(57)【要約】      （修正有）【課題】電池製造工程において注液された電解液の極板群への浸透を速やかにし、かつ電極群内での電解液分布を均一化し、内部抵抗の低い電池を提供する。【解決手段】正極板１と、負極板２と、その両者間にセパレータ３を介在させ巻回した電極群４を有する電池において、前記セパレータは、平行な畝状の凹部と凸部を有する不織布からなり、前記畝の方向が前記電極群の巻回軸と同方向であるように配置することによって、注液された電解液が前記凹凸部３ａにより形成された空間を通じてすばやく吸収されるようにする。【選択図】図１
2004179159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と、負極板と、その両者間にセパレータを介在させ巻回した電極群を有する電池において、前記セパレータは、平行な畝状の凹部と凸部を有する不織布からなり、前記畝の方向が前記電極群の巻回軸と同方向である電池。
【請求項２】
セパレータは、凹部が凸部に対して繊維密度が高い請求項１記載の電池。
【請求項３】
セパレータは、凹部の繊維密度が凸部のそれの１．２〜２．０倍である請求項２記載の電池。
【請求項４】
セパレータは主成分がポリオレフィン系繊維またはナイロン系繊維、
又はフッ素樹脂系繊維である有機繊維を水に分散してスラリーとする工程と、
このスラリーを湿式抄造法により抄紙してウェブを形成する工程と、
前記ウェブを水流交絡処理により交絡不織布を形成する工程と、
表面に互いに平行な凹凸溝を持ったカレンダーロールにより前記不織布をカレンダー処理し、前記不織布の表面に畝状の凹部と凸部を形成する工程とを有する電池用セパレータの製造方法により作製された請求項１から３のいずれかに記載の電池。
【請求項５】
セパレータは主成分がポリオレフィン系繊維またはナイロン系繊維、
またはフッ素樹脂系繊維である有機繊維を溶融してノズルから押し出し、捕集してウェブを形成する工程と、
前記ウェブを水流交絡処理により交絡不織布を形成する工程と、
表面に互いに平行な凹凸溝を持ったカレンダーロールにより前記不織布をカレンダー処理し、前記不織布の表面に畝状の凹部と凸部を形成する工程とを有する電池用セパレータの製造方法により作製された請求項１から３のいずれかに記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の特性改良に関し、特に電極群内部への電解液の注液スピードや分散や保液を向上させるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種ポータブル型の電気機器の発達に伴い、その駆動電源となる電池が重要なキーデバイスの１つとして、その開発が重要視されている。その電池の中でも充電可能なニッケル−水素蓄電池やリチウムイオン電池といった二次電池は、携帯電話やノートパソコンを始め、電動工具，電気自動車等へも普及し、その駆動電源として高容量化が強く望まれている。
【０００３】
また、これまで高容量化技術として、正・負極活物質の高容量化およびセパレータの薄膜化等によって電池としての高容量化がなされてきた。しかしながら、これらの高容量化に伴い、電池の内部は高密度化され、電池の製造工程、特に注液工程において電解液が電池内部に入るまでの時間が掛かるという問題がある。
【０００４】
この問題に対して、セパレータの製造工程においてカレンダー処理した不織布にコロナ放電処理を施すことにより、電解液への濡れ性を向上させる方法などが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、上記のように薄膜化したセパレータでは、セパレータの濡れ性ないし保液性を向上させたとしても、極板と空孔を電解液で満たされたセパレータとが密着状態となって、ガスの透過性を低下させ、充電時に電池の内圧が上昇するといった問題がある。
【０００６】
そこで、セパレータに凹凸を加工形成し、極板とセパレータとの間に微細な空間を形成してガス透過性を向上させることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平７−１４２０４７号公報（第３頁）
【特許文献２】特開２００２−３０４９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献２等に示す凹凸の有るセパレータを用いたとしても、電池製造工程において、注液された電解液が電極群の上部に滞留するなどして、電極群に均等な浸透ができず、内部抵抗が上昇するなどの問題が有った。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑み、電解液の電極群への浸透速度を向上させるセパレータの形態や配置を提供し電池特性を向上かつ安定させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明では、正極板と、負極板と、その両者間にセパレータを介在させ巻回した電極群を有する電池において、前記セパレータは、平行な畝状の凹部と凸部を有する不織布からなり、前記畝の方向が前記電極群の巻回軸と同方向であるように配置されている。
【００１０】
上記セパレータは、凹部の繊維密度を凸部に対して高くするのが良い。さらに好ましくは、凹部の繊維密度を凸部に対して１．２〜２．０倍にするのが良い。
【００１１】
上記セパレータは、抄紙法などを用いて形成された不織布を、平行な凹凸溝を持ったカレンダーロールでカレンダー処理することにより、表面に畝状の凹部と凸部が形成される。
【発明の効果】
【００１２】
上記電池によれば、電極群におけるセパレータが平行な畝状の凹部と凸部を有し、その畝の方向が、前記電極群の巻回軸と同方向に配置されているので、電極群上に注液された電解液が前記凹凸部により形成された空間を通じて、すばやく電極群全体にゆきわたり、内部抵抗の低い電池を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明することにより本発明の特徴を解説する。
【００１４】
図１は本発明の電池の解体斜視図を示している。前記本発明の電池はまず、正極板１と負極板２とをセパレータ３を介して渦巻き状に巻回して電極群４を形成する。
【００１５】
このとき、セパレータ３には畝状の平行な凹凸部３ａが予め形成されており、巻回時には、前記畝状の凹凸部３ａと電池の巻回軸が平行になるよう配置している。
【００１６】
前記電極群４の正極板１の上端面に正極集電体８を溶着した後、電池ケース５に収納し、電解液を注液する。電極群４上に注液された電解液は、その一部が電極群４の巻回時における巻き芯によって形成される空間を通って電極群４の下部にも滞留するが、いずれも、セパレータ３の凹凸部３ａを通じて電極群４に吸収される。
【００１７】
この後、正極集電体８より延伸された正極リードは封口板６の裏面に溶着される。前記封口板６は絶縁ガスケット７を介して電池ケース５の開口部にカシメ固定されて、電池を密閉し本発明の一実施例による電池を得る。
【００１８】
本発明の電池に用いるセパレータは、例えば、主成分がポリオレフィン系繊維またはナイロン系繊維、またはフッ素樹脂系繊維である有機繊維を水に分散してスラリーとし、このスラリーを湿式抄造法により抄紙してウェブを形成し、前記ウェブを水流交絡処理により交絡不織布を形成した後、図２に示すように、表面に平行な凹凸溝を持った熱カレンダーロール１０により前記不織布９をカレンダー処理し、前記不織布９の表面に畝状の凹凸部を形成することにより得られる。
【００１９】
また、本発明の電池に用いられるセパレータの別の製造法は、主成分がポリオレフィン系繊維またはナイロン系繊維、又はフッ素樹脂系繊維である有機繊維を溶融してノ
ズルから押し出し、捕集してウェブを形成し、前記ウェブを水流交絡処理により交絡不織布を形成した後、前記と同様図２に示すように表面に畝状の凹凸部を形成することにより得られる。
【００２０】
いずれの製造法においても、セパレータの凹凸部における凹部の繊維密度は凸部に対して１．２〜２．０倍とするのが良い。凹部／凸部の繊維密度の比が１．２倍以上であれば、電極群内に注液された電解液を浸透させるのに充分な空間が得られる。凹部／凸部の繊維密度の比を２．０倍以内としておけば凹部における電解液の保液性が良好で巻回時のテンションに対する強度が維持できる。
【実施例】
【００２１】
セパレータ３として、ポリプロピレンの繊維径が５μｍの繊維を水に分散してスラリーとし、このスラリーを湿式抄造法により抄紙してウェブを形成し、水流交絡処理により目付重量３０ｇ／ｍ2の交絡不織布を作製した。
【００２２】
図２に示したステンレス製の平行な凹凸溝のついた熱カレンダーロール１０を上にし、平滑ロール１１を下にして、これらロール間に不織布９を通し、厚み調整を兼ねて表面に凹部と凸部を設け、本発明の実施例におけるＮｏ．２〜Ｎｏ．４のセパレータと、比較例のＮｏ．５のセパレータを
得た。なお、従来の凹凸のないセパレータは、凹凸のない熱カレンダーロールによりセパレータの厚み１００μｍに調整して作製し、これをＮｏ．１とした。また、Ｎｏ．２〜Ｎｏ．５のセパレータにおける凹部と凸部の厚みを（表１）に示す。
【００２３】
【表１】
2004179159.tif 000003
【００２４】
上記Ｎｏ．１〜５のセパレータを用い、正極板は、３５μｍのニッケル箔にエンボス加工を施した基板に、水酸化ニッケルを主成分としてなる正極活物質ペーストを、後に集電体を溶接するための芯材露出部を設けて塗布し、乾燥させた後、厚み０．５ｍｍになるまで圧延して、高さ３５ｍｍ（芯材露出幅１ｍｍ）、長さ３５０ｍｍになるように切断した。
【００２５】
また、負極板は３５μｍのパンチングメタル芯材に水素吸蔵合金を主成分とする負極活物質ペーストを、後に集電体を溶接するための芯材露出部を設けて塗布させ、乾燥させた後、厚み０．３ｍｍになるまで圧延し、高さ３５ｍｍ（芯材露出幅１ｍｍ）、長さ４００ｍｍになるように切断した。
【００２６】
上記のように作製した正・負極板との間に、上記に示したＮｏ．１〜５のそれぞれのセパレータを配置して、正極板の芯材が露出した部分を上方に、負極板の芯材の露出した部分を下方突出させながら巻回させて、高さ３６．５〜３７．０ｍｍ、直径２０．５〜２１．５ｍｍのＮｏ．１〜５の電極群を作製した。
【００２７】
ついで、上方の正極板の芯材露出部に正極集電体を溶接し、下方の負極板の芯材露出部に負極集電体を溶接する。集電体が溶接された電極群を電池ケースに収納しＮｏ．１〜５の注液前の電池を作製した。
【００２８】
電池への注液は、比重１．３ｇ／ｃｃのＫＯＨを主成分とする電解液を遠心注液法（回転数９００ｒｐｍ）を用いて、４ｃｃ注液した。電解液が電池内に完全に入るまでの時間を（表２）に示す。
【００２９】
【表２】
2004179159.tif 000004
【００３０】
セパレータの凹部と凸部との密度差が大きくなるほど、電池内へ電解液が入り易くなっていることがわかる。また、電池ケースの上部開口部を封口板で密閉してＨＲ２３／４３（ＳＣ）サイズ、標準容量３０００ｍＡｈの電池を組み立てた。これを周囲温度２５℃で１２時間放置後、初充放電（充電は０．１Ｉｔ（３００ｍＡ）の電流値で１５時間、放電は０．２Ｉｔ（６００ｍＡ）の電流値で４時間）を行い、本発明のニッケル−水素蓄電池Ｎｏ．２〜４と比較例の電池Ｎｏ．５と従来の電池Ｎｏ．１を得た。初充放電後の電池の内部抵抗を測定した結果を（表３）に示す。
【００３１】
【表３】
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【００３２】
本発明のニッケル−水素蓄電池Ｎｏ．２〜４よりも、セパレータの表面に凹凸を設けない従来の電池Ｎｏ．１、および凹部の繊維密度が凸部のそれの２．５倍であるＮｏ．５の電池は、内部抵抗が高いことが分かる。
【００３３】
これらの電池を分解してセパレータの表面状態を観察したところ、Ｎｏ．１およびＮｏ．５のセパレータ表面には、電解液が浸透していない部分が存在していることが分かった。
【００３４】
以上のことからも、セパレータ表面に存在する凹凸部は、凹部が凸部に対して繊維密度が１．２〜２．０倍になっていることが好ましい。
【００３５】
また、セパレータの別の製造法である、有機繊維を溶融してノズルから押し出し、捕集してウェブを形成し、水流交絡処理により得られた交絡不織布を用い、図２に示した熱カレンダーロールにより不織布の表面に凹凸を設けたセパレータでも本実施例と同様な結果が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明による電池では、正負極板と、その両者間にセパレータを介在させ巻回した電極群を有する電池において、前記セパレータが平行な畝状の凹凸部を有する不織布からなり、前記畝の方向が前記電極群の巻回軸と同方向であるように配置されているので電極群中に注液された電解液は速やかに当該電極群内に浸透し、均一に分布する。
【００３７】
係る構成により、本発明による電池は、製造工程においては注液スピードに優れ、その完成電池は内部抵抗が小さくなる。上記実施例ではニッケル−水素蓄電池を例に挙げて説明したが、リチウム１次電池やリチウム２次電池など、他の電池系においても、同様な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明による電池の解体斜視図
【図２】熱カレンダーロールにより不織布の表面に平行な畝状の凹凸部を設ける工程の模式図
【符号の説明】
【００３９】
１    正極板
２    負極板
３    セパレータ
４    電極群
５    電池ケース
６    封口板
７    絶縁ガスケット
８    正極集電体
９    不織布
１０  熱カレンダーロール
１１  平滑ロール
【図１】
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【図２】
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