(57)【要約】【課題】大電流放電に強い円筒型蓄電池を提供する。【解決手段】正極板はその先端部分の芯材を上方に突出させ、負極板はその先端部分の芯材を下方へ突出させて渦巻状に巻回し、上方へ突出した正極芯材突出部３に溶接した正極電流平滑板７と、下方へ突出した負極芯材突出部４に溶接した負極電流平滑板８を有する電極群５と、前記正極電流平滑板７の上部と溶接した正極集電体１０と、前記負極電流平滑板８の下部と溶接した負極集電体１１とを有することを特徴とした円筒型蓄電池。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と負極板とセパレータよりなり、前記正極板はその先端部分の芯材を上方に突出させ、負極板はその先端部分の芯材を下方へ突出させて渦巻状に巻回し、上方へ突出した正極板の芯材突出部に溶接した正極電流平滑板と下方へ突出した芯材突出部に溶接した負極電流平滑板を有する電極群と、前記正極電流平滑板の上部と溶接した正極集電体と、前記負極電流平滑板の下部と溶接した負極集電体と、これらを内部に収容するとともに負極の出入力端子を兼ねた金属製ケースと、このケースを封口するとともに電気的にケースとは絶縁されていて上方に正極の出入力端子を兼ねたキャップを備えた封口体とからなる円筒型蓄電池。
【請求項２】
正・負極電流平滑板の厚みは、５０μｍから２００μｍであり、かつ正・負極集電体の厚みは２００μｍから５００μｍである請求項１記載の円筒型蓄電池。
【請求項３】
正・負極電流平滑板と芯材突出部とは、抵抗溶接、レーザ溶接、電子ビーム溶接のいずれかによって接続された請求項１記載の円筒型蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、渦巻き状電極群を備えた円筒型蓄電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
円筒型蓄電池では、ニッケル−カドミウム蓄電池やニッケル−水素蓄電池等が代表的であり、これらは信頼性が高く、かつ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等の各種用途に幅広く使用されている。
【０００３】
また、近年では電動補助付自転車、芝刈機、さらには電気自動車等の電源として大電流放電に適した円筒型蓄電池の開発が要望されている。
【０００４】
このような大電流用の円筒型蓄電池は、帯状の長い正・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渦巻状に巻回して構成した極板群を金属製電池ケースに収納し、この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・負極板いずれか一方極の端子を兼ねた封口板で密閉し、構成されている。
【０００５】
なお、大電流放電に適した極板からの出入力集電構造としては、極板群の上下端面からそれぞれ外方へ突出した極板の先端部分に、夫々一枚づつの矩形状の集電体を載置し、複数個所で溶接後、集電体の中央部の透孔に挿入した溶接電極棒とケース底部に配置した溶接電極によって、ケースと負極集電体はケース中央底部に一点で溶接する方式が一般的に用いられている。（例えば、特許文献１）
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−０３１４９７号公報（第２頁）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記極板の先端部分に矩形状の集電体を溶接する場合、極板の先端部分と集電体の溶接面積は電極群面積の数％のみである。例えば、１００Ａのような大電流で放電すると、極板の先端部分と矩形状の集電体間の抵抗が高いために電池の電圧が急激に低下する可能性がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の円筒型蓄電池は正極板と負極板とセパレータよりなり、
前記正極板はその先端部分の芯材を上方に突出させ、負極板はその先端部分の芯材を下方へ突出させて渦巻状に巻回した電極群と、この電極群の上方へ突出した正極芯材突出部に溶接した正極電流平滑板と、
前記正極電流平滑板の上部と溶接した正極集電体と、下方へ突出した芯材突出部に溶接した負極電流平滑板と、
前記負極電流平滑板の下部と溶接した負極集電体と、これらを内部に収容するとともに負極板の出入力端子を兼ねた金属製ケースと、
このケースを封口するとともに電気的にケースとは絶縁されていて上方に正極の出入力端子を兼ねたキャップを備えた封口体とからなるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
図１は本発明の一実施形態における円筒型蓄電池の模式断面図である。正極板１と負極板２とセパレータ６よりなり、正極板１はその先端部分の芯材３を上方に突出させ、負極板２はその先端部分の芯材４を下方へ突出させて渦巻状に巻回した電極群５と、この電極群５の上方へ突出した正極突出部３に溶接した正極電流平滑板７と正極集電体１０と、下方へ突出した負極芯材突出部４に溶接した負極電流平滑板８と負極集電体１１と、これらを内部に収容するとともに負極の出入力端子を兼ねた金属製ケース９と、このケースを封口するとともに電気的にケースとは絶縁されていて上方で接続リード１２によって、前記正極集電体と接続された正極端子、及びキャップを備えた封口体１３とからなる本発明の一実施形態における円筒型蓄電池である。
【００１１】
図２は本発明の一実施形態における円筒型蓄電池の模式断面図である。正極電流平滑板７と負極電流平滑板８のそれぞれの厚みを１００μｍ、正極集電体１０と負極集電体１１の厚みを４００μｍとした。
【００１２】
なお、この正極電流平滑板７と負極電流平滑板８のそれぞれの厚みを５０μｍから２００μｍの範囲とすることで芯材突出部との溶接が容易となり、また正極集電体１０と負極集電体１１の厚みを２００μｍから５００μｍの範囲とすることによって、電池端子からの電流供給が容易となるので好ましい。
【００１３】
図３は本発明の一実施形態における円筒型蓄電池の模式断面図であり、正極の先端部分の芯材３と正極電流平滑板７は、溶接電極１４ａ，１４ｂによって複数箇所の抵抗溶接が施されている。また、これらの接続は、レーザ溶接、ビーム溶接でも接続可能である。負極の先端部分の芯材４と負極電流平滑板８の溶接も同様である。
【００１４】
更に、電流平滑板７，８と集電体１０，１１の分解斜視図を図４に示す。
【００１５】
【実施例】
次に、本発明の具体例を説明する。
【００１６】
本発明電池Ａは直径３３ｍｍ、高さ６１ｍｍ、公称容量６０００ｍＡｈであり、以下に、この構成方法を詳しく説明する。
【００１７】
厚さ０．５ｍｍの焼結式ニッケル正極と、厚さ０．３ｍｍの水素吸蔵合金負極を用い、それぞれの極板にはその長さ方向の先端に露出した芯材部を設け、この露出芯材部がそれぞれ電極群の上下に１．５ｍｍずつずれて突出するようにセパレータを介在させ、全体を渦巻状に巻回させて、直径３０ｍｍ、高さ５０ｍｍの電極群を構成した。
【００１８】
上記の電極群上端面の正極芯材突出部３に、矩形状で、対角の長さ２７ｍｍ、厚み１００μｍの正極電流平滑板７を一対の溶接電極を用いて複数箇所で抵抗溶接し、その上部に矩形状で対角の長さ２７ｍｍ、厚み４００μｍの正極集電体１０を溶接し、電極群下端面の負極芯材突出部４には矩形状で対角の長さ２７ｍｍ、厚み１００μｍの負極電流平滑板８を一対の溶接電極を用いて複数箇所で抵抗溶接し、その下部に矩形状で対角の長さ２７ｍｍ、厚み４００μｍの負極集電体１１を溶接した。この電極群５を金属ケース９に挿入し、正極集電体１０の中央透孔部に１本の溶接電極棒を通して負極集電体１１の中央部を加圧しながら電池ケースの内底面に溶接した。
【００１９】
次に、所定量のアルカリ電解液を正極集電体１０の中央透孔部から金属ケース９内に注入した後、正極集電体１０に設けた接続リード１２の先端を正極端子となる封口体１３に溶接し、封口体１３でケース９の開口部を密閉して本発明の電池Ａを作製した。
【００２０】
電池Ａとの比較のために正・負極板の電流平滑板がない比較例の電池Ｂを作製した。
【００２１】
この２つの電池Ａ，Ｂを用いて内部抵抗を測定し、比較を行った。
【００２２】
室温（２５℃）で２Ａの電流値で電池電圧が０．９Ｖになるまで放電させた後、６Ａの電流値で３０分間充電した。ついで、１時間休止させた後、２５Ａの電流値で２０秒間放電させ、１０秒後の電池電圧を測定した。ついで、放電させた容量を充電した後、同様に、５０Ａ，７５Ａ，１００Ａの電流値で２０秒間放電させ、１０秒後の電池電圧をそれぞれ測定した。このようにして得られた１０秒後の電池電圧を縦軸とし、各電流値を横軸としてＩ（電流）−Ｖ（電圧）特性における直線の傾きを求め、その結果を図５に示す。
【００２３】
図５から明らかなように、比較電池Ｂの直線の傾き（内部抵抗）が大きいのに対して、電池Ａの傾きは小さいことがわかる。それぞれの電池の内部抵抗は、２．９ｍΩ，２．６ｍΩとなり、本発明電池Ａの内部抵抗が０．３ｍΩ小さいことがわかる。これは負極集電体１１とケース９の接合面積が大きいことと、負極集電体１１からケース９（負極端子）までの電流経路が短いため、内部抵抗が低減し、高効率放電が可能となったと考えられる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の円筒型蓄電池によれば、電極群５の上下方向へ突出した極板の芯材突出部に溶接した電流平滑板により、電極群抵抗の低減を達成でき、電池の高効率放電が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における円筒型蓄電池の断面模式図
【図２】本発明の一実施形態におけるる円筒型蓄電池の断面模式図
【図３】本発明の一実施形態における極板群と電流平滑板を抵抗接続した円筒型蓄電池の断面模式図
【図４】本発明の一実施形態における電流平滑板と集電体の分解斜視図
【図５】Ｉ（電流）−Ｖ（電圧）特性を示す図
【符号の説明】
１　正極板
２　負極板
３　正極芯材突出部
４　負極芯材突出部
５　電極群
６　セパレータ
７　正極電流平滑板
８　負極電流平滑板
９　ケース
１０　正極集電体
１１　負極集電体
１２　接続リード
１３　封口体
１４ａ　溶接電極
１４ｂ　溶接電極
【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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