(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形の正極板と負極板とが、セパレータを介して交互に積層されてなる電極群を備えた角形電池用電極ユニットであって、
前記正極板および前記負極板におけるそれぞれの少なくとも二側縁には、芯材露出部が形成され、
前記正極板と負極板とは、各芯材露出部同士が、積層方向に互いに重ならない向きで積層されており、
前記各正極板の少なくとも二側縁の芯材露出部に接合可能な形状をなす正極集電板と、
前記正極集電板には接触せずに、前記各負極板の少なくとも二側縁の芯材露出部に接合可能な形状をなす負極集電板と、
を備えることを特徴とする角形電池用電極ユニット。
【請求項２】
前記正極板の芯材露出部に前記正極集電板を固定するとともに、
前記負極板の芯材露出部に前記負極集電板を固定することによって、前記電極群が固定されていることを特徴とする請求項１に記載の角形電池用電極ユニット。
【請求項３】
前記正極板および前記負極板にそれぞれ形成された前記芯材露出部は、前記正極板および前記負極板のそれぞれにおける一対の対辺に沿った二側縁に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の角形電池用電極ユニット。
【請求項４】
前記正極板および前記負極板にそれぞれ形成された前記芯材露出部は、前記正極板および前記負極板のそれぞれにおいて、隣接する二側縁に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の角形電池用電極ユニット。
【請求項５】
前記正極板および前記負極板にそれぞれ形成された前記芯材露出部は、前記正極板および前記負極板のそれぞれにおいて、隣接する三側縁において形成されるとともに、
当該三側縁中、両側に位置する二側縁に形成した芯材露出部の長さが、当該二側縁の各全長よりも短いことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の角形電池用電極ユニット。
【請求項６】
前記正極集電板および前記負極集電板は、前記芯材露出部を備える側縁に沿わせた形状をなし、
前記正極集電板および前記負極集電板の端縁又は角部からは、それぞれ接続端子部を突出させたことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれかに記載の角形電池用電極ユニット。
【請求項７】
前記正極板および前記負極板は、正極板の芯材露出部が形成される二側縁と負極板の芯材露出部が形成される二側縁とが互いに直角をなす向きで配置されて積層されていることを特徴とする請求項３記載の角形電池用電極ユニット。
【請求項８】
前記正極集電板および前記負極集電板は、いずれも断面コ字形に形成されてなり、
その正極集電板の向かい合う２つの側板部は、各正極板の一対の芯材露出部に接合し、
前記負極集電板の向かい合う２つの側板部は、各負極板の一対の芯材露出部に接合していることを特徴とする請求項７記載の角形電池用電極ユニット。
【請求項９】
前記正極集電板および前記負極集電板は、それぞれの芯材露出部に、レーザビーム溶接、電子ビーム溶接または抵抗加熱溶接のいずれかによる溶接にて接合されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の角形電池用電極ユニット。
【請求項１０】
前記正極板の活物質は水酸化ニッケルを主成分とし、前記負極板の活物質は水素吸蔵合金を主成分としたことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の角形電池用電極ユニット。
【請求項１１】
前記正極板の活物質はリチウム含有金属化合物を主成分とし、前記負極板の活物質は炭素材料を主成分としたことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の角形電池用電極ユニット。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれかに記載の角形電池用電極ユニットと、
前記角形電池用電極ユニットを収納する筐体と、
前記角形電池用電極ユニットの正極集電板に電気的に接続され、前記筐体に付設される正極端子と、
前記角形電池用電極ユニットの負極集電板に電気的に接続され、前記筐体に付設される負極端子と
を具備することを特徴とする角形電池。
【請求項１３】
正極板を形成する正極芯材および負極板を形成する負極芯材に対して活物質を充填する活物質充填工程と、
矩形に加工した前記正極板および前記負極板において、芯材露出部を形成する芯材露出部形成工程と、
前記正極板および前記負極板が所定の厚みとなるように圧延する圧延工程と、
前記正極板および前記負極板におけるそれぞれの芯材露出部が積層方向に互いに重ならない向きで、かつそれぞれの活物質充填部分が相対向するようにセパレータを介在させて積層する積層工程と、
前記正極板の少なくとも二側縁の前記芯材露出部に接合可能な形状をなす正極集電板を前記芯材露出部に接合する正極集電板接合工程と、
前記負極板の少なくとも二側縁の前記芯材露出部に接合可能であるとともに前記正極集電板には接触しないような形状をなす負極集電板を前記芯材露出部に接合する負極集電板接合工程と、を備えることを特徴とする角形電池用電極ユニットの製造方法。
【請求項１４】
前記芯材露出部形成工程では、芯材露出部を、超音波剥離法にて形成することを特徴とする請求項１３記載の角形電池用電極ユニットの製造方法。
【請求項１５】
前記正極集電板接合工程においては、正極集電板とそれに対応する芯材露出部とを、前記負極集電板接合工程においては、負極集電板とそれに対応する芯材露出部とを、それぞれ、レーザビーム溶接、電子ビーム溶接または抵抗加熱溶接のいずれかによる溶接にて接合することを特徴とする請求項１３または請求項１４のいずれかに記載の角形電池用電極ユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正極板と負極板とセパレータを備えて形成される電極群を備える角形電池用の電極ユニット、角形電池および角形電池用電極ユニットの製造方法に関する。 
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、ノート型コンピュータなどの携帯情報機器が普及した。そして、それらの機器は更なる高性能化、軽量化、小型化を目指している。そのため、それら携帯情報機器の電源として用いられている二次電池に対しても、小型軽量化、エネルギー密度の高度化などが要求されている。
【０００３】
一方、ガソリン価格の高騰、地球温暖化への配慮などの外部環境から、電気自動車に対する期待が高まっている。また、動力源としてガソリンエンジンと電気モータとを併用するいわゆるハイブリッド車も市販されている。
【０００４】
言うまでもなく、電気自動車やハイブリッド車には、電源として二次電池が用いられている。そして、その二次電池に対しても、小型軽量化、エネルギー密度や出力の高度化、長寿命、低コスト、信頼性の向上などが要求されている。
【０００５】
携帯情報機器、電気自動車またはハイブリッド車とも、収納スペースが限られている。
一方、従来の二次電池は円筒形をなしたものが多く、限られた収納スペースに収納するには隙間が生じてしまうため、好ましくない。
そこで、円筒形電池に代わって、角形電池が主流となっている。角形電池に関する代表的な技術としては、たとえば特許文献１、特許文献２に記載されたようなものがある。
【０００６】
特許文献１には、『正極板と負極板とを、セパレータを介して互いに反対側の側縁部を両極板の対向部分から突出させ、突出部をリード部とすることにより、極板の全面から集電板までの平均距離を短くする。それにより、電池内部の抵抗値を低減するとともに電極活物質の利用率を高めて電池出力を向上させる』という技術が記載されている。
【０００７】
また、特許文献２には、『極板端部を電池側面側に有し、該極板タブを板状の集電端子に溶接して、極板幅寸法／極板高さ寸法の比を０．２２〜０．６７とする』という技術が記載されている。
【０００８】
特許文献２によれば、極板端部までの距離を短縮することができるために集電効率を向上させることができる。この技術を角形アルカリ蓄電池に採用した場合、ハイレート放電時に電流の損失を低減できるという効果がある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−９３５０８号公報
【特許文献２】特開２００１−１９６０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、前述した特許文献1（特開２００１−９３５０８号公報）に提案されている角形電池には、『リード部に設けた側辺の長さをＬ、それと直交する側辺の長さをＤとして、Ｌ＞Ｄで、Ｌ≦４Ｄとした』という技術も記載されている。つまり、リード部に設けた側辺に直交する側辺の長さＤが長くなればなるほど、極板の一端面に接合した集電板による集電能力は低下してしまい、「電池内部の抵抗値を小さくするという効果」が低下してしまう、という課題がある。
【００１１】
特許文献２に記載された技術でも、極板幅寸法／極板高さ寸法の比を０．６７以上にすると、極板の一端面に接合した集電板による集電能力は低下してしまい、電池内部の抵抗値を小さくするという効果は低下してしまう、という課題がある。
【００１２】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、電池内部の抵抗値を小さく抑えつつ電池の出力を向上でき、且つ極板のサイズの自由度を向上させることができる角形電池用電極ユニット、角形電池および角形電池用電極ユニットの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決する手段として、本出願は、以下の発明を開示する。
【００１４】
本発明の角形電池用電極ユニットは、矩形の正極板と負極板とが、セパレータを介して交互に積層されてなる電極群を備えた角形電池用電極ユニットに係る。
すなわち、  前記正極板および前記負極板におけるそれぞれの少なくとも二側縁には、芯材露出部が形成され、  前記正極板と負極板とは、各芯材露出部同士が、積層方向に互いに重ならない向きで積層されており、  前記各正極板の少なくとも二側縁の芯材露出部に接合可能な形状をなす正極集電板と、  前記正極集電板には接触せずに、前記各負極板の少なくとも二側縁の芯材露出部に接合可能な形状をなす負極集電板と、を備える。
【００１５】
一般に、前記正極板および前記負極板のいずれかの部位が集電板から遠いことを原因として、集電効果の低下を引き起こす。
本発明に係る正極集電板は、全ての正極板の芯材露出部に接しており、負極集電板は、全ての負極板の芯材露出部に接している。また、芯材露出部が前記正極板および前記負極板におけるそれぞれの少なくとも二側縁に位置している。したがって、前記正極板および前記負極板のいずれの部位も集電板への距離が遠くならない構造となっている。そのために集電効果の低下が生じにくい。その結果、電池内部の抵抗値も小さく抑えることができ、電池の出力向上に寄与する。
【００１６】
また、正極板および負極板における縦横の寸法比は、それぞれの芯材露出部が重ならないように突出させて積層可能であるという条件を満たせば、自由である。したがって、電池の外径形状を設計する際の自由度が増す。
【００１７】
前記電極群は、前記正極板の芯材露出部に前記正極集電板を固定するとともに、前記負極板の芯材露出部に前記負極集電板を固定することによって固定されていることが望ましい。
【００１８】
正極集電板および負極集電板を各芯材露出部に固定すれば、正極板および負極板を積層することによって形成される電極群が固定されることとなる。このため、角形電池用電極ユニットの構成を簡素化できる。
【００１９】
また、本発明の角形電池用電極ユニットは、前記正極板および前記負極板にそれぞれ形成された前記芯材露出部を、前記正極板および前記負極板のそれぞれにおける一対の対辺に沿った二側縁に形成したことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の角形電池用電極ユニットは、前記正極板および前記負極板にそれぞれ形成された前記芯材露出部を、前記正極板および前記負極板のそれぞれにおいて、隣接する二側縁に形成したことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の角形電池用電極ユニットは、前記正極板および前記負極板にそれぞれ形成された前記芯材露出部を、前記正極板および前記負極板のそれぞれにおいて、隣接する三側縁において形成する。更に、当該三側縁中、両側に位置する二側縁に形成した芯材露出部の長さが、当該二側縁の各全長よりも短くしたことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の角形電池用電極ユニットは、前記正極集電板および前記負極集電板を、前記芯材露出部を備える側縁に沿わせた形状とする。
そして、前記正極集電板および前記負極集電板の端縁又は角部からは、それぞれ接続端子部を突出させたことを特徴とする。
【００２３】
接続端子部は、本発明の角形電池用電極ユニットを電源とする外部接続機器に接続するためのものである。その接続端子部を、正極集電板および負極集電板の端縁又は角部から突出させることができるので、外部接続機器によって決定される接続端子部の位置関係に対応させやすい。
【００２４】
また、本発明の角形電池用電極ユニットは、前記正極板および前記負極板を、正極板の芯材露出部が形成される二側縁と負極板の芯材露出部が形成される二側縁とが互いに直角をなす向きで配置して積層させたことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の角形電池用電極ユニットは、前記正極集電板および前記負極集電板、いずれも断面コ字形に形成させている。、そして、その正極集電板の向かい合う２つの側板部は、各正極板の一対の芯材露出部に接合し、前記負極集電板の向かい合う２つの側板部は、各負極板の一対の芯材露出部に接合していることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の角形電池用電極ユニットは、前記正極集電板および前記負極集電板を、それぞれの芯材露出部に、レーザビーム溶接、電子ビーム溶接または抵抗加熱溶接のいずれかによる溶接にて接合したことを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の角形電池用電極ユニットは、前記正極板の活物質を水酸化ニッケルを主成分とし、前記負極板の活物質を水素吸蔵合金を主成分としたことを特徴とする。
すなわち、ニッケル水素電池用の角形電池用電極ユニットである。
【００２８】
また、本発明の角形電池用電極ユニットは、前記正極板の活物質はリチウム含有金属化合物を主成分とし、前記負極板の活物質は炭素材料を主成分としたことを特徴とする。
すなわち、リチウムイオン電池用の角形電池用電極ユニットである。
【００２９】
また、本発明は、前記の角形電池用電極ユニットを用いた角形電池をも提供する。
すなわち、前記角形電池用電極ユニットと、  前記角形電池用電極ユニットを収納する筐体と、  前記角形電池用電極ユニットの正極集電板に電気的に接続され、前記筐体に付設される正極端子と、  前記角形電池用電極ユニットの負極集電板に電気的に接続され、前記筐体に付設される負極端子とを具備することを特徴とする角形電池である。
【００３０】
また、本発明は、前記の角形電池用電極ユニットに製造方法をも提供する。
すなわち、  正極板を形成する正極芯材および負極板を形成する負極芯材に対して活物質を充填する活物質充填工程と、  矩形に加工した前記正極板および前記負極板において、芯材露出部を形成する芯材露出部形成工程と、  前記正極板および前記負極板が所定の厚みとなるように圧延する圧延工程と、  前記正極板および前記負極板におけるそれぞれの芯材露出部が積層方向に互いに重ならない向きで、かつそれぞれの活物質充填部分が相対向するようにセパレータを介在させて積層する積層工程と、  前記正極板の少なくとも二側縁の前記芯材露出部に接合可能な形状をなす正極集電板を前記芯材露出部に接合する正極集電板接合工程と、  前記負極板の少なくとも二側縁の前記芯材露出部に接合可能であるとともに前記正極集電板には接触しないような形状をなす負極集電板を前記芯材露出部に接合する負極集電板接合工程と、を備える角形電池用電極ユニットの製造方法である。
【００３１】
前記芯材露出部形成工程では、芯材露出部を、超音波剥離法又はこき取り法にて形成することが好ましい。
【００３２】
また、前記正極集電板接合工程においては、正極集電板とそれに対応する芯材露出部とを、前記負極集電板接合工程においては、負極集電板とそれに対応する芯材露出部とを、それぞれ、レーザビーム溶接、電子ビーム溶接または抵抗加熱溶接のいずれかによる溶接にて接合することが好ましい。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、両極板の中央付近であっても芯材露出部、すなわち各集電板に近いので、集電効果の低下が生じにくい。その結果、電池内部の抵抗値も小さく抑えることができ、電池の出力向上に寄与する。併せて、正極板および負極板のサイズの自由度向上にも寄与する。
また、正極板および負極板のサイズの自由度を向上させることに伴っての外形形状に関する自由度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明の実施の形態について、ニッケル水素電池を例にとり、図面を参照させながら説明する。
ここで用いられるのは図１から図９である。図１から図３は、角形電池としての角形密閉式二次電池に用いる正極板、負極板およびセパレータの斜視図であり、これらが本発明の角形電池用電極ユニットを構成する。また、図４および図５は、正極板、負極板およびセパレータを積層し、集電板を固定する前の状態と、固定した後の状態をそれぞれ示す斜視図である。
【００３５】
（第一の実施形態）
図１に示すように、正極板１は略矩形板状に形成され、水酸化ニッケルを主成分とする活物質を芯材に充填した活物質充填部１１を備えるとともに、向かい合う二側縁には活物質が充填されていない芯材露出部１２を形成している。
【００３６】
負極板２は、図２に示すように、略矩形板状に形成され、金属多孔板（パンチングメタル）に対して、負極の活物質である水素吸蔵合金の微粉末を主成分とするペーストを塗着した活物質充填部２１ａを備えるとともに、向かい合う二側縁には活物質が塗着されていない芯材露出部２３を形成している。
なお、負極の活物質は原理的には水素であるが、本願では便宜上、負極の主構成材である水素吸蔵合金を「活物質」と呼称する。
【００３７】
図３は、前述の正極板１におけるその活物質充填部１１を被覆するように巻き付けたセパレータ３を示している。このセパレータ３は、スルホン化処理を施したポリプロピレン樹脂、またはポリアミド樹脂の不織布などを用いることができる。
【００３８】
図４は、前記正極板１および前記負極板２におけるそれぞれの芯材露出部１２，２３が重ならないように突出させつつ、それぞれの活物質充填部分が相対向するようにセパレータ３を介在させて積層させた様子を示している。
【００３９】
図５は、断面形状がコ字形をなす正極集電板７および負極集電板６を、積層した正極板１および負極板２に固定した状態を示している。
前記正極集電板７は、その相対する内側面が前記正極板１の両端に位置する前記芯材露出部１２の全てに接するように、前記負極集電板６もまた、その相対する内側面が負極板２の両端に位置する前記芯材露出部２３の全てに接するように、それぞれ固定される。
【００４０】
前記正極および前記負極の集電板７，６と前記芯材露出部１２，２３とを接合する手段としては、各種の溶接法から採択する。例えば、レーザビーム溶接、電子ビーム溶接または抵抗加熱法を用いることができる。
負極集電板６の中央には、外側に向かって突出する負極の端子８が設けられている。また、図示は省略するが、正極集電板７の中央にも、外側に向かって突出する正極の端子８が設けられている。
【００４１】
図示は省略するものの、上記のような電極群を所定の筐体に収納することで角形電池を形成するのであるが、前述したように形成した電極群は概ね直方体であり、角形電池に用いるには非常に合理的な形状をなしている。
すなわち、電極群が概ね直方体であるので、その電極群を収納する筐体の内部空間も直方体とすることができる。そのため、無駄な空間のない角形電池を形成することができる。
【００４２】
（第二の実施形態）
図１から図５までに示した第一の実施形態と、図６に示す第二の実施形態との相違点は、以下の点にある。すなわち、正極板１および負極板２において形成した芯材露出部１２，２３の部位を、一対の対辺に沿った二側縁ではなく、隣り合う二側縁に形成した点である。
図６（ｂ）に示すように、正極板１には、図においては逆L字状に隣り合う二側縁に芯材露出部１２が設けられている。また、正極板１の表裏両面は、この芯材露出部１２を突出させた状態で、セパレータ３にて被覆されている。
【００４３】
図６（ｃ）に示すように、負極板２には、正極板１の芯材露出部１２に対向して図においてL字状に隣り合う二側縁に芯材露出部２３が設けられている。そして、負極板２を最外側として、セパレータ３にて被覆された正極板１と交互に、芯材露出部１２，２３を四つの側辺に突出させるような配置で積層し、電極群を構成する。
【００４４】
この電極群における正極板１においては、図において逆L字状の芯材露出部１２の外側面に、同じく逆L字状に示される正極集電板７が当接されて配置される。同様に、電極群における負極板２においては、図においてL字状に示される芯材露出部２３の外側面に、同じくL字状に示される負極集電板６が当接されて配置される。そして、それら集電板７，６には、所定間隔毎に幅方向に沿って接合部８ａが設けられている（負極集電板６側における接合部８ａの図示は省略している）。
【００４５】
この接合部８ａは、例えばロウ剤を付着させることによって、または集電板７，６の板材自体を折り曲げ、芯材露出部１２，２３に向かって突出するものである。接合部８ａは、予め折り曲げておく場合もあるが、溶接方法によっては、溶接時に結果として折り曲がる場合もある。
接合部８ａと芯材露出部１２，２３とは、確実に接触した状態で、レーザビーム溶接、電子ビーム溶接、抵抗加熱溶接法にて接合する。すなわち、電極群は、集電板７，６にて固定されている。集電板７，６は、電極群の対角に相当する位置の一端がそれぞれ電極群の外側に向かって延ばされており、その延ばされた部位を接続用の端子８としている。
【００４６】
以上の角形電池用電極ユニットは、正極板１および負極板２の芯材に活物質を充填する工程と、正極板１および負極板２の二側縁に芯材露出部を形成する工程と、正極板１および負極板２を所定の厚みに圧延する工程と、芯材露出部１２，２３を突出させながら正極板１および負極板２をセパレータ３を介して積層して電極群を構成する工程と、前記芯材露出部１２，２３を備える側縁に合致した正極板１および負極板２の集電板７，６をそれぞれの芯材露出部１２，２３に接合する工程とを経て製造される。
【００４７】
本実施形態の角形電池用電極ユニットも、正極板１および負極板２の縦横比（図６（ｂ）、（ｃ）に示すＤ，Ｌの比）に関係なく、集電能力を最大限に発揮させることができる。それは、正極板１および負極板２における各部位から集電板７，６までの平均抵抗値が大きくなることを防ぐことができる構造だからである。その結果、電池の内部抵抗を小さくできるとともに、電池出力を向上させることに寄与する。
また、電極群である正極板１および負極板２の芯材露出部１２，２３を、それぞれの集電板７，６に固定することによって、電極群を固定している。このため、正極板１および負極板２が積層されることによって形成される電極群の固定と、芯材露出部１２，２３に対する集電板７，６の固定とを兼ねているので、角形電池用電極ユニットを簡便な構成とすることができる。
【００４８】
（第三の実施形態）
図７は第三の実施形態を示す。図６に示す第二の実施形態との相違点は、集電板７，６から延ばされた接続用の端子８，８の位置を向かい合わせとした点である。この実施形態に係る角形電池用電極ユニットに接続される外部接続構造（角形電池用電極ユニットを電源としている外部接続機器）が、正極及び負極の端子として向かい合わせであることを要求する場合に好適である。
この実施形態においても、正極板１および負極板２の縦横比（図７（ｂ）、（ｃ）に示すＤ，Ｌの比）に関係なく、集電能力を最大限に発揮させることができる。
【００４９】
（第四の実施形態）
第四の実施形態について、図８を用いて説明する。
この実施形態にて用いる正極板１および負極板２は、一つの側縁の全体とその側縁に隣接する２つの側縁の半分までのコ字形をなす芯材露出部１２，２３を備えている。正極集電板７および負極集電板６は、上記芯材露出部１２，２３と同じコ字形の断面形状を備えて、芯材露出部１２，２３の外側面に当接されて接合される。またこの正極集電板７および負極集電板６から延ばされた接続用の端子８，８が、近接して向かい合わされている。
【００５０】
図８において仮想線（二点破線）にて示すように、端子８，８の位置を近接させずに、集電板７，６の角部から互いに平行となるように位置させても良い。例えば、この実施形態に係る角形電池用電極ユニットに接続される外部接続構造が、正極及び負極の端子として広い間隔を要求している場合に適応できる。
【００５１】
（第五の実施形態）
図９は、第五の実施形態について示す。第五の実施形態は、第四の実施形態の変形例である。すなわち、コ字形をなす芯材露出部１２，２３において、コ字形における対向する辺の長さを異ならせているものである。この実施形態に係る角形電池用電極ユニットに接続される外部接続構造が要求する端子の配置に応じるため、この芯材露出部１２，２３に合致する断面形状をなす集電板を用意する場合もあり得る。
【００５２】
なお、第五の実施形態においては、本願発明の効果である集電効果の低下抑制を得るためには、正極板１および負極板２の縦横の寸法比につき、Ｌ＞Ｄであることが望ましい。特許文献1（特開２００１−９３５０８号公報）に提案されている理由による。
【００５３】
（実施例１）
以下に説明する実施例１は、第一の実施形態に該当する。
試験用の正極板１は、活物質とその活物質を支持する支持体としての基板とを用いて、次のようにして作成した。
前記支持体としては、目付重量（面密度）が４００ｇ／平方メートルの発泡状ニッケル多孔体（多孔度９５％）を採用する。そして、その支持体に対して、水酸化ニッケルの球状粉末をペースト状にした活物質を充填することで正極板１とする。前記のペーストは、コバルトおよび亜鉛を固溶状態で含有した球状水酸化ニッケル粉末１００ｗｔ％に対して、所定量のコバルト化合物を計り取り、水を加えて練合することによって形成する。
【００５４】
充填後は、乾燥、圧延して所定の寸法に切断し、１枚あたり６５０ｍＡｈの理論容量を有するニッケル正極板とする。
所定の寸法とは、充填部の厚みが０．４６ｍｍ、充填部の幅が５０ｍｍ、充填部の長さＬが５０ｍｍである。
正極集電板７を接合する芯材露出部１２は、圧延後に超音波剥離法によって活物質を脱落させ、活物質を剥離させた幅と同一幅のニッケルリード板をシーム溶接して作製する。
【００５５】
試験用の負極板２は、活物質とその活物質を支持する支持体としての基板とを用いて、次のようにして作成した。
支持体としては、鉄にニッケルメッキ処理した厚み６０μｍのパンチングメタル芯材を採用し、活物質としては、水素吸蔵合金（ＭｍＮｉ３．６Ｃｏ０．７Ｍｎ０．４Ａｌ０．３、Ｍｍ：ミッシュメタル）を主体とするペーストを採用する。そしてそのペーストを前記支持体に塗工し、圧延後、所定の寸法に切断することによって負極板２とする。
所定の寸法とは、充填部の厚みが０．３０ｍｍ、充填部の幅が５０ｍｍ、充填部の長さが５０ｍｍであり、１枚あたり８５０ｍＡｈの容量を有する。
【００５６】
パンチングメタル芯材における幅方向の両端部から所定の寸法（たとえば、５ｍｍ×５ｍｍ）には、パンチングの孔を設けていない無地部としている。負極集電板６を接合する芯材露出部２３は、その無地部に対して形成する。そのため、全面に塗工された水素吸蔵合金のペーストを、その無地部から金属ブラシによって取り除いて作成している。
【００５７】
セパレータ３は、スルホン化処理を施したポリプロピレン製の不織布を用いる。目付重量は７０ｇ／平方メートルであり、厚さは０．２ｍｍである。
【００５８】
前記のセパレータ３を前記正極板１および前記負極板２の間に介在させ、それぞれの芯材露出部１２，２３が突出するように、１２枚の正極板と１３枚の負極板とを交互に積層させる。これを「電極群」とする。
【００５９】
芯材露出部１２，２３と断面形状がコ字形をなす集電板７，６との接合は、以下のようにして行う。
まず、集電板７，６における芯材露出部１２，２３が当接する部位に、予めニッケルロウ剤を塗布しておく。そして、集電板７，６に対して前記の電極群を押さえつけながら、集電板７，６における芯材露出部１２，２３の反対側の面から電子ビームを照射して前記ニッケルロウ剤を融かし、接合させる。これを「電極ユニット」とする。
【００６０】
以上のようにして作成した前記の電極ユニットを、樹脂電槽内に設置し、水酸化カリウムを主体とする電解液を所定量注入する。電解液を注入された電極ユニットに対して所定の蓋体を接合し、角形密閉ニッケル水素蓄電池を製造した。
【００６１】
このように製造したニッケル水素蓄電池に対しては、初期活性化のために充放電、エージング、活性化サイクルを施す。
初期活性化のために充放電についての充電は、６５０ｍＡにて１５時間、放電は、１３００ｍＡにて４時間である。
この初期充放電の終了後、当該電池を更に活性化させるため、摂氏４５度の恒温室にて１週間のエージングを行った。
【００６２】
エージングを終了した電池は、充放電の繰り返しを施す。これを活性化サイクルと呼ぶ。この活性化サイクルの条件である１サイクルは、６５００ｍＡの電流値で充電状態が９０％となるまで充電し、充電直後には１．２Ｖである電圧が１．０Ｖになるまで放電するというものである。なお、以下において、充電状態のことを「ＳＯＣ(State of Charge)」と略記する場合がある。
このサイクルを５０回繰り返し、以下の実験に用いる角形密閉ニッケル水素蓄電池とした。
【００６３】
比較対象として、図１０に示した従来の電極群を用いた角形密閉ニッケル水素電池をαとし（比較例１）、図１〜図５に示した電極群を用いた前述の角形密閉ニッケル水素電池をβとし（実施例1）、直流内部抵抗（以下、「ＤＣ−ＩＲ」と略記）の測定を行った。
比較例として挙げた角形密閉ニッケル水素電池αは、その集電板７，６が図１０中の縦方向にしか存在しない。
このときの実験条件は、以下のようなものである。
【００６４】
まず２５℃の環境下において６０％の充電状態となるように一定の電流にて充電し、放電パルスと充電パルスとを繰り返し、各放電パルス印加後の１０秒目の電圧を測定し、電流値に対してプロットした。
次に、各プロットに対して、最小二乗法を適用し、近似する直線を求め、その近似直線の傾きの値をＤＣ−ＩＲとした。
【００６５】
以上のような実験条件にて実験した結果、電池α（比較例１）のＤＣ−ＩＲは３．１０ｍΩ、電池βのＤＣ−ＩＲは２．９０ｍΩであった。この結果から、本発明に係る角形密閉ニッケル水素電池β（実施例1）は、従来技術によるニッケル水素電池αよりも、ＤＣ−ＩＲ値を低下させられることが判明した。
ＤＣ−ＩＲ値を低下させることができた理由は、本発明に係る電極群において、正負双方の極板における向かい合う二側縁から集電していることにより、極板外周寸法に対する平均的な集電距離を短くさせ、集電能力を向上させたからであると考えられる。
【００６６】
上述の実施例においては、電極群と集電体との接合には電子ビームによる溶接を採用したが、抵抗加熱法、レーザ溶接法を採用しても、同様な結果が得られた。
【００６７】
上述の実施例においては、電極群の種類としてニッケル水素電池を採用したが、本願発明は、正極板、負極板および集電板を用いる電池構造においては、全て採用することができる。
【００６８】
（実施例２〜４）
実施例２は第二の実施形態に、実施例３は第三の実施形態に、実施例４は第四の実施形態に、それぞれ該当する。
【００６９】
正極板、負極板、セパレータ、電極群、および電極ユニット、角形密閉ニッケル水素電池の作製については、実施例１と同様である。また、組み立てた電池に対する、初期活性化のための充放電、エージング、活性化サイクルについても同様の条件である。
【００７０】
以上の実施例２〜４および比較例１に対応する角形密閉ニッケル水素電池の直流内部抵抗を、実施例1、比較例１と同様に測定した。
すなわち、２５℃の環境下において６０％のＳＯＣ状態となるように一定の電流にて充電し、放電パルスと充電パルスとを繰り返し、各放電パルス印加後の１０秒目の電圧を測定し、電流値に対してプロットした。
次に、各プロットに対して、最小二乗法を適用し、近似する直線を求め、その近似直線の傾きの値をＤＣ−ＩＲとした。
【００７１】
以上のような実験条件にて実験した結果を、実施例1〜４および比較例１とともに、表１に示す。
【００７２】
【表１】
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【００７３】
表１から、比較例１に比べて実施例２〜４でも、直流内部抵抗が低下していることが分かる。その理由は、極板全周に対する集電範囲の割合が増加したことによると考えられる。すなわち、比較例１では極板の一側縁からのみ集電しているが、実施例２〜４では極板の二側縁または三側縁から集電しているからである。
【００７４】
前述した実施形態では、ニッケル水素電池を例示したが、本願発明は、リチウムイオン電池の製造技術にも用いることができる。すなわち、リチウムイオン電池は、正極板にコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウムなどのリチウム含有金属化合物を、負極板に炭素材料を、というように素材、活物質、電解液などに相違がある以外には、基本的な構造がニッケル水素電池と同じである。したがって、本願発明の構造を採用したリチウムイオン電池であれば、集電効果の低下が生じにくく、電池内部の抵抗値も小さく抑えることができる。
【００７５】
本発明は、各種の角形電池、特に高出力が要請される駆動電源用の角形電池に対して利用するのに有効である。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、主に二次電池の製造分野、および二次電池の部品ユニット、部材の製造、組立の分野において利用することができる。また、一次電池の製造分野においても利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】角形電池の電極群を構成するための正極板の斜視図である。
【図２】角形電池の電極群を構成するための負極板の斜視図である。
【図３】角形電池の電極群を構成するための正極板およびセパレータの斜視図である。
【図４】正極板および負極板を積層させた場合の斜視図である。
【図５】正極板および負極板を積層させ、集電板を固定した場合の斜視図である。
【図６】第二の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正極板の正面図、（ｃ）は負極板の正面図である。
【図７】第三の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正極板の正面図、（ｃ）は負極板の正面図である。
【図８】第四の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正極板の正面図、（ｃ）は負極板の正面図である。
【図９】第五の実施形態を示し、（ａ）は正極板の正面図、（ｂ）は負極板の正面図である。
【図１０】比較例としての従来技術による電極群を示す正面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１  正極板                １１  活物質充填部
１２  芯材露出部
２  負極板                ２１a  活物質充填部
２３  芯材露出部
３  セパレータ
６  負極集電板
７  正極集電板
８  端子                    ８ａ  接合部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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