JP2003257407A - 集合電池 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 単電池から電解液がリークしても、他の単電
池との間に液絡が生じないような構造にして、サイクル
特性に優れた集合電池を提供できるようにする。 【解決手段】 本発明は複数の単電池が導電接続された
集合電池であって、この単電池は隔離部材１３を介して
対向する正極活物質１１ｂを有する正極１１と負極活物
質１２ｂを有する負極１２とを備え、正極に導電接続さ
れた正極集電体１１ａと負極に導電接続された負極集電
体１２ａとで正極活物質１１ｂおよび負極活物質１２ｂ
が狭持されているとともに、これらの外周部が絶縁体１
４で封止されており、単電池の正極集電体１１ａおよび
負極集電体１２ａと、当該単電池と隣接する他の単電池
の正極集電体１１ａあるいは負極集電体１２ａとが導電
接続されているとともに、これらの単電池間が液絡しな
いようになされている
池との間に液絡が生じないような構造にして、サイクル
特性に優れた集合電池を提供できるようにする。 【解決手段】 本発明は複数の単電池が導電接続された
集合電池であって、この単電池は隔離部材１３を介して
対向する正極活物質１１ｂを有する正極１１と負極活物
質１２ｂを有する負極１２とを備え、正極に導電接続さ
れた正極集電体１１ａと負極に導電接続された負極集電
体１２ａとで正極活物質１１ｂおよび負極活物質１２ｂ
が狭持されているとともに、これらの外周部が絶縁体１
４で封止されており、単電池の正極集電体１１ａおよび
負極集電体１２ａと、当該単電池と隣接する他の単電池
の正極集電体１１ａあるいは負極集電体１２ａとが導電
接続されているとともに、これらの単電池間が液絡しな
いようになされている
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は複数の単電池が導電
接続された集合電池に係わり、特に、複数の単電池が液
絡しない構造の集合電池に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、携帯電話やノートパソコンなどの
携帯機器用電源としての電池の需要が急速に拡大し、電
動工具、アシスト自転車、電気自動車などの大電流用途
にも需要が拡大した。このため、ニッケル−水素蓄電池
やリチウム二次電池などの高電圧化、高容量化、ハイパ
ワー化、高出力化への需要、要望が高まるとともに、容
積エネルギー密度および質量エネルギー密度に優れた電
池のさらなる改良が求められるようになった。 【０００３】このような背景にあって、この種の電池に
おいて、高電圧化、高容量化、ハイパワー化、高出力化
が達成できる種々の改良が提案され、例えば、特表平９
−５０３６１８号公報に示されるような集合電池が提案
されるようになった。この特表平９−５０３６１８号公
報に示された集合電池おいては、図６に示すように、平
板状の正極集電体５１ａの片面に正極活物質５１ｂを塗
布して正極板５１を形成する。 【０００４】一方、平板状の負極集電体５２ａの片面に
負極活物質５２ｂを塗布して負極板５２を形成する。こ
れらの正極板５１と負極板５２とをセパレータ５３を介
して対向させた後、これらの外周部を絶縁体５４で封止
して単セル５０ａを形成する。ついで、これらの単セル
５０ａの間に接続用集電体５５を介在させて、複数個
（例えば５個）の単セル５０ａを積層してスタックセル
５０を形成し、このスタックセル５０を電池容器内に収
容して集合電池となされている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に構成される特表平９−５０３６１８号公報にて提案さ
れた集合電池においては、電解質として水溶液系電解液
を使用している。このため、単セル（単電池）から電解
液がリークする事態も生じるが、上記公報に提案された
集合電池においては、この電解液のリークによる単電池
間の短絡（なお、電池外部において単セルの正極電極と
負極電極がリークした電解液を通して通電する短絡、及
び電池外部で単セルと隣接するセル間にリークした電解
液がまたがることで、電解液を通してセル間が通電する
短絡を電解液による液絡という）を防止する対策が取ら
れていない。このため、単電池から電解液がリークする
と、この電解液により他の単電池との間に液絡が発生す
るという問題を生じた。 【０００６】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、単電池から電解液がリーク
しても、この単電池の正極と負極との間の液絡あるいは
他の単電池との間の液絡が生じないような構造にして、
サイクル特性に優れた集合電池を提供できるようにする
ことを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は複数の単電池が導電接続された集合電池で
あって、この単電池は隔離部材を介して対向する正極と
負極とを備え、正極に導電接続された正極集電体と負極
に導電接続された負極集電体とで正極活物質および負極
活物質が狭持されているとともに、これらの外周部が絶
縁体で封止されており、単電池の正極集電体および負極
集電体と、当該単電池と隣接する他の単電池の正極集電
体あるいは負極集電体とが導電接続されているととも
に、単電池の正極と負極との間もしくはこれらの単電池
間が液絡しないようになされていることを特徴とする。 【０００８】このように、単電池の正極集電体および負
極集電体と、当該単電池と隣接する他の単電池の正極集
電体あるいは負極集電体とが導電接続されているととも
に、単電池の正極と負極との間もしくはこれらの単電池
間が液絡しないようになされていると、サイクル特性に
優れた集合電池を提供できるようになる。この場合、単
電池からリークした電解液が正、負極間に拡散したり、
他の単電池に拡散するのを防止する手段を用いれば、単
電池の正極と負極との間および単電池間に液絡が生じる
ことが未然に防止できるようになる。 【０００９】例えば、単電池の外装となる正極集電体あ
るいは負極集電体の外表面に溝を設けて、この溝により
単電池からリークした電解液の拡散を防止すればよい。
なお、溝を設けることに代えて、撥水処理を施すように
してもよい。また、単電池からリークした電解液の拡散
を防止するため、単電池の周囲やスタックセルの周囲を
吸収性高分子や多孔質高分子で被覆して、リークした電
解液を吸収させるようにしてもよい。 【００１０】そして、このような複数の単電池からなる
スタックセルは、正極端子と負極端子が形成された外装
ケース（電池容器）に収容し、スタックセルの端部に配
置された単電池の正極集電体と正極端子とを接続し、ス
タックセルの他方の端部に配置された単電池の負極集電
体と負極端子とを接続して用いるのが望ましい。この場
合、外装ケースの底壁に溝を設けて、この溝にリークし
た電解液を貯液するようにすれば、単電池からリークし
た電解液の拡散を防止できるようになる。また、外装ケ
ースの内壁面を吸収性高分子や多孔質高分子で被覆して
も、単電池からリークした電解液の拡散を防止できるよ
うになる。 【００１１】この場合、外装ケースに安全弁を設けるよ
うにするのが好ましい。また、電解液は流動性の高い状
態のものを使用しても良いが、単電池から電解液が単電
池外にリークするのを防止するためには、電解液をゲル
化して非流動化するのが望ましい。この場合、ゲル化さ
せた電解質や固体高分子電解質を用い、これらの電解質
を正極活物質と負極活物質との間に配置して、単電池を
形成するようにすると、隔離部材としてのセパレータを
用いる必要がなくなるので、体積エネルギー密度や質量
エネルギー密度が向上した集合電池が得られるようにな
る。 【００１２】 【発明の実施の形態】以下に、ニッケル−水素蓄電池お
よびリチウム二次電池に適用した場合を例にして、本発
明の集合電池の実施の形態を図１〜図５に基づいて以下
に説明する。なお、図１は実施例１および実施例５の集
合電池を示す断面図であり、図２は実施例２および実施
例６の集合電池を示す断面図であり、図３は実施例３お
よび実施例７の集合電池を示す断面図であり、図４は実
施例４および実施例８の集合電池を示す断面図である。
また、図５は比較例１および比較例２の集合電池を示す
断面図である。 【００１３】１．ニッケル−水素蓄電池への適用例 まず、共沈成分として亜鉛２．５質量％とコバルト１質
量％を含有する水酸化ニッケル粉末９０質量部と、水酸
化コバルト粉末１０質量部と、酸化亜鉛粉末３質量部と
の混合粉末に、ヒドロキシプロピルセルロースの０．２
質量％水溶液５０質量部を添加混練して正極活物質１１
ｂを作製した。一方、水素吸蔵合金（例えば、平均粒子
径が約１５０μｍのＭｍ1.0Ｎｉ3.4Ｃｏ1.0Ａｌ0.2Ｍｎ
0.6）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負極活物質１２ｂを作製した。 【００１４】ついで、金属板（例えば鉄板）の表面にニ
ッケルメッキを施した平板状の正極集電体１１ａの片面
に正極活物質１１ｂを塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧
延して正極板１１を作製した。また、金属板（例えば鉄
板）の表面にニッケルメッキを施した平板状の負極集電
体１２ａの片面に負極活物質１２ｂを塗布し、乾燥後、
所定の厚みに圧延して負極板１２を作製した。なお、正
極集電体１１ａに正極活物質１１ｂを塗布したり、負極
集電体１２ａに負極活物質１２ｂを塗布するに際して
は、これらの集電体１１ａ，１２ａの外周部には正極活
物質１１ｂあるいは負極活物質１２ｂが塗布されない未
塗布部が形成されるように塗布している。 【００１５】そして、活物質層の大きさ（面積）より若
干大きくなるように切断されたポリプロピレン製のセパ
レータ１３を用意した後、このセパレータ１３を介し
て、正極活物質１１ｂと負極活物質１２ｂが対向するよ
うに、正極１１と負極１２を積層した。ついで、この積
層体の３方向の外周部（活物質の未塗布部）を封止材
（ポリオレフィン系樹脂）１４で封止した。ついで、封
止されていない側の開口部から、ゲル化剤（ポリアクリ
ル酸カリウム）を含有する３成分系（水酸化カリウム
（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化リ
チウム（ＬｉＯＨ）からなる）アルカリ電解液を注液し
た。 【００１６】ついで、この電解液を注液した開口部を封
止材（ポリオレフィン系樹脂）で密封した後、電解液を
ゲル化させて、容量が５００ｍＡｈの単セル（単電池）
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅをそれぞれ作
製した。この後、図５に示すように、これらの単セル１
０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅの各集電体１１
ａ，１２ａの極性が互いに異なるように導電材層１８を
介して隣接させて、各単セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，
１０ｄ，１０ｅを直列接続して、スタックセル１０とし
た。ついで、正極端子１６ａ、負極端子１６ｂおよび安
全弁１６ｃを有する蓋体１６を備えた外装ケース（電池
容器）１５を用意した。 【００１７】この後、この外装ケース１５内に上述のよ
うにして作製したスタックセル１０を挿入した。なお、
スタックセル１０はスペーサ１７により外装ケース１５
内に保持されるようになされている。ついで、スタック
セル１０の一方の端部に配置された単セル１０ａの正極
集電体１１ａと正極端子１６ａとを正極リード（図示せ
ず）を介して接続した。また、他方の端部に配置された
単セル１０ｅの負極集電体１２ａと負極端子１６ｂとを
負極リード（図示せず）を介して接続した。ついで、外
装ケース１５の開口部を蓋体１６で密封することによ
り、図５に示すような集合電池が作製されることとな
る。このようにして作製された集合電池を比較例１の電
池Ｘとした。 【００１８】ここで、正極集電体１１ａおよび負極集電
体１２ａの外部表面（スタックセル１０が形成された場
合に単セルの外部に露出する表面）に、図１（ｂ）に示
すように、正極集電体１１ａおよび負極集電体１２ａの
上端から下端に向けて幅が２ｍｍで、深さが０．１ｍｍ
の溝ｘを形成した。これを正極集電体１１ｃおよび負極
集電体１２ｃとした。ついで、これらの正極集電体１１
ｃおよび負極集電体１２ｃのいずれか一方あるいは両方
を用いて、単セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１
０ｅを形成し、これらを導電接続して形成した図１
（ａ）に示す集合電池を実施例１の電池Ａとした。な
お、溝ｘ内に撥水処理を施すようにするのが望ましい。 【００１９】また、正極集電体１１ａおよび負極集電体
１２ａの外部表面（スタックセル１０が形成された場合
に単セルの外部に露出する表面）に、図２（ｂ）に示す
ように、正極集電体１１ａおよび負極集電体１２ａの周
囲部を、吸液性を有するナイロン製の不織布ｙで被覆し
た。これを正極集電体１１ｄおよび負極集電体１２ｄと
した。ついで、これらの正極集電体１１ｄおよび負極集
電体１２ｄのいずれか一方あるいは両方を用いて、単セ
ル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅを形成し、
これらを導電接続して形成した図２（ａ）に示す集合電
池を実施例２の電池Ｂとした。 【００２０】また、図３に示すように、底壁の単セル１
０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅが載置されない
部分に、幅が２ｍｍで深さが３ｍｍの複数の溝１５ａ，
１５ａ・・・が設けられた外装ケース１５を用いて、こ
の外装ケース１５内に、上述のように形成されたスタッ
クセル１０を配置し、スタックセル１０の一方の端部に
配置された単セル１０ａの正極集電体１１ａと正極端子
１６ａとを正極リード（図示せず）を介して接続した。
また、他方の端部に配置された単セル１０ｅの負極集電
体１２ａと負極端子１６ｂとを負極リード（図示せず）
を介して接続して、図３に示すような集合電池を形成
し、これを実施例３の電池Ｃとした。 【００２１】また、図４に示すように、底壁の単セル１
０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅが載置されない
部分に、幅が２ｍｍで厚みが０．１５ｍｍの吸液性を有
するナイロン製の不織布１５ｂ，１５ｂ・・・が配設さ
れた外装ケース１５を用いて、この外装ケース１５内
に、上述のように形成されたスタックセル１０を配置
し、スタックセル１０の一方の端部に配置された単セル
１０ａの正極集電体１１ａと正極端子１６ａとを正極リ
ード（図示せず）を介して接続した。また、他方の端部
に配置された単セル１０ｅの負極集電体１２ａと負極端
子１６ｂとを負極リード（図示せず）を介して接続し
て、図４に示すような集合電池を形成し、これを実施例
４の電池Ｄとした。 【００２２】（５）サイクル特性試験 ついで、上述のようにして作製した集合電池Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ，Ｘを用い、これらの各電池を室温（約２５℃）
で、それぞれ５００ｍＡ（１Ｉｔ）の充電電流で充電
し、集合電池の電池電圧が５０ｍＶ低下した時点で充電
を１時間休止させる。ついで、５００ｍＡ（１Ｉｔ）の
放電電流で終止電圧が４Ｖになるまで放電させ、１時間
放電を休止するというサイクルを繰り返して行って、放
電容量が初期容量の６０％に達するまでのサイクル数を
求めて、サイクル特性を求めると下記の表１に示すよう
な結果となった。 【００２３】 【表１】 【００２４】上記表１の結果から明らかなように、電池
Ｘにおいては、サイクル特性が２５０サイクルと低いの
に対して、電池Ａ，Ｂにおいては５００サイクル、電池
Ｃ，Ｄにおいては４５０サイクルと、サイクル特性が向
上していることが分かる。これは、電池Ｘにおいては液
絡防止構造が採用されていないために、単セルからリー
クした電解液が隣接する単セルに液絡して、サイクル特
性が低下したためである。 【００２５】一方、電池Ａ，Ｂにおいては、外表面に溝
ｘを形成した正極集電体１１ｂあるいは負極集電体１２
ｂを用いて溝ｘ内に電解液を留めたり、外表面の周囲部
に吸液性を有する不織布ｙを配置した正極集電体１１ｃ
あるいは負極集電体１２ｃを用いて、不織布ｙ内に電解
液を留める液絡防止構造を形成している。これにより、
単セルから電解液がリークしても、溝ｘや不織布ｙで遮
断されて、リークした単セルの液絡、および隣接する単
セルとの液絡が生じなかったために、サイクル特性が向
上したと考えられる。また、電池Ｃ，Ｄにおいては、底
壁に溝１５ａを形成したり、あるいは底壁に吸液性を有
する不織布１５ｂを配置して液絡防止構造の外装ケース
１５としている。これにより、単セルから電解液がリー
クしても、溝１５ａや不織布１５ｂで遮断されて、リー
クした単セルの液絡、および隣接する単セルとの液絡が
生じなかったために、サイクル特性が向上したと考えら
れる。 【００２６】２．リチウムイオン電池への適用例 コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）と、炭素系導電剤
と、結着剤としてのポリビニリデンフルオライド（ＰＶ
ｄＦ）を有機溶剤等に溶解したものを混合して正極活物
質スラリー１１ｂを作製した。また、天然黒鉛と結着剤
としてのＳＢＲ，ＣＭＣとを添加混合して、負極活物質
スラリー１２ｂを作製した。ついで、アルミニウム板か
らなる正極集電体１１ａの片面に正極活物質スラリー１
１ｂをドクターブレードを用いて塗布し、乾燥後、所定
の厚みに圧延して正極板１１を作製した。また、銅板か
らなる負極集電体１２ａの片面に負極活物質スラリー１
２ｂをドクターブレードを用いて塗布し、乾燥後、所定
の厚みに圧延して負極板１２を作製した。 【００２７】なお、正極集電体１１ａに正極活物質１１
ｂを塗布したり、負極集電体１２ａに負極活物質１２ｂ
を塗布するに際しては、これらの集電体１１ａ，１２ａ
の外周部には正極活物質１１ｂあるいは負極活物質１２
ｂが塗布されない未塗布部が形成されるように塗布して
いる。そして、活物質層の大きさ（面積）より若干大き
くなるように切断されたポリプロピレン製のセパレータ
１３を用意した後、このセパレータ１３を介して、正極
活物質１１ｂと負極活物質１２ｂが対向するように、正
極１１と負極１２を積層した。 【００２８】ついで、この積層体の３方向の外周部（活
物質の未塗布部）を封止材（ポリオレフィン系樹脂）１
４で封止した。これにより、積層体の外周部の３方向の
端部は液密に封止されることとなる。ついで、エチレン
カーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥ
Ｃ）からなる混合溶媒（ＥＣ：ＤＥＣ＝３０：７０：体
積比）にＬｉＰＦ6を１モル／リットル溶解して調製し
た電解液を用意した後、この電解液にゲル化剤（ポリエ
チレンオキサイド（ＰＥＯ））を含有させた溶液を封止
されていない側の開口部から注液した。 【００２９】ついで、この電解液を注液した開口部を封
止材（ポリオレフィン系樹脂）で密封した後、電解液を
ゲル化させて、容量が５００ｍＡｈの単セル１０ａ，１
０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅをそれぞれ作製した。こ
の後、図５に示すように、これらの単セル１０ａ，１０
ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅの各集電体１１ａ，１２ａ
の極性が互いに異なるように導電材層１８を介して隣接
させて、各単セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１
０ｅを直列接続して、スタックセル１０とした。つい
で、正極端子１６ａ、負極端子１６ｂおよび安全弁１６
ｃを有する蓋体１６を備えた外装ケース（電池容器）１
５を用意した。 【００３０】この後、この外装ケース１５内に上述のよ
うにして作製したスタックセル１０を挿入した。なお、
スタックセル１０はスペーサ１７により外装ケース１５
内に保持されるようになされている。ついで、スタック
セル１０の一方の端部に配置された単セル１０ａの正極
集電体１１ａと正極端子１６ａとを正極リード（図示せ
ず）を介して接続した。また、他方の端部に配置された
単セル１０ｅの負極集電体１２ａと負極端子１６ｂとを
負極リード（図示せず）を介して接続した。ついで、外
装ケース１５の開口部を蓋体１６で密封することによ
り、図５に示すような集合電池が作製されることとな
る。このようにして作製された集合電池を比較例２の電
池Ｙとした。 【００３１】ここで、正極集電体１１ａおよび負極集電
体１２ａの外部表面（スタックセル１０が形成された場
合に単セルの外部に露出する表面）に、図１（ｂ）に示
すように、正極集電体１１ａおよび負極集電体１２ａの
上端から下端に向けて幅が２ｍｍで、深さが０．１ｍｍ
の溝ｘを形成した。これを正極集電体１１ｃおよび負極
集電体１２ｃとした。ついで、これらの正極集電体１１
ｃおよび負極集電体１２ｃのいずれか一方あるいは両方
を用いて、単セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１
０ｅを形成し、これらを導電接続して形成した図１
（ａ）に示す集合電池を実施例５の電池Ｅとした。 【００３２】また、正極集電体１１ａおよび負極集電体
１２ａの外部表面（スタックセル１０が形成された場合
に単セルの外部に露出する表面）に、図２（ｂ）に示す
ように、正極集電体１１ａおよび負極集電体１２ａの周
囲部を、吸液性を有するナイロン製の不織布ｙで被覆し
た。これを正極集電体１１ｄおよび負極集電体１２ｄと
した。ついで、これらの正極集電体１１ｄおよび負極集
電体１２ｄのいずれか一方あるいは両方を用いて、単セ
ル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅを形成し、
これらを導電接続して形成した図２（ａ）に示す集合電
池を実施例６の電池Ｆとした。 【００３３】また、図３に示すように、底壁の単セル１
０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅが載置されない
部分に、幅が２ｍｍで深さが３ｍｍの複数の溝１５ａ，
１５ａ・・・が設けられた外装ケース１５を用いた。こ
の外装ケース１５内に、上述のように形成されたスタッ
クセル１０を配置し、スタックセル１０の一方の端部に
配置された単セル１０ａの正極集電体１１ａと正極端子
１６ａとを正極リード（図示せず）を介して接続した。
また、他方の端部に配置された単セル１０ｅの負極集電
体１２ａと負極端子１６ｂとを負極リード（図示せず）
を介して接続して、集合電池を形成し、これを実施例７
の電池Ｇとした。 【００３４】また、図４に示すように、底壁の単セル１
０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅが載置されない
部分に、幅が２ｍｍで厚みが０．１５ｍｍの吸液性を有
するナイロン製の不織布１５ｂ，１５ｂ・・・が配設さ
れた外装ケース（電池容器）１５を用いた。この外装ケ
ース１５内に、上述のように形成されたスタックセル１
０を配置し、スタックセル１０の一方の端部に配置され
た単セル１０ａの正極集電体１１ａと正極端子１６ａと
を正極リードを介して接続した。また、他方の端部に配
置された単セル１０ｅの負極集電体１２ａと負極端子１
６ｂとを負極リードを介して接続して、集合電池を形成
し、これを実施例８の電池Ｈとした。 【００３５】（５）サイクル特性試験 ついで、上述のようにして作製した集合電池Ｅ，Ｆ，
Ｇ，Ｈ，Ｙを用い、これらの各電池を室温（約２５℃）
で、それぞれ５０ｍＡ（０．１Ｉｔ）で集合電池の電池
電圧が２１Ｖまで充電した時点で充電を１時間休止させ
る。ついで、５００ｍＡ（１Ｉｔ）の放電電流で終止電
圧が１３．７５Ｖになるまで放電させ、１時間放電を休
止するというサイクルを繰り返して行って、放電容量が
初期容量の６０％に達するまでのサイクル数を求めて、
サイクル特性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
Ｙにおいては、サイクル特性が２５０サイクルと低いの
に対して、電池Ｅ，Ｆにおいては５００サイクル、電池
Ｇ，Ｈにおいては４５０サイクルと、サイクル特性が向
上していることが分かる。これは、電池Ｙにおいては液
絡防止構造が採用されていないために、単セルからリー
クした電解液が隣接する単セルに液絡して、サイクル特
性が低下したためである。 【００３８】一方、電池Ｅ，Ｆにおいては、外表面に溝
ｘを形成した正極集電体１１ｂあるいは負極集電体１２
ｂを用いて溝ｘ内に電解液を留めたり、外表面の周囲部
に吸液性を有する不織布ｙを配置した正極集電体１１ｃ
あるいは負極集電体１２ｃを用いて、不織布ｙ内に電解
液を留める液絡防止構造を形成している。これにより、
単セルから電解液がリークしても、溝ｘや不織布ｙで遮
断されて、リークした単セルの液絡、及び隣接する単セ
ルとの液絡が生じなかったために、サイクル特性が向上
したと考えられる。また、電池Ｇ，Ｈにおいては、底壁
に溝１５ａを形成したり、あるいは底壁に吸液性を有す
る不織布１５ｂを配置して液絡防止構造の外装ケース１
５としている。これにより、単セルから電解液がリーク
しても、溝１５ａや不織布１５ｂで遮断されて、リーク
した単セルの液絡、及び隣接する単セルとの液絡が生じ
なかったために、サイクル特性が向上したと考えられ
る。 【００３９】３．ゲル電解質の検討 上述した例において、３成分系のアルカリ電解液を用い
た場合は、このアルカリ電解液にゲル化剤としてのポリ
アクリル酸カリウムを添加して、電解液注液後に単セル
内でゲル化させる例について説明した。また、非水電解
液を用いた場合は、この非水電解液にゲル化剤としての
ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）を添加して、電解液
注液後に単セル内でゲル化させる例について説明した。 【００４０】しかしながら、ゲル化剤を含有する電解液
を注液するようにすると、電解液を注液するための時間
が長時間になるとともに、セパレータも必要になること
から内部抵抗が大きくなるという問題を生じた。そこ
で、アルカリ電解液を用いる場合は、このアルカリ電解
液にポリアクリル酸カリウムを添加して、非水電解液を
用いる場合は、この非水電解液にポリエチレンオキサイ
ド（ＰＥＯ）を添加して、予めゲル化した電解質を正極
活物質と負極活物質との間に介在させるようにすれば、
電解液を注液する必要がなくなる。 【００４１】この結果、電解液を注液する時間が短縮さ
れて、この種の単電池を短時間で製造できるようにな
る。また、予めゲル化したゲル状電解質は正極活物質と
負極活物質とを隔離する作用を有するので、セパレータ
を用いる必要がなくなり、内部抵抗を低減させることが
可能になるとともに、電解液が単電池からリークするの
が防止できるようになる。なお、予めゲル化させたゲル
状電解質に代えて、高分子固体電解質を用いるようにす
ると耐漏液性がさらに向上するので好ましい。 【００４２】なお、上述した実施の形態においては、本
発明をニッケル−水素蓄電池およびリチウム二次電池に
適用する例について説明したが、本発明はこれに限ら
ず、鉛蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池などの他の
どのような電池にも適用することが可能である。
接続された集合電池に係わり、特に、複数の単電池が液
絡しない構造の集合電池に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、携帯電話やノートパソコンなどの
携帯機器用電源としての電池の需要が急速に拡大し、電
動工具、アシスト自転車、電気自動車などの大電流用途
にも需要が拡大した。このため、ニッケル−水素蓄電池
やリチウム二次電池などの高電圧化、高容量化、ハイパ
ワー化、高出力化への需要、要望が高まるとともに、容
積エネルギー密度および質量エネルギー密度に優れた電
池のさらなる改良が求められるようになった。 【０００３】このような背景にあって、この種の電池に
おいて、高電圧化、高容量化、ハイパワー化、高出力化
が達成できる種々の改良が提案され、例えば、特表平９
−５０３６１８号公報に示されるような集合電池が提案
されるようになった。この特表平９−５０３６１８号公
報に示された集合電池おいては、図６に示すように、平
板状の正極集電体５１ａの片面に正極活物質５１ｂを塗
布して正極板５１を形成する。 【０００４】一方、平板状の負極集電体５２ａの片面に
負極活物質５２ｂを塗布して負極板５２を形成する。こ
れらの正極板５１と負極板５２とをセパレータ５３を介
して対向させた後、これらの外周部を絶縁体５４で封止
して単セル５０ａを形成する。ついで、これらの単セル
５０ａの間に接続用集電体５５を介在させて、複数個
（例えば５個）の単セル５０ａを積層してスタックセル
５０を形成し、このスタックセル５０を電池容器内に収
容して集合電池となされている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に構成される特表平９−５０３６１８号公報にて提案さ
れた集合電池においては、電解質として水溶液系電解液
を使用している。このため、単セル（単電池）から電解
液がリークする事態も生じるが、上記公報に提案された
集合電池においては、この電解液のリークによる単電池
間の短絡（なお、電池外部において単セルの正極電極と
負極電極がリークした電解液を通して通電する短絡、及
び電池外部で単セルと隣接するセル間にリークした電解
液がまたがることで、電解液を通してセル間が通電する
短絡を電解液による液絡という）を防止する対策が取ら
れていない。このため、単電池から電解液がリークする
と、この電解液により他の単電池との間に液絡が発生す
るという問題を生じた。 【０００６】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、単電池から電解液がリーク
しても、この単電池の正極と負極との間の液絡あるいは
他の単電池との間の液絡が生じないような構造にして、
サイクル特性に優れた集合電池を提供できるようにする
ことを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は複数の単電池が導電接続された集合電池で
あって、この単電池は隔離部材を介して対向する正極と
負極とを備え、正極に導電接続された正極集電体と負極
に導電接続された負極集電体とで正極活物質および負極
活物質が狭持されているとともに、これらの外周部が絶
縁体で封止されており、単電池の正極集電体および負極
集電体と、当該単電池と隣接する他の単電池の正極集電
体あるいは負極集電体とが導電接続されているととも
に、単電池の正極と負極との間もしくはこれらの単電池
間が液絡しないようになされていることを特徴とする。 【０００８】このように、単電池の正極集電体および負
極集電体と、当該単電池と隣接する他の単電池の正極集
電体あるいは負極集電体とが導電接続されているととも
に、単電池の正極と負極との間もしくはこれらの単電池
間が液絡しないようになされていると、サイクル特性に
優れた集合電池を提供できるようになる。この場合、単
電池からリークした電解液が正、負極間に拡散したり、
他の単電池に拡散するのを防止する手段を用いれば、単
電池の正極と負極との間および単電池間に液絡が生じる
ことが未然に防止できるようになる。 【０００９】例えば、単電池の外装となる正極集電体あ
るいは負極集電体の外表面に溝を設けて、この溝により
単電池からリークした電解液の拡散を防止すればよい。
なお、溝を設けることに代えて、撥水処理を施すように
してもよい。また、単電池からリークした電解液の拡散
を防止するため、単電池の周囲やスタックセルの周囲を
吸収性高分子や多孔質高分子で被覆して、リークした電
解液を吸収させるようにしてもよい。 【００１０】そして、このような複数の単電池からなる
スタックセルは、正極端子と負極端子が形成された外装
ケース（電池容器）に収容し、スタックセルの端部に配
置された単電池の正極集電体と正極端子とを接続し、ス
タックセルの他方の端部に配置された単電池の負極集電
体と負極端子とを接続して用いるのが望ましい。この場
合、外装ケースの底壁に溝を設けて、この溝にリークし
た電解液を貯液するようにすれば、単電池からリークし
た電解液の拡散を防止できるようになる。また、外装ケ
ースの内壁面を吸収性高分子や多孔質高分子で被覆して
も、単電池からリークした電解液の拡散を防止できるよ
うになる。 【００１１】この場合、外装ケースに安全弁を設けるよ
うにするのが好ましい。また、電解液は流動性の高い状
態のものを使用しても良いが、単電池から電解液が単電
池外にリークするのを防止するためには、電解液をゲル
化して非流動化するのが望ましい。この場合、ゲル化さ
せた電解質や固体高分子電解質を用い、これらの電解質
を正極活物質と負極活物質との間に配置して、単電池を
形成するようにすると、隔離部材としてのセパレータを
用いる必要がなくなるので、体積エネルギー密度や質量
エネルギー密度が向上した集合電池が得られるようにな
る。 【００１２】 【発明の実施の形態】以下に、ニッケル−水素蓄電池お
よびリチウム二次電池に適用した場合を例にして、本発
明の集合電池の実施の形態を図１〜図５に基づいて以下
に説明する。なお、図１は実施例１および実施例５の集
合電池を示す断面図であり、図２は実施例２および実施
例６の集合電池を示す断面図であり、図３は実施例３お
よび実施例７の集合電池を示す断面図であり、図４は実
施例４および実施例８の集合電池を示す断面図である。
また、図５は比較例１および比較例２の集合電池を示す
断面図である。 【００１３】１．ニッケル−水素蓄電池への適用例 まず、共沈成分として亜鉛２．５質量％とコバルト１質
量％を含有する水酸化ニッケル粉末９０質量部と、水酸
化コバルト粉末１０質量部と、酸化亜鉛粉末３質量部と
の混合粉末に、ヒドロキシプロピルセルロースの０．２
質量％水溶液５０質量部を添加混練して正極活物質１１
ｂを作製した。一方、水素吸蔵合金（例えば、平均粒子
径が約１５０μｍのＭｍ1.0Ｎｉ3.4Ｃｏ1.0Ａｌ0.2Ｍｎ
0.6）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負極活物質１２ｂを作製した。 【００１４】ついで、金属板（例えば鉄板）の表面にニ
ッケルメッキを施した平板状の正極集電体１１ａの片面
に正極活物質１１ｂを塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧
延して正極板１１を作製した。また、金属板（例えば鉄
板）の表面にニッケルメッキを施した平板状の負極集電
体１２ａの片面に負極活物質１２ｂを塗布し、乾燥後、
所定の厚みに圧延して負極板１２を作製した。なお、正
極集電体１１ａに正極活物質１１ｂを塗布したり、負極
集電体１２ａに負極活物質１２ｂを塗布するに際して
は、これらの集電体１１ａ，１２ａの外周部には正極活
物質１１ｂあるいは負極活物質１２ｂが塗布されない未
塗布部が形成されるように塗布している。 【００１５】そして、活物質層の大きさ（面積）より若
干大きくなるように切断されたポリプロピレン製のセパ
レータ１３を用意した後、このセパレータ１３を介し
て、正極活物質１１ｂと負極活物質１２ｂが対向するよ
うに、正極１１と負極１２を積層した。ついで、この積
層体の３方向の外周部（活物質の未塗布部）を封止材
（ポリオレフィン系樹脂）１４で封止した。ついで、封
止されていない側の開口部から、ゲル化剤（ポリアクリ
ル酸カリウム）を含有する３成分系（水酸化カリウム
（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化リ
チウム（ＬｉＯＨ）からなる）アルカリ電解液を注液し
た。 【００１６】ついで、この電解液を注液した開口部を封
止材（ポリオレフィン系樹脂）で密封した後、電解液を
ゲル化させて、容量が５００ｍＡｈの単セル（単電池）
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅをそれぞれ作
製した。この後、図５に示すように、これらの単セル１
０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅの各集電体１１
ａ，１２ａの極性が互いに異なるように導電材層１８を
介して隣接させて、各単セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，
１０ｄ，１０ｅを直列接続して、スタックセル１０とし
た。ついで、正極端子１６ａ、負極端子１６ｂおよび安
全弁１６ｃを有する蓋体１６を備えた外装ケース（電池
容器）１５を用意した。 【００１７】この後、この外装ケース１５内に上述のよ
うにして作製したスタックセル１０を挿入した。なお、
スタックセル１０はスペーサ１７により外装ケース１５
内に保持されるようになされている。ついで、スタック
セル１０の一方の端部に配置された単セル１０ａの正極
集電体１１ａと正極端子１６ａとを正極リード（図示せ
ず）を介して接続した。また、他方の端部に配置された
単セル１０ｅの負極集電体１２ａと負極端子１６ｂとを
負極リード（図示せず）を介して接続した。ついで、外
装ケース１５の開口部を蓋体１６で密封することによ
り、図５に示すような集合電池が作製されることとな
る。このようにして作製された集合電池を比較例１の電
池Ｘとした。 【００１８】ここで、正極集電体１１ａおよび負極集電
体１２ａの外部表面（スタックセル１０が形成された場
合に単セルの外部に露出する表面）に、図１（ｂ）に示
すように、正極集電体１１ａおよび負極集電体１２ａの
上端から下端に向けて幅が２ｍｍで、深さが０．１ｍｍ
の溝ｘを形成した。これを正極集電体１１ｃおよび負極
集電体１２ｃとした。ついで、これらの正極集電体１１
ｃおよび負極集電体１２ｃのいずれか一方あるいは両方
を用いて、単セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１
０ｅを形成し、これらを導電接続して形成した図１
（ａ）に示す集合電池を実施例１の電池Ａとした。な
お、溝ｘ内に撥水処理を施すようにするのが望ましい。 【００１９】また、正極集電体１１ａおよび負極集電体
１２ａの外部表面（スタックセル１０が形成された場合
に単セルの外部に露出する表面）に、図２（ｂ）に示す
ように、正極集電体１１ａおよび負極集電体１２ａの周
囲部を、吸液性を有するナイロン製の不織布ｙで被覆し
た。これを正極集電体１１ｄおよび負極集電体１２ｄと
した。ついで、これらの正極集電体１１ｄおよび負極集
電体１２ｄのいずれか一方あるいは両方を用いて、単セ
ル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅを形成し、
これらを導電接続して形成した図２（ａ）に示す集合電
池を実施例２の電池Ｂとした。 【００２０】また、図３に示すように、底壁の単セル１
０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅが載置されない
部分に、幅が２ｍｍで深さが３ｍｍの複数の溝１５ａ，
１５ａ・・・が設けられた外装ケース１５を用いて、こ
の外装ケース１５内に、上述のように形成されたスタッ
クセル１０を配置し、スタックセル１０の一方の端部に
配置された単セル１０ａの正極集電体１１ａと正極端子
１６ａとを正極リード（図示せず）を介して接続した。
また、他方の端部に配置された単セル１０ｅの負極集電
体１２ａと負極端子１６ｂとを負極リード（図示せず）
を介して接続して、図３に示すような集合電池を形成
し、これを実施例３の電池Ｃとした。 【００２１】また、図４に示すように、底壁の単セル１
０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅが載置されない
部分に、幅が２ｍｍで厚みが０．１５ｍｍの吸液性を有
するナイロン製の不織布１５ｂ，１５ｂ・・・が配設さ
れた外装ケース１５を用いて、この外装ケース１５内
に、上述のように形成されたスタックセル１０を配置
し、スタックセル１０の一方の端部に配置された単セル
１０ａの正極集電体１１ａと正極端子１６ａとを正極リ
ード（図示せず）を介して接続した。また、他方の端部
に配置された単セル１０ｅの負極集電体１２ａと負極端
子１６ｂとを負極リード（図示せず）を介して接続し
て、図４に示すような集合電池を形成し、これを実施例
４の電池Ｄとした。 【００２２】（５）サイクル特性試験 ついで、上述のようにして作製した集合電池Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ，Ｘを用い、これらの各電池を室温（約２５℃）
で、それぞれ５００ｍＡ（１Ｉｔ）の充電電流で充電
し、集合電池の電池電圧が５０ｍＶ低下した時点で充電
を１時間休止させる。ついで、５００ｍＡ（１Ｉｔ）の
放電電流で終止電圧が４Ｖになるまで放電させ、１時間
放電を休止するというサイクルを繰り返して行って、放
電容量が初期容量の６０％に達するまでのサイクル数を
求めて、サイクル特性を求めると下記の表１に示すよう
な結果となった。 【００２３】 【表１】 【００２４】上記表１の結果から明らかなように、電池
Ｘにおいては、サイクル特性が２５０サイクルと低いの
に対して、電池Ａ，Ｂにおいては５００サイクル、電池
Ｃ，Ｄにおいては４５０サイクルと、サイクル特性が向
上していることが分かる。これは、電池Ｘにおいては液
絡防止構造が採用されていないために、単セルからリー
クした電解液が隣接する単セルに液絡して、サイクル特
性が低下したためである。 【００２５】一方、電池Ａ，Ｂにおいては、外表面に溝
ｘを形成した正極集電体１１ｂあるいは負極集電体１２
ｂを用いて溝ｘ内に電解液を留めたり、外表面の周囲部
に吸液性を有する不織布ｙを配置した正極集電体１１ｃ
あるいは負極集電体１２ｃを用いて、不織布ｙ内に電解
液を留める液絡防止構造を形成している。これにより、
単セルから電解液がリークしても、溝ｘや不織布ｙで遮
断されて、リークした単セルの液絡、および隣接する単
セルとの液絡が生じなかったために、サイクル特性が向
上したと考えられる。また、電池Ｃ，Ｄにおいては、底
壁に溝１５ａを形成したり、あるいは底壁に吸液性を有
する不織布１５ｂを配置して液絡防止構造の外装ケース
１５としている。これにより、単セルから電解液がリー
クしても、溝１５ａや不織布１５ｂで遮断されて、リー
クした単セルの液絡、および隣接する単セルとの液絡が
生じなかったために、サイクル特性が向上したと考えら
れる。 【００２６】２．リチウムイオン電池への適用例 コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）と、炭素系導電剤
と、結着剤としてのポリビニリデンフルオライド（ＰＶ
ｄＦ）を有機溶剤等に溶解したものを混合して正極活物
質スラリー１１ｂを作製した。また、天然黒鉛と結着剤
としてのＳＢＲ，ＣＭＣとを添加混合して、負極活物質
スラリー１２ｂを作製した。ついで、アルミニウム板か
らなる正極集電体１１ａの片面に正極活物質スラリー１
１ｂをドクターブレードを用いて塗布し、乾燥後、所定
の厚みに圧延して正極板１１を作製した。また、銅板か
らなる負極集電体１２ａの片面に負極活物質スラリー１
２ｂをドクターブレードを用いて塗布し、乾燥後、所定
の厚みに圧延して負極板１２を作製した。 【００２７】なお、正極集電体１１ａに正極活物質１１
ｂを塗布したり、負極集電体１２ａに負極活物質１２ｂ
を塗布するに際しては、これらの集電体１１ａ，１２ａ
の外周部には正極活物質１１ｂあるいは負極活物質１２
ｂが塗布されない未塗布部が形成されるように塗布して
いる。そして、活物質層の大きさ（面積）より若干大き
くなるように切断されたポリプロピレン製のセパレータ
１３を用意した後、このセパレータ１３を介して、正極
活物質１１ｂと負極活物質１２ｂが対向するように、正
極１１と負極１２を積層した。 【００２８】ついで、この積層体の３方向の外周部（活
物質の未塗布部）を封止材（ポリオレフィン系樹脂）１
４で封止した。これにより、積層体の外周部の３方向の
端部は液密に封止されることとなる。ついで、エチレン
カーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥ
Ｃ）からなる混合溶媒（ＥＣ：ＤＥＣ＝３０：７０：体
積比）にＬｉＰＦ6を１モル／リットル溶解して調製し
た電解液を用意した後、この電解液にゲル化剤（ポリエ
チレンオキサイド（ＰＥＯ））を含有させた溶液を封止
されていない側の開口部から注液した。 【００２９】ついで、この電解液を注液した開口部を封
止材（ポリオレフィン系樹脂）で密封した後、電解液を
ゲル化させて、容量が５００ｍＡｈの単セル１０ａ，１
０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅをそれぞれ作製した。こ
の後、図５に示すように、これらの単セル１０ａ，１０
ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅの各集電体１１ａ，１２ａ
の極性が互いに異なるように導電材層１８を介して隣接
させて、各単セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１
０ｅを直列接続して、スタックセル１０とした。つい
で、正極端子１６ａ、負極端子１６ｂおよび安全弁１６
ｃを有する蓋体１６を備えた外装ケース（電池容器）１
５を用意した。 【００３０】この後、この外装ケース１５内に上述のよ
うにして作製したスタックセル１０を挿入した。なお、
スタックセル１０はスペーサ１７により外装ケース１５
内に保持されるようになされている。ついで、スタック
セル１０の一方の端部に配置された単セル１０ａの正極
集電体１１ａと正極端子１６ａとを正極リード（図示せ
ず）を介して接続した。また、他方の端部に配置された
単セル１０ｅの負極集電体１２ａと負極端子１６ｂとを
負極リード（図示せず）を介して接続した。ついで、外
装ケース１５の開口部を蓋体１６で密封することによ
り、図５に示すような集合電池が作製されることとな
る。このようにして作製された集合電池を比較例２の電
池Ｙとした。 【００３１】ここで、正極集電体１１ａおよび負極集電
体１２ａの外部表面（スタックセル１０が形成された場
合に単セルの外部に露出する表面）に、図１（ｂ）に示
すように、正極集電体１１ａおよび負極集電体１２ａの
上端から下端に向けて幅が２ｍｍで、深さが０．１ｍｍ
の溝ｘを形成した。これを正極集電体１１ｃおよび負極
集電体１２ｃとした。ついで、これらの正極集電体１１
ｃおよび負極集電体１２ｃのいずれか一方あるいは両方
を用いて、単セル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１
０ｅを形成し、これらを導電接続して形成した図１
（ａ）に示す集合電池を実施例５の電池Ｅとした。 【００３２】また、正極集電体１１ａおよび負極集電体
１２ａの外部表面（スタックセル１０が形成された場合
に単セルの外部に露出する表面）に、図２（ｂ）に示す
ように、正極集電体１１ａおよび負極集電体１２ａの周
囲部を、吸液性を有するナイロン製の不織布ｙで被覆し
た。これを正極集電体１１ｄおよび負極集電体１２ｄと
した。ついで、これらの正極集電体１１ｄおよび負極集
電体１２ｄのいずれか一方あるいは両方を用いて、単セ
ル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅを形成し、
これらを導電接続して形成した図２（ａ）に示す集合電
池を実施例６の電池Ｆとした。 【００３３】また、図３に示すように、底壁の単セル１
０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅが載置されない
部分に、幅が２ｍｍで深さが３ｍｍの複数の溝１５ａ，
１５ａ・・・が設けられた外装ケース１５を用いた。こ
の外装ケース１５内に、上述のように形成されたスタッ
クセル１０を配置し、スタックセル１０の一方の端部に
配置された単セル１０ａの正極集電体１１ａと正極端子
１６ａとを正極リード（図示せず）を介して接続した。
また、他方の端部に配置された単セル１０ｅの負極集電
体１２ａと負極端子１６ｂとを負極リード（図示せず）
を介して接続して、集合電池を形成し、これを実施例７
の電池Ｇとした。 【００３４】また、図４に示すように、底壁の単セル１
０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅが載置されない
部分に、幅が２ｍｍで厚みが０．１５ｍｍの吸液性を有
するナイロン製の不織布１５ｂ，１５ｂ・・・が配設さ
れた外装ケース（電池容器）１５を用いた。この外装ケ
ース１５内に、上述のように形成されたスタックセル１
０を配置し、スタックセル１０の一方の端部に配置され
た単セル１０ａの正極集電体１１ａと正極端子１６ａと
を正極リードを介して接続した。また、他方の端部に配
置された単セル１０ｅの負極集電体１２ａと負極端子１
６ｂとを負極リードを介して接続して、集合電池を形成
し、これを実施例８の電池Ｈとした。 【００３５】（５）サイクル特性試験 ついで、上述のようにして作製した集合電池Ｅ，Ｆ，
Ｇ，Ｈ，Ｙを用い、これらの各電池を室温（約２５℃）
で、それぞれ５０ｍＡ（０．１Ｉｔ）で集合電池の電池
電圧が２１Ｖまで充電した時点で充電を１時間休止させ
る。ついで、５００ｍＡ（１Ｉｔ）の放電電流で終止電
圧が１３．７５Ｖになるまで放電させ、１時間放電を休
止するというサイクルを繰り返して行って、放電容量が
初期容量の６０％に達するまでのサイクル数を求めて、
サイクル特性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
Ｙにおいては、サイクル特性が２５０サイクルと低いの
に対して、電池Ｅ，Ｆにおいては５００サイクル、電池
Ｇ，Ｈにおいては４５０サイクルと、サイクル特性が向
上していることが分かる。これは、電池Ｙにおいては液
絡防止構造が採用されていないために、単セルからリー
クした電解液が隣接する単セルに液絡して、サイクル特
性が低下したためである。 【００３８】一方、電池Ｅ，Ｆにおいては、外表面に溝
ｘを形成した正極集電体１１ｂあるいは負極集電体１２
ｂを用いて溝ｘ内に電解液を留めたり、外表面の周囲部
に吸液性を有する不織布ｙを配置した正極集電体１１ｃ
あるいは負極集電体１２ｃを用いて、不織布ｙ内に電解
液を留める液絡防止構造を形成している。これにより、
単セルから電解液がリークしても、溝ｘや不織布ｙで遮
断されて、リークした単セルの液絡、及び隣接する単セ
ルとの液絡が生じなかったために、サイクル特性が向上
したと考えられる。また、電池Ｇ，Ｈにおいては、底壁
に溝１５ａを形成したり、あるいは底壁に吸液性を有す
る不織布１５ｂを配置して液絡防止構造の外装ケース１
５としている。これにより、単セルから電解液がリーク
しても、溝１５ａや不織布１５ｂで遮断されて、リーク
した単セルの液絡、及び隣接する単セルとの液絡が生じ
なかったために、サイクル特性が向上したと考えられ
る。 【００３９】３．ゲル電解質の検討 上述した例において、３成分系のアルカリ電解液を用い
た場合は、このアルカリ電解液にゲル化剤としてのポリ
アクリル酸カリウムを添加して、電解液注液後に単セル
内でゲル化させる例について説明した。また、非水電解
液を用いた場合は、この非水電解液にゲル化剤としての
ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）を添加して、電解液
注液後に単セル内でゲル化させる例について説明した。 【００４０】しかしながら、ゲル化剤を含有する電解液
を注液するようにすると、電解液を注液するための時間
が長時間になるとともに、セパレータも必要になること
から内部抵抗が大きくなるという問題を生じた。そこ
で、アルカリ電解液を用いる場合は、このアルカリ電解
液にポリアクリル酸カリウムを添加して、非水電解液を
用いる場合は、この非水電解液にポリエチレンオキサイ
ド（ＰＥＯ）を添加して、予めゲル化した電解質を正極
活物質と負極活物質との間に介在させるようにすれば、
電解液を注液する必要がなくなる。 【００４１】この結果、電解液を注液する時間が短縮さ
れて、この種の単電池を短時間で製造できるようにな
る。また、予めゲル化したゲル状電解質は正極活物質と
負極活物質とを隔離する作用を有するので、セパレータ
を用いる必要がなくなり、内部抵抗を低減させることが
可能になるとともに、電解液が単電池からリークするの
が防止できるようになる。なお、予めゲル化させたゲル
状電解質に代えて、高分子固体電解質を用いるようにす
ると耐漏液性がさらに向上するので好ましい。 【００４２】なお、上述した実施の形態においては、本
発明をニッケル−水素蓄電池およびリチウム二次電池に
適用する例について説明したが、本発明はこれに限ら
ず、鉛蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池などの他の
どのような電池にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
実施の形態を図１〜図４に基づいて以下に説明する。な
お、図１はり、図２はり、図３はる。また、図４はる。 【図１】 本発明の実施例１の集合電池Ａおよび実施例
５の集合電池Ｅを示す断面図である。 【図２】 本発明の実施例２の集合電池Ｂおよび実施例
６の集合電池Ｆ示す断面図である。 【図３】 本発明の実施例３の集合電池Ｃおよび実施例
７の集合電池Ｇを示す断面図である。 【図４】 本発明の実施例４の集合電池Ｄおよび実施例
８の集合電池Ｈを示す断面図である。 【図５】 本発明の比較例１の集合電池Ｘおよび比較例
２の集合電池Ｙを示す断面図である。 【図６】 従来例の集合電池を示す断面図である。 【符号の説明】 １０…スタックセル、１０ａ１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，
１０ｅ…単セル（単電池）、１１…正極板、１１ａ…正
極集電体、１１ｂ…正極活物質、１１ｃ…正極集電体、
１１ｄ…正極集電体、１２…負極板、１２ａ…負極集電
体、１２ｂ…負極活物質、１２ｃ…負極集電体、１２ｄ
…負極集電体、１３…セパレータ、１４…封止材、１５
…外装ケース、１５ａ…溝、１５ｂ…不織布、１６…蓋
体、１６ａ…正極端子、１６ｂ…負極端子、１６ｃ…安
全弁、１７…スペーサ、１８…導電材層
お、図１はり、図２はり、図３はる。また、図４はる。 【図１】 本発明の実施例１の集合電池Ａおよび実施例
５の集合電池Ｅを示す断面図である。 【図２】 本発明の実施例２の集合電池Ｂおよび実施例
６の集合電池Ｆ示す断面図である。 【図３】 本発明の実施例３の集合電池Ｃおよび実施例
７の集合電池Ｇを示す断面図である。 【図４】 本発明の実施例４の集合電池Ｄおよび実施例
８の集合電池Ｈを示す断面図である。 【図５】 本発明の比較例１の集合電池Ｘおよび比較例
２の集合電池Ｙを示す断面図である。 【図６】 従来例の集合電池を示す断面図である。 【符号の説明】 １０…スタックセル、１０ａ１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，
１０ｅ…単セル（単電池）、１１…正極板、１１ａ…正
極集電体、１１ｂ…正極活物質、１１ｃ…正極集電体、
１１ｄ…正極集電体、１２…負極板、１２ａ…負極集電
体、１２ｂ…負極活物質、１２ｃ…負極集電体、１２ｄ
…負極集電体、１３…セパレータ、１４…封止材、１５
…外装ケース、１５ａ…溝、１５ｂ…不織布、１６…蓋
体、１６ａ…正極端子、１６ｂ…負極端子、１６ｃ…安
全弁、１７…スペーサ、１８…導電材層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｚ
Ｆターム(参考） 5H011 AA17 BB03 DD11
5H022 AA04 AA09 AA20 CC25 KK08
5H028 AA08 BB01 CC01 CC02 CC26
EE06
5H029 AJ15 BJ06 DJ04
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 複数の単電池が導電接続された集合電池
であって、 前記単電池は隔離部材を介して対向する正極と負極とを
備え、 前記正極に導電接続された正極集電体と前記負極に導電
接続された負極集電体とで正極活物質および負極活物質
が狭持されているとともに、これらの外周部が絶縁体で
封止されており、 前記単電池の前記正極集電体および前記負極集電体と、
当該単電池と隣接する他の単電池の正極集電体あるいは
負極集電体とが導電接続されているとともに、単電池の
正極と負極もしくはこれらの単電池間が液絡しないよう
になされていることを特徴とする集合電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002053504A JP2003257407A (ja) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | 集合電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002053504A JP2003257407A (ja) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | 集合電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003257407A true JP2003257407A (ja) | 2003-09-12 |
Family
ID=28664918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002053504A Withdrawn JP2003257407A (ja) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | 集合電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003257407A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019192543A (ja) * | 2018-04-26 | 2019-10-31 | 株式会社豊田自動織機 | 蓄電モジュール |
| JP7371659B2 (ja) | 2021-03-31 | 2023-10-31 | トヨタ自動車株式会社 | 蓄電装置 |
-
2002
- 2002-02-28 JP JP2002053504A patent/JP2003257407A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019192543A (ja) * | 2018-04-26 | 2019-10-31 | 株式会社豊田自動織機 | 蓄電モジュール |
| JP7371659B2 (ja) | 2021-03-31 | 2023-10-31 | トヨタ自動車株式会社 | 蓄電装置 |
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