JPH09213360A - 角形電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 容器内に電極群を高体積で収納する際の収納
不良及び負極活物質の脱落が回避された角形電池の製造
方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 矩形枠状の開口部５と前記開口部５の下
方に形成された内方に突出した形状の段部６とを有し、
かつ負極端子を兼ねる角筒形容器７内に、正極２と負極
３とがその間にセパレータ１を介在して交互に重ねられ
ており、最外層の負極３ａが外側に湾曲した構造を有す
る電極群４を収納する工程を具備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、正極と負極とがそ
の間にセパレータを介在して交互に重ねられており、最
外層に負極が位置する構造を有する電極群を備える角形
電池の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯用電気機器の小型軽量化にと
もない、体積効率が高い角形電池の開発が行われてい
る。前記角形電池としては、角形ニッケルカドミウム二
次電池、角形ニッケル水素二次電池、角形ニッケル亜鉛
二次電池、角形リチウムイオン二次電池等が知られてい
る。

【０００３】前記角形電池は、例えば、次のような方法
により製造される。正極活物質を含むペーストが集電体
に充填された構造を有する正極と、負極活物質を含むペ
ーストが集電体に充填された構造を有する負極とを作製
する。前記正極と前記負極とがその間にセパレータが介
在されて交互に重ねられ、最外層が負極である構造を有
する積層電極群を作製する。矩形枠状の開口部と前記開
口部の下方に形成された内方に突出した形状の段部とを
有し、負極端子を兼ねる角筒形容器内に前記積層電極群
を収納する。この容器内に電解液を収容する。正極端子
を兼ねる封口部材及び前記封口部材が収納される絶縁ガ
スケットを前記容器内の前記段部に載置する。前記容器
の開口部を縮径した後、前記開口部の上端を内方に折曲
げることにより前記段部と折曲部とにより囲まれた空間
に前記封口部材を前記ガスケットを介してかしめ固定す
ることにより前記角形電池を製造する。このように封口
部材を正極端子として用いる角形電池では、負極の集電
は、通常、前記積層電極群の最外層の負極と前記負極端
子を兼ねる角形容器の内面とを接触させることによって
行っている。

【０００４】ところで、前述した方法で製造される角形
電池では、高容量化を図るために容器内に収納する積層
電極群の体積を増加させることが行われている。しかし
ながら、この高体積の電極群は容器内に収納し難く、そ
のうえ、収納の際に前記電極群の最外層の負極は撓みや
すく、下端が外側に反ってしまうため、電極群収納時に
この最外層の負極の下端が容器の開口端や、前記段部に
当接し、前記負極がこれらの箇所で擦られて負極活物質
が脱落したり、前記電極群を収納できないことがあっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、容器
内に電極群を高体積で収納する際の収納不良及び負極活
物質の脱落が回避された角形電池の製造方法を提供しよ
うとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る角形電池の
製造方法は、矩形枠状の開口部と前記開口部の下方に形
成された内方に突出した形状の段部とを有し、かつ負極
端子を兼ねる角筒形容器内に、正極と負極とがその間に
セパレータを介在して交互に重ねられており、最外層の
負極が外側に湾曲した構造を有する電極群を収納する工
程と、前記容器内に電解液を収容する工程と、正極端子
を兼ねる封口部材及び前記封口部材が収納される絶縁ガ
スケットを前記容器内の前記段部に載置する工程と、前
記容器の開口部を縮径した後、前記開口部の上端を内方
に折曲げることにより前記段部と折曲部とにより囲まれ
た空間に前記封口部材を前記ガスケットを介してかしめ
固定する工程とを具備することを特徴とするものであ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る角形電池の製
造方法を説明する。 （第１工程）正極と負極とがその間にセパレータを介在
して交互に重ねられており、最外層の負極が外側に湾曲
した構造を有する電極群を、矩形枠状の開口部と前記開
口部の下方に形成された内方に突出した形状の段部とを
有し、かつ負極端子を兼ねる角筒形容器内に収納する。

【０００８】次に、前記正極、前記負極及び前記セパレ
ータについて説明する。 １）正極 前記正極は、正極活物質を含むペーストが集電体に充填
された構造を有することが好ましい。

【０００９】前記正極は、例えば、正極活物質と導電剤
と結着剤と水とを含むペーストを調製した後、前記ペー
ストを集電体に充填し、これを乾燥した後、プレスで加
圧成形することにより作製することができる。

【００１０】前記正極活物質としては、例えば、ニッケ
ル化合物を挙げることができる。前記ニッケル化合物と
しては、水酸化ニッケル、亜鉛及びコバルトが共沈され
た水酸化ニッケル、ニッケル酸化物等を挙げることがで
きる。中でも、前記亜鉛及びコバルトが共沈された水酸
化ニッケルを用いるのが好ましい。

【００１１】前記導電剤としては、例えば、コバルト化
合物及び金属コバルトから選ばれる１種以上からなるも
のを用いることができる。前記コバルト化合物として
は、例えば、水酸化コバルト（Ｃｏ（ＯＨ）₂ ）、一酸
化コバルト（ＣｏＯ）等を挙げることができる。特に、
水酸化コバルトか、一酸化コバルト、もしくは水酸化コ
バルト及び一酸化コバルトの両方からなる導電材を用い
るのが好ましい。

【００１２】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（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン等の疎水性ポリマー、例えばカルボキシメチル
セルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）、ヒ
ドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、例え
ばポリアクリル酸ナトリウム（ＳＰＡ）などのポリアク
リル酸塩、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチ
レンオキシド等の親水性ポリマー、例えばラテックス等
のゴム系ポリマー等を挙げることができる。

【００１３】前記集電体としては、例えば、ニッケル、
ステンレスのような金属や、ニッケルメッキが施された
樹脂等の耐アルカリ性材料から形成された網状、スポン
ジ状、繊維状、もしくはフェルト状の金属多孔体等を挙
げることができる。 ２）負極 この負極は、負極活物質を含むペーストが集電体に充填
された構造を有することが好ましい。

【００１４】このような負極は、例えば、負極活物質と
導電性材料と結着剤と水とを含むペーストを調製した
後、前記ペーストを集電体に充填し、これを乾燥した
後、プレスで加圧成形することにより作製することがで
きる。

【００１５】前記負極活物質としては、充放電反応に直
接関与する物質や、充放電反応に直接関与する物質を吸
蔵・放出する物質を用いることができる。前者の例とし
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の粉末等を挙げることができる。後
者の例としては、例えば、水素を吸蔵放出する水素吸蔵
合金等を挙げることができる。中でも、前記水素吸蔵合
金を含む負極を備えた二次電池は、前記カドミウム化合
物の粉末を含む負極を備えた二次電池に比べて大電流で
の放電が可能で、かつ環境汚染の恐れが少ないため、好
適である。

【００１６】前記水素吸蔵合金としては、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 、ＭｍＮ
ｉ₅ （Ｍｍ；ミッシュメタル）、ＬｍＮｉ₅ （Ｌｍ；ラ
ンタン富化したミッシュメタル）、またはこれらのＮｉ
の一部をＡｌ、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、もし
くはＴｉＮｉ系、ＴｉＦｅ系、ＺｒＮｉ系、ＭｇＮｉ系
のものを挙げることができる。中でも、一般式ＬｍＮｉ
_x Ｍｎ_y Ａ_z （ただし、ＡはＡｌ，Ｃｏから選ばれる少
なくとも一種の金属、原子比ｘ，ｙ，ｚはその合計値が
４．８≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦５．４を示す）で表される水素吸
蔵合金を用いることが望ましい。

【００１７】前記導電性材料としては、例えば、ニッケ
ル粉末、酸化コバルト、酸化チタン、カーボンブラック
等を挙げることができる。特に、前記カーボンブラック
を導電性材料として用いることが好ましい。

【００１８】前記結着剤としては、前述した正極で説明
したのと同様なものを用いることができる。前記集電体
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、スポンジ状金属基板など
の三次元基板を挙げることができる。 ３）セパレータ 前記セパレータとしては、例えば、ポリエチレン繊維製
不織布、エチレン−ビニルアルコール共重合体繊維製不
織布、ポリプロピレン繊維製不織布などのポリオレフィ
ン繊維製不織布に親水性官能基が付与されたものや、例
えばナイロン６，６などのポリアミド繊維製不織布を挙
げることができる。前記ポリオレフィン繊維製不織布に
親水性官能基を付与する方法としては、例えば、コロナ
放電処理、スルホン化処理、グラフト共重合、界面活性
剤や親水性樹脂の塗布などを挙げることができる。 （第２工程）前記容器内に電解液を収容する。

【００１９】前記電解液としては、例えば、水酸化ナト
リウム（ＮａＯＨ）の水溶液、水酸化リチウム（ＬｉＯ
Ｈ）の水溶液、水酸化カリウム（ＫＯＨ）の水溶液、Ｎ
ａＯＨとＬｉＯＨの混合液、ＫＯＨとＬｉＯＨの混合
液、ＫＯＨとＬｉＯＨとＮａＯＨの混合液等のアルカリ
電解液を用いることができる。 （第３工程）底部に穴を有する有底矩形筒状の合成樹脂
製絶縁ガスケット内に正極端子を兼ねる封口部材を収納
し、これを前記容器の前記段部に載置し、前記容器の開
口部を縮径し、前記開口部の上端を内方に折り曲げて前
記容器に前記封口部材を前記絶縁ガスケットを介してか
しめ固定することにより角形電池を製造する。

【００２０】なお、前記封口部材としては、ガス抜き孔
を有する矩形封口板と、前記封口板にそのガス抜き孔を
囲むように配置された正極端子と、前記封口板と前記正
極端子との間に前記ガス抜き孔を覆うように配置された
安全弁とを有する防爆機能を備えたものが好ましい。

【００２１】本発明の角形電池の製造方法は、正極と負
極とがその間にセパレータを介在して交互に重ねられて
おり、最外層の負極が外側に湾曲した構造を有する電極
群を、矩形枠状の開口部と前記開口部の下方に形成され
た内方に突出した形状の段部とを有し、かつ負極端子を
兼ねる角筒形容器内に収納する工程を備える。このよう
な構造の電極群は前記容器内に高体積で収納される際に
最外層の負極の下端が前記容器の開口端や前記段部で擦
られることがなく、円滑に収納される。このため、容器
内に電極群を高体積で収納する際の負極活物質の脱落と
収納不良とを回避することができる。従って、前述した
収納工程で高体積の電極群が収納された容器内に電解液
を収容し、正極端子を兼ねる封口部材及び前記封口部材
が収納される絶縁ガスケットを前記容器内の前記段部に
載置し、前記容器の開口部を縮径した後、前記開口部の
上端を内方に折曲げ、前記段部と折曲部とにより囲まれ
た空間に前記封口部材を前記ガスケットを介してかしめ
固定することによって高容量の角形電池を高い歩留まり
で製造することができる。

【００２２】また、このような角形電池においては、封
口方法として前述したかしめ固定のほかに、レーザ溶接
が知られている。このレーザ溶接による封口の際には角
筒形の容器が用いられる。このような容器内に正極と負
極とがその間にセパレータを介在して交互に積層された
電極群を収納する際に、本発明のように電極群の形状を
正極と負極とがその間にセパレータを介在して交互に重
ねられており、最外層の負極が外側に湾曲した構造にし
て収納すると、前記電極群の最外層の負極の下端が前記
容器の開口端で擦られることがなく、円滑に収納するこ
とができる。従って、容器内に電極群を高体積で収納す
る際の負極活物質の脱落と収納不良とを回避することが
でき、前記電極群が収納された容器内に電解液を収容
し、前記容器の開口部に封口部材をレーザ溶接により固
定することによって、高容量の角形電池を高い歩留まり
で製造することができる。

【００２３】

【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＞水酸化ニッケル粉末および酸
化コバルト粉末からなる混合粉体に、カルボキシメチル
セルロース、ポリテトラフルオロエチレンの懸濁液を添
加し、これらを水の存在下で混練することによりペース
トを調製した。このペーストを集電体としてのニッケル
メッキ金属多孔体に充填した後、乾燥し、ローラプレス
を行って圧延することにより短冊形のペースト式正極を
作製した。

【００２４】＜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及びＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａ
ｌを用いて高周波炉によって、ＬｍＮｉ_4.0 Ｃｏ_0.4 Ｍ
ｎ_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。得られた合金粉末と、ポリ
アクリル酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロース
（ＣＭＣ）、ポリテトラフルオロエチレンのディスパー
ジョンおよび導電材としてカーボン粉末を水の存在下で
混合することによって、ペーストを調製した。このペー
ストをパンチドメタルに塗布、乾燥した後、加圧成形す
ることによって短冊形のペースト式負極を作製した。

【００２５】ポリオレフィン系合成樹脂繊維製不織布か
らなる二つ折りのセパレータ１で前記正極２を被覆し、
これと前記負極３とを交互に重ね、二つ折りのセパレー
タ１で被覆された正極２を３枚と２枚の負極３とからな
る積層物を作製した。前記積層物のセパレータ１上に反
りを有する２枚の負極３ａをそれらが外側に湾曲するよ
うにそれぞれ配置し、図１に示す最外層の負極３ａが外
側に湾曲した構造の電極群４を作製した。

【００２６】図２に示すように、矩形枠状の開口部５と
前記開口部５の下方に形成された内方に突出した形状の
段部６とを有し、負極端子を兼ねる鋼製角筒形容器７内
に前記電極群４をその最外層の負極の下端が容器の開口
端や段部によって擦られることなく円滑に収納した。こ
の時、前記電極群の最外層の負極からの水素吸蔵合金粉
末の脱落はなかった。なお、この様な容器７において、
前記電極群４の最外層の負極３ａは前記容器７の内面と
電気的接触している。ひきつづき、前記容器７内に７Ｎ
のＫＯＨ及び１ＮのＬｉＯＨからなるアルカリ電解液を
収容した。

【００２７】底部に穴を有する有底矩形筒状のポリアミ
ド系合成樹脂製絶縁ガスケット８内に防爆機能及び正極
端子を兼ねる封口部材９を収納し、これを前記容器７の
前記段部６に載置し、前記封口部材９と前記正極２とを
正極リード１０によって電気的に接続した後、前記容器
７の開口部５を縮径し、前記開口部５の上端を内方に折
り曲げて前記容器７に前記封口部材９を前記絶縁ガスケ
ット８を介してかしめ固定することにより図３に示す角
形ニッケル水素二次電池を製造した。

【００２８】なお、図３に示すように、前記封口部材９
は、中央にガス抜き孔１１を有する鋼製の矩形封口板１
２と、例えば合成ゴムからなる弾性弁体１３と、複数の
ガス通過孔１４が開口された帽子形の正極端子１５とか
ら構成されている。前記正極端子１５は前記封口板１２
にそのガス抜き孔１１を包囲するように配置されてい
る。前記弾性弁体１３は前記封口板１２と前記正極端子
１５との間に前記ガス抜き孔１１を覆うように配置され
ている。前記正極リード１０は、一端が前記正極２に接
続され、かつ他端が前記封口板１２の下面と接続されて
いる。

【００２９】また、比較のため、実施例１と同様な二つ
折りのセパレータで被覆された正極３枚と実施例１と同
様な方法で作製された負極４枚とが最外層に前記負極が
位置するように交互に重ねられた構造の電極群を実施例
と同様な形状の容器内に収納したところ、最外層の負極
の下端が前記容器の開口端や段部によって擦られ、前記
負極から水素吸蔵合金粉末が脱落した。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、容
器内に電極群を高体積で収納する際の収納不良及び負極
活物質の脱落を回避することができ、高い歩留まりで高
容量な角形電池を製造する方法を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る製造方法を示す工程図。

【図２】本発明に係る製造方法を示す工程図。

【図３】本発明に係る方法で製造された角形電池を示す
断面図。

【符号の説明】

１…セパレータ、２…正極、３…負極、３ａ…最外層の
負極、４…電極群、５…開口部、６…段部、７…容器、
８…絶縁ガスケット、９…防爆機能及び正極端子を兼ね
る封口部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 矩形枠状の開口部と前記開口部の下方に
   形成された内方に突出した形状の段部とを有し、かつ負
   極端子を兼ねる角筒形容器内に、正極と負極とがその間
   にセパレータを介在して交互に重ねられており、最外層
   の負極が外側に湾曲した構造を有する電極群を収納する
   工程と、 前記容器内に電解液を収容する工程と、 正極端子を兼ねる封口部材及び前記封口部材が収納され
   る絶縁ガスケットを前記容器内の前記段部に載置する工
   程と、 前記容器の開口部を縮径した後、前記開口部の上端を内
   方に折曲げることにより前記段部と折曲部とにより囲ま
   れた空間に前記封口部材を前記ガスケットを介してかし
   め固定する工程とを具備することを特徴とする角形電池
   の製造方法。