JP5258375B2 - 円筒形アルカリ二次電池 - Google Patents
円筒形アルカリ二次電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5258375B2 JP5258375B2 JP2008127013A JP2008127013A JP5258375B2 JP 5258375 B2 JP5258375 B2 JP 5258375B2 JP 2008127013 A JP2008127013 A JP 2008127013A JP 2008127013 A JP2008127013 A JP 2008127013A JP 5258375 B2 JP5258375 B2 JP 5258375B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- electrode plate
- paste
- electrode mixture
- secondary battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
円筒形ニッケル水素二次電池は負極端子を兼ねる容器を有し、容器内には、平面でみてそれぞれ渦巻き形状の正極板、負極板及びセパレータがアルカリ電解液とともに収容される。
高容量化のためにセパレータの厚さ及び密度を低減して正極板及び負極板の体積を増大した場合、正極板と負極板とがセパレータを突き破って接触し易くなる。従ってこの場合、内部短絡発生率が高くなってしまう。特に、特許文献1のように、余分の活物質(正極合剤)を発泡メタル(金属体)が露出するまで除去した場合、内部短絡発生率が顕著に高くなってしまう。
一方、径方向外側に位置付けられる正極板の面には被覆層を設けないことにより、正極板からの集電効率の低下が防止されている。
ニッケル水素二次電池は、有底円筒形状の導電性を有する容器1を備え、容器1内には電極群2が収容されている。電極群2は、それぞれ帯状の正極板3、負極板4及びセパレータ5を渦巻き状に巻回して形成されている。平面(ニッケル水素二次電池の横断面)でみて、正極板3、負極板4及びセパレータ5は渦巻き形状をそれぞれ有し、セパレータ5を挟んで、正極板3と負極板4とが重ね合わされている。
容器1の開口端には、円形の封口板6が配置され、封口板6は中央にガス抜き孔7を有する。封口板6の外周縁と容器1の開口端縁との間には、リング状の絶縁性ガスケット8が配置されている。容器1の開口端縁を径方向内側に縮径するかしめ加工によって、容器1の開口端に絶縁性ガスケット8を介して封口板6が気密に固定されている。
負極板4は、導電性の負極基板と、負極基板に保持された負極合剤とから構成される。
負極合剤は、水素吸蔵合金の粉末、結着剤、及び必要に応じて導電剤から構成される。
負極合剤の結着剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルアルコール(PVA)、スチレンブタジエンゴム(SBR)等を用いることができる。
水素吸蔵合金は、少なくとも希土類元素及びニッケルを含むものが好ましい。水素吸蔵合金は、1種若しくは2種以上の希土類元素を含んでいてもよく、La、Pr、Ce、Nd及びSmよりなる群から選ばれる1種以上の希土類元素を含んでいるのが好ましい。
上述した負極板4は、例えば、以下のようにして作製することができる。まず、水素吸蔵合金の粉末、導電剤及び結着剤を水とともに混練し、ペーストを調製する。得られたペーストを負極基板に塗布してから、ペーストを乾燥させて負極合剤にする。かくして負極合剤を保持した負極基板をプレス処理して、負極板4が作製される。
アルカリ電解液としては、例えば、水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液と水酸化リチウム(LiOH)水溶液の混合液、水酸化カリウム(KOH)水溶液とLiOH水溶液の混合液、KOH水溶液とLiOH水溶液とNaOH水溶液の混合液等を用いることができる。
水酸化ニッケル粉末としては、ニッケルの平均価数が2価よりも大きく且つ各粒子の表面の少なくとも一部若しくは全部がコバルト化合物、例えばオキシ水酸化コバルト(CoOOH)で被覆されている粉末を用いるのが好ましい。また、水酸化ニッケル粉末は、コバルト及び亜鉛が固溶していてもよい。
本実施形態では、正極合剤22の一部は、正極基板20の空孔に充填され、正極合剤22の残部は、正極基板20の一方の面上にて、略一定の厚さの層(正極合剤層22a)を形成している。正極合剤層22aは、電極群2を形成するために正極板3が巻回されたときに、電池の径方向でみて、内側に位置付けられる。すなわち、渦巻き形状の正極板3は、電池の径方向でみて、内側を向いた面と、外側を向いた面とを有するが、内側を向いた面は、正極合剤層22aによって形成される。
正極基板20の他方の面では、正極基板20の枝部と正極合剤22とが面一をなしており、正極基板20の枝部が露出している。換言すれば、正極基板20の他方の面では、正極基板20の枝部と正極合剤とが海島構造をなしている。
まず、水酸化ニッケル粉末、必要に応じて導電剤、結着剤及び水を混練することによりペーストを調製する。得られたペーストを帯状の正極基板20の空孔に充填するとともに、正極基板20の一方の面上に層をなすように塗着する。それから、正極基板20の一方の面上にてペーストの層の厚さが一定になるように余分のペーストを掻き落とすとともに、正極基板20の他方の面上の余分のペーストを掻き落とす。この後、正極基板20に保持されたペーストを乾燥させて正極合剤22にし、正極合剤22を保持した正極基板20を圧延して裁断することにより、正極板3を得ることができる。
ペーストを正極基板20の空孔に充填してから、正極基板20の両面上のペーストを掻き落とす。かくして正極基板20に充填されたペーストを乾燥させて正極合剤にし、正極合剤を内部に保持した正極基板20を圧延する。圧延された正極基板20の一方の面上に、層をなすようにペーストを塗着してから、ペーストの層の厚さが一定になるように余分のペーストを掻き落とす。この後、ペーストの層が乾燥して正極合剤にしてから、正極合剤の層を保持した正極基板20を圧延して裁断することにより、正極板3を得ることができる。
なお、余分のペーストを掻き落とすには、例えば、ペーストを塗着した正極基板を一定幅のスリットに通せばよい。この場合、スリットのエッジによって、余分のペーストが掻き落とされる。
電極群2の体積を増加した場合、正極板3と負極板4とがセパレータ5を介して相互に強く押し付けられる。このため、負極板4の表面に突起があると、突起がセパレータ5を突き破って正極板3と接触し易くなる。
1.実施例1
(1)正極板の作製
水酸化ニッケル粉末90質量部及び一酸化コバルト粉末10質量部からなる混合粉に、カルボキシメチルセルロース(CMC)0.25質量部と、ポリアクリル酸ナトリウム0.25質量部と、ポリテトラフルオロエチレンのディスパージョン(比重1.5、固形分60質量%)を固形分換算で3.0質量部と、水とを添加して混合することによりペーストを調製した。
それから、ペーストを乾燥させて正極合剤にし、正極合剤を保持した正極基板をローラプレスにより圧延した。圧延された正極基板を裁断し、長さが100mmで厚さが0.65mmの正極板を作製した。
(2)負極板の作製
La、Ce、Pr及びNdを主成分とし且つLa富化されたミッシュメタル(Lm)の粉末と、Ni、Co、Mn及びAlの各粉末とを混合した。得られた混合物をアルゴン雰囲気中の高周波溶解炉で溶解させてから、水素吸蔵合金のインゴットを鋳造した。なお、インゴットの水素吸蔵合金の組成はLmNi4.0Co0.4Mn0.3Al0.3であった。
この水素吸蔵合金の粉末100質量部に、ポリアクリル酸ナトリウム0.5質量部、カルボキシメチルセルロース(CMC)0.125質量部、ボリテトラフルオロエチレンのディスパージョン(比重1.5、固形分60質量%)を固形分換算で2.5質量部と、カーボンブラック1.0質量部と、水50質量部とを添加して混合することによりペーストを調製した。このペーストを負極基板としてのパンチドメタルに塗布してから、ペーストを乾燥させて負極合剤にした。そして、負極合剤を保持したパンチドメタルを圧延して裁断することにより、負極板を作製した。
(3)電池の組立
得られた正極板と負極板とを親水処理が施されたポリオレフイン製不織布からなるセパレータを介在させて渦巻き状に巻回し、電極群を作製した。
2.比較例1
正極板を作製する際、ペーストを正極基板の内部に充填してから、正極基板の両面上のペーストを掻き落とした。ペーストを乾燥させて正極合剤にしてから、正極合剤を保持した正極基板をローラプレスにより圧延した。圧延された正極基板を裁断し、長さが100mmで厚さが0.65mmの正極板を作製した。
3.比較例2
正極板を作製する際、ペーストを正極基板の内部に充填するとともに、正極基板の両面の上に層をなすように塗着した。かくしてペーストが付与された正極基板をスリットに通し、正極基板の両方の面上に所定厚さのペーストの層を形成した。
作製された正極板においては、正極板の両面に正極合剤の層が存在していた。この正極板を用いたこと以外は、前述した実施例1と同様にして、AAサイズの円筒形ニッケル水素二次電池を組み立てた。なお、正極板の容量は実施例1と同じになるよう、正極基板にペーストを付与した。
1.内部短絡発生数
得られた実施例1および比較例1、2の電池それぞれ1000個について、内部短絡発生数を測定した。これらの結果を下記表1に示す。
2.最大放電容量
得られた実施例1および比較例1、2の電池について、25℃の環境下で、1Cの充電電流で1時間充電した後、1Cの放電電流で終止電圧1.0Vまで放電させる充放電を繰り返した。この充放電の間、放電容量を測定した。各電池の測定結果のうち、最大の放電容量を表1に示す。
(i)表1から明らかなように、正極板の片面及び両面に正極合剤層がそれぞれ存在する実施例1及び比較例2の二次電池では、正極合剤層を設けなかった比較例1の二次電池に比べて内部短格発生率が低いことがわかる。
(ii)また、正極板の片面に正極合剤層を設けた実施例1の二次電池と両面に正極合剤層を設けた比較例2の二次電池では、内部短絡が発生していない。これより径方向内側のみに正極合剤層を設けることによって、内部短絡の発生が有効に防止されることがわかる。
(iii)正極板の片面に正極合剤層が存在する実施例1及び正極合剤層を設けなかった比較例1の二次電池では、最大容量が略同じであることがわかる。
(iv)これに対し、正極板の両面に正極合剤層を設けた比較例2では、実施例及び比較例1と比べて、最大容量が低下している。これより正極板の径方向外側の面にて正極基板を露出させることによって、容量低下が防止されることがわかる。
2 電極群
3 正極
4 負極板
5 セパレータ
20 正極基板(金属体)
22 正極合剤
22a 正極合剤層(被覆層)
Claims (1)
- 導電性を有する円筒形状の容器内に、平面でみたときにそれぞれ渦巻き形状の正極板、負極板及びセパレータがアルカリ電解液とともに収容された円筒形アルカリ二次電池において、
前記正極板は、多孔質の金属体と、前記金属体に保持され、正極活物質を含む正極合剤とを含み、
前記正極合剤の一部は前記金属体の内部に充填され、前記正極合剤の他の一部は、前記金属体の両面のうち前記容器の径方向内側に位置付けられる面を覆う被覆層を形成している
ことを特徴とする円筒形アルカリ二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008127013A JP5258375B2 (ja) | 2008-05-14 | 2008-05-14 | 円筒形アルカリ二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008127013A JP5258375B2 (ja) | 2008-05-14 | 2008-05-14 | 円筒形アルカリ二次電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009277477A JP2009277477A (ja) | 2009-11-26 |
JP5258375B2 true JP5258375B2 (ja) | 2013-08-07 |
Family
ID=41442725
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008127013A Active JP5258375B2 (ja) | 2008-05-14 | 2008-05-14 | 円筒形アルカリ二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5258375B2 (ja) |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3258713B2 (ja) * | 1992-08-31 | 2002-02-18 | 三洋電機株式会社 | 円筒電池用非焼結式極板の製造方法 |
JPH08148150A (ja) * | 1994-11-21 | 1996-06-07 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 三次元基体を用いた電極及びその製造法 |
JP2000208144A (ja) * | 1999-01-19 | 2000-07-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 電池用電極基板とその製造方法 |
JPH11329421A (ja) * | 1999-04-21 | 1999-11-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電池用電極 |
JP2000357519A (ja) * | 1999-06-15 | 2000-12-26 | Katayama Tokushu Kogyo Kk | 金属多孔体、該金属多孔体からなる電池用電極板、および該電極板を備えた電池 |
JP2001167768A (ja) * | 1999-12-08 | 2001-06-22 | Toshiba Battery Co Ltd | 円筒形アルカリ二次電池 |
JP2002093421A (ja) * | 2000-09-14 | 2002-03-29 | Toshiba Battery Co Ltd | アルカリ二次電池用正極及びアルカリ二次電池 |
JP5092277B2 (ja) * | 2006-05-11 | 2012-12-05 | パナソニック株式会社 | 二次電池用電極およびその製造方法 |
-
2008
- 2008-05-14 JP JP2008127013A patent/JP5258375B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009277477A (ja) | 2009-11-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7129288B2 (ja) | アルカリ二次電池用の正極及びこの正極を含むアルカリ二次電池 | |
JP2002279964A (ja) | アルカリ二次電池及びその製造方法 | |
JPH11185767A (ja) | ニッケル水素二次電池及び電極の製造方法 | |
JP5258375B2 (ja) | 円筒形アルカリ二次電池 | |
JP2008186658A (ja) | ニッケル水素二次電池 | |
JP3567021B2 (ja) | アルカリ二次電池 | |
JP7125218B2 (ja) | アルカリ二次電池用の負極及びアルカリ二次電池 | |
JP4413294B2 (ja) | アルカリ二次電池 | |
JP2002008710A (ja) | 円筒形ニッケル水素二次電池 | |
JP5116249B2 (ja) | アルカリ蓄電池用正極 | |
JP2002100396A (ja) | 円筒形アルカリ二次電池 | |
JPH11354124A (ja) | アルカリ二次電池 | |
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 | |
JP2021128915A (ja) | アルカリ蓄電池、及びアルカリ蓄電池の製造方法 | |
JPH103928A (ja) | ニッケル−水素二次電池 | |
JP2001006723A (ja) | アルカリ二次電池およびアルカリ二次電池の製造方法 | |
JP2001006724A (ja) | 円筒形アルカリ二次電池 | |
JPH08138662A (ja) | アルカリ二次電池の製造方法 | |
JP2000357510A (ja) | ニッケル水素二次電池の製造方法 | |
JP2001052732A (ja) | 円筒形アルカリ二次電池 | |
JP2002252026A (ja) | 円筒形ニッケル水素二次電池 | |
JP2004185956A (ja) | ニッケル水素蓄電池 | |
JP2000260416A (ja) | 電池の製造方法 | |
JP2002100397A (ja) | 円筒形アルカリ二次電池 | |
JPH1140161A (ja) | ペースト式正極およびアルカリ二次電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110427 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130319 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130327 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130423 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160502 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5258375 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |