(57)【要約】【課題】電流経路を短くするとともに、部品点数を減らすことができるアルカリ蓄電池を提供する。【解決手段】アルカリ蓄電池１０は、発電要素１１の両端面に接合された負極集電板２０および正極集電板２１と、発電要素１１，負極集電板２０および正極集電板２１を収容する電槽２５と、電槽２５を閉鎖する蓋部２６とを備える。アルカリ蓄電池１０は、正極集電板２１から蓋部２６に向かって一体成形されて突出する正極側突出部２２を有するとともに、蓋部２６から正極集電板２１に向かって一体成形されて突出する蓋側突出部３０を有し、正極集電板２１および蓋部２６が各突出部２２，３０を介して接合されている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータを介して負極および正極を回巻した発電要素と、前記発電要素の両端面に前記セパレータから前記芯材が露出した負極芯材露出部および正極芯材露出部に対して電気抵抗溶接，レーザー溶接またはビーム溶接により接合された負極集電板および正極集電板と、前記発電要素，前記負極集電板および前記正極集電板を収容する有底筒状の電槽と、前記電槽を閉鎖する蓋部とを備えたアルカリ蓄電池であって、
前記正極集電板および前記蓋部のうちのいずれか一方または両方に、一方から他方に向かって突出する一体成形された突出部を有し、前記正極集電板および前記蓋部が前記突出部を介して接合されていることを特徴とするアルカリ蓄電池。
【請求項２】
前記蓋部および前記正極集電端子のうち、少なくとも一方の接合端面に突起を設けたことを特徴とする請求項１に記載したアルカリ蓄電池。
【請求項３】
前記突出部が前記正極集電板および前記蓋部のうちの一方における中心軸に沿う略円筒形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載したアルカリ蓄電池。
【請求項４】
前記突出部に中心から放射状に延びる複数のスリットが形成されていることを特徴とする請求項３に記載したアルカリ蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアルカリ蓄電池に係り、特に発電要素に正極集電板を接合した後電槽に収容し、この電槽の開口を蓋部で塞ぐとともに、蓋部に正極集電板を電気的に接続したアルカリ蓄電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等のアルカリ蓄電池は、携帯用電気機器用電源としての小型のものからハイブリッド型電気自動車（ＨＥＶ）用電源としての大型のものまで広い用途に用いられている。そして、機器の機能拡大とともにその電気的負荷が増大したために、電池に対して更なる高率放電特性（出力特性と言い換えることもできる）の向上が求められている。
【０００３】
図５に示すように、従来のアルカリ蓄電池７０は、セパレータ７２を介して負極７３および正極７４を回巻して発電要素７１が形成され、発電要素７１の下端側にセパレータ７２から露出した負極７３の端部７５に負極集電板８０が接合されるとともに、発電要素７１の上端側にセパレータ７２から露出した正極７４の端部７６に正極集電板８１が接合され、発電要素７１，負極集電板８０および正極集電板８１が有底筒状の電槽８５に収容され、電槽８５が蓋部８６で閉鎖されている。
【０００４】
図６に示すように正極集電板８１の周縁からリード部８２が略Ｕ字形に延長され、リード部８２の先端８３が蓋部８６（図５参照）に接合されている。これにより、蓋部８６はリード部８２を介して正極集電板８１に電気的に接続される。
しかるに、リード部８２を介して蓋部８６を正極集電板８１に電気的に接続すると電流経路が長くなるので、抵抗が増してしまい、出力を上げる妨げになる。
【０００５】
一方、蓋部８６を正極集電板８１に電気的に接続するその他の手段として、図７に示すリード部９０が提案されている。リード部９０の下端９３を正極集電板９１に接合し、リード部９０の上端９４に形成した突起９４Ａを蓋部８６に接合することにより、蓋部８６をリード部９０を介して正極集電板９１に電気的に接続できる。
リード部９０の下端９３を正極集電部９１に接合することで、図６に示すリード部８１と比較して電流経路を短くできるので、抵抗を減らして出力を上げることが可能になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図７に示すリード部９０は、正極集電部９１と別部材なので、正極集電部９１とリード部９０との２部品が必要になり部品点数が増す。
加えて、リード部９０の下端９３を正極集電部９１に接合する必要があり、接合工程が増える。このように、部品点数や接合工程が増えるために、コストを抑えることが難しい。
【０００７】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電流経路を短くして電池の高率放電特性を向上させるとともに、部品点数を減らすことができるアルカリ蓄電池を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明は、請求項１に記載したように、セパレータを介して負極および正極を回巻した発電要素と、前記発電要素の両端面に前記セパレータから前記芯材が露出した負極芯材露出部および正極芯材露出部に対して電気抵抗溶接、レーザー溶接またはビーム溶接により接合された負極集電板および正極集電板と、前記発電要素，前記負極集電板および前記正極集電板を収容する有底筒状の電槽と、前記電槽を閉鎖する蓋部とを備えたアルカリ蓄電池であって、前記正極集電板および前記蓋部のうちの一方から他方に向かって一体成形されて突出する突出部を有し、前記正極集電板および前記蓋部が前記突出部を介して接合されていることを特徴とする。
【０００９】
突出部を正極集電板および蓋部のうちの一方から他方に向かって突出することにより、正極集電板および蓋部間の最短距離を通すように突出部を配置できる。よって、電流経路を短くして抵抗を減らすことができる。
【００１０】
加えて、突出部を正極集電板および蓋部のうちの一方に一体成形することで、部品点数を減らすことができ、部品点数を減らすことで接合工程を減らすこともできる。
【００１１】
また、本発明においては、請求項２に記載したように、前記突出部が前記正極集電板および前記蓋部のうちの一方における中心軸に沿う略円筒形状であることを特徴とする。
【００１２】
突出部を正極集電板および蓋部のうちの一方における中心軸に沿う略円筒形状とすることで、集電経路の長さが均等になるとともに、溶接時の被溶接個所の位置決めが容易となり、かつ、溶接時の被溶接部品同士を接触させた時の耐加圧力が高く、変形し難い。
【００１３】
さらに、本発明においては、請求項３に記載したように、前記突出部に中心から放射状に延びる複数のスリットが形成されているため、電気抵抗溶接を行う時の無効電流を低減し、集電端子の肉厚が厚くても良好な溶接ができる。
また、集電端子の肉厚が厚くても絞り加工が容易である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態において、既に図１〜図２において説明した部材等については、図中に同一符号あるいは相当符号を付すことにより説明を簡略化あるいは省略する。
【００１５】
図１に示すように、第１実施形態のアルカリ蓄電池１０は、セパレータ１２を介して負極１３および正極１４を回巻した発電要素１１と、発電要素１１の両端面１１Ａ，１１Ｂ、すなわち、負極１３の負極芯材露出部１５と正極１４の正極芯材露出部１６に対してスポット溶接等の電気抵抗溶接や、レーザー溶接，ビーム溶接等により接合された負極集電板２０および正極集電板２１と、発電要素１１，負極集電板２０および正極集電板２１を収容する有底筒状の電槽２５と、電槽２５を閉鎖する蓋部２６とを備える。
なお、蓋部２６にはキャップ２７により安全弁２８が設けられている。
【００１６】
図１および図２に示すように、正極集電板２１には、この正極集電板２１の中心軸Ｃ１に沿うように蓋部２６に向けて延びる略円筒形状の正極側突出部（突出部）２２を有し、正極側突出部２２の先端すなわち正極集電板２１の蓋部２６との接合端面２３に開口２３Ａが形成され、開口２３Ａの周囲に突起２４が、例えば４個形成されている。正極側突出部２２は、中心から放射状に延びる複数のスリット２２Ａが４本形成されている。これらの各スリット２２Ａは、各突起２４間に対応する位置に形成されている。
正極側突出部２２は、一例として絞り成形で正極集電板２１に一体成形されている。このため、正極集電板２１に正極側突出部２２を容易に成形できる。
【００１７】
正極集電板２１は、例えばニッケルまたはニッケルメッキを施した鋼板（冷間圧延鋼板ＳＰＣＣ）等のような導電性を備えた材質で形成された部材であるが、これに限定するものではない。
また、正極集電板２１は、板厚ｔ１が０．２〜０．５ｍｍに設定されている。
【００１８】
板厚ｔ１を０．２ｍｍ未満にすると電気抵抗が高い欠点がある。また、蓋部２６との溶接において充分な接圧が取れず、溶接することが難しい。一方、板厚ｔ１が０．５ｍｍを超えると極板の基盤との熱容量差が大きくなるため、極板の基板との溶接が難しくなる。
そこで、正極集電板２１の板厚ｔ１を０．２〜０．５ｍｍに設定した。
【００１９】
蓋部２６には、この蓋部２６の中心軸Ｃ１に沿うように正極集電板２１に向けて延びる略円筒形状の蓋側突出部（突出部）３０を有している。
蓋側突出部３０は、外周壁３１が環状に成形され、外周壁３１の内側面３２は蓋部２６の外周部３３と面一になるように形成され、内側面３２の中央に開口３２Ａが形成されている。開口３２Ａは安全弁２８で閉鎖されている。
【００２０】
蓋側突出部３０は、一例として絞り成形で蓋部２６に一体成形されている。このため、蓋部２６に蓋側突出部３０を容易に成形することができる。
蓋部２６は、例えばニッケルまたはニッケルメッキを施した鋼板（ＳＰＣＣ）等のような導電性を備えた材質で形成された部材であるが、これに限定するものではない。
【００２１】
また、蓋部２６は、板厚ｔ２が０．８〜１．５ｍｍに設定されている。
板厚ｔ２を０．８ｍｍ未満にすると電池の内圧に耐える強度を確保することが難しい。一方、板厚ｔ２が１．５ｍｍを超えると絞り加工および電池を封口することが難しい。そこで、蓋部２６の板厚ｔ２を０．８〜１．５ｍｍに設定した。
【００２２】
この蓋側突出部３０の外周壁３１の先端３１Ａに、正極側突出部２２の突起２４が接合されることにより、正極側突出部２２および蓋側突出部３０を介して蓋部２６が正極集電板２１に電気的に接続されている。
【００２３】
このように、正極集電板２１側の正極側突出部２２を蓋部２６に向けて延ばすとともに、蓋部２６側の蓋側突出部３０を正極集電板２１に向けて延ばし、蓋側突出部３０の外周壁３１の先端３１Ａに、正極側突出部２２の接合端面２３に設けた突起２４を接合するように構成した。
【００２４】
よって、正極集電板２１および蓋部２６間の最短距離を通すように正極側突出部２２および蓋側突出部３０の外周壁３１を配置できる。これにより、電流経路を短くできるので、抵抗を減らして出力を上げることができる。
【００２５】
また、正極側突出部２２を正極集電板２１に一体成形するとともに、蓋側突起部２７の外周壁３１を蓋部２６に一体成形することで、前記従来電池のように蓋部と正極集電板をリードを介して接続していたのに比べて部品点数を減らすことができ、加えて蓋部と正極集電端子を直接接合して接合箇所を１箇所に減らしたので、接合工程を減らすことができると同時に蓋部と正極集電端子間の電気抵抗を低減することができる。
【００２６】
さらに、正極側突出部２２は中心軸Ｃ１に沿うように略円筒形状に形成され、かつ蓋側突出部３０の外周壁３１は中心軸Ｃ１に沿うように略円筒形状に形成されている。
これにより、溶接時に被溶接部品同士を確実に接触させることができ、また位置決めを容易にできるという利点がある。
【００２７】
また、正極側突出部２２に形成された複数のスリット２２Ａにより、抵抗溶接を行う時の無効電流を低減し、正極集電板２１の肉厚が厚くても良好な溶接ができるとともに、正極集電板２１の肉厚が厚くても絞り加工が容易である。また、接合端面２３に設けた突起２４は、溶接時に速やかに溶融するので、蓋部と正極集電板の接圧を小さくしても良好な接合を達成することができ、そのため接合工程において突出部が変形するのを防ぐのに有効である。尚、該突起の形状は特に限定されるものではなく図２に示した点状の突起の他に環状に伸びる線状の突起も適用できる。
【００２８】
次に、第２〜第３実施形態を図３〜図４に基づいて説明する。
図３に示す第２実施形態のアルカリ蓄電池４０は、第１実施形態の正極集電板２１および蓋部２６に代えて正極集電板４１および蓋部４２を採用した点で第１実施形態のアルカリ蓄電池１０と相違するだけで、その他の部材は第１実施形態と同じである。
【００２９】
正極集電板４１には、この正極集電板４１の中央に開口４１Ａが形成され、開口４１Ａの周囲に、例えば４個の突起４３が形成されている。
正極集電板４１は、例えばニッケルまたはニッケルメッキを施した鋼板（ＳＰＣＣ）等のような導電性を備えた材質で形成された部材であるが、これに限定するものではない。
【００３０】
蓋部４２には、この蓋部４２の中心軸Ｃ１に沿うように正極集電板４１に向けて延びる略円筒形状の蓋側突出部（突出部）４４を有している。蓋側突出部４４は、外周壁４５が環状に成形され、外周壁４５の内側面４６は蓋部４２の外周部４７と面一になるように形成され、内側面４６の中央に開口４６Ａが形成されている。開口４６Ａは安全弁２８で閉鎖されている。
【００３１】
蓋側突出部４４は、一例として絞り成形で蓋部４２に一体成形されている。このため、蓋部４２に蓋側突出部４４を容易に成形することができる。
蓋部４２は、例えば例えばニッケルまたはニッケルメッキを施した鋼板（ＳＰＣＣ）等のような導電性を備えた材質で形成された部材であるが、これに限定するものではない。
【００３２】
また、蓋部４２は、板厚ｔ３が０．８〜１．５ｍｍに設定されている。
板厚ｔ３を０．８ｍｍ未満にすると電池の内圧に耐える強度を確保することが難しい。一方、板厚ｔ３が１．５ｍｍを超えると絞り加工および電池を封口することが難しい。そこで、蓋部２６の板厚ｔ３を０．８〜１．５ｍｍに設定した。
【００３３】
蓋部４２側の蓋側突出部４４を正極集電板４１に向けて延ばし、蓋突出部４４の外周壁４５の先端４５Ａに正極集電部４１の突起４３を接合することで、蓋部４２を正極集電板４１に電気的に接続するように構成した。
【００３４】
よって、正極集電板４１および蓋部４２間の最短距離を通すように蓋側突出部４４の外周壁４５を配置できる。これにより、電流経路を短くできるので、抵抗を減らして出力を上げることができる。
また、蓋側突起部４４の外周壁４５を蓋部４２に一体成形することで、部品点数を減らすことができ、加えて接合工程を減らすことができる。
【００３５】
さらに、蓋側突出部４４の外周壁４５を中心軸Ｃ１に沿うように略円筒形状に形成することにより、集電経路の長さが均等になるとともに、溶接時の被溶接個所の位置決めが容易となり、かつ、溶接時の被溶接部品同士を接触させた時の耐加圧力が高く、変形し難いという利点がある。
【００３６】
図４に示す第３実施形態のアルカリ蓄電池５０は、第１実施形態の正極集電板２１および蓋部２６に代えて正極集電板５１および蓋部５２を採用した点で第１実施形態のアルカリ蓄電池１０と相違するだけで、その他の部材は第１実施形態と同じである。
【００３７】
正極集電板５１には、この正極集電板５１の中心軸Ｃ１に沿うように蓋部５２に向けて延びる略円筒形状の正極側突出部（突出部）５３を有している。正極側突出部５３の先端５４の中央には開口５４Ａが形成され、開口５４Ａの周囲には、例えば４個の突起５５が形成されている。
【００３８】
正極側突出部５３は、一例として絞り成形で正極集電板５１に一体成形されている。このため、正極集電板５１に正極側突出部５３を容易に成形することができる。
正極集電板５１は、例えばニッケルまたはニッケルメッキを施した鋼板（ＳＰＣＣ）等のような導電性を備えた材質で形成された部材であるが、これに限定するものではない。
【００３９】
また、正極集電板５１は、板厚ｔ４が０．２〜０．５ｍｍｍｍに設定されている。
板厚ｔ４を０．２ｍｍ未満にすると電気抵抗が高い欠点がある。また、蓋部２６との溶接において充分な接圧が取れず、溶接することが難しい。一方、板厚ｔ４が０．５ｍｍを超えると極板の基板との熱容量差が大きくなるため、極板の基板との溶接が難しくなる。
そこで、正極集電板２１の板厚ｔ４を０．２〜０．５ｍｍに設定した。
【００４０】
蓋部５２には、中央に開口５２Ａが形成され、開口５２Ａは安全弁２８で閉鎖されている。
蓋部５２は、例えばニッケルまたはニッケルメッキを施した鋼板（ＳＰＣＣ）等のような導電性を備えた材質で形成された部材であるが、これに限定するものではない。
【００４１】
正極集電板側５１の正極側突出部５３を蓋部５２に向けて延ばし、正極側突出部５３の先端５４に形成した突起５５を蓋部５２に接合することで、蓋部５２を正極集電板５１に電気的に接続するように構成した。
【００４２】
よって、正極集電板５１および蓋部５２間の最短距離を通すように正極側突出部５３を配置できる。これにより、電流経路を短くできるので、抵抗を減らして出力を上げることができる。
また、正極側突起部５３を正極集電板５１に一体成形することで、部品点数を減らすことができ、加えて接合工程を減らすことができる。
【００４３】
また、正極側突出部５３を中心軸Ｃ１に沿うように略円筒形状に形成することにより、集電経路の長さが均等になるとともに、溶接時の被溶接個所の位置決めが容易となり、かつ、溶接時の被溶接部品同士を接触させた時の耐加圧力が高く、変形し難いという利点がある。
【００４４】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能であり、前述した実施形態において例示した発電要素，正極集電板，蓋部，正極側突出部，蓋側突出部等の材質，形状，寸法，形態，数，配置個所，厚さ寸法等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【００４５】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、請求項１に記載したように、突出部を正極集電板および蓋部のうちの一方から他方に向かって突出することにより、正極集電板および蓋部間の最短距離を通すように突出部を配置できる。
したがって、電流経路を短くできるので、抵抗を減らして電池の出力特性を向上させることができる。
【００４６】
また、突出部を正極集電板および蓋部のうちの一方に一体成形することで、部品点数を減らすことができ、部品点数を減らすことで接合工程を減らすことができる。
このように、部品点数や接合工程を減らすことができるので、コストを抑えることができる。
【００４７】
本発明によれば、請求項２に記載したように、接合単面に突起を設けることで、蓋部と正極集電端子を溶接する際の両者の接圧を小さくできるので、前記突出部の変形を防ぐのに有効である。
【００４８】
また、本発明によれば、請求項３に記載したように、突出部正極集電板および蓋部のうちの一方における中心軸に沿う略円筒形状とすることで、集電経路の長さが均等になるとともに、溶接時の被溶接個所の位置決めが容易となり、かつ、溶接時の被溶接部品同士を接触させた時の耐加圧力が高く、変形し難い。
【００４９】
そして、本発明によれば、請求項４に記載したように、突出部に中心から放射状に延びる複数のスリットが形成されているため、抵抗溶接を行う時の無効電流を低減し、集電端子の肉厚が厚くても良好な溶接ができるとともに、絞り加工が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアルカリ蓄電池の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る第１実施形態の要部を示す分解斜視図である。
【図３】本発明に係るアルカリ蓄電池の第２実施形態示す断面図である。
【図４】本発明に係るアルカリ蓄電池の第３実施形態を示す断面図である。
【図５】従来のアルカリ蓄電池を示す断面図である。
【図６】従来のアルカリ蓄電池の要部を示す斜視図である。
【図７】従来のアルカリ蓄電池のもう一つの例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０，４０，５０　アルカリ蓄電池
１１　発電要素
１１Ａ，１１Ｂ　発電要素の両端面
１２　セパレータ
１３　負極
１４　正極
１５　負極芯材
１６　正極芯材
１７　負極芯材露出部
１８　正極芯材露出部
２０　負極集電板
２１，４１，５１　正極集電板
２３　接合端面
２４　突起
２６，４２，５２　蓋部
２２，５３　　正極側突出部（突出部）
３０，４４　　蓋側突出部（突出部）
Ｃ１　　中心軸
【図１】
2004063231.tif 000003
【図２】
2004063231.tif 000004
【図３】
2004063231.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004063231.tif 000007
【図６】
2004063231.tif 000008
【図７】
2004063231.tif 000009