JP4983095B2 - アルカリ蓄電池、及びその製造方法 - Google Patents
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なお、シール本体部に含まれるFe粒子の平均粒径は、例えば、JIS G 0552に記載されている測定方法に基づいて測定することができる。
このような電極端子を用いることで、シール面においてアルカリ電解液のクリープ現象を抑制できる。従って、本発明の製造方法によれば、電極端子の表面に沿ってアルカリ電解液が外部に漏出するのを抑制したアルカリ蓄電池を製造することができる。
従って、本発明の製造方法によれば、電極端子の表面に沿ってアルカリ電解液が外部に漏出するのを、より一層抑制したアルカリ蓄電池を製造することができる。
従って、本発明の製造方法によれば、深絞り成型により電極端子を成型し、この電極端子を用いてアルカリ蓄電池を製造するにも拘わらず、電極端子の表面に沿ってアルカリ電解液が外部に漏出するのを抑制したアルカリ蓄電池を得ることができる。
図1は、本実施例1にかかるアルカリ蓄電池100の正面図、図2はその側面図、図3はその断面図(図2のA−A断面図に相当する)である。
本実施例1にかかるアルカリ蓄電池100は、金属製(具体的には、ニッケルめっき鋼板)の電池ケース110と、負極端子140と、安全弁113と、電池ケース110内に配置された、電極体150(図3参照)及びアルカリ電解液(図示しない)とを備える角形密閉式のニッケル水素蓄電池である。このうち、アルカリ電解液としては、例えば、KOHを主成分とする比重1.2〜1.4のアルカリ水溶液を用いることができる。
このうち、正極板160は、正極基板に正極活物質が充填された正極充填部160sと、正極基板に正極活物質が充填されていない正極接合端部160rとを有している。この正極板160は、いずれも、正極接合端部160rが所定方向(図3において左側)に延出するように配置されている。なお、本実施例1では、正極基板として、発泡ニッケル基板を用いている。また、正極活物質として、水酸化ニッケルを含む活物質を用いている。
セパレータ180としては、例えば、親水化処理された合成繊維からなる不織布を用いることができる。
また、正極板160の正極接合端部160rは、いずれも、矩形板状をなす正極集電部材120に、電子ビーム溶接等により接合されている。さらに、正極集電部材120は、封口部材115に、電子ビーム溶接等により接合されている。これにより、本実施例1のアルカリ蓄電池100では、封口部材115を含めた電池ケース110全体が正極となる。
パッキン145は、図4に示すように、電池ケース110の側壁部111eのうち、各々の貫通孔111hを囲む環状の孔周囲部111jに密着して配置されている。このパッキン145は、リング状をなし、電池ケース110の外部に位置するフランジ部145bと、電池ケース110の内部に位置するフランジ加工部145cとを有している。
なお、シール本体部143cに含まれるFe粒子の平均粒径は、JIS G 0552に記載されている測定方法に基づいて測定している。
まず、複数の正極板160と複数の負極板170とを、1枚ずつセパレータ180を介して交互に積層し、これを押圧成形して電極体150を作製する。次いで、電極体150の正極板160と正極集電部材120とを電子ビーム溶接すると共に、負極板170と負極集電部材130とを電子ビーム溶接する。
なお、熱拡散Niメッキ鋼板14は、メッキ厚みが1μm以上のNiメッキ鋼板を熱拡散処理してなる熱拡散Niメッキ鋼板である。しかも、熱拡散Niメッキ鋼板14では、鋼板本体部143に含まれるFe粒子の平均粒径が、約13μmと小さくされている。
なお、負極端子部材140Aでは、深絞り成型を施したことにより、シール面140fの表面粗さが大きくなっていた。さらに、シール面140fにおいて、Ni層141の一部に微細な亀裂が生じてFe−Ni拡散層142の一部が露出していたが、鋼板本体部143は露出していなかった。
本実施例2のアルカリ蓄電池200は、実施例1のアルカリ蓄電池100と比較して、図1(図6)に示すように、負極端子140(負極端子部材140A)に代えて、負極端子240(負極端子部材240A)を用いた点のみが異なり、その他については同様である。具体的には、負極端子部材240のシール面240fに、表面粗さ低減処理を施していない点のみが異なる。
本参考例1のアルカリ蓄電池300は、実施例1のアルカリ蓄電池100と比較して、図1(図6)に示すように、負極端子140(負極端子部材140A)に代えて、負極端子340(負極端子部材340A)を用いた点のみが異なり、その他については同様である。具体的には、実施例1の熱拡散Niメッキ鋼板14とは、鋼板本体部に含まれるFe粒子の平均粒径のみが異なる熱拡散Niメッキ鋼板を用いて、負極端子部材340Aを形成した点のみが異なっている。
本参考例2のアルカリ蓄電池400は、参考例1のアルカリ蓄電池300と比較して、図1(図6)に示すように、負極端子340(負極端子部材340A)に代えて、負極端子440(負極端子部材440A)を用いた点のみが異なり、その他については同様である。具体的には、負極端子部材440のシール面440fに、表面粗さ低減処理を施していない点のみが異なる。
本比較例1のアルカリ蓄電池は、参考例2のアルカリ蓄電池400と比較して、負極端子のみが異なり、その他については同様である。具体的には、本比較例1のアルカリ蓄電池は、参考例2のアルカリ蓄電池400と比較して、負極端子部材を製造するにあたり、熱拡散Niメッキ鋼板に代えて、熱拡散処理を施していないNiメッキ鋼板(鋼板本体部に含まれるFe粒子の平均粒径は約18μm)を用いた点のみが異なり、その他については同様にして製造した。このため、本比較例1のアルカリ蓄電池では、参考例2のアルカリ蓄電池400に比べて、負極端子のシール面の表面粗さが大きく、シール面におけるNi層の亀裂も大きくなっていた。特に、本比較例では、実施例1,2及び参考例1,2と異なり、シール面に鋼板本体部が露出していた。
次に、実施例1,2及び参考例1,2にかかるアルカリ蓄電池100〜400及び比較例1にかかるアルカリ蓄電池について、漏液試験を行った。
具体的には、まず、実施例1にかかるアルカリ蓄電池100を、SOC60%にまで充電した。その後、このアルカリ蓄電池100を、温度60℃、湿度75%に設定されたチャンバー内に、83日間放置することで、アルカリ電解液のクリープ現象を促進させた。次いで、アルカリ蓄電池100をチャンバー内から取り出し、アルカリ蓄電池100の負極端子140側を、60℃の純水100mL中に浸漬した。
なお、本実施形態では、実施例1のアルカリ蓄電池100を、30ヶ用意し、それぞれのアルカリ蓄電池100について、漏液試験を行うと共にアルカリ電解液の漏出量(μL)を算出し、その平均値(平均漏液量とする)を得た。
なお、図9では、比較例1にかかるアルカリ蓄電池の平均漏液量を基準として(100%とする)、各アルカリ蓄電池の平均漏液量を、比較例1にかかるアルカリ蓄電池の平均漏液量に対する割合(%)で表している。
これらの結果より、メッキ厚みが1μm以上のNiメッキ鋼板を熱拡散処理してなる熱拡散Niメッキ鋼板を、プレス成型(深絞り成型)してなる負極端子を用いることで、負極端子の表面に沿ってアルカリ電解液が外部に漏出するのを抑制することができるといえる。
比較例1では、熱拡散処理を施していないNiメッキ鋼板を用いたため、プレス成型時にNi層に亀裂が生じ、シール面を含む負極端子の表面に、Feを主成分とする鋼板本体部が露出してしまった。このため、負極端子の表面(特に、シール面)においてアルカリ電解液のクリープ現象を抑制することができず、負極端子の表面に沿ってアルカリ電解液が外部に漏出し易くなったと考えられる。
この結果より、鋼板本体部に含まれるFe粒子の平均粒径を15μm未満とした熱拡散Niメッキ鋼板を、プレス成型(深絞り成型)してなる負極端子を用いることで、負極端子の表面に沿ってアルカリ電解液が外部に漏出するのを抑制することができるといえる。
この結果より、プレス成型(深絞り成型)後、シール面に面タタキを施してなる負極端子を用いることで、負極端子の表面に沿ってアルカリ電解液が外部に漏出するのを抑制することができるといえる。
この結果からも、プレス成型(深絞り成型)後、シール面に面タタキを施してなる負極端子を用いることで、負極端子の表面に沿ってアルカリ電解液が外部に漏出するのを抑制することができるといえる。
例えば、実施例1,2では、アルカリ蓄電池100,200としてニッケル水素蓄電池を用いた。しかしながら、本発明は、アルカリ電解液を有するいずれのアルカリ蓄電池にも適用することができる。
110 電池ケース
111e 側壁部(外壁部)
111h 貫通孔
111j 孔周囲部
111m 内側面
111n 外側面
140,240,340,440 負極端子
140c,240c,340c,440c シール部
140e,240e,340e,440e シール周囲面
140f,240f,340f,440f シール面
140A,240A,340A,440A 負極端子部材
141 Ni層
142 Fe−Ni拡散層
143 鋼板本体部
143c シール本体部
145 パッキン
88 熱拡散Niメッキ鋼板
Claims (6)
- 内側面と外側面とをなし、この内側面と外側面との間を貫通する貫通孔を含む外壁部を有する電池ケースと、
上記外壁部のうち上記貫通孔を囲む孔周囲部に密着してなるパッキンと、
上記貫通孔に挿通されて上記電池ケースの内部から外部にかけて配置され、上記パッキンを介して上記孔周囲部に固着されてなる電極端子であって、
上記孔周囲部との間に上記パッキンを挟んでこれを圧縮し、上記貫通孔を液密に封止するシール部であって、上記孔周囲部に対向して位置する環状のシール面、及びその周囲に位置するシール周囲面を含み、上記シール面が上記シール周囲面よりも上記孔周囲部に向けて突出してなるシール部を有する
電極端子と、
上記電池ケース内に位置するアルカリ電解液と、
を備えるアルカリ蓄電池であって、
上記電極端子のうち少なくとも上記シール部は、Niメッキ鋼板を熱拡散処理してなる熱拡散Niメッキ鋼板であって、Feを主成分とする鋼板本体部、Fe−Ni拡散層、及びNi層からなる熱拡散Niメッキ鋼板を、プレス成型することにより形成されてなり、 上記シール部の上記シール面は、上記Ni層及びFe−Ni拡散層の少なくともいずれかにより構成されてなり、
前記シール部のうち、前記熱拡散Niメッキ鋼板の前記鋼板本体部からなるシール本体部は、これに含まれるFe粒子の平均粒径が15μm未満である
アルカリ蓄電池。 - 請求項1に記載のアルカリ蓄電池であって、
前記シール部の前記シール面は、上記シール部の成型中または成型後の押圧面矯正による表面粗さ低減処理を施されてなる
アルカリ蓄電池。 - 請求項1または請求項2に記載のアルカリ蓄電池であって、
前記電極端子は、前記熱拡散Niメッキ鋼板の深絞り成型により形成されてなる
アルカリ蓄電池。 - 内側面と外側面とをなし、この内側面と外側面との間を貫通する貫通孔を含む外壁部を有する電池ケースと、
上記外壁部のうち上記貫通孔を囲む孔周囲部に密着してなるパッキンと、
上記貫通孔に挿通されて上記電池ケースの内部から外部にかけて配置され、上記パッキンを介して上記孔周囲部に固着されてなる電極端子であって、
上記孔周囲部との間に上記パッキンを挟んでこれを圧縮し、上記貫通孔を液密に封止するシール部であって、上記孔周囲部に対向して位置する環状のシール面、及びその周囲に位置するシール周囲面を含み、上記シール面が上記シール周囲面よりも上記孔周囲部に向けて突出してなるシール部を有する
電極端子と、
上記電池ケース内に位置するアルカリ電解液と、を備える
アルカリ蓄電池の製造方法であって、
メッキ厚みが1μm以上のNiメッキ鋼板を熱拡散処理してなる熱拡散Niメッキ鋼板であって、Feを主成分とする鋼板本体部、Fe−Ni拡散層、及びNi層からなる熱拡散Niメッキ鋼板を、プレス成型して、上記電極端子のうち少なくとも上記シール部を成型する成型工程を備え、
前記成型工程において、
前記熱拡散Niメッキ鋼板として、前記鋼板本体部に含まれるFe粒子の平均粒径が15μm未満である熱拡散Niメッキ鋼板を用いる
アルカリ蓄電池の製造方法。 - 請求項4に記載のアルカリ蓄電池の製造方法であって、
前記成型工程において、または前記成型工程の後、
前記シール部の前記シール面に対し、押圧面矯正による表面粗さ低減処理を施す
アルカリ蓄電池の製造方法。 - 請求項4または請求項5に記載のアルカリ蓄電池の製造方法であって、
前記成型工程において、
前記熱拡散Niメッキ鋼板を、深絞り成型して、前記シール部を含む前記電極端子を成型する
アルカリ蓄電池の製造方法。
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