JPH09102317A

JPH09102317A - アルカリ二次電池およびその製造方法

Info

Publication number: JPH09102317A
Application number: JP7258900A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Hiruma; 雅義蛭間; Kunihiko Miyamoto; 邦彦宮本; Makoto Wakabayashi; 誠若林; Tetsuya Yamane; 哲哉山根
Original assignee: Toshiba Battery Co Ltd
Current assignee: FDK Twicell Co Ltd
Priority date: 1995-10-05
Filing date: 1995-10-05
Publication date: 1997-04-15
Anticipated expiration: 2015-10-05
Also published as: JP3330263B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ペーストの充填量を減少させることなく引張
り強度の向上および表面の性状が改良された導電性基板
を有するペースト式正極を備えたアルカリ二次電池を提
供することを目的とする。【解決手段】ペースト式正極および負極をセパレータ
を挟んで渦巻状に捲回することにより作製された電極群
を有し、前記正極が導電性基板に水酸化ニッケルを活物
質として含むペーストを充填することにより形成された
アルカリ二次電池において、前記導電性基板は、前記ペ
ーストの塗工方向と同一方向に直線状に密に配列された
中空金属繊維からなる板状の芯材と、この芯材の両側に
配置され、中空金属繊維が疎に絡み合って形成された中
間層と、前記各中間層の前記芯材と反対側の面にそれぞ
れ配置され、巻縮された中空金属繊維からなる表面層と
有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルカリ二次電池
およびその製造方法に関し、特に正極の導電性基板を改
良したアルカリ二次電池およびその製造方法に係わる。

【０００２】

【従来の技術】アルカリ二次電池に用いられるペースト
式正極は、例えば、活物質である水酸化ニッケル粉末と
導電材料と高分子結着剤とを水の存在下で混練してペー
ストを調製し、前記ペーストを導電性基板に充填した
後、乾燥し、ロールプレスを行うことにより作製され
る。

【０００３】前記導電性基板としては従来より、エキス
パンデッドメタル、穿孔鋼板、ニッケルネットなどの二
次元基板や、ビビリ切削振動による繊維状金属多孔体
（非メッキタイプ）、メッキタイプであるスポンジ状金
属多孔体やフェルト状金属多孔体などの三次元基板が用
いられている。前記三次元基板は、その内部にペースト
が保持されるため、前記二次元基板に比べて前記ペース
トの充填量が多く、かつ集電効率が優れている。このよ
うな三次元基板は、前記二次元基板と比較して前記活物
質の利用率が高いため、広く用いられている。

【０００４】ところで、前記フェルト状金属多孔体は従
来より次のような方法により作製されている。 (1) 高分子繊維からなるクロスウェヴ構造をなす帯状の
不織布に結合剤を含浸、塗布、または散布等を行うこと
により前記不織布の高分子繊維を相互に接着する。この
不織布を触媒活性化処理した後、無電解めっきを施すこ
とにより前記不織布の高分子繊維表面に金属めっき被膜
を形成する。つづいて、めっき処理された不織布を還元
性雰囲気中で焼成して前記高分子繊維を焼き抜きすると
共に前記結合剤を除去することにより中空金属めっき繊
維が互いに絡み合った構造を有するフェルト状金属多孔
体を作製する。

【０００５】(2) 高分子繊維からなるパラレルウェヴ構
造をなす帯状の不織布の両面にクロスウェヴ構造をなす
帯状の不織布をそれぞれ積層して３層構造の不織布積層
物を形成する。つづいて、この不織布積層物に結合剤を
含浸、塗布、または散布等を行うことにより前記不織布
積層物の高分子繊維を相互に接着する。ひきつづき、前
記不織布積層物を触媒活性化処理した後、無電解めっき
を施すことにより前記不織布積層物の高分子繊維表面に
金属めっき被膜を形成する。次いで、めっき処理された
不織布積層物を還元性雰囲気中で焼成して前記高分子繊
維を焼き抜きすると共に前記結合剤を除去することによ
りフェルト状金属多孔体を作製する。得られたフェルト
状金属多孔体は、直線状の中空金属繊維からなる内層
と、この内層の両面に配置され、中空金属繊維が互いに
絡み合った外層とからなる構造を有する。

【０００６】しかしながら、クロスウェヴ構造をなす帯
状の不織布のみを出発材料として用いて作製された前記
(1) のフェルト状金属多孔体は、引張り強度が低いため
に、前記フェルト状金属多孔体に水酸化ニッケルを活物
質として含むペーストを充填し、乾燥し、ロールプレス
を行う塗工工程において、前記金属多孔体が破断すると
いう問題があった。また、前記(1) のフェルト状金属多
孔体にペーストを充填して得たペースト式正極をセパレ
ータを介して負極と共に渦巻状に捲回すると、前記金属
多孔体の中空金属めっき繊維の端部が前記セパレータを
貫通して前記負極に達し、内部短絡を生じる問題があっ
た。このような中空金属繊維によるセパレータの貫通
は、前記フェルト状金属多孔体の表面において中空金属
繊維が遊離していること、捲回時に必要とされる機械的
強度が弱いために中空金属繊維が毛ば立ち易いこと、に
起因している。

【０００７】一方、クロスウェヴ−パラレルウェヴ−ク
ロスウェヴ構造をなす帯状の不織布積層物を出発材料と
して用いて作製された前記(2) のフェルト状金属多孔体
は、引張り強度の高い直線状の中空金属繊維からなる内
層を有するために、前記(1)の方法で作製されたフェル
ト状金属多孔体のように塗工工程で破断されるのを防止
できる。しかしながら、このフェルト状金属多孔体にペ
ーストを充填して得たペースト式正極をセパレータを介
して負極と共に渦巻状に捲回すると、前述した(1) のフ
ェルト状金属多孔体を用いた場合と同様に前記金属多孔
体の中空金属繊維の端部が前記セパレータを貫通して前
記負極に達し、内部短絡を生じる問題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ペーストの
充填量を減少させることなく引張り強度の向上および表
面の性状が改良された導電性基板を有するペースト式正
極を備えたアルカリ二次電池およびその製造方法を提供
することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係わるアルカリ
二次電池は、ペースト式正極および負極をセパレータを
挟んで渦巻状に捲回することにより作製された電極群を
有し、前記正極が導電性基板に水酸化ニッケルを活物質
として含むペーストを充填することにより形成されたア
ルカリ二次電池において、前記導電性基板は、前記ペー
ストの塗工方向と同一方向に直線状に密に配列された中
空金属繊維からなる板状の芯材と、この芯材の両側に配
置され、中空金属繊維が疎に絡み合って形成された中間
層と、前記各中間層の前記芯材と反対側の面にそれぞれ
配置され、巻縮された中空金属繊維からなる表面層と有
することを特徴とするものである。

【００１０】本発明に係わるアルカリ二次電池の製造方
法は、ペースト式正極および負極をセパレータを挟んで
渦巻状に捲回することにより作製された電極群を有し、
前記ペースト式正極が導電性基板に水酸化ニッケルを活
物質として含むペーストを充填することにより形成され
たアルカリ二次電池の製造方法において、前記導電性基
板は、高分子繊維が前記ペーストの塗工方向と同一方向
に密に配列された第１不織布の両側に高分子繊維が疎に
絡み合って形成された第２不織布をそれぞれ積層し、さ
らに前記各第２不織布に巻縮された高分子繊維からなる
第３不織布をそれぞれ積層することにより５層構造の不
織布積層物を作製する工程と、この不織布積層物の高分
子繊維を有機系結合剤により相互に接着する工程と、こ
の結合剤で処理された不織布積層物に金属めっきを施す
工程と、金属めっき後の不織布積層物を焼成して前記前
記第１〜第３の不織布の高分子繊維を焼き抜きすると共
に前記結合剤を除去する工程とを具備した方法により作
製されることを特徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明のアルカリ二次電池
を図１を参照して説明する。有底円筒状の容器１内に
は、正極２とセパレータ３と負極４とを積層してスパイ
ラル状に捲回することにより作製された電極群５が収納
されている。前記負極４は、前記電極群５の最外周に配
置されて前記容器１と電気的に接触している。アルカリ
電解液は、前記容器１内に収容されている。中央に孔６
を有する円形の第１の封口板７は、前記容器１の上部開
口部に配置されている。リング状の絶縁性ガスケット８
は、前記封口板７の周縁と前記容器１の上部開口部内面
の間に配置され、前記上部開口部を内側に縮径するカシ
メ加工により前記容器１に前記封口板７を前記ガスケッ
ト８を介して気密に固定している。正極リード９は、一
端が前記正極２に接続、他端が前記封口板７の下面に接
続されている。帽子形状をなす正極端子１０は、前記封
口板７上に前記孔６を覆うように取り付けられている。
ゴム製の安全弁１１は、前記封口板７と前記正極端子１
０で囲まれた空間内に前記孔６を塞ぐように配置されて
いる。中央に穴を有する絶縁材料からなる円形の押え板
１２は、前記正極端子１０上に前記正極端子１０の突起
部がその押え板１２の前記穴から突出されるように配置
されている。外装チューブ１３は、前記押え板１２の周
縁、前記容器１の側面及び前記容器１の底部周縁を被覆
している。

【００１２】次に、前記正極２、負極４、セパレータ３
および電解液について説明する。１）正極２この正極２は、水酸化ニッケル粉末、導電剤、結着剤お
よび水を含むペーストを調製し、前記ペーストを導電性
基板に充填し、これを乾燥、加圧成形した後、所望のサ
イズに切断することにより作製される。

【００１３】前記水酸化ニッケル粉末としては、例えば
単一の水酸化ニッケル粉末、または亜鉛および／または
コバルトが金属ニッケルと共沈された水酸化ニッケル粉
末を用いることができる。後者の水酸化ニッケル粉末を
含む正極は、高温状態における充電効率を更に向上する
ことが可能になる。

【００１４】前記導電剤としては、例えば一酸化コバル
ト、三酸化二コバルト、水酸化コバルト等のコバルト化
合物を挙げることができる。前記結着剤としては、例え
ばポリテトラフルオロエチレン、カルボキシメチルセル
ロース、メチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウ
ム、ポリビニルアルコールを挙げることができる。

【００１５】前記導電性基板は、図２に示すように前記
ペーストの塗工方向と同一方向に直線状に密に配列され
た中空金属繊維からなる板状の芯材２１と、この芯材２
１の両側に配置され、中空金属繊維が疎に絡み合って形
成された中間層２２₁ 、２２₂ と、前記各中間層２２
₁ 、２２₂ の前記芯材２１と反対側の面にそれぞれ配置
され、巻縮（カール）された中空金属繊維からなる表面
層２３₁ 、２３₂ とからなるフェルト状多孔質構造を有
するものが用いられる。

【００１６】前記芯材２１、前記中間層２２₁ 、２２₂
および前記表面層２３₁ 、２３₂ を構成する前記中空金
属繊維は、例えばニッケルからなる。また、前記中空金
属繊維の平均径は１０〜８０μｍであることが好まし
い。

【００１７】前記芯材２１、前記中間層２２₁ 、２２₂
および前記表面層２３₁ 、２３₂ の厚さは、芯材：中間
層：表面層の比が２：２４：１〜５：１９：３になるよ
うにすることが好ましい。このような厚さ比にする理由
は、芯材２１はペースト塗工時の機械的強度（引張り強
度）を確保し、中間層２２₁ 、２２₂ はペーストの保持
量の増大、表面層２３₁ 、２３₂ はペーストの塗工工程
後の捲回時における表層からの中空金属繊維遊離の抑
制、という機能をそれぞれ分担させるためである。な
お、導電性基板の総厚さは１．０〜２．０ｍｍであるこ
とが好ましい。

【００１８】前記芯体２１は、空隙率が５０〜９５％で
あることが好ましい。前記芯体の空隙率を５０％未満に
すると、ペーストが占める比率自体が小さいものの、そ
の充填量が低下する恐れがある。一方、前記芯体の空隙
率が９５％を越えると導電性基板の機械的強度が低下す
る恐れがある。

【００１９】前記中間層２２₁ 、２２₂ は、空隙率が９
０〜９８％、目付け量が２５０〜６００ｇ／ｍ² である
ことが好ましい。前記中間層の空隙率を９０％未満にす
ると、ペーストの充填量が著しく低下する恐れがある。
一方、前記中間層の空隙率が９８％を越えると導電性基
板の機械的強度が低下する恐れがある。また、前記中間
層の目付け量を２５０ｇ／ｍ² 未満にすると、導電性基
板の機械的強度が低下するばかりか、電気抵抗が増大す
る恐れがある。一方、前記中間層の目付け量が６００ｇ
／ｍ² を越えると、ペーストの充填量が低下するばかり
か、高コストになる恐れがある。

【００２０】前記表面層２３₁ 、２３₂ は、空隙率が９
０〜９８％、目付け量が２５０〜６００ｇ／ｍ² である
ことが好ましい。前記表面層の空隙率を９０％未満にす
ると、前記中間層２２₁ 、２２₂ へのペーストの透過が
阻害されてペーストの充填量が低下する恐れがある。一
方、前記表面層の空隙率が９８％を越えると前記中間層
２２₁ 、２２₂ との中空金属繊維の絡みが少なくなって
表層での中空金属繊維の遊離が生じる恐れがある。ま
た、前記表面層の目付け量を２５０ｇ／ｍ² 未満にする
と、前記中間層２２₁ 、２２₂ との中空金属繊維の絡み
が少なくなって表層での中空金属繊維の遊離が生じる恐
れがある。一方、前記表面層の目付け量が６００ｇ／ｍ
² を越えると、ペーストの充填量が低下するばかりか、
高コストになる恐れがある。

【００２１】上述した導電性基板（フェルト状多孔体）
は、次のような方法により作製される。（第１工程）まず、高分子繊維が直線状に密に配列され
た、いわゆるパラレルウェヴ構造の第１不織布の両側に
高分子繊維が疎に絡み合って形成された第２不織布を積
層する。なお、前記第１不織布は前記直線状の高分子繊
維がペーストの塗工方向と同一方向に密に配列されてい
る。

【００２２】前記高分子繊維としては、例えばポリエチ
レン繊維、ポリプロピレン繊維のようなポリオレフィン
繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維等を用いるこ
とができる。

【００２３】前記第２不織布としては、例えばクロスウ
ェブ構造の不織布が用いられる。前記第１、第２の不織
布の積層は、例えば前記第１不織布の両面に第２不織布
を重ね、熱風を吹き付けた後、熱ロール間を通して前記
第１、第２の不織布の界面で高分子繊維を相互に融着す
ることにより行うことができる。

【００２４】（第２工程）前記各第２不織布の前記第１
不織布と反対側の面に巻縮（カール）された高分子繊維
からなる第３不織布をそれぞれ積層することにより５層
構造の不織布積層物を形成した後、この不織布積層物の
高分子繊維を有機系結合剤により相互に接着する。

【００２５】前記不織布積層物の高分子繊維を有機系結
合剤で相互に接着する方法としては、例えば前記不織布
積層物を有機系結合剤中に浸漬する方法、前記不織布積
層物に有機系結合剤を噴霧する方法、または前記不織布
積層物に有機系結合剤をコーティングする方法等を採用
することができる。

【００２６】前記有機系結合剤としては、例えばエポキ
シ樹脂を用いることができる。（第３工程）前記結合剤で処理された不織布積層物に金
属めっきを施した後、還元性雰囲気中で焼成して前記前
記第１〜第３の不織布の高分子繊維を焼き抜きすると共
に前記結合剤を除去することにより、前述した図２に示
す芯材２１、２つの中間層２２、２３および２つの表面
層２４、２５からなる５層構造の導電性基板（フェルト
状多孔体）が作製される。

【００２７】前記金属めっきは、例えば前記不織布積層
物をパラジウム触媒で処理し、無電解ニッケルめっきを
行う方法が採用される。前記還元性雰囲気中での焼成
は、例えば９００〜１０００℃の温度で行われる。

【００２８】２）負極４この負極４は、負極活物質、導電材、結着剤および水と
共に混練してペーストを調製し、前記ペーストを導電性
基板に充填し、乾燥した後、成形することにより製造さ
れる。

【００２９】前記負極活物質としては、例えば金属カド
ミウム、水酸化カドミウムなどのカドミウム化合物、水
素吸蔵合金を挙げることができる。中でも、前記水素吸
蔵合金は、前記カドミウム化合物を用いた場合よりも二
次電池の容量を向上できるため、好ましい。前記水素吸
蔵合金は、格別制限されるものではなく、電解液中で電
気化学的に発生させた水素を吸蔵でき、かつ放電時にそ
の吸蔵水素を容易に放出できるものであればよい。例え
ば、ＬａＮｉ₅ 、ＭｍＮｉ₅ （Ｍｍはミッシュメタ
ル）、ＬｍＮｉ₅ （ＬｍはＬａを含む希土類元素から選
ばれる少なくとも一種）、これら合金のＮｉの一部をＡ
ｌ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｂの
ような元素で置換した多元素系のもの、またはＴｉＮｉ
系、ＴｉＦｅ系のものを挙げることができる。特に、一
般式ＬｍＮｉ_w Ｃｏ_x Ｍｎ_y Ａｌ_z （原子比ｗ，ｘ，
ｙ，ｚの合計値は５．００≦ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ≦５．５０
である）で表される組成の水素吸蔵合金は充放電サイク
ルの進行に伴う微粉化を抑制して充放電サイクル寿命を
向上できるための好適である。

【００３０】前記導電材としては、例えばカーボンブラ
ック、黒鉛等を挙げることができる。前記結着剤として
は、例えばポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリル酸カリ
ウムなどのポリアクリル酸塩、ポリテトラフルオロエチ
レン（ＰＴＦＥ）などのフッ素系樹脂、またはカルボキ
シメチルセルロース（ＣＭＣ）等を挙げることができ
る。

【００３１】前記導電性基板としては、例えばパンチド
メタル、エキスパンデッドメタル、穿孔剛板、ニッケル
ネットなどの二次元基板や、フェルト状金属多孔体や、
スポンジ状金属多孔体などの三次元基板を挙げることが
できる。

【００３２】３）セパレータ３このセパレータ３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を挙
げることができる。

【００３３】４）アルカリ電解液このアルカリ電解液は、水酸化カリウム（ＫＯＨ）単
独、またはこれに水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）および
水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）のいずれか一方または両者
を添加した組成を有する。

【００３４】以上説明した本発明に係わるアルカリ二次
電池によれば、ペースト式正極を構成する導電性基板は
図２に示すようにペーストの塗工方向と同一方向に直線
状に密に配列された中空金属繊維からなる板状の芯材２
１と、この芯材２１の両側に配置され、中空金属繊維が
疎に絡み合って形成された中間層２２₁ 、２２₂ と、前
記各中間層２２₁ 、２２₂ の前記芯材２１と反対側の面
にそれぞれ配置され、巻縮（カール）された中空金属繊
維からなる表面層２３₁ 、２３₂ とからなるフェルト状
多孔質構造を有する。

【００３５】このような導電性基板に水酸化ニッケルを
活物質として含むペーストを充填し、乾燥し、ロールプ
レスを行う塗工工程において、前記導電性基板は中心の
芯材２１の両面に中空金属繊維が疎に絡み合って形成さ
れた空隙率の高い中間層２２₁ 、２２₂ およびカールさ
れた中空金属繊維からなる空隙率の高い表面層２３₁、
２３₂ をそれぞれ配置した構造を有するため、十分な量
のペーストが充填されたペースト式正極を得ることがで
きる。

【００３６】また、前記導電性基板は前記ペーストの塗
工方向と同一方向に直線状に密に配列された中空金属繊
維からなる引張り強度の高い板状の芯材２１を備えてい
るため、前記塗工工程において前記導電性基板が破断さ
れるのを防止することができる。

【００３７】さらに、得られたペースト式正極をセパレ
ータを介して負極と共に渦巻状に捲回して電極群を作製
する際、前記正極を構成する導電性基板（フェルト状金
属多孔体）の表面層２３₁ 、２３₂ はカールされた中空
金属繊維からなるため、前記金属多孔体表面の中空金属
繊維の端部が前記セパレータを貫通するのを防止でき
る。その結果、前記電極群の作製時に前記ペースト式正
極のフェルト状金属多孔体の中空金属繊維がセパレータ
を貫通して負極に達することによる内部短絡の発生を防
止できる。

【００３８】したがって、量産化に適し、かつ活物質の
利用率の高いペースト式正極を備え、さらに内部短絡を
防止した高信頼性のアルカリ二次電池を提供できる。さ
らに、本発明の方法によれば高分子繊維が前記ペースト
の塗工方向と同一方向に密に配列された第１不織布の両
側に高分子繊維が疎に絡み合って形成された第２不織布
をそれぞれ積層し、さらに前記各第２不織布に巻縮され
た高分子繊維からなる第３不織布をそれぞれ積層するこ
とにより５層構造の不織布積層物を作製する工程と、こ
の不織布積層物の高分子繊維を有機系結合剤により相互
に接着する工程と、この結合剤で処理された不織布積層
物に金属めっきを施す工程と、金属めっき後の不織布積
層物を焼成して前記前記第１〜第３の不織布の高分子繊
維を焼き抜きすると共に前記結合剤を除去する工程とを
具備することによって、前述した図２に示す構造の導電
性基板（フェルト状金属多孔体）を作製することができ
る。したがって、前記導電性基板を用いることによって
ペーストの塗工工程において破断を生じることなく、十
分な量のペーストが充填されたペースト式正極を備えた
アルカリ二次電池を製造することができる。また、得ら
れたペースト式正極をセパレータを介して負極と共に渦
巻状に捲回して電極群を作製する際、前記導電性基板に
起因する内部短絡を防止できるため、信頼性の高いアル
カリ二次電池を製造することができる。

【００３９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。実施例１＜ペースト式正極の作製＞繊維径が１０μｍのポリエス
テル繊維からなるパラレルウェブ構造の第１不織布の両
面に繊維径が１８μｍのポリエステル繊維からなるクロ
スウェヴ構造の第２不織布をそれぞれ重ね、これら第
１、第２の不織布に２００〜２５０℃の熱風を吹き付け
た後、１５０〜２００℃程度の加熱ロール間を通すこと
によりクロスウェヴ−パラレルウェブ−クロスウェヴ構
造の不織布を作製した。つづいて、この不織布の両面に
カール付けされたポリエステル繊維からなる第３不織布
をそれぞれ重ねて５層構造の不織布積層物とした後、エ
ポシキ樹脂溶液に浸漬して前記不織布積層物のポリエス
テル繊維を相互に接着した。得られた不織布積層物をパ
ラジウム触媒で処理した後、無電解ニッケルめっきを施
した。ひきつづき、無電解ニッケルめっき処理された不
織布積層物を還元性雰囲気中、９００〜１０００℃で焼
成することにより前述した図２に示す構造の導電性基板
（フェルト状金属多孔体）を作製した。このフェルト状
金属多孔体は、後述するペーストの塗工方向と同一方向
に直線状に密に配列された中空ニッケル繊維からなり、
厚さが０．１０ｍｍ、空隙率が９０％の板状の芯材と、
この芯材の両面にそれぞれ配置され、中空ニッケル繊維
が疎に絡み合って形成された厚さが０．７３ｍｍ、空隙
率が９８％、目付け量が４００ｇ／ｍ² の中間層と、こ
れらの中間層の前記芯材と反対側の面にそれぞれ配置さ
れ、カールされた中空ニッケル繊維からなり、厚さが
０．０７ｍｍ、空隙率が９８％、目付け量が４００ｇ／
ｍ² の表面層とから構成されている。なお、前記各中空
ニッケル繊維の平均直径は３５μｍであった。

【００４０】また、水酸化ニッケル粉末９０重量部およ
び一酸化コバルト粉末１０重量部からなる混合粉体に、
前記水酸化ニッケル粉末に対してカルボキシメチルセル
ロース０．５重量部、ポリテトラフルオロエチレンの懸
濁液（比重１．５，固形分６０重量％）を固形分換算で
３．０重量部添加し、これらに純水を４５重量部添加し
て混練することによりペーストを調製した。つづいて、
このペーストを前記フェルト状金属多孔体内に充填した
後、乾燥し、ローラプレスを行って圧延する、塗工によ
り厚さが０．６ｍｍのペースト式正極を作製した。

【００４１】＜ペースト式負極の作製＞市販のランタン
富化したミッシュメタルＬｍおよびＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、
Ａｌを用いて高周波炉によって、ＬｍＮｉ_4.0 Ｃｏ_0.4
Ｍｎ_0.3 Ａｌ_0.3 の組成からなる水素吸蔵合金を作製し
た。前記水素吸蔵合金を機械粉砕し、これを２００メッ
シュのふるいを通過させた。得られた合金粉末１００重
量部に対してポリアクリル酸ナトリウム０．５重量部、
カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）０．１２５重量
部、ポリテトラフルオロエチレンのディスパージョン
（比重１．５，固形分６０ｗｔ％）を固形分換算で１．
５重量部および導電材としてカーボン粉末１．０重量部
を水５０重量部と共に混合することによって、ペースト
を調製した。このペーストを導電性基板としてのパンチ
ドメタルに塗布、乾燥した後、加圧成型することによっ
てペースト式負極を作製した。

【００４２】次いで、親水性処理が施されたポリオレフ
ィン繊維製不織布からなるセパレータを前記正極と前記
負極との間に介装し、渦巻状に捲回して電極群を作製し
た。このような電極群と７ＮのＫＯＨおよび１ＮのＬｉ
ＯＨからなる電解液を有底円筒状容器に収納して前述し
た図１に示す構造を有する理論容量が１１００ｍＡｈの
円筒形ニッケル水素二次電池１００個を組み立てた。

【００４３】比較例１実施例１と同様なポリエステル繊維からなるクロスウェ
ヴ構造の不織布をエポシキ樹脂溶液に浸漬して前記不織
布のポリエステル繊維を相互に接着した。得られた不織
布をパラジウム触媒で処理した後、無電解ニッケルめっ
きを施した。つづいて、無電解ニッケルめっき処理され
た不織布を還元性雰囲気中、９００〜１０００℃で焼成
することにより図３に示す構造の中空ニッケル繊維が疎
に絡み合って形成された厚さが１．７ｍｍ、空隙率が９
８％、目付け量が４００ｇ／ｍ²の導電性基板（フェル
ト状金属多孔体）２４を作製した。得られた導電性基板
を用いて実施例１と同様な方法によりペースト式正極を
作製し、さらにこの正極を用いて実施例１と同様な方法
により円筒形ニッケル水素二次電池１００個を組み立て
た。

【００４４】比較例２実施例１と同様なポリエステル繊維からなるパラレルウ
ェブ構造の第１不織布の両面に同ポリエステル繊維から
なるクロスウェヴ構造の第２不織布をそれぞれ重ね、こ
れら第１、第２の不織布に熱風を吹き付けた後、１５０
〜２００℃程度の加熱ロール間を通すことによりクロス
ウェヴ−パラレルウェブ−クロスウェヴ構造の不織布を
作製した。この不織布をエポシキ樹脂溶液に浸漬して前
記不織布のポリエステル繊維を相互に接着した。得られ
た不織布をパラジウム触媒で処理した後、無電解ニッケ
ルめっきを施した。つづいて、無電解ニッケルめっき処
理された不織布を還元性雰囲気中、９００〜１０００℃
で焼成することにより図４に示す構造の導電性基板（フ
ェルト状金属多孔体）を作製した。すなわち、このフェ
ルト状金属多孔体はペーストの塗工方向と同一方向に直
線状に密に配列された中空ニッケル繊維からなり、厚さ
が０．１ｍｍ、空隙率が９８％の板状の内層２５と、こ
の内層２５の両面にそれぞれ配置され、中空ニッケル繊
維が疎に絡み合って形成された厚さが０．８ｍｍ、空隙
率が９８％、目付け量が４００ｇ／ｍ² の外層２６₁ 、
２６₂ とから構成されている。得られた導電性基板を用
いて実施例１と同様な方法によりペースト式正極を作製
し、さらにこの正極を用いて実施例１と同様な方法によ
り円筒形ニッケル水素二次電池１００個を組み立てた。

【００４５】実施例１および比較例１、２により得られ
たフェルト状金属多孔体から２０ｍｍ×５０ｍｍ角の試
験片を切出し、これら試験片の長さ方向（実施例１、比
較例２の場合には直線状の中空ニッケル繊維の配列方
向）と幅方向の引張り強度を引張り強度試験機（引張り
速度２０ｍｍ／ｍｉｎ）を使用して測定した。その結果
を下記表１に示す。

【００４６】また、実施例１および比較例１、２により
得られた円筒形ニッケル水素二次電池１００個につい
て、内部短絡の個数を調べた。その結果を下記表１に併
記する。

【００４７】

【表１】

【００４８】前記表１から明らかなように実施例１で得
られたフェルト状金属多孔体は、比較例１、２により得
られたフェルト状金属多孔体に比べて長さおよび幅方向
いずれも高い引張り強度を有することがわかる。また、
実施例１で組み立てられたニッケル水素二次電池は内部
短絡個数が零であり、高い信頼性を有することがわか
る。

【００４９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、量
産化に適し、かつペースト充填量の高い、つまり活物質
の利用率が高いペースト式正極を備え、さらに内部短絡
を防止した高信頼性のアルカリ二次電池およびその製造
方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るアルカリ二次電池を示す斜視図。

【図２】本発明のアルカリ二次電池の正極を構成する導
電性基板を示す切欠斜視図。

【図３】比較例１の正極を構成する導電性基板を示す切
欠斜視図。

【図４】比較例２の正極を構成する導電性基板を示す切
欠斜視図。

【符号の説明】

１…容器、２…正極、３…セパレータ、４…負極、７…
封口板、８…絶縁ガスケット。

フロントページの続き (72)発明者山根哲哉東京都品川区南品川３丁目４番10号東芝電池株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ペースト式正極および負極をセパレータ
を挟んで渦巻状に捲回することにより作製された電極群
を有し、前記正極が導電性基板に水酸化ニッケルを活物
質として含むペーストを充填することにより形成された
アルカリ二次電池において、前記導電性基板は、前記ペーストの塗工方向と同一方向
に直線状に密に配列された中空金属繊維からなる板状の
芯材と、この芯材の両側に配置され、中空金属繊維が疎
に絡み合って形成された中間層と、前記各中間層の前記
芯材と反対側の面にそれぞれ配置され、巻縮された中空
金属繊維からなる表面層と有することを特徴とするアル
カリ二次電池。
【請求項２】ペースト式正極および負極をセパレータ
を挟んで渦巻状に捲回することにより作製された電極群
を有し、前記ペースト式正極が導電性基板に水酸化ニッ
ケルを活物質として含むペーストを充填することにより
形成されたアルカリ二次電池の製造方法において、前記導電性基板は、高分子繊維が前記ペーストの塗工方
向と同一方向に密に配列された第１不織布の両側に高分
子繊維が疎に絡み合って形成された第２不織布をそれぞ
れ積層し、さらに前記各第２不織布に巻縮された高分子
繊維からなる第３不織布をそれぞれ積層することにより
５層構造の不織布積層物を作製する工程と、この不織布
積層物の高分子繊維を有機系結合剤により相互に接着す
る工程と、この結合剤で処理された不織布積層物に金属
めっきを施す工程と、金属めっき後の不織布積層物を焼
成して前記前記第１〜第３の不織布の高分子繊維を焼き
抜きすると共に前記結合剤を除去する工程とを具備する
方法により作製されることを特徴とするアルカリ二次電
池の製造方法。