(57)【要約】【課題】捲回式極板群を備えた円筒形ニッケル水素蓄電池において、出力特性の優れた円筒形ニッケル水素蓄電池を提供する。また、円筒形ニッケル水素蓄電池（単電池）を複数個直線状に接続した電池モジュールにおいて、振動や曲げなど外部から加わる力に強い電池モジュールを提供する。【解決手段】捲回式極板群を備えた円筒形ニッケル水素蓄電池において、矩形状の正極板の長辺と短辺の長さの比（Ｄ／Ｃ）を１６〜２４に設定する。また、電池モジュールを構成する円筒形ニッケル水素蓄電池（単電池）の肩高さと直径の比（Ａ／Ｂ）１．１〜１．５に設定する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属性基板に活物質を担持させた矩形状の正極板および負極板を備え、正極板の一方の長辺に正極基板端部を露出させ、負極板の一方の長辺に負極基板端部を露出させ、前記正極板と負極板の間にセパレータを配置し、一方の長辺側に前記正極基板端部、他方の長辺側に負極基板端部を突出させた積層体を捲回した捲回式極板群の前記正極基板端部の端面に正極集電端子を、負極基板端部の端面に負極集電端子を接合した円筒形アルカリ蓄電池において、前記正極板の長辺の長さ（Ｄ）と短辺の長さ（Ｃ）の比（Ｄ／Ｃ）を１６〜２４としたことを特徴とする円筒形ニッケル水素蓄電池。
【請求項２】
前記矩形状正極板の短辺の長さが３０ｍｍ〜４５ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のニッケル水素蓄電池。
【請求項３】
容量が、４〜７Ａｈであることを特徴とする請求項１記載の円筒形ニッケル水素蓄電池。
【請求項４】
前記円筒形ニッケル水素蓄電池を複数個直線状にシリーズ接続した電池モジュールであって、隣り合う蓄電池の一方の蓄電池の正極端子と他方の蓄電池の負極端子をリング状導電部材を介して接続した電池モジュールにおいて、前記ニッケル水素蓄電池の肩高さ（Ａ）と直径（Ｂ）の比（Ａ／Ｂ）を１．１〜１．５としたことを特徴とする電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明は、捲回式極板群を備える円筒形ニッケル水素蓄電池および該ニッケル水素蓄電池を複数個シリーズ接続した電池モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
正極にニッケル電極を、負極に水素吸蔵合金電極を用いた密閉形ニッケル水素蓄電池は、充放電サイクル性能、耐過充電性、耐過放電性に優れているなど、長期使用に耐え、取り扱いが簡便であるところから用途が拡大しつつある。中でもハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）用電源としての適正が高く該用途の需要拡大が見込まれている。
【０００３】
ＨＥＶ用電源には１４０〜２８０Ｖの電圧と最大で１５〜３０ｋｗの負荷を満たす出力、３〜４Ａｈの放電容量が要求される。また、ＨＥＶの走行性能を確保するために電源である電池に対して小形で軽量であることが要求され、重量エネルギー密度Ｗｈ／ｋｇを例にとれば７５０ｗｈ／ｋｇ以上であることが望ましいとされる。また、４５Ｗｈ／ｋｇ以上のエネルギー密度を有することが望ましいとされる。
【０００４】
前記ＨＥＶ用電源に要求される電圧、最大負荷を満たすため、従来の２８０Ｖ系のＨＥＶの電源には容量が約８Ａｈの単一サイズの円筒形ニッケル水素蓄電池（以下複数の円筒形蓄電池を組み合わせた電池モジュールや複数の電池モジュールを組み合わせた組電池との区別を明確にする意味で単電池と記述する）約２４０個をシリーズに接続した組電池が適用されている。通常６個の単電池を接続リングを介してシリーズに接続して電圧が７．２Ｖの電池モジュールを構成し（例えば特許文献１参照）、該電池モジュールを４０本シリーズに接続して全体としての組電池を構成している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１０６５３３号公報（図１、図３）
【０００６】
前記従来からＨＥＶ用電源に適用されている単一サイズの単電池においては、厚さが０．５〜０．６ｍｍ、短辺の長さが約５１ｍｍ、長辺と短辺の長さの比が約１１の矩形状の正極板を適用している。該従来から適用されている単一サイズの単電池を適用した組電池は、ＨＥＶ用電源としては出力特性が低いという欠点があった。
【０００７】
前記のように、ＨＥＶ用電源には例えば前記のように容量が３〜４Ａｈあれば十分なのに対して、従来の単一サイズの円筒形単電池を適用した組電池は、電池の容量が約８Ａｈと大過剰であり、容量を大きくした分電池の占める容積や重量が大きくなるので好ましいことでは無いが、ＨＥＶ用電源に要求される最大負荷（出力）を満足させるためには組電池を構成する単電池や電池モジュールを減らすことが困難であった。このような事情から、電池の小形軽量化を図るために、単電池の出力特性（Ｗ／ｋｇやＷ／ｌ）を向上させることが求められていた。
【０００８】
ＨＥＶ用電源としての電池モジュールは、一般的に水平に装着される。従って電池モジュールにはその自重による曲げの負荷（力）が加わる。また、ＨＥＶの走行中には振動や発信、停止時の加速に伴う曲げの力が加わる。前記従来の電池モジュールにおいては、単電池の重量が大きいことと単電池の高さ（長さ）が大きくて単電池と単電池を接続している接続部分の間隔が大きいために単電池間の接続部分に加わる負荷（力）が大きく、大きな負荷が加わったときに損傷を受ける虞があり、負荷（力）を軽減することが求められていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来のＨＥＶ用電源としてのニッケル水素蓄電池の持つ欠点に鑑みなされたものであって、単電池およびそれを用いた電池モジュールの出力特性を向上させ、かつ電池モジュールに加わる負荷（力）の軽減を図ろうとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る単電池は、金属性基板に活物質を担持させた矩形状の正極板および負極板を備え、正極板の一方の長辺に正極基板端部を露出させ、負極板の一方の長辺に負極基板端部を露出させ、前記正極板と負極板の間にセパレータを配置し、一方の長辺側に前記正極基板端部、他方の長辺側に負極基板端部を突出させた積層体を捲回した捲回式極板群の前記正極基板端部の端面に正極集電端子を、負極基板端部の端面に負極集電端子を接合した円筒形アルカリ蓄電池において、前記正極板の長辺の長さ（Ｄ）と短辺の長さ（Ｃ）の比（Ｄ／Ｃ）を１６〜２４としたことを特徴とする単電池である。本発明によれば、優れた出力特性を有し、高率で充電したときの充電受け入れ性も良好な単電池および電池モジュールを提供することができる。
【００１１】
本発明においては、前記単電池において矩形状の正極板の短辺の長さを３０〜４５ｍｍとすることが好ましい。本発明によれば、高率放電特性に優れ、高率で充電した時の充電受け入れ特性の優れたニッケル水素蓄電池とすることができる。
【００１２】
本発明においては、前記単電池の容量が、４〜７Ａｈであることが好ましい。本発明によれば、高率放電特性の優れた単電池を得ることができ、該単電池を適用することにより、電池モジュールおよび組電池の小形軽量化を図ることができる。
【００１３】
本発明に係る電池モジュールは、前記単電池を直線状に複数個シリーズ接続した電池モジュールであって、隣り合う蓄電池の一方の蓄電池の正極端子と他方の蓄電池の負極端子を後記リング状接続部材を介して接続した電池モジュールにおいて、前記単電池の肩高さ（Ａ）と直径（Ｂ）の比（Ａ／Ｂ）を１．１〜１．５としたことを特徴とする電池モジュールである。本発明によれば、電池モジュールの小形化を図ると共に電池モジュールに加わる負荷（力）の軽減を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る円筒形ニッケル水素蓄電池の捲回式極板群１０の構成を示す斜視図である。捲回式極板群１０は、矩形状正極板１１と負極板１２の間にセパレータ１３を置いて積層し、該積層体をロール状に捲回したものである。正極板１１の一方の長辺には正極基板端部を１４を露出させ、負極板１２の一方の長辺には負極基板端部を１５を露出させ、正極基板端部と負極基板端部を矩形状積層体の対向する長辺に位置するように配置した積層体を捲回することによって捲回式極板群の一方の捲回端面（図では上）に正極基板端部１４を他方の捲回端面（図では下側）に負極基板端部１５を突出させた捲回式極板群とする。
【００１５】
図２は、前記図１に示した捲回式極板群１０を備えた本発明に係る円筒形ニッケル水素蓄電池の内部構造を模式的に示す図である。前記捲回式極板群１０の一方の捲回端面に突出させた正極基板端部１４の端面に円板状の正極集電端子１６を、他方の捲回端面に突出させた負極基板端部１５の端面には円板状の負極集電端子１７をそれぞれシリーズスポット溶接により接合してある。正極集電端子１６と金属製封口蓋２とは金属製リード板１８により接続する。前記金属製封口板２にはキャップ３が接合され両者が一体となって正極端子を構成している。負極集電端子１７の中心部分は負極端子を兼ねる金属製電槽５の底壁内面に接合されている。図２の６、７は電池内の圧力が異常に上昇したときに内部に溜まったガスを外に排出するための透孔、８は透孔６を塞ぐように配置されたゴム製弁体である。
【００１６】
また、ＨＥＶの電源用電池の場合、大電流での充放電を繰り返すので、強制的に空冷を行なったとしても通電時に発生する熱が電池に蓄積するために電池温度が上昇する。例えば既に実用化されている直径が３２〜３４ｍｍの単一サイズの単電池で構成した組電池を実際にＨＥＶに搭載して動作させた時に動作前に比べて電池温度が２０℃から３０℃も上昇する。ニッケル水素蓄電池の場合、電池温度が６０〜７０℃を超えると充電効率の低下を招く他、放電性能や耐久性に悪影響を及ぼすので好ましくない。円筒形ニッケル水素蓄電池においては、経験上電池の直径が大きくなるにつれ熱が蓄積し温度が上昇する。ことに、単電池の直径が４０ｍｍを超えると極端に電池の放熱機能が低下し電池温度の上昇が顕著になる。そのためＨＥＶの電源のように高率で放電したり、充電したりする用途には直径が４０ｍｍ未満の単電池を適用することが好ましい。また、単電池の直径が２０ｍｍ以下の場合には活物質充填量が小さくて容量が低下すると共に出力特性も低下するので好ましくない。
【００１７】
また、本発明に係る単電池の正極板は、水酸化ニッケルを主成分とする活物質粉末をペースト状とし、多孔質基板に担持させた非焼結式の極板であって、その厚さは０．２〜０．５ｍｍの範囲にあることが好ましく、０．３〜０．４ｍｍの範囲にあることがさらに好ましい。極板厚さを０．５ｍｍより大きくすると、容量を大きくできるメリットがあるものの出力特性が低下するので高出力特性を持ったニッケル水素蓄電池を達成しようとする本発明にとっては好ましくない。また。極板厚さを０．２ｍｍより小さくすると、極板の見かけの作用面積を大きくすることができるが、活物質充填量が減少するために放電容量が低下する他に出力特性の低下も招くので好ましくない。
【００１８】
本発明に係る正極板１１は、図３に示すように矩形状であって、基板に水酸化ニッケルを主成分とする活物質粉末を担持させた部分１９と一方の長辺に設けた基板端部が露出した部分１４からなる。該正極板１１の長辺の長さＤと短辺の長さＣの比（Ｄ／Ｃ）を１６〜２３の範囲に設定することにより高出力密度を達成する。Ｄ／Ｃを１６〜２１の範囲に設定すると、さらに優れた出力密度が得られるので好ましい。
【００１９】
また、正極板１１は、図３に示すように矩形状であって、短辺の長さＣを３０〜４５ｍｍに設定することが好ましく、３５〜４５ｍｍに設定することがさらに好ましい。このような構成とすることによって従来電池に比べて優れた出力特性を持つ単電池および電池モジュールを提供することができる。
【００２０】
図４に示すように、本発明係る電池モジュール３０は、前記円筒形ニッケル水素蓄電池１を複数個、それぞれの電池の円筒の中心が直線をなすように並べてシリーズに接続したものである。隣り合う電池同士および正極のエンド端子３３とこれに隣接する電池の間にはドーナツ状絶縁板３２を配置し、隣合う電池同士および正極のエンド端子３３とこれに隣接する電池の正極端子、負極エンド端子３４とこれに隣接する電池の負極端子は、金属製接続リング３１により接続されている。
【００２１】
図５は、本発明に係る電池モジュール３０を構成する円筒形ニッケル水素蓄電池１および正極エンド端子３３、負極エンド端子３４の接続構造を模式的に示した図である。金属製接続リングの一端は、一方の蓄電池正極端子（図２の金属製蓋２）に接合され、他端は隣の電池の負極端子（図２の電槽４）に接合されている。正極エンド端子、負極エンド端子は、それぞれ接続リングを介して隣接する蓄電池の正極端子、負極端子に接続されている。
【００２２】
図６は、図４、図５に示した電池モジュール３０を構成する円筒形ニッケル水素蓄電池１の外形を示す図である。３は正極端子を兼ねるキャップ、４は負極端子を兼ねる電槽である。従来用いられていた単一サイズの単電池においては図で示した肩高さ（Ａ）と直径（Ｂ）の大きさの比（Ａ／Ｂ）が１．８〜１．９と大きい値であった。これに対して、本発明に係る電池モジュールを構成する円筒形ニッケル水素蓄電池の場合、電池の肩高さ（Ａ）と直径（Ｂ）の大きさの比（Ａ／Ｂ）が１．１〜１．５の範囲にあることが好ましく、１．２〜１．５の範囲にあることがさらに好ましい。Ａ／Ｂを１．５以下とすることによって、電池モジュールの単電池間の接続部分に加わる振動や曲げの負荷（力）を軽減することができ、また、Ａ／Ｂを１．１以上とすることによって単電池の出力特性において優れた特性を確保することができる。
【００２３】
【実施例】
以下に一実施例により本発明の詳細を説明する。なお、単電池の形状等は以下に示した例に限定されるものではない。
（単電池の作製）
（実施例１）
金属換算でＺｎ３．７重量％、Ｃｏ１．２重量％を固溶させた水酸化ニッケルを主成分とする芯層の表面に水酸化コバルトの被覆層を形成させた平均粒径１０μｍの粉末を用意した。該粉末に占める前記被覆層の比率を７重量％とした。該粉末１００ｇを、温度６０℃、濃度１０重量％の水酸化ナトリウム水溶液中に投入して撹拌しながら次亜塩素酸ナトリウム溶液４５ｍｌを加えて酸化処理をした。酸化処理後の粉末に温度８０℃、濃度３０重量％の水酸化ナトリウム水溶液２０ｇを加えて撹拌しながら同温度に２時間維持したのち水洗、乾燥した。得られた粉末に含まれる遷移金属元素（ＮｉとＣｏ）の平均酸化数を測定したところ、２．１５の値が得られた。該粉末を正極（ニッケル電極）用の活物質粉末とした。
【００２４】
前記正極活物質粉末にカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）の水溶液を添加混練してペースト状とした。なお前記ペーストに含まれる活物質粉末とＣＭＣの比率を重量比で９９．５：０．５とした。該ペーストを厚さ０．９ｍｍ、坪量４５０ｇ／ｍ２の発泡ニッケル製の正極基板に充填した。８０℃の雰囲気中に放置して乾燥した後プレス加工を施して厚さを０．４ｍｍの極板とした。該極板を短辺の長さが４５ｍｍ、長辺の長さが７２０ｍｍの矩形（Ｄ／Ｃ≒１６）となるように裁断した。一方の長辺に１ｍｍの幅で活物質を取り去り、基板の長辺端部に基板露出部を形成し、活物質充填部分の短辺の長さを４４ｍｍ、長辺の長さを７２０ｍｍとした。前記基板露出部をプレスしてその厚さを０．０５ｍｍとし、該基板露出部全面にスポット溶接により幅１ｍｍ、厚さ０．３ｍｍのニッケル製フープを接合して正極板とした。活物質充填量から正極板の容量は７．０Ａｈと算定された。
【００２５】
平均粒径３０μｍ、ＭｍＮｉ３．６Ｃｏ０．６Ａｌ０．３Ｍｎ０．３５（Ｍｍはミッシュメタルを表す）で表される組成の水素吸蔵合金粉末とＳＢＲ（スチレンブタジエン共重合体）のエマルジョンを乾燥基準の重量比で９９．３：０．７の比率で混合し、ペースト状にした。該ペーストを開口径１．０ｍｍ、開孔率４５％で表面にニッケルメッキを施した厚さが０．０５ｍｍの鋼板製の穿孔鋼板からなる負極基板の両面にコートした後、８０℃の雰囲気中に放置して乾燥した後プレス加工を施して厚さを０．３ｍｍの極板とした。該極板を短辺の長さが４５ｍｍ、長辺の長さが８００ｍｍの矩形に裁断した。一方の長辺に１ｍｍの幅で両面の活物質を取り去り、負極基板露出部分を設け、水素吸蔵合金粉末塗工部分の短辺の長さが４４ｍｍ、長辺の長さが８００ｍｍの負極板とした。該負極板の活物質粉末（水素吸蔵合金粉末）充填量から算定される負極板の容量は１１．２Ａｈと算定された。
【００２６】
公知の方法でスルフォン化処理を施すことによって親水性を付与した厚さ０．１１ｍｍ、坪量５５ｇのポリプロピレン不織布製の帯状セパレータを用意した。前記１枚の正極板の両面にセパレータを重ね、さらに１枚の負極板を重ねて矩形の積層体を構成した。該積層体の一方の長辺に正極基板端部を突出させ、他方の長辺に負極基板端部を突出させた。該積層体を直径３．５ｍｍの棒状芯体を巻芯とした正極板が内側になるように捲回し、直径が３０ｍｍの捲回式極板群を得た。
【００２７】
前記捲回式極板群の一方の捲回端面に突出させた正極基板の端面に厚さ０．２ｍｍ、外形２９ｍｍ、内径４ｍｍのドーナツ状正極集電端子を接合した。正極集電端子に厚さ０．３ｍｍ、幅２．５ｍｍのニッケルフープ製の正極リード板を接合した。捲回式極板群の他方の捲回端面に突出させた負極基板の端面に厚さ０．２ｍｍ、外形２９．５ｍｍの円板状負極集電端子を接合した。
【００２８】
集電端子を取り付けた極板群をニッケルメッキを施した鋼板製の円筒形電槽内に収納した後、前記負極集電端子の中心部分を電槽の内定面に接合し、前記正極リード板にガス排出弁、キャップおよびガスケットを取り付けた金属製封口板を接合した。６．８モルの水酸化カリウムと０．８モルの水酸化リチウムを含むアルカリ電解液を所定量注入し、所定の方法で封口して総高５４ｍｍ、肩高さ（Ａ）５０ｍｍ、直径（Ｂ）３２．５ｍｍ、Ａ／Ｂが１．５の単電池を作製した。該単電池を実施例１とする。
【００２９】
（実施例２）
前記実施例１において正極板の短辺の長さが４２ｍｍ、長辺の長さが７２０ｍｍの矩形（Ｄ／Ｃ≒１７）となるように裁断した。一方の長辺に１ｍｍの幅で活物質を取り去り、基板の長辺端部に基板露出部を形成し、活物質充填部分の短辺の長さを４１ｍｍ、長辺の長さを７２０ｍｍとした。また、負極板を短辺の長さが４２ｍｍ、長辺の長さが８００ｍｍの矩形に裁断した。一方の長辺に１ｍｍの幅で両面の活物質を取り去り、負極基板露出部分を設け、水素吸蔵合金粉末塗工部分の短辺の長さが４１ｍｍ、長辺の長さが８００ｍｍの負極板とした。その他は実施例１と同じとした。正極板の容量は６．５Ａｈ、負極板の容量は１０．４Ａｈと算定された。作製し単電池は総高５１ｍｍ、肩高さ４７（Ａ）ｍｍ、直径（Ｂ）３２．５ｍｍ、Ａ／Ｂが１．４であった。該単電池を実施例２とする。
【００３０】
（実施例３）
前記実施例１において正極板の短辺の長さが３８ｍｍ、長辺の長さが７２０ｍｍの矩形（Ｄ／Ｃ≒１９）となるように裁断した。一方の長辺に１ｍｍの幅で活物質を取り去り、基板の長辺端部に基板露出部を形成し、活物質充填部分の短辺の長さを３７ｍｍ、長辺の長さを７２０ｍｍとした。また、負極板を短辺の長さが３８ｍｍ、長辺の長さが８００ｍｍの矩形に裁断した。一方の長辺に１ｍｍの幅で両面の活物質を取り去り、負極基板露出部分を設け、水素吸蔵合金粉末塗工部分の短辺の長さが３７ｍｍ、長辺の長さが８００ｍｍの負極板とした。その他は実施例１と同じとした。正極板の容量は５．８Ａｈ、負極板の容量は９．３Ａｈと算定された。作製した単電池は総高４７ｍｍ、肩高さ（Ａ）４３ｍｍ、直径（Ｂ）３２．５ｍｍ、Ａ／Ｂが１．３であった。該単電池を実施例３とする。
【００３１】
（実施例４）
前記実施例１において正極板の短辺の長さが３５ｍｍ、長辺の長さが７２０ｍｍの矩形（Ｄ／Ｃ≒２１）となるように裁断した。一方の長辺に１ｍｍの幅で活物質を取り去り、基板の長辺端部に基板露出部を形成し、活物質充填部分の短辺の長さを３４ｍｍ、長辺の長さを７２０ｍｍとした。また、負極板を短辺の長さが３５ｍｍ、長辺の長さが８００ｍｍの矩形に裁断した。一方の長辺に１ｍｍの幅で両面の活物質を取り去り、負極基板露出部分を設け、水素吸蔵合金粉末塗工部分の短辺の長さが３４ｍｍ、長辺の長さが８００ｍｍの負極板とした。その他は実施例１と同じとした。正極板の容量は４．８Ａｈ、負極板の容量は７．８Ａｈと算定された。作製した単電池は総高４４ｍｍ、肩高さ（Ａ）４０ｍｍ、直径（Ｂ）３２．５ｍｍ、Ａ／Ｂが１．２であった。該単電池を実施例４とする。
【００３２】
（実施例５）
前記実施例１において正極板の短辺の長さが３０ｍｍ、長辺の長さが７２０ｍｍの矩形（Ｄ／Ｃ≒２４）となるように裁断した。一方の長辺に１ｍｍの幅で活物質を取り去り、基板の長辺端部に基板露出部を形成し、活物質充填部分の短辺の長さを２９ｍｍ、長辺の長さを７２０ｍｍとした。また、負極板を短辺の長さが３０ｍｍ、長辺の長さが８００ｍｍの矩形に裁断した。一方の長辺に１ｍｍの幅で両面の活物質を取り去り、負極基板露出部分を設け、水素吸蔵合金粉末塗工部分の短辺の長さが２９ｍｍ、長辺の長さが８００ｍｍの負極板とした。その他は実施例１と同じとした。正極板の容量は４．０Ａｈ、負極板の容量は６．４Ａｈと算定された。作製した単電池は総高３９ｍｍ、肩高さ（Ａ）３５ｍｍ、直径（Ｂ）３２．５ｍｍ、Ａ／Ｂが１．１であった。該単電池を実施例５とする。
【００３３】
（比較例１）
前記実施例１において正極板の短辺の長さが２７ｍｍ、長辺の長さが７２０ｍｍの矩形（Ｄ／Ｃ≒２８）となるように裁断した。一方の長辺に１ｍｍの幅で活物質を取り去り、基板の長辺端部に基板露出部を形成し、活物質充填部分の短辺の長さを２６ｍｍ、長辺の長さを７２０ｍｍとした。また、負極板を短辺の長さが２７ｍｍ、長辺の長さが８００ｍｍの矩形に裁断した。一方の長辺に１ｍｍの幅で両面の活物質を取り去り、負極基板露出部分を設け、水素吸蔵合金粉末塗工部分の短辺の長さが２６ｍｍ、長辺の長さが８００ｍｍの負極板とした。その他は実施例１と同じとした。正極板の容量は３．０Ａｈ、負極板の容量は４．８Ａｈと算定された。作製した単電池は総高３４ｍｍ、肩高さ（Ａ）３２ｍｍ、直径（Ｂ）３２．５ｍｍ、Ａ／Ｂが１．０であった。該単電池を比較例１とする。
【００３４】
（比較例２）
前記実施例１において正極板の短辺の長さが４８ｍｍ、長辺の長さが７２０ｍｍの矩形（Ｄ／Ｃ≒１５）となるように裁断した。一方の長辺に１ｍｍの幅で活物質を取り去り、基板の長辺端部に基板露出部を形成し、活物質充填部分の短辺の長さを４７ｍｍ、長辺の長さを７２０ｍｍとした。また、負極板を短辺の長さが４８ｍｍ、長辺の長さが８００ｍｍの矩形に裁断した。一方の長辺に１ｍｍの幅で両面の活物質を取り去り、負極基板露出部分を設け、水素吸蔵合金粉末塗工部分の短辺の長さが４７ｍｍ、長辺の長さが８００ｍｍの負極板とした。その他は実施例１と同じとした。正極板の容量は７．５Ａｈ、負極板の容量は１２．０Ａｈと算定された。作製した単電池は総高５７ｍｍ、肩高さ（Ａ）５３ｍｍ、直径（Ｂ）３２．５ｍｍ、Ａ／Ｂが１．６であった。該単電池を比較例２とする。
【００３５】
（比較例３）
前記実施例１において正極板の短辺の長さが６４ｍｍ、長辺の長さが７２０ｍｍの矩形（Ｄ／Ｃ≒１１）となるように裁断した。一方の長辺に１ｍｍの幅で活物質を取り去り、基板の長辺端部に基板露出部を形成し、活物質充填部分の短辺の長さを６３ｍｍ、長辺の長さを７２０ｍｍとした。また、負極板を短辺の長さが６４ｍｍ、長辺の長さが８００ｍｍの矩形に裁断した。一方の長辺に１ｍｍの幅で両面の活物質を取り去り、負極基板露出部分を設け、水素吸蔵合金粉末塗工部分の短辺の長さが６３ｍｍ、長辺の長さが８００ｍｍの負極板とした。その他は実施例１と同じとした。正極板の容量は１０．０Ａｈ、負極板の容量は１６．０Ａｈと算定された。作製した単電池は総高７３ｍｍ、肩高さ（Ａ）６９ｍｍ、直径（Ｂ）３２．５ｍｍ、Ａ／Ｂが２．１であった。該単電池を実施例３とする。
【００３６】
（比較例４）
実施例１に適用したニッケル極用ペーストを厚さ１．６ｍｍ、坪量４５０ｇ／ｍ２の発泡ニッケル製の正極基板に充填した。８０℃の雰囲気中に放置して乾燥した後プレス加工を施して厚さを０．６ｍｍの極板とした。該極板を短辺の長さが５１ｍｍ、長辺の長さが５６０ｍｍの矩形（Ｄ／Ｃ≒１１）となるように裁断した。一方の長辺に１ｍｍの幅で活物質を取り去り、基板の長辺端部に基板露出部を形成し、活物質充填部分の短辺の長さを５０ｍｍ、長辺の長さを５６０ｍｍとした。前記基板露出部をプレスしてその厚さを０．０５ｍｍとし、該基板露出部全面にスポット溶接により幅１ｍｍ、厚さ０．３ｍｍのニッケル製フープを接合して正極板とした。活物質充填量から正極板の容量は８．２Ａｈと算定された。
【００３７】
実施例１に適用した水素吸蔵合金電極用ペーストを開口径１．０ｍｍ、開孔率４５％で表面にニッケルメッキを施した厚さが０．０５ｍｍの鋼板製の穿孔鋼板からなる負極基板の両面にコートした後、８０℃の雰囲気中に放置して乾燥した後プレス加工を施して厚さを０．４５ｍｍの極板とした。該極板を短辺の長さが５１ｍｍ、長辺の長さが６４０ｍｍの矩形に裁断した。一方の長辺に１ｍｍの幅で両面の活物質を取り去り、負極基板露出部分を設け、水素吸蔵合金粉末塗工部分の短辺の長さが５０ｍｍ、長辺の長さが６４０ｍｍの負極板とした。該負極板の活物質粉末（水素吸蔵合金粉末）充填量から算定される負極板の容量は１３．１Ａｈと算定された。作製した単電池は総高６０ｍｍ、肩高さ（Ａ）５６ｍｍ、直径（Ｂ）３２．５ｍｍ、Ａ／Ｂが１．８であった。該電池を実施例３とする。
【００３８】
（化成）
前記実施例１〜実施例５、比較例１〜比較例４に係る単電池を、２０℃の雰囲気で１５時間エージングした後、０．０５ＩｔＡの電流で２０時間充電後、さらに０．１ＩｔＡの電流で６時間充電した後０．１ＩｔＡの電流で終止電圧を１．０として放電した。続く２〜１０サイクル目は、０．１ＩｔＡの電流で１２時間充電した後０．２ＩｔＡの電流で終止電圧を１．０として放電した。
（放電容量の評価）
化成済みの単電池を、２０℃の雰囲気で０．２ＩｔＡの電流で６時間充電した後、同じ電流で終止電圧１．０Ｖまで放電した時に得られた放電容量を測定し、この値をもって、該蓄電池の放電容量とした。
（エネルギー密度）
単電池を前記２０℃の雰囲気で０．２ＩｔＡで放電したときの平均放電電圧（Ｖ）と放電容量（Ａｈ）をその電池の持つエネルギー（Ｗｈ）とし、該エネルギーをその電池の重量（ｋｇ）で徐した値をその電池のエネルギー密度（Ｗｈ／ｋｇ）とした。
【００３９】
（出力特性の評価）
完全充電状態にある単電池を２０℃の雰囲気において０．２ＩｔＡの電流で２．５時間放電した後、放電電流１ＩｔＡで１１秒間放電した。同様の操作を放電電流２ＩｔＡ刻みで３ＩｔＡ〜１０ＩｔＡの範囲において実施した（但し、放電電圧が０．５ｖを下回ったときには直ちに放電をうち切った）。Ｘ軸を放電電流、Ｙ軸を放電開始後１０秒目の放電電圧（以下単に１０秒目電圧と記述する）として測定結果をプロットして１０秒目電圧と放電電流の関係を示す曲線を作成し、該曲線から１０秒目電圧が０．８Ｖになる時の放電電流値（Ａ）を求めた。該放電電流値に０．８Ｖを乗じた値をその電池の出力（Ｗ）とし、該出力（Ｗ）を電池の重量（ｋｇ）で徐した値をその電池の出力密度（Ｗ／ｋｇ）とした。
結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
2005026163.tif 000002
【００４１】
表１に示すように本発明に係る実施例は、出力密度において比較例を上回っており、比較例に比べて、組電池の重量を低減できることを示している。また、実施例の中で最も小形の電池である実施例５においても単電池の出力が７５Ｗであり、該単電池２００本を適用して組電池を構成すれば、前記ＨＥＶ用電源に要求される最大負荷時の出力１５ｋｗを満足させることができる。これに対して、比較例１は出力が小さく同負荷を満足させるためには２４６本以上の単電池を必要とする。
【００４２】
他方比較例２〜比較例４の場合は、出力は満足しているものの容量が大過剰であり、容量を大きくした分、電池の重量および容積が大きくなる欠点がある。実施例１〜実施例３、比較例２比較例３と比較すると、正極の短辺長さを大きくして単電池の容量が大きくなるに従いその出力（Ｗ）は増大するが、増大幅は次第に小さくなり実施例１，比較例２、比較例３の差は小さく出力が飽和する傾向にあることが分かる。これに対して、正極の短辺長さを大きくする（Ｄ／Ｃを小さくする）に従って、電池の重量、容積は増大し続けるので電池の出力密度（Ｗ／ｋｇ、Ｗ／ｌ）は低下する。図７は、上記実施例、比較例の試験結果のうち出力密度とＤ／Ｃの関係をグラフ化した結果を示す図である。該図から分かるように、Ｄ／Ｃを１６〜２４とすると本発明の狙いとする７５０Ｗ／ｋｇ以上の高い出力密度が得られることが分かる。さらに、Ｄ／Ｃを１６〜２１とすると、８００Ｗ／ｋｇを超える極めて高い出力密度が得られので好ましい。
【００４３】
表１の実施例１〜実施例５の結果に示すように、矩形状正極板の短辺の長さを３０〜４５ｍｍ、さらに好ましくは３５〜４５ｍｍち設定することによって、比較例に比べて高い出力密度を有する単電池を得ることが出来、該単電池を適用すれば出力密度の高い電池モジュールおよび組電池を得ることができる。
【００４４】
比較例４は、従来の単一サイズの単電池と同様、正極板の厚さを０．６ｍｍ（実施例および比較例１〜比較例３の正極板の厚さは０．４ｍｍ）とし、正極板の短辺の長さを５１ｍｍとした例であるが、エネルギ密度（Ｗｈ／ｋｇ）は高いものの出力密度（Ｗ／ｋｇ）が低い欠点がある。
【００４５】
図８は、上記実施例、比較例の試験結果のうち出力密度と単電池容量の関係をグラフ化した結果を示す図である。該図から分かるように、単電池容量を４〜７Ａｈとすると７５０Ｗ／ｋｇ以上の高い出力密度が得られ好ましい。単電池容量を５〜７Ａｈとするとほぼ８００Ｗ／ｋｇを超える高い出力密度が得られさらに好ましい。
【００４６】
図９は、上記実施例、比較例の試験結果のうちエネルギー密度と単電池容量の関係をグラフ化した結果を示す図である。該図から分かるように、Ｄ／Ｃが２４以下であれば４５Ｗｈ／ｋｇを超えるエネルギー密度が得られ、Ｄ／Ｃが２１以下であれば５０Ｗｈ／ｋｇを超えるエネルギー密度が得られる。従って、優れた出力特性とエネルギー密度の両方を兼ね備える単電池とするには、Ｄ／Ｃを１６〜２４とするのが好ましく、１６〜２１とするのがさらに好ましい。
【００４７】
（電池モジュールの作製）
前記実施例１〜実施例６および比較例１〜比較例３に記載した単電池を図４に示したように６個直線状に並べてシリーズに接続し、電圧が７．２Ｖ系の電池モジュールとした。なお隣合う電池同士の接続には、ニッケルメッキを施した厚みが０．２ｍｍの鋼板製であって、図５に示した断面形状を有する接続リングを用い、接続リングの一端を隣合う電池のうち一方の電池の金属製封口板にスポット溶接により等間隔で４点接合し、他端を他方の電池の電槽の側面にスポット溶接により等間隔で４点接合した。また、電池モジュールの両端には図４に示したように正極エンド端子および負極エンド端子を取り付けた。該電池モジュールを、その作製に適用した円単電池の区分に対応させ、それぞれ実施例１〜実施例５、比較例１〜比較例４とした。
【００４８】
（電池モジュールの荷重耐性評価）
前記電池モジュールの両端を支える位置に配置した、２つの支点の上に電池モジュールを水平にさし渡し、モジュールの中央に吊りひもを介して５ｋｇの重りを吊し、電池モジュールの接続に破損が発生するか否かを調べた。
結果を表２に示す。
【００４９】
【表２】
2005026163.tif 000003
【００５０】
表２に示したように、比較例の場合比較例１を除き、比較例２〜比較例４は耐荷重性が劣る。実施例および比較例１の場合は比較例２〜比較例４に比べて単電池の自重が小さく、かつ、単電池の長さが小さくて接続部分の間隔が小さいために、該接続部分に加わる付加（力）が軽減されたために耐荷重性が高いものと考えられる。このように、電池モジュールの耐荷重性を高めるには単電池の肩高さと直径の大きさの比（Ａ／Ｂ）が１．５以下とすることが好ましい。実施例や比較例１の場合、水平に装着した時のたわみも小さく振動や加速に対する信頼性が高い。但し、比較例１は、耐荷重性には優れるが前記表１の結果に示した通り、出力がおよび小さく、出力密度も低い欠点がある。また、表１に示した如く、実施例１〜実施例４において８００Ｗ／Ｋｇを超える優れた出力特性が得られるところから、本発明に係る電池モジュールを構成する単電池のＡ／Ｂを、１．１〜１．５にすることが好ましく、１．２〜１．５にすることがさらに好ましいことが分かる。
【００５１】
表では省略したが、従来の単一サイズの単電池６個で構成した比較例４の電池モジュールの重量が１１００ｇであるのに対して、実施例２の電池モジュールの重量は８００ｇであり、比較例４に比べて実施例２の方が約２７％重量が軽減され、また、比較例４の電池モジュールの容積が２８７ｍｌであるのに対して、実施例２の電池モジュールの容積は２４２ｍｌで容積が１６％小さくなった。さらにＷ／ｌにおいても比較例４の電池モジュールが２７０Ｗ／ｌであるのに対して実施例２が４６０Ｗ／ｌと顕著に向上した。このように、本発明に係る電池モジュールは単電池の出力特性（Ｗ／ｋｇ、Ｗ／ｌ）を向上させたことにより電池の重量および容積の軽減に顕著な効果を発揮する。
【００５２】
なお、本明細書においては詳細を省略したが、本発明に係る円筒形ニッケル水素蓄電池およびそれを適用して構成した電池モジュールならびに組電池は、従来電池に比べ高率で充電したときの充電受け入れ性能においても優れていることが分かった。
【発明の効果】
【００５３】
本発明の請求項１〜３によれば、高出力密度を有する円筒形ニッケル水素蓄電池（単電位）を得ることができる。また、該単電池を適用することによって、高出力を要求される電池モジュールや該電池モジュールで構成される組電池の小形軽量化を図ることができる。
【００５４】
本発明の請求項４によれば、円筒形ニッケル水素蓄電池を複数個直線状に接続した電池モジュールであって、振動や曲げ等の外部から加わる力に対して強い電池モジュールを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る極板群の斜視図である。
【図２】本発明に係るニッケル水素蓄電池の内部の構造を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明に係るニッケル水素蓄電池の正極板の形状を示す平面図である。
【図４】本発明に係る電池モジュールの外観を模式的に示す斜視図である。
【図５】本発明に係る電池モジュールの構成を模式的に示す図である。
【図６】本発明に係る円筒形ニッケル水素蓄電池の外観を示す正面図である。
【図７】円筒形ニッケル水素蓄電池の出力密度とＤ／Ｃの関係を示すグラフである。
【図８】円筒形ニッケル水素蓄電池の出力密度と電池容量の関係を示すグラフである。
【図９】円筒形ニッケル水素蓄電池のエネルギー密度とＤ／Ｃの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１    円筒形ニッケル水素蓄電池
１０    捲回式極板群
１１    正極板
１２    負極板
１３    セパレータ
１４    正極基板露出部
１５    負極基板露出部
３０    電池モジュール
３１    接続リング
３２    絶縁リング
【図１】
2005026163.tif 000004
【図２】
2005026163.tif 000005
【図３】
2005026163.tif 000006
【図４】
2005026163.tif 000007
【図５】
2005026163.tif 000008
【図６】
2005026163.tif 000009
【図７】
2005026163.tif 000010
【図８】
2005026163.tif 000011
【図９】
2005026163.tif 000012