームＦは、第二の金属ロール３８により、第一の金属ロール３７側に押しつけられるように圧延される。
この構成により、ニッケルフォームＦは、その上面が第一の金属ロール３７によりしごかれ、第一の金属ロール３７側に反り返るように送り出される（図６（ｂ）参照）。これにより、第一の金属ロール３７と接するニッケルフォームＦの上面（緩衝部材１０の第一の面１１ａ）が平滑な面として形成される。
また、本実施形態における第一の金属ロール３７と第二の金属ロール３８は、一例としてスチールを用いた金属ロールである。なお、ニッケルフォームＦの厚みは前記同様である。
（変形例３）
図６（ｃ）に示すように、緩衝部材の製造装置３９は、固定バー４０と金属ロール４１とを備える。金属ロール４１が回転し、固定バー４０は固定され回転しない構成となっている。
この構成により、ニッケルフォームＦは、その上面が固定バー４０によってしごかれるように、固定バー４０側に反り返るように送り出される。これにより、固定バー４０と接するニッケルフォームＦの上面（緩衝部材１０の第一の面１１ａ）が平滑な面として形成される。また、反り返ったニッケルフォームＦは、上記同様に、ロールやプレス、巻き取り機などによって反りを戻せばよい。
＜第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態について図７〜図９に基づき説明する。第二実施形態は、緩衝部材を、捲回型の電極に適用した場合の電池の実施形態である。第一実施形態との違いは、主として電極およびセパレータの構造にある。
図７（ａ）は、本発明の電池１０１における捲回型の電極体１０２の構造を示す一部破断斜視図であり、図７（ｂ）は、電極体１０２の平面図である。図７に示すように、略円筒状の電極体１０２は、シート状の正極１０３と、シート状の負極１０４と、両電極板間に介在するイオンは透過するが電子を透過させない板状のセパレータ１０５とを備える。正極１０３と負極１０４とは、セパレータ１０５を介して、上下にずらして重ね合わされた状態で渦巻き状に捲回され、電極体１０２を構成する。つまり、電極体１０２の軸方向において、負極１０４の上端がセパレータ１０５の上方に突き出ており、正極１０３の下端がセパレータ１０５の下方に突き出る（図７（ａ）参照）。また、電極体１０２の軸方向に直交する方向において、電極体１０２の外方から径方向内方に向け、セパレータ１０５を介して正極１０３と負極１０４とが交互に重ね合された状態となる。
図８に示すように、電池１０１は、複数の電極体１０２が角形セル１０６に並列的に収納されてなる電池である。角形セル１０６は、矩形の枠形部材１０７と、枠形部材１０７を覆うようにＰ方向に対向して配置され、周縁部が略直角に折り曲げられた矩形の正極集電体１０８および負極集電体１０９とにより構成されている。なお、枠形部材１０７が絶縁材からなり、正極集電体１０８と負極集電体１０９がニッケルめっきを施した鋼板からなる。
図９に示すように、電極体１０２と正極集電体１０８または負極集電体１０９との間に介在するように、緩衝部材１１０が電極体１０２の上下に配されている。そして、負極１０４の上端部が上の緩衝部材１１０に接するように配され、負極１０４と負極集電体１０９とが電気的に接続される。同様に、正極１０３の下端部が下の緩衝部材１１０に接するように配され、正極１０３と正極集電体１０８とが電気的に接続される。なお、負極集電体１０９の電池内側の面が負極集電面１０９ａとして機能し、電池外側に露出した面が負極端子面１０９ｂとして機能する。正極集電体１０８の電池内側の面が正極集電面１０８ａとして機能し、電池外側に露出した面が正極端子面１０８ｂとして機能する。
また、電極体１０２の上下にそれぞれ突き出している正極１０３および負極１０４とは、正極集電体１０８および負極集電体１０９と電気的に接続するにあたり、これらが緩衝部材１１０に当接するのみで溶接されていないので、溶接部の電気抵抗による電圧低下がない。これにより、電池１０１の高性能化が可能となる。そして、角形セル１０６内部に水酸化カリウム（ＫＯＨ）を主体とする電解液を所定量装入して、電池１０１が構成される。
また、緩衝部材１１０は、平滑な面である第一面１１１ａを有する第一層１１１と、その反対側の第二面１１２ａを有する第二層１１２とを備え、第一層１１１と第二層１１２とが明確な境界を有さず連続的に繋がっている。また、第二層１１２は第一層１１１よりも空隙率が高くなっていて、第二層１１２が正極１０３や負極１０４の膨張収縮等を吸収する緩衝部として機能する。また、第一層１１１は平滑な面である第一面１１１ａを有し、第一面１１１ａが電極体１０２と接触する側となる。一方、第二層１１２は第二面１１２ａを有し、第二面１１２ａが正極集電体１０８または負極集電体１０９と接触する側となる。
このように構成された電池１０１は、緩衝部材１１０が存在することにより、上の緩衝部材１１０が負極１０４側に付勢し、下の緩衝部材１１０が正極１０３側に付勢するので、これらの当接面にずれ等が生じにくく、接触抵抗の増大を抑制でき、電池性能の低下を抑えることができる。また、緩衝部材１１０は、電極体１０２と接触する側の第一面１１１ａが平滑面として形成されているので、電極体１０２のセパレータ１０５が緩衝部材１１０のバリ等の突起によって突き破られ内部短絡が発生することを防止できる。さらに、第一層１１１と第二層１１２とが連続的に繋がっているため、第一層１１１と第二層１１２とが別体で結合されている場合に比べ、接触抵抗を抑えることができる。
＜その他の実施形態＞
以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。また、２つのロールの径や材質は、上記実施形態以外の構成としてもよく、例えば材質であれば、金属と樹脂との組み合わせ以外にも、異種の金属ロールの組み合わせや、異種の樹脂ロールの組み合わせとしてもよい。また、異径の樹脂ロールの組み合わせや、異径の金属ロールと樹脂ロールとの組み合わせなどとしてもよい。また、緩衝部材は、例えば、平滑面を有する第一層と、緩衝部として機能する第二層とに加え、さらに平滑面を有する第三層を備えていてもよいし、平滑面を有する第一層と、緩衝部として機能する第二層と第三層と、平滑面を有する第四層とを備えていてもよい。また、負極や正極、セパレータ、セルの形状を変更してもよい。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
本発明に係る電池は、電気鉄道車両や重機、マイクログリッド、風力発電用の電池として好適に用いることができる。
１ 電池（第一実施形態）
２ 電極体
３ 正極
４ 負極
５ セパレータ
６ 角形セル
７ 枠形部材
８ 正極集電体
９ 負極集電体
１０ 緩衝部材
１１ 第一層
１１ａ 第一面
１２ 第二層
１２ａ 第二面
３０ 緩衝部材の製造装置
３１ 第一の金属ロール
３２ 第二の金属ロール
３３ 緩衝部材の製造装置（変形例１）
３４ 金属ロール
３５ 樹脂ロール
３６ 緩衝部材の製造装置（変形例２）
３７ 第一の金属ロール
３８ 第二の金属ロール
３９ 緩衝部材の製造装置（変形例３）
４０ 固定バー
４１ 金属ロール
４２、４３ ロール
４４、４５ プレス機
１０１ 電池（第二実施形態）
１０２ 電極体
１０３ 正極
１０４ 負極
１０５ セパレータ
１０６ 角形セル
１０７ 枠形部材
１０８ 正極集電体
１０９ 負極集電体
１１０ 緩衝部材
１１１ 第一層
１１１ａ 第一面
１１２ 第二層
１１２ａ 第二面
Ｆ ニッケルフォーム

Claims (5)

  1. 互いに対向して配置された正極集電体および負極集電体と、
    前記正極集電体と前記負極集電体との間に配され、両集電体の対向方向に直交する方向に、セパレータを介して正極と負極とが重ね合わされてなる電極体と、
    前記正極集電体および前記負極集電体と前記電極体との間の少なくとも一方に介在する緩衝部材と、を備えた電池における緩衝部材の製造方法であって、
    １枚の金属フォームを２つのロールにより、前記金属フォームの一方のロールに接する面をしごきつつ圧延する工程を含み、平滑面を具備する第一層と、塑性変形可能な第二層とを有する緩衝部材を成形する工程、を備え、
    前記２つのロールは、径の異なるロールである、
    緩衝部材の製造方法。
  2. 互いに対向して配置された正極集電体および負極集電体と、
    前記正極集電体と前記負極集電体との間に配され、両集電体の対向方向に直交する方向に、セパレータを介して正極と負極とが重ね合わされてなる電極体と、
    前記正極集電体および前記負極集電体と前記電極体との間の少なくとも一方に介在する緩衝部材と、を備えた電池における緩衝部材の製造方法であって、
    １枚の金属フォームを２つのロールにより、前記金属フォームの一方のロールに接する面をしごきつつ圧延する工程を含み、平滑面を具備する第一層と、塑性変形可能な第二層とを有する緩衝部材を成形する工程、を備え、
    前記２つのロールは、材質の異なるロールである、
    緩衝部材の製造方法。
  3. 互いに対向して配置された正極集電体および負極集電体と、
    前記正極集電体と前記負極集電体との間に配され、両集電体の対向方向に直交する方向に、セパレータを介して正極と負極とが重ね合わされてなる電極体と、
    前記正極集電体および前記負極集電体と前記電極体との間の少なくとも一方に介在する緩衝部材と、を備えた電池における緩衝部材の製造方法であって、
    １枚の金属フォームを２つのロールにより、前記金属フォームの一方のロールに接する面をしごきつつ圧延する工程を含み、平滑面を具備する第一層と、塑性変形可能な第二層とを有する緩衝部材を成形する工程、を備え、
    前記２つのロールは、周速の異なるロールである、
    緩衝部材の製造方法。
  4. 互いに対向して配置された正極集電体および負極集電体と、
    前記正極集電体と前記負極集電体との間に配され、両集電体の対向方向に直交する方向に、セパレータを介して正極と負極とが重ね合わされてなる電極体と、
    前記正極集電体および前記負極集電体と前記電極体との間の少なくとも一方に介在する緩衝部材と、を備えた電池における緩衝部材の製造方法であって、
    １枚の金属フォームを２つのロールにより、前記金属フォームの一方のロールに接する面をしごきつつ圧延する工程を含み、平滑面を具備する第一層と、塑性変形可能な第二層とを有する緩衝部材を成形する工程、を備え、
    前記２つのロールは、一方のロールが駆動ロールであり、他方のロールが固定ロールである、
    緩衝部材の製造方法。
  5. 互いに対向して配置された正極集電体および負極集電体と、
    前記正極集電体と前記負極集電体との間に配され、両集電体の対向方向に直交する方向に、セパレータを介して正極と負極とが重ね合わされてなる電極体と、
    前記正極集電体および前記負極集電体と前記電極体との間の少なくとも一方に介在する緩衝部材と、を備えた電池における緩衝部材の製造方法であって、
    １枚の金属フォームを２つのロールにより、前記金属フォームの一方のロールに接する面をしごきつつ圧延する工程を含み、平滑面を具備する第一層と、塑性変形可能な第二層とを有する緩衝部材を成形する工程、を備え、
    前記２つのロールにかえて、１つのロールと、１つの固定バーを用いる、
    緩衝部材の製造方法。
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