JPH11307089A - 電池用極板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】三次元構造を有する金属多孔体基板からなる電
池用極板において、内部短絡を防止すること。 【解決手段】電池用活物質を充填する三次元構造を有す
る金属多孔体の表面に集電リードを溶接した電池用極板
において、極板の裏面および溶接した集電リード表部の
少なくとも一方を、ポリプロピレン、ポリエチレン等の
ポリオレフィン系フィルムにアクリル酸系あるいはシリ
コン系の粘着剤を塗布した粘着テープよりなる絶縁被膜
で覆っているので、内部短絡を防止でき、これにより量
産するときあるいは巻径の小さい電池のとき等に特に効
果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電池用極板に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】電池用極板例えば、アルカリ蓄電池に用
いられる正極の基板としては、ニッケル粉末の焼結体が
用いられているが、その多孔度は80％程度で活物質充填
量に限界があり、それ以上多孔度を上げると機械的強度
が著しく減少し、その空隙内に正極活物質を充填した場
合に基板の変形、亀裂、活物質の脱落等を招くという問
題があった。また焼結基板では、活物質を充填する際、
一般に化学含浸法と呼ばれる方法で硝酸ニッケルや硫酸
ニッケル等のニッケル塩の水溶液を基板に含浸した後、
アルカリ水溶液で処理し、更に、水洗、乾燥するという
操作を繰り返す手段が取られている。しかし、１回の操
作によって充填される量は少なく、しかも２回目から充
填される量は次第に減少してくるので、通常４〜10回の
操作を繰り返す必要がある。そのため、製造工程が複雑
でコストが高くなるという問題があった。

【０００３】そこで、焼結式基板よりも多孔度の高い三
次元構造を有する金属多孔体を用いたニッケル正極の提
案が成されている。前記金属多孔体は、その多孔度が、
平均95％と大きいので活物質を多く充填できるととも
に、孔径が数十ないし数百μｍと大きいので活物質の充
填方法が簡単になるといった利点がある。

【０００４】従来、この三次元構造を有する金属多孔体
を基板に用いたニッケル正極板に集電リードを取り付け
る方法は、第３図(a) （平面図）、及び第３図(b) （断
面図）に示すように金属多孔体１の端縁部に活物質が入
り込まない様に加圧を施して凹部２を形成した後、活物
質ペーストを凹部２を除く部分に充填し、凹部２に集電
リード３を、抵抗溶接或い超音波溶接４するという方法
をとっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかして、このように
して作成した正極を、例えばナイロン、ポリプロピレン
等のセパレータを介して負極の例えばパンチド・メタル
を基板として形成されたカドミウム極とともに捲回する
際、金属多孔体凹部近傍と集電リードとの溶接時に脆弱
した金属多孔体網目構造の一部が切れてバリを生じ、セ
パレータを突き破って負極のカドミウムと接触し、内部
短絡を招くという問題があった。

【０００６】また、このようにして作成した正極をカド
ミウム極とともに捲回すると、その巻はじめと巻終わり
に於て正負極の接触圧が集中し易く、特に正極の金属多
孔体網目構造の巻始めと巻終わりエッジ部に於て活物質
が脱落し、金属多孔体のカッティング先端が露呈し、こ
れがバリとなってセパレータを突き破って負極のカドミ
ウムに接触し、内部短絡を招くという問題点もあった。

【０００７】本発明は、これらの問題点に対処して成さ
れたもので、三次元構造を有する金属多孔体基板からな
る電池用極板において、内部短絡を防止することを目的
とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するためになされたもので、電池用活物質を充填し
た三次元構造を有する金属多孔体の表面に集電リードを
溶接した電池用極板において、前記極板の裏面および溶
接した集電リード表部の少なくとも一方を、ポリプロピ
レン、ポリエチレン等のポリオレフィン系フィルムにア
クリル酸系あるいはシリコン系の粘着剤を塗布した粘着
テープよりなる絶縁被膜で覆うことにより上記目的を達
成する。またさらに前記極板の四辺エッジ部の少なくと
も１つを、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレ
フィン系フィルムにアクリル酸系あるいはシリコン系の
粘着剤を塗布した粘着テープよりなる絶縁被膜で覆うこ
とにより上記目的を達成する。

【０００９】上記したように、本発明では、電池用活物
質を充填した三次元構造を有する金属多孔体の表面に集
電リードを溶接した電池用極板の裏面または溶接した集
電リード表部の少なくとも一方を、ポリプロピレン、ポ
リエチレン等のポリオレフィン系フィルムにアクリル酸
系あるいはシリコン系の粘着剤を塗布した粘着テープよ
りなる絶縁被膜で覆うことによって、それをセパレータ
を介して負極シートと捲回する際、被膜が薄くかつフレ
キシブルで強度が大きいので、金属多孔体の溶接時に脆
弱した金属多孔体網目構造のバリをおさえ、ひいては内
部短絡を防ぐことができる。

【００１０】また、本発明では、三次元構造を有する金
属多孔体に電池用活物質を充填し、且つ集電リードを具
備して所定の形状に打ち抜き或いは、カッティングした
極板において、その極板の４辺エッジ部のうちの少なく
とも１つを、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオ
レフィン系フィルムにアクリル酸系あるいはシリコン系
の粘着剤を塗布した粘着テープよりなる絶縁被膜で覆う
ことによって、該極板を捲回する際の網目構造のバリ発
生による内部短絡を防ぐことが出来る。この絶縁被膜の
被覆は該極板の捲回方向と垂直をなす巻始めエッジ部、
巻終わりエッジ部、捲回方向と平行をなす集電リードエ
ッジ部及びその対辺エッジ部の優先順に行うことが好ま
しい。しかし、捲回条件及び捲回した電極群を電池容器
に挿入する条件によって金属多孔体の露呈の仕方が異な
ってくるので必ずしもこの優先順に限定されるものでは
ない。

【００１１】なお、上記において、絶縁被膜は、該当す
る電池系において、(1) 耐電解液性であること、(2) 酸
化、還元に安定であること、(3) 金属及び電池用活物質
に良く接着すること、(4) 破断限界強度、引張強度が大
きいこと、(5) 超薄の被膜形成が可能なこと、(6) フレ
キシブルであること等の条件が要求され、又、生産性を
考慮すると、(7) 被膜形成が容易で、しかも短時間です
むこと、(8) 被膜形成材料が安価であること等の条件が
要求される。

【００１２】以上、(1) 〜(8) の条件を満足するものと
して、例えば、ポリオレフィン系フィルムにアクリル酸
あるいはシリコン系の粘着剤を塗布した粘着テープをあ
げることが出来る。粘着テープに関しては、ホットメル
トより更に安価に入手でき、又該当する箇所に所定の寸
法にきりだしたものを載せて感圧するだけで良いので工
程的にも少なくて済み、コスト・ダウンに大きく貢献で
きる。ただ、該当する電池系の出力、即ち、主として電
極面積の確保や、放電容量のアップ更には捲回性のこと
を考慮するとできるだけ薄いものを用いることが好まし
い。

【００１３】

【実施の実施の形態】以下、発明の詳細を実施例により
説明する。実施例１ 本発明のニッケル極板を次のように作製した。第１図は
本発明の電池用極板の一実施例を示すもので、(a) は平
面図、(b) は断面図である。第１図に示す様に、多孔度
95％、厚さ1.2mm 、幅41mm、長さ 210mmの帯状の三次元
構造ニッケル多孔体１の端縁部に、幅３mm、厚さ0.2mm
の加圧部２を長さ210mm の全長にわたって形成し、集電
リード取り付け部とした。次にこの加圧部２に所定の硬
度にアニール処理した厚さ200 μｍ、幅３mmのニッケル
板３を超音波溶着機で溶着４して取り付けた。次にこの
基板に、重量比で水酸化ニッケル粉末85％、カーボルニ
ッケル粉末10％、コバルト粉末５％の混合粉末をカルボ
キシメチルセルロース水溶液でペースト状としたものを
充填して厚さ0.65mmに加圧成形し、更にニッケル板３を
切断し、集電タブを備え、これを正極板とした。

【００１４】しかる後に、この正極板の集電リードを溶
接した裏面に、厚80μｍ、幅４mm、長さ210mm の上記粘
着テープを載置した。こうして得られた正極板をナイロ
ン不織布のセパレータを介して、公知のペースト式カド
ミウム負極と組み合わせてスパイラル状に捲回した。そ
して、正極の集電タブは、メタルトップ、ガスケットを
具備した封口板にスポット溶接し、負極の集電は、その
圧接によって電池ケース内壁に接続し、公知の水酸化カ
リウムを主とする水溶液を電解液とし、公称容量2.5Ah
の単２形密閉ニッケル・カドミウム蓄電池Ａを製作し
た。

【００１５】実施例２ 実施例１において、正極板の集電リードを溶接した裏面
に絶縁被膜を覆う代わりに、次のようにしてエッジ部を
絶縁被膜を覆って本発明の電池用極板を作製した。すな
わち、第２図に示すように、正極板の捲回方向と垂直な
二辺エッジ部を、厚さ80μｍ、幅3.2mm 、長さ41mmの上
記粘着テープで該極板表裏に１mmづつかかるように被覆
した。こうして得られた正極板をナイロン不織布のセパ
レータを介して、公知のペースト式カドミウム負極と組
み合わせてスパイラル状に捲回した。そして正極の集電
タブは、メタルトップ、ガスケットを具備した封口板に
スポット溶接し、負極の集電は、その圧接によって電池
ケース内壁に接続し、公知の水酸化カリウムを主とする
水溶液を電解液とし、公称容量2.5Ah の単２形密閉ニッ
ケル・カドミウム蓄電池Ｂを製作した。

【００１６】比較例として、正極板の集電リードを溶接
した裏面にもエッジ部にも被膜を形成しない、かつそれ
以外は同様に作製した電池をＣとした。尚、電池Ａ、Ｂ
およびＣは、いずれも800 個ずつ作製した。

【００１７】これらの電池を25℃下、0.5 Ｃの電流、15
0 ％の深度まで充電し、10日間放置した後、その開路電
圧が600mV 以下になった電池の個数を数えたものを以下
の表に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】充電後、放置しただけで開路電圧が600mV
になることは、まず内部短絡以外に考えられないという
公知の事実に基づくと、表から、本発明による電池Ａお
よび電池Ｂは、従来の電池Ｃに比べて内部短絡の起きる
確率が明らかに少ないことがわかる。又、これらの不良
電池の解析をおこない正、負極の内部短絡箇所を調べ
た。それによると、ＡおよびＢの電池は、巻き込み時に
セパレータがずれて巻終わり部分において、正極と負極
がわずかながら接触していることがわかった。これは、
本実験の目的とは、別のもので捲回ミスにかかわるもの
である。Ｃの電池に関しては、不良電池７個のうち１個
は、ＡおよびＢの電池と同じ理由によるもので、残り６
個は集電リードを溶接した金属多孔体裏側で脆弱した網
目構造の一部が切れバリが発生し、セパレータを突き破
って負極のカドミウムと接触しているものか、正極板巻
始めと巻終わりのカッティング部においてバリが生じ、
セパレータを突き破って負極のカドミウムと接触してい
るものであることがわかった。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電池用極
板はいずれも内部短絡を防ぐ効果があり、この効果は、
量産するときあるいは巻径の小さい電池のとき等に特に
有効に働く。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である電池用極板の(a) 平面
図，(b) 断面図。

【図２】本発明の他の実施例である電池用極板の断面
図。

【図３】従来の電池用極板の(a) 平面図，(b) 断面図。

【符号の説明】

１…金属多孔体、２…加圧部、３…集電リード、４…溶
接部、５…絶縁被膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秦 勝幸 東京都品川区南品川三丁目４番10号 東芝 電池株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電池用活物質を充填する三次元構造を有
   する金属多孔体の表面に集電リードを溶接した電池用極
   板において、前記極板の裏面および溶接した集電リード
   表部の少なくとも一方を、ポリプロピレン、ポリエチレ
   ン等のポリオレフィン系フィルムにアクリル酸系あるい
   はシリコン系の粘着剤を塗布した粘着テープよりなる絶
   縁被膜で覆うことを特徴とする電池用極板。
2. 【請求項２】 電池用活物質を充填する三次元構造を有
   する金属多孔体に集電リードを溶接した電池用極板にお
   いて、前記極板の四辺エッジ部の少なくとも１つを、ポ
   リプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系フィ
   ルムにアクリル酸系あるいはシリコン系の粘着剤を塗布
   した粘着テープよりなる絶縁被膜で覆うことを特徴とす
   る電池用極板。