JP2001023680A - 巻回構造の電極体を有する電池 - Google Patents
巻回構造の電極体を有する電池Info
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- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 巻回構造の電極体を有する電池において、容
量増加、負極の生産性の向上、コストの低減をはかり、
かつ電池缶の内壁の傷付きを防止する。 【解決手段】 正極と負極をセパレータを介して巻回し
た巻回構造の電極体を電池缶に挿入して作製する電池に
おいて、負極の基体として薄い金属基板を用い、その金
属基板の両面に活物質層を形成するが、巻回構造の電極
体のほぼ最内周部およびほぼ最外周部に相当する部分に
は金属基板の片面のみにしか活物質層が無い状態にし、
その負極を活物質層がセパレータを介して正極と対向す
るように配置して巻回することにより、巻回構造の電極
体とする。
量増加、負極の生産性の向上、コストの低減をはかり、
かつ電池缶の内壁の傷付きを防止する。 【解決手段】 正極と負極をセパレータを介して巻回し
た巻回構造の電極体を電池缶に挿入して作製する電池に
おいて、負極の基体として薄い金属基板を用い、その金
属基板の両面に活物質層を形成するが、巻回構造の電極
体のほぼ最内周部およびほぼ最外周部に相当する部分に
は金属基板の片面のみにしか活物質層が無い状態にし、
その負極を活物質層がセパレータを介して正極と対向す
るように配置して巻回することにより、巻回構造の電極
体とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケル−水素吸
蔵合金電池やニッケル−カドミウム電池などのアルカリ
二次電池やリチウムイオン電池に代表される巻回構造の
電極体を有する電池に関し、さらに詳しくは、その電極
体の巻回構造を改良することにより、容量増加、信頼性
向上、生産性向上、コスト低減などを達成した電池に関
する。
蔵合金電池やニッケル−カドミウム電池などのアルカリ
二次電池やリチウムイオン電池に代表される巻回構造の
電極体を有する電池に関し、さらに詳しくは、その電極
体の巻回構造を改良することにより、容量増加、信頼性
向上、生産性向上、コスト低減などを達成した電池に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ニッケル−水素吸蔵合金電池やニ
ッケル−カドミウム電池などに使用されている巻回構造
の電極体は、図４に示すように、１枚の正極１と１枚の
負極２とをセパレータ３を介して渦巻状に巻回してい
た。すなわち、正極１、負極２とも、一定の厚みに形成
して、図４に示すような巻回構造の電極体４を作製して
いた。
ッケル−カドミウム電池などに使用されている巻回構造
の電極体は、図４に示すように、１枚の正極１と１枚の
負極２とをセパレータ３を介して渦巻状に巻回してい
た。すなわち、正極１、負極２とも、一定の厚みに形成
して、図４に示すような巻回構造の電極体４を作製して
いた。
【０００３】また、ニッケル−水素吸蔵合金電池やニッ
ケル−カドミウム電池などに代表されるアルカリ二次電
池では、電池特性を正常に保つための重要な事項とし
て、〔負極の電気容量〕／〔正極の電気容量〕の比を
１．０以上、好ましくは１．２以上に保つことが必要で
あるが、これは、電池内の全量の比ではなく、巻回した
電極体の負極と正極との対向部で常にこの関係が保たれ
ていることが必要である。
ケル−カドミウム電池などに代表されるアルカリ二次電
池では、電池特性を正常に保つための重要な事項とし
て、〔負極の電気容量〕／〔正極の電気容量〕の比を
１．０以上、好ましくは１．２以上に保つことが必要で
あるが、これは、電池内の全量の比ではなく、巻回した
電極体の負極と正極との対向部で常にこの関係が保たれ
ていることが必要である。
【０００４】そのため、従来の巻回構造の電極体では、
負極の両面に正極が対向している部分（つまり、負極の
２周目）の〔負極の電気容量〕／〔正極の電気容量〕の
比を基準に電池の設計を行っており、その結果、負極の
最内周部と最外周部は必要以上の電気容量となってい
た。
負極の両面に正極が対向している部分（つまり、負極の
２周目）の〔負極の電気容量〕／〔正極の電気容量〕の
比を基準に電池の設計を行っており、その結果、負極の
最内周部と最外周部は必要以上の電気容量となってい
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
巻回構造の電極体では、負極の最内周部と最外周部は、
片面しか正極と対向していないにもかかわらず、基板の
両面に活物質層が形成されているために、片面の活物質
層が有効に利用されず、その結果、電池の内容積が充分
に活用されないという問題があった。
巻回構造の電極体では、負極の最内周部と最外周部は、
片面しか正極と対向していないにもかかわらず、基板の
両面に活物質層が形成されているために、片面の活物質
層が有効に利用されず、その結果、電池の内容積が充分
に活用されないという問題があった。
【０００６】また、小形の電池では、通常、巻回構造の
電極体の最外周部を負極にし、その負極の最外周部を電
池缶の内壁に接触させることによって電気的な導通をと
っている。そのため、活物質層の凹凸で電池缶の内壁を
キズ（傷）付ける場合があり、そのキズのため、アルカ
リ電池では電解液の漏液が生じるという致命的な欠陥を
招くことがあった。
電極体の最外周部を負極にし、その負極の最外周部を電
池缶の内壁に接触させることによって電気的な導通をと
っている。そのため、活物質層の凹凸で電池缶の内壁を
キズ（傷）付ける場合があり、そのキズのため、アルカ
リ電池では電解液の漏液が生じるという致命的な欠陥を
招くことがあった。
【０００７】また、従来の負極は、その両面からの反応
を行うために、ニッケル製のパンチングメタルなどにニ
ッケル粉末を含むペーストを塗布して焼結したニッケル
焼結板を基板に用いたり、ウレタンフォームや不織布に
ニッケルメッキを施したものを焼成して作製した発泡メ
タルや繊維状メタルなどの多孔質基板を用いていた。そ
のため、電極体そのものやその基板の製造設備のコスト
アップが生じ、また安定して均一なものを生産するため
には非常な労力を必要としていた。
を行うために、ニッケル製のパンチングメタルなどにニ
ッケル粉末を含むペーストを塗布して焼結したニッケル
焼結板を基板に用いたり、ウレタンフォームや不織布に
ニッケルメッキを施したものを焼成して作製した発泡メ
タルや繊維状メタルなどの多孔質基板を用いていた。そ
のため、電極体そのものやその基板の製造設備のコスト
アップが生じ、また安定して均一なものを生産するため
には非常な労力を必要としていた。
【０００８】本発明は、これらの問題を解決するもので
あって、電池内容積の有効利用による容量増加や、負極
の生産性の向上、コストの低減をはかり、さらには、電
池缶の内壁のキズ付きを防止して信頼性を高めることを
目的とする。
あって、電池内容積の有効利用による容量増加や、負極
の生産性の向上、コストの低減をはかり、さらには、電
池缶の内壁のキズ付きを防止して信頼性を高めることを
目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、負極の基板となる金属基板の両面に活物質
層を形成するが、巻回構造の電極体のほぼ最内周部およ
びほぼ最外周部に相当する部分には金属基板の片面のみ
にしか活物質層を形成しないかまたは形成後に除去する
ことによって金属基板の片面のみにしか活物質層が無い
状態にし、その負極をセパレータを介して活物質層が正
極と対向するように配置して巻回することにより、巻回
構造の電極体としたのである。
成するため、負極の基板となる金属基板の両面に活物質
層を形成するが、巻回構造の電極体のほぼ最内周部およ
びほぼ最外周部に相当する部分には金属基板の片面のみ
にしか活物質層を形成しないかまたは形成後に除去する
ことによって金属基板の片面のみにしか活物質層が無い
状態にし、その負極をセパレータを介して活物質層が正
極と対向するように配置して巻回することにより、巻回
構造の電極体としたのである。
【００１０】なお、本発明においては、最内周部または
最外周部とせず、ほぼ最内周部またはほぼ最外周部とし
ているが、これは電極体を巻回する方法や巻回機によっ
て多少のずれが生じるためであり、理論上は真正に最内
周部または最外周部であることの方が好ましいが、多少
ずれが生じて、ほぼ最内周部またはほぼ最外周部になっ
ていても、実質上さしつかえないからである。
最外周部とせず、ほぼ最内周部またはほぼ最外周部とし
ているが、これは電極体を巻回する方法や巻回機によっ
て多少のずれが生じるためであり、理論上は真正に最内
周部または最外周部であることの方が好ましいが、多少
ずれが生じて、ほぼ最内周部またはほぼ最外周部になっ
ていても、実質上さしつかえないからである。
【００１１】
【発明の実施の形態】また、〔負極の電気容量〕／〔正
極の電気容量〕の比を電池のどの部分においても一定と
するためには、負極の正極と対向する部分に関して少な
くとも負極の内周部の活物質量を外周部の活物質量と同
量にすることが必要であり、より好適には内周部の活物
質量を外周部の活物質量よりも多くすることが好まし
く、その比は１．０〜１．６、特に１．２〜１．６であ
ることが好ましい。これは、活物質層の組成などを一定
にしておくと、その厚さで制御することができる。な
お、本発明において、活物質層とは、活物質のみで構成
する場合のみならず、活物質以外にバインダーなどを含
有している場合をもいい、むしろ後者の方が多い。
極の電気容量〕の比を電池のどの部分においても一定と
するためには、負極の正極と対向する部分に関して少な
くとも負極の内周部の活物質量を外周部の活物質量と同
量にすることが必要であり、より好適には内周部の活物
質量を外周部の活物質量よりも多くすることが好まし
く、その比は１．０〜１．６、特に１．２〜１．６であ
ることが好ましい。これは、活物質層の組成などを一定
にしておくと、その厚さで制御することができる。な
お、本発明において、活物質層とは、活物質のみで構成
する場合のみならず、活物質以外にバインダーなどを含
有している場合をもいい、むしろ後者の方が多い。
【００１２】負極および電極体の巻回構造を上記のよう
にすることにより、電極体のほぼ最外周部は負極の金属
基板面が露出することになる。そして、その金属基板を
電池缶の内壁に接触させることにより、例えば水素吸蔵
合金のような硬い粉体で電池缶の内壁をキズ付けたり、
発泡メタルのようなメッキ方法で形成した硬い基板で電
池缶の内壁をキズ付けることが防止されるようになる。
にすることにより、電極体のほぼ最外周部は負極の金属
基板面が露出することになる。そして、その金属基板を
電池缶の内壁に接触させることにより、例えば水素吸蔵
合金のような硬い粉体で電池缶の内壁をキズ付けたり、
発泡メタルのようなメッキ方法で形成した硬い基板で電
池缶の内壁をキズ付けることが防止されるようになる。
【００１３】そして、何にもまして重要なことは、上記
の構造とすることによって、負極のほぼ最内周部とほぼ
最外周部の過剰分の無駄がなくなり、さらに、基板とし
て薄い金属基板、例えば、厚さ１０μｍ〜５０μｍの金
属板を用いることによって、約３０％程度の容量増加が
達成できるようになった。
の構造とすることによって、負極のほぼ最内周部とほぼ
最外周部の過剰分の無駄がなくなり、さらに、基板とし
て薄い金属基板、例えば、厚さ１０μｍ〜５０μｍの金
属板を用いることによって、約３０％程度の容量増加が
達成できるようになった。
【００１４】巻回構造の電極体を有する電池の電池特性
に必要な〔負極の電気容量〕／〔正極の電気容量〕の比
を、本発明では、電池内の総量ではなく、各対向部分で
所定の値以上とすることによって、反応に寄与しない過
剰分をなくしたことが、上記のような容量増加につなが
っている。
に必要な〔負極の電気容量〕／〔正極の電気容量〕の比
を、本発明では、電池内の総量ではなく、各対向部分で
所定の値以上とすることによって、反応に寄与しない過
剰分をなくしたことが、上記のような容量増加につなが
っている。
【００１５】
【実施例】つぎに、実施例を挙げて本発明をさらに具体
的に説明する。ただし、本発明はそれらの実施例のみに
限定されるものではない。なお、以下の実施例などにお
いて、濃度を示す％は重量％である。
的に説明する。ただし、本発明はそれらの実施例のみに
限定されるものではない。なお、以下の実施例などにお
いて、濃度を示す％は重量％である。
【００１６】実施例１ ＭｍＮｉ5 を主体とする水素吸蔵合金粉末１００重量部
に対して、ポリビニルデンフルオロライドを濃度１２％
でＮ−メチル−ピロリドンに溶解したバインダー溶液２
８重量部を加えて混合し、充分に攪拌して均一なペース
トを調製し、このペーストを金属基板としての厚さ２０
μｍのニッケル板にスキージ法で塗布し、ホットプレー
ト上で乾燥した後、ロールプレスで圧縮して図１に示す
ように活物質層を設けていない部分を有する負極を作製
した。なお、上記のＭｍはミッシュメタルである。
に対して、ポリビニルデンフルオロライドを濃度１２％
でＮ−メチル−ピロリドンに溶解したバインダー溶液２
８重量部を加えて混合し、充分に攪拌して均一なペース
トを調製し、このペーストを金属基板としての厚さ２０
μｍのニッケル板にスキージ法で塗布し、ホットプレー
ト上で乾燥した後、ロールプレスで圧縮して図１に示す
ように活物質層を設けていない部分を有する負極を作製
した。なお、上記のＭｍはミッシュメタルである。
【００１７】この図１に示す負極について詳しく説明す
ると、図１の（ａ）は負極の一方の側面図で、図１の
（ｂ）は負極の他方の側面図であり、図１の（ｃ）は上
記（ａ）のＶ−Ｖ線における切断面図である。なお、図
１の（ａ）および（ｂ）においては、活物質層２ｂおよ
び２ｃを設けた部分をわかりやすくするため、活物質層
２ｂおよび２ｃには十字状に斜線を入れている。
ると、図１の（ａ）は負極の一方の側面図で、図１の
（ｂ）は負極の他方の側面図であり、図１の（ｃ）は上
記（ａ）のＶ−Ｖ線における切断面図である。なお、図
１の（ａ）および（ｂ）においては、活物質層２ｂおよ
び２ｃを設けた部分をわかりやすくするため、活物質層
２ｂおよび２ｃには十字状に斜線を入れている。
【００１８】負極２の金属基板２ａとしては厚さ２０μ
ｍのニッケル板が用いられ、上記金属基板２ａの一方の
面には活物質層２ｂが厚さ２００μｍに形成され、他方
の面には活物質層２ｃが厚さ１４５μｍに形成されてい
て、負極２の総厚は３６５μｍである。ただし、負極２
の一部には金属基板の片面にしか活物質層の形成されて
いない部分があり、具体的には、負極２の全長は６７ｍ
ｍであるが、金属基板２ａの一方の面には、その一方の
端部Ｅから他方の端部Ｆに向かって２６ｍｍのところま
では活物質層が形成されておらず、それ以後は他方の端
部Ｆまで連続的に活物質層２ｂが形成され、金属基板２
ａの他方の面には、一方の端部Ｅから他方の端部Ｆに向
かって６３．２ｍｍのところまで活物質層２ｃが形成さ
れ、残り３．８ｍｍについては活物質層が形成されてい
ない。そして、この負極２の横幅は３５ｍｍである。
ｍのニッケル板が用いられ、上記金属基板２ａの一方の
面には活物質層２ｂが厚さ２００μｍに形成され、他方
の面には活物質層２ｃが厚さ１４５μｍに形成されてい
て、負極２の総厚は３６５μｍである。ただし、負極２
の一部には金属基板の片面にしか活物質層の形成されて
いない部分があり、具体的には、負極２の全長は６７ｍ
ｍであるが、金属基板２ａの一方の面には、その一方の
端部Ｅから他方の端部Ｆに向かって２６ｍｍのところま
では活物質層が形成されておらず、それ以後は他方の端
部Ｆまで連続的に活物質層２ｂが形成され、金属基板２
ａの他方の面には、一方の端部Ｅから他方の端部Ｆに向
かって６３．２ｍｍのところまで活物質層２ｃが形成さ
れ、残り３．８ｍｍについては活物質層が形成されてい
ない。そして、この負極２の横幅は３５ｍｍである。
【００１９】正極には、活物質としての水酸化ニッケル
を含有するペーストを発泡ニッケルに充填し、通常の方
法で作製し、所定のサイズに切断した厚さ６６０μｍの
サイズが３５ｍｍ×４６ｍｍのニッケル電極を用いた。
そして、その正極の末端部における基板としての発泡ニ
ッケルの圧縮部分にニッケルリボンの一方の端部をスポ
ット溶接して正極の集電部（タブ）とした。
を含有するペーストを発泡ニッケルに充填し、通常の方
法で作製し、所定のサイズに切断した厚さ６６０μｍの
サイズが３５ｍｍ×４６ｍｍのニッケル電極を用いた。
そして、その正極の末端部における基板としての発泡ニ
ッケルの圧縮部分にニッケルリボンの一方の端部をスポ
ット溶接して正極の集電部（タブ）とした。
【００２０】セパレータには、親水処理した厚さ０．１
５ｍｍでサイズが１０２ｍｍ×３８ｍｍのポリプロピレ
ン不織布を用い、このセパレータを前記負極と正極との
間に介在させ、正極と負極をセパレータを介して渦巻状
に巻回して図２に示す巻回構造の電極体を作製した。
５ｍｍでサイズが１０２ｍｍ×３８ｍｍのポリプロピレ
ン不織布を用い、このセパレータを前記負極と正極との
間に介在させ、正極と負極をセパレータを介して渦巻状
に巻回して図２に示す巻回構造の電極体を作製した。
【００２１】ただし、上記巻回構造の電極体の作製にあ
たっては、セパレータ３をその中央部で折り返し、負極
２の両面を覆うように配置し、端部Ｆ（図１参照）側を
渦巻の中心側になるようにして渦巻状に巻回した。そし
て、この場合においても、負極２は少なくともその活物
質層２ｂまたは２ｃがセパレータ３を介して正極１と対
向している。なお、上記図１、図２とも、模式的に示し
たものであり、例えば、負極２の長さに対して金属基板
２ａの厚みや活物質層２ｂおよび２ｃの厚みを大きく図
示したり、また、負極２の活物質層の形成されていない
部分の位置やその幅などを必ずしも寸法通りには図示し
ていない。また、この図２に示す巻回構造の電極体に関
し、図２に図示していない部分について説明すると、負
極２のほぼ最内周部では活物質層２ｂ（図１参照）のみ
がセパレータ３を介して正極１と対向し、負極２のほぼ
最外周部では活物質層２ｃ（図１参照）のみがセパレー
タ３を介して正極１と対向し、ほぼ最内周部とほぼ最外
周部以外の部分では、活物質層２ｂと２ｃがセパレータ
３を介して正極１と対向している。また、同様に図２に
は示されていないが、負極２のほぼ最外周部の外面側に
は金属基板が露出していて、その金属基板が電池缶５の
内壁に接触している。
たっては、セパレータ３をその中央部で折り返し、負極
２の両面を覆うように配置し、端部Ｆ（図１参照）側を
渦巻の中心側になるようにして渦巻状に巻回した。そし
て、この場合においても、負極２は少なくともその活物
質層２ｂまたは２ｃがセパレータ３を介して正極１と対
向している。なお、上記図１、図２とも、模式的に示し
たものであり、例えば、負極２の長さに対して金属基板
２ａの厚みや活物質層２ｂおよび２ｃの厚みを大きく図
示したり、また、負極２の活物質層の形成されていない
部分の位置やその幅などを必ずしも寸法通りには図示し
ていない。また、この図２に示す巻回構造の電極体に関
し、図２に図示していない部分について説明すると、負
極２のほぼ最内周部では活物質層２ｂ（図１参照）のみ
がセパレータ３を介して正極１と対向し、負極２のほぼ
最外周部では活物質層２ｃ（図１参照）のみがセパレー
タ３を介して正極１と対向し、ほぼ最内周部とほぼ最外
周部以外の部分では、活物質層２ｂと２ｃがセパレータ
３を介して正極１と対向している。また、同様に図２に
は示されていないが、負極２のほぼ最外周部の外面側に
は金属基板が露出していて、その金属基板が電池缶５の
内壁に接触している。
【００２２】上記正極１は前記のようにペースト式ニッ
ケル電極からなり、この正極１は厚さ６６０μｍで、そ
のサイズは３５ｍｍ×４６ｍｍである。そして、セパレ
ータ３は前記のように厚さ０．１５ｍｍのポリプロピレ
ン不織布からなり、サイズは１０２ｍｍ×３８ｍｍであ
る。
ケル電極からなり、この正極１は厚さ６６０μｍで、そ
のサイズは３５ｍｍ×４６ｍｍである。そして、セパレ
ータ３は前記のように厚さ０．１５ｍｍのポリプロピレ
ン不織布からなり、サイズは１０２ｍｍ×３８ｍｍであ
る。
【００２３】なお、図２では、電池缶５は内周面のみ細
線で示している。また、この図２も模式的に図示したも
のであり、この図２では、電極体４と電池缶５との間に
大きな空隙があるように図示されているが、これは、実
際には厚みの薄い部材（正極１は６６０μｍ、負極２は
３６５μｍ、セパレータ３は０．１５ｍｍ）を一定の厚
みを持たせて図示しているからであり、現実には図示の
ような大きな空隙はできない。これらは図４においても
同様である。そして、図２において、２０は正極１の集
電部（タブ）であり、正極１の最外周部に設けられてい
る。この集電部２０は、正極１の基板である発泡ニッケ
ルの空隙をつぶして水酸化ニッケルを含有するペースト
が空隙に入り込まないようにして金属体のみにし、そこ
に正極リード体となるニッケルリボンの一端を溶接して
構成されるものである。
線で示している。また、この図２も模式的に図示したも
のであり、この図２では、電極体４と電池缶５との間に
大きな空隙があるように図示されているが、これは、実
際には厚みの薄い部材（正極１は６６０μｍ、負極２は
３６５μｍ、セパレータ３は０．１５ｍｍ）を一定の厚
みを持たせて図示しているからであり、現実には図示の
ような大きな空隙はできない。これらは図４においても
同様である。そして、図２において、２０は正極１の集
電部（タブ）であり、正極１の最外周部に設けられてい
る。この集電部２０は、正極１の基板である発泡ニッケ
ルの空隙をつぶして水酸化ニッケルを含有するペースト
が空隙に入り込まないようにして金属体のみにし、そこ
に正極リード体となるニッケルリボンの一端を溶接して
構成されるものである。
【００２４】電解液には３０％水酸化カリウム水溶液を
用い、上記巻回構造の電極体を電池缶に挿入し、上記電
解液を０．８５ｍｌ注入し、それら以外は常法に従って
単４形でニッケル−水素吸蔵合金系のアルカリ二次電池
を作製した。この電池の構造を図３に模式的に示す。
用い、上記巻回構造の電極体を電池缶に挿入し、上記電
解液を０．８５ｍｌ注入し、それら以外は常法に従って
単４形でニッケル−水素吸蔵合金系のアルカリ二次電池
を作製した。この電池の構造を図３に模式的に示す。
【００２５】ここで、図３に示す電池について、まず、
その参照符号と構成部材との関係から説明すると、１は
正極、２は負極、３はセパレータ、４は巻回構造の電極
体、５は電池缶、６は環状ガスケット、７は電池蓋、８
は端子板、９は封口板、１０は金属バネ、１１は弁体、
１２は正極リード体、１３は絶縁体、１４は絶縁体であ
る。
その参照符号と構成部材との関係から説明すると、１は
正極、２は負極、３はセパレータ、４は巻回構造の電極
体、５は電池缶、６は環状ガスケット、７は電池蓋、８
は端子板、９は封口板、１０は金属バネ、１１は弁体、
１２は正極リード体、１３は絶縁体、１４は絶縁体であ
る。
【００２６】正極１は前記のペースト式ニッケル電極か
らなるものであり、負極２は前記のように作製した活物
質層を設けていない部分を有するものであるが、この図
３では金属基板２ａなどは示しておらず、単一構成のも
のとして示している。そして、この負極２の活物質は水
素吸蔵合金からなるものである。セパレータ３は前記の
ように親水処理されたポリプロピレン不織布からなるも
のであり、上記正極１と負極２はこのセパレータ３を介
して前記特定の態様になるように重ね合わせられ、渦巻
状に巻回し巻回構造の電極体４として電池缶５内に挿入
され、その上部には絶縁体１４が配置されている。
らなるものであり、負極２は前記のように作製した活物
質層を設けていない部分を有するものであるが、この図
３では金属基板２ａなどは示しておらず、単一構成のも
のとして示している。そして、この負極２の活物質は水
素吸蔵合金からなるものである。セパレータ３は前記の
ように親水処理されたポリプロピレン不織布からなるも
のであり、上記正極１と負極２はこのセパレータ３を介
して前記特定の態様になるように重ね合わせられ、渦巻
状に巻回し巻回構造の電極体４として電池缶５内に挿入
され、その上部には絶縁体１４が配置されている。
【００２７】環状ガスケット６はナイロン６６で作製さ
れ、電池蓋７は端子板８と封口板９とで構成され、電池
缶５の開口部はこの電池蓋７と上記環状ガスケット６と
で封口されている。
れ、電池蓋７は端子板８と封口板９とで構成され、電池
缶５の開口部はこの電池蓋７と上記環状ガスケット６と
で封口されている。
【００２８】つまり、電池缶５内に巻回構造の電極体４
や絶縁体１４などを挿入した後、電池缶５の開口端近傍
部分に底部が内周側に突出した環状の溝５ａを形成し、
その溝５ａの内周側突出部で環状ガスケット６の下部を
支えさせて環状ガスケット６と電池蓋７とを電池缶５の
開口部に配置し、電池缶５の溝５ａから先の部分を内方
に締め付けて電池缶５の開口部を電池蓋７と環状ガスケ
ット６とで封口している。
や絶縁体１４などを挿入した後、電池缶５の開口端近傍
部分に底部が内周側に突出した環状の溝５ａを形成し、
その溝５ａの内周側突出部で環状ガスケット６の下部を
支えさせて環状ガスケット６と電池蓋７とを電池缶５の
開口部に配置し、電池缶５の溝５ａから先の部分を内方
に締め付けて電池缶５の開口部を電池蓋７と環状ガスケ
ット６とで封口している。
【００２９】上記端子板８にはガス排出孔８ａが設けら
れ、封口板９にはガス検知孔９ａが設けられ、端子板８
と封口板９との間には金属バネ１０と弁体１１とが配置
されている。そして、封口板９の外周部を折り曲げて端
子板８の外周部を挟み込んで端子板８と封口板９とを固
定している。
れ、封口板９にはガス検知孔９ａが設けられ、端子板８
と封口板９との間には金属バネ１０と弁体１１とが配置
されている。そして、封口板９の外周部を折り曲げて端
子板８の外周部を挟み込んで端子板８と封口板９とを固
定している。
【００３０】この電池は、通常の状況下では金属バネ１
０の押圧力により弁体１１がガス検知孔９ａを閉鎖して
いるので、電池内部は密閉状態に保たれているが、電池
内部にガスが発生して電池内部の圧力が異常に上昇した
場合には、金属バネ１０が収縮して弁体１１とガス検知
孔９ａとの間に隙間が生じ、電池内部のガスはガス検知
孔９ａおよびガス排出孔８ａを通過して電池外部に放出
され、電池破裂が防止できるように構成されている。
０の押圧力により弁体１１がガス検知孔９ａを閉鎖して
いるので、電池内部は密閉状態に保たれているが、電池
内部にガスが発生して電池内部の圧力が異常に上昇した
場合には、金属バネ１０が収縮して弁体１１とガス検知
孔９ａとの間に隙間が生じ、電池内部のガスはガス検知
孔９ａおよびガス排出孔８ａを通過して電池外部に放出
され、電池破裂が防止できるように構成されている。
【００３１】正極リード体１２はニッケルリボンからな
り、その一方の端部は正極２の最外周部における基板の
金属板状態にされた部分にスポット溶接されて図１の２
０で示すような集電部（タブ）を構成し、その他方の端
部は封口板９の下端にスポット溶接され、端子板８は上
記封口板９との接触により正極端子として作用する。
り、その一方の端部は正極２の最外周部における基板の
金属板状態にされた部分にスポット溶接されて図１の２
０で示すような集電部（タブ）を構成し、その他方の端
部は封口板９の下端にスポット溶接され、端子板８は上
記封口板９との接触により正極端子として作用する。
【００３２】そして、前記したように、負極２の最外周
部の外面側は金属基板が露出していて、その金属基板が
電池缶５の内壁に接触し、それによって、電池缶５は負
極端子として作用する。なお、この図３も、模式的に示
したものであり、正極１、負極２、セパレータ３などの
詳細を示しておらず、また図１とは若干位置を異なら
せ、正極リード体１２も切断面に配置しているかのよう
にして図示しているし、負極２の断面も図１や図２とは
異なった態様で示している。
部の外面側は金属基板が露出していて、その金属基板が
電池缶５の内壁に接触し、それによって、電池缶５は負
極端子として作用する。なお、この図３も、模式的に示
したものであり、正極１、負極２、セパレータ３などの
詳細を示しておらず、また図１とは若干位置を異なら
せ、正極リード体１２も切断面に配置しているかのよう
にして図示しているし、負極２の断面も図１や図２とは
異なった態様で示している。
【００３３】この実施例１の電池は正極規制で正極の充
填理論電気容量は６００ｍＡｈであり、この電池を２０
℃、０．１Ａ放電で放電させたときの放電特性を図５に
示す。なお、負極の充填理論電気容量は９７７ｍＡｈで
あり、この電池における〔負極の電気容量〕／〔正極の
電気容量〕の比は１．６３である。
填理論電気容量は６００ｍＡｈであり、この電池を２０
℃、０．１Ａ放電で放電させたときの放電特性を図５に
示す。なお、負極の充填理論電気容量は９７７ｍＡｈで
あり、この電池における〔負極の電気容量〕／〔正極の
電気容量〕の比は１．６３である。
【００３４】比較例１ ＭｍＮｉ5 を主体とする水素吸蔵合金粉末１００重量部
に対して、ポリビニルアルコールを濃度２．６％で水に
溶解したバインダー溶液２３重量部を加えて混合し、充
分に攪拌して均一なペーストを調製し、このペーストを
厚さ６００μｍの発泡ニッケル板に充填し、乾燥後、ロ
ールプレスで圧縮して、負極シートを作製した。ただ
し、この負極シートは、後述の正極との対向部の〔負極
の電気容量〕／〔正極の電気容量〕の比を１．３にする
ために、厚さは２５０μｍとし、サイズは３５ｍｍ×６
７ｍｍにした。
に対して、ポリビニルアルコールを濃度２．６％で水に
溶解したバインダー溶液２３重量部を加えて混合し、充
分に攪拌して均一なペーストを調製し、このペーストを
厚さ６００μｍの発泡ニッケル板に充填し、乾燥後、ロ
ールプレスで圧縮して、負極シートを作製した。ただ
し、この負極シートは、後述の正極との対向部の〔負極
の電気容量〕／〔正極の電気容量〕の比を１．３にする
ために、厚さは２５０μｍとし、サイズは３５ｍｍ×６
７ｍｍにした。
【００３５】正極は、実施例１と同様のペースト式ニッ
ケル電極からなるが、負極との対向部の〔負極の電気容
量〕／〔正極の電気容量〕の比を１．３にするために、
厚みを４３０μｍとし、サイズは３５ｍｍ×５１ｍｍに
した。
ケル電極からなるが、負極との対向部の〔負極の電気容
量〕／〔正極の電気容量〕の比を１．３にするために、
厚みを４３０μｍとし、サイズは３５ｍｍ×５１ｍｍに
した。
【００３６】セパレータは実施例１と同様のポリプロピ
レン不織布を用い、それを上記負極と正極との間に介在
させて渦巻状に巻回して図４に示す巻回構造の電極体を
作製し、以後実施例１と同様にして、単４形でニッケル
−水素吸蔵合金系のアルカリ二次電池を作製した。な
お、この図４における１２は、正極リード体の一方の端
部に該当し、この部分は正極の基板の露出部分に溶接さ
れ、それら全体で正極の集電部を構成している。
レン不織布を用い、それを上記負極と正極との間に介在
させて渦巻状に巻回して図４に示す巻回構造の電極体を
作製し、以後実施例１と同様にして、単４形でニッケル
−水素吸蔵合金系のアルカリ二次電池を作製した。な
お、この図４における１２は、正極リード体の一方の端
部に該当し、この部分は正極の基板の露出部分に溶接さ
れ、それら全体で正極の集電部を構成している。
【００３７】この比較例１の電池は正極規制で正極の充
填理論電気容量は４１０ｍＡｈであり、この電池を２０
℃で０．１Ａ放電で放電させたときの放電特性を図５に
示す。なお、負極の充填理論電気容量は６８０ｍＡｈで
ある。ただし、正極と対向している負極としては５３０
ｍＡｈであり、この電池の〔負極の電気容量〕／〔正極
の電気容量〕の比は前述のように１．３である。
填理論電気容量は４１０ｍＡｈであり、この電池を２０
℃で０．１Ａ放電で放電させたときの放電特性を図５に
示す。なお、負極の充填理論電気容量は６８０ｍＡｈで
ある。ただし、正極と対向している負極としては５３０
ｍＡｈであり、この電池の〔負極の電気容量〕／〔正極
の電気容量〕の比は前述のように１．３である。
【００３８】図５は上記実施例１および比較例１の電池
の放電特性図であるが、この図５に示されるように、実
施例１は、比較例１に比べて、放電容量が大きく、約３
０％程度の放電容量の増加を達成することができた。
の放電特性図であるが、この図５に示されるように、実
施例１は、比較例１に比べて、放電容量が大きく、約３
０％程度の放電容量の増加を達成することができた。
【００３９】上記実施例では、ニッケル−水素吸蔵合金
系のアルカリ二次電池について説明したが、本発明は、
上記ニッケル−水素吸蔵合金電池以外にも、巻回構造を
有する各種電池、例えばニッケル−カドミウム電池、ニ
ッケル−鉄電池、ニッケル−亜鉛電池に代表されるアル
カリ電池、リチウム−マンガン電池、リチウムイオン電
池などにも適用できるものである。
系のアルカリ二次電池について説明したが、本発明は、
上記ニッケル−水素吸蔵合金電池以外にも、巻回構造を
有する各種電池、例えばニッケル−カドミウム電池、ニ
ッケル−鉄電池、ニッケル−亜鉛電池に代表されるアル
カリ電池、リチウム−マンガン電池、リチウムイオン電
池などにも適用できるものである。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
容量の増加を達成することができた。また、本発明によ
れば、簡単な塗布方式で負極を作製することができるの
で、生産性の向上を達成でき、しかも基板として金属基
板を使用するだけで高価な発泡メタルや焼結板を使用し
ないので、コストの低減を達成することができる。さら
に、本発明によれば、電池缶の内壁と接触する面が金属
基板であるため、水素吸蔵合金などにより電池缶の内壁
をキズ付けることがなく、信頼性を向上させることがで
きる。
容量の増加を達成することができた。また、本発明によ
れば、簡単な塗布方式で負極を作製することができるの
で、生産性の向上を達成でき、しかも基板として金属基
板を使用するだけで高価な発泡メタルや焼結板を使用し
ないので、コストの低減を達成することができる。さら
に、本発明によれば、電池缶の内壁と接触する面が金属
基板であるため、水素吸蔵合金などにより電池缶の内壁
をキズ付けることがなく、信頼性を向上させることがで
きる。
【図１】実施例１の電池に使用する負極を模式的に示す
もので、その（ａ）は負極の活物質層を形成した側の側
面図であり、（ｂ）は上記（ａ）のＸ−Ｘ線における切
断面図である。
もので、その（ａ）は負極の活物質層を形成した側の側
面図であり、（ｂ）は上記（ａ）のＸ−Ｘ線における切
断面図である。
【図２】実施例１の電池に使用する巻回構造の電極体を
模式的に示す断面図である。
模式的に示す断面図である。
【図３】実施例１のアルカリ二次電池を模式的に示す断
面図である。
面図である。
【図４】比較例１の電池に使用する巻回構造の電極体を
模式的に示す断面図である。
模式的に示す断面図である。
【図５】実施例１および比較例１の電池の放電特性図で
ある。
ある。
１ 正極 ２ 負極 ２ａ 金属基板 ２ｂ 活物質層 ２ｃ 活物質層 ３ セパレータ ４ 巻回構造の電極体 ５ 電池缶
Claims (5)
- 【請求項１】 正極と負極をセパレータを介して巻回し
た巻回構造の電極体を電池缶に挿入して作製する電池に
おいて、負極が金属基板の両面に活物質層を形成してい
るが、巻回構造の電極体のほぼ最内周部およびほぼ最外
周部に相当する部分には金属基板の片面のみにしか活物
質層が無い状態にしたものからなり、その負極の活物質
層がセパレータを介して正極と対向している巻回構造の
電極体を有することを特徴とする電池。 - 【請求項２】 電極体の最外周部が負極であって、該負
極の金属基板が外側に存在していて、電池缶の内壁と接
触していることを特徴とする請求項１記載の電池。 - 【請求項３】 負極の金属基板が、厚さ１０μｍ〜５０
μｍの金属板からなることを特徴とする請求項１または
２記載の電池。 - 【請求項４】 正極の最外周部に集電部を設け、その集
電部から正極の集電を取ることを特徴とする請求項１、
２または３記載の電池。 - 【請求項５】 負極の正極と対向している部分に関し
て、負極の内周部の活物質量が外周部の活物質量と同じ
か、または内周部の活物質量が外周部の活物質量より多
く、その負極の内周部の活物質量が外周部の活物質量の
１〜１．６倍であることを特徴とする請求項１、２、３
または４記載の電池。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31594395 | 1995-11-08 | ||
| JP7-315943 | 1995-11-08 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30707396A Division JP3973115B2 (ja) | 1995-11-08 | 1996-11-01 | 巻回構造の電極体を有する電池 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001023680A true JP2001023680A (ja) | 2001-01-26 |
Family
ID=18071477
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000185624A Pending JP2001023680A (ja) | 1995-11-08 | 2000-06-21 | 巻回構造の電極体を有する電池 |
| JP2000185629A Withdrawn JP2001023681A (ja) | 1995-11-08 | 2000-06-21 | 巻回構造の電極体を有する電池 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000185629A Withdrawn JP2001023681A (ja) | 1995-11-08 | 2000-06-21 | 巻回構造の電極体を有する電池 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6051333A (ja) |
| JP (2) | JP2001023680A (ja) |
| DE (1) | DE19645836B4 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005174790A (ja) * | 2003-12-12 | 2005-06-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | リチウムイオン二次電池およびその構成法 |
| WO2024034132A1 (ja) * | 2022-08-12 | 2024-02-15 | Fdk株式会社 | 亜鉛電池用負極及び亜鉛電池 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6027835A (en) * | 1996-12-11 | 2000-02-22 | Fuji Film Celltec Co., Ltd. | Cell electrode sheet with displaced electrode depolarizing mixes |
| JP3932653B2 (ja) * | 1998-03-10 | 2007-06-20 | ソニー株式会社 | 非水電解液二次電池 |
| US6325611B1 (en) * | 1998-07-10 | 2001-12-04 | Hitachi Maxell, Ltd. | Non-aqueous secondary cell |
| US6645670B2 (en) | 2000-05-16 | 2003-11-11 | Wilson Greatbatch Ltd. | Efficient cell stack for cells with double current collectors sandwich cathodes |
| FR2849280B1 (fr) * | 2002-12-23 | 2006-12-22 | Batscap Sa | Procede et dispositif de realisation d'ensembles de stockage d'energie |
| CN1324730C (zh) * | 2003-04-30 | 2007-07-04 | 日立麦克赛尔株式会社 | 电池和电池的制造方法 |
| JP4439220B2 (ja) * | 2003-08-04 | 2010-03-24 | 三洋電機株式会社 | 円筒型アルカリ蓄電池及び円筒型ニッケル水素二次電池 |
| JP4179943B2 (ja) * | 2003-08-04 | 2008-11-12 | 三洋電機株式会社 | 円筒型アルカリ蓄電池 |
| JP2007213820A (ja) * | 2006-02-07 | 2007-08-23 | Hitachi Vehicle Energy Ltd | 二次電池 |
| CN101188311B (zh) * | 2007-09-30 | 2010-09-22 | 广州市鹏辉电池有限公司 | 一种锂铁电池及其制作工艺 |
| US9559385B2 (en) | 2013-02-06 | 2017-01-31 | Encell Technology, Inc. | Nickel iron battery employing an untreated polyolefin separator with a surfactant in the electrolyte |
| WO2018173345A1 (ja) * | 2017-03-23 | 2018-09-27 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | ニッケル水素電池及びその製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62272472A (ja) * | 1986-05-21 | 1987-11-26 | Toshiba Corp | 非水溶媒二次電池 |
| DE3829419C1 (ja) * | 1988-08-31 | 1989-12-28 | Accumulatorenwerke Hoppecke Carl Zoellner & Sohn Gmbh & Co Kg, 5790 Brilon, De |
-
1996
- 1996-11-07 DE DE19645836A patent/DE19645836B4/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-11-08 US US08/746,341 patent/US6051333A/en not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-06-21 JP JP2000185624A patent/JP2001023680A/ja active Pending
- 2000-06-21 JP JP2000185629A patent/JP2001023681A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005174790A (ja) * | 2003-12-12 | 2005-06-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | リチウムイオン二次電池およびその構成法 |
| WO2024034132A1 (ja) * | 2022-08-12 | 2024-02-15 | Fdk株式会社 | 亜鉛電池用負極及び亜鉛電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19645836B4 (de) | 2005-10-06 |
| US6051333A (en) | 2000-04-18 |
| DE19645836A1 (de) | 1997-05-15 |
| JP2001023681A (ja) | 2001-01-26 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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