JPH05234597A - 渦巻き型電池の内部集電体 - Google Patents

渦巻き型電池の内部集電体

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JPH05234597A
JPH05234597A JP4033268A JP3326892A JPH05234597A JP H05234597 A JPH05234597 A JP H05234597A JP 4033268 A JP4033268 A JP 4033268A JP 3326892 A JP3326892 A JP 3326892A JP H05234597 A JPH05234597 A JP H05234597A
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JP
Japan
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expanded metal
current collector
width direction
collector
positive electrode
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Pending
Application number
JP4033268A
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English (en)
Inventor
Atsushi Takagi
淳 高木
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64Carriers or collectors
    • H01M4/70Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/72Grids
    • H01M4/74Meshes or woven material; Expanded metal
    • H01M4/745Expanded metal
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】 【目的】エキスパンドメタルの幅方向両端部における短
絡を防止した渦巻き型電池の内部集電体を提供する。 【構成】正極又は負極の内部集電体1を構成するエキス
パンドメタルは、その幅方向(巻き取り方向に対し直角
方向)に延伸されるが、エキスパンドメタルの幅方向両
端部は延伸されず非網目部2となる。その結果、エキス
パンドメタルの幅方向両端部にはエキスパンドメタル独
特の針状突起が形成されないために、これら正極及び負
極を薄いセパレータを挟んで巻き取る場合でもこの針状
突起によりセパレータが破れて正、負極間が短絡するの
が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、セパレ−タを挟んでシ
−ト状の正極及び負極を渦巻き状に作製してなる渦巻き
型電池の内部集電体に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ニッケルカドミニウム電池などに
用いられる渦巻き型電池は、負極端子を構成する金属製
の缶体部と、この缶体部の上端開口を密閉する樹脂製の
蓋と、蓋の中央部に突設され正極端子と、缶体部の内部
に収容された電解液及び電極集合体を有しており、電極
集合体はイオン透過性及び電気絶縁性のセパレ−タ(図
示せず)を挟んでシ−ト状の正極及び負極を渦巻き状に
作製してなる。
【0003】また、正極及び負極はそれぞれ内部集電体
に活物質を圧着してシート状に形成され、これら内部集
電体と上記した正極端子及び缶体部とはそれぞれタブや
集電板などの電気接続部材により溶接される。内部集電
体としてエキスパンドメタルを採用することは知られて
いる。特開平3ー1446号公報は、このエキスパンド
メタルの巻き取り方向両端部に形成される針状突起によ
り短絡が生じるのを防止するために、図8に示すように
エキスパンドメタル10の巻き取り方向両端部に非網目
部1a、1bを設け、それによりエキスパンドメタル1
のこの巻き取り方向両端部における短絡防止を図ってい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、大型の
渦巻き型電池に用いる電極集合体の巻き取り工程では、
巻き取られる正極及び負極に大きな引張り力が加わり、
更に巻き取られた正極及び負極にはローラにより圧縮力
が加えられ、その結果、これら電極中に埋設されている
エキスパンドメタルが変位又は変形して、エキスパンド
メタルの幅方向(巻き取り方向と直角方向をいう)両端
部において短絡が生じることがわかった。
【0005】これは、内部集電体を構成するエキスパン
ドメタルが幅方向両端部にも針状突起を有するために生
じるものである。このようなエキスパンドメタルの幅方
向両端部での短絡はその巻き取り方向両端部よりも寸法
が大きいだけ発生確率も大きく、更に電極集合体の大径
化に伴って増加する。実際に、直径42mm、幅130
mmの電極集合体を多数作製した場合の短絡発生箇所と
その割合は表1のようになった。
【0006】
【表1】 本発明はこのような問題に鑑みなされたものであり、エ
キスパンドメタルの幅方向両端部における短絡を防止し
た渦巻き型電池の内部集電体を提供することを、その解
決すべき課題としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の渦巻き型電池の
内部集電体は、巻取方向に対して垂直な幅方向端部に非
網目部を有するエキスパンドメタルからなるとともに渦
巻き状の正極又は負極の一部を構成することを特徴とし
ている。
【0008】
【作用及び発明の効果】正極又は負極の内部集電体を構
成するエキスパンドメタルは、その幅方向(巻き取り方
向に対し直角方向)に延伸されるが、エキスパンドメタ
ルの幅方向両端部は延伸されず本発明でいう非網目部と
なる。その結果、エキスパンドメタルの幅方向両端部に
はエキスパンドメタル独特の針状突起が形成されないた
めに、これら正極及び負極を薄いセパレータを挟んで巻
き取る場合でもこの針状突起によりセパレータが破れて
正、負極間が短絡するのが防止される。
【0009】
【実施例】
(実施例1)本発明の一実施例を以下、説明する。渦巻
き型電池の構造自体は従来技術の項で説明した通常の渦
巻き型電池と同じであるので、その説明を省略する。
【0010】この渦巻き型電池の正極又は負極の内部集
電体1を図1に示す。この内部集電体1は、ニッケル薄
板に多数の切れ目を入れて幅方向に延伸して作製したエ
キスパンドメタルからなり、幅方向両端部にはそれぞれ
非網目部2が設けられる。すなわち、上記ニッケル薄板
の幅方向両端部には切れ目を入れず、網目はその幅方向
中央部にのみ形成した。内部集電体1の寸法は以下の通
りである。厚さが0.1mm、非網目部の幅が5mm、
全幅が130mm、巻き取り方向の長さが正極3用とし
て750mm、負極4用として680mm。
【0011】この内部集電体1に、水酸化ニッケル粉末
をCMC(カルボキシ・メチル・セルロース・ナトリウ
ム)などの増粘剤でペースト状として圧着して正極を作
製した。負極は、MmNi3.5 Co0.7 Al0.8 の組成
(Mm:ミッシュメタル)の水素吸蔵合金粉末を機械的
に100メッシュ以下の粉末とし、市販のメッキ溶液を
用いてメッキ量が総量の20%となるように無電界銅メ
ッキを行い、この銅メッキ合金粉末25gに1.3gの
PTFEディスパ−ジョン(ダイキン工業株式会社製の
D−1)を加えて混練りし、シ−ト状に予備成形した
後、内部集電体1の両面に摂氏300度、300kg/
cm2 で圧着し、作製した。
【0012】次に、これら正極及び負極をポリプロピレ
ンの不織布からなるセパレ−タ(図示せず)を挟んで巻
き取り、電解液として5NのKOH+1NのLiOH水
溶液を用いて直径42mm、高さ140mmの円筒密閉
型水素吸蔵電池を100個、作製した。ちなみに、電極
集合体を作製するための巻き取り工程を図2に基づき説
明する。3は正極、4は負極、5、5はセパレータであ
り、これらは一対のローラ7により挟持、回転される巻
芯6に巻き取られる。なお図2において、太い矢印は引
張り力がかかる方向であり、細い矢印は巻き取られる方
向である。
【0013】比較例1として、エキスパンドメタルの巻
き始め部分に非網目部に設けた他は上記実施例と同じ電
池を100個、作製した。比較例2として、非網目部を
全く持たないエキスパンドメタルを用いた他は上記実施
例と同じ電池を100個、作製した。 (実施例2)次に図3に示すように、巻き始め端部に厚
さ0.1mmの細長いニッケル片19をスポット溶接し
た内部集電体10を作製し、この内部集電体10を用い
て実施例1と同じに電池を100個、作製した。
【0014】これら電池の初期短絡回数を調べたとこ
ろ、表2のようになった。
【0015】
【表2】 表2からわかるように、各実施例品の短絡事故は大幅に
低減され、とりわけ実施例2品の短絡事故はほぼ完全に
防止できた。
【0016】また、上記各例は周知のタブ集電方式で集
電したが、各実施例の電池は集電板集電形式で集電する
こともでき、そのためにタブ集電方式に比較して抵抗損
失を減らすことができる。なおこの集電板集電形式と
は、図7に示すように、多くの孔91をもつ集電板(単
に集電体とも呼ばれる)9を電極集合体の上方に載せ、
正極3から上方即ち渦巻き形状の電極集合体の軸方向へ
内部集電体2の先端を突出させ、この集電板9の下面に
接触する内部集電体2の先端を集電板9に溶接する集電
方式である。
【0017】(実施例3)実施例1の電池において、正
極集電を上記集電板集電方式に代えたものを作製し、そ
の放電効率(利用率)を比較例1品(タブ集電方式)と
比較した。その結果を図4に示す。抵抗損失の低減によ
り、高率放電時の利用率を向上できることがわかる。
【0018】(実施例4)他の実施例を図5及び図6に
示す。図5及び図6では、非網目部2に異形の突部2
1、29を設け、この突部21、29を集電用のタブと
している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の渦巻き型電池の内部集電体の実施例1
を示す平面図、
【図2】図1の電池の電極集合体を作製する巻取り工程
を示す図、
【図3】本発明の渦巻き型電池の内部集電体の実施例2
を示す平面図、
【図4】本発明の渦巻き型電池の内部集電体の実施例3
の特性を示す図、
【図5】本発明の渦巻き型電池の内部集電体の実施例4
を示す平面図、
【図6】本発明の渦巻き型電池の内部集電体の実施例4
を示す平面図、
【図7】渦巻き型電池における集電板集電方式を示す斜
視図、
【図8】従来の渦巻き型電池の内部集電体の一例を示す
平面図、
【符号の説明】
1は内部集電体、2は非網目部、

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】巻取方向に対して垂直な幅方向端部に非網
    目部を有するエキスパンドメタルからなるとともに渦巻
    き状の正極又は負極の一部を構成することを特徴とする
    渦巻き型電池の内部集電体。
JP4033268A 1992-02-20 1992-02-20 渦巻き型電池の内部集電体 Pending JPH05234597A (ja)

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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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