JP2001236989A - アルカリ蓄電池 - Google Patents

アルカリ蓄電池

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JP2001236989A
JP2001236989A JP2000043917A JP2000043917A JP2001236989A JP 2001236989 A JP2001236989 A JP 2001236989A JP 2000043917 A JP2000043917 A JP 2000043917A JP 2000043917 A JP2000043917 A JP 2000043917A JP 2001236989 A JP2001236989 A JP 2001236989A
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JP
Japan
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electrode plate
positive electrode
negative electrode
battery
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JP2000043917A
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English (en)
Inventor
Satoshi Furuya
諭 古屋
Kota Asano
剛太 浅野
Yoshimasa Inaba
吉尚 稲葉
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 正極板の端部の切断バリに起因する正極と負
極の微少短絡を大幅に抑制し、信頼性に優れたアルカリ
蓄電池を提供する。 【解決手段】 渦巻状巻回構造の電極体は、極板群構成
時に負極板の幅を正極板の幅よりも3%〜7%短くし
て、 正極板の長さ方向の端部に負極板が対向しないよ
うに極板群を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルカリ蓄電池に
関するものであり、特に正極板の切断バリがセパレータ
を突破ることによって生じる正極と負極の微少短絡を抑
制するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、機器のポータブル化、コードレス
化が急速に進む中、これらの電源として小型且つ軽量で
高エネルギー密度を有する二次電池への要望が高まりつ
つある。市場では、とくに高容量で、安価な二次電池が
要望されている。このため、ニッケル−水素蓄電池やニ
ッケル−カドミウム蓄電池などに代表されるアルカリ蓄
電池のコストダウンと市場での信頼性向上が強く要望さ
れている。
【0003】アルカリ蓄電池用正極板は、三次元的に連
なった空間を有する帯状のスポンジ状金属多孔体に活物
質を主体としたペースト状混練物を吐出して前記金属体
の空間内部に充填して正極板を構成した後、この正極板
を所定のカッター等で切断して作製される。このような
正極板は、支持体として用いる長尺の金属多孔体の空隙
に連続的に活物質混合物を充填した後、この金属多孔体
をカッターで所定寸法にせん断して作製される。
【0004】この正極板のカッター刃による切断を図3
の(a),(b),(c)の順に行うと、図3の(c)
に示すように、正極板の端部の切断面に突出したかえり
バリが生じる。この正極板と、負極板と、セパレータお
よびアルカリ電解液とからなるアルカリ蓄電池を構成す
ると、正極板の端部のかえりバリがセパレータを突き破
り、これに起因して正極と負極との微少短絡が生じる。
特にこの現象は、支持体に柔らかい発泡金属基板を用い
た場合に顕著に現れるという問題点があった。
【0005】この問題点を解決するために、正極板の製
造方法において、正極板の端部の厚さを同中央部の厚さ
よりも0.01mm薄くすることにより、従来法では約
5%であった負極の微少短絡発生率を約3%に低下させ
ることが特開平8−45500号公報に開示されてい
る。
【0006】また、正極の周辺部をその切断端面をも含
んで耐アルカリ性の熱融着性樹脂で被覆することによ
り、それらの切断端面における金属製バリがセパレータ
を貫通して内部短絡を引き起こすのを抑制することが特
開平5−190200号公報に開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
8−45500号公報に示される方法では、正極と負極
の微少短絡発生率はまだまだ高く、より低減させること
が求められている。
【0008】また、特開平5−190200号公報に示
される方法では、微少短絡抑制においては非常に優れた
効果を示すが、正極の周辺部を耐アルカリ性の熱融着性
樹脂で被覆するため、有効反応表面積が低下するため、
電池容量が低下し、正極と負極の有効対向面積が低下す
るために、放電性能の低下をもたらすという課題があ
る。
【0009】本発明は、上記のような切断した正極板の
端部に生じるかえりバリに起因する正負極間の微少短絡
の発生を更に抑制し、少なくとも正極板の長さ方向の端
部バリに起因する微少短絡の発生が全く無い、信頼性の
高いアルカリ蓄電池を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のアルカリ蓄電池用渦巻状巻回構造の極板群
は、極板群構成時に負極板の幅を正極板の幅よりも3%
〜7%短くして、セパレータ、正極板、負極板を巻回す
るものである。また、正極板幅方向の端部に関しては、
従来通りの面取りを行うものである。また、この正極板
および負極板を用いて極板群を構成する際には、正極板
の長さ方向の端部に負極板が対向しないように極板群を
構成するものである。
【0011】そして、上記の正極板および負極板を用い
てアルカリ蓄電池を構成すると、正極板の長さ方法の端
部にエッジバリが存在していても、対向する負極板が存
在しないため、正極板の長さ方向端部エッジバリに起因
する微少短絡不良は発生しない。
【0012】また、正極板の端部に起因するリーク不良
は、正極板長さ方向の端部エッジバリによるものが大部
分を占めるため、幅方向の端部面取りは従来通りの一般
的な方法で行うものとする。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、極板群構成時に負極板の幅を正極板の幅よりも3%
〜7%短くして、セパレータ、正極板、負極板を巻回す
るものである。
【0014】また、正極板幅方向の端部に関しては、従
来通りの面取りを行うものである。また、この正極板お
よび負極板を用いて極板群を構成する際には、正極板の
長さ方向の端部に負極板が対向しないように渦巻状電極
体を構成するものである。
【0015】そして、上記の正極板および負極板を用い
てアルカリ蓄電池を構成すると、正極板の長さ方法の端
部にエッジバリが存在していても、対向する負極板が存
在しないため、正極板の長さ方向端部エッジバリに起因
する微少短絡不良は発生し得ない。
【0016】また、正極板の端部に起因するリーク不良
は、正極板長さ方向の端部エッジバリによるものが大部
分を占めるため、幅方向の端部面取りは従来通りの一般
的な方法で行うものとしても、正極と負極の微少短絡の
発生率を大幅に低減させることができる。
【0017】また、この電池では、正極板の長さ方向の
端部エッジバリに起因する微少短絡が発生しないため、
充放電サイクルの繰り返しにより正極板が膨張して、こ
の正極板がセパレータを押し、正極板のバリがセパレー
タを突き破ることに起因する正極と負極の微少短絡の発
生も抑制することができるため、市場での電池の長期信
頼性も向上させることができる。
【0018】
【実施例】次に、本発明の具体例を説明する。
【0019】水酸化ニッケル100重量部に対し、結着
剤としてカルボキシメチルセルロース0.2重量部と、
全ペーストの25重量%となるように水を加え練合して
ペースト状活物質を作製した。
【0020】このペースト状活物質をニッケルのスポン
ジ状基板に充填して乾燥した後、プレスして充填密度を
高め、幅61mm、厚み0.8mm、長さ26mmの正
極板1を作製した。
【0021】また、水素吸蔵合金粉末をパンチングメタ
ルに塗着した、幅60.4mm(正極板の幅方向の長さ
の1%短幅)、厚さ0.4mm、長さ45mmの負極板
2を作製した。次いで、電気的に絶縁するセパレータ3
で正極板と負極板を、正極板の幅方向に対して0.5%
ずつ非対向部を設けつつ、渦巻状に巻回して構成した極
板群を鉄にニッケルメッキした直径8.60mmの電池
ケース4に挿入し、アルカリ電解液を注入した後、電池
ケース4の上部を、正極端子を兼ねた直径8.15mm
の封口板5で密閉して、公称容量700mAhのHR
8.6/67サイズの本発明の実施例におけるニッケル
−水素蓄電池Aを作製した。この電池の半裁断面図を図
1に示す。また、極板群の側面図を図2に示す。
【0022】次に、幅が59.8mm(正極板の幅方向
長さの3%短幅)の負極板を用いて、正極板の幅方向に
対して1.5%ずつ非対向部を設けつつ、渦巻状に巻回
して構成した以外は電池Aと同じ構成とした電池Bを作
製した。
【0023】次に、幅が58.0mm(正極板の幅方向
長さの5%短幅)の負極板を用いて、正極板の幅方向に
対して2.5%ずつ非対向部を設けつつ、渦巻状に巻回
して構成した以外は電池Aと同じ構成とした電池Cを作
製した。
【0024】次に、幅が56.7mm(正極板の幅方向
長さの7%短幅)の負極板を用いて、正極板の幅方向に
対して3.5%ずつ非対向部を設けつつ、渦巻状に巻回
して構成した以外は電池Aと同じ構成とした電池Dを作
製した。
【0025】次に、幅が54.9mm(正極板の幅方向
長さの10%短幅)の負極板を用いて、正極板の幅方向
に対して5%ずつ非対向部を設けつつ、渦巻状に巻回し
て構成した以外は、電池Aと同じ構成とした電池Eを作
製した。
【0026】次に、正極板幅と同幅の61mm幅の負極
板2を用いた以外は、上記の実施例の電池Aと同じ構成
とした比較例のニッケル−水素蓄電池Fを作製した。
【0027】上記のように構成した電池A,B,C,
D,Eと比較例の電池Fをそれぞれ1000個用意し、
正極板の端部のバリに起因する正極と負極の微少短絡の
発生率を求め、この結果を(表1)に示す。また、各々
の放電容量を測定した。なお、充電は20℃,700m
Aの電流値で充電深度150%(15時間)の条件で充
電を行い、放電は20℃,1400mAの電流値で端子
電圧1.0Vに至るまで行った。その結果も合わせて
(表1)に示す。
【0028】また、1400mAの電流値での放電率も合
わせて(表1)に示す。充電は700mAの電流値で充
電深度100%(1時間)の条件で充電を行い、放電は
20℃,1400mAの電流値で端子電圧1.0Vに至
るまで行った。1C充電/2C放電容量(端子電圧1.
0V)を100%とし、2C放電率を算出した。また、
その時の放電平均電圧を測定した。その結果も合わせて
(表1)に示す。
【0029】
【表1】
【0030】(表1)に示すように、電池B,C,D,
Eは、正極板端部バリに起因する微少短絡発生率が0.
1%となり電池Fより大幅に少ない。
【0031】これは、主に正極板長さ方向の端部エッジ
バリが負極板と対向していないため、正極板長さ方向の
端部エッジバリに起因するリーク不良を完全に抑制する
ことができたためと思われる。
【0032】電池Aが、B,C,D,Eに比べ若干高め
になっているのは、極板群構成時に、巻ずれが生じて正
極板の長さ方向のエッジが負極板と対向していたため、
正極板エッジバリがセパレータを貫通して負極板と接触
していたことが、微少短絡品の解析により判明した。
【0033】よって、極板群構成機の精度を考慮する
と、正極板の幅方向に対して3%以上の非対向部を設け
ることが好ましい。
【0034】次に、標準容量、放電率、放電平均電圧の
結果より、正極板の幅方向に対して10%以上の非対向
部を設けると、正極、負極の対向面積低下分の放電特性
に及ぼす影響が大きいため、非対向部は7%以下にする
ことが好ましい。
【0035】これらの結果を総合すると、正極板の幅方
向に対して3%〜7%の非対向部を設けると、電池特性
を損なわずに、エッジバリに起因するリーク不良をほぼ
撲滅でき、かつ市場での信頼性の非常に高いアルカリ蓄
電池を提供できる。
【0036】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、極板群構
成時に負極板の幅を正極板の幅よりも3%〜7%短くし
て、セパレータ、正極板、負極板を巻回するものであ
り、この正極板および負極板を用いて極板群を構成する
際には、正極板の長さ方向の端部に負極板が対向しない
ように極板群を構成するものであり、正極板の長さ方向
端部エッジバリに起因する微少短絡不良を抑制できる。
【0037】また、正極板の長さ方向の端部エッジバリ
に起因する微少短絡が発生しないため、充放電サイクル
の繰り返しにより正極板が膨張して、この正極板がセパ
レータを押し、正極板のバリがセパレータを突き破るこ
とに起因する正極と負極の微少短絡の発生も抑制するこ
とができるため、市場での電池の長期信頼性も向上させ
ることができる他、極板切断刃の長寿命化、研磨工程等
の簡略化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例におけるニッケル−水素蓄電池
の半裁断面図
【図2】同渦巻状電極体の側面図
【図3】正極板端部の切断を示す模式断面図
【符号の説明】
1 正極板 2 負極板 3 セパレータ 4 電池ケース 5 封口板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲葉 吉尚 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5H028 AA08 CC05 CC07 CC13 CC21 EE01 HH01 HH06

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】帯状の正極板と負極板との間にセパレータ
    を介在させて渦巻状に巻回した極板群をケース内に収納
    して前記ケース上部を封口板で密閉するアルカリ蓄電池
    において、前記正極板の幅は、前記負極板の幅よりも3
    〜7%広く、前記正極板は長さ方向の両端部が前記負極
    板と対向していないアルカリ蓄電池。
JP2000043917A 2000-02-22 2000-02-22 アルカリ蓄電池 Pending JP2001236989A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010198865A (ja) * 2009-02-24 2010-09-09 Keihin Rika Kogyo:Kk 蓄電池の切断装置および蓄電池の切断方法
JP2013134940A (ja) * 2011-12-27 2013-07-08 Fdk Twicell Co Ltd 円筒形電池

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