JPH09190836A

JPH09190836A - 巻回構造の電極体を有する電池

Info

Publication number: JPH09190836A
Application number: JP8307073A
Authority: JP
Inventors: Tatsu Nagai; 龍長井; Hiroshi Fukunaga; 浩福永; Shoichiro Tateishi; 昭一郎立石
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Ltd
Priority date: 1995-11-08
Filing date: 1996-11-01
Publication date: 1997-07-22
Anticipated expiration: 2016-11-01
Also published as: JP3973115B2

Abstract

(57)【要約】【課題】巻回構造の電極体を有する電池において、容
量増加、負極の生産性の向上、コストの低減をはかり、
かつ電池缶の内壁の傷付きを防止する。【解決手段】正極と負極をセパレータを介して巻回し
た巻回構造の電極体を電池缶に挿入して作製する電池に
おいて、負極の基体として薄い金属基板を用い、その金
属基板の片面または金属基板の孔の中と片面のみに活物
質層を形成して負極とし、その負極を正極の両面にセパ
レータを介して活物質層が対向するようにして配置して
巻回するか、または金属基板の両面に活物質層を形成す
るが、巻回構造の電極体のほぼ最内周部とほぼ最外周部
のうちいずれか一方または両方に相当する部分には金属
基板の片面または金属基板の孔の中と片面にしか活物質
層が無い状態にし、その負極をセパレータを介して活物
質層が正極と対向するように配置して巻回することによ
り、巻回構造の電極体とする。

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−水素吸
蔵合金電池やニッケル−カドミウム電池などのアルカリ
二次電池に代表される巻回構造の電極体を有する電池に
関し、さらに詳しくは、その電極体の巻回構造を改良す
ることにより、容量増加、信頼性向上、生産性向上、コ
スト低減などを達成した電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ニッケル−水素吸蔵合金電池やニ
ッケル−カドミウム電池などに使用されている巻回構造
の電極体は、図１２に示すように、１枚の正極１と１枚
の負極２とをセパレータ３を介して渦巻状に巻回してい
た。すなわち、正極１、負極２とも、一定の厚みに形成
して、図１２に示すような巻回構造の電極体４を作製し
ていた。

【０００３】また、ニッケル−水素吸蔵合金電池やニッ
ケル−カドミウム電池などに代表されるアルカリ二次電
池では、電池特性を正常に保つための重要な事項とし
て、〔負極の電気容量〕／〔正極の電気容量〕の比を
１．０以上、好ましくは１．２以上に保つことが必要で
あるが、これは、電池内の全量の比ではなく、巻回した
電極体の負極と正極との対向部で常にこの関係が保たれ
ていることが必要である。

【０００４】そのため、従来の巻回構造の電極体では、
負極の両面に正極が対向している部分（つまり、負極の
２周目）の〔負極の電気容量〕／〔正極の電気容量〕の
比を基準に電池の設計を行っており、その結果、負極の
最内周部と最外周部は必要以上の電気容量となってい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
巻回構造の電極体では、負極の最内周部と最外周部は、
片面しか正極と対向していないにもかかわらず、基板の
両面に活物質層が形成されているために、片面の活物質
層が有効に利用されず、その結果、電池の内容積が充分
に活用されないという問題があった。

【０００６】また、小形の電池では、通常、巻回構造の
電極体の最外周部を負極にし、その負極の最外周部を電
池缶の内壁に接触させることによって電気的な導通をと
っている。そのため、活物質層の凹凸で電池缶の内壁を
キズ（傷）付ける場合があり、そのキズのため、アルカ
リ電池では電解液の漏液が生じるという致命的な欠陥を
招くことがあった。

【０００７】また、従来の負極は、その両面からの反応
を行うために、ニッケル製のパンチングメタルなどにニ
ッケル粉末を含むペーストを塗布して焼結したニッケル
焼結板を基板に用いたり、ウレタンフォームや不織布に
ニッケルメッキを施したものを焼成して作製した発泡メ
タルや繊維状メタルなどの多孔質基板を用いていた。そ
のため、電極体そのものやその基板の製造設備のコスト
アップが生じ、また安定して均一なものを生産するため
には非常な労力を必要としていた。

【０００８】本発明は、これらの問題を解決するもので
あって、電池内容積の有効利用による容量増加や、負極
の生産性の向上、コストの低減をはかり、さらには、電
池缶の内壁のキズ付きを防止して信頼性を高めることを
目的とする。

【０００９】

【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、負極の基体となる金属基板として薄い金属
板、パンチングメタル板などを用い、その金属基板の片
面のみまたは金属基板に設けられた孔の中と金属基板の
片面のみに活物質層を形成し、その負極を正極の両面に
セパレータを介して活物質層が対向するように配置して
巻回することにより、巻回構造の電極体としたのであ
る。このようにすることによって、負極はほぼ最内周部
とほぼ最外周部を除き、２枚が互いに金属基板面で接触
した構造となる。

【００１０】なお、本発明においては、最内周部または
最外周部とせず、ほぼ最内周部またはほぼ最外周部とし
ているが、これは電極体を巻回する方法や巻回機によっ
て多少のずれが生じるためであり、理論上は真正に最内
周部または最外周部であることの方が好ましいが、多少
ずれが生じて、ほぼ最内周部またはほぼ最外周部になっ
ていても、実質上さしつかえないからである。

【００１１】また、本発明は、負極の基板となる金属基
板の両面に活物質層を形成するが、巻回構造の電極体の
ほぼ最内周部またはほぼ最外周部のいずれか一方に相当
する部分、好ましくはほぼ最内周部およびほぼ最外周部
に相当する部分には金属基板の片面のみまたは金属基板
に設けられた孔の中と金属基板の片面のみにしか活物質
層を形成しないかまたは形成後に除去することによって
金属基板の片面のみまたは金属基板に設けられた孔の中
と金属基板の片面のみにしか活物質層が無い状態にし、
その負極をセパレータを介して活物質層が正極と対向す
るように配置して巻回することにより、巻回構造の電極
体としたのである。

【００１２】

【発明の実施の形態】また、〔負極の電気容量〕／〔正
極の電気容量〕の比を電池のどの部分においても一定と
するためには、負極の正極と対向する部分に関して少な
くとも負極の内周部の活物質量を外周部の活物質量と同
量にすることが必要であり、より好適には内周部の活物
質量を外周部の活物質量よりも多くすることが好まし
く、その比は１．０〜１．６、特に１．２〜１．６であ
ることが好ましい。これは、活物質層の組成などを一定
にしておくと、その厚さで制御することができる。な
お、本発明において、活物質層とは、活物質のみで構成
する場合のみならず、活物質以外にバインダーなどを含
有している場合をもいい、むしろ後者の方が多い。

【００１３】負極および電極体の巻回構造を上記のよう
にすることにより、電極体のほぼ最外周部は負極の金属
基板面が露出することになる。そして、その金属基板を
電池缶の内壁に接触させることにより、例えば水素吸蔵
合金のような硬い粉体で電池缶の内壁をキズ付けたり、
発泡メタルのようなメッキ方法で形成した硬い基板で電
池缶の内壁をキズ付けることが防止されるようになる。

【００１４】そして、何にもまして重要なことは、上記
の構造とすることによって、負極のほぼ最内周部とほぼ
最外周部の過剰分の無駄がなくなり、さらに、基板とし
て薄い金属基板、例えば、厚さ１０μｍ〜５０μｍの金
属板や、厚さ４０μｍ〜７０μｍのパンチングメタル板
などを用いることによって、約３０％程度の容量増加が
達成できるようになった。

【００１５】巻回構造の電極体を有する電池の電池特性
に必要な〔負極の電気容量〕／〔正極の電気容量〕の比
を、本発明では、電池内の総量ではなく、各対向部分で
所定の値以上とすることによって、反応に寄与しない過
剰分をなくしたことが、上記のような容量増加につなが
っている。

【００１６】

【実施例】つぎに、実施例を挙げて本発明をさらに具体
的に説明する。ただし、本発明はそれらの実施例のみに
限定されるものではない。なお、以下の実施例などにお
いて、濃度を示す％は重量％である。

【００１７】実施例１ＭｍＮｉ₅を主体とする水素吸蔵合金粉末１００重量部
に対して、ポリビニリデンフルオライドを濃度１２％で
Ｎ−メチル−ピロリドンに溶解したバインダー溶液２８
重量部を加えて混合し、充分に攪拌して均一なペースト
を調製し、このペーストを金属基板としての厚さ２０μ
ｍのニッケル板にスキージ法で総厚が５００μｍになる
ように塗布した。これをホットプレート上で乾燥した
後、ロールプレスで圧縮し、総厚２００μｍの負極シー
トを作製した。そして、この総厚２００μｍの負極シー
トを３５ｍｍ×３８ｍｍのサイズに切断し、これを負極
シートＡとした。なお、上記のＭｍはミッシュメタルで
ある。

【００１８】上記とは別に、塗布厚みを調整した以外は
上記と同様の方法で、総厚１４５μｍの負極シートを作
製した。そして、この総厚１４５μｍの負極シートを３
５ｍｍ×５５．５ｍｍのサイズに切断し、これを負極シ
ートＢとした。

【００１９】正極には、活物質としての水酸化ニッケル
を含有するペーストを発泡ニッケルに充填し、通常の方
法で作製し、所定のサイズに切断した厚さ６６０μｍで
サイズが３５ｍｍ×４６ｍｍのニッケル電極を用いた。
そして、その正極の末端部における基板としての発泡ニ
ッケルの圧縮部分にニッケルリボンの一方の端部をスポ
ット溶接して正極の集電部（タブ）とした。

【００２０】セパレータには、親水処理した厚さ０．１
５ｍｍでサイズが１０２ｍｍ×３８ｍｍのポリプロピレ
ン不織布を用い、このセパレータを前記負極と正極との
間に介在させ、正極と負極をセパレータを介して渦巻状
に巻回して図１に示す巻回構造の電極体を作製した。

【００２１】ここで、図１に示す電極体について説明す
ると、正極１の両面には負極２がセパレータ３を介在し
て対向しているが、ほぼ最外周部を除きほぼ２周目以後
は負極２同士が直接接触している。その詳細は図２に示
すように、負極２は基板としての金属基板（本実施例で
はニッケル板が用いられている）２ａに活物質層２ｂを
形成したものからなり、その負極２の金属基板２ａ同士
が接触している。なお、セパレータ３は巻回構造の電極
体の作製にあたって、そのほぼ中央部を巻回の中心部と
しており、それが図１のほぼ中央部に図示されている。
そして、２０は正極１の集電部（タブ）であり、正極１
の最外周部に設けられている。この集電部２０は、後に
も再度説明するが、正極１の基板である発泡ニッケルの
空隙をつぶして水酸化ニッケルを含有するペーストが空
隙に入り込まないようにして金属体のみにし、そこに正
極リード体となるニッケルリボンの一端を溶接して構成
されるものである。なお、この集電部２０の構成に関し
ては図５、図７、図９、図１１などにおいても同様であ
る。

【００２２】そして、負極２の内周部には、まず前記の
負極シートＡを使用し、途中から前記の負極シートＢが
加わり（負極シートＢが負極シートＡの内周側に加わ
る）、正極１が２周目になったところでは、正極１の両
面にセパレータ３を介して対向する負極２はその金属基
板２ａ同士が直接接触し、負極２のほぼ最外周部は前記
の負極シートＢのみで構成されている。

【００２３】また、詳細な図示はしていないが、負極２
のほぼ最外周部の外面側には金属基板が露出していて、
その金属基板が電池缶５の内壁に接触し、それによっ
て、電池缶５は負極端子として作用する。つまり、負極
２における金属基板は負極の集電体を兼ねている。な
お、図１では、電池缶５は内周面のみ細線で示してい
る。また、この図１は模式的に図示したものであり、こ
の図１では、電極体４と電池缶５との間に大きな空隙が
あるように図示されているが、これは、実際には厚みの
薄い部材（正極１は６６０μｍ、負極２は２００μｍと
１４５μｍ、セパレータ３は０．１５ｍｍ）を一定の厚
みを持たせて図示しているからであり、現実には図示の
ような大きな空隙はできない。これらは図５、図７、図
９、図１１、図１２などにおいても同様である。

【００２４】電解液には３０％水酸化カリウム水溶液を
用い、上記巻回構造の電極体を電池缶に挿入し、上記電
解液を０．８５ｍｌ注入し、それら以外は常法に従って
単４形でニッケル−水素吸蔵合金系のアルカリ二次電池
を作製した。この電池の構造を図３に模式的に示す。

【００２５】ここで、図３に示す電池について説明する
と、１は正極、２は負極、３はセパレータ、４は巻回構
造の電極体、５は電池缶、６は環状ガスケット、７は電
池蓋、８は端子板、９は封口板、１０は金属バネ、１１
は弁体、１２は正極リード体、１３は絶縁体、１４は絶
縁体である。

【００２６】正極１は前記のペースト式ニッケル電極か
らなるものであり、負極２には前記のように作製した２
枚の負極シートＡ、Ｂが前記した態様で使用されている
が、この図３ではその詳細について示しておらず、単一
のものとして示している。そして、この負極２の活物質
は水素吸蔵合金からなるものである。セパレータ３は前
記のように親水処理されたポリプロピレン不織布からな
るものであり、上記正極１と負極２はこのセパレータ３
を介して前記特定の態様になるように重ね合わせられ、
渦巻状に巻回し巻回構造の電極体４として電池缶５内に
挿入され、その上部には絶縁体１４が配置されている。

【００２７】環状ガスケット６はナイロン６６で作製さ
れ、電池蓋７は端子板８と封口板９とで構成され、電池
缶５の開口部はこの電池蓋７と上記環状ガスケット６と
で封口されている。

【００２８】つまり、電池缶５内に巻回構造の電極体４
や絶縁体１４などを挿入した後、電池缶５の開口端近傍
部分に底部が内周側に突出した環状の溝５ａを形成し、
その溝５ａの内周側突出部で環状ガスケット６の下部を
支えさせて環状ガスケット６と電池蓋７とを電池缶５の
開口部に配置し、電池缶５の溝５ａから先の部分を内方
に締め付けて電池缶５の開口部を電池蓋７と環状ガスケ
ット６とで封口している。

【００２９】上記端子板８にはガス排出孔８ａが設けら
れ、封口板９にはガス検知孔９ａが設けられ、端子板８
と封口板９との間には金属バネ１０と弁体１１とが配置
されている。そして、封口板９の外周部を折り曲げて端
子板８の外周部を挟み込んで端子板８と封口板９とを固
定している。

【００３０】この電池は、通常の状況下では金属バネ１
０の押圧力により弁体１１がガス検知孔９ａを閉鎖して
いるので、電池内部は密閉状態に保たれているが、電池
内部にガスが発生して電池内部の圧力が異常に上昇した
場合には、金属バネ１０が収縮して弁体１１とガス検知
孔９ａとの間に隙間が生じ、電池内部のガスはガス検知
孔９ａおよびガス排出孔８ａを通過して電池外部に放出
され、電池破裂が防止できるように構成されている。

【００３１】正極リード体１２はニッケルリボンからな
り、その一方の端部は正極２の最外周部における基板の
金属板状態にされた部分にスポット溶接されて図１の２
０で示すような集電部（タブ）を構成し、その他方の端
部は封口板９の下端にスポット溶接され、端子板８は上
記封口板９との接触により正極端子として作用する。

【００３２】そして、前記したように、負極２の最外周
部の外面側は金属基板が露出していて、その金属基板が
電池缶５の内壁に接触し、それによって、電池缶５は負
極端子として作用する。なお、この図３も、模式的に示
したものであり、正極１、負極２、セパレータ３などの
詳細を示しておらず、また図１とは若干位置を異なら
せ、正極リード体１２も切断面に配置しているかのよう
にして図示しているし、負極２の断面も図１や図２とは
異なった態様で示している。

【００３３】この実施例１の電池は正極規制で正極の充
填理論電気容量は６００ｍＡｈであり、この電池を２０
℃、０．１Ａ放電で放電させたときの放電特性を図１３
に示す。なお、負極の充填理論電気容量は９７７ｍＡｈ
であり、この電池における〔負極の電気容量〕／〔正極
の電気容量〕の比は１．６３である。

【００３４】実施例２負極として図４に示すように活物質層を形成していない
部分を作製したものを用いた。この図４に示す負極につ
いて詳しく説明すると、図４の（ａ）は負極の活物質層
を形成した側の側面図であり、図４の（ｂ）は上記
（ａ）のＸ−Ｘ線における切断面図である。なお、図４
の（ａ）においては、活物質層２ｂを形成した部分をわ
かりやすくするため、活物質層２ｂには十字状に斜線を
入れている。

【００３５】負極の基体となる金属基板２ａとしては厚
さ２０μｍのニッケル板が用いられ、その一方の面に活
物質層２ｂが厚さ１８０μｍに形成され、負極２の総厚
は２００μｍである。ただし、負極２の一部には活物質
層の形成されていない部分があり、具体的には、負極２
の全長は１００ｍｍであるが、その一方の端部から３８
ｍｍのところまでは、活物質層２ｂが形成されているも
のの、そこから６．５ｍｍ幅にわたって活物質層が形成
されず、残りの５５．５ｍｍ幅については、また活物質
層２ｂが形成されている。そして、この負極２の横幅は
３５ｍｍである。なお、この図４も、模式的に示したも
のであり、負極２の長さに対して金属基板２ａの厚みや
活物質層２ｂの厚みを大きく図示したり、また負極２の
活物質層の形成されていない部分の位置やその幅などを
必ずしも寸法通りには図示していない。

【００３６】この負極２の活物質層を形成していない部
分を中心にし、上記負極２と正極１とをセパレータ３を
介在させて、渦巻状に巻回して図５に示す巻回構造の電
極体を作製した。ただし、負極２はその活物質層２ｂが
セパレータ３を介して正極１と対向し、その金属基板２
ａ同士が接触するように配置した。この図５に示す巻回
構造の電極体においても、正極１の両面には負極２がセ
パレータ３を介して対向しているが、ほぼ最外周部を除
きほぼ２周目以後は負極２同士が直接接触している。そ
の詳細は図２に基づいて説明した場合と同様であり、負
極２の金属基板２ａ同士が接触している。そして、負極
２のほぼ最内周部とほぼ最外周部は他の部分の半分の厚
さであり、また、詳細な図示はしていないが、負極２の
ほぼ最外周部の外面側には金属基板が露出していて、そ
の金属基板が電池缶５の内壁に接触している。

【００３７】上記正極１は前記実施例１と同様のペース
ト式ニッケル電極からなり、この正極１は厚さ６６０μ
ｍで、そのサイズは３５ｍｍ×４６ｍｍである。そし
て、セパレータ３は前記実施例１と同様の厚さ０．１５
ｍｍのポリプロピレン不織布からなり、サイズは１０２
ｍｍ×３８ｍｍである。

【００３８】そして、上記正極１、負極２およびセパレ
ータ３を用いて作製した巻回構造の電極体を用い、以後
実施例１と同様にして、単４形でニッケル−水素吸蔵合
金系のアルカリ二次電池を作製した。

【００３９】この電池は正極規制で正極の充填理論電気
容量は６００ｍＡｈであり、この電池を２０℃で０．１
Ａ放電で放電させたときの放電特性を図１３に示す。な
お、負極の充填理論電気容量は９７７ｍＡｈであり、こ
の電池における〔負極の電気容量〕／〔正極の電気容
量〕の比は１．６３である。

【００４０】実施例３負極として図６に示す構造のものを作製した。この図６
に示す負極２は図４に示した負極２において活物質層２
ｂのない部分を設けていないものに相当する。そこで、
この図６に示す負極２について詳しく説明すると、図６
の（ａ）は負極２の活物質層２ｂを形成した側の側面図
であり、図６の（ｂ）は上記（ａ）のＷ−Ｗ線における
切断面図である。なお、図６の（ａ）においては、活物
質層２ｂを形成した部分をわかりやすくするため、活物
質層２ｂには十字状に斜線を入れている。

【００４１】負極２の基体となる金属基板２ａとしては
厚さ２０μｍのニッケル板が用いられ、その一方の面に
活物質層２ｂが厚さ１８０μｍに形成され、負極２の総
厚は２００μｍである。そして、この負極２の全長は１
００ｍｍで、横幅は３５ｍｍである。なお、この図６も
模式的に示したものであり、負極２の長さに対して金属
基板２ａの厚みや活物質層２ｂの厚みを大きく図示して
いる。

【００４２】上記負極２と正極１とセパレータ３を介在
させて、渦巻状に巻回して図７に示す巻回構造の電極体
を作製した。ただし、図面上は明確にされていないが、
実施例２の巻回構造の電極体に比べて、巻回芯の径を負
極ペーストの塗布厚みに見合う厚みである０．２ｍｍだ
け小さくし、かつ負極２はその活物質層２ｂがセパレー
タ３を介して正極１と対向し、その金属基板２ａ同士が
接触するように配置した。この図７に示す巻回構造の電
極体においても、正極１の両面には負極２がセパレータ
３を介して対向しているが、ほぼ最外周部を除きほぼ２
周目以後は負極２同士が直接接触している。その詳細は
図２に基づいて説明した場合と同様であり、負極２の金
属基板２ａ同士が接触している。そして、負極２のほぼ
最内周部とほぼ最外周部は他の部分の半分の厚さであ
り、また、詳細な図示はしていないが、負極２のほぼ最
外周部の外面側には金属基板が露出していて、その金属
基板が電池缶５の内壁に接触している。

【００４３】上記正極１は前記実施例１と同様のペース
ト式ニッケル電極からなり、この正極１は厚さ６６０μ
ｍで、そのサイズは３５ｍｍ×４６ｍｍである。そし
て、セパレータ３は前記実施例１と同様の厚さ０．１５
ｍｍのポリプロピレン不織布からなり、サイズは１０２
ｍｍ×３８ｍｍである。

【００４４】そして、上記正極１、負極２およびセパレ
ータ３を用いて作製した巻回構造の電極体を用い、以後
実施例１と同様にして、単４形でニッケル−水素吸蔵合
金系のアルカリ二次電池を作製した。

【００４５】この電池は正極規制で正極の充填理論電気
容量は６００ｍＡｈであり、この電池を２０℃で０．１
Ａ放電で放電させたときの放電特性を図１３に示す。な
お、負極の充填理論電気容量は１０４１ｍＡｈであり、
この電池における正極と負極の対向部の〔負極の電気容
量〕／〔正極の電気容量〕の比は１．６３である。ま
た、図１３において、同一の曲線に実施例２と実施例３
の文字を付しているのは、実施例３の放電特性が実施例
２の放電特性とほとんど差がなく、両者の差を図１３中
に明確に図示することができないため、両者の放電特性
を１本の曲線で代表的に示したことによるものである。

【００４６】実施例４負極として図８に示すように活物質層を設けていない部
分を作製したものを用いた。この図８に示す負極につい
て詳しく説明すると、図８の（ａ）は負極の一方の側面
図で、図８の（ｂ）は負極の他方の側面図であり、図８
の（ｃ）は上記（ａ）のＶ−Ｖ線における切断面図であ
る。なお、図８の（ａ）および（ｂ）においては、活物
質層２ｂおよび２ｃを設けた部分をわかりやすくするた
め、活物質層２ｂおよび２ｃには十字状に斜線を入れて
いる。

【００４７】負極２の金属基板２ａとしては厚さ２０μ
ｍのニッケル板が用いられ、上記金属基板２ａの一方の
面には活物質層２ｂが厚さ２００μｍに形成され、他方
の面には活物質層２ｃが厚さ１４５μｍに形成されてい
て、負極２の総厚は３６５μｍである。ただし、負極２
の一部には金属基板の片面にしか活物質層の形成されて
いない部分があり、具体的には、負極２の全長は６７ｍ
ｍであるが、金属基板２ａの一方の面には、その一方の
端部Ｅから他方の端部Ｆに向かって２６ｍｍのところま
では活物質層が形成されておらず、それ以後は他方の端
部Ｆまで連続的に活物質層２ｂが形成され、金属基板２
ａの他方の面には、一方の端部Ｅから他方の端部Ｆに向
かって６３．２ｍｍのところまで活物質層２ｃが形成さ
れ、残り３．８ｍｍについては活物質層が形成されてい
ない。そして、この負極２の横幅は３５ｍｍである。

【００４８】この負極２と正極１とをセパレータ３を介
在させて、渦巻状に巻回して図９に示す巻回構造の電極
体を作製した。ただし、上記巻回構造の電極体の作製に
あたっては、セパレータ３をその中央部で折り返し、負
極２の両面を覆うように配置し、端部Ｆ（図８参照）側
を渦巻の中心側になるようにして渦巻状に巻回した。そ
して、この場合においても、負極２は少なくともその活
物質層２ｂまたは２ｃがセパレータ３を介して正極１と
対向している。なお、上記図８、図９とも、模式的に示
したものであり、例えば、負極２の長さに対して金属基
板２ａの厚みや活物質層２ｂおよび２ｃの厚みを大きく
図示したり、また、負極２の活物質層の形成されていな
い部分の位置やその幅などを必ずしも寸法通りには図示
していない。また、この図９に示す巻回構造の電極体に
関し、図９に図示していない部分について説明すると、
負極２のほぼ最内周部では活物質層２ｂ（図８参照）の
みがセパレータ３を介して正極１と対向し、負極２のほ
ぼ最外周部では活物質層２ｃ（図８参照）のみがセパレ
ータ３を介して正極１と対向し、ほぼ最内周部とほぼ最
外周部以外の部分では、活物質層２ｂと２ｃがセパレー
タ３を介して正極１と対向している。また、同様に図９
には示されていないが、負極２のほぼ最外周部の外面側
には金属基板が露出していて、その金属基板が電池缶５
の内壁に接触している。

【００４９】上記正極１は前記実施例１と同様のペース
ト式ニッケル電極からなり、この正極１は厚さ６６０μ
ｍで、そのサイズは３５ｍｍ×４６ｍｍである。そし
て、セパレータ３は前記実施例１と同様の厚さ０．１５
ｍｍのポリプロピレン不織布からなり、サイズは１０２
ｍｍ×３８ｍｍである。

【００５０】そして、上記正極１、負極２およびセパレ
ータ３を用いて作製した巻回構造の電極体を用い、以後
実施例１と同様にして、単４形でニッケル−水素吸蔵合
金系のアルカリ二次電池を作製した。

【００５１】この電池は正極規制で正極の充填理論電気
容量は６００ｍＡｈであり、この電池を２０℃で０．１
Ａ放電で放電させたときの放電特性を図１３に示す。な
お、負極の充填理論電気容量は９７７ｍＡｈであり、こ
の電池における〔負極の電気容量〕／〔正極の電気容
量〕の比は１．６３である。

【００５２】実施例５負極として図１０に示す構造のものを作製した。この図
１０に示す負極２は図８に示した負極２において金属基
板２ａとして金属板に代えてパンチングメタル板を用い
たものに相当する。そこで、この図１０に示す負極２に
ついて詳しく説明すると、図１０の（ａ）は負極２の一
方の側面図で、図１０の（ｂ）は負極２の他方の側面図
であり、図１０の（ｃ）は上記（ａ）のＵ−Ｕ線におけ
る切断面図である。なお、図１０の（ａ）および（ｂ）
においては、活物質層２ｂおよび２ｃを設けた部分をわ
かりやすくするため、活物質層２ｂおよび２ｃには十字
状に斜線を入れている。

【００５３】上記負極は、ＭｍＮｉ₅を主体とする水素
吸蔵合金粉末１００重量部に対して、ポリエチレンオキ
サイドを濃度８．０％で水に溶解したバインダー溶液２
３重量部を加えて混合し、充分に攪拌して均一なペース
トを調製し、このペーストを厚さ５０μｍのパンチング
メタル板に充填および塗布し、乾燥後、ロールプレスで
圧縮することによって作製した。

【００５４】負極２の金属基板２ａとしては厚さ５０μ
ｍの鉄製の板をパンチングした後ニッケルメッキを施し
たいわゆるパンチングメタル板が用いられ、上記金属基
板２ａの一方の面には活物質層２ｂが厚さ２００μｍに
形成され、他方の面には活物質層２ｃが厚さ１４５μｍ
に形成されていて、負極２の総厚は３６５μｍである。
ただし、負極２の一部には金属基板の孔と片面にしか活
物質層の形成されていない部分があり、具体的には、負
極２の全長は６７ｍｍであるが、金属基板２ａの一方の
面には、その一方の端部Ｅから他方の端部Ｆに向かって
２６ｍｍのところまでは活物質層が形成されておらず、
それ以後は他方の端部Ｆまで連続的に活物質層２ｂが形
成され、金属基板２ａの他方の面には、一方の端部Ｅか
ら他方の端部Ｆに向かって６３．２ｍｍのところまで活
物質層２ｃが形成され、残り３．８ｍｍについては活物
質層が形成されていない。そして、この負極２の横幅は
３５ｍｍである。

【００５５】この負極２と正極１とをセパレータ３を介
在させて、渦巻状に巻回して図１１に示す巻回構造の電
極体を作製した。ただし、上記巻回構造の電極体の作製
にあたっては、セパレータ３をその中央部で折り返し、
負極２の両面を覆うように配置し、端部Ｆ（図１０参
照）側を渦巻の中心側になるようにして渦巻状に巻回し
た。そして、この場合においても、負極２は少なくとも
その活物質層２ｂまたは２ｃがセパレータ３を介して正
極１と対向している。なお、上記図１０、図１１とも、
模式的に示したものであり、例えば、負極２の長さに対
して金属基板２ａの厚みや活物質層２ｂおよび２ｃの厚
みを大きく図示したり、また、負極２の活物質層の形成
されていない部分の位置やその幅などを必ずしも寸法通
りには図示していない。また、この図１１に示す巻回構
造の電極体に関し、図１１に図示していない部分につい
て説明すると、負極２のほぼ最内周部では活物質層２ｂ
（図１０参照）のみがセパレータ３を介して正極１と対
向し、負極２のほぼ最外周部では活物質層２ｃ（図１０
参照）のみがセパレータ３を介して正極１と対向し、ほ
ぼ最内周部とほぼ最外周部以外の部分では、活物質層２
ｂと２ｃがセパレータを介して正極１と対向している。
また、同様に図１１には示されていないが、負極２のほ
ぼ最外周部の外面側には金属基板が露出していて、その
金属基板が電池缶５の内壁に接触している。なお、図１
１では金属基板を図示していないので、図９と同様の図
となっている。

【００５６】上記正極１は前記実施例１と同様のペース
ト式ニッケル電極からなり、この正極１は厚さ６６０μ
ｍで、そのサイズは３５ｍｍ×４６ｍｍである。そし
て、セパレータ３は前記実施例１と同様の厚さ０．１５
ｍｍのポリプロピレン不織布からなり、サイズは１０２
ｍｍ×３８ｍｍである。

【００５７】そして、上記正極１、負極２およびセパレ
ータ３を用いて作製した巻回構造の電極体を用い、以後
実施例１と同様にして、単４形でニッケル−水素吸蔵合
金系のアルカリ二次電池を作製した。

【００５８】この電池は正極規制で正極の充填理論電気
容量は６００ｍＡｈであり、この電池を２０℃で０．１
Ａ放電で放電させたときの放電特性を図１３に示す。な
お、負極の充填理論電気容量は９７７ｍＡｈであり、こ
の電池における〔負極の電気容量〕／〔正極の電気容
量〕の比は１．６３である。また、図１３において、同
一の曲線に実施例４と実施例５の文字を付しているの
は、実施例５の放電特性が実施例４の放電特性とほとん
ど差がなく、両者の差を図１３中に明確に図示すること
ができないため、両者の放電特性を１本の曲線で代表的
に示したことによるものである。

【００５９】比較例１ＭｍＮｉ₅を主体とする水素吸蔵合金粉末１００重量部
に対して、ポリビニルアルコールを濃度２．６％で水に
溶解したバインダー溶液２３重量部を加えて混合し、充
分に攪拌して均一なペーストを調製し、このペーストを
厚さ６００μｍの発泡ニッケル板に充填し、乾燥後、ロ
ールプレスで圧縮して、負極シートを作製した。ただ
し、この負極シートは、後述の正極との対向部の〔負極
の電気容量〕／〔正極の電気容量〕の比を１．３にする
ために、厚さは２５０μｍとし、サイズは３５ｍｍ×６
７ｍｍにした。

【００６０】正極は、実施例１と同様のペースト式ニッ
ケル電極からなるが、負極との対向部の〔負極の電気容
量〕／〔正極の電気容量〕の比を１．３にするために、
厚みを４３０μｍとし、サイズは３５ｍｍ×５１ｍｍに
した。

【００６１】セパレータは実施例１と同様のポリプロピ
レン不織布を用い、それを上記負極と正極との間に介在
させて渦巻状に巻回して図１２に示す巻回構造の電極体
を作製し、以後実施例１と同様にして、単４形でニッケ
ル−水素吸蔵合金系のアルカリ二次電池を作製した。な
お、この図１２における１２は、正極リード体の一方の
端部に該当し、この部分は正極の基板の露出部分に溶接
され、それら全体で正極の集電部を構成している。

【００６２】この電池は正極規制で正極の充填理論電気
容量は４１０ｍＡｈであり、この電池を２０℃で０．１
Ａ放電で放電させたときの放電特性を図１３に示す。な
お、負極の充填理論電気容量は６８０ｍＡｈである。た
だし、正極と対向している負極としては５３０ｍＡｈで
あり、この電池の〔負極の電気容量〕／〔正極の電気容
量〕の比は前述のように１．３である。

【００６３】図１３は上記実施例１〜５および比較例１
の電池の放電特性図であるが、この図１３に示されるよ
うに、実施例１〜５は、比較例１に比べて、放電容量が
大きく、約３０％程度の放電容量の増加を達成すること
ができた。

【００６４】上記実施例では、ニッケル−水素吸蔵合金
系のアルカリ二次電池について説明したが、本発明は、
上記ニッケル−水素吸蔵合金電池以外にも、巻回構造を
有する各種電池、例えばニッケル−カドミウム電池、ニ
ッケル−鉄電池、ニッケル−亜鉛電池に代表されるアル
カリ電池、リチウム−マンガン電池、リチウムイオン電
池などにも適用できるものである。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
容量の増加を達成することができた。また、本発明によ
れば、簡単な塗布方式で負極を作製することができるの
で、生産性の向上を達成でき、しかも基板として金属基
板を使用するだけで高価な発泡メタルや焼結板を使用し
ないので、コストの低減を達成することができる。さら
に、本発明によれば、電池缶の内壁と接触する面が金属
基板であるため、水素吸蔵合金などにより電池缶の内壁
をキズ付けることがなく、信頼性を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の電池に使用する巻回構造の電極体を
模式的に示す断面図である。

【図２】図１のＹ部の拡大図である。

【図３】実施例１のアルカリ二次電池を模式的に示す断
面図である。

【図４】実施例２の電池に使用する負極を模式的に示す
もので、その（ａ）は負極の活物質層を形成した側の側
面図であり、（ｂ）は上記（ａ）のＸ−Ｘ線における切
断面図である。

【図５】実施例２の電池に使用する巻回構造の電極体を
模式的に示す断面図である。

【図６】実施例３の電池に使用する負極を模式的に示す
もので、その（ａ）は負極の活物質層を形成した側の側
面図であり、（ｂ）は上記（ａ）のＷ−Ｗ線における切
断面図である。

【図７】実施例３の電池に使用する巻回構造の電極体を
模式的に示す断面図である。

【図８】実施例４の電池に使用する負極を模式的に示す
もので、その（ａ）は負極の一方の側面図で、（ｂ）は
負極の他方の側面図であり、その（ｃ）は上記（ａ）の
Ｖ−Ｖ線における切断面図である。

【図９】実施例４の電池に使用する巻回構造の電極体を
模式的に示す断面図である。

【図１０】実施例５の電池に使用する負極を模式的に示
すもので、その（ａ）は負極の一方の側面図で、（ｂ）
は負極の他方の側面図であり、その（ｃ）は上記（ａ）
のＵ−Ｕ線における切断面図である。

【図１１】実施例５の電池に使用する巻回構造の電極体
を模式的に示す断面図である。

【図１２】比較例１の電池に使用する巻回構造の電極体
を模式的に示す断面図である。

【図１３】実施例１〜５および比較例１の電池の放電特
性図である。

【符号の説明】

１正極２負極２ａ金属基板２ｂ活物質層２ｃ活物質層３セパレータ４巻回構造の電極体５電池缶

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極と負極をセパレータを介して巻回し
た巻回構造の電極体を電池缶に挿入して作製する電池に
おいて、正極の両面に負極がセパレータを介して対向
し、負極のほぼ２周目以後は負極同士が直接接触する巻
回構造の電極体を有することを特徴とする電池。
【請求項２】負極が金属基板の片面のみまたは金属基
板に設けられた孔の中と金属基板の片面のみに活物質層
を形成したものからなり、その負極の活物質層がセパレ
ータを介して正極と対向していることを特徴とする請求
項１記載の電池。
【請求項３】正極と負極をセパレータを介して巻回し
た巻回構造の電極体を電池缶に挿入して作製する電池に
おいて、負極が金属基板の両面に活物質層を形成してい
るが、巻回構造の電極体のほぼ最内周部またはほぼ最外
周部のいずれか一方に相当する部分には金属基板の片面
のみまたは金属基板に設けられた孔の中と金属基板の片
面のみにしか活物質層が無い状態にしたものからなり、
その負極の活物質層がセパレータを介して正極と対向し
ている巻回構造の電極体を有することを特徴とする電
池。
【請求項４】正極と負極をセパレータを介して巻回し
た巻回構造の電極体を電池缶に挿入して作製する電池に
おいて、負極が金属基板の両面に活物質層を形成してい
るが、巻回構造の電極体のほぼ最内周部およびほぼ最外
周部に相当する部分には金属基板の片面のみまたは金属
基板に設けられた孔の中と金属基板の片面のみにしか活
物質層が無い状態にしたものからなり、その負極の活物
質層がセパレータを介して正極と対向している巻回構造
の電極体を有することを特徴とする電池。
【請求項５】電極体の最外周部が負極であって、該負
極の金属基板が外側に存在していて、電池缶の内壁と接
触していることを特徴とする請求項２、３または４記載
の電池。
【請求項６】負極の金属基板が、厚さ１０μｍ〜５０
μｍの金属板からなることを特徴とする請求項１、２、
３、４または５記載の電池。
【請求項７】負極の金属基板が、厚さ４０μｍ〜７０
μｍのパンチングメタル板からなることを特徴とする請
求項１、２、３、４または５記載の電池。
【請求項８】正極の最外周部に集電部を設け、その集
電部から正極の集電を取ることを特徴とする請求項１、
２、３、４、５、６または７記載の電池。
【請求項９】負極の正極と対向している部分に関し
て、負極の内周部の活物質量が外周部の活物質量と同じ
か、または内周部の活物質量が外周部の活物質量より多
く、その負極の内周部の活物質量が外周部の活物質量の
１〜１．６倍であることを特徴とする請求項１、２、
３、４、５、６、７または８記載の電池。