JPH11154531A

JPH11154531A - アルカリ二次電池の製造方法

Info

Publication number: JPH11154531A
Application number: JP9318245A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Yanagawa; 浩章柳川; Masaki Asano; 将紀浅野
Original assignee: Toshiba Battery Co Ltd
Current assignee: FDK Twicell Co Ltd
Priority date: 1997-11-19
Filing date: 1997-11-19
Publication date: 1999-06-08
Anticipated expiration: 2017-11-19
Also published as: JP3523775B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高容量化に伴って生じる充放電サイクル寿命
の変動及び急速充電等によるガス発生時の安全性のばら
つきが抑制されたアルカリ二次電池の製造方法を提供す
る。【解決手段】正極を重量で２段階以上の群に分けると
共に、負極を重量で２段階以上の群に分け、前記２段階
以上の群から１つの群をそれぞれ選択する際、最小段階
の群に属するもの同士及び最大段階の群に属するもの同
士が組み合わさらないようにし、組み合わせた群の正負
極を用いて電極群を作製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、電極群を作製する
工程を改良したアルカリ二次電池の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】水素吸蔵合金は、これを含む負極を形成
し、アルカリ電解液中でニッケル極のような電極を対極
（正極）とすると、充電時に前記負極に水素イオンが吸
蔵され、放電時にこの吸蔵した水素イオンが前記負極か
ら放出され、放出された水素イオンは酸化されて水に戻
る反応が生じる。このため、水素吸蔵合金は二次電池の
負極材料として利用されている。このような二次電池の
一例としてニッケル水素二次電池が知られている。この
ニッケル水素二次電池は、高エネルギー密度を有するた
め、容積効率が高く、しかも安全作動が可能で、かつ高
い信頼性を有する。

【０００３】ニッケル水素二次電池に採用されている代
表的な構成の１つとして、電池外装缶（容器）内に正極
及び負極をセパレータを介して捲回した構成の起電要素
（電極群）を密封した構成を有するものが挙げられる。
具体的には、まず、水酸化ニッケル粉末などの活物質が
ニッケル繊維基板などの集電体に担持された構造の正極
と、水素吸蔵合金粉末がニッケル製ネットなどの集電体
に担持された構造の負極とをその間に、親水処理が施さ
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
介装させながら捲回することにより起電要素部（電極
群）を作製する。得られた起電要素部を電池外装缶（容
器）内に収納し、アルカリ電解液を注入し、前記起電要
素部と外部端子との接続を行った後、前記外装缶の開口
部を封口することによって前記二次電池が得られる。

【０００４】ところで、近年、ニッケル水素二次電池の
高容量化が要望されており、この高容量化に対応して起
電要素部をなす正負極の捲回数や、正負極自体の厚さが
増加している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、起電要
素部の容積を増加させると、必然的にアルカリ電解液量
を減らす必要があるため、正極、負極及びセパレータの
重量の変動が電池特性に影響を及ぼし、性能の安定した
電池を提供することができないという問題点を生じる。

【０００６】すなわち、重量の製造公差が最大の正極と
負極とセパレータとを組み合わせて起電要素部を作製す
ると、外装缶内の空間が減少するため、過充電時のガス
発生により漏液を生じる恐れがある。一方、重量の製造
公差が最小の正極と負極とセパレータとを組み合わせて
起電要素部を作製すると、得られた起電要素部の緊縛度
が低下すると共に、正負極間の電解液の液回りが悪くな
るため、電池特性、特にサイクル寿命が低下するという
問題点が生じる。なお、正負極及びセパレータのうち、
セパレータの重量が最もばらつきやすいが、セパレータ
の重量を調節することで電極群の重量ばらつきを抑制す
るのは、製造作業が大変繁雑になる。

【０００７】本発明は、正負極の組合せを規制すること
により、高容量化に伴って生じる充放電サイクル寿命の
変動及び急速充電等によるガス発生時の安全性のばらつ
きが抑制されたアルカリ二次電池の製造方法を提供しよ
うとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るアルカリ二
次電池の製造方法は、正極を重量で２段階以上の群に分
けると共に、負極を重量で２段階以上の群に分け、前記
２段階以上の群から１つの群をそれぞれ選択する際、最
小段階の群に属するもの同士及び最大段階の群に属する
もの同士が組み合わさらないようにし、組み合わせた群
の正負極を用いて電極群を作製することを特徴とするも
のである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の方法で製造される
アルカリ二次電池の一例を図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と負極４とをその間に
セパレータ３を介在させながら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１０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。

【００１０】前記二次電池は、例えば、以下に説明する
方法によって製造することができる。（第１工程）以下に説明するような構成を有し、かつ製
造公差の範囲内の重量の正極、負極、セパレータ及びア
ルカリ電解液を用意する。

【００１１】１）正極２この正極２は、金属酸化物を含む合剤が集電体に担持さ
れた構造を有する。前記正極は、例えば、金属酸化物粉
末、導電剤及び結着剤を水の存在下で混練してペースト
を調製し、前記ペーストを集電体に充填した後、乾燥
し、圧延成形を施すことにより製造される。

【００１２】前記金属酸化物としては、例えば、水酸化
ニッケルを挙げることができる。前記導電剤としては、
例えば、水酸化コバルト、一酸化コバルト、三酸化二コ
バルト、金属コバルトのようなコバルト化合物を挙げる
ことができる。

【００１３】前記結着剤としては、例えばフッ素樹脂
（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
塩（例えば、ポリアクリル酸ナトリウム）、ヒドロキシ
メチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げるこ
とができる。

【００１４】前記集電体としては、ニッケル、ステンレ
ス鋼、ニッケルメッキが施された樹脂などの耐アルカリ
性材料からなる網状、スポンジ状、繊維状、フェルト状
の導電性基板を挙げることができる。

【００１５】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。

【００１６】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
素等を挙げることができる。水素のホスト・マトリック
スとしては、例えば、水素吸蔵合金を挙げることができ
る。

【００１７】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蓄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 、ＭｍＮ
ｉ₅ （Ｍｍはミッシュメタル）、ＬｍＮｉ₅ （ＬｍはＬ
ａ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Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃ
ｕ、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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】３）セパレータこのセパレータは、例えば、ポリオレフィン繊維やナイ
ロン繊維からなる不織布、同繊維からなる織布、もしく
はこれら不織布及び織布で複合化された複合シートから
形成することができる。前記セパレータをポリオレフィ
ン繊維から構成する場合、親水化処理を施すことが好ま
しい。この親水化処理としては、例えば、界面活性剤の
塗布、親水基を有するビニルモノマーのグラフト共重合
等を採用することができる。特に、前記セパレータはポ
リオレフィン系合成樹脂繊維を含むシート状物にカルボ
キシル基を有するビニルモノマーがグラフト共重合され
たものから形成されることが望ましい。

【００２１】前記ポリオレフィン系合成樹脂繊維として
は、１種類のポリオレフィンからなる繊維、ポリオレフ
ィン繊維からなる芯材表面に前記ポリオレフィン繊維と
は異なるポリオレフィン繊維が被覆された芯鞘構造の複
合繊維、互いに異なるポリオレフィン繊維同士が円形に
接合された分割構造の複合繊維等を挙げることができ
る。前記ポリオレフィンとしては、例えば、ポリエチレ
ン、ポリプロピレンなどを挙げることができる。

【００２２】前記ポリオレフィン系合成樹脂繊維を含む
シート状物としては、例えば、前述したポリオレフィン
系合成樹脂繊維からなる不織布、同繊維からなる織布も
しくはこれら不織布及び織布で複合化された複合シート
を挙げることができる。前記不織布は、例えば、乾式
法、湿式法、スパンボンド法、メルトブロー法等によっ
て作製される。

【００２３】前記ポリオレフィン系合成樹脂繊維の平均
繊維径は、機械的強度、正極と負極の間のショート防止
の観点から、１〜２０μｍの範囲にすることが好まし
い。前記平均繊維径のより好ましい範囲は、３〜１５μ
ｍである。

【００２４】前記カルボキシル基を有するビニルモノマ
ーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、前記
アクリル酸や前記メタクリル酸のエステル類等を挙げる
ことができる。前記ビニルモノマーの中でも、アクリル
酸が好適である。

【００２５】４）アルカリ電解液前記アルカリ電解液としては、例えば、水酸化カリウ
ム、水酸化ナトリウム及び水酸化リチウムの混合液、水
酸化カリウム及び水酸化リチウムの混合液、水酸化ナト
リウムと水酸化リチウムの混合液等を挙げることができ
る。これらの電解液において、水酸化カリウムの濃度は
２．０〜６．０Ｎの範囲にすることが好ましく、水酸化
ナトリウムの濃度は１．０〜６．０Ｎ（より好ましくは
２．０〜５．０Ｎ）の範囲にすることが好ましく、水酸
化リチウムの濃度は０．３〜２．０Ｎ（より好ましくは
０．５〜１．５Ｎ）の範囲にすることが好ましい。（第２工程）前記正極を重量で２段階以上の群に分ける
と共に、前記負極を重量で２段階以上の群に分ける。得
られた２つ以上の群から１つの群をそれぞれ選択し、選
択した群同士を組み合わせる。この組合せが最小段階の
群同士及び最大段階の群同士の組み合わせとならないよ
うにする。

【００２６】この正負極の重量選別の一例を図２〜４を
参照して説明する。（第１の選別方法）規格重量をＷ₁ とした際に、重量が
製造公差の範囲内（Ｗ₁ ±ａ％）にある正極を多数用意
し、重量範囲を二等分し、重量範囲が小さい方を第１群
とし、大きい方を第２群とする。一方、規格重量をＷ₂
とした際に、重量が製造公差の範囲内（Ｗ₂ ±ｂ％）に
ある負極を多数用意し、重量範囲を二等分し、重量範囲
が小さい方を第ａ群とし、大きい方を第ｂ群とする。図
２に示すように、第１群に属する正極と第ｂ群に属する
負極とを組み合わせ、かつ第２群に属する正極と第ａ群
に属する負極とを組み合わせる。

【００２７】（第２の選別方法）図３に示すように、規
格重量をＷ₁ とした際に、重量が製造公差の範囲内（Ｗ
₁ ±ａ％）にある正極を多数用意し、重量範囲を均等に
３つにわけ、重量領域を小さい方から順に第Ｉ群、第II
群、第III 群とする。一方、規格重量をＷ₂ とした際
に、重量が製造公差の範囲内（Ｗ₂ ±ｂ％）にある負極
を多数用意し、重量範囲を均等に３つにわけ、重量領域
を小さい方から順に第ｒ群、第ｓ群、第ｔ群とする。図
４に示すように、第Ｉ群に属する正極と第ｔ群に属する
負極とを組み合わせ、第II群に属する正極と第ｓ群に属
する負極とを組み合わせ、かつ第III群に属する正極と
第ｒ群に属する負極とを組み合わせる。

【００２８】（第３の選別方法）図５に示すように、規
格重量をＷ₁ とした際に、重量が製造公差の範囲内（Ｗ
₁ ±ａ％）にある正極を多数用意し、重量範囲を１：
２：１の３つにわけ（小さな重量の範囲及び大きな重量
の範囲をそれぞれ１とする）、小さな方から順に第ｉ
群、第ii群、第iii 群とする。一方、規格重量をＷ₂ と
した際に、重量が製造公差の範囲内（Ｗ₂ ±ｂ％）にあ
る負極を多数用意し、重量範囲を１：２：１の３つにわ
け（小さな重量の範囲及び大きな重量の範囲をそれぞれ
１とする）、小さな方から順に第ｘ群、第ｙ群、第ｚ群
とする。図６に示すように、第ｉ群に属する正極と第ｚ
群に属する負極とを組み合わせ、第ii群に属する正極と
第ｙ群に属する負極とを組み合わせ、かつ第iii 群に属
する正極と第ｘ群に属する負極とを組み合わせる。

【００２９】（第３工程）選択された群に属する正極と
負極の間にセパレータを介在して電極群を作製する。

【００３０】（第４工程）前記電極群及びアルカリ電解
液を容器内に収納し、前記電極群と外部端子との接続を
行った後、封口してアルカリ二次電池を組み立てる。

【００３１】前記アルカリ電解液の量Ｃ（ｃｃ）は、下
記（１）式で求められる電極群中の空隙体積Ｖ（ｃｃ）
の７２〜８０％に相当することが好ましい。Ｖ（ｃｃ）＝｛Ｖ１−（Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４）｝（１）但し、Ｖ１は電極群を容器内に収納した状態での前記容
器内底面から前記電極群の上端までの容積（ｃｃ）、Ｖ
２は前記正極の実体積（ポロシティを除く体積，ｃ
ｃ）、Ｖ３は前記負極の実体積（ポロシティを除く体
積，ｃｃ）、Ｖ４は前記セパレータの実体積（ポロシテ
ィを除く体積，ｃｃ）を示す。

【００３２】前記電解液量を前記範囲に規定するのは次
のような理由によるものである。前記電解液量Ｃ（ｃ
ｃ）を前記電極群中の空隙体積Ｖ（ｃｃ）の７２％未満
にすると、電池内の電解液量（特に正負極間の電解液保
持量）が低下して充放電サイクル寿命が低下する恐れが
ある。一方、前記電解液量Ｃ（ｃｃ）が前記電極群中の
空隙体積Ｖ（ｃｃ）の８０％を越えると、容器内の空隙
体積が不足して急速充電等によりガスが発生した際に漏
液を生じる恐れがある。

【００３３】なお、前述した図１においては、正極と負
極とをその間にセパレータを介在させながら渦巻き状に
捲回して電極群を作製し、前記電極群を有底円筒形容器
内に収納したが、正極と負極とをその間にセパレータを
介在させながら交互に積層して電極群を作製し、前記電
極群を有底矩形筒状容器内に収納しても良い。

【００３４】以上詳述したように本発明に係るアルカリ
二次電池の製造方法によれば、正極を重量で２段階以上
の群に分けると共に、負極を重量で２段階以上の群に分
け、前記２段階以上の群から１つの群をそれぞれ選択す
る際、最小段階の群に属するもの同士及び最大段階の群
に属するもの同士が組み合わさらないようにし、組み合
わせた群の正負極を用いて電極群を作製する。その結
果、セパレータの重量がばらついた場合にも、前記電極
群の重量が極端に大きくなったり、小さくなったりする
のを回避することができる。このため、高容量化のため
に電解液量を少なくせざるおえない際にも、優れた充放
電サイクル寿命を維持することができ、かつ急速充電等
に起因してガスが発生した際の漏液を防止することがで
きる。

【００３５】さらに、アルカリ電解液の量を電極群中の
空隙体積の７２％〜８０％に相当する量にすることによ
って、充放電サイクル寿命及び急速充電特性をより一層
向上することができる。

【００３６】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を詳細に説明
する。実施例１＜正極の作製＞水酸化ニッケル粒子９０重量部及び一酸
化コバルト粒子１０重量部からなる混合物に、結着剤と
してカルボキシルメチルセルロース０．３重量部及びポ
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０．５重量
部を添加し、さらに水４５重量部を添加して混練するこ
とによりペーストを調製した。このペーストをニッケル
メッキ繊維基板内に充填し、さらにその両面に前記ペー
ストを塗布し、乾燥し、ローラプレスすることによりペ
ースト式ニッケル正極を作製した。＜正極の群分け＞得られた正極から重量が製造公差の範
囲内（規格値をＷ₁ とした際、重量がＷ₁ ±２．４％の
範囲内である）のものを選別した。重量が前記範囲内に
属する正極は全部で１００個あった。この重量範囲をＷ
₁ ―２．４％〜Ｗ₁ の範囲（第１群の正極）と、Ｗ₁ を
越え、かつＷ₁ ＋２．４％までの範囲（第２群の正極）
とに二分割した。第１群の正極は５０個あり、第２群の
正極は５０個あった。＜負極の作製＞ＬｍＮｉ_4.0 Ｃｏ_0.4 Ｍｎ_0.3 Ａｌ
_0.3 （ただし、ＬｍはＬａ富化ミッシュメタルである）
の組成からなる水素吸蔵合金粉末１００重量部に、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２．５重量部、カーボン粉末１．０
重量部及び水５０重量部を加えてペーストを調製した。
その後、前記ペーストをパンチドメタルに塗布し、乾燥
し、成形することによりペースト式水素吸蔵合金負極を
作製した。＜負極の群分け＞得られた負極から重量が製造公差の範
囲内（規格値をＷ₂ とした際、重量がＷ₂ ±２．７％の
範囲内である）のものを選別した。重量が前記範囲内に
属する負極は全部で１００個あった。この重量範囲をＷ
₂ ―２．７％〜Ｗ₂ の範囲（第ａ群の負極）と、Ｗ₂ を
越え、かつＷ₂ ＋２．７％までの範囲（第ｂ群の負極）
とに二分割した。第ａ群の負極は５０個あり、第ｂ群の
負極は５０個あった。＜セパレータの作製＞ポリプロピレン樹脂からスパンボ
ンド法を用いて、繊維径が１０μｍの長繊維からなり、
目付量が５０ｇ／ｍ² で、厚さが０．２０ｍｍの不織布
を作製した。つづいて、表面が平滑な第１ロールと、表
面に複数のピンポイント状の凹凸が形成された第２ロー
ルとを互いに対向して配置し、これらのロールを互いに
反対に回転させると共に１３０℃に加熱した後、これら
のロール間に前記不織布を通過させて前記第１ロールと
前記第２ロールの凸部とで加圧すると共に熱融着させて
エンボス加工を施した。ひきつづき、前記不織布に紫外
線を照射した後、アクリル酸水溶液に浸漬し、アクリル
酸モノマーをグラフト共重合させた。この不織布を洗浄
して未反応のアクリル酸を除去した後、乾燥し、裁断す
ることによりセパレータを多数作製した。得られたセパ
レータの実体積は、最小のものが０．９ｃｃで、最大の
ものが１．２ｃｃであった。＜正負極の選別及び電極群の作製＞前記第１群の正極の
うちの最大重量の正極と、前記第ｂ群の負極のうちの最
大重量の負極とを組み合わせた（図２のＭａｘ−１）。
この正負極の間に最大実体積（１．２ｃｃ）のセパレー
タを介在させ、渦巻き状に捲回することにより電極群を
作製した。また、前記第１群の正極のうちの最小重量の
正極と、前記第ｂ群の負極のうちの最小重量の負極とを
組み合わせ（図２のＭｉｎ−１）、この正負極の間に最
小実体積（０．９ｃｃ）のセパレータを介在させ、渦巻
き状に捲回することにより電極群を作製した。一方、前
記第２群の正極のうちの最大重量の正極と、前記第ａ群
の負極のうちの最大重量の負極とを組み合わせ（図２の
Ｍａｘ−２）、この正負極の間に最大実体積（１．２ｃ
ｃ）のセパレータを介在させ、渦巻き状に捲回すること
により電極群を作製した。また、前記第２群の正極のう
ちの最小重量の正極と、前記第ａ群の負極のうちの最小
重量の負極とを組み合わせ（図２のＭｉｎ−２）、この
正負極の間に最小実体積（０．９ｃｃ）のセパレータを
介在させ、渦巻き状に捲回することにより電極群を作製
した。正負極及びセパレータの実体積を下記表１にそれ
ぞれ示す。＜電池の組立＞各電極群を有底円筒状金属製容器内に収
納した後、７Ｎの水酸化カリウムおよび１Ｎの水酸化リ
チウムからなるアルカリ電解液３．９ｃｃを前記容器内
に収容し、金属蓋体等の各部材を用い、４／３Ａサイズ
で、理論容量が３５００ｍＡｈの円筒形ニッケル水素二
次電池を組み立てた。

【００３７】各二次電池について、容器の内容積（容器
内の底面から電極群の上端（セパレータの上端）に相当
する高さ）Ｖ１と、正極、負極及びセパレータの実体積
（Ｖ２〜Ｖ４）の合計を求め、前述した（１）式より電
極群の空隙Ｖを算出した。この空隙Ｖに対する電解液注
入量の比率を求め、その結果を下記表１に併記する。

【００３８】実施例２＜正極の群分け＞実施例１と同様にして得られた正極か
ら重量が製造公差の範囲内（規格値をＷ₁ とした際、重
量がＷ₁ ±２．４％の範囲内である）のものを選別し
た。重量が前記範囲内に属する正極は全部で１００個あ
った。この重量範囲をＷ₁ ―２．４％〜Ｗ₁ ―０．８％
の範囲（第Ｉ群の正極）と、Ｗ₁ ―０．８％を越え、か
つＷ₁ ＋０．８％までの範囲（第II群の正極）と、Ｗ₁
＋０．８％を越え、かつＷ₁＋２．４％までの範囲（第I
II 群の正極）とに三分割した。第Ｉ群の正極は２０個
あり、第II群の正極は６０個あり、第III 群の正極は２
０個あった。＜負極の群分け＞実施例１と同様にして得られた負極か
ら重量が製造公差の範囲内（規格値をＷ₂ とした際、重
量がＷ₂ ±２．７％の範囲内である）のものを選別し
た。重量が前記範囲内に属する負極は全部で１００個あ
った。この重量範囲をＷ₂ ―２．７％〜Ｗ₂ ―０．９％
の範囲（第ｒ群の負極）と、Ｗ₂ ―０．９％を越え、か
つＷ₂ ＋０．９％までの範囲（第ｓ群の負極）と、Ｗ₂
＋０．９％を越え、かつＷ₂＋２．７％までの範囲（第
ｔ群の負極）とに三分割した。第ｒ群の負極は２０個あ
り、第ｓ群の負極は６０個あり、第ｔ群の負極は２０個
あった。＜セパレータの作製＞実施例１と同様にして実体積が
０．９ｃｃ〜１．２ｃｃの範囲内にあるセパレータを多
数作製した。＜正負極の選別及び電極群の作製＞前記第Ｉ群の正極の
うちの最大重量の正極と、前記第ｔ群の負極のうちの最
大重量の負極とを組み合わせた（図４のＭａｘ−３）。
この正負極の間に最大実体積（１．２ｃｃ）のセパレー
タを介在させ、渦巻き状に捲回することにより電極群を
作製した。また、前記第I 群の正極のうちの最小重量の
正極と、前記第ｔ群の負極のうちの最小重量の負極とを
組み合わせ（図４のＭｉｎ−３）、この正負極の間に最
小実体積（０．９ｃｃ）のセパレータを介在させ、渦巻
き状に捲回することにより電極群を作製した。

【００３９】前記第II群の正極のうちの最大重量の正極
と、前記第ｓ群の負極のうちの最大重量の負極とを組み
合わせ（図４のＭａｘ−４）、この正負極の間に最大実
体積（１．２ｃｃ）のセパレータを介在させ、渦巻き状
に捲回することにより電極群を作製した。また、前記第
II群の正極のうちの最小重量の正極と、前記第ｓ群の負
極のうちの最小重量の負極とを組み合わせ（図４のＭｉ
ｎ−４）、この正負極の間に最小実体積（０．９ｃｃ）
のセパレータを介在させ、渦巻き状に捲回することによ
り電極群を作製した。

【００４０】さらに、前記第III 群の正極のうちの最大
重量の正極と、前記第ｒ群の負極のうちの最大重量の負
極とを組み合わせ（図４のＭａｘ−５）、この正負極の
間に最大実体積（１．２ｃｃ）のセパレータを介在さ
せ、渦巻き状に捲回することにより電極群を作製した。
また、前記第III 群の正極のうちの最小重量の正極と、
前記第ｒ群の負極のうちの最小重量の負極とを組み合わ
せ（図４のＭｉｎ−５）、この正負極の間に最小実体積
（０．９ｃｃ）のセパレータを介在させ、渦巻き状に捲
回することにより電極群を作製した。正負極及びセパレ
ータの実体積を下記表２にそれぞれ示す。＜電池の組立＞各電極群を有底円筒状金属製容器内に収
納した後、実施例１と同様なアルカリ電解液を前記容器
内に収容し、金属蓋体等の各部材を用い、４／３Ａサイ
ズで、理論容量が３５００ｍＡｈの円筒形ニッケル水素
二次電池を組み立てた。

【００４１】各二次電池について、容器の内容積Ｖ１
と、正極、負極及びセパレータの実体積（Ｖ２〜Ｖ４）
の合計を求め、前述した（１）式より電極群の空隙Ｖを
算出した。この空隙Ｖに対する電解液注入量の比率を求
め、その結果を下記表２に併記する。

【００４２】実施例３＜正極の群分け＞実施例１と同様にして得られた正極か
ら重量が製造公差の範囲内（規格値をＷ₁ とした際、重
量がＷ₁ ±２．４％の範囲内である）のものを選別し
た。重量が前記範囲内に属する正極は全部で１００個あ
った。この重量範囲をＷ₁ ―２．４％〜Ｗ₁ ―１．２％
の範囲（第i の正極）と、Ｗ₁ ―１．２％を越え、かつ
Ｗ₁＋１．２％までの範囲（第ii群の正極）と、Ｗ₁ ＋
１．２％を越え、かつＷ₁ ＋２．４％までの範囲（第ii
i 群の正極）とに三分割した。第i 群の正極は１０個あ
り、第ii群の正極は８０個あり、第iii 群の正極は１０
個あった。＜負極の群分け＞実施例１と同様にして得られた負極か
ら重量が製造公差の範囲内（規格値をＷ₂ とした際、重
量がＷ₂ ±２．７％の範囲内である）のものを選別し
た。重量が前記範囲内に属する負極は全部で１００個あ
った。この重量範囲をＷ₂ ―２．７％〜Ｗ₂ ―１．３５
％の範囲（第ｘ群の負極）と、Ｗ₂ ―１．３５％を越
え、かつＷ₂ ＋１．３５％までの範囲（第ｙ群の負極）
と、Ｗ₂ ＋１．３５％を越え、かつＷ₂ ＋１．３５％ま
での範囲（第ｚ群の負極）とに三分割した。第ｘ群の負
極は１０個あり、第ｙ群の負極は８０個あり、第ｚ群の
負極は１０個あった。＜セパレータの作製＞実施例１と同様にして実体積が
０．９ｃｃ〜１．２ｃｃの範囲内にあるセパレータを多
数作製した。＜正負極の選別及び電極群の作製＞前記第ii群の正極の
うちの最大重量の正極と、前記第ｙ群の負極のうちの最
大重量の負極とを組み合わせた（図６のＭａｘ−６）。
この正負極の間に最大実体積（１．２ｃｃ）のセパレー
タを介在させ、渦巻き状に捲回することにより電極群を
作製した。また、前記第ii群の正極のうちの最小重量の
正極と、前記第ｙ群の負極のうちの最小重量の負極とを
組み合わせ（図６のＭｉｎ−６）、この正負極の間に最
小実体積（０．９ｃｃ）のセパレータを介在させ、渦巻
き状に捲回することにより電極群を作製した。正負極及
びセパレータの実体積を下記表３にそれぞれ示す。＜電池の組立＞各電極群を有底円筒状金属製容器内に収
納した後、実施例１と同様なアルカリ電解液を前記容器
内に収容し、金属蓋体等の各部材を用い、４／３Ａサイ
ズで、理論容量が３５００ｍＡｈの円筒形ニッケル水素
二次電池を組み立てた。

【００４３】各二次電池について、容器の内容積Ｖ１
と、正極、負極及びセパレータの実体積（Ｖ２〜Ｖ４）
の合計を求め、前述した（１）式より電極群の空隙Ｖを
算出した。この空隙Ｖに対する電解液注入量の比率を求
め、その結果を下記表３に併記する。

【００４４】比較例＜正負極の組み合わせ＞実施例１と同様にして得られた
正極から重量が製造公差の範囲内（規格値をＷ₁ とした
際、重量がＷ₁ ±２．４％の範囲内である）のものを選
別した。重量が前記範囲内に属する正極は全部で１００
個あった。また、実施例１と同様にして得られた負極か
ら重量が製造公差の範囲内（規格値をＷ₂ とした際、Ｗ
₂ ±２．７％の範囲内である）のものを選別した。重量
が前記範囲内に属する負極は全部で１００個あった。一
方、実施例１と同様にして実体積が０．９ｃｃ〜１．２
ｃｃの範囲内にあるセパレータを多数作製した。これら
正負極及びセパレータを任意に組み合わせ、電極群の作
製を行った。

【００４５】ここでは、前記正極のうちの最大重量の正
極と、前記負極のうちの最大重量の負極とを組み合わせ
（図７のＭａｘ−７）、この正負極の間に最大実体積
（１．２ｃｃ）のセパレータを介在させ、渦巻き状に捲
回することにより電極群を作製した。また、前記正極の
うちの最小重量の正極と、前記負極のうちの最小重量の
負極とを組み合わせ（図７のＭｉｎ−７）、この正負極
の間に最小実体積（０．９ｃｃ）のセパレータを介在さ
せ、渦巻き状に捲回することにより電極群を作製した。
正負極及びセパレータの実体積を下記表４にそれぞれ示
す。＜電池の組立＞各電極群を有底円筒状金属製容器内に収
納した後、実施例１と同様なアルカリ電解液を前記容器
内に収容し、金属蓋体等の各部材を用い、４／３Ａサイ
ズで、理論容量が３５００ｍＡｈの円筒形ニッケル水素
二次電池を組み立てた。

【００４６】各二次電池について、容器の内容積Ｖ１
と、正極、負極及びセパレータの実体積（Ｖ２〜Ｖ４）
の合計を求め、前述した（１）式より電極群の空隙Ｖを
算出した。この空隙Ｖに対する電解液注入量の比率を求
め、その結果を下記表４に併記する。

【００４７】得られたＭａｘ−１〜７及びＭｉｎ−１〜
７の二次電池について、４５℃の恒温槽中で２４時間エ
ージングを行い、活性化初充電を施した。この後、２Ａ
で−ΔＶ制御により充電した後、３０分間休止し、２Ａ
で電池電圧が１．０Ｖに達するまで放電する充放電を５
００回繰り返した。５００回目の充放電における電解液
の漏液の有無、初期容量に対する５００回目の放電容量
の比を１００分率で求め、その結果を下記表５に示す。

【００４８】

【表１】

【００４９】

【表２】

【００５０】

【表３】

【００５１】

【表４】

【００５２】

【表５】

【００５３】表１〜５から明らかなように、実施例１〜
３の二次電池は、最大重量のセパレータと郡における最
大重量の正負極（Ｍａｘ−１〜６）とを用いて電極群を
作製したり、あるいは最小重量のセパレータと郡におけ
る最小重量の正負極（Ｍｉｎ−１〜６）とを用いて電極
群を作製した際に、充放電による漏液を防止することが
でき、かつ容量維持率（サイクル寿命）を向上できるこ
とがわかる。これに対し、比較例の二次電池において
は、最大重量のセパレータと最大重量の正負極（Ｍａｘ
−７）が組み合わさると漏液を生じ、最小重量のセパレ
ータと最小重量の正負極（Ｍｉｎ−７）が組み合わさる
と容量維持率が著しく低くなることがわかる。また、実
施例１〜３の残りの正負極からニッケル水素二次電池を
製造したところ、電極群の空隙体積Ｖに占めるアルカリ
電解液の量は、実施例１が７２〜８０％、実施例２が７
３〜７９％、実施例３が７２〜８０％の範囲内になり、
いずれの二次電池も５００サイクル時の容量維持率が８
０％以上で、かつこのサイクル後に漏液を生じないこと
を確認した。

【００５４】なお、前述した実施例１〜３においては、
重量分布の正規分布が１であったため、重量範囲の分配
比と電極個数の分配比とが一致したが、重量範囲の分配
比と電極個数の分配比とを一致させる必要はない。

【００５５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係るアルカ
リ二次電池の製造方法によれば、適切な充放電サイクル
寿命を維持し、かつ急速な充電等によるガス発生時の漏
液を防止しつつ、高容量化を図ることができる等の顕著
な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る方法で製造されるアルカリ二次電
池の一例を示す部分切欠斜視図。

【図２】本発明に係る方法における正負極の組合せの一
例を示す模式図。

【図３】本発明に係る方法における正極の群分けの一例
を示す模式図。

【図４】本発明に係る方法における正負極の組合せの別
の例を示す模式図。

【図５】本発明に係る方法における正極の群分けの別の
例を示す模式図。

【図６】本発明に係る方法における正負極の組合せのさ
らに別の例を示す模式図。

【図７】比較例における正負極の組合せを示す模式図。

【符号の説明】

１…容器、２…正極、３…セパレータ、４…負極、５…電極群、７…封口板。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極を重量で２段階以上の群に分けると
共に、負極を重量で２段階以上の群に分け、前記２段階
以上の群から１つの群をそれぞれ選択する際、最小段階
の群に属するもの同士及び最大段階の群に属するもの同
士が組み合わさらないようにし、組み合わせた群の正負
極を用いて電極群を作製することを特徴とするアルカリ
二次電池の製造方法。
【請求項２】前記正極及び前記負極の重量は、製造公
差の範囲内であることを特徴とする請求項１記載のアル
カリ二次電池の製造方法。
【請求項３】前記電極群及び前記電極群中の空隙体積
の７２〜８０％に相当する量のアルカリ電解液を容器内
に収納することを特徴とする請求項１記載のアルカリ二
次電池の製造方法。