JPH11283610A - 蓄電池及び蓄電池用極柱 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 極柱自体の電気抵抗並びにターミナル板との
間の電気抵抗を従来より小さくすることができ、且つ重
量を比較的軽くすることのできる蓄電池用極柱を提供す
ることによって、蓄電池における高エネルギー密度を保
ちつつ極柱及びその周辺の集電部品の低抵抗化を実現す
る。 【解決手段】 極柱３０は、電槽蓋１２を貫通する円柱
状の貫通部３１と、貫通部３１から電槽蓋１２の外方に
突出して延設され、ターミナル板が係合する係合部３２
と、貫通部３１から電槽蓋１２の内側面に沿って延設さ
れ、電極（正極または負極）と電気的に接続される電極
接続部３３とから構成されている。貫通部３１は、係合
部３２よりも太く、係合部３２に係合するターミナル板
６０が面接触する当接面３１ａを有する台座状に形成さ
れている。そして、貫通部３１の内部には、電極接続部
３３の側（電池の内部側）から凹部３４が穿設されてい
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、蓄電池に関し、特
にその電槽を貫通して設けられターミナル板を接続する
極柱の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】アルカリ蓄電池は、電槽容器の中に、正
極及び負極がセパレータを介して積層されアルカリ電解
液が含浸されてなる発電要素が収納された構造であっ
て、各種携帯機器の電源として広く利用されている。現
在、実際に使用されてるアルカリ蓄電池の多くは円筒形
あるいは角形で、容量が数Ａｈまでの小型のものである
が、アルカリ蓄電池の用途も拡大しつつあり、据置用や
電気自動車等の移動体用として数十Ａｈ〜百数十Ａｈの
大型のアルカリ蓄電池も開発されている。

【０００３】ところで、電気自動車等の移動体用のアル
カリ蓄電池は、移動体の加速性能を向上するため、高出
力特性、高エネルギー密度が要求されている。高出力特
性を実現するために、正負極板の改良、並びにセパレー
タや電解液などの最適化など、様々な面からの研究開発
もなされている。また、高エネルギー密度化のために、
電槽の材料として、例えばポリプロピレンやＡＢＳ樹脂
や変性ポリフェニレンエーテル樹脂といった比較的軽量
の耐アルカリ性樹脂が用いられている。

【０００４】そして、各蓄電池には極柱が取り付けられ
ており、蓄電池を複数個並べて配列し、隣の蓄電池の極
柱とをターミナル板で連結した状態で使用している。図
４は、従来の一般的なアルカリ蓄電池用極柱の外観を示
す斜視図であり、図５は、この極柱を用いたアルカリ蓄
電池の要部断面図である。図５に示すように、蓄電池１
０１は、電槽本体１１１の中に電極体１２０が収納され
電槽蓋１１２で封口されており、電槽蓋１１２に極柱１
３０が装着されている。

【０００５】この極柱１３０は、長方形状の電極接続部
１３３の中央部に、円柱状の突起部が立設されたもので
あって、突起部の根元部分１３１で電槽蓋１１２を貫通
し、その先端側１３２の周面にはねじ溝が切られてい
る。そして、このねじ溝に填め込まれたナット１３４で
電槽蓋１１２に締結されている。なお、突起部の根元部
分１３１には、Ｏリング１３６が填め込まれてシールさ
れている。

【０００６】突起部には、ターミナル板１６０の一端が
係合され、このターミナル板１６０は、ナット１６１で
ナット１３４上に圧接されて締結されている。電極接続
部１３３の縁端部には、集電コーム１３７が溶接されて
いる。この集電コーム１３７には、電極体１２０からの
集電タブ１２１（正極集電タブ又は負極集電タブ）が接
続されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような極柱を備え
た蓄電池において、極柱内部及びその周辺の集電部品の
低抵抗化は重要な課題である。上記極柱１３０におい
て、内部の抵抗を小さくするためには、突起部をできる
だけ太く形成することが望ましいが、これを太くするほ
ど極柱１３０の重量が大きくなり、電池のエネルギー密
度が低くなってしまうので、実際上はあまり太くするこ
とはできない。

【０００８】また、ターミナル板１６０と極柱１３０と
の間の抵抗について見ると、ターミナル板１６０と突起
部とは螺合しておらず直接接触する面積が少ないのに対
して、ターミナル板１６０とナット１３４，１６１との
接触面積は大きく、ナット１３４，１６１と突起部とも
螺合しているため接触面積が大きい。従って、ターミナ
ル板１６０と極柱１３０との間では、主にナット１３
４，１６１を介して電気が流れるため、２ヶ所（図５の
ｄ1，ｄ2及びｅ1，ｅ2）の接触抵抗が加わり、この間の
抵抗が大きくなる傾向がある。

【０００９】また、電槽蓋１１２におけるクリープ変形
などの原因によりナット１３４やナット１６１の締結が
緩んだ場合、ターミナル板１６０とナット１３４，１６
１との接触抵抗や、ナット１３４，１６１と突起部との
接触抵抗が更に大きくなる傾向もある。このような接触
抵抗の課題に対して、実開昭５７−２３８６９号公報に
開示されている極柱のように、ターミナル板が接触する
水平面を設けその水平面にターミナル板を締め付けるボ
ルト部を設ければ、ターミナル板と極柱とが面接触する
ので、ターミナル板と極柱との間の抵抗を低減すること
ができる。

【００１０】しかしながら、この場合、水平面を形成す
るために突起部の根元を太く形成する必要があり、その
ため極柱の重量がかなり大きくなってしまう。本発明
は、このような課題に鑑み、極柱自体の電気抵抗並びに
ターミナル板との間の電気抵抗を従来より小さくするこ
とができ、且つ重量を比較的軽くすることのできる蓄電
池用極柱を提供することによって、蓄電池における高エ
ネルギー密度を保ちつつ極柱及びその周辺の集電部品の
低抵抗化を実現することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の蓄電池用極柱は、電槽内に電極が収納され
てなる蓄電池の電槽を貫通する貫通部と、貫通部から電
槽の外方に突出して延設されターミナル板が係合する係
合部と、貫通部の下に設置され電極と電気的に接続され
る電極接続部とを有するものであって、係合部に係合す
るターミナル板が面接触することができるよう係合部よ
りも太い台座状に貫通部を形成し、且つその内部に、電
極接続部側から凹部を穿設した。

【００１２】この構成によれば、電極接続部は貫通部の
下に設置されているため電極との接続が容易である。貫
通部は係合部よりも太く形成されているので、従来のよ
うに係合部と同等の太さの場合と比べて極柱自体の電気
抵抗は小さくなる。更に、ターミナル板が貫通部に設け
られた台座と接触するので、ターミナル板と極柱との間
で良好な直接接触がなされ、ターミナル板と極柱との間
の抵抗を従来より大幅に低減することができる。

【００１３】一方、電極接続部から貫通部にわたって凹
部が穿設されているので、上記のように貫通部を太く台
座状に形成しても比較的軽量とすることができる。な
お、上記の極柱自体の電気抵抗を低減する効果は、台座
状の貫通部に凹部を穿設しない場合と比べてもほとんど
変らない。ここで、電極接続部を板状とし、その縁端部
において電極と電気的に接続するようにすれば、軽量、
低抵抗で且つ電気的接続するのに好ましい。

【００１４】また、貫通部が、外観が円柱状または角柱
状の場合、凹部は、これと同軸の柱状に形成することが
好ましい。そして、凹部の最大径は、貫通部の外周の最
大径に対して１０〜９０％とすることが好ましい。ま
た、貫通部を電槽の外側面から突出させ、その突出した
部分の外周面にねじ溝を形成すれば、この溝に填め込む
ナットと電極接続部とで電槽を挟んで、極柱を電槽に締
結することができる。

【００１５】このような蓄電池用極柱は、ニッケル、ニ
ッケル合金から選択された少なくとも１種以上の材質で
形成すること、或は、鉄鋼，銅，銅合金，アルミニウ
ム，アルミニウム合金から選択された１種もしくは２種
以上の材質で形成し、表面にニッケルメッキを施して作
製することが、製造が容易で、導電性が良好でコスト的
にも好ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】〔電池の構成について〕図１は、
本発明の一実施の形態にかかる蓄電池用極柱を装着した
アルカリ蓄電池の外観図、図２は、このアルカリ蓄電池
の極柱を含む要部の断面図である。本図に示されるよう
に、蓄電池１は、電槽本体１１の中に、正極及び負極が
セパレータを介して積層されアルカリ電解液が含浸され
てなる電極体２０が収納され、電槽本体１１の開口部は
電槽蓋１２で封口されている。

【００１７】電槽本体１１及び電槽蓋１２は、共に耐ア
ルカリ性の樹脂で形成されている。電槽蓋１２には、正
極用の極柱３０ａ及び負極用の極柱３０ｂと、安全弁５
０とが装着されている。なお、アルカリ蓄電池１は、自
動車用の電源として用いるものであって、実際には、複
数個のアルカリ蓄電池１を積層し、隣同士の蓄電池の極
柱３０ａ，３０ｂをターミナル板６０ａ，６０ｂで直列
に連結して用いる。

【００１８】極柱３０ａと極柱３０ｂとは同一構成であ
る。 〔極柱の構成、製法について〕以下、この極柱３０（３
０ａ及び３０ｂ）について説明する。図３はこの極柱の
外観斜視図である。図２，３に示すように、極柱３０
は、電槽蓋１２を貫通する円柱状の貫通部３１と、貫通
部３１から電槽蓋１２の外方に突出して延設され、ター
ミナル板６０が係合する係合部３２と、貫通部３１から
電槽蓋１２の内表面に沿って延設され、電極体２０の正
極または負極と電気的に接続される電極接続部３３とか
ら構成されている。

【００１９】貫通部３１は、係合部３２よりも太く、係
合部３２に係合するターミナル板６０（６０ａ，６０
ｂ）が面接触する当接面３１ａを有する台座状に形成さ
れている。そして、貫通部３１の内部には、電極接続部
３３の側から（即ち電池の内部側から）凹部３４が穿設
されている。この凹部３４は、貫通部３１の軸と同軸の
円柱状に穿設されている。

【００２０】係合部３２も円柱棒状であって貫通部３１
上に立設されている。上記貫通部３１の当接面３１ａ
は、この係合部３２の付根の周囲に形成されており、係
合部３２に係合されるターミナル板６０が当接面３１ａ
と面接触するようになっている。また、係合部３２の外
周面にはねじ溝が切られていて、これにナット６１（６
１ａ，６１ｂ）が填めこまれ、ターミナル板６０は、こ
のナット６１で貫通部３１上に締結されると共に当接面
３１ａに圧接されている。

【００２１】電極接続部３３は、長方形の板状であっ
て、全体が電槽蓋１２の内面に沿って形成されている。
そして、この電極接続部３３には、電極積層方向の両端
の辺に沿って、電池の内部方向に突出する縁端突起部３
３ａが形成されている。この縁端突起部３３ａには、集
電コーム３７が接合されており、この集電コーム３７に
は、電極体２０の正極又は負極に付けられた集電タブ２
１が接続されている。

【００２２】このように、極柱３０は、電極接続部３３
の縁端突起部３３ａにおいて集電コームと接続されてい
るため、電池作製時におけるこの部分の接続も容易に行
うことができる。また、上記貫通部３１は、電槽蓋１２
の外側面よりも突出しており、突出した部分の外周面に
ねじ溝が切られている。このねじ溝には、ナット３５
（３５ａ，３５ｂ）が填め込まれて締結されおり、ナッ
ト３５と電極接続部３３とで電槽蓋１２を挟持すること
によって、極柱３０が電槽蓋１２に固定されている。

【００２３】極柱の電槽蓋への固定は、ナット３５の代
わりに、バネ板ナットなどセルフロッキングタイプのも
のを使用してもよく、その場合は、貫通部３１の外周面
にあるねじ溝は特に必要なく、バネ板ナットが極柱に固
定できる状態でよい。なお、貫通部３１の根元（電極接
続部３３側）には、Ｏリング３６が填め込まれ、これに
よって電槽蓋１２との間がシールされている。

【００２４】シール性をより向上させるために、Ｏリン
グ部にアスファルトピッチ系やテフロン系のシール剤を
塗布してもよい。このような極柱３０は、ニッケル，鉄
鋼，銅，アルミニウムといった金属、あるいはニッケル
合金，銅合金，アルミニウム合金といった合金、あるい
はこれらを混合した材料を用い、全体を鋳造法あるいは
鍛造法で成型したり、あるいは全体的に鋳造法あるいは
鍛造法で成型した後、ねじ溝の部分については切削加工
で成形するという方法によって容易に作製することがで
きる。

【００２５】また更に、凹部３４の部分についても切削
加工によって成型するようにしてもよいし、極柱３０の
全体を切削加工によって成形することも可能である。ま
た、この他に、粉末焼結法によって極柱３０を作製する
こともできるし、あるいは、貫通部３１と係合部３２と
電極接続部３３とを別々に作製し、互いに溶接すること
によって極柱３０を作製することもできる。

【００２６】また、上記のように極柱３０を成形した後
に、ニッケルまたはニッケル合金以外の金属または合金
については、その表面にニッケルメッキを施せば、耐食
性をより良好にすることができるので好ましい。 〔極柱の効果について〕上記構成の極柱３０は、図４，
５に示した従来例の極柱１３０と比べて以下のような効
果を奏する。

【００２７】先ず、ターミナル板と極柱との間の接触抵
抗について見ると、極柱１３０の場合、上述したよう
に、ターミナル板１６０と極柱１３０との間では、主
に、図５で白抜矢印Ｄ，Ｅに示すように、ナット１３
４，１６１を介して、各々２ヶ所の接触面（図５でｄ
1，ｄ2及びｅ1，ｅ2）を経由して電気が流れるので、そ
の分の接触抵抗が加わる。

【００２８】一方、極柱３０の場合、ターミナル板６０
と極柱３０との間では、一部は図２の白抜矢印Ｂに示す
ように、ナット６１を介しても流れるが、主に、図２の
白抜矢印Ａに示すように、直接面接触している箇所を経
由して流れるので、極柱１３０の場合と比べて大幅に接
触抵抗を低減することができる。次に、極柱内における
抵抗について見ると、極柱１３０においてターミナル板
１６０との接触点から突起部１３３ａまでの電気流路
（図５の白抜矢印Ｆに示す）と、極柱３０においてター
ミナル板６０との接触点から縁端突起部３３ａまでの電
気流路（図２の白抜矢印Ｃに示す）とを比較すると、後
者の方が、電極接続部内を通過する距離が短い（即ち、
白抜矢印Ｆよりも白抜矢印Ｃの方が水平方向の長さが短
い）。

【００２９】従って、極柱３０では、極柱内における抵
抗についても極柱１３０よりも小さということができ
る。また、重量的にも、極柱３０は極柱１３０とほぼ同
等の軽さとすることができる。なお、極柱３０と同様で
凹部３４を形成しない極柱の場合、抵抗については極柱
３０と同等の効果が得られるが、重量は極柱３０よりも
かなり大きくなる。言い換えれば、このような極柱と比
べて極柱３０では、凹部３４を穿設することによって抵
抗は同等で且つ重量を大幅に低減できることになる。

【００３０】次に、穿設する凹部３４のサイズについて
考察すると、極柱３０をできるだけ軽量化するために、
凹部３４の深さは、極柱３０の強度を損なわない範囲で
できるだけ大きく設定することが好ましい。また、凹部
３４の径についても、上記白抜矢印Ｃの電気流路におけ
る抵抗が大きくならない範囲で、できるだけ大きく設定
することが好ましい。一般的には、凹部３４の直径は、
貫通部３１の直径に対して１０〜９０％の範囲で設定す
ることが好ましいと言える。

【００３１】

【実施例】（実施例）上記実施の形態に基づいて、１０
０Ａｈのアルカリ蓄電池を作製した。電槽本体１１及び
電槽蓋１２は、ポリプロピレンで作製し、電槽本体１１
と電槽蓋１２との溶着は熱溶着で行った。

【００３２】電極体２０は、正極板を１５枚、負極板を
１６枚用いて作製した。極柱３０は、鉄鋼材を用いて作
製し、その表面をニッケルメッキした。凹部３４の直径
は、貫通部３１の直径に対して７０％に設定した。集電
タブ２１の集電コーム３７に対する接合、及び電極接続
部３３の縁端突起部３３ａと集電コーム３７との接合
は、レーザ溶接で行った。

【００３３】（比較例１）上記実施例と同様にアルカリ
蓄電池を作製したが、極柱３０の代わりに、極柱３０と
同様で凹部を穿設していない極柱を用いた。 （比較例２）上記実施例と同様にアルカリ蓄電池を作製
したが、極柱３０の代わりに、図４，５に示した極柱１
３０に基づいて作製した極柱を用いた。

【００３４】［実験］実施例及び比較例１，２の各極柱
について重量測定を行った。また、実施例及び比較例
１，２のアルカリ蓄電池を用いて、各電池にターミナル
板を取り付け、締め付けトルク１２０ｋｇｆ・ｃｍでナ
ットを締め付けることによって固定した。

【００３５】そして、負極の極柱における抵抗値を以下
のようにして測定した。負極の極柱周辺の電槽を切り取
った後、１００Ａで充電を行いながら、負極側ターミナ
ル板と負極側集電コームとの間の電圧降下を測定し、測
定した電圧降下を電流値（１００Ａ）で割った値を抵抗
値とした。表１にその実験結果を示す。なお表１では、
極柱重量及び抵抗値を、比較例２についての値を１００
としたときの指標で示している。

【００３６】

【表１】

【００３７】表１から、実施例では比較例２と比べて、
抵抗値が大幅に低減されていると共に、極柱重量も若干
低減されていることがわかる。また、実施例では比較例
１と比べて、極柱重量が大幅に低減され、且つ抵抗値は
略同等であることもわかる。 （その他の事項）なお、上記実施の形態では、貫通部３
１並びに凹部３４を円柱状に形成したが、これらを角柱
状に形成することもできる。

【００３８】また、上記実施の形態では、凹部３４を、
貫通部３１の軸と同軸となるように穿設したが、必ずし
も同軸としなくても同様の効果は奏する。ただし、低抵
抗で軽量とするためには同軸で形成するのが好ましい。
また、上記実施の形態では、電極接続部３３を長方形の
板状に形成したが、この他に例えば円形の板状に形成す
ることもできるし、また形状は必ずしも板状でなくて
も、電槽蓋の内表面に沿って貫通部から延びた部分を有
しその部分で電極と接続されていればよいが、低抵抗で
軽量とするためには板状に形成するのが望ましいと考え
られる。

【００３９】また、係合部３２の形状も、必ずしも円柱
棒状でなくてもよく、例えば角柱棒状であってもよい。
また、上記実施の形態では、角型アルカリ蓄電池を例に
とって説明したが、本発明は蓄電池の形状やタイプが限
定されることなく、円筒状の蓄電池やあらゆるタイプの
蓄電池に適用可能である。

【００４０】

【発明の効果】本発明の蓄電池用極柱は、電槽内に電極
が収納されてなる蓄電池の電槽を貫通する貫通部と、貫
通部から電槽の外方に突出して延設されターミナル板が
係合する係合部と、貫通部の下に設置され電極と電気的
に接続される電極接続部とを有するものであって、係合
部に係合するターミナル板が面接触することができるよ
う係合部よりも太い台座状に貫通部を形成し、且つその
内部に電極接続部側から凹部を穿設することによって、
電極との接続が容易で、ターミナル板と極柱との間の抵
抗を従来より大幅に低減し且つ比較的軽量とすることが
できる。

【００４１】ここで、貫通部を、電槽の外側面から突出
させ、その突出した部分の外周面にねじ溝を形成すれ
ば、この溝に填め込むナットと電極接続部とで電槽を挟
んで、極柱を電槽に締結することができる。また、この
ような蓄電池用極柱は、ニッケル、ニッケル合金から選
択された少なくとも１種以上の材質で形成することが、
或いは、鉄鋼，銅，銅合金，アルミニウム，アルミニウ
ム合金から選択された１種もしくは２種以上の材質で形
成し、表面にニッケルメッキを施して作製することが、
製造が容易で、導電性が良好でコスト的にも好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる蓄電池用極柱を装
着したアルカリ蓄電池の外観図である。

【図２】図１に示すアルカリ蓄電池の極柱を含む要部の
断面図である。

【図３】実施の形態にかかる極柱の外観斜視図である。

【図４】従来の一般的な極柱の外観を示す斜視図であ
る。

【図５】図４の極柱を用いた蓄電池の要部断面図であ
る。

【符号の説明】 １ アルカリ蓄電池 １１ 電槽本体 １２ 電槽蓋 ２０ 電極体 ２１ 集電タブ ３０ 極柱 ３１ 貫通部 ３１ａ 当接面 ３２ 係合部 ３３ 電極接続部 ３３ａ 突起部 ３４ 凹部 ３５ ナット ３７ 集電コーム ６０ ターミナル板 ６１ ナット

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電槽内に電極が収納されてなる蓄電池の
   当該電槽を貫通する貫通部と、当該貫通部から前記電槽
   の外方に突出して延設されターミナル板が係合する係合
   部と、前記貫通部の下に設置され前記電極と電気的に接
   続される電極接続部とを有する蓄電池用極柱であって、 前記貫通部は、 前記係合部に係合するターミナル板が面接触することが
   できるよう前記係合部よりも太い台座状に形成され、 且つその内部には、前記電極接続部側から凹部が穿設さ
   れていることを特徴とする蓄電池用極柱。
2. 【請求項２】 前記電極接続部は、 板状であって、その縁端部において前記電極と電気的に
   接続されていることを特徴とする請求項１記載の蓄電池
   用極柱。
3. 【請求項３】 前記貫通部は、 外観が円柱状または角柱状であって、 前記凹部は、これと同軸の柱状であることを特徴とする
   請求項１又は２記載の蓄電池用極柱。
4. 【請求項４】 前記凹部の最大径が、 前記貫通部の外周の最大径に対して１０〜９０％である
   ことを特徴とする請求項３記載の蓄電池用極柱。
5. 【請求項５】 前記貫通部は、 前記電槽の外側面から突出しており、その突出した部分
   の外周面にねじ溝が形成されていることを特徴とする請
   求項３又は４記載の蓄電池用極柱。
6. 【請求項６】 前記蓄電池用極柱は、 ニッケル、ニッケル合金から選択された少なくとも１種
   以上の材質で形成されていることを特徴とする請求項１
   〜５のいずれかに記載の蓄電池用極柱。
7. 【請求項７】 前記蓄電池用極柱は、 鉄鋼，銅，銅合金，アルミニウム，アルミニウム合金か
   ら選択された１種もしくは２種以上の材質で形成され、 表面にニッケルメッキが施されていることを特徴とする
   請求項１〜５のいずれかに記載の蓄電池用極柱。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載の蓄電池
   用極柱が用いられていることを特徴とする蓄電池。