JP2000133254A - ニッケル−水素電池とその製造方法 - Google Patents
ニッケル−水素電池とその製造方法Info
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Abstract
くする。高い歩留で能率よくニッケル−水素電池を製造
する。 【解決手段】 ニッケル−水素電池は、正極板と負極板
を、セパレータで絶縁して積層して捲回している渦巻電
極を内蔵している。負極板は、パンチングメタルの表面
に水素吸蔵合金を含む活物質を塗着したものであって、
活物質の充填密度の平均値を4.8g/cm3以上とし
ている。この負極板は、部分的には不均一であるが、不
均一な状態を、幅方向の中央に位置して電極面に垂直な
対称面を有する状態、あるいは電極面に垂直方向の2回
の対称軸を有する状態としている。
Description
とその製造方法に関する。とくに、本発明は、活物質の
充填密度を高くして、高容量としたニッケル−水素電池
とその製造方法に関する。
ミウム電池に比較すると、充電容量を相当に大きくでき
る特長がある。この特長がいかされて、種々の用途に於
て需要が急激に増加している。しかしながら、高容量な
ニッケル−水素電池といえども、リチウムイオン二次電
池に比較すると充電容量が小さく、さらに、高容量化す
る技術が切望されている。ニッケル−水素電池で高容量
化できるなら、リチウムイオン二次電池よりも低コスト
で充電容量の大きい二次電池が実現できる。
ためには、活物質の充電密度を高くする必要がある。と
くに、ニッケル−水素電池は負極板に使用される水素吸
蔵合金である活物質の充電密度を高くする必要がある。
しかしながら、活物質の充電密度を高くした負極板は、
全体を均一な状態で製作するのが難しい。とくに、活物
質の充電密度を4.8g/cm3以上に高くした負極板
は、電極の全体を均一にして製作するのが極めて難しく
なる。不均一な負極板を、セパレータを介して正極板に
積層して捲回して渦巻電極とすると、製作された渦巻電
極は、巻ずれをおこして、両端面を均一な平面に揃える
ことができない。端面を平面に揃えて捲回できない渦巻
電極は、電池として組み立てたときに、内部ショート等
の原因となる。渦巻電極の端面から突出している部分
が、セパレータを突き破って破損させるからである。
製作して、以上の弊害を防止できる。しかしながら、実
際には、充電密度の極めて高い負極板を、巻ずれしない
程度まで均一に製作することは極めて難しい。したがっ
て、内部ショート等を少なくして、電池の歩留を向上さ
せるために、巻ずれした渦巻電極を選別して除去する必
要がある。この方法は、渦巻電極の選別に手間がかかる
ばかりでなく、渦巻電極の歩留が低下して、製造コスト
が高くなる。
を目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、活
物質の充填密度を高くして充電容量を大きくすることに
加えて、高い歩留で製造できるニッケル−水素電池とそ
の製造方法を提供することにある。
ケル−水素電池は、正極板と負極板とをセパレータを介
して積層して捲回してなる渦巻電極を内蔵している。渦
巻電極に捲回される負極板は、パンチングメタルの表面
に水素吸蔵合金を含む活物質を塗着したもので、活物質
の充填密度を4.8g/cm3以上としている。さらに
この負極板は、部分的には不均一であるが、不均一な状
態を以下のまたはの状態としている。 幅方向の中央に位置して電極面に垂直な対称面を有
する状態 電極面に垂直方向の2回の対称軸を有する状態
は、負極板の不均一な状態を、活物質の充填密度の相
違、芯体の位置ずれ、極板の反りのいずれかとする。
製造方法は、正極板と負極板とをセパレータを介して積
層して捲回して渦巻電極とし、この渦巻電極を外装缶に
挿入して製作される。さらに、この製造方法は、パンチ
ングメタルの表面に、水素吸蔵合金を含む活物質の充填
密度の平均値が4.8g/cm3以上となるように塗着
した後、負極板の不均一な状態を検出し、検出した負極
板の不均一な状態を、幅方向の中央に位置して電極面に
垂直な対称面を有する状態、あるいは電極面に垂直方向
の2回の対称軸を有する状態に調整して負極板を製作す
る。
製造方法は、負極板の不均一な状態として、活物質の充
填密度の相違、芯体の位置ずれ、極板の反りのいずれか
を検出して、負極板の不均一を調整する。
づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明
の技術思想を具体化するためのニッケル−水素電池を例
示するものであって、本発明はニッケル−水素電池を以
下のものに特定しない。
と負極板を、セパレータで絶縁して積層して捲回してな
る渦巻電極1を外装缶2に内蔵している。外装缶2は、
渦巻電極1を挿入し、渦巻電極の正極板を封口板3の正
極端子に、負極板を外装缶2に接続した後、電解液を充
填して、開口部を封口板で気密に閉塞している。
るパンチングメタルの表面に水素吸蔵合金を含む活物質
を塗着したもので、活物質の充填密度の平均値を、4.
8g/cm3以上としている。負極板は、部分的には不
均一であるが、不均一な状態を、以下のまたはの状
態として、渦巻電極の巻ずれを防止する。 幅方向の中央に位置して電極面に垂直な対称面を有
する状態 電極面に垂直方向の2回の対称軸を有する状態
渦巻電極として巻ずれしないことを比較するために、以
下のようにして負極板と正極板とを製作し、これを捲回
して渦巻電極とした。
素の混合物)と、ニッケルと、コバルトと、アルミニウ
ムと、マンガンを、元素比で1.0:3.4:0.8:
0.2:0.6に秤量して混合し、これをルツボに入れ
て高周波溶解炉で溶融した後冷却し、下記の組成式の水
素吸蔵合金電極を作製する。 Mm1.0Ni3.4Co0.8Al0.2Mn0.6 そして、得られた水素吸蔵合金の鋳塊を、あらかじめ粗
粉砕した後、不活性ガス中で平均粒径が60μmとなる
ように粉砕する。
レンオキサイド粉末を添加し、さらにイオン交換水を添
加、混練してスラリーとする。結着剤であるポリエチレ
ンオキサイド粉末の添加量は、水素吸蔵合金に対して
1.0重量%とする。
タルの両面に塗着した。活物質の塗着状態を調整して、
圧延後における活物質の充填密度が表1の値となるよう
にした。パンチングメタルに活物質を塗着した後、乾
燥、圧延を行い、所定寸法に切断して負極板とする。た
だし、この表における位置1〜9は、負極板を図2に示
すように、縦横に3つに分割して全体を9領域に分割し
た位置を示している。
作する。 (1) 金属多孔体を作製 連続気泡のポリウレタンフォームであるスポンジ状の有
機多孔体を、導電処理した後、電解槽のメッキ液に浸漬
してメッキする。メッキした有機多孔体を、750℃の
温度で所定時間ばい焼して、有機多孔体の樹脂成分を除
去し、さらに、還元雰囲気で焼結して金属多孔体を製作
する。この工程で製作された金属多孔体は、目付を約6
00g/m2とし、多孔度を95%とし、厚みを約2.
0mmとする発泡ニッケルである。
金属多孔体の空隙に充填する。充填量は、ロール圧延後
の活物質密度が約2.91g/cm3−voidとなる
ように調整する。その後、乾燥し、厚みを正確に0.7
0mmに調整して口ール圧延を行った後、短冊状に切断
した。正極板は複数枚を試作して、各正極板の部分的な
厚さを測定し、全ての部分の厚さが0.70mmである
均一な正極板を使用した。
ポリプロピレン製不織布からなるセパレータを介して捲
回して渦巻電極とした。このようにして製作した渦巻電
極の巻ずれを測定すると以下の表2に示す値となった。
不均一な状態を、前述のまたはで特定する状態とす
る負極板は、渦巻電極に捲回した状態で、巻ずれがなく
なった。これに対して、比較例1に示すように、充填密
度の不均一な状態が、との条件を満足しない負極板
は、捲回して渦巻電極とした状態で、巻ずれが1mmと
大きくなった。比較例1の渦巻電極は、負極板の部分的
な充填密度を4.7〜4.9g/cm3とするものであ
って、実施例1〜3のものと同じ程度の差としているに
もかかわらず、渦巻電極とした状態で巻ずれが発生し
た。いいかえると、実施例1〜3の渦巻電極は、比較例
1と同程度の充填密度の差がある負極板を使用するにも
かかわらず、巻ずれをなくすることができた。また、比
較例2の渦巻電極は、巻きずれが生じなかったが、充填
密度を均一にするために、充填密度を4.7g/cm3
までしか上げられなかった。
メタルの両面に活物質を塗着する。パンチングメタル
は、塗着される活物質の中央に配設することが望まし
い。しかしながら、実際にはパンチングメタルの両面
に、全く同じ厚さに活物質を塗着することは極めて難し
い。したがって、圧延後の負極板は、芯体の位置が中心
からずれることになる。表3は、製作された負極板の芯
体のずれを示している。この表において、実施例4〜6
の負極板は、前述のまたはで特定する条件を満足
し、比較例3の負極板はとの条件を満足しない。
板を使用した渦巻電極の巻ずれを表4に示している。こ
の表に示すように、芯体の位置を不均一な状態とするも
のであっても、前述のまたはで特定する条件を満足
するものは、渦巻電極に捲回した状態で、巻ずれがなく
なった。これに対して、比較例3に示すように、芯体の
位置ずれがとの条件を満足しない負極板は、捲回し
て渦巻電極とした状態で、巻ずれが1mmと大きくなっ
た。
を、5〜10%とするものであって、実施例4〜6のも
のと同じ程度の差としているにもかかわらず、渦巻電極
とした状態で巻ずれが発生した。いいかえると、実施例
4〜6の渦巻電極は、比較例3と同程度に芯体が位置ず
れする負極板を使用するにもかかわらず、巻ずれをなく
することができた。
面に活物質を塗着して圧延した後に、完全な平面状とす
るのが望ましい。しかしながら、実際には、圧延後に完
全な平面状にするのは極めて難しい。したがって、圧延
後の負極板は、多少の反りが発生する。表5は、製作さ
れた負極板の反り量を示している。この表において、実
施例7〜9の負極板は、前述のまたはで特定する条
件を満足し、比較例5の負極板はとの条件を満足し
ない。
板を使用した渦巻電極の巻ずれを表6に示している。こ
の表に示すように、負極板が反りのあるものであって
も、前述のまたはで特定する条件を満足するもの
は、渦巻電極に捲回した状態で、巻ずれがなくなった。
これに対して、比較例5に示すように、負極板の反りが
との条件を満足しない負極板は、捲回して渦巻電極
とした状態で、巻ずれが1mmと大きくなった。
mmとするものであって、実施例7〜9のものと同じ程
度の差としているにもかかわらず、渦巻電極とした状態
で巻ずれが発生した。いいかえると、実施例7〜9の渦
巻電極は、比較例5と同程度に反りのある負極板を使用
するにもかかわらず、巻ずれをなくすることができた。
ルに塗着する活物質に充填密度の不均一があり、あるい
は芯体の位置ずれによる不均一、あるいはまた、負極板
の反り等の不均一があっても、前述のとで特定され
る状態とすることにより、渦巻電極とした状態で巻ずれ
を解消できる。
ずれは、パンチングメタルに活物質を塗着する工程で調
整できる。負極板の反りは、パンチングメタルに活物質
を塗着する工程と、活物質を塗着した負極板を圧延する
工程とで調整できる。
塗着状態の不均一を検出し、検出結果から活物質の塗着
状態を調整して、活物質の充填密度が前述のまたは
の状態となるようにする。また、圧延された負極板の芯
体位置を検出して、検出結果から活物質の塗着状態を調
整して、芯体の位置が前述のまたはの状態となるよ
うにする。さらにまた、圧延された負極板の反りを検出
し、検出結果からパンチングメタルに活物質を塗着する
ときの塗着状態を調整し、あるいは、活物質の塗着され
た負極板を圧延する状態を調整して、負極板の反りを前
述のまたはの状態となるようにして、渦巻電極とし
た状態での巻ずれを防止する。
は、以上のように活物質の充填密度、芯体の位置、負極
板の反りを検出して、この検出結果を製造工程にフィー
ドバックし、製造される負極板の不均一を前述のまた
はの状態となるように調整する。この状態に調整して
製造された負極板は、部分的には不均一であっても、渦
巻電極として捲回した状態では巻ずれを防止できる。
うに、製造される負極板の不均一な状態を、または
となるように調整して製造することにより、製造された
負極板を使用して、巻ずれのない充填密度の高い渦巻電
極を多量生産できる。ただ、本発明のニッケル−水素電
池は、負極板を製造する工程では、不均一な状態を検出
して製造工程にフィードバックさせないで負極板を製造
し、製造された負極板の不均一を検出し、検出された不
均一な状態がまたはの状態である負極板を選別して
渦巻電極とすることもできる。この製造方法は、検出結
果を製造工程にフィードバックさせないので、使用でき
る負極板の割合は少なくなる。ただ、全体が均一である
負極板のみを選別して渦巻電極とする方法に比較する
と、特定な状態に不均一な負極板も使用して巻ずれのな
い渦巻電極とするので、より能率よく多量生産できる。
は、活物質の充填密度を高くして、渦巻電極の巻ずれを
少なくして高い歩留で製造できる特長がある。それは、
本発明のニッケル−水素電池が、パンチングメタルの表
面に高い充填密度で活物質を塗着している負極板を使用
し、さらに、この負極板には、部分的には不均一な状態
なものを使用して、渦巻電極の巻ずれを防止しているか
らである。
素電池の製造方法は、製造される負極板の不均一な状態
を検出して製造工程にフィードバックして、負極板の不
均一な状態を特定の状態に調整する。このため、製造さ
れた負極板は、特定された状態に不均一な状態となって
おり、この負極板を使用して巻ずれのない渦巻電極を製
造できる。このため、この方法は、高密度であって充電
容量の大きいニッケル−水素電池を極めて高い歩留で能
率よく多量生産できる特長がある。
略断面図
Claims (4)
- 【請求項1】 正極板と負極板を、セパレータで絶縁し
て積層して捲回してなる渦巻電極を内蔵するニッケル−
水素電池において、 負極板が、パンチングメタルの表面に水素吸蔵合金を含
む活物質を塗着したものであって、活物質の充填密度の
平均値を4.8g/cm3以上としており、さらにこの
負極板は、部分的には不均一であるが、不均一な状態
を、幅方向の中央に位置して電極面に垂直な対称面を有
する状態、あるいは電極面に垂直方向の2回の対称軸を
有する状態とすることを特徴とするニッケル−水素電
池。 - 【請求項2】 負極板の不均一な状態が、活物質の充填
密度の相違、芯体の位置ずれ、極板の反りのいずれかで
ある請求項1に記載されるニッケル−水素電池。 - 【請求項3】 正極板と負極板を、セパレータで絶縁し
て積層して捲回して渦巻電極とし、この渦巻電極を外装
缶に挿入して製作するニッケル−水素電池の製造方法に
おいて、 パンチングメタルの表面に、水素吸蔵合金を含む活物質
の平均的な充填密度の平均値が4.8g/cm3以上と
なるように塗着した後、負極板の不均一な状態を検出
し、検出した負極板の不均一な状態を、幅方向の中央に
位置して電極面に垂直な対称面を有する状態、あるいは
電極面に垂直方向の2回の対称軸を有する状態に調整し
て負極板を製作することを特徴とするニッケル−水素電
池の製造方法。 - 【請求項4】 負極板の不均一な状態として、活物質の
充填密度の相違、芯体の位置ずれ、極板の反りのいずれ
かを検出して、負極板の不均一を調整することを特徴と
する請求項3に記載されるニッケル−水素電池の製造方
法。
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JP30821298A JP3625663B2 (ja) | 1998-10-29 | 1998-10-29 | ニッケル−水素電池とその製造方法 |
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