JP2002100396A - Cylindrical alkaline secondary cell - Google Patents

Cylindrical alkaline secondary cell

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JP2002100396A
JP2002100396A JP2000291042A JP2000291042A JP2002100396A JP 2002100396 A JP2002100396 A JP 2002100396A JP 2000291042 A JP2000291042 A JP 2000291042A JP 2000291042 A JP2000291042 A JP 2000291042A JP 2002100396 A JP2002100396 A JP 2002100396A
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separator
negative electrode
positive electrode
winding
electrode
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Japanese (ja)
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Toshiji Yukizono
利治 柚木園
Isao Mugima
勲 麦間
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FDK Twicell Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Battery Co Ltd
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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an alkaline secondary cell which allows for controlling both an insulation failure and an internal short circuit in inserting a separator between a positive and negative electrode and winding them in a spiral. SOLUTION: The alkaline secondary cell is provided with electrodes group formed in a spiral by winding the positive electrode containing an electroconductive substrate of a three dimensional porous structure, and the negative electrode of a two dimensional porous structure through the separator, concerning to each electrodes of the positive electrode 2 and the negative electrode 4 respectively, the initial winding edges and the two surfaces with maximum area are covered by turnover of a double separator 3 so that the coverage of the doubled separator 3 at the surfaces with maximum area are no more than 20%.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、セパレータを改良
した円筒形アルカリ二次電池に関する。
The present invention relates to a cylindrical alkaline secondary battery having an improved separator.

【0002】[0002]

【従来の技術】アルカリ二次電池としては、ニッケルカ
ドミウム二次電池や、ニッケル水素二次電池が知られて
いる。近年のPC(パーソナルコンピュータ)や携帯電
話の普及により高容量電池の要求が高まっていること
と、環境問題から、アルカリ二次電池としてはニッケル
水素二次電池が主流になってきている。ニッケル水素二
次電池は一般的に円筒形構造の電池と角形構造の電池が
知られている。
2. Description of the Related Art As alkaline secondary batteries, nickel cadmium secondary batteries and nickel hydrogen secondary batteries are known. Due to the increasing demand for high-capacity batteries due to the recent spread of PCs (personal computers) and mobile phones, and environmental issues, nickel-metal hydride secondary batteries have become mainstream as alkaline secondary batteries. Nickel-metal hydride secondary batteries are generally known as batteries having a cylindrical structure and batteries having a rectangular structure.

【0003】円筒形ニッケル水素二次電池は、例えば、
水酸化ニッケルを含むペーストが発泡メタルのような三
次元多孔質構造を持つ導電性基板に充填された構造を有
する正極と、水素吸蔵合金を含むペーストがパンチドメ
タルのような二次元多孔質構造の導電性基板に充填され
た構造を有する負極との間にセパレータ(例えば、ポリ
オレフィン製不織布を主体とするものからなる)を介し
て渦巻き状に捲回することにより電極群を作製し、前記
電極群及びアルカリ電解液を金属缶内に収納し、前記金
属缶の開口部を封口することにより製造される。
[0003] Cylindrical nickel-metal hydride secondary batteries include, for example,
A positive electrode with a structure in which a paste containing nickel hydroxide is filled in a conductive substrate having a three-dimensional porous structure such as foam metal, and a two-dimensional porous structure such as punched metal in which a paste containing a hydrogen storage alloy is used An electrode group is formed by spirally winding a negative electrode having a structure filled in a conductive substrate with a separator (for example, composed mainly of a nonwoven fabric made of polyolefin) via a separator. It is manufactured by storing a group and an alkaline electrolyte in a metal can and closing the opening of the metal can.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
高容量化に伴って金属缶内の電極群の容積比率が高ま
り、つまり電極群の緊縛度が高まり、結果として正極と
負極間の距離が縮まったため、製造時の絶縁不良並びに
充放電中の内部短絡が多発するようになった。
However, with the recent increase in capacity, the volume ratio of the electrode group in the metal can has increased, that is, the degree of tightness of the electrode group has increased, and as a result, the distance between the positive electrode and the negative electrode has decreased. As a result, insulation failure during manufacturing and internal short-circuiting during charging and discharging frequently occur.

【0005】すなわち、正極の導電性基板には三次元多
孔質構造を有するものが使用されており、そのうえ二次
電池の高容量化に伴って正極の活物質充填密度が増加さ
れているため、正極の柔軟性が大幅に低下し、正極と負
極の間にセパレータを介在して渦巻き状に捲回する際、
小さな曲率半径で捲回される正極の巻き始めの部分の導
電性基板が破断しやすく、破断した導電性基板が正極表
面に突出してセパレータを貫通する絶縁不良の発生率が
高くなる。
That is, a conductive substrate having a three-dimensional porous structure is used as the conductive substrate of the positive electrode, and the active material filling density of the positive electrode is increased with the increase in the capacity of the secondary battery. When the flexibility of the positive electrode is greatly reduced and a spiral is wound with a separator between the positive electrode and the negative electrode,
The conductive substrate at the beginning of the winding of the positive electrode that is wound with a small radius of curvature is easily broken, and the occurrence rate of defective insulation in which the broken conductive substrate projects on the positive electrode surface and penetrates through the separator increases.

【0006】一方、負極の導電性基板には二次元多孔質
構造を有するものが使用されている。このため、負極の
端面には導電性基板の孔が分断されて形成された針状突
起(バリ)が存在する。円筒形アルカリ二次電池では、
充放電サイクルの進行に伴って正極が膨潤するため、高
容量化のためにもともと距離が短かい正極と負極の距離
がさらに縮まる。膨潤度合いは巻き始め部分が最も大き
くなるため、電極群の中心付近における電極間距離が一
番狭まる。その結果、負極の巻き始めの端面に存在する
針状突起がセパレータを貫通して正極と接する内部短絡
が充放電サイクル中に多く生じるようになる。
On the other hand, a negative electrode conductive substrate having a two-dimensional porous structure is used. For this reason, needle-like projections (burrs) formed by dividing the holes of the conductive substrate are present on the end face of the negative electrode. In cylindrical alkaline rechargeable batteries,
Since the positive electrode swells with the progress of the charge / discharge cycle, the distance between the positive electrode and the negative electrode, which is originally short, is further reduced in order to increase the capacity. Since the degree of swelling is greatest at the start of winding, the distance between the electrodes near the center of the electrode group is the smallest. As a result, many internal short-circuits in which the needle-like projections present on the end face of the start of winding of the negative electrode penetrate the separator and come into contact with the positive electrode occur during the charge / discharge cycle.

【0007】本発明は、正極と負極の間にセパレータを
介在して渦巻き状に捲回する際の絶縁不良と充放電サイ
クル中の内部短絡の双方が抑制された円筒形アルカリ二
次電池を提供するものである。
[0007] The present invention provides a cylindrical alkaline secondary battery in which both poor insulation and internal short circuit during a charge / discharge cycle are suppressed when spirally wound with a separator interposed between a positive electrode and a negative electrode. Is what you do.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係わる円筒形ア
ルカリ二次電池は、三次元多孔質構造の導電性基板を含
む正極と二次元多孔質構造の導電性基板を含む負極とを
セパレータを介して渦巻き状に捲回した電極群を具備す
る円筒形アルカリ二次電池において、前記正極並びに前
記負極それぞれの電極について、巻き始めの端面を最大
面積を有する2つの面を跨ぐように二重のセパレータで
被覆すると共に、前記最大面積を有する面における二重
セパレータでの被覆率を20%以下にすることを特徴と
するものである。
The cylindrical alkaline secondary battery according to the present invention comprises a separator including a positive electrode including a conductive substrate having a three-dimensional porous structure and a negative electrode including a conductive substrate having a two-dimensional porous structure. In a cylindrical alkaline secondary battery including an electrode group spirally wound through, for each of the positive electrode and the negative electrode, a double end is formed so that the end face at the beginning of winding straddles the two faces having the maximum area. It is characterized by being covered with a separator and having a double separator having a coverage of 20% or less on the surface having the maximum area.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる円筒形アル
カリ二次電池の一例を図1〜図4を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example of a cylindrical alkaline secondary battery according to the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0010】図1は本発明に係る円筒形アルカリ二次電
池の一例を示す部分切欠斜視図、図2は図1の電極群の
中心付近を示す断面図、図3は図1の正極を示す斜視
図、図4は図1の負極を示す斜視図である。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing an example of a cylindrical alkaline secondary battery according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing the vicinity of the center of the electrode group in FIG. 1, and FIG. 3 shows the positive electrode in FIG. FIG. 4 is a perspective view showing the negative electrode of FIG.

【0011】すなわち、有底円筒状の金属製容器1内に
は、正極2とセパレータ3と負極4とを積層してスパイ
ラル状に捲回することにより作製された電極群5が収納
されている。前記正極2は、図3に示すように、三次元
多孔質構造を有する導電性基板と、前記導電性基板に固
定される帯状金属板からなる集電体6と、前記導電性基
板に保持される活物質含有層7とを有する。前記正極2
は、最大面積を有する面2bを2つ持つ。最大面積を有
する面2bとは、その面積が、正極2の短辺の長さL1
と長辺の長さL2との積により求められる面を意味す
る。一方、負極4は、図4に示すように、二次元多孔質
構造を有する導電性基板8と、前記導電性基板8に保持
される活物質含有層9とを有する。前記負極4は、最大
面積を有する面4bを2つ持つ。最大面積を有する面4
bとは、その面積が、負極4の短辺の長さL3と長辺の
長さL4との積により求められる面を意味する。
That is, an electrode group 5 produced by laminating the positive electrode 2, the separator 3, and the negative electrode 4 and spirally winding them is accommodated in the bottomed cylindrical metal container 1. . As shown in FIG. 3, the positive electrode 2 includes a conductive substrate having a three-dimensional porous structure, a current collector 6 formed of a band-shaped metal plate fixed to the conductive substrate, and a positive electrode 2 held by the conductive substrate. Active material-containing layer 7. The positive electrode 2
Has two surfaces 2b having the maximum area. The surface 2b having the maximum area is defined by the area of the length L 1 of the short side of the positive electrode 2.
It means a surface obtained by the product of the length L 2 of the long side and. On the other hand, the negative electrode 4 has a conductive substrate 8 having a two-dimensional porous structure and an active material-containing layer 9 held on the conductive substrate 8 as shown in FIG. The negative electrode 4 has two surfaces 4b having a maximum area. Surface 4 with largest area
b and has its area is meant a surface determined by the product of the length L 4 of the length L 3 and the long side of the short sides of the negative electrode 4.

【0012】前記セパレータ3は、前記正極2の巻き始
めの端面2a並びに最大面積を有する2つの面2bと、
前記負極4の巻き始めの端面4a並びに最大面積を有す
る2つの面4bとの4箇所を被覆する帯状の主セパレー
タ10を備える。但し、前記負極4の最大面積を有する
面4bのうち電極群の最外周を構成する領域は、前記容
器1と電気的に接続する必要があるため、主セパレータ
10で被覆しないこととする。帯状の副セパレータ11
は、前記主セパレータ10のうち前記正極2の巻き始め
の端面2a、最大面積を有する面2bの巻き始めの部
分、前記負極4の巻き始めの端面4a並びに最大面積を
有する面4bの巻き始めの部分の4箇所が対向している
領域に配置されている。副セパレータ11は、主セパレ
ータ10の正極と対向する面及び負極と対向する面のい
ずれかに固定することが可能であるが、この場合、負極
と対向する面に固定されている。前記セパレータ3を前
記主セパレータ10及び前記副セパレータ11から構成
することによって、前記正極2並びに前記負極4それぞ
れの電極について、巻き始めの端面が二重のセパレータ
で最大面積を有する2つの面を跨ぐように被覆される。
The separator 3 has an end face 2a at the beginning of winding of the positive electrode 2 and two faces 2b having a maximum area.
A strip-shaped main separator 10 is provided to cover four portions of an end surface 4a at the beginning of winding of the negative electrode 4 and two surfaces 4b having a maximum area. However, the region constituting the outermost periphery of the electrode group in the surface 4 b of the negative electrode 4 having the maximum area is not covered with the main separator 10 because it needs to be electrically connected to the container 1. Band-shaped sub-separator 11
The main separator 10 has a winding end surface 2 a of the positive electrode 2, a winding start portion of the surface 2 b having the largest area, a winding end surface 4 a of the negative electrode 4 and a winding start surface 4 b having the largest area. The four parts are arranged in areas facing each other. The sub-separator 11 can be fixed to either the surface of the main separator 10 facing the positive electrode or the surface facing the negative electrode. In this case, the sub-separator 11 is fixed to the surface facing the negative electrode. By forming the separator 3 from the main separator 10 and the sub-separator 11, for each of the electrodes of the positive electrode 2 and the negative electrode 4, the end face at the beginning of winding straddles two surfaces having the maximum area with a double separator. Coated.

【0013】前記正極2の最大面積を有する2つの面2
b、それぞれの面における二重セパレータでの被覆率は
20%以下にすることが好ましい。但し、二重セパレー
タでの被覆面積は、最大面積を有する面2bと二重セパ
レータとの対向領域の最大幅Xと正極2の短辺の長さL
1との積により算出される。
Two surfaces 2 having the maximum area of the positive electrode 2
b, It is preferable that the coverage of each surface with the double separator be 20% or less. However, the area covered by the double separator is the maximum width X of the facing region between the surface 2b having the maximum area and the double separator, and the length L of the short side of the positive electrode 2.
Calculated by multiplying by 1 .

【0014】一方、前記負極4の最大面積を有する2つ
の面4b、それぞれの面における二重セパレータでの被
覆率は20%以下にすることが好ましい。但し、二重セ
パレータでの被覆面積は、最大面積を有する面4bと二
重セパレータとの対向領域の最大幅Yと負極4の短辺の
長さL3との積により算出される。
On the other hand, it is preferable that the coverage of the two surfaces 4b having the maximum area of the negative electrode 4 with the double separator on each surface be 20% or less. However, coverage of a double separator is calculated by the product of the surface 4b and the maximum width Y and the length L 3 of the short sides of the negative electrode 4 in a region opposed to the double separator having a maximum area.

【0015】前記正極2の二重セパレータでの被覆率が
20%を超えるか、前記負極4の二重セパレータでの被
覆率が20%を超えると、高レートで放電した際の放電
容量低下率が大きくなる恐れがある。前記正極2の二重
セパレータでの被覆率及び前記負極4の二重セパレータ
での被覆率を少なくするほどレート特性は向上されるも
のの、製造時の絶縁不良発生率及び使用中の内部短絡発
生率を低減することが困難になる恐れがあるため、被覆
率は5〜20%にすることがより好ましい。さらに好ま
しい範囲は、7〜12%である。正極における二重セパ
レータでの被覆率と負極における二重セパレータでの被
覆率は、同じにしても、あるいは互いに異ならせても良
い。また、正極の一方の面における二重セパレータでの
被覆率と他方の面における二重セパレータでの被覆率を
同じにすることも、あるいは互いに異ならせることもで
きる。負極についても同様である。特に、正極及び負極
双方の電極について、一方の面における二重セパレータ
での被覆率と他方の面における二重セパレータでの被覆
率を等しくし、かつ前記正極の二重セパレータでの被覆
率と前記負極の二重セパレータでの被覆率との合計を2
0%にすることが最も好ましい。このような構成にする
ことによって、優れたレート特性を有し、かつ製造時の
絶縁不良発生及び使用中の内部短絡が抑制されたアルカ
リ二次電池を実現することができる。
If the coverage of the positive electrode 2 with the double separator exceeds 20%, or if the coverage of the negative electrode 4 with the double separator exceeds 20%, the rate of decrease in discharge capacity when discharging at a high rate is obtained. May increase. The rate characteristics are improved as the coverage of the positive electrode 2 with the double separator and the coverage of the negative electrode 4 with the double separator are reduced, but the rate of occurrence of insulation failure during production and the rate of internal short circuit during use are improved. Therefore, it is more preferable that the coverage be 5 to 20%. A more preferred range is 7 to 12%. The coverage of the double separator in the positive electrode and the coverage of the double separator in the negative electrode may be the same or different from each other. The coverage of the double separator on one surface of the positive electrode may be the same as the coverage of the double separator on the other surface, or may be different from each other. The same applies to the negative electrode. In particular, for both the positive electrode and the negative electrode, the coverage of the double separator on one surface and the coverage of the double separator on the other surface are equal, and the coverage of the positive separator on the double separator and The sum of the coverage with the double separator of the negative electrode is 2
Most preferably, it is 0%. By adopting such a configuration, it is possible to realize an alkaline secondary battery having excellent rate characteristics and suppressing occurrence of insulation failure during manufacturing and internal short circuit during use.

【0016】ところで、アルカリ電解液は、前記容器1
内に収容されている。中央に孔12を有する円形の封口
板13は、前記容器1の上部開口部に配置されている。
リング状の絶縁性ガスケット14は、前記封口板13の
周縁と前記容器1の上部開口部内面の間に配置され、前
記上部開口部を内側に縮径するカシメ加工により前記容
器1に前記封口板13を前記ガスケット14を介して気
密に固定している。正極集電体6は、一端が前記正極2
に接続、他端が前記封口板13の下面に接続されてい
る。帽子形状をなす正極端子15は、前記封口板13上
に前記孔12を覆うように取り付けられている。ゴム製
の安全弁16は、前記封口板13と前記正極端子15で
囲まれた空間内に前記孔12を塞ぐように配置されてい
る。中央に穴を有する絶縁材料からなる円形の押え板1
7は、前記正極端子15上に前記正極端子15の突起部
がその押え板17の前記穴から突出されるように配置さ
れている。外装チューブ18は、前記押え板17の周
縁、前記容器1の側面及び前記容器1の底部周縁を被覆
している。
Incidentally, the alkaline electrolyte is charged in the container 1
Housed within. A circular sealing plate 13 having a hole 12 in the center is arranged at the upper opening of the container 1.
The ring-shaped insulating gasket 14 is disposed between the peripheral edge of the sealing plate 13 and the inner surface of the upper opening of the container 1, and the sealing plate is attached to the container 1 by caulking to reduce the diameter of the upper opening inward. 13 is hermetically fixed via the gasket 14. One end of the positive electrode current collector 6 is
And the other end is connected to the lower surface of the sealing plate 13. A positive electrode terminal 15 having a hat shape is mounted on the sealing plate 13 so as to cover the hole 12. A rubber safety valve 16 is disposed in a space surrounded by the sealing plate 13 and the positive electrode terminal 15 so as to close the hole 12. Circular holding plate 1 made of insulating material with a hole in the center
Numeral 7 is arranged on the positive electrode terminal 15 so that the projection of the positive electrode terminal 15 projects from the hole of the holding plate 17. The outer tube 18 covers the periphery of the holding plate 17, the side surface of the container 1, and the periphery of the bottom of the container 1.

【0017】次に、前記正極、負極、セパレータおよび
アルカリ電解液について説明する。
Next, the positive electrode, the negative electrode, the separator and the alkaline electrolyte will be described.

【0018】1)正極 この正極は、活物質である水酸化ニッケル粒子、導電材
料および結着剤を含む正極材料が3次元多孔質構造を有
する導電性基板に担持された構造を有する。
1) Positive Electrode This positive electrode has a structure in which a positive electrode material containing nickel hydroxide particles as an active material, a conductive material and a binder is carried on a conductive substrate having a three-dimensional porous structure.

【0019】前記水酸化ニッケル粒子としては、例えば
単一の水酸化ニッケル粒子、または亜鉛、コバルト、ビ
スマス、銅のような金属を金属ニッケルと共に共沈され
た水酸化ニッケル粒子を用いることができる。特に、後
者の水酸化ニッケル粒子を含む正極は、高温状態におけ
る充電効率をより一層向上することが可能になる。
As the nickel hydroxide particles, for example, a single nickel hydroxide particle or a nickel hydroxide particle in which a metal such as zinc, cobalt, bismuth, or copper is coprecipitated with metallic nickel can be used. In particular, the latter positive electrode containing nickel hydroxide particles can further improve the charging efficiency in a high-temperature state.

【0020】前記導電材料としては、例えば金属コバル
ト、三酸化コバルト(Co2 3 )や、一酸化コバルト
(CoO)などのコバルト酸化物、水酸化コバルト(C
o(OH)2 )のようなコバルト水酸化物等を挙げるこ
とができる。
Examples of the conductive material include cobalt oxide such as metallic cobalt, cobalt trioxide (Co 2 O 3 ) and cobalt monoxide (CoO), and cobalt hydroxide (C
and cobalt hydroxide such as o (OH) 2 ).

【0021】前記結着剤としては、例えば、ポリテトラ
フルオロエチレン(PTFE)、ポリエチレン、スチレ
ンブタジエンゴム(SBR)等の疎水性ポリマー、カル
ボキシルメチルセルロース(CMC)、メチルセルロー
ス、ヒドロキシプロピルシメチルセルロース(HPM
C)、ポリアクリル酸ナトリウム(SPA)、ポリビニ
ルアルコール(PVA)等の親水性ポリマー:等を挙げ
ることができる。前記結着剤としては、前述したポリマ
ーから選ばれる2種又は、3種以上を用いることができ
る。なお、前記ポリテトラフルオロエチレンはディスパ
ージョンの形態で用いることができる。
Examples of the binder include hydrophobic polymers such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene, and styrene-butadiene rubber (SBR), carboxymethylcellulose (CMC), methylcellulose, and hydroxypropyl cymethylcellulose (HPM).
C), hydrophilic polymers such as sodium polyacrylate (SPA) and polyvinyl alcohol (PVA). As the binder, two or three or more selected from the above-mentioned polymers can be used. The polytetrafluoroethylene can be used in the form of a dispersion.

【0022】前記3次元多孔質構造を有する導電性基板
としては、例えばニッケル、ステンレスまたはニッケル
メッキが施された樹脂などから形成されたスポンジ状、
繊維状、もしくはフェルト状の多孔質構造を有するもの
等を挙げることができる。
The conductive substrate having the three-dimensional porous structure includes, for example, a sponge formed of nickel, stainless steel, nickel-plated resin, or the like.
Examples thereof include those having a fibrous or felt-like porous structure.

【0023】この正極は、例えば活物質である水酸化ニ
ッケル粒子に導電材料を添加し、結着剤および水と共に
混練してペーストを調製し、このペーストを3次元多孔
質構造を有する導電性基板に充填し、乾燥した後、加圧
成形することにより作製される。
The positive electrode is prepared, for example, by adding a conductive material to nickel hydroxide particles as an active material and kneading the paste with a binder and water to prepare a paste. This paste is used as a conductive substrate having a three-dimensional porous structure. , Dried, and then pressure molded.

【0024】2)負極 前記負極は、水素吸蔵合金、導電材及び結着剤を含む負
極材料が、二次元多孔質構造の導電性基板に充填された
構造を有する。
2) Negative Electrode The negative electrode has a structure in which a negative electrode material containing a hydrogen storage alloy, a conductive material and a binder is filled in a conductive substrate having a two-dimensional porous structure.

【0025】前記水素吸蔵合金としては、例えば、La
Ni5 、MmNi5 (Mmはミッシュメタル)、LmN
5 (LmはLa富化したミッシュメタル)、これら合
金のNiの一部を少なくともAl及びMnで置換した多
元素系のものを挙げることができる。前述した多元素系
の水素吸蔵合金は、Niの置換元素としてAl及びMn
の他に、Co、Ti、Cu、Zn、Zr、Cr及びBか
ら選ばれる少なくとも1種の元素を含んでいても良い。
中でも、一般式LnNiw Cox Aly Mnz(ただ
し、Lnは希土類元素、原子比w、x,y,zはそれぞ
れ3.30≦w≦4.50、0.50≦x≦1.10、
0.20≦y≦0.50、0.05≦z≦0.20で、
かつその合計値が4.90≦w+x+y+z≦5.50
を示す)で表されるものを用いることが好ましい。
As the hydrogen storage alloy, for example, La
Ni 5, MmNi 5 (Mm is misch metal), LmN
i 5 (Lm is a La-enriched misch metal), and a multi-element alloy in which a part of Ni of these alloys is substituted by at least Al and Mn. The above-described multi-element hydrogen storage alloy has Al and Mn as substitution elements for Ni.
In addition, at least one element selected from Co, Ti, Cu, Zn, Zr, Cr and B may be included.
Above all, the general formula LnNi w Co x Al y Mn z ( However, Ln is a rare earth element, the atomic ratio w, x, y, z respectively 3.30 ≦ w ≦ 4.50,0.50 ≦ x ≦ 1.10 ,
0.20 ≦ y ≦ 0.50, 0.05 ≦ z ≦ 0.20,
And the total value is 4.90 ≦ w + x + y + z ≦ 5.50
Is preferably used.

【0026】前記導電材としては、例えばカーボンブラ
ック、黒鉛等を用いることができる。
As the conductive material, for example, carbon black, graphite and the like can be used.

【0027】前記結着剤としては、前述した正極で説明
したのと同様な種類のものの中から選ばれる1種以上を
用いることができる。
As the binder, at least one selected from the same types as those described for the positive electrode can be used.

【0028】前記二次元多孔質構造の導電性基板として
は、例えば、パンチドメタル、エキスパンデッドメタ
ル、金網などを挙げることができる。
Examples of the conductive substrate having a two-dimensional porous structure include punched metal, expanded metal, wire mesh, and the like.

【0029】前記負極は、例えば、以下の(1)、
(2)に説明する方法により作製することができる。
The negative electrode may be, for example, the following (1):
It can be manufactured by the method described in (2).

【0030】(1)前記水素吸蔵合金の粉末に導電材を
添加し、結着剤および水と共に混練してペーストを調製
し、このペーストを導電性基板に充填し、乾燥した後、
加圧成形することにより製造される。
(1) A conductive material is added to the powder of the hydrogen storage alloy and kneaded together with a binder and water to prepare a paste. The paste is filled in a conductive substrate and dried.
It is manufactured by press molding.

【0031】(2)前記水素吸蔵合金の粉末に導電材及
び結着剤を添加し、混練してシート化し、得られたシー
トを導電性基板に積層することにより製造される。
(2) A conductive material and a binder are added to the powder of the hydrogen storage alloy, kneaded to form a sheet, and the obtained sheet is laminated on a conductive substrate.

【0032】前記負極としては、前述したペースト式水
素吸蔵合金負極や、ドライ式水素吸蔵合金負極の代わり
に焼結式水素吸蔵合金負極を用いることができる。
As the negative electrode, a sintered hydrogen storage alloy negative electrode can be used in place of the paste-type hydrogen storage alloy negative electrode or the dry hydrogen storage alloy negative electrode described above.

【0033】3)セパレータ このセパレータを構成する主セパレータ及び副セパレー
タは、例えば、ポリアミド繊維製不織布、ポリエチレ
ン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン繊維製不織
布、またはこれらの不織布に親水性官能基を付与したも
のからそれぞれ形成することができる。親水性官能基の
付与方法としては、例えば、ビニルモノマーのグラフト
重合、コロナ放電処理、プラズマ処理を採用することが
できる。
3) Separator The main separator and the sub-separator constituting the separator are, for example, non-woven fabrics made of polyamide fiber, non-woven fabrics made of polyolefin fiber such as polyethylene and polypropylene, or those obtained by adding a hydrophilic functional group to these non-woven fabrics. Can be formed. As a method for providing a hydrophilic functional group, for example, graft polymerization of a vinyl monomer, corona discharge treatment, and plasma treatment can be employed.

【0034】主セパレータと副セパレータは、例えば超
音波融着や、熱融着などにより固定されていることが好
ましい。固定方法としては、超音波融着が望ましい。
It is preferable that the main separator and the sub-separator are fixed by, for example, ultrasonic fusion or heat fusion. As a fixing method, ultrasonic fusion is desirable.

【0035】前記副セパレータは、前記主セパレータの
正極と対向する面側に固定しても、あるいは負極と対向
する面側に固定しても良い。特に、負極面側に固定する
ことが好ましい。負極面側に固定すると、渦巻型電極群
を作製する際に副セパレータがセパレータから剥がれる
のを回避することができる。
The sub-separator may be fixed on the surface of the main separator facing the positive electrode, or may be fixed on the surface of the main separator facing the negative electrode. In particular, it is preferable to fix to the negative electrode side. When fixed to the negative electrode surface side, it is possible to prevent the sub-separator from peeling off from the separator when producing the spiral electrode group.

【0036】前記主セパレータを構成する繊維の平均径
は、5〜30μmにすることが好ましい。より好ましい
範囲は10〜20μmである。
The average diameter of the fibers constituting the main separator is preferably 5 to 30 μm. A more preferred range is from 10 to 20 μm.

【0037】前記主セパレータの厚さは、0.1〜0.
2mmにすることが好ましい。より好ましい範囲は0.
14〜0.16mmである。
The thickness of the main separator is 0.1 to 0.5.
Preferably, it is 2 mm. A more preferred range is 0.
14 to 0.16 mm.

【0038】前記主セパレータの目付量は、45〜60
g/m2 にすることが好ましい。より好ましい範囲は5
0〜55g/m2である。
The basis weight of the main separator is 45-60.
g / m 2 is preferred. A more preferred range is 5
0 to 55 g / m 2 .

【0039】一方、前記副セパレータを構成する繊維の
平均径は、5〜30μmにすることが好ましい。より好
ましい範囲は10〜20μmである。
On the other hand, the average diameter of the fibers constituting the sub-separator is preferably 5 to 30 μm. A more preferred range is from 10 to 20 μm.

【0040】前記副セパレータの厚さは、0.05〜
0.15mmにすることが好ましい。より好ましい範囲
は0.1〜0.12mmである。
The thickness of the sub-separator is 0.05 to
Preferably, it is 0.15 mm. A more preferred range is 0.1 to 0.12 mm.

【0041】前記副セパレータの目付量は、30〜60
g/m2 にすることが好ましい。より好ましい範囲は4
0〜45g/m2である。
The basis weight of the sub-separator is 30 to 60.
g / m 2 is preferred. A more preferred range is 4
0 to 45 g / m 2 .

【0042】4)アルカリ電解液 このアルカリ電解液としては、例えば水酸化ナトリウム
(NaOH)と水酸化リチウム(LiOH)の混合液、
水酸化カリウム(KOH)とLiOHの混合液、KOH
とLiOHとNaOHの混合液等を用いることができ
る。
4) Alkaline Electrolyte As the alkaline electrolyte, for example, a mixed solution of sodium hydroxide (NaOH) and lithium hydroxide (LiOH),
A mixture of potassium hydroxide (KOH) and LiOH, KOH
And a mixed solution of LiOH and NaOH.

【0043】以上説明した本発明に係る円筒形アルカリ
二次電池は、三次元多孔質構造の導電性基板を含む正極
と二次元多孔質構造の導電性基板を含む負極とをセパレ
ータを介して渦巻き状に捲回した電極群を具備する。前
記正極並びに前記負極それぞれの電極について、巻き始
めの端面を最大面積を有する2つの面を跨ぐように二重
のセパレータで被覆すると共に、前記最大面積を有する
面、各面における二重セパレータでの被覆率を20%以
下にすることを特徴とする。
In the cylindrical alkaline secondary battery according to the present invention described above, the positive electrode including the conductive substrate having the three-dimensional porous structure and the negative electrode including the conductive substrate having the two-dimensional porous structure are swirled through the separator. It has an electrode group wound in a shape. For each of the positive electrode and the negative electrode, the end face at the beginning of winding is covered with a double separator so as to straddle the two surfaces having the maximum area, and the surface having the maximum area is a double separator on each surface. The coating rate is set to 20% or less.

【0044】このようなアルカリ二次電池によれば、正
極と負極の間にセパレータを介在して渦巻き状に捲回
し、電極群を作製する際に、小さな曲率半径で捲回され
る正極の巻き始め部分の導電性基板が破断し、破断した
導電性基板が正極表面に露出するものの、この部分と対
向するセパレータが二重になっているため、正極表面に
露出した導電性基板がセパレータを貫通するのを防止す
ることができる。その結果、電極群を作製する際の絶縁
不良発生率を低減することができる。
According to such an alkaline secondary battery, when a separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode and spirally wound to form an electrode group, the winding of the positive electrode wound with a small radius of curvature is performed. Although the conductive substrate at the beginning is broken and the broken conductive substrate is exposed on the positive electrode surface, the separator facing this part is doubled, so the conductive substrate exposed on the positive electrode surface passes through the separator. Can be prevented. As a result, the rate of occurrence of insulation failure when the electrode group is manufactured can be reduced.

【0045】また、このアルカリ二次電池において、充
放電サイクルの進行に伴って正極が膨潤した際、負極の
巻き始めの端面に存在する針状突起(バリ)が、これと
対向している二重のセパレータを突き抜けることができ
ず、結果として使用中の内部短絡を抑制することができ
る。
In this alkaline secondary battery, when the positive electrode swells with the progress of the charge / discharge cycle, needle-like projections (burrs) present on the end surface of the negative electrode at the beginning of winding are opposed to the secondary protrusion. A heavy separator cannot be penetrated, and as a result, an internal short circuit during use can be suppressed.

【0046】さらに、正極及び負極の双方の電極におい
て、最大面積の面の二重セパレータでの被覆率が20%
以下であるため、二次電池の内部抵抗を低く抑えること
ができ、高レートで放電した際の放電容量の低下を抑制
することができる。
Further, in both the positive electrode and the negative electrode, the coverage of the surface having the largest area with the double separator is 20%.
Because of the following, the internal resistance of the secondary battery can be suppressed low, and a decrease in discharge capacity when discharging at a high rate can be suppressed.

【0047】従って、本発明によれば、高容量化を図っ
た際にも、優れたレート特性を維持しつつ、渦巻型電極
群を作製する際の絶縁不良と使用中の内部短絡を抑制す
ることができるため、高容量で、優れたレート特性を有
し、かつ長寿命な円筒形アルカリ二次電池を実現するこ
とができる。
Therefore, according to the present invention, even when the capacity is increased, the excellent rate characteristics are maintained, and the insulation failure and the internal short circuit during use are suppressed when the spiral electrode group is manufactured. Therefore, a cylindrical alkaline secondary battery having high capacity, excellent rate characteristics, and long life can be realized.

【0048】本発明に係るアルカリ二次電池において、
前記正極の最大面積を有する面における二重セパレータ
での被覆率と前記負極の最大面積を有する面における二
重セパレータでの被覆率との合計を20%にすることに
よって、絶縁不良と内部短絡を抑制しつつ、セパレータ
の二重化に伴う内部抵抗の上昇を最小限にすることが可
能になる。
In the alkaline secondary battery according to the present invention,
By setting the total of the coverage of the double separator on the surface having the maximum area of the positive electrode and the coverage of the double separator on the surface having the maximum area of the negative electrode to 20%, poor insulation and an internal short circuit occur. It is possible to minimize the increase in the internal resistance due to the doubling of the separator while suppressing the increase.

【0049】[0049]

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0050】(実施例1) <ペースト式正極の作製>水酸化ニッケル粉末90質量
部および一酸化コバルト粉末10質量部からなる混合粉
体に、カルボキシルメチルセルロース0.25質量部、
ポリアクリル酸ナトリウム0.25質量部、ポリテトラ
フルオロエチレンのディスパージョン(比重1.5、固
形分60重量%)を固形分換算で3.0質量部添加して
混練することによりペーストを調製した。つづいて、こ
のペーストを3次元多孔質構造の導電性基板としてのニ
ッケルメッキ繊維基板内に充填し、乾燥し、ローラプレ
スを行って圧延し、37.7mm×37.0mmに裁断
することによりペースト式正極を作製した。
Example 1 <Preparation of Paste Type Positive Electrode> A mixed powder consisting of 90 parts by mass of nickel hydroxide powder and 10 parts by mass of cobalt monoxide powder was mixed with 0.25 parts by mass of carboxymethyl cellulose.
A paste was prepared by adding 0.25 parts by mass of sodium polyacrylate and 3.0 parts by mass of a dispersion of polytetrafluoroethylene (specific gravity 1.5, solid content 60% by weight) in terms of solid content and kneading. . Subsequently, the paste is filled in a nickel-plated fiber substrate as a conductive substrate having a three-dimensional porous structure, dried, rolled by roller pressing, and cut into 37.7 mm × 37.0 mm. A positive electrode was prepared.

【0051】<ペースト式負極の作製>市販のランタン
富化したミッシュメタルLmおよびNi、Co、Mn、
Al、を用いて高周波炉によって、LmNi4.0 Co
0.4 Mn0.3 Al0.3 の組成からなる水素吸蔵合金を作
製した。前記水素吸蔵合金を機械粉砕し、これを200
メッシュの篩を通過させた。得られた水素吸蔵合金10
0質量部に対してポリアクリル酸ナトリウム0.5質量
部、カルボキシルメチルセルロース0.125質量部、
ポリテトラフルオロエチレンのディスパージョン(比重
1.5、固形分0.6重量%)2.5質量部および導電
材としてカーボン粉末1.0質量部を水50質量部と共
に混合することによって、ペーストを調製した。得られ
たペーストを二次元多孔質構造の導電性基板であるパン
チドメタルに塗布、乾燥した後、圧延成形し、37.7
mm×59.0mmに裁断することによってペースト式
負極を作製した。
<Preparation of Paste Type Negative Electrode> A commercially available lanthanum-enriched misch metal Lm and Ni, Co, Mn,
Al, LmNi 4.0 Co
A hydrogen storage alloy having a composition of 0.4 Mn 0.3 Al 0.3 was produced. The hydrogen storage alloy is mechanically pulverized and
It was passed through a mesh sieve. Obtained hydrogen storage alloy 10
0.5 parts by mass of sodium polyacrylate, 0.125 parts by mass of carboxymethyl cellulose with respect to 0 parts by mass,
A paste was prepared by mixing 2.5 parts by mass of a dispersion of polytetrafluoroethylene (specific gravity 1.5, solid content 0.6% by weight) and 1.0 part by mass of carbon powder as a conductive material together with 50 parts by mass of water. Prepared. The obtained paste is applied to a punched metal, which is a conductive substrate having a two-dimensional porous structure, dried, roll-formed, and then 37.7.
A paste-type negative electrode was manufactured by cutting to a size of 5 mm × 59.0 mm.

【0052】<主セパレータの作製>ポリプロピレン樹
脂からスパンボンド法によって繊維径が9μmの長繊維
からなり、目付け量が50g/m2で、厚さが0.16
mmの不織布を作製した。つづいて、表面が平滑な第1
ロールと、表面に複数のピンポイント状の凹凸が形成さ
れた第2ロールとを互いに対向して配置し、これらロー
ルを互いに反対方向に回転させると共に130℃に加熱
した後、これらロール間に前記不織布を通過させた。次
いで、前記不織布に紫外線を照射した後、アクリル酸水
溶液に浸漬し、余分なアクリル酸を除去し、乾燥し、4
0.0mm×96.0mmに裁断することにより主セパ
レータを得た。
<Preparation of Main Separator> A long fiber having a fiber diameter of 9 μm was formed from a polypropylene resin by a spun bond method, the basis weight was 50 g / m 2 , and the thickness was 0.16.
mm nonwoven fabric was produced. Then, the first with a smooth surface
A roll and a second roll having a plurality of pinpoint-shaped irregularities formed on the surface thereof are arranged to face each other, and the rolls are rotated in opposite directions and heated to 130 ° C. Passed through the nonwoven. Next, after irradiating the non-woven fabric with ultraviolet rays, it is immersed in an aqueous solution of acrylic acid to remove excess acrylic acid, dried, and dried.
The main separator was obtained by cutting to 0.0 mm × 96.0 mm.

【0053】<副セパレータの作製>ポリプロピレン樹
脂からスパンボンド法によって繊維径が9μmの長繊維
からなり、目付け量が40g/m2で、厚さが0.12
mmの不織布を作製した。つづいて、表面が平滑な第1
ロールと、表面に複数のピンポイント状の凹凸が形成さ
れた第2ロールとを互いに対向して配置し、これらロー
ルを互いに反対方向に回転させると共に130℃に加熱
した後、これらロール間に前記不織布を通過させた。次
いで、前記不織布に紫外線を照射した後、アクリル酸水
溶液に浸漬し、余分なアクリル酸を除去し、乾燥し、4
0.0mm×100mmに裁断することにより副セパレ
ータを得た。
<Preparation of Secondary Separator> A long fiber having a fiber diameter of 9 μm was formed from a polypropylene resin by a spun bond method, the basis weight was 40 g / m 2 , and the thickness was 0.12.
mm nonwoven fabric was produced. Then, the first with a smooth surface
A roll and a second roll having a plurality of pinpoint-shaped irregularities formed on the surface thereof are arranged to face each other, and the rolls are rotated in opposite directions and heated to 130 ° C. Passed through the nonwoven. Next, after irradiating the non-woven fabric with ultraviolet rays, it is immersed in an aqueous solution of acrylic acid to remove excess acrylic acid, dried, and dried.
A sub-separator was obtained by cutting to 0.0 mm × 100 mm.

【0054】<副セパレータ融着>得られた主セパレー
タの負極と対向する面側に副セパレータを超音波によっ
て融着し、一部が二重になっているセパレータを得た。
<Fusion of Sub-Separator> A sub-separator was fusion-bonded by ultrasonic waves to the surface of the obtained main separator facing the negative electrode to obtain a partially doubled separator.

【0055】次いで、前記負極と前記正極との間に前述
した二重化セパレータを介装し、渦巻き状に捲回するこ
とにより、前述した図2に示すような構造の電極群を作
製した。すなわち、得られた電極群では、前記正極2並
びに前記負極4それぞれの電極について、巻き始めの端
面が二重のセパレータで最大面積を有する2つの面を跨
ぐように被覆されていた。前記正極2の最大面積を有す
る2つの面2b、各面における二重セパレータでの被覆
率は5%であった。一方、前記負極4の最大面積を有す
る2つの面4b、各面における二重セパレータでの被覆
率は5%であった。
Next, the above-described double separator was interposed between the negative electrode and the positive electrode, and was spirally wound to produce an electrode group having the structure shown in FIG. 2 described above. That is, in the obtained electrode group, each of the electrodes of the positive electrode 2 and the negative electrode 4 was covered so that the end face at the beginning of winding straddled the two surfaces having the maximum area by the double separator. The coverage ratio of the two surfaces 2b having the maximum area of the positive electrode 2 and the double separator on each surface was 5%. On the other hand, the coverage of the two surfaces 4b having the maximum area of the negative electrode 4 and the double separator on each surface was 5%.

【0056】このような電極群を有底円筒状金属製容器
に収納した後、7mol/m3の水酸化カリウムおよび
1mol/m3の水酸化リチウムからなるアルカリ電解
液を収容し、封口等を行うことにより前述した図1に示
す構造を有し、公称容量が550mAhであるAAAサ
イズの円筒型ニッケル水素二次電池を組み立てた。
[0056] After receiving such an electrode group into a bottomed cylindrical shape metal container, containing an alkaline electrolyte consisting of lithium hydroxide of 7 mol / potassium hydroxide m 3 and 1 mol / m 3, a sealing or the like As a result, an AAA-size cylindrical nickel-metal hydride secondary battery having the structure shown in FIG. 1 and having a nominal capacity of 550 mAh was assembled.

【0057】(実施例2〜6)前記正極2の最大面積を
有する面2bにおける二重セパレータでの被覆率と、前
記負極4の最大面積を有する面4bにおける二重セパレ
ータでの被覆率を下記表1に示すように変更すること以
外は、前述した実施例1と同様にして円筒形ニッケル水
素二次電池を組み立てた。
(Examples 2 to 6) The coverage of the positive electrode 2 with the double separator on the surface 2b having the maximum area and the coverage of the negative electrode 4 with the double separator on the surface 4b having the maximum area are as follows. A cylindrical nickel-metal hydride secondary battery was assembled in the same manner as in Example 1 except for the change as shown in Table 1.

【0058】(比較例1)正極の巻き始めの端面と最大
面積を有する2つの面の巻き始め部分との二箇所のみを
二重のセパレータで被覆し、最大面積を有する面の二重
化セパレータでの被覆率を20%にすること以外は、前
述した実施例1と同様にして円筒形ニッケル水素二次電
池を組み立てた。
(Comparative Example 1) Only two places, the end face at the beginning of winding of the positive electrode and the beginning of winding of the two faces having the largest area, were covered with the double separator, and the face having the largest area was covered with the duplex separator. A cylindrical nickel-metal hydride secondary battery was assembled in the same manner as in Example 1 except that the coverage was set to 20%.

【0059】(比較例2)負極の巻き始めの端面と最大
面積を有する2つの面の巻き始め部分との二箇所のみを
二重のセパレータで被覆し、最大面積を有する面の二重
化セパレータでの被覆率を20%にすること以外は、前
述した実施例1と同様にして円筒形ニッケル水素二次電
池を組み立てた。
(Comparative Example 2) Only two places, the end face at the winding start of the negative electrode and the winding start part of the two faces having the largest area, were covered with the double separator, and the face having the largest area was covered with the duplex separator. A cylindrical nickel-metal hydride secondary battery was assembled in the same manner as in Example 1 except that the coverage was set to 20%.

【0060】(比較例3)前記正極2の最大面積を有す
る面2bにおける二重セパレータでの被覆率と、前記負
極4の最大面積を有する面4bにおける二重セパレータ
での被覆率を下記表1に示すように変更すること以外
は、前述した実施例1と同様にして円筒形ニッケル水素
二次電池を組み立てた。
Comparative Example 3 The coverage of the positive electrode 2 with the double separator on the surface 2b having the maximum area and the coverage of the negative electrode 4 with the double separator on the surface 4b having the maximum area are shown in Table 1 below. A cylindrical nickel-metal hydride secondary battery was assembled in the same manner as in Example 1 except for the change as shown in FIG.

【0061】(比較例4)負極の巻き始めの端面と最大
面積を有する2つの面の巻き始め部分との二箇所のみを
二重のセパレータで被覆し、最大面積を有する面の二重
化セパレータでの被覆率を25%にすること以外は、前
述した実施例1と同様にして円筒形ニッケル水素二次電
池を組み立てた。
(Comparative Example 4) Only two places, the end face at the beginning of winding of the negative electrode and the beginning of winding of the two faces having the largest area, were covered with the double separator, and the face having the largest area was covered with the duplex separator. A cylindrical nickel-metal hydride secondary battery was assembled in the same manner as in Example 1 except that the coverage was 25%.

【0062】(比較例5)正極の巻き始めの端面と最大
面積を有する2つの面の巻き始め部分との二箇所のみを
二重のセパレータで被覆し、最大面積を有する面の二重
化セパレータでの被覆率を25%にすること以外は、前
述した実施例1と同様にして円筒形ニッケル水素二次電
池を組み立てた。
(Comparative Example 5) Only two places, the end face at the beginning of winding of the positive electrode and the beginning of winding of the two faces having the largest area, were covered with the double separator, and the face having the largest area was covered with the duplex separator. A cylindrical nickel-metal hydride secondary battery was assembled in the same manner as in Example 1 except that the coverage was 25%.

【0063】得られた実施例1〜6及び比較例1〜5の
二次電池について、電極群を10000個ずつ作製し、
各電極群を容器内へ収納したものに400Vの電圧を1
0MΩの抵抗値で0.1msec加え、通電したものを
絶縁不良と判定し、その結果を下記表1に示す。
For the obtained secondary batteries of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5, 10,000 electrode groups were prepared,
A voltage of 400 V is applied to one in which each electrode group is housed in a container.
A resistance value of 0 MΩ was added for 0.1 msec, and a current-carrying one was determined to be insulation failure. The results are shown in Table 1 below.

【0064】また、実施例1〜6及び比較例1〜5の二
次電池について、10000個ずつ用意し、25℃、
1.0CmAで150%充電した後、30分の休止時間
を置き、1.0CmAで電池電圧が1.0Vに達するま
で放電する充放電サイクルを100回繰り返し、この充
放電サイクル中の内部短絡発生数を測定し、その結果を
下記表1に示す。
Further, 10,000 secondary batteries of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5 were prepared at 25 ° C.
After charging 150% at 1.0 CmA, a 30-minute rest period is set, and a charge / discharge cycle of discharging at 1.0 CmA until the battery voltage reaches 1.0 V is repeated 100 times, and an internal short circuit occurs during the charge / discharge cycle. The numbers were measured and the results are shown in Table 1 below.

【0065】さらに、実施例1〜6及び比較例1〜5の
二次電池について、25℃、1.0CmAで150%充
電した後、30分の休止時間を置き、各レート(0.2
CmA、1.0CmA、2.0CmA、3.0CmA)
で電池電圧が1.0Vに達するまで放電した際の放電容
量を測定し、0.2CmAでの放電容量を100%とし
た際の1.0CmA、2.0CmA及び3.0CmAで
の放電容量を図5に示す。
Further, the secondary batteries of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5 were charged 150% at 25 ° C. and 1.0 CmA, after which a 30-minute rest period was set and each rate (0.2
CmA, 1.0 CmA, 2.0 CmA, 3.0 CmA)
, The discharge capacity at the time of discharging until the battery voltage reaches 1.0 V is measured, and the discharge capacity at 1.0 CmA, 2.0 CmA and 3.0 CmA when the discharge capacity at 0.2 CmA is 100% is calculated. As shown in FIG.

【0066】[0066]

【表1】 [Table 1]

【0067】表1から明らかなように、正極の巻き始め
の端面から最大面積の面に掛けてと、負極の巻き始めの
端面から最大面積の面に掛けてのセパレータが二重にな
っており、かつ最大面積の面の二重化セパレータでの被
覆率が20%以下である実施例1〜6の二次電池は、電
極群作製時の絶縁不良数を低減することができ、充放電
サイクル中の内部短絡発生数が皆無で、かつ1C、2
C、3Cと放電レートを高くした際の放電容量の低下を
抑制できることがわかる。
As is clear from Table 1, the separator is doubled from the end of the positive electrode to the area having the largest area from the end face at the beginning of the winding, and from the end of the negative electrode to the area having the largest area from the end face to the beginning of the winding. In addition, the secondary batteries of Examples 1 to 6, in which the coverage of the surface with the largest area with the duplex separator is 20% or less, can reduce the number of insulation failures at the time of electrode group production, and can reduce the number of defects during the charge / discharge cycle. No occurrence of internal short circuit and 1C, 2
It can be seen that a decrease in discharge capacity when the discharge rate is increased to C and 3C can be suppressed.

【0068】これに対し、正極の巻き始めの端面付近の
みを二重のセパレータで被覆する比較例1,5の二次電
池は、充放電サイクル中に内部短絡を生じることがわか
る。また、負極の巻き始めの端面付近のみを二重のセパ
レータで被覆する比較例2,4の二次電池は、電極群作
製時の絶縁不良数が実施例1〜6に比べて多いことがわ
かる。さらに、最大面積の面の二重化セパレータでの被
覆率が20%を超える比較例3の二次電池は、放電レー
トを高くした際の容量低下率が実施例1〜6に比べて大
きいことがわかる。
On the other hand, it can be seen that the secondary batteries of Comparative Examples 1 and 5, in which only the vicinity of the winding start end face of the positive electrode is covered with the double separator, cause an internal short circuit during the charge / discharge cycle. Also, it can be seen that the secondary batteries of Comparative Examples 2 and 4, in which only the vicinity of the end face at the beginning of winding of the negative electrode is covered with the double separator, have a greater number of insulation failures during electrode group production than Examples 1 to 6. . Furthermore, it can be seen that the secondary battery of Comparative Example 3 in which the coverage of the surface with the largest area with the duplex separator exceeds 20% has a larger capacity reduction rate when the discharge rate is increased than in Examples 1 to 6. .

【0069】[0069]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、渦
巻型電極群作製時の絶縁不良と充放電サイクル中の内部
短絡が抑制され、レート特性に優れ、かつ高容量な円筒
形アルカリ二次電池を提供することができる。
As described above in detail, according to the present invention, poor insulation and an internal short circuit during a charge / discharge cycle during the production of a spiral electrode group are suppressed, and a cylindrical alkaline electrode having excellent rate characteristics and high capacity is provided. A secondary battery can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る円筒形アルカリ二次電池の一例を
示す部分切欠斜視図。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing an example of a cylindrical alkaline secondary battery according to the present invention.

【図2】図1の電極群の中心付近を示す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing the vicinity of the center of the electrode group in FIG. 1;

【図3】図1の正極を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing a positive electrode of FIG. 1;

【図4】図1の負極を示す斜視図。FIG. 4 is a perspective view showing the negative electrode of FIG. 1;

【図5】実施例1〜6及び比較例1〜5の円筒形ニッケ
ル水素二次電池における放電レートと放電容量との関係
を示す特性図。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between a discharge rate and a discharge capacity in the cylindrical nickel-metal hydride secondary batteries of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…容器、 2…正極、 2a…正極の巻き始めの端面、 2b…正極の最大面積を有する面、 3…セパレータ、 4…負極、 4a…負極の巻き始めの端面、 4b…負極の最大面積を有する面、 5…電極群、 10…主セパレータ、 11…副セパレータ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Container, 2 ... Positive electrode, 2a ... End face of the start of winding of a positive electrode, 2b ... Surface having the largest area of a positive electrode, 3 ... Separator, 4 ... Negative electrode, 4a ... End face of the beginning of winding of a negative electrode, 4b ... Maximum area of the negative electrode 5 ... electrode group, 10 ... main separator, 11 ... sub separator.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H021 AA06 BB12 BB17 CC17 HH01 HH10 5H028 AA05 BB07 CC08 CC10 CC13 HH01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5H021 AA06 BB12 BB17 CC17 HH01 HH10 5H028 AA05 BB07 CC08 CC10 CC13 HH01

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 三次元多孔質構造の導電性基板を含む正
極と二次元多孔質構造の導電性基板を含む負極とをセパ
レータを介して渦巻き状に捲回した電極群を具備する円
筒形アルカリ二次電池において、 前記正極並びに前記負極それぞれの電極について、巻き
始めの端面を最大面積を有する2つの面を跨ぐように二
重のセパレータで被覆すると共に、前記最大面積を有す
る面における二重セパレータでの被覆率を20%以下に
することを特徴とする円筒形アルカリ二次電池。
1. A cylindrical alkali having an electrode group in which a positive electrode including a conductive substrate having a three-dimensional porous structure and a negative electrode including a conductive substrate having a two-dimensional porous structure are spirally wound via a separator. In the secondary battery, for each of the positive electrode and the negative electrode, an end face at the beginning of winding is covered with a double separator so as to straddle two surfaces having the maximum area, and a double separator on the surface having the maximum area A cylindrical alkaline rechargeable battery characterized in that the coverage ratio is 20% or less.
【請求項2】 前記正極の最大面積を有する面における
二重セパレータでの被覆率と前記負極の最大面積を有す
る面における二重セパレータでの被覆率との合計を20
%にすることを特徴とする請求項1記載の円筒形アルカ
リ二次電池。
2. The sum of the coverage ratio of the double separator on the surface having the maximum area of the positive electrode and the coverage ratio of the double separator on the surface having the maximum area of the negative electrode is 20.
%. The cylindrical alkaline secondary battery according to claim 1, wherein
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014029895A (en) * 2012-07-31 2014-02-13 Taiyo Yuden Co Ltd Electrochemical device, and method of manufacturing the same
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CN112840503A (en) * 2018-06-20 2021-05-25 劲量品牌有限公司 Electrochemical cell separator
WO2022103227A1 (en) * 2020-11-16 2022-05-19 주식회사 엘지에너지솔루션 Electrode assembly and secondary battery including same

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