CN1298072C - 圆柱状碱性蓄电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种适于高容量化且可以防止短路并提高质量的圆柱状碱性蓄电池。其特征在于，圆柱状碱性蓄电池具备：导电性的圆柱状外装罐(10)；和与碱性电解液一起收纳在外装罐(10)内，隔着隔离物(28)分别将带状的正极(24)及负极(26)缠绕成螺旋状的电极群(22)，正极(24)具有：有一定厚度的正极主体部(58)；和一体地形成于正极主体部(58)的一端侧上，厚度比正极主体部(58)还薄，且在正极(24)的内面一侧与正极主体部(58)构成齐平面的正极卷末端部(40)，在正极(24)和重合于正极(24)外侧的隔离物(28)之间，在正极主体部(58)与正极卷末端部(40)之间的边界(60)上配置有绝缘性的保护部件(62)。

Description

圆柱状碱性蓄电池
技术领域
本发明涉及圆柱状的碱性蓄电池。
背景技术
作为碱性蓄电池，依据所含活性物质的种类不同，可以列举出如镍镉二次电池、镍氢二次电池等。在这些碱性蓄电池中，有将隔离物夹在中间，将分别把带状的负极和正极缠绕成螺旋形的电极群收纳在圆柱状的外装罐内的圆筒状物体。
这种圆柱状碱性蓄电池，为了防止发生短路而提出过各种各样的方案。例如，由于裁剪正极的边缘，以成型为所定尺寸的带状，故在正极边缘上会产生飞边。当缠绕这种边缘上有飞边的正极时，正极卷末端部的飞边就会扎破正极外侧的隔离物、与负极接触而产生短路，所以为了防止这种短路，在正极卷末端部和正极外侧的隔离物之间加装一层绝缘性的保护部件。
另一方面，这种圆柱状碱性蓄电池，为了还原过量充电时产生的氧气，而使负极的容量比正极的容量还要大；但为了提高电池的容量需要增加正极的活性物质，为了达到这一要求又提出了各种各样的方案(例如，参照专利文献1)。
专利文献1所揭示的圆柱状碱性蓄电池，在正极卷末端部的外面，以棱作为边界，在其前端侧利用冲压或切削而形成倾斜面。这样，通过使正极卷末端部呈梢细状，使电极群的外周大致呈正圆形，使电极群与外装罐之间的空隙减小，该圆柱状碱性蓄电池提高了容积效率，达到高容量化的目的。
【专利文献1】
实开昭53-160720号公报
然而，即使在正极卷末端部和正极外侧的隔离物之间加装保护部件，也有不能充分防止短路发生的问题。
更详细地说，在正极卷末端部的飞边中，除了向正极外侧突出的之外，还有向正极的内侧突出的。另一方面，由于通过加装了保护部件，电极群的外径在连接轴心与正极卷末端部的方向上增大，故在将电极群插入外装罐时，由外装罐的开口边缘及周壁从厚度方向两侧强劲地挤压正极卷末端部而进行压缩。因此，在正极卷末端部向正极的内侧突出的飞边就会扎破正极内侧的隔离物而与负极接触、发生短路。
另外，在专利文献1的圆柱状碱性蓄电池中，在使正极呈梢细状时，正极卷末端部的外侧棱产生飞边，这个棱的飞边，扎破与正极卷末端部外侧重合的隔离物的部分而发生短路的问题。
更详细地说，在专利文献1的圆柱状碱性蓄电池中，电极群横截面的形状还未形成为正圆形，其外径在轴心与正极卷末端部的棱的连接方向上最大。因此，在将电极群插入外装罐时，由外装罐的开口边缘及周壁从厚度方向两侧强劲地挤压正极卷末端部的棱的部分而进行压缩。因此，在正极卷末端部的外面，在利用冲压或切削形成倾斜面，而在棱上产生飞边的情况下，在将电极群插入外装罐时，棱的飞边被强劲地挤压，从而扎破正极外侧的隔离物而与负极接触，发生短路。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题，提供一种防止正极卷末端部中的正极内侧及外侧两个方向上的短路，且适于高容量化的圆柱状碱性蓄电池。
为了达到上述目的，在方案1的发明中，一种圆柱状碱性蓄电池，其中具备：导电性的圆柱状外装罐；与碱性电解液一起收纳在上述外装罐内，隔着隔离物分别将带状的正极及负极缠绕成螺旋状的电极群，其特征在于，上述正极具有：有一定厚度的正极主体部；一体地形成于上述正极主体部的一端侧上，厚度比上述正极主体部还薄，且在上述正极的内面一侧与上述正极主体部构成齐平面的正极卷末端部，在上述正极和重合于上述正极外侧的隔离物之间，在上述正极的主体部与上述正极卷末端部之间的边界上配置有绝缘性的保护部件。
在上述构成中，在将电极群插入外装罐时，虽然在正极卷末端部和正极主体部之间的边界上，在厚度方向施加大的压力，但由于在边界和位于正极外侧的隔离物之间加装了保护部件，故可以防止棱的飞边扎破隔离物而与负极接触、发生短路。另外，在将电极群插入外装罐时，虽然施加在与棱相反侧的正极内面部分上的厚度方向的压力也大，但该正极的内面部分构成为齐平面且是平坦的，所以不会扎破隔离物而与负极发生短路。因此，该圆柱状碱性蓄电池，在正极卷末端部中的正极的两面侧都可以防止正极与负极的接触，从而防止短路。
作为适合上述构成的形态，上述保护部件，具有：200μm以下的厚度(方案2)；30mm以下的长度(方案3)，且为聚烯制，可以从无纺布、薄片及带状物类中选择(方案4)。
另外，作为上述构成的具体形态，上述正极将上述正极卷末端部的外侧形成为倾斜面，以使上述正极的厚度从上述边界向前端侧逐渐减小(方案5)。
作为适合上述构成的形态，在方案6的发明中，其特征在于，上述电极群采用卷芯进行缠绕，上述卷芯的外径为上述外装罐外径的30％以下。
在该形态中，由于电极群的缠绕中所用的卷芯外径是外装罐外径的30％以下，故可以进一步防止电池寿命的降低。
在卷芯外径相对于外装罐外径的比率超过30％时，存在于电极群中心轴附近的空洞增大，在充电时，正极产生的氧气就容易积存在空洞内，负极的氧气还原反应就会发生延迟。氧气还原反应延迟导致内压上升，安全阀启动而使碱电解液漏出，从而降低电池寿命。在这里，在该形态中，在将正极、负极及隔离物等收纳在外装罐内时，通过采用具有相对外装罐外径为30％以下外径的卷芯来缠绕电极群，让电极群中心轴附近的空洞减小，同时使减小的空洞部分暂时积蓄氧气的空间在电池内分散，从而使负极整体的氧气还原有效地进行，以防止氧气还原反应的延迟。因此，在该形态中，可以防止伴随内压上升使安全阀作用而导致碱电解液的漏出，从而防止电池寿命的降低。
另外，作为适合上述构成的形态，在方案7的发明中，其特征在于，具备配置在上述电极群的一端和上述外装罐的盖体之间，且具有焊接在上述正极一方表面上的端部以及在上述电极群与上述盖体之间弯曲的弯曲部的带状正极导线，上述电极群有对应于上述卷芯形状的空洞部，从横截面看时，将减去了上述空洞部的截面积的上述电极群的截面积再除以上述外装罐内侧截面积扣除上述电极群空洞部的截面积的值的百分比率(以下，称电极群截面积比率)为90％以上100％以下。
根据该形态，因为将电极群截面积比率设定在90％以上，所以能够进一步防止内部电阻的增大。
当电极群截面积比率低的时候，由于由外装罐的周壁从直径方向两侧向电极群施加的压缩力减小，故对电极群的紧缚度降低。在紧缚度低的状态下，当把焊接在正极一方表面上的正极导线弯曲并在外装罐开口内配置盖体时，正极的焊接了正极导线端部之处就会有大负荷，正极的该处发生断裂，内部电阻就会加大。因此，在该形态中，通过使电极群截面积比率为90％以上，从而增大施加在电极群上的压缩力、提高电极群的紧缚度，通过隔离物从直径方向两侧用负极挤压并夹持正极的焊接了正极导线端部之处，从而防止正极导线弯曲时正极的该处的变形。因此，在该形态中，可以防止在正极的焊接了正极导线端部之处断裂，防止内部电阻的增大。
如以上所说明的，本发明的圆柱状碱性蓄电池，通过在正极与位于正极外侧的隔离物之间，加装覆盖正极主体部与正极卷末端部的边界的保护部件，从而适于高容量化，且可以防止短路，并提高质量。
附图说明
图1是本发明的实施方式的圆柱状镍氢二次电池的部分切口立体图。
图2是图1的电池的横截面图。
图3是图1的电池中的(a)表示电极群的横截面积的示意图，以及(b)表示从外装罐内侧的横截面积中扣除空洞部横截面积的示意图。
图4是将图1的电池所用的负极展开表示的立体图。
图5是图4的负极的侧视图。
图6是将图1的电池所用的正极及保护部件展开表示的立体图。
图7是将图1的电池所用的正极及保护部件展开表示的侧视图。
图8是图2中的VIII区域的放大图。
图9是图1的电池所用的电极群的缠绕方法的说明图。
图10是表示图6所示的正极变形例及保护部件的立体图。
图11是表示图6所示的正极变形例及保护部件的侧视图。
图中：10-外装罐，22-电极群，24-正极，26-负极，28-隔离物，40-正极卷末端部，58-正极主体部，60-棱(边界)，61-倾斜面，62-保护部件。
具体实施方式
以下参照附图，对本发明的一实施方式的AA尺寸的圆柱状镍氢二次电池(以下，称电池A)进行详细说明。
如图1所示，电池A具备形成为上端开口的有底圆柱形状的外装罐10，外装罐10有导电性且作为负极端子发挥作用。在外装罐10的开口内，隔着环状绝缘密封圈12配置导电性的盖板14，通过铆接加工开口边缘而将绝缘密封圈12及盖板14固定在开口内。
盖板14的中央有气眼16，在盖板14的外面上部配置有堵塞气眼16的橡胶制阀芯18。而且，在盖板14的外面上部，还固定着覆盖阀芯18的帽子状正极端子20，正极端子20将阀芯18压在盖板14上。因此，通常时，外装罐10利用盖板14将绝缘密封圈12及阀芯18一起气密性地闭塞。另一方面，在外装罐10内产生气体且其内压提高时，阀芯18被压缩，气体通过气眼16从外装罐排出。即，由盖板14、阀芯18及正极端子20形成安全阀。
大致呈圆形的电极群22与碱电解液(未图示)一起收纳在外装罐10内，电极群22的最外周部与外装罐10的周壁直接接触。电极群22，由正极24、负极26及隔离物28组成，作为碱电解液，可以列举出：氢氧化钠水溶液、氢氧化锂水溶液、氢氧化钾水溶液及混合这些溶液中的两种以上的水溶液。
此外，在外装罐10内，在电极群22的一端与盖板14之间配置有正极导线30，正极导线30的两端连接着正极24及盖板14。因此，正极端子20和正极24之间，通过正极导线30及盖板14进行电连接。更详细地说，正极导线30呈带状，在将盖板14配置在外装罐10的开口内时，正极导线30弯曲收纳在电极群22和盖板14之间，正极导线30的电极群22一侧的端部在与正极24一方的表面面接触的状态下进行焊接。再者，在盖板14和电极群22之间配置有圆形的绝缘材料32，正极导线30通过设置在绝缘材料32的缝隙而延伸出。另外，在电极群22与外装罐10的底部之间也配置有圆形的绝缘材料34。
参照图2，在电极群22中，正极24及负极26，以将隔离物28夹持在其间的状态，在电极群22的直径方向看相互重合。
更详细地说，电极群22是：分别准备带状的正极24、负极26及隔离物28，隔着隔离物28从正极24及负极26的各自一端开始用卷芯缠绕成螺旋状而形成这些的。因此，正极24及负极26的一端部(卷始端部)36、38位于电极群22的中心一侧，另一方面正极24及负极26的其他端部(卷末端部)40、42位于电极群22的外周一侧。另外，负极26，比正极24长，从正极卷始端部36内侧到正极卷末端部40的外侧以螺旋状延伸，隔着隔离物28跨越纵向全域地从两侧夹持着正极24。在电极群22的最外周部，不缠绕隔离物28，而是由负极26形成电极群22的最外周部。在电极群22的最外周部，负极26与外装罐10互相电连接，另外，负极卷末端部42，在电极群22的外周方向上超出正极卷末端部40地延伸，通过隔离物28，负极26覆盖正极卷末端部40的直径方向外侧。
由于在缠绕后拔出卷芯，故电极群22在其中心具有对应于卷芯的形状的空洞部44。此时，电极群22的横截面积，如图3(a)的斜线所示，为从外装罐10内侧的截面积中减去空洞部44、电极群22与外装罐10间产生的间隙45的值，但作为本实施方式的最佳形态，该电极群22的横截面积除以从外装罐10的周壁内侧截面积中扣除空洞部44的截面积的值，即图3(b)斜线所示的横截面积的值的百分率，即电极群横截面积比率应在90％以上100％以下的范围内。
作为隔离物28的材质，可以列举出如：聚酰胺纤维制无纺布、在聚乙烯或聚丙烯等聚烯纤维制无纺布上附加了亲水性官能团的材料。
负极26，如图4及图5展开所示的那样，具有做成带状的导电性负极芯体46，在该负极芯体46上保持着负极去极化合剂。负极芯体46，由在厚度方向有多个贯通孔的薄片状金属材料构成，作为这种材料，可以列举出如：穿孔金属板、金属粉末烧结体基板、多孔金属网及镍网等。特别是，穿孔金属板或将金属粉末成型后烧结而成的金属粉末烧结体基板适用于负极芯体46。再者，在图1及图2中，为了绘图上的方便，而省略了负极芯体46。
由于电池A是镍氢二次电池，故负极去极化合剂由能吸收及释放作为负极活性物质的氢的氢吸收合金粒子及粘结剂组成。
氢吸收合金粒子，只要是在电池A充电时可以吸收碱电解液中电化学产生的氢，且在放电时可以容易地释放所吸收的氢就可以。作为这种氢吸收合金虽然没有特别的限制，但例如可以举出如LaNi5或MmNi5(Mm为混合稀土合金)等AB5类型的物质。另外，作为粘结剂，可以分别列举出亲水性或疏水性的聚合物等。
上述负极去极化合剂，填充在负极芯体46的贯通孔内的同时，由于负极芯体46为薄片状，故以层状保持在负极芯体46的两面上。以下，将覆盖负极芯体46的直径方向内面且朝向电极群22的中心轴侧的负极去极化合剂的层称为内侧氢吸收合金层48或内侧合金层48，将覆盖负极芯体46的直径方向外面且朝向电极群22外侧的负极去极化合剂的层称为外侧氢吸收合金层50或外侧合金层50。
在负极26中，内侧合金层48的厚度T2，从负极卷始端部38开始到负极卷末端部42是恒定的。另一方面，外侧合金层50，在负极卷始端部38和负极卷末端部42之间厚度变化，负极26，关于外侧合金层50的厚度，在负极芯体46的较长方向看有3个区域，即，以从负极卷始端部38到负极卷末端部42的顺序，分为主体部52、边界部54及薄壁部56。
主体部52缠绕在电极群22的内侧，隔着隔离物28在两侧配置有正极24。主体部52的外侧合金层50的厚度，与内侧合金层48的厚度T2相等，是恒定的。
薄壁部56，在电极群22的外侧缠绕形成电极群22的最外周部，隔着隔离物28地覆盖正极卷头的端部40的外侧，另一方面与外装罐10的周壁紧密连接。薄壁部56中的外侧合金层50的厚度T1，在负极芯体46的纵向看是恒定的，而且，主体部52中的外侧合金层50的厚度，即比内侧合金层48的厚度T2要薄。因此，在薄壁部56中，内侧合金层48比外侧合金层50厚。
边界部54形成于主体部52和薄壁部56之间。边界部54在缠绕为电极群22时，最好位于从电极群22外围方向看与正极卷末端部40不同的位置上，在本实施方式中，在正极卷末端部40的内侧隔着隔离物28而配置有主体部52。但是，并未特别限制边界部54与正极卷末端部40的外周方向位置。另外，边界部54具有长度L1，在负极芯体46的纵向看厚度发生变化。更详细地说，边界部54的外侧合金层50的厚度，从主体部52向薄壁部56大体上以恒定的变化率逐渐减少，从厚度T2变化到厚度T1。
而且，如上所述，负极26有主体部52、边界部54及薄壁部56，虽然优选薄壁部56的厚度比主体部52的厚度薄，但不特别限制负极26的厚度，在纵向看为恒定厚度也可以。
正极24，有带状的导电性正极芯体，该芯体上保持有正极去极化合剂。正极芯体具有3维的网眼结构，即多孔质结构，例如镍制的金属体，正极去极化合剂保持在金属体的连通孔内。
正极去极化合剂，例如由正极活性物质、添加剂及粘结剂组成。作为正极活性物质，虽然并未特别限定，但可以列举出氢氧化镍粒子，或固溶了钴、锌、镉等的氢氧化镍粒子。另外，作为添加剂，除了氧化钇以外，可以列举出：氧化钴、金属钴、氢氧化钴等钴化合物，金属锌、氧化锌、氢氧化锌等锌化合物、氧化铒等稀土类化合物等，作为粘结剂可以列举出亲水性或疏水性聚合物等。
如图6及图7所展开表示的那样，正极24具备有一定厚度的正极主体部58，正极卷末端部40与正极主体部58的一端形成为一体。正极卷末端部40的厚度比正极主体部58薄且在正极24的直径方向内面侧与正极主体部58成为齐平面。
而且，正极卷末端部40，从作为与正极主体部58的边界的棱60开始，前端(正极卷末端部)侧的外面形成为倾斜面61，正极24的厚度从棱60向前端以一定的变化率逐渐减小。棱60及倾斜面61，如后所述地利用切削或冲压而形成于正极卷末端部40的外面，但在棱60上存在着该形成时所产生的飞边。再者，在图6及图7中，与正极24一起还展开表示了以下说明的保护部件62。
如图8放大后所示的那样，保护部件62配置在正极卷末端部40的外面与覆盖正极卷末端部40外面的隔离物28的一部分之间。即，保护部件62，加装在正极24与正极24外侧的隔离物28之间。保护部件62有绝缘性，如图6及图7所展开表示的那样，形成为薄片状，且能覆盖正极24的整条棱60。
保护部件62的尺寸，设定为在将电极群插入外装罐10时，棱60及其周边部分的飞边不贯通保护部件62及隔离物28即可，并未特别地限定。但是，作为本实施方式的最佳状态，保护部件62的厚度T3，设定在10μm以上200μm以下的范围内。另外，在正极24的纵向，即从电极群22的周边方向看保护部件62的长度L2，作为本实施方式的优选状态，设定为1mm以上30mm以下的范围内。
在这里，所谓保护部件62的厚度T3，即拆开电池A取出保护部件62干燥后，用千分尺对干燥的保护部件62的多个地方测量厚度，所取得的这些测量值的平均值。另外，所谓保护部件的长度L2，即与厚度T3的情况相同，将电池A拆开取出保护部件62干燥后，将干燥的保护部件62在平面上展开，然后用直尺等测量所得的值。
另外，关于保护部件62的材质及形态，虽然设定为在将电极群22插入外装罐10内时，棱60及其周边部分的飞边不贯通保护部件62及隔离物28，但并未特别地限定。但是，作为保护部件62的材质，最好采用具有耐碱性和亲水性的双重特性的聚烯系聚合物，例如优选PP(聚丙烯)，而保护部件62的形态优选采用无纺布、薄片或带状物。
上述电池A，可以适用通常的方法进行制造，以下对正极24的制造方法及电极群22的制造(缠绕)方法的各一例进行说明。
在制造正极24时，首先，准备正极芯体，如镍制金属体的薄片及正极去极化合剂涂浆，将正极去极化合剂涂浆充填到金属体后使其干燥。接着，将充填有正极去极化合剂的干燥状态的金属体，通过一对压辊之间的间隙，从其厚度方向两侧压缩、调整厚度之后，将成为正极卷末端部40的地方切削或冲压形成倾斜方面61之后，按所定的尺寸裁断，从而得到正极24。另外，在正极24中焊接正极导线30之处，例如通过施加超声波而将正极去极化合剂部分去除。
电极群22，是将上述制造方法所得的正极24与另外准备的负极26及隔离物28，按图9所示，用卷芯64缠绕而制成。在圆柱状卷芯64上形成有：沿卷芯64的轴线方向延伸且在其直径方向将卷芯64分割成两半的狭缝66。在该狭缝66夹持隔离物28的状态下，按图中箭头68所指的方向转动卷芯64，同时，通过向卷芯64连续地放出正极24、负极26及隔离物28，从而缠绕成电极群22。这时，虽然未特别地限定卷芯64外径D，但作为本实施方式的优选状态，电极群22是用具有外装罐10外径D(参照图2)的0％以上30％以下外径d的卷芯64缠绕而成的。另外，在图9中，为了避免画线复杂，而省略了隔离物28的剖面线。
根据上述构成的电池A，由于正极24的卷末端部40变薄，固电极群22的外周形状大体呈正圆形，电极群22与外装罐10的周壁之间的间隙45(参照图3)变小，从而提高了容积效率。因此，该电池A适于高容量化。
而且，在此基础之上，电池A可以防止在正极卷末端部40中的正极24的直径方向内面侧及外面侧的短路，提高了质量。
在电池A中，正极卷末端部40的外面有棱60存在，也有棱60的飞边存在。然而，在棱60和覆盖该棱60的隔离物28之间配置了保护部件62，当电极群22插入外装罐10时，即使从电极群22的直径方向，即正极24的厚度方向两侧强劲地挤压棱60，也由于有保护部件62覆盖着棱60，从而防止棱60的飞边扎破隔离物28而与负极26接触。即，通过保护部件62，可以防止正极卷末端部40在正极24外侧的短路。另外，当电极群22插入外装罐10时，与棱60相反侧的正极24的内面部分70也受到强劲挤压(参照图7)，但由于该内面部分70做成齐表面且是平坦的，没有飞边，所以不会扎破隔离物28而短路。即，也可以防止在正极卷末端部40的正极24内面侧的短路。而且，由于正极卷末端部40的前端形成得薄，故当电极群22插入外装罐10时，不会强劲地挤压正极卷末端部，从而也可以防止正极卷末端部中的短路的发生。
另外，因为作为优选形态，将电池A的保护部件62的厚度T3设定在10μm以上200μm以下的范围内，故在可以确实地防止短路的同时，还可以防止负极容量的降低及内部电阻的增大。
当保护部件62的厚度T3不满10μm时，棱60的飞边容易贯通保护部件62及隔离物28而发生短路。同时，在保护部件62的厚度T3超过200μm时，在插入了保护部件62的电极群22的外周方向位置上电极群22的外径增大，当电极群22插入外装罐10时，在该外周方向位置上负极26的薄壁部56与外装罐10开口边缘以及周壁就会剧烈滑动，内及外合金层48、50就会从负极芯体46剥落而导致负极容量降低，负极芯体46就会产生裂纹或断裂，从而导致内部电阻增大。
而且，在电池A中，作为优选形态，由于将保护部件62的长度L2设定在1mm以上30mm以下的范围内，故在使保护部件容易地插入电极群22内的同时，还可以防止充放电特性的降低。
当保护部件62的长度L2不满1mm时，在电极群22缠绕时插入覆盖棱60的保护部件62就会很困难。另外，保护部件62的长度L2如果超过30mm，则由于保护部件62自身不会有助于电池反应，因而不仅导致容积效率的降低，在插入保护部件62的电极群22的领域内，正极24与负极26的薄壁部56之间的极板间隔就会扩大，因而在该领域的充放电特性就会下降。
另外，在电池A中，由于缠绕电极群22用的卷芯64的外径d为外装罐10外径D的30％以下，故可以进一步防止电池寿命的降低。
若卷芯外径相对于外装罐10的外径D的比率超过30％，则电极群22的中心轴附近存在的空洞44就会变大，充电时正极24产生的氧气就容易积存在该空洞44内，负极26的氧气还原反应就会产生延迟。若氧气还原反应延迟则内压就会上升，安全阀动作而使碱电解液漏出，电池寿命就会下降。因此，在电池A中，在将正极24、负极26及隔离物28等收纳在外装罐10内时，通过采用具有相对外装罐10的外径D为30％以下外径d的卷芯64来缠绕电极群22，使电极群22的中心轴附近的空洞44减小，同时，使空洞44减小部分暂时蓄积氧气的空间分散在电池内，从而使负极26整体的氧气还原反应有效地进行，防止氧气还原反应的延迟。因此，在电池A中，可以防止伴随内压上升的安全阀启动而使碱电解液漏出，并且防止电池寿命的降低。
而且，在电池A中，由于将电极群横截面积比率设定在90％以上，所以进一步防止内部电阻的增大。
当电极群横截面积比率低的时候，由于由外装罐10的周壁从直径方向两侧向电极群22施加的压缩力变小，故电极群22中的紧缚度变低。在紧缚度低的状态下，在将端部焊接在正极24一方的面上的正极导线30弯曲，并将盖板14配置在外装罐10开口内时，焊接了正极导线30的端部正极24之处就会有大负荷，正极24的该处就会产生断裂而使内部电阻提高。因此，在电池A中，通过使电极群横截面面积比率为90％以上，则施加在电极群22上的压缩力增大，而使紧缚度提高，通过隔离物28从直径方向两侧以负极26挤压夹持焊接了正极导线30端部的正极24之处，从而防止正极导线30弯曲时在正极24的该处的变形。因此，在电池A中，可以防止正极24的焊接了正极导线端部30之处的断裂，可以防止内部电阻的增大。
本发明，不局限于上述的实施方式，能进行各种各样的变形，例如，电池A，可以是圆柱状镍镉蓄电池，另外也可以是AAA尺寸等。
而且，取代在正极卷末端部40的外面上形成的倾斜面61，如图10及图11所示，可以在正极卷末端部40上形成阶梯面72，使正极卷末端部40在一定厚度上比正极主体部58薄。
另外，正极24也可以在穿孔金属板制的正极芯体两面上保持有正极去极化合剂。
而且，保护部件62，可以至少在一侧的表面上有粘接层，附着在正极卷末端部40的外面或隔离物28。
实施方式1～6、比较例1
1.电池的组装
作为实施方式1～6，各组装100个具有图1，2，4，5，6及7所示结构的AA尺寸的圆柱状镍氢二次电池。
同时，作为比较例1，组装100个除不具有保护部件62以外，结构与实施方式1相同的圆柱状镍氢二次电池。
在这里，实施方式1～6的保护部件62，不论哪个都与隔离物28相同，由聚丙烯纤维制无纺布构成，在表1中示出保护部件62的尺寸(厚度、长度)。
2.电池的特性评价试验
针对得到的实施方式1～6、比较例1的各圆柱状镍氢二次电池，计算100个中发生短路的个数，其结果如表1所示。
【表1】
  保护部件   电池特性
 厚度(μm)   长度(mm)   短路(个)
 实施方式1  80   8   0
 实施方式2  80   15   0
 实施方式3  100   8   0
 实施方式4  150   8   0
 实施方式5  200   30   0
 实施方式6  250   30   1
 比较例1  -   -   4
从表1看出，在将覆盖棱60的保护部件62加装在正极24与隔离物28之间的实施方式1～6中，与没有加装保护部件62的比较例1相比，可以防止短路发生。

Claims (7)

1.一种圆柱状碱性蓄电池，其中具备：导电性的圆柱状外装罐；与碱性电解液一起收纳在上述外装罐内，隔着隔离物分别将带状的正极及负极缠绕成螺旋状的电极群，其特征在于，
上述正极具有：
有一定厚度的正极主体部；和
一体地形成于上述正极主体部的一端侧上，厚度比上述正极主体部还薄，且在上述正极的内面一侧与上述正极主体部构成齐平面的正极卷末端部，
在上述正极和重合于上述正极外侧的隔离物之间，在上述正极的主体部与上述正极卷末端部之间的边界上配置有绝缘性的保护部件。
2.根据权利要求1所述的圆柱状碱性蓄电池，其特征在于，
上述保护部件，具有200μm以下的厚度。
3.根据权利要求1所述的圆柱状碱性蓄电池，其特征在于，
上述保护部件，具有30mm以下的长度。
4.根据权利要求1所述的圆柱状碱性蓄电池，其特征在于，
上述保护部件，是聚烯制，可以从无纺布、薄片及带状物类中选择。
5.根据权利要求1所述的圆柱状碱性蓄电池，其特征在于，
上述正极卷末端部的外侧被形成为倾斜面，以使上述正极的厚度从上述边界向前端侧逐渐减小。
6.根据权利要求1所述的圆柱状碱性蓄电池，其特征在于，
上述电极群采用卷芯进行缠绕，上述卷芯的外径为上述外装罐外径的30％以下。
7.根据权利要求1所述的圆柱状碱性蓄电池，其特征在于，
具备：配置在上述电极群的一端和上述外装罐的盖体之间，且具有焊接在上述正极一方表面上的端部以及在上述电极群与上述盖体之间弯曲的弯曲部的带状正极导线，
上述电极群采用卷芯进行缠绕，并有对应于上述卷芯形状的空洞部，
从横截面看时，将减去了上述空洞部的截面积的上述电极群的截面积再除以上述外装罐内侧截面积扣除上述电极群空洞部的截面积的值的百分比率为90％以上100％以下。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4868809B2 (ja) * 2005-09-27 2012-02-01 三洋電機株式会社 円筒型アルカリ蓄電池
CN100442576C (zh) * 2006-10-13 2008-12-10 深圳市豪鹏科技有限公司 一种氢镍电池负极片以及采用其的氢镍电池制造方法
KR101107082B1 (ko) * 2009-11-24 2012-01-20 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
US8859146B2 (en) 2011-03-28 2014-10-14 Eveready Battery Company, Inc. High-capacity and high-reliability lithium iron disulfide cell designs and methods for making the same
JP6082616B2 (ja) * 2013-02-14 2017-02-15 湘南Ｃｏｒｕｎ Ｅｎｅｒｇｙ株式会社 アルカリ蓄電池
US10270121B2 (en) 2013-07-31 2019-04-23 Nec Energy Devices, Ltd. Secondary battery
JP6292917B2 (ja) * 2014-02-14 2018-03-14 湘南Ｃｏｒｕｎ Ｅｎｅｒｇｙ株式会社 アルカリ蓄電池
JP2017004892A (ja) * 2015-06-15 2017-01-05 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子、及び蓄電素子の製造方法
JP6737235B2 (ja) 2017-05-22 2020-08-05 トヨタ自動車株式会社 電池およびその製造方法
JP7421038B2 (ja) * 2020-02-17 2024-01-24 Fdk株式会社 アルカリ蓄電池、及びアルカリ蓄電池の製造方法
WO2023080720A1 (ko) * 2021-11-05 2023-05-11 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지용 전극조립체, 및 이를 포함하는 이차전지

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04206474A (ja) * 1990-11-30 1992-07-28 Hitachi Maxell Ltd アルカリ蓄電池
JPH10321252A (ja) * 1997-05-16 1998-12-04 Hitachi Maxell Ltd 巻回構造の電極体を有する電池
JP2000340202A (ja) * 1999-03-19 2000-12-08 Sanyo Electric Co Ltd アルカリ蓄電池
JP2002252025A (ja) * 2001-02-23 2002-09-06 Toshiba Battery Co Ltd ニッケル・水素二次電池

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53160720U (zh) 1977-05-24 1978-12-16
JPS5786265U (zh) * 1980-11-14 1982-05-27
JPH0250964U (zh) 1988-10-04 1990-04-10
JPH05190158A (ja) 1992-01-14 1993-07-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 蓄電池
US5458993A (en) * 1993-11-22 1995-10-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Non-aqueous electrolyte battery and method of manufacturing same
GB9412045D0 (en) * 1994-06-16 1994-08-03 Gilmour Alexander Non-aqueous electrochemical cells having novel duplex cathode composition
US5631102A (en) * 1996-02-12 1997-05-20 Wilson Greatbatch Ltd. Separator insert for electrochemical cells
JP3738136B2 (ja) * 1998-08-31 2006-01-25 三洋電機株式会社 電池
JP2001006723A (ja) 1999-06-23 2001-01-12 Toshiba Battery Co Ltd アルカリ二次電池およびアルカリ二次電池の製造方法
US6391488B1 (en) * 1999-07-09 2002-05-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Non-aqueous electrolyte cell
JP4201619B2 (ja) * 2003-02-26 2008-12-24 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池、及びそれに使用する電極の製造方法
JP4359100B2 (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
JP4868809B2 (ja) * 2005-09-27 2012-02-01 三洋電機株式会社 円筒型アルカリ蓄電池

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04206474A (ja) * 1990-11-30 1992-07-28 Hitachi Maxell Ltd アルカリ蓄電池
JPH10321252A (ja) * 1997-05-16 1998-12-04 Hitachi Maxell Ltd 巻回構造の電極体を有する電池
JP2000340202A (ja) * 1999-03-19 2000-12-08 Sanyo Electric Co Ltd アルカリ蓄電池
JP2002252025A (ja) * 2001-02-23 2002-09-06 Toshiba Battery Co Ltd ニッケル・水素二次電池

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005056676A (ja) 2005-03-03
US7604900B2 (en) 2009-10-20
JP4359098B2 (ja) 2009-11-04
US20050031949A1 (en) 2005-02-10
CN1581559A (zh) 2005-02-16

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