WO2006129778A1 - 密閉形電池用リード、そのリードを用いた密閉形電池及びその電池の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a sealed battery lead, a sealed battery using the lead, and a method for manufacturing the battery, and more particularly, to an improvement in a sealed battery in which a current collector plate and a lid are connected via a lead.
- an alkaline battery such as a nickel monohydride battery or a nickel cadmium battery is configured such that a power generation element is accommodated in a battery case and the battery case serves as a terminal of one electrode.
- a current collector in which a current collector 101 and a current collector lead plate 103 are stretched with the same thickness and are integrally formed.
- a power generation element formed by interposing a separator 10 between a positive electrode plate 8 and a negative electrode plate 9 and winding them in a spiral shape is used as an outer container 6.
- the sealing body 1 1 is sealed by attaching an insulating gasket to the opening of the battery case 6 Configured.
- the following batteries are known as batteries with reduced internal resistance (see, for example, Patent Document 1).
- Patent Document 1 Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2 0 4-6 3 2 7 2 (FIGS. 1 to 4, 1 0, 11, paragraphs [0 0 2 2:] to [0 0 3 8])
- Patent Document 1 The battery with reduced internal resistance described in Patent Document 1 is a nickel-powered Dome battery. The case where it is applied will be described.
- FIG. 33 is a perspective view showing the main part of a nickel-powered Dome battery equipped with a current collector integrally formed by punching
- Figs. 34 (a) and (b) are plan views of this current collector 1.
- FIG. This current collector is made of a nickel-plated 0.3 mm thick steel plate, and is composed of a flat part 2 and a protrusion part 3 that is projected to a height of about 2.0 mm by punching. .
- This current collector is formed so as to have a substantially disk shape, includes a protrusion 3, and has a thin region 4 in which a top surface of the protrusion can serve as a welding region.
- FIG. 35 is a cross-sectional view showing a state where an electrode body is inserted into a battery case 6 as an outer container and welded to a sealing body via the current collector 1. '
- this nickel-cadmium battery has a nickel positive electrode plate 8 and a cadmium negative electrode plate 9 interposed between separators 10 in a bottomed cylindrical battery case 6 in which iron is plated with nickel.
- the wound battery element is accommodated, and the above-described current collector 1 is placed thereon, and the sealing body 11 is welded to the protrusion 3 of the current collector 1 by direct welding. is there.
- the sealing body 11 includes a lid body 12 having a circular downward projecting portion on the bottom surface, a positive electrode cap 13, and a spring 15 interposed between the lid body 12 and the positive electrode cap 13. And a valve body composed of a valve plate 14, and a gas removal hole 16 is formed at the center of the lid body.
- a flash 5 B is formed between the nickel positive electrode plate and the current collector 1 so as to protrude toward the back surface at the periphery of the hole 5 formed in the flat portion 2.
- the beam forms a welding point with the positive electrode plate 8.
- a disc-shaped negative electrode current collector 7 is disposed at the bottom of the battery case 6 and is connected to the negative electrode plate 9 by welding.
- the opening 17 of the battery case 6 is sealed by caulking.
- the flat body 2 is a current collector main body connected to the electrode, and the protrusion 3 is a sealing body. Since it can act as a current collecting lead connected to the pole side terminal and can be integrally formed, it is possible to reduce the connection resistance.
- the top surface 4 of the protrusion 3 is thin, so that the welding current can be concentrated, and it has elasticity and pressure is reliably applied to the welding region. Therefore, a more reliable connection is possible.
- this battery can reduce the length of the lead, but it can only increase the thickness of the lead because it only forms one circular metal plate by punching. The resistance itself cannot be lowered, and the effect of reducing internal resistance is not sufficient.
- Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2 00 1- 3 4 5 0 8 8
- Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2 00 15-1 5 5 7 10 (FIGS. 3 and 4 and FIGS. 3 7 and 3 8 in the accompanying drawings of the present application)
- the battery with reduced internal resistance described in Patent Document 2 has a structure as shown in FIG. 36, and “a separator 3 is interposed between a nickel positive electrode plate 1 and a hydrogen storage alloy negative electrode plate 2.
- the positive electrode current collector 4 is welded to the electrode core body exposed at the upper end surface of the spiral electrode group, and the electrode core body exposed at the lower end surface.
- a negative electrode current collector (not shown) was welded to the positive electrode current collector 4, and then the positive electrode lead 5, which was bent so that the central portion was cylindrical, was welded to The bottomed cylindrical outer can with nickel plating on the iron (the outer surface of the bottom surface becomes the negative electrode external terminal) 6
- the negative electrode current collector welded to the hydrogen storage alloy negative electrode plate 2 is stored in the outer can 6 Welding method to the inner bottom surface of the sheet is adopted (paragraph [0 0 2 6]).
- the double lead can be extended from the current collector plate without increasing the thickness of the lead, so that
- a round current collector plate increases the lead distance, and the effect of reducing internal resistance is not sufficient.
- the battery with reduced internal resistance described in Patent Document 3 has a battery case 16 having an opening that also serves as a terminal of one electrode, and the opening is sealed.
- Sealing body that also serves as the terminal of the other electrode 1 7 (lid body 1 7 a, positive electrode cap 1 7 b, spring 1 7 c, valve body 1 7 d), and positive electrode plate 1 1 accommodated in battery case 1 6
- the electrode plate 10 is connected to the current collector 14 at at least one end of the negative electrode plate 12.
- the sealing body 1 7 and the current collector 14 are the central portion in the length direction. It is fixedly connected by a lead portion composed of a drum-shaped cylindrical body 20 having a recess.
- the upper and lower end portions of the drum-shaped cylinder 20 are provided with flange portions 2 2 and 2 3 in which wide portions 2 2 a and 2 3 a and narrow portions 2 2 b and 2 3 b are alternately formed.
- the wide portion 2 2 a and the narrow portion 2 3 b are arranged so as to overlap each other with a space therebetween, and the narrow portion 2 2 b and the wide portion 23 3 a are arranged so as to overlap each other with a space therebetween.
- a welding electrode (not shown) is disposed on the outer periphery of the narrow portion 2 2 b of the upper end flange 2 2. Then, the wide portion 2 3 a of the lower end flange portion 2 3 and the current collector 14 were spot welded.
- an electrode body in which the drum-shaped cylinder 20 is welded to the positive electrode current collector 14 10 is a bottomed cylindrical battery case in which nickel plating is applied to the iron (the outer surface of the bottom surface is the negative electrode external terminal) 1 Housed in 6. (Paragraph [0 0 2 9])
- an insulating gasket is fitted around the periphery of the sealing body 17 and a pressure is applied to the sealing body 17 using a press machine until the lower end of the insulating gasket reaches the position of the recess 16 a. 1 7 was pushed into the battery case 1 6. Thereafter, the opening edge of the battery case 16 was caulked inward to seal the battery. It should be noted that due to the applied pressure at the time of sealing, the main body portion 21 of the hourglass-shaped cylindrical body 20 was crushed around the recessed central portion. Then positive One welding electrode W1 was arranged on the upper surface of the polar cap (positive electrode external terminal) 17a, and the other welding electrode W2 was arranged on the lower surface of the bottom surface (negative electrode external terminal) of the battery case 16. (Paragraph [0031])
- batteries are known as batteries whose internal resistance is reduced by forming a shortened conductive path (see, for example, Patent Documents 4 to 6).
- Patent Document 4 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-259624 (FIG. 1, FIG. 39 of the attached drawing of the present application)
- Patent Document 5 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-235036 (FIGS. 6, 14, 15, and FIGS. 40, 41, and 42 of the drawings attached to the present application)
- Patent Document 6 Japanese Patent Laid-Open No. 10-261397 (FIG. 1, FIG. 43 of the accompanying drawings of the present application) According to the batteries described in Patent Documents 4 to 6, for example, a current collecting lead is welded between the terminal and the electrode After that, when sealing and pressing the area where the caulking part is to be formed by pressing, the protruding parts formed on the current collecting leads come into contact with the opposite surfaces, and the shortened conductive path is formed. Since it is formed, the current collecting resistance can be reduced.
- an oxidized film may form in the shortened flow path, and the resistance may gradually increase during specification.
- An object of the present invention is to provide a specific shape for obtaining a sealed battery with low resistance and excellent output characteristics, which enables reliable welding with low resistance when connecting the upper current collector plate and the sealing body (lid). It is intended to provide a sealed battery lead, a sealed battery using the lead, and a method for manufacturing the battery employing a specific welding process. Means for solving the problem
- the present invention employs the following means.
- a lead for a sealed battery comprising a side wall portion extending so as to spread downward, wherein a slit is formed in the side wall portion in a vertical direction from a lower end with a spacing in a circumferential direction.
- the lead In the sealed battery lead used by welding to the inner surface of the lid of the sealed battery and the upper surface of the upper current collector plate, the lead includes a plate-like frame-shaped portion, and an inner portion of the frame-shaped portion.
- a hermetic seal having a side wall extending obliquely from the periphery and narrowing downward; and slits are formed in the side wall from the lower end in a vertical direction at intervals in the circumferential direction. Lead for battery.
- Two or more slits are formed at equal intervals in the circumferential direction, and each of the slits has a welding projection at a lower end portion of the side wall portion or a portion sandwiched between the slit and slit of the bottom portion.
- the sealed battery lead according to any one of (6) to (8), wherein the lead is for a sealed battery.
- the electrode group including the positive electrode plate and the negative electrode plate is accommodated in the battery case, and the upper current collector plate is disposed on the electrode group, and is electrically connected to one electrode of the electrode group.
- the lead spreads obliquely downward from the plate-like top portion and the outer periphery of the top portion.
- a slit is formed in the side wall portion in the longitudinal direction from the lower end with a circumferential interval, and the top of the lead is formed on the inner surface of the lid. Welded, and the lower end of the side wall of the lead is welded to the upper surface of the upper current collector plate. Sealed battery.
- the lead has a flange portion on an outer periphery of a lower end of the side wall portion, and a slit is formed in the side wall portion and the flange portion from the lower end in a vertical direction with a spacing in the circumferential direction.
- (11) The sealed battery according to (11) above, wherein a flange portion of the lead is welded to an upper surface of the upper current collector plate.
- An electrode group including a positive electrode plate and a negative electrode plate is accommodated in a battery case, and an upper current collector plate is disposed on the electrode group, and is electrically connected to one electrode of the electrode group.
- the lead is narrowed obliquely downward from the plate-shaped frame-shaped portion and the inner periphery of the frame-shaped portion.
- a slit is formed in the side wall portion in the vertical direction from the lower end at intervals in the circumferential direction, and a frame shape of the lead is formed on the inner surface of the lid.
- the sealed battery is characterized in that a portion is welded, and a lower end portion of a side wall portion of the lead is welded to an upper surface of the upper current collector plate.
- the lead has a bottom portion protruding from a periphery of a lower end of the side wall portion, and a slit is formed in the side wall portion and the bottom portion from the lower end in a vertical direction with a gap in the direction.
- Two or more slits of the lead are formed at equal intervals in the circumferential direction. (16) to (1) characterized in that there is a welding point with the upper surface of the upper current collector plate at the lower end portion or bottom portion of the side wall portion of the door between the slit and slit. 8) The sealed battery according to any one of the above.
- the lead is used as the lead, A side wall extending so as to spread obliquely downward from the outer periphery of the top of the head, and the side wall using a slit formed in a vertical direction from the lower end with an interval in the circumferential direction; A first welding step of welding the top of the lid to the inner surface of the lid; and then, the upper current collector plate so that the upper current collector plate is positioned on the open end side of the battery case
- the electrode group is housed in the battery case, an electrolyte is injected, and the lid is placed so that the lower end of the side wall of the lead comes into contact with the upper surface of the upper current collector plate, After the battery is sealed and pressurized, a current for welding is passed between the positive and negative terminals of the sealed battery via the battery.
- a flange is provided on the outer periphery of the lower end of the side wall, and slits are formed in the side wall and the flange from the lower end in the vertical direction at intervals in the circumferential direction.
- the lid is placed so that the lower end of the side wall of the lead is in contact with the upper surface of the upper current collector, the battery is sealed and pressurized, and then the positive and negative electrodes of the sealed battery Performing a second welding step of welding a lower end portion of the side wall portion of the lead to the upper surface of the upper current collector plate by passing a current for welding between both terminals through a battery.
- the lead has a bottom portion protruding from the inner periphery of the lower end of the side wall portion, and slits are provided in the side wall portion and the bottom portion in the vertical direction from the lower end with an interval in the circumferential direction.
- the slit referred to in the invention of the cell is one that divides the side wall portion, the flange portion, and the bottom portion, and the shape is not limited. The invention's effect
- the lead has a plate-like top and a lead having a side wall extending so as to spread obliquely downward from the outer periphery of the top, or the plate-like frame, and the frame
- a lead having a side wall portion extending so as to be narrowed obliquely downward from the inner periphery of the portion, and forming a slit in the side wall portion to be bent it has been conventionally possible to form an expensive square with a special structure.
- the cylindrical battery can achieve extremely superior output characteristics that could only be achieved with a nickel-hydrogen battery or an expensive lead with a special structure.
- FIG. 1 is a perspective view showing an example (Example 3) of a lead having a top portion (eight welding projections) and a side wall portion and a slit portion (eight welding projections) formed with slits.
- FIG. 2 is a perspective view (back side) showing an example of a lead having a top portion (eight welding projections), a side wall portion on which slits are formed, and a flange portion (eight welding projections).
- FIG. 3 is a perspective view showing an example (Example 2) of a lead having a top portion (6 welding projections), a side wall portion where slits are formed, and a flange portion (8 welding projections).
- FIG. 4 is a perspective view showing an example of a lead having a top portion (four welding projections), a side wall portion where slits are formed, and a flange portion (eight welding projections).
- FIG. 5 is a perspective view showing an example (Example 1) of a lead having a top portion (four welding projections), a side wall portion on which slits are formed, and a flange portion (four welding projections).
- FIG. 6 is a perspective view showing an example of a lead having a top portion (four welding projections, with slits), a side wall portion on which slits are formed, and a flange portion (four welding projections).
- FIG. 7 is a perspective view showing an example of a lead having a side wall portion and a flange portion (four welding projections) in which a top portion (four welding projections) and slits (wide width) are formed.
- FIG. 8 is a perspective view showing an example of a lead having a side wall portion and a flange portion (4 welding projections) in which a top portion (4 welding projections) and a slit (narrow width) are formed.
- FIG. 9 is a perspective view showing an example of a lead having a top portion (two welding projections), a side wall portion where slits are formed, and a flange portion (four welding projections).
- FIG. 10 is a perspective view showing an example (Example 4) of a lead having a top portion (two welding projections), a side wall portion where slits are formed, and a flange portion (two welding projections).
- Fig. 11 is a perspective view showing an example (Example 5) of a lead having a top part (eight welding projections, with slits), a side wall part where slits are formed, and a flange part (eight welding projections).
- FIG. 10 is a perspective view showing an example (Example 4) of a lead having a top portion (two welding projections), a side wall portion where slits are formed, and a flange portion (two welding projections).
- FIG. 12 is a perspective view showing an example of a lead having a top portion (eight welding projections) and a side wall portion (eight welding projections) in which slits are formed.
- FIG. 13 is a perspective view showing an example (Example 6) of a lead having a frame-like portion (four welding projections), a side wall portion where slits are formed, and a bottom portion (four welding projections).
- Figure 14 shows the frame-shaped part (four welding projections), the side wall part where slits are formed, and It is a perspective view (back side) which shows the example of the lead
- FIG. 15 is a perspective view showing an example (Example 7) of a lead having a frame-like portion (16 welding projections) and a side wall portion and a bottom portion (8 welding projections) on which slits are formed. is there.
- FIG. 6 is a perspective view showing an example (Example 6) of a lead having a frame-like portion (four welding projections), a side wall portion where slits are formed, and a bottom portion (four welding projections).
- Figure 14 shows the frame
- FIG. 16 is a perspective view showing an example of lead (Example 8) having a frame-shaped portion (eight welding projections), a side wall portion where slits are formed, and a bottom portion (eight welding projections).
- FIG. 17 is a perspective view showing an example of a lead having a frame-like portion (eight welding projections), a side wall portion where slits are formed, and a bottom portion (four welding projections).
- FIG. 18 is a perspective view showing an example of a lead having a frame-shaped portion (four welding projections), a side wall portion where slits are formed, and a bottom portion (four welding projections).
- FIG. 19 is a perspective view showing an example of a lead having a frame-like portion (four welding projections), a side wall portion where slits are formed, and a bottom portion (two welding projections).
- FIG. 20 is a perspective view showing an example (Example 9) of a lead having a frame-like portion (two welding projections) and a side wall portion and a bottom portion (two welding projections) in which slits are formed.
- Fig. 21 shows an example of a lead (Example 10) having a frame-shaped part (8 welding protrusions, with slits), a side wall part where slits are formed, and a bottom part (8 welding protrusions). It is a perspective view.
- FIG. 22 is a perspective view showing an example of a lead having a frame-like portion (four welding projections) and a side wall portion (four welding projections) in which slits are formed.
- Fig. 23 shows the position deviation in the height direction (when the height of the pole group is high) when the lead welded to the lid is welded to the upper current collector plate. It is a figure which shows the example absorbed by the bending of the lead part pinched
- Fig. 24 shows the displacement in the height direction (when the height of the pole group is standard) when the lead welded to the lid is welded to the upper current collector plate. It is a figure which shows the example absorbed by the bending of the lead part pinched
- Fig. 25 shows that when the lead welded to the lid is welded to the upper current collector plate, the displacement in the height direction (when the height of the pole group is low) is sandwiched between the slits and slits of the side wall and the buttock. It is a figure which shows the example absorbed by the bending of the lead part.
- FIG. 26 is a view showing an example of a sealed battery in which a lead welded to a lid (having a frame-like portion and a side wall portion having a slit) is welded to an upper current collector plate.
- FIG. 3 is a diagram showing an example of a sealed battery in which a battery is welded to a lid and an upper current collector plate (the welding position is outside the end of the cap).
- Fig. 28 shows an example of a sealed battery in which a lead having a side wall and a bottom where a frame-shaped part and slits are formed is welded to the lid and the upper current collector (the welding position is inside the end of the cap). It is a figure which shows (Examples 6-10, the comparative example 3).
- ⁇ 29 is a sealed battery in which a lead having a side wall portion and a heel portion formed with a top portion and a slit is welded to the lid and the upper current collector plate (the welding position is inside the end portion of the cap). It is a figure which shows an Example (Examples 1-5, Comparative Example 2).
- FIG. 30 is a view showing an example of a conventional ribbon lead (Comparative Example 1).
- Fig. 3.1 is a perspective view showing an example of a conventional current collecting structure in which a current collector and a current collecting lead are stretched to have the same thickness and are integrally formed.
- FIG. 32 is a cross-sectional view showing a conventional sealed battery completed by welding the current collecting lead of FIG. 31 to the sealing body.
- FIG. 33 is a perspective view showing a main part of a nickel-force Dome battery equipped with a current collector integrally formed by conventional punching.
- FIG. 34 is a plan view and a cross-sectional view showing a current collector integrally formed by conventional punching.
- FIG. 35 is a cross-sectional view showing a state when the electrode body is inserted into the battery case and welded to the sealing body via the current collector of FIG.
- FIG. 36 is a cross-sectional view showing a state when a conventional cylindrical lead is welded to the positive electrode current collector.
- FIG. 37 is a plan view, a side view, and a cross-sectional view showing a lead portion composed of a conventional drum-shaped cylindrical body.
- FIG. 38 is a cross-sectional view showing a state where the electrode body is accommodated in the battery case and welded to the sealing body via the lead portion of FIG.
- FIG. 39 is a cross-sectional view showing a sealed battery having a conventional bent current collecting lead.
- FIG. 40 is a cross-sectional view showing a state in which a sealing portion of a sealed battery having a current collecting lead in which a conventional shortened conductive path is formed is pressed. .
- Figure 41 shows the current collector lead with a shortened conductive path welded to the electrode body.
- FIG. 42 is a top view and a side view showing a current collecting lead on which a conventional shortened conductive path is formed.
- FIG. 43 is a cross-sectional view showing a main part of a nickel one-strength Dome storage battery in which a welded portion is formed by welding a contact portion between a current collecting lead plate and a sealing body after conventional sealing.
- FIG. 44 is a diagram showing an example (Example 1 etc.) of the upper current collector (positive electrode current collector) used in the present invention.
- the inventors of the present invention have confirmed that the resistance of the lead occupies a large portion of the internal resistance of the sealed battery by analyzing the resistance component of the sealed battery. Therefore, the present inventors have studied to shorten the distance between the lead connecting the lid and the upper current collector plate in order to reduce the resistance of the lead, and as a result, as shown in FIGS. We found that the lead and upper current collector can be connected with extremely low resistance by using leads as shown in Figs.
- FIGS. 1 to 12 The shape of the lead used in the sealed battery of the present invention is shown in FIGS. 1 to 12 (FIG. 2 is an inverted view of FIG. 1).
- the lead (20) is obtained by press-working] ⁇ 1 or Fe Ni (nickel-plated steel plate) with a thickness of 0.2 to 0.411111.
- a nickel plate with a thickness of 0.3 mm is punched out or pressed into a plate-like body with slits (20-4) and holes (20-5) by wire cutting, and the lead (
- the maximum diameter of 20) is about 17 mm for the subC type, about 24 mm for the D type, the maximum height is about 2 to 3 mm for the subC type, and about 3 mm for the D type.
- the top of the lead (20-1) is pressed into a generally disk shape, but the outer periphery of the top does not necessarily have to be circular. But it ’s okay.
- the lead (20) shown in Figs. 1 to 11 has a collar (30) on the outer periphery of the lower end of the side wall (20-2), and the side wall (20-2) and the collar (30)
- the slits (20-4) are formed in the longitudinal direction from the lower end at intervals in the circumferential direction.
- the side wall portion (20-2) may be provided with a slit (20 14) without providing the flange portion.
- Two or more slits (20-4) are preferably formed at equal intervals in the circumferential direction.
- the slits on the side wall (20-2) and the hook (30) ( 20— 4) and By bending the lead part sandwiched between the slits (20-4) so that it spreads outward, it is possible to maintain an appropriate contact pressure (pressure at the contact point) while absorbing the height.
- the top of the lead (20-1) is welded in advance by lid and resistance welding in the first welding process.
- the welding method for resistance welding either the series method or the direct method may be used. However, in the case of series welding, the reactive current is reduced to ensure welding. It is preferable to insert a slit (2 0-6) in the top of the head (20-1).
- the protrusion between the lead and the upper current collector plate is the part sandwiched between the slit (20-4) and slit (20-4) of the collar (30) May have a protrusion (30-1), and if there is no flange as shown in Fig. 12, the slit (20-4) and slit at the lower end of the side wall (20-2) Protrusions (20-7) may be provided at the portion sandwiched between (20-4). '
- the protrusions (20-3) on the top (20-1) preferably have a diameter of 0.5 to 1. Omm and a height of 0.5 mm or more in order to improve projection welding. Two or more points are preferable because the resistance of the welded portion is reduced.
- the protrusion (20-7) or (30-1) of the lower end of the side wall (20-2) or the collar (30) has a diameter of 0.5 to 1. Omm and a height of 0.5 mm or more. If a projection like this is formed by pressing, the welded part becomes thinner than the side wall part, and the projection As shown in Figs. 1-12, the number is preferably 2 or more because welding is reliable, and 4 or more is preferable because the weld resistance can be reduced. preferable.
- the D-size “battery” used in the examples has an area where 8 to 16 welding points can be formed as shown in FIGS. 1 to 4, 11 and 12.
- the battery Because of the diameter limitation, the maximum lead diameter is small, so it is possible to form about 4 protrusions that will be welded contacts. However, as the number of welding points increases, the total welding point resistance decreases, which is preferable.
- the electrode group to which the upper current collector plate is joined is accommodated in the battery case so that the upper current collector plate is located on the open end side of the battery case, and after pouring the electrolyte, Place the lid on the current collector plate so that the lower end of the side wall (20-2) of the lead is in contact with the upper current collector plate, hermetically seal the battery case, and then apply a constant pressure to the lead.
- the height is adjusted and the welding current is passed between the positive and negative terminals of the sealed battery, The upper current collector plate is welded (second welding process).
- Figs. 23-25 show Fig. 23 when the height of the pole group is high, Fig. 24 when the height of the pole group is standard, and Fig. 25 when the height of the pole group is low. (2) indicates that the height is shifted.
- the slits (20-4) and slits (20-4) on the side wall (20-2) and heel (30) are not affected by variations in the height of the pole group.
- the elasticity of the side wall part (20-2) and the heel part (30), which bends so that the lead part sandwiched between the two, spreads outward, increases the elasticity, and the position in the height direction
- the displacement can be absorbed, and the upper collector plate (2) and lead (20) Welding with is easy and reliable.
- a plate-like frame-shaped portion used in the sealed battery of the present invention and a side wall portion that extends obliquely downward from the inner periphery of the frame-shaped portion,
- the lead is formed in the longitudinal direction from the lower end at intervals in the circumferential direction.
- FIGS. 13 to 22 FIGS. 13 to 22, the lead (2 1) is formed by pressing i or Fe Ni (nickel plated steel plate) having a thickness of 0.2 to 0.411111.
- a nickel plate with a thickness of 0.3 mm is punched or processed into a plate with slit (21-4) by wire cutting, and the maximum diameter is subC type.
- D type is about 24 mm
- the maximum height of the lead part is about 2-3 mm for subC type
- the frame-shaped part (2 1-1) is pressed into a substantially circular ring shape, but the inner and outer peripheral shapes of the frame-shaped part are not necessarily circular, For example, other shapes such as a polygon may be used.
- the lead frame (2 1-1) is welded to the lid in advance by resistance welding in the first step.
- the welding method 3 ⁇ 4 of resistance welding either the series method or the direct method may be used. However, in the case of series welding, the reactive current is reduced to ensure the welding. It is preferable to insert slit (21-5) into 21-1).
- the maximum diameter of the lead of this method can be easily reduced, it can be suitably used for batteries with a small diameter such as A type.
- the welding head is contacted when performing series welding. Because the area to be used is also small, series welding is difficult to perform and it is necessary to use direct welding. In this case, it is preferable that no slit is formed on the frame (21-1), as shown in Figs.
- the leads shown in Fig. 13 to 21 have a bottom part (31-1) protruding from the inner periphery of the lower end of the side wall part (21-2), and the side wall part (21-2) and bottom part (31)
- the slit (21-4) is formed in the vertical direction from the lower end with an interval in the circumferential direction. As shown in FIG. 22, the slit (21-4) may be provided on the side wall (21-2) without providing the bottom (31).
- slits (21-4) it is preferable to form two or more slits (21-4) at equal intervals in the circumferential direction.
- the lid and upper current collector plate are pressurized, if there is a side wall (2 1-2) or bottom, the side wall (21-2) and bottom (31) slits (21- 4) Hold the moderate contact pressure (pressure at the contact point) while absorbing the height by bending the lead between the slit (21-4) so that it narrows inward. Gagaku.
- the conditions for welding the contact between the lead (21) and the upper current collector (2) are the same as those of the lead (20) shown in FIGS. .
- the welding protrusions at the welding point between the lead and the upper current collector plate were sandwiched between the slit (21-4) and slit (21-4) on the bottom (31).
- the part may have a protrusion (31-1), and if there is no bottom as shown in Fig. 22, the side wall (21-2) slit (2 1-4) and slit Protrusions (21-5) may be provided on the part sandwiched between (21-4).
- the projection (21-3) of the frame-shaped part (21-1) preferably has a diameter of 0.5 to 1. Omm and a height of 0.5 mm or more in order to improve projection welding. A number of 2 or more is preferable because the weld resistance becomes small.
- the protrusion (21-5) or (31-1) on the side wall (21-2) or bottom (3 1) should have a protrusion with a diameter of 0.5 to 1. Omm or more and a height of 0.5 mm or more. If formed, it is preferable because projection welding is good, and the number is preferably two or more as shown in FIGS. 13 to 22 because welding is reliable, and if it is four or more, the resistance of the welded portion is preferable. Is preferable because it can be reduced.
- the D-size battery used in the example has an area where 8 to 16 welding points can be formed as shown in FIGS. When subC type battery is used, the maximum lead diameter is small due to the limitation of the battery diameter, so about 4 protrusions can be formed as welding points. However, as the number of welding points increases, the total welding point resistance decreases. preferable.
- Fig. 26 shows an assembly diagram of the sealed battery with the lead (2 1) shown in Figs. .
- FIG. 26 (a) is a cross-sectional view showing an example of the structure of the lid (50).
- a cap (80) is put on the upper center of the lid through a safety valve rubber (valve) (90).
- (c) shows a state in which the lead (21) previously welded to the lid (50) of (b) is welded to the current collector plate (2) of the closed battery.
- the welding point of the lead (21) on the inner surface of the lid (50) is positioned on the inner surface of the lid corresponding to the end of the cap (80) ( 51) It is preferable to be in the outer range. In that case, if the current extraction contact to the outside of the battery is in the range outside the end of the cap on the upper surface of the lid, the current flow path becomes extremely short, so the internal resistance is low and the output density is also high. More preferred.
- the welding point (20) may need to be inside the position (51) on the inner surface of the lid corresponding to the end of the cap (80).
- the lead of the present invention has a short current path between the welding point on the inner surface of the lid and the welding point of the upper current collector, and can be welded to a low resistance, so that an extremely excellent low resistance and high output battery can be provided. .
- the pole group (70) joined to the upper current collector plate (2) is accommodated in the battery case (60) so that the upper current collector plate (2) is located on the open end side of the battery case.
- the lid and the lead are welded in advance, injected, sealed, and sealed. It is possible to use the lead (20) or (21) configured as shown in Figs. 1 to 22 only when the welding current is passed through the battery only during the second welding. It is preferable because it can realize a sealed battery with a low-resistance current collecting structure.
- each component contact in the current path is preferably a metal nickel.
- the surface of the positive electrode current collector plate may be oxidized by the positive electrode potential, so welding is not stable.
- the welding of the positive electrode current collector plate and the lead is preferably after the injection and before the initial charge accompanied by the potential fluctuation of the positive electrode.
- an alternating current pulse is passed between the positive and negative electrodes in a very short time, and a large current is applied. Since the energized electricity is stored in the capacitance of the positive electrode plate and the negative electrode plate, it is possible to prevent the electrolyte from being decomposed by electrolysis and generating gas and leaking out of the battery.
- -Capacitance refers to the electric capacity that can be received within the range where the battery decomposes the electrolyte and generates gas, and the pressure inside the battery does not exceed the valve opening pressure of the battery.
- the electric double layer capacity of the positive electrode plate and negative electrode plate it includes the electric capacity associated with the charge / discharge reaction of the battery and the electric capacity due to the gas generation reaction.
- the electrostatic capacity of the positive and negative plates is considered to be closely related to the discharge capacity of the electrode plates, the magnitude of the current value to be applied and the amount of current that flows in one direction with a single current (the current value is If it is fixed, it can be replaced with the energization time). It is considered preferable to set an appropriate value in relation to the capacity of the electrode plate.
- the positive electrode current collector is not damaged even if the current is applied between the positive and negative electrodes.
- the electrical plate and lead are welded together for good bonding.
- the magnitude of the energizing current per unit discharge capacity is set to 0.4 to 0.8 kA / A h, and The electric time is 3-7 msec. In the case of 2 points or less, the current value of 1/2 is preferable.
- the discharge capacity of the positive electrode and the negative electrode of the battery is not necessarily equal, and the discharge capacity of the positive electrode is smaller than that of the negative electrode in an alkaline storage battery such as a nickel hydride storage battery or a nickel-powered battery.
- the magnitude of the energizing current per unit discharge capacity is set based on the discharge capacity of the positive electrode having a small discharge capacity.
- the magnitude of the conduction current is not necessarily constant with respect to time.
- the magnitude of the energizing current here means the average value of the energizing current value with respect to the energizing time.
- the capacitance of the electric double layer included in the capacitance is large, even if a large current is passed between the positive and negative electrodes, electrolysis does not occur and good welding is possible. It becomes.
- the electric double layer capacity of the negative electrode plate tends to be smaller than that of the positive electrode plate, probably because the specific surface area of the hydrogen storage alloy powder constituting the negative electrode is small.
- the hydrogen storage alloy powder is immersed in a weakly acidic aqueous solution such as a hot NaOH aqueous solution or sodium acetate monoacetate aqueous solution before being incorporated into the battery to increase the electric double layer capacity of the negative electrode plate. It is preferable to do.
- the sealed storage battery according to the present invention has a low internal resistance, and can improve adaptability to rapid charging. Therefore, it is preferable to consider so that the positive electrode and the negative electrode also have a high charge acceptance characteristic.
- the nickel electrode of the positive electrode is a mixture of nickel hydroxide, zinc hydroxide, and cobalt hydroxide, but both nickel hydroxide, zinc hydroxide, and cobalt hydroxide are used together.
- a composite hydroxide mainly composed of nickel hydroxide obtained by precipitation is preferable.
- a rare earth element such as Y, Er, Yb or the like can be added to the nickel electrode by adding a simple substance or a compound thereof. It is preferable to adopt a configuration that suppresses the generation of oxygen at the nickel electrode when rapid charging is performed by increasing the oxygen overvoltage of the nickel electrode.
- Ammonium complex was formed by adding ammonium sulfate and caustic soda solution to an aqueous solution in which nickel sulfate and zinc sulfate and cobalt sulfate were dissolved at a predetermined ratio.
- Caustic soda is further added dropwise with vigorous stirring of the reaction system, and the pH of the reaction system is controlled to 11 to 12, and spherical high-density nickel hydroxide particles that form the core layer base material are converted into nickel hydroxide: zinc hydroxide.
- Cobalt hydroxide was synthesized to have a ratio of 88.4 5: 5.1 2: 1.1.1.
- the high-density nickel hydroxide / reparticles were charged into an alkaline aqueous solution controlled to have a pHI of 0 to 13 with caustic soda. While stirring the solution, an aqueous solution containing a predetermined concentration of cobalt sulfate and ammonia was added dropwise. During this time, a caustic soda solution is added dropwise as appropriate.
- the pH of the bath was maintained in the range of 11-12.
- the pH was maintained in the range of 11 to 12 for about 1 hour, and a surface layer made of mixed hydroxide containing Co was formed on the surface of the nickel hydroxide particles.
- the ratio of the surface layer of the mixed hydroxide was 4. Owt% with respect to the core layer mother particles (hereinafter simply referred to as the core layer).
- CMC solute 99.5: 0.5
- the paste was made of a 450 gZm 2 nickel porous body (Sumitomo Electric Industries). It was filled in nickel cermet # 8) manufactured by Co., Ltd. After drying at 80 ° C, it was pressed to a predetermined thickness, and the surface was coated with polytetrafluoroethylene, width 47.5
- the obtained alloy and styrene-butadiene copolymer were mixed at a solid content weight ratio of 99.35: 0.65, dispersed in water to form a paste, and a nickel coat was applied to iron using a blade coater. After applying to the punched steel plate and drying at 80 ° C, It was pressed to a predetermined thickness to obtain a hydrogen storage alloy negative electrode plate having a width of 47.5 mm and a length of 1 1 75 mm and a capacity of 1 1000 mAh (1 1.0 Ah).
- a combination of the negative electrode plate and the sulfonated polypropylene nonwoven fabric separator having a thickness of 120 and the positive electrode plate was wound into a roll to form an electrode plate group.
- the thickness of the steel plate with nickel plating as shown in Fig. 44 on the end surface of the positive electrode substrate protruding from one winding end surface of the electrode plate group is 0.4mm, with a circular through hole and 8 forces in the center.
- a disc-shaped upper current collector plate with a radius of 14.5 mm with a 0.5 mm clog (4-3 slits) (4-3 slits) (2-3) (Current collector plate) (2) was joined by resistance welding.
- a 0.4 mm thick disc-shaped lower current collector plate (negative electrode current collector plate) consisting of a steel plate with nickel plating on the end surface of the negative electrode substrate protruding from the other end surface of the wound electrode plate group Were joined by resistance welding.
- the positive electrode current collector plate is the open end side of the battery case can.
- the negative electrode current collector plate was accommodated in the battery case so as to contact the bottom of the battery case, and the central portion of the negative electrode current collector plate was joined to the wall surface of the battery case by resistance welding.
- a predetermined amount of an electrolytic solution composed of an aqueous solution containing 6.8 N KOH and 0.8 N LiOH was injected.
- a nickel plate with a thickness of 0.4 mm is pressed, the radius is 12 mm, the maximum height of the lead (20) is 3 mm, and there are four protrusions (20-3) on the top (20-1).
- a lead as shown in Fig. 5 with four protrusions (30-1) on the part (30) was prepared.
- the protrusion (20-3) of the top of the lead (20-1) was brought into contact and attached to the inner surface of the lid by spot welding in a direct manner.
- a rubber valve (exhaust valve) and a cap-shaped terminal were attached to the outer surface of the lid.
- a ring-shaped gasket was attached to the lid so as to squeeze the periphery of the lid.
- the lid Place the lid on the pole group so that the projection (30-1) of the collar (30) of the lead attached to the lid is in contact with the positive current collector, and crimp the open end of the battery case to make it airtight.
- the total height of the battery was adjusted by compression. Note that the height between the lid and the positive electrode terminal after adjusting the total height of the battery is 200 gf per abutment surface (30-1) of the buttocks (30) and the contact surface of the positive current collector (2).
- the angle of the buttocks (30) was adjusted so that the pressure was applied to the height.
- the lid radius is 14.5 mm
- the cap radius is 6.5 mm
- the caulking radius of the gasket is 12.5 mm.
- the welding output terminal of the resistance welding machine is brought into contact with the bottom face (negative electrode terminal) of the cap (80) (positive electrode terminal) and battery case (60), and the same current value is obtained at the same current value in the charging direction and discharging direction.
- the energization conditions were set as follows. Specifically, the current value is the capacity of the positive electrode plate (6.5 Ah) 0.46 kAZAh (3.O kA) per lAh, the energization time is 4.0 ms ec in the charge direction, and 4.0 msec in the discharge direction.
- the weights of the batteries used in the examples and comparative examples of this invention were all about 176 g.
- the sealed battery is left to stand for 12 hours at an ambient temperature of 25 ° C, then charged with 120 OmAh at 13 OmA (0.02 It A) and then charged at 65 OmA (0.2 II t A) for 10 hours. After that, the battery was discharged at 1300 mA (0.2 It A) to the cut voltage IV. Furthermore, after charging for 16 hours at 650 mA (0.1 I tA), it is discharged to 130 V at 130 OmA (0.2 It A) to a cut voltage of 1.0 V. went. After the end of the fourth cycle discharge, the internal resistance was measured using a 1 kHz alternating current.
- the power density is measured by using a single battery in a 25 ° C atmosphere, charging at 65 OmA (0.1 I t A) for 5 hours from the end of discharge, and charging at 60 seconds for 12 seconds. Is the 10th voltage when discharging at 60 A, the electric capacity of the discharge is charged at 6 A, and then the 10th voltage when flowing at 90 A for 12 seconds is the 10th voltage when discharging at 90 A. After charging with a current of 6 A, the voltage at the 10th second when flowing at 120 A for 12 seconds is set to the voltage at the 10th second during 12 OA discharge, and the electric capacity for the discharge is charged at 6 A.
- the voltage at the 10th second when flowing at 15 OA for 12 seconds is set to the voltage at the 10th second when discharging at 150 A, and the electric capacity for the discharge is charged at 6 A, and then when flowing at 18 OA for 12 seconds. 10 seconds
- the pressure was set to the voltage at 10 seconds when 180 A was discharged.
- the current value and the voltage value were linearly approximated by the method of least squares, the voltage value at the current value OA was EO, and the slope was RDC. afterwards,
- Power density (WZk g) (EO-0. 8) ⁇ RDCX 0.8 ⁇ Battery weight (k g) was applied to calculate the power density of the 25 ° C battery at 0.8 V cut.
- the lead that welds the inner surface of the lid (50) and the upper surface of the upper current collector plate (2) of Example 1 is a conventional ribbon-shaped lead as shown in FIG. 30, and the lead is previously the lid and upper current collector plate.
- a sealed nickel-metal hydride storage battery was obtained in the same manner as in Example 1 except that it was assembled by welding.
- Example 1 The lead (50) in Example 1 and the upper surface of the upper current collector (2) are welded with 16 leads (20-3) on the top (20-1), and the buttocks (30) Example 1 except that the lead (20) as shown in Fig. 3 with 8 protrusions (30-1) was used and the welding current was 3.6 KA.
- the lead for welding the inner surface of the lid (50) of Example 1 and the upper surface of the upper current collector plate (2) has eight protrusions (20-3) on the top (20-1), and the heel (30) Except that the lead (20) shown in Fig. 1 with 8 protrusions (30-1) was used and that the welding current was 3.6 KA, the same procedure as in Example 1 was performed.
- a sealed nickel-metal hydride battery as shown in 29 was fabricated.
- the lead that welds the inner surface of the lid (50) of Example 1 and the upper surface of the upper current collector plate (2) is provided with two protrusions (20-3) on the top of the head (20-1), and the buttocks (30) As shown in Fig. 10 with two protrusions (30-1), the lead (20) was used and welding was performed.
- a sealed nickel-metal hydride storage battery as shown in FIG. 29 was produced in the same manner as in Example 1 except that the current was 1.5 KA.
- Example 1 The lead (50) for Example 1 and the upper surface of the upper current collector plate (2) are welded with four leads (21-3) on the frame (21-1), and the bottom (31)
- a sealed nickel-metal hydride storage battery as shown in FIG. 28 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the lead (21) as shown in FIG. Produced.
- the lead (50) for Example 6 and the upper surface of the upper current collector (2) are welded with 16 frames (21-1) projections (21-3), and the bottom (31) Example 8 except that the lead (21) as shown in Fig. 15 with 8 protrusions (3 1-1) was used and that the welding current was 3.6 KA.
- Figure 28 Sealed nickel metal hydride storage battery
- Example 6 The lead (50) in Example 6 and the upper surface of the upper current collector plate (2) are welded with 8 leads (21-3) on the frame (21-1), and the bottom (31) In the same manner as in Example 6, except that the lead (2 1) as shown in Fig. 16 with 8 protrusions (31-1-) was used and the welding current was 3.6 KA. A sealed nickel-metal hydride battery as shown in Fig. 28 was fabricated.
- the lead that welds the inner surface of the lid (50) and the upper surface of the upper current collector (2) of Example 6 is provided with two projections (2 1-3) of the frame-shaped part (21-1), and the bottom (31 ) With two protrusions (31 1 1) as shown in Fig. 2 ⁇ and the welding current was set to 1.5 KA.
- a sealed nickel-metal hydride storage battery as shown in Fig. 28 was fabricated.
- the lead for welding the inner surface of the lid (50) and the upper surface of the upper current collector plate (2) of Example 6 is provided with one projection (21-3) of the frame-shaped part (21-1), and the bottom (31)
- a sealed nickel-metal hydride storage battery as shown in Fig. 28 was prepared in the same manner as in Example 6 except that one protrusion (3 1 1 1) was provided and the welding current was 0.7KA. Produced.
- the lead that welds the inner surface of the lid (50) and the upper surface of the upper current collector (2) in Example 8 has a slit (21-5) in the frame-shaped part (21-1) as shown in Fig. 21 Fig. 28 shows the same procedure as in Example 6 except that the series lead spot welding was used to weld the lid (50) and lead (21) instead of the structural lead (21).
- Such a sealed nickel-metal hydride storage battery was produced.
- Table 1 shows the results of measuring the internal resistance and power density of the batteries prepared in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 3. '
- the lead (2 0) force plate-like top (2 0– 1) and the top (2 0– 1) are diagonally downward
- the side wall portion (2 0-2) and the slit portion (3 0) have slits (2 0-4) and are spaced in the circumferential direction. It can be seen that a battery with excellent output can be obtained if it is formed in the vertical direction from the lower end.
- the number of welds between the lead (2 0) and the lid (50) is 2 or more, an excellent output can be realized, and the larger the number, the lower the resistance and the higher the output density.
- the number of welding points is preferably 6 points or more or 8 points or more.
- the number of welds between the lead (2 0) and the upper current collector plate (2) is 2 or more, an excellent output can be realized, and the larger the number, the lower the resistance and the higher the output density.
- the number of welding points is preferably 6 points or more or 8 points or more.
- the slit (20-4) of the side wall portion (20-2) and the flange portion (30) is preferably formed in the longitudinal direction from the lower end with an interval in the circumferential direction.
- the lead part between the slit (20-4) and slit (20-4) of the ridge (30) should be bent so that it spreads outward. I like it.
- the number of welds between the lead (21) and the upper current collector plate (2) is 2 or more, excellent output can be realized, and the more the number, the lower the resistance and the higher the output density.
- slits (21-4) are formed on the side wall (21-2) and the bottom (31) in the vertical direction from the lower end at intervals in the circumferential direction. 21— 2) and slit (21 -4) and slit (21— It is preferable that the lead portion sandwiched between 4) bends so as to narrow inward.
- the lead (20) or (21) is provided on the side wall (20-2) or (2 1) in order to evenly extract the current from the upper current collector (2).
- -2) is preferably in the form of a ring, and it is more preferable that the slits (20 -4) or (21-4) provided on the circumference are evenly spaced because the force is applied evenly. .
- Lead (20) or (21) ⁇ Side wall (20-2) or (21-2) is vertically slit from the lower end to completely divide it in the circumferential direction, or the lead itself is divided into parts
- the reactive current during welding in the first welding process is reduced and welding becomes stronger and resistance is lowered.However, since the resistance is offset by the increase in resistance, the overall resistance does not decrease significantly.
- the slits formed at intervals in the circumferential direction are not completely divided because it is difficult to arrange the parts and to carry them.
- the first welding process and the second welding process are reversed, and the flange (30) of the lead (20) and the upper current collector (2) are welded in advance, and the lid (50) is caulked and sealed.
- the lid (50) and the top (20-1) of the lead (20) are welded, the welding between the lead (2 0) and the upper current collector plate (2) will be uneven, and the output will be low. The battery is charged.
- the sealed battery produced by the method of the present invention had an excellent high output with an internal resistance as low as 1.02 m ⁇ or less and an output density of 140 OW / kg or more.
- an assembled battery constituted by using a plurality of sealed batteries of the present invention has a lower internal resistance and an excellent output density as compared with conventional batteries.
- the sealed battery using the lead of the present invention and the assembled battery including a plurality of the batteries have low resistance and high output, they are useful as batteries for electric vehicles and electric tools. is there.
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Description
明細書 密閉形電池用リード、 そのリードを用いた密閉形電池及びその電池の製造方法 技術分野
本発明は、 密閉形電池用リード、 そのリードを用いた密閉形電池及びその電池 の製造方法に関し、 特に、 集電板と蓋とをリードを介して接続する密閉形電池の 改善に関する。 背景技術
一般に、 ニッケル一水素化物電池、 ニッケル一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 3 1に一例を示すように、 集電体として、 集電体 1 0 1と集 電リード板 1 0 3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 3 2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 1 0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 1 0 3を封口体に 1箇 所溶接した後、 封口体 1 1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、 このようなアル力リ電池が、 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)。
特許文献 1 :特開 2 0 0 4— 6 3 2 7 2号公報 (図 1〜4、 1 0、 1 1、 段落 [ 0 0 2 2:] 〜 [ 0 0 3 8 ])
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一力ドミゥム電池に
適用した場合について説明する。
図 3 3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一力 ドミゥム電池の要部を示す斜視図、 図 3 4 ( a ) および (b ) は、 この集電体 1 の平面図おょぴ断面図である。この集電体は、ニッケルめっきのなされた厚み 0 . 3 mmの鉄板からなり、 平坦部 2と、 打ち抜き加工により高さ 2 . 0 mm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 5 B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 3 5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。 '
このニッケル一カドミウム電池は、 図 3 5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とカドミゥム負極板 9がセパレータ 1 0を介して卷回された電池要素が収容され、 この上に上述の集 体 1が载置され、 封口体 1 1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 1 1は底面に円形の下方突出部を形成した蓋体 1 2と、 正極キヤッ プ 1 3と、 これら蓋体 1 2と正極キャップ 1 3との間に介在せしめられるスプリ ング 1 5と弁板 1 4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 1 6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 5 B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 1 7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 3 4 ( 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、 この電池は、 リードの長さを短くすることができるが、 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あるため、 リードの厚みを厚く することが出来ず、 リ一ド部そのものを低抵抗にすることが出来ず内部抵抗低減 の効果は十分とはいえない。
また、 製造上、 蓋と上部集電板との距離の吸収がしにくく、 製造不良が出来や すい欠点があった。
さらに、 肉厚な蓋との溶接を電池内通電によって行うため、 溶接が確実なもの とならず、 溶接不良が発生しやすいと言う問題もあった。
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)。
特許文献 2 :特開 2 0 0 1— 3 4 5 0 8 8号公報 (図 2、 本願添付図面の図 3 6 )
特許文献 3 :特開 2 0 0 1— 1 5 5 7 1 0号公報 (図 3、 図 4、 本願添付図面 の図 3 7、 図 3 8 )
特許文献 2に記載の内部抵抗を低減させた電池は、 図 3 6に示すような構造を 有し、 「二ッケル正極板 1と水素吸蔵合金負極板 2との間にセパレータ 3を介在 させて渦巻状に卷回して渦巻状電極群を作製した後、 この渦巻状電極群の上端面 に露出する極板芯体に正極集電体 4を溶接するとともに、 下端面に露出する極板 芯体に負極集電体 (図示せず) を溶接した。 ついで、 正極集電体 4の上部に中央 部が円筒状になるように折り曲げ加工された正極用リ一ド 5を溶接した後、 これ らを鉄にニッケルメツキを施した有底筒状の外装缶 (底面の外面は負極外部端子 となる) 6内に収納し、 水素吸蔵合金負極板 2に溶接された負極集電体を外装缶 6の内底面に溶接する。」 (段落 [ 0 0 2 6 ]) という溶接方法が採用されている。 特許文献 2に記載の電池は、 リ一ドを厚肉とすることなく集電板から 2重のリ ードを伸ばすことができるため、 より低抵抗にすることができるが、 集電板の厚
みより厚くすることができないために低抵抗化に限界がある。
また、 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、厚みが薄いと熱によってリ一ドが軟化し、溶接箇所の密着性を維持しにくく、 溶接の確実性が低下し溶接のばらつきが大きいと言う問題があるため、 多数の溶 接点を形成することができず、 内部抵抗低減の効果は十分とはいえない。
さらに、 丸状の集電板ではリ一ド距離が長くなり、 内部抵抗低減の効果は十分 とはいえない。
特許文献 3に記載の内部抵抗を低減させた電池は、 図 3 7、 図 3 8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 1 6と、 この開口部を密封 する他方極の端子を兼ねる封口体 1 7 (蓋体 1 7 a、 正極キャップ 1 7 b、 スプ リング 1 7 c、 弁体 1 7 d ) と、 電池ケース 1 6内に収容される正極板 1 1、 負 極板 1 2の少なくとも一方の端部に集電体 1 4が接続され.た電極体 1 0とを備 え、 封口体 1 7と集電体 1 4とは長さ方向の中央部が凹んだ鼓状筒体 2 0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 2 0の上下端部に幅広部 2 2 a , 2 3 aと幅狭部 2 2 b , 2 3 bとが交互に形成された鍔部 2 2 , 2 3を 備えている。 幅広部 2 2 aと幅狭部 2 3 bは空間を隔てて互に重なり合い、 幅狭 部 2 2 bと幅広部 2 3 aは空間を隔てて互に重なり合うように配置されている。 そして、 封口前と封口後に溶接して、 公称容量 6 . 5 A hの円筒形ニッケル一 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 2 0を正極集電体 1 4の上に載置した後、 上端鍔部 2 2の幅狭部 2 2 bの外周部に溶接電極 (図示せず) を配置して、 下端鍔部 2 3の 幅広部 2 3 aと集電体 1 4とをスポット溶接した。 この後、 鼓状筒体 2 0を正極 集電体 1 4に溶接した電極体 1 0を鉄にニッケルメツ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) 1 6内に収納した。 (段落 [ 0 0 2 9 ] )
ついで、 封口体 1 7の周縁に絶縁ガスケットを嵌着させ、 プレス機を用いて封 口体 1 7に加圧力を加えて、 絶縁ガスケットの下端が凹部 1 6 aの位置になるま で封口体 1 7を電池ケース 1 6内に押し込んだ。 この後、 電池ケース 1 6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 2 0の本体部 2 1は凹んだ中央部を中心にして押しつぶされた。 ついで、 正
極キヤップ (正極外部端子) 17 aの上面に一方の溶接電極 W 1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 W 2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 X 106NZm2の圧力を加 えながら、 これらの溶接電極 Wl, W 2間に電池の放電方向に 24 Vの電圧を印 加し、 3 K Aの電流を約 15m s e c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 22 aに形 成された小突起 22 cとの接触部に電流が集中して、 この小突起 22 c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])
し力 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言 う問題や、 熱によってリードが軟化し、 溶接箇所への当接点の接触圧力を維持し にくく、 溶接の確実性が低下し溶接のばらつきが大きいと言う問題がある。 これ らのことから、 内部抵抗低減の効果は十分とはいえない。
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)。
特許文献 4 :特開 2004— 259624号公報 (図 1、 本願添付図面の図 3 9)
特許文献 5 :特開 2004— 235036号公報 (図 6、 図 14、 図 15、 本 願添付図面の図 40、 図 41、 図 42)
特許文献 6 :特開平 10— 261397号公報(図 1、本願添付図面の図 43) 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。
し力、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つた。
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、 仕様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 1 6の開 口端縁 1 6 b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。' し力 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、 溶接が確実には行レ、 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、 ^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。 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
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、 溶接後に蓋を閉めるために、 リードの長さを長くしておく 必要があり、 抵抗が大きくなるという問題があった。
また、 リードの長さの短い電池もあったが、 集電板打ち抜き加工形のリードで
W
あるため、 厚みを集電板より厚く出来ないために、 抵抗が大きくなるという問題 があった。
さらに、 リードを丸状にすると溶接点間の距離が長くなり抵抗が大きくなると いう問題があった。
また、 密閉後に通電溶接をして、 同通路を短くする電池もあったが、 電池内通 電によって肉厚な蓋とリードを溶接しようとするものであったり、 溶接電流の流 通経路が溶接しようとする接点以外にも存在して無効電流が流れるために、 溶接 しにくく抵抗ばらつきを生じやすレ、という問題があつた。
本発明の課題は、 上部集電板と封口体 (蓋) とを接続するに際して、 確実に低 抵抗な溶接を可能とし、 低抵抗で出力特性に優れた密閉形電池を得るための特定 の形状の密閉形電池用リード、 そのリードを用いた密閉形電池及び特定の溶接工 程を採用したその電池の製造方法を提供することにある。 課題を解決するための手段
本発明者らは鋭意検討の結果、 リ一ドの形状を特定のものとすることにより、 上記の課題が解決でき、 電圧損失を最小限にとどめることが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、 以下の手段を採用するものである。
( 1 ) 密閉形電池の蓋の内面と上部集電板の上面に溶接して使用される密閉形電 池用リードにおいて、 前記リードが 板状の頭頂部と、 前記頭頂部の外周から斜 め下方に広が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ていることを特徴とする密閉形電池 用リード。
( 2 ) 前記側壁部の下端の外周に鍔部を有し、 前記側壁部及び前記鍔部には、 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ていることを特徴と する前記 (1 ) の密閉形電池用リード。
( 3 ) 前記蓋と前記上部集電板との加圧時に、 前記側壁部又は前記側壁部及び前 記鍔部のスリットとスリットに挟まれたリ一ド部が外側に広がるように屈曲する 構造のものであることを特徴とする前記(1 )又は(2 ) の密閉形電池用リード。
(4) 前記スリッ トが、 周方向に等間隔に 2個以上形成され、 前記側壁部の下端 部又は前記鍔部のスリットとスリツトに挟まれた部分に、 それぞれ、 溶接用突起 を有することを特徴とする前記 (1) 〜 (3) のいずれか一項の密閉形電池用リ ード。
(5)前記頭頂部に、 2個以上の溶接用突起を有することを特徴とする前記(1) 〜- (4) のいずれか一項の密閉形電池用リード。
(6) 密閉形電池の蓋の内面と上部集電板の上面に溶接して使用される密閉形電 池用リードにおいて、 前記リードが、 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ていることを特徴とする密閉形電池 用リード。
(7) 前記側壁部の下端の内周から突き出た底部を有し、 前記側壁部及ぴ前記底 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ているこ とを特徴とする前記 (6) の密閉形電池用リード。
(8) 前記蓋と前記上部集電板との加圧時に、 前記側壁部又は前記側壁部及ぴ前 記底部のスリットとスリットに挟まれたリ一ド部が内側に狭まるように屈曲する 構造のものであることを特徴とする前記(6)又は(7) の密閉形電池用リード。
(9) 前記スリッ トが、 周方向に等間隔に 2個以上形成され、 前記側壁部の下端 部又は前記底部のスリットとスリツ卜に挟まれた部分に、 それぞれ、 溶接用突起 を有することを特徴とする前記 (6) 〜 (8) のいずれか一項の密閉形電池用リ ード。
(10)前記枠状部に、 2個以上の溶接用突起を有することを特徴とする前記(6) 〜 (9) のいずれか一項の密閉形電池用リード。
(11) 電槽内に正極板おょぴ負極板を備えた極群を収容し、 前記極群上に上部 集電板を配置して、 前記極群の一方の極と電気的に接続された前記上部集電板の 上面と蓋の内面をリ一ドを介して溶接した密閉形電池において、 前記リ一ドが、 板状の頭頂部と、 前記頭頂部の外周から斜め下方に広が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 成されているものであり、 前記蓋の内面に前記リードの頭頂部が溶接され、 前記 上部集電板の上面に前記リ一ドの側壁部の下端部が溶接されていることを特徴と
する密閉形電池。
(12) 前記リードが、 前記側壁部の下端の外周に鍔部を有し、 前記側壁部及び 前記鍔部には、 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て いるものであり、 前記上部集電板の上面に前記リ一ドの鍔部が溶接されているこ とを特徴とする前記 (1 1) の密閉形電池。
( 1- 3 ) 前記側壁部又は前記側壁部及び前記鍔部のスリットとスリットに挟まれ たリード部が外側に広がるように屈曲していることを特徴とする前記 (11) 又 は (12) の密閉形電池。
(14) 前記リードのスリッ トが、 周方向に等間隔に 2個以上形成され、 前記リ 一ドの側壁部の下端部又は鍔部のスリットとスリッ トに挟まれた部分に、 それぞ れ、前記上部集電板の上面との溶接点があることを特徴とする前記( 11 )〜( 1 3) のいずれか一項の密閉形電池。
(15) 前記蓋の内面と前記リードの頭頂部との溶接点が 2点以上であることを 特徴とする前記 (11) 〜 (14) のいずれか一項の密閉形電池。
(16) 電槽内に正極板およぴ負極板を備えた極群を収容し、 前記極群上に上部 集電板を配置して、 前記極群の一方の極と電気的に接続された前記上部集電板の 上面と蓋の内面をリードを介して溶接した密閉形電池において、 前記リードが、 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 成されているものであり、 前記蓋の内面に前記リードの枠状部が溶接され、 前記 上部集電板の上面に前記リ一ドの側壁部の下端部が溶接されていることを特徴と する密閉形電池。
(17) 前記リードが、 前記側壁部の下端の內周から突き出た底部を有し、 前記 側壁部及ぴ前記底部には、 スリットが、 方向に間隔をおいて下端から縦方向に 形成されているものであり、 前記上部集電板の上面に前記リードの底部が溶接さ れていることを特徴とする前記 (16) の密閉形電池。
(18) 前記側壁部又は前記側壁部及ぴ前記底部のスリットとスリットに挟まれ たリード部が内側に狭まるように屈曲していることを特徴とする前記 (16) 又 は (17) の密閉形電池。
(19) 前記リードのスリ ッ トが、 周方向に等間隔に 2個以上形成され、 前記リ
一ドの側壁部の下端部又は底部のスリットとスリツトに挟まれた部分に、 それぞ れ、前記上部集電板の上面との溶接点があることを特徴とする前記(16)〜(1 8) のいずれか一項の密閉形電池。
(20) 前記蓋の内面と前記リードの枠状部との溶接点が 2点以上であることを 特徴とする前記 (16) 〜 (19) のいずれか一項の密閉形電池。
(21) 前記 (11) 〜 (20) のいずれか一項の密閉形電池を用い、 複数個で 構成したことを特徴とする組電池。
(22) 密閉形電池の電槽を閉鎖する蓋の内面と上部集電板の上面とをリードを 介して接続する密閉形電池の製造方法において、 前記リ"ドとして、 板状の頭頂 部と、 前記頭頂部の外周から斜め下方に広が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てい るものを用い、 前記蓋の内面に前記リ一ドの頭頂部を溶接する第 1の溶接工程を 行い、 次に、 前記上部集電板が前記電槽の開放端側に位置するように、 前記上部 集電板を接合した極群を前記電槽内に収容し、 電解液を注液し、 前記リードの側 壁部の下端部が前記上部集電板の上面に当接するように前記蓋を载置し、 前記電 槽を密閉して、 加圧した後、 密閉形電池の正負極両端子間に溶接のための電流を 電池を介して通電することにより前記上部集電板の上面に前記リードの側壁部の 下端部を溶接する第 2の溶接工程を行うことを特徴とする密閉形電池の製造方 法。
(23) 前記リードとして、 前記側壁部の下端の外周に鍔部を有し、 前記側壁部 及び前記鍔部には、 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 れているものを用い、 前記上部集電板の上面に前記リードの鍔部を溶接すること を特徴とする前記 (22) の密閉形電池の製造方法。
(24) 前記蓋と前記上部集電板との加圧時に、 前記側壁部又は前記側壁部及び 前記鍔部のスリットとスリツトに挟まれたリード部を外側に広がるように屈曲さ せて変形を吸収させることを特徴とする前記 (22) 又は (23) の密閉形電池 の製造方法。
(25) 密閉形電池の電槽を閉鎖する蓋の内面と上部集電板の上面とをリードを 介して接続する密閉形電池の製造方法において、 前記リードとして、 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てい るものを用い、 前記蓋の内面に前記リ一ドの枠状部を溶接する第 1の溶接工程を 行い、 次に、 前記上部集電板が前記電槽の開放端側に位置するように、 前記上部 集電板を接合した極群を前記電槽内に収容し、 電解液を注液し、 前記リードの側 壁部の下端部が前記上部集電板の上面に当接するように前記蓋を載置し、 前記電 槽を密閉して、 加圧した後、 密閉形電池の正負極両端子間に溶接のための電流を 電池を介して通電することにより前記上部集電板の上面に前記リ一ドの側壁部の 下端部を溶接する第 2の溶接工程を行うことを特徴とする密閉形電池の製造方 法。
( 2 6 ) 前記リードとして、 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 ら縦方 向に形成されているものを用い、 前記上部集電板の上面に前記リ一ドの底部を溶 接することを特徴とする前記 (2 5 ) の密閉形電池の製造方法。
( 2 7 ) 前記蓋と前記上部集電板との加圧時に、 前記側壁部又は前記側壁部及び 前記底部のスリットとスリッ トに挟まれたリ一ド部を内側に狭まるように屈曲さ せて変形を吸収させることを特徴とする前記 (2 5 ) 又は (2 6 ) の密閉形電池 の製造方法。
なお、 牢発明でいうスリッ トとは、 側壁部、 鍔部、 底部を分割するものであつ て、 形状は限定されない。 発明の効果
本発明においては、 リードを、 板状の頭頂部と、 前記頭頂部の外周から斜め下 方に広がるように延びた側壁部を有するリード、 若しくは、 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するリードとし、 前記側壁部に、 スリッ トを形成し、 屈曲する構造としたことにより、 従来、 特殊 な構造で高価な角形の二ッケル水素電池や特殊な構造で高価なリ一ドでしか達成 し得なかった極めて優れた出力特性を、 円筒形電池で達成できる。
図面の簡単な説明
図 1は、 頭頂部 (溶接用突起 8個) とスリッ トが形成されている側壁部及ぴ鐸 部 (溶接用突起 8個) を有するリードの例 (実施例 3 ) を示す斜視図である。 図 2は、 頭頂部 (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鍔 部 (溶接用突起 8個) を有するリードの例を示す斜視図 (裏側) である。
図 3は、 頭頂部 (溶接用突起 1 6個) とスリッ トが形成されている側壁部及び 鍔部 (溶接用突起 8個) を有するリードの例 (実施例 2 ) を示す斜視図である。 図 4は、 頭頂部 (溶接用突起 4個) とスリットが形成されている側壁部及び鍔 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 5は、 頭頂部 (溶接用突起 4個) とスリッ トが形成されている側壁部及び鍔 部 (溶接用突起 4個) を有するリードの例 (実施例 1 ) を示す斜視図である。 図 6は、 頭頂部 (溶接用突起 4個、 スリ ットあり) とスリツトが形成されてい る側壁部及び鍔部 (溶接用突起 4個) を有するリードの例を示す斜視図である。 図 7は、 頭頂部 (溶接用突起 4個) とスリッ ト (幅が広い) が形成されている 側壁部及び鍔部 (溶接用突起 4個) を有するリードの例を示す斜視図である。 図 8は、 頭頂部 (溶接用突起 4個) とスリッ ト (幅が狭い) が形成されている 側壁部及ぴ鍔部 (溶接用突起 4個) を有するリードの例を示す斜視図である。 図 9は、 頭頂部 (溶接用突起 2個) とスリットが形成されている側壁部及び鍔 部 (溶接用突起 4個) を有するリードの例を示す斜視図である。
図 1 0は、 頭頂部 (溶接用突起 2個) とスリットが形成されている側壁部及び 鍔部 (溶接用突起 2個) を有するリードの例 (実施例 4 ) を示す斜視図である。 図 1 1は、 頭頂部 (溶接用突起 8個、 スリッ トあり) とスリツトが形成されて いる側壁部及び鍔部 (溶接用突起 8個) を有するリードの例 (実施例 5 ) を示す 斜視図である。
図 1 2は、 頭頂部 (溶接用突起 8個) とスリットが形成されている側壁部 (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 1 3は、 枠状部 (溶接用突起 4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 4個) を有するリードの例 (実施例 6 ) を示す斜視図である。 図 1 4は、 枠状部 (溶接用突起 4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 4個) を有するリードの例を示す斜視図 (裏側) である。 図 1 5は、 枠状部 (溶接用突起 1 6個) とスリツトが形成されている側壁部及 ぴ底部(溶接用突起 8個) を有するリードの例(実施例 7 ) を示す斜視図である。 図 1 6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'(実施例 8 ) を示す斜視図である。 図 1 7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 4個) を有するリードの例を示す斜視図である。
図 1 8は、 枠状部 (溶接用突起 4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 4個) を有するリードの例を示す斜視図である。
図 1 9は、 枠状部 (溶接用突起 4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 2個) を有するリードの例を示す斜視図である。
図 2 0は、 枠状部 (溶接用突起 2個) とスリットが形成されている側壁部及ぴ 底部 (溶接用突起 2個) を有するリードの例 (実施例 9 ) を示す斜視図である。 図 2 1は、 枠状部 (溶接用突起 8個、 スリットあり) 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 0 ) を示 す斜視図である。
図 2 2は、 枠状部 (溶接用突起 4個) とスリットが形成されている側壁部 (溶 接用突起 4個) を有するリードの例を示す斜視図である。
図 2 3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) を側壁部及ぴ鍔部のスリット-とスリットに 挟まれたリ一ド部の屈曲で吸収する例を示す図である。
図 2 4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) を側壁部及び鍔部のスリットとスリツ 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 2 5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) を側壁部及び鍔部のスリットとスリットに 挟まれたリ一ド部の屈曲で吸収する例を示す図である。
図 2 6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 2 7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 (溶接位置がキャップの端部よりも外側) した密閉形電 池の例を示す図である。
図 2 8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 (溶接位置がキャップの端部よりも内側) した密閉形電 池の例 (実施例 6〜 1 0、 比較例 3 ) を示す図である。
囱 2 9は、 頭頂部とスリットが形成されている側壁部及ぴ鍔部を有するリード を蓋と上部集電板に溶接 (溶接位置がキャップの端部よりも内側) した密閉形電 池の例 (実施例 1〜5、 比較例 2 ) を示す図である。
図 3 0は、 従来のリボン状リードの一例 (比較例 1 ) 示す図である。
図 3. 1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 3 2は、 図 3 1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 3 3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 ルー力ドミゥム電池の要部を示す斜視図である。
図 3 4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ぴ 断面図である。
図 3 5は、 電極体を電池ケースに揷入して図 3 4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 3 6は、 従来の円筒状のリードを正極集電体に溶接したときの状態を示す断 面図である。
図 3 7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 3 8は、 電極体を電池ケースに収納して図 3 7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 3 9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 4 0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 4 1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 42は、 従来の短縮導電路が形成された集電リ一ドを示す上面図及び側面図 である。
図 43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一力ドミゥム蓄電池の要部を示す断面図である。
図 44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。
(符号の説明)
20 頭頂部とスリットが形成されている側壁部を有するリード
20-1 頭頂部 20-2 (20) のリードの側壁部
20-3 頭頂部の溶接用突起 20— 4 側壁部及び鍔部のスリット
20-5 頭頂部の穴 20— 6 頭頂部のスリット
20— 7 (20) のリードの側壁部の溶接用突起
30 鍔部 30-1 鍔部の溶接用突起
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 側壁部及ぴ底部のスリット
21 -5 枠状部のスリット
21— 6 (21) のリードの側壁部の溶接用突起
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下駄 (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)
発明を実施するための最良の形態
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 ¾離を短精すべく検討した結果、 図 34、 37、 42に示すような構造のリー ドと比較して、 図 1〜29に示すようなリードを用いることによって、 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。
本発明の密閉形電池において使用するリ一ドの形状を図 1〜 22に示す。 先ず、 本発明の密閉形電池において使用する 「板状の頭頂部と、 前記頭頂部の 外周から斜め下方に広がるように延びた側壁部を有し、 前記側壁部には、 スリツ トが、 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」 リードについて 図 1〜12 (図 2は、 図 1を逆さにした図である。) を用いて説明する。
図 1〜1 2において、 リード (20) は、 厚さ 0. 2〜0. 4111111の]^ 1また は F e N i (ニッケルメツキ鋼板) をプレス加工したものである。 図の例では、 厚さ 0. 3mmのニッケル板を打ち抜き又はワイヤカツトでスリット(20— 4) 及ぴ穴 (20— 5) を設けた板状体に加工後に、 プレス加工されており、 リード (20) の最大の直径は subC形は約 1 7mm、 D形は約 24mm、 その最大高 さは subC形は約 2〜 3 mm, D形は約 3 mmである。
図 1〜12において、 リードの頭頂部 (20— 1) は、 ほぼ円板状にプレス加 ェされているが、 頭頂部の外周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 1〜1 1に示すリード (20) は、 側壁部 (20— 2) の下端の外周に鍔部 (30) を有し、 側壁部 (20— 2) 及ぴ鍔部 (30) には、 スリット (20— 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。
図 12に示すように、 鍔部を設けずに、 側壁部 (20— 2) にスリット (20 一 4) を設けてもよい。
スリ ット (20— 4) は、 周方向に等間隔に 2個以上形成するのが好ましい。 これにより、 蓋と上部集電板との加圧時に、 側壁部 (20— 2) 又は、 鍔部が ある場合には、 側壁部 (20— 2) 及ぴ鍔部 (30) のスリッ ト (20— 4) と
スリット (20— 4) に挟まれたリード部が外側に広がるように屈曲することに よって高さを吸収しつつ、 適度な接点圧力 (接触点の圧力) を保持することがで きる。
リードの頭頂部 (20— 1) は、 第一の溶接工程によってあらかじめ蓋と抵抗 溶接で溶接を行う。 抵抗溶接の溶接方法としては、 シリーズ方式、 ダイレクト方 式のいずれれでも良いが、 シリーズ溶接の場合は、 無効電流を小ざくして溶接を 確実なものとするため、図 6、図 1 1のごとぐ頭頂部(20— 1) にスリット (2 0-6) を入れるのが好ましい。
リードと上部集電板の接点を溶接するには、 溶接電流に応じた適度な接点圧力 が必要である。 電流値が大きい場合は、 高い接点圧力がないと接触抵抗が高いた め通電時に発熱が大きくなり溶接接点ははじけ飛ぶ。 しかしながら、 接点圧力が 高すぎる場合、 元々の接点抵抗が小さすぎるため、 大きな電流の通電によっても 発生する熱が不足し、 強固な溶接状態が得られない。
電流値が小さすぎる場合、 接点圧力を小さくして接触抵抗を大きくしないと発 熱が小さく接点が溶接されない。 このため、 電流値が小さいと制御が難しく、 溶 接時のばらつきが大きくなってしまう。
したがって、 接点圧力を一定の範囲に保持して、 溶接接点の抵抗を一定の範囲 とし、 さらに一定の範囲の電流値を通電することは溶接にとって極めて重要であ る。
リードと上部集電板との溶接点の溶接用突起としては、 図 1〜1 1のように、 鍔部 (30) のスリット (20— 4) とスリット (20— 4) に挟まれた部分に 突起 (30— 1) を有していてもよく、 また、 図 12のように、 鍔部がない場合 には、 側壁部 (20— 2) め下端部のスリット (20-4) とスリット (20— 4) に挟まれた部分に突起 (20— 7) を設けても良い。'
頭頂部 (20— 1) の突起 (20— 3) は、 直径 0. 5〜1. Omm、 高さが 0. 5 mm以上であると、 プロジェクシヨン溶接が良好となるために好ましく、 その数は 2点以上が溶接部抵抗が小さくなるため好ましい。
また、 側壁部 (20— 2) の下端部又は鍔部 (30) の突起 (20— 7) 又は (30— 1) は、 直径 0. 5〜1. Omm、.高さが 0. 5mm以上のような突起 をプレス加工によって形成すると溶接部が側壁部より薄肉となり、 プロジェクシ
ヨン溶接が良好となるために好ましく、 その数は図 1〜12に示すように、 2点 以上であれば溶接が確実なものとなるため好ましく、 4点以上では溶接部抵抗が 小さくできるために好ましい。 実施例に用いた Dサイス "電池では、 図 1〜4、 1 1、 12に示すように、 8個〜 16個の溶接点が形成できる面積を有する。 subC 形の電池を用いた場合、 電池直径の制約から、 リードの最大径が小さいため、 溶 接点となる突起を 4点程度形成できるが、 溶接点は多レヽほど総溶接点抵抗が小さ いくなるため好ましい。
本発明における図 1〜12に示すリード (20) を用いた蓋と上部集電板との 溶接の手順を以下に詳細に説明する。
以下に記載の手順と構成によれば、 確実に溶接ができ、 且つ、 電気抵抗を低減 できるのでより好ましい。
•密閉形電池の電槽を閉鎖する蓋の内面側にリ一ドの頭頂部 (20— 1) を予め 溶接する (第 1の溶接工程)。
•次に、 上部集電板が電槽の開放端側に位置するように、 上部集電板を接合した 極群を電槽内に収容し、 電解液を注液後、 該極群の上部集電板上に、 リードの側 壁部 (20-2) の下端部が上部集電板に当接するように蓋を載置し、 電槽を気 密に密閉した後、 一定の圧力をリードの下端部 (突起) と上部集電板とに加えて 高さを調整し、 密閉形電池の正負極両端子間に溶接のための電流を通電すること により蓋に溶接済みのリ一ドと上部集電板を溶接する (第 2の溶接工程)。
第 2の溶接工程で、 蓋に溶接済みのリードを上部集電板に載せて、 リード (2 0) を上部集電板 (2) に溶接するに際して、 極群の高さ方向の位置ずれを吸収 する実例を図 23〜 25を用いて説明する。
図 23〜25は、 極群の高さが高い場合が図 23、 極群の高さが標準的な場合 が図 24、 極群の高さが低い場合が図 25であり、 上部集電板 (2) の高さがず れていることを示している。
これらの図から明らかなように、 極群の高さ寸法にばらつきがあっても、 側壁 部 (20— 2)及ぴ鍔部 (30) のスリット (20— 4) とスリット (20— 4) に挟まれたリ一ド部が外側に広がるように屈曲する側壁部 (20— 2) 及ぴ鍔部 (30) の可撓性によるバネ作用で、 弾力性が高められ、 高さ方向の位置ずれも 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(20)
との溶接が容易で確実なものとなる。
なお、 従来の解放状態 (圧縮による高さ調整前) での溶接では、 圧縮の余裕を 有する長さや幅のリ一ドが必要となることから、 好ましくない。
次に、 本発明の密閉形電池において使用する 「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、 スリツ トが、 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」 リードについて 図 1 3〜22 (図 14は、 図 1 3を逆さにした図である。) を用いて説明する。 図 1 3〜22において、 リード (2 1) は、 厚さ 0. 2〜0. 4111111の iま たは F e N i (ニッケルメツキ鋼板)をプレス加工したものである。図の例では、 厚さ 0. 3 mmのニッケル板を打ち抜き又はワイヤカツトでスリッ ト (21— 4) を設けた板状体に加工後に、 プレス加工されており、 その最大の直径は subC形 は約 1 7 mm、 D形は約 24 mm、 リ一ド部の最大高さは subC形は約 2〜 3 m m、 D形は約 3 mmである。
図 13〜22において、 枠状部 (2 1— 1) は、 ほぼ円形のリング状にプレス 加工されているが、 枠状部の内周及び外周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。
リードの枠状部 (2 1— 1) は、 第一の工程によってあらかじめ蓋と抵抗溶接 で溶接を行う。 抵抗溶接の溶接方 ¾としては、 シリーズ方式、 ダイレクト方式の いずれれでも良いが、 シリーズ溶接の場合は、 無効電流を小さくして溶接を確実 なものとするため、 図 21のごとく枠状部 (21— 1) にスリッ ト (21— 5) を入れるのが好ましい。
し力 し、 本方式のリードは最大直径が小さくできやすいことから、 A形等の直 径の小さい電池に好適に用いることができ、 この場合、 シリーズ溶接を行う際の 溶接へッドを接触させる面積も小さくなるために、 シリーズ溶接は行いにくく、 ダイレクト方式の溶接を用いる必要がある。 この場合には、 図 1 3〜 20、 22 に示すように、 枠状部 (21— 1) にスリ ッ トが形成されていないようにするこ とが好ましレ、。
図 1 3〜21に示すリードは、 側壁部 (21— 2) の下端の内周からに突き出 た底部 (31— 1) を有し、 側壁部 (21— 2) 及ぴ底部 (31) には、 スリツ ト (21— 4) 力 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。
図 22に示すように、 底部 (31) を設けずに、 側壁部 (21— 2) にスリツ ト (21 -4) を設けてもよい。
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。 これにより、 蓋と上部集電板との加圧時に、 側壁部 (2 1— 2) 又は、 底部が ある場合には、 側壁部 (21-2) 及ぴ底部 (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 よって高さを吸収しつつ、 適度な接点圧力 (接触点の圧力) を保持することがで ぎる。
図 13〜21に示すリード(21)の場合も、 リード(21) と上部集電板(2) の接点を溶接する条件は、図 1〜12に示すリード(20)の場合と同様である。 リードと上部集電板との溶接点の溶接用突起としては、図 1 3〜21のように、 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) を有していてもよく、 また、 図 22のように、 底部がない場合 には、 側壁部 (21— 2) のスリッ ト (2 1— 4) とスリッ ト (21— 4) に挟 まれた部分に突起 (21— 5) を設けても良い。
枠状部 (21— 1) の突起 (21— 3) は、 直径 0. 5〜1. Omm、 高さが 0. 5 mm以上であると、 プロジェクシヨン溶接が良好となるために好ましく、 その数は 2点以上が溶接部抵抗が小さくなるため好ましい。
また、 側壁部 ( 21— 2 ) 又は底部 (3 1) の突起 (21— 5) 又は (31— 1)は直径 0. 5〜1. Omm以上、高さが 0. 5 mm以上な突起を形成すると、 プロジェクシヨン溶接が良好となるために好ましく、 その数は、 図 13〜22に 示すように、 2点以上であれば溶接が確実なものとなるため好ましく、 4点以上 では溶接部抵抗が小さくできるために好ましい。 実施例に用いた Dサイ 電池で は、 図 15及び 16に示すように 8個〜 16個の溶接点が形成できる面積を有す る。 subC形の電池を用いた場合、 電池直径の制約から、 リードの最大径が小さ いため、 溶接点となる突起を 4点程度形成できるが、 溶接点は多いほど総溶接点 抵抗が小さいくなるため好ましい。
図 26に、 図 13〜21に示すリード (2 1) を溶接した密閉形電池の組立て 図を示す。 .
図 26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) に予め溶接されたリード (21) を密 閉形電池の集電板 (2) に溶接した状態を示している。
このとき、 本発明においては、 図 26及ぴ 2.7のように、 蓋 (50) の内面に おけるリード (21) の溶接点が、 キャップ (80) 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。 その場合、 電池外部への 電流取り出し接点が、蓋の上面におけるキヤップの端部より外側の範囲にすると、 電流の流通経路が極めて短くなるため、 内部抵抗が低くなり、 出力密度も大きく なるため、 より好ましい。
し力、しながら、 D形電池よりも小さい直径の電池、 たとえば Aや AA形電池に おいては十分なリードの長さが取れないため、 図 28及ぴ 29のように、 リード (21) 又は (20) の溶接点をキャップ (80) の端部に対応する蓋の内面の 位置 (51) より内側にする必要がある場合がある。
このような場合でも、 本発明のリードは蓋の内面における溶接点と上部集電 の溶接点との電流経路が短く、 低抵抗に溶接できるため極めて優れた低抵抗で高 出力な電池を提供できる。
本発明における図 1 3〜22に示すリード (21) を用いた蓋と上部集電板 (2) との溶接の手順を、 図 26を用いて以下に詳細に説明する。
以下に記載の手順と構成によれば、 確実に溶接ができ、 且つ、 電気抵抗を低減 できるのでより好ましい。
•密閉形電池の電槽を閉鎖する蓋(50) の内面側にリード(2 1)の枠状部(2 1 -1) を予め溶接する (第 1の溶接工程)。
•次に、上部集電板(2) が電槽の開放端側に位置するように、上部集電板(2) を接合した極群(70) を電槽(60) 内に収容し、電解液を注液後、該極群(7
0) の上部集電板 (2) 上に、 リード (21) の側壁部 (21— 2) の下端部が 集電板に当接するように蓋を載置し、 電槽 .(60) を気密に密閉した後、 一定の 圧力をリード (2 1) の下端部 (突起) と上部集電板 (2) とに加えて高さを調
整し、 密閉形電池の正負極両端子間に溶接のための電流を通電することにより蓋
(50) に溶接済みのリード (21) と上部集電板 (2) を溶接する (第 2の溶 接工程)。
第 2の溶接工程で、 蓋に溶接済みのリード (21) を上部集電板 (2) に载せ て、 リード (21) を上部集電板 (2) に溶接するに際して、 極群 (70) の高 さ方向の位置ずれを吸収することができる。 ' 図 13〜 21に示すリード (21) の場合には、 図 1〜 12に示すリード (2 0) の場合とは逆に、 極群の高さ寸法にばらつきがあると、 側壁部 (21— 2) 及ぴ底部 (31) のスリット (21—4) とスリット (21—4) に挟まれたリ 一ド部が内側に狭まるように屈曲する側壁部 (21—2) 及び底部 (31) の可 撓性によるパネ作用で、 弾力性が高められ、 高さ方向の位置ずれも吸収し得るこ 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。
なお、 従来の解放状態 (圧縮による高さ調整前) での溶接では、 圧縮の余裕を 有する長さや幅のリードが必要となることから、 好ましくない。
また、 前記の本発明の実施形態によれば、 2回の溶接工程を要するが、 第 1回 目の溶接では蓋とリードを予め溶接しておき、 注液して密閉化した後、 密閉形電 池を介して溶接電流を流すのは第 2回目の溶接時のみであると共に、 図 1〜22 に示す如き構成のリード(20)又は(21) を使用することが可能になるので、 極めて低い抵抗の集電構造を備えた密閉形電池を実現することができるので好ま しレ、。
なお、 密閉形電池内部の上部集電板 (正極集電板) とリードとの溶接接点は、 酸ィ匕被膜などに覆われると溶接しにくくなるため、 酸化されにくい金属そのもの やこれらの金属のメツキなどによる被膜を形成することが好ましい。 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 各部品接点は金属二ッケルであることが好ましい。
また、 注液後の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 によつて正極集電板ゃリ一ドの表面が酸化される場合があり溶接が安定しないた め、 正極集電板とリードとの溶接は、 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。
本発明においては、 正極集電板とリードを溶接する際に、 正負極間に極短時間 ではあるが交流パルスであって、 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静電容量に貯えられるために電解液が電気分解によつて分解 されガス発生して電池外へ漏れるを防止することができる。 静電容量の大きさが 大きいと、 電池に損傷を与えることなく通電可能な電流の大きさ及び電気量が大 きく-できる。- なお、 ここでいう静電容量とは、 電池が電解液を分解しガスを発生し、 電池内 部の圧力が電池の開弁圧を超えない範囲で受電可能な電気容量を指し、 厳密には 正極板おょぴ負極板の電気二重層容量以外に電池の充放電反応に伴う電気容量と ガス発生反応による電気容量を含んでレ、る。
正極板と負極板の静電容量は、 極板の放電容量と密接な関係があると考えられ るので、 通電する電流値の大きさや 1回の通電で一方向に流す通電量 (電流値が 一定とすると通電時間に置き換えることができる) は極板の容量との関係で適切 な値に設定することが好ましいと考えられる。 本発明では、 単位放電容量当たり に対して通電する電流の範囲を定め、 その上で通電時間の範囲を定めることによ つて、 正負極間で通電しても電池を損傷させることなく、 正極集電板とリードを 溶接して良好に接合するものである。
具体的には、 溶接が 4〜1 6点を有する場合、 単位放電容量当たりの単位放電 容量当たりの通電電流の大きさを 0 . 4〜0 . 8 k A/A hとし、 そのときの通 電時間を 3〜 7 m s e cとする。 2点以下の場合は、 この 1 / 2の電流値が好ま しい。 なお、 電池の正極と負極の放電容量は、 必ずしも等しくなく、 ニッケル水 素蓄電池やニッケル力ドミゥム電池等のアルカリ蓄電池においては、 負極に比べ て正極の放電容量が小さい。 このような場合には、 放電容量の小さい正極の放電 容量を基準にして単位放電容量当たりの通電電流の大きさを設定する。 また、 通 電電流の大きさは時間に対して一定であると.は限らない。 ここでいう、 通電電流 の大きさは、 通電電流値の通電時間に対する平均値をいう。
前記のように、 本発明においては静電容量が大きければ、 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。
前記のように、 本発明においては静電容量に含まれる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採ると、 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レ、傾向 がある。 このような点から、 電池に組み込む前に水素吸蔵合金粉末を高温の N a O H水溶液や酢酸一酢酸ナトリゥ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。
また、 本発明に係る密閉形蓄電池は電池内部の抵抗が小さく、 急速充電に対す る適応性も高めることができるものである。 従って、 正極おょぴ負極も充電受け 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が、 水酸ィヒニッケル 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 する複合水酸化物が好ましく、 さらに、 ニッケル電極中に Y、 E r、 Y b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により二ッケル電極の酸素過電 圧を高めて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を抑制する 構成とするのが好ましい。
以下に、 円筒形-ッケル水素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)
硫酸二ッケルと硫酸亜鉛おょぴ硫酸コバルトを所定比で溶解した水溶液に硫酸 アンモ-ゥ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 p Hを 1 1〜1 2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 = 8 8 . 4 5 : 5 . 1 2 : 1 . 1の比となるように合成し た。
前記高密度水酸化二ッケ/レ粒子を、 苛性ソーダで p H I 0〜1 3に制御したァ 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、 了 ンモニァ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 1 1〜12の範囲に維持した。 約 1時間 p Hを 11〜 12の範囲に 保持し、 水酸化ニッケル粒子表面に C o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. Owt%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 50 gを、 温度
1 10°Cの 30 w t % ( 10 N)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 K 2 S 2 O 8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 450 gZm2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°C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ィングを行い幅 47. 5mm (内、 無塗工部 1 mm) 長さ 1 15 Ommの容量 650 OmAh (6. 5 Ah)のニッケル正極板とした。
(負極板の作製)
粒径 30 JumのAB5型希土類系のMmN i 3. eC o o. eA 1 o.3Mno.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°Cの比重で 4 8重量%のN a OH水溶液に浸漬し、 100°C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 28 KHz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、 PH 10以下になるまで水洗した後、 加圧濾過した。 この 後、 80°C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 °C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、 鉄にニッケルメツキを施したパンチング鋼板に塗布した後、 80°Cで乾燥した後、
所定の厚みにプレスして幅 47. 5 mm長さ 1 1 75 mmの容量 1 1000 mA h (1 1. 0 Ah) 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)
前記負極板とスルフォン化処理を施した厚み 1 20 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卷回して極板群とし た。 -該極板群の一方の捲回端面に突出させた正極基板の端面に、 図 44に示すよ うなニッケルメツ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力所 (4スリット (2— 2)) の 0. 5 mmの下駄 (電極へのかみ込み部) (2 -3) を設けた半径 14. 5 mm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ツキを施した鋼板からなる厚さ 0. 4 mmの円板状の下部集 電板 (負極集電板) を抵抗溶接により接合した。 ニッケルメツキを施した鋼板か らな 有底円筒状の電槽缶を用意し、 前記集電板を取り付けた極板群を、 正極集 電板が電槽缶の開放端側、 負極集電板が電槽缶の底に当接するように電槽缶内に 収容し、 負極集電板の中央部分を電槽缶の壁面に抵抗溶接により接合した。 次い で 6. 8Nの KOHと 0. 8 Nの L i OHを含む水溶液からなる電解液を所定量 注液した。
厚さ 0. 4 mmのニッケル板をプレス加工し、半径が 1 2 mm、 リード(20) の最大高さ 3mm、頭頂部 (20— 1) の突起 (20— 3) を 4個備え、鍔部 (3 0) の突起 (30— 1) を 4個備えた図 5のようなリードを用意した。
その後、 リードの頭頂部 (20— 1) の突起 (20— 3) を当接して蓋の内面 にダイレクト方式でスポット溶接して取り付けた。
蓋の外面には、 ゴム弁 (排気弁) およびキャップ状の端子を取り付けた。 蓋の 周縁をつつみ込むように蓋にリング状のガスケットを装着した。
該蓋を、 蓋に取り付けたリードの鍔部 (30) の突起 (30— 1) が正極集電 板に当接するように極群の上に載置し、 電槽の開放端をかしめて気密に密閉した 後、 圧縮して電池の総高さを調整した。 なお、 電池の総高さ調整後の蓋と正極端 子間の高さが、 鍔部 (30) の突起 (30— 1) と正極集電板 (2) の当接面 1 個当たり 200 g f の押圧力が加わる高さになるように、 鍔部 (30) の角度を 調整した。
なお、 蓋の半径は 14. 5 mm, キャップの半径は 6. 5 mm、 ガスケットの カシメ半径は 12. 5mmである。
キャップ (80) (正極端子)、 電槽 (60) の底面 (負極端子) に抵抗溶接 機の溶接用出力端子を当接させ、 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、 電流値を正極板の容量 (6. 5 Ah) lAh当たり 0. 46 kAZAh (3. O kA)、 通電時間を充 電方向に 4. 0ms e c, 放電方向に 4. 0 m s e cに設定し、 該交流パルス通 電を 1サイクルとして 2サイクル通電ができるようにセットし、 矩形波からなる 交流パルスを通電し、 正極集電板 (2) の上面にリード (20) の鍔部 (30) の接触点を溶接する溶接を実施した。 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) がリードで接 続された図 29に示されるような密閉形ニッケル水素蓄電池を作 した。
なお、 この発明の実施例おょぴ比較例に用いた電池の重量はすべて約 1 76 g 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°Cにおいて 1 2時間の放置後、 1 3 OmA (0. 02 I t A) にて 120 OmAh充電し、 引き続き 65 OmA (0. I I t A) で 10時間充電した後、 1300mA (0. 2 I t A) でカット電圧 IV まで放電した。 さらに、 650mA (0. 1 I tA) で 16時間充電後、 130 OmA (0. 2 I t A) でカット電圧 1. 0 V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、 1 kHz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 °C雰囲気下において、 放電末より 65 OmA (0. 1 I t A) で 5時間充電後、 60 で12秒間流した時の 10 秒目電圧を 60 A放電時 10秒目電圧とし、 放電分の電気容量を 6 Aで充電した 後、 90 Aで 12秒流した時の 10秒目電圧を 90 A放電時 10秒目電圧とし、 放電分の電気容量を 6 Aで充電した後、 1 20 Aで 12秒流した時の 10秒目電 圧を 12 OA放電時 1 0秒目電圧とし、 放電分の電気容量を 6 Aで充電した後、 1 5 OAで 12秒流した時の 10秒目電圧を 1 50 A放電時 10秒目電圧とし、 放電分の電気容量を 6 Aで充電した後、 1 8 OAで 12秒流した時の 10秒目電
圧を 180 A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 OA の時の電圧値を EOとし、 傾きを RDCとした。 その後、
出力密度 (WZk g) = (EO-0. 8) ÷RDCX 0. 8 ÷電池重量 (k g) の計算式に当てはめ、 0. 8 Vカット時の 25°C電池における出力密度とした。
(比較例 1 )
実施例 1の蓋 (50) の内面と上部集電板 (2) の上面を溶接するリードを、 図 30に示されるような従来のリボン状リードとし、 あらかじめリードを蓋と上 部集電板に溶接して組み立てた以外は実施例 1と同様にして密閉形ニッケル水素 蓄電池を得た。
(実施例 2)
実施例 1の蓋 (50) の内面と上部集電板 (2) の上面を溶接するリードを、 頭頂部 (20— 1) の突起 (20— 3) を 16個備え、 鍔部 (30) の突起 (3 0-1) を 8個備えた図 3に示されるようなリード (20) としたこと及ぴ溶接 電流を 3. 6 KAとしたこと以外は実施例 1と同様にして、 図 29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。
(実施例 3 )
実施例 1の蓋 (50) の内面と上部集電板 (2) の上面を溶接するリードを、 頭頂部 (20— 1) の突起 (20— 3) を 8個備え、 鍔部 (30) の突起 (30 — 1) を 8個備えた図 1に示されるようなリード (20) としたこと及ぴ溶接電 流を 3. 6 KAとしたこと以外は実施例 1と同様にして、 図 29に示されるよう な密閉形二ッケル水素蓄電池を作製した。
(実施例 4)
実施例 1の蓋 (50) の内面と上部集電板 (2) の上面を溶接するリードを、 頭頂部 (20— 1) の突起 (20— 3) を 2個備え、 鍔部 (30) の突起 (30 — 1) を 2個備えた図 10に示されるよう リード (20) としたこと及ぴ溶接
電流を 1. 5 KAとしたこと以外は実施例 1と同様にして、 図 29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。
(比較例 2)
実施例 1の蓋 (50) の内面と上部集電板 (2) の上面を溶接するリードを、 頭頂部 (20_1) の突起 (20— 3) を 1個備え、 鍔部 (30) の突起 (30 - 1) を 1個備えたものとしたこと及び溶接電流を 0. 7 KAとしたこと以外は 実施例 1と同様にして、 図 29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。· -
(実施例 5)
実施例 3の蓋 (50) の内面と上部集電板 (2) の上面を溶接するリードを、 図 11に示されるような頭頂部 (20— 1) にスリット (20— 6) がある構造 のリード (20) に代えて用い、 蓋 (50) とリード (20) との溶接をシリー ズ方式のスポット溶接を実施したこと及ぴ溶接電流を 3. 6 KAとしたこと以外 は実施例 1と同様にして、 図 29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。
(実施例 6 )
実施例 1の蓋 (50) の内面と上部集電板 (2) の上面を溶接するリードを、 枠状部 (21— 1) の突起 (21— 3) を 4個備え、 底部 (31) の突起 (31 一 1) を 4個そなえた図 13に示されるようなリード (21) としたこと以外は 実施例 1と同様にレて、 図 28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。
(実施例 7)
実施例 6の蓋 (50) の内面と上部集電板 (2) の上面を溶接するリードを、 枠状部 (21— 1) の突起 (21— 3) を 16個備え、 底部 (31) の突起 (3 1-1) を 8個備えた図 15に示されるようなリード (21) としたこと及ぴ溶 接電流を 3. 6 KAとしたこと以外は実施例' 6と同様にして、 図 28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
(実施例 8)
実施例 6の蓋 (50) の内面と上部集電板 (2) の上面を溶接するリードを、 枠状部 (21— 1) の突起 (21— 3) を 8個備え、 底部 (31) の突起 (31 -1-) を 8個備えた図 16に示されるようなリード (2 1) としたこと及び溶接 電流を 3. 6 KAとしたこと以外は実施例 6と同様にして、 図 28に示されるよ うな密閉形二ッケル水素蓄電池を作製した。
(実施例 9 )
実施例 6の蓋 (50) の内面と上部集電板 (2) の上面を溶接するリードを、 枠状部 (21— 1) の突起 (2 1— 3) を 2個備え、 底部 (31) の突起 (31 一 1) を 2個備えた図 2◦に示されるようなリード (21) としたこと及び溶接 電流を 1. 5 KAとしたこと以外は実施例 6と同様にして、 図 28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。
(比較例 3)
実施例 6の蓋 (50) の内面と上部集電板 (2) の上面を溶接するリードを、 枠状部 (21— 1) の突起 (21— 3) を 1個備え、 底部 (31) の突起 (3 1 一 1) を 1個備えたものとしたこと及び溶接電流を 0. 7KAとしたこと以外は 実施例 6と同様にして、 図 28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。
(実施例 10)
実施例 8の蓋 (50) の内面と上部集電板 (2) の上面を溶接するリードを、 図 21に示されるような枠状部 (21— 1) にスリット (21— 5) がある構造 のリード (21) に代えて用い、 蓋 (50) とリード (21) との溶接をシリー ズ方式のスポット溶接を実施したこと以外は実施例 6と同様にして、 図 28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。
実施例 1〜 1 0、 比較例 1〜 3で作製した電池について内部抵抗と出力密度を 測定した結果を表 1に示す。 '
表 1
表 1の実施例 1〜5、 及ぴ比較例 1を比較すると、 リード (2 0 ) 力 板状の 頭頂部 (2 0— 1 ) と、 頭頂部 (2 0— 1 ) の外周から斜め下方に広がるように 延びた個歷部 (2 0— 2 ) を有し、 側壁部 (2 0— 2 ) 及ぴ鍔部 (3 0 ) には、 スリット (2 0— 4 ) 、 周方向に間隔をおいて下端から縦方向に形成されてい ると、 極めて抵抗が低く、 優れた出力の電池が得られることが分かる。
これは、 比較例 1の従来のリ ン状リードに比較して、 溶接点間距離が短いこ と、 及び、 流通路の断面積が大きく、 リード抵抗が小さいためであると考えられ る。
また、 リード (2 0 ) と蓋 (5 0 ) の溶接点数は 2点以上である場合、 優れた 出力を実現でき、 多いほど抵抗は小さく、 出力密度も大きくなる。 溶接点数は、 6点以上又は 8点以上とするのが好ましい。
同じく、 リード(2 0 ) と上部集電板 ( 2 ) の溶接点数は 2点以上である場合、 優れた出力を実現でき、 多いほど抵抗は小さく、 出力密度も大きくなる。 溶接点 数は、 6点以上又は 8点以上とするのが好ましい。
溶接点数が 1点である場合、 比較例 2のように抵抗が大きくなるので好ましく ない。
これは、 電流の流通路が 1点となつたため、 極板反応が不均一となったため、 高抵抗になったものと考えられる。
なお、 側壁部にスリットが形成されていないものを用いて、 実施例 1と同様に して上部集電板とリードの溶接を試みたものの、 極群高さが高い場合、 高さ変動
を均一な接点圧力で吸収できずリードが変形した。 このためと考えられるが、 リ 一 -Kと上部集電板との溶接に不均一を発生し、 低レ、出力を示す電池となつた。 したがって、側壁部 (20— 2)及ぴ鍔部 (30) のスリ ッ ト (20— 4) 力 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ことが好ましく、 側壁部
(20-2) 及ぴ鍔部 (30) のスリ ッ ト (20— 4) とスリッ ト (20— 4) に挟まれたリード部が外側に広がるように屈曲する構造のものであることが好ま しレ、。
表 1の実施例 6〜10、 及ぴ比較例 1を比較すると、 リード (21) 、 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) を有し、側壁部ズ21-2)及び底部 (31) には、 スリ ッ ト (21— 4) 1 周方向に間隔をおいて下端から縦方向に形成されてい ると、 極めて抵抗が低く、 優れた出力の電池が得られることが分かる。
これは、 比較例 1の従来のリボン状リードに比較して、 溶接点間距離が短いこ と、 及び、 流通路の断面積が大きく、 リード抵抗が小さいためであると考えられ る。
また、 リード (21) と蓋 (50) の溶接点数は 2点以上である場合、 優れた 出力を実現でき、 多いほど抵抗は小さく、 出力密度も大きくなる。
同じく、 リード(21) と上部集電板(2) の溶接点数は 2点以上である場合、 優れた出力を実現でき、 多いほど抵抗は小さく、 出力密度も大きくなる。
溶接点数が 1点である場合、 比較例 3のように抵抗が大きくなるので好ましく ない。
これは電流の流通路が 1点となったため、 極板反応が不均一となったため、 高 抵抗になったものと考えられる。
なお、 側壁部にスリットが形成されていないものを用いて、 実施例 6と同様に して上部集電板とリードの溶接を試みたものの、 極群高さが高い場合、 高さ変動 を均一な接点圧力で吸収できずリードが変形した。 このためと考えられるが、 リ ードと上部集電板との溶接に不均一を発生し、 低い出力を示す電池となつた。 したがって、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ことが好ましく、 側 壁部 (21— 2) 及び底部 (31) のスリツ 'ト (21 -4) とスリット (21—
4 ) に挟まれたリ一ド部が内側に狭まるように屈曲する構造のものであることが 好ましい。
実施例 1〜10からり明らかなように、 リード (20) 又は (21) は、 上部 集電板 (2) からの電流を均等に取り出すために、 側壁部 (20— 2) 又は (2 1-2) がリング状で有ることが好ましく、 その円周上に設けたスリット (20 -4) 又は (21— 4) の間隔は均等である方が、 均等に力が加わるためより好 ましい。
リード (20) 又は (21) ヽ 側壁部 (20— 2) 又は (21— 2) の下端 から縦方向にスリット加工されて周方向に完全に分断されたり、 リードそのもの がパーツ状に分断されると、 第 1の溶接工程の溶接時の無効電流が少なくなり溶 接がより強固になり低抵抗化するが、 分断による抵抗の増加により相殺されるた め、 全体としては大きな抵抗低減とはならない。 また、 パーツの取り极いやカロェ がし難いため、 周方向に間隔をおいて形成されるスリットは完全に分断されてい ないことが好ましい。
そして、 リード(20)又は(21) の溶接面には、それぞれ突起(20-3), (20— 7)、 (30-1) 又は (21— 3)、 (21— 6)、 (3 1— 1) が形成 されていないと、 リードの接触抵抗が不均一となってしまい、 それぞれのリード に不均一な電流が流れてしまう。 突起が形成されていた場合、 '個々の溶接が均一 で確実となるので好ましい。
また、 第 1の溶接工程と第 2の溶接工程を逆にし、 あらかじめリード (20) の鍔部 (30) と上部集電板 (2) を溶接し、蓋(50) をかしめて密閉した後、 蓋 (50) とリード (20) の頭頂部 (20— 1) を溶接した場合、 リード (2 0) と上部集電板 (2) との溶接に不均一を発生し、 低い出力を示す電池となつ た。
これは、 圧力を吸収するスリット (20— 4) が固定されてしまっているため に、 極群 (70) 高さが高い場合や低い場合の高さ変動を均一な接点圧力で吸収 できずリードが変形したためと考えられる、
以上のとおり、 本発明の方法で作製した密閉形電池は、 内部抵抗が 1. 02m Ω以下と低く、 出力密度も 140 OW/k g以上の優れた高出力を有するもので あることがわかった。
また、 本発明の密閉形電池を複数個用いて構成した組電池は、 従来のものと比 ベて内部抵抗が低く、 出力密度も優れている。
さらに、 電池サイズや形によらず、 AA形、 A形、 s u b C形の電池にも好適 に利用できる。 産業上の利用可能性
本発明のリ一ドを用いた密閉形電池及びその電池を複数個用いて構成した組電 池は、 低い抵抗と高い出力を有するものであるから、 電気自動車や電動工具等の 電池として有用である。
Claims
1 . 密閉形電池の蓋の内面と上部集電板の上面に溶接して使用される密閉形電池 用リードにおいて、 前記リードが、 板状の頭頂部と、 前記頭頂部の外周から斜め 下方に広が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ていることを特徴とする密閉形電池用 リード。
2 . 前記蓋と前記上部集電板との加圧時に、 前記側壁部のスリットとスリッ トに 挟まれたリ一ド部が外側に広がるように屈曲する構造のものであることを特徴と する請求の範囲第 1項に記載の密閉形電池用リ一ド。
3 . 前記スリットが、 周方向に等間隔に 2個以上形成され、 前記側壁部の下端部 のスリットとスリットに挾まれた部分に、 それぞれ、 溶接用突起を有することを 特徴とする請求の範囲第 1項に記載の密閉形電池用リ一ド。
4 . 前記側壁部の下端の外周に鍔部を有し、 前記側壁部及び前記鍔部には、 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ていることを特徴とす る請求の範囲第 1項に記載の密閉形電池用リ一ド。
5 . 前記蓋と前記上部集電板との加圧時に、 前記側壁部及び前記鍔部のスリッ ト とスリツトに挟まれたリード部が外側に広がるように屈曲する構造のものである ことを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の密閉形電池用リード。
6 . 前記スリッ トが、 周方向に等間隔に 2個以上形成され、 前記鍔部のスリッ ト とスリットに挟まれた部分に、 それぞれ、 溶接用突起を有することを特徴とする 請求の範囲第 4項に記載の密閉形電池用リ一ド。
7 . 前記頭頂部に、 2個以上の溶接用突起を有することを特徴とする請求の範囲 第 1項〜第 6項のいずれか一項に記載の密閉形電池用リ一ド。
8 . 密閉形電池の蓋の内面と上部集電板の上面に溶接して使用される密閉形電池 用リードにおいて、 前記リードが、 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ていることを特徴とする密閉形電池用 リード。
9 . 前記蓋と前記上部集電板との加圧時に、 前記側壁部のスリットとスリッ トに 挟まれたリ一ド部が内側に狭まるように屈曲する構造のものであることを特徴と する請求の範囲第 8項に記載の密閉形電池用リ一ド。
1 0 . 前記スリッ トが、 周方向に等間隔に 2個以上形成され、 前記側壁部の下端 部のスリットとスリツトに挟まれた部分に、 それぞれ、 溶接用突起を有すること を特徴とする請求の範囲第 8項に記載の密閉形電池用リ一ド。
1 1 . 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ているこ とを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の密閉形電池用リ一ド。
1 2 . 前記蓋と前記上部集電板との加圧時に、 前記側壁部及び前記底部のスリツ トとスリットに挟まれたリ一ド部が内側に狭まるように屈曲する構造のものであ ることを特徴とする請求の範囲第 1' 1項に記載の密閉形電池用リ一ド。
1 3 . 前記スリッ トが、 周方向に等間隔に 2個以上形成され、 前記底部のスリツ トとスリットに挟まれた部分に、 それぞれ、 溶接用突起を有することを特徴とす る請求の範囲第 1 1項に記載の密閉形電池用リ一ド。
1 4 . 前記枠状部に、 2個以上の溶接用突起を有することを特徴とする請求の範 囲第 8項〜第 1 3項のいずれか一項に記載の密閉形電池用リ一ド。
1 5 . 電槽内に正極板および負極板を備えた極群を収容し、 前記極群上に上部集 電板を配置して、 前記極群の一方の極と電気的に接続された前記上部集電板の上 面と蓋の内面をリードを介して溶接した密閉形電池において、 前記リードが、 板 状の頭頂部と、 前記頭頂部の外周から斜め下方に広が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 されているものであり、 前記蓋の内面に前記リードの頭頂部が溶接され、 前記上 部集電板の上面に前記リ一ドの側壁部の下端部が溶接されていることを特徴とす る密閉形電池。
1 6 . 前記側壁部のスリットとスリッ トに挟まれたリ一ド部が外側に広がるよう に屈曲していることを特徴とする請求の範囲第 1 5項に記載の密閉形電池。
1 7 . 前記リードのスリ ッ トが、 周方向に等間隔に 2個以上形成され、 前記リー ドの側壁部の下端部のスリットとスリツトに挟まれた部分に、 それぞれ、 前記上 部集電板の上面との溶接点があることを特徼とする請求の範囲第 1 5項に記載の
密閉形電池。
1 8 . 前記リードが、 前記側壁部の下端の外周に鍔部を有し、 前記側壁部及び前 記鍔部には、 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てい るものであり、 前記上部集電板の上面に前記リ一ドの鍔部が溶接されていること を特徴とする請求の範囲第 1 5項に記載の密閉形電池。
1 9-. 前記側壁部及ぴ前記鍔部のスリットとスリッ トに挟まれたリ一ド部が外側 に広がるように屈曲していることを特徴とする請求の範囲第 1 8項に記載の密閉 形電池。
2 0 . 前記リードのスリットが、 周方向に等間隔に 2個以上形成され、 前記リー ドの鍔部のスリットとスリツトに挟まれた部分に、 それぞれ、 前記上部集電板の 上面との溶接点があることを特徴とする請求の範囲第 1 8項に記載の密閉形電 池。
2 1 . 前記蓋の内面と前記リードの頭頂部との溶接点が 2点以上であることを特 徴とする請求の範囲第 1 5項〜第 2 0項のいずれか一項に記載の密閉形電池。 2 2 . 電槽内に正極板および負極板を備えた極群を収容し、 前記極群上に上部集 電板を配置して、 前記極群の一方の極と電気的に接続された前記上部集電板の上 面と蓋の内面をリードを介して溶接した密閉形電池において、 前記リードが、 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 されているものであり、 前記蓋の内面に前記リードの枠状部が溶接され、 前記上 部集電板の上面に前記リ一ドの側壁部の下端部が溶接されていることを特徴とす る密閉形電池。
2 3 . 前記側壁部のスリットとスリッ トに挟まれたリ一ド部が内側に狭まるよう に屈曲していることを特徴とする請求の範囲第 2 2項に記載の密閉形電池。 2 4 . 前記リードのスリットが、 周方向に等間隔に 2個以上形成され、 前記リー ドの側壁部の下端部のスリットとスリツトに挟まれた部分に、 それぞれ、 前記上 部集電板の上面との溶接点があることを特徴とする請求の範囲第 2 2項に記載の 密閉形電池。
2 5 . 前記リードが、 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
成されているものであり、 前記上部集電板の上面に前記リードの底部が溶接され ていることを特徴とする請求の範囲第 2 2項に記載の密閉形電池。
2 6 . .前記側壁部及び前記底部のスリットとスリ ッ トに挟まれたリ一ド部が内側 に狭まるように屈曲していることを特徴とする請求の範囲第 2 5項に記載の密閉 形電池。
2 7-. 前記リードのスリットが、 周方向に等間隔に 2値以上形成され、 前記リー ドの底部のスリットとスリツトに挟まれた部分に、 それぞれ、 前記上部集電板の 上面との溶接点があることを特徴とする請求の 囲第 2 5項に記載の密閉形電 池。
2 8 . 前記蓋の内面と前記リードの枠状部との溶揆点が 2点以上であることを特 徴とする請求の範囲第 2 2項〜第 2 7項のいずれか一項に記載の密閉形電池。
2 9 . 請求の範囲第 1 5項又は第 2 2項に記載の密閉形電池を用レ、、 複数個で構 成したことを特徴とする組電池。
3 0 . 密閉形電池の電槽を閉鎖する蓋の内面と上部集電板の上面とをリードを介 して接続する密閉形電池の製造方法において、 前記リードとして、 板状の頭頂部 と、 前記頭頂部の外周から斜め下方に広が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ている ものを用い、 前記蓋の内面に前記リードの頭頂部を溶接する第 1の溶接工程を行 い、 次に、 前記上部集電板が前記電槽の開放端側に位置するように、 前記上部集 電板を接合した極群を前記電槽内に収容し、 電解液を注液し、 前記リードの側壁 部の下端部が前記上部集電板の上面に当接するように前記蓋を載置し、 前記電槽 を密閉して、 加圧した後、 密閉形電池の正負極両端子間に溶接のための電流を電 池を介して通電することにより前記上部集電板の上面に前記リ一ドの側壁部の下 端部を溶接する第 2の溶接工程を行うことを特徴とする密閉形電池の製造方法。 3 1 . 前記リードとして、 前記側壁部の下端の外周に鍔部を有し、 前記側壁部及 ぴ前記鍔部には、 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 ているものを用い、 前記上部集電板の上面に前記リードの鍔部を溶接.することを 特徴とする請求の範囲第 3 0項に記載の密閉形電池の製造方法。
3 2 . 前記蓋と前記上部集電板との加圧時に、 前記側壁部又は前記側壁部及ぴ前 記鍔部のスリットとスリットに挟まれたリ一ド部を外側に広がるように屈曲させ
て変形を吸収させることを特徴とする請求の範囲第 3 0項又は第 3 1項に記載の 密閉形電池の製造方法。
3 3 . 密閉形電池の電槽を閉鎖する蓋の内面と上部集電板の上面とをリードを介 して接続する密閉形電池の製造方法において、 前記リードとして、 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ている ものを用い、 前記蓋の内面に前記リードの枠状部を溶接する第 1の溶接工程を行 い、 次に、 前記上部集電板が前記電槽の開放端側に位置するように、 前記上部集 電板を接合した極群を前記電槽内に収容し、 電解液を注液し、 前記リードの側壁 部の下端部が前記上部集電板の上面に当接するように前記蓋を載置し、 前記電槽 を密閉して、 加圧した後、 密閉形電池の正負極両端子間に溶接のための電流を電 池を介して通電することにより前記上部集電板の上面に前記リ一ドの側壁部の下 端部を溶接する第 2の溶接工程を行うことを特徴とする密閉形電池の製造方法。 3 4 . 前記リードとして、 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 に形成されているものを用い、 前記上部集電板の上面に前記リードの底部を溶接 することを特徴とする請求の範囲第 3 3項に記載の密閉形電池の製造方法。 3 5 . 前記蓋と前記上部集電板との加圧時に、 前記側壁部又は前記側壁部及び前 記底部のスリットとスリッ トに挟まれたリ一ド部を内側に狭まるように屈曲させ て変形を吸収させることを特徴とする請求の範囲第 3 3項又は第 3 4項に記載の 密閉形電池の製造方法。
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