JP2004342591A - アルカリ蓄電池とその製造法 - Google Patents

アルカリ蓄電池とその製造法 Download PDF

Info

Publication number
JP2004342591A
JP2004342591A JP2004059520A JP2004059520A JP2004342591A JP 2004342591 A JP2004342591 A JP 2004342591A JP 2004059520 A JP2004059520 A JP 2004059520A JP 2004059520 A JP2004059520 A JP 2004059520A JP 2004342591 A JP2004342591 A JP 2004342591A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode plate
polyethylene resin
positive electrode
storage battery
alkaline storage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2004059520A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4498772B2 (ja
Inventor
Yoshiyuki Muraoka
芳幸 村岡
Seiya Nakai
晴也 中井
Masaharu Miyahisa
正春 宮久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2004059520A priority Critical patent/JP4498772B2/ja
Priority to US10/532,043 priority patent/US7595135B2/en
Priority to PCT/JP2004/003043 priority patent/WO2004095620A1/ja
Publication of JP2004342591A publication Critical patent/JP2004342591A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4498772B2 publication Critical patent/JP4498772B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0409—Methods of deposition of the material by a doctor blade method, slip-casting or roller coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0419—Methods of deposition of the material involving spraying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/043—Processes of manufacture in general involving compressing or compaction
    • H01M4/0435—Rolling or calendering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0471—Processes of manufacture in general involving thermal treatment, e.g. firing, sintering, backing particulate active material, thermal decomposition, pyrolysis
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
    • H01M4/242—Hydrogen storage electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
    • H01M4/26—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
    • H01M4/32—Nickel oxide or hydroxide electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/72—Grids
    • H01M4/74—Meshes or woven material; Expanded metal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/80—Porous plates, e.g. sintered carriers
    • H01M4/808—Foamed, spongy materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/24—Alkaline accumulators
    • H01M10/30—Nickel accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/34—Gastight accumulators
    • H01M10/345—Gastight metal hydride accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • H01M50/461—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes with adhesive layers between electrodes and separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/536—Electrode connections inside a battery casing characterised by the method of fixing the leads to the electrodes, e.g. by welding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/538—Connection of several leads or tabs of wound or folded electrode stacks
    • 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
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49108—Electric battery cell making

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)

Abstract

【課題】アルカリ蓄電池において、正極板と負極板との短絡や活物質の脱落を効果的に防止し、充放電サイクルを繰り返した後の電池の放置後容量維持率を向上させる。
【解決手段】正極板、負極板、前記正極板と負極板の間に介在するセパレータ、およびアルカリ電解液からなるアルカリ蓄電池であって、前記正極板および負極板それぞれの第１端部が集電部となり、少なくとも正極板の少なくとも前記第１端部の反対側の第２端部において、端面およびその周辺の両側部が、ポリエチレン樹脂で被覆されており、前記正極板の第２端部に設けられたポリエチレン樹脂の被膜が、その両側に配されているセパレータと溶着しているアルカリ蓄電池。
【選択図】図９

Description

本発明は、主にアルカリ蓄電池の極板の端部構造に関する。
従来、アルカリ蓄電池用正極板には、図１に示すような３次元状に連続した空隙を有する多孔度９５％程度の発泡ニッケル基板に、水酸化ニッケル粒子を担持させたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。発泡ニッケル基板は、現在、高容量アルカリ蓄電池用正極板の芯材として広く用いられている。しかしながら、このような正極板を含む電池の充放電を繰り返すと、正極板が厚み方向と幅方向に膨らんでしまう。これは、正極板中の水酸化ニッケルの体積膨張が原因となっている。幅方向にはみ出した正極活物質が脱落すると、脱落した活物質が対向する負極板と接触するという不具合も生じる。また、負極板においても、活物質が脱落したり、脱落した活物質が対向する正極板と接触するという不具合が生じることがある。
また近年、パンチングメタルシートやエキスパンドメタルシートのような２次元構造の芯材が提案されている。２次元構造の芯材は、通常、機械的な穿孔工程で作製されるため、安価である。２次元構造の芯材を用いれば、正極板の高容量化も可能である。また、電解箔からなる芯材を用いれば、極板の薄型化が可能となる。しかしながら、２次元構造の芯材には、活物質保持力が弱いという欠点がある。そこで、２次元構造の芯材を３次元状に立体加工することが提案されている（例えば、特許文献２、３参照）。
３次元状に立体加工された芯材の一例の斜視図を図２に示す。また、図３には、図２の部分拡大図を示す。この芯材１は、マトリックス状に形成されたスリットを有する金属シート３からなり、一対のスリット間の短冊状部は、一方向Ｘに沿っての表裏方向に交互に突出して第１および第２湾曲膨出部４、７を形成している。第１および第２湾曲膨出部４、７は、互いに平行な配置であって、方向Ｘに沿う膨出部列８を形成している。膨出部列８は、所定幅の平坦部９を介して、方向Ｘに直交する他方向Ｙに沿って、複数配列されている。方向Ｙは、芯材１の長手方向であり、方向Ｘは芯材１の幅方向である。芯材１の長手方向に沿う縁部には、湾曲膨出部４、７が形成されない無地部５が残されている。無地部５には、溝状の多数の凹部１５が互いに平行な配置で波状に形成されて
いる。
しかしながら、図２、３に示すような芯材に活物質を担持させた場合でも、活物質保持力は十分ではない。そのため、充放電の繰り返しにより正極板中の水酸化ニッケルの体積が膨張すると、正極板が厚み方向と幅方向に膨らんでしまう。従って、発泡ニッケル基板を用いる場合と同様の不具合を生じる。
一方、芯材のバリがセパレータを突き破ることで引き起こされる短絡を防止するために、極板の端部の端面およびその周辺の両側部を樹脂で被覆することが提案されている（例えば、特許文献４参照）。この提案は、活物質の脱落を防止することを意図したものではない。従って、樹脂で被覆された端面からの活物質の脱落を抑制する効果はほとんど見られない。
特開昭５０−３６９３５号公報 特開平７−１３０３７０号公報 特開２００２−１５７４１号公報 特開平５−１９０２００号公報
一方の極板の幅方向にはみ出した活物質が脱落したり、脱落した活物質が対向する他方の極板と短絡したりするという問題は、極板端部の端面およびその周辺の両側部を樹脂で被覆するだけでは防止することができない。充放電の繰り返しに伴う活物質の膨張により、樹脂が活物質と一緒に極板の幅方向にはみ出してしまうからである。
なお、極板の端部に活物質層を有さない電極芯材の露出部を設け、その露出部に多孔質金属層を接合して、その多孔質金属層により、活物質の脱落を防止することも考えられる。しかし、そのような多孔質金属層が、セパレータを介して対極と対向すると、多孔質金属層に電流が集中する。そして、充放電サイクルの繰り返しにより、セパレータの多孔質金属層と接触する部分の劣化が促進される。
本発明は、正極板、負極板、正極板と負極板の間に介在するセパレータ、およびアルカリ電解液からなるアルカリ蓄電池であって、正極板および負極板それぞれの第１端部が集電部となり、少なくとも正極板の少なくとも第１端部の反対側の第２端部において、端面およびその周辺の両側部が、ポリエチレン樹脂で被覆されており、正極板の第２端部に設けられたポリエチレン樹脂の被膜が、その両側に配されているセパレータと溶着しているアルカリ蓄電池に関する。
このような構造においては、極板の端面およびその周辺の両側部が完全に絶縁材料であるポリエチレン樹脂で覆われており、しかもポリエチレン樹脂がセパレータに溶着されているため、ポリエチレン樹脂が活物質と一緒に極板の幅方向にはみ出すことを防止できる。
負極板においても、活物質が脱落したり、脱落した活物質が対向する正極板と接触するという不具合を無くす観点から、負極板の第２端部においても、端面およびその周辺の両側部が、ポリエチレン樹脂で被覆されていることが好ましい。
ポリエチレン樹脂の融点は、１２０℃以下であることが好ましい。ポリエチレン樹脂の融点が１２０℃以下であれば、活物質にダメージを与えることなく、極板の端部をポリエチレン樹脂で被覆できるからである。
ポリエチレン樹脂の被膜の厚さは、第２端部の端面上において（極板の端面に対して垂直な方向において）、５〜５０μｍが好適である。
正極板および負極板は、通常は、電極芯材および電極芯材に担持された活物質層からなる。そこで、正極板および負極板の少なくとも一方において、ポリエチレン樹脂で被覆されている極板の少なくとも第２端部を、活物質層を有さない電極芯材の露出部とすることもできる。電極芯材の露出部には、多孔質金属層が接合されていることが好ましい。このような構造においては、多孔質金属層による活物質の脱落等を防止する効果を得ることもできる。
電極芯材の露出部および多孔質金属層からなる第２端部の厚みは、電極芯材および活物質層からなる極板の厚みの５０〜１００％であることが好ましい。
正極板および負極板の少なくとも一方において、集電部は、活物質層を有さない電極芯材の露出部とすることが好ましい。この場合、少なくとも集電部と活物質層との境界周辺は、ポリエチレン樹脂で被覆することが好ましい。
集電部における電極芯材の露出部には、多孔質金属層を接合することができる。多孔質金属層の一部は、前記露出部に隣接する活物質層の端部で覆われていることが好ましい。このような構造においては、絶縁材料であるポリエチレン樹脂により、多孔質金属層に流れ込む電流が遮断される。従って、多孔質金属層に電流が集中することを防止でき、多孔質金属層と接触するセパレータの部分劣化が抑制される。
電極芯材には、ラス加工もしくは穿孔加工が施された金属箔または金属シートを用いることが好ましい。例えば、金属箔または金属シートには、マトリックス状にスリットを形成し、一対のスリット間の短冊状部を、一方向に沿って表裏方向に交互に突出させ、第１および第２湾曲膨出部を形成する。
本発明は、また、正極板、負極板、正極板と負極板の間に介在するセパレータ、およびアルカリ電解液からなるアルカリ蓄電池の製造法に関する。
前記製造法は、（ａ）第１端部に集電部を有する正極板と、第１端部に集電部を有する負極板とを作製する工程、（ｂ）少なくとも正極板の少なくとも第１端部の反対側の第２端部において、端面およびその周辺の両側部をポリエチレン樹脂で被覆する工程、（ｃ）正極板と負極板とを、セパレータを介して積層もしくは捲回し、極板群を製造する工程、および（ｄ）ポリエチレン樹脂を担持した第２端部を加熱して、ポリエチレン樹脂の被膜を、その両側に配されたセパレータと溶着する工程を有する。
工程（ｂ）は、例えば、極板の第２端部の端面およびその周辺の両側部に、ポリエチレン樹脂の水分散液を塗布する工程からなる。
ここで、前記端面およびその周辺の両側部にポリエチレン樹脂の水分散液を塗布する工程は、ポリエチレン樹脂の水分散液を、回転しているロールの表面に一方向から継続的に供給して、所定厚さの塗膜をロールの表面に設ける工程、および前記端面およびその周辺の両側部を前記塗膜と接触させながら、ロールの表面に対し垂直に配された極板を、ロールの接線方向に移動させる工程からなることが好ましい。このとき、極板をロールの回転速度と同期させて移動させることにより、均一な塗膜を極板の端部に付与することができる。
ポリエチレン樹脂の水分散液は、メチルセルロースを増粘剤およびポリエチレン樹脂の沈降防止剤として溶解していることが好ましい。このような水分散液は、長期間にわたって優れた保存安定性を示し、かつ、塗工に適した粘度を有する。
工程（ａ）は、例えば、電極芯材の少なくとも第１端部の反対側の第２端部に沿って、金属粉末および増粘剤を含むペーストを塗着し、前記ペーストを乾燥および焼結して、多孔質金属層を形成する工程、および電極芯材の少なくとも第１端部および第２端部を残して、電極芯材に活物質層を担持させる工程を有する。
工程（ａ）は、さらに、電極芯材の第１端部に沿って、前記ペーストを塗着し、前記ペーストを乾燥および焼結して、多孔質金属層を形成する工程を含むことができる。
本発明によれば、極めて簡易な方法によって、正極活物質と負極板との短絡や活物質の脱落を効果的に防止することが可能である。従って、充放電サイクルを繰り返した後の電池において発生しやすい微小短絡を効果的に抑止することができる。また、本発明によれば、集電部に電流が集中することを防止でき、セパレータの部分劣化を抑制することができる。
アルカリ蓄電池用極板は、一般に電極芯材およびそれに担持される活物質層からなる。図４は、極板の一例の平面図であり、図５は、図４の極板３０のＩ−Ｉ線断面図である。図４では、平坦な２次元構造の芯材３２の表裏両面に、それぞれ活物質層３１が担持されている。ただし、本発明では、どのような電極芯材を用いてもよく、特に正極板には３次元状に立体加工（変形）された金属シートを用いることが好ましい。
３次元状に立体加工（変形）された金属シートとしては、例えば図２〜３に示すような、表裏方向に交互に突出する第１および第２湾曲膨出部からなる膨出部列を有する芯材（以下、芯材Ａという）を用いることができる。また、表裏両方向から交互に穿孔され、表裏両方向に交互にそれぞれ突出するバリを有する芯材（以下、芯材Ｂという）も好ましく用いられる。３次元状に立体加工される前の金属シートの肉厚は、一般に１０〜８０μｍである。
また、３次元状に連続した空隙を有する多孔度９５％程度の発泡ニッケル基板を電極芯材として用いることもできる。発泡ニッケル基板は、アルカリ蓄電池用正極の芯材として一般的に用いられている。また、正極芯材に用いる金属シートとしては、ニッケル箔または表面にニッケルめっきが施された鉄箔を用いることが好ましい。
活物質層は、電極スラリーを電極芯材に塗着したのち、乾燥および圧延することにより形成される。具体的には、図４に示されるように、活物質層３１は、芯材３２の表裏両面に芯材の露出部からなる集電部３３を残して設けられる。集電部３３は、芯材の長手方向に平行な端部の一方（以下、第１端部という）に、一定幅を有するように形成される。こうして得られた電極芯材と活物質層からなるシートを、必要に応じて所定寸法に裁断することによって、極板が得られる。
正極活物質層の形成に用いる正極スラリーは、水酸化ニッケルを主成分とする正極活物質と、バインダとを含み、導電材や増粘剤を含んでもよい。正極の導電材には、水酸化コバルト等のコバルト化合物が好ましく用いられる。
負極活物質層の形成に用いる負極スラリーは、所定の負極活物質を含み、バインダ、導電材、増粘剤等を含んでもよい。
正極活物質には、コバルトや亜鉛などを含む固溶体水酸化ニッケルの粉末が好ましく用いられる。
負極活物質には、水素吸蔵合金、亜鉛化合物、カドミウム化合物等が用いられる。
バインダには、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥという）、ポリエチレン誘導体、フッ素ゴム等が好ましく用いられる。
増粘剤には、水溶性のセルロース誘導体、水溶性のアクリル樹脂誘導体、ポリビニルアルコール誘導体等が好ましく用いられる。
次に、得られた極板の少なくとも第１端部の反対側の第２端部の端面およびその周辺の両側部を、図６に示すように、ポリエチレン樹脂で被覆する。図６は、ポリエチレン樹脂の被膜３４が設けられた極板の一例の平面図である。また、図７は、図６の極板３０のＩ−Ｉ線断面図である。
ポリエチレン樹脂の被膜は、例えば、ポリエチレン樹脂の水分散液を極板の第２端部の端面およびその周辺の両側部に塗布した後、塗膜を加熱することにより形成する。また、加熱により溶融させた状態のポリエチレン樹脂を塗布することも考えられる。ただし、そのような方法では、薄い被膜の形成が困難である。なお、極板の第２端部以外の端部にも、第２端部と同様に、ポリエチレン樹脂を塗布してもよい。
ポリエチレン樹脂の水分散液には、市販のものを用いることができる。市販のポリエチレン樹脂の水分散液の固形分比率が高い場合（例えば、樹脂含有量６０重量％以上の場合）には、水等で希釈することが好ましい。固形分比率の高い水分散液をそのまま用いると、所望の厚さのポリエチレン樹脂の被膜を形成することが困難となる。
水分散液の希釈を行う場合、純水を用いると、ポリエチレン樹脂が凝集し、沈降することがある。これを防止するには、増粘効果を有する水溶性樹脂を、希釈水に添加することが有効である。ただし、カルボキシメチルセルロース等のアルカリ金属を含有する水溶性樹脂を用いると、ポリエチレン樹脂の沈降がさらに促進され、逆効果となる。従って、アルカリ金属を含まない水溶性樹脂、例えば、メチルセルロース、ポリビニルアルコール等を用いることが好ましく、メチルセルロースを用いることが特に好ましい。
ポリエチレン樹脂の水分散液におけるポリエチレン樹脂の含有量は、１０〜５０重量％であることが好ましい。ポリエチレン樹脂の含有量が１０重量％未満では、ポリエチレン樹脂の被膜に欠陥が発生しやすく、５０重量％をこえると、水分散液の表面張力が大きくなるため、均一な塗布が困難となる。ポリエチレン樹脂の含有量は、目的とする塗膜の厚さによって、随時変更することができる。
ポリエチレン樹脂の水分散液における水溶性樹脂の含有量は、２．５〜５．０重量％であることが好ましい。水溶性樹脂の含有量が多すぎると、ポリエチレン樹脂が被膜となった後に、水溶性樹脂が被膜から電解液に溶出する。そのため、ポリエチレン樹脂に期待される絶縁効果が低下する。一方、水溶性樹脂の含有量が少なすぎると、均一な塗膜を得にくくなる。
極板の少なくとも第２端部を被覆するポリエチレン樹脂は、低密度であることが好ましい。また、ポリエチレン樹脂の融点は１２０℃以下、さらには１１０℃以下であることが好ましい。ポリエチレン樹脂の融点が１２０℃をこえると、極板の端部を加熱してポリエチレン樹脂を極板に溶着させる際に、活物質が劣化して、活物質の利用率が低下するからである。
ポリエチレン樹脂の分子内には、その製造過程において２重結合が残存する。ポリエチレン樹脂に含まれる２重結合の含有率は、なるべく低い方が好ましい。例えば、正極板にポリエチレン樹脂の被膜を設けると、ポリエチレンが酸化状態となり、２重結合を基点として、ポリエチレン樹脂の分解が進行することがある。このため、２重結合の含有率の高いポリエチレン樹脂を用いると、電池の充放電サイクルを繰り返した場合に、被膜が劣化する傾向がある。
ポリエチレン樹脂の水分散液を、極板の少なくとも第２端部の端面およびその周辺の両側部に塗布する方法は、特に限定されない。例えば、以下のような方法によれば、均一な塗膜を得ることができる。
図８を参照しながら説明する。なお、図８は概念的に描かれており、各要素の寸法等は現実とは異なる。
まず、ポリエチレン樹脂の水分散液５０を、回転しているロール５１の表面に一方向から継続的に供給して、所定厚さの塗膜５２を前記ロールの表面に設ける。
例えば、ロール５１を、ポリエチレン樹脂の水分散液の液面と、回転軸５３に垂直なロール断面とが交わる位置に設置する。そして、任意の速度でロール５１を回転させる。ロールの回転軸５３は、液面に平行もしくはほぼ平行とする。
このような配置でロールを回転させた場合、ロール表面が液面下を移動する間に、その表面に水分散液が塗膜となって付着する。水分散液の塗膜が付着したロール表面は、回転に応じて液面上に移動する。ロールの回転速度は、望ましい厚さの水分散液の塗膜がロール表面に付着するように、水分散液の粘性等に応じて適宜調整する。
回転軸５３に垂直なロール断面の５０％以上が、液面下に位置するように、ロール５１を配置することが好ましい。液面下に位置するロールの割合が５０％未満では、ロール表面に付着する水分散液の塗膜の厚さの変動が大きくなる。なお、液面下に位置するロールの割合が１００％以上になると、水分散液の液面に直接極板の端部を接触させることになり、極板の端部への水分散液の安定な塗布が困難になる。
次に、極板５４の第２端部５５を、ロール表面に付着している水分散液の塗膜５２と接触させながら、ロールの表面に対し垂直に配された極板５４を、ロール表面の接線方向Ｘに移動させる。このような工程により、極板５４の第２端部５５の端面およびその周辺の両側部に、ポリエチレン樹脂の水分散液５６を塗布することができる。極板の第１端部にポリエチレン樹脂の水分散液を塗布する場合も同様に行うことができる。
極板の移動速度は、水分散液の粘性、ロールの回転速度等に応じて適宜調整する。極板の移動の向きは、ロール表面の移動方向と同一でもよく、逆向きでもよい。ただし、極板の端面およびその周辺の両側部にポリエチレン樹脂の均一な塗膜を設けるためには、ロールの回転速度と同期する速度で、ロール表面の移動方向と同一方向に、極板を移動させることが好ましい。
ロールの直径は、１５０ｍｍ以上であることが好ましい。ロールの直径が大きいほど、表面張力の影響による水分散液の塗膜のだれが抑制される。従って、極板端部の端面およびその周辺の両側部に、均一な厚さの塗膜を設けることができる。
極板の少なくとも第２端部にポリエチレン樹脂の水分散液を塗布した後、その端部の温度を上昇させ、乾燥させて水分を飛ばし、ポリエチレン樹脂を極板に溶着させる。ポリエチレン樹脂を極板に溶着させる温度は、１０５〜１２０℃であることが好ましい。
次に、正極板と負極板とを、セパレータを介して積層もしくは捲回し、極板群を製造する。図９は、極板群内での正極板の第２端部付近の構成を断面で示す。図９に示されるように、正極板６１と負極板６２との間には、これら電極よりも幅広のセパレータ６３が介在している。正極板６１の第２端部６４の端面およびその周辺の両側部には、ポリエチレン樹脂の被膜６５が形成されている。ポリエチレン樹脂の被膜６５は、正極板６１の両側に配されているセパレータ６３と隣接している。
極板の第２端部の端面に形成されたポリエチレン樹脂の被膜の厚さ、すなわち図９における厚さΔｋは、５〜５０μｍであることが好ましく、５〜２０μｍであることがさらに好ましい。ポリエチレン樹脂の被膜の厚さΔｋが５μｍ未満では、被膜の強度が弱くなったり、被膜に欠陥が発生したりする。その結果、被膜が極板の膨潤に耐えることができず、正極板と負極板との短絡を防止することが困難になる。被膜の厚さΔｋが５０μｍをこえると、極板群の構成時に、巻きずれ等が発生することがある。
ポリエチレン樹脂の被膜は、極板の第２端部の端面周辺の両側部にも設けられている。第２端部の端面周辺の両側部におけるポリエチレン樹脂被膜の高さ（すなわち図９における高さΔｈ）は、０．３〜１ｍｍであることが好ましい。端面周辺の両側部がポリエチレン樹脂で被覆されていない場合には、ポリエチレン樹脂の被膜とセパレータとの溶着によるセパレータと極板との接合が、不十分となる。
このような極板群において、正極板６１の第２端部６４が位置する部分を加熱することにより、ポリエチレン樹脂の被膜６５は、正極板６１の両側に配されているセパレータ６３と溶着する。ポリエチレン樹脂の被膜６５とセパレータ６３とを溶着させる温度は、ポリエチレン樹脂の融点よりも５〜１０℃高い温度であることが好ましい。融点＋５℃未満では、ポリエチレン樹脂の被膜とセパレータとが十分に溶着しない。また、融点＋１０℃をこえると、ポリエチレン樹脂が垂れて、セパレータとポリエチレン樹脂との溶着が不均一になる。
ポリエチレン樹脂の被膜とセパレータとを溶着させるために、極板群全体を加熱することもできる。ただし、あまり高温まで極板群を昇温すると、活物質の劣化による利用率の低下をもたらす。また、極板群の温度は、ポリエチレン樹脂が溶融した時点で、直ちに降温することが望ましい。ポリエチレン樹脂が溶融した状態で長時間保持すると、ポリエチレン樹脂が垂れて、セパレータとポリエチレン樹脂との溶着が不均一になる。
セパレータには、アルカリ蓄電池に用いるものとして公知のものを特に限定なく用いることができる。セパレータには、例えば、ポリプロピレン製不織布、ポリエチレン製不織布、ポリプロピレンとポリエチレンの複合物からなる不織布等を用いることができる。これらのセパレータには、スルホン化などの親水化処理を施すことが好ましい。
極板群の端面の一方には、正極板の集電部となる第１端部が渦巻状に露出している。この集電部には、正極集電板が溶接される。極板群の他方の端面には、同様に、負極板の集電部を渦巻状に露出させ、これを負極集電板と溶接させることができる。こうして得られた極板群を、電解液とともにケースに収容し、ケースの開口部を、安全弁を備える封口板で封口すれば、アルカリ蓄電池を得ることができる。
電解液には、水酸化カリウムを主溶質として溶解したアルカリ水溶液を用いることができる。
次に、正極板および負極板の少なくとも一方において、ポリエチレン樹脂で被覆されている極板の第２端部を、活物質層を有さない電極芯材の露出部とする場合について説明する。
図１０は、第２端部が活物質層を有さない電極芯材の露出部からなる極板９０の縦断面図である。図１０では、平坦な２次元構造の芯材９２の表裏両面に、それぞれ活物質層９１が担持されている。ただし、実際には、芯材には３次元状に立体加工された金属シートを用いることが好ましい。
極板９０の第１端部９３には、芯材の露出部からなる集電部が設けられており、第１端部の反対側の第２端部９４にも芯材の露出部が設けられている。そして、第２端部９４の露出部には、多孔質金属層９５が接合されている。電極芯材の露出部および多孔質金属層からなる第２端部の厚みは、一般に、電極芯材および活物質層からなる極板の厚みの５０〜１００％である。
多孔質金属層９５は、第２端部９４に沿って、金属粉末および増粘剤を含むペーストを塗着し、前記ペーストを乾燥および焼結することにより形成することができる。また、集電部が芯材の露出部からなる場合、その露出部に同様の多孔質金属層を接合することもできる。
金属粉末の平均一次粒子径は０．５〜４μｍであり、一次粒子は鎖状に連結して三次元構造を形成していることが好ましい。金属粉末には、ニッケル粉、ステンレス鋼粉、クロム粉、銅粉などを用いることができる。
次いで、電極芯材の第１端部および第２端部以外の領域に、活物質層を担持させる。そして、図１１に示すように、第２端部９４の端面およびその周辺の両側部に、ポリエチレン樹脂の被膜９６を設ける。このようにして得られた極板１００においては、多孔質金属層が、活物質の脱落等を防止する効果を発揮する。
図１２に、図１１のような正極板を用いて組み立てた極板群内での正極板の第２端部付近の構成を断面で示す。図１２に示されるように、正極芯材４１とその両面に設けられた正極活物質層４２からなる正極板４３と負極板４４との間には、これら電極よりも幅広のセパレータ４５が介在している。正極芯材４１の第２端部には芯材の露出部が設けられており、その露出部には、多孔質金属層４６が接合されている。そして、芯材の露出部と多孔質金属層とからなる正極板の第２端部は、ポリエチレン樹脂の被膜４７で覆われている。ポリエチレン樹脂は、絶縁材料であるから、ポリエチレン樹脂の被膜４７は、多孔質金属層に電流が集中することを防止する役割を果たす。その結果、多孔質金属層と接触するセパレータの部分劣化が抑制される。
なお、芯材の露出部の中でも、特に集電部には電流が集中することから、芯材の露出部からなる集電部と活物質層との境界周辺に、ポリエチレン樹脂の被膜を設けることも有効である。
図１３〜１４に、集電部と活物質層との境界周辺にポリエチレン樹脂の被膜を設けた極板群の要部断面図を示す。図１３〜１４において共通の要素には同じ符号を付している。極板群の一方の端面側だけにポリエチレン樹脂の被膜を設けているのは、電解液の通り道を確保するためである。ただし、ポリエチレン樹脂の被膜を設ける位置については、図１３〜１４に示される場合に限定されない。
極板群の上端面および下端面には、それぞれ正極集電板１０９および負極集電板１１０が配置されている。正極集電板１０９には、正極芯材１１９とその両面に設けられた正極活物質層１２０からなる正極板１０３の集電部が接続されている。正極板の集電部は、正極芯材の露出部１２１およびその両面に接合された多孔質金属層１２２からなる。一方、負極集電板１１０には、負極芯材１２３とその両面に設けられた負極活物質層１２４からなる負極板１０４の集電部が接続されている。負極板の集電部は、負極芯材の露出部１２７およびその両面に接合された多孔質金属層１２８からなる。正極板と負極板との間には、これら電極よりも幅広のセパレータ１０７が介在している。
図１３では、正極板の第２端部には、多孔質金属層が設けられていない。従って、第２端部の端面には、活物質層が露出している。この端面およびその周辺の両側部は、ポリエチレン樹脂からなる被膜１３０で覆われている。そして、正極板の第２端部に隣接する負極板の第１端部においては、多孔質金属層１２８と負極活物質層１２４との境界周辺にポリエチレン樹脂の被膜１４０が設けられている。
図１４では、正極板および負極板の第２端部には、それぞれ多孔質金属層１３３および１３４が設けられている。従って、正極板の第２端部の端面には、多孔質金属層１３３が露出している。この端面およびその周辺の両側部は、ポリエチレン樹脂からなる被膜１３０で覆われている。そして、正極板の第２端部に隣接する負極板の第１端部においては、負極集電部の多孔質金属層１２８と負極活物質層１２４との境界周辺にポリエチレン樹脂の被膜１４０が設けられている。
図１５に、本発明のアルカリ蓄電池の一例である円筒型ニッケル水素蓄電池の一部を展開した縦断面図を示す。図１５のケース７４の内部には、正極板７１と負極板７２とをセパレータ７３を介して捲回してなる極板群が電解液（図示せず）とともに収容されている。封口板７５は、正極端子７６と安全弁７７を備えている。安全弁７７は、ケース７４の内部と外部とを連通する孔７８を塞ぐゴム体からなる。電池内部でガスが発生し、内部圧力が上昇すると、ゴム体が変形して、ケースの内部と外部とを連通する孔からガスが放出される。封口板７５の周縁部には、絶縁ガスケット７９が配されているため、正極端子７６は、負極端子を兼ねるケース７４からは絶縁されている。
図１５においては、極板群の上部端面に、正極集電板８０が溶接されている。一方、極板群の下部端面には、負極板の集電部が渦巻状に露出しており、これが負極集電板８１と溶接されている。正極集電板８０は、正極端子と導通する封口板裏側に、リード８２を介して接続されている。一方、負極集電板８１は、金属製ケースの内底面と接触しており、極板群の最外周に位置する負極板も金属製ケースの内面と接触している。これらの接触により、負極端子への集電が行われる。
上記のようなアルカリ蓄電池において、少なくとも正極板の第２端部は、ポリエチレン樹脂で被覆され、その被膜は正極板の両側に配されたセパレータと溶着している。従って、充放電を繰り返しても、正極活物質と一緒にポリエチレン樹脂が正極板の幅方向にはみ出すことを防止できる。そのため、充放電を繰り返した後でも、微少短絡が起こりにくく、充電状態で保持しても、容量低下が起こりにくい。そして、極板の第２端部が電極芯材の露出部と多孔質金属層からなる場合には、多孔質金属層により活物質の脱落等を防止するとともに、ポリエチレン樹脂により多孔質金属層に電流が集中することを防止できる。また、負極板の第２端部をポリエチレン樹脂で被覆する場合には、負極板からの活物質の脱落等も防止できる。さらに、極板の第１端部において、集電部と活物質層との境界周辺をポリエチレン樹脂で被覆する場合には、集電部に電流が集中することも防止できる。
なお、図２〜１５は、本発明の実施形態の例示に過ぎず、本発明はどのような形態のアルカリ蓄電池においても適用可能である。
《実施例１》
（イ）芯材の作製
図２、３に示すような、表裏両方向に交互に凸状にそれぞれ突出する短冊状の第１および第２湾曲膨出部を有する芯材を作製した。この芯材は、電解メッキ法により得られた純ニッケル箔（厚さ２０μｍ、１７０ｇ／ｍ2）に、その長手方向に対して垂直なスリットを、０．５ｍｍピッチで形成し、スリットで挟持された短冊状部を、表裏両方向に交互に膨出させることにより作製した。芯材の長手方向に沿う縁部には、湾曲膨出部が形成されない無地部を、集電部として残した。無地部には、溝状の多数の凹部を互いに平行な配置で波状に形成した。このような加工を施した後の芯材の見かけ厚さは５００μｍとした。次いで、加工後の芯材の両面に、カルボニルニッケル粉（ＩＮＣＯ社製＃２５５）が５０ｇ／ｍ2の割合となるように、カルボニルニッケル粉とメチルセルロース水溶液（信越化学（株）製ＳＭ４００）との混合ペーストを塗布し、乾燥後、焼結した。その後、水蒸気を含む水素と窒素との混合ガスからなる還元雰囲気中で、カルボニルニッケル粉を担持した芯材を９５０℃で１５分間焼結させた。
（ロ）正極板の作製
固溶体水酸化ニッケル粉末１００重量部と、水酸化コバルト微粉末７重量部と、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）水溶液（ＣＭＣ濃度１重量％）２１重量部と、ゴムラテックス（旭硝子（株）製のアフラス１５０）４重量部（固形分）とを、混合し、正極スラリーを調製した。
前記正極スラリーを、前述の芯材にダイコートを用いて塗布し、続いてこれを１００℃の熱風で２分間乾燥させることにより、活物質層を設けた。次いで、活物質層を担持した芯材を、ロールプレスを用いて厚さ４００μｍに圧延し、長さ３７５ｍｍ×幅３５ｍｍに裁断して、正極板を得た。なお、正極の集電部となる芯材の無地部には、１ｍｍ幅の活物質層を担持していない部分を残した。
（ハ）ポリエチレン樹脂の塗布
融点１００℃のポリエチレン樹脂の水分散液（三井化学（株）製、固形分６０重量％）と、メチルセルロース水溶液（信越化学（株）製ＳＭ４００、メチルセルロース濃度４重量％）とを、重量比１：４で混合し、ポリエチレン樹脂の希釈分散液を調製した。
ポリエチレン樹脂の希釈分散液をベッセルに満たし、その液面近くに、回転可能な直径３００ｍｍのロールを設置した。このとき、回転軸に垂直なロール断面の７５％が、液面下に位置するように、ロールを配置した。そして、ロールを回転させて、ロール表面にポリエチレン樹脂の希釈分散液の塗膜を付着させた。
次に、ロールの表面に対して垂直に正極板を配し、正極板の集電部とは反対側の端部を、ロール表面に付着している水分散液の塗膜と接触させながら、ロール表面の接線方向に移動させた。正極板とロール表面の移動方向は同じで、移動速度は同じく４０ｍｍ／ｓｅｃとした。その結果、正極板の集電部とは反対側の端面およびその周辺の両側部に、ポリエチレン樹脂の希釈分散液を、均一に塗布することができた。
ポリエチレン樹脂の希釈分散液が塗布された正極板は、１１０℃の温度で１分間加熱して、ポリエチレン樹脂を正極板に溶着させた。こうして正極板の端面に形成されたポリエチレン樹脂の被膜の厚さは１０μｍであった。また、その端面から高さ０．５ｍｍまでの正極板の側部にも、ポリエチレン樹脂の被膜が形成されていた。
（ニ）負極板の作製
表面にニッケルメッキを施した鉄箔（厚さ６０μｍ）を負極の芯材として用いた。この芯材の両面に、水素吸蔵合金を主成分として含む負極スラリーを塗布し、乾燥し、圧延後、所定寸法に裁断して、負極板を得た。負極板の長手方向に平行な端部の一方では、負極芯材を露出させて、これを負極の集電部とした。
（ホ）電池の作製
正極板と負極板とを、親水化処理を施したポリプロピレン製セパレータを介して捲回し、極板群を作製した。このとき、正極板の集電部および負極板の集電部を、それぞれ極板群の一方の端面および他方の端面に、渦巻状に露出させた。こうして得られた極板群を、１１０℃に昇温して１分間保持し、正極板の集電部とは反対側の端部を被覆しているポリエチレン樹脂をセパレータと溶着させた。次いで、極板群の各端面に露出している各集電部に、ニッケルメッキ鋼板製の集電板を溶接した。集電板を溶接した極板群をＳＣサイズのケースに挿入し、水酸化カリウム３１重量％を主溶質として溶解したアルカリ水溶液を電解液としてケースに注入し、封口板を用いてケースを封口して、公称容量３３００ｍＡｈの実施例１の円筒型ニッケル水素蓄電池を作製した。
《実施例２》
（イ）芯材の作製
図２、３に示すような、表裏両方向に交互に凸状にそれぞれ突出する短冊状の第１および第２湾曲膨出部を有する芯材を作製した。この芯材は、電解メッキ法により得られた純ニッケル箔（厚さ２０μｍ、１７０ｇ／ｍ2）に、その長手方向に対して垂直なスリットを、０．５ｍｍピッチで形成し、スリットで挟持された短冊状部を、表裏両方向に交互に膨出させることにより作製した。芯材の長手方向に沿う両縁部には、湾曲膨出部が形成されない無地部を、集電部および第２端部として残した。無地部には、溝状の多数の凹部を互いに平行な配置で波状に形成した。このような加工を施した後の芯材の見かけ厚さは５００μｍとした。次いで、加工後の芯材の両面に、５０ｇ／ｍ2の割合でカルボニルニッケル粉（ＩＮＣＯ社製＃２５５）とメチルセルロース水溶液（信越化学（株）製ＳＭ４００）との混合ペーストを塗布し、乾燥した。
さらに、カルボニルニッケル粉（ＩＮＣＯ社製＃２５５）とメチルセルロース水溶液（信越化学（株）製ＳＭ４００）との混合ペーストを、正極芯材の第２端部とすべき箇所に、１．０ｍｍの幅で、焼結後の厚み（ニッケル箔を含む厚み）が４００μｍとなるようにディスペンサで塗布し、乾燥させた。その後、水蒸気を含む水素と窒素との混合ガスからなる還元雰囲気中で、カルボニルニッケル粉を担持した芯材を９５０℃で１５分間焼結させた。
（ロ）正極板の作製
固溶体水酸化ニッケル粉末１００重量部と、水酸化コバルト微粉末７重量部と、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）水溶液（ＣＭＣ濃度１重量％）２１重量部と、ゴムラテックス（旭硝子（株）製のアフラス１５０）４重量部（固形分）とを、混合し、正極スラリーを調製した。
前記正極スラリーを、前述の芯材にダイコートを用いて塗布し、続いてこれを１００℃の熱風で２分間乾燥させることにより、活物質層を設けた。次いで、活物質層を担持した芯材を、ロールプレスを用いて厚さ４００μｍに圧延し、長さ３７５ｍｍ×幅３５ｍｍに裁断して、正極板を得た。なお、正極の集電部となる芯材の無地部と、第２端部となる無地部には、１ｍｍ幅の活物質層を担持していない部分を残した。
（ハ）ポリエチレン樹脂の塗布
融点１００℃のポリエチレン樹脂の水分散液（三井化学（株）製、固形分６０重量％）と、メチルセルロース水溶液（信越化学（株）製ＳＭ４００、メチルセルロース濃度４重量％）とを、重量比１：４で混合し、ポリエチレン樹脂の希釈分散液を調製した。
ポリエチレン樹脂の希釈分散液をベッセルに満たし、その液面近くに、回転可能な直径３００ｍｍのロールを設置した。このとき、回転軸に垂直なロール断面の７５％が、液面下に位置するように、ロールを配置した。そして、ロールを回転させて、ロール表面にポリエチレン樹脂の希釈分散液の塗膜を付着させた。
次に、ロールの表面に対して垂直に正極板を配し、正極板の集電部とは反対側の第２端部を、ロール表面に付着している水分散液の塗膜と接触させながら、ロール表面の接線方向に移動させた。正極板とロール表面の移動方向は同じで、移動速度は同じく６０ｍｍ／ｓｅｃとした。その結果、正極板の集電部とは反対側の多孔質金属層が露出する端面およびその周辺の両側部に、ポリエチレン樹脂の希釈分散液を、均一に塗布することができた。
ポリエチレン樹脂の希釈分散液が塗布された正極板は、１１０℃の温度で１分間加熱して、ポリエチレン樹脂を正極板に溶着させた。こうして正極板の端面に形成されたポリエチレン樹脂の被膜の厚さは１０μｍであった。また、その端面から高さ１．２ｍｍまでの正極板の側部にも、ポリエチレン樹脂の被膜が形成されていた。
（ニ）負極板の作製
表面にニッケルメッキを施した鉄箔（厚さ６０μｍ）を負極の芯材として用いた。この芯材の両面に、水素吸蔵合金を主成分として含む負極スラリーを塗布し、乾燥し、圧延後、所定寸法に裁断して、負極板を得た。負極板の長手方向に平行な端部の一方では、負極芯材を露出させて、これを負極の集電部とした。
（ホ）電池の作製
正極板と負極板とを、親水化処理を施したポリプロピレン製セパレータを介して捲回し、極板群を作製した。このとき、正極板の集電部および負極板の集電部を、それぞれ極板群の一方の端面および他方の端面に、渦巻状に露出させた。こうして得られた極板群を、１１０℃に昇温して１分間保持し、正極板の集電部とは反対側の端部を被覆しているポリエチレン樹脂をセパレータと溶着させた。次いで、極板群の各端面に露出している各集電部に、ニッケルメッキ鋼板製の集電板を溶接した。集電板を溶接した極板群をＳＣサイズのケースに挿入し、水酸化カリウム３１重量％を主溶質として溶解したアルカリ水溶液を電解液としてケースに注入し、封口板を用いてケースを封口して、公称容量３３００ｍＡｈの実施例１の円筒型ニッケル水素蓄電池を作製した。
《比較例１》
正極板の集電部とは反対側の端部をポリエチレン樹脂で被覆しなかったこと以外、実施例１と同様にして、比較例１の電池を作製した。
《比較例２》
極板群を作製後、正極板の集電部とは反対側の端部を被覆しているポリエチレン樹脂をセパレータと溶着させる工程を行わなかったこと以外、実施例１と同様にして、比較例２の電池を作製した。
《比較例３》
正極板の集電部とは反対側の端部をポリエチレン樹脂で被覆しなかったこと以外、実施例２と同様にして、比較例３の電池を作製した。
［電池の評価］
上記で作製した実施例の電池と比較例の電池に対し、充電レート０．１Ｃで１５時間充電し、放電レート０．２Ｃで４時間放電させる、という初充放電を２サイクル施した後、４５℃で３日間のエージング（負極合金の活性化促進）を行った。
その後、通常の充放電サイクルを繰り返した。通常の充放電サイクルでは、充電レート１ＣでｄＴ／ｄｔ（ｄＴ＝１．５℃、ｄｔ＝３０秒）制御方式で充電した後、放電電流１０Ａで電池電圧が０．８Ｖに至るまで放電した。
ただし、５０サイクル毎に、充電レート１Ｃで公称容量の１２０％まで（すなわち７２分間）充電を行い、１時間放置後に、放電レート１Ｃで電池電圧が１．０Ｖに至るまで放電した。このとき得られた容量をＣ−１ｈｒと称する。
次いで、再び充電レート１Ｃで公称容量の１２０％まで充電を行い、７２時間放置後に、放電レート１Ｃで電池電圧が１．０Ｖに至るまで放電した。このとき得られた容量をＣ−７２ｈｒと称する。
ここで、Ｃ−７２ｈｒのＣ−１ｈｒに対する割合（Ｃ−７２ｈｒ／Ｃ−１ｈｒ）を百分率で求めた。この値を以下、放置後容量維持率という。放置後容量維持率とサイクル数との関係を図１６に示す。
図１６では、比較例１の電池の放置後容量維持率（Ｃ1）および比較例２の電池の放置後容量維持率（Ｃ2）が、８０〜２００サイクルで６０％以下となっている。一方、実施例１の電池の放置後容量維持率（Ａ）は、４５０サイクルを超えても６０％以上を保持している。さらに、実施例２の電池の放置後容量維持率（Ｂ）は、６５０サイクルを超えても６０％以上を保持している。
このような差が生じたのは、充放電の繰り返しに伴う極板の膨張が原因となっている。比較例１では、正極活物質が極板の幅方向にはみ出し、比較例２では、正極活物質と一緒に樹脂被膜が極板の幅方向にはみ出したものと考えられる。そして、比較例１、２では、正極活物質が、対向する負極板との間で短絡を生じているものと考えられる。
比較例３の電池の放置後容量維持率（Ｃ3）は、４５０サイクルで大きく低下している。比較例３の電池では、正極板の第２端部が強固な多孔質金属層で保護されているため、極板が膨張しても、正極活物質が幅方向にはみ出し、脱落するという不具合は発生しないものと考えられる。一方、正極板の多孔質金属層は、セパレータを介して負極板と対向しているため、多孔質金属層には電流が集中しやすい。従って、充放電サイクルの繰り返しにより、セパレータの多孔質金属層と接する部分の劣化が促進されたものと考えられる。
実施例２の電池の場合、多孔質金属層の表面が、絶縁材料であるポリエチレン樹脂の被膜で覆われているため、多孔質金属層への電流経路は遮断される。従って、多孔質金属層に電流が集中することがなく、充放電サイクルを繰り返しても多孔質金属層と接するセパレータ部分の劣化は抑制される。そのため放置後容量維持率が改善されていると考えられる。
本発明によれば、簡易な方法で正極活物質と負極板との短絡や活物質の脱落を効果的に防止することが可能であるから、高性能なアルカリ蓄電池を低コストで提供することが可能である。
発泡ニッケル基板の要部の拡大写真である。 ３次元状に立体加工された芯材の一例の斜視図である。 図２の芯材の部分拡大図である。 正極板の一例の平面図である。 図４のＩ−Ｉ線断面図である。 第２端部にポリエチレン樹脂の被膜が設けられた正極板の一例の平面図である。 図６のＩ−Ｉ線断面図である。 ポリエチレン樹脂の水分散液を極板の端部に塗布する方法の一例を示す図である。 極板群内での正極板のポリエチレン樹脂で被覆された端部付近の一例の構成を示す断面図である。 正極板の別の一例の縦断面図である。 第２端部にポリエチレン樹脂の被膜が設けられた正極板の別の一例の縦断面図である。 極板群内での正極板のポリエチレン樹脂で被覆された端部付近の別の一例の構成を示す断面図である。 集電部と活物質層との境界周辺にポリエチレン樹脂の被膜を設けた極板群の一例の要部断面図である。 集電部と活物質層との境界周辺にポリエチレン樹脂の被膜を設けた極板群の別の一例の要部断面図である。 本発明の円筒型ニッケル水素蓄電池の一部を展開した縦断面図である。 実施例および比較例の各電池の放置後容量維持率と充放電サイクル数との関係を示す図である。
符号の説明
１ 芯材
３ 金属シート
４ 第１湾曲膨出部
７ 第２湾曲膨出部
８ 膨出部列
９ 所定幅の平坦部
５ 無地部
１５ 溝状の凹部
３０ 極板
３１ 活物質層
３２ 芯材
３３ 集電部
３４ ポリエチレン樹脂の被膜
４１ 正極芯材
４２ 正極活物質層
４３ 正極板
４４ 負極板
４５ セパレータ
４６ 多孔質金属層
４７ ポリエチレン樹脂の被膜
５０ ポリエチレン樹脂の水分散液
５１ ロール
５２ 塗膜
５３ 回転軸
５４ 極板
５５ 第２端部
５６ ポリエチレン樹脂の水分散液
６１ 正極板
６２ 負極板
６３ セパレータ
６４ 第２端部
６５ ポリエチレン樹脂の被膜
７１ 正極板
７２ 負極板
７３ セパレータ
７４ ケース
７５ 封口板
７６ 正極端子
７７ 安全弁
７８ 孔
７９ 絶縁ガスケット
８０ 正極集電板
８１ 負極集電板
８２ リード
９０ 極板
９１ 活物質層
９２ 芯材
９３ 第１端部
９４ 第２端部
９５ 多孔質金属層
９６ ポリエチレン樹脂の被膜
１００ 極板
１０３ 正極板
１０４ 負極板
１０７ セパレータ
１０９ 正極集電板
１１０ 負極集電板
１１９ 正極芯材
１２０ 正極活物質層
１２１ 正極芯材の露出部
１２２ 多孔質金属層
１２３ 負極芯材
１２４ 負極活物質層
１２７ 負極芯材の露出部
１２８ 多孔質金属層
１３０ ポリエチレン樹脂の被膜
１３３ 多孔質金属層
１３４ 多孔質金属層
１４０ ポリエチレン樹脂の被膜

Claims (16)

  1. 正極板、負極板、前記正極板と負極板の間に介在するセパレータ、およびアルカリ電解液からなるアルカリ蓄電池であって、
    前記正極板および負極板それぞれの第１端部が集電部となり、
    少なくとも正極板の少なくとも前記第１端部の反対側の第２端部において、端面およびその周辺の両側部が、ポリエチレン樹脂で被覆されており、
    前記正極板の第２端部に設けられたポリエチレン樹脂の被膜が、その両側に配されているセパレータと溶着しているアルカリ蓄電池。
  2. 少なくとも前記負極板の前記第２端部において、端面およびその周辺の両側部が、ポリエチレン樹脂で被覆されている請求項１記載のアルカリ蓄電池。
  3. 前記ポリエチレン樹脂の融点が、１２０℃以下である請求項１記載のアルカリ蓄電池。
  4. 前記ポリエチレン樹脂の被膜の厚さが、前記端面上において５〜５０μｍである請求項１記載のアルカリ蓄電池。
  5. 前記正極板および負極板の少なくとも一方が、電極芯材および前記電極芯材に担持された活物質層からなり、前記ポリエチレン樹脂で被覆されている前記第２端部が、前記活物質層を有さない前記電極芯材の露出部からなる請求項１記載のアルカリ蓄電池。
  6. 前記第２端部における電極芯材の露出部には、多孔質金属層が接合されている請求項５記載のアルカリ蓄電池。
  7. 前記電極芯材の露出部および前記多孔質金属層からなる前記第２端部の厚みが、前記電極芯材および前記活物質層からなる極板の厚みの５０〜１００％である請求項６記載のアルカリ蓄電池。
  8. 前記正極板および負極板の少なくとも一方において、前記集電部が、前記活物質層を有さない前記電極芯材の露出部からなり、少なくとも前記集電部と前記活物質層との境界周辺が、ポリエチレン樹脂で被覆されている請求項５記載のアルカリ蓄電池。
  9. 前記集電部における前記電極芯材の露出部には、多孔質金属層が接合されており、前記多孔質金属層の一部が、前記露出部に隣接する前記活物質層の端部で覆われている請求項６または８記載のアルカリ蓄電池。
  10. 前記電極芯材が、ラス加工もしくは穿孔加工が施された金属箔または金属シートからなり、前記金属箔または金属シートは、マトリックス状に形成されたスリットを有し、一対のスリット間の短冊状部は、一方向に沿って表裏方向に交互に突出して第１および第２湾曲膨出部を形成している請求項５記載のアルカリ蓄電池。
  11. 正極板、負極板、前記正極板と負極板の間に介在するセパレータ、およびアルカリ電解液からなるアルカリ蓄電池の製造法であって、
    （ａ）第１端部に集電部を有する正極板と、第１端部に集電部を有する負極板とを作製する工程、
    （ｂ）少なくとも前記正極板の少なくとも前記第１端部の反対側の第２端部において、端面およびその周辺の両側部をポリエチレン樹脂で被覆する工程、
    （ｃ）前記正極板と負極板とを、前記セパレータを介して積層もしくは捲回し、極板群を製造する工程、および
    （ｄ）前記ポリエチレン樹脂を担持した第２端部を加熱して、前記ポリエチレン樹脂の被膜を、その両側に配されたセパレータと溶着する工程、
    を有するアルカリ蓄電池の製造法。
  12. 前記工程（ｂ）が、前記端面およびその周辺の両側部に、ポリエチレン樹脂の水分散液を塗布する工程からなる請求項１１記載のアルカリ蓄電池の製造法。
  13. 前記端面およびその周辺の両側部にポリエチレン樹脂の水分散液を塗布する工程が、
    前記ポリエチレン樹脂の水分散液を、回転しているロールの表面に一方向から継続的に供給して、所定厚さの塗膜を前記ロールの表面に設ける工程、および前記端面およびその周辺の両側部を前記塗膜と接触させながら、前記ロールの表面に対し垂直に配された前記極板を、前記ロールの接線方向に移動させる工程からなる請求項１２記載のアルカリ蓄電池の製造法。
  14. 前記ポリエチレン樹脂の水分散液が、メチルセルロースを増粘剤およびポリエチレン樹脂の沈降防止剤として溶解している請求項１２記載のアルカリ蓄電池の製造法。
  15. 前記工程（ａ）が、電極芯材の少なくとも前記第１端部の反対側の第２端部に沿って、金属粉末および増粘剤を含むペーストを塗着し、前記ペーストを乾燥および焼結して、多孔質金属層を形成する工程、および前記電極芯材の少なくとも前記第１端部および第２端部を残して、前記電極芯材に活物質層を担持させる工程、を有する請求項１１記載のアルカリ蓄電池の製造法。
  16. 前記工程（ａ）が、電極芯材の第１端部に沿って、前記ペーストを塗着し、前記ペーストを乾燥および焼結して、多孔質金属層を形成する工程、を有する請求項１５記載のアルカリ蓄電池の製造法。
JP2004059520A 2003-04-22 2004-03-03 アルカリ蓄電池とその製造法 Expired - Fee Related JP4498772B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004059520A JP4498772B2 (ja) 2003-04-22 2004-03-03 アルカリ蓄電池とその製造法
US10/532,043 US7595135B2 (en) 2003-04-22 2004-03-09 Alkali storage battery and method of producing the same
PCT/JP2004/003043 WO2004095620A1 (ja) 2003-04-22 2004-03-09 アルカリ蓄電池とその製造法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003117231 2003-04-22
JP2004059520A JP4498772B2 (ja) 2003-04-22 2004-03-03 アルカリ蓄電池とその製造法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004342591A true JP2004342591A (ja) 2004-12-02
JP4498772B2 JP4498772B2 (ja) 2010-07-07

Family

ID=33312625

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004059520A Expired - Fee Related JP4498772B2 (ja) 2003-04-22 2004-03-03 アルカリ蓄電池とその製造法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7595135B2 (ja)
JP (1) JP4498772B2 (ja)
WO (1) WO2004095620A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006236865A (ja) * 2005-02-25 2006-09-07 Furukawa Battery Co Ltd:The ペースト式極板の製造方法およびそれを用いたアルカリ蓄電池
JP2012252925A (ja) * 2011-06-03 2012-12-20 Ihi Corp 電池及びその製造装置
JP2013211145A (ja) * 2012-03-30 2013-10-10 Toyota Industries Corp 蓄電装置及び二次電池並びに蓄電装置の製造方法
JP2015215988A (ja) * 2014-05-09 2015-12-03 川崎重工業株式会社 角形電池
JPWO2013171883A1 (ja) * 2012-05-17 2016-01-07 トヨタ自動車株式会社 電池の製造方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004342519A (ja) * 2003-05-16 2004-12-02 M & G Eco Battery Institute Co Ltd ペースト式薄型電極を用いた電池とその製造方法
US8765299B2 (en) * 2010-01-15 2014-07-01 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrode assembly and secondary battery including the same
US20110177383A1 (en) * 2010-01-19 2011-07-21 Lightening Energy Battery cell module for modular battery with interleaving separator

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05190200A (ja) * 1992-01-14 1993-07-30 Hitachi Maxell Ltd 密閉形アルカリ蓄電池
JPH05205769A (ja) * 1992-01-29 1993-08-13 Hitachi Maxell Ltd 密閉形金属酸化物・水素蓄電池

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5036935A (ja) 1973-08-09 1975-04-07
JPH03159074A (ja) * 1989-11-17 1991-07-09 Seiko Electronic Components Ltd 電池
JPH07130370A (ja) 1993-10-29 1995-05-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 塗着式電極およびその製造方法
KR960027029A (ko) * 1994-12-26 1996-07-22 윤종용 니켈-금속수소화물 축전지 및 그의 제조방법
FR2800917B1 (fr) * 1999-11-10 2002-01-25 Cit Alcatel Electrode a support tridimentionnel utilisable dans un generateur secondaire a electrolyte alcalin
JP3838878B2 (ja) 2000-04-28 2006-10-25 松下電器産業株式会社 電池用電極板およびその製造方法
US20020031709A1 (en) * 2000-06-05 2002-03-14 Ebert William A. Locking edge protector
KR100497231B1 (ko) * 2003-07-08 2005-06-23 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 음극, 그의 제조 방법 및 그를 포함하는리튬 이차 전지

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05190200A (ja) * 1992-01-14 1993-07-30 Hitachi Maxell Ltd 密閉形アルカリ蓄電池
JPH05205769A (ja) * 1992-01-29 1993-08-13 Hitachi Maxell Ltd 密閉形金属酸化物・水素蓄電池

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006236865A (ja) * 2005-02-25 2006-09-07 Furukawa Battery Co Ltd:The ペースト式極板の製造方法およびそれを用いたアルカリ蓄電池
JP2012252925A (ja) * 2011-06-03 2012-12-20 Ihi Corp 電池及びその製造装置
JP2013211145A (ja) * 2012-03-30 2013-10-10 Toyota Industries Corp 蓄電装置及び二次電池並びに蓄電装置の製造方法
JPWO2013171883A1 (ja) * 2012-05-17 2016-01-07 トヨタ自動車株式会社 電池の製造方法
JP2015215988A (ja) * 2014-05-09 2015-12-03 川崎重工業株式会社 角形電池

Also Published As

Publication number Publication date
WO2004095620A1 (ja) 2004-11-04
US20060035153A1 (en) 2006-02-16
JP4498772B2 (ja) 2010-07-07
US7595135B2 (en) 2009-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4460666A (en) Coated substrate, preparation thereof, and use thereof
US20230129997A1 (en) Continuous coated iron electrode
US20230121023A1 (en) Continuous manufacture ofa nickel-iron battery
US7846574B2 (en) Positive electrode plate for alkaline storage battery and method for producing the same
JP4498772B2 (ja) アルカリ蓄電池とその製造法
JP4342160B2 (ja) 蓄電池およびその製造方法
JP2004538599A (ja) 電気化学的電池の構造及びその製造方法
EP2951335B1 (en) Coated iron electrode and method of making same
JP2000077054A (ja) 電池とその製造方法
JP3649909B2 (ja) 電池
JP4016214B2 (ja) 電池電極の製造方法
JP2006066246A (ja) アルカリ蓄電池用正極板およびその製造法
JPH1126013A (ja) 密閉形金属酸化物−亜鉛蓄電池およびその製造法
JP2002367607A (ja) アルカリ蓄電池用非焼結式電極、およびこの電極を用いたアルカリ蓄電池
JP2002175833A (ja) アルカリ二次電池
JP2006196207A (ja) アルカリ蓄電池およびその電極群の製造方法
JP2002246032A (ja) アルカリ二次電池用電極の集電基板、それを用いた電極、その電極が組み込まれているアルカリ二次電池
JP3953139B2 (ja) アルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル電極
JPH09259873A (ja) 二次電池用電極とその製造方法、ならびに、その製造に用いるフッ素樹脂の塗布装置
JP3913395B2 (ja) アルカリ蓄電池の製造方法
WO2023195233A1 (ja) 亜鉛電池用負極及び亜鉛電池
JP2003249228A (ja) 電極用芯材およびその製造方法ならびに電池
JPS59111261A (ja) アルカリ蓄電池用極板の製造法
JPH08138680A (ja) 電池用電極基板及びその製造方法
JP4168578B2 (ja) 角型アルカリ蓄電池とその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061206

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20061225

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100318

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100414

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130423

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees