JP2003208883A

JP2003208883A - 電池

Info

Publication number: JP2003208883A
Application number: JP2002004867A
Authority: JP
Inventors: Teruhito Nagae; 輝人長江; Katsuya Kono; 勝也河野; Seiji Wada; 聖司和田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-01-11
Filing date: 2002-01-11
Publication date: 2003-07-25

Abstract

(57)【要約】【課題】電池の温度が異常に上昇してセパレータの一
部が溶融しても、ガス通路が確保できるようにして安全
性を確保できるアルカリ蓄電池を提供することを目的と
する。【解決手段】本発明のアルカリ蓄電池は、ポリオレフ
ィン系樹脂繊維あるいはポリアミド系樹脂繊維からなる
主セパレータ１３，１４と、軟化点を有しない繊維材料
あるいは軟化点を有しない高分子が付与された繊維から
なる補助セパレータ１５とでセパレータが形成されてい
る。そして、補助セパレータ１５は少なくとも渦巻状電
極群の中心部に配置されていて、主セパレータ１３，１
４が溶融しても、補助セパレータ１５の軟化点を有しな
い繊維材料あるいは軟化点を有しない高分子によりガス
通路が確保できるようにしている。

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
池あるいはリチウムイオン電池などの非水電解質電池に
係り、特に、正極板と負極板との間にセパレータを介在
させて渦巻状に巻回した渦巻状電極群と電解液とを外装
缶内に備えた電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、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あるいはリ
チウムイオン電池などの非水電解質電池は、正極と負極
の間にセパレータを介在させ、これらを渦巻状に巻回し
て電極群を形成し、この電極群の上下端に集電体を接続
して電極体を形成する。この電極体を円筒状の金属製外
装缶（電池缶）に収納し、正極用集電体より延出する集
電リード板を封口体下面に溶接し、電解液を注入した
後、外装缶の開口部に絶縁ガスケットを介在させて封口
体を装着することにより密閉して構成されている。

【０００３】このような電池に用いられるセパレータに
おいては、耐酸化性に優れ、かつ電解液に対する耐性に
優れるとともに、充分な量の電解液を保持でき、電解液
を保持した状態で充分なガス透過性を有することが要望
されている。このようなセパレータに用いられる材質と
しては、ナイロンなどのポリアミド系繊維や、ポリプロ
ピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂繊維
が使用される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ポリアミド
系樹脂繊維やポリオレフィン系樹脂繊維は８０〜１２０
℃付近に軟化点を有している。このため、過充電時やハ
イレートの放電時、あるいは誤使用等によって、電池内
部の温度がこの軟化点を超える温度まで上昇すると、ポ
リアミド系樹脂繊維やポリオレフィン系樹脂繊維からな
るセパレータの軟化が始まる。セパレータが軟化した
後、冷えて固化すると、固化した部分の開孔は閉塞され
ることとなる。すると、電池内でガスが発生すると、発
生したガスの通路が閉塞されて、電池膨れが生じるとい
う問題を生じた。

【０００５】また、セパレータが軟化し、さらに電池内
部温度が上昇して、セパレータの融点まで上昇すると、
溶融した樹脂が電池内の空間部に沿って、即ち、渦巻状
に巻回された電極群の中心部（電池内で空間部が形成さ
れている部分）に沿って這い上がるようになる。する
と、外装缶の開口部を封止する封口体に設けられたガス
の排気口を溶融した樹脂が塞ぐ事態も生じて、電池の内
部圧力が異常に上昇し、電池缶の膨れ等の電池の変形も
生じるようになる。

【０００６】そこで、本発明は上記問題点を解消するた
めになされたものであって、電池の温度が異常に上昇し
てセパレータの一部が溶融しても、ガス通路が確保でき
るようにして安全性を確保できる電池を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記目的を達成するため、本発明の電池は、ポリオレフィ
ン系樹脂繊維あるいはポリアミド系樹脂繊維からなる主
セパレータと、軟化点を有しない繊維材料あるいは軟化
点を有しない高分子が付与された繊維を含有する補助セ
パレータとでセパレータが形成されているとともに、補
助セパレータは少なくとも渦巻状電極群の中心部に配置
されていて、主セパレータが溶融しても補助セパレータ
の軟化点を有しない繊維材料あるいは軟化点を有しない
高分子によりガス通路が確保できるようにしたことを特
徴とする。

【０００８】このように、軟化点を有しない繊維材料あ
るいは軟化点を有しない高分子が付与された繊維を含有
する補助セパレータが渦巻状電極群の中心部に配置され
ていると、電池内部の温度が上昇して、ポリアミド系樹
脂繊維やポリオレフィン系樹脂繊維からなる主セパレー
タの軟化が始まっても、補助セパレータの軟化点を有し
ない繊維材料あるいは軟化点を有しない高分子が付与さ
れた繊維は軟化しないため、電池内で発生したガスが集
中しやすい渦巻状電極群の中心部にガス通路を確保する
ことが可能となる。これにより、安全性を確保できる電
池を提供することが可能となる。

【０００９】この場合、正極板の巻き始め部の外周部に
補助セパレータを配置するようにすると、正・負極板間
の短絡を抑制する効果が向上するので望ましい。また、
主セパレータと補助セパレータとは超音波溶着あるいは
熱溶着により接合することができる。さらに、正極板の
巻き終わり部の外周部にも補助セパレータを配置するよ
うにすると、さらに短絡抑制効果が向上する。なお、補
助セパレータの質量割合を全セパレータの質量に対して
１０ｗｔ％以上で１７ｗｔ％未満に規制すると、高率放
電特性、サイクル寿命が向上するので望ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明をニッケル−水素
蓄電池に適用した場合の実施の形態を図に基づいて説明
する。なお、図１は本発明により製造される電極群ａ，
ｂ，ｄ，ｅ，ｆを模式的に示す図であり、図１（ａ）は
正・負極板間にセパレータを介在させた渦巻状電極群を
作製する状態を模式的に示す斜視図であり、図１（ｂ）
は渦巻状電極群を外装缶内に収容した状態の断面を模式
的に示す断面図である。また、図２は本発明により製造
される電極群ｃを模式的に示す図であり、図２（ａ）は
正・負極板間にセパレータを介在させた渦巻状電極群を
作製する状態を模式的に示す斜視図であり、図２（ｂ）
は渦巻状電極群を外装缶内に収容した状態の断面を模式
的に示す断面図である。

【００１１】また、図３は本発明により製造される電極
群ｇを模式的に示す図であり、図３（ａ）は正・負極板
間にセパレータを介在させた渦巻状電極群を作製する状
態を模式的に示す斜視図であり、図３（ｂ）は渦巻状電
極群を外装缶内に収容した状態の断面を模式的に示す断
面図である。さらに、図４は従来例の電極群ｈを模式的
に示す図であり、図４（ａ）は正・負極板間にセパレー
タを介在させた渦巻状電極群を作製する状態を模式的に
示す斜視図であり、図４（ｂ）は渦巻状電極群を外装缶
内に収容した状態の断面を模式的に示す断面図である。

【００１２】１．ニッケル正極の作製水酸化ニッケルを主成分とする正極活物質粉末１００質
量部と、０．２質量％のヒドロキシプロピルセルロース
を溶解させた水溶液５０質量部とを混合して正極活物質
スラリーを調製した。この正極活物質スラリーを多孔度
９５％の発泡ニッケルに充填し、乾燥させた後、これを
圧延してニッケル正極１１を作製した。なお、電池の公
称容量が１５００ｍＡｈになるように正極活物質スラリ
ーを発泡ニッケルに充填した。

【００１３】２．水素吸蔵合金負極の作製高周波溶解炉を用いて作製した水素吸蔵合金粉末にポリ
テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの結着剤と、
適量の水とを加えて混合し、水素吸蔵合金ペーストを調
製した。ついで、この水素吸蔵合金ペーストをパンチン
グメタルからなる負極基板の両面に塗布し、乾燥した
後、所定の厚みとなるようにプレスして水素吸蔵合金負
極１２を作製した。なお、電極容量が２２５０ｍＡｈに
なるように水素吸蔵合金ペーストをパンチングメタルに
充填した。

【００１４】３．ニッケル−水素蓄電池の作製（１）セパレータの準備まず、ナイロン製の第１主セパレータ１３と第２主セパ
レータ１４とを準備する。また、ポリオレフィン系繊維
に軟化点を有しないポリフェニレンサルファイド（ＰＰ
Ｓ）繊維を２０質量％含有させた第１補助セパレータ１
５と、ポリオレフィン系繊維に軟化点を有しないアクリ
ル酸をグラフト重合（重合率１５％）した繊維を添加し
た第２補助セパレータ１６と、ポリオレフィン系繊維に
軟化点を有しないポリフェニレンサルファイド（ＰＰ
Ｓ）繊維を５質量％含有させた第３補助セパレータ１７
とを準備した。

【００１５】（２）電極群の作製ａ．渦巻状電極群ａついで、図１（ａ）に示すように、ナイロン製の第１主
セパレータ１３の端部の上に第１補助セパレータ１５を
超音波溶着によりに貼り付け、これをニッケル正極１１
の上に配置した。このとき、第１補助セパレータ１５は
巻き始め部（渦巻の中心部に配置される部分で、正、負
極板が対向しない部分）に配置されるように、３０ｍｍ
（全セパレータの質量に対して１０質量％に相当する）
の長さになるように調製されている。また、第１主セパ
レータ１３と第１補助セパレータ１５との溶着部がニッ
ケル正極１１の一端部上に配置されるようにした。

【００１６】一方、巻き始め部の長さが４５ｍｍ（渦巻
の中心部に配置される部分で、全セパレータの質量に対
して１５質量％に相当する）になるように調製した第２
主セパレータ１４を用意し、この第２主セパレータ１４
の上に水素吸蔵合金負極１２を配置した。ついで、巻芯
Ｃを用意し、この巻芯Ｃの表面に両巻き始め部１４，１
５を接触させるとともに、この巻芯Ｃを回転させて渦巻
状電極群ａを作製した。

【００１７】ｂ．渦巻状電極群ｂまた、図１（ａ）に示すように、ナイロン製の第１主セ
パレータ１３の端部の上に第２補助セパレータ１６を超
音波溶着によりに貼り付け、これをニッケル正極１１の
上に配置した。このとき、第２補助セパレータ１６は巻
き始め部（渦巻の中心部に配置される部分で、正、負極
板が対向しない部分）に配置されるように、３０ｍｍ
（全セパレータの質量に対して１０質量％に相当する）
の長さになるように調製されている。また、第１主セパ
レータ１３と第２補助セパレータ１６との溶着部がニッ
ケル正極１１の一端部上に配置されるようにした。

【００１８】一方、巻き始め部の長さが４５ｍｍ（渦巻
の中心部に配置される部分で、全セパレータの質量に対
して１５質量％に相当する）になるように調製した第２
主セパレータ１４を用意し、この第２主セパレータ１４
の上に水素吸蔵合金負極１２を配置した。ついで、巻芯
Ｃを用意し、この巻芯Ｃの表面に両巻き始め部１４，１
６を接触させるとともに、この巻芯Ｃを回転させて渦巻
状電極群ｂを作製した。

【００１９】ｃ．渦巻状電極群ｃまた、図２（ａ）に示すように、ナイロン製の第１主セ
パレータ１３の両端部上に第２補助セパレータ１５，１
５を超音波溶着によりに貼り付け、これをニッケル正極
１１の上に配置した。このとき、巻き始め部側に配置さ
れる第２補助セパレータ１５の長さが３０ｍｍ（全セパ
レータの質量に対して１０質量％に相当する）になるよ
うに調製されているとともに、巻終わり部側に配置され
る第２補助セパレータ１５の長さが１２ｍｍ（全セパレ
ータの質量に対して４質量％に相当する）になるように
調製されている。また、第１主セパレータ１３と第２補
助セパレータ１５，１５との溶着部がニッケル正極１１
の端部上に配置されるようにした。

【００２０】一方、巻き始め部の長さが４５ｍｍ（渦巻
の中心部に配置される部分で、全セパレータの質量に対
して１５質量％に相当する）になるように調製した第２
主セパレータ１４を用意し、この第２主セパレータ１４
の上に水素吸蔵合金負極１２を配置した。ついで、巻芯
Ｃを用意し、この巻芯Ｃの表面に両巻き始め部１４，１
５を接触させるとともに、この巻芯Ｃを回転させて渦巻
状電極群ｃを作製した。

【００２１】ｄ．渦巻状電極群ｄまた、図１（ａ）に示すように、ナイロン製の第１主セ
パレータ１３の端部の上に第１補助セパレータ１５ａを
超音波溶着によりに貼り付け、これをニッケル正極１１
の上に配置した。このとき、第１補助セパレータ１５ａ
は巻き始め部（渦巻の中心部に配置される部分で、正、
負極板が対向しない部分）に配置されるように、１８ｍ
ｍ（全セパレータの質量に対して６質量％に相当する）
の長さになるように調製されている。また、第１主セパ
レータ１３と第１補助セパレータ１５ａとの溶着部がニ
ッケル正極１１の一端部上に配置されるようにした。

【００２２】一方、巻き始め部の長さが２７ｍｍ（渦巻
の中心部に配置される部分で、全セパレータの質量に対
して９質量％に相当する）になるように調製した第２主
セパレータ１４を用意し、この第２主セパレータ１４の
上に水素吸蔵合金負極１２を配置した。ついで、巻芯Ｃ
を用意し、この巻芯Ｃの表面に両巻き始め部１４，１５
ａを接触させるとともに、この巻芯Ｃを回転させて渦巻
状電極群ｄを作製した。

【００２３】ｅ．渦巻状電極群ｅまた、図１（ａ）に示すように、ナイロン製の第１主セ
パレータ１３の端部の上に第３補助セパレータ１７（Ｐ
ＰＳの含有量が５質量％のもの）を超音波溶着によりに
貼り付け、これをニッケル正極１１の上に配置した。こ
のとき、第３補助セパレータ１７は巻き始め部（渦巻の
中心部に配置される部分で、正、負極板が対向しない部
分）に配置されるように、３０ｍｍ（全セパレータの質
量に対して１０質量％に相当する）の長さになるように
調製されている。また、第１主セパレータ１３と第２補
助セパレータ１７との溶着部がニッケル正極１１の一端
部上に配置されるようにした。

【００２４】一方、巻き始め部の長さが４５ｍｍ（渦巻
の中心部に配置される部分で、全セパレータの質量に対
して１５質量％に相当する）になるように調製した第２
主セパレータ１４を用意し、この第２主セパレータ１４
の上に水素吸蔵合金負極１２を配置した。ついで、巻芯
Ｃを用意し、この巻芯Ｃの表面に両巻き始め部１４，１
７を接触させるとともに、この巻芯Ｃを回転させて渦巻
状電極群ｅを作製した。

【００２５】ｆ．渦巻状電極群ｆまた、図１（ａ）に示すように、ナイロン製の第１主セ
パレータ１３の端部の上に第１補助セパレータ１５ｂを
超音波溶着によりに貼り付け、これをニッケル正極１１
の上に配置した。このとき、第１補助セパレータ１５ｂ
は巻き始め部（渦巻の中心部に配置される部分で、正、
負極板が対向しない部分）に配置されるように、５１ｍ
ｍ（全セパレータの質量に対して１７質量％に相当す
る）の長さになるように調製されている。また、第１主
セパレータ１３と第１補助セパレータ１５ｂとの溶着部
がニッケル正極１１の一端部上に配置されるようにし
た。

【００２６】一方、巻き始め部の長さが２４ｍｍ（渦巻
の中心部に配置される部分で、全セパレータの質量に対
して８質量％に相当する）になるように調製した第２主
セパレータ１４を用意し、この第２主セパレータ１４の
上に水素吸蔵合金負極１２を配置した。ついで、巻芯Ｃ
を用意し、この巻芯Ｃの表面に両巻き始め部１４，１５
ｂを接触させるとともに、この巻芯Ｃを回転させて渦巻
状電極群ｆを作製した。

【００２７】ｇ．渦巻状電極群ｇまず、図３（ａ）に示すように、第１補助セパレータ１
５をニッケル正極１１の上に配置した。このとき、第１
補助セパレータ１５の巻き始め部（渦巻の中心部に配置
される部分で、正、負極板が対向しない部分）の長さが
３０ｍｍ（全セパレータの質量に対して１０質量％に相
当する）になるように調製されている。一方、巻き始め
部の長さが４５ｍｍ（渦巻の中心部に配置される部分
で、全セパレータの質量に対して１５質量％に相当す
る）になるように調製した第２主セパレータ１４を用意
し、この第２主セパレータ１４の上に水素吸蔵合金負極
１２を配置した。ついで、巻芯Ｃを用意し、この巻芯Ｃ
の表面に両巻き始め部１４，１５を接触させるととも
に、この巻芯Ｃを回転させて渦巻状電極群ｇを作製し
た。

【００２８】ｈ．渦巻状電極群ｈまず、図４（ａ）に示すように、ナイロン製の第１主セ
パレータ１３をニッケル正極１１の上に配置した。この
とき、第１主セパレータ１３の巻き始め部（渦巻の中心
部に配置される部分で、正、負極板が対向しない部分）
の長さが３０ｍｍ（全セパレータの質量に対して１０質
量％に相当する）になるように調製されている。一方、
巻き始め部の長さが４５ｍｍ（渦巻の中心部に配置され
る部分で、全セパレータの質量に対して１５質量％に相
当する）になるように調製した第２主セパレータ１４を
用意し、この第２主セパレータ１４の上に水素吸蔵合金
負極１２を配置した。ついで、巻芯Ｃを用意し、この巻
芯Ｃの表面に両巻き始め部１３，１４を接触させるとと
もに、この巻芯Ｃを回転させて渦巻状電極群ｈを作製し
た。

【００２９】ついで、これらの電極群ａ〜ｈの上端部に
正極集電体（図示せず）を溶接し、下端部に負極集電体
（図示せず）を溶接した後、これらを有底筒状の外装缶
２０内にそれぞれ挿入した。ついで、負極集電体を外装
缶２０の内底面に溶接するとともに、正極集電体から延
出する集電リード板の先端部を安全弁を内蔵する封口体
（図示せず）の底面に溶接し、外装缶２０内に所定量の
電解液（水酸化カリウム（ＫＯＨ）と水酸化リチウム
（ＬｉＯＨ）と水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）の混合水
溶液）を注入した。この後、封口体を外装缶２０の開口
部に絶縁ガスケットを介して載置し、外装缶２０の開口
部の端部を内方にかしめることによって電池を密閉し
て、公称容量１５００ｍＡｈのＡＡサイズの各ニッケル
−水素蓄電池Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈを作製し
た。

【００３０】なお、電極群ａを用いたものを電池Ａと
し、電極群ｂを用いたものを電池Ｂとし、電極群ｃを用
いたものを電池Ｃとし、電極群ｄを用いたものを電池Ｄ
とし、電極群ｅを用いたものを電池Ｅとし、電極群ｆを
用いたものを電池Ｆとし、電極群ｇを用いたものを電池
Ｇとし、電極群ｈを用いたものを電池Ｈとした。この場
合、これらの各電極群ａ〜ｈを外装缶２０内に挿入した
後、外装缶２０内に挿入された状態の各電極群ａ〜ｈの
長径と短径とを測定し、これらの比を真円度として求め
ると、下記の表１に示すような結果となった。

【００３１】４．実験結果（１）短絡試験ついで、上述のようにして作製した各ニッケル−水素蓄
電池Ａ〜Ｈの正・負極間絶縁抵抗値を測定し、抵抗値が
１．５ｋΩ以下のものを短絡と判定する短絡試験を行っ
た。試験後、短絡を生じていた電池を解体して短絡が生
じていた場所を目視により確認するとともに、短絡が発
生した電池の個数を求めて短絡発生率を算出すると、下
記の表１に示すような結果となった。

【００３２】

【表１】

【００３３】上記表１の結果から明らかなように、補助
セパレータを貼り付けなかったセパレータ１３を用いた
電極群ｈの短絡発生率が大きいのに対して、補助セパレ
ータ１５（１６，１５ａ，１７，１５ｂ）を貼り付けた
セパレータ１３を用いた電極群ａ〜ｇの短絡発生率が小
さいことが分かる。特に、電極群の巻き始め部（巻始
部）と巻き終わり部（巻終部）に補助セパレータ１５，
１５を貼り付けたセパレータ１３を用いた電極群ｃの短
絡発生率が小さいことが分かる。これは、補助セパレー
タ１５（１６，１５ａ，１７，１５ｂ）を貼り付けたセ
パレータ１３を用いると、補助セパレータ１５（１６，
１５ａ，１７，１５ｂ）の貼付部が正極板１１の巻始め
部に当接して、該部の強度が補強されて巻回時の巻始部
あるいは巻終部での短絡が低減したためと考えられる。

【００３４】なお、電極群の巻始部に補助セパレータ１
５を貼り付ける場合に、電極群ｆの補助セパレータ１５
ｂのように、全セパレータの質量に対する補助セパレー
タの質量割合が１７ｗｔ％になると、電極群の真円度が
低下して外装缶への挿入性が低下して工程品質が低下す
る。このため、全セパレータの質量に対する補助セパレ
ータの質量割合が１７ｗｔ％未満になるように調製する
のが望ましい。

【００３５】（２）安全性試験（加熱による封口体外
れ）ついで、上述のようにして作製した各ニッケル−水素蓄
電池Ａ〜Ｈを用いて、これらの各電池Ａ〜Ｈを、２５℃
の温度雰囲気で充電電流１５０ｍＡ（０．１Ｉｔ）で１
６時間充電した後、１時間休止し、放電電流３００ｍＡ
（０．２Ｉｔ）で放電終止電圧が１．０Ｖになるまで放
電した後、１時間休止する。この充放電を３回繰り返し
て各電池Ａ〜Ｈを活性化した。この後、上述のようにし
て活性化した各電池Ａ〜Ｈを、２５℃の温度雰囲気で１
５００ｍＡ（１Ｉｔ）の充電電流で充電を行い、満充電
に達した後、電池電圧が１０ｍＶ低下（−ΔＶ＝１０ｍ
Ｖ）した時点で充電を１時間休止させた。この後、ガス
バーナーを燃焼させ、電池温度を２５０℃に上昇させ
て、封口体が外れた電池の個数の割合（封口体外れ発生
率）を求めると、下記の表２に示すような結果となっ
た。

【００３６】

【表２】

【００３７】上記表２の結果から明らかなように、電池
Ａ，Ｂ，ＣおよびＧにおいては、封口体が外れなかった
が、電池Ｄ，Ｅ，Ｆにおいては封口体外れが発生し、特
に、電池Ｈにおいては、１５％という大きな割合で封口
体外れが発生したことが分かる。これは、電池Ｈにおい
ては、電極群の巻始部に補助セパレータを設けていない
ために、電池温度が２５０℃という高温において、セパ
レータ１３，１４の一部が溶融して、外装缶２０の開口
部を封止する封口体に設けられたガスの排気口を溶融し
た樹脂が塞ぐ事態が生じ、電池の内部圧力が異常に上昇
して、封口体外れが発生したと考えられる。

【００３８】これに対して、電池Ａ，Ｂ，ＣおよびＧに
おいては、セパレータ１３，１４の一部が溶融しても、
電極群の巻始部に設けられた軟化点を有しない繊維材料
が添加された第１補助セパレータ１５、あるいは軟化点
を有しない高分子が付与された繊維からなる第２補助セ
パレータ１６により、電極群の中心部にガス通路を確保
することが可能となったためと考えられる。

【００３９】しかしながら、電極群の巻始部に補助セパ
レータを設けた電池Ｄ，Ｅ，Ｆにおいては、封口体外れ
がそれぞれ３％、８％、２％だけ発生していることが分
かる。これは、電池Ｄにおいては、電極群の巻始部に存
在するセパレータの全セパレータに対する質量割合が１
５ｗｔ％と少なく、かつ補助セパレータ１５ａの全セパ
レータに対する質量割合が６ｗｔ％と少ないために、電
極群の中心部に充分なガス通路を確保することができな
かったためと考えられる。

【００４０】また、電池Ｅにおいては、軟化点を有しな
い繊維材料（ＰＰＳ繊維）の添加量が５ｗｔ％と少ない
第３補助セパレータ１７を設けているため、電極群の中
心部に充分なガス通路を確保することができなかったた
めと考えられる。さらに、電池Ｆにおいては、全セパレ
ータの質量に対する補助セパレータの質量割合が１７ｗ
ｔ％と多くなって、上述したように電極群の真円度が低
下するため、外装缶への挿入性が低下して工程品質が低
下し、封口体の装着不良も発生して、封口体外れが発生
したと考えられる。

【００４１】（３）高率放電特性また、上述のようにして活性化した各電池Ａ〜Ｈを、２
５℃の温度雰囲気で１５００ｍＡ（１Ｉｔ）の充電電流
で充電を行い、満充電に達した後、電池電圧が１０ｍＶ
低下（−ΔＶ＝１０ｍＶ）した時点で充電を１時間休止
させた後、６０００ｍＡ（４Ｉｔ）の放電電流で電池電
圧が０．８Ｖになるまで放電させて、放電時間から放電
容量（高率放電容量）を求めた。ついで、求めた電池Ａ
の放電容量を１００とし、他の電池をそれとの比率とし
て高率放電特性として算出すると、下記の表３に示すよ
うな結果となった。

【００４２】

【表３】

【００４３】上記表３の結果から明らかなように、正極
板の上面に第１補助セパレータ１５を配置して渦巻状に
巻回した電極群ｇを用いた電池Ｇの高率放電特性が低下
していることが分かる。これは、第１補助セパレータ１
５は主セパレータ１３あるいは１４よりも保液性が低下
している。このため、この第１補助セパレータ１５が正
極板１１と負極板１２とが対向する部分に配置されてい
ると、正極板１１と負極板１２との電池反応が低下し
て、高率放電特性が低下したと考えられる。

【００４４】（４）サイクル寿命さらに、上述のようにして活性化した各電池Ａ〜Ｈを、
２５℃の温度雰囲気で１５００ｍＡ（１Ｉｔ）の充電電
流で充電し、満充電に達した後、電池電圧が１０ｍＶ低
下（−ΔＶ＝１０ｍＶ）した時点で充電を１時間休止さ
せる。ついで、１５００ｍＡ（１Ｉｔ）の放電電流で電
池電圧が１．０Ｖになるまで放電させるという充放電サ
イクルを繰り返して行い、初期容量との比率が６０％に
達したサイクル（回）をサイクル寿命として求めると、
下記の表４に示すような結果となった。

【００４５】

【表４】

【００４６】上記表４の結果から明らかなように、電池
Ｄ，Ｆ，Ｇにおいては、サイクル寿命が低下しているこ
とが分かる。これは、電池Ｄにおいては、電極群の巻始
部に存在するセパレータの全セパレータに対する質量割
合が１５ｗｔ％と少ないために、電解液の保液性が低下
してサイクル寿命が低下したと考えられる。また、電池
Ｆにおいては、全セパレータの質量に対する第１補助セ
パレータ１５の質量割合が１７ｗｔ％と多くなって、電
解液の保液性が低下してサイクル寿命が低下したと考え
られる。さらに、電池Ｇにおいては、第１補助セパレー
タ１５が正極板１１と負極板１２とが対向する部分にも
配置されているため、正極板１１と負極板１２との電池
反応が低下して、サイクル寿命が低下したと考えられ
る。

【００４７】以上の表１、表２、表３および表４の結果
を総合すると、以下のように規定するのが望ましいとい
うことができる。即ち、電池内の電解液の保液性を低下
させないためには、電極群の巻始部に存在するセパレー
タの全セパレータに対する質量割合が１５ｗｔ％よりも
多くなるようにするのが望ましい。また、補助セパレー
タに関しては、主セパレータが溶融した際にガス通路を
確保できるだけの質量割合、即ち、補助セパレータの全
セパレータに対する質量割合は１０ｗｔ％以上にするの
が望ましい。

【００４８】また、補助セパレータの質量割合が増加す
ると電解液の保液性が低下するため、補助セパレータの
全セパレータに対する質量割合は１７ｗｔ％未満にする
のが望ましい。さらに、補助セパレータが含有するＰＰ
Ｓ繊維の含有量が低下すると、主セパレータが溶融した
際にガス通路を確保することが困難になるため、ＰＰＳ
繊維の含有量は１０ｗｔ％以上にするのが望ましい。

【００４９】なお、上述した実施形態においては、軟化
点を有しない繊維材料としてポリフェニレンサルファイ
ド（ＰＰＳ）繊維を用いる例について説明したが、ＰＰ
Ｓ繊維に代えてアラミド繊維を用いたり、あるいはこれ
らの混合繊維を用いるようにしてもよい。また、上述し
た実施形態においては、軟化点を有しない高分子として
アクリル酸をグラフト重合（重合率１５％）した高分子
を用いる例について説明したが、アクリル酸をグラフト
重合した高分子に代えてメタクリル酸をグラフト重合し
た高分子を用いるようにしてもよい。また、上述した実
施形態においては、主セパレータと補助セパレータを超
音波溶着により接合する例について説明したが、超音波
溶着に代えて熱溶着により接合するようにしてもよい。
この場合、主セパレータの上に補助セパレータを重ね合
わせて接合するようにしてもよい。

【００５０】また、上述した実施形態においては、本発
明をニッケル−水素蓄電池に適用する例について説明し
たが、本発明はニッケル−水素蓄電池に限らず、ニッケ
ル−カドミウム蓄電池などの他のアルカリ蓄電池、ある
いはリチウムイオン電池などの非水電解質電池に適用で
きることは明らかである。さらに、上述した実施形態に
おいては、本発明を円筒型の蓄電池に適用した例につい
て説明したが、本発明はこれに限らず、角形等の各種の
形状の蓄電池に本発明を適用できることもいうまでもな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により製造される電極群ａ，ｂ，ｄ，
ｅ，ｆを模式的に示す図であり、図１（ａ）は正・負極
板間にセパレータを介在させた渦巻状電極群を作製する
状態を模式的に示す斜視図であり、図１（ｂ）は渦巻状
電極群を外装缶内に収容した状態の断面を模式的に示す
断面図である。

【図２】本発明により製造される電極群ｃを模式的に
示す図であり、図２（ａ）は正・負極板間にセパレータ
を介在させた渦巻状電極群を作製する状態を模式的に示
す斜視図であり、図２（ｂ）は渦巻状電極群を外装缶内
に収容した状態の断面を模式的に示す断面図である。

【図３】本発明により製造される電極群ｇを模式的に
示す図であり、図３（ａ）は正・負極板間にセパレータ
を介在させた渦巻状電極群を作製する状態を模式的に示
す斜視図であり、図３（ｂ）は渦巻状電極群を外装缶内
に収容した状態の断面を模式的に示す断面図である。

【図４】従来例の電極群ｈを模式的に示す図であり、
図４（ａ）は正・負極板間にセパレータを介在させた渦
巻状電極群を作製する状態を模式的に示す斜視図であ
り、図４（ｂ）は渦巻状電極群を外装缶内に収容した状
態の断面を模式的に示す断面図である。

【符号の説明】

１０…、１１…正極板、１２…負極板、１３…第１主セ
パレータ、１４…第２主セパレータ、１５…第１補助セ
パレータ、１６…第２補助セパレータ、１７…第３補助
セパレータ、２０…外装缶（電池缶）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者和田聖司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） 5H021 CC01 CC02 CC05 CC17 EE04 EE07 HH01 HH10 5H028 AA05 CC12 EE06 HH01 5H029 AJ12 BJ02 BJ14 CJ07 DJ04 EJ12 HJ01 HJ12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極と負極との間にセパレータを介在さ
せて渦巻状に巻回した渦巻状電極群と電解液とを外装缶
内に備えた電池であって、前記セパレータは、ポリオレフィン系樹脂繊維あるいは
ポリアミド系樹脂繊維からなる主セパレータと、軟化点
を有しない繊維材料あるいは軟化点を有しない高分子が
付与された繊維を含有する補助セパレータとで形成され
ているとともに、前記補助セパレータは少なくとも前記渦巻状電極群の中
心部に配置されていて、前記主セパレータが溶融しても
前記補助セパレータの軟化点を有しない繊維材料あるい
は軟化点を有しない高分子によりガス通路が確保できる
ようにしたことを特徴とする電池。
【請求項２】前記正極板の巻き始め部の外周部に前記
補助セパレータが配置されるようにしたことを特徴とす
る請求項１に記載の電池。
【請求項３】前記正極板の巻き終わり部の外周部にも
前記補助セパレータが配置されるようにしたことを特徴
とする請求項１または請求項２に記載の電池。
【請求項４】前記補助セパレータの質量割合は全セパ
レータの質量に対して１０ｗｔ％以上で１７ｗｔ％未満
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
かに記載の電池。