JP6947534B2

JP6947534B2 - 円筒形アルカリ二次電池

Info

Publication number: JP6947534B2
Application number: JP2017099239A
Authority: JP
Inventors: 中村　友美; 友美中村; 浩行柴岡; 哲山中; 勲麦間; 伊佐治　秀文; 秀文伊佐治; 浅沼　英之; 英之浅沼
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 2016-09-08
Filing date: 2017-05-18
Publication date: 2021-10-13
Anticipated expiration: 2037-05-18
Also published as: JP2018045994A

Description

本発明は、円筒形アルカリ二次電池に関する。

アルカリ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正極集電体が溶接され、突出した負極端縁部には負極集電体が溶接される。これにより、正極集電体は正極と広い範囲で電気的に接続され、負極集電体は負極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、金属製の薄板からな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スポット溶接される。

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する必要がなくなる。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、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際や、集電体、集電リード及び封口体を抵抗スポット溶接する際、電池には、その軸線方向に沿って圧縮応力が加えられる。このような圧縮応力が加わると、集電体が変形し電極群を圧迫してしまう。そうすると、電池においては、電極群の正極や負極の端部が折れ曲がるなどして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、高率放電特性に優れており、且つ、内部短絡の発生が少ないアルカリ二次電池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、負極端子を含む有底円筒状の外装缶と、正極端子を含み、前記外装缶の上端開口を封止している封口体と、正極及び負極がセパレータを介して重ね合わされ渦巻き状に巻回されてなり、前記外装缶内にアルカリ電解液とともに収容されている円柱状の電極群と、前記電極群の一端面から突出した前記正極の端縁部に接続されている集電体と、前記集電体と前記封口体とを接続する集電リードと、を備え、前記集電リードを構成する材料をａ材料とし、前記集電体を構成する材料をｂ材料とした場合、前記ａ材料の変形抵抗Ａと、前記ｂ材料の変形抵抗Ｂとの関係が、Ａ＜Ｂの関係を満たしている、円筒形アルカリ二次電池が提供される。

また、前記Ａ＜Ｂの関係を満たすために、前記ａ材料の厚さに比べ、前記ｂ材料の厚さを厚くした構成とすることが好ましい。

また、前記Ａ＜Ｂの関係を満たすために、前記ａ材料の硬度に比べ、前記ｂ材料の硬度を高くした構成とすることが好ましい。

また、前記Ａ＜Ｂの関係を満たすために、前記ａ材料を純Ｎｉとし、前記ｂ材料をＮｉめっき鋼とした構成とすることが好ましい。

より好ましくは、前記集電リードは、前記封口体に接続されている矩形状の頂壁部と、前記頂壁部の所定の側縁から前記集電体へ向かって延びる側壁部と、前記側壁部の先端縁に設けられ前記集電体に接続されている脚部と、を含み、前記側壁部における前記頂壁部から前記脚部へ向かう方向の長さが、前記封口体と前記集電体との間の長さとほぼ同じである構成とする。

また、前記側壁部は、前記集電体と前記封口体とが近づく方向へ圧縮応力を受けたときに、局所的な変形を促進する変形促進部を含む構成とすることが好ましい。

また、前記集電体は、前記電極群に向かって突出する突起を有している構成とすることが好ましい。

また、前記突起は、前記集電体の板面に形成された切欠の縁部に設けられたバリである構成とすることが好ましい。

本発明によれば、高率放電特性に優れており、且つ、内部短絡の発生が少ない円筒形アルカリ二次電池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。集電リードを示した斜視図である。図３におけるＩＶ−ＩＶ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。正極集電体及び集電リードを一体化させた集電部品を示した平面図である。スリット型の正極集電体を概略的に示した平面図である。スリット型の正極集電体を図７中の矢印Ｃ方向に見た側面図である。スリット型の正極集電体と組み合わされる正極接続端縁部を概略的に示した平面図である。多孔型の正極集電体を概略的に示した平面図である。多孔型の正極集電体と組み合わされる正極接続端縁部を概略的に示した平面図である。スリット型の正極集電体について得られた電位分布の解析結果を示した平面図である。スリット型の正極集電体と組み合わされた正極接続端縁部について得られた電位分布の解析結果を示した平面図である。多孔型の正極集電体について得られた電位分布の解析結果を示した平面図である。多孔型の正極集電体と組み合わされた正極接続端縁部について得られた電位分布の解析結果を示した平面図である。

以下、本発明に係るアルカリ二次電池を、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アルカリ二次電池として、図１に示すＡＡ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２０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内にガスが発生し、その内圧が高まれば、弁体２０は内圧によって圧縮され、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からなり、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、その厚さ方向に貫通する貫通孔(図示せず)が多数分布されている帯状の金属材からなる。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なす。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、水素吸蔵合金粒子からな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。乾燥後、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はロール圧延及び裁断が施され、負極の中間製品が得られる。この負極の中間製品は、全体として長方形状をなしている。そして、この負極の中間製品における負極接続端縁部となるべき所定の端縁部については、負極合剤の除去が行われる。これにより、所定の端縁部は、負極芯体がむき出しの状態とされた負極接続端縁部となる。このようにして、負極接続端縁部を有する負極８が得られる。ここで、負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ことが好適に行われる。なお、負極接続端縁部以外の領域には、負極合剤が保持されたままの状態である。

次に、正極６について説明する。

正極６は、多孔質構造をなし多数の空孔を有する導電性の正極基材と、前記した空孔内及び正極基材の表面に保持された正極合剤とを含む。

正極基材としては、例えば、発泡ニッケル（ニッケルフォーム）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正極合剤を正極基材に結着させる働きをなす。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、正極活物質粒子からなる正極活物質粉末、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、例えばニッケルフォームに充填され、乾燥させられる。乾燥後、水酸化ニッケル粒子等が充填されたニッケルフォームは、ロール圧延されてから所定形状に裁断され、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。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ことが好適に行われる。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、導電性材料からなる板状体であり、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。

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、例えば、図３に示すように、封口体１４と接続されるほぼ矩形状の頂壁部３６と、頂壁部３６の所定の側縁３８、４０から延びる一対の側壁部４２、４４と、側壁部４２、４４における頂壁部３６とは反対側の端縁４６、４８から延び、正極集電体２８と接続される脚部５０、５２とを有している。

頂壁部３６は、中央に円形の貫通孔５４が設けられている。この貫通孔５４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。また、貫通孔５４の周囲には、溶接部となる突起部５６が４個設けられている。

側壁部４２、４４は、頂壁部３６の両側縁３８、４０から延びており、図４に示すように、断面形状がほぼストレート形状をなしている。ここで、側壁部４２、４４における図４中の上下方向の長さ、つまり、頂壁部３６から脚部５０、５２へ延びる方向への長さが、封口体１４と正極集電体２８との間の長さとほぼ同じに設定されている。これにより、通電経路を短縮でき、電池の内部抵抗の低減に貢献する。

脚部５０、５２は、側壁部４２、４４の端縁４６、４８から延び、頂壁部３６と対向する位置に位置付けられている。また、脚部５０、５２は、図３に示すように、側壁部４２、４４の長手方向に沿う方向に延びる延出部５０ａ、５０ｂ、５２ａ、５２ｂを有している。これら延出部５０ａ、５０ｂ、５２ａ、５２ｂが頂壁部３６と対向する位置から外側に延びていることにより、集電リード３４が正極集電体２８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。これら延出部５０ａ、５０ｂ、５２ａ、５２ｂには、正極集電体２８の側に向かって突出した突起部５８が設けられている（図４参照）。この突起部５８も溶接部となる。

ここで、突起部５６及び突起部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、脚部５０、５２に突起部５８を設ける際に突起部５８の裏側に生じた凹部を示す。

この集電リード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５に示すような、平面視形状がほぼＨ形の薄板からなる集電リードの中間製品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、脚部５０、５２となる脚部予定領域７０、７２である。脚部予定領域７０、７２の内側に連なる領域は、側壁部４２、４４となる側壁部予定領域７４、７６である。そして、側壁部予定領域７４と側壁部予定領域７６との間に挟まれた領域が、頂壁部３６となる頂壁部予定領域７８である。

更にこの中間製品６２には、打ち抜き加工により、頂壁部予定領域７８の中央に貫通孔５４が穿設される。

次いで、貫通孔５４の周囲の所定位置及び脚部予定領域７０、７２の両端部の所定位置に、プレス加工により、突起部５６、５８を設ける。

その後、仮想線８０、８２、８４、８６の部分を折り曲げることにより、図３に示すような集電リード３４を形成する。

次に、電池１の組み立ての手順について説明する。

上記のような電極群４を準備する。そして、電極群４の他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スポット溶接する。

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。

次いで、電極群４の一端側に正極集電体２８を載置し、更に、正極集電体２８の上に集電リード３４を載置する。この状態で、外装缶２の上端開口部に絶縁ガスケット１８を介して封口体１４を配置する。このとき、集電リード３４と封口体１４とは接触している。

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、抵抗スポット溶接を行う。これにより、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、正極集電体２８と集電リード３４の脚部５０、５２とが溶接され、集電リード３４の頂壁部３６と封口体１４の蓋板１６とが溶接される。

その後、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。

ここで、上記したような正極集電体２８においては、スリット３０のエッジの部分の突起（バリ）が正極６の正極接続端縁部３２に当接するように配置される。そして、抵抗スポット溶接が行われるとき、当該突起（バリ）の部分に溶接電流が集中し、突起（バリ）の部分の一部が溶融して溶接部となり、正極集電体２８と正極６の正極接続端縁部３２とが接続される。また、集電リード３４の脚部５０、５２においては、突起部５８が正極集電体２８と当接するように配置される。そして、抵抗スポット溶接が行われるとき、突起部５８の部分に溶接電流が集中し、突起部５８の一部が溶融して集電リード３４の脚部５０、５２と正極集電体２８とが接続される。更に、集電リード３４の頂壁部３６においては、突起部５６が封口体１４の蓋板１６と当接するように配置される。そして、抵抗スポット溶接が行われるとき、突起部５６の部分に溶接電流が集中し、突起部５６の一部が溶融して集電リード３４の頂壁部３６と蓋板１６とが接続される。

以上のようにして、正極６と正極端子２２とが、正極集電体２８、集電リード３４及び蓋板１６を介して電気的に接続され、電池１が形成される。

ここで、集電リード３４と正極集電体２８との間、及び、正極集電体２８と電極群４の正極接続端縁部３２との間での主な通電経路（電流が流れる経路）について説明する。

まず、正極集電体２８については簡略化して全体的に円形状のモデルを想定するとともに、電極群４の正極接続端縁部３２についても簡略化して同心円状のモデルを想定する。

モデル化された正極集電体２８を図７に示した。なお、図７において、正極集電体２８は、概略的に半分だけの形状が示されている。正極集電体２８は、全体としての形状が円形状であり、中央に中央貫通孔２９が設けられており、そして、この中央貫通孔２９を中心として放射状に延びる６個のスリット３０が設けられている。これらのスリット３０は、正極集電体２８の外周縁まで延びている。そして、正極集電体２８を図７中の矢印Ｃ方向に見た側面図である図８に示すように、各スリット３０の長手方向のエッジ６６には、図８中の下方（電極群４の方向）へ突出した突起（バリ）３１が設けられている。この正極集電体２８をスリット型とする。

図７においては、集電リード３４の突起部５８が溶接される箇所（以下、リード溶接部６８）が、正極集電体２８のどの位置に位置付けられるかが概略的に示されている。

この図７では、主な通電経路が、太い矢印で表されている。図７に示すように、主な通電経路は、リード溶接部６８から最も近いスリット３０のエッジ６６に電流が流れるような態様となる。

次に、モデル化された正極接続端縁部３２を図９に示した。なお、図９において、正極接続端縁部３２は、概略的に半分だけの形状が示されている。図９から明らかなように、正極接続端縁部３２は、同心円状に配設されている。

図９においては、正極集電体２８のスリット３０と、電極群４の正極接続端縁部３２との位置関係が概略的に示されている。図９において、参照符号６４で示す領域は、正極集電体２８のスリット３０が位置付けられるスリット領域である。この図９に示すように、スリット領域６４におけるエッジ６６に相当する部分６７と、正極接続端縁部３２とは、電極群４の径方向内側から外側にかけて、比較的多くの箇所で交差している。スリット３０のエッジ６６には突起（バリ）３１が形成されており、この突起（バリ）３１と正極接続端縁部３２とが接触している部分は、溶接部となる。このため、突起（バリ）３１を含むスリット３０を有する正極集電体２８、すなわち、スリット型の正極集電体２８は、正極接続端縁部３２の多くの箇所で溶接部を形成する。図９において、主な通電経路は太い矢印で表されている。図９に示すように、正極集電体２８から正極接続端縁部３２への通電経路は、スリット３０及び正極接続端縁部３２における多数の交差している部分から延びている。つまり、正極集電体２８と正極接続端縁部３２とは、比較的多くの箇所で接触しているので、正極６に入出力される電流は、比較的広い範囲で流れ、しかもその流れは、比較的均等となる。

このように、電流が比較的広い範囲で比較的均等に流れると電気抵抗値は低くなる。その結果、電池においては、内部抵抗値が低く抑えられ、優れた高率充放電特性を発揮する。

ここで、比較のため、例えば、図１０に示すような多孔型の正極集電体８８を用いた場合の主な通電経路についても説明する。この多孔型の正極集電体８８は、スリット３０の代わりに円形の貫通孔９２を多数分散させた状態で含んでおり、各貫通孔９２は、その周縁に沿って突起（バリ）が形成されている。

図１０は、図７に対応する平面図であって、リード溶接部６８が、多孔型の正極集電体８８のどの位置に位置付けられるかを概略的に示した平面図である。図１０において、主な通電経路は、太い矢印で表されている。この図１０に示すように、主な通電経路は、リード溶接部６８から最も近い貫通孔９２の部分に電流が流れるような態様となる。

次に、図１１は、図９に対応する平面図であって、多孔型の正極集電体８８の貫通孔９２と、電極群４の正極接続端縁部３２との位置関係を概略的に示した平面図である。図１１において、参照符号９４で示す領域は、貫通孔９２が位置付けられる貫通孔領域である。ここで、貫通孔９２の周縁に形成された突起（バリ）と正極接続端縁部３２とが接触している部分は、溶接部となる。図１１に示すように、貫通孔領域９４のうちの数個は、電極群４の外周部側に位置する正極接続端縁部３２上に位置付けられ、また、貫通孔領域９４のうちの別の数個は、電極群４の内周部側に位置する正極接続端縁部３２上に位置付けられている。図１１において、主な通電経路は太い矢印で表されている。図１１に示すように、正極集電体８８から正極接続端縁部３２への通電経路は、貫通孔９２の周縁と正極接続端縁部３２とが交差する部分から延びている。多孔型の正極集電体８８の場合、一つの貫通孔領域９４が正極接続端縁部３２と交差する箇所の数は、スリット型の正極集電体２８における一つのスリット領域６４が正極接続端縁部３２と交差する箇所の数と比べて少ない。つまり、正極集電体８８と正極接続端縁部３２とが接触する箇所は比較的少ない。このため、正極６に入出力される電流は、比較的狭い範囲で流れ、しかもその流れは、比較的偏っている。

このように、電流が比較的狭い範囲で偏って流れると電気抵抗値は高くなる。その結果、多孔型の正極集電体８８を採用した電池においては、上記したスリット型の正極集電体２８を採用した場合に比べ、内部抵抗値を低く抑えることができない。

以上より、スリット型の正極集電体２８を用いると、多孔型の正極集電体８８に比べて電池の内部抵抗値を低く抑えられ、電池の高率充放電特性を向上させることができるので、好ましい。

上記したような抵抗スポット溶接の際及びかしめ加工の際、電池１には、その軸線に沿う方向に圧縮応力が加えられる。それにともない、電極群４、正極集電体２８、集電リード３４等の電池１を構成する部品にも圧縮応力が加えられる。ここで、集電リード３４は、頂壁部３６と脚部５０、５２とが近づく方向（図４の矢印Ａ方向及ぶ矢印Ｂ方向）に圧縮応力を受けると、図１に示すように、側壁部４２、４４が側方に湾曲し、頂壁部３６と脚部５０、５２とが近づく方向に変形する。このように集電リード３４が変形し易いと、正極集電体２８の変形を抑え、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、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の変形抵抗Ａは、正極集電体２８の変形抵抗Ｂよりも小さく設定する。つまり、Ａ＜Ｂの関係を満たすようにする。このように、集電リード３４と正極集電体２８とにおいて、変形抵抗のバランスをとることにより、上記したような、かしめ加工及び抵抗スポット溶接の過程で、集電リード３４と正極集電体２８に圧縮応力が加えられても、集電リード３４の方が優先的に変形し、正極集電体２８が必要以上に電極群４を圧迫しないようにする。これにより短絡の発生を抑制することができる。

ここで、変形抵抗とは、変形する際の抵抗力、つまり変形させるのに必要な力の度合いをいう。変形抵抗は、材質が同じであれば、例えば、材料の厚さに依存し、厚さが厚いほど変形抵抗は高くなる。また、変形抵抗は、材質が異なれば、その材料の特性、例えば、材料の硬度等に依存し、硬度が高い材料ほど変形抵抗が高くなる。

好ましくは、集電リード３４を構成する材料の厚さに比べ、正極集電体２８を構成する材料の厚さを厚くする。

また、好ましくは、集電リード３４を構成する材料の硬度に比べ、正極集電体２８を構成する材料の硬度を大きくする。

また、好ましくは、集電リード３４を構成する材料として純Ｎｉを用い、正極集電体２８を構成する材料として、炭素の含有量が０．０１質量％以上、０．１質量％以下の鋼板にＮｉめっきを施したＮｉめっき鋼を用いる。なお、純Ｎｉとは、純度９９．５％以上の高純度ニッケルを指す。

また、好ましくは、集電リード３４を構成する材料として、炭素の含有量が０．００１質量％以上、０．００５質量％以下の極低炭素鋼を用い、正極集電体２８を構成する材料として、炭素の含有量が０．０１質量％以上、０．１質量％以下の鋼板にＮｉめっきを施したＮｉめっき鋼を用いる。

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、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応力が加えられる際に、集電リードが十分に変形せず、集電体にダイレクトに応力が伝わる。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、正極集電体と集電リードとの間の変形抵抗のバランスをとることにより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１９ｍｍ以下の電池、より好ましくは、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。

ここで、集電リード３４が圧縮応力を受けた際に、より変形し易くなるように、側壁部４２、４４に変形を促進する変形促進部を含ませることが好ましい。側壁部４２、４４に変形促進部を含ませる態様としては、例えば、側壁部４２、４４に湾曲形状部を設ける、あるいは、側壁部４２、４４自体を湾曲形状に加工する態様が挙げられる。予め側壁部４２、４４が湾曲していれば、圧縮応力を受けた際、側壁部４２、４４は側方に膨らみ、集電リード３４は、圧縮方向に潰され易くなる。このような態様とするために、集電リード３４の中間製品６２の折り曲げの工程において、側壁部予定領域７４、７６を湾曲するように曲げ加工することが好ましい。

なお、変形促進部の形状としては、上記したような湾曲形状に限定されるものではなく、屈曲形状等、変形を促進できる他の形状を採用しても構わない。

また、上記した電池１の組み立て手順において、電極郡４を外装缶２に収容してから正極集電体２８を溶接したが、この態様に限定されるものではなく、あらかじめ電極郡４に正極集電体２８を溶接しておいても構わない。

［実施例］
実施例１
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、ＡＡ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めっき鋼の薄板からなるＡＡ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ＡＡ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、炭素の含有量が０．０４質量％の鋼の薄板にＮｉめっきが施されたＮｉめっき鋼板からなる。この正極集電体２８の厚さは０．３０ｍｍである。この厚さの値を集電体の厚さとして表１に示した。

次に、炭素の含有量が０．０４質量％の鋼の薄板に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０．２５ｍｍである。そして、このＮｉめっき鋼板を打ち抜き加工することにより、図５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の中央に貫通孔５４を穿設するとともに、所定位置に、プレス加工により突起部５６、５８を形成した。そして、仮想線８０、８２、８４、８６の部分を折り曲げることにより、図３に示すような集電リード３４を形成した。なお、この集電リード３４の製造に用いたＮｉめっき鋼板の厚さの値を集電リードの厚さとして表１に示した。

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２の中に収容した。そして、外装缶２の底壁の内面と負極集電体とを溶接した。

次に、電極群４の上端部に圧力センサを配設し、電極群４に加えられる圧縮応力を測定できるようにした。なお、この圧力センサの信号線は、外装缶２の所定位置に開けられた孔より外部に導出し、圧縮応力の測定器に接続した。そして、圧力センサの上に正極集電体２８を載置し、更に、正極集電体２８の上に集電リード３４を載置した。この状態で、外装缶２の上端開口部に絶縁ガスケット１８を介して封口体１４を配置し、電極群４に加えられる圧縮応力を測定する応力測定用の電池の中間製品を製造した。そして、この応力測定用の電池の中間製品を抵抗スポット溶接機にセットし、溶接電流は流さずに、溶接時と同じ圧力を応力測定用電池の軸線方向に加えた。その後、外装缶２の開口縁１７をかしめ加工して外装缶２の開口３を封止し電池１を製造した。

上記した抵抗スポット溶接機での加圧作業及びかしめ加工を通して、電極群４に加えられる圧縮応力を測定した。そして、その測定値のうち最大の値を、電極群への最大応力として表１に示した。

また、正極集電体２８及び集電リード３４については、抵抗測定用の試料を別途製造した。詳しくは、図６に示すように、正極集電体２８の上に集電リード３４を載置し、抵抗スポット溶接を行い、正極集電体２８及び集電リード３４を一体化させた集電部品９０を製造した。この集電部品９０について、正極集電体２８と、集電リード３４との間の抵抗値を測定した。その抵抗値を、集電部品の抵抗値として表１に示した。

比較例１
集電リードの代わりに、厚さが０．０１ｍｍのＮｉ箔からなる従来の正極リボンを準備し、この正極リボンを正極集電体に溶接して集電部品としたこと、正極集電体の厚さを０．２５ｍｍとしたことを除いては、実施例１と同様にして応力測定用の電池の中間製品を製造した。そして、実施例１と同様に、集電部品の抵抗値及び電極群への最大応力を測定した。

比較例２
正極集電体の厚さを０．２５ｍｍとしたこと、集電リードの厚さを０．３０ｍｍとしたことを除いては、実施例１と同様にして応力測定用の電池の中間製品及び集電部品を製造した。そして、実施例１と同様に、集電部品の抵抗値及び電極群への最大応力を測定した。

比較例３
集電リードの厚さを０．３０ｍｍとしたことを除いては、実施例１と同様にして応力測定用の電池の中間製品及び集電部品を製造した。そして、実施例１と同様に、集電部品の抵抗値及び電極群への最大応力を測定した。

実施例２
正極集電体のＮｉめっき鋼板の厚さを０．４０ｍｍとしたこと、集電リードのＮｉめっき鋼板の厚さを０．３０ｍｍとしたことを除いては、実施例１と同様にして応力測定用の電池の中間製品及び集電部品を製造した。そして、実施例１と同様に、集電部品の抵抗値及び電極群への最大応力を測定した。集電体の厚さ、集電リードの厚さ、集電体の材料、集電リードの材料、集電部品の抵抗値及び電極群への最大応力を表２に示した。

実施例３
正極集電体の厚さを０．４０ｍｍとしたこと、集電リードの材料として、炭素の含有量が０．０４質量％の鋼の薄板にＮｉめっきが施されたＮｉめっき鋼板の代わりに、炭素の含有量が０．００１質量％の極低炭素鋼の薄板にＮｉめっきが施されたＮｉめっき極低炭素鋼板を準備したこと、及び、このＮｉめっき極低炭素鋼板の厚さを０．３０ｍｍとしたことを除いては、実施例１と同様にして応力測定用の電池の中間製品及び集電部品を製造した。そして、実施例１と同様に、集電部品の抵抗値及び電極群への最大応力を測定した。集電体の厚さ、集電リードの厚さ、集電体の材料、集電リードの材料、集電部品の抵抗値及び電極群への最大応力を表２に示した。

実施例４
正極集電体の厚さを０．４０ｍｍとしたこと、集電リードの材料として、Ｎｉめっき鋼板の代わりに、純Ｎｉの薄板を準備したこと、及び、この純Ｎｉの薄板の厚さを０．３０ｍｍとしたことを除いては、実施例１と同様にして応力測定用の電池の中間製品及び集電部品を製造した。そして、実施例１と同様に、集電部品の抵抗値及び電極群への最大応力を測定した。集電体の厚さ、集電リードの厚さ、集電体の材料、集電リードの材料、集電部品の抵抗値及び電極群への最大応力を表２に示した。

ここで、集電部品の抵抗値が０．５ｍΩを越える場合、電池全体としての内部抵抗は高くなり、得られる電池の高率放電特性は、従来と同等となると考えられる。このような電池については、従来品であるとして表１の判定の欄には−印を記載した。

集電部品の抵抗値が０．５ｍΩ以下であれば、電池全体としての内部抵抗も低く抑えられ、得られる電池の高率放電特性は優れたものとなる。また、集電部品の抵抗値が０．２５ｍΩ以下であれば、得られる電池の高率放電特性は更に優れたものとなる。

一方、電極群への最大応力が３０．０ｋｇｆ／ｍｍ^２を超えると、正極集電体の変形が大きくなり、電極群への圧迫の度合いが高くなる。その結果、正極や負極の折れ曲がりによる内部短絡の発生が多くなると考えられる。電極群への最大応力が３０．０ｋｇｆ／ｍｍ^２以下であれば、正極集電体の変形による電極群への圧迫の度合いも許容できる範囲内となり正極や負極の折れ曲がりによる内部短絡の発生も抑制されると考えられる。また、電極群への最大応力が２０．０ｋｇｆ／ｍｍ^２以下であれば、正極集電体の変形が抑えられるので好ましく、電極群への最大応力が１５．０ｋｇｆ／ｍｍ^２以下であれば、正極集電体の変形がより抑えられるのでより好ましい。

よって、集電部品の抵抗値が０．５ｍΩ以下であるが、電極群への最大応力が３０．０ｋｇｆ／ｍｍ^２を超える電池については、高率放電特性には優れるものの正極集電体の変形が起こり易いと考えられるので不良の判定をした。この不良の判定の電池については、表１の判定の欄に×印を記載した。

集電部品の抵抗値が０．５ｍΩ以下であり、且つ、電極群への最大応力が３０．０ｋｇｆ／ｍｍ^２以下の電池については、優れた高率放電特性を得つつ、正極集電体の変形もある程度抑えられるとして、良の判定をした。この良の判定の電池については、表１の判定の欄に△印を記載した。

集電部品の抵抗値が０．５ｍΩ以下であり、且つ、電極群への最大応力が２０．０ｋｇｆ／ｍｍ^２以下の電池については、優れた高率放電特性を得つつ、正極集電体の変形が抑えられるとして、優良の判定をした。この優良の判定の電池については、表１の判定の欄に○印を記載した。

集電部品の抵抗値が０．２５ｍΩ以下で、且つ、電極群への最大応力が１５．０ｋｇｆ／ｍｍ^２以下である電池については、優れた高率放電特性を得ることができるとともに、正極集電体の変形がより抑えられ、電池の内部短絡の発生をより抑制することができるので、最良の判定をした。この最良の判定の電池については、表１の判定の欄に◎印を記載した。

［解析］

実施例３の電池と同じ構成の電池に関して、そこに含まれる正極集電体を図７に示すようなスリット型の正極集電体にモデル化するとともに、そこに含まれる電極群の正極接続端縁部を図９に示すような同心円状にモデル化し、当該電池の正極端子に一定の電圧を印加した場合の電位分布の解析及び電気抵抗値の解析を行った。

ここで、解析に際し、スリット型の正極集電体の各部の寸法は以下のように設定した。

正極集電体２８の直径Ｄは１５．００ｍｍ、中央貫通孔２９の直径ｄは３．００ｍｍ、スリット３０の長さＬは３．７５ｍｍ、スリット３０の幅Ｗは１．２０ｍｍとした（図７参照）。また、正極集電体２８の厚さＴ１は０．４０ｍｍ、突起（バリ）の長さ（正極集電体の下面からの突出長さ）Ｐは０．３５ｍｍ、突起（バリ）の厚さＴ２は０．２０ｍｍとした（図８参照）。

電位分布の解析においては、電位の降下の度合いの可視化を行った。スリット型の正極集電体２８について得られた電位分布の解析結果を図１２に示した。また、スリット型の正極集電体２８と組み合わされた正極接続端縁部３２について得られた電位分布の解析結果を図１３に示した。図１２、１３においては、灰色の濃淡により電位の降下の度合いを表しており、灰色が濃いほど電位降下の度合いは大きく、灰色が薄いほど電位降下の度合いは小さい。つまり、灰色が濃く電位降下が大きいほど抵抗値が大きくなることを示している。なお、電位降下の度合いの表し方については、後述する図１４、１５の結果についても同様である。

電気抵抗値の解析においては、正極集電体２８の部分の電気抵抗値を求めた。その結果、スリット型の正極集電体２８の電気抵抗値は、０．０３１３ｍΩであった。また、スリット型の正極集電体２８及び正極接続端縁部３２を組み合わせた部分の電気抵抗値は、０．０８８４ｍΩであった。

また、正極集電体をスリット型の正極集電体２８から図１０に示す多孔型の正極集電体８８に変更した態様についても、上記と同様に電位分布の解析及び電気抵抗値の解析を行った。多孔型の正極集電体８８について得られた電位分布の解析結果を図１４に示した。また、多孔型の正極集電体８８と組み合わされた正極接続端縁部３２について得られた電位分布の解析結果を図１５に示した。

ここで、多孔型の正極集電体８８の各部の寸法は、正極集電体８８の直径Ｄは１５．００ｍｍ、中央貫通孔２９の直径ｄは３．００ｍｍ、貫通孔９２の直径ｄｔは１．５０ｍｍとした（図１０参照）。また、正極集電体８８の厚さＴ１は０．４０ｍｍ、突起（バリ）の長さ（正極集電体の下面からの突出長さ）Ｐは０．３５ｍｍ、突起（バリ）の厚さＴ２は０．２０ｍｍとした。

電気抵抗値の結果としては、多孔型の正極集電体８８の電気抵抗値は、０．０２９３ｍΩであった。また、多孔型の正極集電体８８及び正極接続端縁部３２を組み合わせた部分の電気抵抗値は、０．１１６４ｍΩであった。

［考察］

（１）従来の正極リボンを用いている比較例１は集電部品の抵抗値が０．９５ｍΩとなっており、集電リードを用いている実施例１、２、３、４、比較例２、３に比べ高い値となっている。つまり、従来の正極リボンに比べ、集電リードを用いた方が高率放電特性に優れていることがわかる。これは、正極リボンが、薄く長尺であることから比抵抗が高くなっているのに比べ、集電リードは、通電経路が短縮されていることから比抵抗が低くなっているためと考えられる。

（２）比較例２、３のように、集電体の厚さが集電リードの厚さよりも薄い場合、又は、集電体の厚さと集電リードの厚さとが同じ場合、電極群への最大応力が３０．０ｋｇｆ／ｍｍ^２を超える高い値となっている。このように、集電体の厚さが集電リードの厚さと同等以下であると、集電体の変形抵抗は、集電リードの変形抵抗よりも小さくなり、圧縮応力が加えられた場合、集電リードよりも集電体の方が変形し易くなる。このため、集電体が変形して電極群に比較的大きな応力がかかってしまう。その結果、内部短絡が起こり易くなると考えられる。

（３）これに対し、集電リードの厚さに比べ、集電体の厚さが厚い実施例１、２、３、４においては、電極群への最大応力が、比較例２、３に比べ低い値となっている。このように、集電体の厚さが集電リードの厚さよりも厚いと、集電リードの変形抵抗は、集電体の変形抵抗よりも小さくなり、圧縮応力が加えられた場合、集電体よりも集電リードの方が変形し易くなる。このため、集電リードが優先的に変形し、集電体の変形は抑えられるので、電極群にかかる応力は比較的小さくなる。その結果、内部短絡は起こり難くなると考えられる。

（４）実施例２においては、集電体を構成する材料をＮｉめっき鋼からなる薄板とし、集電リードを構成する材料も同じＮｉめっき鋼からなる薄板としている。このため、集電リードと集電体とにおいて、材料に関する変形抵抗は同じである。

（５）実施例３においては、集電体を構成する材料をＮｉめっき鋼からなる薄板とし、集電リードを構成する材料を極低炭素鋼の薄板にＮｉめっきを施したＮｉめっき極低炭素鋼としている。Ｎｉめっき極低炭素鋼は、Ｎｉめっき鋼に比べ硬度が低い。このため、集電リードの材料に関する変形抵抗は、集電体の材料に関する変形抵抗よりも小さくなり、圧縮応力が加えられた場合、集電体よりも集電リードの方が変形し易くなる。このため、集電リードが優先的に変形し、集電体の変形は抑えられるので、電極群にかかる応力は、比較的小さくなる。このことは、集電リードの材料と集電体の材料とを同じにしている実施例２における電極群への最大応力の値よりも、実施例３における電極群の最大応力の値が小さいことからも明らかである。よって、実施例３は、実施例２に比べ、内部短絡が起こり難くなると考えられる。

（６）実施例４においては、集電体を構成する材料をＮｉめっき鋼からなる薄板とし、集電リードを構成する材料を純Ｎｉの薄板としている。純Ｎｉは、Ｎｉめっき鋼に比べ硬度が低い。このため、集電リードの材料に関する変形抵抗は、集電体の材料に関する変形抵抗よりも小さくなり、圧縮応力が加えられた場合、集電体よりも集電リードの方が変形し易くなる。このため、集電リードが優先的に変形し、集電体の変形は抑えられるので、電極群にかかる応力は、比較的小さくなる。このことは、集電リードの材料と集電体の材料とを同じにしている実施例２における電極群への最大応力の値よりも、実施例４における電極群の最大応力の値が小さいことからも明らかである。よって、実施例４は、実施例２に比べ、内部短絡が、更に起こり難くなると考えられる。

（７）以上のように、集電リードの厚さを集電体の厚さよりも薄くしたり、集電リードの材料の硬度を集電体の材料の硬度よりも低くしたりすることにより集電リードの変形抵抗を集電体の変形抵抗よりも小さくするというように、集電リードの変形抵抗と集電体の変形抵抗とのバランスをとることで、優れた高率放電特性を維持しつつ内部短絡の発生の抑制を図ることができる。

（８）スリット型の正極集電体２８の電位分布の解析結果を示した図１２より、リード溶接部６８とスリット３０との間における灰色の変化の度合いがスリット毎にほぼ均等であることがわかる。このことから、スリット型の正極集電体２８では、電位降下量がスリット毎にほぼ均等であり、流れる電流や電気抵抗値の大きさがほぼ均等であると言える。また、スリット型の正極集電体２８と組み合わされた正極接続端縁部３２について得られた電位分布の解析結果を示した図１３より、正極接続端縁部３２において、多くの周回において電流が流れており、更に一つの周回の中でも電流がほぼ均等に流れていることがわかる。このことから、スリット型の正極集電体２８を用いた場合、電気抵抗値を低減できると言える。

（９）多孔型の正極集電体８８の電位分布の解析結果を示した図１４より、リード溶接部６８と貫通孔９２との間における灰色の変化の度合いが貫通孔毎にまちまちであることがわかる。このことから、多孔型の正極集電体８８では、電位降下量が貫通孔毎に均等ではなく、流れる電流や電気抵抗値の大きさが不均一であると言える。また、多孔型の正極集電体８８と組み合わされた正極接続端縁部３２について得られた電位分布の解析結果を示した図１５より、正極接続端縁部３２において、貫通孔９２が存在する周回のみにしか電流が流れておらず、また一つの周回の中でも電流が均等には流れていないことがわかる。このことから、多孔型の正極集電体８８を用いた場合、スリット型の正極集電体２８を用いた場合に比べ電気抵抗値を低減できる効果は小さくなると言える。

（１０）スリット型の正極集電体２８の電気抵抗値は０．０３１３ｍΩであり、多孔型の正極集電体８８の電気抵抗値は０．０２９３ｍΩであり、正極集電体の部分における電気抵抗値は、スリット型と多孔型とでほぼ同じ値となっていた。一方、正極集電体及び正極接続端縁部を組み合わせた部分の電気抵抗値は、多孔型の場合、０．１１６４ｍΩであったのに対し、スリット型の場合、０．０８８４ｍΩであり、スリット型の方が電気抵抗値は低い。このことから、正極集電体だけでは、スリット型と多孔型とで、電気抵抗値に大差はないが、正極集電体と正極接続端縁部とを組み合わせた場合に、スリット型の正極集電体２８を用いた方が、多孔型の正極集電体８８を用いるよりも電気抵抗値を２４％低減でき、電気抵抗値の低減効果に有利であることがわかる。スリット型の正極集電体２８は、正極接続端縁部３２と多くの箇所で接することができるので、電流を比較的広い範囲で比較的均等に流すことができる。その結果、電気抵抗値を低減することができ、電池の高率充放電特性の向上に寄与する。スリット型の正極集電体２８においては、スリットの長さをなるべく長くし、より多くの箇所で正極接続端縁部３２と接触できるようにすると、電気抵抗値をより低減させることができると考えられる。

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

Claims

負極端子を含む有底円筒状の外装缶と、
正極端子を含み、前記外装缶の上端開口を封止している封口体と、
正極及び負極がセパレータを介して重ね合わされ渦巻き状に巻回されてなり、前記外装缶内にアルカリ電解液とともに収容されている円柱状の電極群と、
前記電極群の一端面から突出した前記正極の端縁部に接続されている集電体と、
前記集電体と前記封口体とを接続する集電リードと、を備え、
前記集電リードは、前記封口体に接続されている矩形状の頂壁部と、前記頂壁部の対向する一対の側縁から前記集電体へ向かって延びる一対の側壁部と、前記側壁部の先端縁に設けられており、前記頂壁部と対向する一対の脚部であって、前記集電体に接続されている脚部と、を含み、
前記脚部は、前記側壁部における前記先端縁の両端部よりも外側に延出する延出部を有しており、
前記側壁部は、前記頂壁部から前記脚部へ向かう方向の長さが、前記封口体と前記集電体との間の長さとほぼ同じであり、
前記集電リードを構成する材料をａ材料とし、前記集電体を構成する材料をｂ材料とした場合、前記ａ材料の変形抵抗Ａと、前記ｂ材料の変形抵抗Ｂとの関係が、Ａ＜Ｂの関係を満たしている、円筒形アルカリ二次電池。
前記Ａ＜Ｂの関係を満たすために、前記ａ材料の厚さに比べ、前記ｂ材料の厚さを厚くした、請求項１に記載の円筒形アルカリ二次電池。
前記Ａ＜Ｂの関係を満たすために、前記ａ材料の硬度に比べ、前記ｂ材料の硬度を高くした、請求項１に記載の円筒形アルカリ二次電池。
前記Ａ＜Ｂの関係を満たすために、前記ａ材料を純Ｎｉとし、前記ｂ材料をＮｉめっき鋼とした、請求項１に記載の円筒形アルカリ二次電池。
前記側壁部は、前記集電体と前記封口体とが近づく方向へ圧縮応力を受けたときに、局所的な変形を促進する変形促進部を含む、請求項１〜４の何れかに記載の円筒形アルカリ二次電池。
前記集電体は、前記電極群に向かって突出する突起を有している、請求項１〜５の何れかに記載の円筒形アルカリ二次電池。
前記突起は、前記集電体の板面に形成された切欠の縁部に設けられたバリである、請求項６に記載の円筒形アルカリ二次電池。