JP2004171978A - アルカリ蓄電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】正極板の膨潤による渦巻状電極群内の電解液の偏在を抑制して高出力、高耐久性を有するアルカリ蓄電池を提供する。
【解決手段】帯状の正極板と負極板と、その両者間にセパレータを介在させて、極板群を形成し、前記極板群を巻回後、金属製電池ケースに収納、前記正極板は、導電性芯材としてパンチングメタル芯材を用いた焼結基板に正極活物質が保持されており、前記芯材は、長手方向に無孔部を有するアルカリ蓄電池とした。
【選択図】 図１
【解決手段】帯状の正極板と負極板と、その両者間にセパレータを介在させて、極板群を形成し、前記極板群を巻回後、金属製電池ケースに収納、前記正極板は、導電性芯材としてパンチングメタル芯材を用いた焼結基板に正極活物質が保持されており、前記芯材は、長手方向に無孔部を有するアルカリ蓄電池とした。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアルカリ蓄電池に使用する正極板の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、機器のポータブル化、コードレス化が急速に進む中、これらの電源として小型、且つ軽量で高エネルギー密度を有する二次電池への要望が高まりつつある。市場では、特に高容量で安価な二次電池が要望されている。このため、ニッケル−水素蓄電池やニッケル−カドミウム蓄電池などに代表されるアルカリ蓄電池のコストダウンと市場での信頼性向上が強く要望されている。
【０００３】
従来、このようなアルカリ蓄電池は、水酸化ニッケルを主活物質とする正・負極板と、この両者間に介在して電気的に絶縁するセパレータとを渦巻状に巻回して構成した極板群を金属製電池ケースに収納し、この極板群にアルカリ電解液を所定量注入させた後、電池ケース上部を正・負いずれか一方極の端子を兼ねた封口板で密閉して構成される。
【０００４】
ここでの正極板は、パンチングメタルを芯体とする焼結基板に水酸化ニッケルを主正極活物質とする活物質を含浸して作製される焼結式ニッケル正極板がある。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３５１６７２号公報（第２頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
帯状の焼結式ニッケル正・負極板とをセパレータを介在させて渦巻状に巻回し、電極群を構成する際に、極板に応力が加わり、極板幅の端部と中央部では伸び率が異なり、特に巻き始めから中央にかけて正極板の中央部が外側に伸びる。
【０００７】
電極群構成時に正極板に応力が加わると、電池構成後に、その電池を充放電すると、正極活物質が膨潤するとともに、電極群には極板の幅方向に対して中央部が樽状に外側に広がる力が加わる。
【０００８】
このように、充放電時に正極板の幅方向に対する中央部が外側に広がると、局所的にセパレータを圧縮してセパレータに浸漬している電解液が移動しやすくなり、正・負極間の電極反応に偏りを生じ、特に高出力特性や耐久寿命特性に悪影響を及ぼすという課題を有していた。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、特に高出力、耐久性を要求されるバックアップ用途やハイブリッド自動車用途などのアルカリ蓄電池を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明は、帯状の正・負極板と、その両者間にセパレータを介在させて極板群を形成し、前記極板群を巻回後、金属製電池ケースに収納、前記正極板は、導電性芯材としてパンチングメタル芯材を用いた焼結基板に正極活物質が保持されており、前記芯材は、長手方向に無孔部を有するものとした。
【００１１】
また、前記芯材の無孔部の幅は、前記芯材の幅に対して２０％以下の幅が好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施形態におけるパンチングメタル芯材の平面図である。図２は本発明の一実施形態におけるニッケル−水素蓄電池の断面図である。
【００１４】
ニッケル粉末にカルボキシメチルセルロース等の増粘剤および水を混練してスラリーとし、このスラリーを長手方向の中央部に幅５ｍｍの無孔部２を有する、厚み０．０８ｍｍ、幅４８．５ｍｍのパンチングメタル芯材１からなる導電性芯体の両面に塗着し、この後、スラリーを塗着した導電性芯体を還元性雰囲気下で焼結し、多孔度８５％の焼結基板を作製した。
【００１５】
この焼結基板を硝酸ニッケル水溶液（例えば、３モル％の硝酸コバルトを添加した硝酸ニッケル水溶液）に浸漬して、この焼結基板中に硝酸ニッケルを含浸した。ついで、水酸化ナトリウム水溶液中に浸漬し、硝酸ニッケルを水酸化ニッケルに置換した後、水洗・乾燥を行う活物質充填操作を数回繰り返して焼結式ニッケル正極板を作製した。この後、切断して帯状の焼結式ニッケル正極板３とした。
【００１６】
本発明の実施形態におけるニッケル−水素蓄電池の構成は、厚み０．４７ｍｍ、幅４８．５ｍｍ、長さ６６０ｍｍのニッケル正極板３と厚み０．２４ｍｍ、幅４８．８ｍｍ、長さ７３５ｍｍの水素吸蔵合金負極板４とを備えているとともに、これらの間にポリプロピレン製不織布からなる、厚み０．２ｍｍ、幅５０．３ｍｍ、長さ１４００ｍｍのセパレータ５を介在させて極板群５を形成し、前記極板群５を巻回後、金属製電池ケース７に収納、前記正極板は、導電性芯材としてパンチングメタル芯材を用いた焼結基板に正極活物質が保持されており、前記芯材は、長手方向に無孔部を有していて、この渦巻状電極群の上端面には、ニッケル正極板３の導電性芯体であるパンチングメタル芯材１の端部８が露出し、また、下端面には水素吸蔵合金負極板４の導電性芯材であるパンチングメタル芯材１の端部９が露出している。
【００１７】
渦巻状電極群の上端面に露出するパンチングメタル芯材１の端部８に円板状の正極集電体１０が溶接されており、正極集電体１０に設けた接続リード部１１の先端を正極端子となる封口体１２に溶接し、封口体１２でケース７の開口部を密閉した構成となっている。
【００１８】
なお、本発明の実施の形態で用いた芯材の無孔部は、この芯材の幅に対して２０％未満の幅であることが好ましい。無孔部の幅が芯材の幅に対して２０％以上であると幅方向の正極板の強度向上が不充分となり、正極活物質の剥がれが生じやすくなる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、正極板の強度が保てるうえに、渦巻状電極群を構成する時の極板の伸びも抑制することができ、更に充放電時に起こる正極板の幅方向に対して中央部が樽状に外側に広がるという現象を抑制できるので、セパレータに浸漬している電解液の移動を抑制することができる。
【００２０】
この効果により、渦巻状電極群内の電解液の偏在を抑制して高出力、高耐久性を有するアルカリ蓄電池を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるパンチングメタル芯材の模式平面図
【図２】本発明の一実施形態におけるニッケル−水素蓄電池の断面図
【図３】従来のパンチングメタル芯材の模式平面図
【符号の説明】
１ パンチングメタル芯材
２ 無孔部
３ 正極板
４ 負極板
５ セパレータ
６ 極板群
７ 金属製電池ケース
８ 正極板端部
９ 負極板端部
１０ 正極集電体
１１リード
１２封口体
【発明の属する技術分野】
本発明はアルカリ蓄電池に使用する正極板の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、機器のポータブル化、コードレス化が急速に進む中、これらの電源として小型、且つ軽量で高エネルギー密度を有する二次電池への要望が高まりつつある。市場では、特に高容量で安価な二次電池が要望されている。このため、ニッケル−水素蓄電池やニッケル−カドミウム蓄電池などに代表されるアルカリ蓄電池のコストダウンと市場での信頼性向上が強く要望されている。
【０００３】
従来、このようなアルカリ蓄電池は、水酸化ニッケルを主活物質とする正・負極板と、この両者間に介在して電気的に絶縁するセパレータとを渦巻状に巻回して構成した極板群を金属製電池ケースに収納し、この極板群にアルカリ電解液を所定量注入させた後、電池ケース上部を正・負いずれか一方極の端子を兼ねた封口板で密閉して構成される。
【０００４】
ここでの正極板は、パンチングメタルを芯体とする焼結基板に水酸化ニッケルを主正極活物質とする活物質を含浸して作製される焼結式ニッケル正極板がある。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３５１６７２号公報（第２頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
帯状の焼結式ニッケル正・負極板とをセパレータを介在させて渦巻状に巻回し、電極群を構成する際に、極板に応力が加わり、極板幅の端部と中央部では伸び率が異なり、特に巻き始めから中央にかけて正極板の中央部が外側に伸びる。
【０００７】
電極群構成時に正極板に応力が加わると、電池構成後に、その電池を充放電すると、正極活物質が膨潤するとともに、電極群には極板の幅方向に対して中央部が樽状に外側に広がる力が加わる。
【０００８】
このように、充放電時に正極板の幅方向に対する中央部が外側に広がると、局所的にセパレータを圧縮してセパレータに浸漬している電解液が移動しやすくなり、正・負極間の電極反応に偏りを生じ、特に高出力特性や耐久寿命特性に悪影響を及ぼすという課題を有していた。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、特に高出力、耐久性を要求されるバックアップ用途やハイブリッド自動車用途などのアルカリ蓄電池を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明は、帯状の正・負極板と、その両者間にセパレータを介在させて極板群を形成し、前記極板群を巻回後、金属製電池ケースに収納、前記正極板は、導電性芯材としてパンチングメタル芯材を用いた焼結基板に正極活物質が保持されており、前記芯材は、長手方向に無孔部を有するものとした。
【００１１】
また、前記芯材の無孔部の幅は、前記芯材の幅に対して２０％以下の幅が好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施形態におけるパンチングメタル芯材の平面図である。図２は本発明の一実施形態におけるニッケル−水素蓄電池の断面図である。
【００１４】
ニッケル粉末にカルボキシメチルセルロース等の増粘剤および水を混練してスラリーとし、このスラリーを長手方向の中央部に幅５ｍｍの無孔部２を有する、厚み０．０８ｍｍ、幅４８．５ｍｍのパンチングメタル芯材１からなる導電性芯体の両面に塗着し、この後、スラリーを塗着した導電性芯体を還元性雰囲気下で焼結し、多孔度８５％の焼結基板を作製した。
【００１５】
この焼結基板を硝酸ニッケル水溶液（例えば、３モル％の硝酸コバルトを添加した硝酸ニッケル水溶液）に浸漬して、この焼結基板中に硝酸ニッケルを含浸した。ついで、水酸化ナトリウム水溶液中に浸漬し、硝酸ニッケルを水酸化ニッケルに置換した後、水洗・乾燥を行う活物質充填操作を数回繰り返して焼結式ニッケル正極板を作製した。この後、切断して帯状の焼結式ニッケル正極板３とした。
【００１６】
本発明の実施形態におけるニッケル−水素蓄電池の構成は、厚み０．４７ｍｍ、幅４８．５ｍｍ、長さ６６０ｍｍのニッケル正極板３と厚み０．２４ｍｍ、幅４８．８ｍｍ、長さ７３５ｍｍの水素吸蔵合金負極板４とを備えているとともに、これらの間にポリプロピレン製不織布からなる、厚み０．２ｍｍ、幅５０．３ｍｍ、長さ１４００ｍｍのセパレータ５を介在させて極板群５を形成し、前記極板群５を巻回後、金属製電池ケース７に収納、前記正極板は、導電性芯材としてパンチングメタル芯材を用いた焼結基板に正極活物質が保持されており、前記芯材は、長手方向に無孔部を有していて、この渦巻状電極群の上端面には、ニッケル正極板３の導電性芯体であるパンチングメタル芯材１の端部８が露出し、また、下端面には水素吸蔵合金負極板４の導電性芯材であるパンチングメタル芯材１の端部９が露出している。
【００１７】
渦巻状電極群の上端面に露出するパンチングメタル芯材１の端部８に円板状の正極集電体１０が溶接されており、正極集電体１０に設けた接続リード部１１の先端を正極端子となる封口体１２に溶接し、封口体１２でケース７の開口部を密閉した構成となっている。
【００１８】
なお、本発明の実施の形態で用いた芯材の無孔部は、この芯材の幅に対して２０％未満の幅であることが好ましい。無孔部の幅が芯材の幅に対して２０％以上であると幅方向の正極板の強度向上が不充分となり、正極活物質の剥がれが生じやすくなる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、正極板の強度が保てるうえに、渦巻状電極群を構成する時の極板の伸びも抑制することができ、更に充放電時に起こる正極板の幅方向に対して中央部が樽状に外側に広がるという現象を抑制できるので、セパレータに浸漬している電解液の移動を抑制することができる。
【００２０】
この効果により、渦巻状電極群内の電解液の偏在を抑制して高出力、高耐久性を有するアルカリ蓄電池を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるパンチングメタル芯材の模式平面図
【図２】本発明の一実施形態におけるニッケル−水素蓄電池の断面図
【図３】従来のパンチングメタル芯材の模式平面図
【符号の説明】
１ パンチングメタル芯材
２ 無孔部
３ 正極板
４ 負極板
５ セパレータ
６ 極板群
７ 金属製電池ケース
８ 正極板端部
９ 負極板端部
１０ 正極集電体
１１リード
１２封口体
Claims (2)
- 帯状の正極板と負極板と、その両者間にセパレータを介在させて、極板群を形成し、前記極板群を巻回後、金属製電池ケースに収納、前記正極板は、導電性芯材としてパンチングメタル芯材を用いた焼結基板に正極活物質が保持されており、前記芯材は、長手方向に無孔部を有するアルカリ蓄電池。
- 前記芯材の無孔部の幅は、前記芯材の幅に対して２０％以下の幅である請求項１記載のアルカリ蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002337697A JP2004171978A (ja) | 2002-11-21 | 2002-11-21 | アルカリ蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002337697A JP2004171978A (ja) | 2002-11-21 | 2002-11-21 | アルカリ蓄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004171978A true JP2004171978A (ja) | 2004-06-17 |
Family
ID=32701131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002337697A Pending JP2004171978A (ja) | 2002-11-21 | 2002-11-21 | アルカリ蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004171978A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2021149489A1 (ja) * | 2020-01-23 | 2021-07-29 |
-
2002
- 2002-11-21 JP JP2002337697A patent/JP2004171978A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2021149489A1 (ja) * | 2020-01-23 | 2021-07-29 | ||
| JP7793374B2 (ja) | 2020-01-23 | 2026-01-05 | パナソニックエナジー株式会社 | 二次電池 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050927 |
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| RD01 | Notification of change of attorney |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090120 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090519 |