JP3738125B2

JP3738125B2 - 非焼結式電極を用いたアルカリ蓄電池およびその製造方法

Info

Publication number: JP3738125B2
Application number: JP03156698A
Authority: JP
Inventors: 幹朗田所; 俊裕赤澤; 武史吉田; 勇治後藤; 洋之田川
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-02-13
Filing date: 1998-02-13
Publication date: 2006-01-25
Anticipated expiration: 2018-02-13
Also published as: JPH11233107A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池などのアルカリ蓄電池に係り、特に、活物質保持体に活物質を塗着した電極と集電体との導電接続に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池などのアルカリ蓄電池に使用されるニッケル電極は、パンチングメタル等の芯体にニッケル粉末を焼結して形成した焼結基板にニッケル塩、カドミウム塩等の溶液を含浸し、アルカリ処理により活物質化するいわゆる焼結式電極が知られている。この焼結式電極は、焼結基板を高多孔度とした場合には機械的強度が弱くなるため、実用的には８０％程度の多孔度とするのが限界であるとともに、パンチングメタル等の芯体を必要とすることから、活物質の充填密度が低く、高エネルギー密度の電極を実現する上で問題がある。また、焼結基板の細孔は１０μｍ以下であるので、活物質の充填工程を何度も繰り返す必要がある溶液含浸法や電着含浸法に限定されるため、充填工程が煩雑であるとともに製造コストも高くなるという問題がある。
【０００３】
一方、これらの欠点を改良するために、金属繊維焼結体や発泡ニッケル（ニッケルスポンジ）などの三次元的な網目構造をもった金属多孔体（活物質保持体）に活物質スラリーを直接充填した、いわゆる非焼結式電極が主流となってきた。この種の三次元的な網目構造をもった金属多孔体は、その多孔度が約９５％と高多孔度であるので、活物質を高密度に充填できる。そのため、高容量の電池が得られるようになるとともに、この種の非焼結式電極は活物質をそのまま金属多孔体に充填するので、面倒な活物質化の処理が必要でなくなり、製造が容易になるという利点がある。
【０００４】
ところで、この種の非焼結式電極においては、三次元的な網目構造をもった金属多孔体は芯体を有していないため、この金属多孔体に活物質を充填して形成した電極と電池端子との間の導電接続に種々の提案がなされている。例えば、特開昭６１−２１８０６７号公報においては、金属繊維のフェルト状焼結体（金属繊維焼結体）を電極支持体とする電極を製造するに際して、金属繊維のフェルト状体と、網状体、パンチングメタル、線材、平板などからなる導電補助体とを焼結により一体的に形成して、金属繊維のフェルト状体の機械的強度を向上させるとともに、集電性を改良することが提案された。
【０００５】
しかしながら、金属繊維焼結体は細い金属繊維（例えば、線経が１０μｍ）を電極の長さ方向に束ねて長尺状に形成されているため、この金属繊維焼結体に活物質を塗着した後、セパレータを介して正・負極を渦巻状に巻回すると、焼結されている金属繊維の端部がセパレータを突き破って正・負極間が電気的に接続され、内部短絡が発生するという問題を生じる。
【０００６】
一方、図５に示すように、発泡ニッケル８１を電極支持体とする電極８０においては、発泡ニッケル８１に活物質を塗着した後、セパレータを介して正・負極を渦巻状に巻回しても、発泡ニッケル８１は構成するニッケル骨格に端部がほとんど存在しないために、セパレータを突き破って正・負極間が電気的に接続され、内部短絡が発生するという問題を生じにくい。
【０００７】
しかしながら、この電極８０からの集電のため、この電極８０の一部の活物質を剥離して発泡ニッケル８１を露出させた剥離部８２を形成し、この剥離部８２に舌片状集電タブ８３を溶接するようにしている。このため、舌片状集電タブ８３での集電性が良好でないので、大電流放電を行うと集電タブ８３で電圧降下を生じるという問題を生じた。
【０００８】
そこで、特開昭６２−１３９２５１号公報において、発泡ニッケルを電極支持体とする電極の上端部を幅方向に圧縮して密な層を形成し、この圧縮した密な層と電極面に垂直に配置された円板状リード片とを溶接した、いわゆるタブレス方式の電池が提案された。この特開昭６２−１３９２５１号公報において提案された電極にあっては、電極の端部と円板状リード片とを溶接しているので集電性が向上する。
【０００９】
また、特開昭６２−１３６７５６号公報あるいは特開昭６３−４５５３号公報においては、発泡ニッケルを電極支持体とする電極の上端部に帯状の金属板を所定の間隔をおいて溶着した電池が提案された。これらの特開昭６２−１３６７５６号公報あるいは特開昭６３−４５５３号公報において提案された電極にあっては、電極の上端部に帯状の金属板が溶着されているため、電極の端部と集電体とを溶接することが可能となって、集電性が向上する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭６２−１３９２５１号公報において提案された電極にあっては、電極の端部を幅方向に圧縮して形成した密な層は柔軟性が劣るため、セパレータを介して正・負極を巻回する際に密な層の一部が破断してバリが生じ、このバリがセパレータを突き破って内部短絡が発生するという問題を生じる。また、電極全体として柔軟な部分と柔軟ではない部分が混在すると、正・負極を一様な圧力で巻回することが難しいため、これらを巻回して電極体とした場合に均一な圧力が付加されないという問題も生じる。
【００１１】
また、特開昭６２−１３６７５６号公報あるいは特開昭６３−４５５３号公報において提案された電極にあっては、電極支持体に活物質を充填する前に電極支持体の上端部に帯状の金属板を溶着しているため、帯状の金属板の溶着部分には活物質が充填されないこととなって、電池容量が低下するという問題を生じる。
【００１２】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、三次元的な網目構造をもった活物質保持体に帯状金属板を溶着しても活物質の充填量をそれほど減少させることなく、高容量で、高率放電特性の優れたアルカリ蓄電池を得られるようにすることにある。
【００１３】
活物質スラリーが充填された三次元的に網目構造をもった活物質保持体に帯状金属板を溶着することは困難であるので、活物質保持体に活物質未充填部分を形成し、この活物質未充填部分に帯状金属板を溶着する必要がある。しかしながら、活物質未充填部分を多く備えるようにすると、活物質の充填量が減少するため、高容量化のためには活物質未充填部分を少なくする必要がある。このため、本発明のアルカリ蓄電池においては、活物質保持体の長辺側端部に複数の不連続な活物質未充填部分を備え、この複数の不連続な活物質未充填部分に帯状金属板が溶着された溶着部と活物質が充填された部分に帯状金属板が溶着されない非溶着部とを交互に備えるようにしている。
【００１４】
この結果、活物質保持体の長辺側端部に帯状金属板を溶着しても、活物質の充填量が減少することが防止でき、高容量の非焼結式電極が得られるようになる。また、活物質保持体と帯状金属板の長さを等しくするとともに、これらの一方の端部を揃えて溶着部と非溶着部を交互に備えるようにして、活物質保持体の他方の端部には帯状金属板が存在しないようにすると、この電極を用いて電極体とし、この電極体を他方極の端子を兼ねる金属製外装缶に挿入するようにしても、帯状金属板が他方極の端子を兼ねる金属製外装缶に接触することが防止できるようになって、内部短絡を生じることが防止できるようになる。
【００１５】
また、三次元的に網目構造をもった活物質保持体を渦巻状に巻回する場合、この活物質保持体には渦巻の内側には縮む方向の力が作用し、渦巻の外側には伸びる方向の力が作用する。このため、この渦巻状電極体の内周部側に帯状金属板を配置するとともに外周部側に活物質保持体を配置するようにすると、この帯状金属板に弛みが発生し、帯状金属板と活物質保持体との溶着部の外れ、あるいは他方の電極と接触して短絡が生じるという問題点があった。
【００１６】
逆に、この渦巻状電極体の外周部側に帯状金属板を配置するとともに内周部側に活物質保持体を配置するようにすると、この帯状金属板は活物質保持体に比較して伸びにくいため、帯状金属板と活物質保持体との溶着部の外れ、あるいは帯状金属板の破断が生じる。ところが、溶着部と非溶着部を交互に配置して、その形状を凹凸状とすることにより、構造的な伸びに対する余裕があるために帯状金属板の破断を防止できるようになる。
【００１７】
さらに、活物質未充填部分に帯状金属板との溶着部を備えるようにする場合、活物質未充填部分の面積を少なくした方が高容量の電極が得られるようになるが、溶着部の面積、即ち、活物質未充填部分の面積を少なくすると、大電流で放電させた場合に溶着部での電圧降下が大きくなるため、高率放電特性が低下するようになる。このため、溶着部の面積は帯状金属板の全面積の１０％以上とすることが好ましい。
【００１８】
一方、活物質未充填部分を形成する方法として、活物質保持体と帯状金属板との溶着部分に予め樹脂テープ等でマスキングを施して、この部分を活物質が充填されない状態とした後、活物質の充填を行い、マスキングを取り除いた後に帯状金属板を溶着する方法が考えられるが、マスキング材を取り除く作業が必要となって、この種の電極の製造工程が複雑になるという問題がある。
【００１９】
そのため、本発明のアルカリ蓄電池の製造方法においては、集電体と接続される活物質保持体の長辺側端部に充填された活物質を部分的に除去して、複数の不連続な活物質除去部分を形成する活物質除去工程を備えるとともに、活物質除去工程により形成された複数の不連続な活物質除去部分に帯状金属板を溶着して活物質除去部分と帯状金属板との溶着部を形成するとともに、活物質が除去されない部分に非溶着部を形成し、これらの溶着部と非溶着部を交互に形成する溶着部形成工程とを備えるようにしている。
【００２０】
三次元的に網目構造をもった活物質保持体に活物質スラリーを充填した後、帯状金属板の溶着部分に充填された活物質スラリーを除去するようにすると、活物質保持体にはマスキング材等の余分なものが存在しないので、活物質スラリーの充填作業が容易になる。同時に、マスキング材を取り除く等の作業が不必要となるため、この種の電極の製造工程が簡単になるとともにその製造も容易になる。そして、活物質除去工程において、帯状金属板の溶着部分に充填した活物質スラリーを超音波振動で剥離するようにすると、簡単、確実に活物質を除去できるようになり、帯状金属板と活物質保持体との溶着が強固になって、溶着部分の集電性が向上する。
【００２１】
そして、活物質保持体と帯状金属板の長さを等しくし、溶着部形成工程において帯状金属板を若干弛ませて溶着部を形成するとともに、活物質保持体と帯状金属板の一方の端部を揃えて溶着部を形成すると、活物質保持体の他方の端部には帯状金属板が存在しないようにすることができる。このため、この電極を用いて電極体とし、この電極体を他方極の端子を兼ねる金属製外装缶に挿入するようにしても、帯状金属板が他方極の端子を兼ねる金属製外装缶に接触することが防止できるようになって、内部短絡を生じることが防止できるようになる。
【００２２】
また、三次元的に網目構造をもった活物質保持体を渦巻状に巻回する場合、この活物質保持体には渦巻の内側には縮む方向の力が作用し、渦巻の外側には伸びる方向の力が作用する。このため、この渦巻状電極体の内周部側に帯状金属板を配置するとともに外周部側に活物質保持体を配置するようにすると、この帯状金属板に弛みが発生し、帯状金属板と活物質保持体との溶着部の外れ、あるいは他方の電極と接触して短絡が生じるという問題点があった。
【００２３】
逆に、この渦巻状電極体の外周部側に帯状金属板を配置するとともに内周部側に活物質保持体を配置するようにすると、この帯状金属板は活物質保持体に比較して伸びにくいため、帯状金属板と活物質保持体との溶着部の外れ、あるいは帯状金属板の破断が生じる。ところが、溶着部と非溶着部を交互に配置し、その形状を凹凸状とすることにより、構造的な伸びに対する余裕があるために帯状金属板の破断を防止できるようになる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の非焼結式電極を用いたアルカリ蓄電池をニッケル−水素蓄電池に適用した場合の一実施の形態を図に基づいて説明する。
なお、図１は発泡ニッケルからなる活物質保持体に活物質を充填した後、活物質未充填部分を形成した状態を示す図であり、図２は活物質未充填部分を形成した電極に帯状金属板を溶着した状態を示す図であり、図３は図１の電極を渦巻状に巻回して形成した電極体を金属製の外装缶に収納した状態を破断して示す斜視図であり、図４は正極集電板を示す斜視図である。
【００２５】
１．ニッケル正極板の作製
共沈成分として亜鉛２．５重量％とコバルト１重量％を含有する水酸化ニッケル粉末９０重量部と、水酸化コバルト粉末１０重量部と、酸化亜鉛粉末３重量部との混合粉末に、ヒドロキシプロピルセルロースの０．２重量％水溶液５０重量部を添加混練して活物質スラリーを作製する。
【００２６】
このようにして作製した活物質スラリーを、基体目付が６００ｇ／ｍ²で厚みが約２ｍｍのニッケル発泡体（ニッケルスポンジ）からなる金属多孔体（活物質保持体）１１に充填する。なお、圧延後の活物質充填密度が約２．９ｇ／ｃｃ−ｖｏｉｄとなるように活物質スラリーを充填する。ついで、活物質スラリーを充填した活物質保持体１１を乾燥させた後、厚みが約０．６９ｍｍになるまで圧延した後、所定寸法（例えば、Ｈ（高さ）＝３４．５ｍｍ，Ｗ（幅）＝２１３ｍｍ）に切断してニッケル正極板１０を作成する。
【００２７】
ついで、このように活物質スラリーを充填したニッケル正極板１０の長辺側上辺部１２に図示しない超音波ホーンを所定間隔毎に押し当てて、この上辺部１２に垂直方向に超音波振動を加えて、ニッケル正極板１０の長辺側上辺部１２に充填された活物質を活物質保持体１１より所定間隔毎に脱落させて複数の活物質除去部分１３（図１参照）を不連続に形成する。なお、超音波ホーンを押し当てて超音波振動を与えることにより、上辺部１２は若干圧縮されて若干の薄肉部となる。このようにして複数の活物質除去部分１３を不連続に形成したニッケル正極板１０の各活物質除去部分１３に帯状ニッケル板（例えば、厚みが０．１５ｍｍで、幅が２ｍｍで、長さが２１３ｍｍのもの）１４を押し当てて抵抗溶接により溶着して、溶着部１５と非溶着部１６（図２参照）とを交互に形成する。
【００２８】
ここで、各活物質除去部分１３に帯状ニッケル板１４を押し当てて抵抗溶接により溶着して、溶着部１５と非溶着部１６とを交互に形成すると、溶着時に活物質保持体１１は溶着圧力により潰されて溶着部１５は非溶着部１６より高さが低くなる。
【００３０】
ａ．実施例
ここで、各活物質未充填部分１３を形成するに際しては、このニッケル正極板１０の全幅をＷとし、１つの活物質未充填部分１３の幅をＷ１としたとき、Ｗ１の合計の長さ／Ｗ＝０．７５となるように各活物質未充填部分１３の幅Ｗ１を調整したニッケル正極板１０を実施例１のニッケル正極板ａとする。また、Ｗ１の合計の長さ／Ｗ＝０．５０となるように各活物質未充填部分１３の幅Ｗ１を調整したニッケル正極板１０を実施例２のニッケル正極板ｂとし、Ｗ１の合計の長さ／Ｗ＝０．２５となるように各活物質未充填部分１３の幅Ｗ１を調整したニッケル正極板１０を実施例３のニッケル正極板ｃとし、Ｗ１の合計の長さ／Ｗ＝０．１０となるように各活物質未充填部分１３の幅Ｗ１を調整したニッケル正極板１０を実施例４のニッケル正極板ｄとする。
【００３１】
ｂ．比較例
そして、Ｗ１の合計の長さ／Ｗ＝１．０となるように活物質未充填部分１３の幅Ｗ１を調整（即ち、長辺側上辺部１２の全ての活物質を除去させたもの）したニッケル正極板１０を比較例１のニッケル正極板ｅとし、Ｗ１の合計の長さ／Ｗ＝０．０５となるように各活物質未充填部分１３の幅Ｗ１を調整したニッケル正極板１０を比較例２のニッケル正極板ｆとする。また、活物質を充填する前に帯状ニッケル板１４を抵抗溶接により溶着（溶着部の合計の幅を活物質保持体１１の全幅に対して０．５としたもの）した後、この活物質保持体１１に活物質を充填したニッケル正極板１０を比較例３のニッケル正極板ｇとする。
【００３２】
２．負極の作製
ミッシュメタル（Ｍｍ：希土類元素の混合物）、ニッケル、コバルト、アルミニウム、およびマンガンを１：３．４：０．８：０．２：０．６の比率で混合し、この混合物をアルゴンガス雰囲気の高周波誘導炉で誘導加熱して合金溶湯となす。この合金溶湯を公知の方法で鋳型に流し込み、冷却して、組成式Ｍｍ_1.0Ｎｉ_3.4Ｃｏ_0.8Ａｌ_0.2Ｍｎ_0.6で表される水素吸蔵合金のインゴットを作製する。
【００３３】
この水素吸蔵合金インゴットを機械的に粗粉砕した後、不活性ガス雰囲気中で平均粒子径が約１００μｍになるまで機械的に粉砕する。このようにして作製した水素吸蔵合金粉末にポリエチレンオキサイド等の結着剤と、適量の水を加えて混合して水素吸蔵合金スラリーを作製する。このスラリーをパンチングメタルからなる活物質保持体の両面に、圧延後の活物質密度が所定量（例えば、５ｇ／ｃｃ）になるように塗着した後、乾燥、圧延を行った後、所定寸法（例えば、幅３３．５ｍｍで長さが２７５ｍｍ）に切断して水素吸蔵合金負極板２０を作製する。
【００３４】
３．ニッケル−水素電池の作製
ついで、上述のように作製した各実施例のニッケル正極板ａ，ｂ，ｃ，ｄおよび各比較例のニッケル正極板ｅ，ｆ，ｇと、上述のように作製した水素吸蔵合金負極板を用いてニッケル−水素電池を作製する例を図３および図４に基づいて説明する。
【００３５】
上述のように作製した各実施例のａ，ｂ，ｃ，ｄおよび各比較例のｅ，ｆ，ｇの各ニッケル正極板１０と、上述のように作製した水素吸蔵合金負極板２０とをそれぞれポリプロピレン製不織布からなるセパレータ（厚みが約０．２ｍｍのもの）３０を介して渦巻状に卷回する。このとき、各ニッケル正極板１０に溶着された帯状ニッケル板１４が渦巻の外側になるように配置するとともに、渦巻の最外周が水素吸蔵合金負極板２０となるようにして卷回する。なお、活物質保持体１１の他方の端部には帯状ニッケル板１４が存在しないため、この電極体の巻き終わり端部には帯状ニッケル板１４が存在しない。
【００３６】
そして、各ニッケル正極板１０とセパレータ３０と水素吸蔵合金負極板２０を渦巻状に卷回することにより、渦巻状電極体Ａ（ニッケル正極板ａを用いたもの）、渦巻状電極体Ｂ（ニッケル正極板ｂを用いたもの）、渦巻状電極体Ｃ（ニッケル正極板ｃを用いたもの）、渦巻状電極体Ｄ（ニッケル正極板ｄを用いたもの）、渦巻状電極体Ｅ（ニッケル正極板ｅを用いたもの）、渦巻状電極体Ｆ（ニッケル正極板ｆを用いたもの）および渦巻状電極体Ｇ（ニッケル正極板ｇを用いたもの）をそれぞれ作製する。
【００３７】
一方、正極集電板４０はニッケル金属からなり、図４に示すように、この正極集電板４０は略円板状集電部４１と導出部４２とを備え、略円板状集電部４１は多数の開口４３を有するとともにこの集電部４１の中心線上に、即ち溶接時における一対の溶接電極を区画して配置するためのスリット４４が導出部４２まで延出して設けられている。略円板状集電部４１の中心部には電解液注液孔４５が設けられている。また、負極集電板５０はニッケル金属を円板状に形成して構成されるものである。
【００３８】
そして、上述のようにして作成した各渦巻状電極体Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇの負極板２０の端部２１と負極集電板５０とを抵抗溶接するとともに、ニッケル正極板１０の帯状ニッケル板１４の端部と正極集電板４０の集電部４１とを抵抗溶接する。この抵抗溶接に際しては、まず、集電部４１に設けられたスリット４４を介して相対向させて一対の溶接電極（図示せず）を配置し、これらの一対の溶接電極間に溶接電流を流して抵抗溶接を行う。
【００３９】
ついで、ＳＣサイズの有底円筒形の金属外装缶６０を用意し、上記のように各集電板４０，５０を溶接した渦巻状電極体Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇを金属外装缶６０内に挿入し、集電板４０の電解液注液孔４５より一方の溶接電極を挿入して負極集電板５０に当接させるとともに金属外装缶６０の底部に他方の溶接電極を当接して、負極集電板５０と金属外装缶６０の底部をスポット溶接する。
【００４０】
一方、正極キャップ７１と蓋体７２とからなる封口体７０を用意し、正極集電板４０の導出部４２を蓋体７２の底部に接触させて、蓋体７２の底部と導出部４２とを溶接して接続する。この後、金属外装缶６０内にそれぞれ電解液（水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）と水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を含有した８Ｎの水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液）を５．３ｇ注入し、封口体７０を封口ガスケット６２を介して外装缶６０の開口部６１に載置するとともに、この開口部６１を封口体７０側にかしめて封口する。
【００４１】
これにより、公称容量３０００ｍＡＨの円筒形ニッケル−水素蓄電池Ａ（渦巻状電極体Ａを用いたもの）、円筒形ニッケル−水素蓄電池Ｂ（渦巻状電極体Ｂを用いたもの）、円筒形ニッケル−水素蓄電池Ｃ（渦巻状電極体Ｃを用いたもの）、円筒形ニッケル−水素蓄電池Ｄ（渦巻状電極体Ｄを用いたもの）、円筒形ニッケル−水素蓄電池Ｅ（渦巻状電極体Ｅを用いたもの）、円筒形ニッケル−水素蓄電池Ｆ（渦巻状電極体Ｆを用いたもの）、円筒形ニッケル−水素蓄電池Ｇ（渦巻状電極体Ｇを用いたもの）をそれぞれ作製する。
【００４２】
４．実験結果
ａ．卷回時の状況
上述のようにして作成した各渦巻状電極体Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇを目視により観察すると、渦巻状電極体Ｅおよび渦巻状電極体Ｆにおいては、帯状ニッケル板１４が破断したり、あるいは帯状ニッケル板１４の溶着部１５が部分的に外れかけている状態が観測された。しかしながら、渦巻状電極体Ａ、渦巻状電極体Ｂ、渦巻状電極体Ｃおよび渦巻状電極体Ｄにおいては、帯状ニッケル板１４が破断したり、あるいは帯状ニッケル板１４の溶着部１５が部分的に外れかけている状態は観測されなかった。
【００４３】
ｂ．基準容量
上述のようにして作成した各円筒形ニッケル−水素蓄電池Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇを用いて、まず、３００ｍＡ（０．１Ｃ）の充電々流で１６時間充電し、１時間の休止の後、６００ｍＡ（０．２Ｃ）の放電々流で電池電圧が１．０Ｖに達するまで放電し、その後１時間の休止をするというサイクルを５サイクル繰り返して、各円筒形ニッケル−水素蓄電池Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇを活性化する。この５サイクル目の放電容量を基準容量として測定すると、以下の表１に示すような結果となった。
【００４４】
【表１】

【００４５】
なお、上記表１における基準容量は、電池Ｅの基準容量を１００とした指数で表している。上記表１より明らかなように、溶着部１５の面積が大きくなるほど、即ち、活物質の充填面積が少なくなるほど基準容量が減少することがわかる。
【００４６】
ｃ．高率放電特性
上述したように、各円筒形ニッケル−水素蓄電池Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの各基準容量を測定した後、３００ｍＡ（０．１Ｃ）の充電々流で１６時間充電し、１時間の休止の後、３０００ｍＡ（１Ｃ）の放電々流で電池電圧が１．０Ｖに達するまで放電し、このときの作動電圧（全放電容量の５０％放電時の電池電圧）を測定して高率放電特性１を求めると、以下の表２に示すような結果となった。
【００４７】
また、放電々流を変える以外は上記と同様の条件で試験を行った。即ち、１２０００ｍＡ（４Ｃ）の放電々流で放電を行った場合の作動電圧を測定して高率放電特性２を求めるとともに、２４０００ｍＡ（８Ｃ）の放電々流で放電を行った場合の作動電圧を測定して高率放電特性３を求めると、以下の表２に示すような結果となった。
【００４８】
【表２】

【００４９】
上記表２より明らかなように、放電々流が小さい場合（１Ｃの場合）は作動電圧に格別の差が認められないが、放電々流が４Ｃ，８Ｃと大きくなるにしたがって、作動電圧に差が認められるようになる。特に、８Ｃというような大電流になると、電池Ｆ、即ち、Ｗ１の合計の長さ／Ｗ＝０．０５（溶着部の面積が５％のもの）の作動電圧が顕著に低下している。
【００５０】
そして、上記表１及び表２から言えることは、溶着部１５の面積が小さいほど高容量になるが、溶着部１５の面積が小さくなると高率放電特性が低下するため、溶着部１５の面積は１０％以上、即ち、Ｗ１の合計の長さ／Ｗ＝０．１以上とすることが好ましい。
【００５１】
上述したように、本発明のニッケル正極板１０においては、長辺側上辺部１２に複数の不連続な活物質未充填部分（活物質除去部分）１３を備え、この活物質除去部分１３に帯状金属板１４が溶着された溶着部１５と活物質が充填された部分に帯状金属板１４が溶着されない非溶着部１６とを備えるようにしている。このため、活物質の充填量が減少することが防止でき、高容量の非焼結式電極が得られるようになる。
【００５２】
また、活物質保持体１１と帯状金属板１４の長さを等しくし、帯状金属板１４を若干弛ませて溶着部１５を形成するとともに、活物質保持体１１と帯状金属板１４の一方の端部を揃えて溶着部１５を形成すると、活物質保持体１１の他方の端部には帯状金属板１４が存在しないようにすることができる。このため、このニッケル正極板１０を用いて渦巻状電極体とし、この渦巻状電極体を負極端子を兼ねる円筒状金属製外装缶６０に挿入するようにしても、帯状金属板１４が円筒状金属製外装缶６０に接触することが防止できるようになって、内部短絡を生じることが防止できるようになる。
【００５３】
そして、三次元的に網目構造をもった活物質保持体１１を渦巻状に巻回する場合、この活物質保持体１１には渦巻の内側には縮む方向の力が作用し、渦巻の外側には伸びる方向の力が作用する。このため、この渦巻状電極体の内周部側に帯状金属板１４を配置するとともに外周部側に活物質保持体１１を配置するようにすると、この帯状金属板１４に弛みが発生し、帯状金属板１４と活物質保持体１１との溶着部１５での外れ、あるいは他方の電極と接触して短絡が生じるという問題点があった。
【００５４】
逆に、この渦巻状電極体の外周部側に帯状金属板１４を配置するとともに内周部側に活物質保持体１１を配置するようにすると、この帯状金属板１４は活物質保持体１１に比較して伸びにくいため、帯状金属板１４と活物質保持体１１との溶着部１５での外れ、あるいは帯状金属板１４の破断が生じる。ところが、溶着部１５と非溶着部１６を交互に配置し、その形状を凹凸状とすることにより、構造的な伸びに対する余裕があるために帯状金属板１４の破断を防止できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発泡ニッケルからなる活物質保持体に活物質を充填した後、活物質未充填部分を形成した状態を示す図である。
【図２】活物質未充填部分を形成した電極に帯状金属板を溶接した状態を示す図である。
【図３】図１の電極を渦巻状に巻回して形成した電極体を金属製の外装缶に収納して円筒状ニッケル−水素蓄電池として破断した状態を示す斜視図である。
【図４】正極集電板を示す斜視図である。
【図５】従来例の舌片状の集電タブを発泡ニッケルからなる活物質保持体の活物質未充填部分に溶接した状態を示す図である。
【符号の説明】
１０…ニッケル正極、１１…発泡ニッケル（三次元的に網目構造をもった活物質保持体）、１２…ニッケル正極の上辺部、１３…活物質未充填部分、１４…帯状ニッケル板、１５…溶着部、１６…非溶着部、２０…負極、３０…セパレータ、４０…円板状正極集電板、４１…集電部、４２…導出部、５０…円板状負極集電板、６０…円筒状金属製外装缶、６１…開口部、７０…封口体、７１…正極キャップ、７２…蓋体

Claims

セパレータを介して一方極の非燒結式電極と他方極の電極とを巻回して構成した電極体の前記非燒結式電極を一方極の集電体に電気的に接続すると共に前記他方極の電極を他方極の集電体に電気的に接続して外装缶に収納したアルカリ蓄電池において、
前記非燒結式電極として、活物質スラリーが保持された三次元的に網目構造をもつ活物質保持体の前記一方極の集電体に接続される長辺側端部に複数の離間した活物質未充填部分を設けてこれらの活物質未充填部分に帯状金属板を圧縮した状態で溶着してなり同帯状金属板が溶着された溶着部分の厚さが同帯状金属板が溶着されないで活物質が充填された部分より薄くされた電極を採用し、前記活物質保持体が内側に配置され前記帯状金属板が前記電極体の外周部側に配置されていることを特徴とする非燒結式アルカリ蓄電池。
前記帯状金属板が溶着される活物質未充填部分の面積が前記帯状金属板の全面積の１０％以上とした請求項１に記載のアルカリ蓄電池。
セパレータを介して一方極の非焼結式電極と他方極の電極とを巻回あるいは積層して電極体を形成し、この電極体の前記一方極の非焼結式電極を一方極の集電体に電気的に接続するとともに前記他方極の電極を他方極の集電体に電気的に接続して外装缶に収納して形成する非焼結式電極を用いたアルカリ蓄電池の製造方法であって、
前記一方極の非焼結式電極体は三次元的に網目構造をもった活物質保持体に活物質スラリーを充填した後、前記一方極の集電体と接続される前記活物質保持体の長辺側端部に充填された前記活物質を部分的に除去して複数の不連続な活物質除去部分を形成する活物質除去工程と、
前記活物質除去工程により形成された複数の不連続な活物質除去部分に帯状金属板を溶着して前記活物質除去部分と前記帯状金属板との溶着部を形成するとともに、活物質が除去されない部分に非溶着部を形成し、これらの溶着部と非溶着部を交互に形成する溶着部形成工程とを備えたことを特徴とする非焼結式電極を用いたアルカリ蓄電池の製造方法。
前記活物質除去工程は前記活物質保持体に充填した活物質スラリーを超音波振動で除去する工程であることを特徴とする請求項３に記載の非焼結式電極を用いたアルカリ蓄電池の製造方法。
前記一方極の非焼結式電極と前記他方極の電極とをセパレータを介して渦巻状に巻回して前記電極体を形成する際に、同電極体の外周部側に前記帯状金属板を配置するとともに内周部側に前記活物質保持板を配置して渦巻状に巻回するようにしたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の非焼結式電極を用いたアルカリ蓄電池の製造方法。
前記溶着部の面積は前記帯状金属板の全面積の１０％以上としたことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれかに記載の非焼結式電極を用いたアルカリ蓄電池の製造方法。