JPH0927342A - 円筒型電池 - Google Patents

円筒型電池

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JPH0927342A
JPH0927342A JP7263758A JP26375895A JPH0927342A JP H0927342 A JPH0927342 A JP H0927342A JP 7263758 A JP7263758 A JP 7263758A JP 26375895 A JP26375895 A JP 26375895A JP H0927342 A JPH0927342 A JP H0927342A
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克博 岡本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 三次元的に連なった空間を有する金属多孔体
の内部に活物質を充填し、その一方の面には活物質が充
填されていない電極を用いて渦巻状電極群を構成し、正
極の活物質利用率および電池の放電容量比率を向上させ
る。 【解決手段】 三次元的に連なった空間を有する金属多
孔体の内部には活物質が充填されていて、かつその一方
の面の大部分には活物質が充填されていない電極と対極
およびセパレータとにより渦巻状電極群を構成した円筒
型電池。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、渦巻状電極群を備
えた円筒型電池、とくにアルカリ蓄電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の電池用電極には、大別して、ペ
ースト式電極と、焼結式電極、ポケット式などがある。
近年、アルカリ蓄電池用とくにニッケル極の新しい製法
として、三次元的に連通した空間部を有するスポンジ状
金属多孔体や、ニッケル繊維の不織布からなる基体に、
ペースト状混練連物を充填するペースト式電極が実用化
され、多用されている。これらの金属支持体は多孔度は
９５％程度、空間部の孔径は最大数百μｍにも及ぶこと
から、ペースト状活物質あるいは活物質粉末を直接充填
することが可能であり、簡単な工程で電極を製造できる
という特徴を有している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような金属支持体
を用いた電池用電極は、その高多孔度基板の特徴を生か
し、金属支持体の内部および外部に活物質を充填し、高
容量密度での充填が可能であるが、活物質は導電性が乏
しいため、一般に、利用率および放電容量特性の向上を
図る目的で、コバルト化合物等の添加物を使用してい
る。
【０００４】しかしながら、さらなる高容量化が実用上
から要望され、多種の添加物がいまだ検討されている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は三次元的に連な
った空間を有し、この空間に活物質が充填されていて、
しかもこの金属多孔体の一方の面の大部分には活物質が
充填されていないもの、さらに好ましくはこの金属多孔
体の一方の面には全く活物質が充填されていない電極を
用いて、渦巻状電極群を構成する際、その大部分の面に
活物質が充填されていない一方の面を内側にして巻回し
た電池である。好ましくは、活物質が全面に充填されて
いる外側の面に、巻回する方向と垂直な溝部を設けたも
のである。
【０００６】また、用途によっては前記電極を用いて渦
巻状電極群を構成する際、その大部分の面に活物質が充
填されていない一方の面を外側にして巻回してもよく、
さらに好ましくは活物質が全面に充填されている内側の
面に巻回する方向と垂直な溝部を設けたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明によれば、金属多孔体の三
次元的に連なった空間に活物質が充填されていて、しか
もこの多孔体の一方の面の大部分には活物質が充填され
ていない電極を用いて、その大部分の面に活物質が充填
されていない一方の面を内側にして渦巻状に巻回したの
で、金属多孔体の導電面によって導電性が向上すること
およびケースと接触している最外周の負極板との反応が
向上することによって、利用率および放電容量比率が向
上した。さらに、活物質が全面に充填されている外側の
面に巻回する方向と垂直な溝部を設けることにより、電
池用電極としての反応面積が実質的に増加して、利用率
および放電容量比率が向上した。
【０００８】また、前記電池用電極を用いて渦巻状に巻
回する場合に、その大部分の面に活物質が充填されてい
ない一方の面を外側にして巻回した電池であっても、金
属多孔体の導電面によって導電性が向上することによ
り、利用率および放電容量比率が向上した。
【０００９】さらに、その大部分の面に活物質が充填さ
れていない外側あるいは内側の面に巻回する方向と垂直
な溝部を設けることによって、渦巻状電極群としての真
円化が良好になり、対極との反応効率が高まり、利用率
および放電容量比率が向上した。
【００１０】
【実施例】以下に実施例を挙げて、本発明をさらに詳し
く説明する。
【００１１】（実施例１）水酸化ニッケル１００重量部
に対して、ニッケル金属粉末１０重量部、コバルト酸化
物粉末５重量部を加えて粉末混合し、これらに分散媒と
して水を全ペーストに占める比率が２５重量％となるよ
う加え、練合してペースト状活物質とした。図１中、１
で示す幅１００ｍｍ、厚さ２．５ｍｍ、多孔度９８％、
平均孔径２００μｍの帯状のスポンジ状ニッケル金属多
孔体の一方の面に接近させてノズル３を対向させ、この
ノズル３を用いてペースト状活物質を吐出させ、帯状の
前記スポンジ状ニッケル多孔体自体をその長さ方向に走
行させながらその空間中へ充填した。このとき、ノズル
３と金属多孔体１との間隔距離は０．１ｍｍに保ち、ノ
ズル３より９〜１０ｇの一定量のペースト状活物質を吐
出して充填を行った。ペースト状活物質の前記多孔体中
への充填に当って、その充填側である一方の面から他方
の面にまではペーストが貫通しないように前記走行速度
を調整した結果、その好ましい走行速度は７ｍ／分とな
った。ペースト充填後全体の厚さを１．０ｍｍに加圧し
た後、３５ｍｍ幅に切断４し、切断方向を長手方向とし
て両端を切断して長さを８７ｍｍとし、所定の位置にリ
ード板をスポット溶接した。これを本発明の実施例によ
る電極Ａとした。
【００１２】比較のため、図２に示すような公知のスポ
ンジ状ニッケル金属多孔体の両面から活物質を充填し、
電極Ａと同寸法に裁断した後、所定の位置にリード板を
スポット溶接した。これをＢとした。この電極ＡとＢを
それぞれの正極５として用い、これと公知のセパレータ
６とミッシュメタル・ニッケル系水素吸蔵合金負極７と
を組合せ、電極Ａについては、全く活物質が充填されて
いない一方の面８を内側にして渦巻状に巻回して電極群
とし、これをケース９に挿入するとともに所定量（２ｍ
ｌ）の電解液を注入し、４／５Ａサイズの円筒型のニッ
ケル−水素電池Ａを構成した。図３は電池の一部を破断
して極板を引き出したものであり、その拡大した部分断
面図が図４である。さらに、電極Ａについて、図５に示
すように全く活物質が充填されていない一方の面８を外
側にして渦巻状に巻回して電極群を構成し、その他はＡ
と同様とした電池Ｃを構成した。また、電極Ｂについて
は所定の方法で渦巻状に巻回して電極群を構成し、その
他はＡと同様とした電池Ｂを構成した。Ａ、Ｂ、Ｃ各電
池１００セルについて、０．２Ｃでの放電容量を測定
し、正極理論容量に対する正極利用率の平均を調べた。
また、１Ｃでの放電容量を判定し、０．２Ｃ放電容量に
対する１Ｃでの放電容量比率の平均を調べた。その結果
を（表１）に示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】この（表１）から明らかなように、本実施
例における電池Ａは全く活物質が充填されていない一方
の面８を内側にして渦巻状に巻回しているため、金属多
孔体の導電面によって導電性が向上することおよびケー
スと接触している最外周の負極板との反応が向上するこ
とによって、両面に活物質を充填した電池Ｂと比較し
て、利用率および放電容量比率が向上した。また、電池
Ｃのように全く活物質が充填されていない一方の面８を
外側にして渦巻状に巻回した場合についても、金属多孔
体の一方の面に存在する導電面によって電極としての導
電性が向上するため、電池Ｂと比較して利用率および放
電容量比率が向上した。
【００１５】（実施例２）実施例１と同じ帯状のスポン
ジ状ニッケル金属多孔体を用い、ペーストも同じ処方と
し、前記帯状のスポンジ状ニッケル金属多孔体１の一方
（上方）の面を上側のリブ付きロール１０と下側のフォ
ロワーロール１１とで加圧することにより多孔体の長さ
方向に沿って複数の溝部２を設け、その一方（上方）の
面からノズル３を使い、図６に示すように実施例１と同
じ方法でペーストを充填した。この外は実施例１と同じ
ようにして電極を作製し、これを本発明による電極Ｄと
する。
【００１６】この電極Ｄを正極として、前記同様公知の
セパレータとミッシュメタル・ニッケル系水素吸蔵合金
負極とを用いて、図７に示すように、溝部２が外側にな
るように渦巻状に巻回し、実施例１と同じようにして構
成した電池をＤとする。比較のため電池Ｂを用意して、
実施例１と同じように、Ｂ、Ｄ各電池１００セルについ
てその正極利用率と放電容量比率を測定した。その結果
を（表２）に示す。
【００１７】
【表２】
【００１８】この（表２）から明らかなように、本実施
例における電池Ｄは全く活物質が充填されていない一方
の面を内側にして渦巻状に巻回していて、極板巻回方向
と垂直に溝部２を設け、この溝部２が外周側になるよう
に巻回しているため、金属多孔体の導電面によって電極
としての導電性が向上すること、および電極としての反
応面積が実質的に増加し、電池Ｂと比較して利用率およ
び放電容量比率が向上した。
【００１９】（実施例３）実施例１と同じ帯状のスポン
ジ状ニッケル金属多孔体を用い、ペーストも同じ処方と
し、前記帯状のスポンジ状ニッケル金属多孔体１の一方
（下方）の面にあらかじめ、下側に位置したリブ付きロ
ール１０ａと上側に位置したフォロワーロール１１ａと
で加圧することにより多孔体の長さ方向に沿って複数の
溝部２を設け、その一方（上方）の面からノズル３を使
い、図８に示すように実施例１と同じ方法でペーストを
充填した。この外は実施例１と同じようにして電極を作
製し、これを本発明による電極Ｅとした。
【００２０】この電極Ｅを正極として、公知のセパレー
タとミッシュメタル・ニッケル系水素吸蔵合金負極とを
用いて、図９に示すように溝部２が外側になるように渦
巻状に巻回し、実施例１と同じようにして作製した電池
をＥとする。比較のため電池Ｂを用意して、実施例１と
同じように、Ｂ、Ｅ各電池１００セルについても正極利
用率と放電容量比率を測定した。その結果を（表３）に
示す。
【００２１】
【表３】
【００２２】この（表３）から明らかなように、本実施
例における電池Ｅは全く活物質が充填されていない一方
の面を外側にし、かつこの面に溝部２を設け、溝部２が
極板巻回方向と垂直になるように巻回しているため、金
属多孔体の一面に存在する導電面によって電極としての
導電性が向上すること、さらにクラックが溝部に沿って
規則的に生じて真円化が良好になり、対極との反応効率
が高まることにより、電池Ｂと比較して利用率および放
電容量比率が向上した。
【００２３】なお、上記実施例においては、スポンジ状
のニッケル金属基体について述べたが、スポンジ状のニ
ッケル基体のかわりに、ニッケル繊維の不織布その他の
三次元空間をもった金属基体を用いて電極を製造した場
合にも、前記とほぼ同様の効果が得られる。
【００２４】
【発明の効果】以上のように、三次元的に連なった空間
を有する金属多孔体の内部に活物質が充填されていて、
その一方の面の大部分には活物質が充填されていない電
極を用いて、渦巻状電極群を構成すると、利用率および
放電容量比率を向上することができる、従来よりもさら
に高容量な電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電極の製造工程を示す斜視図
【図２】従来例の電極の製造工程を示す図
【図３】本発明の円筒型電池を一部破断して極板を引き
出した図
【図４】本発明の電極Ａを用いた渦巻状電極群の部分断
面図
【図５】本発明の電極Ｃを用いた渦巻状電極群の部分断
面図
【図６】本発明の他の電極の製造工程を示す斜視図
【図７】本発明の電極Ｄを用いた渦巻状電極群の部分断
面図
【図８】本発明の他の電極の製造工程を示す斜視図
【図９】本発明の電極Ｅを用いた渦巻状電極群の部分断
面図
【符号の説明】
１ 帯状の三次元金属多孔体 ２ 溝部 ３ ノズル ４ 電極 ５ 正極 ６ セパレータ ７ 負極（対極） ８ 一方の面 ９ ケース １０ リブ付きロール １１ フォロワーロール
フロントページの続き (72)発明者 岡本 克博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 渡辺 勝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 三次元的に連なった空間を有する金属多
    孔体の内部に活物質が充填されていて、かつその一方の
    面の大部分の面には活物質が充填されていない電極を備
    え、この電極は対極およびセパレータとともに渦巻状電
    極群を構成しており、その大部分の面に活物質が充填さ
    れていない一方の面を内側にして巻回されていることを
    特徴とする円筒型電池。
  2. 【請求項２】 三次元的に連なった空間を有する金属多
    孔体の内部には活物質が充填されていて、かつその一方
    の面の大部分の面には活物質が充填されていない電極を
    備え、この電極は対極およびセパレータとともに渦巻状
    電極群を構成しており、その大部分の面に活物質が充填
    されていない一方の面を外側にして巻回されていること
    を特徴とする円筒型電池。
  3. 【請求項３】 三次元的に連なった空間を有する金属多
    孔体の内部に活物質が充填されていて、その一方の面の
    大部分の面には活物質が充填されていなく、少なくとも
    その一方の面には、長さ方向と垂直な複数の溝部を設け
    た電極を備え、この電極は対極およびセパレータととも
    に渦巻状電極群を構成していて、前記電極はその面の大
    部分の面に活物質が充填されていない一方の面を内側に
    して巻回されていることを特徴とする円筒型電池。
  4. 【請求項４】 三次元的に連なった空間を有する金属多
    孔体の内部には活物質が充填されていて、その一方の面
    の大部分の面には活物質が充填されていなく、少なくと
    もその一方の面には、長さ方向と垂直な複数の溝部を設
    けた電極を備え、この電極は対極およびセパレータとと
    もに渦巻状電極群を構成していて、前記電極はその面の
    大部分の面に活物質が充填されていない一方の面を外側
    にして巻回されていることを特徴とする円筒型電池。
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