JP2000133299A

JP2000133299A - 二次電池

Info

Publication number: JP2000133299A
Application number: JP10308211A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Ise; 忠司伊勢
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-10-29
Filing date: 1998-10-29
Publication date: 2000-05-12
Anticipated expiration: 2018-10-29
Also published as: JP3831535B2

Abstract

(57)【要約】【課題】渦巻電極を外装缶に、簡単かつ容易に、しか
も理想的な状態で挿入して、負極板と外装缶とを確実に
低抵抗な状態で電気接続する。渦巻状に捲回された渦巻
電極の搬送を極めて簡単にする。【解決手段】二次電池は、渦巻電極４を外装缶５に挿
入して、渦巻電極４の負極板２を外装缶５に接触して電
気接続している。渦巻電極４は、正極板１と負極板２
を、セパレータ３を介して積層して、渦巻状に捲回して
いる。渦巻電極４は、表面に負極板２を表出させて、外
装缶５の内面に電気的に接続している。負極板２は、最
外周のセパレータ３の巻端から突出する延長部６と、セ
パレータ３の巻端から突出しない非延長部７を設けてい
る。最外周のセパレータ３は、非延長部７を被覆して、
内周のセパレータ３に巻端を接着している。二次電池
は、この構造の渦巻電極４を外装缶５に挿入して、負極
板２の延長部６を外装缶５の内面に接触させている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、渦巻電極の外周面
に負極板を表出させて、表出する部分を外装缶の内面に
電気接続している二次電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】渦巻電極の外周面を外装缶の内面に接触
させる二次電池は、渦巻電極を外装缶に挿入して、負極
板を外装缶に電気接続できる。この構造の二次電池は、
外装缶を負極とする場合に、渦巻電極の最外周を負極板
とする。ただ、全ての二次電池において、渦巻電極の最
外周を負極板とする構造は、つねに理想的な構造となら
ない。たとえば、ニッケル−水素電池は、渦巻電極の最
外周を正極板とするのがよい。最外周を負極板とする渦
巻電極は、最外周の負極板の両面を正極に対向できない
ので、実質的な充電容量が小さくなる。充電容量を大き
くするために、最外周を正極板にとる渦巻電極は、外装
缶に挿入して、負極板を外装缶に接触させて電気接続で
きない。

【０００３】渦巻電極の最外周を正極板として、負極板
を外装缶に電気接続する二次電池は、特開昭６２−８２
６４６号公報に記載される。この公報に記載される電池
の渦巻電極を図１に示している。この図の渦巻電極は、
最外周の電極を正極板とすると共に、正極板よりも負極
板の芯体２Ａを長くして、芯体２Ａを正極板よりも突出
させている。さらに、芯体２Ａと正極板の表面をセパレ
ータ３で被覆している。負極の芯体２Ａを、渦巻電極４
に表出させるために、セパレータ３には貫通孔１１を開
口している。この構造の渦巻電極４は、外装缶に挿入さ
れると、セパレータ３の貫通孔１１に表出する負極の芯
体２Ａが外装缶の内面に接触する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上の構造の渦巻電極
を備える電池は、最外周を正極板として、負極板を外装
缶に電気接続できる。しかしながら、この構造の電池
は、負極板の芯体を確実に低抵抗な状態で外装缶に電気
接続するのが難しい。それは、セパレータの貫通孔か
ら、芯体を突出させて外装缶に電気接続するからであ
る。セパレータには不織布等が使用されるが、厚さを無
視できない。とくに、負極板の芯体にパンチングメタル
等を使用する電池は、芯体が貫通孔から突出するように
変形し難く、このことが、負極板と外装缶との接触不良
の原因となる。さらに、たとえ負極板の芯体が外装缶に
接触されても、その接触面積が狭く、あるいは、接触圧
が充分でないと、大電流を流したときの電圧降下が大き
くなって、出力電圧が低下する。

【０００５】さらに、図１に示す構造の渦巻電極は、外
装缶にスムーズに挿入するのが難しい欠点もある。それ
は、極めて柔らかいセパレータの巻端を渦巻電極の表面
に沿わせて、外装缶に挿入するのが難しいからである。
セパレータの巻端は、外装缶に挿入するときに形くずれ
して、変形しやすい。セパレータの端縁が形くずれをす
ると、負極板と正極板とを理想的な状態で被覆できなく
なって、内部ショート等の原因となる。

【０００６】本発明は、このような欠点を解決すること
を目的に開発されたものである。本発明の重要な目的
は、渦巻電極を外装缶に、簡単かつ容易に、しかも理想
的な状態で挿入して、負極板と外装缶とを確実に低抵抗
な状態で電気接続できる二次電池を提供することにあ
る。

【０００７】さらにまた、本発明の他の大切な目的は、
渦巻状に捲回された渦巻電極の搬送を極めて簡単にで
き、捲回された渦巻電極の搬送と、外装缶への挿入機構
を簡単にできる二次電池を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の二次電池は、渦
巻電極４を外装缶５に挿入して、渦巻電極４の負極板２
を外装缶５に接触して電気接続している。渦巻電極４
は、正極板１と負極板２を、セパレータ３を介して積層
して、渦巻状に捲回したものである。さらに、渦巻電極
４は表面に負極板２を表出させて、外装缶５の内面に電
気的に接続している。

【０００９】さらに、本発明の請求項１の二次電池は、
負極板２に、最外周のセパレータ３の巻端から突出する
延長部６と、セパレータ３の巻端から突出しない非延長
部７を設けている。最外周のセパレータ３は、非延長部
７を被覆して、内周のセパレータ３に巻端を接着してい
る。さらにまた、この構造の渦巻電極４が外装缶５に挿
入されて、負極板２の延長部６を外装缶５の内面に接触
させて電気的に接続している。

【００１０】本発明の請求項２の二次電池は、電池のタ
イプをニッケル−水素電池としている。さらに、本発明
の請求項３の電池は、負極板２の延長部６で芯体２Ａを
表出させており、芯体２Ａを外装缶５に電気接続してい
る。さらに、本発明の請求項４の電池は、延長部６を、
負極板２の芯体２Ａに溶着された金属リード板としてい
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明
の技術思想を具体化するための二次電池を例示するもの
であって、本発明は二次電池を以下のものに特定しな
い。

【００１２】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する
番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決
するための手段の欄」に示される部材に付記している。
ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材
に特定するものでは決してない。

【００１３】図２に示す二次電池は外装缶５に渦巻電極
４を挿入している。渦巻電極４は、正極板１と負極板２
を、セパレータ３を介して積層して、渦巻状に捲回され
たものである。渦巻電極４の正極板１は、リード線８を
介して封口板９の正極端子１０に接続され、負極板２は
外装缶５の内面に接触して電気的に接続している。

【００１４】外装缶５から取り出した渦巻電極４を図３
に示している。この渦巻電極４の要部拡大断面図を図４
に示している。これ等の図に示す渦巻電極４は、正極板
１と負極板２を、セパレータ３で絶縁して積層し、これ
を渦巻状に捲回して円柱状としている。

【００１５】渦巻電極４の負極板２の展開図を図５に示
す。この負極板２は、巻端に、最外周のセパレータ３の
巻端から突出する延長部６と、セパレータ３の巻端から
突出しない非延長部７とを設けている。延長部６は、理
想的な状態で外装缶５の内面に電気接続させるために、
芯体２Ａを表出させている。延長部６は、芯体に塗着し
た活物質を除去して芯体２Ａを表出させ、あるいは、活
物質を塗着しないで芯体２Ａを表出させている。ただ
し、延長部は、必ずしも芯体を表出させる必要はない。
活物質の塗着された延長部を、外装缶の内面に接触し
て、電気接続できるからである。

【００１６】負極板２の延長部６は、好ましくは、負極
板２の芯体２Ａを延長して、負極板２の芯体２Ａと一体
的に連結された状態とする。この構造は延長部６を確実
に負極板２に連結できる特長がある。ただ、延長部は、
負極板の芯体に、金属リード板を溶着して設けることも
できる。

【００１７】図の負極板２は、延長部６の幅を、負極板
２全体の幅の約１／３としている。すなわち、延長部６
と非延長部７との幅の比率を、１：２としている。延長
部６の幅を広くすると、延長部６を外装缶５の内面に広
い面積で接触できる。このため、負極板２と外装缶５と
の接触抵抗を小さくできる。ただ、延長部６の幅を広く
すると、非延長部７の幅は狭くなる。非延長部７は、そ
の表面を覆うセパレータ３を内周のセパレータ３に溶着
することで、渦巻状に捲回した渦巻電極４が緩むのを阻
止する。したがって、非延長部７の幅が狭すぎると、セ
パレータ３が渦巻電極４の緩みを阻止する作用が低下す
る。したがって、延長部６と非延長部７の幅は、延長部
６を充分な面積で外装缶５の内面に接触でき、かつ、渦
巻電極４の緩みを充分に阻止できるように決定する。好
ましくは、延長部６の幅は、負極板２の幅の１／５〜１
／２、さらに好ましくは、１／４〜１／２．５の範囲と
される。

【００１８】さらに、延長部６は、長くして外装缶５と
の接触面積を広くすることができる。ただ、延長部６を
長くすると、実質的な渦巻電極４の外径を大きくする。
したがって、延長部６の全長は、最外周のセパレータ３
の巻端から一部を突出させて、突出部分を低抵抗な状態
で外装缶５の内面に接触できるように設計される。

【００１９】さらに、負極板２は、好ましくは図３と図
５に示すように、ほぼ中央に１列の延長部６を設ける。
ただ、本発明の二次電池は、負極板の巻端に２列以上の
延長部を設けて、延長部の間にも非延長部を設けること
ができる。さらに、好ましくは、延長部６は、負極板２
の中央に設けられる。負極板２の両側に設けた非延長部
７を、セパレータ３で緩まないように固定できるからで
ある。ただ、延長部を中央でなくて、巻端の一方に遍在
して設けることもできる。

【００２０】渦巻電極４は、図４の断面図に示すよう
に、最外周の極板を正極板１とする。さらに好ましく
は、正極板１の巻端は、負極板２の巻端となる非延長部
７の端縁よりもわずかに長くする。負極板２の両面を正
極板１に対向させるためである。正極板と負極板は、巻
端を同じにすることもできる。

【００２１】実際に単３タイプのニッケル−水素電池を
試作した結果においては、正極板１の巻端を負極板２よ
りもわずかに長くすることによって、充電容量を約５％
大きくできた。ただ、正極板１の巻端を、負極板２の巻
端から突出させる長さには、最適値がある。この長さ
は、長すぎても充電容量は低下する。たとえば、正極板
１の巻端を負極板２の巻端よりも２ｍｍ突出させたニッ
ケル−水素電池は、正極板１と負極板２の巻端を揃えた
電池に比較して充電容量が約５％増加した。しかしなが
ら、正極板１を負極板２よりも４ｍｍ突出させたニッケ
ル−水素電池は、充電容量の増加が約３％に低下した。
したがって、正極板１を突出させる長さは、単３タイプ
のニッケル−水素電池においては、好ましくは４ｍｍ以
下とするのがよい。

【００２２】正極板１は、巻端を直線状に切断してい
る。セパレータ３も巻端を直線状に切断している。セパ
レータ３は、その巻端を負極板２の非延長部７の巻端よ
りも突出させて、負極板２の非延長部７の巻端を被覆し
ている。さらに、セパレータ３は、巻端を内周のセパレ
ータ３に接着している。図４の渦巻電極４は、最外周の
セパレータ３の巻端を、負極板２の内側に積層されるセ
パレータ３に溶着している。最外周のセパレータ３は、
図４の鎖線で示すように、最外周の正極板１の内側と、
最外周の負極板２の内側に積層されるセパレータ３とに
接着することもできる。図３に示すように、負極板２の
延長部６が最外周のセパレータ３の巻端から突出するの
で、セパレータ３は、負極板２の非延長部７で内周のセ
パレータ３に接着される。熱可塑性プラスチック製のセ
パレータは、接着部分を加熱状態で押圧し、セパレータ
を溶融して溶着することで最も簡単に、しかも確実に接
着できる。ただ、セパレータ３は、接着材を使用して内
周のセパレータ３に接着することもできる。

【００２３】正極板１と負極板２は、二次電池のタイプ
によって異なり、ニッケル−水素電池の正極板１と負極
板２は以下のようにして製作する。

【００２４】［正極板の製作］ (1) 下記の工程で金属多孔体を作製する。連続気泡の
ポリウレタンフォームであるスポンジ状の有機多孔体
を、導電処理した後、電解槽のメッキ液に浸漬してメッ
キする。メッキした有機多孔体を、７５０℃の温度で所
定時間ばい焼して、有機多孔体の樹脂成分を除去し、さ
らに、還元雰囲気で焼結して金属多孔体を製作する。こ
の工程で製作された金属多孔体は、目付を約６００ｇ／
ｍ^２とし、多孔度を９５％とし、厚みを約２．０ｍｍと
する発泡ニッケルである。

【００２５】(2) 下記のものを混練して、正極の活物
質スラリーとする。水酸化ニッケル粉末…………………………………………９０重量部（２．５ｗｔ％の亜鉛と、１ｗｔ％のコバルトを共沈成分として含有）コバルト粉末…………………………………………………１０重量部酸化亜鉛粉末……………………………………………………３重量部ヒドロキシプロピルセルロース０．２重量％水溶液……５０重量部

【００２６】(3) 作製した正極の活物質スラリーを、
金属多孔体の空隙に充填する。充填量は、ロール圧延後
の活物質密度が約２．９１ｇ／ｃｃ−ｖｏｉｄとなるよ
うに調整する。その後、乾燥し、厚みが約０．７０ｍｍ
となるように口ール圧延を行った後、短冊状に切断す
る。

【００２７】［負極板の製作］ (1) 水素吸蔵合金の作製と粉砕ミッシュメタル（Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ等の希土類元
素の混合物）と、ニッケルと、コバルトと、アルミニウ
ムと、マンガンを、元素比で１．０：３．４：０．８：
０．２：０．６に秤量して混合し、これをルツボに入れ
て高周波溶解炉で溶融した後冷却し、下記の組成式の水
素吸蔵合金電極を作製する。Ｍｍ1.0Ｎｉ3.4Ｃｏ0.8Ａｌ0.2Ｍｎ0.6 そして、得られた水素吸蔵合金の鋳塊を、あらかじめ粗
粉砕した後、不活性ガス中で平均粒径が６０μｍとなる
ように粉砕する。

【００２８】(2) 水素吸蔵合金スラリーの作製粉砕した水素吸蔵合金の粉末に、結着剤としてポリエチ
レンオキサイド粉末を添加し、さらにイオン交換水を添
加、混練してスラリーとする。結着剤であるポリエチレ
ンオキサイド粉末の添加量は、水素吸蔵合金に対して
１．０重量％とする。

【００２９】(3) スラリーをパンチングメタルである
基板の両面に塗着した。塗着量は、圧延後の活物質密度
が５ｇ／ｃｃとなるように調整した。その後、乾燥、圧
延を行った後、所定寸法に切断する。スラリーは、延長
部６となるパンチングメタルを残して塗着した。ただ、
パンチングメタルの全面にスラリーを塗着して、所定の
形状に裁断した後、延長部６の活物質を除去することも
できる。

【００３０】以上の工程で製作した正極板１と負極板２
を、ポリプロピレン製不織布からなるセパレータ３を介
して捲回し、最外周のセパレータ３を負極板２の非延長
部７で内周のセパレータ３に溶着して円柱状の渦巻電極
４とする。

【００３１】この状態で製作した渦巻電極４を、外装缶
５に挿入し、正極板１を金属リード線８で封口板９の正
極端子１０に接続した後、外装缶５に電解液を注入し、
外装缶５の開口部を封口板９で気密に閉塞してニッケル
−水素電池が製作される。

【００３２】

【発明の効果】本発明の二次電池は、渦巻電極を外装缶
に、簡単かつ容易に、しかも理想的な状態で挿入して、
負極板と外装缶とを確実に低抵抗な状態で電気接続でき
る特長がある。それは、本発明の二次電池が、負極板の
最外周に、セパレータの巻端から突出する延長部と、セ
パレータの巻端から突出しない非延長部とを設け、最外
周のセパレータでもって、負極板の非延長部を被覆し
て、これを内周のセパレータに接着して固定し、セパレ
ータから突出している延長部を外装缶の内面に接触させ
るからである。

【００３３】この構造の渦巻電極は、最外周のセパレー
タが、負極板の非延長部を被覆して、内周のセパレータ
に接着されているので、極板を渦巻状に捲回した状態に
保形できる。このように、円柱状に保形される渦巻電極
は、渦巻状に捲回した渦巻電極が緩むのが阻止されるの
で、渦巻電極の巻端を形くずれさせることなく、簡単か
つ容易に外装缶に挿入できる。したがって、本発明の二
次電池は、負極板と正極板とをショートさせることな
く、簡単かつ理想的な状態で渦巻電極を外装缶に挿入で
きると共に、負極板と外装缶とを確実に低抵抗な状態で
電気接続できる特長が実現できる。

【００３４】さらに、本発明の二次電池は、渦巻電極を
渦巻状に捲回した状態に保形できるので、渦巻電極をコ
ンパクトな状態で、効率よく搬送できる特長もある。し
かも、この渦巻電極は、渦巻状に捲回した渦巻電極が緩
むのを阻止できるので、取り扱いを楽にして、搬送作業
の能率を向上できる特長もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の二次電池の渦巻電極を示す正面図

【図２】本発明の二次電池の垂直断面図

【図３】図２に示す二次電池の渦巻電極を外装缶から取
り出した状態を示す分解斜視図

【図４】図３に示す渦巻電極の要部拡大断面図

【図５】図３に示す渦巻電極の負極板の展開図

【符号の説明】

１…正極板２…負極板２Ａ…芯体３…セパレータ４…渦巻電極５…外装缶６…延長部７…非延長部８…リード線９…封口板１０…正極端子１１…貫通孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極板(1)と負極板(2)がセパレータ(3)
を介して積層されて、渦巻状に捲回された渦巻電極(4)
が外装缶(5)に挿入されており、渦巻電極(4)の表面に負
極板(2)が表出して、負極板(2)が外装缶(5)の内面に電
気的に接触してなる二次電池において、負極板(2)が最外周のセパレータ(3)の巻端から突出する
延長部(6)と、セパレータ(3)の巻端から突出しない非延
長部(7)とを有し、最外周のセパレータ(3)は、非延長部(7)を被覆して内周
のセパレータ(3)に巻端を接着しており、負極板(2)の延
長部(6)を外装缶(5)の内面に接触させて電気接触してな
ることを特徴とする二次電池。
【請求項２】二次電池がニッケル−水素電池である請
求項１に記載される二次電池。
【請求項３】負極板(2)は、延長部(6)において芯体(2
A)が表出して、芯体(2A)を外装缶(5)に電気接続してい
る請求項１に記載される二次電池。
【請求項４】延長部(6)が、負極板(2)の芯体(2A)に溶
着された金属リード板である請求項１に記載される二次
電池。