JPH103928A

JPH103928A - ニッケル−水素二次電池

Info

Publication number: JPH103928A
Application number: JP8154324A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kaneko; 浩金子; Masayoshi Hiruma; 雅義蛭間; Kunihiko Miyamoto; 邦彦宮本; Tetsuya Yamane; 哲哉山根
Original assignee: Toshiba Battery Co Ltd
Current assignee: FDK Twicell Co Ltd
Priority date: 1996-06-14
Filing date: 1996-06-14
Publication date: 1998-01-06

Abstract

(57)【要約】【課題】ペーストの充填密度が実効的に増大された高
容量で、かつ低電気抵抗、高引張り強度に対応して高い
集電効率を有するペースト式正極および／またはペース
ト式負極を備えたニッケル−水素二次電池を提供する。【解決手段】導電性基板に活物質を含むペーストを充
填したペースト式正極および導電性基板に水素吸蔵合金
を含むペーストを充填したペースト式負極を具備し、前
記正極および負極のいずれか一方または両者の導電性基
板は、金属粉末を粉末圧延法により成形し、焼成するこ
とにより得られた多数の孔を有する厚さ６０μｍ以下の
二次元基板と、この二次元基板の両面にそれぞれ積層さ
れた三次元基板とからることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケル−水素二
次電池に関し、特に導電性基板を改良したニッケル−水
素二次電池に係わる。

【０００２】

【従来の技術】ニッケル−水素二次電池に用いられるペ
ースト式正極は、例えば活物質である水酸化ニッケル粉
末、導電材料および高分子結着剤を水の存在下で混練し
てペーストを調製し、このペーストを導電性基板に充填
した後、乾燥し、必要に応じてロールプレスを行うこと
により作製される。また、前記二次電池に用いられるペ
ースト式負極は例えば水素吸蔵合金および高分子結着剤
を水の存在下で混練してペーストを調製し、このペース
トを導電性基板に充填した後、乾燥し、必要に応じてロ
ールプレスを行うことにより作製される。

【０００３】前記導電性基板としては従来より、エキス
パンデッドメタル、穿孔鋼板などの二次元基板や、ビビ
リ切削振動による繊維状金属多孔体（非メッキタイ
プ）、メッキタイプであるスポンジ状金属多孔体やフェ
ルト状金属多孔体などの三次元基板が用いられている。

【０００４】前記二次元基板は、電気抵抗が低く、かつ
高い引張り強度を有するものの、ペーストの保持性およ
び集電効率に劣る。一方、前記三次元基板は二次元基板
に比べてペーストの保持性に優れ、かつ高い集電効率を
有する。しかしながら、三次元基板においてペーストの
充填量（電極容量）を高めるために目付量を低減させ
る、つまり空隙率を高くすると、電気抵抗および引張り
強度が低下する。

【０００５】このようなことから、特開平８−１０６９
０６号公報には二次元基板であるパンチングメタルシー
トを芯材とし、この両面に発泡樹脂の薄膜を接着剤によ
り被覆し、ニッケル粉末含有溶液を塗布し、焼成により
前記発泡樹脂薄膜等の焼き抜きを行うことにより前記パ
ンチングメタルシートの両面に発泡ニッケル多孔体（三
次元基板）を一体的に結合された活物質保持基板の製造
方法が開示されている。

【０００６】前記活物質保持基板は、パンチングメタル
シートによる二次元基板としての低抵抗性および高強度
化と、発泡ニッケル多孔体による三次元基板としてのペ
ーストの保持性、高い集電効率を備える。このような保
持基板を有するペースト式電極において、より容量を向
上させるためにはペーストの充填量の増大に寄与せず、
むしろ保持基板の体積増大を招く前記パンチングメタル
シートを薄くすることが望まれる。しかしながら、パン
チングメタルシートは、メタルシートをパンチング装置
により穴あけすることにより作られるため、メタルシー
トを薄くするとパンチング後のバリ除去が困難になる、
反りが発生する。バリが残存しかつ反りのあるパンチン
グメタルシートを用いてその両面に発泡ニッケル多孔体
を形成して作られた活物質保持基板は、前記パンチング
メタルシートに起因する反り等がそのまま転写される。
このため、前記保持基板を有するペースト式正極やペー
スト式負極をセパレータを間に挟んで巻回して渦巻状の
電極群を作製すると、前記反り等に起因して電極群の空
隙率が高くなるため、結果的には容量の増大が望めなく
なる。同時に、前記反りの程度が大きい場合は捲回時に
セパレータを突き破って対極と接触し、短絡を誘発する
ことがある。

【０００７】したがって、パンチングメタルシートは前
述した作り方の要因から７０μｍ以下の薄膜にすること
が実質的に困難であるため、このパンチングメタルシー
トを芯材として含む保持基板からより高容量のペースト
式電極を得ることは限界があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、多数の孔を
有する厚さ６０μｍ以下の二次元基板の両面に三次元基
板を積層した導電基板を用いることにより基板単体の低
目付化に対応するペーストの充填密度向上、高引張り強
度および基板単体の低電気抵抗に対応して高い集電効率
を有するペースト式正極および／またはペースト式負極
を備えたニッケル−水素二次電池を提供しようとするも
のである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係わるニッケル
−水素二次電池は、導電性基板に活物質を含むペースト
を充填したペースト式正極および導電性基板に水素吸蔵
合金を含むペーストを充填したペースト式負極を具備
し、前記正極および負極のいずれか一方または両者の導
電性基板は、金属粉末を粉末圧延法により成形し、焼成
することにより得られた多数の孔を有する厚さ６０μｍ
以下の二次元基板と、この二次元基板の両面にそれぞれ
積層された三次元基板とからなることを特徴とするもの
である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明のニッケル−水素二
次電池を図１を参照して説明する。有底円筒状の容器１
内には、正極２とセパレータ３と負極４とを積層して渦
巻き状に捲回することにより作製された電極群５が収納
されている。前記負極４は、前記電極群５の最外周に配
置されて前記容器１と電気的に接触している。アルカリ
電解液は、前記容器１内に収容されている。中央に孔６
を有する円形の第１の封口板７は、前記容器１の上部開
口部に配置されている。リング状の絶縁性ガスケット８
は、前記封口板７の周縁と前記容器１の上部開口部内面
の間に配置され、前記上部開口部を内側に縮径するカシ
メ加工により前記容器１に前記封口板７を前記ガスケッ
ト８を介して気密に固定している。正極リード９は、一
端が前記正極２に接続、他端が前記封口板７の下面に接
続されている。帽子形状をなす正極端子１０は、前記封
口板７上に前記孔６を覆うように取り付けられている。
ゴム製の安全弁１１は、前記封口板７と前記正極端子１
０で囲まれた空間内に前記孔６を塞ぐように配置されて
いる。中央に穴を有する絶縁材料からなる円形の押え板
１２は、前記正極端子１０上に前記正極端子１０の突起
部がその押え板１２の前記穴から突出されるように配置
されている。外装チューブ１３は、前記押え板１２の周
縁、前記容器１の側面及び前記容器１の底部周縁を被覆
している。

【００１１】次に、前記正極２、負極４、セパレータ３
および電解液について説明する。１）正極２この正極２は、水酸化ニッケル粉末、導電剤、結着剤お
よび水を含むペーストを調製し、前記ペーストを導電性
基板に充填し、これを乾燥、加圧成形した後、所望のサ
イズに切断することにより作製される。

【００１２】前記水酸化ニッケル粉末としては、例えば
単一の水酸化ニッケル粉末、または亜鉛および／または
コバルトが金属ニッケルと共沈された水酸化ニッケル粉
末を用いることができる。後者の水酸化ニッケル粉末を
含む正極は、高温状態における充電効率およびサイクル
特性を向上させることが可能になる。

【００１３】前記導電剤としては、例えば一酸化コバル
ト、三酸化二コバルト、水酸化コバルト等のコバルト化
合物を挙げることができる。前記結着剤としては、例え
ばポリテトラフルオロエチレン、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、ポリビニルアルコールを挙げることができる。

【００１４】前記導電性基板は、図２に示すように金属
粉末を粉末圧延法により成形し、焼成することにより得
られた多数の矩形孔２１を有する厚さ６０μｍ以下の二
次元基板２２と、この二次元基板２２の両面にそれぞれ
積層された三次元基板２３₁、２３₂ とからなる構造を
有するものが用いられる。

【００１５】前記二次元基板２２は、例えばニッケルか
ら作られる。二次元基板の厚さが６０μｍを越えると、
導電性基板に占める二次元基板の体積が増大してペース
トの充填の率が低下し、結果的には前記導電性基板を有
するペースト式正極の容量を向上させることが困難にな
る。より好ましい前記二次元基板の厚さは、１０〜５０
μｍである。

【００１６】前記二次元基板２２の開口率は、３０〜８
０％にすることが好ましい。前記二次元基板２２の孔２
１は、矩形状に限らず、円形状、楕円状等任意である。

【００１７】前記三次元基板２３₁ 、２３₂ は、それぞ
れ例えばスポンジ状ニッケル多孔体からなる。これら三
次元基板は、厚さが０．７〜１．１ｍｍにすることが好
ましい。また、前記各三次元基板は空隙率が９０％以
上、目付量が５０ｇ／ｍ² 〜３００ｇ／ｍ² であること
が好ましい。前記三次元基板の空隙率を９０％未満にす
ると、ペーストの充填量が著しく低下する恐れがある。
また、前記三次元基板の目付量を５０ｇ／ｍ² 未満にす
ると、導電性基板の機械的強度が低下するばかりか、電
気抵抗が増大する恐れがある。一方、前記三次元基板の
目付量が３００ｇ／ｍ² を越えると、ペーストの充填量
が低下する恐れがある。

【００１８】上述した導電性基板は、例えば次のような
方法により作製される。（第１工程）まず、ニッケル粉末のような金属粉末をホ
ッパから剛性の高い材料からなるベルトコンベア上に供
給し、前記ベルトコンベアの搬送方向に配置したドクタ
ブレードを通過させて前記ベルトコンベア上に所望の厚
さの金属粉末層を形成する。つづいて、前記ベルトコン
ベアを挟んで上部側に配置した多数の突起を有するエン
ボスロールと下部側に配置した相手ロールとにより前記
ベルトコンベア上の金属粉末層を所望の圧力で加圧して
前記エンボスに対応する箇所に孔が多数開口された圧粉
シートを作製する。この工程において、圧粉シートへの
貫通孔の開口が十分になされない場合には、金属粉末に
水と共に界面活性剤を加えて流動性の高いスラリーを用
いたり、前記エンボスロールのエンボス形状を変えたり
する措置を採用すればよい。ひきつづき、前記圧粉シー
トを前記ベルトコンベアと共に焼成炉に搬送し、ここで
前記圧粉シートを焼結することにより多数の孔が開口さ
れた厚さ６０μｍ以下の焼結金属シート、つまり二次元
基板を作製する。

【００１９】前記金属粉末は、平均粒径が２μｍ以下で
あることが好ましい。（第２工程）前記二次元基板の両面に発泡樹脂シートを
接着剤を用いて貼着する。つづいて、前記発泡樹脂シー
トに金属粉末、例えばニッケル粉末と結合剤を含むニッ
ケル粉末含有溶液を塗布、浸漬させた後、焼成して前記
発泡樹脂、接着剤およびバインダを熱分解、除去する。
ひきつづき、前記二次元基板の両面に形成された発泡性
ニッケル薄膜を還元性雰囲気中で焼結することにより前
記二次元基板の両面にニッケルからなる三次元基板を一
体的に形成された導電性基板を製造する。なお、前記発
泡性ニッケル薄膜の焼結において、表面に酸化物が形成
される場合には前記酸化物の除去処理を行う。

【００２０】なお、前記負極の導電性基板として前述し
た二次元基板の両面に三次元基板を積層した構造（例え
ば図２に示す構造）のものを用いた場合には、正極の導
電性基板としてエキスパンデッドメタル、穿孔鋼板など
の二次元基板や、ビビリ切削振動による繊維状金属多孔
体（非メッキタイプ）、メッキタイプであるスポンジ状
金属多孔体やフェルト状金属多孔体などの三次元基板を
用いることを許容する。

【００２１】２）負極４この負極４は、水素吸蔵合金粉末、導電材、結着剤およ
び水と共に混練してペーストを調製し、前記ペーストを
導電性基板に充填し、乾燥した後、成形することにより
製造される。

【００２２】前記水素吸蔵合金は、格別制限されるもの
ではなく、電解液中で電気化学的に発生させた水素を吸
蔵でき、かつ放電時にその吸蔵水素を容易に放出できる
ものであればよい。例えば、ＬａＮｉ₅ 、ＭｍＮｉ₅
（Ｍｍはミッシュメタル）、ＬｍＮｉ₅ （ＬｍはＬａを
含む希土類元素から選ばれる少なくとも一種）、これら
合金のＮｉの一部をＡｌ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｚ
ｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｂのような元素で置換した多元素系の
もの、またはＴｉＮｉ系、ＴｉＦｅ系のものを挙げるこ
とができる。特に、一般式ＬｍＮｉ_w Ｃｏ_x Ｍｎ_y Ａｌ
_z （原子比ｗ，ｘ，ｙ，ｚの合計値は５．００≦ｗ＋ｘ
＋ｙ＋ｚ≦５．５０である）で表される組成の水素吸蔵
合金は充放電サイクルの進行に伴う微粉化を抑制して充
放電サイクル寿命を向上できるための好適である。

【００２３】前記導電材としては、例えばカーボンブラ
ック、黒鉛等を挙げることができる。前記結着剤として
は、例えばポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリル酸カリ
ウムなどのポリアクリル酸塩、ポリテトラフルオロエチ
レン（ＰＴＦＥ）などのフッ素系樹脂、またはカルボキ
シメチルセルロース（ＣＭＣ）等を挙げることができ
る。

【００２４】前記導電性基板としては、前記正極で説明
したものと同様な二次元基板の両面に三次元基板を積層
した、例えば図２に示す構造のものが使用される。な
お、前記正極の導電性基板として前述した二次元基板の
両面に三次元基板とを積層した構造（例えば図２に示す
構造）のものを用いた場合には、負極の導電性基板とし
てエキスパンデッドメタル、穿孔鋼板などの二次元基板
や、ビビリ切削振動による繊維状金属多孔体（非メッキ
タイプ）、メッキタイプであるスポンジ状金属多孔体や
フェルト状金属多孔体などの三次元基板を用いることを
許容する。

【００２５】３）セパレータ３このセパレータ３としては、例えば、ポリアミド繊維製
不織布、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレ
フィン繊維製不織布に親水性官能基を付与したものを挙
げることができる。

【００２６】４）アルカリ電解液このアルカリ電解液は、水酸化カリウム（ＫＯＨ）単
独、またはこれに水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）および
水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）のいずれか一方または両者
を添加した組成を有する。

【００２７】以上説明した本発明に係わるニッケル−水
素二次電池によれば、ペースト式正極およびペースト式
負極のいずれか一方または両者を構成する導電性基板は
例えば図２に示すように金属粉末を粉末圧延法により成
形し、焼成することにより得られた多数の矩形孔２１を
有する厚さ６０μｍ以下の二次元基板２２と、この二次
元基板２２の両面にそれぞれ積層された三次元基板２３
₁ 、２３₂ とからなる構造を有する。

【００２８】このような導電性基板は、中心に配置され
た二次元基板が電気抵抗の低減および引張り強度の向上
を担うため、ペースト充填密度を高める目的で前記二次
元基板の両面に積層される三次元基板の目付量を低くす
る、つまり空隙率を高くして低抵抗化と高強度化が維持
される。例えば、多数の孔を有する厚さ３０μｍの二次
元基板の両面にスポンジ状金属多孔体からなる三次元基
板を積層した導電性基板（本発明）と、スポンジ状金属
多孔体のみからなる導電性基板（従来例）とにおける目
付量と電気抵抗の関係を図３に、目付量と引張り強度と
の関係を図４にそれぞれ示す。なお、本発明の導電性基
板における目付量は三次元基板のみならず、二次元基板
の開口部も合算され、異なる三次元基板を用いて目付量
を変化させた。これらの図３、図４から本発明の導電性
基板は従来のスポンジ状金属多孔体のみからなる導電性
基板に比べて低い目付量で低抵抗、高い引張り強度を有
することがわかる。

【００２９】このような二次元基板の両面に三次元基板
を積層した構造の導電性基板に正負極いずれかのペース
トを充填することによって、高集電効率でペースト充填
密度の高い、つまり高容量のペースト式正極および／ま
たはペースト式負極を得ることができる。

【００３０】したがって、前述した高容量のペースト式
正極および／またはペースト式負極を備えたニッケル−
水素二次電池は充放電サイクル寿命が向上される。さら
に、スポンジ状ニッケル多孔体のような三次元基板の中
心に配置される多数の孔を有する二次元基板の厚さ６０
μｍ以下にすることによって、柔軟性に富む導電性基板
を得ることができる。その結果、前記導電性基板を有す
るペースト式電極を少なくとも正極および負極として用
い、セパレータを間に挟んで渦巻状に巻回することによ
って空隙率の低い電極群を作製できるため、有底円筒形
容器内に高容量の前記電極群を収納することができる。
したがって、高容量かつ充放電サイクル寿命の長いニッ
ケル−水素二次電池を得ることができる。

【００３１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。＜ペースト式正極Ａの作製＞まず、平均粒径０．５μｍ
のニッケル粉末をホッパから剛性の高い材料からなるベ
ルトコンベア上に供給し、前記ベルトコンベアの搬送方
向に配置したドクタブレードを通過させて前記ベルトコ
ンベア上に所望の厚さのニッケル粉末層を形成した。つ
づいて、前記ベルトコンベアを挟んで上部側に配置した
多数の突起を有するエンボスロールと下部側に配置した
相手ロールとにより前記ベルトコンベア上の金属粉末層
を所望の圧力で加圧して前記エンボスに対応する箇所に
孔が多数開口された圧粉シートを作製した。ひきつづ
き、前記圧粉シートを前記ベルトコンベアと共に焼成炉
に搬送し、ここで前記圧粉シートをアルゴンガス雰囲気
中、１０００℃で焼結することにより多数の孔が開口さ
れた焼結ニッケルシート、つまり二次元基板を得た。こ
の二次元基板は、厚さが３０μｍ、矩形孔の寸法が２×
２ｍｍで、開口率が６０％であった。

【００３２】次いで、前記二次元基板の両面に厚さ約
０．８ｍｍのウレタン発泡樹脂シートを接着剤を用いて
貼着した。つづいて、前記二次元基板両面のウレタン発
泡樹脂シートを一対のロールで圧縮しながら、ニッケル
粉末と結合剤を含むニッケル粉末含有溶液を塗布、含浸
させた後、余分のニッケル粉末含有溶液を前記ウレタン
発泡樹脂シートから除去し、さらに還元性雰囲気に焼成
炉内で焼成して前記ウレタン発泡樹脂、接着剤およびバ
インダを熱分解、除去した。ひきつづき、前記二次元基
板の両面に形成された発泡性ニッケル薄膜を還元性雰囲
気中で焼結することにより前記二次元基板の両面にニッ
ケルからなる三次元基板を一体的に形成された導電性基
板を作製した。前記各三次元基板は、厚さが０．８ｍ
ｍ、空隙率が９８％、目付量が１００ｇ／ｍ² であっ
た。

【００３３】また、水酸化ニッケル粉末９０重量部およ
び一酸化コバルト粉末１０重量部からなる混合粉体に、
前記水酸化ニッケル粉末に対してカルボキシメチルセル
ロース０．５重量部、ポリテトラフルオロエチレンの懸
濁液（比重１．５，固形分６０重量％）を固形分換算で
３．０重量部添加し、これらに純水を４５重量部添加し
て混練することによりペーストを調製した。つづいて、
このペーストを前記導電性基板内に充填した後、乾燥
し、ローラプレスを行って圧延して厚さが０．７ｍｍの
ペースト式正極を作製した。

【００３４】＜ペースト式正極Ｂの作製＞目付量３００
ｇ／ｍ² 、厚さ１．７ｍｍのスポンジ状ニッケル多孔体
からなる導電性基板に前記正極Ａで用いたのと同様なペ
ーストを充填した後、乾燥し、ローラプレスを行って圧
延して厚さが０．７ｍｍのペースト式正極を作製した。

【００３５】＜ペースト式負極Ａの作製＞市販のランタ
ン富化したミッシュメタルＬｍおよびＮｉ、Ｃｏ、Ｍ
ｎ、Ａｌを用いて高周波炉によって、ＬｍＮｉ_4.0 Ｃｏ
_0.4 Ｍｎ_0.3 Ａｌ_0.3 の組成からなる水素吸蔵合金を作
製した。前記水素吸蔵合金を機械粉砕し、これを２００
メッシュのふるいを通過させた。得られた合金粉末１０
０重量部に対してポリアクリル酸ナトリウム０．５重量
部、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）０．１２５
重量部、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６０ｗｔ％）を固形分換算で
１．５重量部および導電材としてカーボン粉末１．０重
量部を水５０重量部と共に混合することによって、ペー
ストを調製した。このペーストを前記正極Ａで用いたの
と同様な導電性基板（二次元基板の両面に三次元基板を
それぞれ積層した構造）に塗布、充填した後、乾燥し、
加圧成形することによって厚さ０．４ｍｍのペースト式
負極を作製した。

【００３６】＜ペースト式負極Ｂの作製＞孔径２μｍ、
開口率５５％、厚さ８０μｍのパンチングニッケルシー
トからなる導電性基板に前記負極Ａで用いたのと同様な
ペーストを充填した後、乾燥し、加圧成形することによ
って厚さ０．４ｍｍのペースト式負極を作製した。

【００３７】（実施例１）前述した方法で作製したペー
スト式正極Ａとペースト式負極Ａの間に親水性処理が施
されたポリオレフィン繊維製不織布からなるセパレータ
を介装し、渦巻状に捲回して電極群を作製した。このよ
うな電極群と７ＮのＫＯＨおよび１ＮのＬｉＯＨからな
る電解液を有底円筒状容器に収納して前述した図１に示
す構造を有する理論容量が１２００ｍＡｈのＡＡ型の円
筒形ニッケル水素二次電池を組み立てた。

【００３８】（実施例２）前述した方法で作製したペー
スト式正極Ａとペースト式負極Ｂの間に親水性処理が施
されたポリオレフィン繊維製不織布からなるセパレータ
を介装し、渦巻状に捲回して電極群を作製した。このよ
うな電極群と７ＮのＫＯＨおよび１ＮのＬｉＯＨからな
る電解液を有底円筒状容器に収納して前述した図１に示
す構造を有する理論容量が１２００ｍＡｈのＡＡ型の円
筒形ニッケル水素二次電池を組み立てた。

【００３９】（実施例３）前述した方法で作製したペー
スト式正極Ｂとペースト式負極Ａの間に親水性処理が施
されたポリオレフィン繊維製不織布からなるセパレータ
を介装し、渦巻状に捲回して電極群を作製した。このよ
うな電極群と７ＮのＫＯＨおよび１ＮのＬｉＯＨからな
る電解液を有底円筒状容器に収納して前述した図１に示
す構造を有する理論容量が１２００ｍＡｈのＡＡ型の円
筒形ニッケル水素二次電池を組み立てた。

【００４０】（比較例１）前述した方法で作製したペー
スト式正極Ｂとペースト式負極Ｂの間に親水性処理が施
されたポリオレフィン繊維製不織布からなるセパレータ
を介装し、渦巻状に捲回して電極群を作製した。このよ
うな電極群と７ＮのＫＯＨおよび１ＮのＬｉＯＨからな
る電解液を有底円筒状容器に収納して前述した図１に示
す構造を有する理論容量が１２００ｍＡｈのＡＡ型の円
筒形ニッケル水素二次電池を組み立てた。

【００４１】（比較例２）まず、厚さ８０μｍのニッケ
ルシートをパンチング装置によりパンチングすることに
より孔径が２ｍｍ、開口率が５５％の二次元基板として
のパンチングニッケルシートを作製した。このパンチン
グニッケルシートの両面に厚さ約０．８ｍｍのウレタン
発泡樹脂シートを接着剤を用いて貼着した。つづいて、
前記二次元基板両面のウレタン発泡樹脂シートを一対の
ロールで圧縮しながら、ニッケル粉末と結合剤を含むニ
ッケル粉末含有溶液を塗布、含浸させた後、余分のニッ
ケル粉末含有溶液を前記ウレタン発泡樹脂シートから除
去し、さらに還元性雰囲気に焼成炉内で焼成して前記ウ
レタン発泡樹脂、接着剤およびバインダを熱分解、除去
した。ひきつづき、前記二次元基板の両面に形成された
発泡性ニッケル薄膜を還元性雰囲気中で焼結することに
より前記二次元基板の両面にニッケルからなる三次元基
板を一体的に形成された導電性基板を作製した。前記各
三次元基板は、厚さが０．８ｍｍ、空隙率９８％、目付
量が１００ｇ／ｍ² であった。

【００４２】次いで、前記導電性基板内に前述した正極
Ａで用いたのと同様なペーストを充填した後、乾燥し、
ローラプレスを行って圧延して厚さが０．７ｍｍのペー
スト式正極を作製した。

【００４３】また、前記導電性基板に前述した負極Ａで
用いたのと同様なペーストを塗布、充填した後、乾燥
し、加圧成形することによって厚さ０．４ｍｍのペース
ト式負極を作製した。

【００４４】次いで、前述した方法で作製したペースト
式の正極と負極の間に親水性処理が施されたポリオレフ
ィン繊維製不織布からなるセパレータを介装し、渦巻状
に捲回して電極群を作製した。このような電極群と７Ｎ
のＫＯＨおよび１ＮのＬｉＯＨからなる電解液を有底円
筒状容器に収納して前述した図１に示す構造を有する理
論容量が１２００ｍＡｈのＡＡ型の円筒形ニッケル水素
二次電池を組み立てた。

【００４５】得られた実施例１〜３および比較例１、２
のニッケル水素二次電池について、１Ｃ、−ΔＶで充電
し、１Ｃ、１Ｖカットで放電する充放電を繰り返し行っ
た。各二次電池における充放電サイクル数と放電電圧と
の関係を図５に、充放電サイクル数と正極の利用率との
関係を図６に、それぞれ示す。

【００４６】図５から明らかなように実施例１〜３のニ
ッケル水素二次電池は、５００回の充放電の繰り返し後
においても負極の導電性基板としてパンチングニッケル
シートを用いた比較例１に比べて高い放電電圧を維持で
きることをわかる。特に、正極および負極の両方の導電
性基板としてニッケル粉末を粉末圧延法により成形し、
焼成することにより得られた多数の孔を有する厚さ６０
μｍ以下の二次元基板と、この二次元基板の両面にそれ
ぞれ積層された三次元基板とからるものを用いた実施例
１の二次電池は、実施例２、３に比べてより高い放電電
圧を維持できることをわかる。

【００４７】これに対し、厚さ８０μｍのパンチングニ
ッケルシートを二次元基板として用い、この両面に三次
元基板を積層した構造の導電性基板を有する正極および
負極を備えた比較例２の二次電池は、比較例１の二次電
池に比べて良好な放電電圧維持特性を有するものの、実
施例１〜３の二次電池に比べ劣ることがわかる。これ
は、比較例２の二次電池は正極、負極の導電性基板が芯
材として厚さ８０μｍで、バリや反りを有するパンチン
グニッケルシートを用いているため、これら正負極およ
びセパレータを渦巻状に巻回して得られた電極群を有底
円筒形容器内に収納する際、電極群の空隙率が高くなる
ことに起因するものと考えられる。また、図６から明ら
かなように実施例１〜３の二次電池は比較例１、２の二
次電池に比べて正極の利用率が向上することがわかる。

【００４８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、基
板単体のペーストの充填密度が実効的に増大され、かつ
低電気抵抗、高引張り強度に対応して高い集電効率を有
するペースト式正極および／またはペースト式負極を備
え、充放電サイクル特性の優れたニッケル−水素二次電
池を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るニッケル水素二次電池を示す斜視
図。

【図２】本発明の係るニッケル水素二次電池のペースト
式正極および／またはペースト式負極に用いられる導電
性基板を示す部分切欠斜視図。

【図３】本発明の導電性基板および従来の導電性基板に
おける目付量と電気抵抗との関係を示す特性図。

【図４】本発明の導電性基板および従来の導電性基板に
おける目付量と引張り強度との関係を示す特性図。

【図５】実施例１〜３および比較例１、２のニッケル水
素二次電池における充放電サイクル数と放電電圧との関
係を示す特性図。

【図６】実施例１〜３および比較例１、２のニッケル水
素二次電池における充放電サイクル数と正極の利用率と
の関係を示す特性図。

【符号の説明】

１…容器、２…正極、３…セパレータ、４…負極、７…封口板、８…絶縁ガスケット、２１…矩形孔、２２…二次元基板、２３₁ 、２３₂ …三次元基板。

フロントページの続き (72)発明者山根哲哉東京都品川区南品川３丁目４番10号東芝電池株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性基板に活物質を含むペーストを充
填したペースト式正極および導電性基板に水素吸蔵合金
を含むペーストを充填したペースト式負極を具備し、前記正極および負極のいずれか一方または両者の導電性
基板は、金属粉末を粉末圧延法により成形し、焼成する
ことにより得られた多数の孔を有する厚さ６０μｍ以下
の二次元基板と、この二次元基板の両面にそれぞれ積層
された三次元基板とからることを特徴とするニッケル−
水素二次電池。
【請求項２】前記三次元基板は、スポンジ状金属多孔
体であることを特徴とする請求項１記載のニッケル−水
素二次電池。