JP2003092134A - ニッケル水素二次電池及び電気自動車 - Google Patents

ニッケル水素二次電池及び電気自動車

Info

Publication number
JP2003092134A
JP2003092134A JP2001283970A JP2001283970A JP2003092134A JP 2003092134 A JP2003092134 A JP 2003092134A JP 2001283970 A JP2001283970 A JP 2001283970A JP 2001283970 A JP2001283970 A JP 2001283970A JP 2003092134 A JP2003092134 A JP 2003092134A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode group
nickel
secondary battery
hydrogen secondary
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001283970A
Other languages
English (en)
Inventor
Isao Sakai
勲 酒井
Katsuyuki Sakurai
勝之 櫻井
Kaoru Koiwa
馨 小岩
Masaaki Yamamoto
雅秋 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2001283970A priority Critical patent/JP2003092134A/ja
Publication of JP2003092134A publication Critical patent/JP2003092134A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 充放電サイクル寿命が向上されたニッケル水
素二次電池を提供することを目的とする。 【解決手段】 水酸化ニッケルを含有する正極５1〜５2
と水素吸蔵合金を含有する負極６1〜６3とを含む積層物
から実質的になる電極群２と、前記電極群２の最外層と
積層面を筒状に被覆し、端部が前記電極群２の他の積層
面に折り返されている樹脂製チューブ８と、前記電極群
２が収納されるフィルム製容器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、ニッケル水素二次
電池及びこのニッケル水素二次電池が用いられる電気自
動車（ハイブリッドカーを含む）に関するものである。
また、前記ニッケル水素二次電池は、電気自動車の他
に、パーソナルコンピュータや携帯電話のような携帯用
電子機器などに搭載することが可能である。
【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・実用化が盛んに行われており、この二次電池
は、様々な種類の小型で、軽量なポータブル電子機器の
電源として使用されている。かかるポータブル機器は、
高性能化、高機能化および小型化が進められており、こ
のようなポータブル機器における長時間稼動を可能とす
るためには、二次電池の体積当たりの放電容量を大きく
する必要がある。また、最近では、体積当たりの放電容
量を高くするのと併せて、軽量化・薄型化が要望されて
いる。
【０００４】ニッケル水素二次電池としては、電極群及
びアルカリ電解液が金属ケース内に収納され、この金属
ケースが封口体で密閉された構成のものが知られてい
る。電極群を収納する容器として金属ケースを用いるこ
とにより、充電末期に発生する酸素または水素ガスによ
る電池の膨張が防止されると共に、電極群に緊縛を与え
ることが可能である。
【０００５】ところが、近年の電子機器の実装技術の進
歩と部品の小型化に伴い、ニッケル水素二次電池の薄型
の要求が強くなっているため、金属ケースの使用は、深
絞りなどの加工技術の限界により、ニッケル水素二次電
池の薄型化の大きな障害となっている。
【０００６】一方、特開平７−２２０７５４号公開公報
は、積層型リチウム二次電池に関するもので、段落［０
０１２］には、図２（ａ）に示すように、前記素材１０
〜１４（正極集電体１０、正極材１１、負極集電体１
２、負極材１３及びセパレータ１４）を重ねたものに、
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ポリ塩化ビニリデン
からなる弾性を有する熱収縮性シート１５を被せて集電
体１０、１２の延出部を除いて包み（この場合、積層体
が撓まないように矩形板で積層体を挟んでいておいても
良い）、図４（ａ）に示すように、シート１５の端部の
重ねた部分１５ａを接着あるいは熱溶着し、図４（ｂ）
に示すように、シート１５を周囲からヒータ１８により
加熱し収縮させて前記素材１０〜１４を一体に重ねるこ
とが開示されている。
【０００７】しかしながら、水酸化ニッケルを含む正極
と水素吸蔵合金を含有する負極とを含む積層物から実質
的になる電極群の最外層と積層面を熱収縮性シートで筒
状に被覆し、熱収縮性シートの重なり合った端部を接着
あるいは熱溶着しても、充電末期に発生する酸素または
水素ガスによる電極群の膨張を抑制することが困難で、
長寿命を得られなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、充放電サイ
クル寿命が向上されたニッケル水素二次電池及びこのニ
ッケル水素二次電池を用いた電気自動車を提供すること
を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る第１のニッ
ケル水素二次電池は、水酸化ニッケルを含有する正極と
水素吸蔵合金を含有する負極とを含む積層物から実質的
になる電極群と、前記電極群の最外層と積層面を筒状に
被覆し、端部が前記電極群の他の積層面に折り返されて
いる樹脂製チューブと、前記電極群が収納されるフィル
ム製容器とを具備することを特徴とするものである。
【００１０】本発明に係る第２のニッケル水素二次電池
は、水酸化ニッケルを含有する正極と水素吸蔵合金を含
有する負極とを含む積層物から実質的になる電極群と、
前記電極群の端部を挟む挟持治具と、前記電極群が収納
され、樹脂成分を含有する容器とを具備することを特徴
とするものである。
【００１１】本発明に係る第３のニッケル水素二次電池
は、水酸化ニッケルを含有する正極と水素吸蔵合金を含
有する負極とを含む積層物から実質的になる電極群と、
前記電極群を被覆する樹脂製チューブと、前記樹脂製チ
ューブを介して前記電極群の端部を挟む挟持治具と、前
記電極群が収納され、樹脂成分を含有する容器とを具備
することを特徴とするものである。
【００１２】本発明に係る第４のニッケル水素二次電池
は、水酸化ニッケルを含有する正極と水素吸蔵合金を含
有する負極とを含む積層物から実質的になる電極群と、
前記電極群の端部を挟む挟持治具と、前記挟持治具で挟
まれた電極群を被覆する樹脂製チューブと前記電極群が
収納され、樹脂成分を含有する容器とを具備することを
特徴とするものである。
【００１３】本発明に係る第５のニッケル水素二次電池
は、水酸化ニッケルを含有する正極と水素吸蔵合金を含
有する負極とを含む積層物から実質的になる電極群と、
前記電極群の少なくとも最外層を被覆する電極群押え板
と、前記電極群押え板を介して前記電極群の端部を挟む
挟持治具と、前記挟持治具で挟まれた電極群を被覆する
樹脂製チューブと、前記電極群が収納され、樹脂成分を
含有する容器とを具備することを特徴とするものであ
る。
【００１４】本発明に係る電気自動車は、前述した第１
〜第５のニッケル水素二次電池のうち少なくとも１種類
のニッケル水素二次電池を備えることを特徴とするもの
である。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明に係る第１のニッケル水素
二次電池は、水酸化ニッケルを含有する正極と水素吸蔵
合金を含有する負極とを含む積層物から実質的になる電
極群と、前記電極群に保持されるアルカリ電解液と、前
記電極群の最外層と積層面を筒状に被覆し、端部が前記
電極群の他の積層面に折り返されている樹脂製チューブ
と、前記電極群が収納されるフィルム製容器とを具備す
る。
【００１６】ここで、電極群の積層面とは、電極群の表
面のうち積層構造が露出している面を意味する。
【００１７】この第１のニッケル水素二次電池では、正
極と負極の間にセパレータを配置することができる。
【００１８】以下、正極、負極、セパレータ、アルカリ
電解液、熱収縮性チューブ及び容器について説明する。
【００１９】１）正極 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。
【００２０】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。
【００２１】前記水酸化ニッケル粉末において、粒子表
面が、オキシ水酸化コバルト（ＣｏＯＯＨ）を含有する
層で被覆されていても良い。
【００２２】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。
【００２３】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、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。
【００２４】前記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めっきが施された金属か
ら形成された網状、スポンジ状、繊維状、もしくはフェ
ルト状の金属多孔体を挙げることができる。
【００２５】２）負極 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。
【００２６】前記水素吸蔵合金としては、例えば、Ｃａ
Ｃｕ5型結晶構造を有する合金（例えば、ＭｍＮｉ3.8Ｃ
ｏ0.6Ｍｎ0.3Ａｌ0.3）、Ｃｅ2Ｎｉ7型結晶構造または
その類似な結晶構造を有し、組成が下記（１）式で表わ
される合金（例えば、Ｌｍ0. 81Ｍｇ0.19Ｎｉ3.3Ａ
ｌ0.1）などを用いることができる。
【００２７】Ｒ1-XＭｇXＮｉZ-YＭY （１） 但し、前記Ｒは、Ｙを含む希土類元素とＣａよりなる群
から選ばれる少なくとも1種類以上の元素で、前記Ｍは
Ａｌ、Ｃｏ、Ｍｎ及びＺｒよりなる群から選ばれる少な
くとも1種類以上の元素で、原子比Ｘ、Ｙ及びＺは、そ
れぞれ、０．１≦Ｘ≦０．３、０．０２≦Ｙ≦０．３、
３．１≦Ｚ≦３．８を示す。
【００２８】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。
【００２９】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。
【００３０】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０．２〜５ｗｔ％の範囲にすることが好ましい。より
好ましい範囲は０．４〜２ｗｔ％の範囲である。
【００３１】前記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、ニッケルネット等
の二次元基板や、フェルト状金属多孔体や、スポンジ状
金属基板などの三次元基板を挙げることができる。
【００３２】３）セパレータ このセパレータとしては、例えば、ポリプロピレン不織
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。
【００３３】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。また、本発明に係る水素吸蔵合金は、アルカリ電
解液を保持もしくはゲル化させる機能を有するポリマー
を添加することによりアルカリ電解液をゲル化させ、こ
のゲル電解液を使用したアルカリ二次電池にも適用可能
である。
【００３４】５）樹脂製チューブ 樹脂製チューブとしては、熱収縮性チューブを使用する
ことが望ましい。熱収縮性チューブの構成材料として
は、例えば、熱収縮性を持たせたポリエチレン、ポリ塩
化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ
素樹脂、シリコーンゴム、塩化ビニール等を挙げること
ができる。熱収縮性チューブの構成材料は、１種類また
は２種類以上にすることができる。
【００３５】６）フィルム製容器 この容器を構成するフィルム材料としては、例えば、ポ
リプロピレンのようなポリオレフィンやアイオノマーか
らなる樹脂フィルム、樹脂層と金属層を含む多層フィル
ム（例えば、ラミネートフィルム）等を挙げることがで
きる。
【００３６】多層フィルムにおいて、金属層は、樹脂層
の間に配置されていることが望ましい。この金属層は、
水分の蒸発を防止する役割をなす。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、水分の蒸発防止効果
が高いアルミニウムが好ましい。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。
【００３７】容器の内面を構成する樹脂層は、熱可塑性
樹脂から形成することが好ましい。このような構成にす
ることにより、熱融着などの簡易な処理で容器を密閉化
することができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポ
リエチレン、ポリプロピレン等から形成することができ
る。また、樹脂層を構成する熱可塑性樹脂の種類は、１
種類または２種類以上にすることができる。
【００３８】容器の外表面を構成する樹脂層は、例え
ば、ＰＥＴ（2軸延伸ポリエステル）、ＯＮｙ（2軸延伸
ナイロン）等から形成することができる。この樹脂層を
形成する樹脂の種類は、１種類または２種類以上にする
ことができる。
【００３９】本発明に係る第１のニッケル水素二次電池
の一例を図１〜図３を参照して説明する。
【００４０】図１は、本発明に係る第１のニッケル水素
二次電池の一例である薄型ニッケル水素二次電池を示す
斜視図で、図２は、図１の薄型ニッケル水素二次電池の
電極群を示す斜視図で、図３は、図２のIII−IIIに沿う
断面図である。
【００４１】多層フィルムを袋状に加工した容器１内に
は、電極群２が収納されている。正極端子３及び負極端
子４の先端部が外方に露呈している。電極群２は、袋状
のセパレータ７にそれぞれ収納されている２枚の正極５
1〜５2と３枚の負極６1〜６3とを交互に積層した扁平形
状の積層物から実質的になる。樹脂製チューブ８は、電
極群２の最外層と長手方向側の積層面を筒状に被覆し、
また両端部８ａが短手方向側の積層面に折り返されてい
る。正極５1〜５2は、正極集電体と正極集電体に担持さ
れた正極合剤とをそれぞれ含む。一方、負極６1〜６
3は、導電性基板９とこの導電性基板９の両面に担持さ
れた負極合剤１０とをそれぞれ含む。アルカリ電解液
は、電極群２に含浸されている。
【００４２】本発明に係る第１のニッケル水素二次電池
によれば、樹脂製チューブが電極群の最外層と積層面を
筒状に囲み、かつその両端部が他の積層面に折り返され
ているため、正極においてγ−ＮｉＯＯＨが生成するこ
とに伴う膨潤、負極の水素吸蔵合金の水素吸蔵・放出反
応に伴う定常的な膨張・収縮、過充電時のガス発生など
によって充放電サイクル中に電極群が膨張しようとする
のを抑えることができるため、フィルム製容器を用いて
も、正極とセパレータと負極との密着性を長期間に亘り
維持することができる。したがって、充放電サイクル寿
命の長い薄型ニッケル水素二次電池を実現することがで
きる。
【００４３】本発明に係る第２のニッケル水素二次電池
について説明する。
【００４４】本発明に係る第２のニッケル水素二次電池
は、水酸化ニッケルを含有する正極と水素吸蔵合金を含
有する負極とを含む積層物から実質的になる電極群と、
前記電極群に保持されるアルカリ電解液と、前記電極群
の端部を挟む挟持治具と、前記電極群が収納され、樹脂
成分を含有する容器とを具備する。
【００４５】この第２のニッケル水素二次電池では、正
極と負極の間にセパレータを配置することができる。
【００４６】正極、負極、セパレータ及びアルカリ電解
液としては、前述した第１のニッケル水素二次電池にお
いて説明したのと同様なものを挙げることができる。
【００４７】１）樹脂成分を含有する容器 樹脂成分を含有する容器は、深絞りなどの加工技術に限
界がある金属ケースを用いる場合と比較して、ニッケル
水素二次電池の厚さを薄くすることができる。
【００４８】第２のニッケル水素二次電池においては、
電槽としてフィルム製容器を用いても良いが、圧縮成形
や射出成形等の樹脂成形により形成された容器を用いて
も良い。樹脂成形で使用する樹脂は、常温硬化型樹脂が
好ましい。なお、フィルム製容器としては、前述した第
１のニッケル水素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。
【００４９】２）挟持治具 挟持治具の形成材料としては、例えば、樹脂、金属等を
挙げることができる。機械的強度および耐アルカリ性の
観点からは、金属が好ましく、金属材料としては、例え
ば、ニッケル、ニッケルメッキが施された鉄、ステンレ
スなどを挙げることができる。
【００５０】金属製の挟持治具では、板厚を０．０５〜
０．５ｍｍ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。板厚を０．０５ｍｍ未満
にすると、挟持治具の機械的強度が不足して長寿命を得
られなくなる恐れがある。一方、板厚が０．５ｍｍを超
えると、薄型電池として１ｍｍを超える厚みの増加とな
り、電池の薄型化が困難になる可能性がある。板厚のさ
らに好ましい範囲は、０．０７〜０．３ｍｍである。
【００５１】挟持治具の個数は、１個にしても、あるい
は２個以上にすることも可能である。挟持治具の個数
は、電極群の大きさや挟持治具自体の大きさを考慮して
設定することが好ましい。
【００５２】挟持治具の配置形態の一例を図４〜図７を
参照して説明する。図４〜図６で使用する挟持治具は、
図７に示すように、断面がコの字状のクリップである。
断面がコの字状のクリップの代わりに、断面がＵ字状の
クリップを使用しても良い。なお、図４〜図７では、前
述した図１〜図３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。
【００５３】図４は、２つの挟持治具１１1、１１2を用
い、一方の挟持治具１１1で電極群２の長手方向側の一
方の端部を挟むと共に、他方の挟持治具１１2で電極群
２の長手方向側の他方の端部を挟んでいる例である。
【００５４】また、図５は、一方の挟持治具１１1で電
極群２の短手方向側端部を挟むと共に、他方の挟持治具
１１2で電極群２の長手方向側の他方の端部を挟んでい
る例である。なお、電極群２の短手方向側端部を挟む
際、正極端子３と負極端子４との短絡を回避する観点か
ら、正負極端子が延出していない端部を挟持治具で挟む
ことが望ましい。
【００５５】図６では、電極群の容量が図４及び図５に
比べて大きいため、４つの挟持治具１２1〜１２4を用意
し、電極群２の長手方向側の一方の端部を２つの挟持治
具１２1、１２2で挟み、また、他方の端部を２つの挟持
治具１２3、１２4で挟んでいる。
【００５６】本発明に係る第２のニッケル水素二次電池
によれば、挟持治具により電極群の緊縛強度を大きくす
ることができるため、樹脂成分を含有する容器を用いて
いても、充放電反応の際に電極群が膨張しようとするの
を抑えることが可能となる。従って、樹脂成分を含有す
る容器を用いることにより薄型化が図られたニッケル水
素二次電池の充放電サイクル寿命を向上することができ
る。
【００５７】本発明に係る第３のニッケル水素二次電池
は、水酸化ニッケルを含有する正極と水素吸蔵合金を含
有する負極とを含む積層物から実質的になる電極群と、
前記電極群に保持されるアルカリ電解液と、前記電極群
を被覆する樹脂製チューブと、前記樹脂製チューブを介
して前記電極群の端部を挟む挟持治具と、前記電極群が
収納され、樹脂成分を含有する容器とを具備する。
【００５８】この第３のニッケル水素二次電池では、正
極と負極の間にセパレータを配置することができる。
【００５９】正極、負極、セパレータ、アルカリ電解
液、樹脂製チューブ、容器及び挟持治具としては、前述
した第１、２のニッケル水素二次電池において説明した
のと同様なものを挙げることができる。
【００６０】電極群を樹脂製チューブで被覆する際、電
極群の最外層と積層面を筒状に包囲することが望まし
い。さらに、この際、樹脂製チューブの端部を電極群の
他の積層面に折り返すと、電極群の膨張を更に抑えるこ
とができる。図８に、扁平形状の電極群２の最外層と長
手方向側の積層面を樹脂製チューブ１３で筒状に被覆し
た例を示す。
【００６１】本発明に係る第３のニッケル水素二次電池
によれば、樹脂製チューブと挟持治具により電極群に強
い緊縛を与えることができるため、挟持治具の厚さを薄
くしても、充放電サイクル中に電極群が膨張しようとす
るのを回避することができる。よって、ニッケル水素二
次電池の薄型化に大きな支障を与えずに、充放電サイク
ル寿命を向上することが可能になる。
【００６２】本発明に係る第４のニッケル水素二次電池
は、水酸化ニッケルを含有する正極と水素吸蔵合金を含
有する負極とを含む積層物から実質的になる電極群と、
前記電極群に保持されるアルカリ電解液と、前記電極群
の端部を挟む挟持治具と、前記挟持治具で挟まれた電極
群を被覆する樹脂製チューブと前記電極群が収納され、
樹脂成分を含有する容器とを具備する。
【００６３】この第４のニッケル水素二次電池では、正
極と負極の間にセパレータを配置することができる。
【００６４】正極、負極、セパレータ、アルカリ電解
液、樹脂製チューブ、容器及び挟持治具としては、前述
した第１、２のニッケル水素二次電池において説明した
のと同様なものを挙げることができる。
【００６５】端部が挟持治具で挟まれている電極群を樹
脂製チューブで被覆する際、電極群の最外層と積層面を
筒状に包囲することが望ましい。さらに、この際、樹脂
製チューブの端部を電極群の他の積層面に折り返すこと
が好ましい。
【００６６】本発明に係る第４のニッケル水素二次電池
によれば、樹脂製チューブと挟持治具により電極群に強
い緊縛を与えることができるため、挟持治具の厚さを薄
くしても、充放電サイクル中に電極群が膨張しようとす
るの回避することができる。よって、ニッケル水素二次
電池の薄型化に大きな支障を与えずに、充放電サイクル
寿命を向上することができる。
【００６７】本発明に係る第５のニッケル水素二次電池
は、水酸化ニッケルを含有する正極と水素吸蔵合金を含
有する負極とを含む積層物から実質的になる電極群と、
前記電極群に保持されるアルカリ電解液と、前記電極群
の少なくとも最外層を被覆する電極群押え板と、前記電
極群押え板を介して前記電極群の端部を挟む挟持治具
と、前記挟持治具で挟まれた電極群を被覆する樹脂製チ
ューブと、前記電極群が収納され、樹脂成分を含有する
容器とを具備する。
【００６８】この第５のニッケル水素二次電池では、正
極と負極の間にセパレータを配置することができる。
【００６９】正極、負極、セパレータ、アルカリ電解
液、樹脂製チューブ、容器及び挟持治具としては、前述
した第１、２のニッケル水素二次電池において説明した
のと同様なものを挙げることができる。
【００７０】１）電極群押え板 電極群押え板は、耐アルカリ性の観点から、例えば、ニ
ッケル、ニッケルメッキが施された鉄、ステンレスなど
の金属から形成することが好ましい。
【００７１】電極群押え板の厚さは、０．０１〜０．２
ｍｍの範囲内が好ましい。これは次のような理由による
ものである。電極群押え板の厚さを０．０１ｍｍ未満に
すると、機械的強度が不足して長寿命を得られなくなる
恐れがある。一方、電極群押え板の厚さが０．２ｍｍを
超えると、二次電池としての厚みの増加となり、電池の
薄型化が困難になる可能性がある。厚さのさらに好まし
い範囲は、０．０３〜０．１５ｍｍである。
【００７２】この第５のニッケル水素二次電池の一例を
図９に示す。図９は、本発明に係る第５のニッケル水素
二次電池の一例である薄型ニッケル水素二次電池に組み
込まれる電極群の一例を示す断面図である。なお、図９
では、前述した図１〜図３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。
【００７３】２枚の電極群押え板１４1、１４2は、電極
群２の最外層にそれぞれ配置されている。断面がコの字
状の第１のクリップ１５1は、電極群２の一方の長手方
向側端部と２枚の電極群押え板１４1、１４2とを一緒に
挟んでいる。また、断面がコの字状の第２のクリップ１
５2（図示しない）は、電極群２の他方の長手方向側端
部と２枚の電極群押え板１４1、１４2とを一緒に挟んで
いる。樹脂製チューブ１６は、このような積層物の最外
層と長手方向側の積層面とを筒状に被覆している。樹脂
製チューブ１６の両端部は、電極群の短手方向側積層面
に折り返されていることが望ましい。
【００７４】なお、２枚の電極群押え板を使用する代わ
りに、１枚の電極群押え板で電極群の最外層と長手方向
側の積層面を筒状に被覆しても良い。また、断面がコの
字状のクリップの代わりに、断面がＵ字状のクリップを
使用しても良い。
【００７５】本発明に係る第５のニッケル水素二次電池
によれば、電池厚さに大きな変化を与えずに、電極群に
強い緊縛を与えることができるため、薄型で、かつ長寿
命なニッケル水素二次電池を実現することができる。ま
た、導電性の電極群押え板を使用することにより、電極
群の最外層に位置する電極（例えば、負極）の抵抗を低
くすることができる。
【００７６】次いで、本発明に係る電気自動車（ハイブ
リッドカーを含む）について説明する。
【００７７】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。
【００７８】本発明に係る第１〜第５のニッケル水素二
次電池のうち少なくとも１種類の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によれば、燃費等の走
行性能を高くすることができる。
【００７９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。
【００８０】（実施例１）表１の組成となるように各元
素を秤量し、アルゴン雰囲気下において高周波誘導炉で
溶解し、水冷銅鋳型に注湯し、固化することにより合金
インゴットを作製した。なお、表１中のＬｍ(1)は、Ｌ
ａが７０重量％、Ｃｅが２重量％、Ｐｒが１０重量％お
よびＮｄが１８重量％からなる組成のミッシュメタルで
あり、Ｌｍ(2)は、Ｌａが４０重量％、Ｃｅが４重量
％、Ｐｒが１１重量％およびＮｄが５５重量％からなる
組成のミッシュメタルであり、Ｌｍ(3)はＬａが８０重
量％、Ｃｅが１４重量％、Ｐｒが３重量％、Ｎｄが３重
量％からなる組成のミッシュメタルである。この合金イ
ンゴットに８８０〜１１００℃で２〜１０時間の熱処理
をアルゴン雰囲気で施した。得られた合金インゴットを
平均粒径５０μｍとなるようにアルゴン雰囲気中で粉砕
し、水素吸蔵合金粉末を作製した。
【００８１】得られた合金粉末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粉末を１重
量部、ニッケル粉０．５重量部および水５０重量部を添
加し、これらを攪拌することによりペーストを調製し
た。表面にニッケルメッキが施された鉄製穿孔薄板に得
られたペーストを塗布し、乾燥することにより塗工板を
得た。得られた塗工板にロールプレスを施すことにより
調厚を行った後、所望の寸法に裁断し、３枚で水素吸蔵
合金量として１．８ｇ含む所定サイズの負極板を得た。
【００８２】３枚の負極板と、２枚で４３０ｍＡｈの公
称容量を有する公知技術によって作製されたペースト式
ニッケル正極板とを、その間にセパレータ（アクリル酸
がグラフト共重合されたポリオレフィン系不織布）を介
在させて積層することにより、長手方向側の幅が４１ｍ
ｍで、短手方向側の幅が１５ｍｍで、厚さが２．７ｍｍ
の扁平形状の電極群を作製した。
【００８３】得られた電極群を塩化ビニール製熱収縮チ
ューブに挿入し、熱収縮させることにより、電極群の最
外層と長手方向側の積層面とを筒状に被覆した。また、
熱収縮チューブの両端部を短手方向側の積層面の周縁に
折り返した。この熱収縮チューブにより電極群を一体化
させることができた。
【００８４】得られた電極群に、電解液として、７ｍｏ
ｌ／ＬのＫＯＨ、０．５ｍｏｌ／ＬのＮａＯＨ及び０．
５ｍｏｌ／ＬのＬｉＯＨからなるアルカリ水溶液を０．
７ｇ含浸させた。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。次いで、袋の開口部をヒートシールで封止するこ
とにより、前述した図１〜図３に示す構造を有し、公称
容量４３０ｍＡｈで、厚さが３．２ｍｍの薄型ニッケル
水素二次電池を組み立てた。なお、ヒートシールを行う
前に、電槽（ラミネート製の袋）内の空気などの気体を
真空引きしても良い。
【００８５】（実施例２〜３）水素吸蔵合金の組成を下
記表１に示すもの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にして薄型ニッケル水素二次電
池を製造した。
【００８６】（実施例４）前述した実施例１で説明した
のと同様にして、電極群の作製および熱収縮チューブで
の被覆を行った。
【００８７】次いで、挟持治具として、断面が略コの字
状で、板厚が０．２ｍｍのステンレス製クリップ（ＯＨ
ＴＯオートの商品名がガチャ玉（中））を２個用意し
た。熱収縮チューブで被覆された電極群の長手方向側の
両端部それぞれをクリップで挟んだ。クリップの配置形
態は、前述した図４に示す通りである。
【００８８】ひきつづき、前述した実施例１で説明した
のと同様にして、電解液の含浸とラミネートフィルムに
よる封止を行い、公称容量４３０ｍＡｈで、厚さが３．
６ｍｍの薄型ニッケル水素二次電池を製造した。
【００８９】（実施例５）前述した実施例１で説明した
のと同様にして電極群の作製を行った。次いで、挟持治
具として、断面が略コの字状で、板厚が０．２２ｍｍの
ステンレス製クリップを２個用意した。電極群の長手方
向側の端部と短手方向側の端部（正負極リードの延出し
ていない方の端部）とを２つのクリップで挟んだ。クリ
ップの配置形態は、前述した図５に示す通りである。
【００９０】このクリップで束ねられた電極群を塩化ビ
ニール製熱収縮チューブに挿入し、熱収縮させることに
より、電極群の最外層と長手方向側の積層面とを筒状に
被覆すると共に、熱収縮チューブの両端部を短手方向側
の積層面に折り返した。
【００９１】ひきつづき、前述した実施例１で説明した
のと同様にして、電解液の含浸とラミネートフィルムに
よる封止を行い、公称容量４３０ｍＡｈで、厚さが３．
６５ｍｍの薄型ニッケル水素二次電池を製造した。
【００９２】（実施例６）前述した実施例１で説明した
のと同様にして電極群の作製を行った。次いで、電極群
押え板として厚さが０．０３ｍｍのニッケル板を電極群
の両方の最外層に配置した。
【００９３】挟持治具として、断面が略コの字状で、板
厚が０．１８ｍｍのステンレス製クリップを２個用意し
た。電極群の長手方向側の両端部それぞれをクリップで
その間に２枚のニッケル板を介在させて挟んだ。クリッ
プの配置形態は、前述した図４に示す通りである。
【００９４】ひきつづき、前述した実施例１で説明した
のと同様にして、電解液の含浸とラミネートフィルムに
よる封止を行い、公称容量４３０ｍＡｈで、厚さが３．
６２ｍｍの薄型ニッケル水素二次電池を製造した。
【００９５】（比較例１）電極群を熱収縮チューブで被
覆しなかったこと以外は、前述した実施例１で説明した
のと同様にして公称容量４３０ｍＡｈで、厚さが３．０
ｍｍの薄型ニッケル水素二次電池を製造した。
【００９６】（比較例２）電極群を熱収縮チューブで被
覆する際、電極群の最外層と長手方向側の積層面のみを
被覆すること以外は、前述した実施例１で説明したのと
同様にして公称容量４３０ｍＡｈで、厚さが３．２ｍｍ
の薄型ニッケル水素二次電池を製造した。
【００９７】得られた実施例１〜６及び比較例１〜２の
二次電池について、封口後、室温で１０時間放置した。
ひきつづき、室温で４３ｍＡの電流で１０時間充電後、
室温で５時間保持し、続いて室温で８６ｍＡ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
クルを行った。この後、８６ｍＡの電流で４．５時間、
４３ｍＡの電流で１時間充電後、１７２ｍＡ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、活性化を行った。
【００９８】これらの電池を、２５℃の環境下で８６ｍ
Ａの電流で４．５時間、４３ｍＡの電流で１時間充電
後、２１５ｍＡの電流で電池電圧が９００ｍＶになるま
で放電するという充放電を繰り返し行い、サイクル進行
に伴う放電容量の変化を測定した。放電容量が初期の７
０％に低下するまでのサイクル数をサイクル寿命とし、
比較例１のサイクル寿命を１として下記表１に示す。
【００９９】
【表１】
【０１００】表１から明らかなように、実施例１〜６の
二次電池は、比較例１〜２の二次電池に比べて、充放電
サイクル寿命が長いことがわかる。
【０１０１】実施例４のように、電極群を樹脂製チュー
ブで被覆してから、その端部を挟持治具で挟むと、電極
群の中央付近の膨れをより小さくすることができるた
め、実施例１と比較してサイクル寿命を長くすることが
できる。また、実施例５のように、電極群の端部を挟持
治具で挟んだ後、樹脂製チューブで被覆すると、電極群
の中央付近の膨れをさらに小さくすることができるた
め、サイクル寿命をさらに長くすることができた。さら
に、実施例６のように、電極群の最外層に電極群押え板
を配置した後、電極群の端部を押え板と一緒に挟持治具
で挟み、さらに樹脂製チューブで被覆すると、電池厚さ
を大幅に変えずにサイクル寿命を大幅に改善できた。
【０１０２】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、金
属製容器を用いることなく、電極群に緊縛を与えること
が可能で、長寿命なニッケル水素二次電池およびこのニ
ッケル水素二次電池を用いる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のニッケル水素二次電池の一
例である薄型ニッケル水素二次電池を示す斜視図。
【図２】図１の薄型ニッケル水素二次電池の電極群を模
式的に示す斜視図。
【図３】図２のIII−IIIに沿う断面図。
【図４】本発明に係る第２のニッケル水素二次電池の一
例である薄型ニッケル水素二次電池に組み込まれる電極
群の一例を示す模式図。
【図５】本発明に係る第２のニッケル水素二次電池の一
例である薄型ニッケル水素二次電池に組み込まれる電極
群の別な例を示す模式図。
【図６】本発明に係る第２のニッケル水素二次電池の一
例である薄型ニッケル水素二次電池に組み込まれる電極
群のさらに別な例を示す模式図。
【図７】図４の電極群をＡ−Ａ線に沿って切断した断面
図。
【図８】本発明に係る第２のニッケル水素二次電池の一
例である薄型ニッケル水素二次電池に用いられる電極群
を樹脂製チューブで被覆した状態を模式的に示す斜視
図。
【図９】本発明に係る第３のニッケル水素二次電池の一
例である薄型ニッケル水素二次電池に組み込まれる電極
群の一例を示す断面図。
【符号の説明】
１…フィルム製容器、 ２…電極群、 ３…正極端子、 ４…負極端子、 ５1〜５2…正極、 ６1〜６3…負極、 ７…セパレータ、 ８…樹脂製チューブ、 ８ａ…樹脂製チューブの端部、 ９…負極集電体、 １０…負極合剤。
フロントページの続き (72)発明者 小岩 馨 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 (72)発明者 山本 雅秋 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 BB03 CC02 5H028 AA07 BB04 CC02 CC08 CC21 CC22 HH05

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 水酸化ニッケルを含有する正極と水素吸
    蔵合金を含有する負極とを含む積層物から実質的になる
    電極群と、 前記電極群の最外層と積層面を筒状に被覆し、端部が前
    記電極群の他の積層面に折り返されている樹脂製チュー
    ブと、 前記電極群が収納されるフィルム製容器とを具備するこ
    とを特徴とするニッケル水素二次電池。
  2. 【請求項２】 水酸化ニッケルを含有する正極と水素吸
    蔵合金を含有する負極とを含む積層物から実質的になる
    電極群と、 前記電極群の端部を挟む挟持治具と、 前記電極群が収納され、樹脂成分を含有する容器とを具
    備することを特徴とするニッケル水素二次電池。
  3. 【請求項３】 水酸化ニッケルを含有する正極と水素吸
    蔵合金を含有する負極とを含む積層物から実質的になる
    電極群と、 前記電極群を被覆する樹脂製チューブと、 前記樹脂製チューブを介して前記電極群の端部を挟む挟
    持治具と、 前記電極群が収納され、樹脂成分を含有する容器とを具
    備することを特徴とするニッケル水素二次電池。
  4. 【請求項４】 水酸化ニッケルを含有する正極と水素吸
    蔵合金を含有する負極とを含む積層物から実質的になる
    電極群と、 前記電極群の端部を挟む挟持治具と、 前記挟持治具で挟まれた電極群を被覆する樹脂製チュー
    ブと前記電極群が収納され、樹脂成分を含有する容器と
    を具備することを特徴とするニッケル水素二次電池。
  5. 【請求項５】 水酸化ニッケルを含有する正極と水素吸
    蔵合金を含有する負極とを含む積層物から実質的になる
    電極群と、 前記電極群の少なくとも最外層を被覆する電極群押え板
    と、 前記電極群押え板を介して前記電極群の端部を挟む挟持
    治具と、 前記挟持治具で挟まれた電極群を被覆する樹脂製チュー
    ブと、 前記電極群が収納され、樹脂成分を含有する容器とを具
    備することを特徴とするニッケル水素二次電池。
  6. 【請求項６】 前記挟持治具の板厚は、０．０５〜０．
    ５ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項３〜５い
    ずれか１項記載のニッケル水素二次電池。
  7. 【請求項７】 前記電極群押え板の厚さは、０．０１〜
    ０．２ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項５記
    載のニッケル水素二次電池。
  8. 【請求項８】 請求項１〜７いずれか１項記載のニッケ
    ル水素二次電池を用いることを特徴とする電気自動車。
JP2001283970A 2001-09-18 2001-09-18 ニッケル水素二次電池及び電気自動車 Pending JP2003092134A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001283970A JP2003092134A (ja) 2001-09-18 2001-09-18 ニッケル水素二次電池及び電気自動車

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001283970A JP2003092134A (ja) 2001-09-18 2001-09-18 ニッケル水素二次電池及び電気自動車

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003092134A true JP2003092134A (ja) 2003-03-28

Family

ID=19107377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001283970A Pending JP2003092134A (ja) 2001-09-18 2001-09-18 ニッケル水素二次電池及び電気自動車

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003092134A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007335307A (ja) * 2006-06-16 2007-12-27 Toshiba Battery Co Ltd 非水電解質電池
WO2008072694A1 (ja) 2006-12-14 2008-06-19 Is Technology Japan, Inc. 円板保持装置および欠陥異物検出装置
JP2013206866A (ja) * 2012-03-29 2013-10-07 Fdk Twicell Co Ltd ニッケル水素二次電池
JP2014239053A (ja) * 2008-03-14 2014-12-18 日本電気株式会社 フィルム外装電気デバイス
JP2018508951A (ja) * 2015-02-06 2018-03-29 オヴォニック バッテリー カンパニー インコーポレイテッド アルカリ性のパウチセルバッテリおよび非水系プロトン伝導性のパウチセルバッテリ
JP2018073502A (ja) * 2016-10-25 2018-05-10 トヨタ自動車株式会社 積層型電極体の製造方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007335307A (ja) * 2006-06-16 2007-12-27 Toshiba Battery Co Ltd 非水電解質電池
WO2008072694A1 (ja) 2006-12-14 2008-06-19 Is Technology Japan, Inc. 円板保持装置および欠陥異物検出装置
JP2014239053A (ja) * 2008-03-14 2014-12-18 日本電気株式会社 フィルム外装電気デバイス
JP2013206866A (ja) * 2012-03-29 2013-10-07 Fdk Twicell Co Ltd ニッケル水素二次電池
JP2018508951A (ja) * 2015-02-06 2018-03-29 オヴォニック バッテリー カンパニー インコーポレイテッド アルカリ性のパウチセルバッテリおよび非水系プロトン伝導性のパウチセルバッテリ
JP2018073502A (ja) * 2016-10-25 2018-05-10 トヨタ自動車株式会社 積層型電極体の製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11217855B2 (en) Cell pack and method for producing and method for disassembling the same
JP4532448B2 (ja) 角形電池用電極ユニット、角形電池および角形電池用電極ユニットの製造方法
US9147870B2 (en) Rechargeable battery
CN103959541A (zh) 电极组件和包含其的电化学电池
CN108598296A (zh) 提高了能量密度的二次电池
JP3533117B2 (ja) フィルム外装電池の製造方法
JP2019053862A (ja) 積層電極体及び蓄電素子
JP6587157B2 (ja) 電極組立体及びこれを含む電気化学素子
JP2008243411A (ja) 密閉型二次電池
KR101487092B1 (ko) 이차전지용 파우치 및 이를 포함하는 이차전지
JP2003045477A (ja) アルカリ二次電池、ハイブリッドカー及び電気自動車
JP2000268873A (ja) リチウム二次電池とそれを用いた電池装置
EP2899769B1 (en) Pouch for secondary battery and secondary battery comprising same
JP2003092134A (ja) ニッケル水素二次電池及び電気自動車
WO2014087895A1 (ja) 蓄電装置、ハイブリッド車及び電動車両
JP2019016494A (ja) 積層電極体の製造方法及び蓄電素子の製造方法
KR20140022531A (ko) 전극조립체 및 이를 포함하는 전기화학소자 및 그 제조방법
JP2000090897A (ja) 電池および電池パック
KR101476040B1 (ko) 가스 흡착제가 코팅된 분리막을 포함하는 이차 전지 및 이를 이용한 중대형전지모듈
JPH1167278A (ja) 樹脂シールリチウムイオン二次電池
JP2019016493A (ja) 電極体のサブユニット、電極ユニット、積層電極体及び蓄電素子
JP2022552358A (ja) 電極組立体およびその製造方法
JP2000277159A (ja) 非水電解質二次電池
JP2004022208A (ja) 組電池
CN220710345U (zh) 极片、电极组件、电池单体、电池及用电装置