发明领域
本发明涉及圆筒形碱性二次电池。
背景技术：
对于碱性二次电池，正在开发用途更广且能够快速充放电类型的电池。作为这种电池，已知有例如以下所示的圆筒形碱性二次电池。
该圆筒形碱性二次电池通过在带底圆筒形状的外装罐中同时容纳电极组和碱性电解液、用包含正极端子的封口体密闭外装罐的开口部而形成。
上述电极组通过在叠合的正极和负极中间夹入了隔膜的状态下卷绕成螺旋状而形成，整体呈大致圆柱形状。此处，正极和负极在卷绕操作时，相互在沿着电极组的轴线的方向上以略微错开的状态进行配置，同时在这些正极和负极之间的规定位置配置规定尺寸的隔膜。然后，在该状态下对正极、隔膜和负极进行卷绕。其结果是，正极的端缘部从电极组的一端面侧突出成螺旋状，负极的端缘部从电极组的另一端面侧突出成螺旋状。
突出的正极端缘部上焊接有正极集电体，突出的负极端缘部上焊接有负极集电体。藉此，正极集电体与正极在宽范围内电连接，负极集电体与负极在宽范围内电连接，因此集电效率得到提高。其结果是，该电池能够进行快速充放电。
作为这种圆筒形碱性二次电池的组装步骤，例如首先在外装罐内插入电极组，将外装罐的底壁内面与负极集电体焊接。藉此，兼具负极端子的外装罐与负极呈电连接的状态。然后，在正极集电体的规定位置上焊接由金属制薄板构成的正极带的一端。进一步，将正极带的另一端焊接至封口体的规定位置。藉此，正极端子与正极呈电连接的状态。然后，以隔着绝缘垫圈的状态将封口体安装在外装罐的上端开口部，对外装罐的上端开口部进行敛缝加工(日文：かしめ加工)，藉此将该外装罐密闭。由此形成圆筒形碱性二次电池。
为了将如上所述的正极带容易地焊接至封口体，使用较长的正极带。另外，封口体安装在外装罐的上端开口部时，正极带以屈曲于封口体和电极组之间的方式容纳在外装罐内。因此，使用容易屈曲的较薄的正极带。
但是，近年来，期望碱性二次电池能更为高性能化，特别是期望进一步提高快速放电特性而能够以良好的效率输出大电流。
为了提高快速放电特性，需要尽可能地降低电池的内部电阻。但是，使用如上所述的薄且长的带状的正极带的情况下，该正极带的电阻率高，导致电池的内部电阻升高。
于是，为了进一步降低电池的内部电阻、获得快速放电特性优良的电池，进行了各种使通电路径比以往更短的研究。作为采用了这种缩短通电路径的对策的电池，已知有例如日本专利第3547931号公报(以下记为专利文献1)所示的电池。
以专利文献1的电池为代表的电池中，采用了使用比以往的正极带更厚且长度更短的集电引脚的对策。具体而言，组装专利文献1的电池时，在正极集电体上焊接如专利文献1的图1等所示的规定形状的集电引脚。然后，隔着绝缘垫圈将封口体安装在外装罐的开口部，将外装罐的开口端缘向内敛缝，藉此将电池封口来组装电池。在封口时，集电引脚与封口体呈接触状态。之后，在电池的正极端子和负极端子之间通电，对正极的集电引脚和封口体进行电阻点焊。
专利文献1的电池在外装罐封口后能够进行集电引脚与封口体的焊接，因此不必在外装罐封口前焊接集电引脚和封口体。藉此，即便集电引脚短，也能够容易地在外装罐的开口部安装封口体。照此，如果集电引脚变短，则能够缩短通电路径，因此能够降低电池的内部电阻。另外，专利文献1的电池不需要在外装罐内将集电引脚屈曲，因此能够使用厚的集电引脚。照此，如果集电引脚变厚，则能够拓宽通电路径，藉此能够降低电池的内部电阻。
藉此，专利文献1的电池的内部电阻比以往的电池更低，因此快速放电特性优良。
然而，对外装罐的上端开口缘进行敛缝加工以将封口体安装在外装罐上时、以及对集电体、集电引脚和封口体进行电阻点焊时，电池沿其轴线方向受到压缩应力。如果受到这种压缩应力，则集电体变形而压迫电极组。如果是这种情况，则电池中存在电极组的正极和负极的端部弯折等而引起内部短路的可能性。
技术实现要素：
本发明鉴于以上情况，目的在于提供快速放电特性优良且很少发生内部短路的碱性二次电池。
为了达成上述目的，本发明提供以下的圆筒形二次电池，所述二次电池包括含负极端子的带底圆筒状的外装罐、含正极端子并用于密封所述外装罐的上端开口的封口体、正极和负极通过隔膜叠合并卷绕成螺旋状而形成的与碱性电解液共同容纳在所述外装罐内的圆柱状的电极组、与从所述电极组的一端面突出的所述正极的端缘部连接的集电体、将所述集电体与所述封口体连接的集电引脚，构成所述集电引脚的材料记为a材料、构成所述集电体的材料记为b材料时，所述a材料的变形阻力a与所述b材料的变形阻力b的关系满足a<b的关系。
另外，为了满足所述a<b的关系，优选为所述b材料的厚度比所述a材料的厚度更厚的结构。
另外，为了满足所述a<b的关系，优选为所述b材料的硬度比所述a材料的硬度更高的结构。
此外，为了满足所述a<b的关系，优选为所述a材料为纯ni、所述b材料为镀ni钢的结构。
更优选以下结构：所述集电引脚包含与所述封口体连接的矩形状的顶壁部、从所述顶壁部的规定的侧缘向所述集电体延伸的侧壁部、设置在所述侧壁部的前端缘并与所述集电体连接的脚部，所述侧壁部的从所述顶壁部朝向所述脚部的方向的长度等同于所述封口体与所述集电体之间的长度。
另外，优选为以下结构：所述侧壁部包含在受到施加于所述集电体与所述封口体靠近的方向上的压缩应力时促进局部变形的变形促进部。
此外，优选为所述集电体具有朝向所述电极组突出的突起的结构。
另外，优选为所述突起是设置在形成于所述集电体的板面上的切口的边缘部分的飞边的结构。
通过本发明，则能够提供快速放电特性优良且很少发生内部短路的圆筒形碱性二次电池。
附图说明
图1是示出了本发明的圆筒形的镍氢二次电池的部分截面图。
图2是示出了正极集电体的平面图。
图3是示出了集电引脚的立体图。
图4是沿图3的iv-iv线的截面图。
图5是示出了集电引脚的中间制品的平面图。
图6是示出了正极集电体与集电引脚一体化而形成的集电部件的平面图。
图7是简要示出了狭缝型的正极集电体的平面图。
图8是从图7中的箭头c方向观察到的狭缝型的正极集电体的侧视图。
图9是简要示出了与狭缝型的正极集电体组合的正极连接端缘部的平面图。
图10是简要示出了多孔型集电体的平面图。
图11是简要示出了与多孔型的正极集电体组合的正极连接端缘部的平面图。
图12是示出了由狭缝型的正极集电体而得的电位分布的分析结果的平面图。
图13是示出了由与狭缝型的正极集电体组合的正极连接端缘部所得的电位分布的分析结果的平面图。
图14是示出了由多孔型的正极集电体而得的电位分布的分析结果的平面图。
图15是示出了由与多孔型的正极集电体组合的正极连接端缘部所得的电位分布的分析结果的平面图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的碱性二次电池进行说明。
作为本发明所适用的一种实施方式的碱性二次电池，将图1所示的aa尺寸的圆筒形镍氢二次电池(以下也记为电池)1作为示例进行说明。
电池1具备上端开口的带底圆筒形状的外装罐2，外装罐2具有导电性，其底壁作为负极端子起作用。外装罐2中容纳有规定量的碱性电解液(未图示)和电极组4。
如图1所示，外装罐2的开口3通过封口体14而封闭。封口体14包含具有导电性的圆板形状的盖板16、配设于该盖板16上的阀体20以及正极端子22。盖板16的外周部配置有围住该盖板16的环状绝缘垫圈18，绝缘垫圈18和盖板16通过对外装罐2的开口缘17进行敛缝加工而固定至外装罐2的开口缘17。即，盖板16和绝缘垫圈18彼此协作来密封外装罐2的开口3。此处，盖板16的中央具有中央贯通孔19，此外，在盖板16的外表面上配置有堵塞中央贯通孔19的橡胶制阀体20。进一步，在盖板16的外表面上以覆盖阀体20的方式电连接有带凸缘的圆筒形正极端子22。该正极端子20朝着盖板16按压阀体18。另外，该正极端子22侧面具有排气孔23。
通常情况下，中央贯通孔19被阀体20气密地密封。另一方面，如果外装罐2内产生气体、其内压变高，则阀体20被内压压缩，打开中央贯通孔19。其结果是，气体通过中央贯通孔19以及正极端子22的排气孔23从外装罐2内排放至外部。换言之，中央贯通孔19、阀体20和正极端子22的排气孔23形成为电池1的安全阀。
电极组4含有分别为带状的正极6、负极8和隔膜10，它们以正极6和负极8之间夹着隔膜10的状态卷绕成螺旋状。即，正极6和负极8隔着隔膜10而彼此叠合。这种电极组4整体呈圆柱状。
这种电极组4中，正极6的端缘部从一方的端面以螺旋状露出，负极8的端缘部从另一方的端面以螺旋状露出。此处，露出的正极6的端缘部作为正极连接端缘部32，露出的负极8的端缘部作为负极连接端缘部(未图示)。这些露出的正极连接端缘部32和负极连接端缘部分别与后述的正极集电体28和负极集电体(未图示)焊接。
负极8具有形成为带状的导电性的负极芯体，在该负极芯体中保持有负极合剂。
负极芯体由大量分布有在其厚度方向上贯通的贯通孔(未图示)的带状的金属材料构成。作为这种负极芯体，可使用例如穿孔金属片。
负极合剂不仅填充在负极芯体的贯通孔内，还形成层状并保持在负极芯体的两面上。
负极合剂含有储氢合金的粒子、导电材料、粘合剂等。此处，储氢合金是能够储藏和释放作为负极活性物质的氢的合金，可适当地使用在镍氢二次电池中通常使用的储氢合金。上述粘合剂在将储氢合金粒子和导电材料彼此粘接的同时还起到将负极合剂粘接在负极芯体上的作用。此处，作为导电材料和粘合剂，可适当地使用在镍氢二次电池中通常使用的导电材料和粘合剂。
负极8例如可按以下方式制造。
首先，将作为储氢合金粒子的集合体的储氢合金粉末、导电材料、粘合剂及水混炼来配制负极合剂的糊料。将所得的负极合剂糊料涂布在负极芯体上，使其干燥。干燥后，对附着有含储氢合金粒子等的负极合剂的负极芯体实施辊压及裁剪，得到负极的中间制品。该负极中间制品整体呈长方形状。然后，将该负极中间制品中应当作为负极连接端缘部的规定的端缘部的负极合剂除去。藉此，规定的端缘部形成负极芯体呈剥出状态的负极连接端缘部。照此，得到具有负极连接端缘部的负极8。此处，负极合剂的除去方法无特别限定，可适当地使用例如通过施加超声波振动来除去的方法。另外，负极连接端缘部以外的区域中为负极合剂保持原样的状态。
接着，对正极6进行说明。
正极6包含具有形成多孔质结构的大量空孔的导电性正极基材、和保持在所述空孔内和正极基材表面的正极合剂。
作为正极基材，可使用例如镍泡沫。
正极合剂含有作为正极活性物质粒子的氢氧化镍粒子、作为导电材料的钴化合物、粘合剂等。上述粘合剂在将氢氧化镍粒子和导电材料彼此粘接的同时还起到将正极合剂粘接在正极基材上的作用。此处，作为粘合剂，可适当地使用在镍氢二次电池中通常使用的粘合剂。
正极6可以通过例如如下方法进行制造。
首先，配制包含作为正极活性物质粒子的集合体的正极活性物质粉末、导电材料、水和粘合剂的正极合剂浆料。将所得的正极合剂浆料填充至例如镍泡沫，使其干燥。干燥后，对填充有氢氧化镍粒子等的镍泡沫进行辊压并裁剪成规定的形状，得到正极的中间制品。该正极的中间制品整体呈长方形状。然后，将该正极中间制品中应当作为正极连接端缘部32的规定的端缘部的正极合剂除去，正极基材呈剥出状态。然后，对正极合剂除去后的端缘部在正极中间制品的厚度方向上进行压缩加工，形成正极连接端缘部32。通过这种压缩加工，正极基材呈稠密状态，因此该正极连接端缘部32为容易焊接的状态。照此，得到具有正极连接端缘部32的正极6。此处，正极合剂的除去方法无特别限定，可适当地使用例如通过施加超声波振动来除去的方法。另外，正极连接端缘部32以外的区域中为正极合剂保持填充的状态。
接着，作为隔膜10，可使用例如赋予聚酰胺纤维制无纺布以亲水性官能团、或赋予聚乙烯或聚丙烯等聚烯烃纤维制无纺布以亲水性官能团而得的材料。
按照以上方法制作的正极6和负极8以隔着上述隔膜10的状态卷绕成螺旋状，藉此形成电极组4。具体而言，在卷绕时，正极6和负极8相互在沿着电极组4的轴线的方向上以略微错开的状态进行配置，同时在这些正极6和负极8之间的规定位置配置规定尺寸的隔膜10，以这种状态进行卷绕操作。结果得到圆柱状的电极组4。作为所得的电极组4的形式，电极组4的一端侧是正极6的正极连接端缘部32隔着隔膜10比相邻的负极8更为突出的状态，电极组4的另一端侧是负极8的负极连接端缘部隔着隔膜10比相邻的正极6更为突出的状态。
另外，电极组4通过用具有规定的外径尺寸的卷芯对上述正极6、负极8和隔膜10进行卷绕而形成，卷绕操作后将该卷芯抽出，因此电极组4的中央形成贯通孔9。
如上所述的电极组4中，一端侧与正极集电体28连接，另一端侧与负极集电体连接。
首先，负极集电体无特别限定，优选例如以往所用的圆板形状的金属板。所准备的负极集电体与电极组4的另一端侧的负极连接端缘部焊接。
接着，对正极集电体28进行说明。
正极集电体28是由导电性材料构成的板状体，俯视下的形状无特别限定，可采用圆板形状、多边形状等任意形状。另外，正极集电体28的尺寸设置为比电极组4的外径尺寸要小、且能够覆盖从电极组4的一端侧突出的正极6的正极连接端缘部32的尺寸。
本实施方式中，如图2所示，使用俯视下的形状为十边形的板材。具体而言，正极集电体28是整体呈十边形的镀ni钢制薄板，包含位于中央的圆形的中央贯通孔29、围住该中央贯通孔29并以放射状延伸的6个狭缝30。狭缝30通过冲压加工形成，优选在狭缝30的边缘部分形成向下(电极组4侧)延伸的突起(飞边)。
电池1中，如图1所示，正极集电体28和封口体14之间隔着集电引脚34，该集电引脚34将与电极组4的正极6连接的正极集电体28和具有正极端子22的封口体14电连接。
集电引脚34例如图3所示，具有：与封口体14连接的大致矩形的顶壁部36；从顶壁部36的规定的侧缘38、40延伸的一对侧壁部42、44；从侧壁部42、44的与顶壁部36相反侧的端缘46、48延伸的与正极集电体28连接的脚部50、52。
顶壁部36的中央设置有圆形的贯通孔54。在集电引脚34与封口体14连接时，该贯通孔54与盖板16的中央贯通孔19连通。另外，贯通孔54的周围设置有4个作为焊接部的突起部56。
侧壁部42、44从顶壁部36的两侧缘38、40延伸，如图4所示，截面形状大致为直线形状。此处，侧壁部42、44的图4中的上下方向上的长度、即从顶壁部36向脚部50、52延伸方向上的长度设定为和封口体14与正极集电体28之间的长度相同。藉此，能够缩短通电路径，有助于降低电池的内部电阻。
脚部50、52从侧壁部42、44的端缘46、48延伸，位于和顶壁部36相反的位置。另外，脚部50、52如图3所示，具有沿着侧壁部42、44长边方向延伸的延伸部50a、50b、52a、52b。这些延伸部50a、50b、52a、52b从与顶壁部36相反的位置向外侧延伸，藉此在集电引脚34与正极集电体28连接时起到提高集电引脚34的稳定性的作用。这些延伸部50a、50b、52a、52b上设置有朝向正极集电体28侧突出的突起部58。这些突起部58也作为焊接部。
此处，突起部56和突起部58例如通过加压加工来形成。另外，图3中的参照符号60表示在脚部50、52上设置突起部58时在突起部58背面产生的凹部。
该集电引脚34例如可按以下方式制造。
首先，通过加工金属制的薄板，准备如图5所示的由俯视时的形状为大致h形的薄板构成的集电引脚的中间制品62。另外，该薄板与以往的正极带相比足够厚。该中间制品62中，位于两侧部的长条部分是形成脚部50、52的脚部预定区域70、72。与脚部预定区域70、72的内侧相连的区域是形成侧壁部42、44的侧壁部预定区域74、76。另外，夹在侧壁部预定区域74与侧壁部预定区域76之间的区域是形成顶壁部36的顶壁部预定区域78。
进一步，该中间制品62上通过冲压加工而在顶壁预定区域78的中央贯穿设置有贯通孔54。
然后，在贯通孔54的周围的规定位置和脚部预定区域70、72的两端部的规定位置通过加压加工来设置突起部56、58。
之后，通过弯折假想线80、82、84、86的部分，形成如图3所示的集电引脚34。
接着，对电池1的安装顺序进行说明。
准备如上所述的电极组4。然后，在电极组4的另一端连接负极集电体后，将该电极组4容纳于外装罐中。接着，在外装罐的底壁上电阻点焊负极集电体。
然后，在外装罐2内注入规定量的碱性电解液。注入外装罐2内的碱性电解液由电极组4保持，其大部分由隔膜10保持。在该碱性电解液中进行正极6与负极8之间的充放电反应时的电化学反应(充放电反应)。作为该碱性电解液，优选使用含有koh、naoh和lioh中的至少一种作为溶质的碱性电解液。
之后，在电极组4的一端侧载置正极集电体28，进一步在正极集电体28上载置集电引脚34。在该状态下，在外装罐4的上端开口部上隔着绝缘垫圈18配置封口体14。此时，集电引脚34与封口体14接触。
之后，在电池1的正极端子22与负极端子之间边加压边流通电流，实施电阻点焊。藉此，正极6的正极连接端缘部32与正极集电体28焊接，正极集电体28与集电引脚34的脚部50、52焊接，集电引脚34的顶壁部36与封口体14的盖板16焊接。
之后，对外装罐2的开口缘17进行敛缝加工，藉此密封外装罐2的开口3。
此处，如上所述的正极集电体28中，狭缝30的边缘部分的突起(飞边)以与正极6的正极连接端缘部32对接的方式进行配置。然后，在实施电阻点焊时，在该突起(飞边)部分集中焊接电流，突起(飞边)部分的一部分熔融形成焊接部，使得正极集电体28与正极6的正极连接端缘部32连接。另外，集电引脚34的脚部50、52中，突起部58以与正极集电体28对接的方式进行配置。然后，在实施电阻点焊时，在突起部58的部分集中焊接电流，突起部58的一部分熔融，进而集电体34的脚部50、52与正极集电体28连接。进一步，集电引脚34的顶壁部36中，突起部56以与封口体14的盖板16对接的方式进行配置。然后，在实施电阻点焊时，在突起部56的部分集中焊接电流，突起部56的一部分熔融，进而集电体34的顶壁部36与盖板16连接。
按以上方式，正极6与正极端子22通过正极集电体28、集电引脚34和盖板16进行电连接，形成电池1。
此处，对集电引脚34与正极集电体28之间的、以及正极集电体28与电极组4的正极连接端缘部32之间的主要通电路径(电流流通的路径)进行说明。
首先，将正极集电体28简化并假定为整体呈圆形的模型，同时将电极组4的正极连接端缘部32简化并假定为同心圆状的模型。
模型化的正极集电体28示于图7。另外，图7中，示出仅为大致一半的形状的正极集电体28。正极集电体28整体形状为圆形，中央设置有中央贯通孔29，然后设置有以该中央贯通孔29为中心的以放射状延伸的6个狭缝30。这些狭缝30延伸至正极集电体28的外周缘。另外，如作为从图7中的箭头c方向观察正极集电体28时的侧视图的图8所示，各狭缝30的长边方向的边缘66上设置有向图8中的下方(电极组4的方向)突出的突起(飞边)31。该正极集电体28为狭缝型。
图7中简要示出了焊接集电引脚34的突起部58的部位(以下记为引脚焊接部68)在正极集电体28中所处的位置。
该图7中，主要的通电路径用粗箭头表示。如图7所示，主要的通电路径是从引脚焊接部68向最近的狭缝30的边缘66流通电流的形式。
然后，模型化的正极连接端缘部32示于图9。另外，图9中，示出仅为大致一半的形状的正极连接端缘部32。如图9明确所示，正极连接端缘部32配置成同心圆状。
图9中，简要示出了正极集电体28的狭缝30与电极组4的正极连接端缘部32的位置关系。图9中，参照符号64所示的区域是安装正极集电体28的狭缝30的狭缝区域。如该图9所示，狭缝区域64的相当于边缘66的部分67与正极连接端缘部32在电极组4的径向从内侧向外侧在较多部位交叉。狭缝30的边缘66上形成有突起(飞边31)，该突起(飞边)31与正极连接端缘部32接触的部分作为焊接部。因此，具有包含突起(飞边)31的狭缝30的正极集电体28、即狭缝型正极集电体28在正极连接端缘部32的多个区域形成焊接部。图9中，主要的通电路径用粗箭头表示。如图9所示，由正极集电体28向正极连接端缘部32的通电路径从狭缝30以及正极连接端缘部32中的多个交叉部分延伸。即，正极集电体28与正极连接端缘部32由于在较多的部位接触，向正极6输入输出的电流在较广的范围内流通，而且该流通较为均等。
照此，如果电流在较广的范围内较为均等地流通，则电阻值降低。其结果是，电池中的内部电阻值抑制为低水平，发挥优良的快速充放电特性。
此处，为进行比较，对使用例如图10所示的多孔型正极集电体88时的主要的通电路径进行说明。该多孔型正极集电体88含有大量分散状态的圆形贯通孔92，而不是狭缝30，各贯通孔92沿着其周缘形成有突起(飞边)。
图10是与图7对应的俯视图，简要示出了引脚焊接部68在多孔型正极集电体88上所处的位置。图10中，主要的通电路径用粗箭头表示。如该图10所示，主要的通电路径是从引脚焊接部68向最近的贯通孔92的部分流通电流的形式。
接着，图11是与图9对应的俯视图，简要示出了多孔型正极集电体88的贯通孔92与电极组4的正极连接端缘部32的位置关系。图11中，参照符号94所示的区域是贯通孔92所位于的贯通孔区域。此处，贯通孔92的周缘上形成的突起(飞边)与正极连接端缘部32接触的部分作为焊接部。如图11所示，贯通孔区域94中的数个处在位于电极组4的外周部侧的正极连接端缘部32上，另外，贯通孔区域94中的数个处在位于电极组4的内周部侧的正极连接端缘部32上。图11中，主要的通电路径用粗箭头表示。如图11所示，由正极集电体88向正极连接端缘部32的通电路径从贯通孔92的周缘与正极连接端缘部32的交叉部分延伸。在多孔型正极集电体88的情况下，一个贯通孔区域94与正极连接端缘部32的交叉部位的个数少于狭缝型正极集电体28中的一个狭缝区域64与正极连接端缘部32的交叉部位的个数。即，正极集电体88与正极连接端缘部32接触的部位相对较少。因此，向正极6输入输出的电流在较窄的范围内流通，而且该流通较为偏置。
照此，如果电流在较窄的范围内偏置地流通，则电阻值升高。其结果是，采用多孔型正极集电体88的电池与采用上述狭缝型正极集电体28的情况相比，无法将内部电阻值抑制在低水平。
以上，如果使用狭缝型的正极集电体28，则与多孔型的正极集电体88相比能够将电池的内部电阻值抑制在低水平，能够提高电池的快速充放电特性，因此优选。
如上所述的电阻点焊时以及敛缝加工时，电池1在沿其轴线的方向上受到压缩应力。与此同时，电极组4、正极集电体28、集电引脚34等构成电池1的部件也受到压缩应力。此处，集电引脚34在顶壁部36和脚部50、52相互靠近的方向(图4的箭头a方向和箭头b方向)上如果受到压缩应力，则如图1所示，侧壁部42、45向侧方弯曲，顶壁部36和脚部50、52向相互靠近的方向变形。如果集电引脚34容易这样变形，则容易抑制正极集电体28的变形，能够抑制对电极组4的压迫。其结果是，能够抑制内部短路的发生。
本发明中，为了使集电引脚34比正极集电体28更容易变形，集电引脚34的变形阻力a设定为小于正极集电体28的变形阻力b。即，设定为满足a<b的关系。照此，通过使集电引脚34和正极集电体28中的变形阻力达到平衡，在如上所述的敛缝加工和电阻点焊过程中，即使集电引脚34与正极集电体28受到压缩应力，也是集电引脚34先变形、正极集电体28不会过度压迫电极组4。藉此能够抑制短路的发生。
此处，变形阻力是指变形时的阻力，即变形所需的力的程度。如果材质相同，则变形阻力取决于例如材料的厚度，厚度越厚则变形阻力越高。另外，如果材质不同，则取决于材料的特性，例如材料的硬度等，硬度越高的材料则变形阻力越高。
优选与构成集电引脚34的材料的厚度相比，构成正极集电体28的材料的厚度更厚。
另外，优选与构成集电引脚34的材料的硬度相比，构成正极集电体28的材料的硬度更高。
另外，优选使用纯ni作为构成集电引脚34的材料，使用在含碳量0.01质量％以上且0.1质量％以下的钢板上实施镀ni而得的镀ni钢作为构成正极集电体28的材料。另外，纯ni是指纯度99.5％以上的高纯度镍。
另外，优选使用含碳量0.001质量％以上且0.005质量％以下的超低碳钢作为构成集电引脚34的材料，使用在含碳量0.01质量％以上且0.1质量％以下的钢板上实施镀ni而得的镀ni钢作为构成正极集电体28的材料。
而且，近年来，各种机器的小型化正在推进，对小型机器也要求能够快速放电。伴随着这种情况，对于小型机器中使用的aa型(相当于r6型)和aaa型(相当于r03型)的小型电池也要求能够快速放电。
但是，在这些小型电池中，与d型(相当于r20型)和c型(相当于r14)的大型电池的情况相比，必须将集电引脚小型化。集电引脚伴随着小型化而柔性降低，在电池的轴线方向施加压缩应力时，集电引脚不充分变形，而是直接向集电体传导力。于是，正极集电体变形并压迫电极组，更容易发生短路。另外，小型的电池中，电极组的卷绕次数少，因此电极组自身的轴线方向上的强度也降低。因此，与大型电池相比，为了获得优良的快速放电特性而简单地采用小型化集电引脚的小型电池容易伴随着正极集电体的变形而发生短路。
对于这种情况，本发明通过取得正极集电体与集电引脚之间的变形阻力的平衡而使集电引脚优先变形并抑制正极集电体的变形，藉此能够避免对电极组的压迫，因此，可有效用于抑制快速放电特性优良的小型电池、具体而言是直径19mm以下的电池、更优选直径18mm以下的电池中短路的发生。
此处，优选在侧壁部42、44上具有用于促进变形的变形促进部，使得集电引脚34受到压缩应力时更容易地变形。作为侧壁部42、44上具有变形促进部的形态，可例举例如在侧壁部42、44上设置弯曲形状部或将侧壁部42、44自身加工成弯曲形状的形态。如果预先弯曲侧壁部42、44，则受到压缩应力时，侧壁部42、44向侧方膨胀，集电引脚34容易在压缩方向上损毁。为了获得这种形态，优选在集电引脚34的中间制品62的弯折工序中进行弯曲加工，以使侧壁部预定区域74、76弯曲。
另外，作为变形促进部的形状，不限于如上所述的弯曲形状，也可采用屈曲形状等能够促进变形的其他形状。
另外，上述电池1的组装步骤中，先将电极组4容纳至外装罐2中后再进行正极集电体28的焊接，但是不限于这种形态，也可预先将正极集电体28焊接至电极组4。
实施例1
准备了通常的镍氢二次电池中所使用的正极6、负极8以及隔膜10。这些正极6、负极8以及隔膜10各自形成为带状。所准备的正极6和负极8以之间隔着隔膜10的状态卷绕成螺旋状，形成aa尺寸用的电极组4。在卷绕时，正极6和负极8相互在沿着电极组4的轴线的方向上以略微错开的状态进行配置，同时在这些正极6和负极8之间的规定位置配置隔膜10，以这种状态进行卷绕操作，获得了圆柱状的电极组4。所得的电极组4呈电极组4的一端侧是正极6的正极连接端缘部32隔着隔膜10比相邻的负极8更为突出的状态，电极组4的另一端侧是负极8的负极连接端缘部隔着隔膜10比相邻的正极6更为突出的状态。
然后，准备了圆板形状的由镀ni钢的薄板形成的aa尺寸用的负极集电体。该负极集电体焊接至电极组4的负极连接端缘部。
然后，整体形成如图2所示的十边形，准备了包含位于中央的圆形的中央贯通孔29、和围住该中央贯通孔29并以放射状延伸的6个狭缝30的aa尺寸用的正极集电体28。该正极集电体28由在含碳量0.04质量％钢的薄板上实施镀ni而得的镀ni钢板构成。该正极集电体28的厚度为0.30mm。该厚度的值作为集电体的厚度示于表1。
然后，准备了在含碳量0.04质量％钢的薄板上实施镀ni而得的镀ni钢板。该镀ni钢板的厚度为0.25mm。然后，对该镀ni钢板进行冲压加工，藉此制造了图5所示的大致h形的集电引脚的中间制品62。在该中间制品62的中央贯穿设置贯通孔54，同时在规定位置通过加压加工形成了突起部56、58。然后，弯折假想线80、82、84、86的部分，藉此形成图3所示的集电引脚34。另外，将该集电引脚34的制造中所用的镀ni钢板的厚度值作为集电引脚的厚度示于表1。
然后，将焊接有负极集电体的电极组4容纳在带底圆筒形状的外装罐4中。然后，将外装罐4的底壁的内面与负极集电体焊接。
然后，在电极组4的上端部设置压力传感器，从而能够测定施加于电极组4的压缩应力。另外，该压力传感器的信号线通过外装罐4的规定位置上开设的孔而导出至外部，与压缩应力测定器连接。之后，在压力传感器上载置正极集电体28，进一步在正极集电体28上载置集电引脚34。在该状态下，在外装罐4的上端开口部上隔着绝缘垫圈18配置封口体14，制造了测定施加于电极组4的压缩应力的应力测定用的电池的中间制品。然后，将该应力测定用的电池的中间制品设置在电阻点焊机上，不流通焊接电流，在应力测定用电池的轴线方向上施加了与焊接时相同的压力。之后，对外装罐2的开口缘17进行敛缝加工，将外装罐2的开口3密封，制造了电池1。
通过上述电阻点焊机上的加压操作以及敛缝加工，测定了施加在电极组4上的压缩应力。然后，将该测定值中的最大值作为对电极组的最大应力示于表1。
另外，关于正极集电体28以及集电引脚34，另外制造了电阻测定用的试料。具体而言，如图6所示，在正极集电体28上载置集电引脚34，实施电阻点焊，制造了正极集电体28与集电引脚34一体化的集电部件90。对于该集电部件90，测定了正极集电体28与集电引脚34之间的电阻值。将该电阻值作为集电部件的电阻值示于表1。
比较例1
除了使用由厚度为0.01mm的ni箔构成的以往的正极带来替代集电引脚、将该正极带焊接至正极集电体作为集电部件、使正极集电体的厚度为0.25mm以外，与实施例1同样地制造了应力测定用的电池的中间制品。然后，与实施例1同样地测定了集电部件的电阻值以及对电极组的最大应力。
比较例2
除了将正极集电体的厚度设置为0.25mm、将集电引脚的厚度设置为0.30mm以外，与实施例1同样地制造了应力测定用的电池的中间制品和集电部件。然后，与实施例1同样地测定了集电部件的电阻值以及对电极组的最大应力。
比较例3
除了将集电引脚的厚度设置为0.30mm以外，与实施例1同样地制造了应力测定用的电池的中间制品和集电部件。然后，与实施例1同样地测定了集电部件的电阻值以及对电极组的最大应力。
实施例2
除了将正极集电体的镀ni钢板的厚度设置为0.40mm、将集电引脚的镀ni钢板的厚度设置为0.30mm以外，与实施例1同样地制造了应力测定用的电池的中间制品和集电部件。然后，与实施例1同样地测定了集电部件的电阻值以及对电极组的最大应力。集电体的厚度、集电引脚的厚度、集电体的材料、集电引脚的材料、集电部件的电阻值以及对电极组的最大应力示于表2。
实施例3
除了将正极集电体的厚度设置为0.40mm、准备了在含碳量0.001质量％的超低碳钢的薄板上实施镀ni而得的镀ni超低碳钢板来替代在含碳量0.04质量％钢的薄板上实施镀ni而得的镀ni钢板来作为集电引脚的材料、以及将该镀ni超低碳钢板的厚度设置为0.30mm以外，与实施例1同样地制造了应力测定用的电池的中间制品以及集电部件。然后，与实施例1同样地测定了集电部件的电阻值以及对电极组的最大应力。集电体的厚度、集电引脚的厚度、集电体的材料、集电引脚的材料、集电部件的电阻值以及对电极组的最大应力示于表2。
实施例4
除了将正极集电体的厚度设置为0.40mm、准备纯ni的薄板替代镀ni钢板来作为集电引脚的材料、以及将该纯ni薄板的厚度设置为0.30mm以外，与实施例1同样地制造了应力测定用的电池的中间制品和集电部件。然后，与实施例1同样地测定了集电部件的电阻值以及对电极组的最大应力。集电体的厚度、集电引脚的厚度、集电体的材料、集电引脚的材料、集电部件的电阻值以及对电极组的最大应力示于表2。
此处，认为在集电部件的电阻值超过0.5mω的情况下，电池整体的内部电阻变高，所得的电池的快速放电特性与以往相同。对于这种电池，作为以往制品，在表1的判定一栏中用－符号记载。
集电部件的电阻值如果在0.5mω以下，则电池整体的内部电阻也抑制在低水平，所得的电池的快速放电特性优良。另外，集电部件的电阻值如果在0.25mω以下，则所得的电池的快速放电特性更为优良。
另一方面，对电极组的最大应力如果超过30.0kgf/mm2，则正极集电体的变形程度变大，对电极组的压迫程度变高。认为其结果是，由正极和负极的弯折导致的内部短路的发生变多。对电极组的最大应力如果在30.0kgf/mm2以下，则认为正极集电体的变形导致的对电极组的压迫程度也在容许范围内，也能抑制正极和负极的弯折导致的内部短路的发生。另外，如果对电极组的最大应力在20.0kgf/mm2以下，则可抑制正极集电体的变形，因此优选，如果对电极组的最大应力在15.0kgf/mm2以下，则进一步抑制正极集电体的变形，因此更为优选。
因此，集电部件的电阻值虽然在0.5mω以下、但对电极组的最大应力超过30.0kgf/mm2的电池，认为虽然快速放电特性优良，但是容易发生正极集电体的变形，因此判定为不良。对于这种判定为不良的电池，在表1的判定一栏中用×符号记载。
关于集电部件的电阻值在0.5mω以下、且对电极组的最大应力在30.0kgf/mm2以下的电池，获得优良的快速放电特性的同时也一定程度上抑制了正极集电体的变形，因此判定为良。对于这种判定为良的电池，在表1的判定一栏中用△符号记载。
关于集电部件的电阻值在0.5mω以下、且对电极组的最大应力在20.0kgf/mm2以下的电池，获得优良的快速放电特性的同时也抑制了正极集电体的变形，因此判定为优良。对于这种判定为优良的电池，在表1的判定一栏中用○符号记载。
关于集电部件的电阻值在0.25mω以下、且对电极组的最大应力在15.0kgf/mm2以下的电池，获得优良的快速放电特性的同时也进一步抑制了正极集电体的变形，还能进一步抑制电池内部短路的发生，因此判定为最佳。对于这种判定为最佳的电池，在表1的判定一栏中用◎符号记载。
[表1]
[表2]
[解析]
关于与实施例3的电池相同结构的电池，将其中所含的正极集电体模型化为如图7所示的狭缝型正极集电体，同时将其中所含的电极组的正极连接端缘部模型化为如图9所示的同心圆状，分析了对该电池的正极端子施加一定的电压的情况下的电位分布和电阻值。
此处，解析时狭缝型的正极集电体的各部分的尺寸如下设定。
正极集电体28的直径d为15.00mm、中央贯通孔29的直径d为3.00mm、狭缝30的长度l为3.75mm、狭缝30的宽度w为1.20mm(参照图7)。另外，正极集电体28的厚度t1为0.40mm、突起(飞边)的长度(从正极集电体的下表面突出的长度)p为0.35mm、突起(飞边)的厚度t2为0.20mm(参照图8)。
电位分布的解析中，对电位降低的程度进行了可视化。由狭缝型的正极集电体28而得的电位分布的分析结果示于图12。另外，由与狭缝型的正极集电体28组合的正极连接端缘部32所得的电位分布的分析结果示于图13。图12、13中，通过灰色的深浅来表示电位降低的程度，灰色越深则电位降低越大，灰色越浅则电位降低越小。即，表示灰色越深、电位降低越大，则电阻值越大。另外，电位降低程度的表示方法在后述的图14、15的结果中也是如此。
电阻值的分析中，求出了正极集电体28部分的电阻值。其结果是，狭缝型的正极集电体28的电阻值为0.0313mω。另外，狭缝型的正极集电体28以及正极连接端缘部32组合的部分的电阻值为0.0884mω。
另外，对于将正极集电体从狭缝型正极集电体28变更为图10所示的多孔型正极集电体88的形态，也与以上同样地分析了电位分布和电阻值。由多孔型的正极集电体88而得的电位分布的分析结果示于图14。另外，由与多孔型的正极集电体88组合的正极连接端缘部32所得的电位分布的分析结果示于图15。
此处，多孔型的正极集电体88各部分的尺寸为正极集电体88的直径d为15.00mm、中央贯通孔29的直径d为3.00mm、贯通孔92的直径dt为1.50mm(参照图10)。另外，正极集电体88的厚度t1为0.40mm、突起(飞边)的长度(从正极集电体的下表面突出的长度)p为0.35mm、突起(飞边)的厚度t2为0.20mm。
作为电阻值的结果，多孔型的正极集电体88的电阻值为0.0293mω。另外，多孔型的正极集电体88以及正极连接端缘部32组合的部分的电阻值为0.1164mω。
[考察]
(1)使用以往的正极带的比较例1的集电部件的电阻值为0.95mω，高于使用集电引脚的实施例1、2、3、4、比较例2、3的值。即可知，与以往的正极带相比，使用集电引脚则快速放电特性更为优良。认为这是因为，正极带因薄且长而电阻率高，而集电引脚由于通电路径缩短而电阻率变低。
(2)如比较例2、3所示，在集电体的厚度比集电引脚的厚度更薄的情况下、或集电体的厚度与集电引脚的厚度相同的情况下，对电极组的最大应力为超过30.0kgf/mm2的高值。照此，集电体的厚度如果与集电引脚的厚度相同或更低，则集电体的变形阻力比集电引脚的变形阻力更小，施加压缩应力的情况下，集电体比集电引脚更容易变形。因此，集电体变形而对电极组施加较大的应力。认为其结果是容易发生内部短路。
(3)对此，集电体的厚度比集电引脚的厚度更厚的实施例1、2、3、4中，对电极组的最大应力低于比较例2、3。照此，集电体的厚度如果比集电引脚的厚度更厚，则集电引脚的变形阻力比集电体的变形阻力更小，施加压缩应力的情况下，集电引脚比集电体更容易变形。因此，集电引脚优先变形，集电体的变形得到抑制，从而对电极组施加的应力较小。认为其结果是不易发生内部短路。
(4)实施例2中，构成集电体的材料是由镀ni钢形成的薄板，构成集电引脚的材料也是相同的由镀ni钢形成的薄板。因此，集电引脚和集电体中，与材料相关的变性阻力相同。
(5)实施例3中，构成集电体的材料是由镀ni钢形成的薄板，构成集电引脚的材料是在超低碳钢的薄板上实施镀ni而得的镀ni超低碳钢。镀ni超低碳钢的硬度低于镀ni钢。因此，与集电引脚的材料相关的变形阻力小于与集电体的材料相关的变形阻力，施加压缩应力的情况下，集电引脚比集电体更容易变形。因此，集电引脚优先变形，集电体的变形得到抑制，从而对电极组施加的应力较小。根据集电引脚的材料与集电体的材料相同的实施例2中的对电极组的最大应力的值大于实施例3中的对电极组的最大应力的值的现象，上述分析是显而易见的。因此，认为实施例3比实施例2更难发生内部短路。
(6)实施例4中，构成集电体的材料是由镀ni钢形成的薄板，构成集电引脚的材料是纯ni的薄板。纯ni的硬度低于镀ni钢。因此，与集电引脚的材料相关的变形阻力小于与集电体的材料相关的变形阻力，施加压缩应力的情况下，集电引脚比集电体更容易变形。因此，集电引脚优先变形，集电体的变形得到抑制，从而对电极组施加的应力较小。根据集电引脚的材料与集电体的材料相同的实施例2中的对电极组的最大应力的值大于实施例4中的对电极组的最大应力的值的现象，上述分析是显而易见的。因此，认为实施例4比实施例2更难发生内部短路。
(7)如上所述，通过将集电引脚的厚度设置得比集电体更薄、或者将集电引脚的材料的硬度设置得比集电体的材料的硬度更低来使得集电引脚的变形阻力小于集电体的变形阻力，获得集电引脚的变形阻力与集电体的变形阻力之间的平衡，能够在维持优良的快速放电特性的同时抑制内部短路的发生。
(8)通过示出了狭缝型的正极集电体28的电位分布的分析结果的图12，可知引脚焊接部68与狭缝30之间的灰色变化程度在每个狭缝处是大致均等的。由此也可以说，狭缝型正极集电体28中每个狭缝处的电位降低量大致均等，流通的电流和电阻值的大小大致均等。另外，通过示出了由与狭缝型正极集电体28组合的正极连接端缘部32所得的电位分布的分析结果的图13可知，正极连接端缘部32中，电流在多个环绕路径(日文：周回)中流通，而且每一个环绕路径中的电流大致均等地流通。由此可以说，使用狭缝型正极集电体28的情况下，能够降低电阻值。
(9)通过示出了多孔型的正极集电体88的电位分布的分析结果的图14，可知引脚焊接部68与贯通孔92之间的灰色变化程度在每个贯通孔处是多种多样的。由此可以说，多孔型正极集电体88中每个贯通孔处的电位降低量不是均等的，流通的电流和电阻值的大小不均一。另外，通过示出了由与多孔型正极集电体88组合的正极连接端缘部32所得的电位分布的分析结果的图15可知，正极连接端缘部32中，电流仅在存在贯通孔92的环绕路径中流通，而且每一个环绕路径中的电流不是均等的。由此可以说，与使用狭缝型正极集电体28的情况相比，使用多孔型正极集电体88的情况下的降低电阻值的效果更弱。
(10)狭缝型正极集电体28的电阻值为0.0313mω，多孔型正极集电体88的电阻值为0.0293mω，正极集电体的部分的电阻值在狭缝型和多孔型的情况下是大致相同的。另一方面，正极集电体和正极连接端缘部组合的部分的电阻值在多孔型的情况下为0.1164mω，相比之下，狭缝型的情况下为0.0884mω，狭缝型的电阻值更低。由此可知，仅正极集电体的情况下狭缝型和多孔型的电阻值无大的差别，但在正极集电体与正极连接端缘部组合的情况下，使用狭缝型正极集电体28时的电阻值能够比使用多孔型的正极集电体88降低24％，在降低电阻的效果上是有利的。狭缝型正极集电体28与正极连接端缘部32能够在多个部位连接，能够在较广范围内较为均等地流通电流。其结果是，能够降低电阻值，提高电池的快速充放电特性。认为在狭缝型正极集电体28中，如果尽可能地使狭缝的长度更长、能够在更多的部位与正极连接端缘32接触，则能够进一步降低电阻值。
此外，本发明并不限定于上述的实施方式和实施例，可以进行各种变形，例如电池的种类不限于镍氢二次电池，也可是镍镉二次电池等。