JPH11214028A - 角形アルカリ二次電池 - Google Patents
角形アルカリ二次電池Info
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- JPH11214028A JPH11214028A JP10016984A JP1698498A JPH11214028A JP H11214028 A JPH11214028 A JP H11214028A JP 10016984 A JP10016984 A JP 10016984A JP 1698498 A JP1698498 A JP 1698498A JP H11214028 A JPH11214028 A JP H11214028A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レート特性が改善された角形アルカリ二次電
池を提供することを目的とする。 【解決手段】 正極３1 〜３4 と負極４1 〜４5 がセパ
レータ５を介して交互に積層された構造の電極群２と、
前記電極群２が収納される容器１とを備え、前記電極群
２の最外層に位置する負極４1 ，４5 は前記容器１と接
している面に合剤が存在しないことを特徴とする。
池を提供することを目的とする。 【解決手段】 正極３1 〜３4 と負極４1 〜４5 がセパ
レータ５を介して交互に積層された構造の電極群２と、
前記電極群２が収納される容器１とを備え、前記電極群
２の最外層に位置する負極４1 ，４5 は前記容器１と接
している面に合剤が存在しないことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、角形アルカリ二次
電池に関するものである。
電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】角形ニッケル水素二次電池としては、水
酸化ニッケルを含むペースト式正極と水素吸蔵合金を含
むペースト式負極とをセパレータを介して交互に積層す
ることにより作製された電極群と、アルカリ電解液とを
有底矩形筒状容器内に収納した構造のものが知られてい
る。前記二次電池が密閉型の場合、負極の容量を正極に
比べて多くし、負極でガス還元を行うことにより内圧上
昇を抑制している。
酸化ニッケルを含むペースト式正極と水素吸蔵合金を含
むペースト式負極とをセパレータを介して交互に積層す
ることにより作製された電極群と、アルカリ電解液とを
有底矩形筒状容器内に収納した構造のものが知られてい
る。前記二次電池が密閉型の場合、負極の容量を正極に
比べて多くし、負極でガス還元を行うことにより内圧上
昇を抑制している。
【０００３】ところで、近年の高容量化の要求に伴い、
正極の容量を増加させることが行われている。容器内に
収納できる電極群の容積には限りがあるため、正極容量
の増加にともない負極容量を低減させる必要がある。ま
た、容器内の空隙が減少し、濾液を防ぐためにも電解液
量を減少させざるを得ないため、サイクル寿命が低下す
るという問題点が生じる。
正極の容量を増加させることが行われている。容器内に
収納できる電極群の容積には限りがあるため、正極容量
の増加にともない負極容量を低減させる必要がある。ま
た、容器内の空隙が減少し、濾液を防ぐためにも電解液
量を減少させざるを得ないため、サイクル寿命が低下す
るという問題点が生じる。
【０００４】一方、特開平９−１９９１６２号公報に
は、パンチドメタルのような多孔性基板に水素吸蔵合金
を担持させたものを負極として用い、電極群の内側に位
置する負極の基板に担持させる合金量を外側に位置する
ものに比べて１０％以上増加させた密閉形ニッケル水素
二次電池が開示されている。
は、パンチドメタルのような多孔性基板に水素吸蔵合金
を担持させたものを負極として用い、電極群の内側に位
置する負極の基板に担持させる合金量を外側に位置する
ものに比べて１０％以上増加させた密閉形ニッケル水素
二次電池が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなニッケル水素二次電池は、サイクル寿命と内圧特性
が改善される効果が見られるものの、レート特性が低い
という問題点がある。本発明は、レート特性が改善され
た角形アルカリ二次電池を提供しようとするものであ
る。
うなニッケル水素二次電池は、サイクル寿命と内圧特性
が改善される効果が見られるものの、レート特性が低い
という問題点がある。本発明は、レート特性が改善され
た角形アルカリ二次電池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】本発明に係る角形アルカ
リ二次電池は、正極と負極がセパレータを介して交互に
積層された構造の電極群と、前記電極群が収納される容
器とを備え、前記電極群の最外層に位置する負極は前記
容器と接している面に合剤が存在しないことを特徴とす
るものである。
リ二次電池は、正極と負極がセパレータを介して交互に
積層された構造の電極群と、前記電極群が収納される容
器とを備え、前記電極群の最外層に位置する負極は前記
容器と接している面に合剤が存在しないことを特徴とす
るものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる角形アルカ
リ二次電池を図１及び図２を参照して詳細に説明する。
負極端子を兼ねる有底矩形筒状の金属製容器１内には、
電極群２が収納されている。前記電極群２は、図２に示
すように、４枚の正極３1 〜３4 と５枚の負極４1 〜４
5 をその間にセパレータ５を介在させながら交互に積層
することにより作製されている。前記電極群２の最外層
に位置する負極４1 、４5 は、導電性基板６の片面に負
極合剤７が担持された構造をそれぞれ有する。各負極４
1 、４5は、前記負極合剤７が担持されていない面が前
記容器１と接している。残りの負極４2 〜４4 は、導電
性基板６の両面に負極合剤７が担持された構造をそれぞ
れ有する。一方、前記正極３1 〜３4 は、集電体に正極
合剤が担持された構造をそれぞれ有する。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（図示
しない）を有する長方形の封口板８は、前記容器１の上
部開口部に配置されている。底部に開口部を有する有底
矩形筒状の絶縁性ガスケット９は、前記封口板８の周縁
と前記容器１の上部開口部内面の間に配置されている。
前記封口板８は、前記容器１の上部開口部を内側に縮径
するカシメ加工によって前記容器１に前記ガスケット９
を介して気密に取り付けられている。正極リード１０
は、一端が前記各正極３1 〜３4 にそれぞれ接続され、
他端が前記封口板８の下面に接続されている。キャップ
状の正極端子１１は、前記封口板８上に前記孔を覆うよ
うに取り付けられている。なお、正極端子１１には複数
のガス通過孔（図示しない）が開口されている。ゴム製
の安全弁１２は、前記封口板８と前記正極端子１１で囲
まれた空間内に前記孔を塞ぐように配置されている。中
央に穴を有する長方形の絶縁板１３は、前記正極端子１
１の突起部がその絶縁板１３の穴から突出されるように
配置されている。外装絶縁チューブ１４は、前記絶縁板
１３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。
リ二次電池を図１及び図２を参照して詳細に説明する。
負極端子を兼ねる有底矩形筒状の金属製容器１内には、
電極群２が収納されている。前記電極群２は、図２に示
すように、４枚の正極３1 〜３4 と５枚の負極４1 〜４
5 をその間にセパレータ５を介在させながら交互に積層
することにより作製されている。前記電極群２の最外層
に位置する負極４1 、４5 は、導電性基板６の片面に負
極合剤７が担持された構造をそれぞれ有する。各負極４
1 、４5は、前記負極合剤７が担持されていない面が前
記容器１と接している。残りの負極４2 〜４4 は、導電
性基板６の両面に負極合剤７が担持された構造をそれぞ
れ有する。一方、前記正極３1 〜３4 は、集電体に正極
合剤が担持された構造をそれぞれ有する。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（図示
しない）を有する長方形の封口板８は、前記容器１の上
部開口部に配置されている。底部に開口部を有する有底
矩形筒状の絶縁性ガスケット９は、前記封口板８の周縁
と前記容器１の上部開口部内面の間に配置されている。
前記封口板８は、前記容器１の上部開口部を内側に縮径
するカシメ加工によって前記容器１に前記ガスケット９
を介して気密に取り付けられている。正極リード１０
は、一端が前記各正極３1 〜３4 にそれぞれ接続され、
他端が前記封口板８の下面に接続されている。キャップ
状の正極端子１１は、前記封口板８上に前記孔を覆うよ
うに取り付けられている。なお、正極端子１１には複数
のガス通過孔（図示しない）が開口されている。ゴム製
の安全弁１２は、前記封口板８と前記正極端子１１で囲
まれた空間内に前記孔を塞ぐように配置されている。中
央に穴を有する長方形の絶縁板１３は、前記正極端子１
１の突起部がその絶縁板１３の穴から突出されるように
配置されている。外装絶縁チューブ１４は、前記絶縁板
１３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。
【０００８】以下、前記正極、負極、セパレータおよび
アルカリ電解液について詳細に説明する。 １）正極３1 〜３4 この正極３1 〜３4 は、水酸化ニッケルを含むものがそ
れぞれ用いられる。
アルカリ電解液について詳細に説明する。 １）正極３1 〜３4 この正極３1 〜３4 は、水酸化ニッケルを含むものがそ
れぞれ用いられる。
【０００９】前記各正極は、例えば、水酸化ニッケル粉
末を主成分とし、導電剤、結着剤および水を含むペース
トを調製し、前記ペーストを集電体に充填し、これを乾
燥、加圧成形することにより作製される。
末を主成分とし、導電剤、結着剤および水を含むペース
トを調製し、前記ペーストを集電体に充填し、これを乾
燥、加圧成形することにより作製される。
【００１０】水酸化ニッケル粒子としては、例えば、無
共晶の水酸化ニッケル粒子、または亜鉛および／または
コバルトが金属ニッケルと共晶された水酸化ニッケル粒
子を用いることができる。
共晶の水酸化ニッケル粒子、または亜鉛および／または
コバルトが金属ニッケルと共晶された水酸化ニッケル粒
子を用いることができる。
【００１１】前記水酸化ニッケルは、Ｘ線粉末回折法
（Ｃｕ−Ｋα）による（１０１）面のピーク半価幅を
０．８゜／２θ以上にすることが好ましい。前記半価幅
のより好ましい範囲は、０．９〜１．０゜／２θであ
る。
（Ｃｕ−Ｋα）による（１０１）面のピーク半価幅を
０．８゜／２θ以上にすることが好ましい。前記半価幅
のより好ましい範囲は、０．９〜１．０゜／２θであ
る。
【００１２】前記導電材としては、例えば一酸化コバル
ト、三酸化二コバルト、水酸化コバルト等のコバルト化
合物を挙げることができる。また、これらのコバルトま
たはコバルト化合物を前記水酸化ニッケルの粉末表面に
持つ複合形態をとっても構わない。この場合、前記表面
のコバルト、コバルト化合物の付着量は、活物質に対し
てメタルコバルト換算で２ｗｔ％〜６ｗｔ％の範囲にす
ることが好ましい。前記付着量を２ｗｔ％未満にする
と、導電剤としての能力が十分でなく利用率や充電効率
が低下する恐れがある。一方、前記付着量が６ｗｔ％を
越えると、体積当たりの活物質が低下し容量密度が低下
する恐れがある。より好ましい表面のコバルト、コバル
ト化合物の付着量は、メタル換算で２〜５ｗｔ％の範囲
である。
ト、三酸化二コバルト、水酸化コバルト等のコバルト化
合物を挙げることができる。また、これらのコバルトま
たはコバルト化合物を前記水酸化ニッケルの粉末表面に
持つ複合形態をとっても構わない。この場合、前記表面
のコバルト、コバルト化合物の付着量は、活物質に対し
てメタルコバルト換算で２ｗｔ％〜６ｗｔ％の範囲にす
ることが好ましい。前記付着量を２ｗｔ％未満にする
と、導電剤としての能力が十分でなく利用率や充電効率
が低下する恐れがある。一方、前記付着量が６ｗｔ％を
越えると、体積当たりの活物質が低下し容量密度が低下
する恐れがある。より好ましい表面のコバルト、コバル
ト化合物の付着量は、メタル換算で２〜５ｗｔ％の範囲
である。
【００１３】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、カルボキシメチルセルロース、ポリア
クリル酸ナトリウム、ポリビニルアルコール等を挙げる
ことができるが、使用しなくとも良い。
ルオロエチレン、カルボキシメチルセルロース、ポリア
クリル酸ナトリウム、ポリビニルアルコール等を挙げる
ことができるが、使用しなくとも良い。
【００１４】前記集電体としては、例えばニッケル、ス
テンレス等の金属や、ニッケルメッキが施された樹脂な
どからなる網状、スポンジ状、繊維状、フェルト状の多
孔質構造を有するものを挙げることができる。
テンレス等の金属や、ニッケルメッキが施された樹脂な
どからなる網状、スポンジ状、繊維状、フェルト状の多
孔質構造を有するものを挙げることができる。
【００１５】前記最外層に位置する負極４1 ，４5 と前
記セパレータ５を介して対向している正極３1 ，３4
（第１の正極）よりも内側に位置する正極３2 ，３3
（第２の正極）の理論容量は、前記第１の正極に比べて
小さくすることが望ましい。二次電池を高温環境下で使
用すると、電極群が充放電反応により発熱し、電極郡内
部の温度が外側に比べて高くなるため、電極群内部の正
極の反応性が外側の正極に比べて低下する。正極の反応
性を均一にするには添加剤などを用いることも有効であ
り、量で調節することも可能であるが、添加剤による効
果を効果的に利用するためにも構造の改良による充電効
率のばらつき低減は有効である。前記第２の正極の理論
容量を前記第１の正極に比べて小さくすることによっ
て、電極群内部に位置する正極の厚さが薄くなり、この
正極の反応性が向上されるため、アルカリ二次電池の容
量規制極である正極の反応性を均等にすることができ、
高温環境下での充電効率を向上することができる。
記セパレータ５を介して対向している正極３1 ，３4
（第１の正極）よりも内側に位置する正極３2 ，３3
（第２の正極）の理論容量は、前記第１の正極に比べて
小さくすることが望ましい。二次電池を高温環境下で使
用すると、電極群が充放電反応により発熱し、電極郡内
部の温度が外側に比べて高くなるため、電極群内部の正
極の反応性が外側の正極に比べて低下する。正極の反応
性を均一にするには添加剤などを用いることも有効であ
り、量で調節することも可能であるが、添加剤による効
果を効果的に利用するためにも構造の改良による充電効
率のばらつき低減は有効である。前記第２の正極の理論
容量を前記第１の正極に比べて小さくすることによっ
て、電極群内部に位置する正極の厚さが薄くなり、この
正極の反応性が向上されるため、アルカリ二次電池の容
量規制極である正極の反応性を均等にすることができ、
高温環境下での充電効率を向上することができる。
【００１６】２）負極 前記電極群２の最外層に位置する負極４1 、４5 は、導
電性基板６の片面に負極合剤７が担持された構造をそれ
ぞれ有する。前記各負極４1 、４5 は、導電性基板６側
の面が容器１の内面と接している。これら負極４1 、４
5 よりも内側に位置する負極４2 〜４4 は、導電性基板
６の両面に負極合剤７が担持された構造をそれぞれ有す
る。前記負極４2 〜４4 は、両面が前記セパレータ５を
介して前記正極３1 〜３4 と対向している。
電性基板６の片面に負極合剤７が担持された構造をそれ
ぞれ有する。前記各負極４1 、４5 は、導電性基板６側
の面が容器１の内面と接している。これら負極４1 、４
5 よりも内側に位置する負極４2 〜４4 は、導電性基板
６の両面に負極合剤７が担持された構造をそれぞれ有す
る。前記負極４2 〜４4 は、両面が前記セパレータ５を
介して前記正極３1 〜３4 と対向している。
【００１７】前記負極４1 〜４5 は、例えば、水素吸蔵
合金を導電剤、結着剤及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の片面か、もしくは
両面に充填し、乾燥させた後、成形することにより製造
される。
合金を導電剤、結着剤及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の片面か、もしくは
両面に充填し、乾燥させた後、成形することにより製造
される。
【００１８】かかる水素吸蔵合金負極は、カドミウム負
極を用いた場合よりも二次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 、ＭｍＮｉ5
（Ｍｍはミッシュメタル）、ＬｍＮｉ5 （ＬｍはＬａを
含む希土類元素から選ばれる少なくとも一種）、これら
の合金のＮｉの一部をＡｌ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃｕ、
Ｚｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｂの様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ＬｍＮｉw Ｃｏx Ｍｎy Ａｌ
z （原子比ｗ，ｙ，ｚの合計値は５．００≦ｗ＋ｘ＋ｙ
＋ｚ≦５．５である）で表される組成の水素吸蔵合金は
充放電サイクル寿命を向上できるために好適である。
極を用いた場合よりも二次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 、ＭｍＮｉ5
（Ｍｍはミッシュメタル）、ＬｍＮｉ5 （ＬｍはＬａを
含む希土類元素から選ばれる少なくとも一種）、これら
の合金のＮｉの一部をＡｌ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃｕ、
Ｚｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｂの様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ＬｍＮｉw Ｃｏx Ｍｎy Ａｌ
z （原子比ｗ，ｙ，ｚの合計値は５．００≦ｗ＋ｘ＋ｙ
＋ｚ≦５．５である）で表される組成の水素吸蔵合金は
充放電サイクル寿命を向上できるために好適である。
【００１９】前記導電剤としては、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
ウム等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。
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
ウム等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。
【００２０】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、ニッケルネット、ニ
ッケル板等の二次元基板や、フェルト状の金属多孔体
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。
メタル、エキスパンデッドメタル、ニッケルネット、ニ
ッケル板等の二次元基板や、フェルト状の金属多孔体
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。
【００２１】前記電極群２の最外層に位置する負極４
1 、４5 の理論容量は、この負極よりも内側に位置する
負極４2 〜４4 の理論容量の０．４〜０．７倍にするこ
とが好ましい。前記負極４1 、４5 の理論容量を前記範
囲にすることによって、各負極４1 〜４5 の残存容量
（充電リザーブ）を均等にすることができるため、二次
電池の内圧上昇を抑制することができると共に、サイク
ル寿命を向上することができる。
1 、４5 の理論容量は、この負極よりも内側に位置する
負極４2 〜４4 の理論容量の０．４〜０．７倍にするこ
とが好ましい。前記負極４1 、４5 の理論容量を前記範
囲にすることによって、各負極４1 〜４5 の残存容量
（充電リザーブ）を均等にすることができるため、二次
電池の内圧上昇を抑制することができると共に、サイク
ル寿命を向上することができる。
【００２２】なお、負極４1 〜４5 としては、前述した
ような水素吸蔵合金を含むものの他に、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を含むも
のを用いることができる。
ような水素吸蔵合金を含むものの他に、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を含むも
のを用いることができる。
【００２３】３）セパレータ５ このセパレータ５としては、例えば、ポリアミド繊維製
不織布、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフ
ィン繊維製不織布に親水性官能基を付与したものを挙げ
ることができる。
不織布、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフ
ィン繊維製不織布に親水性官能基を付与したものを挙げ
ることができる。
【００２４】４）アルカリ電解液 前記アルカリ電解液としては、水酸化カリウム（ＫＯ
Ｈ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化リチウム
（ＬｉＯＨ）、水酸化セシウム（ＣｓＯＨ）及び水酸化
ルビジウム（ＲｂＯＨ）から選ばれる少なくとも１種か
らなるアルカリ金属水酸化物の水溶液を用いることがで
きる。具体的には、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）の水
溶液、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）の水溶液、水酸化カ
リウム（ＫＯＨ）の水溶液、ＮａＯＨとＬｉＯＨの混合
液、ＫＯＨとＬｉＯＨの混合液、ＫＯＨとＬｉＯＨとＮ
ａＯＨの混合液等を用いることができる。
Ｈ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化リチウム
（ＬｉＯＨ）、水酸化セシウム（ＣｓＯＨ）及び水酸化
ルビジウム（ＲｂＯＨ）から選ばれる少なくとも１種か
らなるアルカリ金属水酸化物の水溶液を用いることがで
きる。具体的には、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）の水
溶液、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）の水溶液、水酸化カ
リウム（ＫＯＨ）の水溶液、ＮａＯＨとＬｉＯＨの混合
液、ＫＯＨとＬｉＯＨの混合液、ＫＯＨとＬｉＯＨとＮ
ａＯＨの混合液等を用いることができる。
【００２５】以上詳述したように本発明に係る角形アル
カリ二次電池は、正極と負極がセパレータを介して交互
に積層された構造の電極群と、前記電極群が収納される
容器とを備え、前記電極群の最外層に位置する負極は前
記容器と接している面に合剤が存在していないことを特
徴とするものである。このような二次電池によれば、電
極群の最外層に位置する負極の導電性基板を容器の内面
に接触させることができるため、負極の集電性を向上さ
せることができ、レート特性（大電流放電特性）を改善
することができる。
カリ二次電池は、正極と負極がセパレータを介して交互
に積層された構造の電極群と、前記電極群が収納される
容器とを備え、前記電極群の最外層に位置する負極は前
記容器と接している面に合剤が存在していないことを特
徴とするものである。このような二次電池によれば、電
極群の最外層に位置する負極の導電性基板を容器の内面
に接触させることができるため、負極の集電性を向上さ
せることができ、レート特性（大電流放電特性）を改善
することができる。
【００２６】さらに、前記最外層に位置する負極の容器
と接している面（導電性基板）に孔を形成しないことに
よって、レート特性をより向上させることができる。ま
た、前記最外層に位置する負極の理論容量をこれら負極
よりも内側に位置する負極の理論容量の０．４〜０．７
倍にすることによって、前記二次電池の内圧特性及びサ
イクル寿命を向上することができる。
と接している面（導電性基板）に孔を形成しないことに
よって、レート特性をより向上させることができる。ま
た、前記最外層に位置する負極の理論容量をこれら負極
よりも内側に位置する負極の理論容量の０．４〜０．７
倍にすることによって、前記二次電池の内圧特性及びサ
イクル寿命を向上することができる。
【００２７】また、前記最外層に位置する負極と前記セ
パレータを介して対向している正極の理論容量に比べ、
これら正極よりも内側に位置する正極の理論容量を小さ
くすることによって、前記二次電池の高温環境下での充
放電効率を向上することができる。
パレータを介して対向している正極の理論容量に比べ、
これら正極よりも内側に位置する正極の理論容量を小さ
くすることによって、前記二次電池の高温環境下での充
放電効率を向上することができる。
【００２８】特に、前記最外層に位置する負極の理論容
量を前記範囲にし、かつこの負極とセパレータを介して
対向している正極より内側に位置する正極の理論容量を
小さくすることによって、レート特性、内圧特性、高温
での充放電効率及びサイクル寿命を同時に満足する角形
アルカリ二次電池を実現することができる。
量を前記範囲にし、かつこの負極とセパレータを介して
対向している正極より内側に位置する正極の理論容量を
小さくすることによって、レート特性、内圧特性、高温
での充放電効率及びサイクル寿命を同時に満足する角形
アルカリ二次電池を実現することができる。
【００２９】
【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。なお、実施例において、負極の理論容量は
ペースト塗布量で調節した。 （実施例１） ＜正極の作製＞Ｘ線回折法による（１０１）面のピーク
半価幅が０．９５°／２θ（Ｃｕ−Ｋα）である水酸化
ニッケル粉末９０重量部および一酸化コバルト粉末１０
重量部からなる混合粉末に、カルボキシメチルセルロー
ス０．３重量％およびポリテトラフルオロエチレン１．
０重量％を添加し、さらにこの混合物に水３５重量％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製三次元基板に充填し、乾燥した
後、加圧成形することにより理論容量が２２５ｍＡｈの
正極を作製した。
に説明する。なお、実施例において、負極の理論容量は
ペースト塗布量で調節した。 （実施例１） ＜正極の作製＞Ｘ線回折法による（１０１）面のピーク
半価幅が０．９５°／２θ（Ｃｕ−Ｋα）である水酸化
ニッケル粉末９０重量部および一酸化コバルト粉末１０
重量部からなる混合粉末に、カルボキシメチルセルロー
ス０．３重量％およびポリテトラフルオロエチレン１．
０重量％を添加し、さらにこの混合物に水３５重量％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製三次元基板に充填し、乾燥した
後、加圧成形することにより理論容量が２２５ｍＡｈの
正極を作製した。
【００３０】得られた正極をポリプロピレン製不織布か
らなるセパレータで包被した。 ＜負極Ａ1 の作製＞ＬａＮｉ4.0 Ｃｏ0.4 Ｍｎ0.3 Ａｌ
0.3 の組成からなる水素吸蔵合金粉末９５重量部にポリ
テトラフルオロエチレン１重量部と、カーボン粉末１重
量部と、結着剤としてカルボキシメチルセルロース（Ｃ
ＭＣ）１重量部を添加し、水５０重量部と共に混合する
ことによって、ペーストを調製した。このペーストをニ
ッケル製パンチドメタルの片面のみに塗布し、乾燥した
後、加圧成形することによって理論容量が１６３ｍＡｈ
の負極Ａ1 を作製した。
らなるセパレータで包被した。 ＜負極Ａ1 の作製＞ＬａＮｉ4.0 Ｃｏ0.4 Ｍｎ0.3 Ａｌ
0.3 の組成からなる水素吸蔵合金粉末９５重量部にポリ
テトラフルオロエチレン１重量部と、カーボン粉末１重
量部と、結着剤としてカルボキシメチルセルロース（Ｃ
ＭＣ）１重量部を添加し、水５０重量部と共に混合する
ことによって、ペーストを調製した。このペーストをニ
ッケル製パンチドメタルの片面のみに塗布し、乾燥した
後、加圧成形することによって理論容量が１６３ｍＡｈ
の負極Ａ1 を作製した。
【００３１】＜負極Ｂ1 の作製＞前述した負極Ａ1 と同
様なペーストをニッケル製パンチドメタルの両面に塗布
し、乾燥した後、加圧成形することによって理論容量が
３２５ｍＡｈの負極Ｂ1を作製した。
様なペーストをニッケル製パンチドメタルの両面に塗布
し、乾燥した後、加圧成形することによって理論容量が
３２５ｍＡｈの負極Ｂ1を作製した。
【００３２】前記正極を４枚、前記負極Ａ1 を２枚、前
記負極Ｂ1 を３枚用意した。前記正極と前記負極Ｂ1 と
を交互に積層し、得られた積層物の両面に前記負極Ａ1
をペーストが塗工されていない面が外側に配置されるよ
うに積層して電極群を作製した。このような電極群を負
極端子を兼ねる有底矩形筒状の金属製容器内に収納し、
前記負極Ａ1 のパンチドメタル側の面を前記容器の内面
に接触させた。ひきつづき、前記容器内に７ＮのＫＯＨ
及び１ＮのＬｉＯＨからなるアルカリ電解液を収容し、
前述した図１に示す構造を有するＦ５サイズ（理論容量
が９００ｍＡｈ）の角形ニッケル水素二次電池を組み立
てた。 （実施例２） ＜負極Ａ2 の作製＞前述した負極Ａ1 と同様なペースト
をニッケル板の片面のみに塗布し、乾燥した後、加圧成
形することによって理論容量が１６３ｍＡｈの負極Ａ2
を作製した。
記負極Ｂ1 を３枚用意した。前記正極と前記負極Ｂ1 と
を交互に積層し、得られた積層物の両面に前記負極Ａ1
をペーストが塗工されていない面が外側に配置されるよ
うに積層して電極群を作製した。このような電極群を負
極端子を兼ねる有底矩形筒状の金属製容器内に収納し、
前記負極Ａ1 のパンチドメタル側の面を前記容器の内面
に接触させた。ひきつづき、前記容器内に７ＮのＫＯＨ
及び１ＮのＬｉＯＨからなるアルカリ電解液を収容し、
前述した図１に示す構造を有するＦ５サイズ（理論容量
が９００ｍＡｈ）の角形ニッケル水素二次電池を組み立
てた。 （実施例２） ＜負極Ａ2 の作製＞前述した負極Ａ1 と同様なペースト
をニッケル板の片面のみに塗布し、乾燥した後、加圧成
形することによって理論容量が１６３ｍＡｈの負極Ａ2
を作製した。
【００３３】＜負極Ｂ2 の作製＞前述した負極Ａ1 と同
様なペーストをニッケル板の両面に塗布し、乾燥した
後、加圧成形することによって理論容量が３２５ｍＡｈ
の負極Ｂ2 を作製した。
様なペーストをニッケル板の両面に塗布し、乾燥した
後、加圧成形することによって理論容量が３２５ｍＡｈ
の負極Ｂ2 を作製した。
【００３４】実施例１と同様な正極を４枚、前記負極Ａ
2 を２枚、前記負極Ｂ2 を３枚用意した。前記正極と前
記負極Ｂ2 とを交互に積層し、得られた積層物の両面に
前記負極Ａ2 をペーストが塗工されていない面が外側に
配置されるように積層して電極群を作製した。このよう
な電極群を負極端子を兼ねる有底矩形筒状容器内に収納
し、前記負極Ａ2 のニッケル板側の面を前記容器の内面
に接触させた。ひきつづき、前記容器内に実施例１と同
様な組成のアルカリ電解液を収容し、前述した図１に示
す構造を有するＦ５サイズ（理論容量が９００ｍＡｈ）
の角形ニッケル水素二次電池を組み立てた。 （比較例１） ＜負極の作製＞前述した負極Ａ1 と同様なペーストをニ
ッケル製パンチドメタルの両面に塗布し、乾燥した後、
加圧成形することによって理論容量が２６０ｍＡｈの負
極を作製した。
2 を２枚、前記負極Ｂ2 を３枚用意した。前記正極と前
記負極Ｂ2 とを交互に積層し、得られた積層物の両面に
前記負極Ａ2 をペーストが塗工されていない面が外側に
配置されるように積層して電極群を作製した。このよう
な電極群を負極端子を兼ねる有底矩形筒状容器内に収納
し、前記負極Ａ2 のニッケル板側の面を前記容器の内面
に接触させた。ひきつづき、前記容器内に実施例１と同
様な組成のアルカリ電解液を収容し、前述した図１に示
す構造を有するＦ５サイズ（理論容量が９００ｍＡｈ）
の角形ニッケル水素二次電池を組み立てた。 （比較例１） ＜負極の作製＞前述した負極Ａ1 と同様なペーストをニ
ッケル製パンチドメタルの両面に塗布し、乾燥した後、
加圧成形することによって理論容量が２６０ｍＡｈの負
極を作製した。
【００３５】実施例１と同様な正極を４枚、前記負極を
５枚用意した。前記正極と前記負極とを最外層が負極と
なるように交互に積層することにより電極群を作製し
た。このような電極群を負極端子を兼ねる有底矩形筒状
容器内に収納し、実施例１と同様な組成のアルカリ電解
液を収容し、前述した図１に示す構造を有するＦ５サイ
ズ（理論容量が９００ｍＡｈ）の角形ニッケル水素二次
電池を組み立てた。 （比較例２） ＜負極Ａ3 の作製＞前述した負極Ａ1 と同様なペースト
をニッケル製パンチドメタルの両面に塗布し、乾燥した
後、加圧成形することによって理論容量が１６３ｍＡｈ
の負極Ａ3を作製した。
５枚用意した。前記正極と前記負極とを最外層が負極と
なるように交互に積層することにより電極群を作製し
た。このような電極群を負極端子を兼ねる有底矩形筒状
容器内に収納し、実施例１と同様な組成のアルカリ電解
液を収容し、前述した図１に示す構造を有するＦ５サイ
ズ（理論容量が９００ｍＡｈ）の角形ニッケル水素二次
電池を組み立てた。 （比較例２） ＜負極Ａ3 の作製＞前述した負極Ａ1 と同様なペースト
をニッケル製パンチドメタルの両面に塗布し、乾燥した
後、加圧成形することによって理論容量が１６３ｍＡｈ
の負極Ａ3を作製した。
【００３６】実施例１と同様な正極を４枚、前記負極Ａ
3 を２枚、前記負極Ｂ1 を３枚用意した。前記正極と前
記負極Ｂ1 とを交互に積層し、得られた積層物の両面に
前記負極Ａ3 を積層して電極群を作製した。このような
電極群を負極端子を兼ねる有底矩形筒状の金属製容器内
に収納した。ひきつづき、前記容器内に実施例１と同様
な組成のアルカリ電解液を収容し、前述した図１に示す
構造を有するＦ５サイズ（理論容量が９００ｍＡｈ）の
角形ニッケル水素二次電池を組み立てた。
3 を２枚、前記負極Ｂ1 を３枚用意した。前記正極と前
記負極Ｂ1 とを交互に積層し、得られた積層物の両面に
前記負極Ａ3 を積層して電極群を作製した。このような
電極群を負極端子を兼ねる有底矩形筒状の金属製容器内
に収納した。ひきつづき、前記容器内に実施例１と同様
な組成のアルカリ電解液を収容し、前述した図１に示す
構造を有するＦ５サイズ（理論容量が９００ｍＡｈ）の
角形ニッケル水素二次電池を組み立てた。
【００３７】得られた実施例１，２の二次電池及び比較
例１，２の二次電池について、２５℃、１Ｃ、−ΔＶ制
御（１０ｍＶのカットオフ電圧）充電、２５℃、０．２
Ｃ、１Ｖカット放電を行い、平均放電電圧を測定した。
このような平均放電電圧測定を放電レートを０．５Ｃ，
１．０Ｃ，２．０Ｃ，３．０Ｃ，５．０Ｃと変化させて
行い、その結果を図３に示す。
例１，２の二次電池について、２５℃、１Ｃ、−ΔＶ制
御（１０ｍＶのカットオフ電圧）充電、２５℃、０．２
Ｃ、１Ｖカット放電を行い、平均放電電圧を測定した。
このような平均放電電圧測定を放電レートを０．５Ｃ，
１．０Ｃ，２．０Ｃ，３．０Ｃ，５．０Ｃと変化させて
行い、その結果を図３に示す。
【００３８】また、実施例１，２の二次電池及び比較例
１，２の二次電池について、２５℃、１Ｃ、−ΔＶ制御
（１０ｍＶのカットオフ電圧）充電、２５℃、１Ｃ、１
Ｖカット放電で１０００サイクル行い、容量変化の結果
を図４に示す。
１，２の二次電池について、２５℃、１Ｃ、−ΔＶ制御
（１０ｍＶのカットオフ電圧）充電、２５℃、１Ｃ、１
Ｖカット放電で１０００サイクル行い、容量変化の結果
を図４に示す。
【００３９】また、実施例１，２の二次電池及び比較例
１，２の二次電池について、正負極の理論容量、最外層
の負極の容量比、負極で使用した基板の種類、負極にお
ける塗布方法を下記表１に示す。
１，２の二次電池について、正負極の理論容量、最外層
の負極の容量比、負極で使用した基板の種類、負極にお
ける塗布方法を下記表１に示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】図３から明らかなように、電極群の最外層
に位置する負極の容器内面と接している面にペーストが
塗工されていない実施例１，２の二次電池は、容器内面
と接している面にペーストが塗工されている比較例１，
２の二次電池に比べてハイレート特性に優れていること
がわかる。
に位置する負極の容器内面と接している面にペーストが
塗工されていない実施例１，２の二次電池は、容器内面
と接している面にペーストが塗工されている比較例１，
２の二次電池に比べてハイレート特性に優れていること
がわかる。
【００４２】また、図４から明らかなように、実施例
１，２の二次電池は、比較例１，２の二次電池に比べて
サイクル寿命が長いことがわかる。 （実施例３〜９）負極Ａ2 及び負極Ｂ2 の理論容量を下
記表２に示すようにすること以外は、実施例２と同様な
角形ニッケル水素二次電池を組み立てた。得られた実施
例３〜９の二次電池及び前述した実施例２の二次電池に
ついて、１Ｃで１３０％まで充電し、充電末期の内圧を
測定し、その結果を図５に示す。
１，２の二次電池は、比較例１，２の二次電池に比べて
サイクル寿命が長いことがわかる。 （実施例３〜９）負極Ａ2 及び負極Ｂ2 の理論容量を下
記表２に示すようにすること以外は、実施例２と同様な
角形ニッケル水素二次電池を組み立てた。得られた実施
例３〜９の二次電池及び前述した実施例２の二次電池に
ついて、１Ｃで１３０％まで充電し、充電末期の内圧を
測定し、その結果を図５に示す。
【００４３】
【表２】
【００４４】図５から明らかなように、最外層に位置す
る負極Ａ2 のこれより内側に位置する負極Ｂ2 に対する
理論容量比が０．４〜０．７である実施例２、４〜６の
二次電池は、理論容量比がこの範囲を外れる実施例３、
７〜９の二次電池に比べて充電時の内圧上昇を抑制でき
ることがわかる。 （実施例１０） ＜正極Ａ，Ｂの作製＞ニッケル製三次元基板を２水準ほ
どに調厚した。各基板に実施例１の正極と同様なペース
トを充填し、乾燥した後、加圧成形することにより理論
容量が２００ｍＡｈ（正極Ａ）、２５０ｍＡｈ（正極
Ｂ）の正極を作製した。
る負極Ａ2 のこれより内側に位置する負極Ｂ2 に対する
理論容量比が０．４〜０．７である実施例２、４〜６の
二次電池は、理論容量比がこの範囲を外れる実施例３、
７〜９の二次電池に比べて充電時の内圧上昇を抑制でき
ることがわかる。 （実施例１０） ＜正極Ａ，Ｂの作製＞ニッケル製三次元基板を２水準ほ
どに調厚した。各基板に実施例１の正極と同様なペース
トを充填し、乾燥した後、加圧成形することにより理論
容量が２００ｍＡｈ（正極Ａ）、２５０ｍＡｈ（正極
Ｂ）の正極を作製した。
【００４５】前記正極Ａを２枚、前記正極Ｂを２枚、前
記負極Ａ2 を２枚、前記負極Ｂ2 を３枚用意した。正極
Ａと負極Ｂ2 とを交互に積層し、得られた積層物の両面
に正極Ｂを重ね、さらに各正極Ｂに負極Ａ2 をペースト
が塗工されていない面が外側に配置されるように積層し
て電極群を作製した。このような電極群を負極端子を兼
ねる有底矩形筒状容器内に収納し、前記負極Ａ2 のニッ
ケル板側の面を前記容器の内面に接触させた。ひきつづ
き、前記容器内に実施例１と同様な組成のアルカリ電解
液を収容し、前述した図１に示す構造を有するＦ５サイ
ズ（理論容量が９００ｍＡｈ）の角形ニッケル水素二次
電池を組み立てた。
記負極Ａ2 を２枚、前記負極Ｂ2 を３枚用意した。正極
Ａと負極Ｂ2 とを交互に積層し、得られた積層物の両面
に正極Ｂを重ね、さらに各正極Ｂに負極Ａ2 をペースト
が塗工されていない面が外側に配置されるように積層し
て電極群を作製した。このような電極群を負極端子を兼
ねる有底矩形筒状容器内に収納し、前記負極Ａ2 のニッ
ケル板側の面を前記容器の内面に接触させた。ひきつづ
き、前記容器内に実施例１と同様な組成のアルカリ電解
液を収容し、前述した図１に示す構造を有するＦ５サイ
ズ（理論容量が９００ｍＡｈ）の角形ニッケル水素二次
電池を組み立てた。
【００４６】得られた実施例１０の二次電池及び前述し
た実施例１、比較例１〜２の二次電池をそれぞれ５本ず
つ直列に接続した後、発泡性フィルムで包被した。得ら
れた電池に対し２５℃、４５℃、５５℃及び６０℃の条
件下で１Ｃ（−ΔＶ）充電及び１Ｃ放電を行い、充電効
率を測定し、その結果を図６に示す。なお、充電効率
は、２５℃での容量を１００とし、この容量を基準にし
て他の温度での容量を表すことによって求めた。
た実施例１、比較例１〜２の二次電池をそれぞれ５本ず
つ直列に接続した後、発泡性フィルムで包被した。得ら
れた電池に対し２５℃、４５℃、５５℃及び６０℃の条
件下で１Ｃ（−ΔＶ）充電及び１Ｃ放電を行い、充電効
率を測定し、その結果を図６に示す。なお、充電効率
は、２５℃での容量を１００とし、この容量を基準にし
て他の温度での容量を表すことによって求めた。
【００４７】また、実施例１，１０の二次電池及び比較
例１，２の二次電池について、正負極の理論容量、最外
層の負極の容量比、負極で使用した基板の種類、負極に
おける塗布方法を下記表３に示す。
例１，２の二次電池について、正負極の理論容量、最外
層の負極の容量比、負極で使用した基板の種類、負極に
おける塗布方法を下記表３に示す。
【００４８】
【表３】
【００４９】図６から明らかなように、実施例１，１０
の二次電池は、比較例１，２の二次電池に比べて高温で
の充電効率が高いことがわかる。特に、内側の２枚の正
極（正極Ａ）の理論容量が外側の２枚の正極（正極Ｂ）
に比べて小さい実施例１０は、高温での充電効率が他の
ものに比べて格段に優れていることがわかる。
の二次電池は、比較例１，２の二次電池に比べて高温で
の充電効率が高いことがわかる。特に、内側の２枚の正
極（正極Ａ）の理論容量が外側の２枚の正極（正極Ｂ）
に比べて小さい実施例１０は、高温での充電効率が他の
ものに比べて格段に優れていることがわかる。
【００５０】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、レ
ート特性及びサイクル寿命の双方が改善された角形アル
カリ二次電池を提供することができる。
ート特性及びサイクル寿命の双方が改善された角形アル
カリ二次電池を提供することができる。
【図１】本発明に係る角形アルカリ二次電池の一例を示
す部分切欠斜視図。
す部分切欠斜視図。
【図２】図１の角形アルカリ二次電池の積層型電極群を
示す概略図。
示す概略図。
【図３】実施例１，２及び比較例１，２の角形ニッケル
水素二次電池における充電レートと平均放電電位との関
係を示す特性図。
水素二次電池における充電レートと平均放電電位との関
係を示す特性図。
【図４】実施例１，２及び比較例１，２の角形ニッケル
水素二次電池におけるサイクル数と放電容量との関係を
示す特性図。
水素二次電池におけるサイクル数と放電容量との関係を
示す特性図。
【図５】実施例２〜９の角形ニッケル水素二次電池にお
ける内部の負極容量に対する容器内壁側の負極容量の比
と内圧との関係を示す特性図。
ける内部の負極容量に対する容器内壁側の負極容量の比
と内圧との関係を示す特性図。
【図６】実施例１，１０及び比較例１，２の角形ニッケ
ル水素二次電池における充電温度と充電効率との関係を
示す特性図。
ル水素二次電池における充電温度と充電効率との関係を
示す特性図。
１…容器、 ２…電極群、 ３1 〜３4 …正極、 ４1 〜４5 …負極、 ５…セパレータ、 １０…封口板。
Claims (4)
- 【請求項１】 正極と負極がセパレータを介して交互に
積層された構造の電極群と、前記電極群が収納される容
器とを備え、前記電極群の最外層に位置する負極は前記
容器と接している面に合剤が存在しないことを特徴とす
る角形アルカリ二次電池。 - 【請求項２】 前記最外層に位置する負極の前記容器と
接している面は、孔が存在しないことを特徴とする請求
項１記載の角形アルカリ二次電池。 - 【請求項３】 前記最外層に位置する負極の理論容量
は、これら負極よりも内側に位置する負極の理論容量の
０．４〜０．７倍に相当することを特徴とする請求項１
〜２いずれか１項記載の角形アルカリ二次電池。 - 【請求項４】 前記最外層に位置する負極と前記セパレ
ータを介して対向している正極の理論容量に比べ、これ
ら正極よりも内側に位置する正極の理論容量が小さいこ
とを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の角形ア
ルカリ二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10016984A JPH11214028A (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | 角形アルカリ二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10016984A JPH11214028A (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | 角形アルカリ二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11214028A true JPH11214028A (ja) | 1999-08-06 |
Family
ID=11931322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10016984A Pending JPH11214028A (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | 角形アルカリ二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11214028A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013133233A1 (ja) * | 2012-03-08 | 2013-09-12 | 日産自動車株式会社 | 積層構造電池 |
-
1998
- 1998-01-29 JP JP10016984A patent/JPH11214028A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013133233A1 (ja) * | 2012-03-08 | 2013-09-12 | 日産自動車株式会社 | 積層構造電池 |
| JP2013187075A (ja) * | 2012-03-08 | 2013-09-19 | Nissan Motor Co Ltd | 積層構造電池 |
| CN104145364A (zh) * | 2012-03-08 | 2014-11-12 | 日产自动车株式会社 | 层叠结构电池 |
| CN104145364B (zh) * | 2012-03-08 | 2016-08-17 | 日产自动车株式会社 | 层叠结构电池 |
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