(57)【要約】【課題】３次元網状構造の骨格がセパレータを貫通しづらい形態にして、渦巻状に巻回した際に正極と負極が接触しない電極基板および電極を提供する。【解決手段】本発明のアルカリ二次電池用電極基板１０は、三次元網状構造の骨格の内部は中空であるとともに、発泡ニッケルの表面に露出した骨格１１の先端部１２は球状、半球状となる外形形状を有している。球状、半球状となる外形形状は三次元網状構造を有する発泡樹脂１０ａの外部に露出した骨格１１ａの先端部１２ａの加熱処理により、外部に露出した骨格１１ｂの先端部１２ｂの外形形状を球状、半球状になるように変形させた発泡樹脂１０ｂとした後、導電性を付与し、かつ電解ニッケルメッキを施した後、加熱することにより、発泡樹脂１０ｂを分解除去することにより形成されたものである。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元網状構造の骨格を備えた板状の発泡ニッケルからなるアルカリ二次電池用電極基板であって、
前記三次元網状構造の骨格の内部は中空であるとともに、当該骨格を備えた板状の発泡ニッケルの外部に露出した骨格の先端部は球状、半球状あるいは柔軟な針状となる外形形状を有していることを特徴とするアルカリ二次電池用電極基板。
【請求項２】
前記球状、半球状あるいは柔軟な針状となる外形形状は三次元網状構造を有する板状の発泡樹脂の外部に露出した骨格の先端部を加熱処理あるいは薬品処理により、当該板状の発泡樹脂の外部に露出した骨格の先端部の外形形状を球状、半球状あるいは柔軟な針状となるように変形させた後に導電性を付与し、かつ電解ニッケルメッキを施した後、加熱することにより前記発泡樹脂を分解除去することにより形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のアルカリ二次電池用電極基板。
【請求項３】
三次元網状構造の骨格を備えた板状の発泡ニッケルからなる電極基板に水酸化ニッケルあるいは高次水酸化ニッケルからなる主活物質が充填されて形成されたアルカリ二次電池用電極であって、
前記三次元網状構造の骨格の内部は中空であるとともに、当該骨格を備えた板状の発泡ニッケルの外部に露出した骨格の先端部は球状、半球状あるいは柔軟な針状となる外形形状を有しており、
前記骨格間の空隙部に水酸化ニッケルあるいは高次水酸化ニッケルからなる主活物質が充填されていることを特徴とするアルカリ二次電池用電極。
【請求項４】
前記球状、半球状あるいは柔軟な針状となる外形形状は三次元網状構造を有する板状の発泡樹脂の外部に露出した骨格の先端部の加熱処理あるいは薬品処理により、当該板状の発泡樹脂の外部に露出した骨格の先端部の外形形状を球状、半球状あるいは柔軟な針状となるように変形させた後に導電性を付与し、かつ電解ニッケルメッキを施した後、加熱することにより、前記発泡樹脂を分解除去することにより形成されたものであることを特徴とする請求項３に記載のアルカリ二次電池用電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニッケル−水素二次電池やニッケル−カドミウム二次電池などのアルカリ二次電池に用いられる電極基板およびこの電極基板を用いた電極に係わり、特に、三次元網状構造の骨格を備えた板状の発泡ニッケルからなるアルカリ二次電池用電極基板およびこの電極基板を用いたアルカリ二次電池用電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や携帯型のパーソナルコンピュータ（所謂、ノートパソコン）のような各種電子機器のコードレス化や、電動アシスト自転車などのニーズの高まりに対して、高機能化、小型軽量化にはめざましいものがある。これらの各種電子機器や電動アシスト自転車などの機器の電源となる二次電池に対して、高容量化の要望が高まっている。これらの機器の電源となる二次電池としては、ニッケル−水素二次電池やニッケル−カドミウム二次電池などのアルカリ二次電池を用いるのが一般的である。特に、ニッケル−水素蓄電池は、水酸化ニッケルを主体としたニッケル正極と、水素吸蔵合金を主体とした水素吸蔵合金負極からなる二次電池であり、高容量で高信頼性のアルカリ二次電池として普及している。
【０００３】
この場合、アルカリ二次電池用のニッケル正極には、大別して焼結式と非焼結式の二種類がある。ここで、焼結式正極はパンチングメタル等の導電性芯材とニッケル粉末とを焼結させて得た多孔度８０％程度のニッケル焼結基板に、硝酸ニッケル水溶液等のニッケル塩溶液を含浸し、続いて、アルカリ水溶液に含浸するなどして多孔質ニッケル焼結基板中に活物質である水酸化ニッケルを生成させて作製するものである。この焼結式正極はニッケル焼結基板の多孔度をこれ以上大きくすることが困難であるため、活物質量を増加することができず、高容量化には限界がある。
【０００４】
一方、非焼結式正極は発泡ニッケル基板に、正極活物質となる水酸化ニッケルを充填して作製するものであり、高容量タイプのアルカリ二次電池の正極として広く用いられている。ここで、発泡ニッケル基板は、発泡させたポリウレタンなどの３次元網目状構造体の骨格の表面をニッケルでメッキした後、３次元網目状構造体を除去して製造されたものであって、３次元網状構造を有する金属多孔体（例えば多孔度９５％程度の発泡ニッケル）からなるものである。この非焼結式正極では高容量化の観点から、嵩密度が大きい球状の水酸化ニッケルが使用される。
【０００５】
ところで、非焼結式正極を用いたアルカリ二次電池においては、円筒型構造と角形構造が知られている。このうち、円筒型構造のアルカリ二次電池は、水酸化ニッケルが塗布された非焼結式ニッケル正極と水素吸蔵合金が塗布された水素吸蔵合金負極とをセパレータを介在させて渦巻状に巻回して形成した電極群と、電解液と、これらの電極群と電解液とを収容する負極端子を兼ねる円筒型外装缶とを備え、電極群の最外周は負極で円筒型外装缶の内面に接するようになされている。
【０００６】
近年、この種の円筒型構造のアルカリ二次電池においては、各電極の容積を増加させて高容量化を図るようになされるようになった。そこで、正極と負極の極間距離を短くし、セパレータの低目付化を行うことにより各電極の活物質量を増加させることが、例えば、特許文献１（特開平３−５９９５８号公報）などに提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平３−５９９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１にて提案されるようにセパレータの低目付化を行うと、正極と負極が接触する現象、即ち、内部短絡が生じやすくなって、内部短絡の発生率が高くなるという問題を生じるようになった。これは、セパレータの低目付化を行うと、水酸化ニッケルが塗布された非焼結式ニッケル正極と水素吸蔵合金が塗布された水素吸蔵合金負極とをセパレータを介在させて渦巻状に巻回した際に、非焼結式ニッケル正極に用いられた３次元網状構造を有する金属多孔体（発泡ニッケル）の骨格が低目付のセパレータを突き破って、水素吸蔵合金負極に接触するようになるからである。
【０００９】
そこで、本発明は上記した問題を解決するためになされたものであって、３次元網状構造を有する金属多孔体（発泡ニッケル）の骨格がセパレータを貫通しづらい形態になるようにして、渦巻状に巻回した際に正極と負極とが接触しないようにし、信頼性に優れたアルカリ二次電池用電極基板およびこの電極基板を用いたアルカリ二次電池用電極を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の三次元網状構造の骨格を備えた板状の発泡ニッケルからなるアルカリ二次電池用電極基板は、三次元網状構造の骨格の内部は中空であるとともに、当該骨格を備えた板状の発泡ニッケルの外部に露出した骨格の先端部は球状、半球状あるいは柔軟な針状となる外形形状を有していることを特徴とする。
【００１１】
この場合、球状、半球状あるいは柔軟な針状となる外形形状は三次元網状構造を有する板状の発泡樹脂の外部に露出した骨格の先端部の加熱処理あるいは薬品処理により、当該板状の発泡樹脂の外部に露出した骨格の先端部の外形形状を球状、半球状あるいは柔軟な針状となるように変形させた後に導電性を付与し、かつ電解ニッケルメッキを施した後、加熱することにより、発泡樹脂を分解除去することにより形成されたものであるのが望ましい。
【００１２】
さらに、本発明の三次元網状構造の骨格を備えた板状の発泡ニッケルからなる電極基板に水酸化ニッケルあるいは高次水酸化ニッケルからなる主活物質が充填されて形成されたアルカリ二次電池用電極は、三次元網状構造の骨格の内部は中空であるとともに、当該骨格を備えた板状の発泡ニッケルの外部に露出した骨格の先端部は球状、半球状あるいは柔軟な針状となる外形形状を有しており、骨格間の空隙部に水酸化ニッケルあるいは高次水酸化ニッケルからなる主活物質が充填されていることを特徴とする。
【００１３】
この場合も、球状、半球状あるいは柔軟な針状となる外形形状は三次元網状構造を有する板状の発泡樹脂の外部に露出した骨格の先端部の加熱処理あるいは薬品処理により、当該板状の発泡樹脂の外部に露出した骨格の先端部の外形形状を球状、半球状あるいは柔軟な針状となるように変形させた後に導電性を付与し、かつ電解ニッケルメッキを施した後、加熱することにより、発泡樹脂を分解除去することにより形成されたものであるのが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、３次元網状構造を有する金属多孔体（発泡ニッケル）の骨格がセパレータを貫通しづらい形態となっているので、渦巻状に巻回した際に正極と負極が接触することが防止でき、信頼性に優れたアルカリ二次電池用電極基板およびアルカリ二次電池用電極を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の発泡ポリウレタンシートの表面部の骨格の一部とアルカリ二次電池用電極基板の表面部の骨格の一部を拡大して示す図であり、図１（ａ）は実施例１の発泡ポリウレタンシートの加熱処理前の骨格の要部の一部の側面を模式的に示す側面図であり、図１（ｂ）は、実施例１の発泡ポリウレタンシートの加熱処理後の骨格の要部の一部の側面を模式的に示す側面図であり、図１（ｃ）は実施例１のアルカリ二次電池用電極基板の骨格の要部の一部の側面を模式的に示す側面図である。
【図２】本発明の発泡ポリウレタンシートの表面部の骨格の一部とアルカリ二次電池用電極基板の表面部の骨格の一部を拡大して示す図であり、図２（ａ）は実施例２の発泡ポリウレタンシートの薬品処理前の骨格の要部の一部の側面を模式的に示す側面図であり、図２（ｂ）は、実施例２の発泡ポリウレタンシートの薬品処理後の骨格の要部の一部の側面を模式的に示す側面図であり、図２（ｃ）は実施例２のアルカリ二次電池用電極基板の骨格の要部の一部の側面を模式的に示す側面図である。
【図３】比較例の発泡ポリウレタンシートの骨格の表面部の一部とアルカリ二次電池用電極基板の骨格の表面部の一部を拡大して示す図であり、図３（ａ）は比較例の発泡ポリウレタンシートの骨格の要部の一部の側面を模式的に示す側面図であり、図３（ｂ）は比較例のアルカリ二次電池用電極基板の骨格の要部の一部の側面を模式的に示す側面図である。
【図４】アルカリ二次電池用電極の表面部の要部を拡大して模式的に示す断面図であり、４（ａ）は、図１（ｃ）に示す実施例１のアルカリ二次電池用電極基板を用いたアルカリ二次電池用電極の表面部の要部の一部の断面を模式的に示す断面図であり、図４（ｂ）は、図２（ｃ）に示す実施例２のアルカリ二次電池用電極基板を用いたアルカリ二次電池用電極の表面部の要部の一部の断面を模式的に示す断面図であり、図４（ｃ）は、図３（ｂ）に示す比較例のアルカリ二次電池用電極基板を用いたアルカリ二次電池用電極の表面部の要部の一部の断面を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明のアルカリ二次電池を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
ついで、本発明の実施の形態を以下に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものでなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
【００１７】
１．発泡ニッケル基板（３次元網状構造を有する金属多孔体）
（１）実施例１
本実施例１の発泡ニッケル基板１０は、内部は中空（図示せず）となる三次元網状構造の骨格１１を有している。そして、この基板１０の表面に露出する骨格１１の先端部１２は、図１（ｃ）に示すように、その外形形状が球状あるいは半球状となるように形成されている。以下に、骨格１１の先端部１２の外形形状が球状あるいは半球状となる作製法について詳述する。
【００１８】
まず、図示しない発泡ポリウレタンシート（例えば、厚みが１．０ｍｍ〜２．０ｍｍのものが好ましく、ここでは１．７ｍｍのものを用いた）１０ａを用意する。この場合、発泡ポリウレタンシート１０ａの表面は切断面となっているため、図１（ａ）に示すように、その表面に露出した骨格１１ａの先端部１２ａは、角部が尖った突起状となっている。そして、この表面に熱風（例えば、１７０〜２３０℃の温度で、１秒〜５秒間が好ましい）を満遍なく当てて骨格１１ａの先端部１２ａを溶融させる。これにより、図１（ｂ）に示すように、骨格１１ａの一部が変形した骨格部１１ｂとなるとともに、その先端部１２ｂの外形形状が球状あるいは半球状となった発泡ポリウレタンシート１０ｂが得られることとなる。
【００１９】
ついで、変形した骨格部１１ｂおよびその先端部１２ｂが球状あるいは半球状となった発泡ポリウレタンシート１０ｂにＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法によりニッケルを蒸着して、発泡ポリウレタンシート１０ｂの内部骨格（図示せず）、表面に露出した変形した骨格部１１ｂおよび球状あるいは半球状となった先端部１２ｂの表面に導電性を付与した。この後、この内部骨格（図示せず）、表面に露出した変形した骨格部１１ｂおよび球状あるいは半球状となった先端部１２ｂの表面に導電性が付与された発泡ポリウレタンシート１０ｂに電解ニッケルメッキを施して、内部骨格（図示せず）、表面に露出した変形した骨格部１１ｂおよび球状あるいは半球状となった先端部１２ｂの表面にニッケルめっき層（例えば、厚みが５μｍ〜２０μｍのものが好ましく、ここでは１０μｍとした）を形成させたシートとした。
【００２０】
ついで、得られたシートを加熱分解処理（例えば、７００℃で、１０分間程度が好ましい）して、発泡ポリウレタンシート１０ａを分解除去するとともに、ニッケルめっき層を焼鈍した。これにより、内部は中空（図示せず）となる三次元網状構造の骨格１１を有し、表面に露出する骨格１１の先端部１２が、図１（ｃ）に示すように、その外形形状が球状あるいは半球状となり、かつ目付が３５０ｇ／ｍ2となる実施例１の発泡ニッケル基板１０が形成されることとなる。
【００２１】
なお、上述した実施例１においては、発泡ポリウレタンシート１０ａの表面に露出した骨格１１ａの先端部１２ａを溶融させて、骨格１１ａの先端部１２ａの外形形状を球状あるいは半球状とするために、発泡ポリウレタンシート１０ａの表面に熱風（例えば、１７０〜２３０℃の温度で、１秒〜５秒間が好ましい）を満遍なく当てる例について説明した。ところが、発泡ポリウレタンシート１０ａの表面に露出した骨格１１ａの先端部１２ａを溶融させるためには、熱風に限らず、他の手段を用いることが可能である。この場合、例えば、発泡ポリウレタンシート１０ａを所定の温度（例えば、１７０℃〜２３０℃が好ましく、ここでは２００℃とした）に加熱された一対の加熱ローラー間を通過させるようにして、発泡ポリウレタンシート１０ａの表裏面を加熱させて、表面に露出した骨格１１ａの先端部１２ａを溶融させ、表面に露出した骨格１１ａの先端部１２ａの外形形状を球状あるいは半球状とするようにしてもよい。
【００２２】
（２）実施例２
ついで、実施例２の発泡ニッケル基板２０について説明すると、本実施例２の発泡ニッケル基板２０は、内部は中空（図示せず）となる三次元網状構造の骨格２１を有している。そして、この基板２０の表面に露出する骨格２１の先端部２２は柔軟性を有し、図２（ｃ）に示すように、その先端部の外形形状は針状に尖った形状に形成されている。以下に、表面に露出する骨格２１の先端部２２は柔軟性を有し、その外形形状が針状に尖った形状となる作製法について詳述する。
【００２３】
まず、図示しない発泡ポリウレタンシート（例えば、厚みが１．０ｍｍ〜２．０ｍｍのものが好ましく、ここでは１．７ｍｍのものを用いた）２０ａを用意する。この場合、発泡ポリウレタンシート２０ａの表面は切断面となっているため、図２（ａ）に示すように、その表面に露出した骨格２１ａの先端部２２ａは、角部が尖った突起状となっている。そして、この発泡ポリウレタンシート２０ａの表面（このシート２０ａの表面から厚みの１０〜３０％の範囲）に濃硫酸を含浸させる。これにより、図２（ｂ）に示すように、表面に露出した骨格２１ａの一部が変形した骨格部２１ｂとなるとともに、その先端部の外形形状が針状に尖った形状の針状部２２ｂとなった発泡ポリウレタンシート２０ｂが得られることとなる。
【００２４】
ついで、表面に露出する骨格２１ａの一部が変形した骨格部２１ｂとなるとともに、その先端部２２ｂの外形形状が針状に尖った形状となった発泡ポリウレタンシート２０ｂにＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法によりニッケルを蒸着して、発泡ポリウレタンシート２０ｂの内部骨格（図示せず）２１ａ、表面に露出した変形した骨格部２１ｂおよび先端部２２ｂが針状となった発泡ポリウレタンシート２０ｂの表面に導電性を付与した。この後、導電性が付与された発泡ポリウレタンシート２０ｂに電解ニッケルメッキを施して、内部骨格（図示せず）、表面に露出した変形した骨格部２１ｂおよび針状に尖った先端部２２ｂの表面にニッケルめっき層（例えば、厚みが５μｍ〜２０μｍのものが好ましく、ここては１０μｍとした）を形成させたシートとした。
【００２５】
ついで、得られたシートを加熱分解処理（例えば、７００℃で、１０分間程度が好ましい）して、発泡ポリウレタンシート２０ｂを分解除去するとともに、ニッケルめっき層を焼鈍した。これにより、内部は中空（図示せず）となる三次元網状構造の骨格２１を有し、表面に露出する骨格２１の先端部２２は柔軟性を有し、図２（ｃ）に示すように、その先端部の外形形状は針状に尖った形状となり、かつ目付が３５０ｇ／ｍ2となる実施例２の発泡ニッケル基板２０が形成されることとなる。
【００２６】
なお、上述した実施例２においては、発泡ポリウレタンシート２０ａの表面に露出した骨格２１ａの一部が変形した骨格部２１ｂになるとともに、その先端部２２ｂの外形形状が針状に尖った形状となるように、発泡ポリウレタンシート２０ａを濃硫酸に含浸させる例について説明した。ところが、濃硫酸に代えてフェノールなどの薬品に含浸させるようにしても、発泡ポリウレタンシート２０ａの表面に露出した骨格２１ａの一部が変形した骨格部２１ｂになるとともに、その先端部２２ｂの外形形状が針状に尖った形状となった発泡ポリウレタンシート２０ｂを得ることができる。
【００２７】
（３）比較例
ついで、比較例の発泡ニッケル基板３０について説明すると、比較例の発泡ニッケル基板３０は、内部は中空（図示せず）となる三次元網状構造の骨格３１を有している。そして、この基板３０の表面に露出する骨格３１の先端部３２は、図３（ｃ）に示すように、角部が尖った突起状となっている。以下に、その作製法について詳述する。まず、図示しない発泡ポリウレタンシート（例えば、厚みが１．０ｍｍ〜２．０ｍｍのものが好ましく、ここでは１．７ｍｍのものを用いた）３０ａを用意する。この場合、発泡ポリウレタンシート３０ａの表面は切断面となっているため、図３（ａ）に示すように、その表面に露出した骨格３１ａの先端部３２ａは、角部が尖った突起状となっている。
【００２８】
ついで、この発泡ポリウレタンシート３０ａにＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法によりニッケルを蒸着して、発泡ポリウレタンシート３０ａの内部骨格（図示せず）および表面に露出した骨格３１ａの表面に導電性を付与した。この後、この各骨格表面に導電性が付与された発泡ポリウレタンシート３０ａに電解ニッケルメッキを施して、内部骨格（図示せず）および表面に露出した骨格３１ａの表面にニッケルめっき層（例えば、厚みが５μｍ〜２０μｍのものが好ましく、ここでは１０μｍとした）を形成させたシートとした。
【００２９】
ついで、得られたシートを加熱分解処理（例えば、例えば、７００℃で、１０分間程度が好ましい）して、発泡ポリウレタンシート３０ａを分解除去するとともに、ニッケルめっき層を焼鈍した。これにより、内部は中空（図示せず）となる三次元網状構造の骨格３１を有し、図３（ｃ）に示すように、表面に露出する骨格３１の先端部３２は角部が尖った突起状となり、かつ目付が３５０ｇ／ｍ2となる比較例の発泡ニッケル基板３０が形成されることとなる。
【００３０】
２．ニッケル正極
ニッケル正極４０ａ（４０ｂ，４０ｃ）は、上述のような構成となる発泡ニッケル基板１０（２０，３０）に所定量の水酸化ニッケルを主体とする正極活物質が含有されたペーストが充填されて形成されたものである。この場合、発泡ニッケル基板１０を用いたものがニッケル正極４０ａとなり、発泡ニッケル基板２０を用いたものがニッケル正極４０ｂとなり、発泡ニッケル基板３０を用いたものがニッケル正極４０ｃとなる。ついで、上述のような構成となる発泡ニッケル基板１０，２０，３０を用いて、ニッケル正極４０ａ（４０ｂ，４０ｃ）を作製する例について、以下に説明する。
【００３１】
まず、水酸化ニッケル粉末１００質量部に、必要に応じて導電性材料と、結着剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）０．０５質量部、ポリアクリル酸ナトリウム０．０５質量部、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のディスパージョン（比重１．５，固形分６０質量％）を固形分換算で０．１質量部とを添加し、水とともに混合することによりペーストを調製する。ここで、水酸化ニッケル粉末としては、亜鉛およびコバルトから選ばれる１種以上の金属が共晶された水酸化ニッケル粉末か、あるいは無共晶の水酸化ニッケル粉末を用いることができる。
【００３２】
なお、水酸化ニッケル粉末の表面には、オキシ水酸化コバルト（ＣｏＯＯＨ）を含む導電層が形成されたものとすることができるが、導電層が形成した場合は、導電性材料を添加する必要はない。導電性材料としては、例えば、金属コバルト、コバルト化合物（ＣｏＯのようなコバルト酸化物やＣｏ（ＯＨ）のようなコバルト水酸化物等）を上げることができ、これらの１種または２種以上を用いることができる。この場合、導電性材料は粉末か、水酸化ニッケルの表面を被覆する層状物の形態でペースト中に添加することができる。
【００３３】
そして、上述のように形成された各発泡ニッケル基板１０（２０，３０）に、上述のように調製されたペーストを活物質の充填密度が２．５ｇ／ｃｍ3になるように充填した後、室温で乾燥させ、所定の厚み（例えば、０．６５ｍｍ）になるように圧延し後、所定の寸法（例えば、１００ｍｍ）になるように切断してニッケル正極４０ａ（４０ｂ，４０ｃ）を作製する。なお、得られたニッケル正極４０ａ（４０ｂ，４０ｃ）の一方の端部は、充填されたペーストを超音波振動により除去して、後述する正極集電体４２に溶接接続される接続部４１を形成するようにしている。
【００３４】
３．水素吸蔵合金負極
水素吸蔵合金を負極活物質とする水素吸蔵合金負極５０は、多孔性基板（パンチングメタル）からなる導電性芯体５１の表面に負極活物質となる水素吸蔵合金粉末を含有するペーストが充填されて形成されたものである。この場合、導電性芯体５１はニッケルメッキを施した軟鋼材製の多孔性基板（パンチングメタル）からなるものを用いており、一方の端部は、充填されたペーストを超音波振動により除去して、後述する負極集電体５２に溶接接続される接続部５１を形成するようにしている。
【００３５】
なお、水素吸蔵合金としては、電気化学的に水素を吸蔵・放出できるものであれば何であってもよく、例えば、ＬａＮｉ5，ＭｍＮｉ5（Ｍｍはミッシュメタル），ＬｍＮｉ5（Ｌｍはランタン富化のミッシュメタル）、こらら合金のＮｉの一部をＡｌ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｚｒ，Ｃｒ，Ｂなどから選ばれた少なくとも一種の元素で置換した多元素系のものを挙げることができる。中でも、一般式ＬｍＮｉvＣｏwＭｎxＡｌyＺｒz（ただし、Ｌｍは少なくとも１種以上の希土類元素で、原子比ｖ，ｗ，ｘ，ｙ，ｚの合計値が５．０≦ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ≦５.４を示すもの）で表されるものを用いるのが好ましい。また、水素吸蔵合金粉末の平均粒径は、２０〜７０μｍの範囲のものが好適である。
【００３６】
ついで、上述のような実施例の水素吸蔵合金負極５０の作製例の一例を以下に説明する。まず、水素吸蔵合金粉末（例えば、ＬｍＮｉ4.0Ｃｏｉ0.4Ｍｎ0.3Ａｌ0.3）と、この水素吸蔵合金粉末１００質量部に対して、結着剤としてのポリアクリル酸ナトリウム０．５質量部、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）０．１２５質量部、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のディスパージョン（比重１．５，固形分６０質量％）を固形分換算で２．５質量部と、導電剤としてのカーボンブラック１．０質量部と、水５０質量部とを混合することにより水素吸蔵合金ペーストを調製する。
【００３７】
ついで、ニッケルメッキを施した軟鋼材製の多孔性基板（パンチングメタル）からなる導電性芯体５１を用意し、この導電性芯体５１に、所定の充填密度（例えば、５．０ｇ／ｃｍ3）となるように上述した水素吸蔵合金ペーストを塗布する。乾燥後、所定の厚みになるように圧延した後、所定の寸法になるように切断して水素吸蔵合金負極５０を作製する。なお、得られた水素吸蔵合金負極５０の一方の端部は、充填されたペーストを超音波振動により除去して芯体５１を露出させて、後述する負極集電体５２に溶接接続される接続部を形成するようにしている。
【００３８】
なお、結着剤としては、上述したポリアクリル酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）以外に、メチルセルロース、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）を用いてもよい。また、導電剤としては、上述したカーボンブラックに代えて黒鉛を用いるようにしてもよい。さらに、多孔性基板としては、上述したパンチングメタル以外に、エキスパンデッドメタルやニッケルネットなどを用いるようにしてもよい。
【００３９】
４．ニッケル−水素蓄電池
ついで、上述のような構成となるニッケル正極４０ａ，４０ｂ，４０ｃと水素吸蔵合金負極５０とを用いてニッケル−水素蓄電池を作製する例について、以下に説明する。まず、ニッケル正極４０ａ，４０ｂ，４０ｃと水素吸蔵合金負極５０とを用意し、セパレータ６０がこれらのニッケル正極４０ａ，４０ｂ，４０ｃと水素吸蔵合金負極５０との間に介在させて積層体とする。なお、セパレータ６０としては、例えば、ポリアミド繊維製不織布、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン繊維製不織布、またはこれらの不織布に親水性官能基を付与したものを用いるようにすればよい。
【００４０】
この後、得られた積層体を渦巻状に巻回して渦巻状電極群を形成した後、渦巻状電極群の下端部に露出して突出した芯体５１を負極集電体５２に溶接するとともに、渦巻状電極群の上端部に突出した接続部４１を正極集電体４２に溶接する。この後、正極集電体４２および負極集電体５２が溶接された渦巻状電極群を鉄にニッケルメッキを施した有底筒状の外装缶（底面の外面は負極外部端子となる）７０内に収納する。これにより、渦巻状電極群の最外周に位置する水素吸蔵合金負極５０は外装缶７０の内周面に密着することとなる。
【００４１】
この後、負極集電体５２を外装缶７０の底面に溶接した後、正極集電体４２より延出する正極リード４３を外周部に絶縁ガスケット７３が装着された封口体８０の底部を構成する封口板８１に溶接する。なお、封口体８０には正極端子となる正極キャップ８２が設けられていて、これらの封口板８１と正極キャップ８２とで形成される空間内に所定の圧力になると変形する弁体８３とスプリング８４よりなる圧力弁が配置されている。ついで、外装缶７０の上部外周部に環状溝部７１を形成した後、電解液を注液し、外装缶７０の上部に形成された環状溝部７１の上に封口体８０の外周部に装着された絶縁ガスケット７３を載置する。
【００４２】
この後、外装缶７０の開口端縁７２をかしめることにより、ニッケル−水素蓄電池を作製する。この場合、外装缶７０内にアルカリ電解液を注入して、ＡＡサイズの円筒型ニッケル−水素蓄電池Ａ，Ｂ，Ｃを作製した。なお、ニッケル正極４０ａを用いたものをニッケル−水素蓄電池Ａとし、ニッケル正極４０ｂを用いたものをニッケル−水素蓄電池Ｂとし、ニッケル正極４０ｃを用いたものをニッケル−水素蓄電池Ｃとした。この場合、アルカリ電解液としては、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）と水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）との混合水溶液、水酸化カリウム（ＫＯＨ）と水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）との混合水溶液、水酸化カリウム（ＫＯＨ）と水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）と水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）との混合水溶液などを用いるようにすればよい。
【００４３】
５．短絡発生率の測定
ついで、これらのニッケル−水素蓄電池Ａ，Ｂ，Ｃをそれぞれ１０００個ずつ作製した後、短絡試験を行って短絡の発生率を測定を求めると、下記の表１に示すような結果となった。この場合、短絡試験は以下のようにして行った。即ち、電解液注液後、電池電圧を測定し、電池電圧が０ｍＶであった電池を短絡が発生した電池とした。
【表１】
2010244715.tif 000003
【００４４】
上記表１の結果から明らかなように、ニッケル−水素蓄電池Ａ，Ｂにおいては、短絡の発生がないのに対して、ニッケル−水素蓄電池Ｃにおいては、短絡が発生していることが分かる。これは、ニッケル−水素蓄電池Ｃにおいては、発泡ポリウレタンシート３０ａは加熱処理や薬品処理が施されていないため、発泡ポリウレタンシート３０ａの表面は切断面となっていて、表面に露出した骨格３１ａの先端部３２ａは、角部が尖った突起状となっている。このため、渦巻状電極群とした際に正極４０と負極５０とが接触して短絡が生じたと考えられる。
【００４５】
一方、ニッケル−水素蓄電池Ａ，Ｂにおいては、発泡ポリウレタンシート１０ａにおいては加熱処理（熱風処理あるいは加熱ローラー処理）が施され、発泡ポリウレタンシート２０ａにおいては薬品処理（濃硫酸処理あるいはフェノール処理）が施されている。このため、ニッケル基板１０においては、表面に露出する骨格１１の先端部１２の外形形状が球状あるいは半球状となる。また、ニッケル基板２０においては、表面に露出する骨格２１の先端部２２は柔軟性を有し、その先端部の外形形状は針状に尖った形状となる。これにより、渦巻状電極群とした際に正極４０と負極５０とが直接接触することが防止でき、短絡の発生を防止できたと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
なお、上述した実施形態においては、本発明のアルカリ二次電池用電極基板およびアルカリ二次電池用電極をニッケル−水素蓄電池に適用する例について説明したが、本発明のアルカリ二次電池用電極基板およびアルカリ二次電池用電極はニッケル−水素蓄電池に限らず、ニッケル−カドミウム蓄電池などの他のアルカリ二次電池に適用できることは勿論である。
【符号の説明】
【００４７】
１０ａ…熱処理前の発泡ポリウレタンシート、１１ａ…表面に露出した骨格、１２ａ…表面に露出した骨格の先端部、１０ｂ…熱処理後の発泡ポリウレタンシート、１１ｂ…熱処理後の表面に露出した骨格、１２ｂ…熱処理後の表面に露出した骨格の先端部、１０…実施例１の発泡ニッケル、１１…表面に露出した骨格、１２…表面に露出した骨格の先端部、２０ａ…薬品処理前の発泡ポリウレタンシート、２１ａ…表面に露出した骨格、２２ａ…表面に露出した骨格の先端部、２０ｂ…薬品処理後の発泡ポリウレタンシート、２１ｂ…薬品処理後の表面に露出した骨格、２２ｂ…薬品処理後の表面に露出した骨格の先端部、２０…実施例２の発泡ニッケル、２１…表面に露出した骨格、２２…表面に露出した骨格の先端部、４０ａ，４０ｂ…ニッケル正極、４１…接続部、４２…正極集電体、４３…正極リード、５０…水素吸蔵合金負極、５１…負極用導電性芯体、５２…負極集電体、６０…セパレータ、７０…外装缶、７１…環状溝部、７２…開口端縁、７３…絶縁ガスケット、８０…封口体、８１…封口板、８２…正極キャップ、８３…弁板、８４…スプリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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