JPH0410361A - 角形密閉電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は、角形密閉電池を製造する方法の改良に関し
、とくに、発電素体を金属ケースに挿入する工程の改良
に間する。

【従来の技術】

従来、角形密閉電池は下記の工程で製造されている。 ■　陽極板と陰極板とを、絶縁性のセパレータを介して
積層して発電素体とする。 ■　発電素体を、底が閉寒された金属ケースに入れる。 ■　金属ケースの開口部に封口蓋体をセットする。 ■　封口蓋体と金属ケースとを、レーザー溶接、あるい
は、カシメ等で連結して金属ケースを密閉する。

【発明が解決しようとする課題】

ところが、この方法で角形密閉電池を製造すると、内部
短絡する確率が増加し、さらに、容量が減少する確率も
高くなる欠点があった。それは、発電素体を金属ケース
に挿入するときに、極板寸法のバラツキ、極板の組合せ
のバラツキ等が原因で、発電素体の活物質が脱落す・る
ことか原因である。活物質の脱□落は、特に発電素体の
積層面で発生し易い。脱落した活物質は、陽極板と陰極
板とに接触して内部短絡させる。また、発電素体から活
物質が脱落すると、容量が減少する。 ところで、この明細書において、「発電素体の積層面」
とは、発電素体の極板の積層が見える面を意味するもの
とする。 この欠点を解決するために、金属ケースを独得の形状と
する角形密閉電池が開発されている（特開昭６４−７１
０５６号公報）。この公報に記載されている角形密閉電
池は、金属ケースを凸レンズ状に湾曲させている。すな
わち、金属ケースの、発電素体の積層面と対向する面を
、中央凸に湾曲している。この構造の金属ケースは、発
電素体の積層面が強い押圧力で接触せず、発電素体を金
属ケースに挿入するときにおける活物質の脱落を防止で
きる。 しかしながら、この形状の角形密閉電池は、金属ケース
が独得の形状をしているので、製造コストが高くなる欠
点がある。 この発明は、さらにこの欠点を解決することを目的に開
発されたもので、この発明の重要な目的は、活物質の脱
落を防止して、発電素体を金属ケ・−スに挿入できる角
形密閉電池の製造方法を提供するにある。

【課題を解決する為の手段】

この発明の角形密閉電池の製造方法は、前述の目的を達
成するために、下記の工程で角形密閉電池を製造する。 （ａ）　　陽極板１と陰極板２とがセパレータ３を介し
て積層された発電素体４の底面および積層面４Ａを、コ
テ状の金属カバー板５て被う工程。 （ｂ）　　発電素体４と金属ケース６とを一体化するた
めに、一方の電極の露出部を金属カバー板５に溶接する
工程。 （ｃ）　　金属カバー板５て被われた発電素体４を、負
極端子を兼ねる金属ケース６に挿入する工程。

【作用】

この発明の角形密閉電池の製造方法は、発電素体４の底
面と積層面４Ａとを、コテ状の金属カバー板５で被い、
この状態で金属ケース６に挿入している。また、一方の
電極を金属カバー板５に溶接した状態で、発電素体４を
金属ケース６に挿入している。 このため、発電素体４の積層面４Ａを金属カバー板５で
保護して金属ケース６に挿入でき、さらに、発電素体４
と金属カバー板５とを連結して一体構造として金属ケー
ス６に挿入することができる。 この状態で金属ケース６に挿入される発電素体４は、活
物質の脱落し易い積層面４Ａを、金属ケース６に摺動さ
せることなく挿入できる。また、陽極板ｌと陰極板２の
いずれか片方の電極を金属カバー板５に溶接することに
よって、位置ずれしない状態で発電素体４を金属ケース
６に挿入できる。 このため、発電素体を金属ケースに挿入するときにおけ
る、活物質の脱落を防止できる特長がある。

【実施例】

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。但
し、以下に示す実施例は、この発明の技術思想を具体化
する為の方法を例示すものであって、この発明の角形密
閉電池の製造方法は、製造する角形密閉電池の形状、構
造、配置を下記のものに特定するものでない。この発明
の角形密閉電池の製造方法は、特許請求の範囲に記載の
範囲に於て、種々の変更が加えられる。 更に、この明細書は、特許請求の範囲が理解し易いよう
に、実施例に示される部材に対応する番号を、　「特許
請求の範囲の欄」、　「従来の課題を解決する為の手段
の欄」および「作用の欄」に示される部材に付記してい
る。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の
部材に特定するものでは決してない。 第１図は、発電素体４を金属ケース６に挿入する状態を
示している。角形密閉電池は下記の工程で製造する。 ■　陽極板１と陰極板２とを、絶縁性のセバレータ３を
介して積層して角柱状の発電素体４とする。 第１図に示す発電素体４は、Ｕ字状に折曲されたセパレ
ータ３で陽極板１を被覆し、セパレータ３の間に陰極板
２が積層された構造をしている。 ■　発電素体４の底面と積層面４Ａとを金属カバー板５
で被覆する。 金属カバー板５は、発電素体４の底面と積層面４Ａとを
被覆できるように、金属板をコ字状に折曲している。金
属カバー板５には、例えば、０゜１〜０−　４ｍｎ＋の
金属板が使用される。 金属カバー板５は、積層面４Ａと底面のほぼ全面を被覆
する。したがって、金属カバー板５は、積層面４への幅
に等しい幅に加工されている。 また、コ字状に折曲された金属カバー板５の垂直面の高
さは、積層面４Ａの高さにほぼ等しく調整される。 ■　陰極板２の露出部（図示せず）を金属カバー板５に
溶接する。陰極板２に露出部を設けるには、陰極板２を
３層構造とし、その芯材を突出させるのが良い。発電素
体４は、陰極板２の露出部を、好ましくは、発電素体４
の底面と積層面４Ａとに設け、底面と積層面の芯材露出
部を金属カバー板５に溶接する。 ただ、この発明は露出部を金属カバー板に溶接する位置
を特定するものでない。このため、陰極板の露出部は、
底面の一部、あるいは、積層面の一部で金属カバー板に
溶接することも可能である。 さらに、この発明は、金属カバー板に溶接する電極を陰
極板に特定するものではない。図示しないが、陽極板の
露出部を金属カバー板に溶接することも可能である。 ■　金属カバー板５が溶接された発電素体４を、金属ケ
ース６に挿入する。金属ケース６は、底が閉塞されて上
面が開口された形状に加工されている。 ■　金属ケース６内に電解液（図示せず）を注入する。 ■　金属ケース６０間口部に封口蓋体（図示せず）をセ
ットする。 ■　封口蓋体の周囲を、レーザー溶接して、これを金属
ケース６に溶接する。 ところで、第１図に示すように、陽極板１と陰極板２と
を積層した発電素体４は、陽極板１を集電板でもって陽
極端子に接続する。 陽極板１に集電板を溶接する構造を第２図に示している
。この図に示すように、積層された陽極板１は、芯材露
出部８を同じ高さに突出させ、これに帯状の金属板であ
る集電板７を溶接している。 集電板７は、図示しないが、陽極端子に溶接される。 発電素体４は、陽極板ｌの芯材露出部８を集電板７に溶
接した状態で金属ケース６に挿入される。 この場合、角形密閉電池は、電池性能を維持するために
、金属ケース６に挿入された発電素体４は、積層方向に
圧力（以下、この圧力を構成圧力と記述する）がかかっ
ている。 構成圧力は、無加圧状態の発電素体４の積層方向の厚み
を、金属ケース６の内寸よりも厚めに設定し、発電素体
４を積層方向に圧縮しながら金属ケース６に挿入して得
ている。 このように、構成圧力がかかる状態で金属ケース６に挿
入される発電素体４は、これを金属ケース６に挿入する
ときに、発電素体４の上部が、他の部分に比較して変形
し難くなる。それは、集電板７が変形し難いことが理由
である。このため、発電素体４を金属ケース６に挿入す
るときに、第３図に示すように上部が広がった形状とな
り、金属ケース６に挿入できない″挿入不良”が発生す
る。 また、この状態で無理に挿入すると、最外極板が金属ケ
ース６の開口部周縁に強くこすり付けられるために、活
物質の脱落が発生した。活物質の脱落は、内部短絡や容
量不足の原因となる。 この弊害は、第４図ないし第６図に示す形状の集電板７
を、第７図に示すように使用して解消できる。 これ等の図に示す集電板７は、発電素体４の電極板に溶
接される面を、極板の積層方向に沿って、波形あるいは
凹凸状に折曲している。 この形状の集電板７を使用すると、第７図に示すように
、発電素体４を四角柱の状態として金属ケース６に挿入
できる。それは、発電素体４を積層方向に押圧して多少
薄く変形するときに、集電板７が極板の厚み方向に収縮
できることが理由である。 このため、この構造の集電板７を使用すると、発電素体
４を金属ケース６に挿入するときに発生する挿入不良を
低減でき、また、これによって発生する容量不良や内部
短絡を防止できる特長がある。 第１表は、第７図に示す形状の集電板７を使用した角形
密閉電池と、第２図に示す形状の集電板７を使用した角
形密閉電池の不良率を示している。 （以下余白） 第１表　　極板群挿入不良 この表に示すように、波形あるいは凹凸状に折曲した集
電板を使用する角形密閉電池は、不良率を６分の１に減
少できる。 ざらにまた、角形密閉電池は、複数個を一体化してこれ
を直列に連結して組電池として使用することがある。 この場合、第８図及び第９図に示すように、角形密閉電
池９を陽極キャップ１０と収縮チューブ１１とで被覆し
ている。すなわち、角形密閉電池９の上端に合成樹脂や
紙等で作られた絶縁性の陽極キャップ１０をかぶせ、こ
れを収縮チューブ１１に挿入した後、収縮チューブ１１
を加熱して収縮させている。 この状態で被覆された角形密閉電池は、下記の工程で組
電池とされる。 ■　複数の角形密閉電池を横に並べる。第１０図と第１
１図に示す組電池は、３個の角形密閉電池９を横に並べ
ている。 ■　隣接する角形密閉電池９の、陽極端子と、陰極端子
とをリート板１２で接続し、各角形密閉電池９を直列に
接続する。 ■　リード板１２で接続した角形密閉電池９を、外装チ
ューブ１３に入れ、外装チューブ１３を収縮させて一体
的に連結する。外装チューブ１３には、熱収縮チューブ
を使用する。 この工程で組電池を製造すると、１本の電池を、陽極キ
ャップ１０と収縮チューブ１１とで被覆するのでコスト
が高くなり、生産の作業性が悪い欠点がある。 この欠点は、第１２図に示す電池収納ケース１４を使用
して解消できる。この図に示す電池収納ケース１４は、
紙や合成樹脂板等の絶縁薄板を裁断して製作される。 電池収納ケース１４の展開図を第１３図に示している。 この図に示す電池収納ケース１４は、所定の間隔で折曲
隔壁】５を設けている。折曲隔壁１５の間隔は、この間
に角形密閉電池９を嵌入てきる距離に調整されている。 また、電池収納ケース１４の上下縁には、角形密閉電池
９の陽極端子の突出孔が開口された陽極蓋１６を設けて
いる。 電池収納ケース１５の陽極蓋１６と折曲隔壁１５とを９
０度折曲し、第１２図に示すように、これ等の間に角形
密閉電池９を収納し、これを外装チューブ（図示せず）
に入れ、外装チューブを収縮して組電池とする。 このように、電池収納ケース１４を使用して組み立てた
組電池は、簡単な工程で能率よく多量生産できる特長が
ある。それは、角形密閉電池を、陽極キャップと収縮チ
ューブとで被覆する工程を、１工程に簡素化できること
が理由である。 また、この構造の電池収納ケースを使用すると、角形密
閉電池を一定の方向に挿入でき、しかも、定位置に正確
に収納でき、さらに、組電池の外形寸法精度を高くでき
る特長もある。 ざらにまた、角形密閉電池は、内部のガスを放出する安
全装置として安全弁が設けられる。安全弁は、電池が内
部で発生した高圧ガスで破壊されるのを防止するもので
ある。密閉電池は、逆充電や、大電流による過充電にす
ると電池内で多量のガスが発生する。発生したガスはガ
ス消費反応で消費される。ところが、ガスの発生量が多
すぎると、ガス消費反応が追従出来なくなり、内圧が上
昇して電池が破壊されることになる。安全弁は、上昇し
た内圧を逃がすために設けられるものである。 安全弁が確実に作動すると、電池の破壊は防止できる。 しかしながら、衝撃で安全弁の作動圧力値が変動すると
、電池が破壊することがある。安全弁の作動圧は、電池
を落下させる等の衝撃で変動する。それは、第１４図に
示すように、安全弁を金属ケースの間口部を閉塞する封
口蓋体１７に設けているからである。 第１４図に示す封口蓋体１７は、封口体１７Ａと、端子
キャップ１７Ｂと、弾性弁体１７Ｃとを備えている。封
口体１７Ａはガス抜孔１７Ｄが間口されている。 この構造の安全弁は、ケース内のガス圧が低いときには
、安全弁が弾性弁体１７Ｃに押圧されて密閉されている
。ケース内のガス圧が上昇すると、ガス圧で弾性弁体１
７Ｃが押し上げられ、ガス抜孔１７Ｄが間口して内部の
ガスが排気される。 この構造の安全弁は、落下環の衝撃で端子キャップ１７
Ｂが変形されると、弾性弁体１７Ｃが圧縮されて正常な
作動圧で開弁じなくなる。 この欠点を解消する封口蓋体１７を第１５図に示してい
る。この図に示す封口蓋体１７は、端子キャップ１７Ｂ
の内側に、硬質プラスチック形材１８を内蔵させている
。硬質プラスチック形材１８は、第１６図に示すように
、不飽和ポリエステル等の硬質の合成樹脂でＨ形に成形
されている。 硬質プラスチック形材１８は、第１５図に示すように、
端子キャップ１７Ｂの内面に接して内蔵される。したが
って、硬質プラスチック形材１８の外幅は、端子キャッ
プ１７Ｂの内部にほぼ等しく成形される。また、硬質プ
ラスチック形材１８の高さは、端子キャップ１７Ｂ内側
の高さにほぼ等しく成形される。 Ｈ形に成形された硬質プラスチック形材１８は、上下の
中間に水平区画壁１９が設けられている。 水平区画壁１９は、端子キャップ１７Ｂの上部に緩衝空
隙２０を設け、下部に弁室２１を形成する。 弁室２１には弾性弁体１７Ｃが内蔵される。 この構造の安全弁を有する封口蓋体１７は、衝撃による
安全弁の作動不良を防止し、安全弁を確実に作動させる
ことができる特長がある。例えは、電池を落下させて、
端子キャップ１７Ｂの先端に衝撃を受け、これが変形し
ても、端子キャップ１７Ｂと硬質プラスチック形材１８
とで設けられた緩衝空隙２０が変形するだけで、弁室２
１は変形しない。また、端子キャップ１７Ｂのコナ一部
に衝撃を受けても、端子キャップ１７Ｂの側面に内接し
ている硬質プラスチック形材１８の補強効果によって変
形を防止できる。 したがって、この構造の密閉電池は、端子キャップに衝
撃を受けても、弾性弁体が変形されることがなく、安全
弁を正確に作動できる特長がある。 この構造の安全弁がどの程度正確に作動するかを試験し
た結果を第２表に示している。この表は、第１４図に示
す構造の電池と、第１５図に示す電池それぞれ１０個を
下記の条件で試験した。 ■　各電池は、１ｍの高さから堅木の上に落下させた。 ■　電池は、端子キャップ１７Ｂが堅木に垂直に当たる
ように落下させた。 ■　電池は、落下させる前と、落下後において、安全弁
が開弁する作動圧力を測定した。 ■　作動圧は、１０個の平均値を算術平均した。 第２表 安全弁装置作動時の電池内圧力（ｋｇ／ｃｍ２）電池の
数をカウントした。 第３表　活物質脱落による内部短絡率 この表に示すように、第１５図に示す構造の安全弁は、
落下の前後で安全弁の作動圧力カ月３ｋｇ／ｃｍ”と一
定で変化しなかった。 このことから、この構造の安全弁を装備する密閉電池は
、端子キャップに衝撃を受けた後、大電流で過充電され
ても、適正な内圧で安全弁が作動する。このため、この
構造の密閉電池は、金属ケースがふくれたり、あるいは
、破壊されるのを効果的に防止できる特長がある。

【発明の効果】

この発明の方法がいかに優れた特長を有するかを第３表
に示している。この表は、従来の製造方法と、この発明
の製造方法とて、同容量の角形密閉電池をそれぞれ１０
０個試作し、内部短絡したこの表から明かなように、こ
の発明の方法で製造された角形密閉電池は、内部短絡を
０％に極限できた。ちなみに、従来の方法で製造した角
形密閉電池は、５％の内部短絡が発生した。 さらに、この発明の方法で製造された角形密閉電池は、
内部抵抗を低くできる特長がある。それは、発電素体の
一方の電極を金属カバー板に溶接し、金属カバー板を集
電に兼用していることが理由である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法で角形密閉電池を製造する状態
を示す斜視図、 第２図は集電板を溶接した発電素体の側面図、第３図は
集電板を溶接した発電素体を金属ケースに挿入する状態
を示す側面図、 第４図ないし第６図は集電板の具体例を示す斜視図、 第７図は第４図に示す集電板を溶接した発電素体を金属
ケースに挿入する状態を示す側面図、第８図は角形密閉
電池を陽極キャップと収縮チューブとで被覆する状態を
示す斜視図、第９図は陽極キャップと収縮チューブとて
被覆された角形密閉電池を示す斜視図、 第１０図及び第１１図は３個の角形密閉電池を外装チュ
ーブで被覆した状態を示す平面図及び側面図、 第１２図及び第１３図は電池収納ケースを示す斜視図及
び展開図、 第１４図および第１５図は安全弁付きの封口蓋体を示す
断面図、 第１６図は第１５図に示す封口蓋体に内蔵される硬質プ
ラスチック形材を示す斜視図である。 ｌ・・・・・・・−・・・・陽極板、 ２・・・・・・・・・・−・陰極板、 ３・・・・・・・・−・・−セパレータ、４・・−・・
・・−・・・・発電素体、４Ａ・・・・・・・・・・・
・積層面、５−・・・・・・・・・・・金属カバー板、
６・・・・・・・・・・・・金属ケース、７・・・・・
・・・・・・・集電板、 ８・・・・・・・・−・・・芯材露出部、９・・−・・
・・−・−・角形密閉電池、１０・−・・・・・・・・
・・陽極キャップ、１１・・・・・・・・・・・・収縮
チューブ、１２・・・・・・・・・・・−リード板、１
３・−・・・・・・・・−外装チューブ、１４・・・・
・・・・・・・・電池収納ケース、１５・・・・−・・
−・−・・折曲隔壁、１６・・・・・・・・・・・・陽
極蓋、１７・−・・・・・・・・・・封口蓋体、１７Ａ
・・・・−・・・・封口体、 １７Ｂ・・−・・・−・・端子キャップ、７Ｃ・・・・
・・・・・弾性弁体、 ７Ｄ−・・・・−・・・ガス抜孔、 ８・−・・・・・・・・−・硬質プラスチック形材、９
・・・・・・−・・・・・水平区画壁、０−・・・・・
・・・・・・緩衝空隙、１・−・・・−・・・・・・弁
室。 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 下記の工程からなる角形密閉電池の製造方法。 （ａ）陽極板１と陰極板２とがセパレータ３を介して積
   層された発電素体４の底面および積層面４Ａを、コ字状
   の金属カバー板５で被う工程。 （ｂ）一方の電極板の露出部を金属カバー板５に溶接す
   る工程。 （ｃ）金属カバー板５で被われた発電素体４を、負極端
   子を兼ねる金属ケース６に挿入する工程。