JP3260951B2 - 密閉形アルカリ蓄電池の単電池及び単位電池 - Google Patents
密閉形アルカリ蓄電池の単電池及び単位電池Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、比較的大容量の密閉形
アルカリ蓄電池の単位電池およびこれを構成する単電
池、ならびに電池ケースに関するものである。
アルカリ蓄電池の単位電池およびこれを構成する単電
池、ならびに電池ケースに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】密閉形アルカリ蓄電池は、ニッケル−カ
ドミウム蓄電池、水素蓄電池で代表され、エネルギー密
度が高く、信頼性に優れていることから、ビデオ、ラッ
プトップコンピュータ、携帯電話等のポータブル機器の
電源として数多く使用されている。これらの単電池は、
ケースが金属製で、形状が円筒または角型であり、容量
は０．５〜３Ａｈ程度で、小型の密閉形アルカリ蓄電池
の単電池である。実使用においては、数個から十数個の
単電池を合成樹脂ケースやチューブの中に収納して使用
するのが一般的である。これらの小型の密閉形アルカリ
蓄電池は、電池容量が０．５〜３Ａｈ程度であるため、
充放電時における単電池当りの発熱量は少ない。したが
って、樹脂ケースやチューブの中に収納して使用した場
合、発熱と放熱のバランスが適切に行われるため、電池
の温度上昇に関する顕著な課題はなかった。また、アル
カリ蓄電池の電極群は、充放電の繰り返しにより膨張す
るが、ケースは金属性の円筒形であるため、電極群の膨
張によるケースの変形などの顕著な課題はなかった。角
型の場合も小型であるため、ケースなどに特別な工夫は
必要とされなかった。
ドミウム蓄電池、水素蓄電池で代表され、エネルギー密
度が高く、信頼性に優れていることから、ビデオ、ラッ
プトップコンピュータ、携帯電話等のポータブル機器の
電源として数多く使用されている。これらの単電池は、
ケースが金属製で、形状が円筒または角型であり、容量
は０．５〜３Ａｈ程度で、小型の密閉形アルカリ蓄電池
の単電池である。実使用においては、数個から十数個の
単電池を合成樹脂ケースやチューブの中に収納して使用
するのが一般的である。これらの小型の密閉形アルカリ
蓄電池は、電池容量が０．５〜３Ａｈ程度であるため、
充放電時における単電池当りの発熱量は少ない。したが
って、樹脂ケースやチューブの中に収納して使用した場
合、発熱と放熱のバランスが適切に行われるため、電池
の温度上昇に関する顕著な課題はなかった。また、アル
カリ蓄電池の電極群は、充放電の繰り返しにより膨張す
るが、ケースは金属性の円筒形であるため、電極群の膨
張によるケースの変形などの顕著な課題はなかった。角
型の場合も小型であるため、ケースなどに特別な工夫は
必要とされなかった。
【０００３】しかし、最近になって、家電製品から電気
自動車に至る移動用電源にエネルギー密度が高い高信頼
性の中・大型電池（中型電池は容量１０〜１００Ａｈ、
大型電池は容量１００Ａｈ以上と定義する。使用個数は
いずれも数個から数百個と定義する。）が強く要求され
ている。中・大型電池としては、開放形のニッケル−カ
ドミウム蓄電池や鉛蓄電池がエネルギー貯蔵用や無停電
電源装置用等に用いられているが、使用期間での注液な
どのメンテナンスの繁雑さがある。したがって、家電製
品から電気自動車に至る移動用電源としては、電池のメ
ンテナンスフリー化、すなわち密閉化が必要である。以
上のように、家電製品から電気自動車に至る移動用電源
としてアルカリ蓄電池を用いる場合、電池の密閉化と中
・大型化を同時に行う必要がある。すなわち、単電池の
密閉化を図りつつ、単電池の電気容量の増大と電池電圧
を増加するために、多数の単電池を直列に接続すること
が必要である。電池は、充放電にともなって電極反応に
よる反応熱やジュール熱が発生する。単電池の電気容量
の増大および密閉化により発生する熱量が増加し、電池
外部への放熱が遅れ、発生した熱が電池内部に蓄熱され
る結果、小型電池よりも電池内部の温度が上昇する。ま
た、このような大容量の単電池を直列に接続した単位電
池や単位電池を直列に接続した組電池は、数十セルから
数百セルを隣接するように配置される。
自動車に至る移動用電源にエネルギー密度が高い高信頼
性の中・大型電池（中型電池は容量１０〜１００Ａｈ、
大型電池は容量１００Ａｈ以上と定義する。使用個数は
いずれも数個から数百個と定義する。）が強く要求され
ている。中・大型電池としては、開放形のニッケル−カ
ドミウム蓄電池や鉛蓄電池がエネルギー貯蔵用や無停電
電源装置用等に用いられているが、使用期間での注液な
どのメンテナンスの繁雑さがある。したがって、家電製
品から電気自動車に至る移動用電源としては、電池のメ
ンテナンスフリー化、すなわち密閉化が必要である。以
上のように、家電製品から電気自動車に至る移動用電源
としてアルカリ蓄電池を用いる場合、電池の密閉化と中
・大型化を同時に行う必要がある。すなわち、単電池の
密閉化を図りつつ、単電池の電気容量の増大と電池電圧
を増加するために、多数の単電池を直列に接続すること
が必要である。電池は、充放電にともなって電極反応に
よる反応熱やジュール熱が発生する。単電池の電気容量
の増大および密閉化により発生する熱量が増加し、電池
外部への放熱が遅れ、発生した熱が電池内部に蓄熱され
る結果、小型電池よりも電池内部の温度が上昇する。ま
た、このような大容量の単電池を直列に接続した単位電
池や単位電池を直列に接続した組電池は、数十セルから
数百セルを隣接するように配置される。
【０００４】このような課題を解決するために、正極と
負極と電極液とによって構成され、充電時に発熱を伴う
単電池を多数個配列したシステムにおいて、各単電池間
に空気が流通する空間を設け、その（空間幅）／（単電
池幅）を０．１〜１．０の範囲にした蓄電池システムの
放熱装置が提案されている（特開平３−２９１８６７号
公報）。
負極と電極液とによって構成され、充電時に発熱を伴う
単電池を多数個配列したシステムにおいて、各単電池間
に空気が流通する空間を設け、その（空間幅）／（単電
池幅）を０．１〜１．０の範囲にした蓄電池システムの
放熱装置が提案されている（特開平３−２９１８６７号
公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、各単電
池間に空気が流通する空間を設け、その（空間幅）／
（単電池幅）を０．１〜１．０の範囲とするだけでは、
以下のような課題を有する。 （１）電池内圧の上昇および充放電の繰り返しに伴い発
電要素群が膨張するため、ケースが膨張し、空気が流通
する空間幅を一定に保つことが困難である。単電池間の
空間を一定に保つためには、ケースの強度を向上させる
必要がある。ケースの強度を向上させるには厚みを厚く
する必要があり、その結果、ケースの重量や体積が増大
し、電池重量や体積が増加し電池のエネルギー密度が低
下する。 （２）電池内圧の上昇によりケースが膨張変形した場
合、発電要素群とケースの間に空間が生じる。発電要素
群とケースの間に空間が存在すると、発電要素群で発生
した熱がケースに伝わる速度は極端に減少する。したが
って、ケースと発電要素群を常に接触させる必要があ
る。 （３）移動用電源として用いる場合には、単電池を５〜
４０個程度積層した単位電池や、単位電池を２個以上、
単電池数に換算すると約１０〜３００個集合した組電池
の状態で、数個〜数百個の各単電池の電池容量等の電池
性能バラツキの低減や、エネルギー密度等の電池性能の
向上、さらには振動によるズレ防止等の機械的強度を向
上する工夫を施す必要がある。
池間に空気が流通する空間を設け、その（空間幅）／
（単電池幅）を０．１〜１．０の範囲とするだけでは、
以下のような課題を有する。 （１）電池内圧の上昇および充放電の繰り返しに伴い発
電要素群が膨張するため、ケースが膨張し、空気が流通
する空間幅を一定に保つことが困難である。単電池間の
空間を一定に保つためには、ケースの強度を向上させる
必要がある。ケースの強度を向上させるには厚みを厚く
する必要があり、その結果、ケースの重量や体積が増大
し、電池重量や体積が増加し電池のエネルギー密度が低
下する。 （２）電池内圧の上昇によりケースが膨張変形した場
合、発電要素群とケースの間に空間が生じる。発電要素
群とケースの間に空間が存在すると、発電要素群で発生
した熱がケースに伝わる速度は極端に減少する。したが
って、ケースと発電要素群を常に接触させる必要があ
る。 （３）移動用電源として用いる場合には、単電池を５〜
４０個程度積層した単位電池や、単位電池を２個以上、
単電池数に換算すると約１０〜３００個集合した組電池
の状態で、数個〜数百個の各単電池の電池容量等の電池
性能バラツキの低減や、エネルギー密度等の電池性能の
向上、さらには振動によるズレ防止等の機械的強度を向
上する工夫を施す必要がある。
【０００６】本発明は、このような課題を解決するもの
であり、単位電池や組電池でのエネルギー密度の低下や
ケースの変形・破損の防止、および単位電池や組電池の
振動に対する機械的強度を向上しようとするものであ
る。本発明はまた、充放電の繰り返しや長期間の使用に
おいても単電池のケースの変形・破損、単位電池や組電
池の変形やズレ等がなく、充放電時に発生した電池内の
熱を電池系外へ効率よく放出でき、電池性能のバラツキ
のない優れた電池を提供するものである。
であり、単位電池や組電池でのエネルギー密度の低下や
ケースの変形・破損の防止、および単位電池や組電池の
振動に対する機械的強度を向上しようとするものであ
る。本発明はまた、充放電の繰り返しや長期間の使用に
おいても単電池のケースの変形・破損、単位電池や組電
池の変形やズレ等がなく、充放電時に発生した電池内の
熱を電池系外へ効率よく放出でき、電池性能のバラツキ
のない優れた電池を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明において、複数の
単電池を一方向に積層して単位電池を構成するための合
成樹脂製の電池ケースは、曲げ弾性係数１４０００〜２
８０００ｋｇ／ｃｍ 2 の合成樹脂からなり、前記積層方
向のケース側壁外表面に、隣接する電池ケースと突き合
わされる複数のリブを平行に設け、積層方向のケース側
壁の肉厚を１〜３ｍｍとし、前記リブの高さを１〜２ｍ
ｍ、リブ間の間隔を１０〜１５ｍｍ、リブの幅を３〜１
０ｍｍとしたものである。
単電池を一方向に積層して単位電池を構成するための合
成樹脂製の電池ケースは、曲げ弾性係数１４０００〜２
８０００ｋｇ／ｃｍ 2 の合成樹脂からなり、前記積層方
向のケース側壁外表面に、隣接する電池ケースと突き合
わされる複数のリブを平行に設け、積層方向のケース側
壁の肉厚を１〜３ｍｍとし、前記リブの高さを１〜２ｍ
ｍ、リブ間の間隔を１０〜１５ｍｍ、リブの幅を３〜１
０ｍｍとしたものである。
【０００８】また、本発明の密閉形アルカリ蓄電池の単
電池は、前記の電池ケース内に発電要素群を収容し、安
全弁を備えた蓋により封口された構成を有する。
電池は、前記の電池ケース内に発電要素群を収容し、安
全弁を備えた蓋により封口された構成を有する。
【０００９】さらに、本発明の密閉形アルカリ蓄電池の
単位電池は、前記の単電池の複数個を一方向に積層した
ものであって、両端面に配したエンドプレートとエンド
プレートを相互に連結する架橋体により積層方向に緊縛
されており、各単電池はその積層方向の電池ケース外表
面に設けた複数の平行なリブによって相互に突き合わさ
れて単電池間に空気の流通する空間を形成した構成を有
する。
単位電池は、前記の単電池の複数個を一方向に積層した
ものであって、両端面に配したエンドプレートとエンド
プレートを相互に連結する架橋体により積層方向に緊縛
されており、各単電池はその積層方向の電池ケース外表
面に設けた複数の平行なリブによって相互に突き合わさ
れて単電池間に空気の流通する空間を形成した構成を有
する。
【００１０】また、電池ケースの前記リブを有しないケ
ース側壁の肉厚を３〜５ｍｍとし、蓋の肉厚を３〜５ｍ
ｍとする。また、前記リブの表面に、単電池同士の位置
決め用として少なくとも２個の凹凸部を設ける。
ース側壁の肉厚を３〜５ｍｍとし、蓋の肉厚を３〜５ｍ
ｍとする。また、前記リブの表面に、単電池同士の位置
決め用として少なくとも２個の凹凸部を設ける。
【００１１】さらに、前記リブは、電池ケースの縦方向
または横方向に連続的に設けた構成とする。さらにま
た、電池ケースの側面に架橋体の位置決め用凹部を設け
る。また、前記発電要素群の正、負極板はセパレータを
介して単電池の積層方向に積層されており、かつ発電要
素群は少なくともその一部が電池ケース内面に接触して
いる構成とする。さらにまた、安全弁の作動圧は２〜８
ｋｇ／ｃｍ2とする。
または横方向に連続的に設けた構成とする。さらにま
た、電池ケースの側面に架橋体の位置決め用凹部を設け
る。また、前記発電要素群の正、負極板はセパレータを
介して単電池の積層方向に積層されており、かつ発電要
素群は少なくともその一部が電池ケース内面に接触して
いる構成とする。さらにまた、安全弁の作動圧は２〜８
ｋｇ／ｃｍ2とする。
【００１２】
【作用】上記の構成による単位電池においては、電極群
の膨張や電池内圧が上昇しても、単電池は架橋体により
連結されたエンドプレートによって強固に挟持されてお
り、しかも単電池間にはリブの突き合わせによって冷却
用空気の流通する空間が確保される。そのため、放熱が
適切に行われる。
の膨張や電池内圧が上昇しても、単電池は架橋体により
連結されたエンドプレートによって強固に挟持されてお
り、しかも単電池間にはリブの突き合わせによって冷却
用空気の流通する空間が確保される。そのため、放熱が
適切に行われる。
【００１３】また、電池ケースの他方の側壁および蓋の
肉厚、あるいはさらにケース構成材の曲げ弾性係数を適
切にすることにより、エンドプレートと架橋体による緊
縛力および電極群の膨張に耐え、かつケース側面からの
放熱を有効に行わせることができる。また、リブの表面
に設けた凹凸部の嵌合により、単電池を積層する際の単
電池相互の位置決めを容易に行える。
肉厚、あるいはさらにケース構成材の曲げ弾性係数を適
切にすることにより、エンドプレートと架橋体による緊
縛力および電極群の膨張に耐え、かつケース側面からの
放熱を有効に行わせることができる。また、リブの表面
に設けた凹凸部の嵌合により、単電池を積層する際の単
電池相互の位置決めを容易に行える。
【００１４】さらに、リブを電池ケースの縦方向または
横方向に連続的に設けたことにより、冷却用空気の流れ
が一定方向となり、放熱を効率的に行わせることができ
る。さらにまた、電池ケース側面の凹部により架橋体の
位置決めを容易に行える。さらに、リブに設けた位置決
め用凹凸部と相まって振動によるズレをなくし、堅固な
単位電池を構成できる。
横方向に連続的に設けたことにより、冷却用空気の流れ
が一定方向となり、放熱を効率的に行わせることができ
る。さらにまた、電池ケース側面の凹部により架橋体の
位置決めを容易に行える。さらに、リブに設けた位置決
め用凹凸部と相まって振動によるズレをなくし、堅固な
単位電池を構成できる。
【００１５】また、発電要素群における極板の積層方向
を単電池の積層方向と一致させ、かつ発電要素群の少な
くとも一部を電池ケース内面と接触する構成とすること
により、電極群の膨張に対してエンドプレートによる緊
縛力によって単電池の膨れを防止し、かつ電極群の電池
ケースを介しての放熱を効率的に行わせることができ
る。
を単電池の積層方向と一致させ、かつ発電要素群の少な
くとも一部を電池ケース内面と接触する構成とすること
により、電極群の膨張に対してエンドプレートによる緊
縛力によって単電池の膨れを防止し、かつ電極群の電池
ケースを介しての放熱を効率的に行わせることができ
る。
【００１６】
【実施例】以下、本発明による密閉形アルカリ蓄電池の
単位電池、およびこれを構成する単電池ならびにその電
池ケースの構成例を図面により説明する。
単位電池、およびこれを構成する単電池ならびにその電
池ケースの構成例を図面により説明する。
【００１７】１０で示す単電池は、正極板と負極板およ
びセパレータを積層した電極群１１および電解液を収容
した合成樹脂、例えばポリプロピレン製の電池ケース１
２、電池ケース１２の上部開口部に熱溶着された同じ合
成樹脂製の蓋１３から構成されており、蓋１３にはニッ
ケルめっきした鉄製の正極端子１４と負極端子１５およ
び安全弁１６が固定されている。負極端子１５は、その
下端の図示しない垂下部に負極板のリード片１７を溶接
によって接続されるとともに、上部は蓋１３に液密かつ
気密に取り付けられている。正極端子１４も図示しない
がその下端に正極板のリード片が接続されている。
びセパレータを積層した電極群１１および電解液を収容
した合成樹脂、例えばポリプロピレン製の電池ケース１
２、電池ケース１２の上部開口部に熱溶着された同じ合
成樹脂製の蓋１３から構成されており、蓋１３にはニッ
ケルめっきした鉄製の正極端子１４と負極端子１５およ
び安全弁１６が固定されている。負極端子１５は、その
下端の図示しない垂下部に負極板のリード片１７を溶接
によって接続されるとともに、上部は蓋１３に液密かつ
気密に取り付けられている。正極端子１４も図示しない
がその下端に正極板のリード片が接続されている。
【００１８】電池ケース１２は、積層方向に位置する幅
の広い側壁１８、１８と他方の幅の狭い側壁１９、１
９、および底壁２０から構成されている。そして、側壁
１８の外表面には、単電池同士を突き合わせるためのリ
ブ２１を所定間隔をおいて縦方向に平行に設け、側壁１
９の外表面には、後述する架橋***置決め用の２組の凹
部２２を設けている。前記リブのうち、両端のリブに
は、突き合わせる際の位置決め用の凸部２３と凹部２４
をそれぞれ上下位置を逆にして設けている。また、電池
ケースの底壁２０の外表面には、その中央に凹部２５を
有する。
の広い側壁１８、１８と他方の幅の狭い側壁１９、１
９、および底壁２０から構成されている。そして、側壁
１８の外表面には、単電池同士を突き合わせるためのリ
ブ２１を所定間隔をおいて縦方向に平行に設け、側壁１
９の外表面には、後述する架橋***置決め用の２組の凹
部２２を設けている。前記リブのうち、両端のリブに
は、突き合わせる際の位置決め用の凸部２３と凹部２４
をそれぞれ上下位置を逆にして設けている。また、電池
ケースの底壁２０の外表面には、その中央に凹部２５を
有する。
【００１９】蓋１３は、その幅の広い方の側壁２６の外
表面に、電池ケース１２のリブ２１と同様のリブ２７を
有している。蓋１３とケース１２との溶着部は２８で示
されており、溶着の際に溶着代の溶解して外方へ突出し
た部分は、研削により除去してある。
表面に、電池ケース１２のリブ２１と同様のリブ２７を
有している。蓋１３とケース１２との溶着部は２８で示
されており、溶着の際に溶着代の溶解して外方へ突出し
た部分は、研削により除去してある。
【００２０】なお、ケース１２の上方に２９で示されて
いるリブ２１の設けていない部分の上部は、蓋１３と溶
着する際の溶着代である。また、ケース１２の側壁１９
は、側壁１８より肉厚としてあり、リブ２１の外側に設
けたリブ３０と連続する構成となっている。蓋１３にお
いてもこれと同様の構成がとられている。
いるリブ２１の設けていない部分の上部は、蓋１３と溶
着する際の溶着代である。また、ケース１２の側壁１９
は、側壁１８より肉厚としてあり、リブ２１の外側に設
けたリブ３０と連続する構成となっている。蓋１３にお
いてもこれと同様の構成がとられている。
【００２１】図４は、上記の単電池１０を５個直列に積
層した単位電池３１を示している。隣接する単電池は、
ケース１２のリブ２１、３０が互いに突き合わされ、し
かも一方の単電池のリブ２１に設けた凸部２３が他方の
単電池のリブ２１に設けた凹部２４に嵌合して相互の位
置決めがなされる。また、隣接する単電池の正極端子と
負極端子とが接続導体３２により接続される。
層した単位電池３１を示している。隣接する単電池は、
ケース１２のリブ２１、３０が互いに突き合わされ、し
かも一方の単電池のリブ２１に設けた凸部２３が他方の
単電池のリブ２１に設けた凹部２４に嵌合して相互の位
置決めがなされる。また、隣接する単電池の正極端子と
負極端子とが接続導体３２により接続される。
【００２２】このようにして直列に接続された５個の単
電池の積層体は、両端面にアルミニウム製のエンドプレ
ート３３、３３を当て、これらを４本の角柱状の架橋体
３４により連結して、電極群の膨張や電池内圧の上昇に
よって単電池が相互に離間しないよう強固に緊縛した構
造としてある。エンドプレート３３は、補強用のリブ３
５を有する。エンドプレート３３および架橋体３４の寸
法は、電極群の膨張力、電池内圧および単電池の積層数
によって決定される。以下の実施例においては、エンド
プレート３３の厚みは３ｍｍ、リブの高さは１０ｍｍで
あり、架橋体３４は８×８ｍｍ角とした。
電池の積層体は、両端面にアルミニウム製のエンドプレ
ート３３、３３を当て、これらを４本の角柱状の架橋体
３４により連結して、電極群の膨張や電池内圧の上昇に
よって単電池が相互に離間しないよう強固に緊縛した構
造としてある。エンドプレート３３は、補強用のリブ３
５を有する。エンドプレート３３および架橋体３４の寸
法は、電極群の膨張力、電池内圧および単電池の積層数
によって決定される。以下の実施例においては、エンド
プレート３３の厚みは３ｍｍ、リブの高さは１０ｍｍで
あり、架橋体３４は８×８ｍｍ角とした。
【００２３】上記のように構成された単位電池において
は、リブ２１、３０の間に空間３６が形成される。端の
単電池とエンドプレート３３との間にもリブ２１の高さ
に相当する空間３７が形成される。
は、リブ２１、３０の間に空間３６が形成される。端の
単電池とエンドプレート３３との間にもリブ２１の高さ
に相当する空間３７が形成される。
【００２４】上記の例においては、架橋体は角柱状構造
のものを用いたが、円柱状または帯状構造のものを用い
てもよい。また、リブ２１は、電池ケースの縦方向に連
続する構成としたが、いくつかに区分されていてもよ
い。しかし、連続する構成の方が、空気流を一定方向と
し、放熱をよくすることができる。
のものを用いたが、円柱状または帯状構造のものを用い
てもよい。また、リブ２１は、電池ケースの縦方向に連
続する構成としたが、いくつかに区分されていてもよ
い。しかし、連続する構成の方が、空気流を一定方向と
し、放熱をよくすることができる。
【００２５】［実施例１］水酸化ニッケル粉末を主とす
る活物質混合物を発泡状ニッケル多孔体に充填し、所定
の寸法に圧延、切断して極板１枚当たりの容量が１０Ａ
ｈのニッケル正極を作製する。また、ＭｍＮｉ3.6Ｃｏ
0.7Ｍｎ0.4Ａｌ0.4（Ｍｍ：ミッシュメタル）の組成の
水素吸蔵合金粉末を結着剤とともにパンチングメタルに
塗着し、所定の寸法に圧延・切断して、極板１枚当たり
の容量が１３Ａｈの水素吸蔵合金負極を作製する。
る活物質混合物を発泡状ニッケル多孔体に充填し、所定
の寸法に圧延、切断して極板１枚当たりの容量が１０Ａ
ｈのニッケル正極を作製する。また、ＭｍＮｉ3.6Ｃｏ
0.7Ｍｎ0.4Ａｌ0.4（Ｍｍ：ミッシュメタル）の組成の
水素吸蔵合金粉末を結着剤とともにパンチングメタルに
塗着し、所定の寸法に圧延・切断して、極板１枚当たり
の容量が１３Ａｈの水素吸蔵合金負極を作製する。
【００２６】これら正・負極板をそれぞれ袋状のセパレ
ータで包み、正極板１０枚と負極板１１枚を交互に組み
合わせて電極群を構成し、正・負極板にはそれぞれリー
ド片を接続した端子を結合して上記の電池ケースに挿入
し、アルカリ電解液を１８０ｃｍ3注液して上記のよう
な単電池を構成する。ここで、電池ケース１２は、側壁
１８の肉厚を２ｍｍ、リブ２１および３０の高さは１．
５ｍｍ、リブ２１の幅を５ｍｍ、リブ間の間隔を１２ｍ
ｍとし、側壁１９および底壁２０の肉厚を４ｍｍとす
る。また、蓋１３の肉厚は４ｍｍとする。
ータで包み、正極板１０枚と負極板１１枚を交互に組み
合わせて電極群を構成し、正・負極板にはそれぞれリー
ド片を接続した端子を結合して上記の電池ケースに挿入
し、アルカリ電解液を１８０ｃｍ3注液して上記のよう
な単電池を構成する。ここで、電池ケース１２は、側壁
１８の肉厚を２ｍｍ、リブ２１および３０の高さは１．
５ｍｍ、リブ２１の幅を５ｍｍ、リブ間の間隔を１２ｍ
ｍとし、側壁１９および底壁２０の肉厚を４ｍｍとす
る。また、蓋１３の肉厚は４ｍｍとする。
【００２７】上記の構成の単電池を１０Ａの電流で１５
時間充電し、２０Ａの電流で１．０Ｖまで放電する初充
放電を行う。これにより電極群は膨張し、ケース１２の
側壁１８に密接する状態となる。この単電池は、正極に
よって容量が規制され、１００Ａｈの電池容量を有す
る。この単電池５個を用いて図４のような単位電池を構
成する。
時間充電し、２０Ａの電流で１．０Ｖまで放電する初充
放電を行う。これにより電極群は膨張し、ケース１２の
側壁１８に密接する状態となる。この単電池は、正極に
よって容量が規制され、１００Ａｈの電池容量を有す
る。この単電池５個を用いて図４のような単位電池を構
成する。
【００２８】［比較例１］電池ケースおよび蓋の外表面
にリブを設けず平面とした単電池５個を単電池間の間隔
が３ｍｍとなるように固定した構成の単位電池を作製す
る。 ［比較例２］エンドプレートと架橋体を用いず、単電池
相互は単に端子を接続導体による接続のみとした単位電
池を構成する。
にリブを設けず平面とした単電池５個を単電池間の間隔
が３ｍｍとなるように固定した構成の単位電池を作製す
る。 ［比較例２］エンドプレートと架橋体を用いず、単電池
相互は単に端子を接続導体による接続のみとした単位電
池を構成する。
【００２９】上記実施例１、比較例１および比較例２の
単位電池について、放電容量試験とサイクル寿命試験を
行った。放電容量試験は、１０Ａの電流で１２時間充電
後、１時間放置し、２０Ａの電流で電池電圧が５Ｖに低
下するまで放電した。単位電池の放電容量は、電池電圧
が５Ｖに低下するまでの放電時間を用いて計算した。ま
た、単電池は１Ｖまでの放電時間を用いて計算した。充
電時には、単位電池の単電池間の空間部分および側面、
またエンドプレート表面のそれぞれに電池の下部からフ
ァンにより送風を行った。ファンの能力は、空間部分３
６を通過する空気の風速が平均１．０ｍ／秒となるよう
に調整した。環境温度は２０℃とした。試験結果を表１
に示した。サイクル寿命試験は、放電容量を調べた充放
電条件と同じ条件を繰り返すことにより行った。試験結
果を表２に示した。
単位電池について、放電容量試験とサイクル寿命試験を
行った。放電容量試験は、１０Ａの電流で１２時間充電
後、１時間放置し、２０Ａの電流で電池電圧が５Ｖに低
下するまで放電した。単位電池の放電容量は、電池電圧
が５Ｖに低下するまでの放電時間を用いて計算した。ま
た、単電池は１Ｖまでの放電時間を用いて計算した。充
電時には、単位電池の単電池間の空間部分および側面、
またエンドプレート表面のそれぞれに電池の下部からフ
ァンにより送風を行った。ファンの能力は、空間部分３
６を通過する空気の風速が平均１．０ｍ／秒となるよう
に調整した。環境温度は２０℃とした。試験結果を表１
に示した。サイクル寿命試験は、放電容量を調べた充放
電条件と同じ条件を繰り返すことにより行った。試験結
果を表２に示した。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【表２】
【００３２】表１から明らかなように、本発明による実
施例１の単位電池は、放電容量が９８Ａｈであり、単電
池の放電容量１００Ａｈの９８％の放電容量が得られ
た。これに対し、比較例１と２の単位電池は、それぞれ
８２Ａｈ、７７Ａｈであり、単電池の放電容量１００Ａ
ｈに比較して７５〜８５％の容量しか得られない。ま
た、表１に、単位電池を構成しているそれぞれの単電池
１〜５の放電容量および充電末期の電極群温度も併せて
示した。単電池の番号は積層順に付したもので、単電池
１と５は、単位電池の両端に配置され、単電池３は単位
電池の中心部に配置されている。本発明の単位電池を構
成している単電池１〜５は、それぞれ同様の放電容量を
示し、単位電池の特性と一致している。これは、充電時
に各単電池の電極群等で発生した熱が、単電池間の下部
から上部に流している空気により均一に十分放熱され、
それぞれの単電池温度が環境温度に対して１５℃上昇し
たにとどまっている。すなわち、優れた放電容量が得ら
れた理由は、表１に示したように、単位電池を構成する
各単電池の充電時における電池内温度は３５℃と一定で
あり、各単電池のニッケル正極の充電効率が低下しない
温度条件下で十分にしかも均一に充電されたことによ
る。また、表２に示したように、本発明の単位電池は、
９００サイクルの充放電を繰り返しても放電容量が低下
せず、優れたサイクル寿命特性が得られる。
施例１の単位電池は、放電容量が９８Ａｈであり、単電
池の放電容量１００Ａｈの９８％の放電容量が得られ
た。これに対し、比較例１と２の単位電池は、それぞれ
８２Ａｈ、７７Ａｈであり、単電池の放電容量１００Ａ
ｈに比較して７５〜８５％の容量しか得られない。ま
た、表１に、単位電池を構成しているそれぞれの単電池
１〜５の放電容量および充電末期の電極群温度も併せて
示した。単電池の番号は積層順に付したもので、単電池
１と５は、単位電池の両端に配置され、単電池３は単位
電池の中心部に配置されている。本発明の単位電池を構
成している単電池１〜５は、それぞれ同様の放電容量を
示し、単位電池の特性と一致している。これは、充電時
に各単電池の電極群等で発生した熱が、単電池間の下部
から上部に流している空気により均一に十分放熱され、
それぞれの単電池温度が環境温度に対して１５℃上昇し
たにとどまっている。すなわち、優れた放電容量が得ら
れた理由は、表１に示したように、単位電池を構成する
各単電池の充電時における電池内温度は３５℃と一定で
あり、各単電池のニッケル正極の充電効率が低下しない
温度条件下で十分にしかも均一に充電されたことによ
る。また、表２に示したように、本発明の単位電池は、
９００サイクルの充放電を繰り返しても放電容量が低下
せず、優れたサイクル寿命特性が得られる。
【００３３】比較例１の単位電池は、ケースの外側が凹
凸のない表面の単電池で、単電池間を３ｍｍとして空気
の通過を可能としたものであるが、隣接する単電池のケ
ース部分が接していない状態で構成している。表１に示
したように、単位電池の放電容量は８２Ａｈであり、本
発明の単位電池に比べ放電容量が小さい。これは、次の
理由による。すなわち、充電時に電極群の膨張や電池内
圧の上昇によりケースが変形した場合、隣接する単電池
間の間隔を保持するリブを形成していないため、ケース
の変形にともない単電池間の空間幅が変化し、空気の流
通が一定でなくなる。このため、単電池間に空気を送風
しても放熱されにくく、特に単位電池の中心に位置する
単電池は隣接する単電池の熱により温度上昇は顕著とな
る。また、各単電池の放電容量も８０〜８５Ａｈと均一
でなくなる。また、表２に示したように、この単位電池
は３５０サイクルで初期の放電容量に対して５０％の容
量しか得られなくなる。これは、充放電を繰り返すこと
によりケースの変形が増大し、空間幅が顕著に減少する
ことにより送風による放熱効果が低下し、電池温度が上
昇することにより、負極の性能が劣化し放電容量が減少
したものと考えられる。
凸のない表面の単電池で、単電池間を３ｍｍとして空気
の通過を可能としたものであるが、隣接する単電池のケ
ース部分が接していない状態で構成している。表１に示
したように、単位電池の放電容量は８２Ａｈであり、本
発明の単位電池に比べ放電容量が小さい。これは、次の
理由による。すなわち、充電時に電極群の膨張や電池内
圧の上昇によりケースが変形した場合、隣接する単電池
間の間隔を保持するリブを形成していないため、ケース
の変形にともない単電池間の空間幅が変化し、空気の流
通が一定でなくなる。このため、単電池間に空気を送風
しても放熱されにくく、特に単位電池の中心に位置する
単電池は隣接する単電池の熱により温度上昇は顕著とな
る。また、各単電池の放電容量も８０〜８５Ａｈと均一
でなくなる。また、表２に示したように、この単位電池
は３５０サイクルで初期の放電容量に対して５０％の容
量しか得られなくなる。これは、充放電を繰り返すこと
によりケースの変形が増大し、空間幅が顕著に減少する
ことにより送風による放熱効果が低下し、電池温度が上
昇することにより、負極の性能が劣化し放電容量が減少
したものと考えられる。
【００３４】比較例２の単位電池は、エンドプレートお
よび架橋体により両端の単電池が集合方向に挾持されて
いない状態で構成されているため、充電時に電極群の膨
張や電池内圧の上昇によるケースの変形を抑制できず、
電極群の膨張は最も顕著となる。このため、正負極芯材
である発泡状ニッケル多孔体またはパンチングメタルと
正負極活物質との接触面積が減少し、導電性が低下す
る。正負極板の導電性が低下することにより、単電池の
充電効率は低下し、充電時の発熱量は増大する。表１に
示したように、比較例２の単位電池を構成する単電池の
充電末期温度は５０〜５４℃であり、実施例１の単位電
池に比べ１５〜１９℃温度が高く、放電容量も７６〜８
１Ａｈと低い。また、表２に示したように、この単位電
池は３２０サイクルで初期の放電容量に対して５０％の
容量しか得られなくなる。これは、充放電を繰り返すこ
とにより電極群が膨張し、正負極板の導電性が低下する
ことにより充電効率が低下し、電池温度が上昇すること
により、負極の性能が劣化し放電容量が減少したものと
考えられる。
よび架橋体により両端の単電池が集合方向に挾持されて
いない状態で構成されているため、充電時に電極群の膨
張や電池内圧の上昇によるケースの変形を抑制できず、
電極群の膨張は最も顕著となる。このため、正負極芯材
である発泡状ニッケル多孔体またはパンチングメタルと
正負極活物質との接触面積が減少し、導電性が低下す
る。正負極板の導電性が低下することにより、単電池の
充電効率は低下し、充電時の発熱量は増大する。表１に
示したように、比較例２の単位電池を構成する単電池の
充電末期温度は５０〜５４℃であり、実施例１の単位電
池に比べ１５〜１９℃温度が高く、放電容量も７６〜８
１Ａｈと低い。また、表２に示したように、この単位電
池は３２０サイクルで初期の放電容量に対して５０％の
容量しか得られなくなる。これは、充放電を繰り返すこ
とにより電極群が膨張し、正負極板の導電性が低下する
ことにより充電効率が低下し、電池温度が上昇すること
により、負極の性能が劣化し放電容量が減少したものと
考えられる。
【００３５】上記の実施例では、単位電池は５個の単電
池で構成したが、組電池を構成した場合の電池管理やメ
ンテナンスおよび電池交換等の持ち運びを考慮すると５
〜４０個が適当である。次に、電池ケースの寸法および
弾性率を変化させて種々の電池ケースを作製し、実施例
１と同様な単電池および５個の単電池から構成される単
位電池を作製した。
池で構成したが、組電池を構成した場合の電池管理やメ
ンテナンスおよび電池交換等の持ち運びを考慮すると５
〜４０個が適当である。次に、電池ケースの寸法および
弾性率を変化させて種々の電池ケースを作製し、実施例
１と同様な単電池および５個の単電池から構成される単
位電池を作製した。
【００３６】［実施例２］電池ケースの外形寸法を一定
として、表３に示したようにリブの高さを０．５ｍｍ、
１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍとした電池ケースを作製し、こ
れを用いて実施例１と同様な単電池および単位電池を作
製した。放電容量およびサイクル寿命試験の結果を表３
に示した。
として、表３に示したようにリブの高さを０．５ｍｍ、
１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍとした電池ケースを作製し、こ
れを用いて実施例１と同様な単電池および単位電池を作
製した。放電容量およびサイクル寿命試験の結果を表３
に示した。
【００３７】
【表３】
【００３８】［実施例３］表４に示したようにリブの間
隔を５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍに変化させ
た他は実施例１と同様にして電池ケースを作製し、これ
を用いて単電池および単位電池を作製した。放電容量お
よびサイクル寿命試験の結果を表４に示した。
隔を５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍに変化させ
た他は実施例１と同様にして電池ケースを作製し、これ
を用いて単電池および単位電池を作製した。放電容量お
よびサイクル寿命試験の結果を表４に示した。
【００３９】
【表４】
【００４０】［実施例４］表５に示したようにリブの幅
を１ｍｍ、３ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍに変化させた他
は実施例１と同様にして電池ケースを作製し、これを用
いて単電池および単位電池を作製した。放電容量および
サイクル寿命試験の結果を表５に示した。
を１ｍｍ、３ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍに変化させた他
は実施例１と同様にして電池ケースを作製し、これを用
いて単電池および単位電池を作製した。放電容量および
サイクル寿命試験の結果を表５に示した。
【００４１】
【表５】
【００４２】［実施例５］表６に示したようにリブを含
めない電池ケース厚みを０．５ｍｍ、１ｍｍ、３ｍｍ、
５ｍｍに変化させた他は実施例１と同様にして電池ケー
スを作製し、これを用いて単電池および単位電池を作製
した。放電容量およびサイクル寿命試験の結果を表６に
示した。
めない電池ケース厚みを０．５ｍｍ、１ｍｍ、３ｍｍ、
５ｍｍに変化させた他は実施例１と同様にして電池ケー
スを作製し、これを用いて単電池および単位電池を作製
した。放電容量およびサイクル寿命試験の結果を表６に
示した。
【００４３】
【表６】
【００４４】［実施例６］表７に示したように、積層方
向とは異なるケース側面、すなわち幅の狭い方のケース
側壁１９の厚みを１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍに変
化させた他は実施例１と同様にして電池ケースを作製
し、これを用いて単電池および単位電池を作製した。放
電容量およびサイクル寿命試験の結果を表７に示した。
向とは異なるケース側面、すなわち幅の狭い方のケース
側壁１９の厚みを１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍに変
化させた他は実施例１と同様にして電池ケースを作製
し、これを用いて単電池および単位電池を作製した。放
電容量およびサイクル寿命試験の結果を表７に示した。
【００４５】
【表７】
【００４６】［実施例７］表８に示したようにケース材
料の曲げ弾性率（試験法は、ＡＳＴＭ、Ｄ−７９０）を
１００００ｋｇ／ｃｍ2、１４０００ｋｇ／ｃｍ2、２８
０００ｋｇ／ｃｍ2、３２０００ｋｇ／ｃｍ2に変化させ
た他は実施例１と同様にして電池ケースを作製し、これ
を用いて単電池および単位電池を作製した。放電容量お
よびサイクル寿命試験の結果を表８に示した。
料の曲げ弾性率（試験法は、ＡＳＴＭ、Ｄ−７９０）を
１００００ｋｇ／ｃｍ2、１４０００ｋｇ／ｃｍ2、２８
０００ｋｇ／ｃｍ2、３２０００ｋｇ／ｃｍ2に変化させ
た他は実施例１と同様にして電池ケースを作製し、これ
を用いて単電池および単位電池を作製した。放電容量お
よびサイクル寿命試験の結果を表８に示した。
【００４７】
【表８】
【００４８】実施例２において、表３から明らかなよう
に、リブ高さが０．５ｍｍである電池ケースを用いた電
池Ｎｏ．１は、放電容量が８８Ａｈと低く、サイクル寿
命も短い。これは単電池間にリブ同士の突き合わせによ
り形成された空気の通る空間面積幅が小さく、そのた
め、圧損により空気部分の風速が充電開始時において０
〜０．１ｍ／ｓ程度しか得られず、ケース表面に伝わっ
た熱が放出されず、単電池の充電末期温度が上昇するた
めである。空間部分の風速を上げる手段としてファンの
能力をアップすれば、ファンの消費電力が増大するので
好ましくない。また電池Ｎｏ．４のようにリブ高さが３
ｍｍまで大きくなると、放電容量およびサイクル寿命に
おいては低下が確認された。これは空気の通る空間面積
の増加により空間部分風速が低下し、流れが層流に変化
したこととも相まって放熱効率が低下したたためであ
る。また、電池ケースの外形寸法が同じであるから、発
電要素群のスペースが減少するため、体積エネルギー密
度の点からも好ましくない。以上のことから、リブ高さ
は、１〜２ｍｍが適当である。
に、リブ高さが０．５ｍｍである電池ケースを用いた電
池Ｎｏ．１は、放電容量が８８Ａｈと低く、サイクル寿
命も短い。これは単電池間にリブ同士の突き合わせによ
り形成された空気の通る空間面積幅が小さく、そのた
め、圧損により空気部分の風速が充電開始時において０
〜０．１ｍ／ｓ程度しか得られず、ケース表面に伝わっ
た熱が放出されず、単電池の充電末期温度が上昇するた
めである。空間部分の風速を上げる手段としてファンの
能力をアップすれば、ファンの消費電力が増大するので
好ましくない。また電池Ｎｏ．４のようにリブ高さが３
ｍｍまで大きくなると、放電容量およびサイクル寿命に
おいては低下が確認された。これは空気の通る空間面積
の増加により空間部分風速が低下し、流れが層流に変化
したこととも相まって放熱効率が低下したたためであ
る。また、電池ケースの外形寸法が同じであるから、発
電要素群のスペースが減少するため、体積エネルギー密
度の点からも好ましくない。以上のことから、リブ高さ
は、１〜２ｍｍが適当である。
【００４９】実施例３において、表４から明らかなよう
に、リブ間隔が５ｍｍである電池Ｎｏ．５は、ケース表
面上におけるリブの占める面積が大となり、空気が通過
する面積が減少するため、電極群で発生した熱が放熱し
にくく、放電容量が８５Ａｈと低下し、サイクル寿命も
低下する。しかしながら、リブ間隔を２０ｍｍとした電
池Ｎｏ．８においては、電池内圧に対してリブによるケ
ース突き合わせ間隔が大であるためケースが変形し、発
電要素群とケース間に空気の断熱層が発生することと、
単電池間の空気の通る空間面積幅が小さくなるために、
発電要素群で発生した熱が放熱しにくく、放電容量が８
８Ａｈと低下し、サイクル寿命も短くなる。以上のこと
から、突出リブの間隔は、１０〜１５ｍｍが望ましい。
に、リブ間隔が５ｍｍである電池Ｎｏ．５は、ケース表
面上におけるリブの占める面積が大となり、空気が通過
する面積が減少するため、電極群で発生した熱が放熱し
にくく、放電容量が８５Ａｈと低下し、サイクル寿命も
低下する。しかしながら、リブ間隔を２０ｍｍとした電
池Ｎｏ．８においては、電池内圧に対してリブによるケ
ース突き合わせ間隔が大であるためケースが変形し、発
電要素群とケース間に空気の断熱層が発生することと、
単電池間の空気の通る空間面積幅が小さくなるために、
発電要素群で発生した熱が放熱しにくく、放電容量が８
８Ａｈと低下し、サイクル寿命も短くなる。以上のこと
から、突出リブの間隔は、１０〜１５ｍｍが望ましい。
【００５０】実施例４において、表５から明らかなよう
に、リブの幅が１５ｍｍである電池Ｎｏ．１２は、ケー
ス表面上におけるリブの占める面積が大となり、空気が
通過する面積が減少するため、発電要素群で発生した熱
が放熱しにくく、放電容量が８５Ａｈと低下し、サイク
ル寿命も低下した。しかしながらリブ幅を１ｍｍとした
電池Ｎｏ．９は、１２０サイクルにおいて急激に放電容
量が低下しはじめ、３５０サイクルで初期の放電容量に
対して５０％しか得られなくなった。これは、リブ端面
同士の突き合わせ部が電極群の膨張により破損してズレ
が発生し、実施例１で説明したエンドプレートと架橋体
による挟着効果が失われたためである。以上のことから
突出リブの幅は、３〜１０ｍｍが望ましい。
に、リブの幅が１５ｍｍである電池Ｎｏ．１２は、ケー
ス表面上におけるリブの占める面積が大となり、空気が
通過する面積が減少するため、発電要素群で発生した熱
が放熱しにくく、放電容量が８５Ａｈと低下し、サイク
ル寿命も低下した。しかしながらリブ幅を１ｍｍとした
電池Ｎｏ．９は、１２０サイクルにおいて急激に放電容
量が低下しはじめ、３５０サイクルで初期の放電容量に
対して５０％しか得られなくなった。これは、リブ端面
同士の突き合わせ部が電極群の膨張により破損してズレ
が発生し、実施例１で説明したエンドプレートと架橋体
による挟着効果が失われたためである。以上のことから
突出リブの幅は、３〜１０ｍｍが望ましい。
【００５１】実施例５において、表６から明らかなよう
に、ケースの厚みを０．５ｍｍとした電池Ｎｏ．１３
は、電池内圧に対してケース厚みが小であるためケース
が変形し、極板とケース間に空気の断熱層が発生するこ
とと、単電池間の空気の通る空間面積幅が小さくなるた
めに、電極群で発生した熱が放熱しにくく、放電容量が
８５Ａｈと低下し、サイクル寿命も短くなる。しかしな
がらケースの厚みを５ｍｍとした電池Ｎｏ．１６は、ケ
ース厚みが厚いため電極群で発生した熱が放熱しにくく
放電容量が８８Ａｈと低下し、サイクル寿命も短くな
る。以上のことから、ケース厚みは１〜３ｍｍであるこ
とが望ましい。
に、ケースの厚みを０．５ｍｍとした電池Ｎｏ．１３
は、電池内圧に対してケース厚みが小であるためケース
が変形し、極板とケース間に空気の断熱層が発生するこ
とと、単電池間の空気の通る空間面積幅が小さくなるた
めに、電極群で発生した熱が放熱しにくく、放電容量が
８５Ａｈと低下し、サイクル寿命も短くなる。しかしな
がらケースの厚みを５ｍｍとした電池Ｎｏ．１６は、ケ
ース厚みが厚いため電極群で発生した熱が放熱しにくく
放電容量が８８Ａｈと低下し、サイクル寿命も短くな
る。以上のことから、ケース厚みは１〜３ｍｍであるこ
とが望ましい。
【００５２】実施例６において、表７から明らかなよう
に、電池側面のケース厚みを１．０ｍｍとした電池Ｎ
ｏ．１７は、サイクル寿命が１１０サイクルと短い。こ
れは電池内圧の上昇に対するケース側面側の強度が不足
し、応力集中部において１００サイクル前後で亀裂が発
生し、電解液が漏れたためである。ケース底面および蓋
の厚みにおいても同様の結果となる。しかしながら電池
側面のケース厚みを７．０ｍｍとした電池Ｎｏ．２０
は、ケース側面からの放熱が減少した分放電容量が低下
し、サイクル寿命が短くなる。体積エネルギー密度の観
点からも蓋、ケースの側面、底面の厚みは３〜５ｍｍが
適当である。さらに、ケース底面においては、補強用と
して凹凸部を設けることが望ましい。
に、電池側面のケース厚みを１．０ｍｍとした電池Ｎ
ｏ．１７は、サイクル寿命が１１０サイクルと短い。こ
れは電池内圧の上昇に対するケース側面側の強度が不足
し、応力集中部において１００サイクル前後で亀裂が発
生し、電解液が漏れたためである。ケース底面および蓋
の厚みにおいても同様の結果となる。しかしながら電池
側面のケース厚みを７．０ｍｍとした電池Ｎｏ．２０
は、ケース側面からの放熱が減少した分放電容量が低下
し、サイクル寿命が短くなる。体積エネルギー密度の観
点からも蓋、ケースの側面、底面の厚みは３〜５ｍｍが
適当である。さらに、ケース底面においては、補強用と
して凹凸部を設けることが望ましい。
【００５３】実施例７において、表８から明らかなよう
に、曲げ弾性係数が１００００ｋｇ／ｃｍ2である低密
度ポリエチレン製のケースを用いた電池Ｎｏ．２１は、
電池内圧に対してケースの剛性が小さいためケースが変
形し、極板とケース間に空気の断熱層が発生すること
と、空気の通る単電池間の空間面積幅が小さくなるため
に、電極群で発生した熱が放熱しにくく放電容量が８８
Ａｈと低下し、サイクル寿命も短くなる。しかしながら
曲げ弾性係数が３２０００ｋｇ／ｃｍ2であるＡＢＳ樹
脂製のケースを用いた電池Ｎｏ．２４は、サイクル寿命
が１８０サイクルと短い。これは曲げ弾性係数が高い材
料は一般に脆性が低く、特にケースと蓋の熱溶着部にお
いて脆くなり、極板群の膨張により亀裂が発生し、電解
液が漏液したためである。以上のことより曲げ弾性係数
としては、１４０００〜２８０００ｋｇ／ｃｍ2が適当
である。本実施例では、曲げ弾性係数が１４０００〜２
８０００ｋｇ／ｃｍ2の剛性樹脂としてポリプロピレン
を用いたが、他に変性ポリフェニレンエーテル、ポリア
ミド、あるいはこれらの合成樹脂とポリプロピレンとの
アロイを用いることができる。
に、曲げ弾性係数が１００００ｋｇ／ｃｍ2である低密
度ポリエチレン製のケースを用いた電池Ｎｏ．２１は、
電池内圧に対してケースの剛性が小さいためケースが変
形し、極板とケース間に空気の断熱層が発生すること
と、空気の通る単電池間の空間面積幅が小さくなるため
に、電極群で発生した熱が放熱しにくく放電容量が８８
Ａｈと低下し、サイクル寿命も短くなる。しかしながら
曲げ弾性係数が３２０００ｋｇ／ｃｍ2であるＡＢＳ樹
脂製のケースを用いた電池Ｎｏ．２４は、サイクル寿命
が１８０サイクルと短い。これは曲げ弾性係数が高い材
料は一般に脆性が低く、特にケースと蓋の熱溶着部にお
いて脆くなり、極板群の膨張により亀裂が発生し、電解
液が漏液したためである。以上のことより曲げ弾性係数
としては、１４０００〜２８０００ｋｇ／ｃｍ2が適当
である。本実施例では、曲げ弾性係数が１４０００〜２
８０００ｋｇ／ｃｍ2の剛性樹脂としてポリプロピレン
を用いたが、他に変性ポリフェニレンエーテル、ポリア
ミド、あるいはこれらの合成樹脂とポリプロピレンとの
アロイを用いることができる。
【００５４】［実施例８］単電池１０個を用いて実施例
１と同様にして単位電池を構成する。 ［比較例３］リブの表面に位置決めのための凹凸部を設
けていない電池ケースを用いて単電池を作成し、この単
電池１０個を用いて実施例１と同様に単位電池を構成す
る。 ［比較例４］電池ケース側面に架橋体３４の位置決め用
の凹部２２を設けていない電池ケースにより単電池を作
製し、この単電池１０個を用いて実施例１と同様に単位
電池を作製する。
１と同様にして単位電池を構成する。 ［比較例３］リブの表面に位置決めのための凹凸部を設
けていない電池ケースを用いて単電池を作成し、この単
電池１０個を用いて実施例１と同様に単位電池を構成す
る。 ［比較例４］電池ケース側面に架橋体３４の位置決め用
の凹部２２を設けていない電池ケースにより単電池を作
製し、この単電池１０個を用いて実施例１と同様に単位
電池を作製する。
【００５５】上記実施例８と比較例３、４の単位電池に
ついて振動試験を行った。加振条件は、単位電池を上
下、左右、前後方向に５Ｇの加速度でそれぞれ６時間加
振し、単位電池の外観変化を観測した。その結果を表９
に示す。
ついて振動試験を行った。加振条件は、単位電池を上
下、左右、前後方向に５Ｇの加速度でそれぞれ６時間加
振し、単位電池の外観変化を観測した。その結果を表９
に示す。
【００５６】
【表９】
【００５７】本発明による実施例８の単位電池は、振動
試験において全単位電池とも外観上の変化は発生しなか
った。リブの表面に位置決めのための凹凸部を設けてい
ない比較例３の単位電池は、単電池１０個中２個がリブ
同士の突き合わせのズレが発生した。以上の結果より、
リブ同士の突き合わせのズレを防止するためには、リブ
に位置決めの凹凸部を設けることが有効である。また、
架橋体と接するケース側面に、架橋体の位置決め用の凹
部を設けていない比較例４の単位電池は、単電池１０個
中２個が架橋体およびエンドプレートと電池ケースの位
置がズレていた。架橋体およびエンドプレートと電池ケ
ースの位置決めのためには、電池ケースの架橋体と接す
る側面に位置決め用の凹部を設けることが有効である。
試験において全単位電池とも外観上の変化は発生しなか
った。リブの表面に位置決めのための凹凸部を設けてい
ない比較例３の単位電池は、単電池１０個中２個がリブ
同士の突き合わせのズレが発生した。以上の結果より、
リブ同士の突き合わせのズレを防止するためには、リブ
に位置決めの凹凸部を設けることが有効である。また、
架橋体と接するケース側面に、架橋体の位置決め用の凹
部を設けていない比較例４の単位電池は、単電池１０個
中２個が架橋体およびエンドプレートと電池ケースの位
置がズレていた。架橋体およびエンドプレートと電池ケ
ースの位置決めのためには、電池ケースの架橋体と接す
る側面に位置決め用の凹部を設けることが有効である。
【００５８】［実施例９］エンドプレートの材質につい
て検討した。 ［比較例５］エンドプレート３３にポリプロピレン製の
ものを用いる他は実施例１と同様にして単位電池を構成
する。 ［比較例６］エンドプレートに銅製のものを用いる他は
実施例１と同様にして単位電池を構成する。
て検討した。 ［比較例５］エンドプレート３３にポリプロピレン製の
ものを用いる他は実施例１と同様にして単位電池を構成
する。 ［比較例６］エンドプレートに銅製のものを用いる他は
実施例１と同様にして単位電池を構成する。
【００５９】実施例１と、比較例５、６の単位電池につ
いて、放電容量およびサイクル寿命試験をした結果、な
らびに単位重量当たりのエネルギー密度の比較を表１０
に示す。
いて、放電容量およびサイクル寿命試験をした結果、な
らびに単位重量当たりのエネルギー密度の比較を表１０
に示す。
【００６０】
【表１０】
【００６１】表１０から明らかなように、比較例５のよ
うにエンドプレートの材質をポリプロピレン製とした場
合、電池内圧の上昇に対してエンドプレートの剛性が不
足しているのでケース膨張を抑制できず、電極群とケー
スの間に発生した空間部により放熱が妨げられる。ま
た、ポリプロピレン製エンドプレートの熱伝達率はアル
ミニウム製のものに比較して小さいので、特に単位電池
両端の電池からの放熱が妨げられる。その結果、比較例
５の単位電池の放電容量、サイクル寿命は実施例１の単
位電池に比較して低下した。エンドプレートの材質を銅
製とした比較例６の単位電池は、放電容量、サイクル寿
命ともに実施例１の単位電池と同等の性能を有するが、
エンドプレートの重量が増加し、重量エネルギー密度の
観点から好ましくない。以上のことから、エンドプレー
トは軽量かつ限られた寸法内で電池内圧の上昇による変
形が発生しない強度を有し、更に熱伝導性に優れたアル
ミニウムを主とする材質であることが好ましい。また、
本実施例において架橋体の構造としては、角柱状を用い
たが、帯状または円柱状においても同様の効果が得られ
る。
うにエンドプレートの材質をポリプロピレン製とした場
合、電池内圧の上昇に対してエンドプレートの剛性が不
足しているのでケース膨張を抑制できず、電極群とケー
スの間に発生した空間部により放熱が妨げられる。ま
た、ポリプロピレン製エンドプレートの熱伝達率はアル
ミニウム製のものに比較して小さいので、特に単位電池
両端の電池からの放熱が妨げられる。その結果、比較例
５の単位電池の放電容量、サイクル寿命は実施例１の単
位電池に比較して低下した。エンドプレートの材質を銅
製とした比較例６の単位電池は、放電容量、サイクル寿
命ともに実施例１の単位電池と同等の性能を有するが、
エンドプレートの重量が増加し、重量エネルギー密度の
観点から好ましくない。以上のことから、エンドプレー
トは軽量かつ限られた寸法内で電池内圧の上昇による変
形が発生しない強度を有し、更に熱伝導性に優れたアル
ミニウムを主とする材質であることが好ましい。また、
本実施例において架橋体の構造としては、角柱状を用い
たが、帯状または円柱状においても同様の効果が得られ
る。
【００６２】［実施例１０］エンドプレートの構造につ
いて検討した。 ［比較例７］リブを設けず厚み３ｍｍのアルミニウム平
板からなるエンドプレートを用いた他は実施例１と同様
にして単位電池を構成する。 ［比較例８］リブを設けず厚み１０ｍｍのアルミニウム
平板からなるエンドプレートを用いた他は実施例１と同
様にして単位電池を構成する。
いて検討した。 ［比較例７］リブを設けず厚み３ｍｍのアルミニウム平
板からなるエンドプレートを用いた他は実施例１と同様
にして単位電池を構成する。 ［比較例８］リブを設けず厚み１０ｍｍのアルミニウム
平板からなるエンドプレートを用いた他は実施例１と同
様にして単位電池を構成する。
【００６３】実施例１と比較例７、８の単位電池につい
て放電容量およびサイクル寿命試験をした結果、ならび
に単位重量当たりのエネルギー密度の比較を表１１に示
す。
て放電容量およびサイクル寿命試験をした結果、ならび
に単位重量当たりのエネルギー密度の比較を表１１に示
す。
【００６４】
【表１１】
【００６５】表１１から明らかなように、エンドプレー
トにリブを設けず、厚み３ｍｍのアルミニウム平板を用
いた比較例７の単位電池は、電池内圧の上昇に対してエ
ンドプレートの強度が不足しているため、電池ケースの
膨張を抑制できず、電極群と電池ケースの間に発生した
空間部により放熱が妨げられる。その結果、電池内温度
が上昇し、放電容量やサイクル寿命が実施例１の単位電
池より低下する。またエンドプレートにリブを設けず、
厚み１０ｍｍのアルミニウム平板を用いた比較例８の単
位電池は、電池内圧上昇に伴うケースの膨張は抑制され
るものの、実施例１の単位電池と比較してエンドプレー
トの厚みが増加し、表面積が減少したため、単位電池の
両端の単電池からの放熱が減少した。その結果、放電容
量が９４Ａｈ、サイクル寿命が８００サイクルに低下し
た。さらに、エンドプレートの重量が増加するため、重
量エネルギー密度の観点からも好ましくない。以上のこ
とから、エンドプレートの構造としては、放熱、補強お
よび軽量化のために少なくとも２本以上のリブを設ける
ことが好ましい。
トにリブを設けず、厚み３ｍｍのアルミニウム平板を用
いた比較例７の単位電池は、電池内圧の上昇に対してエ
ンドプレートの強度が不足しているため、電池ケースの
膨張を抑制できず、電極群と電池ケースの間に発生した
空間部により放熱が妨げられる。その結果、電池内温度
が上昇し、放電容量やサイクル寿命が実施例１の単位電
池より低下する。またエンドプレートにリブを設けず、
厚み１０ｍｍのアルミニウム平板を用いた比較例８の単
位電池は、電池内圧上昇に伴うケースの膨張は抑制され
るものの、実施例１の単位電池と比較してエンドプレー
トの厚みが増加し、表面積が減少したため、単位電池の
両端の単電池からの放熱が減少した。その結果、放電容
量が９４Ａｈ、サイクル寿命が８００サイクルに低下し
た。さらに、エンドプレートの重量が増加するため、重
量エネルギー密度の観点からも好ましくない。以上のこ
とから、エンドプレートの構造としては、放熱、補強お
よび軽量化のために少なくとも２本以上のリブを設ける
ことが好ましい。
【００６６】上記の実施例においては、リブは電池ケー
スの表面に縦方向に設ける例を示したが、横方向に設け
てもよい。また、安全弁の作動圧力は電池ケースの強度
やケースと蓋との溶着部の強度を考慮すると、２〜８ｋ
ｇ／ｃｍ2が好ましい。安全弁の作動圧が８ｋｇ／ｃｍ2
以上になると、電池ケース自体あるいはケースと蓋との
溶着部が破断する。また、電池内圧は、０．１Ｃの充電
率においても２ｋｇ／ｃｍ2以下に制御することは困難
である。したがって、電池性能および電池ケースの信頼
性の点から、安全弁の作動圧力は２〜８ｋｇ／ｃｍ2が
好ましい。
スの表面に縦方向に設ける例を示したが、横方向に設け
てもよい。また、安全弁の作動圧力は電池ケースの強度
やケースと蓋との溶着部の強度を考慮すると、２〜８ｋ
ｇ／ｃｍ2が好ましい。安全弁の作動圧が８ｋｇ／ｃｍ2
以上になると、電池ケース自体あるいはケースと蓋との
溶着部が破断する。また、電池内圧は、０．１Ｃの充電
率においても２ｋｇ／ｃｍ2以下に制御することは困難
である。したがって、電池性能および電池ケースの信頼
性の点から、安全弁の作動圧力は２〜８ｋｇ／ｃｍ2が
好ましい。
【００６７】
【発明の効果】本発明によれば、単位電池を構成する単
電池は、相互間にリブの突き合わせによって形成される
空間部を確保して強固に緊縛され、そのため電池ケース
の膨張や変形がなく、電池内で発生した熱を電池外部へ
効率よく放出することができる。従って、各単電池の放
電容量のばらつきやサイクル寿命の劣化を抑制すること
ができる。
電池は、相互間にリブの突き合わせによって形成される
空間部を確保して強固に緊縛され、そのため電池ケース
の膨張や変形がなく、電池内で発生した熱を電池外部へ
効率よく放出することができる。従って、各単電池の放
電容量のばらつきやサイクル寿命の劣化を抑制すること
ができる。
【００６８】また、リブに設けた凹凸部の嵌合により単
電池同士のずれをなくすとともに、電池ケース側面の架
橋体の位置決め用凹部を設けたことにより、振動によっ
ても位置ずれのない単位電池とすることができる。以上
のように、本発明によれば、信頼性の優れた中型ないし
大型の密閉形アルカリ蓄電池システムを提供することが
できる。
電池同士のずれをなくすとともに、電池ケース側面の架
橋体の位置決め用凹部を設けたことにより、振動によっ
ても位置ずれのない単位電池とすることができる。以上
のように、本発明によれば、信頼性の優れた中型ないし
大型の密閉形アルカリ蓄電池システムを提供することが
できる。
【図１】本発明の実施例における密閉形アルカリ蓄電池
の単電池の一部を切り欠いた斜視図である。
の単電池の一部を切り欠いた斜視図である。
【図２】同実施例の電池ケースの上方斜視図である。
【図３】同電池ケースの下方斜視図である。
【図４】同実施例の単位電池の斜視図である。
１０ 単電池 １１ 電極群 １２ 電池ケース １３ 蓋 １４ 正極端子 １５ 負極端子 １６ 安全弁 １７ リード片 １８ 積層方向の側壁 １９ 側壁 ２０ 底壁 ２１ リブ ２２ 凹部 ２３ 凸部 ２４ 凹部 ２５ 凹部 ２６ 蓋の側壁 ２７ リブ ２８ 溶着部 ２９ 溶着代 ３０ リブ ３１ 単位電池 ３２ 接続導体 ３３ エンドプレート ３４ 架橋体 ３５ リブ ３６ 空間 ３７ 空間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 宏夢 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 生駒 宗久 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−291867（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 10/24 - 10/30 H01M 2/02 H01M 10/50
Claims (11)
- 【請求項１】 曲げ弾性係数１４０００〜２８０００ｋ
ｇ／ｃｍ 2 の合成樹脂製の電池ケース内に発電要素群を
収容し、安全弁を備えた蓋により封口した単電池であっ
て、前記電池ケースの外表面には、単電池同士を一方向
に突き合わせるための複数のリブを平行に設け、前記リ
ブを有するケース側壁の肉厚を１〜３ｍｍとし、前記リ
ブの高さを１〜２ｍｍ、リブ間の間隔を１０〜１５ｍ
ｍ、リブの幅を３〜１０ｍｍとした密閉形アルカリ蓄電
池の単電池。 - 【請求項２】 電池ケースの前記リブを有しないケース
側壁の肉厚を３〜５ｍｍとし、蓋の肉厚を３〜５ｍｍと
した請求項１記載の密閉形アルカリ蓄電池の単電池。 - 【請求項３】 前記リブの表面に、単電池同士の位置決
め用の少なくとも２個の凹凸部を設けた請求項１記載の
密閉形アルカリ蓄電池の単電池。 - 【請求項４】 前記リブが電池ケースの縦方向または横
方向に連続的に設けられている請求項１記載の密閉形ア
ルカリ蓄電池の単電池。 - 【請求項５】 曲げ弾性係数１４０００〜２８０００ｋ
ｇ／ｃｍ 2 の合成樹脂製の電池ケース内に発電要素群を
収容し、安全弁を備えた蓋により封口した単電池の複数
個を一方向に積層した単位電池であって、両端面に配し
たエンドプレートとエンドプレートを相互に連結する架
橋体により積層方向に緊縛されており、各単電池はその
積層方向の電池ケース外表面に設けた複数の平行なリブ
によって相互に突き合わされて単電池間に空気の流通す
る空間を形成し、かつ電池ケースの積層方向の側壁の肉
厚を１〜３ｍｍとし、リブの高さを１〜２ｍｍ、リブの
間隔を１０〜１５ｍｍ、リブの幅を３〜１０ｍｍとした
密閉形アルカリ蓄電池の単位電池。 - 【請求項６】 電池ケースの他方の側壁の肉厚を３〜５
ｍｍとし、かつ蓋の肉厚を３〜５ｍｍとした請求項５記
載の密閉形アルカリ蓄電池の単位電池。 - 【請求項７】 電池ケースの側面に前記架橋体の位置決
め用凹部を設けた請求項５記載の密閉形アルカリ蓄電池
の単位電池。 - 【請求項８】 隣接する単電池は、一方の電池ケースの
リブ表面に設けた凹部と他方の電池ケースのリブ表面に
設けた凸部との嵌合による少なくとも２組の位置決め部
により相互に位置決めされている請求項５記載の密閉形
アルカリ蓄電池の単位電池。 - 【請求項９】 前記発電要素群の正、負極板はセパレー
タを介して単電池の積層方向に積層されており、かつ発
電要素群は少なくともその一部が電池ケース内面に接触
している請求項５〜８のいずれかに記載の密閉形アルカ
リ蓄電池の単位電池。 - 【請求項１０】 安全弁の作動圧が２〜８ｋｇ／ｃｍ2
である請求項５〜８のいずれかに記載の密閉形アルカリ
蓄電池の単位電池。 - 【請求項１１】 複数の単電池を一方向に積層して単位
電池を構成するための曲げ弾性係数１４０００〜２８０
００ｋｇ／ｃｍ 2 の合成樹脂製電池ケースであって、積
層方向のケース側壁外表面には隣接する電池ケースと突
き合わされる複数のリブを平行に設けてあり、積層方向
のケース側壁の肉厚を１〜３ｍｍとし、他方のケース側
壁の肉厚を３〜５ｍｍとした電池ケース。
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