(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と負極板の間にセパレータを配して積層し、これを渦巻き状に巻回した極板群を備え、この極板群を外ケースに収納し、この外ケースの両端を蓋を用いて密閉した巻回型電池であって、前記極板群の両端面から正極、負極のそれぞれにリード板を突出させ、このリード板と集電板とが溶接されており、前記集電板の蓋側にスペーサを備え、前記蓋を貫通しかつ気密構造を保持し蓋と絶縁されている端子部と、前記端子部と係合しかつ前記蓋と係合固着されている絶縁体を有することを特徴とする巻回型電池。
【請求項２】
集電板を溶接した極板群を単電池の外ケースの中に絶縁保持して挿入し、前記極板群はスペーサによって挟持されていることを特徴とする請求項１記載の巻回型電池。
【請求項３】
外ケースの一方の端部には、内側に向けてほぼ直角に折り曲げたエッジ部を設け、このエッジ部の内面に蓋を内接させることを特徴とする請求項１記載の巻回型電池。
【請求項４】
端子部と絶縁体との間にＯリングを介し、前記絶縁体と蓋との間にＯリングを介在させることを特徴とする請求項１記載の巻回型電池。
【請求項５】
スペーサと絶縁体を一体化させることを特徴とする請求項１記載の巻回型電池。
【請求項６】
極板群の中心には中空の芯材を備え、この芯材の両端には端子部が嵌合されていることを特徴とする請求項１記載の巻回型電池。
【請求項７】
芯材と端子部の間に絶縁材を介在させたことを特徴とする請求項６記載の巻回型電池。
【請求項８】
端子部に穴部を設け、この穴部に温度検出素子を装填されていることを特徴とする請求項１記載の巻回型電池。
【請求項９】
正極および負極の端子部に設けられたねじ部の外径或いは前記ねじ部の付け根の形状が異なることを特徴とする請求項１記載の巻回型電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート状に作成した正、負極板の間にセパレータを配して渦巻き状に積層した電池、特にその集電構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に円筒型電池またはそれに類する形状の電池は、その内部において正極板、負極板およびセパレータを積層して、これを巻回したものが挿入されている巻回型電池が多い。
【０００３】
従来の巻回型電池の構造は、図１５に示すように、互いに対向する正、負極板１、２とセパレータ３を重ね、前記両極板の各縁部５に複数個のタブ３９を適当な間隔で固着し、これらを渦巻き状に積層した極板群４の各極板から出ている正、負極用のそれぞれのタブ３９を一束ないし二束にまとめて一体とし、この束ねたタブ３９を端子１１の決められた位置の平坦部４０に揃えて溶接し、接続していた。このため、この極板群の両側には空間４１がある。
【０００４】
一方、単電池の出力端子部１１は、接続ターミナルを固定するためのねじ部４２があり、単電池の両側にある蓋２０の中央部から気密構造で貫通し、外に向けて突出させ、蓋２０に対し圧接して取りつけられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような、巻回型電池の構造では、正、負極用のそれぞれのタブを一束ないし二束にまとめて一体となし、この一体に束ねたタブを決められた位置に揃えたとき、タブ同志が位置ズレしたり、外周部のタブは抵抗が大きくなったりしていた。また、タブを整形して束にするため、束になったタブと端子位置とが揃わないことが多く、組立工法が複雑で、きわめて難しい作業となっていた。
【０００６】
一方、極板群の外周部はセパレータと極板の間で軸方向に滑りやすく、極板群と蓋との間にある空間部に向かって崩れやすい構造となっていた。また、単電池の端子部のねじ部にターミナルを嵌着して締め付けた際、端子部は締め付け力に抗しきれず、蓋との間でスリップして回動を起こすことがあった。
【０００７】
本発明は、このような従来の課題を解決するもので、極板から端子までの接続経路を、簡単にして確実で安定した構造の単電池を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、渦巻き状に巻回した極板群の両端面から正極、負極のそれぞれにリード板を突出させ、このリード板と集電板とが溶接されており、かつ集電板の蓋側にスペーサを備えた構成とすることにより、タブや端子との位置関係揃えるための調整をしながら、複雑な組立て作業を行う必要がなく、リード板の端側面に端子部と接続された集電板を溶接することにより、極板から端子に至る接続経路を、簡単にして確実で安定した構造の単電池が実現できる。
【０００９】
また、集電板を溶接した極板群を単電池の外ケースの中に絶縁保持して挿入し、前記極板群はスペーサによって挟持されている構成や、外ケースの両端開口部を密封する蓋と、この蓋を貫通しかつ気密構造を保持し蓋と絶縁されている端子部と、この端子部と係合しかつ前記蓋と係合固着されている絶縁体を有する構成により、極板群の崩れやすい外周部にスペーサを介在させて外ケースの中に納め、該外ケースの両端の開口部を密封する蓋の内面で挟持させることにより、極板群を外ケース内に安定保持することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１〜４に示すように、互いに対向するシート状に作成した正極板１、負極板２の間にセパレータ３を配して渦巻き状に積層した極板群４において、このシート状に作成した正、負極板１，２の相反対する縁部５に連続または断続したリード板６を該縁部５より張り出して固着し、該リード板６の両端側７，８が前記極板１，２とともに巻き重ねたときにできる端側面９，１０上に、単電池の出力用の正、負極端子１１，１２と接続された集電板１３を当接して溶接し、極板から端子に至る接続経路を構築している。前記した正、負極板１、２の間にセパレータ３を配して、これを渦巻き状に丸め込むための中空の芯材２２と該芯材２２の両端に向けて相互に挿嵌する突起部２３、２４を前記端子部１１，１２より形成し、該突起部２３，２４は前記芯材２２の両端との間に絶縁するキャップ２５を介して挿着している。
【００１２】
タブに代わるほぼ連続したリード板を極板の縁部に張り出して固着し、そのリード板の端側面が平滑になるように揃えて巻き、この端側面に、端子と接続された集電板を溶接することにより、極板から端子に至る接続経路を、簡単にして確実で安定した構造の単電池を実現させている。
【００１３】
なお、本実施例ではリード板を固着しているが、極板を構成している集電体の一部が極板群の縁部から張り出して、タブの代わりになっていても同様の作用効果を奏することができる。
【００１４】
次に図５に示すように、前記した端子部１１，１２の外郭２８を四角にカットし、この各カット面を平面２９にしてこの一部に前記した集電板１３の切り起こし部３０をスポット溶接する。
【００１５】
図６は、前記した集電板１３を溶接した極板群４を単電池の外ケース１４の中に絶縁保持して挿入し、該集電板１３の両側にはスペーサＡ １５およびスペーサＢ １６を介在させ、前記外ケース１４の両端１７の開口部１９を密封する蓋２０の内面で挟持させる。この実施例では、該蓋２０の密封手段は、前記外ケース１４の両端１７の周囲へ蓋２０の外周を溶接して密封固着する。小型タイプの単電池では、外ケースと蓋の間にパッキンやシール材を介在させて、互いに加締めて密封固着させることもできる。また、中心の端子部１１の密閉については、端子部１１とスペーサＢ １６の間にＯリング２６を挿入し、さらにスペーサＢ １６と蓋２０の間にもＯリング２７を介在させて、それぞれを密封させている。
【００１６】
前記した図６および図７に示すように、単電池外ケース１４の両端１７の開口部１９を密封する蓋２０と、該蓋２０に貫通し気密構造にて絶縁保持する端子部１１と、該端子部１１の外郭２８を四角にカットした平面２９と絶縁体１６の中央裏面ボス１８と嵌合し、該絶縁体１６は前記蓋２０と係合固着している。なお、前記スペーサＢ １６と該絶縁体１６は、本実施例では一体化させている。
【００１７】
次に図８に示すように、前記外ケース１４の一方の端部１７を内側に向けてほぼ直角に折り曲げたエッジ部１７ａを設け、該エッジ部１７ａの内面に前記外ケース１４の両端開口部１９を密封する蓋２０を内設させている。
【００１８】
次に図７、８に示したように、前記蓋２０は、前記端子部１１を貫通させて、該蓋２０との間にスペーサＢ １６を介在させ、かつ、このスペーサＢ １６の中央ボス３１に歯車状の凹凸３２を設け、またこの凹凸に対応して蓋２０の中心部に同様の歯車状の凹凸３３を配置して係合固着させている。前記した出力用の正、負極端子部１１、１２にターミナル取付用の座部１２ａとターミナル締め付け用ねじ部１２ｂを設け、一方の極のねじ部外径を変えるか或いはねじ部の付け根１２ｃの形状を変え、ターミナルの装着穴形状と対応させて正、負極用ターミナルが取りつけられようにしている。
【００１９】
端側面に、端子と接続された集電板を溶接して、さらにこの集電板の両側から保持するようにスペーサを介在させて外ケースの中に納め、該外ケースの両端の開口部を密封する蓋の内面で挟持させることにより、極板群を外ケース内に安定保持させる。
【００２０】
また、外ケースの一方の端部を内側に向けてほぼ直角に折り曲げたエッジ部を設けているので、極板群を外ケースの他方の開口部から挿入したとき、該エッジ部の内面に当接して位置決めが出来、組立が簡略化できる。
【００２１】
出力用の正、負極端子部のねじ部外径を変えるか或いはねじ部の付け根の形状を変えることによって、ターミナルの装着穴と形状を対応させて置くと、ターミナルの誤接線が防止できる。
【００２２】
次に図９、１０に示すように、蓋２０には単電池の内部圧力を制御し外に解放する安全弁２１を設けている。なお、前記蓋２０のスラスト面はスペーサＢ １６と絶縁板３４との間で挟持されている。さらに絶縁板３４は蓋２０と座金３６およびプッシュナット３５との間に挟持されている。すなわち端子部１１の外郭２８とプッシュナット３５の間でスペーサＢ １６、Ｏリング２７、蓋２０、絶縁板３４、座金３６を締め付け挟持している。
【００２３】
端子部と蓋との間には凹凸を設けて互いに係合固着させ、端子部にターミナルを締め付けるときに加わる回動を防止する。ただし、端子部や蓋はいずれも金属導電体であるため、直接の係合固着では蓋から外ケースを通じて反対側の異極端子部へ電気的に繋がり短絡するので、絶縁体を挟んで係合固着する必要がある。すなわち絶縁体を介して蓋に係合固着する端子部の構造を提供する。
【００２４】
また、開口部の密封構造は、特に端子部と蓋の間を絶縁体を介してＯリングでシールしたことで、極板群の両端に端子部を溶接して、その状況を確認後に外ケースの中へ挿入出来るようにした点で組立作業の信頼性が高められ、また絶縁機能とシール機能を分離して、単電池内部の極板群を支持する十分な強度をこの絶縁体に持たせ、Ｏリングに負担をかけない構造によって耐久的な信頼性が高められた。
【００２５】
図１１、１２に示すように、単電池は、両端にある蓋２０の外面を覆うように側板３７ａ、３７ｂを当接して、さらに前記外ケース１４全体を覆い、側板３７の一部にも係る収縮チューブ３８を被せ、該収縮チューブ３８を加熱して熱収縮させ、外ケース１４や側板３７に密着させて単電池の外面を包み込んでいる。
【００２６】
該収縮チューブ３８の表面には単電池の品名や型式Ｎｏ．注意事項などが印刷表示される。
【００２７】
図１３は、外ケース１４から側板３７ａにかけて、収縮チューブ３８がＬ字形に折れ込み、側板３７ａを蓋２０に収縮固着させている状態を示す。
【００２８】
図１４は、単電池の正、負極端子１１、１２先端中心部を中央に向けて彫り込んだ穴部１１ａを設け、該穴部１１ａに温度検出素子４３を装填している。
【００２９】
単電池の端子先端中心部を中央に向けて彫り込んだ穴部に温度検出素子を装填しているので、単電池内部の温度状況が把握できる。特に端子内部は極板とリード板、集電板を通して接続されているので、温度変化の反応が敏感に反映される。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、リード板と集電板とが溶接されており、かつ集電板の蓋側にスペーサを備えた構成とすることにより、タブや端子との位置関係揃えるための調整をしながら、複雑な組立て作業を行う必要がなく、リード板の端側面に端子部と接続された集電板を溶接することにより、極板から端子に至る接続経路を、簡単にして確実で安定した構造の単電池が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の極板群の構成図
【図２】同極板群の巻回後の断面図
【図３】本発明の極板群と端子部および集電板の部品構成図
【図４】同極板群の部品取付後の一部拡大断面図
【図５】本発明の端子に集電板を溶接した構成図
【図６】本発明の単電池の構成部品図
【図７】本発明の端子とスペーサと蓋の嵌合構成を示す部品構成図
【図８】本発明の単電池の一部拡大断面図
【図９】本発明の単電池の断面図
【図１０】本発明の単電池の一部拡大断面図
【図１１】本発明の単電池の構成部品図
【図１２】本発明の単電池の斜視図
【図１３】同一部拡大断面図。
【図１４】本発明の端子部の一部拡大断面図
【図１５】従来の単電池の一部拡大断面図
【符号の説明】
１  正極板
２  負極板
３  セパレータ
４  極板群
５  縁部
６  リード板
７、８  リード板の両端側
１３  集電板
１４  外ケース
１５  スペーサＡ
１６  絶縁体（スペーサＢ）
２０  蓋
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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