JPH11265712A

JPH11265712A - アルカリ二次電池

Info

Publication number: JPH11265712A
Application number: JP10066677A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Hiruma; 雅義蛭間
Original assignee: Toshiba Battery Co Ltd
Current assignee: FDK Twicell Co Ltd
Priority date: 1998-03-17
Filing date: 1998-03-17
Publication date: 1999-09-28

Abstract

(57)【要約】【課題】導電性基板として二次元基板を用いる正極の
集電効率を向上することができると共に、内部短絡を防
止することができ、高容量で、長寿命なアルカリ二次電
池を提供することを目的とする。【解決手段】活物質と、長さが１０〜３０μｍで、厚
さが０．５〜３．０μｍである導電性のフレーク状パウ
ダーとを含む合剤が、二次元的構造を有する導電性基板
に担持された正極２を具備す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、正極を改良したア
ルカリ二次電池に係わる。

【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（パンチングメタルシー
ト）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】ところで、より高容量な二次電池にするに
は、導電性基板として二次元基板を使用することによっ
て前記基板の低目付化を図る必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記二
次元基板を導電性基板として含む正極は、活物質と導電
性基板間の集電効率が劣るという問題点がある。

【０００６】このようなことから、前記正極のペースト
中にニッケル等からなる短繊維を配合することが考えら
れている。しかしながら、このような正極の集電効率は
まだ不十分であった。また、この正極と前記負極の間に
セパレータ（例えば、合成樹脂製不織布）を介在して渦
巻き状に捲回して電極群を作製すると、前記正極に含ま
れる短繊維が前記セパレータを突き破って前記負極と接
触し、短絡を生じるという問題点がある。

【０００７】本発明は、導電性基板として二次元基板を
用いる正極の集電効率を向上することができると共に、
内部短絡を防止することができ、高容量で、長寿命なア
ルカリ二次電池を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係わるアルカリ
二次電池は、活物質と、長さが１０〜３０μｍで、厚さ
が０．５〜３．０μｍである導電性のフレーク状パウダ
ーとを含む合剤が、二次元的構造を有する導電性基板に
担持された正極を具備することを特徴とするものであ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明のアルカリ二次電池
を図１を参照して説明する。

【００１０】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１０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。

【００１２】１）正極２この正極２は、水酸化ニッケル粉末及び導電剤からなる
活物質と、長さが１０〜３０μｍで、厚さが０．５〜
３．０μｍである導電性のフレーク状パウダーとを含む
合剤が二次元的構造を有する導電性基板に担持された構
造を有する。

【００１３】前記正極２は、例えば、水酸化ニッケル粉
末、導電剤、前記フレーク状パウダー、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
充填ないし塗布し、これを乾燥、加圧成形することによ
り作製される。

【００１４】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
コバルトが共晶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。

【００１５】前記水酸化ニッケル粉末の平均粒径は、５
〜３０μｍの範囲にすることが好ましい。

【００１６】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。

【００１７】前記フレーク状パウダーは、例えば図２に
示すような構造を有する。フレーク状パウダー１４は、
円か、楕円、あるいはこれらに近似した形状を持つ薄板
が湾曲した形状を有する。

【００１８】前記フレーク状パウダーの厚さを前記範囲
に限定するのは次のような理由によるものである。前記
厚さを０．５μｍ未満にすると、加圧成形時にフレーク
状パウダーが砕かれ、接触面積向上が困難になる。一
方、前記厚さが３．０μｍを越えると、正極作製工程に
おける加圧成形時にフレーク状パウダーが変形し難くな
り、活物質との接触面積が低減して集電効率が低下す
る。前記厚さのより好ましい範囲は、１．０〜２．５μ
ｍである。

【００１９】前記フレーク状パウダーの長さを前記範囲
に限定するのは次のような理由によるものである。前記
長さを１０μｍ未満にすると、活物質とフレーク状パウ
ダーとの接触点及び接触面積を増加させることが困難に
なるため、正極の集電効率の向上が図れない。一方、前
記長さが３０μｍを越えると、ペースト調製時の作業性
を著しく損なう恐れがある。前記長さのより好ましい範
囲は、１５〜２５μｍである。

【００２０】前記フレーク状パウダーは、例えば、ニッ
ケル、ニッケル合金から形成することができる。

【００２１】前記フレーク状パウダーのダイナミックス
硬さ（ＤＨ）は、１５０〜４００にすることが好まし
い。これは次のような理由によるものである。前記ダイ
ナミックス硬さ（ＤＨ）が４００を越えると、正極作製
工程における加圧成形時にフレーク状パウダーが変形し
難くなるため、活物質とフレーク状パウダーとの接触面
積が低減して正極の集電効率が低下する恐れがある。一
方、前記ダイナミックス硬さ（ＤＨ）を１５０未満にす
ると、加圧成形時にフレーク状パウダーが砕かれ、活物
質とフレーク状パウダーとの接触面積の向上を図ること
が困難になる恐れがある。前記ダイナミックス硬さ（Ｄ
Ｈ）のより好ましい範囲は、２００〜３５０である。

【００２２】前記フレーク状パウダーは、例えば、ニッ
ケルまたはニッケル合金からなる粒子をボールミルで圧
延した後、必要に応じて還元雰囲気中で熱処理すること
により作製することができる。前記熱処理を施すことに
よって、フレーク状パウダーの硬度を低下させることが
でき、フレーク状パウダーと活物質との接触点及び接触
面積を向上することができる。

【００２３】前記フレーク状パウダーの配合量は、前記
活物質（水酸化ニッケル粉末及び導電剤からなる）に対
して２．０〜１３．０重量％の範囲にすることが好まし
い。これは次のような理由によるものである。前記配合
量を２．０重量％未満にすると、正極の集電効率の向上
を図ることが困難になる恐れがある。一方、前記配合量
が１３．０重量％を越えると、水酸化ニッケルの配合量
（絶対容量）が低下する恐れがあり、また、製造コスト
が高くなる恐れがある。前記配合量のより好ましい範囲
は、５．０〜１０．０重量％である。

【００２４】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。

【００２５】前記二次元的構造を有する導電性基板とし
ては、例えば、エキスパンデッドメタル、穿孔鋼板、金
属粉末を粉末圧延法により成形して得られた多数の孔を
有する二次元基板等を用いることができる。なかでも、
前記粉末圧延法を経て形成される二次元基板を用いるこ
とが好ましい。

【００２６】以下、この二次元基板について説明する。

【００２７】前記二次元基板は、例えばニッケルから作
られる。前記二次元基板の厚さは６０μｍ以下にするこ
とが好ましい。前記二次元基板の厚さが６０μｍを越え
ると、導電性基板の体積が増大してペーストの充填率が
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恐れがある。
より好ましい前記二次元基板の厚さは、１０〜５０μｍ
である。

【００２８】前記二次元基板の開口率は、３０〜８０％
にすることが好ましい。

【００２９】前記二次元基板の孔は、円形状に限らず、
矩形状、楕円状等任意である。

【００３０】上述した二次元基板は、例えば次のような
方法により作製される。

【００３１】まず、金属粉末（例えば、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、ニッケ
ル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。

【００３２】前記ニッケル粉末は、平均粒径が２μｍ以
下であることが好ましい。

【００３３】前記二次元基板は、表面に凹凸が形成され
ていることが好ましい。

【００３４】前記凹凸の平均高さは、１０〜５０μｍの
範囲にすることが好ましい。これは次のような理由によ
るものである。前記高さを１０μｍ未満にすると、水酸
化ニッケル粉末を含む合剤との密着性を向上させて正極
利用率及び放電電圧の改善を図ることが困難になる恐れ
がある。一方、前記高さが５０μｍを越えると、表面の
凹凸自体がバリのようになり、捲回時にセパレータを突
き破って対極と接触し、短絡を誘発する恐れがある。前
記高さ（平均）のより好ましい範囲は、２０〜４０μｍ
である。

【００３５】前記凹凸の平均間隔は、５〜１００μｍの
範囲にすることが好ましい。これは次のような理由によ
るものである。前記間隔を５μｍ未満にすると、水酸化
ニッケル粉末と基板との接触面積が不足するため、正極
利用率及び放電電圧の改善を図ることが困難になる恐れ
がある。一方、前記間隔が１００μｍを越えると、合剤
との密着性を向上させることが困難になる恐れがある。
前記間隔（平均）のより好ましい範囲は、２０〜８０μ
ｍである。

【００３６】前記二次元基板の凹凸は、粗面化によって
形成することができる。具体的には、前記二次元基板の
表面に導電性粉末及び結着剤からなる層を形成した後、
不活性ガス雰囲気下において熱処理を施し、前記結着剤
を熱分解、除去することによって前記二次元基板の表面
に凹凸を形成することができる。

【００３７】前記導電性粉末としては、例えば、ニッケ
ル粉末を挙げることができる。

【００３８】前記導電性粉末の平均粒径は、１０〜３０
μｍの範囲にすることが好ましい。これは次のような理
由によるものである。前記平均粒径を１０μｍ未満にす
ると、二次元基板表面の凹凸が小さくなるため、合剤と
の密着性を向上させて正極利用率及び放電電圧の改善を
図ることが困難になる恐れがある。一方、前記平均粒径
が３０μｍを越えると、前記凹凸の平均高さや間隔の制
御が困難になる恐れがある。また、渦巻き形電極群作製
時に短絡を誘発する恐れがあり、生産性が損なわれる恐
れがある。前記平均粒径のより好ましい範囲は、２０〜
３０μｍである。

【００３９】前記結着剤としては、ポリエチレンや、ポ
リプロピレン、ポリスチレンのような熱可塑性樹脂を用
いることができる。

【００４０】２）負極４この負極４は、導電性基板と、前記基板に保持され、水
素吸蔵合金を含む負極層とから構成される。

【００４１】前記負極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。

【００４２】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、ＭｍＮｉ
₅（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、
Ｚｎ、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_wＣｏ_xＭｎ_yＡ
ｌ_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。

【００４３】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。

【００４４】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（Ｃ
ＭＣ）等を挙げることができる。

【００４５】前記導電性基板としては、例えば、エキス
パンデッドメタル、穿孔鋼板、前記正極で説明したもの
と同様な二次元基板等を使用することができる。

【００４６】前記結着剤としては、前述した正極で説明
したのと同様なものを用いることができる。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】以上説明した本発明に係わるアルカリ二次
電池は、活物質と、長さが１０〜３０μｍで、厚さが
０．５〜３．０μｍである導電性のフレーク状パウダー
とを含む合剤が、二次元的構造を有する導電性基板に担
持された正極を具備する。このような二次電池によれ
ば、正極の活物質（特に水酸化ニッケル粉末）間に前記
フレーク状パウダーをまんべんなく存在させることがで
きるため、特に水酸化ニッケル粉末とフレーク状パウダ
ーとの接触面積を増加させることができると共に、前記
フレーク状パウダー同士の接触による導電網を形成する
ことができる。その結果、活物質間の導通並びに活物質
と導電性基板との導通を良好にすることができるため、
前記正極の集電効率を向上することができる。また、導
電性基板として二次元的構造を有するものを用いること
によって、正極における基板の占める体積割合を低減す
ることができるため、合剤充填量を増加させることがで
き、活物質の充填密度を向上することができる。従っ
て、前記二次電池は充放電サイクルの進行に伴う放電電
圧の低下を抑制することができ、正極利用率、放電容
量、サイクル寿命等を改善することができる。

【００５０】前記二次電池において、前記フレーク状パ
ウダーを前記正極合剤中に前記活物質に対して２．０〜
１３．０重量％配合することによって、正極の絶対容量
を低下させずに前記正極の集電効率を向上させることが
できるため、正極利用率、放電容量及びサイクル寿命を
より高めることができる。

【００５１】また、前記導電性基板として、金属粉末を
粉末圧延法により成形して得られた多数の孔を有する厚
さ６０μｍ以下の二次元基板を用いることによって、基
板厚さを薄くしたことによる反りや、バリの発生を回避
することができる。その結果、合剤の充填量を向上させ
ることができるため、前記二次電池の容量及び寿命をよ
り一層向上することができる。また、この二次元基板に
よれば、前記正極と負極の間にセパレータを介在して渦
巻き状に捲回して電極群を作製した際の内部短絡を防止
することができる。さらに、このようにして得られた渦
巻き電極群は、正負極との密着性に優れ、空隙が少ない
ため、有底円筒形容器内に高密度な状態で収納すること
ができ、前記二次電池を更に高容量にすることができ
る。

【００５２】さらに、前記粉末圧延法により得られた二
次元基板の表面に凹凸を形成し、前記基板に正極のペー
ストを充填ないし塗布することによって、ペーストと基
板との密着性を向上することができるために基板から前
記ペーストが剥離するのを抑制することができると共
に、前記ペーストと基板との接触面積を増加させること
ができる。その結果、前記導電性基板を有する正極は、
集電効率を向上することができるため、このような正極
を備えるアルカリ二次電池は正極利用率、容量及び充放
電サイクル寿命を更に改善することができる。

【００５３】また、前記粉末圧延法により得られた二次
元基板の表面の凹凸の高さを１０〜５０μｍにし、間隔
を５〜１００μｍにすることによって、特に水酸化ニッ
ケル粉末を含むペーストと基板との密着性を高めること
ができるため、圧延成形時並びに充放電サイクル時にペ
ーストが導電性基板から剥離するのを抑制することがで
きる。同時に、水酸化ニッケル粉末と基板との接触面積
を高くすることができるため、正極の集電効率を向上さ
せることができ、水酸化ニッケル利用率を向上すること
ができる。従って、前記正極を備えたアルカリ二次電池
は、充放電サイクル寿命を向上することができる。

【００５４】なお、前述した図１においては、正極及び
負極をその間にセパレータを介在させて渦巻き状に捲回
し、得られた電極群を有底円筒形容器内に収納したが、
正極及び負極をその間にセパレータを介在させながら交
互に積層し、得られた積層電極を有底矩形筒状容器内に
収納しても良い。

【００５５】

【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。

【００５６】（例１）＜ペースト式正極の作製＞平均粒径が１０μｍの水酸化
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（活物質）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した後、
厚さが１μｍで、長さが１０μｍで、ダイナミックス硬
さ（ＤＨ）が２００のフレーク状ニッケルパウダーを前
記活物質（ペースト調製前の湿潤状態にないもの）に対
して５重量％配合し、更に混練することによりペースト
を調製した。

【００５７】一方、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４０μｍ、孔の直径が１．８ｍｍで、中心間ピッ
チが２．５ｍｍで、開口率が６０％であった。

【００５８】つづいて、前記ペーストを前記二次元基板
に充填した後、乾燥し、ローラプレスを行ってペースト
式正極を作製した。なお、前記フレーク状パウダーの厚
さはFisher製Sub-Sive Sizer airを用いて測定し、長さ
は島津製レーザSALD １０００の平均粒度測定装置を用
いて測定し、値は５０％値を使用した。

【００５９】＜ペースト式負極の作製＞市販のランタン
富化したミッシュメタルＬｍおよびＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、
Ａｌを用いて高周波炉によって、ＬｍＮｉ_4.0Ｃｏ_0.4
Ｍｎ_0.3Ａｌ_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１００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。このペーストをパンチングメタルに塗布、
充填した後、乾燥し、加圧成形することによってペース
ト式負極を作製した。

【００６０】得られた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、渦巻き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。

【００６１】（例２）前記正極の前記フレーク状パウダ
ーの長さを２０μｍにすること以外は、例１と同様な円
筒形ニッケル水素二次電池を組み立てた。

【００６２】（例３）前記正極の前記フレーク状パウダ
ーの長さを３０μｍにすること以外は、例１と同様な円
筒形ニッケル水素二次電池を組み立てた。

【００６３】（比較例１）前記正極の前記フレーク状パ
ウダーの長さを５μｍにすること以外は、例１と同様な
円筒形ニッケル水素二次電池を組み立てた。

【００６４】（比較例２）前記正極の前記フレーク状パ
ウダーの長さを４０μｍにすること以外は、例１と同様
な円筒形ニッケル水素二次電池を組み立てた。

【００６５】得られた例１〜３及び比較例１，２の二次
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い、１０サイクル目の
放電容量から正極の単位体積当たりの容量（ｍＡｈ／ｃ
ｃ）を算出し、その結果を図３に示す。

【００６６】また、例１〜３及び比較例１，２の二次電
池について、渦巻き状電極群を２５０個作製した際のリ
ーク発生数を測定し、その結果を下記表１に示す。

【００６７】表１フレーク状パウダーの長さリーク発生数（２５０個中）例１１０μｍ０個例２２０μｍ０個例３３０μｍ０個比較例１５μｍ１個比較例２４０μｍ３個図３から明らかなように、厚さが０．５〜３．０μｍ
で、長さが１０〜３０μｍであるフレーク状パウダーを
含む正極を備えた例１〜３の二次電池は、正極の単位体
積当たりの容量が６００〜７００ｍＡｈ／ｃｃと比較例
１，２に比べて高いことがわかる。

【００６８】また、表１から明らかなように、例１〜３
の二次電池は、渦巻き形電極群作製時の内部短絡発生率
が皆無であることがわかる。

【００６９】（比較例３）以下に説明する正極を用いる
こと以外は、例１と同様にして円筒形ニッケル水素二次
電池を組み立てた。

【００７０】平均粒径が１０μｍの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（活物質）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６
０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した後、繊維径が５μ
ｍで、長さが２０μｍの繊維状ニッケルパウダーを前記
活物質（ペースト調製前の湿潤状態にないもの）に対し
て５重量％配合し、更に混練することによりペーストを
調製した。つづいて、このペーストを例１で説明したの
と同様な二次元基板に充填した後、乾燥し、ローラプレ
スを行ってペースト式正極を作製した。

【００７１】得られた比較例３の二次電池について、前
述したのと同様にして正極の単位体積当たりの容量及び
電極群２５０個作製時のリーク発生率を測定し、その結
果を下記表２に示す。なお、表２には前述した例２の結
果を併記する。

【００７２】表２正極の単位体積当たりの容量リーク発生数例２７００（ｍＡｈ／ｃｃ）０個比較例３６１０（ｍＡｈ／ｃｃ）６４個表２から明らかなように、厚さが１μｍで、長さが２０
μｍである導電性のフレーク状パウダーを含む正極を備
えた例２の二次電池は、繊維径が５μｍで、長さが２０
μｍである導電性の繊維状パウダーを含む正極を備えた
比較例３の二次電池に比べて正極の単位体積当たりの容
量が高く、渦巻き形電極群作製時のリーク発生数が皆無
であることがわかる。

【００７３】（例４）以下に説明する正極を用いること
以外は、例１と同様にして円筒形ニッケル水素二次電池
を組み立てた。

【００７４】平均粒径が１０μｍの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（活物質）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６
０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した後、厚さが１μｍ
で、長さが２０μｍで、ダイナミックス硬さ（ＤＨ）が
２００のフレーク状ニッケルパウダーを前記活物質（ペ
ースト調製前の湿潤状態にないもの）に対して１重量％
配合し、更に混練することによりペーストを調製した。
つづいて、このペーストを例１で説明したのと同様な二
次元基板に充填した後、乾燥し、ローラプレスを行って
ペースト式正極を作製した。

【００７５】（例５〜例９）例４の二次電池において、
フレーク状のニッケルパウダーの配合量を２重量％、３
重量％、９重量％、１３重量％及び１５重量％に変更
し、例５〜例９の二次電池を得た。

【００７６】（比較例４）前記正極にフレーク状ニッケ
ルパウダーを添加しないこと以外は、例１と同様にして
円筒形ニッケル水素二次電池を組み立てた。

【００７７】得られた例４〜例９及び比較例４の二次電
池について、前述したのと同様にして正極の単位体積当
たりの容量を測定し、その結果を図４に示す。なお、図
４には前述した例２の結果を併記する。

【００７８】図４から明らかなように、厚さが１μｍ
で、長さが２０μｍであるフレーク状パウダーを含む正
極を備えた例４〜例９の二次電池は、正極の単位体積当
たりの容量が６００〜７００ｍＡｈ／ｃｃと、フレーク
状パウダーが無添加の正極を備えた比較例３の二次電池
に比べて高いことがわかる。中でも、フレーク状ニッケ
ルパウダーの配合量が２〜１３重量％である正極を備え
た例２，５〜８の二次電池は、フレーク状ニッケルパウ
ダーの配合量が前記範囲から外れる正極を備えた例４，
９の二次電池に比べて正極の単位体積当たりの容量が高
いことがわかる。

【００７９】（例１０）以下に説明する正極を用いるこ
と以外は、例１と同様にして円筒形ニッケル水素二次電
池を組み立てた。

【００８０】平均粒径が２０μｍのニッケル粉末とポリ
スチレンの微粉末とを水に分散させ、導電性塗料を調製
した。例１で説明したのと同様な二次元基板の無開口部
に前記塗料を塗布し、不活性ガス雰囲気下において熱処
理を施し、前記ポリスチレン微粉末を熱分解、除去する
ことによって、前記二次元基板に粗面化を施した。得ら
れた二次元基板の凹凸の平均高さ（粗面化前の二次元基
板の表面を基準とする）は、４０μｍであった。また、
凹凸の平均間隔は、８０μｍであった。

【００８１】つづいて、例２で説明したのと同様なペー
ストを前記二次元基板に充填した後、乾燥し、ローラプ
レスを行って圧延してペースト式正極を作製した。

【００８２】得られた例１０の二次電池について、前述
したのと同様にして正極の単位体積当たりの容量を測定
したところ、７３０ｍＡｈ／ｃｃと例２の二次電池に比
べて高かった。

【００８３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、集
電効率及び利用率が向上された正極を備え、電極群作製
時の内部短絡が防止され、高容量で、長寿命なアルカリ
二次電池を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るアルカリ二次電池を示す部分切欠
斜視図。

【図２】図１の二次電池の正極に組み込まれる導電性の
フレーク状パウダーを示す模式図。

【図３】例１〜３および比較例１，２のニッケル水素二
次電池におけるフレーク状パウダーの長さと正極の単位
体積当たりの容量との関係を示す特性図。

【図４】例２，４〜９および比較例４のニッケル水素二
次電池におけるフレーク状パウダーの配合量と正極の単
位体積当たりの容量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。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】活物質と、長さが１０〜３０μｍで、厚
さが０．５〜３．０μｍである導電性のフレーク状パウ
ダーとを含む合剤が、二次元的構造を有する導電性基板
に担持された正極を具備することを特徴とするアルカリ
二次電池。
【請求項２】前記フレーク状パウダーは、前記合剤中
に前記活物質に対して２．０〜１３．０重量％配合され
ることを特徴とする請求項１記載のアルカリ二次電池。