(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長方形の正極板と負極板とをセパレータを介して交互に積層して形成された電池用極板群であって、
前記各極板は、
前記極板の長辺側の一側縁部が前記極板群の両側からそれぞれ反対方向に突出して形成されたリード部と、
前記リード部を除く略全面に形成された合剤の添着部と、
前記リード部の長手方向両端から内側の位置に形成された位置決め穴と、
前記リード部に対向して、前記極板の他側縁部に形成された合剤の非添着部と
を備え、
前記リード部に対して垂直に集電板が接合されることを特徴とする電池用極板群。
【請求項２】
リード部の少なくとも位置決め穴部分に補強部材を設けたことを特徴とする請求項１記載の電池用極板群。
【請求項３】
リード部を設けた側縁と直交する両側縁部にも合剤の非添着部を設けたことを特徴とする請求項１記載の電池用極板群。
【請求項４】
リード部に、その長手方向両端より内側で長手方向に係合して位置決めするガイド部を設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の電池用極板群。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の電池用極板群の製造方法であって、
正極板を積層状態で収容した電極マガジンと、負極板を積層状態で収容した電極マガジンとを、治具の移動経路に沿って交互に配設し、
前記各電極マガジンから、移動する前記治具上に順次各極板を移載するとともに、前記各極板のリード部に形成された位置決め穴を、前記治具に立設された位置決めピンに差し込んで、各極板を相互に位置決めして積層することを特徴とする電池用極板群の製造方法。
【請求項６】
電極マガジンは、各極板のリード部に設けられたガイド部に係合して位置決めするための積層方向に延びるガイドレールを有し、ガイドレールとガイド部の係合にて各極板を位置決めした状態で各極板のガイド部が設けられた側辺以外の側辺と前記電極マガジン内側面との間にクリアランスが形成されるものであることを特徴とする請求項５記載の電池用極板群の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種電池の極板群及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、角形電池として、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、正極板３２と負極板３３をセパレータ３４を介して積層して極板群３１を形成するとともにその両側に互いに逆極性の極板の端部をそれぞれ突出させてリード部３２ａ、３３ａとし、極板群３１の両側において各極板３２、３３のリード部３２ａ、３３ａに対して垂直に集電体としての集電板３５、３６を接合し、この極板群３１を電槽内に挿入配置したものが提案されている。
【０００３】
このような角形電池の製造に際しては、最外側がともに負極板となるように正極板と負極板を交互に所定枚数積層して位置決めし、その一側毎又は両側に集電板を組合せ、電子ビーム溶接等にて集電板を極板の側縁に溶接接合し、その後両集電板間の抵抗値を計測してショート検査を行った後この極板群を電槽に挿入するという工程を経て製造されている。
【０００４】
上記正極板３２及び負極板３３は、図９に示すように、長方形状でその長辺側の一側縁部にリード部３２ａ、３３ａが設けられており、リード部３２ａ、３３ａを除く略全面が合剤を塗着又は充填等により添着した合剤添着部３７とされている。また、リード部３２ａ、３３ａには、図８に示すように極板３２、３３を組み合わせる際に位置決めするための位置決め穴３８が形成されているが、その一部は合剤添着部３７にかかった状態で形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図９に示すような極板の構成では、位置決め穴３８の一部が合剤添着部３７にかかっているので穴明け時のストレスで合剤の脱落が起こり易く、またリード部３２ａ、３３ａを形成した側縁部を除いて他の３つの側縁、特にリード部３２ａ、３３ａと対向するもう１つの長側縁に合剤添着部３７が直接臨んでいるため、極板の切断時やその後の搬送・組み付け工程で、これらの側縁に周囲の器物が接触して合剤脱落が起こり易く、これら脱落した合剤が極板表面に付着し、極板群を形成して電池に組み付けた時に微小短絡の原因になるという問題があった。
【０００６】
さらに、極板の組合せを治具を用いて手作業で行う場合には、極板の取扱いに十分に注意しながら作業を行うことにより、これらの問題の発生を抑制することもある程度可能であるが、作業効率が非常に悪くなるとともに、組合せ作業を自動化する際にはこれらの問題は特に大きな課題となってくる。
【０００７】
この種の問題は、二次電池の極板群を構成する正負極板に限らず、その他の電池における合剤が添着された電極においても生じる。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、電極の組合せ時に電極に添着されている合剤の脱落の恐れがなく、微小短絡等の発生の恐れのない電極及びその組合せ方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の電池用極板群は、長方形の正極板と負極板とをセパレータを介して交互に積層して形成された電池用極板群であって、各極板は、極板の長辺側の一側縁部が極板群の両側からそれぞれ反対方向に突出して形成されたリード部と、リード部を除く略全面に形成された合剤の添着部と、リード部の長手方向両端から内側の位置に形成された位置決め穴と、リード部に対向して、極板の他側縁部に形成された合剤の非添着部とを備え、リード部に対して垂直に集電板が接合されるものであり、位置決め穴の穴明け時にストレスが生じてもリード部に限られ、合剤の添着部にはあまり影響しないので、合剤の脱落が起らず、脱落した合剤が電極表面に付着して微小短絡を起こすというような事態の発生を防止できるとともに、電極のリード部に対向する側縁は電極の搬送等の取扱い時に衝撃を受け易い箇所であるが、合剤が添着されていないので、合剤の脱落を防止でき、上記と同様に微小短絡の発生を防止できる。
【００１０】
また、リード部の少なくとも位置決め穴部分に補強部材を設けると、位置決め穴の剛性を高くでき、精度良く位置決めできる。
【００１２】
さらに、リード部を設けた側縁と直交する両側縁部にも合剤の非添着部を設けると、電極の全周縁からの合剤の脱落を防止でき、さらに確実に微小短絡を防止できる。
【００１３】
さらに、以上の電極において、リード部に、その長手方向両端より内側で長辺方向に係合して位置決めするガイド部を設けると、電極をリード部の側縁とガイド部を適当なガイドレールに係合させることにより、多数枚の電極を積層した状態でその積層方向に移動可能にかつ合剤の添着部に接触摺動することなく位置決めすることができ、合剤の剥がれや脱落を生じることなく、積層された最上位のものを一定高さ位置で取り出すことが可能となる。
【００１４】
また、本発明の電池用極板群の製造方法は、正極板を積層状態で収容した電極マガジンと、負極板を積層状態で収容した電極マガジンとを、治具の移動経路に沿って交互に配設し、各電極マガジンから、移動する前記治具上に順次各極板を移載するとともに、各極板のリード部に形成された位置決め穴を、治具に立設された位置決めピンに差し込んで、各極板を相互に位置決めして積層するものであり、治具を移動させながらその上に電極マガジンから順次電極が移載されて位置決めされて積層されるので、効率的に電極を組み合わせることができるとともに自動化が可能で、低コストにて量産化ができる。
【００１５】
また、電極マガジンは、電極のリード部に設けられたガイド部に係合して位置決めするための積層方向の延びるガイドレールを有し、ガイドレールとガイド部の係合にて電極を位置決めした状態で電極のガイド部が設けられた側辺以外の側辺と内側面との間にクリアランスが形成されるものであると、電極マガジンに電極を積層した状態で電極のリード部以外の合剤の添着部の周縁が電極マガジンの内側面と接触して合剤が剥がれたり、脱落したりする恐れがなく、組合せ工程での微小短絡の発生原因を無くすことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電極及びその組合せ方法を、二次電池の正極板及び負極板とこれら極板を交互に積層した極板群を組み合せる工程とに適用した一実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。なお、本発明において合剤とは負極板の場合、水素吸蔵合金、導電材及び結着剤などの混合物から成り、正極板の場合、水酸化ニッケル、コバルト酸化物などの混合物から成る。なお、極板群の基本構成は図８を参照して説明した従来例と同一であり、ここでの説明は省略する。
【００１８】
図１に負極板１の構成を示す。負極板１は、全体形状が略長方形状で、その長辺側の一側縁部にリード部２が設けられ、交叉斜線で示すようにリード部２を除いて略全面に合剤塗着部３が設けられている。負極板１の芯材は、リード部２を除いて略全面に多数の小孔から成る穿孔部を形成したＮｉのパンチングメタルから成り、その穿孔部に水素吸蔵合金、導電材、結着剤などから成る合剤を塗着して合剤塗着部３が形成されている。また、リード部２と平行な長辺側の他側縁部には合剤塗着部３を形成せず、細幅の合剤非塗着部４が設けられている。この合剤非塗着部４の幅は、０．５〜４ｍｍ程度が望ましい。
【００１９】
リード部２には、合剤塗着部３にかからないように、長手方向両端から適当距離の位置に位置決め穴５ａ、５ｂが形成されている。なお、図１では、正極板との組合せ時に用いる治具用と、このリード部２に垂直に集電板を接合する時に用いる治具用を別々に設けているので、これら位置決め穴５ａ、５ｂは各一対づつ形成してある。
【００２０】
また、リード部２の両端角部を矩形に切欠いてＬ字状のガイド部６ａ、６ｂが形成され、このガイド部６ａ、６ｂを係合適宜ガイドレールに係合させることにより、この負極板１を長手方向両端より内側で長辺方向に係合して長手方向及びリード２側に位置決めできるように構成されている。
【００２１】
このように本実施形態の負極板１においては、リード部２に合剤塗着部３にかからないように位置決め穴５ａ、５ｂを形成しているので、位置決め穴５ａ、５ｂの穴明け時にストレスが生じてもリード部２に限られ、合剤塗着部３には影響しないため合剤の脱落が起らず、脱落した合剤が電極表面に付着して微小短絡を起こすというような事態の発生を防止できる。
【００２２】
また、リード部２と対向する他側縁部にも合剤非塗着部４を設けているので、リード部２に対向する側縁は負極板１の搬送等の取扱い時に衝撃を受け易い箇所であるが、合剤が塗着されていないので、合剤の脱落を防止でき、上記と同様に微小短絡の発生を防止できる。
【００２３】
なお、図１の図示例では、リード部２と平行な長辺側の側縁部にのみ合剤非塗着部４を設けた例を図示したが、図２に示すように、リード部２と直交する短辺側の両側辺部にも同様の合剤非塗着部７を設けた構成としてもよい。このように合剤非塗着部７を設けると、負極板１の全周縁からの合剤の脱落を防止でき、さらに確実に微小短絡を防止できる。なお、図２では、位置決め穴５ａ、５ｂは各１つづつ形成され、またガイド部６ａ、６ｂは形成していない。
【００２４】
一方、図３に正極板１１の構成を示す。正極板１１は、全体形状が略長方形状で、その長辺側の一側縁部にリード部１２が設けられ、交叉斜線で示すようにリード部２を除いて略全面に合剤充填部１３が設けられている。正極板１１は、Ｎｉの発泡メタルから成るとともに、合剤充填部１３は、Ｎｉの発泡メタルに水酸化ニッケル、コバルト酸化物などの合剤を充填・乾燥して構成されている。正極板１１のリード部１２は発泡メタルを加圧して圧縮しかつその一面に補強部材としてのリード板１４を超音波溶接又はシーム溶接して構成され、このリード板１４にて補強されたリード部１２に、正極板１の場合と同様に両端から適当距離の位置に位置決め穴１５ａ、１５ｂが形成され、両端部にＬ字状のガイド部１６ａ、１６ｂが形成されている。
【００２５】
このように正極板１１のリード部１２にリード板１４を設けて補強することにより、リード部１２に集電板との接合に必要な所定の強度を確保できるとともに、位置決め穴１５ａ、１５ｂの剛性を高くでき、精度良く位置決めできる。なお、リード板１４に代えて位置決め穴１５ａ、１５ｂの部分だけに補強部材を設けてもよい。
【００２６】
これら負極板１と正極板１１とを、正極板１１に横方向から袋状のセパレータを被せかつリード部２、１２が互いに反対側に突出し、合剤塗着部３と合剤充填部１３がセパレータを介して対向する状態で交互に積層することにより極板群が構成され、リード部２、１２にそれぞれ集電板を接合した後この極板群を電解液とともに上面開口の直方体状の電槽内に収納し、電槽の上面開口を蓋体にて一体的に閉鎖してニッケル・水素二次電池が構成される。
【００２７】
次に、上記負極板１及び正極板１１を交互に積層して組合せて極板群を構成する工程について、図４〜図７を参照して説明する。
【００２８】
図４において、２０は極板群の組合せ用の治具２１の移送手段であり、治具２１を所定ピッチ間隔で間欠的に移送するように構成されている。移送手段２０の一側部には、治具２１の各停止位置に対応して負極板１を積層状態で収容した電極マガジン２２と、正極板１１を積層状態で収容した電極マガジン２２が所定数交互に配設されている。また、各電極マガジン２２から収容されている負極板１や正極板１１を取り出し、対応する位置で停止している治具２１上に移載する移載手段２３が配設されている。
【００２９】
治具２１の両側には位置決めピン２４が立設され、負極板１や正極板１１の位置決め穴５ａ、５ｂや１５ａ、１５ｂをこれら位置決めピン２４に差し込んで積層することによってこれら極板１、１１を相互に位置決めして積層できるように構成されている。
【００３０】
電極マガジン２２は、図５〜図７に示すように、負極板１や正極板１１を積層状態で丁度収容できる横断面形状長方形状の収容空間を有する角筒状容器にて構成され、両長側面には縦長の窓２５が形成され、一方の長側面の内面の両側部にはガイド部６ａ、６ｂ又は１６ａ、１６ｂにそれぞれリード２、１２の長手方向外側から係合するガイドレール２６ａ、２６ｂが形成されている。また、その内側にリード部２、１２の側縁が係合する当たり面２７ａ、２７ｂが形成されている。また、電極マガジン２２は、負極板１や正極板１１をそのガイド部６ａ、６ｂや１６ａ、１６ｂをガイドレール２６ａ、２６ｂに係合させ、またリード部２、１２の側縁を当たり面２７ａ、２７ｂに係合させた状態で、各極板１、１１のリード部２、１２以外の３方の側縁と電極マガジン２２の内側面との間にクリアランス２８が形成されるように構成されている。
【００３１】
また、電極マガジン２２には、その窓２５部分で収容空間を横断するように昇降駆動可能な押し上げ手段２９が配設され、負極板１や正極板１１が積層状態でこの押し上げ手段２９上に載置され、最上の極板１、１１を移載手段２３にて順次移載するとともに押し上げ手段２９を逐次上昇させて同一高さ位置で極板１、１１を取り出せるように構成されている。
【００３２】
以上の構成において、移送手段２０にて治具２１を間欠移動しながらその一側部に配設された電極マガジン２２内に積層状態で収容された極板１、１１を、移動方向下手側から負極板１、正極板１１、負極板１・・・の順に順次移載手段２３にて治具２１上に移載し、位置決めピン２４にてこれら極板１、１１を相互に位置決めしながら積層することによって移送手段２０の上手端で極板群の組合せが終了する。そのため、効率的にかつ自動的に極板１、１１を組み合わせることができ、低コストにて極板群の量産化ができる。
【００３３】
その際に、電極マガジン２２に設けられたガイドレール２６ａ、２６ｂに極板１、１１のガイド部６ａ、６ｂ、１６ａ、１６ｂが係合して位置決めされた状態で極板１、１１と電極マガジン２２の内側面との間にクリアランス２８が形成されているので、極板１、１１を押し上げる際に接触して合剤が脱落する恐れがなく、微小短絡の発生の恐れのない極板群を製造することができ、信頼性の高い電池を構成することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の電池用極板群によれば、以上のようにリード部に添着部にかからないように位置決め穴を形成したので、位置決め穴の穴明け時にストレスが生じても添着部に影響せず、合剤の脱落が起らず、脱落した合剤が電極表面に付着して微小短絡を起こすというような事態の発生を防止できるとともに、リード部と対向する他側縁部に合剤の非添着部を設けると、電極の搬送等の取扱い時に衝撃を受け易い側縁に合剤が添着されていないので、合剤の脱落を防止でき、上記と同様に微小短絡の発生を防止できる。
【００３５】
また、リード部の少なくとも位置決め穴部分に補強部材を設けると、位置決め穴の剛性を高くでき、精度良く位置決めできる。
【００３７】
さらに、リード部を設けた側縁と直交する両側縁部にも合剤の非添着部を設けると、さらに確実に合剤の脱落を防止して微小短絡を防止できる。
【００３８】
さらに、リード部にその長手方向両端より内側で長辺方向に係合して位置決めするガイド部を設けると、ガイド部を適当なガイドレールに係合させることにより、電極を積層した状態で移動させても合剤の剥がれや脱落を生じず、積層された最上位のものを一定高さ位置で取り出すことが可能となる。
【００３９】
また、本発明の電池用極板群の製造方法によれば、治具の移動経路に沿って極性の異なる電極が交互に位置するように配設された各電極マガジンから、移動する治具上に順次電極を移載し各極板のリード部に形成された位置決め穴を、治具に立設された位置決めピンに差し込んで相互に位置決めしながら積層するので、効率的に電極を組み合わせることができるとともに自動化が可能で、低コストにて量産化ができる。
【００４０】
また、電極マガジンはそのガイドレールと電極のガイド部の係合にて電極を位置決めした状態で内側面との間にクリアランスが形成されるものであると、電極マガジンに電極を積層した状態で添着部の周縁が電極マガジンの内側面と接触して合剤が剥がれたり、脱落したりする恐れがなく、組合せ工程での微小短絡の発生原因を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電極及びその組合せ方法を適用した電池用極板群の一実施形態における負極板の平面図である。
【図２】同実施形態の負極板の変形例の平面図である。
【図３】同実施形態の正極板を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視拡大断面図である。
【図４】同実施形態における負極板と正極板の組合せ工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図５】同実施形態の電極マガジンと極板の斜視図である。
【図６】同実施形態の電極マガジンにおける負極板の収納状態を示す図５のＢ−Ｂ矢視横断平面図である。
【図７】同実施形態の電極マガジンにおける負極板の収納状態を示す図５のＣ−Ｃ矢視横断平面図である。
【図８】本発明の対象である電極群を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ矢視拡大断面図である。
【図９】従来例の極板の平面図である。
【符号の説明】
１  負極板
２  リード部
３  合剤塗着部（添着部）
４  合剤非塗着部（非添着部）
５ａ、５ｂ  位置決め穴
６ａ、６ｂ  ガイド部
７  合剤非塗着部（非添着部）
１１  正極板
１２  リード部
１３  合剤充填部（添着部）
１４  リード板（補強部材）
１５ａ、１５ｂ  位置決め穴
１６ａ、１６ｂ  ガイド部電槽
２０  移送手段
２１  治具
２２  電極マガジン
２３  移載手段
２４  位置決めピン
２６ａ、２６ｂ  ガイドレール
２８  クリアランス
【図１】
0004971537.tif 000002
【図２】
0004971537.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004971537.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004971537.tif 000007
【図７】
0004971537.tif 000008
【図８】
0004971537.tif 000009
【図９】
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