JP4217853B2 - アルカリ角形蓄電池 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はハイレート特性を改善したアルカリ角形蓄電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハイブリッド電気自動車や電気自動車等の動力源として高エネルギー密度、高出力の蓄電池が望まれている。これらの電池は、収納スペースが限られるため、より良好な収納性や高いエネルギー密度が必要とされる。
【０００３】
従来、これらの電池には一般的に円筒型電池が使用されているが、電池容量を向上させるために電池寸法を大きくすると巻き込み工程等が困難となり、集合組立て時に隙間（デッドスペース）を生じるため、集合電池としての収納性は角形電池と比較して低い。
【０００４】
しかし、これまでの角形電池ではその形状上の収納効率は良いものの極板上部に電極タブを有し、そのタブを集電端子にて集合接続しているため極板下部との集電距離が長くなり、極板中で集電効率のばらつきを生じる問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の集電端子構造では極板溶接部から電極の最遠部の距離が長く、極板中で集電効率のばらつきを生じていた。本発明は集電端子を電極側面に取り付けることによって集電体と極板溶接部との距離が最適になるよう設置することで集電効率を向上させ、それによってハイレート特性の優れたアルカリ角形蓄電池を開発することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、極板タブ部を電池側面側に有し、該極板タブを板状の集電端子と溶接したこと、極板幅寸法が２０ｍｍ以上６０ｍｍ以下であることおよび極板幅寸法／極板高さ寸法の比が、０．６４以下であることを特徴とするアルカリ角形蓄電池である。
【０００７】
また、本発明のアルカリ角形蓄電池は、極板幅寸法／極板高さ寸法の比が、０．２５〜０．６４であることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、電池側面側に電極タブを有する極板を積層し、極群側面に垂直となるように０．２５ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下の板状の集電端子を押し当て、スポット溶接、レーザー溶接等にて固定する。この時、板状集電端子に刻み溝を付けて極板を刻み溝に差し込むことで溶接位置を固定することも可能である。また、加えて板状集電端子の極群側溶接部に突起部を設け、溶接強度を増すことも可能である。極群と集電端子との溶接箇所は出来る限り多数であることが望ましいが、少なくとも３カ所以上が望ましい。
【０００９】
用いる極板は集電端子を溶接する電極タブより極板端部までの距離が短いほど有利となるため、極板幅は狭いことが望ましいが、極板幅寸法／極板高さ寸法の比が０．２５以下では集電効率が向上することでハイレート特性は向上するものの、集電体部の占める容量が大きくなるため電池体積が増加することによって、体積エネルギー密度が低下する。また、極板幅寸法／極板高さ寸法の比が０．６４以上では電極タブより極板端部までの距離が遠くなるため集電効率が低下し、加えて電池上部の体積が大きくなるためエネルギー密度が低下する。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき説明する。
【００１１】
高さ１３０ｍｍ×幅３６ｍｍ×厚さ２０ｍｍ、公称容量１０Ａｈである電池を作製し、本発明電池Ａとした。以下にこの構成を詳しく説明する。
【００１２】
正負極板、それぞれの電極サイズが幅３０ｍｍ×高さ１２０ｍｍであり、活物質の充填密度が５００ｍＡｈ／ｍｌ、厚さが０．５ｍｍのペースト式ニッケル正極板と、厚さ０．３ｍｍの鋼板式水素吸蔵合金極板を用い、厚さ０．１５ｍｍのポリプロピレン（ＰＰ）セパレータにより隔離し、正負極板を幅方向に２．５ｍｍずらした状態で交互に積層した電池を作製した。積層枚数はそれぞれ正極板１２枚および負極板１３枚であり、負極板が両最外部にくるような構成とした。
【００１３】
これらの積層されたそれぞれの極板は電池側面側に、溶接性を向上させるため、あらかじめ２ｍｍ幅の未充填部分、あるいは発泡基板を用いたペースト式正極板の場合にはさらにその部分に厚み０．３ｍｍのＮｉ板をシーム溶接した電極タブを設けた。
【００１４】
上記極群を固定し、溶接を行う部分に突起を設けた厚み０．３ｍｍのＮｉ板状集電端子を極群側面に押し当て、正負極ともシリーズ溶接にて接続した。図１に極群と集電端子の斜視図を示す。図１で、１は正極集電端子、２は負極集電端子、３は溶接部突起、４は極群、４−ａは正極電極タブ、４−ｂは負極電極タブである。
【００１５】
これらの極群を角形の樹脂電槽に挿入した後、ＫＯＨを主体とした電解液を所定量注入し、安全弁を有する蓋を溶着することにより本発明の電池Ａを作製した。
【００１６】
また、極板サイズを変更した以外は本発明電池Ａと同様に作製した電池を作製し、それぞれ極板サイズが幅４８ｍｍ×高さ７５ｍｍであり、電池サイズが幅５４ｍｍ×高さ８０ｍｍ×厚さ２０ｍｍである電池を本発明電池Ｂ、極板サイズが幅２０ｍｍ×高さ１８０ｍｍであり、電池サイズが幅２６ｍｍ×高さ１９０ｍｍ×厚さ２０ｍｍである電池を本発明電池Ｃ、極板サイズが幅６０ｍｍ×高さ６０ｍｍであり、電池サイズが幅６６ｍｍ×高さ７０ｍｍ×厚さ２０ｍｍである電池を比較例電池Ｄとした。加えて、極板サイズが幅４８ｍｍ×高さ７５ｍｍであり、電極タブを極板上部に有し、それらの電極タブを集電端子にて集合した以外は本発明電池Ｂと同様に作製した電池を作製し、比較例電池Ｅとした。
【００１７】
これらの本発明電池Ａ、Ｂ、Ｃ、比較例電池Ｄ、比較例電池Ｅを活性化した後、それぞれ５Ａの電流で２．５時間充電し、１５０Ａ（１５Ｃ）の電流で端子電圧が０．８Ｖに至るまで放電した。この時の放電容量及び体積エネルギー密度の結果を表１に示す。
【００１８】
【表１】
表１に示した結果より、本発明電池Ｂは電極タブを極板の上部に有する比較例電池Ｅに対して、放電容量で４８４ｍＡｈ、体積エネルギー密度で５．２Ｗｈ／Ｌ高い結果が得られ、極群と集電体との溶接位置を変えることで集電効率が向上したことを示している。
【００１９】
また、図２に、本発明における集電構造を採用したときの極板寸法比による集電効率への影響について示した。極板幅が最も狭い本発明電池Ｃが放電容量は最大であり、極板幅が広くなるほど放電容量が低下することが示されており、集電体と電極の最遠部の距離が長くなるほど集電効率が低下する。しかし、体積エネルギー密度は、極板幅寸法／極板高さ寸法の比が、０．２５〜０．６４の間で９５Ｗｈ／Ｌ以上の値となり、この範囲以外の極板寸法比では体積エネルギー密度は低下する。この結果から、極板幅寸法／極板高さ寸法の比が、０．２５〜０．６４の範囲が最適である。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は上記の如く、電池極板側面に集電端子を設置することによって極板端部までの距離を短縮でき、集電効率を向上することで、特にハイレート放電時の電流を取り出す上での電流の損失を減少することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明電池の極群と集電端子の斜視図である。
【図２】極板幅寸法／極板高さ寸法の比と体積エネルギー密度、放電容量との関係図である。
【符号の説明】
１ 正極集電端子
２ 負極集電端子
３ 溶接部突起
４ 極群
４−ａ 正極電極タブ
４−ｂ 負極電極タブ

Claims (1)

1. 極板タブ部を電池側面側に有し、該極板タブを板状の集電端子と溶接したこと、極板幅寸法が２０ｍｍ以上６０ｍｍ以下であることおよび極板幅寸法／極板高さ寸法の比が、０．６４以下であることを特徴とするアルカリ角形蓄電池。