JPS6031066B2 - 渦巻電極体を備えた電池の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は渦巻電極体を備えた電池に関し、渦巻状電極体
の上下各電極突出端に金属無地板よりなる集電体を超音
波溶接により固定することを特徴とし、その目的は安価
でかつ強放電特性を良好にした円筒形電池を提供するこ
とにある。

渦巻状電極体を備えた電池、例えば円筒形電池の代表例
である密閉形ニッケル・カドミウム蓄電池においては、
一般的に電極端子の集電方法は次のように行なわれてい
る。

すなわち第７図に示すように、帯状の正極２０と負極２
１は、セパレータ２２を間に介在して渦巻状に巻回され
ており、正極のリード端子２３は正極中に配設されてい
る多孔性芯金を上方に延長、露出させたり、あるいは正
極板に集電リードをスポット溶接させて延長させ、正極
端子を兼ねるキャップ２４を備えた封口板２５に溶接さ
れている。一方負極２２は、正極と同様に多孔性芯金を
下方に延長、露出させるかあるいは集電リード２６を溶
接するかしてその集電体を金属性電池ケース２７の内底
面に溶接させていた。なお負極については特に集電体を
用いずに、渦巻電極体の最外周を負極として金属製電池
ケースに圧接することにより、負極端子である電池ケー
スへ集電する方法もとられている。以上のような電極と
各極端子との集電方法では強放電時に電池の放電電圧の
低下が箸るしいため、集電方法を次のように改善する提
案がなされた。すなわち第６図のように、正極１３と負
極１４をセパレータ１５を間に介在して各々上下方向に
若干ずらして渦巻状に巻回し、正極、負極中に配設され
ている多孔性芯金１６，１７を上下に露出させ、露出し
た芯金上に金属製の集電体１８，１９としてラス板，絹
．孔あき板などを載直し、シリーズスポット溶接により
集電体と露出芯金部分とを接続させるタプレス方式ちい
われるものである。この方法においては、前記の一般的
に行なわれている集電方法にくらべて強放電特性がすぐ
れている。すなわち、集蟹体と電極突出端とは、複数個
所で溶接されるために集電個所が増大して集電部の電流
密度を低く保つことができるため、強放電時にも十分対
応できることによるからである。

しかしその反面、集電体を電極突出端に溶接するに当り
、集亀体が安価で加工も容易な円盤状金属無地板である
とシリーズスポット溶接電極から流れる溶接電流が集電
体と函極突出機との接続部に至るよりも、築電体の表面
を伝わって横方向に流れ、溶接電極の対極に戻るという
無効電流が増大して満足ゆくスポット溶接が行えないと
いう欠点があった。従って、この集電体表面を伝わって
横方向に流れる無効電流を低減させるために、集電体と
しては切断部の金属面積が少なく、換言すれば電気抵抗
の大きなラス板や絹あるいは孔あき板を用いる必要があ
り、これらの集電体がコスト的に高価であっても、使用
せざるを得ないという状態にあり、電池とした場合でも
、集電部の抵抗により起電力の一部はロスとなる問題が
あった。

本発明は渦巻状電極体の電極突出端に安価で加工も容易
な円盤状金属無地板からなる桑電体を確実に溶接して電
極体を完成させることのできる方法を提供するものであ
る以下、本発明の実施例について説明する。

厚さ０．０６側の金属製多孔芯金（ニッケルめつき穿孔
鋼板）をほぼ中央部に配設してなる厚さ０．７側の暁結
式ニッケル正極を大きな面積で作製し、これを所定寸法
に切断して電池構成用の帯状単位極板とする。この単位
極板の端面（切口）は切断により芯金と了青物質層とが
同一面上に露呈し共存状態にある。次に正極と同一の芯
金をほ）、中央部に配設してなる厚さ０．５側のペース
ト式カドミウム負極を大きな面積で作製し、これも正極
同様帯状単位板に切断する。この負極単位極板の端面（
切口）も正極と同様に活物質層と芯金とが同一面上に露
呈し共存状態である。この切断後の正，負極の単位極板
を用いて渦巻状電極体を構成する。

第１図において、正極１と負極２とは互いに上下方向に
その位置を若干ずらし、両極間にポリアミド樹脂の不織
布からなるセパレータ３を介在させて渦巻状に巻回され
ている。この渦巻状電極体の上部にはニッケルメッキさ
れた無地鋼板からなる円盤状の正極集電体４が萩暦され
、この集電体４と正極の電極突出端とは複数個所で超音
波熔接されている。そして集電体に一体に設けたりード
片をなす延長部４′は、正極端子を兼ねるキャップ５と
電気的に接続している金属製封□板６に溶接されている
。一方負極２の電極突出端にも正極集電体と同様の簾電
体７が超音波溶接され、その集蟹体の一部は負極端子を
兼ねる金属製鰭池ケース８に溶接されている。この渦巻
状電極体の上下各電極突出端に集電体４，７を溶接する
には、第２図の如く横方向に振動するホーン９の先端に
溶接チップ１０を固定した超音波溶接機で行なう。ホー
ン９の先端には溶接チップ保持リング１１がロックナッ
ト１２で固定されていて、リング１１の一部に前述した
溶接チップ１０が取付けられている。

溶接チップ１０は、第５図にその端面の部分拡大図を示
す如く高さ約２肋の笠状突起１０ａが３肋ピッチで整列
状態に複数設けられていて、この突起１０ａが溶接部と
接するものである。なお金属同士の超音波溶接に当って
は、溶接部を局部的に発熱させ、かつ極端な変形を生じ
させないためにはホーン、すなわち溶接チップを前後あ
るいは左右のいずれか横方向に微振動させることが好ま
しく、本例ではホ」ンの延び方向に矢印の如く微振動さ
せた。

なお、超音波熔接時にホーンを上下方向に振動させると
、ホーンの当っている部分の集電体とその下側の電極突
出端とが上下方向に位置ずれしたり、変形して隣接する
異極の端子と接触して内部短絡を招き易いので避けるべ
きである。

具体的な超音波熔接はホーンに２皿ＨＺ程度の横方向の
振動を加え、チップ１０を正極集電体４上に当てがうと
、チップ端面の笠状突起１０ａが集電体上面を複数個所
でこすって発熱溶融させ、電極突出端と接している集電
体部分を複数個所で溶接する。

なお、電極突出端が接触していない集電体部分は溶融さ
れるのみであるが、溶融が局部的で多量の金属溶融等は
生じることがないので、下方へ溶融金属がたれ落ちて負
極端部と接触するといったことは起きない。この方法に
より負極集電体と負極突出端とを同様に超音波溶接すれ
ば、集電体が上下両端に落髪された渦巻状電極体が形成
でき、以後は常法により電池ケース内に組み込んで電池
を完成させる。

このような本発明の超音波溶接による電極突出体と集電
体との溶接では、集電体のおよそ３′４の面積に溶接部
を形成することができ集軍部の増大を図ることができる
。一方前述したシリーズスポット溶接では集電体の面積
の１／３〜１／２陸度しか溶接部を形成することができ
ない。従って集電体自体が本発明では金属無地板で電気
抵抗の少ないものであることと、前記の集電部の増大と
が合挨つて集電部の抵抗による起電力ロスが極めて少な
く、ラス板等を用いたシリーズスポット溶接法に比べれ
ば、集電部の抵抗ロスに大差があり、強放電時の放電々
圧低下を少なくすることができる。

しかも本発明では集電体として金属無地板を用いるため
そのコストも安く、円盤状等の加工も容易であるので、
集電部の構造を安価に確保することができる。

以上述べたように、本発明の電池の製造法によれば、安
価な集電体を使用でき、かつ横方向に微振動する超音波
溶着機のホーンとその先端の溶接チップを利用して渦巻
状電極体の集電体との接続を確実かつ安価に達成するこ
とができ、放電性能の優れた円筒形電池が提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における円筒状電池の半裁側
面図、第２図は渦巻状電極体に集電体を超音波溶接する
際の説明図、第３図は溶接機要部の側面図、第４図は溶
接チップ保持リングの斜視図、第５図は溶接チップの部
分拡大図、第６図，第７図はこれまでの集電機造を有し
た電池の半裁側面図である。 １・・・・・・正極、２…・・・負極、３・・・・・・
セパ・レータ、４・・・・・・正極集電体、７・・・・
・・負極集電体、８・…・・電池ケース、９・・・・・
・超音波溶接機のホーン、１０・・・・・・溶接チップ
、１０ａ・・・・・・笠状突起、１ １・・・・・・溶
接チップ保持リング。 第１図 第４図 第７図 第２図 第３図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 帯状の正極と負極とを互いに上下方向にずらし、セ
   パレータを間に介存させて巻回した渦巻状電極体の上下
   各電極突出端に、リード片をなす延長部を一体に設けた
   金属無地板よりなる集電体を配置し、超音波溶接機の横
   方向へ微振動するホーンの先端に、複数の小突起を有し
   た溶接チツプを固定してこれを集電体に当てがい、溶接
   チツプを横方向に微振動させて集電体と電極突出端とを
   溶接した後、電池ケース内に組み込むことを特徴とした
   渦巻電極体を備えた電池の製造法。