(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒筐体と、
前記円筒筐体内に収容される正極と、
前記円筒筐体内に収容される負極とを備え、
前記正極および前記負極は、前記円筒筐体の軸方向において交互に積層され、さらに、
前記円筒筐体の軸方向に延び、前記正極および前記負極を貫通する集電体を備え、
前記正極および前記負極のいずれか一方の電極である第１電極は、前記円筒筐体と電気的に接続され、
前記正極および前記負極のいずれか他方の電極である第２電極は、前記集電体と電気的に接続され、
前記第１電極の外周縁には、雄ねじが設けられ、
前記円筒筐体の内周面には、前記雄ねじが螺合される雌ねじが設けられる、円筒形積層電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、円筒形積層電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の円筒形積層電池に関して、たとえば、特許第５３６９３４２号公報には、電池内部の温度上昇を抑制すること、および、電極同士の短絡を防止することを目的とした、積層電池が開示されている（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に開示された積層電池は、有底の円筒缶を有する外装体と、円筒缶の軸方向に積層して外装体の内部に収納され、正極、負極およびセパレータとから構成される電極体と、円筒缶の軸方向に延びて、電極体の中央を貫通する集電体とを備える。正極の外縁部は、円筒缶と接触しており、正極および円筒缶は、電気的に接続されている。負極は、集電体と接触しており、負極および集電体は、電気的に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５３６９３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１に開示されるように、円筒筐体内に、正極および負極（電極）を円筒筐体の軸方向に積層して収容した円筒形積層電池が知られている。このような円筒形積層電池の製造工程では、円筒筐体内に電極を挿入する際の作業性が良好であることが求められる。また、円筒筐体内に電極を挿入する際に、電極に過大な負荷が加わることを防ぐ必要がある。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、上記の課題を解決することであり、円筒筐体内に電極を挿入する際の作業性が良好であるとともに、電極に加わる負荷を低減させる円筒形積層電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に従った円筒形積層電池は、円筒筐体と、円筒筐体内に収容される正極と、円筒筐体内に収容される負極とを備える。正極および負極は、円筒筐体の軸方向において交互に積層される。円筒形積層電池は、円筒筐体の軸方向に延び、正極および負極を貫通する集電体を備える。正極および負極のいずれか一方の電極である第１電極は、円筒筐体と電気的に接続される。正極および負極のいずれか他方の電極である第２電極は、集電体と電気的に接続される。第１電極の外周縁には、雄ねじが設けられる。円筒筐体の内周面には、雄ねじが螺合される雌ねじが設けられる。
【０００８】
このように構成された円筒形積層電池によれば、円筒筐体および第１電極間をねじ構造により接続することによって、円筒筐体内に電極を挿入する際の作業性が良好としつつ、電極に加わる負荷を低減させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上に説明したように、この発明に従えば、円筒筐体内に電極を挿入する際の作業性が良好であるとともに、電極に加わる負荷を低減させる円筒形積層電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態における円筒形積層電池を示す断面図である。
【図２】図１中の正極を示す概略平面図である。
【図３】図１中の負極を示す概略平面図である。
【図４】図３中の２点鎖線ＩＶで囲まれた範囲の負極を示す斜視図である。
【図５】図１中の円筒筐体を示す斜視図である。
【図６】図１中の円筒形積層電池の組み立て工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００１２】
図１は、この発明の実施の形態における円筒形積層電池を示す断面図である。図１を参照して、本実施の形態における円筒形積層電池１００は、ニッケル水素電池である。円筒形積層電池１００は、たとえば、車載用である。
【００１３】
円筒形積層電池１００は、円筒筐体１０と、蓋体２０と、正極３０と、負極４０とを有する。
【００１４】
円筒筐体１０は、有底の円筒形状を有する。円筒筐体１０は、たとえば、ニッケルメッキが施された鉄缶等でよい。円筒筐体１０は、その軸方向（中心軸１０１の軸方向）の端部で開口する開口端を有する。蓋体２０は、円筒筐体１０の開口端に設けられている。
【００１５】
正極３０および負極４０は、円筒筐体１０内に収容されている。正極３０および負極４０は、円筒筐体１０の軸方向に積層されている。積層数は、特に限定されるべきではない。積層数は、互いに隣接する正極３０および負極４０が一組とされたとき、その組の総数を示す。積層数は、たとえば、２〜３０程度でよい。
【００１６】
正極３０および負極４０は、円筒筐体１０の軸方向において、交互に積層されている。正極３０と負極４０との間には、セパレータ５０が配置されている。セパレータ５０は、袋状であってもよい。すなわち、袋状のセパレータ５０に、正極３０および負極４０が挿入されていてもよい。セパレータ５０は、たとえば、ポリオレフィン製の不織布等でよい。セパレータ５０の表面には、親水化処理等が施されていてもよい。
【００１７】
図示されていないが、円筒筐体１０内には、電解液が収容されている。電解液は、たとえば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液である。水溶液の濃度は、たとえば、１〜１０ｍоｌ／ｌでよい。
【００１８】
なお、図中では、各構成を明示するため、正極３０および負極４０が円筒筐体１０の軸方向において離れて示されているが、実際には、正極３０および負極４０は、セパレータ５０を介して当接している。
【００１９】
図２は、図１中の正極を示す概略平面図である。図３は、図１中の負極を示す概略平面図である。
【００２０】
図１から図３を参照して、正極３０は、円板形状を有する。正極３０の中心部には、正極３０をその厚み方向（円筒筐体１０の軸方向）に貫通する貫通孔３１が設けられている。正極３０は、正極活物質として、水酸化ニッケルおよびオキシ水酸化ニッケルの少なくとも一方を含有する。正極３０は、従来公知の焼結式ニッケル正極であってもよい。正極３０は、従来公知の非焼結式ニッケル正極であってもよい。正極活物質を担持する基材は、たとえば、発泡ニッケル等でよい。
【００２１】
負極４０は、円板形状を有する。負極４０の直径は、正極３０の直径よりも大きい。負極４０の中心部には、負極４０をその厚み方向（円筒筐体１０の軸方向）に貫通する貫通孔４１が設けられている。負極４０の貫通孔４１の直径は、正極３０の貫通孔３１の直径より大きい。負極４０は、負極活物質として水素吸蔵合金を含有する。負極４０は、たとえば、水素吸蔵合金の成形体であってもよい。負極４０は、たとえば、粒子状の水素吸蔵合金、導電材およびバインダが、パンチングメタル等の基材に担持されたものであってもよい。
【００２２】
円筒形積層電池１００は、集電体６０および絶縁板６１をさらに有する。集電体６０は、棒状部材である。集電体６０は、円筒筐体１０の軸方向に延びている。集電体６０は、円筒筐体１０の中心軸１０１に沿って延びている。集電体６０は、円筒筐体１０の軸方向に直交する平面により切断された場合に円形の断面を有する。集電体６０は、たとえば、ニッケルメッキが施された銅棒、またはニッケル棒等であってもよい。集電体６０は、正極３０の貫通孔３１および負極４０の貫通孔４１に挿通されている。集電体６０は、円筒筐体１０の軸方向において、正極３０および負極４０を貫通している。
【００２３】
負極４０は、円筒筐体１０に電気的に接続されている。正極３０は、集電体６０に電気的に接続されている。すなわち、円筒筐体１０は、負極集電体として機能し、集電体６０は、正極集電体として機能している。
【００２４】
負極４０は、外周縁４０ａと、貫通孔４１を規定する内周縁４０ｂとを有する。負極４０は、円筒筐体１０と接触するように設けられている。負極４０の外周縁４０ａと、円筒筐体１０の内周面１０ｂとが、接触している。負極４０は、集電体６０と非接触となるように設けられている。負極４０の内周縁４０ｂと、集電体６０との間には、隙間が設けられている。
【００２５】
正極３０は、外周縁３０ａと、貫通孔３１を規定する内周縁３０ｂとを有する。正極３０は、集電体６０と接触するように設けられている。正極３０の内周縁３０ｂと、集電体６０の外周面６０ａとが、接触している。正極３０は、円筒筐体１０と非接触となるように設けられている。正極３０の外周縁３０ａと、円筒筐体１０の内周面１０ｂとの間には、隙間が設けられている。
【００２６】
集電体６０は、円筒筐体１０の軸方向において、絶縁板６１に突き当てられている。絶縁板６１は、円筒筐体１０の軸方向において、正極３０および負極４０の積層体と、円筒筐体１０（の底部）との間に介挿されている。集電体６０は、絶縁板６１によって、円筒筐体１０と電気的に絶縁されている。絶縁板６１は、たとえば、樹脂製の板でよい。
【００２７】
蓋体２０は、集電体６０と電気的に接続されている。蓋体２０は、集電体６０と溶接されていてもよい。蓋体２０は、ねじ止めにより、集電体６０と接合されていてもよい。蓋体２０と集電体６０とは、一体物であってもよい。
【００２８】
図４は、図３中の２点鎖線ＩＶで囲まれた範囲の負極を示す斜視図である。図５は、図１中の円筒筐体を示す斜視図である。
【００２９】
図１、図４および図５を参照して、負極４０の外周縁４０ａには、雄ねじ４２が設けられている。円筒筐体１０の内周面１０ｂには、雄ねじ４２が螺合される雌ねじ１２が設けられている。
【００３０】
雄ねじ４２は、円筒筐体１０の軸方向に沿って螺旋状に延びている。雌ねじ１２は、円筒筐体１０の軸方向に沿って螺旋状に延びている。雌ねじ１２は、円筒筐体１０の軸方向において連続して設けられている。複数の負極４０は、複数の負極４０のうち、円筒筐体１０の軸方向において円筒筐体１０の開口端から最も離れて位置する負極４０ｐを含む。雌ねじ１２は、円筒筐体１０の軸方向において、少なくとも、円筒筐体１０の開口端と、負極４０ｐとの間の範囲に設けられている。
【００３１】
なお、本実施の形態では、負極４０および正極３０が、それぞれ、円筒筐体１０および集電体６０に電気的に接続される場合について説明したが、負極４０および正極３０が、それぞれ、集電体６０および円筒筐体１０に電気的に接続される構成としてもよい。この場合、正極３０の外周縁３０ａに雄ねじが設けられる。
【００３２】
図６は、図１中の円筒形積層電池の組み立て工程を示す断面図である。図６を参照して、集電体６０の外周上に正極３０および負極４０を交互に嵌め合わせる。集電体６０と、正極３０および負極４０と、蓋体２０および絶縁板６１とを有するサブアセンブリ７０を得る。
【００３３】
次に、円筒筐体１０内にサブアセンブリ７０を挿入する。この際、円筒筐体１０をその周方向に回転させることにより、円筒筐体１０の雌ねじ１２と、負極４０の雄ねじ４２とを螺合する。円筒筐体１０の雌ねじ１２と、各負極４０の雄ねじ４２とが、次々に螺合することによって、サブアセンブリ７０が円筒筐体１０内に進入する。円筒筐体１０および蓋体２０間を接続することによって、図１中の円筒形積層電池１００が完成する。
【００３４】
このような構成によれば、円筒筐体１０内にサブアセンブリ７０を挿入する際の作業性を良好にできる。また、円筒筐体１０内にサブアセンブリ７０を圧入する必要がないため、サブアセンブリ７０の挿入時に電極に加わる負荷を低減することができる。これにより、円筒形積層電池１００の信頼性を向上させることができる。また、円筒筐体１０および電極間の接続にねじ構造を用いることによって、円筒筐体１０および電極の接触をより確実にするとともに、ねじ構造による締結力を電極に対してより確実に印加することができる。
【００３５】
以上に説明した、この発明の実施の形態における円筒形積層電池１００の構造についてまとめて説明すると、本実施の形態における円筒形積層電池１００は、円筒筐体１０と、円筒筐体１０内に収容される正極３０と、円筒筐体１０内に収容される負極４０とを備える。正極３０および負極４０は、円筒筐体１０の軸方向において交互に積層される。円筒形積層電池１００は、円筒筐体１０の軸方向に延び、正極３０および負極４０を貫通する集電体６０を備える。正極３０および負極４０のいずれか一方の電極である第１電極としての負極４０は、円筒筐体１０と電気的に接続される。正極３０および負極４０のいずれか他方の電極である第２電極としての正極３０は、集電体６０と電気的に接続される。負極４０の外周縁４０ａには、雄ねじ４２が設けられる。円筒筐体１０の内周面１０ｂには、雄ねじ４２が螺合される雌ねじ１２が設けられる。
【００３６】
このように構成された、この発明の実施の形態における円筒形積層電池１００によれば、円筒筐体１０内に電極を挿入する際の作業性を良好にしつつ、電極に加わる負荷を低減することができる。
【００３７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
この発明は、円筒筐体内に、正極および負極を円筒筐体の軸方向に積層して収容した円筒形積層電池に適用される。
【符号の説明】
【００３９】
１０  円筒筐体、１０ｂ  内周面、１２  雌ねじ、２０  蓋体、３０  正極、３０ａ，４０ａ  外周縁、３０ｂ，４０ｂ  内周縁、３１，４１  貫通孔、４０，４０ｐ  負極、４２  雄ねじ、５０  セパレータ、６０  集電体、６０ａ  外周面、６１  絶縁板、７０  サブアセンブリ、１００  円筒形積層電池。
【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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