JP2000340202A - アルカリ蓄電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池特性を低下させることなく、短絡の原因
となった渦巻状電極群の正極板の外側でのセパレータの
強度を補強して短絡を生じないようにする。 【解決手段】 電極群１０Ａの正極板１１の外側に配置
される第１のセパレータ１３の厚みおよび目付を正極板
１１の内側に内側に配置される第２のセパレータ１４の
厚みおよび目付よりも大きくするとともに、これらの第
１および第２のセパレータ１３，１４の厚みおよび目付
を等しくした場合と電池内でのセパレータの占有率をほ
ぼ等しくしている。これにより、電池特性を低下させる
ことなく正極板１１の外側での正極板の欠けや破損に起
因する短絡の発生を防止できるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケル−カドミ
ウム蓄電池、ニッケル−水素化物蓄電池などのアルカリ
蓄電池に係り、正極板と負極板がセパレータを介して巻
回された電極群を備えたアルカリ蓄電池の電極群の構成
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ニッケル−カドミウム蓄電池、
ニッケル−水素化物蓄電池などのアルカリ蓄電池は、正
極板と負極板の間にセパレータを介在させ、これらを渦
巻状に巻回して電極群を形成し、この電極群の上下端に
集電体を接続して電極体を形成する。この電極体を円筒
状の金属製電池缶に収納し、正極用集電体より延出する
集電リード板を封口体下面に溶接し、電解液を注入した
後、電池缶の開口部に絶縁ガスケットを介在させて封口
体を装着することにより密閉して構成されている。

【０００３】例えば、ニッケル−カドミウム蓄電池にお
いては、ニッケル焼結基板に化学含浸法により所定量の
ニッケル活物質を充填したニッケル正極板と、同様にニ
ッケル焼結基板に化学含浸法により所定量のカドミウム
活物質を充填したカドミウム負極板とを作製した後、こ
れらのニッケル正極板とカドミウム負極板との間にセパ
レータを介在させて巻回して渦巻状電極群を形成するよ
うにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、この
種のアルカリ蓄電池の高容量化、高出力化が要求され、
これに対応するため、高密度に活物質が充填されるよう
になるとともに、セパレータも薄型化されるようになっ
た。ところが、このように、活物質が高密度に充填され
た極板や薄型化されたセパレータを用いた電池におい
て、短絡の発生率が増大するという問題を生じた。

【０００５】そこで、短絡が生じた電池を解体して短絡
の原因を究明したところ、渦巻状電極群の正極板の外側
で、正極板にクラックやバリや活物質の欠けや破損など
を生じて、これらのクラックやバリや活物質の欠けや破
損に基づく破片や粉末がセパレータを貫通して短絡が多
発していることが分かった。一方、渦巻状電極群の正極
板の内側では、正極板のクラックやバリや活物質の欠け
や破損に起因する短絡はほとんど発生していなかった。
これは、高容量化、高出力化に対応するために、高密度
に活物質が充填された正極板は脆くなって、渦巻状に巻
回する際に正極板にクラックやバリや活物質の欠けや破
損を生じたとともに、セパレータが薄型化されたため
に、強度が低下して、正極板の外側にクラックやバリや
活物質の欠けや破損により発生した破片や粉末がセパレ
ータを貫通したためと考えられる。

【０００６】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】そ
こで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであ
り、電池特性を低下させることなく、短絡の原因となっ
た渦巻状電極群の正極板の外側でのセパレータの強度を
補強して短絡を生じないようにすることを目的とするも
のである。このため、本発明のアルカリ蓄電池は、渦巻
状電極群の正極板の外側に配置される第１のセパレータ
の厚みは同正極板の内側に配置される第２のセパレータ
の厚みより厚くしている。

【０００７】このように、電極群の正極板の外側に配置
される第１のセパレータの厚みを正極板の内側に配置さ
れる第２のセパレータの厚みより厚くすることにより、
正極板の外側に配置される第１のセパレータの機械的強
度を補強できるため、正極板のクラックやバリや活物質
の欠けや破損により発生した破片や粉末がセパレータを
貫通することが防止できるようになり、短絡の発生を防
止できるようなる。この場合、第１のセパレータと第２
のセパレータの厚みを等しくした場合と電池内でのセパ
レータの占有率をほぼ等しくすれば、放電容量、作動電
圧等の電池特性を低下させることなく、第１のセパレー
タの機械的強度を補強でき、短絡の発生を防止できるよ
うなる。

【０００８】そして、第１のセパレータの厚みを第２の
セパレータの厚みより厚くするに際して、第２のセパレ
ータよりも厚みが薄い２枚のセパレータを用いて第１の
セパレータを構成することができる。この場合、厚みが
薄い２枚のセパレータを正極板の外側になるように配置
して巻回するだけで、第１のセパレータの厚みを第２の
セパレータの厚みより厚くすることができるようになる
ので、簡単、かつ容易にこの種の電極群が得られるよう
になる。

【０００９】また、電極群の正極板の外側に配置される
第１のセパレータの目付を内側に配置される第２のセパ
レータの目付より大きくしても、第１のセパレータと第
２のセパレータの目付を等しくした場合と電池内でのセ
パレータの占有率をほぼ等しくすれば、放電容量、作動
電圧等の電池特性を低下させることなく、正極板の外側
に配置される第１のセパレータの機械的強度を補強でき
るため、正極板の欠けや破損により発生した破片や粉末
がセパレータを貫通することが防止できるようになり、
短絡の発生を防止できるようなる。

【００１０】さらに、電極群の正極板の外側に配置され
る第１のセパレータの厚みおよび目付を正極板の内側に
配置される第２のセパレータの厚みおよび目付より大き
くすると、第１および第２のセパレータの厚みおよび目
付を等しくした場合と電池内でのセパレータの占有率を
等しくすれば、放電容量、作動電圧等の電池特性を低下
させることなく、第１のセパレータの機械的強度をより
以上に補強できるため、正極板の欠けや破損により発生
した破片や粉末がセパレータを貫通することがさらに防
止できるようになり、短絡の発生を十分に防止できるよ
うなる。

【００１１】また、本発明のアルカリ蓄電池は、第１の
セパレータおよび第２のセパレータをポリオレフィン系
樹脂繊維からなる分割短繊維と分割長繊維とが均一に絡
み合っており、第１のセパレータの目付を第２のセパレ
ータの目付よりも大きくしている。このように、短繊維
と長繊維とが互いに絡み合って形成されていると、短繊
維によりセパレータの表面積が増大して電解液の保液性
が向上して電池内圧の上昇を抑制できるようになるとと
もに、長繊維によりセパレータの多孔度が向上してガス
透過性が向上する。このため、このようなセパレータを
用いたアルカリ蓄電池の内部短絡の発生を防止でき、良
保液性に基づく活物質利用率が向上し、かつ内部ガス圧
の上昇を防止できるようになる。

【００１２】

【発明の実施の形態】Ａ．第１実施形態 以下に、本発明をニッケル−カドミウム蓄電池に適用し
た場合の第１実施形態を図に基づいて説明する。なお、
図１は第１実施形態の第１実施例の電極群の要部を示す
斜視図であり、図２は第１実施形態の第２実施例の電極
群の要部を示す斜視図であり、図３は第１実施形態の比
較例の電極群の要部を示す斜視図である。

【００１３】１．ニッケル焼結基板の作製 まず、ニッケル粉末にカルボキシメチルセルロース等の
増粘剤および水を混練してスラリーを調整し、このスラ
リーをニッケル製パンチングメタルからなる導電性芯体
１１ａ，１２ａに塗着する。この後、スラリーを塗着し
た導電性芯体１１ａ，１２ａを還元性雰囲気下で焼結し
て、多孔度８０％のニッケル焼結基板を作製する。

【００１４】２．ニッケル正極板の作製 上述のように作製したニッケル焼結基板に化学含浸法に
より、所定量のニッケル活物質を充填する。即ち、ニッ
ケル焼結基板を硝酸ニッケルを主体とする水溶液に浸漬
して、ニッケル焼結基板の細孔内に硝酸ニッケルを析出
させた後、水酸化ナトリウム水溶液中に浸漬して、細孔
内に析出させた硝酸ニッケルを水酸化ニッケルに置換す
る活物質化処理を行う。同様な処理工程を所定回数（例
えば、６〜８回）繰り返して、ニッケル焼結基板に所定
量の水酸化ニッケルを主体とするニッケル活物質を充填
したニッケル正極板１１を作製する。

【００１５】３．カドミウム負極板の作製 上述のように作製したニッケル焼結基板に化学含浸法に
より、所定量のカドミウム活物質を充填する。即ち、ニ
ッケル焼結基板を硝酸カドミウムを主体とする水溶液に
浸漬して、ニッケル焼結基板の細孔内に硝酸カドミウム
を析出させた後、アルカリ水溶液（例えば、水酸化ナト
リウム水溶液）中に浸漬して、細孔内に析出させた硝酸
カドミウムを水酸化カドミウムに置換する活物質化処理
を行う。同様な処理を所定回数（例えば、６〜８回）繰
り返して、ニッケル焼結基板に所定量の水酸化カドミウ
ムを主体とするカドミウム活物質を充填したカドミウム
負極板１２を作製する。

【００１６】４．電極群の作製 （１）実施例１ まず、ポリエチレン製あるいはポリプロピレン製の不織
布からなる、厚みが０．２０ｍｍで、目付が８５ｇ／ｍ
²の第１のセパレータ１３を用意するとともに、ポリエ
チレン製あるいはポリプロピレン製の不織布からなる、
厚みが０．１６ｍｍで、目付が６５ｇ／ｍ²の第２のセ
パレータ１４を用意する。ついで、図１に示すように、
これらの第１のセパレータ１３と第２のセパレータ１４
との間にニッケル正極板１１を配置するとともに、第１
のセパレータ１３の外側にカドミウム負極板１２が配置
されるように積層し、渦巻状に巻回して実施例１の渦巻
状電極群１０Ａを作製した。

【００１７】（２）実施例２ まず、ポリエチレン製あるいはポリプロピレン製の不織
布からなる、厚みが０．１０ｍｍで、目付が４５ｇ／ｍ
²の第１のセパレータ１５を２枚用意するとともに、ポ
リエチレン製あるいはポリプロピレン製の不織布からな
る、厚みが０．１６ｍｍで、目付が６５ｇ／ｍ²の第２
のセパレータ１４（実施例１の第２のセパレータ１４と
同じもの）を用意する。ついで、図２に示すように、こ
れらの第１のセパレータ１５，１５を重ね合わせ、この
重ね合わされた第１のセパレータ１５，１５と第２のセ
パレータ１４との間にニッケル正極板１１を配置すると
ともに、第１のセパレータ１５，１５の外側にカドミウ
ム負極板１２が配置されるように積層し、渦巻状に巻回
して実施例２の渦巻状電極群１０Ｂを作製した。

【００１８】（３）比較例 まず、ポリエチレン製あるいはポリプロピレン製の不織
布からなる、厚みが０．１８ｍｍで、目付が７５ｇ／ｍ
²の２枚のセパレータ１６，１６を用意する。ついで、
図３に示すように、これらのセパレータ１６，１６の間
にニッケル正極板１１を配置するとともに、このセパレ
ータ１６の外側にカドミウム負極板１２が配置されるよ
うに積層し、渦巻状に巻回して比較例の渦巻状電極群１
０Ｃを作製した。

【００１９】５．ニッケル−カドミウム蓄電池の作製 ついで、これらの電極群１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの上端
部に露出する導電性芯体１１ａの端部に正極集電体を溶
接し、下端部に露出する導電性芯体１２ａの端部に負極
集電体を溶接した後、これらを鉄にニッケルメッキを施
した有底筒状の電池缶内にそれぞれ挿入した。ついで、
負極集電体を電池缶の内底面に溶接するとともに、正極
集電体から延出する集電リード板の先端部を封口体の底
面に溶接し、電池缶内に所定量の電解液（３０重量％の
水酸化カリウム水溶液）を注入した。

【００２０】この後、封口体を電池缶の開口部に絶縁ガ
スケットを介して載置し、電池缶の開口部の端部を内方
にかしめることによって電池を密閉して、公称容量１.
７ＡｈのＳＣサイズの各ニッケル−カドミウム蓄電池
Ａ，Ｂ，Ｃを作製した。なお、電極群１０Ａを用いたニ
ッケル−カドミウム蓄電池を実施例１の電池Ａとし、電
極群１０Ｂを用いたニッケル−カドミウム蓄電池を実施
例２の電池Ｂとし、電極群１０Ｃを用いたニッケル−カ
ドミウム蓄電池を比較例の電池Ｃとした。

【００２１】６．試験 （１）短絡測定 上述のようにして作製した各電池Ａ，Ｂ，Ｃをそれぞれ
１００００個ずつ用意し、これらの１００００個の各電
池Ａ，Ｂ，Ｃの開路電圧を測定して、０．４Ｖ以下を短
絡と判定し、短絡発生率を求めると、下記の表１に示す
ような結果となった。

【００２２】

【表１】

【００２３】上記表１より明らかなように、実施例１の
電池Ａおよび実施例２の電池Ｂは短絡発生率が低減され
ていることが分かる。これは、電極群１０Ａ（１０Ｂ）
のニッケル正極板１１の外側に配置された第１のセパレ
ータ１３（１５，１５）の厚みおよび目付が内側の第２
のセパレータ１４の厚みおよび目付より大きいために強
度が補強されたためである。

【００２４】（２）高率放電特性および内部ガス圧 ついで、上述のようにして作製した各電池Ａ，Ｂ，Ｃの
それぞれを、２５℃の温度雰囲気で１．７Ａ（１Ｃ）の
充電電流で７２分間充電し、６０分間充電を休止した
後、定電流（２Ａ，１０Ａ，３０Ａ）で放電し、電池電
圧が０．８Ｖに達した時点で放電を停止させ、各放電電
流での放電容量と作動電圧を求めると、下記の表２に示
すような結果となった。

【００２５】

【表２】

【００２６】一方、上述のようにして作製した各電池
Ａ，Ｂ，Ｃのそれぞれを、２５℃の温度雰囲気で２Ａ
（定電流）の充電電流で充電し、充電末期の電池電圧の
ピーク値を記憶し、これを基準として一定値だけ電圧が
低下した時点で充電を終了し、１時間休止した後、２Ａ
（定電流）の放電電流で電池電圧が０．７Ｖになるまで
放電し、１時間休止するという−Δサイクル試験を行
い、２Ａ放電時の各電池の内圧（最大ガス圧）を測定す
ると、下記の表３に示すような結果となった。また、同
様に、１０Ａ（定電流）の放電電流で−Δサイクル試験
を行い、１０Ａ放電時の各電池の内圧（最大ガス圧）を
測定すると、下記の表３に示すような結果となった。

【００２７】

【表３】

【００２８】上記表２および表３の結果から明らかなよ
うに、実施例１の電池Ａであっても、実施例２の電池Ｂ
であっても、高率放電容量、作動電圧および内部ガス圧
は、比較例の電池Ｃとほぼ同様であって、高率放電特性
の低下、作動電圧の低下および内部ガス圧の上昇が認め
られなかった。

【００２９】これは、実施例１の電池Ａの電極群１０Ａ
にあっては、ニッケル正極板１１の外側に配置された第
１のセパレータ１３の厚み（０．２０ｍｍ）および目付
（８５ｇ／ｍ²）が内側の第２のセパレータ１４の厚み
（０．１６ｍｍ）および目付（６５ｇ／ｍ²）より大き
くしても、第２のセパレータ１４の厚みおよび目付を比
較例のセパレータ１６，１６の厚み（０．１８ｍｍ）お
よび目付（７５ｇ／ｍ ²）よりも小さくし、即ち、平均
の厚み（０．１８ｍｍ）および平均の目付（７５ｇ／ｍ
²）を比較例のセパレータ１６，１６と等しくして電池
内での占有率を等しくしているためである。

【００３０】また、実施例２の電池Ｂの電極群１０Ｂに
あっては、ニッケル正極板１１の外側に配置された第１
のセパレータ１５，１５の厚み（２枚の合計で０．２０
ｍｍ）および目付（２枚の合計で９０ｇ／ｍ²）が内側
の第２のセパレータ１４の厚み（０．１６ｍｍ）および
目付（６５ｇ／ｍ²）より大きくしても、第２のセパレ
ータ１４の厚みおよび目付を比較例のセパレータ１６，
１６の厚み（０．１８ｍｍ）および目付（７５ｇ／
ｍ²）よりも小さくし、即ち、平均の厚み（０．１８ｍ
ｍ）を比較例のセパレータ１６，１６と等しくし、平均
の目付（７７．５５ｇ／ｍ²）を比較例のセパレータ１
６，１６とほぼ等しくして電池内での占有率を等しくし
ているためである。

【００３１】上述したように、本発明のアルカリ蓄電池
においては、渦巻状電極群の正極板１１の外側に位置す
る第１のセパレータ１３（１５，１５）の厚みおよび目
付を大きくし、正極板１１の内側に位置する第２のセパ
レータ１４の厚みおよび目付を小さくして、電池内での
セパレータの占有率を同等にしているため、電池特性を
低下させることなく正極板１１の外側での正極板のクラ
ックやバリや活物質の欠けや破損に起因する短絡の発生
を防止できるようになる。

【００３２】なお、上述した第１実施形態においては、
第１のセパレータと第２のセパレータを別々に用いる例
について説明したが、これらの第１と第２のセパレータ
は１枚のセパレータとし、その半分の一方を第１のセパ
レータとなるように厚みおよび目付を調整し、他方を第
２のセパレータとなるように厚みおよび目付を調整した
ものを用いることができる。また、上述した第１実施形
態のニッケル−カドミウム蓄電池は、正極板および負極
板の何れも焼結式極板を用いたが、ペースト式などの非
焼結式極板を用いた電池で実験した場合も同様な結果が
得られた。

【００３３】Ｂ．第２実施形態 ついで、本発明をニッケル−水素化物蓄電池に適用した
場合の第２実施形態を図４に基づいて説明する。なお、
図４は第２実施形態電極群の要部を示す斜視図である。

【００３４】１．ニッケル正極の作製 水酸化ニッケルを主成分とする正極活物質粉末１００重
量部と、０．２重量％のヒドロキシプロピルセルロース
を溶解させた水溶液５０重量部とを混合して正極活物質
スラリーを調製した。この正極活物質スラリーを多孔度
９５％の発泡ニッケル２１ａに充填し、乾燥させた後、
これを圧延してニッケル正極２１を作製した。なお、正
極活物質スラリーを多孔度９５％の発泡ニッケル２１ａ
に充填する場合に、電池の公称容量が１２００ｍＡｈに
なるような正極活物質量を充填した。

【００３５】２．水素吸蔵合金負極の作製 高周波溶解炉を用いて作製した水素吸蔵合金粉末にポテ
トラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの結着剤と、適
量の水とを加えて混合し、水素吸蔵合金ペーストを調製
した。ついで、この水素吸蔵合金ペーストをパンチング
メタルからなる負極基板２２ａの両面に塗布し、乾燥し
た後、所定の厚みとなるようにプレスして水素吸蔵合金
負極２２を作製した。なお、水素吸蔵合金ペーストを負
極基板２２ａに塗布する場合、電池の公称容量が２００
０ｍＡｈになるように水素吸蔵合金ペースト量を塗布し
た。

【００３６】３．セパレータの作製 （１）第１基布（乾式基布）の作製 ポリオレフィン樹脂を主成分とする繊維長が２５ｍｍ以
上（例えば、５０ｍｍ）の分割繊維（スプリットファイ
バー）からなる長繊維を空気中に飛散させて金網で捕集
して、繊維密度（目付）が２０ｇ／ｍ²および３０ｇ／
ｍ²になるように、乾式抄紙により抄紙して第１基布を
作製した。

【００３７】（２）第２基布（湿式基布）の作製 ポリオレフィン樹脂を主成分とする繊維長が１０ｍｍ以
下（例えば、６ｍｍ）の分割繊維（スプリットファイバ
ー）からなる短繊維を水中に分散させて、繊維密度（目
付）が２０ｇ／ｍ²，２５ｇ／ｍ²，３０ｇ／ｍ²，３５
ｇ／ｍ²，４０ｇ／ｍ²，４５ｇ／ｍ²，５０ｇ／ｍ²にな
るように、湿式抄紙により抄紙して第２基布を作製し
た。

【００３８】（３）複合基布の作製 ついで、上述のようにして作製した繊維密度（目付）が
２０ｇ／ｍ²の第１基布と、繊維密度（目付）が２０ｇ
／ｍ²，２５ｇ／ｍ²，３０ｇ／ｍ²，３５ｇ／ｍ²，４０
ｇ／ｍ²，４５ｇ／ｍ²，５０ｇ／ｍ²の第２基布とをそ
れぞれ重ねるようにして貼り合わせて二層の積層体とし
た後、この二層の積層体に高圧の水流を吐瀉する水流交
絡処理を施して、短繊維と長繊維とが均一に絡まるよう
に複合化して、繊維密度（目付）が４０ｇ／ｍ²，４５
ｇ／ｍ²，５０ｇ／ｍ²，５５ｇ／ｍ²，６０ｇ／ｍ²，６
５ｇ／ｍ²，７０ｇ／ｍ²の複合基布をそれぞれ作製し
た。

【００３９】また、上述のようにして作製した繊維密度
（目付）が３０ｇ／ｍ²の第１基布と、繊維密度（目
付）が３０ｇ／ｍ²の第２基布とをそれぞれ重ねるよう
にして貼り合わせて二層の積層体とした後、この二層の
積層体に高圧の水流を吐瀉する水流交絡処理を施して、
短繊維と長繊維とが均一に絡まるように複合化して、繊
維密度（目付）が６０ｇ／ｍ²の複合基布を作製した。
これらの各複合基布をそれぞれａ１（４０ｇ／ｍ²のも
の），ｂ１（４５ｇ／ｍ²のもの），ｃ１（５０ｇ／ｍ²
のもの），ｄ１（５５ｇ／ｍ²のもの），ｅ１（６０ｇ
／ｍ²のもの），ｆ１（６５ｇ／ｍ²のもの），ｇ１（７
０ｇ／ｍ²のもの），ｈ１（第基布が３０ｇ／ｍ²ので第
２基布が３０ｇ／ｍ²で６０ｇ／ｍ²のもの）とした。

【００４０】なお、このような短繊維からなる第１の基
布と長繊維からなる第２の基布とを貼り合わせて積層し
た後、水流交絡により短繊維と長繊維とを互いに絡み合
わせるようにしているので、短繊維と長繊維とが均一に
かつ良好に絡まるようになる。この結果、短繊維により
セパレータの表面積が増大して電解液の保液性が向上し
て電池内圧の上昇を抑制できるようになるとともに、長
繊維によりセパレータの多孔度が向上してガス透過性が
向上する。

【００４１】（４）親水化処理 この後、厚みが調整された各複合基布ａ１，ｂ１，ｃ
１，ｄ１，ｅ１，ｆ１，ｇ１，ｈ１をそれぞれ反応容器
中に入れ、この容器内を真空排気した後、フッ素ガスを
窒素ガスで希釈した反応ガスを反応容器中に導入し、各
複合基布を反応ガスに１分間反応させて親水化処理を行
って、各セパレータを作製した。このような各繊維を親
水化処理する親水化処理を行うと、各繊維は親水化され
て親水性が向上する。なお、親水化処理は上述したフッ
素ガス処理以外にも、コロナ放電処理、スルホン化処
理、界面活性剤処理等が適用できる。

【００４２】そして、複合基布ａ１を用いたセパレータ
をセパレータａとし、複合基布ｂ１を用いたセパレータ
をセパレータｂとし、複合基布ｃ１を用いたセパレータ
をセパレータｃとし、複合基布ｄ１を用いたセパレータ
をセパレータｄとし、複合基布ｅ１を用いたセパレータ
をセパレータｅとし、複合基布ｆ１を用いたセパレータ
をセパレータｆとし、複合基布ｇ１を用いたセパレータ
をセパレータｇとし、複合基布ｈ１を用いたセパレータ
をセパレータｈとした。なお、上述したセパレータの構
成を表にまとめると、下記の表４に示すようになる。な
お、各セパレータは親水化処理されているため、このセ
パレータを用いることにより、電解液の保液性がより向
上し、活物質利用率が向上して、アルカリ蓄電池の放電
容量が向上するようになる。

【００４３】

【表４】

【００４４】４．ニッケル水素蓄電池の作製 ついで、これらの各セパレータａ〜ｈいずれかを第１の
セパレータ２３とし、これらの各セパレータａ〜ｈいず
れかを第２のセパレータ２４として、第１のセパレータ
２３と第２のセパレータ２４との間に、上述のようにし
て作製したニッケル正極板２１を配置するとともに、第
１のセパレータ２３の外側に上述のようにして作製した
水素吸蔵合金負極２２が配置されるように積層して、渦
巻状に巻回して渦巻状電極群２０を作製した。

【００４５】ついで、これらの電極群２０の上端部に露
出する導電性芯体２１ａの端部に正極集電体を溶接し、
下端部に露出する導電性芯体２２ａの端部に負極集電体
を溶接した後、これらを鉄にニッケルメッキを施した有
底筒状の電池缶内にそれぞれ挿入した。ついで、負極集
電体を電池缶の内底面に溶接するとともに、正極集電体
から延出する集電リード板の先端部を封口体の底面に溶
接し、電池缶内に所定量の電解液（３０重量％の水酸化
カリウム水溶液）を注入した。

【００４６】この後、封口体を電池缶の開口部に絶縁ガ
スケットを介して載置し、電池缶の開口部の端部を内方
にかしめることによって電池を密閉して、公称容量１.
２ＡｈのＡＡサイズの各ニッケル−水素化物蓄電池Ｄ〜
Ｋを作製した。ここで、第１のセパレータとしてセパレ
ータｅを用い、第２のセパレータとしてセパレータｃを
用いたものを電池Ｄ（Ｘ＋Ｙ＝１１０，Ｘ／Ｙ＝１．
２）とした。同様に、セパレータｆとセパレータｂを用
いたものを電池Ｅ（Ｘ＋Ｙ＝１１０，Ｘ／Ｙ＝１．４
４）とし、セパレータｇとセパレータａを用いたものを
電池Ｆ（Ｘ＋Ｙ＝１１０，Ｘ／Ｙ＝１．７５）とした。

【００４７】同様に、セパレータｃとセパレータｅを用
いたものを電池Ｇ（Ｘ＋Ｙ＝１１０，Ｘ／Ｙ＝０．８
３）とし、セパレータｄとセパレータｄを用いたものを
電池Ｈ（Ｘ＋Ｙ＝１１０，Ｘ／Ｙ＝１）とし、セパレー
タｆとセパレータｅを用いたものを電池Ｉ（Ｘ＋Ｙ＝１
２５，Ｘ／Ｙ＝１．０８）とし、セパレータｃとセパレ
ータｃを用いたものを電池Ｊ（Ｘ＋Ｙ＝１００，Ｘ／Ｙ
＝１）とし、セパレータｈとセパレータｃを用いたもの
を電池Ｋ（Ｘ＋Ｙ＝１１０，Ｘ／Ｙ＝１．２）とした。
なお、上記括弧内のＸ（ｇ／ｍ²）は第１のセパレータ
２３の目付を示し、Ｙ（ｇ／ｍ²）は第２のセパレータ
２４の目付を示している。

【００４８】５．測定 （１）渦巻電極体の巻径の測定 上述のようにして作製される各電池Ｄ〜Ｋに用いられた
渦巻状電極群の直径を測定し、第１のセパレータ２３と
第２のセパレータ２４の目付が共に５５ｇ／ｍ ²の電池
Ｈに用いられた渦巻状電極群の直径を１００として、そ
の比率を巻径比（％）として求めると、下記の表５に示
す結果となった。

【００４９】（２）電池の初期活性化 これらの各電池Ｄ〜Ｋを、充電電流１２０ｍＡ（０．１
Ｃ）で１６時間充電した後、１時間休止し、放電電流２
４０ｍＡ（０．２Ｃ）で放電終止電圧が１．０Ｖになる
まで放電した後、１時間休止する。この充放電を３回繰
り返して各電池Ｄ〜Ｋを活性化した。

【００５０】（３）短絡発生率の測定 上述のようにして作製した活性化前の各電池Ｄ〜Ｍの開
路電圧を測定し、０．３Ｖに満たないものを短絡と判定
し、短絡発生率を求めると、下記の表５に示すような結
果となった。

【００５１】（４）電池内部圧力の測定 上述のようにして活性化した各電池Ｄ〜Ｍを、充電電流
１２００ｍＡ（１Ｃ）で充電を行い、充電時間が１時間
経過した後の電池内部圧力を測定すると、下記の表５に
示すような結果となった。

【００５２】

【表５】

【００５３】上記表５から明らかなように、第１のセパ
レータの目付が第２のセパレータの目付よりも大きい電
池Ｄ（Ｘ＝６０，Ｙ＝５０）、電池Ｅ（Ｘ＝６５，Ｙ＝
４５）、電池Ｆ（Ｘ＝７０，Ｙ＝４０）、電池Ｉ（Ｘ＝
６５，Ｙ＝６０）、電池Ｋ（Ｘ＝６０，Ｙ＝５０）の短
絡発生率が低く、第１のセパレータの目付が第２のセパ
レータの目付よりも小さい電池Ｇ（Ｘ＝５０，Ｙ＝６
０）、電池Ｈ（Ｘ＝５５，Ｙ＝５５）、電池Ｊ（Ｘ＝５
０，Ｙ＝５０）の短絡発生率が高いことが分かる。な
お、電池Ｈを解体して短絡箇所を調べたところ、全てが
正極板２１の外側で短絡が発生していた。このことか
ら、正極板２１の外側に配置される第１のセパレータ２
３の目付は、正極板２１の内側に配置される第２のセパ
レータの目付よりも大きくした方が短絡発生率が低下す
るということができる。

【００５４】そして、電池Ｄ（Ｘ＝６０，Ｙ＝５０）と
電池Ｋ（Ｘ＝６０，Ｙ＝５０）とを比較すると、電池Ｄ
の方が電池Ｋよりも短絡率が低いことが分かる。これ
は、第１のセパレータ２３の目付が同じであっても、第
１のセパレータ２３を構成する第２基布の目付が相違す
る（電池Ｄでは４０ｇ／ｍ²であり、電池Ｋでは３０ｇ
／ｍ²である）ためである。これは、第２基布の目付を
大きくすると、繊維長が１０ｍｍ以下の短繊維の割合
が、繊維長が２５ｍｍ以上の長繊維よりも多くなるた
め、長繊維と短繊維が均一に絡み合うようになって、目
付のバラツキが抑制され、短絡発生率が減少したものと
考えられる。このことから、第１のセパレータ２３の目
付が同じであっても、第１のセパレータ２３を構成する
第２基布の目付を大きくすることが好ましいということ
ができる。

【００５５】電池Ｆは短絡発生率は低いが、電池内圧の
上昇が大きくなっている。これは、第１のセパレータの
目付は７０ｇ／ｍ²で、第２のセパレータの目付は４０
ｇ／ｍ²と大きく異なって、目付差が大きいために電解
液の分布が異なり、水素吸蔵合金負極２２でのガス吸収
反応にばらつきを生じて電池内圧が上昇したと考えるこ
とができる。このことから、第１のセパレータの目付を
第２のセパレータの目付よりも大きくするとしても、第
２のセパレータの目付の１．７５倍よりは小さくする必
要があり、望ましくは１．５倍以下にするのが好まし
い。

【００５６】電池Ｉは短絡発生率は低いが、巻径比が１
０５（第１のセパレータと第２のセパレータの目付の和
は１２５ｇ／ｍ²）と高くなっているため、電池缶内に
挿入しにくいという問題があった。また、電池缶内での
セパレータの占有率が増加するため、電池内での残存す
る空間率が小さくなったため、ガス吸収が困難となり、
電池内圧が上昇したと考えられる。このことから、第１
のセパレータの目付を第２のセパレータの目付よりも大
きくするとしても、第１のセパレータの目付を大きくし
た分だけ第２のセパレータの目付を小さく、これらの目
付の和を等しくする必要があるということができる。

【００５７】（５）サイクル寿命の測定 ついで、上述のようにして活性化した各電池Ｄ〜Ｍを、
充電電流１２００ｍＡ（１Ｃ）で１６時間充電した後、
１時間休止し、放電電流１２００ｍＡ（１Ｃ）で放電終
止電圧が１．０Ｖになるまで放電させるという充放電サ
イクルを繰り返して行い、各サイクルでの放電時間から
放電容量を求め、初期容量との比率を電池容量比として
求めると、図５に示すような結果となった。

【００５８】図５から明らかなように、電池Ｄ、電池
Ｅ、電池Ｇ、電池Ｈ、電池Ｋのサイクル寿命は長く、電
池Ｊ、電池Ｉ、電池Ｆのサイクル寿命が短いことが分か
る。ここで、電池Ｊは、第１と第２のセパレータの目付
の和が１００で他のものより目付が小さく、巻径も小さ
いため、電解液の保持量が少なく、充放電サイクルの経
過とともにセパレータの保液量が減少してサイクル寿命
が小さくなったと考えられる。また、電池Ｉは、上述し
たように巻径比が高くて電池缶内でのセパレータの占有
率が増加し、電池内での残存する空間率が小さくなっ
て、ガス吸収が困難となり、電池内圧が上昇してサイク
ル寿命が小さくなったと考えられる。さらに、電池Ｆ
は、上述したように正極板の内側と外側でのセパレータ
の目付が大きく異なることから、ガス吸収反応にばらつ
きを生じ、電池内圧が上昇してサイクル寿命が小さくな
ったと考えられる。

【００５９】一方、電池Ｇおよび電池Ｈはサイクル寿命
は長いが、第１のセパレータの目付が第２のセパレータ
の目付よりも小さいため、第１のセパレータの強度不足
により正極板の外側で短絡が発生し、短絡発生率が大き
くなった。これらの結果を考慮すると、電池Ｄおよび電
池Ｅのように、正極板の外側に配置される第１のセパレ
ータの目付を正極板の内側に配置される第２のセパレー
タの目付よりも大きくするとともに、第１のセパレータ
２３を構成する第２基布の目付を大きくし、かつ第１の
セパレータの目付を第２のセパレータの目付よりも大き
くするとしても、第２のセパレータの目付の１．５倍以
下にすることにより、短絡発生率が低く、電池内圧の上
昇も少なく、かつサイクル寿命が長いニッケル−水素化
物蓄電池が得られるようになる。

【００６０】上述したように、本発明の第２実施形態に
おいては、正極板の外側に配置される第１のセパレータ
と、正極板の内側に配置される第２のセパレータは短繊
維と長繊維とが互いに絡み合って形成されているので、
各セパレータの目付のばらつきが防止できるようにな
る。そして、このようにして形成されたセパレータを用
いるに際して、第１のセパレータの目付は第２のセパレ
ータの目付よりも大きいため、第２のセパレータの機械
的強度が補強されてこのため、このようなセパレータを
用いたアルカリ蓄電池の内部短絡の発生を防止できるよ
うになる

【００６１】なお、上述した第２実施形態においては、
第１基布に長繊維として分割長繊維を用い、第２基布に
短繊維として分割短繊維を用いる例について説明した
が、分割繊維からなる長繊維を含有した第１の基布に分
割繊維以外の長繊維、例えば、接着繊維からなる長繊維
を配合しても良い。同様に、分割繊維からなる短繊維を
含有した第２の基布に分割繊維以外の短繊維、例えば、
接着繊維からなる短繊維を配合しても良い。

【００６２】さらに、上述した第２実施形態において
は、短繊維として繊維長が６ｍｍの短繊維を用いた例に
ついて説明したが、繊維長としは６ｍｍに限らず、１０
ｍｍ以下であれば良く、特に、３〜１０ｍｍの範囲の短
繊維を用いると、セパレータを製造する観点から好まし
い。また、上述した第２実施形態においては、長繊維と
して繊維長が５０ｍｍの長繊維を用いた例について説明
したが、繊維長としは５０ｍｍに限らず、２５ｍｍ以上
であれば良く、特に、２５〜７０ｍｍの範囲の長繊維を
用いると、セパレータを製造する観点から好ましい。さ
らに、上述した各実施形態においては、本発明を円筒型
の蓄電池に適用した例について説明したが、これに限ら
ず、角形等の各種の形状の蓄電池に本発明を適用できる
こともいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態の実施例１の電極群の
要部を示す斜視図である。

【図２】 本発明の第１実施形態の実施例２の電極群の
要部を示す斜視図である。

【図３】 本発明の第１実施形態の比較例の電極群の要
部を示す斜視図である。

【図４】 本発明の第２実施形態の電極群の要部を示す
斜視図である。

【図５】 本発明の第２実施形態の各電池のサイクル寿
命特性を示す図である。

【符号の説明】

１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…電極群、１１…ニッケル正極
板、１１ａ…導電性芯体、１２…カドミウム負極板、１
２ａ…導電性芯体、１３…第１のセパレータ、１４…第
２のセパレータ、１５，１５…第１のセパレータ、１
６，１６…セパレータ、２１…ニッケル正極板、２１ａ
…導電性芯体、２２…水素吸蔵合金負極板、２２ａ…導
電性芯体、２３…第１のセパレータ、２４…第２のセパ
レータ、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤阪 悦也 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 浜松 太計男 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 米谷 悟 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 前田 泰史 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 武江 正夫 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H021 CC17 EE04 EE23 HH00 HH01 HH03 5H028 AA05 BB07 CC12 EE01 EE05 HH05

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正極板と負極板がセパレータを介して巻
   回された電極群を備えたアルカリ蓄電池であって、 前記電極群の正極板の外側には第１のセパレータが配置
   され、前記電極群の正極板の内側には第２のセパレータ
   が配置され、 前記第１のセパレータの厚みは前記第２のセパレータの
   厚みよりも厚くしたことを特徴とするアルカリ蓄電池。
2. 【請求項２】 前記第１のセパレータは前記第２のセパ
   レータよりも厚みが薄い２枚のセパレータを用いて前記
   第１のセパレータの厚みを前記第２のセパレータの厚み
   よりも厚くしたことを特徴とする請求項１に記載のアル
   カリ蓄電池。
3. 【請求項３】 正極板と負極板がセパレータを介して巻
   回された電極群を備えたアルカリ蓄電池であって、 前記電極群の正極板の外側には第１のセパレータが配置
   され、前記電極群の正極板の内側には第２のセパレータ
   が配置され、 前記第１のセパレータの目付は前記第２のセパレータの
   目付よりも大きくしたことを特徴とするアルカリ蓄電
   池。
4. 【請求項４】 正極板と負極板がセパレータを介して巻
   回された電極群を備えたアルカリ蓄電池であって、 前記電極群の正極板の外側には第１のセパレータが配置
   され、前記電極群の正極板の内側には第２のセパレータ
   が配置され、 前記第１のセパレータの厚みおよび目付は前記第２のセ
   パレータの厚みおよび目付よりも大きくしたことを特徴
   とするアルカリ蓄電池。
5. 【請求項５】 正極板と負極板がセパレータを介して巻
   回された電極群を備えたアルカリ蓄電池であって、 前記電極群の正極板の外側には第１のセパレータが配置
   され、前記電極群の正極板の内側には第２のセパレータ
   が配置され、 前記第１のセパレータおよび前記第２のセパレータは、
   ポリオレフィン系樹脂繊維からなる分割短繊維と分割長
   繊維とが均一に絡み合っており、 前記第１のセパレータの目付を前記第２のセパレータの
   目付よりも大きくしたことを特徴とするアルカリ蓄電
   池。
6. 【請求項６】 前記第１のセパレータの目付を前記第２
   のセパレータの目付よりも大きくするとともに、前記第
   １のセパレータの目付が大きくなった分だけ前記第２の
   セパレータの目付を小さくして、電池内に存在するセパ
   レータの占有率を等しくしたことを特徴とする請求項５
   に記載のアルカリ蓄電池。
7. 【請求項７】 前記第１のセパレータおよび前記第２の
   セパレータは、繊維長が１０ｍｍ以下の分割短繊維を主
   体とする基布と、繊維長が２５ｍｍ以上の分割長繊維を
   主体とする基布とが均一に複合化されて各繊維が均一に
   絡み合っていることを特徴とする請求項５または請求項
   ６に記載のアルカリ蓄電池。
8. 【請求項８】 前記第１のセパレータに用いられる前記
   繊維長が１０ｍｍ以下の分割短繊維を主体とする基布の
   目付は前記第２のセパレータに用いられる前記繊維長が
   １０ｍｍ以下の分割短繊維を主体とする基布の目付より
   も大きくするとともに、該基布の目付を大きくした分だ
   け前記繊維長が２５ｍｍ以上の分割長繊維を主体とする
   基布の目付を小さくしたことを特徴とする請求項７に記
   載のアルカリ蓄電池。
9. 【請求項９】 前記第１のセパレータの目付を前記第２
   のセパレータの目付よりも大きくするとともに、前記第
   １のセパレータの目付を前記第２のセパレータの目付の
   １．５倍以下にしたことを特徴とする請求項５から請求
   項８のいずれかに記載のアルカリ蓄電池。