JPH04329266A

JPH04329266A - アルカリ蓄電池

Info

Publication number: JPH04329266A
Application number: JP3098540A
Authority: JP
Inventors: Masao Takee; 武　江　　正　夫; Tadashi Ise; 伊　勢　　忠　司; Sanehiro Furukawa; 古　川　　修　弘
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1991-04-30
Filing date: 1991-04-30
Publication date: 1992-11-18

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、正極と負極との間に、
アルカリ電解液が含浸されたセパレータが配置された構
造のアルカリ蓄電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、上記アルカリ蓄電池としては、ニ
ッケル−カドミウム電池や、この電池より軽量で且つ高
容量となる可能性がある金属−水素アルカリ蓄電池が提
案されている。そして、これらアルカリ蓄電池の電極群
の構造は、正極と負極との間にアルカリ電解液が含浸さ
れたセパレータが位置する構造となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来、上記
電極群は、正極と負極とセパレータとを各々別個に作製
した後、両極間にセパレータを配置することによって作
製し、これを巻回して、或いはそのままの状態で電池缶
内に挿入していた。しかしながら、上記の如くセパレー
タと両極とを別途作製すると、セパレータの強度を維持
するためにセパレータの厚みを大きくせざるを得ない。この結果、負極の占有体積が小さくなって、電池の高容
量化を図ることができない。加えて、セパレータと両極
とを別体とすると、セパレータと両極との間に空間が形
成されることになる。このため、やはり負極の占有体積
が小さくなって、電池容量が低下する。

【０００４】更に、セパレータの厚みが大きいと、両極
間の距離が大きくなって抵抗が大きくなる。加えて、セ
パレータと両極との間に空間が形成されると、高率充放
電時に正極から発生する多量の酸素ガスが、上記空間か
ら漏れることになる。このため、酸素ガスが負極に到達
し難くなって、負極における酸素ガスの吸収反応が生じ
難くなる。これらのことから、高率充放電特性が低下す
る。

【０００５】加えて、従来のセパレータは強度面等を考
慮して、繊維分の占める割合が多くなるように構成して
いる。したがって、セパレータの空孔率が小さくなって
、アルカリ電解液の保液量が少なくなる結果、サイクル
特性が低下するといった課題を有していた。本発明は係
る現状を考慮してなされたものであって、上記諸欠点を
解決できることになるアルカリ蓄電池の提供を目的とし
ている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、正極と負極との間に、アルカリ電解液が含
浸されたセパレータが配置されたアルカリ蓄電池におい
て、前記セパレータと正極とが一体化され、且つセパレ
ータはポリマーから構成されることを特徴とする。

【０００７】上記正極と一体化されたセパレータとして
は、例えば、以下のようなものを用いると良い。■ポリ
マーと発泡剤とから成る混合溶液を正極表面に塗布した
後、この溶液を重合，発泡させ、更にプレスによって圧
延させたセパレータ。■正極にポリマーから成る細繊維
を射出して薄い繊維層を形成した後、プレスによって圧
延させたセパレータ。

【０００８】また、ポリマーとしては、官能基にカルボ
キシル基、スルホン酸基、水酸基、アミノ基、或いはメ
トキシル基等の親水基を有するポリマー等を用いること
が好ましい。

【０００９】

【作用】上記構成の如くセパレータを正極と一体化すれ
ば、セパレータの強度維持を余り考慮する必要がないの
でセパレータの厚みｔ（図２参照）を小さくすることが
できる。したがって、電池缶内におけるセパレータの占
有体積が減少する。加えて、セパレータと正極との間の
空間がなくなる。これらのことから、負極の占有体積が
大きくなって、電池の高容量化を達成できる。

【００１０】また、正負極間が短くなり通電による電圧
ロスが少なくなり、且つ上記の如く強度面等を考慮する
必要性が低いので、セパレータ中に占めるポリマーの割
合が低下する。したがって、セパレータの空孔率を大き
くできる（即ち、図２における空間１１の体積が増加す
る）ので、アルカリ電解液の保液量が多くなる。この結
果、サイクル特性が向上する。特に、官能基にカルボキ
シル基等の親水基を有するポリマーを用いれば、セパレ
ータの保液力も向上させることができるので、充放電を
繰り返しても電解液がセパレータに保持される。この結
果、サイクル特性を飛躍的に向上させることができる。

【００１１】加えて、セパレータと正極とが一体である
と、高率充放電時に正極から発生する多量の酸素ガスが
負極に到達し易くなるので、酸素ガスの吸収反応が生じ
易くなる。

【００１２】

【実施例】本発明の一実施例を、図１〜図５に基づいて
、以下に説明する。〔実施例１〕図１は本発明の一例に係る密閉型ニッケル
−水素アルカリ蓄電池の断面図であり、焼結式ニッケル
から成る正極１と、水素吸蔵合金を含む負極２と、ナイ
ロン細繊維から成り上記正極１に一体成型されたセパレ
ータ３とから成る電極群４は渦巻状に巻回されている。上記電極群４は負極端子兼用の外装缶６内に配置されて
おり、この外装缶６と上記負極２とは負極用導電タブ５
により接続されている。上記外装缶６の上部開口にはパ
ッキング７を介して封口体８が装着されており、この封
口体８の内部にはコイルスプリング９が設けられている
。このコイルスプリング９は電池内部の内圧が異常上昇
したときに矢印Ａ方向に押圧されて内部のガスが大気中
に放出されるように構成されている。また、上記封口体
８と前記正極１とは正極用導電タブ１０にて接続されて
いる。

【００１３】ここで、上記構造の単三型ニッケル−水素
アルカリ蓄電池を、以下のようにして作製した。先ず、
市販のＭｍ（ミッシュメタル：希土類元素の混合物）、
Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ及びＭｎを元素比で１：３．２：１：
０．２：０．６の割合となるように秤量した後、高周波
溶解炉内で溶解して溶湯を作成し、更にこの溶湯を冷却
することにより、ＭｍＮｉ３．２　ＣｏＡｌ０．２　Ｍ
ｎ０．６　で示される合金のインゴットを作成した。次
に、上記インゴットを、窒素雰囲気中で、粒径５０μｍ
以下となるように粉砕した。この後、上記水素吸蔵合金
粉末に、結着剤としてのＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロ
エチレン）粉末を５ｗｔ％加えて混練してペーストを作
成し、更に、このペーストをパンチングメタルから成る
集電体の両面に圧着することにより負極２を作製した。

【００１４】これと並行して、焼結式ニッケル正極１の
表面にナイロン製の細繊維を射出して、正極１の表面に
ランダムに配向されたナイロン繊維層を形成した後、こ
のナイロン繊維層をローラープレスで０．０６５ｍｍに
圧延した。これにより、正極１と一体化されたセパレー
タ３が作製される。この後、上記セパレータ３の他方の
面に前記負極２を配置した後、これらを巻回して電極群
４を作製した。しかる後、この電極群４を外装缶６内に
挿入し、更に３０重量％のＫＯＨ水溶液から成るアルカ
リ電解液を上記外装缶６内に注液した後、外装缶６を密
閉することにより円筒型ニッケル−水素蓄電池を作製し
た。

【００１５】このようにして作製した電池を、以下（Ａ
１　）電池と称する。〔実施例２〕正極１とセパレータ３との一体化を以下の
ようにして行う他は、上記実施例１と同様にして電池を
作製した。即ち、ポリエステルに、ジイソシアートと発
泡剤とを１：１の割合で混合した溶液を加えて流動性液
を作成した後、この流動性液を正極１の表面に薄く塗布
し、更に流動性液を重合発泡させる。次いで、発泡部を
ローラープレスで０．０６５ｍｍに圧延することにより
作製した。

【００１６】このようにして作製した電池を、以下（Ａ
２　）電池と称する。〔比較例〕セパレータとしてポリアミド系不織布（厚み
：０．１５ｍｍ）を用いると共に、これを正極１と一体
化しない他は、上記実施例と同様にして電池を作製した
。このようにして作製した電池を、以下（Ｘ）電池と称
する。〔実験１〕上記本発明の（Ａ１　）電池、（Ａ２　）電
池及び比較例の（Ｘ）電池のサイクル特性を調べたので
、その結果を図３に示す。尚、実験条件は、室温で、充
電電流１．５Ｃで満充電状態から電池電圧が１０ｍＶ低
下するまで充電した後、放電電流１．５Ｃで放電終止電
圧が１．０Ｖになるまで放電するという条件である。ま
た、図３においては、（Ｘ）電池における最大の放電容
量を１００としている。

【００１７】図３から明らかなように、本発明の（Ａ１
　）電池、（Ａ２　）電池は比較例の（Ｘ）電池に比べ
て、放電容量が大きく、且つサイクル寿命が長くなって
いることが認められる。〔実験２〕上記本発明の（Ａ１　）電池、（Ａ２　）電
池及び比較例の（Ｘ）電池の負荷率特性を調べたので、
その結果を図４に示す。尚、実験条件は、室温で、充電
電流０．１Ｃで１６時間充電した後、放電電流０．２Ｃ
及び４Ｃで放電するという条件である。

【００１８】図４から明らかなように、本発明の（Ａ１
　）電池、（Ａ２　）電池は比較例の（Ｘ）電池に比べ
て、放電容量が大きく、且つ電池電圧の低下も小さいこ
とが認められる。特に、高率放電時（４Ｃでの放電）に
、上記結果が顕著であることが確認できる。〔実験３〕上記本発明の（Ａ１　）電池、（Ａ２　）電
池及び比較例の（Ｘ）電池の急速充電時における電池内
圧を調べたので、その結果を図５に示す。尚、実験条件
は、室温で、充電電流１．０Ｃで１．２時間充電すると
いう条件である。

【００１９】図５から明らかなように、本発明の（Ａ１
　）電池、（Ａ２　）電池は比較例の（Ｘ）電池に比べ
て、電池内圧が顕著に低下していることが認められる。尚、上記実施例には示さないが、実施例２においてポリ
エステルの代わりにポリエーテルを用いても、上記と同
様の効果を有することを実験により確認している。〔その他の事項〕■ポリマーとしては上記実施例に示す
ものに限定するものではなく、官能基にカルボキシル基
、スルホン酸基、水酸基、アミノ基、或いはメトキシル
基等の親水基を有するポリマー等を用いることが可能で
ある。■上記実施例では、金属−水素アルカリ蓄電池を
用いているが、ニッケル−カドミウム蓄電池等、その他
のアルカリ蓄電池にも本発明を適用しうることは勿論で
ある。但し、ニッケル−カドミウム蓄電池においては、
デンドライト等の課題を有するので、本発明は金属−水
素アルカリ蓄電池に最適である。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、セ
パレータの厚みを小さくすることができるので、電池缶
内におけるセパレータの占有体積が減少すると共に、セ
パレータと正極との間に空間がなくなる。これらのこと
から、負極の占める割合を大きくすることができるので
、電池の高容量化を達成できる。

【００２１】また、セパレータの空孔率を大きくできる
ので、アルカリ電解液の保液量が多くなるって、サイク
ル特性が向上する。更に、高率充放電時に正極から発生
する多量の酸素ガスが容易に負極に到達するので、酸素
ガスの吸収反応が生じ易くなると共に、両極間の距離が
小さいため抵抗が小さくなる。この結果、高率充放電特
性を顕著に向上させることができるといった優れた効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例に係る密閉型ニッケル−水素アル
カリ蓄電池の断面図である。

【図２】図１の電池の要部拡大断面図である。

【図３】本発明の（Ａ１　）電池、（Ａ２　）電池及び
比較例の（Ｘ）電池のサイクル特性を示すグラフである
。

【図４】本発明の（Ａ１　）電池、（Ａ２　）電池及び
比較例の（Ｘ）電池の負荷率特性を示すグラフである。

【図５】本発明の（Ａ１　）電池、（Ａ２　）電池及び
比較例の（Ｘ）電池の急速充電時における電池内圧を示
すグラフである。

【符号の説明】

１　　　　正極２　　　　負極３　　　　セパレータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　正極と負極との間に、アルカリ電解液
が含浸されたセパレータが配置されたアルカリ蓄電池に
おいて、前記セパレータと正極とが一体化され、且つセ
パレータはポリマーから構成されることを特徴とするア
ルカリ蓄電池。