CN1176503C - 碱性蓄电池 - Google Patents

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Abstract

提供一种不会降低电池特性，增强成为短路的原因的涡卷状电极群的正极板的外侧的隔板的强度而不发生短路的碱性蓄电池是让配置在电极群的正极板外侧的第1隔板的厚度和单位面积重量比配置在正极板内侧的第2隔板的的厚度和单位面积重量要大，但同时当第1和第2隔板的厚度和单位面积重量之和相等时，在电池内的隔板的占有率大致相等。这样，不会降低电池特性，可以防止由于正极板外侧的正极板的缺陷和破损所引起的短路的发生。

Description

碱性蓄电池
技术领域
本发明涉及一种有关镍镉蓄电池、镍氢蓄电池等的碱性蓄电池，并且具有正、负极板之间介入隔板卷绕的电极群的碱性蓄电池的电极群的构成。
背景技术
一般来说，镍镉蓄电池、镍氢蓄电池等碱性蓄电池具有，在正、负极板之间介入隔板，将其卷绕成涡卷状形成电极群，在该电极群的上下端连接集电体形成电极体，然后将该电极体装入圆筒状的金属制电池罐中，将由正极用集电体延伸出来的集电导板焊接在封口体的下面，在注入电解液之后，在电池罐的开口部上介入绝缘垫片装上封口体进行密封的构成。
例如，在镍镉蓄电池中，在制作了在镍烧结基板上用化学浸渍法填充给定量的镍活性物质的镍正极板、和同样在镍烧结基板上用化学浸渍法填充给定量的镉活性物质的镉负极板之后，在镍正极板和镉负极板之间介入隔板进行卷绕形成涡卷状电极群。
然而，近年为了适应这种碱性蓄电池的高容量化、高输出化的要求，需要高密度填充活性物质，同时将隔板薄形化。但是，在这样采用高密度填充了活性物质的极板和薄形化后的隔板的电池中，产生短路的发生率增大的问题。
将发生短路的电池解体考察短路的原因，发现在涡卷状电极群的正极板的外侧，在正极板上发生裂纹、毛刺、活性物质欠缺和破损等，由于这些裂纹、毛刺、活性物质欠缺和破损产生的破片和粉末穿通隔板因而多发生短路。另一方面，在涡卷状电极群的正极板的内侧，几乎不会发生由于正极板的裂纹、毛刺、活性物质欠缺和破损所引起的短路。可以认为这是因为为了适应这种高容量化、高输出化的要求，高密度填充了活性物质的正极板变脆，在卷绕成涡卷状时在正极板上发生裂纹、毛刺、活性物质欠缺和破损等，同时由于将隔板薄形化，强度降低，由这些裂纹、毛刺、活性物质欠缺和破损产生的破片和粉末穿通了隔板。
发明内容
为此，本发明正是针对上述问题的发明，其目的在于在不降低电池特性的前提下，增强成为短路原因的涡卷状电极群的正极板的外侧的隔板的强度，使得不发生短路。
为此，本发明的碱性蓄电池，配置在涡卷状电极群的正极板外侧的第1隔板的厚度比配置在该正极板内侧的第2隔板的厚度要厚。
这样，通过让配置在涡卷状电极群的正极板外侧的第1隔板的厚度比配置在该正极板内侧的第2隔板的厚度厚，可以增强配置在正极板外侧的第1隔板的机械强度，防止由正极板的裂纹、毛刺、活性物质欠缺和破损所产生的破片和粉末穿通隔板，防止短路的发生。这时，只要让第1隔板和第2隔板的厚度相等，电池内的隔板的占有率大致相等，则不会降低放电容量、动作电压等电池特性，可以增强第1隔板的机械强度，防止短路的发生。
然后，当第1隔板的厚度比第2隔板的厚度要厚时，可以采用比第2隔板的厚度要薄的两张隔板构成第1隔板。这时，只要将厚度薄的两张隔板配置在正极板的外侧进行卷绕，就可以简单让第1隔板的厚度比第2隔板的厚度要厚，并且容易获得这种电极群。
又，即使配置在电极群的正极板外侧的第1隔板的单位面积重量比配置在内侧的第2隔板的单位面积重量要大，但当第1隔板和第2隔板的单位面积重量相等时，如果电池内的隔板的占有率大致相等，则不会降低放电容量、动作电压等电池特性，可以增强配置在正极板外侧的第1隔板的机械强度，防止由正极板的欠缺和破损所产生的破片和粉末穿通隔板，防止短路的发生。
进一步，当配置在电极群的正极板外侧的第1隔板的的厚度和单位面积重量比配置在内侧的第2隔板的厚度和单位面积重量要大，但在第1隔板和第2隔板的厚度和单位面积重量相等时，如果电池内的隔板的占有率相等，则不会降低放电容量、动作电压等电池特性，可以进一步增强第1隔板的机械强度，防止由正极板的欠缺和破损所产生的破片和粉末穿通隔板，防止短路的发生。
又，本发明的碱性蓄电池，第1隔板和第2隔板是由聚烯烃系树脂纤维构成的分割短纤维和分割长纤维均匀交织在一起形成，第1隔板的单位面积重量比第2隔板的单位面积重量要大。这样，如果短纤维和长纤维均匀交织在一起形成，由短纤维增大隔板的表面积，可以提高电解液的保液性抑制电池内压的上升，同时由长纤维提高隔板的多孔度提高透气性。为此，可以防止采用这种隔板的碱性蓄电池的内部短路的发生，基于良好的保液性可以提高活性物质的利用率，并且防止内部气压的上升。
附图说明
图1为表示本发明第1种实施形式的实施例1的电极群的主要部位的斜视图。
图2为表示本发明第1种实施形式的实施例2的电极群的主要部位的斜视图。
图3为表示本发明第1种实施形式的比较例的电极群的主要部位的斜视图。
图4为表示本发明第2种实施形式的电极群的主要部位的斜视图。
图5为表示本发明第2种实施形式的各电池的周期寿命特性。
图中，10A、10B、10C-电极群、11-镍正极板、11a-导电性芯体、12-镉负极板、12a-导电性芯体、13-第1隔板、14-第2隔板、15、15-第1隔板、16、16-隔板、21-镍正极板、21a-导电性芯体、22-吸氢合金负极板、22a-导电性芯体、23-第1隔板、24-第2隔板。
具体实施方式
A.第1种实施形式
以下参照附图说明将本发明适用于镍镉蓄电池时的第1种实施形式。在此，图1为表示本发明第1种实施形式的实施例1的电极群的主要部位的斜视图，图2为表示本发明第1种实施形式的实施例2的电极群的主要部位的斜视图，图3为表示本发明第1种实施形式的比较例的电极群的主要部位的斜视图。
1.镍烧结极板的制作
首先，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制冲孔金属构成的导电性芯体11a、12a上。之后，将涂敷了糊浆的导电性芯体11a、12a在还原性环境中进行烧结，制成多孔度为80％的镍烧结基板。
2.镍正极板的制作
在上述制作的镍烧结基板上由化学浸渍法，填充给定量的镍活性物质。即，将镍烧结极板浸渍在以硝酸镍为主的水溶液中，在从镍烧结基板的细孔内析出硝酸镍之后，浸渍在氢氧化钠水溶液中，进行将从细孔内析出的硝酸镍交换成氢氧化镍的活性物质化处理。同样的处理反复进行给定次数(例如6～8次)，在镍烧结基板上填充给定量的以氢氧化镍为主体的活性物质制作成镍正极板11。
3.镉负极板的制作
在上述制作的镍烧结基板上由化学浸渍法，填充给定量的镉活性物质。即，将镍烧结极板浸渍在以硝酸镉为主的水溶液中，在从镍烧结基板的细孔内析出硝酸镉之后，浸渍在碱性水溶液中(例如，氢氧化钠水溶液)，进行将从细孔内析出的硝酸镉交换成氢氧化镉的活性物质化处理。同样的处理反复进行给定次数(例如6～8次)，在镍烧结基板上填充给定量的以氢氧化镉为主体的活性物质制作成镉负极板12。
4.电极群的制作
(1)实施例1
首先，准备由聚乙烯制或者聚丙烯制无纺布构成的、厚度为0.20mm、单位面积重量为85g/m2的第1隔板13两张，同时准备由聚乙烯制或者聚丙烯制无纺布构成的、厚度为0.16mm、单位面积重量为65g/m2的第2隔板14。然后，如图1所示，在这些第1隔板13和第2隔板14之间配置镍正极板11，同时在第1隔板13的外侧配置镉负极板12进行积层，卷绕成涡卷状制成实施例1的涡卷状电极群10A。
(2)实施例2
首先，准备由聚乙烯制或者聚丙烯制无纺布构成的、厚度为0.10mm、单位面积重量为45g/m2的第1隔板15两张，同时准备由聚乙烯制或者聚丙烯制无纺布构成的、厚度为0.16mm、单位面积重量为65g/m2的第2隔板14(和实施例1的第2隔板14相同)。然后，如图2所示，将这些第1隔板15、15重叠，在重叠后的第1隔板15、15和第2隔板14之间配置镍正极板11，同时在第1隔板15、15的外侧配置镉负极板12进行积层，卷绕成涡卷状制成实施例2的涡卷状电极群10B。(3)比较例
首先，准备由聚乙烯制或者聚丙烯制无纺布构成的、厚度为0.18mm、单位面积重量为75g/m2的隔板16、16两张。然后，如图3所示，在这些隔板16、16之间配置镍正极板11，同时在隔板16的外侧配置镉负极板12进行积层，卷绕成涡卷状制成比较例的涡卷状电极群10C。
5.镍镉蓄电池的制作
然后，在露出在这些电极群10A、10B、10C的上端部的导电性芯体11a的端部上焊接正极集电体，露出下端部的导电性芯体12a的端部上焊接负极集电体，并将其分别插入铁上镀镍的有底圆筒形电池罐内。之后，将负极集电体焊接在电池罐的内底面，同时将从正极集电体延伸出来的集电导板的前端部焊接在封口体的底面，在电池罐内注入给定量的电解液(30重量％的氢氧化钠水溶液)。
然后，在电池罐的开口部上介入绝缘垫片后载置封口体，从内方铰拧电池罐开口部的端部将电池密封，制作成标称容量为1.7Ah的SC尺寸的各镍镉蓄电池A、B、C。在此，采用电极群10A的镍镉蓄电池作为实施例1的电池A，采用电极群10B的镍镉蓄电池作为实施例2的电池B，采用电极群10C的镍镉蓄电池作为比较例的电池C。
6.试验
(1)短路试验
分别准备上述制作的各电池A、B、C各10000个，测定这各10000个电池A、B、C的开路电压，在0.4V以下时判定为短路，计算短路发生率，其结果如表1所示。
               表1
    电池种类     短路发生率(％)
    A     0.01
    B     0.01
    C     0.20
表1表明，实施例1的电池A以及实施例2的电池B的短路发生率降低。这是因为，配置在电极群10A(10B)的镍正极板11的外侧的第1隔板13(15、15)的厚度以及单位面积重量比内侧的第2隔板14的厚度以及单位面积重量大，增强了强度。
(2)高率放电特性以及内部气压
然后，将上述制作的各电池A、B、C在25℃的温度环境下以1.7A(1C)的充电电流充电72分钟，在休止60分钟之后，再以一定电流(2A、10A、30A)放电，当电池电压达到0.8V时停止放电，计算各放电电流下的放电容量和工作电压，其结果如表2所示。
                                      表2
  电池种类                                   放电电流
            2A          10A            30A
  放电容量(mAh)   工作电压(V)   放电容量(mAh)   工作电压(V)  放电容量(mAh)   工作电压(V)
    A     1785     1.222     1678     1.163     1483     1.035
    B     1783     1.222     1675     1.163     1481     1.036
    C     1780     1.222     1672     1.162     1481     1.034
另一方面，将上述制作的各电池A、B、C在25℃的温度环境下以2A(定电流)的充电电流充电，记录充电后的电池电压的峰值，以此为基准仅仅下降一定值的电压的时候结束充电，在休止1小时之后，再以2A(定电流)的放电电流放电到0.7V，休止1小时，进行所谓的Δ寿命试验，测定2A放电时的各电池的内压(最大气压)，其结果如表3所示，同样，以10A的放电电流进行Δ寿命试验，测定10A放电时的各电池的内压(最大气压)，其结果如表3所示，
            表3
    电池种类     最大气压(MPa)
    2A     10A
    A     0.48     0.71
    B     0.47     0.73
    C     0.48     0.73
上述表2以及表3的结果表明，无论实施例1的电池A还是实施例2的电池B，在高率放电容量、工作电压以及内部气压，都与比较例的电池大致相同，没有发现高率放电特性的降低、工作电压的降低以及内部气压的上升。
这是因为，在实施例1的电池A的电极群10A中，即使配置在镍正极板11的外侧的第1隔板13的厚度(0.20mm)以及单位面积重量(85g/m2)比内侧的第2隔板14的厚度(0.16mm)以及单位面积重量(65g/m2)大，但第2隔板14的厚度以及单位面积重量比比较例的隔板16、16的厚度(0.18mm)以及单位面积重量(75g/m2)小，即平均厚度(0.18mm)以及单位面积重量(75g/m2)和比较例的隔板16、16相等，所以在电池内的占有率相等。
又，实施例2的电池B的电极群10B中，即使配置在镍正极板11的外侧的第1隔板15、15的厚度(两张合计0.20mm)以及单位面积重量(两张合计90g/m2)比内侧的第2隔板14的厚度(0.16mm)以及单位面积重量(65g/m2)大，但第2隔板14的厚度以及单位面积重量比比较例的隔板16、16的厚度(0.18mm)以及单位面积重量(75g/m2)小，即平均厚度(0.18mm)和比较例的隔板16、16相等，平均单位面积重量(77.55g/m2)和比较例的隔板16、16大致相等，所以在电池内的占有率相等。
如上所述，在本发明的碱性蓄电池中，位于涡卷状电极群的正极板11的外侧的第1隔板13(15、15)的厚度以及单位面积重量大，而位于正极板11的内侧的第2隔板14的厚度以及单位面积重量小，但在电池内具有相同的隔板的占有率，不会降低电池特性，可以防止由在正极板11的外侧的正极板的裂纹、毛刺、活性物质欠缺和破损等所引起的短路的发生。
此外，在上述第1种实施形式中，虽然是以独立的第1隔板和第2隔板为例进行了说明，也可以将第1隔板和第2隔板合为一张隔板，将其一半调整为具有第1隔板的厚度和单位面积重量，将另一半调整为具有第2隔板的厚度和单位面积重量。
又，在上述第1种实施形式的镍镉蓄电池中，虽然正极板以及负极板是采用了烧结式极板，采用糊浆式非烧结式极板的电池进行试验也获得了相同的结果。
B.第2种实施形式
以下参照图4说明将本发明适用于镍氢蓄电池时的第2种实施形式。在此，图4为表示本发明第2种实施形式的电极群的主要部位的斜视图。
1.镍正极的制作
将以氢氧化镍为主成分的正极活性物质粉末100重量份和溶解了0.2重量％的羟丙基纤维素的水溶液50重量份混合调制成正极活性物质糊浆。将该正极活性物质糊浆填充到多孔度为95％的发泡镍21a中，在干燥之后，经过压延制作成镍正极21。在将正极活性物质糊浆填充到多孔度为95％的发泡镍21a中时，让电池的标称容量达到1200mAh来填充正极活性物质。
2.吸氢合金负极的制作
在采用高频熔解炉制作的吸氢合金粉末中加入聚四氟乙烯(PTFE)等粘接剂和适量的水进行混合，调制成吸氢合金糊浆，将该吸氢合金糊浆涂敷在冲孔金属构成的负极基板22a的两面，经干燥后，压制成给定厚度制作成吸氢合金负极22。又，在吸氢合金糊浆涂敷在负极基板22a上时，让电池的标称容量达到2000mAh来确定涂敷吸氢合金糊浆的量。
3.隔板的制作
(1)第1基布(干式基布)的制作
将以聚烯烃树脂为主成分、纤维长度在25mm以上(例如，50mm)的分割纤维构成的长纤维在空中吹散用金属网捕集，让纤维密度(单位面积重量)达到20g/m2以及30g/m2，用干式抄纸法进行抄纸制作成第1基布。
(2)第2基布(湿式基布)的制作
将以聚烯烃树脂为主成分、纤维长度在10mm以上(例如，6mm)的分割纤维构成的短纤维在水中分散，让纤维密度(单位面积重量)达到20g/m2、25g/m2、30g/m2、35g/m2、40g/m2、45g/m2、50g/m2，用湿式抄纸法进行抄纸制作成第2基布。
(3)复合基布的制作
然后，将上述制作的纤维密度(单位面积重量)为20g/m2的第1基布和纤维密度(单位面积重量)为20g/m2、25g/m2、30g/m2、35g/m2、40g/m2、45g/m2、50g/m2的第2基布分别重叠叠合成二层积层体，对这二层积层体喷射高压水流进行水流交织处理，让短纤维和长纤维均匀交织进行复合，分别制成纤维密度(单位面积重量)为40g/m2、45g/m2、50g/m2、55g/m2、60g/m2、65g/m2、70g/m2的复合基布。
又，将上述制作的纤维密度(单位面积重量)为30g/m2的第1基布和纤维密度(单位面积重量)为30g/m2的第2基布重叠叠合成二层积层体，对这二层积层体喷射高压水流进行水流交织处理，让短纤维和长纤维均匀交织进行复合，制成纤维密度(单位面积重量)为60g/m2的复合基布。这些基布分别为a1(40g/m2)、b1(45g/m2)、c1(50g/m2)、d2(55g/m2)、e1(60g/m2)、f1(65g/m2)、g1(70g/m2)、h1(第1基布为30g/m2、第2基布为30g/m2的60g/m2)。
此外，这样由短纤维构成的第1基布和长纤维构成第2基布叠合积层后，用水流交织将短纤维和长纤维相互交织在一起，短纤维和长纤维均匀并且良好交织。其结果，短纤维增大隔板的表面积，可以提高电解液的保液性，抑制电池内压的上升，同时长纤维可以提高隔板的多孔度，提高透气性。
(4)亲水化处理
然后，将调整了厚度的各复合基布a1、b1、c1、d1、e1、f1、g1、h1分别放入反应容器中，将该容器内排气成真空后，将用氮气稀释氟气后的反应气体导入到反应容器中，让各复合基布在反应气体中反应1分钟进行亲水化处理，制作成各隔板。在进行亲水化处理后，亲水化各纤维可以提高亲水性。此外，亲水化处理除上述氟气处理以外，还可以适用电晕放电处理，磺化处理、界面活性剂处理。
这样，采用复合基布a1的隔板作为隔板a，采用复合基布b1的隔板作为隔板b，采用复合基布c1的隔板作为隔板c，采用复合基布d1的隔板作为隔板d，采用复合基布e1的隔板作为隔板e，采用复合基布f1的隔板作为隔板f，采用复合基布g1的隔板作为隔板g，采用复合基布h1的隔板作为隔板h。将上述隔板的构成归纳成表，如表4所示。由于各隔板进行了亲水化处理，通过采用这种隔板，可以提高电解液的保液性，提高活性物质的利用率，提高碱性蓄电池的放电容量。
                            表4
  隔板的种类   第1基布(干式)的单位面积重量(g/m2)   第2基布(湿式)的单位面积重量(g/m2)   复合基布的单位面积重量(g/m2)
    a     20     20     40
    b     20     25     45
    b     20     30     50
    d     20     35     55
    e     20     40     60
    f     20     45     65
    g     20     50     70
    h     30     30     60
4.镍氢蓄电池的制作
然后，将这些各隔板a～h中的任一个作为第1隔板23，这些各隔板a～h的任一个作为第1隔板23，在第1隔板23和第1隔板23之间配置上述制作的镍正极板21，同时在第1隔板23的外侧配置上述制作的吸氢合金负极22进行积层，卷绕成涡卷状制作成涡卷状电极群20。
然后，在露出在这些电极群20的上端部的导电性芯体21a的端部上焊接正极集电体，露出下端部的导电性芯体22a的端部上焊接负极集电体，并将其分别插入铁上镀镍的有底圆筒形电池罐内。之后，将负极集电体  焊接在电池罐的内底面，同时将从正极集电体延伸出来的集电导板的前端部焊接在封口体的底面，在电池罐内注入给定量的电解液(30重量％的氢氧化钾水溶液)。
然后，在电池罐的开口部上介入绝缘垫片后载置封口体，从内方铰拧电池罐开口部的端部将电池密封，制作成标称容量为1.2Ah的AA尺寸的各镍氢蓄电池D～K。
在此，作为第1隔板采用隔板e，作为第2隔板采用隔板c的电池作为电池D(X+Y＝110，X/Y＝1.2)。同样，采用隔板f和隔板b的电池作为电池E(X+Y＝110，X/Y＝1.44)，采用隔板g和隔板a的电池作为电池F(X+Y＝110，X/Y＝1.75)。
同样，采用隔板c和隔板e的电池作为电池G(X+Y＝110，X/Y＝0.83)，采用隔板d和隔板d的电池作为电池H(X+Y＝110，X/Y＝1)，采用隔板f和隔板e的电池作为电池I(X+Y＝125，X/Y＝1.08)，采用隔板c和隔板c的电池作为电池J(X+Y＝100，X/Y＝1)，采用隔板h和隔板c的电池作为电池K(X+Y＝110，X/Y＝1.2)。此外，在上述括号中的X(g/m2)表示第1隔板23的单位面积重量，Y(g/m2)表示第2隔板24的单位面积重量。
5.测定
(1)涡卷电极体的卷径的测定
测定上述制作的各电池D～K中所采用的涡卷状电极群的直径，以第1隔板23和第2隔板24的单位面积重量为55g/m2的电池H中所采用的涡卷状电极群的直径为100，计算其比例作为卷径比，其结果如表5所示。
(2)电池的初期活性化
将各电池D～K以充电电流120mA(0.1C)进行16小时充电后，休止1小时，再以放电电流240mA(0.2C)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，将各电池D～K活性化。
(3)短路发生率的测定
分别测定上述制作的活性化前的各电池D～M的开路电压，在0.3V以下时判定为短路，计算短路发生率，其结果如表5所示。
(4)电池内部压力的测定
将上述活性化后的各电池D～M以充电电流1200mA(1C)进行充电，经过1小时充电后测定电池内部压力，其结果如表5所示。
                                       表5
电池种类 隔板的构成          隔板的单位面积重量 卷径比(％)   短路发生率(％)  电池内压(kgf/cm2)
外侧/内侧  X(g/m2)   Y(g/m2)    X/Y
  D     e/c     60     50     1.2     100     0.02     5.5
  E     f/b     65     45     1.44     100     0.01     6.0
  F     g/a     70     40     1.75     100     0.01     8.0
  G     c/e     50     60     0.83     100     0.15     5.5
  H     d/d     55     55     1     100     0.10     5.5
  I     f/e     65     60     1.08     105     0.02     7.0
  J     c/c     50     50     1     98     0.12     7.0
  K     h/c     60     50     1.2     100     0.10     5.5
上述表5表明，第1隔板的单位面积重量比第2隔板的单位面积重量大的电池D(X＝60，Y＝50)、电池E(X＝65，Y＝45)、电池F(X＝70，Y＝40)、电池I(X＝65，Y＝60)、电池K(X＝60，Y＝50)的短路发生率低，第1隔板的单位面积重量比第2隔板的单位面积重量小的电池G(X＝50，Y＝60)、电池H(X＝55，Y＝55)、电池J(X＝50，Y＝50)的短路发生率高。此外，将电池H解体调查短路部位，所有均是在正极板21的外侧发生短路。
根据这一事实，配置在正极板21的外侧的第1隔板23的单位面积重量设置成比配置在正极板21的内侧的第2隔板24的单位面积重量大时可以降低短路发生率。
然后，将电池D(X＝60，Y＝50)和电池K(X＝60，Y＝50)进行比较，发现电池D比电池K的短路发生率低。这是因为，虽然第1隔板23的单位面积重量相同，但构成第1隔板23的第2基布的单位面积重量不同(电池D为40g/m2，电池K为30g/m2)。增大第2基布的单位面积重量，纤维长度在10mm以下的短纤维所占比例比纤维长度在25mm以上的长纤维所占比例增多，长纤维和短纤维均匀交织在一起，可以抑制单位面积重量的分散，减少短路发生率。根据这一事实，在第1隔板23的单位面积重量相同时，以增大构成第1隔板23的第2基布的单位面积重量为好。
虽然电池F的短路发生率低，但增大了电池内压的上升。可以认为，第1隔板的单位面积重量为70g/m2，第2隔板的单位面积重量为40g/m2，相差较大，由于单位面积重量的差异大，电解液的分布不同，吸氢合金负极22的气体吸收反应产生离散，提高了电池内压。根据这一事实，即使使第1隔板的单位面积重量比第2隔板的单位面积重量要增大，也有必要比第2隔板的单位面积重量的1.75倍要小，优选在1.5倍以下。
虽然电池I的短路发生率低，但由于卷径比105(第1隔板和第2隔板的单位面积重量之和为125g/m2)高，插入电池罐内时会产生问题。又，由于在电池罐内的隔板的占有率增加，电池内的残存空间变小，气体吸收变得困难，提高了电池内压。根据这一事实，如果第1隔板的单位面积重量比第2隔板的单位面积重量要增大，第1隔板的单位面积重量增大的部分，相应地要减少第2隔板的单位面积重量，有必要让其单位面积重量之和相等。
(5)周期寿命的测定
然后，将上述活性化后的各电池D～M以充电电流1200mA(1C)进行16小时充电后，休止1小时，再以放电电流1200mA(1C)放电到终止电压为1.0V的所谓的充放电周期反复进行，从各周期的放电时间计算放电容量，与初期容量的比率作为电池容量，其结果如图5所示。
图5表明，电池D、电池E、电池G、电池H、电池K的周期寿命长，电池J、电池I、电池F的周期寿命短。在此，电池J的第1和第2隔板的单位面积重量之和为100，比其他的要小，卷径比也小，减少了电解液的保持量，随着充放电次数的增加，隔板的保液量减少，从而减少了周期寿命。又，对于电池I，如上所述，由于卷径比高，在电池罐内的隔板占有率增加，电池内的残存空间减少，气体吸收变得困难，提高了电池内压，从而减少了周期寿命。进一步，对于电池F，如上所述，由于正极板内侧和外侧的隔板的单位面积重量的差异大，气体吸收反应产生离散，提高了电池内压，从而减少了周期寿命。
另一方面，虽然电池G和电池H的周期寿命长，由于第1隔板的单位面积重量比第2隔板的单位面积重量小，第1隔板的强度不足，在正极板的外侧发生短路，增大了短路发生率。
根据这些结果考虑，如电池D和电池E那样，配置在正极板的外侧的第1隔板的单位面积重量比配置在正极板的内侧的第2隔板的单位面积重量大，同时，构成第1隔板23的第2基布的单位面积重量增大，并且当第1隔板的单位面积重量比第2隔板的单位面积重量大时，要在第2隔板的单位面积重量的1.5倍以下，这样，可以获得短路发生率低，电池内压上升小并且周期寿命长的镍氢蓄电池。
如上所述，在本发明的第2种实施形式中，由于配置在正极板的外侧的第1隔板和配置在正极板的内侧的第2隔板由短纤维和长纤维相互交织在一起形成，可以防止各隔板的单位面积重量的离散。
并且，采用这样形成的隔板时，由于第1隔板的单位面积重量比第2隔板的单位面积重量大，增强了第2隔板的机械强度，可以防止采用这种隔板的碱性蓄电池的内部短路的发生。
此外，在上述第2种实施形式中，虽然是以在第1基布上采用作为长纤维的分割长纤维，在第2基布上采用作为短纤维的分割短纤维为例进行了说明，也可以在包含分割纤维构成的长纤维的第1基布上配合使用分割纤维以外的长纤维，例如粘接纤维构成的长纤维。同样，在包含分割纤维构成的短纤维的第2基布上配合使用分割纤维以外的短纤维，例如粘接纤维构成的短纤维。
进一步，在上述第2种实施形式中，虽然短纤维是以纤维长度为6mm的短纤维为例进行了说明，纤维长度并不限定于6mm，只要在10mm以下即可，特别是采用3～10mm范围的短纤维，从制造隔板的观点出发有利。又，在上述第2种实施形式中，虽然长纤维是以纤维长度为50mm的短纤维为例进行了说明，纤维长度并不限定于50mm，只要在25mm以上即可，特别是采用25～70mm范围的长纤维，从制造隔板的观点出发有利。
进一步，在上述各实施方案中，虽然是将本发明适用于圆筒形蓄电池为例进行了说明，但并不限定于此，不用说，也可以将本发明适用于角形等各种形状的蓄电池。

Claims (9)

1.一种碱性蓄电池，包括在正极板和负极板之间介入隔板并卷绕形成的电极群，其特征是在所述电极群的正极板外侧配置第1隔板，在所述电极群的正极板的内侧配置第2隔板，所述第1隔板的厚度比所述第2隔板的厚度要厚。
2.根据权利要求1所述的碱性蓄电池，其特征是所述第1隔板采用比所述第2隔板的厚度要薄的两张隔板，使得第1隔板的厚度比所述第2隔板的厚度要厚。
3.一种碱性蓄电池，包括在正极板和负极板之间介入隔板并卷绕形成的电极群，其特征是在所述电极群的正极板外侧配置第1隔板，在所述电极群的正极板的内侧配置第2隔板，所述第1隔板的单位面积重量比所述第2隔板的单位面积重量要大。
4.一种碱性蓄电池，包括在正极板和负极板之间介入隔板并卷绕形成的电极群，其特征是在所述电极群的正极板外侧配置第1隔板，在所述电极群的正极板的内侧配置第2隔板，所述第1隔板的厚度和单位面积重量比所述第2隔板的厚度和单位面积重量要大。
5.一种碱性蓄电池，包括在正极板和负极板之间介入隔板并卷绕形成的电极群，其特征是在所述电极群的正极板外侧配置第1隔板，在所述电极群的正极板的内侧配置第2隔板，所述第1隔板和第2隔板是由聚烯烃系树脂纤维构成的分割短纤维和分割长纤维均匀交织在一起形成，所述第1隔板的单位面积重量比所述第2隔板的单位面积重量要大。
6.根据权利要求5所述的碱性蓄电池，其特征是在所述第1隔板的单位面积重量比所述第2隔板的单位面积重量大的同时，按所述第1隔板的单位面积重量所增大的部分相应地减少第2隔板的单位面积重量，让在电池内存在的隔板的占有率相等。
7.根据权利要求5和6所述的碱性蓄电池，其特征是在所述第1隔板及所述第2隔板是将以纤维长度在10mm以下的分割短纤维为主体的基布，和纤维长度在25mm以上的分割长纤维为主体的基布均匀复合后，各纤维均匀交织在一起形成。
8.根据权利要求7所述的碱性蓄电池，其特征是所述第1隔板所用的以纤维长度在10mm以下的所述分割短纤维为主体的基布的单位面积重量比所述第2隔板所用的以纤维长度在10mm以下的所述分割短纤维为主体的基布的单位面积重量要大，同时按该基布的单位面积重量增大的部分相应地减少以纤维长度在25mm以上的所述分割长纤维为主体的基布的单位面积重量。
9.根据权利要求5、6或8所述的的碱性蓄电池，其特征是当所述第1隔板的单位面积重量比所述第2隔板的单位面积重量大的同时，让所述第1隔板的单位面积重量在所述第2隔板的单位面积重量的1.5倍以下。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105814710A (zh) * 2013-12-13 2016-07-27 丰田自动车株式会社 电池

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4359098B2 (ja) * 2003-08-04 2009-11-04 三洋電機株式会社 円筒型アルカリ蓄電池
JP4179943B2 (ja) * 2003-08-04 2008-11-12 三洋電機株式会社 円筒型アルカリ蓄電池
KR20050121914A (ko) * 2004-06-23 2005-12-28 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지와 이에 사용되는 전극 조립체
JP4986465B2 (ja) * 2006-01-31 2012-07-25 三洋電機株式会社 ニッケル水素蓄電池
JP5046539B2 (ja) * 2006-03-24 2012-10-10 三洋電機株式会社 ニッケル水素蓄電池
JP2009170284A (ja) * 2008-01-17 2009-07-30 Panasonic Corp 二次電池
CN111987292B (zh) * 2020-08-14 2022-07-08 湖南格瑞普新能源有限公司 一种添加短纤维的镍氢电池湿法负极工艺

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3900340A (en) * 1973-11-13 1975-08-19 Union Carbide Corp Galvanic cell structures employing coiled electrodes
FR2272495B1 (zh) * 1974-05-24 1978-02-03 Accumulateurs Fixes
JPS5632674A (en) * 1979-08-23 1981-04-02 Toshiba Corp Cylindrical zinc alkaline secondary battery
US4663247A (en) * 1985-11-04 1987-05-05 Union Carbide Corporation Coiled electrode assembly cell construction with pressure contact member
JPH04342954A (ja) * 1991-05-21 1992-11-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 渦巻電極を備えた電池
JPH10125348A (ja) * 1996-10-21 1998-05-15 Japan Storage Battery Co Ltd 電 池
US5902696A (en) * 1997-06-02 1999-05-11 Wilson Greatbatch Ltd. Separator for nonaqueous electrochemical cells
CN1151567C (zh) * 1998-05-21 2004-05-26 松下电器产业株式会社 圆筒形电池及其制造方法和设备
JP2000215873A (ja) * 1999-01-25 2000-08-04 Sanyo Electric Co Ltd アルカリ蓄電池およびその製造方法
JP5683834B2 (ja) * 2009-12-16 2015-03-11 日置電機株式会社 測光装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105814710A (zh) * 2013-12-13 2016-07-27 丰田自动车株式会社 电池
CN105814710B (zh) * 2013-12-13 2018-08-28 丰田自动车株式会社 电池

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