專(zhuān)利名稱(chēng)：密封式電池和其制造方法、以及由多個(gè)密封式電池構(gòu)成的組電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及密封式電池和其制造方法、以及由多個(gè)密封式電池構(gòu)成的組電池，特別涉及連接密封式電池的集電板和電池槽底的結(jié)構(gòu)的改善。
背景技術(shù)：
通常，鎳-氫化物電池、鎳-鎘電池等堿電池構(gòu)成為將發(fā)電元件收納在電池殼體內(nèi)，并以電池殼體為一極的端子。
特別是，在將這樣的堿電池使用在高效地進(jìn)行電動(dòng)工具或電動(dòng)汽車(chē)等的充放電的用途中時(shí)，連接發(fā)電元件和電池殼體的底部(電池槽底)之間的集電體的電阻對(duì)電池特性產(chǎn)生影響。
以往，作為使用在這些用途中的電池的集電結(jié)構(gòu)，有下述結(jié)構(gòu)在從電極組的上下端面分別向外方突出的極板的前端部分上，將各一張矩形狀或大致圓板狀的集電體在多個(gè)部位進(jìn)行焊接，并通過(guò)插入集電體的中央部的透孔中的直徑大約3mm的焊接電極和配置在殼體底部的焊接電極，殼體和負(fù)極集電體在殼體中央底部上實(shí)施一處焊接(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1特開(kāi)平11-31497號(hào)公報(bào)由于所述殼體和負(fù)極集電體僅在一處連接，所以殼體和集電體的連接電阻高，例如若以100A這樣的大電流放電，則由于殼體和負(fù)極集電體的焊接部的電阻高，所以有時(shí)電池的電壓急劇地下降。為了解決該問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了降低內(nèi)部電阻的電池(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。
專(zhuān)利文獻(xiàn)2特開(kāi)2004-55371號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2所述的電池為“一種圓筒型電池，其包括電極組，其由正極、負(fù)極和隔板(separator)構(gòu)成，所述正極板使其前端部分的芯材向上方突出，負(fù)極板使其前端部分的芯材向下方突出而卷繞為渦旋狀；負(fù)極集電體，其焊接在向下方突出的芯材突出部上；金屬制殼體，其將它們收納在內(nèi)部，并且兼作負(fù)極的輸入輸出端子；封口體，其將該殼體封口，并且與殼體電絕緣，在上方具有兼作正極的輸入輸出端子的帽，所述負(fù)極集電體是有底圓筒型，包括與所述向下方突出的芯材突出部連接的底面部和與所述殼體連接的筒狀部。”(權(quán)利要求1)、“如權(quán)利要求1所述的圓筒型電池，其中，在負(fù)極集電體的筒狀部形成有至少兩處以上的凸焊用的突起，該突起與殼體焊接?！?權(quán)利要求3)、“如權(quán)利要求1所述的圓筒型電池，其中，負(fù)極集電體的平面部與殼體連接?！?權(quán)利要求4)。
根據(jù)該圓筒型電池的結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)下述效果“由于有底圓筒型的負(fù)極集電體和殼體實(shí)施了兩處以上的焊接，所以可實(shí)現(xiàn)電池的內(nèi)部電阻的降低，可高效地進(jìn)行電池的充放電?！?段落 )，但需要將負(fù)極集電體形成為具有筒狀部的特殊結(jié)構(gòu)，而不是形成為板狀體，從而存在難以形成多個(gè)焊接點(diǎn)的問(wèn)題。
此外，作為其他的涉及改良集電體和殼體的底部的連接方法而降低內(nèi)部電阻的電池的發(fā)明，公知有以下的發(fā)明(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)3)。
專(zhuān)利文獻(xiàn)3特開(kāi)2000-58024號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3所述的電池的制造方法為“一種筒形電池的制造方法，所述筒形電池具有電極體，其通過(guò)正極板和負(fù)極板在兩極板間夾持隔板的狀態(tài)下卷繞為空心狀而成；可收納該電極體的有底筒形的殼體；集電體，其貼在所述電極體的端面而與其一極板連接，并且焊接在所述殼體的底部，所述筒形電池的制造方法的特征在于，在形成于所述集電體上的空心部中，能插入用于焊接所述集電體和所述殼體的點(diǎn)焊電極，在該點(diǎn)焊電極的前端，在從其電極主體的軸心偏心的位置上形成焊接部，在該焊接部和所述殼體的底部之間夾著所述集電體而進(jìn)行第一次焊接，之后，使所述點(diǎn)焊電極旋轉(zhuǎn)，在所述焊接部和所述殼體之間夾著所述集電體而進(jìn)行第二次焊接?！?權(quán)利要求3)。
根據(jù)該筒形電池的制造方法，“點(diǎn)焊電極的焊接部形成在從電極主體的軸心偏心的位置上，所以能在第一次焊接后，通過(guò)使點(diǎn)焊電極從其焊接部位旋轉(zhuǎn)規(guī)定角度來(lái)改變焊接部的位置而進(jìn)行第二次焊接。由此，可在兩處進(jìn)行焊接，所以可提高集電體和殼體的接觸可靠性。進(jìn)而，與僅在一處焊接的情況相比，可防止電流集中，抑制電阻損耗的發(fā)生?！?段落 )、“在所述實(shí)施方式中，表示了在兩處進(jìn)行焊接的情況，但在3處或者3處以上的部位進(jìn)行焊接的情況也包含在本發(fā)明中。”(段落 )，但是，焊接方法復(fù)雜，存在難以進(jìn)行3處以上的焊接的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決所述問(wèn)題而提出的，其目的在于提供一種無(wú)需使用特殊結(jié)構(gòu)的集電體和復(fù)雜的焊接方法，通過(guò)使下部集電板和電池槽底面的焊接點(diǎn)為特定的位置，而具有低電阻且輸出特性?xún)?yōu)異的集電結(jié)構(gòu)的密封式電池。
本發(fā)明為了解決所述問(wèn)題而采用以下的方法。
(1)一種密封式電池，其在電池槽內(nèi)收納具有正極板以及負(fù)極板的極組，在所述極組上配置上部集電板，經(jīng)由簧片(リ—ド)而焊接與所述極組的一極電連接的所述上部集電板的上表面和蓋的內(nèi)表面，作為所述蓋，使用在基蓋的中央上部經(jīng)由閥體覆蓋帽而形成安全閥的蓋，并且，在所述極組下配置下部集電板，焊接與所述極組的另一極電連接的所述下部集電板的下表面和電池槽底的內(nèi)表面，所述密封式電池的特征在于，所述下部集電板的下表面和所述電池槽底的內(nèi)表面的焊接部位至少位于比與所述帽的端部的正下方對(duì)應(yīng)的所述下部集電板的位置靠外側(cè)的范圍內(nèi)。
(2)如所述(1)的密封式電池，其特征在于，所述下部集電板的下表面和所述電池槽底的內(nèi)表面的焊接部位，在所述下部集電板的中心部具有一處，在比與所述帽的端部的正下方對(duì)應(yīng)的所述下部集電板的位置靠外側(cè)的范圍內(nèi)具有4～16處。
(3)一種密封式電池，其在電池槽內(nèi)收納具有正極板以及負(fù)極板的極組，在所述極組上配置上部集電板，經(jīng)由簧片而焊接與所述極組的一極電連接的所述上部集電板的上表面和蓋的內(nèi)表面，并且，在所述極組下配置下部集電板，焊接與所述極組的另一極電連接的所述下部集電板的下表面和電池槽底的內(nèi)表面，所述密封式電池的特征在于，所述下部集電板的下表面和電池槽底的內(nèi)表面的焊接部位至少位于被相對(duì)于從所述下部集電板的中心到外周的長(zhǎng)度離開(kāi)中心48％的同心圓和離開(kāi)中心93％的同心圓包圍的范圍內(nèi)。
(4)如所述(3)的密封式電池，其特征在于，所述下部集電板的下表面和所述電池槽底的內(nèi)表面的焊接部位至少位于被相對(duì)于從所述下部集電板的中心到外周的長(zhǎng)度離開(kāi)中心48％的同心圓和離開(kāi)中心76％的同心圓包圍的范圍內(nèi)。
(5)如所述(3)的密封式電池，其特征在于，所述下部集電板的下表面和所述電池槽底的內(nèi)表面的焊接部位，在所述下部集電板的中心部具有一處，在被相對(duì)于從所述下部集電板的中心到外周的長(zhǎng)度離開(kāi)中心48％的同心圓和離開(kāi)中心93％的同心圓包圍的范圍內(nèi)具有4～16處。
(6)如所述(4)的密封式電池，其特征在于，所述下部集電板的下表面和所述電池槽底的內(nèi)表面的焊接部位，在所述下部集電板的中心部具有一處，在被相對(duì)于從所述下部集電板的中心到外周的長(zhǎng)度離開(kāi)中心48％的同心圓和離開(kāi)中心76％的同心圓包圍的范圍內(nèi)具有4～16處。
(7)如所述(3)～(6)中任一密封式電池，其特征在于，所述上部集電板的上表面的所述簧片的焊接點(diǎn)位于被相對(duì)于從所述上部集電板的中心到外周的長(zhǎng)度離開(kāi)中心48％的同心圓和離開(kāi)中心93％的同心圓包圍的范圍內(nèi)。
(8)一種密封式電池的制造方法，其是所述(1)或(2)的密封式電池的制造方法，其特征在于，具有焊接位于比與所述帽的端部的正下方對(duì)應(yīng)的所述下部集電板的位置靠外側(cè)的范圍內(nèi)的焊接點(diǎn)的第1工序；和焊接所述下部集電板的中心部一處的第2工序。
(9)如所述(8)的密封式電池的制造方法，其特征在于，焊接位于比與所述帽的端部的正下方對(duì)應(yīng)的所述下部集電板的位置靠外側(cè)的范圍內(nèi)的焊接點(diǎn)的第1工序的焊接方法為，向所述極組注入電解液后，通過(guò)外部電源在所述上部集電板(組裝前電池的外部正極端子)和負(fù)極端子之間通以以充電和放電為一組的交流脈沖，由此進(jìn)行焊接。
(10)一種密封式電池的制造方法，其是所述(3)～(7)中任一密封式電池的制造方法，其特征在于，具有焊接位于被相對(duì)于從所述下部集電板的中心到外周的長(zhǎng)度離開(kāi)中心48％的同心圓和離開(kāi)中心93％的同心圓包圍的范圍內(nèi)的焊接點(diǎn)的第1工序；和焊接所述下部集電板的中心部一處的第2工序。
(11)如所述(10)的密封式電池的制造方法，其特征在于，焊接位于被相對(duì)于從所述下部集電板的中心到外周的長(zhǎng)度離開(kāi)中心48％的同心圓和離開(kāi)中心93％的同心圓包圍的范圍內(nèi)的焊接點(diǎn)的第1工序的焊接方法為，向所述極組注入電解液后，通過(guò)外部電源在所述上部集電板(組裝前電池的外部正極端子)和負(fù)極端子之間通以以充電和放電為一組的交流脈沖，由此進(jìn)行焊接。
(12)如所述(8)～(11)的密封式電池的制造方法，其特征在于，焊接所述下部集電板的中心部一處的第2工序的焊接方法為，將電阻焊接用的電極棒抵壓在所述下部集電板的上表面和所述電池槽底的外表面上，電阻焊接所述下部集電板的下表面和所述電池槽底的內(nèi)表面。
(13)一種組電池，其特征在于，使用所述(1)～(7)中任一密封式電池而由多個(gè)構(gòu)成。
(14)如所述(13)的組電池，其特征在于，經(jīng)由電池間連接部件連接一密封式電池的蓋的上表面和另一密封式電池的電池槽底的外表面，所述電池間連接部件和所述蓋的上表面的焊接點(diǎn)位于比帽的端部靠外側(cè)的范圍內(nèi)，且所述電池間連接部件和所述電池槽底的外表面的焊接點(diǎn)位于比與所述帽的端部的正上方對(duì)應(yīng)的所述電池槽底的外表面的位置靠外側(cè)的范圍內(nèi)。
(15)如所述(13)或(14)的組電池，其特征在于，所述電池間連接部件和所述蓋的上表面的焊接點(diǎn)的位置以及所述蓋的內(nèi)表面的所述簧片的焊接點(diǎn)的位置在比所述帽的端部靠外側(cè)的范圍內(nèi)一致。
在本發(fā)明中，通過(guò)使下部集電板和電池槽底面的焊接點(diǎn)為特定的位置，可提供內(nèi)部電阻小且高輸出的電池。
此外，可用圓筒形電池實(shí)現(xiàn)以往只能用特殊結(jié)構(gòu)且高價(jià)的方形鎳氫電池才能得到的1400W/kg以上的極其優(yōu)異的輸出密度。


圖1是表示焊接了由主簧片以及輔助簧片構(gòu)成的簧片的實(shí)施例、比較例的密封式電池的圖。
圖2(a)是表示本發(fā)明中使用的上部集電板(正極集電板)的圖(四條狹縫)。
圖2(b)是表示本發(fā)明中使用的上部集電板(正極集電板)的圖(八條狹縫)。
圖3(a)是表示實(shí)施例1～3、比較例1中使用的下部集電板(負(fù)極集電板)的圖(四條狹縫)。
圖3(b)是表示實(shí)施例4～13、比較例2～7中使用的下部集電板(負(fù)極集電板)的圖(八條狹縫)。
圖4是表示作為形成在實(shí)施例1的負(fù)極集電板的下表面上的與電池槽底的焊接點(diǎn)的突起部(4處)的圖。
圖5是表示作為形成在實(shí)施例5的負(fù)極集電板的下表面上的與電池槽底的焊接點(diǎn)的突起部(8處)的圖。
圖6是表示作為形成在實(shí)施例6～13的負(fù)極集電板的下表面上的與電池槽底的焊接點(diǎn)的突起部(16處)的圖。
圖7是表示作為形成在比較例3的負(fù)極集電板的下表面上的與電池槽底的焊接點(diǎn)的突起部(2處)的圖。
圖8是經(jīng)由輔助簧片焊接了環(huán)狀的主簧片后的密封式電池的組裝圖。
圖9是表示使用了本發(fā)明的密封式電池的組電池的圖。
符號(hào)說(shuō)明60 電池槽70 極組50 蓋90 閥體80 帽51 與帽的端部對(duì)應(yīng)的蓋的內(nèi)表面的位置2 上部集電板(正極集電板)2-2 設(shè)置在上部集電板上的狹縫2-3 設(shè)置在上部集電板上的墊片20 環(huán)狀簧片(主簧片)30 輔助簧片100 下部集電板(負(fù)極集電板)
101 與帽的端部的正下方對(duì)應(yīng)的下部集電板的位置100-1 作為形成在下部集電板的下表面上的與電池槽底的焊接點(diǎn)的突起部(位于被相對(duì)于從下部集電板的中心到外周的長(zhǎng)度離開(kāi)中心48％的同心圓和離開(kāi)中心93％的同心圓包圍的范圍內(nèi))100-2 作為形成在下部集電板的下表面的中心部的與電池槽底的焊接部位的突起部100-3 設(shè)置在下部集電板上的狹縫100-4 設(shè)置在下部集電板上的墊片110 電池間連接部件具體實(shí)施方式
在密封式電池中，下部集電板(負(fù)極集電板)的下表面和電池槽底的內(nèi)表面的中心部一處的焊接部位，由于可不向電池內(nèi)流入電流而將焊接棒插入極組的中心進(jìn)行電阻焊接，所以能夠以極其低的電阻進(jìn)行牢固的焊接，但在形成為組電池時(shí)，如圖9所示，在比一電池的蓋50上所安裝的帽80的端部靠外側(cè)焊接電池間連接部件110，并經(jīng)由該電池間連接部件而焊接到另一電池的電池槽60底的外表面上，電池槽60底的外表面的焊接點(diǎn)最短距離比與帽80的端部的正下方對(duì)應(yīng)的下部集電板100的位置靠外側(cè)，所以，電流的流通路為電池間連接部件和電池槽底的外表面的焊接點(diǎn)→電池槽底的內(nèi)表面和下部集電板的焊接部位(中心部一處)→下部集電板和負(fù)極板的焊接點(diǎn)，電流的流路變長(zhǎng)，電阻變大。
因此，在本發(fā)明中，將下部集電板100的下表面與電池槽60底的內(nèi)表面的焊接部位不僅僅設(shè)置在中心部一處，還設(shè)置在比與帽的端部的正下方對(duì)應(yīng)的下部集電板100的下表面的位置101靠外側(cè)的范圍內(nèi)，由此，縮短電流的流通路徑，降低內(nèi)部電阻。
圖3～圖7是表示本發(fā)明的密封式電池中使用的下部集電板100的圖(其中，在圖3(a)、(b)中沒(méi)有圖示焊接用的突起100-1)。該下部集電板100由實(shí)施了鍍鎳的鋼板制成，是厚度0.3～0.5mm的圓板狀。如圖3～圖7所示，下部集電板100在中央具有焊接用的突起部100-2(圖中，在突起部的中央形成有環(huán)狀的突出部)。此外，等間隔地具有多根(圖3(a)、圖4中為4根，圖3(b)、圖5～圖7中為8根)狹縫100-3，在該狹縫的側(cè)邊上配置有高度大約0.5mm的墊片100-4。該墊片100-4在將下部集電板100焊接到負(fù)極基板上時(shí)咬入基板，實(shí)現(xiàn)良好的接合。另外，狹縫100-3的根數(shù)不特別限定，但例如與4根相比，8根時(shí)下部集電板和負(fù)極基板的焊接點(diǎn)的密度大，負(fù)極板的集電功能變高，可降低電池的內(nèi)部電阻，所以是優(yōu)選的。
如后述實(shí)施例所示那樣，若下部集電板的下表面與電池槽底的內(nèi)表面的焊接部位至少位于被相對(duì)于從下部集電板的中心到外周的長(zhǎng)度離開(kāi)中心48％的同心圓和離開(kāi)中心93％的同心圓包圍的范圍內(nèi)，則內(nèi)部電阻變小，輸出密度提高。特別是，若位于被相對(duì)于從下部集電板的中心到外周的長(zhǎng)度離開(kāi)中心48％的同心圓和離開(kāi)中心76％的同心圓包圍的范圍內(nèi)，則效果更大，所以是優(yōu)選的。
另外，若該焊接點(diǎn)(焊接用的突起100-1)如圖6所示，配置在與所述墊片100-4接近的位置，則可減小負(fù)極基板和電池槽底的內(nèi)表面之間的電阻，所以是優(yōu)選的。
圖2(a)、(b)是表示本發(fā)明的密封式電池中使用的上部集電板2的圖。該上部集電板2由實(shí)施了鍍鎳的鋼板制成，是厚度0.3～0.5mm的圓板狀。如圖2(a)、(b)所示，上部集電板2等間隔地具有多根(圖2(a)中為4根，(b)中為8根)狹縫2-2，在該狹縫的側(cè)邊上配置有高度大約0.5mm的墊片2-3。該墊片2-3在將上部集電板2焊接到正極基板上時(shí)咬入基板，實(shí)現(xiàn)良好的接合。另外，狹縫2-2的根數(shù)不特別限定，但例如與4根相比，8根時(shí)上部集電板和正極基板的焊接點(diǎn)的密度大，正極板的集電功能變高，可降低電池的內(nèi)部電阻，所以是優(yōu)選的。
如上所述將下部集電板的下表面與電池槽底的內(nèi)表面的焊接部位設(shè)置在特定的范圍內(nèi)，并且對(duì)于上部集電板的上表面的簧片的焊接點(diǎn)而言，也使其位于被相對(duì)于從上部集電板的中心到外周的長(zhǎng)度離開(kāi)中心48％的同心圓和離開(kāi)中心93％的同心圓包圍的范圍內(nèi)，由此，可進(jìn)一步縮短電流的流通路徑，降低內(nèi)部電阻。
另外，若將該焊接點(diǎn)配置在與所述墊片2-3接近的位置，則可減小正極基板和所述簧片之間的電阻，所以是優(yōu)選的。
此外，在本發(fā)明中，通過(guò)增多下部集電板的下表面與電池槽底的內(nèi)表面的焊接點(diǎn)，可減小內(nèi)部電阻，提高輸出密度。如后述的實(shí)施例所示，焊接點(diǎn)優(yōu)選在比與帽的端部的正下方對(duì)應(yīng)的下部集電板的下表面的位置靠外側(cè)的范圍或者被相對(duì)于從下部集電板的中心到外周的長(zhǎng)度離開(kāi)中心48％的同心圓和離開(kāi)中心93％的同心圓包圍的范圍內(nèi)有4～16處。
該多個(gè)焊接點(diǎn)只要在所述范圍內(nèi)即可，不需要一定存在于一個(gè)同心圓上。
下部集電板和電池槽底的中心部一處的焊接部位由于可在電池內(nèi)沒(méi)有電流流過(guò)的情況下將焊接棒插入極組的中心而進(jìn)行電阻焊接，所以?xún)?yōu)選并用其而形成。該情況下，采用第1工序，其在比與帽的端部的正下方對(duì)應(yīng)的下部集電板的下表面的位置靠外側(cè)的范圍或被相對(duì)于從下部集電板的中心到外周的長(zhǎng)度離開(kāi)中心48％的同心圓和離開(kāi)中心93％的同心圓包圍的范圍內(nèi)，形成作為與電池槽底的焊接點(diǎn)的突起部，與電池槽底的內(nèi)表面焊接；第2工序，其將電阻焊接用的電極棒推壓到下部集電板的上表面和電池槽底的外表面上而使形成在下部集電板的下表面的中心部的突起部(100-2)和電池槽底的內(nèi)表面密接，在中心部一處進(jìn)行電阻焊接。
在將電解液注射到極組中后，在焊接位于比與帽的端部的正下方對(duì)應(yīng)的下部集電板的下表面的位置靠外側(cè)的范圍或者被相對(duì)于從下部集電板的中心到外周的長(zhǎng)度離開(kāi)中心48％的同心圓和離開(kāi)中心93％的同心圓包圍的范圍內(nèi)的焊接點(diǎn)時(shí)，在正負(fù)極之間通以極短時(shí)間但作為交流脈沖的較大電流。即，在外部電源的作用下在上部集電板(組裝前電池的外部正極端子)和負(fù)極端子之間通以以充電和放電為一組的交流脈沖。由于該通電的電被正極板以及負(fù)極板的電雙重層儲(chǔ)存，所以可防止電解液在電解作用下分解。若電雙重層的容量大，則可在不對(duì)電池賦予損傷的情況下加大可通電的電流的大小以及電量。由于認(rèn)為正極板和負(fù)極板的電雙重層容量與極板的放電容量有密切的關(guān)系，所以認(rèn)為通電的電流值的大小或一次通電下向一方向流過(guò)的通電量(若電流值一定則可替換為通電時(shí)間)優(yōu)選通過(guò)與極板的容量的關(guān)系而設(shè)定為適當(dāng)?shù)闹?。本發(fā)明中，通過(guò)確定相對(duì)于每單位放電容量而通電的電流的范圍，并確定通電時(shí)間的范圍，即便在正負(fù)極之間通電也可在不損傷電池的情況下良好地焊接下部集電板的下表面和電池槽底的內(nèi)表面。
具體而言，使每單位放電容量的通電電流的大小為0.4～0.8kA/Ah，使此時(shí)的通電時(shí)間為3～7msec。另外，電池的正極和負(fù)極的放電容量不一定非要相等，在鎳氫蓄電池或鎳鎘電池等堿蓄電池中，正極的放電容量比負(fù)極小。這樣的情況下，以放電容量小的正極的放電容量為基準(zhǔn)來(lái)設(shè)定每單位放電容量的通電電流的大小。此外，通電電流的大小不一定相對(duì)于時(shí)間而一定。這里所說(shuō)的通電電流的大小是指通電電流值相對(duì)于通電時(shí)間的平均值。
如上所述，若在本發(fā)明中所述電雙重層的容量大，則即便在正負(fù)極之間通以較大的電流，也不會(huì)發(fā)生電解，可良好地進(jìn)行焊接。若采用鎳氫蓄電池為例，則由于構(gòu)成負(fù)極的氫吸留合金粉末的表面系數(shù)小，所以有與正極板相比負(fù)極板的電雙重層容量小的傾向。從這點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選在向電池中組裝前，對(duì)氫吸留合金粉末實(shí)施在高溫的NaOH水溶液或乙酸-乙酸鈉水溶液等弱酸性的水溶液中的浸漬處理而增大負(fù)極板的電雙重層容量。
此外，就本發(fā)明的密封式蓄電池而言，電池內(nèi)部的電阻小，可提高對(duì)急速充電的適應(yīng)性。因此，優(yōu)選配置為正極以及負(fù)極的充電接受特性都高的構(gòu)成。
若采用鎳氫蓄電池為例，則正極的鎳電極使用在氫氧化鎳中混合有氫氧化鋅、氫氧化鈷的構(gòu)成，但優(yōu)選使用使氫氧化鎳和氫氧化鋅、氫氧化鈷共沉而得到的以氫氧化鎳為主成分的復(fù)合氫氧化物，進(jìn)而，優(yōu)選為下述構(gòu)成通過(guò)在鎳電極中添加Y、Er、Yb等稀土類(lèi)元素的單體或者其化合物來(lái)提高鎳電極的氧致過(guò)電壓從而抑制進(jìn)行急速充電時(shí)在鎳電極中產(chǎn)生氧。
如上所述，本發(fā)明的密封式電池，在形成組電池時(shí)有效。在形成組電池時(shí)，如圖9所示，在經(jīng)由電池間連接部件(110)連接一密封式電池的蓋(50)的上表面和另一密封式電池的電池槽(60)底的外表面的組電池中，優(yōu)選電池間連接部件(110)和蓋(50)的上表面的焊接點(diǎn)位于比帽(80)的端部靠外側(cè)的范圍內(nèi)，且電池間連接部件(110)與電池槽(60)底的外表面的焊接點(diǎn)位于比與帽(80)的端部的正上方對(duì)應(yīng)的電池槽底的外表面的位置靠外側(cè)的范圍內(nèi)。由此，可得到電阻小且高輸出的組電池。
所述情況下，特別是，若使電池間連接部件(110)和蓋(50)的上表面的焊接點(diǎn)的位置以及蓋(50)的內(nèi)表面的主簧片(環(huán)狀端子)(20)的焊接點(diǎn)的位置在比帽(80)的端部靠外側(cè)的范圍內(nèi)一致，則可縮短電流的流通路徑，所以可降低內(nèi)部電阻，也加大輸出密度，所以是優(yōu)選的。
在本發(fā)明中，經(jīng)由簧片焊接了上部集電板(正極集電板)的上表面和蓋的內(nèi)表面，但蓋的結(jié)構(gòu)、簧片的形狀等不受限定。
圖8中作為一例表示經(jīng)由輔助簧片而焊接了環(huán)狀的主簧片的密封式電池的組裝圖。
圖8中，(a)是表示蓋(50)的結(jié)構(gòu)的一例的剖視圖，在素蓋(素蓋)的中央上部經(jīng)由閥體(安全閥橡膠)(90)而覆蓋有帽(80)。
此外，(b)表示在蓋部(50)上預(yù)先焊接有主簧片(環(huán)狀端子)(20)的狀態(tài)。
此外，(c)表示在(b)的蓋部(50)上在主簧片(環(huán)狀端子)(20)上預(yù)先焊接有輔助簧片(30)的狀態(tài)。
進(jìn)而，(d)表示將在(c)的蓋部(50)上預(yù)先焊接有主簧片(環(huán)狀端子)(20)以及輔助簧片(30)的結(jié)構(gòu)焊接在密封式電池的上部集電板(2)上的狀態(tài)。
此時(shí)，在本發(fā)明中，蓋(50)的內(nèi)表面的主簧片(環(huán)狀端子)(20)的焊接點(diǎn)優(yōu)選位于比與帽的端部對(duì)應(yīng)的蓋的內(nèi)表面的位置(51)靠外側(cè)的范圍內(nèi)。這樣，向電池外部的電流取出接點(diǎn)位于比蓋的上表面的帽的端部靠外側(cè)的范圍內(nèi)時(shí)，由于電流的流通路徑變短，所以?xún)?nèi)部電阻降低，輸出密度也變大。
以下，采用圓筒形鎳氫電池為例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限定于以下例示的實(shí)施例。
實(shí)施例1(正極板的制作)向以規(guī)定比例溶解了硫酸鎳和硫酸鋅以及硫酸鈷的水溶液中添加硫酸銨和苛性鈉水溶液而生成氨絡(luò)物。一邊激發(fā)反應(yīng)系統(tǒng)而進(jìn)行攪拌一邊進(jìn)而滴下苛性鈉，將反應(yīng)系統(tǒng)的pH值控制為11～12而以下述比例合成作為芯層母材的球狀高密度氫氧化鎳粒子∶氫氧化鎳∶氫氧化鋅∶氫氧化鈷＝88.45∶5.12∶1.1。
將所述高密度氫氧化鎳粒子投入通過(guò)苛性鈉控制為pH值10～13的堿水溶液中。一邊攪拌該溶液一邊滴下含有規(guī)定濃度的硫酸鈷、銨的水溶液。其間，適宜地滴下苛性鈉水溶液而將反應(yīng)浴的pH值維持在11～12的范圍內(nèi)。將pH值保持在11～12的范圍內(nèi)大約1小時(shí)，在氫氧化鎳粒子表面形成由含有Co的混合氫氧化物構(gòu)成的表面層。該混合氫氧化物的表面層的比例相對(duì)于芯層母粒子(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為芯層)為4.0wt％。
將具有由所述混合氫氧化物構(gòu)成的表面層的氫氧化鎳粒子50g投入到溫度110℃的30wt％(10N)的苛性鈉水溶液中，并充分進(jìn)行攪拌。接著相對(duì)于包含在表面層中的鈷的氫氧化物的當(dāng)量而添加過(guò)剩的K2S2O8，確認(rèn)從粒子表面產(chǎn)生氧氣。過(guò)濾活性物質(zhì)粒子并水洗、干燥。
向所述活性物質(zhì)粒子中添加羧甲基纖維素(CMC)水溶液而形成為所述活性物質(zhì)粒子∶CMC溶質(zhì)＝99.5∶0.5的膏狀，將該膏填充到450g/m2的鎳多孔體(住友電工(株)社制ニツケルセルメツト#8)中。之后，在80℃下干燥，之后，沖壓為規(guī)定的厚度，并在表面進(jìn)行聚四氟乙烯涂敷而形成寬度47.5mm(內(nèi)，無(wú)涂敷部1mm)長(zhǎng)度1150mm的容量6500mAh(6.5Ah)的鎳正極板。
(負(fù)極板的制作)將對(duì)粒徑30μm的具有AB5型稀土類(lèi)系的MmNi3.6Co0.6Al0.3Mn0.35(Mm表示鈰合金)組成的氫吸留合金進(jìn)行吸留處理后的氫吸留合金粉末浸漬到20℃的比重為48重量％的NaOH水溶液中，并在100℃的水溶液中浸漬而進(jìn)行4小時(shí)的處理。
之后，加壓過(guò)濾而分離處理液和合金，之后，添加與合金重量相同重量的純水并施加28KHz的超聲波10分鐘。之后，一邊緩慢地?cái)嚢枰贿厪臄嚢鑼酉虏孔⑷爰兯?，使排水流?dòng)而從合金中除去游離的稀土類(lèi)氫氧化物。之后，水洗到PH值10以下，之后，加壓過(guò)濾。之后，曝露到80℃的溫水中而進(jìn)行脫氫。加壓過(guò)濾清水，再次進(jìn)行水洗而將合金冷卻到25℃，在攪拌下添加與合金重量相同的4％過(guò)氧化氫，進(jìn)行脫氫，得到電極用氫吸留合金。
以99.35∶0.65的固態(tài)量重量比混合所得到的合金和苯乙烯-丁二烯共聚物，并用水分散而形成為膏狀，使用刮刀涂布機(jī)，涂敷到由對(duì)鐵實(shí)施了鍍鎳后的沖裁鋼板構(gòu)成的負(fù)極基板上，之后，在80℃下干燥，之后沖壓為規(guī)定的厚度而形成寬度47.5mm長(zhǎng)度1175mm的容量11000mAh(11.0Ah)的氫吸留合金負(fù)極板。
(密封式鎳氫蓄電池的制作)組合所述負(fù)極板、實(shí)施了砜化處理的厚度120μm的聚丙烯的無(wú)紡布狀隔板和所述正極板而卷繞為輥狀，形成極板組。在向該極板組的一卷繞端面突出的正極基板的端面上，通過(guò)電阻焊接而接合由實(shí)施了鍍鎳的鋼板構(gòu)成的厚度0.4mm的、在中央設(shè)置有圓形的透孔和八處(4狹縫)的0.5mm的墊片(向電極基板的咬入部)的、半徑14.5mm的圖2(a)所示的圓板狀的上部集電板(正極集電板)。此外，在圖3(a)所示的由實(shí)施了鍍鎳的鋼板構(gòu)成的厚度0.4mm的、在中央設(shè)置有圓形的透孔和八處(4狹縫)的0.5mm的墊片(向電極基板的咬入部)的、半徑14.5mm的下部集電板(負(fù)極集電板)上，在比與帽的端部的正下方對(duì)應(yīng)的負(fù)極集電板的位置靠外側(cè)的范圍內(nèi)(離開(kāi)負(fù)集集電板的中心9mm的位置)，形成4處圖4所示的作為與電池槽底的焊接點(diǎn)的突起部(100-1)。通過(guò)電阻焊接將該負(fù)極集電板接合到向卷繞式極板組的另一卷繞端面突出的負(fù)極基板的端面上。
準(zhǔn)備由實(shí)施了鍍鎳的鋼板構(gòu)成的有底筒狀的電池槽罐，將安裝有所述集電板的極板組以正極集電板與電池槽罐的開(kāi)放端側(cè)抵接、負(fù)極集電板與電池槽罐的底部抵接的方式收納在電池槽罐內(nèi)，并注射規(guī)定量的由含有6.8N的KOH和0.8N的LiOH的水溶液構(gòu)成的電解液。
注射后，使電阻焊接機(jī)的焊接用輸出端子與正極集電板和電池槽罐的底面(負(fù)極端子)抵接，以在充電方向以及放電方向上具有相同的電流值和相同的通電時(shí)間的方式設(shè)定通電條件。具體而言，將電流值設(shè)定為正極板的容量(6.5Ah)每1Ah為0.6kA/Ah(3.9kA)，將通電時(shí)間在充電方向上設(shè)定為4.5msec、在放電方向上設(shè)定為4.5msec，使該交流脈沖通電為一次循環(huán)而設(shè)定為可進(jìn)行一次循環(huán)通電，通以由矩形波構(gòu)成的交流脈沖。通過(guò)該通電，負(fù)極集電板的下表面和電池槽底的內(nèi)表面由位于離開(kāi)負(fù)極集電板的中心9mm的位置處的4處突起部被焊接。
另外，負(fù)極集電板的下表面和電池槽底的內(nèi)表面的焊接點(diǎn)位于相對(duì)于從負(fù)極集電板的中心到外周的長(zhǎng)度(半徑14.5mm)離開(kāi)中心62％的位置。此時(shí)，負(fù)極集電板(100)的下表面和電池槽(60)底的內(nèi)表面的焊接點(diǎn)如圖1以及圖9中單點(diǎn)劃線(xiàn)所示，位于比與帽(80)的端部的正下方對(duì)應(yīng)的下部集電板(100)的位置(101)靠外側(cè)的范圍內(nèi)。
之后，在電池內(nèi)沒(méi)有電流流過(guò)的情況下將電阻焊接用的電解棒抵接到負(fù)極集電板的上表面和電池槽底的外表面上，使形成在負(fù)極集電板的下表面的中心部的突起部(100-2)與電池槽底的內(nèi)表面密接，如圖1所示，通過(guò)電阻焊接將該突起部(100-2)接合在電池槽底的內(nèi)表面上。
準(zhǔn)備主簧片和輔助簧片，所述主簧片通過(guò)將厚度0.6mm、寬度2.5mm、長(zhǎng)度66mm、且在一長(zhǎng)邊上具有10個(gè)高度0.5mm的突起、在另一長(zhǎng)邊上具有4個(gè)高度2mm的突起的鎳板彎曲為內(nèi)徑20mm的環(huán)狀而構(gòu)成，所述輔助簧片具有4個(gè)作為與正極集電板的焊接點(diǎn)的突起部。
準(zhǔn)備在由實(shí)施了鍍鎳的鋼板構(gòu)成且在中央設(shè)置有直徑0.8mm的圓形透孔的圓板狀的蓋體，使所述簧片的高度0.5mm的10個(gè)突起與該蓋體的內(nèi)表面?zhèn)鹊纸?，并通過(guò)電阻焊接將環(huán)狀的主簧片接合在蓋體的內(nèi)表面上。接著，在環(huán)狀的主簧片上焊接輔助簧片。在蓋體的外表面上安裝橡膠閥(排氣閥)以及帽狀的端子。以包入蓋體的周緣的方式在蓋體上安裝環(huán)狀的密封墊片(gasket)。
另外，蓋的半徑為14.5mm，帽的半徑為6.5mm，密封墊片的斂縫半徑為12.5mm。
將帶主簧片以及輔助簧片的蓋以與正極集電板抵接的方式載置在極板組上，并對(duì)電池槽罐的開(kāi)放端進(jìn)行斂縫而氣密密封后，進(jìn)行壓縮而調(diào)整電池的總高度。
另外，主簧片內(nèi)表面的半徑為10mm，輔助簧片的與上部集電板的焊接點(diǎn)(突起部)到主簧片的內(nèi)表面的距離設(shè)定為1mm。即，被4處突起部包圍的內(nèi)徑的半徑為9mm，上部集電板的上表面的輔助簧片的焊接點(diǎn)位于相對(duì)于從上部集電板的中心到外周的長(zhǎng)度(半徑14.5mm)離開(kāi)中心62％的位置。
使電阻焊接機(jī)的焊接用輸出端子與帽80(正極端子)、電池槽罐60的底面(負(fù)極端子)抵接，以在充電方向以及放電方向上具有相同的電流值和相同的通電時(shí)間的方式設(shè)定通電條件。具體而言，將電流值設(shè)定為正極板的容量(6.5Ah)每1Ah為0.6kA/Ah(3.9kA)，將通電時(shí)間在充電方向上設(shè)定為4.5msec、在放電方向上設(shè)定為4.5msec，使該交流脈沖通電為一次循環(huán)而設(shè)定為可進(jìn)行兩次循環(huán)通電，通以由矩形波構(gòu)成的交流脈沖。此時(shí)，確認(rèn)沒(méi)有超過(guò)開(kāi)閥壓而產(chǎn)生氣體。這樣，制作蓋50和正極集電板2經(jīng)由輔助簧片而被環(huán)狀的主簧片連接的圖1所示的密封式鎳氫蓄電池。
此外，使用了本發(fā)明的實(shí)施例以及比較例的電池的重量都為176g。
(化成、內(nèi)部阻力以及輸出密度的測(cè)定)將所述密封式蓄電池在周?chē)鷾囟?5℃中放置12小時(shí)，之后，以130mA(0.02ItA)充電到1200mAh，并繼續(xù)以650mA(0.1ItA)充電10小時(shí)，之后，以1300mA(0.2ItA)放電到切斷電壓1V。進(jìn)而，以650mA(0.1ItA)充電16小時(shí)，之后，以1300mA(0.2ItA)放電到切斷電壓1.0V，以該充放電為一次循環(huán)而進(jìn)行4次循環(huán)充放電。在第4循環(huán)的放電結(jié)束后，使用1kHz的交流來(lái)測(cè)定內(nèi)部電阻。
輸出密度的測(cè)定方法是，使用一個(gè)電池在25℃的氣氛下，在從放電末以650mA(0.1ItA)充電5小時(shí)后，設(shè)以60A流動(dòng)12秒時(shí)的第10秒電壓為60A放電時(shí)第10秒電壓，在以6A對(duì)放電量的電容量進(jìn)行充電后，設(shè)以90A流動(dòng)12秒時(shí)的第10秒電壓為90A放電時(shí)第10秒電壓，在以6A對(duì)放電量的電容量進(jìn)行充電后，設(shè)以120A流動(dòng)12秒時(shí)的第10秒電壓為120A放電時(shí)第10秒電壓，在以6A對(duì)放電量的電容量進(jìn)行充電后，設(shè)以150A流動(dòng)12秒時(shí)的第10秒電壓為150A放電時(shí)第10秒電壓，在以6A對(duì)放電量的電容量進(jìn)行充電后，設(shè)以180A流動(dòng)12秒時(shí)的第10秒電壓為180A放電時(shí)第10秒電壓。
對(duì)電流值和電壓值進(jìn)行最小二乘法處理而將該各第10秒電壓直線(xiàn)逼近，以電流值0A時(shí)的電壓值為E0，以斜率為RDC。之后，代入輸出密度(W/kg)＝(E0-0.8)÷RDC×0.8÷電池重量(kg)的計(jì)算式，得到0.8V切斷時(shí)的25℃電池的輸出密度。
實(shí)施例2除了在離開(kāi)負(fù)極集電板的中心9mm的位置上形成有8處作為與電池槽底的焊接點(diǎn)的突起部以外，與實(shí)施例1相同而得到圖1所示的密封式電池。
實(shí)施例3除了在離開(kāi)負(fù)極集電板的中心9mm的位置上形成有16處作為與電池槽底的焊接點(diǎn)的突起部以外，與實(shí)施例1相同而得到圖1所示的密封式電池。
(比較例1)除了沒(méi)有用位于離開(kāi)負(fù)極集電板的中心9mm的位置上的4處突起部進(jìn)行焊接以外，與實(shí)施例1相同而得到圖1所示的密封式電池。(即，負(fù)極集電板的下表面和電池槽底的內(nèi)表面僅在中心部一處焊接。)實(shí)施例4在如圖3(b)所示的由實(shí)施了鍍鎳的鋼板構(gòu)成的厚度0.4mm的、在中央設(shè)置有圓形透孔和16處(8狹縫)的0.5mm的墊片(向電極的咬入部)的、半徑14.5mm的圓板狀的負(fù)極集電板上，在離開(kāi)負(fù)極集電板的中心9mm的位置上形成有4處作為與電池槽底的焊接點(diǎn)的突起部，此外與實(shí)施例1相同而得到圖1所示的密封式電池。
實(shí)施例5除了在離開(kāi)負(fù)極集電板的中心9mm的位置上形成有如圖5所示的8處作為與電池槽底的焊接點(diǎn)的突起部(100-1)以外，與實(shí)施例4相同而得到圖1所示的密封式電池。
實(shí)施例6除了在離開(kāi)負(fù)極集電板的中心9mm的位置上形成有如圖6所示的16處作為與電池槽底的焊接點(diǎn)的突起部(100-1)以外，與實(shí)施例4相同而得到圖1所示的密封式電池。
(比較例2)除了在離開(kāi)負(fù)極集電板的中心9mm的位置上形成有20處作為與電池槽底的焊接點(diǎn)的突起部以外，與實(shí)施例4相同而得到圖1所示的密封式電池。
(比較例3)除了在離開(kāi)負(fù)極集電板的中心9mm的位置上形成有如圖7所示的2處作為與電池槽底的焊接點(diǎn)的突起部(100-1)以外，與實(shí)施例4相同而得到圖1所示的密封式電池。
(比較例4)除了沒(méi)有用位于離開(kāi)負(fù)極集電板的中心9mm的位置上的4處突起部進(jìn)行焊接以外，與實(shí)施例4相同而得到圖1所示的密封式電池。(即，負(fù)極集電板的下表面和電池槽底的內(nèi)表面僅在中心部一處焊接。)在與所述實(shí)施例1相同的條件下化成在實(shí)施例2～6、比較例1～4中得到的密封式電池，進(jìn)行內(nèi)部電阻以及輸出密度的測(cè)定。內(nèi)部電阻、輸出密度的測(cè)定結(jié)果與實(shí)施例1的測(cè)定結(jié)果一起表示在表1中。
表1


如表1所示，將焊接點(diǎn)形成在相對(duì)于從負(fù)極集電板的中心到外周的長(zhǎng)度離開(kāi)中心62％的位置上的實(shí)施例1～6的密封式電池，與負(fù)極集電板的下表面和電池槽底的內(nèi)表面僅在中心部一處焊接的比較例1以及4的密封式電池相比可知，內(nèi)部電阻變低，輸出密度提高。
任一電池都可實(shí)現(xiàn)超過(guò)1400W/kg的輸出密度。
保持1400W/kg以上的輸出意味著，即便在助推混合式電動(dòng)汽車(chē)(HEV)時(shí)進(jìn)行200A(相當(dāng)于30ItA的流量(レ一ト))的放電，在常溫下也保持1V/電池不會(huì)用完的性能。因此，具有1400W/kg以上的輸出密度的鎳氫電池，作為用于防止過(guò)放電的電壓控制的下限值可以設(shè)定為1V/電池，因此，在設(shè)放電流量的上限為30ItA時(shí)的所謂放電模式中也可防止過(guò)放電，所以是優(yōu)選的。
墊片(向電極基板的咬入部)的數(shù)量較多地設(shè)為16個(gè)的實(shí)施例4～6中，與其數(shù)量為8個(gè)的實(shí)施例1～3的電池相比，負(fù)極集電板和負(fù)極基板的焊接點(diǎn)的密度變大，負(fù)極板的集電功能提高，所以?xún)?nèi)部電阻變小，輸出密度變高。
此外可知，隨著焊接點(diǎn)的數(shù)量在4～16個(gè)的范圍內(nèi)增加，內(nèi)部電阻變小，輸出密度變高。
負(fù)極集電板的下表面與電池槽底的內(nèi)表面的焊接點(diǎn)非常多而達(dá)到20個(gè)的比較例2的密封式電池，或焊接點(diǎn)非常少而僅為2個(gè)的比較例3的密封式電極的情況下，內(nèi)部電阻的降低、輸出密度的提高的效果小。
這是因?yàn)橛捎诤附狱c(diǎn)的焊接電流需要一定的電流，所以若焊接點(diǎn)超過(guò)18處則需要增大在電池內(nèi)流動(dòng)的電流，為此，超過(guò)極組的靜電容量而發(fā)生電解液的分解所導(dǎo)致的氣體產(chǎn)生，從而在通電時(shí)有可能發(fā)生漏液等問(wèn)題。因此，若抑制通電的最大電流和通電時(shí)間，則無(wú)法得到各焊接點(diǎn)的焊接所需要的足夠的電流，發(fā)生電流不足所導(dǎo)致的焊接不良而變?yōu)楦唠娮璧暮附狱c(diǎn)。此外，在兩處的情況下，焊接點(diǎn)的焊接可靠，但由于焊接點(diǎn)為比較高電阻的部位，所以若焊接點(diǎn)數(shù)量不充分，則整體變?yōu)楦唠娮琛?br> (比較例5)除了在離開(kāi)中心4mm的位置上形成有8處作為與電池槽底的焊接點(diǎn)的突起部以外，與實(shí)施例4相同而得到圖1所示的密封式電池。
另外，負(fù)極集電板的下表面與電池槽底的內(nèi)表面的焊接點(diǎn)位于相對(duì)于從負(fù)極集電板的中心到外周的長(zhǎng)度(半徑14.5mm)離開(kāi)中心28％的位置。
(比較例6)除了在離開(kāi)中心5mm的位置上形成有8處作為與電池槽底的焊接點(diǎn)的突起部以外，與實(shí)施例4相同而得到圖1所示的密封式電池。
另外，負(fù)極集電板的下表面與電池槽底的內(nèi)表面的焊接點(diǎn)位于相對(duì)于從負(fù)極集電板的中心到外周的長(zhǎng)度(半徑14.5mm)離開(kāi)中心34％的位置。
(比較例7)除了在離開(kāi)中心6mm的位置上形成有8處作為與電池槽底的焊接點(diǎn)的突起部以外，與實(shí)施例4相同而得到圖1所示的密封式電池。
另外，負(fù)極集電板的下表面與電池槽底的內(nèi)表面的焊接點(diǎn)位于相對(duì)于從負(fù)極集電板的中心到外周的長(zhǎng)度(半徑14.5mm)離開(kāi)中心41％的位置。
實(shí)施例7除了在離開(kāi)中心7mm的位置上形成有16處作為與電池槽底的焊接點(diǎn)的突起部以外，與實(shí)施例4相同而得到圖1所示的密封式電池。
另外，負(fù)極集電板的下表面與電池槽底的內(nèi)表面的焊接點(diǎn)位于相對(duì)于從負(fù)極集電板的中心到外周的長(zhǎng)度(半徑14.5mm)離開(kāi)中心48％的位置。
實(shí)施例8除了在離開(kāi)中心9mm的位置上形成有16處作為與電池槽底的焊接點(diǎn)的突起部以外，與實(shí)施例4相同而得到圖1所示的密封式電池。
另外，負(fù)極集電板的下表面與電池槽底的內(nèi)表面的焊接點(diǎn)位于相對(duì)于從負(fù)極集電板的中心到外周的長(zhǎng)度(半徑14.5mm)離開(kāi)中心62％的位置。
實(shí)施例9除了在離開(kāi)中心10mm的位置上形成有16處作為與電池槽底的焊接點(diǎn)的突起部以外，與實(shí)施例4相同而得到圖1所示的密封式電池。
另外，負(fù)極集電板的下表面與電池槽底的內(nèi)表面的焊接點(diǎn)位于相對(duì)于從負(fù)極集電板的中心到外周的長(zhǎng)度(半徑14.5mm)離開(kāi)中心69％的位置。
實(shí)施例10除了在離開(kāi)中心11mm的位置上形成有16處作為與電池槽底的焊接點(diǎn)的突起部以外，與實(shí)施例4相同而得到圖1所示的密封式電池。
另外，負(fù)極集電板的下表面與電池槽底的內(nèi)表面的焊接點(diǎn)位于相對(duì)于從負(fù)極集電板的中心到外周的長(zhǎng)度(半徑14.5mm)離開(kāi)中心76％的位置。
實(shí)施例11除了在離開(kāi)中心12mm的位置上形成有16處作為與電池槽底的焊接點(diǎn)的突起部以外，與實(shí)施例4相同而得到圖1所示的密封式電池。
另外，負(fù)極集電板的下表面與電池槽底的內(nèi)表面的焊接點(diǎn)位于相對(duì)于從負(fù)極集電板的中心到外周的長(zhǎng)度(半徑14.5mm)離開(kāi)中心83％的位置。
實(shí)施例12除了在離開(kāi)中心13mm的位置上形成有16處作為與電池槽底的焊接點(diǎn)的突起部以外，與實(shí)施例4相同而得到圖1所示的密封式電池。
另外，負(fù)極集電板的下表面與電池槽底的內(nèi)表面的焊接點(diǎn)位于相對(duì)于從負(fù)極集電板的中心到外周的長(zhǎng)度(半徑14.5mm)離開(kāi)中心90％的位置。
實(shí)施例13除了在離開(kāi)中心13.5mm的位置上形成有16處作為與電池槽底的焊接點(diǎn)的突起部以外，與實(shí)施例4相同而得到圖1所示的密封式電池。
另外，負(fù)極集電板的下表面與電池槽底的內(nèi)表面的焊接點(diǎn)位于相對(duì)于從負(fù)極集電板的中心到外周的長(zhǎng)度(半徑14.5mm)離開(kāi)中心93％的位置。
用與所述實(shí)施例1相同的條件化成在比較例5～7、實(shí)施例7～13中得到的密封式電池，進(jìn)行內(nèi)部電阻以及輸出密度的測(cè)定。內(nèi)部電阻、輸出密度的測(cè)定結(jié)果表示在表2中。
表2

從表2可知，焊接點(diǎn)在被相對(duì)于從負(fù)極集電板的中心到外周的長(zhǎng)度離開(kāi)中心48％的同心圓和離開(kāi)中心93％的同心圓包圍的范圍內(nèi)有16處的實(shí)施例7～13的密封式電池，與焊接點(diǎn)在相對(duì)于從負(fù)極集電板的中心到外周的長(zhǎng)度離開(kāi)中心小于48％的范圍內(nèi)有8處(無(wú)法形成16處焊接)的比較例5～7的密封式電池相比，內(nèi)部電阻小，輸出密度高。
特別是，如實(shí)施例7～10所示，在焊接點(diǎn)位于被相對(duì)于從負(fù)極集電板的中心到外周的長(zhǎng)度離開(kāi)中心48％的同心圓和離開(kāi)中心76％的同心圓包圍的范圍內(nèi)時(shí)，內(nèi)部電阻的降低、輸出密度的提高的效果顯著。
在比較例5～7的密封式電池中，負(fù)極集電板的下表面與電池槽底的內(nèi)表面的8處焊接點(diǎn)位于比與帽的端部的正下方對(duì)應(yīng)的負(fù)極集電板的位置靠?jī)?nèi)側(cè)的范圍中，由于電流的流通路徑變長(zhǎng)，所以認(rèn)為內(nèi)部電阻變大。
另外，本發(fā)明的實(shí)施例使用了密封式的圓筒形鎳氫二次電池，但本發(fā)明不限定于鎳氫電池，也可使用于鎳鎘電池、鋰離子電池、鋰聚合物電池(也包含凝膠)、控制閥式鉛電池等二次電池、或堿一次電池、鋰硬幣型電池等密封式的一次以及二次電池。
此外，構(gòu)成元件的簧片以及電池間連接部件不限定于實(shí)施例中所示的環(huán)狀，也可為其他形狀。
另外，在實(shí)施例中，表示了在相同的條件下焊接電池內(nèi)連接和電池間連接的例子，但本發(fā)明中，除了實(shí)施例所述的焊接條件外，也可適宜地選擇其他的條件。
此外，本發(fā)明中使用的正極板、正極集電板、隔板、負(fù)極板、負(fù)極集電板的形狀、材質(zhì)不限定于實(shí)施例所述的情況。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的密封式電池以及由多個(gè)該密封式電池構(gòu)成的組電池，由于具有低電阻和高輸出，所以作為電動(dòng)汽車(chē)或電動(dòng)工具等的電池是有用的。
權(quán)利要求
1.一種密封式電池，其在電池槽內(nèi)收納具有正極板以及負(fù)極板的極組，在所述極組上配置上部集電板，經(jīng)由簧片而焊接與所述極組的一極電連接的所述上部集電板的上表面和蓋的內(nèi)表面，作為所述蓋，使用在基蓋的中央上部經(jīng)由閥體覆蓋帽而形成安全閥的蓋，并且，在所述極組下配置下部集電板，焊接與所述極組的另一極電連接的所述下部集電板的下表面和電池槽底的內(nèi)表面，所述密封式電池的特征在于，所述下部集電板的下表面和所述電池槽底的內(nèi)表面的焊接部位至少位于比與所述帽的端部的正下方對(duì)應(yīng)的所述下部集電板的位置靠外側(cè)的范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的密封式電池，其特征在于，所述下部集電板的下表面和所述電池槽底的內(nèi)表面的焊接部位，在所述下部集電板的中心部具有一處，在比與所述帽的端部的正下方對(duì)應(yīng)的所述下部集電板的位置靠外側(cè)的范圍內(nèi)具有4～16處。
3.一種密封式電池，其在電池槽內(nèi)收納具有正極板以及負(fù)極板的極組，在所述極組上配置上部集電板，經(jīng)由簧片而焊接與所述極組的一極電連接的所述上部集電板的上表面和蓋的內(nèi)表面，并且，在所述極組下配置下部集電板，焊接與所述極組的另一極電連接的所述下部集電板的下表面和電池槽底的內(nèi)表面，所述密封式電池的特征在于，所述下部集電板的下表面和電池槽底的內(nèi)表面的焊接部位至少位于被相對(duì)于從所述下部集電板的中心到外周的長(zhǎng)度離開(kāi)中心48％的同心圓和離開(kāi)中心93％的同心圓包圍的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的密封式電池，其特征在于，所述下部集電板的下表面和所述電池槽底的內(nèi)表面的焊接部位至少位于被相對(duì)于從所述下部集電板的中心到外周的長(zhǎng)度離開(kāi)中心48％的同心圓和離開(kāi)中心76％的同心圓包圍的范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求3所述的密封式電池，其特征在于，所述下部集電板的下表面和所述電池槽底的內(nèi)表面的焊接部位，在所述下部集電板的中心部具有一處，在被相對(duì)于從所述下部集電板的中心到外周的長(zhǎng)度離開(kāi)中心48％的同心圓和離開(kāi)中心93％的同心圓包圍的范圍內(nèi)具有4～16處。
6.如權(quán)利要求4所述的密封式電池，其特征在于，所述下部集電板的下表面和所述電池槽底的內(nèi)表面的焊接部位，在所述下部集電板的中心部具有一處，在被相對(duì)于從所述下部集電板的中心到外周的長(zhǎng)度離開(kāi)中心48％的同心圓和離開(kāi)中心76％的同心圓包圍的范圍內(nèi)具有4～16處。
7.如權(quán)利要求3～6中任一項(xiàng)所述的密封式電池，其特征在于，所述上部集電板的上表面的所述簧片的焊接點(diǎn)位于被相對(duì)于從所述上部集電板的中心到外周的長(zhǎng)度離開(kāi)中心48％的同心圓和離開(kāi)中心93％的同心圓包圍的范圍內(nèi)。
8.一種密封式電池的制造方法，其是權(quán)利要求1或2的密封式電池的制造方法，其特征在于，具有焊接位于比與所述帽的端部的正下方對(duì)應(yīng)的所述下部集電板的位置靠外側(cè)的范圍內(nèi)的焊接點(diǎn)的第1工序；和焊接所述下部集電板的中心部一處的第2工序。
9.如權(quán)利要求8所述的密封式電池的制造方法，其特征在于，焊接位于比與所述帽的端部的正下方對(duì)應(yīng)的所述下部集電板的位置靠外側(cè)的范圍內(nèi)的焊接點(diǎn)的第1工序的焊接方法為，向所述極組注入電解液后，通過(guò)外部電源在所述上部集電板(組裝前電池的外部正極端子)和負(fù)極端子之間通以以充電和放電為一組的交流脈沖，由此進(jìn)行焊接。
10.如權(quán)利要求8所述的密封式電池的制造方法，其特征在于，焊接所述下部集電板的中心部一處的第2工序的焊接方法為，將電阻焊接用的電極棒抵壓在所述下部集電板的上表面和所述電池槽底的外表面上，電阻焊接所述下部集電板的下表面和所述電池槽底的內(nèi)表面。
11.一種密封式電池的制造方法，其是權(quán)利要求3～6中任一項(xiàng)所述的密封式電池的制造方法，其特征在于，具有焊接位于被相對(duì)于從所述下部集電板的中心到外周的長(zhǎng)度離開(kāi)中心48％的同心圓和離開(kāi)中心93％的同心圓包圍的范圍內(nèi)的焊接點(diǎn)的第1工序；和焊接所述下部集電板的中心部一處的第2工序。
12.如權(quán)利要求11所述的密封式電池的制造方法，其特征在于，焊接位于被相對(duì)于從所述下部集電板的中心到外周的長(zhǎng)度離開(kāi)中心48％的同心圓和離開(kāi)中心93％的同心圓包圍的范圍內(nèi)的焊接點(diǎn)的第1工序的焊接方法為，向所述極組注入電解液后，通過(guò)外部電源在所述上部集電板(組裝前電池的外部正極端子)和負(fù)極端子之間通以以充電和放電為一組的交流脈沖，由此進(jìn)行焊接。
13.如權(quán)利要求11所述的密封式電池的制造方法，其特征在于，焊接所述下部集電板的中心部一處的第2工序的焊接方法為，將電阻焊接用的電極棒抵壓在所述下部集電板的上表面和所述電池槽底的外表面上，電阻焊接所述下部集電板的下表面和所述電池槽底的內(nèi)表面。
14.一種組電池，其特征在于，使用權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的密封式電池而由多個(gè)構(gòu)成。
15.一種組電池，其特征在于，使用權(quán)利要求7所述的密封式電池而由多個(gè)構(gòu)成。
16.如權(quán)利要求14所述的組電池，其特征在于，經(jīng)由電池間連接部件連接一密封式電池的蓋的上表面和另一密封式電池的電池槽底的外表面，所述電池間連接部件和所述蓋的上表面的焊接點(diǎn)位于比帽的端部靠外側(cè)的范圍內(nèi)，且所述電池間連接部件和所述電池槽底的外表面的焊接點(diǎn)位于比與所述帽的端部的正上方對(duì)應(yīng)的所述電池槽底的外表面的位置靠外側(cè)的范圍內(nèi)。
17.如權(quán)利要求16所述的組電池，其特征在于，所述電池間連接部件和所述蓋的上表面的焊接點(diǎn)的位置以及所述蓋的內(nèi)表面的所述簧片的焊接點(diǎn)的位置在比所述帽的端部靠外側(cè)的范圍內(nèi)一致。
全文摘要
一種無(wú)需使用特殊結(jié)構(gòu)的集電體和復(fù)雜的焊接方法，通過(guò)使下部集電板和電池槽底面的焊接點(diǎn)為特定的位置，而具有低電阻且輸出特性?xún)?yōu)異的集電結(jié)構(gòu)的密封式電池。其在具有正極板以及負(fù)極板的極組(70)下配置下部集電板(100)，收納在電池槽(60)內(nèi)，焊接與極組的一極電連接的下部集電板的下表面和電池槽底的內(nèi)表面，其特征在于，下部集電板的下表面和電池槽底的內(nèi)表面的焊接部位(100－1)至少位于比與經(jīng)由閥體而設(shè)置在蓋(50)的中央上部上的帽(80)的端部的正下方對(duì)應(yīng)的下部集電板的位置(101)靠外側(cè)的范圍內(nèi)。其特征在于，所述焊接部位至少位于被相對(duì)于從下部集電板的中心到外周的長(zhǎng)度離開(kāi)中心48％的同心圓和離開(kāi)中心93％的同心圓包圍的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)H01M10/04GK101069303SQ200580040978
公開(kāi)日2007年11月7日 申請(qǐng)日期2005年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月30日
發(fā)明者岡部一彌, 橫田智士, 板垣貴浩, 岸本知德, 井土秀一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社杰士湯淺