(57)【要約】  【課題】  極板における集電板との接合箇所の配置の均一化を図り、且つ、その接合箇所数の増加を図ることが可能であって、内部抵抗が低く、高効率な電池を提供する。  【解決手段】  電極体の両端面の各々には、正負両集電板が接合されている。この内、正極板に接合される集電板には、正極板の端面との接合を図る接合領域と、この外辺の一部より径方向に延出されたリード領域とから構成されており、その内の接合領域には、複数のバーリングが形成されている。正極板と集電板とは、このバーリングを用いて接合がなされている。  集電板におけるバーリングは、集電板の主面方向において、フランジ形状が環状に設定された環状バーリングと、フランジ形状が線分状に設定された線分状バーリングとを含み、これに加えて、接合領域の内外縁に馬蹄状バーリング、内側馬蹄状バーリングを含み構成されている。  【選択図】  図２
2006032298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と負極板とがセパレータを介して対向配置された電極体が、一方の極板の端辺に集電板が接合された状態で有底筒状の外装体に収納され、前記外装体の開口部が封口蓋によって封口された構成を有する電池であって、
前記集電板は、前記一方の極板の端辺との接合を図る接合領域に、前記集電板の主面方向に対して交差する方向であって、前記電極体に向けて突出するフランジを有するバーリングが形成されており、当該バーリングにより前記端辺との接合がなされ、
前記バーリングは、前記集電板の主面方向において、前記フランジが環状に設定された環状バーリングと、前記フランジが線分状に設定された線分状バーリングとを含み構成されている
ことを特徴とする電池。
【請求項２】
前記集電板の主面方向において、前記接合領域の外縁部分には、前記フランジの一部が集電板の外周で切り欠かれた馬蹄状バーリングが形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記集電板の主面方向において、前記接合領域の中央部分には、透孔が設けられており、当該透孔を臨む縁部には、前記フランジの一部が前記透孔の縁辺で切り欠かれた内側馬蹄状バーリングが形成されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電池。
【請求項４】
前記電極体は、渦巻形状に巻回形成され、その一端面に正極板、他端面に負極板の各端辺が露出された構成を有しており、
前記集電板は、前記接合領域が前記電極体端面の形状に合わせて略円形に形成され、当該接合領域の中心を前記電極体端面の中心に略合致させて接合されており、
前記環状バーリングは、前記接合領域に複数形成されており、前記接合領域の中心に対する同心円上に２箇所以下となる状態に配置されている
ことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の電池。
【請求項５】
前記集電板には、前記接合領域の外辺部分の一部から、当該接合領域の径方向に延出された舌状のリード領域が形成されており、
前記接合領域における線分状バーリングは、前記リード領域の延出方向と同じ方向に設定されている
ことを特徴とする請求項４に記載の電池。
【請求項６】
前記集電板の接合領域には、前記リード領域が延出されたのとは反対側の外辺部分から当該接合領域の中心に向けた径方向にスリットが形成されており、
前記スリットを臨む両縁辺が前記電極体の側に向けて突設加工されることで前記フランジが形成され、これをもって前記線分状バーリングが構成されている
ことを特徴とする請求項５に記載の電池。
【請求項７】
前記集電板は、前記外装体の内部において、前記電極体と封口体との間に配置されており、前記リード領域に形成されたプロジェクションをもって前記封口体に接続されている
ことを特徴とする請求項５または６に記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池に関し、特に集電板における電極体との接合のための構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
ニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池などのアルカリ二次電池、およびリチウムイオン電池などの非水系二次電池は、携帯電話やＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、さらには電動工具などの普及とともに、広く使用されている。例えば、アルカリ二次電池は、円筒型の外装缶に電極体が収納され、外装缶の開口部が封口蓋によって封口された構成を有する。そして、電極体を構成する正極板および負極板には、集電板や集電リードなどが接続され、これらを介して封口蓋や外装缶、あるいは電池端子などに接続されている。
【０００３】
ところで、電動工具などの大電流を取り出す用途に用いる電池では、正負両極板からの集電効率を向上させる目的から、集電リードよりも集電板が用いられるのが一般的である。これは、集電リードを用いた場合には、極板との接続経路が少なく内部抵抗が高くなってしまうのに対して、電極体の端面における極板端辺の複数箇所で接合される集電板を用いることで電池の内部抵抗を小さくすることができるためである。このように用いられる集電板としては、例えば、特許文献１、２などに開示されたものなどが開発されている。これらの特許文献では、電極体における一方の極板の端辺との確実な接合を図るために、接合領域に所謂バーリング加工が施された集電板を用い、バーリング加工によって電極体の側に突出された縁部分（フランジ）をもって極板の端辺に接合する技術が用いられている。
【特許文献１】特開２０００−３３１６６７号公報
【特許文献２】実公昭６１−３４６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１、２を始めとする従来の技術では、集電板と極板との接合箇所の配置が、極板の長手方向に不均一な状態となり、高い効率での電力の入出力を行うことが困難であった。例えば、上記特許文献１に係る集電板では、接合領域の中心から放射線状に延びる状態で４本の線分状バーリングが形成されており、このバーリングを用いて電極板との接合が図られているが、電極体の内周側から外周側に行くに従って周長が長くなるので、極板長手方向における接合箇所ピッチが大きくなる。また、このように十字状にバーリング加工を施すには、製造工程が煩雑なものとなってしまい、さらに、製造工程時における部材の流れ方向に交差する方向にもバーリングを形成しているので、部材の強度低下といった問題も生じる。
【０００５】
上記特許文献２に係る集電板では、接合領域に複数の環状バーリングを形成しており、これらのバーリングを用いて電極板の端辺に接続を図っているが、このように環状バーリングを形成した集電板においては、集電板の機械的強度の確保および電気抵抗の低減といったことなどを考慮して、隣り合う環状バーリングどうしの間隙をある程度確保しておくことが必要である。このため、極板長手方向における集電板との接合箇所の配置は、不均一なものとなってしまう。特に、渦巻状電極体を有する場合においては、その巻回中心に近い側の領域において、接合箇所が存在しないような領域を生じ得る。
【０００６】
また、特許文献２に係る集電板では、環状バーリングを形成する際に、極板との接合箇所の配置についての配慮は十分ではなかった。よって、上記特許文献１、２に係る技術などでは、極板長手方向における集電板との接合箇所の配置が均一でなく、電池における内部抵抗の低減という観点から十分なものではなかった。
本発明は、このような問題を解決しようとなされたものであって、極板における集電板との接合箇所の配置の均一化を図り、且つ、その接合箇所数の増加を図ることが可能であって、内部抵抗が低く、高効率な電池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】
上記目的を達成するために、本発明に係る電池は次の構成を採る。
（１）  本発明に係る電池は、正極板と負極板とがセパレータを介して対向配置された電極体が、一方の極板の端辺に集電板が接合された状態で有底筒状の外装体に収納され、前記外装体の開口部が封口蓋によって封口された構成を有するものであって、構成要素の内の集電板は、一方の極板の端辺との接合を図る接合領域に、集電板の主面方向に対して交差する方向であって、電極体に向けて突出するフランジを有するバーリングが形成されており、当該バーリングにより極板の端辺との接合がなされ、バーリングは、集電板の主面方向において、フランジが環状に設定された環状バーリングと、フランジが線分状に設定された線分状バーリングとを含み構成されていることを特徴とする。ここで、環状バーリングとは、フランジが閉ループとなっているものであり、また、線分状バーリングとは、フランジが開ループとなっているものである。
（２）  上記（１）に係る電池であって、集電板の主面方向において、接合領域の外縁部分には、フランジの一部が集電板の外周で切り欠かれた馬蹄状バーリングが形成されていることを特徴とする。
（３）  上記（１）または（２）に係る電池であって、集電板の主面方向において、接合領域の中央部分には、透孔が設けられており、当該透孔を臨む縁部には、フランジの一部が透孔の縁辺で切り欠かれた内側馬蹄状バーリングが形成されていることを特徴とする。
（４）  上記（１）〜（３）の何れかに係る電池であって、電極体は、渦巻形状に巻回形成され、その一端面に正極板、他端面に負極板の各端辺が露出された構成を有しており、集電板は、その接合領域が電極体端面の形状に合わせて略円形に形成され、当該接合領域の中心を電極体端面の中心に略合致させて接合されており、環状バーリングは、接合領域に複数形成されており、接合領域の中心に対する同心円上に２箇所以下となる状態に配置されていることを特徴とする。
（５）  上記（４）に係る電池であって、集電板には、接合領域の外辺部分の一部から、当該接合領域の径方向に延出された舌状のリード領域が形成されており、接合領域における線分状バーリングは、リード領域の延出方向と同じ方向に設定されていることを特徴とする。
（６）  上記（５）に係る電池であって、集電板の接合領域には、リード領域が延出されたのとは反対側の外辺部分から当該接合領域の中心に向けた径方向にスリットが形成されており、スリットを臨む両縁辺が電極体の側に向けて突設加工されることでフランジが形成され、これをもって線分状バーリングが構成されていることを特徴とする。
（７）  上記（５）または（６）に係る電池であって、集電板は、外装体の内部において、電極体と封口体との間に配置されており、リード領域に形成されたプロジェクションをもって封口体に接続されていることを特徴とする。
【０００８】
なお、本発明に係る電池では、集電板における各バーリングのフランジ先端を鋭利に形成しておくことが、極板の端辺との接合性の観点から望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る電池では、電極体に接続される集電板を、少なくとも環状バーリングと線分状バーリングとの２種類の形態のバーリングを有する構成としているので、この集電板と電極体における一方の極板との接合箇所の均一化を図ることが容易に可能である。即ち、環状バーリングと線分状バーリングとの適切な組み合わせ、および適切な配置をもって極板の長手方向における集電板との接合箇所の配置を均一なものにすることが可能となる。具体的には、線分状バーリングの形成によって極板長手方向に極端に間隔のあいた領域が生じないようになり、線分状バーリングにより形成された接合箇所間に環状バーリングによる接合箇所を設け、これら２種類のバーリングの形成により極板長手方向における接合箇所の均一な配置が可能となる。また、このように接合箇所の配置の均一化により、本発明に係る電池では、極板と集電板との間の電流密度の均一化を図ることが可能となり、内部抵抗を低いものとすることができる。
【００１０】
また、本発明に係る電池では、このように集電板と極板との接合箇所の均一な配置を可能であることから、結果として多くの接合箇所が確保される。
従って、本発明に係る電池では、極板と集電板との間の抵抗を低減することが可能であって、低い内部抵抗を有し、高い効率を有するものとなる。
また、本発明に係る電池では、上記（２）のように、環状バーリングおよび線分状バーリングの他に、その接合領域における外縁部分において、フランジが集電板の外周でその一部が切り欠かれた馬蹄状バーリングを形成しておけば、集電板と極板との接合箇所を増加させることが可能となる。よって、上記（２）に係る電池では、より内部抵抗を低減し、高効率である。
【００１１】
なお、接合領域の中央部分に透孔を有する構成の集電板を用いる場合には、当該透孔を臨む縁部に上記馬蹄状バーリングと同様の構成を有する内側馬蹄状バーリングを形成しておくこともできる。
また、電池に一般的に用いられる電極体は、正極板と負極板とがセパレータを挟んで交互に積層された積層電極体と、帯状の正極板と負極板とをセパレータを挟んで対向配置し、この状態で巻回成形した渦巻状電極体とに分類される。その中で、渦巻状電極体を用いる場合には、集電板における接合領域の形状を渦巻電極体の端面に合わせて略円形としておき、その接合領域と電極体端面の双方の中心が略同一となるように集電板を電極体に配することが望ましい。そして、本発明に係る電池では、上記（４）のように、環状バーリングが同心円上に２箇所以下となるように配置することを特徴とする。
【００１２】
このように環状バーリングを同心円上に３箇所以上配しないという設定により、本発明に係る電池では、集電板と電極との接合箇所の均一な配置が可能となる。即ち、渦巻電極体においては、見かけ上、極板は巻回中心に対して同心円状に配されているように擬制することができる。このとき、仮に集電板における環状バーリングを同心円上に３箇所以上と規定すれば、極板長手方向（電極体周方向）における近接する３箇所に集電板との接合箇所が存在することになる。また、集電板における環状バーリングどうしの間には、電気抵抗および構造的強度の観点からある程度の間隔が必要となり、同心円上に設定された３箇所以上の環状バーリングに対して、他の環状バーリングを離して設定する必要が生ずる。このため、同心円上に３箇所以上の環状バーリングを設定した場合には、結果として、極板長手方向において、集電板との接合箇所の配置が不均一なものとなってしまう。
【００１３】
これに対して、本発明に係る電池では、同心円上に配置される環状バーリングを２箇所以下に設定しているので、上述のような接合箇所の配置の不均一を生ずることがなく、内部抵抗の低減を図ることができ、高効率なものとすることが可能となる。
なお、同心円上に配置される環状バーリングの箇所数は、均一な配置という観点から、可能な限り１箇所とすることが望ましいが、集電板における接合領域の中心線に対して線対称、あるいは、接合領域の中心に対して点対称とすることで、同心円上に配される環状バーリングを２箇所としても、極板長手方向における接合箇所の均一な配置を実現することは実質的に可能である。このように線対称あるいは点対称に環状バーリングを配置することで、集電板の設計を容易にすることが可能となり、結果的に製造コストの上昇を抑えることが可能となる。
【００１４】
また、本発明に係る電池では、上記構造を採用する集電板を正極側に用いてもよいし、逆に負極側に用いてもよい。何れの場合にあっても、上述の効果を得ることが可能である。
なお、本発明に係る電池において、環状バーリングとは、集電板の主面方向におけるフランジ形状が円形であっても長円形であってもよいし、線分状バーリングとは、集電板の主面方向におけるフランジ形状が直線であっても波型等の曲線であってもよい。また、馬蹄状バーリングでは、フランジの形状において、その一部に切り欠き部分を有していれば足りるものであって、切り欠きの比率などについては、任意に設定ができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下では、本発明を実施するための最良の形態について、円筒型電池（以下では、単に「電池」と記載する。）１を一例に、図面を参酌しながら説明する。なお、以下で示す形態は、あくまでも一例を示すものであって、本発明はこれに限定を受けるものではない。
（電池１の全体構成）
本形態に係る電池１の全体的な構成について、図１を用いて説明する。
【００１６】
図１に示すように、正極板１２１、負極板１２２およびセパレータ１２３から構成される電極体１２が、外装体１１に収納され、封口体１３をもって外装体１１の開口部が封口された構成を有している。封口体１３は、外装体１１の一部に形成された溝部１１ａの棚上に載置され、ガスケット１４が介挿された状態で外装体１１の開口縁端１１ｂがカシメ加工され固定されている。
【００１７】
外装体１１は、ニッケルメッキが施された鋼鈑を主材料とした有底円筒状体である。
電極体１２は、正極板１２１と負極板１２２とがセパレータ１２３を挟んだ状態で対向配置され、この状態をもって巻回加工された渦巻状の形態を有する。ここで、正極板１２１は、例えば、パンチングメタルから構成された芯体部分の表面にニッケル焼結多孔体を形成した後、化学含浸法をもって水酸化ニッケルを主体とする活物質を充填して作製されたものである。また、負極板１２２は、例えば、パンチングメタルから構成された芯体部分の表面にカドミウム焼結多孔体を形成した後、化学含浸法をもって水酸化カドミウムを主体とする活物質を充填して作製されたものである。
【００１８】
図１に示すように、電極体１２の上方向、即ち封口体１３に向けた方向には、正極板１２１の芯体部分が露出されており、対して、電極体１２の下方向、即ち、外装体１１の底に向けた方向には、負極板１２２の芯体が露出された状態にある。電極体１２における両端面には、正極板１２１の芯体部分の端辺に正極集電板１５が接合され、負極板１２２の芯体部分の端辺に負極集電板１６が接合されている。
【００１９】
正極集電板１５は、短冊状のリード領域１５ａを有し構成されており、リード領域１５ａで封口体１３と接合されている。なお、正極集電板１５の構成については、後述する。
また、負極集電板１６は、図示をしないが、外装体１１の側に向けて凸状に突出するプロジェクションが設けられており、このプロジェクションをもって外装体１１の底面１１ｃとの接合が図られている。なお、負極集電板１６の構成としては、プロジェクションを設ける代わりに、その略中央部分に舌状の溶接部を設けておき、封口体１３の載置を実施する前に、抵抗溶接で溶接部と外装体１１の底面１１ｃとの接合を図るようにしてもよい。
【００２０】
正極集電板１５および負極集電板１６は、ともに金属薄板（例えば、ニッケルメッキが施された鋼鈑であって、厚みが０．２〜０．４ｍｍ程度のもの）が用いられている。
封口体１３は、ともに浅皿状の蓋体１３１とキャップ体１３２とを向かい合わせに配し、その間に構成される空間に弁板１３３およびスプリング１３４を収納して構成されている。そして、電池１の通常時においては、弁板１３３はスプリング１３４によって蓋板１３１に隙間なく押し付けられており、電池１の内圧が規定の値以上に達した場合に、弁板１３３がキャップ体１３２の側に押し上げられて、内部圧力が低減される仕組みになっている。
【００２１】
なお、図１に示すように、正極集電板１５と外装体１１の内側面との間には、絶縁ワッシャ１７が介挿されている、この絶縁ワッシャ１７は、絶縁性の樹脂材料からなり、正極集電板１５と外装体１１の内側面との間の絶縁、および電極体１２の正極板１２１と外装体１１の内側面との間の絶縁を図る機能を有するとともに、電池１の外部から振動が付加された場合に、外装体１１の内部で電極体１２が移動してしまうのを抑制する機能も有する。
【００２２】
また、図１では図示を省略しているが、外装体１１の内方には、電極体１２などとともに電解液が注入されている。
（正極集電板１５の構成）
次に、本形態に係る電池１の構成の内で最も特徴的な部分である正極集電板１５の構成について、図２および図３を用いて説明する。
【００２３】
図２に示すように、電極体１２におけるＺ方向上側の端面には、正極板１２１の芯体部分が露出されており、また、Ｚ方向下側の端面には、負極板１２２の芯体部分が露出されている。この内、電極体１２の上側端面には、正極集電板１５が抵抗溶接によって接合され、下側端面には、負極集電板１６がこれも抵抗溶接によって接合されている。
図２に示すように、正極集電板１５は、大きく分けて封口体１３との接合を図るリード領域１５ａと、電極体１２との接合を図る接合領域１５ｂとから構成されている。この内、接合領域１５ｂは、ＸＹ面方向において、略円板形状をしており、リード領域１５ａは、その縁辺の一部よりＸ方向に向けて延出された短冊状の領域である。
【００２４】
リード領域１５ａの主面には、Ｚ方向下向きに凹み、Ｘ方向に延伸する凹部分１５１が形成されている。このリード領域１５ａは、電極体１２に正極集電体１５が接合された後、外装体１１に収納される際にはリード領域１５ａと接合領域１５ｂとの境界部分で折り返される。そして、リード領域１５ａの凹部分１５１は、裏返ることになり、封口体１３を載置した際にその頂部が封口体１３の蓋体１３１に接触することになる。また、リード領域１５ａにおける凹部分１５１が形成された部分よりもＸ方向右上方向に平坦部分１５７が形成されている。
【００２５】
接合領域１５ｂの主面には、４種類の形態のバーリング１５２〜１５５が形成されている。
先ず、接合領域１５ｂの主面には、ＸＹ面をＺ方向に見るときに、その略中央部分に略円形の透孔を有し、Ｚ方向下向きにフランジ１５２ｂ（図３参照。）が突設された環状バーリング１５２が形成されている。環状バーリング１５２におけるフランジ１５２ｂは、正極集電板１５をＺ方向に見るとき、略円形に開口された孔を臨むように形成されており、閉ループであって環状となっている。
【００２６】
次に、接合領域１５ｂの主面における外縁部分には、その外周で円周の一部が切り欠かれ馬蹄状をした馬蹄状バーリング１５３が形成されている。このバーリング１５３においても、開口部を臨む縁にフランジが形成されており、接合領域１５ｂの外周において切り欠かれ開ループとなっている。
また、接合領域１５ｂの主面には、中央部分に形成された透孔からＸ方向に線分状に延び、正極集電板１５のＸ方向端で開状態となった線分状バーリング１５４が形成されている。
【００２７】
さらに、接合領域１５ｂの透孔を臨む縁部には、上記外縁部分に形成された馬蹄状バーリング１５３と同様の構成を有する内側馬蹄状バーリング１５５が形成されている。このバーリング１５５では、透孔の円周でフランジの一部が切り欠かれ、開ループとなっている。
図２に示すように、接合領域１５ｂの主面には、上記バーリング１５２〜１５５などの他に、その外縁の４箇所に位置決め用の切り欠き部１５６が形成されている。この４箇所の切り欠き部１５６は、正極集電板１５を電極体１２に対して配する際に、ＸＹ面方向の位置決めを測るためのガイドの役割を果たす。なお、切り欠き部１５６の開口を臨む縁にもフランジを形成し、正極板１２１との接合に寄与させる構成を採用してもよい。
【００２８】
図３に示すように、本形態に係る電池１が備える正極集電板１５では、接合領域１５ｂにおける主面に、４種類のバーリング１５２〜１５５が形成されているが、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、全て電極体１２に向けて突出されたフランジ１５２ｂ、１５４ｂを有している。なお、馬蹄状バーリング１５３および内側馬蹄状バーリング１５５についても同様の形態でフランジを有するが、環状バーリング１５２に対してループが開状態にあるか閉状態にあるかの創意のみであるので、その詳細な図示を省略している。
【００２９】
図３（ｂ）に示すように、環状バーリング１５２は、円形にあけられた孔１５２ａと、これを臨む縁に形成されたフランジ１５２ｂとから構成されている。上述のように、馬蹄状バーリング１５３および内側馬蹄状バーリング１５５は、フランジの一部が切り欠かれて開ループとなっており、これによってフランジ形状が馬蹄状となっている以外は図３（ｂ）に示す環状バーリング１５２と同様の構成を有している。
【００３０】
図３（ｃ）に示すように、線分状バーリング１５４は、スリットを中心として、これを臨む縁にフランジ１５４ｂが形成された構成を有する。なお、各バーリング１５２〜１５４におけるフランジ１５２ｂ、１５４ｂのＺ方向高さは、例えば、０．３〜０．８（ｍｍ）程度に設定されている。
これらバーリングの形成については、公知のものであるので説明を省略するが、正極板１２１との高い溶接性を確保するために、フランジの先端が鋭利となるように加工されている。
【００３１】
また、正極集電板１５におけるリード領域１５ａに形成された凹部分１５１は、図３（ｄ）に示すように、Ｘ方向に延びる三角溝状のものである。
（封口体１３と正極集電板１５および外装体１１と負極集電板１６の各接合）
上述のような正極集電板１５は、４箇所の切り欠き部１５６を用いて電極体１２における正極板１２１の芯体部分が露出した側の端面に配され、抵抗溶接によって接合される。なお、詳しい説明を省略したが、負極集電板１６についても同様にバーリングを有し、同じように負極板１２２の芯体部分に抵抗溶接される。
【００３２】
正極集電板１５と負極集電板１６とが接合された電極体１２は、外装体１１に収納されるのであるが、その際、正極集電板１５におけるリード領域１５ａは、略１５０〜１８０（°）折り返される。その後、外装体１１の開口部近傍に溝部１１ａを形成し、この溝部１１ａの棚部分に封口体１３を載置する。このときに、外装体１１の内方においては、封口体１３の内側面と正極集電板１５のリード領域１５ａに形成された凹部分１５１の頂部とが点接触または線接触する。なお、封口体１３を載置する際には、これに先だって外装体１１内に所要量の電解液を注入し、さらに正極集電板１５と封口体１３との間に絶縁ワッシャ１７（図１参照）を介挿させておく。
【００３３】
以上のような状態とした後に、封口体１３におけるキャップ体１３２の外表面と、外装体１１の底面１１ｃの間に、所要の圧力を印加しながら溶接電流を流す。これにより、正極集電板１５と封口体１３、および、負極集電板１６と外装体１１は、互いに接合されるに至る。
なお、図２および図３に示すように、本形態に係る電池１に備える正極集電板１５は、リード領域１５ａに平坦部分１５７を有する。この平坦部分１５７は、正極集電板１５と電極体１２との間の接合に上述のような接合方法を採らず、電極体１２を外装体１１に収納した後、先に溶接電極を挿入して負極集電板１６と外装体１１の底面１１ｃとの間の溶接を施し、外装体１１の外部で封口対１３と正極集電板１５とを予め抵抗溶接するという方法も採り得るように設けられたものである。即ち、本形態に係る電池１のように正極集電板１５と封口体１３および負極集電板１６と外装体１１を一度に接合するのではなく、正極集電板１５と封口体１３とを外装体１１の開口部分よりも外側で予め抵抗溶接するのには、リード領域１５ａに延長部分である平坦部分１５７を設けておくことが必要となる。このように、本形態に係る正極集電板１５は、異なる製造方法に対して対応可能な兼用タイプとなっている。
【００３４】
なお、正極集電板１５と封口体１３および負極集電板１６と外装体１１を一度に接合するという方法に限定する場合には、リード領域１５ａにおける平坦部分１５７を省略することが可能となり、軽量化、省スペース化、低コスト化を図ることが可能である。
（正極集電板１５における環状バーリング１５２の配置）
本形態に係る電池１では、正極集電板１５におけるバーリング１５２〜１５５の内、環状バーリング１５２の配置に対して、正極板１２１との接合箇所の均一な配置という観点から最適化処理を実施している。これについて、図４を用いて説明する。
【００３５】
図４に示すように、正極集電板１５の接合領域１５ｂの中心からＸ方向およびＹ方向に対してそれぞれに２本の軸中心線Ｌｎｘ、Ｌｎｙを想定する。そして、接合領域１５ｂの中心、言い換えればＸ軸中心線ＬｎｘとＹ軸中心線Ｌｎｙとの交点をポイントＰ０とする。
このような想定の下において、正極集電板１５における環状バーリング１５２は、Ｘ軸中心線Ｌｎｘを境として、そのＹ軸方向上方のエリア１５ｕと、Ｙ軸方向下方のエリア１５ｌとで、線対称な関係をもって設定されている。即ち、バーリング１５２1は、バーリング１５２11と線対称の関係にあり、バーリング１５２2〜１５２8についてもバーリング１５２12〜１５２18とそれぞれ線対称の関係にある。以下では、図４におけるＸ軸中心線ＬｎｘよりもＹ方向上方についてだけ説明することとする。
【００３６】
図４に示すように、各環状バーリング１５２1〜１５２8の各中心点を、それぞれポイントＰ１〜Ｐ８とし、ポイントＰ０との間の直線距離を各々Ｌ１〜Ｌ８（図では、Ｌ１およびＬ２のみを示している。）とする。このような設定をするとき、正極集電板１５では、環状バーリング１５１1〜１５２8は、それぞれにおけるポイントＰ０との間の直線距離Ｌ１〜Ｌ８が全て相違するように設定されている。
【００３７】
正極集電板１５では、環状バーリング１５２がＸ軸中心線Ｌｎｘに対して線対称に設定されているので、ポイントＰ０を中心として、同心円上に２箇所づつの環状バーリング１５２が設定されていることになる。なお、本形態では、Ｘ軸中心線Ｌｎｘに対して線対称に環状バーリング１５２を設定することとしたが、必ずしも線対称に配置する必要はなく、適宜その配置を設定することができる。ただし、ポイントＰ０を中心とする同心円上に３箇所以上の環状バーリング１５２を配置しないことが望ましい。その理由については、後述する。
【００３８】
また、図４に示すように、正極集電板１５においては、線分状バーリング１５４は、Ｘ方向に抜けて延びて設定されている。このＸ軸方向は、正極集電板１５を製造する上において、原材料となる帯状の鋼鈑をリールに巻き、これを用いてフープ加工する際に、その鋼鈑の流れ方向となるものである。
（電池１の優位性）
本形態に係る電池１が有する正極集電板１５は、その構成面において、次の３つの特徴を有する。
（１）正極集電板１５において、環状バーリング１５２と線分状バーリング１５４とを有し、さらに馬蹄状バーリング１５３も有する構成とした。
（２）正極集電板１５における環状バーリング１５２は、ポイントＰ０を中心とする同心円上に２箇所以下となるような配置構成とした。
（３）正極集電板１５における線分状バーリング１５４は、フープ加工の際のワークの流れ方向であるＸ方向に延びる構成とした。
【００３９】
各々の特徴によって奏される効果について、以下で説明する。
先ず、上記（１）の特徴的構成によって、本形態に係る電池１の正極集電板１５は、電極体１２における正極板１２１において、長手方向に対する接合箇所の分布密度を均一にすることができる。これは、線分状バーリング１５４により電極体１２の径方向における全巻回周の正極板１２１との確実な接合が図られ、環状バーリング１５２により線分状バーリング１５４による接合箇所間に接合箇所を配することができ、これら２種類のバーリング１５２、１５４の組み合わせをもって、正極板１２１の長手方向における接合箇所の配置の均一化を図ることができる。
【００４０】
次に、上記（２）の特徴的構成によって、本形態に係る電池１の正極集電板１５では、上記（１）の特徴によって奏される効果に相乗するように、正極板１２１の長手方向における接合箇所の均一な配置が可能となり、電池１は、内部抵抗が低く、高効率なものとなる。ここで、仮に正極集電板における環状バーリングの配置を同心円上に３箇所以上に設定した場合には、正極板の長手方向における近接する３箇所に正極集電板との接合箇所が存在することになる。また、正極集電板における環状バーリングどうしの間には、電気抵抗および構造的強度の観点からある程度の間隔が必要となり、同心円上に設定された３箇所以上の環状バーリングに対して、他の環状バーリングを離して設定する必要が生ずる。このため、同心円上に３箇所以上の環状バーリングを設定した場合には、結果として、正極板の長手方向において、正極集電板との接合箇所の配置が不均一なものとなってしまう。
【００４１】
これに対して、本形態に係る電池１の正極集電板１５では、上記（２）のような構成を採用しているので、上述のような接合箇所の配置の不均一を生ずることがなく、電池１は、低い内部抵抗で高効率なものとなる。
次に、上記（３）の特徴的構成によって、本形態に係る正極集電板１５は、その製造過程において、フープ加工によって各バーリーング部１５２〜１５４を始めとする加工を施す場合にも、部材の流れ方向に対して交差する方向に線分状バーリング１５４を形成しない構成としているので強度的な低下を招くこともない。また、線分状バーリング１５４は、正極集電板１５の主面方向に対して略９０（°）の角度で立ちあがるフランジ１５４ｂを有しているので、この部分において板材の強度補強という役割も果たすことになる。このことからも、本形態に係る正極集電板１５は、高い構造的強度を有し、高い寸法精度で作製される。よって、このような高い寸法精度を有する正極集電板１５を備えることによって、電池１での不良の低減にも寄与することになる。
【００４２】
従って、本形態に係る電池１では、上記（１）〜（３）のような優位な構成的と口調を有する正極集電板１５を備えるので、正極板１２１の長手方向における正極集電板１５との均一な接合箇所の配置と、接合箇所の増加を図ることが容易であって、低い内部抵抗で、高効率なものである。
さらに、本形態に係る電池１では、正極集電板１５の接合領域１５ｂに上記２種類のバーリング１５２、１５４の他に、馬蹄状バーリング１５３、内側馬蹄状バーリング１５５も形成している。これによって、正極集電板１５と電極体１２の正極板１２１との間の接合箇所数をより多く確保することができ、電池１としての内部抵抗が低減され、高効率となっている。
【００４３】
（優位性の確認実験）
以下では、上述のような優位性を確認するため実施した実験について、図５を用い説明する。図５は、（ａ）が実施例に係る正極集電板５５、（ｂ）が比較例１に係る正極集電板６５、（ｃ）が比較例２に係る正極集電板７５の各平面図である。
（１−１）実施例
実施例に係る正極集電板５５は、上記電池１の正極集電板１５と同じ構成を有している。そして、実施例に係る電池としては、図５（ａ）に示す正極集電板５５を用いてＳＣサイズの円筒型ニッケル−カドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）電池を作製した。この電池の構成についても、上記電池１と同様とした。なお、正極集電板５５における接合領域は、その外径がφ１９．０（ｍｍ）、内径がφ５．５（ｍｍ）、環状バーリング５５２の開口径がφ２．０（ｍｍ）、線分状バーリング５５４のスリット間隔が２．０（ｍｍ）とした。また、各バーリング５５２〜５５５におけるフランジ高さは、０．５５（ｍｍ）とした。
（１−２）比較例１
図５（ｂ）に示すように、比較例１に係る正極集電板６５は、環状バーリング６５２を有している点で上記実施例に係る正極集電板５５と同様であるが、線分状バーリング、馬蹄状バーリング、内側馬蹄状バーリングなどを有しておらず、該当箇所には、抵抗溶接時における無効電流抑制のためのスリット６５５が設けてある点で上記実施例に係る正極集電板５５と異なる。即ち、環状バーリング６５２は、図の拡大部分にも示すように、上記実施例と同様に孔６５２ａを臨むようにフランジ６５２ｂが設けられてバーリングを形成しているが、図の拡大部分に示すように、スリット６５５には、フランジを有していない。
【００４４】
また、本比較例に係る正極集電板６５では、環状バーリング６５２が接合領域の中心に対して、３箇所以上が同心円上となるように設定されている。なお、環状バーリング６５２の形成サイズなどに関しては、上記実施例に係る正極集電板５５と同様である。
本比較例に係る電池は、正極集電板６５を除く他の構成について、実施例に係る電池と同様の構成を有する。
【００４５】
なお、接合領域の外縁部分に存在する半円状の開口は、上記形態に係る正極集電板１５の切り欠き部１５６に対応するものであり、バーリングではない。
（１−３）比較例２
図５（ｃ）に示すように、比較例２に係る正極集電板７５は、４箇所の線分状バーリング７５４を有しているが、環状バーリング、馬蹄状バーリング、内側馬蹄状バーリングを有していない点で上記実施例に係る正極集電板５５と相違する。線分状バーリング７５４の構成については、図の拡大部分に示すように、スリットを臨む両側縁が電極体の側に突出してフランジ７５４ｂを形成して構成されている。本比較例においても、線分状バーリング７５４のフランジ７５４ｂの高さなどは、上記実施例に係る正極集電板５５と同様である。
【００４６】
また、比較例２に係る電池においても、正極集電板７５を除く構成については上記実施例、比較例１と同様である。
なお、接合領域の外縁部分に存在する半円状の開口は、上記比較例１と同様に、上記形態の正極集電板１５の切り欠き部１５６に対応するものである。
（２）評価
上記３種類の電池を用い、次に示すような確認を実施した。
（２−１）正極集電板５５〜７５と正極板との間の接合接点数を確認し、比較例１に係る電池のものを１００とする指数で表１に示す。
（２−２）電池内部抵抗を測定し、測定結果を表１に示す。
（２−３）４０（Ａ）放電時での作動電圧を測定し、測定結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
2006032298.tif 000003
表１に示すように、バーリング溶接接点数については、環状バーリング５５２、馬蹄状バーリング５５３、線分状バーリング５５４を組み合わせて設け、且つ、環状バーリング５５２の配置を上述のように同心円上に２箇所以下となるように設定した実施例に係る正極集電板５５では、正極板との溶接接点数が比較例１のものに比べて２０（％）多くすることができ、また、比較例２のものに比べては６０（％）も多くすることができた。ここで、実施例に係る正極集電板５５の接合箇所数に関わる優位性は、馬蹄状バーリングおよび内側馬蹄状バーリング（図５では、特に符号を付していないが、上記正極集電板１５と同様の構成。）の形成によっても奏されているものである。
【００４８】
また、実施例に係る電池では、その内部抵抗が２．５（ｍΩ）であり、比較例１に係る電池で３．４（ｍΩ）であり、比較例２に係る電池で４．８（ｍΩ）であった。これより、実施例に係る電池では、その内部抵抗を比較例１の電池に比べて３６（％）低減することができ、比較例２の電池に比べて９２（％）低減することができた。
また、表１に示すように、作動電圧についても、実施例に係る電池では、１．０２５（Ｖ）であり、比較例１、２の電池の０．９９９（Ｖ）、０．９８５（Ｖ）などと比べて、０．０２６（Ｖ）、０．０４０（Ｖ）高い値を得ることができた。
【００４９】
以上の結果より、実施例に係る電池では、図５（ａ）に示すような構成を有する正極集電板５５を備えることで、正極集電板５５と正極板との溶接接点数を比較例１、２のものに比べて多くすることが可能となり、内部抵抗の低減に対して効果を奏する。また、これより、実施例に係る電池では、比較例１、２の電池に比べて高い作動電圧を得ることができ、総合的にみて高効率な電池であることが分かる。また、このような特性より、実施例に係る電池は、特に電動工具の電源などとして用いられ、一時に大電流の取り出しがなされるような電池として最適であるといえる。
【００５０】
（変形例）
変形例に係る電池について、図６を用いて説明する。図６は、本変形例に係る電池が備える負極集電板５６を示す平面図である。
本変形例に係る電池は、構成面において、上記電池１に対して、負極集電板５６の構成が主に相違する。以下では、この相違点を中心に説明する。
【００５１】
図６に示すように、負極集電板５６は、概略円形の主面を有し、その中心領域に舌状の接合部５６ａを有している。そして、この接合部５６ａが形成された領域を除き、負極集電板５６の主面には、環状バーリング５６２、馬蹄状バーリング５６３、線分状バーリング５６４が形成されている。これらバーリング５６２〜５６４の各構成については、上記電池１における正極集電板１５の各バーリング１５２〜１５４と同様である。
【００５２】
また、負極集電板５６の主面には、電極体との抵抗溶接時における無効電流の抑制を図るためにスリット５６５も設けられている。さらに、負極集電板５６の外縁部分には、上記正極集電板１５と同様に、電極体１２への配置に際しガイドの役割を果たす切り欠き部５６６が形成されている。ここで、切り欠き部５６６を臨む縁にもフランジを形成しておき、負極集電板１２２との接合に寄与させることもできる。
【００５３】
この負極集電板５６を用い、電池を作製する場合には、正極集電板および当該負極集電板５６を電極体に抵抗溶接しておき、これを外装体内に収納した後、電極体の巻回中心部を通して負極集電板５６における接合部５６ａに対して溶接端子を押し付け電流を流すことで外装体の底面との接合を実施する。その後に、外装体の開口部に封口蓋を載置し、正極集電板と封口蓋との間の接合を実施し、最後に外装体の開口縁部をカシメ加工して電池が完成する。
【００５４】
本変形例に係る負極集電板５６を有する電池では、上記正極集電板１５と正極板１２１との接合関係と同様に、負極板との間の接合箇所を均一に配置することが可能であり、また、環状バーリング５６２の最適配置によって接合箇所数を従来の負極集電板を用いた場合に比べて多くすることができる。よって、この負極集電板５６を備える電池では、内部抵抗を低く抑えることが可能となり、より高い作動電圧を得ることが可能となる。
【００５５】
なお、本変形例では、正極集電板の形態については触れなかったが、当然に上記正極集電板１５を用いることも可能であるし、それ以外のものを用いることも可能である。
（その他の事項）
上記実施の形態および変形例では、電池の一例としてＮｉ−Ｃｄ電池を用いて説明したが、勿論これ以外の電池に対しても本発明の技術を適用することが可能である。例えば、ニッケル水素電池などのアルカリ電池や、リチウムイオン電池などの非水電池等に対しても適用が可能であって、同様の効果が得られる。また、電極体１２の構成についても、上記実施の形態および変形例では渦巻状の形態のものを一例としたが、勿論正極板と負極板とがセパレータを介して積層されたスタック体などを採用することも可能である。
【００５６】
また、上記実施の形態および変形例に係る集電板１５、５６における各バーリング１５２〜１５５、５６２〜５６４の配置および箇所数などについては、本発明が構成面において特徴として規定する範囲内で適宜変更が可能である。例えば、環状バーリング１５２、５６２の配置、箇所数などは対象とする電池のサイズ、電極体のサイズなどに対応して最適な設定をすることが可能である。
【００５７】
また、上記実施の形態および変形例などでは、環状バーリング１５２、５６２の開口形状を略円形としたが、形状についてもこれに限定を受けるものではなく、矩形や長円形などとすることも可能である。また、線分状バーリング１５４、５６４についても、必ずしも直線分状にスリットを設ける必要はなく、波型などにすることも可能である。
また、上記実施の形態および変形例の集電板１５、５６では、環状バーリング１５２、５６２および線分状バーリング１５４、５６４の他に、馬蹄状バーリング１５３、５６３、内側馬蹄状バーリング１５５などを設けることとしたが、これは必ずしも設定の必要はない。ただし、極板との間での溶接箇所数の確保という観点からは、設定することが望ましい。
【００５８】
また、上記実施の形態および変形例で用いた各数値および材料についても、その構成面における特徴を明確にするために用いたものであって、本発明はこれに限定を受けるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、特に高効率であって、大電流用途に用いられる電池に対して有効である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本実施の形態に係る電池１の一部断面図である。
【図２】正極集電板１５の構成を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は、正極集電板１５の平面図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、その一部断面図である。
【図４】正極集電板１５における環状バーリング１５２の設定箇所を示す模式平面図である。
【図５】（ａ）は、実施例に係る正極集電板５５を示す平面図であり、（ｂ）および（ｃ）は、比較例１、２に係る正極集電板６５、７５を示す平面図である。
【図６】変形例に係る電池が備える負極集電板５６を示す平面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１．電池
１１．外装体
１２．電極体
１３．封口体
１４．ガスケット
１５、５５．正極集電板
１６、５６．負極集電板
１７．絶縁ワッシャ
１２１．正極板
１２２．負極板
１２３．セパレータ
１５２．環状バーリング
１５３．馬蹄状バーリング
１５４．線分状バーリング
１５５．内側馬蹄状バーリング
１５６．切り欠き部
１５７．平坦部分
【図１】
2006032298.tif 000004
【図２】
2006032298.tif 000005
【図３】
2006032298.tif 000006
【図４】
2006032298.tif 000007
【図５】
2006032298.tif 000008
【図６】
2006032298.tif 000009