JP4201664B2 - 円筒型アルカリ蓄電池 - Google Patents
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Description
本発明は高容量化に好適した円筒型アルカリ蓄電池に関する。
アルカリ蓄電池としては、含まれる活物質の種類によって、例えばニッケルカドミウム二次電池、ニッケル水素二次電池等をあげることができ、これらアルカリ蓄電池には、セパレータを間に挟んでそれぞれ帯状の負極板と正極板とを渦巻状に巻回し、最外周に負極板の一部が巻回された電極群を、最外周の負極板が内周壁に接した状態で円筒状の外装缶内にアルカリ電解液とともに収容した円筒型のものがある。
正極板は、ニッケル極といわれるものであり、３次元網目状の構造を有するニッケル製の金属体に正極合剤を充填して形成される。正極合剤は、正極活物質である水酸化ニッケル粒子と、添加剤粒子と、これら粒子を結着する結着剤とからなる。また、負極板は、負極芯体としての金属シートの両面を例えば水素吸蔵合金（活物質）層で被覆して形成され、水素吸蔵合金層は、負極活物質としての水素を吸蔵及び放出可能な水素吸蔵合金粒子と、水素吸蔵合金粒子を結着する結着剤とからなる。これら正極板及び負極板の容量は、それぞれに含まれる活物質量で規定されるが、この種の円筒型アルカリ蓄電池にあっては、過充電時に正極板で発生した酸素ガスを負極板で還元して内圧上昇を防止すべく、正極容量よりも負極容量の方が大きく、電池容量は正極容量により規定される。
ところで近年、この種の円筒型アルカリ蓄電池、とりわけ乾電池単３サイズ互換型のＡＡサイズの円筒型アルカリ蓄電池は、これを電源として用いる電子電気機器、例えばデジタルカメラの普及に伴ない需要が拡大し、機器の長時間連続使用を可能とするべく高容量化つまり体積エネルギー密度の向上が強く求められている。電池容量を高めるためには、電池容量を規定している正極容量を高めればよく、具体的には、正極活物質の増量や利用率を向上すればよい。前者の正極活物質増量のためには、正極板の長さ、厚み、面積及び正極合剤の金属体への充填密度を大きくすることが知られており、例えば特許文献１は、厚みを０．８ｍｍ以上にして高容量化を達成したニッケル極を開示している。
特開平１０−１９９５２０号公報（例えば、特許請求の範囲等。）
しかしながら、特許文献１の円筒型アルカリ蓄電池を、外装缶の外径が１３．５ｍｍ以上のＡＡサイズの円筒型アルカリ蓄電池に適用し、体積エネルギー密度が３４０Ｗｈ／ｌ以上となるよう正極板を厚くして高容量化を行った場合、電池の充放電時、とりわけ充電時に電池温度が上昇してしまうという問題がある。
電池温度は、電池内の蓄熱量に応じて変化し、この蓄熱量は、発熱量から伝熱量及び放熱量を差し引いたものとなる。ここで、発熱量は、ジュール熱（ＩΔＶ）と反応熱（ＴΔＳ）との和であり、伝熱量は、負極板の芯体及びアルカリ電解液等の熱伝導性並びに外装缶の外径等に依存する量であり、また、放熱量は電池と空気との間での対流伝熱性に依存する量である。
電池温度は、電池内の蓄熱量に応じて変化し、この蓄熱量は、発熱量から伝熱量及び放熱量を差し引いたものとなる。ここで、発熱量は、ジュール熱（ＩΔＶ）と反応熱（ＴΔＳ）との和であり、伝熱量は、負極板の芯体及びアルカリ電解液等の熱伝導性並びに外装缶の外径等に依存する量であり、また、放熱量は電池と空気との間での対流伝熱性に依存する量である。
体積エネルギー密度を高めると、容量増加に伴なって電池反応自体の発熱量が増加する。そして、電池反応自体の発熱量の増加により充電時の電池温度が上昇すると、正極板における酸素発生電位が低下して酸素ガスが発生しやすくなる。酸素ガスはセパレータを通って移動し、負極板で還元されて水に戻るが、この酸素ガス還元反応は発熱反応であるため、体積エネルギー密度を高めると電池反応及び酸素ガス還元反応の発熱量が増加する。
また、体積エネルギー密度を高めると、容量増加に伴なって電池内に占める正極板及び負極板の体積割合が大きくなり、正極板と負極板とをきれいに渦巻状に巻回することが困難となる。電極群において正極板及び負極板の渦巻形状が歪むと、正極板及び負極板の長手方向で見て正極板と負極板との極板間距離にばらつきが生じ、極板間距離の大きな所で正極板と負極板との間の分極抵抗が大きくなり、ジュール熱の発熱量が増加する。一方、正極板及び負極板の体積割合が大きくなると、電池内に収容可能なアルカリ電解液が減少し、正極板と負極板との間での分極抵抗が増加してジュール熱の発熱量が増加するとともに、アルカリ電解液を介して流れる伝熱量も減少する。
更に、外装缶の外径が１３．５ｍｍ未満の場合には、伝熱量は、アルカリ電解液よりも負極板の芯体の熱伝導性に依存して大きいが、外装缶の外径が１３．５ｍｍ以上になった場合、伝熱量は、アルカリ電解液の熱伝導性に依存するようになって小さくなる。
また更に、体積エネルギー密度を高めると、電池の充電時間圧縮のために充電電流が増大し、ジュール熱の発熱量が増大してしまう。すなわち、この種の円筒型アルカリ蓄電池には、使用者の簡便性のために、短時間で充電可能であることが求められ、従来からも充電電流の増大が要求されている。このような使用者のニーズを考えれば、たとえ体積エネルギー密度を高めたとしても、充電時間の増加は抑制せねばならず、体積エネルギー密度を高めた分だけ充電電流を増大させることが必要になる。このため、ジュール熱の発熱量が増大してしまう。
また更に、体積エネルギー密度を高めると、電池の充電時間圧縮のために充電電流が増大し、ジュール熱の発熱量が増大してしまう。すなわち、この種の円筒型アルカリ蓄電池には、使用者の簡便性のために、短時間で充電可能であることが求められ、従来からも充電電流の増大が要求されている。このような使用者のニーズを考えれば、たとえ体積エネルギー密度を高めたとしても、充電時間の増加は抑制せねばならず、体積エネルギー密度を高めた分だけ充電電流を増大させることが必要になる。このため、ジュール熱の発熱量が増大してしまう。
そして、上述したように電池温度が上昇し、酸素発生電位が低下して酸素ガスが発生すると、充電時に電池へと供給された電力が酸素ガスの発生に費やされて充電効率が低下し、充電時間の増加を招いたり、或いは充電電流の大小によって所期の容量を取り出すことができなくなってしまうという問題も生じる。
本発明は上記の問題を解決し、高容量化に好適し且つ充放電時における温度上昇の抑制された円筒型アルカリ蓄電池を提供することを目的とする。
本発明は上記の問題を解決し、高容量化に好適し且つ充放電時における温度上昇の抑制された円筒型アルカリ蓄電池を提供することを目的とする。
上記した目的を達成するため、請求項１の発明では、導電性の円筒状外装缶と、前記外装缶内にアルカリ電解液とともに収容され、帯状の負極芯体及びこの負極芯体に保持された活物質層を含む負極板並びに正極板をセパレータを介して前記負極板が最外周に位置付けられるように渦巻状に巻回してなり、前記最外周部の負極板が前記外装缶の内周壁に接している電極群とを備えた円筒型アルカリ蓄電池において、前記外装缶の外径が１３．５ｍｍ以上１４．５mm以下で、３４０Ｗｈ／ｌ以上の体積エネルギー密度を有し、ＪＩＳ Ｃ ８７０８で規定される０．２Ｃ容量で前記外装缶内に含まれるアルカリ電解液の体積を除した容量液比が０．８５ｍｌ／Ａｈ以下である円筒型アルカリ蓄電池であって、０．５Ｃの電流値で充電を行った時、充電開始から満充電時までの前記蓄電池の温度上昇量が２０℃以下でかつ、２．０Ｃの電流値で充電を行った時、充電開始から満充電時までの前記蓄電池の温度上昇量が４０℃以下であることを特徴としている。
上記した構成の円筒型アルカリ蓄電池は、３４０Ｗｈ／ｌ以上の高い体積エネルギー密度を有し高容量である。
その上、この円筒型アルカリ蓄電池は、０．５Ｃ満充電時の温度上昇量が２０℃以下であるとともに２．０Ｃ満充電時の温度上昇量が４０℃以下なので、充放電時の温度上昇が抑制されている。このため、この円筒型アルカリ蓄電池では、充電電流を増大して充電時間を短縮可能つまり急速充電可能であるとともに、充電時に酸素ガスが発生しづらいので、充電電流を増大させたときに取り出し可能な容量の低下が小さい。
その上、この円筒型アルカリ蓄電池は、０．５Ｃ満充電時の温度上昇量が２０℃以下であるとともに２．０Ｃ満充電時の温度上昇量が４０℃以下なので、充放電時の温度上昇が抑制されている。このため、この円筒型アルカリ蓄電池では、充電電流を増大して充電時間を短縮可能つまり急速充電可能であるとともに、充電時に酸素ガスが発生しづらいので、充電電流を増大させたときに取り出し可能な容量の低下が小さい。
請求項２の発明では、前記正極板は、前記電極群の巻始め及び巻終わりのそれぞれに対応する端部と、前記正極板の両端部間に厚み一定の正極本体部とを有し、前記正極板の両端部のうち少なくとも一方は、前記正極本体部から先端に向かって先細り状に形成されていることを特徴としている。
上記した構成では、正極板の両端部のうち少なくとも一方を、先端に向かって先細り状に形成したので、充放電時の温度上昇が抑制される。
上記した構成では、正極板の両端部のうち少なくとも一方を、先端に向かって先細り状に形成したので、充放電時の温度上昇が抑制される。
正極板の両端部のうち少なくとも一方を先端に向かって先細り状に形成した場合、電極群の横断面でみたときに正極板及び負極板がきれいな渦巻状に巻回される。このように渦巻形状が良くなると、正極板及び負極板の長手方向でみて正極板と負極板との極板間隔が一定になるので、局所的な極板間隔の増大による正極板と負極板との間の分極抵抗の増加が防止され、この結果、ジュール熱の発熱量の増加が抑制され、充放電時の電池温度上昇が抑制される。
請求項３の発明では、前記負極板は、前記電極群の径方向内側に巻回された厚み一定の負極本体部と、前記電極群の最外周部として巻回され、前記外装缶の内径の２．５倍以上３．８倍以下の長さを有し且つ単位面積当りに保持された活物質量が前記本体部の０．３倍以上０．７倍以下である負極薄肉部とを有し、前記活物質層は、前記負極芯体の両面に保持され、前記負極薄肉部において前記電極群の径方向でみて前記負極芯体の外面側に保持された活物質層は、前記負極芯体の内面側に保持された活物質層よりも薄いことを特徴としている。
電極群の最外周に巻回された負極板の部分は、外装缶の内周壁と接触して熱を外装缶へと伝えるが、内周壁と直接接触する活物質層は活物質粒子及び結着剤からなるので、負極芯体に比べて電気伝導性及び熱伝導性が低く、充放電時、負極芯体と外装缶の内周壁との間にてジュール熱の発熱量を生じさせるとともに、伝熱量を低下させている。一方、電極群の径方向内側に巻回され、セパレータを介して径方向両側に正極板が位置付けられた負極板の部分に比べ、外装缶の内周壁と片側が接する負極板の部分は、電池反応への寄与が低い。
そこで、上記した構成では、負極薄肉部の単位面積当りに保持される活物質量を負極本体部の０．３倍以上０．７倍以下に設定して、負極芯体外面側の活物質層を薄くし、負極芯体と外装缶内周壁との間の電気伝導性及び熱伝導性を高めている。この結果、ジュール熱が抑制されるとともに、外装缶の外径が１３．５ｍｍ以上であっても、外径増加による伝熱量の低下が補償され、もって充放電時の電池温度上昇が抑制されている。
なお、負極薄肉部の単位面積当りに保持される活物質量を負極本体部の単位面積当りに保持される活物質量の０．３倍以上としたのは、負極薄肉部の酸素ガス還元能力を確保するためである。つまり、０．３倍未満の場合、充電時、負極薄肉部で満充電に至るまでに負極板から水素が発生し、正極板からの酸素ガスも十分に消化されず、電池内圧が上昇し、安全弁の設定圧を越え、電池系外への電解液リークの発生により、充放電不可となるからである。また、０．７倍以下としたのは、０．７倍を超えると、負極薄肉部の電気伝導性及び熱伝導性を十分に高めることができないからである。
請求項４の発明では、前記負極薄肉部における負極芯体の単位面積当りの質量は、前記負極本体部における負極芯体の単位面積当りの質量の１．１倍以上２．５倍以下であることを特徴としている。
上記した構成では、負極芯体において、負極薄肉部を形成している領域の単位面積当りの質量を、負極本体部を形成している領域の単位面積当りの質量の１．１倍以上２．５倍以下に設定し、負極薄肉部を形成して外装缶に最も隣接する負極芯体の領域で電気抵抗を低減してジュール熱を抑制するとともに伝熱量を増大し、充放電時の電池温度の上昇を抑制している。
上記した構成では、負極芯体において、負極薄肉部を形成している領域の単位面積当りの質量を、負極本体部を形成している領域の単位面積当りの質量の１．１倍以上２．５倍以下に設定し、負極薄肉部を形成して外装缶に最も隣接する負極芯体の領域で電気抵抗を低減してジュール熱を抑制するとともに伝熱量を増大し、充放電時の電池温度の上昇を抑制している。
請求項５の発明では、前記負極芯体は、所定の開口面積となるよう形成した複数の貫通孔を有する金属シートからなり、前記負極薄肉部における単位面積当りの開口面積は前記負極本体部における単位面積当りの開口面積の０．９倍以下であることを特徴としている。
具体的な態様として、負極芯体は、複数の貫通孔を有する金属シートからなり、この態様では、負極芯体において、負極薄肉部を形成している領域の単位面積当りの開口面積を、負極本体部を形成している領域の単位面積当りの開口面積の０．９倍以下に設定し、負極薄肉部を形成して外装缶に最も隣接する負極芯体の領域で電気抵抗を低減してジュール熱を抑制するとともに伝熱量を増大し、充放電時の電池温度の上昇を抑制している。
具体的な態様として、負極芯体は、複数の貫通孔を有する金属シートからなり、この態様では、負極芯体において、負極薄肉部を形成している領域の単位面積当りの開口面積を、負極本体部を形成している領域の単位面積当りの開口面積の０．９倍以下に設定し、負極薄肉部を形成して外装缶に最も隣接する負極芯体の領域で電気抵抗を低減してジュール熱を抑制するとともに伝熱量を増大し、充放電時の電池温度の上昇を抑制している。
請求項６の発明では、前記負極芯体は、所定の開口径を有する複数の貫通孔が形成された金属シートからなり、前記負極薄肉部における貫通孔の開口径は、前記負極本体部における貫通孔の開口径の０．９倍以下であることを特徴としている。
具体的な態様として、負極芯体は、複数の貫通孔を有する金属シートからなり、この態様では、負極芯体において、負極薄肉部を形成している領域の開口径を、負極本体部を形成している領域の開口径の０．９倍以下に設定し、負極薄肉部を形成して外装缶に最も隣接する負極芯体の領域で電気抵抗を低減してジュール熱を抑制するとともに伝熱量を増大し、充放電時の電池温度の上昇を抑制している。
具体的な態様として、負極芯体は、複数の貫通孔を有する金属シートからなり、この態様では、負極芯体において、負極薄肉部を形成している領域の開口径を、負極本体部を形成している領域の開口径の０．９倍以下に設定し、負極薄肉部を形成して外装缶に最も隣接する負極芯体の領域で電気抵抗を低減してジュール熱を抑制するとともに伝熱量を増大し、充放電時の電池温度の上昇を抑制している。
本発明の円筒型アルカリ蓄電池は、３４０Ｗｈ／ｌ以上４５０Ｗｈ／ｌ以下の高い体積エネルギー密度を有し高容量である一方、０．５Ｃ満充電時の温度上昇量が２０℃以下であるとともに２．０Ｃ満充電時の温度上昇量が４０℃以下であり、充放電時の温度上昇が防止され、急速充電に好適する。このため、本発明の円筒型アルカリ蓄電池は、各種電子電気機器、とりわけデジタルカメラの電源として市場価値が極めて高い。
以下に添付の図面を参照して、本発明の一実施形態のＡＡサイズの円筒型ニッケル水素二次電池（以下、電池Ａ）を詳細に説明する。
図１に示したように、電池Ａは一端が開口した有底円筒形状をなす外装缶１０を備え、外装缶１０は１３．５ｍｍ以上１４．５ｍｍ以下の外径Ｄを有する。外装缶１０は導電性を有して負極端子として機能し、外装缶１０の開口内には、リング状の絶縁パッキン１２を介して導電性の蓋板１４が配置され、開口縁をかしめ加工することにより絶縁パッキン１２及び蓋板１４は開口内に固定されている。
図１に示したように、電池Ａは一端が開口した有底円筒形状をなす外装缶１０を備え、外装缶１０は１３．５ｍｍ以上１４．５ｍｍ以下の外径Ｄを有する。外装缶１０は導電性を有して負極端子として機能し、外装缶１０の開口内には、リング状の絶縁パッキン１２を介して導電性の蓋板１４が配置され、開口縁をかしめ加工することにより絶縁パッキン１２及び蓋板１４は開口内に固定されている。
蓋板１４は中央にガス抜き孔１６を有し、蓋板１４の外面上にはガス抜き孔１６を塞いでゴム製の弁体１８が配置されている。更に蓋板１４の外面上には、弁体１８を覆う帽子状の正極端子２０が同軸上に固定され、正極端子２０は開口端側にて外装缶１０から軸線方向に突出している。正極端子２０は弁体１８を蓋板１４に押圧しており、通常時、外装缶１０は絶縁パッキン１２及び弁体１８とともに蓋板１４により気密に閉塞されている。一方、外装缶１０内でガスが発生してその内圧が高まった場合には弁体１８が圧縮され、ガス抜き孔１６を通して外装缶１０からガスが放出される。つまり、蓋板１４、弁体１８及び正極端子２０は、所定の内圧で作動する安全弁を形成している。
ここで、正極端子２０の先端から外装缶１０の底面までの長さ、すなわち電池Ａの高さＨは４９．２ｍｍ以上５０．５ｍｍ以下の範囲内にあり、電池Ａの体積Ｖｂは、外径Ｄ及び高さＨの円柱体の体積に等しいものとして、次式：
Ｖｂ＝π（Ｄ／２）2×Ｈ
により規定される。
Ｖｂ＝π（Ｄ／２）2×Ｈ
により規定される。
外装缶１０内には、略円柱状の電極群２２が収容され、電極群２２はその最外周部が外装缶１０の周壁に直接接触している。電極群２２は、正極板２４、負極板２６及びセパレータ２８からなり、セパレータ２８を介して正極板２４及び負極板２６を渦巻状に巻回して形成される。電極群２２の最外周には負極板２６が巻回され、電極群２２の最外周部において、負極板２６と外装缶１０とは互いに電気的に接続されている。
更に外装缶１０内には、電極群２２の一端と蓋板１４との間に、正極リード３０が配置され、正極リード３０の両端は正極板２４及び蓋板１４に接続されている。従って、正極端子２０と正極板２４との間は、正極リード３０及び蓋板１４を介して電気的に接続されている。なお、蓋板１４と電極群２２との間には円形の絶縁部材３２が配置され、正極リード３０は絶縁部材３２に設けられたスリットを通して延びている。また、電極群２２と外装缶１０の底部との間にも円形の絶縁部材３４が配置されている。
より詳しくは、電極群２２は、それぞれ帯状の正極板２４、負極板２６及びセパレータ２８を用意し、これら正極板２４及び負極板２６を、セパレータ２８を介してそれらの一端側から巻芯を用いて渦巻状に巻回して形成される。このため、図２に示したように、正極板２４及び負極板２６の一端部（巻始め端部）３６，３８が電極群２２の中心軸側に位置付けられる一方、正極板２４及び負極板２６の他端部（巻終わり端部）４０，４２が電極群２２の外周側に位置付けられている。また、負極板２６は、正極板２４に比べて長く、負極板２６の負極巻始め端部３８側は、電極群２２の径方向でみて正極板２４の正極巻始め端部３６側よりも内側に巻かれるとともに、負極板２６の負極巻終わり端部４２側は、正極板２４の正極巻終わり端部４０側よりも外側に巻かれている。そして、負極巻始め端部３８は、電極群２２の中心軸側を向いた正極板２４の径方向内面側で電極群２２の周方向に正極巻始め端部３６を超えて延出し、一方、負極巻終わり端部４２は、電極群２２の外周側を向いた正極板２４の径方向外面側で、電極群２２の周方向に正極巻終わり端部４０を超えて延出している。従って、負極板２６は、セパレータ２８を介して正極板２４を長手方向全域に亘って両側から挟んでいる。電極群２２の最外周にはセパレータ２８は巻回されておらず、負極板２６が電極群２２の最外周に巻回され、電極群２２の最外周部において、負極板２６と外装缶１０とは互いに電気的に接続されている。
セパレータ２８の材料としては、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などのポリオレフィン繊維製不織布に親水性官能基を付与したものをあげることができる。
負極板２６は、例えば、図３及び図４に展開して示したように、帯状をなす導電性の負極芯体４６を有し、この負極芯体４６には負極合剤が保持されている。
負極板２６は、例えば、図３及び図４に展開して示したように、帯状をなす導電性の負極芯体４６を有し、この負極芯体４６には負極合剤が保持されている。
負極合剤は、電池Ａがニッケル水素二次電池であることから、負極活物質としての水素を吸蔵及び放出可能な水素吸蔵合金粒子及び結着剤からなるが、水素吸蔵合金に代えて、例えばカドミウム化合物を用いて電池Ａをニッケルカドミウム二次電池としてもよく、特に限定されない。ただし、電池の高容量化には、ニッケル水素二次電池が好適する。
水素吸蔵合金粒子は、電池Ａの充電時にアルカリ電解液中で電気化学的に発生させた水素を吸蔵でき、なおかつ放電時にその吸蔵水素を容易に放出できるものであればよい。このような水素吸蔵合金としては、特に限定されないが、例えば、ＬａＮｉ5やＭｍＮｉ5（Ｍｍはミッシュメタル）等のＡＢ5型系のものをあげることができる。また、結着剤としては親水性若しくは疎水性のポリマー等をそれぞれあげることができる。
水素吸蔵合金粒子は、電池Ａの充電時にアルカリ電解液中で電気化学的に発生させた水素を吸蔵でき、なおかつ放電時にその吸蔵水素を容易に放出できるものであればよい。このような水素吸蔵合金としては、特に限定されないが、例えば、ＬａＮｉ5やＭｍＮｉ5（Ｍｍはミッシュメタル）等のＡＢ5型系のものをあげることができる。また、結着剤としては親水性若しくは疎水性のポリマー等をそれぞれあげることができる。
負極芯体４６は、一定厚みの金属シートからなり、図５に示したように、自身を厚み方向に貫通する貫通孔４７が、全面に亘って所定の配置にて複数形成されている。なお、負極芯体４６の材料としては、例えば、パンチングメタル、金属粉末焼結体基板、エキスパンデッドメタル及びニッケルネット等をあげることができる。とりわけ、パンチングメタルや、金属粉末を成型してから焼結した金属粉末焼結体基板は負極芯体４６に好適する。
再び図３及び４を参照すると、上記した負極合剤は、負極芯体４６の貫通孔４７内に充填されるとともに、負極芯体４６がシート状であることから、負極芯体４６の両面上に層状にして保持されている。以下では、電極群２２として巻回されたときに負極芯体４６の径方向内面を被覆し、電極群２２の中心軸側を向いた負極合剤の層を内側水素吸蔵合金層４８又は内側合金層４８といい、負極芯体４６の径方向外面を被覆し、電極群２２の外側を向いた負極合剤の層を外側水素吸蔵合金層５０又は外側合金層５０という。
負極板２６において、内側合金層４８の厚みＴ２は、負極巻始め端部３８から負極巻終わり端部４２に亘ってほぼ一定である。一方、外側合金層５０は、負極巻始め端部３８と負極巻終わり端部４２との間で厚みが変化し、負極板２６は、外側合金層５０の厚みに関して、負極芯体４６の長手方向でみて３つの領域、すなわち、負極巻始め端部３８から負極巻終わり端部４２に向かって順に、負極本体部５２、負極境界部５４および負極薄肉部５６に区分けされる。
負極巻始め端部３８側の負極本体部５２は電極群２２の径方向内側に巻回され、セパレータ２８介して両側に正極板２４が配置されている。負極本体部５２における外側合金層５０の厚みは、内側合金層４８の厚みＴ２にほぼ等しくほぼ一定である。
負極巻終わり端部４２側の負極薄肉部５６は、電極群２２の径方向外側に巻回されて電極群２２の最外周部を形成し、正極巻終わり端部４０の外側をセパレータ２８を介して覆う一方、外装缶１０の周壁と密接する。負極薄肉部５６における外側合金層５０の厚みＴ１はほぼ一定であり、且つ、負極本体部５２における外側合金層５０の厚み、すなわち内側合金層４８の厚みＴ２よりも薄い。従って、負極薄肉部５６においては、内側合金層４８の方が外側合金層５０よりも厚い。
負極巻終わり端部４２側の負極薄肉部５６は、電極群２２の径方向外側に巻回されて電極群２２の最外周部を形成し、正極巻終わり端部４０の外側をセパレータ２８を介して覆う一方、外装缶１０の周壁と密接する。負極薄肉部５６における外側合金層５０の厚みＴ１はほぼ一定であり、且つ、負極本体部５２における外側合金層５０の厚み、すなわち内側合金層４８の厚みＴ２よりも薄い。従って、負極薄肉部５６においては、内側合金層４８の方が外側合金層５０よりも厚い。
かくして、負極板２６においては、負極本体部５２よりも負極薄肉部５６の方が薄いけれども、本実施形態では好ましい態様として、負極薄肉部５６の長さＸｄは、外装缶１０の内径ｄの２．５倍以上３．８倍以下の範囲内に入っており、かつ、負極薄肉部５６の単位面積当りに含まれる水素吸蔵合金量は、負極本体部５２の単位面積当りに含まれる水素吸蔵合金量の０．３倍以上０．７倍以下の範囲内に入るように、内側及び外側合金層４８，５０の厚みが設定されている。また、負極芯体４６においては、好適な態様として、単位面積当りの貫通孔４７の数が、負極薄肉部５６を形成する領域と負極本体部５２を形成する領域とで異なっているけれども、本実施形態では好適な態様として、負極薄肉部５６を形成する領域の単位面積当りに形成された貫通孔４７の開口面積の和が、負極本体部５２を形成する領域の単位面積当りに形成された貫通孔４７の開口面積の和の０．１倍以上０．９倍以下に設定されている。
負極境界部５４は、負極本体部５２と負極薄肉部５６との間に形成されている。負極境界部５４は、長さＬを有し、負極芯体４６の長手方向でみて厚みが変化する。より詳しくは、負極境界部５４における外側合金層５０の厚みは、負極本体部５２から負極薄肉部５６に向かって略一定の変化率にて徐々に減少し、厚みＴ２から厚みＴ１まで変化する。負極境界部５４は、電極群２２として巻回されたとき、電極群２２の周方向でみて正極巻終わり端部４０とは異なる位置に位置付けられていることが好ましく、図６にセパレータ２８を省略して模式的に示したように、本実施形態では正極巻終わり端部４０の径方向内側にはセパレータ２８を介して負極本体部５２が配置されている。ただし、負極境界部５４と正極巻終わり端部４０との周方向位置は特には限定されず、図７に模式的に示したように、正極巻終わり端部４０の径方向内側にセパレータ２８を介して負極薄肉部５６が配置されていてもよい。
なお、上記したように負極板２６が、負極本体部５２、負極境界部５４及び負極薄肉部５６を有し、負極薄肉部５６の厚みが負極本体部５２の厚みよりも薄いことが好ましいが、負極板２６の厚みは特に限定されず、長手方向全域に亘り一定であってもよい。
正極板２４は、図８及び図９に展開して示したように、正極巻始め端部３６及び巻終わり端部４０間に、一定の厚みＴ３を有する正極本体部５７を有する。正極巻始め端部３６及び巻終わり端部４０は、正極本体部５７の両端に一体に形成され、好ましい態様として、それぞれ正極本体部５７から先端（端面５８）に向かって先細り状に形成されている。より詳しくは、正極巻始め端部３６及び巻終わり端部４０は、正極本体部５７との境界である稜５９から先端側の外面が傾斜面６０として形成され、正極板２４の厚みは稜５９から先端に向かって一定の変化率で漸減している。
正極板２４は、図８及び図９に展開して示したように、正極巻始め端部３６及び巻終わり端部４０間に、一定の厚みＴ３を有する正極本体部５７を有する。正極巻始め端部３６及び巻終わり端部４０は、正極本体部５７の両端に一体に形成され、好ましい態様として、それぞれ正極本体部５７から先端（端面５８）に向かって先細り状に形成されている。より詳しくは、正極巻始め端部３６及び巻終わり端部４０は、正極本体部５７との境界である稜５９から先端側の外面が傾斜面６０として形成され、正極板２４の厚みは稜５９から先端に向かって一定の変化率で漸減している。
正極板２４は、図示しないけれども導電性の正極芯体と、正極芯体に保持された正極合剤とからなり、正極合剤は、正極活物質粒子と、正極板２４の特性を改善するための種々の添加剤粒子と、これら正極活物質粒子及び添加剤粒子を正極芯体に結着するための結着剤とからなる。正極芯体は、３次元網目状の骨格を有するニッケル製金属体であって、正極合剤は正極芯体の骨格により形成された空洞に充填され、正極板２４の全体に亘ってニッケル製金属体の骨格が広がっている。
正極活物質量は、電池Ａがニッケル水素二次電池なので水酸化ニッケル粒子であるけれども、水酸化ニッケル粒子は、コバルト、亜鉛、カドミウム等を固溶していてもよく、あるいは表面がコバルト化合物で表面が被覆されていてもよい。また、いずれも特に限定されることはないが、添加剤としては、酸化イットリウムの他に、酸化コバルト、金属コバルト、水酸化コバルト等のコバルト化合物、金属亜鉛、酸化亜鉛、水酸化亜鉛等の亜鉛化合物、酸化エルビウム等の希土類化合物等を、結着剤としては親水性若しくは疎水性のポリマー等をそれぞれあげることができる。
正極活物質量は、電池Ａがニッケル水素二次電池なので水酸化ニッケル粒子であるけれども、水酸化ニッケル粒子は、コバルト、亜鉛、カドミウム等を固溶していてもよく、あるいは表面がコバルト化合物で表面が被覆されていてもよい。また、いずれも特に限定されることはないが、添加剤としては、酸化イットリウムの他に、酸化コバルト、金属コバルト、水酸化コバルト等のコバルト化合物、金属亜鉛、酸化亜鉛、水酸化亜鉛等の亜鉛化合物、酸化エルビウム等の希土類化合物等を、結着剤としては親水性若しくは疎水性のポリマー等をそれぞれあげることができる。
ここで、正極板２４の正極合剤に含まれる正極活物質量は、電池Ａの体積エネルギー密度が３４０Ｗｈ／ｌ以上となるように設定されている。尚、体積エネルギー密度が４５０Ｗｈ／lを超えると、電池寿命の低下を抑制することをが難しくなるので体積エネルギー密度は４５０Ｗｈ／l以下に設定することが好ましい。
ここで、電池Ａの体積エネルギー密度は、電池Ａの０．２Ｃ容量に作動電圧として１．２Ｖを乗じた値を、上述した電池Ａの体積Ｖｂで除して求められる値である。０．２Ｃ容量は、ＪＩＳ Ｃ ８７０８−１９９７に規定され、周囲温度２０±５℃にて、まず、電池Ａを０．１Ｃ相当の電流量で１６時間充電してから、１〜４時間休止した後、０．２Ｃ相当の電流量で１．０Ｖの放電終止電圧まで放電させたときの容量のことをいう。
ここで、電池Ａの体積エネルギー密度は、電池Ａの０．２Ｃ容量に作動電圧として１．２Ｖを乗じた値を、上述した電池Ａの体積Ｖｂで除して求められる値である。０．２Ｃ容量は、ＪＩＳ Ｃ ８７０８−１９９７に規定され、周囲温度２０±５℃にて、まず、電池Ａを０．１Ｃ相当の電流量で１６時間充電してから、１〜４時間休止した後、０．２Ｃ相当の電流量で１．０Ｖの放電終止電圧まで放電させたときの容量のことをいう。
なお、上記したように正極板２４は、正極巻始め端部３６及び巻終わり端部４０の両方にて先細り状に形成されていることが好ましいが、正極巻始め端部３６及び巻終わり端部４０を含む長手方向全域に亘り厚みが一定であってもよい。
上記した電極群２２を収容した外装缶１０内には、所定量のアルカリ電解液（図示せず）が注液され、セパレータ２８に含まれたアルカリ電解液を介して正極板２４と負極板２６との間での充放電反応が進行する。アルカリ電解液の外装缶１０への注液量、つまり電池Ａに含まれるアルカリ電解液の体積Ｖｅは、電池Ａの上述した０．２Ｃ容量に対するアルカリ電解液の体積Ｖｅの比(以下、容量液比Ｒという)は、体積エネルギー密度と外装缶１０の容積との関係から、０．８５ｍｌ／Ａｈ以下となるよう設定されている。なお、アルカリ電解液の種類としては、特に限定されないけれども、例えば、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化リチウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、及びこれらのうち２つ以上を混合した水溶液等をあげることができ、またアルカリ電解液の濃度についても特には限定されず、例えば７Ｎのものが用いられる。
上記した電極群２２を収容した外装缶１０内には、所定量のアルカリ電解液（図示せず）が注液され、セパレータ２８に含まれたアルカリ電解液を介して正極板２４と負極板２６との間での充放電反応が進行する。アルカリ電解液の外装缶１０への注液量、つまり電池Ａに含まれるアルカリ電解液の体積Ｖｅは、電池Ａの上述した０．２Ｃ容量に対するアルカリ電解液の体積Ｖｅの比(以下、容量液比Ｒという)は、体積エネルギー密度と外装缶１０の容積との関係から、０．８５ｍｌ／Ａｈ以下となるよう設定されている。なお、アルカリ電解液の種類としては、特に限定されないけれども、例えば、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化リチウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、及びこれらのうち２つ以上を混合した水溶液等をあげることができ、またアルカリ電解液の濃度についても特には限定されず、例えば７Ｎのものが用いられる。
上述した電池Ａは、通常の方法を適用して製造することができるが、以下では負極板２６及び正極板２４の製造方法の一例をそれぞれ説明する。
負極板２６の製造にあたっては、まず、負極芯体４６となる例えばパンチングメタル及び負極合剤のスラリーを用意し、負極薄肉部５６となる部分には薄く且つ負極本体部５２となる部分には厚くなるように、パンチングメタルにスラリーを塗着して乾燥する。次いで、乾燥した負極合剤を保持したパンチングメタルを、一対の圧延ロール間のギャップに通してその厚み方向両側から圧縮する。この圧延時、ロールの押圧力を一定に保ちながらギャップの大きさを可変させて、負極本体部５２となる部分に比べて負極薄肉部５６となる部分を薄くする。それから、この圧延したものを所定の寸法に裁断して、帯状の負極板２６が製造される。なお、負極境界部５４の長さＬは、塗着するスラリーの厚みやロール押圧力の制御等により調整可能である。
負極板２６の製造にあたっては、まず、負極芯体４６となる例えばパンチングメタル及び負極合剤のスラリーを用意し、負極薄肉部５６となる部分には薄く且つ負極本体部５２となる部分には厚くなるように、パンチングメタルにスラリーを塗着して乾燥する。次いで、乾燥した負極合剤を保持したパンチングメタルを、一対の圧延ロール間のギャップに通してその厚み方向両側から圧縮する。この圧延時、ロールの押圧力を一定に保ちながらギャップの大きさを可変させて、負極本体部５２となる部分に比べて負極薄肉部５６となる部分を薄くする。それから、この圧延したものを所定の寸法に裁断して、帯状の負極板２６が製造される。なお、負極境界部５４の長さＬは、塗着するスラリーの厚みやロール押圧力の制御等により調整可能である。
正極板２４の製造にあたっては、まず、正極芯体となる例えばニッケル製金属体のシート及び正極合剤スラリーを用意し、金属体シートに正極合剤スラリーを充填して乾燥させる。次いで、乾燥状態の正極合剤が充填されている金属体を、一対の圧延ロール間のギャップに通してその厚み方向両側から圧縮して厚みを調整してから、正極巻始め端部３６及び正極巻終わり端部４０となる箇所を削るか又はプレスして傾斜面６０を形成した後、所定の寸法に裁断して正極板２４が得られる。
上記した構成の電池Ａでは、０．５Ｃ相当の電流量で２時間、つまり充電深度１００％まで満充電したとき（以下、０．５Ｃ満充電という）、充電を開始してから終了するまでの温度上昇量が２０℃以下となる。また、電池Ａに２．０Ｃ相当の電流量で３０分間、つまり充電深度１００％まで満充電したとき（以下、２．０Ｃ満充電という）、充電を開始してから終了するまでの温度上昇量が４０℃以下となる。
この電池Ａは、３４０Ｗｈ／ｌ以上の高い体積エネルギー密度を有し、ＡＡサイズとしては高容量である。
そして、電池Ａは、０．５Ｃ満充電時の温度上昇量が２０℃以下であるとともに２．０Ｃ満充電時の温度上昇量が４０℃以下であり、充電時の温度上昇が抑制されており、急速充電に好適する。
そして、電池Ａは、０．５Ｃ満充電時の温度上昇量が２０℃以下であるとともに２．０Ｃ満充電時の温度上昇量が４０℃以下であり、充電時の温度上昇が抑制されており、急速充電に好適する。
ここで、電池Ａでは、正極板２４の正極巻始め端部３６及び正極巻終わり端部４０のうち少なくとも一方を、先端に向かって先細り状に形成したので、充放電時の温度上昇が抑制されている。
正極巻始め端部３６及び正極巻終わり端部４０うち少なくとも一方を先端に向かって先細り状に形成したことにより、電極群２２の横断面でみたときに、正極板２４及び負極板２６はきれいな渦巻状に巻回される。このように渦巻形状が良くなると、正極板２４及び負極板２６の長手方向でみて正極板２４と負極板２６との極板間隔が一定になるので、局所的な極板間隔の増大による正極板２４と負極板２６との間の分極抵抗が低減される。この結果、外装缶１０の外径Ｄが１３．５ｍｍ以上、且つ容量液比Ｒが０．８５ｍｌ／Ａｈ以下であって伝熱量が小さくても、正極板２４と負極板２６との分極抵抗が低減されたことによりジュール熱が低減され、全体として蓄熱量が減少して充放電時の電池温度上昇が抑制される。ただし、外装缶１０の外径Ｄが１４．５ｍｍを超えると、伝熱量が小さくなりすぎるので、外装缶１０の外径Ｄは１４．５ｍｍ以下に設定されるのが好ましい。
正極巻始め端部３６及び正極巻終わり端部４０うち少なくとも一方を先端に向かって先細り状に形成したことにより、電極群２２の横断面でみたときに、正極板２４及び負極板２６はきれいな渦巻状に巻回される。このように渦巻形状が良くなると、正極板２４及び負極板２６の長手方向でみて正極板２４と負極板２６との極板間隔が一定になるので、局所的な極板間隔の増大による正極板２４と負極板２６との間の分極抵抗が低減される。この結果、外装缶１０の外径Ｄが１３．５ｍｍ以上、且つ容量液比Ｒが０．８５ｍｌ／Ａｈ以下であって伝熱量が小さくても、正極板２４と負極板２６との分極抵抗が低減されたことによりジュール熱が低減され、全体として蓄熱量が減少して充放電時の電池温度上昇が抑制される。ただし、外装缶１０の外径Ｄが１４．５ｍｍを超えると、伝熱量が小さくなりすぎるので、外装缶１０の外径Ｄは１４．５ｍｍ以下に設定されるのが好ましい。
また、電池Ａでは、負極薄肉部５６において、外側合金層５０を、内側合金層４８よりも薄くして、充放電時の電池温度上昇をより一層抑制している。
電極群２２の最外周に巻回され、負極巻終わり端部４２から外装缶１０の内径ｄの２．５倍以上３．８倍以下の長さの負極板２６の部分は、外装缶１０の内周壁と接触して熱を外装缶１０へと伝えるが、内周壁と直接接触する水素吸蔵合金層は水素吸蔵合金粒子及び結着剤からなるので、負極芯体に比べて電気伝導性及び熱伝導性が低く、充放電時、負極芯体と外装缶の内周壁との間にてジュール熱の発熱量を生じさせるとともに、伝熱量を低下させている。一方、電極群２２の径方向内側に巻回され、セパレータ２８を介して径方向両側に正極板２４が位置付けられた負極板２６の部分に比べ、外装缶１０の内周壁と片側が接する負極板２６の部分は、電池反応への寄与が低い。
電極群２２の最外周に巻回され、負極巻終わり端部４２から外装缶１０の内径ｄの２．５倍以上３．８倍以下の長さの負極板２６の部分は、外装缶１０の内周壁と接触して熱を外装缶１０へと伝えるが、内周壁と直接接触する水素吸蔵合金層は水素吸蔵合金粒子及び結着剤からなるので、負極芯体に比べて電気伝導性及び熱伝導性が低く、充放電時、負極芯体と外装缶の内周壁との間にてジュール熱の発熱量を生じさせるとともに、伝熱量を低下させている。一方、電極群２２の径方向内側に巻回され、セパレータ２８を介して径方向両側に正極板２４が位置付けられた負極板２６の部分に比べ、外装缶１０の内周壁と片側が接する負極板２６の部分は、電池反応への寄与が低い。
そこで、上記した構成では、外装缶１０の内径ｄの２．５倍以上３．８倍以下の長さを有する負極薄肉部５６の単位面積当りに保持される水素吸蔵合金量を負極本体部５２の０．３倍以上０．７倍以下に設定して、外側合金層５０を薄くし、負極芯体４６と外装缶１０の内周壁との間の電気伝導性及び熱伝導性を高めている。この結果、ジュール熱が低減されるとともに伝熱量が増加し、外装缶１０の外径が１３．５ｍｍ以上であっても、充放電時の電池温度上昇が抑制されている。
なお、負極薄肉部５６の単位面積当りに保持される水素吸蔵合金量を負極本体部５２の単位面積当りに保持される水素吸蔵合金量の０．３倍以上としたのは、負極薄肉部５６における酸素ガス還元能力を確保するためである。つまり、０．３倍未満の場合、充電時、満充電に至るまでに負極薄肉部５６で水素が発生し、正極板２４からの酸素ガスも十分に消化されず、電池内圧が上昇し、安全弁の設定圧を超え、電池系外への電解液リークの発生により、充放電不可となるからである。また、０．７倍以下としたのは、０．７倍を超えると、負極薄肉部５６の電気伝導性及び熱伝導性を十分に高めることができないからである。
また更に、電池Ａでは、負極芯体４６において、負極薄肉部５６を形成する領域での単位面積当りの貫通孔の４７の開口面積の和を、負極本体部５２を形成する領域での単位面積当りの貫通孔の４７の開口面積の和の０．９倍以下に設定し、もって、負極薄肉部５６を形成して外装缶１０の内周壁に最も隣接する負極芯体４６の領域の分極抵抗を低減してジュール熱を抑制するとともに伝熱量を増大し、充放電時の電池温度の上昇をより一層抑制している。なお、負極薄肉部５６における単位面積当りの開口面積は負極本体部５２における単位面積当りの開口面積の０．９倍以下に設定したのは、０．９倍を超えた場合、負極芯体４６の電気伝導性及び熱伝導性を十分に高めることができないからである。
本発明は、上記した一実施形態に限定されることはなく、種々変形が可能であり、例えば、正極板２４を正極巻始め端部３６及び正極巻終わり端部４０の一方のみにて先細り状に形成してもよい。ただし、正極板２４を正極巻始め端部３６及び正極巻終わり端部４０の両方にて先細り状に形成した方が、電極群２２の渦巻形状がより良くなってジュール熱による電池温度上昇を一層抑制することができるので好ましい。
また、正極板２４を正極巻始め端部３６及び正極巻終わり端部４０の少なくとも一方にて先細り状に形成したときには、電極群２２の最外周となる負極板２６の部分に負極薄肉部５６を形成しなくてもよく、電極群２２の最外周となる負極板２６の部分に負極薄肉部５６を形成したときには、正極板２４を正極巻始め端部３６及び正極巻終わり端部４０の両方にて先細り状に形成しなくともよい。更には、負極薄肉部５６において、外側合金層５０のみを負極本体部５２に比べて薄くするのではなく、内側及び外側合金層４８，５０の両方を薄くしてもよい。
また、負極芯体４６に代えて、図１０に示した負極芯体６２を用いてもよい。負極芯体６２では、負極薄肉部５６を形成する領域と負極本体部５２を形成する領域とで貫通孔４７の開口径が異なり、負極薄肉部５６の領域の貫通孔４７の開口径が、負極本体部５２の領域の貫通孔４７の開口径の０．９倍以下に設定されている。このように、負極芯体６２において負極薄肉部５６を形成する領域の貫通孔４７の開口径を小さくすることで、負極薄肉部５６を形成し、外装缶１０の内周壁に最も隣接する負極芯体６２の領域の分極抵抗を低減してジュール熱を抑制するとともに伝熱量を増大し、充放電時の電池温度の上昇を抑制することができる。なお、負極薄肉部５６における貫通孔４７の開口径を負極本体部５２における貫通孔４７の開口径の０．９倍以下に設定したのは、０．９倍を超えた場合、負極芯体６２の電気伝導性及び熱伝導性を十分に高めることができないからである。
またあるいは、負極芯体４６に代えて、図１１に示した負極芯体６４を用いてもよい。負極芯体６４では、負極薄肉部５６を形成する領域と負極本体部５２を形成する領域とで厚みが異なり、負極薄肉部５６の領域の単位面積当りの質量が、負極本体部５２の領域の単位面積当りの質量の１．１倍以上２．５倍以下に設定されている。このように、負極芯体６４において負極薄肉部５６を形成する領域の単位面積当りの質量を大きくすることで、負極薄肉部５６を形成し、外装缶１０の内周壁に最も隣接する負極芯体６４の領域の分極抵抗を低減してジュール熱を抑制するとともに伝熱量を増大し、充放電時の電池温度の上昇を抑制することができる。なお、負極薄肉部５６における負極芯体６４の単位面積当りの質量を１．１倍以上２．５倍以下に設定したのは、１．１倍未満の場合、負極芯体６４の電気伝導性及び熱伝導性を十分に高めることができないからである一方、２．５倍を超えた場合、合金量に対して芯体の体積が増加することで、電池内の余剰空間体積が減少して、電池内圧が上昇し、安全弁の設定圧を超え、電池系外への電解液リークの発生により、充放電不可となるからである。
実施例１，２，比較例１
１．正極板の作製
まず、以下のようにして正極活物質を作製した。
硫酸コバルト１３．１ｇの水溶液１リットルに、亜鉛：２．５重量％、コバルト：１重量％が固溶した水酸化ニッケル粉末を入れ、これを攪拌しながら１Ｍの水酸化ナトリウム水溶液を徐々に滴下し、反応中ｐＨを１１に保持することによって、水酸化ニッケル粒子を核とし、その表面に水酸化コバルトの被覆層が形成された粒状物を作製した。この粒状物を分取して洗浄、乾燥させ、そして、ビーカ中で攪拌しながら、２５重量％の水酸化ナトリウム水溶液を重量比で１０倍量加えて含浸させ、８時間、攪拌しながら空気中、８５℃で加熱処理（アルカリ熱処理）した。このアルカリ熱処理により、被覆層の水酸化コバルトはナトリウムを含有するとともに、一部が高次化される。それから、アルカリ熱処理した粒状物を分取、水洗および脱水して６５℃で乾燥することによって、亜鉛及びコバルトが固溶した水酸化ニッケル粒子を核とし、１重量％のナトリウムを含有し且つ一部高次化された水酸化コバルトの被覆層で表面が覆われた複合粒子を活物質として作製した。
１．正極板の作製
まず、以下のようにして正極活物質を作製した。
硫酸コバルト１３．１ｇの水溶液１リットルに、亜鉛：２．５重量％、コバルト：１重量％が固溶した水酸化ニッケル粉末を入れ、これを攪拌しながら１Ｍの水酸化ナトリウム水溶液を徐々に滴下し、反応中ｐＨを１１に保持することによって、水酸化ニッケル粒子を核とし、その表面に水酸化コバルトの被覆層が形成された粒状物を作製した。この粒状物を分取して洗浄、乾燥させ、そして、ビーカ中で攪拌しながら、２５重量％の水酸化ナトリウム水溶液を重量比で１０倍量加えて含浸させ、８時間、攪拌しながら空気中、８５℃で加熱処理（アルカリ熱処理）した。このアルカリ熱処理により、被覆層の水酸化コバルトはナトリウムを含有するとともに、一部が高次化される。それから、アルカリ熱処理した粒状物を分取、水洗および脱水して６５℃で乾燥することによって、亜鉛及びコバルトが固溶した水酸化ニッケル粒子を核とし、１重量％のナトリウムを含有し且つ一部高次化された水酸化コバルトの被覆層で表面が覆われた複合粒子を活物質として作製した。
次に、得られた正極活物質粉末９７重量部に、添加剤を３重量部混合し、そこに結着剤としてのセルメチルセルロースを０．２重量％含む水溶液を５０重量部添加して混合し、正極合剤スラリーとした。
それから、この正極合剤スラリーを、多孔度９５％のニッケル製金属体に充填して乾燥させた後、乾燥状態の正極合剤が充填された金属体を圧延した。実施例１及び２については、この圧延した金属体の正極巻始め端部及び正極巻終わり端部となる個所を削って傾斜面を形成した後、７０ｍｍ×４３．５ｍｍの寸法に切断して、図８及び９に示した正極板２４を作製した。一方、比較例１については、圧延した金属体をそのまま７０ｍｍ×４３．５ｍｍの寸法に切断し、厚み一定の正極板を作製した。なお、正極合剤スラリー充填前において異なる厚みを有する金属体を用いるとともに圧延後の正極板の厚みを変化させて、実施例１，２及び比較例１間で正極板の容量を変化させた。
それから、この正極合剤スラリーを、多孔度９５％のニッケル製金属体に充填して乾燥させた後、乾燥状態の正極合剤が充填された金属体を圧延した。実施例１及び２については、この圧延した金属体の正極巻始め端部及び正極巻終わり端部となる個所を削って傾斜面を形成した後、７０ｍｍ×４３．５ｍｍの寸法に切断して、図８及び９に示した正極板２４を作製した。一方、比較例１については、圧延した金属体をそのまま７０ｍｍ×４３．５ｍｍの寸法に切断し、厚み一定の正極板を作製した。なお、正極合剤スラリー充填前において異なる厚みを有する金属体を用いるとともに圧延後の正極板の厚みを変化させて、実施例１，２及び比較例１間で正極板の容量を変化させた。
２．負極板の作製
まず、市販の金属元素をＭｍ1.0Ｎｉ3.7Ｃｏ0.8Ａｌ0.3Ｍｎ0.2となるように秤量して混合したものを高周波溶解炉にて溶解し、この溶湯を鋳型に流し込んで水素吸蔵合金インゴットを作製した。そして、このインゴットを予め粗粉砕してから、不活性ガス雰囲気中で平均粒径が５０μｍ程度になるまで機械的に粉砕を行った。
まず、市販の金属元素をＭｍ1.0Ｎｉ3.7Ｃｏ0.8Ａｌ0.3Ｍｎ0.2となるように秤量して混合したものを高周波溶解炉にて溶解し、この溶湯を鋳型に流し込んで水素吸蔵合金インゴットを作製した。そして、このインゴットを予め粗粉砕してから、不活性ガス雰囲気中で平均粒径が５０μｍ程度になるまで機械的に粉砕を行った。
次に、得られた水素吸蔵合金粉末に、結着剤としてのポリエチレンオキサイド等、および、適量の水を加えて混合して負極合剤スラリーを作製し、この負極合剤スラリーをパンチングメタルからなる負極芯体の両面に塗着して乾燥させた。そして、乾燥した負極合剤が両面に保持されたパンチングメタルを、一定の押圧力にて圧延した後、１１５ｍｍ×４３．５ｍｍの寸法に切断して負極板を作製した。ここで、実施例１及び２については、負極薄肉部５６の外側合金層５０となる部分では、負極本体部５２の外側合金層５０となる部分に比べて厚みが薄くなるように負極合剤スラリーを塗着し、得られた負極板２６において、負極薄肉部５６の単位面積当りに保持された水素吸蔵合金量が負極本体部５２の単位面積当りに保持された水素吸蔵合金量の０．５倍となるようにした。また、実施例１及び２の負極芯体４６としては、負極薄肉部５６を形成する領域での単位体積当りの貫通孔４７の開口面積の和が、負極本体部５２を形成する領域での単位体積当りの貫通孔４７の開口面積の和の０．５倍となるように、負極薄肉部５６を形成する領域にて貫通孔４７の数が少なくなっているパンチングメタルを用いた。比較例１については、全面に亘り単位面積当りの貫通孔４７の開口面積の和が一定なパンチングメタルに、外側合金層５０の厚みが一定となるよう負極合剤スラリーを塗着した。なお、圧延時の押圧力は、内側及び外側合金層の密度が５．５ｇ／ｃｍ3となるように調整した。
３．電池の組立て
得られた正極板及び負極板を、セパレータとして厚み０．２ｍｍのポリプロピレン製不織布を介して渦巻状に巻回して電極群を作製し、表１に示した外径Ｄを有するＡＡサイズの外装缶にこの電極群を挿入した。そして、ＬｉＯＨおよびＮａＯＨを含有した７ＮのＫＯＨ水溶液を表１に示した容量液比Ｒとなるように外装缶内に注液し、図１に示した構造を有するＡＡサイズのニッケル水素二次電池を、各実施例及び比較例につき１００個ずつ作製した。
得られた正極板及び負極板を、セパレータとして厚み０．２ｍｍのポリプロピレン製不織布を介して渦巻状に巻回して電極群を作製し、表１に示した外径Ｄを有するＡＡサイズの外装缶にこの電極群を挿入した。そして、ＬｉＯＨおよびＮａＯＨを含有した７ＮのＫＯＨ水溶液を表１に示した容量液比Ｒとなるように外装缶内に注液し、図１に示した構造を有するＡＡサイズのニッケル水素二次電池を、各実施例及び比較例につき１００個ずつ作製した。
４．電池評価試験
（１）体積エネルギー密度の測定
ＪＩＳ Ｃ ８７０８に規定されているように、周囲温度２０±５℃にて、実施例１，２及び比較例１の電池を０．１Ｃ相当の電流量で１６時間充電してから、１〜４時間休止した後、０．２Ｃ相当の電流量で１．０Ｖの放電終止電圧まで放電させたときの０．２Ｃ容量を測定し、この０．２Ｃ容量に作動電圧として１．２Ｖを乗じてから電池の体積で除して求めた体積エネルギー密度を表１に示した。なお、これらの結果は１００個の平均値である。
（１）体積エネルギー密度の測定
ＪＩＳ Ｃ ８７０８に規定されているように、周囲温度２０±５℃にて、実施例１，２及び比較例１の電池を０．１Ｃ相当の電流量で１６時間充電してから、１〜４時間休止した後、０．２Ｃ相当の電流量で１．０Ｖの放電終止電圧まで放電させたときの０．２Ｃ容量を測定し、この０．２Ｃ容量に作動電圧として１．２Ｖを乗じてから電池の体積で除して求めた体積エネルギー密度を表１に示した。なお、これらの結果は１００個の平均値である。
（２）０．５Ｃ満充電時の温度上昇量及び放電容量の測定
周囲温度２０±５℃にて、実施例１，２及び比較例１の電池を０．５Ｃ相当の電流量で充電深度１００％まで充電してから、０．２Ｃ相当の電流量で１．０Ｖの放電終止電圧まで放電させたときの容量を測定し、このときの容量に作動電圧として１．２Ｖを乗じてから電池の体積で除して体積エネルギー密度を求めた。また、電池の高さ方向略中央の位置にて、外装缶に熱電対を取り付けて充電開始から満充電時までの電池の温度上昇量を測定した（以下温度上昇量の測定方法は同じ）。これらの結果を表１に示した。なお、これらの結果は１００個の平均値である。
周囲温度２０±５℃にて、実施例１，２及び比較例１の電池を０．５Ｃ相当の電流量で充電深度１００％まで充電してから、０．２Ｃ相当の電流量で１．０Ｖの放電終止電圧まで放電させたときの容量を測定し、このときの容量に作動電圧として１．２Ｖを乗じてから電池の体積で除して体積エネルギー密度を求めた。また、電池の高さ方向略中央の位置にて、外装缶に熱電対を取り付けて充電開始から満充電時までの電池の温度上昇量を測定した（以下温度上昇量の測定方法は同じ）。これらの結果を表１に示した。なお、これらの結果は１００個の平均値である。
（３）２．０Ｃ満充電時の温度上昇量及び放電容量の測定
周囲温度２０±５℃にて、実施例１，２及び比較例１の電池を２Ｃ相当の電流量で充電深度１００％まで充電してから、０．２Ｃ相当の電流量で１．０Ｖの放電終止電圧まで放電させたときの容量を測定し、このときの容量に作動電圧として１．２Ｖを乗じてから電池の体積で除して体積エネルギー密度を求めた。また、温度上昇量を測定した。これらの結果を表１に示した。なお、これらの結果は１００個の平均値である。
周囲温度２０±５℃にて、実施例１，２及び比較例１の電池を２Ｃ相当の電流量で充電深度１００％まで充電してから、０．２Ｃ相当の電流量で１．０Ｖの放電終止電圧まで放電させたときの容量を測定し、このときの容量に作動電圧として１．２Ｖを乗じてから電池の体積で除して体積エネルギー密度を求めた。また、温度上昇量を測定した。これらの結果を表１に示した。なお、これらの結果は１００個の平均値である。
（４）最適充電時間の測定
周囲温度２０±５℃にて、実施例１，２及び比較例１の電池に対して、温度上昇量を測定しながら、電流量をその度ごとに変化させながら満充電を行って、満充電時の電池温度増加量が２０℃となる電流量を求め、この結果を最適充電時間として表１に示した。
周囲温度２０±５℃にて、実施例１，２及び比較例１の電池に対して、温度上昇量を測定しながら、電流量をその度ごとに変化させながら満充電を行って、満充電時の電池温度増加量が２０℃となる電流量を求め、この結果を最適充電時間として表１に示した。
表１に示したように、０．５Ｃ満充電したときの温度上昇量が２０℃以下であって且つ２．０Ｃ満充電したときの温度上昇量が４０℃以下の実施例１及び２の電池は、０．５Ｃ満充電したときの温度上昇量が２６℃であって且つ２．０Ｃ満充電したときの温度上昇量が４５℃以下の比較例１の電池に比べて、最適充電時間が短く、充電時間が短縮されている。
実施例３，比較例２
実施例３として、比較例１の負極板を用いたことを除き、実施例１と同じ構成の電池を組立てた。また、比較例２として、正極板の巻始め端部及び巻終わり端部を先細り状にしなかったことを除き、実施例３と同じ構成の電池を組立てた。そして、実施例１と同様に、これら実施例３及び比較例２について、０．５Ｃ満充電時及び２Ｃ満充電時における温度上昇量を測定し、この結果を表２に示した。
実施例３として、比較例１の負極板を用いたことを除き、実施例１と同じ構成の電池を組立てた。また、比較例２として、正極板の巻始め端部及び巻終わり端部を先細り状にしなかったことを除き、実施例３と同じ構成の電池を組立てた。そして、実施例１と同様に、これら実施例３及び比較例２について、０．５Ｃ満充電時及び２Ｃ満充電時における温度上昇量を測定し、この結果を表２に示した。
表２から、正極板の巻始め端部及び巻終わり端部を先細り状にした実施例３は、０．５Ｃ満充電したときの温度上昇量が２０℃以下であって且つ２．０Ｃ満充電したときの温度上昇量が４０℃以下であり、正極板の巻始め端部及び巻終わり端部を先細り状にしなかった比較例２に比べて、温度上昇が抑制されている。これは、正極巻始め端部及び巻終わり端部を先細り状にしたことで、電極群の渦巻形状が良くなり、充電時のジュール熱が低減されたためである。
実施例４〜６，比較例３，４
実施例４〜６及び比較例３，４として、正極板の巻始め端部及び巻終わり端部を先細り状にせず、かつ、負極板２６において負極本体部５２の単位面積当りに保持された水素吸蔵合金量に対する負極薄肉部５６の単位面積当りに保持された水素吸蔵合金量の比を表３に示した値にしたことを除き、実施例１と同じ構成の電池を組立てた。そして、実施例１と同様に、これら実施例４〜６及び比較例３，４について、０．５Ｃ満充電時及び２Ｃ満充電時における温度上昇量を測定するとともに、２．０Ｃ満充電時、１０個中漏液の発生した数を目視にて数え、これらの結果を表３に示した。
実施例４〜６及び比較例３，４として、正極板の巻始め端部及び巻終わり端部を先細り状にせず、かつ、負極板２６において負極本体部５２の単位面積当りに保持された水素吸蔵合金量に対する負極薄肉部５６の単位面積当りに保持された水素吸蔵合金量の比を表３に示した値にしたことを除き、実施例１と同じ構成の電池を組立てた。そして、実施例１と同様に、これら実施例４〜６及び比較例３，４について、０．５Ｃ満充電時及び２Ｃ満充電時における温度上昇量を測定するとともに、２．０Ｃ満充電時、１０個中漏液の発生した数を目視にて数え、これらの結果を表３に示した。
表３からは以下のことが明らかである。
負極板２６において、負極本体部５２の単位面積当りに保持された水素吸蔵合金量に対する、負極薄肉部５６の単位面積当りに保持された水素吸蔵合金量の比が０．３以上０．７以下である実施例４〜６では、０．５Ｃ満充電したときの温度上昇量が２０℃以下であって且つ２．０Ｃ満充電したときの温度上昇量が４０℃以下であり、この比が０．３未満又は０．７を超えている比較例３及び４に比べて、温度上昇が抑制されている。これは、負極本体部５２の単位面積当りに保持された水素吸蔵合金量に対する、負極薄肉部５６の単位面積当りに保持された水素吸蔵合金量の比を０．３以上０．７以下にしたことで、２．０Ｃ充電時の漏液を回避するとともに負極薄肉部５６における電気伝導性及び熱伝導性が向上したためである。
負極板２６において、負極本体部５２の単位面積当りに保持された水素吸蔵合金量に対する、負極薄肉部５６の単位面積当りに保持された水素吸蔵合金量の比が０．３以上０．７以下である実施例４〜６では、０．５Ｃ満充電したときの温度上昇量が２０℃以下であって且つ２．０Ｃ満充電したときの温度上昇量が４０℃以下であり、この比が０．３未満又は０．７を超えている比較例３及び４に比べて、温度上昇が抑制されている。これは、負極本体部５２の単位面積当りに保持された水素吸蔵合金量に対する、負極薄肉部５６の単位面積当りに保持された水素吸蔵合金量の比を０．３以上０．７以下にしたことで、２．０Ｃ充電時の漏液を回避するとともに負極薄肉部５６における電気伝導性及び熱伝導性が向上したためである。
実施例７，８，比較例５
実施例７，８及び比較例５として、正極板の巻始め端部及び巻終わり端部を先細り状にせず、かつ、負極本体部５２を形成する領域の単位面積当りの貫通孔４７の開口面積の和に対する、負極薄肉部５６を形成する領域の単位面積当りの貫通孔４７の開口面積の和の比を表４に示した値にした負極芯体４６を用いたことを除き、実施例１と同じ構成の電池を組立てた。そして、実施例１と同様に、これら実施例７，８及び比較例５について、０．５Ｃ満充電時及び２．０Ｃ満充電時における温度上昇量を測定し、これらの結果を表４に示した。尚、負極薄肉部５６は、負極板における単位面積あたりの水素吸蔵合金の比（薄肉部／本体部）を０．８としている。
実施例７，８及び比較例５として、正極板の巻始め端部及び巻終わり端部を先細り状にせず、かつ、負極本体部５２を形成する領域の単位面積当りの貫通孔４７の開口面積の和に対する、負極薄肉部５６を形成する領域の単位面積当りの貫通孔４７の開口面積の和の比を表４に示した値にした負極芯体４６を用いたことを除き、実施例１と同じ構成の電池を組立てた。そして、実施例１と同様に、これら実施例７，８及び比較例５について、０．５Ｃ満充電時及び２．０Ｃ満充電時における温度上昇量を測定し、これらの結果を表４に示した。尚、負極薄肉部５６は、負極板における単位面積あたりの水素吸蔵合金の比（薄肉部／本体部）を０．８としている。
表４からは以下のことが明らかである。
負極芯体４６において、負極本体部５２を形成する領域の単位面積当りの貫通孔４７の開口面積の和に対する、負極薄肉部５６を形成する領域の単位面積当りの貫通孔４７の開口面積の和の比が０．９以下である実施例７，８では０．５Ｃ満充電したときの温度上昇量が２０℃以下であって且つ２．０Ｃ満充電したときの温度上昇量が４０℃以下であり、この比が０．９を超えている比較例５に比べて、温度上昇が抑制されている。これは、負極本体部５２を形成する領域の単位面積当りの貫通孔４７の開口面積の和に対する、負極薄肉部５６を形成する領域の単位面積当りの貫通孔４７の開口面積の和の比を０．９以下にしたことで、負極芯体４６の負極薄肉部５６を形成している領域で電気伝導性及び熱伝導性が向上したためである。
負極芯体４６において、負極本体部５２を形成する領域の単位面積当りの貫通孔４７の開口面積の和に対する、負極薄肉部５６を形成する領域の単位面積当りの貫通孔４７の開口面積の和の比が０．９以下である実施例７，８では０．５Ｃ満充電したときの温度上昇量が２０℃以下であって且つ２．０Ｃ満充電したときの温度上昇量が４０℃以下であり、この比が０．９を超えている比較例５に比べて、温度上昇が抑制されている。これは、負極本体部５２を形成する領域の単位面積当りの貫通孔４７の開口面積の和に対する、負極薄肉部５６を形成する領域の単位面積当りの貫通孔４７の開口面積の和の比を０．９以下にしたことで、負極芯体４６の負極薄肉部５６を形成している領域で電気伝導性及び熱伝導性が向上したためである。
実施例９，１０，比較例６
実施例９，１０及び比較例６として、正極板の巻始め端部及び巻終わり端部を先細り状にせず、かつ、負極本体部５２を形成する領域の貫通孔４７の開口径に対する、負極薄肉部５６を形成する領域の貫通孔４７の開口径の比を表５に示した値にした負極芯体６２（図１０参照）を用いたことを除き、実施例１と同じ構成の電池を組立てた。そして、実施例１と同様に、これら実施例９，１０及び比較例６について、０．５Ｃ満充電時及び２Ｃ満充電時における温度上昇量を測定し、これらの結果を表５に示した。尚、負極薄肉部５６は、負極板における単位面積あたりの水素吸蔵合金の比（薄肉部／本体部）を０．８としている。
実施例９，１０及び比較例６として、正極板の巻始め端部及び巻終わり端部を先細り状にせず、かつ、負極本体部５２を形成する領域の貫通孔４７の開口径に対する、負極薄肉部５６を形成する領域の貫通孔４７の開口径の比を表５に示した値にした負極芯体６２（図１０参照）を用いたことを除き、実施例１と同じ構成の電池を組立てた。そして、実施例１と同様に、これら実施例９，１０及び比較例６について、０．５Ｃ満充電時及び２Ｃ満充電時における温度上昇量を測定し、これらの結果を表５に示した。尚、負極薄肉部５６は、負極板における単位面積あたりの水素吸蔵合金の比（薄肉部／本体部）を０．８としている。
表５からは以下のことが明らかである。
負極芯体６２において、負極本体部５２を形成する領域の貫通孔４７の開口径に対する、負極薄肉部５６を形成する領域の貫通孔４７の開口径の比が０．９以下である実施例９，１０では０．２Ｃ満充電したときの温度上昇量が２０℃以下であって且つ２．０Ｃ満充電したときの温度上昇量が４０℃以下であり、この比が０．９を超えている比較例６に比べて、温度上昇が抑制されている。これは、負極本体部５２を形成する領域の貫通孔４７の開口径に対する、負極薄肉部５６を形成する領域の貫通孔４７の開口径の比を０．９以下にしたことで、負極芯体６２の負極薄肉部５６を形成している領域で電気伝導性及び熱伝導性が向上したためである。
負極芯体６２において、負極本体部５２を形成する領域の貫通孔４７の開口径に対する、負極薄肉部５６を形成する領域の貫通孔４７の開口径の比が０．９以下である実施例９，１０では０．２Ｃ満充電したときの温度上昇量が２０℃以下であって且つ２．０Ｃ満充電したときの温度上昇量が４０℃以下であり、この比が０．９を超えている比較例６に比べて、温度上昇が抑制されている。これは、負極本体部５２を形成する領域の貫通孔４７の開口径に対する、負極薄肉部５６を形成する領域の貫通孔４７の開口径の比を０．９以下にしたことで、負極芯体６２の負極薄肉部５６を形成している領域で電気伝導性及び熱伝導性が向上したためである。
実施例１１〜１３，比較例７，８
実施例１１〜１３及び比較例７，８として、正極板の巻始め端部及び巻終わり端部を先細り状にせず、かつ、負極本体部５２を形成する領域の質量に対する、負極薄肉部５６を形成する領域の質量の比を表６に示した値にした負極芯体６４（図１１参照）を用いたことを除き、実施例１と同じ構成の電池を組立てた。そして、実施例１と同様に、これら実施例１１〜１３及び比較例７，８について、０．５Ｃ満充電時及び２Ｃ満充電時における温度上昇量を測定するとともに、２．０Ｃ満充電時、１０個中漏液の発生した数を目視にて数え、これらの結果を表６に示した。尚、負極薄肉部５６は、負極板における単位面積あたりの水素吸蔵合金の比（薄肉部／本体部）を０．８としている。
実施例１１〜１３及び比較例７，８として、正極板の巻始め端部及び巻終わり端部を先細り状にせず、かつ、負極本体部５２を形成する領域の質量に対する、負極薄肉部５６を形成する領域の質量の比を表６に示した値にした負極芯体６４（図１１参照）を用いたことを除き、実施例１と同じ構成の電池を組立てた。そして、実施例１と同様に、これら実施例１１〜１３及び比較例７，８について、０．５Ｃ満充電時及び２Ｃ満充電時における温度上昇量を測定するとともに、２．０Ｃ満充電時、１０個中漏液の発生した数を目視にて数え、これらの結果を表６に示した。尚、負極薄肉部５６は、負極板における単位面積あたりの水素吸蔵合金の比（薄肉部／本体部）を０．８としている。
表６からは以下のことが明らかである。
負極芯体６４において、負極本体部５２を形成する領域の質量に対する、負極薄肉部５６を形成する領域の質量の比が１．１以上２．５以下である実施例１１〜１３では、０．２Ｃ満充電したときの温度上昇量が２０℃以下であって且つ２．０Ｃ満充電したときの温度上昇量が４０℃以下であり、この比が１．１未満又は２．５を超えている比較例７及び８に比べて、温度上昇が抑制されている。これは、負極本体部５２を形成する領域の貫通孔４７の開口径に対する、負極薄肉部５６を形成する領域の貫通孔４７の開口径の比を１．１以上２．５以下にしたことで、２．０Ｃ充電時の漏液を回避するとともに、負極芯体６４の負極薄肉部５６を形成している領域で電気伝導性及び熱伝導性が向上したためである。
負極芯体６４において、負極本体部５２を形成する領域の質量に対する、負極薄肉部５６を形成する領域の質量の比が１．１以上２．５以下である実施例１１〜１３では、０．２Ｃ満充電したときの温度上昇量が２０℃以下であって且つ２．０Ｃ満充電したときの温度上昇量が４０℃以下であり、この比が１．１未満又は２．５を超えている比較例７及び８に比べて、温度上昇が抑制されている。これは、負極本体部５２を形成する領域の貫通孔４７の開口径に対する、負極薄肉部５６を形成する領域の貫通孔４７の開口径の比を１．１以上２．５以下にしたことで、２．０Ｃ充電時の漏液を回避するとともに、負極芯体６４の負極薄肉部５６を形成している領域で電気伝導性及び熱伝導性が向上したためである。
１０ 外装缶
２２ 電極群
２４ 正極板
２６ 負極板
２８ セパレータ
Ｄ 外装缶の外径
２２ 電極群
２４ 正極板
２６ 負極板
２８ セパレータ
Ｄ 外装缶の外径
Claims (6)
- 導電性の円筒状外装缶と、前記外装缶内にアルカリ電解液とともに収容され、帯状の負極芯体及びこの負極芯体に保持された活物質層を含む負極板並びに正極板をセパレータを介して前記負極板が最外周に位置付けられるように渦巻状に巻回してなり、前記最外周部の負極板が前記外装缶の内周壁に接している電極群とを備えるとともに、
前記外装缶の外径が１３．５ｍｍ以上１４．５ｍｍ以下で、３４０Ｗｈ／ｌ以上の体積エネルギー密度を有し、ＪＩＳ Ｃ ８７０８で規定される０．２Ｃ容量で前記外装缶内に含まれるアルカリ電解液の体積を除した容量液比が０．８５ｍｌ／Ａｈ以下である円筒型アルカリ蓄電池であって、
０．５Ｃの電流値で充電を行った時、充電開始から満充電時までの前記蓄電池の温度上昇量が２０℃以下でかつ、２．０Ｃの電流値で充電を行った時、充電開始から満充電時までの前記蓄電池の温度上昇量が４０℃以下
であることを特徴とする円筒型アルカリ蓄電池。 - 前記正極板は、前記電極群の巻始め及び巻終わりのそれぞれに対応する端部と、前記正極板の両端部間に厚み一定の正極本体部とを有し、
前記正極板の両端部のうち少なくとも一方は、前記正極本体部から先端に向かって先細り状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の円筒型アルカリ蓄電池。 - 前記負極板は、前記電極群の径方向内側に巻回された厚み一定の負極本体部と、前記電極群の最外周部として巻回され、前記外装缶の内径の２．５倍以上３．８倍以下の長さを有し且つ単位面積当りに保持された活物質量が前記本体部の０．３倍以上０．７倍以下である負極薄肉部とを有し、
前記活物質層は、前記負極芯体の両面に保持され、前記負極薄肉部において、前記電極群の径方向でみて前記負極芯体の外面側に保持された活物質層は、前記負極芯体の内面側に保持された活物質層よりも薄いことを特徴とする請求項１又は２記載の円筒型アルカリ蓄電池。 - 前記負極薄肉部における負極芯体の単位面積当りの質量は、前記負極本体部における負極芯体の単位面積当りの質量の１．１倍以上２．５倍以下であることを特徴とする請求項３記載の円筒型アルカリ蓄電池。
- 前記負極芯体は、所定の開口面積となるよう形成した複数の貫通孔を有する金属シートからなり、前記負極薄肉部における単位面積当りの開口面積は前記負極本体部における単位面積当りの開口面積の０．９倍以下であることを特徴とする請求項３記載の円筒型アルカリ蓄電池。
- 前記負極芯体は、所定の開口径を有する複数の貫通孔が形成された金属シートからなり、前記負極薄肉部における貫通孔の開口径は、前記負極本体部における貫通孔の開口径の０．９倍以下であることを特徴とする請求項３記載の円筒型アルカリ蓄電池。
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