(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
活物質を含む電極板(1)を、隔離体(2)で絶縁して、導電対極(3)に接近する状態として、アルカリ電解液(4)に浸漬し、電極板(1)と導電対極(3)との間に通電して、電極板(1)を化成処理するアルカリ蓄電池用電極板の活性化方法において、
前記の導電対極(3)に、表面に多数の凸部(8)を点状に設けてなる導電プレートを使用し、この導電プレートは、プレス成形して局部的な凸部(8)を設けると共に、この凸部(8)の一部を開口しており、凸部(8)が上方または側方に開口していることを特徴とするアルカリ蓄電池用電極板の活性化方法。
【請求項２】
導電対極(3)に、開口率を５０％以下とする導電プレートを使用する請求項１に記載されるアルカリ蓄電池用電極板の活性化方法。
【請求項３】
導電対極(3)と電極板(1)を帯状とし、帯状の導電対極(3)と電極板(1)を、隔離体(2)を介して巻回して互いに接近させて、アルカリ電解液(4)に浸漬して通電する請求項１に記載されるアルカリ蓄電池用電極板の活性化方法。
【請求項４】
帯状の導電対極(3)に、幅方向の両側縁を除く部分に凸部(8)を設けてなる導電プレートを使用する請求項３に記載されるアルカリ蓄電池用電極板の活性化方法。
【請求項５】
帯状の導電対極(3)に、巻き始め端と巻き終わり端とを除く部分に凸部(8)を設けてなる導電プレートを使用する請求項３に記載されるアルカリ蓄電池用電極板の活性化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルカリ蓄電池に用いられる電極板の製造方法、特に電極板の活性化方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アルカリ蓄電池は、組み立てた状態における電池性能を改善するために、電極板を活性化処理した後に、外装缶に組み込んでいる。電極板は、たとえば、下記の方法で活性化される。
（１）  活物質を充填した電極板と、導電対極を帯状に形成する。
（２）  図１に示すように、帯状の電極板１と導電対極３を、隔離体２を介して渦巻状に巻回する。
（３）  巻回した電極板１と導電対極３を、図２に示すようにアルカリ電解液４に浸漬して、電極板１を充放電するように通電する。
【０００３】
以上のように、電極板１をアルカリ電解液４に浸漬し、これを化成処理して活性化するとき、電極板１の表面には多量のガスが発生する。ガスは、電極板１の表面から速やかに除くことが大切である。ガスが、電極板１をアルカリ電解液４から隔離して化成処理を阻害するからである。電極板１を化成処理する工程において、電極板１は、表面に接触するアルカリ電解液４を介して通電される。このため、電極板１の表面にガスがあって、電極板１のアルカリ電解液４に接触しなくなった部分は、化成処理して活性化できなくなる。
【０００４】
電極板の間に発生するガスをスムーズに排除するために、幅方向に直線状の凸条のある導電対極で化成処理する技術が、特開昭５４−２０３４２号公報に記載される。
【０００５】
図３に示す導電対極３は、金属板をプレス加工して、両面に突出するように凸条５を設けている。この形状の導電対極３は、凸条５で、隔離体を介して電極板を押圧して、電極板に積層される。隔離体を介して電極板に積層された導電対極３は、凸条５の間に空隙ができて、ここにガスを浮上させる。このため、凸条５の間に発生するガスは、導電対極３と電極板の間の隙間を浮上して速やかに除かれる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この構造の導電対極を使用して電極板を化成処理して活性化する方法は、電極板の全面に発生するガスを、均一に、しかも速やかに除去できない弊害がある。それは、凸条が、隔離体を介して、直線状に電極板の表面に面接触して密着されるからである。とくに、凸条を部分的に隔離体に押圧して巻回する構造は、凸条に作用する単位面積の押圧力が相当に強くなる。強い押圧力は、隔離体に使用される不織布等を押し潰して、ガスを透過できなくする。このため、凸条を設けた導電対極は、凸条に密着する電極板の表面からのガス排出を、極めて難しくする。電極板を化成処理する工程において、電極板の表面に部分的に溜るガスは、充放電反応を阻害して、電極板全面の均一な化成処理を難しくする。
【０００７】
さらに、この構造の導電対極の凸条は、隔離体を介して電極板に密着されるので、アルカリ電解液を、電極板の全体にわたって均一に、活物質の内部まで浸透させるのを難しくする弊害もある。電極板に凸条が密着している部分は、アルカリ電解液が十分に浸透せず、この部分の活物質は、一様に化成処理反応に関与できなくなる。
【０００８】
さらにまた、図３に示す構造の導電対極３は、幅方向に、一定の間隔で、直線状に折曲加工して平行な凸条５を設けているので、使用頻度が多くなると、伸びて導電対極３の上下両端の長さに違いが生じ、巻回する際に巻ズレが発生する問題もある。加えて、導電対極３の両面に設けた凸条５が、電極板の表面に幅方向に圧力が集中し、電極板の表面を押し潰して、電極板が変形して不良となる問題もあった。
【０００９】
本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたもので、本発明の大切な目的は、アルカリ電解液を電極板の内部まで均一に浸透できるようにすると共に、速やかにガスを排出して、ガス溜りに起因する充放電反応の悪害を抑制し、活性化されない部分ができるのを少なくできるアルカリ蓄電池用電極板の活性化方法を提供するものである。
【００１０】
さらに、本発明の他の大切な目的は、導電対極を十分な引張強度とし、正確な位置に積層して化成処理でき、しかも、導電対極に積層される電極板の変形を少なくして電極板を化成処理できるアルカリ蓄電池用電極板の活性化方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のアルカリ蓄電池用電極板の活性化方法は、活物質を含む電極板１を、隔離体２で絶縁して、導電対極３に接近させる状態として、アルカリ電解液４に浸漬し、電極板１と導電対極３との間に通電して、電極板１を化成処理して活性化する方法を改良したものである。
【００１２】
本発明の請求項１の活性化方法は、導電対極３に、表面に多数の凸部８を点状に設けている導電プレートを使用することを特徴としている。多数の凸部８を点状に設けている導電対極３は、従来の導電対極３に設けた凸条５のように、長くて広い面積で電極板１の表面に密着しない。凸部８は、局部的に極めて狭い面積で点状に電極板１の表面に押圧される。凸部８を介して電極板１を押圧する導電対極３は、凸部８の間に、ガスを排出させるための空隙を形成し、この空隙でガスを速やかに排出する。
【００１３】
本発明の活性化方法は、プレス成形して局部的な凸部８を設けており、さらに、凸部８の一部を開口して、ガスを排出しやすい形状としている。
【００１４】
本発明の活性化方法は、プレス成形された凸部８の上方または側方を開口してなる導電対極３を使用して、電極板１を活性化する。
【００１５】
本発明の請求項２の活性化方法は、導電対極３に、開口率を５０％以下とする導電プレートを使用する。本明細書において、金属板である導電プレートの「開口率」とは、導電プレートを正面から見た状態における導電プレートの見掛け面積に対する開口部８ａの面積を意味する。したがって、図４の正面図と、図５の要部拡大斜視図と、図６の要部拡大断面図とに示すように、金属板を局部的に突出させる形状にプレス成形して凸部８を設けている導電対極３は、図４の正面図に示すように、導電対極３の開口率が０％である。それは、本明細書において、金属板である導電プレートの「開口率」は、導電プレートを正面から見た状態における導電プレートの見掛け面積に対する開口部８ａの面積を意味するものであるから、図４の正面図に示すように、導電プレートを正面から見た状態における開口部８ａの面積が０となるからである。
【００１６】
【００１７】
本発明の請求項３の活性化方法は、導電対極３と電極板１を帯状とし、帯状の導電対極３と電極板１を、隔離体２を介して巻回して互いに接近させて、アルカリ電解液４に浸漬し、アルカリ蓄電池用電極板を活性化する。
【００１８】
本発明の請求項４の活性化方法は、幅方向の両側縁を除く部分に凸部８を設けてなる帯状の導電プレートを導電対極３に使用して、アルカリ蓄電池用電極板を活性化する。さらに、請求項５の活性化方法は、巻き始め端と巻き終わり端とを除く部分に凸部８を設けてなる帯状の導電プレートを導電対極３に使用して、アルカリ蓄電池用電極板を活性化する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電極板の活性化方法を例示するものであって、本発明は活性化方法を下記のものに特定しない。
【００２０】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２１】
本発明のアルカリ蓄電池用電極板の活性化方法は、図１と図２に示す、従来の方法と同じように、活物質を含む電極板１を、隔離体２で絶縁して、導電対極３に接近する状態として、アルカリ電解液４に浸漬し、電極板１と導電対極３との間に通電して、電極板１を化成処理する。本発明の活性化方法は、この方法において、独特の導電対極３を使用することを特徴とする。
【００２２】
本発明の活性化方法は、活性化する電極板１を特定しない。本発明の方法で活性化される電極板１は、導電対極３と対向してアルカリ電解液４に浸漬して通電して、活性化できる全ての電極を使用できる。たとえば、電極板１は、極板芯体７に、酸化カドミウムを主成分とするカドミウムからなる予備充電物を添加しているペースト状の活物質を充填した帯状の電極板、あるいは、ニッケル焼結板に、所定の活物質を充填して帯状としたものを使用する。ニッケル焼結板に充填される活物質としては、負極板においては水酸化カドミウムを使用し、正極板においては水酸化ニッケルを使用する。巻回される帯状の電極板１は、集電板６に接触して電気接続できるように、図１と図２に示すように、片側に極板芯体７を突出させている。
【００２３】
電極板１は、好ましくは、細長い帯状に成形して積層して活性化する。長い帯状の電極板１は、巻回して能率よく活性化できるからである。ただ、本発明の方法は、電極板を板状とし、板状の導電対極に隔離体を介して積層して、アルカリ電解液に浸漬して活性化することもできる。
【００２４】
電極板１と導電対極３を絶縁する隔離体２は、絶縁性と、耐アルカリ性と、耐高温特性を有し、さらに、良好な通気性を有する全てのもの、例えばポリプロピレンの織布、あるいは不織布よりなる帯状のシート材が使用される。
【００２５】
導電対極３は、全体の形状を帯状とする導電プレートである。導電プレートは、ニッケル板やステンレス板等の金属板である。導電対極３は、表面に多数の凸部８を点状に設けている。導電対極３は、図４の正面図と、図５の要部拡大斜視図と、図６の要部拡大断面図とに示すように、金属板を局部的に突出させる形状にプレス成形して凸部８を設けている。凸部８は、電極板の表面に発生するガスを、矢印で示すように、よりスムーズに浮上させるために、一部を開口している。図に示す導電対極３は、凸部８の上方を開口している。この形状の導電対極３は、開口部８ａからガスを上方に浮上させて、よりスムーズに電極板の表面から除去できる。ただ、導電対極の凸部は、図示しないが側部を開口することもできる。
【００２６】
以上の図に示す導電対極３は、プレス加工により金属板を線状に切断すると同時に凸部を形成して、開口部８ａに向かって次第に幅が広くなる凸部８を設けている。図４の導電対極３は、凸部８の正面形状を、アーチの両端を直線で連結する形状としている。ただ、凸部の正面形状は、図示しないが、半円や半楕円を直線で連結する形状とすることもできる。以上の平面形状の凸部８は、図に示すように、好ましくは、直線部分を切断して開口部８ａとする。さらに、凸部８は、開口部８ａに向かって次第に高く突出する形状、すなわち、表面を傾斜面とする形状にプレス加工される。この形状の凸部８は、より狭い面積で隔離体２を介して電極板１に押圧される。
【００２７】
導電対極３は、隔離体２を介して電極板１に接近して積層される。細長い帯状の電極板１の化成処理に使用される導電対極３は、帯状に形成される。ただ、本発明の活性化方法は、電極板を帯状に特定しないので、電極板と導電対極の両方を板状とし、隔離体を介して積層して、アルカリ電解液に浸漬して化成処理することもできる。
【００２８】
帯状の導電対極３は、幅方向の両側縁を除く部分に凸部８を設けている。両側縁に凸部８のない導電対極３は、両側縁を直線状として、集電板６に電気接続できる。さらに、導電対極３は、巻き始め端と、巻き終わり端にも凸部８を設けない。この構造の導電対極３は、幅方向の両側縁に凸部を設けていないので対極強度が向上し、さらに、集電板６との接触面積が充分にとれるため、大電流を通電することができる。
【００２９】
図４に示す導電対極３は、片面に突出して凸部８を設けている。ただ、本発明の活性化方法は、図示しないが、両面に突出している凸部のある導電対極を使用して電極板を化成処理することもできる。
【００３０】
以上の構造の導電対極３は、隔離体２を介して、いいかえると、隔離体２で絶縁して帯状の電極板１を積層し、巻回して巻回体９とされる。巻回体９は、図１と図２に示すように、電極板１の極板芯体７と、導電対極３の側縁を、導電縁として反対方向に突出させるように、導電対極３と電極板１を横に多少ずらせた状態で積層して巻回される。
【００３１】
巻回体９は、図２に示すように、化成浴槽１０のアルカリ電解液４に浸漬される。化成浴槽１０は、上下に集電板６を配設し、この集電板６を巻回体９の導電縁に押圧して電気接続する。化成浴槽１０に充填されるアルカリ電解液４は、電極板１を化成処理できる電解液、たとえば、苛性カリ液である。アルカリ電解液４を入れた化成浴槽１０に巻回体９を入れ、巻回体９をアルカリ電解液４に浸漬して、集電板６を巻回体９の導電縁に電気接続して、集電板６に連結された通電端子１１の間に、充放電するように通電し、電極板１を化成処理する。
【００３２】
電極板を化成処理する方法は、化成時に発生するガスにより化成処理が阻害される弊害があるが、以下、本発明の実施例と従来の比較例とを比較して、本発明の方法が極めて優れていることを明確にする。
【００３３】
【実施例】
［実施例１］
電極板１に、極板芯体７に酸化カドミウムを主成分としているペースト活物質を充填した帯状の非焼結式負極板を使用する。隔離体２に、ポリプロピレンよりなる帯状の不織布である隔離体を使用する。ニッケル製の導電対極３には、図４ないし図６に示すように、上方を開口している多数の凸部８を有する導電対極３を使用する。以上の電極板１と、隔離体２と、導電対極３とを積層して巻回して巻回体９とし、アルカリ電解液４に浸漬して化成処理する。
【００３４】
【００３５】
【００３６】
［実施例３］
導電対極３である導電プレートの開口率を変更する以外は、実施例１と同様にして、電極板１を化成処理した。なお、図４の導電対極３の開口率は０％である。導電対極である導電プレートは、図７と図８の正面図に示すようにして、開口率を大きくできる。さらに、開口率を、０％、３０％、５０％、６０％とする導電対極に使用される導電プレートの伸び率を、図９に示している。この図より、導電対極に使用される導電プレートは、開口率を５０％以下とすると伸びないが、開口率を５０％よりも大きくすると、伸びやすくなる。したがって、導電対極３に使用される導電プレートは、開口率を５０％以下とするのがよい。
【００３７】
［比較例１］
導電対極３を、図３に示すように両面に凸条５を設けたニッケル製対極とする以外、実施例１と同じ方法で電極板１を化成処理する。
【００３８】
実施例１、比較例１で得られた電極板の化成時利用率を測定し、その結果を以下の表１に示す。また、これらの電極板の充電効率を測定し（サンプル数５０）、その分布を図１０ないし図１１に示すと共に、それらの標準偏差を表１に示す。更に、実施例１および２と比較例１で使用した導電対極を用いて化成処理をそれぞれ１００回行った後に、導電対極上端部及び下端部の１００ｍ当りの伸び率を測定し、その結果を表２に示す。
【００３９】
【表１】
0003573939.tif 000002
【００４０】
ただし、化成時利用率は以下の計算式で求めた。
化成利用率＝（放電容量／理論容量）×１００
さらに、化成時の充放電条件は、０．２Ｃの電流で極板容量の１５０％の電気量を充電し、０．２Ｃの電流で１．５Ｖになるまで放電するものである。なお、Ｃは定電流で１時間通電することによって極板の理論容量を得る電流値とする。
【００４１】
充電効率は、以下の計算式で求めた。
充電効率＝（放電容量／充電容量）×１００
さらに、充電効率は、化成時の充放電条件を、０．２Ｃの電流で極板容量の４０％の電気量を充電し、０．２Ｃの電流で１．５Ｖになるまで放電して測定した。
【００４２】
【表２】
0003573939.tif 000003
【００４３】
表１から実施例１で得られた電極板は、化成時の利用効率が高くなることが分かる。さらに、極板特性（充電効率）のバラツキが少なくなる。これより、実施例１で得られた電極板を用いた電池は安定した電池容量を確保できる。また、表２から実施例１で使用した対極は化成を１００回行った後も伸びがなく優れたものであることが分かる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明のアルカリ蓄電池用電極板の活性化方法は、電極板を均一に能率よく化成処理して活性化できる特長がある。それは、本発明の方法が、表面に多数の凸部を点状に設けている導電対極を使用することにより、電解液を電極板の内部まで均一に浸透できると共に、化成処理するときに発生するガスを速やかに排出できるからである。ガスを速やかに排出できる本発明の活性化方法は、ガス溜りに起因する充放電反応の悪害を抑制し、活性化されない部分ができるのを少なくして、電極板の全体を均一に活性化する。
【００４５】
さらに、本発明の活性化方法は、導電対極を十分な引張強度として、伸びを少なくして、何回も繰り返し有効に再使用できる特長も実現する。この特長は、従来の方法が、導電対極に幅方向に凸条を設けていたのに代わって、本発明の方法では、多数の凸部を点状に設ける独特の構造とすることにより実現される。伸びない導電対極を使用して活性化する本発明の方法は、導電対極と電極板とを正確な位置に積層して化成処理できる特長も実現する。
【００４６】
さらにまた、本発明の活性化方法は、導電対極に設けた多数の凸部を局部的に隔離体を介して電極板に押圧して、導電対極と電極板を積層して化成処理するので、電極板の変形を少なくして有効に化成処理できる特長も実現する。
【００４７】
本発明のアルカリ蓄電池用電極板の活性化方法は、凸部の一部を開口しており、さらに、本発明の活性化方法は、凸部の上方または側部を開口している。この方法は、導電対極の開口部にガスを導いて、より速やかにガスを排除できる特長がある。
【００４８】
本発明の請求項２の活性化方法は、導電対極に使用される導電プレートの開口率を５０％以下としているので、導電対極に使用される導電プレートの伸びを少なくして、何回も繰り返し再使用して、処理コストを低減できる特長を実現する。
【００４９】
【００５０】
本発明の請求項３の活性化方法は、多数の凸部がある導電対極と、電極板を帯状として化成処理するので、能率よく活性化できる特長がある。
【００５１】
本発明の請求項４の活性化方法は、幅方向の両側縁を除く部分に凸部を設けているので、導電対極の伸びを極めて強くできると共に、両側縁を確実に集電板に電気接続できる特長を実現する。
【００５２】
本発明の請求項５の活性化方法は、帯状の導電対極の、巻き始め端と巻き終わり端とを除く部分に凸部を設けているので、巻回するときに、端部を確実に挟着して、巻回体とすることができる特長がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】帯状の電極板と隔離体と導電対極を積層して巻回する状態を示す斜視図
【図２】図１に示す巻回体をアルカリ電解液に浸漬した状態を示す断面図
【図３】従来の導電対極の一例を示す斜視図
【図４】本発明のアルカリ蓄電池用電極板の活性化方法に使用する実施例１の導電対極を示す正面図
【図５】図４に示す導電対極の要部拡大斜視図
【図６】図５に示す導電対極の断面斜視図
【図７】本発明のアルカリ蓄電池用電極板の活性化方法に使用する実施例３の導電対極を示す正面図
【図８】本発明のアルカリ蓄電池用電極板の活性化方法に使用する実施例３の導電対極の他の一例を示す正面図
【図９】開口率に対する１００回使用後の対極伸び率を示すグラフ
【図１０】実施例１で得られた電極板の充電効率の分布を示すグラフ
【図１１】比較例１で得られた電極板の充電効率の分布を示すグラフ
【符号の説明】
１…電極板
２…隔離体
３…導電対極
４…アルカリ電解液
５…凸条
６…集電板
７…極板芯体
８…凸部                ８ａ…開口部
９…巻回体
１０…化成浴槽
１１…通電端子
【図１】
0003573939.tif 000004
【図２】
0003573939.tif 000005
【図３】
0003573939.tif 000006
【図４】
0003573939.tif 000007
【図５】
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【図６】
0003573939.tif 000009
【図７】
0003573939.tif 000010
【図８】
0003573939.tif 000011
【図９】
0003573939.tif 000012
【図１０】
0003573939.tif 000013
【図１１】
0003573939.tif 000014