JPH09147902A

JPH09147902A - 角形密閉電池

Info

Publication number: JPH09147902A
Application number: JP7309073A
Authority: JP
Inventors: Hikari Sakamoto; 光坂本
Original assignee: Furukawa Battery Co Ltd
Current assignee: Furukawa Battery Co Ltd
Priority date: 1995-11-28
Filing date: 1995-11-28
Publication date: 1997-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】正極板の露出部と負極側の部材とが接触して
短絡を起こすことを防止することができる構造の角形密
閉電池を提供する。【解決手段】正極タブ３４が取付けられた正極板３１
を開口を有する封筒状セパレータ３３中に収容して成る
一体化物Ｃ₁と、負極板とを交互に重ね合せて一体化し
た極板群が、矩形開口部を有する有底外装缶の中に、ア
ルカリ電解液とともに収容され、矩形開口部が正極端子
を有する蓋板で密閉されている角形密閉電池において、
一体化物Ｃ₁は、正極板３１の正極タブ３４のみセパレ
ータ３３の外部へ突出させた状態で、セパレータ３３の
開口が封口溶着され、正極板３１の全体がセパレータ３
３により覆われている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、角形密閉電池に関
し、更に詳しくは、正極板と負極側の部材との接触によ
る短絡の発生が少ない角形密閉電池に関する。

【０００２】

【関連する技術】ニッケル−水素二次電池やニッケル−
カドミウム電池のようなアルカリ二次電池は、全体とし
て密閉構造になっていて、その形状には円筒形と角形と
がある。ここで、例えば、角形密閉タイプのニッケル−
水素二次電池につき、その構造を図１に基づいて説明す
る。

【０００３】角形のニッケル−水素二次電池は、内部に
極板群３を収容する外装缶１と、極板群３を収容した後
に外装缶１の開口部１ａに嵌合装着され、その開口部１
ａを密閉する蓋板２とを備えている。外装缶１は、ニッ
ケルメッキを施した鋼製の直方体状の有底缶であり、平
面視したときの形状が矩形状である開口部１ａを備えて
いて、負極の外部端子も兼ねている。尚、本発明におい
ては、外装缶の開口部１ａ側を上、外装缶の底側を下と
する。よって、後述する極板群３についても、外装缶に
収容された状態で開口部１ａ側を上、底側を下とする。

【０００４】蓋板２は、中央に正極端子２１を備え、平
面視形状が外装缶の開口部１ａに適合するような矩形状
をなしており、その下面の所定位置には正極端子に接続
されている正極リード板（図示せず）が配設されてい
る。極板群３は、図２に示すように、正極板（ニッケル
極）３１と負極板（水素吸蔵合金電極）３２とが、互い
の間に電気絶縁性のセパレータ３３を介在させた状態で
複数枚重ね合わされた構造になっている。この極板群３
は、外装缶の開口部１ａから挿入されて外装缶１内に収
容される。このため、極板群３は、全体として、外装缶
１の内側形状に適合するように略直方体状に成形されて
いる。尚、本発明においては、外装缶１の短辺に相当す
る部分（図２中の３ａ）を短辺、外装缶の長辺に相当す
る部分（図２中の３ｂ）を長辺という。

【０００５】正極板（ニッケル極）３１としては、例え
ば、スポンジ状ニッケル板のような多孔質導電板に、正
極活物質として動作する水酸化ニッケルを主体とする活
物質合剤を充填塗布したものが通常用いられている。正
極板３１は、その一方の側面に、上方に延出する集電用
の正極タブを備えている。この正極タブ３４は、例え
ば、ニッケル製のシート状の小片であり、その一端が正
極板の所定位置にスポット溶接されている。

【０００６】負極板（水素吸蔵合金電極）３２として
は、例えば、パンチングニッケル板やニッケルネットの
ような多孔質導電板に、水素吸蔵合金粉末とニッケル粉
末のような導電材粉末とポリビニリデンフルオライドの
ような結着剤粉末とを所定割合で混合した混合物を塗着
したものが通常用いられている。また、負極板において
も、正極板と同様に、上方に延出する集電用タブ（負極
タブ）が取付けられている。この負極タブは、各負極板
の上部側の所定位置に、一端が接合された導電性シート
３５である。

【０００７】セパレータ３３としては、例えば、電気絶
縁性を有する多孔質の合成樹脂からなるシートが通常用
いられている。前記極板群３の組立手順の一例として
は、まず、図３に示すように、セパレータ３３を二つ折
りにし、折り目部３３ａの反対側に正極タブ３４が位置
するようにして正極板３１を当該セパレータ３３で挟み
込む。ついで、図４に示すように、二つ折りにしたセパ
レータ３３の二つの側辺３３ｂ，３３ｂを超音波溶接機
により溶着し、当該セパレータを折り目部３３ａ（下
辺）の反対側の上辺３３ｃの部分のみが開口した封筒状
に成形する。このようにして、正極タブが取付けられた
正極板３１を開口を有する封筒状セパレータ３３中に収
容して成る一体化物Ｃが形成される。このとき、前記開
口は、正極タブ３４の取り出し口として機能し、セパレ
ータの上辺３３ｃ部分の開口より正極タブ３４は突出し
た状態となっている。

【０００８】ついで、当該一体化物Ｃと前記負極板３２
とを交互に重ね合わせ、全体として、外装缶の内部に適
合して挿入できるような略直方体に成形し、極板群３と
する。このとき、極板群３の最外部には、負極板が位置
するようにする。以上のようにして得られた極板群３に
おいては、上部より正極タブ３４および負極タブ３５が
上方に突出した状態になっている。

【０００９】次に、前記極板群３の正極タブ３４の他端
３４ａは、正極端子との接続を容易にするため、一個所
（集束個所Ｊ）に集められてスポット溶接され、そのこ
とによって、各正極板３１は、電気的に一つにまとめら
れる（図２）。また、負極においても、負極全体が電気
的に接続された状態とするため、負極タブ３５が一つに
まとめられる。このとき、負極タブ３５の他端は、所定
の収束箇所ｊに集束されてスポット溶接が施される（図
２）。尚、負極タブ３５が収束箇所ｊに集められると、
図５に示すように、負極タブ３５は、隣接する正極板３
１をまたぐ形になり、正極板の上端３１ａは負極タブ３
５に面した状態となる。

【００１０】このようにして極板群３は、各正極板及び
各負極板がそれぞれ電気的に一つにまとめられ、後述す
る外装缶に収容可能な状態となる。ついで、前記極板群
３は、外装缶１の開口部１ａより外装缶１内へ挿入され
る。そして、外装缶１内に、アルカリ電解液が注入さ
れ、その後、一個所に集束されている各正極タブ３４の
他端３４ａと、蓋板の正極端子２１とが蓋板の下面に配
設されている正極リード板を介して接続される。一方、
負極においては、極板群の最外部に位置する負極板が負
極端子を兼ねる外装缶と接触することにより、負極板と
負極端子が電気的に接続される。

【００１１】そして、最後に、外装缶１の開口部１ａ
に、蓋板２が嵌合装着され、外装缶１の開口部１ａと蓋
板２とが合致した部分（以下、嵌合部という）に対し、
通常、微細加工に適したパルス式レーザー溶接が施さ
れ、外装缶１と蓋板２との封口溶接がなされ、密閉構造
の角形電池が形成される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記一体化
物において、セパレータの上端は開口した状態であり、
その部分から正極板の上端は露出している。このような
状態の一体化物を採用した極板群においては、以下に示
すような不都合が生じるおそれがある。

【００１３】まず、各極板を電気的に一つにまとめる工
程において、各正極タブ及び各負極タブはそれぞれ一個
所に集束されてスポット溶接が施されるが、その場合、
スポット溶接中に飛散する溶融金属、所謂スパッタが前
記正極板の露出部と負極側の部材との間を掛け渡すよう
に付着することがあり、それが原因で、短絡事故を起こ
す場合がある。

【００１４】また、前記極板群を組み込んだ電池を使用
する場合、振動等の外力により、内部の一体化物におい
て、図５の矢印Ｑで示したようにセパレータ３３の上部
開口より正極板３１が突出することがある。このよう
に、正極板３１が突出すると、その上方に位置する負極
タブ３５と正極板の上端３１ａが接触し、短絡事故を起
こすおそれがある。

【００１５】本発明は、角形密閉電池における上記した
問題を解決し、正極板の露出部と負極側の部材とが接触
して短絡を起こすことを防止することができる構造の角
形密閉電池を提供することを目的とする。

【００１６】

【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、正極タブが取付けられた正極板を開口
を有する封筒状セパレータ中に収容して成る一体化物
と、負極板とを交互に重ね合せて一体化した極板群が、
矩形開口部を有する有底外装缶の中に、アルカリ電解液
とともに収容され、前記矩形開口部が正極端子を有する
蓋板で密閉されている角形密閉電池において、前記一体
化物は、前記正極板の正極タブのみセパレータの外部へ
突出させた状態で、当該セパレータの開口が封口溶着さ
れ、正極板の全体が前記セパレータにより覆われている
ことを特徴とする角形密閉電池が提供される。

【００１７】本発明による角形密閉電池は、セパレータ
の上部開口を封口溶着することにより、正極板全体を覆
い、正極板の露出部分を無くしているので、負極側の部
材が正極板と接触することが抑制される。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の角形密閉電池は、正極板
とセパレータとの一体化物において、セパレータの上部
開口を封口溶着することにより正極板全体を電気絶縁性
のセパレータで覆ったことを除いては、従来の角形密閉
電池と変わるところはない。本発明の角形密閉電池の極
板群３Ａにおいては、まず、従来法により得られた正極
板を、当該正極板の面積の略２倍の面積を有するセパレ
ータを二つ折りにして、その間に挟み込む。そして、図
６に示すように、二つ折りにしたセパレータの側辺３３
ｂ，３３ｂの２辺、及び、前記折り目３３ａと対向する
部分に位置する上辺３３ｃ（開口）の１辺の計３辺を超
音波溶接機で溶着する。

【００１９】このようにして、上端の一部より正極タブ
３４のみが突出し、正極板３１の全体がセパレータ３３
により覆われた一体化物Ｃ₁が形成される。このような
態様の一体化物Ｃ₁は、従来法と同様にして負極板３２
と組み合わされ、図７に示すような極板群３Ａとなる。
本発明における極板群３Ａは、正極タブ３４あるいは負
極タブ３５を集束してスポット溶接する際、スパッタが
飛散したとしても、図８に示すように、正極板３１はセ
パレータ３２で被覆されているので、正極板３１に前記
スパッタが付着することは防止される。このため、前記
スパッタが正極板と負極側の部材との間を掛け渡すよう
に付着することはなく、それが原因で短絡を起こすとい
う問題は生じなくなる。

【００２０】また、前記一体化物Ｃ₁は、セパレータ３
３の開口が封口されているので（図８参照）、振動など
の外力が加わったとしても、セパレータ３３内から正極
板３１が突出してくることはなく、集束されている負極
タブ３５と正極板３１とが接触することは防止される。
以上のように本発明における一体化物Ｃ₁を採用し、従
来の製造工程通りに極板群を組み立てたとしても、短絡
事故の発生が極めて少ない優れた角形密閉電池が得られ
る。

【００２１】尚、本発明においては、一体化物を形成す
る際、セパレータを二つ折りにして折り目を下辺部に位
置するようにして残りの３辺を溶着するものについての
み説明したが、本発明の一体化物はこの態様に限られる
ものではなく、この他、例えば、折り目を前記セパレー
タを平面視した際の側辺３３ｂの部分に位置するように
して、残りの３辺を溶着するもの、あるいは、正極板の
平面部の面積よりも、溶着個所の分だけ大きな面積を有
するセパレータを２枚用意し、当該２枚のセパレータで
正極板を挟み込み、４辺を溶着するものがあげられる。
つまり、本発明の一体化物においては、正極板の全体が
セパレータで覆われていれば、セパレータの溶着はどの
ような態様であっても構わない。

【００２２】

【実施例】

実施例１縦５０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの正極板（ニ
ッケル極）を従来法に基づき製造した。ついで、この正
極板の上部の所定位置にニッケル製のシート状の小片か
らなる正極タブ３４の一端をスポット溶接した。

【００２３】ついで、縦１１０ｍｍ、横２４ｍｍ、厚さ
０．１ｍｍのナイロン製のシート状セパレータを二つ折
りにし、その内側に前記正極板を挿入した。そして、前
記セパレータの折り目部以外の３辺を超音波溶接機によ
り溶着した。尚、正極タブは所定位置よりセパレータの
外部へ突出させた。このようにして、図５に示すよう
な、正極板３１とセパレータ３３との一体化物Ｃ₁を製
造した。

【００２４】次に、縦５０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚さ０．
５ｍｍの負極板（水素吸蔵合金電極）を従来法に基づき
製造した。尚、この負極板の上部の所定位置にはニッケ
ル製のシート状の小片からなる負極タブ３５の一端をス
ポット溶接した。以上のようにして製造した負極板３５
を４枚と前記一体化物Ｃ₁を３枚用意し、負極板が最外
部に位置するように負極板と一体化物とを交互に重ね合
わせ、図７に示すような極板群３Ａを製造した。尚、こ
の極板群３Ａでは、正極板３１とセパレータ３３との一
体化物Ｃ₁において、セパレータ３３の上部開口３３ｃ
を封口溶着することにより正極板全体が電気絶縁性のセ
パレータ３３で覆われている。

【００２５】そして、図７に示すように、各正極タブの
他端３４ａを所定の集束個所Ｊに集束し、各正極タブの
他端をスポット溶接して、各正極板を電気的に一つにま
とめた。また、負極板においても、各負極板の負極タブ
の他端を収束個所ｊに集束させ、スポット溶接して各負
極板を電気的に一つにまとめた。

【００２６】次に、ニッケルメッキを施した厚さ０．５
ｍｍの鋼板から成り、上部に長辺方向の寸法が２２ｍ
ｍ、短辺方向の寸法が４．５ｍｍである矩形開口部を有
し、上下方向の寸法が６０ｍｍである直方体状の外装缶
を用意した。そして、前記極板群３Ａを外装缶の開口部
より内部へ挿入し、引き続き、電解液として、ＫＯＨを
主成分とするアルカリ水溶液１ｃｃを当該外装缶に注入
した。

【００２７】ついで、中央に正極端子を備えており、長
辺方向の寸法が２２ｍｍ、短辺方向の寸法が４．５ｍ
ｍ、厚さが０．５ｍｍである蓋板に取付けられている正
極リード板と集束された前記正極タブの他端とを溶接
し、正極板と正極端子とを電気的に接続したのち、前記
蓋板を前記外装缶の開口部に嵌合装着した。そして、当
該嵌合部の全周にわたりレーザー溶接を行い、角形密閉
タイプのニッケル−水素二次電池を製造した。尚、上記
電池は、１００００個製造した。

【００２８】比較例１前記実施例１の電池と比較をするため、セパレータの折
り目３３ａに対向する位置の上部開口を封口しなかった
ことを除いては、実施例１と同様にしてニッケル−水素
二次電池を１００００個製造した。以上のようにして得
られた実施例１の電池及び比較例１の電池に対して、ま
ず、製造直後の短絡の発生率を求めた。その結果を表１
に示した。

【００２９】ここで、製造直後の短絡の発生率は、以下
のようにして求めた。まず、得られた電池に対して、充
電，放電，エージングを行い、当該電池を活性化させた
後、個々の電池について開路電圧を求め、その電圧値が
規格電圧以下である電池を抜き出した。ついで、抜き出
した電池を解体し、正極板及び負極側の部材の状態を観
察し、スパッタが付着し、正極板と負極側の部材とが接
触しているものを短絡が発生した電池として、計数し
た。そして、製造した電池の総数に対する短絡が発生し
た電池の個数の割合を求め、この割合を製造直後の短絡
の発生率（％）とした。

【００３０】次に、前記電池を実際の使用状況に近い状
態とした後の短絡の発生率を求めた。その結果を表１に
併記した。ここで、実際の使用状況に近い状態とした後
の短絡の発生率は、以下のようにして求めた。まず、前
記製造直後に短絡が発生していなかった電池に対し、振
動付与手段により１６．７Ｈｚの振動を６０分間加え
た。

【００３１】ついで、個々の電池について開路電圧を求
め、その電圧値が規格電圧以下である電池を抜き出し
た。そして、抜き出した電池を解体し、正極板と負極タ
ブの状態を観察し、正極板と負極タブとが接触している
ものを短絡が発生した電池として、計数した。そして、
製造直後に短絡が発生していなかった電池の総数に対す
る短絡が発生した電池の個数の割合を求め、この割合を
振動付与後（実際の使用状況に近い状態とした後）の短
絡の発生率（％）とした。

【００３２】また、製造した全ての電池の個数に対す
る、短絡発生電池の個数の割合を求め、この割合を製造
した電池における全体の短絡の発生率（％）として表１
に併記した。

【００３３】

【表１】

【００３４】表１の結果から明らかなように、実施例１
の電池は、全体の短絡の発生率が０％である。つまり、
極板群の正極板と負極側の部材とが接触せず、短絡の発
生が防止され、良品電池が得られたことを示している。
これは、正極板の全体をセパレータで覆っているため、
負極タブのスポット溶接時にスパッタが飛散しても正極
板に付着することはなく、製造直後における短絡の発生
が防止されており、また、セパレータ内から正極板が突
出することもないため、振動が与えられても正極板と負
極側の部材とが接触することが抑制されたからである。

【００３５】それに対し、比較例１の電池は、本発明の
電池に比べ、短絡の発生率が高くなっている。これは、
比較例１の電池においては、従来の極板群を採用してい
るので、正極板の上端が露出しており、負極タブを集束
してスポット溶接する際にスパッタが飛散して正極板に
付着したり、セパレータから正極板が突出したものが存
在していた。そのため、正極板と負極側の部材が接触
し、短絡を起こしたためである。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
角形密閉電池は、外装缶の内部に収容される極板群にお
いて、正極板の全体を電気絶縁性のセパレータで覆って
いるので、正極板と負極側部材との接触を極力避けるこ
とができる。よって、短絡事故による不良品の発生は極
めて少なくなり、電池製造における歩留まりは向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】角形密閉電池の構成を示す斜視図である。

【図２】極板群の構成を示す斜視図である。

【図３】一体化物の構成を示す分解斜視図である。

【図４】一体化物の構成を示す平面図である。

【図５】図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。

【図６】本発明における一体化物の構成を示す平面図で
ある。

【図７】本発明における極板群の構成を示す斜視図であ
る。

【図８】図７のVIII−VIII線に沿う断面図である。

【符号の説明】

１外装缶１ａ開口部２蓋板２１正極端子３極板群（従来の）３Ａ極板群（本発明における）３１正極板３２負極板３３セパレータ３４正極タブ３５負極タブＣ一体化物（従来の）Ｃ₁ 一体化物（本発明における）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極タブが取付けられた正極板を開口を
有する封筒状セパレータ中に収容して成る一体化物と、
負極板とを交互に重ね合せて一体化した極板群が、矩形
開口部を有する有底外装缶の中に、アルカリ電解液とと
もに収容され、前記矩形開口部が正極端子を有する蓋板
で密閉されている角形密閉電池において、前記一体化物
は、前記正極板の正極タブのみセパレータの外部へ突出
させた状態で、当該セパレータの開口が封口溶着され、
正極板の全体が前記セパレータにより覆われていること
を特徴とする角形密閉電池。