JP2000077054A

JP2000077054A - 電池とその製造方法

Info

Publication number: JP2000077054A
Application number: JP10246954A
Authority: JP
Inventors: Mikiaki Tadokoro; 幹朗田所; Toshihiro Akazawa; 俊裕赤澤; Takeshi Yoshida; 武史吉田; Yuji Goto; 勇治後藤; Hiroyuki Tagawa; 洋之田川
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-09-01
Filing date: 1998-09-01
Publication date: 2000-03-14

Abstract

(57)【要約】【課題】基板露出部に帯状金属薄板を溶着した極板の
反りを少なくする。実際に電池として組み立てた状態に
おいて、内部ショートを極減する。【解決手段】電池は、正極板と負極板とからなる第１
極板１と第２極板２をセパレータ３を介して積層した電
極群４と、この電極群４を収納する外装缶５と、第１極
板１に電気接続されて、第１極板１を一方の端子に電気
的に接続する集電板６とを備える。第１極板１は、金属
３次元多孔体の基板９に活物質を充填している非焼結式
電極であって基板９を露出させている基板露出部７を有
する。基板露出部７に帯状金属薄板１０を溶着して、帯
状金属薄板１０を集電板６に溶着している。さらに、帯
状金属薄板１０は、所定の間隔で複数の切断部１４を設
けている。切断部１４は、集電板６に溶接される溶接端
縁１０Ａを切り離して、溶接端縁１０Ａの反対側の活物
質充填側縁１０Ｂを連続する状態で設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属３次元多孔体
の基板に帯状金属薄板を溶着し、帯状金属薄板に集電板
を接続して高率放電特性を向上させた電池と、その製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アルカリ電池等に使用される電極板とし
て、焼結式電極と非焼結式電極がある。従来は焼結式電
極が主流で多く使用されてきた。この電極は、カルボニ
ルニッケル焼結体にニッケル塩、力ドミウム塩などの溶
液を含浸させ、アルカリ処理をして活物質化して製作さ
れる。しかし、近年は、コストを低減して、高エネルギ
ー密度にできることから、非焼結式電極が有望となって
きた。非焼結式電極は、発泡ニッケルや、ニッケル繊維
多孔体などの金属３次元多孔体を基板とし、この基板の
空隙に、ペースト状の活物質を直接に充填して製作され
る。

【０００３】非焼結式電極は、基板に金属３次元多孔体
を使用するので、焼結式電極の基板に使用されるパンチ
ングメタルのように、基板に直接にリード板を溶接して
接続できない。金属３次元多孔体はほとんどの部分が空
隙で、金属部分がしめる割合が極めて少ないために、リ
ード板を接触させても、接触面積が極めて小さく制限さ
れるからである。

【０００４】金属３次元多孔体の基板を集電板に接続す
る技術は、以下の公報に記載される。特開昭６３−４５６２号公報特開平２−２２０３６５号公報

【０００５】との公報には、金属３次元多孔体の基
板の端縁に沿って、活物質を充填しない基板露出部を設
け、ここに帯状金属薄板を溶着して、この部分を集電板
に接続する構造が記載される。

【０００６】基板露出部に帯状金属薄板を溶着している
電極板は、セパレータを介して渦巻状に捲回されて電極
群となる。この渦巻状の電極群は、図１の分解図で示す
ように、集電板６を溶着して集電できる。この図に示す
ように、集電板６を電極群４に溶着する電池は、高率放
電特性を向上させて、大電流での放電特性を改善でき
る。

【０００７】しかしながら、基板の基板露出部に帯状金
属薄板を溶着すると、金属３次元多孔体と帯状金属薄板
との熱伸縮が不一致であるために、図２に示すように、
帯状金属薄板１０を溶着する端縁が収縮して、極板の反
りが生じ、均一な製品が製造できなくなる問題がある。
帯状金属薄板１０は、超音波溶接し、あるいは抵抗電気
溶接して、基板９の基板露出部７に溶接される。抵抗電
気溶接は、生産能率に優れているが、極板の反りは甚だ
しくなる。それは、抵抗電気溶接時の発熱によって、帯
状金属薄板１０の収縮が大きくなるからである。

【０００８】図２に示すように反った極板は、セパレー
タを介して他方の極板を積層すると、位置がずれてしま
う。また、これを積層して渦巻状に捲回すると、巻きズ
レが生じて、渦巻電極群の端面を平面状に揃えることが
できなくなる。巻ズレのある電極群は、集電板を押圧し
て溶接するときに、内部ショートを起こしやすくなる。
突起部分が集電板に押し潰されて、セパレータを突き破
るからである。

【０００９】この欠点を解消するために、千鳥状に切断
部のある帯状金属薄板を基板露出部に溶接する電池が開
発されている（特開昭６４−７１０６４号公報）。この
公報に記載される電池は、図３に示すように、帯状金属
薄板１０の両側に千鳥状に切断部１４設けている。この
形状の帯状金属薄板１０を基板露出部に溶接した極板
は、反りを少なくできる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この構
造の帯状金属薄板を基板露出部に溶接した電池は、実際
に組み立てた状態で内部ショートする確率が高く、製品
の歩留が悪くなる欠点があった。本発明者等は、千鳥状
に設けた切断部によって、帯状金属薄板を溶着した極板
の反りを少なくできるにもかかわらず、組み立てた状態
では、どうして内部ショートするかが究明できなかっ
た。反りのない極板を積層して捲回した渦巻電極群は、
端面を平面状に揃えられるからである。

【００１１】本発明者等はさらに種々の試行錯誤を繰り
返した結果、全く異なる原因で内部ショートを起こして
いることを究明して、本発明を完成した。したがって、
本発明の大切な目的は、基板露出部に帯状金属薄板を溶
着して極板の反りを少なくできることに加えて、実際に
電池として組み立てた状態において、内部ショートを極
減できる電池とその製造方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の電池は、正極板
と負極板とからなる第１極板１と第２極板２をセパレー
タ３を介して積層した電極群４と、この電極群４を収納
している外装缶５と、第１極板１に電気接続されて、第
１極板１を一方の端子に電気的に接続する集電板６とを
備える。第１極板１は、金属３次元多孔体の基板９に活
物質を充填している非焼結式電極であって基板９を露出
させている基板露出部７を有する。この基板露出部７に
帯状金属薄板１０を溶着して、帯状金属薄板１０を集電
板６に溶着している。さらに、基板露出部７に溶着され
る帯状金属薄板１０は、所定の間隔で複数の切断部１４
を設けている。この切断部１４は、集電板６に溶接され
る溶接端縁１０Ａを切り離して、溶接端縁１０Ａの反対
側の活物質充填側縁１０Ｂを連続する状態で設けてい
る。

【００１３】さらに、本発明の請求項２に記載する電池
は、切断部１４を、直線状、円形、楕円形、鶏卵形、三
角形のいずれかとしている。

【００１４】さらに、本発明の請求項３に記載する電池
は、切断部１４の深さを、帯状金属薄板１０の全幅の３
０％以上で１００％未満としている。

【００１５】さらに、本発明の請求項４に記載する電池
は、隣接して設けられる切断部１４の間隔を５０ｍｍ以
下としている。

【００１６】さらに、本発明の請求項５に記載する電池
は、溶接端縁１０Ａにおける切断部１４の開口幅の延べ
長さを、帯状金属薄板１０の全長の１０％未満としてい
る。

【００１７】本発明の請求項６に記載する電池の製造方
法は、活物質を充填する金属３次元多孔体である基板９
の基板露出部７に、集電板６に溶接される溶接端縁１０
Ａを所定の間隔で切り離して、溶接端縁１０Ａの反対側
の活物質充填側縁１０Ｂを連結させるように所定の間隔
で切断部１４を複数設けてなる帯状金属薄板１０を溶着
して極板を製作する溶着工程と、帯状金属薄板１０を溶
着した第１極板１にセパレータ３を介して第２極板２を
積層して電極群４を製作する積層工程と、電極群４の第
１極板１に設けた帯状金属薄板１０に集電板６を溶着す
る工程と、集電板６を溶着してなる電極群４を外装缶５
に挿入する工程と、外装缶５に注液する工程と、外装缶
５の開口部を閉塞する工程とからなる。

【００１８】本発明の請求項７に記載する電池の製造方
法は、活物質を充填する金属３次元多孔体である基板９
の基板露出部７に、集電板６に溶接される溶接端縁１０
Ａを所定の間隔で切り離して、溶接端縁１０Ａの反対側
の活物質充填側縁１０Ｂを連結させるように所定の間隔
で切断部１４を複数設けてなる帯状金属薄板１０を溶着
して極板を製作する溶着工程と、帯状金属薄板を溶接端
縁に沿って所定の幅で裁断する裁断工程と、帯状金属薄
板１０を裁断した第１極板１にセパレータ３を介して第
２極板２を積層して電極群４を製作する積層工程と、電
極群４の第１極板１に設けた帯状金属薄板１０に集電板
６を溶着する工程と、集電板６を溶着してなる電極群４
を外装缶５に挿入する工程と、外装缶５に注液する工程
と、外装缶５の開口部を閉塞する工程とからなる。

【００１９】さらに、本発明の請求項８に記載される電
池の製造方法は、裁断工程において、切断部１４を除去
する幅に帯状金属薄板１０を裁断している。

【００２０】本発明の請求項９に記載する電池の製造方
法は、活物質を充填する金属３次元多孔体の基板９の基
板露出部７を設けると共に、この基板露出部７に帯状金
属薄板１０を溶着して第１極板１を製作する溶着工程
と、帯状金属薄板１０の溶接端縁１０Ａを切り離して、
溶接端縁１０Ａの反対側の活物質充填側縁１０Ｂを連続
させる状態で、所定の間隔で複数の切断部１４を設ける
切断工程と、帯状金属薄板１０を裁断した第１極板１に
セパレータ３を介して第２極板２を積層して電極群４を
製作する積層工程と、電極群４の第１極板１に設けた帯
状金属薄板１０に集電板６を溶着する工程と、集電板６
を溶着してなる電極群４を外装缶５に挿入する工程と、
外装缶５に注液する工程と、外装缶５の開口部を閉塞す
る工程とからなる。

【００２１】さらにまた、本発明の請求項１０に記載す
る電池の製造方法は、帯状金属薄板１０の切断部１４
を、直線状、円形、楕円形、鶏卵形、三角形のいずれか
としている。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態
は、本発明の技術思想を具体化するための電池とその製
造方法を例示するものであって、本発明は電池とその製
造方法を以下のものに特定しない。

【００２３】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解しやすいように、実施の形態に示される部材に対応
する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を
解決するための手段の欄」に示される部材に付記してい
る。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形
態の部材に特定するものでは決してない。

【００２４】図４に示す電池は、封口板１１で気密に密
閉された円筒状の外装缶５と、この外装缶５に挿入して
いる電極群４と、電極群４を外装缶５の端子１２に接続
する集電板６とを備える。図に示す電池は、外装缶５を
円筒状としているが、本発明は電池の外装缶を円筒状に
特定しない。外装缶は、図示しないが、たとえば、四角
筒状ないし楕円筒状とすることもできる。

【００２５】外装缶５は鉄製で、その表面をニッケルメ
ッキしている。外装缶５の材質は、電池の種類と特性を
考慮して最適な金属が選択される。外装缶は、例えば、
ステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金製とする
こともある。金属製の外装缶５は、上端の開口部を、封
口蓋で気密に密閉している。封口蓋は、外装缶５をかし
める構造、あるいは、外装缶と封口蓋の境界をレーザー
溶接する等の方法で、気密に固定される。封口板１１は
電池の一方の端子１２を固定している。この端子１２
は、外装缶５に対して絶縁して固定される。

【００２６】本発明の電池は、非焼結式電極を内蔵する
電池、たとえば、ニッケル−水素電池である。ただ、本
発明は、電池をニッケル−水素電池に特定しない。電池
には、たとえば、ニッケル−カドミウム電池、リチウム
イオン電池等とすることもできる。以下、好ましい実施
の形態として、ニッケル−水素電池の実施の形態を詳述
する。

【００２７】電極群４は、第１極板１と第２極板２を、
セパレータ３を介して捲回している。図に示す電池は、
集電板６に接続される第１極板１を正極板とし、第２極
板２を負極板としている。ただし、本発明は、第１極板
を負極板として、第２極板を正極板とすることもでき
る。セパレータ３を介して互いに積層された第１極板１
と第２極板２は、巻回して渦巻状の電極群４に製作され
る。渦巻状の電極群４は、円筒状の外装缶５に挿入され
る。渦巻状の電極群は、両側からプレスして楕円形に変
形させて、楕円形の外装缶に挿入することができる。さ
らに、角筒状の外装缶に挿入される電極群は、板状に裁
断された複数枚の第１極板と第２極板とを、セパレータ
を介して積層して製作される。

【００２８】セパレータ３は、ポリオレフィン製不織布
が使用される。ただ、セパレータ３には、ポリエチレン
等の合成樹脂製微多孔膜も使用できる。セパレータ３に
は、両側に積層される第１極板１と第２極板２を絶縁で
き、かつ、電解液を浸透できる全てのシート材が使用で
きる。

【００２９】第１極板１は、金属３次元多孔体の基板９
に活物質を充填している非焼結式電極である。金属３次
元多孔体の基板９は、発泡ニッケル多孔体やニッケル繊
維多孔体等である。第１極板１は、これ等の基板９に活
物質を充填している。

【００３０】第１極板１の基板は、図５の展開図に示す
ように、基板９の上部に基板露出部７を設け、他の部分
は活物質を充填している活物質充填部８としている。基
板露出部７は、活物質を充填せず、あるいは、充填した
活物質を除去して基板９を露出させている。基板９は、
好ましくは、基板露出部７でプレスされて高密度に圧縮
されている。圧縮された基板露出部７は、帯状金属薄板
を確実に溶着できる特長がある。

【００３１】基板露出部７は、集電板６により確実に電
気的に接続するために、図６の断面図に示すように、帯
状金属薄板１０を固定する。帯状金属薄板１０は、抵抗
電気溶接して、あるいは超音波溶接して、基板露出部７
に電気的に接続される状態で接着される。

【００３２】帯状金属薄板１０は、ニッケル薄板、リン
ニッケル薄板、鉄にニッケルメッキをした薄板で、その
厚さは、０．０５ｍｍ以上で、第１極板１の８０％の厚
さよりも薄い。帯状金属薄板を０．０５ｍｍよりも薄く
すると、基板露出部を集電板に溶接するときの強度が充
分でなくなる。反対に、帯状金属薄板の厚さが第１極板
の８０％よりも厚くなると、第１極板と第２極板とをセ
パレータを介して積層した状態で、基板露出部が厚くな
って、スペース効率が低下する。帯状金属薄板１０の厚
さは、好ましくは０．０８〜０．２ｍｍとする。

【００３３】帯状金属薄板１０は、所定の間隔で切断部
１４を設けている。図７の帯状金属薄板１０は、直線状
の切断部１４を設けている。切断部１４は、集電板に溶
接される溶接端縁１０Ａ（図７において上縁）を切り離
して、溶接端縁１０Ａの反対側の活物質充填側縁１０Ｂ
（図７において下縁）を連続させる状態で帯状金属薄板
１０に設けられる。図７の帯状金属薄板１０は、図８に
示すように、基板９の基板露出部７に溶着される。

【００３４】さらに、本発明の電池は、帯状金属薄板１
０に、図９〜図１１に示すように、円形、楕円形、三角
形の切断部１４を設けることもできる。また、図１２に
示すように、種々の形状の切断部１４を混在させて設け
ることもできる。さらに、図示しないが、鶏卵形などの
切断部を設けることもできる。

【００３５】切断部１４の深さは、帯状金属薄板１０の
全幅の３０％以上で１００％未満に特定される。切断部
が３０％よりも浅いと、帯状金属薄板１０を基板９の基
板露出部７に溶着したときに、極板の反りを有効に阻止
できなくなるからである。また、切断部１４が活物質充
填側縁１０Ｂまで延長されると、電池を組み立てた状態
で内部ショートが多くなる。

【００３６】さらに、切断部１４の間隔は、５０ｍｍ以
下に特定される。切断部１４の間隔が広すぎると、帯状
金属薄板１０を基板露出部７に溶着したときに、極板の
反りを有効に阻止できなくなるからである。さらに、図
７と図９〜図１２に示す帯状金属薄板１０は、切断部１
４を等間隔で設けているが、帯状金属薄板は、切断部
を、上記の範囲内の不規則な間隔で設けることもでき
る。

【００３７】さらに、図９〜図１２に示すように、切断
部１４によって溶接端縁１０Ａに開口部ができる帯状金
属薄板１０は、溶接端縁１０Ａにおける切断部１４の開
口幅の延べ長さを、帯状金属薄板１０の全長の１０％未
満とする。開口幅がこれよりも広くなると、集電板の溶
接点数が減少し、帯状金属薄板１０と集電板の間の電気
抵抗が大きくなるからである。

【００３８】帯状金属薄板１０は、好ましくは、切断部
１４を設けて基板９の基板露出部７に溶着される。た
だ、帯状金属薄板は、基板の基板露出部に溶着した後、
切断部を設けることもできる。基板露出部に溶着した帯
状金属薄板に切断部を設ける方法は、帯状金属薄板と基
板露出部の両方を切断して切断部を設ける。

【００３９】さらに、本発明の電池は、図１３に示すよ
うに、切断部１４のある帯状金属薄板１０を基板露出部
７に溶着した後、切断部１４のある部分を裁断して除去
することもできる。溶着後に裁断される帯状金属薄板１
０は、図に示すように、切断部１４を設けた部分を基板
露出部７から突出するように溶着し、その後、鎖線で示
す位置で裁断して、切断部１４を設けた部分を除去す
る。また、図１４に示すように、幅を広くした基板露出
部７に、切断部１４のある帯状金属薄板１０を溶着し、
その後に鎖線で示す位置から裁断することもできる。こ
れらの構造の帯状金属薄板１０は、集電板を溶着する状
態においては切断部１４がない。このため、集電板に理
想的な状態で溶着できる特長がある。ただ、本発明の電
池は、切断部を多少残して帯状金属薄板を裁断して、集
電板を溶着することもできる。

【００４０】帯状金属薄板１０を溶着した基板９は、図
６に示すように、両面に保護テープ１３を付着する。保
護テープ１３は、下端縁を活物質充填側縁１０Ｂよりも
下方まで延長している。この構造の極板は、基板露出部
７と帯状金属薄板１０に集電板６を押圧して溶接すると
きに、活物質充填側縁１０Ｂが折れ曲がってセパレータ
３を突き破るのを防止するためである。保護テープ１３
を接着している電池は、内部ショートを防止して、集電
板６を基板露出部７と帯状金属薄板１０に溶着できる。
ただ、保護テープを使用しない状態で、基板露出部を集
電板に接続することもできる。

【００４１】集電板６は、鉄にニッケルメッキをした金
属板、あるいは、ニッケル板等の金属板で、図１５に示
すように、金属板を外装缶５の内形よりも小さい円板状
に切断して、リード板６Ａを突出させたものである。集
電板６は、電極群４の両端部で対向するように配設され
る。図１５に示す集電板６は、電池の外装缶５が円筒形
である電池に使用するために円形としているが、本発明
の電池は円筒形電池に特定されないので、例えば図示し
ないが、角形電池には、方形状の集電板を使用すること
ができる。

【００４２】集電板６は、抵抗電気溶接するときの無効
電流を少なくするために、中心孔６Ｂの両側にスリット
６Ｃを設けている。さらに、複数の貫通孔６Ｄを開口し
ている。貫通孔６Ｄの周縁には、図１６の拡大断面図に
示すように、下方に突出する突起６Ｅを設けている。突
起６Ｅは、第１極板１の基板露出部７に複数部分で溶着
して接続される。集電板６のリード板６Ａは、外装缶５
の開口部に絶縁して固定される端子１２に接続される。

【００４３】基板露出部７と帯状金属薄板１０を集電板
６に溶着するときには、基板露出部７及び帯状金属薄板
１０を、集電板６に均一に接触させることが大切であ
る。集電板６は、溶接用電極棒で局部的に押圧される状
態で、全く変形しなくても、また、変形が大きすぎて
も、溶接部分を均一に接触できなくなる。変形が大きす
ぎると、溶接用電極棒で押圧される近傍の溶接部分は強
く押圧されるが、溶接用電極棒から離れた部分での溶接
部分の接触が弱く、あるいは離れてしまう。また、集電
板６が全く変形しないと、集電板６と基板露出部７の突
出している溶接部分のみが強く接触して、他の溶接部分
は接触しなくなる。このため、全ての溶接部分を均一に
接触させて理想的な状態で溶着できなくなる。

【００４４】

【実施例】以下の工程で、ＳＣサイズの円筒型ニッケル
−水素電池を試作し、帯状金属薄板の形状を変更して、
極板の反りと内部ショートとを測定した。

【００４５】以下の工程で、ニッケル−水素電池の外装
缶に挿入する電極群を製作した。ａ．第１極板である正極板の製作 (1) 下記の工程で金属多孔体を作製する。連続気泡の
ポリウレタンフォームであるスポンジ状の有機多孔体
を、導電処理した後、電解槽のメッキ液に浸漬してメッ
キする。メッキした有機多孔体を、７５０℃の温度で所
定時間ばい焼して、有機多孔体の樹脂成分を除去し、さ
らに、還元雰囲気で焼結して金属多孔体を製作する。こ
の工程で製作された金属多孔体は、目付を約６００ｇ／
ｍ²とし、多孔度を９５％とし、厚みを約２．０ｍｍと
する発泡ニッケルである。

【００４６】(2) 下記のものを混練して、正極の活物
質スラリーとする。水酸化ニッケル粉末…………………………………………９０重量部（２．５ｗｔ％の亜鉛と、１ｗｔ％のコバルトを共沈成分として含有）コバルト粉末…………………………………………………１０重量部酸化亜鉛粉末……………………………………………………３重量部ヒドロキシプロピルセルロース０．２重量％水溶液……５０重量部

【００４７】(3) 作製した正極の活物質スラリーを、
金属多孔体の空隙に充填した。充填量は、ロール圧延後
の活物質密度が約２．９１ｇ／ｃｃ−ｖｏｉｄとなるよ
うに調整した。その後、乾燥し、厚みが約０．７０ｍｍ
となるように口ール圧延を行った。さらに短冊状に切断
し、帯状金属薄板１０を溶接する基板露出部７に対し、
垂直方向の超音波振動を加える超音波剥離等により活物
質を除去した。そして図５に示すように、基板９の露出
する基板露出部７のある第１極板１とする。

【００４８】第１極板は、以下の工程で基板露出部を製
造することもできる。図１７に示すように、活物質を充
填する前に、金属多孔体の一部であって基板露出部７と
なる部分を、所定の幅で平行にロール圧延する。ロール
圧延の幅は、基板露出部７の幅の２倍の約６ｍｍとし、
圧延後の厚さを０．５ｍｍとする。このように圧延した
金属多孔体の基板９に、上記の活物質スラリーを充填し
て圧延する。その後、図１７の矢印で示す位置で切断し
て、短冊状の第１極板１を作製する。その後、基板露出
部７となる薄く圧延された部分に沿って、圧縮空気を噴
射し、あるいはブラシ等を使用して、活物質を除去して
基板９を露出させる。

【００４９】(4) 基板９の露出した基板露出部７に、
抵抗電気溶接により帯状金属薄板１０を接着する。基板
露出部７と帯状金属薄板１０は、加圧力を１０ｋｇｆと
して、抵抗電気シーム溶接した。帯状金属薄板１０に
は、０．１ｍｍ厚のニッケルリボンを使用し、その幅を
３ｍｍとした。

【００５０】ｂ．第２極板である負極板の製作 (1) 水素吸蔵合金の作製と粉砕ミッシュメタル（Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ等の希土類元
素の混合物）と、ニッケルと、コバルトと、アルミニウ
ムと、マンガンを、元素比で１．０：３．４：０．８：
０．２：０．６に秤量して混合し、これをルツボに入れ
て高周波溶解炉で溶融した後冷却し、下記の組成式の水
素吸蔵合金電極を作製する。Ｍｍ_1.0Ｎｉ_3.4Ｃｏ_0.8Ａｌ_0.2Ｍｎ_0.6 そして、得られた水素吸蔵合金の鋳塊を、あらかじめ粗
粉砕した後、不活性ガス中で平均粒径が６０μｍとなる
ように粉砕する。

【００５１】(2) 水素吸蔵合金スラリーの作製粉砕した水素吸蔵合金の粉末に、結着剤としてポリエチ
レンオキサイド粉末を添加し、さらにイオン交換水を添
加、混練してスラリーとする。結着剤であるポリエチレ
ンオキサイド粉末の添加量は、水素吸蔵合金に対して
１．０重量％とする。

【００５２】(3) スラリーをパンチングメタルである
基板の両面に塗着した。塗着量は、圧延後の活物質密度
が５ｇ／ｃｃとなるように調整した。その後、乾燥、圧
延を行った後、所定寸法に切断を行い、第２極板２であ
る負極板とした。スラリーは、パンチングメタルの下縁
に基板露出部ができるように、下縁を残して塗着した。
また、パンチングメタルの全面にスラリーを塗着した
後、乾燥し、下縁の活物質を除去して基板露出部を設け
ることもできる。

【００５３】以上の工程で製作した第１極板１と第２極
板２を、ポリオレフィン製不織布からなるセバレータ３
を介して捲回し渦巻状の電極群４とし、渦巻電極を作製
した。この渦巻電極の上端端部に突出する帯状金属薄板
１０に、集電板６を抵抗電気溶接にて溶着する。集電板
６は、円板状で厚さ０．４０ｍｍのニッケルメッキをし
た鉄製の板を使用した。

【００５４】以上の方法で作製した第１極板１、第２極
板２を使用して、円筒型のニッケル−水素電池を試作し
た。試作した電池は、第１極板１に使用する帯状金属薄
板１０の形状を、以下のように変更して電池を製作し、
極板の反り量と内部ショートした個数とを検査した。極
板の反り量は、極板の基板露出部７に帯状金属薄板１０
を溶着した状態で、図２に示すようにして測定した。

【００５５】［実施例１〜８］帯状金属薄板の切断部
を、表１のように決定して、各々１００枚の第１極板を
試作した。１００枚の第１極板を使用して、１００個の
電極群を試作した。１００個の電極群は、巻ズレのない
ものを選別して外装缶に挿入して電池を組み立てた。巻
ズレのない電極群のみを外装缶に挿入して電池として組
み立てたので、各実施例において、必ずしも１００個の
電池とはならない。たとえば、１００個の電極群におい
て、３０個の電極群に巻ズレがある場合、残りの７０個
の電極群を組み立てて電池として、ショートした個数を
検査した。以下の実施例と比較例の電池も、同じよう
に、巻ズレのない電極群のみを選別して、外装缶に挿入
して電池として組み立てた。

【００５６】実施例１〜８の電池は、帯状金属薄板の切
断部を、図７に示すように直線状として、切断部の深さ
と間隔が異なるものを使用した。実施例１〜８の電池に
使用する帯状金属薄板の切断部の深さと間隔は、表１の
ように決定した。

【００５７】

【表１】

【００５８】さらに、本発明の実施例の電池がいかに優
れた特性を示すかを比較するために、帯状金属薄板の切
断部を以下のように変更する以外、前述の実施例と同じ
ようにして、比較例１、２、３の電池とした。［比較例１］切断部のない帯状金属薄板を使用して第１
極板を作成し、この第１極板を使用して、実施例１と同
じようにして電池を試作した。［比較例２］深さを２ｍｍとする切断部を、３０ｍｍ間
隔で設けた帯状金属薄板を使用して第１極板を作成し、
この第１極板を使用して電池を試作した。切断部は、溶
接端縁を切り離すことなく、反対側の活物質充填側縁を
切り離すようにして設けた。［比較例３］深さを２ｍｍとする切断部を、３０ｍｍ間
隔で千鳥に設けた帯状金属薄板を作製し、この第１極板
を使用して電池を製作した。

【００５９】以上のようにして試作した第１極板の反り
量と、この第１極板を使用した電池のショート発生個数
は、表２のようになった。

【００６０】

【表２】

【００６１】この表から明かなように、本発明の電池は
極板の反り量が少なく、巻ズレと内部ショートも少なく
なった。切断部を千鳥状に設けた帯状金属薄板を使用し
た比較例３の電池は、極板の反り量は少なくなったが、
電池として組み立てた状態で、２８％もの電池が内部シ
ョートした。また、切断部を、活物質充填側縁を切り離
すように設けた帯状金属薄板を使用した比較例２の電池
は、極板の反り量は少なくなったが、３３個もの電池が
内部ショートした。

【００６２】帯状金属薄板に設ける切断部は、浅いと極
板の反り量が大きくなって、巻ズレも大きくなり、内部
ショートしやすくなる。切断部の深さに対する、巻ズレ
と内部ショートを試験するために、深さを３０％以下と
する切断部を設けた帯状金属薄板を使用して、前述の実
施例と同じようにして電池を試作した。その結果、切断
部の幅が３０％以下になると、巻ズレが大きくなって、
内部ショートする割合が増加した。このことから、本発
明の電池は、帯状金属薄板に設ける切断部の深さを、帯
状金属薄板の全幅の３０％以上とすることが望ましい。
さらに、切断部の深さを１００％にすると、切断部が活
物質充填側縁まで延長されるので、切断部の深さは１０
０％よりも浅くする。

【００６３】また、帯状金属薄板に設ける切断部の間隔
が広くても、反り量が大きくなって、極板の巻ズレが大
きくなり、内部ショートしやすくなる。隣接して設ける
切断部の間隔に対する、反り量と巻ズレと内部ショート
を試験するために、間隔を５０ｍｍ以上とする切断部を
設けた帯状金属薄板を使用して、前述の実施例と同じよ
うにして電池を試作した。その結果、切断部の間隔が５
０ｍｍを越えると、反り量と巻ズレが大きくなって、内
部ショートする割合が増加した。このことから、本発明
の電池は、帯状金属薄板に設ける切断部の間隔を５０ｍ
ｍ以下にすることが望ましい。

【００６４】さらに、切断部の形状を変更して、以下の
実施例の電池を試作した。以下の実施例の電池は、切断
部の形状を変更する以外、前述の実施例の電池と同じよ
うにして試作した。

【００６５】［実施例９、１０］実施例９、１０の電池
は、帯状金属薄板の切断部を、図１１に示すように正三
角形として、切断部の深さが異なるものを使用した。実
施例９、１０の電池に使用する帯状金属薄板の切断部の
深さは、表３のように決定した。切断部である三角形は
１辺の長さを１ｍｍとした。また、切断部の間隔は３０
ｍｍとした。

【００６６】帯状金属薄板の切断部の深さを、表３のよ
うに決定して、各々１００枚の第１極板を試作した。１
００枚の第１極板を使用して、１００個の電極群を試作
した。１００個の電極群は、巻ズレのないものを選別し
て外装缶に挿入して電池を組み立てた。

【００６７】

【表３】

【００６８】以上のようにして試作した電池の極板の反
り量と、巻ズレおよびショート発生率は表４のようにな
った。

【００６９】

【表４】

【００７０】この表から明かなように、本発明の電池は
極板の反り量が少なく、巻ズレと内部ショートも少なく
なった。

【００７１】さらに、切断部の形状を三角形から円形に
変更して、以下の実施例の電池を試作した。以下の実施
例の電池は、切断部の形状を変更する以外、前述の実施
例の電池と同じようにして試作した。

【００７２】［実施例１１、１２］実施例１１、１２の
電池は、帯状金属薄板の切断部を、図９に示すように円
形として、切断部の深さが異なるものを使用した。実施
例１１、１２の電池に使用する帯状金属薄板の切断部の
深さは、表５のように決定した。円の半径は１ｍｍとし
た。また、切断部の間隔は３０ｍｍとした。

【００７３】帯状金属薄板の切断部の深さを、表５のよ
うに決定して、各々１００枚の第１極板を試作した。１
００枚の第１極板を使用して、１００個の電極群を試作
した。１００個の電極群は、巻ズレのないものを選別し
て外装缶に挿入して電池を組み立てた。

【００７４】

【表５】

【００７５】以上のようにして試作した電池の極板の反
り量と、巻ズレおよびショート発生率は表６のようにな
った。

【００７６】

【表６】

【００７７】この表から明かなように、本発明の電池は
極板の反り量が少なく、巻ズレと内部ショートも少なく
なった。

【００７８】さらに、切断部の形状を、開口幅を同じと
して、深さが異なる三角形に変更して、以下の実施例の
電池を試作した。以下の実施例の電池は、切断部の形状
を変更する以外、前述の実施例の電池と同じようにして
試作した。

【００７９】［実施例１３、１４］実施例１３、１４の
電池は、帯状金属薄板の切断部を、図１１に示すように
三角形とするが、この三角形は、溶接端縁の開口幅を２
ｍｍで一定とし、三角形の頂点の深さを変更した。実施
例１３、１４の電池に使用する帯状金属薄板の切断部の
深さは、表７のように決定した。三角形である切断部の
間隔は３０ｍｍとした。

【００８０】帯状金属薄板の切断部の深さを、表７のよ
うに決定して、各々１００枚の第１極板を試作した。１
００枚の第１極板を使用して、１００個の電極群を試作
した。１００個の電極群は、巻ズレのないものを選別し
て外装缶に挿入して電池を組み立てた。

【００８１】

【表７】

【００８２】以上のようにして試作した電池の極板の反
り量と、巻ズレおよびショート発生率は表８のようにな
った。

【００８３】

【表８】

【００８４】この表から明かなように、本発明の電池は
極板の反り量が少なく、巻ズレと内部ショートも少なく
なった。

【００８５】さらに、切断部の形状を円形にして、切断
部の間隔を変更して、以下の実施例の電池を試作した。
以下の実施例の電池は、切断部を変更する以外、前述の
実施例の電池と同じようにして試作した。

【００８６】［実施例１５〜２０］実施例１５〜２０の
電池は、帯状金属薄板の切断部を、図９に示すように円
形として、切断部の深さを１ｍｍで一定とし、切断部の
間隔が異なるものを使用した。実施例１５〜２０の電池
に使用する帯状金属薄板の切断部の間隔は、表９のよう
に決定した。ただし、円の半径は１ｍｍとした。

【００８７】帯状金属薄板の切断部の間隔を、表９のよ
うに決定して、各々１００枚の第１極板を試作した。１
００枚の第１極板を使用して、１００個の電極群を試作
した。１００個の電極群は、巻ズレのないものを選別し
て外装缶に挿入して電池を組み立てた。

【００８８】

【表９】

【００８９】以上のようにして試作した電池の極板の反
り量と、巻ズレおよびショート発生率は表１０のように
なった。

【００９０】

【表１０】

【００９１】この表から明かなように、本発明の電池は
極板の反り量が少なく、巻ズレと内部ショートも少なく
なった。この表は、切断部の開口幅の延べ長さが、帯状
金属薄板の全長に対して１０％を越えると、３０Ａで放
電させたときの放電電圧が低下することも示している。
このため、大電流における高率放電をよくするために、
切断部の開口部の延べ長さは、帯状金属薄板の全長の１
０％未満にすることが望ましい。

【００９２】さらに、切断部の形状を円形にすると共
に、切断部である円の半径を変更して、以下の実施例の
電池を試作した。以下の実施例の電池は、切断部である
円の半径を変更する以外、前述の実施例の電池と同じよ
うにして試作した。

【００９３】［実施例２１〜２８］実施例２１〜２８の
電池は、帯状金属薄板の切断部を、図９に示すように円
形として、切断部の深さを１ｍｍで一定とし、円の半径
が異なるものを使用した。実施例２１〜２８の電池に使
用する帯状金属薄板の切断部である円の半径は、表１１
のように決定した。ただし、切断部の深さは１ｍｍで一
定とした。また、切断部の間隔は３０ｍｍとした。

【００９４】帯状金属薄板の切断部の間隔を、表１１の
ように決定して、各々１００枚の第１極板を試作した。
１００枚の第１極板を使用して、１００個の電極群を試
作した。１００個の電極群は、巻ズレのないものを選別
して外装缶に挿入して電池を組み立てた。

【００９５】

【表１１】

【００９６】以上のようにして試作した電池の極板の反
り量と、巻ズレおよびショート発生率は表１２のように
なった。

【００９７】

【表１２】

【００９８】この表から明かなように、本発明の電池は
極板の反り量が少なく、巻ズレと内部ショートも少なく
なった。この表は、切断部の開口幅の延べ長さが、帯状
金属薄板の全長に対して１０％を越えると、３０Ａで放
電させたときの放電電圧が低下することも示している。
このため、大電流における高率放電をよくするために、
切断部の開口部の延べ長さは、帯状金属薄板の全長の１
０％未満にすることが望ましい。

【００９９】以上の実施例は、切断部を設けた帯状金属
薄板を、極板の基板露出部に溶着して、反りの少ない極
板を製作した。ただ、本発明の電池は、切断部を設けた
帯状金属薄板を極板の基板露出部に溶着した後、帯状金
属薄板の溶接端縁を裁断して、前述の実施例に勝とも劣
らないほどに、反りの少ない極板を製作することもでき
る。この極板は、帯状金属薄板の切断部を設けた部分を
切り落とすことにより、切断部の開口幅を０にできるの
で、大電流における高率放電特性を良くできる。ちなみ
に、この方法で試作した電池は、３０Ａで放電したとき
の電圧が１．０３９Ｖと高くなり、極板の反り量はわず
かに０．０１ｍｍとなった。

【０１００】さらに、また、本発明の電池は、切断部の
ない帯状金属薄板を極板の基板露出部に溶着した後、帯
状金属薄板の溶接端縁を切り離すように切断部を設ける
ことにより、切断部のある帯状金属薄板を基板露出部に
溶着して製作した極板に、勝とも劣らないほどに、反り
の少ない極板を製作することもできる。

【０１０１】

【発明の効果】本発明の電池は、基板露出部に帯状金属
薄板を溶着した極板の反りを少なくできると共に、実際
に電池として組み立てた状態において、内部ショートを
極減できる特長がある。それは、本発明の電池が、第１
極板の基板の基板露出部に、所定の間隔で複数の切断部
を設けた帯状金属薄板を溶着すると共に、帯状金属薄板
を集電板に溶着しており、さらに、この帯状金属薄板
は、切断部で集電板に溶接される溶接端縁を切り離し
て、溶接端縁の反対側の活物質充填側縁を連続する状態
としているからである。この構造の帯状金属薄板は、集
電板に溶着される溶接端縁を切断部で切り離すことによ
り、基板露出部に帯状金属薄板を溶着した極板の反りを
少なくできる。このため、積層された電極群の端面を平
面状に揃えて、均一な製品を製造できる特長がある。さ
らに、この構造の帯状金属薄板は、溶接端縁の反対側の
活物質充填側縁を連続する状態としているので、この部
分での内部ショートの発生を極減して、優れた電池を多
量生産できる特長が実現される。

【０１０２】さらに、本発明の請求項７に記載する電池
の製造方法は、極板の反りを少なくできることに加え
て、内部ショートを極減でき、しかも、放電特性の低下
を防止できる特長がある。それは、この製造方法が、基
板の基板露出部に、集電板に溶接される溶接端縁を所定
の間隔で切り離して、溶接端縁の反対側の活物質充填側
縁を連結させるように所定の間隔で切断部を複数設けて
なる帯状金属薄板を溶着して極板を製作し、帯状金属薄
板を溶接端縁に沿って所定の幅で裁断しているからであ
る。このように、基板露出部に溶着された帯状金属薄板
が溶接端縁に沿って切断された極板は、積層された状態
で、電極群の端面を正確なより平面状に揃えることがで
きる。したがって、より広い面積で集電板に溶着でき、
大電流における高率放電特性を向上できる特長がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】電池に内蔵される電極群の極板に集電板を接続
する状態を示す分解斜視図

【図２】帯状金属薄板を溶着して反りが生じた極板を示
す平面図

【図３】従来の電池の切断部を有する帯状金属薄板の平
面図

【図４】本発明の実施例の電池の一部断面正面図

【図５】図４に示す電池の極板の展開図

【図６】図４に示す電池の電極群の積層構造を示す拡大
断面図

【図７】帯状金属薄板に切断部を設けた状態を示す平面
図

【図８】図７に示す帯状金属薄板を基板の基板露出部に
溶着した状態を示す平面図

【図９】切断部を設けた帯状金属薄板の他の一例を示す
平面図

【図１０】切断部を設けた帯状金属薄板の他の一例を示
す平面図

【図１１】切断部を設けた帯状金属薄板の他の一例を示
す平面図

【図１２】切断部を設けた帯状金属薄板の他の一例を示
す平面図

【図１３】極板の製造方法の一例を示す斜視図

【図１４】極板の製造方法の他の一例を示す斜視図

【図１５】図４に示す電池の集電板の展開図

【図１６】図１５に示す集電板の拡大断面図

【図１７】極板に基板露出部を設ける工程の一例を示す
平面図

【符号の説明】

１…第１極板２…第２極板３…セパレータ４…電極群５…外装缶６…集電板６Ａ…リード板６Ｂ
…中心孔６Ｃ…スリット６Ｄ…貫通孔６Ｅ…突起７…基板露出部８…活物質充填部９…基板１０…帯状金属薄板１０Ａ…溶接端縁１０
Ｂ…活物質充填側縁１１…封口板１２…端子１３…保護テープ１４…切断部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田武史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)発明者後藤勇治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)発明者田川洋之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） 5H016 AA06 BB00 BB04 BB08 EE01 HH01 HH13 5H017 AA02 BB00 BB11 BB14 CC03 DD03 EE01 HH03 5H022 AA04 BB01 BB02 BB11 CC12 CC16 EE01 5H028 AA05 BB00 BB03 BB05 CC05 CC12 EE01 HH01 HH05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極板と負極板とからなる第１極板(1)
と第２極板(2)をセパレータ(3)を介して積層した電極群
(4)と、この電極群(4)を収納している外装缶(5)と、第
１極板(1)に電気接続されて、第１極板(1)を一方の端子
に電気的に接続する集電板(6)とを備え、第１極板(1)は、金属３次元多孔体の基板(9)に活物質を
充填している非焼結式電極であって基板(9)を露出させ
ている基板露出部(7)を有し、この基板露出部(7)に帯状
金属薄板(10)を溶着しており、帯状金属薄板(10)を集電
板(6)に溶着してなる電池において、基板露出部(7)に溶着される帯状金属薄板(10)が、所定
の間隔で複数の切断部(14)を設けており、この切断部(1
4)は、集電板(6)に溶接される溶接端縁(10A)を切り離し
て、溶接端縁(10A)の反対側の活物質充填側縁(10B)を連
続する状態で設けてなることを特徴とする電池。
【請求項２】切断部(14)が、直線状、円形、楕円形、
鶏卵形、三角形のいずれかである請求項１に記載される
電池。
【請求項３】切断部(14)の深さが、帯状金属薄板(10)
の全幅の３０％以上で１００％未満である請求項１に記
載される電池。
【請求項４】隣接して設けられる切断部(14)の間隔が
５０ｍｍ以下である請求項１に記載される電池。
【請求項５】溶接端縁(10A)における切断部(14)の開
口幅の延べ長さが、帯状金属薄板(10)の全長の１０％未
満である請求項１に記載される電池。
【請求項６】活物質を充填する金属３次元多孔体であ
る基板(9)の基板露出部(7)に、集電板(6)に溶接される
溶接端縁(10A)を所定の間隔で切り離して、溶接端縁(10
A)の反対側の活物質充填側縁(10B)を連結させるように
所定の間隔で切断部(14)を複数設けてなる帯状金属薄板
(10)を溶着して極板を製作する溶着工程と、帯状金属薄板(10)を溶着した第１極板(1)にセパレータ
(3)を介して第２極板(2)を積層して電極群(4)を製作す
る積層工程と、電極群(4)の第１極板(1)に設けた帯状金属薄板(10)に集
電板(6)を溶着する工程と、集電板(6)を溶着してなる電極群(4)を外装缶(5)に挿入
する工程と、外装缶(5)に注液する工程と、外装缶(5)の開口部を閉塞する工程とからなる電池の製
造方法。
【請求項７】活物質を充填する金属３次元多孔体であ
る基板(9)の基板露出部(7)に、集電板(6)に溶接される
溶接端縁(10A)を所定の間隔で切り離して、溶接端縁(10
A)の反対側の活物質充填側縁(10B)を連結させるように
所定の間隔で切断部(14)を複数設けてなる帯状金属薄板
(10)を溶着して極板を製作する溶着工程と、帯状金属薄板(10)を溶接端縁(10A)に沿って所定の幅で
裁断する裁断工程と、帯状金属薄板(10)を裁断した第１極板(1)にセパレータ
(3)を介して第２極板(2)を積層して電極群(4)を製作す
る積層工程と、電極群(4)の第１極板(1)に設けた帯状金属薄板(10)に集
電板(6)を溶着する工程と、集電板(6)を溶着してなる電極群(4)を外装缶(5)に挿入
する工程と、外装缶(5)に注液する工程と、外装缶(5)の開口部を閉塞する工程とからなる電池の製
造方法。
【請求項８】裁断工程において、切断部(14)を除去す
る幅に帯状金属薄板(10)を裁断する請求項７に記載され
る電池の製造方法。
【請求項９】活物質を充填する金属３次元多孔体の基
板(9)に基板露出部(7)を設けると共に、この基板露出部
(7)に帯状金属薄板(10)を溶着して第１極板(1)を製作す
る溶着工程と、帯状金属薄板(10)の溶接端縁(10A)を切り離して、溶接
端縁(10A)の反対側の活物質充填側縁(10B)を連続させる
状態で、所定の間隔で複数の切断部(14)を設ける切断工
程と、帯状金属薄板(10)を裁断した第１極板(1)にセパレータ
(3)を介して第２極板(2)を積層して電極群(4)を製作す
る積層工程と、電極群(4)の第１極板(1)に設けた帯状金属薄板(10)に集
電板(6)を溶着する工程と、集電板(6)を溶着してなる電極群(4)を外装缶(5)に挿入
する工程と、外装缶(5)に注液する工程と、外装缶(5)の開口部を閉塞する工程とからなる電池の製
造方法。
【請求項１０】帯状金属薄板(10)の切断部(14)を、直
線状、円形、楕円形、鶏卵形、三角形のいずれかとする
請求項６、または請求項８、あるいは請求項９に記載さ
れる電池の製造方法。