(57)【要約】【課題】下部集電体と金属製有底ケースの接続抵抗が高いという問題点を解決し、接続抵抗の小さい大電流放電特性に優れた二次電池を提供することを目的とする。【解決手段】帯状の正極板２１と負極板２２およびセパレータ２６とからなる極板群２５の上端に上部集電体３０を、下端に下部集電体３１を接続し、電解液と共に金属製有底ケース２７に収納し、封口することにより形成される二次電池であって、下部集電体３１の中心部に突起部３２を３点以上有し、この複数の突起部３２を極板群２５と接しないようにし、かつこの突起部３２の少なくとも１つを介して金属製有底ケース２７の底面と下部集電体３１とを電気的に接続した二次電池。【選択図】図１
2008282696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の正極板および負極板とセパレータとを中心部に中空を有する略円筒型に捲回した極板群と、この極板群の上端および下端に接続する上部集電体および下部集電体とを、電解液とともに金属製の有底ケースに収納し、この有底ケースの上部を封口板で封口することにより密閉した二次電池であって、
前記下部集電体の前記中空の面積内に少なくとも３つの突起部を設け、この複数の突起部を前記極板群と接しないように配置し、且つ、この突起部の少なくとも１つを介して前記有底ケースの底面と下部集電体とを電気的に接続した二次電池。
【請求項２】
前記複数の突起部が全て入りうる円の直径の最小値をｒ、前記極板群の中空の直径をＲとして、その比ｒ／Ｒを０．６以上、０．８５以下とした請求項１に記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は渦巻状に捲回した極板群を備えた二次電池に関し、特に車両の駆動電源として用いるアルカリ蓄電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ニッケルカドミウム蓄電池やニッケル水素蓄電池に代表される円筒型アルカリ蓄電池は、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。さらに近年においては電動工具をはじめ、電動補助付き自転車や電気自動車などの電源として、大電流放電に適した円筒型アルカリ蓄電池の開発が要望されている。
【０００３】
円筒型アルカリ蓄電池は、帯状の正極芯材と正極活物質からなる正極板と、負極芯材と負極活物質からなる負極板との間にセパレータを介在させて巻回して極板群を構成し、電解液とともに金属製の有底ケースに収納し、封口することにより構成される。
【０００４】
さらに大電流放電用途に用いられるアルカリ蓄電池では、正極板と負極板の芯材を、それぞれの上端部あるいは下端部が極板群の上下から突出するように巻回し、上端面から突出している正極芯材の露出部分に上部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芯材の露出部分に下部集電体が複数個所で溶接されている。このような集電構造により極板群からの集電性を高めている。
【０００５】
図９は従来の円筒型二次電池の構成例を示した一部切欠き斜視図、図１０は従来の下部集電体の平面図である。図に示したように、帯状の正極板１と負極板２はセパレータ６を介して渦巻状に巻回して極板群５が構成されている。極板群５の下端面から突出している負極芯材４の露出部分と下部集電体１１のバーリング部１３とが複数箇所で溶接され、下部集電体１１は、極板群５とともに金属製の有底ケース７に収納されている。極板群５の上端面から突出している正極芯材３の露出部と複数箇所で溶接された上部集電体１０は接続リード８を介して封口板９に接続され、下部集電体１１と有底ケース７とは、上部集電体１０の中央部に形成された孔部１０ａ及び極板群５の巻き始め側の中空部５ａに溶接電極棒を挿入し、下部集電体１１の突起部１２を介して有底ケース７の底面と抵抗溶接されている。この抵抗溶接は溶接電極棒と有底ケース７の底面に配置した溶接電極との間で下部集電体１１と有底ケース７の底面とを挟圧した状態で溶接される。
【０００６】
しかしながらこのような従来の構成では、下部集電体１１と金属製の有底ケース７が１つの溶接箇所のみで接続されているため、有底ケース７と下部集電体１１の間の接続抵抗が大きくなり、例えば１００Ａのような大電流で放電すると、二次電池の電圧が急激に低下するという問題がある。さらに、二次電池の過充電状態などで二次電池の内圧が上昇して有底ケース７の底面が膨れると、それに伴って下部集電体１１も同様に変形することになり、下部集電体１１との溶接箇所が剥がれ、有底ケース７と下部集電体１１の間の接続抵抗が大きくなる恐れがある。
【０００７】
このような課題を解決する手段として、下部集電体の中央部に１つの突起部を配置し、さらにその外周部にも複数の突起部を配置して複数箇所で接続する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１００９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような下部集電体の中央部および外周部に複数の突起部を設けて有底ケースと接続する方法では、溶接電流の大部分が中央部の突起部に集中するため、外周部の接続に関して溶接強度にばらつきが生じるといった問題点があった。また、下部集電体の外周部に電流が流れなかった場合、下部集電体の中央部に溶接電流が過度に集中し、この中央部で穴あきが発生するといった問題点があった。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、下部集電体と金属製の有底ケースの底面とを溶接する際の有底ケースの底面の穴あきを防止し、接続抵抗の小さい大電流放電特性に優れた二次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】
【００１０】
上記の課題を解決するために本発明は、帯状の正極板および負極板とセパレータとを中心部に中空を有する略円筒型に捲回した極板群と、この極板群の上端および下端に接続する上部集電体および下部集電体とを、電解液とともに金属製の有底ケースに収納し、この有底ケースの上部を封口板で封口することにより密閉した二次電池であって、前記下部集電体の前記中空の面積内に少なくとも３つの突起部を設け、この複数の突起部を前記極板群と接しないように配置し、且つ、この突起部の少なくとも１つを介して前記有底ケースの底面と下部集電体とを電気的に接続したことを特徴としている。
【００１１】
この構成により、極板群が有底ケース内で傾いている場合や下部集電体と有底ケースを抵抗溶接するための電極棒が斜めに挿入された場合においても突起部が３つ以上あれば、極板群の重心が定まり極板群が傾くことなく安定して挿入され、また少なくとも１つの突起部は確実に溶接され電気的な接続が確保される。また３つの突起部が確実に溶接された場合、接続抵抗を小さくすることが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、下部集電体と金属製の有底ケースの底面とを溶接する際、有底ケースの底面の穴あきを発生させることなく、下部集電体と金属製の有底ケースとの接続抵抗が小さい大電流放電に優れた二次電池が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明の円筒型二次電池の構成例を示した一部切欠き斜視図である。、図２は本発明の一実施例を示した下部集電体の斜視図、図３はその平面図、図４、図５、図６は本発明の他の実施例を示した平面図である。図７は金属製有底ケース２７と下部集電体３１の溶接工程における電極群２５と下部集電体３１、溶接電極棒３５の位置関係を示した縦断面図である。また図８は図７の溶接工程における下部集電体３１と溶接電極棒３５の位置関係を示した平面図である。
【００１４】
本発明の形態においては、帯状の正極芯材２３に正極活物質を塗布した正極板２１および負極芯材２４に負極活物質を塗布した負極板２２とセパレータ２６とを、中心部に中空２５ａを有する略円筒型に捲回した極板群２５と、この極板群２５の上端および下端に接続する孔部３０ａを有する上部集電体３０および切り欠き部３３ａとその両側の縁部に突出させたバーリング部３３を有する下部集電体３１とを、電解液とともに金属製の有底ケース２７に収納し、絶縁板３４を載置した上で、接続リード２８を介して上部集電体３０と封口板２９とを溶接後、この有底ケース２７の開口部を封口板２９で封口して密閉した二次電池であって、下部集電体３１の中空２５ａの面積内に少なくとも３つの突起部３２を設け、この複数の突起部３２を極板群２５と接しないようにし、且つ、この突起部３２の少なくとも１つを介して有底ケース２７の底面と下部集電体３１とを電気的に接続した構成とするものである。
【００１５】
この構成によれば、半球状の突起部が１つであると不安定であるが、下部集電体３１に突起部３２を少なくとも３つ設けることで極板群２５の重心が定まり、下部集電体３１とともに極板群２５を有底ケース２７内に傾くことなく挿入され、有底ケース２７と下部集電体３１とを確実に溶接できる。また、下部集電体３１に設けた突起部３２を介して有底ケース２７の底面と抵抗溶接する際に、抵抗溶接用の溶接電極棒が極板群２５の中空２５ａ内で斜めに挿入され下部集電体３１の中央部よりずれた場合においても、突起部３２を少なくとも３つ設けているため、少なくとも１つの突起部３２は確実に溶接され、電気的な接続を確保できる。また、二次電池の過充電状態など二次電池の内圧が上昇して有底ケース２７の底面が膨れるよう異常な状態においても、下部集電体３１の中央部に突起部３２を少なくとも３つ設けているために、全ての突起部３２が剥がれて接続抵抗が大きくなるというリスクを低減できる。
【００１６】
図２および図３は、本発明の一実施例を示した下部集電体の斜視図および平面図である。
【００１７】
下部集電体３１の中央部に３つの突起部３２を設けている。下部集電体３１の外周端から中央部にかけて放射状に略長方形の切り欠き部３３ａを４箇所に設け、切り欠き部３３ａの縁部にバーリング部３３を設けている。このバーリング部３３は、極板群２５の下方へ突出した負極板２２の集電部である負極芯材２４と溶接する。
【００１８】
図４、図５および図６は、本発明の他の実施例を示した下部集電体の平面図である。図４、図５および図６において、図３と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００１９】
図４は下部集電体３１の中央部に４つの突起部３２を設けている。
【００２０】
この構成によれば、下部集電体３１に４つの突起部３２を設けているため、二次電池の過充電状態など二次電池の内圧が上昇して有底ケース２７の底面が膨れるような異常な状態においても、下部集電体３１の中央部に４つの突起部３２を設けているために、全ての突起部３２が剥がれて接続抵抗が大きくなるというリスクを、図２、図３で示したような３つの突起部３２を設けた場合よりも低減できる。
【００２１】
図５は下部集電体３１の中央部に５つの突起部３２を設けている。
【００２２】
この構成によれば、下部集電体３１に５つの突起部３２を設けているため、二次電池の過充電状態など二次電池の内圧が上昇して有底ケース２７の底面が膨れるよう異常な状態においても、下部集電体３１の中央部に５つの突起部３２を設けているために、全ての突起部３２が剥がれて接続抵抗が大きくなるというリスクを、３つ、もしくは４つの突起部３２を設けた場合よりも低減できる。
【００２３】
図６は下部集電体３１の中央部に突起部３２を５箇所に設けている。
【００２４】
この構成によれば、下部集電体３１に突起部３２を５点設けているため、二次電池の過充電状態など二次電池の内圧が上昇して有底ケース２７の底面が膨れるよう異常な状態においても、下部集電体３１の中央部に突起部３２を５点設けているために、全ての突起部３２が剥がれて接続抵抗が大きくなるというリスクを、突起部３２を３点もしくは４点、もしくは５点設けた場合よりもさらに低減できる。
【００２５】
また、前記複数の突起部３２が全て入りうる円の直径の最小値をｒ、前記極板群２５の
中空２５ａの直径をＲとしたとき、その比ｒ／Ｒを０．６以上、０．８５以下とする条件が望ましい。
【００２６】
この条件で複数の突起部３２を下部集電体３１に設ければ、溶接電極棒が斜めに挿入され、溶接電極棒の位置が下部集電体３１の中央部よりずれた場合でもより確実に溶接できる。
【００２７】
図７のように溶接電極棒３５が斜めに挿入された状態で、有底ケース２７と下部集電体３１が溶接されると、従来の下部集電体１１では突起部１２が１つであるため、図１５に示すように突起部１２と溶接電極棒３５の位置がずれてしまう。この状態で溶接されると、有底ケース７と下部集電体１１の溶接が不安定となり、有底ケース７と下部集電体１１の間の接続抵抗が大きくなる恐れがある。さらに、二次電池が過充電状態などで電池内圧が上昇して有底ケース７の底面が膨れると、それに伴って下部集電体１１も同様に変形することになり、下部集電体１１との溶接箇所が剥がれやすくなって接続抵抗が大きくなる恐れがある。
【００２８】
一方、本発明の下部集電体３１を使用した場合、図７のように溶接電極棒３５が斜めに挿入された状態では、下部集電体３１は突起部３２を３つ以上有しているため、図８に示すように必ず突起部３２と溶接電極棒３５の位置が合致する。このとき前述の条件ｒ／Ｒが０．６以上、０．８５以下を満たしていれば、有底ケース２７と下部集電体３１の接続抵抗が小さく、大電流放電に優れた二次電池を得ることができる。
【００２９】
また、この下部集電体３１の突起部３２の形状は半円弧状が望ましい。
【００３０】
このようにすると、下部集電体３１と有底ケース２７の溶接箇所が点接触に近づくため金属間の接触抵抗と電流によって起こる発熱、溶解を利用した抵抗溶接等では溶接性を向上できる。
【００３１】
また、下部集電体３１の突起部３２は押し出し加工により作製したものが望ましい。
【００３２】
このようにすると、短時間で溶接可能となる効果、溶接電流を低減できる効果、溶接電極の加圧力を低減できる効果等の生産性に係わる効果が得られる。加圧力を低減できることにより下部集電体３１の湾曲を改善し、溶接強度のばらつきを低減できる効果も得られる。さらに、下部集電体３１に突起部３２を容易に設けることができる。
【００３３】
また、下部集電体３１の縁部にリブ状突起片３３を設けることが望ましい。
【００３４】
このようにすると、下部集電体３１の剛性が増すため、溶接時の下部集電体３１の湾曲を抑制でき、下部集電体３１と有底ケース２７との溶接強度のばらつきをより低減できる。さらにリブ状突起片３３があるため、溶接時に下部集電体３１が回転することなく安定して保持できる効果も得られる。
【００３５】
製造工程としては、下部集電体３１に少なくとも３つの突起部３２を設ける工程と、前記下部集電体３１と前記極板群２５を電気的に接続する工程と、前記突起部３２を介して前記有底ケース２７を電気的に接続する工程と、前記有底ケース２７に前記電解液を挿入し、前記封口板２９で前記有底ケース２７の上部を密閉する工程とを設けた。
【００３６】
また、このように構成した二次電池は、これらを複数個収納した電池パックとして用いることにも適している。
【００３７】
電池パック内では複数個の二次電池が直列または並列に接続され、電動工具、電動アシスト自転車、電動バイク、電気自動車などの電源として用いられる。この場合、特に直列に接続された二次電池同士は上下方向の振動に対して、より強い振動や衝撃が伝わる。このような条件下においても、下部集電体３１と有底ケース２７の底部との突起部３２が剥離することなく、下部集電体３１と有底ケース２７の接続抵抗が大きくなる恐れがない大電流放電特性に優れた電池パックが得られる。
【実施例】
【００３８】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について説明する。尚、ここで示す図は一例であって、本発明の請求項に表す構成を有していれば、同様の効果を得ることができる。
【００３９】
図１は本発明の二次電池の一実施例を示す一部切り欠き斜視図、図２および図３は本発明の一実施例を示した下部集電体の斜視図および平面図であり、下部集電体３１の中央部に３つの突起部３２を設けている。図４は下部集電体３１の中央部に４つの突起部３２を設けたものである。図５、図６は下部集電体３１の中央部に５つの突起部３２を設けたものであるが、図５は突起部３２を同一円周上に配置したものであり、図６では突起部３２を十字状に配置したものである。
【００４０】
下部集電体３１には所定幅の切り欠き部３３ａを複数個放射状に設け、この切り欠き部３３ａの両側の縁部には突出させたバーリング部３３を設けている。このバーリング部３３を極板群２５の下方に突出する負極板２２の負極芯材２４に喰い込ませた状態で溶接することで、負極板２２と下部集電体３１を小さい抵抗値で接続することができる。
【００４１】
（実施例１）
厚さ１．０ｍｍの焼結式ニッケルからなる正極板２１の正極芯材２３を上方へ１．５ｍｍ突出し、厚さ０．７０ｍｍのペースト式カドミウムからなる負極板２２の負極芯材２４を下方へ１．５ｍｍ突出してセパレータ２６を介して、渦巻状に巻回した高さ寸法５０．８ｍｍの極板群２５を構成した。
【００４２】
板厚０．３０ｍｍ、外径３０ｍｍの低炭素鋼からなる上部集電体３０には、幅寸法１３．０ｍｍ、板厚０．４ｍｍの低炭素鋼からなる接続リード２８を溶接した。
【００４３】
接続リード２８を溶接した上部集電体３０は、極板群２５の上方へ突出した正極芯材２３の先端部分に溶接し、同様に負極芯材２４の先端部分に板厚０．３０ｍｍ、外径３０．０ｍｍの下部集電体３１を溶接した。
【００４４】
上部集電体３０と下部集電体３１を溶接した極板群２５を外径３２．０ｍｍ、板厚０．４８ｍｍの有底ケース２７に挿入し、有底ケース２７の内底面に下部集電体３１を抵抗溶接した。上部集電体３０に溶接した接続リード２８の一方には、外径寸法３１．０ｍｍ、板厚０．５０ｍｍの封口板２９を抵抗溶接した。
【００４５】
上部集電体３０の上面の周縁部には有底ケース２７との内部ショートを防止するため樹脂製で外径３０．７７ｍｍの絶縁板３４を載置し、有底ケース２７の上部側面に溝部を形成して、極板群２５を有底ケース２７内に保持した。
【００４６】
次いで、所定量のアルカリ電解液を上部集電体３０の孔部３０ａを利用して有底ケース２７内に注入し、接続リード２８を折り曲げて前記の溝部上に封口板２９を載置し、有底ケース２７の上端の開口部を内方にかしめ封口して円筒型アルカリ蓄電池を作製した。この円筒型アルカリ蓄電池は、直径３２．５ｍｍ、高さ６０．３ｍｍ、公称容量５０００ｍ
Ａｈである。
【００４７】
下部集電体３１は、図２および図３に示したように、中央部に溶接箇所となる突起部３２を３つ設けたものを用いた。この突起部３２は外径１．０ｍｍ、突出高さ０．２５ｍｍである。
【００４８】
尚、複数の突起部３２が全て入りうる円の直径の最小値をｒ、前記極板群２５の中空２５ａの直径をＲとしたとき、ｒ寸法は２．１ｍｍ、Ｒ寸法は３．５ｍｍであり、比ｒ／Ｒは０．６である。
【００４９】
（実施例２）
実施例１と同じように作製した円筒型アルカリ蓄電池を実施例２とした。尚、突起部３２の外径は１．２ｍｍ、突出高さ０．２ｍｍとした。このときｒ寸法は２．４５ｍｍ、Ｒ寸法は３．５ｍｍであり、比ｒ／Ｒは０．７である。
【００５０】
（実施例３）
図４に示したように、下部集電体３１の中央部に４つの突起部３２を設け、これらの突起部３２を介して溶接した以外は実施例１と同じように作製した円筒型アルカリ蓄電池を実施例２とした。尚、突起部３２の外径は１．２ｍｍ、突出高さ０．２ｍｍとした。このときｒ寸法は２．９ｍｍ、Ｒ寸法は３．５ｍｍであり、比ｒ／Ｒは０．８３である。
【００５１】
（実施例４）
図５に示したように、下部集電体３１の中央部に５つの突起部３２を円を描くように設け、これらの突起部３２を介して溶接した以外は実施例１と同じように作製した円筒型アルカリ蓄電池を実施例３とした。尚、突起部３２の外径は１．０ｍｍ、突出高さ０．１５ｍｍとした。このときｒ寸法は２．８ｍｍ、Ｒ寸法は３．５ｍｍであり、比ｒ／Ｒは０．８である。
【００５２】
（実施例５）
図６に示したように、下部集電体３１の中央部に５つの突起部３２を十字を描くように設け、これらの突起部３２を介して溶接した以外は実施例１と同じように作製した円筒型アルカリ蓄電池を実施例３とした。尚、突起部３２の外径は１．０ｍｍ、突出高さ０．１５ｍｍとした。このときｒ寸法は３．０ｍｍ、Ｒ寸法は３．５ｍｍであり、比ｒ／Ｒは０．８５である。
【００５３】
（比較例１）
図１０に示したように、下部集電体１１の中央部に１つの突起部１２を設け、この突起部１２を介して溶接した以外は実施例１と同じように作製した円筒型アルカリ蓄電池を比較例１とした。尚、突起部１２の外径は１．２ｍｍ、突出高さ０．３８ｍｍとした。このときｒ寸法は１．２ｍｍ、Ｒ寸法は３．５ｍｍであり、比ｒ／Ｒは０．３４である。
【００５４】
（比較例２）
図１１に示したように、下部集電体１１の中央部に１つの突起部１２を設け、この突起部１２を介して溶接した以外は実施例１と同じように作製した円筒型アルカリ蓄電池を比較例２とした。尚、突起部１２の外径は１．９ｍｍ、突出高さ０．３８ｍｍとした。このときｒ寸法は１．９ｍｍ、Ｒ寸法は３．５ｍｍであり、比ｒ／Ｒは０．５４である。
【００５５】
（比較例３）
図１２に示したように、下部集電体１１の中央部に２つの突起部１２を設け、これらの突起部１２を介して溶接した以外は実施例１と同じように作製した円筒型アルカリ蓄電池
を比較例３とした。尚、突起部１２の外径は１．２ｍｍ、突出高さ０．３ｍｍとした。このときｒ寸法は２．４ｍｍ、Ｒ寸法は３．５ｍｍであり、比ｒ／Ｒは０．６９である。
【００５６】
（比較例４）
図１３に示したように、下部集電体１１の中央部に８つの突起部１２を円を描くように設け、これらの突起部１２を介して溶接した以外は実施例１と同じように作製した円筒型アルカリ蓄電池を比較例４とした。尚、突起部１２の外径は０．６ｍｍ、突出高さ０．１ｍｍとした。このときｒ寸法は２．１ｍｍ、Ｒ寸法は３．５ｍｍであり、比ｒ／Ｒは０．７５である。
【００５７】
（比較例５）
図１４に示したように、下部集電体１１の中央部に８つの突起部１２を矩形を描くように設け、これらの突起部１２を介して溶接した以外は実施例１と同じように作製した円筒型アルカリ蓄電池を比較例５とした。突起部１２の外径は１．２ｍｍ、突出高さ０．３８ｍｍとした。このときｒ寸法は４．６ｍｍ、Ｒ寸法は３．５ｍｍであり、比ｒ／Ｒは１．３である。
【００５８】
以上のように作製した円筒型アルカリ蓄電池について、下部集電体の弾性試験および落下衝撃試験を実施した。
【００５９】
＜下部集電体の弾性試験＞
有底ケースの内底面に溶接した下部集電体の追従性を確認するため、実施例１〜５および比較例１〜５において、アルカリ電解液を注入せず封口板で密閉したものを作製した。
【００６０】
次に、封口板の中央付近に直径４ｍｍの穴を開け、この穴に気圧を送るための金属パイプを接続した。金属パイプの接続は気圧が漏れないよう接続部をハンダ付けして気密性を確保した。この金属パイプを通じて有底ケース内に０．２５ＭＰａ／ｓの昇圧スピードにて４ＭＰaまで負荷をかけ続け、有底ケースの底面を強制的に変形させた。
【００６１】
（１）溶接点の破断の有無
有底ケースの底面と下部集電体の溶接箇所を観察し、溶接箇所の破断の有無を評価した。評価数は各３０個とした。
【００６２】
＜下部集電体の落下衝撃試験＞
過度な振動や衝撃が連続して加わる使用環境を想定したときの大電流放電特性を確認するため、実施例１〜４および比較例１〜５の円筒型アルカリ蓄電池を用いて以下の落下衝撃試験を行った。評価数は各３０個とした。
【００６３】
実施例１〜４および比較例１〜５の円筒型アルカリ蓄電池を満充電後、１．０ｍの高さから有底ケースを下にして１回自然落下させ、次に封口部を下にして１回自然落下させ、最後に有底ケースの側面を下にして１回自然落下させた。この一連の動作を１サイクルとして計３０サイクル、コンクリートの表面に自然落下させた。
【００６４】
（２）開路電圧の変動測定
落下衝撃試験前後の各円筒型アルカリ蓄電池の開路電圧を各３０個測定し、試験後の開路電圧の低下が２０ｍＶ以上の電池を電圧低下品として判定した。
【００６５】
（３）内部抵抗の変動測定
落下衝撃試験前後の各円筒型アルカリ蓄電池の内部抵抗を各３０個測定し、試験後の内部抵抗の上昇が１０ｍΩ以上の電池を抵抗上昇品として判定した。
【００６６】
（４）大電流放電時の容量の変動測定
落下試験前後の各円筒形アルカリ蓄電池の放電容量を各３０個測定し、試験後の放電容量の変動の平均値を比較評価した。
【００６７】
この放電容量の変動は、落下衝撃試験前の電池を満充電し、放電容量１００Ａの定電流で放電終止電圧０．３Ｖまで連続放電したときの放電容量と、落下衝撃試験後に同条件で放電終止電圧まで連続放電したときの放電容量との変動を測定した。これらの充放電はすべて常温雰囲気下（２３℃）で行った。
【００６８】
以上の下部集電体の弾性試験、および落下衝撃試験の結果を（表１）に示す。
【００６９】
【表１】
2008282696.tif 000003
【００７０】
（表１）に示すように、下部集電体３１の中央部に適正な大きさの突起部３２を複数設け、これらの突起部３２を介して有底ケース２７と溶接した実施例１〜５は、比較例１〜５と比較して明らかに弾性試験結果および落下衝撃試験結果が良好であることが確認できた。
【００７１】
弾性試験後の溶接箇所の破断は、実施例１〜５が皆無であったのに対し、比較例１〜５では３０個中４〜９個の破断が確認された。
【００７２】
比較例１の下部集電体１１は、有底ケース７の底部の変形に追従できないため溶接箇所が容易に破断したと考えられる。
【００７３】
比較例２の下部集電体１１は、比較例１の下部集電体１１に設けた突起部１２の外径より大きい外径の突起部１２を設けたため、下部集電体１１と有底ケース７の内底面とを溶接する際には多大な加圧力が必要となる。しかしながら多大な加圧力を加えると有底ケース７が変形する恐れがあるため、実際には有底ケース７が変形しない程度の加圧力にて溶接を行った。そのため、有底ケース７と下部集電体１１の溶接が不十分となり、溶接箇所が容易に破断したものと考えられる。
【００７４】
比較例３の下部集電体１１は、突起部１２が２つであるために、有底ケース７に極板群５を挿入した際、極板群５が有底ケース７内にて不安定な状態となり突起部１２と有底ケース７の接触が不十分のまま溶接されたことに起因する。従って、溶接が不安定となり破断しやすくなったと考えられる。
【００７５】
比較例４は突起部１２の形状が小さくなったために、下部集電体１１を作成するときの加工性が悪くなっている。突起は本来その形状を半球状にすることで溶接電流を集中させ、溶接強度を向上させるのがその目的であるが、突起部１２は小さくなったために、本来
の機能を果たしておらず、破断し易くなったと考えられる。
【００７６】
比較例５は突起部１２が中心部から離れて配置されているため、有底ケース７と下部集電体１１を溶接する際に、電極棒が突起部１２に当たらずに溶接され、容易に破断しやすくなったものと考えられる。
【００７７】
一方、実施例１〜５は下部集電体３１の中央部に突起部３２が配置され、その形状も大きくないことから有底ケース２７が変形しない程度の適正な加圧力のもとで、確実に溶接されており、有底ケース２７の底部の変形に対しても破断しなかったものと考えられる。さらに突起部３２を少なくとも３つ設けることにより、有底ケース２７に挿入後の極板群２５が有底ケース２７内にて傾くことなく、安定した状態で溶接されるといった効果も考えられる。
【００７８】
落下衝撃試験においては、実施例１〜５においては開路電圧、内部抵抗ともに異常品が皆無であったのに対して、比較例１〜５では各比較例３０個のうち、その１／５から半数以上の円筒型アルカリ蓄電池が異常品となった。この理由は前記の下部集電体１１と有底ケース２７の溶接強度の関係、と同様に考えられる。実施例１〜５においては溶接強度が確保された結果、落下衝撃試験においても有底ケース２７と下部集電体３１の破断はなかったが、比較例１〜５においては有底ケース７と下部集電体１１の破断が確認でき、接続抵抗が不安定となって電圧変動が大きくなったと考えられる。
【００７９】
落下衝撃試験後の大電流放電容量の変動は、実施例１〜５が１０〜３０ｍＡｈの微小な変動であったのに対し、比較例１〜５は２２３〜３２８ｍＡｈと大きく低下した。
実施例１〜５によれば、接続抵抗の変動が小さいため大電流放電時の容量の変動が小さくなったと考えられる。一方、比較例１〜５の大電流放電時の容量が大きく低下した理由は接続抵抗の変動による影響が大きいと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の二次電池は、優れた耐振動性と大電流放電特性が要求される電動工具をはじめ、電動アシスト自転車、電動バイクや電気自動車などの電源として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の円筒型二次電池の構成例を示した一部切欠き斜視図
【図２】本発明の実施例を示した下部集電体の斜視図
【図３】本発明の実施例を示した下部集電体の平面図
【図４】本発明の他の実施例を示した下部集電体の平面図
【図５】本発明の他の実施例を示した下部集電体の平面図
【図６】本発明の他の実施例を示した下部集電体の平面図
【図７】本発明の実施例を示した金属製有底ケースと下部集電体の溶接工程の縦断面図
【図８】本発明の実施例を示した金属製有底ケースと下部集電体の溶接工程における、下部集電体と溶接電極棒の位置関係を示した平面図
【図９】従来の円筒型二次電池の構成例を示した一部切欠き斜視図
【図１０】従来の下部集電体の平面図
【図１１】本発明の比較例を示した下部集電体の平面図
【図１２】本発明の他の比較例を示した下部集電体の平面図
【図１３】本発明の他の比較例を示した下部集電体の平面図
【図１４】本発明の他の比較例を示した下部集電体の平面図
【図１５】本発明の比較例を示した金属製有底ケースと下部集電体の溶接工程における、下部集電体と溶接電極棒の位置関係を示した平面図
【符号の説明】
【００８２】
２１    正極板
２２    負極板
２３    正極芯材
２４    負極芯材
２５    極板群
２５ａ  中空部
２６    セパレータ
２７    金属製有底ケース
２８    接続リード
２９    封口板
３０    上部集電体
３０ａ  孔部
３１    下部集電体
３２    突起部
３３    バーリング部
３３ａ  切り欠き部
３４    絶縁板
３５    溶接電極棒
３５ａ  溶接電極
３６    群加圧機
【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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