(57)【要約】【課題】防振リングの所定の位置からのずれや、浮き上がりや、脱落が生じるのを防止して、防振リングを安定して電極群と外装缶との間に装着できるようにする。【解決手段】本発明の円筒型蓄電池は、正極と負極とセパレータとからなる渦巻状電極群を備え、防振リング１０は電極群の上端面に対して水平となるリング状の平面部１１と、平面部１１に対して垂直の上下方向の外周部に平面部に一体的に形成された円筒状部１２とからなり、平面部１２が電極群の上端部と正、負極のいずれか一方の電極に溶接された円板状集電体との間に嵌挿されいるとともに、下部円筒状部１２ａは外装缶と電極群の外周部との間に装着され、上部円筒状部１２ｂは集電体の外周部より上部に外装缶の内周面に沿って延出して配置されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と負極とセパレータとからなる渦巻状電極群の上端外周部に防振リングが装着された円筒型蓄電池であって、
前記防振リングは前記電極群の上端面に対して水平となるリング状の平面部と、該平面部に対して垂直の上下方向の外周部に当該平面部と一体的に形成された円筒状部とからなり、
前記リング状の平面部が前記電極群の上端部と前記正、負極のいずれか一方の電極に溶接された円板状集電体との間に嵌挿されいるとともに、
前記リング状の平面部より下部に位置する下部円筒状部は前記外装缶と前記電極群の外周部との間に装着され、前記リング状の平面部より上部に位置する上部円筒状部は前記集電体の外周部より上部に前記外装缶の内周面に沿って延出して配置されていることを特徴とする円筒型蓄電池。
【請求項２】
正極と負極とセパレータとからなる渦巻状電極群の上端外周部に防振リングが装着された円筒型蓄電池の製造方法であって、
正極と負極とセパレータとからなる渦巻状電極群を形成する電極群形成工程と、
前記電極群の上端面に対して水平となるリング状の平面部と、該平面部に対して垂直の上下方向の外周部に当該平面部と一体的に形成された円筒状部とからなる防振リングの前記平面部を当該電極群の上端部に位置するとともに前記円筒状部の下部を当該電極群の外周部に位置するように配置する防振リング配置工程と、
前記上端部に前記防振リングの平面部が配置された電極群の正、負極のいずれか一方の電極に円板状集電体を溶接する集電体溶接工程とを備えたことを特徴とする円筒型蓄電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正極と負極とセパレータとからなる渦巻状電極群の上端外周部に防振リングが装着された円筒型蓄電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ニッケル−水素蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池などのアルカリ蓄電池は、正極および負極の間にセパレータを介在させ、これらを渦巻状に巻回して渦巻状電極群を形成し、この渦巻状電極群の正極あるいは負極の端部に円板状集電体を溶接した後、これを金属製の外装缶内に収納して円板状集電体から延伸するリードを封口体の底面に溶接し、封口体を外装缶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。
【０００３】
このようなアルカリ蓄電池は振動を受けたりあるいは落下する等の衝撃を受けることにより電極群が外装缶内で移動して、内部短絡が生じるという問題があった。そこで、電極群の外装缶内での移動を抑制する手段として、絶縁材からなる防振リングを電極群の上部や上端外周部に配置する手法が採用され、例えば、特許文献１（特開２００１−２７３９２０号公報）や特許文献２（特開２００６−３２２９７号公報）などの特許文献にて提案されている。
【０００４】
図３は、従来例の防振リングの一例を示しており、この従来例の防振リング７０は、リング状の平面部７１と、このリング状の平面部７１に対して垂直の下方向の外周部に形成された円筒状部７２とからなり、これらのリング状の平面部７１と円筒状部７２とが一体的に形成されたものである。そして、リング状の平面部７１は電極群の上部面に対して水平方向に配置され、一方、円筒状部７２は外装缶と電極群の外周部との間に装着されて配置されることとなる。
【０００５】
ここで、従来例の防振リング７０を備えたアルカリ蓄電池１１０の一作製例を図４に基づいて説明する。この場合、まず、正極８１と負極８２とセパレータ８３とからなる渦巻状電極群を作製する。この後、渦巻状電極群の下端面に露出する負極８２の芯体露出部８２ａに負極集電体８２ｂを溶接するとともに、渦巻状電極群の上端面に露出する正極８１の芯体露出部８１ａに正極集電体８１ｂを溶接して電極体とする。ついで、得られた電極体を鉄にニッケルメッ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）８４内に収納した後、防振リング７０のリング状の平面部７１を正極集電体８２ｂの上に配置するとともに、円筒状部７２を電極群の外周部と外装缶８４との間に装着する。
【０００６】
これにより、図４に示すように、電極群の外周部と外装缶８４との間に円筒状部７２が配置され、かつ正極集電体８１ｂの上に防振リング７０の平面部７１が配置されることとなる。ついで、負極集電体８２ｂを外装缶８４の内底面に溶接した後、正極集電体８１ｂより延出する集電リード部８１ｃを正極端子を兼ねるとともに外周部に絶縁ガスケット８５が装着された封口体９０の蓋体９１の底部に溶接する。なお、封口体９０には蓋体９１と正極キャップ９２が設けられていて、この蓋体９１と正極キャップ９２内に所定の圧力になると変形する弁体９３とスプリング９４よりなる圧力弁が配置されている。
【０００７】
ついで、外装缶８４の上部外周部に環状溝部８４ａを形成した後、この外装缶８４内にアルカリ電解液を注液する。この後、外装缶８４の上部に形成された環状溝部８４ａの上に封口体９０の外周部に装着された絶縁ガスケット８５を載置する。この後、外装缶８４の開口端縁８４ｂをかしめることにより、図４に示すようなニッケル−水素蓄電池１１０が作製されることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２７３９２０号公報
【特許文献２】特開２００６−  ３２２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述のように、正極８１および負極８２の間にセパレータ８３を介在させ、これらを渦巻状に巻回して渦巻状電極群を作製する際に巻むらが生じると、この電極群を外装缶８４内に挿入した際に挿入ばらつきが生じることとなる。これにより、以後の製造工程において防振リング７０が所定の位置からずれたり、浮き上がったり、あるいは脱落したりして、電極群の上部や外装缶８４と電極群との間に防振リング７０を安定して装着できないという問題が生じた。このような防振リング７０の所定の位置からのずれや、浮き上がりや、脱落が生じると、外装缶８４内での電極群のガタツキが生じ、場合によって、内部短絡が発生するという問題が生じた。
【００１０】
また、上述のように渦巻状電極群を作製した後、正極８１あるいは負極８２の端部に円板状集電体８１ｂ，８２ｂを溶接した場合、円板状集電体８１ｂ，８２ｂの溶接位置にばらつきが生じることがある。このような溶接ばらつきが生じても、以後の製造工程において防振リング７０が所定の位置からずれたり、浮き上がったり、あるいは脱落したりして、外装缶８４内に挿入された電極群の上部あるいは外装缶８４と電極群との間に防振リング７０を安定して装着できなくなるという上述と同様な問題も生じた。
【００１１】
そこで、本発明は上記した問題を解決するためになされたものであって、防振リングの所定の位置からのずれや、浮き上がりや、脱落が生じるのを防止して、防振リングを安定して装着できるようにし、電極群の外装缶内でのガタツキや内部短絡が発生しない円筒型蓄電池を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の円筒型蓄電池は、正極と負極とセパレータとからなる渦巻状電極群の上端外周部に防振リングが装着されている。そして、上記目的を達成するため、防振リングは電極群の上端面に対して水平となるリング状の平面部と、該平面部に対して垂直の上下方向の外周部に当該平面部に一体的に形成された円筒状部とからなり、リング状の平面部が電極群の上端部と正、負極のいずれか一方の電極に溶接された円板状集電体との間に嵌挿されいるとともに、リング状の平面部より下部に位置する下部円筒状部は外装缶と電極群の外周部との間に装着され、リング状の平面部より上部に位置する上部円筒状部は集電体の外周部より上部に外装缶の内周面に沿って延出して配置されている。
【００１３】
このように、防振リングのリング状の平面部が電極群の上端部と正、負極のいずれか一方の電極に溶接された円板状集電体との間に嵌挿されいるとともに、リング状の平面部より下部に位置する下部円筒状部は外装缶と電極群の外周部との間に装着されていると、この電極体を外装缶内に挿入しても防振リングが所定の位置からずれたり、浮き上がったり、あるいは脱落したりすることが防止でき、防振リングを外装缶と電極群との間に安定して装着することが可能となる。この場合、リング状の平面部より上部に位置する上部円筒状部は集電体の外周部より上部に外装缶の内周面に沿って延出して配置されているので、この集電体が外装缶として内部短絡が生じることはない。
【００１４】
そして、上述のような構成となる円筒型蓄電池を製造するためには、正極と負極とセパレータとからなる渦巻状電極群を形成する電極群形成工程と、電極群の上端面に対して水平となるリング状の平面部と、該平面部に対して垂直の上下方向の外周部に当該平面部に一体的に形成された円筒状部とからなる防振リングの平面部を当該電極群の上端部に位置するとともに円筒状部の下部を当該電極群の外周部に位置するように配置する防振リング配置工程と、上端部に防振リングの平面部が配置された電極群の正、負極のいずれか一方の電極に円板状集電体を溶接する集電体溶接工程とを備えるようにすればよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明においては、電極群の上端面に平面部が位置するとともに、下部円筒状部が電極群の外周部に位置するように防振リングを電極群に装着されているので、円板状集電体が電極群の端部に溶接された電極体を外装缶内に挿入しても防振リングが所定の位置からずれたり、浮き上がったり、あるいは脱落したりすることが防止でき、防振リングを外装缶と電極群との間に安定して装着できようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の防振リングを模式的に示す図であり、図１（ａ）は、この防振リングを上から見た状態を模式的に示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’断面を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の円筒型蓄電池を模式的に示す断面図である。
【図３】従来例の防振リングを模式的に示す図であり、図３（ａ）は、この防振リングを上から見た状態を模式的に示す平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ’断面を模式的に示す断面図である。
【図４】従来例の円筒型蓄電池を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
ついで、本発明の円筒型蓄電池をニッケル−水素蓄電池に適用した場合の一実施の形態を以下に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものでなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
【００１８】
１．防振リング
本発明の防振リング１０は、図１に示すように、リング状の平面部１１と、このリング状の平面部１１に対して垂直の上下方向に外周部より延出して形成された円筒状部１２とからなり、これらのリング状の平面部１１と円筒状部１２とが一体的に形成されたものである。そして、防振リング１０は、ポリプロピレン、ポリエチレン、フッ素樹脂などのある程度の柔軟性と耐アルカリ性を有する合成樹脂の成形体で構成されており、例えば、平面部１１の幅は３ｍｍで、厚みは１ｍｍとなり、円筒状部１２の高さは５ｍｍで、厚みは１ｍｍとなるように形成されている。
【００１９】
この場合、後述するように、リング状の平面部１１は電極群の上端面に対して水平方向に配置され、かつ正極２０から露出した芯体２１に溶接された円板状集電体２２との間に嵌挿されることとなる。一方、円筒状部１２においては、リング状の平面部１１より下部の円筒状部１２ａは外装缶５０と電極群の外周部との間に装着され、リング状の平面部１１より上部の円筒状部１２ｂは集電体２２の外周部より上部に外装缶５０の内周面に沿って延出して配置されることとなる。
【００２０】
２．ニッケル−水素蓄電池
（１）正極
正極２０は、多孔性ニッケル焼結基板に所定量の水酸化ニッケルを主体とする正極活物質が充填されて形成されたものである。ついで、このようなニッケル正極２０の作製例の一例を以下に説明する。まず、多孔度が約８５％の多孔性ニッケル焼結基板を比重が１．７５の硝酸ニッケルと硝酸コバルトの混合水溶液に浸漬して、多孔性ニッケル焼結基板の細孔内にニッケル塩およびコバルト塩を保持させる。この後、この多孔性ニッケル焼結基板を２５質量％の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液中に浸漬して、ニッケル塩およびコバルト塩をそれぞれ水酸化ニッケルおよび水酸化コバルトに転換させる。
【００２１】
ついで、充分に水洗してアルカリ溶液を除去した後、乾燥を行って、多孔性ニッケル焼結基板の細孔内に水酸化ニッケルを主成分とする活物質を充填する。このような活物質充填操作を所定回数（例えば６回）繰り返して、多孔性焼結基板の細孔内に水酸化ニッケルを主体とする活物質の充填密度が２．５ｇ／ｃｍ3になるように充填する。この後、室温で乾燥させた後、所定の寸法に切断して正極２０を作製する。なお、この正極２０においては、その上端部に多孔性ニッケル焼結基板の芯体が露出した芯体露出部２１が形成されていて、この芯体露出部２１が後述する正極集電体２２に溶接されるようになされている。
【００２２】
（２）負極
負極３０は、多孔性基板（パンチングメタル）からなる導電性芯体３１の表面に負極活物質となる水素吸蔵合金粉末を含有する負極合剤層が形成されたものである。負極合剤層は水素吸蔵合金粉末を含有する水素吸蔵合金スラリーを導電性芯体３１の表面に塗布することにより形成されいる。なお、上述のような負極３０の作製例の一例を説明すると以下のようになる。まず、水素吸蔵合金粉末（なお、水素吸蔵合金としては、電気化学的に水素を吸蔵・放出できるものであれば何でもよい）と、この水素吸蔵合金粉末１００質量部に対して、０．１質量％のＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）と水（あるいは純水）とからなる水溶性結着剤に、熱可塑性エラストマーとしてのスチレンブタジエンラテックス（ＳＢＲ）と、炭素系導電剤としてのケッチェンブラックとを添加する。この後、これらを混合し、混練して水素吸蔵合金スラリーを作製する。
【００２３】
ついで、ニッケルメッキを施した軟鋼材製の多孔性基板（パンチングメタル）からなる導電性芯体３１を用意し、この導電性芯体３１に、所定の充填密度（例えば、５．０ｇ／ｃｍ3）となるように水素吸蔵合金スラリーを塗布し、乾燥させた後、所定の厚みになるように圧延する。これにより、導電性芯体３１の両面に水素吸蔵合金スラリーが塗布された負極合剤層１２が形成されることとなる。乾燥後、所定の厚みになるように圧延し、所定の寸法になるように切断して負極３０を作製する。なお、この負極３０においては、その下端部に導電性芯体３１が露出した芯体露出部３１が形成されていて、この芯体露出部３１が後述する負極集電体３２に溶接されるようになされている。
【００２４】
（３）ニッケル−水素蓄電池
ついで、上述のような構成となる防振リング１０と、正極２０と、負極３０とを用いてニッケル−水素蓄電池を作製する例について、以下に説明する。まず、上述のような構成となる正極２０と負極３０とを用意し、スルフォン化処理された不織布からなるセパレータ４０がこれらの電極間に介在させて積層体とする。この後、積層体を渦巻状に巻回して渦巻状電極群を作製する。なお、このようにして作製された渦巻状電極群の下部には負極３０の芯体露出部３１が露出しており、その上部には正極２０の芯体露出部２１が露出している。
【００２５】
ついで、電極群の上端面に平面部１１が位置するとともに、下部円筒状部１２ａが電極群の外周部に位置するように防振リング１０を渦巻状電極群に装着させる。この後、この電極群の下端面に露出する３０の芯体露出部３１に負極集電体３２を溶接するとともに、上端面に露出する正極２０の芯体露出部２１に正極集電体２２を溶接して電極体とする。これにより、図２に示すように、電極群の上端面と正極集電体２２との間に防振リング１０の平面部１１が嵌挿され、電極群の外周部に下部円筒状部１２ａが配置され、上部円筒状部１２ｂは正極集電体２２の外周部より上部に延出して配置されることとなる。
【００２６】
ついで、得られた電極体を鉄にニッケルメッ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）５０内に収納した後、負極集電体３２を外装缶５０の内底面に溶接する。一方、正極集電体２２より延出する集電リード部２３を正極端子を兼ねるとともに外周部に絶縁ガスケット５３が装着された封口体６０の蓋体６１の底部に溶接する。なお、封口体６０には蓋体６１と正極キャップ６２が設けられていて、この蓋体６１と正極キャップ６２内に所定の圧力になると変形する弁体６３とスプリング６４よりなる圧力弁が配置されている。
【００２７】
ついで、外装缶５０の上部外周部に環状溝部５１を形成した後、この外装缶５０内に３０質量％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液からなるアルカリ電解液を電池容量（Ａｈ）当り２．５ｇ（２．５ｇ／Ａｈ）となるように注液する。この後、外装缶５０の上部に形成された環状溝部５１の上に封口体６０の外周部に装着された絶縁ガスケット５３を載置する。この後、外装缶５０の開口端縁５２をかしめることにより、図２に示すようなニッケル−水素蓄電池１００が作製されることとなる。
【００２８】
ここで、上述のように防振リング１０の平面部１１を正極集電体２２と電極群の上端との間に介挿させたニッケル−水素蓄電池１００を作製するに際して、防振リングの装着不良が発生数を求めると、防振リング１０の装着不良が発生したものを発見することがなかった。
【００２９】
これは、本発明のニッケル−水素蓄電池１００においては、電極群の上端面に平面部１１が位置するとともに、下部円筒状部１２ａが電極群の外周部に位置するように防振リング１０を電極群に装着させた後、渦巻状電極群の上端面に露出する正極２０の芯体露出部２１に正極集電体２２を溶接して電極体としている。このため、この電極体を外装缶５０内に挿入しても防振リング１０が所定の位置からずれたり、浮き上がったり、あるいは脱落したりすることが防止でき、防振リング１０を外装缶５０と電極群との間に安定して装着できたためと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
なお、上述した実施形態においては、本発明の円筒型蓄電池をニッケル−水素蓄電池に適用する例について説明したが、本発明の円筒型蓄電池はニッケル−水素蓄電池に限らず、ニッケル−カドミウム蓄電池などの他のアルカリ蓄電池や、防振リングを用いる他の蓄電池に適用できることは勿論である。
【符号の説明】
【００３１】
１０…防振リング、１１…リング状平面部、１２…円筒状部、１２ａ…下部円筒状部、１２ｂ…上部円筒状部、２０…正極、２１…正極芯体の露出部、２２…正極集電体、２３…集電リード部、３０…負極、３１…負極芯体の露出部、３２…負極集電体、４０…セパレータ、５０…外装缶、５１…環状溝部、５２…開口端縁、５３…絶縁ガスケット、６０…封口体、６１…封口板、６２…正極キャップ、６３…弁板、６４…スプリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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