WO2022158242A1 - 円筒型アルカリ蓄電池 - Google Patents

円筒型アルカリ蓄電池 Download PDF

Info

Publication number
WO2022158242A1
WO2022158242A1 PCT/JP2021/047915 JP2021047915W WO2022158242A1 WO 2022158242 A1 WO2022158242 A1 WO 2022158242A1 JP 2021047915 W JP2021047915 W JP 2021047915W WO 2022158242 A1 WO2022158242 A1 WO 2022158242A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
negative electrode
electrode plate
plate portion
mixture layer
negative
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/047915
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
大 高須
Original Assignee
Fdk株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fdk株式会社 filed Critical Fdk株式会社
Priority to JP2022577062A priority Critical patent/JPWO2022158242A1/ja
Publication of WO2022158242A1 publication Critical patent/WO2022158242A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/24—Alkaline accumulators
    • H01M10/28—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials

Definitions

  • the present invention relates to cylindrical alkaline storage batteries.
  • An alkaline storage battery has an electrode group in which a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator are laminated.
  • the separator is arranged between the positive plate and the negative plate.
  • an electrode group is spirally wound and housed in a conductive cylindrical outer can together with an alkaline electrolyte.
  • a predetermined electrochemical reaction occurs between the positive electrode plate and the negative electrode plate facing each other with the separator interposed therebetween, whereby charging and discharging are performed.
  • Patent Document 1 describes a cylindrical battery in which a spiral electrode group in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are spirally wound with a separator interposed therebetween is housed in a cylindrical battery case.
  • the packing density of the negative electrode active material in the outermost peripheral portion is lower than the packing density of the negative electrode active material in the main body in order to suppress the breakage of the base material caused by the end of the winding. is configured to be This facilitates deformation of the outermost peripheral portion, reduces the stress applied to the base material, and suppresses breakage due to deformation of the base material.
  • the facing area between the positive electrode plate and the negative electrode plate may be increased by, for example, increasing the number of turns of the spiral electrode group.
  • the number of turns of the spiral electrode group since the electrode group is wound with a larger curvature at the innermost circumference, cracks may occur in the negative electrode plate or the like at the innermost circumference. If a crack occurs in the negative electrode plate and part of the negative electrode plate breaks through the separator, a short circuit may occur in which the negative electrode plate and the positive electrode plate come into direct contact with each other.
  • the amount of contents (for example, separators, etc.) of the storage batteries increases. Therefore, when the storage battery is heated by an external factor (for example, when it is thrown into a fire, when it is left on a heater, etc.), the separator, etc. melts in the battery case, and the melted separator, etc. can clog the exhaust valve of the battery. If the exhaust valve is clogged, the internal pressure of the battery cannot be lowered, and the safety of the battery is lowered.
  • the present invention has been made in view of such problems, and its object is to provide an alkaline storage battery that achieves both improved short-circuit quality and safety while achieving high capacity. .
  • an alkaline storage battery includes a strip-shaped positive electrode plate, a strip-shaped negative electrode plate, and a strip-shaped separator disposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate.
  • the negative electrode plate is located at the outermost peripheral negative plate portion which is located at the outermost periphery of the spiral electrode group and is electrically connected to the inner peripheral wall of the outer can, and is located at the opposite end portion of the outermost peripheral negative plate portion.
  • the negative electrode plate includes a metal negative electrode core and a negative electrode mixture layer having a negative electrode active material supported on the negative electrode core.
  • the porosity of the first negative electrode mixture layer portion located in the innermost negative electrode plate portion is the same as that of the second negative electrode mixture layer located in the outermost peripheral negative electrode plate portion and the main negative electrode plate portion. It is characterized in that it is constructed so as to be larger than the porosity of the portion.
  • the negative electrode plate is configured such that, of the negative electrode core, the first negative electrode core portion located in the innermost negative electrode plate portion is the outermost negative electrode plate portion and the main body. It is configured in an annealed state so as to have a bending rigidity smaller than that of the second negative electrode core portion located in the negative electrode plate portion.
  • the porosity of the first negative electrode mixture layer portion located in the innermost negative electrode plate portion among the negative electrode mixture layers is the same as that of the outermost negative electrode plate portion and the main negative electrode plate portion. It is configured to have a higher porosity than the second negative electrode mixture layer portion located in the plate portion. Therefore, even if the number of turns of the spiral electrode group is increased to increase the capacity of the alkaline storage battery, and the curvature of the innermost negative electrode plate portion is increased, the flexibility of the first negative electrode mixture layer portion is increased. Since the thickness is increased, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the innermost negative electrode plate portion.
  • the melted separator is provided on the first negative electrode mixture layer portion. It can surely penetrate into the gaps formed. In this way, the melted separator can be prevented from clogging the exhaust valve of the storage battery, and the internal pressure of the outer can can be lowered, so that the safety of the storage battery can be ensured. Therefore, it is possible to provide an alkaline storage battery that achieves both short-circuit quality and safety while achieving high capacity.
  • FIG. 1 is a partially broken perspective view of an alkaline storage battery according to an embodiment
  • FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which the spiral electrode group of the alkaline storage battery of FIG. 1 is inserted into an outer can
  • FIG. 2 is a side view showing a developed negative electrode plate in the alkaline storage battery of FIG. 1 ;
  • a nickel-metal hydride secondary battery 2 (hereinafter also simply referred to as "battery 2") will be described below as an example of an alkaline storage battery according to one embodiment.
  • battery 2 an AA size cylindrical battery 2 will be described, but the size of the battery 2 is not limited to this, and other sizes such as AAA size may be used.
  • the alkaline storage battery may be one that uses an alkaline solution as the electrolyte, such as a nickel-cadmium storage battery.
  • FIG. 1 is a partially broken perspective view of a nickel-metal hydride secondary battery 2 (alkaline storage battery) according to one embodiment.
  • 2 is a cross-sectional view showing a state in which the spiral electrode group 22 of the nickel-metal hydride secondary battery 2 of FIG. 1 is inserted into the outer can 10.
  • FIG. FIG. 3 is a side view showing a developed negative electrode plate 26 in the nickel-hydrogen secondary battery 2 of FIG.
  • the direction of arrow a is defined as the upper side
  • the direction of arrow b is defined as the lower side.
  • the upper side means the side of the battery 2 on which the positive electrode terminal 20 is provided
  • the lower side means the side on which the bottom wall 35 of the battery 2 is provided, which is opposite to the upper side.
  • radial direction a direction perpendicular to the axis x
  • the direction away from the axis x is defined as the outer peripheral side (arrow c direction)
  • the direction toward the axis x is defined as the inner peripheral side (arrow d direction).
  • the battery 2 includes an exterior can 10 having a bottomed cylindrical shape with an open top (in the direction of arrow a).
  • the outer can 10 has electrical conductivity, and the bottom wall 35 provided on the lower side (in the direction of the arrow b) functions as a negative electrode terminal.
  • a sealing member 11 is fixed to the opening of the outer can 10 .
  • the sealing body 11 includes a cover plate 14 and a positive electrode terminal 20 and seals the outer can 10 .
  • the cover plate 14 is a disc-shaped member having electrical conductivity.
  • a cover plate 14 and a ring-shaped insulating packing 12 surrounding the cover plate 14 are arranged in the opening of the outer can 10 . It is fixed to the opening edge 37 . That is, the cover plate 14 and the insulating packing 12 cooperate with each other to airtightly close the opening of the outer can 10 .
  • the cover plate 14 has a central through hole 16 in the center, and a rubber valve body 18 that closes the central through hole 16 is arranged on the outer surface, which is the upper surface of the cover plate 14 . Furthermore, on the outer surface of the cover plate 14, a metal positive electrode terminal 20 having a cylindrical shape with a flange is electrically connected so as to cover the valve body 18. As shown in FIG. The positive electrode terminal 20 presses the valve body 18 toward the cover plate 14 . A gas vent hole (not shown) is opened in the positive electrode terminal 20 .
  • the central through hole 16 is airtightly closed by the valve body 18.
  • the valve body 18 is compressed by the pressure of the gas and opens the central through hole 16 .
  • the gas is released to the outside through a gas vent hole (not shown) of the positive electrode terminal 20 .
  • the central through-hole 16 , the valve body 18 and the positive terminal 20 form a safety valve for the battery 2 .
  • the outer can 10 accommodates a spiral electrode group 22 .
  • the spiral electrode group 22 is formed by stacking strip-shaped positive electrode plates 24, negative electrode plates 26, and separators 28 on each other.
  • the spiral electrode group 22 is spirally formed with a separator 28 sandwiched between a positive electrode plate 24 and a negative electrode plate 26 . That is, the positive electrode plate 24 and the negative electrode plate 26 are overlapped with each other with the separator 28 interposed therebetween.
  • a positive electrode lead 30 is arranged in the outer can 10 between the upper end of the spiral electrode group 22 and the cover plate 14 .
  • the positive electrode lead 30 has one end connected to the positive electrode plate 24 and the other end connected to the cover plate 14 . Therefore, the positive terminal 20 and the positive plate 24 are electrically connected to each other via the positive lead 30 and the cover plate 14 .
  • a circular upper insulating member 32 is arranged between the cover plate 14 and the spiral electrode group 22 , and the positive electrode lead 30 extends through a slit 39 provided in the upper insulating member 32 .
  • a circular lower insulating member 34 is also arranged between the spiral electrode group 22 and the bottom wall 35 of the outer can 10 .
  • alkaline electrolyte (not shown) is injected into the outer can 10 .
  • the spiral electrode group 22 is impregnated with this alkaline electrolyte, and an electrochemical reaction (charging/discharging reaction) between the positive electrode plate 24 and the negative electrode plate 26 during charging/discharging proceeds.
  • the alkaline electrolyte it is preferable to use an aqueous solution containing at least one of KOH, NaOH and LiOH as a solute.
  • a nonwoven fabric made of polyamide fiber to which a hydrophilic functional group is added or a nonwoven fabric made of polyolefin fiber such as polyethylene or polypropylene to which a hydrophilic functional group is added can be used.
  • the positive electrode plate 24 includes a conductive positive electrode base material having a porous structure and a positive electrode material mixture held in the pores of the positive electrode base material.
  • a positive electrode substrate for example, a foamed nickel sheet can be used.
  • the positive electrode mixture contains positive electrode active material particles and a binder.
  • a positive electrode additive is added to the positive electrode mixture as necessary.
  • the binder described above serves to bind the positive electrode active material particles to each other and to bind the positive electrode active material particles to the positive electrode substrate.
  • the binder for example, carboxymethylcellulose, methylcellulose, PTFE (polytetrafluoroethylene) dispersion, HPC (hydroxypropylcellulose) dispersion, or the like can be used.
  • zinc oxide, cobalt hydroxide, etc. are mentioned as a positive electrode additive.
  • nickel hydroxide particles that are commonly used for nickel-hydrogen secondary batteries are used.
  • the nickel hydroxide particles it is preferable to employ nickel hydroxide particles having a higher order.
  • the positive electrode active material particles as described above are produced by a production method generally used for nickel-hydrogen secondary batteries.
  • the positive electrode plate 24 can be manufactured, for example, as follows. First, a positive electrode mixture slurry containing positive electrode active material particles, water and a binder is prepared. The prepared positive electrode material mixture slurry is filled into, for example, a foamed nickel sheet and dried. After drying, the foamed nickel sheet filled with nickel hydroxide particles and the like is rolled and then cut to produce the positive electrode plate 24 .
  • the negative electrode plate 26 includes a negative electrode core 26a made of metal and a negative electrode mixture layer 26b containing a negative electrode active material supported on the negative electrode core 26a. It is strip-shaped.
  • the negative electrode core 26a has electrical conductivity.
  • the negative electrode mixture layer 26b is formed on both surfaces (front surface 26c and back surface 26d) of the negative electrode core 26a.
  • the negative electrode mixture layer 26b is formed of a negative electrode mixture containing a negative electrode active material.
  • the negative electrode mixture is not only filled in the through-holes of the negative electrode core 26a, but also supported in layers on the front surface 26c and the back surface 26d of the negative electrode core 26a to form the negative electrode mixture layer 26b.
  • the negative electrode mixture contains hydrogen-absorbing alloy particles capable of absorbing and releasing hydrogen as a negative electrode active material, a conductive agent, a binder, and a negative electrode auxiliary agent.
  • the above-described binding agent binds the hydrogen-absorbing alloy particles, the conductive agent, etc. to each other, and at the same time, binds the hydrogen-absorbing alloy particles, the conductive agent, etc. to the negative electrode substrate 26a.
  • the binder is not particularly limited.
  • binders commonly used for nickel-hydrogen secondary batteries such as hydrophilic or hydrophobic polymers and carboxymethyl cellulose, can be used. can be used. Styrene-butadiene rubber, sodium polyacrylate, and the like can be used as the negative electrode auxiliary agent.
  • the hydrogen-absorbing alloy in the hydrogen-absorbing alloy particles is not particularly limited, and those used in general nickel-hydrogen secondary batteries are preferably used.
  • the conductive agent a conductive agent commonly used for negative electrodes of nickel-hydrogen secondary batteries is used. For example, carbon black or the like is used.
  • the negative plate 26 includes an outermost negative plate portion 26e, an innermost negative plate portion 26f, and a main negative plate portion 26g.
  • the outermost negative electrode plate portion 26 e is a portion located on the outermost periphery of the spiral electrode group 22 and electrically connected to the inner peripheral wall 10 a of the outer can 10 .
  • the outermost negative electrode plate portion 26 e is a portion that becomes the winding end side (arrow e side) when forming the spiral electrode group 22 from the negative electrode plate 26 .
  • the innermost peripheral negative electrode plate portion 26f is located at the opposite end portion of the outermost peripheral negative electrode plate portion 26e and faces the positive electrode plate 24 only on the outer peripheral side (A to B in FIGS. 2 and 3). range). Specifically, as shown in FIG. 3, the innermost peripheral negative electrode plate portion 26f is a portion on the winding start side (arrow f side) when forming the spiral electrode group 22 from the negative electrode plate 26. It is located on the side opposite to the outermost peripheral negative electrode plate portion 26e when the 26 is unfolded. Further, the main negative plate portion 26g is a portion that connects the outermost negative plate portion 26e and the innermost negative plate portion 26f.
  • the porosity of the first negative electrode mixture layer portion 26h located in the innermost peripheral negative electrode plate portion 26f of the negative electrode mixture layer 26b is the same as that of the outermost peripheral negative electrode plate portion 26e and the main negative electrode plate portion 26g. is larger than the porosity of the second negative electrode mixture layer portion 26i located at .
  • the porosity of the negative electrode mixture layer 26b can be adjusted in the later-described rolling process performed when the negative electrode plate 26 is manufactured. That is, when the negative electrode plate 26 in which the negative electrode mixture layer 26b is formed on the negative electrode core 26a is rolled, the porosity of the negative electrode mixture layer 26b is adjusted by changing the rolling strength.
  • the rolling strength of the first negative electrode mixture layer portion 26h is set lower than the rolling strength of the second negative electrode mixture layer portion 26i.
  • the porosity of the layer portion 26h is formed to be higher than the porosity of the second negative electrode mixture layer portion 26i.
  • the porosity of the negative electrode mixture layer 26b is measured by, for example, a mercury intrusion method or a gas adsorption method. Since the measuring method itself is publicly known, its detailed description is omitted.
  • the negative electrode core 26a is a strip-shaped metal material in which through holes (not shown) are distributed, and for example, a punching metal sheet can be used.
  • the negative electrode plate 26 includes a first negative electrode core portion 26j located in the innermost negative electrode plate portion 26f of the negative electrode core 26a, a second negative electrode plate portion 26e located in the outermost negative electrode plate portion 26e, and a second negative electrode plate portion 26g located in the main negative electrode plate portion 26g. It is configured in an annealed state so as to have a bending rigidity smaller than that of the negative electrode core portion 26k.
  • the annealing treatment is a heat treatment that removes internal strain due to work hardening, softens the structure, and improves ductility.
  • the flexural rigidity is defined as the product of the flexural modulus of the negative electrode core 26a and the geometrical moment of inertia of the negative electrode core 26a. Since the method of calculating the flexural rigidity is known per se, detailed description thereof will be omitted.
  • annealing is performed so that the bending elastic modulus of the first negative electrode core portion 26j is smaller than the bending elastic modulus of the second negative electrode core portion 26k. .
  • the heating time for the first negative electrode core portion 26j is longer than the heating time for the second negative electrode core portion 26k.
  • the plate thickness of the first negative electrode core portion 26j is reduced to that of the second negative electrode core portion 26k. It may be thinner than the plate thickness in
  • the negative electrode plate 26 can be manufactured, for example, as follows. First, a hydrogen-absorbing alloy powder, which is an aggregate of hydrogen-absorbing alloy particles as described above, a conductive agent, a binder, and water are prepared and kneaded to prepare a negative electrode mixture paste. Further, the entire negative electrode core 26a is annealed at a predetermined temperature for a predetermined time, and the first negative electrode core portion 26j is further annealed for an additional time. The obtained paste is applied to the negative electrode core 26a and dried. Thereafter, the negative electrode plate 26 is entirely rolled in a rolling process so that the porosity of the negative electrode mixture layer 26b is adjusted to a predetermined value. Thus, the negative electrode plate 26 is manufactured.
  • a hydrogen-absorbing alloy powder which is an aggregate of hydrogen-absorbing alloy particles as described above, a conductive agent, a binder, and water are prepared and kneaded to prepare a negative electrode mixture paste. Further, the entire negative electrode core 26a is annealed at a predetermined temperature
  • the positive electrode plate 24 and the negative electrode plate 26 manufactured as described above are spirally wound with the separator 28 interposed to form the spiral electrode group 22 .
  • the spiral electrode group 22 thus obtained is housed in the outer can 10 .
  • a predetermined amount of alkaline electrolyte is injected into the outer can 10 .
  • the outer can 10 containing the spiral electrode group 22 and the alkaline electrolyte is sealed with the sealing body 11 having the positive electrode terminal 20, and the battery 2 according to one embodiment is obtained.
  • the battery 2 is subjected to an initial activation process and is ready for use.
  • the negative electrode plate 26 includes the first negative electrode mixture layer portion located in the innermost peripheral negative electrode plate portion 26f of the negative electrode mixture layer 26b.
  • the porosity of 26h is set to be larger than that of the outermost peripheral negative plate portion 26e and the second negative electrode mixture layer portion 26i located in the main negative plate portion 26g.
  • the first negative electrode mixture layer portion 26h is Since the flexibility is enhanced, the occurrence of cracks in the innermost negative electrode plate portion 26f can be suppressed. Furthermore, since the occurrence of cracks in the innermost negative electrode plate portion 26f is suppressed, the occurrence of cracks in the positive electrode plate 24 corresponding to the innermost negative electrode plate portion 26f is also suppressed. In this way, it is possible to suppress the occurrence of a short circuit as the capacity of the battery 2 increases.
  • the melted separator 28 is removed from the first negative electrode mixture layer portion. 26h can be reliably impregnated.
  • the separators 28 are often redundant on the inner peripheral side of the spiral electrode group 22 (FIG. 2), so more separators 28 may melt on the inner peripheral side of the spiral electrode group 22 .
  • the porosity of the first negative electrode mixture layer portion 26h is higher than that of the second negative electrode mixture layer portion 26i. The melted separator 28 can be reliably captured on the inner peripheral side of the .
  • the negative electrode plate 26 has the outermost peripheral negative electrode plate portion 26e in the first negative electrode core portion 26j located in the innermost peripheral negative electrode plate portion 26f of the negative electrode core 26a. and the second negative electrode core portion 26k positioned in the main negative electrode plate portion 26g.
  • the portion of the negative electrode core 26a that is, the first negative electrode core portion 26j
  • the first negative electrode core portion 26j corresponding to the first negative electrode mixture layer portion 26h formed with a high porosity is more It is formed with a small bending stiffness.
  • the adhesion of the first negative electrode mixture layer portion 26h to the first negative electrode core portion 26j can be enhanced, and the separation of the first negative electrode mixture layer portion 26h from the first negative electrode core portion 26j is suppressed. be able to. Therefore, it is possible to avoid clogging of the safety valve with the negative electrode mixture of the negative electrode mixture layer 26b, and the safety of the battery 2 can be ensured.
  • the negative electrode core 26a has a smaller bending rigidity at the first negative electrode core portion 26j, the number of turns of the spiral electrode group 22 is increased to increase the capacity of the battery 2. Even if the negative electrode plate portion 26f has a large curvature, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the first negative electrode substrate portion 26j. Therefore, the occurrence of cracks in the innermost negative electrode plate portion 26f corresponding to the first negative electrode core portion 26j can be suppressed. In this way, it is possible to suppress the occurrence of a short circuit as the capacity of the battery 2 increases.
  • Example 2 As shown in the table below, in this example, the porosity of the first negative electrode mixture layer portion 26h was set to 1.47 times the porosity of the second negative electrode mixture layer portion 26i. A battery 2 manufactured by setting the annealing time in the portion 26j to twice the annealing time in the second negative electrode substrate portion 26k was prepared. On the other hand, as Comparative Example 1, the porosity of the first negative electrode mixture layer portion 26h and the porosity of the second negative electrode mixture layer portion 26i were compared with the porosity of the second negative electrode mixture layer portion 26i of the battery 2 in Example.
  • the annealing treatment time for the first negative electrode core portion 26j and the annealing treatment time for the second negative electrode core portion 26k are set to be the same as the annealing time for the second negative electrode core portion 26k of the battery 2 in the example.
  • the porosity of the first negative electrode mixture layer portion 26h was set to 1.47 times the porosity of the second negative electrode mixture layer portion 26i, and the annealing treatment was performed on the first negative electrode core portion 26j.
  • a battery was prepared by setting the time and the annealing treatment time in the second negative electrode core portion 26k to be the same as the annealing treatment time in the second negative electrode core portion 26k of the battery 2 in the example.
  • the present invention is not limited to the nickel-metal hydride secondary battery 2 according to the above embodiments, and is included within the concept of the present invention and the scope of claims.
  • Each configuration may be selectively combined as appropriate.
  • the shape, material, arrangement, size, etc. of each component in the above embodiments may be changed as appropriate according to specific aspects of the present invention.
  • Nickel-metal hydride secondary battery (alkaline storage battery) REFERENCE SIGNS LIST 10 outer can 10a inner peripheral wall 20 positive electrode terminal 22 spiral electrode group 24 positive electrode plate 26 negative electrode plate 26a negative electrode core 26b negative electrode mixture layer 26e outermost negative electrode plate portion 26f innermost negative electrode plate portion 26g main negative electrode plate portion 26h first negative electrode Mixture layer portion 26i Second negative electrode mixture layer portion 26j First negative electrode core portion 26k Second negative electrode core portion 28 Separator

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本発明のアルカリ蓄電池は、正極板(24)と、負極板(26)と、セパレータ(28)とが重ね合わされた渦状電極群(22)と、渦状電極群がアルカリ電解液とともに収容された外装缶(10)と、正極板と電気的に接続された正極端子(20)と、を備え、負極板は、外装缶の内周壁(10a)と電気的に接続された最外周負極板部(26e)と、外周側のみにおいて正極板に対向する最内周負極板部(26f)と、最外周負極板部及び最内周負極板部を接続する本体負極板部(26g)とを含み、負極板は、負極芯体(26a)と、負極芯体に担持された負極合剤層(26b)とを含み、負極板は、負極合剤層のうち、最内周負極板部に位置する第１負極合剤層部分(26h)の空隙率が、最外周負極板部及び本体負極板部に位置する第２負極合剤層部分(26i)の空隙率よりも大きくなるように構成されている。

Description

円筒型アルカリ蓄電池
　本発明は、円筒型アルカリ蓄電池に関する。
　アルカリ蓄電池は、正極板と負極板とセパレータとを積層した電極群を備えている。電極群において、セパレータは正極板と負極版との間に配置されている。当該アルカリ蓄電池において、例えば電極群は渦巻き状に巻回されて、導電性を有する円筒形状の外装缶にアルカリ電解液と共に収容されている。当該アルカリ蓄電池では、セパレータを介して対向する正極板と負極版との間で所定の電気化学反応が生じ、これにより充電及び放電が行われている。
　例えば特許文献１には、セパレータを介して正極板と負極板とを渦巻状に巻回した渦状電極群を、円筒状の電池ケースに収容した円筒形電池について記載されている。特許文献１に記載の円筒形電池は、巻回終端により引き起こされる基材の断裂の抑制を図るため、最外周部における負極活物質の充填密度が本体部における負極活物質の充填密度よりも小さくなるように構成されている。これにより、最外周部を変形させ易くするとともに、基材に加わる応力を低減して、基材の変形に伴う断裂を抑制している。
特開２０１３－１７５３７０号公報
　ところで、近年、アルカリ蓄電池の高容量化の要請が高まっている。当該電池の高容量化を実現するために、例えば渦状電極群の巻き数を増やすことにより正極板と負極板との間の対向面積を増加させることがある。しかしながら、渦状電極群の巻き数を増やすと、当該電極群は最内周部においてより大きな曲率で巻回されるため、最内周部の負極板等にクラックが発生することがあった。負極板においてクラックが発生し、負極板の一部がセパレータを突き破ると、負極板と正極板とが直接接触する短絡が生じることがある。
　また、アルカリ蓄電池の高容量化が実現されると、当該蓄電池の内容物（例えばセパレータ等）の量が増加する。このため、当該蓄電池が外的要因により加熱された場合（例えば火に放り込まれた場合、加熱器の上に放置された場合など）、電池ケース内でセパレータ等が溶融して、溶融したセパレータ等が当該電池の排気弁に詰まることがある。当該排気弁が詰まると、電池の内部圧力を下げることができず電池の安全性が低下する。
　本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高容量化を実現しつつ、短絡品質及び安全性の向上の両立を図るアルカリ蓄電池を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明に係るアルカリ蓄電池は、帯状の正極板と、帯状の負極板と、前記正極板及び前記負極板の間に配置された帯状のセパレータとが互いに重ね合わされて渦巻き状に形成された渦状電極群と、該渦状電極群がアルカリ電解液とともに収容された、導電性を有する円筒形状の外装缶と、前記正極板と電気的に接続されている正極端子と、を備え、前記負極板は、前記渦状電極群の最外周に位置して前記外装缶の内周壁と電気的に接続されている最外周負極板部と、該最外周負極板部の反対端部に位置して外周側のみにおいて前記正極板に対向している最内周負極板部と、前記最外周負極板部及び前記最内周負極板部を接続する本体負極板部と、を含んでおり、前記負極板は、全体に亘って、金属製の負極芯体と、該負極芯体に担持された負極活性物質を有する負極合剤層と、を含んで構成されており、前記負極板は、前記負極合剤層のうち、前記最内周負極板部に位置する第１負極合剤層部分の空隙率が、前記最外周負極板部及び前記本体負極板部に位置する第２負極合剤層部分の空隙率よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする。
　本発明の一態様に係るアルカリ蓄電池において、前記負極板は、前記負極芯体のうち、前記最内周負極板部に位置する第１負極芯体部分において、前記最外周負極板部及び前記本体負極板部に位置する第２負極芯体部分よりも小さな曲げ剛性を有するようにアニール処理された状態で構成されている。
　本発明に係るアルカリ蓄電池によれば、負極板は、負極合剤層のうち、最内周負極板部に位置する第１負極合剤層部分の空隙率が、最外周負極板部及び本体負極板部に位置する第２負極合剤層部分の空隙率よりも大きくなるように構成されている。従って、アルカリ蓄電池の高容量化を実現するために渦状電極群の巻き数を増やし、最内周負極板部の曲率が大きくなる場合であっても、第１負極合剤層部分の柔軟性が高められているため最内周負極板部におけるクラック発生を抑制することができる。このようにして、電池の高容量化に伴う、短絡発生を抑制することができる。また、電池が外的要因により加熱された場合（例えば火に放り込まれた場合、加熱器の上に放置された場合）であっても、溶融したセパレータを、第１負極合剤層部分に設けられた空隙に確実に染み込ませることができる。このようにして、溶融したセパレータが当該蓄電池の排気弁に詰まることを回避することができ、外装缶の内部圧力を下げることができるため、蓄電池の安全性を確保することができる。よって、高容量化を実現しつつ、短絡品質及び安全性の向上の両立を図るアルカリ蓄電池を提供することができる。
一実施形態に係るアルカリ蓄電池を部分的に破断して示した斜視図である。 図１のアルカリ蓄電池の渦状電極群が外装缶に挿入された状態を示す断面図である。 図１のアルカリ蓄電池における負極板を展開して示す側面図である。
　以下、一実施形態に係るアルカリ蓄電池の一例としてニッケル水素二次電池２（以下、単に「電池２」ともいう）の実施形態を説明する。なお、本実施形態として、ＡＡサイズの円筒形の電池２について説明するが、電池２のサイズはこれに限るものではなく、例えばＡＡＡサイズ等他のサイズでもよい。また、アルカリ蓄電池としては、電解液にアルカリ溶液を用いるものであればよく、例えばニッケルカドミウム蓄電池等でもよい。
　図１は、一実施形態に係るニッケル水素二次電池２（アルカリ蓄電池）を部分的に破断して示した斜視図である。図２は、図１のニッケル水素二次電池２の渦状電極群２２が外装缶１０に挿入された状態を示す断面図である。図３は、図１のニッケル水素二次電池２における負極板２６を展開して示す側面図である。説明の便宜上、円筒形状の外装缶１０の軸線ｘにおいて、矢印ａ方向を上側、矢印ｂ方向を下側とする。ここで、上側とは、電池２における正極端子２０が設けられている側を意味し、下側とは、電池２における底壁３５が設けられている側であり、上側の反対側を意味する。また、軸線ｘに垂直な方向（以下、「径方向」ともいう。）において、軸線ｘから遠ざかる方向を外周側とし（矢印ｃ方向）、軸線ｘに向かう方向を内周側とする（矢印ｄ方向）。
　図１に示すように、電池２は、上側（矢印ａ方向）が開口した有底円筒形状をなす外装缶１０を備えている。外装缶１０は導電性を有し、下側（矢印ｂ方向）に設けられた底壁３５は負極端子として機能する。外装缶１０の開口には、封口体１１が固定されている。この封口体１１は、蓋板１４及び正極端子２０を含み、外装缶１０を封口する。蓋板１４は、導電性を有する円板形状の部材である。外装缶１０の開口内には、蓋板１４及びこの蓋板１４を囲むリング形状の絶縁パッキン１２が配置され、絶縁パッキン１２は外装缶１０の開口縁３７をかしめ加工することにより外装缶１０の開口縁３７に固定されている。すなわち、蓋板１４及び絶縁パッキン１２は互いに協働して外装缶１０の開口を気密に閉塞している。
　ここで、蓋板１４は中央に中央貫通孔１６を有し、そして、蓋板１４の上側の面である外面上には中央貫通孔１６を塞ぐゴム製の弁体１８が配置されている。更に、蓋板１４の外面上には、弁体１８を覆うようにしてフランジ付き円筒形状をなす金属製の正極端子２０が電気的に接続されている。この正極端子２０は弁体１８を蓋板１４に向けて押圧している。なお、正極端子２０には、図示しないガス抜き孔が開口されている。
　通常時、中央貫通孔１６は弁体１８によって気密に閉じられている。一方、外装缶１０内にガスが発生し、そのガスの圧力が高まれば、弁体１８はガスの圧力によって圧縮され、中央貫通孔１６を開き、その結果、外装缶１０内から中央貫通孔１６及び正極端子２０のガス抜き孔（図示せず）を介して外部にガスが放出される。つまり、中央貫通孔１６、弁体１８及び正極端子２０は電池２のための安全弁を形成している。
　図１に示すように、外装缶１０には、渦状電極群２２が収容されている。この渦状電極群２２は、それぞれ帯状の正極板２４、負極板２６及びセパレータ２８が互いに重ね合わされて形成されている。渦状電極群２２は、正極板２４と負極板２６との間にセパレータ２８が挟み込まれた状態で渦巻き状に形成されている。すなわち、セパレータ２８を介して正極板２４及び負極板２６が互いに重ね合わされている。
　そして、外装缶１０内には、渦状電極群２２の上側の端部と蓋板１４との間に正極リード３０が配置されている。詳しくは、正極リード３０は、その一端が正極板２４に接続され、その他端が蓋板１４に接続されている。従って、正極端子２０と正極板２４とは、正極リード３０及び蓋板１４を介して互いに電気的に接続されている。なお、蓋板１４と渦状電極群２２との間には円形の上部絶縁部材３２が配置され、正極リード３０は上部絶縁部材３２に設けられたスリット３９の中を通されて延びている。また、渦状電極群２２と外装缶１０の底壁３５との間にも円形の下部絶縁部材３４が配置されている。
　更に、外装缶１０内には、所定量のアルカリ電解液（図示せず）が注入されている。このアルカリ電解液は、渦状電極群２２に含浸され、正極板２４と負極板２６との間での充放電の際の電気化学反応（充放電反応）を進行させる。このアルカリ電解液としては、ＫＯＨ、ＮａＯＨ及びＬｉＯＨのうちの少なくとも一種を溶質として含む水溶液を用いることが好ましい。
　セパレータ２８の材料としては、例えば、ポリアミド繊維製不織布に親水性官能基を付与したもの、ポリエチレンやポリプロピレンなど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等を用いることができる。
　正極板２４は、多孔質構造を有する導電性の正極基材と、この正極基材の空孔内に保持された正極合剤とを含んでいる。このような正極基材としては、例えば、発泡ニッケルのシートを用いることができる。正極合剤は、正極活物質粒子と、結着剤とを含む。また、正極合剤には、必要に応じて正極添加剤が添加される。
　上記した結着剤は、正極活物質粒子を互いに結着させるとともに、正極活物質粒子を正極基材に結着させる働きをする。ここで、結着剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）ディスパージョン、ＨＰＣ（ヒドロキシプロピルセルロース）ディスパージョンなどを用いることができる。また、正極添加剤としては、酸化亜鉛、水酸化コバルト等が挙げられる。
　正極活物質粒子としては、ニッケル水素二次電池用として一般的に用いられている水酸化ニッケル粒子が用いられる。この水酸化ニッケル粒子は、高次化されている水酸化ニッケル粒子を採用することが好ましい。上記したような正極活物質粒子は、ニッケル水素二次電池用として一般的に用いられている製造方法により製造される。
　ついで、正極板２４は、例えば、以下のようにして製造することができる。まず、正極活物質粒子、水及び結着剤を含む正極合剤スラリーを調製する。調製された正極合剤スラリーは、例えば、発泡ニッケルのシートに充填され、乾燥させられる。乾燥後、水酸化ニッケル粒子等が充填された発泡ニッケルのシートは、圧延されてから裁断され、正極板２４が製造される。
　次に、負極板２６について説明する。図２及び図３に示すように、負極板２６は、金属製の負極芯体２６ａと、この負極芯体２６ａに担持された、負極活性物質を含む負極合剤層２６ｂとを備え、全体として帯状をなしている。負極芯体２６ａは、導電性を有している。負極合剤層２６ｂは、負極芯体２６ａの両面（表面２６ｃ及び裏面２６ｄ）に形成されている。
　負極合剤層２６ｂは、負極活性物質を含む負極合剤により形成されている。負極合剤は、負極芯体２６ａの貫通孔内に充填されるばかりでなく、負極芯体２６ａの表面２６ｃ及び裏面２６ｄにも層状に担持されて負極合剤層２６ｂを形成している。負極合剤は、負極活物質としての水素を吸蔵及び放出可能な水素吸蔵合金粒子、導電剤、結着剤及び負極補助剤を含む。
　上記した結着剤は水素吸蔵合金粒子、導電剤等を互いに結着させると同時に水素吸蔵合金粒子、導電剤等を負極芯体２６ａに結着させる働きをする。ここで、結着剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、親水性若しくは疎水性のポリマー、カルボキシメチルセルロースなどの、ニッケル水素二次電池用として一般的に用いられている結着剤を用いることができる。また、負極補助剤としては、スチレンブタジエンゴム、ポリアクリル酸ナトリウム等を用いることができる。水素吸蔵合金粒子における水素吸蔵合金としては、特に限定されるものではなく、一般的なニッケル水素二次電池に用いられているものを用いるのが好ましい。導電剤としては、ニッケル水素二次電池の負極に一般的に用いられている導電剤が用いられる。例えば、カーボンブラック等が用いられる。
　図１及び図２に示すように、負極板２６は、最外周負極板部２６ｅと、最内周負極板部２６ｆと、本体負極板部２６ｇとを含んで構成されている。図２に示すように、最外周負極板部２６ｅは、渦状電極群２２の最外周に位置して外装缶１０の内周壁１０ａと電気的に接続されている部分である。具体的には、図３に示すように、最外周負極板部２６ｅは、負極板２６から渦状電極群２２を形成する際の巻終わり側（矢印ｅ側）となる部分である。
　また、最内周負極板部２６ｆは、最外周負極板部２６ｅの反対端部に位置して外周側のみにおいて正極板２４に対向している部分である（図２及び図３のＡ～Ｂの範囲）。具体的には、図３に示すように、最内周負極板部２６ｆは、負極板２６から渦状電極群２２を形成する際の巻始め側（矢印ｆ側）となる部分であり、負極板２６を展開した状態で最外周負極板部２６ｅの反対側に位置する。更に、本体負極板部２６ｇは、最外周負極板部２６ｅ及び最内周負極板部２６ｆを接続する部分である。
　更に、負極板２６は、負極合剤層２６ｂのうち、最内周負極板部２６ｆに位置する第１負極合剤層部分２６ｈの空隙率が、最外周負極板部２６ｅ及び本体負極板部２６ｇに位置する第２負極合剤層部分２６ｉの空隙率よりも大きくなるように構成されている。ここで、負極合剤層２６ｂにおける空隙率は、負極板２６を製造する際に実施される後述する圧延工程において調整することができる。即ち、負極芯体２６ａに負極合剤層２６ｂが形成された負極板２６を圧延する際に、当該圧延の強度を変更することで負極合剤層２６ｂにおける空隙率が調整される。具体的には、負極板２６を圧延する際に、第１負極合剤層部分２６ｈにおける圧延強度を第２負極合剤層部分２６ｉにおける圧延強度よりも低く設定することで、第１負極合剤層部分２６ｈの空隙率が第２負極合剤層部分２６ｉの空隙率よりも大きく形成される。なお、負極合剤層２６ｂの空隙率は、例えば水銀圧入法やガス吸着法などで測定される。当該測定方法自体は公知であるため、その詳細な説明を省略する。
　また、負極芯体２６ａは、貫通孔（図示せず）が分布された帯状の金属材であり、例えば、パンチングメタルシートを用いることができる。そして、負極板２６は、負極芯体２６ａのうち、最内周負極板部２６ｆに位置する第１負極芯体部分２６ｊにおいて、最外周負極板部２６ｅ及び本体負極板部２６ｇに位置する第２負極芯体部分２６ｋよりも小さな曲げ剛性を有するようにアニール処理された状態で構成されている。ここで、アニール処理とは、加工硬化による内部歪を取り除き、組織を軟化させて展延性を向上させる熱処理である。当該アニール処理自体は公知であるため、その詳細な説明を省略する。また、曲げ剛性は、負極芯体２６ａの曲げ弾性率と負極芯体２６ａの断面二次モーメントとの積により求められる値として定義される。曲げ剛性の算出方法自体は公知であるため、その詳細な説明を省略する。本実施形態では、負極芯体２６ａを熱処理する工程において、第１負極芯体部分２６ｊにおける曲げ弾性率が第２負極芯体部分２６ｋにおける曲げ弾性率よりも小さくなるようにアニール処理が施される。具体的には、第１負極芯体部分２６ｊに対する加熱時間を、第２負極芯体部分２６ｋに対する加熱時間よりも長時間行う。
　なお、第１負極芯体部分２６ｊにおける曲げ剛性を第２負極芯体部分２６ｋにおける曲げ剛性よりも低くするために、例えば、第１負極芯体部分２６ｊにおける板厚を第２負極芯体部分２６ｋにおける板厚よりも薄くしてもよい。
　負極板２６は、例えば、以下のようにして製造することができる。まず、上記のような水素吸蔵合金粒子の集合体である水素吸蔵合金粉末と、導電剤と、結着剤と、水とを準備し、これらを混練して負極合剤のペーストを調製する。また、負極芯体２６ａ全体に対して所定温度で所定時間のアニール処理を施すとともに、第１負極芯体部分２６ｊに対して更に時間を追加してアニール処理が施される。得られたペーストは負極芯体２６ａに塗着され、乾燥させられる。その後、負極板２６に対し、全体的に圧延が施される圧延工程により負極合剤層２６ｂの空隙率が所定の値になるように調整が行われる。このようにして、負極板２６が製造される。
　以上のようにして製造された正極板２４及び負極板２６は、セパレータ２８を介在させた状態で渦巻き状に巻回され、渦状電極群２２が形成される。このようにして得られた渦状電極群２２は、外装缶１０内に収容される。引き続き、当該外装缶１０内には所定量のアルカリ電解液が注入される。その後、渦状電極群２２及びアルカリ電解液を収容した外装缶１０は、正極端子２０を備えた封口体１１により封口され、一実施形態に係る電池２が得られる。電池２は、初期活性化処理が施され、使用可能状態とされる。
　次いで、一実施形態のニッケル水素二次電池２の作用、効果について説明する。上述したように、一実施形態に係るニッケル水素二次電池２によれば、負極板２６は、負極合剤層２６ｂのうち、最内周負極板部２６ｆに位置する第１負極合剤層部分２６ｈの空隙率が、最外周負極板部２６ｅ及び本体負極板部２６ｇに位置する第２負極合剤層部分２６ｉの空隙率よりも大きくなるように構成されている。従って、電池２の高容量化を実現するために渦状電極群２２の巻き数を増やし、最内周負極板部２６ｆの曲率が大きくなる場合であっても、第１負極合剤層部分２６ｈの柔軟性が高められているため、最内周負極板部２６ｆにおけるクラック発生を抑制することができる。更に、最内周負極板部２６ｆにおけるクラック発生が抑制されるため、当該最内周負極板部２６ｆに対応する正極板２４におけるクラック発生も抑制される。このようにして、電池２の高容量化に伴う、短絡発生を抑制することができる。
　また、電池２が外的要因により加熱された場合（例えば火に放り込まれた場合、加熱器の上に放置された場合）であっても、溶融したセパレータ２８を、第１負極合剤層部分２６ｈに設けられた空隙に確実に染み込ませることができる。特に、セパレータ２８は、渦状電極群２２の内周側において余剰となることが多いので（図２）、渦状電極群２２の内周側において、より多くのセパレータ２８が溶融することがある。本実施形態に係る電池２によれば、第１負極合剤層部分２６ｈの空隙率が第２負極合剤層部分２６ｉの空隙率よりも大きくなるように構成されているので、渦状電極群２２の内周側で溶融したセパレータ２８を確実に捕捉することができる。このようにして、例えば溶融したセパレータ２８が、中央貫通孔１６、弁体１８及び正極端子２０により形成される電池２のための安全弁に詰まることを回避することができ、電池２の安全性を確保することができる。よって、高容量化を実現しつつ、短絡品質及び安全性の向上の両立を図る電池２を提供することができる。
　また、一実施形態に係る電池２によれば、負極板２６は、負極芯体２６ａのうち、最内周負極板部２６ｆに位置する第１負極芯体部分２６ｊにおいて、最外周負極板部２６ｅ及び本体負極板部２６ｇに位置する第２負極芯体部分２６ｋよりも小さな曲げ剛性を有するようにアニール処理された状態で構成されている。このように、電池２によれば、高空隙率を有して形成された第１負極合剤層部分２６ｈに対応する負極芯体２６ａの部分（即ち第１負極芯体部分２６ｊ）が、より小さな曲げ剛性を有して形成されている。このため、第１負極芯体部分２６ｊに対する第１負極合剤層部分２６ｈの密着性を高めることができ、第１負極合剤層部分２６ｈの第１負極芯体部分２６ｊからの剥離を抑制することができる。よって、負極合剤層２６ｂの負極合剤が安全弁に詰まることを回避することができ、電池２の安全性を確保することができる。
　更に、負極芯体２６ａは第１負極芯体部分２６ｊにおいてより小さな曲げ剛性を有しているため、電池２の高容量化を実現するために渦状電極群２２の巻き数を増やし、最内周負極板部２６ｆの曲率が大きくなる場合であっても、第１負極芯体部分２６ｊにおけるクラック発生を抑制することができる。このため、第１負極芯体部分２６ｊに対応する最内周負極板部２６ｆにおけるクラック発生を抑制することができる。このようにして、電池２の高容量化に伴う、短絡発生を抑制することができる。
［実施例］
　下表に示すように、本実施例において、第１負極合剤層部分２６ｈにおける空隙率を第２負極合剤層部分２６ｉにおける空隙率の１．４７倍に設定するとともに、第１負極芯体部分２６ｊにおけるアニール処理時間を第２負極芯体部分２６ｋにおけるアニール処理時間の２倍に設定して製造された電池２を準備した。これに対し、比較例１として、第１負極合剤層部分２６ｈにおける空隙率及び第２負極合剤層部分２６ｉにおける空隙率を、実施例における電池２の第２負極合剤層部分２６ｉにおける空隙率と同じに設定するとともに、第１負極芯体部分２６ｊにおけるアニール処理時間及び第２負極芯体部分２６ｋにおけるアニール処理時間を、実施例における電池２の第２負極芯体部分２６ｋにおけるアニール処理時間と同じに設定して製造された電池を準備した。また、比較例２として、第１負極合剤層部分２６ｈにおける空隙率を第２負極合剤層部分２６ｉにおける空隙率の１．４７倍に設定するとともに、第１負極芯体部分２６ｊにおけるアニール処理時間及び第２負極芯体部分２６ｋにおけるアニール処理時間を、実施例における電池２の第２負極芯体部分２６ｋにおけるアニール処理時間と同じに設定して製造された電池を準備した。このような電池２を、短絡不良確認用にそれぞれ１００セル、バーナー試験用にそれぞれ２０セル製造した。なお、バーナー試験とは、ＵＬ規格（ＵＬ２０５４：２００４　Clause　２２）にて規定されている試験であるため、その具体的方法の説明は省略する。この結果、本実施例に係る電池２では、短絡発生数がゼロであり、且つ、バーナー試験不適合数もゼロであった。これに対し、比較例１に係る電池では、１００セル中１０個において短絡が発生し、２０セル中３個においてバーナー試験が不適合となった。また、比較例２に係る電池では、短絡発生数はゼロであったものの、２０セル中５個においてバーナー試験が不適合となった。このように、本実施例に係る電池２のように空隙率を設定し、アニール処理を施した場合、電池２において短絡が発生せず、バーナー試験に適合することが確認できた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に係るニッケル水素二次電池２に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含み、各構成を適宜選択的に組み合わせても良い。また、上記実施の形態における各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的態様によって適宜変更され得る。
　２　ニッケル水素二次電池（アルカリ蓄電池）
　１０　外装缶
　１０ａ　内周壁
　２０　正極端子
　２２　渦状電極群
　２４　正極板
　２６　負極板
　２６ａ　負極芯体
　２６ｂ　負極合剤層
　２６ｅ　最外周負極板部
　２６ｆ　最内周負極板部
　２６ｇ　本体負極板部
　２６ｈ　第１負極合剤層部分
　２６ｉ　第２負極合剤層部分
　２６ｊ　第１負極芯体部分
　２６ｋ　第２負極芯体部分
　２８　セパレータ

Claims (2)

  1. 　帯状の正極板と、帯状の負極板と、前記正極板及び前記負極板の間に配置された帯状のセパレータとが互いに重ね合わされて渦巻き状に形成された渦状電極群と、
    　該渦状電極群がアルカリ電解液とともに収容された、導電性を有する円筒形状の外装缶と、
    　前記正極板と電気的に接続されている正極端子と、を備え、
    　前記負極板は、前記渦状電極群の最外周に位置して前記外装缶の内周壁と電気的に接続されている最外周負極板部と、該最外周負極板部の反対端部に位置して外周側のみにおいて前記正極板に対向している最内周負極板部と、前記最外周負極板部及び前記最内周負極板部を接続する本体負極板部と、を含んでおり、
    　前記負極板は、金属製の負極芯体と、該負極芯体に担持された負極活性物質を有する負極合剤層と、を含んで構成されており、
    　前記負極板は、前記負極合剤層のうち、前記最内周負極板部に位置する第１負極合剤層部分の空隙率が、前記最外周負極板部及び前記本体負極板部に位置する第２負極合剤層部分の空隙率よりも大きくなるように構成されている、ことを特徴とするアルカリ蓄電池。
  2. 　前記負極板は、前記負極芯体のうち、前記最内周負極板部に位置する第１負極芯体部分において、前記最外周負極板部及び前記本体負極板部に位置する第２負極芯体部分よりも小さな曲げ剛性を有するようにアニール処理された状態で構成されている、請求項１記載のアルカリ蓄電池。
PCT/JP2021/047915 2021-01-21 2021-12-23 円筒型アルカリ蓄電池 WO2022158242A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022577062A JPWO2022158242A1 (ja) 2021-01-21 2021-12-23

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-008169 2021-01-21
JP2021008169 2021-01-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022158242A1 true WO2022158242A1 (ja) 2022-07-28

Family

ID=82548274

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/047915 WO2022158242A1 (ja) 2021-01-21 2021-12-23 円筒型アルカリ蓄電池

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPWO2022158242A1 (ja)
WO (1) WO2022158242A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07335207A (ja) * 1994-06-10 1995-12-22 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd アルカリ電池用極板およびその製造法
JP2000228201A (ja) * 1999-02-04 2000-08-15 Toshiba Battery Co Ltd ニッケル水素二次電池
JP2013016260A (ja) * 2011-06-30 2013-01-24 Fdk Twicell Co Ltd 負極板、該負極板を備えた円筒形電池

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07335207A (ja) * 1994-06-10 1995-12-22 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd アルカリ電池用極板およびその製造法
JP2000228201A (ja) * 1999-02-04 2000-08-15 Toshiba Battery Co Ltd ニッケル水素二次電池
JP2013016260A (ja) * 2011-06-30 2013-01-24 Fdk Twicell Co Ltd 負極板、該負極板を備えた円筒形電池

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2022158242A1 (ja) 2022-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH08339818A (ja) 非円形スパイラル電極体を内蔵する電池の製造方法
JP4179943B2 (ja) 円筒型アルカリ蓄電池
CN112970134A (zh) 用于碱性二次电池的正极以及包括该正极的碱性二次电池
US11038238B2 (en) Alkaline secondary battery
WO2022158242A1 (ja) 円筒型アルカリ蓄電池
US20210376390A1 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing nonaqueous electrolyte secondary batteries
JP5110889B2 (ja) ニッケル水素二次電池
WO2020171112A1 (ja) アルカリ二次電池
JP7488008B2 (ja) アルカリ蓄電池
JP6151106B2 (ja) ニッケル水素蓄電池
JP2000251871A (ja) アルカリ二次電池
JP5456333B2 (ja) 密閉型アルカリ蓄電池
JP7421038B2 (ja) アルカリ蓄電池、及びアルカリ蓄電池の製造方法
JP4334386B2 (ja) 電池
WO2024214492A1 (ja) 電池
WO2023181853A1 (ja) 円筒形電池
WO2024161963A1 (ja) 非水電解質二次電池
US20240313333A1 (en) Sealing body for cylindrical storage battery and cylindrical storage battery using same
JP7093199B2 (ja) 封口体及び電池
JP4413294B2 (ja) アルカリ二次電池
JP3973115B2 (ja) 巻回構造の電極体を有する電池
JP2021089851A (ja) アルカリ蓄電池
JP2022124195A (ja) アルカリ蓄電池
JP2022182855A (ja) アルカリ蓄電池用の負極、及び当該負極を用いたアルカリ蓄電池
JP2022138530A (ja) アルカリ二次電池用電極及びアルカリ二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21921343

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022577062

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21921343

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1