(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元的に連続した網状骨格を備えた金属多孔体に活物質が充填された非焼結式電極と、この電極ともう一方の電極をセパレータを介して渦巻状に巻回した電極群を備えたアルカリ蓄電池であって、
前記金属多孔体の網状骨格によりその平面上に形成される孔の平面形状は圧延により長径を有する略楕円形状あるいはその変形形状に延伸されており、
前記非焼結式電極は前記孔の長径方向と平行にクラックが形成されているとともに、該クラックがその短径方向に微小間隔に配列されており、
前記クラックが巻回軸と平行になるように渦巻状に巻回されていることを特徴とするアルカリ蓄電池。
【請求項２】
前記金属多孔体の前記網状骨格により平面上に形成される孔の１インチ当たりの孔数は２００（２００ＰＰＩ）以下であることを特徴とする請求項１に記載のアルカリ蓄電池。
【請求項３】
前記非焼結式電極の活物質の充填密度は２．６ｇ／ｃｍ3−ｖｏｉｄ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアルカリ蓄電池。
【請求項４】
三次元的に連続した網状骨格を備えた金属多孔体に活物質を充填して非焼結式電極とする工程と、この電極ともう一方の電極をセパレータを介して渦巻状に巻回して電極群を形成する工程とを備えたアルカリ蓄電池の製造方法であって、
前記金属多孔体の前記網状骨格内に前記活物質を充填して非焼結式電極とした後、この非焼結式電極を所定の厚みに圧延する圧延工程と、
前記所定の厚みに圧延された前記非焼結式電極を前記圧延工程による圧延方向とは垂直方向に一連のローラー間に通して、前記圧延方向とは垂直方向に微小間隔で配列されるクラックを前記圧延方向とは平行に形成するローラー処理工程と、
前記ローラー処理工程により形成されたクラックが巻回軸と平行になるように巻回する巻回工程とを備えたことを特徴とするアルカリ蓄電池の製造方法。
【請求項５】
前記圧延工程において前記金属多孔体の前記網状骨格によりその平面上に形成される孔の平面形状を長径を有する略楕円形状あるいはその変形形状に延伸するとともに、前記網状骨格により平面上に形成される孔の１インチ当たりの孔数を２００（２００ＰＰＩ）以下としたことを特徴とする請求項４に記載のアルカリ蓄電池の製造方法。
【請求項６】
前記金属多孔体に活物質を２．６ｇ／ｃｍ3−ｖｏｉｄ以上の充填密度で充填するようにしたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のアルカリ蓄電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池などのアルカリ蓄電池に係り、特に、三次元的に連続した網状骨格を備えた金属多孔体に活物質が充填された非焼結式電極と、もう一方の電極をセパレータを介して渦巻状に巻回した電極群を備えたアルカリ蓄電池およびその製造方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・水素蓄電池などのアルカリ蓄電池に使用されるニッケル電極は、金属繊維焼結体や発泡ニッケル（ニッケルスポンジ）などの三次元的に連続した網状骨格をもった金属多孔体（活物質保持体）に活物質スラリーを直接充填した、いわゆる非焼結式極板が用いられている。この種の三次元的に連続した網状骨格をもった金属多孔体は、その多孔度が約９５％と高多孔度であるので、活物質を高密度に充填できるため、高容量の電池が得られるようになるとともに、この種の非焼結式極板は活物質をそのまま金属多孔体に充填するので、面倒な活物質化の処理が必要でなくなり、製造が容易になるという利点がある。
【０００３】
ところで、近年、電池の高容量化の要求が高まり、活物質の充填量を多くすることにより高容量化の要求に応えるようにしている。しかしながら、活物質の充填量を多くすることは、活物質を高密度に充填したり、極板の厚みを厚くすることに繋がり、極板が硬化し、渦巻状に巻回する際に巻き取り性が大きく低下して、製造上の歩留まりが低下し、品質の低下も来すようになった。そこで、活物質が充填された極板に柔軟性を付与して、極板の巻き取り性を向上させるようにしたものが、特開昭６０−２４６５６１号公報、特開昭６２−１３６７６０号公報、特開平１０−２２３２１５号公報などにおいて提案されるようになった。
【０００４】
これらの各公報にて提案された方法にあっては、三次元的に連続した網状骨格をもった金属多孔体に活物質を充填し、所定の圧力で加圧処理した後、多数のローラーを備えたレベラー装置内を通過させるようにしている。このように、活物質が充填され、加圧された極板をレベラー装置内を通過させることにより、極板表面に多数の亀裂を生じさせて、極板の柔軟性を向上させ、円滑に巻き取ることを可能にしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような各公報にて提案された方法にあっては、三次元的に連続した網状骨格をもった金属多孔体に活物質を充填し、これを圧延した後、圧延と同じ方向にローラー処理するため、亀裂は圧延方向と垂直方向に導入されることとなる。したがって、亀裂が生じた方向が巻回軸と平行であるため、必然的に、極板の圧延方向は渦巻状に巻き取る場合の巻き取り方向となる。
【０００６】
このため、三次元的に連続した網状骨格をもった金属多孔体には、常に、活物質充填、圧延、ローラー処理の各工程で同一方向に負荷が加わることとなり、金属多孔体を構成する三次元的に連続した網状骨格には、塑性変形による加工硬化をもたらすこととなる。そのため、ローラー処理により極板に亀裂を導入しても、巻き取り性の向上を図ることは困難な状況になっている。
【０００７】
また、極板に亀裂を導入して極板の巻き取り性を向上させるためには、極板の巻き取り方向に亀裂間隔を細かく設けることが必要であるが、金属多孔体の三次元的に連続した網状骨格により形成される孔は、その平面形状が圧延方向に長径となるように延伸されるため、この長径に延伸された孔により、亀裂間隔を細かく設けることが困難となり、極板の巻き取り性を向上させるが困難であるという問題も生じた。
【０００８】
そこで、本発明は上記のような問題を解消するためになされたものであって、活物質充填後の極板の圧延方向と、ローラー処理の方向との関係を検討した結果、これらの方向を垂直にすれば極板の巻き取り性が向上するという知見に基づいてなされたものであり、極板の巻き取り性が向上した電極体を得て高容量で、高率放電特性に優れた蓄電池を提供することを第１の目的とし、極板の巻き取り性が向上した電極体の製造方法を提供することを第２の目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、上記第１の目的を達成するため、本発明のアルカリ蓄電池は、金属多孔体の網状骨格によりその平面上に形成される孔の平面形状は圧延により長径を有する略楕円形状あるいはその変形形状に延伸されており、非焼結式電極は孔の長径方向と平行にクラックが形成されているとともに、該クラックがその短径方向に微小間隔に配列されており、クラックが巻回軸と平行になるように渦巻状に巻回されている。
【００１０】
このように、長径を有する略楕円形状あるいはその変形形状に延伸された孔の長径方向と平行にクラックが形成されていると、クラックは略楕円形状あるいはその変形形状に延伸された孔の短径方向に配列することができるようになるので、微小の間隔でクラックが形成されることとなる。このため、この極板をクラックと平行な方向を巻回軸として渦巻状に巻回されていると、略真円状に巻回された電極群を形成することが可能となる。この結果、巻き取り性が向上し、高品質で高容量な蓄電池が得られるようになる。
【００１１】
また、微小の間隔でクラックが形成され、クラックの微細化とともに、渦巻状電極群の真円化による構成圧の分散化により、クラックに起因する短絡の発生を防止できる。また、網状骨格により形成される孔の短径方向に巻き取られているため、巻き取り時に金属多孔体に加わる負荷が減少して、局所的な極板の伸びが抑制され、金属多孔体に発生する網状骨格の切断などの欠陥の発生を防止できる。この結果、集電性が向上し、高品質で高容量な蓄電池が得られるようになる。
【００１２】
また、上記第２の目的を達成するため、本発明のアルカリ蓄電池の製造方法は、金属多孔体の網状骨格内に活物質を充填して非焼結式電極とした後、この非焼結式電極を所定の厚みに圧延する圧延工程と、所定の厚みに圧延された非焼結式電極を圧延工程による圧延方向とは垂直方向に一連のローラー間に通して、圧延方向とは垂直方向に微小間隔で配列されるクラックを圧延方向とは平行に形成するローラー処理工程と、ローラー処理工程により形成されたクラック方向が巻回軸と平行になるように巻回する巻回工程とを備えるようにしている。
【００１３】
金属多孔体の網状骨格内に活物質が充填された非焼結式電極を、圧延工程により所定の厚みに圧延すると、網状骨格により形成される孔の平面形状は長径を有する略楕円形状あるいはその変形形状に延伸される。ついで、この非焼結式電極を一連のローラー間に通して圧延方向とは垂直の方向に配列するようにクラックを形成すると、略楕円形状あるいはその変形形状に延伸された孔の短径方向にクラックが配列されるので、微小の間隔でクラックが形成される。
【００１４】
ついで、巻回工程によりこの非焼結式電極をクラック方向が巻回軸と平行になるように巻回すると、容易に巻回することができるようになるので、略真円状に巻回された電極体を形成することが可能となる。また、孔の短径方向に巻き取られているため、巻き取り時に金属多孔体に加わる負荷が減少して、局所的な極板の伸びが抑制され、金属多孔体に発生する網状骨格の切断などの欠陥の発生を防止でき、結果として、集電性が向上して、高品質で高容量な蓄電池が得られるようになる。
【００１５】
そして、三次元的に連続した網状骨格をもった金属多孔体の目付が一定である場合、網状骨格により平面上に形成される孔の１インチ当たりの孔数、即ちＰＰＩが小さくなると孔径が大きくなって、クラックの配列間隔は大きくなるが、ＰＰＩが大きくなると孔径が小さくなって、クラックの配列間隔は小さくなる。このため、ＰＰＩが２００以下の三次元的に連続した網状骨格をもった金属多孔体を備えた非焼結式電極に本発明を適用すると、略真円の渦巻状電極体が得られ、一層効果的である。
【００１６】
また、活物質を高密度に充填すれば高容量の蓄電池が得られることとなるが、充填密度を高くすると高密度充填により極板が硬化する。一方、活物質の充填密度を低くすれば極板は硬化しないため巻き取り性が向上する。そして、網状骨格により平面上に形成される孔の短径方向に巻回する効果を発揮するためには、高容量化と巻き取り性を考慮すると、活物質の充填密度を２．６ｇ／ｃｍ3−ｖｏｉｄ以上にするのが好ましい。ここで、活物質の充填密度（ｇ／ｃｍ3−ｖｏｉｄ）とは、三次元的に連続した網状骨格を備えた金属多孔体の金属部分を除く空孔の容積に対して充填されている活物質の重量を指す。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明をニッケル−水素蓄電池に適用した場合の一実施の形態を図に基づいて説明する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、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。
なお、図１は実施例の極板を製造工程に従って模式的に示す図であり、図１（ａ）は活物質保持体の一部を模式的に示す平面図であり、図１（ｂ）はこれを圧延後に１枚の極板形状に切断した状態を模式的に示す平面図であり、図１（ｃ）はこれをローラー処理した状態を模式的に示す平面図である。
【００１８】
また、図２は比較例１の極板を製造工程に従って模式的に示す図であり、図２（ａ）は活物質保持体の一部を模式的に示す平面であり、図２（ｂ）はこれを圧延後に１枚の極板形状に切断した状態を模式的に示す平面図であり、図２（ｃ）はこれをローラー処理した状態を模式的に示す平面図である。
また、図３は比較例２の極板を製造工程に従って模式的に示す図であり、図３（ａ）は活物質保持体の一部を模式的に示す平面図であり、図３（ｂ）はこれを圧延後に１枚の極板形状に切断した状態を模式的に示す平面図である。
また、図４は比較例３の極板を製造工程に従って模式的に示す図であり、図４（ａ）は活物質保持体の一部を模式的に示す平面図であり、図４（ｂ）はこれを圧延後に１枚の極板形状に切断した状態を模式的に示す平面図である。
図５はこれらの極板と負極板を用いて渦巻状に巻回した状態を模式的に示す斜視図である。
【００１９】
１．ニッケル正極板の作製
（１）実施例
水酸化ニッケルを主体（少量の亜鉛とコバルトを含有する）とする活物質粉末１００重量部と、０．２重量％のヒドロキシプロピルセルロース水溶液４０重量部と、ＰＴＦＥディスパージョン液１重量部とを添加混合して活物質スラリーを作製した。
【００２０】
このようにして作製した活物質スラリーを、多孔度が９７％で、厚みが約１．５ｍｍのニッケル発泡体（この発泡体は三次元的に連続した網状骨格を備えている）からなる金属多孔体（活物質保持体）１０に、圧延後の活物質充填密度が約２．８ｇ／ｃｍ3−ｖｏｉｄとなるように活物質スラリーを充填した。なお、図１（ａ）に模式的に示すように、この金属多孔体１０はその平面上に網状骨格で形成される多数の孔１１を備えている。そして、これらの多数の孔１１のＰＰＩ（長さ１インチ当たりの孔１１の孔数）は５０に調整されている。
【００２１】
この後、乾燥させた後、この金属多孔体１０の厚みが約０．７ｍｍになるまで圧延した。なお、図１（ｂ）に模式的に示すように、この圧延により網状骨格で形成される孔１１は圧延方向（図１（ａ）の矢印方向）に延伸されて、長径を有する略楕円形状あるいはその変形形状の孔１２となる。ついで、この金属多孔体１０における略楕円形状あるいはその変形形状の孔１２の長径方向が極板の幅方向となるように切断して、ニッケル極板１３を形成した。
【００２２】
この後、所定形状に切断されたニッケル極板１３を、その長さ方向（圧延方向とは垂直な方向）に一連のローラー間に通してローラー処理を行った。このローラー処理により、図１（ｃ）に模式的に示すように、圧延方向とは平行な方向に多数のクラック１４を形成し、実施例のニッケル極板１３を作製した。なお、多数のクラック１４は、図１（ｃ）に模式的に示すように、孔１２の短径方向に形成されるため、これらのクラック１４は微細な間隔で形成されることとなる。
【００２３】
（２）比較例１
上述の実施例と同様に作製した活物質スラリーを、多孔度が９７％で、厚みが約１．５ｍｍのニッケル発泡体（この発泡体は三次元的に連続した網状骨格を備えている）からなる金属多孔体（活物質保持体）２０に、圧延後の活物質充填密度が約２．８ｇ／ｃｍ3−ｖｏｉｄとなるように活物質スラリーを充填した。なお、図２（ａ）に模式的に示すように、この金属多孔体２０はその平面上に網状骨格で形成される多数の孔２１を備えている。そして、これらの多数の孔２１のＰＰＩ（長さ１インチ当たりの孔２１の孔数）は５０に調整されている。
【００２４】
この後、乾燥させた後、この金属多孔体２０の厚みが約０．７ｍｍになるまで圧延した。なお、図２（ｂ）に模式的に示すように、この圧延により網状骨格で形成される孔２１は圧延方向（図２（ａ）の矢印方向）に延伸されて、長径を有する略楕円形状あるいはその変形形状の孔２２となる。ついで、この金属多孔体２０における略楕円形状あるいはその変形形状の孔２２の長径方向が極板の長さ方向となるように切断して、ニッケル極板２３を形成した。
【００２５】
この後、所定形状に切断されたニッケル極板２３を、その長さ方向（圧延方向と平行な方向）に一連のローラー間に通してローラー処理を行った。このローラー処理により、図２（ｃ）に模式的に示すように、圧延方向とは垂直な方向に多数のクラック２４を形成し、比較例１のニッケル極板２３を作製した。なお、多数のクラック２４は、図２（ｃ）に模式的に示すように、孔２２の長径方向に形成されるため、これらのクラック２４の間隔は長くなる。
【００２６】
（３）比較例２
上述の実施例と同様に作製した活物質スラリーを、多孔度が９７％で、厚みが約１．５ｍｍのニッケル発泡体（この発泡体は三次元的に連続した網状骨格を備えている）からなる金属多孔体（活物質保持体）３０に、圧延後の活物質充填密度が約２．８ｇ／ｃｍ3−ｖｏｉｄとなるように活物質スラリーを充填した。なお、図３（ａ）に模式的に示すように、この金属多孔体３０はその平面上に網状骨格で形成される多数の孔３１を備えている。そして、これらの多数の孔３１のＰＰＩ（長さ１インチ当たりの孔３１の孔数）は５０に調整されている。
【００２７】
この後、乾燥させた後、この金属多孔体３０の厚みが約０．７ｍｍになるまで圧延した。なお、図３（ｂ）に模式的に示すように、この圧延により網状骨格で形成される孔３１は圧延方向（図３（ａ）の矢印方向）に延伸されて、長径を有する略楕円形状あるいはその変形形状の孔３２となる。ついで、この金属多孔体３０における略楕円形状あるいはその変形形状の孔３２の長径方向が極板の幅方向になるように切断して、比較例２のニッケル極板３３を作製した。
【００２８】
（４）比較例３
上述の実施例と同様に作製した活物質スラリーを、多孔度が９７％で、厚みが約１．５ｍｍのニッケル発泡体（この発泡体は三次元的に連続した網状骨格を備えている）からなる金属多孔体（活物質保持体）４０に、圧延後の活物質充填密度が約２．８ｇ／ｃｍ3−ｖｏｉｄとなるように活物質スラリーを充填した。なお、図４（ａ）に模式的に示すように、この金属多孔体２０はその平面上に網状骨格で形成される多数の孔４１を備えている。そして、これらの多数の孔４１のＰＰＩ（長さ１インチ当たりの孔４１の孔数）は５０に調整されている。
【００２９】
この後、乾燥させた後、この金属多孔体４０の厚みが約０．７ｍｍになるまで圧延した。なお、図４（ｂ）に模式的に示すように、この圧延により網状骨格で形成される孔４１は圧延方向（図４（ａ）の矢印方向）に延伸されて、長径を有する略楕円形状あるいはその変形形状の孔４２となる。ついで、この金属多孔体４０における略楕円形状あるいはその変形形状の孔４２の長径方向が極板の長さ方向になるように切断して、比較例３のニッケル極板４３を作製した。
【００３０】
２．負極の作製
ミッシュメタル（Ｍｍ：希土類元素の混合物）、ニッケル、コバルト、アルミニウム、およびマンガンを１：３．４：０．８：０．２：０．６の比率で混合し、この混合物をアルゴンガス雰囲気の高周波誘導炉で誘導加熱して合金溶湯となす。この合金溶湯を公知の方法で鋳型に流し込み、冷却して、組成式Ｍｍ1.0Ｎｉ3.4Ｃｏ0.8Ａｌ0.2Ｍｎ0.6で表される水素吸蔵合金のインゴットを作製した。
【００３１】
この水素吸蔵合金インゴットを機械的に粗粉砕した後、不活性ガス雰囲気中で平均粒子径が約５０μｍになるまで機械的に粉砕した。このようにして作製した水素吸蔵合金粉末にポリエチレンオキサイド等の結着剤と、適量の水を加えて混合して水素吸蔵合金スラリーを作製した。このスラリーをパンチングメタルからなる活物質保持体の両面に、圧延後の活物質密度が所定量になるように塗着した後、乾燥、圧延を行った後、所定寸法に切断して水素吸蔵合金負極板５０を作製した。
【００３２】
３．ニッケル−水素電池の作製
ついで、上述のように作製した実施例のニッケル正極板１３および比較例１〜３の各ニッケル正極板２３，３３，４３と、上述のように作製した水素吸蔵合金負極板５０とをそれぞれポリプロピレン製不織布からなるセパレータ（厚みが約０．１５ｍｍのもの）６０を介して渦巻状に卷回して渦巻状電極群ａ，ｘ，ｙ，ｚをそれぞれ作製した。なお、ニッケル正極板１３を用いたものを渦巻状電極群ａとし、ニッケル正極板２３を用いたものを渦巻状電極群ｘとし、ニッケル正極板３３を用いたものを渦巻状電極群ｙとし、ニッケル正極板４３を用いたものを渦巻状電極群ｚとした。
【００３３】
このとき、実施例のニッケル正極板１３および比較例２のニッケル正極板３３は、長径を有する略楕円形状あるいはその変形形状の孔１２および３２の短径方向に巻回され、比較例１のニッケル正極板２３および比較例３のニッケル正極板４３は、長径を有する略楕円形状あるいはその変形形状の孔２２および４２の長径方向に巻回される。
そして、上述のようにして作製した各渦巻状電極群の負極板の端部５０ａに負極集電体を接続するとともに、各ニッケル正極板１３，２３，３３，４３の端部１３ａ，２３ａ，３３ａ，４３ａと正極集電体とを接続して各電極体をそれぞれ作製した。ついで、各電極体をそれぞれ有底円筒形の金属外装缶内に挿入し、負極集電体金属外装缶の底部にスポット溶接した後、正極集電体から延出するリード板を封口体の底部に溶接した。
【００３４】
この後、金属外装缶内にそれぞれ電解液（水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）と水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を含有した７．５Ｎの水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液）を注入し、封口体を封口ガスケットを介して外装缶の開口部にかしめて封口した。これにより、公称容量１２００ｍＡＨの円筒形ニッケル−水素蓄電池Ａ１（渦巻状電極群ａを用いたもの）、円筒形ニッケル−水素蓄電池Ｘ１（渦巻状電極群ｘを用いたもの）、円筒形ニッケル−水素蓄電池Ｙ１（渦巻状電極群ｙを用いたもの）、円筒形ニッケル−水素蓄電池Ｚ１（渦巻状電極群ｚを用いたもの）をそれぞれ作製した。
【００３５】
４．電池試験
（１）電極群の真円度の測定
上述のようにして作製した各渦巻状電極群ａ，ｘ，ｙ，ｚの長径と短径を測定し、長径に対する短径の比率を真円度として求めると、下記の表１に示すような結果となった。
【００３６】
（２）短絡試験
上述のようにして作製した各電池Ａ１，Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１をそれぞれ１００個ずつ用意し、これらの１００個の各電池Ａ１，Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１の電池電圧を測定して、０．１Ｖ以下を短絡と判定し、短絡が発生した個数を求めると、下記の表１に示すような結果となった。
【００３７】
【表１】
0003653425.tif 000002
【００３８】
上記表１から明らかなように、比較例１〜３の各電池Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１の真円度が低く、極板の巻き取り時に生じる極板の折れや亀裂がセパレータを貫通し、内部短絡に至った電池が発生したのに対して、実施例の電池Ａ１では巻き取り形状が真円に近く、極板の巻き取り時に生じる極板の折れや破損がなく、内部短絡に至った電池が生じなかった。これは以下のように考えることができる。
【００３９】
即ち、実施例の電池Ａ１にあっては、極板１３の幅方向に圧延（図１参照）されているため、金属多孔体１０の網状骨格で形成される孔１１が極板１３の幅方向に延伸されて、この孔１２の短径が極板１３の長さ方向に配列されるため、極板１３の巻き取り方向となる極板１３の長さ方向に対しては柔軟性を保持している。また、ローラー処理により、亀裂１４が極板１３の長さ方向（巻き取り方向）に微小間隔で配列されているため、極板１３の高密度化や厚み増加に対しても巻き取り時に極板１３に加わる負荷を分散させることが可能となって、巻き取り性が向上し、真円度が高く、短絡発生数が抑制されたと考えられる。
【００４０】
一方、比較例１の電池Ｘ１にあっては、極板２３の長さ方向に圧延（図２参照）されているため、極板２３の長さ方向（巻き取り方向）に負荷が加わることで、金属多孔体２０が塑性変形により加工硬化し、極板２３の巻き取り方向に対して硬化している。また、ローラー処理により、極板２３の幅方向に亀裂２４を導入できても、金属多孔体２０の網状骨格で形成される孔２１が極板２３の長さ方向に延伸されて、この孔２２の長径が極板２３の長さ方向に配列されるため、極板２３の長さ方向での亀裂２４の間隔は孔２２の長径に依存して長くなり、巻き取り性が悪くて真円度が低く、内部短絡の発生数も増加したと考えられる。
【００４１】
また、比較例２の電池Ｙ１にあっては、極板３３の幅方向に圧延（図３参照）されているため、金属多孔体３０の網状骨格で形成される孔３１が極板３３の幅方向に延伸されて、この孔３２の短径が極板３３の長さ方向に配列されるため、極板３３の巻き取り方向となる極板３３の長さ方向に対しては柔軟性を保持している。しかしながら、ローラー処理を行っていないため、極板３３の高密度化や厚み増加に対して、巻き取り時に極板３３に加わる負荷を分散させることができず、巻き取り性が悪くて真円度が低く、内部短絡の発生数も増加したと考えられる。
【００４２】
さらに、比較例３の電池Ｚ１にあっては、極板４３の長さ方向に圧延（図４参照）されているため、極板４３の長さ方向（巻き取り方向）に負荷が加わることで、金属多孔体４０が塑性変形により加工硬化し、極板４３の巻き取り方向に対して硬化している。また、ローラー処理も行っていないことから、巻き取り時に極板４３に加わる負荷を分散させることができず、巻き取り性が悪くて真円度が低く、内部短絡の発生数も増加したと考えられる。
【００４３】
（３）基準容量の測定
上述のようにして作製した各電池Ａ１，Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１を用いて、まず、室温（周囲温度が２５℃）で、１２０ｍＡ（０．１Ｃ）の充電々流で１６時間充電し、１時間の休止の後、２４０ｍＡ（０．２Ｃ）の放電々流で電池電圧が１．０Ｖに達するまで放電し、その後１時間の休止をするというサイクルを３サイクル繰り返して、各電池Ａ１，Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１を活性化した。この３サイクル目の放電容量を基準容量とした。
【００４４】
（４）高率放電特性試験
上述したように各電池Ａ１，Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１の各基準容量を測定した後、室温（周囲温度が２５℃）で、１２０ｍＡ（０．１Ｃ）の充電々流で１６時間充電し、１時間の休止の後、３６００ｍＡ（３Ｃ）の放電々流で電池電圧が１．０Ｖに達するまで放電させ、このときの放電容量を測定して、上述した基準容量に対する比率を３Ｃでの高率放電特性として求めると、以下の表２に示すような結果となった。
【００４５】
また、室温（周囲温度が２５℃）で、１２０ｍＡ（０．１Ｃ）の充電々流で１６時間充電し、１時間の休止の後、６０００ｍＡ（５Ｃ）の放電々流で電池電圧が１．０Ｖに達するまで放電させ、このときの放電容量を測定して、上述した基準容量に対する比率を５Ｃでの高率放電特性として求めると、以下の表２に示すような結果となった。なお、表２において、実施例の電池Ａ１の高率放電特性を１００とし、比較例の電池Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１の高率放電特性はその比率で表示した。
【００４６】
【表２】
0003653425.tif 000003
【００４７】
上記表２から明らかなように、比較例１〜３の各電池Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１の高率放電特性はいずれも低くて劣っているのに対して、実施例の電池Ａ１の高率放電特性が優れていることが分かる。これは、実施例の電池Ａ１は、巻き取り時に極板１３に加わる負荷が減少することにより、局所的な極板の伸びが減少し、金属多孔体１０の網状骨格に欠陥や損傷が発生しなかったために、金属多孔体１０の高い集電性が維持されたためと考えられる。
【００４８】
一方、比較例１，３の各電池Ｘ１，Ｚ１にあっては、極板２３および極板４３の長さ方向のみに圧延時の負荷が加わっているため、金属多孔体２０，４０の網状骨格に塑性変形に基づく加工歪みや破損が発生し、金属多孔体２０，４０の集電性が低下して、高率放電特性が低下したと考えられる。また、比較例２，３の各電池Ｙ１，Ｚ１にあっては、ローラー処理がなされていないために、巻き取り時に応力が分散することがなく、金属多孔体３０，４０の網状骨格に局所的な欠陥や破損が発生して、金属多孔体３０，４０の集電性が低下して、高率放電特性が低下したと考えられる。
【００４９】
（５）サイクル寿命試験
ついで、上述のようにして活性化した各電池Ａ１，Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１を、２５℃の温度雰囲気で１．２Ａ（１Ｃ）の充電電流で充電し、充電末期の電池電圧のピーク値を記憶し、これを基準として一定値だけ電圧が低下した時点で充電を終了し、１時間休止した後、１．２Ａ（１Ｃ）の放電電流で電池電圧が１．０Ｖになるまで放電し、１時間休止するという−Δサイクル試験を行い、放電容量が初期容量の６０％に達した時点で寿命と判定するサイクル寿命試験を行うと、下記の表３に示すような結果となった。
【００５０】
【表３】
0003653425.tif 000004
【００５１】
上記表３から明らかなように、比較例１〜３の各電池Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１のサイクル寿命はいずれも低くて劣っているのに対して、実施例の電池Ａ１のサイクル寿命が優れていることが分かる。
これは、実施例の電池Ａ１は、金属多孔体１０の網状骨格に欠陥や損傷が発生しなかったことにより、金属多孔体１０の高い集電性が維持され、正極板での均一な充放電反応が促進されて、正極活物質の膨化が抑制され、サイクル寿命が向上したと考えられる。一方、比較例１，２，３の各電池Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１にあっては、各金属多孔体２０，３０，４０の網状骨格に局所的な欠陥や破損が発生し、各金属多孔体２０，３０，４０の集電性が低下し、正極板での均一な充放電反応が阻害されたためにサイクル寿命が低下したと考えられる。
【００５２】
５．ＰＰＩ値と真円度との関係について
ついで、金属多孔体の目付（単位面積当たりの重量）を一定とした場合の、ＰＰＩ値（この金属多孔体の網状骨格で形成される孔の平面上の１インチ当たりの孔数）と真円度との関係について検討した。
ここで、実施例の電池Ａとして、上述の実施例の電池Ａ１を作製するに際して、ＰＰＩ値を５０（実施例のＡ１），１００，２００，２５０と変化させた金属多孔体を用いて、上述の実施例と同様に電極群を作製し、その真円度（電極群の長径に対する短径の比率）を求めると、下記の表４に示すような結果となった。
一方、比較例の電池Ｘとして、上述の比較例１の電池Ｘ１を作製するに際して、ＰＰＩ値を５０（比較例１のＸ１），１００，２００，２５０と変化させた金属多孔体を用いて、上述の比較例１と同様に電極群を作製し、その真円度（電極群の長径に対する短径の比率）を求めると、下記の表４に示すような結果となった。
【００５３】
【表４】
0003653425.tif 000005
【００５４】
金属多孔体のＰＰＩ値を小さくすることで活物質充填性を低下させることなく、高密度充填化することが可能となるため、高容量化手段としてＰＰＩ値を小さくすることが必要となる。しかしながら、上記表４から明らかなように、比較例の電池ＸではＰＰＩ値を２００以下とすることで、真円度が実施例の電池Ａよりも大幅に低下していることが分かる。これに対して、実施例の電池ＡではＰＰＩ値を２００以下としても真円度の低下が見られないことが分かる。このことから、高容量で高品質な電池を製造することが可能となる効果を最大限に発揮するためには、金属多孔体のＰＰＩ値は２００以下であることが好ましい。
【００５５】
６．活物質の充填密度と真円度との関係について
ついで、金属多孔体に充填される活物質の充填密度と真円度との関係について検討した。
ここで、実施例の電池Ａとして、上述の実施例の電池Ａ１を作製するに際して、活物質の充填密度を２．５ｇ／ｃｍ3−ｖｏｉｄ，２．６ｇ／ｃｍ3−ｖｏｉｄ，２．７ｇ／ｃｍ3−ｖｏｉｄ，２．８ｇ／ｃｍ3−ｖｏｉｄ（実施例の電池Ａ１），２．９ｇ／ｃｍ3−ｖｏｉｄと変化させて、上述の実施例と同様に電極群を作製し、その真円度（電極群の長径に対する短径の比率）を求めると、下記の表５に示すような結果となった。
【００５６】
一方、比較例１の電池Ｘとして、上述の比較例１の電池Ｘ１を作製するに際して、活物質の充填密度を２．５ｇ／ｃｍ3−ｖｏｉｄ，２．６ｇ／ｃｍ3−ｖｏｉｄ，２．７ｇ／ｃｍ3−ｖｏｉｄ，２．８ｇ／ｃｍ3−ｖｏｉｄ（比較例１の電池Ｘ１），２．９ｇ／ｃｍ3−ｖｏｉｄと変化させて、上述の比較例１と同様に電極群を作製し、その真円度（電極群の長径に対する短径の比率）を求めると、下記の表５に示すような結果となった。
【００５７】
【表５】
0003653425.tif 000006
【００５８】
電池の高容量化には活物質を高密度に充填することが必要となる。しかしながら、高密度に充填することは極板が硬化し巻取性低下（真円度低下）に繋がる。ここで、上記表５から明らかなように、比較例の電池Ｘは活物質の充填密度が２．６ｇ／ｃｍ3−ｖｏｉｄ以上になるに伴い真円度が大幅に低下している。一方、実施例の電池Ａにあっては、活物質の充填密度が２．６ｇ／ｃｍ3−ｖｏｉｄ以上になっても真円度の低下が殆ど見られないことが分かる。これらのことから、高容量でかつ巻取性の向上した高品質な電池を製造することが可能となる効果を最大限に発揮するには、活物質の充填密度は２．６ｇ／ｃｍ3−ｖｏｉｄ以上であることが好ましい。
【００５９】
上述したように、本発明においては、平面形状が長径を有する略楕円形状あるいはその変形形状に延伸された孔の長径方向と平行にクラックが形成されていると、クラックは略楕円形状あるいはその変形形状に延伸された孔の短径方向に配列することで、微小の間隔でクラックが形成されることとなる。このため、この極板をクラックと平行な方向を巻回軸として渦巻状に巻回されていると、略真円状に巻回された電極体を形成することが可能となる。この結果、巻き取り性が向上し、高品質で高容量な蓄電池が得られるようになる。
【００６０】
また、微小の間隔でクラックが形成され、クラックの形成方向に巻き取られているため、クラックに起因する短絡の発生を防止できるとともに、網状骨格により形成される孔の短径方向に巻き取られているため、巻き取り時に金属多孔体に加わる負荷が減少して、局所的な極板の伸びが抑制されるため、金属多孔体に発生する網状骨格の切断などの欠陥の発生を防止でき、結果として、集電性が向上し、高品質で高容量な蓄電池が得られるようになる。
【００６１】
なお、上述した実施の形態においては、厚みが１．５ｍｍの金属多孔体（発泡ニッケル）に活物質を充填した後、厚みが０．７ｍｍになるまで圧延する例について説明したが、厚みが何ｍｍの金属多孔体（発泡ニッケル）を用い、この厚みを何ｍｍまで圧延するかは、必要とする極板容量などにより適宜選択すればよい。
また、上述した実施の形態においては、本発明をニッケル−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−カドミウム蓄電池等の他の蓄電池に適用できることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例の極板を製造工程に従って模式的に示す図であり、図１（ａ）は活物質保持体の一部を模式的に示す平面図であり、図１（ｂ）はこれを圧延後に１枚の極板形状に切断した状態を模式的に示す平面図であり、図１（ｃ）はこれをローラー処理した状態を模式的に示す平面図である。
【図２】  比較例１の極板を製造工程に従って模式的に示す図であり、図２（ａ）は活物質保持体の一部を模式的に示す平面図であり、図２（ｂ）はこれを圧延後に１枚の極板形状に切断した状態を模式的に示す平面図であり、図２（ｃ）はこれをローラー処理した状態を模式的に示す平面図である。
【図３】  比較例２の極板を製造工程に従って模式的に示す図であり、図３（ａ）は活物質保持体の一部を模式的に示す平面図であり、図３（ｂ）はこれを圧延後に１枚の極板形状に切断した状態を模式的に示す平面図である。
【図４】  比較例３の極板を製造工程に従って模式的に示す図であり、図４（ａ）は活物質保持体の一部を模式的に示す平面図であり、図４（ｂ）はこれを圧延後に１枚の極板形状に切断した状態を模式的に示す平面図である。
【図５】  これらの極板と負極板を用いて渦巻状に巻回した状態を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
１０…金属多孔体（三次元的に連続した網状骨格を備えた発泡ニッケル）、１１…孔、１２…延伸された孔（略楕円形状あるいはその変形形状の孔）、１３…ニッケル極板、１４…クラック、５０…負極、６０…セパレータ
【図１】
0003653425.tif 000007
【図２】
0003653425.tif 000008
【図３】
0003653425.tif 000009
【図４】
0003653425.tif 000010
【図５】
0003653425.tif 000011