JPH1173952A

JPH1173952A - 円筒形アルカリ蓄電池用正極板並びに円筒形アルカリ蓄電池

Info

Publication number: JPH1173952A
Application number: JP9249377A
Authority: JP
Inventors: Takashi Mizuno; 隆司水野
Original assignee: Furukawa Battery Co Ltd
Current assignee: Furukawa Battery Co Ltd
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 1999-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】円筒形アルカリ蓄電池用正極板を捲回する過
程で、その捲回時外側となる面に不規則なクラックを生
じ、その結果、捲回正，負極板間の短絡の発生を生ずる
ことのない正極板を提供する。【解決手段】極板用正極板の基板１に、捲回時外側と
なる面にその捲回方向に対し直覚して延び且つ基板１の
厚さの５〜１０％の深さの切り込み線２を捲回方向に多
数本を配設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円筒形アルカリ蓄
電池用正極板並びに円筒形アルカリ蓄電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の円筒形アルカリ蓄電池用正極板
は、捲回用多孔基板に正極活物質を充填、乾燥、加圧し
て製造したものが一般に好ましく用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら、上記従来
の上記正極板は、セパレータを介して負極板と積層した
ものを捲回し、捲回極板群とするに当たり、その捲回過
程で該正極板は、その捲回時に外側となる面側はその捲
回時のテンションにより捲回方向に延びようとするの
で、その面にその捲回過程でその捲回方向の各所に不規
則に大、小のクラックが入り、その亀裂個所は、その表
面から外方へ突出してその外側に積層するセパレータを
突き破り、その外側に積層する負極板に接触し、短絡を
生ずることがしばしば見られ、不良電池の製造ロスをも
たらすことがしばしば見られた。また、短絡を生じない
までも、正極板にクラックを生じたまゝで得られる捲回
極板群は、歪んだ円筒状として得られるので、所定の有
底円筒容器内への挿入作業を困難にしたり、電池の放電
特性が低下する不都合があった。上記に鑑み、捲回時に
不規則なクラックの発生なく円滑に捲回でき、短絡のな
い捲回極板群をもたらし、円筒形アルカリ蓄電池の製造
ロスをなくし、而も電池としてその放電特性の向上した
円筒形アルカリ蓄電池用正極板の開発が望まれる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来の課
題を解決し、上記の要望を満足した円筒形アルカリ蓄電
池用正極板を提供するもので、捲回用基板に捲回時に外
側となる面に、その捲回方向に対し直角方向に延び且つ
該基板の厚さの５〜１０％の深さの切り込み線を多数本
その捲回方向に所望の間隔を存して配設したことを特徴
とする。更に本発明は、放電特性の向上した円筒形アル
カリ蓄電池を提供するもので、正極板として上記の本発
明の正極板を用いたことを特徴とする。尚、本発明の正
極板において、その基板の該切り込み線間の間隔は、捲
き始め端から捲き終り端に至るに従い広くすることが好
ましい。また、この場合、該基板としては、三次元多孔
基板を用いることが好ましく一般である。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明は、円筒形のニッケル・水
素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池などの円筒形ア
ルカリ蓄電池に用いられる正極板に適用されるが、以下
では円筒形アルカリ蓄電池のうち、円筒形ニッケル・水
素蓄電池に用いられる正極板を実施例として詳述する。

【０００６】一般に、円筒形ニッケル・水素蓄電池に用
いられる矩形状の正極板の捲回用基板としては、長尺の
多孔基板に、正極活物質を充填、乾燥、圧延し、次で所
定の大きさに裁断して成るものであるが、その多孔基板
として三次元多孔基板を用いることが一般であり好まし
い。その１例として、発泡ニッケル基板を用い、これに
正極活物質のスラリーを充填し、乾燥、圧延して捲回用
ニッケル極板を製造する。その厚さは一般に０．５ｍｍ
〜０．８ｍｍの範囲のものである。一方、矩形状の負極
板は長尺の多孔基板、例えば、パンチングメタルなどの
二次元多孔基板に水素吸蔵合金粉のスラリーを塗布し、
乾燥、圧延し、次で所定の大きさに裁断して捲回用水素
吸蔵合金極板を製造する。その厚さは一般に０．３〜
０．５ｍｍの捲回によりクラックを生じない極めて肉薄
のものである。而して、これらの正極板と負極板をセパ
レータを介して積層し、公知の所望の捲回装置により捲
回して捲回し捲回極板群を製造するが、この捲回過程
で、正極板は捲回時に外側となる面側に、その捲回方向
にテンションがかゝり、その基板の各所に不規則に大、
小のクラックを生じ、この捲回極板群を備えた電池で
は、その亀裂個所において外方に突出してその外側のセ
パレータを突き破りその外側に積層した負極板に接触
し、極板間の短絡を生じることが従来しばしば見られ
た。

【０００７】捲回用正極板を製造するに当たり、基板に
活物質ペーストを充填、乾燥、加圧して製造するに当た
り、その基板に、その捲回方向、即ち、長さ方向に対し
直角方向に延び且つ前記の加圧される前の基板の厚さの
５〜１０％の深さの切り込み線２の多数本をその捲回方
向、即ち、長さ方向に所望の間隔を存して配設したもの
に構成することにより、前記の従来の不都合が解消さ
れ、円滑に捲回でき、短絡のない極板群が確実に得られ
ることを知見した。本発明の正極板の１例を図１に示
す。図１で１は、三次元多孔基板、２は、その基板１に
施された切り込み線２，２，…、Ｓは、切り込み線２，
２間の間隔を示す。各切り込み線２は、カッターの各刃
により施されるが、その施す時期、正極活物質のペース
トを充填する前の多孔基板に施すことが一般であり、而
してその後常法に従いこれを加熱乾燥、圧延して本発明
の捲回用正極板を製造することが一般であるが、正極活
物質のペーストを充填後でも所定の厚さに加圧する前に
施してもよい。即ち、充填後、加熱乾燥した後、切り込
み線２，２，…を施してもよく、その後圧延して本発明
の捲回用正極板を製造するようにしても良い。

【０００８】これらの配設される切り込み線２，２，…
の本数や切り込み線２，２間の間隔Ｓは、所望により定
められた。例えば、その基板１の全長に亘り等間隔でも
よいが、捲回時に捲き始め端側はテンションが最も大き
くかゝり、その中間部及び捲き終り端側に至るに従い、
これにかゝるテンションが小さくなることを考慮し、捲
き始め端側の間隔Ｓは狭く、即ち、その本数を最も多く
し、捲き終り端側に至るに従い間隔Ｓを広くする即ち本
数を少なくするように配設することが好ましい。図１に
示す例では、該基板１をその全長を便宜上３等分し、そ
の捲き始め端側の区域Ａの面域と中間面域Ｂの面域と捲
き終り端側の面域Ｃの面域に分けて説明すると、その捲
き始め端側の区域Ａの面域には６本の切り込み線２，
２，…を切り込み、その間隔Ｓ１を互いに等間隔に且つ
最も狭幅に配設し、６個の小分割面ａ，ａ…を形成し、
その捲き終り端側の区域Ｃの面域には４本の切り込み線
２，２，…を切り込み、その間隔Ｓ３を等間隔で且つ最
も広幅に配設して４個の小分割面ｃ，ｃ，…を形成し、
その中間区域ｂの面域には４本の切り込み線２，２，…
を切り込み、その間隔Ｓ２を、捲き始め端側の面域に施
した切り込み線２，２間の最小の間隔Ｓ１の幅と捲き終
りの面域に施した切り込み線２，２間の最大の間隔Ｓ３
との中間の幅を存して等間隔に配設し、５個の小分割面
ｂ，ｂ，…を形成した。かくして、該基板１を用いて常
法により活物質を充填、乾燥、加圧して製造した該正極
板１の捲回作業において、捲き始めはテンションが最も
強いため該極板１が受けるストレスも最も大きいが、上
記のように、捲き始め端側の面域には切り込み線２，２
の間隔Ｓ１を最も狭くしその本数を最も多くしてあるの
で、その各切り込み線２，２，…でテンションにより受
けるストレスを分散し小さくできると共に、小分割面
ａ，ａ，…で容易に捲回でき、従来のようなクラックに
よる生じ短絡の発生を防止することができる。而して、
その捲回の進展に伴い、捲回による曲率半径が増大する
ので、テンションもこれに伴い低下し、中間面域におけ
る切り込み線２，２間の間隔Ｓ２をより広く、その本数
もより少なくしても、その面域にかゝるストレスを切り
込み線２，２，…で分散でき、その小分割面ｂ，ｂ，…
で容易に捲回できるので、不規則なクラックの発生なく
円滑に捲回することができる。また、捲き終り端側の面
域では捲回極板群の径は最大に増大するので、こゝに加
わるテンションは最も小さく、その切り込み線２，２，
…の本数は更に少なくても、そのストレスを切り込み線
２，２で分散できると共に、その小分割面ｃ，ｃで容易
に捲回でき、ストレスによるクラックを生ずることがな
い。

【０００９】図２は、本発明の変形例の捲回用正極板を
示し、図１と異なる点は、その基板１に施される切り込
み線２，２，…の本数と間隔Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の寸法で
ある。

【００１０】基板１に施される切り込み線２は、図１及
び図２では、その長さが基板１の幅Ｗ方向の上下端まで
達するものに形成したが、その切り込み線２の長さは、
基板１の幅Ｗの５０％以上の長さがあれば、捲回時の従
来のような不規則なクラックの発生を防止でき、極板表
面に受けるストレスの分散効果をもたらし、また、捲回
におけるガイドの役目をなし円滑且つ真円の捲回極板群
をもたらす。従ってまた、その切り込み線２は連続線の
必要もなく、不連続でもよく、但し、この場合、その不
連続線の合計の長さが該基板１の幅Ｗの５０％以上を占
めれば足り、上記の効果を奏する。

【００１１】この場合、切り込み線２の深さが捲回にお
いてどのような影響を与えるか否かを検討した。その結
果、その深さは前記の加圧前の基板１の厚さの５％〜１
０％の範囲であれば捲回極板群に組み立てた時に短絡が
防止されることが判った。尚、基板１の厚さを変えても
同様の結果が得られた。

【００１２】その試験は、次のように行った。試験例三次元多孔基板として、捲回方向の長さ、即ち、横
（Ｘ）７２ｍｍ、即ち、捲回方向に対し直角方向の幅、
即ち、縦（Ｗ）４２ｍｍ、厚さ（ｔ）１．１ｍｍを有す
る住友電工製の三次元多孔ニッケル基板〔セルメット
（＃７）〕を多数枚用意し、その夫々に図１、図２に示
す上記の区域Ａ，Ｂ，Ｃ、切り込み線２，２間の間隔Ｓ
１，Ｓ２，Ｓ３及び切り込み線２の深さを夫々異にした
表１に示す８種類の基板（サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．
８）を夫々１００枚づつ作製し、その各基板に、正極活
物質として亜鉛５％及びコバルト１％を固溶して成る球
状の水酸化ニッケル粉末９５重量部に１％のＣＭＣ水溶
液３５重量部を加えて混合して調製したペーストを充填
し、加熱乾燥し、ローラーで圧延して厚さ０．６２ｍｍ
の捲回用正極板を製造した。

【００１３】

【表１】

【００１４】一方、捲回用負極板を次のように製造し
た。即ち、長さ１０８ｍｍ×幅１０８ｍｍ×厚さ０．０
６５ｍｍを有する軟鉄板から成るメタルシートに、直径
０．０１５ｍｍの開口の多数個を千鳥格子模様に穿設し
て成るパンチングメタルシートに、ニッケルメッキ（厚
さ１２μｍ）を施したものを用意し、これに水素吸蔵合
金として例えばＭｍＮｉ_3.3Ｃｏ_1.0Ａｌ_0.3Ｍｎ_0.4
の粉体１００重量部にＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデ
ン）粉末３重量部、Ｎｉ粉１５重量部を添加し、増粘剤
として１％のＣＭＣ水溶液２０重量部を添加混合し、そ
のスラリーを塗布し、加熱乾燥し、ロール圧延を行った
後、窒素雰囲気で１７０℃で１時間熱処理して厚さ０．
４２ｍｍの捲回用負極板の多数枚を製造した。次に、上
記の各サンプルを用いて製造した捲回用正極板１００枚
につき、夫々上記の捲回用負極板と長さ約６ｍｍ×幅４
４ｍｍ×厚さ０．１５ｍｍを有する長尺のセパレータを
介して積層し、捲回装置により捲回して８種類の捲回極
板群を１００個づつ組み立て、その夫々を有底円筒形電
池容器に収容し、アルカリ電解液として例えば０．６Ｎ
のＮａＯＨ、１ＮのＬｉＯＨ及び７ＮのＫＯＨから成る
アルカリ電解液を１．９６ｃｃ注入し、常法により電池
蓋を施し８種類の密閉円筒形ニッケル・水素電池を１０
０個づつ製造した。

【００１５】これらの電池につき、常法により短絡の有
無を検査した。その結果は下記表２に示す通りであっ
た。

【００１６】

【表２】

【００１７】上記表１及び表２から明らかなように、切
り込みの深さが基板の厚さの１５％と深いと、短絡が１
００個当たり１５〜１７個（１５〜１７％）も発生した
のは、正極板は、捲回時にその切り込みの個所で切れる
ことが原因と判明した。他方、切り込み線の深さが３％
と浅くても短絡が発生した。これに対し、切り込み線の
深さをサンプル２，３，６，７が示すように、基板の厚
さの５〜１０％の範囲であるときは、短絡の発生が全く
なかった。図１に示す捲回用正極板の基板１は、切り込
み線２の深さが５％の、即ち、０．０５５ｍｍを有する
サンプルＮｏ．２の基板を用いて製造したもの、図２に
示す捲回用正極板の基板１は、切り込み線２の深さが５
％の、即ち、０．０５５ｍｍを有するサンプルＮｏ．６
の基板を用いて製造したものである。図３に示す捲回用
正極板の基板１は、図１の深さの切り込み線２を配設し
たものである。上記の捲回用正極板の基板として用いた
三次元多孔基板の厚さを従来使用されている１ｍｍ〜
１．２ｍｍの範囲のものに上記の切り込み線を表１に示
すように変えて作製し、これらを捲回して上記と同じ試
験を重ねてみたが、基板に施す上記の切り込み線の深さ
は、基板の厚さの５〜１０％の範囲で短絡のない捲回用
極板群が得られることが判った。

【００１８】次に、上記の短絡をした電池を除いて、上
記の８種類の基板サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．８を用いて
製造した８種類の正極板を正極とする捲回極板群を組み
込み常法により製造した８種類のニッケル・水素蓄電池
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．８について、次のような条件で高率放
電特性試験を行った。即ち、夫々の電池を常温で１２０
ｍＡの電流で１６時間充電した電池を１時間休止し、３
５００ｍＡで１Ｖまで放電した時点での夫々の容量ｍＡ
ｈを測定した。その結果を下記表３に示す。尚、表３
中、電池サンプルＮｏ．９は、この比較試験のため切り
込み線を施さない以外は、上記基板サンプルＮｏ．１〜
Ｎｏ．８と同じ三次元発泡ニッケル基板サンプルＮｏ．
９に、上記と同様にして正極活物質ペーストを充填、乾
燥、圧延して製造した捲回用正極板を、前記と同じ負極
板、セパレータと積層し、捲回して同じ有底円筒状容器
に挿入し、同じ電解液を注入し、施蓋密閉して成る円筒
形ニッケル・水素蓄電池であり、これについて上記と同
じ高率放電特性試験を行ったときの容量を示す。

【００１９】

【表３】

【００２０】上記表３から切り込み線の深さが基板厚さ
の５〜１０％の範囲である本発明の正極用基板サンプル
Ｎｏ．２，３，６，７から成る捲回用正極板を用いた電
池は、従来の正極用基板Ｎｏ．９から成る捲回正極板を
用いた電池に比し、高容量でその放電特性の向上するこ
とが認められた。また、切り込み線を施してもその深さ
が基板厚さの５％未満、１０％を越えた場合には、上記
の効果を奏せず、却って従来の基板より劣ることが判っ
た。

【００２１】本発明の正極板の製造法の実施例として、
上記のように基板１への切り込み線２，２，…の配設
は、正極活物質のペースト充填前に行ったが、他の実施
例として、正極活物質ペースト充填後で圧延前の間に行
うこともできる。

【００２２】

【発明の効果】このように、本発明によるときは、正極
板は、その基板に、その捲回時外側となる面に、加圧前
の基板の厚さの５〜１０％の深さの切り込み線の多数本
をその捲回方向に間隔を存して配設したものであるか
ら、捲回時に従来のような不規則なクラックの発生が未
然に防止され、短絡のない捲回極板群が確実に得られ、
また、有底円筒容器への挿入が円滑に行われる歪みのな
い円筒状捲回極板群として得られ、また、この捲回極板
群を用いて製造した円筒形アルカリ蓄電池は、放電特性
の向上をもたらす。また、基板として、三次元多孔基板
を用いた場合に特に有効である。更に、切り込み線間の
間隔を捲き始め端から捲き終り端にかけて漸次広くする
ことにより、捲回時にかゝるテンションの大きさに対応
して効率良くテンションを分散吸収できると共に円滑容
易に捲回でき、良好な真円の捲回極板群をもたらす。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の１例の正極板の正面図。

【図２】本発明の他の実施例の正極板の正面図。

【図３】本発明の更に他の実施例の正極板の正面図。

【符号の説明】

１正極板の基板２切り込み線Ａ，Ｂ，Ｃ区域ａ，ｂ，ｃ小
分割面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】捲回用正極板の基板に捲回時に外側とな
る面に、その捲回方向に対し直角方向に延び且つ該基板
の厚さの５〜１０％の深さの切り込み線をその捲回方向
に多数本所望の間隔を存して配設したことを特徴とする
円筒形アルカリ蓄電池用正極板。
【請求項２】切り込み線間の間隔は、該基板の捲き始
め端から捲き終り端に至るに従い広くしたことを特徴と
する請求項１に記載の円筒形アルカリ蓄電池用正極板。
【請求項３】請求項１又は２に記載の捲回用正極板の
基板は、三次元多孔基板である円筒形アルカリ蓄電池用
正極板。
【請求項４】請求項１，２又は３のいずれか１つに記
載の正極板を用いたことを特徴とする円筒形アルカリ蓄
電池。