JPH09171834A - プリズム形アルカリ蓄電池の製造方法 - Google Patents

プリズム形アルカリ蓄電池の製造方法

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JPH09171834A
JPH09171834A JP8313595A JP31359596A JPH09171834A JP H09171834 A JPH09171834 A JP H09171834A JP 8313595 A JP8313595 A JP 8313595A JP 31359596 A JP31359596 A JP 31359596A JP H09171834 A JPH09171834 A JP H09171834A
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cover
strip
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battery
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Manfred Kilb
キルブ マンフレッド
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Christoph Emmerich GmbH and Co KG
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池の不適当な充電または放電の場合に起こ
る電池内部の圧力の上昇による電池の破裂が防止でき、
重量当たりの高容量を有する、低価格の電池を提供する
ことである。 【解決手段】 本発明は、矩形断面を有するプリズム形
アルカリ蓄電池の製造方法であって、セパレータ（１
２）を介して正極および負極（１０、１１）からなる電
池ユニットと、フィードスルー手段および連結接点（１
６）からなるプラスチック材料のカバー（１４）とを製
造し；プラスチック材料のケーシング（２４）に計量し
た電解液（２５）を充填し；乾燥電極束が吸収により十
分に含浸されかつ電解液がケーシングから流出しないよ
うに、電極ユニットを断続的にかつ中断しながらケーシ
ング中に下げ；カバー（１４）がケーシング（２４）上
に固定されたとき、これら２つの部分を完全に密封する
ことからなる方法である。加えて、電池内部圧力の増加
を防止するために、カバーは、形成凹部（１８）であっ
て、ゴムピン（１９）とプラスチックボール（２１）を
含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は請求項１に述べた方法に関する。
矩形断面、特別な場合には正方形断面を有するプリズム
形蓄電池は、最も蜜に詰め込んだときでさえ、常に自由
空間を必要とする円筒状の丸形電池よりも、装置の部材
において、有効な構造容積を実質的により良い度合いで
使用する。しかし、丸形電池の利点は、介在するセパレ
ータと共にストリップ部分から電極を巻けることであ
る。そのような操作は、その隅にちょうど矩形断面を完
全に充填するのに使用できない。対照的に、更に詳しく
は正極および負極に対する組にそれぞれ平行に連結しな
ければならない個々の電極への連結のために、セパレー
タを介在させた、矩形形態の電極を重ねる操作は高価で
ある。矩形断面を有するプリズム形電池の場合における
更なる困難は、電極用ケーシングと、電極への連結のた
めのフィードスルー手段を有する必要のある囲いカバー
との間の連結にある。このことは、特に、当該分野技術
の状態に従って、ケーシングおよびカバーも表面処理し
た鋼シートまたは他の材料シートからなるときに、当て
はまる。カバーとケーシングの間の連結は、機械的に安
定でなければならないだけでなく、腐食性アルカリ電解
液のために、絶対的な密封の完全性を与える必要があ
る。加えて、安全弁をケーシング内に配置する必要があ
る。安全弁は、電池の不適当な充電または放電の場合
に、その場合に起こる温度の認容できない上昇および電
池内部の圧力の上昇に応答する。更なる要求は、最小の
可能な重量でもって、可能な限り高いプリズム形電池の
容量、および特に、低い価格水準を達成するため、電池
製造におけるできる限り短いサイクル時間に関する。
【０００２】本発明の目的は、矩形断面を有するプリズ
ム形アルカリ電池の製造方法を提供し、上記の困難を克
服しまた述べた要求を満たす。この目的を達成する方法
が、請求項１に述べられている。ニッケルフリース（fl
eece）またはニッケル発泡体（foam）からなるストリッ
プの使用は、一方では、貼り付け（pasting）により活
性物質を信頼性よくまた容易に導入することを可能にす
る。その操作においては、非常に長いストリップを自動
製造ラインで処理でき、このラインはストリップの選択
的貼り付けを行うだけでなく、被覆（貼り付け）されて
いない一つ又はそれ以上ストリップ部分の離脱を含め
て、電極へのストリップの分割も行う。同じことが、所
望の厚さへのストリップの乾燥およびカレンダー掛けに
ついても、当てはまる。その場合、極く短いサイクル時
間を達成できる。正極および負極の製造に同じ製造ライ
ンを使用できる。その目的のためには、それぞれのコー
テイング材料を変更することだけが必要である。しか
し、二つの並列の製造ラインを組み立てることもでき
る。
【０００３】セパレータを介在させて、正極および負極
を交互にコーテイングする操作も、短いサイクル時間で
自動装置で実施できる。同じことが、正および負の連結
ストリップ部分をそれぞれカバー内側で配置または分布
導体に溶接させて、プラスチック材料からカバーの製造
および電極ユニットの製造の方法工程にも、当てはま
る。プラスチックケーシングの使用は、溶接によりケー
シングとカバーの間の著しく信頼できる密封の連結を達
成することを可能にする。同時に、ケーシングおよびカ
バーにプラスチック材料を使用することは、低重量を与
え、従って電池重量当たりの高容量を与える。電解液含
浸成分を取り扱う特別の工程を必要としない理由のため
に、計量した電解液でケーシングを充填すること、およ
び、予め含浸されていない電極束を次に段階的に下方移
動することは特に有利である。充填および下方移動の操
作が正しく実施されると、電池の周りの領域、すなわ
ち、含まれる工程を実施するため使われる自動装置およ
び操作者の両者は、腐食性電解液と接触しない。
【０００４】本発明の開発は特許請求の範囲の主題であ
る。すでに述べたように、処理工程（１）乃至（４）
を、自動装置により連続的方法で実施できる。これは、
単位時間当たり多数の品の製造を可能にし、すなわち著
しく短いサイクル時間を可能にする。望ましくは、正極
をセパレータ部分に移動させ、連結ストリップ部分を自
由なままで残し、その電極が形成されたポケット内に存
在するようにする操作により、正極および負極間に配置
されたセパレータを製造できる。次に、電極の３つの側
面で接合するポケットの端を溶接する。これは、積層の
電極が正確に整列していなくても、正極および負極間の
直接の接触が達成できることを確実にする。
【０００５】フリースまたは発泡体ストリップへのコー
テイングまたは貼り付けの操作においては、ストリップ
部分を、ストリップの長さ方向の中央に、活性物質なし
で保持するのが有利である。その場合、それぞれの電極
は中央のストリップ部分の２つの側面の各々に配置さ
れ、介在するストリップ材料の離脱後は、連結ストリッ
プ部分は互いにずれるいるので、少量の廃棄物が生じる
だけである。必要ならば、二つ以上の組の電極を同時に
製造できるように、上記種類の複数の構造をストリップ
上に配置できる。電極を互いに重ねた後、電極束をあと
で困難なしにケーシング内に挿入できるように、規定し
た厚さにプレスするのが望ましい。
【０００６】本方法に従い製造したカバーは、カバーの
環状溝中に配置されたシールを介在させて、リベットが
連結接点として働くリベットヘッドとカバーとの間に配
置されている点で区別される。次に、配置導体をカバー
に固定する操作において、電解液が全く外部に漏れるこ
とができないように、絶対的密封完全性を与える接触フ
ィードスルー（feed-through）手段をつくる。安全弁は
有利には、成形凹部の釣り合った円筒状部分に配置され
た円筒状断面のゴムピンと、カバーの外側から成形凹部
の溝またはチャンネル内に押され、それによりゴムピン
の端面を押しているプラスチックボールとからなる。加
えて、通路が成形凹部の円筒状部分からカバーの内側に
通るから、圧力の上昇により、ゴムピンが内部でその座
からもち上げられると、ガスまたは液体は流出できる。
さらに、圧力の著しく高い増加があると、ボールはゴム
ピンによりその座から外へ投げ出されることができる。
【０００７】本発明に従う方法の実施態様を、以下で図
面を参照して説明する。矩形断面を有するプリズム形ア
ルカリ蓄電池用の正極および負極１０及び１１をそれぞ
れ製造する目的のために、使用する基本の出発材料は、
自動製造装置で正極および負極用の活性物質でそれぞれ
被覆されているニッケル発泡体のストリップ５である。
図１で線影で示したように、中央の長さ方向ストリップ
部分７が自由なまま（被覆されないまま）で残るよう
に、コーテイング操作を行う。ストリップ部分７のニッ
ケル発泡体は、電極１０および１１のための連結ストリ
ップ部分８をそれぞれつくるのに役立つ。正極用のスト
リップのニッケル発泡体は、たとえば８０ｐｐｉ（孔／
インチ）の多孔度を有し、負極用のストリップは、たと
えば６０ｐｐｉの多孔度を有する。正極用のコーテイン
グ材料は、既知の、１５０ｍμまでの粒度および約３乃
至４Ｍｏｈｓの硬さを有する球状水酸化ニッケルであ
る。負極用のコーテイング材料は、たとえば１５０ｍμ
までの粒度および約Ｈｒｃ５５の硬さを有する水素化金
属合金（希土類Ｌａ−Ｃｅ ３０−４０％、ニッケル
５０−６０％、Ｍｎ−Ａｌ ５−１０％）である。
【０００８】負および正の電極ストリップ５のそれぞれ
のコーテイング操作後、ストリップ製造のための種々の
工程、たとえばコーテイング材料の乾燥、所定の厚さへ
のカレンダー掛け、可能な切断トリミング操作などを自
動装置で行う。次に、電極１０および１１をそれぞれ打
ち抜く。その操作においては、連結ストリップ部分８間
の中央のストリップ部分材料７も離脱される。こうし
て、図２ａに示されるような電極が得られる。
【０００９】図２ｂに示されるように、次いで正電極１
０をセパレータ材料の矩形部分１２内に巻く。該電極１
０は、図２ｂで左で材料１２に置かれる。その部分の右
手部分を次に図２ｂに示されるように、右側で折り重
ね、互いが接する端で溶接する。次に、連結ストリップ
部分８を外に突き出して、自由なままに残して、該電極
１０をポケットまたは袋１０にしっかりと配置する。
【００１０】電極１０および１１を、図２ｃに示すよう
に、次に一致する関係で（より明瞭にするために、図２
ｃの左では正電極１０を負電極１１に対してずらしてい
る）重ねる。その場合、連結ストリップ部分８は、電極
末端面の反対端に配置される。
【００１１】図２ｃに示したようなカバーと電極束とか
らなる電極ユニット（図５ｅおよび５ｆ参照）を製造す
るためには、図３の模式図に従い、先ずカバーをその関
連部品と共に、自動装置で製造する。電極配置導体１５
を、カバーの内側でプラスチック材料から射出成形され
たカバー１４に固定する。個々の部品のより精確な図
が、図４に示した拡大図に見られる。次に、リベット１
６を、カバー１４中の穴１７（図４参照）および角度を
つけた電極導体１５中の対応する穴を通して固定する。
図３ｄに示すように、導体１５およびリベット１６によ
り形成されたフィードスルー手段と、連結接点としての
リベットヘッドとによって、カバー１４が仕上げられ
る。含まれる構造を明確に示すために、図３ｅは再び角
度をつけた導体１５、カバー１４およびリベット１６の
部分の側面図を示す。
【００１２】安全性の理由で、不適当な取扱いにおける
増加した内圧の結果起こる破裂を防ぐために、上記アル
カリ電池には安全弁を備える必要がある。その目的のた
めに、カバー１４は、突起と中空を有する実質的に円筒
状の凹部１８を有する。図３ｆに示すように、ゴムピン
１９を先ず成形凹部１８に導入する。ゴムピン１９は電
池の内側に導く通路２０を閉じる。ゴムピン１９は、凹
部１８の開口（端溝）に押し入れられ、その中にしっか
り締められたプラスチックボール２１により適所に保持
される。プラスチックボール２１が押し込まれるとき、
凹部１８の壁が応じるように、凹部１８は周囲に伸びた
隙間２２により囲まれている。
【００１３】電池内で増加した内圧が起こると、ゴムピ
ン１９は先ずその座からひき上げられるから、ガスは通
路２０および凹部１８中の横溝（図示してない）を通し
外部に逃げることができる。図４が示すように、リベッ
ト１６のヘッドが、それぞれの環状シール２３を介在さ
せてカバー１４に固定されている。
【００１４】図５ａ及び５ｂに示すように、カバー１４
は、図２ｃまたは図５ｂ及び５ｃに示すような電極束に
組み立てられる。次に、図５ｄに示すように、正および
負の連結ストリップ部分８が一緒にプレスされるから、
図５ｅに示すように、これらを電極導体１５にスポット
溶接できる。これは特に図５ｆで明らかに見られる。
【００１５】プラスチック材料からなるケーシング２４
（図６ａ）は、電池の仕上げのため供給される。ケーシ
ング２４に使用されるプラスチック材料は、好ましくは
熱可塑性エラストマー、特に変性ポリアミド、スチレン
−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体、および／ま
たはポリプロピレンであり、一方ガラスまたは炭素繊維
をプラスチック材料中に埋め込むことができる。図６ｂ
に示されるように、ハウジング２４は、たとえば製造業
者の名前および技術データを含むスタンプ押しを受け
る。その後、図６ｃに示されるように、実験的に確認さ
れた所定量の電解液２５でケーシングを充填する。その
後、図５ｅおよび５ｆに示したような乾燥電極ユニット
を、電解液２５と接触するまで、徐々にケーシング２４
内に下げる。電極ユニットによる電解液の吸収が進むに
従い、複数の工程で中断を挟んで、電極ユニットをケー
シング２４内に押し進める。図７ｄに示されるように、
カバー１４がケーシング２４上に乗ったときに、絶対的
な密封の完全性を与えるように、両部分を一緒に溶接す
る。一方では、図７ｄに示されるような最終状態をでき
る限り迅速に達成し、他方では、電極ユニットの挿入中
に電解液が全くハウジング２４から流出しないように、
工程数および中間中断数を実験的に決定する。
【００１６】次に、続く試験および可能な不良電池放棄
のために、高速化成操作を実施する。その操作では、た
とえば、６００ｍＡｈの容量の電池を６００ｍＡで２．
５秒充電する。電池電圧が１．５ボルト乃至１．６ボル
トの範囲内ならば、その電池は良好とみなされ、そうで
なければ、その電池は不良とみなされる。不良電池は廃
棄される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、電極を有するニッケルフリースまたは
発泡体のストリップの一部分を模式的に示す。
【図２】図２は、電極束形成のための処理工程ａ）、
ｂ）およびｃ）を示す。
【図３】図３は、カバー形成のための処理工程ａ）乃至
ｇ）を示す。
【図４】図４は、図３に示した処理工程の結果として仕
上げたカバーの拡大断面図である。
【図５】図５は、電極ユニット形成のための処理工程
ａ）乃至ｅ）を示す。ｆは、図５の処理工程ｅ）の結果
としての電極ユニットの一部分の拡大側面図を示す。
【図６】図６は、プラスチックケーシングの形成、スタ
ンプ押し、電解液によるケーシングへの充填のための処
理工程ａ）、ｂ）およびｃ）を示す。
【図７】図７は、蓄電池仕上げのための処理工程ａ）乃
至ｄ）を示す。
【符号の説明】
５…ストリップ ６…活性物質 ７…ストリップ部分 ８…連結ストリップ部分 １０…正極 １１…負極 １２…セパレータ １３…ポケット １４…カバー １５…電極配置導体 １６…連結接点（リベット） １７…穴 １８…成形凹部 １９…安全弁（ゴムピン） ２０…通路 ２１…安全弁（プラスッチク） ２２…間隙 ２３…シール ２４…ケーシング ２５…電解液

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 矩形断面を有するプリズム形アルカリ蓄
    電池の製造方法であって、 （１）次の、電極ユニット製造の処理工程において、 ａ）ニッケルフリースまたはニッケル発泡体のストリッ
    プ（５）を供給し、 ｂ）該ストリップ（５）に正極および負極（１０、１
    １）用の活性物質をそれぞれ貼り付けし、ただし、後に
    電極コネクター（８）の領域になる一つまたはそれ以上
    のストリップ部分（７）を自由なままに残し、 ｃ）該ストリップ（５）を乾燥しかつ所望の厚さにカレ
    ンダー掛けし、 ｄ）連結ストリップ部分（８）を電極端に残すように、
    該ストリップ（５）を、所望の幅の、かつ、活性物質の
    ない該一つまたはそれ以上のストリップ部分（７）の部
    分離脱である電極（１０、１１）に分割し、そして ｅ）正極および負極（１０、１１）の該連結ストリップ
    部分（８）をそれぞれ重なった関係で分離して配置しか
    つ電極束を製造するように、 正極および負極（１０、１１）をそれぞれのセパレータ
    （１２）を介在させて一致する関係で交互に重ね合わせ
    る、 ことよりなる処理工程と、 （２）次の、前記電池用の連結接点（１６）をそれぞれ
    有するプラスチック材料のカバー（１４）を製造する処
    理工程において、 ａ）連結接点（１６）用の２個の穴（１７）をそれぞれ
    有するプラスチック材料のカバー（１４）を供給し、 ｂ）連結接点としてのリベット（１６）を該カバー中の
    穴（１７）に挿入し、 ｃ）穴がそれぞれ備えられた電極配置導体（１５）をリ
    ベット（１６）の自由端に固定し、 ｄ）該カバー（１４）の内側で、該電極導体（１５）の
    固定用のリベットに初期成形と最終成形をして、該カバ
    ー（１４）を介した耐電解液フィードスルー手段を製造
    し、そして ｅ）安全弁（１９、２１）を該カバー（１４）中の中央
    成形凹部（１８）に挿入しかつ固定する、 ことよりなる処理工程と、 （３）次の、電極ユニットを仕上げる処理工程におい
    て、 ａ）該連結ストリップ部分（８）を、束の正極および負
    極（１０、１１）のそれぞれと一緒にプレスし、そして ｂ）一緒にプレスした連結ストリップ部分（８）を、該
    カバー（１４）の内側で該電極導体（１５）にスポット
    溶接する、 ことよりなる処理工程と、 （４）次の、前記電池を仕上げる処理工程において、 ａ）処理工程（２）に従うカバー（１４）により封入さ
    れるための、一端が開口しているプリスム形プラスチッ
    クケーシング（２４）を供給し、 ｂ）ケーシング（２４）に計量した電解液（２５）を充
    填し、 ｃ）時間に関し分離された複数の工程で、該電極ユニッ
    トの電極束を該ケーシング（２４）の中に下げ、 ｄ）該電極ユニットのカバー（１４）をケーシング（２
    ４）に溶接し、 ｅ）試験位置で電池の高速化成を行い、そして ｆ）高速化成操作の値に基づいて不良電池を処理する、 ことよりなる処理工程と、からなることを特徴とする方
    法。
  2. 【請求項２】 処理工程（１）乃至（４）を自動装置に
    より連続的処理で実施する請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 処理工程（１）ｄ）において、離脱工程
    を分離工程前に行う請求項１または２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 処理工程（１）ｅ）に従う電極（１０、
    １１）を重ね合わせ操作を、電極形状に対応する整列し
    た凹部を有する装置で行う請求項１乃至３のいずれか一
    項に記載の方法。
  5. 【請求項５】 処理工程（１）ｅ）に従って正極および
    負極（１０、１１）の間に存在するセパレータが、次の
    工程： ａ）正極（１０）をセパレータ部分（１２）に動かし、
    連結ストリップ部分（８）を自由ままに残し、そしてポ
    ケット（１３）を形成し、 ｂ）該電極の３つの側面において、ポケット（１３）の
    縁が互いに合うように、ポケット（１３）の端を溶接す
    る、工程により製造される請求項１乃至４のいずれか一
    項に記載の方法。
  6. 【請求項６】 処理工程（１）ｂ）において、ストリッ
    プ部分（７）がストリップ（５）の長さ方向の中央に活
    性物質なしで残り、それぞれの電極（１０、１１）が中
    央のストリップ部分（７）の各側面に配置し、また、そ
    れぞれの電極の連結ストリップ部分（８）が互いにずれ
    ている請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 【請求項７】 処理工程（３）ａ）の前に、電極束を規
    定の厚さにプレスする請求項１乃至６のいずれか一項に
    記載の方法。
  8. 【請求項８】 請求項１に記載の方法に従って製造され
    たカバーであって、リベット（１６）は、カバーの環状
    溝中に配置されたシール（２３）を介して、連結接点と
    して作用するリベットヘッドとカバー（１４）の間に導
    入されているカバー。
  9. 【請求項９】 安全弁が、成形凹部（１８）の円筒状部
    分中に配置されかつ直径が円筒状部分に適合したゴムピ
    ン（１９）と、カバー（１４）の外側からプレスされか
    つ成形凹部（１８）の溝中でゴムピン（１９）の端面を
    押しているプラスチックボール（２１）とを有してお
    り、また、通路が成形凹部（１８）の円筒状部分からカ
    バー（１４）の内側に通っている請求項８に記載のカバ
    ー。
  10. 【請求項１０】 請求項１に記載の方法に従って製造さ
    れた電極であって、正極または負極（１０、１１）の長
    さ方向の端が圧縮効果を含んでいる電極。
JP8313595A 1995-11-25 1996-11-25 プリズム形アルカリ蓄電池の製造方法 Pending JPH09171834A (ja)

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