JP6835451B2 - 集電リード、この集電リードを含む二次電池の製造方法及び二次電池 - Google Patents

Description

本発明は、集電リード及びこの集電リードを含む二次電池の製造方法に関する。

充電が可能な二次電池においては、用途が拡大し、高率で充放電が行えるタイプの電池が開発されている。このような電池としては、例えば、以下に示すような円筒形アルカリ二次電池が知られている。

当該円筒形アルカリ二次電池は、電極群が有底円筒形状の外装缶にアルカリ電解液とともに収容され、外装缶の開口部が正極端子を含む封口体により密閉されることにより形成される。

上記した電極群は、セパレータを間に挟んだ状態で重ね合わされた正極及び負極が渦巻き状に巻回されて形成され、全体としてほぼ円柱形状をなしている。ここで、正極及び負極は、巻回作業に際し、互いに、電極群の軸線に沿う方向に僅かにずれた状態となるように配置されるとともに、これら正極及び負極の間には、所定サイズのセパレータが所定位置に配置される。そして、この状態で、正極、セパレータ及び負極は巻回される。その結果、電極群の一端面側から正極の端縁部が渦巻き状に突出し、電極群の他端面側から負極の端縁部が渦巻き状に突出する。

突出した正極端縁部には、金属製の板材で形成された正極集電体が溶接され、突出した負極端縁部には、金属製の板材で形成された負極集電体が溶接される。これにより、正極は正極集電体と広い範囲で電気的に接続され、負極は負極集電体と広い範囲で電気的に接続されるので、集電効率が高められる。その結果、当該電池においては高率での充放電が可能となる。

この円筒形アルカリ二次電池の組み立ての手順としては、例えば、まず、外装缶内に電極群を挿入し、外装缶の底壁内面と負極集電体とが溶接される。これにより、負極端子を兼ねる外装缶と負極とが電気的に接続された状態となる。次いで、正極集電体の所定位置に、金属製の薄板で形成されている正極リボンの一端が溶接される。更に、正極リボンの他端が封口体の所定位置に溶接される。これにより、正極端子と正極とが電気的に接続された状態となる。その後、封口体が外装缶の上端開口部に絶縁ガスケットを介在させた状態で装着され、外装缶の上端開口部がかしめ加工されることにより、当該外装缶が密閉される。これにより円筒形アルカリ二次電池が形成される。

上記したような正極リボンは、封口体への溶接をし易くするために、比較的長めのものが用いられる。また、封口体が外装缶の上端開口部に装着されたとき、正極リボンは、外装缶内で封口体と電極群との間に屈曲するようにして収容される。このため、正極リボンは、屈曲し易いように比較的薄いものが用いられる。

ところで、近年、アルカリ二次電池には、より高性能化が望まれており、特に、大電流を効率良く出力できるように高率放電特性をより向上させることが望まれている。

高率放電特性を向上させるためには、電池の内部抵抗をなるべく低くする必要がある。しかしながら、上記したような薄くて長い帯状の正極リボンを用いた場合、この正極リボンの比抵抗が高く、正極リボンが電池の内部抵抗を高める原因となっている。

そこで、電池の内部抵抗をより低くし、高率放電特性に優れる電池を得るために、従来よりも通電経路を短縮する検討が種々行われている。このような通電経路を短縮するための対策がとられた電池としては、例えば、特許文献１に示されるような電池が知られている。

特許文献１に代表される電池においては、従来の正極リボンに比べ、厚さが厚く長さが短い集電リードを用いる対策がとられている。詳しくは、特許文献１の電池を組み立てる際、正極集電体上には、特許文献１の図１等に示されるような所定形状の集電リードを溶接する。次いで、封口体を外装缶の開口部に絶縁ガスケットを介して配置し、外装缶の開口端縁を内方にかしめることによって電池を封口して、電池を組み立てる。この封口時点で、集電リードと封口体とは接触した状態となっている。その後、電池の正極端子と負極端子との間に通電することにより、正極の集電リードと封口体とが抵抗溶接される。

特許文献１の電池は、外装缶を封口した後に集電リードと封口体との溶接を行うことが可能となるため、外装缶を封口する前に集電リードと封口体との溶接を行う必要がなくなる。これにより、集電リードが短くても容易に外装缶の開口部に封口体を装着することが可能となる。このように、集電リードが短くなれば、通電経路を短縮できるので、電池の内部抵抗を低減することが可能となる。また、特許文献１の電池は、外装缶内で集電リードを屈曲させる必要がないので、厚さの厚い集電リードを用いることが可能になる。このように、集電リードの厚さが厚くなれば、通電経路を太くでき、これによっても電池の内部抵抗を低減することができる。

このように、特許文献１の電池は、従来の電池に比べて電池の内部抵抗は低くなるので高率放電特性に優れている。

特許第３５４７９３１号公報

ところで、集電体、集電リード及び封口体を溶接する場合、スポット溶接あるいはプロジェクション溶接といった抵抗溶接が行われる。この抵抗溶接を行う場合、電池を構成する部品には、電池の軸線方向に沿って圧縮荷重が加えられる。また、外装缶の上端開口縁をかしめ加工して封口体を外装缶に装着する場合にも、電池を構成する部品には、電池の軸線方向に沿って圧縮荷重が加えられる。このような圧縮荷重が加わると、集電体が変形し電極群を圧迫してしまう。そうすると、電極群の正極や負極の端部が折れ曲がるなどして、電池においては内部短絡が引き起こされるおそれがある。

本発明は、上記の事情に基づいてなされたものであり、その目的とするところは、優れた高率放電特性を維持しつつ、内部短絡の発生が従来よりも少ない二次電池を得ることができる集電リード及びこの集電リードを含む二次電池の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、端子を含んでいる封口体と、電極群に取り付けられている集電体とを接続するために、前記封口体と前記集電体との間に介在せしめられ、前記封口体及び前記集電体に抵抗溶接される二次電池用の集電リードにおいて、前記封口体の側に位置する頂壁と、前記頂壁に対向し、前記集電体の側に位置する底壁と、前記頂壁の側縁と前記底壁の側縁との間に延びており、互いに対向している一対の側壁とを有しており、前記頂壁は、前記封口体と溶接される際に溶接部が形成される頂壁溶接予定部を含み、前記底壁は、前記集電体と溶接される際に溶接部が形成される底壁溶接予定部を含み、前記頂壁、前記側壁及び前記底壁にわたって延びる仮想線であって、前記頂壁溶接予定部と前記底壁溶接予定部との間を最短距離で結んだ仮想線を想定した場合に、前記側壁は、前記仮想線を避けた位置に穿設された側壁貫通孔を有している、集電リードが提供される。

また、本発明によれば、上記した集電リードを準備する集電リード準備工程と、正極及び負極がセパレータを介して重ね合わされてなる電極群を準備する電極群準備工程と、前記電極群を外装缶に収容する電極群収容工程と、前記電極群と前記電極群の上に載置された集電体との間、前記集電体と前記集電体の上に載置された前記集電リードとの間、及び、前記集電リードと前記集電リードの上に載置された封口体との間を、抵抗溶接する溶接工程と、前記封口体を前記外装缶にかしめ加工して取り付け、前記外装缶を封口する封口工程と、を備えている、集電リードを含む二次電池の製造方法が提供される。

本発明によれば、優れた高率放電特性を維持しつつ、内部短絡の発生が従来よりも少ない二次電池を得ることができる集電リード及びこの集電リードを含む二次電池の製造方法を提供することができる。

本発明に係る円筒形のニッケル水素二次電池を示した部分断面図である。 正極集電体を示した平面図である。 底壁側を上にした状態の集電リードを示した斜視図である。 頂壁側を上にした状態の集電リードを示した斜視図である。 図３におけるＶ−Ｖ線に沿った断面図である。 集電リードの中間製品を示した平面図である。 実施例１に係る集電リードの電流分布の解析結果を示した斜視図である。 実施例１に係る集電リードの電流分布の解析結果を示した側面図である。 比較例１に係る集電リードの電流分布の解析結果を示した斜視図である。 比較例１に係る集電リードの電流分布の解析結果を示した側面図である。 比較例２に係る集電リードの電流分布の解析結果を示した斜視図である。 比較例２に係る集電リードの電流分布の解析結果を示した側面図である。 側壁貫通孔の幅比率と集電リードの抵抗値増加率との関係を示したグラフである。 側壁貫通孔の幅比率と集電リードの潰れ量との関係を示したグラフである。 側壁貫通孔の高さ比率と集電リードの抵抗値増加率との関係を示したグラフである。 側壁貫通孔の高さ比率と集電リードの潰れ量との関係を示したグラフである。

以下、本発明に係る集電リードを含むアルカリ二次電池について、図面を参照して説明する。

本発明が適用される一実施形態の二次電池として、図１に示す４／３ＦＡサイズの円筒形のニッケル水素二次電池（以下、電池という）１を例に説明する。

電池１は、上端が開口した有底円筒形状をなす外装缶２を備え、外装缶２は導電性を有し、その底壁は負極端子として機能する。外装缶２の中には、所定量のアルカリ電解液（図示せず）とともに電極群４が収容されている。

図１に示すように、外装缶２の開口３は封口体１４によって閉塞されている。封口体１４は、導電性を有する円板形状の蓋板１６、この蓋板１６の外面の上に配設された弁体２０及び正極端子２２を含んでいる。蓋板１６の外周部には、この蓋板１６を囲むようにリング形状の絶縁ガスケット１８が配置され、絶縁ガスケット１８及び蓋板１６は外装缶２の開口縁１７をかしめ加工することにより外装缶２の開口縁１７に固定されている。即ち、蓋板１６及び絶縁ガスケット１８は互いに協働して外装缶２の開口３を封止している。ここで、蓋板１６は、中央に中央貫通孔１９を有し、そして、蓋板１６の外面の上には、中央貫通孔１９を閉塞するようにゴム製の弁体２０が配置されている。更に、蓋板１６の外面の上には弁体２０を覆うようにフランジ付きの円筒形状の正極端子２２が電気的に接続されている。この正極端子２２は弁体１８を蓋板１６に向けて押圧している。また、この正極端子２２は、側面にガス抜き孔２３を有している。

通常時、中央貫通孔１９は弁体２０によって気密に閉じられている。一方、外装缶２の内部にガスが発生し、ガスの圧力が高まれば、弁体２０はガスの圧力によって圧縮され、中央貫通孔１９が開かれる。その結果、外装缶２内から中央貫通孔１９及び正極端子２２のガス抜き孔２３を介して外部にガスが放出される。つまり、中央貫通孔１９、弁体２０及び正極端子２２のガス抜き孔２３は電池１のための安全弁を形成している。

電極群４は、それぞれ帯状の正極６、負極８及びセパレータ１０を含み、これらは正極６と負極８との間にセパレータ１０が挟み込まれた状態で渦巻状に巻回されている。即ち、セパレータ１０を介して正極６及び負極８が互いに重ね合わされている。このような電極群４は、全体としては円柱状をなしている。

この電極群４においては、一方の端面から正極６の端縁部が渦巻状に露出しており、他方の端面から負極８の端縁部が渦巻状に露出している。ここで、露出している正極６の端縁部を正極接続端縁部３２とし、露出している負極８の端縁部を負極接続端縁部（図示せず）とする。これら露出している正極接続端縁部３２及び負極接続端縁部には、後述する正極集電体２８及び負極集電体（図示せず）がそれぞれ溶接される。

負極８は、帯状をなす導電性の負極芯体を有し、この負極芯体に負極合剤が保持されている。

負極芯体は、帯状の金属材であり、その厚さ方向に貫通する貫通孔(図示せず)が多数設けられている。このような負極芯体としては、例えば、パンチングメタルシートを用いることができる。

負極合剤は、負極芯体の貫通孔内に充填されるばかりでなく、負極芯体の両面上にも層状にして保持されている。

負極合剤は、水素吸蔵合金の粒子、導電材、結着剤等を含む。ここで、水素吸蔵合金は、負極活物質である水素を吸蔵及び放出可能な合金であり、ニッケル水素二次電池に一般的に用いられている水素吸蔵合金が好適に用いられる。上記した結着剤は水素吸蔵合金の粒子及び導電材を互いに結着させると同時に負極合剤を負極芯体に結着させる働きをする。ここで、導電材及び結着剤としては、ニッケル水素二次電池に一般的に用いられているものが好適に用いられる。

負極８は、例えば、以下のようにして製造することができる。

まず、水素吸蔵合金粒子の集合体である水素吸蔵合金粉末、導電材、結着剤及び水を混練して負極合剤のペーストを調製する。得られた負極合剤のペーストは負極芯体に塗着され、乾燥させられる。その後、水素吸蔵合金粒子等を含む負極合剤が付着した負極芯体にはロール圧延及び裁断が施される。これにより負極８が得られる。

次に、正極６について説明する。

正極６は、導電性の正極基材と、この正極基材に保持された正極合剤とを含む。詳しくは、正極基材は、多数の空孔を有する多孔質構造をなしており、正極合剤は、前記した空孔内及び正極基材の表面に保持されている。

正極基材としては、例えば、発泡ニッケルを用いることができる。

正極合剤は、正極活物質粒子としての水酸化ニッケル粒子、導電材としてのコバルト化合物、結着剤等を含んでいる。上記した結着剤は、水酸化ニッケル粒子及び導電材を互いに結着させると同時に水酸化ニッケル粒子及び導電材を正極基材に結着させる働きをする。ここで、結着剤としては、ニッケル水素二次電池に一般的に用いられているものが好適に用いられる。

正極６は、例えば、以下のようにして製造することができる。

まず、正極活物質粒子（水酸化ニッケル粒子）の集合体である正極活物質粉末、導電材、水及び結着剤を含む正極合剤スラリーを調製する。得られた正極合剤スラリーは、例えば、発泡ニッケルに充填され、乾燥させられる。その後、水酸化ニッケル粒子等が充填された発泡ニッケルには、ロール圧延及び裁断が施される。これにより、正極の中間製品が得られる。この正極の中間製品は、全体として長方形状をなしている。そして、この正極の中間製品における正極接続端縁部３２となるべき所定の端縁部については、正極合剤の除去が行われ、正極基材がむき出しの状態とされる。次いで、正極合剤が除去された端縁部は、正極の中間製品の厚さ方向に圧縮加工され正極接続端縁部３２となる。このように圧縮加工されることにより、正極基材は、稠密な状態となるので、この正極接続端縁部３２は溶接がし易い状態となる。また、正極接続端縁部３２にＮｉめっき鋼の薄板を抵抗溶接により接続し、更に溶接をし易くする場合もある。このようにして、正極接続端縁部３２を有する正極６が得られる。ここで、正極合剤の除去方法としては、特に限定はされないが、例えば、超音波振動を与えることにより除去する方法が好適に用いられる。なお、正極接続端縁部３２以外の領域には、正極合剤が充填されたままの状態である。

次に、セパレータ１０としては、例えば、ポリアミド繊維製不織布に親水性官能基を付与したもの、あるいは、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン繊維製不織布に親水性官能基を付与したものを用いることができる。

以上のようにして製造された正極６及び負極８は、上記したセパレータ１０を介在させた状態で、渦巻き状に巻回され、これにより電極群４が形成される。詳しくは、巻回の際、正極６及び負極８は、互いに、電極群４の軸線方向に沿う方向に僅かにずれた状態となるように配置されるとともに、これら正極６及び負極８の間には、所定サイズのセパレータ１０が所定位置に配置され、この状態で巻回作業が行われる。その結果、円柱状の電極群４が得られる。得られた電極群４の態様としては、電極群４の一端側においては、正極６の正極接続端縁部３２が、セパレータ１０を介して隣り合っている負極８よりも突出した状態となっており、電極群４の他端側においては、負極８の負極接続端縁部が、セパレータ１０を介して隣り合っている正極６よりも突出した状態となっている。

なお、電極群４は、上記した正極６、負極８及びセパレータ１０が、所定の外径寸法を有する巻芯により巻回されて形成され、巻回作業後は、この巻芯が抜き取られるので、電極群４の中央には貫通孔９が形成されている。

以上のような電極群４においては、一端側に正極集電体２８が接続され、他端側に負極集電体が接続される。

まず、負極集電体については、特に限定されるものではなく、例えば、従来から用いられている円板形状の金属板を用いることが好ましい。準備した負極集電体は、電極群４の他端側の負極接続端縁部に溶接される。

次に、正極集電体２８について説明する。

正極集電体２８は、導電性材料で形成された板状体であり、平面視形状は特に限定されるものではなく、円板形状、多角形状等任意の形状のものを採用することができる。また、正極集電体２８の大きさは、電極群４の外径寸法よりも小さく、且つ、電極群４の一端側から突出している正極６の正極接続端縁部３２をカバーできる大きさに設定される。

本実施形態においては、図２に示すように、平面視形状が十角形状の板材が用いられる。詳しくは、正極集電体２８は、全体として十角形状のＮｉめっき鋼製の薄板であり、中央に円形の中央貫通孔２９と、この中央貫通孔２９を囲むように放射状に延びる６個のスリット３０とを含んでいる。スリット３０は、打ち抜き加工で形成し、スリット３０のエッジの部分に下方（電極群４側）へ延びる突起（バリ）を生じさせることが好ましい。更に、中央貫通孔２９の周囲の所定位置には、プレス加工により、電極群４側とは反対側に突出する集電体突起部３１を設けることが好ましい。この集電体突起部３１の個数は特に限定されないが、例えば、図２に示すように４個設けることが好ましい。

電池１においては、図１に示すように、正極集電体２８と封口体１４との間に集電リード３４が介在し、この集電リード３４が、電極群４の正極６に接続されている正極集電体２８と、正極端子２２を有する封口体１４とを電気的に接続する。

集電リード３４は、図１から明らかなように、封口体１４の蓋板１６に接続されている頂壁５０と、正極集電体２８に接続されている底壁３６と、頂壁５０の両側の端縁４６、４８及び底壁３６の両側の端縁３８、４０の間にそれぞれ存在する一対の側壁４２、４４とを有している。

この集電リード３４について、図３、４を参照して詳しく説明する。なお、図３においては、底壁３６が上側に、頂壁５０が下側になる状態で示しており、図４においては、底壁３６が下側に、頂壁５０が上側になる状態で示している。

底壁３６は、図３から明らかなように、正方形状をなしており、中央に円形の底壁貫通孔５１が設けられている。この底壁貫通孔５１は、アルカリ電解液を外装缶２内へ注入する際に、電極群４へのアルカリ電解液の供給を阻害しないために設けられている。ここで、参照符号５６で示された仮想円は、抵抗溶接が行われた場合に溶接部となる溶接予定箇所を示している。本実施形態では、底壁３６における溶接予定箇所（底壁溶接予定部）５６は、４箇所であり、底壁貫通孔５１を囲むように、底壁３６における４つのコーナー部付近にそれぞれ位置付けられる。

頂壁５０は、図４から明らかなように、底壁３６と対向する位置に位置付けられており、全体として長方形状をなしている。詳しくは、頂壁５０は、その短辺方向の中央において長辺方向に沿って延びるスリット５３により分割されている。つまり、頂壁５０は、分割された一方の第１半体部５２と、分割された他方の第２半体部５４とを含んでいる。

これら第１半体部５２及び第２半体部５４は、詳しくは、底壁３６と対向する対向部５２ｃ、５４ｃと、この対向部５２ｃ、５４ｃから頂壁５０の長手方向に延びる延出部５２ａ、５２ｂ、５４ａ、５４ｂとを有している。

第１半体部５２の対向部５２ｃにおける中央には、上記したスリット５３に臨む半円形の第１半円切欠５５が設けられている。また、第２半体部５４の対向部５４ｃにおける中央には、上記したスリット５３に臨む半円形の第２半円切欠５７が設けられている。これら第１半円切欠５５及び第２半円切欠５７は、互いに対向する位置に位置付けられており、全体として、ほぼ円形の頂壁貫通孔５９を形成している。この頂壁貫通孔５９は、集電リード３４が封口体１４に接続された際に、蓋板１６の中央貫通孔１９と連通する。

延出部５２ａ、５２ｂ、５４ａ、５４ｂには、封口体１４の側に向かって突出したリード突起部５８が設けられている（図４参照）。このリード突起部５８は、抵抗溶接を行う際に、溶接電流を集中させる部分として利用される。つまり、抵抗溶接では、このリード突起部５８を加圧し、その状態でリード突起部５８に大電流を集中して流すことにより生じる熱でリード突起部５８を溶かし、部材同士の溶接が行われる。このリード突起部５８は、頂壁５０における溶接予定箇所（頂壁溶接予定部）６８となる。

このリード突起部５８は、例えば、プレス加工により形成される。なお、図３における参照符号６０は、延出部５２ａ、５２ｂ、５４ａ、５４ｂにリード突起部５８を設ける際にリード突起部５８の裏側に生じた凹部を示す。

これら延出部５２ａ、５２ｂ、５４ａ、５４ｂは、底壁３６と対向する対向部５２ｃ、５４ｃから外側に延びており、底壁３６とのオーバーラップを避けている。このため、集電リード３４を封口体１４に抵抗溶接する際に、底壁３６と干渉することなく抵抗溶接機の電極棒を延出部５２ａ、５２ｂ、５４ａ、５４ｂに当接させることができる。また、延出部５２ａ、５２ｂ、５４ａ、５４ｂが、底壁３６と対向する対向部５２ｃ、５４ｃから外側に延びていることで、集電リード３４が封口体１４に接続された際に集電リード３４の安定性を高める働きをする。

側壁４２、４４は、図３に示すように、底壁３６の両側の端縁３８、４０から頂壁５０の両側の端縁４６、４８へ延びている。側壁４２、４４の平面視形状としては、特に限定されるものではなく、例えば、矩形状、台形状等任意の形状を採用することができる。また、これら側壁４２、４４には、側壁貫通孔６４、６６が設けられている。

この側壁貫通孔６４、６６は、側壁４２、４４の変形抵抗を低くするために設けられている。ここで、変形抵抗とは、変形させるのに必要な荷重の大きさの度合いをいう。変形させるのに必要な荷重の大きさが大きいほど、変形抵抗は高く、変形させるのに必要な荷重の大きさが小さいほど、変形抵抗は低い。

上記のように、側壁貫通孔６４、６６が穿設された側壁４２、４４は、側壁貫通孔６４、６６が無い側壁に比べて変形抵抗は低くなる。このため、側壁貫通孔６４、６６を有する側壁４２、４４は、側壁貫通孔６４、６６が無い側壁に比べてより低い荷重で変形させることができる。つまり、側壁貫通孔６４、６６を有する側壁４２、４４は変形させ易い。

また、圧縮荷重が加えられた場合に集電リード３４の変形を促すために、側壁４２、４４の断面形状は、図５に示すように、外側に突出する湾曲形状とすることが好ましい。

ここで、集電リード３４は、集電体２８と封口体１４との間を電気的につなぐ部品であり、その内部を電流が流れる。集電リード３４内において、電流の流れ方は一様ではなく、電流密度の高い部分と低い部分が存在する。つまり、側壁４２、４４においても電流密度の高い部分と低い部分が存在する。この側壁４２、４４における電流密度の高い部分に側壁貫通孔６４、６６を設けると、電流が流れる部分の断面積が減少し、電気抵抗値が高くなってしまい、電池１の高率放電特性を阻害する原因となるおそれがある。そこで、本発明においては、側壁貫通孔６４、６６を設ける位置を以下のように特定する。

すなわち、頂壁５０、側壁４２、４４及び底壁３６にわたって延びる仮想線であって、頂壁５０における溶接予定箇所（頂壁溶接予定部）６８と、底壁３６における溶接予定箇所（底壁溶接予定部）５６との間を最短距離で結ぶ仮想線（以下、電流経路仮想線９０という）を想定し、この電流経路仮想線９０を避けた位置に側壁貫通孔６４、６６を設ける。

ここで、ある導電部材において、ある部分（一方部分）から別の部分（他方部分）へ電流が流れる場合、電流は一方部分と他方部分との間において、導電部材内における最短距離を通る傾向がある。このため、一方部分と他方部分との間を最短距離で結ぶ電流経路仮想線９０に沿った部分は電流密度が高く、この電流経路仮想線９０から離れるにしたがい電流密度は低くなると考えられる。導電部材において貫通孔が設けられると、かかる導電部材の断面積が減少し、電気抵抗値が高くなる。このような貫通孔が、電流密度が高くなる部分に設けられると、電気抵抗値の増加は著しくなると考えられる。逆に、このような貫通孔を電流密度が低い部分に設けても、電気抵抗値の増加は少ないと考えられる。よって、側壁４２、４４の変形を促すための側壁貫通孔６４、６６を設ける箇所としては、電気抵抗値の増加に対して影響がより少ない部分を選ぶことが有効であるので、電流密度が高いと考えられる部分（上記のような電流経路仮想線９０の部分）を避けた位置に側壁貫通孔６４、６６を設けることとする。

また、側壁貫通孔６４、６６の形状としては、特に限定されるものではなく、円形、楕円形、角丸長方形、オーバル形状等、任意の形状を採用することができる。

また、側壁貫通孔６４、６６は、１つの側壁に少なくとも１つ設けられ、１つの側壁に２以上設けられていても構わない。

上記した集電リード３４は、例えば、以下のようにして製造することができる。

まず、金属製の薄板を加工することにより、図６に示すような、平面視形状がほぼＨ形の薄板で形成された集電リード３４の中間製品６２を準備する。なお、この薄板は、従来の正極リボンに比べて十分に厚い。この中間製品６２において、両側部に位置付けられた長尺部分が、第１半体部５２となる第１半体部予定領域７０及び第２半体部５４となる第２半体部予定領域７２である。第１半体部予定領域７０及び第２半体部予定領域７２の内側に連なる領域は、側壁４２、４４となる側壁予定領域７４、７６である。そして、側壁予定領域７４と側壁予定領域７６との間に挟まれた領域が、底壁３６となる底壁予定領域７８である。

この中間製品６２においては、プレス加工により、第１半体部予定領域７０及び第２半体部予定領域７２のそれぞれの両端部における所定位置にリード突起部５８が設けられている。このリード突起部５８の部分は、抵抗溶接により溶融し、溶接部となる。なお、リード突起部５８は、第１半体部予定領域７０の図６中上側に位置するものをリード突起部５８ａとし、第１半体部予定領域７０の図６中下側に位置するものをリード突起部５８ｂとし、第２半体部予定領域７２の図６中下側に位置するものをリード突起部５８ｃとし、第２半体部予定領域７２の図６中上側に位置するものをリード突起部５８ｄとする。

また、中間製品６２においては、打ち抜き加工により、第１半体部予定領域７０及び第２半体部予定領域７２の側縁の中央に第１半円切欠５５及び第２半円切欠５７が設けられており、底壁予定領域７８の中央に底壁貫通孔５１が穿設されており、側壁予定領域７４、７６の所定位置に側壁貫通孔６４、６６がそれぞれ穿設されている。

底壁予定領域７８における底壁貫通孔５１の周りには、正極集電体２８の集電体突起部３１と当接し、抵抗溶接により溶接部が形成される予定の底壁溶接予定部５６が４箇所想定され、この底壁溶接予定部５６は仮想円で表されている。なお、底壁溶接予定部５６は、図６に示すように、底壁貫通孔５１を中心として時計回りに、底壁溶接予定部５６ａ、底壁溶接予定部５６ｂ、底壁溶接予定部５６ｃ、底壁溶接予定部５６ｄが存在するものとする。

本発明では、側壁予定領域７４、７６（側壁）において、図６中の矢印Ｘで示す方向（底壁予定領域７８から第１半体部予定領域７０に向かう方向）に沿う方向を側壁の高さ方向とし、図６中の矢印Ｙで示す方向（第１半体部予定領域７０において第１半体部５２の延出部５２ａ、５２ｂとなる部分が延出している方向）に沿う方向を側壁の幅方向とする。そして、側壁の高さ方向における側壁予定領域７４、７６の長さを側壁高さＬ１とし、側壁の高さ方向における側壁貫通孔６４、６６の長さを側壁貫通孔高さＬ２とし、側壁の幅方向における側壁予定領域７４、７６の最大の長さを側壁最大幅Ｗ１とし、側壁の幅方向における側壁貫通孔６４、６６の長さを側壁貫通孔幅Ｗ２とする。

ここで、側壁貫通孔６４、６６が穿設される所定位置について以下に説明する。

中間製品６２において、リード突起部５８（頂壁溶接予定部６８）と底壁溶接予定部５６との間の中間製品６２内を通る最短距離を結ぶ電流経路仮想線９０を想定する。本実施形態では、リード突起部５８ａと溶接部予定領域５６ａとを結ぶ電流経路仮想線９２、リード突起部５８ｂと溶接部予定領域５６ｂとを結ぶ電流経路仮想線９４、リード突起部５８ｃと溶接部予定領域５６ｃとを結ぶ電流経路仮想線９６及びリード突起部５８ｄと溶接部予定領域５６ｄとを結ぶ電流経路仮想線９８が想定される。

側壁貫通孔６４、６６は、これら電流経路仮想線９２、９４、９６、９８を避けた位置に穿設される。詳しくは、側壁貫通孔６４、６６は、少なくとも電流経路仮想線９２、９４、９６、９８と交差させない。そして、側壁貫通孔６４、６６は、なるべく電流経路仮想線９２、９４、９６、９８から離れた位置に設ける。本実施形態では、側壁貫通孔６４、６６は、側壁の高さ方向の中央部分に設けている。これは、側壁の高さ方向の中央部分に貫通孔が存在すると、貫通孔が側壁の高さ方向において偏った位置に存在する場合よりも側壁を変形させ易いと考えられるためである。そして、図６中の左側に位置する側壁予定領域７４においては、電流経路仮想線９６及び電流経路仮想線９８から等間隔離れるようにこれら仮想線の中間部分に左側の側壁貫通孔６６が穿設され、図６中の右側に位置する側壁予定領域７６においては、電流経路仮想線９２及び電流経路仮想線９４から等間隔離れるようにこれら仮想線の中間部分に右側の側壁貫通孔６４が穿設される。

また、側壁貫通孔６４、６６の大きさとしては、特に限定されるものではないが、側壁貫通孔幅Ｗ２の寸法は、側壁最大幅Ｗ１の寸法に対して９％以上、６０％以下に設定することが好ましく、より好ましくは、９％以上、４０％以下に設定する。これは、側壁貫通孔幅Ｗ２の寸法が、側壁最大幅Ｗ１の寸法に対して９％未満の場合、集電リード３４が変形し難くいためである。また、側壁貫通孔幅Ｗ２の寸法が、側壁最大幅Ｗ１の寸法に対して６０％を超える場合、集電リード３４の電気抵抗値が高くなってしまうからであり、４０％以下であれば、電気抵抗値の増加率を低く抑えることができるからである。

なお、側壁貫通孔が１つの側壁に２以上設けられている場合、側壁貫通孔の合計の幅寸法が側壁の最大幅寸法に対して９％以上、４０％以下に設定することが好ましい。

上記したようなプレス加工及び打ち抜き加工を施すことによって得られた中間製品６２においては、第１半体部予定領域７０と側壁予定領域７６との間に想定される折曲げ仮想線８０、側壁予定領域７６と底壁予定領域７８との間に想定される折曲げ仮想線８２、底壁予定領域７８と側壁予定領域７４との間に想定される折曲げ仮想線８４、側壁予定領域７４と第２半体部予定領域７２との間に想定される折曲げ仮想線８６の部分を折り曲げることにより、図３、４に示すような集電リード３４を形成する。なお、側壁予定領域７４、７６については、湾曲形状に加工することが好ましい。

次に、電池１の組み立て手順の一例について説明する。

まず、上記したような電極群４を準備する。そして、電極群４の他方端側に負極集電体を接続した後、当該電極群４を外装缶の中に収容する。そして、外装缶の底壁に負極集電体を抵抗溶接する。

次いで、電極群４の一方端側に正極集電体２８を載置し、電極群４における正極接続端縁部３２と正極集電体２８とが抵抗溶接される。このとき、正極集電体２８のスリット３０のバリと正極接続端縁部３２とが接触する部分に電流が集中して溶接部が形成され、正極６の正極接続端縁部３２と正極集電体２８とが溶接される。

次いで、外装缶２内にアルカリ電解液を所定量注入する。外装缶２内に注入されたアルカリ電解液は、電極群４に保持され、その大部分はセパレータ１０に保持される。このアルカリ電解液は、正極６と負極８との間での充放電の際の電気化学反応（充放電反応）を進行させる。このアルカリ電解液としては、ＫＯＨ、ＮａＯＨ及びＬｉＯＨのうちの少なくとも一種を溶質として含むアルカリ電解液を用いることが好ましい。

一方、別工程において、封口体１４の蓋板１６の内面と集電リード３４の頂壁５０とを抵抗溶接し、封口体１４と集電リード３４との複合体を形成しておく。詳しくは、集電リード３４の頂壁５０としての第１半体部５２及び第２半体部５４における突起部５８と封口体１４の蓋板１６の内面とが接触する部分に電流が集中して溶接部が形成され、これにより封口体１４と集電リード３４とが溶接された複合体が得られる。

次いで、上記した複合体を正極集電体２８の上部へ載置する。このとき、集電リード３４の底壁３６における溶接予定箇所５６と、正極集電体２８の集電体突起部３１とが接触するように、正極集電体２８のスリット３０を基準にして複合体は位置合わせされる。また、封口体１４の蓋板１６の外周縁には、絶縁ガスケット１８が配設されており、蓋板１６は、この絶縁ガスケット１８を介して、外装缶２の上端開口部に位置付けられる。

その後、電池１の正極端子２２と負極端子との間に加圧しながら電流を流し、抵抗溶接（プロジェクション溶接）を行う。このとき、正極集電体２８の集電体突起部３１と集電リード３４の底壁３６における溶接予定箇所５６とが接触する部分に電流が集中して溶接部が形成され、正極集電体２８と集電リード３４の底壁３６とが溶接される。

上記のような溶接が完了した後、外装缶２の開口縁１７をかしめ加工することにより、外装缶２の開口３を封止する。このようにして、電池１が形成される。

上記したような抵抗溶接の際及びかしめ加工の際、電極群４、正極集電体２８、集電リード３４等の電池１を構成する部品には、電池１の軸線に沿う方向に圧縮荷重が加えられる。ここで、頂壁５０と底壁３６とが近づく方向（図５の矢印Ａ方向及ぶ矢印Ｂ方向）に圧縮荷重を受けると、集電リード３４は、側壁４２、４４が変形し易いので、この側壁４２、４４の部分から変形し、集電リード３４は全体として頂壁５０と底壁３６とが近づく方向に潰れる。このように集電リード３４が変形し易いと、集電リード３４及び正極集電体２８に圧縮荷重が加えられても、集電リード３４の方が優先的に変形し、正極集電体２８の変形が抑えられ、電極群４を圧迫することを抑制することができる。その結果、電池の内部短絡の発生を抑制することができる。

本発明においては、正極集電体２８よりも集電リード３４を変形し易くするために、集電リード３４の側壁４２、４４に側壁貫通孔６４、６６を設けて集電リード３４の変形抵抗を正極集電体２８の変形抵抗よりも小さくしている。ここで、側壁貫通孔６４、６６は、集電リード３４における電流経路仮想線９０を避けた位置に設けているので、電池１の内部抵抗の上昇は抑えられている。このため、優れた高率放電特性を維持することができる。

よって、本発明によれば、優れた高率放電特性を維持しつつ、内部短絡の発生が従来よりも少ない二次電池を得ることができる。

ここで、近年、各種機器の小型化が進んでおり、小型の機器についても高率での放電が要求されている。このような状況にともない、小型の機器に使用される、４／３ＦＡ形、ＡＡ形（Ｒ６形、単３形に相当）やＡＡＡ形（Ｒ０３形、単４形に相当）といった小形の電池についてもより高率での放電が要求されている。

しかしながら、これら小形の電池においては、Ｄ形（Ｒ２０形、単１形に相当）やＣ形（Ｒ１４形、単２形に相当）の大型の電池の場合に比べ、集電リードを小形化しなければならない。集電リードの小形化にともない、集電リードの可撓性が低下することから、電池の軸線方向に圧縮荷重が加えられる際に、集電リードが十分に変形せず、集電体にダイレクトに荷重が伝わる。そうすると、正極集電体が変形し、電極群を圧迫して短絡がより発生し易くなっている。また、小形の電池では、電極群の巻回数が少ないため、電極群自体の軸線方向の強度も低くなっている。このため、優れた高率放電特性を得るために単純に小形化した集電リードを用いた小形の電池では、大形の電池に比べ、正極集電体の変形にともなう短絡が発生し易くなっている。

このような状況に対し、本発明は、集電リードを優先的に変形させ、正極集電体の変形を抑制し、それにより電極群への圧迫を回避することができるので、特に、高率放電特性に優れる小形の電池、具体的には、直径１８ｍｍ以下の電池の短絡の発生を抑えることに有効である。

［実施例］

実施例１

（１）集電リードの製造

いわゆるＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）に相当する鋼の薄板に厚さが２μｍのＮｉめっきが施されたＮｉめっき鋼板を準備した。このＮｉめっき鋼板の厚さは０．３０ｍｍである。そして、このＮｉめっき鋼板に打ち抜き加工及びプレス加工を施すことにより、図６に示すような、ほぼＨ形の集電リードの中間製品６２を製造した。この中間製品６２においては、その中央に貫通孔５１が穿設されており、両側の第１半体部予定領域７０及び第２半体部予定領域７２の所定位置に第１半円切欠５５及び第２半円切欠５７が穿設されており、側壁予定領域７４、７６の所定位置に角丸長方形の側壁貫通孔６４、６６が穿設されている。また、第１半体部予定領域７０及び第２半体部予定領域７２の所定位置には、リード突起部５８が形成されている。実施例１においては、側壁貫通孔６４、６６は、電流経路仮想線９２、９４、９６、９８と交差しないように、これら電流経路仮想線９２、９４、９６、９８を避けた位置に穿設した。

ここで、中間製品６２の各部の寸法を以下に記載する。

側壁最大幅Ｗ１は８．１８ｍｍであり、側壁貫通孔幅Ｗ２は１．５ｍｍであり、側壁高さＬ１は３．４６ｍｍであり、側壁貫通孔高さＬ２は０．６ｍｍである。そして、底壁予定領域７８の矢印Ｘで示す方向の長さＬ３が６．４ｍｍであり、第１半体部予定領域７０及び第２半体部予定領域７２における矢印Ｘで示す方向の長さＬ４が３．１ｍｍであり、底壁予定領域７８の矢印Ｙで示す方向の長さＷ３が７．５ｍｍであり、第１半体部予定領域７０及び第２半体部予定領域７２における矢印Ｙで示す方向の長さＷ４が１２．４ｍｍである。また、底壁貫通孔５１、第１半円切欠５５及び第２半円切欠５７の半径は、１．５ｍｍである。

次いで、折曲げ仮想線８０、８２、８４、８６の部分を折り曲げることにより、図３、４に示すような集電リード３４を形成した。

得られた集電リード３４について、電流分布の解析を行い、電流密度の可視化を行った。得られた電流分布の解析結果を図７、８に示した。この図７、８においては、灰色の濃淡により電流密度の高低を表しており、灰色が濃いほど電流密度は高く、灰色が薄いほど電流密度は低い。

また、得られた集電リード３４について、頂壁部５０と底壁部３６との間の電気抵抗値を測定した。その結果、実施例１の集電リード３４の電気抵抗値は、０．３５ｍΩであった。

（２）電池の製造

一般的なニッケル水素二次電池に用いられる正極６、負極８及びセパレータ１０を準備した。これら正極６、負極８及びセパレータ１０はそれぞれ帯状をなしている。準備した正極６及び負極８の間にセパレータ１０を介在させた状態で、渦巻き状に巻回し、４／３ＦＡサイズ用の電極群４を形成した。巻回の際、正極６及び負極８を、互いに、電極群４の軸線方向に沿う方向に僅かにずれた状態となるように配置するとともに、これら正極６及び負極８の間の所定位置にセパレータ１０を配置し、この状態で巻回作業を行い、円柱状の電極群４を得た。得られた電極群４は、電極群４の一端側において正極６の正極接続端縁部３２が、セパレータ１０を介して隣り合っている負極８よりも突出した状態となっており、電極群４の他端側において負極８の負極接続端縁部が、セパレータ１０を介して隣り合っている正極６よりも突出した状態となっている。

次に、円板形状をなし、Ｎｉめっき鋼の薄板で形成された４／３ＦＡサイズ用の負極集電体を準備した。この負極集電体は、電極群４の負極接続端縁部に溶接した。

次に、図２に示すような、全体として十角形状をなし、中央に円形の中央貫通孔２９と、この中央貫通孔２９を囲むように放射状に延びる６個のスリット３０とを含んでいる４／３ＦＡサイズ用の正極集電体２８を準備した。この正極集電体２８は、いわゆるＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）に相当する鋼の薄板にＮｉめっきが施されたＮｉめっき鋼板で形成されている。この正極集電体２８の厚さは０．４０ｍｍである。

次に、負極集電体が溶接された電極群４を有底円筒形状の外装缶４の中に収容した。そして、外装缶４の底壁の内面と負極集電体とを溶接した。

次に、電極群４の上端部に正極集電体２８を載置し、電極群４における正極接続端縁部３２と正極集電体２８とを抵抗溶接した。

次に、外装缶２内にＫＯＨを溶質として含むアルカリ電解液を所定量注入した。

次に、上記のようにして製造した集電リード３４を封口体１４に抵抗溶接し、封口体１４と集電リード３４との複合体を形成した。詳しくは、集電リード３４の頂壁５０としての第１半体部５２及び第２半体部５４における突起部５８と封口体１４の蓋板１６の内面とが接触する部分に電流が集中して溶接部が形成され、これにより封口体１４と集電リード３４とが溶接された複合体を得た。

得られた複合体は正極集電体２８の上部へ載置した。このとき、集電リード３４の底壁３６における溶接予定箇所５６と、正極集電体２８の集電体突起部３１とが接触するように、正極集電体２８のスリット３０を基準にして複合体を位置合わせした。また、封口体１４の蓋板１６の外周縁には、絶縁ガスケット１８を配設した。これにより、蓋板１６は、この絶縁ガスケット１８を介して、外装缶２の上端開口部に位置付けられた状態となる。

その後、封口体１４の正極端子２２と負極端子との間に加圧しながら電流を流し、抵抗溶接（プロジェクション溶接）を行った。このとき、正極集電体２８の集電体突起部３１と集電リード３４の底壁３６における溶接予定箇所５６とが接触する部分に電流が集中して溶接部が形成され、正極集電体２８と集電リード３４の底壁３６とが溶接された。

上記のような溶接が完了した後、外装缶２の開口縁１７をかしめ加工することにより、外装缶２の開口３を封止した。このようにして、電池１を製造した。

得られた電池１についてＸ線撮影を行い、内部の正極接続端縁部３２の状態を観察した。観察の結果、正極接続端縁部３２に短絡を起こすほどの座屈は認められなかった。

比較例１

側壁貫通孔を設けなかったことを除き、実施例１と同様にして集電リードを製造した。この集電リードの電流分布の解析結果を図９、１０に示した。また、比較例１の集電リードの電気抵抗値は、０．３１ｍΩであった。

次いで、この比較例１に係る側壁貫通孔を有していない集電リードを用いて実施例１と同様にして電池を製造した。

得られた電池についてＸ線撮影を行い、内部の状態の観察を行った結果、電極群４の正極接続端縁部３２の一部に座屈した箇所が認められた。

比較例２

側壁貫通孔幅Ｗ２を６．０ｍｍとし、側壁貫通孔高さＬ２を０．８ｍｍとし、電流経路仮想線９０と交差するように側壁貫通孔を形成したことを除き、実施例１と同様にして集電リードを製造した。この集電リードの電流分布の解析結果を図１１、１２に示した。また、比較例２の集電リードの電気抵抗値は、０．９５ｍΩであった。

次いで、この比較例２の集電リードを用いて実施例１と同様にして電池を製造した。

得られた電池についてＸ線撮影を行い、内部の状態の観察を行った結果、正極接続端縁部３２に短絡を起こすほどの座屈は認められなかった。

実施例２

側壁貫通孔高さＬ２を０．３１ｍｍとし、側壁貫通孔幅Ｗ２を１．５４ｍｍとしたことを除き、実施例１と同様にして集電リードを製造した。ここで、このときの側壁高さＬ１に対する側壁貫通孔高さＬ２の比率は９％であり、側壁最大幅Ｗ１に対する側壁貫通孔幅Ｗ２の比率は１９％である。

得られた集電リードについて、頂壁部５０と底壁部３６との間の電気抵抗値を測定した。得られた測定結果から、比較例１の電気抵抗値を基準とした場合の電気抵抗値の増加率を求めた。実施例２の集電リードの抵抗値増加率は２．８％であった。

次に、実施例１と同様にして負極集電体及び正極集電体が溶接された状態の電極群４を準備した。

準備された電極群４の正極集電体の上部に実施例２の集電リードを載置した。この状態の電極群４及び集電リードに対して、電極群４の軸線方向に沿う方向に圧縮加重をかけていき、電極群４の正極接続端縁部３２が座屈したところで、圧縮加重をかけるのを停止した。そして、潰れた集電リードを回収し、潰される前の集電リードの高さ方向Ｈ（図５参照）の寸法から、潰された後の集電リードの高さ方向Ｈの寸法を減算し、高さ方向Ｈの潰された長さを求め、斯かる潰された長さを集電リード潰れ量として得た。実施例２の集電リード潰れ量は０．８７ｍｍであった。

実施例３

側壁貫通孔高さＬ２を０．３１ｍｍとし、側壁貫通孔幅Ｗ２を３．０３ｍｍとしたことを除き、実施例１と同様にして集電リードを製造した。ここで、このときの側壁高さＬ１に対する側壁貫通孔高さＬ２の比率は９％であり、側壁最大幅Ｗ１に対する側壁貫通孔幅Ｗ２の比率は３７％である。

そして、実施例２と同様にして、集電リードの抵抗値増加率及び集電リード潰れ量を求めた。実施例３において、集電リードの抵抗値増加率は５．６％であり、集電リード潰れ量は１．０９ｍｍであった。

実施例４

側壁貫通孔高さＬ２を０．３１ｍｍとし、側壁貫通孔幅Ｗ２を４．６７ｍｍとしたことを除き、実施例１と同様にして集電リードを製造した。ここで、このときの側壁高さＬ１に対する側壁貫通孔高さＬ２の比率は９％であり、側壁最大幅Ｗ１に対する側壁貫通孔幅Ｗ２の比率は５７％である。

そして、実施例２と同様にして、集電リードの抵抗値増加率及び集電リード潰れ量を求めた。実施例３において、集電リードの抵抗値増加率は１９．４％であり、集電リード潰れ量は１．１２ｍｍであった。

比較例３

側壁貫通孔高さＬ２を０．３１ｍｍとし、側壁貫通孔幅Ｗ２を６．１４ｍｍとしたことを除き、実施例１と同様にして集電リードを製造した。ここで、このときの側壁高さＬ１に対する側壁貫通孔高さＬ２の比率は９％であり、側壁最大幅Ｗ１に対する側壁貫通孔幅Ｗ２の比率は７５％である。なお、この比較例３においては、側壁貫通孔が電流経路仮想線９０と交差している。

そして、実施例２と同様にして、集電リードの抵抗値増加率及び集電リード潰れ量を求めた。比較例３において、集電リードの抵抗値増加率は４７．２％であり、集電リード潰れ量は１．２０ｍｍであった。

実施例５

側壁貫通孔高さＬ２を０．６２ｍｍとし、側壁貫通孔幅Ｗ２を３．０３ｍｍとしたことを除き、実施例１と同様にして集電リードを製造した。ここで、このときの側壁高さＬ１に対する側壁貫通孔高さＬ２の比率は１８％であり、側壁最大幅Ｗ１に対する側壁貫通孔幅Ｗ２の比率は３７％である。

そして、実施例２と同様にして、集電リードの抵抗値増加率及び集電リード潰れ量を求めた。実施例５において、集電リードの抵抗値増加率は６．５％であり、集電リード潰れ量は１．０５ｍｍであった。

実施例６
側壁貫通孔高さＬ２を０．９３ｍｍとし、側壁貫通孔幅Ｗ２を３．０３ｍｍとしたことを除き、実施例１と同様にして集電リードを製造した。ここで、このときの側壁高さＬ１に対する側壁貫通孔高さＬ２の比率は２７％であり、側壁最大幅Ｗ１に対する側壁貫通孔幅Ｗ２の比率は３７％である。

そして、実施例２と同様にして、集電リードの抵抗値増加率及び集電リード潰れ量を求めた。実施例６において、集電リードの抵抗値増加率は７．４％であり、集電リード潰れ量は１．０７ｍｍであった。

実施例７

側壁貫通孔高さＬ２を１．２５ｍｍとし、側壁貫通孔幅Ｗ２を３．０３ｍｍとしたことを除き、実施例１と同様にして集電リードを製造した。ここで、このときの側壁高さＬ１に対する側壁貫通孔高さＬ２の比率は３６％であり、側壁最大幅Ｗ１に対する側壁貫通孔幅Ｗ２の比率は３７％である。

そして、実施例２と同様にして、集電リードの抵抗値増加率及び集電リード潰れ量を求めた。実施例７において、集電リードの抵抗値増加率は８．３％であり、集電リード潰れ量は１．０９ｍｍであった。

上記した比較例１、実施例２〜４、比較例３の結果から、側壁高さＬ１に対する側壁貫通孔高さＬ２の比率を９％で一定とし、側壁最大幅Ｗ１に対する側壁貫通孔幅Ｗ２の比率を変化させた場合の集電リードの抵抗値増加率の変化を図１３に示し、側壁最大幅Ｗ１に対する側壁貫通孔幅Ｗ２の比率を変化させた場合の集電リード潰れ量の変化を図１４に示した。なお、図１３においては、縦軸を集電リードの抵抗値増加率［％］、横軸を側壁貫通孔の幅比率［％］とした。また、図１４においては、縦軸を集電リードの潰れ量［ｍｍ］、横軸を側壁貫通孔の幅比率［％］とした。

また、比較例１、実施例３、５〜７の結果から、側壁最大幅Ｗ１に対する側壁貫通孔幅Ｗ２の比率を３７％で一定とし、側壁高さＬ１に対する側壁貫通孔高さＬ２の比率を変化させた場合の集電リードの抵抗値増加率の変化を図１５に示し、側壁高さＬ１に対する側壁貫通孔高さＬ２の比率を変化させた場合の集電リード潰れ量の変化を図１６に示した。なお、図１５においては、縦軸を集電リードの抵抗値増加率［％］、横軸を側壁貫通孔の高さ比率［％］とした。また、図１６においては、縦軸を集電リードの潰れ量［ｍｍ］、横軸を側壁貫通孔の高さ比率［％］とした。

ここで、比較例１においては、側壁貫通孔を含んでいないので、側壁高さＬ１に対する側壁貫通孔高さＬ２の比率及び側壁最大幅Ｗ１に対する側壁貫通孔幅Ｗ２の比率は０％である。また、比較例１の集電リード潰れ量は０．５４ｍｍであった。

［考察］

（１）比較例１について

比較例１の集電リードは、側壁に側壁貫通孔が穿設されていない従来型の集電リードであり、その電気抵抗値は０．３１ｍΩである。この比較例１の集電リードの電流分布の解析結果を示した図９、１０を確認すると、側壁４２、４４において、僅かな色調の変化が現れており、側壁４２、４４の中央部分の灰色の色調が薄く、側壁４２、４４の中央部分から離れていくほど灰色の色調が濃くなっている。よって、側壁４２、４４の中央部分から離れるほど大きな電流が流れていることがわかる。また、この比較例１の集電リードを用いて製造した電池においては、電極群４の正極接続端縁部３２の一部に座屈した箇所が認められており、比較例１の集電リードを含む電池は内部短絡を起こすおそれがある。

（２）比較例２について

比較例２の集電リードは、側壁に側壁貫通孔が穿設されているため、変形し易い。このため、比較例２の集電リードを含む電池においては、製造過程で、この集電リードが優先的に変形するので、電極群の正極接続端縁部の過度の変形を抑制することができる。このことは、比較例２の集電リードを含む電池の内部の状態の観察結果において、正極接続端縁部３２に短絡を起こすほどの座屈は認められなかったことから明らかである。よって、比較例２の集電リードを含む電池は、比較例１の集電リードを含む電池に比べ内部短絡を起こし難いと考えられる。一方、比較例２の集電リードの電流分布の解析結果を示した図１１、１２を見ると、側壁貫通孔６４、６６に隣接する側壁４２、４４が細くなっている部分の灰色の色調が極めて濃くなっていることが認められる。比較例２の集電リードにおいては、側壁貫通孔６４、６６が、電流経路仮想線９０の部分と交差するように設けられているので、電流が流れる範囲が狭まり、電流密度が大きく増加している。その結果、比較例２の集電リードにおいては、全体としての電気抵抗値が増大している。このことは、比較例２の集電リードの電気抵抗値が０．９５ｍΩであり、比較例１の集電リードの電気抵抗値に比べて大幅に増加していることからも明らかである。このように電気抵抗値が大きいと、比較例２の集電リードを含む電池は、比較例１の集電リードを含む電池に比べて高率放電特性が劣る。つまり、比較例２の集電リードは、電池の内部短絡の抑制には有効であるが、電池の高率放電特性の向上にはあまり寄与しないといえる。

（３）実施例１について

実施例１の集電リードは、電気抵抗値が０．３５ｍΩであり、比較例１の集電リードに比べ、電気抵抗値は僅かに増加しただけである。このため、実施例１の集電リードを含む電池は、比較例１の集電リードを含む電池と同等の高率放電特性を示すと考えられる。ここで、実施例１の集電リードの電流分布の解析結果を示す図７、８を見ると、実施例１の集電リードの色調の変化は、比較例１の集電リードの色調の変化とほぼ同じであり、実施例１の集電リードと比較例１の集電リードとは、電流密度が同程度であるといえる。一方、比較例２の集電リードの電流分布と比べると、実施例１の集電リードは、電流経路仮想線９０を避けた位置に側壁貫通孔６４、６６が設けられているので、比較例２の集電リードほどの電流密度の増加は見られない。また、実施例１の集電リードは、側壁４２、４４に側壁貫通孔６４、６６が穿設されているため、変形し易い。このため、実施例１の集電リードを含む電池においては、電極群４の正極接続端縁部３２に短絡を起こすほどの座屈は認められていない。よって、実施例１の集電リードを含む電池は、比較例１の集電リードを含む電池に比べ内部短絡を起こし難いと考えられる。

以上より、実施例１の集電リードは、側壁において電流経路仮想線を避けた位置に側壁貫通孔が設けられているので、電流密度の増加にともなう電気抵抗値の増加を抑制することができるとともに、変形し易い。このため、実施例１の集電リードは、側壁貫通孔を有していない集電リードと同等の電気抵抗値を維持したまま、電池の製造の際に優先的に変形し、電極群の正極接続端縁部の変形や座屈を抑制する。その結果、実施例１の集電リードは、電池の優れた高率放電特性を維持しつつ、電池における内部短絡の発生の抑制に有効であるといえる。

（４）側壁貫通孔の幅比率について

側壁貫通孔の幅比率と集電リードの抵抗値増加率との関係を示した図１３から、側壁貫通孔の幅が大きくなるに従い集電リードの電気抵抗値が増加することがわかる。この図１３から、側壁貫通孔の幅比率が６０％以下の場合、抵抗値増加率は２３％以下と比較的低く、高率放電特性への影響を少なくでき、側壁貫通孔の幅比率が４０％以下の場合、抵抗値増加率は７％未満と十分低く、高率放電特性への影響を極めて少なくできることがわかる。よって、側壁貫通孔の幅比率は、６０％以下とすることが好ましく、４０％以下とすることがより好ましいといえる。

集電リードは、電池の組立工程において潰されるが、集電リードの潰れ量が大きくなると集電リードの下部に位置する正極集電体に負荷がかかることで電極群の正極接続端縁部が座屈し内部短絡を発生し易くなる。集電リードにおいては、側壁貫通孔の大きさが大きいほど潰れやすい。このため、側壁貫通孔の大きさが第１の大きさである第１の集電リードと、側壁貫通孔の大きさが第１の大きさよりも小さい第２の大きさである第２の集電リードとでは、潰されたときの潰れ量が同じ場合、より大きい第１の大きさの側壁貫通孔を有する第１の集電リードの方が第２の集電リードよりも潰れ易い（変形し易い）ので正極集電体への負荷は小さくなる。このため、第１の集電リードを用いた場合の方が第２の集電リードを用いた場合に比べ、正極接続端縁部の座屈はより発生し難い。図１４は、側壁貫通孔の幅比率と集電リードの潰れ量との関係を示している。正極接続端縁部の座屈が発生する領域を不良領域として、図１４のグラフ内において、網掛けにて示した。電池の製造過程において集電リードは潰されていくが、集電リードの潰れ量は、正極接続端縁部の座屈が生じてしまう不良領域に入らないようにする必要がある。また、通常、電池の外装缶内における集電リードが配置される正極集電体と封口体との間の空間は、電池の組立に際し、電池の軸線方向に最大で０．７ｍｍ圧縮される。このため、集電リードは、０．７ｍｍ潰されても不良領域に入ってしまうことを回避する必要がある。ここで、図１４を見ると、集電リードの側壁貫通孔の幅比率が０％（側壁貫通孔無し）の場合、集電リードの潰れ量が０．７ｍｍでは正極接続端縁部が座屈してしまう不良領域に完全に入ってしまっている。しかしながら、側壁貫通孔の幅比率が９％以上であれば、集電リードが０．７ｍｍ潰されても不良領域に入ることを回避することが可能であることがわかる。よって、正極接続端縁部の座屈の発生を抑えるには、側壁貫通孔の幅比率を９％以上とすることが有効であることがわかる。

以上より、側壁貫通孔の幅比率は、９％以上、６０％以下とすることが好ましく、９％以上、４０％以下とすることがより好ましいといえる。

（５）側壁貫通孔の高さ比率について

側壁貫通孔の高さ比率と集電リードの抵抗値増加率との関係を示した図１５から、側壁貫通孔の高さ寸法が大きくなっても集電リードにおける電気抵抗値の増加率の変化は小さいことがわかる。

図１６は、側壁貫通孔の高さ比率と集電リードの潰れ量との関係を示している。正極接続端縁部の座屈が発生する領域を不良領域として、図１６のグラフ内において、網掛けにて示した。この図１６から、集電リードの側壁貫通孔の高さ比率が３％以上であれば不良領域に入ることを回避できることがわかる。

図１６から、集電リードの潰れ量に対して、側壁貫通孔の高さ比率は、側壁貫通孔の幅比率よりも影響が少ないといえる。このため、集電リードの側壁貫通孔の高さ比率は、電池の優れた高率放電特性を維持しつつ、電池における内部短絡の発生を抑制するという本発明の効果に対して影響は少ないといえる。よって、集電リードの側壁貫通孔高さは、集電リードの製造のし易さを考慮したものであればよいといえる。

なお、本発明は上記した一実施形態及び実施例に限定されることはなく、種々の変形が可能であって、例えば、電池の種類は、ニッケル水素二次電池に限定されず、ニッケル−カドミウム二次電池、リチウムイオン二次電池等であってもよい。

１ ニッケル水素二次電池
２ 外装缶
４ 電極群
６ 正極
８ 負極
１０ セパレータ
１４ 封口体
１８ 絶縁ガスケット
２２ 正極端子
２８ 正極集電体
３２ 正極接続端縁部
３４ 集電リード
４２ 側壁
４４ 側壁
６４ 側壁貫通孔
６６ 側壁貫通孔
９０ 電流経路仮想線
９２ 電流経路仮想線
９４ 電流経路仮想線
９６ 電流経路仮想線
９８ 電流経路仮想線

Claims (5)

1. 端子を含んでいる封口体と、電極群に取り付けられている集電体とを接続するために、前記封口体と前記集電体との間に介在せしめられ、前記封口体及び前記集電体に抵抗溶接される二次電池用の集電リードにおいて、
   前記封口体の側に位置する頂壁と、前記頂壁に対向し、前記集電体の側に位置する底壁と、前記頂壁の側縁と前記底壁の側縁との間に延びており、互いに対向している一対の側壁とを有しており、
   前記頂壁は、前記封口体と溶接される際に溶接部が形成される頂壁溶接予定部を含み、
   前記底壁は、前記集電体と溶接される際に溶接部が形成される底壁溶接予定部を含み、
   前記頂壁、前記側壁及び前記底壁にわたって延びる仮想線であって、前記頂壁溶接予定部と前記底壁溶接予定部との間を最短距離で結んだ仮想線を想定した場合に、前記側壁は、前記仮想線を避けた位置に穿設された側壁貫通孔を有しており、
   前記側壁の最大幅の寸法をＷ１とし、前記側壁貫通孔の幅の寸法をＷ２とした場合に、前記Ｗ２は、前記Ｗ１に対して９％以上、６０％以下である、集電リード。
2. 前記Ｗ２は、前記Ｗ１に対して９％以上、４０％以下である、請求項１に記載の集電リード。
3. 前記頂壁は、前記底壁と対向する対向部と、前記対向部から延びる延出部とを含み、全体として長方形状をなしており、
   前記頂壁溶接予定部は、前記延出部に位置付けられている、請求項１又は２に記載の集電リード。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の集電リードを準備する集電リード準備工程と、
   正極及び負極がセパレータを介して重ね合わされてなる電極群を準備する電極群準備工程と、
   前記電極群を外装缶に収容する電極群収容工程と、
   前記電極群と前記電極群の上に載置された集電体との間、前記集電体と前記集電体の上に載置された前記集電リードとの間、及び、前記集電リードと前記集電リードの上に載置された封口体との間を、抵抗溶接する溶接工程と、
   前記封口体を前記外装缶にかしめ加工して取り付け、前記外装缶を封口する封口工程と、
   を備えている、集電リードを含む二次電池の製造方法。
5. 一端が閉塞しており、他端が開口している筒状の外装缶と、
   前記外装缶の中にアルカリ電解液とともに収容された電極群であって、セパレータを介して重ね合わされた正極及び負極を含む電極群と、
   前記外装缶の開口を封止しているとともに正極端子と電気的に接続されている封口体と、
   前記正極に電気的に接続された集電体であって、前記電極群の上部に位置する集電体と、
   前記集電体と前記封口体との間に介在し、前記集電体と前記封口体とを電気的に接続する集電リードと、を備えており、
   前記集電リードは、請求項１〜３の何れかに記載の集電リードである、二次電池。