JP2002015732A - 二次電池 - Google Patents
二次電池Info
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- JP2002015732A JP2002015732A JP2000196802A JP2000196802A JP2002015732A JP 2002015732 A JP2002015732 A JP 2002015732A JP 2000196802 A JP2000196802 A JP 2000196802A JP 2000196802 A JP2000196802 A JP 2000196802A JP 2002015732 A JP2002015732 A JP 2002015732A
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- alloy powder
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来より高率放電特性の優れた二次電池を提
供する。 【解決手段】 積極的にバリ２ａが形成されるようにパ
ンチング加工を施した多孔質のニッケル箔から成る芯材
２を採用し、該芯材２の両面に対し、延性及び導電性を
有する金属粉末としてニッケル粉末３を２〜１０重量％
の比率で含んだ水素吸蔵合金粉末４を通電圧延（又は温
間圧延）により空隙率１８〜２４％で固定して成る負極
板１を二次電池に装備する。
供する。 【解決手段】 積極的にバリ２ａが形成されるようにパ
ンチング加工を施した多孔質のニッケル箔から成る芯材
２を採用し、該芯材２の両面に対し、延性及び導電性を
有する金属粉末としてニッケル粉末３を２〜１０重量％
の比率で含んだ水素吸蔵合金粉末４を通電圧延（又は温
間圧延）により空隙率１８〜２４％で固定して成る負極
板１を二次電池に装備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は二次電池に関し、特
に電気自動車等に用いられるニッケル電池、ニッカド電
池等の二次電池としての基本性能を高め得るようにした
ものである。
に電気自動車等に用いられるニッケル電池、ニッカド電
池等の二次電池としての基本性能を高め得るようにした
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ニッケル水素電池、ニッカド
水素電池のような二次電池の負極側の電極には、ランタ
ン−ニッケル系のような水素吸蔵合金粉末によって成形
された水素吸蔵板からなる負極板が用いられている。
水素電池のような二次電池の負極側の電極には、ランタ
ン−ニッケル系のような水素吸蔵合金粉末によって成形
された水素吸蔵板からなる負極板が用いられている。
【０００３】図７はニッケル水素電池の場合で例示した
二次電池の構造を示す図であり、ここに図示されている
ニッケル水素電池は、底部ａを有し上部が開口したケー
スｂを備えており、ケースｂの内部には、焼結ニッケル
に水酸化ニッケル：Ｎｉ（ＯＨ）2と導電剤を含む有機
バインダとを混合してなるペースト状の物質を注入した
正極板ｃと、水素吸蔵合金からなる負極板ｄと、正極板
ｃと負極板ｄとの間に介在させた布状を有して電解液を
染み込ませたセパレータｅとを重ねて「なるとまき」状
に巻き重ねたものを収容している。
二次電池の構造を示す図であり、ここに図示されている
ニッケル水素電池は、底部ａを有し上部が開口したケー
スｂを備えており、ケースｂの内部には、焼結ニッケル
に水酸化ニッケル：Ｎｉ（ＯＨ）2と導電剤を含む有機
バインダとを混合してなるペースト状の物質を注入した
正極板ｃと、水素吸蔵合金からなる負極板ｄと、正極板
ｃと負極板ｄとの間に介在させた布状を有して電解液を
染み込ませたセパレータｅとを重ねて「なるとまき」状
に巻き重ねたものを収容している。
【０００４】ケースｂの開口部には、前記正極板ｃに接
続される正極集電体ｆが設けられ、更に正極集電体ｆの
上部には、絶縁ガスケットｇを介して開口を閉塞するよ
うにした封口板ｈが設けられている。封口板ｈの中央に
は、安全弁ｉを介してキャップｊが設けられている。
続される正極集電体ｆが設けられ、更に正極集電体ｆの
上部には、絶縁ガスケットｇを介して開口を閉塞するよ
うにした封口板ｈが設けられている。封口板ｈの中央に
は、安全弁ｉを介してキャップｊが設けられている。
【０００５】負極板ｄは、水素の吸収・放出によって充
電と放電を繰り返す。従って、このような負極板ｄは、
水素原子、分子、又はイオンを含んだ電解液或いはガス
等が透過可能な適宜の液体又は気体透過性を備えた多孔
質体である必要があると共に、所要の強度を備えている
必要がある。
電と放電を繰り返す。従って、このような負極板ｄは、
水素原子、分子、又はイオンを含んだ電解液或いはガス
等が透過可能な適宜の液体又は気体透過性を備えた多孔
質体である必要があると共に、所要の強度を備えている
必要がある。
【０００６】このため、従来の負極板ｄは、図８に一部
を拡大して示すように、２０〜６０μ程度に薄く延ばし
た鋼板ｋにパンチング等により貫通孔ｌを開けて多孔板
とし、この多孔板の表面に、ニッケルメッキｍを施すこ
とにより芯材ｎを構成し、芯材ｎの表面に、例えばラン
タン−ニッケル（Ｌａ−Ｎｉ）系等の水素吸蔵合金粉末
ｏと、樹脂等の接着剤ｐに導電微粒を添加して成る導電
性の有機バインダとを混合したスラリｑを塗布し、これ
を乾燥させた後、プレス加圧することによって例えば２
５０〜４５０μ程度の板厚精度を保持させた負極板ｄと
していた。
を拡大して示すように、２０〜６０μ程度に薄く延ばし
た鋼板ｋにパンチング等により貫通孔ｌを開けて多孔板
とし、この多孔板の表面に、ニッケルメッキｍを施すこ
とにより芯材ｎを構成し、芯材ｎの表面に、例えばラン
タン−ニッケル（Ｌａ−Ｎｉ）系等の水素吸蔵合金粉末
ｏと、樹脂等の接着剤ｐに導電微粒を添加して成る導電
性の有機バインダとを混合したスラリｑを塗布し、これ
を乾燥させた後、プレス加圧することによって例えば２
５０〜４５０μ程度の板厚精度を保持させた負極板ｄと
していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにして、芯材ｎにスラリｑを塗布して乾燥させること
により負極板ｄを構成する方式の場合は、水素吸蔵合金
粉末ｏが芯材ｎに対し粗い状態で担持され、しかも、粉
末粒子同士が有機バインダの介在により電気的に殆ど接
続されないことから水素吸蔵合金粉末ｏ同志の電気的な
接合力が小さくなってしまい、水素吸蔵合金粉末ｏに高
い導電性ネットワークを形成することができず、又、水
素吸蔵合金粉末ｏの粒子相互間の隙間に対し水酸化カリ
ウム等の電解液が有機バインダに阻まれて良好に行き亘
らないため、水素イオンの拡散速度も低下してしまうと
いう不具合があり、良好な高率放電特性を得ることが困
難であった。
うにして、芯材ｎにスラリｑを塗布して乾燥させること
により負極板ｄを構成する方式の場合は、水素吸蔵合金
粉末ｏが芯材ｎに対し粗い状態で担持され、しかも、粉
末粒子同士が有機バインダの介在により電気的に殆ど接
続されないことから水素吸蔵合金粉末ｏ同志の電気的な
接合力が小さくなってしまい、水素吸蔵合金粉末ｏに高
い導電性ネットワークを形成することができず、又、水
素吸蔵合金粉末ｏの粒子相互間の隙間に対し水酸化カリ
ウム等の電解液が有機バインダに阻まれて良好に行き亘
らないため、水素イオンの拡散速度も低下してしまうと
いう不具合があり、良好な高率放電特性を得ることが困
難であった。
【０００８】本発明は上述の実情に鑑みてなしたもの
で、従来より高率放電特性の優れた二次電池を提供する
ことを目的としている。
で、従来より高率放電特性の優れた二次電池を提供する
ことを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、積極的にバリ
が形成されるようにパンチング加工を施した金属多孔質
箔の芯材の両面に、延性及び導電性を有する金属粉末を
２〜１０重量％の比率で含んだ水素吸蔵合金粉末を通電
圧延又は温間圧延により空隙率１８〜２４％で固定して
成る負極板を装備したことを特徴とする二次電池、に係
るものである。
が形成されるようにパンチング加工を施した金属多孔質
箔の芯材の両面に、延性及び導電性を有する金属粉末を
２〜１０重量％の比率で含んだ水素吸蔵合金粉末を通電
圧延又は温間圧延により空隙率１８〜２４％で固定して
成る負極板を装備したことを特徴とする二次電池、に係
るものである。
【００１０】而して、このような二次電池によれば、金
属粉末により水素吸蔵合金粉末の粒子相互間及び粒子と
芯材との間が連結され、しかも、芯材の表面にパンチン
グにより施されたバリが水素吸蔵合金粉末に対し食い込
み且つ多数のバリの形成により芯材と水素吸蔵合金粉末
との接触面積が増加されるので、水素吸蔵合金粉末が芯
材の両面に対し強固に固定されて芯材から剥離し難くな
る。
属粉末により水素吸蔵合金粉末の粒子相互間及び粒子と
芯材との間が連結され、しかも、芯材の表面にパンチン
グにより施されたバリが水素吸蔵合金粉末に対し食い込
み且つ多数のバリの形成により芯材と水素吸蔵合金粉末
との接触面積が増加されるので、水素吸蔵合金粉末が芯
材の両面に対し強固に固定されて芯材から剥離し難くな
る。
【００１１】又、導電性の金属粉末により水素吸蔵合金
粉末の粒子相互間が電気的に接続されて良好な導電性ネ
ットワークが形成されることにより高率放電特性が得ら
れ、従来と同じ出力を得るに際し大幅なコンパクト化を
図ることが可能となる。
粉末の粒子相互間が電気的に接続されて良好な導電性ネ
ットワークが形成されることにより高率放電特性が得ら
れ、従来と同じ出力を得るに際し大幅なコンパクト化を
図ることが可能となる。
【００１２】尚、このように有機バインダを使用せずに
水素吸蔵合金粉末を芯材に固定するにあたり、水素吸蔵
合金粉末に対しては２〜１０重量％の比率で金属粉末を
含ませることが有効であり、この比率であれば、水素吸
蔵合金粉末の粒子相互間及び粒子と芯材との間の連結を
支障なく行わしめることが可能であり、しかも、活物質
でない金属粉末の比率をいたずらに増やさないことによ
り性能面を高く維持することが可能である。
水素吸蔵合金粉末を芯材に固定するにあたり、水素吸蔵
合金粉末に対しては２〜１０重量％の比率で金属粉末を
含ませることが有効であり、この比率であれば、水素吸
蔵合金粉末の粒子相互間及び粒子と芯材との間の連結を
支障なく行わしめることが可能であり、しかも、活物質
でない金属粉末の比率をいたずらに増やさないことによ
り性能面を高く維持することが可能である。
【００１３】又、負極板の空隙率を１８〜２４％として
いるのは、空隙率を１８％より小さくした場合に、負極
板の空隙に満たされた電解液におけるイオン泳動が阻害
されて高率放電特性が悪くなり、又、空隙率を２４％よ
り大きくした場合に、負極板中に占める水素吸蔵合金粉
末の比率が所定レベル以下となって実用的に必要な電気
エネルギー貯蔵容量を得られなくなるという検証結果に
基づくものであり、このような空隙率で負極板を構成す
るが故に、有機バインダを使用しないことの最大効果を
引き出して極めて優れた高率放電特性を得ることが可能
となるのである。
いるのは、空隙率を１８％より小さくした場合に、負極
板の空隙に満たされた電解液におけるイオン泳動が阻害
されて高率放電特性が悪くなり、又、空隙率を２４％よ
り大きくした場合に、負極板中に占める水素吸蔵合金粉
末の比率が所定レベル以下となって実用的に必要な電気
エネルギー貯蔵容量を得られなくなるという検証結果に
基づくものであり、このような空隙率で負極板を構成す
るが故に、有機バインダを使用しないことの最大効果を
引き出して極めて優れた高率放電特性を得ることが可能
となるのである。
【００１４】更に、本発明においては、負極板の負極集
電板側に対峙する長辺部に対し、水素吸蔵合金粉末を固
定していない芯材の無地部を非加工のまま残しておくこ
とが好ましく、このようにすれば、水素吸蔵合金粉末や
パンチング加工により負極板の無地部と負極集電板との
接触性が損なわれることがなくなり、負極板の無地部と
負極集電板とを良好に接触させた状態で電気溶接して確
実に接合することが可能となる。
電板側に対峙する長辺部に対し、水素吸蔵合金粉末を固
定していない芯材の無地部を非加工のまま残しておくこ
とが好ましく、このようにすれば、水素吸蔵合金粉末や
パンチング加工により負極板の無地部と負極集電板との
接触性が損なわれることがなくなり、負極板の無地部と
負極集電板とを良好に接触させた状態で電気溶接して確
実に接合することが可能となる。
【００１５】又、本発明においては、負極集電板の円周
方向複数箇所に対し、半径方向に延びるスリットを電極
収納側に向け打ち抜き加工して該スリットの縁部にバリ
を形成することが好ましく、このようにすれば、前記ス
リットの縁部のバリを挾圧させた状態で負極板と負極集
電板とを電気溶接することにより、溶接電流がバリに集
中して溶接性が大幅に向上され、負極板と負極集電板と
をより一層確実に接合することが可能となる。
方向複数箇所に対し、半径方向に延びるスリットを電極
収納側に向け打ち抜き加工して該スリットの縁部にバリ
を形成することが好ましく、このようにすれば、前記ス
リットの縁部のバリを挾圧させた状態で負極板と負極集
電板とを電気溶接することにより、溶接電流がバリに集
中して溶接性が大幅に向上され、負極板と負極集電板と
をより一層確実に接合することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施する形態を図
面を参照しつつ説明する。
面を参照しつつ説明する。
【００１７】図１は本発明の二次電池に装備される負極
板の一例を示すものであり、ここに図示している負極板
１は、積極的にバリ２ａが形成されるようにパンチング
加工を施した多孔質のニッケル箔の芯材２を採用し、こ
の芯材２の両面にニッケル粉末３（延性及び導電性を有
する金属粉末）を２〜１０重量％の比率で含んだランタ
ン−ニッケル系やミッシュメタル系などの水素吸蔵合金
粉末４を通電圧延により空隙率１８〜２４％で固定した
ものとなっている。
板の一例を示すものであり、ここに図示している負極板
１は、積極的にバリ２ａが形成されるようにパンチング
加工を施した多孔質のニッケル箔の芯材２を採用し、こ
の芯材２の両面にニッケル粉末３（延性及び導電性を有
する金属粉末）を２〜１０重量％の比率で含んだランタ
ン−ニッケル系やミッシュメタル系などの水素吸蔵合金
粉末４を通電圧延により空隙率１８〜２４％で固定した
ものとなっている。
【００１８】尚、本発明で言及している空隙率とは、負
極板１の全体積中に占める空隙の体積比率のことを指
し、この空隙の体積とは、水素吸蔵合金粉末４とニッケ
ル粉末３と芯材２とが占める体積を負極板１の全体積か
ら減算したものを指している。
極板１の全体積中に占める空隙の体積比率のことを指
し、この空隙の体積とは、水素吸蔵合金粉末４とニッケ
ル粉末３と芯材２とが占める体積を負極板１の全体積か
ら減算したものを指している。
【００１９】ここで、芯材２に対するパンチング加工
は、例えば、芯材２に対し同時に逆向きに貫通孔２ｂの
打ち抜きが施されるようにして、芯材２の両面に交互に
バリ２ａが形成されるようにしておく。
は、例えば、芯材２に対し同時に逆向きに貫通孔２ｂの
打ち抜きが施されるようにして、芯材２の両面に交互に
バリ２ａが形成されるようにしておく。
【００２０】又、図１の負極板１を具体的に製造するに
際しては、ニッケル粉末３を混合した水素吸蔵合金粉末
４を、図２に模式的に示すように、一対の圧延ロール
５，６間に芯材２を通しながら該芯材２の両面に対し供
給し、これを通電圧延して前記芯材２の両面に焼結固定
させることにより負極板１を完成させれば良い。
際しては、ニッケル粉末３を混合した水素吸蔵合金粉末
４を、図２に模式的に示すように、一対の圧延ロール
５，６間に芯材２を通しながら該芯材２の両面に対し供
給し、これを通電圧延して前記芯材２の両面に焼結固定
させることにより負極板１を完成させれば良い。
【００２１】即ち、前記各圧延ロール５，６は、導電性
材料にて構成されており、交流或いは直流の電源装置７
に接続されて該電源装置７により圧延ロール５，６間に
電流が流されるようにしてあり、水素吸蔵合金粉末４を
通電により瞬時に加熱して水素吸蔵合金粉末４に組織変
化（水素吸蔵合金粉末４は長時間高温下に晒されると金
属組織変化を起こして水素吸蔵能力が喪失する）を起こ
させないようにしてある。
材料にて構成されており、交流或いは直流の電源装置７
に接続されて該電源装置７により圧延ロール５，６間に
電流が流されるようにしてあり、水素吸蔵合金粉末４を
通電により瞬時に加熱して水素吸蔵合金粉末４に組織変
化（水素吸蔵合金粉末４は長時間高温下に晒されると金
属組織変化を起こして水素吸蔵能力が喪失する）を起こ
させないようにしてある。
【００２２】ここで、圧延ロール５，６の圧延部は、Ｎ
2、Ａｒ等の不活性ガス雰囲気、Ｈ2等の還元性ガス雰囲
気、真空雰囲気等として、通電圧延時の酸化を防止し得
るようにしておくことが好ましく、図示する例では、圧
延ロール５，６の圧延部を酸化防止チャンバ８により包
囲して該酸化防止チャンバ８内を非酸化性の雰囲気に保
持するようにしている。
2、Ａｒ等の不活性ガス雰囲気、Ｈ2等の還元性ガス雰囲
気、真空雰囲気等として、通電圧延時の酸化を防止し得
るようにしておくことが好ましく、図示する例では、圧
延ロール５，６の圧延部を酸化防止チャンバ８により包
囲して該酸化防止チャンバ８内を非酸化性の雰囲気に保
持するようにしている。
【００２３】尚、ここに図示している例では、芯材２の
両面に対し水素吸蔵合金粉末４を通電圧延により固定し
た場合を例示しているが、通電以外の加熱手段により水
素吸蔵合金粉末４を高温化して温間圧延することにより
芯材２に固定するようにしても良い。
両面に対し水素吸蔵合金粉末４を通電圧延により固定し
た場合を例示しているが、通電以外の加熱手段により水
素吸蔵合金粉末４を高温化して温間圧延することにより
芯材２に固定するようにしても良い。
【００２４】更に、本形態例においては、図３に示すよ
うに、負極板１の負極集電板９側に対峙する長辺部（図
３中における下端部）に対しては、水素吸蔵合金粉末４
を固定していない芯材２の無地部１０を非加工のまま残
すようにしており、しかも、負極集電板９の円周方向複
数箇所に対し、半径方向に延びるスリット１１を電極収
納側に向け（図３中における上向きに）打ち抜き加工し
て該スリット１１の縁部にバリ１１ａ（図４参照）を形
成するようにしている。
うに、負極板１の負極集電板９側に対峙する長辺部（図
３中における下端部）に対しては、水素吸蔵合金粉末４
を固定していない芯材２の無地部１０を非加工のまま残
すようにしており、しかも、負極集電板９の円周方向複
数箇所に対し、半径方向に延びるスリット１１を電極収
納側に向け（図３中における上向きに）打ち抜き加工し
て該スリット１１の縁部にバリ１１ａ（図４参照）を形
成するようにしている。
【００２５】又、正極板１２についても負極板１と同様
の芯材１３を使用し、この芯材１３の両面に対し水酸化
ニッケル粉末１４をニッケル粉末１５（延性及び導電性
を有する金属粉末）を混ぜた上で通電圧延により固定す
るようにしてあり、このように構成した正極板１２にお
ける正極集電板１６側に対峙する長辺部（図３中におけ
る上端部）に対しても、水酸化ニッケル粉末１４を固定
していない芯材１３の無地部１７を非加工のまま残し、
正極集電板１６の円周方向複数箇所に対し、半径方向に
延びるスリット１８を電極収納側に向け（図３中におけ
る下向きに）打ち抜き加工して該スリット１８の縁部に
バリ１８ａ（図５参照）を形成するようにしている。
の芯材１３を使用し、この芯材１３の両面に対し水酸化
ニッケル粉末１４をニッケル粉末１５（延性及び導電性
を有する金属粉末）を混ぜた上で通電圧延により固定す
るようにしてあり、このように構成した正極板１２にお
ける正極集電板１６側に対峙する長辺部（図３中におけ
る上端部）に対しても、水酸化ニッケル粉末１４を固定
していない芯材１３の無地部１７を非加工のまま残し、
正極集電板１６の円周方向複数箇所に対し、半径方向に
延びるスリット１８を電極収納側に向け（図３中におけ
る下向きに）打ち抜き加工して該スリット１８の縁部に
バリ１８ａ（図５参照）を形成するようにしている。
【００２６】そして、負極板１と正極板１２とをセパレ
ータ１９を挟んで「なるとまき」状に巻き重ね、負極板
１の下端の無地部１０を負極集電板９の内側面（図３中
における上面）に当接させて電気溶接し、又、正極板１
２の上端の無地部１７を正極集電板１６の内側面（図３
中における下面）に当接させて電気溶接し、これらを図
示しないケース内に収容して該ケース内を電解液で満た
し、最終的にキャップなどにより開口部を封じて二次電
池として完成させるようにしている。
ータ１９を挟んで「なるとまき」状に巻き重ね、負極板
１の下端の無地部１０を負極集電板９の内側面（図３中
における上面）に当接させて電気溶接し、又、正極板１
２の上端の無地部１７を正極集電板１６の内側面（図３
中における下面）に当接させて電気溶接し、これらを図
示しないケース内に収容して該ケース内を電解液で満た
し、最終的にキャップなどにより開口部を封じて二次電
池として完成させるようにしている。
【００２７】而して、このように構成された二次電池に
よれば、その内部に装備される負極板１に関し、ニッケ
ル粉末３により水素吸蔵合金粉末４の粒子相互間及び粒
子と芯材２との間が連結され、しかも、芯材２の表面に
パンチングにより施されたバリ２ａが水素吸蔵合金粉末
４に対し食い込み且つ多数のバリ２ａの形成により芯材
２と水素吸蔵合金粉末４との接触面積が増加されるの
で、水素吸蔵合金粉末４が芯材２の両面に対し強固に固
定されて芯材２から剥離し難くなる。
よれば、その内部に装備される負極板１に関し、ニッケ
ル粉末３により水素吸蔵合金粉末４の粒子相互間及び粒
子と芯材２との間が連結され、しかも、芯材２の表面に
パンチングにより施されたバリ２ａが水素吸蔵合金粉末
４に対し食い込み且つ多数のバリ２ａの形成により芯材
２と水素吸蔵合金粉末４との接触面積が増加されるの
で、水素吸蔵合金粉末４が芯材２の両面に対し強固に固
定されて芯材２から剥離し難くなる。
【００２８】又、導電性のニッケル粉末３により水素吸
蔵合金粉末４の粒子相互間が電気的に接続されて良好な
導電性ネットワークが形成されることにより高率放電特
性が得られ、従来と同じ出力を得るに際し大幅なコンパ
クト化を図ることが可能となる。
蔵合金粉末４の粒子相互間が電気的に接続されて良好な
導電性ネットワークが形成されることにより高率放電特
性が得られ、従来と同じ出力を得るに際し大幅なコンパ
クト化を図ることが可能となる。
【００２９】尚、前述した如く、有機バインダを使用せ
ずに水素吸蔵合金粉末４を芯材２に固定して負極板１を
構成するにあたり、水素吸蔵合金粉末４に対して２〜１
０重量％の比率でニッケル粉末３を含ませることが有効
であり、この比率であれば、水素吸蔵合金粉末４の粒子
相互間及び粒子と芯材２との間の連結を支障なく行わし
めることが可能であり、しかも、活物質でない金属粉末
の比率をいたずらに増やさないことにより性能面を高く
維持することが可能である。
ずに水素吸蔵合金粉末４を芯材２に固定して負極板１を
構成するにあたり、水素吸蔵合金粉末４に対して２〜１
０重量％の比率でニッケル粉末３を含ませることが有効
であり、この比率であれば、水素吸蔵合金粉末４の粒子
相互間及び粒子と芯材２との間の連結を支障なく行わし
めることが可能であり、しかも、活物質でない金属粉末
の比率をいたずらに増やさないことにより性能面を高く
維持することが可能である。
【００３０】ここで、ニッケル粉末３の含有比率を２％
まで下げられる理由につき付言しておくと、水素吸蔵合
金粉末４をアルカリ煮沸処理することによりニッケルリ
ッチ層を形成することができるので、このようなニッケ
ルリッチ層を形成させるようにすれば、ニッケル粉末３
の含有比率を２％まで少なくすることが可能となるので
ある。
まで下げられる理由につき付言しておくと、水素吸蔵合
金粉末４をアルカリ煮沸処理することによりニッケルリ
ッチ層を形成することができるので、このようなニッケ
ルリッチ層を形成させるようにすれば、ニッケル粉末３
の含有比率を２％まで少なくすることが可能となるので
ある。
【００３１】又、負極板１の空隙率を１８〜２４％とし
ているのは、空隙率を１８％より小さくした場合に、負
極板１の空隙に満たされた電解液におけるイオン泳動が
阻害されて高率放電特性が悪くなり、又、空隙率を２４
％より大きくした場合に、負極板１中に占める水素吸蔵
合金粉末４の比率が所定レベル以下となって実用的に必
要な電気エネルギー貯蔵容量を得られなくなるという検
証結果に基づくものであり、このような空隙率で負極板
１を構成しているが故に、有機バインダを使用しないこ
との最大効果を引き出して極めて優れた高率放電特性を
得ることが可能となるのである。
ているのは、空隙率を１８％より小さくした場合に、負
極板１の空隙に満たされた電解液におけるイオン泳動が
阻害されて高率放電特性が悪くなり、又、空隙率を２４
％より大きくした場合に、負極板１中に占める水素吸蔵
合金粉末４の比率が所定レベル以下となって実用的に必
要な電気エネルギー貯蔵容量を得られなくなるという検
証結果に基づくものであり、このような空隙率で負極板
１を構成しているが故に、有機バインダを使用しないこ
との最大効果を引き出して極めて優れた高率放電特性を
得ることが可能となるのである。
【００３２】例えば、本発明者らによる検証実験によれ
ば、図６に一例として示す如く、空隙率２０％の負極板
と、空隙率１７％の負極板とを性能比較した場合に、特
に放電容量の高い領域において、空隙率１７％の負極板
の方が空隙率２０％の負極板よりも電池電圧が大幅に低
くなることが判明しており、このような同一放電容量に
対する電池電圧の低下が、負極板の空隙率が２０％より
低くなったケースで顕著に現れることが確認されてい
る。
ば、図６に一例として示す如く、空隙率２０％の負極板
と、空隙率１７％の負極板とを性能比較した場合に、特
に放電容量の高い領域において、空隙率１７％の負極板
の方が空隙率２０％の負極板よりも電池電圧が大幅に低
くなることが判明しており、このような同一放電容量に
対する電池電圧の低下が、負極板の空隙率が２０％より
低くなったケースで顕著に現れることが確認されてい
る。
【００３３】一方、二次電池は、決められた容積に対
し、活物質である水素吸蔵合金粉末４の占める体積を可
能な限り大きく確保することで電気エネルギー貯蔵容量
を大きくする必要があるが、現状のニッケル水素二次電
池における水素吸蔵合金粉末４の占める体積が約６０％
であることを考慮すると、この約６０％を確保するため
に、高率放電特性を損なわない範囲で、負極板１の厚
さ、ニッケル粉末３の量、芯材２の厚さをパラメータと
して調整を行なったとしても、負極板１の空隙率を２４
％より大きくして水素吸蔵合金粉末４の占める体積を約
６０％に確保することが極めて困難であるという事情が
ある。
し、活物質である水素吸蔵合金粉末４の占める体積を可
能な限り大きく確保することで電気エネルギー貯蔵容量
を大きくする必要があるが、現状のニッケル水素二次電
池における水素吸蔵合金粉末４の占める体積が約６０％
であることを考慮すると、この約６０％を確保するため
に、高率放電特性を損なわない範囲で、負極板１の厚
さ、ニッケル粉末３の量、芯材２の厚さをパラメータと
して調整を行なったとしても、負極板１の空隙率を２４
％より大きくして水素吸蔵合金粉末４の占める体積を約
６０％に確保することが極めて困難であるという事情が
ある。
【００３４】尚、従来品以上の更なる電気エネルギー貯
蔵容量の増加を目指して、ニッケル水素二次電池におけ
る水素吸蔵合金粉末４の占める体積を約６８〜７１％に
増加することを検討した場合には、負極板１の空隙率を
１８〜２２％まで絞り込むことが好ましい。
蔵容量の増加を目指して、ニッケル水素二次電池におけ
る水素吸蔵合金粉末４の占める体積を約６８〜７１％に
増加することを検討した場合には、負極板１の空隙率を
１８〜２２％まで絞り込むことが好ましい。
【００３５】従って、上記形態例によれば、二次電池の
負極板１に関し、従来の如き有機バインダを使用しなく
ても、水素吸蔵合金粉末４を芯材２の両面に対し強固に
固定することができ、しかも、水素吸蔵合金粉末４の粒
子相互間を電気的に接続し且つ芯材２と水素吸蔵合金粉
末４との接触面積を大きく確保して良好な導電性ネット
ワークを形成させることができ、更には、水素吸蔵合金
粉末４の粒子相互間の隙間に対し水酸化カリウム等の電
解液を良好に行き亘らせて水素イオンの拡散速度を大幅
に向上させることもできるので、これらの相乗的な作用
により極めて優れた高率放電特性を得ることができる。
負極板１に関し、従来の如き有機バインダを使用しなく
ても、水素吸蔵合金粉末４を芯材２の両面に対し強固に
固定することができ、しかも、水素吸蔵合金粉末４の粒
子相互間を電気的に接続し且つ芯材２と水素吸蔵合金粉
末４との接触面積を大きく確保して良好な導電性ネット
ワークを形成させることができ、更には、水素吸蔵合金
粉末４の粒子相互間の隙間に対し水酸化カリウム等の電
解液を良好に行き亘らせて水素イオンの拡散速度を大幅
に向上させることもできるので、これらの相乗的な作用
により極めて優れた高率放電特性を得ることができる。
【００３６】更に、特に本形態例に示したように、負極
板１及び正極板１２の負極集電板９側及び正極集電板１
６に対峙する長辺部に対し、水素吸蔵合金粉末４や水酸
化ニッケル粉末１４を固定していない無地部１０，１７
を非加工のまま残しておけば、水素吸蔵合金粉末４や水
酸化ニッケル粉末１４、パンチング加工により、負極板
１及び正極板１２の無地部１０，１７と負極集電板９及
び正極集電板１６との接触性が損なわれることがなくな
り、負極板１の無地部１０と負極集電板９、正極板１２
の無地部１７と正極集電板１６を良好に接触させた状態
で電気溶接して確実に接合することができる。
板１及び正極板１２の負極集電板９側及び正極集電板１
６に対峙する長辺部に対し、水素吸蔵合金粉末４や水酸
化ニッケル粉末１４を固定していない無地部１０，１７
を非加工のまま残しておけば、水素吸蔵合金粉末４や水
酸化ニッケル粉末１４、パンチング加工により、負極板
１及び正極板１２の無地部１０，１７と負極集電板９及
び正極集電板１６との接触性が損なわれることがなくな
り、負極板１の無地部１０と負極集電板９、正極板１２
の無地部１７と正極集電板１６を良好に接触させた状態
で電気溶接して確実に接合することができる。
【００３７】又、負極集電板９及び正極集電板１６の円
周方向複数箇所に対し、半径方向に延びるスリット１
１，１８を電極収納側に向け打ち抜き加工して該スリッ
ト１１，１８の縁部にバリ１１ａ，１８ａを形成させれ
ば、前記スリット１１，１８の縁部のバリ１１ａ，１８
ａを挾圧させた状態で負極板１と負極集電板９、正極板
１２と正極集電板１６とを電気溶接することにより、溶
接電流がバリ１１ａ，１８ａに集中して溶接性が大幅に
向上され、負極板１と負極集電板９、正極板１２と正極
集電板１６を、より一層確実に接合することができる。
周方向複数箇所に対し、半径方向に延びるスリット１
１，１８を電極収納側に向け打ち抜き加工して該スリッ
ト１１，１８の縁部にバリ１１ａ，１８ａを形成させれ
ば、前記スリット１１，１８の縁部のバリ１１ａ，１８
ａを挾圧させた状態で負極板１と負極集電板９、正極板
１２と正極集電板１６とを電気溶接することにより、溶
接電流がバリ１１ａ，１８ａに集中して溶接性が大幅に
向上され、負極板１と負極集電板９、正極板１２と正極
集電板１６を、より一層確実に接合することができる。
【００３８】尚、本発明は上述した形態例にのみ限定さ
れるものではなく、空隙率の規定を除いた同様の構造
を、ニッケル水素電池の正極板及びリチウムイオン電池
の正及び負極板にも適用可能であること、水素吸蔵合金
粉末、芯材、延性及び導電性を有する金属粉末に関する
具体的な材質に関しては、明細書中に具体的に記述した
もの以外の材質を選定しても良いこと、その他、本発明
の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得る
ことは勿論である。
れるものではなく、空隙率の規定を除いた同様の構造
を、ニッケル水素電池の正極板及びリチウムイオン電池
の正及び負極板にも適用可能であること、水素吸蔵合金
粉末、芯材、延性及び導電性を有する金属粉末に関する
具体的な材質に関しては、明細書中に具体的に記述した
もの以外の材質を選定しても良いこと、その他、本発明
の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得る
ことは勿論である。
【００３９】
【発明の効果】上記した本発明の二次電池によれば、下
記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００４０】（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によ
れば、二次電池の負極板に関し、従来の如き有機バイン
ダを使用しなくても、水素吸蔵合金粉末を芯材の両面に
対し強固に固定することができ、しかも、水素吸蔵合金
粉末の粒子相互間を電気的に接続し且つ芯材と水素吸蔵
合金粉末との接触面積を大きく確保して良好な導電性ネ
ットワークを形成させることができ、更には、水素吸蔵
合金粉末の粒子相互間の隙間に対し水酸化カリウム等の
電解液を良好に行き亘らせて水素イオンの拡散速度を大
幅に向上させることもできるので、これらの相乗的な作
用により極めて優れた高率放電特性を得ることができ
る。
れば、二次電池の負極板に関し、従来の如き有機バイン
ダを使用しなくても、水素吸蔵合金粉末を芯材の両面に
対し強固に固定することができ、しかも、水素吸蔵合金
粉末の粒子相互間を電気的に接続し且つ芯材と水素吸蔵
合金粉末との接触面積を大きく確保して良好な導電性ネ
ットワークを形成させることができ、更には、水素吸蔵
合金粉末の粒子相互間の隙間に対し水酸化カリウム等の
電解液を良好に行き亘らせて水素イオンの拡散速度を大
幅に向上させることもできるので、これらの相乗的な作
用により極めて優れた高率放電特性を得ることができ
る。
【００４１】（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明に
よれば、水素吸蔵合金粉末やパンチング加工により負極
板の無地部と負極集電板との接触性が損なわれることが
なくなり、負極板の無地部と負極集電板とを良好に接触
させた状態で電気溶接して確実に接合することができ
る。
よれば、水素吸蔵合金粉末やパンチング加工により負極
板の無地部と負極集電板との接触性が損なわれることが
なくなり、負極板の無地部と負極集電板とを良好に接触
させた状態で電気溶接して確実に接合することができ
る。
【００４２】（ＩＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明
によれば、スリットの縁部のバリを挾圧させた状態で負
極板と負極集電板とを電気溶接することにより、溶接電
流がバリに集中して溶接性が大幅に向上され、負極板と
負極集電板とをより一層確実に接合することができる。
によれば、スリットの縁部のバリを挾圧させた状態で負
極板と負極集電板とを電気溶接することにより、溶接電
流がバリに集中して溶接性が大幅に向上され、負極板と
負極集電板とをより一層確実に接合することができる。
【図１】本発明を実施する形態の一例を模式的に示す断
面図である。
面図である。
【図２】芯材の両面に水素吸蔵合金粉末を通電圧延して
いる状態を示す概略図である。
いる状態を示す概略図である。
【図３】図１の負極板を装備した二次電池の内部構造の
詳細を示す斜視図である。
詳細を示す斜視図である。
【図４】図３の負極集電板のスリット打ち抜き部分の断
面図である。
面図である。
【図５】図３の正極集電板のスリット打ち抜き部分の断
面図である。
面図である。
【図６】ニッケル水素二次電池の高率放電特性の試験デ
ータの一例を示すグラフである。
ータの一例を示すグラフである。
【図７】二次電池の一例における一部を破断して展開し
た斜視図である。
た斜視図である。
【図８】従来の負極板の一例を模式的に示す断面図であ
る。
る。
１ 負極板 ２ 芯材 ２ａ バリ ３ ニッケル粉末（金属粉末） ４ 水素吸蔵合金粉末 ９ 負極集電板 １０ 無地部 １１ スリット １１ａ バリ
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H017 AA02 CC01 DD08 5H022 AA04 BB02 CC22 5H028 AA05 BB15 CC12 5H050 AA02 BA14 CA03 CB16 DA03 DA10 EA02 FA05 HA01
Claims (3)
- 【請求項１】 積極的にバリが形成されるようにパンチ
ング加工を施した金属多孔質箔の芯材の両面に、延性及
び導電性を有する金属粉末を２〜１０重量％の比率で含
んだ水素吸蔵合金粉末を通電圧延又は温間圧延により空
隙率１８〜２４％で固定して成る負極板を装備したこと
を特徴とする二次電池。 - 【請求項２】 負極板の負極集電板側に対峙する長辺部
に対し、水素吸蔵合金粉末を固定していない芯材の無地
部を非加工のまま残したことを特徴とする請求項１に記
載の二次電池。 - 【請求項３】 負極集電板の円周方向複数箇所に対し、
半径方向に延びるスリットを電極収納側に向け打ち抜き
加工して該スリットの縁部にバリを形成したことを特徴
とする請求項１又は２に記載の二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000196802A JP2002015732A (ja) | 2000-06-29 | 2000-06-29 | 二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000196802A JP2002015732A (ja) | 2000-06-29 | 2000-06-29 | 二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002015732A true JP2002015732A (ja) | 2002-01-18 |
Family
ID=18695240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000196802A Pending JP2002015732A (ja) | 2000-06-29 | 2000-06-29 | 二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002015732A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106803564A (zh) * | 2017-02-16 | 2017-06-06 | 广西卓能新能源科技有限公司 | 一种极片接带工具及极片接带方法 |
| JP2018045994A (ja) * | 2016-09-08 | 2018-03-22 | Fdk株式会社 | 円筒形アルカリ二次電池 |
| WO2022177355A1 (ko) * | 2021-02-19 | 2022-08-25 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 이차 전지 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 |
| WO2022177360A1 (ko) * | 2021-02-19 | 2022-08-25 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 이차 전지 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 |
-
2000
- 2000-06-29 JP JP2000196802A patent/JP2002015732A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018045994A (ja) * | 2016-09-08 | 2018-03-22 | Fdk株式会社 | 円筒形アルカリ二次電池 |
| CN106803564A (zh) * | 2017-02-16 | 2017-06-06 | 广西卓能新能源科技有限公司 | 一种极片接带工具及极片接带方法 |
| CN106803564B (zh) * | 2017-02-16 | 2023-07-07 | 广西卓能新能源科技有限公司 | 一种极片接带工具及极片接带方法 |
| WO2022177355A1 (ko) * | 2021-02-19 | 2022-08-25 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 이차 전지 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 |
| WO2022177360A1 (ko) * | 2021-02-19 | 2022-08-25 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 이차 전지 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 |
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