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技術 電 池

出願人 東洋鋼鈑株式会社三洋電機株式会社
発明者 町田豊治原満紀阿部一三福岡悟畑中英孝田中道義
出願日 1993年4月30日 (27年7ヶ月経過) 出願番号 1993-104724
公開日 1994年11月8日 (26年1ヶ月経過) 公開番号 1994-314563
状態 特許登録済
技術分野 電池の電槽・外装及び封口
主要キーワード 外側仕上げ 仕上げローラ 受電極 スポット溶接部位 平滑ローラ 表裏一体 電極リード板 プレス絞り
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1994年11月8日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

目的

本発明は、すり傷溶接痕が目立ちにくく、しかも電池内側表面に対しスポット溶接を好適に行えるようにした電池外装缶を提供することを目的とする。

構成

鋼板プレス加工して製造された、電極の一方の端子を兼ねる電池外装缶において、電池外装缶の外側表面が粗く、内側表面が密に調製した内外表面改質した電池外装缶であることを特徴とする。

概要

背景

電池外装缶として、鉄鋼またはステンレス鋼薄板状にプレス加工したものが用いられている。通常、この外装缶電極板電解液等の発電要素を単に収納するだけでなく、発電要素から電気を外部に取り出すための外部電極端子としての役割を兼ねている。よって最終製品とした場合においても、外部電極端子となる外装缶の一部が外側に露出した状態となる。このため、この露出部分が電池美観を損ない電池の商品価値を低下させることのないようにする必要がある。よって、電池用外装缶には、最初から外側仕上げの綺麗なものを用いるのが望ましいが、電池外装缶は電池製造作業時にすり傷等の損傷を受けることがあるため、単に仕上げが綺麗というだけでなく、このすり傷が目立ちにくい材質であることが望まれる。

そして特に、ニッケルカドミウム電池ニッケル水素電池リチウム電池リチウムイオン電池等の高効率で大電流を取り出すタイプの電池において、傷の目立ち難い外装缶に対する要請が強い。なぜなら、このタイプの電池は、大電流を取り出すために正極極板面積を広くし、セパレータを介して渦巻状に電極板を巻回した構成としてあり、この電極板からリード板導出缶底内側にスポット溶接することにより外部電極端子である外装缶に電気的に接続する構成となっている。しかして、このスポット溶接時に外装缶に高熱が加えられるため、前記露出部分に溶接痕が残ることになり、この溶接痕を目立ちにくくする必要があるからである。

ところで、鉄鋼やステンレス鋼等の鋼板の表面を適度に粗くした所謂ダル仕上げ仕様缶材料は、表面に傷が付きにくく、また傷や溶接痕が目立ちにくいという特性を有しており、電池外装缶の缶材として好適である。この為、鋼板にダル仕上げを施した缶材料が電池外装缶に広く一般的に使用されている。この鋼板へのダル仕上げは従来、ニッケルメッキを施した所定厚みの鋼板原材を、図3に示すような圧延装置を用い、表面が適度に粗いロール圧延することによってなされていた。そしてこの表面仕上げ工程は、仕上げ後に鋼板が反るのを防止する等のため、上下とも同じ粗さのロールを使用し表裏一体的に行なわれていた。よって、従来のダル仕上げ鋼板は表裏両面ともにダル仕上げ仕様となっており、当然このダル仕様鋼板を用いて製造された電池外装缶は、外側表面ばかりでなく内側表面もダル仕上げ仕様の缶となっていた。

概要

本発明は、すり傷や溶接痕が目立ちにくく、しかも電池内側表面に対しスポット溶接を好適に行えるようにした電池外装缶を提供することを目的とする。

鋼板をプレス加工して製造された、電極の一方の端子を兼ねる電池外装缶において、電池外装缶の外側表面が粗く、内側表面が密に調製した缶の内外表面改質した電池外装缶であることを特徴とする。

目的

そこで、本発明は、外側表面のすり傷や溶接痕が目立ちにくくし、且つ内側表面に対しスポット溶接が好適に行えるようにした電池外装缶を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
3件
牽制数
5件

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請求項1

正極と負極とセパレータからなる発電要素と、電解液と、電極の一方の外部端子を兼ねる電池外装缶と、電極の他方の外部端子を兼ね前記電池外装缶と電気絶縁された封口体とを備えた電池において、前記電池外装缶は、外側表面が粗く、内側表面が密に調整した導電性部材よりなることを特徴とする電池。

請求項2

前記導電性部材が金属板からなることを特徴とする請求項1記載の電池。

請求項3

前記電池外装缶の外側表面の平均粗度が0.2μm以上であり、内側表面の平均粗度が0.2μm未満であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の電池。

技術分野

0001

本発明は、電池係り、特に電池外装缶に関し、さらに詳しくはその表面を改質した電池外装缶に関する。

背景技術

0002

電池外装缶として、鉄鋼またはステンレス鋼薄板状にプレス加工したものが用いられている。通常、この外装缶電極板電解液等の発電要素を単に収納するだけでなく、発電要素から電気を外部に取り出すための外部電極端子としての役割を兼ねている。よって最終製品とした場合においても、外部電極端子となる外装缶の一部が外側に露出した状態となる。このため、この露出部分が電池美観を損ない電池の商品価値を低下させることのないようにする必要がある。よって、電池用外装缶には、最初から外側仕上げの綺麗なものを用いるのが望ましいが、電池外装缶は電池製造作業時にすり傷等の損傷を受けることがあるため、単に仕上げが綺麗というだけでなく、このすり傷が目立ちにくい材質であることが望まれる。

0003

そして特に、ニッケルカドミウム電池ニッケル水素電池リチウム電池リチウムイオン電池等の高効率で大電流を取り出すタイプの電池において、傷の目立ち難い外装缶に対する要請が強い。なぜなら、このタイプの電池は、大電流を取り出すために正極極板面積を広くし、セパレータを介して渦巻状に電極板を巻回した構成としてあり、この電極板からリード板導出缶底内側にスポット溶接することにより外部電極端子である外装缶に電気的に接続する構成となっている。しかして、このスポット溶接時に外装缶に高熱が加えられるため、前記露出部分に溶接痕が残ることになり、この溶接痕を目立ちにくくする必要があるからである。

0004

ところで、鉄鋼やステンレス鋼等の鋼板の表面を適度に粗くした所謂ダル仕上げ仕様缶材料は、表面に傷が付きにくく、また傷や溶接痕が目立ちにくいという特性を有しており、電池外装缶の缶材として好適である。この為、鋼板にダル仕上げを施した缶材料が電池外装缶に広く一般的に使用されている。この鋼板へのダル仕上げは従来、ニッケルメッキを施した所定厚みの鋼板原材を、図3に示すような圧延装置を用い、表面が適度に粗いロール圧延することによってなされていた。そしてこの表面仕上げ工程は、仕上げ後に鋼板が反るのを防止する等のため、上下とも同じ粗さのロールを使用し表裏一体的に行なわれていた。よって、従来のダル仕上げ鋼板は表裏両面ともにダル仕上げ仕様となっており、当然このダル仕様鋼板を用いて製造された電池外装缶は、外側表面ばかりでなく内側表面もダル仕上げ仕様の缶となっていた。

発明が解決しようとする課題

0005

しかし、外装缶の内側がダル仕上げとなっている場合には、次のような不都合があった。即ち、上記したようにニッケルカドミウム電池などの高出力タイプの電池では、リード板を缶底内側面に溶接する必要があるが、従来のダル仕上げの外装缶は内側もダル仕上げとなっているため、スポット溶接の対象となる表面が粗い。よって、スポット溶接に際し、リード板と該表面との接触が不安定または不十分となり、通電量電気抵抗が変動する。このため、溶接時の発熱温度が変動し、その結果、溶接強度バラツキが生じる。また、接触が不十分となった場合にはスパークが飛ぶため、所謂チリ溶融した金属が針状に固化したもの)が発生することになる。このチリは針状で脆い性質を有するため、溶接強度を低下させることに加えて、溶接部から脱落して電池内部に侵入し電池ショートやその他のトラブルを引き起こす原因となっていた。

0006

このように、従来型のダル仕上げ仕様の外装缶を用いて作成した電池では、十分な溶接強度が得られないため振動等により溶接部が外れ、電極板と外装缶との電気的接続不良が生じ易く、また電池内部に侵入したチリが電池劣化を引き起こす場合があった。この為、電池が本来備えているはずの電気容量を完全に取り出せないといった問題があった。

0007

そこで、本発明は、外側表面のすり傷や溶接痕が目立ちにくくし、且つ内側表面に対しスポット溶接が好適に行えるようにした電池外装缶を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

本発明は上記目的を達成するために、電極の一方の外部端子を兼ねる電池外装缶において、その外側表面を粗く、内側表面を密に調製してなる電池外装缶であることを特徴とする。

0009

本発明によれば、電池外装缶の外側表面を粗く調製してあるので、電池製造作業時にすり傷等の損傷を受けにくく、且つスリ傷を受けてもそれが目立ちにくい。よって電池の外観を良好に保つことができ、特に、スポット溶接時の熱による溶接痕を目立ちにくくできる。

0010

一方、電池外装缶の内側表面は密に調製してあるので、スポット溶接を好適に行うことができる。即ち、溶接面である電池内側表面が密であるので、スポット溶接に際し、該表面と溶接対象物(リード板)との接触状態が安定化する。よって、スポット溶接部位における電気抵抗や通電量の変動が少なくなり、溶接温度の変動やスパークの飛散といったことがなくなる。したがって、電極リード板を外装缶内側に確実に溶接できるとともに、チリに起因したショート等の電池劣化を防止できることになる。

0011

更に、本発明では、上記のように外装缶外側表面は粗く調製してあるので、スポット溶接時の熱によって外側表面にできた溶接痕を目立ちにくくすることができる。よってスポット溶接による電池外観の悪化を少なくできる。

0012

本発明電池の一実施例である図2に示すような二酸化マンガンーリチウム電池を作製した。以下その内容を説明する。
〔実施例〕
(外装缶の作成)本発明電池に用いた電池外装缶を次のように作成した。先ず、図3に示すような圧延装置を用い、この圧延装置に上ロールとして表面に鉄粉を吹きつけたグリッド仕上げローラを装着し、下ロールとしてグラインダで仕上げた平滑ローラを装着して周知の方法で製造されたニッケルメッキ鋼板を、片面がブライト仕上げ、他の面がダル仕上げの薄板(0.25mm厚)に調製した。この薄板面のJIS B060 1976に規定された中心線平均粗さ(Ra)は、ダル仕上げ面側が0.4μmであり、ブライト仕上げ面側が0.1μmであった。また薄板のニッケルメッキの厚みは10μm以下であった。

0013

次に、この薄板を用いプレス絞り加工によって、ダル仕上げ面を外側としブライト仕上げ面を内側とした直径16.3mmの本発明外装缶を作成した。この外側面がダル仕上、内側面がブライト仕上げの本発明外装缶を外装缶Aとする。
(電池の作成)図2に本発明電池の構成を示す。この本発明電池は、セパレータを介して金属リチウム活物質とする負極と、二酸化マンガンを活物質とする正極とがスパイラル構造に構成してあり、この正負両スパイラル構造電極にそれぞれ外部電極端子に接続するためのリード板(厚み0.1mm、幅4mm)が配設してある。そして、リード板が配設されたこの発電要素を、正極リード板が上に、負極リード板が下(外装缶底側)に導出するように前記外装缶Aに入れ、正極リード板を外部正極端子を兼ねる封口体に接続し、負極リード板を外部負極端子を兼ねる外装缶A(底部)にスポット溶接した。その後、電解液を注入し、絶縁パッングとともに封口体と外装缶上部をカシメ円筒状の密閉型二酸化マンガンリチウム電池を作成した。

0014

ここで、外装缶底部と負極リード板とのスポット溶接方法について説明する。図1に示すように、外装缶に収納した前記スパイラル構造電極の中心孔に、電極棒先端直径1.5mm)を差し込み、他方、外装缶の外側底部には受電極(直径12mm)を該底部を覆うようにセットする。そして、前記電極棒に10Kgの重量を加えた状態で、溶接電流を1.70KA、1.65KA、1.55KAとして、スポット溶接を行った。
〔比較例〕上記外装缶の作成において、上下圧延ロール組合せを変えることによって、表面仕上げが、ブライト/ダル、ブライト/ブライト、ダル/ダル(表面/裏面)の鋼板を調製し、この鋼板を用い上記と同様な方法で、ブライト/ダル、ブライト/ブライト、ダル/ダル(外側/内側)とした外装缶を作成した。そして、この外装缶を用いてこれまた上記本発明実施例と同様の構成の電池を調整し、同様にスポット溶接を行った。このように作成した電池のうち、外装缶の表面仕上げがブライト/ダルである電池を比較例電池B、ブライト/ブライトの電池をC、ダル/ダルの電池を比較例電池Dとする。

0015

実験〕本実施例電池A及び比較例電池B〜Dの電池、各々20個について、溶接強度及び露出該当部の外観を調べた。その結果を表1に示す。

0016

0017

表1から明らかなように、溶接強度については、1.70KA溶接電流の場合、A〜Dの全ての電池について、3.0〜3.2Kgの十分な強度が得られた。 しかし、内表面がダル仕様となっているBとDにはチリの発生が確認され、また、外表面がブライト仕様となっているBとCでは溶接痕が目立った。

0018

溶接電流を1.65KAとしたの場合には、溶接強度は何れも上記の場合と同様であり、殆ど変化が認められなかった。またチリの発生程度もやや抑制されるものの依然B及びCに発生が認められた。溶接電流を1.55KAと更に下げた場合、今度はA〜Dの全ての電池で溶接強度不足となり、リード板を手で軽く引っ張る程度の負荷を加えるだけで剥がれる状態であった。特にB及びDでその程度が大きかった。

0019

以上の結果から、溶接強度の面からは1.65KA以上の溶接電流が望ましいが、この溶接電流では外装缶内側がダル仕上げとなっている場合(B及びD)ではチリが発生するとともに、外側表面がブライト仕上げであると電池の外観を害する程に溶接痕が顕著に認められるようになることが判る。また、外装缶の内外表面共ブライト仕上げとした場合(C)は、溶接強度やチリの発生の面では良いが、溶接痕により電池外観が悪くなることが判る。これに対し、内表面をブライト仕上げとし、外側をダル仕上げとした本発明例電池Aは、溶接強度、チリの発生、外観の全てに良好な結果が得られた。

0020

なお、本実施例では、ダル仕上げ面の中心平均粗さ(Ra)を0.4μm、ブライト仕上げ面の中心平均粗さ(Ra)を0.1μmとしたが、電池外観については、0.2μm以上から傷やスポット溶接時の溶接痕を目立ちにくくする効果が現れ、特に0.4μm程度が好適である。従って、表裏の粗度は外側表面のダル仕上げは0.2μm以上に、内側表面のブライト仕上げは0.2μm未満に設定するのが望ましい。

発明の効果

0021

以上のように本発明によれば、電池外装缶の外側表面を粗く調製してあるので、電池製造作業時にすり傷等の損傷を受けにくく、且つスリ傷やスポット溶接に伴う溶接痕を目立ちにくくする効果がある。よって電池の外観を良好に保つことができる。

0022

一方、電池外装缶の内側表面が密に調製してあるので、溶接対象物(リード板)と該表面との接触状態を好適で安定した状態とできる。このため、スポット溶接部位における電気抵抗や通電量の変動が少なくなり、また接触不良に起因するスパークの飛散が減少する。よって、発熱温度の変動やチリに起因した溶接強度のバラツキや溶接強度の低下を防止でき、溶接対象物を外装缶内側に確実にスポット溶接できるとともに、電池内に侵入するチリがなくなるので、チリに起因したショート等の電池劣化を防止できることになる。

0023

なお、密閉型電池では収納された発電要素を樹脂絶縁パッキングを用い外装缶内に密閉化するが、この際外装缶内側が平滑であると、該パッキングとの密着性がよくなる。よって、本発明電池外装缶は密閉型電池の外装缶として特に好都合である。

図面の簡単な説明

0024

図1発電要素を収納した電池外装缶に対するスポット溶接状態を示す図である。
図2密閉型完成電池の構造例を示す図である。
図3外装缶原板の表面仕上げ工程を示す図である。

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