JP2018160387A - Alkaline battery - Google Patents

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忠義 高橋
Tadayoshi Takahashi
忠義 高橋
泉 秀勝
Hidekatsu Izumi
秀勝 泉
大塚 正雄
Masao Otsuka
正雄 大塚
朋大 柳下
Tomohiro Yagishita
朋大 柳下
知裕 喜古
Tomohiro Kiko
知裕 喜古
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an alkaline battery capable of suppressing degradation in output characteristics of a battery under a high-temperature environment or long-term storage.SOLUTION: The alkaline battery includes: a bottomed battery case serving as a negative terminal of an armored body air-tightly housing a power generation element as well; a sealing plate having an insulation gasket and a safety valve; and a power generation element sealed by the battery case and the sealing plate, and has a plating layer formed on the inner surface side of a base material layer of the battery case. The plating layer contains at least two types selected from a group comprised of nickel, zinc and tin.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、アルカリ蓄電池に関し、さらに詳しくは、アルカリ蓄電池に用いる電池ケースに関する。   The present invention relates to an alkaline storage battery, and more particularly to a battery case used for an alkaline storage battery.

電極活物質として水素吸蔵合金またはカドミウムを含む負極を用いるアルカリ蓄電池は、幅広い電流域で使用することができるため、様々な機器の電源として広く利用されている。特に近年では、ハイブリッド自動車や携帯機器などの電子機器の主電源、無停電電源装置などのバックアップ電源などの用途においても使用が拡大されている。最近では短時間での充電や、大電流で放電できることが求められる。そのため、幅広い温度領域や長期間後でも、高い出力特性を出すために安定した電池特性が要求されている。   An alkaline storage battery that uses a negative electrode containing a hydrogen storage alloy or cadmium as an electrode active material can be used in a wide current range, and is therefore widely used as a power source for various devices. In particular, in recent years, use has been expanded in applications such as a main power source for electronic devices such as hybrid vehicles and portable devices, and a backup power source such as an uninterruptible power supply. Recently, it is required to be able to charge in a short time or discharge with a large current. Therefore, stable battery characteristics are required in order to obtain high output characteristics even in a wide temperature range and after a long period of time.

そこで、特許文献1は、外装缶内周壁と電極群の密着性及びその空間に着眼して、ハイレート放電特性とサイクル寿命特性に優れたアルカリ蓄電池を提案している。   Therefore, Patent Document 1 proposes an alkaline storage battery excellent in high-rate discharge characteristics and cycle life characteristics by paying attention to the adhesion between the inner peripheral wall of the outer can and the electrode group and its space.

特開2013−122862号公報JP2013-122862A

しかし、特許文献1の方法では、特に高温環境下や長期保管後に、大電流で放電すると放電性能が低下してしまう。   However, in the method of Patent Document 1, the discharge performance deteriorates when discharged with a large current, particularly in a high temperature environment or after long-term storage.

上記に鑑み、本発明は高温環境下や長期保管後にも出力特性の高いアルカリ蓄電池を提供することを目的とする。   In view of the above, an object of the present invention is to provide an alkaline storage battery having high output characteristics even in a high temperature environment or after long-term storage.

本発明は、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、負極端子をかねる電池ケース内面となる面の最表面に形成されているメッキ層にニッケル、亜鉛、および錫からなる群から選択される少なくとも二種の金属からなるものを用いたアルカリ蓄電池に関する。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present invention provides at least a plating layer formed on the outermost surface of the battery case that also serves as the negative electrode terminal, selected from the group consisting of nickel, zinc, and tin. The present invention relates to an alkaline storage battery using two kinds of metals.

本発明によれば、アルカリ蓄電池の高温環境下や長期保管後にも、電池の出力特性の劣化を低減することができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the deterioration of the output characteristics of the alkaline storage battery even in a high temperature environment or after long-term storage.

本発明の一実施形態に係る円筒形アルカリ蓄電池の構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing the composition of the cylindrical alkaline storage battery concerning one embodiment of the present invention.

以下、図1を参照して、本発明の一実施形態に係る円筒形アルカリ蓄電池について説明する。ただし、以下の実施形態は、本発明の技術的範囲を限定するものではない。本発明の本実施形態に係るアルカリ蓄電池は、発電要素と、発電要素を密閉収容する外装体とで構成されている。発電要素を密閉収容する外装体の負極端子を兼ねる有底円筒形の電池ケース4と、電池ケース4内に収容された発電要素である電極群および図示しないアルカリ電解液とを含む。電極群では、負極1と、正極2と、これらの間に介在するセパレータ3とが、渦巻き状に巻回されている。電池ケース4の開口部には、絶縁ガスケット8を介して、安全弁6を備える封口板7が配置され、電池ケース4の開口端部が内側にかしめられることにより、アルカリ蓄電池が密閉されている。封口板7は、正極端子を兼ねており、正極集電板9を介して、正極2と電気的に接続されている。   Hereinafter, with reference to FIG. 1, the cylindrical alkaline storage battery which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated. However, the following embodiments do not limit the technical scope of the present invention. The alkaline storage battery according to this embodiment of the present invention includes a power generation element and an exterior body that hermetically houses the power generation element. A battery case 4 having a bottomed cylindrical shape that also serves as a negative electrode terminal of an exterior body that hermetically houses a power generation element, an electrode group that is a power generation element housed in the battery case 4, and an alkaline electrolyte (not shown). In the electrode group, the negative electrode 1, the positive electrode 2, and the separator 3 interposed therebetween are spirally wound. A sealing plate 7 including a safety valve 6 is disposed in the opening of the battery case 4 via an insulating gasket 8, and the alkaline storage battery is hermetically sealed by caulking the opening end of the battery case 4 inward. The sealing plate 7 also serves as a positive electrode terminal, and is electrically connected to the positive electrode 2 via the positive electrode current collector plate 9.

このようなアルカリ蓄電池は、電極群を、電池ケース4内に収容し、アルカリ電解液を注液し、電池ケース4の開口部に絶縁ガスケット8を介して封口板7を配置し、電池ケース4の開口端部を、かしめ封口することにより得ることができる。このとき、電極群の負極1は、最外周において、電池ケース4と接触させることにより、電気的に接続させる。また、電極群の正極2と、封口板7とは、正極集電板9を介して電気的に接続させる。ここで、電池ケース4の内面には、少なくともめっき層が設けられている。このめっき層は、ニッケル、亜鉛、および錫からなる群から選択される少なくとも二種の金属を含んでいる。   In such an alkaline storage battery, an electrode group is accommodated in a battery case 4, an alkaline electrolyte is injected, a sealing plate 7 is disposed in an opening of the battery case 4 via an insulating gasket 8, and the battery case 4 Can be obtained by caulking and sealing. At this time, the negative electrode 1 of the electrode group is electrically connected by contacting the battery case 4 at the outermost periphery. Further, the positive electrode 2 of the electrode group and the sealing plate 7 are electrically connected via the positive electrode current collector plate 9. Here, at least a plating layer is provided on the inner surface of the battery case 4. The plating layer includes at least two metals selected from the group consisting of nickel, zinc, and tin.

電池ケース4の内面のめっき層は、ニッケル、亜鉛、および錫からなる群から選択される少なくとも二種の金属を含む。このめっき層は、アルカリ蓄電池が高温環境下や長期間保管されても、めっき層が腐食されずそのままの状態で存在するため、負極缶の表面の抵抗上昇を抑制する。   The plating layer on the inner surface of the battery case 4 includes at least two kinds of metals selected from the group consisting of nickel, zinc, and tin. Even if the alkaline storage battery is stored in a high-temperature environment or for a long period of time, this plating layer suppresses an increase in resistance on the surface of the negative electrode can because the plating layer remains as it is without being corroded.

通常、アルカリ蓄電池の負極端子をかねる外装体の電池ケースには、内面と外面にニッケルめっき層を設けた鋼板が使用されている。このような電池ケースを用いると、内面のニッケルめっき層が、強アルカリ中で、ニッケル酸(HNiO )等の腐食生成物が形成される。 Usually, a battery case of an outer package that also serves as a negative electrode terminal of an alkaline storage battery uses a steel plate having nickel plating layers on the inner surface and the outer surface. When such a battery case is used, a corrosion product such as nickel acid (HNiO 2 ) is formed in the nickel plating layer on the inner surface in a strong alkali.

この腐食生成物はニッケルに比べて電子伝導性が低くなり、負極缶の表面の抵抗が上昇する。その為、負極は電池ケースと圧接された部分の接触抵抗が高くなり、特に充電と放電を大きな電流で行う高出力特性で低下してしまう。更に、電池の使用期間が長くなったり、高温などで使用される場合に、腐食生成物層の厚みが厚くなり、その抵抗が更に大きくなり、高出力特性が著しく低下する。   This corrosion product has a lower electronic conductivity than nickel, and the resistance of the surface of the negative electrode can increases. For this reason, the negative electrode has a high contact resistance at the portion in pressure contact with the battery case, and in particular, it has a high output characteristic in which charging and discharging are performed with a large current. Further, when the battery is used for a long period of time or used at a high temperature, the thickness of the corrosion product layer is increased, the resistance is further increased, and the high output characteristics are remarkably deteriorated.

本発明の電池ケース4の内面に設けられた、ニッケル、亜鉛、および錫からなる群から選択される少なくとも二種の金属を含むめっき層は、充電環境下でも、抵抗の高い腐食生成物が形成されないため、抵抗の上昇が起こりにくい。また、放電しても組成が変わらないため、充放電並びに、長期保管や高温環境下で、負極端子の抵抗値が上昇せず、優れた出力特性を維持することができる。   The plated layer containing at least two kinds of metals selected from the group consisting of nickel, zinc, and tin provided on the inner surface of the battery case 4 of the present invention forms a corrosion product having high resistance even in a charging environment. As a result, resistance is unlikely to increase. Further, since the composition does not change even when discharged, the resistance value of the negative electrode terminal does not increase under charge / discharge, long-term storage or a high temperature environment, and excellent output characteristics can be maintained.

本発明の、ニッケル、亜鉛、および錫からなる群から選択される少なくとも二種の金属にすることにより、亜鉛または錫の単体では得られない効果が得られる。詳細なメカニズムについては不明であるが、イオン化傾向の異なる金属間の局部電池を形成して、メッキの最表面の酸化被膜などの形態が単体を用いたものと異なることによると考えられる。   By using at least two metals selected from the group consisting of nickel, zinc, and tin according to the present invention, an effect that cannot be obtained with zinc or tin alone can be obtained. Although the detailed mechanism is unknown, it is considered that a local battery between metals having different ionization tendency is formed, and the form such as an oxide film on the outermost surface of plating is different from that using a single body.

このめっき層には、ニッケル、亜鉛および錫からなる群から選ばれる少なくとも二種の金属が含まれるが、ニッケルを必須として二種の金属を含む場合、すなわち、ニッケル亜鉛めっき層、またはニッケル錫めっき層を形成する場合は、めっき層の組成は、ニッケルの比率が30質量%以下であることが好ましく、5〜20質量%、7〜17質量%がさらに好ましい。この比率にすることで、メッキ層の抵抗値が、長期保管や高温環境下でもより上昇しにくくなる。   This plating layer contains at least two kinds of metals selected from the group consisting of nickel, zinc and tin, but when nickel is essential and contains two kinds of metals, that is, a nickel zinc plating layer or nickel tin plating In the case of forming a layer, the composition of the plating layer is preferably such that the nickel ratio is 30% by mass or less, more preferably 5 to 20% by mass, and 7 to 17% by mass. By setting this ratio, the resistance value of the plating layer is less likely to increase even during long-term storage or in a high temperature environment.

また、二種の金属として、亜鉛および錫を含む亜鉛錫めっき層を形成する場合、めっき層の組成は、亜鉛の比率が35質量%以下であることが好ましく、1〜30質量%、5〜15質量%がさらに好ましい。亜鉛の比率が高くなるとめっき層の形成が難しくなる。この比率にすることで、メッキ層の抵抗値が、長期保管や高温環境下でもより上昇しにくくなる。   Moreover, when forming the zinc tin plating layer containing zinc and tin as the two kinds of metals, the composition of the plating layer is preferably such that the ratio of zinc is 35% by mass or less, 1-30% by mass, 5-5% 15 mass% is further more preferable. When the zinc ratio increases, it becomes difficult to form a plating layer. By setting this ratio, the resistance value of the plating layer is less likely to increase even during long-term storage or in a high temperature environment.

めっき層は、ニッケル、亜鉛および錫の3つを含んでいてもよい。その場合、亜鉛と錫との比率を上記亜鉛錫めっき層の比率とし、また、めっき層全体に対しニッケルの比率が1〜10質量%含むよう調整することが好ましい。   The plating layer may contain three of nickel, zinc, and tin. In that case, it is preferable to adjust the ratio of zinc and tin to the ratio of the zinc-tin plating layer and to adjust the ratio of nickel to 1 to 10% by mass with respect to the entire plating layer.

めっき層の厚みは、0.5〜10μmが好ましく、1〜3μmがさらに好ましい。   The thickness of the plating layer is preferably 0.5 to 10 μm, and more preferably 1 to 3 μm.

さらに、このめっき層の表面には、クロメート処理層を設けてもよい。   Further, a chromate treatment layer may be provided on the surface of the plating layer.

また、電池ケース4の外面にも、内面と同様のめっき層を形成してもよい。外面にめっき層を形成する場合は、ニッケル亜鉛めっき層が、硬度が高く好ましい。   Further, a plating layer similar to the inner surface may be formed on the outer surface of the battery case 4. When forming a plating layer on the outer surface, a nickel zinc plating layer is preferable because of its high hardness.

電池ケース4の基材層は、電池ケースの骨格を成す主要材料である。強度の高い骨格が得られる点と加工性の観点で、普通鋼および炭素鋼よりなる群から選択される少なくとも1種を含むことが望ましい。   The base material layer of the battery case 4 is a main material constituting the skeleton of the battery case. It is desirable to include at least one selected from the group consisting of ordinary steel and carbon steel from the viewpoint of obtaining a high strength skeleton and workability.

普通鋼とは、JISに規定されるSS材、SM材、SPCC材のような鋼である。炭素鋼は、S10C、S20C、S30C、S45C、S55Cのような鋼であり、機械構造用合金鋼に属する。ただし、普通鋼や炭素鋼を電池の基材層に用いる場合には、電池ケース4の外面側に、錆止め用のニッケルめっき層、または本発明のニッケル、亜鉛および錫からなる群から選ばれる少なくとも二種の金属からなるめっき層を形成することが望ましい。   Normal steel is steel such as SS material, SM material, and SPCC material specified by JIS. Carbon steel is steel such as S10C, S20C, S30C, S45C, and S55C, and belongs to alloy steel for machine structure. However, when using ordinary steel or carbon steel for the base material layer of the battery, at least the surface selected from the group consisting of the nickel plating layer for rust prevention or the nickel, zinc and tin of the present invention is provided on the outer surface side of the battery case 4. It is desirable to form a plating layer made of two kinds of metals.

電池ケース4の基材層として、ステンレス鋼を用いることも可能である。また、基材層は、ステンレス鋼と、普通鋼および/または炭素鋼との積層体であってもよい。ステンレスとしては、SUS430、SUS444、SUS447などの400系のフエライト系ステンレス、SUS304、SUS305、SUS316などの300系のオーステナイト系ステンレス、SUS329などの二相ステンレスを用いることができる。   As the base material layer of the battery case 4, stainless steel can also be used. The base material layer may be a laminate of stainless steel and ordinary steel and / or carbon steel. As the stainless steel, 400 series ferritic stainless steel such as SUS430, SUS444 and SUS447, 300 series austenitic stainless steel such as SUS304, SUS305 and SUS316, and duplex stainless steel such as SUS329 can be used.

また、電池ケース4の基材層として、ステンレスに近い組成のNAS254、354などのニッケル合金も使用できる。ステンレスを基材に用いると、普通鋼および炭素鋼の錆止め用のめっき層が不要となる。   Further, a nickel alloy such as NAS 254 and 354 having a composition close to stainless steel can be used as the base material layer of the battery case 4. When stainless steel is used as a base material, a plating layer for preventing rust of ordinary steel and carbon steel is not required.

封口板7は、基材層とその表面にめっき層を有する。封口板7の基材層は、耐食性と強度を有する限り、特に限定されず、ステンレス鋼、普通鋼、炭素鋼、などを用いることができる。封口板7の基材層の表面には、接触抵抗を低減するためのニッケルめっき層、または、本発明のニッケル、亜鉛および錫からなる群から選ばれる少なくとも二種の金属からなるめっき層を形成してもよい。   The sealing plate 7 has a base material layer and a plating layer on the surface thereof. The base material layer of the sealing plate 7 is not particularly limited as long as it has corrosion resistance and strength, and stainless steel, ordinary steel, carbon steel, and the like can be used. A nickel plating layer for reducing contact resistance or a plating layer made of at least two metals selected from the group consisting of nickel, zinc and tin according to the present invention is formed on the surface of the base material layer of the sealing plate 7. May be.

以下に、発電要素について説明する。正極2は三次元網目構造を有する導電性基材に正極合剤が充填されている。正極合剤は、例えば正極活物質、結着剤、増粘剤などからなる。   Hereinafter, the power generation element will be described. In the positive electrode 2, a conductive base material having a three-dimensional network structure is filled with a positive electrode mixture. The positive electrode mixture includes, for example, a positive electrode active material, a binder, a thickener, and the like.

正極活物質としては特に限定されないが、コバルト、亜鉛等を固溶した水酸化ニッケル、またコバルト等を表面コートした水酸化ニッケルなどをあげることができる。   Although it does not specifically limit as a positive electrode active material, Nickel hydroxide etc. which surface-coated cobalt hydroxide etc. can be mention | raise | lifted, such as nickel hydroxide which dissolved solid cobalt and zinc.

結着剤は、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂のいずれであってもよい。結着剤の具体例としては、スチレン−ブタジエン共重合ゴム(SBR)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレンなどがあげられる。   The binder may be either a thermoplastic resin or a thermosetting resin. Specific examples of the binder include styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, and the like.

増粘剤としては正極ペーストに粘性を付与できるもの、一例としては、カルボキシメチルセルロースおよびその変性体、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、ポリエチレンオキシドなどが挙げられる。   Examples of thickeners that can impart viscosity to the positive electrode paste include carboxymethyl cellulose and its modified products, polyvinyl alcohol, methyl cellulose, polyethylene oxide, and the like.

正極ペーストを調合した後、三次元網目構造を有する導電性基材に充填、乾燥し、所定の加圧力およびギャップを有する圧延ロールに通して厚みを調整する。その後所定の寸法に裁断して極板とし、その端面の一部を超音波剥離などにより正極合剤を除去し、導電性を有する正極リードを溶接する。   After preparing the positive electrode paste, the conductive base material having a three-dimensional network structure is filled and dried, and the thickness is adjusted by passing through a rolling roll having a predetermined pressure and gap. Thereafter, the electrode plate is cut to a predetermined size, and a part of the end surface is removed by ultrasonic peeling or the like, and the positive electrode lead having conductivity is welded.

負極1は導電性鋼板に周期的に開孔部を設けたパンチングメタル基材に負極合剤が塗着されている。負極合剤は、例えば負極活物質、導電剤、結着剤、増粘剤などからなる。   In the negative electrode 1, a negative electrode mixture is applied to a punching metal base material in which openings are periodically provided in a conductive steel plate. A negative electrode mixture consists of a negative electrode active material, a electrically conductive agent, a binder, a thickener, etc., for example.

負極活物質としては、水素を吸蔵放出可能な水素吸蔵合金やカドミウム金属などをあげることができる。   Examples of the negative electrode active material include hydrogen storage alloys capable of occluding and releasing hydrogen and cadmium metals.

導電剤としては、電子伝導性を有する材料であること以外は特に限定されず、各種の電子伝導性材料を用いることができる。具体的には、例えば、天然黒鉛(鱗片状黒鉛など)、人造黒鉛、膨張黒鉛などのグラファイト類、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック類を用いることができる。   The conductive agent is not particularly limited except that it is a material having electron conductivity, and various electron conductive materials can be used. Specifically, for example, graphite such as natural graphite (such as flake graphite), artificial graphite, and expanded graphite, for example, carbon black such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black Can be used.

結着剤は水素吸蔵合金粉末や導電剤を集電体に結着させる役割を果たす。結着剤は、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂のいずれであってもよい。結着剤の具体例としては、スチレン−ブタジエン共重合ゴム(SBR)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレンなどがあげられる。   The binder serves to bind the hydrogen storage alloy powder or the conductive agent to the current collector. The binder may be either a thermoplastic resin or a thermosetting resin. Specific examples of the binder include styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, and the like.

増粘剤としては負極ペーストに粘性を付与できるもの、一例としては、カルボキシメチルセルロースおよびその変性体、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、ポリエチレンオキシドなどを用いることができる。   As the thickener, those capable of imparting viscosity to the negative electrode paste, for example, carboxymethylcellulose and modified products thereof, polyvinyl alcohol, methylcellulose, polyethylene oxide and the like can be used.

負極ペーストを調合した後、パンチングメタルに塗着、乾燥し、所定の加圧力およびギャップを有する圧延ロールに通して厚みを調整する。その後所定の寸法に裁断する。   After preparing the negative electrode paste, it is applied to a punching metal, dried, and passed through a rolling roll having a predetermined pressure and gap to adjust the thickness. Thereafter, it is cut into a predetermined dimension.

セパレータ3は、ポリプロピレンとポリエチレンを原料とする繊維を交絡させた不織布またはシート状フィルムからなる。これらのセパレータとしては、目付け重量(単位面積あたりの重量)が、20g/mから100g/mに調整されたものがより好ましい。また、厚みは50μmから200μmに調整されたものがより好ましい。これらのセパレータは親水性を付与させるために親水化処理がほどこされている。セパレータに対する親水化処理としては、スルホン化処理、フッ素処理、プラズマ処理などがある。 The separator 3 is made of a nonwoven fabric or a sheet-like film in which fibers made from polypropylene and polyethylene are entangled. As these separators, those whose basis weight (weight per unit area) is adjusted from 20 g / m 2 to 100 g / m 2 are more preferable. Further, it is more preferable that the thickness is adjusted from 50 μm to 200 μm. These separators are subjected to a hydrophilic treatment in order to impart hydrophilicity. Examples of the hydrophilic treatment for the separator include sulfonation treatment, fluorine treatment, and plasma treatment.

以下に実施例および比較例を挙げ、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。   EXAMPLES The present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples below, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
図1に示す円筒形アルカリ蓄電池を作製した。まず、コバルト化合物を表面コートした水酸化ニッケル(正極活物質)、酸化亜鉛(添加剤)、ポリテトラフルオロエチレン(結着剤)、カルボキシルメチルセルロース(増粘剤)に水を加え、混練することで、正極ペーストを調製した。このペーストを、三次元網目構造を有する発泡ニッケル多孔体(導電性基板)に充填、乾燥し圧延した。圧延後、切断し、正極リードとなるニッケル板を溶接し溶接部の表裏両面をポリプロピレン製絶縁テープにより被覆した。以上の構成により正極(正極板)2を得た。
Example 1
A cylindrical alkaline storage battery shown in FIG. 1 was produced. First, water is added to and kneaded with nickel hydroxide (positive electrode active material), zinc oxide (additive), polytetrafluoroethylene (binder), and carboxymethylcellulose (thickener) coated with a cobalt compound. A positive electrode paste was prepared. This paste was filled in a foamed nickel porous body (conductive substrate) having a three-dimensional network structure, dried and rolled. After rolling, the substrate was cut and a nickel plate serving as a positive electrode lead was welded, and both front and back surfaces of the welded portion were covered with polypropylene insulating tape. The positive electrode (positive electrode plate) 2 was obtained by the above configuration.

一方、水素吸蔵合金Mm(ミッシュメタル)Ni3.6Co0.7Mn0.4Al0.3(負極活物質)、カーボンブラック(導電剤)、スチレン−ブタジエンゴム共重合体微粒子(結着剤)およびカルボキシメチルセルロース(増粘剤)に水を加え、混練することで、負極ペーストを調製した。このペーストをパンチングメタルに塗着し、圧延した。圧延後、切断して極板とし、負極(負極板)1を作製した。負極1の長手方向に沿う一端部には、芯材の露出部を設けた。 On the other hand, hydrogen storage alloy Mm (Misch metal) Ni 3.6 Co 0.7 Mn 0.4 Al 0.3 (negative electrode active material), carbon black (conductive agent), styrene-butadiene rubber copolymer fine particles (binding) Agent) and carboxymethylcellulose (thickening agent) were added with water and kneaded to prepare a negative electrode paste. This paste was applied to punching metal and rolled. After rolling, it was cut into an electrode plate to produce a negative electrode (negative electrode plate) 1. An exposed portion of the core material was provided at one end portion along the longitudinal direction of the negative electrode 1.

負極1と正極2の電気容量比は負極容量が正極容量の1.5倍になるように極板寸法を調整した。   The electrode plate size was adjusted so that the capacitance ratio of the negative electrode 1 and the positive electrode 2 was 1.5 times the negative electrode capacity.

上記で得られた正極2および負極1を用いて、図1に示す構造を有する円筒形アルカリ蓄電池(ニッケル水素蓄電池)を作製した。より詳細には、まず、正極2と、負極1との間に、セパレータ3を介在させた状態で、これらを重ねて渦巻き状に巻回することにより、電極群を形成した。セパレータ3としては、スルホン化されたポリプロピレン製のセパレータを用いた。   Using the positive electrode 2 and the negative electrode 1 obtained above, a cylindrical alkaline storage battery (nickel metal hydride storage battery) having the structure shown in FIG. 1 was produced. More specifically, first, an electrode group was formed by winding these layers in a spiral shape with the separator 3 interposed between the positive electrode 2 and the negative electrode 1. As the separator 3, a sulfonated polypropylene separator was used.

正極2に溶接した正極リードの他端部を、封口板7と電気的に接続した正極集電板9に溶接した。電極群を、有底円筒形の負極端子を兼ねる、亜鉛を12質量%含み錫が88質量%からなる亜鉛錫めっき層が、基材の鋼板の内表面側に2μm、外表面側に3μm設けられた電池ケース4に収容し、負極1の最外周と、電池ケース4の内壁とを接触させることにより、両者を電気的に接続した。   The other end of the positive electrode lead welded to the positive electrode 2 was welded to a positive electrode current collector plate 9 electrically connected to the sealing plate 7. The electrode group also serves as a bottomed cylindrical negative electrode terminal, and a zinc-tin plating layer consisting of 12% by mass of zinc and 88% by mass of tin is provided at 2 μm on the inner surface side of the base steel plate and 3 μm on the outer surface side The battery case 4 was housed, and the outermost periphery of the negative electrode 1 and the inner wall of the battery case 4 were brought into contact with each other to electrically connect them.

電池ケース4の開口近傍の外周を窪ませて溝部を設け、電池ケース4内にアルカリ電解液を注入した。アルカリ電解液としては、7.5mol/dmの濃度で水酸化ナトリウムを含む水溶液(比重:1.3)中に、水酸化リチウムを濃度が20g/dmとなるように溶解したものを用いた。 The outer periphery in the vicinity of the opening of the battery case 4 was recessed to provide a groove, and an alkaline electrolyte was injected into the battery case 4. As the alkaline electrolyte, lithium hydroxide dissolved in an aqueous solution containing sodium hydroxide at a concentration of 7.5 mol / dm 3 (specific gravity: 1.3) so as to have a concentration of 20 g / dm 3 is used. It was.

次に、絶縁ガスケット8を介して電池ケース4の開口部に、正極端子5および安全弁6を備えた封口板7を装着した。電池ケース4の開口端部を絶縁ガスケット8に向けてかしめ、電池ケース4を封口することにより、円筒形アルカリ蓄電池A1を作製した。
亜鉛錫めっき層を設けられた電池ケースに代えて、ニッケルを12質量%含み錫が88質量%のニッケル錫めっき層を形成したこと以外は、電池A1と同様にして、電池A2を作製した。
Next, a sealing plate 7 provided with a positive electrode terminal 5 and a safety valve 6 was attached to the opening of the battery case 4 via an insulating gasket 8. A cylindrical alkaline storage battery A1 was produced by caulking the open end of the battery case 4 toward the insulating gasket 8 and sealing the battery case 4.
A battery A2 was produced in the same manner as the battery A1, except that a nickel tin plating layer containing 12% by mass of nickel and 88% by mass of tin was formed instead of the battery case provided with the zinc tin plating layer.

亜鉛錫めっき層を設けられた電池ケースに代えて、亜鉛を88質量%含みニッケルが12質量%の亜鉛ニッケルめっき層を形成したこと以外は、電池A1と同様にして、電池A3を作製した。
また、亜鉛錫めっき層を設けられた電池ケースに代えて、ニッケルめっき層が設けられた電池ケースを用いる以外は、電池A1と同様にして、比較例の電池B1を作製した。
A battery A3 was produced in the same manner as the battery A1, except that instead of the battery case provided with the zinc-tin plating layer, a zinc-nickel plating layer containing 88% by mass of zinc and 12% by mass of nickel was formed.
A battery B1 of a comparative example was produced in the same manner as the battery A1, except that a battery case provided with a nickel plating layer was used instead of the battery case provided with a zinc-tin plating layer.

なお、アルカリ蓄電池A1〜A3、B1は、活性化処理後に、20℃の環境温度で、0.1Itの充電率で16時間充電した後、25℃の環境温度で3時間放置し、その後、20℃の環境温度で0.2Itの放電率で1.0Vまで放電した。このような充放電を、2サイクル繰り返し、2サイクル目の放電容量を求めた。この結果を、B1の結果を100として規格化して各表に示す。   The alkaline storage batteries A1 to A3 and B1 were charged at an environmental temperature of 20 ° C. at a charging rate of 0.1 It for 16 hours after being activated, and then left at an environmental temperature of 25 ° C. for 3 hours. The battery was discharged to 1.0 V at a discharge rate of 0.2 It at an environmental temperature of ° C. Such charge and discharge was repeated for 2 cycles, and the discharge capacity at the second cycle was determined. These results are shown in each table, normalized with the result of B1 being 100.

また、この電池を更に、0.1Itの充電率で16時間充電した後、20℃、45℃の各温度で3ヶ月間保存した。保存後の電池について、20℃の環境温度で、0.2Itの放電率で1.0Vまで放電した。0.1Itの充電率で16時間充電した後、25℃の環境温度で3時間放置し、その後、20℃の環境温度で0.2Itの放電率で1.0Vまで放電した。このような充放電を、2サイクル繰り返し、2サイクル目の放電容量を求めた。続いて、0.1Itの充電率で16時間充電した後、25℃の環境温度で3時間放置し、その後、20℃の環境温度で3Itの放電率で1.0Vまで放電して放電容量を求めた。それぞれの結果を表1に示す。   Further, this battery was further charged for 16 hours at a charging rate of 0.1 It, and then stored at 20 ° C. and 45 ° C. for 3 months. The battery after storage was discharged to 1.0 V at a discharge rate of 0.2 It at an ambient temperature of 20 ° C. After charging for 16 hours at a charging rate of 0.1 It, it was left for 3 hours at an environmental temperature of 25 ° C., and then discharged to 1.0 V at an environmental temperature of 20 ° C. and a discharging rate of 0.2 It. Such charge and discharge was repeated for 2 cycles, and the discharge capacity at the second cycle was determined. Subsequently, after charging for 16 hours at a charging rate of 0.1 It, left for 3 hours at an environmental temperature of 25 ° C., and then discharged to 1.0 V at an environmental temperature of 20 ° C. at a discharging rate of 3 It. Asked. The results are shown in Table 1.

Figure 2018160387
Figure 2018160387

ニッケル、亜鉛、および錫からなる群から選択される少なくとも二種の金属を含むめっき層を設けた電池ケースを用いたアルカリ蓄電池のA1〜A3では、すべての温度において高い放電容量を示した。   A1 to A3 of alkaline storage batteries using a battery case provided with a plating layer containing at least two kinds of metals selected from the group consisting of nickel, zinc, and tin showed high discharge capacities at all temperatures.

(実施例2)
亜鉛錫めっき層の組成を変更した以外は電池A1と同様にして、円筒形アルカリ蓄電池A4〜A9を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
(Example 2)
Cylindrical alkaline storage batteries A4 to A9 were produced in the same manner as the battery A1 except that the composition of the zinc-tin plating layer was changed, and the same evaluation as in Example 1 was performed. The results are shown in Table 2.

Figure 2018160387
Figure 2018160387

A4〜A9のすべての電池において高い放電容量を示した。めっき層の亜鉛の割合が高い程、高い放電容量を示し、特に亜鉛の割合が20質量%付近で最も高い放電容量を示した。   All batteries A4 to A9 showed high discharge capacity. The higher the zinc ratio in the plating layer, the higher the discharge capacity, and the highest discharge capacity was obtained especially when the zinc ratio was around 20% by mass.

本発明では、円筒形の電池について説明したが、角形やボタン形の電池でも同様の良好な効果が得られる。また、負極の活物質を変更した場合にも同様の良好な効果が得られる。   In the present invention, the cylindrical battery has been described, but the same good effect can be obtained even with a square or button battery. Moreover, the same good effect is acquired also when the active material of a negative electrode is changed.

本発明のめっき層を設けた電池ケースを用いたアルカリ蓄電池は、高温を含む幅広い温度範囲で使用しても優れた高出力特性が得られる。そのため、例えば、各種電子機器、輸送機器、蓄電機器などの電源として使用されるアルカリ蓄電池として有用であり、特に、電気自動車、ハイブリッド自動車などの車載電源や蓄電機器としての使用にも適している。   The alkaline storage battery using the battery case provided with the plating layer of the present invention can obtain excellent high output characteristics even when used in a wide temperature range including high temperature. Therefore, for example, it is useful as an alkaline storage battery used as a power source for various electronic devices, transportation devices, power storage devices, and the like, and is particularly suitable for use as an in-vehicle power source and power storage devices such as an electric vehicle and a hybrid vehicle.

1 負極
2 正極
3 セパレータ
4 電池ケース
5 正極端子
6 安全弁
7 封口板
8 絶縁ガスケット
9 正極集電板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Negative electrode 2 Positive electrode 3 Separator 4 Battery case 5 Positive electrode terminal 6 Safety valve 7 Sealing plate 8 Insulating gasket 9 Positive electrode current collecting plate

Claims (7)

発電要素を密閉収容する外装体の負極端子を兼ねる有底の電池ケースと、絶縁ガスケット、安全弁を備える封口板と、前記電池ケースと前記封口板により密閉された発電要素とを具備し、
前記電池ケースの基材層の内面側に設けられためっき層を有し、
前記めっき層は、ニッケル、亜鉛、および錫からなる群から選択される少なくとも二種の金属を含む、アルカリ蓄電池。
A battery case having a bottom that also serves as a negative electrode terminal of an exterior body that hermetically houses the power generation element, an insulating gasket, a sealing plate including a safety valve, and a power generation element sealed by the battery case and the sealing plate,
It has a plating layer provided on the inner surface side of the base material layer of the battery case,
The said plating layer is an alkaline storage battery containing the at least 2 sort (s) of metal selected from the group which consists of nickel, zinc, and tin.
前記めっき層は、ニッケルと、亜鉛および錫からなる群から選択される少なくとも一種の金属と、を含む、請求項1記載のアルカリ蓄電池。   The alkaline storage battery according to claim 1, wherein the plating layer includes nickel and at least one metal selected from the group consisting of zinc and tin. 前記めっき層は、ニッケルを30質量%以下含む、請求項2記載のアルカリ蓄電池。   The alkaline storage battery according to claim 2, wherein the plating layer contains 30 mass% or less of nickel. 前記めっき層は、ニッケルを5〜20質量%含む、請求項2に記載のアルカリ蓄電池。   The alkaline storage battery according to claim 2, wherein the plating layer contains 5 to 20 mass% of nickel. 前記めっき層は、少なくとも錫と亜鉛とを含む、請求項1記載のアルカリ蓄電池。   The alkaline storage battery according to claim 1, wherein the plating layer includes at least tin and zinc. 前記めっき層は、亜鉛を35質量%以下含む、請求項5に記載のアルカリ蓄電池。   The alkaline storage battery according to claim 5, wherein the plating layer contains 35 mass% or less of zinc. 前記めっき層の厚さは、0.5〜10μmである、請求項1〜6のいずれか1項に記載のアルカリ蓄電池。   The thickness of the said plating layer is an alkaline storage battery of any one of Claims 1-6 which is 0.5-10 micrometers.
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