JP2000323117A - 円筒型蓄電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正極あるいは負極集電体を金属製外装缶と接
触しない程度の大きさにしても、あるいは集電体を用い
なくても、電極群の全ての部位の極板から集電できるよ
うにして、高率放電特性が向上した蓄電池を得る。 【解決手段】 本発明の渦巻状電極体は、渦巻状電極群
１０の上部に突出した正極板１２の芯体露出部１１ａを
渦巻状電極群１０の内周部から外周部に向けて順次、渦
巻状電極群１０の内周部の方向に直角に折り曲げて、外
周部の芯体露出部１１ａを内周部の芯体露出部１１ａの
上に折り重ねられている。これらの折り重ねられた芯体
露出部１１ａは加圧により平坦化された後、芯体露出部
１１ａの上面に正極集電体が溶接され、負極板１４の芯
体露出部１３ａの下面に負極集電体が溶接されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はニッケル−水素蓄電
池、ニッケル−カドミウム蓄電池、リチウムイオン蓄電
池などの導電接続構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ニッケル−水素蓄電池、ニッケル
−カドミウム蓄電池、リチウムイオン蓄電池などの蓄電
池は、正極板と負極板とを互いに上下方向にずらしてセ
パレータを介して渦巻状に巻回して渦巻状電極群とした
後、この渦巻状電極群の正極板上端縁の芯体露出部に正
極集電体を溶接し、渦巻状電極群の負極板下端縁の芯体
露出部に負極集電体を溶接して渦巻状電極体とする。こ
の後、渦巻状電極体を負極端子を兼ねた金属製外装缶に
挿入し、負極集電体を金属製外装缶の底部に電気的に接
続し、正極集電体を正極端子を兼ねた封口体に電気的に
接続して構成するようにしていた。

【０００３】このように渦巻状電極体の負極集電体を金
属製外装缶の底部に電気的に接続するとともに、渦巻状
電極体の正極集電体を封口体に溶接すると、正極板から
正極端子（封口体）までの電流分布、および負極板から
負極端子（金属製外装缶）までの電流分布が均一になる
ため、高率放電特性が向上した蓄電池が得られるように
なる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
にして構成される蓄電池においては、金属製外装缶は負
極端子を兼ねているため、正極集電体と金属製外装缶と
が接触すると内部短絡を生じる。このため、正極集電体
は金属製外装缶と接触しない程度の大きさにする必要が
ある。また、負極集電体と金属製外装缶とが接触しても
内部短絡を生じることはないが、負極集電体の外径と金
属製外装缶の内径とが等しいと、渦巻状電極体を外装缶
内に挿入しにくくなるばかりではなく、渦巻状電極群に
負極集電体が正確な位置に溶接されない場合には、渦巻
状電極体が外装缶内に挿入されなくなるため、負極集電
体も金属製外装缶と接触しない程度の大きさにする必要
があった。

【０００５】しかしながら、正極集電体あるいは負極集
電体を金属製外装缶と接触しない程度の大きさにする
と、正極板と正極集電体あるいは負極板と負極集電体と
の溶接部に正極集電体あるいは負極集電体が溶接されな
い部分が生じる。正極集電体あるいは負極集電体に溶接
されない部分が生じると、正極板から正極集電体までの
集電経路の電流分布あるいは負極板から負極集電体まで
の集電経路の電流分布に不均一が生じて、正極集電体あ
るいは負極集電体に溶接されない部分の接触抵抗が増加
することに起因して電圧降下を生じる。

【０００６】このような電圧降下は小電流で充放電する
場合にはあまり問題とはならないが、数十アンペア〜数
百アンペアの大電流で充放電する場合にあっては、上述
した接続部での接触抵抗の増加に起因して大きな電圧降
下が生じて作動電圧が低下するという問題を生じた。作
動電圧が低下すると、高電圧が得られないととともに、
高率放電特性が低下するという問題も生じた。そこで、
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、正極
集電体あるいは負極集電体を金属製外装缶と接触しない
程度の大きさにしても、あるいは正極集電体もしくは負
極集電体を用いなくても、渦巻状電極群の全ての部位の
極板から集電できるような集電構造にして、高率放電特
性に優れた蓄電池が得られるようにすることを目的とす
るものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】こ
のため、本発明の蓄電池は、渦巻状電極群の正極板端縁
の芯体露出部あるいは負極板端縁の芯体露出部のうちの
少なくとも一方の芯体露出部が折り曲げられている。こ
のように、芯体露出部が折り曲げられていると、折り曲
げられた芯体露出部同士が接触するため、集電体を金属
製外装缶と接触しない程度の大きさにしてもあるいは集
電体を用いなくても、渦巻状電極群の全ての部位の極板
から集電できるようになる。このため、正極板あるいは
負極板から外部端子（封口体あるいは外装缶）までの電
流分布が均一になり、高率放電特性が向上する。

【０００８】また、折り曲げられた芯体露出部が渦巻状
電極群の内周方向に向けて折り曲げられているととも
に、この折り曲げられた芯体露出部が渦巻状電極群の内
周方向の芯体露出部に重なり合って、かつ互いに重なり
合った芯体露出部が略平坦に形成されていると、芯体露
出部は渦巻状電極群よりはみ出すことがないため、集電
体を金属製外装缶と接触しない程度の大きさにしてもあ
るいは集電体を用いなくても、渦巻状電極群の極板から
外部端子までの集電が良好に行われるとともに、電極群
の外装缶内への挿入も容易となる。

【０００９】また、互いに重なり合った芯体露出部に集
電体が溶接されていると、全ての芯体露出部からの集電
が可能になるとともに均一に集電されるため、正極板あ
るいは負極板から外部端子（封口体あるいは外装缶）ま
での電流分布が一層均一になって高率放電特性が向上す
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の円筒型蓄電池を
ニッケル・水素蓄電池に適用した場合の一実施の形態を
図に基づいて説明する。なお、図１は実施例の電極群の
断面を示す断面図であり、図２は比較例（従来例）の電
極群の断面を示す断面図である。

【００１１】１．渦巻状電極体の作製 （１）実施例 図１に示すように、芯体１１にニッケル粉末を焼結して
形成したニッケル焼結基板に水酸化ニッケルを主成分と
する正極活物質を含浸させ、乾燥させた後、所定の厚み
になるまで圧延してニッケル正極板（例えば、高さが４
８．５ｍｍのもの）１２を作製した。一方、パンチング
メタル（芯体）１３に水素吸蔵合金よりなるペースト状
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（例えば、高さが４
８．５ｍｍのもの）１４を作製した。

【００１２】このようにして作製されたニッケル正極板
１２と、水素吸蔵合金負極板１４とを、ポリプロピレン
製不織布からなるセパレータ１５を介して、セパレータ
１５を中心にしてニッケル正極板１２と水素吸蔵合金負
極板１４とが上下方向に若干ずれるようにして、即ち、
ニッケル正極板１２の上端部が上部に突出するとともに
水素吸蔵合金負極板１４の下端部が下部に突出するよう
にし、かつ最外周がセパレータ１５となるように巻回し
て渦巻状電極群（高さが５１．１〜５１．２ｍｍで、直
径が約３０ｍｍのもの）１０を作製した。したがって、
このようにして作製された渦巻状電極群１０の上部には
ニッケル正極板１２の芯体１１が露出した芯体露出部
（例えば、幅が１ｍｍ程度）１１ａが突出しており、そ
の下部には水素吸蔵合金負極板１４の芯体１３が露出し
た芯体露出部（例えば、幅が１ｍｍ程度）１３ａが突出
している。

【００１３】ついで、渦巻状電極群１０の上部に突出し
たニッケル正極板１２の芯体露出部１１ａを渦巻状電極
群１０の内周部から外周部に向けて順次、渦巻状電極群
１０の内周部の方向に向けて略直角に折り曲げて、外周
部の芯体露出部１１ａを内周部の芯体露出部１１ａの上
に折り重ねた後、これらの折り重なった芯体露出部１１
ａを加圧して平坦化した。この後、平坦化された芯体露
出部１１ａの上面に正極集電体（図示せず）を溶接する
とともに、水素吸蔵合金負極板１４の芯体露出部１３ａ
の下面に負極集電体（図示せず）を溶接して、実施例の
渦巻状電極体を作製した。

【００１４】（２）比較例 同様に、図２に示すように、芯体２１にニッケル粉末を
焼結して形成したニッケル焼結基板に水酸化ニッケルを
主成分とする正極活物質を含浸させ、乾燥させた後、所
定の厚みになるまで圧延してニッケル正極板（例えば、
高さが４８．５ｍｍのもの）２２を作製した。一方、パ
ンチングメタル（芯体）２３に水素吸蔵合金よりなるペ
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（例えば、高
さが４８．５ｍｍのもの）２４を作製した。

【００１５】このようにして作製されたニッケル正極板
２２と、水素吸蔵合金負極板２４とを、ポリプロピレン
製不織布からなるセパレータ２５を介して、セパレータ
２５を中心にしてニッケル正極板２２と水素吸蔵合金負
極板２４とが上下方向に若干ずれるようにして、即ち、
芯体２１が上部に突出するとともに芯体２３が下部に突
出するようにし、かつ最外周がセパレータ２５となるよ
うに巻回して渦巻状電極群（高さが５１．１〜５１．２
ｍｍで、直径が約３０ｍｍのもの）２０を作製した。こ
のようにして作製された渦巻状電極群２０の上部にはニ
ッケル正極板２２の芯体２１が露出した芯体露出部（例
えば、幅が１ｍｍ程度）２１ａが突出しており、その下
部には水素吸蔵合金負極板２４の芯体２３が露出した芯
体露出部（例えば、幅が１ｍｍ程度）２３ａが突出して
いる。そして、上述した実施例と同様にして、渦巻状電
極群２０より若干突出した正極板２２の芯体露出部２１
ａと正極集電体を溶接するとともに、負極板２４の芯体
露出部２３ａと負極集電体とを溶接して比較例の渦巻状
電極体を作製した。

【００１６】なお、正極集電体は、略円形の本体部と、
この本体部より延出する略長方形状の集電リード部とを
備え、本体部の中心部に注液用の開孔を有しており、こ
の注液用の開孔の周囲に多数の開口を有しているととも
に、各開口の側縁には開口より下方に突出する突縁を有
している。また、負極用集電体は、略円形の本体部から
なり、この本体部には多数の開口と、各開口の側縁に開
口より上方に突出する突縁を有している。ここで、正極
集電体および負極集電体の略円形の本体部の直径は、有
底円筒型金属製外装缶の内径より若干小さく形成されて
おり、各渦巻状電極群１０，２０の直径（約３０ｍｍ）
よりも小さい。

【００１７】２．ニッケル・水素蓄電池の作製 ついで、図示しない有底円筒型金属製外装缶を用意し、
上述した実施例および比較例の渦巻状電極体を金属製外
装缶内に挿入し、正極集電体の中心部に設けられた開口
部より溶接電極を挿入して負極集電体に当接させるとと
もに金属製外装缶の底部に溶接電極を当接して、負極集
電体と金属製外装缶の底部とをスポット溶接した。

【００１８】一方、正極キャップと蓋体（なお、正極キ
ャップと蓋体との間には圧力弁が配置されている）とか
らなる図示しない封口体を用意し、正極集電体に設けら
れた集電リード部を封口体の蓋体底部に接触させて、蓋
体底部と集電リード部とを溶接した後、金属製外装缶内
に３０重量％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液よりな
る電解液を注液し、封口体を絶縁ガスケット（絶縁体）
を介して外装缶の開口部に載置するとともに、この開口
部を封口体側にカシメて封口して、公称容量６．５Ａｈ
でＤサイズの実施例および比較例の各ニッケル−水素蓄
電池を作製した。

【００１９】３．作動電圧試験 上述のように作製した実施例および比較例のニッケル・
水素蓄電池を各３個ずつ用いて、それぞれの電池を活性
化した後、それぞれの電池を０．２Ｃ（１．３Ａ）の充
電電流で８時間充電（１６０％の充電）した。ついで、
これらの各電池を０．２Ｃ（１．３Ａ）、１Ｃ（６．５
Ａ）および４Ｃ（２６Ａ）の放電電流で終止電圧が１．
０Ｖになるまで放電させ、放電容量が５０％の時の電圧
（作動電圧）の測定を行い、各３個ずつのニッケル・水
素蓄電池の作動電圧の平均値を求めると、下記の表１に
示すような結果となった。

【００２０】

【表１】

【００２１】上記表１より明らかなように、実施例のニ
ッケル・水素蓄電池は比較例のニッケル−水素蓄電池よ
り高率放電での作動電圧が向上していることが分かる。
これは、比較例のニッケル−水素蓄電池においては、渦
巻状電極群２０の最外周部の正極板２２の芯体露出部２
１ａは正極集電体に接続されていないため、正極板２２
の各部からの集電が均等に行えないために高率放電での
作動電圧が低下したと考えられる。

【００２２】これに対して、実施例のニッケル・水素蓄
電池においては、渦巻状電極群１０の最外周部の正極板
１２の芯体露出部１１ａは略直角に折り曲げられて内周
部の芯体露出部１１ａに接続され、これが正極集電体に
接続されているため、正極板１２の各部からの集電が均
等になるとともに、芯体露出部１１ａと正極集電体との
接触面積が増大したために高率放電での作動電圧が向上
したと考えられる。

【００２３】以上に詳述したように、本発明において
は、正極板１２の芯体露出部１１ａが折り曲げられてい
るので、集電体を金属製外装缶と接触しない程度の大き
さにしても、渦巻状電極群１０の全ての部位の正極板１
２から集電できるようになり、正極板１２から外部端子
（封口体）までの電流分布が均一になる。また、この折
り曲げられた芯体露出部１１ａが互いに重なり合ってい
るため、芯体露出部１１ａと正極集電体との接触面積が
増大して接触抵抗が減少するため、高率放電特性が向上
する。

【００２４】なお、上述した実施の形態においては、渦
巻状電極群１０の上部に延出する正極板１２の芯体露出
部１１ａを折り曲げ、これらを順次渦巻の内周部に向け
て折り重ねる例について説明したが、渦巻状電極群１０
の下部に延出する負極板１４の芯体露出部１３ａを折り
曲げ、これらを順次渦巻の内周部に向けて折り重ねるよ
うにしてもほぼ同様の効果が期待できる。

【００２５】また、渦巻状電極群１０の上部に延出する
正極板１２の芯体露出部１１ａおよび下部に延出する負
極板１４の芯体露出部１３ａの双方を折り曲げ、これら
を順次渦巻の内周部に向けて折り重ねるようにすれば、
正極板１２から正極端子までおよび負極板１４から負極
端子までの双方の集電が均一になるとともに、双方の接
触抵抗が減少するため、さらに高率放電特性が向上す
る。

【００２６】また、上述した実施の形態においては、渦
巻状電極群１０から延出する芯体露出部１１ａの全てを
折り曲げ、これらを順次渦巻の内周部に向けて折り重ね
る例について説明したが、渦巻状電極群１０から延出す
る芯体露出部１１ａの最外周部のみを折り曲げ、この折
り曲げられた芯体露出部１１ａと集電体とを接続するよ
うにしても、ほぼ同様の効果が期待できる。

【００２７】また、上述した実施の形態においては、渦
巻状電極群１０から延出する芯体露出部１１ａの全てを
折り曲げ、これらを順次渦巻の内周部に向けて折り重ね
た後、この上部に正極集電体を溶接する例について説明
したが、正極集電体を用いなくもほぼ同様の効果が期待
できる。

【００２８】なお、上述した実施の形態においては、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・水素蓄電池以外にも、ニッ
ケル・カドミウム蓄電池、リチウムイオン蓄電池などの
密閉型蓄電池に適用しても同様の効果が得られることは
明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態の電極群の断面を示す断
面図である。

【図２】 従来例（比較例）の電極群の断面を示す断面
図である。

【符号の説明】

１０…渦巻状電極群、１１…芯体、１１ａ…芯体露出
部、１２…正極板、１３…パンチングメタル（芯体）、
１３ａ…芯体露出部、１４…負極板、１５…セパレータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安岡 茂和 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 池町 隆明 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H022 AA04 AA09 AA18 BB02 BB16 CC08 CC13 CC19 KK03 5H028 AA01 AA05 BB01 BB04 BB05 CC07 CC08 CC12 5H029 AJ02 BJ02 BJ14 CJ01 CJ04 CJ05 CJ07 DJ02 DJ03 DJ04 DJ05

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正極板と負極板とを互いに上下方向にず
   らしてセパレータを介して渦巻状に巻回した渦巻状電極
   群を一方極の外部端子を兼ねる金属製外装缶内に備える
   とともに、この外装缶の開口部を絶縁体を介して密封す
   る他方極の外部端子を兼ねる封口体を備えた円筒型蓄電
   池であって、 前記渦巻状電極群の前記正極板の芯体露出部あるいは前
   記負極板の芯体露出部のうちの少なくとも一方の芯体露
   出部が折り曲げられていることを特徴とする円筒型蓄電
   池。
2. 【請求項２】 前記折り曲げられた芯体露出部は前記渦
   巻状電極群の内周方向に向けて折り曲げられているとと
   もに、この折り曲げられた芯体露出部が前記渦巻状電極
   群の内周方向の芯体露出部に互いに重なり合っており、
   かつ互いに重なり合った芯体露出部が略平坦に成形され
   ていることを特徴とする請求項１に記載の円筒型蓄電
   池。
3. 【請求項３】 前記互いに重なり合った芯体露出部に集
   電体が溶接されていることを特徴とする請求項１または
   請求項２に記載の円筒型蓄電池。