(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の正極板と帯状の負極板と帯状のセパレータとを含み前記帯状の正極板と前記帯状の負極板と前記帯状のセパレータとが巻かれることによって形成される極板群と、
前記極板群の両端部に設けられ前記極板群内の集電を行う一対の集電体と
を備え、
前記一対の集電体は、前記両端部の広がりを抑えるコの字状の形状を有する、角型電池。
【請求項２】
前記一対の集電体は、前記両端部に溶接される溶接部を有する、請求項１に記載の角型電池。
【請求項３】
前記溶接がレーザー溶接であり、前記一対の集電体は、前記両端部に溶接される溶接面積を確保するために極板群側に突出する突起を有するとともに、前記溶接部にニッケル蝋を有する、請求項２に記載の角型電池。
【請求項４】
前記突起には、窪みが形成される、請求項３に記載の角型電池。
【請求項５】
前記一対の集電体は、前記両端部に対して実質的に垂直に設けられる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の角型電池。
【請求項６】
前記一対の集電体は、互いに異なる方向へ前記集電を行う、請求項１〜５のいずれか一項に記載の角型電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は角型電池に関し、特に帯状の正極板と帯状の負極板と帯状のセパレータとが巻かれることによって形成される極板群を備える角型電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂電槽の場合、板状極板が集積され端部に配されたリードを集めていた。
【０００３】
金属の場合、帯状の正極板の一部と封口板をリードを介し溶接し、負極板は金属電槽とリードまたは接触させることにより集電していた。
【０００４】
図９を参照して、従来の角型電池９００を説明する。
【０００５】
水酸化ニッケルを主成分とする正極材料が、端５ｍｍの幅に未充填部が設けられた発泡ニッケルに充填され、未充填部にニッケルリードを配し、容量が１Ａｈの板状の正極板１を形成した。水素吸蔵合金を主成分とする負極材料が、端５ｍｍの幅に無地部が設けられたパンチングメタルに塗着された１．２５Ａｈの板状の負極板２を形成した。
【０００６】
正極板１にポリプロピレン製の不織布で形成された袋状セパレータ３を巻き、これら正極板７枚と負極板８枚とを、交互に重ね合せ極板群を形成した。外部端子との接続は各極板に配したニッケルリード４を集め、上部で抵抗溶接を用いて正負極端子と接合した。ケースは樹脂製を用いた。水酸化カリウムを主成分とする電解液を注液後、活性化のため０．１Ｃで充放電を行った。容量は約７Ａｈである。
【０００７】
図１０を参照して、従来の他の角型電池１０００を説明する。
【０００８】
水酸化ニッケルを主成分とする正極材料が、５ｍｍ×５ｍｍの未充填部が設けられた発泡ニッケルに充填され、未充填部にニッケルリードを配し、容量が７Ａｈの帯状の正極板５を形成した。水素吸蔵合金を主成分とする負極材料が、５ｍｍ×５ｍｍの無地部が設けられたパンチングメタルに塗着された１０Ａｈの帯状の負極板６を形成した。
【０００９】
正極板５と負極板６との間にポリプロピレン製の不織布で形成されたセパレータ７を配し、巻くことによって極板群を形成した。外部端子との接続は正極板に配したニッケルリード８を封口板に溶接し、負極はケースに接続することで集電した。ケースは金属製を用いた。水酸化カリウムを主成分とする電解液を注液後、活性化のため０．ｌＣで充放電を行った。容量は約７Ａｈである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ＨＥＶ用途等の高出力な電池の場合、極板面積を増やすことにより反応抵抗を低減し、電池の高出力化を図っている。しかし、極板群内での集電が十分でないと、反応抵抗を低減し、電池の高出力化を図るという効果が発揮されない。さらに極板を板状にすると極板枚数が増加し、構成に工数がかかる。
【００１１】
本発明の目的は、高出力な角型電池を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、極板群内の集電を十分に行うことができる角型電池を提供することにある。
【００１３】
本発明のさらに他の目的は、反応抵抗を低減することができる角型電池を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る角型電池は、帯状の正極板と帯状の負極板と帯状のセパレータとを含み前記帯状の正極板と前記帯状の負極板と前記帯状のセパレータとが巻かれることによって形成される極板群と、前記極板群の両端部に設けられ前記極板群内の集電を行う一対の集電体とを備え、前記一対の集電体は、前記両端部の広がりを抑えるコの字状の形状を有し、そのことにより上記目的が達成される。
前記一対の集電体は、前記両端部に溶接される溶接部を有してもよい。
前記溶接がレーザー溶接であり、前記一対の集電体は、前記両端部に溶接される溶接面積を確保するために極板群側に突出する突起を有するとともに、前記溶接部にニッケル蝋を有してもよい。
前記突起には、窪みが形成されてもよい。
前記一対の集電体は、前記両端部に対して実質的に垂直に設けられてもよい。
前記一対の集電体は、互いに異なる方向へ前記集電を行ってもよい。
【００２３】
本発明のある局面に従えば、極板を帯状にし、端部全体を集電に用いることにより、集電部の抵抗を低減することができる。このため、極板面積が増加したことによるメリットを出すことができる。さらに、極板群を構成する工数も低減することができる。
【００２４】
本発明の他の局面に従えば、極板枚数を低減しつつ、極板の対向面積を確保することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実勢例を図面を参照しながら説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
図１Ａは、実施の形態１に係る角型電池の説明図である。図１Ｂは、実施の形態１に係る角型電池の斜視図である。
【００２７】
図１Ａおよび図１Ｂを参照して、角型電池１００は、極板群１７と、極板群１７の両端部に設けられ極板群１７内の集電を行う一対の集電体１２とを備える。
【００２８】
極板群１７は、帯状の正極板９と帯状の負極板１０と帯状のセパレータ１１とを含む。セパレータ１１は、正極板９と負極板１０との間に配置される。極板群１７は、正極板９と負極板１０とセパレータ１１とが巻かれることによって形成される。
【００２９】
正極板９では、水酸化ニッケルを主成分とする正極材料が、端２ｍｍの幅に未充填部が設けられた発泡ニッケルに充填される。未充填部にはニッケルリードは配置される。正極板９の容量は、７Ａｈ程度である。
【００３０】
負極板１０では、水素吸蔵合金を主成分とする負極材料が、端２ｍｍの幅に無地部が設けられたパンチングメタルに塗着される。負極板１０の容量は、１０Ａｈ程度である。セパレータ１１は、ポリプロピレン製の不織布で形成される。
【００３１】
一対の集電体１２は、極板群１７の両端部に対して実質的に垂直に設けられる。一対の集電板１２は、２０ｍｍ間隔のレーザー溶接により極板群１７の両端部に接続される。極板群１７は、一対の集電板１２を介して外部の正負極端子（図示せず）と接続される。
【００３２】
一対の集電板１２は、上端部１２１で抵抗溶接を用いて外部の正負極端子と接合される。一対の集電板１２の溶接部１２２には溶解温度の低いニッケル蝋が塗布されている。
【００３３】
角型電池１００のケース（図示せず）は樹脂製を用いる。角型電池１００に水酸化カリウムを主成分とする電解液を注液後、活性化のため０．１Ｃで充放電を行う。容量は約７Ａｈである。
【００３４】
極板群１７の両端部に設けられ極板群１７内の集電を行う一対の集電体１２には、極板群１７の高出力化の効果を十分に発揮させる。
【００３５】
（実施の形態２）
図２は、実施の形態２に係る角型電池の説明図である。図１を参照して前述した実施の形態１に係る角型電池１００の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素に関する詳細な説明は省略する。
【００３６】
実施の形態２に係る角型電池１００Ａでは、一対の集電板１２は互いに異なる方向（矢印Ａおよび矢印Ｂ）へ極板群１７内の集電を行う。
【００３７】
極板群１７内の集電を異なる方向に行うことにより、電流の流れがスムーズになる。
【００３８】
一対の集電板１２は、正極端子と接合される集電板１２Ｅおよび負極端子と接合される集電板１２Ｆを含む。集電板１２Ｅは、上端部１２１で抵抗溶接を用いて外部の正極端子と接合される。集電板１２Ｆは、下端部１２５で抵抗溶接を用いて外部の負極端子と接合される。
【００３９】
（実施の形態３）
図３は、実施の形態３に係る角型電池の説明図である。図１を参照して前述した実施の形態１に係る角型電池１００の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素に関する詳細な説明は省略する。
【００４０】
実施の形態３に係る角型電池１００Ｂでは、一対の集電板１２は、間隔Ｄ１＝２０ｍｍのレーザー溶接により極板群１７の両端部に接続される。集電ポイント（溶接部１２２）を増やすことにより集電効率が更に向上する。
【００４１】
（実施の形態４）
図４は、実施の形態４に係る角型電池の説明図である。図１を参照して前述した実施の形態１に係る角型電池１００の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素に関する詳細な説明は省略する。
【００４２】
実施の形態４に係る角型電池１００Ｃでは、一対の集電体１２の上部の溶接間隔Ｄ２は、一対の集電体１２の下部の溶接間隔Ｄ３よりも狭い。
【００４３】
一対の集電板１２の上部は、間隔Ｄ２＝１０ｍｍのレーザー溶接により極板群１７の両端部に接続される。一対の集電板１２の下部は、間隔Ｄ３＝２０ｍｍのレーザー溶接により極板群１７の両端部に接続される。
【００４４】
省いた下部の溶接ポイント（溶接部１２２）は集電に大きく寄与していない。よって溶接ポイントは上部に偏って存在すると良い。
【００４５】
（実施の形態５）
図５は、実施の形態５に係る角型電池の説明図である。図１を参照して前述した実施の形態１に係る角型電池１００の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素に関する詳細な説明は省略する。
【００４６】
図５に示すように実施の形態５に係る角型電池１００Ｄでは、一対の集電体１２Ａは、折り曲げ部１２３を有する。折り曲げ部１２３は、極板群１７の両端部の広がりを抑える。このように一対の集電体１２Ａはコの字状の形状を有する。
【００４７】
集電体１２Ａに折り曲げ部１２３を形成し、集電体１２Ａの形状をコの字状にしていることにより、極板群１７の両端部の広がりを抑えることができ、信頼性の高い集電が可能になる。
【００４８】
（実施の形態６）
図６は、実施の形態６に係る角型電池の説明図である。図１を参照して前述した実施の形態１に係る角型電池１００の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素に関する詳細な説明は省略する。
【００４９】
実施の形態６に係る角型電池１００Ｅでは、一対の集電体１２Ｂは、極板群１７の両端部に溶接される溶接面積を確保するための突起１２４を有する。
【００５０】
溶接ポイントに突起１２４を設けることによって、ニッケル蝋を効率的に溶接ポイントに配することができ、溶接面積を確保するとともに、溶接確率が向上する。
【００５１】
（実施の形態７）
図７は、実施の形態７に係る角型電池の説明図である。図１を参照して前述した実施の形態１に係る角型電池１００の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素に関する詳細な説明は省略する。
【００５２】
実施の形態７に係る角型電池１００Ｆでは、一対の集電体１２Ｃは、極板群１７の両端部に溶接される溶接面積を確保するための突起１２４を有する。突起１２４には、溶接面積を確保するための窪み１２４Ａが形成される。
【００５３】
溶接ポイントの突起１２４に窪み１２４Ａを設けることにより、さらに溶接面積を確保できるとともに、溶接確率が向上する。窪み１２４Ａを設けることにより、ニッケル蝋をさらに効率的に溶接ポイントに配することもできる。
【００５４】
（実施の形態８）
図８は、実施の形態８に係る角型電池の説明図である。図１を参照して前述した実施の形態１に係る角型電池１００の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素に関する詳細な説明は省略する。
【００５５】
実施の形態８に係る角型電池１００Ｇでは、一対の集電体１２Ｄは、溶接時にリブのない中央部１２６が押さえられる構造を有する。このことにより、溶接時の集電体の浮き等による溶接バラツキを抑えた溶接が可能となり、溶接確率が向上する。
【００５６】
【実施例】
実施の形態１〜８に係る各角型電池１００、１００Ａ〜１００Ｇの出力特性および図９を参照して前述した従来の角型電池９００（従来例１）および図１０を参照して前述した従来の角型電池１０００（従来例２）の出カ特性を測定した結果を（表１）に示す。出力特性は各角型電池をＳＯＣ６０％に調整後、大電流放電しｌＶに至るまでの時間が１０秒以上維持できる電流値に１Ｖを乗じ出力とした。単位はＷである。値はサンプル数ｎ＝１０の平均を示す。
【００５７】
【表１】
0004434418.tif 000002
【００５８】
（表１）に示すように、実施の形態１に係る角型電池１００では、従来の電池よりも約２０％高い出力が得られる。従来の電池よりも約２０％高い出力が得られるのは、極板群１７の両端部に設けられ極板群１７内の集電を行う一対の集電体１２が、極板群１７の高出力化の効果を十分に発揮させるからである。
【００５９】
実施の形態２に係る角型電池１００Ａでは、更に高出力化が達成されている。これは極板群１７内の集電を異なる方向に行うことにより、電流の流れがスムーズになるからである。このように実施の形態２に係る角型電池１００Ａでは、さらに極板群１７の高出力化の効果が得られる。
【００６０】
実施の形態３に係る角型電池１００Ｂでは実施の形態１に係る角型電池１００よりも約１０％高い出力が得られる。これは集電ポイントを増やすことにより集電効率が更に向上していることを示す。
【００６１】
実施の形態４に係る角型電池１００Ｃでは実施の形態３に係る角型電池１００Ｂと比較し、出力の低下は見られない。これは実施の形態４に係る角型電池１００Ｃにおいて省いた下部の溶接ポイントは集電に大きく寄与していないことを示している。よって溶接ポイントは上部に偏って存在すると良いことがわかる。
【００６２】
実施の形態５に係る角型電池１００Ｄでは、実施の形態４に係る角型電池１００Ｃよりも出力特性が約４％向上している。これは集電体１２Ａに折り曲げ部１２３を形成し、集電体１２Ａの形状をコの字状にしていることにより、極板群１７の両端部の広がりを抑えることができ、信頼性の高い集電が可能になるからである。
【００６３】
実施の形態６に係る角型電池１００Ｅでは実施の形態５に係る角型電池１００Ｄよりも出力特性が約４％向上している。これは溶接ポイントに突起１２４を設けることによって、ニッケル蝋を効率的に溶接ポイントに配することができ、溶接面積を確保するとともに、溶接確率が向上するからである。
【００６４】
実施の形態７に係る角型電池１００Ｆでは実施の形態６に係る角型電池１００Ｅよりも出力特性がさらに約４％向上している。これは溶接ポイントの突起１２４に窪み１２４Ａを設けることにより、さらに溶接面積を確保できるとともに、溶接確率が向上するからである。窪み１２４Ａを設けることにより、ニッケル蝋をさらに効率的に溶接ポイントに配することもできる。
【００６５】
実施の形態８に係る角型電池１００Ｇでは実施の形態７に係る角型電池１００Ｆよりも出力特性がさらに約４％向上している。これは溶接時の集電体の浮き等による溶接バラツキを抑えることにより、溶接確率が向上するからである。
【００６６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、高出力な角型電池を提供することができる。
【００６７】
また本発明によれば、極板群内の集電を十分に行うことができる角型電池を提供することができる。
【００６８】
さらに本発明によれば、反応抵抗を低減することができる角型電池を提供することができる。
【００６９】
本発明に係る角型電池の構成により、極板枚数を低減しつつ、極板の対向面積を稼ぎ、その効果を電池として効率的に利用することが可能となり、高出力な電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】実施の形態１に係る角型電池の説明図。
【図１Ｂ】実施の形態１に係る角型電池の斜視図。
【図２】実施の形態２に係る角型電池の説明図。
【図３】実施の形態３に係る角型電池の説明図。
【図４】実施の形態４に係る角型電池の説明図。
【図５】実施の形態５に係る角型電池の説明図。
【図６】実施の形態６に係る角型電池の説明図。
【図７】実施の形態７に係る角型電池の説明図。
【図８】実施の形態８に係る角型電池の説明図。
【図９】従来の角型電池の斜視図。
【図１０】従来の他の角型電池の斜視図。
【符号の説明】
９  正極板
１０  負極板
１１  セパレータ
１２  集電板
【図１Ａ】
0004434418.tif 000003
【図１Ｂ】
0004434418.tif 000004
【図２】
0004434418.tif 000005
【図３】
0004434418.tif 000006
【図４】
0004434418.tif 000007
【図５】
0004434418.tif 000008
【図６】
0004434418.tif 000009
【図７】
0004434418.tif 000010
【図８】
0004434418.tif 000011
【図９】
0004434418.tif 000012
【図１０】
0004434418.tif 000013