(57)【要約】【課題】電池上部の残空間を利用し、且つ中継リード部距離が大幅に短縮することで低抵抗化したアルカリ蓄電池と、その製造方法の提供を目的とする。【解決手段】正極板と、負極板と、この両者間にセパレータを介在させて渦巻状に巻回した極板群を金属ケース内に収納し、金属ケースの上部開口部をガスケットを介して密閉するとともに、負極板の長手方向に沿った側縁部が極板下方へ突出し金属ケース底部に接合され、正極板は長手方向に沿った一方の側縁部が極板群の上方へ突出し、正極板の突出部は封口板の下面に接合されており、正極側と封口板下面を接合、集電するためのキャップ状端子を備えた金属集電板が正極突出部に溶接してあり、前記キャップ状端子付金属集電板にはガス排出機構が具備されているアルカリ蓄電池とした。【選択図】  図１
2004171980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の正極板と、負極板と、この両者間にセパレータを介在させて渦巻状に巻回した極板群を金属ケース内に収納し、前記金属ケースの上部開口部をガスケットを介して密閉するとともに、前記負極板の長手方向に沿った側縁部が極板下方へ突出し、前記金属ケース底部に接合され、前記正極板は長手方向に沿った一方の側縁部が極板群の上方へ突出し、前記正極板の突出部は前記封口板の下面に接合されており、前記正極側と前記封口板下面を接合、集電するためのキャップ状端子を備えた金属集電板が前記正極突出部に溶接してあり、前記キャップ状端子付金属集電板にはガス排出機構が具備されているアルカリ蓄電池。
【請求項２】
前記端子付金属集電板の端子内部には弾性弁体が具備されている請求項１記載のアルカリ蓄電池。
【請求項３】
前記端子付金属集電板は電池上部の封口板と接合する際、前記封口板の中心部には、前記金属集電板の端子部と同寸法以上の穴が設けられたドーナツ状をしており、前記端子付金属集電板の端子が前記穴を貫通して正極側端子となる請求項１記載のアルカリ蓄電池。
【請求項４】
前記端子付金属集板は電池上部の封口板と接合する際、前記封口板の中心部には、前記金属集電板の端子部と同寸法以上の穴が設けられ、前記端子付金属集電板の端子は前記穴を貫通させ、前記金属集電板とドーナツ状封口板の隙間にはアスファルトが塗布されている請求項１記載のアルカリ蓄電池。
【請求項５】
前記キャップ状端子付金属集板のキャップ状端子径は、電池外径の１／５〜４／５である請求項１記載のアルカリ蓄電池。
【請求項６】
帯状の正極板と、負極板と、この両者間にセパレータを介在させて渦巻状に巻回した極板群をテープで巻回し固定する工程と、負極板の下方に突出した側縁部と金属集電板を接合する工程と、
金属ケース内に収納する工程と、
前記負極板に接合された金属集電板と金属ケース底部を接合する工程と、
前記正極板の長手方向に沿った側縁部の上方突出部とキャップ状端子付金属集電板を接合する工程と、
前記正極上方突出部を接合させた端子付金属集電板を穴の空いた封口板に貫通させ、上部から接合する工程と、
電池封口前にＬ型絶縁リングを挿入する工程とを備えたアルカリ蓄電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に高出力アルカリ蓄電池の高容量化及び低コスト化技術を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、機器のポータブル化、コードレス化が急速に進む中、これらの電源として小型且つ、軽量で高エネルギー密度を有する二次電池への要望が高まりつつある。市場では、特に高容量で、安価な二次電池が要望されている。このため、ニッケル−水素蓄電池やニッケル−カドミウム蓄電池などに代表されるアルカリ蓄電池のコストダウンと市場での信頼性向上が強く要望されている。近年では、ＤＳＣ、電動工具、更にはＥＶ等高出力を必要とするアルカリ蓄電池への要望が強くなってきている。
【０００３】
従来このようなアルカリ蓄電池は、帯状の正極板と、負極板と、この両者間にセパレータを介在させて渦巻状に巻回した極板群を金属ケース内に収納し、前記金属ケースの上部開口部をガスケットを介して密閉するとともに、上方にキャップ状の端子を備えた金属封口板を具備し、前記正極板の長手方向に沿った一方の側縁部が極板群の上方へ突出し、前記正極板の突出部は前記封口板の下面に接合され、前記極板群にアルカリ電解液が所定量注入された後、電池ケース上部を正極の端子を兼ねた封口板で密閉して構成される。
【０００４】
ここで、前記極板は群巻回後に外周をポリプロピレンテープ、又はセパレータで固定し、負極板下方と金属集電板を接合後、極板群を金属ケースに挿入、前記負極板を接合した金属集電板とケース底部を巻回するときに形成される電池中心部の空孔より溶接棒を挿入し、金属ケース底部と接合していた。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２８５９５６号公報（第２頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法では、正・負極側それぞれの極板群に金属集電板を接合し、接合中継リード部を折り曲げて封口するため、上部に残空間を必要とする。また、正極板長手方向の上方側縁部と接合する金属集電板、金属集電板と封口板下部を接合する金属中継リードで構成されるため、各部品点数及びそれぞれを接合する工程が必要とされ、製造コストの増加は避けられない。したがって、さらなる高容量化、及び低コスト化の達成が困難であった。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決し、特に正極側と封口板下部を接合、集電するためのキャップ状端子を備えた金属集電板が正極突出部に溶接してあり、キャップ状端子付金属集電板にはガス排出機構が具備されているため、電池上部の残空間を利用し、且つ中継リード部距離が大幅に短縮することで低抵抗化したアルカリ蓄電池とその製造方法の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、帯状の正極板と、負極板と、この両者間にセパレータを介在させて渦巻状に巻回した極板群を金属ケース内に収納し、前記金属ケースの上部開口部をガスケットを介して密閉するとともに、前記負極板の長手方向に沿った側縁部が極板下方へ突出し金属ケース底部に接合され、前記正極板は長手方向に沿った一方の側縁部が極板群の上方へ突出し、前記正極板の突出部は前記封口板の下面に接合されており、前記正極側と前記封口板下面を接合、集電するためのキャップ状端子を備えた金属集電板が前記正極突出部に溶接してあり、前記キャップ状端子付金属集電板にはガス排出機構が具備されているアルカリ蓄電池とその製造方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本願請求項１記載の発明は、帯状の正極板３と、負極板４と、この両者間にセパレータ５を介在させて渦巻状に巻回した極板群を金属ケース６内に収納し、金属ケース６の上部開口部をガスケット９を介して密閉するとともに、負極板４の長手方向に沿った側縁部が極板下方へ突出し、金属ケース６底部に接合され、正極板３は長手方向に沿った一方の側縁部が極板群の上方へ突出し、その突出部は封口板２の下面に接合されており、正極側と封口板２下面を接合、集電するためのキャップ状端子を備えた金属集電板１が前記正極突出部に溶接してあり、キャップ状端子付金属集電板１にはガス排出機構が具備されているアルカリ蓄電池としたものである。
【００１０】
このアルカリ蓄電池は、直接正極板３上部と封口板２が接合されているため、従来の中継リード１１を介しての集電に比べて大幅な低抵抗化が図れる。また従来、正極板３上方と封口板２下部を接合するための中継リード１１は折り曲げた状態で高さ方向３ｍｍ以上の空間を要していたが、本発明によれば、これら残空間を極板体積として有効に活用できる。
【００１１】
請求項６記載の発明は、帯状の正極板３と、負極板４と、この両者間にセパレータ５を介在させて渦巻状に巻回した極板群をテープで巻回し固定する工程と、負極板の下方に突出した側縁部と金属集電板を接合する工程と、金属ケース６内に収納する工程と、前記負極板４に接合された金属集電板と金属ケース６底部を接合する工程と、前記正極板３の長手方向に沿った側縁部の上方突出部とキャップ状端子付金属集電板１を接合する工程と、前記正極上方突出部を接合させた端子付金属集電板１を穴の空いた封口板に貫通させ、上部から接合する工程と、電池封口前にＬ型絶縁リング１２を挿入する工程とを備えたアルカリ蓄電池の製造方法である。
【００１２】
その際、、封口板２と端子付金属集電体１の隙間にアスファルト１３を塗布しておくと機密性を向上させることができる。
【００１３】
この製造方法は、キャップ状端子付金属集電体１を溶接した極板群と中心部に穴の空いた封口板２に、ガスケットを隙間に挟んで端子部を挿入後、上部より溶接するので、集電板と中継リード１１の接合、封口板２と正極板３と上部集電体との接合、リード１１の折曲げ等の製造工程を経由する必要がなく、正極上部端子側の挿入のみであるため、従来の電池製造工程よりも簡略化が図れる。
【００１４】
【実施例】
以下に、本発明の具体例を説明する。
【００１５】
水酸化ニッケル１００重量部に対し、結着剤としてカルボキシメチルセルロース０．２重量部と、全ペーストの２５重量％となるように水を加え練合してペースト状活物質を作製した。
【００１６】
このペースト状活物質をニッケル発泡基板に充填・乾燥した後、プレスして充填密度を高め、長辺方向上部に１．５ｍｍの未活物質部を超音波剥離により形成し、幅４８．２ｍｍ、厚み０．７ｍｍ、長さ１１３ｍｍの本発明における実施例の正極板１を作製した。
【００１７】
同様にペースト状活物質を上記ニッケル発泡基板に充填・乾燥した後、プレスして充填密度を高め、長辺方向上部に１．５ｍｍの未活物質部を超音波剥離により形成し、幅４３．７ｍｍ、厚み０．７ｍｍ、長さ１１３ｍｍの本実施例における正極板２を作製した。
【００１８】
上記正極板１と、水素吸蔵合金粉末をパンチングメタルからなる芯材に塗着し、表面にニッケルメッキした、幅４８．２ｍｍ、厚さ０．３ｍｍ、長さ２０４ｍｍの負極板と、この両者間に介在して電気的に絶縁するセパレータとを巻芯φ３．５ｍｍで渦巻状に巻回して構成後厚み０．１ｍｍのポリプロピレンテープで極板群を２周巻いて固定し、前記負極下部に金属集電板を銅製溶接棒で溶接、金属ケースに極板群を挿入後、正極板上部にキャップ状端子付金属集電板を溶接し、巻芯部の空孔部から銅製溶接棒を挿入して負極板底部に溶接した金属集電板と金属ケース底部を電気的に接合し、Ｌ型絶縁リングを挿入後、キャップ状端子付集電タブの端子部をドーナツ状封口板に挿入し、封口板上部から溶接後、アルカリ電解液を注入、密閉して、本発明の実施例におけるＡＡサイズのニッケル−水素蓄電池Ａを作製した。この電池Ａの断面図を図１に示す。
【００１９】
ここで、前記キャップ状端子付集電板は、２〜４方に開裂した金属集電板をパンチで打抜きキャップ部を形成後、ゴム弁体をキャップ部に挿入し、集電板下方の開口部をキャップ方向からかしめてゴム弁体を固定したものである。電池作成時のガス排出部は前述の集電板の開裂部が代行し、ゴム弁体の固定はかしめ部で行うことから、従来の封口板で必要とされるキャップ、フィルター等の部品は不要となる。
【００２０】
同様に正極板２と、水素吸蔵合金粉末をパンチングメタルからなる芯材に長辺下部方向に２ｍｍ未塗着部を残して塗着した、幅４３．７ｍｍ、厚さ０．３ｍｍ、長さ２０４ｍｍの負極板を作成し、この両者間に介在して電気的に絶縁するセパレータとを巻芯φ３．５ｍｍで渦巻状に巻回して構成後厚み０．１ｍｍのポリプロピレンテープで極板群を２周巻いて固定し、前記負極下部に円形金属板を銅製溶接棒で溶接、金属ケースに極板群を挿入後、正極板上部に集電タブを溶接し、巻芯部の空孔部から銅製溶接棒を挿入して負極板底部に溶接した円形金属板と金属ケース底部を電気的に接合し、アルカリ電解液を注入した後、電池ケースの上部を、正極端子を兼ねた封口板で密閉して、従来のＡＡサイズのニッケル−水素蓄電池Ｂを作製した。この電池Ｂの断面図を図２に示す。
【００２１】
上記方法にて作成した電池Ａ，Ｂの交流内部抵抗を測定した結果、電池Ｂは７〜９ｍΩであったのに対し、本発明の電池Ａは、４〜５ｍΩと大幅に電池の内部抵抗が低減されていた。
【００２２】
更に、電池Ａ，Ｂの電池容量を比較した。充電電流１１００ｍＡにて―ｄＶ制御が掛かるまで充電し、放電電流３００ｍＡ、２５℃雰囲気下で終止電圧１Ｖ／セルまで放電を行った結果、従来方式である電池Ｂは１５００ｍＡｈの電池容量であったのに対し、本発明である電池Ａは１７００ｍＡｈであった。
【００２３】
また、同充電方法にて放電を放電電流４Ａ、−１０℃雰囲気下で特性を比較した結果、従来の電池Ｂは、放電電流３００ｍＡ、２５℃比率で７０％であったが、本発明である電池Ａは８０％以上放電できた。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明のアルカリ蓄電池用電極は、従来方式である集電構造をとることなく、従来電池以上の高出力特性を有し、且つ１５％以上の高容量化を達成することができた。
【００２５】
また、この製造方法を用れば製造工程を簡略できるため、低コストのハイパワーアルカリ蓄電池を設計することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるニッケル−水素蓄電池の断面図
【図２】従来のニッケル−水素蓄電池の断面図
【図３】本発明の一実施形態における封口板溶接工程の分解模式図
【符号の説明】
１  キャップ状端子付金属集電体
２  ドーナツ状封口板
３  正極板
４  負極板
５  セパレータ
６  金属ケース
７  底部金属集電体
８  ゴム弁体
９  ガスケット
１０  弁体固定部
１１  リード
１２  Ｌ型絶縁リング
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004171980.tif 000005