CN110024205A - 镍氢蓄电池用双极电极和镍氢蓄电池 - Google Patents
镍氢蓄电池用双极电极和镍氢蓄电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110024205A CN110024205A CN201780073897.2A CN201780073897A CN110024205A CN 110024205 A CN110024205 A CN 110024205A CN 201780073897 A CN201780073897 A CN 201780073897A CN 110024205 A CN110024205 A CN 110024205A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- active material
- material layer
- mentioned
- storage battery
- hydrogen storage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1395—Processes of manufacture of electrodes based on metals, Si or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
- H01M10/0418—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes with bipolar electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/24—Alkaline accumulators
- H01M10/30—Nickel accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1391—Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
- H01M4/242—Hydrogen storage electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
- H01M4/26—Processes of manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
- H01M4/32—Nickel oxide or hydroxide electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/027—Negative electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/028—Positive electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/029—Bipolar electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
双极电极具有:金属箔;第1活性物质层,其设置在金属箔的表侧面上;以及第2活性物质层,其面积比第1活性物质层大,设置在金属箔的里侧面上。第2活性物质层具有:低密度区域,其在从金属箔的厚度方向来看的俯视时配置于周缘部;以及高密度区域,其配置在比低密度区域靠内侧,空隙率比低密度区域小。
Description
技术领域
本发明涉及镍氢蓄电池用双极电极和镍氢蓄电池。
背景技术
作为镍氢蓄电池中的电极,有时会使用双极电极,该双极电极具有:金属箔;正极活性物质层,其涂敷在该金属箔的一面;以及负极活性物质层,其涂敷在该金属箔的另一面。在正极活性物质层中包含作为正极活性物质的氢氧化镍(Ni(OH)2)。另外,在负极活性物质层中包含作为负极活性物质的储氢合金。
在双极电极中,通过在对金属箔涂敷正极活性物质层和负极活性物质层之后对这些活性物质层加压使其紧贴于金属箔,从而,实现了抑制活性物质层从金属箔剥离、脱落以及提高充放电性能。例如,在锂离子二次电池所使用的双极电极中,双极电极的整个面都被实施了加压(专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开2012-129070号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是,在镍氢蓄电池中,与锂离子二次电池不同的是,在过充电时从正极产生氧气。该氧气通常在被吸收到负极活性物质层之后,与作为充电储备而预先设置的负极活性物质中的氢发生反应而变回水。但是,在负极活性物质层的空隙率小的情况下,从正极产生的氧气难以进入到负极活性物质层内,因此,电池内有可能会累积氧气。另外,当由于氧气的累积而使得电池的内压上升时,有时候安全阀可能会工作。其结果是,也有如下可能:充电储备与放电储备的平衡被打破,导致电池的劣化。
但是,若是为了避免这种问题而单纯增大负极活性物质层的空隙率,则会有负极活性物质层容易从金属箔剥离、脱落或是充放电性能下降等问题。
本发明是鉴于这种背景而完成的,想要提供一种镍氢蓄电池用双极电极以及具备该双极电极的镍氢蓄电池,其具有优异的充放电性能,且活性物质层从金属箔的剥离、脱落以及电池的内压的上升得到抑制。
用于解决问题的方案
本发明的一个方面是镍氢蓄电池用双极电极,具有:金属箔;第1活性物质层,其设置在上述金属箔的表侧面上;以及第2活性物质层,其设置在上述金属箔的里侧面上,面积比上述第1活性物质层大,上述第2活性物质层具有:低密度区域,其在从上述金属箔的厚度方向来看的俯视时配置于周缘部;以及高密度区域,其配置在比该低密度区域靠内侧,空隙率比上述低密度区域小。
发明效果
上述镍氢蓄电池用双极电极(以下简称为“双极电极”。)在作为集电体的金属箔上具有第1活性物质层和面积比该第1活性物质层大的第2活性物质层。并且,第2活性物质层具有:低密度区域,其在从金属箔的厚度方向来看的俯视时配置于周缘部;以及高密度区域,其配置在比该低密度区域靠内侧,空隙率比低密度区域小。
这样,上述双极电极不单单是增大第2活性物质层的空隙率,还在第2活性物质层的周缘部这一特定的位置设置了低密度区域。从而,上述双极电极具有优异的充放电性能。另外,根据上述双极电极,活性物质层不会从金属箔剥离,也不会脱落。而且,根据上述双极电极,电池的内压的上升得到抑制。
即,通过在第2活性物质层的周缘部设置上述低密度区域,从而,在过充电时产生的氧气在该低密度区域被高效地吸收。其结果是,第2活性物质层内能吸收的氧气的总量增加。因此,镍氢蓄电池的内压的上升得到抑制。
而且,通过在第2活性物质层的周缘部设置上述低密度区域,保持在低密度区域内的电解液的量增加。从而,在过充电时变为气体而被消耗掉的电解液从低密度区域向高密度区域补充,因此,因电解液的局部消失而导致的电流向残存有电解液的部分的集中得到缓和。其结果是,镍氢蓄电池的寿命特性提高。
另外,第2活性物质层在空隙率较小的高密度区域充分确保了与金属箔的里侧面的粘接性。其结果是,第2活性物质层不会从金属箔剥离,也不会脱落。另外,通过使高密度区域的空隙率变小,从而,充放电效率变高。
如上所述,上述双极电极通过在第2活性物质层设置空隙率较小的高密度区域和空隙率较大的低密度区域这样的空隙率不同的2个区域,从而具有优异的充放电性能。另外,根据上述双极电极,活性物质层不会从金属箔剥离,也不会脱落。而且,根据上述双极电极,电池的内压的上升得到抑制。
附图说明
图1是实施例1的双极电极的俯视图。
图2是图1的II-II线局部向视截面图。
图3是示出实施例1的双极电极的制造方法的主要部分的说明图。
图4是实施例1的制造方法中的在第2活性物质层进入到一对压缩辊之间的时间点的长度方向的截面图。
图5是实施例1的制造方法中的在第1活性物质层和第2活性物质层这两者都进入到一对压缩辊之间的时间点的宽度方向的截面图。
图6是示出实施例2中的镍氢蓄电池的主要部分的截面图。
具体实施方式
在上述双极电极中,金属箔作为集电体发挥功能。集电体是在镍氢蓄电池放电或充电的期间使电流持续流过电极的化学惰性的电子传导体。构成集电体的金属只要是能承受用于使活性物质进行反应的电压的金属即可,没有特别限制。作为集电体,例如可以采用镍箔、镀镍铜箔、镀镍不锈钢箔等。金属箔的厚度例如可以在5~100μm的范围内适当地设定。
第1活性物质层通常包含第1活性物质和粘合剂。另外,第1活性物质层也可以还包含导电助剂等公知的添加剂。第1活性物质层的厚度可以根据电极特性来设定。例如,第1活性物质层的厚度为30~150μm。
第2活性物质层通常包含第2活性物质和粘合剂。另外,第2活性物质层也可以还包含导电助剂等的公知的添加剂。第2活性物质层的厚度可以根据电极特性来设定。例如,第2活性物质层的厚度为30~150μm。
这些活性物质层中的粘合剂具有将活性物质等束缚在金属箔的表面的功能。作为粘合剂,能够使用镍氢蓄电池用的公知的粘合剂。作为粘合剂,例如能够使用:聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯以及氟橡胶等含氟树脂;聚丙烯和聚乙烯等聚烯烃树脂;聚酰亚胺和聚酰胺酰亚胺等酰亚胺系树脂;羧甲基纤维素、甲基纤维素以及羟丙基纤维素等纤维素衍生物;以及含有聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸和聚甲基丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸衍生物作为单体单元的(甲基)丙烯酸系树脂。
第2活性物质层具有低密度区域和高密度区域。作为形成这些区域的方法,例如采用如下方法。即,可以采用如下方法:通过在形成低密度区域时使用与形成高密度区域时所使用的浆料在第2活性物质的含有量、粒径分布、粘合剂的含有量等方面不同的浆料,从而使低密度区域的空隙率比高密度区域大。
另外,也可以采用如下方法:使高密度区域中的浆料的涂敷厚度比低密度区域厚,通过加压来压缩高密度区域,从而提高空隙率。还可以采用如下方法:通过在加压时仅对高密度区域加压或者对高密度区域施加比低密度区域更强的压力等方法而使加压量不同,使高密度区域的空隙率比低密度区域高。这些方法可以单独进行,也可以同时采用多个方法。
从简化双极电极的制造工序的观点出发,优选上述方法中的使加压量不同的方法。在这种情况下,由于是仅用1种浆料就会使空隙率产生差异,因此,无需准备多种用于形成第2活性物质层的浆料。另外,即使是均匀地涂敷浆料,也会根据加压量而使空隙率产生差异,因此,能够容易地管理浆料的涂敷量。因此,通过采用使加压量不同的方法,从而,无需上述繁琐的准备、涂敷量的精密管理。其结果是,双极电极的制造工序得到简化。
优选在从金属箔的厚度方向来看的俯视时,第2活性物质层的高密度区域配置在与第1活性物质层的至少一部分重叠的位置。在这种情况下,在空隙率较小、电极反应效率较高的高密度区域中电极的反应更活跃,因此,镍氢蓄电池的充放电效率变得更高。
优选高密度区域的空隙率为28~40%。从而,高密度区域中的电极反应效率进一步提高。其结果是,镍氢蓄电池的充放电效率进一步提高。
优选低密度区域的空隙率为56~63%。从而,在低密度区域会吸收更多的氧气。其结果是,会更有效地抑制镍氢蓄电池的内压的上升。另外,在这种情况下,由于在低密度区域会保持更多的电解液,因此,镍氢蓄电池的寿命特性进一步提高。
低密度区域的厚度可以比高密度区域的厚度大。镍氢蓄电池具有电极组装体,该电极组装体是多个电极隔着隔离物层叠而成的。在包含上述双极电极的电极组装体中,在该双极电极的第2活性物质层与和该双极电极相邻的电极的集电体之间形成有不存在第1活性物质层的所谓的死区(dead space)。另一方面,由于上述低密度区域配置在第2活性物质层的周缘部,因此,上述低密度区域配置在该死区。并且,通过在死区配置上述低密度区域,电极组装体的层叠方向上的尺寸的增大得到抑制。
另外,在上述死区中,第1活性物质层与第2活性物质层是不相对的,因此,几乎不发生电极反应。因此,通过将低密度区域配置于死区,从而,使在电极反应效率高的高密度区域中的电极反应的贡献量相对变大,镍氢蓄电池的充放电效率变得更高。
也可以是,在上述低密度区域与上述高密度区域之间存在中间区域,离上述低密度区域越近,上述中间区域所具有的厚度越大。在这种情况下,当在上述电极组装体的组装作业中上述双极电极从期望的位置略微偏离配置的情况下,也会抑制电极组装体的层叠方向上的尺寸的增大。因此,电极组装体的组装作业的作业性提高。
优选在上述双极电极中,将上述第1活性物质层设为正极活性物质层,将上述第2活性物质层设为负极活性物质层。如上所述,在过充电时从正极产生的氧气被吸收到负极活性物质层内。在将第2活性物质层设为负极活性物质层的情况下,在第2活性物质层的低密度区域预先设置作为充电储备的氢。因此,被吸收到负极活性物质内的氧气与作为充电储备的氢发生反应而变回水。其结果是,会更有效地抑制因氧气的累积而发生的电池的内压上升。
作为正极活性物质,例如使用氢氧化镍(Ni(OH)2)。另外,作为负极活性物质,例如使用储氢合金。
通过隔着隔离物将包含上述双极电极的多个电极层叠,会构成镍氢蓄电池的电极组装体。即,包含上述双极电极的镍氢蓄电池具有电极组装体,该电极组装体是多个电极隔着隔离物层叠而成的。并且,电极组装体具有:终端电极,其分别配置在上述电极组装体的层叠方向上的两端;以及上述双极电极,其配置在这些终端电极之间。
上述镍氢蓄电池通过使电极组装体采用上述双极电极,从而,如上所述,具有优异的充放电性能。另外,根据上述镍氢蓄电池,活性物质层不会从金属箔剥离,也不会脱落。而且,根据上述镍氢蓄电池,电池的内压的上升得到抑制。
电极组装体中包含的双极电极可以是1个,也可以是多个。另外,作为介于各电极之间的隔离物,可以使用公知的材料。例如,隔离物可以是由聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺等合成树脂构成的无纺布或纺织布。另外,隔离物也可以是由陶瓷等电绝缘性材料构成的多孔体。而且,隔离物也可以是将上述的无纺布、纺织布以及多孔体层叠2层以上而成的层叠体。
如上所述,上述镍氢蓄电池具有高能量密度,并且会长时间地维持高的电池容量。因此,上述镍氢蓄电池例如用于叉车或混合动力汽车、电动汽车等车辆。
实施例
(实施例1)
使用附图来说明上述双极电极的实施例。如图1~图2所示,双极电极1具有:金属箔2;第1活性物质层3,其设置在金属箔2的表侧面上;以及第2活性物质层4,其面积比第1活性物质层3大,设置在金属箔2的里侧面上。第2活性物质层4具有:低密度区域41,其在从金属箔2的厚度方向来看的俯视时配置于周缘部;以及高密度区域42,其配置在比低密度区域41靠内侧,空隙率比低密度区域41小。
如图1所示,本例的金属箔2在从其厚度方向来看的俯视时呈长方形状。金属箔2的尺寸是,长度为350mm、宽度为220mm、厚度为25μm。此外,本例的金属箔2是镍箔。
在金属箔2的表侧面设置有在从其厚度方向来看的俯视时呈长方形状的第1活性物质层3。本例的第1活性物质层3是正极活性物质层,包含作为正极活性物质的氢氧化镍以及作为粘合剂的丙烯酸系树脂乳液和羧甲基纤维素。第1活性物质层3的尺寸是,长度为336mm、宽度为206mm、厚度为90μm。
在金属箔2的里侧面设置有在从其厚度方向来看的俯视时呈长方形状的第2活性物质层4。本例的第2活性物质层4是负极活性物质层,包含作为负极活性物质的储氢合金以及作为粘合剂的丙烯酸系树脂乳液和羧甲基纤维素。第2活性物质层4的尺寸是,长度为340mm、宽度为210mm。
如图1和图2所示,在第2活性物质层4的宽度方向上的两端设置有沿着第2活性物质层4的长边延伸的低密度区域41。低密度区域41的厚度为110μm,空隙率为56~63%。
另外,在比这些低密度区域41靠宽度方向的内侧设置有呈长方形状的高密度区域42。如图1和图2所示,在从金属箔2的厚度方向来看的俯视时,高密度区域42配置在与整个第1活性物质层3重叠的位置。高密度区域42的厚度为70μm,空隙率为28~40%。
低密度区域41和高密度区域42的空隙率能够通过以下的测定方法来得到。即,从各区域采集测定用的试样,将该试样的质量(g)除以体积(cm3),算出包含空隙的试样的电极密度(g/cm3)。另外,基于该试样中包含的材料的体积比率(体积%)和真密度(g/cm3),算出假定为不存在空隙的情况下的试样的电极密度(g/cm3)。
通过将由上述方法得到的包含空隙的试样的电极密度(g/cm3)除以假定为不存在空隙的情况下的试样的电极密度(g/cm3),得到试样的填充率(%)。然后,从100%中减去该填充率(%)而得到的值为空隙率(%)。
如图2所示,在低密度区域41与高密度区域42之间存在中间区域43,中间区域43是离低密度区域41越近,其所具有的厚度越大。
例如,根据图3所示的方法来制作本例的双极电极1。如图3所示,金属箔2从金属箔辊20被拉出,并沿着搬运方向800被搬运。在该金属箔2的表侧面形成厚度均匀的、上述尺寸的第1活性物质层3。接着,在金属箔2的里侧面形成厚度均匀的、上述尺寸的第2活性物质层4。此外,这些活性物质层3、4例如是通过涂敷包含活性物质和粘合剂的浆料而形成。
然后,通过使形成有活性物质层3、4的金属箔2在按箭头801的方向旋转的一对压缩辊8(8a、8b)之间通过,从而对第1活性物质层3和第2活性物质层4实施加压。在第2活性物质层4进入到一对压缩辊8之间的时间点,如图4所示,在金属箔2的表侧面不存在第1活性物质层3。因此,第2活性物质层4的宽度方向上的整个范围被一对压缩辊8加压。
当金属箔2进一步前进,第1活性物质层3和第2活性物质层4这两者都进入一对压缩辊8之间时,如图5所示,在宽度方向上的中央部,即,在与搬运方向800和金属箔2的厚度方向这两者正交的方向上的中央部,第1活性物质层3与第2活性物质层4这两者都被加压。从而,在第2活性物质层4的宽度方向上的中央部形成高密度区域42。
另一方面,在宽度方向上的两端部,由于在金属箔2的里侧面不存在第1活性物质层3,因此,在一对压缩辊8中的第1活性物质层3侧的压缩辊8a与金属箔2之间产生间隙。然后,存在于该间隙的金属箔的端部2a发生弯曲变形,离宽度方向上的端缘越近,金属箔的端部2a与第2活性物质层4侧的压缩辊8b的间隔越大。其结果是,在宽度方向上的两端部,第2活性物质层4与压缩辊8b分离,形成低密度区域41。另外,在高密度区域42与低密度区域41之间,与金属箔2和压缩辊8b的间隔相应地压缩第2活性物质层4。其结果是,形成离低密度区域41越近则具有越大的厚度的中间区域43。
然后,金属箔2进一步前进,在第1活性物质层3完全在一对压缩辊8之间通过之后,与图4同样地,第2活性物质层4的宽度方向上的整个范围被一对压缩辊8加压。因此,第2活性物质层4中的长度方向上的两端部44(参照图1)的空隙率成为高密度区域42与低密度区域41的中间的程度的值。
然后,通过将金属箔2裁断成期望的尺寸,而得到双极电极1。
接下来,说明本例的双极电极1的作用效果。双极电极1不单单是增大第2活性物质层4的空隙率,还在第2活性物质层4的周缘部这一特定的位置设置了低密度区域41。因此,第2活性物质层4内能吸收的氧气的总量增加,镍氢蓄电池的内压的上升得到抑制。而且,保持在低密度区域41内的电解液的量增加,因过充电时的电解液的局部消失而导致的电流向残存电解液的部分的集中得到缓和。其结果是,镍氢蓄电池的性能在长时间内得以维持。
另外,第2活性物质层4在空隙率较小的高密度区域42充分确保了与金属箔2的粘接性。其结果是,第2活性物质层4不会从金属箔2剥离,也不会脱落。另外,通过使高密度区域42的空隙率变小,从而,充放电效率变高。
另外,如图1和图2所示,在从金属箔2的厚度方向来看的俯视时,第2活性物质层4的高密度区域42配置在与第1活性物质层3重叠的位置。因此,在空隙率较小、电极反应效率较高的高密度区域42中,能够活跃地发生电极反应。其结果是,镍氢蓄电池的充放电效率进一步提高。
高密度区域42的空隙率为28~40%。从而,高密度区域42中的电极反应效率进一步提高。其结果是,镍氢蓄电池的充放电效率进一步提高。
低密度区域41的空隙率为56~63%。从而,在第2活性物质层4的低密度区域41会吸收更多的氧气。其结果是,会更有效地抑制镍氢蓄电池的内压的上升。另外,通过将低密度区域41的空隙率设为上述特定的范围,从而会在低密度区域41保持更多的电解液。因此,镍氢蓄电池的寿命特性进一步提高。
另外,第1活性物质层3是正极活性物质层,第2活性物质层4是负极活性物质层。从而,在过充电时从正极产生的氧气在被吸收到负极活性物质层内之后与作为负极活性物质层内的充电储备的氢发生反应而变回水。其结果是,会更有效地抑制因氧气的累积而发生的电池的内压上升。
如上所述,双极电极1具有优异的充放电性能。另外,根据双极电极1,活性物质层3、4不会从金属箔2剥离,也不会脱落。而且,根据双极电极1,电池的内压的上升得到抑制。
(实施例2)
本例是具备双极电极1的镍氢蓄电池5的例子。此外,关于本实施例以后使用的附图标记中的、与已述的实施例中所使用的附图标记相同的附图标记,除非特别说明,均表示与已述的实施例中的构成要素等相同的构成要素等。如图6所示,镍氢蓄电池5具有电极组装体10,电极组装体10是多个电极1、11、12隔着隔离物13层叠而成的。此外,作为隔离物13,使用聚烯烃纤维制无纺布。电极组装体10具有:终端电极11、12,其分别配置在电极组装体10的层叠方向上的两端;以及双极电极1,其配置在这些终端电极11、12之间。
在本例的电极组装体10中,在配置于层叠方向上的一端的第1终端电极11与配置于另一端的第2终端电极12之间具有多个双极电极1。多个双极电极1是以第1活性物质层3、作为集电体的金属箔2、第2活性物质层4、隔离物13按该顺序反复排列的方式层叠而成的。
各双极电极1中的第2活性物质层4的高密度区域42配置在与相邻的电极1、11的第1活性物质层3隔着隔离物13而面对的位置。另外,各双极电极1的低密度区域41配置于电极组装体10的死区,即,配置于在与相邻的电极1、11、12的金属箔2之间不存在第1活性物质层3的部分。
第1终端电极11具有金属箔2以及设置在其单面的第1活性物质层3。第1终端电极11的第1活性物质层3隔着隔离物13而面对配置在层叠方向上的一端的双极电极1a的第2活性物质层4。
第2终端电极12具有金属箔2以及设置在其单面的第2活性物质层4。第2终端电极12的第2活性物质层4隔着隔离物13而面对配置在层叠方向上的另一端的双极电极1b的第1活性物质层3。
电极组装体10收纳在呈筒状的壳体51的内部。另外,壳体51的开口端被第1板52和第2板53封闭。在镍氢蓄电池5中的被壳体51、第1板52以及第2板53包围的内部空间充满了电解液。此外,作为电解液,例如能够使用氢氧化钾水溶液等作为镍氢蓄电池用的公知的电解液。
壳体51由聚丙烯、聚苯硫醚或改性聚苯醚等绝缘性树脂构成。双极电极1的金属箔2的外周端缘23被保持于壳体51的内壁。
第1板52由金属构成,与第1终端电极11的金属箔2和壳体51中的一个开口端面511抵接。另外,在第1板52的露出到壳体51的外侧的部分装配有第1电极端子521。第1电极端子521经由第1板52与第1终端电极11电连接。
第2板53与第2终端电极12的金属箔2和壳体51的另一个开口端面512抵接。另外,在第2板53的露出到壳体51的外侧的部分装配有第2电极端子531。第2电极端子531经由第2板53与第2终端电极12电连接。
第1板52和第2板53的外周端缘与壳体51相比延伸到外方。并且,第1板52的外周端缘与第2板53的外周端缘隔着未图示的绝缘构件并利用螺栓541和螺母542而紧固。从而,第1板52和第2板53紧贴于壳体51的开口端面511、512,壳体51的开口端被封闭。
接下来,说明本例的镍氢蓄电池5的作用效果。镍氢蓄电池5通过使电极组装体10采用双极电极1,从而,如上所述,具有优异的充放电性能。另外,根据镍氢蓄电池5,第2活性物质层4不会从金属箔2剥离,也不会脱落。而且,根据镍氢蓄电池5,电池的内压的上升得到抑制。
另外,第2活性物质层4的低密度区域41配置在电极组装体10的死区。因此,电极组装体10的层叠方向上的尺寸的增大得到抑制。另外,通过将低密度区域41配置于死区,在空隙率较大、电极反应效率较低的低密度区域41中的电极反应得到抑制。从而,使在电极反应效率高的高密度区域42中的电极反应的贡献量相对变大,镍氢蓄电池5的充放电效率进一步提高。
另外,在低密度区域41与高密度区域42之间存在中间区域43,离低密度区域41越近,中间区域43所具有的厚度越大。因此,当在电极组装体10的组装作业中双极电极1从期望的位置略微偏离配置的情况下,也会抑制电极组装体10的层叠方向上的尺寸的增大。因此,电极组装体10的组装作业的作业性提高。
本发明的双极电极1和镍氢蓄电池5的方式不限于实施例1和实施例2所示的方式,能够在不损害其主旨的范围内适当地变更构成。
附图标记说明
1 双极电极
2 金属箔
3 第1活性物质层
4 第2活性物质层
41 低密度区域
42 高密度区域。
Claims (8)
1.一种镍氢蓄电池用双极电极,其特征在于,具有:
金属箔;
第1活性物质层,其设置在上述金属箔的表侧面上;以及
第2活性物质层,其设置在上述金属箔的里侧面上,面积比上述第1活性物质层大,
上述第2活性物质层具有:低密度区域,其在从上述金属箔的厚度方向来看的俯视时配置于周缘部;以及高密度区域,其配置在比该低密度区域靠内侧,空隙率比上述低密度区域小。
2.根据权利要求1所述的镍氢蓄电池用双极电极,
在从上述金属箔的厚度方向来看的俯视时,上述高密度区域配置在与上述第1活性物质层的至少一部分重叠的位置。
3.根据权利要求1或2所述的镍氢蓄电池用双极电极,
上述高密度区域的空隙率为28~40%。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的镍氢蓄电池用双极电极,
上述低密度区域的空隙率为56~63%。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的镍氢蓄电池用双极电极,
上述低密度区域的厚度比上述高密度区域的厚度大。
6.根据权利要求5所述的镍氢蓄电池用双极电极,
在上述低密度区域与上述高密度区域之间存在中间区域,离上述低密度区域越近,上述中间区域所具有的厚度越大。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的镍氢蓄电池用双极电极,
上述第1活性物质层是正极活性物质层,上述第2活性物质层是负极活性物质层。
8.一种镍氢蓄电池,具有电极组装体,上述电极组装体是多个电极隔着隔离物层叠而成的,上述镍氢蓄电池的特征在于,
上述电极组装体具有:
终端电极,其分别配置在上述电极组装体的层叠方向上的两端;以及
权利要求1至7中的任意一项所述的镍氢蓄电池用双极电极,其配置在这些终端电极之间。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016-232085 | 2016-11-30 | ||
JP2016232085 | 2016-11-30 | ||
JP2017-217521 | 2017-11-10 | ||
JP2017217521A JP6870582B2 (ja) | 2016-11-30 | 2017-11-10 | ニッケル水素蓄電池用バイポーラ電極及びニッケル水素蓄電池 |
PCT/JP2017/042483 WO2018101224A1 (ja) | 2016-11-30 | 2017-11-28 | ニッケル水素蓄電池用バイポーラ電極及びニッケル水素蓄電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110024205A true CN110024205A (zh) | 2019-07-16 |
CN110024205B CN110024205B (zh) | 2020-07-07 |
Family
ID=62565711
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201780073897.2A Active CN110024205B (zh) | 2016-11-30 | 2017-11-28 | 镍氢蓄电池用双极电极和镍氢蓄电池 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10693175B2 (zh) |
JP (1) | JP6870582B2 (zh) |
CN (1) | CN110024205B (zh) |
DE (1) | DE112017006067B4 (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113745458A (zh) * | 2020-05-27 | 2021-12-03 | 财团法人工业技术研究院 | 极板与电池 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5441430A (en) * | 1977-07-08 | 1979-04-02 | Gould Inc | Novel electrode structure for alkaline battery system |
JP2004031140A (ja) * | 2002-06-26 | 2004-01-29 | Sanyo Electric Co Ltd | 角形アルカリ二次電池 |
JP2007042385A (ja) * | 2005-08-02 | 2007-02-15 | Nissan Motor Co Ltd | 電池用電極 |
JP2007329077A (ja) * | 2006-06-09 | 2007-12-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解質二次電池およびその製造方法 |
JP2008078109A (ja) * | 2006-08-25 | 2008-04-03 | Toyota Motor Corp | 蓄電装置用電極及び蓄電装置 |
JP2013008523A (ja) * | 2011-06-23 | 2013-01-10 | Hitachi Vehicle Energy Ltd | 電池用電極及びその製造方法 |
US20130017425A1 (en) * | 2011-07-11 | 2013-01-17 | Hitachi, Ltd. | Storage Battery Cell, Assembled Battery, Assembled Battery Setup Method, Electrode Group, and Production Method of Electrode Group |
JP2014102896A (ja) * | 2012-11-16 | 2014-06-05 | Toyota Industries Corp | 蓄電装置及び二次電池並びに電極の製造方法 |
JP2014107218A (ja) * | 2012-11-29 | 2014-06-09 | Toyota Industries Corp | 蓄電装置及び電極組立体の製造方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4154908A (en) | 1977-07-08 | 1979-05-15 | Gould Inc. | Electrode configuration for alkaline battery systems |
JP2008138523A (ja) | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Hitachi Ltd | エンジンの燃焼状態診断装置 |
JP5601186B2 (ja) | 2010-12-15 | 2014-10-08 | 日産自動車株式会社 | 双極型電極の製造方法 |
JP2019164883A (ja) * | 2016-08-03 | 2019-09-26 | 株式会社豊田自動織機 | 蓄電装置 |
JP6680644B2 (ja) * | 2016-08-16 | 2020-04-15 | トヨタ自動車株式会社 | バイポーラ型ニッケル水素電池の製造方法 |
-
2017
- 2017-11-10 JP JP2017217521A patent/JP6870582B2/ja active Active
- 2017-11-28 US US16/462,762 patent/US10693175B2/en active Active
- 2017-11-28 CN CN201780073897.2A patent/CN110024205B/zh active Active
- 2017-11-28 DE DE112017006067.2T patent/DE112017006067B4/de active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5441430A (en) * | 1977-07-08 | 1979-04-02 | Gould Inc | Novel electrode structure for alkaline battery system |
JP2004031140A (ja) * | 2002-06-26 | 2004-01-29 | Sanyo Electric Co Ltd | 角形アルカリ二次電池 |
JP2007042385A (ja) * | 2005-08-02 | 2007-02-15 | Nissan Motor Co Ltd | 電池用電極 |
JP2007329077A (ja) * | 2006-06-09 | 2007-12-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解質二次電池およびその製造方法 |
JP2008078109A (ja) * | 2006-08-25 | 2008-04-03 | Toyota Motor Corp | 蓄電装置用電極及び蓄電装置 |
JP2013008523A (ja) * | 2011-06-23 | 2013-01-10 | Hitachi Vehicle Energy Ltd | 電池用電極及びその製造方法 |
US20130017425A1 (en) * | 2011-07-11 | 2013-01-17 | Hitachi, Ltd. | Storage Battery Cell, Assembled Battery, Assembled Battery Setup Method, Electrode Group, and Production Method of Electrode Group |
JP2014102896A (ja) * | 2012-11-16 | 2014-06-05 | Toyota Industries Corp | 蓄電装置及び二次電池並びに電極の製造方法 |
JP2014107218A (ja) * | 2012-11-29 | 2014-06-09 | Toyota Industries Corp | 蓄電装置及び電極組立体の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE112017006067T5 (de) | 2019-09-19 |
JP2018092915A (ja) | 2018-06-14 |
US20200058952A1 (en) | 2020-02-20 |
JP6870582B2 (ja) | 2021-05-12 |
CN110024205B (zh) | 2020-07-07 |
DE112017006067B4 (de) | 2024-03-28 |
US10693175B2 (en) | 2020-06-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4427629B2 (ja) | エネルギー蓄積デバイス、その製造方法及びそれを搭載した装置 | |
KR100782993B1 (ko) | 이차전지 | |
CN103579687B (zh) | 电池 | |
JP2006310261A (ja) | 集電体、電池用電極基板及びそれらの製造方法 | |
JP2011165680A (ja) | アルカリ二次電池用負極板を適用したアルカリ二次電池 | |
CN108352494A (zh) | 蓄电装置用电极板以及蓄电装置 | |
CN105140459B (zh) | 蓄电设备 | |
KR20170095729A (ko) | 전기 화학 디바이스 및 전기 화학 디바이스의 제조 방법 | |
CN106469821B (zh) | 一种半流态锂液流电池 | |
KR101551912B1 (ko) | 코인형 리튬 이온 전지 제조방법 | |
JPH07254431A (ja) | 保守不要の電解質水溶液を含む二次電池 | |
CN110024205A (zh) | 镍氢蓄电池用双极电极和镍氢蓄电池 | |
JP6139072B2 (ja) | 電気化学デバイス及びその製造方法 | |
CN113793972B (zh) | 一种电池及其制备方法 | |
JP5655808B2 (ja) | 円筒形アルカリ蓄電池 | |
JP5285014B2 (ja) | 集電体、電池用電極基板及びそれらの製造方法 | |
KR102639173B1 (ko) | 에너지 저장장치 | |
WO2018101224A1 (ja) | ニッケル水素蓄電池用バイポーラ電極及びニッケル水素蓄電池 | |
JP2016213494A (ja) | 電気化学デバイス及びその製造方法 | |
WO2018147019A1 (ja) | ニッケル水素電池 | |
KR101749898B1 (ko) | 전기 화학 응용 제품용 3차원형 전극 기체를 이용하는 전극의 제조 방법 | |
JP2019212609A (ja) | リチウム二次電池 | |
JP2019160776A (ja) | リチウム二次電池 | |
JP2009187692A (ja) | 二次電池用電極および二次電池 | |
KR102613347B1 (ko) | 집전 다중 어레이를 구비한 전극 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |