JPH09161837A - 円筒型電池 - Google Patents

円筒型電池

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JPH09161837A JP7317775A JP31777595A JPH09161837A JP H09161837 A JPH09161837 A JP H09161837A JP 7317775 A JP7317775 A JP 7317775A JP 31777595 A JP31777595 A JP 31777595A JP H09161837 A JPH09161837 A JP H09161837A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 円筒型電池の電極からのリード部取り出し構
造として、タブレス方式では電極部の活物質充填量が減
少し、電極と電槽との電気的接続にも2度の溶接工程が
必要である。さらに、負極と電槽との接触による通電方
法は接触抵抗が増大する。さらに生産性を向上させる上
でも制約があった。 【解決手段】 負極の左右両端部に無地部1,2を一体
に同じ向きに設け、渦巻状に捲回を開始する一方のリー
ド部は短く、他方の捲回終端側のリード部を長くしてと
もに渦巻状電極群の中央空間に臨ませ、この1,2の部
分を電槽6の内底部に溶接した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は円筒型電池、とくに
アルカリ蓄電池の電極からのリード部の取出しに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】各種の電源として広く使われている電池
としては鉛蓄電池、アルカリ蓄電池があり、これに最近
ではリチウム二次電池が加わった。これら電池は高信頼
性、小形軽量化が可能などの理由で、小型は各種ポ−タ
ブル機器用に、大型は産業用として使われてきた。これ
らに使われる電極としては鉛蓄電池では酸化鉛極と鉛極
が、アルカリ電池では正極にニッケル極、負極にはカド
ミウム極や水素吸蔵合金極が用いられ、リチウム二次電
池ではリチウム金属酸化物極や、黒鉛極などがある。
【0003】またその製法としては鉛蓄電池やカドミウ
ム極、水素吸蔵合金極に代表されるペースト極、ニッケ
ル極、カドミウム極、水素吸蔵合金極などに採用されて
いる焼結式、それに同じく粉末加圧式や発泡式などもあ
る。
【0004】ところで電極の製法としてペースト式は、
その製法が簡単なことから低価格が期待できる。鉛蓄電
池でのペースト調整は一般に硫酸と水のみで結着剤は用
いないが、その他の電極ではポリビニルアルコール、カ
ルボキシメチルセルロース、ポリエチレン、ポリ塩化ビ
ニル、スチレン−ブタジエン系ゴム、フッ素樹脂などが
結着剤として用いられる。また電極の芯材としては導電
性多孔体が主に用いられ、これにはエキスパンドメタ
ル、スクリーン、パンチングメタルなどがある。
【0005】電池構造も円筒密閉型が多く、正極と負極
をセパレータを介して渦巻状に捲回して電槽に挿入する
方式が一般的である。さらに端子の取り出し法として
は、正極は一般にリボン状リード板(タブ)を電槽蓋に
溶接する、あるいは正極上部に活物質を含まない無地部
を形成し、ここに円板状集電体を直接溶接する、いわゆ
るタブレス方式がある。
【0006】一方負極も同じであって、リボン状リード
板を電槽内底部に溶接するか、あるいは負極下部に沿っ
て活物質を含まない無地部を形成し、ここに円板状集電
体を直接溶接するタブレス方式がある。さらに負極では
電槽(ケース)それ自体を負極端子としているので、電
槽に接する最外周部分の負極をリードとして利用するこ
とも多い。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、タブレス方式
は、集電性がよく高放電には向いているが、極板の長手
方向の上面及び下面に無地部を設けなければ集電体の溶
接ができない。この無地部のため電極の単位体積に挿入
できる活物質は電池の形状によって若干異なるものの、
無地部のないものに比べて3〜10パーセント少なくな
り、電極体積当たりの容量密度が低下する。また集電端
子を取り出す場合、極板の長手方向に設けた無地部に集
電体を溶接し、更にこの集電体とケースを溶接するため
に2回のスポット溶接を行うことになる。従って操作が
複雑で、溶接部の抵抗が増える原因ともなっている。
【0008】また、渦巻状に電極群を捲回し、電池のケ
ースと接触した負極の最外周部分を端子として利用する
方式は、直接ケース内面と接触する部分が負極の芯材で
はなく、芯材に塗着した負極活物質であるため、負極と
ケースとの接触抵抗が高くなる欠点が発生していた。
【0009】本発明は上記問題を解決することを目的と
し、とくに負極端子の取り出し構造を改良するものであ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、正極、負極、
セパレータからなる電極群を渦巻状に捲回して電槽に収
納した円筒型電池において、多孔性芯材に活物質層を持
つ負極の左右両端部には活物質層がない無地部を同じ向
きに形成し、捲回を開始する一端部の無地部は、捲回し
た電極群の中心空間に達する程度の長さとし、他端部の
無地部は電極群の半径に溶接部を加えた長さとして、電
槽挿入後に両無地部を電槽底部に溶接したものである。
リード片として好ましい無地部の形成法としては、両端
に無地部を有するフープ状の多孔性芯材に活物質層を塗
着等で形成した負極において、渦巻状に捲回を開始する
一端部の無地部は、渦巻状に捲回した後電極群の中心空
間に達する程度の長さに連続的に裁断し、終端側他端部
の無地部は電極群の半径長さに溶接部を加えた長さに連
続的に裁断することである。この場合、用いる多孔性芯
材は強度、価格の点でパンチングメタルが最も優れてい
る。このような構成とすることで、渦巻状電極群の上下
両端に芯材無地部を形成し、ここに円板状集電体を溶接
する、ダブレス方式のように活物質の充填量が減少した
り、集電体の溶接とリード部の電槽への溶接といった2
度の煩雑な溶接工程が不要となる。また負極の端部と電
槽内壁とを接触させて通電を保つ方式のような接触抵抗
の増大をも防止できる。さらにフープ状の芯材の両端に
設けたフープ送り用の無地部をリード部の形成に利用で
きるので無地部に無駄がない。さらにまた電極の長さ方
向にリード部の2倍幅の無地部を形成しておけば、電極
形成に幅広いフープを用いることができるので、生産性
も向上する。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1記載の発明は、
極板群を渦巻状に捲回して電槽に収納した円筒型電池に
おいて、多孔性芯材に活物質層を持つ負極の左右両端部
には活物質層がない無地部を同じ向きに形成し、捲回を
開始する一端部の無地部は、捲回した後電極群の中心空
間に達する程度の長さとし、他端部の無地部は電極群の
半径に溶接部を加えた長さとして、電極群の電槽挿入後
に両無地部の先端を電槽底部に溶接することでダブレス
方式のような活物質の充填量が減少したり、電極と電槽
との電気的接続のために煩雑な2度の溶接工程が不要と
なり、負極と電槽との電気的接続部の抵抗の増大も防止
できる。
【0012】請求項2記載の発明は、両端に無地部を有
するフープ状多孔性芯材に活物質層を形成した負極にお
いて、電極として渦巻状に捲回を開始する側の一端部の
無地部は、捲回した後電極群の中心部に達する程度の長
さに連続的に裁断してリード部とし、他端部の無地部は
電極群の半径寸法に必要な溶接部を加えた長さに連続的
に裁断してリード部としたものであり、請求項1の効果
の他にリード部を一体に設けた電極の生産性の向上も可
能になる。
【0013】請求項3に記載の発明は、芯材としてパン
チングメタルを使うものであり、これが生産上最も好ま
しく、請求項4に記載のように対象電池としてはアルカ
リ蓄電池、負極がとくにカドミウム極か水素吸蔵合金極
の場合に、本発明は最も有効性を発揮する。
【0014】
【実施例】以下本発明による実施例について、図面を参
照しながら説明する。
【0015】図1が本発明のリード部を一体に裁断して
得られた負極の一例である。図1において1と2は左右
の両端に同じ向きに延出するように設けられたそれぞれ
無地部であり、3はパンチングメタルからなる多孔性芯
材に塗着形成された活物質層である。1が捲回を開始す
る側のリード部をなし、2が捲回終端側のリード部をな
している。
【0016】図2は、この負極と公知の上縁部に無地部
を設けた帯状の正極とセパレータを組合せ、渦巻状に捲
回して構成した円筒型電池の断面図である。図2におい
て、3が負極、4がセパレータ、5が正極、6が電槽と
してのケースである。ここでの負極のリード部は、図1
の1の部分が1であり、図1の2の部分が2である。1
と2は先端が重ね合わされて、電槽底部にスポット溶接
されて一体化している。図2で明らかなように図1の1
の無地部はスポット溶接するのに必要な長さが、また図
1の2は電極群の半径寸法にスポット溶接するのに必要
な長さを加えた長さが本発明の渦巻状電極群を電槽内に
挿入して溶接一体化する上で必要な条件である。したが
って図1の2の端子の長さは、電池群の外形寸法すなわ
ち半径寸法によって決まる。なお正極のリード部の接続
法には特に限定はないが、ここではタブレス方式を示し
ている。図中7が円板状集電体であり、8が正極端子を
上面に取付けた蓋である。
【0017】具体的な電池の組立法としては、渦巻状に
捲回した電極群の、左右の負極リード部を電槽に入れる
前に短いリード部1を電極群の中央空間に臨むように折
り曲げ、次に長いリード部2を同じく中央空間に向けて
直角に折り曲げ、1,2を重ね合わせてからケースに挿
入する。次工程では、電極群の中央空間より溶接用の棒
状電極を挿入して、負極の重なったリード部とケース内
底部とをスポット溶接して一体にする。続いて正極の集
電板7に設けたリード部9を蓋8の裏面と溶接を行い、
電解液を注液した後、ケース開口部を蓋8で封口する。
10は絶縁ガスケットである。
【0018】図3はフープ状に連続した多孔性芯材から
連続的に裁断して負極とその左右両端に無地部を一体に
形成している製造の状態を示す。図3において1と2は
芯材の左右両端に設けられた無地部であり、多孔性芯材
と一体に形成されている。3は多孔部に塗着した活物質
層である。1が捲回を開始する側のリード部をなし、2
が捲回終端側のリード部である。したがって電極部の長
さと両端のリード部をなす無地部の長さが一致すれば無
地部に無駄はない。また電極長さが長く電極群の半径寸
法が大きい場合は終端側の無地部2は継ぎ足して長くす
る必要があり、逆に電極群の半径寸法が小さい場合は2
の長さを短くする。なお図3は負極フープは1列の電極
を裁断する例であるが、電極部間の無地部の幅を切り出
すリード部の2倍にすれば、2列同時に所定寸法で左右
にリード部をなす無地部を設けた負極を製造することが
可能である。
【0019】図4は比較のための電池の断面図の1例で
あり正極、負極とも集電体およびリード部はタブレス方
式である。図4において,3が負極、4がセパレータ、
5が正極、6が電槽としてのケースである。11が負極
の活物質が存在しない無地部であり、これは円板形の一
括集電板12に溶接され、集電板中央部がケース6の内
底部と溶接されている。なお正極側の集電構造は図2の
例と同様である。この両電池を比較した場合、正極側の
リード部取り出しは同じであるが、負極側のリード部取
り出し構造が異なり、活物質の充填量が比較の電池Bで
は本発明のAよりも約5%少なかったので、容量バラン
スや負極によるガス吸収能を維持するため正極の容量も
それだけ少なくせざるをえなかった。つまり単1型ニッ
ケル−カドミウム電池で調べたところ、本発明のAはB
よりも5%高容量であった。また電池Bでは負極リード
部での溶接不良により充放電で異常な電圧を示すものが
10000個中7個とわずかにあったが、Aでは皆無で
あった。また、電池Aは負極の最外周部をケース内壁に
接触させて通電を保つ方式の電池Cと電圧特性を比較し
たところAはCよりも1C放電で平均電圧がO.3〜
0.5V高く優れていた。
【0020】
【発明の効果】このように電極群を渦巻状に捲回して電
槽内に収納した円筒型電池において、多孔性芯材に活物
質層を持つ負極の左右両端部に活物質層がない無地部を
同じ向きに形成し、捲回を開始する一端部の無地部は、
渦巻状に捲回した後の極板群の中心空間に達する程度の
長さとし、他端部の無地部は電極群の半径寸法に溶接部
を加えた長さとし、電極群の電槽挿入後に両無地部先端
を電槽内底部に溶接することにより、タブレス方式のよ
うな電極部の活物質充填量が減少したり、電極群と電槽
の接続のために2度の溶接をする必要がなく、1度の溶
接でこと足りて電池の生産性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のリード部を電極部と一体に裁断して得
られた負極の一例を示す図
【図2】同負極と正極とセパレータを渦巻状に捲回して
構成した円筒型電池の断面図
【図3】フープ状の多孔性芯材から連続的に所定寸法の
負極とその左右両端のリード部を一体に裁断している状
態を示す図
【図4】比較のための正、負極ともタブレス方式の集電
構造をもった円筒型電池の断面図
【符号の説明】
1 捲回を開始する一方の負極リード部 2 捲回の終端側の負極リード部 3 負極 4 セパレータ 5 正極 6 電槽 7 正極の集電板 8 蓋 11 負極の活物質の含まれていない層 12 負極の集電板

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】正極、負極、セパレータからなる電極群を
    渦巻状に捲回して電槽に収納した円筒型電池であって、
    多孔性芯材に活物質層を持つ負極の左右両端部には活物
    質層がない無地部を同じ向きに設け、捲回を開始する一
    端部の無地部は、電極群の中央空間に臨む長さとし、他
    端部の無地部は電極群の半径に溶接部を加えた長さとし
    て、これら両無地部は電槽底部に溶接されていることを
    特徴とする円筒型電池。
  2. 【請求項2】左右両端部に無地部を有するフープ状多孔
    性芯材に活物質層を形成した負極において、正極とセパ
    レータとともに捲回を開始する一端部の無地部は捲回し
    た後電極群の中心部に達する程度の長さに連続的に裁断
    され、他端部の無地部は電極群の半径に溶接部を加えた
    長さに連続的に裁断されて得られたものである請求項1
    記載の円筒型電池。
  3. 【請求項3】多孔性芯材がパンチングメタルであり、そ
    の左右両端部に無地部が一体に形成されている請求項1
    記載の円筒型電池。
  4. 【請求項4】円筒型電池がアルカリ蓄電池であり、負極
    がカドミウム極または水素吸蔵合金極である請求項1記
    載の円筒型電池。
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