JPS607058A - 蓄電池の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＮ１−ｃｄ電池の如く捲回された極板が容器内
に収容された構造を有する電池に係わり、前記極板の端
部１こ集電用端子（タブ）を溶接する方法に関するもの
である。

衆知の通り可搬形の電気、電子機器用電源とる。即ち大
きな電流で放電した際に電池電圧の低下が出来るだけ小
さいことが要求されるわけで、このためには電池の内部
抵抗を極力小さくすることが不可欠な問題となる。

この問題の１つの解決手段として多点集電方式と称する
ものが採用されている。これは極板の１ケ所に集電用端
子を取４−３け、極板内部で発生した電流をここに集め
る従来の方式と異なり、一枚の極板の多数の場所から電
流を築める方式で１発生した電流が集電用端子に到達す
るまでの距離か短かくなるため１こ、結果的に電池の内
部抵抗を小さくすることが出来るわけである。

第１図は各点集電方式を用いた場合の集電用端子と極板
との接続状態の一例を示したものである。同図に於て１
は極板であり、この極板ｌはセパレータを介して相手径
（例えばｌが陽極板であれば相手径は陽極板となる）と
重ね合され図の如く捲回されている。（セパレータ、相
手極は同図には示していない）また２は集電用端子て、
これは同図の如く捲回された極板の端部３が形成する平
面上に位置し１例えば該集電用端子２に形成しＣある突
起部（プロジェクション）４と前記極板ｌの端部３（厳
密には極板１を構成する芯材の端部）とは溶接等の手段
により電気的に接続（図中のａ　−、−ｅ　）され、こ
の部分より集電がなされるわけである。

さて、本発明の対象としているのは上述した集電用端子
２と極板１との接続方法である。この接続には従来より
抵抗溶接が用いられているが、この種の溶接は必ずしも
容易なものではなく、溶接強度のバラツキが著しく、信
頼性に欠けることが多い。その理由は下記の如きもので
ある。

第２図は第１図に示した集電用端子２と極板１との接続
部についてより詳細に示したものである。すなわち前記
極板１は芯材５によって活物質６が保持された構造にな
っており、前述した極板１の端部３は同図に示した如（
芯材５が活物質の存在する部分より多少とび出してにの
部分が集電用端子２と接続されることになる。

芯材５はＮｉ−Ｃｄ電池の場合１通常は表面にＮ１めつ
きがなされたｐｅより成るパンチングメタルが用いられ
、相手方の集電用端子２もほぼ同一の材質のものか用い
られているが、ここて問題１こしなければならないのは
、両者の肉厚である。芯材５は一般的に５０〜８０μｍ
の厚さのものが使用されるのに対して、集電用端子２の
方は極板全体からの電流かここに集められることを考慮
し０．１５〜０．２　ｍｍ厚さのものが使用される。両
者ｌヨこの肉厚の差にもとず（溶接部の熱容量の差は良
好な溶接部を？Ｍる上て致命的と言っても良い。両者の
接触面積が著しく小さい上にこれだけ熱容量が異なると
溶接電流か流れても集電用端子２の突起部４の方での温
度上昇はわずかであり、その一部が溶融することも期待
できない。一方熱容量の小さい芯材５の方は逆に必要以
上に溶融が起ってしまう。溶融した金属が集電用端子２
の突起部４表面にぬれそくれれば一応溶接はされるが、
突起部４の温度上昇がわずかであるために、これにぬれ
なかったり、ぬれても不十分なため結局溶接がうまくゆ
かないといった結果になる。またこの溶接に於ては第１
図に見られる如＜、１本の突起部４が多数（同図ａ　％
　ｅ　）の位置で極板１と溶接されねばならないが、溶
接電流通電前の両者の接触状態のバラツキ、シリーズタ
イプの溶接を行なわねばならないため１こ、溶接に無効
な電流が集電用端子２内を流れることによる有効な電流
の不規則な変動等により、実際に溶接されねばならない
溶接点数の半分以下しか溶接されないといったことが問
題となっていた。

本発明は上述した如き問題点を解決し１強度的にも電気
的にもすぐれた。信頼性の高い接続部を提供するもので
ある。

次１こ本発明の詳細について述べる。本発明の要点は前
述した集電用端子２のもつ熱容量と極板１の芯材５の有
するそれの違いにもとづく溶接部の熱的アンバランスを
高いエネルギー密度を有する溶接用熱源の使用によって
補償することと、新しい溶接方法の適用蚤こよって、シ
リーズタイプの抵抗溶接特有の溶接電流の分流に関連し
て生じる不都合を排除することにより、すぐれた品質の
溶接部を得ることを可能ならしめる点１こある。

即ち溶接用熱源としてレーザ光または電子ビームを使用
する。衆知の如くレーザ光は本質的に位相のそσった波
形を有する極めて性質の良い光であるために、これをレ
ンズあるいは凹面鏡を用いて集光した場合ＩＣは極めて
高い工矛ルギー密度が得られる。電子ビームも同様であ
り真空中でマグネチックレンズにより集束させることに
よって同様な状態を得ることが出来る。

両者とも１０’Ｗ／ｃ、−ｍ程度のエネルギー密度が得
られるか、この値は例えばアークの１０８〜４Ｗ　／ｄ
という値と比べると著しく大きいことが理解できよう。

それ故例えば３０００℃以上の融点を有するＷの溶解等
にも極めて有効な熱源として利用されている。またいづ
れも極めて小さな直径に絞ることが可能であるため、必
要な場所で、しかも極めて小さな領域だけを所定の温度
まで加熱したいという目的には非常に有効な熱源である
。この様な熱源を使用すれば、芯材５先端部■こ比べ極
めて熱容量の大きな集電用端子２の方も適当な温度に加
熱することが可能であり、しかも芯月５の方も過剰に溶
融させないという、溶接に適したヒートバランスを達成
させることも可能となる。また抵抗溶接の場合１こけ分
流効果によって集電用端子２内部を溶接１こ寄与しない
電流が相当流れるために、溶接とは無関係な場所での異
常な温度上昇か生じ、溶接用電極との溶着が起ったり、
局部的な溶断が生じたりするカーレーザ溶接あるいは電
子ビーム溶接の場合には、微小領域の局部加熱が可能な
ために上述した様な不都合は排除できる。

ただしレーザ溶接、電子ビーム溶接ともに問題がないわ
けではない。それは被溶接材料同士の接触の問題である
。すなわち前述した如くし一ザ溶接、電子ビーム溶接等
の高エネルギー密度を有する熱源を使用する場合には、
不必要な場所に熱影響を及ぼさず必要な部分のみを溶接
することになるため１例えば被溶接材料の一部が溶融す
るとしてもその領域は極めてわずかなものとなる。例え
ば被溶接材料間１こすき間があったりすると、それを埋
めつくすだけの溶融金属は存在しないことが多いわけで
ある。それ故この種の溶接方法を採る場合には溶接しよ
うとする場所で被溶接材料同士が緊密な接触状態を呈し
ていることが必要となるわけである。

この目的のために通常は抵抗溶接の場合と同じく集電用
端子側に突起部を設ける。もちろん集電用端子が平面状
のものであっても前述した如く集電用端子２と捲回され
た極板芯材５との接触状態が溶接しようとする部分に於
て一様に緊密であればその必要はないが、捲回の精度が
それほど良くない場合が多いため、突起部を設ける方が
賢明である。

突起部の形状、寸法等についてはそれなりに検討を要す
ところであるが１例えば第１図に示した如く、集電用端
子２の中心部から放射状に伸びた形のものが溶接のやり
易さから言って最も好ましいと思われる。なぜならば集
電用端子２と極板１の芯材５の先端との接触部すなわち
溶接せんとする部分はこの放射状に伸びた突起部４の中
心部に位置しており、例えば第３図１こ矢印で示した如
く電子ビームあるいはレーザビームを突起部４の中心線
に沿って走査させることにより、突起部４の下にあるす
べての極板芯材５の先端を一度に溶接することが出来る
からである。また放射状に伸びる突起部４の数は。

抵抗溶接の場合には溶接電流の分流を極力少な１　（す
るという目的のために制限され、４本程度が限度である
が、レーザ溶接あるいは電子ビーム溶接の場合には特に
限定する必要はない。集電性能から見れば多いほど好ま
しいことは言うまでもないが、この本数は要求される溶
接強度、製造コスト等を考え合せた上で決定されるもの
である。また突起部先端の鋭さは慎重な検討のもとに決
定されねばならない。当然のことながら溶接時には適当
な治具を用いて集電用端子２を極板芯材先端に加圧接触
せしめてからレーザビーム、電子ビームを照射するわけ
であるが、この時の加圧力は芯材５先端に異常な変形を
生じさせない程度のものでなければならない。我々の検
討結果によれば５〜６−以上の圧力をかけることは適当
ではない。そして５〜６〜の圧力下に於て突起部４の先
端が、その下に位置するすべての芯材５先端ｔこ適度ｔ
こくい込み、両者が緊密な接触状態を呈するためには、
芯材５先端が形成する凹凸が±Ｏ１〜０．２朋以下の場
合。

前記突起部４先端のなす角度（第３図のα）は９０°以
下であることが必要であることが明らかになっている。

次に本発明の実施例について説明する。Ｈｒ−ｃｄ　電
池用極板ｌと集電用端子２との接続に関し、本発明によ
る方法で溶接した場合と従来の抵抗溶接法で溶接した場
合につき溶接状態を比較した。比較実験に使用した極板
はいづれの場合にも同一のものを使用したが、芯材２は
厚さ８０μｍのＦｅ製のもので表面に７〜８μｍのＮｉ
めっきを施したものである。なお極板１の捲回数は６タ
ーンである。次に集電用端子２であるが１本発明による
溶接方法と従来法とでは突起部４の寸法、形状、本数と
に違いがあるがその他は同一とした。すなわち材質はＣ
景０．１２％の圧延鋼板に４〜５μｍのＮｉ　めっきを
施したものであり、円形部の外径は１９朋、また集電部
７の寸法は幅８１ｎｍ　、長さ１３朋、そして肉厚は０
２關である。

円板部に設けた突起部４はいづれの場合にも中心から外
周部に向って放射状に伸びるもの（第１図、第３図参照
）としたが、その本数は従来法の場合４本（これは抵抗
溶接時の分流効果を最少限に（いとめる上で最も有利な
本数であることを確認した上で決定）、本発明１こよる
方法では６本とした。また突起部４の先端の角度は従来
法１本発明による方法いづれの場合Ｉこも７５°である
。

次に溶接条件であるが、従来法の場合１こはコンデンサ
放電形の溶接電源を用い、電極はψ５．０闘のＣｒ−Ｃ
ｕ製のものを使用、電極間隔（中心間距離１１Ｌ４ｍｍ
、電極加圧力５０即、溶接エネルギー１８０Ｗ８で溶接
した。本発明による方法の場合にはレーザ溶接を適用し
た。光源はＣＯ，ガスレーザを使用しビーム径をｙ３０
．５　ｍｍとし、溶接エネルギー５０　Ｊｏｕｌｅで突
起部４の中心部を集電用端子２の中央から外周へ向って
ビームを。

スキャンさせて溶接した。

この様にして溶接したサンプルを各々５０ケづつ製作し
、集電部７を垂直に折曲げてこの部分をつかみ引、Ｌげ
る方法によって集電用端子２を剥離さぜるのに要する最
大荷重を測定して、両心接方法の優劣を比較した。その
結果を第１表に示す。この結果より明らかな如（１本発
明１こよる方法を用いれば溶接強度そのものが大幅會こ
上昇するとともに量産品として最も重要視しなければな
らないバラツキが小さくなり極めて信頼性が向上してい
る。

第　１　表 なお本文においては電子ビーム溶接についての実験結果
を記さながったが、同様な比較実験を行なったところ、
はぼレーザ溶接と同様な結果となったことを付記してお
く。

以上のように本発明によれば、多点集電方式の電池にお
いて、集電用端子と極板端部との溶接強度か大幅１こ向
上すると共にそのバラツキも小さく　（ｉｔ頼性が向上
する等工業的価値大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は多点集電方式を採用したＮ１−ｃｄ電池１こ於
ける集電用端子と極板との接続状態を示す要部斜視図、
第２図は第１図の一部拡大の詳細説明図、第３図は本発
明の実施例の集電用端子と極板との接続方法に於て用い
る集電用端子形状の一例を示した図で、（ａ）は上面図
、（ｂ）は側面図、（ｃｌは（ｂｌにおけるＡ部拡大図
である。 １は極板、２は集電用端子、３は極板端部。 ４は突起部、５は芯材 第１図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 捲回された極板の端部１ζ集電用端子を当接し、該集電
   用端子と極板端部とを複数の点に於て電気的Ｉこ接続す
   る。多点集電方式の電池に於て。 前記集電用端子にその中央部から外周部に放射状に伸び
   、その先端角が９０°以下である連続した突起部を設け
   、該突起部先端と極板の構成材料である極板端部に露出
   している芯材先端とを緊密に接触させた後、前記突起部
   の中心部にレーザなビームあるいは電子ビームを照射す
   ることにより、集電用端子と極板とを接続することを特
   徴とする集電用端子の溶接方法。