(57)【要約】【課題】優れた充放電性能を有し、金属箔からの活物質層の剥離や脱落及び電池の内圧の上昇が抑制されるニッケル水素蓄電池用バイポーラ電極及びこのバイポーラ電極を備えたニッケル水素蓄電池を提供する。【解決手段】バイポーラ電極１は、金属箔２と、金属箔２の表側面上に設けられた第１活物質層３と、第１活物質層３よりも面積が広く、金属箔２の裏側面上に設けられた第２活物質層４とを有している。第２活物質層４は、金属箔２の厚み方向から見た平面視における周縁部に配置された低密度領域４１と、低密度領域４１よりも内側に配置され、低密度領域４１よりも空隙率が小さい高密度領域４２とを有している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔と、
上記金属箔の表側面上に設けられた第１活物質層と、
上記金属箔の裏側面上に設けられ、上記第１活物質層よりも面積が広い第２活物質層とを有し、
上記第２活物質層は、上記金属箔の厚み方向から見た平面視における周縁部に配置された低密度領域と、該低密度領域よりも内側に配置され、上記低密度領域よりも空隙率が小さい高密度領域とを有している、ニッケル水素蓄電池用バイポーラ電極。
【請求項２】
上記金属箔の厚み方向から見た平面視において、上記高密度領域は、上記第１活物質層の少なくとも一部と重なる位置に配置されている、請求項１に記載のニッケル水素蓄電池用バイポーラ電極。
【請求項３】
上記高密度領域の空隙率は２８〜４０％である、請求項１または２に記載のニッケル水素蓄電池用バイポーラ電極。
【請求項４】
上記低密度領域の空隙率は５６〜６３％である、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用バイポーラ電極。
【請求項５】
上記低密度領域の厚みは、上記高密度領域の厚みよりも厚い、請求項１〜４のいずれか１項に記載のニッケル水素蓄電池用バイポーラ電極。
【請求項６】
上記低密度領域と上記高密度領域との間には、上記低密度領域に近いほど大きな厚みを有する中間領域が介在している、請求項５に記載のニッケル水素蓄電池用バイポーラ電極。
【請求項７】
上記第１活物質層は正極活物質層であり、上記第２活物質層は負極活物質層である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のニッケル水素蓄電池用バイポーラ電極。
【請求項８】
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するニッケル水素蓄電池であって、
上記電極組立体は、
その積層方向の両端にそれぞれ配置された終端電極と、
これらの終端電極の間に配置された、請求項１〜７のいずれか１項に記載のニッケル水素蓄電池用バイポーラ電極とを有している、ニッケル水素蓄電池。
【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用バイポーラ電極及びニッケル水素蓄電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
ニッケル水素蓄電池における電極として、金属箔と、この金属箔の一方の面に塗布された正極活物質層と、他方の面に塗布された負極活物質層とを有するバイポーラ電極が用いられることがある。正極活物質層には、正極活物質としての水酸化ニッケル（Ｎｉ（ＯＨ）2）が含まれている。また、負極活物質層には、負極活物質としての水素吸蔵合金が含まれている。
【０００３】
バイポーラ電極では、金属箔に正極活物質層と負極活物質層とを塗布した後、これらの活物質層をプレスして金属箔に密着させることにより、金属箔からの活物質層の剥離や脱落の抑制及び充放電性能の向上を図っている。例えば、リチウムイオン二次電池に用いられるバイポーラ電極では、バイポーラ電極の全面にプレスが施されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１２９０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ニッケル水素蓄電池では、リチウムイオン二次電池とは異なり、過充電時に正極から酸素ガスが発生する。この酸素ガスは、通常、負極活物質層に吸収された後、充電リザーブとして予め設けられた負極活物質中の水素と反応して水に戻される。しかし、負極活物質層の空隙率が小さい場合には、正極から発生した酸素ガスが負極活物質層内に進入しにくくなるため、電池内に酸素ガスが蓄積するおそれがある。また、酸素ガスの蓄積によって電池の内圧が上昇すると、場合によっては安全弁が作動するおそれがある。その結果、充電リザーブと放電リザーブとのバランスが崩れ、電池の劣化を招くおそれもある。
【０００６】
しかし、かかる問題を回避するために、単純に負極活物質層の空隙率を大きくすると、負極活物質層の金属箔からの剥離や脱落が起こりやすくなる、あるいは充放電性能が低下するなどの問題がある。
【０００７】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、優れた充放電性能を有し、金属箔からの活物質層の剥離や脱落及び電池の内圧の上昇が抑制されるニッケル水素蓄電池用バイポーラ電極及びこのバイポーラ電極を備えたニッケル水素蓄電池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】
【０００８】
本発明の一態様は、金属箔と、
上記金属箔の表側面上に設けられた第１活物質層と、
上記金属箔の裏側面上に設けられ、上記第１活物質層よりも面積が広い第２活物質層とを有し、
上記第２活物質層は、上記金属箔の厚み方向から見た平面視における周縁部に配置された低密度領域と、該低密度領域よりも内側に配置され、上記低密度領域よりも空隙率が小さい高密度領域とを有している、ニッケル水素蓄電池用バイポーラ電極にある。
【発明の効果】
【０００９】
上記ニッケル水素蓄電池用バイポーラ電極（以下、単に「バイポーラ電極」という。）は、集電体としての金属箔上に、第１活物質層と、当該第１活物質層よりも面積の広い第２活物質層とを有している。そして、第２活物質層は、金属箔の厚み方向から見た平面視における周縁部に配置された低密度領域と、当該低密度領域よりも内側に配置され、低密度領域よりも空隙率が小さい高密度領域とを有している。
【００１０】
このように、上記バイポーラ電極は、単に第２活物質層の空隙率を大きくするのではなく、第２活物質層の周縁部という特定の位置に低密度領域を設けている。これにより、上記バイポーラ電極は、優れた充放電性能を有する。また、上記バイポーラ電極によれば、活物質層が金属箔から剥離せず、また、脱落もしない。更に、上記バイポーラ電極によれば、電池の内圧の上昇が抑制される。
【００１１】
即ち、第２活物質層の周縁部に上記低密度領域を設けることにより、当該低密度領域に、過充電時に発生する酸素ガスが効率よく吸収される。その結果、第２活物質層内に吸収可能な酸素ガスの総量が増加する。それ故、ニッケル水素蓄電池の内圧の上昇が抑制される。
【００１２】
更に、第２活物質層の周縁部に上記低密度領域を設けることにより、低密度領域内に保持される電解液の量が増加する。これにより、過充電時にガスとなって消費された電解液が低密度領域から高密度領域へ補充されるため、電解液の局所的な消失による電解液が残存している部分への電流の集中が緩和される。その結果、ニッケル水素蓄電池の寿命特性が向上する。
【００１３】
また、第２活物質層は、比較的空隙率の小さい高密度領域において、金属箔の裏側面との接着性が十分に確保される。その結果、第２活物質層が金属箔から剥離せず、また、脱落もしない。また、高密度領域の空隙率を小さくすることにより、充放電効率が高くなる。
【００１４】
以上のように、上記バイポーラ電極は、第２活物質層に、比較的空隙率の小さい高密度領域と、比較的空隙率の大きい低密度領域という空隙率の異なる２つの領域を設けることにより、優れた充放電性能を有する。また、上記バイポーラ電極によれば、活物質層が金属箔から剥離せず、また、脱落もしない。更に、上記バイポーラ電極によれば、電池の内圧の上昇が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１における、バイポーラ電極の平面図である。
【図２】図１のII-II線一部矢視断面図である。
【図３】実施例１における、バイポーラ電極の製造方法の要部を示す説明図である。
【図４】実施例１の製造方法における、第２活物質層が一対の圧縮ロールの間に進入した時点での長手方向の断面図である。
【図５】実施例１の製造方法における、第１活物質層と第２活物質層の両方が一対の圧縮ロールの間に進入した時点での幅方向の断面図である。
【図６】実施例２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。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
上記バイポーラ電極において、金属箔は、集電体として機能する。集電体は、ニッケル水素蓄電池の放電又は充電の間、電極に電流を流し続けるための化学的に不活性な電子伝導体である。集電体を構成する金属は、活物質を反応させるための電圧に耐え得る金属であれば、特に制限されることはない。集電体としては、例えば、ニッケル箔、ニッケルめっき銅箔、ニッケルめっきステンレス鋼箔等を採用してもよい。金属箔の厚さは、例えば５〜１００μｍの範囲で適宜設定してもよい。
【００１７】
第１活物質層は、通常、第１活物質と、バインダとを含んでいる。また、第１活物質層は、更に、導電助剤等の公知の添加剤を含んでいてもよい。第１活物質層の厚みは、電極特性に応じて設定してもよい。例えば、第１活物質層の厚みは、３０〜１５０μｍである。
【００１８】
第２活物質層は、通常、第２活物質と、バインダとを含んでいる。また、第２活物質層は、更に、導電助剤等の公知の添加剤を含んでいてもよい。第２活物質層の厚みは、電極特性に応じて設定してもよい。例えば、第２活物質層の厚みは、３０〜１５０μｍである。
【００１９】
これらの活物質層におけるバインダは、活物質などを金属箔の表面に繋ぎ止める機能を有している。バインダとしては、ニッケル水素蓄電池用として公知のものを使用することができる。バインダとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン及びフッ素ゴムなどの含フッ素樹脂、ポリプロピレン及びポリエチレンなどのポリオレフィン樹脂、ポリイミド及びポリアミドイミドなどのイミド系樹脂、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース及びヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース誘導体、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸及びポリメタクリル酸エステルなどの（メタ）アクリル酸誘導体をモノマー単位として含有する（メタ）アクリル系樹脂を使用することができる。
【００２０】
第２活物質層は、低密度領域と、高密度領域とを有している。これらの領域を形成する方法としては、例えば、以下のような方法が採用される。即ち、低密度領域の形成に、高密度領域の形成に用いるスラリーとは第２活物質の含有量や粒径分布、バインダの含有量等が異なるスラリーを用いることにより、低密度領域の空隙率を高密度領域よりも大きくする方法を採用してもよい。
【００２１】
また、高密度領域におけるスラリーの塗布厚を低密度領域よりも厚くし、プレスによって高密度領域を圧縮して空隙率を高める方法を採用してもよい。更に、プレス時に高密度領域のみをプレスする、あるいは高密度領域を低密度領域よりも強くプレスする等の方法によりプレス量に差をつけ、高密度領域の空隙率を低密度領域よりも高くする方法を採用してもよい。これらの方法は、単独で行ってもよく、複数の方法を併用してもよい。
【００２２】
バイポーラ電極の製造工程を簡素化する観点からは、上述した方法のうち、プレス量に差をつける方法が好ましい。この場合には、１種類のスラリーのみで空隙率に差が生じるため、第２活物質層を形成するためのスラリーを複数準備する必要がない。また、スラリーを均一に塗布しても、プレス量によって空隙率に差が生じるため、スラリーの塗布量を容易に管理できる。それ故、プレス量に差をつける方法を採用することにより、上述した煩雑な準備や塗布量の精密な管理が不要となる。その結果、バイポーラ電極の製造工程が簡素化される。
【００２３】
金属箔の厚み方向から見た平面視において、第２活物質層の高密度領域は、第１活物質層の少なくとも一部と重なる位置に配置されていることが好ましい。この場合には、比較的空隙率が小さく、電極反応の効率が高い高密度領域において電極がより活発に反応するため、ニッケル水素蓄電池の充放電効率がより高くなる。
【００２４】
高密度領域の空隙率は２８〜４０％であることが好ましい。これにより、高密度領域における電極反応の効率がより向上する。その結果、ニッケル水素蓄電池の充放電効率がより向上する。
【００２５】
低密度領域の空隙率は５６〜６３％であることが好ましい。これにより、低密度領域に、より多量の酸素ガスが吸収される。その結果、ニッケル水素蓄電池の内圧の上昇がより効果的に抑制される。また、この場合には、低密度領域に、より多量の電解液が保持されるため、ニッケル水素蓄電池の寿命特性がより向上する。
【００２６】
低密度領域の厚みは、高密度領域の厚みよりも厚くてもよい。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。上記バイポーラ電極を含む電極組立体においては、当該バイポーラ電極の第２活物質層と、このバイポーラ電極に隣接する電極の集電体との間に第１活物質層が存在していない、いわゆるデッドスペースが形成される。一方、上記低密度領域は第２活物質層の周縁部に配置されているため、このデッドスペースに上記低密度領域が配置される。そして、デッドスペースに上記低密度領域を配置することにより、電極組立体の積層方向の寸法の増大が抑制される。
【００２７】
また、上述のデッドスペースにおいては、第１活物質層と第２活物質層が対面していないため、電極反応がほとんど起こらない。そのため、低密度領域をデッドスペースに配置することにより、電極反応の効率が高い高密度領域での電極反応の寄与分を相対的に大きくし、ニッケル水素蓄電池の充放電効率がより高くなる。
【００２８】
上記低密度領域と上記高密度領域との間には、上記低密度領域に近いほど大きな厚みを有する中間領域が介在していてもよい。この場合には、上記電極組立体の組み立て作業中に上記バイポーラ電極が所望の位置から若干ずれて配置された場合にも、電極組立体の積層方向の寸法の増大が抑制される。それ故、電極組立体の組み立て作業の作業性が向上する。
【００２９】
上記バイポーラ電極においては、上記第１活物質層を正極活物質層とし、上記第２活物質層を負極活物質層とすることが好ましい。上述したように、過充電時に正極から発生した酸素ガスは、負極活物質層内に吸収される。第２活物質層を負極活物質層とする場合には、第２活物質層の低密度領域に、予め充電リザーブとしての水素が設けられる。そのため、負極活物質内に吸収された酸素ガスは充電リザーブとしての水素と反応して水に戻される。その結果、酸素ガスの蓄積による電池の内圧上昇がより効果的に抑制される。
【００３０】
正極活物質としては、例えば、水酸化ニッケル（Ｎｉ（ＯＨ）2）が使用される。また、負極活物質としては、例えば、水素吸蔵合金が使用される。
【００３１】
上述したバイポーラ電極を含む複数の電極を、セパレータを介して積層することにより、ニッケル水素蓄電池の電極組立体が構成される。即ち、上記バイポーラ電極を含む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。そして、電極組立体は、その積層方向の両端にそれぞれ配置された終端電極と、これらの終端電極の間に配置された上記バイポーラ電極とを有している。
【００３２】
上記ニッケル水素蓄電池は、電極組立体に上記バイポーラ電極を採用することにより、上述したように、優れた充放電性能を有する。また、上記ニッケル水素蓄電池によれば、活物質層が金属箔から剥離せず、また、脱落もしない。更に、上記ニッケル水素蓄電池によれば、電池の内圧の上昇が抑制される。
【００３３】
電極組立体に含まれるバイポーラ電極は、１枚であってもよく、複数枚であってもよい。また、各電極の間に介在するセパレータとしては、公知の材料を使用してもよい。例えば、セパレータは、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアミド、等の合成樹脂から構成された不織布または織布であってもよい。また、セパレータは、セラミックスなどの電気絶縁性材料から構成された多孔体であってもよい。更に、セパレータは、前述した不織布、織布及び多孔体を２層以上積層した積層体であってもよい。
【００３４】
上記ニッケル水素蓄電池は、上述したように、高いエネルギー密度を有するとともに、長期間に亘って高い電池容量が維持される。それ故、上記ニッケル水素蓄電池は、例えばフォークリフトやハイブリッド自動車、電気自動車等の車両用として使用される。
【実施例】
【００３５】
（実施例１）
上記バイポーラ電極の実施例を、図を用いて説明する。図１〜図２に示すように、バイポーラ電極１は、金属箔２と、金属箔２の表側面上に設けられた第１活物質層３と、第１活物質層３よりも面積が広く、金属箔２の裏側面上に設けられた第２活物質層４とを有している。第２活物質層４は、金属箔２の厚み方向から見た平面視における周縁部に配置された低密度領域４１と、低密度領域４１よりも内側に配置され、低密度領域４１よりも空隙率が小さい高密度領域４２とを有している。
【００３６】
図１に示すように、本例の金属箔２は、その厚み方向から見た平面視において長方形状を呈している。金属箔２の寸法は、長さ３５０ｍｍ、幅２２０ｍｍ、厚み２５μｍである。なお、本例の金属箔２は、ニッケル箔である。
【００３７】
金属箔２の表側面には、その厚み方向から見た平面視において長方形状を呈する第１活物質層３が設けられている。本例の第１活物質層３は正極活物質層であり、正極活物質としての水酸化ニッケルと、バインダとしてのアクリル系樹脂エマルション及びカルボキシメチルセルロースとが含まれている。第１活物質層３の寸法は、長さ３３６ｍｍ、幅２０６ｍｍ、厚み９０μｍである。
【００３８】
金属箔２の裏側面には、その厚み方向から見た平面視において長方形状を呈する第２活物質層４が設けられている。本例の第２活物質層４は負極活物質層であり、負極活物質としての水素吸蔵合金と、バインダとしてのアクリル系樹脂エマルション及びカルボキシメチルセルロースとが含まれている。第２活物質層４の寸法は、長さ３４０ｍｍ、幅２１０ｍｍである。
【００３９】
図１及び図２に示すように、第２活物質層４の幅方向における両端には、第２活物質層４の長辺に沿って延びる低密度領域４１が設けられている。低密度領域４１の厚みは１１０μｍであり、空隙率は５６〜６３％である。
【００４０】
また、これらの低密度領域４１よりも幅方向の内側には、長方形状を呈する高密度領域４２が設けられている。図１及び図２に示すように、金属箔２の厚み方向から見た平面視において、高密度領域４２は、第１活物質層３の全体と重なる位置に配置されている。高密度領域４２の厚みは７０μｍであり、空隙率は２８〜４０％である。
【００４１】
低密度領域４１及び高密度領域４２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、各領域から測定用の試料を採取し、この試料の質量（ｇ）を体積（ｃｍ3）で除して、空隙を含む試料の電極密度（ｇ／ｃｍ3）を算出する。また、この試料に含まれている材料の体積比率（体積％）及び真密度（ｇ／ｃｍ3）に基づき、空隙が存在しないと仮定した場合の試料の電極密度（ｇ／ｃｍ3）を算出する。
【００４２】
上記により得られた空隙を含む試料の電極密度（ｇ／ｃｍ3）を、空隙が存在しないと仮定した場合の試料の電極密度（ｇ／ｃｍ3）で除することにより、試料の充填率（％）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。
【００４３】
図２に示すように、低密度領域４１と高密度領域４２との間には、低密度領域４１に近いほど大きな厚みを有する中間領域４３が介在している。
【００４４】
本例のバイポーラ電極１は、例えば図３に示す方法により作製される。金属箔２は、図３に示すように金属箔ロール２０から引き出され、搬送方向８００に沿って搬送される。この金属箔２の表側面に、厚みが均一であり、上述した寸法の第１活物質層３が形成される。次いで、金属箔２の裏側面に、厚みが均一であり、上述した寸法の第２活物質層４が形成される。なお、これらの活物質層３、４は、例えば、活物質とバインダとを含むスラリーを塗布することにより形成される。
【００４５】
その後、活物質層３、４が形成された金属箔２を、矢印８０１の方向に回転している一対の圧縮ロール８（８ａ、８ｂ）の間に通すことにより、第１活物質層３及び第２活物質層４にプレスが施される。第２活物質層４が一対の圧縮ロール８の間に進入した時点では、図４に示すように、金属箔２の表側面に第１活物質層３が存在していない。そのため、第２活物質層４の幅方向の全範囲が一対の圧縮ロール８によりプレスされる。
【００４６】
金属箔２がさらに前進し、第１活物質層３と第２活物質層４との両方が一対の圧縮ロール８の間に進入すると、幅方向、即ち搬送方向８００と金属箔２の厚み方向との両方に直交する方向における中央部において、図５に示すように第１活物質層３と第２活物質層４との両方がプレスされる。これにより、第２活物質層４の幅方向における中央部に高密度領域４２が形成される。
【００４７】
一方、幅方向における両端部においては、金属箔２の裏側面に第１活物質層３が存在していないため、一対の圧縮ロール８のうち第１活物質層３側の圧縮ロール８ａと金属箔２との間に隙間が生じる。そして、この隙間に存在する金属箔の端部２ａがしなるように変形し、幅方向の端縁に近くなるほど金属箔の端部２ａと第２活物質層４側の圧縮ロール８ｂとの間隔が大きくなる。以上の結果、幅方向の両端部において第２活物質層４が圧縮ロール８ｂから離間し、低密度領域４１が形成される。また、高密度領域４２と低密度領域４１との間においては、金属箔２と圧縮ロール８ｂとの間隔に応じて第２活物質層４が圧縮される。その結果、低密度領域４１に近いほど大きな厚みを有する中間領域４３が形成される。
【００４８】
そして、金属箔２がさらに前進し、第１活物質層３が一対の圧縮ロール８の間を完全に通過した後は、図４と同様に、第２活物質層４の幅方向の全範囲が一対の圧縮ロール８によりプレスされる。従って、第２活物質層４における長手方向の両端部４４（図１参照）の空隙率は、高密度領域４２と低密度領域４１との中間程度の値となる。
【００４９】
その後、金属箔２を所望の寸法に裁断することにより、バイポーラ電極１が得られる。
【００５０】
次に、本例のバイポーラ電極１の作用効果を説明する。バイポーラ電極１は、単に第２活物質層４の空隙率を大きくするのではなく、第２活物質層４の周縁部という特定の位置に低密度領域４１を設けている。そのため、第２活物質層４内に吸収可能な酸素ガスの総量が増加し、ニッケル水素蓄電池の内圧の上昇が抑制される。更に、低密度領域４１内に保持される電解液の量が増加し、過充電時の電解液の局所的な消失による電解液の残存している部分への電流の集中が緩和される。その結果、ニッケル水素蓄電池の性能が長期間に亘って維持される。
【００５１】
また、第２活物質層４は、比較的空隙率の小さい高密度領域４２において、金属箔２との接着性が十分に確保される。その結果、第２活物質層４が金属箔２から剥離せず、また、脱落もしない。また、高密度領域４２の空隙率を小さくすることにより、充放電効率が高くなる。
【００５２】
また、図１及び図２に示すように、金属箔２の厚み方向から見た平面視において、第２活物質層４の高密度領域４２は、第１活物質層３と重なる位置に配置されている。そのため、比較的空隙率が小さく、電極反応の効率が高い高密度領域４２において、電極反応を活発に起こすことができる。その結果、ニッケル水素蓄電池の充放電効率がより高められる。
【００５３】
高密度領域４２の空隙率は２８〜４０％である。これにより、高密度領域４２における電極反応の効率がより向上する。その結果、ニッケル水素蓄電池の充放電効率がより向上する。
【００５４】
低密度領域４１の空隙率は５６〜６３％である。これにより、第２活物質層４の低密度領域４１により多量の酸素ガスが吸収される。その結果、ニッケル水素蓄電池の内圧の上昇がより効果的に抑制される。また、低密度領域４１の空隙率を上記特定の範囲とすることにより、低密度領域４１に、より多量の電解液が保持される。それ故、ニッケル水素蓄電池の寿命特性がより向上する。
【００５５】
また、第１活物質層３は正極活物質層であり、第２活物質層４は負極活物質層である。これにより、過充電時に正極から発生した酸素ガスが、負極活物質層内に吸収された後、負極活物質層内の充電リザーブとしての水素と反応して水に戻される。その結果、酸素ガスの蓄積による電池の内圧上昇がより効果的に抑制される。
【００５６】
以上のように、バイポーラ電極１は、優れた充放電性能を有する。また、バイポーラ電極１によれば、活物質層３、４が金属箔２から剥離せず、また、脱落もしない。更に、バイポーラ電極１によれば、電池の内圧の上昇が抑制される。
【００５７】
（実施例２）
本例は、バイポーラ電極１を備えたニッケル水素蓄電池５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。図６に示すように、ニッケル水素蓄電池５は、複数の電極１、１１、１２がセパレータ１３を介して積層された電極組立体１０を有している。なお、セパレータ１３としては、ポリオレフィン繊維製不織布が用いられる。電極組立体１０は、その積層方向の両端にそれぞれ配置された終端電極１１、１２と、これらの終端電極１１、１２の間に配置されたバイポーラ電極１とを有している。
【００５８】
本例の電極組立体１０は、積層方向の一端に配置された第１の終端電極１１と、他端に配置された第２の終端電極１２との間に、複数のバイポーラ電極１を有している。複数のバイポーラ電極１は、第１活物質層３、集電体としての金属箔２、第２活物質層４、セパレータ１３がこの順に繰り返し並ぶようにして積層されている。
【００５９】
各バイポーラ電極１における第２活物質層４の高密度領域４２は、隣り合う電極１、１１の第１活物質層３とセパレータ１３を介して面する位置に配置されている。また、各バイポーラ電極１の低密度領域４１は、電極組立体１０のデッドスペース、即ち、隣り合う電極１、１１、１２の金属箔２との間に第１活物質層３が存在していない部分に配置されている。
【００６０】
第１の終端電極１１は、金属箔２と、その片面に設けられた第１活物質層３とを有している。第１の終端電極１１の第１活物質層３は、積層方向の一端に配置されたバイポーラ電極１ａの第２活物質層４にセパレータ１３を介して面している。
【００６１】
第２の終端電極１２は、金属箔２と、その片面に設けられた第２活物質層４とを有している。第２の終端電極１２の第２活物質層４は、積層方向の他端に配置されたバイポーラ電極１ｂの第１活物質層３にセパレータ１３を介して面している。
【００６２】
電極組立体１０は、筒状を呈するケース５１の内部に収容されている。また、ケース５１の開口端は、第１プレート５２及び第２プレート５３により閉鎖されている。ニッケル水素蓄電池５における、ケース５１、第１プレート５２及び第２プレート５３に囲まれた内部空間には、電解液が満たされている。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。
【００６３】
ケース５１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構成されている。ケース５１の内壁には、バイポーラ電極１の金属箔２の外周端縁２３が保持されている。
【００６４】
第１プレート５２は金属より構成されており、第１の終端電極１１の金属箔２及びケース５１の一方の開口端面５１１に当接している。また、第１プレート５２におけるケース５１の外側に露出した部分には、第１の電極端子５２１が取り付けられている。第１の電極端子５２１は、第１プレート５２を介して第１の終端電極１１と電気的に接続されている。
【００６５】
第２プレート５３は、第２の終端電極１２の金属箔２及びケース５１の他方の開口端面５１２に当接している。また、第２プレート５３におけるケース５１の外側に露出した部分には、第２の電極端子５３１が取り付けられている。第２の電極端子５３１は、第２プレート５３を介して第２の終端電極１２と電気的に接続されている。
【００６６】
第１プレート５２及び第２プレート５３の外周端縁は、ケース５１よりも外方まで延出している。そして、第１プレート５２の外周端縁と第２プレート５３の外周端縁とは、図示しない絶縁部材を介してボルト５４１及びナット５４２により締結されている。これにより、第１プレート５２及び第２プレート５３がケース５１の開口端面５１１、５１２に密着し、ケース５１の開口端が閉鎖される。
【００６７】
次に、本例のニッケル水素蓄電池５の作用効果を説明する。ニッケル水素蓄電池５は、電極組立体１０にバイポーラ電極１を採用することにより、上述したように、優れた充放電性能を有する。また、ニッケル水素蓄電池５によれば、第２活物質層４が金属箔２から剥離せず、また、脱落もしない。更に、ニッケル水素蓄電池５によれば、電池の内圧の上昇が抑制される。
【００６８】
また、第２活物質層４の低密度領域４１は、電極組立体１０のデッドスペースに配置されている。そのため、電極組立体１０の積層方向の寸法の増大が抑制される。また、低密度領域４１をデッドスペースに配置することにより、比較的空隙率が大きく、電極反応の効率が低い低密度領域４１での電極反応が抑制される。これにより、電極反応の効率が高い高密度領域４２での電極反応の寄与分を相対的に大きくし、ニッケル水素蓄電池５の充放電効率がより高められる。
【００６９】
また、低密度領域４１と高密度領域４２との間には、低密度領域４１に近いほど大きな厚みを有する中間領域４３が介在している。そのため、電極組立体１０の組み立て作業中にバイポーラ電極１が所望の位置から若干ずれて配置された場合にも、電極組立体１０の積層方向の寸法の増大が抑制される。それ故、電極組立体１０の組み立て作業の作業性が向上する。
【００７０】
本発明に係るバイポーラ電極１及びニッケル水素蓄電池５の態様は、実施例１及び実施例２に示した態様に限定されるものではなく、そ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。
【符号の説明】
【００７１】
１  バイポーラ電極
２  金属箔
３  第１活物質層
４  第２活物質層
４１  低密度領域
４２  高密度領域
【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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【図６】
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