JP2005190837A - 密閉型蓄電池 - Google Patents

Abstract

【課題】常に安定して高い充電受け入れ性能が得られるスイッチ内蔵型２次電池を提供する。
【解決手段】 電極（１０）をアルカリ溶液と共に内部に収納した電槽缶（５）が金属製の蓋（２）、ガスケット（６）およびガスケットに設けた保持部（６ｃ）に挿通させた接続端子（９）によって封止され、該蓋（２）に、正極端子または負極端子を兼ねるキャップ（１）が載設され、キャップ（１）内に配置された弾発部材（４）が、電池内部圧力の変化に応じて拡縮動作するのに連動して接続端子９が移動し、該接続端子（９）に接合されたスイッチ板（８）と蓋（２）が接離することによって充電電流の継切を行うスイッチ機構（Ｓ）を備えた密閉型蓄電池であって、前記蓋（２）と前記キャップ（１）を溶接により接合し、かつ、前記接続端子（９）を棒状とし、該棒状接続端子と保持部（６ｃ）間に係止機構を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、充電時に電池内部圧力の変化に応じて充電電流を継切する圧力スイッチ機構を備えた密閉型蓄電池の改良に関する。

ポータブル機器等の電源として用いられる２次電池には、ニッケル・カドミウム電池や小型シール鉛電池、リチウムイオン電池等がある。これらの蓄電池は、各電池の充電特性に適した充電方法で充電される。例えば、ニッケル・カドミウム電池では、一定電流にて充電し、充電末期に生じる電池電圧の降下特性を検知して充電電流の制御が行われる。小型シール鉛電池やリチウムイオン電池では、一定電流で充電した後、一定電圧に達すると充電電流の制御が行われる。

ニッケル水素蓄電池やニッケル・カドミウム蓄電池等のアルカリ蓄電池においては、近年例えば３０分間以内で充電を完了させるという、従来になかった急速充電に対する要求が高まっている。従来、ニッケル水素蓄電池では、ニッケル・カドミウム電池と同様の充電制御を行っているが、、前記のような従来にない急速充電を行おうとすると、充電中に発熱やガス発生を伴うため、電池温度が上昇することや、電池の内圧が上昇してガス排出弁が作動し、ガスと共に電解液を放出してしまうために電池性能が劣化する虞があり、急速充電の実現が困難であった。

前記のように、ニッケル水素蓄電池を例えば定電圧で急速充電しようとする場合、電池温度の上昇及び電池の内部圧力の上昇を伴う。そこで、特に、充電時の電池内部の圧力上昇に着目して、電池内部の圧力変化に応じて充電電流を継切する圧力スイッチ機構を備えた密閉型蓄電池が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このような圧力スイッチ機構を備えた密閉型蓄電池では、充電時に電池内部圧力が一定圧力に達すると、充電電流が遮断され、電池内部圧力が一定圧力以下になると、再度、接続され、電池内部圧力の変化に連動したパルス充電が行われるため、充電時の電池温度の上昇が抑制される。その構成は、例えば、図１１に示される。

図１１の例では、符号２１はキャップ（正極端子）、２２は蓋（圧力スイッチの第２端子）、２３はゴム、２５は電槽缶（負極端子）、２６はガスケット、２７はリード部材、２８はスイッチ板（圧力スイッチの第１端子）、２９は接続端子、３０は正極または負極のうちの一方の電極であり、電極３０を収納している電槽缶２５にはアルカリ溶液（図示省略）が充填されており、その電槽缶２５はガスケット２６によって封止（封口）され、その内部圧力（電池内部圧力）の変化に応じてゴム２３が変形することにより、圧力スイッチの第１端子２８が第２端子２２に対して接離動作することで、充電電流が継切される。
米国特許出願公開第２００２／０１１９３６４Ａ１明細書

図１１に示す従来の密閉型蓄電池においては、接続端子２９が棒状ではなく、その一端（図１１では下端部）に突出部３１を設け、かつ、蓋２２の上に蓋２２の開口径よりおおきな直径を有するスイッチ板２８を接続端子２９の側壁に接合させている。従って、スイッチ板２８を接続端子２９に接合する以前に、接続端子２９をガスケット２６の保持部に挿通させておく必要があり、蓋２２とキャップ２１を溶接によって接合しようとすると該ガスケット２６の存在が邪魔をして、両者を接合することは極めて困難である。従来の圧力スイッチ内蔵式の密閉型蓄電池電池においては、図１１に示すように、キャップ２１と蓋２２は、その周縁部で互いに重ね合わされて、ガスケット２６に形成された係止溝に係止した状態で挟持されている。

図１１に示した従来の密閉型蓄電池においては、組み立て時に、キャップ２１と蓋２２の接合面の整合性が不良になったり、塵や埃等の異物が接合面に介在していると、十分な接触状態が得られず接触抵抗が大となり、急速充電を行ったときの充電受け入れ性能が低下する難点があった。

また、組み立て時の整合不良や接合面への異物の介在により封口精度（密封性）が低下することもあった。封口精度が低下すると、外部にガスが漏洩したりアルカリ溶液が漏出するような不具合が発生しやすくなる。

また、充電時には電池温度が上昇するが、弾発部材として適用しているゴム２３は、高温になると軟化して荷重特性が低下するため、特に、環境温度が高い状況下での充電では、ゴム２３の荷重特性の変化が著しく充電電流の継切のタイミングが乱れ、圧力スイッチのスイッチ機能が低下する虞があった。

さらに、ゴム２３の拡縮動作に対応してスイッチ板（圧力スイッチの第１端子）２８が上下に移動するに際して、スイッチ板２８が蓋（圧力スイッチの第２端子）２２に対して傾き、圧力スイッチの第１端子２８と第２端子２２との接離動作が不完全となる虞があるために、圧力スイッチ機能の信頼性が低い欠点がった。

本発明は、このような実情に鑑みてなされ、圧力スイッチ内蔵式の密閉型蓄電池であって、常に安定して高い充電受け入れ性能が得られ、圧力スイッチ機能の信頼性が高い密閉型蓄電池を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る密閉型電池は、電極をアルカリ溶液と共に内部に収納した電槽缶が金属製の蓋、ガスケットおよびガスケットに設けた保持部に挿通させた棒状接続端子によって封止され、該蓋に、正極端子または負極端子を兼ねるキャップが載設され、キャップ内に配置された弾発部材が、電池内部圧力の変化に応じて拡縮動作するのに連動して棒状接続端子が移動し、該接続端子に接合されたスイッチ板と蓋が接離することによって充電電流の継切を行うスイッチ機構（Ｓ）を備えた密閉型蓄電池であって、
前記蓋と前記キャップ（１）が溶接により接合され、かつ、前記棒状接続端子と保持部間に係止機構を備えることを特徴とする。なお、ここでいう棒状接続端子とは、側壁に凸部を設けない金属製の棒状体を意味する。

該構成によれば、棒状接続端子にスイッチ板を接合し、該スイッチ板を囲むように蓋とキャップを配置して両者を溶接することによって接合させた後、最後に棒状接続端子をガスケットの保持部に挿通させることができ、蓋とキャップを接合させる過程でガスケットが存在しないので、両者を容易に接合させることが可能である。また、棒状接続端子とガスケット保持部との間に係止機構を設けるているので、電池の内圧が上昇して棒状接続端子とガスケットに押圧が加わっても棒状接続端子がガスケットの保持部から脱離することがない。

蓋とキャップが溶接によって接合されることにより、接合状態が良好となり両部材間における接合不良の発生を回避することができる。これにより、接合部における電気抵抗を少なくすることができるため急速充電を行ったときの充電受け入れ性能が向上する。

蓋とキャップを予め溶接により一体化しておくことにより、組み立て作業の能率が顕著に向上すると共に、組み付け精度を安定的に向上させることができ、かつ、塵や埃等の異物が接合面に介在するような不具合を回避することができるため、高い封口精度（密封性）を安定に維持することができる。これにより、ガス漏れや液漏れ等が発生しにくくなる。

（２）本発明に係る密閉型電池は、前記（１）に記載の密閉型蓄電池であって、前記蓋前記キャップが、前記蓋との接合によって蓋の外面に固着され、蓋の周縁部のみが、ガスケットを介して前記電槽缶の開口端部の内側に係止されていることを特徴とする。

前記（２）に記載した構成にすれば、前記（１）と同様に蓋とキャップの当接部分の電気抵抗を低減させることができる他に蓋の周縁部をガスケットの内周部で狭持してなるシール（以下クリンプシールと記述する）の寸法精度を高めることができ、シール機能の優れた密閉型電池とすることができる。また、ガスケットの係止溝に一枚の板部材（蓋）を係止させるのみであるから、キャップと二枚重ねで係止させる場合よりもクリンプシールのシール部の厚さを低減して極板の高さを大きくすることができ、電池容量の増大を図ることができる。

（３）本発明に係る密閉型蓄電池は、前記（１）または（２）に記載の密閉型蓄電池であって、前記弾発部材（４）が、金属材からなることを特徴とする。

前記（３）に記載した構成にすれば、弾発部材がゴム製の弾発部材に比して劣化しにくくなり、荷重特性が安定するため、環境変化の影響を受けることなく、常に、電池内部圧力の変化に応じて適切に拡縮動作し、信頼性の高い圧力スイッチ機能を得ることができる。

（４）本発明に係る密閉型蓄電池は、前記（１）〜（３）に記載の密閉型蓄電池であって、前記蓋の開口縁が前記スイッチの一方の端子となり、スイッチ板の外周縁８が他方の端子となり、該スイッチ板と前記電極群を接続するための棒状接続端子が前記ガスケットに貫通保持され、前記棒状接続端子の前記電池キャップ側に突出した部分に前記スイッチ板が固定されると共に、前記棒状接続端子を保持している前記ガスケットの保持部が、前記蓋に形成された開口に対して摺接状態で嵌挿されていることを特徴とする。

前記（４）に記載した構成にすれば、ガスケットの保持部を、前記蓋に形成された開口に対して、摺接自在な状態で嵌挿させるので、例えば、その保持部と開口との間における密封性が確保されうる程度に保持部の外径と開口の内径を設定すれば、ガス漏れや液漏れをより一層効果的に防止することができる。そして、棒状接続端子を保持したガスケットの保持部が、蓋の開口に摺接状態で対応動作するため、ガスケットの保持部とそれに連動するスイッチ板が斜めにならずに平行移動し易くなるために、スイッチ板と蓋の接触が良好になると共に、両者の接離が確実となり、高い信頼性をもったスイッチ機能を達成することができる。

（５）本発明に係る密閉型蓄電池は、前記（１）〜（４）に記載の電池であって、前記弾発材が、前記スイッチの一方の端子であるスイッチ板の外周縁部に絶縁部材を介して当接させることを特徴とする。

前記（５）に記載した構成にすれば、弾発材の押圧力がスイッチ板の外周縁部に作用するため、スイッチ板が蓋に対して斜めになるのを抑制し、スイッチ板と蓋の接離が確実となり、高い信頼性をもったスイッチ機能を達成することができる。

本発明に係る圧力スイッチ内蔵型の密閉型蓄電池は、蓋とキャップが溶接によって接合されるので、接合状態が良好となり両部材間における接合不良の発生を回避することができ、これにより、接合部における電気抵抗が少なくなるため、急速充電を行ったときの充電受け入れ性能が向上する。

また、蓋とキャップを予め溶接により一体化しておくことにより、組み立て作業の能率が顕著に向上すると共に、組み付け精度を安定的に向上させることができ、かつ、塵や埃等の異物が接合面に介在するような不具合を回避することができるため、電気抵抗を増大させることなく、高い封口精度（密封性）を安定に維持することができる。これにより、ガス漏れや漏液等が発生しにくくなり、高い充電受け入れ性能を安定に維持することができる。

棒状接続端子を保持している前記ガスケットの保持部を前記蓋に形成された開口に対して摺接状態で嵌挿させたり、弾発材を、前記スイッチの一方の端子であるスイッチ板の外周縁部に絶縁部材を介して当接させるることにより、スイッチ板が蓋に対して斜めにならずに平行移動し易くなるために、スイッチ板と蓋の接触が良好になると共に、両者の接離が確実となり、高い信頼性をもったスイッチ機能を達成することができる。

以下に、本発明の最良の実施の形態に係る密閉型蓄電池について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

〔実施の形態１〕
図１は、実施の形態１に係る圧力スイッチ内蔵式の密閉型蓄電池（以下、密閉型蓄電池という）の構成を説明するための要部縦断面図であり、この密閉型蓄電池は、図示のよう に、電極１０をアルカリ溶液（図示省略）と共に内部に収納した電槽缶（負極端子を兼ねる）５が金属製の蓋２、ポリプロピレンやポリアミドなどの合成樹脂成形体からなるガスケット６およびガスケット６に設けた保持部６ｃに挿通させた棒状接続端子９によって封止されている。前記のように該棒状接続端子９を採用したことによって、蓋２とキャップ１が容易に接合できるようになり、図１に示すように蓋２の上面に、正極端子を兼ねるキャップ１が、例えば、スポット溶接やリングプロジェクション溶接等により接合されている。そのキャップ１内には、電池内部圧力の変化に応じて充電電流の継切を行うためのスイッチ機構Ｓを構成するスイッチ板８を素蓋２に対して接離可能に付勢する皿バネ（本発明の弾発部材）４が配設されている。

このように、蓋２とキャップ１を溶接により接合するため、その接合状態が確実なものとなり接合不良の発生を回避することができ、その接合部（本発明の溶接部）３における電気抵抗が少なくなり急速充電を行ったときの充電受け入れ性能が向上する。また、蓋２と電池キャップ１を予め溶接により一体化しておくことにより、組み立て作業の能率が顕著に向上すると共に、組み付け精度を安定的に向上させることもでき、かつ、塵や埃等の異物が接合面に介在するような不具合を回避することができる。従って、高い封口精度（密封性）を安定に維持することができ、ガス漏れや漏液等の不具合が発生しにくくなる。キャップ１と蓋２をスポット溶接で接合する際の接合点数は特に限定されるものではないが機械的強度が強くかつキャップ１と蓋２の間の電気抵抗を小さく抑えるためには、接合点数を少なくとも４点、、とすることが好ましく、６点以上とすることがさらに好ましい。

ガスケット６の保持部６ｃの周縁部には肉薄部６ｆを設け可撓性を持たせる。充電中に電池の内圧が高まると該肉薄部が撓み、接続端子９およびスイッチ板８は図の上方に移行し、スイッチ板８の周縁部８ｂ（Ｓ２）と蓋２の内縁部２ｂ（Ｓ１）が離れ、回路がオフになる。電池の内圧が降下すると弾発部材４の押圧力により棒状接続端子９およびスイッチ板８が下方に移行しスイッチ板８の周縁部８ｂ（Ｓ２）と蓋２の内縁部２ｂ（Ｓ１）が接触して回路がオンになる。弾発部材としての皿バネ４を金属材で形成することにより、従来のように、ゴムを用いる場合よりも荷重特性が安定化し、周囲温度等の環境変化の影響を受けることが少なくなり、常に、電池内部圧力の変化に適切に拡縮動作し圧力スイッチ機構Ｓのオン・オフ動作が安定化し、充電電流の継切のタイミングが正常に維持され、充電受け入れ性能が安定的に向上する。また、この弾発部材４をキャップ１内に配設することで、キャップ１内の空所を有効に活用できるため、別途、弾発部材４を配置するためのスペースを確保する必要がなくなり、レイアウトの自由度が向上する利点がある。

全体について詳しく説明すると、電槽缶５の上周縁には、絶縁性素材からなるガスケット６の周縁部を密嵌させるための凹溝部５ａが形成されており、下部開放の偏平な有天円筒状に形成された電池キャップ１の下部に外向きに形成されたフランジ部１ａを、ガスケット６の内周部６ａよりも内側の位置に配設して、そのフランジ部１ａを円板状の蓋２の上に、例えば、スポット溶接等により作業性よく溶接することができる。なお、電池キャップ１の側壁面には、電池内部圧力の変化に応じてガスケット６が無理なく変形できるように、脱気用の孔ｈが形成されている。

ガスケット６の内周部６ａには係止溝６ｂが形成され、その係止溝６ｂに、蓋２の周縁部のみを係止させている。このように、一枚の板部材（蓋２）のみを係止溝６ｂに係止させるので、図６等に示す従来の二枚合わせで係止させる場合よりも、電槽缶５を深く形成することができ、充電容量（電池容量）の増大を図ることができる。また、その組み付け精度が安定するため、高い密封性を確保しやすくなり、その密封性を維持しやすくなる。

ガスケット６の中央部に形成された円筒状の保持部６ｃの貫通孔６ｄには、例えば、円柱状に形成された棒状接続端子９が一体的に嵌装固定され、その下部がリード線７を介して電極群１０に接続されている。一方、貫通孔６ｄから突出した棒状接続端子９の上部には、孔付き円板状のスイッチ板（他方の端子）８が固定され、その棒状接続端子９の上部とスイッチ板８の上面には絶縁部材１１が被嵌され、その絶縁部材１１に皿バネ４の付勢端が押圧状態に当接し、スイッチ板８と棒状接続端子９は電池キャップ１に対して絶縁されており、その絶縁部材１１に皿バネ４の付勢端が当接している。なお、皿バネ４は上下を逆に向けて配設してもよい。また、皿バネ４に代えて、コイルバネや板バネを用いてもよい。

ガスケット６の係止溝６ｂに係止された蓋２の中央部には、円形孔（本発明の開口）２ａが形成され、その円形孔２ａに、ガスケット６の保持部６ｃが所定の隙間を有して下方から嵌入しており、これにより、電池内部圧力の変化に応じてガスケット６が自在に変形し、そのガスケット６と共に、スイッチ板８の上下方向の変位が許容される。なお、本発明の開口２ａは、円形孔に限定されることなく、楕円や方形（矩形、正方形等）等の孔であってもよい。

また、ガスケット６の上面には、電池内部圧力が急に上昇した場合に、電槽缶５を保護するために、亀裂を発生させ易くするノッチ状の安全弁（本発明の切欠き部）６ｅが形成されており、充電中に電池内部圧力が急に増大した場合に、安全弁６ｅからガスケット６に亀裂を生じさせて、電池キャップ１の小孔ｈからガスを外部に放出させることができ、これにより、電槽缶５を変形させたり破損させたりせずに済み、安全性も向上する。

充電電流の継切を行うための圧力スイッチ機構Ｓは、本実施の形態では、キャップ１と蓋２の間に設けられており、この圧力スイッチ機構Ｓは、キャップ１内に配設される皿バネ４によって付勢される平板状のスイッチ板（本発明の第１端子）８と、平板状の蓋（本発明の第２端子）２と、からなる。より具体的には、スイッチ板８は、ガスケット６の中央部に設けた保持部６ｃの透孔に挿通された棒状の接続端子９の上部に接合され、その棒状接続端子９の下端にはネジが切られ、該ネジにナット状の金属部材１２が装着されて、電池の内圧が上昇しても棒状接続端子９が保持部６ｃから脱離しないよう、棒状接続端子９は保持部６ｃに係止されている。

棒状接続端子９は、変形可能なリード線７を介して電極１０（正極）に接続されており、その棒状接続端子９の上端部とスイッチ板８の一部が、前述したように、絶縁部材１１によって覆われ、その外側の外周縁８ｂが第１端子となる。一方、蓋２は、溶接部３よりも内側の部分が円形状に切り抜かれ、その円形孔２ａの周縁（本発明の開口縁）２ｂが第２端子となる。

このような構成により、電池内部圧力が低い状態では、図１に示すように、蓋２の周縁２ｂにスイッチ板８の外周縁８ｂが付勢状態に接触して圧力スイッチ機構Ｓがオンとなり、電池内部圧力が一定圧力以上になると、図２に示すように、ガスケット６の肉薄部６ｆが上方へ撓み、スイッチ板８の外周縁８ｂが素蓋２の周縁２ｂから離間し、スイッチ機構Ｓがオフとなり充電電流が切断され、電池内部圧力の変化に連動したパルス充電が行われる。このように、電池内部圧力の変化に応じて充電電流が制御されるため、電池温度の上昇が抑えられ、高い充電効率を得ることができ、急速充電が可能となる。

〔棒状接続端子と保持部との係止の実施形態〕
前記のように、ここでいう棒状接続端子は、側壁に突出部を設けず、ガスケットの保持部に設けた透孔への挿通を可能としたものである。該棒状接続端子を適用した場合、電池の内圧が上昇したときに、該内圧によって棒状接続端子９がガスケットに設けた保持部６ｃから脱離する虞があるので、棒状接続端子９を保持部６ｃに係止する機構を備えることが望ましい。本発明においては、棒状接続端子９と保持部６ｃとの係止の形態は特に限定されるものではない。前記実施の形態１で示したように棒状接続端子９の下端部にネジを切っておき、該ネジにナット状の金属部材をネジ止めによって取り付ける方法の他、例えば、図３に示すようにスイッチ板８に取り付けた爪状部材１３の爪を保持部６ｃの外壁に設けた凹部に嵌合させる方法、さらには図４に示すように保持部６ｃの周囲に金属製リング１４をはめ込んだり、図５に示すように棒状接続端子９の側辺に図の下端部に近い程径が大きくなるようにテーパを設けたり、図６に示すように接続端子９を単純な棒状とし、保持部６ｃの透孔の内径を接続端子９の外径より小さくしてはめ合わせる（絞まりばめによるはめあい方式）方法などによって、保持部６ｃと接続端子９の摩擦力を増大させることによって接続端子９が保持部６ｃから脱離するのを防ぐ方法も適用できる。

〔実施の形態２〕
本実施の形態２では、図７に示すように、ガスケット６の中央部に形成された円筒状の保持部６ｃを、蓋２に形成された開口２ａに対して、摺接状態となるように嵌挿させ、封口性を向上させると共に、蓋２の周縁２ｂに対してスイッチ板８の外周縁８ｂを平行な状態で接触させることができるようにしている。なお、前実施の形態１と同一又は同等部材については同一符号を付し、その説明を省略している。

例えば、その保持部６ｃの外壁面が開口２ａの内壁面に当接するように保持部６ｃの外径と開口２ａの内径を設定することにより、封口性が向上しガス漏れや液漏れをより一層効果的に防止することができ、また、開口２ａがガイドの作用して接続端子９を保持した保持部６ｃの上下方向の変位動作が安定化する（保持部６ｄが斜めにならずに上下方向に平行に移動する）ため、蓋２に対するスイッチ板８の接離が確実となり、高い信頼性を有するスイッチ機能を得ることができる。

また、本実施の形態２では、弾発材４である皿バネを図３のように（キャップ１に当接する側の径が小さく、スイッチ板８と絶縁部材１１を介して当接する側の径が大きくなるように）配置して、皿バネの押圧力がスイッチ板８の外周縁８ｂに作用するようにしたために、スイッチ板８が蓋２に対して斜めになるのを抑制することができ、蓋２に対するスイッチ板８の接離が確実となり、高い信頼性を有するスイッチ機能を得ることができる。

なお、本実施の形態２では、電池内部圧力が増大した状態は、図２の状態｛スイッチ板８の外周縁８ｂ（Ｓ２）と蓋２の開口縁２ｂ（Ｓ１）が離れた状態｝と基本的には同じであり図示を省略している。また、本発明の開口２ａは、円形孔に限定されることなく、楕円や方形（矩形、正方形等）等の孔であってもよいのは、前記実施の形態１と同じである。

〔実施の形態３〕
本実施の形態３では、図８に示すように、前記実施の形態２において、弾発材４として渦巻き状の円錐形コイルバネを適用した。円錐形コイルバネは、一端の径が他端の径に比べて大きい、該円錐形コイルバネとすることによりバネを構成する線材同士が上下方向に重なるのを避けることができるのでバネの厚さを小さくするのに有効である。また、前記実施の形態２と同様に、円錐形コイルバネを、径の大きい一端をスイッチ板８側に配置して、コイルバネの押圧力がスイッチ板８の外周縁８ｂに作用するようにし向けることによって、スイッチ板８が蓋２に対して斜めになるのを抑制することができ、蓋２に対するスイッチ板８の接離が確実となり、高い信頼性を有するスイッチ機能を得ることができる。

なお、実施の形態２や実施の形態３のように、保持部６ｃを、蓋２に形成された開口２ａに対して、摺接状態となるように嵌挿させることと皿バネや円錐形コイルバネを、径の大きい一端をスイッチ板８側に配置して、コイルバネの押圧力がスイッチ板８の外周縁８ｂに作用するようにし向けることを併用することによって、本発明の実施の形態の中でも格別安定にスイッチ板を上下方向に移動させることができるが、前記実施の形態１の場合にも、円錐形コイルバネを前記実施の形態２や実施の形態３と同様に配置することによってスイッチ板８が蓋２に対して斜めになるのを抑制することができ、蓋２に対するスイッチ板８の接離が確実となり、高い信頼性を有するスイッチ機能を得ることができるのはいうまでもない。

（実施例）
ニッケル電極（正極）と水素吸蔵合金電極（負極）をセパレータを介して積層し、該積層体を捲回して捲回式極板群とし該極板群を適用して定格容量が１７００ｍＡｈの密閉型ニッケル水素蓄電池であって、図１に示す構成（電池キャップ１が蓋２と溶接により接合され、ガスケット６の係止溝６ｂに蓋２のみが係止されている）を備え、圧力スイッチ（Ｓ）の動作圧力が２．４ＭＰａであるＡＡサイズの蓄電池を１００００個作製した。作製した電池全てにつき常温常湿に１週間放置した後、目視による外観検査を行い漏液の有無、組立不良の有無を調査した。目視検査で正常と判定された蓄電池（漏液がなく、組立が正常な蓄電池）の中からサンプル電池２０個を抜き取り、所定の方法にて化成を行った後、化 成後の蓄電池を、周囲温度２０℃、０．１ＩｔＡにて１６時間充電し、充電後１時間放置した後、同温度において放電レート０．２ＩｔＡ、放電カット電圧１．０Ｖで放電し、前記定格容量と等しい放電容量が得られることを確認した。次いで、サンプル電池を周囲温度２０℃、充電電圧１．６５Ｖで１５分間定電圧充電を行い、同温度に１時間放置後、放電レート０．２ＩｔＡ、放電カット電圧１．０Ｖとして定電流放電を行った。該充放電操作を５回繰り返し行い、５回目の放電で得られた放電容量の前記定格容量に対する比率を、急速充電における充電受け入れ性能を評価する指標とした。

（比較例）
図１１に示す構成（キャップ２１が蓋２２に溶接されておらず、キャップ２１と蓋２２は、その周縁部で互いに重ね合わされて、ガスケット２６の係止溝に係止されている。キャップ内にはゴム製の弾発材２３を備える）を備えていること以外は、実施例と同一構成の密閉型ニッケル水素蓄電池を１００００個作製して前記実施例１と同一の調査を行った。また、目視による外観検査で正常と判定された蓄電池の中からサンプル電池１０を抜き取り実施例と同一の充放電試験に供した。なお、化成後のサンプル電池を周囲温度２０℃、０．１ＩｔＡにて１６時間充電し、充電後１時間放置した後、同温度において放電レート０．２ＩｔＡ、放電カット電圧１．０Ｖで放電したところ前記実施例と同様、定格容量に等しい放電容量が得られることを確認した。

（目視による外観調査結果）
目視による外観調査の結果を表１に示す。

実施例の密閉型ニッケル水素蓄電池においては、漏液のあった電池数、及び、不具合蓋のあった電池数も０であった。これに対して、比較例の密閉型ニッケル水素蓄電池では、キャップのフランジ部分の表面に漏液が認められた電池が１１個、蓋の組み付けに不具合が認められた電池が９個存在した。これは、比較例の密閉型ニッケル水素蓄電池では、電池キャップ２１と蓋２２が溶接されていないため、予め、これらを組み付けることができず、そのために、組付け不良による位置ずれや接合面への異物の介入等が発生し、封口精度にばらつきが発生したためであると考えられる。

（急速充電試験結果）
前記条件に行った急速充電試験結果を図９に示す。図９に於いて横軸は５回目の放電容量｛定格容量に対する比率（％）｝、縦軸は電池個数である。図５に示すように、比較例の密閉型ニッケル水素蓄電池は、実施例の密閉型ニッケル水素蓄電池に比較して、放電容量がかなり低くなっており、さらに、１０セル中２セルの放電容量が極端に低くなっていることが確認された。比較例電池の容量が全体的に実施例電池に比べて低いのは、キャップと蓋が接合されていないために、その間の接触抵抗が大きく急速充電時の充電受け入れが低かったためであり、比較例電池の１０セル中２個の放電容量が低いのは、キャップと蓋の組み付け精度に目視検査では確認出来ない程度の軽度の不具合が生じたために、キャップと蓋の間の接触抵抗が極端に大きくなったためと考えられる。

図１０に、前記実施例に係る密閉型ニッケル水素蓄電池を定電圧充電したときの、充電電流および電池温度の時間的推移の１例を示す。図１０に示すように充電の鋼板において圧力スイッチが動作し、圧力スイッチが動作している間はパルス状の充電が行われ、電池温度のさらなる上昇が抑制される。ここで示した周囲温度２０℃での充電においては、比較例電池においても圧力スイッチが正常に動作したが、例えば周囲温度が３０℃を超えるような高温においては電池温度がさらに上昇するためにゴムの弾性が劣化して、圧力スイッチが正常に動作せず、圧力スイッチがオンの状態になったままになり、電池温度が異常に上昇する虞がある。

なお、前記実施例と比較例においては極板のサイズを同じとしたが、前記実施例に係るＡＡサイズの密閉型ニッケル水素蓄電池においては、蓋の周縁部のみをガスケットの係止溝に嵌合させているので、キャップと蓋の両方をガスケットの係止溝に嵌合させた比較例電池に比べて電槽の深さを大きくすることができ、極板の幅に対して電槽の深さに余裕が生じた。実施例の場合は比較例に比べて極板の幅（図では高さ）を約２％大きくすることができ、それに見合うだけ容量が大きな蓄電池とすることが可能である。

本発明の実施の形態１に係る密閉型蓄電池の構成を示す断面図である。 圧力スイッチがオフ状態の本発明の実施の形態１に係る密閉型蓄電池の断面図である。 本初明の接続端子とガスケットの保持部との係止め機構の一例を示す図である。 本初明の接続端子とガスケットの保持部との係止め機構の一例を示す図である。 本初明の接続端子とガスケットの保持部との係止め機構の一例を示す図である。 本初明の接続端子とガスケットの保持部との係止め機構の一例を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る密閉型ニッケル水素蓄電池の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態３に係る密閉型蓄電池の構成を示す断面図である。 本発明の実施例電池と比較例電池の放電容量を示すグラフである。 本発明の実施例及び比較例の充電特性を示す説明図である。 従来の圧力スイッチ内蔵式密閉型蓄電池の構成の一例を示す断面図である。

符号の説明

１…キャップ、１ａ…外向きフランジ、２…蓋、２ｂ…開口縁、３…溶接部、４…弾発部材、５…電槽缶、６…ガスケット、６ａ…内周部、６ｂ…係止溝、６ｃ…保持部、６ｅ…切欠き部、８…スイッチ板、８ｂ…外周縁、９…棒状接続端子、１０…電極、Ｓ…スイッチ機構、Ｓ１…第１端子、Ｓ２…第２端子、ｈ…小孔

Claims (5)

1. 電極（１０）をアルカリ溶液と共に内部に収納した電槽缶（５）が金属製の蓋（２）、ガスケット（６）およびガスケットに設けた保持部（６ｃ）に挿通させた棒状接続端子（９）によって封止され、該蓋（２）に、正極端子または負極端子を兼ねるキャップ（１）が載設され、キャップ（１）内に配置された弾発部材（４）が、電池内部圧力の変化に応じて拡縮動作するのに連動して棒状接続端子９が移動し、該棒状接続端子（９）に接合されたスイッチ板（８）と蓋（２）が接離することによって充電電流の継切を行うスイッチ機構（Ｓ）を備えた密閉型蓄電池であって、
   前記蓋（２）と前記キャップ（１）が溶接により接合され、かつ、前記接続端子（９）と保持部（６ｃ）間に係止機構を備えることを特徴とする密閉型蓄電池。
2. 前記蓋（２）前記キャップ（１）が、前記蓋（２）との接合によって蓋（２）の外面に固着され、蓋（２）の周縁部のみが、ガスケット（６）を介して前記電槽缶（５）の開口端部の内側に係止されていることを特徴とする請求項１に記載の密閉型蓄電池。
3. 前記弾発部材（４）が、金属材からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の密閉型蓄電池。
4. 前記蓋（２）の開口縁（２ｂ）が前記スイッチ（Ｓ）の一方の端子（Ｓ１）となり、スイッチ板（８）の外周縁（８ｂ）が他方の端子（Ｓ２）となり、該スイッチ板（８）と前記電極（１０）を接続するための接続端子（９）が前記ガスケット（６）に貫通保持され、前記接続端子（９）の前記電池キャップ（１）側に突出した部分に前記スイッチ板（８）が固定されると共に、前記接続端子（９）を保持している前記ガスケット（６）の保持部（６ｃ）が、前記蓋（２）に形成された開口（２ａ）に対して摺接状態で嵌挿されたことを特徴とする請求項１〜請求項３に記載の密閉型蓄電池。
5. 前記弾発材（４）が前記スイッチ（Ｓ）の一方の端子（Ｓ２）であるスイッチ板（８）の外周縁部（８ｂ）に絶縁部材（１１）を介して当接していることを特徴とする請求項１〜請求項４に記載の密閉型蓄電池。
   
   

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