WO2019159532A1 - 封口体及び電池 - Google Patents

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WO2019159532A1
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positive electrode
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sealing body
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浩行 柴岡
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Definitions

  • the present invention relates to a sealing body and a battery including the sealing body.
  • the battery is formed by housing an electrode group including a positive electrode and a negative electrode, which are overlapped via a separator, together with an electrolyte in an outer can having an opening, and the opening of the outer can is sealed by a sealing body.
  • a sealed nickel-metal hydride secondary battery is known as one type of such a battery.
  • Such a safety valve is usually arranged in a sealing body.
  • the structure of the sealing body which has a safety valve is as follows, for example.
  • the sealing body is a sealing plate having a ventilation hole, and is a sealing plate fitted to the opening of the outer can, a valve body arranged so as to close the ventilation hole, the valve body, and a positive electrode terminal. And a positive electrode cap that also serves as the same.
  • the positive electrode cap is, for example, a cylindrical member that is open at one end and closed at the other end, and more specifically, a cylindrical peripheral wall, an opening positioned at one end of the peripheral wall, and this It has a top wall positioned at the other end opposite to the opening and a flange provided on the periphery of the opening.
  • a gas vent hole is provided in the peripheral wall of the positive electrode cap.
  • the above-described valve body is made of an elastic material, for example, a rubber-based material, and has a cylindrical shape.
  • This valve body is housed inside the positive electrode cap, is compressed between the top wall of the positive electrode cap and the sealing plate described above, closes the open end of the vent hole to a predetermined pressure, and Keep hermeticity.
  • the positive electrode cap is welded to the sealing plate in a state where the valve body is accommodated as described above.
  • the flange of the positive electrode cap is, for example, resistance spot welded to the sealing plate.
  • valve body when the gas is abnormally generated in the battery and the pressure of the gas in the battery rises and exceeds a predetermined pressure, the valve body is elastically deformed by the pressure of the gas, and the vent hole of the sealing plate open. Thereby, the gas in the battery is released to the outside through the vent hole and the vent hole of the positive electrode cap, and the battery is prevented from being ruptured. Thereafter, as the gas pressure in the battery decreases, the valve element returns to its original shape and closes the vent hole of the sealing plate. As a result, the battery is again sealed.
  • a sealing body obtained by completing resistance spot welding between the positive electrode cap and the sealing plate is prepared. And regarding the said sealing body, a positive electrode cap is peeled off from a sealing board using a tool. After the peeling work is completed, the surfaces of the sealing plate and the positive electrode cap that are in contact with each other are observed to confirm whether or not there are any scars.
  • resistance spot welding a current is passed through a region sandwiched between electrodes for welding, and a so-called nugget is formed as a welded portion formed by solidification after the base material melts in the region.
  • the welding strength per spot of resistance spot welding basically depends on the size of the nugget.
  • a nugget of a predetermined size if a nugget of a predetermined size is formed, a sealing body having a predetermined welding strength can be obtained.
  • a sealing body having a predetermined welding strength cannot be obtained.
  • a good nugget capable of ensuring a predetermined welding strength when the sealing body is peeled off, either the sealing plate or the flange of the positive electrode cap is broken, and a flawed damage occurs.
  • the ratio of the number of sealing bodies in which the scars are confirmed in all the spots to the total number of the sealing bodies is obtained, and the percentage of the ratio is defined as the occurrence rate of the scars. And it is evaluated that the higher the occurrence rate of this scar, the higher the welding strength, and the lower the rate of occurrence of the scar, the poor welding occurs.
  • the present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a sealing body that can reduce misjudgment in a destructive inspection of the sealing body, and a battery including the sealing body. There is.
  • the positive electrode cap in a sealing body comprising a sealing plate and a positive electrode cap welded to the sealing plate, includes a cylindrical body portion, An annular flange provided along the periphery of the opening positioned at the base end of the body portion, and a top wall provided to close the tip end opposite to the base end;
  • the welded portion between the sealing plate and the positive electrode cap is in a region where the sealing plate and the flange overlap, and the length from the center of the flange to the outer peripheral edge of the flange is R, and the flange in the welded portion
  • the sealing body is located at a position where the percentage of the ratio of X to R is 0% or more and 2% or less, where X is the length from the radially outer edge of the flange to the outer peripheral edge of the flange. Is provided.
  • a plurality of the welded portions are provided at equal intervals in the circumferential direction of the flange.
  • an outer can having an opening at the upper end, an electrode group housed together with an electrolyte in the outer can, and a sealing body that seals the opening of the outer can,
  • a battery is provided in which the sealing body is the above-described sealing body according to the present invention.
  • the sealing body which concerns on this invention is a sealing body provided with the sealing board and the positive electrode cap welded to the said sealing board,
  • the said positive electrode cap is a cylindrical body part, The base end of the said body part An annular flange provided along the periphery of the opening positioned at the top, and a top wall provided so as to close the distal end opposite to the base end, the sealing plate and the positive electrode
  • the welded portion with the cap is in a region where the sealing plate and the flange overlap, the length from the center of the flange to the outer peripheral edge of the flange is R, and the radially outer end of the flange in the welded portion
  • the percentage of the ratio of X to R is positioned at a position where it is 0% or more and 2% or less.
  • the alkaline secondary battery to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings, taking as an example the case where the present invention is applied to a cylindrical nickel-hydrogen secondary battery (hereinafter referred to as a battery) 2.
  • a battery a cylindrical nickel-hydrogen secondary battery
  • the battery 2 includes an outer can 10 having a bottomed cylindrical shape with an open top.
  • the outer can 10 has conductivity, and the bottom wall 35 functions as a negative electrode terminal.
  • An electrode group 22 is accommodated in the outer can 10.
  • the electrode group 22 is formed by a belt-like positive electrode 24, a negative electrode 26, and a separator 28, respectively. Specifically, the electrode group 22 is formed by spirally winding a positive electrode 24 and a negative electrode 26 that are overlapped with a separator 28 interposed therebetween.
  • the outermost periphery of the electrode group 22 is formed by a part of the negative electrode 26 (the outermost periphery) and is in contact with the inner peripheral wall of the outer can 10. That is, the negative electrode 26 and the outer can 10 are electrically connected to each other.
  • alkaline electrolyte (not shown) is injected into the outer can 10.
  • This alkaline electrolyte advances a charge / discharge reaction between the positive electrode 24 and the negative electrode 26.
  • this alkaline electrolyte what is used for a general nickel-hydrogen secondary battery is used.
  • a material used for a general nickel metal hydride secondary battery is used.
  • a nonwoven fabric made of polyolefin fibers such as polyethylene and polypropylene.
  • the positive electrode 24 includes a conductive positive electrode base material having a porous structure and having a large number of pores, and a positive electrode mixture held in the pores and on the surface of the positive electrode base material.
  • foamed nickel can be used as such a positive electrode base material.
  • the positive electrode mixture includes positive electrode active material particles, a conductive material, a positive electrode additive, and a binder.
  • the binder serves to bind the positive electrode active material particles, the conductive material, and the positive electrode additive, and at the same time bind the positive electrode mixture to the positive electrode base material.
  • carboxymethylcellulose etc. can be used, for example.
  • the positive electrode active material particles are nickel hydroxide particles or higher order nickel hydroxide particles.
  • cobalt compounds such as cobalt oxide (CoO) and cobalt hydroxide (Co (OH) 2 ) and cobalt (Co) can be used.
  • the positive electrode additive is appropriately selected as necessary to improve the characteristics of the positive electrode.
  • Examples of the main positive electrode additive include yttrium oxide and zinc oxide.
  • the positive electrode 24 can be manufactured as follows, for example.
  • a positive electrode mixture slurry containing a positive electrode active material powder that is an aggregate of positive electrode active material particles, a conductive material, a positive electrode additive, water, and a binder is prepared.
  • the obtained positive electrode mixture slurry is filled in, for example, foamed nickel and dried. After drying, the foamed nickel filled with nickel hydroxide particles and the like is roll-rolled and then cut. Thereby, the positive electrode 24 holding the positive electrode mixture is manufactured.
  • the negative electrode 26 has a conductive negative electrode core having a strip shape, and a negative electrode mixture is held in the negative electrode core.
  • the negative electrode core is a sheet-like metal material in which through holes are distributed.
  • a punching metal sheet can be used.
  • the negative electrode mixture is not only filled in the through hole of the negative electrode core, but also held in layers on both surfaces of the negative electrode core.
  • the negative electrode mixture includes hydrogen storage alloy particles, a negative electrode additive, a conductive material, and a binder.
  • the hydrogen storage alloy is an alloy capable of storing and releasing hydrogen which is a negative electrode active material.
  • the type of the hydrogen storage alloy is not particularly limited, but a rare earth-Mg—Ni-based hydrogen storage alloy containing rare earth elements, Mg and Ni is preferably used.
  • the above-described binder serves to bind the particles of the hydrogen storage alloy, the negative electrode additive, and the conductive material to each other and simultaneously bind the negative electrode mixture to the negative electrode core.
  • a hydrophilic or hydrophobic polymer can be used as the binder, and carbon black, graphite, nickel powder, or the like can be used as the conductive material.
  • the negative electrode additive is appropriately selected as necessary to improve the characteristics of the negative electrode.
  • the negative electrode 26 can be manufactured as follows, for example.
  • a hydrogen storage alloy powder, a conductive material, a binder, and water are prepared, and these are kneaded to prepare a negative electrode mixture paste.
  • the obtained negative electrode mixture paste is applied to the negative electrode core and dried. After drying, the negative electrode core to which the hydrogen storage alloy particles and the like are attached is roll-rolled to increase the filling density of the hydrogen storage alloy, and then cut into a predetermined shape, whereby the negative electrode 26 is manufactured.
  • the positive electrode 24 and the negative electrode 26 manufactured as described above are spirally wound with the separator 28 interposed therebetween, whereby the electrode group 22 is formed.
  • the sealing body 11 is fixed to the opening of the outer can 10 containing the electrode group 22 and the alkaline electrolyte as described above.
  • the sealing body 11 includes a sealing plate 14, a valve body 18, and a positive electrode cap 20.
  • the sealing plate 14 is a disk-shaped member having conductivity, and includes a first surface 14a positioned inside the battery 2 and a second surface positioned outside the battery 2 opposite to the first surface 14a. And a surface 14b. Further, a central through hole 16 as a vent hole is formed in the center of the sealing plate 14. The central through hole 16 is normally closed by a valve body 18 described later.
  • a sealing plate 14 and a ring-shaped insulating packing 12 surrounding the sealing plate 14 are arranged in the opening of the outer can 10, and the sealing plate 14 and the insulating packing 12 are formed by caulking the opening edge 37 of the outer can 10. It is fixed to the opening edge 37 of the outer can 10.
  • a positive electrode lead 30 is disposed in the outer can 10 between the electrode group 22 and the sealing plate 14.
  • the positive electrode lead 30 has one end connected to the positive electrode 24 and the other end connected to the first surface 14 a of the sealing plate 14. Thereby, the positive electrode 24 and the sealing plate 14 are electrically connected.
  • a circular upper insulating member 32 is disposed between the sealing plate 14 and the electrode group 22, and the positive electrode lead 30 extends through a slit 39 provided in the upper insulating member 32.
  • a circular lower insulating member 34 is also disposed between the electrode group 22 and the bottom of the outer can 10.
  • a positive electrode cap 20 manufactured by processing a metal plate material is electrically connected to the second surface 14b of the sealing plate 14.
  • the positive electrode cap 20 is a component that accommodates the valve body 18 and is a component that serves as a positive electrode terminal in the battery. Therefore, the positive electrode 24 and the positive electrode terminal (positive electrode cap 20) are electrically connected to each other via the positive electrode lead 30 and the sealing plate 14.
  • the positive electrode cap 20 has a cylindrical body portion 40, an annular flange 42 provided at the periphery of the opening 45 of the base end 41 of the body portion 40, and the base end 41. And a top wall 44 provided so as to close the tip portion 43 on the side.
  • a gas vent hole 46 that opens to the side is formed in the lower portion of the body portion 40.
  • the positive electrode cap 20 is disposed so as to cover the valve body 18, and a portion of the flange 42 is welded to the second surface 14 b of the sealing plate 14.
  • the inner diameter of the body portion 40 of the positive electrode cap 20 is larger than the diameter of the central through hole 16 of the sealing plate 14.
  • the valve element 18 is the same as that used for a general nickel metal hydride secondary battery.
  • a cylindrical or stepped cylindrical valve body made of a rubber material is used.
  • the valve body 18 formed of a rubber-based material can be elastically deformed and is accommodated in the positive electrode cap 20 in a state of being compressed to some extent.
  • the head body 52 of the valve body 18 comes into contact with the inner surface of the top wall 44 of the positive electrode cap 20 and is pressed toward the sealing plate 14 as a whole.
  • the base end surface 58 of the main-body part 54 of the valve body 18 covers the center through-hole 16, and is airtightly obstruct
  • the flange 42 of the positive electrode cap 20 is overlapped with the sealing plate 14 and welded.
  • a welded portion (nugget) 60 is formed in a region where the flange 42 and the sealing plate 14 overlap (see FIG. 2).
  • the position of the welded portion 60 is specified. Specifically, as shown in FIG. 3, a straight line extending from the center C of the flange 42 toward the radially outer side of the flange 42 is assumed.
  • the imaginary straight line can be virtually innumerable on the plate surface of the flange 42, but one of them is a first imaginary line 62.
  • the weld 60 positioned on the first imaginary line 62 is referred to as a first weld 61.
  • the planar view shape of the first welded portion 61 is not particularly limited, but is preferably, for example, a circle.
  • R is the length from the center C of the flange 42 to the outer peripheral edge 64 of the flange. Note that R corresponds to the radius of the flange 42, that is, the radius of the positive electrode cap 20.
  • the length from the radially outer end edge 66 of the flange 42 to the outer peripheral edge 64 of the flange 42 in the welded portion 60 is defined as X.
  • the ratio of X to R is obtained as a percentage, and the value of X is set so that the percentage is in the range of 0% to 2%.
  • the state in which the ratio of X to R is 0% is a state in which the outer peripheral edge 64 of the flange 42 and the edge 66 on the radially outer side of the flange 42 in the welded portion 60 overlap when the flange 42 is viewed in plan.
  • the length of X with respect to R being 2% refers to a length corresponding to 2% of the length of R (the radius of the flange 42).
  • the positive cap 20 and the sealing plate 14 are welded, and the obtained sealing body 11 is subjected to a conventional destructive inspection.
  • the sealing body 11 in which the ratio of X to R exceeds 2% is subjected to destructive inspection, it is easily affected by individual differences such as how to peel off the sealing body 11, and erroneous determination of the presence or absence of a scar is likely to occur. Become.
  • the ratio of X to R described above is 2% or less, the base material is easily broken during destructive inspection, and if the welded portion (nugget) 60 is formed, the base material is surely removed and scratches are generated. The stability of the determination of the presence or absence of scars is increased.
  • the number of the welded portions 60 is not particularly limited, but a plurality of welded portions 60 are preferably formed at equal intervals in the circumferential direction of the flange 42. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, four welds 60 are formed at equal intervals in the circumferential direction of the flange 42.
  • the above-described welding between the sealing plate 14 and the flange 42 is not limited to resistance spot welding, and projection welding can also be employed.
  • projection welding for example, as shown in FIG. 4, a positive electrode cap 20 is prepared in which a protrusion 68 protruding toward the sealing plate is formed by embossing the flange 42 of the positive electrode cap 20. And the sealing plate 14 are pressed and brought into contact with each other, and a current is passed in this state. As a result, current concentrates on the protrusion 68, and resistance heat is generated. And the part of the protrusion 68 of the flange 42 and the part in contact with the protrusion 68 in the sealing plate 14 are melted and then solidified to form the welded portion 60.
  • the planar view shape of the protrusion 68 and the planar view shape of the welded portion 60 formed after energization are substantially the same shape. That is, when the planar view shape of the protrusion 68 is circular, the planar view shape of the welded portion 60 formed after energization is also circular, and the diameters of the protrusion 68 and the welded portion 60 are substantially the same. For this reason, when performing projection welding, it is preferable that the length of the protrusion 68 provided on the flange 42 from the radially outer edge 69 of the flange 42 to the outer peripheral edge 64 of the flange 42 is equal to X described above. .
  • the present invention by specifying the position of the welded portion 60 in the sealing body 11, the accuracy of the weld pass / fail determination in the destructive inspection can be improved, and the number of unnecessary welding condition adjustment operations. Therefore, it is possible to efficiently and stably supply the high-quality sealing body 11 and consequently the high-quality battery 2.
  • valve element 18 made of ethylene propylene diene rubber, which is generally used for nickel metal hydride secondary batteries, was prepared.
  • the valve body includes a columnar head portion 52 and a columnar main body portion 54 that is smaller in diameter than the head portion 52 and is coaxial with the head portion 52. It has a stepped cylindrical shape with
  • a 0.2 mm thick nickel-plated steel sheet was punched and pressed to produce an intermediate product of a flanged cylindrical cap.
  • the flange portion of the obtained intermediate product was embossed, and four protrusions 68 were formed at positions where the circumferential direction of the flange was equally divided into four parts, and a positive electrode cap 20 as shown in FIG. 4 was manufactured.
  • the radius R of the positive electrode cap (flange 42) 20 is 4.9 mm
  • the radius of the protrusion 68 is 0.6 mm
  • the length of was 0.1 mm.
  • the ratio of the length from the outer peripheral edge of the flange to the edge of the protrusion with respect to R is 2.0%.
  • a nickel-plated steel plate having a thickness of 0.2 mm was punched to produce a disc-shaped sealing plate 14 having a central through hole 16 at the center.
  • valve body 18 was accommodated in the positive electrode cap 20, and the positive electrode cap 20 was stacked on the second surface 14 b of the sealing plate 14, and projection welding was performed by applying a predetermined pressure. At this time, the valve body 18 was disposed at a position to close the central through hole 16 of the sealing plate 14. Thus, the sealing body 11 was manufactured.
  • a predetermined number of sealing bodies 11 are extracted from a predetermined lot to obtain a sample, and the positive electrode cap 20 and the sealing plate are obtained from the obtained sample using a predetermined tool.
  • 14 was peeled off and a destructive inspection was performed. The peeled surface of the flange 42 of the positive electrode cap 20 and the joint surface of the sealing plate 14 were observed, and the number of samples in which scratch marks were found in all four locations in the portion corresponding to the welded portion 60 was counted. And the percentage of the ratio of the number of the samples which could confirm the bruise scar with respect to the total number of samples was calculated
  • the scratches could not be confirmed in any of the four portions corresponding to the welded portion 60, and the metal structure of the cross section of the welded portion was observed for the sample judged to be defective, and the welded portion (nugget) was actually It was observed whether or not it was formed. Then, the number of misjudgment samples in which a welded portion (nugget) was actually formed was counted from the samples judged to be defective. Then, the percentage of the ratio of the number of misjudgment samples to the total number of samples judged as defective was obtained, and the obtained results are shown in Table 1 as misjudgment rates.
  • a positive electrode 24 and a negative electrode 26 used in a general nickel metal hydride secondary battery are spirally wound with a separator 28 formed of a nonwoven fabric made of polypropylene fiber sandwiched therebetween to manufacture an electrode group 22. did.
  • the obtained electrode group 22 was housed in a bottomed cylindrical outer can 10 together with an aqueous sodium hydroxide solution as an alkaline electrolyte.
  • the sealing body 11 and the battery 2 were manufactured in the same manner as in Example 1.
  • the length X from the outer peripheral edge 64 of the flange to the radially outer edge 66 of the flange of the weld 60 was measured and found to be 0 mm. That is, the percentage of the ratio of X to R is 0%.
  • the 4 nugget rate was 100%. Did not have to do.
  • the radius R of the positive electrode cap 20 is 7.3 mm
  • the radius of the protrusion 68 is 0.75 mm
  • the length from the outer peripheral edge 64 of the flange to the end edge (end edge on the radial outside of the flange) 69 of the protrusion 68 The sealing body 11 and the battery 2 were manufactured in the same manner as in Example 1 except that the thickness was 0.3 mm. In addition, it was 0.3 mm when the length X from the outer periphery 64 of a flange to the edge 66 of the radial direction outer side in the flange of the welding part 60 was measured. That is, the percentage of the ratio of X to R is 4.1%.
  • the radius R of the positive electrode cap 20 is 6.0 mm
  • the length from the outer peripheral edge 64 of the flange to the edge of the protrusion 68 (edge on the radially outer side of the flange) 69 is 0.3 mm.
  • the sealing body 11 and the battery 2 were produced in the same manner as in Example 1.
  • the radius R of the positive electrode cap 20 is 5.65 mm
  • the radius of the protrusion is 0.6 mm
  • the length from the outer peripheral edge 64 of the flange to the end edge (end edge on the radial outside of the flange) 69 of the protrusion 68 is A sealing body 11 and a battery 2 were produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness was 0.2 mm.
  • the length X from the outer peripheral edge 64 of the flange to the radially outer edge 66 of the flange of the weld 60 was 0.2 mm. That is, the percentage of the ratio of X to R is 3.5%.
  • the radius R of the positive electrode cap 20 (flange 42) is 4.85 mm, and the length from the outer peripheral edge 64 of the flange to the end edge (end edge on the radially outer side of the flange) 69 of the flange 68 is 0.2 mm. Then, the sealing body 11 and the battery 2 were produced in the same manner as in Example 1.
  • the length X from the outer peripheral edge 64 of the flange to the radially outer edge 66 of the flange of the weld 60 was 0.2 mm. That is, the percentage of the ratio of X to R is 4.1%.
  • the radius R of the positive electrode cap 20 is 3.1 mm
  • the radius of the protrusion is 0.4 mm
  • the length from the outer peripheral edge 64 of the flange to the end edge (end edge of the flange in the radial direction) 69 of the protrusion 68 is A sealing body 11 and a battery 2 were produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness was 0.19 mm.
  • the length X from the outer peripheral edge 64 of the flange to the radially outer edge 66 of the flange of the weld 60 was measured to be 0.19 mm. That is, the percentage of the ratio of X to R is 6.1%.
  • Example 1 In the process of assembling the batteries 2 of Example 1, Comparative Example 1, Comparative Example 2, Comparative Example 4, and Comparative Example 5, the number of the batteries 2 in which the positive electrode cap was actually removed was counted. Then, the ratio of the number of batteries in which the positive electrode cap removal occurred with respect to the total number of batteries was obtained for Example 1, Comparative Example 1, Comparative Example 2, Comparative Example 4 and Comparative Example 5. The results are also shown in Table 1 as the occurrence rate of cap removal.
  • the 4-nugget rate is 90 to 100%. That is, in the sealing bodies of Examples 1 and 2, if a good welded part is formed, the damaged scratch is more reliably formed than the sealing body of the comparative example at the time of destructive inspection. For this reason, it can be said that the accuracy of determination of a scar is improved.
  • the misjudgment rate is 0% to 10%, and the rate of misjudgment of a state where a good weld is formed is extremely low, so it is easily confirmed whether it is a good product or a defective product. It can be said that it is possible. From this, it can be said that if the 4 nugget rate is improved, the erroneous determination rate is lowered.
  • Example 1 the cap removal rate in which the positive electrode cap is detached during the manufacturing process is reduced.
  • the occurrence rate of cap removal was 0 ppm, and good results were obtained in which no removal of the positive electrode cap occurred.
  • the present invention it is possible to reliably perform a good or defective inspection in the welded portion of the sealing body with fewer erroneous determinations, and to reduce the number of unnecessary welding adjustment operations. Can do. As a result, it is possible to stably supply a high-quality sealing body, and thus a high-quality battery, and to improve the manufacturing efficiency of the battery.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment and examples, and various modifications are possible.
  • the type of battery is not limited to a nickel-hydrogen secondary battery, and nickel-cadmium is not limited.
  • a secondary battery, a lithium ion secondary battery, etc. may be sufficient.
  • a sealing body including a sealing plate and a positive electrode cap welded to the sealing plate, wherein the positive electrode cap includes a cylindrical body portion and a base of the body portion.
  • An annular flange provided along the periphery of the opening positioned at the end, and a top wall provided so as to close the distal end opposite to the base end, the sealing plate and the
  • the welded portion with the positive electrode cap is in a region where the sealing plate and the flange overlap, and the length from the center of the flange to the outer peripheral edge of the flange is R, and the flange is radially outward of the welded portion.
  • the sealing body is positioned at a position where the percentage of X to R is 0% or more and 2% or less.
  • the second aspect of the present invention is the above-described first aspect of the present invention, wherein a plurality of the welds are formed at equal intervals in the circumferential direction of the flange.
  • a third aspect of the present invention includes an outer can having an opening at an upper end, an electrode group housed together with an electrolyte in the outer can, and a sealing body that seals the opening of the outer can.
  • the sealing body is a battery which is the sealing body according to the first aspect or the second aspect of the present invention described above.
  • Nickel metal hydride secondary battery 10 Exterior can 12 Insulating packing 11 Sealing body 14 Sealing plate 18 Valve body 20 Positive electrode cap (positive electrode terminal) 24 Positive electrode 26 Negative electrode 28 Separator 42 Flange 60 Welded part (nugget) 64 outer periphery 66 edge

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Abstract

ニッケル水素二次電池２は、外装缶１０の開口を封口している封口体１１を備え、封口体１１は、封口板１４と、封口板１４に溶接されている正極キャップ２０と、を含み、正極キャップ２０は、円筒形状の胴体部４０と、胴体部４０の基端４１に位置付けられた開口４５の周縁に沿って設けられた円環状のフランジ４２と、基端４１とは反対側の先端部４３を閉塞するように設けられた頂壁４４と、を含み、封口板１４と正極キャップ２０との溶接部６０は、フランジ４２の中心Ｃからフランジの外周縁６４までの長さをＲとし、溶接部６０におけるフランジの径方向外側の端縁６６からフランジの外周縁６４までの長さをＸとした場合に、Ｒに対するＸの割合の百分率が０％以上、２％以下となる位置に位置付けられている。

Description

封口体及び電池
　本発明は、封口体及びこの封口体を備える電池に関する。
　電池は、開口を有する外装缶内に、セパレータを介して重ね合わされた正極及び負極を含む電極群が電解液とともに収容され、この外装缶の開口が封口体により密閉されることにより形成される。このような電池の一種として密閉型のニッケル水素二次電池が知られている。
　ところで、密閉型のニッケル水素二次電池においては、正極と負極とを誤って充電してしまった場合（誤充電）、あるいは過充電してしまった場合、電池内にガスが異常発生して電池内の圧力が上昇してしまい、それにともない外装缶が変形して電池が破裂するおそれがある。そこで、このような電池の破裂を防止するために、密閉型のニッケル水素二次電池においては、電池内で発生したガスの圧力が一定の値を超えた場合に開弁してガスを外部に放出する安全弁を有する電池が種々開発されている（例えば、特許文献１等を参照）。
　このような安全弁は、通常、封口体に配設されている。ここで、安全弁を有する封口体の構造は、例えば、以下の通りである。
　封口体は、通気孔を有する封口板であって、外装缶の開口に嵌め合わされる封口板と、この通気孔を塞ぐように配置された弁体と、この弁体を収容するとともに正極端子を兼ねる正極キャップとを備えている。
　正極キャップは、例えば、一方の端部が開口し、他方の端部が閉塞した円筒状の部材であり、詳しくは、円筒状の周壁と、この周壁の一方端に位置付けられた開口と、この開口の反対側の他方端に位置付けられた頂壁と、開口の周縁に設けられたフランジと、を有している。なお、この正極キャップの周壁にはガス抜き孔が設けられている。
　上記した弁体は、弾性材料、例えば、ゴム系材料により形成されており、その形状は円柱状である。
　この弁体は、正極キャップの内部に収容され、正極キャップの頂壁と、上記した封口板との間で圧縮された状態にあり、所定の圧力まで通気孔の開口端を閉塞し、電池の密閉性を保つ。
　ここで、正極キャップは、上記のように弁体を収容した状態で、封口板に溶接される。詳しくは、正極キャップのフランジが封口板に、例えば、抵抗スポット溶接される。
　上記した弁体は、電池内にガスが異常発生し、電池内のガスの圧力が上昇して、所定の圧力を超えると、そのガスの圧力により弁体が弾性変形し、封口板の通気孔を開く。これにより、電池内のガスは通気孔及び正極キャップのガス抜き孔を介して外部に放出され、電池の破裂は防止される。その後、電池内のガスの圧力の低下にともない弁体は元の形状に戻り封口板の通気孔を閉塞する。これにより、電池は再度密閉状態となる。
　ところで、電池内のガスの圧力が上昇すると、弁体に圧力が加わり、それにともない、この弁体を押さえている正極キャップにも圧力が加わる。この場合、正極キャップにおいては、フランジが封口板から引き剥がされる方向に力が作用する。このため、正極キャップのフランジと封口板との溶接部においては、フランジが封口板から引き剥がされる方向に作用する力に耐え得る十分な溶接強度を確保する必要がある。
　封口体においては、十分な溶接強度を持つ良好な溶接部が形成されているか否かを判定するため、通常、以下に示すような破壊検査が行われる。
　まず、正極キャップと封口板との抵抗スポット溶接が完了して得られた封口体を準備する。そして、当該封口体に関し、工具を用いて封口板から正極キャップを引き剥がす。引き剥がし作業が終了した後、封口板及び正極キャップにおける、互いに当接していた面を観察し、えぐれた傷痕が有るか否かを確認する。ここで、抵抗スポット溶接では、溶接用の電極に挟まれた領域に電流が流され、当該領域において母材が溶融した後に凝固して形成された溶接部としての、いわゆるナゲットが形成される。抵抗スポット溶接の１スポット当たりの溶接強度は、基本的にナゲットの大きさに依存している。このため所定の大きさのナゲットが形成されれば、所定の溶接強度を持つ封口体が得られる。一方、ナゲットが小さすぎる、あるいはナゲットが形成されていない場合は、所定の溶接強度を持つ封口体は得られない。このため、所定の溶接強度を確保できる良好なナゲットが形成されていれば、封口体を引き剥がした場合、封口板又は正極キャップのフランジのどちらかが破断し、えぐれた傷が生じる。通常、封口体の総数に対する、全部のスポットにおいて傷痕が確認された封口体の個数の割合を求め、当該割合の百分率を傷痕の発生率とする。そして、この傷痕の発生率が高いものほど溶接強度が高く、傷痕の発生率が低いものほど溶接不良が起こっていると評価することが行われている。
　上記のような破壊検査の結果、溶接不良が起こっていると判定された場合は、溶接の調整作業が行われる。
特開２００３－０４５３９３号公報
　ところで、上記したような破壊検査においては、封口体の引き剥がし方等には個人差が生じ易く、安定した評価を行うことが難しい。特に、良好なナゲットが生じて所定の溶接強度を持つ封口体が形成されているにも拘わらず、えぐれた傷が生じないことがあり、傷痕の有無に関し誤判定をしてしまうことがある。このように、従来は、誤判定してしまう割合が比較的高く、本来は行う必要がない溶接の調整作業を行ってしまうことがあった。このため、溶接品質が安定した封口体を効率良く提供することが難しかった。
　本発明は、上記の事情に基づいてなされたものであり、その目的とするところは、封口体の破壊検査における誤判定を少なくすることができる封口体、及びこの封口体を備える電池を提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明によれば、封口板と、前記封口板に溶接されている正極キャップと、を備えている封口体において、前記正極キャップは、円筒形状の胴体部と、前記胴体部の基端に位置付けられた開口の周縁に沿って設けられた円環状のフランジと、前記基端とは反対側の先端部を閉塞するように設けられた頂壁と、を含み、前記封口板と前記正極キャップとの溶接部は、前記封口板と前記フランジとが重なる領域にあり、前記フランジの中心から前記フランジの外周縁までの長さをＲとし、前記溶接部における前記フランジの径方向外側の端縁から前記フランジの外周縁までの長さをＸとした場合に、Ｒに対するＸの割合の百分率が０％以上、２％以下となる位置に位置付けられている、封口体が提供される。
　また、前記溶接部は、前記フランジの周方向に等間隔に複数設けられている構成とすることが好ましい。
　また、本発明によれば、上端に開口を有する外装缶と、前記外装缶の中に電解液とともに収容された電極群と、前記外装缶の開口を封口している封口体と、を備え、前記封口体は、上記した本発明に係る封口体である、電池が提供される。
　本発明に係る封口体は、封口板と、前記封口板に溶接されている正極キャップと、を備えている封口体において、前記正極キャップは、円筒形状の胴体部と、前記胴体部の基端に位置付けられた開口の周縁に沿って設けられた円環状のフランジと、前記基端とは反対側の先端部を閉塞するように設けられた頂壁と、を含み、前記封口板と前記正極キャップとの溶接部は、前記封口板と前記フランジとが重なる領域にあり、前記フランジの中心から前記フランジの外周縁までの長さをＲとし、前記溶接部における前記フランジの径方向外側の端縁から前記フランジの外周縁までの長さをＸとした場合に、Ｒに対するＸの割合の百分率が０％以上、２％以下となる位置に位置付けられている。これにより、破壊検査における誤判定を抑制し、不要な溶接調整の回数を低減し、電池の製造効率の向上を図ることができ、電池の品質の安定化に貢献することができる。
本発明の一実施形態に係る円筒型のニッケル水素二次電池を部分的に破断して示した斜視図である。 本発明の一実施形態に係る封口体を拡大して示した断面図である。 本発明の一実施形態に係る封口体の正極キャップを頂壁側から見た平面図である。 本発明の一実施形態に係る正極キャップの縦断面を示した断面図である。
　本発明が適用されるアルカリ二次電池について、例えば、円筒型ニッケル水素二次電池（以下、電池という）２に本発明を適用した場合を例に図面を参照して説明する。
　図１に示すように、電池２は、上端が開口した有底円筒形状をなす外装缶１０を備えている。この外装缶１０は導電性を有し、その底壁３５は負極端子として機能する。外装缶１０の中には、電極群２２が収容されている。
　この電極群２２は、それぞれ帯状の正極２４、負極２６及びセパレータ２８により形成される。詳しくは、電極群２２は、セパレータ２８を間に挟んだ状態で重ね合わされた正極２４及び負極２６が渦巻状に巻回されて形成される。電極群２２の最外周は負極２６の一部（最外周部）により形成され、外装缶１０の内周壁と接触している。即ち、負極２６と外装缶１０とは互いに電気的に接続されている。
　更に、外装缶１０内には、所定量のアルカリ電解液（図示せず）が注入されている。このアルカリ電解液は、正極２４と負極２６との間での充放電反応を進行させる。このアルカリ電解液としては、一般的なニッケル水素二次電池に用いられるものが用いられる。例えば、水酸化ナトリウム水溶液を用いることが好ましい。
　セパレータ２８の材料としては、一般的なニッケル水素二次電池に用いられるものが用いられる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン繊維製不織布を用いることが好ましい。
　正極２４は、多孔質構造をなし多数の空孔を有する導電性の正極基材と、前記した空孔内及び正極基材の表面に保持された正極合剤とを含む。
　このような正極基材としては、例えば、発泡ニッケルを用いることができる。
　正極合剤は、正極活物質粒子、導電材、正極添加剤及び結着剤を含む。この結着剤は、正極活物質粒子、導電材及び正極添加剤を結着させると同時に正極合剤を正極基材に結着させる働きをする。ここで、結着剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロースなどを用いることができる。
　正極活物質粒子は、水酸化ニッケル粒子又は高次水酸化ニッケル粒子である。
　導電材としては、例えば、コバルト酸化物（ＣｏＯ）、コバルト水酸化物（Ｃｏ（ＯＨ）２）等のコバルト化合物及びコバルト（Ｃｏ）から選択された１種又は２種以上を用いることができる。
　正極添加剤は、正極の特性を改善するために、必要に応じ適宜選択されたものが添加される。主な正極添加剤としては、例えば、酸化イットリウムや酸化亜鉛が挙げられる。
　正極２４は、例えば、以下のようにして製造することができる。
　まず、正極活物質粒子の集合体である正極活物質粉末、導電材、正極添加剤、水及び結着剤を含む正極合剤スラリーを調製する。得られた正極合剤スラリーは、例えば発泡ニッケルに充填され、乾燥させられる。乾燥後、水酸化ニッケル粒子等が充填された発泡ニッケルは、ロール圧延されてから裁断される。これにより、正極合剤を保持した正極２４が製造される。
　次に、負極２６について説明する。
　負極２６は、帯状をなす導電性の負極芯体を有し、この負極芯体に負極合剤が保持されている。
　負極芯体は、貫通孔が分布されたシート状の金属材であり、例えば、パンチングメタルシートを用いることができる。負極合剤は、負極芯体の貫通孔内に充填されるばかりでなく、負極芯体の両面上にも層状にして保持されている。
　負極合剤は、水素吸蔵合金の粒子、負極添加剤、導電材及び結着剤を含む。ここで、水素吸蔵合金は、負極活物質である水素を吸蔵及び放出可能な合金である。水素吸蔵合金の種類としては、特に限定はされないが、希土類元素、Ｍｇ及びＮｉを含む希土類－Ｍｇ－Ｎｉ系水素吸蔵合金が好適なものとして用いられる。上記した結着剤は水素吸蔵合金の粒子、負極添加剤及び導電材を互いに結着させると同時に負極合剤を負極芯体に結着させる働きをする。ここで、結着剤としては親水性もしくは疎水性のポリマーを用いることができ、導電材としては、カーボンブラック、黒鉛、ニッケル粉等を用いることができる。
　負極添加剤は、負極の特性を改善するために、必要に応じ適宜選択されたものが添加される。
　負極２６は、例えば、以下のようにして製造することができる。
　まず、水素吸蔵合金粉末と、導電材と、結着剤と、水とを準備し、これらを混練して負極合剤ペーストを調製する。なお、必要に応じて負極添加剤を更に添加しても構わない。得られた負極合剤ペーストは負極芯体に塗着され、乾燥させられる。乾燥後、水素吸蔵合金粒子等が付着した負極芯体はロール圧延を施されて水素吸蔵合金の充填密度を高められた後、所定形状に裁断され、これにより負極２６が製造される。
　以上のようにして製造された正極２４及び負極２６は、セパレータ２８を介在させた状態で、渦巻き状に巻回され、これにより電極群２２が形成される。
　上記したような電極群２２及びアルカリ電解液を収容した外装缶１０は、その開口に封口体１１が固定されている。この封口体１１は、封口板１４、弁体１８及び正極キャップ２０を含む。
　封口板１４は、導電性を有する円板形状の部材であり、電池２の内側に位置する第１面１４ａと、この第１面１４ａとは反対側である電池２の外側に位置する第２面１４ｂとを有している。また、封口板１４の中央には、通気孔としての中央貫通孔１６が穿設されている。この中央貫通孔１６は、通常、後述する弁体１８により閉塞されている。外装缶１０の開口内には、封口板１４及びこの封口板１４を囲むリング形状の絶縁パッキン１２が配置され、封口板１４及び絶縁パッキン１２は外装缶１０の開口縁３７をかしめ加工することにより外装缶１０の開口縁３７に固定されている。
　ここで、図１から明らかなように、外装缶１０内には、電極群２２と封口板１４との間に正極リード３０が配置されている。正極リード３０は、その一端が正極２４に接続され、その他端が封口板１４の第１面１４ａに接続されている。これにより、正極２４と封口板１４は電気的に接続されている。なお、封口板１４と電極群２２との間には円形の上部絶縁部材３２が配置され、正極リード３０は上部絶縁部材３２に設けられたスリット３９を通って延びている。また、電極群２２と外装缶１０の底部との間にも円形の下部絶縁部材３４が配置されている。
　一方、封口板１４の第２面１４ｂには、金属製の板材を加工して製造された正極キャップ２０が電気的に接続されている。この正極キャップ２０は、弁体１８を収容する部品であるとともに、電池における正極端子となる部品である。よって、正極２４と正極端子（正極キャップ２０）とは、正極リード３０及び封口板１４を介して互いに電気的に接続される。
　この正極キャップ２０は、図２に示すように、円筒形状の胴体部４０と、胴体部４０の基端４１の開口４５の周縁に設けられた円環状のフランジ４２と、基端４１とは反対側の先端部４３を閉塞するように設けられた頂壁４４とを有している。また、図２から明らかなように、胴体部４０の下部には側方へ開口するガス抜き孔４６が穿設されている。この正極キャップ２０は、弁体１８を覆うように配設され、フランジ４２の部分が封口板１４の第２面１４ｂに溶接されている。ここで、正極キャップ２０の胴体部４０の内径は、封口板１４の中央貫通孔１６の直径よりも大きい。
　弁体１８は、一般的なニッケル水素二次電池に用いられているものが用いられる。好ましくは、例えば、ゴム系材料で形成された円柱状又は段付きの円柱状の弁体が用いられる。
　ゴム系材料で形成された弁体１８は、弾性変形が可能であり、ある程度圧縮された状態で正極キャップ２０の中に収容されている。これにより、弁体１８は、頭部５２が正極キャップ２０の頂壁４４の内面に当接し、全体的に封口板１４に向けて押圧される。そして、弁体１８の本体部５４の基端面５８が中央貫通孔１６を覆い気密に閉塞する。つまり、弁体１８は、所定の圧力で中央貫通孔１６を塞いでいる。
　電池２が過充電等されて、外装缶１０内にガスが異常発生して電池２内のガスの圧力が上昇し、その圧力が所定の圧力を超えると、弁体１８は圧縮されて変形し、中央貫通孔１６が開かれる。その結果、外装缶１０内から中央貫通孔１６及び正極キャップ２０のガス抜き孔４６を介して外部にガスが放出される。ガスの放出により電池２内のガスの圧力が下がると弁体１８は元の形状に戻り再度電池２を密閉する。
　ここで、正極キャップ２０のフランジ４２は、封口板１４と重ね合わされて溶接される。この溶接により、フランジ４２と封口板１４とが重なる領域に溶接部（ナゲット）６０が形成される（図２参照）。本発明においては、この溶接部６０の位置が特定される。詳しくは、図３に示すように、フランジ４２の中心Ｃからフランジ４２の径方向外側に向かって延びる直線が仮想される。この仮想された直線は、フランジ４２の板面上には無数に仮想できるが、その中のある１本を第１仮想線６２とする。そして、この第１仮想線６２上に位置付けられている溶接部６０を第１溶接部６１とする。この第１溶接部６１の平面視形状は、特に限定されないが、例えば、円形とすることが好ましい。
　そして、第１仮想線６２上において、フランジ４２の中心Ｃからフランジの外周縁６４までの長さをＲとする。なお、このＲは、フランジ４２の半径、すなわち正極キャップ２０の半径に相当する。
　また、第１仮想線６２上において、溶接部６０におけるフランジ４２の径方向外側の端縁６６からフランジ４２の外周縁６４までの長さをＸとする。
　このように仮定した場合に、Ｒに対するＸの割合を百分率として求め、その百分率が０％以上、２％以下の範囲となるように、Ｘの値を設定する。
　ここで、Ｒに対するＸの割合が０％の状態とは、フランジ４２を平面視した際に、フランジ４２の外周縁６４と溶接部６０におけるフランジ４２の径方向外側の端縁６６とが重なる状態を指す。そして、Ｒに対するＸの割合が２％の長さとは、Ｘの長さがＲ（フランジ４２の半径）の長さの２％に相当する長さを指す。
　正極キャップ２０と封口板１４との溶接が行われ、得られた封口体１１については、従来から行われている破壊検査が行われる。
　上記したＲに対するＸの割合が２％を超えている封口体１１について破壊検査を行うと、封口体１１の引き剥がし方等の個人差の影響を受け易く、傷痕の有無の誤判定が起こり易くなる。
　上記したＲに対するＸの割合が２％以下であれば、破壊検査の際、母材が破断し易く、溶接部（ナゲット）６０が形成されていれば母材は確実にえぐれて傷痕が生じるので、傷痕の有無の判定の安定性が増す。
　本発明においては、溶接部６０の個数は特に限定されるものではないが、フランジ４２の周方向に等間隔で複数形成されている態様とすることが好ましい。本実施形態においては、図３に示すように、フランジ４２の周方向に等間隔で４個の溶接部６０が形成されている。
　上記した封口板１４とフランジ４２との間の溶接は、抵抗スポット溶接に限定されるものではなく、プロジェクション溶接を採用することもできる。プロジェクション溶接では、例えば、図４に示すように、正極キャップ２０のフランジ４２にエンボス加工を施すことにより封口板側に突出する突起６８が形成されている正極キャップ２０を準備し、当該正極キャップ２０と封口板１４とを加圧して接触させ、この状態で電流を流す。これにより、突起６８の部分に電流が集中し、抵抗熱が発生する。そして、フランジ４２の突起６８の部分及び封口板１４における突起６８に接する部分が溶融した後に凝固して、溶接部６０が形成される。このプロジェクション溶接の場合、突起６８の平面視形状と、通電後に形成される溶接部６０の平面視形状とは、ほぼ同じ形状となる。つまり、突起６８の平面視形状が円形の場合、通電後に形成される溶接部６０の平面視形状も円形となり、これら突起６８及び溶接部６０の直径はほぼ一致する。このため、プロジェクション溶接を行う場合、フランジ４２に設ける突起６８については、フランジ４２の径方向外側の端縁６９からフランジ４２の外周縁６４までの長さを、上記したＸと等しくすることが好ましい。
　以上説明したように、本発明によれば、封口体１１における溶接部６０の位置を特定することで、破壊検査における溶接の合否判定の正確性を高められ、不要な溶接条件の調整作業の回数を削減することができ、高品質な封口体１１、ひいては高品質の電池２を効率良く安定して供給することができる。
　［実施例］
　１．ニッケル水素二次電池の製造
　（実施例１）
　（１）封口体の製造
　まず、ニッケル水素二次電池に一般的に用いられている、エチレンプロピレンジエンゴム製の弁体１８を準備した。この弁体は、例えば、図２に示すように、円柱状の頭部５２と、頭部５２よりも縮径されており、当該頭部５２と同軸上に位置する円柱状の本体部５４とを有する段付きの円柱形状をなしている。
　次に、厚さ０．２ｍｍのニッケルめっき鋼板に対し、打ち抜き加工及びプレス加工を施し、フランジ付き円筒体形状の正極キャップの中間製品を製造した。得られた中間製品のフランジ部分にエンボス加工を施し、フランジの周方向を４等分した位置に突起６８を４個形成し、図４に示すような正極キャップ２０を製造した。ここで、正極キャップ（フランジ４２）２０の半径Ｒは４．９ｍｍ、突起６８の半径は０．６ｍｍ、フランジの外周縁６４から突起６８の端縁（フランジの径方向外側の端縁）６９までの長さは０．１ｍｍとした。このとき、Ｒに対するフランジの外周縁から突起の端縁までの長さの割合は、２．０％である。
　また、厚さ０．２ｍｍのニッケルめっき鋼板に対し、打ち抜き加工を施し、中央に中央貫通孔１６が設けられている円盤状の封口板１４を製造した。
　次に、弁体１８を正極キャップ２０の内部に収容するとともに、この正極キャップ２０を封口板１４の第２面１４ｂ上に重ね、所定の圧力をかけてプロジェクション溶接を行った。このとき、弁体１８は封口板１４の中央貫通孔１６を塞ぐ位置に配設した。このようにして封口体１１を製造した。
　上記した手順を繰り返し、封口体１１を複数製造した。
　ここで、溶接が完了した封口体１１に対して、断面観察を行い、溶接部６０の半径及びフランジ４２の外周縁６４から溶接部６０のフランジにおける径方向外側の端縁６６までの長さＸを測定した。その結果、溶接部６０の半径は０．６ｍｍであった。また、Ｘの長さは０．１ｍｍであったので、Ｒに対するＸの割合の百分率は、２．０％である。このように、突起６８の位置と溶接部６０の位置とは同じとなる。
　（２）封口体の破壊検査
　上記のようにして製造された封口体１１につき、所定ロットから所定の個数の封口体１１を抜き取ってサンプルを取得し、得られたサンプルに対し、所定の工具を用いて正極キャップ２０と封口板１４とを引き剥がして破壊検査を行った。引き剥がされた正極キャップ２０のフランジ４２及び封口板１４の接合面を観察し、溶接部６０に相当する部分において４箇所ともえぐれた傷痕が確認できたサンプルの個数をカウントした。そして、サンプルの総数に対する４箇所ともえぐれた傷痕が確認できたサンプルの個数の割合の百分率を求め、得られた結果を４ナゲット率として、表１に示した。
　（３）断面観察
　破壊検査において、溶接部６０に相当する部分４箇所のうち何れかで傷痕が確認できず、不良判定となったサンプルにつき、溶接部断面の金属組織観察を行い、溶接部（ナゲット）が実際に形成されているか否かを観察した。そして、不良判定となったサンプルの中から実際は溶接部（ナゲット）が形成されていた誤判定サンプルの数をカウントした。その後、不良判定となったサンプルの総数に対する誤判定サンプルの個数の割合の百分率を求め、得られた結果を誤判定率として、表１に示した。
　（４）円筒型ニッケル水素二次電池の組み立て
　次に、一般的なニッケル水素二次電池に用いられる正極２４及び負極２６をこれらの間にポリプロピレン繊維製不織布により形成されたセパレータ２８を挟んだ状態で渦巻状に巻回し、電極群２２を製造した。
　得られた電極群２２を、有底円筒形状の外装缶１０内に、アルカリ電解液としての水酸化ナトリウム水溶液とともに収容した。
　次いで、上記した破壊検査において、溶接部６０に相当する部分４箇所のうち何れかで傷痕が確認できなかったサンプルが含まれているロットについては、溶接条件を調整し再度溶接を行った。そして、溶接条件の調整済みのロットの封口体を良品判定されたロット（溶接部６０に相当する部分４箇所ともえぐれた傷痕が確認できたサンプルが含まれていたロット）の封口体と合わせて、所定個数の封口体を準備した。このように準備した封口体１１と正極２４とを正極リード３０で電気的に接続し、その後、当該封口体１１を、絶縁パッキン１２を介して外装缶１０の上端の開口にかしめ固定した。このようにして電池２を組み立てた。
　（実施例２）
　正極キャップ２０（フランジ４２）の半径Ｒは４．６５ｍｍ、フランジの外周縁６４から突起６８の端縁（フランジの径方向外側の端縁）６９までの長さは０ｍｍとしたことを除いて、実施例１と同様にして封口体１１及び電池２を製造した。フランジの外周縁６４から溶接部６０のフランジにおける径方向外側の端縁６６までの長さＸを測定したところ０ｍｍであった。つまり、Ｒに対するＸの割合の百分率は、０％である。なお、実施例２の封口体においては、溶接部６０に相当する部分４箇所のうち何れかで傷痕が確認できなかったサンプルがなく、４ナゲット率が１００％であったので、溶接条件の調整は行う必要はなかった。
　（比較例１）
　正極キャップ２０（フランジ４２）の半径Ｒは７．３ｍｍ、突起６８の半径は０．７５ｍｍ、フランジの外周縁６４から突起６８の端縁（フランジの径方向外側の端縁）６９までの長さは０．３ｍｍとしたことを除いて、実施例１と同様にして封口体１１及び電池２を製造した。なお、フランジの外周縁６４から溶接部６０のフランジにおける径方向外側の端縁６６までの長さＸを測定したところ０．３ｍｍであった。つまり、Ｒに対するＸの割合の百分率は、４．１％である。
　（比較例２）
　正極キャップ２０（フランジ４２）の半径Ｒは６．０ｍｍ、フランジの外周縁６４から突起６８の端縁（フランジの径方向外側の端縁）６９までの長さは０．３ｍｍとしたことを除いて、実施例１と同様にして封口体１１及び電池２を製造した。なお、フランジの外周縁６４から溶接部６０のフランジにおける径方向外側の端縁６６までの長さＸを測定したところ０．３ｍｍであった。つまり、Ｒに対するＸの割合の百分率は、５．０％である。
　（比較例３）
　正極キャップ２０（フランジ４２）の半径Ｒは５．６５ｍｍ、突起の半径は０．６ｍｍ、フランジの外周縁６４から突起６８の端縁（フランジの径方向外側の端縁）６９までの長さは０．２ｍｍとしたことを除いて、実施例１と同様にして封口体１１及び電池２を製造した。なお、フランジの外周縁６４から溶接部６０のフランジにおける径方向外側の端縁６６までの長さＸを測定したところ０．２ｍｍであった。つまり、Ｒに対するＸの割合の百分率は、３．５％である。
　（比較例４）
　正極キャップ２０（フランジ４２）の半径Ｒは４．８５ｍｍ、フランジの外周縁６４から突起６８の端縁（フランジの径方向外側の端縁）６９までの長さは０．２ｍｍとしたことを除いて、実施例１と同様にして封口体１１及び電池２を製造した。なお、フランジの外周縁６４から溶接部６０のフランジにおける径方向外側の端縁６６までの長さＸを測定したところ０．２ｍｍであった。つまり、Ｒに対するＸの割合の百分率は、４．１％である。
　（比較例５）
　正極キャップ２０（フランジ４２）の半径Ｒは３．１ｍｍ、突起の半径は０．４ｍｍ、フランジの外周縁６４から突起６８の端縁（フランジの径方向外側の端縁）６９までの長さは０．１９ｍｍとしたことを除いて、実施例１と同様にして封口体１１及び電池２を製造した。なお、フランジの外周縁６４から溶接部６０のフランジにおける径方向外側の端縁６６までの長さＸを測定したところ０．１９ｍｍであった。つまり、Ｒに対するＸの割合の百分率は、６．１％である。
　２．得られた電池のキャップ外れ発生率
　実施例１、比較例１、比較例２、比較例４及び比較例５の電池２の組立工程において、実際に正極キャップの外れが発生した電池２の個数を数えた。そして、全電池数に対する正極キャップ外れが発生した電池の個数の割合を、実施例１、比較例１、比較例２、比較例４及び比較例５について求めた。その結果をキャップ外れ発生率として表１に併せて示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　３．考察
　表１より、Ｒに対するＸの割合が４．１％以上である比較例１～５は、４ナゲット率が５０～７０％である。この場合、溶接部６０に相当する部分４箇所のうち何れかで傷痕が確認できないとして不良判定を受けたサンプルが３０～５０％存在していたことになる。しかし、不良判定を受けたサンプルについて断面観察を行い、誤判定率を求めたところ、３０～５０％の割合で誤判定されたサンプルが存在していることがわかった。つまり、良好な溶接部が形成されている封口体の一部について、不良品の判定がなされていた。このため、不要な溶接の調整作業が行われる状況であったといえる。
　不要な溶接の調整作業は、不良品発生の原因になり得る。例えば、溶接条件は適切であるのに、誤判定により溶接調整が必要と判断してしまい溶接電流値を上げる等の調整を行うと、爆飛などが生じて正極キャップの溶接不良が発生することがある。この場合、得られる電池においては、製造工程中に溶接不良に起因する正極キャップの外れが生じてキャップ外れ発生率の上昇につながると考えられる。比較例１、２、４、５においては、キャップ外れ発生率が０．０２～０．１０ｐｐｍとなっており、正極キャップの外れが生じていた。
　これに対し、Ｒに対するＸの割合が２．０％以下である実施例１、２は、４ナゲット率が９０～１００％である。つまり、実施例１、２の封口体は、良好な溶接部が形成されていれば、破壊検査に際し、えぐられた傷が比較例の封口体よりも確実に形成される。このため傷痕の判定の精度が上がるといえる。
　この実施例１、２においては、誤判定率は０％～１０％であり、良好な溶接部が形成されている状態を誤判定する割合が極めて低く、容易に良品か不良品かの確認をすることができているといえる。このことから、４ナゲット率が向上すれば、誤判定率が低下するといえる。
　上記のように、４ナゲット率が向上すれば、誤判定が減り、不要な溶接の調整作業の頻度が減る。その結果、不要な溶接の調整作業に起因する溶接不良が潜在することを抑制することができる。溶接不良が潜在する割合が減れば、得られる電池において、製造工程中に正極キャップの外れが生じるキャップ外れ発生率の低下につながると考えられる。実施例１においては、キャップ外れ発生率が０ｐｐｍとなっており、正極キャップの外れが生じていない良好な結果が得られている。
　以上より、本発明によれば、封口体の溶接部における良又は不良の検査を、誤判定することを少なくして確実に行うことができ、不要な溶接の調整作業を行う回数を低減させることができる。その結果、高品質な封口体、ひいては高品質の電池を安定して供給することができるとともに、電池の製造効率の向上を図ることができる。
　なお、本発明は上記した一実施形態及び実施例に限定されることはなく、種々の変形が可能であって、例えば、電池の種類は、ニッケル水素二次電池に限定されず、ニッケル－カドミウム二次電池、リチウムイオン二次電池等であってもよい。
　＜本発明の態様＞
　本発明の第１の態様は、封口板と、前記封口板に溶接されている正極キャップと、を備えている封口体において、前記正極キャップは、円筒形状の胴体部と、前記胴体部の基端に位置付けられた開口の周縁に沿って設けられた円環状のフランジと、前記基端とは反対側の先端部を閉塞するように設けられた頂壁と、を含み、前記封口板と前記正極キャップとの溶接部は、前記封口板と前記フランジとが重なる領域にあり、前記フランジの中心から前記フランジの外周縁までの長さをＲとし、前記溶接部における前記フランジの径方向外側の端縁から前記フランジの外周縁までの長さをＸとした場合に、Ｒに対するＸの割合の百分率が０％以上、２％以下となる位置に位置付けられている、封口体である。
　本発明の第２の態様は、上記した本発明の第１の態様において、前記溶接部は、前記フランジの周方向に等間隔に複数形成されているものである。
　本発明の第３の態様は、上端に開口を有する外装缶と、前記外装缶の中に電解液とともに収容された電極群と、前記外装缶の開口を封口している封口体と、を備え、前記封口体は、上記した本発明の第１の態様又は第２の態様の封口体である、電池である。
２　　　　　　　　　ニッケル水素二次電池
１０　　　　　　　　外装缶
１２　　　　　　　　絶縁パッキン
１１　　　　　　　　封口体
１４　　　　　　　　封口板
１８　　　　　　　　弁体
２０　　　　　　　　正極キャップ（正極端子）
２４　　　　　　　　正極
２６　　　　　　　　負極
２８　　　　　　　　セパレータ
４２　　　　　　　　フランジ
６０　　　　　　　　溶接部（ナゲット）
６４　　　　　　　　外周縁
６６　　　　　　　　端縁

 

Claims (3)

  1. 　封口板と、前記封口板に溶接されている正極キャップと、を備えている封口体において、
    　前記正極キャップは、
    　円筒形状の胴体部と、前記胴体部の基端に位置付けられた開口の周縁に沿って設けられた円環状のフランジと、前記基端とは反対側の先端部を閉塞するように設けられた頂壁と、を含み、
    　前記封口板と前記正極キャップとの溶接部は、前記封口板と前記フランジとが重なる領域にあり、前記フランジの中心から前記フランジの外周縁までの長さをＲとし、前記溶接部における前記フランジの径方向外側の端縁から前記フランジの外周縁までの長さをＸとした場合に、Ｒに対するＸの割合の百分率が０％以上、２％以下となる位置に位置付けられている、封口体。
  2. 　前記溶接部は、前記フランジの周方向に等間隔に複数形成されている、請求項１に記載の封口体。
  3. 　上端に開口を有する外装缶と、前記外装缶の中に電解液とともに収容された電極群と、前記外装缶の開口を封口している封口体と、を備え、
    　前記封口体は、請求項１又は２に記載の封口体である、電池。

     
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