JPH10162855A

JPH10162855A - 水素化物二次電池

Info

Publication number: JPH10162855A
Application number: JP8334763A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Fukunaga; 浩福永; Hiromi Tamakoshi; 博美玉腰; Tatsu Nagai; 龍長井
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 1998-06-19

Abstract

(57)【要約】【課題】巻回構造の電極体を有する水素化物二次電池
において、容量の増加をはかり、かつ電池缶の内壁の傷
付きを防止する。【解決手段】正極と負極をセパレータを介して巻回し
た巻回構造の電極体を電池缶に挿入して作製する水素化
物二次電池において、負極の支持体として金属板または
穿孔した金属板からなる基材の片面に発泡金属層を有す
るものを用い、その支持体の発泡金属層を有する面にの
み活物質層を形成して負極とし、その負極を正極の両面
にセパレータを介して活物質層が対向するようにして配
置して巻回するか、または上記基材の両面に発泡金属層
を有する支持体の両面に活物質層を形成するが、巻回構
造の電極体の最内周部と最外周部に相当する部分には支
持体の片面にしか活物質層が無い状態にし、その負極を
セパレータを介して活物質層が正極と対向するように配
置して巻回することにより、巻回構造の電極体とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水素吸蔵合金を負
極の活物質とする巻回構造の電極体を有する水素化物二
次電池に関し、さらに詳しくは、その電極体の巻回構造
と電極の支持体を改良することにより、容量増加などを
達成した水素化物二次電池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、水素化物二次電池などに使用され
ている巻回構造の電極体は、図１１に示すように、１枚
の正極１と１枚の負極２とをセパレータ３を介して渦巻
状に巻回していた。すなわち、正極１、負極２とも、一
定の厚みに形成して、図１１に示すような巻回構造の電
極体４を作製していた。

【０００３】また、水素化物二次電池などでは、電池特
性を正常に保つための重要な事項として、〔負極の電気
容量〕／〔正極の電気容量〕の比を１．０以上、好まし
くは１．２以上に保つことが必要であるが、これは、電
池内の全量の比ではなく、巻回した電極体の負極と正極
との対向部で常にこの関係が保たれていることが必要で
ある。

【０００４】そのため、従来の巻回構造の電極体では、
負極の両面に正極が対向している部分（つまり、負極の
２周目）の〔負極の電気容量〕／〔正極の電気容量〕の
比を基準に電池の設計を行っており、その結果、負極の
最内周部と最外周部は必要以上の電気容量となってい
た。

【０００５】また、従来の水素化物二次電池では、負極
の支持体として、金属板、穿孔した金属板、あるいは金
属発泡体などが使用されていた。上記金属発泡体にペー
ストを塗布する場合は、金属発泡体が三次元的に構成さ
れているので集電効果が優れ、ペーストに活物質同士を
結着させるためのバインダーを多く配合する必要がない
という長所があるものの、金属発泡体は金属板に比べて
強度が低く、負極活物質として水素吸蔵合金を用いた場
合には、水素吸蔵合金が硬いため、負極内にある程度の
空孔を残しておかないと柔軟性を消失して折り曲げに対
して脆くなり、巻回した時に破断してしまうという問題
があった。

【０００６】これに対し、金属板にペーストを塗布する
場合は、金属板は金属発泡体に比べて強度が高く、巻回
時に割れやちぎれが少ないという長所があるものの、金
属板が三次元構造をしていないため、活物質同士を強固
に結着させたり活物質層を支持体に強固に結着させるた
めにはペースト内のバインダー量を多くしなければなら
ず、その結果、集電効率が悪くなり、また、そのバイン
ダーのために負極活物質の充填量が少なくなって、充填
電気容量が小さくなるという問題があった。また、穿孔
した金属板も、若干の相違があっても、実質上、金属板
と同様の問題を有していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
巻回構造の電極体では、負極の最内周部と最外周部は片
面しか正極と対向していないにもかかわらず、支持体の
両面に活物質層が形成されているために、片面の活物質
層が有効に利用されず、その結果、電池の内容積が充分
に活用されないという問題があった。

【０００８】また、小形の電池では、通常、巻回構造の
電極体の最外周部を負極にし、その負極の最外周部を電
池缶の内壁に接触させることにより電気的な導通をとっ
ている。そのため、活物質層の凹凸で電池缶の内壁をキ
ズ（傷）付ける場合が有り、そのキズのため、アルカリ
電解液を用いる水素化物二次電池では電解液の漏液が生
じるという致命的な欠点を招くことがあった。

【０００９】さらに、負極の支持体も、金属発泡体は集
電効果が良いという長所を有するものの、強度が低く、
巻回時に破断するおそれがあり、金属板や穿孔した金属
板は強度が高いものの、集電効率が悪く、充填電気容量
が小さくなるという問題があった。

【００１０】本発明は、これらの問題を解決するもので
あって、電池内容積の有効利用や支持体の改良によって
容量の増加をはかり、さらには、電池缶の内壁のキズ付
きを防止して信頼性を高めることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、電極の支持体、特に負極の支持体として金
属板または穿孔した金属板からなる基材の片面に発泡金
属層を有するものを用い、その支持体の発泡金属層を有
する面にのみ活物質層を形成し、その負極を正極の両面
にセパレータを介して活物質層が対向するように配置し
て巻回するとにより、巻回構造の電極体としたのであ
る。このようにすることによって、負極は最内周部と最
外周部を除き、２枚が互いに支持体面で接触した構造と
なる。

【００１２】また、本発明は、金属板または穿孔した金
属板からなる基材の両面に発泡金属層を有する支持体の
両面に活物質層を形成するが、巻回構造の電極体の最内
周部または最外周部に相当する部分には支持体の片面に
しか活物質層を形成しないかまたは形成後に除去するこ
とによって支持体の片面にしか活物質層が無い状態に
し、その負極をセパレータを介して活物質層が正極と対
向するように配置して巻回することにより、巻回構造の
電極体としたのである。

【００１３】本発明では、負極および電極体の巻回構造
を上記のようにすることによって、負極の最内周部と最
外周部の過剰分の無駄をなくし、電池内容積を有効に利
用して容量の増加をはかり、高容量化を達成したのであ
る。

【００１４】また、本発明では、支持体に関しても、従
来支持体として用いられていた金属板と金属発泡体の両
方の長所を生かし、支持体の面からも高容量化を達成す
ることができる。

【００１５】すなわち、本発明で用いる支持体は、金属
板または穿孔した金属板からなる基材の片面または両面
に発泡金属層を有し、その発泡金属層を有する面にのみ
活物質層を形成するので、ペースト塗布時の厚み調整が
しやすく、したがって、電極重量のバラツキを低減で
き、しかも発泡金属層が三次元構造をしているので集電
効果を向上させることができる。

【００１６】また、上記支持体は、その基材が金属板ま
たは穿孔した金属板であるので、金属発泡体に比べて強
度が高く、その結果、支持体として用いるにあたって金
属発泡体より単位面積当たりの重量を少なくすることが
でき、また、金属板または穿孔した金属板だけで支持体
として用いた場合に比べて、バインダー量を低減するこ
とができるので、高容量化を達成することができる。

【００１７】たとえば、従来の金属発泡体では、強度の
関係で単位面積当たりの重量が４７５ｇ／ｍ²以上必要
であったのに対し、本発明の支持体では金属板または穿
孔した金属板からなる基材の両面に発泡金属層を有する
場合でも、単位当たりの重量を１５０〜４００ｇ／ｍ²
程度にしても充分な強度を備えさせることができ、その
ような支持体の単位面積当たりの重量の低減により活物
質の充填量を増加させ、高容量化を達成することができ
る。

【００１８】また、従来の金属発泡体を支持体として用
い、負極の最内周部や最外周部の厚みを変える場合に
は、ペーストを塗布する前に金属発泡体の厚みを部分的
に変えておく必要があり、そのため、作業性が著しく低
下していたが、本発明で用いる支持体の場合は、厚みを
変える必要がある部分には発泡金属層を形成していない
ので、ペーストが塗布されることがなく、それによって
実質的な厚み変更を行い得るので、従来の金属発泡体の
場合のような部分的な厚み変更工程が不要になり、それ
によって生じていた作業性の低下が解消され、作業効率
が向上する。

【００１９】なお、本発明においては、負極の最内周部
または最外周部と表現しているが、電極体を巻回する方
法や巻回機によって多少のずれが生じるし、また、真正
に最内周部または最外周部でなくても実質上さしつかえ
ないので、上記最内周部または最外周部という表現に
は、多少ずれが生じて、ほぼ最内周部またはほぼ最外周
部になっている場合も含んでいる。

【００２０】

【発明の実施の形態】

〔負極の電気容量〕／〔正極の電気容量〕の比を電池の
どの部分においても一定とするためには、負極の正極と
対向する部分に関して少なくとも負極の内周部の活物質
量を外周部の活物質量と同量にすることが必要であり、
より好適には内周部の活物質量を外周部の活物質量より
も多くすることが好ましく、その比は１．０〜１．６、
特に１．２〜１．６であることが好ましい。これは、活
物質層の組成などを一定にしておくと、その厚さで制御
することができる。なお、本発明において、活物質層と
は、活物質のみで構成する場合のみならず、活物質以外
にバインダーなどを含有している場合をもいい、むしろ
後者の方が多い。

【００２１】また、負極および電極体の巻回構造を上記
のようにすることにより、電極体の最外周部は負極の支
持体面が露出することになる。そして、その支持体を電
池缶の内壁に接触させることにより、たとえば水素吸蔵
合金のような硬い粉体で電池缶の内壁をキズ付けること
が防止されるようになる。また、前記した支持体の両面
に活物質層を形成する場合において、巻回構造の電極体
の最外周部に相当する部分の支持体には、該支持体の外
面側に発泡金属層を形成しないままにしておくのが好ま
しい。そうすることによって、発泡金属層との接触に基
づく電池缶のキズ付きを防止することができる。

【００２２】そして、何にもまして重要なことは、負極
および電極体の巻回構造を上記のようにすることによっ
て、負極の最内周部と最外周部の過剰分の無駄がなくな
り、電池内容積の有効利用が達成でき、さらに、支持体
として前記特定の構成のものを用いることによって、約
３５％程度の容量増加が達成できるようになった。

【００２３】巻回構造の電極体を有する電池の電池特性
に必要な〔負極の電気容量〕／〔正極の電気容量〕の比
を、本発明では、電池内の総量ではなく、各対向部分で
所定の値以上とすることによって、反応に寄与しない過
剰分をなくしたことが、上記のような容量増加に寄与し
ている。

【００２４】本発明において、支持体の基材となる金属
板としては、たとえばニッケル板、鉄板にニッケルメッ
キを施したものなどを用いることができ、その金属板の
厚さは１０〜５０μｍ程度のものが好ましい。

【００２５】また、同様に、支持体の基材となる穿孔し
た金属板としては、たとえばパンチングメタル、エキス
パンドメタルなどが挙げられ、強度面から特にエキスパ
ンドメタルが好ましい。

【００２６】この穿孔した金属板の材質としては、鉄製
で表面にニッケルメッキを施したもの、鉄製で表面に銅
メッキを施したもの、ニッケル製のものなどが挙げられ
る。そして、この穿孔した金属板の厚さは特に限定され
るものではないが、４０〜７０μｍ程度のものが好まし
い。

【００２７】この金属板または穿孔した金属板からなる
基材の片面または両面に発泡金属層を有する支持体は、
たとえば次に示すようにして作製される。

【００２８】まず、ウレタンフォームに電解ニッケルメ
ッキ（ニッケル以外の金属のメッキでもよい）を施し、
そのニッケルメッキを施したウレタンフォームを金属板
または穿孔した金属板からなる基材の片面または両面に
重ね、空気中４５０〜５５０℃に加熱してウレタンフォ
ームを熱分解させた後、アンモニア分解ガス中７００〜
８００℃で焼結する工程を経て作製される。

【００２９】つぎに、本発明で用いる支持体を図面を参
照しつつ説明する。図１〜図４はそれぞれ本発明で用い
る支持体を模式的に示す断面図である。

【００３０】まず、図１に示す支持体について説明する
と、図中、２ａは支持体で、２ａＡは基材、２ａＢは発
泡金属層である。この図１に示す支持体２ａでは、基材
２ａＡとしてパンチングメタルなどの穿孔した金属板が
用いられ、この基材２ａＡの片面に発泡ニッケル層など
の発泡金属層２ａＢが形成され、それによって、支持体
２ａが作製されている。なお、図中の２ａａは基材２ａ
Ａとして用いられた穿孔した金属板の孔であり、２ａｂ
は発泡金属層２ａＢの空孔である。

【００３１】つぎに、図２に示す支持体について説明す
ると、この図２に示す支持体２ａでは、基材２ａＡとし
てニッケル板などの金属板が用いられ、この基材２ａＡ
の片面に発泡ニッケル層などの発泡金属層２ａＢが形成
され、それによって、支持２ａ体が作製されている。

【００３２】図３に示す支持体について説明すると、こ
の図３に示す支持体２ａでは、基材２ａＡとしてパンチ
ングメタルなどの穿孔した金属板が用いられ、この基材
２ａＡの両面に発泡ニッケル層などの発泡金属層２ａＢ
が形成され、それによって、支持体２ａが作製されてい
る。

【００３３】図４に示す支持体について説明すると、こ
の図４に示す支持体２ａでは、基材２ａＡとしてニッケ
ル板などの金属板が用いられ、この基材２ａＡの両面に
発泡ニッケル層などの発泡金属層２ａＢが形成され、そ
れによって、支持体２ａが作製されている。

【００３４】

【実施例】つぎに、実施例を挙げて本発明をさらに具体
的に説明する。ただし、本発明はそれらの実施例のみに
限定されるものではない。なお、以下の実施例などにお
いて、濃度を示す％は重量％であり、発泡金属層の空孔
率を示す％は体積％である。

【００３５】実施例１市販のＭｍ（ミッシュメタルで、組成はＬａ_0.32Ｃｅ
_0.48Ｎｄ_0.15Ｐｒ_0.04）、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌおよ
びＭｏ（いずれも純度９９．９重量％以上）の各試料を
組成がＭｍＮｉ_3.55Ｃｏ_0.75Ｍｎ_0.4Ａｌ_0.3Ｍｏ_0.04
になるように配合し、高周波溶解炉により加熱溶解し
て、水素吸蔵合金を合成した。この水素吸蔵合金を耐圧
容器中で１０Ｔｏｒｒ．以下まで真空引きを行い、アル
ゴンガスで３回パージを行ったのち、水素圧力１４ｋｇ
／ｃｍで２４時間保持し、水素を排気し、さらに４００
℃で加熱して水素を完全に放出することにより、平均粒
子径４０μｍの粉末を得た。

【００３６】この水素吸蔵合金粉末１００重量部に、濃
度３％のカルボキシメチルセルロース水溶液を５０重量
部、濃度６０％のポリテトラフルオロエチレン分散液を
５重量部およびカルボニルニッケル粉末を１０重量部添
加し混合して、ペーストを調製した。このペーストをパ
ンチングメタル（厚さ５０μｍの鉄製で表面にニッケル
メッキを施したパンチングメタル）の片面に発泡ニッケ
ル層を有する単位面積当たりの重量が２００ｇ／ｍ²の
支持体に充填し、乾燥して活物質層を形成した後、ロー
ルプレスして総厚２００μｍのシート状にし、所定のサ
イズに切断して、図５に示すような負極を作製した。こ
の実施例で使用した支持体は図１に示す構造のものであ
る。

【００３７】この図５に示す負極について詳しく説明す
る。図５の（ａ）は負極の活物質層を形成した側の側面
図であり、図５の（ｂ）は上記（ａ）のＸ−Ｘ線におけ
る切断面図である。なお、この図５の（ａ）において
は、活物質層２ｂを形成した部分をわかりやすくするた
め、活物質層２ｂには十字状に斜線を入れている。ま
た、負極２の支持体２ａは前記のようにエキスパンドメ
タルの片面に発泡ニッケル層を設けた図１に示す構造の
ものが用いられ、その発泡ニッケル層を設けた側に活物
質層２ｂが形成されているが、この図５では支持体２ａ
の詳細を示さず、単一の構成のものとして示している。
この負極２全体としての厚みは２００μｍであり、ロー
ルプレスを経て負極２として仕上げた後の活物質層２ｂ
の厚さは約１５０μｍである。ただし、負極２の一部に
は活物質層の形成されていない部分があり、具体的に
は、負極２の全長は１００ｍｍであるが、その一方の端
部から３８ｍｍのところまでは、活物質層２ｂが形成さ
れているものの、そこから６．５ｍｍ幅にわたって活物
質層が形成されず、残りの５５．５ｍｍ幅については、
また活物質層２ｂが形成されている。そして、この負極
２の横幅は３５ｍｍである。

【００３８】なお、この図５は、模式的に示したもので
あり、負極２の長さに対して支持体２ａの厚みや活物質
層２ｂの厚みを大きく図示したり、また負極２の活物質
層の形成されていない部分の位置やその幅などを必ずし
も寸法通りには図示していない。

【００３９】正極には、活物質として水酸化ニッケルを
含有するペーストをニッケル発泡体に塗布し、以後、通
常の方法で作製した厚さ６６０μｍでサイズが３５ｍｍ
×４６ｍｍのニッケル電極を用いた。そして、その末端
部にニッケルリボンをスポット溶接して、正極の集電部
を構成するようにした。

【００４０】セパレータには親水処理した厚さ０．１５
ｍｍのポリプロピレン不織布を用い、このセパレータを
前記負極と正極との間に介在させ、正極と負極をセパレ
ータを介して渦巻状に巻回して図６に示す巻回構造の電
極体を作製した。

【００４１】ただし、上記巻回構造の電極体の作製にあ
たっては、負極２はその活物質層を形成していない部分
を巻回の中心とし、その活物質層２ｂがセパレータ３を
介して正極１と対向し、その支持体２ａ同士が接触する
ように配置した。

【００４２】ここで、図６に示す電極体について説明す
ると、正極１の両面には負極２がセパレータ３を介して
対向しているが、最外周部を除き２周目以後は負極２同
士が直接接触している。その詳細は図７に示すように、
負極２は支持体（本実施例ではパンチングメタルの片面
に発泡ニッケル層を設けたものが用いられている）２ａ
に活物質層２ｂを形成したものからなり、その負極２の
支持体２ａ同士が接触している。なお、２０は正極１の
集電部（タブ）であり、正極１の最外周部に設けられて
いる。この集電部２０は、後で再度説明するが、正極１
の支持体であるニッケル発泡体の空孔をつぶして水酸化
ニッケルを含有するペーストが空孔に入り込まないよう
にして金属体のみにし、そこに正極リード体となるニッ
ケルリボンの一端を溶接して構成されるものである。な
お、この集電部２０の構成に関しては図１０においても
同様である。

【００４３】そして、詳細な図示はしていないが、負極
２の最外周部の外面側には支持体のエキスパンドメタル
が露出していて、そのエキスパンドメタルが電池缶５の
内壁に接触し、それによって、電池缶５は負極端子とし
て作用する。

【００４４】また、図６では、電池缶５は内周面のみ細
線で示している。また、この図６も模式的に図示したも
のであり、この図６では、電極体４と電池缶５との間に
大きな空隙があるように図示されているが、これは、実
際には厚みの薄い部材（正極１は６６０μｍ、負極２は
２００μｍ、セパレータ３は０．１５ｍｍ）を一定の厚
みを持たせて図示しているからであり、現実には図示の
ような大きな空隙はできない。これらは図１０において
も同様である。

【００４５】電解液には３０％水酸化カリウム水溶液
（ただし、水酸化リチウムを１７ｇ／ｌ添加している）
を用い、上記巻回構造の電極体を電池缶に挿入し、上記
電解液を０．８５ｍｌ注入し、それら以外は、常法にし
たがって単４形でニッケル−水素吸蔵合金系の水素化物
二次電池を作製した。この電池の構造を図８に模式的に
示す。

【００４６】ここで、図８に示す電池について説明する
と、１は正極、２は負極、３はセパレータ、４は巻回構
造の電極体、５は電池缶、６は環状ガスケット、７は電
池蓋、８は端子板、９は封口板、１０は金属バネ、１１
は弁体、１２は正極リード体、１３は絶縁体、１４は絶
縁体である。

【００４７】正極１は前記のペースト式ニッケル電極か
らなるものであり、負極２には前記のような支持体を用
いて作製されたものが使用されているが、この図８では
その詳細について示しておらず、正極１や負極２を単一
の構成のものとして示している。セパレータ３は前記の
ように親水処理されたポリプロピレン不織布からなるも
のであり、上記正極１と負極２はこのセパレータ３を介
して前記特定の態様になるように重ね合わせられ、渦巻
状に巻回して巻回構造の電極体４として電池缶５内に挿
入され、その上部には絶縁体１４が配置されている。

【００４８】環状ガスケット６はナイロン６６で作製さ
れ、電池蓋７は端子板８と封口板９とで構成され、電池
缶５の開口部はこの電池蓋７と上記環状ガスケット６と
で封口されている。

【００４９】つまり、電池缶５内に巻回構造の電極体４
や絶縁体１４などを挿入した後、電池缶５の開口端近傍
部分に底部が内周側に突出した環状の溝５ａを形成し、
その溝５ａの内周側突出部で環状ガスケット６の下部を
支えさせて環状ガスケット６と電池蓋７とを電池缶５の
開口部に配置し、電池缶５の溝５ａから先の部分を内方
に締め付けて電池缶５の開口部を電池蓋７と環状ガスケ
ット６とで封口している。

【００５０】上記端子板８にはガス排出孔８ａが設けら
れ、封口板９にはガス検知孔９ａが設けられ、端子板８
と封口板９との間には金属バネ１０と弁体１１とが配置
されている。そして、封口板９の外周部を折り曲げて端
子板８の外周部を挟み込んで端子板８と封口板９とを固
定している。

【００５１】この電池は、通常の状況下では金属バネ１
０の押圧力により弁体１１がガス検知孔９ａを閉鎖して
いるので、電池内部は密閉状態に保たれているが、電池
内部にガスが発生して電池内部の圧力が異常に上昇した
場合には、金属バネ１０が収縮して弁体１１とガス検知
孔９ａとの間に隙間が生じ、電池内部のガスはガス検知
孔９ａおよびガス排出孔８ａを通過して電池外部に放出
され、高圧下での電池の破裂が防止できるように構成さ
れている。

【００５２】正極リード体１２はニッケルリボンからな
り、その一方の端部は正極２の最外周部における支持体
の金属板状態にされた部分にスポット溶接されて図６の
２０で示すような集電部（タブ）を構成し、その他方の
端部は封口板９の下端にスポット溶接され、端子板８は
上記封口板９との接触により正極端子として作用する。

【００５３】そして、前記したように、負極２の最外周
部の外面側は支持体が露出していて、その支持体が電池
缶５の内壁に接触し、それによって、電池缶５は負極端
子として作用する。なお、この図８も、模式的に示した
ものであり、正極１、負極２、セパレータ３などの詳細
を示しておらず、また図６とは若干位置を異ならせ、正
極リード体１２も切断面に配置しているかのようにして
図示しているし、負極２の断面も図５や図６とは異なっ
た態様で示している。

【００５４】この実施例１の電池は正極規制で正極の充
填理論電気容量は６５０ｍＡｈであり、負極の充填理論
電気容量は９７５ｍＡｈであって、この電池における正
極と負極の対向部の〔負極の電気容量〕／〔正極の電気
容量〕の比は１．５である。この電池を２０℃、０．１
Ａ放電で放電させたときの放電特性を図１２に示す。

【００５５】実施例２負極の支持体としてパンチングメタル（鉄製で表面にニ
ッケルメッキを施した厚み６５μｍのパンチングメタ
ル）の両面（ただし、一部片面）に発泡ニッケル層を有
するものを用い、負極として図９に示すような構造のも
のを作製した。この実施例２で用いた支持体は図３に示
すものである。ただし、その基材２ａＡであるパンチン
グメタルの端部には一部発泡ニッケル層を設けなかっ
た。そして、この支持体の両面に発泡ニッケル層を設け
た部分の単位面積当たりの重量は４００ｇ／ｍ²であ
り、片面のみに発泡ニッケル層を設けた部分の単位面積
当たりの重量は１５０ｇ／ｍ²であった。

【００５６】この図９に示す負極について詳しく説明す
ると、図９の（ａ）は負極の一方の側面図で、図９の
（ｂ）は負極の他方の側面図であり、図９の（ｃ）は上
記（ａ）のＶ−Ｖ線における切断面図である。なお、図
９の（ａ）および（ｂ）においては、活物質層２ｂおよ
び２ｃを設けた部分をわかりやすくするため、活物質層
２ｂおよび２ｃには十字状に斜線を入れている。

【００５７】上記支持体２ａの一方の面には活物質層２
ｂが厚さ約１５０μｍに形成され、他方の面には活物質
層２ｃが厚さ約１５０μｍに形成されていて、負極２の
総厚は３６５μｍである。ただし、負極２の一部には支
持体の片面にしか活物質層の形成されていない部分があ
り、具体的には、負極２の全長は６７ｍｍであるが、支
持体２ａの一方の面には、その一方の端部Ｅから他方の
端部Ｆに向かって２６ｍｍのところまでは活物質層が形
成されておらず、それ以後は他方の端部Ｆまで連続的に
活物質層２ｂが形成され、支持体２ａの他方の面には、
一方の端部Ｅから他方の端部Ｆに向かって６３．２ｍｍ
のところまで活物質層２ｃが形成され、残り３．８ｍｍ
については活物質層が形成されていない。そして、この
負極２の横幅は３５ｍｍである。この図９では、支持体
２ａについて詳細に図示していないが、活物質層２ｂを
形成していない部分においては、発泡ニッケル層を設け
ておらず、端部Ｅ側の活物質層を形成していない部分
は、巻回構造の電極体において最外周部になり、その部
分のパンチングメタルが電池缶の内面に直接接触するこ
とになる。

【００５８】この負極２と正極１とをセパレータ３を介
在させて、渦巻状に巻回して図１０に示す巻回構造の電
極体を作製した。ただし、上記巻回構造の電極体の作製
にあたっては、セパレータ３をその中央部で折り返し、
負極２の両面を覆うように配置し、端部Ｆ側を渦巻の中
心側になるようにして渦巻状に巻回した。そして、この
場合においても、負極２は少なくともその活物質層２ｂ
または２ｃがセパレータ３を介して正極１と対向してい
る。なお、上記図９、図１０とも、模式的に示したもの
であり、たとえば、負極２の長さに対して支持体２ａの
厚みや活物質層２ｂおよび２ｃの厚みを大きく図示した
り、また、負極２の活物質層の形成されていない部分の
位置やその幅などを必ずしも寸法通りには図示していな
い。また、この図１０に示す巻回構造の電極体に関し、
図１０に図示されていない部分について説明すると、負
極２の最内周部では活物質層２ｂ（図９参照）のみがセ
パレータ３を介して正極１と対向し、負極２の最外周部
では活物質層２ｃ（図９参照）のみがセパレータ３を介
して正極１と対向し、最内周部と最外周部の部分では、
活物質層２ｂと２ｃがセパレータを介して正極１と対向
している。また、同様に図１０には示されていないが、
負極２のほぼ最外周部の外面側には支持体のパンチング
メタルが露出していて、そのパンチングメタルが電池缶
５の内壁に接触している。

【００５９】上記正極１は前記実施例１と同様のペース
ト式ニッケル電極からなり、この正極１は厚さ６６０μ
ｍで、そのサイズは３５ｍｍ×４６ｍｍである。そし
て、セパレータ３は前記実施例１と同様の厚さ０．１５
ｍｍのポリプロピレン不織布からなるものである。

【００６０】そして、上記負極、正極およびセパレータ
を用いて作製した巻回構造の電極体を用い、以後実施例
１と同様にして、単４形でニッケル−水素吸蔵合金系の
アルカリ二次電池を作製した。

【００６１】この電池は正極規制でその充填理論電気容
量は６６０ｍＡｈであり、負極の充填理論電気容量は９
９０ｍＡｈであり、この電池における負極と正極の対向
部の〔負極の電気容量〕／〔正極の電気容量〕の比は
１．５であった。この電池を２０℃で０．１Ａ放電で放
電させたときの放電特性を図１２に示す。

【００６２】比較例１実施例１と同様の水素吸蔵合金を含有し実施例１と同様
に調製されたペーストを単位面積当たりの重量が４７５
ｇ／ｍ²のニッケル発泡体に塗布し、以後、実施例１と
同様にして負極を作製した。なお、ニッケル発泡体の活
物質層を形成しない部分（すなわち、巻回構造の電極体
において、最外周部となる部分）はあらかじめローラー
で押しつぶして、ペーストを塗布してもペーストがその
内部にしみ込まないようにしておいた。

【００６３】この負極は総厚が２５０μｍで、サイズが
３５ｍｍ×７２．５ｍｍであり、負極の充填理論電気容
量は９２５ｍＡｈであった。

【００６４】正極は、実施例１と同様のペースト式ニッ
ケル電極からなるが、負極との対向部の〔負極の電気容
量〕／〔正極の電気容量〕の比を１．５にするために、
厚みを４３０μｍとし、サイズは３５ｍｍ×５１ｍｍに
した。

【００６５】セパレータは実施例１と同様のポリプロピ
レン不織布を用い、それを上記負極と正極との間に介在
させて渦巻状に巻回して図１１に示す巻回構造の電極体
を作製し、以後実施例１と同様にして、単４形でニッケ
ル−水素吸蔵合金系の水素化物二次電池を作製した。な
お、図１１における１２は正極リード体の一方の端部に
該当し、この部分は正極の基板に溶接され、それら全体
で正極の集電部を構成している。

【００６６】この電池は正極規制で正極の充填理論電気
容量は４１０ｍＡｈであり、負極の充填理論電気容量は
前記のように６１５ｍＡｈであって、正極と負極の対向
部の〔負極の電気容量〕／〔正極の電気容量〕の比１．
５であった。この電池を２０℃で０．１Ａ放電で放電さ
せたときの放電特性を図１２に示す。

【００６７】図１２は上記実施例１〜２および比較例１
の電池の放電特性図であるが、この図１２に示す結果か
ら明らかなように、実施例１〜２は、比較例１に比べ
て、放電容量が大きく、約３５％程度の容量増加を達成
することができた。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
容量の増加を達成することができた。また、本発明によ
れば、水素吸蔵合金などにより電池缶の内壁をキズ付け
ることがなく、信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で用いる支持体の一例を模式的に示す断
面図である。

【図２】本発明で用いる支持体の他の例を模式的に示す
断面図である。

【図３】本発明で用いる支持体のさらに他の例を模式的
に示す断面図である。

【図４】本発明で用いる支持体のさらに他の例を模式的
に示す断面図である。

【図５】実施例１の電池に使用する負極を模式的に示す
もので、その（ａ）は負極の活物質層を形成した側の側
面図であり、（ｂ）は上記（ａ）のＸ−Ｘ線における切
断面図である。

【図６】実施例１の電池に使用する巻回構造の電極体を
模式的に示す横断面図である。

【図７】図６のＹ部の拡大図である。

【図８】実施例１の水素化物二次電池を模式的に示す縦
断面図である。

【図９】実施例２の電池に使用する負極を模式的に示す
もので、その（ａ）は負極の一方の側面図で、その
（ｂ）は負極の他方の側面図であり、その（ｃ）は上記
（ａ）のＶ−Ｖ線における切断面図である。

【図１０】実施例２の電池に使用する巻回構造の電極体
を模式的に示す横断面図である。

【図１１】比較例１の電池に使用する巻回構造の電極体
を模式的に示す横断面図である。

【図１２】実施例１〜２および比較例１の電池の放電特
性図である。

【符号の説明】

１正極２負極２ａ支持体２ａＡ基材２ａＢ発泡金属層２ｂ活物質層２ｃ活物質層３セパレータ４巻回構造の電極体５電池缶

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極と水素吸蔵合金を活物質とする負極
とをセパレータを介して巻回した巻回構造の電極体を電
池缶に挿入して作製する水素化物二次電池において、上
記巻回構造の電極体は正極の両面に負極がセパレータを
介して対向し、負極の２周目以後は負極同士が直接接触
するものからなり、上記正極または負極の少なくとも一
方は支持体と活物質層を有し、上記支持体は金属板また
は穿孔した金属板からなる基材の片面または両面に発泡
金属層を有し、上記活物質層は支持体の発泡金属層を有
する面にのみ形成されていることを特徴とする水素化物
二次電池。
【請求項２】負極の支持体が金属板または穿孔した金
属板からなる基材の片面にのみ発泡金属層を有し、負極
は上記支持体の発泡金属層を有する面にのみ活物質層を
形成したものからなり、上記負極の活物質層がセパレー
タを介して正極と対向していることを特徴とする請求項
１記載の水素化物二次電池。
【請求項３】上記支持体が金属板または穿孔した金属
板からなる基材の片面にのみ発泡金属層を有する場合に
おいて、該支持体の単位面積当たりの重量が１５０〜４
００ｇ／ｍ²であることを特徴とする請求項１または２
記載の水素化物二次電池。
【請求項４】正極と水素吸蔵合金を活物質とする負極
をセパレータを介して巻回した巻回構造の電極体を電池
缶に挿入して作製する水素化物二次電池において、上記
負極は支持体の両面に活物質層を形成しているが、巻回
構造の電極体の最内周部と最外周部に相当する部分には
支持体の片面にしか活物質層が無い状態にしたものから
なり、その負極の活物質層がセパレータを介して正極と
対向し、上記負極の支持体は巻回構造の電極体の最内周
部と最外周部に相当する部分が金属板または穿孔した金
属板からなる基材の片面のみに発泡金属層を有し、それ
以外の部分が金属板または穿孔した金属板からなる基材
の両面に発泡金属層を有し、活物質層は上記支持体の発
泡金属層を有する面にのみ形成されていることを特徴と
する水素化物二次電池。
【請求項５】上記支持体の金属板または穿孔した金属
板からなる基材の両面に発泡金属層を有している部分の
単位面積当たりの重量が１５０〜４００ｇ／ｍ²である
ことを特徴とする請求項４記載の水素化物二次電池。
【請求項６】巻回構造の電極体の最外周部が負極であ
って、その負極の支持体の金属板または穿孔した金属板
からなる基材が外側に存在して、電池缶の内壁と接触し
ていることを特徴とする請求項１、２または４記載の水
素化物二次電池。
【請求項７】正極の最外周部分に集電部を設け、その
集電部から正極の集電を取ることを特徴とする請求項
１、２または４記載の水素化物二次電池。