CN1163999C - 具有涡卷状电极体的碱性蓄电池 - Google Patents

具有涡卷状电极体的碱性蓄电池 Download PDF

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Abstract

一种具有涡卷状电极体的碱性蓄电池包括焊接在涡卷状电极体的正极板10的端部的正极集电体和焊接在涡卷状电极体的负极板20的端部的负极集电体，负极集电体焊接在外装罐的底部内面上，同时负极板20的最外周部的端部的一部分不焊接，负极板20的最外周部压接在外装罐的侧壁内面。这样，如果负极板20的最外周部压接在外装罐的侧壁内面，则由于负极板20进行均匀集电，可以降低电压降，提高高率放电特性。

Description

具有涡卷状电极体的碱性蓄电池
技术领域
本发明涉及一种具有将镍氢蓄电池、镍镉蓄电池等的正、负极板之间介入隔板卷绕成涡卷状的涡卷状电极体的碱性蓄电池，特别涉及涡卷状电极体和集电体之间的导电连接以及涡卷状电极体和金属制外装罐的导电连接。
背景技术
现有的镍氢蓄电池、镍镉蓄电池等碱性蓄电池具有，在正、负极板之间介入隔板卷绕成涡卷状的涡卷状电极群之后，在该涡卷状电极群的正极板的上端部上焊接正极用集电体，在涡卷状电极群的负极板的下端部焊接负极用集电体作为涡卷状电极体，之后，将负极用集电体与兼作负极端子的金属外装罐进行电连接，将正极用集电体与兼作正极端子的封口体进行电连接的构成。
如果这样将涡卷状电极体的负极用集电体与外装罐的底部进行电连接，同时涡卷状电极体的正极用集电体焊接在封口体上，由于从正极板到正极端子(封口体)之间的电流分布，以及从负极板到负极端子(金属制外装罐)的电流分布是均匀分布，可以获得提高了高率放电特性的蓄电池。
但是，在上述构成的碱性蓄电池中，由于金属制外装罐兼作为负极端子，如果正极用集电体和金属制外装罐接触将发生内部短路。为此，有必要做成正极用集电体不与金属制外装罐接触程度的大小。又，虽然负极用集电体和金属制外装罐接触不会发生内部短路，如果负极用集电体的外径和金属制外装罐的内径相等，则不仅难于将涡卷状电极体插入到外装罐内，而且不将负极用集电体焊接到涡卷状电极群的正确位置上，将不能把涡卷状电极体插入到外装罐内，所以，也有必要做成负极用集电体不与金属制外装罐接触程度的大小。
然而，如果做成负极用集电体不与金属制外装罐接触程度的大小，在负极板和负极用集电体的焊接部上会产生负极用集电体不被焊接的部分。如果产生负极用集电体不被焊接的部分，从负极用集电体到负极板的集电路径的电流分布产生不均匀，在负极用集电体不被焊接的部分产生电压降。虽然这样的电压降在小电流充放电的情况下不会成为多大问题，但在数十安培～数百安培的大电流进行充放电的情况下，由上述连接部的电阻引起大的电压降从而降低动作电压，产生不能获得高电压的问题，产生降低高率放电特性的问题。又，镍氢蓄电池与镍镉蓄电池相比由于充电时的反应热(吸热反应)小，受到焦耳热的影响产生增大温度上升，充电时增大内压的问题。
发明内容
为此，本发明正是针对上述问题的发明，其目的在于获得即使在和金属制外装罐的底部焊接或者接触的集电体上产生不被焊接的部分，也可以提高不被焊接部分的集电性能，提高高率放电特性的碱性蓄电池。又，如果将本发明适用于镍氢蓄电池，通过提高集电性能可以降低焦耳热，同时由于充电时的温度上升的抑制和反应均匀性的效果，可以抑制电池内压的上升，是特别有效果的。
为了解决上述课题，本发明的具有涡卷状电极体的碱性蓄电池，当在涡卷状电极群的中心部具有卷芯迹空间的情况下，涡卷状电极体包括焊接在涡卷状电极群的一方极板(例如正极板)的上端部的第1集电体(例如正极集电体)和焊接在同涡卷状电极群的另一方极板(例如负极板)的下端部上的第2集电体(例如负极集电体)，第2集电体(例如负极集电体)焊接在外装罐的底部内面上，同时另一方极板(例如负极板)的最外周部的端部的一部分没有焊接，将另一方极板(例如负极板)的最外周部压接在外装罐的侧壁内面。
这样，如果将涡卷状电极群的另一方极板(例如负极板)的最外周部压接在外装罐的侧壁内面，由于另一方极板(例如负极板)可以均匀集电，将会降低电压降。为此，可以提高这种碱性蓄电池的高率放电特性。
又，如果压接在外装罐的侧壁内面上的另一方极板(例如负极板)的压接部是另一方极板(例如负极板)的极板芯体，由于可以降低外装罐和另一方极板(例如负极板)的极板芯体的接触面上的接触电阻，可以进一步降低电压降，进一步提高这种碱性蓄电池的高率放电特性，同时提高动作电压。
然而，为了高容量化这种碱性蓄电池，当在涡卷状电极群的中心部不具有卷芯迹空间的情况下，涡卷状电极体包括焊接在涡卷状电极群的一方极板(例如正极板)的上端部的第1集电体(例如正极集电体)和焊接在同涡卷状电极群的另一方极板(例如负极板)的下端部上的第2集电体(例如负极集电体)，第2集电体(例如负极集电体)不进行焊接而接触在外装罐的底部内面上，并且另一方极板(例如负极板)的最外周部的端部的一部分没有焊接，将另一方极板(例如负极板)的最外周部压接在外装罐的侧壁内面。
如果在涡卷状电极群的中心部不具有卷芯迹空间，就不存在插入焊接电极的空间，所以第2集电体(例如负极集电体)不进行焊接而处于与外装罐的底部内面接触的状态。但是，如果将涡卷状电极群的另一方极板(例如负极板)的最外周部压接在外装罐的侧壁内面上，由于可以降低外装罐和另一方极板(例如负极板)的接触面上的接触电阻，可以降低电压降。为此，提高这种碱性蓄电池的高率放电特性。
附图说明
图1为表示电极群的最外周部的一部分的剖视图。
图2为表示采用卷芯卷绕成涡卷状的涡卷状电极群的剖视图。
图3为表示不采用卷芯卷绕成涡卷状的涡卷状电极群的剖视图。
图中，10-镍正极板、20-吸氢合金负极板、21-极板芯体、30-隔板。
具体实施方式
以下参照附图说明具有本发明的涡卷状电极体的碱性蓄电池适用于镍氢蓄电池情况的一实施例。图1为表示电极群的最外周部的一部分的剖视图，图2为表示采用卷芯卷绕成涡卷状的涡卷状电极群的剖视图，图3为表示不采用卷芯卷绕成涡卷状的涡卷状电极群的剖视图。
1.镍正极板的制作
(1)烧结式电极
将镍粉末与羧甲基纤维素等粘接剂以及水进行混练调制成糊浆，将该糊浆涂敷在由镍多孔体形成的导电性芯体上。在将糊浆涂敷在导电性芯体上时，要在该导电性芯体的中央部位形成带状未涂敷部分。该带状的未涂敷部分成为电流导出部，在以后的工序中成为与正极集电体的焊接部。
之后，涂敷了糊浆的导电性芯体在还原性环境中烧结，制成多孔度为80％的烧结基板。将这样制作的烧结基板浸渍在硝酸镍溶液中，在该烧结基板中含浸硝酸镍。之后，浸渍在氢氧化钠水溶液中，将硝酸镍置换成氢氧化镍。反复进行这样的硝酸镍的浸渍工序和氢氧化镍的置换工序后，进行将硝酸镍变成氢氧化镍活性物质的活性物质填充操作，制作成长尺的烧结式镍正极板。
将这样制成的长尺烧结式镍正极板在长度方向的中央部形成的带状芯体的未涂敷部分(导电性芯体)的中央切断，同时切断成给定的长度制作成烧结式镍正极板10。又，以长度为210mm的切断后的烧结式镍正极板10作为烧结式镍正极板a1，以长度为230mm的切断后的烧结式镍正极板10作为烧结式镍正极板a2。
(2)非烧结式电极
将90重量份的氢氧化镍、5重量份的金属钴粉末和5重量份的氢氧化钴粉末混合，并将此混合物与20重量份的含1％重量的甲基纤维素的水溶液混练制成糊浆状活性物质。这样制成的糊浆状活性物质充填到由单位面积重量为600g/m2(此外，可以使用单位面积重量为400～700g/m2)、厚度为1.5mm的镍发泡体(镍海绵)。然后，充填了糊浆状活性物质的镍发泡体经过干燥后，压延到厚度大约为0.7mm。
然后，将这样充填了糊浆状活性物质的的镍发泡体的上边部对准超声波喇叭，在垂直方向上给上边部加入超声波振动，使充填在上边部上的活性物质从镍发泡体上脱落形成剥离部。这时，通过对准超声波喇叭给予超声波振动，使上边部压缩形成一薄壁部位。另一方面，准备好0.06mm的镍金属制的带状金属板，将该带状金属板载置在镍发泡体的剥离部上，采用焊接棒按2mm的间隔进行电阻焊接，制成非烧结式镍正极板10。
又，以长度为210mm的切断后的非烧结式镍正极板10作为烧结式镍正极板b1，以长度为230mm的切断后的非烧结式镍正极板10作为烧结式镍正极板b2。
2.吸氢合金负极的制作
将混合稀土(Mm：稀土类元素的混合物)、镍、钴、铝以及锰按1∶3.4∶0.8∶0.2∶0.6的比例进行混合，将该混合物置入氩气环境的高频感应炉中进行感应加热使其成为合金金属熔液状态。将该合金金属熔液以周知的方法流入到铸模中，冷却后，制作成以组成式Mm1.0Ni3.4Co0.8Al0.2Mn0.6表示的吸氢合金的铸锭。
将该吸氢合金的铸锭进行机械粗粉碎后，在惰性气体环境中机械粉碎直到平均粒子径约为100μm。在这样制成的吸氢合金粉末中加入氧化聚乙烯等粘接剂和适量的水混合制成吸氢合金糊浆。将该糊浆按照压延后形成给定量的活性物质密度涂敷在由冲孔金属构成的极板芯体21的两面上，在进行干燥、压延后，切断成给定尺寸制作成吸氢合金负极板20。
以在卷绕成涡卷状时成为最外周部的部分的活性物质原样保留的吸氢合金负极板20作为吸氢合金负极板c，以长度为260mm的切断后的吸氢合金负极板20作为吸氢合金负极板c1，以长度为280mm的切断后的吸氢合金负极板20作为吸氢合金负极板c2。以在卷绕成涡卷状时成为最外周部的部分的活性物质一面(极板芯体21的外装罐侧)除去后的吸氢合金负极板20作为吸氢合金负极板d，以长度为260mm的切断后的吸氢合金负极板20作为吸氢合金负极板d1，以长度为280mm的切断后的吸氢合金负极板20作为吸氢合金负极板d2。
3.涡卷状电极体的制作
(1)采用烧结式镍正极板的涡卷状电极体
a.实施例1
在上述制成的烧结式镍正极板a1和吸氢合金负极板c1之间放入由聚丙烯制无纺布构成的隔板30，同时让正极板a1的上端部比隔板30的上端部凸出，负极板c1的下端部比隔板30的下端部凸出进行积成，然后采用图中未画出的卷芯，如图1(a)以及图2所示，让负极板c1在最外周卷绕成涡卷状制作成涡卷状电极群A1。这样卷绕成涡卷状的涡卷状电极群的直径约为22mm。此外，在该涡卷状电极群A1的最外周的负极板c1的极板芯体的外方存在负极活性物质。
之后，将该涡卷状电极群A1的负极板c1的下端部和负极集电体进行电阻焊接，正极板a1的上端部和正极集电体进行电阻焊接，制作成涡卷状电极体A1。正极集电体包括直径为18mm的略圆板状集电部和由该集电部延伸出的导出部，略圆板状集电部具有下部有凸出的多数开口，同时在中心部设置有电解液注入孔(此外，该电解液注入孔在后面的焊接工序中作为焊接电极插入用的孔)。又，负极集电体为由镍金属形成直径为21mm的圆板状所构成。此外，由于涡卷状电极体A1的直径约为22mm，而负极集电体的直径约为21mm，涡卷状电极体A1的负极板的最外周部的端部的一部分不与负极集电体焊接。
b.实施例2
在上述制成的烧结式镍正极板a1和吸氢合金负极板d1之间放入由聚丙烯制无纺布构成的隔板30，同时让正极板a1的上端部比隔板30的上端部凸出，负极板d1的下端部比隔板30的下端部凸出进行积成，然后采用图中未画出的卷芯，如图1(b)以及图2所示，让负极板d1在最外周卷绕成涡卷状制作成涡卷状电极群A2。这样卷绕成涡卷状的涡卷状电极群A2的直径约为22mm。此外，在该涡卷状电极群A2的最外周的负极板d1的极板芯体的外方不存在负极活性物质。之后，将该涡卷状电极群A2的负极板d1的下端部和上述实施例1同样的负极集电体进行电阻焊接，正极板a1的上端部和上述实施例1同样的正极集电体进行电阻焊接，制作成涡卷状电极体A2。
c.实施例3
在上述制成的烧结式镍正极板a2和吸氢合金负极板c2之间放入由聚丙烯制无纺布构成的隔板30，同时让正极板a2的上端部比隔板30的上端部凸出，负极板c2的下端部比隔板30的下端部凸出进行积成，然后采用图中未画出的卷芯，如图1(a)以及图3所示，让负极板c2在最外周卷绕成涡卷状制作成涡卷状电极群A3。这样卷绕成涡卷状的涡卷状电极群A3的直径约为22mm。此外，在该涡卷状电极群A3的最外周的负极板c2的极板芯体的外方存在负极活性物质。之后，将该涡卷状电极群A3的负极板c2的下端部和上述实施例1同样的负极集电体进行电阻焊接，正极板a2的上端部和上述实施例1同样的正极集电体进行电阻焊接，制作成涡卷状电极体A3。
d.实施例4
在上述制成的烧结式镍正极板a2和吸氢合金负极板d2之间放入由聚丙烯制无纺布构成的隔板30，同时让正极板a2的上端部比隔板30的上端部凸出，负极板d2的下端部比隔板30的下端部凸出进行积成，然后采用图中未画出的卷芯，如图1(b)以及图3所示，让负极板d2在最外周卷绕成涡卷状制作成涡卷状电极群A4。这样卷绕成涡卷状的涡卷状电极群A4的直径约为22mm。此外，在该涡卷状电极群A4的最外周的负极板d2的极板芯体的外方不存在负极活性物质。之后，将该涡卷状电极群A4的负极板d2的下端部和上述实施例1同样的负极集电体进行电阻焊接，正极板a2的上端部和上述实施例1同样的正极集电体进行电阻焊接，制作成涡卷状电极体A4。
e.比较例1
在上述制成的烧结式镍正极板a1和吸氢合金负极板c1之间放入由聚丙烯制无纺布构成的隔板30，同时让正极板a1的上端部比隔板30的上端部凸出，负极板c1的下端部比隔板30的下端部凸出进行积成，然后采用图中未画出的卷芯，如图1(c)所示，让隔板30在最外周卷绕成涡卷状制作成涡卷状电极群A5。这样卷绕成涡卷状的涡卷状电极群A5的直径约为22mm。之后，将该涡卷状电极群A5的负极板c1的下端部和上述实施例1同样的负极集电体进行电阻焊接，正极板a1的上端部和上述实施例1同样的正极集电体进行电阻焊接，制作成涡卷状电极体A5。
f.比较例2
在上述制成的烧结式镍正极板a2和吸氢合金负极板c2之间放入由聚丙烯制无纺布构成的隔板30，同时让正极板a2的上端部比隔板30的上端部凸出，负极板d2的下端部比隔板30的下端部凸出进行积成，然后采用图中未画出的卷芯，如图1(a)以及图2所示，让负极板c2在最外周卷绕成涡卷状制作成涡卷状电极群A6。这样卷绕成涡卷状的涡卷状电极群A6的直径约为22mm。
(2)采用非烧结式镍正极板的涡卷状电极体
a.实施例5
在上述制成的非烧结式镍正极板b1和吸氢合金负极板c1之间放入由聚丙烯制无纺布构成的隔板30，同时让正极板b1的上端部比隔板30的上端部凸出，负极板c2的下端部比隔板30的下端部凸出进行积成，然后采用图中未画出的卷芯，如图1(a)以及图2所示，让负极板c1在最外周卷绕成涡卷状制作成涡卷状电极群B1。这样卷绕成涡卷状的涡卷状电极群B1的直径约为22mm。此外，在该涡卷状电极群B1的最外周的负极板c1的极板芯体的外方存在负极活性物质。之后，将该涡卷状电极群B1的负极板c1的下端部和上述实施例1同样的负极集电体进行电阻焊接，正极板b1的上端部和上述实施例1同样的正极集电体进行电阻焊接，制作成涡卷状电极体B1。
b.实施例6
在上述制成的非烧结式镍正极板b1和吸氢合金负极板d1之间放入由聚丙烯制无纺布构成的隔板30，同时让正极板b1的上端部比隔板30的上端部凸出，负极板d2的下端部比隔板30的下端部凸出进行积成，然后采用图中未画出的卷芯，如图1(b)以及图2所示，让负极板d1在最外周卷绕成涡卷状制作成涡卷状电极群B2。这样卷绕成涡卷状的涡卷状电极群B2的直径约为22mm。此外，在该涡卷状电极群B52的最外周的负极板d1的极板芯体的外方不存在负极活性物质。之后，将该涡卷状电极群B2的负极板d1的下端部和上述实施例1同样的负极集电体进行电阻焊接，正极板b1的上端部和上述实施例1同样的正极集电体进行电阻焊接，制作成涡卷状电极体B2。
c.实施例7
在上述制成的非烧结式镍正极板b2和吸氢合金负极板c2之间放入由聚丙烯制无纺布构成的隔板30，同时让正极板b2的上端部比隔板30的上端部凸出，负极板c2的下端部比隔板30的下端部凸出进行积成，然后采用图中未画出的卷芯，如图1(a)以及图3所示，让负极板c2在最外周卷绕成涡卷状制作成涡卷状电极群B3。这样卷绕成涡卷状的涡卷状电极群B3的直径约为22mm。此外，在该涡卷状电极群B3的最外周的负极板c2的极板芯体的外方存在负极活性物质。之后，将该涡卷状电极群B3的负极板c2的下端部和上述实施例1同样的负极集电体进行电阻焊接，正极板b2的上端部和上述实施例1同样的正极集电体进行电阻焊接，制作成涡卷状电极体B3。
d.实施例8
在上述制成的非烧结式镍正极板b2和吸氢合金负极板d2之间放入由聚丙烯制无纺布构成的隔板30，同时让正极板b2的上端部比隔板30的上端部凸出，负极板d2的下端部比隔板30的下端部凸出进行积成，然后采用图中未画出的卷芯，如图1(b)以及图3所示，让负极板d2在最外周卷绕成涡卷状制作成涡卷状电极群B4。这样卷绕成涡卷状的涡卷状电极群B4的直径约为22mm。此外，在该涡卷状电极群B4的最外周的负极板d2的极板芯体的外方不存在负极活性物质。之后，将该涡卷状电极群B4的负极板d2的下端部和上述实施例1同样的负极集电体进行电阻焊接，正极板b2的上端部和上述实施例1同样的正极集电体进行电阻焊接，制作成涡卷状电极体B4。
e.比较例3
在上述制成的非烧结式镍正极板b1和吸氢合金负极板c1之间放入由聚丙烯制无纺布构成的隔板30，同时让正极板b1的上端部比隔板30的上端部凸出，负极板c1的下端部比隔板30的下端部凸出进行积成，然后采用图中未画出的卷芯，如图1(a)以及图2所示，让隔板30在最外周卷绕成涡卷状制作成涡卷状电极群B5。这样卷绕成涡卷状的涡卷状电极群B5的直径约为22mm。之后，将该涡卷状电极群B5的负极板c1的下端部和上述实施例1同样的负极集电体进行电阻焊接，正极板b1的上端部和上述实施例1同样的正极集电体进行电阻焊接，制作成涡卷状电极体B5。
f.比较例4
在上述制成的非烧结式镍正极板b2和吸氢合金负极板c2之间放入由聚丙烯制无纺布构成的隔板30，同时让正极板b2的上端部比隔板30的上端部凸出，负极板c2的下端部比隔板30的下端部凸出进行积成，然后采用图中未画出的卷芯，如图1(c)以及图2所示，让负极板c2在最外周卷绕成涡卷状制作成涡卷状电极群B6。这样卷绕成涡卷状的涡卷状电极群B5的直径约为22mm。
4.镍氢蓄电池的制作
a.实施例1、2、5、6以及比较例1、3
然后，准备好有底圆筒形的金属外装罐，将象上述那样制作的实施例1、2、5、6以及比较例1、3的各涡卷状电极体A1、A2、B1、B2以及A5、B5分别插入到金属外装罐内，通过正极集电体的电解液注入孔插入一个焊接电极后和负极集电体相接，同时金属外装罐的底部和另一个焊接电极相接，负极集电体和金属外装罐的底部进行点焊焊接。
另一方面，准备好由正极盖和盖体(此外，在正极盖和盖体之间配置压力阀)组成的封口体，让正极集电体的导出部和封口体的盖体的底部接触，盖体底部和导出部进行焊接。之后，在金属外装罐内分别注入由30％重量的氢氧化钾(KOH)水溶液组成的电解液，将封口体通过一封口垫片载置在外装罐的开口部上，同时在封口体一侧将该开口部铆接封口。
然后，铰拧金属外装罐，将各涡卷状电极体A1、A2、B1、B2以及A5、B5的最外周部的负极20、负极芯体21或者隔板30分别压接在金属外装罐的内侧壁。这样分别制成标称容量2000mAh的实施例1、2以及比较例1的圆筒形镍氢蓄电池，标称容量3000mAh的实施例5、6以及比较例3的圆筒形镍氢蓄电池。
b.实施例3、4、7、8
和上述同样，准备好有底圆筒形的金属外装罐，将象上述那样制作的实施例3、4、7、8的各涡卷状电极体A3、A4、B3、B4分别插入到金属外装罐内，让负极集电体和金属外装罐的底部接触。另一方面，准备好由正极盖和盖体组成的封口体，让正极集电体的导出部和封口体的盖体的底部接触，盖体底部和导出部进行焊接。之后，在金属外装罐内分别注入由30％重量的氢氧化钾(KOH)水溶液组成的电解液，将封口体通过一封口垫片载置在外装罐的开口部上，同时在封口体一侧将该开口部铆接封口。
然后，铰拧金属外装罐，将各涡卷状电极体A3、A4、B3、B4的最外周部的负极20或者负极芯体21分别压接在金属外装罐的内侧壁。这样分别制成标称容量2200mAh的实施例3、4的圆筒形镍氢蓄电池，标称容量3300mAh的实施例7、8的圆筒形镍氢蓄电池。
c.比较例2、4
和上述同样，准备好有底圆筒形的金属外装罐，将象上述那样制作的比较例2、4的各涡卷状电极体A6、B6分别插入到金属外装罐内。另一方面，和上述同样，准备好由正极盖和盖体组成的封口体，分别让这些正极板a2、b2的卷绕端部上形成的舌片状的集电接片与封口体的盖体底部接触，将盖体底部和导出部进行焊接连接。
然后，在金属外装罐内分别注入由30％重量的氢氧化钾(KOH)水溶液组成的电解液，将封口体通过一封口垫片载置在外装罐的开口部上，同时在封口体一侧将该开口部铆接封口。然后，铰拧金属外装罐，将各涡卷状电极体A6、B6的负极20分别压接在金属外装罐的内侧壁。这样分别制成标称容量2200mAh的比较例2的圆筒形镍氢蓄电池，标称容量3300mAh的比较例4的圆筒形镍氢蓄电池。
5.镍氢蓄电池的活性化
将上述制成的实施例1～8以及比较例1～4的12种镍氢蓄电池以0.1C的充电电流进行16小时充电后，休止1小时，再以0.2C的放电电流放电到终止电压为1.0V，然后休止1小时。该充放电过程在室温下循环进行3次，将各镍氢蓄电池活性化。
6.放电容量的试验
然后，将上述活性化后的实施例1～8以及比较例1～4的12种镍氢蓄电池以0.1C的充电电流进行16小时充电后，休止1小时，再以0.2C的放电电流放电到终止电压为1.0V，从放电时间计算放电容量，其结果如表1所示。
7.充电时的电池内压以及电池温度
又，将上述活性化后的实施例1～8以及比较例1～4的12种镍氢蓄电池以1C的充电电流进行充电，在100％的充电状态下进行电池内压以及电池温度的测定，其结果如表1所示。
8.高率放电试验
又，将上述活性化后的实施例1～8以及比较例1～4的12种镍氢蓄电池以0.1C的充电电流进行16小时充电后，休止1小时，再以10A的放电电流放电到终止电压为1.0V，进行高率放电，测定放电容量达到50％时的电压，其结果如表1所示。
此外，在表1中，集电体表示负极集电体的有无，焊接表示负极集电体和外装罐底部之间有无焊接，内压表示充电时的电池内压(kgf/cm2)，温度表示充电时的电池内的温度(℃)。
                                         表1
    电极体的种类 电极最外周的物质   集电体   焊接   放电容量(mAh)   动作电压(V)   内压(kgf/cm2)     温度(℃)
    A1 负极活性物质   有   有   2000   1.200   8     32
    A2 负极芯体   有   有   2000   1.220   6     30
    A3 负极活性物质   有   无   2200   0.910   12     36
    A4 负极芯体   有   无   2200   1.180   10     34
    A5 隔板   有   有   2000   1.180   10     34
    A6 负极活性物质   无   -   2200   0.890   14     38
    B1 负极活性物质   有   有   3000   1.190   9     33
    B2 负极芯体   有   有   3000   1.210   7     31
    B3 负极活性物质   有   无   3300   0.900   13     37
    B4 负极芯体   有   无   3300   1.170   11     35
    B5 隔板   有   有   3000   1.170   11     35
    B6 负极活性物质   无   -   3300   0.880   15     39
表1表明，采用烧结式镍正极板的涡卷状的电极体A1～A6与采用非烧结式镍正极板的涡卷状的电极体B1～B6相比，其放电容量小。这是由于采用非烧结式镍正极板比采用烧结式镍正极板增加了活性物质的填充量。
又，如果将采用烧结式镍正极板的涡卷状的电极体A1～A5和A6进行比较，将采用非烧结式镍正极板的涡卷状的电极体B1～B5和B6进行比较，表明分别在各电极体A1～A5以及各电极体B1～B5上焊接了负极集电体的电池，动作电压高并且电池内压以及电池温度要低。这是由于采用负极集电体的电池减少了电压降，从而提高了动作电压。又，可以认为采用负极集电体的电池降低了焦耳热，降低了充电时的电池温度。进一步，可以认为由于电池温度降低和反应均匀性的效果，降低了电池内压。
又，如果将负极集电体和外装罐底部进行焊接的电极体A1、A2和A5以及电极体B1、B2和B5进行比较，表明电极体A1、A2以及电极体B1、B2要比电极体A5、B5动作电压高，并且电池内压以及电池温度低。可以认为这是由于电极体A5、B5在最外周有隔板30覆盖，在该部分的电压降增大，降低了动作电压。又，可以认为最外周由隔板覆盖的电池增加了焦耳热，提高了充电时的电池温度。进一步，可以认为由于电池温度上升和反应不均匀性的效果，提高了电池内压。
又，如果分别将电极体A1和电极体A3以及电极体A2和电极体A4进行比较，将电极体B1和电极体B3以及电极体B2和电极体B4进行比较，表明采用电极体A3、A4以及电极体B3、B4的电池其放电容量大，动作电压低。这是因为通过采用不用卷芯的涡卷状电极体，和采用卷芯的涡卷状电极体相比，可以采用长正极板和负极板，两极板增长的部分增加了放电容量。但是，作为不用卷芯的涡卷状电极体，由于负极集电体不能和外装罐底部焊接，该部分的电压降增大，从而降低了动作电压。又，可以认为负极集电体不能和外装罐底部焊接的电池增加了焦耳热，提高了充电时的电池温度。进一步，可以认为由于电池温度上升和反应不均匀性的效果，提高了电池内压。
又，如果分别将电极体A1和电极体A2以及电极体A3和电极体A4进行比较，将电极体B1和电极体B2以及电极体B3和电极体B4进行比较，表明采用电极体A2、A4以及电极体B2、B4的电池动作电压高，电池电压以及电池温度低。这是因为由于电极体A2、A4以及电极体B2、B4的涡卷的最外周为极板芯体，降低了该部分的电压降，提高了动作电压。又，可以认为最外周是极板芯体的电池降低了焦耳热，从而降低了充电时的温度。进一步，可以认为由于电池温度降低和反应均匀性的效果，降低了电池内压。
9.关于蓄电池熵的变化
以下探讨蓄电池熵的变化。采用上述制作的镍氢蓄电池以及与其相同尺寸的镍镉蓄电池，让各蓄电池处于50％的充电状态下，压力(kgf/cm2)为一定，按-20℃、-10℃、0℃的顺序，测定在各温度(T)下保持3小时后的开路电压，依据下面的(1)式计算放电时的熵变化(ΔS)，其结果如表2所示。
ΔS＝zF(E/T)p(J/molK)…………………(1)
又，在上述(1)式中z＝1，F＝96500。通过这样计算熵变化(ΔS)，可以计算电池的发热量TΔS.
             表2
    蓄电池的种类     熵变化(ΔS)
    镍氢蓄电池     10(J/molK)
    镍镉蓄电池     -20(J/molK)
上述表2中的-(负)符号表示放电时的发热反应。然后，充电时的熵变化和放电时的熵变化的符号相反。
上述表2表明，镍镉蓄电池充电时为吸热反应，而镍氢蓄电池充电时为发热反应。为此，通过将本发明适用于镍氢蓄电池中，可以发挥更好的效果。这是因为，充电时产生发热反应增多发热量，引起电池温度上升。但是，通过适用本发明，可以降低温度的上升。
如上所述，在本发明中，如果将涡卷状电极体的负极板20的最外周压接到外装罐的侧壁内面，可以由负极板20均匀集电，从而降低电压降。为此，可以提高这种碱性蓄电池的高率放电特性。另一方面，为了高容量化碱性蓄电池，即使在涡卷状电极体的中心部没有卷芯迹空间的情况下，如果将涡卷状电极体的负极板20的最外周压接到外装罐的侧壁内面，由于可以降低外装罐和负极板20的接触面上的接触电阻，从而降低电压降。
然而，如果压接在外装罐的侧壁内面的负极板20的压接部是负极板20的极板芯体21，由于可以降低外装罐和极板芯体21的接触面上的接触电阻，进一步降低电压降，可以进一步提高这种碱性蓄电池的高率放电特性。
此外，在上述实施例中，由于金属制外装罐兼作为负极端子，封口体兼作为正极端子，虽然是将焊接在涡卷状电极体的负极上的负极集电体与金属制外装罐的底部焊接或者接触的例子进行了说明，当金属制外装罐兼作为正极端子时，也可以将焊接在涡卷状电极体的正极上的正极集电体与金属制外装罐的底部焊接或者接触。

Claims (6)

1.一种具有涡卷状电极体的碱性蓄电池，在兼作外部端子的金属制外装罐中包括在正、负极板之间介入隔板卷绕成涡卷状的涡卷状电极体，其特征是所述涡卷状电极体在涡卷状电极群的中心部具有卷芯迹空间，包括焊接在所述涡卷状电极群的一方极板的上端部的第1集电体和焊接在同涡卷状电极群的另一方极板的下端部上的第2集电体，所述第2集电体焊接在所述外装罐的底部内面上，同时所述另一方极板的最外周部的端部的一部分没有焊接，将所述另一方极板的最外周部压接在所述外装罐的侧壁内面。
2.根据权利要求1所述的具有涡卷状电极体的碱性蓄电池，其特征是压接在所述外装罐的侧壁内面上的所述另一方极板的所述压接部是将所述另一方极板的极板芯体直接压接在所述外装罐的侧壁内面上。
3.根据权利要求1或2所述的具有涡卷状电极体的碱性蓄电池，其特征是所述碱性蓄电池是镍氢蓄电池。
4.一种具有涡卷状电极体的碱性蓄电池，在兼作外部端子的金属制外装罐中包括在正、负极板之间介入隔板卷绕成涡卷状的涡卷状电极体，其特征是所述涡卷状电极体在涡卷状电极群的中心部不具有卷芯迹空间，包括焊接在所述涡卷状电极群的一方极板的上端部的第1集电体和焊接在同涡卷状电极群的另一方极板的下端部上的第2集电体，所述第2集电体不进行焊接而接触在所述外装罐的底部内面上，同时所述另一方极板的最外周部的端部的一部分没有焊接，将所述另一方极板的最外周部压接在所述外装罐的侧壁内面。
5.根据权利要求4所述的具有涡卷状电极体的碱性蓄电池，其特征是压接在所述外装罐的侧壁内面上的所述另一方极板的所述压接部是将所述另一方极板的极板芯体直接压接在所述外装罐的侧壁内面上。
6.根据权利要求4或5所述的具有涡卷状电极体的碱性蓄电池，其特征是所述碱性蓄电池是镍氢蓄电池。
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