(57)【要約】【課題】  円板状の集電体を電極体端面に溶接する際に、溶接強度確保のため、溶接電極を集電体に対して強く押し付けるようにすると、負極芯体が正極に接触してショートしやすくなるという課題が解決される。【解決手段】  本発明の筒形電池は、正極と負極とをセハ゜レータを介して渦巻状にした電極群を有する円筒形電池であって、電極群の少なくとも一方の端面には、集電体が溶接されており、正極は、集電体が溶接された端面側の活物質充填領域の端部において、正極の厚み方向に凹部が形成されており、負極は、活物質充填領域の端部であって前記正極の凹部に対向する位置において、負極の厚み方向に凸部が形成されており、正極の凹部に、負極の凸部が入り込んでいることを特徴とする。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と負極とをセハ゜レータを介して渦巻状にした電極群を有する円筒形電池であって、
前記電極群の少なくとも一方の端面には、集電体が溶接されており、
前記正極は、前記集電体が溶接された端面側の活物質充填領域の端部において、正極の厚み方向に凹部が形成されており、
前記負極は、活物質充填領域の端部であって前記正極の凹部に対向する位置において、負極の厚み方向に凸部が形成されており、
前記正極の凹部に、前記負極の凸部が入り込んでいることを特徴とする円筒形電池。
【請求項２】
巻取り後の負極の凸部以外の活物質密度は均一であり、負極の凸部はその他の活物質密度より低いことを特徴とする請求項１に記載の円筒形電池。
【請求項３】
巻取り前に凹部が形成されている正極と前記正極の凹部に対向する位置において凸部が形成されている負極を用いる請求項１に記載の円筒形電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒形蓄電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大電流を必要とする電動工具等の駆動用電源として、ニッケル−カドミウム電池に代表される円筒形蓄電池が広く用いられるようになった。
円筒形蓄電池としては、ニッケル−カドミウム蓄電池などのアルカリ蓄電池が工具用途を中心に広く使用されているが、ニッケル−カドミウム蓄電池に用いられるカドミウム電極としては、工程が比較的簡単で且つ製造コストが安いペースト式のものが広く用いられている。このようなペースト式カドミウム電極の製造方法としては、酸化カドミウム等の活物質粉末、補強繊維、水和防止剤および結着剤等を混合して活物質ペーストを作製し、これを導電芯体に塗着、乾燥するような未化成極板の製造方法が知られている。（特許文献１）
また、ニッケル−カドミウム蓄電池に使用される正極としては、図２に示すように極板の板幅方向端辺に沿って活物質層の端部に凹部２０が形成されたものを使用し、極板の切断や巻取りの際に生じる活物質層の脱落を防止して、ショート品質を高める方法が一般的となっている。（特許文献２）
また、負極として上述した未化成のペースト式カドミウム電極を使用し、正極として極板の板幅方向端辺に沿って活物質層の端部に凹部が形成された正極をセパレータを介して巻回した電極体を外装缶に収容したアルカリ蓄電池は、図３に示すように、負極の端部が突出した側の電極体の端部に円板状の集電体を溶接するのが一般的となっている。この場合、溶接電極（Ｒ１、Ｒ２）を集電体１１ｃに対して押し付けることにより、集電体１１ｃを電極体の端部に溶接する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公昭５８−４８９９０号公報
【特許文献２】特許３４３２８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、溶接強度確保のため、溶接電極（Ｒ１、Ｒ２）を集電体に対して強く押し付けるようにすると、正極の凹部に対向する負極の部分が正極の凹に入り込むようして折れ曲り、負極芯体が正極に接触にてショートが発生する製品不良が発生しやすくなるという課題が生じている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明のアルカリ蓄電池は、厚み方向に凸部を有する負極を用いて、正極の凹部に負極の凸部が入り込ませることにより、負極と集電体の溶接において、十分な加圧をかけても正極の凹部に対向する負極が折れないアルカリ蓄電池を提供する。
具体的には、正極と負極とをセパレータを介して渦巻状にした電極群を有する円筒形電池であって、前記電極群の少なくとも一方の端面には、集電体が溶接されており、前記正極は、前記集電体が溶接された端面側の活物質充填領域の端部において、正極の厚み方向に凹部が形成されており、前記負極は、活物質充填領域の端部であって前記正極の凹部に対向する位置において、負極の厚み方向に凸部が形成されており、前記正極の凹部に、前記負極の凸部が入り込んでいることを特徴とする。（請求項１）
このように、正極の凹部に、前記負極の凸部が入り込むようにしておくと、溶接強度確保のため、溶接電極を集電体に対して強く押し付けても、正極の凹部に対向する負極の部分が正極の凹に入り込むようして折れ曲ることがなく、負極芯体が正極に接触してショートし難くなる。
また、図４に示すように電極体を製造する際に極板に押し当てるローラ（巻取りローラ３０）の加圧力を高めることによって、負極の本来の特性を損なうことなく、負極芯体が正極に接触にてショートが発生する製品不良が発生し難くなるという効果を得ることができる。上記アルカリ蓄電池においては、巻取り後の負極の凸部以外の活物質密度は均一であり、負極の凸部はその他の活物質密度より低い。（請求項２）
また、巻取り前に凹部が形成されている正極と前記正極の凹部に対向する位置において凸部が形成されている負極を用いること（請求項３）で、電極体の端面に円板状集電体を溶接する前に、予め正極の凹部に、前記負極の凸部が入り込むようにしておくと、負極芯体が正極に接触してショートし難くなるという効果が高められる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によると、円板状の集電体を電極体端面に溶接する際に、溶接強度確保のため、溶接電極を集電体に対して強く押し付けるようにすると、極板の板幅方向端辺に沿って活物質層の端部に形成された正極の凹部に対向する負極の部分が正極の凹に入り込むようして折れ曲り、負極芯体が正極に接触してショートしやすくなるという課題が解決される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の円筒形蓄電池を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の円筒形蓄電池に使用する正極を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の円筒形蓄電池に電極体に端部に負極集電体を溶接する工程を模式的に示す斜視図である。
【図４】本発明の円筒形蓄電池に電極体を製造する工程を示す模式図である。
【図５】本発明の円筒形蓄電池に電極体の負極側端面付近を拡大して模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
ついで、本発明のアルカリ二次電池用カドミウム負極の一実施の形態を以下に説明するが、本発明は以下の実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。
【０００９】
１．負極
予備充電活物質として、金属カドミウム、有機高分子糊剤、ナイロン繊維、縮合酸素酸塩、水から成るCd糊料を、主活物質である酸化カドミウムと混練して活物質ペーストを作製した。ついで、得られた活物質ペーストを導電性基板の両面に塗布した後、乾燥させて活物質層を形成し、所定の寸法に切断して、ペースト式のカドミウム負極１１を作製した。
また、化学含浸法により、多孔度が８０％のニッケル焼結基板を硝酸カドミウムを主成分とする含浸液に浸漬し、乾燥した後、水酸化ナトリウム水溶液に浸漬するアルカリ処理を施して、硝酸カドミウムを水酸化カドミウムに活物質化した。このような化学含浸法を所定回数（例えば８回）繰り返して、ニッケル焼結基板の空孔内に所定量のカドミウム活物質（水酸化カドミウムを主体とするカドミウム活物質）を充填して活物質充填極板とした。ついで、得られた活物質充填極板を水洗、乾燥した後所定の寸法に切断して、焼結式のカドミウム負極１１を作製した。
【００１０】
２．正極
ニッケル焼結基板（電極基板；多孔度が８０％のもの）を硝酸ニッケルを主成分とする含浸液に浸漬し、乾燥した後、水酸化ナトリウム水溶液に浸漬して水和後、水洗して、硝
酸ニッケルを水酸化ニッケルに活物質化させる。このような化学含浸法を所定回数（例えば８回）繰り返して、ニッケル焼結基板の空孔内に所定量のニッケル活物質（水酸化ニッケルを主体とする正極活物質）が充填された極板とし、これを所定の寸法に切断して、ニッケル正極１２とした。
なお、このニッケル正極１２は、図２に示すように、端部が薄くなるように加圧することで凹部２０が形成されている。
【００１１】
３．ニッケル−カドミウム蓄電池
ついで、上述のようにして作製されたニッケル正極１２及びカドミウム負極１１とを用いて、図１に示されるように、セパレータ１３を介してとニッケル正極１２とカドミウム負極１１とが対向するように渦巻状に巻回して渦巻状電極群をそれぞれ作製した。
ついで、渦巻状電極群の下部に延出する負極基板に負極集電体１１ａを抵抗溶接するとともに、渦巻状電極群の上部に延出する正極基板に正極集電体１２ａを抵抗溶接して渦巻状電極体をそれぞれ作製した。
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１５内に渦巻状電極体を挿入した後、負極集電体１１ａと金属外装缶１５の底部をスポット溶接した。一方、正極キャップ１７ｂと蓋体１７ａとからなる封口体１７を用意し、正極集電体１２ａに設けられたリード部１２ｂを蓋体底部１７ｃに接触させて、蓋体底部１７ｃとリード部１２ｂとを溶接した。
【００１２】
この後、渦巻状電極体の上端面に防振リング１４を挿入し、外装缶１５の上部外周面に溝入れ加工を施して、防振リング１４の上端部に環状溝部１５ａを形成した。
この後、金属製外装缶１５内に電解液（濃度が３０質量％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液）を注液し、封口体１７を封口ガスケット１６を介して外装缶１５の環状溝部１５ａに載置するとともに、外装缶１５の先端部を封口体１７側にカシメて封口して、以下に示す比較例及び実施例１〜２のニッケル−カドミウム電池１０を作製した。
【００１３】
（比較例）
焼結基板の端部を焼結基板の他のスラリー塗着部分よりも薄くなるように加圧することで凹部が形成されている正極と平らな上記ペースト式カドミウム負極を用いて、セハ゜レータを介して巻取り、図５（ａ）に示す構造を有する電極群を作製した。
（実施例１）
焼結基板の端部を焼結基板の他のスラリー塗着部分よりも薄くなるように加圧することで凹部２０が形成されている正極と平らな上記ペースト式カドミウム負極を用いて、巻き取りローラ３０による巻圧を比較例より1.2倍高くし、セハ゜レータを介して巻取り、図５（ｂ）に示す構造を有する電極群を作製した。
（実施例２）
焼結基板の端部を焼結基板の他のスラリー塗着部分よりも薄くなるように加圧することで凹部が形成されている正極と焼結基板の端部が焼結基板の他のスラリー塗着部分よりも厚くなるように中央部を加圧することで前記正極の凹部に対向する位置において凸部２１が形成されている上記焼結式カドミウム負極を用いて、巻圧は比較例と同じで、セハ゜レータを介して巻取り、図５（ｃ）に示す構造を有する電極群を作製した。
【００１４】
４．電池特性試験
【００１５】
図３に示すように負極集電体１１ｃを電極体の端面に溶接する際に、電極棒が負極集電体１１ｃを押圧する荷重を表１に示す通り変化させて、溶接時の負極の折れ状態を観察した。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
上記の表からもわかるように実施例は、負極集電体溶接時に加圧を上げても負極折れが発生しないことが分かる。
【符号の説明】
【００１８】
１０…アルカリ蓄電池、１１…カドミウム負極、１１ａ…負極集電体、１２…ニッケル正極、１２ａ…正極集電体、１２ｂ…リード部、１３…セパレータ、１４…防振リング、１５…金属製外装缶、１５ａ…環状溝部、１６…封口ガスケット、１７…封口体、１７ａ…蓋体、１７ｂ…正極キャップ、１７ｃ…蓋体底部、２０…凹部、２１…凸部、３０…巻取りローラ、３１…巻芯
【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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