JPH0311550A - 積層形電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、積層形電池に関する。さらに詳しくは、積
層形電池の絶縁部材の改良に関する。

（ロ）従来の技術 従来の積層形電池は、電池容器の正極缶に、絶縁性ガス
ケットと円筒形に加工した絶縁性樹脂の部材とを壁面に
沿って配置し、複数の三層錠剤状電池要素（以下電池要
素という）をイオンブロッキング電極を介在させて積層
配置し、負極蓋を前記絶縁性ガスケットを介在させてか
しめて製造している。

（ハ）発明が解決しようとする課題 上述の従来の電池においては、正極缶と負極蓋の間に介
在させる密封性絶縁性ガスケットと、電池容器とイオン
ブロッキング電極とが接触し短絡するのを防ぐための非
吸液性絶縁性の円筒形材料との２種の絶縁部材を用いる
ことは、材料精度及び、製造所要時間の点において不利
であった。

この発明は、上記従来の電池がもつ問題点を解消するた
めになされたものであって、製造工程か簡略化できると
ともに、材料精度の不具合から生ずる電圧の安定性の改
善された積層形電池を提供することを目的とする。

（ニ）課題を解決ずろための手段 この発明によれば、開［コ部の周縁に張出し部及びこの
張出し部によって支持された薄い円筒状壁部からなるフ
ランジを有する正極缶に、この正極缶の内壁面及びフラ
ンジ内面に沿って一体の絶縁部材を挿入し、正極合剤、
セパレータ剤及び負極合剤とが順に積層加圧されてなる
層状タブレットの複数個をイオンブロッキング電極を介
在させて積層配置し、負極蓋を前記フランジにおいて前
記絶縁部材を介在させて接合してなり、前記絶縁部材が
前記正極缶の内壁面に沿って前記フランジの内面に延設
され、この延設部に前記負極蓋を把持しうる溝を有する
ことを特徴とする積層形電池が提供される。

この発明においては、開口部に張出し部及びこの張出し
部によって支持された薄い円筒状壁部からなるフランジ
を有する正極缶に、この正極缶の内壁面及びフランジ内
面に沿って一体の絶縁部材を挿入する。

前記正極缶は、イオンブロッキング電極を介在さＵて積
層した層状タブレットを収納し、積層）１ヨ電池の正極
を構成するためのらのであって、通常内径９゜０〜２５
ｍｍ、深さ１．２〜９．０ｍｍの円筒缶からなり、この
開口部の周縁に、通常１２〜２．５ｍｍの張出し部とこ
の張出し部によって支持された、通常２．０〜３．６ｍ
ｍの深さの円筒状壁部からなるフランジを有するものを
用いることができる。またこの正極缶は、例えばステン
レス鋼板、ニッケルメッキ鉄鋼板等の金属薄板を用いて
作成することができる。

前記絶縁部材は、前記正極缶の内壁面とこの内壁面に接
近して配置されるイオンブロッキング電極の端部との間
及び前記正極缶の開口部とこの開口部に封口される負極
蓋との間を一体に絶縁するためのらのであって、前記正
極缶の内壁面及びフランジ内面に沿って挿入しうる形状
を有するものを用いることができる。前記正極缶に挿入
された絶縁部十オは、前記正極缶の内壁面に沿って市ｊ
記フランツの内面に延設され、この延設部に前記負極蓋
の端部を把持しうる溝を有するものが適しておす、例え
ば第１図〜第３図に示す形状のものを用いることができ
る。萌記溝は、例えば第１図〜第３図の１３Ａ、１３Ｂ
、１３Ｃで示すように形成することができ、この溝に前
記負極蓋の端部を挿入して、例えばかしめて前記負極蓋
を把持することができる。

また、前記絶縁部材は、ガスケットとしての密封性、電
解液に対する非反応性及び非吸液性を有する絶縁性の材
料を用いて成形することができ、例えばポリプロピレン
、ポリエチレン、テトラフルオロエチレン等の合成樹脂
等を用いることかできる。この成形は、例えば射出成形
等によって行うことができる。

以下、三層錠剤状電池要素を用いる積層形電池を例にに
して述べるが、この例に限定されるものではない。

前記層状タブレットは正極合剤、セパレータ剤及び負極
剤を順次積層し、後工程で電解液を含浸させろか又は正
極合剤、セパレータ剤及び負極剤に固体電解質を含有さ
せ、後工程での電解液の衾浸させずして作成することか
できる。

まず、電解液を含浸させる積層形電池について具体的に
述へる。前記正極合剤は、正極活物質、導電剤及び結着
剤を含む。正極活物質としては、例えば二酸化マンガン
、酸化ニッケル、三酸化タングステン、二酸化鉛、三酸
化モリブデン等の酸化剤が挙げられるが、二酸化マンカ
ン及び酸化ニッケルが好適である。上記導電剤とは、合
剤中の電子導電性を確保するために加えられる電子導電
性物質である。この導電剤としては、例えばアセチレン
ブランク、グラファイト、カーボンブラック、ニッケル
粉末等が挙げられるが、アセチレンブランク及びグラフ
ァイトが好適である。上記結着剤とは、上記二種の粉末
の結着性を高めるために加えられる物質である。この結
着剤としては、例えばカルボキノメヂルセルロース、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
ス塩、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、寒天、メ
ヂルセルロース等が挙げられる。前記導電剤及び結着剤
は正極合剤中に３〜２０重量パーセントずつ配合される
。

前記セパレータ剤は、電解液支持体と必要に応して結着
剤を含む。電解液支持体は、絶縁性を有するしのであれ
ばよく、この条件を満足ずろ電解液支持体の例としては
、二酸化ケイ素及び酸化アルミニウム等が挙げられる。

この発明のために好適な結着剤としては、前記正極合剤
と同様なものか選ばれる。この結着剤は電解液支持体１
００重量部に対し、４０重量部以下配合される。

前記負極剤は、負極活物質である水素貯蔵合金、例えば
、Ｔ　ｉｘＮ　ｉ（］≦Ｘ≦２）、ＴｉＦｅ、Ｌ、ａＮ
ｉ５、ＭｍＮｉａ等を用いる。ここで負極活物質とは、
水素を貯蔵した水素貯蔵合金である。

導電剤及び結着剤は必要に応じて前記正極合剤と同様の
ものを用いることかでき、配合量は負極剤中にそれぞれ
２０重量パーセント以下配合される。

次に第４図に示すように、成形用金型ｌ、押棒２を調整
するため、成形用金型１内において、上下に可動となさ
れている受台３からなる成形用金型１に、前３己正極合
剤・１の粉末を投入しく第４図）、その後押棒２て正極
合剤４を軽く加圧して整地し、続いてセパレータ剤５を
成形用金型１内に置かれた正極合剤４の」二に投入する
。その状態を第５図に示す。その後押棒２てセパレータ
５を軽く加圧して整地する。

次に、負極剤６の粉末を成形用金型１、内に置かれたセ
パレータ剤５の上に投入する。この状態を第６図に示す
。次いで、成形用金型Ｉ内に置かれた正極合剤４、セパ
レータ剤５、負極剤６を押棒２によって加圧し、一体成
形する。その状態を第７図に示す。尚、上記３種の粉末
を成形用金型Ｉ内に投入する順序は、正極合剤と負極剤
を逆にしてもよい。

以上のように成形され、しかるのち、成形用金型１より
取り出した層状タブレット（三層錠剤状電池要素）を用
いて、以下にように電池は組み立てられる。

第８図に示すように、集電用ネ・ソト７を熔接した正極
缶９内に、絶縁部材８をこの正極缶の内壁面に沿って挿
入し、上記層状タブレットを載置する。その後、電解液
ＩＯを供給し、含浸させる。

次に、イオンブロッキング電極１２を電池容器内に入れ
る。第９図にその状態を示す。ついで前記層状タブレッ
トをイオンブロッキング電極１２上に投入する。このと
き、先に投入しである層状タブレットかイオンブロッキ
ング電極１２と接している面の極と異なる極の面か、イ
オンプロ・ノキング電極１２と接するように２個目以降
の層状タブレットを入れる。電解液の供給は」−述と同
様に行う。最後に、正極缶９に挿入された絶縁部材８の
負極蓋肥持用溝１３Ａに、集電用ネ・ソト７を熔接した
負極蓋１１の端部を取り付け、正極缶つと負極蓋１１と
をかしめて封口する。また、前記層状タブレットに固体
電解質を含有させる積層形電池は、正極合剤としては、
正極活物質、導電剤、結着剤及び固体電解質を用い、セ
ノくレータ剤としては、固体電解質を用い、必要に応じ
て結着剤を用い、負極合剤としては、負極活物質及び固
体電解質を用い、必要に応じて導電剤及び結着剤を用い
て層状タブレットを成形し、電解液の含浸工程を省略し
、この他は上述の電解液を含浸させる積層電池と同様に
して作成することかできる。尚、この固体電解質は例え
ばＳ　ｂ　２０５・４．　Ｉ−Ｔ　、’Ｏ等を用いるこ
とかでき、その添加量は、正極合剤及び負極剤に対して
、通常４０〜８４重量％、セノくレータ剤に対して、通
常５０〜１００重量％用１，１ろのが適している。

（ホ）作用 正極缶の内壁面とこの内壁面に接近して配置されるイオ
ンブロッキング電極の端部との間及び前記正極缶の開口
部とこの開口部に封口される負極蓋との間を一体に絶縁
できる絶縁部材か、この正極缶の内壁面及びフランジ内
面に沿って挿入される。

（へ）実施例および比較例 以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明
する。

実施例１ 層状タブレット（電池要素）の作成 正極合剤としては、γ−二酸化マンガン２０重０ 上部、導電剤であるアセチレンブラック２重量部、結着
剤であるポリテトラフルオロエチレン粉末およびカルボ
キシメチルセルロースナトリウム１重量部ずつを混合し
た粉末の２００ｍｇとり、内径１３ｍｍの成形用金型に
投入し、」−から押棒て軽く押さえる。

セパレータ剤としては、電解液支持体であるαアルミナ
の粉末を２０重量部および結着剤であるカルボキノメチ
ルセルロース１型中部を混合した粉末の２００ｍｇをと
り、前記成形用金型内に置かれた前記正極合剤の上に投
入し、」二から押棒で軽く押さえる。

負極剤としては、ガス状の水素を耐圧容器内において、
２５°Ｃ，１気圧の条件下で一晩貯蔵させた水素貯蔵合
金であるＴ　ｉ　Ｎ　ｉ　１８０ｍｇに、導電剤である
アセチレンブラックおよび結着剤であるカルボキノメチ
ルセルロースをｌｏｍｇずつ混合した粉末を前記成形用
金型内に置かれた前記七ノくレータ剤の上に投入し、上
から押棒て２００　ｋｇｗ／　ｃｍ’の圧ツノで加圧し
、成形体を成形用金型より取り出ず。この一連の操作を
３０回行い、電池内容物である三層構造をらつ圧粉成形
体（層状タブレｙｂ）を３０個得る。

絶縁部材の作成 第１図ａ及び第１図すに示すように、正極缶の内壁に沿
って挿入可能で負極蓋の端部を肥ＫＬうる凹部１３Ａを
有する内径１５．５ｍｍの絶縁部材をポリプロピレンを
用い射出成形法によって作成するる。

積層形電池の組立て 第８図〜第１０図に示すように、開口部にフランジ１４
を有するフランツ内径１．９．５ｍｍ、フランジ深さ２
．４ｍｍ、内径１５．５１！１４、深さ３．６ｘｍて底
部に集電用ネット７か溶接された正極缶９に、前記絶縁
部材８を前記正極缶９の内壁に沿って挿入し、前記層状
タブレットを正極合剤層４を下にして載置し、３０重量
パーセントの水酸化カリウム水溶液を１００ｕＱ加え、
その上に厚さ５０μｍ、直径１５．２ｍｍのニッケル板
（イオンブロッキング電極）を置き、さらに、前記層状
タブレットを下面が正極となろ１ ２ ように置き、同様に３０重量パーセントの水酸化カリウ
ム水溶液を１００μＱ加える。そして、同様の操作をも
う１度行い、正極缶９に、層状タブレット、ニッケル板
、層状タブレット、ニッケル板、層状タブレットと順に
積み重なったところで、前記絶縁部材の負極蓋肥持用溝
１３Ａに負極蓋の縁部を配置してかしめて封口する。こ
のようにして試験電池Ａを１０個作成する。

この試験電池Ａ１０個の作成にかかった時間及び、作成
直後の電圧、並びに、２５℃、１週間のエージング後の
電圧を測定する。この結果、後述の比較例に比べて、電
圧の安定性がよく作成所要時間が約２５％短縮され製造
効率が大幅に優れていることを確認した。（以下余白） 第１表 比較例■ 実施例１において、前記絶縁部材を用いる代わりに第１
１図〜第１２図に示すように、ポリプロピレン製ガスケ
ット１４と、内径か１５．５ｍｍの円筒状のポリプロピ
レン製絶縁材１５を載置し、この他は実施例１と同様に
して積層形電／ｌ！２Ｂを１０１作成ずろ。この試験電
池８１０個の作成にかかった時間及び作成直後の電圧、
並びに２５℃、１週間のエージング後の電圧を測定する
。この結果、作成所要時間か長く、電圧の低下がみられ
た。

表２ 実施例２ 実施例１において、正極合剤としては、γ−二酸化マン
ガンを２０重量部と、導電剤であるアセチレンブラック
を２重量部および結着剤であるポリテトラフルオロエチ
レン粉末およびカルボキシメチルセルロースナトリウム
とを１重量部ずつ、５ 表３ （ト）発明の効果 この発明によれば、製造効率が高く電圧の安定性に優れ
た積層形電池を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ　、　ｂ）〜第３図（ａ、ｂ）は、この発明
の実施例で用いた絶縁部材及びその態様の絶縁部材の説
明図、第４図〜第１０図は、この発明の実施例の積層形
電池の製造工程説明図、第１１図〜第１２さらに、水素
イオン導電性固体電解質である５ｂ２０、・４Ｈ２０を
５重量部、それぞれ混合した粉末を用い、セパレータ合
剤としては、水素イオン導電性固体電解質であるＳ　ｂ
　２０５・４Ｈ２０を１０重量部および結着剤であるカ
ルボギンメチルセルロースを１重量部混合した粉末を用
い。負極合剤としては、ガス状の水素を耐圧容器内にお
いて、２５°Ｃ１１気圧の条件下で一晩貯蔵させた水素
貯蔵合金であるＴｉＮ１１５０ｍｇに、導電剤であるア
セチレンブラックｌｏｍｇ、カルボギンメチルセルロー
スナトリウムを１０ｍｇおよび水素イオン導電性固体電
解質である５ｂｐＯｓ・４Ｈ２０を４０ｍｇずつ混合し
た粉末を用い積層形電池の組立工程において電解液の添
加を行わずこの他は実施例１と同様にして積層形電池Ｃ
を１０個作成する。 この試験電池０１０個の作成にかがた時間及び、作成直
後の電圧、並びに、２５℃、１週間のエージング後の電
圧を測定する。この結果、電圧の安定性に優れ作成所要
時間は約６５％短縮され製造効率が極めて高いことを確
認した。 ６ 図は、従来の絶縁部材の説明図である。 成形用金型、　２　・・押棒、 受台、　　　　　４・・正極合剤、 ・セパレータ剤、６−・　・負極合剤、７Ｂ・　・集電
用ネット、 ガスケット、　　９・・・正極缶、 ・・・電解液、　　　ＩＩ　　負極蓋、・・・イオンブ
ロッキング電極、 １３Ｂ、１３Ｇ・　・負極蓋肥持用ｄ４゜１　・・ ３・　・ Ａ Ｏ Ｉ　２　・ ３Ａ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、開口部の周縁に張出し部及びこの張出し部によって
   支持された薄い円筒状壁部からなるフランジを有する正
   極缶に、この正極缶の内壁面及びフランジ内面に沿って
   一体の絶縁部材を挿入し、正極合剤、セパレータ剤及び
   負極剤とが順に積層加圧されてなる層状タブレットの複
   数個をイオンブロッキング電極を介在させて積層配置し
   、負極蓋を前記フランジにおいて前記絶縁部材を介在さ
   せて接合してなり、前記絶縁部材が前記正極缶の内壁面
   に沿って前記フランジの内面に延設され、この延設部に
   前記負極蓋を把持しうる溝を有することを特徴とする積
   層形電池。