JPH0935692A

JPH0935692A - 角形密閉電池

Info

Publication number: JPH0935692A
Application number: JP7187439A
Authority: JP
Inventors: Koichi Hoshino; 耕一星野
Original assignee: Furukawa Battery Co Ltd
Current assignee: Furukawa Battery Co Ltd
Priority date: 1995-07-24
Filing date: 1995-07-24
Publication date: 1997-02-07

Abstract

(57)【要約】【課題】電極板表面に充填塗布されている物質が掻き
取られることに起因する溶接不良の発生が少ない角形密
閉電池を提供する。【解決手段】矩形開口部１ａを有する有底外装缶１Ａ
の中に、アルカリ電解液に浸漬した状態で極板群２が収
容され、矩形開口部１ａはそこに嵌合され、且つ、溶接
された蓋板３で密閉されている角形密閉電池において、
有底外装缶１Ａの相対向する二対の缶壁のうち極板群２
の最も外側に位置する極板と対向する一対の缶壁１ｂ，
１ｃには、缶内方向に突出するメサ型の狭幅部１１，１
１が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、角形密閉電池に関
し、更に詳しくは、外装缶と蓋板との溶接不良の発生が
少ない角形密閉電池に関する。

【０００２】

【関連する技術】ニッケル−水素二次電池やニッケル−
カドミウム電池のようなアルカリ二次電池は、全体とし
て密閉構造になっていて、その形状には円筒形と角形と
がある。ここで、例えば、角形密閉タイプのニッケル−
水素二次電池につき、その構造を図１に基づいて説明す
る。

【０００３】この電池は、図１の分解斜視図で示すよう
に、内部に極板群２を収容した直方体状をなす外装缶１
と、外装缶１の開口部１ａに嵌合装着され、その開口部
１ａを密閉する蓋板３とを備えている。外装缶１は、ニ
ッケルメッキを施した鋼製の直方体状の有底缶であり、
平面視したときの形状が矩形である開口部１ａを備えて
いて、負極の外部端子も兼ねている。

【０００４】この有底外装缶１は、通常、ニッケルメッ
キを施した鋼板に対して、深絞り加工を行って、まず、
有底楕円筒体を成形し、その後、徐々に角形に変形させ
て缶体とし、最後に、缶体の高さを所定の寸法にするた
めに、前記缶体の上部を切断する。このとき、外装缶の
底面から所定高さの位置において、その切り口が当該外
装缶の底面と平行になるようにカッターで切断される。

【０００５】極板群２は、正極板（ニッケル極）２１と
負極板（水素吸蔵合金電極）２２とを、電気絶縁性のセ
パレータ２３を互いの間に介在させた状態で複数枚重ね
合わせた構造になっている。正極板（ニッケル極）２１
としては、例えば、スポンジ状のニッケルシートのよう
な多孔質の導電シートに正極活物質として動作する水酸
化ニッケルを主体とする活物質合剤を充填塗布したもの
が通常用いられている。

【０００６】負極板（水素吸蔵合金電極）２２として
は、例えば、パンチングニッケルシートやニッケルネッ
トのような多孔質の導電シートに、水素吸蔵合金粉末と
ニッケル粉末のような導電材粉末とポリビニリデンフル
オライドのような結着剤粉末とを所定割合で混合した混
合物を充填塗布したものが通常用いられている。セパレ
ータ２３としては、例えば、電気絶縁性を有する多孔質
の合成樹脂からなるシートが通常用いられている。尚、
このセパレータは、弾力性を備えている。

【０００７】前記極板群２を組立てる際には、まず、セ
パレータ２３を二つ折りにして封筒状に成形し、その中
に、正極板２１を挿入し、セパレータ２３と正極板２１
との結合体を形成する。そして、負極板２２が最外側に
位置するように前記結合体と負極板２２とを交互に重ね
合わせたのち、外装缶１の内部形状に適合するように全
体として直方体状に成形する。したがって、極板群２を
外装缶１に収容すると、収容された極板群２の最外側に
位置する負極板の側面と外装缶の缶壁の内面との間に
は、殆ど隙間が生じない状態になる。

【０００８】ここで、各正極板２１は、正極集電体４及
びリード板３１ａを介して後述する正極端子３１に接続
され、また、各負極板２２は、導電性シート（図示しな
い）により各々が接続されて電気的に一つにまとめら
れ、この状態で、例えば、極板群の最外側に位置する負
極板を外装缶に接触させることにより、負極端子（外装
缶）と接続される。

【０００９】蓋板３は、中央に正極端子３１を備え、平
面視形状が外装缶の開口部１ａに適合するような矩形状
をなすニッケルメッキを施した鋼製の板であり、その下
面の所定位置には前記正極端子に接続されている正極リ
ード板３１ａが配設されている。当該密閉型ニッケル−
水素二次電池の製造の手順の一例としては、まず、極板
群２を、一度短辺方向に圧縮する。すると、各極板の間
に介在するセパレータ２３が収縮し、極板群の短辺方向
の寸法が僅かに小さくなる。この状態で、極板群２を外
装缶１の開口部１ａから外装缶１内へ挿入する。

【００１０】ついで、極板群２を収容した外装缶１内
に、アルカリ電解液が注入され、その後、外装缶１の開
口部１ａに蓋板３が嵌合装着される。そして、外装缶１
の開口部１ａと蓋板３とが合致した部分（以下、嵌合部
という）に対し、通常、微細加工に適したパルス式レー
ザー溶接が施され、外装缶１と蓋板３との封口溶接がな
され、密閉構造の角形電池が形成される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、外装缶の高
さを所定寸法に合わせるため、当該外装缶の上部をカッ
ターで切断すると、切断された外装缶１の切り口、つま
り、開口部１ａの内縁１ｅが、図２に示すように、略直
角となる。そして、このような外装缶１の中へ極板群２
を挿入するときに、例えば、図２で示したように極板群
２が少し傾いた状態で、挿入されると、開口部１ａの内
縁１ｅと極板群２の側面とが接触することがある。ま
た、挿入の途中で、収縮していたセパレータがその弾力
性により原寸法に戻ってしまった場合にも、開口部１ａ
の内縁１ｅと外装缶２とが接触することがある。

【００１２】このように、外装缶１の開口部１ａの内縁
１ｅと極板群２とが接触すると、当該極板群２の最外側
に位置する負極板２２の表面に充填塗布されている水素
吸蔵合金粉末等を含む混合物が掻き取られることにな
る。そして、掻き取られた水素吸蔵合金粉末等を含む混
合物は、開口部１ａに付着し、そのまま残留する。蓋板
３を当該開口部１ａに嵌合装着すると、形成された嵌合
部においては、局部的に母材（外装缶及び蓋板）と異な
る金属が存在することになり、そのため、封口溶接時に
は、局部的に異種金属同士の溶接となり、溶接されない
個所が生じ、嵌合部において溶接不良が起こることがあ
る。

【００１３】このような溶接不良が生じると、得られる
電池は密閉不良となり、アルカリ電解液が漏出する等の
問題が起こり、電池の不良品の発生率は高くなり、電池
製造における歩留まりは低下する。本発明は、角形密閉
電池における上記した問題を解決し、電極板表面に充填
塗布されている物質が掻き取られることに起因する溶接
不良の発生が少ない角形密閉電池の提供を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、矩形開口部を有する有底外装缶の中
に、アルカリ電解液に浸漬した状態で極板群が収容さ
れ、前記矩形開口部はそこに嵌合され、且つ、溶接され
た蓋板で密閉されている角形密閉電池において、前記有
底外装缶の相対向する二対の缶壁のうち前記極板群の最
も外側に位置する極板と対向する一対の缶壁には、缶内
方向に突出するメサ型の狭幅部が形成されていることを
特徴とする角形密閉電池が提供される。

【００１５】本発明による角形密閉電池は、外装缶の缶
壁の内面に狭幅部を形成しているので、外装缶に極板群
を挿入する際に、極板群は、当該狭幅部により外装缶の
開口部の内縁と接触しないように案内されて、外装缶内
に挿入されていくので、負極板表面の水素吸蔵合金粉末
等が開口部の内縁で掻き取られることが防止され、水素
吸蔵合金粉末等が開口部に残留することを防ぐことがで
きる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図３に本発明における角形密閉電
池の一例の外観を示す。この角形密閉電池は、長辺側の
一対の缶壁１ｂ，１ｃの一部が、缶内方向に突出し、缶
壁１ｂ，１ｃの間には、他の部分よりも間隔が狭まって
いるメサ型の狭幅部１１，１１が形成されている外装缶
１Ａを採用したことを除いては、従来の角形密閉電池と
変わることはない。

【００１７】外装缶１Ａの狭幅部１１，１１は、図４に
示すように、通常、平面視形状が、缶壁面の形状と略相
似形である矩形状をなし、断面形状は、図３のＶ−Ｖ線
に沿う断面図である図５に示すように、缶壁１ｂ，１ｃ
の互いに対向する位置で、当該缶壁の内側が缶内方向に
メサ型にせりだした形状をなしている。この狭幅部１
１，１１は、上端部１１ａが緩やかな曲面あるいはテー
パ状となっており、その下に連続して平坦面１１ｂを備
えている。

【００１８】このような狭幅部１１，１１を備えた外装
缶１Ａを採用して、従来の製造手順通りに角形密閉電池
を製造すると、外装缶１Ａに極板群２を挿入するとき
に、図６に示すように、極板群２が少し傾いた状態で、
挿入されたとしても、極板群２は、二点鎖線で示すよう
に、開口部１ａの内縁１ｅよりも内側に形成された狭幅
部１１に案内され、缶壁に平行な状態に矯正されながら
外装缶内へ挿入されていくので、最外側の負極板２２と
開口部１ａの内縁１ｅとが接触することは抑制される。
また、極板群２の挿入の際、狭幅部１１が極板群２を短
辺方向に押圧する形になるので、極板群２がセパレータ
２３の弾力性により原寸法に戻ることが抑えられる。よ
って、極板群２が、挿入中に原寸法に戻り、開口部１ａ
の内縁１ｅと接触することは極めて少なくなる。以上の
ように、外装缶１Ａを採用すると、開口部１ａの内縁１
ｅと極板群２との接触が避けられるので、極板群２の最
外側に位置する負極板２２の表面の水素吸蔵合金粉末等
を含む混合物が、開口部１ａの内縁１ｅにより掻き取ら
れることは抑制される。ここで、狭幅部１１の上端部１
１ａは、直角ではなく、緩やかな曲面となっているの
で、極板群２の案内に好適であるとともに、極板群２の
挿入中に当該上端部１１ａで極板群２の最外側に位置す
る負極板２２から水素吸蔵合金粉末等を含む混合物を掻
き取ることは極めて少なくなる。

【００１９】このように、外装缶１Ａにおいては、極板
群２と開口部１ａの内縁１ｅとを接触させないで、当該
極板群２を外装缶１Ａ内に収容することができるので、
開口部１ａに水素吸蔵合金粉末等を含む混合物が残留し
ない状態で、蓋板の封口溶接が行える。よって、溶接不
良の少ない良好な角形密閉電池を得ることができる。外
装缶１Ａにおいて狭幅部１１を形成する手順としては、
例えば、図７に示すように、外装缶の長辺側の相対向す
る缶壁１ｂ，１ｃを、所定の矩形状をなす押圧治具５，
５で矢印Ｐ方向に押圧して缶壁１ｂ，１ｃを缶内方向に
所定量突出させ、当該缶壁１ｂ，１ｃの内側に、外装缶
の内側方向にせりだしたメサ型の狭幅部１１，１１を形
成する。

【００２０】ここで、缶壁１ｂ（１ｃ）の高さ寸法Ｈに
対する狭幅部１１の高さ寸法ｈの割合が６０％以上にな
ると、缶壁を缶内方向へ突出させる際に外装缶の歪みが
大きくなってしまい、また、前記割合が４０％以下にな
ると、高さ寸法が小さい狭幅部１１になるため、極板群
２を外装缶の下部まで、缶壁に平行な状態で案内するこ
とが困難になってしまう。このようなことから、缶壁の
高さ寸法Ｈに対する狭幅部１１の高さ寸法ｈの割合は、
４０〜６０％の範囲に設定することが好ましい（図４参
照）。

【００２１】また、缶壁１ｂ（１ｃ）の横寸法ｗ₀に対
する狭幅部１１の横寸法ｗ₁の割合が５０％以上になる
と、缶壁を缶内方向へ突出させる際に外装缶の歪みが大
きくなってしまい、また、前記割合が２０％以下になる
と、狭幅部１１の横寸法が小さくなり、平坦面１１ｂの
面積（極板群との当接面積）が小さくなってしまい、極
板群２の収容の際、当接個所において応力が集中し、そ
の部分の水素吸蔵合金等を含む混合物が剥離するおそれ
がある。このようなことから、缶壁の横寸法ｗ ₀に対す
る狭幅部の横寸法ｗ₁の割合は２０〜５０％の範囲に設
定することが好ましい（図４参照）。尚、缶壁に狭幅部
を形成する際、狭幅部１１の横寸法ｗ₁方向の中心は、
缶壁の長辺方向の中心位置と略一致させる。

【００２２】また、狭幅部１１の上端部１１ａが開口部
１ａからあまり下方に位置していると、極板群２は、狭
幅部１１に案内される前に開口部１ａの内縁１ｅと接触
してしまう可能性がある。また、狭幅部の上端部１１ａ
が開口部１ａにあまり近いと、狭幅部を形成する際に、
開口部１ａを変形させてしまい、設計寸法通りの開口部
を得ることができなくなる。このようなことから、開口
部１ａから狭幅部１１の上端部１１ａまでの寸法Ａ（図
４，７参照）は、開口部１ａが変形してしまう寸法より
も長く、極板群２を案内できなくなる寸法よりも短い範
囲内に設定する。

【００２３】更に、相対する狭幅部１１，１１間の寸法
Ｂ（図７参照）が小さすぎると、極板群２（短辺方向に
圧縮したときの）を外装缶１内へ挿入できなくなる。ま
た、前記寸法Ｂが大きすぎると、極板群２との間にガタ
つきが生じ、極板群２を外装缶内へ挿入する際、極板群
２の側面と開口部１ａの内縁１ｅとが接触することも起
こり得る。したがって、相対する狭幅部１１間の寸法Ｂ
は、短辺方向に圧縮したときの極板群２の短辺寸法以上
で、且つ、極板群２を案内できなくなる長さ未満に設定
する。

【００２４】ここで、通常用いられている角形密閉電池
の外装缶は、厚さ０．４ｍｍのニッケルメッキを施した
鋼製の板からなり、縦１６ｍｍ、横６ｍｍの開口部を有
し、高さが４６ｍｍの有底缶体である。当該外装缶に対
し、本発明における狭幅部を形成する場合、狭幅部の寸
法は、高さ寸法ｈを２０〜２５ｍｍ、横寸法ｗ₁を５〜
６ｍｍ、相対する狭幅部１１間の寸法Ｂを５．０〜５．
５ｍｍとすることが好ましい。そして、開口部１ａから
狭幅部１１の上端部１１ａまでの寸法Ａは、１．５〜
３．０ｍｍとすることが好ましく、より好ましくは２．
０ｍｍとする。

【００２５】尚、本発明においては、狭幅部として、外
装缶の缶壁を外側から押圧し、それにより、缶壁の内側
をメサ型にせりださせたものについてのみ説明したが、
当該狭幅部としては、前記メサ型のせりだし部と同形状
の別の部材を外装缶の缶壁の内側に接合する、あるい
は、外装缶の缶壁の厚みを局部的に厚くして前記メサ型
のせりだし部を形成しても構わない。このような場合、
狭幅部としては、上述した条件を満足するような寸法に
設定する。

【００２６】

【実施例】

実施例１ニッケルメッキを施した厚さ０．４ｍｍの鋼板に対し、
深絞り加工を行い、開口部が、縦１６ｍｍ、横６ｍｍの
矩形をなし、高さが５５ｍｍの直方体状の有底缶体を成
形した。ついで、カッターにより、缶体の高さを４６ｍ
ｍに切りそろえた。

【００２７】次に、前記缶体の長辺側の缶壁１ｂ，１ｃ
に対し、図６に示すように、缶壁１ｂ，１ｃを押圧面が
矩形状をなしている治具５，５で矢印Ｐ方向に押圧し
て、当該缶壁１ｂ，１ｃを缶内方向に突出させ、缶壁１
ｂ，１ｃの内側に、メサ型の狭幅部１１を形成した。こ
の狭幅部１１は、高さ寸法ｈが２３．５ｍｍ、横寸法ｗ
₁が５．５ｍｍの矩形状をなしており、対向する狭幅部
１１，１１間の寸法Ｂは５．０ｍｍである。尚、この狭
幅部１１は、外装缶１の開口部１ａから狭幅部１１の上
端部までの寸法Ａが２．０ｍｍとなる位置に形成した。
このようにして長辺部の缶壁の内側に狭幅部を有する缶
体を外装缶１Ａとした。

【００２８】次に、正極板（ニッケル極）と負極板（水
素吸蔵合金電極）とを、電気絶縁性のセパレータを互い
の間に介在させて重ね合わせ、極板群を製造した。尚、
当該極板群は、長辺寸法１５．５ｍｍ，短辺寸法６．５
ｍｍ，高さ４２ｍｍの直方体状に成形した。ついで、得
られた極板群を、短辺方向に圧縮し、短辺寸法を５．０
ｍｍにした状態で、前記外装缶の開口部より、外装缶内
部へ挿入した。そして、引き続き、電解液として、ＫＯ
Ｈを主成分とするアルカリ水溶液１．１０ｃｃを当該外
装缶に注入した。

【００２９】最後に、中央に正極端子を有し、蓋板の寸
法が、縦１６．０ｍｍ，横６．０ｍｍ，厚さ０．４ｍｍ
である蓋板を前記外装缶の開口部に嵌合装着した。そし
て、当該嵌合部の全周にわたりレーザー溶接を行い、角
形密閉タイプのニッケル−水素二次電池を製造した。
尚、上記電池は、１０００個製造した。得られた電池に
対して、レーザー溶接不良の発生率を求めた。その結果
を表１に示した。

【００３０】ここで、レーザー溶接不良の発生率は、以
下のようにして求めた。まず、上記のようにして製造し
た電池を、温度６０℃，相対湿度８０％の雰囲気中に保
持し、３０日間放置した。ついで、３０日経過後の電池
の嵌合部に対して、フェノールフタレイン溶液を滴下
し、当該溶液の変色を観察することにより漏液の有無を
確認した。つまり、このフェノールフタレイン溶液が赤
色に変化した場合、アルカリ電解液が嵌合部に存在する
ことになるので、前記溶液が赤色に変化した電池は、漏
液が発生したものとした。そして、製造した電池の全体
に対する、漏液が発生した電池の割合を求め、この割合
をレーザー溶接不良の発生率とした。実施例２開口部１ａから狭幅部１１の上端部までの寸法Ａを３．
０ｍｍとしたことを除いては実施例１と同様にしてニッ
ケル−水素二次電池を１０００個製造した。

【００３１】得られた電池に対して、実施例１と同様に
してレーザー溶接不良の発生率を求めた。その結果を表
１に併記した。実施例３開口部１ａから狭幅部１１の上端部までの寸法Ａを１．
５ｍｍとしたことを除いては実施例１と同様にしてニッ
ケル−水素二次電池を１０００個製造した。

【００３２】得られた電池に対して、実施例１と同様に
してレーザー溶接不良の発生率を求めた。その結果を表
１に併記した。比較例１外装缶に狭幅部を形成しないことを除いては実施例１と
同様にしてニッケル−水素二次電池を１０００個製造し
た。

【００３３】得られた電池に対して、実施例１と同様に
してレーザー溶接不良の発生率を求めた。その結果を表
１に併記した。比較例２開口部１ａから狭幅部１１の上端部までの寸法Ａを４．
０ｍｍとしたことを除いては実施例１と同様にしてニッ
ケル−水素二次電池を１０００個製造した。

【００３４】得られた電池に対して、実施例１と同様に
してレーザー溶接不良の発生率を求めた。その結果を表
１に併記した。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１の結果から明らかなように、実施例
１，２，３の電池は、レーザー溶接不良の発生率が０％
となっている。このことは、外装缶の開口部に蓋板を封
口溶接する際、当該嵌合部に水素吸蔵合金粉末等を含む
混合物が存在せず、良好な溶接を行うことができたた
め、溶接不良のない良品が得られたことを示している。
すなわち、缶壁の内側の所定位置に狭幅部を形成したの
で、極板群は当該狭幅部に案内されて外装缶内へ挿入さ
れていき、極板群の最外部に位置する負極板と開口部の
内縁との接触を避けることができ、それにより、水素吸
蔵合金粉末等を含む混合物が負極板から掻き取られるこ
とが防止されたからである。

【００３７】それに対し、比較例１の電池は、本発明の
電池に比べ、レーザー溶接不良の発生率が高くなってい
る。これは、比較例１の電池においては、従来の外装缶
を採用しているので、開口部の内縁に負極板が接触し、
水素吸蔵合金粉末等を含む混合物が掻き取られ、嵌合部
に水素吸蔵合金粉末等を含む混合物が存在し、当該水素
吸蔵合金等が封口溶接の際、悪影響を与え、溶接されな
い部分が生じたためである。

【００３８】また、比較例２の電池もレーザー溶接不良
の発生率が高くなっている。これは、開口部１ａの内縁
１ｅから狭幅部１１の上端部までの寸法Ａが大きく、狭
幅部１１が缶壁の下部に位置したため、極板群が、当該
狭幅部により案内される前に、開口部の内縁と接触して
しまい、水素吸蔵合金粉末等を含む混合物が開口部の内
縁で掻き取られ、嵌合部に前記混合物が存在し、封口溶
接の際、溶接されない部分が生じたためである。

【００３９】

【発明の効果】請求項１の角形密閉電池は、外装缶の缶
壁の内側に狭幅部を形成しているので、外装缶に極板群
を挿入する際、極板群が少し傾いた状態で挿入されて
も、極板群は、前記狭幅部により外装缶と平行な状態に
矯正されるので、外装缶の開口部の内縁と極板群の最外
側に位置する負極板とが接触することは防止される。よ
って、負極板から水素吸蔵合金粉末等を含む混合物が掻
き取られることは抑制され、嵌合部に水素吸蔵合金粉末
等を含む混合物が存在することに起因する溶接不良の発
生は抑えられる。そのため、密閉不良による不良品の発
生は極めて少なくなり、電池製造における歩留まりは向
上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】角形密閉電池の構成を示す分解斜視図である。

【図２】外装缶に極板群を挿入する際の様子を示す断面
図である。

【図３】本発明における角形密閉電池の構成を示す斜視
図である。

【図４】本発明における角形密閉電池の外装缶を示す斜
視図である。

【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。

【図６】本発明における外装缶に極板群を挿入する際の
様子を示す断面図である。

【図７】本発明における外装缶の構成を示す断面図であ
る。

【符号の説明】１外装缶（従来の）１Ａ外装缶（本発明の）１ａ開口部１ｂ，１ｃ缶壁１１狭幅部１１ａ上端部１１ｂ平坦面２極板群３蓋板３１正極端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】矩形開口部を有する有底外装缶の中に、
アルカリ電解液に浸漬した状態で極板群が収容され、前
記矩形開口部はそこに嵌合され、且つ、溶接された蓋板
で密閉されている角形密閉電池において、前記有底外装缶の相対向する二対の缶壁のうち前記極板
群の最も外側に位置する極板と対向する一対の缶壁に
は、缶内方向に突出するメサ型の狭幅部が形成されてい
ることを特徴とする角形密閉電池。