(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と負極板との間にセパレータを介在させ、正極板と負極板はそれぞれの芯材を極板幅方向に互いに反対側に突出させた状態で渦巻状に巻回して極板群を作製する工程と、極板群における一方の芯材突出部に一方の集電体を溶接する工程と、他方の集電体における極板群の中空円筒部に対向する部分と周縁部との間の領域内の複数箇所に下方に突出する周囲のプロジェクションと、この周囲のプロジェクションよりも高さの低い中央のプロジェクションを同集電体における中空円筒部に対向する部分に作製する工程と、極板群における他方の芯材突出部に他方の集電体の上面を溶接する工程と、極板群を金属ケース内に収容する工程と、他方の集電体の複数のプロジェクションと金属ケースを溶接する工程と、電解液を金属ケース内に注入する工程と、入出力端子を兼ねたキャップを備えた封口体によって金属ケースの上部を金属ケースと電気的に絶縁された状態で密閉する工程とを備え、他方の集電体の複数のプロジェクションと金属ケースを溶接する工程において、極板群と金属ケースを加圧して密着させ、極板群の中空円筒部に挿入した溶接電極棒と金属ケースの底面に接触配置した溶接電極を用いて抵抗溶接することを特徴とする円筒形電池の製造方法。
【請求項２】
正極板と負極板との間にセパレータを介在させ、正極板と負極板はそれぞれの芯材を極板幅方向に互いに反対側に突出させた状態で渦巻状に巻回して極板群を作製する工程と、極板群における一方の芯材突出部に一方の集電体を溶接する工程と、他方の集電体における極板群の中空円筒部に対向する部分と周縁部との間の領域内の複数箇所に下方に突出する周囲のプロジェクションと、同集電体における中空円筒部に対向する部分に中央のプロジェクションを作製する工程と、極板群における他方の芯材突出部に他方の集電体の上面を溶接する工程と、極板群を金属ケース内に収容する工程と、他方の集電体の複数のプロジェクションと金属ケースを溶接する工程と、電解液を金属ケース内に注入する工程と、入出力端子を兼ねたキャップを備えた封口体によって金属ケースの上部を金属ケースと電気的に絶縁された状態で密閉する工程とを備え、他方の集電体の複数のプロジェクションと金属ケースを溶接する工程において、極板群と金属ケースを加圧して密着させ、極板群の中空円筒部に挿入した溶接電極棒と金属ケースの底面における周囲のプロジェクションに対応する箇所に接触配置するリング状の溶接電極を用いて抵抗溶接することを特徴とする円筒形電池の製造方法。
【請求項３】
正極板と負極板との間にセパレータを介在させ、正極板と負極板はそれぞれの芯材を極板幅方向に互いに反対側に突出させた状態で渦巻状に巻回して極板群を作製する工程と、極板群における一方の芯材突出部に一方の集電体を溶接する工程と、極板群における他方の芯材突出部に他方の集電体を溶接する工程と、金属ケースの底面における極板群の中空円筒部に対向する部分と周縁部との間の領域内の複数箇所に内側に向けて突出する周囲のプロジェクションと、この周囲のプロジェクションよりも高さの低い中央のプロジェクションを同底面における中空円筒部に対応する部分に作製する工程と、極板群を金属ケース内に収容する工程と、他方の集電体と金属ケースの複数のプロジェクションとを溶接する工程と、電解液を金属ケース内に注入する工程と、入出力端子を兼ねたキャップを備えた封口体によって金属ケースの上部を金属ケースと電気的に絶縁された状態で密閉する工程とを備え、他方の集電体と金属ケースの複数のプロジェクションとを溶接する工程において、極板群と金属ケースを加圧して密着させ、極板群の中空円筒部に挿入した溶接電極棒と金属ケースの底面に接触配置した溶接電極を用いて抵抗溶接することを特徴とする円筒形電池の製造方法。
【請求項４】
正極板と負極板との間にセパレータを介在させ、正極板と負極板はそれぞれの芯材を極板幅方向に互いに反対側に突出させた状態で渦巻状に巻回して極板群を作製する工程と、極板群における一方の芯材突出部に一方の集電体を溶接する工程と、極板群における他方の芯材突出部に他方の集電体を溶接する工程と、金属ケースの底面における極板群の中空円筒部に対向する部分と周縁部との間の領域内の複数箇所に内側に向けて突出する周囲のプロジェクションと、同底面における中空円筒部に対応する部分に中央のプロジェクションを作製する工程と、極板群を金属ケース内に収容する工程と、他方の集電体と金属ケースの複数のプロジェクションとを溶接する工程と、電解液を金属ケース内に注入する工程と、入出力端子を兼ねたキャップを備えた封口体によって金属ケースの上部を金属ケースと電気的に絶縁された状態で密閉する工程とを備え、他方の集電体と金属ケースの複数のプロジェクションとを溶接する工程において、極板群と金属ケースを加圧して密着させ、極板群の中空円筒部に挿入した溶接電極棒と金属ケースの底面における周囲のプロジェクションに対応する箇所に接触配置するリング状の溶接電極を用いて抵抗溶接することを特徴とする円筒形電池の製造方法。
【請求項５】
帯状の正極板と負極板との間にセパレータを介在させかつ正極板と負極板のそれぞれの芯材を極板幅方向に互いに反対側に突出させた状態で渦巻状に巻回して極板群を構成し、極板群における一方の芯材突出部に一方の集電体を溶接接合し、複数のプロジェクションが下面に突出形成された他方の集電体の上面を極板群における他方の芯材突出部に溶接し、両集電体が接合された極板群を他方の集電体を下方にして収容し、他方の集電体の複数のプロジェクションを金属ケースの内底面に溶接し、金属ケース内に電解液を注入し、金属ケースとは電気的に絶縁されるとともに上方に入出力端子を兼ね備えたキャップを有する封口体にて金属ケースの上部を密封して構成した円筒形電池において、
他方の集電体に形成された複数のプロジェクションは、極板群の中空円筒部に対向する部分と周縁部との間の領域内に配置された複数の周囲のプロジェクションと、この複数の周囲のプロジェクションよりも高さが低く、中空円筒部に対向する部分に配置された中央のプロジェクションからなることを特徴とする円筒形電池。
【請求項６】
帯状の正極板と負極板との間にセパレータを介在させかつ正極板と負極板のそれぞれの芯材を極板幅方向に互いに反対側に突出させた状態で渦巻状に巻回して極板群を構成し、極板群における一方の芯材突出部に一方の集電体を溶接接合し、他方の集電体を極板群における他方の芯材突出部に溶接接合し、内側に向けて突出形成された複数のプロジェクションを底面に有する金属ケースに両集電体が接合された極板群を収容してそのプロジェクションを収容された極板群の下方側の集電体に溶接接合し、金属ケース内に電解液を注入し、金属ケースとは電気的に絶縁されるとともに上方に入出力端子を兼ね備えたキャップを有する封口体にて金属ケースの上部を密封して構成した円筒形電池において、
金属ケースの底面に形成された複数のプロジェクションは、極板群の中空円筒部に対向する部分と周縁部との間の領域内に配置された複数の周囲のプロジェクションと、この周囲のプロジェクションよりも高さが低く、中空円筒部に対向する部分に配置された中央のプロジェクションからなることを特徴とする円筒形電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、渦巻き状に巻回した極板群を備えた円筒形電池とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
円筒形電池には種々あるが、ニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池などが代表的である。これらの円筒形電池は、信頼性が高く、メンテナンスも容易であることから、携帯電話やノートパソコン用の電源などの各種用途に幅広く使用されている。また、近年では、電動アシスト自転車、芝刈機、さらに電気自動車などの電源として、大電流放電に適した円筒形電池の開発が要望されている。
【０００３】
このような大電流用の円筒形電池は、帯状の正極板と負極板とを隔離用のセパレータを介在させて重ね合わせ、全体を渦巻き状に巻回して極板群を構成し、この極板群を金属製の電池ケースに収納して構成されている。また、大電流の出入力に適した集電構造としては、極板群の上端面から突出している正極板の端縁部分に正極集電体が複数個所で溶接され、極板群の下端面から突出している負極板の端縁部分に負極集電体が複数個所で溶接されている。また、正極集電体は中央部に透孔が形成され、負極集電体２１は、図１２に示すように、中央部に舌片状接続片２２が切り出し形成され、これらの正極と負極の集電体を溶接された極板群が負極集電体を下にして金属ケース内に収納されている。正極集電体は接続リードを介して封口板に接続され、負極集電体と金属ケースとは、正極集電体の透孔及び極板群の中空円筒部を通して溶接電極棒を挿入し、この溶接電極棒と金属ケースの底面に接触配置した溶接電極との間で負極集電体の舌片状接続片２２と金属ケースの内面を挟圧した状態で溶接電流を流して抵抗溶接されている。
【０００４】
また、負極集電体の中央部に下方に突出する接触凹部を形成し、金属ケースの底面に内側に突出する溶接用突起を形成し、これら溶接用突起と接触凹部下面とを接触させることで、両者間のスポット溶接を良好に行えるようにしたものも知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２０００−１０６１６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の構成では、金属ケースと負極集電体が１点の溶接箇所のみで接続されているため、金属ケースと集電体の間の接続抵抗が高いという問題がある。例えば、１００Ａのような大電流で放電すると、金属ケースと負極集電体の溶接部の抵抗が高いため電池の電圧が急激に低下してしまうという問題がある。また、図１２のような集電体の舌片状接続片２２を金属ケースに溶接した場合、舌片状接続片２２自体の通電抵抗が大きく、大電流を流した場合に舌片状接続片２２が溶融破断してしまう恐れがあるという問題もある。さらに、特許文献１のように、金属ケースの底面中央の溶接用突起と負極集電体を溶接した場合、電池過充電状態などで電池内圧が上昇して金属ケースの底面が膨れると、それに伴って負極集電体も同様に変形することになり、負極板との溶接部が剥がれ、電池の抵抗が上昇する恐れがあるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、金属ケースと集電体の接続抵抗が低く、大電流放電時に電圧が低下するのを抑制でき、電池内圧上昇時にも集電体の変形を抑制できて集電体と安定した接続状態を確保できる円筒形電池とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の円筒形電池の製造方法は、正極板と負極板との間にセパレータを介在させ、正極板と負極板はそれぞれの芯材を極板幅方向に互いに反対側に突出させた状態で渦巻状に巻回して極板群を作製する工程と、極板群における一方の芯材突出部に一方の集電体を溶接する工程と、他方の集電体における極板群の中空円筒部に対向する部分と周縁部との間の領域内の複数箇所に下方に突出する周囲のプロジェクションと、この周囲のプロジェクションよりも高さの低い中央のプロジェクションを同集電体における中空円筒部に対向する部分に作製する工程と、極板群における他方の芯材突出部に他方の集電体の上面を溶接する工程と、極板群を金属ケース内に収容する工程と、他方の集電体の複数のプロジェクションと金属ケースを溶接する工程と、電解液を金属ケース内に注入する工程と、入出力端子を兼ねたキャップを備えた封口体によって金属ケースの上部を金属ケースと電気的に絶縁された状態で密閉する工程とを備え、他方の集電体の複数のプロジェクションと金属ケースを溶接する工程において、極板群と金属ケースを加圧して密着させ、極板群の中空円筒部に挿入した溶接電極棒と金属ケースの底面に接触配置した溶接電極を用いて抵抗溶接するものである。
【０００８】
この構成によると、溶接の初期段階においては周囲のプロジェクションと金属ケースの底面との間で溶接電流が流れて周囲のプロジェクションの先端部がある程度溶接されるとともにその高さが溶融により低くなり、中央のプロジェクションの高さと同じ高さになった時点で全てのプロジェクションにほぼ均等に溶接電流が流れ、全てのプロジェクションと金属ケースの底面が均等に溶接される。その結果、極板群に溶接された他方の集電体と金属ケースとが、他方の集電体における極板群の中空円筒部に対向する部分と周縁部の間の領域内に突設した周囲のプロジェクションと、中空円筒部に対向する部分に配置された中央のプロジェクションとからなる複数箇所で接続することで接続抵抗を低くでき、それだけ電池の内部抵抗を小さくできて大電流放電時に接続部が溶断したり、電圧降下を来す恐れを無くすことができ、電池の高率充放電が可能となる円筒形電池を製造することができる。また、金属ケース底面と他方の集電体とが複数箇所の溶接にて一体的に結合されるので、剛性を高かめて電池内圧上昇時にも金属ケース底面及び集電体の変形を抑制することができ、安定した接続状態を確保することができ、電池性能を安定的に保持することができる円筒形電池を製造することができる。
【０００９】
また、周囲のプロジェクションと中央のプロジェクションの高さを同じとする場合であっても、リング状の溶接電極を用いることで周囲のプロジェクションが先に抵抗溶接され、次いで中央のプロジェクションが抵抗溶接されることから、結果として全てのプロジェクションを均等に抵抗溶接することができ、上記と同様の作用効果を奏することができる。
【００１０】
また、本発明の他の円筒形電池の製造方法は、正極板と負極板との間にセパレータを介在させ、正極板と負極板はそれぞれの芯材を極板幅方向に互いに反対側に突出させた状態で渦巻状に巻回して極板群を作製する工程と、極板群における一方の芯材突出部に一方の集電体を溶接する工程と、極板群における他方の芯材突出部に他方の集電体を溶接する工程と、金属ケースの底面における極板群の中空円筒部に対向する部分と周縁部との間の領域内の複数箇所に内側に向けて突出する周囲のプロジェクションと、この周囲のプロジェクションよりも高さの低い中央のプロジェクションを同底面における中空円筒部に対応する部分に作製する工程と、極板群を金属ケース内に収容する工程と、他方の集電体と金属ケースの複数のプロジェクションとを溶接する工程と、電解液を金属ケース内に注入する工程と、入出力端子を兼ねたキャップを備えた封口体によって金属ケースの上部を金属ケースと電気的に絶縁された状態で密閉する工程とを備え、他方の集電体と金属ケースの複数のプロジェクションとを溶接する工程において、極板群と金属ケースを加圧して密着させ、極板群の中空円筒部に挿入した溶接電極棒と金属ケースの底面に接触配置した溶接電極を用いて抵抗溶接するものである。
【００１１】
このように周囲と中央のプロジェクションを、他方の集電体に代えて金属ケースの底面側に突設した場合でも、上記と同様の溶接が成されることから、同様の作用効果を奏することができる。
【００１２】
また、周囲のプロジェクションと中央のプロジェクションの高さを同じとする場合であっても、上記と同様にリング状の溶接電極を用いることで周囲のプロジェクションが先に抵抗溶接され、次いで中央のプロジェクションが抵抗溶接されることから、結果として全てのプロジェクションを均等に抵抗溶接することができ、上記と同様の作用効果を奏することができる。
【００１３】
本発明の円筒形電池は、帯状の正極板と負極板との間にセパレータを介在させかつ正極板と負極板のそれぞれの芯材を極板幅方向に互いに反対側に突出させた状態で渦巻状に巻回して極板群を構成し、極板群における一方の芯材突出部に一方の集電体を溶接接合し、複数のプロジェクションが下面に突出された他方の集電体の上面を極板群における他方の芯材突出部に溶接し、両集電体が接合された極板群を他方の集電体を下方にして収容し、他方の集電体の複数のプロジェクションを金属ケースの内底面に溶接し、金属ケース内に電解液を注入し、金属ケースとは電気的に絶縁されるとともに上方に入出力端子を兼ね備えたキャップを有する封口体にて金属ケースの上部を密封して構成されたものであり、他方の集電体の複数のプロジェクションは、極板群の中空円筒部に対向する部分と周縁部との間の領域内に配置された複数の周囲のプロジェクションと、この複数の周囲のプロジェクションよりも高さが低く、中空円筒部に対向する部分に配置された中央のプロジェクションからなることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の別の円筒形電池は、帯状の正極板と負極板との間にセパレータを介在させかつ正極板と負極板のそれぞれの芯材を極板幅方向に互いに反対側に突出させた状態で渦巻状に巻回して極板群を構成し、極板群における一方の芯材突出部に一方の集電体を溶接接合し、他方の集電体を極板群における他方の芯材突出部に溶接接合し、内側に向けて突出された複数のプロジェクションを底面に有する金属ケースに両集電体が接合された極板群を収容してそのプロジェクションを収容された極板群の下方側の集電体に溶接接合し、金属ケース内に電解液を注入し、金属ケースとは電気的に絶縁されるとともに上方に入出力端子を兼ね備えたキャップを有する封口体にて金属ケースの上部を密封して構成されたものであり、金属ケースの底面の複数のプロジェクションは、極板群の中空円筒部に対向する部分と周縁部との間の領域内に配置された複数の周囲のプロジェクションと、この周囲のプロジェクションよりも高さが低く、中空円筒部に対向する部分に配置された中央のプロジェクションからなることを特徴とするものである。
【００１５】
上記のような構成によると、溶接の初期段階においては周囲のプロジェクションと金属ケースの底面との間で溶接電流が流れて周囲のプロジェクションの先端部がある程度溶接されるとともにその高さが溶融により低くなり、中央のプロジェクションの高さと同じ高さになった時点で全てのプロジェクションにほぼ均等に溶接電流が流れ、全てのプロジェクションと金属ケースの底面が均等に溶接され、極板群に溶接された他方の集電体と金属ケースとが、他方の集電体における極板群の中空円筒部に対向する部分と周縁部の間の領域内に突設した周囲のプロジェクションと、中空円筒部に対向する部分に配置された中央のプロジェクションとからなる複数箇所で溶接接続される。その結果、接続抵抗が低くなり、それだけ電池の内部抵抗が小さくなるので大電流放電時に接続部が溶断したり、電圧降下を来す恐れが無くなることから、電池の高率充放電が可能となる円筒形電池を提供することができる。また、金属ケース底面と他方の集電体とが複数箇所の溶接接合にて一体的に結合されるので、剛性が高かまり電池内圧上昇時にも金属ケース底面及び集電体の変形が抑制され、安定した接続状態を確保することができ、電池性能を安定的に保持することができる円筒形電池を提供することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の円筒形電池によれば、極板群に溶接された他方の集電体と金属ケースとを、極板群の中空円筒部に対向する部分と周縁部の間の領域内の複数箇所に突設したプロジェクションを介して溶接して接続しているので、複数箇所で接続されることで接続抵抗を低くでき、それだけ電池の内部抵抗を小さくできて大電流放電時に接続部が溶断したり、電圧降下を来す恐れを無くすことができ、電池の高効率充放電が可能となり、また電池ケース底面と他方の集電体とが複数箇所の溶接にて一体的に結合されるので、金属ケースの耐圧強度が向上し、電池内圧上昇時にも金属ケース底面及び集電体の変形を抑制でき、安定した接続状態を確保することができ、電池性能を安定的に保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の円筒形電池の実施形態について、図１〜図１０を参照して説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態の円筒形電池とその製造方法について、図１〜図７を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態における円筒形電池の模式断面図である。図１において、円筒形電池の極板群５は、帯状の正極板１と帯状の負極板２の間に帯状のセパレータ６を介在させた状態でこれらを渦巻き状に巻回して構成されている。正極板１はその上側縁から上方に芯材３が突出され、負極板２は下側縁から下方に芯材４が突出されている。極板群５の上方へ突出した正極板１の芯材３の突出部には正極集電体１０が溶接され、極板群５の下方へ突出した負極板２の芯材４の突出部に負極集電体１１が溶接されている。
【００２２】
これらの集電体１０、１１が溶接された極板群５は負極の入出力端子を兼ねた金属ケース７の内部に収容されている。金属ケース７の上端の開口部は、金属ケース７と電気的に絶縁されかつ上方に正極端子を兼ねたキャップを備えた封口体９にて封口されている。封口体９と正極集電体１０は接続リード８によって接続されている。負極集電体１１と金属ケース７は、負極集電体１１の下面に突設された複数のプロジェクション１２を金属ケース７の内底面に溶接することで接続されている。
【００２３】
図２は負極集電体１１の斜視図、図３は負極集電体１１の横断面図である。図２、図３において、負極集電体１１の中心部と周縁部との間の領域内に複数（図示例では４点）のプロジェクション１２ａ（１２）が突設され、中心部に１点のプロジェクション１２ｂ（１２）が突設されている。プロジェクション１２ａは、同心円上に等間隔（図示例では９０度間隔）に配設されている。また、金属ケース７の内底面に溶接する前には、中心部のプロジェクション１２ｂの高さは、同心円状に配置されたプロジェクション１２ａの高さよりも低く設定されている。この高さの差ｄは、例えば１００〜５００μｍ程度に設定される。
【００２４】
なお、図２において、１６は負極集電体１１に放射状に形成された複数（図示例では４つ）のスリット１１ａの両側縁から上方に突出されたバーリング部である。このバーリング部１６を極板群５における負極板２の芯材４の突出部に喰い込ませた状態で溶接することで、負極板２と負極集電体１１を低抵抗で接続することができる。
【００２５】
次に、以上の構成の円筒形電池の製造工程について説明する。まず、上記のように極板群５を作製する。次に、極板群５における正極板１の芯材３の突出部に正極集電体１０を溶接する。また、負極集電体１１における極板群５の中空円筒部５ａに対向する中央部と周縁部との間の領域内の複数箇所に下方に突出するプロジェクション１２ａを作製し、中央部にプロジェクション１２ｂを作製し、この負極集電体１１の上面を極板群５における負極板２の芯材４の突出部に溶接する。次に、極板群５を金属ケース７内に収容し、負極集電体１１のプロジェクション１２ａ、１２ｂと金属ケース７の底面とを溶接する。次に、電解液を金属ケース７内に注入し、入出力端子を兼ねたキャップを備えた封口体９によって金属ケース７の上部を金属ケース７と電気的に絶縁された状態で密閉することで、円筒形電池が製造される。
【００２６】
上記負極集電体１１のプロジェクション１２ａ、１２ｂを金属ケース７の底面とを溶接する工程について、図４を参照して詳しく説明する。図４において、群加圧機１４によって極板群５を所要の加圧力で加圧し、金属ケース７の底面に密着させる。また、正極集電体１０の中央部に形成された透孔及び極板群５の中空円筒部５ａを通して溶接電極棒１３ａを挿入し、その先端を負極集電体１１の中央部に圧接させる。また、金属ケース７の底面に溶接電極１３ｂを接触配置する。この状態で、溶接電極棒１３ａと溶接電極１３ｂの間に溶接電流を流すことで、負極集電体１１の複数のプロジェクション１２ａ、１２ｂが金属ケース７の内底面に同時に抵抗溶接される。
【００２７】
この溶接に際して、溶接電極棒１３ａの直下に位置し、加圧力が直接作用するとともに溶接電流が集中し易い中央部のプロジェクション１２ｂの高さ寸法が、周囲の複数のプロジェクション１２ａよりも低く設定されているので、溶接初期においては周囲の複数のプロジェクション１２ａと金属ケース７の底面との間で先行して溶接電流が流れることになり、これらのプロジェクション１２ａの先端部が溶融してある程度溶接され、その結果通電抵抗が小さくなるとともにその高さが低くなる。その後、これらのプロジェクション１２ａの高さが中央部のプロジェクション１２ｂと同じ高さとなった時点で、全てのプロジェクション１２ａ、１２ｂにほぼ均等に溶接電流が流れることになる。かくして、中央部のプロジェクション１２ｂにのみ溶接電流が集中して周囲の複数のプロジェクション１２ａでの溶接が不十分になるというような恐れがなく、すべてのプロジェクション１２ａ、１２ｂと金属ケース７の底面を均等に溶接することができる。なお、このような作用が確実に得られるように、周囲の複数のプロジェクション１２ａは、その先端が比較的容易に溶融して高さが低くなるように先細状に形成しておくのが好ましい。
【００２８】
また、図５に示すように、金属ケース７の底面に接触配置する溶接電極として、金属ケース７の底面にリング状に接触する溶接電極１３ｃを用いることもできる。このような溶接電極１３ｃを用いると、溶接電極棒１３ａと溶接電極１３ｂの間でプロジェクション１２ｂと金属ケース７の底面が直接挟圧されることで溶接電流が集中するのを避けることができ、各プロジェクション１２ａ、１２ｂをより均一に金属ケース７の底面に溶接することができる。なお、この溶接電極１３ｃを用いる場合には、中央部のプロジェクション１２ｂの高さ寸法を特に低くしなくても、すべてのプロジェクション１２ａ、１２ｂにほぼ均等に溶接電流が流れて各プロジェクション１２ａ、１２ｂがある程度均一に溶接出来る。
【００２９】
以上の説明では、負極集電体１１として、図２に示すように、中央部にプロジェクション１２ｂを設けた例を示したが、図６に示すように、中央部と周縁部との間の領域内に配置した複数のプロジェクション１２ａのみを設け、中央部のプロジェクション１２ｂを省略した構成とすることもできる。なお、図６では、負極集電体１１のスリット１１ａが３方向に形成されており、それに対応してプロジェクション１２ａも１２０度間隔で３つ設けられている。
【００３０】
この場合の負極集電体１１のプロジェクション１２ａと金属ケース７の底面の溶接工程では、図７に示すように、群加圧機１４によって極板群５を所要の加圧力で加圧し、金属ケース７の底面に密着させ、正極集電体１０の中央部に形成された透孔及び極板群５の中空円筒部５ａを通して溶接電極棒１３ａを挿入し、その先端を負極集電体１１の中央部に圧接させ、金属ケース７の底面に平面状に接する溶接電極１３ｂを接触配置する。この状態で、溶接電極棒１３ａと溶接電極１３ｂの間に溶接電流を流すことで、負極集電体１１の複数のプロジェクション１２ａが金属ケース７の内底面に同時に抵抗溶接される。
【００３１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態の円筒形電池とその製造方法について、図８〜図１０を参照して説明する。なお、上記第１の実施形態と同一の構成要素については同一参照符号を付して説明を省略し、主として相違点についてのみ説明する。
【００３２】
上記第１の実施形態では、負極集電体１１の下面にプロジェクション１２ａ、１２ｂを突設し、このプロジェクション１２ａ、１２ｂを介して金属ケース７の内底面に溶接するようにしたが、本実施形態では、金属ケース７の内底面上にプロジェクション１５（１５ａ、１５ｂ）を突設し、負極集電体１１の平面状の下面に溶接するようにしている。
【００３３】
図８において、金属ケース７の底面において、極板群５の中空円筒部５ａに対向する部分と周縁部との間の領域内に複数のプロジェクション１５ａが上方に突出形成され、極板群５の中空円筒部５ａに対向する部分に１つのプロジェクション１５ｂが上方に突出形成されている。複数のプロジェクション１５ａは、同心円上に等間隔に配設されている。また、負極集電体１１の下面に溶接する前には、中心部のプロジェクション１５ｂの高さは、同心円状に配置されたプロジェクション１５ａの高さよりも低く設定されている。その高さの差は、例えば１００〜５００μｍ程度に設定される。
【００３４】
上記金属ケース７の底面のプロジェクション１５ａ、１５ｂを負極集電体１１と溶接する工程について、図９を参照して説明する。図９において、群加圧機１４によって極板群５を所要の加圧力で加圧し、金属ケース７の底面に密着させる。また、正極集電体１０の中央部に形成された透孔及び極板群５の中空円筒部５ａを通して溶接電極棒１３ａを挿入し、その先端を負極集電体１１の中央部に圧接させる。また、金属ケース７の底面に溶接電極１３ｂを接触配置する。この状態で、溶接電極棒１３ａと溶接電極１３ｂの間に溶接電流を流すことで、金属ケース７の底面の複数のプロジェクション１５ａ、１５ｂが負極集電体１１の下面に同時に抵抗溶接される。
【００３５】
この溶接に際して、溶接電極棒１３ａの直下に位置し、加圧力が直接作用するとともに溶接電流が集中し易い中央部のプロジェクション１５ｂの高さ寸法が、周囲の複数のプロジェクション１５ａよりも低く設定されて負極集電体１１との間に隙間が形成されているので、溶接初期においては周囲の複数のプロジェクション１５ａと負極集電体１１との間で先行して溶接電流が流れることになり、これらのプロジェクション１５ａの先端部が溶融してある程度溶接され、その結果通電抵抗が小さくなるとともにその高さが低くなる。その後、これらのプロジェクション１５ａの高さが中央部のプロジェクション１５ｂと同じ高さとなった時点で、全てのプロジェクション１５ａ、１５ｂにほぼ均等に溶接電流が流れることになる。かくして、中央部のプロジェクション１５ｂにのみ溶接電流が集中して周囲の複数のプロジェクション１５ａでの溶接が不十分になるというような恐れがなく、すべてのプロジェクション１５ａ、１５ｂと負極集電体１１を均等に溶接することができる。なお、このような作用が確実に得られるように、周囲の複数のプロジェクション１５ａは、その先端が比較的容易に溶融して高さが低くなるように先細状に形成しておくのが好ましい。
【００３６】
図８、図９の例では、金属ケース７の底面の中央部にプロジェクション１５ｂを設けているが、図１０に示すように、中央部と周縁部との間の領域内に配置した複数のプロジェクション１５ａのみを設け、中央部のプロジェクション１５ｂを省略した構成とすることもできる。この場合の金属ケース７の底面のプロジェクション１５ａと負極集電体１１の溶接工程では、図１０に示すように、群加圧機１４によって極板群５を所要の加圧力で加圧し、金属ケース７の底面に密着させ、正極集電体１０の中央部に形成された透孔及び極板群５の中空円筒部５ａを通して溶接電極棒１３ａを挿入し、その先端を負極集電体１１の中央部に圧接させ、金属ケース７の底面に平面状に接する溶接電極１３ｂを接触配置する。この状態で、溶接電極棒１３ａと溶接電極１３ｂの間に溶接電流を流すことで、負極集電体１１と金属ケース７の内底面の複数のプロジェクション１５ａが同時に抵抗溶接される。
【００３７】
また、図示は省略するが、図９に示す溶接工程において、第１の実施形態における図５の例と同様に、金属ケース７の底面に接触配置する溶接電極として、金属ケース７の底面にリング状に接触する溶接電極１３ｃを用いることもでき、そうすることで同様の作用効果を奏することができる。
【実施例】
【００３８】
次に、本発明の具体例を示す。本発明の円筒形電池Ａは直径３３ｍｍ、高さ６１ｍｍ、公称容量６０００ｍＡｈのニッケル水素蓄電池であり、以下にその構成と製造方法を詳しく説明する。
【００３９】
帯状の厚さ０．５ｍｍの焼結式ニッケル正極板と、厚さ０．３ｍｍの水素吸蔵合金負極板とを用い、かつそれぞれ幅方向に互いに反対側の側縁に芯材を露出させている。これら正極板と負極板の間にセパレータを介在させるとともに、正極板と負極板の露出した芯材がそれぞれ上下に１．５ｍｍずれて突出するように配置し、これら正極板と負極板全体を渦巻状に巻回させ直径３０ｍｍ、高さ５０ｍｍの電極群を構成した。
【００４０】
上記の電極群上端面の露出芯材部に、矩形で対角の長さ２７mm、厚み４００μｍの正極集電体を溶接し、電極群下端面の露出芯材部には、円形で直径２７mm、厚み４００μｍ、中心部に高さ３００μｍの１点のプロジェクションＸと中心部から１５ｍｍの同心円上に等間隔に配置した高さ５００μｍの４点のプロジェクションＹを有する負極集電体を溶接した。
【００４１】
この電極群を金属ケースに挿入し、群加圧機によって電極群と金属ケースを２００Ｎの力で押さえることで負極集電体の５点のプロジェクションと金属ケースは密着し、正極集電体の中央透孔部に１本の溶接電極棒を通し、金属ケースの下に配置した溶接電極の間に４ｋＡの溶接電流を印加することによって負極集電体のプロジェクション５点を電池金属ケースの内底面に溶接した。なお、溶接時の電流をプロジェクション５点に均一に流す為には、中心のプロジェクションＹの高さはプロジェクションＸの高さよりも低いことが望ましい。
【００４２】
本実施例においては、群加圧機の加圧力が５０Ｎ以下の加圧条件下で溶接した場合、プロジェクションと金属ケースとの密着が完全ではなく５点のプロジェクションの内、数点が溶接されない可能性があった。また、４００Ｎ以上の場合、電極群の芯材突出部が折れ曲がり、正極と負極が短絡する恐れがあった。また、１ｋＡ以下の電流で溶接すると、数点のプロジェクションが溶接されない可能性があり、逆に６ｋＡ以上の場合、溶接部からチリが飛び、電池短絡の要因となった。
【００４３】
次に、所定量のアルカリ電解液を正極集電体の中央透孔部から金属ケース内に注入した後、正極集電体に設けた接続リードの先端を正極端子となる封口体に溶接し、封口体で金属ケースの開口部を密閉して本発明の円筒形電池Ａを作製した。
【００４４】
円筒形電池Ａと比較のために負極集電体にプロジェクションがない円筒形電池Ｂを作製した。
【００４５】
円筒形電池Ａ、Ｂを用いて内部抵抗を測定し、比較を行った。室温（２５℃) で２Ａの電流値で電池電圧が０. ９Ｖになるまで放電させた後、６Ａの電流値で３０分充電した。ついで、１時間休止させた後、２５Ａの電流値で２０秒間放電させ、１０秒目の電池電圧を測定した。ついで、放電させた容量分を充電した後、同様に、５０Ａ、７５Ａ、１００Ａの電流値で２０秒間放電させ、１０秒後の電池電圧をそれぞれ測定した。このようにして得られた１０秒後の電池電圧を縦軸とし、各電流値を横軸としてＩ（電流）−Ｖ（電圧）特性における直線の傾きを求め，その結果を図１１に示す。
【００４６】
図１１から明らかなように、比較例の円筒形電池Ｂの直線の傾き( 内部抵抗) が大きいのに対して、本発明の円筒形電池Ａの傾きは小さいことがわかる。それぞれの電池の内部抵抗は、２. ９ｍΩ、２. ６ｍΩとなり、本発明の円筒形電池Ａの内部抵抗が０. ３ｍΩ小さいことが分かる。これは、負極集電体と金属ケースの接合面積が大きいことと、負極集電体から金属ケース( 負極端子) まで電流が流れる経路が短いため内部抵抗が低減し、高効率放電が可能となったと考える。
【００４７】
また、電池内圧と金属ケースの底膨れの結果を表１に示す。表１から明らかなように、電池Ａは電池Ｂに比べ、内圧に対する金属ケースの底膨れ量は半分であり、２倍の金属ケース耐圧が得られた。これは、電池Ａの金属ケースの底が５点のプロジェクションによって負極集電体と一体化し、金属ケースの底厚を厚くした場合に耐圧性が向上する効果と同じような効果が得られたと考える。
【００４８】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の円筒形電池は、負極集電体と金属ケースを、負極集電体における極板群の中空円筒部に対向する中央部と周縁部の間の領域に配置した複数のプロジェクションを介して抵抗溶接することで、接続抵抗を低くでき、それだけ電池の内部抵抗を小さくできて大電流放電に強く、また金属ケースの耐圧強度を向上できるので、特に大電流放電用の円筒形電池に有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る円筒形蓄電池の縦断面図
【図２】同実施形態の負極集電体の斜視図
【図３】同実施形態の負極集電体の横断面図
【図４】同実施形態における金属ケースと負極集電体の抵抗溶接工程の縦断面図
【図５】同実施形態における金属ケースと負極集電体の別の抵抗溶接工程の縦断面図
【図６】同実施形態の他の負極集電体の斜視図
【図７】同実施形態における金属ケースと他の負極集電体の抵抗溶接工程の縦断面図
【図８】本発明の第２の実施形態に係る円筒形蓄電池の縦断面図
【図９】同実施形態における金属ケースと負極集電体の抵抗溶接工程の縦断面図
【図１０】同実施形態における他の金属ケースと負極集電体の抵抗溶接工程の縦断面図
【図１１】Ｉ（電流）−Ｖ（電圧）特性を示す図
【図１２】従来例の円筒形蓄電池における負極集電体の斜視図
【符号の説明】
【００５１】
１  正極板
２  負極板
３  正極板の芯材
４  負極板の芯材
５  極板群
５ａ  中空円筒部
６  セパレータ
７  金属ケース
９  封口体
１０  正極集電体
１１  負極集電体
１２、１２ａ、１２ｂ  プロジェクション
１３ａ    溶接電極棒
１３ｂ  溶接電極
１３ｃ  溶接電極
１４  群加圧機
１５、１５ａ、１５ｂ  プロジェクション
【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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