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JP2001093504A - 電池及びその製造方法 - Google Patents

電池及びその製造方法

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Publication number
JP2001093504A
JP2001093504A JP26842199A JP26842199A JP2001093504A JP 2001093504 A JP2001093504 A JP 2001093504A JP 26842199 A JP26842199 A JP 26842199A JP 26842199 A JP26842199 A JP 26842199A JP 2001093504 A JP2001093504 A JP 2001093504A
Authority
JP
Japan
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electrode plate
battery
plate
positive electrode
negative electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP26842199A
Other languages
English (en)
Inventor
Mizuo Iwasaki
瑞夫 岩崎
Fumiaki Seta
文明 瀬田
Kazumi Shimizu
一巳 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP26842199A priority Critical patent/JP2001093504A/ja
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 集電構造の改良により電池容量の増加と集電
性の向上とを図った電池及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 複数の正極板2と負極板3とをセパレー
タ4を介して積層し、正極板2の端部が突出するように
整列配置して電池ケース5内に収容される。負極板3は
電池ケース5の内面に接触して電池1の負極端子となる
電池ケース5に集電接続される。各正極板2の端部は集
電板6に当接し、当接間が複数位置でレーザー溶接によ
り接合され、この集電板6はリード7により正極端子1
0に接続される。各正極板2は集電板6と多点接合され
るので集電効率が高くなり、電池の内部抵抗は低減され
る。また、集電接続のためのスペースが削減されるの
で、各極板の面積を増加させて電池容量の増加を図るこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電池容量の増加と
集電効率の向上を図った電池とその製造方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】複数の正極板と負極板とをセパレータを
介して積層配置してなる電池では、各正極板及び各負極
板は同極間で接合され、それぞれ電池の正極端子及び負
極端子に接続される。図8は、極板を積層構造に構成し
た電池の従来構造を示すもので、角形に構成したニッケ
ル水素電池の例を示している。
【0003】図8において、正極板21と負極板22と
をセパレータ23を介して積層することにより極板群3
0が形成される。この極板群30は、図9(a)に示す
ように、袋状に形成されたセパレータ23に包まれた3
枚の正極板21と、2つ折りした間に両側の正極板21
を挟み込んだ負極板22とを重ね合わせて形成されてい
る。この極板群30を電池ケース25内に挿入すること
により、負極板22は電池ケース25に接触して電池の
負極端子となる電池ケース25に集電接続される。一
方、正極板21は、図9(b)に示すように、各正極板
21に突出形成されたリード端子24を束ねて中継リー
ド26と共にレーザー溶接し、中継リード26の他端を
正極端子28に接合することにより集電接続される。
【0004】上記のように構成される集電構造及びその
製造方法は、特開平7−220715号公報等に開示さ
れている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】電池は同一の規格サイ
ズであれば、より電池容量の大きなものが望ましく、こ
れを実現するには、同一サイズの電池ケース内により大
きな面積の極板群を収容する必要がある。しかしなが
ら、上記従来構成のように、各リード端子24から中継
リード26を引き出すために各リード端子24を束ね
て、これを中継リード26に接合する構造では、集電接
続のために電池ケース25内に設けられるスペースが大
きくなり、発電要素である正極板21及び負極板22の
サイズに制限があった。また、各正極板21からの集電
は、それぞれ1か所のリード端子24からなされるの
で、集電効率が低く、電池の内部抵抗を低減させること
が難しい課題があった。
【0006】本発明が目的とするところは、リード接合
のために必要なスペースを削減するリード接合構造によ
り発電要素の体積を増加させると共に、集電効率の向上
を図った電池及びその製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本願の第1発明に係る電池は、電池ケース内に、正極
板と負極板とをセパレータを介して配置し、正極板を電
池の正極端子に、各負極板を電池の負極端子にそれぞれ
集電接続してなる電池において、前記正極板及び/又は
負極板が、その端部が他方の極板より所定方向に突出す
るように配置され、突出した極板の端面に当接するよう
に配設された集電板と各極板の端部との間がレーザービ
ームの走査による溶融、再凝固によって複数位置で接合
され、この集電板を正極端子及び/又は負極端子に接続
して構成されてなることを特徴とする。
【0008】上記構成になる電池は、正極板及び/又は
負極板が複数位置で集電板にレーザー溶接されるので、
極板からの集電効率がよくなり、電池の内部抵抗を低減
させることができる。また、集電接続のためのスペース
が縮小できるので、縮小により極板の収容容積が拡大さ
れ、極板の面積の増加により、同一規格サイズの電池に
おける電池容量の増加を図ることができる。
【0009】また、上記目的を達成するための本願の第
2発明に係る電池の製造方法は、電池ケース内に、正極
板と負極板とをセパレータを介して配置し、正極板を電
池の正極端子に、負極板を電池の負極端子にそれぞれ集
電接続してなる電池の製造方法において、前記正極板及
び/又は負極板をその端部が他方の極板より所定方向に
突出するように配置し、突出した極板の端面に当接する
ように集電板を配設し、この集電板の極板との当接位置
をレーザービームで走査することにより集電板及び極板
の端面を溶融させ、溶融部位が再凝固することにより集
電板と各極板の端部との間を複数位置で接合することを
特徴とする。
【0010】上記電池の製造方法によれば、突出した極
板の端面に当接させた集電板をレーザービームで走査す
ると、ビーム照射された部位の集電板が溶融するのに伴
ってこれに当接する極板の端面も溶融し、溶融部が再凝
固すると極板は集電板に接合される。この集電板による
集電接続は複数位置でなされるので、極板からの集電効
率を向上させることができる。また、この集電接続構造
では、そのスペースが縮小できるので、極板の面積を増
加させることが可能となり、同一規格サイズの電池にお
ける電池容量の増加を図ることができる。
【0011】上記製造方法において、突出させた極板の
端部を極板の配列方向に折り曲げ、折り曲げ端面に集電
板が圧接されるようにすることにより、極板の端部の折
り曲げによって端部を集電板に弾性接触させることがで
き、集電板との当接を確実にすることができる。
【0012】また、折り曲げ端面の位置が、折り曲げ方
向にある同極極板の板面位置にオーバーラップするよう
にすることにより、レーザービームにより集電板が溶融
開口したとき、開口部を透過したレーザービームが溶接
部位以外の場所に照射されることをオーバーラップ部分
で遮蔽することができる。
【0013】また、レーザービームが、極板の板面方向
から所定角度に傾けた角度方向から照射されるようにす
ることにより、レーザービームの反射がレーザーヘッド
に戻ることがなく、反射ビームによる集光レンズ等の損
傷を防止することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の一実施形態について説明し、本発明の理解に供する。
【0015】図1は、本実施形態に係る電池1の構成を
電池ケース5の一部を開放した状態にして示すもので、
電池1は角形のニッケル水素電池として構成されてい
る。電池1は、複数の正極板2と負極板3とをセパレー
タ4を介して積層した極板群8を電池ケース5内に挿入
し、電池ケース5の開口部を封口板9により封口して形
成される。前記負極板3は電池ケース5の内面に接触す
ることにより、電池1の負極端子となる電池ケース5に
集電接続される。また、各正極板2は集電板6に接合さ
れ、集電板6に接合されたリード7が封口板9に設けら
れた正極端子10に接合されることにより、各正極板2
は正極端子10に接続される。
【0016】前記極板群8は、図2に示すように形成さ
れる。正極板2は、図2(a)に示すように、正極芯材
12の両面に、その端部を残した状態に正極活物質14
を塗着して構成される。この正極板2は、図2(b)に
示すように、袋状に形成されたセパレータ4内に、正極
活物質が塗着されていない端部を露出させた状態に挿入
される。また、負極板3は、負極芯材の両面に負極活物
質を塗着して構成される。この負極板3を図2(c)に
示すように、2つ折りにしてセパレータ4に挿入された
正極板2を挟み込み、図2(d)に示すように、正極板
2を負極板3で挟み込んだ状態のものを両端側にして、
その間にセパレータ4に挿入された正極板2を配するこ
とにより、正極板2と負極板3とがセパレータ4を挟ん
で交互に配置された極板群8に形成される。この極板群
8は、正極板2の正極芯材12の端部が負極板3の端部
より突出した状態に整列配置された状態にして電池ケー
ス5内に挿入される。
【0017】電池ケース5内に挿入された極板群8は、
電池ケース5の内面に各負極板3が接触して集電接続さ
れるので、電池ケース5は電池1の負極端子となる。一
方、各正極板2は集電板6により集電接続され、この集
電板6は電池ケース5の開口部を封口する封口板9に設
けられた正極端子10にリード接続される。この正極板
2の正極端子10への接続構造及び接続方法について以
下に説明する。
【0018】前記集電板6は、図3に示すように、断面
形状がVの字状もしくはUの字状の溝により突起11が
複数列に形成されている。この突起11の形成方向は正
極板2の板面方向と交差する方向に形成される。この集
電板6を図4に示すように、極板群8上に前記突起11
の底面が各正極板2に当接するように配置する。次に、
集電板6の上面にレーザーヘッド13からレーザービー
ムを照射して集電板6を溶融開口させると共に、正極板
2の突起11に当接した正極芯材12を同時に溶融させ
る。レーザービームは所定速度で移動させるので、レー
ザービームが移動した跡の溶融部分は開口した穴を塞い
で凝固する。実施例においては、正極芯材12の厚さ:
0.025mm、集電板6の厚さ:0.2mm、突起1
1の高さ:0.4mm、レーザー出力:50W、レーザ
ーパルス幅:3〜10ms、レーザービームの移動速
度:3mm/secの条件下において、正極芯材12と
集電板6とは確実に溶接され、突起11の溝内が溶融開
口した部分も凝固と共に塞がれた状態となった。
【0019】上記のようにして各正極板2に多点接続さ
れた集電板6には、リード7の一端がレーザー溶接によ
り接合され、リード7の他端は正極端子10に接合され
るので、各正極板2は正極端子10に集電接続された状
態となる。上記接続構造により、各正極板2は集電板6
に複数位置で接続されるので、正極板2からの集電効率
が向上し、電池の内部抵抗を低減させることができる。
また、上記接続構造により、集電接続のために電池ケー
ス5の上部に形成される空間は、従来の集電接続の構造
に比して小さくすることができるので、同一規格サイズ
の電池における正負極板のサイズを大きくすることが可
能となり、同一規格サイズの電池における電池容量の増
大を図ることができる。
【0020】各正極板2と集電板6との集電接続は、図
5に示すように、各正極板2の端部を折り曲げて隣接す
る負極板3の板面位置を越えるようにオーバーラップ状
態に形成することにより、レーザー照射により集電板6
が溶融開口したとき、レーザービームが負極板3や溶接
部位以外の場所に照射されることを折り曲げ部位によっ
て遮蔽することができる。
【0021】また、レーザービームの照射方向として
は、集電板6の上面に直交する方向に対し傾斜させた方
向から照射するようにすると、反射したレーザービーム
がレーザーヘッド13に戻ることがなく、反射ビームに
よって集光レンズが損傷することを防止することができ
る。
【0022】以上説明した極板と集電板との接合方法
は、図6に示すような円筒形電池に適用することもでき
る。この場合には、図7に示すように、円板形の集電板
6aを用いて極板に接合する。
【0023】また、以上説明した実施形態は、比較的小
型の電池に適用した場合であるが、比較的大型のニッケ
ル水素二次電池のように樹脂製の電池ケース内に極板群
を収容して構成した場合には、負極板についても上記の
集電接続構造を採用することができる。この場合には、
正極板、負極板がそれぞれ異方向に他極より突出するよ
うに整列配置して、正極板及び負極板それぞれについて
集電板にレーザー溶接するように構成する。
【0024】
【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば、正極
板及び/又は負極板は集電板にレーザー溶接により複数
位置で接合されるので、集電効率を向上させて電池の内
部抵抗の低減を図ることができる。また、集電接続のた
めに電池ケース内に形成される空間を縮小することがで
きるので、同一規格サイズの電池における極板の面積を
増加させることができ、より高容量の電池を構成するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態に係る電池の構成を示す斜視図。
【図2】同電池の極板群の構成を(a)正極板、(b)
セパレータへの挿入、(c)負極板との組み合わせ、
(d)極板群としての整列配置として示す模式図。
【図3】集電板の構成を示す斜視図。
【図4】正極板と集電板との集電接続構造を示す(a)
は側面図、(b)は正面図。
【図5】正極板と集電板との接続構造の変化態様を示す
模式図。
【図6】円筒形電池に適用した構成を示す斜視図。
【図7】円筒形電池の場合の集電板の構成例を示す斜視
図。
【図8】従来構成に係る電池の構成を示す斜視図。
【図9】従来構成電池の極板群の構成を示す(a)は側
面図、(b)は正面図。
【符号の説明】
1 電池 2 正極板 3 負極板 4 セパレータ 5 電池ケース 6 集電板 8 極板群 9 封口板 10 正極端子 11 突起 12 正極芯材 13 レーザーヘッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 一巳 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5H022 AA04 BB02 BB17 CC08 CC12 CC13 CC16

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電池ケース内に、正極板と負極板とをセ
    パレータを介して配置し、正極板を電池の正極端子に、
    負極板を電池の負極端子にそれぞれ集電接続してなる電
    池において、 前記正極板及び/又は負極板が、その端部が他方の極板
    より所定方向に突出するように整列配置され、突出した
    極板の端面に当接するように配設された集電板と極板の
    端部との間がレーザービームの走査による溶融、再凝固
    によって複数位置で接合され、この集電板を正極端子及
    び/又は負極端子に接続して構成されてなることを特徴
    とする電池。
  2. 【請求項2】 電池ケース内に、正極板と負極板とをセ
    パレータを介して配置し、正極板を電池の正極端子に、
    負極板を電池の負極端子にそれぞれ集電接続してなる電
    池の製造方法において、 前記正極板及び/又は負極板をその端部が他方の極板よ
    り所定方向に突出するように配置し、突出した極板の端
    面に当接するように集電板を配設し、この集電板の極板
    との当接位置をレーザービームで走査することにより集
    電板及び極板の端面を溶融させ、溶融部位が再凝固する
    ことにより集電板と各極板の端部との間を複数位置で接
    合することを特徴とする電池の製造方法。
  3. 【請求項3】 突出させた極板の端部を極板の配列方向
    に折り曲げ、折り曲げ端面に集電板が圧接されるように
    した請求項2記載の電池の製造方法。
  4. 【請求項4】 折り曲げ端面の位置が、折り曲げ方向に
    ある同極極板の板面位置にオーバーラップするようにし
    た請求項2又は3記載の電池の製造方法。
  5. 【請求項5】 レーザービームが、極板の板面方向に直
    交する方向から所定角度に傾けた角度方向から照射され
    るようにした請求項2〜4いずれか一項に記載の電池の
    製造方法。
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