JP3923259B2 - 電池の製造方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ポータブル機器の発達に伴い、重要なキーデバイスの一つとして電池の開発についても重要視されている。中でも充電が可能なニッケル水素蓄電池やリチウム二次電池といった小型二次電池は、携帯電話・ノートパソコン・ビデオカメラなどを始めとして、近年ではハイブリッド電気自動車などにも展開し、ますますその市場を広げつつある。
【０００３】
このような電池の形状としては円筒型と角型に大別されるが、近年、携帯電話などの電子機器においては、小型化・薄型化の要望が目覚しく、それらの駆動用電源である電池に対しても小型化・薄型化が要望されているため、スペースの有効活用の観点から角型形状を有する電池に要望が集まりつつある。
【０００４】
角型電池は円筒型電池と比較して機器収納時のスペース効率が優れるという長所を有する。しかしながら、一般的に角型電池は円筒型電池と比較して以下に示すような課題がある。
【０００５】
図５に一般的な角型アルカリ蓄電池の一部断面斜視図を、図６に一般的な円筒型のアルカリ蓄電池の一部断面斜視図を示す。
【０００６】
図５に示すように、短冊状に切断した複数枚の正極板７、セパレータ８、負極板９を積層して電気素子が構成されている角型電池は、図６に示す一枚の正極板７、負極板９をセパレータ８を介して捲回して電気素子が構成されている円筒型電池と比較して、製造工程が煩雑であり、生産性が劣る。
【０００７】
また、このような積層構造の電気素子においては、極板の位置ずれによる短絡不良を防止するためにセパレータを袋状に溶着して正極板または負極板の少なくとも一方を挿入する、いわゆるセパシール工程が不可欠であり、角型電池の構成をさらに煩雑なものとしている。
【０００８】
さらに、角型電池は、封口板３とケース１の開口端縁の密閉化が円筒型電池と比較して困難であり、電解液の耐漏液性という点で円筒型電池に劣るという課題がある。
【０００９】
例えば、角型アルカリ蓄電池では、封口板３とケース１の開口端縁の接合部をレーザー溶接して電池を密閉化する方法が一般的であるが、この方法は製造コストが高くなる上に、溶接状態を安定化させるためのレーザーの条件管理が難しく、信頼性が高い方法であるとはいえない。
【００１０】
さらに、封口板３と角型電池の開口端縁をかしめて密閉する方法が特開昭６３−２２１５５１号公報に開示されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の方法では、角型状のケース開口部をかしめる際にケースのコーナー部分に歪が生じやすいため、円筒型のケースをかしめて封口する場合よりも密閉性が低下するという課題がある。
【００１２】
以上に述べたとおり、角型電池は機器収納時のスペース効率が優れるが、電池の生産性、信頼性の点においては円筒型電池に及ばず、円筒型電池と角型電池はそれぞれ一長一短であるといえる。
【００１３】
本発明は、このような課題を解決するものであり、携帯電話などの小型携帯機器に好適な、生産性、信頼性が高く、さらにスペース効率の優れた電池を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の電池の製造方法は、電気素子を金属製ケースに収納し、前記ケースの開口部を封口板により密閉した電池の製造方法であって、電気素子を封口板の直径よりも径の大きい円筒型ケースの内部に収納する工程と、ケースの上部開口部を含む頭部を封口板の径に合致するように縮径する工程と、封口板を挿入後、上部開口部をかしめて電池を密閉する工程と、ケースの胴部を横断面がほぼ正方形状になるように加工する工程とを順次有することを特徴とするものである。
【００１６】
これにより、生産性、信頼性が高く、さらに機器収納時のスペース効率に優れた電池が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る電池の斜視図を図１に示す。また、正面図及び断面図を図２に示す。なお、図２において、電池内部に収納されている電気素子や絶縁リングは省略して記してある。
【００１８】
本発明の実施形態に係る電池の製造方法の模式図を図３に示す。
【００１９】
図３に示されるように、本発明電池は円筒型の金属製ケース１を材料として使用し、その組み立て工程は生産性に優れた円筒型電池をベースとしているため、電気素子２及び電池の組立が簡単であり、生産性に優れている。
【００２０】
また、封口部分は従来の円筒型電池と同様に、円盤状の封口板３をケース１の上部開口部でかしめているので、封口が簡易であり、密閉性が優れ、漏液に対する信頼性も高い。
【００２１】
さらに、電池組立後に、電池の胴部１ｂを横断面が正方形状になるように加工し、その胴部の正方形の一辺の長さは頭部１ａの円の直径と等しいか、あるいは大きくなるようにしているため、機器収納時のパック形状を規制する部分は角型である胴部であり、従来の円筒型電池と比較してスペース効率が優れている。
【００２２】
正方形状である胴部１ｂの横断面は、コーナー部分に丸みを帯びた正方形状とすると、円筒型ケースからの加工が容易であり、ケースの耐圧性にも優れているために好ましい。
【００２３】
ケースの封口方法としては、円盤状の封口板を使用し、ケースの開口部をかしめて封口する方法を用いると、封口が容易であり、密閉性も高く、信頼性に優れているために好ましい。
【００２４】
また、ケースに収納される電気素子２としては帯状の正極板と負極板とセパレータを捲回して構成したものを用いると、電気素子の構成が簡易であり、生産性に優れているために好ましい。
【００２５】
【実施例】
以下に本発明の実施例について詳細な説明を行う。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能なものである。
【００２６】
本発明による電池の製造方法の一例を図３に示す模式図に従い、説明する。
【００２７】
上部に集電用のニッケルリード線４を溶接した、水酸化ニッケルを活物質として含む帯状の正極板と、水素吸蔵合金粉末を含む負極板とを、親水化処理を施したポリプロピレン製のセパレータを介在させて捲回し、電気素子２を構成した。
【００２８】
ケースとしては高さ５２ｍｍ、直径１１ｍｍである金属製円筒型ケース１を用いた。
【００２９】
前記電気素子２と、短絡防止のための絶縁板５をケース内部に収納した後、ケースに対して金型による圧縮成形を行い、ケース開口部から上部８ｍｍにあたる部分（頭部）１ａまでを直径９．８ｍｍまで縮径化した。
【００３０】
次いで、円筒状の内型をケース開口部に被せ、ケースを下から押し上げながら回転させ、同時に反対方向に回転するロール型により押さえつけることにより、ケースの側部に溝６を設け、電気素子２をケース内部に固定した。
【００３１】
次いで、ケース内部にアルカリ電解液を注液後、封口板３とリード線４を抵抗溶接し、封口板３をケース内の溝部上部に配置した後、金属ケースの上部を内側にかしめることにより電池の密閉化を行った。
【００３２】
上記で得られた電池に対して、初充放電を行った後、電池の胴部１ｂに対して金型による圧縮成形を行い、横断面正方形に加工した。胴部の断面は、コーナー部分を曲率半径３ｍｍのアールで丸めた一辺が１０ｍｍの正方形状とし、本発明の実施例における電池Ａを作製した。
【００３３】
上記で作製した実施例電池Ａと、比較例として作製した直径１０ｍｍの円筒型電池Ｂとを、それぞれ組電池とした際の電池パック内でのスペース効率の違いを図４に基づいて比較する。
【００３４】
例として、図４に示すように、実施例の電池Ａと比較例の電池Ｂを３本ずつそれぞれ電池パックケース１０に収納する。このように、電池Ａ内の空間が増すことにより、より多くの電解液を注入することができたり、内圧の上昇を緩和させることができるため、電池の寿命特性を向上させることができる結果、比較例電池Ｂの場合と比べて、本発明の実施例電池Ａを収納した電池パックケース１０は電池パック内の残空間が少なく、スペース効率が優れていること（約１０％のスペース効率の向上が見られた。）が明らかである。
【００３５】
以上に示されたように、本発明の製造方法に基づき製造される電池は、電池の容量及びパック形状に影響を及ぼす電池の胴部分が角型形状であるためにスペース効率が優れている上、円筒型電池をベースとして組み立てられているために生産性が良く、封口部分の信頼性も高い。
【００３６】
なお、上記実施例では正極板にニッケル極を用い、負極板に水素吸蔵合金極を用いたニッケル水素蓄電池の場合について説明を行ったが、他の電池、例えばニッケルカドミウム蓄電池やリチウム二次電池などについても同様の効果が得られる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、生産性、信頼性が高く、さらにパックあるいは機器に実装上、スペース効率の優れた高容量な電池の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における電池の斜視図。
【図２】同電池の正面図並びに断面図。
【図３】同電池の製造方法の概略を示す模式図。
【図４】実施例の電池と比較例の円筒型電池のそれぞれを電池パックケースに収容したときの電池パック内での空間効率を比較するための模式図。
【図５】一般的な角型アルカリ蓄電池の一部断面斜視図。
【図６】一般的な円筒型アルカリ蓄電池の一部断面斜視図。
【符号の説明】
１ 金属製ケース
１ａ 電池の頭部
１ｂ 電池の胴部
２ 電気素子
３ 封口板
４ リード線
５ 絶縁板
６ 溝
７ 正極板
８ セパレータ
９ 負極板
１０ 電池パックケース

Claims (6)

  1. 電気素子を金属製ケースに収納し、前記ケースの開口部を封口板により密閉した電池の製造方法であって、電気素子を封口板の直径よりも径の大きい円筒型ケースの内部に収納する工程と、ケースの上部開口部を含む頭部を封口板の径に合致するように縮径する工程と、封口板を挿入後、上部開口部をかしめて電池を密閉する工程と、ケースの胴部を横断面がほぼ正方形状になるように加工する工程と、を順次有することを特徴とする電池の製造方法。
  2. 横断面がほぼ正方形状である胴部の一辺の長さｔ１と、横断面が円状である頭部の直径ｔ２が、ｔ１≧ｔ２の関係を満たす請求項１記載の電池の製造方法。
  3. ほぼ正方形状である胴部の横断面は、コーナー部分に丸みを帯びた正方形である請求項１又は２記載の電池の製造方法。
  4. 前記封口板は円盤状であり、前記ケースの開口部と前記封口板をかしめて封口する請求項１〜３のいずれかに記載の電池の製造方法。
  5. 金属製ケースに収納される電気素子は、帯状の正極板と負極板とセパレータとからなり、捲回して構成する請求項１〜４のいずれかに記載の電池の製造方法。
  6. 電池は、アルカリ蓄電池またはリチウム二次電池である請求項１〜５のいずれかに記載の電池の製造方法。
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