JP5005951B2 - 電池用正極及びその製造方法、並びに電池 - Google Patents
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Description
以上より、本発明の電池用正極は、正極リードを正極基板に接合した後に、正極基板の厚み方向にプレス成形を施しているにも拘わらず、集電抵抗が小さく、集電性が良好な電池用正極となる。
従って、本発明の電池用正極では、集電方向が、正極基板において電気抵抗の小さい方向(第1辺に直交する方向)と一致するので、集電抵抗が小さく、集電性が良好となる。
R1/R2≦0.5の関係を満たす正極基板は、特に、第1辺に直交する方向(集電方向)に電気抵抗が小さくなる。このため、この正極基板を有する電池用正極は、特に、集電抵抗が小さく、集電性に優れた電池用正極となる。
これに対し、本発明の電池用正極では、R1/R2≧0.1の関係を満たす正極基板を用いている。すなわち、樹脂繊維の配向の強度を抑制した正極基板を用いている。これにより、プレス成形による正極基板自身の電気抵抗の上昇を抑制することができる。
以上より、本発明の電池用正極は、正極リードを正極基板に接合した後に、正極基板の厚み方向にプレス成形を施しているにも拘わらず、集電抵抗が小さく、集電性が良好な電池用正極となる。
従って、本発明の製造方法によれば、集電性が良好な電池用正極を得ることができる。
従って、本発明の製造方法によれば、集電性が良好な電池用正極を得ることができる。
以上より、本発明の製造方法によれば、プレス成形を施して電池用正極を製造するにも拘わらず、集電性が良好な電池用正極を得ることができる。
R1/R2≦0.5の関係を満たす正極基板は、特に、第1辺に直交する方向(集電方向)に電気抵抗が小さくなる。このため、この正極基板を用いて電池用正極を製造することで、特に、集電抵抗が小さく、集電性に優れた電池用正極を得ることができる。
以上より、本発明の製造方法によれば、プレス成形を施して電池用正極を製造するにも拘わらず、集電性が良好な電池用正極を得ることができる。
図1は、本実施形態にかかる電池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。
本実施形態にかかる電池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、安全弁113と、電池ケース110内に配置された、極板群120(図3参照)及び電解液(図示しない)とを備える角形密閉式ニッケル水素蓄電池である。このうち、セパレータ125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。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121は、図4に示すように、矩形シート状をなす正極基板121kと、この正極基板121kに接合された正極リード121rとを有している。正極基板121kは、図6に拡大断面図を示すように、樹脂繊維121bからなる樹脂骨格121f(具体的には、不織布)と、これを被覆する金属被覆層121c(具体的には、ニッケルめっき)とを備え、複数の孔が三次元に連結した空隙部Kを有するニッケル被覆樹脂基板である。この正極基板121kは、その空隙部K内に正極活物質121dが充填された正極充填部121sと、正極活物質121dが充填されていない第1端部121tとを有している。正極リード121rは、矩形板状のニッケルからなり、正極基板121kの第1辺121mを含む第1端部121tに溶接されている。
まず、図7に示すように、矩形シート状をなす正極基板121kを用意した。この正極基板121kは、図8に拡大断面図を示すように、樹脂繊維121bからなる樹脂骨格121f(具体的には、不織布)と、これを被覆する金属被覆層121c(具体的には、ニッケルめっき)とを備え、複数の孔が三次元に連結した空隙部Kを有するニッケル被覆樹脂基板である。
なお、正極基板121kにかかる樹脂繊維121bの配向方向は、公知の手法により測定することができる。例えば、正極基板121kについてX線CT画像や、透過電子顕微鏡のCT画像を取得し、これらの画像を基に、繊維3D計測ソフト、TRI/3D−VOL−FBR(ラトックシステムエンジニアリング製)を用いて、樹脂繊維121bの配向方向を計測することができる。
次に、本実施形態(実施例1〜4)の正極121の集電性について調査した。
具体的には、正極基板を構成する樹脂繊維の配向が異なる6種類の正極サンプル21〜26(実施例1〜4及び比較例1,2)を製造し、これらの集電性を比較した。
本実施例1では、まず、図9に示すように、縦20mm×横20mmの矩形シート状をなすニッケル被覆樹脂基板21kを用意した。本実施例1のニッケル被覆樹脂基板21kでは、樹脂骨格を構成する樹脂繊維が、第1辺21mに直交する配向方向Y(図9において上下方向)に配向している。
本実施例2〜4では、図9に示すように、縦20mm×横20mmの矩形シート状をなすニッケル被覆樹脂基板22k〜24kを用意した。なお、実施例2〜4のニッケル被覆樹脂基板22k〜24kでも、実施例1と同様に、樹脂骨格を構成する樹脂繊維が、第1辺21mに直交する配向方向Y(図9において上下方向)に配向している。これらのニッケル被覆樹脂基板22k〜24kについて、実施例1と同様にして、電気抵抗R1,R2を測定したところ、順に、R1/R2=0.15,0.5,0.8となった。
比較例1,2では、図9に示すように、縦20mm×横20mmの矩形シート状をなすニッケル被覆樹脂基板25k,26kを用意した。なお、図示していないが、比較例1,2のニッケル被覆樹脂基板25k,26kでは、実施例1〜4と異なり、樹脂骨格を構成する樹脂繊維が、第1辺21mに直交乃至は斜交する方向(図9において上下斜め方向)に配向していない。
まず、接合工程において、実施例1のニッケル被覆樹脂基板21kについて、第1辺21mを含む第1端部21tに、縦3mm×横20mmの矩形板状でニッケルからなる正極リード21r接合した。なお、第1端部21tは、予め、その厚み方向(図9において紙面に直交する方向)に圧延されているため、空隙部が消失している。
また、実施形態では、電池100として、ニッケル水素蓄電池を例示して説明したが、本発明は、ニッケル水素蓄電池に限らず、樹脂繊維からなる樹脂骨格を有する正極基板を備える電池であれば、いずれの電池についても、適用することができる。
121 正極(電池用正極)
121b 樹脂繊維
121c 金属被覆層
121d 正極活物質
121f 樹脂骨格(不織布)
121k 正極基板
121m 第1辺(交差周縁)
121r 正極リード
121t 第1端部(交差周縁部)
K 空隙部
R1 第1辺に直交する方向にかかる正極基板の電気抵抗
R2 第1辺に平行な方向にかかる正極基板の電気抵抗
Y 繊維樹脂の配向方向
Claims (15)
- 樹脂繊維からなり三次元網状構造を有する樹脂骨格と、金属からなり上記樹脂骨格を被覆する金属被覆層とを備え、複数の孔が三次元に連結した空隙部を有する正極基板、
上記正極基板の上記空隙部内に充填された正極活物質、及び
金属からなり、上記正極基板の周縁の一部を含む周縁部に接合されてなる正極リード、
を有する電池用正極であって、
前記正極基板は、上記樹脂骨格を構成する上記樹脂繊維が所定の方向に配向してなり、
上記正極リードは、上記正極基板の周縁のうち上記樹脂繊維の配向方向と交差する交差周縁を含む交差周縁部に接合されてなる
電池用正極。 - 請求項1に記載の電池用正極であって、
前記正極基板は、矩形シート状をなし、前記交差周縁である第1辺を有し、
前記正極リードは、上記正極基板の前記交差周縁部である、上記第1辺を含む第1端部に接合されてなる
電池用正極。 - 請求項1または請求項2に記載の電池用正極であって、
前記正極基板は、前記繊維樹脂の配向方向が、前記交差周縁または前記第1辺に直交してなる
電池用正極。 - 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の電池用正極であって、
前記正極リードを前記正極基板に接合した後に、上記正極基板の厚み方向にプレス成形してなる
電池用正極。 - 樹脂繊維からなり三次元網状構造を有する樹脂骨格と、金属からなり上記樹脂骨格を被覆する金属被覆層とを備え、複数の孔が三次元に連結した空隙部を有する矩形シート状の正極基板、
上記正極基板の上記空隙部内に充填された正極活物質、及び
金属からなり、上記正極基板の第1辺を含む第1端部に接合されてなる正極リード、
を有する電池用正極であって、
上記正極基板の上記樹脂骨格を構成する上記樹脂繊維は、所定の方向に配向してなり、
上記正極基板と上記正極リードとの接合部の境界は、上記樹脂繊維の配向方向に直交乃至は斜交してなり、
上記正極基板は、
上記正極基板において等距離をなす2点間の電気抵抗であって、上記第1辺に直交する方向にかかる電気抵抗R1と、上記第1辺に平行な方向にかかる電気抵抗R2とが、R1/R2<1.0の関係を満たすことを特徴とする
電池用正極。 - 請求項5に記載の電池用正極であって、
前記正極基板は、前記電気抵抗R1と前記電気抵抗R2とが、R1/R2≧0.1の関係を満たし、
前記正極リードを前記正極基板に接合した後に、上記正極基板の厚み方向にプレス成形してなる
電池用正極。 - 請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の電池用正極であって、
前記正極基板は、前記金属被覆層を、100g/m2以上250g/m2以下の範囲で含む
電池用正極。 - 請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の電池用正極であって、
前記正極基板の前記樹脂骨格は、不織布である
電池用正極。 - 請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載の電池用正極を備える
電池。 - 樹脂繊維からなり三次元網状構造を有する樹脂骨格と、金属からなり上記樹脂骨格を被覆する金属被覆層とを備え、複数の孔が三次元に連結した空隙部を有する正極基板、
上記正極基板の上記空隙部内に充填された正極活物質、及び
金属からなり、上記正極基板の周縁の一部を含む周縁部に接合されてなる正極リード、
を有する
電池用正極の製造方法であって、
上記正極基板として、上記樹脂骨格を構成する上記樹脂繊維が所定の方向に配向してなる正極基板を用い、
上記正極リードを、上記正極基板の周縁のうち上記樹脂繊維の配向方向と交差する交差周縁を含む交差周縁部に接合する接合工程を備える
電池用正極の製造方法。 - 請求項10に記載の電池用正極の製造方法であって、
前記接合工程において、
前記正極基板として、矩形シート状をなし、前記交差周縁である第1辺を有する正極基板を用い、
前記正極リードを、上記正極基板の前記交差周縁部である、上記第1辺を含む第1端部に接合する
電池用正極の製造方法。 - 請求項10または請求項11に記載の電池用正極の製造方法であって、
前記接合工程の後に、前記正極基板の前記空隙部内に正極活物質を充填する充填工程と、
上記正極活物質を充填してなる上記正極基板を、その厚み方向にプレス成形するプレス工程と、を備える
電池用正極の製造方法。 - 樹脂繊維からなり三次元網状構造を有する樹脂骨格と、金属からなり上記樹脂骨格を被覆する金属被覆層とを備え、複数の孔が三次元に連結した空隙部を有する矩形シート状の正極基板、
上記正極基板の上記空隙部内に充填された正極活物質、及び
金属からなり、上記正極基板に接合されてなる正極リード、
を有する
電池用正極の製造方法であって、
上記正極基板の上記樹脂骨格を構成する上記樹脂繊維は、所定の方向に配向してなり、
上記正極基板と上記正極リードとの接合部の境界が、上記樹脂繊維の配向方向に直交乃至は斜交するように、上記正極リードを、上記正極基板のうち上記第1辺を含む第1端部に接合する接合工程を備え、
上記正極基板は、等距離をなす2点間の電気抵抗であって、上記正極基板の第1辺に直交する方向にかかる電気抵抗R1と、上記第1辺に沿う方向にかかる電気抵抗R2とが、R1/R2<1.0の関係を満たすことを特徴とする
電池用正極の製造方法。 - 請求項13に記載の電池用正極の製造方法であって、
前記正極基板は、前記電気抵抗R1と前記電気抵抗R2とがR1/R2≧0.1の関係を満たし、
前記接合工程の後に、上記正極基板の前記空隙部内に正極活物質を充填する充填工程と、
上記正極活物質を充填してなる上記正極基板を、その厚み方向にプレス成形するプレス工程と、を備える
電池用正極の製造方法。 - 請求項10〜請求項14のいずれか一項に記載の電池用正極の製造方法であって、
前記正極基板として、前記樹脂骨格が不織布である正極基板を用いる
電池用正極の製造方法。
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