JP7421038B2 - アルカリ蓄電池、及びアルカリ蓄電池の製造方法 - Google Patents

アルカリ蓄電池、及びアルカリ蓄電池の製造方法 Download PDF

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Description

本発明はアルカリ蓄電池、及びアルカリ蓄電池の製造方法に関する。
アルカリ蓄電池は、正極板と負極板とセパレータとを積層した電極体を備えている。電極体において、セパレータは正極板と負極版との間に配置されている。当該アルカリ蓄電池において、例えば電極体は渦巻き状に巻回されて、導電性を有する円筒形状の外装缶にアルカリ電解液と共に収容されている。当該アルカリ蓄電池では、セパレータを介して対向する正極板と負極版との間で所定の電気化学反応が生じ、これにより充電及び放電が行われている。
例えば特許文献１に記載の電池は、各々が帯状をした正極板と負極板と、その間に介挿されたセパレータを有する電極体を備えている。当該電極体は、Ｚ軸周りに渦巻き状に巻回され、Ｘ軸方向に扁平化された形状を有している。具体的には、特許文献１に記載の電極体においては、巻回中心領域において、正極板の端部と当該正極板の端部に対向する負極板との間に、２層の外側セパレータと１層の内側セパレータが介挿されている。このため、特許文献１に記載の電池では、電極体の正極板の端部に、負極板の側を向くバリが形成されている場合であっても、３層のセパレータにより正極板と負極板との短絡の防止が図られている。
特開２０１４－１７０６６４号公報
このように、特許文献１に記載の電池では、正極板の端部と負極板との間に配置されるセパレータを３層にして当該セパレータの厚さを増やすことで、正極板のバリがセパレータを貫通して負極板に到達することを回避している。ところが、特許文献１に記載の電池では、正極板のバリがセパレータの厚みよりも高く形成された場合には、バリがセパレータを貫通して正極板と負極板との間で短絡が生じることがある。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、正極板と負極板との間の短絡の防止を図ることのできるアルカリ蓄電池、及び当該アルカリ蓄電池の製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明に係るアルカリ蓄電池は、帯状の正極板と、帯状の負極板と、前記正極板及び前記負極板の間に配置された帯状のセパレータとが互いに重ね合わされて渦巻き状に形成された渦状電極群であって、該渦状電極群の最内周部分において前記負極板が前記正極板より内周側に位置するように形成された渦状電極群と、該渦状電極群がアルカリ電解液とともに収容された導電性を有する外装缶と、を備え、前記負極板は、帯状の負極芯体と、該負極芯体の外周側の面に坦持された第１負極合剤層と、前記負極芯体の内周側の面に坦持された第２負極合剤層とを有しており、前記負極芯体は、該負極芯体の最内周部分の端縁部において外周側に向かって突出するバリを有し、前記第１負極合剤層の最内周部分の端縁部の厚さは前記第１負極合剤層の前記端縁部以外の部分の厚さより薄く、且つ、前記バリの高さは前記セパレータの厚さの３０％以下であることを特徴とする。
本発明の一態様に係るアルカリ蓄電池において、前記第１負極合剤層の前記端縁部は、０．１９ｍｍ以下の厚さを有する。
本発明の一態様に係るアルカリ蓄電池において、前記第１負極合剤層の前記端縁部は、前記第１負極合剤層の最内周部分の端縁から０．６ｍｍ以上１０ｍｍ以下の距離を有する。
上記目的を達成するため、本発明に係るアルカリ蓄電池の製造方法は、上記アルカリ蓄電池の製造方法であって、長手方向及び短手方向を有する帯状の負極芯体素地の一方の面に第１負極合剤層を塗工し、前記負極芯体素地の他方の面に第２負極合剤層を塗工する塗工工程と、該塗工工程の後、前記負極芯体素地と前記第１負極合剤層と前記第２負極合剤層とを、前記負極芯体素地の短手方向の中央において長手方向に切断し、且つ、前記負極芯体素地の短手方向に切断し、帯状の負極板を作製する切断工程と、該切断工程の後、前記負極板と、帯状の正極板と、前記正極板及び前記負極板の間に配置された帯状のセパレータとを重ね合わせて渦巻き状の渦状電極群を作製する巻回工程であって、前記渦状電極群の最内周部分において前記負極板が前記正極板より内周側に位置するように渦状電極群を作製する巻回工程と、該巻回工程の後、前記渦状電極群をアルカリ電解液とともに導電性を有する外装缶に挿入する挿入工程と、を備え、前記塗工工程の後であって前記切断工程の前に調整工程を備え、該調整工程において、前記負極芯体素地の前記中央を含む第１領域における前記第１負極合剤層の厚さが、前記第１領域以外の第２領域における前記第１負極合剤層の厚さより薄くなるように、前記第１負極合剤層を調整し、前記巻回工程において、前記第１負極合剤層が前記負極板において外周側に位置し、且つ前記切断工程で切断された前記負極芯体素地の前記中央が前記負極板の最内周部分の端縁となるように渦状電極群を作製することを特徴とする。
本発明の一態様に係るアルカリ蓄電池の製造方法において、前記調整工程において、前記第１領域における前記第１負極合剤層の厚さが０．１９ｍｍ以下となるように、前記第１負極合剤層を調整する。
本発明の一態様に係るアルカリ蓄電池の製造方法において、前記調整工程において、前記第１領域の範囲が、前記負極芯体素地の前記短手方向の前記中央から前記短手方向に夫々０．６ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように、前記第１負極合剤層を調整する。
本発明に係るアルカリ蓄電池によれば、前記第１負極合剤層の最内周部分の端縁部の厚さは前記第１負極合剤層の前記端縁部以外の部分の厚さより薄く、且つ、前記バリの高さは前記セパレータの厚さの３０％以下である。このように、本発明に係るアルカリ蓄電池は、渦状電極群の状態において、前記バリの高さが前記セパレータの厚さの３０％以下である。従って、セパレータの内周側部分即ち負極芯体のバリと対向するセパレータの内周側部分が渦状電極群の状態において破断している場合であっても、負極芯体のバリがセパレータを貫通して正極板に到達することがない。よって、正極板と負極板との間の短絡の防止を図るアルカリ蓄電池を提供することができる。
また、本発明に係るアルカリ蓄電池の製造方法によれば、調整工程において、前記負極芯体素地の前記中央を含む第１領域における前記第１負極合剤層の厚さが、前記第１領域以外の第２領域における前記第１負極合剤層の厚さより薄くなるように、前記第１負極合剤層を調整する。また、前記巻回工程において、前記第１負極合剤層が前記負極板において外周側に位置し、且つ前記切断工程で切断された前記負極芯体素地の前記中央が前記負極板の最内周部分の端縁となるように渦状電極群を作製する。このように、本発明に係るアルカリ蓄電池の製造方法においては、調整工程において、負極芯体素地の第１領域における第１負極合剤層が、第２領域における第１負極合剤層の厚さより薄く形成される。このため、切断工程において負極芯体素地の短手方向の中央（第１領域）を切断する時間が短くなり、当該切断工程における負極芯体素地の変形量を小さくすることができる。これにより、負極板の負極芯体に形成されるバリの高さを極力低く、具体的にはセパレータの厚さの３０％以下にすることができる。従って、セパレータの内周側部分即ち負極芯体のバリと対向する部分が巻回工程において破断した場合であっても、負極芯体に形成されたバリがセパレータを貫通して正極板に到達することがない。よって、正極板と負極板との間の短絡の防止を図るアルカリ蓄電池を提供することができる。
図１は、一実施形態に係るアルカリ蓄電池を部分的に破断して示した斜視図である。 図２は、一実施形態に係るアルカリ蓄電池の渦状電極群が外装缶に挿入された状態を示す断面図である。 図３は、一実施形態に係るアルカリ蓄電池の負極板を示す立面図である。 図４は、一実施形態に係るアルカリ蓄電池の製造方法に含まれる調整工程を示す斜視図である。 図５は、図４の工程後の負極芯体素地、第１負極合剤層、及び第２負極合剤層を示す立面図である。 図６は、一実施形態に係るアルカリ蓄電池の製造方法に含まれる切断工程の後の負極板を示す立面図である。
以下、本発明を具体化したアルカリ蓄電池の一例としてニッケル水素二次電池２（以下、単に「電池２」ともいう）の実施形態を説明する。なお、本実施形態として、ＡＡサイズの円筒形の電池２に本発明が適用された場合を説明するが、電池２のサイズはこれに限るものではなく、例えばＡＡＡサイズ等他のサイズでもよい。また、アルカリ蓄電池としては、電解液にアルカリ溶液を用いるものであればよく、例えばニッケルカドミウム蓄電池等でもよい。
図１は、一実施形態に係るニッケル水素二次電池２（アルカリ蓄電池）を部分的に破断して示した斜視図である。図２は、一実施形態に係るニッケル水素二次電池２の渦状電極群２２が外装缶１０に挿入された状態を示す図である。図３は、一実施形態に係るニッケル水素二次電池２の負極板２６を示す立面図である。なお、説明の便宜上、円筒形状の外装缶１０の軸線ｘにおいて、矢印ａ方向を上側、矢印ｂ方向を下側とする。ここで、上側とは、電池２における正極端子２０が設けられている側を意味し、下側とは、電池２における底壁３５が設けられている側であり、上側の反対側を意味する。また、軸線ｘに垂直な方向（以下、「径方向」ともいう。）において、軸線ｘから遠ざかる方向を外周側とし（矢印ｃ方向）、軸線ｘに向かう方向を内周側とする（矢印ｄ方向）。
図１に示すように、電池２は、上側（矢印ａ方向）が開口した有底円筒形状をなす外装缶１０を備えている。外装缶１０は導電性を有し、下側（矢印ｂ方向）に設けられた底壁３５は負極端子として機能する。外装缶１０の開口には、封口体１１が固定されている。この封口体１１は、蓋板１４及び正極端子２０を含み、外装缶１０を封口する。蓋板１４は、導電性を有する円板形状の部材である。外装缶１０の開口内には、蓋板１４及びこの蓋板１４を囲むリング形状の絶縁パッキン１２が配置され、絶縁パッキン１２は外装缶１０の開口縁３７をかしめ加工することにより外装缶１０の開口縁３７に固定されている。すなわち、蓋板１４及び絶縁パッキン１２は互いに協働して外装缶１０の開口を気密に閉塞している。
ここで、蓋板１４は中央に中央貫通孔１６を有し、そして、蓋板１４の上側の面である外面上には中央貫通孔１６を塞ぐゴム製の弁体１８が配置されている。更に、蓋板１４の外面上には、弁体１８を覆うようにしてフランジ付き円筒形状をなす金属製の正極端子２０が電気的に接続されている。この正極端子２０は弁体１８を蓋板１４に向けて押圧している。なお、正極端子２０には、図示しないガス抜き孔が開口されている。
通常時、中央貫通孔１６は弁体１８によって気密に閉じられている。一方、外装缶１０内にガスが発生し、そのガスの圧力が高まれば、弁体１８はガスの圧力によって圧縮され、中央貫通孔１６を開き、その結果、外装缶１０内から中央貫通孔１６及び正極端子２０のガス抜き孔（図示せず）を介して外部にガスが放出される。つまり、中央貫通孔１６、弁体１８及び正極端子２０は電池２のための安全弁を形成している。
図１，２に示すように、外装缶１０には、渦状電極群２２が収容されている。この渦状電極群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が互いに重ね合わされて形成されている。渦状電極群２２は、正極板２４と負極板２６との間にセパレータ２８が挟み込まれた状態で、渦状電極群２２の最外周部分５０において負極板２６が正極板２４より外周側（矢印ｃ方向）に位置し、且つ、渦状電極群２２の最内周部分５８において負極板２６が正極板２４より内周側（矢印ｄ方向）に位置するように渦巻き状に形成されている。すなわち、セパレータ２８を介して正極板２４及び負極板２６が互いに重ね合わされている。
渦状電極群２２は、正極板２４及び負極板２６を、セパレータ２８を介して、正極板２４の巻始端３６及び負極板２６の巻始端３８から巻芯（図示せず）を用いて渦巻き状に巻回して形成される。負極板２６の巻始端３８は正極板２４の巻始端３６と面一となっていてもよいし（図２）、正極板２４の巻始端３６から周方向に突出していてもよい（図示せず）。また、正極板２４及び負極板２６における巻終端４０，４２は、渦状電極群２２の最外周部分５０に位置付けられる。負極板２６の巻終端４２は、正極板２４の巻終端４０と面一となっていてもよいし（図２）、正極板２４の巻終端４０から周方向に突出していてもよい（図示せず）。
渦状電極群２２の最外周部分５０において、負極板２６の外周側の面である外面５２は、セパレータ２８で覆われず露出した状態であり、この外面５２と外装缶１０の内周壁１３とが接触することにより、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。また、渦状電極群２２の最外周部分５０において、負極板２６の内周側の面である内面５４は、セパレータ２８を介して正極板２４と対向している。つまり、渦状電極群２２の最外周部分５０における負極板２６は、内面５４でのみ正極板２４と対向している。
負極板２６は、負極板２６の最外周部分２６ａより内周側に、最外周部分２６ａから連続する本体部２６ｂを有している。負極板２６は、本体部２６ｂよりも更に内周側に、本体部２６ｂから連続する最内周部分２６ｃを有している。本体部２６ｂは、負極板２６の外面５２及び内面５４の両方の面がセパレータ２８を介して正極板２４と対向している部分である。負極板２６の最内周部分２６ｃでは、負極板２６の外面５２がセパレータ２８を介して正極板２４と対向しており、負極板２６の内面５４は正極板２４と対向していない。なお、巻回後に巻芯は引き抜かれるので、渦状電極群２２の中心部には、巻芯の形状に対応した空間４４が存在している。
そして、外装缶１０内には、渦状電極群２２の上側の端部と蓋板１４との間に正極リード３０が配置されている。詳しくは、正極リード３０は、その一端が正極板２４に接続され、その他端が蓋板１４に接続されている。従って、正極端子２０と正極板２４とは、正極リード３０及び蓋板１４を介して互いに電気的に接続されている。なお、蓋板１４と渦状電極群２２との間には円形の上部絶縁部材３２が配置され、正極リード３０は上部絶縁部材３２に設けられたスリット３９の中を通されて延びている。また、渦状電極群２２と外装缶１０の底壁３５との間にも円形の下部絶縁部材３４が配置されている。
更に、外装缶１０内には、所定量のアルカリ電解液（図示せず）が注入されている。このアルカリ電解液は、渦状電極群２２に含浸され、正極板２４と負極板２６との間での充放電の際の電気化学反応（充放電反応）を進行させる。このアルカリ電解液としては、ＫＯＨ、ＮａＯＨ及びＬｉＯＨのうちの少なくとも一種を溶質として含む水溶液を用いることが好ましい。また、アルカリ電解液の濃度についても特に限定されず、例えば、８Ｎ（規定度）のものを用いることができる。
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等を用いることができる。
正極板２４は、多孔質構造を有する導電性の正極基材と、この正極基材の空孔内に保持された正極合剤とを含んでいる。このような正極基材としては、例えば、ニッケルめっきが施された網状、スポンジ状若しくは繊維状の金属体を用いることができる。正極合剤は、正極活物質粒子、導電剤及び結着剤を含む。また、正極合剤には、必要に応じて正極添加剤が添加される。
正極活物質粒子としては、ニッケル水素二次電池用として一般的に用いられている水酸化ニッケル粒子が用いられる。この水酸化ニッケル粒子は、高次化されている水酸化ニッケル粒子を採用することが好ましい。上記したような正極活物質粒子は、ニッケル水素二次電池用として一般的に用いられている製造方法により製造される。
導電剤としては、例えば、コバルト酸化物（ＣｏＯ）やコバルト水酸化物（Ｃｏ（ＯＨ）２）などのコバルト化合物及びコバルト（Ｃｏ）から選択された１種又は２種以上を用いることができる。この導電剤は、必要に応じて正極合剤に添加されるものであり、添加される形態としては、粉末の形態の他、正極活物質の表面を覆う被覆の形態で正極合剤に含まれていてもよい。
正極合剤の結着剤は、正極活物質粒子を互いに結着させるとともに、正極活物質粒子を正極基材に結着させる働きをする。ここで、結着剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）ディスパージョン、ＨＰＣ（ヒドロキシプロピルセルロース）ディスパージョンなどを用いることができる。また、正極添加剤としては、酸化亜鉛、水酸化コバルト等が挙げられる。
ついで、正極板２４は、例えば、以下のようにして製造することができる。まず、正極活物質粒子、水、導電剤及び結着剤を含む正極合剤スラリーを調製する。正極合剤スラリーは、例えば、スポンジ状のニッケル製金属体に充填され、乾燥させられる。乾燥後、水酸化ニッケル粒子等が充填された金属体は、ロール圧延されてから裁断され、正極板２４が製造される。
次に、図３を用いて負極板２６について説明する。説明の便宜上、図３において、紙面左方向を負極板２６の巻始端３８の側とし（矢印ｅ方向）、紙面右方向を負極板２６の巻終端４２の側とする（矢印ｆ方向）。また、後述する負極芯体２６ｄより下側を渦状電極群２２の状態における外周側とし（矢印ｃ方向）、後述する負極芯体２６ｄより上側を渦状電極群２２の状態における内周側とする（矢印ｄ方向）。
負極板２６は、導電性を有する金属製の負極芯体２６ｄと、負極芯体２６ｄに担持された、負極活性物質を含む負極合剤層（第１負極合剤層２６ｅ、第２負極合剤層２６ｆ）とを備え、全体として帯状をなしている。具体的には、図３に示すように、負極板２６は、帯状の負極芯体２６ｄと、負極芯体２６ｄの外周側（矢印ｃ方向）の面である外周面２６ｇに坦持された第１負極合剤層２６ｅと、負極芯体２６ｄの内周側（矢印ｄ方向）の面である内周面２６ｈに坦持された第２負極合剤層２６ｆとを有している。また、負極芯体２６ｄは、負極芯体２６ｄの最内周部分２６ｊの端縁部２６ｋにおいて外周側（矢印ｃ方向）に向かって突出するバリ２６ｉを有している。具体的には、負極芯体２６ｄのバリ２６ｉは、負極板２６の最内周部分２６ｃの端縁部、即ち負極板２６の巻始端３８の側（矢印ｅ方向）に形成されている。
第１負極合剤層２６ｅの最内周部分２６ｑの端縁部２６ｌの厚さＤ１は、第１負極合剤層２６ｅの端縁部２６ｌ以外の部分の厚さＤ２より薄く、且つ、バリ２６ｉの高さＨはセパレータ２８の厚さＤ４（図２）の３０％以下である。具体的には、第１負極合剤層２６ｅの最内周部分２６ｑの端縁部２６ｌとは、負極板２６の最内周部分２６ｃに含まれる領域であり、バリ２６ｉを覆う領域である。ここで、第１負極合剤層２６ｅの端縁部２６ｌの厚さＤ１は、負極板２６が渦巻き状に形成される前の状態において、０．１９ｍｍ以下の厚さ、より詳細には、０．１３ｍｍ以上０．１９ｍｍ以下の厚さを有することが好ましい。また、第１負極合剤層２６ｅの端縁部２６ｌは、負極板２６が渦巻き状に形成される前の状態において、第１負極合剤層２６ｅの最内周部分２６ｑの端縁２６ｒから０．６ｍｍ以上１０ｍｍ以下の距離Ｌを有することが好ましい。第１負極合剤層２６ｅの端縁２６ｒは、負極板２６の巻始端３８に含まれる部分である。
負極芯体２６ｄは、貫通孔（図示せず）が分布された帯状の金属材であり、例えば、パンチングメタルシートを用いることができる。負極合剤層（第１負極合剤層２６ｅ、第２負極合剤層２６ｆ）は、負極活性物質を含む負極合剤により形成されている。負極合剤は、負極芯体２６ｄの貫通孔内に充填されるばかりでなく、負極芯体２６ｄの外周面２６ｇ及び内周面２６ｈにも層状に担持されて負極合剤層（第１負極合剤層２６ｅ、第２負極合剤層２６ｆ）を形成している。負極合剤は、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、導電剤、結着剤及び負極補助剤を含む。
上記した結着剤は水素吸蔵合金粒子、導電剤等を互いに結着させると同時に水素吸蔵合金粒子、導電剤等を負極芯体２６ｄに結着させる働きをする。ここで、結着剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、親水性若しくは疎水性のポリマー、カルボキシメチルセルロースなどの、ニッケル水素二次電池用として一般的に用いられている結着剤を用いることができる。また、負極補助剤としては、スチレンブタジエンゴム、ポリアクリル酸ナトリウム等を用いることができる。水素吸蔵合金粒子における水素吸蔵合金としては、特に限定されるものではなく、一般的なニッケル水素二次電池に用いられているものを用いるのが好ましい。導電剤としては、ニッケル水素二次電池の負極に一般的に用いられている導電剤が用いられる。例えば、カーボンブラック等が用いられる。
負極板２６は、例えば、以下のようにして製造することができる。ここで、図４は、一実施形態に係る電池２の製造方法に含まれる調整工程を示す斜視図である。図５は、図４の工程（調整工程）後の負極芯体素地２６ｍ、第１負極合剤層２６ｅ、及び第２負極合剤層２６ｆを示す立面図である。図６は、一実施形態に係る電池２の製造方法に含まれる切断工程の後の負極板２６を示す立面図である。なお、説明の便宜上、図４において、紙面上方向を負極芯体素地２６ｍの長手方向とする（矢印ｇ方向）。負極芯体素地２６ｍの長手方向は、負極板２６の製造過程において負極芯体素地２６ｍの進行方向に沿う方向である。また、図４及び図５の説明において、負極芯体素地２６ｍの短手方向における外側（短手方向外側）を矢印ｈで示し、負極芯体素地２６ｍの短手方向における内側（短手方向内側）を矢印ｉで示し、一点鎖線Ｙは、後述する切断工程における切断位置を示す。また、図６の説明においては、図３の説明と同様に、矢印ｅ方向を負極板２６の巻始端３８の側とし、矢印ｆ方向を負極板２６の巻終端４２の側とする。また、負極芯体２６ｄより下側を渦状電極群２２の状態における外周側とし（矢印ｃ方向）、後述する負極芯体２６ｄより上側を渦状電極群２２の状態における内周側とする（矢印ｄ方向）。
まず、上記のような水素吸蔵合金粒子の集合体である水素吸蔵合金粉末と、導電剤と、結着剤と、水とを準備し、これらを混練して負極合剤のペーストを調製する。
得られたペーストは、塗工工程において負極芯体素地２６ｍに塗工される（図示せず）。具体的には、塗工工程において、長手方向（矢印ｇ方向）及び短手方向（矢印ｈ及びｉ方向）を有する帯状の負極芯体素地２６ｍの一方の面に第１負極合剤層２６ｅを塗工し、負極芯体素地２６ｍの他方の面に第２負極合剤層２６ｆを塗工する。ここで、負極芯体素地２６ｍの一方の面は、渦状電極群２２の状態における負極板２６の外周面２６ｇに対応し、負極芯体素地２６ｍの他方の面は、渦状電極群２２の状態における負極板２６の内周面２６ｈに対応する。この塗工工程では、負極芯体素地２６ｍに第１負極合剤層２６ｅ及び第２負極合剤層２６ｆが一定の厚さで塗工される。
塗工工程の後、図４に示す調整工程が実施される。当該調整工程において、負極芯体素地２６ｍの中央２６ｎを含む第１領域２６ｏにおける第１負極合剤層２６ｅの厚さＤ１が、第１領域２６ｏ以外の第２領域２６ｐにおける第１負極合剤層２６ｅの厚さＤ２より薄くなるように、第１負極合剤層２６ｅを調整する。負極芯体素地２６ｍの中央２６ｎとは、負極芯体素地２６ｍの短手方向における中央を意味する。より詳細には、調整工程では、所定の形状を有する第１スリット６０及び第２スリット６１の間を、第１負極合剤層２６ｅ及び第２負極合剤層２６ｆが塗工された負極芯体素地２６ｍが通過することにより、第１負極合剤層２６ｅ及び第２負極合剤層２６ｆの一部が掻き落とされ、第１負極合剤層２６ｅ及び第２負極合剤層２６ｆの形状を調整する。なお、調整工程において、第１領域２６ｏにおける第１負極合剤層２６ｅの厚さＤ１が０．１９ｍｍ以下、より詳細には０．１３ｍｍ以上０．１９ｍｍ以下となるように第１負極合剤層２６ｅを調整することが好ましい。また、調整工程において、第１領域２６ｏの範囲が、負極芯体素地２６ｍの短手方向の中央２６ｎから短手方向に夫々０．６ｍｍ以上１０ｍｍ以下の距離Ｌとなるように、第１負極合剤層２６ｅを調整することが好ましい。具体的には、第１領域２６ｏは、負極芯体素地２６ｍの中央２６ｎから短手方向外側（矢印ｈ方向）に０．６ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲とすることが好ましく、且つ、負極芯体素地２６ｍの一方の面（負極板２６の外周面２６ｇに対応）から０．１３ｍｍ以上０．１９ｍｍ以下の厚さとすることが好ましい。
第２領域２６ｐは、第１領域２６ｏよりも短手方向外側に位置する第１負極合剤層２６ｅの部分であり、その形状は特に限定されるものではない。例えば、図４に示すように、第２領域２６ｐにおける第１負極合剤層２６ｅは短手方向外側の部分が薄く形成されているが、第２領域２６ｐにおける第１負極合剤層２６ｅの形状はこれに限るものではなく、例えば同じ厚さに形成されていてもよい。また、第２負極合剤層２６ｆの形状も特に限定されるものではない。例えば、図４に示すように、第２負極合剤層２６ｆは短手方向内側の部分だけ薄く形成されているが、第２負極合剤層２６ｆの厚さはこれに限るものではなく、例えば同じ厚さに形成されていてもよい。
調整工程の後、負極芯体素地２６ｍ、第１負極合剤層２６ｅ及び第２負極合剤層２６ｆを乾燥し、図５に示す状態の形状の第１負極合剤層２６ｅ及び第２負極合剤層２６ｆを得る。その後、切断工程（図示せず）において、負極芯体素地２６ｍと第１負極合剤層２６ｅと第２負極合剤層２６ｆとを、負極芯体素地２６ｍの短手方向の中央２６ｎにおいて長手方向（図５の紙面上下方向）に切断し、且つ、負極芯体素地２６ｍの短手方向に切断し、図６に示す帯状の負極板２６を作製する。この切断工程において、カッター（図示せず）により負極芯体素地２６ｍと第１負極合剤層２６ｅと第２負極合剤層２６ｆとを長手方向に切断する際、図６に示すように、外周側（矢印ｃ方向）及び内周側（矢印ｄ方向）に突出するバリ２６ｉが形成される。
次いで、電池２の製造方法について説明する。巻回工程において、上述のように製造された正極板２４及び負極板２６が、セパレータ２８を介在させた状態で、渦巻き状に巻回される。具体的には、切断工程の後、負極板２６と、帯状の正極板２４と、正極板２４及び負極板２６の間に配置された帯状のセパレータ２８とを重ね合わせ、渦状電極群２２の最外周部分５０において負極板２６が正極板２４より外周側に位置し、且つ、渦状電極群２２の最内周部分５８において負極板２６が正極板２４より内周側に位置するように渦巻き状の渦状電極群を作製する（図２）。巻回工程において、第１負極合剤層２６ｅが負極板２６において外周側に位置し、且つ切断工程で切断された負極芯体素地２６ｍの中央２６ｎが負極板２６の最内周部分２６ｃの端縁（巻始端）３８となるように渦状電極群２２を作製する。なお、第１負極合剤層２６ｅの最内周部分２６ｑの端縁部２６ｌの厚さＤ１、第１負極合剤層２６ｅの端縁部２６ｌ以外の部分の厚さＤ２、セパレータ２８の厚さＤ４、バリ２６ｉの高さＨ、第１負極合剤層２６ｅの最内周部分２６ｑの端縁からの距離Ｌは、巻回工程の前後において変化しない。
このようにして得られた渦状電極群２２は、挿入工程において外装缶１０内に挿入され、引き続き、当該外装缶１０内には所定量のアルカリ電解液が注入される。具体的には、巻回工程の後、渦状電極群２２をアルカリ電解液とともに、導電性を有する円筒形状の外装缶１０に挿入する。これにより、負極板２６の最外周部分２６ａは外装缶１０と電気的に接続する。
挿入工程の後、正極板２４に正極端子２０を電気的に接続する。具体的には、渦状電極群２２及びアルカリ電解液を収容した外装缶１０は、正極端子２０を備えた封口体１１により封口され、本発明に係る電池２が得られる。電池２は、初期活性化処理が施され、使用可能状態とされる。
次いで、本発明の一実施形態の電池２、及び電池２の製造方法の作用、効果について説明する。上述したように、本発明の実施形態に係る電池２によれば、第１負極合剤層２６ｅの最内周部分２６ｑの端縁部２６ｌの厚さＤ１は第１負極合剤層２６ｅの端縁部２６ｌ以外の部分の厚さＤ２より薄く、且つ、セパレータ２８の厚さＤ４の３０％以下である。このように、本発明に係る電池２は、渦状電極群２２の状態において、バリ２６ｉの高さＨがセパレータ２８の厚さＤ４の３０％以下である。従って、セパレータ２８の内周側部分即ち負極芯体２６ｄのバリ２６ｉと対向するセパレータ２８の内周側部分が渦状電極群２２の状態で破断している場合であっても、負極芯体２６ｄのバリ２６ｉがセパレータ２８を貫通して正極板２４に到達することがない。よって、正極板２４と負極板２６との間の短絡の防止を図る電池２を提供することができる。
本発明の実施形態に係る電池２の製造方法によれば、調整工程において、負極芯体素地２６ｍの中央２６ｎを含む第１領域２６ｏにおける第１負極合剤層２６ｅの厚さＤ１が、第１領域２６ｏ以外の第２領域２６ｐにおける第１負極合剤層２６ｅの厚さＤ２より薄くなるように、第１負極合剤層２６ｅを調整する。また、巻回工程において、第１負極合剤層２６ｅが負極板２６において外周側に位置し、且つ切断工程で切断された負極芯体素地２６ｍの中央２６ｎが負極板２６の最内周部分２６ｃの端縁（巻始端３８）となるように渦状電極群２２を作製する。このように、本発明に係る電池２の製造方法においては、調整工程において、負極芯体素地２６ｍの第１領域２６ｏにおける第１負極合剤層２６ｅが、第２領域２６ｐにおける第１負極合剤層２６ｅの厚さＤ２より薄く形成される。このため、切断工程において負極芯体素地２６ｍの短手方向の中央２６ｎ（第１領域２６ｏ）を切断する時間が短くなり、当該切断工程における負極芯体素地２６ｍの変形量を小さくすることができる。これにより、負極板２６の負極芯体２６ｄに形成されるバリ２６ｉの高さＨを極力低く、具体的にはセパレータ２８の厚さＤ４の３０％以下にすることができる。従って、セパレータ２８の内周側部分即ち負極芯体２６ｄのバリ２６ｉと対向する部分が巻回工程において破断した場合であっても、負極芯体２６ｄに形成されたバリ２６ｉがセパレータ２８を貫通して正極板２４に到達することがない。よって、正極板２４と負極板２６との間の短絡の防止を図る電池２を提供することができる。
１．電池の作製
（実施例１）
（１）正極板２４の作製
２．５質量％の亜鉛と１．０質量％のコバルトを含有する水酸化ニッケル粉末を硫酸コバルト水溶液に投入した。次いで、この硫酸コバルト水溶液を攪拌しながら１ｍｏｌ／ｌの水酸化ナトリウム水溶液を徐々に滴下して反応させ、この反応中、ＰＨが１１に維持されるようにしながら沈殿物を生成させた。次いで、生成した沈殿物を濾別して、水洗したのち真空乾燥することにより、水酸化ニッケル粒子の表面が５質量％の水酸化コバルトで被覆された水酸化ニッケル粉末を得た。
更に、得られた水酸化コバルトで被覆された水酸化ニッケル粉末を、２５質量％の水酸化ナトリウム水溶液中に投入した。ここで、水酸化コバルトで被覆された水酸化ニッケル粉末の質量をＰとし、水酸化ナトリウム水溶液の質量をＱとしたとき、これらの質量比がＰ：Ｑ＝１：１０となるようにした、そして、この水酸化ニッケル粉末が加えられた水酸化ナトリウム水溶液を温度が８５℃になるように保持した状態で８時間攪拌しながら加熱処理した。
その後、上述した加熱処理を経た水酸化ニッケル粉末を水洗し、６５℃で乾燥して、水酸化ニッケル粒子の表面が高次コバルト酸化物で被覆されたニッケル正極活物質粉末を得た。
得られたニッケル正極活物質粉末９５質量部に、酸化亜鉛の粉末３質量部と、水酸化コバルトの粉末２質量部と、結着剤としてのヒドロキシプロピルセルロースの粉末を０．２質量％含む水溶液５０質量部とを添加して混錬し、正極合剤スラリーを作製した。
次いで、正極合剤スラリーを面密度（目付）が約６００ｇ／ｍ２、多孔度が９５％、厚みが約２ｍｍのニッケル発泡体に充填し、これを乾燥させ、正極合剤質量［ｇ］÷（電極高さ［ｃｍ］×電極長さ［ｃｍ］×電極厚み［ｃｍ］－ニッケル発泡体の質量［ｇ］÷ニッケルの比重［ｇ／ｃｍ３］）で計算される正極活物質の充填密度が２．９ｇ／ｃｍ３となるように調整して圧延した後、所定の寸法に切断して非焼結ニッケル極からなる正極板２４を得た。
（２）負極板２６の作製
Ｌａ、Ｓｍ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ａｌの各金属材料を所定のモル比となるように混合した後、誘導溶解炉に投入して溶解させ、これを冷却してインゴットを作製した。
次いで、このインゴットに対し、温度１０００℃のアルゴンガス雰囲気下にて１０時間加熱する熱処理を施して均質化した後、アルゴンガス雰囲気下で機械的に粉砕して、希土類－Ｍｇ－Ｎｉ系水素吸蔵合金粉末を得た。得られた希土類－Ｍｇ－Ｎｉ系水素吸蔵合金粉末について、レーザー回析・散乱式粒径分布測定装置（装置名：Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ社製ＳＲＡ－１５０）により粒径分布を測定した。その結果、質量基準による積算が５０％にあたる平均粒径３５μｍであった。
この水素吸蔵合金粉末の組成を高周波プラズマ分光分析法（ＩＣＰ）によって分析したところ、組成は、Ｌａ０．３０Ｓｍ０．７０Ｍｇ０．１１Ｎｉ３．３３Ａｌ０．１７であった。また、この水素吸蔵合金粉末についてＸ線回析測定（ＸＲＤ測定）を行ったところ、結晶構造はＣｅ２Ｎｉ７型であった。
得られた水素吸蔵合金の粉末１００質量部に対して、ケッチェンブラックの粉末０．５質量部、スチレンブタジエンゴムの粉末１．０質量部、ポリアクリル酸ナトリウムの粉末０．２５質量部、カルボキシメチルセルロースの粉末０．０５質量部、水２０質量部を添加して２５℃の環境下において混錬し、負極合剤ペーストを調整した。
この負極合剤ペーストを負極基材としてのパンチングメタルシート（負極芯体素地２６ｍ）に塗工した（塗工工程）。その後、２列塗工で中央切断部（中央２６ｎ）が巻回時に巻始側（巻始端３８）となるように配置された構造ユニット（第１スリット６０、第２スリット６１）を用いて実施した（調整工程）。この調整工程により、正極板２４と対向しない側（内周側）の第２負極合剤層２６ｆの端縁部２６ｌの厚さＤ３（図３）を０．１０ｍｍとし、正極板２４と対向する側（外周側）の第１負極合剤層２６ｅの端縁部２６ｌの厚さ（Ｄ１）を０．１５ｍｍとし、第１負極合剤層２６ｅの巻始端３８からの距離Ｌを５．６ｍｍとする第１負極合剤層２６ｅを得た。
（３）渦状電極群２２の作製
得られた正極板２４及び負極板２６を、これらの間にセパレータ２８を挟んだ状態で渦巻き状に巻回し、渦状電極群２２を作製した。渦状電極群２２の作製に使用したセパレータ２８は、スルホン基を有するポリプロピレン繊維製不織布から成り、その厚みは０．１ｍｍ（目付量５３ｇ／ｍ２）であった。
（実施例２）
調整工程により、正極板２４と対向する側（外周側）の第１負極合剤層２６ｅの端縁部２６ｌの厚さ（Ｄ１）を０．１７ｍｍとする第１負極合剤層２６ｅを得た。その他は実施例１と同じ条件で渦状電極群２２を作製した。
（実施例３）
調整工程により、正極板２４と対向する側（外周側）の第１負極合剤層２６ｅの端縁部２６ｌの厚さ（Ｄ１）を０．１９ｍｍとする第１負極合剤層２６ｅを得た。その他は実施例１と同じ条件で渦状電極群２２を作製した。
（比較例１）
調整工程により、正極板２４と対向する側（外周側）の第１負極合剤層２６ｅの端縁部２６ｌの厚さ（Ｄ１）を０．２１ｍｍとする第１負極合剤層２６ｅを得た。その他は実施例１と同じ条件で渦状電極群２２を作製した。
（比較例２）
調整工程により、正極板２４と対向する側（外周側）の第１負極合剤層２６ｅの端縁部２６ｌの厚さ（Ｄ１）を０．２３ｍｍとする第１負極合剤層２６ｅを得た。その他は実施例１と同じ条件で渦状電極群２２を作製した。
（比較例３）
調整工程により、正極板２４と対向する側（外周側）の第１負極合剤層２６ｅの端縁部２６ｌの厚さ（Ｄ１）を０．２５ｍｍとする第１負極合剤層２６ｅを得た。その他は実施例１と同じ条件で渦状電極群２２を作製した。
（比較例４）
調整工程により、正極板２４と対向する側（外周側）の第１負極合剤層２６ｅの端縁部２６ｌの厚さ（Ｄ１）を０．２７ｍｍとする第１負極合剤層２６ｅを得た。その他は実施例１と同じ条件で渦状電極群２２を作製した。
（比較例５）
調整工程により、正極板２４と対向する側（外周側）の第１負極合剤層２６ｅの端縁部２６ｌの厚さ（Ｄ１）を０．２９ｍｍとする第１負極合剤層２６ｅを得た。その他は実施例１と同じ条件で渦状電極群２２を作製した。
２．電極及び電極群の評価
実施例１～３、比較例１～５の渦状電極群２２を１０本ずつ解体し、バリ２６ｉによるセパレータ２８の突き破り発生本数、負極板２６のバリ２６ｉの高さ（Ｈ）、第１負極合剤層の厚さ（Ｄ１）の関係を、表１に示す。なお、正極板２４と対向する側（外周側）の第１負極合剤層２６ｅの端縁部２６ｌの厚さＤ１、正極板２４と対向しない側（内周側）の第２負極合剤層２６ｆの端縁部２６ｌの厚さＤ３、セパレータ２８の厚さＤ４、及び第１負極合剤層２６ｅの巻始端３８からの距離Ｌは、渦状電極群２２が形成される前後においてに変化しない。
Figure 0007421038000001
表１より、正極板２４と対向する側（外周側）の第１負極合剤層２６ｅの端縁部２６ｌの厚さ（Ｄ１）と負極板２６のバリ２６ｉの高さ（Ｈ）との間には相関関係を読み取ることができる。具体的には、当該第１負極合剤層の厚さ（Ｄ１）を薄くすると負極板２６のバリ２６ｉの高さ（Ｈ）も低くなるという相関関係がある。更に詳細には、当該第１負極合剤層の厚さ（Ｄ１）を０．１９以下とすれば、バリ２６ｉによるセパレータ２８の突き破り発生本数が０本となり、正極板２４と負極板２６との間の短絡を防止できることが分かる。また、第１負極合剤層の厚さ（Ｄ１）と負極板２６のバリ２６ｉの高さ（Ｈ）との間の相関から、第１負極合剤層の厚さ（Ｄ１）を０．１３ｍｍとすれば負極板２６のバリ２６ｉの高さ（Ｈ）が０になると推定できる。
また、解体した渦状電極群２２の負極板２６を観察したところ、巻始端３８から０．６ｍｍの位置を基点としてバリ２６ｉが形成されていた。このため、正極板２４と対向する側（外周側）の第１負極合剤層２６ｅの端縁部２６ｌの幅（距離Ｌ）は巻始端３８から少なくとも０．６ｍｍ以上を必要とすると考えられる。他方、当該第１負極合剤層２６ｅの端縁部２６ｌの幅（距離Ｌ）を広くし過ぎると、第１負極合剤層２６ｅの量が減少し電池特性（充電特性及び放電特性）が低下する懸念がある。このため、当該第１負極合剤層２６ｅの端縁部２６ｌの幅（距離Ｌ）の上限は、１０ｍｍとすることが好ましいと考えられる。
以上より、正極板２４と対向する側（外周側）の第１負極合剤層２６ｅの端縁部２６ｌは、負極板２６が渦巻き状に形成される前の状態において、０．１９ｍｍ以下、より詳細には０．１３ｍｍ以上０．１９ｍｍ以下の厚さを有することが好ましいといえる。また、正極板２４と対向する側（外周側）の第１負極合剤層２６ｅの端縁部２６ｌは、負極板２６が渦巻き状に形成される前の状態において、第１負極合剤層２６ｅの最内周部分２６ｑの端縁２６ｒから０．６ｍｍ以上１０ｍｍ以下の距離Ｌとすることが好ましいといえる。
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に係るニッケル水素二次電池２に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含み、各構成を適宜選択的に組み合わせても良い。また、上記実施の形態における各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的態様によって適宜変更され得る。
１０ 外装缶
２２ 渦状電極群
２４ 正極板
２６ 負極板
２６ｃ，２６ｊ，２６ｑ，５８ 最内周部分
２６ｄ 負極芯体
２６ｅ 第１負極合剤層
２６ｆ 第２負極合剤層
２６ｉ バリ
２６ｋ，２６ｌ 端縁部
２６ｍ 負極芯体素地
２６ｎ 中央
２６ｏ 第１領域
２６ｐ 第２領域
２６ｒ 端縁
２８ セパレータ

Claims (6)

  1. 帯状の正極板と、帯状の負極板と、前記正極板及び前記負極板の間に配置された帯状のセパレータとが互いに重ね合わされて渦巻き状に形成された渦状電極群であって、該渦状電極群の最内周部分において前記負極板が前記正極板より内周側に位置するように形成された渦状電極群と、
    該渦状電極群がアルカリ電解液とともに収容された導電性を有する外装缶と、を備え、
    前記負極板は、帯状の負極芯体と、該負極芯体の外周側の面に坦持された第１負極合剤層と、前記負極芯体の内周側の面に坦持された第２負極合剤層とを有しており、前記負極芯体は、該負極芯体の最内周部分の端縁部において外周側に向かって突出するバリを有し、
    前記第１負極合剤層の最内周部分の端縁部の厚さは前記第１負極合剤層の前記端縁部以外の部分の厚さより薄く、且つ、前記バリの高さは前記セパレータの厚さの３０％以下である、ことを特徴とするアルカリ蓄電池。
  2. 前記第１負極合剤層の前記端縁部は、０．１９ｍｍ以下の厚さを有する、請求項１記載のアルカリ蓄電池。
  3. 前記第１負極合剤層の前記端縁部は、前記第１負極合剤層の最内周部分の端縁から０．６ｍｍ以上１０ｍｍ以下の距離を有する、請求項１又は２記載のアルカリ蓄電池。
  4. 請求項１から３までのいずれか１項記載のアルカリ蓄電池の製造方法であって、
    長手方向及び短手方向を有する帯状の負極芯体素地の一方の面に第１負極合剤層を塗工し、前記負極芯体素地の他方の面に第２負極合剤層を塗工する塗工工程と、
    該塗工工程の後、前記負極芯体素地と前記第１負極合剤層と前記第２負極合剤層とを、前記負極芯体素地の短手方向の中央において長手方向に切断し、且つ、前記負極芯体素地の短手方向に切断し、帯状の負極板を作製する切断工程と、
    該切断工程の後、前記負極板と、帯状の正極板と、前記正極板及び前記負極板の間に配置された帯状のセパレータとを重ね合わせて渦巻き状の渦状電極群を作製する巻回工程であって、前記渦状電極群の最内周部分において前記負極板が前記正極板より内周側に位置するように渦状電極群を作製する巻回工程と、
    該巻回工程の後、前記渦状電極群をアルカリ電解液とともに導電性を有する外装缶に挿入する挿入工程と、を備え、
    前記塗工工程の後であって前記切断工程の前に調整工程を備え、該調整工程において、前記負極芯体素地の前記中央を含む第１領域における前記第１負極合剤層の厚さが、前記第１領域以外の第２領域における前記第１負極合剤層の厚さより薄くなるように、前記第１負極合剤層を調整し、
    前記巻回工程において、前記第１負極合剤層が前記負極板において外周側に位置し、且つ前記切断工程で切断された前記負極芯体素地の前記中央が前記負極板の最内周部分の端縁となるように渦状電極群を作製する、ことを特徴とするアルカリ蓄電池の製造方法。
  5. 前記調整工程において、前記第１領域における前記第１負極合剤層の厚さが０．１９ｍｍ以下となるように、前記第１負極合剤層を調整する、請求項４記載の製造方法。
  6. 前記調整工程において、前記第１領域の範囲が、前記負極芯体素地の前記短手方向の前記中央から前記短手方向に夫々０．６ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように、前記第１負極合剤層を調整する、請求項４又は５記載の製造方法。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005056678A (ja) 2003-08-04 2005-03-03 Sanyo Electric Co Ltd 円筒型アルカリ蓄電池及び円筒型ニッケル水素二次電池
JP2005056682A (ja) 2003-08-04 2005-03-03 Sanyo Electric Co Ltd 円筒型アルカリ蓄電池
JP2005135674A (ja) 2003-10-29 2005-05-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd リチウムイオン二次電池およびその構成方法
JP2015103498A (ja) 2013-11-28 2015-06-04 Fdk株式会社 アルカリ蓄電池用の負極及びこの負極を用いたアルカリ蓄電池

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001266899A (ja) * 2000-03-24 2001-09-28 Sanyo Electric Co Ltd 長尺状電極板、円筒形電池及びそれらの製造方法
JP4359098B2 (ja) 2003-08-04 2009-11-04 三洋電機株式会社 円筒型アルカリ蓄電池
US7161253B2 (en) * 2003-08-06 2007-01-09 Briggs & Stratton Corporation Portable power source
JP2006032304A (ja) * 2004-07-22 2006-02-02 Yuasa Corp 捲回式極板群を備える蓄電池
JP4868809B2 (ja) * 2005-09-27 2012-02-01 三洋電機株式会社 円筒型アルカリ蓄電池
KR101106377B1 (ko) * 2009-07-16 2012-01-18 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
JP5660625B2 (ja) * 2011-06-30 2015-01-28 Ｆｄｋトワイセル株式会社 負極板の製造方法
JP2014170664A (ja) 2013-03-04 2014-09-18 Sanyo Electric Co Ltd 電池

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005056678A (ja) 2003-08-04 2005-03-03 Sanyo Electric Co Ltd 円筒型アルカリ蓄電池及び円筒型ニッケル水素二次電池
JP2005056682A (ja) 2003-08-04 2005-03-03 Sanyo Electric Co Ltd 円筒型アルカリ蓄電池
JP2005135674A (ja) 2003-10-29 2005-05-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd リチウムイオン二次電池およびその構成方法
JP2015103498A (ja) 2013-11-28 2015-06-04 Fdk株式会社 アルカリ蓄電池用の負極及びこの負極を用いたアルカリ蓄電池

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