JPS6028163A - アルカリ蓄電池 - Google Patents

アルカリ蓄電池

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JPS6028163A
JPS6028163A JP58136345A JP13634583A JPS6028163A JP S6028163 A JPS6028163 A JP S6028163A JP 58136345 A JP58136345 A JP 58136345A JP 13634583 A JP13634583 A JP 13634583A JP S6028163 A JPS6028163 A JP S6028163A
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JP
Japan
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current collector
core
electrode plate
angle
electrode
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Pending
Application number
JP58136345A
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English (en)
Inventor
Tokujiro Takagaki
高垣 徳二郎
Haruo Seike
清家 治雄
Tetsuo Sasaki
哲夫 佐々木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Storage Battery Co Ltd
Nihon Denchi KK
Original Assignee
Japan Storage Battery Co Ltd
Nihon Denchi KK
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Publication date
Application filed by Japan Storage Battery Co Ltd, Nihon Denchi KK filed Critical Japan Storage Battery Co Ltd
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Priority to US06/583,479 priority patent/US4554227A/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/538Connection of several leads or tabs of wound or folded electrode stacks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/533Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
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    • H01M50/534Electrode connections inside a battery casing characterised by the material of the leads or tabs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
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    • H01M50/536Electrode connections inside a battery casing characterised by the method of fixing the leads to the electrodes, e.g. by welding
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

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】
本発明はニッケルーカドミウム、ニツ々ルー亜鉛などの
アルカリ蓄電池の極板と端子間の接続構造に関Jるbの
であり、その目的は蓄電池のバラツキを是正して、性能
の安定性、信頼性の向−Fを31ると共に、高率で急速
な充放電が出来る優れたアルカリ蓄電池を得ることにあ
る。 アルカリ蓄電池、特に円筒形電池はその用途からみ−C
大ぎな電流−b急速に充電または放電できることが非常
に大さなメリットである。このような目的を達成1°る
ためには活物質のv1能向上などを泪ることも大切であ
るが、さらに次のJ、うな2つの条件を欠かしてはなら
ない。 (1)極板と端子間の接続不良によるバラツキがなく、
性能の安定性、信頼性の高いこと、(2)極板への電流
出入口が、巻回された極板全面が均質に働くよう、略均
−に分布していること。 さて第一条件である横板と端子間の接続不良をなくする
ためには、使用する接続片ど極板どの間の溶接が特に重
要なポインi〜になる。この種の接続方式については従
来より種々の提案がなされできたが、いずれも一長一短
があり、アルカリ蓄電池の特性を十分発揮させることの
できるものはなかった。 例えば米国特許第3,732,124号明tlllff
lによれば、端子への接続片の集電部は平面部より垂下
させたエツジを備えており、このエツジを極板の芯体露
山部と垂直に交叉させることによつ−C1溶接の確実性
の向上をδすることを提案しているが、実際に実施しC
みると前記エツジが溶接時の加圧力にJ、って部分的に
変形、あるいは1頃斜し、垂直に交叉しない箇所が生じ
てしまう。このlこめ全溶接点を常に同じ強さで溶接す
ることが出来ないとい−)欠点が発生した。また溶接条
件を種々!検討し−C溶接の強さのレベルを全体的に−
にげJ、うとJると、集電部が暗紫色に変化]ノて月賀
の脆化または一部溶断することがあった。 また米国時W[第3,960,603号明細書によれば
、接続片の集電部に無数の小孔を穿孔し、該小孔の周囲
にエツジまたは突起を形成させ、このエツジまたは突起
と極板の芯体露出部とを溶接Jることが提案されている
が、実際に実施しでみると溶接箇所が一定に定まらず、
しかも無数の1−ツジまたは突起を用いて溶接覆るため
、かえって全体的に溶接の強さが落ち、所要の溶接強度
を確保することが回動であり、極板群と接続片は千〇剥
がずことが出来るものが多いという状況であって、電池
↑(l能のバラツキの原因になっている。 第′1図43よび第2図はLiホした米国特許第3,7
32.124号明細i!口こみられる、従来の提案のう
ち最も優れていると言われている代表的な従来13式の
接続ハ、d3よび該接続片と梗板酊との接続構;告を示
しIこ6のである。接続片1は例えばニッケルメッキを
施した薄鋼板よりなり、電池の端子に接続され、るリー
ド部2と極板の芯体露出部に溶接される集電部33どを
備えている。4.4 ’ t、1.集電部3の水平部3
.3′に対1〕で垂直に立”Cられた1ツジCある。集
電部のエツジ4.4′は極板5の芯体露出部6の先端7
上に交叉さけて配直し、その上面に溶接電極を当接し、
加圧のもとて・溶接される。どころが実際に実施してみ
ると集電部の両端部に一対の溶接電極が押当された際、
溶接ハが厚さの薄い鋼板からなっており、且つ]−ツジ
が必ず1ノも重直になっていないため、あるいは匝直に
なっていても垂直のまJ、芯体露出部6の先端と交叉t
!す゛、溶接電極による加圧によって芯体露出部6の先
端7上を滑って外側又は内側に傾斜してしまい、芯体に
食い込まヂにエツジ側面と芯体露出部とが不完全に溶接
されてしまうことが多い。即ち、全ての溶接箇所で確実
に溶接出来るというわ
【ノにはいかないという大きな欠
点があった。またこの改良対策として極板の芯体露出部
の先端を同じレベルに揃えたり、(1板の形状、接続片
の(4質、溶接条件などが種々検討されたが、確実な方
法はまだ見つ(−Jられていない状況にある。一方、エ
ツジの総高さは曲げ加工の関係もあり、通常、集電部肉
厚の2〜5倍程度に選択されるが、この総高さを大きク
シイ極板芯体への食込みを大きくし、上記の欠点を補う
とすれば極板の芯体露出部6の幅を大きくけねばならり
“、これは極板の有効面積を減少さけることになり、電
池時14を悪くする。また芯体露出部6への食込みを大
きく覆ると、極端な場合には反対極性の極板と接触する
ことになって、内部短絡の原因となり、不良電池を提供
する恐れがある。 次に大きな電流で急速に充電および放電が出来る電池を
得るための第2条件は極板への電流の出入]]が、巻回
された極板金体に均一分布していることである。渦巻形
極板群を用いる電池の場合、この問題は仲々厄介である
。米国特訂第3,960,603号明細円Uこ示される
ような提案があるが、溶接の強度がなく、しかも溶接箇
所が実質的には全面均一に分71というわl−Jにはい
かず、まだ適切【「解決がなされていないというのが現
状Cある。 本発明(J断面が山形状の集電部をY字形または]−字
形に配置した接続片を用いることにJ、す、これらの欠
点をことごとく解決して安定した高品位の電池の供給を
可fJtiにづるものて(1)る。Lス下木発明の実施
例を訂細に説明づる。 第3図は本発明蓄電池に使用りる接続片の基本的な形状
を示したもので、接続片1は電池端子に接続されるリー
ド部2と集電部3とからなる。集電部3はプレス加工に
よつC11!形に形成されでいる。この場合、集電部の
中火に長方形あるいは長楕円形の間口部8を設けること
ができる。山形を形成覆−る折曲げ角度は山形の安定1
j1から45°−・’) (’) ’ どじ、目つ山形
の2つの傾斜面の幅(、■略等しくするのがよい。基本
的にこのような形状の接続片の集電部を巻回された極板
の芯体露出部に当接し、一対の溶接型)にで垂直方向に
If力をかけ−C溶接するか、あるいは溶接電極の底面
を集電部背面と相似形の三角形にえぐって、これを集電
部2の−L面に押当し、電極に垂直方向の圧力をかけて
溶接する。その際、集電部の傾斜面はそれぞれ外側に聞
くように応力を受【′jるが、極板5の芯体露出部6の
上端7と接する点で1111−されて、食込む力が非常
に強められる。ために溶接電極からの電流がイこに集中
し易くなり、溶接が確実に行われるのぐ、バラツキが是
正ぐき、性能の安定した、信頼性の高い電池が19られ
る。 第4図は具体的に本発明に」、る高!r充放電特t’1
の優れたアルカリ蓄電池に用いられる接続片の実施例を
示1ものCある。即ち、接続片の集電部と電池の正また
は負極端子をつなぐリード片2の先を3つに分岐し、そ
の各々共に基本的に第3図で示したような山形の集電部
3a、3b、3cをそれらの外側端部が巻回した極板群
の外縁に位@するようにT字状も1ノくけY字状に配置
したちのて・ある。 この際、集電部の中央には開口部8 a、8 h、8 
cを設置Jることが出来るし、さらにリードI”C2ど
集電部3a、3b、3cの境郷中火に三角形または丸形
の間口部10a、 10f)、 1 Qc ’a−ii
”IJ ”Cd3 < ト、山形(9a、9b ; 9
c、9d; 9e、9’r ) ヲ形成−d ルIsめ
のプレス加工が容易となる。尚、山形集電部の長さは3
a、31+、3cそれぞれ異にすることができる。この
ようにして形成された接続片1を、渦巻状に巻回した極
板の芯体露出部の−F面に当接すると、3つの長さの異
なる集電部3 a、 3 b、 3 Gの外側端部t、
】、巻回した極板群−の夕1縁に(1′l置りるのC2
芯体露出部を広く)Jバーりるように配置さ1′する。 こhらを一対の溶接電極、或いは−での底面を山形C9
a、9b・・・・・・)と相似形の二角形にえぐ−)だ
電極を用いて111形の上面に押当し、電極に垂直方向
の圧力をかtノで集電部3a、3J3c大々甲独に、又
は集電部3aと3b、、3aど30および3bと3c間
で溶接りるど、集電部3と極板の芯体露出部6どの間T
:食込/υで強い溶接がなされる。 従って大ぎな電流で急速に充電(13よび放電が出来る
電池を得るための第1条件Cある、極板と端子間の接続
が強固になされ、しかもバラツキがなく信頼性がづこぶ
る高い電池が提供できる。 次に第2条件である極板への電流の出入口が極板金体に
均一に分布しているかどうかについて述べる。第5図は
第1図に示されIc形状の従来方式による接続片を正ま
たは負極の芯体露出部に当接した状態を示したしのC・
ある。図中にa、b、c、d・・・・・・と記された個
所で接続片集電部の■ツジど芯体露出部の端部とが溶接
されている。この巻回された極板を外して展開した状態
を示すと第7図の如くになる。溶接個所は巻回の外側よ
りa、b、c、+l・・・・・・と並んでいるが、明ら
かに極板全体にわたって均一に分布しているとは言えな
い。特に巻回の内側はその横這に溶接個所がかなり広範
囲にわたー)で存在しCいない。即ち、極板への電流出
入口は(騙っており、これでは大きな電流での充放電に
おいて活物質が均一に作動することをIJ待するゎ1)
にはいかない。 これにλ=Jし第6図は本発明に。1、ろ接続片(第4
図〉を正またはC4極の芯体露゛山部に当接1)だ状態
を示したものである。極板への電流出入[1を極板金体
に均一に分niさUるためリード部2の先を3つに分岐
し、でれぞれに集電部を設(プ、これらが)l形または
T形になるよう配置してd3す、且つ3つの集電部3a
、3b、3cの長さ/ 1./ 2.73 Li ”f
れぞれ巻回しIど極板群の略半径長、略半径長×377
4および略半径長×1/2とじIこものひある。 図中のa、b、c、d、eJ・・・・・・・・・等ど記
された個所で接続片集電部の縁部ど芯体露出部の端部と
が、すでに説明したようにお互いに食込むように確実に
高い4Rfin性のもとで溶接されている。この巻回さ
れた極板を外して展開した状態を承りと第8図のJ、う
になる。溶接箇所は巻回の外側よりa、b、c・・・・
・・と並んでおり、明らかに極板全体に略均−に分イロ
していることがわかる。従っ−(電池を人Q1.>電流
で充電または放電を行なっても活物質が全面にわたって
略均−に作動づることがでさ、特性の優れた電池が得ら
れる。これは多くの実験結果をもとにして第4図に示し
たような長さの異イ【63つの集電部をY形にたはT形
に配置することによつC1ワられた効果に他ならない。 第9図は同じ大ぎさの円筒形アルカリ電池についで、従
来の接続片(第1図)を用いたもの(△)、と1本発明
による接続片(第4図)を用いたしの(B)について、
室渇く20℃)にJ3い−U0.IC(A)の電流で1
5時間充電した後、3C(△)の電流で放電した結果を
示したしのeあり、明らかに本発明電池の帰れているこ
とがわかる。 以上の如く、本発明にJれば、大きな電流で急速に充電
または放電の出来る電池を得る2つの条件(1)極板と
端子間の接続のバラツキをなくし、性能の安定、信頼性
を高めること、(2)極板への電流出入[1が、巻回さ
れた極板全面が均一にtlil+くよう略均−に分布し
ていること、を第4図に示すような断面が山形状で長さ
の異なる集電部をY字形またはT字形に配置した接続片
を用いることで解決しえたものであり、その工業的価値
は人である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来方式の接続片の斜視図、第2図は第1図に
示l)だ接続片を用いた従来の極板群の要部斜上9図4
VtS3図ば本発明に使用覆るlIc片の草木的な゛形
状を示1斜視図、第4図は本発明蓄電池に使用りる接続
片の一実施例を示J斜視図、第5図は従来の接続片を極
板の芯体露出部に溶接した状態を承り説明図、第6図は
本発明の接続)Yを極板の芯体露出部に溶接した状態を
示1説明図、第7図は従来形電池の溶接部の分(1i状
態を示1極板の展開図、第8図は本発明電池の溶接部の
分/li状態を示す極板の展開図、第9図は従来形電池
と本発明電池との高率放電特性図Cある。 1・・・・・・接続1°1 2・・・・・・リート部3
・・・・・・集電部 5・・・・・・極板6・・・・・
・芯イも露出部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 正・負極板を、その芯体の一部が上端または下端に突出
    するようにセパレータを介して巻回した極板群と、断面
    が山形状で長さの異なる集電部をY字形または1字形に
    配置した接続片を備え、該接続片の集電部下縁と上記極
    板群の上下端面にそれぞれ突出した極板の芯体上に当接
    し、集電部の下縁ど前記芯体とがηいに交叉覆る各点C
    ゛互に食込む如く溶着したことを特徴とづるアルカリ蓄
    電池。
JP58136345A 1983-07-18 1983-07-25 アルカリ蓄電池 Pending JPS6028163A (ja)

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JP58136345A JPS6028163A (ja) 1983-07-25 1983-07-25 アルカリ蓄電池
US06/583,479 US4554227A (en) 1983-07-18 1984-02-24 Alkaline battery
GB08417735A GB2146167B (en) 1983-07-18 1984-07-12 Alkaline battery and method of manufacturing same

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