JPH11135145A - アルカリ蓄電池の短絡不良率低減化方法 - Google Patents

アルカリ蓄電池の短絡不良率低減化方法

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JPH11135145A JP9298845A JP29884597A JPH11135145A JP H11135145 A JPH11135145 A JP H11135145A JP 9298845 A JP9298845 A JP 9298845A JP 29884597 A JP29884597 A JP 29884597A JP H11135145 A JPH11135145 A JP H11135145A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルカリ蓄電池の短絡不良率を低減する方法
を提供する。 【解決手段】 セパレータを介して正極と負極が積層さ
れて成る電極群を電池缶に挿入した状態で、正極と負極
の真でパルス放電を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケル・カドミ
ウム電池やニッケル・水素電池などのアルカリ蓄電池の
製造時に発生する正極と負極の短絡に基づく不良率(以
後、短絡不良率という)を低減する方法に関し、更に詳
しくは、アルカリ電解液の注入工程の前段で、正極と負
極間に既に現出している短絡状態と、今後起こり得る短
絡状態の要因を解消して全体の製造工程における良品率
の向上を可能とするアルカリ蓄電池の短絡不良率低減化
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】各種のコードレス機器の電源としてニッ
ケル・カドミウム電池やニッケル・水素電池などのアル
カリ蓄電池が大量に使用されているが、最近では、高容
量化の要請に応えるものとしてニッケル・水素電池の需
要が増大している。そして、ニッケル・水素電池の高容
量化を実現するために、正極であるニッケル極として
は、活物質である水酸化ニッケルを、3次元網状構造を
したニッケル発泡体の集電基板に充填したものが一般に
使用されている。このような集電基板を用いると、活物
質の充填量を増加させることができるからである。
【0003】ところで、ニッケル・水素電池は、概ね、
次のようにして製造される。それを、円筒形の電池で、
集電基板がニッケル発泡体である場合について説明す
る。まず、活物質である水酸化ニッケル粉末とカルボキ
シメチルセルロースのような増粘剤と必要に応じては酸
化コバルトのような導電材と水とを混練して正極用の合
剤ペーストを調製する。そして、この合剤ペーストの所
定量をニッケル発泡体基板に充填したのち、乾燥,圧延
して活物質を担持させる。その後、その基板に例えば切
抜き加工や裁断加工を行って、所定の寸法形状の正極
(ニッケル極)にする。
【0004】一方、負極の場合は、通常、水素吸蔵合金
粉末とテフロンのような結着材とカーボン粉末のような
導電材と水とを所定の割合で混練して負極用の合剤ペー
ストを調製し、この合剤ペーストを、例えばパンチング
ニッケル板に塗布したのち、乾燥,圧延を順次行い、最
後に、打抜き加工や裁断加工を行って所定の寸法形状の
負極(水素吸蔵合金電極)にする。
【0005】ついで、上記した正極に集電端子を取り付
け、その正極と負極とを例えばポリオレフィン系不織布
のような電気絶縁性でかつ保液性を有するセパレータを
介して重ね合わせて積層シートにしたのち全体を圧着し
た状態で渦巻状に巻回して円柱形状をした電極群を製造
する。ついで、この電池群を負極端子も兼ねる電池缶の
中に挿入する。そして、アルカリ電解液の注入に先立
ち、挿入した電極群の正極と負極の間が短絡していない
かどうかを検査する。具体的には、正極と負極の間に2
50〜500Vの電圧を印加し、両極間の絶縁抵抗を測
定し、その測定値が例えば10MΩ以上のものは短絡を
起こしていない良品として次の工程に移送される。
【0006】移送されてきた良品には、次に所定のアル
カリ電解液を注入したのち、封口板を介して正極端子も
兼ねる蓋で電池缶を封じることにより電池の組立を完了
する。ところで、上記した一連の製造工程において、正
極と負極を製造するときの打抜きまたは裁断時に、その
加工端面には先端が鋭利なバリの発生することがある。
また、正極とセパレータと負極を重ね合わせた積層シー
トを渦巻状に巻回して電極群を製造するときには、例え
ば正極の場合、ニッケル発泡体の集電基板が細かく折損
してそこに繊維状の突起が生じたり、また正極,負極の
いずれかにおいても、担持されている硬質な乾燥合剤ペ
ーストが折損してそれが先端鋭利なバリとなることがあ
る。
【0007】このようなバリや突起が発生している正極
または負極を用いて製造した電極群の場合、上記したバ
リなどがセパレータを突き破り、それが対極に接触して
いることがある。したがって、このような状態にある電
極群の場合は、前記した絶縁抵抗の測定検査時に短絡不
良品となり、この時点で、その不良品は製造工程から除
外される。
【0008】また、セパレータを突き破った前記バリな
どが対極に接触していない電極群の場合であっても、バ
リの先端と対極との間隔が非常に狭い場合には、組み立
てられた電池は両極が短絡していない良品となって出荷
されていくが、しかし電池の実働時、すなわち充放電時
に反復して発生する電極の膨張・収縮の過程で当該バリ
が対極と接触して両極の短絡することがある。すなわ
ち、検査時には良品であっても、その電池は実働時に電
池機能を喪失してしまう。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、電極群にお
ける前記したバリや突起などの発生箇所は不規則であ
り、しかも予測不能である。とくに、前記積層シートの
巻回時に発生するバリなどは全く予測不能である。しか
し、実際の製造工程では、実質的に短絡不良品である電
極群も電池缶に組み込まれて電池が製造されている。そ
して、前記した検査時に電極群が短絡不良品と判定され
た組立途中の電池は他の構成部品が良品であったとして
も全体として廃棄せざるを得ない。
【0010】また、両極の短絡は起こっていないが、実
働時に短絡を起こすような電池を、事前に把握すること
は困難である。本発明は、アルカリ蓄電池における上記
したような問題を解決し、電池の組立完了の前段工程
で、既に短絡を起こしている電極群の短絡状態を解消
し、また実働時における短絡の要因をも除去することに
より、アルカリ蓄電池の短絡不良率を低減する方法の提
供を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、セパレータを介して正極と
負極が積層されて成る電極群を電池缶に挿入した状態
で、前記正極と前記負極の間でパルス放電を行うことを
特徴とするアルカリ蓄電池の短絡不良率低減化方法が提
供され、とくに、前記パルス放電が、放電電圧100〜
1000V,放電電流1〜20A、かつパルス幅50〜
500μsの条件下で少なくとも1回行われるアルカリ
蓄電池の短絡不良率低減化方法が提供される。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明においては、まず、従来と
同じように、正極および負極を製造し、それら両極をセ
パレータを介して重ね合わせて積層シートとしたのち、
例えばそれをきつく渦巻状に巻回して電極群が製造され
る。したがって、この電極群においては、正極と負極が
セパレータを挟んで圧接した状態になっており、両極が
短絡状態にないもの(良品)や、一方の電極のバリなど
がセパレータを突き破って対極と接触することにより短
絡しているもの(短絡不良品)や、また、バリなどは対
極と接触していないが対極との間隔が極めて狭く短絡寸
前の状態にあるもの(電池実働時に短絡するもの)など
になっている。
【0013】そして、これらの電極群が所定寸法の電池
缶に挿入される。このとき、電極群の最外側、すなわち
負極の最外側は電池缶の内壁と密着して接触する。通常
は、次に電池缶の中に所定のアルカリ電解液の所定量を
注入しているが、本発明においては、この電解液の注入
操作を行うことなく、電池缶に電極群を挿入した状態の
まま、電極群の正極と負極の間でパルス放電を行う。
【0014】具体的には、パルス電圧制御装置とパルス
電流制御装置とパルス幅制御装置とを備えているパルス
発生回路1に、図1で示したように、電極群が挿入され
ている電池缶を負荷2として接続し、前記パルス発生回
路1を作動させることにより、電極群の正極と負極の間
にパルス放電を発生させる。なお、電極群の正極はプラ
ス極に、電池缶、すなわち負極はマイナス極に接続され
ることはいうまでもない。
【0015】このパルス放電により、電極群に存在して
いたバリなどが熱溶断する。すなわち、セパレータを突
き破って対極と接触していたバリなどは熱溶断して接触
状態を解消し、また接触はしていないが対極と非常に狭
い間隔を置いて突起していたバリなども熱溶断して両極
間の間隔は広くなる。前者の場合は、電極群における短
絡状態の解消であって、当該電極群が不良品から良品に
転化したことであり、また後者の場合は、両極間の距離
が広がって、その電極群における両極間の耐電圧が高く
なったことを意味する。
【0016】いずれにしても、パルス放電を行うことに
より、短絡不良品や実働時に短絡を起こすような電極群
におけるバリなどは熱溶断して、顕在的にも潜在的にも
短絡していない良品の電極群になる。すなわち、短絡不
良率の低減が実現する。このパルス放電は、放電電圧1
00〜1000V,放電電流1〜20A,パルス幅50
〜500μsの条件下で行うことが好ましい。それぞれ
の条件因子が上記した値よりも小さい場合は、前記した
バリなどの熱溶断は不充分な状態となり、短絡不良率の
低減効果が充分に発揮されない。また各条件因子が上記
した値よりも大きい場合は、バリの熱溶断は充分に実現
するものの、他方では、セパレータも熱溶融してそこに
必要以上に大きな穴が発生してしまうため、電池実働時
における電極の膨張・収縮により、両極がこの穴を介し
て接触して短絡することが起こりはじめる。
【0017】更に、このパルス放電の実施回数は1回で
もよいが、複数回行うと、複数箇所に多数散在している
バリなどを確実に除去でき、また同一箇所で比較的大き
なバリであっても確実に除去できるので有効である。し
かし、パルス放電の実施回数を過度に多くすると、セパ
レータの穴も大きくなりすぎて電池実働時の短絡を引き
起こすようになるので、実施回数は10回を限度とする
ことが好ましい。
【0018】
【実施例】
1.電極群の製造 水酸化ニッケル粉末100重量部に対し、酸化コバルト
粉末10重量部,カルボキシメチルセルロース0.3重
量部,水40重量部を混練して正極用の合剤ペーストを
調製した。この合剤ペーストを、多孔率98%のニッケ
ル発泡体基板に充填し、乾燥,圧延,打抜きを順次行っ
て、AAサイズニッケル・水素蓄電池用の正極(厚み
0.66mm)を製造した。
【0019】一方、MmNi4.0Mn0.3Al0.3Co0.4
(Mm:ミッシュメタル)の粉末100重量部に対し、
カーボンブラック1重量部,60%PTFEディスパー
ジョン1.5重量部,カルボキシメチルセルロース0.2
重量部を混練して負極用の合剤ペーストを調製した。こ
の合剤ペーストを、開口率60%のパンチングニッケル
シートに塗布したのち、乾燥,圧延,打抜きを順次行っ
て、AAサイズニッケル・水素蓄電池用の負極(厚み
0.35mm)を製造した。
【0020】正極と負極の間にポリオレフィン系不織布
(厚み0.17mm)を配置して積層シートとし、これを
きつく渦巻状に巻回して電極群(直径13mm)を製造し
た。 2.短絡不良率の測定 上記電極群をステンレス鋼製の電池缶(内径13.3m
m)の中に挿入し、これに図1で示したパルス発生回路
を接続した。
【0021】ついで、正極と負極間で下記する条件のパ
ルス放電を行い、その後、印加電圧500Vで正極と負
極間の絶縁抵抗を測定した。測定抵抗値が10MΩより
低いものを短絡を起こしている不良品とした。測定は電
池50個について行い、上記不良品の個数から短絡不良
率を算出した。 (1)パルス放電の条件(I) 放電電流は7A,パルス幅は200μsと一定にし、放
電電圧を変化させた。そのときの放電電圧と短絡不良率
の関係を図2に示した。
【0022】(2)パルス放電の条件(II) 放電電圧は500V,パルス幅は200μsと一定に
し、放電電流を変化させた。そのときの放電電流と短絡
不良率の関係を図3に示した。 (3)パルス放電の条件(III) 放電電圧は500V,放電電流は7Aと一定にし、パル
ス幅を変化させた。そのときのパルス幅と短絡不良率の
関係を図4に示した。
【0023】図2,図3および図4から明らかなよう
に、放電電圧を100〜1000V,放電電流を1〜2
0A,パルス幅を20〜500μsの条件でパルス放電
を行うと、短絡不良率を2〜3%程度にまで低減できる
ことがわかる。 (4)パルス放電回数の影響 放電電圧を500V,放電電流を7A,かつパルス幅を
200μsと一定に制御した状態で1回の測定時におけ
るパルス放電の回数を変化させた。その結果を図5に示
した。
【0024】図5から明らかなように、パルス放電回数
を多くすると短絡不良率が低減している。しかし、パル
ス放電を11回行うと短絡不良率が大幅に増大するの
で、パルス放電の回数は10回までとすることが好まし
い。
【0025】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、電池缶に挿入する電池群における正極と負極間
の短絡を引き起こすバリなどを熱溶断して除去すること
ができるので、既に短絡状態にある不良品の電池群を良
品化することができ、また、電池の実働時に短絡を起こ
すような状態にある電極群も確実に良品として機能させ
ることができるので、使用する電池の信頼性は高くな
る。
【0026】更に、パルス放電でバリ状の突起が熱溶断
してその高さは低くなるので、正極と負極の対向間隔は
狭くなり、容量低下を引き起こすことなく全体として電
極群を小型化することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するための回路を示す模式図であ
る。
【図2】パルス放電電圧と短絡不良率の関係を示すグラ
フである。
【図3】パルス放電電流と短絡不良率の関係を示すグラ
フである。
【図4】パルス幅と短絡不良率の関係を示すグラフであ
る。
【図5】パルス放電回数と短絡不良率の関係を示すグラ
フである。
【符号の説明】
1 パルス発生回路 2 負荷(電池缶に電極群を挿入したもの)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セパレータを介して正極と負極が積層さ
    れて成る電極群を電池缶に挿入した状態で、前記正極と
    前記負極の間でパルス放電を行うことを特徴とするアル
    カリ蓄電池の短絡不良率低減化方法。
  2. 【請求項2】 前記パルス放電が、放電電圧100〜1
    000V,放電電流1〜20A、かつパルス幅50〜5
    00μsの条件下で少なくとも1回行われる請求項1の
    アルカリ蓄電池の短絡不良率低減化方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105811031A (zh) * 2016-05-13 2016-07-27 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种隔膜微损伤电池的修复方法

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