JPH0766799B2 - 蓄電池端子部の気密形成法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、蓄電池端子部の気密形成法に関する。

〔従来の技術〕

従来の密閉蓄電池端子部の気密形成法は、次の通りであ
る。

第４図のように電槽蓋Ａに穿設した極柱挿通用孔Ｂに、
電池の極板群のうち一方の極性の複数枚の極板を接続す
るための基板Ｃの上面より垂直に延びる端子用極柱Ｄ
を、その中心で挿通せしめ、その挿通した端子用極柱Ｄ
と該極柱挿通用孔Ｂを囲撓する蓋孔周壁ａとの間を電気
絶縁し、且つ気密に封口するべく、その極柱Ｄの外周と
該蓋孔周壁ａとの間に電気絶縁材である筒状セラミック
材Ｅを介在させ、該極柱Ｄと該筒状セラミック部材Ｅの
内周面とを互いに気密にろう付けＦし、該筒状セラミッ
ク絶縁材Ｅの外周面と、該蓋孔周壁ａに外周端部h₁を溶
接Ｇなどで気密に結着した環状金属フランジＨの内周端
部h₂とを互いに気密にろう付けＩする。これにより気密
な端子部Ｓを形成している。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の上記の蓄電池端子部の気密形成法において、該端
子用極柱Ｄと該筒状絶縁材Ｅの内周面とをろう付けＦす
る際、極柱はろう付け時の高熱を受けて径方向に熱膨脹
する。特に蓄電池を大容量化のため、該極柱の径をこれ
に応じて大きくする必要がある場合は、その径を増大す
れば、そのろう付け接合時の高熱によりその径方向の膨
脹率がそれだけ大きくなり、その大きい膨脹力でその外
周の筒状絶縁材Ｅを押圧し、これによりクラックを生ぜ
しめる不都合をもたらす。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記従来の不都合を解消し、安易な作業で円
滑且つ確実に端子用極柱と該筒状絶縁材とのろう付けを
行い得るようにし、大容量の蓄電池の製造に適した蓄電
池端子部の気密形成法を提供するもので、電池蓋に設け
た極柱挿通用孔に挿通せしめた端子用極柱を、有底の筒
状極柱に形成すると共に該筒状極柱の筒状壁を、その外
周に配置した筒状の無機質電気絶縁材の内周面全面と対
向させて配置し、その筒状壁の外周面と該筒状の無機質
電気絶縁材とを気密にろう付けした後、該筒状極柱に筒
状壁で囲まれた上面開放の柱状凹孔内に、その底面に薄
層に施したろう材を介して、柱状コア部材を装填し、次
で加熱により該ろう材層の溶融を介して該筒状壁の底壁
と該柱状コア部材の底面とを互いにろう付けすることに
より、該筒状極柱と該柱状コア部材との一体物から成る
端子に構成して成る。

更に本発明によれば、好ましくは、導電性の更に向上し
た端子を得られるようにした蓄電池端子部の気密形成法
を提供するもので、該筒状壁で囲まれた上面開放の柱状
凹孔内に、その底面に薄層にろう材を介して、柱状コア
部材を、該筒状壁内周面との間にろう材充填用の筒状間
隙を存して装填し、次でその筒状間隙の上端に環状にろ
う材をセットし、次で加熱によりこれらろう材層の溶融
を介して該筒状壁の底面並に内周面と該コア部材の底面
全面並に外周面とを夫々ろう付けすることにより、該筒
状極柱と該柱状コア部材との一体物から成る端子に構成
して成る。

〔作用〕

本発明によれば、端子用極柱を、有底の筒状極柱に形成
すると共にその内部中空の筒状壁を、その外周に配置し
た筒状の無機質電気絶縁材の内周面全面と対向させて配
置し、その筒状壁の外周面と該筒状の無機質電気絶縁材
とを気密にろう付けするので、そのろう付け時の高温に
よる該筒状壁の径方向の熱膨張が、中実の極柱に比し著
しく減少し、その膨脹力によりその外周の筒状絶縁材に
ひゞ割れを生ぜしめることがない。次にその筒状壁の柱
状凹孔内に、その底面に薄層に施したろう材を介して、
柱状コア部材を装填した後、そのろう材を加熱溶融さ
せ、該筒状壁の底面と該コア部材の底面とをろう付けす
る工程において、該コア部材に熱膨張が生じても、その
外周の筒状壁とは分離しているので、その外周面にろう
付けされている筒状絶縁材にその膨脹力は全く或いは殆
どかゝらないので、該筒状絶縁材にクラックを生ずるお
それが全くない。

かゝる良好な状態で、該コア部材の底面全面と筒状壁の
底面とのろう付けがなされ、筒状極柱と該コア部材との
一体物から成る端子、即ち、中実の端子が得られる。上
記ろう付けにおいて、箔状のろう材を使用すれば、これ
を筒状壁の柱状凹孔の底面に置くだけでよく、作業が容
易となる。

上記の本発明において、該柱状コア部材を該柱状凹孔内
に、その筒状壁の内周面との間に筒状間隙を存せしめて
装填した場合には、該筒状間隙の上端に、環状にろう材
をセットした後、加熱溶融によりろう材は、該筒状間隙
内に流入充填され該柱状コア部材の周面と該筒状壁の周
壁とをろう付けでき、この場合も、その柱状コア部材の
熱膨張は、該筒状間隙に吸収され、その筒状壁を介して
その外周面にろう付けの筒状絶縁材に伝わる押圧力は全
く又は殆どなく、筒状絶縁材に亀裂を与えることがな
く、かくして、該柱状コア部材は、その底面ばかりでな
くその周面においても筒状壁と一体の導電性と機械的強
度の増大した安定堅労な端子が構成される。このろう付
けの場合、リング状のろう材を使用することによりセッ
トが容易となる。

上記の構成において、該筒状極柱を腐食性のコバールな
どの金属でその柱状コア部材を、銅、銅を主体の合金な
ど極めて良導電性の従って電気抵抗の極めて小さい而も
周面が耐アルカリ性である中実の極柱端子が得られる。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を第１図乃至第３図に基づき説明
する。

図面で１は、端子用筒状極柱を示す。該筒状極柱１は、
極板群のうちのいずれか一方の極性の複数枚の極板を接
続する基板1aと該基板1aの上面にその中央部を底壁とし
た垂直上方に一体に延びる比較的大径の円筒などの筒状
壁1bとから成る。該筒状極柱１は、コバール（Fe-Ni-Co
合金）などの腐食性金属で作製される。該筒状極柱１
は、ニッケルメッキを施した鉄板、ステンレススチール
板などの金属製蓋２に設けた端子用極柱挿通用孔３にそ
の中心においてその筒状壁1bを挿通させ、その筒状壁1b
の開放上端部を外部に突出せしめて配置される。該筒状
極柱１とその外周の端子用極柱挿通用孔３を囲繞する蓋
孔周壁2aとの間の環状空間を電気絶縁材を介して封口
し、気密に相互に結着するに当たり、先ずその筒状極柱
１と蓋孔周壁2aとの間の筒状空間内に耐熱性セラミック
製絶縁材などの無機質の筒状電気絶縁材４を介入し、該
筒状電気絶縁材４の外周面と蓋孔周縁2aとを次のように
封口する。即ち、コバールなどの耐腐食性の金属製の環
状封口部材５、例えば、断面コ字状に折り曲げた金属製
フランジの外周端5aを前記蓋孔蓋2aに溶接６などで気密
に結着し、その内周端5bを前記の筒状絶縁材４の外周面
に気密にろう付け７する。次で、本発明によれば、該筒
状極柱１外周面とその外周の該筒状絶縁材４内周面とを
環状ろう付け接合８を行なうことにより、本発明の気密
端子部が得られる。更に詳述するに、本発明によれば、
該筒状極柱１の筒状壁1bを、その外周に配設した筒状無
機質電気絶縁材４の内周面全面と対向させて配置し、そ
の筒状壁1bの外周面と該筒状の無機質絶縁材４の内周面
とを気密にろう付け接合８を行うことにより、該筒状壁
の径方向の熱膨張なく円滑良好に本発明の気密端部が得
られる。実施例において、該筒状絶縁材４を下面から支
持するべく、該筒状極柱１の筒状壁1bの外周に広く延び
る基板1aの上面に、内周下端9aで溶接10などにより結着
した筒状のコバールなどの耐アルカリ腐食性フランジ９
の外周上端の棚状支持端部9bにおいて、該筒状絶縁材４
の下部周縁をろう付け７′することにより、該筒状絶縁
材４を下部からも安定に支持固定して、該筒状絶縁材４
と該筒状極柱１との封口結着並に該筒状絶縁材４とその
外周のフランジ５との封口結着を安定堅牢にした。更
に、該筒状極柱１の下部とその外周の該筒状絶縁材４の
下部内周面とを前記のろう材で互いにろう付け８′する
ことが好ましい。上記の全てのろう材は、例えば耐アル
カリ性のAu-Niろう材（Au82.5％）であり、該筒状絶縁
材４の内外周面には、予めMo-Mnなどでメタライジング
を施し、更に、Niメッキを施すことにより、その内周面
で該筒状極柱１の外周面とのろう付け接合及びその外周
面で該筒状フランジ５とのろう付け接合を良好に行える
ようにした。ろう付け作業は、950〜970℃で炉中で行
う。この炉中ろう付け作業を行うとき、該筒状極柱１は
熱膨脹するが、従来の中実の端子用極性と異なり、本発
明によれば、内部が上面開放の柱状凹孔11を有する筒状
壁1bを筒状絶縁材４の内周面全面と対向させてろう付け
するため、同じ高熱を受けてもその径方向の熱膨張率
は、中実の極柱に比し著しく小さくなるので、その膨脹
力により内側からその外周の該筒状絶縁材４にかゝる押
圧力は極めて小さくなり、該筒状絶縁材４にクラックな
どの破損を生ずることが防止される。従って、大容量の
電池を得るため該筒状極柱１の筒状壁1bは、その筒状極
柱１の径を増大させても、中実の極性と異なり、その内
部は凹孔中空11であり、肉薄壁から成るので、その低膨
脹率は増大せず、比較的小さい。従って又、筒状絶縁材
４に対する内側からの押圧力も小さく維持でき、常に、
その外周の筒状絶縁材４にクラックを生ずることなく良
好なろう付け気密結着が保証される。

本発明によれば、このように、内部に柱状凹孔11をもつ
筒状壁1bにおいて筒状極柱１とその外周の筒状絶縁材４
との安定堅牢なろう付けを、該筒状絶縁材４にクラック
に発生なしに行うことができるが、かゝる筒状極柱１の
まゝでは、大容量電池の端子には適さない。本発明によ
れば、この目的を達成するために、次の工程で第２図示
の如く、該筒状極柱１の柱状凹孔11内の底面に、即ち、
筒状壁1bの底壁1c内面に薄層にろう材12を施し、該ろう
材12を介して、該柱状凹孔11内に柱状コア部材13を装填
し、次で加熱炉内で加熱し該ろう材12を溶融し、該筒状
壁1bの底壁1cと該柱状コア部材13の底面とを互いにろう
付けすることにより、該筒状極柱１と該柱状コア部材13
と一体物から成る中実の端子14に構成される。ろう材12
としては、箔状のものを使用し、これを該筒状壁1bの底
壁1cの内面に単に置くことにより薄層ろう材の設置作業
が容易である。ろう材箔の厚さは0.05mm程度で足りる。
該柱状コア部材13は予め該筒状壁1bの内周面に摺接嵌合
し得る程度の小径とするか、該筒状壁1bとの間にろう付
け充填用の筒状間隙を生ずる小径に作製される。いずれ
にしても、該柱状コア部材13と該筒状壁1b内周面との間
に筒状分離層11aを形成する。図示の例は、前者の柱状
コア部材13を該筒状極柱１内に摺接嵌合して筒状分離層
11aが形成した場合を示す。

かくして、上記のろう材12の加熱溶融時の熱で柱状コア
部材13が膨脹しても、その筒状壁1bとの間に筒状分離層
11aを有するので、その膨脹力が、該筒状壁1b外周面に
ろう付け８されている筒状絶縁材４に全く乃至殆ど伝わ
らず、その膨脹力により、該筒状絶縁材４に亀裂などの
損傷を与えることなしに円滑に本発明の中実の極柱端子
14をもつ端子部15の気密形成が得られる。

第３図は、本発明の他の実施例を示す。この実施例は、
本法により、更に機械的強度並に導電性を向上せしめ中
実の極柱端子を構成する場合を示す。即ち、該筒状極柱
１の柱状凹孔11の底面に箔状のろう材12を載置した後、
予め、金属製柱状コア部材13として筒状壁1bへの装填に
おいて、筒状壁1b内周面との間に生ずる筒状分離層11a
としてろう材が充填できる筒状間隙11aが形成できる程
の小径のものに作製したものを、該筒状壁1bの該凹孔11
内にその筒状壁1b内周面との間に該ろう材充填用の筒状
間隙11aを存して装填し、ろう材16を該筒状間隙11aの上
端に環状にセットし、この状態で炉内に入れ、加熱して
底部の箔状ろう材12を加熱溶融して柱状コア部材13底面
と筒状壁1bの底壁1cとをろう付け13すると同時に、環状
ろう材16を加熱溶融してこれを筒状間隙11a内に流下充
填し、その柱状コア部材13とその外周の筒状極柱１の筒
状壁1b内周面とをその高さの略全長に亘りろう付け16し
て、両部材間をその底部から周側間に亘って一体的に結
着して、中実の極柱端子15を得た。このろう材16の加熱
溶融温度により、該コア部材13は熱膨張するが、その外
周にはろう材充填用筒状間隙11aが存するので、その膨
脹力がこれに吸収され、外部の筒状絶縁材４にまで及ぶ
ことが全く乃至殆どないので、このろう付け作業におい
ても該筒状絶縁材４のクラックの発生がなく、最終的に
該筒状壁1bとその内部に充填のコア部材13とが一体とな
った、換言すれば、中実の極柱端子15が従来に比し大径
のものでも従って大容量の蓄電池の端子14として適した
ものが安定堅牢な気密状態で得られる。

該ろう材16は、底部に施したろう材12と同材質のものが
好ましい。前記いずれの実施例においても、該柱状コア
部材13は、コバールでもよいが、導電性の極めて良い、
従って、電気抵抗が極めて低い銅材又は銅を主体とした
合金などが好ましい。

ろう材としては、該柱状コア部材13がコバールなどの比
較的高融点の金属であれば、前記のAu-Niろう材の比較
的高融点のろう材でもよいが、該銅又は銅を主体とした
合金の金属である場合は、溶融温度が比較的低いろう
材、例えばAg-Niろう材を用いてもよい。該柱状コア部
材13としては、その外周を耐腐食性のコバールから成る
筒状壁1bで被覆されて居り、アルカリ電解液との接触の
おそれがないため、耐アルカリ性の不十分であるが、導
電性の特に良い銅系の金属が使用でき、而も、銅その他
の銅系金属を使用した場合は、電気抵抗が小さく、大容
量電池の端子14に構成でき特に有利である。

又、該柱状コア部材13と該筒状壁1bとのろう付け12,16
の温度を、該筒状壁1bとその外周の筒状絶縁材４とのろ
う付温度よりも低くするときは、その熱により、筒状壁
1bと筒状絶縁材４との間のろう付部８が熱劣化すること
を充分に防止できる。例えば、ろう材としてAg-Cuを使
用し、比較的低温の約850℃でろう付け12,16するとき
は、該筒状壁1bの外周面と該筒状絶縁材４とをろう付け
８する約950〜970℃の高温に比し著しく低温度でろう付
けできるので、柱状コア部材13の熱膨張も小さくでき、
而も経済的且つ容易なろう付け作業を行うことができ、
従って、能率的且つ経済的に蓄電池の密封端子を形成で
きる。

該柱状コア部材13とその外周の筒状壁1bとの充填用の筒
状間隙11aは0.5〜1mm程度あれば充分である。尚、柱状
コア部材13の頂部は図示の如く外周に張り出した更に大
径に作製してもよい。

実施例１ 外径6.5mm、内径5.5mm、従って肉厚1mmの円筒状壁をも
つコバール製の筒状極柱を金属蓋板の極柱挿通孔の中心
に挿通突出させ、その筒状壁を、その外周の接合されて
いる筒状セラミック製絶縁材との内周面全面と対向さ
せ、これらの間に、Au-Niろう材を介在させ、炉内で950
〜970℃の温度でろう付けしたが、絶縁材にクラックの
発生が見られなかった。次で、該筒状極柱の筒状壁内部
の柱状凹孔の底面に、即ち、その筒状壁の底壁内面に径
5mmの円形のAu-Cuろう材箔をセットした後、該柱状凹孔
内に径4mmの無酸素Cu製柱状コア部材をその外周に、該
筒状壁との間に0.75mmの筒状間隙を存せしめてその底壁
面の中心に装填し、この状態で、その筒状間隙部上部に
環状にAg-Cuろう材をセットした後、炉内で前記のろう
付け温度より著しく低い約850℃の温度でこれらろう材
を溶融して、該柱状コア部材とコバール製筒状との一体
物から成る端子を気密に且つ電気絶縁を介して結着して
有する電池蓋を得た。即ち、気密な端子部15が得られ
た。そのつつじょうセラミック絶縁材には全くクラック
が見られなかった。

実施例２ 外径7mm、内径5.8mm、従って肉厚1.2mmのコバール製筒
状壁をもつ円筒状極柱とその外周の筒状セラミック製絶
縁材とを実施例１と同様にAu-Niろう材でろう付け接合
後、その筒状壁内部の柱状凹孔の底面に、即ち、その筒
状壁の底壁内面に径5mmの円形のAu-Cuろう材箔をセット
した後、該柱状凹孔内に径4.6mmの銅製柱状コア部材を
その底壁面の中心に装填し、その外周に該筒状壁内周面
との間に存せしめた0.6mmの筒状間隔内にAu-Cuろう材を
溶融充填して銅製柱状コア部材と該コバール製筒状壁と
の一体物から成る端子を気密に且つ電気絶縁を介して結
着して有する電池蓋を得た。その筒状セラミック絶縁材
には全くクラックが見られなかった。

比較のため、外径7mmの中実の極柱とその外周の筒状セ
ラミック製絶縁材とを実施例１と同様にAu-Niろう材で
ろう付け接合した所、その筒状セラミック製絶縁材にク
ラックが発生していた。

〔発明の効果〕

このように、本発明によるときは、電池蓋と該蓋にあけ
た端子用極柱挿通用孔に挿通した端子用極柱との間を、
筒状の無機質絶縁材とろう付け接合とを介して、気密に
封口するに当たり、該端子用極柱を、上面開放の柱状凹
孔の有底筒状極柱に形成し、該筒状極柱の筒状壁を、そ
の外周に配置した筒状の無機質電気絶縁材の内周面全面
と対向させて配置し、その筒状壁の外周面と該筒状の無
機質電気絶縁材とを気密にろう付けするようにしたの
で、そのろう付け時の熱により、筒状極柱が膨脹してそ
の膨脹力で環状無機質絶縁材にクラックを発生するおそ
れを全くなくすことができる。次で、その筒状極柱の筒
状壁内部の柱状凹孔内底面に薄層にろう材をセットした
後、該凹孔内に柱状コア部材を装填し、加熱によりその
溶融ろう材を介して該筒状壁の底面と該コア部材とのろ
う付けを行うことにより、該筒状壁と柱状コア部材とが
一体物となった中実の端子が構成されるので従来の中実
極柱をそのまゝ大径としこれにセラミック製絶縁材をろ
う付けするときに熱膨脹によるクラックの発生がなく円
滑に且つ容易に所望により大径の端子をもつ端子部の気
密形成ができ、従って、大容量の電池に適した大径の端
子の製造が不可能であった従来の欠点を解消できる効果
をもたらし、又筒状壁の径を所望により大径とすること
により、或いは、柱状コア部材として銅などの極めて良
導電性の金属を使用することにより、特に電気抵抗の著
しく低下した極めて良導電性の端子をもたらし、電池の
充放電特性を向上し得られる。又、その製造工程におい
て、柱状コア部材と筒状壁とのろう付け温度を筒状壁と
環状絶縁材とのろう付け温度よりも低い温度で行うとき
は、該筒状壁と該筒状絶縁材とのろう付け接合部に対
し、熱による悪影響を与えることなく、環状絶縁材にひ
ゞ割れなく、而も、良品質の強固なろう付け接合を保持
することができ、安定良好に気密性をもつ端子部を得ら
れる等の効果を有する。

更に、本発明によるときは、上記のように筒状壁の底壁
内面に薄層にろう材をセットした後、該柱状凹孔内に装
填した柱状コア部材とその外周の筒状壁との間の筒状断
絶層をろう材充填用筒状間隙とし、その筒状間隙内に充
填したろう材により該コア部材と該筒状壁とのろう付け
を、前記の底部ろう付けに加えて行うときは、更に、機
械的強度と導電性の向上した極柱端子が得られ、且つ筒
状絶縁材にクラックの発生のない端子部の気密形成が得
られる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明の端子部の気密形成法の１
例を示し、第１図は、その第一工程の端子部の縦断面
図、第２図は、その第二工程の端子部の縦断面図、第３
図は、他の実施例の端子部の縦断面図、第４図は、従来
法の端子部の気密形成法を示す縦断面図である。 １……筒状極柱、1a……基板、1b……筒状壁 1c……底壁、２……蓋、2a……蓋孔周壁 ３……端子用極柱挿通孔 ４……筒状無機質絶縁材、５……環状封口部材 ８……ろう付け部、11……柱状凹孔、中空孔 11a……筒状分離層、筒状間隙 12……底部ろう付け、13……柱状コア部材 14……中実端子、15……気密端子部 16……ろう付け

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電池蓋に設けた極柱挿通用孔に挿通せしめ
   た端子用極柱を、有底の筒状極柱に形成すると共にその
   筒状壁を、その外周に配置した筒状の無機質電気絶縁材
   の内周面全面と対向させて配置し、その筒状壁の外周面
   と該筒状の無機質電気絶縁材とを気密にろう付けした
   後、該筒状壁で囲まれた上面開放の柱状凹孔内に、その
   底面に薄層に施したろう材を介して、柱状コア部材を装
   填し、次で加熱により該ろう材層の溶融を介して該筒状
   壁の底壁と該柱状コア部材の底面とを互いにろう付けす
   ることにより、該筒状極柱と該柱状コア部材との一体物
   から成る端子に構成して成る蓄電池端子部の気密形成
   法。
2. 【請求項２】該筒状壁で囲まれた上面開放の柱状凹孔内
   に、その底面に薄層に施されたろう材を介して、柱状コ
   ア部材を、該筒状壁内周面との間にろう材充填用の筒状
   間隙を存して装填し、次でその筒状間隙の上端に環状に
   ろう材をセットし、次で加熱によりこれらろう材層の溶
   融を介して該筒状壁の底面並に内周面と該コア部材の底
   面全面並に外周面とを夫々ろう付けすることにより、該
   筒状極柱と該柱状コア部材との一体物から成る端子に構
   成して成る請求項１記載の蓄電池端子部の気密形成法。
3. 【請求項３】該筒状凹孔底面に施されるろう材は箔状ろ
   う材であり、該筒状間隙の上端に施されるろう材は環状
   ろう材である請求項１又は２の気密形成法。
4. 【請求項４】該筒状極柱はコバールなどの耐腐食性金属
   から成り、該柱状コア部材は銅などの極めて導電性の良
   い金属から成る請求項１又は２の気密形成法。