JP4168578B2 - 角型アルカリ蓄電池とその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池に代表される角型アルカリ蓄電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池に代表されるアルカリ蓄電池の正極として用いられるニッケル極は焼結式と非焼結式に大別される。
【０００３】
焼結式ニッケル極の製造方法としては、パンチングメタルなどの芯材とニッケル粉末を焼結させて得た多孔度８０％程度の多孔質ニッケル焼結基体に、硝酸ニッケル水溶液などのニッケル塩溶液を含浸し、ついでアルカリ水溶液中に浸漬することにより多孔質ニッケル焼結基体中に水酸化ニッケルを生成させて作製する方法が一般的である。
【０００４】
この極板は、活物質である水酸化ニッケルを必要量充填するために、上記の含浸・アルカリ浸漬処理を複数回繰り返さなければならないために工程が煩雑となる。また、多孔質基体の多孔度を上げて活物質の充填密度を高めようとしても、多孔度を８０％程度よりも大きくすると極板の強度が著しく低下し、活物質が脱落しやすくなるため、活物質充填密度を高めることができないという課題がある。
【０００５】
一方、非焼結式ニッケル極の製造方法としては、９５％以上の多孔度を有する発泡状ニッケル多孔体を基体に用い、これに水酸化ニッケルを主体とする活物質粉末を水で混練したペーストを充填し、乾燥、プレス工程を経て作製する方法が一般的である。この極板は、焼結式ニッケル極と比較して製造方法が簡易である上に、活物質充填密度が大きいニッケル極が得られ、電池の高容量化が図れるため、通信機器、ＯＡ、パワーツールなど現在幅広い分野で使用されている。
【０００６】
さらに近年、携帯電話などの電子機器においては小型化・薄型化の進展が目覚ましく、それらの駆動用電源である電池に対しても小型化・薄型化が要望されており、スペースの有効活用の観点から角型形状を有する電池に要望が集まりつつある。
【０００７】
角型電池は、円筒型電池と比較して機器収納時のスペース効率が優れている。しかしながら、正極板に非焼結式ニッケル極を用いて角型構造のアルカリ蓄電池を構成する場合には、以下に示すような課題がある。
【０００８】
一般的に角型アルカリ蓄電池では、短冊状に切断した複数枚の正極板１２及び負極板１３をセパレータ１４を介して交互に積層した電極体を角型ケース１６に収納した構造を有する。この角型アルカリ蓄電池の半裁模式断面図を図９に示す。
【０００９】
このように、多数枚の極板のそれぞれにリード端子を溶接し、積層して電極体を構成しなければならない角型アルカリ蓄電池は、一枚の帯状の正極板、負極板をセパレータを介して捲回して構成される円筒型アルカリ蓄電池と比較して著しく生産性が劣る。
【００１０】
また、このような積層構造の電極体には極板の位置ずれによる微小短絡不良（以下、リーク不良と述べる。）を防止するためにセパレータ１４を袋状に溶着（以下、セパシールと述べる。）して正極板１２または負極板１３の少なくとも一方を挿入する工程が不可欠であり、角型アルカリ蓄電池の構成をさらに煩雑なものとしている。
【００１１】
角型電池の生産性を向上させるための手段としては、角型のリチウム・二次電池で一般的に行われているような捲回構造による構成、すなわち一枚の帯状の正極板と負極板をセパレータを介して相対向するように折り曲げて電極体を作製し、角型ケースに収納させる方法が考えられる。
【００１２】
しかしながら、捲回構造の電極体を角型ケースに収納させるためには、極板を図５に示すような長円状、もしくは図６に示すような長方形状に捲回しなければならないため、折り曲げ部分において極板を非常に小さい曲率で屈曲させる必要がある。
【００１３】
ところが、非焼結式ニッケル極はもともと曲げに対する変形の自由度が少ない構造材料であり、小さい曲率で折り曲げた場合、折り曲げ部分の外周側において発泡ニッケル芯材の切断やひび割れ、あるいは活物質の脱落が生じやすく、これらが要因となって電池のリーク不良が増大するという課題が発生する。
【００１４】
このような非焼結式ニッケル極の曲率の小さい折り曲げ部分の切断やひび割れ、あるいは活物質の脱落を抑制するためには、例えば、正極板の両面にＶ字状の溝部を形成し、溝の方向を捲回軸と平行にして極板を捲回する技術が、特開昭６０−１３３６５５号公報に提案されている。
【００１５】
さらに、特開平５−４１２１１号公報では、金属多孔体が切れやすいＶ字状断面の溝に代えて、台形状もしくは半楕円状の断面を有する溝とすることが開示されている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの処理により正極板は、溝部によって与えられた表面の伸延の自由度と溝の内部における優先的なクラックの発生によって可とう性が改善され、リーク不良はいくらか減少する傾向が見られるが、その効果は充分であるとはいえない。
【００１７】
これは、上記のような極板の表面に溝部を形成する構成では、溝部の内部に発生したクラック部のバリが捲回の力で***して突出したり、クラックから活物質粒子が溝部を通って極板の外周に流出し、これらが新たな短絡の要因となるためである。
【００１８】
すなわち、活物質充填基板の表面に形成された溝部内部はいずれも空洞であるため、溝部内部に発生するクラックのバリの***突出やクラック部からの活物質の流出に対して無防備であり、これが信頼性を低下させる原因となる。
【００１９】
このように、非焼結式ニッケル極を小さい曲率で折り曲げて、角型アルカリ蓄電池の構成に適した捲回構造の電極体を作製するためには、非焼結式ニッケル極に溝部を形成して極板の可とう性を改善するだけでなく、極板内部で発生するクラック部の***突出と活物質粒子の流出を抑制するための適切な極板構造と前記極板構造を作製するための適切な製造方法の開発が必要とされる。
【００２０】
以上示したとおり、正極に非焼結式ニッケル極を用いた角型アルカリ蓄電池の製造工程としては生産性とリーク不良の低減が両立できる決定的な手段がないのが現状である。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の角型アルカリ蓄電池は、３次元的に連なる空間を有する金属多孔体に水酸化ニッケルを主成分とする活物質粉末を充填した正極板と、負極板とを、セパレータを介して相対向するように積層しこれを少なくとも一回折り曲げて構成した電極体を角型容器内に収納した角型アルカリ蓄電池において、前記正極板は、その一方面に複数本の溝部を有し、前記溝部には活物質充填密度の低い溝部活物質層が形成されており、加圧により形成された活物質充填密度の高い表面層とによって平滑な表面が構成されるとともに、前記溝部活物質層を備える面を外周として、前記溝部の方向と、正極板の捲回軸とが平行になるように折り曲げられているものとした。
【００２２】
また上記構成を効果的に形成する製造方法としては、３次元的に連なる空間を有する金属多孔体に水酸化ニッケルを主成分とする活物質粉末を充填して充填基板を形成する活物質充填工程と、充填基板の片面に溝部を形成する工程と、溝部を形成した電極をほぼ平滑に加圧し所望の厚みとする工程と、上記工程を経て得られる正極板を、溝部活物質層を備えた面を外周として前記溝部の方向と、正極板の捲回軸とが平行になるように折り曲げて、セパレータを介して負極板と相対向するように積層して電極体を構成する工程と、電極体を角型容器内に収納し、封口する工程を備えることを特徴とする製造方法とした。
【００２３】
これにより、角型アルカリ蓄電池の課題であった生産性の低さを改善した上で、リーク不良の増加を招くことなく、高い歩留まりを達成することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、３次元的に連なる空間を有する金属多孔体に水酸化ニッケルを主成分とする活物質粉末を充填した正極板と負極板とを、セパレータを介して相対向するように積層した電極体を少なくとも一回折り曲げて角型容器内に収納した角型アルカリ蓄電池において、前記正極板は、その一方面に複数本の溝部を有し、前記溝部は、溝部に垂直な断面形状が、２つの円弧の外形によって形成される形状の壁面と溝部の底部が表面に平行な平坦部から構成された形状であり、前記溝部には活物質充填密度の低い溝部活物質層が形成されており、加圧により形成された活物質充填密度の高い表面層とによって平滑な表面が構成されるとともに、前記溝部活物質層を備える面を外周として、前記溝部の方向と、正極板の捲回軸とが平行になるように折り曲げられ、折り曲げられた正極板には複数の平行に形成された溝部の底部と壁面の交線を起点としてクラックが形成され、前記クラックは溝部活物質層によって押圧されている。
【００２５】
また、本発明の角型アルカリ蓄電池を得るための製造方法は、３次元的に連なる空間を有する金属多孔体に水酸化ニッケルを主成分とする活物質粉末を充填して正極板を形成する活物質充填工程と、前記正極板の一方面に溝部を形成する工程であって、前記溝部は、溝部に垂直な断面形状が、２つの円弧の外形によって形成される形状の壁面と溝部の底部が表面に平行な平坦部から構成された形状とする工程と、前記溝部を形成した正極板を、前記溝の方向と垂直な軸を有する一対の平滑ローラで平滑に加圧し所望の厚みとする工程と、前記正極板の溝部を備えた面を外周にして、前記正極板と負極板とをセパレータを介して相対向するように積層して電極体を構成する工程と、前記正極板の溝部を備えた面を外周として前記溝部の方向と前記正極板の捲回軸とが平行になるように前記電極体を少なくとも一回折り曲げる工程であって、折り曲げられた正極板に複数の平行に形成された溝部の底部と壁面の交線を起点とするクラックが形成され、前記クラックは溝部活物質層によって押圧する工程と、前記電極体を角型容器内に収納し、封口する工程を備えるものである。
【００２６】
図３に本発明による角型アルカリ蓄電池の正極板を長円状に折り曲げて電極体を構成した模式図を示す。図３において、（ａ）は電極体における正極板の曲率の小さい折り曲げ部分を拡大して示した図であり、（ｂ）は正極板上に形成された溝部をさらに拡大して示した図である。
【００２７】
本発明による角型アルカリ蓄電池の正極板は、表面が平滑化されて溝部が見かけ上消失してはいるが、溝部が複数個平行して形成されているため可とう性の改善効果が得られる。さらに加圧成形された溝部活物質層によって溝部内部に形成されるクラック部位が押し出され、バリの***突出や活物質の流出を抑制できる。
【００２８】
このような極板を、図３に示すように溝部を備えた面を外周にして溝部に沿うようにして折り曲げることにより、リーク不良の増大を招くことなく、角型アルカリ蓄電池においてもリチウム二次電池と同様な捲回構造の電極体が構成可能となる。
【００２９】
したがって、従来のように多数の極板を積層して構成する必要がなくなり、煩雑なセパシール工程も不要となるため極板構成が簡易となり、角型アルカリ蓄電池の生産性向上が図れる。
【００３０】
前記金属多孔体としては発泡状金属ニッケルを用いることが好ましい。発泡状金属ニッケルを用いることにより充放電特性や寿命特性が優れた角型アルカリ蓄電池が得られる。
【００３１】
負極板としては、パンチングメタル芯材に水素吸蔵合金が塗着されたものを用いることが好ましい。これにより、高容量密度、高信頼性な角型アルカリ蓄電池が得られる。
【００３２】
【実施例】
以下に本発明の実施例について詳細な説明を行う。なお、本発明は下記実施例に限定されるものでなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能なものである。
【００３３】
（実施例１）
本発明による角型アルカリ蓄電池用正極板を作製するための装置の一例を図１の模式図に示す。活物質を充填した基板１は凸部を有する溝型付きローラ２と平滑ローラ３の間を通過させることにより、片側に溝部４を有する溝部形成基板５となる。
【００３４】
次に前記溝部形成基板５は一対の平滑な加圧ローラ６により加圧されると、溝部には活物質が滲出して、溝部活物質層７が形成され、本発明の電極基板８となる。
【００３５】
前記電極基板８は通常、溝方向と垂直に裁断されて本発明による正極板９を得る。
【００３６】
図２は本発明の製造過程に従って活物質充填基板が変化してゆく様子を溝方向に垂直な断面の形態で示している。図２において（Ａ）は活物質充填基板、（Ｂ）は溝部形成基板、（Ｃ）は電極基板である。
【００３７】
本発明において３次元多孔体の厚さ、多孔度、孔径、孔形などには特に限定事項はなく、既存の発泡状金属ニッケルなどの３次元多孔体が適用できる。本実施例では多孔度９５％の発泡状ニッケル多孔体を用いた。
【００３８】
活物質充填基板の作製にはあらかじめ短冊状や平板状に裁断した多孔体を用いる方法と連続した帯状の多孔体を用い、任意の工程において後から極板形状に裁断する方法が用いられている。量産性に関しては後者が優れている。
【００３９】
本発明において活物質の充填方法には特別な限定はなく、均等な充填ができる方法であれば、どれでも適用可能である。例えば、活物質の充填には多孔体基板を活物質のペースト槽の中を通過させて活物質を充填する方法、定量吐出ノズルやドクターナイフを用いて片面あるいは両面から活物質を圧入する方法など一般に用いられている既存の方法が適用できる。
【００４０】
活物質ペーストには水酸化ニッケルを主体とし、必要な添加物と結着剤を混合した正極用活物質ペーストが用いられる。本実施例では、正極活物質として内部に少量のコバルト及び亜鉛を固溶した球状の水酸化ニッケル粉末を用意し、これに添加剤として水酸化コバルト、酸化亜鉛を水酸化ニッケルに対して重量比でそれぞれ８％、２％となるように混合し、水とＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）を加えて活物質ペーストを作製した。
【００４１】
次に溝部形成工程について説明を行う。この溝部形成工程によって、断面形状は図２（Ａ）から（Ｂ）に変化する。
【００４２】
帯状の活物質充填基板１に溝部４を形成するには、ローラの円周上にリング状の凸部を複数本設けた溝型付ローラ２と平滑ローラ３によって行うのが便利である。上記ローラを通過して得られた帯状の溝部形成基板５の片面には、帯状の基板の進行方向に連続する溝部４が幅方向に複数本並んで形成される。
【００４３】
上記溝部４を形成する第１の目的は溝部の底部１０にストレスを与え、捲回時に折り曲げ部分に前記溝部底部１０に優先的にクラック１０ａを発生させるためであり、第２の目的は多孔体の骨格から滲出させた活物質で溝部に好ましい溝部活物質層７を形成させるための容積を確保することにある。
【００４４】
本発明の極板において上記の好ましい効果をもたらす溝部活物質層の状態は、この溝部の形成基板の形態の影響を受ける。例えば、溝部形成基板の厚さに対する溝部深さの比率、溝部形成基板の溝部近傍における多孔体基板の破損状況、溝部の形状などによって影響される。
【００４５】
上記溝部の深さ比率が小さすぎると、本発明により期待される極板の可とう性などの改善効果が小さくなる。また溝部内部の活物質層が不足し溝部活物質層が形成できなくなる。
【００４６】
一方、大きすぎると、金属多孔体の骨格を破壊しやすくなると共に、溝部内部の活物質が過剰になり、溝部活物質層及びその表面層の密度が大きくなる。
【００４７】
次に溝部活物質層形成工程について説明を行う。
【００４８】
この工程は溝部形成基板５を、溝部を含めた溝部形成基板５全体がほぼ平滑な表面を形成するように加圧する工程である。平滑加圧は平滑面を備える加圧ローラ６によって行うのが簡単である。このとき断面形状は図２の（Ｂ）から（Ｃ）に変化する。
【００４９】
すなわち、溝部形成基板５の段階で空洞であった溝部４の中に溝部活物質層７が形成され、本発明の電極基板８となる。
【００５０】
この工程では、加圧される溝部形成基板５が湿潤状態で加圧すると活物質の流出が増大して制御が困難になる。また加圧装置に活物質が付着し、それが加圧面を不均一にする可能性がある。したがって乾燥状態で加圧するのが好ましい。
【００５１】
また、この工程では、加圧を溝方向と垂直な軸を有する加圧ローラで行うのが好ましい。溝部方向と平行な軸を有する加圧ローラで加圧する、すなわち、溝方向と垂直な方向に加圧すると溝部形成基板に伸びや反りを生じ、さらには多孔体基板の強度低下を招く。
【００５２】
本発明の電極基板８は、従来の技術で作製される溝部形成基板とは異なり、その表面は溝部形成基板の溝部を加圧することによって形成された溝部活物質層７と溝部以外を加圧することによって形成された緻密な表面層１１により、ほぼ平滑な粗密表面となっている。本実施例では、構成する電池の設計に合わせて加圧後の極板の厚さが約０．７ｍｍとなるように調整を行った。
【００５３】
次に図１に示すように、極板の所望の幅寸法を帯状の電極基板８の長さ方向から裁断すると、極板の長さ方向に垂直な溝部が複数本平行に形成された本発明の正極板９が得られる。
【００５４】
本実施例では構成する電池の設計に合わせて裁断後の極板の寸法を長さ３８ｍｍ×幅４２ｍｍとした。さらに、集電用のニッケルリード９ａを溶接し、このリード９ａの溶接部に保護テープ９ｂを貼って、図４に示すような正極板９を作製した。
【００５５】
次に負極板１３を次のように作製した。合金組成がＭｍＮｉ3.8Ｃｏ0.6Ａｌ0.3Ｍｎ0.3（Ｍｍはミッシュメタルを示す）である水素吸蔵合金粉末に水とＣＭＣとＳＢＲ（スチレン−ブタジエン共重合体）と導電剤であるカーボンを加えてペースト状にし、鉄にニッケルメッキを施したパンチングメタル芯材の両面に塗布し、これを乾燥、プレス圧延後、長さ３８ｍｍ×幅６２ｍｍの大きさに切断し、負極板１３とした。
【００５６】
上述の方法で作製した正極板９と負極板１３を、目付重量６０ｇ／ｍ²、厚さ０．１５ｍｍである親水化処理を施したポリプロピレン製不織布からなるセパレータ１４を介して、図５のように長円状に捲回して角型ケース１６内に収納した。図３に示すように正極板９は溝部活物質層７を備える面を外周にして溝方向と極板の捲回軸を平行にした状態で捲回されている。
【００５７】
さらに、ケース１６内に６ＮのＫＯＨと１ＮのＬｉＯＨからなるアルカリ電解液を注液後、封口を行い、理論容量７５０ｍＡｈの角型ニッケル・水素蓄電池５００個を組み立てた。
【００５８】
（比較例１）
比較例として、平滑加圧基板の厚さを０．７ｍｍとし、溝部形成工程と溝部活物質層形成工程を行わないで極板形状を裁断した以外は、実施例に示したのと同様の方法で正極板を作製した。この正極板を実施例に示したのと同様に、負極板、セパレータと対向させて捲回し、角型ケースに収納した。実施例と同様にアルカリ電解液を注液後、封口を行い、理論容量７５０ｍＡｈの角型ニッケル・水素蓄電池５００個を組み立てた。
【００５９】
（比較例２）
比較例として、溝部成型基板の厚さを０．７ｍｍとし、溝部活物質層の形成工程を加えないことと溝部の深さを本発明の正極板９の溝部と同程度にした以外は本発明の実施例と同様の条件で極板を作製した。この正極板９を実施例に示したのと同様に、負極板１３、セパレータ１４と対向させて捲回し、角型ケースに収納した。実施例と同様にアルカリ電解液を注液後、封口を行い、理論容量７５０ｍＡｈの角型ニッケル・水素蓄電池５００個を組み立てた。
【００６０】
（比較例３）
比較例として、従来の角型アルカリ蓄電池の構成方法である積層構造による電極体を構成し、電池を組み立てた。実施例に示したのと同様の方法で活物質ペーストを発泡状金属ニッケル基体中に充填し、乾燥後、厚さ約０．７ｍｍになるまで加圧した。その後、長さ３８ｍｍ×幅１４ｍｍの大きさの短冊状に切断し、集電用のニッケルリード１２ａを溶接し、溶接部に保護テープ１２ｂを貼って、図７に示されるような正極板１２を作製した。
【００６１】
得られた正極板に対してセパシールを行った。ポリプロピレン製不織布からなるセパレータ１４を熱溶着により袋状に成型した内部に正極板１２を収納した。
【００６２】
また、負極板１３についても実施例に示したのと同様の方法にて水素吸蔵合金ペーストをパンチングメタル芯材に塗着し、乾燥、プレス圧延後、長さ３８ｍｍ×幅１４ｍｍの大きさに切断した。負極板についても正極板と同様に集電用のニッケルリード１２ａを溶接し、保護テープ１２ｂを貼った。
【００６３】
得られたセパシール済み正極板１２を３枚と負極板を４枚をお互いに対向するように組み合わせて積層して構成し、正極板どうし、負極板どうしがそれぞれ通電するようにリード部分の溶接を行い電極体を作製した。その構成状態を示す断面図を図９に示す。
【００６４】
このようにして得られた電極体を角型ケース内に収納し、電解液を注液後、封口を行い、理論容量７５０ｍＡｈの角型ニッケル・水素蓄電池５００個を組み立てた。
【００６５】
（表１）に実施例及び比較例１，２，３の電池のリーク不良の割合を示す。
【００６６】
【表１】

【００６７】
（表１）に示されるように実施例電池は比較例１，２と比較してリーク不良の割合が大幅に低減しており、従来の角型アルカリ蓄電池の構成方法による比較例３と同レベルであることがわかる。
【００６８】
上記不良電池を解析した結果、溝部を設けなかった比較例１による極板は表面に無差別かつ不規則な位置でクラックが発生して、破損部分がセパレータを貫通したり、活物質粉末がクラック部分から流出して極板とセパレータの間に挟まり微小短絡を発生していることが明らかになった。
【００６９】
また、溝部を設けた比較例２による極板は、比較例１のような無差別なクラックではなく、主として溝部内部にクラックが形成されていたが、上記クラックのバリが表面に***して突出していたり、クラックから流出した活物質が溝部の空間を通って極板表面に到達し、セパレータにしみ込んだりしてセパレータと極板の間に入り込み、各所で大小の短絡が発生していることがわかった。
【００７０】
これに対して本発明による実施例の極板を用いた電池では、溝部の底部１０と壁面の交線からクラック１０ａの発生が見られたが、そのクラック場所は溝部活物質層によって封鎖され、活物質の流出やクラック部におけるバリの***突出が抑制されていることがわかった。
【００７１】
すなわち、本発明による極板は非焼結式ニッケル極の極板の可とう性の改善、捲回時における短絡の抑制において顕著な効果を示し、そのことにより小さな曲率での折り曲げを行った場合においても高い信頼性を達成することが可能となる。
【００７２】
これにより、従来の技術では、リーク不良が著しく増加するために実現することができなかった非焼結式ニッケル極を用いた捲回構造の電極体が構成可能となり、面倒なセパシール工程や複数の極板を積層・溶接する工程が不要となり、工程の簡略化、生産性の向上が図れる。
【００７３】
本実施例においては、帯状の正極板、負極板をセパレータを介して長円状に捲回して構成した場合について説明を行ったが、図６に示すように長方形状に捲回して構成した場合についても同様の効果が得られる。
【００７４】
以上に示されたように、本発明に基づく、片面に複数の溝部が形成された溝部形成基板層が加圧されてできる溝部活物質層と、緻密な表面層とによってほぼ平滑な表面が構成された非焼結式ニッケル極を、溝部活物質層を備える面を外周として、前記溝部の方向と、正極板の捲回軸とが平行になるように折り曲げて、セパレータを介して負極板と相対向するように積層して角型ケースに収納してなる角型アルカリ蓄電池は、極板構成が簡易であるため生産性に優れ、リーク不良も低減することができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、角型構造を有する角型アルカリ蓄電池の課題であった生産性の低さを改善した上で、リーク不良の増加を招くことなく、高い歩留まりを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法における正極板作製装置を示す模式図
【図２】同活物質充填基板の断面形状の変化を示す模式図
【図３】同角型アルカリ蓄電池の部分断面拡大図
【図４】同実施例と、比較例１及び比較例２における正極板の平面図
【図５】正極板、負極板、セパレータを長円状に捲回した一般的な電極体の断面図
【図６】正極板、負極板、セパレータを長方形状に捲回した一般的な電極体の断面図
【図７】比較例３における正極板の平面図
【図８】比較例３における正極板、負極板、セパレータを積層した電極体の断面図
【図９】従来の角型アルカリ蓄電池の半裁模式断面図
【符号の説明】
１ 活物質充填基板
２ 溝型付きローラ
３ 平滑ローラ
４ 溝部
５ 溝部形成基板
６ 加圧ローラ
７ 溝部活物質層
８ 電極基板
９ 正極板
９ａ 集電用ニッケルリード
９ｂ リード保護テープ
１０ 溝部の底部
１０ａ溝部底部のクラック
１１ 緻密な表面層
１２ 比較例３の正極板
１２ａ 集電用ニッケルリード
１２ｂ リード保護
１３ 負極板
１４ セパレータ
１５ 電極群
１６ 金属ケース

Claims (8)

1. ３次元的に連なる空間を有する金属多孔体基板に水酸化ニッケルを主成分とする活物質粉末を充填し、加圧された正極板と負極板とを、セパレータを介して相対向するように積層した電極体を少なくとも一回折り曲げて角型容器内に収納したアルカリ蓄電池において、前記正極板は、その一方面に複数本の溝部を有し、前記溝部は、溝部に垂直な断面形状が、２つの円弧の外形によって形成される形状の壁面と溝部の底部が表面に平行な平坦部から構成された形状であり、前記溝部には活物質充填密度の低い溝部活物質層が形成されており、加圧により形成された活物質充填密度の高い表面層とによって平滑な表面が構成されるとともに、前記溝部活物質層を備える面を外周として、前記溝部の方向と、正極板の捲回軸とが平行になるように折り曲げられ、折り曲げられた正極板には複数の平行に形成された溝部の底部と壁面の交線を起点としてクラックが形成され、前記クラックは溝部活物質層によって押圧されている角型アルカリ蓄電池。
2. 金属多孔体が発泡状金属ニッケルである請求項１記載の角型アルカリ蓄電池。
3. 負極板がパンチングメタル芯材上に水素吸蔵合金を塗着したものである請求項１記載の角型アルカリ蓄電池。
4. 正極板の一方面は、その表面が活物質充填密度の高い表面層と活物質充填密度の低い溝部活物質層とが交互に平行にかつ規則的にくりかえされる請求項１記載の角型アルカリ蓄電池。
5. ３次元的に連なる空間を有する金属多孔体に水酸化ニッケルを主成分とする活物質粉末を充填して正極板を形成する活物質充填工程と、
   前記正極板の一方面に溝部を形成する工程であって、前記溝部は、溝部に垂直な断面形状が、２つの円弧の外形によって形成される形状の壁面と溝部の底部が表面に平行な平坦部から構成された形状とする工程と、
   前記溝部を形成した正極板を、前記溝の方向と垂直な軸を有する一対の平滑ローラで平滑に加圧し所望の厚みとする工程と、
   前記正極板の溝部を備えた面を外周にして、前記正極板と負極板とをセパレータを介して相対向するように積層して電極体を構成する工程と、
   前記正極板の溝部を備えた面を外周として前記溝部の方向と前記正極板の捲回軸とが平行になるように前記電極体を少なくとも一回折り曲げる工程であって、折り曲げられた正極板に複数の平行に形成された溝部の底部と壁面の交線を起点とするクラックが形成され、
   前記クラックは溝部活物質層によって押圧する工程と、
   前記電極体を角型容器内に収納し、封口する工程を備えることを特徴とする角型アルカリ蓄電池の製造方法。
6. 溝部には活物質充填密度の低い溝部活物質層と、活物質充填密度の高い表面層とが交互に平滑な表面を形成する請求項５記載の角型アルカリ蓄電池の製造方法。
7. 金属多孔体が発泡状金属ニッケルである請求項５記載の角型アルカリ蓄電池の製造方法。
8. 負極板はパンチングメタル芯材上に水素吸蔵合金を塗着する請求項５記載の角型アルカリ蓄電池の製造方法。

Images