WO2005020351A1

WO2005020351A1 - 円筒形電池及びその製造方法

Info

Publication number: WO2005020351A1
Application number: PCT/JP2004/012432
Authority: WO
Inventors: Seiji Bito; Satoshi Yoneyama; Masahiko Kato
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2003-08-25
Filing date: 2004-08-23
Publication date: 2005-03-03
Also published as: US20070020518A1; JP3709197B2; JP2005100949A; US7763378B2

Abstract

極板群（５）と、極板群（５）における正極の芯材突出部に溶接された正極集電体（１０）と、複数のプロジェクション（１２）が下面に突出され、上面が極板群（５）における負極の芯材突出部に溶接された負極集電体（１１）と、正・負極集電体（１０、１１）を接合された極板群（５）が負極集電体（１１）を下方にして収容されかつ負極集電体（１１）のプロジェクション（１２）が内底面に溶接された金属ケース（７）と、金属ケース（７）内に注入された電解液と、金属ケース（７）とは電気的に絶縁されて金属ケース（７）の上部を密封する封口体（９）とを備え、負極集電体（１１）のプロジェクション（１２）を、極板群（５）の中空円筒部（５ａ）に対向する部分と周縁部の間の領域内の複数箇所に配置したことにより、大電流放電に強く、高い金属ケース耐圧性を有する円筒形電池を提供する。

Description

明細書円筒形電池及びその製造方法技術分野

本発明は、渦巻状に巻回した極板群を備えた円筒形電池とその製造方法に関するものである。背景技術

円筒形電池には種々あるが、ニッケル一カドミウム電池やニッケル一水素電池などが代表的である。これらの円筒形電池は、信頼性が高く、メンテナンスも容易であることから、携帯電話やノートノ、。ソコン用の電源などの各種用途に幅広く使用されている。また、近年では、電動アシスト自転車、芝刈機、さらに電気自動車などの電源として、大電流放電に適した円筒形電池の開発が要望されている。

このような大電流用の円筒形電池は、帯状の正極板と負極板とを隔離用のセパレータを介在させて重ね合わせ、全体を渦卷状に巻回して極板群を構成し、この極板群を金属製の電池ケースに収納して構成されている。また、大電流の出入力に適した集電構造としては、極板群の上端面から突出している正極板の端縁部分に正極集電体が複数個所で溶接され、極板群の下端面から突出している負極板の端縁部分に負極集電体が複数個所で溶接されている。また、正極集電体は中央部に透孔が形成され、負極集電体 2 1は、図 1 2に示すように、中央部に舌片状接続片 2 2が切り出し形成され、これらの正極と負極の集電体を溶接された極板群が負極集電体を下にして金属ケース内に収納されている。正極集電体は接続リードを介して封口板に接続され、負極集電体と金属ケースとは、正極集電体の透孔及ぴ極板群の中空円筒部を通して溶接電極棒を揷入し、この溶接電極棒と金属ケースの底面に接触配置した溶接電極との間で負極集電体の舌片状接続片 2 2と金属ケースの内底面を挟圧した状態で溶接電流を流して抵抗溶接されている。

また、負極集電体の中央部に下方に突出する接触凹部を形成し、金属ケースの底面に内側に突出する溶接用突起を形成し、これら溶接用突起と接触間部下面とを接触させることで、両者間のスポット溶接を良好に行えるようにしたものも知られている（例えば、特開 2 0 0 0— 1 0 6 1 6 5号公報参照）。

しかしながら、上記従来の構成では、金属ケースと負極集電体が 1点の溶接箇所のみで接続されているため、金属ケースと集電体の間の接続抵抗が高いという問題がある。例えば、 1 0 0 Aのような大電流で放電すると、金属ケースと負極集電体の溶接部の抵抗が高いため電池の電圧が急激に低下してしまうという問題がある。また、図 1 2に示すように舌片状接続片 2 2を金属ケースに溶接した場合、舌片状接続片 2 2自体の通電抵抗が大きく、大電流を流した場合に舌片状接続片 2 2が溶融破断してしまう恐れがあるという問題もある。また、特開 2 0 0 0— 1 0 6 1 6 5号公報に開示されるように、金属ケースの底面中央の溶接用突起と負極集電体を溶接した場合、電池過充電状態などで電池内圧が上昇して金属ケースの底面が膨れると、それに伴って負極集電体も同様に変形することになり、負極板との溶接部が剥がれ、電池の抵抗が上昇する恐れがあるという問題がある。

' そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑み、金属ケースと集電体の接続抵抗が低く、大電流放電時に電圧が低下するのを抑制でき、電池内圧上昇時にも集電体の変形を抑制できて集電体と安定した接続状態を確保できる円筒形電池とその製造方法を提供することを目的とする。発明の開示本発明の円筒形電池は、帯状の正極板と負極板とセパレータから成り、正極板と負極板との間にセパレータを介在させかつ正極板と負極板のそれぞれの芯材を極板幅方向に互いに反対側に突出させた状態で渦巻状に卷回して構成された極板群と、極板群における一方の芯材突出部に溶接された一方の集電体と、複数のプロジェクシヨンが下面に突出され、上面が極板群における他方の芯材突出部に溶接された他方の集電体と、両集電体を接合された極板群が他方の集電体を下方にして収容されかつ他方の集電体のプロジ工クションが内底面に溶接された金属ケースと、金属ケース内に注入された電解液と、金属ケースとは電気的に絶縁されて金属ケースの上部を密封するとともに上方に入出力端子を兼ね備えたキャップを有する封口体とを備え、他方の集電体のプロジェクシヨンは、極板群の中空円筒部に対向する部分と周縁部の間の領域内の複数箇所に配置されているものである。

この構成によると、極板群に溶接された他方の集電体と金属ケースとを- 他方の集電体における極板群の中空円筒部に対向する部分と周縁部の間の領域内の複数箇所に突設したプロジクションを介して溶接して接続しているので、複数箇所で接続されることで接続抵抗を低くでき、それだけ電池の内部抵抗を小さくできて大電流放電時に接続部が溶断したり、電圧降下を来す恐れを無くすことができ、電池の高効率充放電が可能となる _t また、電池ケース底面と他方の集電体とが複数箇所の溶接にて一体的に結合されるので、剛性が高くなって電池内圧上昇時にも金属ケース底面及び集電体の変形を抑制でき、安定した接続状態を確保することができ、電池性能を安定的に保持することができる。

また、本発明の他の円筒形電池は、帯状の正極板と負極板とセパレータから成り、正極板と負極板との間にセパレータを介在させかつ正極板と負極板のそれぞれの芯材を極板幅方向に互いに反対側に突出させた状態で渦卷状に卷回して構成された極板群と、極板群における一方の芯材突出部に溶接接合された一方の集電体と、極板群における他方の芯材突出部に溶接接合された他方の集電体と、両集電体を接合された極板群が収容されかつ底面に内側に向けて突出された複数のプロジェクションを有し、そのプロジェクションが収容された極板群の下方側の集電体に溶接接合された金属ケースと、金属ケース内に注入された電解液と、金属ケースとは電気的に絶縁されて金属ケースの上部を密封するとともに上方に入出力端子を兼ね備えたキヤップを有する封口体とを備え、金属ケース底面のプロジクションは、極板群の中空円筒部に対向する部分と周縁部の間の領域内の複数箇所に配置されているものである。

このようにプロジェクシヨンを、他方の集電体に代えて金属ケースの底面側に突設した場合でも、前述の円筒形電池と同様の作用効果を奏することができる。

更に、本発明の円筒形電池の製造方法は、正極板と負極板との間にセパレータを介在させ、正極板と負極板はそれぞれの芯材を極板幅方向に互いに反対側に突出させた状態で渦卷状に巻回して極板群を作製する工程と、極板群における一方の芯材突出部に一方の集電体を溶接する工程と、他方の集電体における極板群の中空円筒部に対向する部分と周縁部との間の領域内の複数箇所に下方に突出するプロジェクションを作製する工程と、極板群における他方の芯材突出部に他方の集電体の上面を溶接する工程と、極板群を金属ケース内に収容する工程と、他方の集電体のプロジェクションと金属ケースを溶接する工程と、電解液を金属ケース内に注入する工程と、入出力端子を兼ねたキャップを備えた封口体によって金属ケースの上部を金属ケースと電気的に絶縁された状態で密閉する工程とを備え、他方の集電体のプロジェクションと金属ケースを溶接する工程において、極板群と金属ケースを加圧して密着させ、極板群の中空円筒部に挿入した溶接電極棒と金属ケースの底面に接触配置した溶接電極を用いて抵抗溶接するものである。この製造方法によると、極板群と金属ケースを加圧して密着させることで、複数のプロジヱクションが他の集電体の中央部から離れて位置していても金属ケースの底面に確実に圧接させることができ、その状態で他の集電体の中央部に接触させた溶接電極棒と金属ケースの底面に接触させた溶接電極との間に溶接電流を流すことで、複数のプロジェクシヨンを金属ケースの底面に確実に溶接することができ、上記作用効果を奏する円筒形電池を高い信頼性をもって製造することができる。

また、本発明の他の円筒形電池の製造方法は、正極板と負極板との間にセパレータを介在させ、正極板と負極板はそれぞれの芯材を極板幅方向に互いに反対側に突出させた状態で渦卷状に巻回して極板群を作製するェ程と、極板群における一方の芯材突出部に一方の集電体を溶接する工程と、極板群における他方の芯材突出部に他方の集電体を溶接する工程と、金属ケースの底面における極板群の中空円筒部に対向する部分と周縁部との間の領域内の複数箇所に内側に向けて突出するプロジェクションを作製する工程と、極板群を金属ケース内に収容する工程と、他方の集電体と金属ケースのプロジェクションとを溶接する工程と、電解液を金属ケース内に注入する工程と、入出力端子を兼ねたキヤップを備えた封口体によって金属ケースの上部を金属ケースと電気的に絶縁された状態で密閉するェ程とを備え、他方の集電体と金属ケースのプロジェクションとを溶接する工程において、極板群と金属ケースを加圧して密着させ、極板群の中空円筒部に挿入した溶接電極棒と金属ケースの底面に接触配置した溶接電極を用い抵抗溶接するものである。

このようにプロジェクシヨンを、他方の集電体に代えて金属ケースの底面側に突設した場合でも、前述の円筒形電池の製造方法と同様の作用効果を奏することができる。図面の簡単な説明図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る円筒形蓄電池の縦断面図であり、図 2は、同実施形態の負極集電体の斜視図であり、

図 3は、同実施形態の負極集電体の横断面図であり、

図 4は、同実施形態における金属ケースと負極集竜体の抵抗溶接工程の縦断面図であり、

図 5は、同実施形態における金属ケースと負極集電体の別の抵抗溶接工程の縦断面図であり、

図 6は、同実施形態の他の負極集電体の斜視図であり、

図 7は、同実施形態における金属ケースと他の負極集電体の抵抗溶接工程の縦断面図であり、

図 8は、本発明の第 2の実施形態に係る円筒形蓄電池の縦断面図であり、図 9は、同実施形態における金属ケースと負極集電体の抵抗溶接工程の縦断面図であり、

図 1 0は、同実施形態における他の金属ケースと負極集電体の抵抗溶接工程の縦断面図であり、

図 1 1は、 I (電流）一V (電圧）特性を示す図であり、

図 1 2は、従来例の円筒形蓄電池における負極集電体の斜視図である。発明を実施するための最良の形態

(第 1の実施形態）

まず、本発明の第 1の実施形態の円筒形電池とその製造方法について、図 1〜図 7を参照して説明する。

図 1は、本実施形態における円筒形電池の模式断面図である。図 1において、円筒形電池の極板群 5は、帯状の正極板 1 と帯状の負極板 2の間に帯状のセパレータ 6を介在させた状態でこれらを渦巻状に卷回して構成されている。正極板 1は極板群 5の上方に芯材 3が突出され、負極板 2は極板群 5の下方に芯材 4が突出されている。極扳群 5の上方へ突出した正極板 1の芯材 3の突出部には正極集電体 1 0が溶接され、極板群 5の下方へ突出した負極板 2の芯材 4の突出部に負極集電体 1 1が溶接されている。

これらの集電体 1 0、 1 1が溶接された極板群 5は負極の入出力端子を兼ねた金属ケース 7の内部に収容されている。金属ケース 7の上端の開口部は、金属ケース 7と電気的に絶縁されかつ上方に正極端子を兼ねたキヤップを備えた封口体 9にて封口されている。封口体 9と正極集電体 1 0は接続リード 8によって接続されている。負極集電体 1 1 と金属ケース 7は、負極集電体 1 1の下面に突設された複数のプロジェクシヨン 1 2を金属ケース 7の内底面に溶接することで接続されている。

図 2は負極集電体 1 1 の斜視図であり、図 3は負極集電体 1 1 の横断面図である。図 2、図 3において、負極集電体 1 1の中心部と周縁部との間の領域内に複数（図示例では 4点）のプロジェクシヨン 1 2 a ( 1 2 ) が突設され、中心部に 1点のプロジェクシヨン 1 2 b ( 1 2 ) が突設されている。プロジェクシヨン 1 2 aは、同心円上に等間隔（図示例では 9 0度間隔）に配設されている。また、金属ケース 7の内底面に溶接する前には、中心部のプロジェクシヨン 1 2 bの高さは、同心円状に配置されたプロジェクシヨン 1 2 aの高さよりも低く設定されている。この高さの差 dは、例えば 1 0 0〜 5 0 0 m程度に設定される。

なお、図 2において、 1 6は負極集電体 1 1に放射状に形成された複数 (図示例では 4つ）のスリット 1 1 a の両側縁から上方に突出されたバーリング部である。このパーリング部 1 6を極板群 5における負極板 2の芯材 4の突出部に喰い込ませた状態で溶接することで、負極板 2と負極集電体 1 1を低抵抗で接続することができる。

次に、以上の構成の円筒形電池の製造工程について説明する。まず、上記のように極板群 5を作製する。次に、極板群 5における正極板 1の芯材 3の突出部に正極集電体 1 0を溶接する。また、負極集電体 1 1における極板群 5の中空円筒部 5 aに対向する中央部と周縁部との間の領域内の複数箇所に下方に突出するプロジェクション 1 2 aを作製し、中央部にプロジェクシヨン 1 2 bを作製し、この負極集電体 1 1 の上面を極板群 5における負極板 2の芯材 4の突出部に溶接する。次に、極板群 5を金属ケース 7内に収容し、負極集電体 1 1のプロジェクシヨン 1 2 a、 1 2 bと金属ケース 7の底面とを溶接する。次に、電解液を金属ケース 7内に注入し、入出力端子を兼ねたキヤップを備えた封口体 9によって金属ケース 7 の上部を金属ケース 7と電気的に絶縁された状態で密閉することで、円筒形電池が製造される。

上記負極集電体 1 1のプロジェクシヨン 1 2 a、 1 2 bを金属ケース 7 の底面とを溶接する工程について、図 4を参照して詳しく説明する。図 4 において、群加圧機 1 4によって極板群 5を所要の加圧力で加圧し、金属ケース 7の内底面に密着させる。また、正極集電体 1 0の中央部に形成された透孔及び極板群 5 の中空円筒部 5 aを通して溶接電極棒 1 3 aを揷入し、その先端を負極集電体 1 1 の中央部に圧接させる。また、金属ケース 7の底面に溶接電極 1 3 bを接触配置する。この状態で、溶接電極棒 1 3 a と溶接電極 1 3 bの間に溶接電流を流すことで、負極集電体 1 1の複数のプロジェクシヨン 1 2 a、 1 2 bが金属ケース 7の内底面に抵抗溶接される。

この溶接に際して、溶接電極棒 1 3 a の直下に位置し、加圧力が直接作用するとともに溶接電流が集中し易い中央部のプロジェクシヨン 1 2 b の高さ寸法が、周囲の複数のプロジェクション 1 2 aよりも低く設定されているので、溶接初期においては周囲の複数のプロジェクシヨン 1 2 a と金属ケース 7の底面との間で先行して溶接電流が流れることになり、これらのプロジェクシヨン 1 2 aの先端部が溶融してある程度溶接され、その結果通電抵抗が小さくなるとともにその高さが低くなる。その後、これらのプロジェクシヨン 1 2 aの高さが中央部のプロジェクション 1 2 b と同じ高さとなった時点で、全てのプロジェクシヨン 1 2 a、 1 2 bにほぼ均等に溶接電流が流れることになる。かくして、中央部のプロジェクション 1 2 bにのみ溶接電流が集中して周囲の複数のプロジヱクシヨン 1 2 aでの溶接が不十分になるというような恐れがなく、すべてのプロジェクシヨン 1 2 a、 1 2 bと金属ケース 7の底面を均等に溶接することができる。なお、このような作用が確実に得られるように、周囲の複数のプロジェクシヨン 1 2 aは、その先端が比較的容易に溶融して高さが低くなるように先細状に形成しておくのが好ましい。

また、図 5に示すように、金属ケース 7の底面に接触配置する溶接電極として、金属ケース 7の底面にリング状に接触する溶接電極 1 3 cを用いることもできる。このような溶接電極 1 3 cを用いると、溶接電極棒 1 3 a と溶接電極 1 3 bの間でプロジェクシヨン 1 2 b と金属ケース 7の底面が直接挟圧されることで溶接電流が集中するのを避けることができ、各プロジェクシヨン 1 2 a、 1 2 bをより均一に金属ケース 7の底面に溶接することができる。なお、この溶接電極 1 3 cを用いる場合には、中央部のプロジヱクシヨン 1 2 bの高さ寸法を特に低くしなくても、すべてのプロジェクション 1 2 a、 1 2 bにほぼ均等に溶接電流が流れて各プロジェクシヨン 1 2 a、 1 2 bがある程度均一に溶接出来る。

以上の説明では、負極集電体 1 1 として、図 2に示すように、中央部にプロジェクシヨン 1 2 bを設けた例を示したが、図 6に示すように、中央部と周縁部との間の領域内に配置した複数のプロジクシヨン 1 2 aのみを設け、中央部のプロジェクション 1 2 bを省略した構成とすることもできる。なお、図 6では、負極集電体 1 1のスリット 1 1 aが 3方向に形成されており、それに対応してプロジェクシヨン 1 2 aも 1 2 0度間隔で 3つ設けられている。

この場合の負極集電体 1 1のプロジェクシヨン 1 2 a と金属ケース 7 の底面の溶接工程では、図 7に示すように、群加圧機 1 4によって極板群 5を所要の加圧力で加圧し、金属ケース 7の底面に密着させ、正極集電体 1 0の中央部に形成された透孔及ぴ極板群 5 の中空円筒部 5 aを通して溶接電極棒 1 3 aを揷入し、その先端を負極集電体 1 1 の中央部に圧接させ、金属ケース 7の底面に平面状に接する溶接電極 1 3 bを接触配置する。この状態で、溶接電極棒 1 3 a と溶接電極 1 3 bの間に溶接電流を流すことで、負極集電体 1 1の複数のプロジヱクシヨン 1 2 aが金属ケース 7の内底面に同時に抵抗溶接される。

(第 2の実施形態）

次に、本発明の第 2の実施形態の円筒形電池とその製造方法について、図 8〜図 1 0を参照して説明する。なお、上記第 1の実施形態と同一の構成要素については同一参照符号を付して説明を省略し、主として相違点についてのみ説明する。

上記第 1の実施形態では、負極集電体 1 1の下面にプロジヱクシヨン 1 2 a、 1 2 bを突設し、このプロジェクシヨン 1 2 a、 1 2 bを介して金属ケース 7の内底面に溶接するようにしたが、本実施形態では、金属ケース 7の内底面上にプロジェクシヨン 1 5 ( 1 5 a 1 5 b ) を突設し、負極集電体 1 1の平面状の下面に溶接するようにしている。

図 8において、金属ケース 7の底面において、極板群 5の中空円筒部 5 aに対向する部分と周縁部との間の領域内に複数のプロジクシヨン 1 5 aが上方に突出形成され、極板群 5 の中空円筒部 5 aに対向する部分に 1つのプロジェクシヨン 1 5 bが上方に突出形成されている。複数のプロジェクシヨン 1 5 aは、同心円上に等間隔に配設されている。また、負極集電体 1 1の下面に溶接する前には、中心部のプロジェクシヨン 1 5 bの高さは、同心円状に配置されたプロジェクション 1 5 aの高さよりも低く設定されている。その高さの差は、例えば 1 0 0〜 5 0 0 μ m程度に設定される。

上記金属ケース 7の底面のプロジェクシヨン 1 5 a、 1 5 bを負極集電体 1 1 と溶接する工程について、図 9を参照して説明する。図 9において、群加圧機 1 4によって極板群 5を所要の加圧力で加圧し、金属ケース 7の底面に密着させる。また、正極集電体 1 0の中央部に形成された透孔及び極板群 5の中空円筒部 5 aを通して溶接電極棒 1 3 aを挿入し、その先端を負極集電体 1 1の中央部に圧接させる。また、金属ケース 7の底面に溶接電極 1 3 bを接触配置する。この状態で、溶接電極棒 1 3 a と溶接電極 1 3 bの間に溶接電流を流すことで、金属ケース 7の底面の複数のプロジェクシヨン 1 5 a、 1 5 bが負極集電体 1 1 の下面に抵抗溶接される。この溶接に際して、溶接電極棒 1 3 a の直下に位置し、加圧力が直接作用するとともに溶接電流が集中し易い中央部のプロジェクシヨン 1 5 b の高さ寸法が、周囲の複数のプロジェクシヨン 1 5 aよりも低く設定されて負極集電体 1 1 との間に隙間が形成されているので、溶接初期においては周囲の複数のプロジェクシヨン 1 5 a と負極集電体 1 1 との間で先行して溶接電流が流れることになり、これらのプロジェクシヨン 1 5 aの先端部が溶融してある程度溶接され、その結果通電抵抗が小さくなるとともにその高さが低くなる。その後、これらのプロジェクシヨン 1 5 aの高さが中央部のプロジェクション 1 5 b と同じ高さとなった時点で、全てのプロジェクシヨン 1 5 a、 1 5 bにほぼ均等に溶接電流が流れることになる _c かくして、中央部のプロジェクシヨン 1 5 bにのみ溶接電流が集中して周囲の複数のプロジェクシヨン 1 5 a での溶接が不十分になるというような恐れがなく、すべてのプロジェクシヨン 1 5 a、 1 5 bと負極集電体 1 1を均等に溶接することができる。なお、このような作用が確実に得られるように、周囲の複数のプロジェクシヨン 1 5 aは、その先端が比較的容易に溶融して高さが低くなるように先細状に形成しておくのが好ましレ、。図 8、図 9の例では、金属ケース 7の底面の中央部にプロジェクシヨン 1 5 bを設けているが、図 1 0に示すように、中央部と周縁部との間の領域内に配置した複数のプロジェクシヨン 1 5 aのみを設け、中央部のプロジェクシヨン 1 5 bを省略した構成とすることもできる。この場合の金属ケース 7の底面のプロジェクシヨン 1 5 a と負極集電体 1 1の溶接工程では、図 1 0に示すように、群加圧機 1 4によって極板群 5を所要の加圧力で加圧し、金属ケース 7の底面に密着させ、正極集電体 1 0の中央部に形成された透孔及び極板群 5の中空円筒部 5 aを通して溶接電極棒 1 3 aを挿入し、その先端を負極集電体 1 1の中央部に圧接させ、金属ケース 7の底面に平面状に接する溶接電極 1 3 bを接触配置する。この状態で、溶接電極棒 1 3 a と溶接電極 1 3 bの間に溶接電流を流すことで、負極集電体 1 1 と金属ケース 7の内底面の複数のプロジェクシヨン 1 5 aが同時に抵抗溶接される。

また、図示は省略するが、図 9に示す溶接工程において、第 1の実施形態における図 5の例と同様に、金属ケース 7の底面に接触配置する溶接電極として、金属ケース 7の底面にリング状に接触する溶接電極 1 3 cを用いることもでき、そうすることで同様の作用効果を奏することができる。

(実施例）

次に、本発明の具体例を示す。本発明の円筒形電池 Aは直径 3 3 mm 高さ 6 1 mm、公称容量 6 0 0 OmA hのニッケル水素蓄電池であり、以下にその構成と製造方法を詳しく説明する。

帯状の厚さ 0. 5 mmの焼結式ニッケル正極板と、厚さ 0. 3 mmの水素吸蔵合金負極板とを用い、かつそれぞれ幅方向に互いに反対側の側縁に芯材を露出させている。これら正極板と負極板の間にセパレータを介在させるとともに、正極板と負極板の露出した芯材がそれぞれ上下に 1. 5 m mずれて突出するように配置し、これら正極板と負極板全体を渦巻状に卷回させ直径 3 0 mm、高さ 5 0 mmの電極群を構成した。

上記の電極群上端面の露出芯材部に、矩形で対角の長さ 2 7 厚み 4 0 0 / mの正極集電体を溶接し、電極群下端面の露出芯材部には、円形で直径 2 7mm、厚み 4 0 0 /i m、中心部に高さ 3 0 0 / mの 1点のプロジェクシヨン Xと中心部から 1 5 m mの同心円上に等間隔に配置した高さ 5 0 0 /Z mの 4点のプロジヱクション Yを有する負極集電体を溶接した。この電極群を金属ケースに挿入し、群加圧機によって電極群と金属ケースを 2 0 0 Nの力で押さえることで負極集電体の 5点のプロジェクションと金属ケースは密着し、正極集電体の中央透孔部に 1本の溶接電極棒を通し、金属ケースの下に配置した溶接電極の間に 4 k Aの溶接電流を印加することによつて負極集電体のプロジェクション 5点を電池金属ケースの内底面に溶接した。なお、溶接時の電流をプロジクシヨン 5点に均一に流す為には、中心のプロジェクション Yの高さはプロジェクションの高さよりも低いことが望ましい。

本実施例においては、群加圧機の加圧力が 5 O N以下の加圧条件下で溶接した場合、プロジェクションと金属ケースとの密着が完全ではなく 5点のプロジェクシヨンの内、数点が溶接されない可能性があった。また、 4 0 O N以上の場合、電極群の芯材突出部が折れ曲がり、正極と負極が短絡する恐れがあった。また、 1 k A以下の電流で溶接すると、数点のプロジェクシヨンが溶接されない可能性があり、逆に 6 k A以上の場合、溶接部からチリが飛び、電池短絡の要因となった。

次に、所定量のアル力リ電解液を正極集電体の中央透孔部から金属ケース内に注入した後、正極集電体に設けた接続リ一ドの先端を正極端子となる封口体に溶接し、封口体で金属ケースの開口部を密閉して本発明の円筒形電池 Aを作製した。

円筒形電池 Aと比較のために負極集電体にプロジェクシヨンがない円筒形電池 Bを作製した。

円筒形電池 A、 Bを用いて内部抵抗を測定し、比較を行った。室温（ 2 5 °C ) で 2 Aの電流値で電池電圧が 0 . 9 Vになるまで放電させた後、 6 Aの電流値で 3 0分充電した。ついで、 1時間休止させた後、 2 5 Aの電流値で 2 0秒間放電させ、 1 0秒目の電池電圧を測定した。ついで、放電させた容量分を充電した後、同様に、 5 0 A、 7 5 A、 1 0 O Aの電流値で 2 0秒間放電させ、 1 0秒後の電池電圧をそれぞれ測定した。このようにして得られた 1 0秒後の電池電圧を縦軸とし、各電流値を横軸として I (電流） —V (電圧）特性における直線の傾きを求め，その結果を図 1 1 に示す。

図 1 1から明らかなように、比較例の円筒形電池 Bの直線の傾き（内部抵抗）が大きいのに対して、本発明の円筒形電池 Aの傾きは小さいことがわかる。それぞれの電池の内部抵抗は、 2 . 9 m Ω , 2 . 6 m Q となり、本発明の円筒形電池 Aの内部抵抗が 0 . 3 πι Ω 小さいことが分かる。これは、負極集電体と金属ケースの接合面積が大きいことと、負極集電体から金属ケース（負極端子）まで電流が流れる経路が短いため内部抵抗が低減し、高効率放電が可能となったと考える。

また、電池内圧と金属ケースの底膨れの結果を下記の表 1に示す。表 1 から明らかなように、電池 Αは電池 Βに比べ、内圧に対する金属ケースの底膨れ量は半分であり、 2倍の金属ケース耐圧が得られた。これは、電池 Aの金属ケースの底が 5点のプロジェクションによって負極集電体と一体化し、金属ケースの底厚を厚くした場合に耐圧性が向上する効果と同じような効果が得られたと考える。

(表 1 )

産業上の利用可能性

以上説明したとおり、本発明の円筒形電池によれば、負極集電体と金属ケースを、負極集電体における極板群の中空円筒部に対向する中央部と周縁部の間の領域に配置した複数のプロジクションを介して抵抗溶接することで、接続抵抗を低くでき、それだけ電池の内部抵抗を小さくできて大電流放電に強く、また金属ケースの耐圧強度を向上できることから、特に大電流放電用の円筒形電池に利用することに適している。

Claims

請求の範囲

1. 帯状の正極板（ 1 ) と負極板（ 2) とセパレータ（ 6 ) から成り、正極板と負極板との間にセパレータを介在させかつ正極板と負極板のそれぞれの芯材（ 3、 4) を極板幅方向に互いに反対側に突出させた状態で渦巻状に巻回して構成された極板群（ 5 ) と、

極板群における一方の芯材突出部に溶接された一方の集電体（ 1 0) と、複数のプロジェクシヨン（ 1 2) が下面に突出され、上面が極板群における他方の芯材突出部に溶接された他方の集電体（ 1 1 ) と、

両集電体を接合された極板群が他方の集電体を下方にして収容されかつ他方の集電体のプロジュクションが内底面に溶接された金属ケース

( 7 ) と、

金属ケース内に注入された電解液と、

金属ケースとは電気的に絶縁されて金属ケースの上部を密封するとともに上方に入出力端子を兼ね備えたキャップを有する封口体（9 ) とを備え、

他方の集電体のプロジェクシヨンは、極板群の中空円筒部（5 a ) に対向する部分と周縁部の間の領域内の複数箇所に配置されている円筒形電池。

2. 他方の集電体（ 1 1 ) のプロジクシヨン（ 1 2 b ) は、極板群 ( 5 ) の中空円筒部に対向する部分にも配設されている請求の範囲第 1項に記載の円筒形電池。 3. 帯状の正極板（ 1 ) と負極板（ 2) とセパレータ（6 ) から成り、正極板と負極板との間にセパレータを介在させかつ正極板と負極板のそれぞれの芯材（ 3、 4) を極板幅方向に互いに反対側に突出させた状態で渦巻状に卷回して構成された極板群（ 5 ) と、

極板群における一方の芯材突出部に溶接接合された一方の集電体（ 1 0 ) と、

極板群における他方の芯材突出部に溶接接合された他方の集電体（ 1 1 ) と、

両集電体を接合された極板群が収容されかつ底面に内側に向けて突出された複数のプロジェクシヨン ( 1 5 ) を有し、そのプロジェクションが収容された極板群の下方側の集電体に溶接接合された金属ケース（ 7 ) と、金属ケース内に注入された電解液と、

金属ケースとは電気的に絶縁されて金属ケースの上部を密封するとともに上方に入出力端子を兼ね備えたキャップを有する封口体（9 ) とを備金属ケース底面のプロジェクシヨンは、極板群の中空円筒部（ 5 a ) に対向する部分と周縁部の間の領域内の複数箇所に配置されている円筒形電池。

4. 金属ケース（ 7 ) 底面のプロジクシヨン（ 1 5 b ) は、極板群 ( 5 ) の中空円筒部に対向する部分にも配設されている請求の範囲第 3項に記載の円筒形電池。

5. 正極板（ 1 ) と負極板（2 ) との間にセパレータ（6 ) を介在させ、正極板と負極板はそれぞれの芯材（ 3、 4 ) を極板幅方向に互いに反対側に突出させた状態で渦卷状に巻回して極板群（ 5 ) を作製する工程と、極板群における一方の芯材突出部に一方の集電体（ 1 0 ) を溶接するェ程と、

他方の集電体（ 1 1 ) における極板群の中空円筒部（5 a ) に対向する部分と周縁部との間の領域内の複数箇所に下方に突出するプロジクシヨン（ 1 2 ) を作製する工程と、

極板群における他方の芯材突出部に他方の集電体の上面を溶接するェ程と、

極板群を金属ケース（ 7 ) 内に収容する工程と、

他方の集電体のプロジェクションと金属ケースを溶接する工程と、電解液を金属ケース内に注入する工程と、入出力端子を兼ねたキャップを備えた封口体（ 9 ) によって金属ケースの上部を金属ケースと電気的に絶縁された状態で密閉する工程とを備え、

他方の集電体のプロジェクションと金属ケースを溶接する工程において、極板群と金属ケースを加圧して密着させ、極板群の中空円筒部に揷入した溶接電極棒（ 1 3 a ) と金属ケースの底面に接触配置した溶接電極（ 1 3 b ) を用いて抵抗溶接する円筒形電池の製造方法。

6. 極板群（ 5 ) の中空円筒部（ 5 a ) に対応する部分にさらに別のプロジェクシヨン（ 1 2 b ) を有しかっこのプロジェクシヨンの高さは極板群の中空円筒部に対応する部分と周縁部の間に位置する複数点のプロジェクシヨン（ 1 2 a ) の高さよりも低く設定されている他方の集電体を用いる請求の範囲第 5項に記載の円筒形電池の製造方法。 7. 金属ケース（ 7 ) の底面にリング状に接触する溶接電極（ 1 3 c ) を用いて他方の集電体（ 1 1 ) のプロジェクシヨン（ 1 2 ) と金属ケースとを抵抗溶接する請求の範囲第 5項に記載の円筒形電池の製造方法。

8. 正極板（ 1 ) と負極板（ 2 ) との間にセパレータ（6 ) を介在させ、正極板と負極板はそれぞれの芯材（ 3、 4 ) を極板幅方向に互いに反対側に突出させた状態で渦巻状に巻回して極板群（ 5 ) を作製する工程と、極板群における一方の芯材突出部に一方の集電体（ 1 0 ) を溶接するェ程と、

極板群における他方の芯材突出部に他方の集電体（ 1 1 ) を溶接するェ程と、

金属ケース（ 7 ) の底面における極板群の中空円筒部（5 a ) に対向する部分と周縁部との間の領域内の複数箇所に内側に向けて突出するプロジェクシヨン（ 1 5 ) を作製する工程と、

極板群を金属ケース内に収容する工程と、

他方の集電体と金属ケースのプロジェクシヨンとを溶接する工程と、電解液を金属ケース内に注入する工程と、

入出力端子を兼ねたキャップを備えた封口体（ 9 ) によって金属ケースの上部を金属ケースと電気的に絶縁された状態で密閉する工程とを備え、他方の集電体と金属ケースのプロジェクションとを溶接する工程において、極板群と金属ケースを加圧して密着させ、極板群の中空円筒部に揷入した溶接電極棒（ 1 3 a ) と金属ケースの底面に接触配置した溶接電極 ( 1 3 b ) を用い抵抗溶接する円筒形電池の製造方法。

9. 極板群（5 ) の中空円筒部（ 5 a ) に対応する部分にさらに別のプロジェクシヨン（ 1 5 b ) を有しかっこのプロジェクシヨンの高さは極板群の中空円筒部に対応する部分と周縁部の間に位置する複数点のプロジェクシヨン（ 1 5 a ) の高さよりも低く設定されている金属ケース（ 7 ) を用いる請求の範囲第 8項に記載の円筒形電池の製造方法。

1 0. 金属ケース（ 7 ) の底面にリング状に接触する溶接電極（ 1 3 c ) を用いて他方の集電体（ 1 1 ) と金属ケースのプロジェクシヨン（ 1 5 ) とを抵抗溶接する請求の範囲第 8項に記載の円筒形電池の製造方法。