JP2897104B2 - 密閉型アルカリ蓄電池の製造方法 - Google Patents

密閉型アルカリ蓄電池の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、密閉型アルカリ蓄電
池、特に安全弁を兼ねる正極端子を備えた封口体に特徴
がある密閉型アルカリ蓄電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ニッカド蓄電池（ニッケルカドミウム二
次電池）やニッケル水素蓄電池等の密閉型アルカリ蓄電
池、特にこれらの小型角形密閉電池において、安全弁を
兼ねる正極端子を絶縁ガスケットを介して蓋板に取り付
けた封口体を電池容器の開口部にレーザ溶接により取り
付けるものが知られている。
【０００３】より具体的には図１に示すように、角形密
閉型アルカリ蓄電池は、偏平な直方体状をなし、外装缶
（電池容器）１内に発電要素が嵌挿され、電解液が注入
された後、外装缶１の上部開口端に封口体Ｃが嵌合装着
され、全周をレーザ溶接されて密閉構造とされている。
封口体Ｃは、図２に示すように、蓋板２と、頭部３ａの
中央に中空軸３ｂが一体に形成された中空リベット３
と、内部に弁体５を収容した正極端子４と、負極側の蓋
板２と正極側の中空リベット３とを電気的に絶縁するガ
スケット６と、正極集電体が接続されるリード片（ワッ
シャを兼ねる）７等により構成されている。
【０００４】蓋板２の中央には凹部が形成され、その凹
部中央に設けられた孔２ａにガスケット６を介して中空
リベット３が嵌合装着され、リベット下端３ｃがリード
片７と共に蓋板２にかしめ固定される。中空リベット３
の頭部３ａは、その上面が蓋板２の上面と略面一をなし
て上述した凹部に嵌合されることになる。
【０００５】正極端子４は、中空リベット３の頭部３ａ
に載置される。また、正極端子の側面４ａの各下端には
ガスの逃げ路となる切欠４ｂが設けられている。弁体５
は、正極端子４に内蔵され中空リベット３の中空軸３ｂ
に形成された孔３ｄを閉塞している。この弁体５は、何
らかの原因により蓄電池の内圧が異常上昇して所定圧力
を超えると中空リベット３の孔３ｄを通して加わるガス
圧により開弁し、外装缶１内のガスを正極端子４の切欠
４ｂから外部に排出させ、蓄電池の内圧を低下させる。
【０００６】ガスケット６は、負極側の蓋板２と正極側
の中空リベット３との間に介在して電気絶縁性を確保す
ると共に、外装缶１に充填された電解液の耐漏液性や気
密性を確保する。密閉型アルカリ蓄電池の耐漏液性や気
密性を確保するために、中空リベットのかしめ方法が実
用新案出願公告公報平３−１１８０３号に提案されてい
る。
【０００７】図３は、この従来のかしめ方法が適用され
て製造された蓄電池の封口体部分の断面構造を示したも
のである。従来の中空リベットのかしめ方法では、中空
リベット３の中空軸３ｂの先端部３ｃをかしめると同時
に、中空軸３を径方向外側へ膨出させてガスケット６に
押しつけるようにしている。これにより、中空リベット
３の中空軸３ｂ、ガスケット６、蓋板２の孔２ａの内壁
の接面での気密性を高め、先端部３ｃのかしめによる上
下方向からの加圧で耐漏液性を得るようにしている。
【０００８】上述の中空リベット３の中空軸３ｂを径方
向外側へ膨出させることは、中空軸３ｂを座屈させるこ
とを意味する。このため、従来の中空リベットのかしめ
作業には、図３中の二点鎖線で示すようなポンチ８が使
用される。このポンチ８は、先端かしめ面８ａと、この
先端かしめ面８ａと同心に軸方向に突出して一体に形成
されたセンター軸８ｂを中空軸の孔３ｄに嵌挿させ、中
空リベット３の先端部を先端かしめ面８ａに当接させ
て、中空軸３ｂを座屈させるに充分な力を上下方向から
加えて、先端部３ｃをかしめると同時に中空軸３ｂを径
方向外側へ膨出させている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この従来の
中空リベットのかしめ加工において、座屈現象を利用し
て中空軸３ｂを所望の位置で精度良く径方向外側へ膨出
させることは極めて困難である。中空リベット３の孔３
ｄにポンチのセンター軸８ｂを嵌挿させてリベットの上
下位置を正しく割り出して固定しても、中空軸３ｂの材
料的な僅かなばらつきによって座屈位置（膨出位置）が
変化しやすく、従って、中空軸３ｂによるガスケット６
の横方向の加圧位置が変化することになり、気密性、耐
漏液性において高い信頼性を得ることができないという
問題がある。
【００１０】また、中空リベット３を、その中空軸３ｂ
が座屈する程に上下方向に加圧すると、図３に示すよう
にリード片（ワッシャ）７や蓋板２が変形してしまうと
いう問題も生じる。リード片７が変形すると、後工程の
リード片と極板群リードとの溶接不良が生じたり、図３
の円Ａ部分に示すように、リード片７の孔の周縁がガス
ケット６に食い込み、蓋板２の孔２ａの周縁とで短絡が
生じる可能性がある。
【００１１】一方、かしめ加工により蓋板２が変形する
と、後工程での蓋板２と外装缶１の封口溶接部に、変形
部（図３に円Ｂで示す）に溶接不良が発生し、漏液の原
因となる。本発明は、従来の密閉型アルカリ蓄電池にお
ける上記した問題を解決し、気密性および耐漏液性に優
れ、信頼性の高い密閉型アルカリ蓄電池の製造方法を提
供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、頭部とこれに一体に形成された中空軸
とを備える中空リベットの前記頭部に正極端子が溶着さ
れ、該正極端子内に収容された弁体によって中空軸に形
成された連通孔を塞ぐことで安全弁を構成し、中空リベ
ットを、その中空軸の先端部をかしめて、正極集電体に
接続されるリード片およびガスケットを介して蓋板に取
り付けた封口体を備える密閉型アルカリ蓄電池の製造方
法において、中空リベットの中空軸にガスケットを介し
た蓋板およびリード片を外嵌させた状態で、前記中空リ
ベットの先端部を、頂角が３０°〜５０゜である円錐面
が先端に形成されたポンチにより、その先端内周面を前
記円錐面に沿って摺接させながら拡径してかしめること
を特徴とする、密閉型アルカリ蓄電池の製造方法が提供
される。
【００１３】本発明の製造方法による密閉型アルカリ蓄
電池（以下、アルカリ蓄電池Ａという）は、図４に示す
ように、中空リベット３が、その中空軸３ｂを挫屈させ
ることなく先端部３ｃを拡径することによってかしめら
れた構造の封口体Ｃを有する電池である。アルカリ蓄電
池Ａの封口体Ｃにおいて蓋板２は金属製の蓋で、その上
面中央に長円形状の凹部が形成されており、その凹部と
同心にガスケット６及び中空リベット３を取り付けるた
めの孔が設けられている。
【００１４】中空リベット３は、後述するガスケット
６、リード片７を介して先端部３ｃをかしめることで蓋
板２に固定され、アルカリ電池Ａの気密性を保持する働
きをする。この中空リベット３は、かしめることにより
各部材を固定できるものであれば格別限定されるもので
はなく、例えば、ニッケルメッキを施した鉄等が挙げら
れ、より好ましくは軟鉄が挙げられる。
【００１５】また、中空リベット３は、かしめ加工によ
り拡径される先端部３ｃの拡径高さｈ1 等を考慮して適
宜な形状のものを使用する。正極端子４は中空リベット
３の頭部３ａと同形状のフランジを有しており、スポッ
ト溶接によって中空リベット３の頭部３ａに固定されて
いる。正極端子４の側面にはアルカリ電池Ａの内部で発
生し、弁体５から排出されたガスの逃げ路となる切欠４
ｂが設けられている。
【００１６】弁体５は、アルカリ電池Ａの内部で発生し
たガスが所定圧力を超えた場合に開弁してガスを排出
し、アルカリ電池Ａの内圧を低下させる働きをする。こ
の弁体５は、中空リベット３の孔３ｄを通して加わるガ
ス圧により開弁し、ガスを排出することができるもので
あれば格別限定されるものではなく、例えば、ゴム製の
弁体を用いることが好ましい。
【００１７】ガスケット６および絶縁スペーサ９は、負
極側の蓋板２と正極側の中空リベット３およびリード片
７の間の電気絶縁性を確保すると共に、外装缶１に充填
された電解液の漏液を防ぐ働きをする。特に、絶縁スペ
ーサ９においては、その周縁部に、組立状態で蓋板２と
は逆の方向に形成させた堤状部９ａを備えている。この
堤状部９ａは、封口体Ｃを外装缶１の開口部に嵌挿した
際に、外装缶１の内周壁に弾発的に係止して封口体Ｃを
嵌挿位置に保持する働きをする。
【００１８】このガスケット６および絶縁スペーサ９
は、電気を絶縁し、電解液により変質することがなく、
気密性を保てるものであれば格別限定されるものではな
く、例えば、表面にシール材を塗布したプラスチックあ
るいはゴム等が挙げられる。より好ましくはナイロン樹
脂が挙げられる。ここで、ガスケット６と絶縁スペーサ
９は独立した部材としているが、これらは上記した機能
を発揮できれば一体化されていても構わない。
【００１９】リード片７は、発電要素の正極集電体が接
続され、正極端子と発電要素とを電気的につなぐと共に
中空リベット３のかしめ時にワッシャとしての働きをす
る。このリード片７には、導電性の薄板が用いられ、ニ
ッケル箔あるいはニッケルメッキ鋼板を用いることが好
適である。
【００２０】次に、本発明によるアルカリ電池Ａの封口
体を組み立てる様子を説明すると、まず、蓋板２にガス
ケット６が装着される。この蓋板２の上面中央に長円形
状の凹部２ｂが形成されており、その凹部２ｂと同心に
孔２ａが空けられている。ガスケット６は、外径が蓋板
の孔２ａより僅かに小さく、内径が中空リベットの中空
軸３ｂの外径より僅かに大きい円筒部６ａと、その円筒
部６ａの上端周縁に一体に形成され、外径が蓋板凹部２
ｂとほぼ同じの長円形状をした鍔部６ｂとを有してい
る。
【００２１】ガスケット６の円筒部６ａを蓋板２の孔２
ａに挿入した後、中空リベット３の中空軸３ｂをガスケ
ット６の円筒部６ａに装着する。これにより、中空リベ
ット３を蓋板２の孔２ｂに、ガスケット６を介して挿入
したことになるが、手順としては、中空リベット３の中
空軸３ｂをガスケット６の円筒部６ａに挿入した後、こ
れらを蓋板２の孔２ａに挿入するようにしてもよいこと
は勿論である。
【００２２】次に、図５に示すように、これらを逆さま
にして中空リベット３の頭部３ａが当金１０に当接する
ようにしてこれに載置し、次いで、中空軸３ｂにナイロ
ン製の絶縁スペーサ９およびリード片７をこの順に外嵌
させる。絶縁スペーサ９は、蓋板２とリード片７或いは
中空リベット３との間に介在してこれらの絶縁性を確保
するためのもので、平面視で蓋板２とほぼ同じ矩形状を
なし、その周縁に、組立状態で蓋板２とは逆の方向に形
成させた堤状部９ａを備えている。絶縁スペーサ９の中
心位置には、ガスケット６の円筒部６ａの外径より僅か
に大径の孔９ｂが空けられており、この孔９ｂに中空軸
３ｂが挿通される。
【００２３】リード片７は、導電性薄板で、中空軸３ｂ
の外径より僅かに大径の孔７ａが空けられている。次い
で、上記各部材を外嵌した中空リベットをポンチ１１を
使用してかしめ加工する。ポンチ１１は、先端に円錐面
が形成されており、この円錐面により中空リベットの先
端部３ｃを拡径する。
【００２４】また、ポンチ１１は図５に示すように、円
錐面１１ａの頂点付近に、センター軸１１ｂがポンチ中
心軸に同心に形成されていることが好ましい。このセン
ター軸１１ｂは、中空リベット３の中空軸内径より僅か
に小径に成形され、センター軸１１ｂが中空軸３ｂに嵌
挿されてポンチ１１とワークとを正確に位置出しする働
きをする。
【００２５】ポンチ１１の外径ｄ１は、かしめ加工時に
中空リベットの先端部３ｃを円錐面１１ａに沿って摺接
させ、所要の大きさに拡径させるのに十分な大きさのも
のであればよい。
【００２６】より好ましいポンチの円錐面頂角αの範囲
は３５°〜４５°である。かしめ加工は、まず、前記ポ
ンチ１１のセンター軸１１ｂが中空リベット３の中空軸
孔３ｄに嵌挿され、ポンチ１１とワーク間の位置出しを
行った後、リベット３の中空軸先端部３ｃをポンチの円
錐面１１ａに当接させた状態でポンチ１１に加圧力Ｐを
加える。
【００２７】このとき、中空軸先端部３ｃは、ポンチ１
１の円錐面１１ａを摺接しながら円錐面１１ａに沿って
所望の形状に拡径されることになる。前記加圧力Ｐは、
前記中空リベット３の材質、寸法等により異なるので、
中空リベット３を拡径し、前記中空リベット３が座屈す
ることなく、ガスケット６を中空軸３ｂの外周面全体の
面圧で加圧できる所望の形状になる最適値に設定するこ
とが好ましい。
【００２８】次いで、かしめ加工が終了した中空リベッ
ト３の頭部３ａに、内部にゴム製の弁体を収容し、安全
弁を兼ねる正極端子４が溶着され、封口体Ｃが形成され
る。前記封口体Ｃは、発電要素が嵌挿され、電解液が注
入された電池容器１の開口部に嵌挿され、封口溶接が行
われてアルカリ電池Ａが形成される。
【００２９】
【作用】円錐面頂角が３０°〜５０°であるポンチを使
用し、中空リベットの先端部をかしめると、中空リベッ
トの上下方向の加圧分力が小となり、中空軸が座屈する
ことなく先端に向かって徐々に拡径することができる。
このように、中空リベットを拡径した形状にかしめ加工
すると、ガスケットを中空リベットの中空軸の外周面全
体で加圧することになり、所要の耐漏液性が確保される
と共に、リード片や蓋板の変形が防止される。
【００３０】
【実施例】
実施例１〜３、比較例１〜３ 表１に示した条件のポンチを使い密閉型アルカリ蓄電池
を複数個製作した。尚、中空リベットを拡径するポンチ
は、図５に示すような形状で、外径4.０ｍｍ、センター
軸の外径0.８ｍｍ、センター軸長さ1.０ｍｍで、円錐面
頂角は表１に示す如く変化させた。
【００３１】従来ポンチは、外径4.０ｍｍ、センター軸
の外径1.０ｍｍ、センター軸長さ2.０ｍｍである図３の
２点鎖線で示した形状のものを用いた。中空リベット３
の材質は、軟鉄であり、その寸法は、頭部の長軸が6.０
ｍｍ，短軸が4.０ｍｍ、孔径1.５ｍｍ、中空軸外径2.０
ｍｍ、高さ3.０ｍｍ、肉厚0.４ｍｍである。
【００３２】ガスケット６および絶縁スペーサ９の材質
はナイロンであり、ガスケット６の円筒部６ａおよび鍔
部６ｂの肉厚はそれぞれ0.４ｍｍ、0.３ｍｍ、絶縁スペ
ーサ９の肉厚は0.３ｍｍである。リード片７の材質は軟
鉄で、その寸法は、縦が８ｍｍ，横が４ｍｍ，厚さが0.
３ｍｍである。
【００３３】蓋板２の材質は軟鉄で、その寸法は、縦が
１６ｍｍ，横が５ｍｍ，厚さが0.４ｍｍである。このよ
うにして製造した電池１０００個につき、下記の仕様
で、かしめ加工後の封口体形状の不良や中空リベットの
座屈、および耐漏液性を調べた。形状不良の個数、漏液
した個数を数え、それぞれ形状不良発生率（％）、漏液
発生率（％）を算出した。その結果を表１に示す。 耐漏液性試験：充電工程を終了した電池を温度４５℃、
湿度９０〜９５％の恒温、恒湿下で放置し、１５日毎に
赤色リトマス試験紙を蓋板２上の中空リベット嵌合部お
よびその周辺に当て、漏液の有無を確認する。
【００３４】封口体形状の不良はポンチによるかしめ加
工後に、封口溶接の不良や蓋板と中空リベットが短絡す
る原因になるような蓋板およびリード片の変形、中空リ
ベットの座屈を目視検査により確認した。
【００３５】
【表１】
【００３６】表１の結果から明らかなように、本発明方
法で製造した密閉型アルカリ蓄電池は、比較例方法で製
造した密閉型アルカリ蓄電池に比べ、漏液発生率および
封口体の形状不良の発生率が著しく低いことが確認でき
る。また、ポンチの円錐面頂角が本発明方法において規
定した範囲より小さい場合（比較例１）、中空リベット
の挫屈はなく蓋板およびリード片はあまり変形していな
いが、漏液発生率が高く、中空リベットのかしめによる
加圧が十分になされていないことが分かる。
【００３７】逆に、ポンチの円錐面頂角が本発明方法に
おいて指定した範囲より大きい場合（比較例２）、中空
リベットのかしめによる加圧が充分になされているため
漏液発生率は低いが、蓋板およびリード片が変形してお
り、封口溶接不良や短絡が発生している。一方、従来ポ
ンチを使用した場合（比較例３）、比較例２と同様に、
中空リベットのかしめによる加圧が充分になされている
ため漏液発生率は低いが、蓋板およびリード片が変形し
ており、封口溶接不良や短絡が発生している。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、中
空リベットのかしめ加工時に、中空軸を座屈させること
なく中空軸の先端部を拡径することによってかしめられ
ているので、中空リベットとガスケットとの密着性が著
しく向上すると共に、座屈を利用した従来の方法と比較
して再現性のよいかしめ加工をすることができるので、
気密性や耐漏液性の点で信頼性の高い密閉型アルカリ蓄
電池を得ることができる。また、リード片や蓋板を変形
させることなくかしめ加工を行なえるので、リード片と
蓋板との短絡が防止できている。更に、封口体を外装缶
に確実に封口溶接させることができ、封口溶接部におけ
る気密性や耐漏液性にも優れるという種々の効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】角形密閉型アルカリ蓄電池の概観図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う密閉型アルカリ蓄電
池の封口体部分の断面図である。
【図３】従来のかしめ加工による密閉型アルカリ蓄電池
の封口体部分の断面図である。
【図４】本発明のかしめ加工による密閉型アルカリ蓄電
池の封口体部分の断面図である。
【図５】本発明による密閉型アルカリ蓄電池のかしめ加
工前の封口体部分の断面図である。
【符号の説明】
１ 外装缶（電池容器） ２ 蓋板 ２ａ 蓋板中央部の孔 ２ｂ 蓋板の凹部 ３ 中空リベット ３ａ 中空リベットの頭部 ３ｂ 中空リベットの中空軸 ３ｃ 中空リベットの先端部 ３ｄ 中空リベットの孔 ４ 正極端子 ４ａ 正極端子側面 ４ｂ 切欠 ５ 弁体 ６ ガスケット ６ａ ガスケットの円筒部 ６ｂ ガスケットの鍔部 ７ リード片 ７ａ リード片の孔 ８ 従来のポンチ ８ａ 先端かしめ面 ８ｂ センター軸 ９ 絶縁スペーサ ９ａ 絶縁スペーサの堤状部 ９ｂ 絶縁スペーサの孔 １０ 当金 １１ 本発明のポンチ １１ａ 円錐面 １１ｂ センター軸 Ｃ 封口体 ｄ1 ポンチの外径 ｈ1 中空リベットの拡径高さ α ポンチの円錐面頂角
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 酒井 美知子 (56)参考文献 特開 平３−203157（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 2/02,2/12

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 頭部とこれに一体に形成された中空軸と
    を備える中空リベットの前記頭部に正極端子が溶着さ
    れ、該正極端子内に収容された弁体によって中空軸に形
    成された連通孔を塞ぐことで安全弁を構成し、中空リベ
    ットを、その中空軸の先端部をかしめて、正極集電体に
    接続されるリード片およびガスケットを介して蓋板に取
    り付けた封口体を備える密閉型アルカリ蓄電池の製造方
    法において、中空リベットの中空軸にガスケットを介し
    た蓋板およびリード片を外嵌させた状態で、前記中空リ
    ベットの先端部を、頂角が３０゜〜５０゜である円錐面
    が先端に形成されたポンチにより、その先端内周面を前
    記円錐面に沿って摺接させながら拡径してかしめること
    を特徴とする、密閉型アルカリ蓄電池の製造方法。
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