電池、及び電池の製造方法
【課題】 正極と正極集電部材との接続信頼性の高いアルカリ蓄電池、及び、その製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明のアルカリ蓄電池１００は、樹脂骨格を有する正極基板１２１ｋ、正極基板１２１ｋの空隙部内に充填された正極活物質、及び正極基板１２１に固着された正極リード１２１ｒを有する正極１２１と、正極リード１２１ｒを通じて、正極１２１から正の電荷を集電する正極集電部材１３０とを備えている。正極リード１２１ｒと正極集電部材１３０とは、内部にブローホールを含まないフィレット１５１を形成して接合されている。
【解決手段】 本発明のアルカリ蓄電池１００は、樹脂骨格を有する正極基板１２１ｋ、正極基板１２１ｋの空隙部内に充填された正極活物質、及び正極基板１２１に固着された正極リード１２１ｒを有する正極１２１と、正極リード１２１ｒを通じて、正極１２１から正の電荷を集電する正極集電部材１３０とを備えている。正極リード１２１ｒと正極集電部材１３０とは、内部にブローホールを含まないフィレット１５１を形成して接合されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池、特に、樹脂骨格を有する正極基板を備える電池、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電池、特に、アルカリ蓄電池は、ポータブル機器や携帯機器などの電源として、また、電気自動車やハイブリッド自動車などの電源として注目されている。このようなアルカリ蓄電池としては、様々のものが提案されているが、このうち、水酸化ニッケルを主体とした活物質を含む正極と、水素吸蔵合金を主成分とした負極と、水酸化カリウムなどを含むアルカリ電解液とを備えるニッケル水素二次電池は、エネルギー密度が高く、信頼性に優れたアルカリ蓄電池として急速に普及している。
【０００３】
ところで、ニッケル水素二次電池の正極は、電極の製法の違いによって、焼結式ニッケル電極とペースト式（非焼結式）ニッケル電極との２種類に大別される。このうち、焼結式ニッケル電極は、穿孔鋼板（パンチングメタル）の両面にニッケル微粉末を焼結した多孔性焼結基板の微細孔内に、溶液含浸法などによって、水酸化ニッケルを析出させて製作される。一方、ペースト式ニッケル電極は、高多孔度の発泡ニッケル多孔体基板（発泡ニッケル基板）の細孔内に、水酸化ニッケルを含む活物質を直接に充填して作製される。このペースト式ニッケル電極は、水酸化ニッケルの充填密度が高く、高エネルギー密度化が容易であるために、現在では、ニッケル水素蓄電池用正極の主流となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−１５７６９号公報
【特許文献２】特開平８−３２１３０３号公報
【特許文献３】特開２００１−３１３０３８号公報
【０００５】
ペースト式ニッケル電極に用いられる発泡ニッケル基板は、発砲ポリウレタンシートの樹脂骨格にニッケルめっきを施した後、樹脂骨格を焼失させることにより作製する。このような手法により、空隙率の高いニッケル基板を得ることができ、水酸化ニッケルの充填密度を高めることが可能となるが、樹脂骨格を焼失させる工程が必要なため、製造コストが高いという課題があった。また、発泡ニッケル基板の強度が弱いために、充放電の繰り返しによって、ニッケル電極（正極）が大きく膨張してしまう虞がある。このため、ニッケル電極が大きく膨張すると、セパレータが圧縮され、これに伴い、セパレータ内の電解液が減少し、内部抵抗の上昇や充放電効率の低下を引き起こす虞があった。
【０００６】
このような問題を解決するべく、近年、不織布などの樹脂骨格にニッケルめっきを施し、樹脂骨格を焼失させることなく作製した正極基板（集電材）、これを用いたアルカリ蓄電池が提案されている（特許文献２、特許文献３参照）。不織布などの樹脂骨格を含む正極基板を用いることにより、正極基板を強固にできるので、正極の膨張を抑制することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、アルカリ蓄電池としては、例えば、板状の正極、セパレータ、及び負極を、多数、交互に積層した極板群を有するアルカリ蓄電池が知られている。このアルカリ蓄電池では、多数の正極から正の電荷を集電する正極集電部材が設けられており、この正極集電部材と正極（具体的には、正極のうち正極リード）は、溶接により接合されている。
【０００８】
ところが、正極として、樹脂骨格を含む正極基板を有する正極を用いた場合には、この正極（具体的には、正極のうち正極リード）と正極集電部材とを溶接したときに、正極基板に含まれる樹脂の一部が熱分解し、正極と正極集電部材との接合部（フィレットなど）の内部にブローホールが形成されてしまうことがあった。このため、正極と正極集電部材との接続信頼性に問題があった。
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、正極と正極集電部材との接続信頼性の高い電池、及び、その製造方法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】
【０００９】
その解決手段は、樹脂からなり三次元網状構造を有する樹脂骨格と、金属からなり上記樹脂骨格を被覆する金属被覆層とを備え、複数の孔が三次元に連結した空隙部を有する正極基板、上記正極基板の上記空隙部内に充填された正極活物質、及び上記正極基板に固着された正極リード、を有する正極と、上記正極リードに接合された正極集電部材であって、上記正極リードを通じて、上記正極から正の電荷を集電する正極集電部材と、を備え、上記正極リードと上記正極集電部材との接合により形成されたフィレットは、内部にブローホールを含まないフィレットである電池である。
【００１０】
本発明の電池では、正極基板として、樹脂からなり三次元網状構造を有する樹脂骨格を含む正極基板を用いている。これにより、正極基板の空隙部内に、十分な正極活物質を充填可能としつつ、正極基板が強固となる。
さらに、本発明の電池は、正極リードと正極集電部材とが、フィレット形成して接合されており、しかも、このフィレットの内部には、ブローホールが含まれていない。これにより、正極リードと正極集電部材との接合が強固となるので、正極と正極集電部材との接続信頼性の高い電池となる。
【００１１】
なお、正極リードと正極集電部材との接合形態としては、例えば、ロウ材によりフィレットを形成して、正極リードと正極集電部材とがロウ付け接合されている形態が挙げられる。また、正極集電部材の一部（内側面）を溶融させて、これによりフィレットを形成して、正極リードと正極集電部材とを接合するようにしても良い。
また、正極基板の金属被覆層としては、例えば、ニッケルからなるニッケル被覆層が挙げられる。また、本発明の電池としては、例えば、ニッケル水素蓄電池等のアルカリ蓄電池が挙げられる。
【００１２】
他の解決手段は、樹脂からなり三次元網状構造を有する樹脂骨格と、金属からなり上記樹脂骨格を被覆する金属被覆層とを備え、複数の孔が三次元に連結した空隙部を有する正極基板、上記正極基板の上記空隙部内に充填された正極活物質、及び上記正極基板に固着された正極リード、を有する正極と、上記正極リードを通じて、上記正極から正の電荷を集電する正極集電部材と、を備え、上記正極リードと上記正極集電部材とは、上記正極基板を、フィレットとなる溶融金属から離間させつつ、上記フィレットを形成して接合されてなる電池である。
【００１３】
本発明の電池では、正極基板として、樹脂からなり三次元網状構造を有する樹脂骨格を含む正極基板を用いている。これにより、正極基板の空隙部内に、十分な正極活物質を充填可能としつつ、正極基板が強固となる。
さらに、本発明の電池は、正極と正極集電部材とが、正極基板を、フィレットとなる溶融金属から離間させつつ（換言すれば、フィレットとなる溶融金属を正極基板に接触させることなく）、フィレットを形成して接合されている。このように形成されたフィレットの内部には、ブローホールが存在する危険性が小さいので、正極リードと正極集電部材との接合が強固となる。従って、本発明の電池は、正極と正極集電部材との接続信頼性の高い電池となる。
【００１４】
さらに、他の解決手段は、樹脂からなり三次元網状構造を有する樹脂骨格と、金属からなり上記樹脂骨格を被覆する金属被覆層とを備え、複数の孔が三次元に連結した空隙部を有する正極基板、上記正極基板の上記空隙部内に充填された正極活物質、及び上記正極基板に固着された正極リード、を有する正極と、上記正極リードを通じて、上記正極から正の電荷を集電する正極集電部材と、を備え、上記正極リードと上記正極集電部材とがフィレットを形成して接合されてなる電池の製造方法であって、上記正極基板を、上記フィレットとなる溶融金属から離間させつつ、上記フィレットを形成して、上記正極リードと上記正極集電部材とを溶接する溶接工程を備える電池の製造方法である。
【００１５】
本発明の製造方法は、溶接工程において、正極基板を、フィレットとなる溶融金属から離間させつつ（換言すれば、フィレットとなる溶融金属を正極基板に接触させることなく）、正極リードと正極集電部材とを、フィレットを形成して溶接する。このように、フィレットとなる溶融金属を正極基板に接触させないことにより、正極基板に含まれる樹脂が熱分解する虞がなく、フィレット内部にブローホールが形成されてしまう虞がない。従って、本発明の製造方法によれば、正極リードと正極集電部材との接合を強固にできるので、正極と正極集電部材との接続信頼性の高い電池を製造できる。
【００１６】
なお、溶接工程における溶接形態としては、例えば、ロウ材によりフィレットを形成して、正極リードと正極集電部材とをロウ付け接合する形態が挙げられる。また、正極集電部材の一部（内側面）を溶融させて、これによりフィレットを形成して、正極リードと正極集電部材とを接合するようにしても良い。
【００１７】
さらに、上記の電池の製造方法であって、前記正極リードは、前記正極基板から突出して延びる突出部を含み、前記溶接工程は、上記正極集電部材に、上記正極リードの上記突出部を突き当てた状態で、上記正極リードと上記正極集電部材とを、前記フィレットを形成して溶接する電池の製造方法とすると良い。
【００１８】
本発明の製造方法は、溶接工程において、正極集電部材に、正極基板から突出して延びる正極リードの突出部を突き当てた状態で、正極リードと正極集電部材とを、フィレットを形成して溶接する。正極集電部材に、正極基板から突出して延びる正極リードの突出部を突き当てることにより、正極集電部材と正極基板との間に間隙を設け、適切に、フィレットとなる溶融金属の正極基板への接触を防止できる。
【００１９】
さらに、上記の電池の製造方法であって、前記溶接工程に先立って、前記正極基板に固着された前記正極リードについて、前記正極基板から所定の突出長だけ突出した前記突出部を形成する突出部形成工程を有し、上記突出部形成工程は、前記正極基板のうち、前記正極リードと接触している接触基板部の一部を、これに含まれる樹脂の熱分解により消失させて、前記正極基板から所定の突出長だけ突出した上記突出部を形成する電池の製造方法であると良い。
【００２０】
本発明の製造方法は、溶接工程に先立つ突出部形成工程において、正極基板のうち、正極リードと接触している接触基板部の一部を、これに含まれる樹脂の熱分解により消失させて、正極基板から所定の突出長だけ突出した突出部を形成する。このように、予め、正極リードについて、正極基板から所定の突出長だけ突出した突出部を形成しておくことにより、溶接工程において、正極集電部材に正極リードの突出部を突き当てたときに、適切に、正極集電部材と正極基板との間に、所定の間隙を設けることができる。従って、溶接工程において、適切に、フィレットとなる溶融金属の正極基板への接触を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（実施形態）
図１は、本実施形態にかかるアルカリ蓄電池１００の正面図、図２はその側面図、図３はその断面図（図２のＡ−Ａ断面図に相当する）である。
本実施形態にかかるアルカリ蓄電池１００は、金属製（具体的には、ニッケルめっき鋼板）の電池ケース１１０と、安全弁１１３と、電池ケース１１０内に配置された、極板群１２０（図３参照）及び電解液（図示しない）とを備える角形密閉式ニッケル水素蓄電池である。このうち、セパレータ１２５としては、例えば、親水化処理された合成繊維からなる不織布を用いることができる。電解液としては、例えば、ＫＯＨを主成分とする比重１．２〜１．４のアルカリ水溶液を用いることができる。
【００２２】
極板群１２０は、図３に示すように、複数の正極１２１と複数の負極１２３とが、セパレータ１２５を介して交互に積層されることにより構成されている。
このうち、正極１２１は、正極基板１２１ｋの内部に正極活物質が充填された正極充填部１２１ｓと、正極基板１２１ｋの内部に正極活物質が充填されていない正極未充填部１２１ｔと、正極未充填部１２１ｔに溶接された正極リード１２１ｒとを有している。この正極１２１は、いずれも、正極リード１２１ｒが所定方向（図３中、右側）に延出するように配置されている。なお、本実施形態では、正極基板１２１ｋとして、樹脂骨格を有する正極基板（詳細には、不織布にニッケルめっきを施したニッケル被覆樹脂基板）を用いている。また、正極活物質として、水酸化ニッケルを含む活物質を用いている。
【００２３】
負極１２３は、負極基板１２３ｋの内部に負極活物質が充填された負極充填部１２３ｓと、負極基板１２３ｋの内部に負極活物質が充填されていない負極未充填部１２３ｔと、負極未充填部１２３ｔに溶接された負極リード１２３ｒとを有している。この負極１２３は、いずれも、正極リード１２１ｒとは反対方向（図３中、左側）に延出するように配置されている。なお、負極活物質として、水素吸蔵合金等を含む活物質を用いている。
【００２４】
電池ケース１１０は、図３に示すように、金属（具体的には、ニッケルめっき鋼板）からなり、矩形箱形状をなす電槽１１１と、金属（具体的には、ニッケルめっき鋼板）からなり、矩形略板形状を有する封口部材１１５とを有している。このうち、電槽１１１の第３側壁部１１１ｅ（図３において右側に位置する壁部）には、２つの貫通孔１１１ｈが形成されている。この２つの貫通孔１１１ｈには、電気絶縁性のシール部材１４５を介在させて、第１正極端子１４０ｂと第２正極端子１４０ｃとが挿設されている。また、封口部材１１５は、電槽１１１の開口端面１１１ｆ上（図３参照）に当接した状態で全周溶接され、電槽１１１の開口部１１１ｇを封止している。これにより、封口部材１１５と電槽１１１とが一体化して、電池ケース１１０をなしている。
【００２５】
また、図３に示すように、正極１２１の正極リード１２１ｒは、いずれも、矩形板状をなす正極集電部材１３０の内側面１３０ｂに、電子ビーム溶接等によりロウ付け接合されている。さらに、正極集電部材１３０は、レーザー溶接等により、第１正極端子１４０ｂ及び第２正極端子１４０ｃに接合されている。これにより、第１正極端子１４０ｂ及び第２正極端子１４０ｃと正極１２１とが、電気的に接続される。また、負極１２３の負極リード１２３ｒは、いずれも、矩形板状をなす封口部材１１５の内側面１１５ｂに、電子ビーム溶接等により接合されている。これにより、本実施形態のアルカリ蓄電池１００では、封口部材１１５を含めた電池ケース１１０全体が負極となる。
【００２６】
ここで、正極１２１の正極リード１２１ｒと正極集電部材１３０との接合状態を、図９に拡大して示す。正極リード１２１ｒと正極集電部材１３０とは、フィレット１５１を形成してロウ付け接合されている。しかも、このフィレット１５１の内部には、ブローホールが含まれていない。
【００２７】
ところで、従来のアルカリ蓄電池では、正極基板として、樹脂骨格を有する正極基板（例えば、不織布にニッケルめっきを施したニッケル被覆樹脂基板）を用いた場合には、正極（正極リード）と正極集電部材とを溶接したときに、正極基板に含まれる樹脂の一部が熱分解し、フィレットの内部にブローホールが形成されてしまうことがあった。
【００２８】
これに対し、本実施形態のアルカリ蓄電池１００では、正極基板１２１ｋとして、樹脂骨格を有する正極基板（詳細には、不織布にニッケルめっきを施したニッケル被覆樹脂基板）を用いているにも拘わらず、内部にブローホールを含まないフィレット１５１を形成して、正極リード１２１ｒと正極集電部材１３０とがロウ付け接合されている。これにより、正極リード１２１ｒと正極集電部材１３０との接合が強固となる。
【００２９】
このように、本実施形態のアルカリ蓄電池１００は、樹脂骨格を有する正極基板１２１ｋを用いているため、正極基板１２１ｋ自身が強固となり、充放電の繰り返しに伴う正極１２１の膨張変形を抑制することができる。しかも、上記のように、内部にブローホールを含まないフィレット１５１を形成して、正極リード１２１ｒと正極集電部材１３０とがロウ付け接合されているので、正極１２１と正極集電部材１３０との接続信頼性の高いアルカリ蓄電池となる。
【００３０】
このような本実施形態のアルカリ蓄電池１００は、以下のようにして製造する。
（正極形成工程）
図４に示すように、帯状をなすニッケル被覆樹脂基板２１の表面２１ｂのうち、幅方向（図中、上下方向）中央部２１ｄの位置に、帯状の正極リード基材２１ｒを溶接する。なお、ニッケル被覆樹脂基板２１としては、例えば、スルホン化処理を施した不織布（例えば、ポリプロピレン繊維などを含む不織布）にニッケルめっきを施した、ニッケル被覆樹脂基板を用いることができる。また、ニッケル被覆樹脂基板２１の幅方向中央部２１ｄは、予め、その厚み方向（図中、紙面に直交する方向）に圧延されているため、空隙部が消失している。
【００３１】
また、正極リード基材２１ｒとしては、例えば、ニッケルを主成分とする肉薄の金属板を用いることができる。さらには、メッシュメタルやエキスパンドメタルを肉薄の金属板の表面に接合したものを、正極リード基材２１ｒとして用いることができる。この場合は、正極リード基材２１ｒのうちメッシュメタルやエキスパンドメタル側の面を、ニッケル被覆樹脂基板２１に接触させて溶接することで、ニッケル被覆樹脂基板２１に対し、正極リード基材２１ｒを強固に接合することができる。
【００３２】
次いで、図５に示すように、高温に加熱された金属棒１０を、ニッケル被覆樹脂基板２１の裏面２１ｃのうち、幅方向中央部２１ｄの位置に接触させつつ、ニッケル被覆樹脂基板２１の長手方向（図中、矢印で示す右方向）に進行させる。この金属棒１０は、ニッケル被覆樹脂基板２１に含まれる樹脂（例えば、ポリプロピレンなど）の熱分解温度より高い温度（例えば、５００℃）に加熱されているので、ニッケル被覆樹脂基板２１の幅方向中央部２１ｄに含まれる樹脂を、熱分解して消失させることができる。これにより、ニッケル被覆樹脂基板２１の幅方向中央部２１ｄの位置に、正極リード基材２１ｒの一部（後に、突出部２１ｒｔとなる部位）を、長手方向（図５中、左右方向）に露出させることができる。なお、本実施形態では、幅方向中央部２１ｄが、接触基板部に相当する。
【００３３】
次いで、幅方向中央部２１ｄに含まれる樹脂を消失させたニッケル被覆樹脂基板２１の空隙部に、水酸化ニッケルを主成分とする正極活物質を充填する。このとき、幅方向中央部２１ｄには、予め圧延されて空隙部が存在しないため、正極活物質が充填されることはない。従って、ニッケル被覆樹脂基板２１のうち、幅方向中央部２１ｄを除く部位２１ｓの空隙内に、正極活物質が充填される。
【００３４】
次いで、図６に示すように、幅方向中央部２１ｄに含まれる樹脂を消失させたニッケル被覆樹脂基板２１を、幅方向中央位置Ｂの位置で２分割すると共に、所定位置Ｃ，Ｄ等の位置で、長手方向（図中、左右方向）について所定の長さずつ分割する。これにより、図７に示す正極１２１を、多数形成することができる。具体的には、図７（ａ）に示すように、正極基板１２１ｋの内部に正極活物質が充填された正極充填部１２１ｓと、正極基板１２１ｋの内部に正極活物質が充填されていない正極未充填部１２１ｔと、正極未充填部１２１ｔに溶接された正極リード１２１ｒとを有する正極１２１を形成することができる。
【００３５】
しかも、本実施形態の正極１２１では、図７（ｂ）に拡大して示すように、正極リード１２１ｒに、正極基板１２１ｋ（正極未充填部１２１ｔ）から突出して延びる突出部１２１ｒｔを設けることができる。これは、上述のように、ニッケル被覆樹脂基板２１の幅方向中央部２１ｄに含まれる樹脂を熱分解して消失させた後、ニッケル被覆樹脂基板２１を分割するためである。
【００３６】
なお、本実施形態では、正極基板１２１ｋからの突出部１２１ｒｔの突出長Ｇを、約０．５ｍｍとしている。また、ニッケル被覆樹脂基板２１の幅方向中央部２１ｄに含まれる樹脂を、熱分解して消失させた工程が、突出部形成工程に相当する。また、本実施形態では、上述のように、帯状のニッケル被覆樹脂基板２１から多数の正極１２１を製造できるので、正極１２１の生産性が良好となる。
【００３７】
（溶接工程）
次に、上述のように形成した正極１２１を、正極集電部材１３０に溶接する。具体的には、図８に示すように、まず、正極集電部材１３０の内側面１３０ｂに、ニッケルを主成分とするロウ材１５０を、厚さ約０．３ｍｍで帯状に塗布する。また、正極１２１と負極１２３との間にセパレータ１２５を介在させつつ、正極１２１と負極１２３とを交互に積層して、極板群１２０を形成する。
【００３８】
次いで、図８に示すように、真空中で、正極集電部材１３０のうちロウ材１５０を塗布した塗布面に、正極リード１２１ｒの突出部１２１ｒｔを突き当て、正極集電部材１３０を正極リード１２１ｒの突出部１２１ｒｔに向けて加圧した状態で、正極集電部材１３０の外側面１３０ｃに電子ビームを照射する。これにより、図９に示すように、ロウ材１５０を一旦溶融させて、正極リード１２１ｒの突出部１２１ｒｔを、正極集電部材１３０に接合することができる。このとき、正極リード１２１ｒの突出部１２１ｒｔの周囲には、ロウ材１５０を主成分とするフィレット１５１が形成される。このようにして、図９に示すように、正極リード１２１ｒの突出部１２１ｒｔと正極集電部材１３０とを、フィレット１５１を形成してロウ付け接合することができる。
【００３９】
ところで、本実施形態の溶接工程では、フィレット１５１となる溶融金属（溶融したロウ材１５０が主成分の溶融金属）を、正極基板１２１ｋ（正極未充填部１２１ｔ）に接触させることなく、正極リード１２１ｒと正極集電部材１３０とを、フィレット１５１を形成して溶接することができた。このように、フィレット１５１となる溶融金属を正極基板１２１ｋに接触させないことにより、正極基板１２１ｋに含まれる樹脂が熱分解する虞がなく、フィレット１５１内部にブローホールが形成されてしまう虞がない。このため、内部にブローホールを含まないフィレット１５１を形成して、正極リード１２１ｒと正極集電部材１３０とを接合することができたと考えられる。
【００４０】
以上より、本実施形態の製造方法によれば、正極リード１２１ｒと正極集電部材１３０との接合を強固にできる。従って、正極１２１と正極集電部材１３０との接続信頼性の高いアルカリ蓄電池１００を製造できる。
また、本実施形態では、真空中で、正極リード１２１ｒと正極集電部材１３０とを溶接しているが、上記のように、正極基板１２１ｋに含まれる樹脂を熱分解させないようにすることで、真空度の低下をも防止することができる。このため、電子ビーム溶接を、適切に行うことができる。
【００４１】
（組立工程）
次に、極板群１２０のうち負極１２３の負極リード１２３ｒを、封口部材１１５の内側面１１５ｂ側に、電子ビーム溶接により接合する。また、これとは別に、電槽１１１に第１正極端子１４０ｂ及び第２正極端子１４０ｃを固着する。具体的には、電槽１１１の貫通穴１１１ｈにシール部材１４５を装着すると共に、第１正極端子１４０ｂ及び第２正極端子１４０ｃの極柱部１４１を外側から挿入する。次いで、極柱部１４１の筒内に流体圧をかけて、極柱部１４１の一端側を径方向外側に膨出させ、更に軸方向に圧縮変形させて、圧縮変形部１４１ｈを形成する。これにより、第１正極端子１４０ｂ及び第２正極端子１４０ｃが、電槽１１１と電気的に絶縁しつつ、電槽１１１に固着される。
【００４２】
次に、極板群１２０と封口部材１１５と正極集電部材１３０とが接合されてなる接合体のうち、正極集電部材１３０及び極板群１２０を、開口部１１１ｇから電槽１１１内に挿入すると共に、封口部材１１５で電槽１１１に蓋をする。次いで、外部からレーザを照射して、封口部材１１５と電槽１１１とを接合し、電槽１１１を封口する。次いで、第１正極端子１４０ｂ及び第２正極端子１４０ｃの外側からその極柱部１４１の凹みに向けてレーザを照射し、極柱部１４１の圧縮変形部１４１ｈと正極集電部材１３０とを接合する。次いで、電槽１１１の天井部１１１ａに位置する注入口１１１ｋから電解液を注入し、注入口１１１ｋを閉鎖するように安全弁１１３を取り付ける。その後、所定の工程を経て、図１に示すアルカリ蓄電池１００が完成する。
【００４３】
（変形形態）
上記の実施形態では、正極リード１２１ｒと正極集電部材１３０とを、ロウ付け接合したが、正極リードと正極集電部材とを、フィレットを形成して接合できれば、いずれの接合手法を用いても良い。例えば、図１１に示すように、正極集電部材２３０の一部（図１０において、凸部２３０ｆ）を溶融させて、正極集電部材２３０の一部によりフィレット２３１を形成して、正極リード１２１ｒと正極集電部材２３０とを接合するようにしても良い。
【００４４】
具体的には、まず、図１０に示すように、内側面２３０ｂに複数の凹溝２３０ｄを有する正極集電部材２３０を用意する。次いで、真空中で、正極１２１のうち正極リード１２１ｒの突出部１２１ｒｔを、正極集電部材２３０の凹溝２３０ｄ内に挿入し、正極集電部材２３０を正極リード１２１ｒの突出部１２１ｒｔに向けて加圧した状態で、正極集電部材２３０の外側面２３０ｃに電子ビームを照射する。これにより、図１１に示すように、正極集電部材２３０の凸部２３０ｆを一旦溶融させて、正極リード１２１ｒの突出部１２１ｒｔを、正極集電部材２３０に接合することができる。このとき、正極リード１２１ｒの突出部１２１ｒｔの周囲には、正極集電部材２３０をなす金属によりフィレット２３１が形成される。
【００４５】
このような手法でも、フィレット２３１となる溶融金属（正極集電部材２３０の一部が溶融した溶融金属）を、正極基板１２１ｋ（正極未充填部１２１ｔ）に接触させることなく、正極リード１２１ｒと正極集電部材２３０とを、フィレット２３１を形成して溶接することができる。これにより、内部にブローホールを含まないフィレット２３１を形成して、正極リード１２１ｒと正極集電部材２３０とを接合することができる。従って、正極リード１２１ｒと正極集電部材２３０とを、強固に接合することができる。
【００４６】
以上において、本発明を実施形態及び変形形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態及び変形形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【００４７】
例えば、実施形態等では、ニッケル被覆樹脂基板２１の幅方向中央部２１ｄの位置に、正極リード基材２１ｒを溶接し、幅方向中央部２１ｄに含まれる樹脂を熱分解して消失させた後、幅方向中央位置Ｂ等の位置で分割することにより、多数の正極１２１を形成した。しかしながら、正極１２１は、このような手法により形成されたものに限らず、例えば、正極リード１２１ｒを、予め、正極基板１２１ｋから突出する形態で、正極基板１２１ｋの正極未充填部１２１ｔに溶接するようにしても良い。
【００４８】
また、実施形態等では、正極基板１２１ｋとして、不織布にニッケルめっきを施したニッケル被覆樹脂基板を用いて、ニッケル水素蓄電池（アルカリ蓄電池１００）を製造した。しかしながら、本発明の製造方法は、樹脂骨格に金属めっきを施した（金属層で樹脂骨格を被覆した）正極基板を用いる電池であれば、いずれの電池についても、適用することができる。
また、実施形態等では、ニッケル水素蓄電池（アルカリ蓄電池１００）の製造方法について説明したが、本発明の製造方法は、ニッケル水素蓄電池に限らず、樹脂骨格を有する正極基板を備える電池であれば、いずれの電池についても、適用することができる。
【００４９】
また、実施形態等では、角形の電池（アルカリ蓄電池１００）の製造方法について説明したが、本発明の製造方法は、角形の電池に限らず、他の形状の電池（例えば、円筒形状）についても、適用することができる。
また、実施形態等では、金属製の電池ケース１１０を備える電池（アルカリ蓄電池１００）の製造方法について説明したが、本発明の製造方法は、金属製の電池ケースを備える電池に限らず、他の部材（例えば、樹脂製）の電池ケースを備える電池についても、適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施形態にかかるアルカリ蓄電池１００の正面図である。
【図２】実施形態にかかるアルカリ蓄電池１００の側面図である。
【図３】実施形態にかかるアルカリ蓄電池１００の断面図であり、図２のＡ−Ａ断面図に相当する。
【図４】帯状のニッケル被覆樹脂基板２１の表面２１ｂ上に正極リード基材２１ｒを溶接した状態の上面図である。
【図５】実施形態にかかる突出部形成工程を説明する説明図である。
【図６】帯状のニッケル被覆樹脂基板２１を分割する工程を説明する説明図である。
【図７】実施形態にかかる正極１２１を示す図であり、（ａ）はその上面図、（ｂ）はＥ視拡大図である。
【図８】実施形態にかかる溶接工程を説明するための拡大断面図である。
【図９】実施形態にかかる溶接工程により、正極１２１の正極リード１２１ｒと正極集電部材１３０とを接合した状態を示す拡大断面図である。
【図１０】変形形態にかかる溶接工程を説明するための拡大断面図である。
【図１１】変形形態にかかる溶接工程により、正極１２１の正極リード１２１ｒと正極集電部材２３０とを接合した状態を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
２１ｄ 幅方向中央部（接触基板部）
１００ アルカリ蓄電池
１２１ 正極
１２１ｋ 正極基板
１２１ｒ 正極リード
１２１ｒｔ 突出部
１３０，２３０ 正極集電部材
１５０ ロウ材
１５１，２３１ フィレット
Ｇ 突出長
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池、特に、樹脂骨格を有する正極基板を備える電池、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電池、特に、アルカリ蓄電池は、ポータブル機器や携帯機器などの電源として、また、電気自動車やハイブリッド自動車などの電源として注目されている。このようなアルカリ蓄電池としては、様々のものが提案されているが、このうち、水酸化ニッケルを主体とした活物質を含む正極と、水素吸蔵合金を主成分とした負極と、水酸化カリウムなどを含むアルカリ電解液とを備えるニッケル水素二次電池は、エネルギー密度が高く、信頼性に優れたアルカリ蓄電池として急速に普及している。
【０００３】
ところで、ニッケル水素二次電池の正極は、電極の製法の違いによって、焼結式ニッケル電極とペースト式（非焼結式）ニッケル電極との２種類に大別される。このうち、焼結式ニッケル電極は、穿孔鋼板（パンチングメタル）の両面にニッケル微粉末を焼結した多孔性焼結基板の微細孔内に、溶液含浸法などによって、水酸化ニッケルを析出させて製作される。一方、ペースト式ニッケル電極は、高多孔度の発泡ニッケル多孔体基板（発泡ニッケル基板）の細孔内に、水酸化ニッケルを含む活物質を直接に充填して作製される。このペースト式ニッケル電極は、水酸化ニッケルの充填密度が高く、高エネルギー密度化が容易であるために、現在では、ニッケル水素蓄電池用正極の主流となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−１５７６９号公報
【特許文献２】特開平８−３２１３０３号公報
【特許文献３】特開２００１−３１３０３８号公報
【０００５】
ペースト式ニッケル電極に用いられる発泡ニッケル基板は、発砲ポリウレタンシートの樹脂骨格にニッケルめっきを施した後、樹脂骨格を焼失させることにより作製する。このような手法により、空隙率の高いニッケル基板を得ることができ、水酸化ニッケルの充填密度を高めることが可能となるが、樹脂骨格を焼失させる工程が必要なため、製造コストが高いという課題があった。また、発泡ニッケル基板の強度が弱いために、充放電の繰り返しによって、ニッケル電極（正極）が大きく膨張してしまう虞がある。このため、ニッケル電極が大きく膨張すると、セパレータが圧縮され、これに伴い、セパレータ内の電解液が減少し、内部抵抗の上昇や充放電効率の低下を引き起こす虞があった。
【０００６】
このような問題を解決するべく、近年、不織布などの樹脂骨格にニッケルめっきを施し、樹脂骨格を焼失させることなく作製した正極基板（集電材）、これを用いたアルカリ蓄電池が提案されている（特許文献２、特許文献３参照）。不織布などの樹脂骨格を含む正極基板を用いることにより、正極基板を強固にできるので、正極の膨張を抑制することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、アルカリ蓄電池としては、例えば、板状の正極、セパレータ、及び負極を、多数、交互に積層した極板群を有するアルカリ蓄電池が知られている。このアルカリ蓄電池では、多数の正極から正の電荷を集電する正極集電部材が設けられており、この正極集電部材と正極（具体的には、正極のうち正極リード）は、溶接により接合されている。
【０００８】
ところが、正極として、樹脂骨格を含む正極基板を有する正極を用いた場合には、この正極（具体的には、正極のうち正極リード）と正極集電部材とを溶接したときに、正極基板に含まれる樹脂の一部が熱分解し、正極と正極集電部材との接合部（フィレットなど）の内部にブローホールが形成されてしまうことがあった。このため、正極と正極集電部材との接続信頼性に問題があった。
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、正極と正極集電部材との接続信頼性の高い電池、及び、その製造方法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】
【０００９】
その解決手段は、樹脂からなり三次元網状構造を有する樹脂骨格と、金属からなり上記樹脂骨格を被覆する金属被覆層とを備え、複数の孔が三次元に連結した空隙部を有する正極基板、上記正極基板の上記空隙部内に充填された正極活物質、及び上記正極基板に固着された正極リード、を有する正極と、上記正極リードに接合された正極集電部材であって、上記正極リードを通じて、上記正極から正の電荷を集電する正極集電部材と、を備え、上記正極リードと上記正極集電部材との接合により形成されたフィレットは、内部にブローホールを含まないフィレットである電池である。
【００１０】
本発明の電池では、正極基板として、樹脂からなり三次元網状構造を有する樹脂骨格を含む正極基板を用いている。これにより、正極基板の空隙部内に、十分な正極活物質を充填可能としつつ、正極基板が強固となる。
さらに、本発明の電池は、正極リードと正極集電部材とが、フィレット形成して接合されており、しかも、このフィレットの内部には、ブローホールが含まれていない。これにより、正極リードと正極集電部材との接合が強固となるので、正極と正極集電部材との接続信頼性の高い電池となる。
【００１１】
なお、正極リードと正極集電部材との接合形態としては、例えば、ロウ材によりフィレットを形成して、正極リードと正極集電部材とがロウ付け接合されている形態が挙げられる。また、正極集電部材の一部（内側面）を溶融させて、これによりフィレットを形成して、正極リードと正極集電部材とを接合するようにしても良い。
また、正極基板の金属被覆層としては、例えば、ニッケルからなるニッケル被覆層が挙げられる。また、本発明の電池としては、例えば、ニッケル水素蓄電池等のアルカリ蓄電池が挙げられる。
【００１２】
他の解決手段は、樹脂からなり三次元網状構造を有する樹脂骨格と、金属からなり上記樹脂骨格を被覆する金属被覆層とを備え、複数の孔が三次元に連結した空隙部を有する正極基板、上記正極基板の上記空隙部内に充填された正極活物質、及び上記正極基板に固着された正極リード、を有する正極と、上記正極リードを通じて、上記正極から正の電荷を集電する正極集電部材と、を備え、上記正極リードと上記正極集電部材とは、上記正極基板を、フィレットとなる溶融金属から離間させつつ、上記フィレットを形成して接合されてなる電池である。
【００１３】
本発明の電池では、正極基板として、樹脂からなり三次元網状構造を有する樹脂骨格を含む正極基板を用いている。これにより、正極基板の空隙部内に、十分な正極活物質を充填可能としつつ、正極基板が強固となる。
さらに、本発明の電池は、正極と正極集電部材とが、正極基板を、フィレットとなる溶融金属から離間させつつ（換言すれば、フィレットとなる溶融金属を正極基板に接触させることなく）、フィレットを形成して接合されている。このように形成されたフィレットの内部には、ブローホールが存在する危険性が小さいので、正極リードと正極集電部材との接合が強固となる。従って、本発明の電池は、正極と正極集電部材との接続信頼性の高い電池となる。
【００１４】
さらに、他の解決手段は、樹脂からなり三次元網状構造を有する樹脂骨格と、金属からなり上記樹脂骨格を被覆する金属被覆層とを備え、複数の孔が三次元に連結した空隙部を有する正極基板、上記正極基板の上記空隙部内に充填された正極活物質、及び上記正極基板に固着された正極リード、を有する正極と、上記正極リードを通じて、上記正極から正の電荷を集電する正極集電部材と、を備え、上記正極リードと上記正極集電部材とがフィレットを形成して接合されてなる電池の製造方法であって、上記正極基板を、上記フィレットとなる溶融金属から離間させつつ、上記フィレットを形成して、上記正極リードと上記正極集電部材とを溶接する溶接工程を備える電池の製造方法である。
【００１５】
本発明の製造方法は、溶接工程において、正極基板を、フィレットとなる溶融金属から離間させつつ（換言すれば、フィレットとなる溶融金属を正極基板に接触させることなく）、正極リードと正極集電部材とを、フィレットを形成して溶接する。このように、フィレットとなる溶融金属を正極基板に接触させないことにより、正極基板に含まれる樹脂が熱分解する虞がなく、フィレット内部にブローホールが形成されてしまう虞がない。従って、本発明の製造方法によれば、正極リードと正極集電部材との接合を強固にできるので、正極と正極集電部材との接続信頼性の高い電池を製造できる。
【００１６】
なお、溶接工程における溶接形態としては、例えば、ロウ材によりフィレットを形成して、正極リードと正極集電部材とをロウ付け接合する形態が挙げられる。また、正極集電部材の一部（内側面）を溶融させて、これによりフィレットを形成して、正極リードと正極集電部材とを接合するようにしても良い。
【００１７】
さらに、上記の電池の製造方法であって、前記正極リードは、前記正極基板から突出して延びる突出部を含み、前記溶接工程は、上記正極集電部材に、上記正極リードの上記突出部を突き当てた状態で、上記正極リードと上記正極集電部材とを、前記フィレットを形成して溶接する電池の製造方法とすると良い。
【００１８】
本発明の製造方法は、溶接工程において、正極集電部材に、正極基板から突出して延びる正極リードの突出部を突き当てた状態で、正極リードと正極集電部材とを、フィレットを形成して溶接する。正極集電部材に、正極基板から突出して延びる正極リードの突出部を突き当てることにより、正極集電部材と正極基板との間に間隙を設け、適切に、フィレットとなる溶融金属の正極基板への接触を防止できる。
【００１９】
さらに、上記の電池の製造方法であって、前記溶接工程に先立って、前記正極基板に固着された前記正極リードについて、前記正極基板から所定の突出長だけ突出した前記突出部を形成する突出部形成工程を有し、上記突出部形成工程は、前記正極基板のうち、前記正極リードと接触している接触基板部の一部を、これに含まれる樹脂の熱分解により消失させて、前記正極基板から所定の突出長だけ突出した上記突出部を形成する電池の製造方法であると良い。
【００２０】
本発明の製造方法は、溶接工程に先立つ突出部形成工程において、正極基板のうち、正極リードと接触している接触基板部の一部を、これに含まれる樹脂の熱分解により消失させて、正極基板から所定の突出長だけ突出した突出部を形成する。このように、予め、正極リードについて、正極基板から所定の突出長だけ突出した突出部を形成しておくことにより、溶接工程において、正極集電部材に正極リードの突出部を突き当てたときに、適切に、正極集電部材と正極基板との間に、所定の間隙を設けることができる。従って、溶接工程において、適切に、フィレットとなる溶融金属の正極基板への接触を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（実施形態）
図１は、本実施形態にかかるアルカリ蓄電池１００の正面図、図２はその側面図、図３はその断面図（図２のＡ−Ａ断面図に相当する）である。
本実施形態にかかるアルカリ蓄電池１００は、金属製（具体的には、ニッケルめっき鋼板）の電池ケース１１０と、安全弁１１３と、電池ケース１１０内に配置された、極板群１２０（図３参照）及び電解液（図示しない）とを備える角形密閉式ニッケル水素蓄電池である。このうち、セパレータ１２５としては、例えば、親水化処理された合成繊維からなる不織布を用いることができる。電解液としては、例えば、ＫＯＨを主成分とする比重１．２〜１．４のアルカリ水溶液を用いることができる。
【００２２】
極板群１２０は、図３に示すように、複数の正極１２１と複数の負極１２３とが、セパレータ１２５を介して交互に積層されることにより構成されている。
このうち、正極１２１は、正極基板１２１ｋの内部に正極活物質が充填された正極充填部１２１ｓと、正極基板１２１ｋの内部に正極活物質が充填されていない正極未充填部１２１ｔと、正極未充填部１２１ｔに溶接された正極リード１２１ｒとを有している。この正極１２１は、いずれも、正極リード１２１ｒが所定方向（図３中、右側）に延出するように配置されている。なお、本実施形態では、正極基板１２１ｋとして、樹脂骨格を有する正極基板（詳細には、不織布にニッケルめっきを施したニッケル被覆樹脂基板）を用いている。また、正極活物質として、水酸化ニッケルを含む活物質を用いている。
【００２３】
負極１２３は、負極基板１２３ｋの内部に負極活物質が充填された負極充填部１２３ｓと、負極基板１２３ｋの内部に負極活物質が充填されていない負極未充填部１２３ｔと、負極未充填部１２３ｔに溶接された負極リード１２３ｒとを有している。この負極１２３は、いずれも、正極リード１２１ｒとは反対方向（図３中、左側）に延出するように配置されている。なお、負極活物質として、水素吸蔵合金等を含む活物質を用いている。
【００２４】
電池ケース１１０は、図３に示すように、金属（具体的には、ニッケルめっき鋼板）からなり、矩形箱形状をなす電槽１１１と、金属（具体的には、ニッケルめっき鋼板）からなり、矩形略板形状を有する封口部材１１５とを有している。このうち、電槽１１１の第３側壁部１１１ｅ（図３において右側に位置する壁部）には、２つの貫通孔１１１ｈが形成されている。この２つの貫通孔１１１ｈには、電気絶縁性のシール部材１４５を介在させて、第１正極端子１４０ｂと第２正極端子１４０ｃとが挿設されている。また、封口部材１１５は、電槽１１１の開口端面１１１ｆ上（図３参照）に当接した状態で全周溶接され、電槽１１１の開口部１１１ｇを封止している。これにより、封口部材１１５と電槽１１１とが一体化して、電池ケース１１０をなしている。
【００２５】
また、図３に示すように、正極１２１の正極リード１２１ｒは、いずれも、矩形板状をなす正極集電部材１３０の内側面１３０ｂに、電子ビーム溶接等によりロウ付け接合されている。さらに、正極集電部材１３０は、レーザー溶接等により、第１正極端子１４０ｂ及び第２正極端子１４０ｃに接合されている。これにより、第１正極端子１４０ｂ及び第２正極端子１４０ｃと正極１２１とが、電気的に接続される。また、負極１２３の負極リード１２３ｒは、いずれも、矩形板状をなす封口部材１１５の内側面１１５ｂに、電子ビーム溶接等により接合されている。これにより、本実施形態のアルカリ蓄電池１００では、封口部材１１５を含めた電池ケース１１０全体が負極となる。
【００２６】
ここで、正極１２１の正極リード１２１ｒと正極集電部材１３０との接合状態を、図９に拡大して示す。正極リード１２１ｒと正極集電部材１３０とは、フィレット１５１を形成してロウ付け接合されている。しかも、このフィレット１５１の内部には、ブローホールが含まれていない。
【００２７】
ところで、従来のアルカリ蓄電池では、正極基板として、樹脂骨格を有する正極基板（例えば、不織布にニッケルめっきを施したニッケル被覆樹脂基板）を用いた場合には、正極（正極リード）と正極集電部材とを溶接したときに、正極基板に含まれる樹脂の一部が熱分解し、フィレットの内部にブローホールが形成されてしまうことがあった。
【００２８】
これに対し、本実施形態のアルカリ蓄電池１００では、正極基板１２１ｋとして、樹脂骨格を有する正極基板（詳細には、不織布にニッケルめっきを施したニッケル被覆樹脂基板）を用いているにも拘わらず、内部にブローホールを含まないフィレット１５１を形成して、正極リード１２１ｒと正極集電部材１３０とがロウ付け接合されている。これにより、正極リード１２１ｒと正極集電部材１３０との接合が強固となる。
【００２９】
このように、本実施形態のアルカリ蓄電池１００は、樹脂骨格を有する正極基板１２１ｋを用いているため、正極基板１２１ｋ自身が強固となり、充放電の繰り返しに伴う正極１２１の膨張変形を抑制することができる。しかも、上記のように、内部にブローホールを含まないフィレット１５１を形成して、正極リード１２１ｒと正極集電部材１３０とがロウ付け接合されているので、正極１２１と正極集電部材１３０との接続信頼性の高いアルカリ蓄電池となる。
【００３０】
このような本実施形態のアルカリ蓄電池１００は、以下のようにして製造する。
（正極形成工程）
図４に示すように、帯状をなすニッケル被覆樹脂基板２１の表面２１ｂのうち、幅方向（図中、上下方向）中央部２１ｄの位置に、帯状の正極リード基材２１ｒを溶接する。なお、ニッケル被覆樹脂基板２１としては、例えば、スルホン化処理を施した不織布（例えば、ポリプロピレン繊維などを含む不織布）にニッケルめっきを施した、ニッケル被覆樹脂基板を用いることができる。また、ニッケル被覆樹脂基板２１の幅方向中央部２１ｄは、予め、その厚み方向（図中、紙面に直交する方向）に圧延されているため、空隙部が消失している。
【００３１】
また、正極リード基材２１ｒとしては、例えば、ニッケルを主成分とする肉薄の金属板を用いることができる。さらには、メッシュメタルやエキスパンドメタルを肉薄の金属板の表面に接合したものを、正極リード基材２１ｒとして用いることができる。この場合は、正極リード基材２１ｒのうちメッシュメタルやエキスパンドメタル側の面を、ニッケル被覆樹脂基板２１に接触させて溶接することで、ニッケル被覆樹脂基板２１に対し、正極リード基材２１ｒを強固に接合することができる。
【００３２】
次いで、図５に示すように、高温に加熱された金属棒１０を、ニッケル被覆樹脂基板２１の裏面２１ｃのうち、幅方向中央部２１ｄの位置に接触させつつ、ニッケル被覆樹脂基板２１の長手方向（図中、矢印で示す右方向）に進行させる。この金属棒１０は、ニッケル被覆樹脂基板２１に含まれる樹脂（例えば、ポリプロピレンなど）の熱分解温度より高い温度（例えば、５００℃）に加熱されているので、ニッケル被覆樹脂基板２１の幅方向中央部２１ｄに含まれる樹脂を、熱分解して消失させることができる。これにより、ニッケル被覆樹脂基板２１の幅方向中央部２１ｄの位置に、正極リード基材２１ｒの一部（後に、突出部２１ｒｔとなる部位）を、長手方向（図５中、左右方向）に露出させることができる。なお、本実施形態では、幅方向中央部２１ｄが、接触基板部に相当する。
【００３３】
次いで、幅方向中央部２１ｄに含まれる樹脂を消失させたニッケル被覆樹脂基板２１の空隙部に、水酸化ニッケルを主成分とする正極活物質を充填する。このとき、幅方向中央部２１ｄには、予め圧延されて空隙部が存在しないため、正極活物質が充填されることはない。従って、ニッケル被覆樹脂基板２１のうち、幅方向中央部２１ｄを除く部位２１ｓの空隙内に、正極活物質が充填される。
【００３４】
次いで、図６に示すように、幅方向中央部２１ｄに含まれる樹脂を消失させたニッケル被覆樹脂基板２１を、幅方向中央位置Ｂの位置で２分割すると共に、所定位置Ｃ，Ｄ等の位置で、長手方向（図中、左右方向）について所定の長さずつ分割する。これにより、図７に示す正極１２１を、多数形成することができる。具体的には、図７（ａ）に示すように、正極基板１２１ｋの内部に正極活物質が充填された正極充填部１２１ｓと、正極基板１２１ｋの内部に正極活物質が充填されていない正極未充填部１２１ｔと、正極未充填部１２１ｔに溶接された正極リード１２１ｒとを有する正極１２１を形成することができる。
【００３５】
しかも、本実施形態の正極１２１では、図７（ｂ）に拡大して示すように、正極リード１２１ｒに、正極基板１２１ｋ（正極未充填部１２１ｔ）から突出して延びる突出部１２１ｒｔを設けることができる。これは、上述のように、ニッケル被覆樹脂基板２１の幅方向中央部２１ｄに含まれる樹脂を熱分解して消失させた後、ニッケル被覆樹脂基板２１を分割するためである。
【００３６】
なお、本実施形態では、正極基板１２１ｋからの突出部１２１ｒｔの突出長Ｇを、約０．５ｍｍとしている。また、ニッケル被覆樹脂基板２１の幅方向中央部２１ｄに含まれる樹脂を、熱分解して消失させた工程が、突出部形成工程に相当する。また、本実施形態では、上述のように、帯状のニッケル被覆樹脂基板２１から多数の正極１２１を製造できるので、正極１２１の生産性が良好となる。
【００３７】
（溶接工程）
次に、上述のように形成した正極１２１を、正極集電部材１３０に溶接する。具体的には、図８に示すように、まず、正極集電部材１３０の内側面１３０ｂに、ニッケルを主成分とするロウ材１５０を、厚さ約０．３ｍｍで帯状に塗布する。また、正極１２１と負極１２３との間にセパレータ１２５を介在させつつ、正極１２１と負極１２３とを交互に積層して、極板群１２０を形成する。
【００３８】
次いで、図８に示すように、真空中で、正極集電部材１３０のうちロウ材１５０を塗布した塗布面に、正極リード１２１ｒの突出部１２１ｒｔを突き当て、正極集電部材１３０を正極リード１２１ｒの突出部１２１ｒｔに向けて加圧した状態で、正極集電部材１３０の外側面１３０ｃに電子ビームを照射する。これにより、図９に示すように、ロウ材１５０を一旦溶融させて、正極リード１２１ｒの突出部１２１ｒｔを、正極集電部材１３０に接合することができる。このとき、正極リード１２１ｒの突出部１２１ｒｔの周囲には、ロウ材１５０を主成分とするフィレット１５１が形成される。このようにして、図９に示すように、正極リード１２１ｒの突出部１２１ｒｔと正極集電部材１３０とを、フィレット１５１を形成してロウ付け接合することができる。
【００３９】
ところで、本実施形態の溶接工程では、フィレット１５１となる溶融金属（溶融したロウ材１５０が主成分の溶融金属）を、正極基板１２１ｋ（正極未充填部１２１ｔ）に接触させることなく、正極リード１２１ｒと正極集電部材１３０とを、フィレット１５１を形成して溶接することができた。このように、フィレット１５１となる溶融金属を正極基板１２１ｋに接触させないことにより、正極基板１２１ｋに含まれる樹脂が熱分解する虞がなく、フィレット１５１内部にブローホールが形成されてしまう虞がない。このため、内部にブローホールを含まないフィレット１５１を形成して、正極リード１２１ｒと正極集電部材１３０とを接合することができたと考えられる。
【００４０】
以上より、本実施形態の製造方法によれば、正極リード１２１ｒと正極集電部材１３０との接合を強固にできる。従って、正極１２１と正極集電部材１３０との接続信頼性の高いアルカリ蓄電池１００を製造できる。
また、本実施形態では、真空中で、正極リード１２１ｒと正極集電部材１３０とを溶接しているが、上記のように、正極基板１２１ｋに含まれる樹脂を熱分解させないようにすることで、真空度の低下をも防止することができる。このため、電子ビーム溶接を、適切に行うことができる。
【００４１】
（組立工程）
次に、極板群１２０のうち負極１２３の負極リード１２３ｒを、封口部材１１５の内側面１１５ｂ側に、電子ビーム溶接により接合する。また、これとは別に、電槽１１１に第１正極端子１４０ｂ及び第２正極端子１４０ｃを固着する。具体的には、電槽１１１の貫通穴１１１ｈにシール部材１４５を装着すると共に、第１正極端子１４０ｂ及び第２正極端子１４０ｃの極柱部１４１を外側から挿入する。次いで、極柱部１４１の筒内に流体圧をかけて、極柱部１４１の一端側を径方向外側に膨出させ、更に軸方向に圧縮変形させて、圧縮変形部１４１ｈを形成する。これにより、第１正極端子１４０ｂ及び第２正極端子１４０ｃが、電槽１１１と電気的に絶縁しつつ、電槽１１１に固着される。
【００４２】
次に、極板群１２０と封口部材１１５と正極集電部材１３０とが接合されてなる接合体のうち、正極集電部材１３０及び極板群１２０を、開口部１１１ｇから電槽１１１内に挿入すると共に、封口部材１１５で電槽１１１に蓋をする。次いで、外部からレーザを照射して、封口部材１１５と電槽１１１とを接合し、電槽１１１を封口する。次いで、第１正極端子１４０ｂ及び第２正極端子１４０ｃの外側からその極柱部１４１の凹みに向けてレーザを照射し、極柱部１４１の圧縮変形部１４１ｈと正極集電部材１３０とを接合する。次いで、電槽１１１の天井部１１１ａに位置する注入口１１１ｋから電解液を注入し、注入口１１１ｋを閉鎖するように安全弁１１３を取り付ける。その後、所定の工程を経て、図１に示すアルカリ蓄電池１００が完成する。
【００４３】
（変形形態）
上記の実施形態では、正極リード１２１ｒと正極集電部材１３０とを、ロウ付け接合したが、正極リードと正極集電部材とを、フィレットを形成して接合できれば、いずれの接合手法を用いても良い。例えば、図１１に示すように、正極集電部材２３０の一部（図１０において、凸部２３０ｆ）を溶融させて、正極集電部材２３０の一部によりフィレット２３１を形成して、正極リード１２１ｒと正極集電部材２３０とを接合するようにしても良い。
【００４４】
具体的には、まず、図１０に示すように、内側面２３０ｂに複数の凹溝２３０ｄを有する正極集電部材２３０を用意する。次いで、真空中で、正極１２１のうち正極リード１２１ｒの突出部１２１ｒｔを、正極集電部材２３０の凹溝２３０ｄ内に挿入し、正極集電部材２３０を正極リード１２１ｒの突出部１２１ｒｔに向けて加圧した状態で、正極集電部材２３０の外側面２３０ｃに電子ビームを照射する。これにより、図１１に示すように、正極集電部材２３０の凸部２３０ｆを一旦溶融させて、正極リード１２１ｒの突出部１２１ｒｔを、正極集電部材２３０に接合することができる。このとき、正極リード１２１ｒの突出部１２１ｒｔの周囲には、正極集電部材２３０をなす金属によりフィレット２３１が形成される。
【００４５】
このような手法でも、フィレット２３１となる溶融金属（正極集電部材２３０の一部が溶融した溶融金属）を、正極基板１２１ｋ（正極未充填部１２１ｔ）に接触させることなく、正極リード１２１ｒと正極集電部材２３０とを、フィレット２３１を形成して溶接することができる。これにより、内部にブローホールを含まないフィレット２３１を形成して、正極リード１２１ｒと正極集電部材２３０とを接合することができる。従って、正極リード１２１ｒと正極集電部材２３０とを、強固に接合することができる。
【００４６】
以上において、本発明を実施形態及び変形形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態及び変形形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【００４７】
例えば、実施形態等では、ニッケル被覆樹脂基板２１の幅方向中央部２１ｄの位置に、正極リード基材２１ｒを溶接し、幅方向中央部２１ｄに含まれる樹脂を熱分解して消失させた後、幅方向中央位置Ｂ等の位置で分割することにより、多数の正極１２１を形成した。しかしながら、正極１２１は、このような手法により形成されたものに限らず、例えば、正極リード１２１ｒを、予め、正極基板１２１ｋから突出する形態で、正極基板１２１ｋの正極未充填部１２１ｔに溶接するようにしても良い。
【００４８】
また、実施形態等では、正極基板１２１ｋとして、不織布にニッケルめっきを施したニッケル被覆樹脂基板を用いて、ニッケル水素蓄電池（アルカリ蓄電池１００）を製造した。しかしながら、本発明の製造方法は、樹脂骨格に金属めっきを施した（金属層で樹脂骨格を被覆した）正極基板を用いる電池であれば、いずれの電池についても、適用することができる。
また、実施形態等では、ニッケル水素蓄電池（アルカリ蓄電池１００）の製造方法について説明したが、本発明の製造方法は、ニッケル水素蓄電池に限らず、樹脂骨格を有する正極基板を備える電池であれば、いずれの電池についても、適用することができる。
【００４９】
また、実施形態等では、角形の電池（アルカリ蓄電池１００）の製造方法について説明したが、本発明の製造方法は、角形の電池に限らず、他の形状の電池（例えば、円筒形状）についても、適用することができる。
また、実施形態等では、金属製の電池ケース１１０を備える電池（アルカリ蓄電池１００）の製造方法について説明したが、本発明の製造方法は、金属製の電池ケースを備える電池に限らず、他の部材（例えば、樹脂製）の電池ケースを備える電池についても、適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施形態にかかるアルカリ蓄電池１００の正面図である。
【図２】実施形態にかかるアルカリ蓄電池１００の側面図である。
【図３】実施形態にかかるアルカリ蓄電池１００の断面図であり、図２のＡ−Ａ断面図に相当する。
【図４】帯状のニッケル被覆樹脂基板２１の表面２１ｂ上に正極リード基材２１ｒを溶接した状態の上面図である。
【図５】実施形態にかかる突出部形成工程を説明する説明図である。
【図６】帯状のニッケル被覆樹脂基板２１を分割する工程を説明する説明図である。
【図７】実施形態にかかる正極１２１を示す図であり、（ａ）はその上面図、（ｂ）はＥ視拡大図である。
【図８】実施形態にかかる溶接工程を説明するための拡大断面図である。
【図９】実施形態にかかる溶接工程により、正極１２１の正極リード１２１ｒと正極集電部材１３０とを接合した状態を示す拡大断面図である。
【図１０】変形形態にかかる溶接工程を説明するための拡大断面図である。
【図１１】変形形態にかかる溶接工程により、正極１２１の正極リード１２１ｒと正極集電部材２３０とを接合した状態を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
２１ｄ 幅方向中央部（接触基板部）
１００ アルカリ蓄電池
１２１ 正極
１２１ｋ 正極基板
１２１ｒ 正極リード
１２１ｒｔ 突出部
１３０，２３０ 正極集電部材
１５０ ロウ材
１５１，２３１ フィレット
Ｇ 突出長
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂からなり三次元網状構造を有する樹脂骨格と、金属からなり上記樹脂骨格を被覆する金属被覆層とを備え、複数の孔が三次元に連結した空隙部を有する正極基板、
上記正極基板の上記空隙部内に充填された正極活物質、及び
上記正極基板に固着された正極リード、
を有する正極と、
上記正極リードに接合された正極集電部材であって、上記正極リードを通じて、上記正極から正の電荷を集電する正極集電部材と、を備え、
上記正極リードと上記正極集電部材との接合により形成されたフィレットは、内部にブローホールを含まないフィレットである
電池。
【請求項２】
樹脂からなり三次元網状構造を有する樹脂骨格と、金属からなり上記樹脂骨格を被覆する金属被覆層とを備え、複数の孔が三次元に連結した空隙部を有する正極基板、
上記正極基板の上記空隙部内に充填された正極活物質、及び
上記正極基板に固着された正極リード、
を有する正極と、
上記正極リードを通じて、上記正極から正の電荷を集電する正極集電部材と、を備え、
上記正極リードと上記正極集電部材とは、
上記正極基板を、フィレットとなる溶融金属から離間させつつ、上記フィレットを形成して接合されてなる
電池。
【請求項３】
樹脂からなり三次元網状構造を有する樹脂骨格と、金属からなり上記樹脂骨格を被覆する金属被覆層とを備え、複数の孔が三次元に連結した空隙部を有する正極基板、
上記正極基板の上記空隙部内に充填された正極活物質、及び
上記正極基板に固着された正極リード、
を有する正極と、
上記正極リードを通じて、上記正極から正の電荷を集電する正極集電部材と、を備え、上記正極リードと上記正極集電部材とがフィレットを形成して接合されてなる
電池の製造方法であって、
上記正極基板を、上記フィレットとなる溶融金属から離間させつつ、上記フィレットを形成して、上記正極リードと上記正極集電部材とを溶接する溶接工程を備える
電池の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の電池の製造方法であって、
前記正極リードは、前記正極基板から突出して延びる突出部を含み、
前記溶接工程は、
上記正極集電部材に、上記正極リードの上記突出部を突き当てた状態で、上記正極リードと上記正極集電部材とを、前記フィレットを形成して溶接する
電池の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の電池の製造方法であって、
前記溶接工程に先立って、前記正極基板に固着された前記正極リードについて、前記正極基板から所定の突出長だけ突出した前記突出部を形成する突出部形成工程を有し、
上記突出部形成工程は、
前記正極基板のうち、前記正極リードと接触している接触基板部の一部を、これに含まれる樹脂の熱分解により消失させて、前記正極基板から所定の突出長だけ突出した上記突出部を形成する
電池の製造方法。
【請求項１】
樹脂からなり三次元網状構造を有する樹脂骨格と、金属からなり上記樹脂骨格を被覆する金属被覆層とを備え、複数の孔が三次元に連結した空隙部を有する正極基板、
上記正極基板の上記空隙部内に充填された正極活物質、及び
上記正極基板に固着された正極リード、
を有する正極と、
上記正極リードに接合された正極集電部材であって、上記正極リードを通じて、上記正極から正の電荷を集電する正極集電部材と、を備え、
上記正極リードと上記正極集電部材との接合により形成されたフィレットは、内部にブローホールを含まないフィレットである
電池。
【請求項２】
樹脂からなり三次元網状構造を有する樹脂骨格と、金属からなり上記樹脂骨格を被覆する金属被覆層とを備え、複数の孔が三次元に連結した空隙部を有する正極基板、
上記正極基板の上記空隙部内に充填された正極活物質、及び
上記正極基板に固着された正極リード、
を有する正極と、
上記正極リードを通じて、上記正極から正の電荷を集電する正極集電部材と、を備え、
上記正極リードと上記正極集電部材とは、
上記正極基板を、フィレットとなる溶融金属から離間させつつ、上記フィレットを形成して接合されてなる
電池。
【請求項３】
樹脂からなり三次元網状構造を有する樹脂骨格と、金属からなり上記樹脂骨格を被覆する金属被覆層とを備え、複数の孔が三次元に連結した空隙部を有する正極基板、
上記正極基板の上記空隙部内に充填された正極活物質、及び
上記正極基板に固着された正極リード、
を有する正極と、
上記正極リードを通じて、上記正極から正の電荷を集電する正極集電部材と、を備え、上記正極リードと上記正極集電部材とがフィレットを形成して接合されてなる
電池の製造方法であって、
上記正極基板を、上記フィレットとなる溶融金属から離間させつつ、上記フィレットを形成して、上記正極リードと上記正極集電部材とを溶接する溶接工程を備える
電池の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の電池の製造方法であって、
前記正極リードは、前記正極基板から突出して延びる突出部を含み、
前記溶接工程は、
上記正極集電部材に、上記正極リードの上記突出部を突き当てた状態で、上記正極リードと上記正極集電部材とを、前記フィレットを形成して溶接する
電池の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の電池の製造方法であって、
前記溶接工程に先立って、前記正極基板に固着された前記正極リードについて、前記正極基板から所定の突出長だけ突出した前記突出部を形成する突出部形成工程を有し、
上記突出部形成工程は、
前記正極基板のうち、前記正極リードと接触している接触基板部の一部を、これに含まれる樹脂の熱分解により消失させて、前記正極基板から所定の突出長だけ突出した上記突出部を形成する
電池の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−３０２７８１（Ｐ２００６−３０２７８１Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１２５６６７（Ｐ２００５−１２５６６７）
【出願日】平成１７年４月２２日（２００５．４．２２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月２２日（２００５．４．２２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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