(57)【要約】      （修正有）【課題】正極板活物質の脱落による容量劣化および微少短絡を防止し、サイクル寿命特性を向上させたアルカリ蓄電池を提供する。【解決手段】帯状の正極板と帯状の負極板とセパレータよりなり、一方の極板の先端が上方に突出し、他方の極板が下方に突出してセパレータを介して巻回させた電極群を電池ケースに収納した電池であって、前記正極板の高さ方向の下側端部９を正極と対向しているセパレータ３で覆うことを特徴とするアルカリ蓄電池とした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の正極板と、負極板と、セパレータよりなり、一方の極板の先端部分が上方へ突出し、他方の極板の先端部分が下方へ突出して渦巻状に巻回された極板群と、この極板群の上下から突出した各極板のそれぞれの先端部分に溶接された矩型、あるいはほぼ円板状の平板からなる集電体と、これらを内部に収納した金属製ケースと、このケースを封口するとともに上方にキャップ状の端子を備えた封口板とからなり、前記正極板の高さ方向の下側端部は、正極と対向しているセパレータで覆われている円筒型アルカリ蓄電池。
【請求項２】
正極板の高さ方向の下側端部は、正極板と対向しているセパレータを熱溶着、または超音波溶着することによって覆われている請求項１記載の円筒型アルカリ蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池の特性改良に関し、特に充放電サイクル寿命特性を向上させるものである。
【０００２】
【従来の技術】
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，電気自動車等の駆動電源、非常用照明あるいは誘導灯、情報システム等のバックアップ電源にも使用されている。
【０００３】
また、これらの二次電池は、充電・放電の繰り返しに伴い、特に正極板が膨張・収縮することにより、正極板に充填されている活物質が脱落する現象が起こる。この活物質の脱落により、電池の容量が低下し、最悪の場合には微少短絡を誘発する要因となる。
【０００４】
この問題に対して、活物質と芯材との結着力を強化するために、極板中にバインダーを添加する方法があるが、バインダーはもともと不導体物質であるため添加量が増加すると、活物質間の導電性が損なわれて電池特性が低下するという問題がある。
【０００５】
この問題に対して、予めセパレータを袋状に接合して極板全面を覆う方法などが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２６０６２５号公報（第２頁）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した予めセパレータを袋状に接合して極板全面を覆う方法で、巻回した電極群を構成しようとすると、正極板を挟んで内周側／外周側の周長が違うことによってセパレータにしわが寄ってしまい、真円状に十分巻回できないため円筒状のケースに挿入できないという問題があった。
【０００８】
また、セパレータを袋状に接合した正極板を用いて構成した電極群は、その上部に円形、または矩形の集電体を溶接することができないので、電極群から大電流を取り出すことができない。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑み、正極板活物質の脱落による容量劣化および微少短絡を防止し、サイクル寿命特性を向上させた円筒型アルカリ蓄電池を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、帯状の正極板と帯状の負極板をセパレータを介して巻回させた電極群を電池ケースに収納した電池であって、前記正極板の高さ方向の端部をセパレータで覆うことを特徴とする二次電池である。
【００１１】
これにより、正極板活物質の脱落による容量劣化および微少短絡を防止し、サイクル寿命特性を向上させたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の円筒型アルカリ蓄電池は、帯状の正極板と負極板とセパレータよりなり、一方の極板の先端部分が上方へ突出し、他方の極板の先端部分が下方へ突出して渦巻状に巻回された極板群と、この極板群の上下から突出した各極板のそれぞれの先端部分に溶接された矩型あるいはほぼ円板状の平板からなる集電体と、これらを内部に収納した金属製ケースと、このケースを封口するとともに上方にキャップ状の端子を備えた封口板とからなり、前記正極板の高さ方向の下側端部は、正極と対向しているセパレータで覆われているものとした。これによって、充電・放電の繰り返しに伴い、特に正極板が膨張・収縮することによる正極活物質が脱落しても、その脱落した正極活物質を正極の下側端部を覆っているセパレータが止めるため、脱落した正極活物質はその他の部分に移動してしまうことがなくなる。これにより微少短絡を引き起こすこともなく、長期に優れた充放電サイクル寿命特性を維持することができる。
【００１３】
また、正極板の高さ方向の上側端部は、セパレータで覆っていないため上部に円形または矩形の集電体を溶接することができ、電極群から大電流を取り出すこともできる。
【００１４】
【実施例】
以下に、本発明の具体例について説明する。
【００１５】
（実施例１）
発泡メタルからなる基板に水酸化ニッケルを主成分とす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るため、幅１ｍｍの未焼結部を設けて塗布させ、乾燥させた後、厚み０．６ｍｍになるまで圧延し、高さ３５ｍｍ、長さ２５０ｍｍになるように切断して正極板１を作製した。
【００１６】
また、負極板は５０μｍ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るため、幅１ｍｍの未焼結部を設けて塗布させ、乾燥させた後、厚み０．４ｍｍになるまで圧延し、高さ３５ｍｍ、長さ３００ｍｍになるように切断して負極板２を作製した。
【００１７】
上記のように作製した正極板１と、負極板２、およびポリプロピレン製で厚さ０．１ｍｍのセパレータ３を用い、図１に示す巻回機にて電極群４を作製した。電極群４の作製方法は、セパレータ３を巻芯５に設置して、上下に設置されている加圧ローラ６によりセパレータを固定して右回りに１８０°回転させ、次いで負極板の芯材の露出した部分７を下方に突出させて右回りに１８０°回転させ、正極板の芯材が露出した部分８を上方に突出させながら、正極板の高さ方向の下側端部９において正極板１の両側面にある２枚のセパレータ３に熱板１０を押し当て、熱溶着しながら巻回させて、高さ３６．５〜３７．０ｍｍ、直径２０．５〜２１．５ｍｍの本発明の電極群４を作製した。
【００１８】
上記方法により作製された本発明の電極群４を用い、上方の正極板の芯材が露出した部分８に正極集電体１１を抵抗溶接し、下方の負極板の芯材が露出した部分７に負極集電体１２を抵抗溶接した。
【００１９】
この電極群４を電池ケース１３に収納し、次に電池ケース内に、比重１．３０のＫＯＨに３０ｇ／ｌの水酸化リチウムを溶解したアルカリ電解液を所定量注液して、電池ケース１３の上部開口部を封口板１４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Ａを得た。
【００２０】
また比較として、正極板の高さ方向の端部近傍において正極板の両側にある２枚のセパレータを熱溶着させないで巻回させた以外は、実施例１と同様な、比較例のニッケル−水素蓄電池Ｂを作製した。この電池の半裁模式断面図を図３に示す。
【００２１】
上記の電池Ａ，Ｂを用いて、寿命サイクル試験を行った。寿命サイクル試験は、充電を１Ｉｔ（３０００ｍＡ）で１時間１２分（１２０％）行い、１時間の休止後、１Ｉｔ（３０００ｍＡ）で電池の端子電圧が０．８Ｖに至るまで放電する。これを１サイクルとし、充放電サイクルを繰り返す試験を行った。
【００２２】
上記の試験結果である充放電サイクル数に対する容量維持率の関係を図４に示す。
【００２３】
容量維持率の計算方法は、５０サイクルごとに容量確認（充電を１Ｉｔ（３０００ｍＡ）で１時間１２分（１２０％）行い、１時間の休止後、１Ｉｔ（３０００ｍＡ）で電池の端子電圧が０．８Ｖに至るまで放電した時の放電容量）を１００％とし、容量確認後に充電を１Ｉｔ（３０００ｍＡ）で１時間１２分（１２０％）行い、２４時間の休止後、１Ｉｔ（３０００ｍＡ）で電池の端子電圧が０．８Ｖに至るまで放電させた時の電池容量との比率を計算した。
【００２４】
本発明を用いた電池Ａは、充放電サイクルを繰り返しても良好な容量維持率を示しているが、比較電池Ｂは、図４に示した結果からも明らかなように容量維持率が低下していることがわかる。
【００２５】
この比較電池Ｂを試験終了後に電池分解したところ、電極群の下方（負極板の芯材が露出した部分に）に溶接した負極集電体１２の上に脱落した正極活物質が蓄積され、微少短絡していることを確認した。これに対して、本発明の電池Ａを電池分解したところ、負極集電体１２の上に正極活物質は確認されなかった。
【００２６】
以上のことから、本発明の正極板の高さ方向の下側端部をセパレータで覆うことにより充電・放電の繰り返しに伴い、特に正極板が膨張・収縮することによる正極活物質の脱落を防止し、電池容量の低下や微少短絡の誘発を阻止することができることが確認できた。
【００２７】
また、上記実施例では、セパレータの接着は熱溶着法を用いたが、超音波溶着法でも同様な効果が得られる。
【００２８】
【発明の効果】
正極板と、負極板と、その両者間にセパレータを配置した電極群を有する電池において、前記正極板の高さ方向の下側端部をセパレータで覆うことによって、正極板活物質の脱落による容量劣化および微少短絡を防止し、サイクル寿命特性を向上させた電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における巻回機の模式図
【図２】本発明の一実施例におけるニッケル−水素蓄電池の半裁模式断面図
【図３】比較例のニッケル−水素蓄電池の半裁模式断面図
【図４】充放電サイクル数と容量維持率の関係を示す図
【符号の説明】
１  正極板
２  負極板
３  セパレータ
４  本発明の電極群
５  巻芯
６  加圧ローラ
７  負極板の芯材の露出した部分
８  正極板の芯材が露出した部分
９  正極板の高さ方向の下方端部
１０  熱板
１１  正極集電体
１２  負極集電体
１３  電池ケース
１４  封口板
１５  従来の電極群
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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