JP2002289167A - 電極及びアルカリ二次電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リード同士を高い溶接強度で接合することが
可能な電極を提供することを目的とする。 【解決手段】 導電性基板と、前記導電性基板に保持さ
れる電極合剤１と、前記導電性基板の一端に形成され、
かつ曲げ加工歪みによる折り目３が長手方向に平行に存
在するリード２とを具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電極及びアルカリ
二次電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯用電子機器に用いられる電源とし
て、ニッケルカドミウム二次電池やニッケル水素二次電
池などに代表されるアルカリ二次電池、ニッケル亜鉛二
次電池、リチウムイオン二次電池などが知られている。
これらの二次電池においては、円筒形構造と、角形構造
のものが知られている。角形電池は、円筒形と比較して
電子機器に搭載された際のスペース効率が高いため、小
型・薄型の傾向にある携帯機器の電源としての需要が特
に増加している。

【０００３】角形電池の一例である角形アルカリ二次電
池としては、例えば、負極端子を兼ねる有底矩形筒状の
容器と、前記容器内に収納され、かつ正極及び負極を含
む積層型電極群とを備えるものが知られている。この角
形アルカリ二次電池では、積層型電極群の最外層を負極
とし、最外層の負極を容器内壁と接触させることによ
り、負極の集電を行っている。電極群の最外層よりも内
側の負極は、容器とほとんど接触していないため、最外
層の負極を容器内壁と接触させるだけでは負極の集電効
率が悪くなる。このため、電極群を構成する負極にニッ
ケル板のような金属板をリードとして取り付け、リード
同士を溶接で一体化することにより、集電効率の向上を
図っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リード
の溶接強度が不十分であるために十分な集電効率が得ら
れないという問題点がある。

【０００５】本発明は、リード同士を高い溶接強度で接
合することが可能な電極及びアルカリ二次電池を提供し
ようとするものである。

【０００６】また、本発明は、リード同士を高い溶接強
度で接合することが可能で、かつ電極前駆体にプレス加
工を施す際に前記電極前駆体に歪みや湾曲が生じるのが
抑制された電極及びアルカリ二次電池を提供しようとす
るものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電極は、導
電性基板と、前記導電性基板に保持される電極合剤と、
前記導電性基板の一端に形成され、かつ曲げ加工歪みに
よる折り目が長手方向に平行に存在するリードとを具備
することを特徴とするものである。

【０００８】本発明に係る電極は、導電性基板と、前記
導電性基板に保持される電極合剤と、前記導電性基板の
一端に形成されるリードとを具備する電極において、長
手方向に平行な帯状の無孔領域が存在する帯状の導電性
基板と、前記帯状の導電性基板に少なくとも前記無孔領
域を除いて保持される前記電極合剤とを含む電極前駆体
を用意し、前記電極前駆体の前記無孔領域を凹凸が長手
方向に沿って繰り返された凹凸形状に曲げ加工し、前記
無孔領域に曲げ加工歪みによる折り目が残存するよう
に、前記電極前駆体の長手方向に張力をかけながら前記
電極前駆体に長手方向と直交する端部側からプレスを施
した後、前記電極前駆体を裁断することにより前記折り
目を含む無孔領域を前記リードとして用いることを特徴
とするものである。

【０００９】本発明に係るアルカリ二次電池は、正極
と、負極とを備えるアルカリ二次電池において、前記正
極及び前記負極のうち少なくとも一方の電極は、導電性
基板と、前記導電性基板に保持される電極合剤と、前記
導電性基板の一端に形成され、かつ曲げ加工歪みによる
折り目が長手方向に平行に存在するリードとを具備する
ことを特徴とするものである。

【００１０】本発明に係るアルカリ二次電池は、正極及
び負極のうち少なくとも一方の電極は、導電性基板と、
前記導電性基板に保持される電極合剤と、前記導電性基
板の一端に形成されるリードとを具備するアルカリ二次
電池において、長手方向に平行な帯状の無孔領域が存在
する帯状の導電性基板と、前記帯状の導電性基板に少な
くとも前記無孔領域を除いて保持される前記電極合剤と
を含む電極前駆体を用意し、前記電極前駆体の前記無孔
領域を凹凸が長手方向に沿って繰り返された凹凸形状に
曲げ加工し、前記無孔領域に曲げ加工歪みによる折り目
が残存するように、前記電極前駆体の長手方向に張力を
かけながら前記電極前駆体に長手方向と直交する端部側
からプレスを施した後、前記電極前駆体を裁断すること
により前記折り目を含む無孔領域を前記リードとして用
いることを特徴とするものである。

【００１１】本発明に係るアルカリ二次電池は、負極端
子を兼ねる容器と、複数の正極及び複数の負極を含む積
層構造を有すると共に最外層が負極である電極群とを具
備し、前記電極群は前記容器内に前記最外層が前記容器
の内面と接するように収納されるアルカリ二次電池にお
いて、前記複数の負極は、導電性基板と、前記導電性基
板に保持される負極合剤と、前記導電性基板の一端に形
成され、かつ曲げ加工歪みによる折り目が長手方向に平
行に存在するリードとをそれぞれ含み、前記複数の負極
それぞれの前記リードが溶接により一体化されているこ
とを特徴とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電極の一例を
説明する。

【００１３】この電極は、導電性基板と、前記導電性基
板に保持される電極合剤と、前記導電性基板の一端に形
成されるリードとを具備する。前記リードは、曲げ加工
歪みによる折り目が長手方向に平行に形成されている帯
状金属板から構成されている。

【００１４】導電性基板としては、例えば、二次元構造
のもの、三次元構造のものを使用することができる。二
次元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、ニッケルネットなどを挙
げることができる。なお、パンチドメタルなどの孔の周
縁に凹凸を形成したものを二次元構造の導電性基板とし
て使用することができる。一方、三次元構造の導電性基
板としては、例えば、スポンジ状金属多孔体、繊維状金
属多孔体、フェルト状金属多孔体等を挙げることができ
る。

【００１５】導電性基板は、例えば、金属から形成する
ことができる。アルカリ二次電池用電極の場合、導電性
基板は、耐アルカリ性金属から形成することが好まし
く、例えば、ニッケル、ステンレス、ニッケルメッキが
施された金属（例えば、ニッケルメッキが施された鋼）
等を挙げることができる。

【００１６】電極合剤としては、例えば、活物質として
水酸化ニッケルを含有するもの、水素吸蔵合金を含有す
るものなどを挙げることができる。

【００１７】リードを構成する帯状金属板は、例えば、
ニッケル板、ニッケルメッキが施されている鉄鋼板（Ｎ
ＰＳ）等を挙げることができる。

【００１８】折り目の数は、１本または２本以上にする
ことができる。

【００１９】折り目の長さは、リードの長さと等しくし
ても良いし、また、リードの長さに比べて短くても良
い。

【００２０】以上説明した電極の一例を図１及び図２に
示す。

【００２１】図１は、本発明に係る電極の一例を示す平
面図で、図２は、図１の電極のリードを幅方向に切断し
た際に得られる断面図である。

【００２２】二次元構造の導電性基板は、短冊形状をな
しており、電極合剤１を保持する。この導電性基板の短
辺からリード２として帯状の金属板が延出している。リ
ード２には、曲げ加工歪みによる折り目３が１本、長手
方向に平行に存在する。リード２は、マクロ的（例え
ば、目視）には平板状と認識されるものの、ミクロ的
（例えば、電子顕微鏡観察）には折り目３による微小な
深さの谷部の存在を確認することができる。

【００２３】以上説明した本発明に係る電極によれば、
リードに曲げ加工歪みによる折り目を長手方向に平行に
形成することによって、複数の電極のリード同士を溶接
により接続する際、十分な溶接強度を確保することがで
きる。その結果、電池の集電効率を高くして放電容量等
の電池特性を改善することができる。

【００２４】次いで、前述した図１に示す構造の電極の
製造方法の一例（第１の製造方法）を図３〜図９を参照
して説明する。

【００２５】図３は、図１の電極が製造される製造装置
の一例の概略構成を示す側面図で、図４は図３の製造装
置の要部を示す平面図で、図５は、電極前駆体の一例を
示す平面図で、図６は曲げ加工工程を示す断面図で、図
７は曲げ加工が施された無孔領域を示す断面図で、図８
はプレス加工工程を示す側面図で、図９はプレス加工後
の電極前駆体を示す平面図である。

【００２６】まず、製造装置について説明する。この製
造装置は、電極前駆体を供給するための供給ローラ４
と、電極前駆体の無孔領域を凹凸形状に加工するための
曲げ加工手段５と、加圧手段としての一対のプレスロー
ラ６ａ、６ｂと、加圧手段の供給側に位置する上下動自
在な張力調節ローラ７ａと、加圧手段の送り出し側に位
置する上下動自在な張力調節ローラ７ｂと、裁断手段８
とを備える。供給ローラ４と曲げ加工手段５との間、供
給側張力調節ローラ７ａと加圧手段との間、加圧手段と
送り出し側張力調節ローラ７ｂとの間、張力調節ローラ
７ｂと裁断手段８との間には、４対のガイドローラ９、
１０、１１、１２がそれぞれ配置されている。また、曲
げ加工手段５と供給側張力調節ローラ７ａの間には、下
部ガイドローラ１３が配置されている。

【００２７】曲げ加工手段５は、図６に示すように、下
面１４ａに頂部がフラットになっている波形の加工が施
されている上金型１５ａと、前記上金型１５ａの下面１
４ａの波形形状と噛み合うように波形加工が施されてい
る上面１４ｂを有する下金型１５ｂとを備える。

【００２８】加圧手段としての一対のプレスローラ６
ａ、６ｂは、少なくとも外周面が例えば硬度Ｈｓが９５
〜９８の弾性体から形成される。また、各プレスローラ
６ａ、６ｂの外径は、例えば、２００〜５００ｍｍの範
囲内に設定される。

【００２９】加圧手段により電極前駆体を加圧する際、
電極前駆体の長手方向に張力をかけながら行う。ガイド
ローラ１０とガイドローラ１１の間を走行する電極前駆
体の撓み状態に応じて供給側張力調節ローラ７ａまたは
送り出し側張力調節ローラ７ｂを上下動させることによ
り、ガイドローラ１０とガイドローラ１１の間を走行す
る電極前駆体にかかる張力を調節することができる。

【００３０】裁断手段８としては、電極前駆体を裁断可
能なものであれば特に限定されず、例えば、ダイ、ポン
チ等を用いることができる。

【００３１】第１の電極製造方法について説明する。

【００３２】（第１工程）長手方向に平行な帯状の無孔
領域を有する帯状の多孔質導電性基板と、前記帯状の導
電性基板に少なくとも前記無孔領域を除いて保持される
電極合剤とを含む電極前駆体を用意する。

【００３３】この電極前駆体の一例を図５に示す。この
電極前駆体１６は、長手方向の一端部に沿って帯状の無
孔領域１７が形成されている帯状の導電性基板と、前記
帯状の導電性基板に前記無孔領域１７を除いて保持され
る電極合剤１８とを含む。

【００３４】（第２工程）前記電極前駆体の前記無孔領
域を曲げ加工により、長手方向に沿って凹凸が繰り返さ
れる凹凸形状にする。

【００３５】この第２工程の一例を説明する。フープ状
の電極前駆体１６を供給ローラ４にセットし、ガイドロ
ーラ９により曲げ加工手段５に搬送し、図６に示すよう
に、上金型１５ａと下金型１５ｂの間に電極前駆体１６
の無孔領域１７を配置する。次いで、上金型１５ａの波
形面１４ａと下金型１５ｂの波形面１４ｂにより無孔領
域１７を挟み、無孔領域１７を、図７に示すように、頂
部がフラットになっている波形に加工する。波形の凹凸
は、無孔領域１７の長手方向に沿って繰り返されてい
る。無孔領域１７が波形形状に加工された電極前駆体１
６は、ガイドローラ１３により下流工程側に間欠的に送
り出される。

【００３６】無孔領域１７における凹凸のピッチＬは、
０．１〜３ｍｍの範囲内にすることが好ましい。ピッチ
Ｌを０．１ｍｍ未満にすると、第３工程での加圧の際に
電極前駆体１６に歪みもしくは湾曲を生じる可能性が高
くなる。一方、ピッチＬが３ｍｍより大きくなるように
曲げ加工を施すと、無孔領域が破断する恐れがある。ピ
ッチＬのより好ましい範囲は０．３〜２ｍｍで、さらに
好ましい範囲は０．５〜１ｍｍである。

【００３７】（第３工程）前記電極前駆体の長手方向に
張力をくわえながら前記電極前駆体に長手方向と直交す
る端部側からプレスを施す。

【００３８】この工程の一例を説明する。ガイドローラ
１０とガイドローラ１１間を走行する電極前駆体１６に
一定の張力がかかるように、供給側張力調節ローラ７ａ
と送り出し側張力調節ローラ７ｂを上下動させながら、
電極前駆体１６をプレスローラ６ａ、６ｂに搬送し、プ
レスローラ６ａ、６ｂで電極前駆体１６を長手方向と直
交する端部側から加圧する。このように張力を加えなが
ら加圧することにより、無孔領域１７の凹凸が引き伸ば
されて平板状に成形することができる。平板状に成形さ
れた無孔領域１７には、曲げ加工歪みが残留するため、
曲げ加工歪みによる折り目３が存在する。折り目３の方
向には、凹凸の繰り返し方向が反映される。図７の場
合、無孔領域１７の長手方向に沿って凹凸が繰り返され
ていたため、折り目３は、無孔領域１７の長手方向に垂
直である。

【００３９】このような第３工程によると、帯状の電極
前駆体１６を長手方向と直交する端部側から加圧する際
に、電極前駆体１６に歪みや湾曲が生じるのを回避する
ことができる。

【００４０】すなわち、無孔領域が平板状である帯状電
極前駆体に、長手方向と直交する端部側からプレスを施
すと、無孔領域の伸び率が電極合剤保持領域の伸び率に
比べて小さくなるため、帯状電極前駆体に歪みや湾曲が
生じ、裁断寸法がばらついたり、電極に歪みや反りなど
の不具合を生じ、製造歩留まりが低下する。

【００４１】プレス時の歪み及び湾曲を防止するため、
図１８に示すように、電極前駆体５１の無孔領域５２に
複数の切り込み５３を形成すると、無孔領域５２の強度
が低下し、安定した搬送が困難になるため、搬送時に電
極前駆体５１が折れる等の損傷が発生しやすくなる。そ
のうえ、プレス時の無孔領域の伸び率を調整し難いた
め、電極合剤量の増減に伴う伸び率の変化に追従して無
孔領域の伸び率を変えることが難しいという問題点も有
する。

【００４２】第２工程において、電極前駆体１６の無孔
領域１７を長手方向に沿って凹凸が繰り返されている凹
凸形状に加工した後、第３工程において、電極前駆体１
６の長手方向に張力をかけながら電極前駆体１６の長手
方向と直交する端部側からプレスを施すと、凹凸が平板
状になる際の伸び分だけ、無孔領域１７の伸び率を大き
くすることができるため、電極合剤保持領域との伸び率
の差を縮めることができ、プレスの際に電極前駆体１６
に歪み及び湾曲が生じるのを防止することができる。そ
の結果、後述する第４工程における裁断寸法のばらつき
を小さくすることができると共に、電極に歪みや反りな
どの不具合が生じ難くなるため、製造歩留まりを高くす
ることができる。さらに、無孔領域のプレス時の伸び率
を凹凸のピッチＬの大きさで簡単に調節することができ
る。

【００４３】（第４工程）前記電極前駆体を裁断するこ
とにより、前記折り目を含む無孔領域をリードとして用
いる電極を得る。

【００４４】例えば図９に示すように、電極前駆体１６
を長手方向と直交する方向に裁断すると共に、無孔領域
１７の不要部を打抜くことにより、前述した図１に示す
構造の電極を得る。

【００４５】なお、無孔領域１７中の折り目３の分布は
不均一であるため、裁断によりリード２中の折り目３の
数を調整することができる。

【００４６】次いで、前述した図１に示す構造の電極の
製造方法の別な例（第２の製造方法）を図１０〜図１３
を参照して説明する。

【００４７】図１０は、第２の製造方法で使用される製
造装置の一例の概略構成を示す平面図で、図１１は、電
極前駆体の一例を示す平面図で、図１２は裁断工程の第
１段階を説明するための平面図で、図１３は裁断工程の
第２段階を説明するための平面図である。

【００４８】まず、図１０に示す構造の製造装置につい
て説明する。図１０では、前述した図３，４で説明した
のと同様な部材については、同符号を付して説明を省略
する。この製造装置では、加圧手段と送り出し側張力調
節ローラ７ｂとの間に１対のガイドローラ１１を配置す
る代わりに、下部ガイドローラ１９ａを配置した。ま
た、送り出し側張力調節ローラ７ｂと裁断手段８の間に
１対のガイドローラ１２を配置する代わりに、上部ガイ
ドローラ１９ｂを配置した。

【００４９】第２の電極製造方法について説明する。

【００５０】（第１工程）長手方向に平行な帯状の無孔
領域を有する帯状の多孔質導電性基板と、前記帯状の導
電性基板に少なくとも前記無孔領域を除いて保持される
前記電極合剤とを含む電極前駆体を用意する。

【００５１】この電極前駆体の一例を図１１に示す。こ
の電極前駆体２０は、長手方向に平行な帯状の無孔領域
２１が中央部に形成されている帯状の導電性基板と、前
記導電性基板に前記無孔領域２１を除いて保持される電
極合剤２２とを含む。

【００５２】（第２工程）前記電極前駆体の前記無孔領
域を曲げ加工により、長手方向に沿って凹凸が繰り返さ
れる凹凸形状にする。

【００５３】フープ状の電極前駆体２０を供給ローラ４
にセットし、ガイドローラ９により曲げ加工手段５に搬
送し、上金型１５ａと下金型１５ｂの間に電極前駆体２
０の無孔領域２１を配置する。次いで、上金型１５ａの
凹凸面１４ａと下金型１５ｂの凹凸面１５ｂにより無孔
領域２１を挟み、無孔領域２１を頂部がフラットになっ
ている波形に加工する。この波形の凹凸は、無孔領域２
１の長手方向に沿って繰り返されている。無孔領域２１
が凹凸形状に加工された電極前駆体２０は、ガイドロー
ラ１３により下流工程側に間欠的に送り出される。

【００５４】無孔領域２１における凹凸のピッチＬは、
前述した第１の製造方法で説明したのと同様な理由によ
り、０．１〜３ｍｍの範囲内にすることが好ましい。ピ
ッチＬのより好ましい範囲は０．３〜２ｍｍで、さらに
好ましい範囲は０．５〜１ｍｍである。

【００５５】（第３工程）前記電極前駆体の長手方向に
張力をくわえながら前記電極前駆体に長手方向と直交す
る端部側からプレスを施す。

【００５６】１対のガイドローラ１０と上部ガイドロー
ラ１９ｂの間に走行する電極前駆体２０に一定の張力が
かかるように、供給側張力調節ローラ７ａと送り出し側
張力調節ローラ７ｂを上下動させながら、電極前駆体２
０をプレスローラ６ａ、６ｂに搬送し、プレスローラ６
ａ、６ｂで電極前駆体２０を長手方向と直交する端部側
から加圧する。このように張力を加えながら加圧するこ
とにより、無孔領域２１の凹凸が引き伸ばされて平板状
に成形することができる。平板状に成形された無孔領域
２１には、曲げ加工歪みが残留するため、曲げ加工歪み
による折り目３が無孔領域２１の長手方向に垂直に存在
する。

【００５７】電極前駆体２０の長手方向に張力をかけな
がら電極前駆体２０の長手方向と直交する端部側からプ
レスを施すと、凹凸が平板状になる際の伸び分だけ、無
孔領域２０の伸び率を大きくすることができるため、電
極合剤保持領域との伸び率の差を縮めることができ、プ
レスの際に電極前駆体２０に歪み及び湾曲が生じるのを
防止することができる。さらに、無孔領域のプレス時の
伸び率を凹凸のピッチＬの大きさで簡単に調節すること
ができる。

【００５８】（第４工程）前記電極前駆体を裁断するこ
とにより、前記折り目を含む無孔領域を前記帯状リード
として用いる電極を得る。

【００５９】なお、無孔領域２０中の折り目３の分布は
不均一であるため、裁断によりリード２中の折り目３の
数を調整することができる。

【００６０】裁断工程の一例を図１２及び図１３を参照
して説明する。まず、図１２に示すように、無孔領域２
１を折り目３が含まれているリード部が残るように不要
部２３（図１２の斜線部分）を打抜く。次いで、図１３
に示すように、電極前駆体２０を長手方向と直交する方
向（図１３では裁断線Ａ）に裁断し、前述した図１に示
す構造の電極を得る。

【００６１】なお、前述した図３〜図１３においては、
無孔領域を頂部がフラットである波形に加工した例を説
明したが、無孔領域の凹凸形状の他の例としては、例え
ば、図１４に示すような折れ線形状、図１５に示すよう
な波形などを挙げることができる。

【００６２】本発明に係る別な電極によれば、複数の電
極のリード同士を溶接により接続する際、十分な溶接強
度を確保することができると共に、電極製造の歩留まり
を向上することができる。

【００６３】すなわち、長手方向に平行な帯状の無孔領
域が存在する帯状の導電性基板と、前記帯状の導電性基
板に少なくとも前記無孔領域を除いて保持される電極合
剤とを含む電極前駆体を用意し、前記電極前駆体の前記
無孔領域を長手方向に沿って凹凸が繰り返される凹凸形
状に曲げ加工する。次いで、前記電極前駆体の長手方向
に張力をくわえながら前記電極前駆体に長手方向と直交
する端部側からプレスを施すことによって、無孔領域の
凹凸がプレスにより引き伸ばされる分、無孔領域の伸び
率を大きくすることができるため、電極合剤保持領域と
の伸び率の差を緩和することができ、電極合剤前駆体に
歪み及び湾曲が生じるのを抑制することができる。この
ため、製造歩留まりを向上することができる。

【００６４】また、このプレスにより無孔領域は、平板
状に成形されるものの、曲げ加工の歪みが残留している
ために加工歪みによる折り目が存在する。ひきつづき、
前記電極前駆体を裁断することにより、前記折り目を含
む無孔領域をリードとして用いる電極を得ることによっ
て、電極のリード同士を溶接する際の溶接強度を向上す
ることができる。その結果、集電効率を高くすることが
できるため、放電容量のような電池特性を向上すること
ができる。

【００６５】さらに、第２の電極製造方法のように、電
極前駆体に合剤保持領域を複数形成すると、一回の操作
で多数の電極を得ることが可能になる。

【００６６】次いで、本発明に係る電極を負極として備
えるアルカリ二次電池について説明する。

【００６７】このアルカリ二次電池は、負極端子を兼ね
る容器と、複数の正極と複数の負極と各正極及び各負極
の間に配置されるセパレータとを含む積層構造を有する
と共に最外層が負極である電極群と、前記容器内に収容
されるアルカリ電解液と、前記容器の開口部に固定され
る封口部材とを具備する。

【００６８】前記電極群は、前記容器内に前記最外層が
前記容器の内面と接するように収納される。また、封口
部材の固定方法としては、レーザ溶接、かしめ固定など
を採用することができる。

【００６９】前記複数の負極は、負極導電性基板と、前
記負極導電性基板に保持される負極合剤と、前記負極導
電性基板の一端に形成され、かつ曲げ加工歪みによる折
り目が長手方向に平行に存在するリードとをそれぞれ含
む。また、前記複数の負極それぞれの前記リードが溶接
（例えば、抵抗溶接）により一体化されている。

【００７０】以下、容器、正極、負極、セパレータ及び
アルカリ電解液について説明する。

【００７１】１）容器 容器は、例えば、金属材料から形成することができる。
かかる金属材料としては、例えば、ニッケルを含有する
メッキ層が表面に形成されている冷間圧延鋼板を挙げる
ことができる。冷間圧延鋼板の中でも、極低炭素冷間圧
延鋼板が好ましい。

【００７２】２）正極 正極には、正極導電性基板と、前記正極導電性基板に保
持され、かつ活物質として水酸化ニッケルを含む正極合
剤とを含むものを使用することができる。

【００７３】正極合剤は、例えば、水酸化ニッケル粉
末、必要に応じて導電性材料、結着剤及び水を混練する
ことによりペーストを調製し、導電性基板にこのペース
トを充填した後、乾燥することにより得られる。

【００７４】前記水酸化ニッケル粉末としては、亜鉛及
びコバルトから選ばれる１種以上の金属が共晶された水
酸化ニッケル粉末か、あるいは無共晶の水酸化ニッケル
粉末を用いることができる。亜鉛及びコバルトから選ば
れる１種以上の金属が共晶された水酸化ニッケル粉末を
含む正極は、高温状態における充電効率及び充放電サイ
クル特性を向上することができる。

【００７５】前記水酸化ニッケルの表面には、オキシ水
酸化コバルト（ＣｏＯＯＨ）を含む導電層を形成するこ
とができる。導電層を形成した場合、ペースト中に導電
性材料を添加しなくても良い。

【００７６】前記導電性材料としては、例えば金属コバ
ルト、コバルト化合物（例えば、ＣｏＯのようなコバル
ト酸化物、Ｃｏ（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。前記導電材料としては、前述
した種類の中から選ばれる１種または２種以上を用いる
ことができる。前記導電性材料は、粉末か、前記水酸化
ニッケル粉末の表面を被覆する層状物の形態で前記ペー
スト中に添加することができる。前記ペーストには、表
面が導電性材料で被覆された水酸化ニッケル粉末及び導
電性材料の粉末の双方を添加しても良い。

【００７７】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）などのフッ素系樹脂、ポ
リビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリル酸塩（例
えば、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸カリ
ウム）、アクリル酸とビニルアルコールとの共重合体、
アクリル酸塩とビニルアルコールとの共重合体、水溶性
セルロース誘導体（例えば、メチルセルロース（Ｍ
Ｃ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ヒドロ
キシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ））、ポリア
クリルアミド（ＰＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶ
Ｐ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）等を挙げること
ができる。かかる結着剤には、前述した種類の中から選
ばれる１種類もしくは２種類以上を使用することができ
る。

【００７８】前記導電性基板としては、例えば、三次元
構造のもの、パンチドメタルなどの二次元基板の孔の周
縁に凹凸を有するもの等を挙げることができる。

【００７９】３）負極 負極合剤は、例えば、水素吸蔵合金粉末、導電材及び結
着剤を水の存在下で混練することによりペーストを調製
し、前記ペーストを負極導電性基板に充填もしくは塗布
し、乾燥することにより得られる。

【００８０】前記水素吸蔵合金としては、格別制限され
るものではなく、電解液中で電気化学的に発生させた水
素を吸蔵でき、かつ放電時にその吸蔵水素を容易に放出
できるものであれば良い。例えば、ＬａＮｉ₅ 、ＭｍＮ
ｉ₅ （ＭｍはＣｅ富化したミッシュメタル）、ＬｍＮｉ
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Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、
Ｚｒ、Ｃｒ及びＢから選ばれる少なくとも１種の元素で
置換した多元素系のもの、ＴｉＮｉ系、ＴｉＦｅ系等を
挙げることができる。中でも、一般式ＬｍＮｉ_wＣｏ_xＭ
ｎ_yＡｌ_z （ただし、Ｌｍは少なくとも１種類以上の希
土類元素、原子比ｗ，ｘ，ｙ及びｚの合計値が５≦ｗ＋
ｘ＋ｙ＋ｚ≦５．５を示す）で表される組成を有する水
素吸蔵合金か、または一般式ＡＢ_x（但し、ＡはＴｉ及
び／またはＺｒであり、ＢはＭｎ、Ｎｉ、Ｖ、Ｃｏ、Ｃ
ｒ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ及びＮ
ｄよりなる群から選択される１種類以上の元素であり、
原子比ｘは１．８≦ｘ≦２．５を示す）で表され、かつ
主相としてＣ１４またはＣ１５のラーベス相を含む水素
吸蔵合金を用いることが好ましい。

【００８１】前記結着剤としては、前述した正極におい
て説明したポリマーの中から選ばれる１種または２種以
上を用いることができる。

【００８２】前記導電材としては、例えば、黒鉛、カー
ボンブラック等を用いることができる。

【００８３】前記導電性基板としては、パンチドメタル
のような二次元構造のものが好ましい。

【００８４】導電性基板の厚さは、２５〜６０μｍの範
囲内にすることが好ましい。

【００８５】リードの厚さは、２５〜６０μｍの範囲内
にすることが好ましい。

【００８６】４）セパレータ このセパレータとしては、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
を付与したものを挙げることができる。

【００８７】５）アルカリ電解液 このアルカリ電解液としては、例えば、水酸化カリウム
（ＫＯＨ）水溶液、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Ｎ
ａＯＨの混合液等を用いることができる。

【００８８】本発明に係る電極を負極として備える角形
アルカリ二次電池の一例を図１６〜図１７に示す。

【００８９】図１６は、本発明に係るアルカリ二次電池
の一例である角形アルカリ二次電池を短辺側の側面に沿
って切断した際に得られる断面図で、図１７は、図１の
角形アルカリ二次電池における負極がリードにより一体
化されている状態を示す断面図である。

【００９０】すなわち、負極端子となる容器３１は、有
底矩形筒状をなし、開口端が上方に折り曲げられること
により形成された折り曲げ部３２と、内方に突出した形
状の段部３３とを有する。容器３１内には、積層型電極
群３４が収納されている。積層型電極群３４は、例え
ば、袋状のセパレータ３５内に収納された正極３６と負
極３７とを最外層が負極３７となるように交互に積層す
ることにより作製される。前記電極群３４の積層方向
は、前記容器３１の短辺方向に沿っている。また、前記
電極群３４の最外層は、前記容器３１の長辺側の内面と
接している。各負極３７は、短冊形状の二次元基板３８
と、二次元基板３８の両面に保持されている層状の負極
合剤３９と、前記二次元基板３８の短辺から延出してい
る帯状の金属板からなるリード４０とを含む。リード４
０には、曲げ加工歪みによる折り目が１本、長手方向に
平行に存在する。各負極３７のリード４０は、先端が重
ね合わされており、この先端部が溶接により一体化され
ている。

【００９１】ところで、アルカリ電解液は、前記容器３
１内に収容されている。有底矩形筒状で、底部に穴４１
が開口されている絶縁性ガスケット４２は、前記容器３
１内の前記段部３３上に配置されている。絶縁性ガスケ
ット４２は、例えば、ナイロンやポリプロピレンのよう
な絶縁性樹脂から形成されている。防爆機能及び正極端
子を有する封口部材としての矩形封口板４３は、前記絶
縁性ガスケット４２内に収納されている。矩形封口板４
３は、中央にガス抜き孔４４が開口されていると共に、
前記封口板４３に前記ガス抜き孔４４を囲むように配置
された突起状の正極端子４５と、前記封口板４３と前記
正極端子４５で囲まれた空間内に前記ガス抜き孔４４を
塞ぐように圧縮状態で配置された弾性弁体４６とを備え
る。なお、前記正極端子４５には複数のガス抜き孔４７
が開口されている。前記絶縁性ガスケット４２は、前記
折り曲げ部３２で圧縮され、この圧縮により絶縁性ガス
ケット４２に生じる反発弾性力で封口板４３が容器３１
の開口部内に絶縁性ガスケット４２を介してかしめ固定
される。

【００９２】一方、正極リード４８は、一端が前記正極
３６に接続、他端が前記封口板４３の下面に接続されて
いる。

【００９３】以上説明した本発明に係るアルカリ二次電
池によれば、負極リード同士を高い溶接強度で接合する
ことができるため、負極の集電効率を向上することがで
き、高率放電特性をはじめとする充放電特性を改善する
ことができる。

【００９４】

【実施例】以下、本発明の実施例を前述した図面を参照
して詳細に説明する。

【００９５】（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
％及び一酸化コバルト粉末１０質量％からなる混合粉体
に、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）３質量％及
びポリテトラフルオロエチレン５質量％を添加し、これ
らに水４５質量％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、このペーストを三次元構造の導
電性基板としてニッケル製発泡基板に充填し、乾燥した
後、ローラプレスして圧延成形することにより、正極合
剤が充填された導電性基板を得た。この合剤充填基板を
所定の寸法に裁断した。

【００９６】次いで、この合剤充填基板の合剤の一部を
超音波振動により除去し、導電性基板が露出している集
電体溶接領域を形成した。ひきつづき、導電性基板の集
電体溶接領域に帯状ニッケル板からなる集電体を溶接す
ることにより、正極を得た。

【００９７】＜ペースト式水素吸蔵合金負極の作製＞水
素吸蔵合金粉末１００質量％に、ポリアクリル酸ナトリ
ウム０．５質量％、カルボキシメチルセルロース（ＣＭ
Ｃ）０．１２質量％、ポリテトラフルオロエチレン１．
５質量％及びカーボンブラック１質量％を添加し、水５
０質量％と共に混練することによりペーストを調製し
た。

【００９８】帯状で、長手方向に沿う一端部における幅
１０ｍｍが無孔領域１７であり、厚さが３５μｍで、表
面にニッケルメッキ層が形成されている鋼材からなるパ
ンチドメタルを用意した。このパンチドメタルの両面に
ペーストを無孔領域１７を除いて塗布し、乾燥させるこ
とにより、前述した図５に示す構造を有する電極前駆体
１６を得た。

【００９９】フープ状の電極前駆体１６を供給ローラ４
にセットし、ガイドローラ９により曲げ加工手段５に搬
送し、前述した図６に示すように、上金型１５ａと下金
型１５ｂの間に電極前駆体１６の無孔領域１７を配置し
た。次いで、上金型１５ａの波形面１４ａと下金型１５
ｂの波形面１４ｂにより無孔領域１７を挟み、前述した
図７に示すように、無孔領域１７を頂部がフラットにな
っている波形に加工した。波形の凹凸は、無孔領域１７
の長手方向に沿って繰り返されている。また、波形のピ
ッチＬは、０．５ｍｍであった。

【０１００】ついで、電極前駆体１６をガイドローラ１
３により下流工程側に間欠的に送り出し、一対のガイド
ローラ１０と一対のガイドローラ１１間に走行する電極
前駆体１６に一定の張力がかかるように、供給側張力調
節ローラ７ａと送り出し側張力調節ローラ７ｂを上下動
させながら、電極前駆体１６をプレスローラ６ａ、６ｂ
に搬送し、プレスローラ６ａ、６ｂで電極前駆体１６を
長手方向と直交する端部側から加圧した。

【０１０１】このように電極前駆体の長手方向に張力を
加えながら加圧することにより、無孔領域１７の凹凸が
引き伸ばされて平板状に成形されるが、曲げ加工歪みが
残留しているため、曲げ加工歪みによる折り目３が長手
方向と直交する方向に沿って存在する。なお、折り目３
同士の間隔には、ばらつきがあった。

【０１０２】前述した図９に示すように、電極前駆体１
６を長手方向と直交する方向に裁断すると共に、無孔領
域１７の不要部を打抜くことにより、前述した図１６に
示す構造を有するペースト式負極を得た。この負極は、
幅が１５ｍｍで、高さが３９ｍｍで、帯状リード４０の
幅が３ｍｍで、帯状リード４０の長さが１０ｍｍであっ
た。また、帯状リードに形成されている折り目の本数
は、１本であった。

【０１０３】また、ペースト式正極３６を、親水化処理
が施されているポリプロピレン製不織布からなるセパレ
ータ３５で包被した。このような正極４枚と５枚の負極
３７とを最外層が負極３７になるように交互に積層して
電極群を作製した。次いで、各負極３７のリード４０の
先端を重ね合わせ、抵抗溶接することにより、５枚のリ
ード４０を一体化した。

【０１０４】このような電極群を前記容器内に収納した
後、アルカリ電解液を注入し、かしめ封口処理等を施す
ことにより、前述した図１６に示す構造を有する角形ニ
ッケル水素二次電池を製造した。

【０１０５】（実施例２）帯状リード４０中に折り目が
２本含まれるように裁断を行うこと以外は、前述した実
施例１と同様にして角形ニッケル水素二次電池を製造し
た。

【０１０６】（実施例３） ＜ペースト式水素吸蔵合金負極の作製＞帯状で、中央部
の幅１０ｍｍが帯状の無孔領域２１であり、厚さが３５
μｍで、表面にニッケルメッキ層が形成されている鋼材
からなるパンチドメタルを用意した。このパンチドメタ
ルの両面に前述した実施例１で説明したのと同様なペー
ストを無孔領域２１を除いて塗布し、乾燥させることに
より、前述した図１１に示す構造を有する電極前駆体２
０を得た。

【０１０７】フープ状の電極前駆体２０を供給ローラ４
にセットし、ガイドローラ９により曲げ加工手段５に搬
送し、上金型１５ａと下金型１５ｂの間に電極前駆体２
０の無孔領域２１を配置した。次いで、上金型１５ａの
波形面１４ａと下金型１５ｂの波形面１４ｂにより無孔
領域２１を挟み、前述した図７に示すように、無孔領域
２１を頂部がフラットになっている波形に加工した。波
形の凹凸は、無孔領域２１の長手方向に沿って繰り返さ
れている。また、波形のピッチＬは、０．５ｍｍであっ
た。

【０１０８】ついで、電極前駆体２０をガイドローラ１
３により下流工程側に間欠的に送り出し、一対のガイド
ローラ１０と上部ガイドローラ１９ｂ間に走行する電極
前駆体２０に一定の張力がかかるように、供給側張力調
節ローラ７ａと送り出し側張力調節ローラ７ｂを上下動
させながら、電極前駆体２０をプレスローラ６ａ、６ｂ
に搬送し、プレスローラ６ａ、６ｂで電極前駆体２０を
長手方向と直交する端部側から加圧した。

【０１０９】このように電極前駆体の長手方向に張力を
加えながら加圧することにより、無孔領域２０の凹凸が
引き伸ばされて平板状に成形されるが、曲げ加工歪みが
残留しているため、曲げ加工歪みによる折り目３が長手
方向と直交する方向に沿って存在する。なお、無孔領域
２０における折り目３の分布にはばらつきがあった。

【０１１０】前述した図１２に示すように、無孔領域２
１を折り目３が含まれているリード領域が残るように不
要部２３（図１２の斜線部分）を打抜いた。次いで、前
述した図１３に示すように、電極前駆体２０を長手方向
と直交する方向に裁断し、前述した図１４に示す構造を
有するペースト式負極を得た。この負極は、幅が１５ｍ
ｍで、高さが３９ｍｍで、帯状リード４０の幅が３ｍｍ
で、帯状リード４０の長さが１０ｍｍであった。また、
帯状リードに形成されている折り目の本数は、１本であ
った。

【０１１１】このような負極を用いること以外は、前述
した実施例１と同様にして角形ニッケル水素二次電池を
組み立てた。

【０１１２】（実施例４）帯状リード４０中に折り目が
２本含まれるように裁断工程を行うこと以外は、前述し
た実施例３と同様にして角形ニッケル水素二次電池を製
造した。

【０１１３】（比較例１）前述した実施例１で説明した
のと同様にして得た電極前駆体１６にローラプレスを施
した後、電極前駆体１６を長手方向と直交する方向に裁
断すると共に、無孔領域１７の不要部を打抜くことによ
り、ペースト式負極を得た。この負極の寸法（幅、高
さ、帯状リードの幅、帯状リードの長さ）は、実施例１
と同様であった。また、帯状リードには、折り目が存在
しなかった。

【０１１４】このような負極を用いること以外は、前述
した実施例１と同様にして角形ニッケル水素二次電池を
組み立てた。

【０１１５】（比較例２）前述した実施例３で説明した
のと同様にして得た電極前駆体２０にローラプレスを施
した後、無孔領域２１の不要部を打抜いた。次いで、電
極前駆体２０を長手方向と直交する方向に裁断し、ペー
スト式負極を得た。この負極の寸法（幅、高さ、帯状リ
ードの幅、帯状リードの長さ）は、実施例３と同様であ
った。また、帯状リードには、折り目が存在しなかっ
た。

【０１１６】このような負極を用いること以外は、前述
した実施例１と同様にして角形ニッケル水素二次電池を
組み立てた。

【０１１７】実施例１〜４及び比較例１〜２の二次電池
について、溶接により一体化された５枚の負極リード４
０の最外層から二層目の負極と中央の負極とを引き剥が
し、この引き剥がしに必要な強度を測定し、実施例１の
引き剥がし強度を１００として下記表１に示す。

【０１１８】実施例１〜４及び比較例１〜２の二次電池
の負極について、面積的な歩留まり（電極前駆体面積を
１００とした際の、この電極前駆体から得られた負極の
面積を合計したもの）を求め、実施例１の負極を１００
％として下記表１に示す。

【０１１９】

【表１】

【０１２０】表１から明らかなように、実施例１〜４の
二次電池は、負極リード間の溶接強度が高く、しかも高
い製造歩留まりを得られることがわかる。

【０１２１】これに対し、比較例１〜２の二次電池は、
負極リード間の溶接強度が低く、そのうえ製造歩留まり
も低くなることがわかる。

【０１２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る電極及
びアルカリ二次電池によれば、電極のリード同士を高い
溶接強度で接合することができ、集電効率を向上するこ
とができ、電池特性を改善することができる等の顕著な
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電極の一例を示す平面図。

【図２】図１の電極のリードを幅方向に切断した際に得
られる拡大断面図。

【図３】図１の電極が製造される製造装置の一例の概略
構成を示す側面図。

【図４】図３の製造装置の要部を示す平面図。

【図５】電極前駆体の一例を示す平面図。

【図６】曲げ加工工程を示す断面図。

【図７】曲げ加工が施された無孔領域を示す断面図。

【図８】プレス加工工程を示す側面図。

【図９】プレス加工後の電極前駆体を示す平面図。

【図１０】第２の電極製造方法で使用される製造装置の
一例の概略構成を示す平面図。

【図１１】電極前駆体の別な例を示す平面図。

【図１２】裁断工程の第１段階を説明するための平面
図。

【図１３】裁断工程の第２段階を説明するための平面
図。

【図１４】凹凸形状に曲げ加工が施された無孔領域の別
な例を示す断面図。

【図１５】凹凸形状に曲げ加工が施された無孔領域のさ
らに別な例を示す断面図。

【図１６】本発明に係るアルカリ二次電池の一例である
角形アルカリ二次電池を短辺側の側面に沿って切断した
際に得られる断面図。

【図１７】図１の角形アルカリ二次電池における負極が
リードにより一体化されている状態を示す断面図。

【図１８】従来の電極で使用されていた電極前駆体を示
す平面図。

【符号の説明】

１…電極合剤、 ２…リード、 ３…折り目、 ５…曲げ加工手段、 ６ａ、６ｂ…プレスローラ、 ７ａ、７ｂ…張力調節ローラ、 ８…裁断手段、 １４ａ、１４ｂ…凹凸面 １５ａ、１５ｂ…金型 １６…電極前駆体、 １７…無孔領域、 １８…電極合剤、 Ｌ…凹凸のピッチ、 ３１…容器、 ３４…電極群、 ３５…セパレータ、 ３６…正極、 ３７…負極、 ３８…負極導電性基板、 ３９…負極合剤、 ４０…リード。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 裕之 東京都品川区南品川３丁目４番10号 東芝 電池株式会社内 Ｆターム(参考） 5H022 AA04 BB02 BB11 CC02 EE03 5H028 AA05 BB02 BB04 BB05 CC07 EE01 EE05

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性基板と、 前記導電性基板に保持される電極合剤と、 前記導電性基板の一端に形成され、かつ曲げ加工歪みに
   よる折り目が長手方向に平行に存在するリードとを具備
   することを特徴とする電極。
2. 【請求項２】 導電性基板と、前記導電性基板に保持さ
   れる電極合剤と、前記導電性基板の一端に形成されるリ
   ードとを具備する電極において、 長手方向に平行な帯状の無孔領域が存在する帯状の導電
   性基板と、前記帯状の導電性基板に少なくとも前記無孔
   領域を除いて保持される前記電極合剤とを含む電極前駆
   体を用意し、前記電極前駆体の前記無孔領域を凹凸が長
   手方向に沿って繰り返された凹凸形状に曲げ加工し、前
   記無孔領域に曲げ加工歪みによる折り目が残存するよう
   に、前記電極前駆体の長手方向に張力をかけながら前記
   電極前駆体に長手方向と直交する端部側からプレスを施
   した後、前記電極前駆体を裁断することにより前記折り
   目を含む無孔領域を前記リードとして用いることを特徴
   とする電極。
3. 【請求項３】 正極と、負極とを備えるアルカリ二次電
   池において、 前記正極及び前記負極のうち少なくとも一方の電極は、
   導電性基板と、 前記導電性基板に保持される電極合剤と、 前記導電性基板の一端に形成され、かつ曲げ加工歪みに
   よる折り目が長手方向に平行に存在するリードとを具備
   することを特徴とするアルカリ二次電池。
4. 【請求項４】 正極及び負極のうち少なくとも一方の電
   極は、導電性基板と、前記導電性基板に保持される電極
   合剤と、前記導電性基板の一端に形成されるリードとを
   具備するアルカリ二次電池において、 長手方向に平行な帯状の無孔領域が存在する帯状の導電
   性基板と、前記帯状の導電性基板に少なくとも前記無孔
   領域を除いて保持される前記電極合剤とを含む電極前駆
   体を用意し、前記電極前駆体の前記無孔領域を凹凸が長
   手方向に沿って繰り返された凹凸形状に曲げ加工し、前
   記無孔領域に曲げ加工歪みによる折り目が残存するよう
   に、前記電極前駆体の長手方向に張力をかけながら前記
   電極前駆体に長手方向と直交する端部側からプレスを施
   した後、前記電極前駆体を裁断することにより前記折り
   目を含む無孔領域を前記リードとして用いることを特徴
   とするアルカリ二次電池。
5. 【請求項５】 負極端子を兼ねる容器と、複数の正極及
   び複数の負極を含む積層構造を有すると共に最外層が負
   極である電極群とを具備し、前記電極群は前記容器内に
   前記最外層が前記容器の内面と接するように収納される
   アルカリ二次電池において、 前記複数の負極は、導電性基板と、前記導電性基板に保
   持される負極合剤と、前記導電性基板の一端に形成さ
   れ、かつ曲げ加工歪みによる折り目が長手方向に平行に
   存在するリードとをそれぞれ含み、 前記複数の負極それぞれの前記リードが溶接により一体
   化されていることを特徴とするアルカリ二次電池。