(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電要素を収容した一方極の端子を兼ねる金属製外装缶の開口部を絶縁体を介して他方極の端子を兼ねる封口体で封止した複数の単電池を備えるとともに、これらの複数の単電池の相隣接する一方の単電池の封口体と他方の単電池の金属製外装缶底部とを溶接して直列接続する組電池の製造方法であって、
前記複数の単電池を一列に整列して配置された任意の２個の単電池の各々の金属製外装缶の表面に緊密に接触するように一対の溶接電極の各々を配置する溶接電極配置工程と、
前記一列に整列された複数の単電池の両端間を加圧部材で加圧しながら前記一対の溶接電極間に溶接電流を流す溶接工程とを備えたことを特徴とする組電池の製造方法。
【請求項２】
前記一対の溶接電極間に溶接電圧を印加することにより、一方の溶接電極が配置された単電池の外装缶から、これらの溶接電極が配置された任意の２個の単電池間に存在する単電池内、および他方の溶接電極が配置された単電池内、ならびに他方の溶接電極が配置された単電池の外装缶を通して溶接電流を流すようにしたことを特徴とする請求項１に記載の組電池の製造方法。
【請求項３】
前記任意の２個の単電池は相隣接する２個の単電池であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の組電池の製造方法。
【請求項４】
前記任意の２個の単電池は他の１個の単電池を挟んで隣接する２個の単電池であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の組電池の製造方法。
【請求項５】
複数の単電池を一列に整列して配置する際に、一方の単電池の封口体と他方の単電池の外装缶底部との接触部を除いて、前記一方の単電池の封口体と他方の単電池の外装缶底部との間に絶縁体を介在させるようにしたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の組電池の製造方法。
【請求項６】
発電要素を収容した一方極の端子を兼ねる金属製外装缶の開口部を絶縁体を介して他方極の端子を兼ねる封口体で封止した複数の単電池を備えるとともに、これらの複数の単電池の相隣接する一方の単電池の封口体と他方の単電池の金属製外装缶底部とを溶接して直列接続する組電池の製造装置であって、
一列に整列して配置された複数の単電池の任意の２個の単電池をそれぞれ載置して固定する一対の下溶接電極と、
前記一対の下溶接電極の対応した位置にそれぞれ配置される一対の上溶接電極と、
前記一対の下溶接電極あるいは前記一対の上溶接電極の少なくとも一方に溶接電流を供給する溶接用電源と、
前記一列に整列して配置された複数の単電池の両端部を所定の圧力で加圧する加圧部材とを備え、
前記一対の下溶接電極の各々または一対の溶接電極の各々は、任意の２個の単電池の各々の外装缶表面と接触するように配置されていることを特徴とする組電池の製造装置。
【請求項７】
前記単電池を載置して固定する絶縁材からなる絶縁載置台を少なくとも前記一対の下溶接電極の間に配置するようにしたことを特徴とする請求項６に記載の組電池の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、正極、負極、セパレータ、電解液等の発電要素を収容した一方極の端子を兼ねる金属製外装缶の開口部を絶縁体を介して他方極の端子を兼ねる封口体で封止した複数の単電池を備えるとともに、これらの複数の単電池の相隣接する一方の単電池の封口体と他方の単電池の金属製外装缶底部とを溶接して直列接続する組電池の製造方法、およびこの方法を適用できる製造装置、ならびにこれらの製造方法および製造装置に適した組電池用の単電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ニッケル−水素化物蓄電池、ニッケル−カドミウム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た後、正極あるいは負極の端部に集電体を接続して電極体を形成し、この電極体を金属製外装缶に収納して集電体から延伸するリード部を封口体に溶接した後、封口体を外装缶の開口部に絶縁ガスケットを介在させて装着することにより密閉して構成されている。このようなアルカリ蓄電池が電動工具や電気自動車などの用途に用いられる場合、高出力が要求されるため、複数の単電池を直列に接続して組電池にして使用されるのが一般的である。
【０００３】
このような組電池は、図７に示すように、単電池８０ｂの封口板８１に正極端子として設けている正極キャップ８２にリード板８５の一端を溶接するとともに、単電池８０ａの金属製外装缶８３の底部８４にリード板８５の他端を溶接した後、リード板８５の中央部をＵ字状に折り曲げることにより、複数の単電池８０ａ，８０ｂを直列に接続して作製される。
【０００４】
ところで、Ｕ字状に折り曲げられたリード板８５を介して接続された複数の単電池８０ａ，８０ｂを放電させると、リード板８５を通して放電電流が流れるため、リード板８５の長さが長くなるほど、またリード板８５の厚みが薄くなるほど抵抗電圧降下が大きくなる。この抵抗電圧降下は放電電流が小さいときはそれほど問題にはならないが、電動工具や電気自動車などの大電流が流れる用途に用いられる場合には、抵抗電圧降下により作動電圧が低下するという問題を生じた。
【０００５】
このため、リード板を用いることなく、直接、単電池の相対向する端子間を半田付けして単電間を接続する方法が考えられたが、半田付けは溶接と比較すると、半田付け部の強度が弱くて確実に接続することが難しいという問題があった。また、単電池の相対向する電極間を半田付けするのは面倒で作業効率が悪いという問題もあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本出願人は、種々の実験を重ねた結果、電池の充電方向または放電方向に溶接電流を流して、単電池の相隣接する端子間を直接溶接するという画期的な溶接方法を開発した。この溶接方法は、図８に示すように、複数の単電池９０ａ，９０ｂを図示しない保持筒に入れて一列に整列させた後、これらの上端の正極キャップ９２の上に一方の溶接電極９６を配置し、下端の金属製外装缶９３の底部９４に他方の他方の溶接電極９７を配置する。
【０００７】
この後、両溶接電極９６，９７間に加圧力を加えながら溶接電圧を印加して、大電流パルスを通電する。これにより、単電池９０ａの金属製外装缶９３の底部９４と単電池９０ｂの正極キャップ９２との接触部が溶融して溶接されるというものである。
これにより、単電池の相隣接する端子間が直接溶接されるため、この溶接部分での抵抗電圧降下が減少して組電池の作動電圧が向上するようになる。
【０００８】
しかしながら、図８に示されるような組電池の製造方法にあっては、一対の溶接電極９６，９７が加圧部材を兼用しているため、複数の単電池９０ａ，９０ｂ間に加える加圧力を充分に調整することが困難であるという問題を生じた。ここで、複数の単電池９０ａ，９０ｂ間に加える加圧力が大きすぎると、正極キャップ９２に過大な加圧力が付与されることとなる。正極キャップ９２に過大な加圧力が付与されると、正極キャップ９２は圧縮されたり、変形を生じるという問題を生じた。また、正極キャップ９２内には圧力弁が配置されているため、正極キャップ９２が圧縮されたり、変形を生じると、この圧力弁が正常に動作しなくなるという問題が生じた。
【０００９】
一方、複数の単電池９０ａ，９０ｂ間に加える加圧力が小さすぎると、相隣接する単電池の端子間が充分に溶接されなくて、溶接不良が発生するという問題を生じた。これは、複数の単電池９０ａ，９０ｂ間に充分な加圧力を加えることができないと、溶接箇所での接触抵抗が増大して、抵抗電圧降下が増大するため、この部分に充分な溶接電流が供給できなくなるためである。このため、単電池の接続個数を増やして大電圧の組電池にしようとする場合には、溶接箇所が増大するため、さらに充分な溶接電流が供給できなくなって、さらに溶接不良が発生するようになる。
【００１０】
また、複数の単電池９０ａ，９０ｂを保持筒に挿入して一列に整列させるため、保持筒の内径が単電池９０ａ，９０ｂの外径よりも小さいと、単電池９０ａ，９０ｂを保持筒内に挿入することが困難となり、また、保持筒の内径が単電池９０ａ，９０ｂの外径よりも大きすぎると、保持筒内で単電池９０ａ，９０ｂが一直線に整列できないという問題も生じた。
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、多数の単電池を溶接しても単電池に損傷を与えることなく、かつ溶接不良が発生することなく簡単に溶接できる組電池の溶接方法を提供することを第１の目的とし、また、このような溶接方法を実現できる製造装置を提供することを第２の目的とし、さらに、これらに適した電池の接続構造を提供することを第３の目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記第１の目的を達成するため、本発明の組電池の製造方法は、複数の単電池を一列に整列して配置された任意の２個の単電池の各々の金属製外装缶の表面に緊密に接触するように一対の溶接電極の各々を配置する溶接電極配置工程と、一列に整列された複数の単電池の両端間を加圧部材で加圧しながら一対の溶接電極間に溶接電流を流す溶接工程とを備えるようにしている。
【００１２】
このように、一列に整列して配置された複数の単電池の両端部を加圧部材で加圧すると、一列に整列した各単電池の金属製外装缶底部と封口体とが緊密に接触するようになる。この状態で、一対の溶接電極間に溶接電流を流すと、緊密に接触した金属製外装缶底部と封口体との接触部にジュール熱が発生して、この接触部が溶融するため、溶接電極が配置された任意の２個の単電池間に存在する単電池の一方の単電池の外装缶底部と他方の単電池の封口体とが直接溶接される。この結果、溶接用のリード板を用いなくても、一方の単電池の外装缶底部と他方の単電池の封口体とが直接溶接されるので、溶接部での抵抗電圧降下が減少して、多数の単電池が直列に接続された内部抵抗の低い組電池が得られるようになる。
【００１３】
この場合、一対の溶接電極間に溶接電圧を印加することにより、一方の溶接電極が配置された単電池の外装缶から、これらの溶接電極が配置された単電池間に配置された単電池内、他方の溶接電極が配置された単電池内および他方の溶接電極が配置された単電池の外装缶を通して溶接電流が流れるようになる。このため、単に、任意の２個の単電池の金属製外装缶の表面に緊密に接触するように一対の溶接電極を配置するだけで、充分な溶接強度を有する組電池を得ることが可能となる。
【００１４】
なお、相隣接する２個の単電池の金属製外装缶の表面に緊密に接触するように一対の溶接電極を配置するようにするか、あるいは１個の単電池を挟んで隣接する２個の単電池の金属製外装缶の表面に緊密に接触するように一対の溶接電極を配置するようにすると、溶接電極間に存在する溶接箇所を少なくすることができるので、溶接電極間に印加する溶接電圧を低くすることが可能になるとともに、溶接電極間に流れる溶接電流の集電距離も短くすることが可能となる。この結果、所定の溶接電流で充分な溶接強度を有する溶接部を形成することが可能となる。
【００１５】
ここで、単電池の複数個を一列に配置する場合、一方の単電池の外装缶と他方の単電池の外装缶とが接触していると、一対の溶接電極間に溶接電流を流しても、一方の単電池の一方極の端子を兼ねる外装缶と他方の単電池の他方極の端子との接触部に溶接電流が流れなくなって、この接触部が溶接できなくなる。これを防止するために、これらの外装缶の間に絶縁体を介在させて、一方の単電池の一方極の端子を兼ねる外装缶と他方の単電池の他方極の端子との接触部以外は接触しないようにして、一方極の端子を兼ねる外装缶と他方の単電池の他方極の端子との接触部および他方の単電池内を通して溶接電流を流すようにする必要がある。
【００１６】
また、上記第２の目的を達成するため、本発明の組電池の製造装置は一列に配置された複数個の単電池の任意の２個の単電池をそれぞれ載置して固定する一対の下溶接電極と、一対の下溶接電極の対応した位置にそれぞれ配置される一対の上溶接電極と、一対の下溶接電極あるいは一対の上溶接電極の少なくとも一方に溶接電流を供給する溶接用電源と、一対の下溶接電極上に載置されて一列に配置された複数個の単電池の両端部を所定の圧力で加圧する加圧部材とを備え、前記一対の下溶接電極の各々または一対の上溶接電極の各々は、任意の２個の単電池の各々の外装缶表面と接触するように配置されている。
【００１７】
このように、一列に配置された複数個の単電池の任意の２個の単電池をそれぞれ載置して固定する一対の下溶接電極を備えることにより、一対の下溶接電極上に単電池を載置固定することができる。そして、下溶接電極の対応した位置に上溶接電極を配置して、これらの一列に配置された電池の両端部を所定の圧力で加圧する加圧部材を備えると、溶接用電源に接続される一対の下溶接電極あるいは一対の上溶接電極の少なくとも一方に溶接電流を供給できるようになる。
これにより、溶接用電源を駆動すると、一方の単電池の一方極の端子を兼ねる外装缶と他方の単電池の他方極の端子との接触部にジュール熱が発生して、この接触部が溶融し、一方の単電池と他方の単電池とが溶接できるようになる。
【００１８】
ここで、一対の下溶接電極あるいは一対の上溶接電極が互いに接触していると、これらの一対の溶接電極のいずれか一方に溶接電流を供給しても、短絡状態となって、一方の単電池の一方極の端子を兼ねる外装缶と他方の単電池の他方極の端子との接触部に溶接電流が供給できなくなる。このため、少なくとも一対の下溶接電極の間に単電池を載置して固定する絶縁材からなる絶縁載置台を配置する必要がある。これにより、一対の下溶接電極あるいは一対の上溶接電極が互いに接触することが防止できるようになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。なお、図１は本発明の実施例１の溶接装置を模式的に示す斜視図であり、図２は図１の装置を用いて組電池の単電池間を溶接する状態を示す上面図である。また、図３は本発明の実施例２の溶接装置を模式的に示す斜視図であり、図４は図３の装置を用いて組電池の単電間を溶接する状態を示す上面図である。図５は図１、図３の装置を用いて組電池とされる一例の単電池の接続部を拡大して示す断面図であり、図６は図１、図３の装置を用いて組電池とされる他の例の単電池の接続部を拡大して示す断面図である。
【００２２】
１．実施例１
本発明の組電池を製造するための実施例１の溶接装置は、図１に示すように、溶接用上電極２１と溶接用下電極２２からなる一方の極性の溶接用上下電極と、溶接用上電極２３と溶接用下電極２４からなる他方の極性の溶接用上下電極とからなる一対の溶接電極と、各溶接用下電極２２，２４間に配置される絶縁体からなる絶縁載置台２５と、各溶接用下電極２２，２４の外側に配置される絶縁体からなる絶縁載置台２６と、直列接続となるように一列に配列されて組電池となる各単電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの両端部を加圧する一対の加圧部材３１，３２と、一対の溶接用上電極２１，２３または一対の溶接用下電極２２，２４に溶接電流を供給する溶接用電源４０（図２参照）とから構成される。
【００２３】
溶接用下電極２２，２４は、銅などの導電性が良好な金属材料を角柱状に形成することにより構成され、その中央部には各単電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの下半分の外形形状に一致する溝部２２ａ，２４ａが単電池の配列方向にそれぞれ形成されている。また、溶接用上電極２１，２３は、溶接用下電極２２，２４と同様に、銅などの導電性が良好な金属材料を角柱状に形成することにより構成され、その中央部には各単電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの上半分の外形形状に一致する溝部２１ａ，２３ａが単電池の配列方向にそれぞれ形成されている。
【００２４】
そして、各溶接用下電極２２，２４の上に各溶接用上電極２１，２３を載置することにより、溝部２２ａと２１ａとで形成される空間部、および溝部２４ａと２３ａとで形成される空間部は、各単電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの外形形状に一致することとなる。これにより、溶接用下電極２２の溝部２２ａ上に単電池１０ａ（１０ｂ，１０ｃ）を配置し、この上に溶接用上電極２１を載置することにより単電池１０ａ（１０ｂ，１０ｃ）は固定され、溶接用下電極２４の溝部２４ａ上に単電池１０ｂ（１０ａ，１０ｃ）を配置し、この上に溶接用上電極２３を載置することにより単電池１０ｂ（１０ａ，１０ｃ）は固定されることとなる。
【００２５】
絶縁載置台２５，２６は、合成樹脂、セラミック等の絶縁材料を角柱状に形成することにより構成され、その中央部には各単電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの下半分の外形形状に一致する溝部２５ａ，２６ａが単電池の配列方向にそれぞれ形成されている。なお、図１、図２においては、単電池として単電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの３つを用いて組電池とし、これらを絶縁載置台２５，２６に載置する例を示しているが、接続される単電池の個数が多い組電池とする場合には、絶縁載置台２５，２６以外に他の絶縁載置台を用いるようにすればよい。
【００２６】
加圧部材３１，３２は所定の強度を有する金属、合成樹脂、セラミック等により構成され、各単電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃを各溶接用下電極２２，２４上および各絶縁載置台２５，２６に一列に整列配置した後、加圧部材３１を単電池１０ａの封口板１７上に押し当てるとともに、加圧部材３２を単電池１０ｃの外装缶１６の底部に押し当てることにより、各単電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃを押圧する。なお、加圧部材３１，３２の少なくとも一方は、コイルスプリング、エアシリンダなどの加圧手段により加圧されている。
溶接用電源４０は、組電池に所定の電圧値の直流電圧を印加して一対の溶接電極間（この場合は、溶接用上電極２１と溶接用上電極２３の間）に３ＫＡの直流パルス電流を約１５ｍｓｅｃの間だけ流す直流電源である。
【００２７】
ついで、上述のような実施例１の溶接装置を用いて組電池を製造する工程例を図１、図２に基づいて説明する。
まず、溶接用下電極２２、絶縁載置台２５、溶接用下電極２４および絶縁載置台２６の順に一列に整列配置する。この後、溶接用下電極２２の溝部２２ａの上に単電池１０ａを載置し、絶縁載置台２５の溝部２５ａおよび溶接用下電極２４の溝部２４ａ上に単電池１０ｂを載置し、絶縁載置台２６の溝部２６ａの上に単電池１０ｃを載置する。このとき、単電池１０ａと１０ｂの間、単電池１０ｂと１０ｃの間には、図５および図６に示すように、正極キャップ１８以外は対向する外装缶１６の底部に接触しないように開孔が設けられた絶縁板１９を配置する。
【００２８】
ついで、溶接用上電極２１を溶接用下電極２２上に載置するとともに、溶接用上電極２３を溶接用下電極２４上に載置して、単電池１０ａおよび単電池１０ｂの各外装缶１６の表面に緊密に接触させる。ついで、加圧部材３１を単電池１０ａの封口板１７上に押し当てるとともに、加圧部材３２を単電池１０ｃの外装缶１６の底部に押し当てる。これにより、加圧部材３１，３２の少なくとも一方は、コイルスプリング、エアシリンダなどの加圧手段により加圧されて、各単電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃを所定の圧力（例えば、１×１０5Ｎ／ｍ2〜５×１０5Ｎ／ｍ2の圧力）で押圧する。なお、溶接用電源４０から延出する接続コードの一方の端子は溶接用上電極２１に接続され、他方の端子は溶接用上電極２３に接続されている。
【００２９】
ついで、溶接用電源４０を駆動させると、溶接用上電極２１と溶接用上電極２３との間に所定の電圧値の直流電圧が印加されて、溶接用上電極２１→単電池１０ａの外装缶１６→単電池１０ａの外装缶１６の底部と単電池１０ｂの正極キャップ１８との接触部→単電池１０ｂ内→単電池１０ｂの外装缶１６→溶接用上電極２３の方向（あるいはその逆方向）に３ＫＡの直流パルス電流が約１５ｍｓｅｃの間だけ流れるようになる。これにより、単電池１０ａの外装缶１６の底部と単電池１０ｂの正極キャップ１８との接触部にジュール熱が発生して溶融するため、単電池１０ａと単電池１０ｂの接触部（単電池１０ａの外装缶１６の底部と単電池１０ｂの正極キャップ１８との接触部）が溶接されるようになる。
【００３０】
ついで、絶縁載置台２６、溶接用下電極２２、絶縁載置台２５および溶接用下電極２４の順に一列に整列配置し直し、絶縁載置台２６の溝部２６ａおよび溶接用下電極２２の溝部２２ａ上に溶接された単電池１０ａと単電池１０ｂを載置するとともに、絶縁載置台２５の溝部２５ａおよび溶接用下電極２４の溝部２４ａ上に単電池１０ｃを載置する。この後、上述と同様に、溶接用上電極２１，２３をそれぞれ溶接用下電極２２，２４上に載置するとともに、加圧部材３１および加圧部材３２を押し当て、溶接用電源４０を駆動する。これにより、単電池１０ｂと単電池１０ｃの接触部（単電池１０ｂの外装缶１６の底部と単電池１０ｃの正極キャップ１８との接触部）が溶接され、３個の単電池が直列に溶接された組電池となる。
【００３１】
上述したように、実施例１においては、一列に配置された複数の単電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの相隣接する単電池、例えば単電池１０ａ（１０ｂ）と単電池１０ｂ（１０ｃ）の金属製外装缶１６，１６にそれぞれ一対の溶接用上下電極２１，２２あるいは２３，２４を接触するように配置した後、一列の単電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの両端部を加圧部材３１，３２で所定の圧力で加圧しながら、一対の溶接用上電極２１，２３間に溶接電流を流すので、溶接電流は溶接用上電極２１から、単電池１０ａ（１０ｂ）の外装缶１６の底部と単電池１０ｂ（１０ｃ）の正極端子１８との接触部および単電池１０ｂ（１０ｃ）内を通して、溶接用上電極２３へ、あるいはその逆方向へ流れるようになる。
【００３２】
これにより、単電池１０ａ（１０ｂ）の外装缶１６の底部と単電池１０ｂ（１０ｃ）の正極キャップ１８との接触部にジュール熱が発生して、この接触部が溶融し、単電池１０ａ（１０ｂ）の外装缶１６の底部と単電池１０ｂ（１０ｃ）の正極キャップ１８との接触部が溶接される。これにより、溶接用のリード板を用いなくても、単電池１０ａ（１０ｂ）と単電池１０ｂ（１０ｃ）とが直接溶接されるので、溶接部での抵抗電圧降下が減少して、多数の単電池を直列に接続された内部抵抗の低い組電池が得られるようになる。
【００３３】
２．実施例２
上述した実施例１においては、相隣接した単電池１０ａ，１０ｂ（１０ｂ，１０ｃ）間を溶接する例について説明したが、本発明においては、任意の２個の単電池間を溶接することもできる。以下に他の１個の単電池を挟んで隣接する２個の単電池間を溶接する例を、実施例２として図３および図４に基づいて説明する。
実施例２の組電池を製造するための溶接装置は、図３に示すように、溶接用上電極５１と溶接用下電極５２からなる一方の極性の溶接用上下電極と、溶接用上電極５３と溶接用下電極５４からなる他方の極性の溶接用上下電極とからなる一対の溶接電極と、各溶接用下電極５２，５４間に配置される絶縁体からなる絶縁載置台５５と、各溶接用下電極５２，５４の外側に配置される絶縁体からなる絶縁載置台５６と、直列接続となるように一列に配列されて組電池となる各単電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの両端部を加圧する一対の加圧部材６１，６２と、一対の溶接用上電極６１，６３または一対の溶接用下電極６２，６４に溶接電流を供給する溶接用電源７０（図４参照）とから構成される。
【００３４】
溶接用下電極５２，５４は、銅などの導電性が良好な金属材料を角柱状に形成することにより構成され、その中央部には各単電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの下半分の外形形状に一致する溝部５２ａ，５４ａが単電池の配列方向にそれぞれ形成されている。また、溶接用上電極５１，５３は溶接用下電極５２，５４と同様に、銅などの導電性が良好な金属材料を角柱状に形成することにより構成され、その中央部には各単電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの上半分の外形形状に一致する溝部５１ａ，５３ａが単電池の配列方向にそれぞれ形成されている。
【００３５】
そして、各溶接用下電極５２，５４の上に各溶接用上電極を５１，５３を載置することにより、溝部５２ａと５１ａとで形成される空間部、および溝部５４ａと５３ａとで形成される空間部は、各単電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの外形形状に一致することとなる。これにより、溶接用下電極５２の溝部５２ａ上に単電池１０ａを配置し、この上に溶接用上電極５１を載置することにより単電池１０ａは固定され、溶接用下電極５４の溝部５４ａ上に単電池１０ｃを配置し、この上に溶接用上電極５３を載置することにより単電池１０ｃは固定されることとなる。
【００３６】
絶縁載置台５５，５６は、合成樹脂、セラミック等の絶縁材料を角柱状に形成することにより構成され、その中央部には各単電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの下半分の外形形状に一致する溝部５５ａ，５６ａが単電池の配列方向にそれぞれ形成されている。なお、絶縁載置台５５は実施例１の絶縁載置台２５よりも長く形成されていて、単電池が１個以上載る長さとなっている。そして、図３、図４においては、単電池として単電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの３つを用いて組電池とし、これらを絶縁載置台５５，５６に載置する例を示しているが、接続される単電池の個数が多い組電池とする場合には、絶縁載置台５５の長さを接続される単電池の個数に合わせて長くすればよい。また、絶縁載置台５６を用いなくて組電池を構成できるので、必要に応じて用いるようにすればよい。
【００３７】
加圧部材６１，６２は所定の強度を有する金属、合成樹脂、セラミック等により構成され、各単電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃを各溶接用下電極５２，５４上および各に絶縁載置台５５，５６に一列に整列配置した後、加圧部材６１を単電池１０ａの封口板１７上に押し当てるとともに、加圧部材６２を単電池１０ｃの外装缶１６の底部に押し当てることにより、各単電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃを押圧する。なお、加圧部材６１，６２の少なくとも一方は、コイルスプリング、エアシリンダなどの加圧手段により加圧されている。
溶接用電源７０は、組電池に所定の電圧値の直流電圧を印加して一対の溶接電極間（この場合は、溶接用上電極５１と溶接用上電極５３の間）に３ＫＡの直流パルス電流を約１５ｍｓｅｃの間だけ流す直流電源である。
【００３８】
ついで、上述のような溶接装置を用いて組電池を製造する工程例を説明する。まず、溶接用下電極５２、絶縁載置台５５、溶接用下電極５４および絶縁載置台５６の順に一列に整列配置する。この後、溶接用下電極５２の溝部５２ａの上に単電池１０ａを載置し、絶縁載置台５５の溝部５５ａの上に単電池１０ｂおよび単電池１０ｃの一部を載置し、溶接用下電極５４の溝部５４ａおよび絶縁載置台５６の溝部５６ａの上に単電池１０ｃの残りの一部を載置する。なおこのとき、単電池１０ａと１０ｂの間、単電池１０ｂと１０ｃの間には、図５および図６に示すように、正極キャップ１８以外は対向する外装缶１６の底部に接触しないように開孔が設けられた絶縁板１９を配置する。
【００３９】
ついで、溶接用上電極５１を溶接用下電極５２上に載置するとともに、溶接用上電極５３を溶接用下電極５４上に載置して、単電池１０ａおよび単電池１０ｃを固定する。ついで、加圧部材６１を単電池１０ａの封口板１７上に押し当てるとともに、加圧部材６２を単電池１０ｃの外装缶１６の底部に押し当てる。これにより、加圧部材６１，６２の少なくとも一方は、コイルスプリング、エアシリンダなどの加圧手段により加圧されて、各単電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃを所定の圧力（例えば、１×１０5Ｎ／ｍ2〜５×１０5Ｎ／ｍ2の圧力）で押圧する。なお、溶接用電源７０から延出する接続コードの一方の端子は溶接用上電極５１に接続され、他方の端子は溶接用上電極５３に接続されている。
【００４０】
ついで、溶接用電源７０を駆動させと、溶接用上電極５１と溶接用上電極５３との間に所定の電圧値の直流電圧が印加されて、溶接用上電極５１→単電池１０ａの外装缶１６→単電池１０ａの外装缶１６の底部と単電池１０ｂの正極キャップ１８との接触部→単電池１０ｂ内→単電池１０ｃ内→単電池１０ｃの外装缶１６→溶接用上電極５３の方向（あるいはその逆方向）に３ＫＡの直流パルス電流が約１５ｍｓｅｃの間だけ流れるようになる。これにより、単電池１０ａの外装缶１６の底部と単電池１０ｂの正極キャップ１８との接触部、および単電池１０ｂの底部と単電池１０ｃの正極キャップ１８との接触部にそれぞれジュール熱が発生して溶融する。
【００４１】
これにより、単電池１０ａと単電池１０ｂの接触部（単電池１０ａの外装缶１６の底部と単電池１０ｂの正極キャップ１８との接触部）、および単電池１０ｂと単電池１０ｃとの接触部（単電池１０ｂの外装缶１６の底部と単電池１０ｃの正極キャップ１８との接触部）が一度で溶接される。これにより、実施例１のように、各溶接用下電極５２，５４および各絶縁載置台５５，５６を整列配置し直すことなく、一度の溶接で３個の単電池が直列に溶接された組電池を形成することが可能となる。なお、絶縁載置台５５の長さを調節することにより、任意の２個の単電間に配置された複数の単電池間を同時に溶接することが可能となる。
【００４２】
なお、上述した例においては、単電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃを一列に配置した後、溶接用上電極２１，２３（５１，５３）を溶接用下電極２２，２４（５２，５４）上に載置し、その後、加圧部材３１，３２（６１，６２）で加圧して溶接用上電極２１，２３（５１，５３）間に溶接電流を流すようにしたが、単電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃを一列に配置した後、加圧部材３１，３２（６１，６２）で加圧した後、溶接用上電極２１，２３（５１，５３）を溶接用下電極２２，２４（５２，５４）上に載置して溶接用上電極２１，２３（５１，５３）間に溶接電流を流すようにしても同様の結果が得られた。要するに、各単電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃ間が加圧された状態で溶接することが重要である。
【００４３】
また、上述した例においては、溶接用電極２１，２２，２３，２４（５１，５２，５３，５４）に設けられた溝部２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ（５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａ）および絶縁載置台２５，２６（５５，５６）に設けられた溝部２５ａ，２６ａ（５５ａ，５６ａ）は、各単電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの外径形状に一致する形状として、図１、図３に断面形状が半円形状の例を示しているが、これらの断面形状は半円形状に限らず、楕円形状、三角形状、台形状などの各種の形状を採用することができる。要は、各単電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃを安定して載置できるとともに、各単電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃとの接触状態が良好な断面形状であればよい。
【００４４】
また、上述した例においては、単電池を３個だけ用いて組電池にする例を説明したが、本発明を適用すれば何個の単電池を接続しても組電池を製造できることは明らかである。この場合、接続される単電池の個数が多い組電池とする場合には、絶縁載置台２５，２６（５５，５６）以外に他の絶縁載置台を用いるようにすればよく、要は、相隣接する単電池間を溶接する一対の溶接電極間が絶縁できる構成とすればよい。
【００４５】
また、上述した例においては、３ＫＡの電流を約１５ｍｓｅｃ間だけ流して溶接する例を説明したが、印加する電流値については、電池のサイズには関係なく、１ＫＡ以上で同様の効果が得られた。また、印加時間については、５ｍｓｅｃ以上であれば同様の結果が得られるが、長い時間（例えば１秒以上）に渡って電流を流すと各単電池に悪影響を及ぼすため、好ましくない。さらに、溶接電流の電源としては、直流に限らず、交流電源を使用することができる。
【００４６】
３．組電池に適した単電池
ついで、上述のような組電池を製造するに適した単電池、例えばニッケル−水素蓄電池の一例を図５に基づいて説明する。
まず、パンチングメタルからなる極板芯体の表面にニッケル焼結多孔体を形成した後、化学含浸法により水酸化ニッケルを主体とする活物質を同ニッケル焼結多孔体内に充填してニッケル正極板１１を作製するとともに、パンチングメタルからなる極板芯体の表面に水素吸蔵合金からなるペースト状負極活物質を充填し、乾燥させた後、所定の厚みになるまで圧延して水素吸蔵合金負極板１２を作製する。
【００４７】
これらのニッケル正極板１１と水素吸蔵合金負極板１２との間にセパレータ１３を介在させて渦巻状に巻回して渦巻状電極群を作製した後、この渦巻状電極群の上端面に露出する正極芯体に正極集電体１４を溶接するとともに、下端面に露出する負極芯体に負極集電体（図示せず）を溶接した。ついで、正極集電体１４の上部に中央部が円筒状になるように折り曲げ加工された正極用リード１５を溶接した後、これらを鉄にニッケルメッキを施した有底筒状の外装缶（底面の外面は負極端子となる）１６内に収納し、水素吸蔵合金負極板１２に溶接された負極集電体を外装缶１６の内底面に溶接する。
【００４８】
ついで、外装缶１６の上部内周側に防振リング（図示せず）を挿入し、外装缶１６の上部外周側に溝入れ加工を施して防振リングの上端部に凹部を形成した後、外装缶１６内に３０重量％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液からなる電解液を注入する。ついで、この外装缶１６の開口部の上部に、封口板１７の底面が正極用リード１５の円筒部分に接触するように配置する。
【００４９】
ここで、封口板１７の上部には正極キャップ（正極端子）１８が設けられており、この正極キャップ１８の上面には、複数の突起部１８ａが形成されている。この突起部１８ａは溶接電流を集中させるために設けており、上述のように隣接する単電池間に溶接電流を流すと、この突起部１８ａに対向する外装缶１６の底部との接触部に溶接電流が集中するようになるため、確実に溶接できるようになる。なお、この正極キャップ１８内には弁板１７ａとスプリング１７ｂからなる弁体を備えており、封口板１７の中央にはガス抜き孔が形成されており、封口板１７と正極キャップ１８とで封口体が形成される。
【００５０】
ついで、封口板１７の周縁に絶縁ガスケット１６ｘを嵌着させ、プレス機を用いて封口板１７に加圧力を加えて、絶縁ガスケット１６ｘの下端が外装缶１６の上部外周に設けられた凹部の位置になるまで封口板１７を外装缶１６内に押し込む。この後、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ニッケル−水素蓄電池が得られる。
【００５１】
なお、上述した組電池を製造するに適した単電池の例においては、正極キャップ１８の上面に複数の突起部１８ａを設ける例について説明したが、図６に示すように、外装缶１６の底部に複数の突起部１６ａを設けるようにしても同様な結果が得られた。
さらに、封口体を正極端子とし、外装缶を負極端子とした例について説明したが、封口体を負極端子とし、外装缶を正極端子としてもよい。
また、本発明をニッケル−水素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−水素蓄電池に限らず、ニッケル−カドミウム蓄電池等の他の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】
【図１】  組電池を製造する本発明の実施例１の溶接装置を模式的に示す斜視図である。
【図２】  図１の装置を用いて組電池の相隣接する単電間を溶接する状態を示す上面図である。
【図３】  組電池を製造する本発明の実施例２の溶接装置の一例を模式的に示す斜視図である。
【図４】  図３の装置を用いて組電池の相隣接する単電間を溶接する状態を示す上面図である。
【図５】  図１、図３の装置を用いて組電池とされる一例の単電池の接続部を拡大して示す断面図である。
【図６】  図１、図３の装置を用いて組電池とされる他の例の単電池の接続部を拡大して示す断面図である。
【図７】  従来例の組電池の一例を示す正面図である。
【図８】  従来例の組電池の他の例を示す正面図である。
【符号の説明】
１０ａ…単電池、１１…正極板、１２…負極板、１３…セパレータ、１４…正極集電体、１５…正極用リード、１６…外装缶（負極端子）、１６ａ…突起部、１７…封口板、１８…正極キャップ（正極端子）、１８ａ…突起部、１９…絶縁板、２１，２３…溶接用上電極、２１ａ，２３ａ…溝部、２２，２４…溶接用下電極、２２ａ，２４ａ…溝部、２５，２６…絶縁載置台、３１，３２…押圧部材、４０…溶接用電源、５１，５３…溶接用上電極、５１ａ，５３ａ…溝部、５２，５４…溶接用下電極、５２ａ，５４ａ…溝部、５５，５６…絶縁載置台、６１，６２…押圧部材、７０…溶接用電源
【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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