JP2002298906A - ニッケル水素二次電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 環状の絶縁部材を備え、製造歩留まりが高
く、かつ信頼性に優れるニッケル水素二次電池を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 一方の渦巻面から正極１５のリード溶接
端部２４が表出している電極群１４と、前記表出したリ
ード溶接端部２４の一部が溶接される正極集電板２６
と、前記正極集電板２６の周囲と前記表出したリード溶
接端部のうちの最外周部分との少なくとも双方を囲む環
状の絶縁部材３１とを具備するニッケル水素二次電池で
あって、前記表出したリード溶接端部２４のうちの少な
くとも前記最外周部分が内周側に傾いていることを特徴
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、ニッケル水素二次
電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】水素吸蔵合金は、これを含む負極を形成
し、アルカリ電解液中でニッケル極のような電極を対極
（正極）とすると、充電時に前記負極に水素イオンが吸
蔵され、放電時にこの吸蔵した水素イオンが前記負極か
ら放出され、放出された水素イオンは酸化されて水に戻
る反応を生じる。このため、水素吸蔵合金は二次電池の
負極材料として利用されている。このような二次電池の
一例としてニッケル水素二次電池が知られている。この
ニッケル水素二次電池は、エネルギー密度と容積効率が
高く、自然環境に優しく、しかも高い信頼性を有する。
ニッケル水素二次電池は、充電操作による電力の確保な
いし貯蔵と、前記確保ないし貯蔵した電力を電源とした
負荷の駆動（放電）とを繰り返し行えるため、半永久的
な電源であり、携帯電話や携帯型撮影機などの各種機器
システムの作動電源として広く実用化されている。ま
た、近年では、ニッケルカドミウム二次電池に変わるも
のとして、大電流放電特性が要求される電動工具やハイ
ブリッド自動車用の電源への実用化がされている。

【０００３】ニッケル水素二次電池に採用されている代
表的な構成の一つとして、負極端子を兼ねる容器（電池
外装缶）内に、正極と負極とをその間にセパレータを配
置して渦巻き状に捲回した構造の電極群を密封した構成
を有するものが挙げられる。具体的には、水酸化ニッケ
ルのような活物質を含む正極と、水素吸蔵合金を含む負
極とをその間にセパレータを配置して渦巻き状に捲回す
ることにより起電要素部としての電極群を作製する。得
られた電極群を容器内に収納した後、アルカリ電解液を
注入し、電極群と外部端子との接続を行った後、容器の
開口部を封口することによってニッケル水素二次電池が
得られる。

【０００４】ところで、近年、電動工具やハイブリッド
自動車用の電源として利用されるニッケル水素二次電池
の高出力化とさらなる小型化が要望されており、この要
望を満足するため、正極及び負極を薄くて長尺なものに
することで渦巻型電極群の捲回数を増加させることと、
正極と外部端子とを正極集電板を介して電気的に接続す
ることにより正極を２点以上で集電することが行われて
いる。

【０００５】正極集電板と正極との溶接は、例えば、電
極群の一方の渦巻面に正極の端部を突出させ、この突出
した端部に正極集電板を溶接することによりなされる。

【０００６】しかしながら、正極集電板を備える二次電
池は、落下や振動等による衝撃で容器が変形すると、正
極集電板または突出した正極端部が、負極端子を兼ねる
容器の内壁と接触して内部短絡を生じる。特に、容器の
封口方法として、かしめ固定を採用すると、正極集電板
または突出した正極端部と容器内壁との距離が近くなる
ため、内部短絡が頻発する。

【０００７】そこで、正極集電板並びに突出した正極端
部双方の周囲に環状の絶縁部材を配置することにより、
正極集電板と容器内壁との接触及び突出した正極端部と
容器内壁との接触を防止することが行われている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、正極集
電体及び突出した正極端部の双方に環状の絶縁部材を嵌
める際に、突出した正極端部のうち最外周の部分が絶縁
部材で外側に押し広げられ、容器内壁と接触して内部短
絡を生じ、製造時の歩留まりが低くなるという問題点を
生じる。また、容器内壁と接触しなくとも絶縁部材の嵌
め込みにより正極端部最外周部分が容器内壁側に傾くた
め、絶縁部材の収まりが悪くなり、二次電池が電動工具
等で使用されることにより二次電池に振動が加わった
り、落下等により衝撃が加わると、絶縁部材が容易に外
れ、使用中に内部短絡を生じる。

【０００９】このようなことから、環状の絶縁部材を用
いる際の製造歩留まりと信頼性を向上することが要望さ
れている。

【００１０】本発明は、環状の絶縁部材を備えるニッケ
ル水素二次電池であって、製造歩留まりが高く、かつ信
頼性に優れるニッケル水素二次電池を提供しようとする
ものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係るニッケル水
素二次電池は、導電性基板、前記導電性基板の捲回方向
に沿う端部に溶接されるリードおよび前記導電性基板に
少なくとも前記リード溶接端部を除いて保持される活物
質含有合剤を含む正極と、負極と、前記正極及び前記負
極の間に配置されるセパレータとを備え、前記正極、前
記負極及び前記セパレータが渦巻き状に捲回され、かつ
一方の渦巻面から前記正極の前記リード溶接端部が表出
している電極群と、前記表出したリード溶接端部の一部
に溶接される正極集電板と、前記正極集電板の周囲と前
記表出したリード溶接端部のうちの最外周部分との少な
くとも双方を囲む環状の絶縁部材と、少なくとも前記電
極群、前記正極集電体及び前記絶縁部材が収納されると
共に負極端子を兼ねる容器とを具備するニッケル水素二
次電池であって、前記表出したリード溶接端部のうちの
少なくとも前記最外周部分が内周側に傾いていることを
特徴とするものである。

【００１２】また、本発明によれば、導電性基板、前記
導電性基板の捲回方向に沿う端部に溶接されるリードお
よび前記導電性基板に少なくとも前記リード溶接端部を
除いて保持される活物質含有合剤を含む正極と、負極
と、前記正極及び前記負極の間に配置されるセパレータ
とを備え、前記正極、前記負極及び前記セパレータが渦
巻き状に捲回され、かつ一方の渦巻面から前記正極の前
記リード溶接端部が表出している電極群と、前記表出し
たリード溶接端部の一部に溶接される正極集電板と、前
記正極集電板の周囲と前記表出したリード溶接端部のう
ちの最外周部分との少なくとも双方を囲む環状の絶縁部
材と、有底円筒状をなし、開口部の端部が内方に折り曲
げられ、かつ内方に突出した形状の段部を有し、少なく
とも前記電極群、前記正極集電体及び前記絶縁部材が収
納されると共に負極端子を兼ねる容器と、前記容器の開
口部に配置される封口部材と、前記容器内の前記段部上
に配置され、かつ前記折り曲げ部により圧縮されて前記
容器の開口部に前記封口部材を固定する絶縁性ガスケッ
トとを具備するニッケル水素二次電池であって、前記表
出したリード溶接端部のうちの少なくとも前記最外周部
分が内周側に傾いていることを特徴とするニッケル水素
二次電池を提供することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明に係るニッケル水素二次電
池の一例を説明する。

【００１４】このニッケル水素二次電池は、導電性基
板、前記導電性基板の捲回方向に沿う端部に溶接される
リードおよび前記導電性基板に少なくとも前記リード溶
接端部を除いて保持される活物質含有合剤を含む正極
と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配置されるセ
パレータとを備え、前記正極、前記負極及び前記セパレ
ータが渦巻き状に捲回され、かつ一方の渦巻面から前記
正極の前記リード溶接端部が表出している電極群と、前
記表出したリード溶接端部の一部が溶接される正極集電
板と、前記正極集電板の周囲と前記表出したリード溶接
端部のうちの最外周部分との少なくとも双方を囲む環状
の絶縁部材と、アルカリ電解液と、少なくとも前記電極
群、前記正極集電体、前記絶縁部材及び前記アルカリ電
解液が収納されると共に負極端子を兼ねる容器とを具備
する。

【００１５】また、前記表出したリード溶接端部のうち
の少なくとも前記最外周部分が内周側に傾いている。

【００１６】ここで、表出したリード溶接端部のうちの
最外周とは、巻き終わりの端面を起点にして１周分を意
味する。図１に渦巻形電極群の一例の断面図を示す。渦
巻型電極群１は、正極２と負極３とをその間にセパレー
タ４を介在させて渦巻き状に捲回することにより作製さ
れる。電極群１の最外周は、負極３である。正極２のリ
ード溶接端部のうちの最外周は、巻き終わりの端面５を
起点にして１周分、つまり巻き終わり端面５から直線６
で示した箇所までである。

【００１７】以下、正極、正極集電板、負極、セパレー
タ、環状の絶縁部材及びアルカリ電解液について説明す
る。

【００１８】１）正極 導電性基板としては、三次元多孔質構造を有するものが
好ましい。かかる三次元多孔質構造を有する導電性基板
としては、例えば、焼結金属繊維基板、発泡形状を有す
るもの、フェルト形状を有するもの等を挙げることがで
きる。また、三次元多孔質構造を持つ導電性基板は、例
えば、ニッケル、ステンレス、ニッケルメッキが施され
た金属から形成することができる。

【００１９】リードは、少なくとも表面がニッケルから
形成されていることが好ましい。このような端子板とし
ては、例えば、ニッケル板、ニッケルメッキが施されて
いる鋼板（ＮＰＳ板）等を挙げることができる。

【００２０】リードの形状は、例えば、帯状やリボン状
のような細長形状にすることができる。

【００２１】導電性基板にリードを溶接する方法として
は、例えば、超音波溶接、スポット溶接、レーザー照射
溶接を採用することができる。

【００２２】リード溶接端部の厚さ（導電性基板の厚さ
とリード厚さの和）は、０．０５ｍｍ〜２．００ｍｍの
範囲内にすることが好ましい。

【００２３】電極群の渦巻面から表出しているリード溶
接端部のうち少なくとも最外周分は、内周側に傾斜して
いおり、その傾斜角度は３０〜５０°の範囲内にするこ
とが好ましい。これは次のような理由によるものであ
る。傾斜角度を３０°未満にすると、リード溶接端部に
環状絶縁部材を嵌める際に最外周部分が外側に押し広げ
られて内部短絡が発生する可能性がある。一方、傾斜角
度が５０°を超えるようにリード溶接端部を傾けると、
導電性基板が破断してバリが発生するため、このバリが
セパレータを貫通して容器と接する内部短絡を生じる可
能性がある。傾斜角度のさらに好ましい範囲は、３５〜
４５°である。

【００２４】活物質としては、例えば、水酸化ニッケル
を挙げることができる。水酸化ニッケルとしては、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
水酸化ニッケルか、あるいは無共晶の水酸化ニッケルを
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。

【００２５】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。

【００２６】活物質含有層には、結着剤を含有させるこ
とができる。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）、ＰＦＤ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。

【００２７】正極の厚さは、０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの
範囲内にすることが好ましい。

【００２８】２）正極集電板 正極集電板は、例えば、ニッケル板、ステンレス鋼板、
ニッケルメッキが施されている金属板から形成すること
ができる。

【００２９】正極集電板の形状は、二次電池の内部抵抗
を低減できるのであれば特に限定されず、例えば、円
板、楕円板、矩形板等にすることができる。

【００３０】正極集電板は、外部正極端子（例えば、正
極端子を有する封口部材）に接続するための接続端子を
有することが好ましい。

【００３１】正極集電板の両面のうちリード溶接端部と
対向する面には、１個または２個以上の突起が形成され
ていることが好ましい。このような構成にすることによ
って、抵抗溶接の際、突起の部分に溶接電流を集中させ
ることができるため、正極集電体とリード溶接端部の溶
接強度を高くすることができる。

【００３２】正極集電板には、少なくとも１個のガス抜
き孔を形成することができる。ガス抜き孔の形状は、例
えば、円形、楕円形、矩形等にすることができる。

【００３３】正極集電板の厚さは、０．１５〜１ｍｍの
範囲内にすることが好ましい。

【００３４】３）負極 この負極は、導電性基板と、前記導電性基板に保持さ
れ、かつ水素吸蔵合金を含む負極合剤とを含む。

【００３５】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。

【００３６】負極合剤には、結着剤を含有させることが
できる。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。

【００３７】負極合剤には、導電材を含有させることが
望ましい。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。

【００３８】前記導電性基板としては、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の二
次元多孔質構造を有する導電性基板、フェルト状金属多
孔体やスポンジ状金属多孔体などの三次元多孔質構造を
有する導電性基板等を挙げることができる。

【００３９】負極の厚さは、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの
範囲内にすることが好ましい。

【００４０】４）環状の絶縁部材 この絶縁部材は、例えば、ポリプロピレンのようなポリ
オレフィン樹脂、ナイロンのようなポリアミド樹脂等か
ら形成することができる。

【００４１】この絶縁部材は、正極集電板側の開口端部
が内方に折り曲げられていることが好ましい。このよう
な構成にすると、絶縁部材の折り曲げ部を正極集電体に
掛けて固定することができるため、二次電池に振動や衝
撃が加わった際に絶縁部材の位置がずれ難くなる。

【００４２】５）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。

【００４３】セパレータの厚さは、０．１ｍｍ〜０．２
ｍｍの範囲内にすることが好ましい。

【００４４】６）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。

【００４５】このニッケル水素二次電池では、内部抵抗
を低くして高率放電特性をより向上させる観点から、負
極集電板をさらに備えることが好ましい。この場合、負
極として、二次元多孔質構造を構造を有する導電性基板
と、前記導電性基板の少なくとも捲回方向に沿う端部を
除いて保持される負極合剤とを含むものを使用し、電極
群の他方の渦巻面に、合剤非保持領域側の負極端面を突
出させ、この負極端面の少なくとも一部に負極集電板を
溶接することが望ましい。合剤非保持領域の導電性基板
は、開口されていても良いし、また無孔であっても良
い。また、負極集電板は、容器の底部内面と接触させる
ことが好ましく、この際、負極集電板を容器の底部内面
に溶接すると良い。

【００４６】負極集電板は、例えば、ニッケル板、ステ
ンレス鋼板、ニッケルメッキが施されている金属板から
形成することができる。負極集電板の形状は、二次電池
の内部抵抗を低減できるのであれば特に限定されず、例
えば、円板、楕円板、矩形板等にすることができる。ま
た、負極集電板の厚さは、０．１５〜２ｍｍの範囲内に
することが好ましい。

【００４７】以上説明したニッケル水素二次電池の一例
を図２〜図６にしめす。

【００４８】図２は、本発明に係るニッケル水素二次電
池の一例を示す縦断面図で、図３は、図２のニッケル水
素二次電池における電極群作製方法を説明するための平
面図で、図４は、図２のニッケル水素二次電池の電極群
の要部を示す拡大断面図で、図５は、図２のニッケル水
素二次電池に含まれる接続端子付き正極集電板を示す平
面図で、図６は、図２のニッケル水素二次電池に含まれ
る環状の絶縁部材を示す斜視図である。

【００４９】負極端子を兼ねる金属製容器１１は、有底
円筒状をなし、開口部の上端付近が内方に折り曲げられ
ることにより形成された折り曲げ部１２と、内方に突出
した形状の環状段部１３とを有する。この容器１１は、
例えば、表面にニッケルメッキが施された鋼から形成さ
れている。容器１１内には、電極群１４が収納されてい
る。この電極群１４は、帯状正極１５と、帯状負極１６
と、帯状正極１５と帯状負極１６との間に配置された帯
状セパレータ１７とを備える。帯状正極１５は、導電性
基板１８と、導電性基板１８に捲回方向に沿う一端部を
除いて保持されている活物質含有合剤と、一方の合剤非
保持領域に溶接された帯状のリード１９とを含む。正極
１５の合剤保持領域を付番２０で示す。一方、帯状負極
１６は、捲回方向に沿う一端部が無孔領域（無地部）２
１となっている二次元多孔質構造を有する導電性基板２
２と、導電性基板２２の両面に無孔領域２１を除いて保
持される層状の負極合剤２３とを含む。電極群１４は、
図３に示すように、捲回方向に沿う一端部において正極
１５のリード１９が溶接されている端部（以下、リード
溶接端部２４と称す）が負極１６及びセパレータ１７に
比べて突出し、かつ他端部において負極１６の無孔領域
２１が正極１５及びセパレータ１７に比べて突出するよ
うにずらした状態で正極１５、セパレータ１７及び負極
１６を渦巻き状に捲回することにより作製される。ま
た、電極群１４を作製する際、正極１５をリード１９が
内側に位置するように捲回することが好ましい。

【００５０】前記電極群１４の負極１６の無孔領域２１
の端面のうち複数の箇所が、例えば円板状の負極集電板
２５（例えば、ニッケルまたは表面にニッケルメッキが
施された鋼からなる）に溶接されている。この負極集電
板２５は、前記容器１１内に収納された後に、その中心
付近を前記容器１１底面に溶接されている。

【００５１】図４に示すように、電極群１４の一方の渦
巻面から表出しているリード溶接端部２４のうち最外周
分は、内周側に傾いている。その傾斜角度θは、電極群
１４の巻き芯方向（図４の矢印で示す）を０°とした際
のリード溶接端部２４の外側面（図４では導電性基板１
８表面）の接線とのなす角か、もしくはリード溶接端部
２４の内側面（図４ではリード１９表面）の接線とのな
す角である。

【００５２】図５に示すように、円板状の正極集電板２
６は、周縁の一部が帯状に延出されてなる接続端子とし
ての帯状タブ２７を有する。また、正極集電板２６の中
央部には、ガス抜き穴２８が開口されている。さらに、
正極集電板２６には複数の溝部２９が放射線状に形成さ
れている。正極集電体２６の少なくとも一方の面には、
溝部２９を打抜き加工する際に形成されるバリ３０（突
起部）が突出している。正極集電体２６のバリ３０の突
出している面がリード溶接端部２４の端面に当接され、
リード溶接端部２４の最外周部分を除く内周側における
端面のうちの複数箇所が正極集電板２６のバリ３０に溶
接されている。帯状タブ２７は、正極集電板２６側に折
り返されている。

【００５３】図６に示すように、環状の絶縁部材３１
は、一方の開口端３２が内方に折り曲げられている。こ
の絶縁部材３１は、リード溶接端部２４の最外周及び正
極集電板２６の周面を囲んでいる。絶縁部材３１の折り
曲げ部３２は、折り返された帯状タブ２７上に配置され
ている。

【００５４】ところで、アルカリ電解液は、前記容器１
１内に収容されている。有底矩形筒状で、底部に穴３３
が開口されている絶縁性ガスケット３４は、前記容器１
１内の前記段部１３上に配置されている。絶縁性ガスケ
ット３４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円形封口板３５は、前記絶
縁性ガスケット３４内に収納されている。円形封口板３
５は、中央にガス抜き孔３６が開口されていると共に、
前記封口板３５に前記ガス抜き孔３６を囲むように配置
された突起状の正極端子３７と、前記封口板３５と前記
正極端子３７で囲まれた空間内に前記ガス抜き孔３６を
塞ぐように圧縮状態で配置された弾性弁体３８とを備え
る。なお、前記正極端子３７には複数のガス抜き孔３９
が開口されている。前記絶縁性ガスケット３４は、前記
折り曲げ部１２で圧縮され、この圧縮により絶縁性ガス
ケット３４に生じる反発弾性力で封口板３５が容器１１
の開口部内に絶縁性ガスケット３４を介してかしめ固定
される。帯状タブ２７の先端は、封口板３５の下面に溶
接されている。

【００５５】なお、前述した図２〜図６では、負極集電
板２５を負極１６の無孔領域２１の端面に接続させる形
態にしたが、これに限らず、複数の帯状の導電部材を負
極の無孔領域の端面に接続し、これら帯状の導電部材を
容器底部の内面にスポット溶接等により接続した形態に
してもよい。

【００５６】また、前述した図２〜図６では、正極集電
板２６に溝部２９を設けたが、溝部の代わりに穴を開口
し、穴の周囲に存在するバリを突起３０として使用する
ことができる。

【００５７】以上説明したニッケル水素二次電池によれ
ば、電極群の一方の渦巻面から表出しているリード溶接
端部のうちの少なくとも最外周部分が内周側に傾いてい
るため、前記リード溶接端部と正極集電板の少なくとも
双方に環状の絶縁部材を嵌める際、絶縁部材と前記最外
周部分が干渉せず、正極及び負極の薄型化によりリード
溶接端部の厚さが薄くなっても前記最外周部分が外側に
捲れるのを防止することができる。その結果、絶縁部材
を配置する際の内部短絡を抑制することができるため、
製造時の歩留まりを高くすることができる。また、絶縁
部材の収まりが良くなり、二次電池を使用中、振動や衝
撃が加わった際に絶縁部材の位置がずれるのを防止する
ことができるため、使用中の内部短絡発生率を低くする
ことができ、信頼性を向上することができる。

【００５８】さらに、このニッケル水素二次電池は、優
れた大電流放電特性を実現することができる。

【００５９】すなわち、リード溶接端部への正極集電板
の溶接は、容器内に電極群を収納した状態で抵抗溶接に
より行われるため、リード溶接端部のうちの最外周に正
極集電板を溶接しようとすると、溶接電極が容器の内壁
と接触し、容器と正極集電板が溶接される等の溶接不良
を生じやすくなる。このような溶接不良を回避するた
め、リード溶接端部における最外周分は、それが傾いて
いない状態にあっても正極集電板に溶接しておらず、集
電に影響を与えない部分である。したがって、リード溶
接端部の最外周分を内周側に傾けても正極の集電効率が
損なわれず、優れた大電流放電特性を確保することがで
きる。

【００６０】

【実施例】以下、本発明の実施例を前述した図面及び図
７を参照して詳細に説明する。

【００６１】図７は、実施例１のニッケル水素二次電池
における電極群のリード溶接端部を成形する工程を示す
断面図である。

【００６２】（実施例１） ＜ペースト式正極の作製＞水酸化ニッケル粉末６０質量
部、オキシ水酸化ニッケル２０質量部、ニッケル粉末１
０質量部及びコバルト粉末１０質量部を含む混合物に
０．４重量％のカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）
水溶液を添加し、混練することによりペーストを調製し
た。

【００６３】一方、三次元多孔質構造を有する導電性基
板として、多孔度が９７％で、厚さが１．０ｍｍの発泡
形状のニッケル多孔体を用意し、長手方向に沿う一端部
を端面から２ｍｍ内側の領域までを厚さが０．２ｍｍに
なるように加圧し、低多孔度領域を形成した。

【００６４】得られたペーストをニッケル多孔体に充填
し、乾燥し、プレスを施すことにより活物質含有合剤保
持基板を得た。この合剤保持基板を帯状に裁断した後、
低多孔度領域に保持されている合剤を超音波振動により
除去し、導電性基板露出領域を設けた。一方の導電性基
板露出領域に、帯状のリード１９として、幅が２ｍｍ
で、厚さが０．０８ｍｍのニッケル板を溶接し、厚さが
０．４０ｍｍの正極１５を得た。

【００６５】＜ペースト式負極の作製＞２００メッシュ
の篩を通過した組成がＬｍＮｉ_4.2Ｃｏ_0.2Ｍｎ_0.3Ａｌ
_0.3で表される水素吸蔵合金粉末１００質量部に、ポリ
アクリル酸ナトリウム０．５質量部、カルボキシメチル
セルロース（ＣＭＣ）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１．５質量部及びカ
ーボンブラック１質量部を添加し、水と共に混練するこ
とによりペーストを調製した。このペーストを長手方向
側の一端部に無孔領域（無地部）を有する導電性基板と
してパンチドメタルの両面に塗布し、乾燥させた後、ロ
ーラプレスで圧延成形し、負極合剤保持基板を得た。こ
の合剤保持基板の長手方向に沿う一端部の幅０．５ｍｍ
の部分の負極合剤２３を除去して無孔領域２１を表出さ
せることにより、厚さが０．３０ｍｍの負極１６を作製
した。

【００６６】次いで、前述した図３に示すように、正極
１５、負極１６及びセパレータ１７として厚さが０．１
５ｍｍのポリアミド製不織布を、捲回方向に沿う一方の
端部において正極１５のリード溶接端部２４が負極１６
及びセパレータ１７に比べて突出し、かつ他方の端部に
おいて負極１６の無孔領域２１が正極１５及びセパレー
タ１７に比べて突出するように相互にずらして積層し、
この積層物を渦巻状に巻回することにより電極群１４を
作製した。

【００６７】図７に示すように、円錐状の加工面４０を
有する成形治具４１を用意した。電極群１４の一方の渦
巻面に表出しているリード溶接端部２４のうち最外周部
分に加工面４０を当接させ、最外周部分を傾斜角度θが
３０°になるように内周側に傾斜させた。

【００６８】つづいて、前記電極群１４の負極１６の無
孔領域２１の端面の複数箇所に円板状の負極集電板２５
をスポット溶接した。このような電極群１４を有底円筒
状容器１１内に収納した後、負極集電板２５の中心付近
を容器１１の底部内面にスポット溶接した。また、前記
電極群１４のリード溶接端部２４上に、帯状端子２７を
備える正極集電板２６をバリ３０の突出している面がリ
ード溶接端部２４と接触するように配置し、正極集電板
２６のバリ３０に、リード溶接端部２４の最外周部分を
除く内周側の８箇所をスポット溶接した。

【００６９】一方の開口端３２が内方に折り曲げられて
いる環状の絶縁部材３１を用意した。この絶縁部材３１
の他方の開口端の内径は、正極集電体２６の直径とほぼ
等しい。また、この絶縁部材３１は、ポリプロピレン製
である。このような絶縁部材３１を、リード溶接端部２
４の最外周と容器１１内周面との間ならびに正極集電板
２６の周面と容器１１内周面の間に挿入すると共に、折
り曲げ部３２を正極集電板２６の上方に配置した。

【００７０】この後、７Ｎの水酸化カリウムおよび１Ｎ
の水酸化リチウムからなる電解液を収容した。次いで、
容器１１内の段部１３に、防爆機能及び正極端子を有す
る封口部材が収納されている絶縁性ガスケット３４を配
置し、容器１１の開口部を縮径した後、開口部の端部を
内方に折り曲げることにより容器１１の開口部に封口部
材を絶縁性ガスケット３４介してかしめ固定することに
より前述した図２に示す構造を有する４／５Ａサイズの
円筒型ニッケル水素二次電池を組み立てた。

【００７１】（実施例２〜５）リード溶接端部２４の最
外周部分の傾斜角度θ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で説明したのと同様な構
成の円筒形ニッケル水素二次電池を組み立てた。

【００７２】（比較例）リード溶接端部２４の最外周部
分を傾斜させなかったこと以外は、前述した実施例１で
説明したのと同様な構成の円筒型ニッケル水素二次電池
を組み立てた。

【００７３】実施例１〜５及び比較例の二次電池を５０
０個ずつ組立て、以下に説明する方法で絶縁不良を調
べ、絶縁不良と判定された電池個数を下記表１に示す。

【００７４】正極端子と負極端子に５００Ｖの電圧を印
荷し、その間の抵抗が１０ＭΩ以上であることを確認す
る。

【００７５】

【表１】

【００７６】表１から明らかなように、実施例１〜５の
二次電池は、比較例に比べて、製造時の絶縁不良発生数
を低減できることがわかる。特に、傾斜角度θが３０〜
５０°の範囲内にある実施例１〜３の二次電池は、製造
時の絶縁不良発生が皆無であることがわかる。

【００７７】また、実施例１〜５及び比較例の二次電池
について、絶縁不良試験時に良品と判定されたものを用
意し、１Ｃで１．０Ｖまで１．２時間の充電を行い、３
０分間休止した後、１５Ｃで１．０Ｖまで放電したとこ
ろ、実施例１〜５の二次電池は、比較例と比べて遜色の
ない放電容量が得られたことを確認できた。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るニッケ
ル水素二次電池によれば、大電流放電特性を損なうこと
なく、環状の絶縁部材を備えるニッケル水素二次電池に
おける製造歩留まり及び信頼性を向上することができる
等の顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】渦巻形電極群の一例を示す断面図。

【図２】本発明に係るニッケル水素二次電池の一例を示
す縦断面図。

【図３】図２のニッケル水素二次電池における電極群作
製方法を説明するための平面図。

【図４】図２のニッケル水素二次電池の電極群の要部を
示す拡大断面図。

【図５】図２のニッケル水素二次電池に含まれる接続端
子付き正極集電板を示す平面図。

【図６】図２のニッケル水素二次電池に含まれる環状の
絶縁部材を示す斜視図。

【図７】実施例１のニッケル水素二次電池における電極
群のリード溶接端部を成形する工程を示す断面図。

【符号の説明】

１１…容器、 １４…電極群、 １５…正極、 １６…負極、 １７…セパレータ、 １８…導電性基板、 １９…リード、 ２０…合剤保持領域、 ２１…無孔領域、 ２２…導電性基板、 ２３…負極合剤、 ２４…リード溶接端部、 ２６…正極集電板、 ２７…タブ、 ３１…環状の絶縁部材、 ３２…折り曲げ部、 ３３…封口板。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性基板、前記導電性基板の捲回方向
   に沿う端部に溶接されるリードおよび前記導電性基板に
   少なくとも前記リード溶接端部を除いて保持される活物
   質含有合剤を含む正極と、負極と、前記正極及び前記負
   極の間に配置されるセパレータとを備え、前記正極、前
   記負極及び前記セパレータが渦巻き状に捲回され、かつ
   一方の渦巻面から前記正極の前記リード溶接端部が表出
   している電極群と、 前記表出したリード溶接端部の一部に溶接される正極集
   電板と、 前記正極集電板の周囲と前記表出したリード溶接端部の
   うちの最外周部分との少なくとも双方を囲む環状の絶縁
   部材と、 少なくとも前記電極群、前記正極集電体及び前記絶縁部
   材が収納されると共に負極端子を兼ねる容器とを具備す
   るニッケル水素二次電池であって、 前記表出したリード溶接端部のうちの少なくとも前記最
   外周部分が内周側に傾いていることを特徴とするニッケ
   ル水素二次電池。
2. 【請求項２】 前記傾斜角度は、３０〜５０°の範囲内
   であることを特徴とする請求項１記載のニッケル水素二
   次電池。