JP2003203639A - アルカリ蓄電池およびその製造方法 - Google Patents

アルカリ蓄電池およびその製造方法

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JP2003203639A JP2001400306A JP2001400306A JP2003203639A JP 2003203639 A JP2003203639 A JP 2003203639A JP 2001400306 A JP2001400306 A JP 2001400306A JP 2001400306 A JP2001400306 A JP 2001400306A JP 2003203639 A JP2003203639 A JP 2003203639A
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Takeshi Ito
武 伊藤
Mikiaki Tadokoro
幹朗 田所
Toshihiro Akazawa
俊裕 赤澤
Teruhiko Imoto
輝彦 井本
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 三次元網目状構造を有するニッケル金属多孔
体に帯状金属薄板を強度よく溶接できるようにして、当
該溶接部での電気抵抗を減少させて、大電流放電が可能
なアルカリ蓄電池を提供できるようにする。 【解決手段】 ニッケル発泡体11aに活物質スラリー
を充填し、乾燥させて活物質充填極板10aとした後、
活物質充填極板10aの上方および下方に配置されたエ
アブラスト装置20のノズル21からNiCo合金粒子
22を噴射する。これにより、ニッケル発泡体11aに
充填された活物質粒子はNiCo合金粒子22によりは
じき飛ばされて、集電タブ取付部12より除去され、同
時に、NiCo合金粒子22が集電タブ取付部12に残
存して、集電タブ取付部12にNiCo合金粒子22が
充填される。集電タブ取付部12に帯状金属薄板13を
溶接すると、帯状金属薄板13が集電タブ取付部12に
強固に固着される。

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・水素蓄電
池、ニッケル・カドミウム蓄電池などのアルカリ蓄電池
に係り、特に、三次元網目状構造を有するニッケル金属
多孔体に水酸化ニッケルを主体とした活物質が充填され
た非焼結式ニッケル正極と、負極と、これらの両極を隔
離するセパレータと、アルカリ電解液とを外装缶内に備
えたアルカリ蓄電池およびその製造方法の改良に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル
・カドミウム蓄電池などのアルカリ蓄電池に使用される
ニッケル電極は、パンチングメタル等の芯体にニッケル
粉末を焼結して形成した焼結基板にニッケル塩等の溶液
を含浸し、アルカリ処理により活物質化したいわゆる焼
結式電極が知られている。この焼結式電極は、焼結基板
を高多孔度とした場合には機械的強度が弱くなるため、
実用的には80%程度の多孔度とするのが限界であると
ともに、パンチングメタル等の芯体を必要とすることか
ら、活物質の充填量が低く、高エネルギー密度の電極を
実現する上で問題がある。また、焼結基板の細孔は10
μm以下であるので、活物質の充填工程を何度も繰り返
す必要がある溶液含浸法や電着含浸法に限定されるた
め、充填工程が煩雑であるとともに製造コストも高くな
るという問題があった。
【0003】一方、これらの欠点を改良するために、金
属繊維焼結体や発泡ニッケル(ニッケルスポンジ)など
の三次元網目状構造をもったニッケル金属多孔体(活物
質保持体)に活物質スラリーを直接充填した、いわゆる
非焼結式電極が主流となってきた。この種の三次元網目
状構造をもったニッケル金属多孔体は、その多孔度が約
95%と高多孔度であるので、活物質を高密度に充填で
きる。そのため、高容量の電池が得られるようになると
ともに、この種の非焼結式電極は活物質をそのままニッ
ケル金属多孔体に充填するので、面倒な活物質化の処理
が必要でなくなり、製造が容易になるという利点があ
る。
【0004】ところで、この種の三次元網目状構造をも
ったニッケル金属多孔体を使用した電極は、一般に高多
孔度であることからその強度が弱く、電極から集電を行
うためのリード端子を取付けることが困難であった。特
に、大電流放電を必要とする場合には、電極群の各電極
に略円板状の集電体を固着することが効果的であるが、
焼結式電極ではパンチングメタル等の強固な芯体がある
ため集電体を固着することは容易である。しかしなが
ら、非焼結式電極では三次元網目状構造をもったニッケ
ル金属多孔体を用いるため、強固な芯体がなく、略円板
状の集電体を固着することが困難である。このため、ニ
ッケル金属多孔体の一部をプレスする方式、ニッケル金
属多孔体の一部に溶接、溶射、かしめなどにより別の金
属を付加する方法、等のように電極の一部に金属の密な
部分を得ることにより電極からの集電を行う方法がなさ
れてきた。
【0005】上述した電極の一部に金属の密な部分を得
る方法の中で現在最も実用的な方法の一つとして、電極
の片面の一部に金属板を溶接することにより電極の一部
に金属の高密度部分を得て集電用端子取付部とする構造
を持つ電極を使用する方法がある。この場合、三次元網
目状構造をもったニッケル金属多孔体に活物質を充填す
る前、あるいは活物質を充填した後に、当該ニッケル金
属多孔体の端部に帯状金属薄板を電気抵抗溶接、超音波
溶接などにより固着する方法が採用されるようになっ
た。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ニッケル金
属多孔体に活物質を充填する前にニッケル金属多孔体に
帯状金属薄板を固着すると、ニッケル金属多孔体と帯状
金属薄板との圧延時の伸び率の不一致に起因して、活物
質充填後の圧延時に電極に歪みを生じて、平坦で均一な
電極が製造できないという問題を生じた。一方、三次元
網目状構造をもったニッケル金属多孔体に活物質を充填
した後に帯状金属薄板を固着する場合においては、導電
性が低い活物質充填部に帯状金属薄板を直接溶接するこ
とは困難である。
【0007】このため、活物質が充填されたニッケル金
属多孔体の帯状金属薄板溶接部に超音波ホーンを押し当
てて、帯状金属薄板溶接部の活物質を超音波剥離する、
いわゆる超音波剥離手段を用いて充填された活物質を除
去する必要が生じた。しかしながら、超音波剥離等の手
段を用いると、帯状金属薄板が溶接されるニッケル金属
多孔体の活物質の剥離部にダメージが生じて、帯状金属
薄板との溶接強度が低下して、溶接部での抵抗が大きく
なって、大電流での放電性(高率放電特性)が低下する
という問題を生じた。
【0008】そこで、三次元網目状構造を有するニッケ
ル金属多孔体を活物質保持体として用いる電極におい
て、活物質保持体に充填された活物質を活物質保持体に
ダメージを与えることなく除去する方法が、特開200
1−93521号公報にて提案されるようになった。こ
の特開2001−93521号公報にて提案され方法に
おいては、ガラス、プラスチック、セラミックス等の電
気絶縁性を有する微少な非金属粒子を帯状金属薄板が溶
接されるニッケル金属多孔体の長手方向端部にブラスト
ショットして、活物質保持体に充填された活物質を除去
し、この活物質を除去した部分に帯状金属薄板を溶接す
るようにしている。
【0009】これにより、三次元網目状構造を有するニ
ッケル金属多孔体にダメージを与えることなく、充填さ
れた活物質を除去することが可能となって、帯状金属薄
板の溶接強度が向上することが可能となる。しかしなが
ら、電気絶縁性を有するガラス、プラスチック、セラミ
ックス等の微少な非金属粒子をブラストショットする
と、これらの非金属粒子が活物質保持体内に残留するよ
うになる。このため、帯状金属薄板の溶接部での電気抵
抗が増大して、依然として大電流での放電性(高率放電
特性)が低下するという問題を生じた。
【0010】そこで、本発明は上記問題点を解決するた
めになされたものであって、三次元網目状構造を有する
ニッケル金属多孔体に帯状金属薄板を強度よく溶接でき
るようにして、当該溶接部での電気抵抗を減少させて、
大電流放電が可能なアルカリ蓄電池を提供できるように
することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明は、三次元網目状構造を有するニッケル
金属多孔体に水酸化ニッケルを主体とした活物質が充填
された非焼結式ニッケル正極と、負極と、これらの両極
を隔離するセパレータと、アルカリ電解液とを外装缶内
に備えたアルカリ蓄電池であって、三次元網目状構造を
有するニッケル金属多孔体の端部の集電タブ取付部に導
電性を有する略球状の金属粒子が充填されているととも
に、当該集電タブ取付部に帯状金属薄板が固着されてい
ることを特徴とする。
【0012】ここで、三次元網目状構造を有するニッケ
ル金属多孔体の端部の集電タブ取付部に導電性を有する
略球状の金属粒子が充填されていると、この集電タブ取
付部の金属密度が増大するため、帯状金属薄板が集電タ
ブ取付部で強固に固着されることとなる。また、ニッケ
ル金属多孔体と同種の導電性を有する略球状の金属粒子
が充填されることにより、ニッケル金属多孔体と金属粒
子との結合が密になる。これにより、このようなニッケ
ル正極を用いたアルカリ蓄電池の高率放電特性が向上す
る。
【0013】なお、三次元網目状構造を有するニッケル
金属多孔体の平均孔径をD(μm)とし、導電性を有す
る略球状の金属粒子の平均粒径をd(μm)とした場合
に、d(μm)が0.2D(μm)より大きくなると、
ニッケル金属多孔体に与えるダメージが増大して、活物
質の脱落量が増大することが分かった。また、d(μ
m)が0.04D(μm)より小さくなると、ブラスト
ショット時に充分に活物質を除去することができずに、
集電タブ取付部に活物質が残存して集電性が低下し、高
率放電特性が低下することが分かった。このため、0.
04D≦d≦0.2Dの関係を有するように略球状の金
属粒子の平均粒径を規定するのが望ましい。
【0014】また、略球状の金属粒子の充填量が10g
/m2未満では、集電タブ取付部の金属密度が小さくて
充分な導電性を付与することができないことが分かっ
た。一方、略球状の金属粒子の充填量が50g/m2
超えるようになると、金属粒子の充填量過多となって、
ニッケル金属多孔体の骨格変形が起こり、帯状金属薄板
との溶接強度が低下する。このため、略球状の金属粒子
の充填量は、10g/m 2以上で50g/m2以下になる
ように規定のが望ましい。この場合、略球状の金属粒子
としてはニッケルを主体とする金属を用いることが望ま
しい。ニッケルを主体とする金属としては、例えば、N
iCo合金、NiZn合金、NiMg合金、NiAl合
金のいずれかから選択して用いるようにするのが適当で
ある。
【0015】一方、本発明のアルカリ蓄電池の製造法
は、三次元網目状構造を有するニッケル金属多孔体に水
酸化ニッケルを主体とする活物質を充填する活物質充填
工程と、活物質が充填されたニッケル金属多孔体の端部
の集電タブ取付部に導電性を有する略球状の金属粒子を
衝突させて、当該集電タブ取付部に充填された活物質を
除去するとともに、当該活物質が除去された空間部に金
属粒子を充填する金属粒子充填工程と、金属粒子が充填
された集電タブ取付部に帯状金属薄板を固着する金属薄
板固着工程とを備えるようにしている。
【0016】このように、導電性を有する略球状の金属
粒子を活物質が充填されたニッケル金属多孔体の端部の
集電タブ取付部に衝突させるようにすると、導電性を有
する略球状の金属粒子が比較的低速であっても活物質を
除去することが可能となる。また、略球状の金属粒子を
ニッケル金属多孔体に衝突させても、ニッケル骨格への
衝突面積が低減するため、ニッケル金属多孔体へのダメ
ージを低減させることが可能となる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下に、本発明のアルカリ蓄電池
をニッケル−水素蓄電池に適用した場合の一実施の形態
を図1に基づいて説明する。なお、図1は、ニッケル−
水素蓄電池に用いるニッケル正極を製造する状態を模式
的に示す図である。そして、図1(a)は、発泡ニッケ
ル(ニッケル金属多孔体)からなる活物質保持体に活物
質を充填した後、集電タブ取付部に充填された活物質を
ブラストショットにより除去する様子を模式的に示す斜
視図である。また、図1(b)は、活物質が除去された
集電タブ取付部に帯状金属薄板を固着した状態を模式的
に示す斜視図である。
【0018】1.帯状ニッケル正極の作製 まず、多孔度が95%の三次元網目状構造を有する平均
孔径(D)が500μm(D=500μm)のニッケル
発泡体(ニッケル金属多孔体)11aを用意した。一
方、共沈成分として亜鉛2.5重量%とコバルト1重量
%を含有する水酸化ニッケル粉末90重量部と、水酸化
コバルト粉末10重量部と、酸化亜鉛粉末3重量部との
混合粉末に、ヒドロキシプロピルセルロースの0.2重
量%水溶液50重量部を添加混練して活物質スラリーを
調製した。
【0019】ついで、上述のように用意したニッケル発
泡体11aに、上述のように調製した活物質スラリーを
充填し、乾燥させた後、所定の充填密度になるように圧
延して活物質充填極板10aを作製した。ついで、図1
に示すように、ノズル21からNiCo合金粒子22を
噴射するエアブラスト装置20を活物質充填極板10a
の上方および下方に配置した。この後、このエアブラス
ト装置20のノズル21からNiCo合金粒子22を、
活物質充填極板10aの端部の集電タブ取付部12に噴
射(ブラストショット)した。
【0020】ここで、エアブラスト装置20のノズル2
1から活物質充填極板10aの端部の集電タブ取付部1
2にNiCo合金粒子22を噴射(ブラストショット)
すると、ニッケル発泡体11aに充填された活物質粒子
はNiCo合金粒子22によりはじき飛ばされて、集電
タブ取付部12より除去されることになる。これと同時
に、NiCo合金粒子22が集電タブ取付部12に残存
して、集電タブ取付部12にNiCo合金粒子22が充
填されることとなる。これにより、集電タブ取付部12
に帯状金属薄板13を溶接すると、集電タブ取付部12
の金属密度が増大するため、帯状金属薄板13としてニ
ッケルメッキ鋼板が集電タブ取付部12に強固に固着さ
れることとなる。
【0021】(1)ニッケル正極a1〜a5 このとき、平均粒径(d)が10μm(d=10μm)
のNiCo合金粒子22を用いて、集電タブ取付部12
の充填密度が5g/m2になるようにNiCo合金粒子
22を充填したものをニッケル正極a1とした。同様
に、集電タブ取付部12の充填密度が、10g/m2
なるように充填したものをニッケル正極a2とし、30
g/m2になるように充填したものをニッケル正極a3
とし、50g/m2になるように充填したものをニッケ
ル正極a4とし、70g/m2になるように充填したも
のをニッケル正極a5とした。
【0022】(2)ニッケル正極a6〜a10 また、平均粒径が20μm(d=20μm)のNiCo
合金粒子22を用いて、集電タブ取付部12の充填密度
が5g/m2になるようにNiCo合金粒子22を充填
したものをニッケル正極a6とした。同様に、集電タブ
取付部12の充填密度が、10g/m2になるように充
填したものをニッケル正極a7とし、30g/m2にな
るように充填したものをニッケル正極a8とし、50g
/m2になるように充填したものをニッケル正極a9と
し、70g/m2になるように充填したものをニッケル
正極a10とした。
【0023】(3)ニッケル正極a11〜a15 また、平均粒径が50μm(d=50μm)のNiCo
合金粒子22を用いて、集電タブ取付部12の充填密度
が5g/m2になるようにNiCo合金粒子22を充填
したものをニッケル正極a11とした。同様に、集電タ
ブ取付部12の充填密度が、10g/m2になるように
充填したものをニッケル正極a12とし、30g/m2
になるように充填したものをニッケル正極a13とし、
50g/m2になるように充填したものをニッケル正極
a14とし、70g/m2になるように充填したものを
ニッケル正極a15とした。
【0024】(4)ニッケル正極a16〜a20 また、平均粒径が100μm(d=100μm)のNi
Co合金粒子22を用いて、集電タブ取付部12の充填
密度が5g/m2になるようにNiCo合金粒子22を
充填したものをニッケル正極a16とした。同様に、集
電タブ取付部12の充填密度が、10g/m2になるよ
うに充填したものをニッケル正極a17とし、30g/
2になるように充填したものをニッケル正極a18と
し、50g/m2になるように充填したものをニッケル
正極a19とし、70g/m2になるように充填したも
のをニッケル正極a20とした。
【0025】(5)ニッケル正極a21〜a25 また、平均粒径が120μm(d=120μm)のNi
Co合金粒子22を用いて、集電タブ取付部12の充填
密度が5g/m2になるようにNiCo合金粒子22を
充填したものをニッケル正極a21とした。同様に、集
電タブ取付部12の充填密度が、10g/m2になるよ
うに充填したものをニッケル正極a22とし、30g/
2になるように充填したものをニッケル正極a23と
し、50g/m2になるように充填したものをニッケル
正極a24とし、70g/m2になるように充填したも
のをニッケル正極a25とした。
【0026】2.負極の作製 ミッシュメタル(Mm:希土類元素の混合物)、ニッケ
ル、コバルト、アルミニウム、およびマンガンを1:
3.4:0.8:0.2:0.6の比率で混合し、この
混合物をアルゴンガス雰囲気の高周波誘導炉で誘導加熱
して合金溶湯となす。この合金溶湯を公知の方法で鋳型
に流し込み、冷却して、組成式Mm1.0Ni3.4Co0.8
Al0.2Mn0.6で表される水素吸蔵合金のインゴットを
作製した。
【0027】この水素吸蔵合金インゴットを機械的に粗
粉砕した後、不活性ガス雰囲気中で平均粒子径が約10
0μmになるまで機械的に粉砕する。このようにして作
製した水素吸蔵合金粉末にポリエチレンオキサイド等の
結着剤と、適量の水を加えて混合して水素吸蔵合金スラ
リーを作製する。このスラリーをパンチングメタルから
なる活物質保持体の両面に、圧延後の活物質密度が所定
量(例えば、5g/cc)になるように塗着した後、乾
燥、圧延を行った後、所定寸法(例えば、幅34.5m
mで長さが350mm)に切断して水素吸蔵合金負極を
作製した。
【0028】3.ニッケル−水素蓄電池の作製 (1)実施例1〜25のニッケル−水素蓄電池 上述のように作製したニッケル正極a1〜a25と、上
述のように作製した水素吸蔵合金負極とをそれぞれポリ
プロピレン製不織布からなるセパレータ(厚みが約0.
2mmのもの)を介して重ね合わせた。この後、渦巻の
最外周がセパレータとなるようにして巻回することによ
り、渦巻状電極群を作製した。ついで、これらの各渦巻
状電極群の負極の端部と図示しない負極集電板とを抵抗
溶接するとともに、ニッケル正極の端部と図示しない正
極集電板とを抵抗溶接した。この後、有底円筒形の金属
外装缶を用意し、各集電板を溶接した各渦巻状電極群を
それぞれの金属外装缶内に挿入し、正極集電板の電解液
注液孔より一方の溶接電極を挿入して負極集電板に当接
させるとともに金属外装缶の底部に他方の溶接電極を当
接して、負極集電板と金属外装缶の底部をスポット溶接
した。
【0029】一方、正極キャップと蓋体とからなる封口
体を用意し、正極集電板の導出部を蓋体の底部に接触さ
せて、蓋体の底部と導出部とを溶接して接続した。この
後、金属外装缶内に電解液(例えば、水酸化リチウム
(LiOH)と水酸化ナトリウム(NaOH)を含有し
た8Nの水酸化カリウム(KOH)水溶液)を注入し、
封口体を封口ガスケットを介して外装缶の開口部に載置
するとともに、この開口部を封口体側にかしめて封口し
て、SCサイズで公称容量が3000mAhの実施例1
〜25の密閉型ニッケル−水素蓄電池A1〜A25をそ
れぞれ作製した。
【0030】(2)比較例1のニッケル−水素蓄電池 一方、多孔度が95%の三次元網目状構造を有する平均
孔径(D)が500μm(D=500μm)のニッケル
発泡体(ニッケルスポンジ)11aを用意した。つい
で、このニッケル発泡体11aに、上述のように調製し
た活物質スラリーを充填し、乾燥させた後、所定の充填
密度になるように圧延して活物質充填極板10aを作製
した。ついで、この活物質充填極板10aの長手方向端
部の集電タブ取付部12に超音波ホーンを押し当てて、
集電タブ取付部12に充填された活物質を除去した。こ
の後、集電タブ取付部12に帯状金属薄板13を溶接し
て、ニッケル正極x1とした。
【0031】そして、上述のように作製したニッケル正
極x1と、上述のように作製した水素吸蔵合金負極とを
それぞれポリプロピレン製不織布からなるセパレータを
介して重ね合わせた後、渦巻の最外周がセパレータとな
るようにして卷回することにより、渦巻状電極群を作製
した。ついで、上述した実施例と同様にして電池を構成
し、SCサイズで公称容量が3000mAhの比較例1
の密閉型ニッケル−水素蓄電池X1を作製した。
【0032】(3)比較例2のニッケル−水素蓄電池 また、多孔度が95%の三次元網目状構造を有する平均
孔径(D)が500μm(D=500μm)のニッケル
発泡体(ニッケルスポンジ)11aを用意した。つい
で、このニッケル発泡体11aに、上述のように調製し
た活物質スラリーを充填し、乾燥させた後、所定の充填
密度になるように圧延して活物質充填極板10aを作製
した。ついで、図1に示すように、ノズル21から平均
粒径が50μmの非金属粒子を噴射するエアブラスト装
置20を活物質充填極板10aの上方および下方に配置
した。この後、このエアブラスト装置20のノズル21
から平均粒径が50μmの非金属粒子を活物質充填極板
10aの長手方向端部の集電タブ取付部12に噴射し
て、集電タブ取付部12に充填された活物質を除去し
た。この後、集電タブ取付部12に帯状金属薄板13を
溶接して、ニッケル正極y1とした。
【0033】そして、上述のように作製したニッケル正
極y1と、上述のように作製した水素吸蔵合金負極とを
それぞれポリプロピレン製不織布からなるセパレータを
介して重ね合わせた後、渦巻の最外周がセパレータとな
るようにして卷回することにより、渦巻状電極群を作製
した。ついで、上述した実施例と同様にして電池を構成
し、SCサイズで公称容量が3000mAhの比較例2
の密閉型ニッケル−水素蓄電池Y1を作製した。
【0034】4.高率放電特性の測定 上述のようにして作製した実施例1〜25の電池A1〜
A25、比較例1の電池X1および比較例2の電池Y1
を用いて、これらの各電池を0.3Aの充電電流で16
時間充電した後、3Aの放電電流で電池電圧が1.0V
になるまで放電させて、放電時間から初期放電容量(m
Ah)を求めた。ついで、これらの各電池を0.3Aの
充電電流で16時間充電した後、65Aの放電電流で電
池電圧が0.6Vになるまで放電させて、放電時間から
高率放電容量(mAh)を求めた。この後、初期放電容
量(mAh)に対する高率放電容量(mAh)の比率を
高率放電特性(高率放電特性=(高率放電容量/初期放
電容量)×100%)として求めると、下記の表1に示
すような結果が得られた。
【0035】
【表1】
【0036】ここで、上記表1の結果に基づいて、Ni
Co合金粒子の粒径(平均粒径:dμm)を横軸とし、
高率放電特性(%)を縦軸としてグラフに表すと、図2
に示すような結果となった。上記表1および図2の結果
から明らかなように、実施例1〜20の電池A1〜A2
0は、比較例1の電池X1や比較例2の電池Y1よりも
高率放電特性に優れていることが分かる。これは、電池
A1〜A20においては、集電タブ取付部12にNiC
o合金粒子が充填されているために金属密度が増大し、
帯状金属薄板13が集電タブ取付部12に強固に固着さ
れために高率放電特性が向上したと考えられる。
【0037】ただし、平均孔径が500μm(D=50
0μm)のニッケル発泡体(ニッケル金属多孔体)を使
用した場合、電池A21〜A25のように、NiCo合
金粒子の平均粒径が120μm程度に大きくなると、ニ
ッケル発泡体(ニッケル金属多孔体)に与えるダメージ
が増大して、活物質の脱落量が増大し、高率放電特性が
低下する。このため、平均粒径が100μm(d=0.
2D)以下のNiCo合金粒子を使用するのが望まし
い。また、電池A1〜A5のように、NiCo合金粒子
の平均粒径が10μm(d=10μm)であると、高率
放電特性が低下するため、NiCo合金粒子の平均粒径
(d)は20μm(d=0.04D)以上にするのが望
ましいということができる。
【0038】5.ニッケル発泡体の平均孔径とNiCo
合金粒子の粒径との関係の検討 まず、多孔度が95%の三次元網目状構造を有する平均
孔径(D)が600μm(D=600μm)のニッケル
発泡体(ニッケル金属多孔体)11bを用意した。一
方、共沈成分として亜鉛2.5重量%とコバルト1重量
%を含有する水酸化ニッケル粉末90重量部と、水酸化
コバルト粉末10重量部と、酸化亜鉛粉末3重量部との
混合粉末に、ヒドロキシプロピルセルロースの0.2重
量%水溶液50重量部を添加混練して活物質スラリーを
調製した。
【0039】ついで、上述のように用意したニッケル発
泡体11bに、上述のように調製した活物質スラリーを
充填し、乾燥させた後、所定の充填密度になるように圧
延して活物質充填極板10bを作製した。ついで、図1
に示すように、ノズル21からNiCo合金粒子22を
噴射するエアブラスト装置20を活物質充填極板10a
の上方および下方に配置した。この後、このエアブラス
ト装置20のノズル21からNiCo合金粒子22を、
活物質充填極板10bの長手方向端部の集電タブ取付部
12に噴射した。
【0040】ここで、エアブラスト装置20のノズル2
1から活物質充填極板10bの長手方向端部の集電タブ
取付部12にNiCo合金粒子22を噴射すると、ニッ
ケル発泡体11bに充填された活物質粒子はNiCo合
金粒子22によりはじき飛ばされて、集電タブ取付部1
2より除去されることになる。これと同時に、NiCo
合金粒子22が集電タブ取付部12に残存して、集電タ
ブ取付部12にNiCo合金粒子22が充填されること
となる。これにより、集電タブ取付部12に帯状金属薄
板13を溶接すると、集電タブ取付部12の金属密度が
増大するため、帯状金属薄板13が集電タブ取付部12
に強固に固着されることとなる。
【0041】このとき、平均粒径(d)が12μm(d
=12μm)のNiCo合金粒子22を用いて、集電タ
ブ取付部12の充填密度が5g/m2になるようにNi
Co合金粒子22を充填したものをニッケル正極b1と
した。同様に、集電タブ取付部12の充填密度が、10
g/m2になるように充填したものをニッケル正極b2
とし、30g/m2になるように充填したものをニッケ
ル正極b3とし、50g/m2になるように充填したも
のをニッケル正極b4とし、70g/m2になるように
充填したものをニッケル正極b5とした。
【0042】また、平均粒径が24μm(d=24μ
m)のNiCo合金粒子22を用いて、集電タブ取付部
12の充填密度が5g/m2になるようにNiCo合金
粒子22を充填したものをニッケル正極b6とした。同
様に、集電タブ取付部12の充填密度が、10g/m2
になるように充填したものをニッケル正極b7とし、3
0g/m2になるように充填したものをニッケル正極b
8とし、50g/m2になるように充填したものをニッ
ケル正極b9とし、70g/m2になるように充填した
ものをニッケル正極b10とした。
【0043】また、平均粒径が60μm(d=60μ
m)のNiCo合金粒子22を用いて、集電タブ取付部
12の充填密度が5g/m2になるようにNiCo合金
粒子22を充填したものをニッケル正極b11とした。
同様に、集電タブ取付部12の充填密度が、10g/m
2になるように充填したものをニッケル正極b12と
し、30g/m2になるように充填したものをニッケル
正極b13とし、50g/m2になるように充填したも
のをニッケル正極b14とし、70g/m2になるよう
に充填したものをニッケル正極b15とした。
【0044】また、平均粒径が120μm(d=120
μm)のNiCo合金粒子22を用いて、集電タブ取付
部12の充填密度が5g/m2になるようにNiCo合
金粒子22を充填したものをニッケル正極b16とし
た。同様に、集電タブ取付部12の充填密度が、10g
/m2になるように充填したものをニッケル正極b17
とし、30g/m2になるように充填したものをニッケ
ル正極b18とし、50g/m2になるように充填した
ものをニッケル正極b19とし、70g/m2になるよ
うに充填したものをニッケル正極b20とした。
【0045】また、平均粒径が150μm(d=150
μm)のNiCo合金粒子22を用いて、集電タブ取付
部12の充填密度が5g/m2になるようにNiCo合
金粒子22を充填したものをニッケル正極b21とし
た。同様に、集電タブ取付部12の充填密度が、10g
/m2になるように充填したものをニッケル正極b22
とし、30g/m2になるように充填したものをニッケ
ル正極b23とし、50g/m2になるように充填した
ものをニッケル正極b24とし、70g/m2になるよ
うに充填したものをニッケル正極b25とした。
【0046】ついで、上述のように作製したニッケル正
極b1〜b25と、上述のように作製した水素吸蔵合金
負極とを用いて、上述と同様にSCサイズで公称容量が
3000mAhの実施例26〜50の密閉型ニッケル−
水素蓄電池B1〜B25をそれぞれ作製した。
【0047】また、多孔度が95%の三次元網目状構造
を有する平均孔径(D)が600μm(D=600μ
m)のニッケル発泡体(ニッケルスポンジ)11bを用
意した。ついで、このニッケル発泡体11bに、上述の
ように調製した活物質スラリーを充填し、乾燥させた
後、所定の充填密度になるように圧延して活物質充填極
板10bを作製した。ついで、この活物質充填極板10
bの長手方向端部の集電タブ取付部12に超音波ホーン
を押し当てて、集電タブ取付部12に充填された活物質
を除去した。この後、集電タブ取付部12に帯状金属薄
板13を溶接して、ニッケル正極x2とした。
【0048】そして、上述のように作製したニッケル正
極x2と、上述のように作製した水素吸蔵合金負極とを
それぞれポリプロピレン製不織布からなるセパレータを
介して重ね合わせた後、渦巻の最外周がセパレータとな
るようにして卷回することにより、渦巻状電極群を作製
した。ついで、上述した実施例と同様にして電池を構成
し、SCサイズで公称容量が3000mAhの比較例3
の密閉型ニッケル−水素蓄電池X2を作製した。
【0049】また、多孔度が95%の三次元網目状構造
を有する平均孔径(D)が600μm(D=600μ
m)のニッケル発泡体(ニッケルスポンジ)11bを用
意した。ついで、このニッケル発泡体11bに、上述の
ように調製した活物質スラリーを充填し、乾燥させた
後、所定の充填密度になるように圧延して活物質充填極
板10bを作製した。ついで、図1に示すように、ノズ
ル21から平均粒径が50μmの非金属粒子を噴射する
エアブラスト装置20を活物質充填極板10bの上方お
よび下方に配置した。この後、このエアブラスト装置2
0のノズル21から平均粒径が50μmの非金属粒子を
活物質充填極板10bの端部の集電タブ取付部12に噴
射して、集電タブ取付部12に充填された活物質を除去
した。この後、集電タブ取付部12に帯状金属薄板13
を溶接して、ニッケル正極y2とした。
【0050】そして、上述のように作製したニッケル正
極y2と、上述のように作製した水素吸蔵合金負極とを
それぞれポリプロピレン製不織布からなるセパレータを
介して重ね合わせた後、渦巻の最外周がセパレータとな
るようにして卷回することにより、渦巻状電極群を作製
した。ついで、上述した実施例と同様にして電池を構成
し、SCサイズで公称容量が3000mAhの比較例4
の密閉型ニッケル−水素蓄電池Y2を作製した。
【0051】上述のようにして作製した実施例26〜5
0の電池B1〜B25、比較例3の電池X2および比較
例4の電池Y2を用いて、これらの各電池を0.3Aの
充電電流で16時間充電した後、3Aの放電電流で電池
電圧が1.0Vになるまで放電させて、放電時間から初
期放電容量(mAh)を求めた。ついで、これらの各電
池を0.3Aの充電電流で16時間充電した後、65A
の放電電流で電池電圧が0.6Vになるまで放電させ
て、放電時間から高率放電容量(mAh)を求めた。こ
の後、初期放電容量(mAh)に対する高率放電容量
(mAh)の比率を高率放電特性(高率放電特性=(高
率放電容量/初期放電容量)×100%)として求める
と、下記の表2に示すような結果が得られた。
【0052】
【表2】
【0053】ここで、上記表2の結果に基づいて、Ni
Co合金粒子の粒径(平均粒径:dμm)を横軸とし、
高率放電特性(%)を縦軸としてグラフに表すと、図3
に示すような結果となった。上記表2および図3の結果
から明らかなように、実施例26〜45の電池B1〜B
20は、比較例3の電池X2や比較例4の電池Y2より
も高率放電特性に優れていることが分かる。これは、電
池B1〜B20においては、集電タブ取付部12にNi
Co合金粒子が充填されているために金属密度が増大
し、帯状金属薄板13が集電タブ取付部12に強固に固
着されために高率放電特性が向上したと考えられる。
【0054】ただし、平均孔径が600μm(D=60
0μm)のニッケル発泡体(ニッケル金属多孔体)を使
用した場合、電池B21〜B25のように、NiCo合
金粒子の平均粒径が150μm程度に大きくなると、ニ
ッケル発泡体(ニッケル金属多孔体)に与えるダメージ
が増大して、活物質の脱落量が増大し、高率放電特性が
低下する。このため、平均粒径が120μm(d=0.
2D)以下のNiCo合金粒子を使用するのが望まし
い。また、電池B1〜B5のように、NiCo合金粒子
の平均粒径が12μm(d=12μm)であると、高率
放電特性が低下するため、NiCo合金粒子の平均粒径
(d)は24μm(d=0.04D)以上にするのが望
ましいということができる。
【0055】なお、上述した実施の形態においては、ニ
ッケルを主体とする金属としてNiCo合金粒子を用
い、このNiCo合金粒子をエアブラスト装置20のノ
ズル21から噴射(ブラストショット)する例について
説明したが、NiCo合金に代えて、NiZn合金、N
iMg合金、NiAl合金のいずれかから選択して用い
るようにしても同様な結果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ニッケル−水素蓄電池に用いるニッケル正極
を製造する状態を模式的に示す図であり、図1(a)
は、発泡ニッケル(ニッケル金属多孔体)からなる活物
質保持体に活物質を充填した後、集電タブ取付部に充填
された活物質をブラストショットにより除去する様子を
模式的に示す斜視図であり、図1(b)は、活物質が除
去された集電タブ取付部に帯状金属薄板を固着した状態
を模式的に示す斜視図である。
【図2】 平均孔径が500μmのニッケル金属多孔体
を活物質保持体に用いた場合のブラストショットに用い
るNiCo合金球の平均粒径と高率放電特性との関係を
示す図である。
【図3】 平均孔径が600μmのニッケル金属多孔体
を活物質保持体に用いた場合のブラストショットに用い
るNiCo合金球の平均粒径と高率放電特性との関係を
示す図である。
【符号の説明】
10a,10b…活物質充填極板、11a,11b…ニ
ッケル発泡体(ニッケル金属多孔体)、12…集電タブ
取付部、13…帯状金属薄板、20…エアブラスト装
置、21…ノズル、22…NiCo合金粒子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤澤 俊裕 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 井本 輝彦 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 5H017 AA02 AS02 AS10 BB08 BB10 BB11 BB12 BB14 BB19 CC28 DD05 EE04 EE09 HH01 HH03 HH05 5H022 AA04 BB03 BB11 BB21 BB22 BB28 CC12 CC18 CC19 CC30 EE03 EE09 5H028 AA02 BB02 BB03 BB18 CC05 CC08 CC10 CC20 EE01 EE10 HH01 HH05 5H050 AA02 AA12 BA11 CA04 CB14 CB16 CB17 DA02 DA06 DA09 DA20 EA02 EA03 FA09 FA17 GA07 GA12 GA23 HA01 HA05 HA06

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 三次元網目状構造を有するニッケル金属
    多孔体に水酸化ニッケルを主体とした活物質が充填され
    た非焼結式ニッケル正極と、負極と、これらの両極を隔
    離するセパレータと、アルカリ電解液とを外装缶内に備
    えたアルカリ蓄電池であって、 前記三次元網目状構造を有するニッケル金属多孔体の端
    部の集電タブ取付部に導電性を有する略球状の金属粒子
    が充填されているとともに、該集電タブ取付部に帯状金
    属薄板が固着されていることを特徴とするアルカリ蓄電
    池。
  2. 【請求項2】 前記三次元網目状構造を有するニッケル
    金属多孔体の平均孔径をD(μm)とし、前記導電性を
    有する略球状の金属粒子の平均粒径をd(μm)とした
    場合に、0.04D≦d≦0.2Dの関係を有するよう
    に前記略球状の金属粒子の平均粒径を規定したことを特
    徴とする請求項1に記載のアルカリ蓄電池。
  3. 【請求項3】 前記略球状の金属粒子の充填量を10g
    /m2以上で50g/m2以下になるように規定したこと
    を特徴とする請求項1または請求項2に記載のアルカリ
    蓄電池。
  4. 【請求項4】 前記導電性を有する略球状の金属粒子は
    ニッケルを主体とする金属粒子であることを特徴とする
    請求項1から請求項3のいずれかに記載のアルカリ蓄電
    池。
  5. 【請求項5】 三次元網目状構造を有するニッケル金属
    多孔体に水酸化ニッケルを主体とした活物質が充填され
    た非焼結式ニッケル正極と、負極と、これらの両極を隔
    離するセパレータと、アルカリ電解液とを外装缶内に収
    容して形成するアルカリ蓄電池の製造方法であって、 前記三次元網目状構造を有するニッケル金属多孔体に水
    酸化ニッケルを主体とする活物質を充填する活物質充填
    工程と、 前記活物質が充填されたニッケル金属多孔体の端部の集
    電タブ取付部に導電性を有する略球状の金属粒子を衝突
    させて、当該集電タブ取付部に充填された前記活物質を
    除去するとともに、当該活物質が除去された空間部に前
    記金属粒子を充填する金属粒子充填工程と、 前記金属粒子が充填された前記集電タブ取付部に帯状金
    属薄板を固着する金属薄板固着工程とを備えたことを特
    徴とするアルカリ蓄電池の製造方法。
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