JPH06231759A - 水素吸蔵合金複合電極体 - Google Patents

水素吸蔵合金複合電極体

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JPH06231759A
JPH06231759A JP5039457A JP3945793A JPH06231759A JP H06231759 A JPH06231759 A JP H06231759A JP 5039457 A JP5039457 A JP 5039457A JP 3945793 A JP3945793 A JP 3945793A JP H06231759 A JPH06231759 A JP H06231759A
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JP
Japan
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electrode body
hydrogen storage
storage alloy
hole
composite electrode
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JP5039457A
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English (en)
Inventor
Kenji Suzuki
健司 鈴木
Yuichi Watakabe
雄一 渡壁
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Furukawa Electric Co Ltd
Furukawa Battery Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
Furukawa Battery Co Ltd
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Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd, Furukawa Battery Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
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    • 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

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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 パンチングメタルのパンチ孔に水素吸蔵合金
を充填して一体化した複合電極体と、対極となる電極体
との間にセパレータを介在させて巻回してなる二次電池
の上記複合電極体において、上記パンチングメタルのパ
ンチ孔を、パンチングメタルの巻軸方向に長尺寸法を有
する長孔としたことを特徴とする水素吸蔵合金複合電極
体。 【効果】 電極体を巻回する際に曲げ易く、さらに巻回
時及び巻回後の水素吸蔵合金のパンチ孔からの脱落を防
止できると共に、電池缶への電極の収納効率を向上する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は水素吸蔵合金を使用した
複合電極体に関し、特にニッケル酸化物・水素吸蔵合金
電極二次電池の負極に用いる水素吸蔵合金複合電極体に
関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
多量の水素を可逆的に吸蔵・放出できる水素吸蔵合金を
負極材料としたニッケル酸化物・水素吸蔵合金二次電池
が、その高エネルギー密度故に注目されている。
【0003】まず、円筒型二次電池の構造について、図
1を用いて説明する。負極体板(4)と正極体板(6)
の間にセパレータ(5)をはさみ、これを巻回して電池
缶(8)の中に収納する。次いで電池缶(8)の中に電
解液を注入し、正極端子(7)や絶縁ガスケット(10)
などで密封する。
【0004】かかる構造の二次電池の負極体として水素
吸蔵合金が用いられている。そしてその形態としては、
水素吸蔵合金を焼結して製造した焼結式のものや、発泡
金属、焼結繊維等の金属多孔体に水素吸蔵合金粉末を高
分子結着剤と共に充填して製造したものや、水素吸蔵合
金粉末と高分子結着剤とを混合してペースト化し、これ
をパンチングメタルからなる集電体に塗布・乾燥した
後、加圧成形することによりパンチ孔に水素吸蔵合金を
充填した非焼結式のものが知られている。
【0005】前記の水素吸蔵合金電極の中で、パンチン
グメタルを用いた非焼結式水素吸蔵合金複合電極はその
製造工程が簡単であり、しかも金属多孔体のような高価
な材料を使用しないので、低コストで製造できるという
利点を有するため注目されている。しかしながら、前記
非焼結式水素吸蔵合金複合電極は、電池缶に詰める前工
程の巻回時に曲げにくかったり、巻回して電池缶に詰め
た後に水素吸蔵合金がパンチングメタルのパンチ孔から
剥離したりなどの問題があった。また、電池缶へ詰める
際の格納率が低いという問題もあった。さらに、水素吸
蔵合金部は導電性が低いため、集電効率が悪いという問
題もあった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するためになされたもので、電池缶への格納率
が高いとともに曲げ易く、かつ水素吸蔵合金のパンチ孔
からの剥離・脱落の少ないという効果があるだけでな
く、集電効率の高いという効果も合わせもった水素吸蔵
合金複合電極体を提供しようとするものである。
【0007】即ち本発明の一つは、パンチングメタルの
パンチ孔に水素吸蔵合金を充填して一体化した複合電極
体と、対極となる電極体とを対向させてなる二次電池の
上記複合電極体において、上記パンチングメタルのパン
チ孔を、複合電極体の集電方向に長尺寸法を有する長孔
としたことを特徴とするものである。
【0008】また本発明の他の一つは、パンチングメタ
ルのパンチ孔に水素吸蔵合金を充填して一体化した複合
電極体と、対極となる電極体との間にセパレータを介在
させて巻回してなる二次電池の上記複合電極体におい
て、上記パンチングメタルのパンチ孔を、パンチングメ
タルの巻軸方向に長尺寸法を有する長孔としたことを特
徴とするものである。
【0009】
【作用】本発明によれば、パンチングメタルの巻回時及
び電池缶へ収納した後のパンチングメタルと水素吸蔵合
金の接合面における引張り応力は、同面積のパンチ孔に
ついて比べると、従来の円形状のパンチ孔の場合よりも
小さくすることができる。この理由について図2を用い
て説明する。パンチングメタル(2)のパンチ孔(3)
に水素吸蔵合金(1)を充填した複合電極体を巻回する
際に、該電極体に曲率を持たせると水素吸蔵合金(1)
はぜい性材料の性質をもつのに対し、パンチングメタル
(2)は延性材料であるためにぜい性材料である水素吸
蔵合金(1)は巻回の巻軸方向に対して直交する面内で
直線を維持し、延性材料であるパンチングメタル(2)
のみが曲率をもつことになる。従って水素吸蔵合金
(1)とパンチングメタル(2)の接合面には両者を引
き裂く方向に引張り力が働く。この引張り応力は、パン
チングメタル(2)の巻軸方向に直交する面内での水素
吸蔵合金(1)の直線部、即ち同じ面内でのパンチ孔
(3)の差し渡し距離(L)(L′)が短いほど小さく
なる。つまり、このような複合材を図2のように同じ曲
率に曲げようとした際のぜい性材料と延性材料の境界部
の角度(α)(α′)は直線部が短いもの、即ち巻軸方
向に直交する方向の寸法が短いものほど小さくなり(α
<α′)、引張り応力もそれに応じて小さくなるわけで
ある。従って本発明の複合電極体は前記引張り応力が小
さいことから、曲げ易いとともに、巻回時や巻回後に水
素吸蔵合金がパンチングメタルから脱落しにくくなる。
【0010】前述した説明から、パンチングメタルのパ
ンチ孔の面積を減らすことによって、ぜい性材料の直線
部を小さくする方法が考えられるが、この方法では電極
内の水素吸蔵合金量が減少するため、電池容量の点で不
利となってしまう。従って、本発明はパンチ孔の面積を
減らさずに、パンチ孔の形状を巻軸方向つまり電極の負
極と正極端子を結ぶ方向に長い形状の長孔にすること
で、水素吸蔵合金とパンチ孔の境界部に生じる引き裂き
応力を小さくしたものである。
【0011】また本発明によれば、水素吸蔵合金複合電
極体の電池缶への収納効率を高めることが可能となる。
その理由について図3を用いて説明する。水素吸蔵合金
複合電極体に曲率をもたせてこれを巻回すると、水素吸
蔵合金(1)部分は前記のように巻軸に直交する面内で
直線を維持するため、図のように巻回時の隣接面との間
にすきま(β)(β′)が生じてしまう。そしてこのす
きまの大きさは、直線部分が短いほど小さくすることが
できる(β<β′)。従って、本発明によればこの直線
部の長さを短くすることができるので(L>L′)隣接
する電極体面とのすきまを小さくすることが可能とな
る。これによって、無駄な空間が減少し、電池缶への水
素吸蔵合金複合電極体の収納効率が高まることになる。
【0012】さらに本発明によれば、前述した効果だけ
でなく、集電効率が高くなるという効果もある。つまり
本発明によれば、導電性の低い水素吸蔵合金の占める割
合は、同じ断面積で比較した場合、集電方向に垂直な面
内の方が集電方向を含む面内よりも小さくなり、従って
従来のパンチ孔形状が円形である場合に比べて、電池と
しての内部抵抗は相対的に低くなる。従って電池特性と
して放電特性が向上することになる。
【0013】
【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。まず、水素吸蔵合金粉末を水と共に配合することに
よりペーストを調整した。次いで、孔径が 1.0mm、厚さ
が 0.1mmのパンチングメタルに前記ペーストを塗布・乾
燥した後、図4に示すように、巻軸方向にロールプレス
で圧延したもの(図4(B))と巻軸と直交する方向に
ロールプレスで圧延したもの(図4(C))との、2種
の水素吸蔵合金複合電極体を作製した。なお、これらの
電極体を定尺に切断し、2種の電極体の質量に差が無い
こと、及びパンチ孔(3)(3′)の面積にも差が無い
ことを、あらかじめ確認した。
【0014】2種の電極体のパンチ孔形状を比較する
と、巻軸と直交する方向にロールプレスで圧延したもの
は、ロールプレスした方向に長軸を有する楕円形状であ
り、巻軸方向に圧延したものは、巻軸方向に長軸を有す
る楕円形状となっていることが確認できた。次に、これ
ら2種の電極体を同じ曲率に曲げる実験を行なったとこ
ろ、巻軸方向に圧延したもののほうが曲げ易いうえに、
水素吸蔵合金の脱落は、巻軸と直交する方向に圧延した
もののほうが顕著であり、本発明の効果が明らかとなっ
た。
【0015】さらに、これら2種の電極体を同じ直径の
巻芯に巻き付けて、巻外径を比較すると、巻軸方向に圧
延したもののほうが、小さいことが確認でき、巻軸方向
に圧延したもののほうが電池缶への収納効率が高いこと
も明らかになった。
【0016】次にこれら2種の電極体を用いて作製した
2種類の二次電池の放電特性を以下の条件で比較した。充放電条件 充電温度 :20℃ 充電電流 :0.1 C(110mA) 充電量 :150 % 充電後休止:1hr 放電温度 :20℃ 放電電流 :0.2 C(220mA) 終止電圧 :1.0 V
【0017】以上の条件で定格容量(1100mAh)放電電圧
特性を測定した結果を図5に示す。
【0018】図5より同一条件での放電電圧特性は、巻
軸方向に圧延した水素吸蔵合金複合電極体を用いた本発
明二次電池(B)のほうが、巻軸方向と直交する方向に
圧延した電極体を用いた比較二次電池(C)より良好で
あり、本発明による集電効率の向上の効果を実証するこ
とができた。
【0019】なお本実施例におけるパンチ孔形状は単に
円形パンチ孔を圧延して得られた楕円形状であるが、本
発明でのパンチ孔の形状は楕円形状に限るものでは無
い。すなわち、長方形でも、ひし形でも、巻軸方向に長
い形状の長孔であればどのような形状でも良い。また、
本発明ではパンチ孔形状を得るのに、ロールプレスでの
圧延を利用したが、パンチングメタルの状態でパンチ孔
形状をあらかじめ巻軸方向に長くしておくという方法も
当然可能である。
【0020】また、前述までの説明は、巻回を行なう円
筒型電池を例にして行なってきたが、本発明の効果のう
ち、集電効率の向上の面では、円筒型の電池に限らず、
電極体の巻回を行なわない板状電極を用いる角型電池で
も同様の効果が得られる。
【0021】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば電極体
を巻回する際に曲げ易く、巻回時及び巻回した後の水素
吸蔵合金のパンチ孔からの脱落を防げるとともに、電池
缶への電極体の収納効率を向上することができる。ま
た、本発明によれば、導電性の低い水素吸蔵合金の占め
る割合は、巻軸方向即ち負極と正極端子を結ぶ集電方向
で多く、集電方向に直交する断面内では少なくなるの
で、当然のことながら、集電効率が高いという効果も有
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】円筒型電池の構造を示す断面図である。
【図2】水素吸蔵合金複合電極体に曲率をもたせた時の
水素吸蔵合金とパンチングメタルの境界部分にはたらく
引き裂き応力を説明するもので、(A)(B)は共に要
部断面図である。
【図3】巻回した時の電極体を示すもので、(A)
(B)は共に要部断面図である。
【図4】(A)は巻回した電極体の巻軸方向を示す説明
図であり、(B)は巻軸方向と圧延方向が同一の場合の
パンチ孔形状を示す説明図であり、(C)は巻軸方向と
圧延方向が直交する場合のパンチ孔形状を示す説明図で
ある。
【図5】本発明電極体を用いた二次電池と比較電極体を
用いた二次電池の放電電圧特性を示す実測図である。
【符号の説明】
1 水素吸蔵合金 2 パンチングメタル 3,3′ パンチ孔 4 負極 5 セパレータ 6 正極 7 正極の端子 8 電池缶 9 絶縁ガスケット 10 ゴム弁(安全弁)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パンチングメタルのパンチ孔に水素吸蔵
    合金を充填して一体化した複合電極体と、対極となる電
    極体とを対向させてなる二次電池の上記複合電極体にお
    いて、上記パンチングメタルのパンチ孔を、複合電極体
    の集電方向に長尺寸法を有する長孔としたことを特徴と
    する水素貯蔵合金複合電極体。
  2. 【請求項2】 パンチングメタルのパンチ孔に水素吸蔵
    合金を充填して一体化した複合電極体と、対極となる電
    極体との間にセパレータを介在させて巻回してなる二次
    電池の上記複合電極体において、上記パンチングメタル
    のパンチ孔を、パンチングメタルの巻軸方向に長尺寸法
    を有する長孔としたことを特徴とする水素吸蔵合金複合
    電極体。
JP5039457A 1993-02-03 1993-02-03 水素吸蔵合金複合電極体 Pending JPH06231759A (ja)

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JP5039457A JPH06231759A (ja) 1993-02-03 1993-02-03 水素吸蔵合金複合電極体

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012134109A (ja) * 2010-12-24 2012-07-12 Fdk Twicell Co Ltd 負極板の製造方法、負極板、該負極板を備えた円筒形電池

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012134109A (ja) * 2010-12-24 2012-07-12 Fdk Twicell Co Ltd 負極板の製造方法、負極板、該負極板を備えた円筒形電池

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