JPH09213342A - アルカリ蓄電池 - Google Patents
アルカリ蓄電池Info
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- JPH09213342A JPH09213342A JP8016120A JP1612096A JPH09213342A JP H09213342 A JPH09213342 A JP H09213342A JP 8016120 A JP8016120 A JP 8016120A JP 1612096 A JP1612096 A JP 1612096A JP H09213342 A JPH09213342 A JP H09213342A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Secondary Cells (AREA)
Abstract
電極における極板巻き取り時のクラックに起因する導電
ネットワーク数の減少による電池内部抵抗の増加と、前
記多孔体を構成する骨格の破断部が針状に突出してセパ
レータを貫通することによる電池内部短絡とを解決しよ
うとするものである。 【解決手段】 略三角形状の断面を有する中空金属体を
骨格とするスポンジ状金属多孔体の空孔内に活物質粉末
を充填してなる極板において、前記骨格1の略三角形状
の断面の頂部2の金属厚みaを、辺部3の金属厚みbの
1.2倍以上とすることで極板の強度を向上させる。
Description
の空孔内に、水酸化ニッケル粉末などの活物質粉末を主
体とする混合物を充填してなる極板を備えたアルカリ蓄
電池に関するものである。
−金属水素化物蓄電池などのアルカリ二次電池の代表的
な極板、特にニッケル正極板は、従来、焼結式極板が用
いられてきた。この焼結式極板は、パンチングメタルな
どの芯体上にニッケル粉末を焼結して得た焼結多孔体に
活物質を充填して製造するものであるが、活物質を充填
すべきニッケル焼結多孔体の空孔径が小さいため、粉末
状態の活物質をこの空孔内に直接に充填することができ
ない。このため、硝酸ニッケル水溶液などの活物質の塩
溶液を焼結多孔体に含浸し、アルカリ処理などを行うこ
とで多孔体の孔中で前記活物質の塩を水酸化ニッケルな
どの活物質に変化させ、更に、水洗及び乾燥するという
工程を複数回繰り返す化学含浸法によって、活物質を充
填する必要があり、製造工程が非常に煩雑であった。そ
こで、最近、高容量化及び低コスト化を図るべく、活物
質保持体として、空孔率が95%以上で、空孔径が大き
いスポンジ状金属多孔体を用い、この多孔体に活物質粉
末を主体とするペーストを直接充填して製造する非焼結
式極板が採用されるようになってきている。ところが、
この非焼結式極板を用いて円筒形アルカリ二次電池を構
成すべく極板を渦巻状に巻き取る場合には、上記スポン
ジ状金属多孔体は、パンチングメタルなどの芯体を持っ
た焼結多孔体と比較すると機械的強度が低く、捲回時の
曲げに対する強度が十分ではないため、極板にクラック
が生じることがあり、このクラックによって種々の問題
が発生する。第1は、スポンジ状金属多孔体からなる基
体の骨格が破断するという構造的な破壊によって、基体
内部の導電ネットワーク数が減少することにより、極板
の内部抵抗が増大し、ひいては電池の内部抵抗の増大を
招くという問題である。第2は、クラックにより生じた
前記骨格の破断部が針状に突出し、この突出した破断部
がセパレータを貫通して、対極に達して電池内部短絡を
引き起こすという問題である。そこで、極板を巻き取る
際の前記クラックを減少させるために、スポンジ状金属
多孔体の強度を大きくする必要がある。スポンジ状金属
多孔体の強度を大きくする手段としては、前記骨格を形
成する際に行う金属メッキの厚みを大きする方法があ
る。しかしながら、メッキ厚みを大きくすると、基体の
骨格が太くなり強度は増加するが、その分、スポンジ状
多孔体内の空孔体積が減少し、充填できる活物質量が減
少するという欠点がある。更に、メッキ量が増えること
によりコストアップにつながる。また、特開平7−90
76では、ウレタンスポンジなどの発泡体とポリエステ
ルなどのメッシュ体との積層物にメッキを施すことによ
り、メッキ量を増加させることなしに、強度の大きい多
孔体を得ることが提案されている。しかし、この場合に
おいても、発泡体とメッシュ体とを積層しなければなら
ないため、コストアップは避けられない。
金属多孔体を活物質保持体とする非焼結式極板を備えた
電池において、前記極板巻き取り時のクラックに起因す
る導電ネットワーク数の減少による電池内部抵抗の増加
と、前記多孔体を構成する骨格の破断部が針状に突出し
てセパレータを貫通することによる電池内部短絡とを解
決しようとするものである。
は、正負極板、これらの極板の間に介挿したセパレー
タ、及びアルカリ電解液を備え、前記正負極板の少なく
とも一方の極板が、スポンジ状金属多孔体の空孔内に活
物質粉末を充填してなり、前記スポンジ状多孔体を構成
する骨格が、略三角形状の断面を有する中空体であり、
且つ、前記骨格の略三角形状の断面の頂部の金属厚み
が、辺部の金属厚みの1.2倍以上であることを特徴と
するものである。
あるスポンジ状金属多孔体の骨格は、断面が略三角形状
の中空体であり、その三辺は骨格の中心方向に湾曲した
曲線で構成されている。このスポンジ状金属多孔体の強
度は、前記骨格の金属の厚みを全体的に増加させなくて
も、前記骨格を構成する三辺の交点である頂部の厚みを
他の三辺よりも大きくすることによって大幅に向上させ
ることが可能であることを見い出した。具体的には、ス
ポンジ状金属多孔体の骨格の断面における前記頂部の金
属厚みを辺部の金属厚みの1.2倍以上にすることによ
り金属多孔体の強度が著しく向上するという特異的な傾
向があることが確認できた。これは、前記三つの曲線の
交点となる頂部の強度が骨格の全体の強度を大きく向上
させることによるためと考えられる。そして、このスポ
ンジ状金属多孔体の強度の向上によって、本発明電極
は、極板の巻き取り時のクラックの発生を減少でき、こ
れによって、電池内部抵抗の低減及び電池内部短絡率の
低減を図ることが可能となる。また、骨格の金属厚みを
辺部及び頂部を共に増加させて強度向上を図る場合に比
較しても、使用する金属量を低減できることからコスト
アップを抑えることができると共に、骨格の金属厚みの
増加に伴う多孔体の多孔度の減少も小さく抑えることが
可能である。上記本発明電池の極板に用いるスポンジ状
金属多孔体は、骨格断面の頂部の厚みを前記したように
大きくできるのであれば、どのような方法で作製しても
構わない。例えば、ウレタンフォームの表面に導電処理
を施した後に電解メッキ法によってニッケルメッキを行
い、次いで、ウレタンフォームの分解除去及び焼結を行
うことによってスポンジ状金属多孔体を製造する場合に
は、前記焼結時の熱処理温度を高くしたり、焼結時間を
長くすることにより、多孔体の中空の骨格を熱で収縮さ
せて頂部の厚みを大きくすることができる。尚、前記極
板は、スポンジ状金属多孔体からなる活物質保持体に活
物質を保持する極板を備えたアルカリ蓄電池であれば何
れにも適用することができ、例えば、水酸化ニッケル正
極、カドミウム負極や、水素吸蔵合金を保持する金属水
素化物負極などに適用することが可能である。
グした後、電解メッキ法によりニッケルメッキを施し
た。次に、このニッケルメッキを施したウレタンフォー
ムを空気中にて500〜700℃に加熱して前記ポリウ
レタンフォームを熱分解して除去した。続いて、還元性
雰囲気中で900〜1500℃で焼結を行うことによ
り、スポンジ状ニッケル多孔体を作製した。こうして作
製したスポンジ状ニッケル多孔体の骨格は、図1に示す
ように、断面が略三角形状の中空体であり、三つの辺部
3は骨格1の中心方向に湾曲した曲線で構成され、前記
辺部3の交点に頂部2が位置している。そして、前記ス
ポンジ状ニッケル多孔体の製造では、前記の焼結温度を
900〜1500℃の間で変化させることにより、骨格
の辺部のニッケル厚みbに対する頂部のニッケル厚みa
の比率(a/b)が、夫々1.2、1.8、2.5、及び
3.0であるスポンジ状ニッケル多孔体A、B、C及び
Dを作製すると同時に、比較として同様にして前記比率
(a/b)が0.8であるスポンジ状ニッケル多孔体
X、及び、1.0であるスポンジ状ニッケル多孔体Yを
作製した。尚、前記各スポンジ状ニッケル多孔体の目付
(単位面積当りのスポンジ状ニッケル多孔体の重量)は
何れも略同一である。また、上記比率(a/b)は、焼
結温度が高くなる程、大きくなる傾向が見られた。 (2) 非焼結式水酸化ニッケル極板の作製 水酸化ニッケル粉末90重量%と、水酸化コバルト粉末
10重量%を、メチルセルロース水溶液と混合してスラ
リー状とした後、このスラリーを前記スポンジ状ニッケ
ル多孔体A〜D、及びX〜Yに夫々充填し、乾燥、圧
延、成形して非焼結式水酸化ニッケル正極板を作製し
た。尚、何れの極板も活物質の充填密度(極板の単位体
積当りの活物質量)は略同一である。 (3)電池の作製 前記各正極板とカドミウム負極の間にセパレータを介挿
して渦巻状に巻き取って電極体を構成し、この電極体を
外装缶に挿入した後、アルカリ電解液の注液、及び電池
の封口を行って密閉円筒形ニッケル−カドミウム電池を
作製した。 [実験1]上記電池の製造過程において、前記電極体を
外装缶に挿入し、その後の電解液の注液及び電池の封口
を行わない状態で、正極板と負極板の間の導通検査を行
うことにより短絡の有無を確認した。この測定結果であ
る短絡率と、正極に用いたスポンジ状ニッケル多孔体の
骨格の前記金属厚み比率(a/b)との関係を表1及び
図2に夫々した。
み比率が1.2未満のスポンジ状ニッケル多孔体X及び
Yを活物質保持体とする正極板を用いた場合に比較し
て、前記比率が1.2以上の多孔体A〜Dを活物質保持
体とする正極板を用いた場合は、短絡不良率が著しく低
下することが分かる。また、短絡した電極体を解体して
短絡原因を調べてみたところ、正極板に発生したクラッ
ク部分において、破断した金属多孔体の骨格が、正極板
から針状に突出してセパレータを貫通し、負極に到達し
たことが短絡原因であることが判明した。 [実験2]次いで、前記電池の内部抵抗を測定し、この
測定結果を前述と同様にして表2及び図3に示した。
み比率が1.2未満のスポンジ状ニッケル多孔体X及び
Yを活物質保持体とする正極板を用いた場合に比較し
て、前記比率が1.2以上の多孔体A〜Dを活物質保持
体とする正極板を用いた場合は、電池内部抵抗が小さい
ことが分かる。
は、活物質を保持するスポンジ状金属多孔体として、骨
格が略三角形状の断面を有する中空体から構成され、且
つ、前記骨格の略三角形状の断面の頂部の金属厚みが、
辺部の金属厚みの1.2倍以上であるものを用いること
により、極板の機械的強度を向上させることが可能とな
り、極板巻き取り時のクラックに起因する導電ネットワ
ーク数の減少による電池内部抵抗の増加、及び、前記多
孔体を構成する骨格の破断部が針状に突出してセパレー
タを貫通することによる電池内部短絡とを抑制すること
ができる。
の断面図
絡率との関係を示す図面
池内部抵抗との関係を示す図面
Claims (4)
- 【請求項1】 正負極板、これらの極板の間に介挿した
セパレータ、及びアルカリ電解液を有するアルカリ蓄電
池であって、前記正負極板の少なくとも一方の極板は、
スポンジ状金属多孔体の空孔内に活物質粉末を充填して
なり、前記スポンジ状多孔体を構成する骨格は、略三角
形状の断面を有する中空体であり、且つ、前記骨格の略
三角形状の断面の頂部の金属厚みが、辺部の金属厚みの
1.2倍以上であることを特徴とするアルカリ蓄電池。 - 【請求項2】 前記正負極板及びセパレータが渦巻状に
巻き取られていることを特徴とする請求項1のアルカリ
蓄電池。 - 【請求項3】 前記少なくとも一方の極板が、水酸化ニ
ッケル正極板であることを特徴とする請求項1記載のア
ルカリ蓄電池。 - 【請求項4】 前記少なくとも一方の極板が、カドミウ
ム負極または金属水素化物負極であることを特徴とする
請求項1記載のアルカリ蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01612096A JP3408047B2 (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | アルカリ蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01612096A JP3408047B2 (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | アルカリ蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09213342A true JPH09213342A (ja) | 1997-08-15 |
| JP3408047B2 JP3408047B2 (ja) | 2003-05-19 |
Family
ID=11907664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01612096A Expired - Lifetime JP3408047B2 (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | アルカリ蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3408047B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007265960A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-10-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アルカリ蓄電池 |
| JP2007294217A (ja) * | 2006-04-25 | 2007-11-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アルカリ蓄電池用正極およびアルカリ蓄電池 |
-
1996
- 1996-01-31 JP JP01612096A patent/JP3408047B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007265960A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-10-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アルカリ蓄電池 |
| JP2007294217A (ja) * | 2006-04-25 | 2007-11-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アルカリ蓄電池用正極およびアルカリ蓄電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3408047B2 (ja) | 2003-05-19 |
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