CN101034761B - 电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池，能防止在正极板和负极板之间引起短路，并提供一种制造这种电池的方法。这种电池包含一个电极板组件，该组件具有多个正极板和多个负极板，它们交替层叠，在其两两之间插入有隔板。每个所述正极板和负极板的配置使其在层叠的方向上向同一侧弯曲。

Description

电池及其制造方法
本发明的领域
本发明涉及到一种电池及其制造方法。
背景技术
近年来，已经发展出各种各样的电池。例如，镍-金属氢化物蓄电池(镍氢电池)作为一种具有高能量密度和高可靠性的二次电池已经迅速得得到了广泛的使用。
这种镍氢电池作为一种例如矩形密封镍氢电池而为人所知，它包括一个电极板组件和一个含有该电极板组件的长方体盒子，其中所述电极板组件包括交替层叠的、两两之间插有隔板的多个正极板和多个负极板(例如，JP-A-2001-313066，JP-A-2001-93505，以及JP-A-2002-260719)。
在上述镍氢电池中，所述正电极板包括，例如，以一种方式制造的正电极板，其中，用一种含正活性物质等的正混合材料填充由泡沫化的镍(通过在一种聚氨酯泡沫体的骨架表面电镀镍，然后烧结该聚氨酯泡沫体来制成)构成的正电极基底。此外，所述负电极板包括，例如，以一种方式制造的负电极板，其中，用一种含贮氢合金等的负混合材料填充在由镀镍钢板构成的负电极基底的孔内并且也涂在该负电极基底的两个表面上。所述电极板组件包括，例如，以一种方式制造的电极板组件，其中多个正极板和多个负极板交替层叠，两两之间插有隔板。
同时，上述的正电极板和负电极板不容易形成平板形状，它们会发生卷曲或弯曲。因此，构成电极板组件的正电极板和负电极板包括卷曲的极板和不卷曲的极板，这些极板层叠在一起，以各自的弯曲对着对面，导致相邻正极和负极之间的距离不均匀。例如，当这种正极和负极在重复充电和放电之后扩展或膨胀时，夹在其间的每个隔板会受到压缩，具体说，在相邻正极板和负极板的相反弯曲互相面对的区域会受到局部的 高压。在隔板受到局部的强压缩的区域，相邻正极板和负极板之间的距离变短。这会使正极板和负极板之间的隔板的隔离性质退化，于是导致短路。
本发明的简短总结
本发明是在考虑了上述情况后做出的，其目标是提供一种电池，能防止在正极板和负极板之间引起短路，并提供一种制造这种电池的方法。
本发明另外的目标和优势部分地在下面的描述中将被阐明，部分地能从描述中显然看到，或者可以通过对本发明的实践而得知。本发明的目标和优势可以依靠在后附加的权利要求中所具体指出的手段和组合来实现和获得。
为了实现本发明的目标，提供一种电池，该电池包括一个电极板组件，该组件具有多个正极板和多个负极板，它们交替层叠，在其两两之间沿层叠方向插入有隔板，其中，每个所述正极板和负极板在层叠的方向上向同一侧弯曲。
在本发明的电池中，每个正极板和每个负极板在层叠的方向上向同一侧弯曲。例如，即使当正极板和负极板在重复地充电和放电之后发生了扩展或膨胀，压缩了插入其间的有关隔板，也可以防止隔板局部地受到非常强烈的挤压以致缩短了正极板和负极板之间的距离。因此，所述电极板组件能完全保证正极板和负极板之间充分的绝缘特性。所以，本发明中的电池可以作为一种能防止在正极板和负极板之间引起短路的电池。
根据另一方面，本发明提供一种电池，它包含一个电极板组件，该组件具有多个正极板，每个正极板包括一个正电极基底，该基底由镍构成并包括一个具有三维网络结构的镍骨架，其中的空隙部分由大量三维地连接在一起的孔构成，所述正电极基底具有一个前表面和一个后表面，以及包括一种正的混合材料，该材料被填充在所述正电极基底的所述空隙分中；该组件还具有多个负极板，每个负极板包括一个负电极基底， 该基底由金属构成，具有一个前表面和一个后表面，还包括设置于所述负电极基底前表面上的前表面侧负混合材料层和设置于所述负电极基底后表面上的后表面侧负混合材料层，这两个层均由一种负混合材料构成；该组件还具有多个隔板；所述正极板和负极板交替层叠，在其两两之间插有所述的隔板，其中，每个所述正电极基底配置为满足关系A＜B，其中，“A”为形成镍骨架、构成前表面侧镍区的前表面侧镍层的平均厚度，而“B”为形成镍骨架、构成后表面侧镍区的后表面侧镍层的平均厚度，假设所述正电极基底在厚度方向上被分成了五个区域，最靠近所述正电极基底前表面的区域为所述前表面侧镍区，最靠近所述正电极基底后表面的区域为所述后表面侧镍区，而每个所述负极板配置为满足关系D＜E，其中“D”为所述前表面侧负混合材料层的厚度，而“E”为所述后表面侧负混合材料层的厚度，所述正极板和负极板层叠在一起，使得所有的所述正电极基底前表面和所述负电极基底前表面在所述层叠方向上面向同一侧。
本发明中的电池包含电极板组件，该组件设置为使得正极板和负极板交替层叠，在其两两之间插有隔板。
构成正极板的所述正电极基底配置为在所述前表面侧镍层的平均厚度A和所述后表面侧镍层的平均厚度B之间满足关系A＜B。这种正电极基底是弯曲的，在前表面侧是凹的，而在后表面侧是凸的。因此，具有这种正电极基底的正极板是弯曲的，以在所述正电极基底的前表面侧是凹的，而在后表面侧是凸的。另一方面，所述负极板配置为在所述前表面侧负混合材料层的厚度D和所述后表面侧负混合材料层的厚度E之间满足关系D＜E。这种负极板是弯曲的，以在所述负电极基底的前表面侧是凹的，而在后表面侧是凸的。
同时，所述正极板和负极板层叠在一起，使得所述正电极基底前表面和所述负电板基底前表面在所述层叠方向上面向同一侧。因此，在本发明的电池中所包含的电极板组件中，所有的正极板和负极板都是弯曲的，具体说，是弯向层叠方向上的同一侧的。这种配置能够防止所述隔 板受到局部强烈的挤压，即使是当所述隔板受到它所插入其间的正极板和负极板的挤压时，因此防止了正极板和负极板之间距离的缩短。所以，所述电极板组件能在正极板和负极板之间完全具有充分的绝缘特性。所以，本发明中的电池可以作为一种能防止在正极板和负极板之间引起短路的电池。
根据另一方面，本发明提供一种制造电池的方法，该电池包含电极板组件，该组件具有多个正极板，每个正极板包括一个具有前表面和后表面的正电极基底；还具有多个负极板，每个负极板包括一个具有前表面和后表面的负电极基底；以及具有多个隔板，所述正极板和负极板交替层叠，在其两两之间插有所述的隔板，其中，所述方法包括一个制造所述电极板组件的步骤，包括交替层叠所述正极板和所述负极板，并在所述正极板和负极板的两两之间插入所述的隔板，其中的每个所述正极板具有一个弯曲的形状，在所述正电极基底前表面侧上是凹的，在所述正电极基底后表面侧上是凸的，而每个所述负极板也具有一个弯曲的形状，在所述负电极基底前表面侧上是凹的，在所述负电极基底后表面侧上是凸的，使得每个正电极基底前表面和每个负电极基底前表面在所述层叠方向上面向同一侧。
根据本发明的制造方法，在电极板组件制造步骤中，每个都具有弯曲形状、在正电极基底前表面侧上是凹的而在正电极基底后表面侧上是凸的所述正极板，以及每个都具有弯曲形状、在负电极基底前表面侧上是凹的而在负电极基底后表面侧上是凸的所述负极板交替层叠，在所述正极板和负极板的两两之间插入有隔板，使得每个正电极基底前表面和每个负电极基底前表面在层叠方向上面向同一方向。因此，所述正极板和负极板能够层叠在一起，其各自同样的弯曲朝向层叠方向上的同一侧。
即使是当所述隔板受到它所插入其间的正极板和负极板的挤压时，这种配置能够防止所述隔板受到局部强烈的挤压，因此防止了正极板和负极板之间距离的缩短。所以，所述电极板组件能在正极板和负极板之间完全具有充分的绝缘特性。根据本发明的制造方法，可以制造能防止 在正极板和负极板之间引起短路的所述电池。
此外，根据另一方面，本发明提供一种制造电池的方法，该电池包含电极板组件，该组件具有多个正极板，每个正极板包括一个正电极基底，该基底由镍构成并包括一个具有三维网络结构的镍骨架，其中的空隙部分由大量三维地连接在一起的孔构成，所述正电极基底具有一个前表面和一个后表面，以及包括一种正的混合材料，该材料被填充在所述正电极基底的所述空隙分中；该组件还具有多个负极板，每个负极板包括一个负电极基底，该基底由金属构成，具有一个前表面和一个后表面，还包括设置于所述负电极基底前表面上的前表面侧负混合材料层和设置于所述负电极基底后表面上的后表面侧负混合材料层，这两个层均由一种负混合材料构成；以及具有多个隔板；所述正极板和负极板交替层叠，在其两两之间插有所述的隔板，其中，所述方法包括一个制造所述电极板组件的步骤，该步骤包括交替层叠所述的正极板和负极板，并在所述正极板和负极板的两两之间插入所述的隔板，每个所述正极板配置为满足关系A＜B，其中，“A”为形成镍骨架、构成前表面侧镍区的前表面侧镍层的平均厚度，而“B”为形成镍骨架、构成后表面侧镍区的后表面侧镍层的平均厚度，假设所述正电极基底在厚度方向上被分成了五个区域，最靠近所述正电极基底前表面的区域为所述前表面侧镍区，最靠近所述正电极基底后表面的区域为所述后表面侧镍区，每个所述负极板配置为满足关系D＜E，其中“D”为所述前表面侧负混合材料层的厚度，而“E”为所述后表面侧负混合材料层的厚度，使得所有的所述正电极基底前表面和所述负电极基底前表面在所述层叠方向上面向同一侧。
在本发明的制造方法中，所使用的正极板配置为在所述前表面侧镍层的平均厚度A和所述后表面侧镍层的平均厚度B之间满足关系A＜B。这种正极板具有弯曲形状，在正电极基底前表面侧上是凹的而在正电极基底后表面侧上是凸的。此外，所使用的负极板配置为在所述前表面侧负混合材料层的厚度D和所述后表面侧负混合材料层的厚度E之间满足关系D＜E。这种负极板具有弯曲形状，在负电极基底前表面侧上是凹的 而在负电极基底后表面侧上是凸的。
在电极板组件制造步骤中，如上述配置的正极板和负极板交替层叠，在其中间插有隔板，使得在层叠方向上正电极基底前表面和负电极基底前表面面向同一侧。因此，所有的正极板和负极板能够层叠在一起，其各同样的弯曲朝向层叠方向上的同一侧。即使当所述隔板受到它所插入其间的正极板和负极板的挤压时，这种配置能够防止所述隔板受到局部强烈的挤压，因此防止了正极板和负极板之间距离的缩短。所以，所述电极板组件能在正极板和负极板之间完全具有充分的绝缘特性。根据本发明的制造方法，可以制造能防止在正极板和负极板之间引起短路的所述电池。
此外，所述负极板包括一个负电极基底，该基底由金属构成，具有一个前表面和一个后表面，还包括一个设置于所述负电极基底前表面上的前表面侧负混合材料层和设置于所述负电极基底后表面上的后表面侧负混合材料层，这两个层均由一种负混合材料构成。这种负极板优选配置在所述前表面侧负混合材料层的厚度D和所述后表面侧负混合材料层的厚度E之间满足关系D＜E。
这种负极板具有弯曲形状，前表面是凹的而后表面是凸的。使用如上所述的这种负极板，就可以获得能防止在正极板和负极板之间引起短路的所述电池。
此外，本发明中的负极板优选按照下面的方法来制造。
包括由金属构成的负电极基底的负极板的制造方法所包含的步骤有：在所述负电极基底的前表面和后表面均敷涂一种含有贮氢合金(hydrogen absorbing alloy)的负电极糊(negative paste)，干燥并硬化敷涂在负电极基底上的负电极糊以形成一个负混合材料层，包括干燥并硬化敷涂在所述负电极基底的前表面上的前表面侧负电极糊层以形成一个前表面侧负混合材料层，以及干燥并硬化敷涂在所述负电极基底的后表面上的后表面侧负电极糊层以形成一个后表面侧负混合材料层；挤压形成有所述前表面侧负混合材料层和后表面侧负混合材料层的所述负电 极基底，使得所述负电极基底在其厚度方向上被压缩；以及将形成有所述前表面侧负混合材料层和后表面侧负混合材料层的被压缩的所述负电极基底切割成预定的大小；其中，所述敷涂步骤包括控制前表面侧负电极糊层的厚度和后表面侧负电极糊的厚度以便在前表面侧负混合材料层的厚度D和后表面侧负混合材料层的厚度E之间满足关系D＜E。
根据制造负极板的这个方法，在敷涂步骤中，控制前表面侧负电极糊层的厚度和后表面侧负电极糊层的厚度以便在前表面侧负混合材料层的厚度D和后表面侧负混合材料层的厚度E之间满足关系D＜E。因此，在随后的干燥、挤压、切割等步骤之后，可以制造出所述负极板，其配置为在前表面侧负混合材料层的厚度D和后表面侧负混合材料层的厚度E之间满足关系D＜E。这种负极板可以具有弯曲形状，其前表面侧是凹的而后表面侧是凸的。
附图的简短描述
结合进来并构成说明书的一部分的附图显示了本发明的一个实施例，并与该说明书一起，用来解释本发明的目标、优势和原理。
在这些附图中，
图1是在一个实施例中的电池的前视图；
图2是图1中的电池的右视图；
图3是图1中的电池的截面图，是沿着图2中的A-A线截取的；
图4是本实施例中的一个电极板组件的截面图；
图5是图4中用点线B圈出的电极板组件局部的一个放大了的截面图；
图6是本实施例中的正极板的局部的放大了的截面图；
图7是正极板中正电极基底的前表面侧镍层的局部的放大了的截面图；
图8是正极板中正电极基底的后表面侧镍层的局部的放大了的截面图；
图9是本实施例中的负极板的局部的放大了的截面图；
图10是一个解释图，用来描述本实施例中正电极基底的制造方法；
图11本实施例中的涂镍聚氨酯(urethane)基底的局部的放大了的截面图；
图12是本实施例中的正电极基底的局部的放大了的截面图；
图13是本实施例中的正电极基底的前表面侧镍层(压缩之前)的局部的放大了的截面图；    
图14是本实施例中的正电极基底的后表面侧镍层(压缩之前)的局部的放大了的截面图；
图15是涂有负电极糊的负电极基底的局部的放大了的截面图；以及
图16是一个解释图，用于描述本实施例的短路测试。
优选实施例的详细描述
下面参考附图给出本发明的电池100的一个优选实施例的详细描述。图1是所述电池100的正视图；图2是其右视图；而图3是其沿着图2中的A-A线得到的剖面图。
本实施例中的电池100是一个矩形密封的镍氢蓄电池，它包括由金属(具体说是镀镍钢板)制成的电池盒110、安全阀113、装在电池盒110中的电极板组件150(见图3)和电解液(未显示)。对于电解液来说，可以使用一种主要包含KOH、比重为1.2到1.4的碱性水溶液。
如图3所示，所述电池盒110包括一个由金属(具体说是镀镍钢板)制成的矩形箱形外壳111和一个由金属(具体说是镀镍钢板)制成的矩形板形式的封口部件115。所述外壳111在侧壁111e(图3中的右壁)上形成有两个通孔111h。在这两个通孔111h的每一个通孔中，安装第一个正极端140b或者第二个正极端140c，其中在与侧壁111e之间插入电绝缘的密封部件145。所述封口部件115与外壳111的开口端111f(见图3)相接触并被焊接到这个开口端的整个周边上，封闭了外壳111的开口111g。电池盒110于是就由完整连接的封口部件115和外壳111构成。
如图4所示，电极板组件150包括交替层叠的、两两之间插有隔板180的多个正极板160和多个负极板170。
如图5所示，每个正极板160包含一个正电极基底161，该基底由镍构成并包括一个具有三维网络结构的镍层162(镍的空心骨架)，其中的三维空隙部分K由很多个三维地连接在一起的孔构成，以及包含一种用于正电极的混合材料(下文称为“正混合材料”)164(一种正活性材料及其它)，该材料填充在正电极基底161的空隙部分K中。用在本实施例中的正活性材料是一种含氢氧化镍的活性材料。
每个负极板170包含一个由具有许多穿孔(未显示)的镀镍钢板构成的打孔的负电极基底171以及一个形成在负电极基底171的前表面171g上的前表面侧负混合材料层173b和一个形成在后表面171h上的后表面侧负混合材料层173c，两个层173b和173c均由一种用于负电极的混合材料(下文称为“负混合材料”)173(含有一种贮氢合金)构成，如图5所示。
每个隔板180可以是一种由合成纤维构成的经过亲水处理的非纺织织物。
每个正极板160包括一个正电极填充部分160s(见图5)，其中正电极基底161用正混合材料164填充；以及一个正电极连接端部分160r，其中正电极基底161不用正混合材料填充，如图4所示。这些正极板160排列在一起，各自的正电极连接端部分160r朝预定的方向伸出(在图4中朝右)。
通过电子束焊接之类，将所述正电极连接端部分160r连接到一个矩形的正集电器120上，如图4所示。通过激光焊接之类进一步将所述正集电器120连接到所述第一和第二正极端140b和140c上，如图3所示。这样，正电极板160就被电连接到第一和第二正极端140b和140c上。
每个负极板170包括一个负电极涂层部分170s，其中负电极基底171用负混合材料173涂盖，以及一个负电极连接端部分170r，其中负电极基底171不用负混合材料涂盖。这些负极板170排列在一起，各自的负电极连接端部分170r朝着与正电极连接端部分160r相反的方向伸出(在图4中朝左)。
通过电子束焊接之类，将所述负电极连接端部分170r连接到一个矩形的负集电器130上。通过电子束焊接之类进一步将所述负集电器130连接到所述封口部件115上，如图3所示。因此，在本实施例中的电池100中，包括封口部件115的电池盒110整个用作一个负极。
同时，在本实施例中，每个正极板160都有一个如图6所示的弯曲形状，正电极基底161的前表面侧161g是凹的，而正电极基底161的后表面侧161h是凸的。这个配置是由前表面侧161g和后表面侧161h上的正电极基底161部分(区域)之间的镍层162的厚度差异所导致。
具体说，如图6中的链状双虚线所表示，设正电极基底161在其厚度方向(图6中的垂直方向)被分为五个区域，其中最靠近前表面161g的区域是前表面侧镍区161b，最靠近后表面161h的区域是后表面侧镍区161f。这里，形成镍骨架162、构成前表面侧镍区161b的前表面侧镍层162b的平均厚度A和形成镍骨架162、构成后表面侧镍区161f的后表面侧镍层162f的平均厚度B被确定为满足关系A＜B(即，0.75≤A/B≤0.95)。因此，正极板160可以具有弯曲的形状，使得正电极基底161在前表面侧161g处是凹的，而在后表面侧161h处是凸的。
应该注意到，前表面侧镍层162b的平均厚度A和后表面侧镍层162f的平均厚度B优选用下面的方式进行测量。
选择部分的前表面侧镍层162b的截面图像，首先用SEM(扫描电子显微镜)观察前表面侧镍区161b的截面，该截面沿所述镍层162b的厚度方向切割以包括一个如图7所示的“三边向内弯曲的三角形截面”。测量由前表面侧镍层162b构成的三个边162b1、162b2和162b3的各个中心厚度A1、A2和A3，并且设其平均值为前表面侧镍层162b的平均厚度A。
类似地，选择部分的后表面侧镍层162f的截面图像，用SEM观察后表面侧镍区161f的截面，该截面沿所述镍层162f的厚度方向切割以包括一个如图8所示的“三边向内弯曲的三角形截面”。测量由后表面侧镍层162f构成的三个边162f1、162f2和162f3的各个中心厚度B1、B2和B3，并且设其平均值为后表面侧镍层162f的平均厚度B。
和正极板160相似，负极板170具有弯曲的形状，如图9所示，负电极基底171的前表面171g是凹面弯曲的，而负电极基底171的后表面171h是凸面弯曲的。这种配置是由形成在负电极基底171的前表面171g上的前表面侧负混合材料层173b与形成在后表面171h上的后表面侧负混合材料层173c的厚度的差异所导致的。具体说，前表面侧负混合材料层173b的厚度D和后表面侧负混合材料层173c的厚度E确定为满足关系D＜E(即，0.15≤(D+E)≤0.45)。因此，负极板170可以具有一个弯曲的形状，其在负电极基底171的前表面侧171g上是凹的，而在后表面侧171h上是凸的。
此外，正极板160和负极板170层叠在一起，使得正电极基底161的每个前表面161g和负电极基底171的每个前表面171g在层叠方向上(图5中的垂直方向)面向同一侧(图5中的上侧)。因此，本实施例中的电极板组件150由正极板160和负极板170构成，它们层叠在一起，在层叠方向上以相同的弯曲朝向同一侧(图5中的上侧)。
即使当正极板160和负极板170在重复充电和放电之后扩展，从而压缩插在其间的隔板180时，上述配置能够防止隔板180在局部受到强烈的挤压以至于缩短正极板160和负极板170之间的距离L(见图5)。因此，电极板组件150能够完全保证正极板和负极板之间的绝缘特性。所以，本实施例中的电池100可以实现为一种能防止在正极板和负极板之间引起短路的电池。
下面将描述制造本实施例中的电池100的方法。
首先解释制造正电极基底160的方法
[电镀步骤]
如图10所示，一个经过了产生导电性步骤(如，化学镀镍和气相沉 积镍)的带状泡沫化聚氨酯(urethane)基底165沿着箭头所指方向以预定的速度被送入，并沉浸在镍电镀液M中一段预定的时间。结果产生了一个涂敷着镍的聚氨酯基底167，其中泡沫化的聚氨酯基底165的聚氨酯骨架表面被涂敷上了镍镀层(镍层162)。
在本实施例中，具体说，面向泡沫化聚氨酯基底165的前表面165g而放置的第一电极21上的电流值I1和面向泡沫化聚氨酯基底165的后表面165h而放置的第二电极22上的电流值I2确定为互不相同。具体地，第二电极22上的电流值I2被设定得比第一电极21上的电流值I1大。因此，可以进行镍的电镀，使得构成前表面侧聚氨酯部分165b的聚氨酯骨架表面所覆盖的前表面侧镍层162b的平均厚度A与构成后表面侧聚氨酯部分165f的聚氨酯骨架表面上所覆盖的后表面侧镍层162f的平均厚度B满足关系A＜B(即，0.75≤A/B≤0.95)(见图11)。在这里，假设泡沫化的聚氨酯基底165沿着厚度方向被分成了5个区域，前表面侧聚氨酯部分165b对应着一个最靠近前表面165g的区域。后表面侧聚氨酯部分165f是一个最靠近后表面165h的区域。
之后，形成覆盖着镍的聚氨酯基底167的所述聚氨酯被烧结。于是就产生了图12所示的正电极基底161。如图12中链状双虚线所指示的，假设正电极基底161在其厚度方向(在图12中的垂直方向)被分成五个区域，其中，最靠近前表面161g的区域是前表面侧镍区161b，而最靠近后表面161b的区域是后表面侧镍区161f。
随后，对如上所产生的正电极基底161进行如下测量以获得前表面侧镍层162b的平均厚度A和后表面侧镍层162f的平均厚度B。
首先，正电极基底161的空隙部分K(见图5)用树脂进行填充，然后沿厚度方向被切割。在空隙部分K中填充树脂的原因是，当正电极基底161沿着厚度方向被切割时，防止镍层162受到压缩和变形。
其次，对切割表面进行抛光后，通过选择沿着其厚度方向被切割的前表面侧镍层162b的截面图像，取一个具有三个边的三角形形状，用SEM(扫描电子显微镜)观察前表面侧镍区161b的截面。测量由前表面 侧镍层162b构成的三个边162b1、162b2、和162b3的各自的中心厚度A11、A12和A13。它们的平均值被设定为前表面侧镍层162b的平均厚度A。
类似地，通过选择沿着其厚度方向被切割的后表面侧镍层162f的截面图像，取一个如图14所示的三角形，用SEM观察后表面侧镍区161f的截面。测量由后表面侧镍层162f构成的三个边162f1、162f2、和162f3的各自的中心厚度B11、B12和B13。它们的平均值被设定为后表面侧镍层162f的平均厚度B。作为如上述所获得的前表面侧镍层162b的平均厚度A和后表面侧镍层162f的平均厚度B之间比较的结果，发现满足关系A＜B(即，0.75≤A/B≤0.95)。
使用上述正电极基底161，用下面的方法制造正极板160。
正活性材料(氢氧化镍)粉和钴粉混合，与水揉合制成一种正电极糊(下文中称为“正糊”)。这种正电极糊被填充到正电极基底161的空隙部分K中，然后该基底被干燥并被轧制成预定的形状(干燥并硬化后的正电极糊成为正混合材料164)。此时，后表面侧镍层162f沿着后表面161h比前表面侧镍层162b伸展得更长。于是正电极基底161具有一个弯曲的形状，其中前表面161g是凹的而后表面161h是凸的。然后，该正电极基底161被切割成预定的大小。于是，制造出了如图6所示的正极板160。
如上，可以用一种方法来制造具有前表面161g凹而后表面161h凸的所希望的弯曲形状的正电极基底161，该方法包括，在前表面侧镍层162b的平均厚度A和后表面侧镍层162f的平均厚度B之间的关系满足关系A＜B(即，0.75≤A/B≤0.95)的条件下，对泡沫化的聚氨酯基底165进行镀镍。
接着解释制造负极板170的方法。
首先，准备好由形成了很多通孔的带状镀镍钢板构成的负电极基底171。与此独立地，贮氢合金MmNi3.55Co0.75Al0.3粉与水和羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose，一种粘合剂)相混合。所得到的混合物被揉 合成负电极糊(下文称作“负糊”)176。
如图15所示，随后，在敷涂过程中，负电极糊176被填充到负电极基底171中的通孔中并同时被敷涂在负电极基底171的前表面171g和后表面171h上，形成一个前表面侧负电极糊层176b和一个后表面侧负电极糊层176c。更精确地说，施加负电极糊176以在前表面侧负电极糊层176b的厚度F和后表面侧负电极糊层176c的厚度G之间建立关系F＜G(即，0.15≤F/(F+G)≤0.45)。
然后，在干燥步骤中，负电极糊176被干燥并硬化，产生出负电极基底171，它具有前表面侧负混合材料层173b和后表面侧负混合材料层173c(干燥并硬化之后负电极糊176变成负混合材料173)。在随后的挤压步骤中，该负电极基底171被沿着厚度方向压缩。此时，后表面侧负混合材料层173c沿着后表面171h比前表面侧负混合材料层173b延伸得更长。于是，具有前表面侧负混合材料层173b和后表面侧负混合材料层173c的负电极基底171具有前表面171g凹而后表面171h凸的弯曲形状。
之后，在切割步骤中，负电极基底171被切割成预定的大小。于是制造出负极板170，该负极板170在前表面侧负混合材料层173b的厚度D和后表面侧负混合材料层173c的厚度E之间满足关系D＜E(即，0.15≤D/(D+E)≤0.45)。这一点是从敷涂步骤中得来的，在该步骤中，负电极糊176的敷涂要在前表面侧负电极糊层176b的厚度F和后表面侧负电极糊层176c的厚度G之间满足关系F＜G(即，0.15≤F/(F+G)≤0.45)。这样制造的负极板170具有如图9所示的弯曲形状，其中负电极基底171的前表面侧171g是凹的，而后表面侧171h是凸的。
[电极板组件制造步骤]
随后，如上制造的正极板160(每个都满足关系0.75≤A/B≤0.95)和负极板170(每个都满足关系0.15≤D/(D+E)≤0.45)被交替层叠在一起，并在其两两之间插入隔板180，构成电极板组件150。具体说，如图5所示，正极板160和负极板170交替层叠，在其两两之间插入隔板180， 使得正电极基底161的前表面161g和负电极基底171的前表面171g在层叠方向上(图5中的垂直方向)面向同一侧(图5中的上侧)。这样，就制造出了如图5所示的电极板组件150。
如图4所示，用电子束焊接将正集电器120连接到电极板组件150中的正极板160的正电极连接端部分160r。此外，用电子束焊接将负集电器130连接到负极板170的负电极连接端部分170r。
与此独立地，如图3所示，第一和第二正极端140b和140c被固定在外壳111上。具体地，密封部件145被安装到外壳111的通孔111h中，然后，所述第一和第二正极端140b和140c的圆柱形部分141从外面分别插入其中。在每个圆柱形部分141的凹进处施加液压的情况下，该圆柱形部分141的闭合端受到轴向压缩而沿径向向外扩展，形成了压缩形变部分141h。因此，所述第一和第二正极端140b和140c就被固定到外壳111上，但是与外壳是电绝缘的。
之后，用电子束焊接将连接到电极板组件150的负极板170上的负集电器130连接到封口部件115的内表面115b上。这个连接好的组件通过开口111g从正集电器120侧插入到外壳111上。此时，封口部件115可以将外壳111封闭。通过从外面使用激光照射，该封口部件115和外壳111互相结合，于是就封闭了外壳111。然后对所述第一和第二正极端140b和140c从外面用激光照射圆柱形部分141的各个凹进处。每个圆柱形部分141的压缩形变部分141h被连接到正集电器120。通过形成在上壁111a上的开口111k将电解液注入外壳111中，然后，将安全阀113配置在所述开口111k。在经历了诸如初始充电的预定步骤后，电池100就做好了。
[短路测试]
对根据本实施例(例1到例4)的和根据对照配置(对照例1到对照例3)的电极体150进行短路测试。
具体说，制备具有正极板的A/B值和负极板的D/(D+E)值不同组合的七种电极体(例1到例4和对照例1到对照例3)。利用这些电极体， 通过将每个正集电器120和每个负集电器130焊接到每个电极板组件上来制成样品。这些样品被用作样品1到样品7。
(例1)
在电极板组件的制造步骤中，用A/B＝0.9的正极板和D/(D+E)＝0.4的负极板来制造电极板组件150。这个电极板组件150被焊接到正集电器120和负集电器130上。这样，制造100个样品1作为“例1”。
(例2)
在电极板组件的制造步骤中，用A/B＝0.85的正极板和D/(D+E)＝0.4的负极板来制造电极板组件150。这个电极板组件150被焊接到正集电器120和负集电器130上。这样，制造100个样品2作为“例2”。
(例3)
在电极板组件的制造步骤中，用A/B＝0.95的正极板和D/(D+E)＝0.4的负极板来制造电极板组件150。这个电极板组件150被焊接到正集电器120和负集电器130上。这样，制造100个样品3作为“例3”。
(例4)
在电极板组件的制造步骤中，用A/B＝0.9的正极板和D/(D+E)＝0.45的负极板来制造电极板组件150。这个电极板组件150被焊接到正集电器120和负集电器130上。这样，制造100个样品4作为“例4”。
(对照例1)
用A/B＝1.0的正极板和D/(D+E)＝0.4的负极板来制造电极板组件。这个电极板组件被焊接到正集电器120和负集电器130上。这样，制造100个样品5作为“对照例1”。
(对照例2)
用A/B＝0.9的正极板和D/(D+E)＝0.5的负极板来制造电极板组件。这个电极板组件被焊接到正集电器120和负集电器130上。这样，制造100个样品6作为“对照例2”。
(对照例3)
用A/B＝0.9的正极板和D/(D+E)＝0.55的负极板来制造电极板组件。这个电极板组件被焊接到正集电器120和负集电器130上。这样，制造100个样品7作为“对照例3”。
如图16所示，采用一种众所周知的压强器件7和短路探测器10对上述每种都准备了100片的样品1到样品7进行短路测试(参见JP-A-2001-236985)。所述压强器件7包括一个压强夹具8和圆柱单元9，设置为沿着电极板组件(电极板组件150)的层叠方向(图16中的垂直方向)加压并压缩每个样品。所述短路探测器10构造为使得电容器13通过第一开关12连接到电源11上，第二开关15被置于所述电容器13和第一输出端10b之间，以及电流探测器14被置于所述电容器13和第二输出端10c之间。
用下面的方法进行具体的测试。每个样品被置于压强器件7之中，将正集电器120连接到所述第二输出端10c，将负集电器130连接到所述第一输出端10b。所述第一和第二开关12和15保持开路。在这种状态下，用所述圆柱单元9使压强夹具8向下移动，在层叠方向上(图16中的垂直方向)的用预定负载(例如，约50N/cm2＝约5kgf/cm2)压缩电极板组件(150)。当电极板组件处于压缩状态时，所述第一开关12闭合，以用所述电源11为电容器13充电。
在所述电容器13的充电完成后，所述第一开关12打开，所述第二开关15闭合，于是在约400V的施加电压下使每个样品通过电流。所述电流用电流探测器14来测量。如果所述电流探测器14探测到了电流，这表示正极板和负极板之间已经发生了短路，这就被判为一个缺陷。然 后计算样品1到7中的每种样品(例1到4以及对照例1到对照3)的缺陷率。结果示于表1中。
表1
  A/B     D/(D+E)     缺陷率
例1(样品1)   0.9     0.4     0％
例2(样品2)   0.85     0.4     0％
例3(样品3)   0.95     0.4     1％
例4(样品4)   0.9     0.45     2％
对照例1(样品5)   1.0     0.4     10％
对照例2(样品6)   0.9     0.5     8％
对照例3(样品7)   0.9     0.55     15％
首先在例1到例3(样品1到3)的结果和对照例1(样品5)的结果之间作出比较。这些样品的A/B值不同，但D/(D+E)值都相同，等于0.4。
如表1所示，在例1和例2(样品1和2)中，其中A/B分别为0.9和0.85，缺陷率为0％。换言之，在例1和例2(样品1和样品2)的100个样品中，没有一个样品在正电极和负电极之间已经发生了短路。在例3(样品3)中，其中A/B＝0.95，缺陷率为1％，没有几个样品在正电极和负电极之间发生了短路(具体说，100个样品只有1个是有缺陷的)。
在对照例(样品5)中，其中A/B＝1.0，缺陷率为10％，与例1到例3(样品1到3)相比，有许多样品在正电极和负电极之间发生了短路。
从上述结果中可知，配置电极板组件以建立关系A＜B，优选为A/B≤0.95，能够防止正电极和负电极之间发生短路。
下面在例1和例4(样品1和4)的结果与对照例2和3(样品6和7)的结果之间进行比较。这些样品的A/B值相等，为0.9，但是D/(D+E)值不同。
如表1所示，在例1(样品1)中，其中D/(D+E)＝0.4，缺陷率为0％。换言之，没有样品在正电极和负电极之间发生了短路。此外，在例4(样品4)中，其中D/(D+E)＝0.45，缺陷率为2％，没有几个样品在正电极和负电极之间发生了短路(具体说，100个样品中只有2个是有缺陷的)。
在对照例2和3(样品6和7)中，其中D/(D+E)分别为0.5和0.55，缺陷率为8％和15％，与例1和例4(样品1和4)相比，有许多样品在正电极和负电极之间发生了短路。
从上述结果可知，配置电极板组件以建立关系D＜E，优选为D/(D+E)≤0.45，可以防止正电极和负电极之间发生短路。
如果正极板的A/B值太小，即，前表面侧镍层的平均厚度A与后表面侧镍层的平均厚度B之间的差异太大，电池的寿命很可能会减小。这是因为，正极板上局部镍层的不均匀厚度将导致电流在正极板上分布不均匀，将有大量电流通过的后表面侧镍层所围绕的正活性材料被大量消耗。所以，电池寿命会早早地结束。如果负极板的D/(D+E)值太小，即，前表面侧负混合材料层的厚度D和后表面侧负混合材料层的厚度E之间的差异太大，包含在前表面侧负混合材料层中的贮氢合金被大量地消耗，导致电池寿命的缩短。
另一方面，在例1到4(样品1到4)中，在电极板组件制造步骤中，使用满足关系A/B≥0.75的正极板以及使用满足关系D/(D+E)≥0.15的负极板来形成电极板组件150。具体地，在正极板(即，正电极基底)中，前表面侧镍层的平均厚度A和后表面侧镍层的平均厚度B确定为满足关系A/B≥0.75，因此，避免了平均厚度A和平均厚度B相差过大。类似地，在负极板中，前表面侧负混合材料层的厚度D和后表面侧负混合材料层的厚度E确定为满足关系D/(D+E)≥0.15，以避免厚度D和厚度E之间相差过大。这就可以防止在正极板和负极板之间发生短路，并防止电池寿命的缩短。
本发明参照上述实施例(例1到例4)来进行描述，但是本发明也可以以不偏离本发明基本特征的其它具体形式来实施。
例如，在上述实施例(例1到4)中，镍氢蓄电池被做成电池100。然而，本发明可以应用到任何包括电极板组件的电池中，所述电极板组件含有交替层叠的且其两两之间插入隔板的多个正极板和多个负极板。
在显示并描述了本发明的目前的优选实施例之后，应该理解，这个内容是用于说明的目的的，可以进行各种改变和修饰而不偏离如附加的权利要求所阐明的本发明的范围。

Claims (6)

1.一种电池，包含电极板组件，该组件具有：
多个正极板，每个正极板包括：
正电极基底，该基底由镍构成并包括一个具有三维网络结构的镍骨架，其中的空隙部分由大量三维地连接在一起的孔构成，所述正电极基底具有一个前表面和一个后表面，以及
一种正混合材料，该材料被填充在所述正电极基底的所述空隙部分中；
多个负极板，每个负极板包括：
负电极基底，该基底由金属构成，具有一个前表面和一个后表面，
设置于所述负电极基底前表面上的前表面侧负混合材料层，和设置于所述负电极基底后表面上的后表面侧负混合材料层，这两个层均由负混合材料构成；以及
多个隔板；
所述正极板和负极板交替层叠，在其两两之间插有所述的隔板，
其中，每个所述正电极基底通过满足关系A＜B而具有弯曲的形状，在所述正电极基底的前表面侧是凹的，在所述正电极基底的后表面侧是凸的  ，其中，“A”为形成所述镍骨架、构成前表面侧镍区的前表面侧镍层的平均厚度，而“B”为形成所述镍骨架、构成后表面侧镍区的后表面侧镍层的平均厚度，假设所述正电极基底在厚度方向上被分成了五个区域，最靠近所述正电极基底前表面的区域为所述前表面侧镍区，最靠近所述正电极基底后表面的区域为所述后表面侧镍区，以及
每个所述负极板通过满足关系D＜E而具有弯曲的形状，在所述负电极基底的前表面侧是凹的，在所述负电极基底的后表面侧是凸的， 其中“D”为所述前表面侧负混合材料层的厚度，而“E”为所述后表面侧负混合材料层的厚度，以及 
所述正极板和负极板层叠在一起，使得所有的所述正电极基底前表面和所述负电极基底前表面在所述层叠方向上面向同一侧。
2.根据权利要求1所述的电池，其中，
所述正极板配置为在所述前表面侧镍层的平均厚度A和所述后表面侧镍层的平均厚度B之间满足关系A/B≤0.95，以及
所述负极板配置为在所述前表面侧负混合材料层的厚度D和所述后表面侧负混合材料层的厚度E之间满足关系D/(D+E)≤0.45。
3.根据权利要求2所述的电池，其中，
所述正极板配置为在所述前表面侧镍层的平均厚度A和所述后表面侧镍层的平均厚度B之间满足关系A/B≥0.75，以及
所述负极板配置为所述前表面侧负混合材料层的厚度D和所述后表面侧负混合材料层的厚度E之间满足关系D/(D+E)≥0.15。
4.一种制造电池的方法，该电池包含电极板组件，该组件具有：
多个正极板，每个正极板包括：
正电极基底，该基底由镍构成并包括具有三维网络结构的镍骨架，其中的空隙部分由大量三维地连接在一起的孔构成，所述正电极基底具有前表面和后表面，以及
一种正混合材料，该材料被填充在所述正电极基底的所述空隙部分中；
多个负极板，每个负极板包括：
负电极基底，该基底由金属构成，具有前表面和后表面，
设置于所述负电极基底前表面上的前表面侧负混合材料层，和
设置于所述负电极基底后表面上的后表面侧负混合材料层，这两个层均由一种负混合材料构成；以及多个隔板；
所述正极板和负极板交替层叠，在其两两之间插有所述的隔板，
其中，所述方法包括一个制造所述电极板组件的步骤，该步骤包括交替层叠所述的正极板和负极板，每个所述正极板通过满足关系A＜B而具 有弯曲的形状，在所述正电极基底的前表面侧是凹的，在所述正电极基底的后表面侧是凸的，其中，“A”为形成所述镍骨架、构成前表面侧镍区的前表面侧镍层的平均厚度，而“B”为形成所述镍骨架、构成后表面侧镍区的后表面侧镍层的平均厚度，假设所述正电极基底在厚度方向上被分成了五个区域，最靠近所述正电极基底前表面的区域为前表面侧镍区，最靠近所述正电极基底后表面的区域为后表面侧镍区，每个所述负极板通过满足关系D＜E而具有弯曲的形状，在所述负电极基底的前表面侧是凹的，在所述负电极基底的后表面侧是凸的，其中“D”为所述前表面侧负混合材料层的厚度，而“E”为所述后表面侧负混合材料层的厚度，同时在所述正极板和负极板的两两之间插入所述的隔板，使得所有的所述正电极基底前表面和所述负电极基底前表面在所述层叠方向上面向同一侧。
5.根据权利要求4所述电池的制造方法，其中，所述电极板组件制造步骤所使用的所述正极板和负极板中，每个正极板配置为在所述前表面侧镍层的平均厚度A和所述后表面侧镍层的平均厚度B之间满足关系A/B≤0.95，每个负极板配置为在所述前表面侧负混合材料层的厚度D和所述后表面侧负混合材料层的厚度E之间满足关系D/(D+E)≤0.45。
6.根据权利要求5所述电池的制造方法，其中，所述电极板组件制造步骤所使用的所述正极板和负极板中，每个正极板配置为在所述前表面侧镍层的平均厚度A和所述后表面侧镍层的平均厚度B之间满足关系A/B≥0.75，每个负极板配置为在所述前表面侧负混合材料层的厚度D和所述后表面侧负混合材料层的厚度E之间满足关系D/(D+E)≥0.15。 
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