專利名稱：堿性蓄電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有關(guān)鎳鎘蓄電池、鎳氫蓄電池等的堿性蓄電池，并且具有正、負(fù)極板之間介入隔板卷繞的電極群的堿性蓄電池的電極群的構(gòu)成。
一般來說，鎳鎘蓄電池、鎳氫蓄電池等堿性蓄電池具有，在正、負(fù)極板之間介入隔板，將其卷繞成渦卷狀形成電極群，在該電極群的上下端連接集電體形成電極體，然后將該電極體裝入圓筒狀的金屬制電池罐中，將由正極用集電體延伸出來的集電導(dǎo)板焊接在封口體的下面，在注入電解液之后，在電池罐的開口部上介入絕緣墊片裝上封口體進(jìn)行密封的構(gòu)成。
例如，在鎳鎘蓄電池中，在制作了在鎳燒結(jié)基板上用化學(xué)浸漬法填充給定量的鎳活性物質(zhì)的鎳正極板、和同樣在鎳燒結(jié)基板上用化學(xué)浸漬法填充給定量的鎘活性物質(zhì)的鎘負(fù)極板之后，在鎳正極板和鎘負(fù)極板之間介入隔板進(jìn)行卷繞形成渦卷狀電極群。
然而，近年為了適應(yīng)這種堿性蓄電池的高容量化、高輸出化的要求，需要高密度填充活性物質(zhì)，同時(shí)將隔板薄形化。但是，在這樣采用高密度填充了活性物質(zhì)的極板和薄形化后的隔板的電池中，產(chǎn)生短路的發(fā)生率增大的問題。
將發(fā)生短路的電池解體考察短路的原因，發(fā)現(xiàn)在渦卷狀電極群的正極板的外側(cè)，在正極板上發(fā)生裂紋、毛刺、活性物質(zhì)欠缺和破損等，由于這些裂紋、毛刺、活性物質(zhì)欠缺和破損產(chǎn)生的破片和粉末穿通隔板因而多發(fā)生短路。另一方面，在渦卷狀電極群的正極板的內(nèi)側(cè)，幾乎不會(huì)發(fā)生由于正極板的裂紋、毛刺、活性物質(zhì)欠缺和破損所引起的短路?？梢哉J(rèn)為這是因?yàn)闉榱诉m應(yīng)這種高容量化、高輸出化的要求，高密度填充了活性物質(zhì)的正極板變脆，在卷繞成渦卷狀時(shí)在正極板上發(fā)生裂紋、毛刺、活性物質(zhì)欠缺和破損等，同時(shí)由于將隔板薄形化，強(qiáng)度降低，由這些裂紋、毛刺、活性物質(zhì)欠缺和破損產(chǎn)生的破片和粉末穿通了隔板。
為此，本發(fā)明正是針對(duì)上述問題的發(fā)明，其目的在于在不降低電池特性的前提下，增強(qiáng)成為短路原因的渦卷狀電極群的正極板的外側(cè)的隔板的強(qiáng)度，使得不發(fā)生短路。
為此，本發(fā)明的堿性蓄電池，配置在渦卷狀電極群的正極板外側(cè)的第1隔板的厚度比配置在該正極板內(nèi)側(cè)的第2隔板的厚度要厚。
這樣，通過讓配置在渦卷狀電極群的正極板外側(cè)的第1隔板的厚度比配置在該正極板內(nèi)側(cè)的第2隔板的厚度厚，可以增強(qiáng)配置在正極板外側(cè)的第1隔板的機(jī)械強(qiáng)度，防止由正極板的裂紋、毛刺、活性物質(zhì)欠缺和破損所產(chǎn)生的破片和粉末穿通隔板，防止短路的發(fā)生。這時(shí)，只要讓第1隔板和第2隔板的厚度相等，電池內(nèi)的隔板的占有率大致相等，則不會(huì)降低放電容量、動(dòng)作電壓等電池特性，可以增強(qiáng)第1隔板的機(jī)械強(qiáng)度，防止短路的發(fā)生。
然后，當(dāng)?shù)?隔板的厚度比第2隔板的厚度要厚時(shí)，可以采用比第2隔板的厚度要薄的兩張隔板構(gòu)成第1隔板。這時(shí)，只要將厚度薄的兩張隔板配置在正極板的外側(cè)進(jìn)行卷繞，就可以簡單讓第1隔板的厚度比第2隔板的厚度要厚，并且容易獲得這種電極群。
又，即使配置在電極群的正極板外側(cè)的第1隔板的單位面積重量比配置在內(nèi)側(cè)的第2隔板的單位面積重量要大，但當(dāng)?shù)?隔板和第2隔板的單位面積重量相等時(shí)，如果電池內(nèi)的隔板的占有率大致相等，則不會(huì)降低放電容量、動(dòng)作電壓等電池特性，可以增強(qiáng)配置在正極板外側(cè)的第1隔板的機(jī)械強(qiáng)度，防止由正極板的欠缺和破損所產(chǎn)生的破片和粉末穿通隔板，防止短路的發(fā)生。
進(jìn)一步，當(dāng)配置在電極群的正極板外側(cè)的第1隔板的的厚度和單位面積重量比配置在內(nèi)側(cè)的第2隔板的厚度和單位面積重量要大，但在第1隔板和第2隔板的厚度和單位面積重量相等時(shí)，如果電池內(nèi)的隔板的占有率相等，則不會(huì)降低放電容量、動(dòng)作電壓等電池特性，可以進(jìn)一步增強(qiáng)第1隔板的機(jī)械強(qiáng)度，防止由正極板的欠缺和破損所產(chǎn)生的破片和粉末穿通隔板，防止短路的發(fā)生。
又，本發(fā)明的堿性蓄電池，第1隔板和第2隔板是由聚烯烴系樹脂纖維構(gòu)成的分割短纖維和分割長纖維均勻交織在一起形成，第1隔板的單位面積重量比第2隔板的單位面積重量要大。這樣，如果短纖維和長纖維均勻交織在一起形成，由短纖維增大隔板的表面積，可以提高電解液的保液性抑制電池內(nèi)壓的上升，同時(shí)由長纖維提高隔板的多孔度提高透氣性。為此，可以防止采用這種隔板的堿性蓄電池的內(nèi)部短路的發(fā)生，基于良好的保液性可以提高活性物質(zhì)的利用率，并且防止內(nèi)部氣壓的上升。
以下是附圖的簡要說明圖1為表示本發(fā)明第1種實(shí)施形式的實(shí)施例1的電極群的主要部位的斜視圖。
圖2為表示本發(fā)明第1種實(shí)施形式的實(shí)施例2的電極群的主要部位的斜視圖。
圖3為表示本發(fā)明第1種實(shí)施形式的比較例的電極群的主要部位的斜視圖。
圖4為表示本發(fā)明第2種實(shí)施形式的電極群的主要部位的斜視圖。
圖5為表示本發(fā)明第2種實(shí)施形式的各電池的周期壽命特性。
圖中，10A、10B、10C-電極群、11-鎳正極板、11a-導(dǎo)電性芯體、12-鎘負(fù)極板、12a-導(dǎo)電性芯體、13-第1隔板、14-第2隔板、15、15-第1隔板、16、16-隔板、21-鎳正極板、21a-導(dǎo)電性芯體、22-吸氫合金負(fù)極板、22a-導(dǎo)電性芯體、23-第1隔板、24-第2隔板。
A.第1種實(shí)施形式以下參照


將本發(fā)明適用于鎳鎘蓄電池時(shí)的第1種實(shí)施形式。在此，圖1為表示本發(fā)明第1種實(shí)施形式的實(shí)施例1的電極群的主要部位的斜視圖，圖2為表示本發(fā)明第1種實(shí)施形式的實(shí)施例2的電極群的主要部位的斜視圖，圖3為表示本發(fā)明第1種實(shí)施形式的比較例的電極群的主要部位的斜視圖。
1.鎳燒結(jié)極板的制作首先，將鎳粉末與羧甲基纖維素等粘接劑以及水進(jìn)行混練調(diào)制成糊漿，將該糊漿涂敷在由鎳制沖孔金屬構(gòu)成的導(dǎo)電性芯體11a、12a上。之后，將涂敷了糊漿的導(dǎo)電性芯體11a、12a在還原性環(huán)境中進(jìn)行燒結(jié)，制成多孔度為80％的鎳燒結(jié)基板。
2.鎳正極板的制作在上述制作的鎳燒結(jié)基板上由化學(xué)浸漬法，填充給定量的鎳活性物質(zhì)。即，將鎳燒結(jié)極板浸漬在以硝酸鎳為主的水溶液中，在從鎳燒結(jié)基板的細(xì)孔內(nèi)析出硝酸鎳之后，浸漬在氫氧化鈉水溶液中，進(jìn)行將從細(xì)孔內(nèi)析出的硝酸鎳交換成氫氧化鎳的活性物質(zhì)化處理。同樣的處理反復(fù)進(jìn)行給定次數(shù)(例如6～8次)，在鎳燒結(jié)基板上填充給定量的以氫氧化鎳為主體的活性物質(zhì)制作成鎳正極板11。
3.鎘負(fù)極板的制作在上述制作的鎳燒結(jié)基板上由化學(xué)浸漬法，填充給定量的鎘活性物質(zhì)。即，將鎳燒結(jié)極板浸漬在以硝酸鎘為主的水溶液中，在從鎳燒結(jié)基板的細(xì)孔內(nèi)析出硝酸鎘之后，浸漬在堿性水溶液中(例如，氫氧化鈉水溶液)，進(jìn)行將從細(xì)孔內(nèi)析出的硝酸鎘交換成氫氧化鎘的活性物質(zhì)化處理。同樣的處理反復(fù)進(jìn)行給定次數(shù)(例如6～8次)，在鎳燒結(jié)基板上填充給定量的以氫氧化鎘為主體的活性物質(zhì)制作成鎘負(fù)極板12。
4.電極群的制作(1)實(shí)施例1首先，準(zhǔn)備由聚乙烯制或者聚丙烯制無紡布構(gòu)成的、厚度為0.20mm、單位面積重量為85g/m2的第1隔板13兩張，同時(shí)準(zhǔn)備由聚乙烯制或者聚丙烯制無紡布構(gòu)成的、厚度為0.16mm、單位面積重量為65g/m2的第2隔板14。然后，如圖1所示，在這些第1隔板13和第2隔板14之間配置鎳正極板11，同時(shí)在第1隔板13的外側(cè)配置鎘負(fù)極板12進(jìn)行積層，卷繞成渦卷狀制成實(shí)施例1的渦卷狀電極群10A。(2)實(shí)施例2首先，準(zhǔn)備由聚乙烯制或者聚丙烯制無紡布構(gòu)成的、厚度為0.10mm、單位面積重量為45g/m2的第1隔板15兩張，同時(shí)準(zhǔn)備由聚乙烯制或者聚丙烯制無紡布構(gòu)成的、厚度為0.16mm、單位面積重量為65g/m2的第2隔板14(和實(shí)施例1的第2隔板14相同)。然后，如圖2所示，將這些第1隔板15、15重疊，在重疊后的第1隔板15、15和第2隔板14之間配置鎳正極板11，同時(shí)在第1隔板15、15的外側(cè)配置鎘負(fù)極板12進(jìn)行積層，卷繞成渦卷狀制成實(shí)施例2的渦卷狀電極群10B。(3)比較例首先，準(zhǔn)備由聚乙烯制或者聚丙烯制無紡布構(gòu)成的、厚度為0.18mm、單位面積重量為75g/m2的隔板16、16兩張。然后，如圖3所示，在這些隔板16、16之間配置鎳正極板11，同時(shí)在隔板16的外側(cè)配置鎘負(fù)極板12進(jìn)行積層，卷繞成渦卷狀制成比較例的渦卷狀電極群10C。
5.鎳鎘蓄電池的制作然后，在露出在這些電極群10A、10B、10C的上端部的導(dǎo)電性芯體11a的端部上焊接正極集電體，露出下端部的導(dǎo)電性芯體12a的端部上焊接負(fù)極集電體，并將其分別插入鐵上鍍鎳的有底圓筒形電池罐內(nèi)。之后，將負(fù)極集電體焊接在電池罐的內(nèi)底面，同時(shí)將從正極集電體延伸出來的集電導(dǎo)板的前端部焊接在封口體的底面，在電池罐內(nèi)注入給定量的電解液(30重量％的氫氧化鈉水溶液)。
然后，在電池罐的開口部上介入絕緣墊片后載置封口體，從內(nèi)方鉸擰電池罐開口部的端部將電池密封，制作成標(biāo)稱容量為1.7Ah的SC尺寸的各鎳鎘蓄電池A、B、C。在此，采用電極群10A的鎳鎘蓄電池作為實(shí)施例1的電池A，采用電極群10B的鎳鎘蓄電池作為實(shí)施例2的電池B，采用電極群10C的鎳鎘蓄電池作為比較例的電池C。
6.試驗(yàn)(1)短路試驗(yàn)分別準(zhǔn)備上述制作的各電池A、B、C各10000個(gè)，測定這各10000個(gè)電池A、B、C的開路電壓，在0.4V以下時(shí)判定為短路，計(jì)算短路發(fā)生率，其結(jié)果如表1所示。
表1<
>表1表明，實(shí)施例1的電池A以及實(shí)施例2的電池B的短路發(fā)生率降低。這是因?yàn)椋渲迷陔姌O群10A(10B)的鎳正極板11的外側(cè)的第1隔板13(15、15)的厚度以及單位面積重量比內(nèi)側(cè)的第2隔板14的厚度以及單位面積重量大，增強(qiáng)了強(qiáng)度。
(2)高率放電特性以及內(nèi)部氣壓然后，將上述制作的各電池A、B、C在25℃的溫度環(huán)境下以1.7A(1C)的充電電流充電72分鐘，在休止60分鐘之后，再以一定電流(2A、10A、30A)放電，當(dāng)電池電壓達(dá)到0.8V時(shí)停止放電，計(jì)算各放電電流下的放電容量和工作電壓，其結(jié)果如表2所示。
表2<
另一方面，將上述制作的各電池A、B、C在25℃的溫度環(huán)境下以2A(定電流)的充電電流充電，記錄充電后的電池電壓的峰值，以此為基準(zhǔn)僅僅下降一定值的電壓的時(shí)候結(jié)束充電，在休止1小時(shí)之后，再以2A(定電流)的放電電流放電到0.7V，休止1小時(shí)，進(jìn)行所謂的Δ壽命試驗(yàn)，測定2A放電時(shí)的各電池的內(nèi)壓(最大氣壓)，其結(jié)果如表3所示，同樣，以10A的放電電流進(jìn)行Δ壽命試驗(yàn)，測定10A放電時(shí)的各電池的內(nèi)壓(最大氣壓)，其結(jié)果如表3所示，表3
上述表2以及表3的結(jié)果表明，無論實(shí)施例1的電池A還是實(shí)施例2的電池B，在高率放電容量、工作電壓以及內(nèi)部氣壓，都與比較例的電池大致相同，沒有發(fā)現(xiàn)高率放電特性的降低、工作電壓的降低以及內(nèi)部氣壓的上升。
這是因?yàn)椋趯?shí)施例1的電池A的電極群10A中，即使配置在鎳正極板11的外側(cè)的第1隔板13的厚度(0.20mm)以及單位面積重量(85g/m2)比內(nèi)側(cè)的第2隔板14的厚度(0.16mm)以及單位面積重量(65g/m2)大，但第2隔板14的厚度以及單位面積重量比比較例的隔板16、16的厚度(0.18mm)以及單位面積重量(75g/m2)小，即平均厚度(0.18mm)以及單位面積重量(75g/m2)和比較例的隔板16、16相等，所以在電池內(nèi)的占有率相等。
又，實(shí)施例2的電池B的電極群10B中，即使配置在鎳正極板11的外側(cè)的第1隔板15、15的厚度(兩張合計(jì)0.20mm)以及單位面積重量(兩張合計(jì)90g/m2)比內(nèi)側(cè)的第2隔板14的厚度(0.16mm)以及單位面積重量(65g/m2)大，但第2隔板14的厚度以及單位面積重量比比較例的隔板16、16的厚度(0.18mm)以及單位面積重量(75g/m2)小，即平均厚度(0.18mm)和比較例的隔板16、16相等，平均單位面積重量(77.55g/m2)和比較例的隔板16、16大致相等，所以在電池內(nèi)的占有率相等。
如上所述，在本發(fā)明的堿性蓄電池中，位于渦卷狀電極群的正極板11的外側(cè)的第1隔板13(15、15)的厚度以及單位面積重量大，而位于正極板11的內(nèi)側(cè)的第2隔板14的厚度以及單位面積重量小，但在電池內(nèi)具有相同的隔板的占有率，不會(huì)降低電池特性，可以防止由在正極板11的外側(cè)的正極板的裂紋、毛刺、活性物質(zhì)欠缺和破損等所引起的短路的發(fā)生。
此外，在上述第1種實(shí)施形式中，雖然是以獨(dú)立的第1隔板和第2隔板為例進(jìn)行了說明，也可以將第1隔板和第2隔板合為一張隔板，將其一半調(diào)整為具有第1隔板的厚度和單位面積重量，將另一半調(diào)整為具有第2隔板的厚度和單位面積重量。
又，在上述第1種實(shí)施形式的鎳鎘蓄電池中，雖然正極板以及負(fù)極板是采用了燒結(jié)式極板，采用糊漿式非燒結(jié)式極板的電池進(jìn)行試驗(yàn)也獲得了相同的結(jié)果。
B.第2種實(shí)施形式以下參照圖4說明將本發(fā)明適用于鎳氫蓄電池時(shí)的第2種實(shí)施形式。在此，圖4為表示本發(fā)明第2種實(shí)施形式的電極群的主要部位的斜視圖。
1.鎳正極的制作將以氫氧化鎳為主成分的正極活性物質(zhì)粉末100重量份和溶解了0.2重量％的羥丙基纖維素的水溶液50重量份混合調(diào)制成正極活性物質(zhì)糊漿。將該正極活性物質(zhì)糊漿填充到多孔度為95％的發(fā)泡鎳21a中，在干燥之后，經(jīng)過壓延制作成鎳正極21。在將正極活性物質(zhì)糊漿填充到多孔度為95％的發(fā)泡鎳21a中時(shí)，讓電池的標(biāo)稱容量達(dá)到1200mAh來填充正極活性物質(zhì)。
2.吸氫合金負(fù)極的制作在采用高頻熔解爐制作的吸氫合金粉末中加入聚四氟乙烯(PTFE)等粘接劑和適量的水進(jìn)行混合，調(diào)制成吸氫合金糊漿，將該吸氫合金糊漿涂敷在沖孔金屬構(gòu)成的負(fù)極基板22a的兩面，經(jīng)干燥后，壓制成給定厚度制作成吸氫合金負(fù)極22。又，在吸氫合金糊漿涂敷在負(fù)極基板22a上時(shí)，讓電池的標(biāo)稱容量達(dá)到2000mAh來確定涂敷吸氫合金糊漿的量。
3.隔板的制作(1)第1基布(干式基布)的制作將以聚烯烴樹脂為主成分、纖維長度在25mm以上(例如，50mm)的分割纖維構(gòu)成的長纖維在空中吹散用金屬網(wǎng)捕集，讓纖維密度(單位面積重量)達(dá)到20g/m2以及30g/m2，用干式抄紙法進(jìn)行抄紙制作成第1基布。
(2)第2基布(濕式基布)的制作將以聚烯烴樹脂為主成分、纖維長度在10mm以上(例如，6mm)的分割纖維構(gòu)成的短纖維在水中分散，讓纖維密度(單位面積重量)達(dá)到20g/m2、25g/m2、30g/m2、35g/m2、40g/m2、45g/m2、50g/m2，用濕式抄紙法進(jìn)行抄紙制作成第2基布。
(3)復(fù)合基布的制作然后，將上述制作的纖維密度(單位面積重量)為20g/m2的第1基布和纖維密度(單位面積重量)為20g/m2、25g/m2、30g/m2、35g/m2、40g/m2、45g/m2、50g/m2的第2基布分別重疊疊合成二層積層體，對(duì)這二層積層體噴射高壓水流進(jìn)行水流交織處理，讓短纖維和長纖維均勻交織進(jìn)行復(fù)合，分別制成纖維密度(單位面積重量)為40g/m2、45g/m2、50g/m2、55g/m2、60g/m2、65g/m2、70g/m2的復(fù)合基布。
又，將上述制作的纖維密度(單位面積重量)為30g/m2的第1基布和纖維密度(單位面積重量)為30g/m2的第2基布重疊疊合成二層積層體，對(duì)這二層積層體噴射高壓水流進(jìn)行水流交織處理，讓短纖維和長纖維均勻交織進(jìn)行復(fù)合，制成纖維密度(單位面積重量)為60g/m2的復(fù)合基布。這些基布分別為a1(40g/m2)、b1(45g/m2)、c1(50g/m2)、d2(55g/m2)、e1(60g/m2)、f1(65g/m2)、g1(70g/m2)、h1(第1基布為30g/m2、第2基布為30g/m2的60g/m2)。
此外，這樣由短纖維構(gòu)成的第1基布和長纖維構(gòu)成第2基布疊合積層后，用水流交織將短纖維和長纖維相互交織在一起，短纖維和長纖維均勻并且良好交織。其結(jié)果，短纖維增大隔板的表面積，可以提高電解液的保液性，抑制電池內(nèi)壓的上升，同時(shí)長纖維可以提高隔板的多孔度，提高透氣性。
(4)親水化處理然后，將調(diào)整了厚度的各復(fù)合基布a1、b1、c1、d1、e1、f1、g1、h1分別放入反應(yīng)容器中，將該容器內(nèi)排氣成真空后，將用氮?dú)庀♂尫鷼夂蟮姆磻?yīng)氣體導(dǎo)入到反應(yīng)容器中，讓各復(fù)合基布在反應(yīng)氣體中反應(yīng)1分鐘進(jìn)行親水化處理，制作成各隔板。在進(jìn)行親水化處理后，親水化各纖維可以提高親水性。此外，親水化處理除上述氟氣處理以外，還可以適用電暈放電處理，磺化處理、界面活性劑處理。
這樣，采用復(fù)合基布a1的隔板作為隔板a，采用復(fù)合基布b1的隔板作為隔板b，采用復(fù)合基布c1的隔板作為隔板c，采用復(fù)合基布d1的隔板作為隔板d，采用復(fù)合基布e1的隔板作為隔板e(cuò)，采用復(fù)合基布f1的隔板作為隔板f，采用復(fù)合基布g1的隔板作為隔板g，采用復(fù)合基布h1的隔板作為隔板h。將上述隔板的構(gòu)成歸納成表，如表4所示。由于各隔板進(jìn)行了親水化處理，通過采用這種隔板，可以提高電解液的保液性，提高活性物質(zhì)的利用率，提高堿性蓄電池的放電容量。
表4
4.鎳氫蓄電池的制作然后，將這些各隔板a～h中的任一個(gè)作為第1隔板23，這些各隔板a～h的任一個(gè)作為第1隔板23，在第1隔板23和第1隔板23之間配置上述制作的鎳正極板21，同時(shí)在第1隔板23的外側(cè)配置上述制作的吸氫合金負(fù)極22進(jìn)行積層，卷繞成渦卷狀制作成渦卷狀電極群20。
然后，在露出在這些電極群20的上端部的導(dǎo)電性芯體21a的端部上焊接正極集電體，露出下端部的導(dǎo)電性芯體22a的端部上焊接負(fù)極集電體，并將其分別插入鐵上鍍鎳的有底圓筒形電池罐內(nèi)。之后，將負(fù)極集電體焊接在電池罐的內(nèi)底面，同時(shí)將從正極集電體延伸出來的集電導(dǎo)板的前端部焊接在封口體的底面，在電池罐內(nèi)注入給定量的電解液(30重量％的氫氧化鉀水溶液)。
然后，在電池罐的開口部上介入絕緣墊片后載置封口體，從內(nèi)方鉸擰電池罐開口部的端部將電池密封，制作成標(biāo)稱容量為1.2Ah的AA尺寸的各鎳氫蓄電池D～K。
在此，作為第1隔板采用隔板e(cuò)，作為第2隔板采用隔板c的電池作為電池D(X+Y＝110，X/Y＝1.2)。同樣，采用隔板f和隔板b的電池作為電池E(X+Y＝110，X/Y＝1.44)，采用隔板g和隔板a的電池作為電池F(X+Y＝110，X/Y＝1.75)。
同樣，采用隔板c和隔板e(cuò)的電池作為電池G(X+Y＝110，X/Y＝0.83)，采用隔板d和隔板d的電池作為電池H(X+Y＝110，X/Y＝1)，采用隔板f和隔板e(cuò)的電池作為電池I(X+Y＝125，X/Y＝1.08)，采用隔板c和隔板c的電池作為電池J(X+Y＝100，X/Y＝1)，采用隔板h和隔板c的電池作為電池K(X+Y＝110，X/Y＝1.2)。此外，在上述括號(hào)中的X(g/m2)表示第1隔板23的單位面積重量，Y(g/m2)表示第2隔板24的單位面積重量。
5.測定(1)渦卷電極體的卷徑的測定測定上述制作的各電池D～K中所采用的渦卷狀電極群的直徑，以第1隔板23和第2隔板24的單位面積重量為55g/m2的電池H中所采用的渦卷狀電極群的直徑為100，計(jì)算其比例作為卷徑比，其結(jié)果如表5所示。
(2)電池的初期活性化將各電池D～K以充電電流120mA(0.1C)進(jìn)行16小時(shí)充電后，休止1小時(shí)，再以放電電流240mA(0.2C)放電到終止電壓為1.0V，然后休止1小時(shí)。該充放電過程在室溫下循環(huán)進(jìn)行3次，將各電池D～K活性化。
(3)短路發(fā)生率的測定分別測定上述制作的活性化前的各電池D～M的開路電壓，在0.3V以下時(shí)判定為短路，計(jì)算短路發(fā)生率，其結(jié)果如表5所示。
(4)電池內(nèi)部壓力的測定將上述活性化后的各電池D～M以充電電流1200mA(1C)進(jìn)行充電，經(jīng)過1小時(shí)充電后測定電池內(nèi)部壓力，其結(jié)果如表5所示。
表5
上述表5表明，第1隔板的單位面積重量比第2隔板的單位面積重量大的電池D(X＝60，Y＝50)、電池E(X＝65，Y＝45)、電池F(X＝70，Y＝40)、電池I(X＝65，Y＝60)、電池K(X＝60，Y＝50)的短路發(fā)生率低，第1隔板的單位面積重量比第2隔板的單位面積重量小的電池G(X＝50，Y＝60)、電池H(X＝55，Y＝55)、電池J(X＝50，Y＝50)的短路發(fā)生率高。此外，將電池H解體調(diào)查短路部位，所有均是在正極板21的外側(cè)發(fā)生短路。
根據(jù)這一事實(shí)，配置在正極板21的外側(cè)的第1隔板23的單位面積重量設(shè)置成比配置在正極板21的內(nèi)側(cè)的第2隔板24的單位面積重量大時(shí)可以降低短路發(fā)生率。
然后，將電池D(X＝60，Y＝50)和電池K(X＝60，Y＝50)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)電池D比電池K的短路發(fā)生率低。這是因?yàn)?，雖然第1隔板23的單位面積重量相同，但構(gòu)成第1隔板23的第2基布的單位面積重量不同(電池D為40g/m2，電池K為30g/m2)。增大第2基布的單位面積重量，纖維長度在10mm以下的短纖維所占比例比纖維長度在25mm以上的長纖維所占比例增多，長纖維和短纖維均勻交織在一起，可以抑制單位面積重量的分散，減少短路發(fā)生率。根據(jù)這一事實(shí)，在第1隔板23的單位面積重量相同時(shí)，以增大構(gòu)成第1隔板23的第2基布的單位面積重量為好。
雖然電池F的短路發(fā)生率低，但增大了電池內(nèi)壓的上升?？梢哉J(rèn)為，第1隔板的單位面積重量為70g/m2，第2隔板的單位面積重量為40g/m2，相差較大，由于單位面積重量的差異大，電解液的分布不同，吸氫合金負(fù)極22的氣體吸收反應(yīng)產(chǎn)生離散，提高了電池內(nèi)壓。根據(jù)這一事實(shí)，即使使第1隔板的單位面積重量比第2隔板的單位面積重量要增大，也有必要比第2隔板的單位面積重量的1.75倍要小，優(yōu)選在1.5倍以下。
雖然電池I的短路發(fā)生率低，但由于卷徑比105(第1隔板和第2隔板的單位面積重量之和為125g/m2)高，插入電池罐內(nèi)時(shí)會(huì)產(chǎn)生問題。又，由于在電池罐內(nèi)的隔板的占有率增加，電池內(nèi)的殘存空間變小，氣體吸收變得困難，提高了電池內(nèi)壓。根據(jù)這一事實(shí)，如果第1隔板的單位面積重量比第2隔板的單位面積重量要增大，第1隔板的單位面積重量增大的部分，相應(yīng)地要減少第2隔板的單位面積重量，有必要讓其單位面積重量之和相等。
(5)周期壽命的測定然后，將上述活性化后的各電池D～M以充電電流1200mA(1C)進(jìn)行16小時(shí)充電后，休止1小時(shí)，再以放電電流1200mA(1C)放電到終止電壓為1.0V的所謂的充放電周期反復(fù)進(jìn)行，從各周期的放電時(shí)間計(jì)算放電容量，與初期容量的比率作為電池容量，其結(jié)果如圖5所示。
圖5表明，電池D、電池E、電池G、電池H、電池K的周期壽命長，電池J、電池I、電池F的周期壽命短。在此，電池J的第1和第2隔板的單位面積重量之和為100，比其他的要小，卷徑比也小，減少了電解液的保持量，隨著充放電次數(shù)的增加，隔板的保液量減少，從而減少了周期壽命。又，對(duì)于電池I，如上所述，由于卷徑比高，在電池罐內(nèi)的隔板占有率增加，電池內(nèi)的殘存空間減少，氣體吸收變得困難，提高了電池內(nèi)壓，從而減少了周期壽命。進(jìn)一步，對(duì)于電池F，如上所述，由于正極板內(nèi)側(cè)和外側(cè)的隔板的單位面積重量的差異大，氣體吸收反應(yīng)產(chǎn)生離散，提高了電池內(nèi)壓，從而減少了周期壽命。
另一方面，雖然電池G和電池H的周期壽命長，由于第1隔板的單位面積重量比第2隔板的單位面積重量小，第1隔板的強(qiáng)度不足，在正極板的外側(cè)發(fā)生短路，增大了短路發(fā)生率。
根據(jù)這些結(jié)果考慮，如電池D和電池E那樣，配置在正極板的外側(cè)的第1隔板的單位面積重量比配置在正極板的內(nèi)側(cè)的第2隔板的單位面積重量大，同時(shí)，構(gòu)成第1隔板23的第2基布的單位面積重量增大，并且當(dāng)?shù)?隔板的單位面積重量比第2隔板的單位面積重量大時(shí)，要在第2隔板的單位面積重量的1.5倍以下，這樣，可以獲得短路發(fā)生率低，電池內(nèi)壓上升小并且周期壽命長的鎳氫蓄電池。
如上所述，在本發(fā)明的第2種實(shí)施形式中，由于配置在正極板的外側(cè)的第1隔板和配置在正極板的內(nèi)側(cè)的第2隔板由短纖維和長纖維相互交織在一起形成，可以防止各隔板的單位面積重量的離散。
并且，采用這樣形成的隔板時(shí)，由于第1隔板的單位面積重量比第2隔板的單位面積重量大，增強(qiáng)了第2隔板的機(jī)械強(qiáng)度，可以防止采用這種隔板的堿性蓄電池的內(nèi)部短路的發(fā)生。
此外，在上述第2種實(shí)施形式中，雖然是以在第1基布上采用作為長纖維的分割長纖維，在第2基布上采用作為短纖維的分割短纖維為例進(jìn)行了說明，也可以在包含分割纖維構(gòu)成的長纖維的第1基布上配合使用分割纖維以外的長纖維，例如粘接纖維構(gòu)成的長纖維。同樣，在包含分割纖維構(gòu)成的短纖維的第2基布上配合使用分割纖維以外的短纖維，例如粘接纖維構(gòu)成的短纖維。
進(jìn)一步，在上述第2種實(shí)施形式中，雖然短纖維是以纖維長度為6mm的短纖維為例進(jìn)行了說明，纖維長度并不限定于6mm，只要在10mm以下即可，特別是采用3～10mm范圍的短纖維，從制造隔板的觀點(diǎn)出發(fā)有利。又，在上述第2種實(shí)施形式中，雖然長纖維是以纖維長度為50mm的短纖維為例進(jìn)行了說明，纖維長度并不限定于50mm，只要在25mm以上即可，特別是采用25～70mm范圍的長纖維，從制造隔板的觀點(diǎn)出發(fā)有利。
進(jìn)一步，在上述各實(shí)施方案中，雖然是將本發(fā)明適用于圓筒形蓄電池為例進(jìn)行了說明，但并不限定于此，不用說，也可以將本發(fā)明適用于角形等各種形狀的蓄電池。
權(quán)利要求
1.一種堿性蓄電池，包括在正極板和負(fù)極板之間介入隔板并卷繞形成的電極群，其特征是在所述電極群的正極板外側(cè)配置第1隔板，在所述電極群的正極板的內(nèi)側(cè)配置第2隔板，所述第1隔板的厚度比所述第2隔板的厚度要厚。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性蓄電池，其特征是所述第1隔板采用比所述第2隔板的厚度要薄的兩張隔板，使得第1隔板的厚度比所述第2隔板的厚度要厚。
3.一種堿性蓄電池，包括在正極板和負(fù)極板之間介入隔板并卷繞形成的電極群，其特征是在所述電極群的正極板外側(cè)配置第1隔板，在所述電極群的正極板的內(nèi)側(cè)配置第2隔板，所述第1隔板的單位面積重量比所述第2隔板的單位面積重量要大。
4.一種堿性蓄電池，包括在正極板和負(fù)極板之間介入隔板并卷繞形成的電極群，其特征是在所述電極群的正極板外側(cè)配置第1隔板，在所述電極群的正極板的內(nèi)側(cè)配置第2隔板，所述第1隔板的厚度和單位面積重量比所述第2隔板的厚度和單位面積重量要大。
5.一種堿性蓄電池，包括在正極板和負(fù)極板之間介入隔板并卷繞形成的電極群，其特征是在所述電極群的正極板外側(cè)配置第1隔板，在所述電極群的正極板的內(nèi)側(cè)配置第2隔板，所述第1隔板和第2隔板是由聚烯烴系樹脂纖維構(gòu)成的分割短纖維和分割長纖維均勻交織在一起形成，所述第1隔板的單位面積重量比所述第2隔板的單位面積重量要大。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的堿性蓄電池，其特征是在所述第1隔板的單位面積重量比所述第2隔板的單位面積重量大的同時(shí)，按所述第1隔板的單位面積重量所增大的部分相應(yīng)地減少第2隔板的單位面積重量，讓在電池內(nèi)存在的隔板的占有率相等。
7.根據(jù)權(quán)利要求5和6所述的堿性蓄電池，其特征是在所述第1隔板及所述第2隔板是將以纖維長度在10mm以下的分割短纖維為主體的基布，和纖維長度在25mm以上的分割長纖維為主體的基布均勻復(fù)合后，各纖維均勻交織在一起形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的堿性蓄電池，其特征是所述第1隔板所用的以纖維長度在10mm以下的所述分割短纖維為主體的基布的單位面積重量比所述第2隔板所用的以纖維長度在10mm以下的所述分割短纖維為主體的基布的單位面積重量要大，同時(shí)按該基布的單位面積重量增大的部分相應(yīng)地減少以纖維長度在25mm以上的所述分割長纖維為主體的基布的單位面積重量。
9.根據(jù)權(quán)利要求5～8中任一項(xiàng)所述的的堿性蓄電池，其特征是當(dāng)所述第1隔板的單位面積重量比所述第2隔板的單位面積重量大的同時(shí)，讓所述第1隔板的單位面積重量在所述第2隔板的單位面積重量的1.5倍以下。
全文摘要
提供一種不會(huì)降低電池特性,增強(qiáng)成為短路的原因的渦卷狀電極群的正極板的外側(cè)的隔板的強(qiáng)度而不發(fā)生短路的堿性蓄電池是讓配置在電極群的正極板外側(cè)的第1隔板的厚度和單位面積重量比配置在正極板內(nèi)側(cè)的第2隔板的厚度和單位面積重量要大,但同時(shí)當(dāng)?shù)?和第2隔板的厚度和單位面積重量之和相等時(shí),在電池內(nèi)的隔板的占有率大致相等。這樣,不會(huì)降低電池特性,可以防止由于正極板外側(cè)的正極板的缺陷和破損所引起的短路的發(fā)生。
文檔編號(hào)H01M10/30GK1267921SQ0010291
公開日2000年9月27日 申請日期2000年3月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月19日
發(fā)明者長江輝人, 有澤謙二, 藤阪悅也, 武江正夫, 浜松太計(jì)男, 前田泰史, 米谷悟 申請人:三洋電機(jī)株式會(huì)社