JP2003317796A - 蓄電池 - Google Patents
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- JP2003317796A JP2003317796A JP2002125887A JP2002125887A JP2003317796A JP 2003317796 A JP2003317796 A JP 2003317796A JP 2002125887 A JP2002125887 A JP 2002125887A JP 2002125887 A JP2002125887 A JP 2002125887A JP 2003317796 A JP2003317796 A JP 2003317796A
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- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電極群の最外部に配置される電極の導電性芯
体から外側に形成される活物質層を除去しても、残存す
る活物質層が脱落しない構造にして、高容量で放電特性
に優れ、短絡が抑制されて長寿命な蓄電池を提供する。 【解決手段】 本発明の蓄電池は、負極20は活物質保
持体となる導電性芯体21に活物質層22が形成されて
いるとともに、電極群aの最外部に配置された負極20
の外装缶40の内表面に接触する接触部は活物質層22
が存在することなく、導電性ペースト層23が形成され
ている。外装缶40の内表面に接触する接触部に導電性
ペースト層23が形成されていると、活物質層22と導
電性ペースト層23とが直接接合されるようになる。こ
のため、残存した活物質層22と導電性芯体21との結
合強度が大きくなるため、活物質層22の脱落が防止で
きるようになる。
体から外側に形成される活物質層を除去しても、残存す
る活物質層が脱落しない構造にして、高容量で放電特性
に優れ、短絡が抑制されて長寿命な蓄電池を提供する。 【解決手段】 本発明の蓄電池は、負極20は活物質保
持体となる導電性芯体21に活物質層22が形成されて
いるとともに、電極群aの最外部に配置された負極20
の外装缶40の内表面に接触する接触部は活物質層22
が存在することなく、導電性ペースト層23が形成され
ている。外装缶40の内表面に接触する接触部に導電性
ペースト層23が形成されていると、活物質層22と導
電性ペースト層23とが直接接合されるようになる。こ
のため、残存した活物質層22と導電性芯体21との結
合強度が大きくなるため、活物質層22の脱落が防止で
きるようになる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、正極と負極がセパ
レータを介して積層された電極群が負極端子あるいは正
極端子を兼ねる外装缶内に収容された蓄電池に関する。
レータを介して積層された電極群が負極端子あるいは正
極端子を兼ねる外装缶内に収容された蓄電池に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、携帯用電気・電子・通信・情報機
器の増加に伴い、充放電が可能な二次電池(蓄電池)の
需要が高まり、特に、機器の小型化、薄型化、スペース
効率化に伴い、大容量が得られる蓄電池の需要が急速に
高まった。この種の蓄電池は正極と負極をセパレータを
介して渦巻状に巻回して電極群とした後、この電極群を
電解液とともに円筒状金属製外装缶(電池ケース)内に
収納し、円筒状金属製外装缶を密封することにより製造
される。
器の増加に伴い、充放電が可能な二次電池(蓄電池)の
需要が高まり、特に、機器の小型化、薄型化、スペース
効率化に伴い、大容量が得られる蓄電池の需要が急速に
高まった。この種の蓄電池は正極と負極をセパレータを
介して渦巻状に巻回して電極群とした後、この電極群を
電解液とともに円筒状金属製外装缶(電池ケース)内に
収納し、円筒状金属製外装缶を密封することにより製造
される。
【0003】ところで、この種の円筒型蓄電池の電極群
の最外周に配置される活物質層においては、特に、活物
質保持体となる導電性芯体から外側に形成された活物質
層は、相手極と対向しないために、電池反応への寄与率
が少ないこととなる。このため、この部分の活物質の利
用率が低下することとなる。そこで、電極群の最外周に
配置される電極の導電性芯体から外側に形成される活物
質層を除去することが、特開平3−116654号公報
にて提案されるようになった。
の最外周に配置される活物質層においては、特に、活物
質保持体となる導電性芯体から外側に形成された活物質
層は、相手極と対向しないために、電池反応への寄与率
が少ないこととなる。このため、この部分の活物質の利
用率が低下することとなる。そこで、電極群の最外周に
配置される電極の導電性芯体から外側に形成される活物
質層を除去することが、特開平3−116654号公報
にて提案されるようになった。
【0004】この特開平3−116654号公報にて提
案された方法においては、電極群の最外周に配置される
電極の導電性芯体から外側に形成される活物質層を除去
するようにしているので、除去された活物質層の空間容
積分だけ電池の空間容積が広がるようになる。このた
め、増加した空間容積分だけ、他の部分の活物質層の活
物質量を増加させたり、電解液量を増加させることが可
能となるため、電池の高容量化が達成できるようにな
る。
案された方法においては、電極群の最外周に配置される
電極の導電性芯体から外側に形成される活物質層を除去
するようにしているので、除去された活物質層の空間容
積分だけ電池の空間容積が広がるようになる。このた
め、増加した空間容積分だけ、他の部分の活物質層の活
物質量を増加させたり、電解液量を増加させることが可
能となるため、電池の高容量化が達成できるようにな
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電極群
の最外周に配置された電極の導電性芯体から外側に形成
される活物質層を除去した場合、導電性芯体と外装缶の
内表面との接触が十分でなく、また、通常、導電性芯体
としては多数の開口が形成されたパンチングメタルなど
が用いられるため、電極群の最外周に配置された電極の
導電性芯体より内側に形成された活物質層(除去されな
い部分の活物質層)と導電性芯体との結着力が低下する
ようになる。このため、この電極の搬送中、あるいはこ
の電極を用いて渦巻状に巻回する際に、導電性芯体から
残存する活物質層が脱落するという問題を生じた。
の最外周に配置された電極の導電性芯体から外側に形成
される活物質層を除去した場合、導電性芯体と外装缶の
内表面との接触が十分でなく、また、通常、導電性芯体
としては多数の開口が形成されたパンチングメタルなど
が用いられるため、電極群の最外周に配置された電極の
導電性芯体より内側に形成された活物質層(除去されな
い部分の活物質層)と導電性芯体との結着力が低下する
ようになる。このため、この電極の搬送中、あるいはこ
の電極を用いて渦巻状に巻回する際に、導電性芯体から
残存する活物質層が脱落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消するた
めになされたものであって、電極群の最外部に配置され
る電極の導電性芯体から外側に形成される活物質層を除
去しても、導電性芯体より内側に形成された活物質層が
脱落しない構造にして、高容量で放電特性に優れ、短絡
が抑制されて長寿命で高品質な蓄電池を提供することを
目的とする。
めになされたものであって、電極群の最外部に配置され
る電極の導電性芯体から外側に形成される活物質層を除
去しても、導電性芯体より内側に形成された活物質層が
脱落しない構造にして、高容量で放電特性に優れ、短絡
が抑制されて長寿命で高品質な蓄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】上記目的を達成するた
め、本発明の円筒型蓄電池は正極と負極がセパレータを
介して積層された電極群が負極端子(あるいは正極端
子)を兼ねる外装缶内に収容されていて、負極(あるい
は正極)は活物質保持体となる導電性芯体に活物質層が
形成されているとともに、電極群の最外部に配置された
負極(あるいは正極)の導電性芯体より外側は活物質層
が存在することなく、導電性ペースト層が形成されてい
て、この導電性ペースト層が外装缶の内表面に接触して
いることを特徴とする。
め、本発明の円筒型蓄電池は正極と負極がセパレータを
介して積層された電極群が負極端子(あるいは正極端
子)を兼ねる外装缶内に収容されていて、負極(あるい
は正極)は活物質保持体となる導電性芯体に活物質層が
形成されているとともに、電極群の最外部に配置された
負極(あるいは正極)の導電性芯体より外側は活物質層
が存在することなく、導電性ペースト層が形成されてい
て、この導電性ペースト層が外装缶の内表面に接触して
いることを特徴とする。
【0008】このように、負極あるいは正極の外装缶の
内表面に接触する部分は活物質層が存在することなく、
導電性ペースト層が形成されていると、導電性芯体を間
にして活物質層と導電性ペースト層とが対向して直接接
合されるようになる。このため、活物質層が除去された
反対側に残存する活物質層の導電性芯体との結合強度が
大きくなって、該部分の活物質層の脱落が防止できるよ
うになる。また、外装缶の内表面との接触部に導電性に
優れた導電性ペースト層が形成されているので、この部
分の接触抵抗が低下して高容量の電池が得られるように
なる。
内表面に接触する部分は活物質層が存在することなく、
導電性ペースト層が形成されていると、導電性芯体を間
にして活物質層と導電性ペースト層とが対向して直接接
合されるようになる。このため、活物質層が除去された
反対側に残存する活物質層の導電性芯体との結合強度が
大きくなって、該部分の活物質層の脱落が防止できるよ
うになる。また、外装缶の内表面との接触部に導電性に
優れた導電性ペースト層が形成されているので、この部
分の接触抵抗が低下して高容量の電池が得られるように
なる。
【0009】なお、導電性ペースト層は金属粉末あるい
は炭素粉末からなる導電性粉末に糊剤が添加された導電
性ペーストにより形成されているのが望ましく、金属粉
末としてはニッケル粉末あるいはコバルト粉末であるの
が望ましい。この場合、導電性ペースト層の厚みが厚く
なりすぎると電池内空間が減少するようになるため、導
電性ペースト層の厚みは200μm以下にするのが望ま
しい。そして、製造性やコストなどを考慮すると、導電
性芯体は、巻回に対する柔軟性が高く、活物質層の脱落
防止効果が大きいパンチングメタルを用いることが望ま
しい。
は炭素粉末からなる導電性粉末に糊剤が添加された導電
性ペーストにより形成されているのが望ましく、金属粉
末としてはニッケル粉末あるいはコバルト粉末であるの
が望ましい。この場合、導電性ペースト層の厚みが厚く
なりすぎると電池内空間が減少するようになるため、導
電性ペースト層の厚みは200μm以下にするのが望ま
しい。そして、製造性やコストなどを考慮すると、導電
性芯体は、巻回に対する柔軟性が高く、活物質層の脱落
防止効果が大きいパンチングメタルを用いることが望ま
しい。
【0010】また、最外部に配置された負極(あるいは
正極)の導電性芯体がパンチングメタルであると、穿孔
されていない導電性芯体を用いた時にくらべ正極から発
生するガスが活物質によって吸収されやすくなり(正極
の場合は放出)、電池内圧の上昇を抑制できる。 しか
し、導電性ペースト層に代え、糊料のみを含む層を形成
した場合、ガス吸収し難くなる。これに対し本発明で
は、糊料とともに導電性粉末を含む導電性ペースト層を
形成しているので、パンチングメタルよって向上したガ
ス吸速が損なわれず、放電特性、品質とともに、内圧特
性にも優れた蓄電池が得られる。
正極)の導電性芯体がパンチングメタルであると、穿孔
されていない導電性芯体を用いた時にくらべ正極から発
生するガスが活物質によって吸収されやすくなり(正極
の場合は放出)、電池内圧の上昇を抑制できる。 しか
し、導電性ペースト層に代え、糊料のみを含む層を形成
した場合、ガス吸収し難くなる。これに対し本発明で
は、糊料とともに導電性粉末を含む導電性ペースト層を
形成しているので、パンチングメタルよって向上したガ
ス吸速が損なわれず、放電特性、品質とともに、内圧特
性にも優れた蓄電池が得られる。
【0011】
【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1〜図3に基づ
いて説明するが、本発明はこの実施の形態に何ら限定さ
れるものでなく、本発明の目的を変更しない範囲で適宜
変更して実施することが可能である。なお、図1は本実
施の形態の実施例1の円筒型蓄電池を模式的に示す図で
あり、図1(a)は円筒型蓄電池の横断面を模式的に示
す断面図であり、図1(b)は図1(a)の電極群の最
外周部に配置された負極の一部を拡大して模式的に示す
断面図である。また、図2は本実施の形態の比較例1の
円筒型蓄電池を模式的に示す図であり、図2(a)は円
筒型蓄電池の横断面を模式的に示す断面図であり、図2
(b)は図2(a)の電極群の最外周部に配置された負
極の一部を拡大して模式的に示す断面図である。図3は
本実施の形態の比較例2の円筒型蓄電池を模式的に示す
図であり、図3(a)は円筒型蓄電池の横断面を模式的
に示す断面図であり、図3(b)は図3(a)の電極群
の最外周部に配置された負極の一部を拡大して模式的に
示す断面図である。
蓄電池に適用した場合の実施の形態を図1〜図3に基づ
いて説明するが、本発明はこの実施の形態に何ら限定さ
れるものでなく、本発明の目的を変更しない範囲で適宜
変更して実施することが可能である。なお、図1は本実
施の形態の実施例1の円筒型蓄電池を模式的に示す図で
あり、図1(a)は円筒型蓄電池の横断面を模式的に示
す断面図であり、図1(b)は図1(a)の電極群の最
外周部に配置された負極の一部を拡大して模式的に示す
断面図である。また、図2は本実施の形態の比較例1の
円筒型蓄電池を模式的に示す図であり、図2(a)は円
筒型蓄電池の横断面を模式的に示す断面図であり、図2
(b)は図2(a)の電極群の最外周部に配置された負
極の一部を拡大して模式的に示す断面図である。図3は
本実施の形態の比較例2の円筒型蓄電池を模式的に示す
図であり、図3(a)は円筒型蓄電池の横断面を模式的
に示す断面図であり、図3(b)は図3(a)の電極群
の最外周部に配置された負極の一部を拡大して模式的に
示す断面図である。
【0012】1.ニッケル電極の作製
質量比で金属ニッケル100に対して亜鉛3質量%、コ
バルト1質量%となるような硫酸ニッケル、硫酸亜鉛、
硫酸コバルトの混合水溶液を攪拌しながら、水酸化ナト
リウム水溶液を徐々に添加し、反応溶液中のpHが13
〜14になるように維持させて粒状の水酸化ニッケルを
析出させた。ついで、この粒状の水酸化ニッケルに対し
て、10倍量の純水で3回洗浄した後、脱水、乾燥する
ことにより、粒状の水酸化ニッケル活物質を作製した。
バルト1質量%となるような硫酸ニッケル、硫酸亜鉛、
硫酸コバルトの混合水溶液を攪拌しながら、水酸化ナト
リウム水溶液を徐々に添加し、反応溶液中のpHが13
〜14になるように維持させて粒状の水酸化ニッケルを
析出させた。ついで、この粒状の水酸化ニッケルに対し
て、10倍量の純水で3回洗浄した後、脱水、乾燥する
ことにより、粒状の水酸化ニッケル活物質を作製した。
【0013】得られた水酸化ニッケル活物質に対して、
3質量%の酸化亜鉛と1質量%の酸化イットリウムを各
々混合して、正極合剤を作製した。この正極合剤に対し
て40質量%のヒドロキシプロピルセルロース(HP
C)ディスパージョン液を添加、混合して正極活物質ス
ラリー12を調製した。ついで、発泡ニッケル(例え
ば、多孔度が95%で、平均孔径が200μmのもの)
等よりなる三次元的に連続する空間を有する金属多孔体
11に、上述のように調製した正極活物質スラリー12
を充填し、乾燥した後、所定の厚みになるように圧延し
てニッケル電極10を作製した。
3質量%の酸化亜鉛と1質量%の酸化イットリウムを各
々混合して、正極合剤を作製した。この正極合剤に対し
て40質量%のヒドロキシプロピルセルロース(HP
C)ディスパージョン液を添加、混合して正極活物質ス
ラリー12を調製した。ついで、発泡ニッケル(例え
ば、多孔度が95%で、平均孔径が200μmのもの)
等よりなる三次元的に連続する空間を有する金属多孔体
11に、上述のように調製した正極活物質スラリー12
を充填し、乾燥した後、所定の厚みになるように圧延し
てニッケル電極10を作製した。
【0014】2.水素吸蔵合金電極の作製
(1)実施例1
一方、MmNi3.34Co0.85Al0.20Mn0.58(なお、
Mmはミッシュメタルである)となるように市販の各金
属元素(Mm,Ni,Co,Al,Mn)を秤量して混
合した。この混合粉末を大気成分である炭素、酸素およ
び窒素の含有量が所定の濃度以下となるように減圧状態
の高周波溶解炉に投入して溶解させた後、鋳型に流し込
み、冷却してMmNi3.34Co0.85Al0.20Mn0.58か
らなる水素吸蔵合金の塊(インゴット)を作製した。こ
の水素吸蔵合金の塊を平均粒径が約60μmの粉末にな
るようにボールミルで粉砕して水素吸蔵合金粉末を作製
した。
Mmはミッシュメタルである)となるように市販の各金
属元素(Mm,Ni,Co,Al,Mn)を秤量して混
合した。この混合粉末を大気成分である炭素、酸素およ
び窒素の含有量が所定の濃度以下となるように減圧状態
の高周波溶解炉に投入して溶解させた後、鋳型に流し込
み、冷却してMmNi3.34Co0.85Al0.20Mn0.58か
らなる水素吸蔵合金の塊(インゴット)を作製した。こ
の水素吸蔵合金の塊を平均粒径が約60μmの粉末にな
るようにボールミルで粉砕して水素吸蔵合金粉末を作製
した。
【0015】ついで、上述のようにして作製した水素吸
蔵合金粉末に対して、約0.5質量%のポリビニルピロ
リドン(PVP)と、約0.5質量%のポリエチレンオ
キサイド(PEO)と、適量の水(あるいは純水)を加
えて混練して、水素吸蔵合金スラリー22を作製した。
ついで、表面にニッケルメッキが施されて開孔が設けら
れたパンチングメタルからなる導電性芯体21の両面に
水素吸蔵合金スラリー22を塗着し、乾燥させた後、所
定の厚みになるまで圧延して水素吸蔵合金電極20を作
製した。
蔵合金粉末に対して、約0.5質量%のポリビニルピロ
リドン(PVP)と、約0.5質量%のポリエチレンオ
キサイド(PEO)と、適量の水(あるいは純水)を加
えて混練して、水素吸蔵合金スラリー22を作製した。
ついで、表面にニッケルメッキが施されて開孔が設けら
れたパンチングメタルからなる導電性芯体21の両面に
水素吸蔵合金スラリー22を塗着し、乾燥させた後、所
定の厚みになるまで圧延して水素吸蔵合金電極20を作
製した。
【0016】ここで、この水素吸蔵合金電極20とニッ
ケル電極10とをセパレータ30を介して渦巻状に巻回
された際に、最外周に配置される水素吸蔵合金電極20
の外側表面を切削して導電性芯体21を露出させた。こ
の後、図1(b)に示すように、導電性芯体21を露出
させた部分に、乾燥後の厚みが100μmになるように
導電性ペースト23を塗布して水素吸蔵合金電極20を
作製した。これを実施例1の水素吸蔵合金電極a1とし
た。なお、導電性ペースト23としては、金属ニッケル
粉末に、糊剤としてのポリビニルピロリドン(PVP)
と、粘性剤としてのメチルセルロース(MC)とを添
加、混合し、これに粘度調整用の純水を加えて作製され
た導電性ペーストを用いている。
ケル電極10とをセパレータ30を介して渦巻状に巻回
された際に、最外周に配置される水素吸蔵合金電極20
の外側表面を切削して導電性芯体21を露出させた。こ
の後、図1(b)に示すように、導電性芯体21を露出
させた部分に、乾燥後の厚みが100μmになるように
導電性ペースト23を塗布して水素吸蔵合金電極20を
作製した。これを実施例1の水素吸蔵合金電極a1とし
た。なお、導電性ペースト23としては、金属ニッケル
粉末に、糊剤としてのポリビニルピロリドン(PVP)
と、粘性剤としてのメチルセルロース(MC)とを添
加、混合し、これに粘度調整用の純水を加えて作製され
た導電性ペーストを用いている。
【0017】この場合、金属ニッケル粉末に代えて、金
属コバルト粉末などの金属粉末あるいは炭素粉末を用い
て導電性ペースト23を調製するようにしてもよい。ま
た、糊剤としては、ポリビニルピロリドン(PVP)に
代えて、スチレンブタジエン共重合体(SBR)を用い
てもよい。また、粘性剤としては、メチルセルロース
(MC)に代えて、ポリエチレンオキサイド(PEO)
を用いてもよい。
属コバルト粉末などの金属粉末あるいは炭素粉末を用い
て導電性ペースト23を調製するようにしてもよい。ま
た、糊剤としては、ポリビニルピロリドン(PVP)に
代えて、スチレンブタジエン共重合体(SBR)を用い
てもよい。また、粘性剤としては、メチルセルロース
(MC)に代えて、ポリエチレンオキサイド(PEO)
を用いてもよい。
【0018】(2)比較例1
一方、この水素吸蔵合金電極20とニッケル電極10と
をセパレータ30を介して渦巻状に巻回された際に、最
外周に配置される水素吸蔵合金電極20の外側表面を、
図2(b)に示すように切削(図2(b)の点線の部
分)して、導電性芯体21を露出させて水素吸蔵合金電
極20を作製した。これを比較例1の水素吸蔵合金電極
x1とした。
をセパレータ30を介して渦巻状に巻回された際に、最
外周に配置される水素吸蔵合金電極20の外側表面を、
図2(b)に示すように切削(図2(b)の点線の部
分)して、導電性芯体21を露出させて水素吸蔵合金電
極20を作製した。これを比較例1の水素吸蔵合金電極
x1とした。
【0019】(3)比較例2
さらに、パンチングメタルからなる導電性芯体21の両
面に水素吸蔵合金スラリー22を塗着し、乾燥させた
後、所定の厚みになるまで圧延して水素吸蔵合金電極2
0を作製した。ここで、渦巻状に巻回された際に最外周
に配置される水素吸蔵合金電極20の外側表面が切削さ
れることなく、水素吸蔵合金スラリー22が残存した状
態の水素吸蔵合金電極20を作製した。これを比較例2
の水素吸蔵合金電極y1とした。
面に水素吸蔵合金スラリー22を塗着し、乾燥させた
後、所定の厚みになるまで圧延して水素吸蔵合金電極2
0を作製した。ここで、渦巻状に巻回された際に最外周
に配置される水素吸蔵合金電極20の外側表面が切削さ
れることなく、水素吸蔵合金スラリー22が残存した状
態の水素吸蔵合金電極20を作製した。これを比較例2
の水素吸蔵合金電極y1とした。
【0020】3.ニッケル−水素蓄電池の作製
ついで、上述のように作製したニッケル電極10と、上
述のように作製した各水素吸蔵合金電極20(a1,x
1,y1)をそれぞれ用い、これらの間に耐アルカリ性
のナイロン製不織布からなるセパレータ30を介在させ
て渦巻状に捲回した。このとき、水素吸蔵合金電極20
(a1,x1,y1)が外側になるようにして渦巻状に
捲回して渦巻状電極群a,x,yをそれぞれ作製した。
ここで、水素吸蔵合金電極a1を用いた場合には、この
水素吸蔵合金電極a1の一部に塗布された導電性ペース
ト層23が渦巻状電極群aの最外周に配置されるように
巻回している。また、水素吸蔵合金電極x1を用いた場
合には、導電性芯体21が露出された面が渦巻状電極群
xの最外周に配置されるように巻回している。
述のように作製した各水素吸蔵合金電極20(a1,x
1,y1)をそれぞれ用い、これらの間に耐アルカリ性
のナイロン製不織布からなるセパレータ30を介在させ
て渦巻状に捲回した。このとき、水素吸蔵合金電極20
(a1,x1,y1)が外側になるようにして渦巻状に
捲回して渦巻状電極群a,x,yをそれぞれ作製した。
ここで、水素吸蔵合金電極a1を用いた場合には、この
水素吸蔵合金電極a1の一部に塗布された導電性ペース
ト層23が渦巻状電極群aの最外周に配置されるように
巻回している。また、水素吸蔵合金電極x1を用いた場
合には、導電性芯体21が露出された面が渦巻状電極群
xの最外周に配置されるように巻回している。
【0021】このように作製された各渦巻状電極群a,
x,yをそれぞれ有底円筒状の金属製外装缶40内に挿
入した後、各金属製外装缶40内にそれぞれ水酸化カリ
ウム(KOH)、水酸化リチウム(LiOH)および水
酸化ナトリウム(NaOH)からなる3成分電解液を注
液し、密閉することにより公称容量が2000mAhの
AAサイズのニッケル−水素蓄電池A,X,Yをそれぞ
れ作製した。ここで、渦巻状電極群aを用いたものを電
池Aとし、渦巻状電極群xを用いたものを電池Xとし、
渦巻状電極群yを用いたものを電池Yとした。
x,yをそれぞれ有底円筒状の金属製外装缶40内に挿
入した後、各金属製外装缶40内にそれぞれ水酸化カリ
ウム(KOH)、水酸化リチウム(LiOH)および水
酸化ナトリウム(NaOH)からなる3成分電解液を注
液し、密閉することにより公称容量が2000mAhの
AAサイズのニッケル−水素蓄電池A,X,Yをそれぞ
れ作製した。ここで、渦巻状電極群aを用いたものを電
池Aとし、渦巻状電極群xを用いたものを電池Xとし、
渦巻状電極群yを用いたものを電池Yとした。
【0022】4.短絡率の測定
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,X,Yをそれぞれ10000個ずつ用意し、こ
れらの各10000個のニッケル−水素蓄電池A,X,
Yの電圧を測定し、電圧が0.5V以下のニッケル−水
素蓄電池を短絡電池と判定して、短絡電池数を求めて短
絡率(%)を算出すると、下記の表1に示すような結果
となった。
電池A,X,Yをそれぞれ10000個ずつ用意し、こ
れらの各10000個のニッケル−水素蓄電池A,X,
Yの電圧を測定し、電圧が0.5V以下のニッケル−水
素蓄電池を短絡電池と判定して、短絡電池数を求めて短
絡率(%)を算出すると、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
Aの短絡率は0.1%と小さいのに対して、電池Xの短
絡率は2.0%と20倍も大きいことが分かる。これ
は、電池Xにおいては、水素吸蔵合金電極20の導電性
芯体21が露出された面が渦巻状電極群xの最外周に配
置されるように巻回されているので、この露出面の反対
側に塗着された水素吸蔵合金層22が脱落しやすく、脱
落した水素吸蔵合金により短絡が発生して短絡率が上昇
したと考えられる。一方、電池Aにおいては、水素吸蔵
合金電極20の導電性芯体21が露出された面に導電性
ペースト層23が形成されているので、この導電性ペー
スト層23が形成され面の反対側に形成された水素吸蔵
合金層22との結合力が向上して、水素吸蔵合金の脱落
が防止されて短絡率が減少したと考えられる。
Aの短絡率は0.1%と小さいのに対して、電池Xの短
絡率は2.0%と20倍も大きいことが分かる。これ
は、電池Xにおいては、水素吸蔵合金電極20の導電性
芯体21が露出された面が渦巻状電極群xの最外周に配
置されるように巻回されているので、この露出面の反対
側に塗着された水素吸蔵合金層22が脱落しやすく、脱
落した水素吸蔵合金により短絡が発生して短絡率が上昇
したと考えられる。一方、電池Aにおいては、水素吸蔵
合金電極20の導電性芯体21が露出された面に導電性
ペースト層23が形成されているので、この導電性ペー
スト層23が形成され面の反対側に形成された水素吸蔵
合金層22との結合力が向上して、水素吸蔵合金の脱落
が防止されて短絡率が減少したと考えられる。
【0025】5.電池特性試験
ついで、上述のように作製した各ニッケル−水素蓄電池
A,X,Yを0.1ItmA(200mA)の充電々流
で16時間充電した後、1時間休止させる。その後、
0.2ItmA(400mA)の放電々流で放電終止電
圧が1.0Vになるまで放電させた後、1時間休止させ
る。この充放電を室温で3サイクル繰り返して、各ニッ
ケル−水素蓄電池A,X,Yを活性化した。
A,X,Yを0.1ItmA(200mA)の充電々流
で16時間充電した後、1時間休止させる。その後、
0.2ItmA(400mA)の放電々流で放電終止電
圧が1.0Vになるまで放電させた後、1時間休止させ
る。この充放電を室温で3サイクル繰り返して、各ニッ
ケル−水素蓄電池A,X,Yを活性化した。
【0026】ついで、上述のようにして活性化した各ニ
ッケル−水素蓄電池A,X,Yを0.1ItmA(20
0mA)の充電々流で16時間充電した後、1時間休止
させた。この後、1ItmA(2000mA)の放電々
流で放電終止電圧が1.0Vになるまで放電させて、放
電時間から1ItmA(2000mA)放電時の放電容
量を求めると下記の表2に示すような結果となった。な
お、表2においてはニッケル−水素蓄電池Xの1Itm
A(2000mA)放電時の放電容量を100とし、電
池A,Yはこれとの指数で表している。
ッケル−水素蓄電池A,X,Yを0.1ItmA(20
0mA)の充電々流で16時間充電した後、1時間休止
させた。この後、1ItmA(2000mA)の放電々
流で放電終止電圧が1.0Vになるまで放電させて、放
電時間から1ItmA(2000mA)放電時の放電容
量を求めると下記の表2に示すような結果となった。な
お、表2においてはニッケル−水素蓄電池Xの1Itm
A(2000mA)放電時の放電容量を100とし、電
池A,Yはこれとの指数で表している。
【0027】また、上述のようにして活性化した各ニッ
ケル−水素蓄電池A,X,Yを0.1ItmA(200
mA)の充電々流で16時間充電した後、1時間休止さ
せた。この後、2ItmA(4000mA)の放電々流
で放電終止電圧が1.0Vになるまで放電させて、放電
時間から2ItmA(4000mA)放電時の放電容量
を求めると下記の表2に示すような結果となった。な
お、表2においてはニッケル−水素蓄電池Xの2Itm
A(4000mA)放電時の放電容量を100とし、電
池A,Yはこれとの指数で表している。
ケル−水素蓄電池A,X,Yを0.1ItmA(200
mA)の充電々流で16時間充電した後、1時間休止さ
せた。この後、2ItmA(4000mA)の放電々流
で放電終止電圧が1.0Vになるまで放電させて、放電
時間から2ItmA(4000mA)放電時の放電容量
を求めると下記の表2に示すような結果となった。な
お、表2においてはニッケル−水素蓄電池Xの2Itm
A(4000mA)放電時の放電容量を100とし、電
池A,Yはこれとの指数で表している。
【0028】
【表2】
【0029】上記表2の結果から明らかなように、1I
tmA放電時における放電容量は、電池Aであっても、
電池Xであってもあるいは電池Yであっても、それほど
変わらないが、2ItmA放電時における放電容量は、
電池Aは電池Xの1.88倍の放電容量で、電池Yの約
2.1倍の放電容量であることが分かる。これは、電池
Yにおいては、電極群yの最外周に配置された水素吸蔵
合金電極20(y1)は外装缶40の内面との接触面に
水素吸蔵合金層22が存在するため、これらの接触面で
の接触抵抗が大きく、抵抗電圧降下により放電容量が低
下したと考えられる。
tmA放電時における放電容量は、電池Aであっても、
電池Xであってもあるいは電池Yであっても、それほど
変わらないが、2ItmA放電時における放電容量は、
電池Aは電池Xの1.88倍の放電容量で、電池Yの約
2.1倍の放電容量であることが分かる。これは、電池
Yにおいては、電極群yの最外周に配置された水素吸蔵
合金電極20(y1)は外装缶40の内面との接触面に
水素吸蔵合金層22が存在するため、これらの接触面で
の接触抵抗が大きく、抵抗電圧降下により放電容量が低
下したと考えられる。
【0030】一方、電池Xにおいては、電極群xの最外
周に配置された水素吸蔵合金電極20(x1)は外装缶
40の内面との接触面は導電性芯体21が露出された面
であるため、これらの接触面での接触抵抗が小さいため
に放電容量の減少が抑制されたためと考えられる。さら
に、電池Aにおいては、電極群aの最外周に配置された
水素吸蔵合金電極20(a1)は外装缶40の内面との
接触面は導電性芯体21が露出された面に導電性ペース
ト層23が形成されているため、これらの接触面での接
触抵抗が十分に小さくなって、放電容量が向上したと考
えられる。
周に配置された水素吸蔵合金電極20(x1)は外装缶
40の内面との接触面は導電性芯体21が露出された面
であるため、これらの接触面での接触抵抗が小さいため
に放電容量の減少が抑制されたためと考えられる。さら
に、電池Aにおいては、電極群aの最外周に配置された
水素吸蔵合金電極20(a1)は外装缶40の内面との
接触面は導電性芯体21が露出された面に導電性ペース
ト層23が形成されているため、これらの接触面での接
触抵抗が十分に小さくなって、放電容量が向上したと考
えられる。
【0031】上述したように、本発明においては、水素
吸蔵合金電極20の外装缶40の内表面に接触する接触
部は活物質層22が存在することなく、導電性ペースト
層23が形成されているので、導電性芯体21を間にし
て活物質層22と導電性ペースト層23とが対向して直
接接合されるようになる。このため、活物質層22が除
去された反対側に残存する活物質層22の導電性芯体2
1との結合強度が大きくなるため、該部分の活物質層の
脱落が防止できるようになる。また、外装缶40の内表
面との接触部に導電性に優れた導電性ペースト層23が
形成されているので、この部分の接触抵抗が低下して高
容量の電池が得られるようになる。
吸蔵合金電極20の外装缶40の内表面に接触する接触
部は活物質層22が存在することなく、導電性ペースト
層23が形成されているので、導電性芯体21を間にし
て活物質層22と導電性ペースト層23とが対向して直
接接合されるようになる。このため、活物質層22が除
去された反対側に残存する活物質層22の導電性芯体2
1との結合強度が大きくなるため、該部分の活物質層の
脱落が防止できるようになる。また、外装缶40の内表
面との接触部に導電性に優れた導電性ペースト層23が
形成されているので、この部分の接触抵抗が低下して高
容量の電池が得られるようになる。
【0032】なお、上述した実施の形態においては、水
素吸蔵合金としてMmNi3.34Co 0.85Al0.20Mn
0.58を用いる例について説明したが、水素吸蔵合金とし
てはMmNi3.34Co0.85Al0.20Mn0.58に限らず、
MmaNibCocAldMne(但し、a=1の場合は、
4.5≦b+c+d+e≦5.5の関係を有するもの)
で表される水素吸蔵合金を用いるようにしてもよい。ま
た、MmaNibCocAldMneで表される水素吸蔵合
金以外の他のAB5型希土類系の水素吸蔵合金、例え
ば、LaNi5系でNiの一部をCoとAl,W等で置
換した水素吸蔵合金を用いるようにしてもよい。
素吸蔵合金としてMmNi3.34Co 0.85Al0.20Mn
0.58を用いる例について説明したが、水素吸蔵合金とし
てはMmNi3.34Co0.85Al0.20Mn0.58に限らず、
MmaNibCocAldMne(但し、a=1の場合は、
4.5≦b+c+d+e≦5.5の関係を有するもの)
で表される水素吸蔵合金を用いるようにしてもよい。ま
た、MmaNibCocAldMneで表される水素吸蔵合
金以外の他のAB5型希土類系の水素吸蔵合金、例え
ば、LaNi5系でNiの一部をCoとAl,W等で置
換した水素吸蔵合金を用いるようにしてもよい。
【0033】また、上述した実施の形態においては、水
素吸蔵合金電極を電極群の最外周に配置し、この最外周
に接触する外装缶は負極端子を兼ねるようにした例つい
て説明したが、ニッケル電極を電極群の最外周に配置
し、この最外周に接触する外装缶は正極端子を兼ねるよ
うにしてもよい。この場合、電極群の最外周に配置され
るニッケル電極の外周部には導電性ペーストを塗布する
必要がある。また、上述した実施の形態においては、円
筒状の金属製外装缶内に渦巻状に巻回した円柱状電極群
を収容した円筒型蓄電池の例について説明したが、外装
缶は円筒状に限らず、角形などの他の形状の外装缶を用
いてもよい。この場合は、電極群の形状は外装缶の形状
に合うように成形するのが望ましい。さらに、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
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
のアルカリ蓄電池、あるいはリチウムイオン電池、固体
電解質電池等の非水電解質二次電池に適用するようにし
てもよい。
素吸蔵合金電極を電極群の最外周に配置し、この最外周
に接触する外装缶は負極端子を兼ねるようにした例つい
て説明したが、ニッケル電極を電極群の最外周に配置
し、この最外周に接触する外装缶は正極端子を兼ねるよ
うにしてもよい。この場合、電極群の最外周に配置され
るニッケル電極の外周部には導電性ペーストを塗布する
必要がある。また、上述した実施の形態においては、円
筒状の金属製外装缶内に渦巻状に巻回した円柱状電極群
を収容した円筒型蓄電池の例について説明したが、外装
缶は円筒状に限らず、角形などの他の形状の外装缶を用
いてもよい。この場合は、電極群の形状は外装缶の形状
に合うように成形するのが望ましい。さらに、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
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
のアルカリ蓄電池、あるいはリチウムイオン電池、固体
電解質電池等の非水電解質二次電池に適用するようにし
てもよい。
【図1】 本発明の実施例1の円筒型蓄電池を示す図で
あり、図1(a)は円筒型蓄電池の断面を模式的に示す
断面図であり、図1(b)は図1(a)の最外周部に配
置された負極の一部を拡大して模式的に示す断面図であ
る。
あり、図1(a)は円筒型蓄電池の断面を模式的に示す
断面図であり、図1(b)は図1(a)の最外周部に配
置された負極の一部を拡大して模式的に示す断面図であ
る。
【図2】 本発明の比較例1の円筒型蓄電池を示す図で
あり、図2(a)は円筒型蓄電池の断面を模式的に示す
断面図であり、図2(b)は図2(a)の最外周部に配
置された負極の一部を拡大して模式的に示す断面図であ
る。
あり、図2(a)は円筒型蓄電池の断面を模式的に示す
断面図であり、図2(b)は図2(a)の最外周部に配
置された負極の一部を拡大して模式的に示す断面図であ
る。
【図3】 本発明の比較例2の円筒型蓄電池を示す図で
あり、図3(a)は円筒型蓄電池の断面を模式的に示す
断面図であり、図3(b)は図3(a)の最外周部に配
置された負極の一部を拡大して模式的に示す断面図であ
る。
あり、図3(a)は円筒型蓄電池の断面を模式的に示す
断面図であり、図3(b)は図3(a)の最外周部に配
置された負極の一部を拡大して模式的に示す断面図であ
る。
10…ニッケル電極、11…多孔性導電体(発泡ニッケ
ル)、12…正極活物質、20…水素吸蔵合金電極、2
1…導電性芯体(パンチングメタル)、22…水素吸蔵
合金層、23…導電性ペースト、30…セパレータ、4
0…外装缶
ル)、12…正極活物質、20…水素吸蔵合金電極、2
1…導電性芯体(パンチングメタル)、22…水素吸蔵
合金層、23…導電性ペースト、30…セパレータ、4
0…外装缶
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 矢野 尊之
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 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
(72)発明者 池田 康彦
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 AA03 AS02 AS08 CC05
DD03 HH03
5H028 AA07 BB03 CC12 HH05
5H050 AA02 AA07 AA08 AA14 BA11
BA15 CA04 CB17 DA04 DA20
EA02 EA08 FA02 FA05 FA10
GA22 HA04
Claims (6)
- 【請求項1】 正極と負極がセパレータを介して積層さ
れた電極群が負極端子を兼ねる外装缶内に収容された蓄
電池であって、 前記負極は活物質保持体となる導電性芯体に負極活物質
層が形成されているとともに、 前記電極群の最外部に配置された負極の前記導電性芯体
より外側は負極活物質層が存在することなく導電性ペー
スト層が形成されていて、 前記導電性ペースト層が前記外装缶の内表面に接触して
いることを特徴とする蓄電池。 - 【請求項2】 正極と負極がセパレータを介して渦巻状
に積層された電極群が正極端子を兼ねる外装缶内に収容
された蓄電池であって、 前記正極は活物質保持体となる導電性芯体に正極活物質
層が形成されているとともに、 前記電極群の最外部に配置された正極の前記導電性芯体
より外側は正極活物質層が存在することなく導電性ペー
スト層が形成されていて、 前記導電性ペースト層が前記外装缶の内表面に接触して
いることを特徴とする蓄電池。 - 【請求項3】 前記導電性ペースト層は金属粉末あるい
は炭素粉末からなる導電性粉末に糊剤が添加された導電
性ペーストにより形成されていることを特徴とする請求
項1または請求項2に記載の蓄電池。 - 【請求項4】 前記金属粉末はニッケル粉末あるいはコ
バルト粉末であることを特徴とする請求項3に記載の蓄
電池。 - 【請求項5】 前記導電性ペースト層の厚みは200μ
m以下であることを特徴とする請求項1から請求項4の
いずれかに記載の蓄電池。 - 【請求項6】 前記導電性芯体はパンチングメタルであ
ることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに
記載の蓄電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002125887A JP2003317796A (ja) | 2002-04-26 | 2002-04-26 | 蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002125887A JP2003317796A (ja) | 2002-04-26 | 2002-04-26 | 蓄電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003317796A true JP2003317796A (ja) | 2003-11-07 |
Family
ID=29540475
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002125887A Pending JP2003317796A (ja) | 2002-04-26 | 2002-04-26 | 蓄電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003317796A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005235421A (ja) * | 2004-02-17 | 2005-09-02 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 角型ニッケル−水素電池 |
WO2012144391A1 (ja) * | 2011-04-18 | 2012-10-26 | プライムアースEvエナジー 株式会社 | アルカリ蓄電池用正極、アルカリ蓄電池用正極の製造方法、アルカリ蓄電池、アルカリ蓄電池の製造方法、アルカリ蓄電池用正極活物質、アルカリ蓄電池用正極活物質の製造方法 |
JP2012226899A (ja) * | 2011-04-18 | 2012-11-15 | Primearth Ev Energy Co Ltd | アルカリ蓄電池用正極、アルカリ蓄電池用正極の製造方法、アルカリ蓄電池及びアルカリ蓄電池の製造方法 |
JP2013038022A (ja) * | 2011-08-10 | 2013-02-21 | Primearth Ev Energy Co Ltd | アルカリ蓄電池用正極活物質、アルカリ蓄電池用正極活物質の製造方法、アルカリ蓄電池用正極及びアルカリ蓄電池 |
-
2002
- 2002-04-26 JP JP2002125887A patent/JP2003317796A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005235421A (ja) * | 2004-02-17 | 2005-09-02 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 角型ニッケル−水素電池 |
WO2012144391A1 (ja) * | 2011-04-18 | 2012-10-26 | プライムアースEvエナジー 株式会社 | アルカリ蓄電池用正極、アルカリ蓄電池用正極の製造方法、アルカリ蓄電池、アルカリ蓄電池の製造方法、アルカリ蓄電池用正極活物質、アルカリ蓄電池用正極活物質の製造方法 |
JP2012226899A (ja) * | 2011-04-18 | 2012-11-15 | Primearth Ev Energy Co Ltd | アルカリ蓄電池用正極、アルカリ蓄電池用正極の製造方法、アルカリ蓄電池及びアルカリ蓄電池の製造方法 |
JP2013038022A (ja) * | 2011-08-10 | 2013-02-21 | Primearth Ev Energy Co Ltd | アルカリ蓄電池用正極活物質、アルカリ蓄電池用正極活物質の製造方法、アルカリ蓄電池用正極及びアルカリ蓄電池 |
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