JP2020145122A

JP2020145122A - アルカリ電池

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Publication number: JP2020145122A
Application number: JP2019042022A
Authority: JP
Inventors: 金原　雅彦; Masahiko Kimbara; 雅彦金原; 中西　治通; Harumichi Nakanishi; 治通中西
Original assignee: Gf Innovation Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Gf Innovation Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-03-07
Filing date: 2019-03-07
Publication date: 2020-09-10
Anticipated expiration: 2039-03-07
Also published as: JP7151559B2

Abstract

【課題】電池ケース内に収容されたアルカリ電解液が、電池ケース外へ漏洩することを抑制することができるアルカリ電池を提供する。【解決手段】アルカリ電池１は、正極活物質を含む正極２８、負極活物質を含む負極３０、正極２８及び負極３０の間に設けられたセパレータ３２を備える電極素子２２を有する電極体１０と、電極素子２２に含浸されたアルカリ電解液と、電極体１０及び前記アルカリ電解液を収容する密閉型の電池ケース１８と、電池ケース１８の内部であって、電極体１０の周囲空間に充填される、前記アルカリ電解液よりも表面張力の小さい絶縁性液体１２と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、アルカリ電池に関する。

一般に、ニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池等のアルカリ電池は、正極、負極、正極及び負極の間に設けられるセパレータを備える電極要素と、アルカリ電解液と、開口部を有し、電極素子及びアルカリ電解液を収容する外装体及び外装体の開口部を封口する封口体を有する密閉型の電池ケースと、を備える（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２００７−１７２９７６号公報特表２０１３−１２２８６２号公報

ところで、アルカリ電池において、電池ケース内のアルカリ電解液が、電池ケース外へ漏洩する場合がある。特に、アルカリ電池の過充電等により、ガスが発生して、電池内圧が上昇すると、アルカリ電解液が電池ケース外へ漏れやすくなる。アルカリ電解液の漏洩は、電池性能の低下に繋がるため、アルカリ電解液の漏洩を抑制することは重要な課題である。なお、従来には、アルカリ電解液を含浸した電極体の外周を絶縁性部材でシールする技術があるが、例えば、絶縁性部材の経時的劣化や、上記のような電池内圧の上昇等により、絶縁性部材が剥がれたり亀裂が生じたりするため、アルカリ電解液が電極素子外へ漏れて、更には電池ケース外へ漏れる場合があり、アルカリ電解液の漏洩を抑制する技術としては充分ではない。

そこで、本発明は、電池ケース内に収容されたアルカリ電解液が、電池ケース外へ漏洩することを抑制することができるアルカリ電池を提供することを目的とする。

本実施形態に係るアルカリ電池は、正極活物質を含む正極、負極活物質を含む負極、前記正極及び前記負極の間に設けられたセパレータを備える電極素子を有する電極体と、前記電極素子に含浸されたアルカリ電解液と、前記電極体及び前記アルカリ電解液を収容する密閉型の電池ケースと、前記電池ケースの内部であって、前記電極体の周囲空間に充填される、前記アルカリ電解液よりも表面張力の小さい絶縁性液体と、を備える。

また、前記アルカリ電池において、前記電極体は、前記電極素子が複数積層された積層体と、前記複数の電極素子間に設けられた導電性隔壁板とを備え、前記複数の電極素子は、前記導電性隔壁板を介して、直列に接続されていることが好ましい。

また、前記アルカリ電池において、前記導電性隔壁板の一方の面側に配置されている前記電極素子の前記正極又は前記負極は、前記導電性隔壁板の一方の面に接合された複数の孔を有する集電体を有し、前記集電体の前記孔内に前記正極活物質又は前記負極活物質が充填されていることが好ましい。

また、前記アルカリ電池において、前記導電性隔壁板を介して隣り合う一方の前記電極素子の前記負極は、前記導電性隔壁板の一方の面に接合された複数の孔を有する負極集電体を有し、前記負極集電体の前記孔内に前記一方の電極素子の前記負極活物質が充填され、前記導電性隔壁板を介して隣り合う他方の前記電極素子の前記正極は、前記導電性隔壁板の他方の面に接合された複数の孔を有する正極集電体を有し、前記正極集電体の前記孔内に前記他方の電極素子の前記正極活物質が充填されていることが好ましい。

また、前記アルカリ電池において、前記電池ケース内の前記絶縁性液体の圧力を調整する圧力調整手段を備えることが好ましい。

また、前記アルカリ電池において、前記電極体の外周側面には、弾性絶縁部材が設けられていることが好ましい。

また、前記アルカリ電池において、前記弾性絶縁部材は、シリコーンゴム、シリコーンゲル又はフッ素ゴムであることが好ましい。

また、前記アルカリ電池において、前記絶縁性液体は、フッ素系絶縁性液体、鉱油を主成分とする絶縁油、アルキルベンゼンを主成分とする絶縁油、ポリブテンを主成分とする絶縁油、アルキルナフタレンを主成分とする絶縁油、シリコーン油を主成分とする絶縁油から選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。

また、前記アルカリ電池において、前記負極活物質は水素吸蔵合金を含み、前記電池ケース内の前記絶縁性液体の圧力は、前記水素吸蔵合金の水素平衡圧より高いことが好ましい。

本実施形態によれば、電池ケース内に収容されたアルカリ電解液が、電池ケース外へ漏洩することを抑制することができる。

実施形態に係るアルカリ電池の一例を示す断面図である。正極、セパレータ、負極及び導電性隔壁板（積層前の各部材）の斜視図である。本実施形態に係るアルカリ電池の製造方法の一例を示すフロー図である。本実施形態に係るアルカリ電池の他の一例を示す断面図である。正極集電体及び負極集電体を導電性隔壁板に接合した状態を示す断面図である。正極集電体及び負極集電体を導電性隔壁板に接合する前の各部材の分解断面図である。正極集電体及び負極集電体を導電性隔壁板に接合する前の各部材の分解斜視図である。

以下、実施形態の１例のアルカリ電池について詳細に説明する。実施形態の説明で参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された構成要素の寸法比率などは、現物と異なる場合がある。具体的な寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。また、以下で説明する形状、材料、個数などは説明のための例示であって、アルカリ電池の仕様により変更が可能である。以下では同様の構成には同一の符号を付して説明する。

以下で説明するアルカリ電池は、例えば、電気自動車またはハイブリッド車の駆動電源等に利用される。

図１は、実施形態に係るアルカリ電池の一例を示す断面図である。図１に示すアルカリ電池１は、電極体１０と、アルカリ電解液（不図示）と、絶縁性液体１２と、正極端子１４と、負極端子１６と、これらを収容する密閉型の電池ケース１８と、を備える。密閉型の電池ケース１８は、例えば、開口部を有する外装体１８ａと、外装体１８ａの開口部を封口する封口体１８ｂとを備える。また、アルカリ電池１は、後述する圧力調整装置２０を備えることが好ましい。

図１に示す電極体１０は、電極素子２２が複数積層された積層体と、複数の電極素子２２間に設けられた導電性隔壁板２４とを有する。図１に示すように、導電性隔壁板は、複数の電極素子２２間だけでなく、電極体１０の積層方向の両端にも設けられることが好ましい（図１に示す導電性隔壁板２４ａ）。導電性隔壁板２４，２４ａは、電気を厚さ方向に通すが、イオンを厚さ方向に遮断する板部材である。

図１に示すように、正極端子１４は、電極体１０の積層方向の一端（正極側）に設置されている。正極端子１４の突出部１４ｂは、封口体１８ｂに設けられた端子孔を貫通して、その先端が封口体１８ｂの外部に露出している。また、負極端子１６は、電極体１０の積層方向の他端（負極側）に設置されている。負極端子１６の突出部１６ｂは、外装体１８ａに設けられた端子孔を貫通して、突出部の先端が外装体１８ａの外部に露出している。図１に示すように、正極端子１４と封口体１８ｂとの間及び負極端子１６と外装体１８ａとの間には、絶縁部材２６が設けられることが好ましい。

電極素子２２は、正極２８、負極３０、正極２８及び負極３０の間に設けられるセパレータ３２を備える。より具体的には、電極素子２２は、平板状の負極３０、平板状のセパレータ３２、平板状の正極２８の順で積層されている。

電極素子２２には、アルカリ電解液（不図示）が含浸されている。電極素子２２に含浸されているアルカリ電解液は、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等の水系電解液である。アルカリ電解液の含浸量は、特に限定されるものではないが、アルカリ電解液が表面張力によって電極素子２２から流出しない量とすることが望ましい。

図１に示す複数の電極素子２２は、導電性隔壁板２４を介して、直列に接続されている。具体的には、図１に示すように、導電性隔壁板２４を介して隣り合う一方の電極素子（２２ａ）の負極３０と、他方の電極素子（２２ｂ）の正極２８とを導電性隔壁板２４を介して対向させることにより、これらの電極素子は直列に接続された構造となる。但し、一方の電極素子（２２ａ）と他方の電極素子（２２ｂ）との間におけるアルカリ電解液中のイオンの授受は導電性隔壁板２４によって遮断されるため、これらの電極素子の短絡（液絡）は生じていない。

図２は、正極、セパレータ、負極及び導電性隔壁板（積層前の各部材）の斜視図である。

セパレータ３２の材質としては、例えば、ポリアミド繊維製不織布、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン繊維製不織布等が挙げられる。図２に示すセパレータ３２は、厚み方向から見た平面視において円形形状を成しているが、セパレータ３２の形状は特に限定されるものではなく、例えば、厚み方向から見た平面視において矩形形状等でもよい。セパレータ３２の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、６０μｍ〜３００μｍの範囲である。

正極２８は、例えば、正極集電体と、正極集電体に保持されている正極合剤とを有する。正極集電体としては、例えば、複数の孔を有する金属基材等が挙げられ、当該金属基材の孔内に正極合剤が充填される。複数の孔を有する金属基材（正極集電体）は、例えば、パンチングメタル、エキスパンデッドメタル、ニッケルネット、発泡ニッケル基材等が挙げられる。

正極合剤は、正極活物質を含み、必要に応じて、導電剤や結着剤等を含む。正極活物質としては、特に限定されないが、水酸化ニッケル粒子、あるいは、コバルト、亜鉛、カドミウム等を固溶した水酸化ニッケル粒子等が挙げられる。導電剤としては、例えばコバルト化合物等が挙げられる。結着剤としては、例えば、親水性若しくは疎水性のポリマー等が挙げられる。

図２に示す正極２８は、厚み方向から見た平面視において円形形状を成しているが、正極２８の形状は特に限定されるものではなく、例えば、厚み方向から見た平面視において矩形形状等でもよい。正極２８の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、３０μｍ以上である（用途によっては３ｍｍ以上もあり得る）。

負極３０は、負極集電体と、負極集電体に保持されている負極合剤とを有する。負極集電体としては、例えば、複数の孔を有する金属基材等が挙げられ、当該金属基材の孔内に負極合剤が充填される。複数の孔を有する金属基材（負極集電体）は、パンチングメタル、エキスパンデッドメタル及びニッケルネット等が挙げられる。

負極合剤は、負極活物質を含む。負極活物質は、ニッケル水素電池であれば、例えば、水素を吸蔵及び放出可能な水素吸蔵合金を含み、ニッケルカドミウム電池であれば、例えば、カドミウム金属を含み、ニッケル亜鉛電池であれば、例えば、亜鉛金属を含む。水素吸蔵合金は、特に限定されないが、例えば、ＬａＮｉ_５やＭｍＮｉ_５（Ｍｍはミッシュメタル）等のＡＢ_５型系、あるいは、希土類−マグネシウム−ニッケル系水素吸蔵合金等のＡＢ_３型系のものが挙げられる。また、負極合剤は、必要に応じて、導電剤や結着剤等を含む。導電剤としては、例えば、黒鉛等の炭素材料等が挙げられる。結着剤としては、例えば、スチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン等が挙げられる。

図２に示す負極３０は、厚み方向から見た平面視において円形形状を成しているが、負極３０の形状は特に限定されるものではなく、例えば、厚み方向から見た平面視において矩形形状等でもよい。負極３０の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、ニッケル水素電池であれば、正極２８の厚みの１／３〜１／２の範囲であることが好ましい。

導電性隔壁板２４は、前述したように、電気を厚さ方向に通すが、イオンを厚さ方向に遮断する板部材であればよく、さらには電池反応に影響の少ない材料が好ましい。例えば、ニッケル、金等の金属板、黒鉛シート等のカーボンシート等が挙げられる。導電性隔壁板２４ａも同様である。

図２に示す導電性隔壁板２４は、厚み方向から見た平面視において円形形状を成しているが、導電性隔壁板２４の形状は特に限定されるものではなく、例えば、厚み方向から見た平面視において矩形形状等でもよい。但し、導電性隔壁板２４の一方の面に一方の電極素子（２２ａ）を配置し、導電性隔壁板２４の他方の面に他方の電極素子（２２ｂ）を配置した際に、これらの電極素子の各部材（正極２８、負極３０、セパレータ３２）が、導電性隔壁板２４の周縁よりも内側に配置されるように、導電性隔壁板２４の面は、電極素子の各部材の面よりも大きいことが好ましい。これにより、導電性隔壁板２４を介して隣り合う一方の電極素子（２２ａ）及び他方の電極素子（２２ｂ）に含浸させたそれぞれのアルカリ電解液が、導電性隔壁板２４を伝って接触することが効果的に抑制されるため、これらの電極素子の短絡（液絡）をより効果的に防止することができる。導電性隔壁板２４の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、２０μｍ〜５０μｍの範囲である。導電性隔壁板２４ａも同様である。

図１に示すように、電極体１０の外周側面には、弾性絶縁部材３４が設けられることが好ましい。電極体１０の外周側面に弾性絶縁部材３４を設けることにより、導電性隔壁板２４同士の接触による短絡や、アルカリ電解液による液絡を効果的に防止することができる。また、弾性絶縁部材３４は、後述する絶縁性液体１２からの圧力によって弾性変形することが好ましく、例えば、ＪＩＳＫ６２５３；２０１２に規定される硬度が、Ａ５０以下であることが好ましく、Ａ３０〜Ａ１０の範囲であることがより好ましい。弾性絶縁部材３４が後述する絶縁性液体１２からの圧力によって弾性変形することにより、電極体１０との密着性が高くなり、アルカリ電解液による液絡をより効果的に防止することができる。弾性絶縁部材は、例えば、シリコーンゴム、シリコーンゲル、フッ素ゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム等が挙げられる。

図１に示すように、絶縁性液体１２は、電池ケース１８の内部であって、電極体１０の周囲空間に充填されている。そして、絶縁性液体１２は、電極素子２２に含浸されているアルカリ電解液よりも表面張力の小さい液体である。絶縁性液体１２は、絶縁性を有し、アルカリ電解液よりも表面張力の小さい液体であれば特に限定されるものではないが、アルカリ電池液の表面張力（概ね８０ｍＮ／ｍ〜１００ｍＮ／ｍの範囲）より小さい液体であることが好ましく、具体的には４０ｍＮ／ｍ以下の液体であることが好ましい。表面張力とは、２５℃での表面張力を指し、滴下法により求めることができる。絶縁性液体１２は、電池短絡が生じない程度の絶縁性を有していればよく、例えば、体積抵抗率が１×１０^９Ω・ｃｍ〜１×１０^１３Ω・ｃｍの範囲であることが好ましい。絶縁性液体１２の粘度は、特に限定されないが、例えば、２５℃で０．５ｍＰａ・ｓ〜１００ｍＰａ・ｓの範囲であることが好ましい。

絶縁性液体１２としては、例えば、パーフルオロカーボン、ハイドロフルオロエーテル、パーフルオロポリエーテル等のフッ素系絶縁性液体、鉱油を主成分とする絶縁油、アルキルベンゼンを主成分とする絶縁油、ポリブテンを主成分とする絶縁油、アルキルナフタレンを主成分とする絶縁油、シリコーン油を主成分とする絶縁油等が挙げられる。主成分とは、質量基準で最も多く含まれる成分を意味する。

図１に示すアルカリ電池１では、電極体１０の外周側面に弾性絶縁部材３４が設けられているため、電極素子２２内のアルカリ電解液が電極素子２２外へ漏洩し難い構造となっている。しかし、例えば、経時的劣化や電池の過充電によるガス発生等の何らかの原因によって、弾性絶縁部材３４が剥がれたり亀裂が生じたりした場合でも、電極素子２２に含浸されたアルカリ電解液の表面張力より小さい絶縁性液体１２が、電池ケース１８の内部であって、電極体１０の周囲空間に充填されているため、電極素子２２内のアルカリ電解液が絶縁性液体１２に浸み出ることが抑えられる。これは、電池の過充電によるガス発生によって、電池の内圧が上昇した場合でも、電極素子２２内のアルカリ電解液が絶縁性液体１２に浸み出ることが抑えられる。このように、アルカリ電解液は電極素子２２内に保持されるため、電池ケース１８外への漏洩が抑えられる。また、アルカリ電解液が電池ケース１８と接触することも抑えられるので、金属製の電池ケース１８を用いた場合において、電池ケース１８の腐食も抑制される。なお、電極体１０の周囲空間に絶縁性液体１２が存在していても、アルカリ電解液と絶縁性液体１２との表面張力の差から、絶縁性液体１２が電極素子２２内に侵入することも抑えられているので、安定な電池性能が維持される。

図１に示すように、アルカリ電池１は、電池ケース１８内の絶縁性液体１２の圧力を調整する圧力調整装置２０を備えることが望ましい。図１に示す圧力調整装置２０は、蓄圧室３６と、蓄圧室３６内に設置される袋状体３８と、ガス供給管４０と、蓄圧室３６と電池ケース１８と接続する連通管４２と、を備えている。袋状体３８は、例えば、ゴム等の弾性材料で形成された袋状の部材である。ガス供給管４０は、ガス供給管４０に導入されたガスが袋状体３８内部に供給されるように、蓄圧室３６内の袋状体３８に接続されている。ガス供給管４０には、ガス供給管４０を通るガスの圧力を検知する圧力センサ４０ａが設置されることが望ましい。なお、図１に示す圧力調整装置２０の蓄圧室３６の底部には、絶縁性液体供給管４４が接続されており、後述するように、絶縁性液体１２が絶縁性液体供給管４４から導入されて、蓄圧室３６内及び電池ケース１８内に充填される。

以下に、圧力調整装置２０の動作の一例を説明する。

電池ケース１８内の絶縁性液体１２の圧力を上げる場合には、ガス供給管４０からガスを導入して、袋状体３８を膨張させる。これにより、蓄圧室３６内の絶縁性液体１２が押し出され、連通管４２から電池ケース１８内に移動するため、電池ケース１８内の絶縁性液体１２の圧力が上昇する。このように、電池ケース１８内の絶縁性液体１２の圧力を上げることにより、絶縁性液体１２で電極体１０を加圧することができるため、アルカリ電解液を電極素子２２内に閉じ込める力が強く作用し、電極素子２２からアルカリ電解液が漏洩することを効果的に抑制でき、ひいてはアルカリ電解液が電池ケース外へ漏洩することを効果的に抑制できる。また、例えば、電池ケース１８や導電性隔壁板２４が金属である場合には、それらの腐食も抑制できる。

また、図１に示すアルカリ電池１では、絶縁性液体１２の圧力を上げることにより、電極体１０の外周側面に配置された弾性絶縁部材３４が電極体１０側に弾性変形し、弾性絶縁部材３４と電極体１０との密着性を向上させること可能である。その結果、電極素子２２からアルカリ電解液が漏洩することを効果的に抑制でき、ひいてはアルカリ電解液が電池ケース１８外へ漏洩することを効果的に抑制できる。

電池ケース１８内の絶縁性液体１２の圧力を下げる場合には、袋状体３８内のガスをガス供給管４０から排出して、袋状体３８を収縮させる。これにより、電池ケース１８内の絶縁性液体１２が連通管４２から蓄圧室３６内に移動するため、電池ケース１８内の絶縁性液体１２の圧力が低下する。

圧力調整装置２０は、電池ケース１８内の絶縁性液体１２の圧力を調整する機能を有するものであれば、図１に示す構成に限定されるものではない。例えば、袋状体３８は、膨張収縮（伸縮）して自身の体積を増減する部材であるが、そのような部材としては、袋状体３８に限定されず、例えば、蛇腹状の伸縮容器、ピストンシリンダー等でもよい。

電池ケース１８内の絶縁性液体１２の圧力は、電池の種類、大きさ等によって適宜設定されればよいが、例えば、負極活物質が水素吸蔵合金を含む場合、電池ケース１８内の絶縁性液体１２の圧力を、水素吸蔵合金の水素平衡圧より高く設定することが好ましい。これにより、水素吸蔵合金からの水素ガス圧力が上昇しても、例えば、弾性絶縁部材３４の加圧力が残るため、電極体１０から水素ガスが漏れ難くなる。ここで、２５℃で大気圧以上の水素平衡圧を有する水素吸蔵合金は、水素吸蔵量が大きく、また低温での充放電レートが高いという利点を有する反面、外気温の上昇や過充電等により、多量の水素ガスが発生し、電池内圧が上昇し、電極体１０から水素ガスが漏れ易いという欠点を有しているため、従来のニッケル水素電池では選択することができない材料であった。しかし、本実施形態によれば、電池ケース１８内の絶縁性液体１２の圧力を、上記のような水素吸蔵合金の水素平衡圧より高く設定することで、電極体１０から水素ガスが漏れることを抑制できるため、従来のニッケル水素電池では、実用上使用することができなかった水素吸蔵合金を使用することが可能となる。

図３は、本実施形態に係るアルカリ電池の製造方法の一例を示すフロー図である。図３（Ａ）に示すように、導電性隔壁板２４と、アルカリ電解液を含浸した電極素子２２（負極３０／セパレータ３２／正極２８）とを交互に積層して、電極体１０を作製した後、電極体１０の積層方向の一端（正極側）に正極端子１４、電極体１０の積層方向の他端（負極側）に負極端子１６を配置する。次に、図３（Ｂ）に示すように、電極体１０及び各端子の外周側面に、シリコーンゴム等の弾性絶縁部材３４を配置する。そして、図３（Ｃ）に示すように、電極体１０等を電池ケース１８に収容する。具体的には、図３（Ｂ）で作製した電極体１０等を外装体１８ａに収容し、封口体１８ｂを、外装体１８ａの開口部上に配置し、外装体１８ａの開口部を封口する。開口部の封口は、例えばレーザ等を用いた溶接、かしめ等により行われる。そして、図３（Ｄ）に示すように、絶縁性液体１２を絶縁性液体供給管４４に導入して、蓄圧室３６及び電池ケース１８に絶縁性液体１２を充填する。また、必要に応じて、ガスをガス供給管４０に導入して、蓄圧室３６内の袋状体３８を膨張させて、電池ケース１８内の絶縁性液体１２の圧力を調整する。

図４は、本実施形態に係るアルカリ電池の他の一例を示す断面図である。また、図５は、正極集電体及び負極集電体を導電性隔壁板に接合した状態を示す断面図である。

図４に示すアルカリ電池２において、導電性隔壁板２４を介して隣り合う一方の電極素子（２２ａ）の負極３０は、図５に示すように、導電性隔壁板２４に設けられた複数の孔４７を有する負極集電体４６を有する。そして、負極活物質を含む負極合剤が、図５に示す負極集電体４６の複数の孔４７に充填されることにより、図４に示す一方の電極素子（２２ａ）の負極３０が形成される。また、図４に示すアルカリ電池２において、導電性隔壁板２４を介して隣り合う他方の電極素子（２２ｂ）の正極２８は、図５に示すように、導電性隔壁板２４に設けられた複数の孔４９を有する正極集電体４８を有する。そして、正極活物質を含む正極合剤が、図５に示す正極集電体４８の複数の孔４９に充填されることにより、図４に示す他方の電極素子（２２ｂ）の正極２８が形成される。負極集電体４６及び正極集電体４８は、例えば、ニッケル、アルミ等の金属から構成されている。なお、電極体１０の一端の導電性隔壁板２４ａには、複数の孔４９を有する正極集電体４８のみが設けられ、複数の孔４９に正極活物質が充填されている。また、電極体１０の他端の導電性隔壁板２４ｂには、複数の孔４７を有する負極集電体４６のみが設けられ、複数の孔４７に負極活物質が充填されている。

図６は、正極集電体及び負極集電体を導電性隔壁板に接合する前の各部材の分解断面図であり、図７は、正極集電体及び負極集電体を導電性隔壁板に接合する前の各部材の分解斜視図である。図６及び図７に示すように、負極集電体４６は、例えば、複数の孔４７を有する２枚の集電体（４６ａ〜４６ｂ）から構成されている。負極集電体４６は、例えば、これら２枚の集電体を重ねて導電性隔壁板２４に接合され、導電性隔壁板２４と一体化される。正極集電体４８は、例えば、複数の孔４９を有する４枚の集電体（４８ａ〜４８ｄ）から構成されている。正極集電体４８は、例えば、これらの４枚の集電体（４８ａ〜４８ｄ）を重ねて導電性隔壁板２４に接合され、導電性隔壁板２４と一体化される。接合方法は、正極集電体４８及び負極集電体４６と導電性隔壁板２４との導電性を確保しながら一体化できる接合方法であれば特に制限はなく、例えば、抵抗溶接、導電性接着剤による接合、拡散接合（熱圧着）等が挙げられる。これらの中では、高い接合強度を確保できる点等で、拡散接合が好ましい。

負極集電体４６及び正極集電体４８はそれぞれ、前述したように複数の孔を有する集電体を複数重ねて接合したものでもよいし、複数の孔を有する１枚の集電体から構成されたものでもよい。なお、複数の孔を有する集電体を複数重ねて接合する場合には、隣接する集電体において、孔の配置、孔の大きさ又は孔の形状等が相違していることが好ましい。これにより、負極集電体４６や正極集電体４８の厚み方向に複雑な孔の経路が形成されるため、負極活物質や正極活物質が集電体に保持され易く、また活物質から集電体までの距離を短くし電気抵抗を低くすることができる。

負極集電体４６及び正極集電体４８の孔形状は、厚み方向から見た平面視において、例えば、六角形、四角形等の多角形でもよく、円形でもよく、特に限定されない。負極集電体４６及び正極集電体４８の合計の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、０．３ｍｍ〜３ｍｍの範囲である。

このように、導電性隔壁板２４の一方の面に負極集電体４６を接合し、他方の面に正極集電体４８を接合することにより、負極集電体４６及び正極集電体４８と導電性隔壁板２４とが接合されていない場合と比較して、電極素子２２と導電性隔壁板２４との電気抵抗が低減するため、例えば、電池の出力性能が向上する。

また、図での説明は省略するが、本実施形態のアルカリ電池は、負極３０の負極集電体４６、正極２８の正極集電体４８の一方が導電性隔壁板２４に接合されていれば、他方が導電性隔壁板２４に接合されていなくてもよい。このような形態であっても、負極集電体４６及び正極集電体４８と導電性隔壁板２４とが接合されていない場合と比較して、電極素子２２と導電性隔壁板２４との電気抵抗が低減するため、例えば、電池の出力性能が向上する。

また、本実施形態においては、複数の電極素子２２が導電性隔壁板２４を介して直列に接続された構造を有する電極体１０を例に説明したが、本実施形態の電極体１０は、導電性隔壁板２４を備えず、１つの電極素子２２から構成されるものでもよい。

１，２アルカリ電池、１０電極体、１２絶縁性液体、１４正極端子、１４ｂ，１６ｂ突出部、１６負極端子、１８電池ケース、１８ａ外装体、１８ｂ封口体、２０圧力調整装置、２２電極素子、２４導電性隔壁板、２６絶縁部材、２８正極、３０負極、３２セパレータ、３４弾性絶縁部材、３６蓄圧室、３８袋状体、４０ガス供給管、４０ａ圧力センサ、４２連通管、４４絶縁性液体供給管、４６負極集電体、４７，４９孔、４８正極集電体。

Claims

正極活物質を含む正極、負極活物質を含む負極、前記正極及び前記負極の間に設けられたセパレータを備える電極素子を有する電極体と、
前記電極素子に含浸されたアルカリ電解液と、
前記電極体及び前記アルカリ電解液を収容する密閉型の電池ケースと、
前記電池ケースの内部であって、前記電極体の周囲空間に充填される、前記アルカリ電解液よりも表面張力の小さい絶縁性液体と、を備えることを特徴とするアルカリ電池。
前記電極体は、前記電極素子が複数積層された積層体と、前記複数の電極素子間に設けられた導電性隔壁板とを備え、
前記複数の電極素子は、前記導電性隔壁板を介して、直列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のアルカリ電池。
前記導電性隔壁板の一方の面側に配置されている前記電極素子の前記正極又は前記負極は、前記導電性隔壁板の一方の面に接合された複数の孔を有する集電体を有し、前記集電体の前記孔内に前記正極活物質又は前記負極活物質が充填されていることを特徴とする請求項２に記載のアルカリ電池。
前記導電性隔壁板を介して隣り合う一方の前記電極素子の前記負極は、前記導電性隔壁板の一方の面に接合された複数の孔を有する負極集電体を有し、前記負極集電体の前記孔内に前記一方の電極素子の前記負極活物質が充填され、
前記導電性隔壁板を介して隣り合う他方の前記電極素子の前記正極は、前記導電性隔壁板の他方の面に接合された複数の孔を有する正極集電体を有し、前記正極集電体の前記孔内に前記他方の電極素子の前記正極活物質が充填されていることを特徴とする請求項２に記載のアルカリ電池。
前記電池ケース内の前記絶縁性液体の圧力を調整する圧力調整手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアルカリ電池。
前記電極体の外周側面には、弾性絶縁部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のアルカリ電池。
前記弾性絶縁部材は、シリコーンゴム、シリコーンゲル又はフッ素ゴムであることを特徴とする請求項６に記載のアルカリ電池。
前記絶縁性液体は、フッ素系絶縁性液体、鉱油を主成分とする絶縁油、アルキルベンゼンを主成分とする絶縁油、ポリブテンを主成分とする絶縁油、アルキルナフタレンを主成分とする絶縁油、シリコーン油を主成分とする絶縁油から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のアルカリ電池。
前記負極活物質は水素吸蔵合金を含み、
前記電池ケース内の前記絶縁性液体の圧力は、前記水素吸蔵合金の水素平衡圧より高いことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のアルカリ電池。