JP4712152B2 - 角形電池及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、角形電池及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
最近、図9に示すように、正極板2と負極板2をセパレータ4を介して積層して極板群1を形成するとともにその両側に互いに逆極性の極板の端部をそれぞれ突出させてリード部2a、3aとし、極板群1の両側において各極板2、3のリード部2a、3aに対して垂直に集電体としての集電板5、6を接合し、この極板群1を電槽内に挿入配置した角形電池が提案されている。
【0003】
このような角形電池の製造に際しては、図10に示すように、最外側がともに負極板となるように正極板と負極板を交互に所定枚数積層し、それを治具に装着し、その一側毎又は両側に集電板を組合せ、電子ビーム溶接等にて集電板を極板の側縁に溶接接合し、その後治具を取外した後、両集電板間の抵抗値を計測してショート検査を行い、その後この極板群を電槽に挿入するという工程を経て製造されている。
【0004】
なお、実公平5−39585号公報には、正極板と負極板をセパレータを介して対向させて渦巻き状に巻回して構成した極板群を電池ケース内に挿入して成る電池において、極板群の外周にテープを巻き付けて固定した状態で電池ケースに挿入することにより、極板群の巻きずれや最外周の極板の損傷を防止したものが開示されている。
【0005】
また、実開平6−54208号公報には、複数の正極板と負極板をセパレータを介して積層して極板群を構成し、正極及び負極の各極板の上端からリードを引き出してそれぞれ相互に接合し、この極板群を電池ケースに挿入し、接合したリードを正極端子としての端子ピンと負極端子としての電池ケースにそれぞれ接続して構成した角形電池において、一方の最外側の極板の下部から極板群の底部を通って他方の最外側の極板の下部までU字形に粘着テープで被覆し、電池ケース内に極板群を挿入する際に、電池ケースの開口部で極板が削られてその活物質が付着したり、極板がずれたり、セパレータが破れるのを防止するようにしたものが開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図9に示すような極板群を用いた角形電池では、極板群を電槽に挿入するまでの間に最外側の負極板が外側に開き易いために、その内側に導電性の異物、例えば上記のように集電板を溶接したときに飛散して周辺部に付着していたスパッタ等の異物が入り込み、ショート検査を行った後、電槽に挿入したときに、この異物が負極板とその内側の正極板との間をショートさせ、内部短絡を発生させる恐れがあるという問題があった。
【0007】
なお、上記実公平5−39585号公報や実開平6−54208号公報に開示された技術手段では、電槽への挿入時の活物質の脱落等の問題は解消されるが、極板群の基本構成が異なるとともに上記問題を解消するものではない。
【0008】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、極板間に導電性の異物が入り込まず、内部短絡の発生の恐れのない角形電池及びその製造方法を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の角形電池は、正極板と負極板をセパレータを介して積層して極板群を形成するとともにその両側に互いに逆極性の極板の側端部をそれぞれ突出させ、極板群の両側に各極板に対して垂直に集電板を接合し、極板群の最外側の極板の集電板に接合されていない非接合側端部から他方の集電板の外面を通って、他方の最外側の極板の集電板に接合されていない非接合側端部にわたってコ字状に絶縁性のフィルムにより被覆して固定し、または、極板群の最外側の極板の集電板に接合されていない非接合側端部から他方の集電板の外面を通って、他方の最外側の極板の集電板に接合されていない非接合側端部にわたってコ字状にテープを貼り付けて固定し、この極板群を電槽内に挿入配置したものであり、最外側の極板の非接合側端部がフィルムまたはテープにて他方の集電板と結合されているので、極板群を電槽に挿入するまでの間に最外側の非接合側端部が開いて導電性の異物が極板間に侵入することはなく、侵入した異物による内部短絡の発生の恐れを無くすことができる。
【0010】
また、テープを、一方の最外側の極板の非接合側端部から集電体の外面を通って他方の最外側の極板の非接合側端部にわたってコ字状に貼り付けると、両方の最外側の極板が同極性(通常は負極)の場合に、短いテープを一工程で貼り付けるだけで異物の侵入を確実に防止することができる。
【0012】
また、極板群の電槽への挿入側端部の少なくとも最外側の極板の非接合側端部近傍において、一方の最外側の極板から挿入側端面を通って他方の最外側の極板にわたってコ字状にテープを貼り付けると、極板群を電槽に挿入するときの電槽の開口部に最外側の極板の端縁が引っ掛かって活物質が脱落する等の問題をさらに無くすことができる。
【0014】
また、本発明の角形電池の製造方法は、正極板と負極板がセパレータを介して積層されかつ両側に逆極性の極板の側端部それぞれ突出されている極板群を形成し、極板群の両側に各極板に対して垂直に集電体を接合し、極板群の最外側の極板の集電板に接合されていない非接合側端部から他方の集電板の外面を通って、他方の最外側の極板の集電板に接合されていない非接合側端部にわたってコ字状にフィルムで被覆し又はテープを貼り付けて固定し、極板群のショート検査を行った後、極板群を電槽内に挿入するものであり、上記効果を奏して電槽に挿入した後に短絡不良が発生する恐れのない角形電池を製造することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の角形電池の第1の実施形態について、図1を参照して説明する。なお、極板群の基本構成は図9を参照して説明した従来例と同一であり、一部図9を参照して説明する。
【0016】
本実施形態の角形電池は、ニッケル・水素二次電池であり、図1に示すように幅の狭い短側面と幅の広い長側面とを有する上面開口の直方体状の電槽11内に極板群1を電解液とともに収納し、電槽11の上面開口を蓋体(図示せず)にて一体的に閉鎖して構成されている。なお、複数の電槽11をその短側面又は長側面を隔壁として共用して一体化した一体電槽とされることもある。
【0017】
極板群1は、多数枚の正極板2と多数枚の負極板3とを交互に配置するとともに、各正極板2に横方向に開口部を有する袋状のセパレータ4を被せることにより、正極板2と負極板3の間にセパレータ4を介装した状態で積層して構成されている。
【0018】
これら正極板2群と負極板3群は、図9(b)に詳細に示したように、互いに反対側の側縁部が外側に突出され、その突出側縁部にリード部2a、3aが設けられている。正極板2はNiの発泡メタルから成るとともに、そのリード部2aは発泡メタルを加圧して圧縮しかつその一面にリード板を超音波溶接でシーム溶接して構成されている。また、負極板3は、Niのパンチングメタルにリード部3aを除いて活物質を塗着して構成されている。そして、極板群1の両側において、各リード部2a、3aに対して垂直にニッケル板又はニッケルメッキ鋼板製の正極の集電板5と負極の集電板6が溶接して接合されている。
【0019】
このような極板群1において、最外側に位置する負極板3については集電板6と接合されていない側の非接合側端部が拘束されていないため、外側に開き易く、後続する工程を経る間に、上記集電板5、6の溶接時に飛散して周囲に付着していたスパッタなどの導電性の異物がその内側に入り込む恐れがあるため、本実施形態では一方の最外側の負極板3の非接合側端部から正極の集電板5の外面を通って他方の最外側の負極板3の非接合側端部にわたってコ字状に押さえテープ7が貼り付けられている。この押さえテープ7は、厚さ0.10mmのポリプロピレンフィルムから成る基材上にアクリル系粘着剤を塗着した粘着テープが好適に用いられる。また、押さえテープ7の上下方向の幅寸法は、図示例では極板群1の上端部と下端部に適当な非貼り付け部を残すような幅のものが用いられている。しかし、極板群1の上下方向の全幅にわたる幅のものを貼り付けてよく、あるいは幅の狭い複数のテープを適当間隔おきに貼り付けてもよい。
【0020】
また、極板群1の電槽11への挿入側端部においては、一方の最外側の負極板3の非接合側端部から挿入側端面を通って他方の最外側の負極板3の非接合側端部にわたってコ字状に保護テープ8が貼り付けられている。この保護テープ8は、上記押さえテープ7と貼り付け方向が異なるだけで同一種類の粘着テープが用いられている。また、この保護テープ8は極板群1の集電板5、6間の全幅にわたって貼り付けてもよい。
【0021】
なお、図1に示した例では、極板群1の上部と下部の内、挿入側の下部にのみ保護テープ8を貼り付けた例を示したが、図2に示すように、極板群1の上部にも保護テープ9を貼り付けてもよい。
【0022】
本実施形態によれば、最外側の負極板3の非接合側端部が押さえテープ7にて正極の集電板5と結合されて外側に開くのを防止されているため、極板群1を電槽11に挿入するまでの間に、最外側の負極板3の非接合側端部が開いて導電性の異物が極板2、3間に侵入するのを確実に防止でき、侵入した異物による内部短絡の発生の恐れを無くすことができる。また、押さえテープ7をコ字状に貼り付けているので、両方の最外側の負極板3の非接合側端部を短いテープを一工程で貼り付けるだけで異物の侵入防止することができる。
【0023】
また、極板群1の挿入側端部の下端部に保護テープ8を貼り付けているので、極板群1を電槽11に挿入するときに電槽11の開口部に最外側の負極板3の端縁が引っ掛かってその活物質が脱落する等の問題を無くすことができる。
【0024】
次に、本発明の参考例1を、図3を参照して説明する。なお、以下の参考例1の説明では、上記第1の実施形態と同一の構成要素について同一の参照符号を付して説明を省略し、相違点のみを説明する。
【0025】
本参考例では、押さえテープ7を、両集電板5、6と両最外側の負極板3を囲むように極板群1の全周に貼り付けている。また、上記実施形態と同様に極板群1の挿入側端部の下部において、一方の最外側の負極板3から下端面を通って他方の最外側の負極板にわたってコ字状に保護テープ8を貼り付けている。
【0026】
本参考例によれば、極板群1の外面が全周にわたって押さえテープ7で覆われるため、最外側の負極板3の外面がより大きく保護される。
【0027】
次に、本発明の参考例2を、図4を参照して説明する。
【0028】
本参考例では、極板群1の最外側の負極板3の集電板6に接合されていない非接合側端部の位置で、極板群1を上下方向に全周にわたって押さえ兼保護テープ11を貼り付けている。
【0029】
本参考例によれば、単一の押さえ兼保護テープ11を上下方向に全周にわたって貼り付けるだけで、極板2、3間に侵入した異物による内部短絡の発生の恐れを無くすとともに、極板群1を電槽11に挿入するときに活物質が脱落するのを防止できる。
【0030】
次に、本発明の角形電池の製造方法に係る第2の実施形態について、図5及び図6〜図8を参照して説明する。
【0031】
本実施形態においては、まず正極板2と負極板3を交互に積層する。その際には、図6に示すように、負極板3とセパレータ4を被せた正極板2とを、これら極板2、3に形成された位置決め穴12を積層治具13に立設された位置決めピン14に挿通してこれら極板2、3を位置決めしながら交互に順次積層する。次に、こうして積層した極板群1を、集電板5、6を組み合わせて溶接するための組合せ治具(図示せず)に装着し、極板群1の両側に集電板5、6を組合せ、電子ビーム照射等によって集電板5、6を極板2、3の積層方向にライン状に複数列加熱し、図7に示すように、極板2、3の積層方向に沿う複数列の接合部15にて各極板2、3の側端縁と集電板5、6とを接合する。その後、集電体5、6を接合した極板群1を組合せ治具から取外し、その極板群1に上記実施形態に示したように押さえテープ7や保護テープ8を貼り付ける。
【0032】
これらのテープ7、8の貼り付けに際しては、図8に示すような張り付け装置16を用いると、効率的に貼り付けることができる。図8において、17は押さえテープ7や保護テープ8の材料であるテープ、18はその供給リール、19はガイドローラ、20はテープ17を所定長さに切断するカッタ、21はテープ把持ローラ、22はテープ張り付けローラ、23はテープ17の先端を把持してテープ17を引き出すクランプである。
【0033】
貼り付け動作は、テープ把持ローラ21、21間でテープ把持ローラ21にて一定の張力をかけたテープ17に対して垂直方向に極板群1を矢印の如く押し出し、極板群1の集電板5がテープ17に押し付けられて強く貼り付けられると、カッタ20にてテープ17を切断するとともに、クランプ23による先端の把持を解除し、その後極板群1を更に押し出すとともにテープ貼り付けローラ22にてテープ17を極板群1の両面に押し付けることによってテープ17が最外側の負極板3の非接合側端部に貼り付けられ、押さえテープ7の貼り付けが完了する。同様に、保護テープ8も貼り付けることができる。
【0034】
次いで、これら押さえテープ7や保護テープ8の貼り付けが完了すると、その状態でショート検査を行い、適正な極板群1を電槽11に挿入し、その後電解液を注入して蓋体にて密閉することによって角形電池は製造される。
【0035】
以上のようにして製造した上記第1の実施形態の角形電池と、テープを張り付けない状態で組み付けた比較例について、内部ショートの発生率と電槽への挿入時の不良率を次の表1に示す。
【0036】
【表1】
表1より、従来例ではショート発生率や挿入不良率が4〜5%であったものが本実施形態では0%となっており、本実施形態においては、内部ショート及び挿入不良を大幅に改善できることが分かる。
【0037】
上記実施形態ではテープを貼り付ける例を示したが、熱収縮性チューブ等の絶縁性のフィルムを被覆しても同様の作用効果を奏することができる。
【0038】
【発明の効果】
本発明の角形電池によれば、以上のように極板群に対してその両側で各極板に対して垂直に集電板を接合し、その極板群の最外側の極板の非接合側端部から他方の集電板の外面を通って、他方の最外側の極板の集電板に接合されていない非接合側端部にわたってコ字状に絶縁性のフィルムにより被覆し、またはその極板群の最外側の極板の非接合側端部から他方の集電板の外面を通って、他方の最外側の極板の集電板に接合されていない非接合側端部にわたってコ字状にテープを貼り付けているので、極板群を電槽に挿入するまでの間に最外側の非接合側端部が開いて導電性の異物が極板間に侵入することはなく、侵入した異物による内部短絡の発生の恐れを無くすことができる。
【0039】
また、テープを、一方の最外側の極板の非接合側端部から集電体の外面を通って他方の最外側の極板の非接合側端部にわたってコ字状に貼り付けると、短いテープを一工程で貼り付けるだけで異物の侵入を確実に防止することができる。
【0041】
また、極板群の電槽への挿入側端部の少なくとも最外側の極板の非接合側端部近傍において、一方の最外側の極板から挿入側端面を通って他方の最外側の極板にわたってコ字状にテープを貼り付けると、極板群を電槽に挿入するときの電槽の開口部に最外側の極板の端縁が引っ掛かって活物質が脱落する等の問題をさらに無くすことができる。
【0043】
また、本発明の角形電池の製造方法によれば、極板群を形成してその両側に各極板に対して垂直に集電体を接合し、極板群の最外側の極板の集電板に接合されていない非接合側端部から他方の集電板の外面を通って、他方の最外側の極板の集電板に接合されていない非接合側端部にわたってコ字状にをフィルムで被覆し又はテープを貼り付けて固定し、極板群のショート検査を行った後、極板群を電槽内に挿入するので、上記効果を奏して電槽に挿入して組み付けた後に短絡不良が発生する恐れのない角形電池を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の角形電池の第1の実施形態における極板群と電槽の一部の斜視図である。
【図2】 同実施形態の極板群の変形例の斜視図である。
【図3】 本発明の角形電池の参考例1における極板群の斜視図である。
【図4】 本発明の角形電池の参考例2の極板群の斜視図である。
【図5】 本発明の第2の実施形態における角形電池の製造方法の説明図である。
【図6】 同実施形態における極板群の形成工程の斜視図である。
【図7】 同実施形態における集電板の溶接工程の斜視図である。
【図8】 同実施形態におけるテープの貼り付け工程の側面図である。
【図9】 本発明の対象である角形電池の電極群を示し、(a)は斜視図、(b)は(a)のA−A矢視拡大断面図である。
【図10】 従来例の角形電池の製造方法の説明図である。
Claims (4)
- 正極板と負極板をセパレータを介して積層して極板群を形成するとともにその両側に互いに逆極性の極板の側端部をそれぞれ突出させ、極板群の両側に各極板に対して垂直に集電板を接合し、極板群の最外側の極板の集電板に接合されていない非接合側端部から他方の集電板の外面を通って、他方の最外側の極板の集電板に接合されていない非接合側端部にわたってコ字状に絶縁性のフィルムにより被覆して固定したことを特徴とする角形電池。
- 正極板と負極板をセパレータを介して積層して極板群を形成するとともにその両側に互いに逆極性の極板の側端部をそれぞれ突出させ、極板群の両側に各極板に対して垂直に集電板を接合し、極板群の最外側の極板の集電板に接合されていない非接合側端部から他方の集電板の外面を通って、他方の最外側の極板の集電板に接合されていない非接合側端部にわたってコ字状にテープを貼り付けて固定し、この極板群を電槽内に挿入配置したことを特徴とする角形電池。
- 極板群の電槽への挿入側端部の少なくとも最外側の極板の非接合側端部近傍において、一方の最外側の極板から挿入側端面を通って他方の最外側の極板にわたってコ字状にテープを貼り付けたことを特徴とする請求項1または2に記載の角形電池。
- 正極板と負極板がセパレータを介して積層されかつ両側に逆極性の極板の側端部がそれぞれ突出されている極板群を形成し、極板群の両側に各極板に対して垂直に集電体を接合し、極板群の最外側の極板の集電板に接合されていない非接合側端部から他方の集電板の外面を通って、他方の最外側の極板の集電板に接合されていない非接合側端部にわたってコ字状にフィルムで被覆し又はテープを貼り付けて固定し、極板群のショート検査を行った後、極板群を電槽内に挿入することを特徴とする角形電池の製造方法。
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