JPWO2007091717A1 - 電池の製造方法、その方法によって製造された電池、及び電池の検査方法 - Google Patents
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Abstract
電池の蓋に溶接されたリードと上部集電板との接点を溶接するに際して、確実に低抵抗な溶接を可能とし、溶接不良を有する電池を除去して、高い信頼性を備えた電池の製造方法及び検査方法を提供する。電槽内に正極板および負極板を備えた極群（７０）を収容すること、極群（７０）上に、極群（７０）の一方の極と電気的に接続された上部集電板（２）を配置すること、蓋（５０）の内面にあらかじめ溶接されたリード（２１）を上部集電板（２）に当接すること、及びリード（２１）と上部集電板（２）の接点を溶接することを含む電池の製造方法において、リード（２１）にその弾性変形範囲を超える圧縮応力を加えた条件下で電池の正極端子と負極端子に電流を流すことによって、リード（２１）と上部集電板（２）の接点を溶接することを特徴とする。また、その製造方法によって製造された電池、及び電池の交流抵抗を測定することにより溶接不良を検出する電池の検査方法を特徴とする。
Description
本発明は、電池の製造方法、その方法によって製造された電池、及び電池の検査方法に関し、特に、電池の上部集電板と蓋を接続するリードを上部集電板に接続する構造の改善に関する。
一般に、ニッケル−水素化物電池、ニッケル−カドミウム電池などのアルカリ電池は、発電要素を電池ケース内に収容し、電池ケースを一方極の端子として構成される。例えば図１０に一例を示すように、集電体として、集電体１０１と集電リード板１０３を同一厚みで伸長させ、一体成形したものが提案されている。
このような電池では、図１１に示すように、正極板８および負極板９の間にセパレータ１０を介在させ、これらを渦巻状に巻回して形成された発電要素を外装容器６としての金属製電池ケースに収納して集電リード板１０３を封口体に１箇所溶接した後、封口体１１を電池ケース６の開口部に絶縁ガスケットを介在させて装着することにより密閉して構成されている。
このような電池では、図１１に示すように、正極板８および負極板９の間にセパレータ１０を介在させ、これらを渦巻状に巻回して形成された発電要素を外装容器６としての金属製電池ケースに収納して集電リード板１０３を封口体に１箇所溶接した後、封口体１１を電池ケース６の開口部に絶縁ガスケットを介在させて装着することにより密閉して構成されている。
特に、このようなアルカリ電池が、電動工具や電気自動車などの高率で充放電を行う用途に使用される場合、電池構成の中でも特に、発電要素と封口体の間を接続する集電体の電気抵抗が電池特性に大きな影響を与える。これらの用途ではしばしば大電流での充放電が要求されるので、極力内部抵抗を低減する必要がある。
上述の内部抵抗を低減させた電池としては以下のものが知られている。（例えば、特許文献１参照）
特開２００４−６３２７２号公報（図１〜４、１０、１１、段落［００２２］〜［００３８］）
上述の内部抵抗を低減させた電池としては以下のものが知られている。（例えば、特許文献１参照）
特許文献１に記載の内部抵抗を低減させた電池をニッケル−カドミウム電池に適用した場合について説明する。
図１２は、打ち抜き加工により一体形成された集電体を装着したニッケル−カドミウム電池の要部を示す斜視図、図１３（ａ）および（ｂ）は、この集電体１の平面図および断面図である。この集電体は、ニッケルめっきのなされた厚み０．３ｍｍの鉄板からなり、平坦部２と、打ち抜き加工により高さ２．０ｍｍ程度に突出せしめられた突起部３とで構成されている。
図１２は、打ち抜き加工により一体形成された集電体を装着したニッケル−カドミウム電池の要部を示す斜視図、図１３（ａ）および（ｂ）は、この集電体１の平面図および断面図である。この集電体は、ニッケルめっきのなされた厚み０．３ｍｍの鉄板からなり、平坦部２と、打ち抜き加工により高さ２．０ｍｍ程度に突出せしめられた突起部３とで構成されている。
この集電体は、ほぼ円板状をなすように形成され、突起部３を具備し、前記突起部の頂面が溶接領域となり得る肉薄領域４を構成したことを特徴とする。
また、この平坦部には孔５が形成されている。そしてこの孔の周縁に裏面側に突出するようにばり５Ｂが形成され、このばりが正極板との溶接点を形成している。図１４は電極体を外装容器としての電池ケース６に挿入して前記集電体１を介して封口体と溶接するときの状態を示す断面図である。
このニッケル−カドミウム電池は、図１４に示すように、鉄にニッケルめっきを施した有底筒状体の電池ケース６内に、ニッケル正極板８とカドミウム負極板９がセパレータ１０を介して巻回された電池要素が収容され、この上に上述の集電体１が載置され、封口体１１がこの集電体１の突起部３と直接溶接法によって溶接接続せしめられてなるものである。
この封口体１１は底面に円形の下方突出部を形成した蓋体１２と、正極キャップ１３と、これら蓋体１２と正極キャップ１３との間に介在せしめられるスプリング１５と弁板１４とからなる弁体とで構成されており、この蓋体の中央にはガス抜き孔１６が形成されている。
ここでニッケル正極板と集電体１との間は、封口体との溶接に先立ち、平坦部２に形成された孔５の周縁に裏面側に突出するようにばり５Ｂが形成され、このばりが正極板８との溶接点を形成している。一方電池ケース６の底部には円板状の負極集電体７が配設され、負極板９と溶接接続されている。またこの電池ケース６の開口部１７はかしめ加工によって封止がなされている。
また、この平坦部には孔５が形成されている。そしてこの孔の周縁に裏面側に突出するようにばり５Ｂが形成され、このばりが正極板との溶接点を形成している。図１４は電極体を外装容器としての電池ケース６に挿入して前記集電体１を介して封口体と溶接するときの状態を示す断面図である。
このニッケル−カドミウム電池は、図１４に示すように、鉄にニッケルめっきを施した有底筒状体の電池ケース６内に、ニッケル正極板８とカドミウム負極板９がセパレータ１０を介して巻回された電池要素が収容され、この上に上述の集電体１が載置され、封口体１１がこの集電体１の突起部３と直接溶接法によって溶接接続せしめられてなるものである。
この封口体１１は底面に円形の下方突出部を形成した蓋体１２と、正極キャップ１３と、これら蓋体１２と正極キャップ１３との間に介在せしめられるスプリング１５と弁板１４とからなる弁体とで構成されており、この蓋体の中央にはガス抜き孔１６が形成されている。
ここでニッケル正極板と集電体１との間は、封口体との溶接に先立ち、平坦部２に形成された孔５の周縁に裏面側に突出するようにばり５Ｂが形成され、このばりが正極板８との溶接点を形成している。一方電池ケース６の底部には円板状の負極集電体７が配設され、負極板９と溶接接続されている。またこの電池ケース６の開口部１７はかしめ加工によって封止がなされている。
かかる構成によれば、１枚の円形金属板を打ち抜き加工により形成するのみで、容易に確実な溶接領域を形成することが可能となり、確実で信頼性の高い接続が可能となる。
また、平坦部２が電極と接続される集電体本体部、突起部３が封口体である正極側端子と接続される集電リードの役割を果たすことができ、一体形成が可能であるため、接続抵抗の低減を図ることが可能となる。
また、図１３（ｂ）に示すように、突起部３の頂面４が肉薄となっているため、溶接電流を集中させることができ、さらに弾性をもち溶接領域に圧力が確実にかかるため、より確実な接続が可能となる。
しかしながら、この電池製造方法では、溶接領域に圧力が確実にかかるものの、圧力が大きすぎるなどのばらつきを発生しやすく、溶接電流が不十分となって、溶接不良が発生したり、発生した溶接不良を検出しにくいという問題があった。
また、平坦部２が電極と接続される集電体本体部、突起部３が封口体である正極側端子と接続される集電リードの役割を果たすことができ、一体形成が可能であるため、接続抵抗の低減を図ることが可能となる。
また、図１３（ｂ）に示すように、突起部３の頂面４が肉薄となっているため、溶接電流を集中させることができ、さらに弾性をもち溶接領域に圧力が確実にかかるため、より確実な接続が可能となる。
しかしながら、この電池製造方法では、溶接領域に圧力が確実にかかるものの、圧力が大きすぎるなどのばらつきを発生しやすく、溶接電流が不十分となって、溶接不良が発生したり、発生した溶接不良を検出しにくいという問題があった。
また、その他、内部抵抗を低減させた電池としては以下のものが知られている。
（例えば、特許文献２、３参照）
特開２００１−１４３６８４号公報（図１、図１４、図１５、本願添付図面の図１５、図１６、図１７）
特開２００１−１５５７１０号公報（図３、４、本願添付図面の図１８、図１９）
（例えば、特許文献２、３参照）
特許文献２に記載の内部抵抗を低減させた電池は、図１５、図１６、図１７に示すような構造を有し、リードが筒状体からなるものであり、変形例においては、「筒状体２０の本体部２１が正極集電体１４の直径上に位置するように載置するとともに、両羽部２２，２２を正極集電体１４上に載置した。ついで、両羽部２２，２２と正極集電体１４とをスポット溶接（第１溶接）した。」（段落［００５３］）、「プレス機を駆動してパンチＰを下降させて、封口体１７の封口部（電池ケース１６の開口端縁１６ｂ）をパンチＰにより加圧するとともに、一対の溶接電極Ｗ１，Ｗ２間に２×１０６Ｎ／ｍ２の圧力を加えながら、これらの溶接電極Ｗ１，Ｗ２間に電池の放電方向に２４Ｖの電圧を印加し、３ＫＡの電流を約１５ｍｓｅｃの時間流す通電処理（第２溶接）を施した。これにより、封口体１７は電池ケース１６内に押し込まれるとともに、通電処理により、封口体１７の底面と筒状体２０の本体部２１の周側面との接触部分が溶接されて、溶接部が形成された。」（段落［００５６］）という溶接方法が採用されている。
しかし、この電池は、第２溶接で、リードを肉厚な蓋に溶接する必要があるため、溶接時の電流を大きくする必要があり、電流が大きすぎるとリード側の接触点部が熱によって溶断してしまい、溶接箇所の密着性を維持できず、溶接の確実性が低下し溶接のばらつきが大きいという問題があった。また、溶接条件の検討が不十分なため、溶接不良が発生したり、発生した溶接不良を検出しにくいという問題があった。
しかし、この電池は、第２溶接で、リードを肉厚な蓋に溶接する必要があるため、溶接時の電流を大きくする必要があり、電流が大きすぎるとリード側の接触点部が熱によって溶断してしまい、溶接箇所の密着性を維持できず、溶接の確実性が低下し溶接のばらつきが大きいという問題があった。また、溶接条件の検討が不十分なため、溶接不良が発生したり、発生した溶接不良を検出しにくいという問題があった。
さらに、特許文献２には、「上述した実施の形態および変形例においては、正極外部端子（正極キャップ）１７ａと負極外部端子（電池ケース１６の底面）との間に電流を流す前に、正極集電体１４側に各筒状体２０，３０，４０，５０，６０，７０を溶接した後、各筒状体２０，３０，４０，５０，６０，７０と封口体１７とを溶接するようにしたが、封口体１７と各筒状体２０，３０，４０，５０，６０，７０とを溶接した後、正極外部端子（正極キャップ）１７ａと負極外部端子（電池ケース１６の底面）との間に電流を流して、正極集電体１４と各筒状体２０，３０，４０，５０，６０，７０とを溶接するようにしても、同様な結果が得られる。」（段落［００６０］）と記載されているが、封口体（蓋）と筒状体（リード）を溶接した後、正極集電体（上部集電体）とリードを溶接する条件については、全く開示がない。
特許文献３に記載の内部抵抗を低減させた電池は、図１８、図１９に示すように、一方極の端子を兼ねる開口部を備えた電池ケース１６と、この開口部を密封する他方極の端子を兼ねる封口体１７（蓋体１７ａ、正極キャップ１７ｂ、スプリング１７ｃ、弁体１７ｄ）と、電池ケース１６内に収容される正極板１１、負極板１２の少なくとも一方の端部に集電体１４が接続された電極体１０とを備え、封口体１７と集電体１４とは長さ方向の中央部が凹んだ鼓状筒体２０から構成されるリード部により固着接続されている。鼓状筒体２０の上下端部に幅広部２２ａ，２３ａと幅狭部２２ｂ，２３ｂとが交互に形成された鍔部２２，２３を備えている。幅広部２２ａと幅狭部２３ｂは空間を隔てて互に重なり合い、幅狭部２２ｂと幅広部２３ａは空間を隔てて互に重なり合うように配置されている。
上記の鼓状筒体２０から構成されるリード部を有するニッケル−水素蓄電池は、以下のように溶接されて作製される。
ニッケル−水素蓄電池を組み立てるに際しては、まず、上述した鼓状筒体２０を正極集電体１４の上に載置した後、上端鍔部の幅狭部２２ｂの外周部に溶接電極（図示せず）を配置して、下端鍔部の幅広部２３ａと集電体１４とをスポット溶接した。この後、鼓状筒体２０を正極集電体１４に溶接した電極体１０を鉄にニッケルメッキを施した有底筒状の電池ケース（底面の外面は負極外部端子となる）１６内に収納した。（段落［００２５］）
ニッケル−水素蓄電池を組み立てるに際しては、まず、上述した鼓状筒体２０を正極集電体１４の上に載置した後、上端鍔部の幅狭部２２ｂの外周部に溶接電極（図示せず）を配置して、下端鍔部の幅広部２３ａと集電体１４とをスポット溶接した。この後、鼓状筒体２０を正極集電体１４に溶接した電極体１０を鉄にニッケルメッキを施した有底筒状の電池ケース（底面の外面は負極外部端子となる）１６内に収納した。（段落［００２５］）
上述のように封口体１７を配置した後、正極キャップ（正極外部端子）１７ａの上面に一方の溶接電極Ｗ１を配置するとともに、電池ケース１６の底面（負極外部端子）の下面に他方の溶接電極Ｗ２を配置した。この後、これらの一対の溶接電極Ｗ１，Ｗ２間に２×１０６Ｎ／ｍ２の圧力を加えながら、これらの溶接電極Ｗ１，Ｗ２間に電池の放電方向に２４Ｖの電圧を印加し、３ＫＡの電流を約１５ｍｓｅｃの時間流す通電処理を施した。この通電処理により、封口体１７の底面と鼓状筒体２０の上端鍔部２２の幅広部２２ａに形成された小突起２２ｃとの接触部に電流が集中して、この小突起２２ｃと封口体１７の底面とが溶接されて、溶接部が形成された。これと同時に負極集電体１５の下面と電池ケース１６の底面（負極外部端子）の上面との接触部が溶接されて溶接部が形成された。（段落［００２７］）
ついで、封口体１７の周縁に絶縁ガスケット１９を嵌着させ、プレス機を用いて封口体１７に加圧力を加えて、絶縁ガスケット１９の下端が凹部１６ａの位置になるまで封口体１７を電池ケース１６内に押し込んだ。この後、電池ケース１６の開口端縁を内方にかしめて電池を封口して、公称容量６．５Ａｈの円筒形ニッケル−水素蓄電池を作製した。なお、この封口時の加圧力により、鼓状筒体２０の本体部２１は凹んだ中央部を中心にして押しつぶされた。（段落［００２８］）
また、封口前と封口後に溶接して、公称容量６．５Ａｈの円筒形ニッケル−水素蓄電池を作製する方法として、以下の方法が示されている。
まず、上述した鼓状筒体２０を正極集電体１４の上に載置した後、上端鍔部２２の幅狭部２２ｂの外周部に溶接電極（図示せず）を配置して、下端鍔部２３の幅広部２３ａと集電体１４とをスポット溶接した。この後、鼓状筒体２０を正極集電体１４に溶接した電極体１０を鉄にニッケルメッキを施した有底筒状の電池ケース（底面の外面は負極外部端子となる）１６内に収納した。（段落［００２９］）
まず、上述した鼓状筒体２０を正極集電体１４の上に載置した後、上端鍔部２２の幅狭部２２ｂの外周部に溶接電極（図示せず）を配置して、下端鍔部２３の幅広部２３ａと集電体１４とをスポット溶接した。この後、鼓状筒体２０を正極集電体１４に溶接した電極体１０を鉄にニッケルメッキを施した有底筒状の電池ケース（底面の外面は負極外部端子となる）１６内に収納した。（段落［００２９］）
ついで、封口体１７の周縁に絶縁ガスケット１９を嵌着させ、プレス機を用いて封口体１７に加圧力を加えて、絶縁ガスケット１９の下端が凹部１６ａの位置になるまで封口体１７を電池ケース１６内に押し込んだ。この後、電池ケース１６の開口端縁を内方にかしめて電池を封口した。なお、この封口時の加圧力により、鼓状筒体２０の本体部２１は凹んだ中央部を中心にして押しつぶされた。ついで、正極キャップ（正極外部端子）１７ａの上面に一方の溶接電極Ｗ１を配置するとともに、電池ケース１６の底面（負極外部端子）の下面に他方の溶接電極Ｗ２を配置した。（段落［００３１］）
この後、これらの一対の溶接電極Ｗ１，Ｗ２間に２×１０６Ｎ／ｍ２の圧力を加えながら、これらの溶接電極Ｗ１，Ｗ２間に電池の放電方向に２４Ｖの電圧を印加し、３ＫＡの電流を約１５ｍｓｅｃの時間流す通電処理を施した。この通電処理により、封口体１７の底面と鼓状筒体２０の上端鍔部２２の幅広部２２ａに形成された小突起２２ｃとの接触部に電流が集中して、この小突起２２ｃと封口体１７の底面とが溶接されて、溶接部が形成された。これと同時に負極集電体１５の下面と電池ケース１６の底面（負極外部端子）の上面との接触部が溶接されて溶接部が形成された。（段落［００３２］）
しかし、この電池は、鼓状筒体（リード）を厚肉な封口体（蓋）に溶接するために溶接時の電流を大きくすると、正極集電体（上部集電板）の溶接点が大電流により破損し、溶接の確実性が低下しリード部の抵抗ばらつきが大きくなるという問題があった。また、溶接条件の検討が不十分なため、溶接不良が発生したり、発生した溶接不良を検出しにくいという問題があった。
また、短縮された導電路を形成して、内部抵抗を低減させた電池としては以下のものが知られている（例えば、特許文献４〜６参照）。
特開２００４−２５９６２４号公報（図１、本願添付図面の図２０）
特開２００４−２３５０３６号公報（図６、図１４、図１５、本願添付図面の図２１、図２２、図２３）
特開平１０−２６１３９７号公報（図１、本願添付図面の図２４）
特許文献４〜６に記載の電池によれば、例えば、端子と電極との間に集電リードを溶接したのち、封口し、かしめ部を形成すべき領域をプレスによって押し込み圧着する際、集電リードに形成された突出部が、相対向する面に接触して、短縮された導電路を形成しているため、集電抵抗を低減することができる。
しかしながら、これらの集電リードは、加圧によって変形せしめられて前記内部空間内で短縮された導電路を形成するものの、短縮する導通路となる接点への溶接時にそれ以外の経路を通る無効電流が流れやすく溶接が確実なものとならず、抵抗のばらつきが大きいという欠点があった。
また、正極の電位にさらされているため、使用条件によっては、短縮された流通路に酸化によってされた被膜が形成し、使用に際して徐々に抵抗が増大する恐れもある。
そして、特許文献５に記載の電池では、短縮された流通路は外装容器１６の開口端縁１６ｂを内方にかしめて電池を封口する前に溶接するため、形成される導通経路は十分に短い距離とはならず抵抗は高くなるという欠点を有する。
しかしながら、これらの集電リードは、加圧によって変形せしめられて前記内部空間内で短縮された導電路を形成するものの、短縮する導通路となる接点への溶接時にそれ以外の経路を通る無効電流が流れやすく溶接が確実なものとならず、抵抗のばらつきが大きいという欠点があった。
また、正極の電位にさらされているため、使用条件によっては、短縮された流通路に酸化によってされた被膜が形成し、使用に際して徐々に抵抗が増大する恐れもある。
そして、特許文献５に記載の電池では、短縮された流通路は外装容器１６の開口端縁１６ｂを内方にかしめて電池を封口する前に溶接するため、形成される導通経路は十分に短い距離とはならず抵抗は高くなるという欠点を有する。
なお、特許文献６に記載の電池では、電池ケースの開口部を前記封口体で密閉する工程と、封口後、前記電池ケースと前記封口体との間に電流を流すことにより、前記集電リード板と封口体との接触部分を溶接して溶接部を形成する工程とを備えたことにより、集電リードが短くても容易に外装容器の開口部に封口体を装着することが可能となり、集電距離を短縮して電池内部抵抗を低減することが可能となる。また、封口時に集電リードを折曲する必要がないため、厚みの厚い集電リードを用いることが可能となり、電池内部抵抗の低減を図ることができる。
しかしながら、上述の溶接方法にあっては前記正・負極のいずれか一方から導出した集電リード板の一部を前記封口体下面に接触させ、ついで前記集電リード板と封口体との接触部分を溶接して溶接部を形成するため、溶接が確実には行いにくく、また、実施例の集電の構造が高さのばらつきを吸収するためには不十分であり、外装容器内に収容される電極体の高さにばらつきがあった場合に、封口体と集電リードとの接触部が確実に形成できない状態も存在し、溶接部を確実に形成することができないという問題を生じていた。
上記のように、上部集電板の上面と封口体（蓋）の内面をリードを介して溶接した電池においては、あらかじめ上部集電板にリードを溶接しておいた後、リードと蓋との接触点を電池の正極端子、負極端子に溶接電流を流して溶接すると、肉厚な蓋に溶接熱が取られるため、蓋とリードの溶接がばらつきやすいという問題があった。
また、あらかじめ蓋にリードを溶接しておいた後、リードと上部集電板との接触点を電池の正極端子、負極端子に溶接電流を流して溶接すると、薄肉な上部集電板とリードとの溶接は小さい電流でも行いやすく、また、どちらかの材質が熱を持ちすぎ溶断するといった問題も発生しにくいものの、溶接条件の検討が不十分なため、溶接不良が発生したり、発生した溶接不良を検出しにくいという問題があった。
また、あらかじめ蓋にリードを溶接しておいた後、リードと上部集電板との接触点を電池の正極端子、負極端子に溶接電流を流して溶接すると、薄肉な上部集電板とリードとの溶接は小さい電流でも行いやすく、また、どちらかの材質が熱を持ちすぎ溶断するといった問題も発生しにくいものの、溶接条件の検討が不十分なため、溶接不良が発生したり、発生した溶接不良を検出しにくいという問題があった。
本発明の課題は、上部集電板と封口体（蓋）とを接続するリードを用い、かつ、あらかじめ蓋にリードを溶接しておいた後、リードと上部集電板との接点を電池の正極端子、負極端子に溶接電流を流して溶接するに際して、確実に低抵抗な溶接を可能とすること、溶接不良を有する電池を除去すること、および、高い信頼性を備えた電池を得ることである。
発明者らは鋭意検討の結果、リードと上部集電板を溶接するに際して、溶接時の条件を特定のものとすることにより、上記の課題が解決でき、不良率を大幅に低減できることを見いだし、本発明を完成した。
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用するものである。
（１）電槽内に正極板および負極板を備えた極群を収容すること、前記極群上に、前記極群の一方の極と電気的に接続された上部集電板を配置すること、蓋の内面にあらかじめ溶接されたリードを前記上部集電板に当接すること、及び前記リードと前記上部集電板の接点を溶接することを含む電池の製造方法において、前記リードにその弾性変形範囲を超える圧縮応力を加えた条件下で電池の正極端子と負極端子に電流を流すことによって、前記リードと前記上部集電板の接点を溶接することを特徴とする電池の製造方法。
（２）前記リードとして、ニッケルメッキがなされた冷間圧延鋼鋼板を用いることを特徴とする前記（１）の電池の製造方法。
（３）前記リードとして、純度９９％以上のニッケル板を用いることを特徴とする前記（１）の電池の製造方法。
（４）前記圧縮応力は、前記リードと前記上部集電板の接点１個当たり３０〜４０Ｎであることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか一項の電池の製造方法。
（５）前記リードは、板状の枠状部と、前記枠状部の内周から斜め下方に狭まるように延びた側壁部を有し、前記側壁部には、スリットが、周方向に間隔をおいて下端から縦方向に形成され、前記枠状部は、前記蓋の内面に溶接され、前記リードと前記上部集電板の接点は、前記側壁部の下端部に設けられることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれか一項の電池の製造方法。
（６）前記リードは、前記側壁部の下端の内周から突き出た底部を有し、前記側壁部及び前記底部には、スリットが、周方向に間隔をおいて下端から縦方向に形成され、前記リードと前記上部集電板の接点は、前記底部に設けられることを特徴とする前記（５）の電池の製造方法。
（７）前記リードと前記上部集電板の接点を溶接したのち、０．２ｍｍ以上の開放方向への変位を与えて前記リードに加えた圧縮応力を除荷することをさらに含むことを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれか一項の電池の製造方法。
（８）前記（１）〜（７）のいずれか一項の製造方法によって製造された電池。
（９）前記（１）〜（７）のいずれか一項の製造方法によって製造された電池の交流抵抗を測定することにより溶接不良を検出することを含む電池の検査方法。
（１０）前記リードに加えた圧縮応力を除荷した後、電池の交流抵抗を測定することにより溶接不良を検出する前記（９）項の電池の検査方法。
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用するものである。
（１）電槽内に正極板および負極板を備えた極群を収容すること、前記極群上に、前記極群の一方の極と電気的に接続された上部集電板を配置すること、蓋の内面にあらかじめ溶接されたリードを前記上部集電板に当接すること、及び前記リードと前記上部集電板の接点を溶接することを含む電池の製造方法において、前記リードにその弾性変形範囲を超える圧縮応力を加えた条件下で電池の正極端子と負極端子に電流を流すことによって、前記リードと前記上部集電板の接点を溶接することを特徴とする電池の製造方法。
（２）前記リードとして、ニッケルメッキがなされた冷間圧延鋼鋼板を用いることを特徴とする前記（１）の電池の製造方法。
（３）前記リードとして、純度９９％以上のニッケル板を用いることを特徴とする前記（１）の電池の製造方法。
（４）前記圧縮応力は、前記リードと前記上部集電板の接点１個当たり３０〜４０Ｎであることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか一項の電池の製造方法。
（５）前記リードは、板状の枠状部と、前記枠状部の内周から斜め下方に狭まるように延びた側壁部を有し、前記側壁部には、スリットが、周方向に間隔をおいて下端から縦方向に形成され、前記枠状部は、前記蓋の内面に溶接され、前記リードと前記上部集電板の接点は、前記側壁部の下端部に設けられることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれか一項の電池の製造方法。
（６）前記リードは、前記側壁部の下端の内周から突き出た底部を有し、前記側壁部及び前記底部には、スリットが、周方向に間隔をおいて下端から縦方向に形成され、前記リードと前記上部集電板の接点は、前記底部に設けられることを特徴とする前記（５）の電池の製造方法。
（７）前記リードと前記上部集電板の接点を溶接したのち、０．２ｍｍ以上の開放方向への変位を与えて前記リードに加えた圧縮応力を除荷することをさらに含むことを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれか一項の電池の製造方法。
（８）前記（１）〜（７）のいずれか一項の製造方法によって製造された電池。
（９）前記（１）〜（７）のいずれか一項の製造方法によって製造された電池の交流抵抗を測定することにより溶接不良を検出することを含む電池の検査方法。
（１０）前記リードに加えた圧縮応力を除荷した後、電池の交流抵抗を測定することにより溶接不良を検出する前記（９）項の電池の検査方法。
本発明においては、たとえば密閉形電池などの電池を製造する場合に、上部集電板に当接したリードにその弾性変形範囲を超える圧縮応力を加えて溶接することにより、従来、不安定であった溶接を確実なものとし、不良率の少ない優れた出力密度を有する電池を提供できる。
図１は、枠状部（溶接用突起１６個）とスリットが形成されている側壁部及び底部（溶接用突起８個）を有するリードの例（実施例１等）を示す斜視図である。
図２は、枠状部（溶接用突起８個）とスリットが形成されている側壁部及び底部（溶接用突起８個）を有するリードの例を示す斜視図である。
図３は、蓋に溶接されたリード（枠状部とスリットが形成されている側壁部を有するもの）を上部集電板に溶接した密閉形電池の例を示す図である。
図４は、本発明で用いる上部集電板（正極集電板）の例（実施例１等）を示す図である。
図５は、枠状部とスリットが形成されている側壁部及び底部を有するリードを蓋と上部集電板に溶接した密閉形電池の例を示す図である。
図６は、蓋に溶接されたリードを上部集電板に溶接するに際して、高さ方向の位置ずれ（極群の高さが標準的な場合）を側壁部及び底部のスリットとスリットに挟まれたリード部の屈曲で吸収する例を示す図である。
図７は、蓋に溶接されたリードを上部集電板に溶接するに際して、高さ方向の位置ずれ（極群の高さが低い場合）を側壁部及び底部のスリットとスリットに挟まれたリード部の屈曲で吸収する例を示す図である。
図８は、蓋に溶接されたリードを上部集電板に溶接するに際して、高さ方向の位置ずれ（極群の高さが高い場合）を側壁部及び底部のスリットとスリットに挟まれたリード部の屈曲で吸収する例を示す図である。
図９は、リード変位量と加圧力の関係を示す図である。
図１０は、集電体と集電リードを同一厚みで伸長させ一体成形した従来の集電構造の一例を示す斜視図である。
図１１は、図１０の集電リードが封口体に溶接されて完成した従来の密閉形電池を示す断面図である。
図１２は、従来の打ち抜き加工により一体形成された集電体を装着したニッケル−カドミウム電池の要部を示す斜視図である。
図１３は、従来の打ち抜き加工により一体形成された集電体を示す平面図及び断面図である。
図１４は、電極体を電池ケースに挿入して図１３の集電体を介して封口体と溶接するときの状態を示す断面図である。
図１５は、従来のリード部を構成する筒状体を電極体に溶接した状態を示す斜視図である。
図１６は、図１５のリード部を構成する筒状体を用いて電池ケースの開口部に封口体を封口した状態を示す断面図である。
図１７は、図１５のリード部を構成する筒状体を封口体と溶接する状態および封口部をプレスする状態を示す断面図である。
図１８は、従来の鼓状筒体から構成されるリード部を示す平面図、側面図及び断面図である。
図１９は、電極体を電池ケースに収納して図１８のリード部を介して封口体と溶接するときの状態を示す断面図である。
図２０は、従来の折曲された集電リードを有する密閉形電池を示す断面図である。
図２１は、従来の短縮導電路が形成された集電リードを有する密閉形電池の封口部をプレスする状態を示す断面図である。
図２２は、従来の短縮導電路が形成された集電リードを電極体に溶接した状態を示す斜視図である。
図２３は、従来の短縮導電路が形成された集電リードを示す上面図及び側面図である。
図２４は、従来の封口後に集電リード板と封口体との接触部分を溶接して溶接部を形成したニッケル−カドミウム蓄電池の要部を示す断面図である。
図２は、枠状部（溶接用突起８個）とスリットが形成されている側壁部及び底部（溶接用突起８個）を有するリードの例を示す斜視図である。
図３は、蓋に溶接されたリード（枠状部とスリットが形成されている側壁部を有するもの）を上部集電板に溶接した密閉形電池の例を示す図である。
図４は、本発明で用いる上部集電板（正極集電板）の例（実施例１等）を示す図である。
図５は、枠状部とスリットが形成されている側壁部及び底部を有するリードを蓋と上部集電板に溶接した密閉形電池の例を示す図である。
図６は、蓋に溶接されたリードを上部集電板に溶接するに際して、高さ方向の位置ずれ（極群の高さが標準的な場合）を側壁部及び底部のスリットとスリットに挟まれたリード部の屈曲で吸収する例を示す図である。
図７は、蓋に溶接されたリードを上部集電板に溶接するに際して、高さ方向の位置ずれ（極群の高さが低い場合）を側壁部及び底部のスリットとスリットに挟まれたリード部の屈曲で吸収する例を示す図である。
図８は、蓋に溶接されたリードを上部集電板に溶接するに際して、高さ方向の位置ずれ（極群の高さが高い場合）を側壁部及び底部のスリットとスリットに挟まれたリード部の屈曲で吸収する例を示す図である。
図９は、リード変位量と加圧力の関係を示す図である。
図１０は、集電体と集電リードを同一厚みで伸長させ一体成形した従来の集電構造の一例を示す斜視図である。
図１１は、図１０の集電リードが封口体に溶接されて完成した従来の密閉形電池を示す断面図である。
図１２は、従来の打ち抜き加工により一体形成された集電体を装着したニッケル−カドミウム電池の要部を示す斜視図である。
図１３は、従来の打ち抜き加工により一体形成された集電体を示す平面図及び断面図である。
図１４は、電極体を電池ケースに挿入して図１３の集電体を介して封口体と溶接するときの状態を示す断面図である。
図１５は、従来のリード部を構成する筒状体を電極体に溶接した状態を示す斜視図である。
図１６は、図１５のリード部を構成する筒状体を用いて電池ケースの開口部に封口体を封口した状態を示す断面図である。
図１７は、図１５のリード部を構成する筒状体を封口体と溶接する状態および封口部をプレスする状態を示す断面図である。
図１８は、従来の鼓状筒体から構成されるリード部を示す平面図、側面図及び断面図である。
図１９は、電極体を電池ケースに収納して図１８のリード部を介して封口体と溶接するときの状態を示す断面図である。
図２０は、従来の折曲された集電リードを有する密閉形電池を示す断面図である。
図２１は、従来の短縮導電路が形成された集電リードを有する密閉形電池の封口部をプレスする状態を示す断面図である。
図２２は、従来の短縮導電路が形成された集電リードを電極体に溶接した状態を示す斜視図である。
図２３は、従来の短縮導電路が形成された集電リードを示す上面図及び側面図である。
図２４は、従来の封口後に集電リード板と封口体との接触部分を溶接して溶接部を形成したニッケル−カドミウム蓄電池の要部を示す断面図である。
２１ 枠状部とスリットが形成されている側壁部を有するリード
２１−１ 枠状部 ２１−２ ２１のリードの側壁部
２１−３ 枠状部の溶接用突起 ２１−４ 側壁部及び底部のスリット
３１ 底部 ３１−１ 底部の溶接用突起
２ 上部集電板（正極集電板）
２−１ 上部集電板におけるリードの溶接点
２−２ 上部集電板におけるスリット
２−３ 上部集電板における突出部（電極へのかみ込み部）
５０ 蓋 ５１ キャップ端部に対応する蓋の内面の位置
６０ 電槽 ７０ 極群 ８０ キャップ
９０ 弁体 １００ 下部集電板（負極集電板）
２１−１ 枠状部 ２１−２ ２１のリードの側壁部
２１−３ 枠状部の溶接用突起 ２１−４ 側壁部及び底部のスリット
３１ 底部 ３１−１ 底部の溶接用突起
２ 上部集電板（正極集電板）
２−１ 上部集電板におけるリードの溶接点
２−２ 上部集電板におけるスリット
２−３ 上部集電板における突出部（電極へのかみ込み部）
５０ 蓋 ５１ キャップ端部に対応する蓋の内面の位置
６０ 電槽 ７０ 極群 ８０ キャップ
９０ 弁体 １００ 下部集電板（負極集電板）
本発明者らは、密閉形電池の抵抗成分解析を行うことによって、密閉形電池内部の抵抗の大きな部分をリードの抵抗が占めることを確認した。そこで、本発明者らは、リードの抵抗を低減させるために、蓋と上部集電板とを接続するリードの距離を短縮すべく検討した結果、図１及び図２に示すようなリードを用い、さらに、あらかじめ蓋にリードを溶接しておいた後、リードを上部集電板に当接して、電池の正極端子と負極端子に電流を流すことによって、図１３、図１５、図１８、図２３に示すような構造のリードを用いた場合と比較して、極めて低い抵抗で蓋と上部集電板との接続が可能となることを見いだした。
しかしながら、リードと上部集電板との接点の加圧力がばらつきやすく、溶接不良が発生しやすいという問題があり、接点の加圧力が小さい場合は、接点の抵抗が大きく溶接電流による発熱が多く溶接点がはじけ、接点の加圧力が大きい場合は、接点の抵抗が小さく溶接電流による発熱が少なく溶接点が十分に溶接されていないことが確認された。
しかしながら、リードと上部集電板との接点の加圧力がばらつきやすく、溶接不良が発生しやすいという問題があり、接点の加圧力が小さい場合は、接点の抵抗が大きく溶接電流による発熱が多く溶接点がはじけ、接点の加圧力が大きい場合は、接点の抵抗が小さく溶接電流による発熱が少なく溶接点が十分に溶接されていないことが確認された。
本発明者らは溶接箇所となる接点の加圧力を一定にするべく、鋭意検討を行った結果、驚くべきことに、特定の条件の下で、安定した加圧力が得られることが判った。
その構成要素は以下の通りである。
第１に、本発明者らは、リードと上部集電板との溶接時の溶接を安定させるために、上部集電板に当接したリードにそのリードが有する可逆的な弾性変形範囲を超える圧縮応力を加えると、すなわち、そのリードが不可逆な塑性変形をする圧縮応力を加えると、リードと上部集電板との接点の加圧力の変動が極めて小さくなることを見いだした。
そのため、本発明の製造方法を用いることにより、電極の高さばらつきや電池高さのばらつきが発生しても、リードが不可逆な塑性変形をすることによってばらついた変位が吸収されるとともに、安定した接点の加圧力が得られる。
なお、本発明の製造方法によって得られた電池では、電池完成後、リードが圧縮された状態が維持されている。これは、リードの高さ寸法の圧縮量が、蓋が外方向にたわむ寸法と比べて十分に大きいためである。蓋のたわみは、リードが外方向の荷重を蓋にかけることによって生じる現象であるので、不可避である。従来の方法では、蓋のたわみによってリードの圧縮が解放されてしまうことがあった。
本発明の製造法に適したリードとしては、バネ性ができるだけ小さい材質、形状が良い。たとえば、ニッケルメッキがなされた鋼材が用いられる。とくに、ニッケルメッキがなされた冷間圧延鋼鋼板（材料記号：ＳＰＣＣ／ＪＩＳＧ３１４１）、及び、純度９９％以上のニッケル板（材種：Ｎ２０１ １／２Ｈ）は、バネ性が小さいので好ましい。これらの板を用いた場合、不可逆な塑性変形時の応力変動の少ない極めて安定した応力が得られるので、溶接時の安定性が大幅に向上する。
その構成要素は以下の通りである。
第１に、本発明者らは、リードと上部集電板との溶接時の溶接を安定させるために、上部集電板に当接したリードにそのリードが有する可逆的な弾性変形範囲を超える圧縮応力を加えると、すなわち、そのリードが不可逆な塑性変形をする圧縮応力を加えると、リードと上部集電板との接点の加圧力の変動が極めて小さくなることを見いだした。
そのため、本発明の製造方法を用いることにより、電極の高さばらつきや電池高さのばらつきが発生しても、リードが不可逆な塑性変形をすることによってばらついた変位が吸収されるとともに、安定した接点の加圧力が得られる。
なお、本発明の製造方法によって得られた電池では、電池完成後、リードが圧縮された状態が維持されている。これは、リードの高さ寸法の圧縮量が、蓋が外方向にたわむ寸法と比べて十分に大きいためである。蓋のたわみは、リードが外方向の荷重を蓋にかけることによって生じる現象であるので、不可避である。従来の方法では、蓋のたわみによってリードの圧縮が解放されてしまうことがあった。
本発明の製造法に適したリードとしては、バネ性ができるだけ小さい材質、形状が良い。たとえば、ニッケルメッキがなされた鋼材が用いられる。とくに、ニッケルメッキがなされた冷間圧延鋼鋼板（材料記号：ＳＰＣＣ／ＪＩＳＧ３１４１）、及び、純度９９％以上のニッケル板（材種：Ｎ２０１ １／２Ｈ）は、バネ性が小さいので好ましい。これらの板を用いた場合、不可逆な塑性変形時の応力変動の少ない極めて安定した応力が得られるので、溶接時の安定性が大幅に向上する。
さらに、本発明の検査方法においては、リードと上部集電板の接点の溶接不良の検出が、電池の交流抵抗を測定することにより行われる。この交流抵抗の測定は、リードに与えた圧縮応力が除荷されたあとに行われることが好ましい。除荷は、リードと上部集電板の接点を溶接した後、０．２ｍｍ以上の開放方向への変位を与えることによって行うことができる。除荷を行った場合、不良部接点の抵抗が増大するので、電池の交流抵抗を測定することによる溶接不良の検出の精度が、極めて高くなる。
本発明の製造方法に使用するリード（皿形）について図１及び図２を用いて説明する。
図１及び図２は、厚さ０．３ｍｍのＮｉまたはＦｅＮｉ（ニッケルメッキ鋼板）を打ち抜き、曲げ加工したものである。これらの図では、リードはほぼ円形の皿形状に曲げ加工されているが、リング部分の形状は必ずしも円形である必要はなく、例えば多角形など他の形状でも良い。
図１及び図２は、厚さ０．３ｍｍのＮｉまたはＦｅＮｉ（ニッケルメッキ鋼板）を打ち抜き、曲げ加工したものである。これらの図では、リードはほぼ円形の皿形状に曲げ加工されているが、リング部分の形状は必ずしも円形である必要はなく、例えば多角形など他の形状でも良い。
図１及び図２に示すリード（２１）は、板状の枠状部（２１−１）と、枠状部（２１−１）の内周から斜め下方に狭まるように延びた側壁部（２１−２）及び側壁部の下端の内周から突き出た底部（３１）を有し、側壁部（２１−２）及び底部（３１）には、スリット（２１−４）が、周方向に間隔をおいて下端から縦方向に形成されている。
スリット（２１−４）は、周方向に等間隔に２個以上形成するのが好ましい。底部（３１）を設けずに、側壁部（２１−２）にスリット（２１−４）を設けてもよい。
これにより、蓋と上部集電板との加圧時に、側壁部（２１−２）又は、底部がある場合には、側壁部（２１−２）及び底部（３１）のスリット（２１−４）とスリット（２１−４）に挟まれたリード部が内側に狭まるように屈曲することによって電極高さまたは電池高さのばらつきが吸収されるので、適度な接点圧力（接触点の圧力）を保持することができる。
スリット（２１−４）は、周方向に等間隔に２個以上形成するのが好ましい。底部（３１）を設けずに、側壁部（２１−２）にスリット（２１−４）を設けてもよい。
これにより、蓋と上部集電板との加圧時に、側壁部（２１−２）又は、底部がある場合には、側壁部（２１−２）及び底部（３１）のスリット（２１−４）とスリット（２１−４）に挟まれたリード部が内側に狭まるように屈曲することによって電極高さまたは電池高さのばらつきが吸収されるので、適度な接点圧力（接触点の圧力）を保持することができる。
また、図１及び図２に示すリードには、枠状部（２１−１）に蓋（５０）との溶接用の突起（２１−３）が設けられている。そして、リード（２１）と上部集電板（２）との接点の溶接用の突起としては、底部（３１）のスリット（２１−４）とスリット（２１−４）に挟まれた部分に突起（３１−１）が設けられている。
枠状部（２１−１）の突起（２１−３）は、プロジェクション溶接が良好となるので、直径０．５〜１．０ｍｍ、高さが０．５ｍｍ以上であることが好ましい。その数は溶接部抵抗が小さくなるため２点以上が好ましい。
また、底部（３１）の突起（３１−１）は、プロジェクション溶接が良好となるので、直径０．５〜１．０ｍｍ、高さが０．５ｍｍ以上であることが好ましい。その数は、溶接が確実なものとなるため２点以上であることが好ましく、溶接部抵抗が小さくできるため４点以上であることがより好ましい。
枠状部（２１−１）の突起（２１−３）は、プロジェクション溶接が良好となるので、直径０．５〜１．０ｍｍ、高さが０．５ｍｍ以上であることが好ましい。その数は溶接部抵抗が小さくなるため２点以上が好ましい。
また、底部（３１）の突起（３１−１）は、プロジェクション溶接が良好となるので、直径０．５〜１．０ｍｍ、高さが０．５ｍｍ以上であることが好ましい。その数は、溶接が確実なものとなるため２点以上であることが好ましく、溶接部抵抗が小さくできるため４点以上であることがより好ましい。
なお、本発明の製造方法では、電池内部の集電体とリードとの溶接接点は、酸化被膜などに覆われると溶接しにくくなるため、上部集電板は酸化されにくい金属そのものやこれらの金属のメッキなどによる被膜を形成したものであることが好ましい。ニッケルはアルカリ電解液中で腐食しにくく、優れた溶接性を有しているため、電流経路の各部品接点は金属ニッケルのメッキで被覆されていることが好ましい。
また、本発明の製造方法では、注液後に充電や放電を行うと、その充放電の条件によっては、正極電位によって正極集電板やリードの表面が酸化される場合があるので溶接が安定しにくい。そのため、本発明の製造方法では、溶接は、注液後でかつ正極の電位変動を伴う初充電前であることが好ましい。
また、本発明の製造方法では、注液後に充電や放電を行うと、その充放電の条件によっては、正極電位によって正極集電板やリードの表面が酸化される場合があるので溶接が安定しにくい。そのため、本発明の製造方法では、溶接は、注液後でかつ正極の電位変動を伴う初充電前であることが好ましい。
図３に、本発明の１実施例であるリードを溶接した密閉形電池の組立て図を示す。
図３において、（ａ）は蓋（５０）の構造の１例を示す断面図であって、素蓋の中央上部には安全弁ゴム（弁体）（９０）を介してキャップ（８０）が被せられている。
また、（ｂ）は、蓋（５０）にリード（２１）が予め溶接された状態を示している。
さらに、（ｃ）は、（ｂ）の蓋（５０）にリード（２１）が予め溶接されたものを密閉形電池の集電板（２）に溶接した状態を示している。
図３において、（ａ）は蓋（５０）の構造の１例を示す断面図であって、素蓋の中央上部には安全弁ゴム（弁体）（９０）を介してキャップ（８０）が被せられている。
また、（ｂ）は、蓋（５０）にリード（２１）が予め溶接された状態を示している。
さらに、（ｃ）は、（ｂ）の蓋（５０）にリード（２１）が予め溶接されたものを密閉形電池の集電板（２）に溶接した状態を示している。
本発明においては、蓋（５０）の内面におけるリード（２１）の溶接点が、キャップの端部に対応する蓋の内面の位置（５１）より外側の範囲にあることが好ましい。電池外部への電流取り出し接点が、蓋の上面におけるキャップの端部より外側の範囲にある場合に、電流の流通経路が短くなるため、内部抵抗が低くなり、その結果、出力密度が大きくなる。
本発明においては、集電板とリードを溶接する際に、正負極間に極短時間ではあるが大きな電流を通電する。該通電された電気は正極板および負極板の電気二重層に貯えられるために電解液が電気分解される。この電気分解を防止するため、電流の波形として交流のパルスで行うことが好ましい。
本発明の製造方法では、接点の加圧力が大きいと、溶接電流による発熱が少ないので通電する電流を大きくしなければ溶接できないものの、大きすぎると接点が溶断してしまう。接点の加圧力が小さいと、溶接電流による発熱が多いので通電する電流が小さくても溶接できるものの、小さすぎると接点が溶接できない。
このため、接点の加圧力（圧縮応力）と溶接電流は一定の相関の範囲内で設定するのが好ましい。
リードと集電板との接点１点当たりの加圧力は、溶接が安定するので、図９に示すように３０〜４０Ｎ／点とすることが好ましい。また、溶接するための電流は、溶接が安定するので２００〜３００Ｈｚの交流パルスであること、さらに、溶接電流を６００〜７００Ａとすることが好ましい。
加圧力が上記の範囲より高い場合は、電流を上記の範囲より大きくすることで良好な溶接が得られる。
また、加圧力が上記の範囲より小さい場合は、電流を上記の範囲より小さくすることで良好な溶接が得られる。
３０〜４０Ｎ／点の加圧力が得られるようにすると、安定した接触加圧を得ることが容易にできるため好ましい。
加圧力は、リードの溶接用突起（３１−１）の形状にも左右される。
溶接用突起（３１−１）の上部集電板（２）との接触部（図６〜８参照）の半径を０．３〜１．０ｍｍにすると、安定して溶接できるのでより好ましい。
本発明の製造方法では、接点の加圧力が大きいと、溶接電流による発熱が少ないので通電する電流を大きくしなければ溶接できないものの、大きすぎると接点が溶断してしまう。接点の加圧力が小さいと、溶接電流による発熱が多いので通電する電流が小さくても溶接できるものの、小さすぎると接点が溶接できない。
このため、接点の加圧力（圧縮応力）と溶接電流は一定の相関の範囲内で設定するのが好ましい。
リードと集電板との接点１点当たりの加圧力は、溶接が安定するので、図９に示すように３０〜４０Ｎ／点とすることが好ましい。また、溶接するための電流は、溶接が安定するので２００〜３００Ｈｚの交流パルスであること、さらに、溶接電流を６００〜７００Ａとすることが好ましい。
加圧力が上記の範囲より高い場合は、電流を上記の範囲より大きくすることで良好な溶接が得られる。
また、加圧力が上記の範囲より小さい場合は、電流を上記の範囲より小さくすることで良好な溶接が得られる。
３０〜４０Ｎ／点の加圧力が得られるようにすると、安定した接触加圧を得ることが容易にできるため好ましい。
加圧力は、リードの溶接用突起（３１−１）の形状にも左右される。
溶接用突起（３１−１）の上部集電板（２）との接触部（図６〜８参照）の半径を０．３〜１．０ｍｍにすると、安定して溶接できるのでより好ましい。
本発明においては、前記電気二重層の容量が大きければ、正負極間に大きな電流を通電しても電気分解が生ぜず良好な溶接が可能となる。ニッケル水素蓄電池を例にとると、負極を構成する水素吸蔵合金粉末の比表面積が小さいためか、正極板に比べて負極板の電気二重層容量が小さい傾向がある。このような点から、本発明の製造方法では、電池に組み込む前などに水素吸蔵合金粉末をＮａＯＨ水溶液や酢酸−酢酸ナトリウム水溶液などの弱酸性の水溶液に浸漬処理を施して負極板の電気二重層容量を大きくすることが好ましい。浸漬処理用の水溶液は高温で用いることが好ましい。
また、本発明に係る電池は電池内部の抵抗が小さく、急速充電に対する適応性が高められたものである。従って、正極および負極も充電受け入れ特性が高い構成となるように配慮することが好ましい。
ニッケル水素蓄電池を例に採れば、正極のニッケル電極の活物質には、水酸化ニッケルに水酸化亜鉛、水酸化コバルトを混合したものが用いられる。とくに、水酸化ニッケルと水酸化亜鉛、水酸化コバルトを共沈させて得られる水酸化ニッケルを主成分とする複合水酸化物を用いることが好ましい。さらに、ニッケル電極中にＹ、Ｅｒ、Ｙｂ等の希土類元素の単体またはその化合物を添加することが好ましい。この添加によれば、ニッケル電極の酸素過電圧が大きくなるので、急速充電を行ったときにニッケル電極で酸素が発生するのが抑制される。
以下に、円筒形の密閉形ニッケル水素蓄電池を例の採り上げて本発明の実施の形態を詳細に説明するが、本発明の実施の形態は、以下に例示する実施例に限定されるものではない。
ニッケル水素蓄電池を例に採れば、正極のニッケル電極の活物質には、水酸化ニッケルに水酸化亜鉛、水酸化コバルトを混合したものが用いられる。とくに、水酸化ニッケルと水酸化亜鉛、水酸化コバルトを共沈させて得られる水酸化ニッケルを主成分とする複合水酸化物を用いることが好ましい。さらに、ニッケル電極中にＹ、Ｅｒ、Ｙｂ等の希土類元素の単体またはその化合物を添加することが好ましい。この添加によれば、ニッケル電極の酸素過電圧が大きくなるので、急速充電を行ったときにニッケル電極で酸素が発生するのが抑制される。
以下に、円筒形の密閉形ニッケル水素蓄電池を例の採り上げて本発明の実施の形態を詳細に説明するが、本発明の実施の形態は、以下に例示する実施例に限定されるものではない。
実施例１
（正極板の作製）
硫酸ニッケルと硫酸亜鉛および硫酸コバルトを所定比で溶解した水溶液に硫酸アンモニウムと苛性ソーダ水溶液を添加してアンミン錯体を生成させた。反応系を激しく撹拌しながら更に苛性ソーダを滴下し、反応系のｐＨを１１〜１２に制御して芯層母材となる球状高密度水酸化ニッケル粒子を水酸化ニッケル：水酸化亜鉛：水酸化コバルト＝８８．４５：５．１２：１．１の比となるように合成した。
（正極板の作製）
硫酸ニッケルと硫酸亜鉛および硫酸コバルトを所定比で溶解した水溶液に硫酸アンモニウムと苛性ソーダ水溶液を添加してアンミン錯体を生成させた。反応系を激しく撹拌しながら更に苛性ソーダを滴下し、反応系のｐＨを１１〜１２に制御して芯層母材となる球状高密度水酸化ニッケル粒子を水酸化ニッケル：水酸化亜鉛：水酸化コバルト＝８８．４５：５．１２：１．１の比となるように合成した。
前記高密度水酸化ニッケル粒子を、苛性ソーダでｐＨ１０〜１３に制御したアルカリ水溶液に投入した。該溶液を撹拌しながら、所定濃度の硫酸コバルト、アンモニアを含む水溶液を滴下した。この間、苛性ソーダ水溶液を適宜滴下して反応浴のｐＨを１１〜１２の範囲に維持した。約１時間ｐＨを１１〜１２の範囲に保持し、水酸化ニッケル粒子表面にＣｏを含む混合水酸化物から成る表面層を形成させた。該混合水酸化物の表面層の比率は芯層母粒子（以下単に芯層と記述する）に対して、４．０ｗｔ％であった。
前記混合水酸化物から成る表面層を有する水酸化ニッケル粒子５０ｇを、温度１１０℃の３０ｗｔ％（１０Ｎ）の苛性ソーダ水溶液に投入し、充分に攪拌した。続いて表面層に含まれるコバルトの水酸化物の当量に対して過剰のＫ２Ｓ２Ｏ８を添加し、粒子表面から酸素ガスが発生するのを確認した。活物質粒子をろ過し、水洗、乾燥した。
前記混合水酸化物から成る表面層を有する水酸化ニッケル粒子５０ｇを、温度１１０℃の３０ｗｔ％（１０Ｎ）の苛性ソーダ水溶液に投入し、充分に攪拌した。続いて表面層に含まれるコバルトの水酸化物の当量に対して過剰のＫ２Ｓ２Ｏ８を添加し、粒子表面から酸素ガスが発生するのを確認した。活物質粒子をろ過し、水洗、乾燥した。
前記活物質粒子にカルボキシメチルセルローズ（ＣＭＣ）水溶液を添加して前記活物質粒子：ＣＭＣ溶質＝９９．５：０．５のペースト状とし、該ペーストを４５０ｇ／ｍ２のニッケル多孔体（住友電工（株）社製ニッケルセルメット＃８）に充填した。その後８０℃で乾燥した後、所定の厚みにプレスし、表面にポリテトラフロロエチレンコーテイングを行い幅４７．５ｍｍ（内、無塗工部１ｍｍ）長さ１１５０ｍｍの容量６５００ｍＡｈ（６．５Ａｈ）のニッケル正極板とした。
（負極板の作製）
粒径３０μｍのＡＢ５型希土類系のＭｍＮｉ３．６Ｃｏ０．６Ａｌ０．３Ｍｎ０．３５の組成を有する水素吸蔵合金を水素吸蔵処理後の水素吸蔵合金粉末を２０℃の比重で４８重量％のＮａＯＨ水溶液に浸漬し、１００℃の水溶液に浸漬し４時間の処理を行った。
その後、加圧濾過して処理液と合金を分離した後、純水を合金重量と同重量添加して２８ＫＨｚの超音波を１０分間かけた。その後、緩やかに攪拌しつつ純水を攪拌層下部より注入し、排水をフローさせて合金より遊離する希土類水酸化物を除去した。その後、ＰＨ１０以下になるまで水洗した後、加圧濾過した。この後、８０℃温水に暴露して水素脱離を行った。温水を加圧濾過して、再度の水洗を行い合金を２５℃に冷却し、攪拌下４％過酸化水素を合金重量と同量加え、水素脱離を行って、電極用水素吸蔵合金を得た。
得られた合金とスチレンブタジエン共重合体とを９９．３５：０．６５の固形分重量比で混合し、水で分散してペースト状にし、ブレードコーターを用いて、鉄にニッケルメッキを施したパンチング鋼板に塗布した後、８０℃で乾燥した後、所定の厚みにプレスして幅４７．５ｍｍ長さ１１７５ｍｍの容量１１０００ｍＡｈ（１１．０Ａｈ）の水素吸蔵合金負極板とした。
粒径３０μｍのＡＢ５型希土類系のＭｍＮｉ３．６Ｃｏ０．６Ａｌ０．３Ｍｎ０．３５の組成を有する水素吸蔵合金を水素吸蔵処理後の水素吸蔵合金粉末を２０℃の比重で４８重量％のＮａＯＨ水溶液に浸漬し、１００℃の水溶液に浸漬し４時間の処理を行った。
その後、加圧濾過して処理液と合金を分離した後、純水を合金重量と同重量添加して２８ＫＨｚの超音波を１０分間かけた。その後、緩やかに攪拌しつつ純水を攪拌層下部より注入し、排水をフローさせて合金より遊離する希土類水酸化物を除去した。その後、ＰＨ１０以下になるまで水洗した後、加圧濾過した。この後、８０℃温水に暴露して水素脱離を行った。温水を加圧濾過して、再度の水洗を行い合金を２５℃に冷却し、攪拌下４％過酸化水素を合金重量と同量加え、水素脱離を行って、電極用水素吸蔵合金を得た。
得られた合金とスチレンブタジエン共重合体とを９９．３５：０．６５の固形分重量比で混合し、水で分散してペースト状にし、ブレードコーターを用いて、鉄にニッケルメッキを施したパンチング鋼板に塗布した後、８０℃で乾燥した後、所定の厚みにプレスして幅４７．５ｍｍ長さ１１７５ｍｍの容量１１０００ｍＡｈ（１１．０Ａｈ）の水素吸蔵合金負極板とした。
（密閉形ニッケル水素蓄電池の作製）
以下、密閉形ニッケル水素蓄電池の作製について図３を参照しながら説明する。
前記負極板とスルフォン化処理を施した厚み１２０μｍのポリプロピレンの不織布状セパレータと前記正極板とを組み合わせてロール状に巻回して高さ５１．７ｍｍの極群（７０）とした。極群（７０）の一方の捲回端面に突出させた正極基板の端面に、図４に示すような５μｍのニッケルメッキを施した鋼板からなる厚さ０．４ｍｍ、中央に円形の透孔と８カ所（４スリット（２−２））の０．５ｍｍの突出部（２−３）（電極へのかみ込み部）を設け、かつ、溶接用突起（２−１）を設けた半径１４．５ｍｍの円板状の上部集電板（正極集電板）（２）を抵抗溶接により接合した。捲回式極板群の他方の捲回端面に突出させた負極基板の端面にニッケルメッキを施した鋼板からなる厚さ０．４ｍｍの円板状の下部集電板（負極集電板）（１００）を抵抗溶接により接合した。ニッケルメッキを施した鋼板からなる有底円筒状の電槽（６０）を用意し、前記集電板を取り付けた極群（７０）を、正極集電板（２）が電槽（６０）の開放端側、負極集電板（１００）が電槽（６０）の底に当接するように電槽（６０）内に収容し、負極集電板（１００）の中央部分（１００−２）を電槽（６０）の壁面に抵抗溶接により接合した。次いで６．８ＮのＫＯＨと０．８ＮのＬｉＯＨを含む水溶液からなる電解液を所定量注液した。
以下、密閉形ニッケル水素蓄電池の作製について図３を参照しながら説明する。
前記負極板とスルフォン化処理を施した厚み１２０μｍのポリプロピレンの不織布状セパレータと前記正極板とを組み合わせてロール状に巻回して高さ５１．７ｍｍの極群（７０）とした。極群（７０）の一方の捲回端面に突出させた正極基板の端面に、図４に示すような５μｍのニッケルメッキを施した鋼板からなる厚さ０．４ｍｍ、中央に円形の透孔と８カ所（４スリット（２−２））の０．５ｍｍの突出部（２−３）（電極へのかみ込み部）を設け、かつ、溶接用突起（２−１）を設けた半径１４．５ｍｍの円板状の上部集電板（正極集電板）（２）を抵抗溶接により接合した。捲回式極板群の他方の捲回端面に突出させた負極基板の端面にニッケルメッキを施した鋼板からなる厚さ０．４ｍｍの円板状の下部集電板（負極集電板）（１００）を抵抗溶接により接合した。ニッケルメッキを施した鋼板からなる有底円筒状の電槽（６０）を用意し、前記集電板を取り付けた極群（７０）を、正極集電板（２）が電槽（６０）の開放端側、負極集電板（１００）が電槽（６０）の底に当接するように電槽（６０）内に収容し、負極集電板（１００）の中央部分（１００−２）を電槽（６０）の壁面に抵抗溶接により接合した。次いで６．８ＮのＫＯＨと０．８ＮのＬｉＯＨを含む水溶液からなる電解液を所定量注液した。
ニッケルメッキを施した厚さ０．３ｍｍの冷間圧延鋼鋼板（材料記号：ＳＰＣＣ／ＪＩＳＧ３１４１）を用い、打ち抜いたあとに成型することによって図１の形状のリード（２１）を得た。
ニッケルメッキを施した鋼板からなり中央に直径０．８ｍｍの円形の透孔を設けた円板状の蓋（５０）を用意した。蓋（５０）の内面側にリード（２１）の高さ０．５ｍｍの１６個の突起（２１−３）を当接させてから抵抗溶接することにより、リード（２１）を蓋（５０）の内面に電気的に接合した。蓋（５０）の外面には、安全弁ゴム（排気弁）（９０）およびキャップ状の正極端子（８０）を取り付けた。蓋（５０）の周縁をつつみ込むように蓋（５０）にリング状のガスケットを装着した。
該蓋（５０）を、蓋（５０）に取り付けたリード（２１）の８個の突起（３１−１）が正極集電板（２）に当接するように極板群（７０）の上に載置した。電槽（６０）の開放端をかしめて気密に密閉した。その後、電池を圧縮して電池の総高さを調整した。この工程では、リードの圧縮（高さ方向の変位）が、０．９ｍｍとなるように設定した。この設定のとき、電池の総高さ調整後の蓋（５０）と正極集電板（２）との間の高さが、リード（２１）の突起（３１−１）と正極集電板（２）の接点１個当たり平均的に３５Ｎ（８点で２８０Ｎ）の加圧力が加わる高さになる。なお、図９に示すように、このリードが弾性変形できる圧縮範囲は０．７ｍｍ以内であることと、０．７ｍｍ（このときの圧縮応力は１点当たり３３．８Ｎ、８点当たり２７０Ｎ）を超えると弾性変形範囲を超えた圧縮となるとともに、圧縮に対して応力（加圧力）の変動が小さくなることとをあらかじめ確認してある。
上記のようにしてリードに圧縮応力を加えた条件下で、交流パルス法を用いてリードと上部集電板との接点を溶接した。このときの溶接電流は、接点１点当たり６６２．５Ａ／点（接点８点当たり５．３ＫＡ）、通電時間を充電方向に２．０８ｍｓｅｃ、放電方向に２．０８ｍｓｅｃに設定し、該交流パルス通電を１サイクルとして、短波形からなる交流パルスを１０サイクル通電した。詳細な手順をつぎに示す。
ニッケルメッキを施した鋼板からなり中央に直径０．８ｍｍの円形の透孔を設けた円板状の蓋（５０）を用意した。蓋（５０）の内面側にリード（２１）の高さ０．５ｍｍの１６個の突起（２１−３）を当接させてから抵抗溶接することにより、リード（２１）を蓋（５０）の内面に電気的に接合した。蓋（５０）の外面には、安全弁ゴム（排気弁）（９０）およびキャップ状の正極端子（８０）を取り付けた。蓋（５０）の周縁をつつみ込むように蓋（５０）にリング状のガスケットを装着した。
該蓋（５０）を、蓋（５０）に取り付けたリード（２１）の８個の突起（３１−１）が正極集電板（２）に当接するように極板群（７０）の上に載置した。電槽（６０）の開放端をかしめて気密に密閉した。その後、電池を圧縮して電池の総高さを調整した。この工程では、リードの圧縮（高さ方向の変位）が、０．９ｍｍとなるように設定した。この設定のとき、電池の総高さ調整後の蓋（５０）と正極集電板（２）との間の高さが、リード（２１）の突起（３１−１）と正極集電板（２）の接点１個当たり平均的に３５Ｎ（８点で２８０Ｎ）の加圧力が加わる高さになる。なお、図９に示すように、このリードが弾性変形できる圧縮範囲は０．７ｍｍ以内であることと、０．７ｍｍ（このときの圧縮応力は１点当たり３３．８Ｎ、８点当たり２７０Ｎ）を超えると弾性変形範囲を超えた圧縮となるとともに、圧縮に対して応力（加圧力）の変動が小さくなることとをあらかじめ確認してある。
上記のようにしてリードに圧縮応力を加えた条件下で、交流パルス法を用いてリードと上部集電板との接点を溶接した。このときの溶接電流は、接点１点当たり６６２．５Ａ／点（接点８点当たり５．３ＫＡ）、通電時間を充電方向に２．０８ｍｓｅｃ、放電方向に２．０８ｍｓｅｃに設定し、該交流パルス通電を１サイクルとして、短波形からなる交流パルスを１０サイクル通電した。詳細な手順をつぎに示す。
キャップ（８０）（正極端子）と電槽（６０）の底面（負極端子）とに抵抗溶接機の溶接用出力端子を当接させた。充電方向および放電方向に同じ電流値で同じ通電時間となるように通電条件を設定した。具体的には、電流値を当接接触点１点当たり６６２．５Ａ／点（当接接触点８点当たり５．３ｋＡ）、通電時間を充電方向に２．０８ｍｓｅｃ、放電方向に２．０８ｍｓｅｃに設定した。該交流パルス通電を１サイクルとして、矩形波からなる交流パルスを１０サイクル通電した。このとき開弁圧を超えてガス発生していないことを確認した。
このようにして蓋（５０）と正極集電板（２）が皿形リード（２１）で接続された図５に示されるような密閉形ニッケル水素蓄電池を作製した。この電池の極群の高さは標準的なもの（５１．７ｍｍ）である。この電池では、図６に示されるように、リード（２１）の側壁部（２１−２）及び底部（３１）は変形していない。得られた電池を実施例電池１−１とした。
また、同様にして、蓋（５０）と電槽（６０）のクリンプ部に金型を挿入することによって、総高さを０．２ｍｍ高くする操作を行った。この操作により、リードに加えた圧縮応力が除荷された。得られた電池を実施例電池１−２とした。
また、同様にして、蓋（５０）と電槽（６０）のクリンプ部に金型を挿入して０．５ｍｍ開く操作を行い、リードに対して除荷を行った。得られた電池を実施例電池１−３とした。
なお、この発明の実施例および比較例に用いた電池の重量はすべて１７６ｇであった。
このようにして蓋（５０）と正極集電板（２）が皿形リード（２１）で接続された図５に示されるような密閉形ニッケル水素蓄電池を作製した。この電池の極群の高さは標準的なもの（５１．７ｍｍ）である。この電池では、図６に示されるように、リード（２１）の側壁部（２１−２）及び底部（３１）は変形していない。得られた電池を実施例電池１−１とした。
また、同様にして、蓋（５０）と電槽（６０）のクリンプ部に金型を挿入することによって、総高さを０．２ｍｍ高くする操作を行った。この操作により、リードに加えた圧縮応力が除荷された。得られた電池を実施例電池１−２とした。
また、同様にして、蓋（５０）と電槽（６０）のクリンプ部に金型を挿入して０．５ｍｍ開く操作を行い、リードに対して除荷を行った。得られた電池を実施例電池１−３とした。
なお、この発明の実施例および比較例に用いた電池の重量はすべて１７６ｇであった。
（化成、内部抵抗および出力密度の測定）
前記密閉形蓄電池を周囲温度２５℃において１２時間の放置後、１３０ｍＡ（０．０２ＩｔＡ）にて１２００ｍＡｈ充電し、引き続き６５０ｍＡ（０．１ＩｔＡ）で１０時間充電した後、１３００ｍＡ（０．２ＩｔＡ）でカット電圧１Ｖまで放電した。さらに、６５０ｍＡ（０．１ＩｔＡ）で１６時間充電後、１３００ｍＡ（０．２ＩｔＡ）でカット電圧１．０Ｖまで放電し、該充放電を１サイクルとして４サイクル充放電を行った。４サイクル目の放電終了後、１ｋＨｚの交流を用いて内部抵抗を測定した。
前記密閉形蓄電池を周囲温度２５℃において１２時間の放置後、１３０ｍＡ（０．０２ＩｔＡ）にて１２００ｍＡｈ充電し、引き続き６５０ｍＡ（０．１ＩｔＡ）で１０時間充電した後、１３００ｍＡ（０．２ＩｔＡ）でカット電圧１Ｖまで放電した。さらに、６５０ｍＡ（０．１ＩｔＡ）で１６時間充電後、１３００ｍＡ（０．２ＩｔＡ）でカット電圧１．０Ｖまで放電し、該充放電を１サイクルとして４サイクル充放電を行った。４サイクル目の放電終了後、１ｋＨｚの交流を用いて内部抵抗を測定した。
出力密度の測定方法は、電池１個用いて２５℃雰囲気下において、放電末より６５０ｍＡ（０．１ＩｔＡ）で５時間充電後、６０Ａで１２秒間流した時の１０秒目電圧を６０Ａ放電時１０秒目電圧とし、放電分の電気容量を６Ａで充電した後、９０Ａで１２秒流した時の１０秒目電圧を９０Ａ放電時１０秒目電圧とし、放電分の電気容量を６Ａで充電した後、１２０Ａで１２秒流した時の１０秒目電圧を１２０Ａ放電時１０秒目電圧とし、放電分の電気容量を６Ａで充電した後、１５０Ａで１２秒流した時の１０秒目電圧を１５０Ａ放電時１０秒目電圧とし、放電分の電気容量を６Ａで充電した後、１８０Ａで１２秒流した時の１０秒目電圧を１８０Ａ放電時１０秒目電圧とした。
この各１０秒目電圧を電流値と電圧値を最小自乗法で直線近似し、電流値０Ａの時の電圧値をＥ０とし、傾きをＲＤＣとした。その後、
出力密度（Ｗ／ｋｇ）＝（Ｅ０−０．８）÷ＲＤＣ×０．８÷電池重量（ｋｇ）
の計算式に当てはめ、０．８Ｖカット時の２５℃電池における出力密度とした。
この各１０秒目電圧を電流値と電圧値を最小自乗法で直線近似し、電流値０Ａの時の電圧値をＥ０とし、傾きをＲＤＣとした。その後、
出力密度（Ｗ／ｋｇ）＝（Ｅ０−０．８）÷ＲＤＣ×０．８÷電池重量（ｋｇ）
の計算式に当てはめ、０．８Ｖカット時の２５℃電池における出力密度とした。
実施例２
極群として、高さが０．１５ｍｍ低い（５１．５５ｍｍ）極群を用いたこと以外は、実施例１と同様にして作製した電池を実施例電池２−１（除荷無し）、２−２（除荷０．２ｍｍ有り）、２−３（除荷０．５ｍｍ有り）とした。この場合には、図７に示されるように、リード（２１）の側壁部（２１−２）及び底部（３１）は、図１に示されるスリット（２１−４）が内側に狭まり、かつ、スリット（２１−４）とスリット（２１−４）に挟まれたリード部が高さ方向に伸びるように屈曲し、高さ方向の位置ずれが吸収し得ることになり、適度な加圧力によって上部集電板（２）とリード（２１）との溶接が容易で確実なものとなる。
極群として、高さが０．１５ｍｍ低い（５１．５５ｍｍ）極群を用いたこと以外は、実施例１と同様にして作製した電池を実施例電池２−１（除荷無し）、２−２（除荷０．２ｍｍ有り）、２−３（除荷０．５ｍｍ有り）とした。この場合には、図７に示されるように、リード（２１）の側壁部（２１−２）及び底部（３１）は、図１に示されるスリット（２１−４）が内側に狭まり、かつ、スリット（２１−４）とスリット（２１−４）に挟まれたリード部が高さ方向に伸びるように屈曲し、高さ方向の位置ずれが吸収し得ることになり、適度な加圧力によって上部集電板（２）とリード（２１）との溶接が容易で確実なものとなる。
実施例３
極群として、高さが０．１５ｍｍ高い（５１．８５ｍｍ）極群を用いたこと以外は、実施例１と同様にして作製した電池を実施例電池３−１（除荷無し）、３−２（除荷０．２ｍｍ有り）、３−３（除荷０．５ｍｍ有り）とした。この場合には、図８に示されるように、リード（２１）の側壁部（２１−２）及び底部（３１）は、図１に示されるスリット（２１−４）が内側に狭まり、かつ、スリット（２１−４）とスリット（２１−４）に挟まれたリード部が高さ方向に縮まるように屈曲し、高さ方向の位置ずれが吸収し得ることになり、適度な加圧力によって上部集電板（２）とリード（２１）との溶接が容易で確実なものとなる。
極群として、高さが０．１５ｍｍ高い（５１．８５ｍｍ）極群を用いたこと以外は、実施例１と同様にして作製した電池を実施例電池３−１（除荷無し）、３−２（除荷０．２ｍｍ有り）、３−３（除荷０．５ｍｍ有り）とした。この場合には、図８に示されるように、リード（２１）の側壁部（２１−２）及び底部（３１）は、図１に示されるスリット（２１−４）が内側に狭まり、かつ、スリット（２１−４）とスリット（２１−４）に挟まれたリード部が高さ方向に縮まるように屈曲し、高さ方向の位置ずれが吸収し得ることになり、適度な加圧力によって上部集電板（２）とリード（２１）との溶接が容易で確実なものとなる。
比較例１
電池の総高さを調整する圧縮に際して、このときのリードの圧縮が、電池の総高さ調整後の蓋と正極端子間の高さが、突起と集電板の当接面１個当たり平均的に１２．９Ｎ（８点で１０３Ｎ）の押圧力が加わる高さになるように、リードに対して０．３ｍｍの圧縮（高さ変位）を総高さを調整して加えた電池を、比較例電池１−１（除荷無し）、比較例電池１−２（除荷０．２ｍｍ有り）、比較例電池１−３（除荷０．５ｍｍ有り）とした。なお、図９に示すように、このリードが弾性変形できる圧縮範囲は０．７ｍｍ以内であり、０．７ｍｍ以内であれば、圧縮に対して応力が正比例の関係を有することをあらかじめ確認してある。
このときの溶接電流は、接点１点当たり５００Ａ／点（接点８点当たり４．０ＫＡ）であり、通電時間を充電方向に２．０８ｍｓｅｃ、放電方向に２．０８ｍｓｅｃに設定し、該交流パルス通電を１サイクルとして、短波形からなる交流パルスを１０サイクル通電した。
電池の総高さを調整する圧縮に際して、このときのリードの圧縮が、電池の総高さ調整後の蓋と正極端子間の高さが、突起と集電板の当接面１個当たり平均的に１２．９Ｎ（８点で１０３Ｎ）の押圧力が加わる高さになるように、リードに対して０．３ｍｍの圧縮（高さ変位）を総高さを調整して加えた電池を、比較例電池１−１（除荷無し）、比較例電池１−２（除荷０．２ｍｍ有り）、比較例電池１−３（除荷０．５ｍｍ有り）とした。なお、図９に示すように、このリードが弾性変形できる圧縮範囲は０．７ｍｍ以内であり、０．７ｍｍ以内であれば、圧縮に対して応力が正比例の関係を有することをあらかじめ確認してある。
このときの溶接電流は、接点１点当たり５００Ａ／点（接点８点当たり４．０ＫＡ）であり、通電時間を充電方向に２．０８ｍｓｅｃ、放電方向に２．０８ｍｓｅｃに設定し、該交流パルス通電を１サイクルとして、短波形からなる交流パルスを１０サイクル通電した。
比較例２
極群として、高さが０．１５ｍｍ低い（５１．５５ｍｍ）極群を用いたこと以外は、比較例１と同様にして作製した電池を比較例電池２−１（除荷無し）、２−２（除荷０．２ｍｍ有り）、２−３（除荷０．５ｍｍ有り）とした。
極群として、高さが０．１５ｍｍ低い（５１．５５ｍｍ）極群を用いたこと以外は、比較例１と同様にして作製した電池を比較例電池２−１（除荷無し）、２−２（除荷０．２ｍｍ有り）、２−３（除荷０．５ｍｍ有り）とした。
比較例３
極群として、高さが０．１５ｍｍ高い（５１．８５ｍｍ）極群を用いたこと以外は、比較例１と同様にして作製した電池を比較例電池３−１（除荷無し）、３−２（除荷０．２ｍｍ有り）、３−３（除荷０．５ｍｍ有り）とした。
極群として、高さが０．１５ｍｍ高い（５１．８５ｍｍ）極群を用いたこと以外は、比較例１と同様にして作製した電池を比較例電池３−１（除荷無し）、３−２（除荷０．２ｍｍ有り）、３−３（除荷０．５ｍｍ有り）とした。
比較例４
リードとして、冷間圧延鋼鋼板（材料記号：ＳＰＣＣ／ＪＩＳＧ３１４１）に替えて、ばね用炭素鋼（ＳＷＯ−Ａ）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして作製した電池を比較例電池４−１（除荷無し）、４−２（除荷０．２ｍｍ有り）、４−３（除荷０．５ｍｍ有り）とした。
なお、図９に示すように、このリードは、１．２ｍｍまで圧縮（変位）に対して応力（加圧力）が正比例の関係を有し、弾性変形できることをあらかじめ確認してある。
リードとして、冷間圧延鋼鋼板（材料記号：ＳＰＣＣ／ＪＩＳＧ３１４１）に替えて、ばね用炭素鋼（ＳＷＯ−Ａ）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして作製した電池を比較例電池４−１（除荷無し）、４−２（除荷０．２ｍｍ有り）、４−３（除荷０．５ｍｍ有り）とした。
なお、図９に示すように、このリードは、１．２ｍｍまで圧縮（変位）に対して応力（加圧力）が正比例の関係を有し、弾性変形できることをあらかじめ確認してある。
比較例５
極群として、高さが０．１５ｍｍ低い（５１．５５ｍｍ）極群を用いたこと以外は、比較例４と同様にして作製した電池を比較例電池５−１（除荷無し）、５−２（除荷０．２ｍｍ有り）、５−３（除荷０．５ｍｍ有り）とした。
極群として、高さが０．１５ｍｍ低い（５１．５５ｍｍ）極群を用いたこと以外は、比較例４と同様にして作製した電池を比較例電池５−１（除荷無し）、５−２（除荷０．２ｍｍ有り）、５−３（除荷０．５ｍｍ有り）とした。
比較例６
極群として、高さが０．１５ｍｍ高い（５１．８５ｍｍ）極群を用いたこと以外は、比較例１と同様にして作製した電池を比較例電池６−１（除荷無し）、６−２（除荷０．２ｍｍ有り）、６−３（除荷０．５ｍｍ有り）とした。
極群として、高さが０．１５ｍｍ高い（５１．８５ｍｍ）極群を用いたこと以外は、比較例１と同様にして作製した電池を比較例電池６−１（除荷無し）、６−２（除荷０．２ｍｍ有り）、６−３（除荷０．５ｍｍ有り）とした。
実施例４
リードとして、冷間圧延鋼鋼板（材料記号：ＳＰＣＣ／ＪＩＳＧ３１４１）に替えて、９９％純度ニッケル（Ｎ２０１ １／２Ｈ）の板を用いたこと以外は、実施例１と同様にして作製した電池を実施例電池４−１（除荷無し）、４−２（除荷０．２ｍｍ有り）、４−３（除荷０．５ｍｍ有り）とした。
なお、図９に示すように、このリードが弾性変形できる圧縮範囲は０．７ｍｍ以内であり、０．７ｍｍ（このときの圧縮応力は１点当たり３１Ｎ、８点当たり２４８Ｎ）を超えると弾性変形範囲を超えた圧縮となり、圧縮（変位）に対して応力（加圧力）の変動が小さくなることをあらかじめ確認してある。
リードとして、冷間圧延鋼鋼板（材料記号：ＳＰＣＣ／ＪＩＳＧ３１４１）に替えて、９９％純度ニッケル（Ｎ２０１ １／２Ｈ）の板を用いたこと以外は、実施例１と同様にして作製した電池を実施例電池４−１（除荷無し）、４−２（除荷０．２ｍｍ有り）、４−３（除荷０．５ｍｍ有り）とした。
なお、図９に示すように、このリードが弾性変形できる圧縮範囲は０．７ｍｍ以内であり、０．７ｍｍ（このときの圧縮応力は１点当たり３１Ｎ、８点当たり２４８Ｎ）を超えると弾性変形範囲を超えた圧縮となり、圧縮（変位）に対して応力（加圧力）の変動が小さくなることをあらかじめ確認してある。
実施例５
極群として、高さが０．１５ｍｍ低い（５１．５５ｍｍ）極群を用いたこと以外は、実施例４と同様にして作製した電池を実施例電池５−１（除荷無し）、５−２（除荷０．２ｍｍ有り）、５−３（除荷０．５ｍｍ有り）とした。
極群として、高さが０．１５ｍｍ低い（５１．５５ｍｍ）極群を用いたこと以外は、実施例４と同様にして作製した電池を実施例電池５−１（除荷無し）、５−２（除荷０．２ｍｍ有り）、５−３（除荷０．５ｍｍ有り）とした。
実施例６
極群として、高さが０．１５ｍｍ高い（５１．８５ｍｍ）極群を用いたこと以外は、実施例４と同様にして作製した電池を実施例電池６−１（除荷無し）、６−２（除荷０．２ｍｍ有り）、６−３（除荷０．５ｍｍ有り）とした。
極群として、高さが０．１５ｍｍ高い（５１．８５ｍｍ）極群を用いたこと以外は、実施例４と同様にして作製した電池を実施例電池６−１（除荷無し）、６−２（除荷０．２ｍｍ有り）、６−３（除荷０．５ｍｍ有り）とした。
（良品、不良品の判定）
各電池を１０個作成して内部抵抗を測定し、内部抵抗のメジアンから０．０１ｍΩを超えない電池を良品とし、そのメジアン電池の内部抵抗を表１に記載した。
また、０．０１ｍΩを超える電池を不良品（接点８点のうち３点以上の良好な溶接が得られていない）とし、不良品の電池の平均抵抗を表１に記載した。
さらに、１０個のうち不良品の占める割合を不良率として表１に記載した。
各電池を１０個作成して内部抵抗を測定し、内部抵抗のメジアンから０．０１ｍΩを超えない電池を良品とし、そのメジアン電池の内部抵抗を表１に記載した。
また、０．０１ｍΩを超える電池を不良品（接点８点のうち３点以上の良好な溶接が得られていない）とし、不良品の電池の平均抵抗を表１に記載した。
さらに、１０個のうち不良品の占める割合を不良率として表１に記載した。
（用いたリードの圧縮特性）
用いたリードの圧縮特性を、表２に示す。
用いたリードの圧縮特性を、表２に示す。
（弾性圧縮、非弾性圧縮領域での差）
実施例１〜３では不良品は発生しなかった。除荷を０．２ｍｍ、０．５ｍｍ行っても、内部抵抗に変動はなく、０．８８ｍΩであった。
比較例１では不良品は発生しなかった。
これに対し、極群高さが０．１５ｍｍ低い比較例２では、不良品が２０％発生した。
また、極群高さが０．１５ｍｍ高い比較例３でも、不良品が２０％発生した。
比較例４では不良品は発生しなかった。
これに対し、極群高さが０．１５ｍｍ低い比較例５では、不良品が４０％発生した。
また、極群高さが０．１５ｍｍ高い比較例６では、不良品が３０％発生した。
実施例１、比較例１及び比較例４とを比較すると、実施例１のようにリードの弾性変形範囲を超える領域での溶接を行った場合、極群高さが０．１５ｍｍ変動しても不良品が出ないが、比較例１及び比較例４のようなリードの弾性変形領域では不良品が発生することが確認された。
このことから、リードが弾性を有する条件下で溶接した場合は、極群高さが変動したときに接点の加圧力が大きく変動しやすい傾向があると考えられる。そのため、一定の接点の加圧力における最適な溶接電流が設定されていたとしても、極群高さのばらつきに応じて加圧力が変動するので、接点の発熱量が変動して最適な範囲からはずれることが考えられる。
接点の加圧力が小さい場合（極群が０．１５ｍｍ低い場合）の不良品（比較例２、比較例５）は、接触抵抗が大きく発熱量が大きいためか、解体して確認したリードの接点はスプラッシュして接触不良を発生していた。
また、接点の加圧力が大きい場合（極群が０．１５ｍｍ高い場合）の不良品（比較例３、比較例６）は、接触抵抗が小さく発熱量が少ないためか、解体して確認したリードの接点は溶融不足による接触不良を発生していた。
また、接点の加圧力が大きい場合（極群が０．１５ｍｍ高い場合）の不良品は、接点の加圧力が小さい場合（極群が０．１５ｍｍ低い場合）の不良品に比べ、抵抗が低く良品に近い抵抗を有している。これは、スプラッシュによる接触不良でないため、圧縮接触が保持されていることによると思われる。
除荷を行うと、接触抵抗が増大するためか、不良品は抵抗が増大し、不良品の検出がしやすくなることが確認された（比較例電池２−２、２−３、３−２、３−３、５−２、５−３、６−２、６−３）。なお、良品については、除荷による抵抗の変動は見られなかった（実施例電池１−１〜１−３、２−１〜２−３、３−１〜３−３、比較例電池１−１〜１−３、比較例電池４−１〜４−３）。
実施例１〜３では不良品は発生しなかった。除荷を０．２ｍｍ、０．５ｍｍ行っても、内部抵抗に変動はなく、０．８８ｍΩであった。
比較例１では不良品は発生しなかった。
これに対し、極群高さが０．１５ｍｍ低い比較例２では、不良品が２０％発生した。
また、極群高さが０．１５ｍｍ高い比較例３でも、不良品が２０％発生した。
比較例４では不良品は発生しなかった。
これに対し、極群高さが０．１５ｍｍ低い比較例５では、不良品が４０％発生した。
また、極群高さが０．１５ｍｍ高い比較例６では、不良品が３０％発生した。
実施例１、比較例１及び比較例４とを比較すると、実施例１のようにリードの弾性変形範囲を超える領域での溶接を行った場合、極群高さが０．１５ｍｍ変動しても不良品が出ないが、比較例１及び比較例４のようなリードの弾性変形領域では不良品が発生することが確認された。
このことから、リードが弾性を有する条件下で溶接した場合は、極群高さが変動したときに接点の加圧力が大きく変動しやすい傾向があると考えられる。そのため、一定の接点の加圧力における最適な溶接電流が設定されていたとしても、極群高さのばらつきに応じて加圧力が変動するので、接点の発熱量が変動して最適な範囲からはずれることが考えられる。
接点の加圧力が小さい場合（極群が０．１５ｍｍ低い場合）の不良品（比較例２、比較例５）は、接触抵抗が大きく発熱量が大きいためか、解体して確認したリードの接点はスプラッシュして接触不良を発生していた。
また、接点の加圧力が大きい場合（極群が０．１５ｍｍ高い場合）の不良品（比較例３、比較例６）は、接触抵抗が小さく発熱量が少ないためか、解体して確認したリードの接点は溶融不足による接触不良を発生していた。
また、接点の加圧力が大きい場合（極群が０．１５ｍｍ高い場合）の不良品は、接点の加圧力が小さい場合（極群が０．１５ｍｍ低い場合）の不良品に比べ、抵抗が低く良品に近い抵抗を有している。これは、スプラッシュによる接触不良でないため、圧縮接触が保持されていることによると思われる。
除荷を行うと、接触抵抗が増大するためか、不良品は抵抗が増大し、不良品の検出がしやすくなることが確認された（比較例電池２−２、２−３、３−２、３−３、５−２、５−３、６−２、６−３）。なお、良品については、除荷による抵抗の変動は見られなかった（実施例電池１−１〜１−３、２−１〜２−３、３−１〜３−３、比較例電池１−１〜１−３、比較例電池４−１〜４−３）。
（純ニッケルリード）
純ニッケルのリードを用いると、リードの抵抗が低いため、より抵抗は低くなる（実施例４〜６）。
また、圧縮０．７ｍｍまでの弾性変形領域における不良の発生、及び除荷による不良品の検出しやすさの傾向は、比較例１〜３と同様な傾向であった。
純ニッケルのリードを用いると、リードの抵抗が低いため、より抵抗は低くなる（実施例４〜６）。
また、圧縮０．７ｍｍまでの弾性変形領域における不良の発生、及び除荷による不良品の検出しやすさの傾向は、比較例１〜３と同様な傾向であった。
上記のごとく、本発明による製造法、及びリードによって、極めて低い抵抗を有し、不良品の少ない電池を提供できるので、この電池を電動工具や電気自動車などの高率で充放電を行う用途に使用できる。
Claims (10)
- 電槽内に正極板および負極板を備えた極群を収容すること、前記極群上に、前記極群の一方の極と電気的に接続された上部集電板を配置すること、蓋の内面にあらかじめ溶接されたリードを前記上部集電板に当接すること、及び前記リードと前記上部集電板の接点を溶接することを含む電池の製造方法において、前記リードにその弾性変形範囲を超える圧縮応力を加えた条件下で電池の正極端子と負極端子に電流を流すことによって、前記リードと前記上部集電板の接点を溶接することを特徴とする電池の製造方法。
- 前記リードとして、ニッケルメッキがなされた冷間圧延鋼鋼板を用いることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の電池の製造方法。
- 前記リードとして、純度９９％以上のニッケル板を用いることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の電池の製造方法。
- 前記圧縮応力は、前記リードと前記上部集電板の接点１個当たり３０〜４０Ｎであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の電池の製造方法。
- 前記リードは、板状の枠状部と、前記枠状部の内周から斜め下方に狭まるように延びた側壁部を有し、前記側壁部には、スリットが、周方向に間隔をおいて下端から縦方向に形成され、前記枠状部は、前記蓋の内面に溶接され、前記リードと前記上部集電板の接点は、前記側壁部の下端部に設けられることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の電池の製造方法。
- 前記リードは、前記側壁部の下端の内周から突き出た底部を有し、前記側壁部及び前記底部には、スリットが、周方向に間隔をおいて下端から縦方向に形成され、前記リードと前記上部集電板の接点は、前記底部に設けられることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の電池の製造方法。
- 前記リードと前記上部集電板の接点を溶接したのち、０．２ｍｍ以上の開放方向への変位を与えて前記リードに加えた圧縮応力を除荷することをさらに含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の電池の製造方法。
- 請求の範囲第１項〜第７項のいずれか一項に記載の製造方法によって製造された電池。
- 請求の範囲第１項〜第７項のいずれか一項に記載の製造方法によって製造された電池の交流抵抗を測定することにより溶接不良を検出することを含む電池の検査方法。
- 前記リードに加えた圧縮応力を除荷した後、電池の交流抵抗を測定することにより溶接不良を検出する請求の範囲第９項に記載の電池の検査方法。
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