JP2003045477A - アルカリ二次電池、ハイブリッドカー及び電気自動車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高容量で、かつ充放電サイクル特性に優れる
薄型のアルカリ二次電池を提供することを目的とする。 【解決手段】 正極４と負極１とセパレータ３とを有す
る電極群と、アルカリ電解液と、前記電極群および前記
アルカリ電解液が収納される容器７とを備えるアルカリ
二次電池において、前記正極４と前記セパレータ３の間
並びに前記負極１と前記セパレータ３の間に、吸水性お
よび接着性を有するポリマー含有層２が介在されている
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
電池のようなアルカリ二次電池と、このアルカリ二次電
池を用いたハイブリッドカー並びに電気自動車に関する
ものである。また、このアルカリ二次電池は、ハイブリ
ッドカー及び電気自動車の他に、携帯電子機器などにも
搭載可能である。

【０００２】

【従来の技術】水素吸蔵合金は、安全に、かつ容易にエ
ネルギー源としての水素を貯蔵できる合金であり、新し
いエネルギー変換及び貯蔵用材料として非常に注目され
ている。機能性材料としての水素吸蔵合金の応用分野
は、水素の貯蔵・輸送、熱の貯蔵・輸送、熱−機械エネ
ルギーの変換、水素の分離・精製、水素同位体の分離、
水素を活物質とした電池、合成化学における触媒、温度
センサーなどの広範囲にわたって提案されている。

【０００３】特にエネルギー源としての水素を可逆的に
吸蔵・放出できる水素吸蔵合金を負極とする二次電池へ
の応用・実用化が盛んに行なわれている。この水素吸蔵
合金を含む負極を備えた二次電池は、各種小型・軽量の
ポータブル電子機器の電源として使用されている。とこ
ろで、各種ポータブル機器のますますの高性能化、高機
能化および小型化に伴って、稼動時間を更に長時間にす
るために二次電池の体積当りの放電容量を大きくするこ
とに併せて、最近では二次電池の軽量化・薄型化・大面
積化が要望されている。

【０００４】ニッケル水素二次電池のようなアルカリ二
次電池は、正極と負極の間にセパレータを介在させた電
極群と、アルカリ電解液と、前記電極群および前記アル
カリ電解液が収納される容器とを備える。この容器に
は、従来、金属缶が使用されている。

【０００５】しかしながら、金属缶を容器として用いる
アルカリ二次電池を薄型にするために金属缶の板厚を薄
くするのは、深絞りなどの金属缶加工技術の面で規制が
ある。よって、金属缶を容器として用いる限り、十分な
薄型化を望めない。

【０００６】このようなことから、金属缶の代わりに、
ラミネートフィルムから形成された容器を用いることが
検討されている。

【０００７】しかしながら、ラミネートフィルム製の容
器は、金属缶に比べてフレキシブル性が高く、容器によ
り電極群を十分に緊縛しておくことが困難であるため、
充放電に伴う電極の膨張収縮や、過充電等により発生し
たガスによって、電極とセパレータとの界面に隙間を生
じ、充放電反応が不均一に生じて充放電サイクル特性が
低下するという問題点を生ずる。サイクル特性の低下
は、薄型二次電池の高容量化を図るために反応面積を大
きくするほど顕著に生じるようになる。また、ラミネー
トフィルム製容器を備えた薄型二次電池において、大面
積化を図ると、充放電に伴って正極、セパレータおよび
負極に位置ずれが生じた際の内部短絡発生率が高くなる
と共に、アルカリ電解液の分布が不均一になり易い。

【０００８】ところで、特開２０００−３７２８号の公
開公報には、正極と負極の間に、非電気導電性の粉体と
非電気導電性の結合剤とを含有する中間層を介在させる
ことを特徴とするリチウム二次電池が開示されている。
この公報の実施例においては、非電気導電性の結合剤と
してポリフッ化ビニリデンが使用されている。

【０００９】一方、特開２０００−１４９９０６号の公
開公報には、正極と負極の間に、セパレータとして、非
電気導電性の粉体と非電気導電性の結合剤とを含む多孔
質膜を介在させることを特徴とするリチウム二次電池が
記載されている。この公報の実施例においては、非電気
導電性の結合剤としてポリフッ化ビニリデンが使用され
ている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高容量で、
かつ充放電サイクル特性に優れる薄型のアルカリ二次電
池およびこのアルカリ二次電池を用いるハイブリッドカ
ー並びに電気自動車を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る第１のアル
カリ二次電池は、正極と負極とセパレータとを有する電
極群と、アルカリ電解液と、前記電極群および前記アル
カリ電解液が収納される容器とを備えるアルカリ二次電
池において、前記正極と前記セパレータの間並びに前記
負極と前記セパレータの間に、吸水性および接着性を有
するポリマー含有層が介在されていることを特徴とする
ものである。

【００１２】この第１のアルカリ二次電池においては、
セパレータの内部に吸水性および接着性を有するポリマ
ーが存在することを許容する。

【００１３】本発明に係る第２のアルカリ二次電池は、
正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配置さ
れ、吸水性および接着性を有するポリマー含有層とを有
する電極群と、アルカリ電解液と、前記電極群および前
記アルカリ電解液が収納される容器とを具備することを
特徴とするものである。

【００１４】本発明に係る第３のアルカリ二次電池は、
正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配置さ
れ、アルカリ電解液および吸水性ポリマーを含む電解質
層とを有する電極群と、前記電極群が収納される容器と
を具備することを特徴とするものである。

【００１５】本発明に係るハイブリッドカーは、電気駆
動手段と、前述した第１〜第３のアルカリ二次電池より
選ばれる少なくとも１種類のアルカリ二次電池を含む電
気駆動手段用電源とを具備することを特徴とするもので
ある。

【００１６】本発明に係る電気自動車は、駆動電源とし
て、前述した第１〜第３のアルカリ二次電池より選ばれ
る少なくとも１種類のアルカリ二次電池を具備すること
を特徴とするものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る第１〜第３の
アルカリ二次電池について説明する。

【００１８】本発明に係る第１のアルカリ二次電池は、
正極と負極とセパレータとを有する電極群と、アルカリ
電解液と、前記電極群および前記アルカリ電解液が収納
される容器とを備える。また、前記正極と前記セパレー
タの間並びに前記負極と前記セパレータの間に、吸水性
および接着性を有するポリマー含有層が介在されてい
る。

【００１９】以下、正極、負極、セパレータ、アルカリ
電解液、吸水性および接着性を有するポリマー層及び容
器について説明する。

【００２０】１）正極 この正極は、活物質として水酸化ニッケルを含む。

【００２１】この正極は、例えば、活物質である水酸化
ニッケル粉末に導電材料を添加し、高分子結着剤および
水とともに混練してペーストを調製し、前記ペーストを
導電性基板に充填し、乾燥した後、プレス成形すること
により作製される。

【００２２】前記水酸化ニッケル粉末は、亜鉛酸化物、
コバルト酸化物、亜鉛水酸化物及びコバルト水酸化物の
群から選択される少なくとも1つの化合物を含んでいて
も良い。

【００２３】前記導電材料としては、例えば、コバルト
酸化物、コバルト水酸化物、金属コバルト、金属ニッケ
ル、炭素などを挙げることができる。

【００２４】前記高分子結着剤としては、例えば、カル
ボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ポリアク
リル酸ナトリウムのようなポリアクリル酸塩、ポリテト
ラフルオロエチレン、スチレンブタジエンゴム等を挙げ
ることができる。

【００２５】前記導電性基板には、二次元多孔体基板
や、三次元多孔体基板を使用することができる。二次元
多孔体基板としては、例えば、パンチドメタル、エキス
パンデッドメタル、ニッケルネット等を挙げることがで
きる。また、二次元多孔体基板の表面に凹凸を形成した
ものを導電性基板として用いても良い。一方、三次元多
孔体基板としては、例えば、フェルト状金属多孔体、ス
ポンジ状金属多孔体、ニッケル繊維焼結体等を挙げるこ
とができる。これら導電性基板を形成する材料として
は、例えば、ニッケル、表面にニッケルが配された金属
材料（例えば、ステンレス、鉄）などを挙げることがで
きる。導電性基板には、三次元多孔体基板を使用するこ
とが望ましい。

【００２６】なお、正極に導電材料を含有させる代わり
に、粒子表面がオキシ水酸化コバルト（ＣｏＯＯＨ）を
含有する層で被覆されている水酸化ニッケル粉末を使用
することができる。

【００２７】２）負極 この負極は、水素吸蔵合金を含有する。

【００２８】この負極は、例えば、水素吸蔵合金の粉末
に導電材を添加し、高分子結着剤および水とともに混練
してペーストを調製し、前記ペーストを導電材基板に充
填し、乾燥した後、プレス成形することにより作製され
る。

【００２９】前記水素吸蔵合金としては、たとえば、
(ａ)ＣａＣｕ₅型構造を有する希土類−ニッケル系水素
吸蔵合金（例えば、ＬａＮｉ₅、ＭｍＮｉ₅（Ｍｍはミッ
シュメタルを示す）、ＬｍＮｉ₅（Ｌｍはランタン富化
したミッシュメタルを示す）、またはこれらのＮｉの一
部をＡｌ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｃ
ｒ、Ｂのような元素で置換した多元素系のもの）、(ｂ)
希土類−マグネシウム−ニッケル系水素吸蔵合金、(ｃ)
Ｔｉ−Ｎｉ系水素吸蔵合金、(ｄ)Ｔｉ−Ｆｅ系水素吸蔵
合金、(ｅ)Ｔｉ−Ｎｉ系水素吸蔵合金、(ｆ)Ｚｒ−Ｖ−
Ｎｉ系水素吸蔵合金、(ｇ)Ｍｇ系水素吸蔵合金、(ｈ)ラ
ーべス相水素吸蔵合金等を挙げることができる。前記水
素吸蔵合金としては、前述した（ａ）〜（ｈ）に示され
る合金相からなる単相合金を使用しても良いが、前述し
た（ａ）〜（ｈ）に示される合金相を主相として含む多
相合金を使用することも可能である。

【００３０】中でも、希土類−ニッケル系水素吸蔵合金
と希土類−マグネシウム−ニッケル系水素吸蔵合金が好
ましい。希土類−ニッケル系水素吸蔵合金としては、一
般式ＬｎＮｉ_5-x-y Ｃｏ_x Ｍｙ（ただし、ＬｎはＹを含
む希土類元素から選ばれる少なくとも1種の元素、Ｍは
Ｍｎ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｆｅ、Ｚｒ、Ｔｉ及びＣｒからなる
群より選ばれる１種以上の元素、原子比ｘ、ｙは０≦ｘ
≦１、０≦ｙ≦１を示す）で表されるものが好ましい。
原子比ｘ、ｙのさらに好ましい範囲は、０．３≦ｘ≦
１、０．３≦ｙ≦０．８である。また、希土類−マグネ
シウム−ニッケル系水素吸蔵合金では、特に、一般式Ｒ
_1-a-bＭｇ_aＴ_bＮｉ_z-xＭ_x（ただし、式中、ＲはＹを含
む希土類元素から選ばれる少なくとも1種の元素、Ｔは
Ｃａ、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆよりなる群から選ばれる少
なくとも1種の元素、ＭはＣｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｇ
ａ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｂ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ、
Ｖ、Ｃｒ、Ｔａ、ＰおよびＳよりなる群から選ばれる少
なくとも1種の元素、原子比ａ、ｂ、ｘ及びｚは０．１
５≦ａ≦０．３５、０≦ｂ≦０．３、０≦ｘ≦２．０、
３≦ｚ≦３．８を示す）で表されるものが好ましい。

【００３１】特に、一般式Ｒ_1-a-bＭｇ_aＴ_bＮｉ_z-xＭ_x
で表される組成を有する水素吸蔵合金を含む負極は、初
期活性の立ち上りが速いため、二次電池の放電容量を向
上することができる。

【００３２】前記結着剤としては、前記正極で説明した
のと同様なものを挙げることができる。

【００３３】前記導電材としては、例えば、ニッケル粉
末、カーボンブラック等を挙げることができる。

【００３４】前記ペースト中に、Ｙ₂Ｏ₃、Ｅｒ₂Ｏ₃、Ｙ
ｂ₂Ｏ₃、Ｓｍ₂Ｏ₃、Ｍｎ₃Ｏ₄、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄、Ｎｂ
₂Ｏ₅、ＳｎＯ₂などの酸化物を添加しても良い。負極中
に前記酸化物を含有させることによって、高温でのサイ
クル寿命を改善することが可能となる。また、添加する
酸化物の種類は、１種類もしくは２種類以上にすること
ができる。酸化物の添加量は、前記水素吸蔵合金に対し
て０．２〜５重量％の範囲にすることが好ましい。より
好ましい範囲は０．４〜２重量％の範囲である。

【００３５】前記導電性基板には、二次元多孔体基板
や、三次元多孔体基板を使用することができる。二次元
多孔体基板としては、例えば、パンチドメタル、エキス
パンデッドメタル、ニッケルネット等を挙げることがで
きる。また、二次元多孔体基板の表面に凹凸を形成した
ものを導電性基板として用いても良い。一方、三次元多
孔体基板としては、例えば、フェルト状金属多孔体、ス
ポンジ状金属多孔体、ニッケル繊維焼結体等を挙げるこ
とができる。これら導電性基板を形成する材料として
は、例えば、ニッケル、表面にニッケルが配された金属
材料（例えば、ステンレス、鉄）などを挙げることがで
きる。導電性基板には、二次元多孔体基板を使用するこ
とが望ましい。

【００３６】３）セパレータ このセパレータは、合成樹脂繊維を含むシートから構成
される。かかるシートとしては、例えば、不織布、織布
等を挙げることができる。

【００３７】セパレータは、多孔質構造を有することが
好ましく、このようなセパレータでは、空孔に吸水性お
よび接着性を有するポリマーを保持することができる。

【００３８】合成樹脂繊維としては、例えば、ポリプロ
ピレンのようなポリオレフィン、ナイロンのようなポリ
アミド等を挙げることができる。

【００３９】具体的には、ポリプロピレン不織布のよう
なポリオレフィン製不織布、ナイロン不織布、ポリプロ
ピレン繊維とナイロン繊維を混繊した不織布のような高
分子不織布等を挙げることができる。特に、表面が親水
化処理されたポリプロピレン不織布は、セパレータとし
て好適である。

【００４０】セパレータの厚さは、２０〜２００μｍの
範囲内にすることが好ましい。より好ましい範囲は、５
０〜１５０μｍである。

【００４１】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）の水溶液、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）
の水溶液、水酸化カリウム（ＫＯＨ）の水溶液、ＮａＯ
ＨとＬｉＯＨの混合液、ＫＯＨとＬｉＯＨの混合液、Ｋ
ＯＨとＬｉＯＨとＮａＯＨの混合液等を用いることがで
きる。

【００４２】放電容量及び充放電サイクル特性を向上さ
せる観点から、アルカリ電解液の量を多めにすることが
好ましい。

【００４３】５）吸水性および接着性を有するポリマー
含有層 吸水性および接着性を有するポリマーとしては、例え
ば、デンプンのようなデンプン系、セルロース系（例え
ば、セルロース、カルボキシメチルセルロース、メチル
セルロース、エチルセルロース等）、ポリアクリル酸の
ようなポリアクリル酸系、ポリビニルアルコールのよう
なポリビニルアルコール系、ポリアクリルアミドのよう
なポリアクリルアミド系、ポリオキサイド系（例えば、
ポリエチレレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド
等）、ビニルアルコール−アクリル酸共重合体のような
ポリビニルアルコール／ポリアクリル酸系、デンプン／
グラフト共重合体系（例えば、デンプン・アクリロニト
リルグラフト共重合体、デンプン・メタクリル酸メチル
グラフト共重合体、デンプン・アクリルアミドグラフト
共重合体、デンプン・アクリル酸グラフト共重合体、デ
ンプン・メタクリル酸グラフト共重合体、ジメチルアミ
ノエチルグラフト共重合体等）等を挙げることができ
る。吸水性および接着性を有するポリマーには、前述し
た種類の中から選ばれる１種類または２種類以上を使用
することができる。中でも、セルロース系、ポリアクリ
ル酸系、ポリビニルアルコール系が好ましい。特に、カ
ルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポ
リアクリル酸、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレ
ンオキサイド、ポリアクリルアミド、メチルセルロース
が好ましい。

【００４４】吸水性および接着性を有するポリマーを不
溶化もしくは親水化させるために、グラフト重合による
３次元化、橋かけ剤による橋かけ重合、水溶性高分子の
３次元化、自己橋かけによる網状化、放射線照射による
網状化、結晶構造の導入、親水性モノマーの重合、疎水
性ポリマーに対するカルボキシルメチル化、疎水性ポリ
マーに対する親水性モノマーのグラフト重合、ニトリル
基・エステル基の加水分解反応などの不溶化・親水化処
理を施しても良い。

【００４５】また、吸水性および接着性を有するポリマ
ーの橋かけ密度を高める方法も電解液の吸収がよくなり
好ましい。

【００４６】表面橋かけの方法として、吸水性ポリマー
粒粉末の表層に親水性モノマーを含浸させてグラフト重
合させる方法、吸水性ポリマー粉末表面に少量の水の存
在下で多価金属イオンを反応させる方法、グリセリンを
付着させて反応させる方法、ジギリシジル化合物を反応
させる方法などを挙げることができる。

【００４７】さらに、吸水性および接着性を有するポリ
マーを密な繊維状にすることも有効である。このような
ポリマーとして、例えば、カルボキシメチルセルロース
系繊維状吸水性ポリマーを挙げることができる。

【００４８】吸水性および接着性を有するポリマーとア
ルカリ電解液に対する前記ポリマーの配合量を０．１〜
５０重量％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。ポリマーの配合量を０．
１重量％未満にすると、電極（正極、負極）とセパレー
タとの接着強度が低下して電解液分布の偏り、内部短絡
およびサイクル寿命の低下を招きやすくなる。一方、ポ
リマーの配合量が５０重量％を超えると、内部抵抗が増
加して長寿命を得られなくなる恐れがある。配合量のよ
り好ましい範囲は、０．１〜３０重量％で、さらに好ま
しい範囲は０．５〜２０重量％である。

【００４９】ポリマー含有層には、無機物粒子を含有さ
せても良い。このような構成にすることによって、無機
物粒子の持つ高い親水性によりポリマー含有層の電解液
の吸収性を高くすることができると共に、ポリマー含有
層の強度を向上させることができる。

【００５０】無機物粒子の形態は、無定形、球形、りん
ペン状、長繊維状、短繊維状等にすることができる。ポ
リマー含有層に含有させる無機物粒子の形状は１種類に
揃えても、異なる２種類以上にしても良い。

【００５１】好ましい無機物粒子としては、シリカ、ア
タルパルジャイト、カオリン、タルク等があげられる。
ポリマー含有層に含有させる無機物粒子の種類は１種類
に揃えても、異なる２種類以上にしても良い。

【００５２】無機物粒子の平均粒径は、１〜２０μｍ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。平均粒径を１μｍ未満にすると、比表
面積が大きくなって無機物粒子の分散が困難になる恐れ
がある。また、ポリマー層の多孔度が低下して電解液の
吸収性が低くなる恐れがある。一方、平均粒径が２０μ
ｍを超えると、ポリマー層の多孔度が向上するものの、
ポリマー層の機械的強度が低下する恐れがある。平均粒
径のより好ましい範囲は、５〜１５μｍである。

【００５３】ポリマー含有層中の無機物粒子の含有量
は、１〜３０重量％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。無機物粒子の含
有量を１重量％未満にすると、ポリマー含有層の電解液
保持量を十分に高くすることが困難になって長寿命を得
られなくなる恐れがある。一方、無機物粒子の含有量が
３０重量％を超えると、吸水性と接着性を持つポリマー
の含有量が相対的に減少して電極とセパレータの接着強
度を十分に向上させることが困難になる可能性がある。
含有量のより好ましい範囲は、５〜２０重量％である。

【００５４】６）容器 容器の形状は、例えば、有底円筒形、有底矩形筒型、袋
状等にすることができる。

【００５５】この容器は、例えば、樹脂製シート（例え
ば、樹脂フィルム）、樹脂層を含むシート（例えば、ラ
ミネートフィルム）、金属板、金属フィルム等から形成
することができる。中でも、樹脂フィルム、ラミネート
フィルム、金属フィルムのようなフィルム材を用いるの
は、二次電池の重量エネルギー密度を高くすることがで
きるため、好ましい。

【００５６】前記シートに含まれる樹脂には、例えば、
ポリエチレンやポリプロピレンのようなポリオレフィ
ン、アイオノマー等を使用することができる。

【００５７】樹脂層を含むシートとしては、金属層と、
前記金属層の両面に配置された樹脂層とが一体化された
シートを用いることが望ましい。前記金属層は、水分を
遮断し、アルカリ電解液の蒸発を抑える役割をなす。前
記金属層は、例えば、アルミニウム、ステンレス、鉄、
銅、ニッケル等を挙げることができる。中でも、軽量
で、水分を遮断する機能が高いアルミニウムが好まし
い。前記金属層は、１種類の金属から形成しても良い
が、２種類以上の金属層を一体化させたものから形成し
ても良い。前記２つの樹脂層のうち、外部と接する樹脂
層は前記金属層の損傷を防止する保護層としての役割を
なす。この外部保護層は、１種類の樹脂層、もしくは２
種類以上の樹脂層から形成される。一方、内部の樹脂層
は、容器と電極群とが接触することによるショートを防
止する役割をなす。この内部樹脂層は、１種類の樹脂
層、もしくは２種類以上の樹脂層から形成される。ま
た、熱融着により容器を封止するためには、内部樹脂層
の表面に熱可塑性樹脂を配することが望ましい。

【００５８】前記金属板及び前記金属フィルムは、例え
ば、鉄、ステンレス、アルミニウムから形成することが
できる。

【００５９】容器の厚さ（容器の壁の厚さ）は、０．１
５ｍｍ以下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。厚さが０．１５ｍｍより厚いと、
高い重量エネルギー密度を有する薄型二次電池を得るこ
とが困難になる。容器の厚さを薄くするほど、高い重量
エネルギー密度が得られるものの、厚さが０．０５ｍｍ
より薄いと、変形や破損し易くなることから、容器の厚
さは０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍの範囲内にすることが
好ましい。容器の厚さの好ましい範囲は、０．０７ｍｍ
〜０．１ｍｍである。

【００６０】樹脂シートや樹脂層を含むシートなどから
容器を構成する場合、容器の厚さは、以下に説明する方
法で測定される。すなわち、容器の封止部（例えば、ヒ
ートシール部）を除く領域において、互いに１ｃｍ以上
離れて存在する３点を任意に選択し、各点の厚さを測定
し、平均値を算出し、この値を容器の壁の厚さとする。

【００６１】本発明に係る第１のアルカリ二次電池は、
例えば、以下に説明する方法で製造される。

【００６２】まず、吸水性と接着性を持つポリマーを水
のような水系溶媒に溶解させることにより溶液を調製す
る。得られた溶液を正極及び負極の表面に塗布した後、
このような正極と負極の間にセパレータを介在させて積
層物を構成する。得られた積層物を圧着させた後、乾燥
させることにより電極群を得る。次いで、電極群を容器
内に収納した後、アルカリ電解液を注入し、封口処理を
施すことによりアルカリ二次電池を得る。なお、電極群
の形成方法は、前述した方法に限らず、例えば、以下に
説明する方法で電極群を作製することができる。前述し
たポリマー成分を含む溶液をセパレータの表面に塗布し
た後、正極と負極の間にセパレータを介在させて積層物
を構成する。得られた積層物を圧着させた後、乾燥させ
ることにより電極群を得る。

【００６３】前述した方法により得られる吸水性と接着
性を持つポリマー含有層は、多孔質であるため、その空
隙とポリマー成分とによりアルカリ電解液を保持するこ
とができ、アルカリ電解液の含浸量を多くすることがで
きる。

【００６４】前述したポリマー成分を含む溶液を正極、
負極及びセパレータへ塗布する際、塗布方式として、コ
ンマコータ、グラビアコータ、ダイレクトグラビアコー
タ、マイクログラビアコータ、リバースグラビアコー
タ、カーテンコータ、スライドコータ、ダイコータ、エ
クストリュージョンダイコータ、ナイフコータなどを採
用することができる。

【００６５】本発明に係る第１のアルカリ二次電池の一
例を図１に示す。図１は、薄型（扁平型）アルカリ二次
電池を示す縦断面図である。

【００６６】電極群は、図１の下側から順番に、負極
１、吸水性と接着性を有するポリマー含有層２、セパレ
ータ３、ポリマー含有層２、正極４、ポリマー含有層
２、セパレータ３、ポリマー含有層２および負極１が積
層された構造を有する。正極４とセパレータ３と負極１
は、ポリマー含有層２により接着されて一体化されてい
る。なお、負極１は、導電性基板５の両面に負極合剤層
６が担持された構造をそれぞれ有する。一方、前記正極
４は、導電性基板４ａに正極合剤が担持された構造を有
する。アルカリ電解液は、前記電極群に含浸されてい
る。このような電極群は、例えば樹脂を含むフィルム材
からなる容器７内に収納されている。容器７の封口は、
例えば、ヒートシールによりなされる。

【００６７】以上説明した本発明に係る第１のアルカリ
二次電池によれば、正極とセパレータの間並びに負極と
セパレータの間に、吸水性と接着性を有するポリマー含
有層が介在されているため、正極とセパレータと負極と
をポリマー含有層で接着して一体化することができる。
このため、容器として金属缶を用いなくとも、充放電に
伴う電極の膨張収縮や過充電等により発生したガスによ
って、電極とセパレータ間に隙間が生じるのと、電極と
セパレータに位置ずれが生じるのと、電解液分布が偏る
のとを防止することができる。その結果、容器の壁の厚
さを０．１５ｍｍ以下にした際に、正極と負極との電極
間距離を一定に保つことができ、電極とセパレータとの
位置ずれによる内部短絡を防止することができ、同時に
アルカリ電解液の分布を均一なまま維持することができ
る。

【００６８】従って、厚さが０．１５ｍｍ以下の容器を
備え、放電容量及び充放電サイクル特性に優れる薄型の
アルカリ二次電池を実現することができる。

【００６９】特に、前記吸水性および接着性を有するポ
リマー及びアルカリ電解液に対するポリマー配合量を
０．１〜５０重量％にすることによって、充放電サイク
ル特性をより向上することが可能になる。

【００７０】次いで、本発明に係る第２のアルカリ二次
電池について説明する。

【００７１】この第２のアルカリ二次電池は、正極と、
負極と、前記正極及び前記負極の間に配置され、吸水性
および接着性を有するポリマー含有層とを有する電極群
と、アルカリ電解液と、前記電極群および前記アルカリ
電解液が収納される容器とを具備する。

【００７２】正極、負極、アルカリ電解液および容器に
ついては、前述した第１のアルカリ二次電池で説明した
のと同様なものを挙げることができる。

【００７３】以下、吸水性および接着性を有するポリマ
ー含有層について説明する。

【００７４】吸水性および接着性を有するポリマーとし
ては、前述した第１のアルカリ二次電池で説明したのと
同様なものを挙げることができる。

【００７５】吸水性および接着性を有するポリマーとア
ルカリ電解液に対する前記ポリマーの配合量は、０．１
〜５０重量％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。ポリマーの配合量を
０．１重量％未満にすると、正極および負極との接着強
度が低下して電解液分布の偏り、内部短絡およびサイク
ル寿命の低下を招きやすくなる。一方、ポリマーの配合
量が５０重量％を超えると、内部抵抗が増加して長寿命
を得られなくなる恐れがある。配合量のより好ましい範
囲は、０．１〜３０重量％で、さらに好ましい範囲は
０．５〜２０重量％である。

【００７６】ポリマー含有層には、補強材粒子を含有さ
せても良い。このような構成にすることによって、ポリ
マー含有層の強度を高くすることができるため、内部短
絡発生率を低くすることができる。

【００７７】補強材粒子の形態は、無定形、球形、りん
ペン状、長繊維状、短繊維状等にすることができる。ポ
リマー含有層に含有させる補強材粒子の形状は１種類に
揃えても、異なる２種類以上にしても良い。

【００７８】補強材粒子は、非導電性もしくは絶縁性を
有することが好ましい。かかる補強材粒子としては、例
えば、無機粒子、有機粒子が挙げられる。無機粒子とし
ては、前述した第１のアルカリ二次電池において説明し
た無機物粒子の他に、酸化鉄、酸化ケイ素、酸化アルミ
ニウム、酸化チタンなどの酸化物、窒化アルミニウム、
窒化ケイ素等の窒化物、硫酸バリウム、フッ化バリウ
ム、フッ化カルシウム等を挙げることができる。一方、
有機粒子としては、例えば、ポリスチレン、ポリエチレ
ン、ポリイミド、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポ
キシ樹脂などのポリマー粒子を挙げることができる。ポ
リマー含有層に含有させる補強材粒子の種類は１種類に
揃えても、異なる２種類以上にしても良い。

【００７９】補強材粒子の平均粒径は、１〜２０μｍ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。平均粒径を１μｍ未満にすると、比表
面積が大きくなって補強材粒子の分散が困難になる恐れ
がある。また、ポリマー層の多孔度が低下して電解液の
吸収性が低くなる恐れがある。一方、平均粒径が２０μ
ｍを超えると、ポリマー層の多孔度が向上するものの、
ポリマー層の機械的強度が低下する恐れがある。平均粒
径のより好ましい範囲は、５〜１５μｍである。

【００８０】ポリマー含有層中の補強材粒子の含有量
は、１〜３０重量％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。補強材粒子の含
有量を１重量％未満にすると、ポリマー含有層の強度が
不足して内部短絡発生率が高くなる恐れがある。一方、
補強材粒子の含有量が３０重量％を超えると、吸水性と
接着性を持つポリマーの含有量が相対的に減少して電極
との接着強度の低下あるいはポリマー含有層の電解液吸
収性の低下を招く可能性がある。含有量のより好ましい
範囲は、５〜２０重量％である。

【００８１】ポリマー含有層の厚さは、１０〜１５０μ
ｍ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。厚さを１０μｍ未満にすると、電
極群の電解液保持量が不足する恐れがあったり、ポリマ
ー含有層の強度が不足して内部短絡発生率が高くなる可
能性がある。一方、厚さが１５０μｍを超えると、内部
抵抗が増大して長寿命を得られなくなる恐れがある。厚
さのより好ましい範囲は、５０〜１２０μｍである。

【００８２】本発明に係る第２のアルカリ二次電池は、
例えば、以下に説明する方法で製造される。

【００８３】まず、吸水性と接着性を持つポリマーを水
のような水系溶媒に溶解させることにより溶液を調製す
る。得られた溶液を正極または負極の表面に塗布した
後、このような正極と負極を積層することにより積層物
を構成する。得られた積層物を乾燥させることにより電
極群を得る。次いで、電極群を容器内に収納した後、ア
ルカリ電解液を注入し、封口処理を施すことによりアル
カリ二次電池を得る。

【００８４】前述した方法により得られる吸水性と接着
性を持つポリマー含有層は、多孔質であるため、その空
隙とポリマー成分とによりアルカリ電解液を保持するこ
とができ、アルカリ電解液の含浸量を多くすることがで
きる。

【００８５】前述したポリマー成分を含む溶液を正極お
よび負極へ塗布する際、塗布方式としては、前述した第
１のアルカリ二次電池で説明したのと同様なものを採用
することができる。

【００８６】本発明に係る第２のアルカリ二次電池の一
例を図２に示す。図２は、薄型（扁平型）アルカリ二次
電池を示す断面図である。なお、前述した図１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。

【００８７】電極群は、図２の下側から順番に、負極
１、吸水性と接着性を有するポリマー含有層８、正極
４、ポリマー含有層８および負極１が積層された構造を
有する。正極４とポリマー含有層８と負極１は、互いに
接着されて一体化されている。アルカリ電解液は、前記
電極群に含浸されている。このような電極群は、例えば
樹脂を含むフィルム材からなる容器７内に収納されてい
る。容器７の封口は、例えば、ヒートシールによりなさ
れる。

【００８８】以上説明した本発明に係る第２のアルカリ
二次電池によれば、正極と負極の間に、吸水性および接
着性を有するポリマー含有層が介在されているため、正
極と負極をポリマー含有層に接着することができ、正極
とポリマー含有層と負極とが一体化された電極群を得る
ことができる。このため、容器として金属缶を用いなく
とも、充放電に伴う電極の膨張収縮や過充電等により発
生したガスによって、電極とセパレータ間に隙間が生じ
るのと、電極とセパレータに位置ずれが生じるのと、電
解液分布が偏るのとを防止することができる。その結
果、容器の壁の厚さを０．１５ｍｍ以下にした際に、正
極と負極との電極間距離を一定に保つことができ、電極
とセパレータとの位置ずれによる内部短絡を防止するこ
とができ、同時にアルカリ電解液の分布を均一なまま維
持することができる。

【００８９】また、ポリマー含有層にはアルカリ電解液
を含浸させることができるため、内部抵抗を低い値に維
持することができる。

【００９０】従って、厚さが０．１５ｍｍ以下の容器を
備え、放電容量及び充放電サイクル特性に優れる薄型の
アルカリ二次電池を実現することができる。

【００９１】特に、吸水性および接着性を有するポリマ
ー及びアルカリ電解液に対する前記ポリマーの配合量を
０．１〜５０重量％にすることによって、充放電サイク
ル特性をより向上することが可能になる。

【００９２】次いで、本発明に係る第３のアルカリ二次
電池について説明する。

【００９３】この第３のアルカリ二次電池は、正極と、
負極と、前記正極及び前記負極の間に配置され、アルカ
リ電解液および吸水性ポリマーを含む電解質層とを有す
る電極群と、前記電極群が収納される容器とを具備す
る。

【００９４】正極、負極、アルカリ電解液および容器に
ついては、前述した第１のアルカリ二次電池で説明した
のと同様なものを挙げることができる。

【００９５】以下、アルカリ電解液および吸水性ポリマ
ーを含む電解質層について説明する。

【００９６】吸水性を有するポリマーとしては、前述し
た第１のアルカリ二次電池で説明したのと同様なものを
挙げることができる。

【００９７】吸水性ポリマーとアルカリ電解液に対する
吸水性ポリマーの配合量は、０．１〜５０重量％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。吸水性ポリマーの配合量を０．１重量％未
満にすると、電解質層中に十分な量のアルカリ電解液を
保持することが困難になってサイクル寿命が低下する恐
れがある。一方、吸水性ポリマーの配合量が５０重量％
を超えると、内部抵抗が増加して長寿命を得られなくな
る恐れがある。配合量のより好ましい範囲は、０．１〜
３０重量％で、さらに好ましい範囲は０．５〜２０重量
％である。

【００９８】電解質層には、補強材粒子を含有させても
良い。このような構成にすることによって、電解質層の
強度を高くすることができるため、内部短絡発生率を低
くすることができる。補強材粒子には、前述した第２の
アルカリ二次電池で説明したのと同様なものを挙げるこ
とができる。

【００９９】補強材粒子の平均粒径は、前述した第２の
アルカリ二次電池で説明したのと同様な理由により１〜
２０μｍの範囲内にすることが好ましい。平均粒径のよ
り好ましい範囲は、５〜１５μｍである。

【０１００】電解質層中の補強材粒子の含有量は、１〜
３０重量％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。補強材粒子の含有量を１
重量％未満にすると、電解質層の強度が不足して内部短
絡発生率が高くなる恐れがある。一方、補強材粒子の含
有量が３０重量％を超えると、吸水性を持つポリマーの
含有量が相対的に減少して電解質層のアルカリ電解液保
持量が低下する可能性がある。含有量のより好ましい範
囲は、５〜２０重量％である。

【０１０１】電解質層の厚さは、１０〜１５０μｍ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。厚さを１０μｍ未満にすると、電解質層
の強度が不足して内部短絡発生率が高くなる可能性があ
る。一方、厚さが１５０μｍを超えると、正極と負極の
電極間距離が増加して大電流放電特性が低下する恐れが
ある。厚さのより好ましい範囲は、５０〜１２０μｍで
ある。

【０１０２】本発明に係る第３のアルカリ二次電池は、
例えば、以下に説明する方法で製造される。

【０１０３】まず、吸水性を持つポリマーをアルカリ電
解液に溶解させることにより電解質層前駆体を調製す
る。得られた電解質層前駆体を正極または負極の表面に
塗布した後、このような正極と負極を積層することによ
り電極群を形成する。得られた電極群を容器内に収納し
た後、封口処理を施すことによりアルカリ二次電池を得
る。このような方法で製造すると、正極と負極に電解質
前駆体が浸透し、この浸透した電解質前駆体および正極
と負極間に存在する層状の電解質前駆体がゲル化してい
るため、電極と電解質層との接触面積を多くすることが
でき、正極と電解質と負極とを強固に一体化させること
ができる。

【０１０４】前述した電解質層前駆体を正極および負極
へ塗布する際、塗布方式としては、前述した第１のアル
カリ二次電池で説明したのと同様なものを採用すること
ができる。

【０１０５】以上説明した本発明に係る第３のアルカリ
二次電池によれば、正極と負極の間に、アルカリ電解液
および吸水性ポリマーを含む電解質層が介在されている
ため、正極と電解質層と負極とが一体化された電極群を
得ることができる。このため、容器として金属缶を用い
なくとも、充放電に伴う電極の膨張収縮や過充電等によ
り発生したガスによって、電極とセパレータ間に隙間が
生じるのと、電極とセパレータに位置ずれが生じるの
と、電解液分布が偏るのとを防止することができる。そ
の結果、容器の壁の厚さを０．１５ｍｍ以下にした際
に、正極と負極との電極間距離を一定に保つことがで
き、電極とセパレータとの位置ずれによる内部短絡を防
止することができ、同時にアルカリ電解液の分布を均一
なまま維持することができる。

【０１０６】従って、厚さが０．１５ｍｍ以下の容器を
備え、放電容量及び充放電サイクル特性に優れる薄型の
アルカリ二次電池を実現することができる。

【０１０７】特に、吸水性ポリマー及びアルカリ電解液
に対する前記吸水性ポリマーの配合量を０．１〜５０重
量％にすることによって、充放電サイクル特性をより向
上することが可能になる。

【０１０８】次いで、本発明に係るハイブリッドカー及
び電気自動車について説明する。

【０１０９】本発明に係るハイブリッドカーは、外燃機
関もしくは内燃機関と、例えばモータからなる電気駆動
手段と、前記電気駆動手段用の電源とを具備する。前記
電源は、前述した第１〜第３のアルカリ二次電池のうち
のいずれかの二次電池を具備する。

【０１１０】ここでいう“ハイブリッドカー”には、外
燃機関もしくは内燃機関が発電機を駆動し、発電した電
力と前記二次電池からの電力により電気駆動手段が車輪
を駆動するものと、外燃機関もしくは内燃機関ならびに
電気駆動手段の双方の駆動力を使い分けて車輪を駆動す
るものとが包含される。

【０１１１】本発明に係る電気自動車は、駆動電源とし
て前述した第１〜第３のアルカリ二次電池のうちのいず
れかの二次電池を具備する。

【０１１２】また、本発明に係る第１〜第３のアルカリ
二次電池が搭載されたハイブリッドカー及び電気自動車
は、燃費等の走行性能を高くすることができる。

【０１１３】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を詳細に説明
する。

【０１１４】（実施例１） ＜正極の作製＞球状水酸化ニッケル粒子表面にオキシ水
酸化コバルトをコートして得た複合水酸化ニッケル粉末
１００重量部と、ポリアクリル酸塩０．１５重量部と、
ポリテトラフルオロエチレン０．５重量部と、カルボキ
シメチルセルロース０．１５重量部とを水の存在下で混
練することによりペーストを調製した。これをスポンジ
状ニッケル基板に充填し、乾燥した後、ロールプレスに
より圧縮成形し、所望の寸法に裁断することにより公称
容量が５３０ｍＡｈの正極を得た。

【０１１５】＜負極の作製＞組成がＭｍ_0.81Ｍｇ_0.19Ｎ
ｉ_3.3Ａｌ_0.1（但し、Ｍｍの組成は、Ｌａ：Ｃｅ：Ｐ
ｒ：Ｎｄ＝４０：４：１６：４０である）で表わされる
水素吸蔵合金粉末１００重量部に対してスチレン・ブタ
ジエンゴム（ＳＢＲ）を１重量部、ポリアクリル酸ナト
リウム０．２重量部、カルボキシメチルセルロース０．
２重量部、ケッチェンブラック０．５重量部、Ｎｉ粉
０．５重量部、および水５０重量部を加えて攪拌してペ
ースト状とした後、穿孔ニッケルメッキ鉄薄板に塗布
し、乾燥し、塗工板を得た。この塗工板をロールプレス
により調厚した後、裁断して、水素吸蔵合金量として
２．５ｇを含む所定サイズの負極を得た。

【０１１６】＜ポリマー含有層前駆体の調製＞純水にカ
ルボキシメチルセルロースを溶解させて、３重量％のカ
ルボキシメチルセルロース水溶液を調製し、ポリマー含
有層前駆体を得た。

【０１１７】＜電池の組立て＞前記正極の表面と前記負
極の表面にドクターブレードでポリマー含有層前駆体を
塗布し、このような正極と負極の間に、アクリル酸がグ
ラフト重合されている厚さが１２０μｍのポリオレフィ
ン系不織布をセパレータとして介在させ、これらを圧着
し、積層物を得た。この積層物を８０℃で１２時間真空
乾燥することにより、正極とセパレータ間ならびに負極
とセパレータ間に、吸水性と接着性を有するポリマー含
有層を形成し、電極群を得た。

【０１１８】アルミニウム箔の両面をポリプロピレンで
覆った厚さ１００μｍのラミネートフィルムをヒートシ
ールにより袋状に成形し、これに前記電極群を収納し
た。

【０１１９】次いで、アルカリ電解液として７モルのＫ
ＯＨと０．５モルのＮａＯＨと０．５モルのＬｉＯＨか
らなるアルカリ水溶液を１．３ｇ注入し、ヒートシール
で封口することにより、前述した図１に示す構造を有
し、公称容量５３０ｍＡｈの薄型ニッケル水素二次電池
を組み立てた。

【０１２０】得られた二次電池を、封口後２４時間室温
で放置した後、室温で５３ｍＡの電流で１０時間充電
後、６０℃で５時間保持し、続いて室温で５３ｍＡの電
流で電池電圧が０．７Ｖになるまで放電するという充放
電サイクルを行い、さらに１０６ｍＡの電流で５時間充
電後、１０６ｍＡの電流で電池電圧が０．８Ｖになるま
で放電するという充放電サイクルを室温で２回行い、そ
の後、以下に説明する方法で充放電評価を行った。

【０１２１】実施例１の二次電池について、３０℃の環
境下で１０６ｍＡの電流で充電し、充電時の最大電圧か
ら４ｍＶ低下した時に充電を終了する−△Ｖ法を用いて
充電を行った。その後、２６５ｍＡの電流で電池電圧が
１．０Ｖになるまで放電するという充放電サイクル試験
を行い、４００サイクル後の容量維持率（１サイクル目
の放電容量を１００％とする）を測定し、その結果を下
記表１に示す。また、表１には、吸水性と接着性を有す
るポリマーとアルカリ電解液に対するポリマーの配合量
を併記する。

【０１２２】（実施例２〜３）吸水性と接着性を有する
ポリマーとアルカリ電解液に対するポリマーの配合量を
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と同様にして薄型ニッケル水素二次電池を製造
し、４００サイクル後の容量維持率を測定し、その結果
を下記表１に示す。

【０１２３】（実施例４〜５）セパレータの厚さを下記
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と同様にして薄型ニッケル水素二次電池を製造し、４
００サイクル後の容量維持率を測定し、その結果を下記
表１に示す。

【０１２４】（実施例６〜８）吸水性と接着性を有する
ポリマーの種類を下記表１に示すように変更すること以
外は、前述した実施例１と同様にして薄型ニッケル水素
二次電池を製造し、４００サイクル後の容量維持率を測
定し、その結果を下記表１に示す。

【０１２５】（実施例９） ＜ポリマー含有層前駆体の調製＞純水にカルボキシメチ
ルセルロースを溶解させて、３重量％のポリエチレンオ
キサイド水溶液を調製した。この水溶液に平均粒径が５
μｍのシリカ粒子を分散させてスラリーを調製し、ポリ
マー含有層前駆体を得た。

【０１２６】＜電池の組立て＞前述した実施例１で説明
したのと同様な正極の表面と実施例１で説明したのと同
様な負極の表面にドクターブレードでポリマー含有層前
駆体を塗布し、このような正極１枚と負極２枚を交互に
積層し、積層物を得た。この積層物を８０℃で１２時間
真空乾燥することにより、正極と負極間に、吸水性と接
着性を有するポリマー含有層（厚さ６０μｍ）を形成
し、電極群を得た。なお、ポリマー含有層中のシリカ粒
子の含有量は１０重量％であった。

【０１２７】前述した実施例１で説明したのと同様なラ
ミネートフィルムをヒートシールにより袋状に成形し、
これに前記電極群を収納した。

【０１２８】次いで、前述した実施例１で説明したのと
同様な組成のアルカリ電解液を１．３ｇ注入し、ヒート
シールで封口することにより、前述した図２に示す構造
を有し、公称容量５３０ｍＡｈの薄型ニッケル水素二次
電池を組み立てた。

【０１２９】次いで、前述した実施例１と同様にして初
充放電を行った後、前述した実施例１と同様にして４０
０サイクル後の容量維持率を測定し、その結果を下記表
１に示す。また、表１には、吸水性と接着性を有するポ
リマーとアルカリ電解液に対するポリマーの配合量を併
記する。

【０１３０】（実施例１０）吸水性と接着性を有するポ
リマーの種類を下記表１に示すように変更すること以外
は、前述した実施例９と同様にして薄型ニッケル水素二
次電池を製造し、４００サイクル後の容量維持率を測定
し、その結果を下記表１に示す。

【０１３１】（実施例１１） ＜電解質層前駆体の調製＞７モルのＫＯＨと０．５モル
のＮａＯＨと０．５モルのＬｉＯＨからなるアルカリ水
溶液をアルカリ電解液として用意した。このアルカリ電
解液にポリエチレンオキサイドをその濃度が５重量％に
なるように溶解させ、電解質層前駆体を調製した。

【０１３２】＜電池の組立て＞前述した実施例１で説明
したのと同様な正極の表面と実施例１で説明したのと同
様な負極の表面にドクターブレードで電解質層前駆体を
塗布し、このような正極１枚と負極２枚を交互に積層
し、電極群を得た。なお、電解質層の厚さは６０μｍで
あった。

【０１３３】前述した実施例１で説明したのと同様なラ
ミネートフィルムをヒートシールにより袋状に成形し、
これに前記電極群を収納した。次いで、ヒートシールで
封口することにより、公称容量５３０ｍＡｈの薄型ニッ
ケル水素二次電池を組み立てた。

【０１３４】次いで、前述した実施例１と同様にして初
充放電を行った後、前述した実施例１と同様にして４０
０サイクル後の容量維持率を測定し、その結果を下記表
１に示す。また、表１には、吸水性ポリマーとアルカリ
電解液に対する吸水性ポリマーの配合量を併記する。

【０１３５】（実施例１２）吸水性を有するポリマーの
種類を下記表１に示すように変更すること以外は、前述
した実施例１１と同様にして薄型ニッケル水素二次電池
を製造し、４００サイクル後の容量維持率を測定し、そ
の結果を下記表１に示す。

【０１３６】（実施例１３） ＜電解質層前駆体の調製＞７モルのＫＯＨと０．５モル
のＮａＯＨと０．５モルのＬｉＯＨからなるアルカリ水
溶液をアルカリ電解液として用意した。このアルカリ電
解液にポリエチレンオキサイドをその濃度が５重量％に
なるように溶解させた後、さらにこの溶液に平均粒径が
５μｍのシリカ粒子を分散させてスラリーを調製し、電
解質層前駆体を得た。

【０１３７】＜電池の組立て＞前述した実施例１で説明
したのと同様な正極の表面と実施例１で説明したのと同
様な負極の表面にドクターブレードで電解質層前駆体を
塗布し、このような正極１枚と負極２枚を交互に積層
し、電極群を得た。なお、電解質層の厚さは６０μｍ
で、吸水性ポリマーとアルカリ電解液に対する吸水性ポ
リマーの配合量は５重量％で、電解質層中のシリカ粒子
の含有量は１０重量％であった。

【０１３８】前述した実施例１で説明したのと同様なラ
ミネートフィルムをヒートシールにより袋状に成形し、
これに前記電極群を収納した。次いで、ヒートシールで
封口することにより、公称容量５３０ｍＡｈの薄型ニッ
ケル水素二次電池を組み立てた。

【０１３９】次いで、前述した実施例１と同様にして初
充放電を行った後、前述した実施例１と同様にして４０
０サイクル後の容量維持率を測定し、その結果を下記表
１に示す。

【０１４０】（実施例１４）吸水性を有するポリマーの
種類を下記表１に示すように変更すること以外は、前述
した実施例１３と同様にして薄型ニッケル水素二次電池
を製造し、４００サイクル後の容量維持率を測定し、そ
の結果を下記表１に示す。

【０１４１】（比較例１）前述した実施例１で説明した
のと同様な正極と負極の間に、前述した実施例１で説明
したのと同様なセパレータを介在させて電極群を作製し
た。前述した実施例１で説明したのと同様なラミネート
フィルムをヒートシールにより袋状に成形し、これに前
記電極群を収納した。

【０１４２】次いで、前述した実施例１で説明したのと
同様な組成のアルカリ電解液を１．３ｇ注入し、ヒート
シールで封口することにより、公称容量５３０ｍＡｈの
薄型ニッケル水素二次電池を組み立てた。

【０１４３】次いで、前述した実施例１と同様にして初
充放電を行った後、前述した実施例１と同様にして４０
０サイクル後の容量維持率を測定し、その結果を下記表
１に示す。

【０１４４】（比較例２）Ｎ−メチル−２−ピロリドン
にポリフッ化ビニリデンを１１０℃で溶解させた後、さ
らに平均粒径が５μｍのシリカ粒子を分散させ、スラリ
ー（中間層前駆体）を得た。

【０１４５】前述した実施例１で説明したのと同様な正
極の表面と実施例１で説明したのと同様な負極の表面
に、１１０℃に加温した状態にあるスラリーをドクター
ブレードで塗布し、このような正極１枚と負極２枚を交
互に積層し、冷却することにより電極群を得た。なお、
中間層の厚さは６０μｍで、ポリマー成分とアルカリ電
解液に対するポリマー成分配合量は５重量％で、中間層
中のシリカ粒子の含有量は１０重量％であった。

【０１４６】前述した実施例１で説明したのと同様なラ
ミネートフィルムをヒートシールにより袋状に成形し、
これに前記電極群を収納した。

【０１４７】次いで、前述した実施例１で説明したのと
同様な組成のアルカリ電解液を１．３ｇ注入し、ヒート
シールで封口することにより、公称容量５３０ｍＡｈの
薄型ニッケル水素二次電池を組み立てた。

【０１４８】次いで、前述した実施例１と同様にして初
充放電を行った後、前述した実施例１と同様にして４０
０サイクル後の容量維持率を測定し、その結果を下記表
１に示す。なお、表１におけるＣＭＣはカルボキシメチ
ルセルロースで、ＰＶＡはポリビニルアルコールで、Ｐ
ＥＯはポリエチレンオキサイドで、ＰＡＡはポリアクリ
ル酸を示す。

【０１４９】

【表１】

【０１５０】表１から明らかなように、実施例１〜１４
の二次電池は、４００サイクル後の放電容量維持率が８
３％〜９４％と高いことがわかる。

【０１５１】これに対し、正極とセパレータと負極とを
単に積層しただけの電極群を備える比較例１の二次電池
と、正極と負極の間にポリフッ化ビニリデンを含む中間
層を介在させた電極群を備える比較例２の二次電池は、
４００サイクル後の放電容量維持率が実施例１〜１４に
比べて低いことがわかる。

【０１５２】また、比較例２で使用されているポリフッ
化ビニリデンは水に溶解せず、Ｎ−メチル−２−ピロリ
ドンのような沸点が２００℃以上の有機溶媒に溶解する
ため、中間層前駆体の乾燥温度が１００℃以上と高くな
り、正極と負極（特に水素吸蔵合金）に熱劣化を生じ
る。そのうえ、ポリフッ化ビニリデンは、アルカリ電解
液をほとんど保持することができないため、内部抵抗が
高くなる。その結果、比較例２の二次電池は、充放電サ
イクル寿命が短くなると考えられる。

【０１５３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、薄
型化および大面積化を図った際にも高容量および長寿命
を実現することが可能なアルカリ二次電池とこのアルカ
リ二次電池を用いるハイブリッドカー及び電気自動車を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１のアルカリ二次電池の一例で
ある薄型アルカリ二次電池を示す断面図。

【図２】本発明に係る第２のアルカリ二次電池の一例で
ある薄型アルカリ二次電池を示す断面図。

【符号の説明】

１…負極、 ２…吸水性と接着性を有するポリマー含有層、 ３…セパレータ、 ４…正極、 ４ａ…正極導電性基板、 ５…負極導電性基板、 ６…負極合剤層、 ７…容器、 ８…吸水性と接着性を有するポリマー含有層。

フロントページの続き (72)発明者 長谷部 裕之 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 5H011 AA03 AA13 CC02 CC06 CC10 DD13 KK01 5H021 AA06 BB11 BB12 BB13 CC04 EE04 EE07 EE22 EE27 EE31 EE32 HH01 5H028 AA05 AA07 BB01 BB03 BB05 CC02 CC08 CC11 CC21 EE05 EE06 EE08 EE10 FF04 FF10 HH01

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正極と負極とセパレータとを有する電極
   群と、アルカリ電解液と、前記電極群および前記アルカ
   リ電解液が収納される容器とを備えるアルカリ二次電池
   において、 前記正極と前記セパレータの間並びに前記負極と前記セ
   パレータの間に、吸水性および接着性を有するポリマー
   含有層が介在されていることを特徴とするアルカリ二次
   電池。
2. 【請求項２】 正極と、負極と、前記正極及び前記負極
   の間に配置され、吸水性および接着性を有するポリマー
   含有層とを有する電極群と、 アルカリ電解液と、 前記電極群および前記アルカリ電解液が収納される容器
   とを具備することを特徴とするアルカリ二次電池。
3. 【請求項３】 前記ポリマー含有層は、補強材粒子をさ
   らに含有することを特徴とする請求項２記載のアルカリ
   二次電池。
4. 【請求項４】 前記ポリマー及び前記アルカリ電解液に
   対する前記ポリマーの配合量は、０．１〜５０重量％の
   範囲内にすることを特徴とする請求項１〜３いずれか１
   項記載のアルカリ二次電池。
5. 【請求項５】 正極と、負極と、前記正極及び前記負極
   の間に配置され、アルカリ電解液および吸水性ポリマー
   を含む電解質層とを有する電極群と、 前記電極群が収納される容器とを具備することを特徴と
   するアルカリ二次電池。
6. 【請求項６】 前記電解質層は、補強材粒子をさらに含
   有することを特徴とする請求項５記載のアルカリ二次電
   池。
7. 【請求項７】 前記吸水性ポリマー及び前記アルカリ電
   解液に対する前記吸水性ポリマーの配合量は、０．１〜
   ５０重量％の範囲内であることを特徴とする請求項５ま
   たは６記載のアルカリ二次電池。
8. 【請求項８】 前記容器は、厚さが０．１５ｍｍ以下の
   フィルム材から形成されていることを特徴とする請求項
   １〜７いずれか１項記載のアルカリ二次電池。
9. 【請求項９】 電気駆動手段と、 請求項１〜８いずれか１項記載のアルカリ二次電池を含
   む電気駆動手段用電源とを具備することを特徴とするハ
   イブリッドカー。
10. 【請求項１０】 駆動電源として請求項１〜８いずれか
    １項記載のアルカリ二次電池を具備することを特徴とす
    る電気自動車。