JP3768041B2 - アルカリ蓄電池 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素化物蓄電池などのアルカリ蓄電池に係り、正極板と負極板がセパレータを介して巻回された電極群を備えたアルカリ蓄電池の電極群の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素化物蓄電池などのアルカリ蓄電池は、正極板と負極板の間にセパレータを介在させ、これらを渦巻状に巻回して電極群を形成し、この電極群の上下端に集電体を接続して電極体を形成する。この電極体を円筒状の金属製電池缶に収納し、正極用集電体より延出する集電リード板を封口体下面に溶接し、電解液を注入した後、電池缶の開口部に絶縁ガスケットを介在させて封口体を装着することにより密閉して構成されている。
【０００３】
例えば、ニッケル−カドミウム蓄電池においては、ニッケル焼結基板に化学含浸法により所定量のニッケル活物質を充填したニッケル正極板と、同様にニッケル焼結基板に化学含浸法により所定量のカドミウム活物質を充填したカドミウム負極板とを作製した後、これらのニッケル正極板とカドミウム負極板との間にセパレータを介在させて巻回して渦巻状電極群を形成するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、この種のアルカリ蓄電池の高容量化、高出力化が要求され、これに対応するため、高密度に活物質が充填されるようになるとともに、セパレータも薄型化されるようになった。ところが、このように、活物質が高密度に充填された極板や薄型化されたセパレータを用いた電池において、短絡の発生率が増大するという問題を生じた。
【０００５】
そこで、短絡が生じた電池を解体して短絡の原因を究明したところ、渦巻状電極群の正極板の外側で、正極板にクラックやバリや活物質の欠けや破損などを生じて、これらのクラックやバリや活物質の欠けや破損に基づく破片や粉末がセパレータを貫通して短絡が多発していることが分かった。一方、渦巻状電極群の正極板の内側では、正極板のクラックやバリや活物質の欠けや破損に起因する短絡はほとんど発生していなかった。これは、高容量化、高出力化に対応するために、高密度に活物質が充填された正極板は脆くなって、渦巻状に巻回する際に正極板にクラックやバリや活物質の欠けや破損を生じたとともに、セパレータが薄型化されたために、強度が低下して、正極板の外側にクラックやバリや活物質の欠けや破損により発生した破片や粉末がセパレータを貫通したためと考えられる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、電池特性を低下させることなく、短絡の原因となった渦巻状電極群の正極板の外側でのセパレータの強度を補強して短絡を生じないようにすることを目的とするものである。
このため、本発明のアルカリ蓄電池は、電極群の正極板の巻回方向に対して外側には第１のセパレータが配置され、電極群の正極板の巻回方向に対して内側には第２のセパレータが配置され、第１のセパレータの厚みは第２のセパレータの厚みよりも厚くされていて第１のセパレータの強度が補強されている。
【０００７】
このように、電極群の正極板の巻回方向に対して外側に配置される第１のセパレータの厚みを正極板の巻回方向に対して内側に配置される第２のセパレータの厚みより厚くすることにより、正極板の巻回方向に対して外側に配置される第１のセパレータの機械的強度が補強できる。このため、正極板のクラックやバリや活物質の欠けや破損により発生した破片や粉末がセパレータを貫通することが防止できるようになり、短絡の発生を防止できるようなる。この場合、第１のセパレータと第２のセパレータの厚みを等しくした場合と電池内でのセパレータの占有率をほぼ等しくすれば、放電容量、作動電圧等の電池特性を低下させることなく、第１のセパレータの機械的強度を補強でき、短絡の発生を防止できるようなる。
【０００８】
そして、第１のセパレータの厚みを第２のセパレータの厚みより厚くするに際して、第２のセパレータよりも厚みが薄い２枚のセパレータを用いて第１のセパレータを構成することができる。この場合、厚みが薄い２枚のセパレータを正極板の外側になるように配置して巻回するだけで、第１のセパレータの厚みを第２のセパレータの厚みより厚くすることができるようになるので、簡単、かつ容易にこの種の電極群が得られるようになる。
【０００９】
また、電極群の正極板の巻回方向に対して外側に配置される第１のセパレータの目付を巻回方向に対して内側に配置される第２のセパレータの目付より大きくしても、第１のセパレータと第２のセパレータの目付を等しくした場合と電池内でのセパレータの占有率をほぼ等しくすれば、放電容量、作動電圧等の電池特性を低下させることなく、正極板の巻回方向に対して外側に配置される第１のセパレータの機械的強度が補強できる。このため、正極板の欠けや破損により発生した破片や粉末がセパレータを貫通することが防止できるようになり、短絡の発生を防止できるようなる。
【００１０】
さらに、電極群の正極板の巻回方向に対して外側に配置される第１のセパレータの厚みおよび目付を正極板の巻回方向に対して内側に配置される第２のセパレータの厚みおよび目付より大きくすると、第１および第２のセパレータの厚みおよび目付を等しくした場合と電池内でのセパレータの占有率を等しくすれば、放電容量、作動電圧等の電池特性を低下させることなく、第１のセパレータの機械的強度がより以上に補強できる。このため、正極板の欠けや破損により発生した破片や粉末がセパレータを貫通することがさらに防止できるようになり、短絡の発生を十分に防止できるようなる。
【００１１】
また、本発明のアルカリ蓄電池は、第１のセパレータおよび第２のセパレータをポリオレフィン系樹脂繊維からなる分割短繊維と分割長繊維とが均一に絡み合っており、第１のセパレータの目付を第２のセパレータの目付よりも大きくしている。このように、短繊維と長繊維とが互いに絡み合って形成されていると、短繊維によりセパレータの表面積が増大して電解液の保液性が向上して電池内圧の上昇を抑制できるようになるとともに、長繊維によりセパレータの多孔度が向上してガス透過性が向上する。このため、このようなセパレータを用いたアルカリ蓄電池の内部短絡の発生を防止でき、良保液性に基づく活物質利用率が向上し、かつ内部ガス圧の上昇を防止できるようになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
Ａ．第１実施形態
以下に、本発明をニッケル−カドミウム蓄電池に適用した場合の第１実施形態を図に基づいて説明する。なお、図１は第１実施形態の第１実施例の電極群の要部を示す斜視図であり、図２は第１実施形態の第２実施例の電極群の要部を示す斜視図であり、図３は第１実施形態の比較例の電極群の要部を示す斜視図である。
【００１３】
１．ニッケル焼結基板の作製
まず、ニッケル粉末にカルボキシメチルセルロース等の増粘剤および水を混練してスラリーを調整し、このスラリーをニッケル製パンチングメタルからなる導電性芯体１１ａ，１２ａに塗着する。この後、スラリーを塗着した導電性芯体１１ａ，１２ａを還元性雰囲気下で焼結して、多孔度８０％のニッケル焼結基板を作製する。
【００１４】
２．ニッケル正極板の作製
上述のように作製したニッケル焼結基板に化学含浸法により、所定量のニッケル活物質を充填する。即ち、ニッケル焼結基板を硝酸ニッケルを主体とする水溶液に浸漬して、ニッケル焼結基板の細孔内に硝酸ニッケルを析出させた後、水酸化ナトリウム水溶液中に浸漬して、細孔内に析出させた硝酸ニッケルを水酸化ニッケルに置換する活物質化処理を行う。同様な処理工程を所定回数（例えば、６〜８回）繰り返して、ニッケル焼結基板に所定量の水酸化ニッケルを主体とするニッケル活物質を充填したニッケル正極板１１を作製する。
【００１５】
３．カドミウム負極板の作製
上述のように作製したニッケル焼結基板に化学含浸法により、所定量のカドミウム活物質を充填する。即ち、ニッケル焼結基板を硝酸カドミウムを主体とする水溶液に浸漬して、ニッケル焼結基板の細孔内に硝酸カドミウムを析出させた後、アルカリ水溶液（例えば、水酸化ナトリウム水溶液）中に浸漬して、細孔内に析出させた硝酸カドミウムを水酸化カドミウムに置換する活物質化処理を行う。同様な処理を所定回数（例えば、６〜８回）繰り返して、ニッケル焼結基板に所定量の水酸化カドミウムを主体とするカドミウム活物質を充填したカドミウム負極板１２を作製する。
【００１６】
４．電極群の作製
（１）実施例１
まず、ポリエチレン製あるいはポリプロピレン製の不織布からなる、厚みが０．２０ｍｍで、目付が８５ｇ／ｍ²の第１のセパレータ１３を用意するとともに、ポリエチレン製あるいはポリプロピレン製の不織布からなる、厚みが０．１６ｍｍで、目付が６５ｇ／ｍ²の第２のセパレータ１４を用意する。ついで、図１に示すように、これらの第１のセパレータ１３と第２のセパレータ１４との間にニッケル正極板１１を配置するとともに、第１のセパレータ１３の外側にカドミウム負極板１２が配置されるように渦巻状に巻回して実施例１の渦巻状電極群１０Ａを作製した。
【００１７】
（２）実施例２
まず、ポリエチレン製あるいはポリプロピレン製の不織布からなる、厚みが０．１０ｍｍで、目付が４５ｇ／ｍ²の第１のセパレータ１５を２枚用意するとともに、ポリエチレン製あるいはポリプロピレン製の不織布からなる、厚みが０．１６ｍｍで、目付が６５ｇ／ｍ²の第２のセパレータ１４（実施例１の第２のセパレータ１４と同じもの）を用意する。ついで、図２に示すように、これらの第１のセパレータ１５，１５を重ね合わせ、この重ね合わされた第１のセパレータ１５，１５と第２のセパレータ１４との間にニッケル正極板１１を配置するとともに、第１のセパレータ１５，１５の外側にカドミウム負極板１２が配置されるように渦巻状に巻回して実施例２の渦巻状電極群１０Ｂを作製した。
【００１８】
（３）比較例
まず、ポリエチレン製あるいはポリプロピレン製の不織布からなる、厚みが０．１８ｍｍで、目付が７５ｇ／ｍ²の２枚のセパレータ１６，１６を用意する。ついで、図３に示すように、これらのセパレータ１６，１６の間にニッケル正極板１１を配置するとともに、このセパレータ１６の外側にカドミウム負極板１２が配置されるように渦巻状に巻回して比較例の渦巻状電極群１０Ｃを作製した。
【００１９】
５．ニッケル−カドミウム蓄電池の作製
ついで、これらの電極群１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの上端部に露出する導電性芯体１１ａの端部に正極集電体を溶接し、下端部に露出する導電性芯体１２ａの端部に負極集電体を溶接した後、これらを鉄にニッケルメッキを施した有底筒状の電池缶内にそれぞれ挿入した。ついで、負極集電体を電池缶の内底面に溶接するとともに、正極集電体から延出する集電リード板の先端部を封口体の底面に溶接し、電池缶内に所定量の電解液（３０重量％の水酸化カリウム水溶液）を注入した。
【００２０】
この後、封口体を電池缶の開口部に絶縁ガスケットを介して載置し、電池缶の開口部の端部を内方にかしめることによって電池を密閉して、公称容量１.７ＡｈのＳＣサイズの各ニッケル−カドミウム蓄電池Ａ，Ｂ，Ｃを作製した。なお、電極群１０Ａを用いたニッケル−カドミウム蓄電池を実施例１の電池Ａとし、電極群１０Ｂを用いたニッケル−カドミウム蓄電池を実施例２の電池Ｂとし、電極群１０Ｃを用いたニッケル−カドミウム蓄電池を比較例の電池Ｃとした。
【００２１】
６．試験
（１）短絡測定
上述のようにして作製した各電池Ａ，Ｂ，Ｃをそれぞれ１００００個ずつ用意し、これらの１００００個の各電池Ａ，Ｂ，Ｃの開路電圧を測定して、０．４Ｖ以下を短絡と判定し、短絡発生率を求めると、下記の表１に示すような結果となった。
【００２２】
【表１】

【００２３】
上記表１より明らかなように、実施例１の電池Ａおよび実施例２の電池Ｂは短絡発生率が低減されていることが分かる。これは、電極群１０Ａ（１０Ｂ）のニッケル正極板１１の外側に配置された第１のセパレータ１３（１５，１５）の厚みおよび目付が内側の第２のセパレータ１４の厚みおよび目付より大きいために強度が補強されたためである。
【００２４】
（２）高率放電特性および内部ガス圧
ついで、上述のようにして作製した各電池Ａ，Ｂ，Ｃのそれぞれを、２５℃の温度雰囲気で１．７Ａ（１Ｃ）の充電電流で７２分間充電し、６０分間充電を休止した後、定電流（２Ａ，１０Ａ，３０Ａ）で放電し、電池電圧が０．８Ｖに達した時点で放電を停止させ、各放電電流での放電容量と作動電圧を求めると、下記の表２に示すような結果となった。
【００２５】
【表２】

【００２６】
一方、上述のようにして作製した各電池Ａ，Ｂ，Ｃのそれぞれを、２５℃の温度雰囲気で２Ａ（定電流）の充電電流で充電し、充電末期の電池電圧のピーク値を記憶し、これを基準として一定値だけ電圧が低下した時点で充電を終了し、１時間休止した後、２Ａ（定電流）の放電電流で電池電圧が０．７Ｖになるまで放電し、１時間休止するという−Δサイクル試験を行い、２Ａ放電時の各電池の内圧（最大ガス圧）を測定すると、下記の表３に示すような結果となった。また、同様に、１０Ａ（定電流）の放電電流で−Δサイクル試験を行い、１０Ａ放電時の各電池の内圧（最大ガス圧）を測定すると、下記の表３に示すような結果となった。
【００２７】
【表３】

【００２８】
上記表２および表３の結果から明らかなように、実施例１の電池Ａであっても、実施例２の電池Ｂであっても、高率放電容量、作動電圧および内部ガス圧は、比較例の電池Ｃとほぼ同様であって、高率放電特性の低下、作動電圧の低下および内部ガス圧の上昇が認められなかった。
【００２９】
これは、実施例１の電池Ａの電極群１０Ａにあっては、ニッケル正極板１１の外側に配置された第１のセパレータ１３の厚み（０．２０ｍｍ）および目付（８５ｇ／ｍ²）が内側の第２のセパレータ１４の厚み（０．１６ｍｍ）および目付（６５ｇ／ｍ²）より大きくしても、第２のセパレータ１４の厚みおよび目付を比較例のセパレータ１６，１６の厚み（０．１８ｍｍ）および目付（７５ｇ／ｍ²）よりも小さくし、即ち、平均の厚み（０．１８ｍｍ）および平均の目付（７５ｇ／ｍ²）を比較例のセパレータ１６，１６と等しくして電池内での占有率を等しくしているためである。
【００３０】
また、実施例２の電池Ｂの電極群１０Ｂにあっては、ニッケル正極板１１の外側に配置された第１のセパレータ１５，１５の厚み（２枚の合計で０．２０ｍｍ）および目付（２枚の合計で９０ｇ／ｍ²）が内側の第２のセパレータ１４の厚み（０．１６ｍｍ）および目付（６５ｇ／ｍ²）より大きくしても、第２のセパレータ１４の厚みおよび目付を比較例のセパレータ１６，１６の厚み（０．１８ｍｍ）および目付（７５ｇ／ｍ²）よりも小さくし、即ち、平均の厚み（０．１８ｍｍ）を比較例のセパレータ１６，１６と等しくし、平均の目付（７７．５５ｇ／ｍ²）を比較例のセパレータ１６，１６とほぼ等しくして電池内での占有率を等しくしているためである。
【００３１】
上述したように、本発明の第１実施形態のアルカリ蓄電池においては、渦巻状電極群の正極板１１の巻回方向に対して外側に位置する第１のセパレータ１３（１５，１５）の厚みおよび目付を大きくし、正極板１１の巻回方向に対して内側に位置する第２のセパレータ１４の厚みおよび目付を小さくして、電池内でのセパレータの占有率を同等にしている。このため、電池特性を低下させることなく正極板１１の外側での正極板のクラックやバリや活物質の欠けや破損に起因する短絡の発生を防止できるようになる。
【００３２】
なお、上述した第１実施形態においては、第１のセパレータと第２のセパレータを別々に用いる例について説明したが、これらの第１と第２のセパレータは１枚のセパレータとし、その半分の一方を第１のセパレータとなるように厚みおよび目付を調整し、他方を第２のセパレータとなるように厚みおよび目付を調整したものを用いることができる。
また、上述した第１実施形態のニッケル−カドミウム蓄電池は、正極板および負極板の何れも焼結式極板を用いたが、ペースト式などの非焼結式極板を用いた電池で実験した場合も同様な結果が得られた。
【００３３】
Ｂ．第２実施形態
ついで、本発明をニッケル−水素化物蓄電池に適用した場合の第２実施形態を図４に基づいて説明する。なお、図４は第２実施形態電極群の要部を示す斜視図である。
【００３４】
１．ニッケル正極の作製
水酸化ニッケルを主成分とする正極活物質粉末１００重量部と、０．２重量％のヒドロキシプロピルセルロースを溶解させた水溶液５０重量部とを混合して正極活物質スラリーを調製した。この正極活物質スラリーを多孔度９５％の発泡ニッケル２１ａに充填し、乾燥させた後、これを圧延してニッケル正極２１を作製した。なお、正極活物質スラリーを多孔度９５％の発泡ニッケル２１ａに充填する場合に、電池の公称容量が１２００ｍＡｈになるような正極活物質量を充填した。
【００３５】
２．水素吸蔵合金負極の作製
高周波溶解炉を用いて作製した水素吸蔵合金粉末にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの結着剤と、適量の水とを加えて混合し、水素吸蔵合金ペーストを調製した。ついで、この水素吸蔵合金ペーストをパンチングメタルからなる負極基板２２ａの両面に塗布し、乾燥した後、所定の厚みとなるようにプレスして水素吸蔵合金負極２２を作製した。なお、水素吸蔵合金ペーストを負極基板２２ａに塗布する場合、電池の公称容量が２０００ｍＡｈになるように水素吸蔵合金ペースト量を塗布した。
【００３６】
３．セパレータの作製
（１）第１基布（乾式基布）の作製
ポリオレフィン樹脂を主成分とする繊維長が２５ｍｍ以上（例えば、５０ｍｍ）の分割繊維（スプリットファイバー）からなる長繊維を空気中に飛散させて金網で捕集して、繊維密度（目付）が２０ｇ／ｍ²および３０ｇ／ｍ²になるように、乾式抄紙により抄紙して第１基布を作製した。
【００３７】
（２）第２基布（湿式基布）の作製
ポリオレフィン樹脂を主成分とする繊維長が１０ｍｍ以下（例えば、６ｍｍ）の分割繊維（スプリットファイバー）からなる短繊維を水中に分散させて、繊維密度（目付）が２０ｇ／ｍ²，２５ｇ／ｍ²，３０ｇ／ｍ²，３５ｇ／ｍ²，４０ｇ／ｍ²，４５ｇ／ｍ²，５０ｇ／ｍ²になるように、湿式抄紙により抄紙して第２基布を作製した。
【００３８】
（３）複合基布の作製
ついで、上述のようにして作製した繊維密度（目付）が２０ｇ／ｍ²の第１基布と、繊維密度（目付）が２０ｇ／ｍ²，２５ｇ／ｍ²，３０ｇ／ｍ²，３５ｇ／ｍ²，４０ｇ／ｍ²，４５ｇ／ｍ²，５０ｇ／ｍ²の第２基布とをそれぞれ重ねるようにして貼り合わせて二層の積層体とした後、この二層の積層体に高圧の水流を吐瀉する水流交絡処理を施して、短繊維と長繊維とが均一に絡まるように複合化して、繊維密度（目付）が４０ｇ／ｍ²，４５ｇ／ｍ²，５０ｇ／ｍ²，５５ｇ／ｍ²，６０ｇ／ｍ²，６５ｇ／ｍ²，７０ｇ／ｍ²の複合基布をそれぞれ作製した。
【００３９】
また、上述のようにして作製した繊維密度（目付）が３０ｇ／ｍ²の第１基布と、繊維密度（目付）が３０ｇ／ｍ²の第２基布とをそれぞれ重ねるようにして貼り合わせて二層の積層体とした後、この二層の積層体に高圧の水流を吐瀉する水流交絡処理を施して、短繊維と長繊維とが均一に絡まるように複合化して、繊維密度（目付）が６０ｇ／ｍ²の複合基布を作製した。
これらの各複合基布をそれぞれａ１（第１基布の目付が２０ｇ／ｍ ² で第２基布の目付が２０ｇ／ｍ ² で、合計の目付が４０ｇ／ｍ²のもの），ｂ１（第１基布の目付が２０ｇ／ｍ ² で第２基布の目付が２５ｇ／ｍ ² で、合計の目付が４５ｇ／ｍ²のもの），ｃ１（第１基布の目付が２０ｇ／ｍ ² で第２基布の目付が３０ｇ／ｍ ² で、合計の目付が５０ｇ／ｍ²のもの），ｄ１（第１基布の目付が２０ｇ／ｍ ² で第２基布の目付が３５ｇ／ｍ ² で、合計の目付が５５ｇ／ｍ²のもの），ｅ１（第１基布の目付が２０ｇ／ｍ ² で第２基布の目付が４０ｇ／ｍ ² で、合計の目付が６０ｇ／ｍ²のもの），ｆ１（第１基布の目付が２０ｇ／ｍ ² で第２基布の目付が４５ｇ／ｍ ² で、合計の目付が６５ｇ／ｍ²のもの），ｇ１（第１基布の目付が２０ｇ／ｍ ² で第２基布の目付が５０ｇ／ｍ ² で、合計の目付が７０ｇ／ｍ²のもの），ｈ１（第１基布の目付が３０ｇ／ｍ²で第２基布の目付が３０ｇ／ｍ²で、合計の目付が６０ｇ／ｍ²のもの）とした。
【００４０】
なお、このような短繊維からなる第１の基布と長繊維からなる第２の基布とを貼り合わせて積層した後、水流交絡により短繊維と長繊維とを互いに絡み合わせるようにしているので、短繊維と長繊維とが均一にかつ良好に絡まるようになる。この結果、短繊維によりセパレータの表面積が増大して電解液の保液性が向上して電池内圧の上昇を抑制できるようになるとともに、長繊維によりセパレータの多孔度が向上してガス透過性が向上する。
【００４１】
（４）親水化処理
この後、厚みが調整された各複合基布ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１，ｅ１，ｆ１，ｇ１，ｈ１をそれぞれ反応容器中に入れ、この容器内を真空排気した後、フッ素ガスを窒素ガスで希釈した反応ガスを反応容器中に導入し、各複合基布を反応ガスに１分間反応させて親水化処理を行って、各セパレータを作製した。このような各繊維を親水化処理する親水化処理を行うと、各繊維は親水化されて親水性が向上する。なお、親水化処理は上述したフッ素ガス処理以外にも、コロナ放電処理、スルホン化処理、界面活性剤処理等が適用できる。
【００４２】
そして、複合基布ａ１を用いたセパレータをセパレータａとし、複合基布ｂ１を用いたセパレータをセパレータｂとし、複合基布ｃ１を用いたセパレータをセパレータｃとし、複合基布ｄ１を用いたセパレータをセパレータｄとし、複合基布ｅ１を用いたセパレータをセパレータｅとし、複合基布ｆ１を用いたセパレータをセパレータｆとし、複合基布ｇ１を用いたセパレータをセパレータｇとし、複合基布ｈ１を用いたセパレータをセパレータｈとした。なお、上述したセパレータの構成を表にまとめると、下記の表４に示すようになる。なお、各セパレータは親水化処理されているため、このセパレータを用いることにより、電解液の保液性がより向上し、活物質利用率が向上して、アルカリ蓄電池の放電容量が向上するようになる。
【００４３】
【表４】

【００４４】
４．ニッケル水素蓄電池の作製
ついで、これらの各セパレータａ〜ｈのいずれかを第１のセパレータ２３とし、これらの各セパレータａ〜ｈのいずれかを第２のセパレータ２４として、図４に示すように、第１のセパレータ２３と第２のセパレータ２４との間に、上述のようにして作製したニッケル正極板２１を配置するとともに、第１のセパレータ２３の巻回方向に対して外側に上述のようにして作製した水素吸蔵合金負極２２が配置されるように渦巻状に巻回して渦巻状電極群２０を作製した。
【００４５】
ついで、これらの電極群２０の上端部に露出する導電性芯体２１ａの端部に正極集電体を溶接し、下端部に露出する導電性芯体２２ａの端部に負極集電体を溶接した後、これらを鉄にニッケルメッキを施した有底筒状の電池缶内にそれぞれ挿入した。ついで、負極集電体を電池缶の内底面に溶接するとともに、正極集電体から延出する集電リード板の先端部を封口体の底面に溶接し、電池缶内に所定量の電解液（３０重量％の水酸化カリウム水溶液）を注入した。
【００４６】
この後、封口体を電池缶の開口部に絶縁ガスケットを介して載置し、電池缶の開口部の端部を内方にかしめることによって電池を密閉して、公称容量１.２ＡｈのＡＡサイズの各ニッケル−水素化物蓄電池Ｄ〜Ｋを作製した。
ここで、第１のセパレータとしてセパレータｅを用い、第２のセパレータとしてセパレータｃを用いたものを電池Ｄ（Ｘ＋Ｙ＝１１０，Ｘ／Ｙ＝１．２）とした。同様に、セパレータｆとセパレータｂを用いたものを電池Ｅ（Ｘ＋Ｙ＝１１０，Ｘ／Ｙ＝１．４４）とし、セパレータｇとセパレータａを用いたものを電池Ｆ（Ｘ＋Ｙ＝１１０，Ｘ／Ｙ＝１．７５）とした。
【００４７】
同様に、セパレータｃとセパレータｅを用いたものを電池Ｇ（Ｘ＋Ｙ＝１１０，Ｘ／Ｙ＝０．８３）とし、セパレータｄとセパレータｄを用いたものを電池Ｈ（Ｘ＋Ｙ＝１１０，Ｘ／Ｙ＝１）とし、セパレータｆとセパレータｅを用いたものを電池Ｉ（Ｘ＋Ｙ＝１２５，Ｘ／Ｙ＝１．０８）とし、セパレータｃとセパレータｃを用いたものを電池Ｊ（Ｘ＋Ｙ＝１００，Ｘ／Ｙ＝１）とし、セパレータｈとセパレータｃを用いたものを電池Ｋ（Ｘ＋Ｙ＝１１０，Ｘ／Ｙ＝１．２）とした。なお、上記括弧内のＸ（ｇ／ｍ²）は第１のセパレータ２３の目付を示し、Ｙ（ｇ／ｍ²）は第２のセパレータ２４の目付を示している。
【００４８】
５．測定
（１）渦巻電極体の巻径の測定
上述のようにして作製される各電池Ｄ〜Ｋに用いられた渦巻状電極群の直径を測定し、第１のセパレータ２３と第２のセパレータ２４の目付が共に５５ｇ／ｍ²の電池Ｈに用いられた渦巻状電極群の直径を１００として、その比率を巻径比（％）として求めると、下記の表５に示す結果となった。
【００４９】
（２）電池の初期活性化
これらの各電池Ｄ〜Ｋを、充電電流１２０ｍＡ（０．１Ｃ）で１６時間充電した後、１時間休止し、放電電流２４０ｍＡ（０．２Ｃ）で放電終止電圧が１．０Ｖになるまで放電した後、１時間休止する。この充放電を３回繰り返して各電池Ｄ〜Ｋを活性化した。
【００５０】
（３）短絡発生率の測定
上述のようにして作製した活性化前の各電池Ｄ〜Ｍの開路電圧を測定し、０．３Ｖに満たないものを短絡と判定し、短絡発生率を求めると、下記の表５に示すような結果となった。
【００５１】
（４）電池内部圧力の測定
上述のようにして活性化した各電池Ｄ〜Ｍを、充電電流１２００ｍＡ（１Ｃ）で充電を行い、充電時間が１時間経過した後の電池内部圧力を測定すると、下記の表５に示すような結果となった。
【００５２】
【表５】

【００５３】
上記表５から明らかなように、第１のセパレータの目付が第２のセパレータの目付よりも大きい電池Ｄ（Ｘ＝６０，Ｙ＝５０）、電池Ｅ（Ｘ＝６５，Ｙ＝４５）、電池Ｆ（Ｘ＝７０，Ｙ＝４０）、電池Ｉ（Ｘ＝６５，Ｙ＝６０）、電池Ｋ（Ｘ＝６０，Ｙ＝５０）の短絡発生率が低く、第１のセパレータの目付が第２のセパレータの目付よりも小さい電池Ｇ（Ｘ＝５０，Ｙ＝６０）、電池Ｈ（Ｘ＝５５，Ｙ＝５５）、電池Ｊ（Ｘ＝５０，Ｙ＝５０）の短絡発生率が高いことが分かる。なお、電池Ｈを解体して短絡箇所を調べたところ、全てが正極板２１の外側で短絡が発生していた。
このことから、正極板２１の外側に配置される第１のセパレータ２３の目付は、正極板２１の内側に配置される第２のセパレータの目付よりも大きくした方が短絡発生率が低下するということができる。
【００５４】
そして、電池Ｄ（Ｘ＝６０，Ｙ＝５０）と電池Ｋ（Ｘ＝６０，Ｙ＝５０）とを比較すると、電池Ｄの方が電池Ｋよりも短絡率が低いことが分かる。これは、第１のセパレータ２３の目付が同じであっても、第１のセパレータ２３を構成する第２基布の目付が相違する（電池Ｄでは４０ｇ／ｍ²であり、電池Ｋでは３０ｇ／ｍ²である）ためである。これは、第２基布の目付を大きくすると、繊維長が１０ｍｍ以下の短繊維の割合が、繊維長が２５ｍｍ以上の長繊維よりも多くなるため、長繊維と短繊維が均一に絡み合うようになって、目付のバラツキが抑制され、短絡発生率が減少したものと考えられる。このことから、第１のセパレータ２３の目付が同じであっても、第１のセパレータ２３を構成する第２基布の目付を大きくすることが好ましいということができる。
【００５５】
電池Ｆは短絡発生率は低いが、電池内圧の上昇が大きくなっている。これは、第１のセパレータの目付は７０ｇ／ｍ²で、第２のセパレータの目付は４０ｇ／ｍ²と大きく異なって、目付差が大きいために電解液の分布が異なり、水素吸蔵合金負極２２でのガス吸収反応にばらつきを生じて電池内圧が上昇したと考えることができる。このことから、第１のセパレータの目付を第２のセパレータの目付よりも大きくするとしても、第２のセパレータの目付の１．７５倍よりは小さくする必要があり、望ましくは１．５倍以下にするのが好ましい。
【００５６】
電池Ｉは短絡発生率は低いが、巻径比が１０５（第１のセパレータと第２のセパレータの目付の和は１２５ｇ／ｍ²）と高くなっているため、電池缶内に挿入しにくいという問題があった。また、電池缶内でのセパレータの占有率が増加するため、電池内での残存する空間率が小さくなったため、ガス吸収が困難となり、電池内圧が上昇したと考えられる。このことから、第１のセパレータの目付を第２のセパレータの目付よりも大きくするとしても、第１のセパレータの目付を大きくした分だけ第２のセパレータの目付を小さく、これらの目付の和を等しくする必要があるということができる。
【００５７】
（５）サイクル寿命の測定
ついで、上述のようにして活性化した各電池Ｄ〜Ｍを、充電電流１２００ｍＡ（１Ｃ）で１６時間充電した後、１時間休止し、放電電流１２００ｍＡ（１Ｃ）で放電終止電圧が１．０Ｖになるまで放電させるという充放電サイクルを繰り返して行い、各サイクルでの放電時間から放電容量を求め、初期容量との比率を電池容量比として求めると、図５に示すような結果となった。
【００５８】
図５から明らかなように、電池Ｄ、電池Ｅ、電池Ｇ、電池Ｈ、電池Ｋのサイクル寿命は長く、電池Ｊ、電池Ｉ、電池Ｆのサイクル寿命が短いことが分かる。ここで、電池Ｊは、第１と第２のセパレータの目付の和が１００で他のものより目付が小さく、巻径も小さいため、電解液の保持量が少なく、充放電サイクルの経過とともにセパレータの保液量が減少してサイクル寿命が小さくなったと考えられる。また、電池Ｉは、上述したように巻径比が高くて電池缶内でのセパレータの占有率が増加し、電池内での残存する空間率が小さくなって、ガス吸収が困難となり、電池内圧が上昇してサイクル寿命が小さくなったと考えられる。さらに、電池Ｆは、上述したように正極板の内側と外側でのセパレータの目付が大きく異なることから、ガス吸収反応にばらつきを生じ、電池内圧が上昇してサイクル寿命が小さくなったと考えられる。
【００５９】
一方、電池Ｇおよび電池Ｈはサイクル寿命は長いが、第１のセパレータの目付が第２のセパレータの目付よりも小さいため、第１のセパレータの強度不足により正極板の外側で短絡が発生し、短絡発生率が大きくなった。
これらの結果を考慮すると、電池Ｄおよび電池Ｅのように、正極板の外側に配置される第１のセパレータの目付を正極板の内側に配置される第２のセパレータの目付よりも大きくするとともに、第１のセパレータ２３を構成する第２基布の目付を大きくし、かつ第１のセパレータの目付を第２のセパレータの目付よりも大きくするとしても、第２のセパレータの目付の１．５倍以下にすることにより、短絡発生率が低く、電池内圧の上昇も少なく、かつサイクル寿命が長いニッケル−水素化物蓄電池が得られるようになる。
【００６１】
なお、上述した第２実施形態においては、第１基布に長繊維として分割長繊維を用い、第２基布に短繊維として分割短繊維を用いる例について説明したが、分割繊維からなる長繊維を含有した第１の基布に分割繊維以外の長繊維、例えば、接着繊維からなる長繊維を配合しても良い。同様に、分割繊維からなる短繊維を含有した第２の基布に分割繊維以外の短繊維、例えば、接着繊維からなる短繊維を配合しても良い。
【００６２】
さらに、上述した第２実施形態においては、短繊維として繊維長が６ｍｍの短繊維を用いた例について説明したが、繊維長としは６ｍｍに限らず、１０ｍｍ以下であれば良く、特に、３〜１０ｍｍの範囲の短繊維を用いると、セパレータを製造する観点から好ましい。また、上述した第２実施形態においては、長繊維として繊維長が５０ｍｍの長繊維を用いた例について説明したが、繊維長としは５０ｍｍに限らず、２５ｍｍ以上であれば良く、特に、２５〜７０ｍｍの範囲の長繊維を用いると、セパレータを製造する観点から好ましい。
さらに、上述した各実施形態においては、本発明を円筒型の蓄電池に適用した例について説明したが、これに限らず、角形等の各種の形状の蓄電池に本発明を適用できることもいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態の実施例１の電極群の要部を示す斜視図である。
【図２】 本発明の第１実施形態の実施例２の電極群の要部を示す斜視図である。
【図３】 本発明の第１実施形態の比較例の電極群の要部を示す斜視図である。
【図４】 本発明の第２実施形態の電極群の要部を示す斜視図である。
【図５】 本発明の第２実施形態の各電池のサイクル寿命特性を示す図である。
【符号の説明】
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…電極群、１１…ニッケル正極板、１１ａ…導電性芯体、１２…カドミウム負極板、１２ａ…導電性芯体、１３…第１のセパレータ、１４…第２のセパレータ、１５，１５…第１のセパレータ、１６，１６…セパレータ、２１…ニッケル正極板、２１ａ…導電性芯体、２２…水素吸蔵合金負極板、２２ａ…導電性芯体、２３…第１のセパレータ、２４…第２のセパレータ、

Claims (7)

1. 正極板と負極板がセパレータを介して巻回された電極群を備えたアルカリ蓄電池であって、
   前記電極群の正極板の巻回方向に対して外側には第１のセパレータが配置され、前記電極群の正極板の巻回方向に対して内側には第２のセパレータが配置され、
   前記第１のセパレータの厚みは前記第２のセパレータの厚みよりも厚くされていて前記第１のセパレータの強度が補強されていることを特徴とするアルカリ蓄電池。
2. 前記第１のセパレータは前記第２のセパレータよりも厚みが薄い２枚のセパレータを用いて前記第１のセパレータの厚みを前記第２のセパレータの厚みよりも厚くされていることを特徴とする請求項１に記載のアルカリ蓄電池。
3. 正極板と負極板がセパレータを介して巻回された電極群を備えたアルカリ蓄電池であって、
   前記電極群の正極板の巻回方向に対して外側には第１のセパレータが配置され、前記電極群の正極板の巻回方向に対して内側には第２のセパレータが配置され、
   前記第１のセパレータの目付は前記第２のセパレータの目付よりも大きくされていて前記第１のセパレータの強度が補強されていることを特徴とするアルカリ蓄電池。
4. 正極板と負極板がセパレータを介して巻回された電極群を備えたアルカリ蓄電池であって、
   前記電極群の正極板の巻回方向に対して外側には第１のセパレータが配置され、前記電極群の正極板の巻回方向に対して内側には第２のセパレータが配置され、
   前記第１のセパレータの厚みおよび目付は前記第２のセパレータの厚みおよび目付よりも大きくされていて前記第１のセパレータの強度が補強されていることを特徴とするアルカリ蓄電池。
5. 正極板と負極板がセパレータを介して巻回された電極群を備えたアルカリ蓄電池であって、
   前記電極群の正極板の巻回方向に対して外側には第１のセパレータが配置され、前記電極群の正極板の巻回方向に対して内側には第２のセパレータが配置され、
   前記第１のセパレータおよび前記第２のセパレータは、ポリオレフィン系樹脂繊維からなる分割短繊維と分割長繊維とが均一に絡み合っており、
   前記第１のセパレータの目付を前記第２のセパレータの目付よりも大きくされていて前記第１のセパレータの強度が補強されていることを特徴とするアルカリ蓄電池。
6. 前記第１のセパレータおよび前記第２のセパレータは、繊維長が１０ｍｍ以下の分割短繊維を主体とする第１基布と、繊維長が２５ｍｍ以上の分割長繊維を主体とする第２基布とが均一に複合化されて各繊維が均一に絡み合っていることを特徴とする請求項５に記載のアルカリ蓄電池。
7. 前記第１のセパレータの目付を前記第２のセパレータの目付よりも大きくするとともに、前記第１のセパレータの目付を前記第２のセパレータの目付の１．５倍以下にしたことを特徴とする請求項５または請求項６に記載のアルカリ蓄電池。

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