(57)【要約】【課題】スルホン化処理が施されたセパレータによる自己放電の抑制効果を奏し、軽量化が可能なニッケル水素蓄電池及びその製造方法を提供する。【解決手段】ニッケル水素蓄電池１は、複数の電極２（２１、２２）がセパレータ３を介して積層された電極組立体４と、電極組立体４の積層方向における端部にそれぞれ当接し、電極組立体４を拘束する拘束部材５（５ａ、５ｂ）とを有している。セパレータ３は、スルホン基を有する不織布からなる第１不織布層３１と、スルホン基とは異なる親水性官能基を有する不織布からなる第２不織布層３２とを含む２層以上の積層構造を有している。【選択図】図１
2018125071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極がセパレータを介して積層された電極組立体と、
上記電極組立体の積層方向における端部にそれぞれ当接し、上記電極組立体を拘束する拘束部材とを有し、
上記セパレータは、
スルホン基を有する不織布からなる第１不織布層と、
スルホン基とは異なる親水性官能基を有する不織布からなる第２不織布層とを含む２層以上の積層構造を有している、ニッケル水素蓄電池。
【請求項２】
上記第１不織布層のスルホン化度は２．５×１０-3以上である、請求項１に記載のニッケル水素蓄電池。
【請求項３】
上記第２不織布層は、酸素を含む親水性官能基を有する不織布からなる、請求項１または２に記載のニッケル水素蓄電池。
【請求項４】
上記電極組立体は、金属箔と、上記金属箔の表側面上に配置された正極活物質層と、上記金属箔の裏側面上に配置された負極活物質層とを備えたバイポーラ電極を有している、請求項１〜３のいずれか１項に記載のニッケル水素蓄電池。
【請求項５】
複数の電極を準備し、
スルホン基を有する不織布からなる第１の不織布と、スルホン基とは異なる親水性官能基を有し、上記第１の不織布よりも空隙率が高い第２の不織布とを含む複数枚の不織布を互いに積層してセパレータを作製し、
上記電極と上記セパレータとを交互に積層して電極組立体を作製し、
上記電極組立体における積層方向の両端に配置された電極に拘束部材を当接させ、
上記拘束部材同士を互いに接近させて上記電極組立体をその積層方向に圧縮する、ニッケル水素蓄電池の製造方法。
【請求項６】
上記圧縮前における上記第２の不織布の空隙率は６５〜８０％である、請求項５に記載のニッケル水素蓄電池の製造方法。
【請求項７】
上記第２の不織布は、酸素を含む親水性官能基を有している、請求項５または６に記載のニッケル水素蓄電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニッケル水素蓄電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ニッケル水素蓄電池は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の車両のバッテリーに用いられている。この種のニッケル水素蓄電池は、複数の電極がセパレータを介して積層された電極組立体を有している。電極組立体において、セパレータと電極との間に隙間が存在している場合には、充放電の際に生じるガスがこの隙間に溜まりやすくなり、電極反応のムラの発生を招くおそれがある。そのため、この種のニッケル水素蓄電池は、通常、電極組立体の積層方向における端部にそれぞれ当接し、電極組立体を積層方向に圧縮する拘束部材を更に有している。
【０００３】
電極組立体におけるセパレータとしては、ポリオレフィン系樹脂からなり、親水化処理を施された不織布が使用されている。近年では、親水化処理としてスルホン化処理が適用されることが多い（例えば、特許文献１）。スルホン化処理においては、濃硫酸や発煙硫酸に不織布を浸漬する等の方法により、不織布の繊維にスルホン基（−ＳＯ3Ｈ）が付与される。このスルホン基は、正極活物質等から発生した窒素化合物を捕捉することができる。それ故、スルホン化処理が施された不織布は、窒素化合物に起因する自己放電を抑制する効果を奏することができる。
【０００４】
スルホン化処理を行うと、不織布の繊維へのスルホン基の付与とともに、酸化によって繊維が劣化するおそれがある。そして、この繊維の劣化が過度に進行すると、不織布をニッケル水素蓄電池に組み込んだ際に、隣り合う電極の間の電気的な絶縁が保たれなくなるおそれがある。このような問題を回避するため、スルホン化処理を施す前の不織布には、他の親水化処理を施す前の不織布に比べて小さな空隙率を有するものが使用されている。それ故、スルホン化処理後の不織布の空隙率は、他の親水化処理が施された不織布に比べて小さくなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−６８２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ニッケル水素蓄電池を組み立てる際には、上述したように、拘束部材により電極組立体を積層方向に圧縮し、セパレータと電極との間の隙間を小さくする作業が行われる。セパレータと電極との間の隙間を十分に小さくするためには、拘束部材の剛性を高め、電極組立体に加わる荷重を大きくすることが好ましい。一方、剛性の高い拘束部材は質量が大きくなり、ニッケル水素蓄電池全体の質量の増大を招くおそれがある。従って、ニッケル水素蓄電池の質量増大を抑制しつつセパレータと電極との間の隙間を十分に小さくするために、上記圧縮作業において拘束部材に加わる反力を低減することが望まれている。
【０００７】
しかし、スルホン化処理が施された不織布は、上述したように、他の親水化処理が施された不織布に比べて空隙率が小さいため、他の親水化処理が施された不織布に比べて圧縮された際に変形しにくくなっている。そのため、スルホン化処理が施された不織布をセパレータとして使用する場合には、電極組立体を圧縮する際に拘束部材に加わる反力が比較的大きくなる。それ故、拘束部材の軽量化、ひいてはニッケル水素蓄電池の軽量化には限界があった。
【０００８】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、スルホン化処理が施されたセパレータによる自己放電の抑制効果を奏し、軽量化が可能なニッケル水素蓄電池及びその製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、複数の電極がセパレータを介して積層された電極組立体と、
上記電極組立体の積層方向における端部にそれぞれ当接し、上記電極組立体を拘束する拘束部材とを有し、
上記セパレータは、
スルホン基を有する不織布からなる第１不織布層と、
スルホン基とは異なる親水性官能基を有する不織布からなる第２不織布層とを含む２層以上の積層構造を有している、ニッケル水素蓄電池にある。
【発明の効果】
【００１０】
上記ニッケル水素蓄電池におけるセパレータは、第１不織布層と、第２不織布層とを含む２層以上の積層構造を有している。第１不織布層は、スルホン基を有する不織布から構成されている。即ち、第１不織布層は、スルホン化処理が施された不織布から構成されている。第１不織布層は、スルホン基を有しているため、正極活物質等から発生する窒素化合物を捕捉することができる。それ故、上記ニッケル水素蓄電池は、第１不織布層の存在により、自己放電の抑制効果を奏することができる。
【００１１】
また、第２不織布層は、スルホン基とは異なる親水性官能基を有する不織布から構成されている。即ち、第２不織布層は、スルホン化処理以外の親水化処理が施された不織布から構成されている。そのため、上記電極組立体を圧縮する前における第２不織布層の空隙率を第１不織布層よりも高くすることができる。
【００１２】
そして、上記圧縮前の第２不織布層の空隙率を第１不織布層の空隙率よりも高くすることにより、上記圧縮の際に、第１不織布層に比べて第２不織布層をより容易に変形させることができる。また、上記圧縮の際に主として第２不織布層が変形するため、第２不織布層を有さない場合に比べて拘束部材に加わる反力を低減することができる。それ故、従来よりも拘束部材の質量を低減することができる。
【００１３】
このように、上記ニッケル水素蓄電池は、第１不織布層の存在により、自己放電の抑制効果を奏することができる。また、第２不織布層を更に設けることにより、電極組立体の圧縮作業において拘束部材に加わる反力を低減することができる。その結果、従来よりも拘束部材の質量を低減し、ひいては上記ニッケル水素蓄電池の質量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１における、ニッケル水素蓄電池の要部を示す断面図である。
【図２】実施例１における、圧縮前の電極組立体をケースに収容した状態を示す断面図である。
【図３】実施例２における、３層構造のセパレータを備えたニッケル水素蓄電池の要部を示す断面図である。
【図４】実施例３における、複数のバイポーラ電極を備えたニッケル水素蓄電池の要部を示す断面図である。
【図５】実験例における、圧縮反力−圧縮率曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
上記ニッケル水素蓄電池において、電極組立体は、複数の電極がセパレータを介して積層された積層構造を有している。電極は、電極組立体において正極と負極とがセパレータを介して対面する単セルを構成することができれば、どのような態様であってもよい。例えば、正極としては、集電体としての金属箔の片面または両面上に正極活物質層が配置された箔電極や、集電体としての金属多孔質体に正極活物質が保持された多孔質電極等を採用することができる。また、負極としては、集電体としての金属箔の片面または両面上に負極活物質層が配置された箔電極等を採用することができる。
【００１６】
さらに、電極として、集電体としての金属箔と、金属箔の表側面上に配置された正極活物質層と、裏側面上に配置された負極活物質層とを有するバイポーラ電極を採用することもできる。この場合には、バイポーラ電極を積層するという単純な構成により、複数の単セルを直列に接続することができる。その結果、ニッケル水素蓄電池の起電力をより高くすることができる。
【００１７】
また、バイポーラ電極を用いる場合には、単極性の電極を用いる場合に比べて、電極の総数に対する単セルの数を増やすことができる。それ故、電極の総数が同じ場合には、単極性の電極を用いる場合に比べて単セルの数を多くすることができる。また、単セルの数が同じ場合には、単極性の電極を用いる場合に比べて電極の総数を少なくし、積層方向におけるニッケル水素蓄電池の寸法をより小さくすることができる。
【００１８】
電極組立体における隣り合う電極の間には、セパレータが介在している。セパレータは、スルホン基を有する不織布からなる第１不織布層と、スルホン基とは異なる親水性官能基を有する不織布からなる第２不織布層とを含む２層以上の積層構造を有している。即ち、セパレータは、第１不織布層と第２不織布層との２層構造であってもよいし、第１不織布層と第２不織布層とが交互に積層された３層以上の多層構造であってもよい。また、第１不織布層及び第２不織布層に加えて、これらとは異なる構成を有する不織布層を更に含む多層構造とすることもできる。
【００１９】
上記積層構造における積層順序は、どのような順序であってもよい。隣り合う電極の間に第１不織布層と第２不織布層の両方が存在していれば、第１不織布層による自己放電の抑制効果と、第２不織布層による圧縮時の反力低減の効果との両方を奏することができる。
【００２０】
第１不織布層は、スルホン基を有する不織布から構成されている。この不織布の繊維を構成する樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体等のポリオレフィン系樹脂を採用することができる。
【００２１】
第１不織布層のスルホン化度は２．５×１０-3以上であることが好ましい。この場合には、第１不織布層中のスルホン基数が十分に多いため、正極活物質層等から発生した窒素化合物をより確実に捕捉することができる。その結果、上記ニッケル水素蓄電池は、自己放電の抑制効果をより確実に奏することができる。また、この場合には、第１不織布層により捕捉可能な窒素化合物の量をより多くすることができるため、自己放電の抑制効果をより長期間に亘って奏することができる。
【００２２】
第１不織布層のスルホン化度をより高くすると、自己放電の抑制効果をより長期間に亘って維持することができる。しかし、スルホン化度を過度に高くしようとすると、スルホン化処理の際に第１不織布層の繊維が劣化し、隣り合う電極の間の電気的な絶縁が保たれなくなるおそれがある。スルホン化処理による繊維の劣化を回避する観点からは、第１不織布層のスルホン化度を３．０×１０-3以下とすることが好ましい。
【００２３】
第１不織布層のスルホン化度は、第１不織布層中のＣ（炭素）に対するＳ（硫黄）の原子数の比である。第１不織布層のスルホン化度は、例えば、以下の方法により測定することができる。まず、第１不織布層を酸素雰囲気中で燃焼させ、強アルカリ水溶液等を用いて発生したガスを捕集する。強アルカリ水溶液を用いてガスを捕集する場合には、第１不織布層中のＣが炭酸イオン（ＣＯ32-）等の炭素を含むイオンとして水溶液中に捕集され、第１不織布層中のＳが硫酸イオン（ＳＯ42-）等の硫黄を含むイオンとして水溶液中に捕集される。それ故、水溶液中のイオン量をイオンクロマトグラフィーにより定量することにより、第１不織布層のスルホン化度を算出することができる。
【００２４】
第２不織布層は、スルホン基とは異なる親水性官能基を有する不織布から構成されている。第２不織布層に設けられる親水性官能基としては、例えば、水酸基（−ＯＨ）、エーテル基（−Ｏ−）、カルボニル基（−Ｃ（＝Ｏ）−）、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、ハロゲン化カルボニル基（−ＣＯＸ）等がある。また、ハロゲン化カルボニル基におけるハロゲン（Ｘ）としては、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）等を採用することができる。第２不織布層は、これらの官能基から選択される１種を含んでいてもよいし、２種以上を含んでいてもよい。また、不織布の繊維を構成する樹脂としては、第１不織布層と同様に、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体等のポリオレフィン系樹脂を採用することができる。
【００２５】
第２不織布層は、酸素を含む親水性官能基を有する不織布から構成されていることが好ましい。酸素を含む親水性官能基としては、例えば、水酸基（−ＯＨ）、エーテル基（−Ｏ−）、カルボニル基（−Ｃ（＝Ｏ）−）、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、ハロゲン化カルボニル基（−ＣＯＸ）等がある。これらの官能基を不織布に形成することができる親水化処理としては、例えば、プラズマ処理やフッ素ガス処理等の親水化処理がある。
【００２６】
酸素を含む親水性官能基を有する第２不織布層は、スルホン基を有する第１不織布層に比べて電解液を吸収しやすい。そのため、例えば充放電時に膨張した電極によってセパレータが圧縮され、電解液がセパレータから流出した場合などに、電解液を迅速にセパレータ内に再吸収することができる。一方、第１不織布層は、第２不織布層に比べて吸収した電解液を保持しやすいため、セパレータからの電解液の流出を抑制することができる。
【００２７】
従って、電解液を保持しやすい第１不織布層と電解液を吸収しやすい第２不織布層とを組み合わせて用いることにより、セパレータに電解液が満たされた状態をより容易に維持することができる。その結果、電解液の局所的な消失によって電流が集中することを緩和し、ひいてはニッケル水素蓄電池の寿命特性を向上させることができる。
【００２８】
電極組立体の積層方向における両端に配置された電極は、電極組立体を積層方向に拘束する拘束部材と当接している。拘束部材は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス合金等の金属から構成されていてもよい。
【００２９】
上記ニッケル水素蓄電池は、例えば、以下の製造方法により作製することができる。
即ち、複数の電極を準備し、
スルホン基を有する第１の不織布と、スルホン基とは異なる親水性官能基を有し、上記第１の不織布よりも空隙率が高い第２の不織布とを含む複数枚の不織布を互いに積層してセパレータを作製し、
上記電極と上記セパレータとを交互に積層して電極組立体を作製し、
上記電極組立体における積層方向の両端に配置された電極に拘束部材を当接させ、
上記拘束部材同士を互いに接近させて上記電極組立体をその積層方向に圧縮することにより、上記ニッケル水素蓄電池を作製することができる。
【００３０】
上記製造方法において、第１の不織布としては、例えば、スルホン化処理が施されたポリプロピレン系樹脂からなる不織布を使用することができる。スルホン化処理としては、不織布を濃硫酸や発煙硫酸に浸漬する等の公知の方法を採用することができる。
【００３１】
スルホン化処理を施した後における第１の不織布の電気絶縁性を確保する観点から、第１の不織布の空隙率は６５％以下であることが好ましい。一方、第１の不織布の空隙率が過度に低い場合には、ニッケル水素蓄電池における電解液の流通が阻害され、充放電効率の低下を招くおそれがある。かかる問題を回避する観点から、第１の不織布の空隙率は２５％以上であることが好ましい。
【００３２】
第２の不織布としては、例えば、スルホン化処理以外の親水化処理が施されたポリプロピレン系樹脂からなる不織布を使用することができる。また、第２の不織布は、拘束部材により圧縮される前において、第１の不織布よりも高い空隙率を有している。これにより、電極組立体の圧縮時に、第２の不織布からなる第２不織布層を容易に変形させ、拘束部材に加わる反力を低減することができる。その結果、拘束部材の質量を低減し、ひいては上記ニッケル水素蓄電池の質量を低減することができる。
【００３３】
第２の不織布は、拘束部材により圧縮される前において、６５〜８０％の空隙率を有していることが好ましい。この場合には、電極組立体の圧縮時に第２不織布層をより容易に変形させ、拘束部材に加わる反力をより低減することができる。その結果、拘束部材の質量をより低減し、ひいてはニッケル水素蓄電池の質量をより低減することができる。
【実施例】
【００３４】
（実施例１）
上記ニッケル水素蓄電池の実施例について、図を用いて説明する。図１に示すように、ニッケル水素蓄電池１は、複数の電極２（２１、２２）がセパレータ３を介して積層された電極組立体４と、電極組立体４の積層方向における端部にそれぞれ当接し、電極組立体４を拘束する拘束部材５（５ａ、５ｂ）とを有している。セパレータ３は、スルホン基を有する不織布からなる第１不織布層３１と、スルホン基とは異なる親水性官能基を有する不織布からなる第２不織布層３２とを含む２層以上の積層構造を有している。
【００３５】
本例の電極組立体４は、図１に示すように、電極２として、１枚の正極２１と、１枚の負極２２とを有している。正極２１は、集電体としての金属箔２１１と、金属箔２１１の両面に塗布された正極活物質層２１２とを備えた箔電極である。金属箔２１１としては、具体的にはニッケル箔が使用されている。また、正極活物質層２１２には正極活物質としての水酸化ニッケルが含まれている。
【００３６】
負極２２は、金属箔２２１と、金属箔２２１の両面に塗布された負極活物質層２２２とを備えた箔電極である。金属箔２２１としては、具体的にはニッケル箔が使用されている。また、負極活物質層２２２には負極活物質としての水素吸蔵合金が含まれている。なお、本例では正極２１と負極２２とを１枚ずつ備えた電極組立体４の例を示したが、正極２１の数及び負極２２の数を、それぞれ２枚以上とすることもできる。
【００３７】
正極２１と負極２２との間には、第１不織布層３１と、第２不織布層３２との２層構造を有するセパレータ３が介在している。第１不織布層３１は、ポリオレフィン系樹脂からなり、スルホン基を有する不織布より構成されている。また、第２不織布層３２は、ポリオレフィン系樹脂からなり、酸素を含む親水性官能基を有する不織布より構成されている。
【００３８】
電極組立体４は、ポリプロピレン、ポリフェニルサルファイドまたは変性ポリフェニレンエーテル等の絶縁性樹脂からなり、筒状を呈するケース６の内部に収容されている。また、ケース６の各開口端は、拘束部材５により閉鎖されている。ニッケル水素蓄電池１における、ケース６及び拘束部材５に囲まれた内部空間には、電解液が注入されている。なお、電解液としては、例えば、水酸化カリウム水溶液等の、ニッケル水素蓄電池用として公知の電解液を使用することができる。
【００３９】
本例の拘束部材５（５ａ、５ｂ）は、金属板から構成されている。２つの拘束部材５ａ、５ｂのうち第１の拘束部材５ａは、電極組立体４の積層方向における一端に配置された正極２１と、ケース６の一方の開口端面６１との両方に当接している。また、第１の拘束部材５ａにおけるケース６の外側に露出した部分には、第１の電極端子５１ａが取り付けられている。第１の電極端子５１ａは、第１の拘束部材５ａを介して正極２１と電気的に接続されている。
【００４０】
第２の拘束部材５ｂは、電極組立体４の積層方向における他端に配置された負極２２と、ケース６の他方の開口端面６２との両方に当接している。また、第２の拘束部材５ｂにおけるケース６の外側に露出した部分には、第２の電極端子５１ｂが取り付けられている。第２の電極端子５１ｂは、第２の拘束部材５ｂを介して負極２２と電気的に接続されている。
【００４１】
各拘束部材５の外周端縁は、ケース６よりも外方まで延出している。そして、第１の拘束部材５ａの外周端縁と第２の拘束部材５ｂの外周端縁とは、図示しない絶縁部材を介してボルト５３及びナット５４により締結されている。これにより、拘束部材５により電極組立体４を拘束するとともに、各拘束部材５をケース６の開口端面６１、６２に密着させ、ケース６の開口端を閉鎖することができる。
【００４２】
次に、本例のニッケル水素蓄電池１の製造方法を説明する。本例の製造方法においては、まず、正極２１及び負極２２を準備する。正極２１及び負極２２は、公知の方法により製造することができる。
【００４３】
次に、スルホン基を有する不織布からなる第１の不織布３１０と、スルホン基とは異なる親水性官能基を有し、第１の不織布３１０よりも空隙率が高い第２の不織布３２０とを含む複数枚の不織布を互いに積層して複数のセパレータ３を作製する（図２参照）。これにより、第１の不織布３１０が第１不織布層３１となり、第２の不織布３２０が第２不織布層３２となる。
【００４４】
第１の不織布３１０としては、ポリオレフィン系樹脂からなり、スルホン化処理が施された不織布を使用することができる。また、第１の不織布３１０の厚みは３０〜１５０μｍとし、空隙率は２５〜６５％とすることができる。
【００４５】
第２の不織布３２０としては、ポリオレフィン系樹脂からなり、スルホン化処理以外の親水化処理が施された不織布を使用することができる。この親水化処理としては、具体的には、プラズマ処理やフッ素ガス処理等を採用することができる。また、第２の不織布３２０の厚みは３０〜１５０μｍとし、空隙率は６５〜８０％とすることができる。
【００４６】
ここで、各不織布３１０、３２０の空隙率は、以下の測定方法により得ることができる。即ち、不織布３１０、３２０の質量（ｇ）を体積（ｃｍ3）で除して、空隙を含む不織布３１０、３２０の密度（ｇ／ｃｍ3）を算出する。この空隙を含む不織布３１０、３２０の密度（ｇ／ｃｍ3）を不織布３１０、３２０の真密度（ｇ／ｃｍ3）で除することにより、不織布３１０、３２０における樹脂の充填率（％）が得られる。そして、この充填率（％）を１００％から差し引いた値が空隙率（％）である。
【００４７】
次いで、負極２２、セパレータ３及び正極２１をこの順に積層し、電極組立体４を作製する。この電極組立体４を別途準備したケース６内に収容した後、図２に示すように、正極２１及び負極２２に拘束部材５ａ、５ｂを当接させる。
【００４８】
本例においては、ケース６の高さよりも電極組立体４の積層方向の寸法の方が大きくなっている。それ故、正極２１及び負極２２に拘束部材５ａ、５ｂを当接させた時点では、図２に示すように、拘束部材５ａとケース６の開口端面６１との間に隙間が開いている。
【００４９】
その後、２枚の拘束部材５をボルト５３及びナット５４で締結することにより、拘束部材５同士を互いに接近させ、電極組立体４をその積層方向に圧縮する。以上により、ニッケル水素蓄電池１を作製することができる。
【００５０】
なお、ケース６内への電解液の注入は、任意のタイミングで行うことができる。例えば、予め電解液を含ませたセパレータ３を用いて電極組立体４を作製してもよいし、拘束部材５を締結する前に、拘束部材５ａとケース６の開口端面６１との間の隙間からケース６内に電解液を注入してもよい。また、図に示さないが、予めケース６等に電解液を注入するための注入口を設け、拘束部材５の締結後に、この注入口から電解液を注入することもできる。
【００５１】
次に、本例のニッケル水素蓄電池１の作用効果を説明する。ニッケル水素蓄電池１におけるセパレータ３は、スルホン基を有する第１の不織布３１０からなる第１不織布層３１と、スルホン基とは異なる親水性官能基を有する第２の不織布３２０からなる第２不織布層３２とを含む２層以上の積層構造を有している。第１不織布層３１は、スルホン基を有しているため、正極活物質等から発生する窒素化合物を捕捉することができる。それ故、ニッケル水素蓄電池１は、第１不織布層３１による自己放電の抑制効果を奏することができる。
【００５２】
また、第２不織布層３２は、スルホン化処理以外の親水化処理が施された第２の不織布３２０から構成されている。そのため、電極組立体４を圧縮する前における第２不織布層３２の空隙率を第１不織布層３１よりも高くすることができる。
【００５３】
そして、圧縮前の第２不織布層３２の空隙率を第１不織布層３１の空隙率よりも高くすることにより、上記圧縮の際に、第１不織布層３１に比べて第２不織布層３２をより容易に変形させることができる。また、上記圧縮の際に主として第２不織布層３２が変形するため、第２不織布層３２を有さない場合に比べて拘束部材５に加わる反力を低減することができる。それ故、従来よりも拘束部材５の質量を低減することができる。
【００５４】
このように、ニッケル水素蓄電池１は、第１不織布層３１の存在により、自己放電の抑制効果を奏することができる。また、第２不織布層３２を更に設けることにより、電極組立体４の圧縮作業において拘束部材５に加わる反力を低減することができる。その結果、従来よりも拘束部材５の質量を低減し、ひいてはニッケル水素蓄電池１の質量を低減することができる。
【００５５】
また、第２不織布層３２は、酸素を含む親水性官能基を有する第２の不織布３２０から構成されている。この第２不織布層３２を第１不織布層３１と組み合わせて用いることにより、セパレータ３に電解液が満たされた状態をより容易に維持することができる。その結果、電解液の局所的な消失によって電流が集中することを緩和し、ひいてはニッケル水素蓄電池１の寿命特性を向上させることができる。
【００５６】
（実施例２）
本例は、３層以上の多層構造のセパレータ３０２を有するニッケル水素蓄電池１０２の例である。なお、本実施例以降において用いる符号のうち、既出の実施例において用いた符号と同一のものは、特に説明のない限り、既出の実施例における構成要素等と同様の構成要素等を表す。
【００５７】
図３に示すように、本例のセパレータ３０２は、第２不織布層３２、第１不織布層３１、第２不織布層３２が順次積層された３層の積層構造を有している。その他は、実施例１と同様である。
【００５８】
セパレータ３、３０２は、実施例１のように２層の積層構造を有していてもよいし、本例のように３層以上の積層構造を有していてもよい。隣り合う電極２（２１、２２）の間に第１不織布層３１と第２不織布層３２との両方を有していれば、第１不織布層３１による自己放電の抑制効果と、第２不織布層３２による圧縮時の反力低減の効果との両方を奏することができる。
【００５９】
（実施例３）
本例は、バイポーラ電極２５を備えた電極組立体４０３を有するニッケル水素蓄電池１０３の例である。図４に示すように、本例の電極組立体４０３は、電極２として、積層方向の一端に配置された第１の終端電極２３と、他端に配置された第２の終端電極２４と、これらの終端電極２３、２４の間に配置された複数のバイポーラ電極２５とを有している。これらの電極２３、２４、２５は、第１不織布層３１と、第２不織布層３２とを備えたセパレータ３を介して互いに積層されている。なお、便宜上、図４中への第１不織布層３１及び第２不織布層３２の記載は省略した。
【００６０】
バイポーラ電極２５は、集電体としての金属箔２５１と、金属箔２５１の表側面上に配置された正極活物質層２５２と、金属箔２５１の裏側面上に配置された負極活物質層２５３とを有している。また、複数のバイポーラ電極２５は、正極活物質層２５２、金属箔２５１、負極活物質層２５３、セパレータ３がこの順に繰り返し並ぶようにして積層されている。
【００６１】
第１の終端電極２３は、金属箔２３１と、その片面に設けられた負極活物質層２３２とを有している。第１の終端電極２３の負極活物質層２３２は、積層方向の一端に配置されたバイポーラ電極２５の正極活物質層２５２にセパレータ３を介して面している。また、第１の終端電極２３の金属箔２３１には、第１の拘束部材５ａが当接している。これにより、第１の終端電極２３と、第１の拘束部材５ａに設けられた第１の電極端子５１ａとが電気的に接続されている。
【００６２】
第２の終端電極２４は、金属箔２４１と、その片面に設けられた正極活物質層２４２とを有している。第２の終端電極２４の正極活物質層２４２は、積層方向の他端に配置されたバイポーラ電極２５の負極活物質層２５３にセパレータ３を介して面している。また、第２の終端電極２４の金属箔２４１には、第２の拘束部材５ｂが当接している。これにより、第２の終端電極２４と、第２の拘束部材５ｂに設けられた第２の電極端子５１ｂとが電気的に接続されている。
【００６３】
本例の電極組立体４０３においては、隣り合う金属箔２３１、２４１、２５１の間に、正極活物質層２４２、２５２と負極活物質層２３２、２５３とがセパレータ３を介して対面した単セルが形成されている。また、これらの単セルは、直列に接続されている。なお、本例の金属箔２３１、２４１、２５１はニッケル箔である。また、正極活物質層２４２、２５２には正極活物質としての水酸化ニッケルが含まれており、負極活物質層２３２、２５３には負極活物質としての水素吸蔵合金が含まれている。その他は実施例１と同様である。
【００６４】
本例のニッケル水素蓄電池１０３は、電極２として、集電体としての金属箔２５１と、金属箔２５１の表側面上に配置された正極活物質層２５２と、裏側面上に配置された負極活物質層２５３とを備えたバイポーラ電極２５を有している。そのため、バイポーラ電極２５を積層するという単純な構成により、複数の単セルを直列に接続することができる。その結果、ニッケル水素蓄電池１０３の起電力をより高くすることができる。
【００６５】
また、バイポーラ電極２５を備えた電極組立体４０３は、実施例１の電極組立体のように単極性の電極２１、２２を用いる場合に比べて、電極２の総数に対する単セルの数を増やすことができる。それ故、電極２の総数が同じ場合には、単極性の電極２を用いる場合に比べて単セルの数を多くすることができる。また、単セルの数が同じ場合には、単極性の電極２を用いる場合に比べて電極２の総数を少なくし、積層方向におけるニッケル水素蓄電池１０３の寸法をより小さくすることができる。その他、本例のニッケル水素蓄電池１０３は、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
【００６６】
（実験例）
本例は、スルホン基を有する不織布からなる第１不織布層と、スルホン基とは異なる親水性官能基を有する不織布からなる第２不織布層とを備えたセパレータを圧縮した際の反力を測定した例である。本例では、まず、第１不織布層と第２不織布層とが積層された２層構造のセパレータ（試験材１）を準備した。試験材１の第１不織布層は、スルホン化処理によりスルホン基（−ＳＯ3Ｈ）が付与されたポリオレフィン系樹脂より構成されている。第１不織布層の厚みは９０μｍ、空隙率は６３％、スルホン化度は２．７×１０-3である。また、第２不織布層は、フッ素ガス処理によりフルオロカルボニル基（−ＣＯＦ）が付与されたポリオレフィン系樹脂より構成されている。第２不織布層の厚みは３０μｍ、空隙率は７５％である。
【００６７】
本例では、試験材１との比較のため、スルホン基を有する不織布のみからなる試験材２を準備した。試験材２の不織布は、スルホン化処理によりスルホン基が付与されたポリオレフィン系樹脂より構成されている。この不織布の厚みは１２０μｍ、空隙率は６３％、スルホン化度は２．７×１０-3である。
【００６８】
これらの試験材を切断して５０ｍｍ×５０ｍｍの正方形片を準備し、この正方形片が５０枚積層された積層体を作製した。そして、万能試験機（島津製作所製「オートグラフ（登録商標）ＡＧ−ＸＤ  ｐｌｕｓ」）を用いて試験材の積層体を積層方向に圧縮し、荷重−ストローク曲線を取得した。そして、荷重の値を圧縮反力に、ストロークの値をセパレータの圧縮率に換算し、図５に示す圧縮反力−圧縮率曲線を得た。図５の縦軸はセパレータを圧縮した際の反力（ＭＰａ）であり、横軸はセパレータの圧縮率（％）である。
【００６９】
図５に示したように、同一の圧縮率において試験材１と試験材２とを比較した場合、試験材１の圧縮反力は、試験材２に比べて小さくなった。これらの結果から、スルホン基を有する不織布からなる第１不織布層と、スルホン基とは異なる親水性官能基を有する不織布からなる第２不織布層とを備えたセパレータを電極組立体に組み込むことにより、圧縮時に拘束部材に加わる反力を低減できることが容易に理解できる。
【００７０】
本発明に係るニッケル水素蓄電池の態様は上述した実施例及び比較例の態様に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜構成を変更することができる。
例えば、拘束部材による圧縮を行った後の第１不織布層の空隙率及び第２不織布層の空隙率は、所望する特性に応じて適宜設定することができる。電極反応のムラを効果的に抑制する観点からは、第１不織布層の空隙率と第２不織布層の空隙率との差を小さくすることが好ましい。具体的には、第１不織布層の空隙率と第２不織布層の空隙率との差を１０％以内とすることにより、電極反応のムラをより効果的に抑制することができる。同様の観点からは、第１不織布層の空隙率と第２不織布層の空隙率との差を５％以内とすることがさらに好ましい。
【符号の説明】
【００７１】
１、１０２、１０３  ニッケル水素蓄電池
２、２１、２２、２３、２４、２５  電極
３、３０２  セパレータ
３１  第１不織布層
３２  第２不織布層
４、４０３  電極組立体
５  拘束部材
【図１】
2018125071.tif 000003
【図２】
2018125071.tif 000004
【図３】
2018125071.tif 000005
【図４】
2018125071.tif 000006
【図５】
2018125071.tif 000007