(57)【要約】【課題】  環状溝の外装缶内への突起部が絶縁リングに当たっても、絶縁リングが電極体上面と環状溝の下端面との間からはみ出ないようにする。【解決手段】  本発明のアルカリ蓄電池は正極１１とセパレータ１３と負極１２とからなる電極群の上部に集電体１４が溶接された電極体と、アルカリ電解液とを収容し、上部外周部に環状溝１６ａが形成された外装缶１６の開口部に封口体が配置されて密封されている。そして、外装缶１６の上部外周部に形成された環状溝１６ａの下端部と電極群の上部に溶接された集電体１４の上面との間に切断部１７ａを備えた平板円環状の絶縁リング１７が配置されており、切断部１７ａの両端部は環状溝１６ａからの押圧力により互に接近している。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極とセパレータと負極とからなる電極群を含む電極体とアルカリ電解液とを収容し、上部外周部に環状溝が形成された外装缶の開口部に封口体が配置されて密封されたアルカリ蓄電池であって、
前記外装缶の上部外周部に形成された環状溝の下端部と前記電極体の上面との間に切断部を備えた円環状の絶縁リングが配置されており、
前記絶縁リングは前記環状溝からの押圧力により前記切断部の両端部が接近していることを特徴とするアルカリ蓄電池。
【請求項２】
正極とセパレータと負極とからなる電極群を含む電極体とアルカリ電解液とを外装缶内に挿入し、当該外装缶の上部外周部に溝入れ加工を施して環状溝を形成した後、前記外装缶の開口部に封口体を配置して密封するアルカリ蓄電池の製造方法であって、
前記電極体の上部に切断部が形成された円環状の絶縁リングを配置する絶縁リング配置工程と、
前記外装缶の上部外周部に溝入れ加工を施して環状溝を形成するとともに、当該環状溝からの押圧力による前記絶縁リングの縮径に基づき前記切断部の両端部を接近させる環状溝形成工程と、
前記環状溝の上に封口体を配置した後、当該封口体を気密に封止する封口工程とを備えたことを特徴とするアルカリ蓄電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池などのアルカリ蓄電池に係り、特に、正極とセパレータと負極とからなる電極群の上部に集電体が溶接された電極体とアルカリ電解液とを収容し、上部外周部に環状溝が形成された外装缶の開口部に封口体が配置されて密封されたアルカリ蓄電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池などのアルカリ蓄電池は、正極および負極の間にセパレータを介在させ、これらを渦巻状に巻回して電極群を形成した後、正極の端部に正極集電体を溶接するとともに、負極の端部に負極集電体を溶接して電極体を形成する。この後、得られた電極体を金属製電池ケース（外装缶）に挿入し、外装缶の内底部と負極集電体とを溶接する。ついで、外装缶の上部外周部に溝入れ加工を施して環状溝を形成した後、外装缶内にアルカリ電解液を注液する。ついで、正極集電体から延伸するリード部を封口体に溶接した後、外装缶の開口部の環状溝の上にガスケットを介して封口体を配置し、外装缶をかしめることにより密閉してアルカリ蓄電池を作製するようにしている。
【０００３】
上述のように構成されるアルカリ蓄電池においては、衝撃や振動などにより外装缶内で電極体が移動し、正極集電体と外装缶（負極端子を兼ねる）の環状溝とが接触して内部短絡を引き起こすという問題を生じた。そこで、例えば、特許文献１（特開２００１−１４３６８４号公報）に記載されるように、円環状の絶縁リング（防振リング）を電極体上面と環状溝の下端面との間に配置することにより、正極集電体と環状溝との間の内部短絡を防止することが提案されるようになった。
【特許文献１】特開２００１−１４３６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、電池に対する高容量化、高密度化の要請が高まり、限られた容積の電池内空間を有効利用するための種々の試みがなされるようになり、電極体上面と封口体下面との間の隙間、即ち、電極体上面と環状溝との間の隙間をできる限り小さくする必要が生じた。そこで、上述した円環状の絶縁リング（防振リング）を電極体上面と環状溝の下端面との間の微少な隙間に配置するとともに、この微少な隙間をできる限り小さくする試みが行われるようになった。この場合、電極体上面と環状溝の下端面との間の微少な隙間を小さくすると、環状溝の形成時に、環状溝の外装缶内への突起部が絶縁リングに当たる事態が生じた。この結果、絶縁リングが移動して、電極体上面と環状溝の下端面との間からはみ出てしまう（図４のＡ部参照）という問題を生じた。
【０００５】
このような絶縁リングが電極体上面と環状溝の下端面との間からはみ出た状態においては、電池外部から衝撃を受けた場合、正極集電体と外装缶とが接触して内部短絡を引き起こすという問題を生じた。この場合、絶縁リングの厚みを薄くすることにより、環状溝の形成時に、環状溝の外装缶内への突起部が絶縁リングに当たるということが防止できるようになるが、絶縁リングの厚みを薄くしすぎると、絶縁性が低下するという新たな問題が生じるようになる。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、電極体上面と環状溝の下端面との間の隙間をできる限り小さくし、これらの隙間に絶縁リングを配置して環状溝の外装缶内への突起部が絶縁リングに当たっても、絶縁リングが電極体上面と環状溝の下端面との間からはみ出ないようにして、衝撃による集電体と外装缶との接触を防止できるアルカリ蓄電池およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のアルカリ蓄電池は、正極とセパレータと負極とからなる電極群を含む電極体とアルカリ電解液とを収容し、上部外周部に環状溝が形成された外装缶の開口部に封口体が配置されて密封されている。そして、上記目的を達成するため、外装缶の上部外周部に形成された環状溝の下端部と電極体の上面との間に切断部を備えた円環状の絶縁リングが配置されており、絶縁リングは環状溝からの押圧力により切断部の両端部が接近していることを特徴とする。
【０００８】
このように、環状溝の下端部と電極体の上面との間に切断部を備えた円環状の絶縁リングが配置されていて、切断部の両端部が環状溝からの押圧力により接近していると、当該電池が外部から衝撃を受けた場合、電極群の上部に溶接された集電体と外装缶に形成された環状溝とが接触して内部短絡を引き起こすという事態が防止できるようになる。
【０００９】
そして、上述のようなアルカリ蓄電池を製造するに際しては、電極体の上面に切断部が形成された円環状の絶縁リングを配置する絶縁リング配置工程と、外装缶の上部外周部に溝入れ加工を施して環状溝を形成するとともに、当該環状溝からの押圧力による絶縁リングの縮径に基づき切断部の両端部を接近させる環状溝形成工程と、環状溝の上に封口体を配置した後、当該封口体を気密に封止する封口工程とを備えるようにすればよい。これにより、環状溝の形成時に環状溝が絶縁リングに当たって押圧力を付与する事態が生じても、切断部により絶縁リングは縮径することにより、円環状の絶縁リングの切断部の両端部が接近することとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明をニッケル−カドミウム蓄電池に適用した場合の実施の形態を図に基づいて説明する。なお、図１は外装缶の上部外周部に環状溝を形成する前の本発明の一実施例のニッケル−カドミウム蓄電池を模式的に示す図であり、図１（ａ）は断面図であり、図１（ｂ）は上面図である。図２は外装缶の上部外周部に環状溝を形成した後の本発明の一実施例のニッケル−カドミウム蓄電池を模式的に示す図であり、図２（ａ）はその要部を拡大して示す断面図であり、図２（ｂ）は上面図である。また、図３は外装缶の上部外周部に環状溝を形成する前の比較例（従来例）のニッケル−カドミウム蓄電池を模式的に示す図であり、図３（ａ）は断面図であり、図３（ｂ）は上面図である。図４は外装缶の上部外周部に環状溝を形成した後の比較例（従来例）のニッケル−カドミウム蓄電池を模式的に示す図であり、図４（ａ）はその要部を拡大して示す断面図であり、図４（ｂ）は上面図である。
【００１１】
１．焼結式ニッケル正極
ニッケル粉末にカルボキシメチルセルロース等の増粘剤および水を混練してスラリーを調製し、このスラリーをパンチングメタルからなる導電性芯体に塗着した後、還元性雰囲気下で焼結してニッケル焼結基板を作製した。得られたニッケル焼結基板を比重が１．７０の硝酸ニッケル水溶液に浸漬した後、乾燥させた。ついで、濃度が６ｍｏｌ／ｌで、温度が６０℃の水酸化ナトリウム水溶液中に浸漬してアルカリ処理を行い、硝酸ニッケルを水酸化ニッケルに化学変化させて活物質化した。この後、水洗、乾燥を行った。このような活物質充填操作を所定回数繰り返して、ニッケル焼結基板の空孔内に水酸化ニッケルを主体とする活物質が所定量だけ充填した。乾燥後、所定の寸法に切断して焼結式ニッケル正極１１を作製した。
【００１２】
２．ペースト式カドミウム負極
酸化カドミウム粉末８０質量％と、金属カドミウム粉末２０質量％とを混合して混合活物質粉末とした。この後、この混合活物質粉末に、結着剤としてのメチルセルロース溶液にナイロン繊維などを添加した溶液を添加・混合して、負極活物質ペーストを調製した。ついで、この負極活物質ペーストをパンチングメタルよりなる導電性芯体の両面に塗着した後、乾燥させた。この後、所定の寸法に切断して、活物質が酸化カドミウムとなるペースト式カドミウム負極１２を作製した。
【００１３】
３．電極体
ついで、得られた焼結式ニッケル正極１１とペースト式カドミウム負極１２とを用いて、これらの間にセパレータ１３を介在させて渦巻状に巻回して渦巻状電極群を形成した。なお、この渦巻状電極群の上端は焼結式ニッケル正極１１の極板芯体であるパンチングメタルの端部が露出して正極用導電端縁１１ａが形成されている。一方、渦巻状電極群の下端はペースト式カドミウム負極１２の極板芯体であるパンチングメタルの端部が露出して負極用導電端縁１２ａが形成されている。
【００１４】
ついで、渦巻状電極群の上部に正極集電体１４を配置し、この正極集電体１４の上の複数箇所に一対の溶接電極（図示せず）を載置して、これらの一対の溶接電極間に溶接電流を印加して、正極集電体１４と正極用導電端縁１１ａとを抵抗溶接した。一方、渦巻状電極群の下部に負極集電体１５を配置し、この負極集電体１５の上の複数箇所に一対の溶接電極（図示せず）を載置して、これらの一対の溶接電極間に溶接電流を印加して、負極集電体１５と負極用導電端縁１２ａとを抵抗溶接した。これにより、渦巻状電極群の上端に正極集電体１４が溶接され、下端に負極集電体１５が溶接された電極体（径が３０．６ｍｍで、高さが５１ｍｍのもの）を作製した。
【００１５】
４．ニッケル−カドミウム蓄電池
（１）実施例１
ついで、鉄にニッケルメッキを施した有底円筒形の金属外装缶（内径が３１ｍｍのもの）１６を用意し、この外装缶１６内に、上述のようして得られた電極体を収容した。この後、負極集電体１５と外装缶１６の底部（負極外部端子）とを抵抗溶接した。ついで、切断部１７ａを備えた平板円環状の絶縁リング１７を用意し、この絶縁リング１７を電極体の正極集電体１４の外周部の上に載置した。なお、絶縁リング１７はポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレン（ＰＥ）などのフィルムから形成されており、厚みが０．９ｍｍで、外径が３０．６ｍｍで、内径が２４．２ｍｍで、切断部１７ａの幅が４．０ｍｍとなるようになされている。この後、外装缶１６の上部外周側に溝入れ加工を施して環状溝部１６ａを形成した。
【００１６】
この場合、外装缶１６の缶底から５４ｍｍの位置に、外装缶１６の側壁内面から１．７ｍｍだけ缶内に突出するように溝入れ加工を施して環状溝部１６ａを形成した。ついで、外周部にガスケットが嵌着され、内部に弁板とスプリングからなる弁体を備えた封口体（図示せず）を用意した。ついで、正極集電体１４より延出するリード部（図示せず）を封口体の内底部に溶接した後、外装缶１６内にアルカリ電解液（水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）と水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を含有した８Ｎの水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液）を注入した。ついで、外装缶１６に形成された環状溝部１６ａに封口体を載置した後、外装缶１６の開口端縁を内方にかしめて電池を封口することにより、実施例１のニッケル−カドミウム蓄電池Ａを作製した。
【００１７】
（２）比較例１
ここで、ポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレン（ＰＥ）などのフィルムから形成され、厚みが０．９ｍｍで、外径が３０．６ｍｍで、内径が２４．２ｍｍとなるように形成された絶縁リング１８（図３参照）を用いたこと以外は上述と同様にして、比較例１のニッケル−カドミウム蓄電池Ｘを作製した。
【００１８】
５．絶縁リングの変形数の観察
ついで、上述のようにして電池Ａ，Ｘをそれぞれ１００個ずつ作製するに際して、外装缶１６の溝入れ加工後に、絶縁リング１７（１８）を観察して、絶縁リング１７（１８）に変形が生じた電池の個数を求めると下記の表１に示すような結果が得られた。
【表１】
2007172976.tif 000003
【００１９】
上記表１より明らかなように、電池Ｘにおいては２０個（２０％）の電池に絶縁リング１８に変形が生じていることが分かる。この場合、外装缶１６の側壁内面から缶内に突出するように溝入れ加工を施して環状溝部１６ａを形成する際に、環状溝部１６ａが絶縁リング１８に押し当たる事態が生じて絶縁リング１８が移動するようになる。これにより、図４に示すように、絶縁リング１８に波打などの変形が生じ、最悪の場合は、図４のＡ部で示すように、正極集電体１４の上面と環状溝部１６ａの下端面との間からはみ出てしまうという問題を生じた。
【００２０】
一方、電池Ａにおいては、絶縁リング１７に変形が生じたものは０であることが分かる。これは、電池Ａに用いられた絶縁リング１７には所定幅の切断部１７ａが形成されているため、外装缶１６の側壁内面から缶内に突出するように溝入れ加工を施して環状溝部１６ａを形成する際に、環状溝部１６ａが絶縁リング１７に押し当たっても、図２（ｂ）に示すように、絶縁リング１７は縮径するように移動することとなる。これにより、絶縁リング１７は正極集電体１４の上面と環状溝部１６ａの下端面との間からはみ出てしまうという問題を生じることがない。この結果、当該電池Ａが外部から衝撃を受けても、正極集電体１４と外装缶１６とが接触して内部短絡を引き起こすという事態が防止できるようになる。
【００２１】
なお、上述した実施形態においては、絶縁リング１７に４．０ｍｍ幅の切断部１７ａを形成する例について説明したが、切断部１７ａの切断幅についてはこれに限定されるものでない。この場合、溝入れ加工を施して環状溝部１６ａを形成する際に、環状溝部１６ａが絶縁リング１７に押し当たって絶縁リング１７が縮径したときに、切断部１７ａの両端部ができるだけ接近し、かつ重ならないような幅に設定するのが望ましい。
【００２２】
なお、上述した実施形態においては、正極に焼結式電極を用い、負極にペースト式電極を用いた例について説明したが、正極および負極に焼結式電極を用いたり、あるいは正極および負極の両方にペースト式などの非焼結式電極を用いてもよい。また、上述した実施形態においては、本発明をニッケル−カドミウム蓄電池に適用する例について説明したが、本発明はニッケル−水素化物蓄電池などのアルカリ蓄電池にも適用できることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】外装缶の上部外周部に環状溝を形成する前の本発明の一実施例のニッケル−カドミウム蓄電池を模式的に示す図であり、図１（ａ）は断面図であり、図１（ｂ）は上面図である。
【図２】外装缶の上部外周部に環状溝を形成した後の本発明の一実施例のニッケル−カドミウム蓄電池を模式的に示す図であり、図２（ａ）はその要部を拡大して示す断面図であり、図２（ｂ）は上面図である。
【図３】外装缶の上部外周部に環状溝を形成する前の比較例（従来例）のニッケル−カドミウム蓄電池を模式的に示す図であり、図３（ａ）は断面図であり、図３（ｂ）は上面図である。
【図４】外装缶の上部外周部に環状溝を形成した後の比較例（従来例）のニッケル−カドミウム蓄電池を模式的に示す図であり、図４（ａ）はその要部を拡大して示す断面図であり、図４（ｂ）は上面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１１…焼結式ニッケル正極、１１ａ…正極用導電端縁、１２…ペースト式カドミウム負極、１２ａ…負極用導電端縁、１３…セパレータ、１４…正極集電体、１５…負極集電体、１６…外装缶、１６ａ…環状溝部、１７…絶縁リング、１７ａ…切断部、１８…絶縁リング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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