DE112019001780B4

DE112019001780B4 - Alkalischer Akkumulator und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE112019001780B4
Application number: DE112019001780.2T
Authority: DE
Inventors: Satoshi Kono; Motoaki Okuda; Atsushi MINAGATA
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2018-04-05
Filing date: 2019-03-19
Publication date: 2024-06-27
Anticipated expiration: 2039-03-20
Also published as: US11476543B2; WO2019193972A1; DE112019001780T5; US20210020888A1; JP6904298B2; CN111937219A; JP2019185956A

Abstract

Alkalischer Akkumulator (1; 102) mit:einer Vielzahl von Folienelektroden (11), die jeweils eine Metallfolie (2) und eine Aktivmaterialschicht (3), die auf einer Oberfläche oder beiden Oberflächen der Metallfolie (2) angeordnet ist, haben, wobei die Aktivmaterialschichten (3) in der Vielzahl von Folienelektroden (11) auf eine solche Weise angeordnet sind, dass zwei benachbarte der Aktivmaterialschichten (3) einander zugewandt sind; undSeparatoren (4; 402), die jeweils zwischen den zwei benachbarten der Aktivmaterialschichten (3) eingefügt sind, dadurch gekennzeichnet, dassdie Separatoren (4; 402) jeweils ein Vliesstoff sind, der als vorstehende Abschnitte (41; 43), die in Richtung der Aktivmaterialschichten (3) vorstehen, eine große Anzahl von Fasern (42) enthält,die Aktivmaterialschichten (3) Folgendes haben:eine große Anzahl von Aktivmaterialpartikeln (32p), die aneinanderhaften; undals Passungsabschnitte (31; 33), in die die vorstehenden Abschnitte (41; 43) der Separatoren (4; 402) eingepasst sind, Räume, die zwischen den Aktivmaterialpartikeln (32p) ausgebildet sind,die Fasern (42) mit den Räumen im Eingriff sind, während die Fasern (42) in die Räume eindringen, undeine auf dem Volumen basierende 50% kumulative Partikelgröße D [µm] der Aktivmaterialpartikel (32p), ein mittlerer Lochdurchmesser A [µm] der Separatoren (4; 402) und ein mittlerer Faserdurchmesser B [µm] der Separatoren (4; 402) den Zusammenhang des folgenden Ausdrucks erfüllen:0,2<D/(A+B)<1,5.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen alkalischen Akkumulator und ein Verfahren zur Herstellung desselben.
STAND DER TECHKNIK
Ein alkalischer Akkumulator wird manchmal als Batterie für Fahrzeuge wie einen Gabelstapler, ein Hybridfahrzeug und ein Elektrofahrzeug verwendet. Ein solcher alkalischer Akkumulator hat einen Elektrodenaufbau, in dem abwechselnd eine Vielzahl von positiven Elektroden und eine Vielzahl von negativen Elektroden mit einem Separator dazwischen gestapelt sind. Als Separator wird ein poröses Material wie ein Vliesstoff und ein mikroporöser Film verwendet, wobei in Poren des Separators ein Elektrolyt gehalten wird. Darüber hinaus ist jeder Separator in engem Kontakt mit einer an den Separator angrenzenden Elektrode angeordnet, damit der Elektrolyt, der im Separator gehalten wird, rasch der Elektrode zugeführt wird.
Wenn der alkalische Akkumulator geladen und entladen wird, kann von den positiven Elektroden und den negativen Elektroden Gas erzeugt werden. Wenn durch die Erzeugung des Gases der Druck innerhalb des alkalischen Akkumulators ansteigt, wird zwischen jedem Separator und der an den Separator angrenzenden Elektrode ein Raum ausgebildet, was eine ungleichmäßige Elektrodenreaktion hervorruft. Um ein solches Problem zu vermeiden, wird von der JP 2003 - 45 477 A eine Technik vorgeschlagen, die zwischen jedem der Separatoren und den positiven Elektroden und zwischen dem Separator und der negativen Elektrode eine polymerhaltige Schicht einfügt, die Wasseraufnahmevermögen und Haftung besitzt.
Die EP 2 899 777 A1 offenbart eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie mit einem Separator, der aus einem Vliesstoff bestimmter Porengröße besteht, auf dessen Oberflächen anorganische Partikel mit einer bestimmten Partikelgröße vorhanden sind.
Die US 2002 / 0 076 615 A1 offenbart eine Sekundärbatterie mit einem Separator, der aus einem Polyolefin mit einer hydrophilen funktionalen Gruppe besteht.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Wenn wie in dem Fall der alkalischen Sekundärbatterie der JP 2003 - 45 477 A zwischen jedem Separator und der an den Separator angrenzenden Elektrode eine polymerhaltige Schicht vorhanden ist, werden an Umfangskantenabschnitten von Poren auf einer Oberfläche des Separators Polymere angebracht, die die polymerhaltige Schicht bilden. Verglichen mit einer alkalischen Sekundärbatterie, die nicht die polymerhaltige Schicht hat, wird ein Durchmesser der Poren auf der Oberfläche des Separators durch das Vorhandensein des Polymers tendenziell kleiner. Darüber hinaus können die Poren des Separators abhängig von der Menge des Polymers, das an den Umfangkantenabschnitten der Poren angebracht wird, vollständig verschlossen werden.
Falls zwischen jedem Separator und der an den Separator angrenzenden Elektrode die polymerhaltige Schicht vorhanden ist, wird somit verglichen mit dem Fall, dass die polymerhaltige Schicht nicht vorhanden ist, ein Strömungswiderstand des Elektrolyten, der vom Separator zur Elektrode fließt, erhöht, sodass es Verzögerungen bei der Zufuhr des Elektrolyten vom Separator zur Elektrode geben kann. Dadurch tritt in der Aktivmaterialschicht eine ungleichmäßige Elektrodenreaktion auf, sodass ein Innenwiderstand der alkalischen Sekundärbatterie zunehmen kann.
Die vorliegende Erfindung erfolgte angesichts des oben beschriebenen Hintergrunds und zielt darauf ab, einen alkalischen Akkumulator, bei dem die Ausbildung eines Raums zwischen jedem Separator und der an den Separator angrenzenden Aktivmaterialschicht eingeschränkt wird und der Aktivmaterialschicht rasch ein Elektrolyt vom Separator zugeführt wird, und ein Verfahren zur Herstellung des alkalischen Akkumulators zur Verfügung zu stellen.
Lösung des Problems
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein alkalischer Akkumulator zur Verfügung gestellt, der die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung des alkalischen Akkumulators zur Verfügung gestellt, wie es im Patentanspruch 8 definiert ist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Der alkalische Akkumulator hat eine Vielzahl von Folienelektroden und eine Vielzahl von Separatoren, die abwechselnd miteinander gestapelt sind. Jeder Separator hat vorstehende Abschnitte, die in Richtung der Aktivmaterialschichten der Folienelektrode vorstehen, und die Aktivmaterialschicht hat die Passungsabschnitte, in die die vorstehenden Abschnitte des Separators eingepasst sind. Die vorstehenden Abschnitte des Separators sind mit den Passungsabschnitten der Aktivmaterialschicht im Eingriff, während die vorstehenden Abschnitte in die Passungsabschnitte eindringen. Somit wird der Separator, indem er mit der Aktivmaterialschicht im Eingriff ist, auf der Aktivmaterialschicht gehalten, wodurch eine Raumausbildung zwischen dem Separator und der an den Separator angrenzenden Aktivmaterialschicht eingeschränkt wird.
Wie oben beschrieben worden ist, wird in dem alkalischen Akkumulator jeder Separator durch einen Eingriff der vorstehenden Abschnitte des Separators in die Passungsabschnitte der Aktivmaterialschicht auf der an den Separator angrenzenden Aktivmaterialschicht gehalten. Somit muss der alkalische Akkumulator keine Schicht wie eine Klebstoffschicht haben, die zwischen dem Separator und der an den Separator angrenzenden Aktivmaterialschicht angeordnet ist und die Haftung dazwischen verbessert. Daher kann in dem alkalischen Akkumulator der Aktivmaterialschicht rasch der Elektrolyt vom Separator zugeführt werden.
Wie oben beschrieben worden ist, kann in dem alkalischen Akkumulator die Ausbildung des Raums zwischen jedem Separator und der an den Separator angrenzenden Aktivmaterialschicht eingeschränkt werden und es kann der Aktivmaterialschicht rasch der Elektrolyt vom Separator zugeführt werden.
Darüber hinaus wird in dem Verfahren zur Herstellung des alkalischen Akkumulators der Elektrodenaufbau, nachdem durch den Stapelvorgang der mit Elektrolyt imprägnierte Elektrodenaufbau hergestellt worden ist, durch den Verdichtungsvorgang verdichtet. Somit erfolgt der Verdichtungsvorgang, während der Elektrodenaufbau mit dem Elektrolyten imprägniert ist, sodass sich ein Teil jedes Separators leicht in die Aktivmaterialschicht drücken lässt und die vorstehenden Abschnitte und die Passungsabschnitte miteinander in Eingriff gelangen.
Deshalb kann der alkalische Akkumulator leicht durch das Verfahren zur Herstellung des alkalischen Akkumulators hergestellt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Schnittansicht, die einen Hauptteil eines alkalischen Akkumulators gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel darstellt.
2 ist eine vergrößerte Ansicht von vorstehenden Abschnitten, die auf einem Separator ausgebildet sind, und von Passungsabschnitten, die auf einer Positivelektrodenaktivmaterialschicht in 2 ausgebildet sind.
3 ist ein Bild anstelle einer Zeichnung, das die Positivelektrodenaktivmaterialschicht zeigt, in der gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein netzartiger Passungsabschnitt ausgebildet ist.
4 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die eine Grenzfläche zwischen dem Separator und der Positivelektrodenaktivmaterialschicht darstellt, bevor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein Verdichtungsvorgang erfolgt.
5 ist eine Perspektivansicht eines Separators gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
6 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die eine Grenzfläche zwischen dem Separator und einer Positivelektrodenaktivmaterialschicht darstellt, bevor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ein Verdichtungsvorgang durchgeführt wird.
7 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die eine Grenzfläche zwischen dem Separator und der Positivelektrodenaktivmaterialschicht darstellt, nachdem gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Verdichtungsvorgang abgeschlossen worden ist.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Folienelektroden des alkalischen Akkumulators haben jeweils eine Metallfolie als einen Stromkollektor und Aktivmaterialschichten, die jeweils auf einer Oberfläche oder beiden Oberflächen der Metallfolien ausgebildet sind. Solange der alkalische Akkumulator ein oder mehr Zelleinheiten enthält, in denen als die Aktivmaterialschichten eine Positivelektrodenaktivmaterialschicht und eine Negativelektrodenaktivmaterialschicht einander mit einem dazwischen eingefügten Separator zugewandt sind, können Folienelektroden beliebiger Ausführungsformen eingesetzt werden.
Der alkalische Akkumulator kann zum Beispiel positive Elektroden, die als die Aktivmaterialschicht eine Positivelektrodenaktivmaterialschicht auf einer Oberfläche oder beiden Oberflächen der Metallfolien haben, und negative Elektroden, die als die Aktivmaterialschicht jeweils eine Negativelektrodenaktivmaterialschicht auf einer Oberfläche oder beiden Oberflächen der Metallfolien haben, enthalten. Wenn als die Folienelektroden diese monopolaren Elektroden verwendet werden, kann die Zelleneinheit konfiguriert werden, indem die positive Elektrode und die negative Elektrode abwechselnd mit dem dazwischen eingefügten Separator gestapelt werden.
Darüber hinaus können die Folienelektroden eine bipolare Elektrode sein, die als die Aktivmaterialschichten auf einer Oberfläche der Metallfolien die Positivelektrodenaktivmaterialschicht und als die Aktivmaterialschichten auf der anderen Oberfläche der Metallfolien die Negativelektrodenaktivmaterialschicht angeordnet hat. In diesem Fall können jede der Positivelektrodenaktivmaterialschichten und der Negativelektrodenaktivmaterialschichten durch eine einfache Konfiguration, bei der eine Vielzahl von bipolaren Elektroden mit dem dazwischen eingefügten Separator gestapelt sind, einander mit dem dazwischen eingefügten Separator zugewandt sein.
Wenn die bipolaren Elektroden verwendet werden, kann verglichen damit, dass die monopolaren Elektroden verwendet werden, bezogen auf die Gesamtanzahl an Elektroden die Anzahl an Zelleneinheiten erhöht werden. Die Verwendung der bipolaren Elektroden verringert somit verglichen damit, dass die monopolaren Elektroden verwendet werden, die Gesamtanzahl der Elektroden, sodass die Größe des alkalischen Akkumulators in einer Stapelrichtung der Folienelektroden und der Separatoren weiter verringert werden kann.
Wenn die bipolaren Elektroden verwendet werden, ist andererseits jede Zelleneinheit zwischen zwei benachbarten Metallfolien ausgebildet. Bei dieser Konfiguration ist eine Breite der Zelleneinheit in der Stapelrichtung der Folienelektroden und Separatoren, wenn die bipolaren Elektroden verwendet werden, kleiner als die der Zelleneinheit, wenn die monopolaren Elektroden verwendet werden. Dementsprechend gibt es in diesem Fall das Problem, dass tendenziell der Innendruck der Zelleneinheit zunimmt, wenn von den Positivelektrodenaktivmaterialschichten und den Negativelektrodenaktivmaterialschichten Gas erzeugt wird.
Wie allerdings oben beschrieben worden ist, kann jeder Separator in dem alkalischen Akkumulator durch einen Eingriff vorstehender Abschnitte des Separators in Passungsabschnitte der Aktivmaterialschicht fest auf der an den Separator angrenzenden Aktivmaterialschicht gehalten werden. Somit kann ein Ablösen des Separators von der Aktivmaterialschicht selbst dann eingeschränkt werden, wenn als die Folienelektroden die biopolaren Elektroden verwendet werden.
In dem oben beschriebenen alkalischen Akkumulator kann die Verwendung der bipolaren Elektroden als die Folienelektroden dementsprechend die Größe des alkalischen Akkumulators in der Stapelrichtung der Folienelektroden und der Separatoren verringern und ein Ablösen jedes Separators von der an den Separator angrenzenden Aktivmaterialschicht einschränken.
In dem alkalischen Akkumulator hat jeder Separator die vorstehenden Abschnitte, die in Richtung der Aktivmaterialschichten vorstehen, und jede Aktivmaterialschicht hat die Passungsabschnitte, in die die vorstehenden Abschnitte des Separators eingepasst sind. Die vorstehenden Abschnitte sind mit den Passungsabschnitten im Eingriff, während die vorsehenden Abschnitte in die Passungsabschnitte eindringen. Mit anderen Worten werden die vorstehenden Abschnitte von den Passungsabschnitten gehalten, während zumindest ein Teil der vorstehenden Abschnitte in die Passungsabschnitte eingebettet oder mit ihnen verheddert ist.
Die Formen der vorstehenden Abschnitte und der Passungsabschnitte sind nicht besonders beschränkt. Solange die vorstehenden Abschnitte und die Passungsabschnitte miteinander in Eingriff gebracht werden können, ist jede Form zulässig.
Die vorstehenden Abschnitte jedes Separators können in sowohl die Positivelektrodenaktivmateriaschicht als auch die Negativelektrodenaktivmaterialschicht hineingedrückt werden und mit den auf diesen Aktivmaterialschichten ausgebildeten Passungsabschnitten in Eingriff gebracht werden, oder sie können in entweder die Positivelektrodenaktivmaterialschicht oder die Negativelektrodenaktivmaterialschicht hineingedrückt werden und mit den Passungsabschnitten in Eingriff gebracht werden, die auf der Aktivmaterialschicht ausgebildet sind, in die die vorstehenden Abschnitte hineingedrückt werden.
Es ist vorzuziehen, dass die vorstehenden Abschnitte jedes Separators mit den Passungsabschnitten in Eingriff gebracht werden, die auf der an den Separator angrenzenden Positivelektrodenaktivmaterialschicht ausgebildet sind. In dem alkalischen Akkumulator wird von der Positivelektrodenaktivmaterialschicht häufiger als von der Negativelektrodenaktivmaterialschicht Gas erzeugt, sodass tendenziell zwischen der Positivelektrodenaktivmaterialschicht und dem Separator ein Raum ausgebildet wird. Daher schränkt der Eingriff der vorstehenden Abschnitte und der auf der Positivelektrodenaktivmaterialschicht ausgebildeten Passungsabschnitte noch wirksamer die Raumausbildung zwischen der Positivelektrodenaktivmaterialschicht und dem Separator ein.
Die vorstehenden Abschnitte können auf den Separatoren, die auf die Folienelektroden aufgestapelt werden sollen, im Voraus bereitgestellt werden. Nachdem ein Elektrodenaufbau hergestellt worden ist, indem die Separatoren und die Folienelektroden abwechselnd gestapelt wurden, wird der Elektrodenaufbau in diesem Fall in der Stapelrichtung des Elektrodenaufbaus verdichtet, wodurch die vorstehenden Abschnitte in jede Aktivmaterialschicht hineingedrückt werden. Somit werden die vorstehenden Abschnitte und die Passungsabschnitte miteinander in Eingriff gebracht, während auf jeder Aktivmaterialschicht die Passungsabschnitte ausgebildet werden. Ähnlich wie die vorstehenden Abschnitte können die Passungsabschnitte auf den Aktivmaterialschichten der Folienelektroden, die auf die Separatoren aufgestapelt werden sollen, im Voraus bereitgestellt werden. In diesem Fall drückt das Verdichten des Elektrodenaufbaus in der Stapelrichtung jeden Separator in die Passungsabschnitte. Somit werden die vorstehenden Abschnitte und die Passungsabschnitte miteinander in Eingriff gebracht, während auf jedem Separator die vorstehenden Abschnitte ausgebildet werden. Des Weiteren können die vorstehenden Abschnitte im Voraus auf den Separatoren und die Passungsabschnitte im Voraus auf den Aktivmaterialschichten bereitgestellt werden.
Außerdem können die vorstehenden Abschnitte und die Passungsabschnitte aufgrund einer Kombination eines Materials des Separators und einer Konfiguration der Aktivmaterialschichten durch einen einfachen Vorgang, in dem der Elektrodenaufbau ohne die im Voraus bereitgestellten vorstehenden Abschnitte und Passungsabschnitte in der Stapelrichtung des Elektrodenaufbaus verdichtet wird, ausgebildet und auch miteinander in Eingriff gebracht werden. Angesichts dessen ist es vorzuziehen, dass als Separator ein Vliesstoff eingesetzt wird, der eine große Anzahl von Fasern enthält, und dass der alkalische Akkumulator Aktivmaterialschichten, die eine große Anzahl von aneinanderhaftenden Aktivmaterialpartikeln haben, und Räume, die zwischen diesen Aktivmaterialpartikeln ausgebildet sind, enthält.
Wenn der aus Vliesstoff bestehende Separator in die Aktivmaterialschicht hineingedrückt wird, die eine große Anzahl Aktivmaterialpartikel enthält, dienen die Räume zwischen den Aktivmaterialpartikeln, die sich auf der Oberfläche jeder Aktivmaterialschicht befinden, als die Passungsabschnitte, sodass die Fasern des Separators in die Räume zwischen den Aktivmaterialpartikeln hineingedrückt werden können. Während die vorstehenden Abschnitte ausgebildet werden können, indem Teile der Fasern jedes Separators in Richtung der an den Separator angrenzenden Aktivmaterialschicht vorstehen gelassen werden, werden dadurch die vorstehenden Abschnitte in die Räume als die Passungsabschnitte eingebettet, sodass die vorstehenden Abschnitte und die Passungsabschnitte miteinander in Eingriff gebracht werden können.
Darüber hinaus können aufgrund der Fasern des Vliesstoffs, die miteinander zufällig verheddert sind, vorstehende Abschnitte, die sich in einer netzartigen Form über jeden Separator ausbreiten, ausgebildet werden und es können auf der Aktivmaterialschicht netzartige Passungsabschnitte ausgebildet werden, die den vorstehenden Abschnitten entsprechen, indem die Fasern in die Aktivmaterialschicht hineingedrückt werden. Der Eingriff der vorstehenden Abschnitte, die sich in der netzartigen Form über den Separator ausbreiten, in die Passungsabschnitte hält den Separator noch fester auf der an den Separator angrenzenden Aktivmaterialschicht und schränkt die Ausbildung des Raums zwischen der Aktivmaterialschicht und dem Separator noch wirksamer ein.
Des Weiteren werden in diesem Fall die vorstehenden Abschnitte und die Passungsabschnitte durch einen einfachen Vorgang ausgebildet, in dem der Elektrodenaufbau in der Stapelrichtung des Elektrodenaufbaus verdichtet wird, sodass die Vorgänge, in denen die vorstehenden Abschnitte auf den Separatoren und die Passungsabschnitte auf den Aktivmaterialschichten im Voraus bereitgestellt werden, nicht erforderlich sind. Daher kann diese Konfiguration eine Verkomplizierung eines Herstellungsvorgangs des alkalischen Akkumulators vermeiden, wobei die Verkomplizierung durch diese Vorgänge hervorgerufen wird.
In dem oben beschriebenen Fall ist es vorzuziehen, dass eine auf dem Volumen basierende 50% kumulative Partikelgröße D [µm] der Aktivmaterialpartikel, ein mittlerer Lochdurchmesser A [µm] des Separators und ein mittlerer Faserdurchmesser B [µm] des Separators den Zusammenhang des folgenden Ausdrucks erfüllen. $0,2 < D / (A + B) < 1,5$
Wenn der obige Zusammenhang erfüllt ist, lassen sich die Räume zwischen den Aktivmaterialpartikeln, die sich auf der Oberfläche jeder Aktivmaterialschicht befinden, und die Lücken zwischen den Fasern, die den Separator ausbilden, leicht miteinander paaren. Somit werden die Fasern jedes Separators leicht in die Räume zwischen den Aktivmaterialpartikeln hineingedrückt, wenn der Elektrodenaufbau in der Stapelrichtung von ihm verdichtet wird. Dadurch wird der Separator noch fester auf der an den Separator angrenzenden Aktivmaterialschicht gehalten, sodass die Ausbildung des Raums zwischen dem Separator und der an den Separator angrenzenden Aktivmaterialschicht noch wirksamer eingeschränkt wird.
Wenn die 50% kumulative Partikelgröße D der Aktivmaterialpartikel, der mittlere Lochdurchmesser A und der mittlere Faserdurchmesser B der Separatoren den obigen Ausdruck nicht erfüllen, lassen sich die Räume zwischen den Aktivmaterialpartikeln und die Lücken zwischen den Fasern jedes Separators verglichen damit, dass die 50% kumulative Partikelgröße D der Aktivmaterialpartikel, der mittlere Lochdurchmesser A und der mittlere Faserdurchmesser B der Separatoren den obigen Ausdruck erfüllen, schwer miteinander paaren. Daher besteht in diesem Fall die Befürchtung, dass tendenziell zwischen jedem Separator und der an den Separator angrenzenden Positivelektrodenaktivmaterialschicht verglichen damit, dass die 50% kumulative Partikelgröße D der Aktivmaterialpartikel, der mittlere Lochdurchmesser A und der mittlere Faserdurchmesser B der Separatoren den Zusammenhang des obigen Ausdrucks erfüllen, ein Raum ausgebildet wird.
Darüber hinaus ist es im obigen Fall vorzuziehen, dass der mittlere Faserdurchmesser B [µm] der Separatoren kleiner als die auf dem Volumen basierende 50% kumulative Partikelgröße D [µm] der Aktivmaterialpartikel ist. In diesem Fall können die Fasern, die auf der Oberfläche jedes Separators freiliegen, leicht in die Räume zwischen den Aktivmaterialpartikeln eindringen, die sich auf der Oberfläche jeder Aktivmaterialschicht befinden. Somit werden die Fasern, die auf der Oberfläche des Separators freiliegen, leicht in die Räume zwischen den Aktivmaterialpartikeln hineingedrückt, wenn der Elektrodenaufbau in der Stapelrichtung von ihm verdichtet wird. Dadurch wird der Separator noch fester auf der an den Separator angrenzenden Aktivmaterialschicht gehalten, sodass die Ausbildung des Raums zwischen dem Separator und der an den Separator angrenzenden Aktivmaterialschicht noch wirksamer eingeschränkt wird.
Im Folgendem wird ein exemplarisches Ausführungsbeispiel von jedem Teil des oben beschriebenen alkalischen Akkumulators beschrieben.
Die Metallfolien des Stromkollektors sind ein chemisch inaktiver elektrischer Leiter und sie führen den Elektroden fortlaufend Strom zu, während der alkalische Akkumulator entladen oder geladen wird. Als Material der Metallfolien kann ein Metall eingesetzt werden, das der Spannung widerstehen kann, durch die eine Reaktion des Aktivmaterials auftritt. Beispiele des Materials der Metallfolien schließen reine Metalle wie Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Wolfram, Cobalt, Zink, Nickel, Eisen, Platin, Zinn, Indium, Titan, Ruthenium, Tantal, Chrom und Molybdän sowie Legierungen wie Edelstahl und Aluminiumlegierungen ein. Außerdem können als die Metallfolien auch Metallfolien eingesetzt werden, die oberflächenbehandelt sind, etwa eine vernickelte Kupferfolie und eine vernickelte Edelstahlfolie.
Wenn der alkalische Akkumulator ein Nickel-Wasserstoff-Akkumulator ist, ist es vorzuziehen, dass als die Metallfolien eine Nickelfolie, eine vernickelte Kupferfolie und eine vernickelte Edelstahlfolie eingesetzt werden. Die Dicke der Metallfolien kann, soweit angemessen, in einem Bereich von beispielsweise 5 bis 100 µm gewählt werden.
Jede Aktivmaterialschicht ist auf einer Oberfläche der Metallfolie oder auf beiden Oberflächen der Metallfolie angeordnet. Die Aktivmaterialschicht enthält im Allgemeinen eine große Anzahl Aktivmaterialpartikel und ein Bindemittel, das die Aktivmaterialpartikel miteinander und mit der Metallfolie verbindet. Des Weiteren kann die Aktivmaterialschicht, soweit erforderlich, einen Zusatzstoff wie eine Leitfähigkeitshilfe enthalten.
Die spezifischen Bestandteile der Aktivmaterialschicht können auf Grundlage der Konfiguration des alkalischen Akkumulators und der Polarität der Aktivmaterialschicht gewählt werden. Wenn die Aktivmaterialschicht zum Beispiel eine Positivelektrodenaktivmaterialschicht des Nickel-Wasserstoff-Akkumulators ist, können als die Positivelektrodenaktivmaterialpartikel Nickelhydroxid und metalldotiertes Nickelhydroxid eingesetzt werden. Beispiele des Metalls, mit dem das Nickelhydroxid dotiert wird, schließen ein Element der Gruppe 2 wie Magnesium und Calcium, ein Element der Gruppe 9 wie Cobalt, Rhodium und Iridium und ein Element der Gruppe 12 wie Zink und Cadmium ein. Auf den Positivelektrodenaktivmaterialpartikeln kann eine Oberflächenbehandlung durchgeführt werden, was ein bekanntes Verfahren für Nickel-Wasserstoff-Akkumulatoren ist.
Die auf dem Volumen basierende 50% kumulative Partikelgröße der Positivelektrodenaktivmaterialpartikel kann, soweit angemessen, in einem Bereich von zum Beispiel 1 bis 100 µm gewählt werden. Die auf dem Volumen basierende 50% kumulative Partikelgröße der Positivelektrodenaktivmaterialpartikel beträgt vorzugsweise 3 bis 50 µm, besser noch 5 bis 30 µm und noch besser 7 bis 18 µm. Es ist zu beachten, dass die oben beschriebene, auf dem Volumen basierende 50% kumulative Partikelgröße auf der Grundlage einer Partikelgrößenverteilung berechnet wird, die durch ein Laserbeugungspartikelgrößenverteilungsanalysegerät gemessen wird.
Der Gehalt der Positivelektrodenaktivmaterialpartikel in der Positivelektrodenaktivmaterialschicht wird, soweit angemessen, in zum Beispiel einem Bereich von 75 bis 99 Masseprozent gewählt. Der Gehalt der Positivelektrodenaktivmaterialpartikel beträgt vorzugsweise 80 bis 97 Masseprozent und besser noch 85 bis 95 Masseprozent.
Die Positivelektrodenaktivmaterialschicht des Nickel-Wasserstoff-Akkumulators kann als Leitfähigkeitshilfe metallisches Cobalt und/oder eine Cobaltverbindung enthalten. Zum Beispiel kann als Cobaltverbindung Cobalthydroxid eingesetzt werden. Das metallische Cobalt und die Cobaltverbindung können in der Positivelektrodenaktivmaterialschicht in Form eines Pulvers enthalten sein und an den Oberflächen der Positivelektrodenaktivmaterialpartikel anhaften.
Der Gehalt des metallischen Cobalts und der Cobaltverbindung in der Positivelektrodenaktivmaterialschicht kann in einem Bereich von 0,5 bis 10 Masseprozent gewählt werden. Der Gehalt des metallischen Cobalts und der Cobaltverbindung beträgt vorzugsweise 1 bis 7 Masseprozent und besser noch 2 bis 5 Masseprozent.
Die Positivelektrodenaktivmaterialschicht des Nickel-Wasserstoff-Akkumulators kann außer dem metallischen Cobalt und der Cobaltverbindung eine weitere Leitfähigkeitshilfe enthalten. Beispiele einer solchen Leitfähigkeitshilfe schließt Metalle wie Nickel und Kupfer, Oxide oder Hydroxide dieser Metalle und Kohlenstoffmaterialien wie Ruß, Graphit und Kohlenstofffaser ein.
Die Positivelektrodenaktivmaterialschicht des Nickel-Wasserstoff-Akkumulators kann außerdem einen Positivelektrodenzusatzstoff enthalten, der das Batterieleistungsvermögen verbessert. Beispiele des Positivelektrodenzusatzstoffs schließen Niobverbindungen wie Nb₂O₅, Wolframverbindungen wie WO₂, WO₃, Li₂WO₄, Na₂WO₄ und K₂WO₄, Ytterbiumverbindungen wie Yb₂O₃, Titanverbindungen wie TiO₂, Yttriumverbindungen wie Y₂O₃, Zinkverbindungen wie ZnO, Calciumverbindungen wie CaO, Ca(OH)₂ und CaF₂ und Oxide von Seltenerdelementen außer den oben beschriebenen Elementen ein.
Der Gehalt des Positivelektrodenzusatzstoffs in der Positivelektrodenaktivmaterialschicht kann, soweit angemessen, in einem Bereich von zum Beispiel 0,1 bis 10 Masseprozent gewählt werden. Der Gehalt des Positivelektrodenzusatzstoffs beträgt vorzugsweise 0,5 bis 5 Masseprozent.
Wenn die Aktivmaterialschicht eine Negativelektrodenaktivmaterialschicht des Nickel-Wasserstoff-Akkumulators ist, kann als die Negativelektrodenaktivmaterialpartikel eine Wasserstoffspeicherlegierung eingesetzt werden. Beispiele der Wasserstoffspeicherlegierung schließen eine Wasserstoffspeicherlegierung vom AB₅-Typ mit einer hexagonalen Kristallstruktur vom CaCus-Typ, eine Wasserstoffspeicherlegierung vom AB₂-Typ mit einer hexagonalen Kristallstruktur vom MgZn₂-Typ oder einer kubischen Kristallstruktur vom MgCu₂-Typ, eine Wasserstoffspeicherlegierung vom AB-Typ mit einer kubischen Kristallstruktur vom CsCI-Typ, eine Wasserstoffspeicherlegierung vom A₂B-Typ mit einer hexagonalen Kristallstruktur vom Mg₂Ni-Typ und eine Wasserstoffspeicherlegierung vom Mischkristalltyp mit einer kubisch-raumzentrierten Kristallstruktur ein. Außerdem schließen Beispiele der Wasserstoffspeicherlegierung eine Wasserstoffspeicherlegierung vom AB₃-Typ, eine Wasserstoffspeicherlegierung vom A₂B₇-Typ und eine Wasserstoffspeicherlegierung wie eine Wasserstoffspeicherlegierung vom A₅B₁₉-Typ ein, die als Kombination einer Kristallstruktur vom AB₅-Typ und AB₂-Typ ausgebildet ist. Diese Wasserstoffspeicherlegierungen können unabhängig oder als Kombination von zwei oder mehr Typen verwendet werden.
Genauer gesagt kann die Wasserstoffspeicherlegierung vom AB₅-Typ zum Beispiel LaNi₅, CaCus und MmNi₅ einschließen. Es ist zu beachten, dass das oben genannte Mm ein Symbol ist, das ein sogenanntes Mischmetall angibt. Beispiele der Wasserstoffspeicherlegierung vom AB₂-Typ schließen MgZn₂, ZrNi₂ und ZrCr₂ ein. Beispiele der Wasserstoffspeicherlegierung vom AB-Typ schließen TiFe und TiCo ein. Beispiele der Wasserstoffspeicherlegierung vom A₂B-Typ schließen Mg₂Ni und Mg₂Cu ein. Beispiele der Wasserstoffspeicherlegierung vom Mischkristalltyp schließen Ti-V, V-Nb und Ti-Cr ein.
Beispiele der Wasserstoffspeicherlegierung vom AB₃-Typ schließen CeNi₃ ein. Beispiele der Wasserstoffspeicherlegierung vom A₂B₇-Typ schließen Ce₂Ni₇ ein. Beispiele der Wasserstoffspeicherlegierung vom A₅B₁₉-Typ schließen Ce₅Co₁₉ und Pr₅Co₁₉ ein. Ein Teil der Elemente, die diese Wasserstoffspeicherlegierungen bilden, kann durch andere Elemente ersetzt werden.
Auf den Negativelektrodenaktivmaterialpartikeln kann eine bekannte Oberflächenbehandlung für einen Nickel-Wasserstoff-Akkumulator durchgeführt werden. Zum Beispiel kann eine Alkalibehandlung durchgeführt werden, bei der die Negativelektrodenaktivmaterialpartikel in eine wässrige Alkalilösung eingetaucht werden.
Die auf dem Volumen basierende 50% kumulative Partikelgröße der Negativelektrodenaktivmaterialpartikel kann, soweit angemessen, in zum Beispiel einem Bereich von 1 bis 100 µm gewählt werden. Die auf dem Volumen basierende 50% kumulative Partikelgröße der Negativelektrodenaktivmaterialpartikel beträgt vorzugsweise 3 bis 50 µm, besser noch 5 bis 30 µm und noch besser 7 bis 18 µm.
Darüber hinaus kann der Gehalt der Negativelektrodenaktivmaterialpartikel in der Negativelektrodenaktivmaterialschicht, soweit angemessen, in zum Beispiel in einem Bereich von 85 bis 99 Masseprozent gewählt werden. Der Gehalt der Negativelektrodenaktivmaterialpartikel beträgt vorzugsweise 90 bis 98 Masseprozent.
In der Negativelektrodenaktivmaterialschicht des Nickel-Wasserstoff-Akkumulators kann außerdem eine Leitfähigkeitshilfe enthalten sein, die aus einem chemisch inaktiven elektrischen Leiter konfiguriert ist. Beispiele einer solchen Leitfähigkeitshilfe schließen Metalle wie Cobalt, Nickel und Kupfer, Oxide oder Hydroxide dieser Metalle und Kohlenstoffmaterialien wie Ruß, Graphit und Kohlenstofffaser ein. Diese Leitfähigkeitshilfen können in der Negativelektrodenaktivmaterialschicht in Form von Pulver enthalten sein und an den Oberflächen der Negativelektrodenaktivmaterialpartikel anhaften.
Der Gehalt der Leitfähigkeitshilfe in der Negativelektrodenaktivmaterialschicht kann, soweit angemessen, in zum Beispiel einem Bereich von 0,1 bis 5 Masseprozent gewählt werden. Der Gehalt der Leitfähigkeitshilfe beträgt vorzugsweise 0,2 bis 3 Masseprozent und besser noch 0,3 bis 1 Masseprozent.
Des Weiteren kann die Negativelektrodenaktivmaterialschicht des Nickel-Wasserstoff-Akkumulators auch einen Negativelektrodenzusatzstoff enthalten, der das Batterieleistungsvermögen verbessert. Beispiele des Negativelektrodenzusatzstoffs schließen Fluoride von Seltenerdelementen wie CeF₃ und YF₃, Bismutverbindungen wie Bi₂O₃ und BiF₃ und Indiumverbindungen wie In₂O₃ und InF₃ ein. Außerdem kann der obengenannte Positivelektrodenzusatzstoff als der Negativelektrodenzusatzstoff verwendet werden.
Der Gehalt des Negativelektrodenzusatzstoffs in der Negativelektrodenaktivmaterialschicht kann, soweit angemessen, in zum Beispiel einem Bereich von 0,1 bis 10 Masseprozent gewählt werden. Der Gehalt des Negativelektrodenzusatzstoffs beträgt vorzugsweise 0,5 bis 5 Masseprozent.
Beispiele des in der Aktivmaterialschicht enthaltenen Bindemittels schließen ein Fluorharz wie Polyvenylidenfluorid, Polytetrafluorethylen und Fluorkautschuk, ein Polyolefin wie Polypropylen und Polyethylen, ein Imidharz wie Polyimid und Polyamidimid, ein Cellulosederivat wie Carboxymethylcellulose, Methylcellulose und Hydroxypropylcellulose, ein (Meth)acrylharz, das ein (Meth)acrylharzderivat wie Polyacrylsäure, Polyacrylsäureester, Polymethacrylsäure und Polymethacrylsäureester als Monomereinheit enthält, und Styrol-Butadien-Kautschuk ein.
Der Gehalt des Bindemittels in der Aktivmaterialschicht kann, soweit angemessen, in einem Bereich von zum Beispiel 0,1 bis 15 Masseprozent gewählt werden. Der Gehalt des Bindemittels beträgt vorzugsweise 1 bis 10 Masseprozent und besser noch 2 bis 7 Masseprozent.
Des Weiteren ist es vorzuziehen, dass in den Aktivmaterialschichten Carboxymethylcellulose als Verdickungsmittel enthalten ist. Die Aktivmaterialschichten, die Carboxymethylcellulose enthaltenen, tendieren dazu, durch Imprägnieren der Aktivmaterialschichten mit Elektrolyt verglichen mit den Aktivmaterialschichten vor der Imprägnierung durch den Elektrolyten aufgeweicht zu werden. Durch das Imprägnieren der Carboxymethylcellulose enthaltenden Aktivmaterialschichten mit dem Elektrolyten kann somit leichter ein Abschnitt jedes Separators in die an den Separator angrenzende Aktivmaterialschicht hineingedrückt werden. Dadurch wird der Separator noch fester auf der an den Separator angrenzenden Aktivmaterialschicht gehalten, sodass die Ausbildung des Raums zwischen dem Separator und der an den Separator angrenzenden Aktivmaterialschicht noch wirksamer eingeschränkt wird.
Als Separator kann ein poröser Film, ein Vliesstoff, ein Gewebe usw. aus einem Isolator verwendet werden, der bezüglich des Elektrolyten chemische Stabilität besitzt. Beispiele des Isolators, der den Separator ausbildet, schließen ein Kunstharz wie Polytetrafluorethylen, Polypropylen, Polyethylen, Ethylen-Propylen-Copolymer, Polyimid, Polyamid, Polyester und Polyacrylnitril, ein Polysaccharid wie Cellulose und Amylose und ein natürliches Polymer wie Fibroin, Keratin, Lignin und Suberin ein. Diese Isolatoren können unabhängig oder in Kombination von zwei oder mehr Typen verwendet werden.
Darüber hinaus können auf dem Separator hydrophile Behandlungen wie eine Sulfonierungsbehandlung, eine Coronabehandlung, eine Fluorgasbehandlung und eine Plasmabehandlung durchgeführt werden.
Wenn der alkalische Akkumulator der Nickel-Wasserstoff-Akkumulator ist, ist es vorzuziehen, dass als Separator ein Vliesstoff aus einem Polyolefin wie Polypropylen, Polyethylen, Ethylen-Propylen-Copolymer eingesetzt wird. In diesem Fall beträgt ein mittlerer Lochdurchmesser des Vliesstoffs vorzugsweise 10 bis 25 µm. Darüber hinaus beträgt ein mittlerer Faserdurchmesser des Vliesstoffs vorzugsweise 2 bis 10 µm.
Es ist zu beachten, dass der mittlere Lochdurchmesser des Vliesstoffs durch das Bubble-Point-Verfahren berechnet wird, das in JIS K 3832:1990 spezifiziert ist. Darüber hinaus ist der mittlere Faserdurchmesser des Vliesstoffs als ein Mittelwert der Faserdurchmesser von zehn Fasern definiert, die zufällig aus einem REM-Bild einer Oberfläche des Vliesstoffs gewählt werden. Das REM-Bild wird erhalten, indem die Oberfläche des Vliesstoffs durch ein Rasterelektronenmikroskop betrachtet wird.
Bei der Herstellung des alkalischen Akkumulators kann ein Verfahren zur Herstellung des alkalischen Akkumulators eingesetzt werden, das einen Stapelvorgang und einen Verdichtungsvorgang hat. Im Stapelvorgang werden die Folienelektroden und die Separatoren abwechselnd miteinander gestapelt, um den Elektrodenaufbau herzustellen, und mit dem Elektrolyten imprägniert. Im Verdichtungsvorgang werden Abschnitte der Separatoren in die Aktivmaterialschichten hineingedrückt, indem der Elektrodenaufbau in der Stapelrichtung von ihm verdichtet wird, sodass die vorstehenden Abschnitte und die Passungsabschnitte miteinander in Eingriff gelangen.
Im Stapelvorgang können der Vorgang, bei dem die Folienelektroden und die Separatoren abwechselnd miteinander gestapelt werden, und der Vorgang, in dem die Folienelektroden die Separatoren mit dem Elektrolyten imprägniert werden, in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden. Zum Beispiel kann der Elektrodenaufbau mit dem Elektrolyten imprägniert werden, nachdem der Elektrodenaufbau durch abwechselndes Stapeln der Folienelektroden und der Separatoren hergestellt wurde. Darüber hinaus können die Folienelektroden und die Separatoren abwechselnd miteinander gestapelt werden, um den Elektrodenaufbau herzustellen, nachdem die Folienelektroden und die Separatoren mit dem Elektrolyten imprägniert wurden.
Als Elektrolyt kann ein bekannter Elektrolyt für alkalische Akkumulatoren verwendet werden. Wenn der alkalische Akkumulator der Nickel-Wasserstoff-Akkumulator ist, kann als Elektrolyt eine wässrige Lösung eines Alkalimetallhydroxids wie Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid eingesetzt werden. Diese Alkalimetallhydroxide können unabhängig oder in Kombination von zwei oder mehr Typen verwendet werden.
Des Weiteren kann der Elektrolyt auch Alkalimetallhalogenide wie LiF, LiCl, LiBr, LiI, NaF, NaCl, NaBr, NaI, KF, KCl, KBr und KI enthalten.
Im Verdichtungsvorgang wird der Elektrodenaufbau in der Stapelrichtung der Folienelektroden und der Separatoren verdichtet. Im Verdichtungsvorgang können Endflächen des Elektrodenaufbaus in der Stapelrichtung von ihm direkt zusammengedrückt werden, oder die Endflächen des Elektrodenaufbaus in der Stapelrichtung werden mit einem anderen Bauteil wie einem Gehäuse bedeckt und der Elektrodenaufbau kann mit diesem dazwischen eingefügten Bauteil verdichtet werden. Im letzterem Fall kann der ganze Elektrodenaufbau gleichmäßig verdichtet werden, wenn die Steifheit des Bauteils erhöht wird, das auf den Endflächen des Elektrodenaufbaus angeordnet wird.
Im Verdichtungsvorgang wird der Elektrodenaufbau in der Stapelrichtung von ihm vorzugsweise mit einem Druck von 0,1 MPa oder mehr und 1,5 MPa oder weniger, besser noch mit einem Druck von 0,15 MPa oder mehr und 1,3 MPa oder weniger und noch besser bei einem Druck von 0,2 MPa oder mehr und 1,0 MPa oder weniger verdichtet.
Wenn ein Druck von weniger als 0,1 MPa auf den Elektrodenaufbau aufgebracht wird, dann fehlt es dem Elektrodenaufbau an Verdichtung, sodass es schwierig sein kann, die vorstehenden Abschnitte mit den Passungsabschnitten in Eingriff zu bringen. Wenn ein Druck von mehr als 1,5 MPa auf den Elektrodenaufbau aufgebracht wird, ist die Verdichtung des Separators übermäßig groß, sodass eine Verringerung der Porosität des Separators hervorgerufen werden kann. Dadurch lässt sich der Elektrolyt schwer in den Separatoren bewegen, was eine der Zunahme des Widerstands des alkalischen Akkumulators hervorruft.
Beispiel 1
Unter Bezugnahme auf 1 bis 4 wird ein Beispiel des alkalischen Akkumulators beschrieben. Wie aus 1 hervorgeht, enthält der alkalische Akkumulator 1 des vorliegenden Beispiels eine Vielzahl von Folienelektroden 11 (11b, 11n, 11p), die jeweils eine Metallfolie 2 und eine Aktivmaterialschicht 3 (3p, 3n), die auf einer Oberfläche oder beiden Oberflächen der Metallfolie 2 angeordnet sind, haben, und Separatoren 4, die jeweils zwischen zwei benachbarten Aktivmaterialschichten 3 eingefügt sind. Die Aktivmaterialschichten 3 sind in der Vielzahl von Folienelektroden 11 (11b, 11n, 11p) auf eine solche Weise angeordnet, dass zwei benachbarte Aktivmaterialschichten 3 einander zugewandt sind. Wie aus 2 hervorgeht, haben die Separatoren 4 vorstehende Abschnitte 41, die in Richtung der Aktivmaterialschichten 3 vorstehen. Wie aus 2 und 3 hervorgeht, haben die Aktivmaterialschichten 3 außerdem Passungsabschnitte 31, in die die vorstehenden Abschnitte 41 der Separatoren 4 eingepasst sind. Wie in 2 gezeigt ist, sind die vorstehenden Abschnitte 41 jedes Separators mit den Passungsabschnitten 31 jeder Aktivmaterialschicht 3 im Eingriff, während die vorstehenden Abschnitte 41 in die Passungsabschnitte 31 eindringen.
Im Folgenden wird die Konfiguration des alkalischen Akkumulators 1 des vorliegenden Beispiels ausführlicher beschrieben. Der alkalische Akkumulator 1 des vorliegenden Beispiels ist als ein Nickel-Wasserstoff-Akkumulator konfiguriert. Wie aus 1 hervorgeht, hat der alkalische Akkumulator 1 einen Elektrodenaufbau 10, in dem die Vielzahl von Folienelektroden 3 mit dem dazwischen eingefügten Separator 4 gestapelt sind, Bündelbauteile 12, die sich mit Endabschnitten des Elektrodenaufbaus 10 in einer Stapelrichtung von ihm in Kontakt befinden und den Elektrodenaufbau 10 bündeln, und ein Dichtungsbauteil 13, das eine Seitenumfangsfläche des Elektrodenaufbaus 10 abdichtet. Der Elektrodenaufbau 10 hat als die Folienelektroden 11 Anschlusselektroden 11n, 11p, die jeweils auf beiden Enden des Elektrodenaufbaus 10 in der Stapelrichtung von ihm angeordnet sind, und eine Vielzahl von bipolaren Elektroden 11b, die zwischen den Anschlusselektroden 11n, 11p angeordnet sind. Außerdem ist der Elektrodenaufbau 10 mit Elektrolyt imprägniert.
Die bipolaren Elektroden 11b haben jeweils die Metallfolie 2, die in einer rechteckigen Form ausgebildet ist, eine Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p, die als die Aktivmaterialschicht 3 auf einer Oberfläche der Metallfolie 2 vorhanden ist, und eine Negativelektrodenaktivmaterialschicht 3n, die als die Aktivmaterialschicht 3 auf der anderen Oberfläche der Metallfolie 2 vorhanden ist. Die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p und die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 3n sind in einem Bereich innerhalb eines Umfangskantenabschnitts 21 der Metallfolie 2 vorgesehen. Darüber hinaus wird der Umfangskantenabschnitt 21 der Metallfolie 2 von dem Dichtungsbauteil 13 gehalten. Genauer gesagt ist die Metallfolie 2 des vorliegenden Beispiels eine Nickelfolie mit einer Dicke von 50 µm.
Wie aus 2 hervorgeht, enthält jede positive Elektrodenaktivmaterialschicht 3p eine große Anzahl von Positivelektrodenaktivmaterialpartikeln 32p. Die Passungsabschnitte 31 der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p sind Räume zwischen den Positivelektrodenaktivmaterialpartikeln 32p. Die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p enthält 95 Masseteile Nickelhydroxid als die Positivelektrodenaktivmaterialpartikel 32p, 1 Masseteil metallisches Cobalt als eine Leitfähigkeitshilfe, 2 Masseteile Styrol-Butadien-Kautschuk als ein Bindemittel, 1 Masseteil Carboxymethylcellulose als ein Verdickungsmittel und 1 Masseteil Y₂O₃ als ein Antioxidationsmittel.
Die Oberfläche des Nickelhydroxids als die Positivelektrodenaktivmaterialpartikel 32p ist mit Cobaltoxid beschichtet, auch wenn dies nicht dargestellt ist. Die auf dem Volumen basierende 50% kumulative Partikelgröße der Positivelektrodenaktivmaterialpartikel 32p beträgt 15 µm. Es ist zu beachten, dass die Darstellung der Leitfähigkeitshilfe, des Bindemittels, des Verdickungsmittels und des Antioxidationsmittels in 2 aus praktischen Gründen weggelassen wird.
Das Gewicht jeder Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p, das heißt die Masse pro Flächeneinheit, beträgt 30 mg/cm². Die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p hat eine Dicke von 100 µm. Darüber hinaus beträgt die scheinbare Dichte der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p, das heißt die Dichte einschließlich der Poren der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p, 3,0 g/cm³.
Jede Negativelektrodenaktivmaterialschicht 3n enthält eine große Anzahl von Negativelektrodenaktivmaterialpartikeln. Die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 3n enthält 96 Masseteile Wasserstoffspeicherlegierung als die Negativelektrodenaktivmaterialpartikel, 3 Masseteile Styrol-Butadien-Kautschuk als ein Bindemittel und 1 Masseteil Carboxymethylcellulose als ein Verdickungsmittel.
Jede Negativelektrodenaktivmaterialschicht 3n hat ein Gewicht von 45 mg/cm² und eine Dicke von 90 µm. Außerdem beträgt die scheinbare Dichte der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 3n 5,0 g/cm³.
Wie aus 1 hervorgeht, hat unter den zwei Anschlusselektroden 11n, 11p die erste Anschlusselektrode 11p, die an einem Ende des Elektrodenaufbaus 10 in der Stapelrichtung von ihm angeordnet ist, die gleiche Konfiguration wie die bipolaren Elektroden 11b, außer dass sie nicht die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 3n hat, Darüber hinaus hat die zweite Anschlusselektrode 11n, die am anderen Ende des Elektrodenaufbaus 10 in der Stapelrichtung von ihm angeordnet ist, die gleiche Konfiguration wie die bipolaren Elektroden 11b, außer dass sie nicht die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p hat.
Diese Folienelektroden 11 sind auf eine solche Weise angeordnet, dass die Positivelektrodenaktivmaterialschichten 3p und die Negativelektrodenaktivmaterialschichten 3n in der Stapelrichtung des Elektrodenaufbaus 10 abwechselnd angeordnet sind. Darüber hinaus ist jeder Separator 4 zwischen der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p und der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 3n eingefügt. Mit dieser Konfiguration wird zwischen zwei benachbarten Metallfolien 2 eine Zelleneinheit C konfiguriert, in der eine Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p und eine Negativelektrodenaktivmaterialschicht 3n einander mit dem dazwischen eingefügten Separator 4 zugewandt sind. Außerdem ist in dem Elektrodenaufbau 10 des vorliegenden Beispiels eine Vielzahl von Zelleneinheiten C mit der dazwischen eingefügten Metallfolie 2 elektrisch in Reihe verbunden.
Wie in 2 gezeigt ist, sind die Separatoren 4 des vorliegenden Beispiels ein Vliesstoff, der in einer rechteckigen Form durch Fasern 42 aus Polyolefin ausgebildet ist. Ein mittlerer Lochdurchmesser der Separatoren 4 des vorliegenden Beispiels beträgt 10 µm und ein mittlerer Faserdurchmesser der Separatoren 4 beträgt 5 µm.
Die vorstehenden Abschnitte 41 jedes Separators 4 des vorliegenden Beispiels sind Teile der Fasern 42, die auf der Oberfläche des Separators 4 freiliegen. In dem in 2 dargestellten Beispiel werden die Fasern 42 als die vorstehenden Abschnitte 41 in Räume zwischen den Positivelektrodenaktivmaterialpartikeln 32p in den Positivelektrodenaktivmaterialschichten 3p hineingedrückt, und Teile der Fasern 42 werden in den Räumen zwischen den Positivelektrodenaktivmaterialpartikeln 32p eingebettet. Bei dieser Konfiguration sind die Fasern 42 als die vorstehenden Abschnitte 41 mit den Räumen zwischen den Positivelektrodenaktivmaterialpartikeln 32p als den Passungsabschnitten 31 im Eingriff. Wie in 3 gezeigt ist, sind die Passungsabschnitte 31 des vorliegenden Beispiels in einer netzartigen Form ausgebildet.
An beiden Enden des Elektrodenaufbaus 10 in der Stapelrichtung von ihm sind die Bündelbauteile 12 aus Metall angeordnet. Die Bündelbauteile 12 werden von Halteplatten gehalten, die nicht dargestellt sind, während die Bündelbauteile 12 mit den Metallfolien 2 der Anschlusselektroden 11n, 11p in Kontakt kommen. Der Elektrodenaufbau 10 des vorliegenden Beispiels ist auf eine solche Weise ausgebildet, dass der Elektrodenaufbau 10 über die Bündelbauteile 12 elektrisch mit einer externen Schaltung verbunden werden kann.
Der alkalische Akkumulator 1 des vorliegenden Beispiels 1 kann zum Beispiel durch das folgende Verfahren hergestellt werden. Zunächst wird ein Stapelvorgang durchgeführt, in dem die Folienelektroden 11 (11b, 11n, 11p) und die Separatoren 4 abwechselnd miteinander gestapelt werden und mit Elektrolyt imprägniert werden. In dem vorliegenden Beispiel werden die Folienelektroden 11 und die Separatoren 4 abwechselnd miteinander gestapelt, um den Elektrodenaufbau 10 herzustellen, und die Elektroden 11 und die Separatoren 4 werden mit dem Elektrolyten imprägniert, der aus einer Flüssigkeitseinspritzöffnung eingespritzt wird, die nicht dargestellt ist.
Dann wird ein Verdichtungsvorgang durchgeführt, in dem der Elektrodenaufbau 10 in der Stapelrichtung des Elektrodenaufbaus 10 verdichtet wird, sodass die Fasern 42, die auf der Oberfläche jedes Separators 4 freiliegen, in die Räume zwischen den Positivelektrodenaktivmaterialpartikeln 32p, wie zum Beispiel in 2 dargestellt ist, hineingedrückt werden. Indem die Fasern 42 als die vorstehenden Abschnitte 41 in die Räume zwischen den Positivelektrodenaktivmaterialpartikeln 32p als die Passungsabschnitte 31 eingebettet werden, können folglich die vorstehenden Abschnitte 41 mit den Passungsabschnitten 31 in Eingriff gelangen. Wie in 3 gezeigt ist, sind die Passungsabschnitte 31 des vorliegenden Beispiels in einer Nutform ausgebildet und vertieft, da die Passungsabschnitte 31 durch die Fasern 42 als die vorstehenden Abschnitte 41 hineingedrückt werden.
Im Folgenden werden die Vorteile des alkalischen Akkumulators 1 des vorliegenden Beispiels beschrieben. Der alkalische Akkumulator 1 des vorliegenden Beispiels hat die Vielzahl von Folienelektroden 11 und die Vielzahl von Separatoren 4, die abwechselnd miteinander gestapelt sind. Jeder Separator 4 hat die vorstehenden Abschnitte 41, die in Richtung der Positivelektrodenaktivmaterialschichten 3p der Folienelektroden 11 vorstehen, und die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p hat die Passungsabschnitte 31, in die die vorstehenden Abschnitte 41 des Separators 4 eingepasst sind. Die vorstehenden Abschnitte 41 des Separators 4 sind mit den Passungsabschnitten 31 der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p im Eingriff. Indem der Separator 4 mit der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p in Eingriff gebracht wird, wird der Separator 4 somit auf der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p gehalten, wodurch eine Raumausbildung zwischen dem Separator 4 und der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p eingeschränkt wird.
Wie oben beschrieben worden ist, wird in dem alkalischen Akkumulator 1 durch den Eingriff der vorstehenden Abschnitte 41 des Separators 4 und der Passungsabschnitte 31 der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p jeder Separator 4 auf der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p gehalten. Diese Konfiguration muss keine Schicht wie eine Klebstoffschicht haben, die zwischen dem Separator 4 und der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p angeordnet ist und die Haftung zwischen ihnen verbessert. Daher kann der Elektrolyt in dem alkalischen Akkumulator 1 der Aktivmaterialschicht 3 rasch vom Separator 4 zugeführt werden.
Die Separatoren 4 sind ein Vliesstoff, der eine große Anzahl Fasern 42 enthält. Die Positivelektrodenaktivmaterialschichten 3p haben eine große Anzahl der aneinanderhaftenden Positivelektrodenaktivmaterialpartikel 32p und die zwischen den Positivelektrodenaktivmaterialpartikeln 32p ausgebildeten Räume. Darüber hinaus sind die Fasern 42 als die vorstehenden Abschnitte 41 mit den Räumen zwischen den Positivelektrodenaktivmaterialpartikeln 32p als die Passungsabschnitte 31 im Eingriff. Somit können die vorstehenden Abschnitte 41 und die Passungsabschnitte 31 aufgrund einer Kombination des Materials der Separatoren 4 und der Konfiguration der Positivelektrodenaktivmaterialschichten 3p durch einen einfachen Vorgang, in dem der Elektrodenaufbau 10 in der Stapelrichtung des Elektrodenaufbaus 10 verdichtet wird, ohne im Voraus die vorstehenden Abschnitte 41 und die Passungsabschnitte 31 bereitzustellen, ausgebildet werden und werden die vorstehenden Abschnitte 41 mit den Passungsabschnitten 31 in Eingriff gebracht. Daher kann eine Verkomplizierung der Herstellungsvorgänge, die durch die Arbeiten, bei denen die vorstehenden Abschnitte 41 in den Separatoren 4 und die Passungsabschnitte 31 in den Positivelektrodenaktivmaterialschichten 3p bereitgestellt werden, vermieden werden.
Darüber hinaus werden die Fasern 42 jedes Separators 4 in die Räume zwischen den Positivelektrodenaktivmaterialpartikeln 32p hineingedrückt, wenn der Separator 4 aus Vliesstoff in die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p hineingedrückt wird, die eine große Anzahl der Aktivmaterialpartikel enthält, sodass die netzartigen vorstehenden Abschnitte 41 und die Passungsabschnitte 31 ausgebildet werden können. Dadurch wird der Separator 4 noch fester auf der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p gehalten, sodass die Ausbildung des Raums zwischen dem Separator 4 und der an den Separator 4 angrenzenden Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p noch wirksamer eingeschränkt wird.
Die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p des vorliegenden Beispiels enthält die Positivelektrodenaktivmaterialpartikel 32p, die die auf dem Volumen basierende 50% kumulative Partikelgröße von 15 µm haben. Darüber hinaus beträgt der mittlere Lochdurchmesser der Separatoren 4 10 µm und der mittlere Faserdurchmesser der Separatoren 5 µm. Somit erfüllen die auf dem Volumen basierende 50% kumulative Partikelgröße D [µm] der Positivelektrodenaktivmaterialpartikel 32p, der mittlere Lochdurchmesser A [µm] der Separatoren 4 und der mittlere Faserdurchmesser B [µm] der Separatoren 4 den Zusammenhang des folgenden Ausdrucks. $0,2 < D / (A + B) < 1,5$
Wenn die Folienelektroden 11 und die Separatoren 4 des vorliegenden Beispiels abwechselnd miteinander gestapelt werden, wird ein mittlerer Abstand zwischen den Fasern 42, die auf der Oberfläche jedes Separators 4 freiliegen, das heißt eine Summe des oben genannten mittleren Lochdurchmessers A und mittleren Faserdurchmessers B, beinahe genauso groß wie ein mittlerer Abstand zwischen den Positivelektrodenaktivmaterialpartikeln 32p, die auf der Oberfläche jeder Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p freiliegen, das heißt wie die 50% kumulative Partikelgröße D [µm] der Positivelektrodenaktivmaterialpartikel 32p. Damit lassen sich die Räume zwischen den Positivelektrodenaktivmaterialpartikeln 32p wie in dem in 4 dargestellten Beispiel leicht mit den Räumen zwischen den Fasern 42 des Separators 4 paaren.
Wenn der Elektrodenaufbau 10 verdichtet wird, dringen die Fasern 42, die auf der Oberfläche jedes Separators 4 freiliegen, daher leicht in die Räume zwischen den Positivelektrodenaktivmaterialpartikeln 32p ein und werden zudem leicht in die Räume zwischen den Positivelektrodenaktivmaterialpartikeln 32p hineingedrückt. Dadurch wird der Separator 4 noch fester auf der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p gehalten, sodass die Ausbildung des Raums zwischen dem Separator 4 und der an den Separator 4 angrenzenden Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p noch wirksamer eingeschränkt wird.
Des Weiteren ist der mittlere Faserdurchmesser der Separatoren 4 des vorliegenden Beispiels kleiner als der 50% kumulative Partikeldurchmesser D der Positivelektrodenaktivmaterialpartikel 32p. Somit können die Fasern 42 jedes Separators 4, wie zum Beispiel in 4 gezeigt ist, leicht in die Räume zwischen den Positivelektrodenaktivmaterialpartikeln 32p eindringen, die auf der Oberfläche der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p vorhanden sind. Wenn der Elektrodenaufbau 10 verdichtet wird, können somit Teile der Fasern 42 des Separators 4 leicht in die Räume zwischen den Positivelektrodenaktivmaterialpartikeln 32p hineingedrückt werden, die auf der Oberfläche der Positivelektrodenaktivmaterialschichten 3p vorhanden sind. Dadurch wird der Separator 4 noch fester auf der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p gehalten, sodass die Ausbildung des Raums zwischen dem Separator 4 und der an den Separator 4 angrenzenden Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p noch wirksamer eingeschränkt wird.
Darüber hinaus enthält jede Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p des vorliegenden Beispiels Carboxymethylcellulose. Die die Carboxymethylcellulose enthaltene Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p tendiert dazu, bei der Imprägnierung der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p mit dem Elektrolyten verglichen mit der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p vor der Imprägnierung mit dem Elektrolyten aufgeweicht zu werden. Somit werden die Fasern 42 jedes Separators 4 leichter in die Räume zwischen den Positivelektrodenaktivmaterialpartikeln 32p hineingedrückt, wenn der Elektrodenaufbau 10 nach der Imprägnierung der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p mit dem Elektrolyten verdichtet wird. Dadurch wird der Separator 4 noch fester auf der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p gehalten, sodass die Ausbildung des Raums zwischen dem Separator 4 und der an den Separator 4 angrenzenden Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p noch wirksamer eingeschränkt wird.
Die Negativelektrodenaktivmaterialschichten 3n des vorliegenden Beispiels sind härter als die Positivelektrodenaktivmaterialschichten 3p, da die Negativelektrodenaktivmaterialschichten 3n eine höhere scheinbare Dichte als die Positivelektrodenaktivmaterialschichten 3p haben. Wenn der Elektrodenaufbau 10 im Verdichtungsvorgang in der Stapelrichtung des Elektrodenaufbaus 10 verdichtet wird, wird somit jeder Separator 4 durch die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 3n gehalten, wodurch eine aufgebrachte Last, die den Separator 4 in die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p hineindrückt, weiter erhöht wird. Dadurch können die vorstehenden Abschnitte 41 und die Passungsabschnitte 31 leicht ausgebildet werden.
Wie oben beschrieben worden ist, kann in dem alkalischen Akkumulator 1 des vorliegenden Beispiels die Ausbildung des Raums zwischen jedem Separator 4 und der an den Separator 4 angrenzenden Aktivmaterialschicht 3 eingeschränkt werden und wird der Aktivmaterialschicht 3 rasch Elektrolyt vom Separator 4 zugeführt.
Beispiel 2
Das vorliegende Beispiel ist ein Beispiel eines Separators 402, in dem vorstehende Abschnitte 43 im Voraus ausgebildet werden. Es ist zu beachten, dass im vorliegenden Beispiel identische Bezugszahlen zu den Bezugszahlen in dem obigen Beispiel 1 identische Bestandteile zu den Bestandteilen im obigen Beispiel 1 angeben, solange nichts Anderes angegeben wird.
Jeder Separator 402 des vorliegenden Beispiels ist ein Vliesstoff, der durch Fasern aus Polyolefin ausgebildet ist. Wie aus 5 hervorgeht, hat der Separator 402 eine Vielzahl von vorstehenden Abschnitten 43, die jeweils in einer Säulenform ausgebildet sind.
Das Herstellungsverfahren eines alkalischen Akkumulators 102, der die Separatoren 402 des vorliegenden Beispiels verwendet, ist das gleiche wie im Beispiel 1. Das heißt, dass zunächst der Stapelvorgang durchgeführt wird, in dem die Folienelektroden 11 und die Separatoren 402 abwechselnd miteinander gestapelt werden und mit Elektrolyt imprägniert werden. In dem vorliegenden Beispiel werden, wie in 6 gezeigt ist, die Folienelektroden 11 und die Separatoren 402 abwechselnd miteinander gestapelt, um auf eine solche Weise einen Elektrodenaufbau 14 herzustellen, dass die vorstehenden Abschnitte 43 jedes Separators 402 mit der an den Separator 4 angrenzenden Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p in Kontakt kommen.
Dann wird der Verdichtungsvorgang durchgeführt, in dem der Elektrodenaufbau 14 in der Stapelrichtung des Elektrodenaufbaus 14 verdichtet wird. Mit diesem Vorgang werden die vorstehenden Abschnitte 43, wie in 7 gezeigt ist, in die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p hineingedrückt. Dadurch dringen die vorstehenden Abschnitte 43 jedes Separators 402 in die Passungsabschnitte 33 ein, während die Passungsabschnitte 33 in der an den Separator 4 angrenzenden Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p ausgebildet werden, sodass die vorstehenden Abschnitte 43 mit den Passungsabschnitten 33 in Eingriff gelangen.
In dem alkalischen Akkumulator 102 des vorliegenden Beispiels kann die Raumausbildung zwischen jedem Separator 402 und der an den Separator 4 angrenzenden Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p eingeschränkt werden, da die vorstehenden Abschnitte 43 des Separators 402 und die Passungsabschnitte 33 der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p miteinander in Eingriff gebracht werden. Darüber hinaus muss der alkalische Akkumulator 102 des vorliegenden Beispiels zwischen dem Separator 402 und der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p keine andere Schicht wie eine Klebstoffschicht haben. Daher kann der Aktivmaterialschicht 3 rasch Elektrolyt vom Separator 402 zugeführt werden.
Versuchsbeispiel
Das vorliegende Beispiel ist ein Beispiel eines Versuchs mit dem alkalischen Akkumulator 1, bei dem die 50% kumulative Partikelgröße der Positivelektrodenaktivmaterialpartikel 32p, der mittlere Lochdurchmesser der Separatoren 4 und der mittlere Faserdurchmesser der Separatoren 4 unterschiedlich geändert wurden. Im vorliegenden Beispiel wurden alkalische Akkumulatoren 1 (Proben A1 bis A5) hergestellt, die die 50% kumulative Partikelgröße der Positivelektrodenaktivmaterialpartikel 32p, den mittleren Lochdurchmesser der Separatoren 4 und den mittleren Faserdurchmesser der Separatoren 4 hatten, die in Tabelle 1 angegeben sind.

Diese Proben wurden bei 45 Grad Celsius mit einer Laderate von 1C geladen. Das Laden wurde 1 Stunde nach Beginn des Ladens beendet, das heißt zu dem Zeitpunkt, als der SOC (Ladezustand) 100% erreichte. Dann wurde in diesem Zustand der Innendruck jeder Zelleneinheit C in den Proben gemessen. In Tabelle 1 ist ein Maximalwert des Innendrucks der Zelleneinheit C in jeder Probe angegeben. [Tabelle 1]

Probensymbol	50% kumulative Partikelgröße D der Positivelektrodenaktivmaterialpartikel (µm)	Mittlerer Lochdurchmesser A der Separatoren (µm)	Mittlerer Faserdurchmesser B der Separatoren (µm)	D/ (A + B)	Maximalwert Innendruck (MPa)
A1	15	10	5	1,00	0,1
A2	10	25	10	0,29	0,1
A3	20	10	4	1,43	0,1
A4	25	10	5	1,67	0,4
A5	7	35	15	0,14	0,3

Wie in Tabelle 1 angegeben ist, erfüllten die auf dem Volumen beruhende 50% kumulative Partikelgröße D [µm] der Positivelektrodenaktivmaterialpartikel 32p, der mittlere Lochdurchmesser A [µm] der Separatoren 4 und der mittlere Faserdurchmesser B [µm] der Separatoren 4 in den Proben A1 bis A3 den Zusammenhang des folgenden Ausdrucks $0,2 < D / (A + B) < 1,5$
Als das Laden beendet war, waren somit die Maximalwerte jeder Zelleneinheit C in diesen Proben kleiner als die in den Proben A4 und A5, die nicht den Zusammenhang des obigen Ausdrucks erfüllten. Daraus ergibt sich, dass jeder Separator 4 fester auf der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 3p gehalten wird, wenn die auf dem Volumen beruhende 50% kumulative Partikelgröße D [µm] der Positivelektrodenaktivmaterialpartikel 32p, der mittlere Lochdurchmesser A [µm] der Separatoren 4 und der mittlere Faserdurchmesser B [µm] der Separatoren 4 den obigen Ausdruck erfüllen, sodass ein Anstieg des Innendrucks jeder Zelleneinheit C eingeschränkt werden kann.
Es ist zu beachten, dass das spezifische Ausführungsbeispiel des alkalischen Akkumulators und des Verfahrens zur Herstellung des alkalischen Akkumulators gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die obigen Ausführungen der Beispiele 1 und 2 beschränkt sind und soweit erforderlich hinsichtlich der Konfiguration des alkalischen Akkumulators innerhalb des Grundgedankens der vorliegenden Erfindung geändert werden kann.
Bezugszeichenliste

1, 102: alkalischer Akkumulator
11: Folienelektrode
2: Metallfolie
3: Aktivmaterialschicht
31, 33: Passungsabschnitt
4, 402: Separator
41, 43: vorstehender Abschnitt

Claims

Alkalischer Akkumulator (1; 102) mit: einer Vielzahl von Folienelektroden (11), die jeweils eine Metallfolie (2) und eine Aktivmaterialschicht (3), die auf einer Oberfläche oder beiden Oberflächen der Metallfolie (2) angeordnet ist, haben, wobei die Aktivmaterialschichten (3) in der Vielzahl von Folienelektroden (11) auf eine solche Weise angeordnet sind, dass zwei benachbarte der Aktivmaterialschichten (3) einander zugewandt sind; und Separatoren (4; 402), die jeweils zwischen den zwei benachbarten der Aktivmaterialschichten (3) eingefügt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Separatoren (4; 402) jeweils ein Vliesstoff sind, der als vorstehende Abschnitte (41; 43), die in Richtung der Aktivmaterialschichten (3) vorstehen, eine große Anzahl von Fasern (42) enthält, die Aktivmaterialschichten (3) Folgendes haben: eine große Anzahl von Aktivmaterialpartikeln (32p), die aneinanderhaften; und als Passungsabschnitte (31; 33), in die die vorstehenden Abschnitte (41; 43) der Separatoren (4; 402) eingepasst sind, Räume, die zwischen den Aktivmaterialpartikeln (32p) ausgebildet sind, die Fasern (42) mit den Räumen im Eingriff sind, während die Fasern (42) in die Räume eindringen, und eine auf dem Volumen basierende 50% kumulative Partikelgröße D [µm] der Aktivmaterialpartikel (32p), ein mittlerer Lochdurchmesser A [µm] der Separatoren (4; 402) und ein mittlerer Faserdurchmesser B [µm] der Separatoren (4; 402) den Zusammenhang des folgenden Ausdrucks erfüllen: $0,2 < D / (A + B) < 1,5.$
Alkalischer Akkumulator (1; 102) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Faserdurchmesser B [µm] der Separatoren (4; 402) kleiner als die auf dem Volumen basierende 50% kumulative Partikelgröße D [µm] der Aktivmaterialpartikel (32p) ist.
Alkalischer Akkumulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem Volumen basierende 50% kumulative Partikelgröße D [µm] der Aktivmaterialpartikel (32p) 3 bis 50 [µm] beträgt.
Alkalischer Akkumulator (1; 102) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Faserdurchmesser B [µm] der Separatoren (4; 402) 2 bis 10 [µm] beträgt.
Alkalischer Akkumulator (1; 102) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Lochdurchmesser A [µm] der Separatoren (4; 402) 10 bis 25 [µm] beträgt.
Alkalischer Akkumulator (1; 102) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in den Aktivmaterialschichten (3) Carboxymethylcellulose enthalten ist.
Alkalischer Akkumulator (1; 102) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Folienelektroden (11) eine bipolare Elektrode (11b) sind, die als die Aktivmaterialschichten (3) auf einer Oberfläche der Metallfolien (2) eine Positivelektrodenaktivmaterialschicht (3p) und als die Aktivmaterialschichten (3) auf der anderen Oberfläche der Metallfolien (2) eine Negativelektrodenaktivmaterialschicht (3n) angeordnet hat.
Verfahren zur Herstellung des alkalischen Akkumulators (1; 102) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit: einem Stapelvorgang, in dem die Folienelektroden (11) und die Separatoren (4; 402) abwechselnd miteinander gestapelt werden, um einen Elektrodenaufbau (10; 14) herzustellen, und mit Elektrolyt imprägniert werden; und einem Verdichtungsvorgang, in dem Abschnitte der Separatoren (4; 402) in die Aktivmaterialschichten (3) hineingedrückt werden, indem der Elektrodenaufbau (10; 14) in einer Stapelrichtung von ihm verdichtet wird, sodass die vorstehenden Abschnitte (41; 43) und die Passungsabschnitte (31; 33) miteinander in Eingriff gebracht werden.