(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の外装体の内部に、正極と、負極とが、セパレータを介して、前記外装体の軸方向に積層されている電池であって、
導電性の集電体が、前記正極と前記負極と前記セパレータとを前記外装体の軸方向に貫通しており、
前記正極もしくは前記負極のいずれか一方の電極が前記外装体に電気的に接続されている第１電極であり、他方の電極が前記外装体に電気的に接続されていない第２電極であり、かつ、
前記第２電極が第２金属箔を介して前記集電体に電気的に接続されていて、前記第１電極が前記集電体に電気的に接続されていない積層電池。
【請求項２】
前記第２金属箔の少なくとも片面に、複数の突起を有している請求項１に記載の積層電池。
【請求項３】
前記第２金属箔に設けた前記突起が、底部の面積が頂部の面積より大きい錐台状となっている請求項２に記載の積層電池。
【請求項４】
前記第２金属箔に設けられた前記突起の先端部が突起と反対方向に折り曲げられている請求項２または３のいずれか一項に記載の積層電池。
【請求項５】
前記第２金属箔に設けられた前記突起の先端部に穴が設けられていて、当該穴の周縁から外方に突出する外縁を有する請求項２または３のいずれか一項に記載の積層電池。
【請求項６】
前記第１電極が第１金属箔を介して前記外装体に電気的に接続されている請求項１に記載の積層電池。
【請求項７】
前記第１金属箔の少なくとも片面に、複数の突起を有している請求項６に記載の積層電池。
【請求項８】
前記セパレータの外縁が前記第１電極により覆われており、前記第２電極の外縁が前記セパレータにより覆われており、前記第１電極の前記集電体が貫通する穴の周縁が前記セパレータにより覆われており、前記セパレータの前記集電体を貫通する穴の周縁が前記第２電極により覆われている請求項１または６のいずれか一項に記載の積層電池。
【請求項９】
前記集電体がパイプ状の側部を有する請求項１に記載の積層電池。
【請求項１０】
前記集電体のパイプ状の側部の軸方向にスリットが設けられた請求項９に記載の積層電池。
【請求項１１】
前記集電体の側面が凸凹形状を有する請求項１に記載の積層電池。
【請求項１２】
前記集電体の側面に溝加工が施されていて、前記集電体の溝の谷の径と前記第２金属箔の厚さの和は前記第２電極に設けた前記集電体が貫通する穴の径より大きく、前記集電体の溝の山の径と前記第２金属箔の厚さの和は前記第１電極に設けた前記集電体が貫通する穴の径より小さい請求項１に記載の積層電池。
【請求項１３】
前記外装体の内部に、前記負極で発生する水素ガスを貯蔵する水素貯蔵室を備えている請求項１に記載の積層電池。
【請求項１４】
請求項６に記載の積層電池の組立て方法であって、
前記第１電極の外径より内径が少し大きい筒の中心に前記第２電極の内径よりも少し小さい丸棒を突き立てて、前記丸棒に前記第１電極と前記第２電極の間に前記セパレータが介在するように順次挿入して電極を積み重ねた後、前記筒から積み重ねた電極群と前記丸棒を一体に取り出し、前記第１電極の外周に第１金属箔を貼り付け、軸方向に隣り合う第１電極同士を電気的に接続し、前記電極群から、前記丸棒を抜き取り、前記第２電極の内周に第２金属箔を貼り付け、前記第１および第２金属箔を貼り付けた前記電極群を前記外装体に圧入し、前記第２電極の内径より大きい前記集電体を前記電極群に圧入して、空気抜きを行い、電解液を注入する積層電池の組立て方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の冷却に関し、詳しくは、電池における冷却性能の向上を図った積層電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池には、円筒型電池、角型電池など種々の形状の電池が開発され広く使用されている。そして、比較的小容量の電池には、耐圧性や封口の容易さの点から円筒型が採用され、比較的大容量の電池には、取扱いの容易性から角型が採用されている。
【０００３】
また二次電池の電極構造に着目すれば、大別して、積層タイプと捲回タイプの２つのタイプが広く使用されている。すなわち積層タイプの電池は、正極と負極がセパレータを介して交互に積層された電極群が電池ケースに収納されている。積層タイプの電池の多くは角型の電池ケースを有しているが、円筒型の電池ケースを有するものもある。一方、捲回タイプの電池は、正極と負極がセパレータを挟みつつ渦巻状に巻き取られた状態で電池ケースに収納されている。捲回タイプの電池の多くは円筒型であるが、角型のものもある。
【０００４】
特許文献１および特許文献２に、円筒型捲回電池に関する技術が開示されている。そして、特許文献３には、有底円筒容器の内部に円盤状の電極を積み重ねて、電池の高容量化を図ることを目的とした円筒型積層電池が開示されている。
【０００５】
二次電池の冷却構造については種々の方法が提案されている。その多くは、二次電池を複数個組み合わせてモジュール化した組電池に関するものである。これは二次電池をモジュール化して大容量化すると、二次電池の温度上昇が問題となるからである。組電池の冷却構造については、組電池を収納した容器の表面に突起を設けて冷却空気の流れに乱れを生じさせて放熱をよくする方法（例えば、特許文献４）、隣り合う組電池の間に穴開きの金属製の冷却板を介在させて冷却空気の通路を設ける方法（例えば、特許文献４、５）、もしくは収納容器の外部に突出する冷却フィンを設ける方法（例えば、特許文献６）が提案されている。
【０００６】
特許文献７には、正極と負極の間にセパレータを介在させた角型積層電池ユニットにおいて、当該電池ユニットの間に冷媒の流路を設けた冷却板を配置した電池ユニットの冷却構造が開示されている。
特許文献８には、シート状のヒートシンクを正極と負極に配して、セパレータと共に捲回してなる円筒型捲回電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１９８０４４号公報
【特許文献２】特開２００４−１０３３５０号公報
【特許文献３】特開２０００−４８８５４号公報
【特許文献４】特開２００９−１６２８５号公報
【特許文献５】特開２００３−７３５５号公報
【特許文献６】特開２００１−１４３７６９号公報
【特許文献７】国際公開２００８／０９９６０９号公報
【特許文献８】特開平１１−１４４７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
電池の構成要素のひとつであるセパレータは、正極と負極の短絡を防止し、電解液を保持して正極と負極間のイオン伝導を行う役割を有し、電池にとって重要なパーツである。しかし、セパレータはポリアミド繊維やポリオレフィン繊維等の合成繊維の不織布を素材として採用しているので、正極もしくは負極（以下、総称して電極という）と比べてその熱伝導度は小さく、熱を伝え難い。
【０００９】
捲回電池の熱の移動に言及すれば、電池の内部で発生した熱を、電池表面に伝えるためには、電池の半径方向に熱を伝える必要がある。捲回電池は、熱伝導度が低いセパレータが、電池表面と中心部の間に多層に重ねられているので、良好に熱伝達を行うことは困難である。この結果、捲回電池は電池内部と電池表面に大きな温度勾配を生じ、中心部に行くほど高温となる。
【００１０】
この結果、捲回電池の電池ケースの表面温度は周囲温度に近いものの、中心部分の温度は高く、特に充放電状態においてはかなり高温となる。電池ケースの外側を冷却しても、電池内部は必要な程度に冷却されず高温となる。電極は温度が高くなると機能しなくなる。
【００１１】
電池の冷却方法として、前述したように、種々の方法が提案されている（例えば、特許文献４，５，６）。しかし、これらの方法はいずれも電池ケースの表面を冷却するのには有効であるが、セパレータによる温度勾配が存在するため捲回電池においては効果的な冷却方法ということができない。
【００１２】
ヒートシンクを電極と共に捲回する方法、もしくは冷却水が流れるパイプを電池内部に収納する方法が提案されている。これらの方法は、電池ケースの表面を冷却するよりは効果的な冷却方法といえるかもしれないが、冷却のためのスペースを必要とし、電池寸法が大きくなり、体積当りの電気容量が低下する。
【００１３】
特許文献３に記載の電池は、電池容器を一方の電極端子とし、電極を貫通する集電棒を他方の電極端子とする電池であって、電極と端子の接続構造が簡素であることを特徴としている。しかし、電池の組立過程において正極と負極が短絡して初期不良を生じることがある。更には、充放電を繰り返すことにより、電極が収縮・膨張を繰り返すことにより変形して、正極と負極が短絡して経年不良を起こすことがある。このような現象は電池のサイクル寿命を短くする。
【００１４】
本発明は、係る課題を解決するためになされたものであり、電池内部の温度上昇を抑制するとともに、電極と端子の接触不良を起こすことがない、サイクル寿命特性に優れた二次電池を提供することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記した課題を達成するために、本発明に係る積層電池は、筒状の外装体の内部に、正極と、負極とが、セパレータを介して、前記外装体の軸方向に積層されている電池であって、導電性の集電体が、前記正極と前記負極と前記セパレータとを前記外装体の軸方向に貫通しており、前記正極もしくは前記負極のいずれか一方の電極が前記外装体に電気的に接続されている第１電極であり、他方の電極が前記外装体に電気的に接続されていない第２電極であり、かつ、前記第２電極が第２金属箔を介して前記集電体に電気的に接続されていて、前記第１電極が前記集電体に電気的に接続されていない。
【００１６】
この構成によれば、セパレータは電解液を保持していて、正負極間の絶縁を図るとともに、イオンの透過を可能にしている。外装体は、金属でできており、外装体に電気的に接続されている方の電極（第１電極）の端子として機能する。一方、集電体は、金属でできており、集電体に電気的に接続されている方の電極（第２電極）の端子として機能する。また集電体は、鉄やアルミであってよく、これらにニッケルメッキを施したものが好ましい。
【００１７】
正負極とセパレータは、シート状に形成されている。そして正負極とセパレータは、その中央部分に集電体が通る穴を有しており、その穴を棒状の集電体が貫通している。第１電極の穴の径は、棒状の集電体の外径と第２金属箔の厚みの和より大きい。このため第１電極は、第２金属箔および集電体とは接触せず、第１電極と集電体は電気的に絶縁されている。一方、第２電極の穴の径は、棒状の集電体の外径と第２金属箔の厚みの和より小さい。このため、第２電極の穴の周縁の全体または一部が第２金属箔を介して集電体に接触している。第２電極は、第２金属箔を介して集電体と電気的に接続されている。
【００１８】
外装体は中空であって、正負極とセパレータが外装体の軸方向に積層されて、外装体の内部に収納されている。外装体は、好ましくは缶であってよく、鉄やアルミニウムやチタンであってよい。第２電極の外方寸法（円筒の場合は外径）と第１金属箔の厚みの和は外装体の内方寸法（円筒の場合は内径）よりも小さく、第２電極は、第１金属箔および外装体と接触せず、第２電極と外装体は電気的に絶縁されている。一方、第1電極の外方寸法と第１金属箔の厚みの和は、外装体の内方寸法よりも大きい。第１電極はその外縁の全体もしくは部分的に、外装体の内面に第１金属箔を介して接触している。すなわち、第１電極は第１金属箔を介して外装体と電気的に接続されている。第１電極が外装体内部に圧入されるので、第１電極で発生する熱は、小さい抵抗で外装体に伝えられ、電極の冷却に有効に作用する。
第１および第２金属箔は、電極を組み上げた状態で、それぞれ電極の側面および穴に接触するように取り付けられる。
【００１９】
第１電極で発生する熱は、直接外装体に伝えられる。途中に熱の不良導体を介さないので温度勾配（温度差）は小さい。第２電極で発生する熱は、セパレータを介して第１電極に伝えられる。途中に熱伝導度の小さいセパレータが介するが、１枚だけであり大きな熱抵抗とはならないので温度勾配は小さく抑えられる。更に、正負極とセパレータからなる電極群を軸方向に大きな圧力を持って外装体に押し込むことにより、第２電極が強く第１電極に押し付けられるので、第２電極の熱の移動はより大きくなる。捲回電池の温度勾配が大きいのは、外装体と電極の間に幾重もの熱を伝え難いセパレータを介しているのと、その構造上大きな力で捲回することができないので電極間の熱の移動を大きくすることができないからである。
【００２０】
捲回電池の総括熱伝達係数（Ｕ1）は、後述するように、数１で示される。一方、本発明に係る積層電池の総括熱伝達係数（Ｕ2）は、数２で示される。両者を比較すると、捲回数ｎの項において大きな差が生じるといえる。具体的な数値は、実施例の説明で詳述するが、捲回電池の捲回数ｎが大きいほど、総括熱伝達係数は小さくなる。
【００２１】
以上のように、本発明に係る積層電池の温度勾配は小さく、積層電池の中心部における温度上昇を小さくすることができる。このため電池内部に冷媒を流すためのパイプ等を設ける必要がないのでコンパクトな構造で温度上昇を抑えることができる。更には、外装体の冷却は比較的容易に行うことができるので、容易に電池の温度上昇を抑えることが可能となる。
【００２２】
本発明に係る積層電池は、前記第２金属箔の少なくとも片面に、複数の突起を有していることが好ましい。
この構成によれば、これら金属箔は、その表面に突出するように形成された多数の突起を有するよう三次元加工が施されている。二次電池の充放電に伴ない、電極に体積変化が生じるが、金属箔に設けた突起は、第１電極と外装体間、および第２電極と集電体間の接触が悪くなるのを防ぐことを可能にする。電池のサイクル寿命特性を改善することができる。
【００２３】
本発明に係る積層電池は、前記第２金属箔に設けた前記突起が、底部の面積が頂部の面積より大きい錐台状となっていることが好ましい。
この構成によれば、金属箔の表面には凹凸を設けることにより、突起を形成することが可能である。この場合、金属箔の両面に突起が形成させることになる。金属箔の凹凸の凸部に着目すれば、その形状は錐台状となる。具体的には、多角錐台もしくは円錐台である。突起の突き出ている方（頂部）の面積は、突起の底部の面積より小さく、その縦断面は台形状となっている。電極は錐台状の突起に食い込み、第１電極と外装体間および第２電極と集電体間の接触を良好に保つのに有効に働く。底部の面積が頂部の面積より大きいので、電極が安定的に金属箔の突起に食い込む。
【００２４】
本発明に係る積層電池は、前記第２金属箔に設けられた前記突起の先端部が突起と反対方向に折り曲げられていることが好ましい。
この構成によれば、金属箔は、突起の先端部が突起と反対方向に折り曲げられた「カエシ」を有している。このカエシは、電極に喰い込み引っかかりを生じることで、充放電に伴う電極の膨張・収縮に関わらず第１電極と外装体間および第２電極と集電体間の接触を確実にする。
【００２５】
本発明に係る積層電池は、前記第２金属箔に設けられた前記突起の先端部に穴が設けられていて、当該穴の周縁から外方に突出する外縁を有することが好ましい。
この構成によれば、突起の先端部もしくは頂部にカエシを容易に設けることが可能となる。
【００２６】
本発明に係る積層電池は、前記セパレータの外縁が前記第１電極により覆われており、前記第２電極の外縁が前記セパレータにより覆われており、前記第１電極の前記集電体が貫通する穴の周縁が前記セパレータにより覆われており、前記セパレータの前記集電体を貫通する穴の周縁が前記第２電極により覆われている。
【００２７】
この構成によれば、電極とセパレータが積層されている状態において、第２電極の外縁がセパレータにより覆われているので、第１電極と第２電極とはその外縁部において、セパレータにより確実に隔離されている。電極の変形により第１電極と第２電極が、その外縁部において接触（短絡）することはない。同様に、第１電極の集電体が貫通する穴の周縁がセパレータにより覆われているので、第１電極と第２電極とはその穴の周縁部において、セパレータにより確実に隔離されている。電極の変形により第１電極と第２電極が、穴の周縁部において接触（短絡）することはない。
第１電極と第２電極が積み重ねられた状態において、第1電極の外縁部に第1金属箔を取り付ける際に、セパレータは障害とならない。また、集電体が貫通するセパレータの穴の周縁部は第２電極により覆われているので、第２金属箔を第２電極の穴の周縁部に取り付けるのに、セパレータは障害とならない。
電極が円盤状である場合は、第１電極の外径はセパレータの外径より大きく、セパレータの外径は第２電極の外径より大きい。また、集電体が丸棒である場合は、第１電極の穴径はセパレータの穴径より大きく、セパレータの穴径は第２電極の穴径より大きい。この構成によれば、正極と負極とが組立時に誤って短絡することがない。電極の変形による電極間で短絡を起こすことがない。
【００２８】
本発明に係る積層電池は、前記集電体がパイプ状の側部を有することが好ましい。
この構成において、集電体の側部の一部もしくは全部がパイプで覆われているので、集電体と電極との結合が緩んだ折に、集電体のパイプ部分に、パイプの内径より少し大きめの杭を打ち込むことで、集電体の外径を広げることが可能となる。これにより、集電体と電極との結合を強固にすることができる。
【００２９】
本発明に係る積層電池は、前記集電体のパイプ状の側部の軸方向にスリットが設けられていることが好ましい。
この構成によれば、集電体のパイプ部分に、パイプの内径よりも少し大きめの杭を打ち込むと、スリットが広がる。これにより、小さな抵抗で集電体の外径を広げ、集電体と電極との結合を締め付けることができる。集電体のパイプ部分にスリットがないと、集電体の肉厚が大きいと、集電体に杭を打ち込む際、集電体の外径が広がりにくい。肉厚が薄いと、集電体の導電性が悪くなる。
【００３０】
本発明に係る積層電池は、前記集電体の側面が凸凹形状を有することが好ましい。
この構成によれば、集電体の側面には凸凹形状を有する。そして、第２電極に設けた集電体が貫通する穴の径は集電体の凹の径と第２金属箔の厚さの和より小さい。これにより、充放電に伴い電極の体積が変化しても、凸凹の形状によるアンカー効果によって、第２電極と集電体の接触を十分確保することが可能になる。凸凹形状を設ける手法としては、エッチング加工、ローレット加工、ナール加工、エンボス加工、ネジ加工、レーザー加工など既存のものが挙げられる。
【００３１】
本発明に係る積層電池は、前記集電体の側面に溝加工が施されていて、前記集電体の溝の谷の径と前記第２金属箔の厚さの和は前記第２電極に設けた前記集電体が貫通する穴の径より大きく、前記集電体の溝の山の径と前記第２金属箔の厚さの和は前記第１電極に設けた前記集電体が貫通する穴の径より小さいことが好ましい。
この構成によれば、集電体の側面に設けられた溝は、ネジ溝であることが好ましい。溝の谷とは、集電体のもっとも細い部分をいう。そして、第２電極が第２金属箔を介して、ネジ溝に密着している。溝の山とは、集電体のもっとも太い部分をいう。そして、第１電極は集電体に接触していない。
【００３２】
集電体にネジ溝加工を施さない場合、電極の組立時に集電体と電極との結合が緩み、集電体と電極の密接な接触が阻害されることがある。このような課題を解決するために、集電体にネジ溝加工を施した。すなわち、第２電極が集電体に形成したネジのリードに沿って強く嵌め合い状態を維持することが可能となる。これにより、組立加工時に電極が集電体から抜けてしまうのを防止することが可能となる。
【００３３】
本発明に係る積層電池は、前記負極の充電容量が前記正極の充電容量よりも小さいことが好ましい。一般にアルカリ二次電池において、密閉化を行うために正極規制を採用しており、正極容量に比べて多くの負極容量を必要としている。しかし、当該積層電池は、いわゆる負極規制となっている。ここに、各充電容量は、単に、正極容量もしくは負極容量と称されることがある。
【００３４】
したがって、本発明に係る積層電池では、充電が進んだ状態では、正極が満充電になる前に、負極が満充電になる。負極規制のニッケル水素電池では、満充電の状態からさらに充電が行われる過充電時には、負極において、下記の反応式（１）により、水素ガスが発生する。
Ｈ+  ＋ｅ- →    １／２Ｈ2  （１）
【００３５】
発生した水素ガスは、外装体の内部に蓄積されるが、別途に設けた水素ガス貯蔵室に貯蔵されてもよい。外装体の内部に蓄積もしくは貯蔵された水素ガスは、放電に際して、負極の水素吸蔵合金に吸蔵されて、放電のエネルギー源となる。放電の際の反応式を（２）に示す。
負極    １／２Ｈ2  →    Ｈ+  ＋ ｅ-
正極    ＮｉＯＯＨ＋ｅ-＋Ｈ+    →  Ｎｉ（ＯＨ）2 （２）
全体    ＮｉＯＯＨ＋１／２Ｈ2    →  Ｎｉ（ＯＨ）2
【００３６】
ニッケル水素電池の負極は、レアメタルである水素吸蔵合金を含んでいる。水素吸蔵合金は、高価である。負極のコストは、電極全体の８０％を占めるといわれており、負極コストの電池価格に及ぼす影響は大きい。正極規制の二次電池は、負極材料の量は、正極材料の１.５倍から２倍となっている。しかし、本発明の構成によれば、高価な負極材料の量を減らすことが可能になる。このため、安価な電池を得ることができる。なお、負極容量が減少しても、過充電により蓄えられた水素ガスは、放電の際に使用されので、電池容量が低下することはない。
【００３７】
本発明に係る積層電池は、前記外装体の内部に、前記負極で発生する水素ガスを貯蔵する水素貯蔵室を備えていることが好ましい。この構成では、水素貯蔵室は、独立した空間であってもよい。また、水素貯蔵室は、独立した空間でなく、電極あるいはセパレータの隙間であってもよい。事実、水素は、正極活物質あるいは水素吸蔵合金の間に貯蔵されることが可能である。
【００３８】
本発明に係る積層電池は、前記水素貯蔵室に貯蔵された水素ガス用いて前記負極に含まれる水素吸蔵合金を充電することが好ましい。この構成によれば、過充電で発生した水素ガスは負極を充電して有効に利用される。負極に含まれる水素吸蔵合金は、いわば、触媒として作用する。
【００３９】
本発明に係る積層電池の組み立て方法は、前記第１電極の外径より内径が少し大きい筒の中心に前記第２電極の内径よりも少し小さい丸棒を突き立てて、前記丸棒に前記第１電極と前記第２電極の間に前記セパレータが介在するように順次挿入して電極を積み重ねた後、前記筒から積み重ねた電極群と前記丸棒を一体に取り出し、前記第１電極の外周に第１金属箔を貼り付け、軸方向に隣り合う第１電極同士を電気的に接続し、前記電極群から、前記丸棒を抜き取り、前記第２電極の内周に第２金属箔を貼り付け、前記第１および第２金属箔を貼り付けた前記電極群を前記外装体に圧入し、前記第２電極の内径より大きい前記集電体を前記電極群に圧入して、空気抜きを行い、電解液を注入する。
この組立方法によれば、有底の円筒缶からなる外装体に電極集合体を圧入して、電解液を注入後に円筒缶を蓋部材で封印して、電池の密閉化を図る。
【発明の効果】
【００４０】
本発明は、電池内部の温度上昇を抑制するとともに、冷却のために余分なスペースを必要としない電池の提供を可能にする。さらには、電極と端子の間の接続不良を起すことのない二次電池を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第一実施形態に係る円筒型積層電池の概略構成図であり、軸方向断面を示す図である。
【図２】円筒型積層電池の組立方法を説明するための図である。
【図３】金属箔の種々の形状を説明するための図である。
【図４】集電体のネジ構造を模式的に示した図であり、集電体に電極群を挿入したときの部分拡大図である。
【図５】縦溝構造の集電体の図面（平面図と側面図）である。
【図６】金属箔３の断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。
【図７】金属箔４の断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。
【図８】集電体２の構造を説明するためのイメージ図である。
【図９】集電体３〜５の構造を説明するためのイメージ図である。
【図１０】電池の温度上昇試験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明に係る実施形態を図面に従って説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態の説明にあたり、説明の都合上ニッケル水素電池について述べるが、二次電池のタイプはこれに限定されるものでなく、リチウムイオン電池、亜鉛マンガン電池、ニッケル鉄電池、ニッケルカドミウム等の二次電池であってもよい。
本発明の各実施形態について説明するのに先立ち、全ての実施形態に共通する電極の作り方について説明を行う。
＜電極の製造について＞
【００４３】
負極は、ニッケル水素二次電池（以下、単にニッケル水素電池という）で一般的に用いられているランタン・ニッケルのような水素吸蔵合金を主要な活物質として含んでいる。正極の活物質としては、ニッケル水素電池で一般的に用いられているものであればよい。
【００４４】
負極としては、水素吸蔵合金、導電性フィラーおよび樹脂に溶剤を加えてペースト状にしたものを、基板上に塗布して板状に成形し硬化させたものを使用することができる。同様に、正極としては、正極活物質、導電性フィラーおよび樹脂に溶剤を加えてペースト状にしたものを、基板上に塗布して板状に成形し硬化させたものを使用することができる。
【００４５】
導電性フィラーとしては、炭素繊維、炭素繊維にニッケルメッキを施したもの、炭素粒子、炭素粒子にニッケルメッキを施したもの、有機繊維にニッケルメッキを施したもの、繊維状ニッケル、ニッケル粒子、ニッケル箔のいずれかを単独で、または組み合わせて用いることができる。樹脂としては、軟化温度１２０℃までの熱可塑性樹脂、硬化温度が常温から１２０℃までの樹脂、１２０℃以下の温度で溶剤に溶解する樹脂、水に可溶な溶剤に溶解する樹脂、アルコールに可溶な溶剤に溶解する樹脂などを用いることができる。基板としては、ニッケル板のような電気伝導性のある金属板を用いることができる。
【００４６】
セパレータは、水素イオンを透過させるが電子を透過させない素材を使用している。セパレータを形成する素材としては、例えば、ポリエチレン繊維やポリプロピレン繊維などのポリオレフィン系繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリフルオロエチレン系繊維、ポリアミド系繊維などを使用することができる。セパレータには電解液が保持されている。電解液としては、ニッケル水素電池で一般的に用いられているアルカリ系水溶液、例えば、ＫＯＨ水溶液、ＮａＯＨ水溶液、ＬｉＯＨ水溶液などを用いることができる。
【００４７】
シート状に形成された電極およびセパレータは、所定の幅を有する帯状に巻き取られて保管、搬送される。この帯状の電極やセパレータは外装体の形状に合わせて切断されて、電極およびセパレータとなる。電極、特に負極は高価であるのでその歩留まりを考慮して、帯状のシートの側部を底辺とする台形もしくは三角形としてできた電極ピースを円形上に並べて組み合わせて円盤状の電極を製作することも可能である。
【００４８】
＜積層電池の第一実施形態＞
図１に本発明の第一実施形態に係る円筒型積層電池の軸方向の概略断面図を示す。図１に示す円筒型積層電池１１（以下、単に積層電池という）は、外装体１５と集電体１７と外装体内部に収納される電極体１３を主な構成要素として備えている。積層電池１１は、公称径５００ｍｍの円筒缶を用いて製作されている。外装体１５は、有底の円筒缶１２と、円筒缶１２の開口部１２ｃに取付けられた円盤状の蓋部材１６とから構成されている。円筒缶１２と蓋部材１６は鉄にニッケルめっきを施したものでできているが、他の金属であってもよい。蓋部材１６の外径は円筒缶の開口部１２ｃの内径より少し大きく、蓋部材１６は電極体１３を円筒缶１２に収納後に円筒缶開口部１２ｃにおいて絞まり嵌めされている。第一実施形態では円筒缶を用いたが、角型缶を用いてもよい。角型缶を用いれば、角型電池となる。
【００４９】
電極体１３は、正極活物質を含む正極１３ａと、水素吸蔵合金を含む負極１３ｂと、正極１３ａと負極１３ｂの間に介在してイオンは透過するが電子を透過させないセパレータ１３ｃから構成されている。電極体１３は、円筒缶１２の軸方向（図１のＸ方向）に積層して外装体１５の内部に収納されている。なお、電解液（図示せず）は、セパレータ１３ｃに保持されている。正極１３ａ、負極１３ｂ、セパレータ１３ｃはいずれも中央に穴の開いた、円盤状である。
【００５０】
集電体１７は、鉄にニッケルメッキを施した導電性の材料でできており、棒状の軸部１７ａと軸部１７ａの一端に配された止め部１７ｂとを有している。軸部１７ａの他端は、蓋部材１６の中央に設けられた軸受１８によって支持されている。蓋部材１６と軸部１７ａとが電気的に短絡を起こすことを防止するために、軸受１８は絶縁性材料でできている。集電体１７にニッケルメッキを施すことにより、集電体１７がセパレータ１３ｃに含まれる電解液により腐食されるのを防止する。集電体の軸部１７ａは、正極１３ａと負極１３ｂとセパレータ１３ｃから構成される電極体１３の中央を、外装体１５の軸方向（図１のＸ方向）に貫通している。
【００５１】
電極体１３は、集電体の止め部１７ｂの上に順次積み重ねるように配されていて、止め部１７ｂは電極体１３が集電体１７の端部から脱落するのを防止している。止め部１７ｂの形状は円盤状である。止め部１７ｂは、絶縁板１４を介して円筒缶底部１２ｂに配置されている。絶縁板１４は、集電体１７と円筒缶１２が直接接触して電気的に短絡するのを防止している。蓋部材１６を貫通した軸部は正極端子１７ｃを構成する。円筒缶１２は負極端子として機能する。
【００５２】
次に、電極１３ａ、１３ｂの各部寸法と、外装体１５および集電体１７の寸法関係について説明する。
セパレータ１３ｃの外径は正極１３ａ（第1電極）の外径より小さく、かつ、負極１３ｂ（第２電極）の外径より大きい。このため、正極１３ａと負極１３ｂとは、外装体１５の内周面近傍においてセパレータ１３ｃにより完全に隔離されている。このため、電極が変形しても、電極は互いに接触することがない。また、負極１３ｂは、セパレータ１３ｃによっても、外装体１５と隔離されている。更に、セパレータ１３ｃの中央に設けられた穴の径は、正極１３ａの穴の径より小さく、負極１３ｂの穴の径より大きい。このため、正極１３ａと負極１３ｂとは、集電体１７の外周面近傍においてセパレータ１３ｃにより完全に隔離されており、電極が変形しても、電極は互いに接触することがない。また、正極１３ａは、セパレータ１３ｃによって、集電体１７と隔離されている。
【００５３】
金属箔１０ａ（第１金属箔）は、正極１３ａと円筒缶の内周面１２ａとの間に介在しており、正極１３ａと外装体１５とを電気的に接続している。また、金属箔１０ｂ（第２金属箔）は、負極１３ｂと集電体の軸部１７ａの間に介在しており、負極１３ｂと集電体１７とを電気的に接続している。金属箔１０ａは、図２に示すように帯状であって、電極体１３と外装体１５の間に９０度間隔で、外装体１５の軸方向に配置されている。また、金属箔１０ｂは、集電体の軸部１７ａを囲むように配置されている。なお、金属箔１０ａは、外装体１５の内面全面に配置されていてもよい。
【００５４】
円筒缶１２の内径は、負極１３ｂの外径と金属箔１０ａの厚みの和より大きく、負極の外縁部１３ｂｂは金属箔１０ａと接触しないので、負極１３ｂと外装体１５は電気的に絶縁された状態となっている。一方、円筒缶１２の内径は、正極１３aの外径と金属箔１０ａの厚みの和より小さく、正極の外縁部１３ａｂは金属箔１０ａを介して円筒缶の内面１２ａに接触して、正極１３ａと円筒缶１２は電気的に接続されている。
【００５５】
軸部１７ａの外径と金属箔１０ｂの厚みの和は、負極１３bの中央に設けた穴の径より大きく、負極の穴の周縁部１３ｂａは金属箔１０ｂを介して軸部１７ａと接触して、負極１３ｂと集電体１７は電気的に接続されている。一方、軸部１７ａの外径と金属箔１０ｂの厚みの和は、正極１３ａの中央に設けられた穴の径より小さく、正極の穴の周縁部１３ａａは金属箔１０ｂと接触することがなく、正極１３ａと集電体１７は電気的に絶縁されている。
【００５６】
金属箔１０ａ，１０ｂの厚さは、特に限定されないが、正極１３ａもしくは負極１３ｂの厚さよりも小さいことが好ましい。正極１３ａもしくは負極１３ｂの厚さにもよるが、金属箔１０ａ，１０ｂの厚さは１０〜１００μｍであることが好ましい。２０〜５０μｍであることがより好ましい。  金属箔１０ａ，１０ｂの厚さが大きいと、電池の寸法が大きくなる。また、金属箔１０ａ，１０ｂの厚さが小さいと、金属箔がその機能を発揮しなくなる。
金属箔１０ａ，１０ｂは、その表面に突出するように形成された、多数の突起を有している。突起の形状は、特に限定されないが、例えば、図３に示すようなものが考えられる。図３において、（ａ）は金属箔Ｋの片面に突起４１を有しており、（ｂ）は金属箔Ｋの両面に突起５１を有している。（ｃ）は金属箔Ｋに針等で穴６２を開けて突起６１を形成したものであり、比較的加工が容易である。また、（ｄ）は突起にカエシが設けられたものである。すなわち、金属箔Ｋに針等で穴７２を開けて突起７１を形成する。針等の貫通により、突起７１の先端部が外側に開き、開口部７３は突起７１の先端に向かって広がる。金属箔を（ｄ）のような形状とすることにより、金属箔１０ａ、１０ｂは、電極１３ａ，１３ｂに喰い込み、電極１３ａ，１３ｂとの接合性が向上する。
【００５７】
このように突起を設けて、電極と外装体もしくは集電体との間に介在する金属箔を、三次元構造とする。この突起が電極に噛み込むことで、正極と外装体間または負極と集電体間の接合を確保することが可能になる。また、電池の充放電に伴い電極の体積に変化が生じても、突起が電極に噛み込んでいるため、電極と端子間との接触不良を抑制することが可能となる。これにより、サイクル寿命の特性が改善される。
【００５８】
本発明の積層電池の組立方法について、図２を用いて説明する。
（１）正極１３ａ、負極１３ｂ及びセパレータ１３ｃを所定の寸法にパンチで打ち抜く。そして、正極の外径より内径が少し大きい筒９１の中心に負極の穴径よりも直径が少し小さい丸棒９０を突き立てる。
（２）負極１３ｂ、セパレータ１３ｃ、正極１３ａ、セパレータ１３ｃを、順次丸棒９０に通して、電極群を組立てる。
（３）次に、筒９１から電極群を丸棒９０と一緒に取り出し、電極群の側面に第１金属箔１０ａを貼り付け、軸方向に隣り合う正極同士を電気的に接続する。
（４）電極群から、丸棒９０を抜きとり、負極１３ｂの穴の内周面に第２金属箔を貼り付ける。
（５）金属箔１０ａ，ｂを貼り付けた電極群を、円筒缶１２に圧入する。
（６）次いで、集電体１７を電極群の穴に圧入して、蓋部材（図示せず）を円筒缶１２の開口部に嵌合する。そして、外装体内部の空気抜きを行ない、電解液を加えて密閉することで本発明の積層電池を製作する。
【００５９】
＜第二実施形態＞
第一実施形態の一部を変更した、第二実施形態について、変更部分を中心に説明する。第二実施形態は、図４（ａ）に示すように、集電体２７の側面にはネジ溝加工がされていてネジ部２７ｃを構成している。すなわち、集電体２７の側面は、谷の径がｄであり、山の径がＤであるネジ構造を有している（ｄ＜Ｄ）。ネジの仕様はＪＩＳにいうＭネジであるがＩＳＯ仕様であってもよい。
【００６０】
図４（ｂ）は、集電体２７と電極体２３の関係を模式的に表した断面図である。この図に示すように、負極２３ｂと集電体２７の間には第２金属箔２５ｂが介在している。これにより、負極２３ｂは金属箔２５ｂと共に軸部２７ａに螺合されていて、負極２３ｂと集電体２７は電気的に接続されている。一方、正極２３ａは集電体２７と接触しておらず、集電体２７とは絶縁されている。
【００６１】
集電体にネジ溝加工を施さない場合、電極の組立時に集電体と電極との結合が緩み、集電体と電極の密接な接触が阻害されることがある。このような課題を解決するために、集電体にネジ溝加工を施した。すなわち、第２電極が集電体に形成したネジのリードに沿って強く嵌め合い状態を維持することが可能となる。これにより、組立加工時に電極が集電体から抜けてしまうのを防止することが可能となる。
【００６２】
図５に第二実施形態の変形例に係る集電体１７’の平面図と側面図を示す。集電体１７’は、側面軸方向にＶ字状の溝が設けられていて、その断面は鋸歯状となっている。鋸歯状の先端部は多少の丸みを帯びていてもよい。集電体の横断面が鋸歯状であるので、電極との接触面が大きく、電極を軸方向に圧密したとき、電極は溝に沿ってスライドして破損が生じにくい。また、充放電過程において電極が変形しても、電極が溝に沿ってスライドするので電極が破損することがない。
【００６３】
次に本実施形態の作用および効果について説明する。
＜冷却構造について＞
正極１３ａは金属箔１０ａを介して円筒缶の内面１２ａに強く押し当てられ、正極１３ａと外装体１５は、密に接触している。正極１３ａで発生した熱は直接外装体１５に伝えられる。また、負極１３ｂで発生した熱はセパレータ１３ｃを介して正極１３ａに伝えられる。セパレータ１３ｃは熱を伝えにくいが、薄く、１枚のみであるので、熱の伝導に大きな妨げとならない。以上のようにして、正極１３ａと負極１３ｂで発生した熱は小さな温度勾配で外装体１５に伝えられ、積層電池内部の温度上昇を抑制することを可能にしている。
【００６４】
このような構造によれば、冷媒を流すためのパイプ等を電池内部に設ける必要がなく、コンパクトな構造で電池の温度上昇を抑えることができる。更には、外装体１２は外部に露出しているので冷却は比較的容易に行うことができ、従来の捲回電池に比べて、効果的に温度上昇を抑えることが可能となる。ここで、本発明の実施形態に係る積層電池と従来型の捲回電池の温度上昇の相違を計算例で示す。
【００６５】
捲回電池の総括熱伝達係数（Ｕ1）は、数１で示されるところ、本発明に係る積層電池の総括熱伝達係数（Ｕ2）は、数２で示される。
【数１】
0005417579.tif 000002
【００６６】
【数２】
0005417579.tif 000003
ここで、１８６５０型電池を例に取り計算してみる。捲回電池の諸元は、
t= 0.5mm , t+ = t- = ts = 10μm , k = k+= k- = 40Wm-2 deg-1
h0= 100 Wm-2 deg-1 , h1 = 1 Wm-2 deg-1, ks = 1 Wm-2 deg-1 , n = 9/0.03 = 300
となり、これらの値を数１に代入して、U1   =  0.0011  Wm-2 deg-1を得る。
【００６７】
一方、本実施形態に係る積層電池に適用した場合の諸元は、
h0= 100 Wm-2 deg-1  , t = 0.5mm  , k  =  40Wm-2 deg-1
h1= 10000 Wm-2 deg-1  , t* = 0.009m ,  k*= 40Wm-2 deg-1
であるので、これらの値を数２に代入して、U2   =  100  Wm-2 deg-1を得る。
両者を比較すると、本発明に係る冷却構造は、従来の捲回電池比べて１０万倍近く熱伝達に優れているといえる。
＜活物質の量について＞
本発明の実施形態に係る積層電池において、活物質の量については２つのタイプがある。一つは従来どおりの正極規制であり、もう一つは負極容量が正極容量よりも小さい負極規制である。本発明の実施例についていえば、正極規制のタイプの場合は、負極容量が正極容量の１．７倍となっている。一方、負極規制のタイプの場合は、負極容量が正極容量の８０％となっている。正極容量はいずれの場合も１０００ｍＡｈである。
【００６８】
正極規制のタイプの電池は、１０００ｍＡｈ以上充電すると正極から酸素ガスが発生するが、負極から水素ガスが発生することはない。正極から発生した酸素ガスは負極に吸蔵されている水素と反応して水になるので、電池内部の圧力上昇が抑制され、電池の密閉化が可能となっている。
【００６９】
一方、負極規制のタイプの電池は、過充電状態になれば、負極から水素ガスが発生する。すなわち、８００ｍＡｈ以上充電すれば負極から水素ガスが発生する（（１）の反応式参照）。発生した水素ガスは負極に吸蔵され満充電状態となるが、負極に吸蔵されない水素ガスは電池内部に蓄えられて電池内部の圧力が上昇する。水素ガス貯蔵室があれば、水素ガスは電池内に多く蓄積することができる。積層電池の外装体１５は密閉構造となっているので、蓄積された水素ガスが外部に漏れることはない。
【００７０】
積層電池の放電に際して、負極に吸蔵されている水素が水素イオンと電子を放出するが、積層電池内に蓄積された水素ガスが水素吸蔵合金に吸蔵され、負極の満充電状態が続く（放電の際の反応式（２）参照）。水素ガスは放電に際してエネルギー源となるとなるので無駄になることはない。水素吸蔵合金はいわば触媒的な作用をするので、充放電において負極の体積変化は小さい。これにより、負極の劣化は防がれ、高寿命化が可能となる。
【００７１】
負極は電極価格の８０％を占めるといわれており、高価である。本発明によれば、正極規制の電池が正極の１．７倍の負極を必要とするところ、負極の量を正極の８０％とすることにより、電極の価格は１／２にすることが可能となる。負極の量を減らしても、過充電により蓄えられた水素ガスを利用することにより電池容量が低下することはない。
【００７２】
＜主要諸元の検討＞
本発明において、主要パラメータとなる金属箔および集電体の諸元について検討を行った。そして、電池としての性能評価試験を行ったので、これについて、以下に説明する。
＜金属箔の検討＞
性能評価試験に用いた金属箔の諸元を表１に示す。
金属箔１は、２５μｍの厚みのニッケル箔である。
金属箔２は、金属箔１に千鳥状の切れ目を入れ、引き伸ばしてひし形模様の網目状に加工したもので、加工後の金属箔の全体厚みは５０μｍである。
金属箔３は、金属箔１にローレット加工を施し、多数の突起を設けたものである。図６（ａ）に金属箔３の断面図を示し、図６（ｂ）に金属箔３の平面図をそれぞれ示す。金属箔３は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、突出するように形成された多数の突起２１を有する。ここでは、２５μｍの厚み（ｈ１）を有するニッケル箔を用いた。このニッケル箔は、構造上部Ｌ１および構造下部Ｌ２からなる四角錐台状の突起２１が形成されている。突起２１は、構造上部Ｌ１（突出部）の面積が、構造下部Ｌ２の面積よりも狭い四角錐台状に形成されている。構造下部Ｌ２の縦横長さ（図６のＸ、Ｙ方向）はいずれも１ｍｍ、構造上部Ｌ１の縦横長さはいずれも０．３ｍｍである。突起２１を含む金属箔３の厚み（ｈ２）は３００μｍである。
【００７３】
金属箔４は、金属箔１にエンボスロール加工を施し、多数の突起と貫通孔を設け、かつ、カエシを設けたものである。図７（ａ）に金属箔４の断面図を示し、図７（ｂ）に金属箔４の平面図をそれぞれ示す。金属箔４は、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、突出するように形成された多数の突起３１を有している。突起３１の頂部に貫通孔が設けられていて、開口部３２を形成している。開口部３２には、突起３１と反対方向に伸びるカエシ３３が設けられている。金属箔４は、２５μｍの厚み（ｈ１）を有するニッケル箔を用いた。このニッケル箔に、構造上部Ｌ１および構造下部Ｌ２とからなる四角錐台状の突起３１が形成している。構造下部Ｌ２の縦横長さ（図７のＸ、Ｙ方向）はいずれも１ｍｍ、構造上部Ｌ１の縦横長さはいずれも０．５ｍｍである。  突起３１を含む金属箔４の厚み（ｈ２）は０．５mmである。カエシ３３の寸法（ｈ３）は０．１５mmである。
金属箔５は、金属箔４と同じ構造を有していて、材料がニッケルめっきを施した鋼材である。
【００７４】
【表１】
0005417579.tif 000004
【００７５】
＜集電体の検討＞
性能評価試験に用いた集電体の諸元を表２に示す。
集電体１〜５の材質は、パイプ部分を除き、いずれも、ニッケルめっきを施した鋼材である。
集電体１は、直径１５．２ｍｍの丸棒である。
集電体２は、外径１５．２ｍｍ、内径１４ｍｍのパイプ（図８（ａ）参照）に、直径１４．１ｍｍのＳＵＳ製の杭を打ち込み、外径１５．２ｍｍの集電体としたものである（図８（ｂ）参照）。
集電体３〜５は、側部にスリットを設けた内径１０ｍｍのパイプ（図９（ａ）参照）に、直径１４．１ｍｍの金属製の杭を打ち込み外径１５．２ｍｍの集電体としたものである（図９（ｂ）参照）。
ここに、集電体３は、金属製の杭として銅を用いたものである。
集電体４は、銅製の杭を用いて、側面をローレット加工したものである。ローレット加工は、山と谷の角度を９０°とし、山と谷のコーナーをそれぞれ半径０．０６ｍｍの円弧から繋がる形状になるよう加工を施した。
集電体５は、銅製の杭を用いて、側面をネジ加工したものである。ネジ加工は、Ｍ１６（ＩＳＯ基準寸法）であり、ネジピッチは２ｍｍ、外径は１６．０ｍｍ、内径は１４．９ｍｍとした。
【００７６】
【表２】
0005417579.tif 000005
【００７７】
＜電池としての性能評価試験＞
本発明の積層電池の温度上昇試験を行う前に、電池としての性能を調べた。試験に採用した金属箔と集電体の組合わせを表３に示す。なお、電池は第二実施形態の積層電池であって、外装体には公称径５００ｍｍの円筒缶を用いた。
【００７８】
【表３】
0005417579.tif 000006
【００７９】
電池の性能評価試験は、所定の電流密度（０．５Ｃ、１Ｃ、２Ｃ、５Ｃ、８Ｃ）でＳＯＣが１００％となるよう充電を行った後に、０．２Ｃ放電をして行った。すなわち、放電電気量を計測して、各充電レートにおける充電効率を算出した。なお、０．５Ｃ充電後に、０．２Ｃ放電により得られた電気容量を電池容量１００％とした。測定条件としては、放電カットオフ電圧が０．８Ｖ、周囲温度が１５℃、送風条件が１ｍ／ｓとした。
表４に、実施例１〜１０および参考例１、２の電池について、各充電レートにおける充電効率をまとめた。
【００８０】
【表４】
0005417579.tif 000007
【００８１】
表４から、第１電極と外装体内面間に第１金属箔を介在させることで、充電効率特性が向上していることがわかる。加えて、第２電極と集電体間に第２金属箔を介在させることで、さらに充電効率特性が向上していることがわかる。
【００８２】
金属箔１〜５のうち、エンボスロール加工を施し、多数の突起（凸凹形状）と貫通孔を設け、かつ、カエシを設けた金属箔４および金属箔５がもっとも性能が良好であった。
【００８３】
集電体１〜５のうち、集電体側面に凸凹形状を施したのものが、充電効率特性が向上していることがわかる。特に、側面をネジ加工したもの（集電体５）が、もっとも性能が良好であった。
【００８４】
＜温度上昇試験結果＞
本発明に係る積層電池の冷却能力を、試験により確かめたので、その結果を以下に説明する。試験は、最も充電効率特性が良好であった実施例５の電池（表４参照）を用いて行った。すなわち、０．５Ｃ〜８Ｃで充電を行い、満充電後に積層電池の内部温度と表面温度を調べた。温度計測は、電池内部温度については集電体に熱電対を取付けて計測し、表面温度については積層電池の外装体の表面に熱電対を取り付けて行った。なお、室温は１５℃で、１ｍ／ｓの送風状態で計測を行った。
【００８５】
表５に、各充電レート（０．５Ｃ、１Ｃ、２Ｃ、５Ｃ、８Ｃ）でＳＯＣが１００％となるように充電した後の、電池の温度計測結果を示す。すなわち、表５の左の欄は電池表面温度と室温との差（＝側温−室温）で最も大きかった値であり、右の欄は電池内部温度と室温との差（＝芯温−室温）で最も大きかった値である。いずれの充電レートにおいても、ＳＯＣが８０％を超えた付近から、電池温度と室温との温度差は急上昇した。２Ｃ以下の充電レートにおいて、電池の温度差（側温−室温、芯温−室温）は、いずれも５℃未満であった。また、８Ｃ充電においては、これらの温度差は３０℃未満であった。
【００８６】
【表５】
0005417579.tif 000008
【００８７】
表６は、所定の電流密度で充電を行った後、電池の外装体の温度（側温）と中心部の温度（芯温）の温度差が最も大きかった値をまとめたものである。３Ｃ以下で充電を行っても、電池の側温と芯温の温度差は、３．５℃以下であり、電池内部に蓄熱がしにくい特徴を有することがわかる。
【００８８】
【表６】
0005417579.tif 000009
【００８９】
図１０に充電レートをパラメータにとり、充電後の電池内部温度と室温の差をグラフにしたものを示す。すなわち、図１０は、縦軸は温度差を摂氏で目盛り、横軸は経過時間を分で目盛ってある。２Ｃ以下の充電レートでは、電池内部温度と室温との差（温度上昇）は４℃以下であり、非常に小さいことがわかる。これは、充電に伴う発熱と同時に放熱しているため、電池内部に蓄熱が行われなかったためと思われる。
【００９０】
５Ｃ充電と８Ｃ充電においては、電池内部温度と室温との差が認められる。しかし、２０分足らずで、電池内部温度と室温との差は５℃未満に低下している。極めて放熱性に優れていることがわかる。
この試験結果から、本発明に係る積層電池は、電池内の熱伝導度が大きく、例え充電により温度が上昇しても、短時間で電池内部の温度が低下することがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明に係る積層電池は、産業用のみならず民生用の二次電池として好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００９２】
１０  金属箔（ａ：正極側、ｂ：負極側）
１１  円筒型積層電池
１２  円筒缶（ａ：円筒缶内径、ｂ：円筒缶底部、ｃ：開口部）
１３  電極体（ａ：正極、ａａ：正極内径、ａｂ：正極外径、
ｂ：負極、ｂａ：負極内径、ｂｂ：負極外径、
ｃ：セパレータ）
１４  絶縁板
１５  外装体
１６  蓋部材
１７  集電体（ａ：棒状の軸部、ｂ：止め部、ｃ：ネジ部、ｄ：正極端子）
１８  軸受
２０  金属箔３
２１  突起部
２５  第２金属箔
３０  金属箔４（ｈ１：金属箔厚み、ｈ２：構造厚み、ｈ３：、カエシ寸法、
Ｌ１：構造上部、Ｌ２：構造下部、Ｐ：構造ピッチ）
３１  突起部
３２  開口部
３３  カエシ
４１、５１、６１、７１  突起
６２、７２  穴
７３  開口部
【要約】
【課題】従来の捲回電池は、電池内部の温度の上昇を抑制することが難しかった。電極の温度が上昇すれば電池として機能しなくなる。電池内部に冷媒を流したパイプ等を設ければ、電池寸法が大きくなる。
【解決手段】正極および負極を筒状の外装体の軸方向に積層して、正極もしくは負極の一方電極と外装体の間に金属箔を介在させて、正極もしくは負極の他方の電極と集電体との間に金属箔を介在させることにより、電池内部の温度上昇を抑え、サイクル寿命の優れた電池とする。
【選択図】  図１【図１】
0005417579.tif 000010
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図２】
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