(57)【要約】【課題】  電池寿命や放電特性の低下が抑制された、高い体積エネルギー密度を有するＡＡサイズの円筒型アルカリ蓄電池の提供。【解決手段】  円筒型アルカリ蓄電池は、導電性の円筒状外装缶１０と、外装缶１０内にアルカリ電解液とともに収容され、帯状の負極芯体及びこの負極芯体に保持された負極活物質層を含む負極板２６並びに正極板２４をセパレータ２８を介して負極板２６が最外周に位置付けられるように渦巻状に巻回してなり、前記最外周部の負極板２６が外装缶１０の内周壁に接している電極群２２とを備え、３４０Ｗｈ／ｌ以上４５０Ｗｈ／ｌ以下の体積エネルギー密度を有し、外装缶１０の外径Ｄは１３．５ｍｍ以上１４．５ｍｍ以下であり、正極板２４の体積比率は４８％以上６０％以下であることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の円筒状外装缶と、
前記外装缶内にアルカリ電解液とともに収容され、帯状の負極芯体及びこの負極芯体に保持された負極活物質層を含む負極板並びに正極板をセパレータを介して前記負極板が最外周に位置付けられるように渦巻状に巻回してなり、前記最外周部の負極板が前記外装缶の内周壁に接している電極群と
を備えた円筒型アルカリ蓄電池において、
３４０Ｗｈ／ｌ以上４５０Ｗｈ／ｌ以下の体積エネルギー密度を有し、
前記外装缶の外径は１３．５ｍｍ以上１４．５ｍｍ以下であり、
前記正極板の体積比率は４８％以上６０％以下である
ことを特徴とする円筒型アルカリ蓄電池。
【請求項２】
前記正極板は、３次元網目状の骨格を有する金属体に正極合剤を充填して形成され、０．９５ｍｍ以上の厚みを有することを特徴とする請求項１記載の円筒型アルカリ蓄電池。
【請求項３】
前記正極板は、３次元網目状の骨格を有する金属体に正極合剤を充填して形成され、前記金属体への前記正極合剤の充填密度は２．９５ｇ／ｃｍ3であることを特徴とする請求項１記載の円筒型アルカリ蓄電池。
【請求項４】
前記正極板の厚みは、前記負極板の平均厚みに対して２．５倍以上であることを特徴とする請求項１記載の円筒型アルカリ蓄電池。
【請求項５】
前記正極板の厚みは、前記セパレータの平均厚みに対して９倍以上であることを特徴とする請求項１記載の円筒型アルカリ蓄電池。
【請求項６】
前記正極板は、
前記電極群の巻始め及び巻終わりのそれぞれに対応する端部と、
前記正極板の両端部間に厚み一定の正極本体部と
を有し、
前記正極板の両端部のうち少なくとも一方は、前記正極本体部よりも薄く形成されていることを特徴とする請求項２記載の円筒型アルカリ蓄電池。
【請求項７】
前記正極板の内面側にて、前記正極本体部と薄肉化された前記正極板の端部とは面一をなし、
前記正極板の径方向外面側に重ね合わされた前記セパレータと前記正極板との間に、前記正極板の本体部と前記正極板の巻終わり端部との間の境界上に絶縁性の保護部材が配置されていることを特徴とする請求項６記載の円筒型アルカリ蓄電池。
【請求項８】
前記正極板の正極合剤は、
正極活物質としての水酸化ニッケル粒子及び添加剤粒子を含む混合粒子と、前記混合粒子を結着するバインダと
からなり、
前記混合粒子は２．１ｇ／ｃｍ3以上２．３ｇ／ｃｍ3以下のタップ密度を有することを特徴とする請求項２記載の円筒型アルカリ蓄電池。
【請求項９】
前記正極板の金属体の骨格は、前記正極板の外面側に比べて内面側で太くなるよう形成されていることを特徴とする請求項２記載の円筒型アルカリ蓄電池。
【請求項１０】
前記負極板は、負極芯体及び負極芯体に保持された負極活物質層からなり、
前記負極芯体は、複数の貫通孔を有するシート状の金属導電体からなり、
前記負極活物質層は、
前記負極芯体の径方向内面を覆う内面層と、
前記負極芯体の径方向外面を覆う外面層と、
前記負極芯体の貫通孔に充填された充填層と
を含み、
前記セパレータを介して前記正極板と対向している前記内面層及び外面層の正極対向部分並びに前記充填層に含まれる負極活物質量は、前記負極板に含まれる全体の負極活物質量の７５％以上１００％以下であることを特徴とする請求項１記載の円筒型アルカリ蓄電池。
【請求項１１】
前記負極板は、負極芯体及び負極芯体に保持された負極活物質層からなり、
前記負極芯体は、複数の貫通孔を有するシート状の金属導電体からなり、
前記負極活物質層は、
前記負極芯体の径方向内面を覆う内面層と、
前記負極芯体の径方向外面を覆う外面層と、
前記負極芯体の貫通孔に充填された充填層と
を含み、
前記電極群の最外周部にて前記セパレータを介して前記正極板と対向していない前記負極活物質層のうち少なくとも前記外面層の正極非対向部分に、前記セパレータを介して前記正極板と対向している前記内面層及び外面層の正極対向部分の厚みに対して１／２以下の厚みの薄肉非対向部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の円筒型アルカリ蓄電池。
【請求項１２】
前記負極板は、前記電極群の巻始め及び巻終わりのそれぞれに対応する端部を有し、
前記負極板の巻始め端部側は、前記正極板の径方向外面側で前記電極群の周方向に前記正極板の巻始め端部を超えて延出し、
前記負極板の巻始め端部側にて前記セパレータを介して前記正極板と対向していない前記負極活物質層のうち少なくとも前記内面層の正極非対向部分に、前記薄肉非対向部が更に形成されていることを特徴とする請求項１１記載の円筒型アルカリ蓄電池。
【請求項１３】
前記負極芯体における前記貫通孔の開口率は、前記内面層及び外面層の正極対向部分により覆われた領域と前記内面層又は外面層の薄肉非対向部により覆われた領域とで異なることを特徴とする請求項１１又は１２記載の円筒型アルカリ蓄電池。
【請求項１４】
前記正極板の体積に対して前記負極板の体積が６５％以下であることを特徴とする請求項１記載の円筒型アルカリ蓄電池。
【請求項１５】
０．２Ｃ容量で前記アルカリ電解液の体積を除した容量液比が０．８５ｍｌ／Ａｈ以下であることを特徴とする請求項１に記載の円筒型アルカリ蓄電池。
【請求項１６】
前記電極群は、前記外装缶の外径と比べて３０％以下の外径を有する巻芯を用いて巻回されたことを特徴とする請求項１記載の円筒型アルカリ蓄電池。
【請求項１７】
前記電極群の一端と前記外装缶の蓋体との間に配置され、前記正極板の一方の面に溶接された端部及び前記電極群と前記蓋体との間で折曲された折曲部を有する帯状の正極リードを備え、
前記電極群は巻芯を用いて巻回され、前記巻芯形状に対応した空洞部を有し、
横断面でみたときに、前記空洞部の断面積を差し引いた前記電極群の断面積を、前記外装缶の内側の断面積から前記電極群の空洞部の断面積を差し引いた値で除した値の百分率が９０％以上１００％以下であることを特徴とする請求項１記載の円筒型アルカリ蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高容量化に好適した円筒型アルカリ蓄電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルカリ蓄電池としては、含まれる活物質の種類によって、例えばニッケルカドミウム二次電池、ニッケル水素二次電池等をあげることができ、これらアルカリ蓄電池には、セパレータを間に挟んでそれぞれ帯状の負極板と正極板とを渦巻状に巻回し、最外周に負極板の一部が巻回された電極群を、最外周の負極板が内周壁に接した状態で円筒状の外装缶内にアルカリ電解液とともに収容した円筒型のものがある。
【０００３】
正極板は、ニッケル極といわれるものであり、３次元網目状の構造を有するニッケル製の金属体に正極合剤を充填して形成される。正極合剤は、正極活物質である水酸化ニッケル粒子と、添加剤粒子と、これら粒子を結着する結着剤とからなる。また、負極板は、負極芯体としての金属シートの両面を水素吸蔵合金層で被覆して形成され、水素吸蔵合金層は、負極活物質としての水素を吸蔵及び放出可能な水素吸蔵合金粒子と、水素吸蔵合金粒子を結着する結着剤とからなる。これら正極板及び負極板の容量は、それぞれに含まれる活物質量で規定されるが、この種の円筒型アルカリ蓄電池にあっては、過充電時に正極板で発生した酸素ガスを負極板で還元して内圧上昇を防止すべく、正極容量よりも負極容量の方が大きく、電池容量は正極容量により規定される。
【０００４】
ところで近年、この種の円筒型アルカリ蓄電池、とりわけ乾電池単３サイズ互換型のＡＡサイズの円筒型アルカリ蓄電池は、これを電源として用いる電子電気機器、例えばデジタルカメラの普及に伴ない需要が拡大し、機器の長時間連続使用を可能とするべく高容量化つまり体積エネルギー密度の向上が強く求められている。電池容量を高めるためには、電池容量を規定している正極容量を高めればよく、具体的には、正極活物質の増量や利用率を向上すればよい。前者の正極活物質増量のためには、正極板の長さ、厚み、面積及び正極合剤の金属体への充填密度を大きくすることが知られている。なかでも、正極板の厚みを増大した場合や、正極合剤の金属体への充填密度を高めた場合には、セパレータや負極芯体を長くする必要が無いので、効率的に正極活物質量を増加させることができ、例えば特許文献１は、厚みを０．８ｍｍ以上にして高容量化を達成したニッケル極を開示している。
【特許文献１】特開平１０−１９９５２０号公報（例えば、特許請求の範囲等。）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の円筒型アルカリ蓄電池を、外装缶の外径が１３．５ｍｍ以上１４．５ｍｍ以下のＡＡサイズの円筒型アルカリ蓄電池に適用し、体積エネルギー密度が３４０Ｗｈ／ｌ以上となるよう正極板を厚くした場合、以下にあげる問題が生じる。
まず、正極板の厚み増大にともない電池寿命が短くなる。
正極板の厚み増大にともない、電極群の横断面でみて、正極板及び負極板により描かれる渦巻形状の歪みが大きくなり、正極板と負極板との間隔が、正極板及び負極板の長手方向に亘って不均一となる。とりわけ、正極板の厚みが０．９５ｍｍ以上になると、この極板間隔のばらつきが大きくなる。極板間隔のばらつきが大きくなると、充電時に酸素ガスが局所的に発生して電池内圧が上昇するので、安全弁が作動してアルカリ電解液が外部へ漏出し、電池の寿命が短くなる。
【０００６】
次に、負極巻始め端部が、正極板の外面側で電極群の周方向に正極板巻始め端部を超えて延出している場合、正極巻始め端部を超えて延出している負極板の部分から負極合剤が剥離し、負極容量が低下する。
電極群の巻回後、電極群の周方向でみて正極巻始め端面の前方には、正極巻始め端面と、正極板の内面側及び外面側からそれぞれ正極巻始め端面を超えて延出したセパレータの部分とによって隙間が区画され、この隙間の大きさは、正極板の厚みに応じた大きさで形成される。このような隙間を有する電極群を用いた円筒型アルカリ蓄電池では、初期充放電後、この隙間に対してセパレータを介して電極群の径方向外側に位置付けられた負極板の部分が、この隙間を縮小するように正極巻始め端面に向かって折れ曲がる。とりわけ、正極板の厚みが０．９５ｍｍ以上になると、正極巻始め端面前方における負極板の折れ曲がりが大きくなり、この折れ曲がった負極板の部分から負極合剤が剥離し、負極容量が低下してしまう。
【０００７】
そして、負極巻終わり端部が、正極板の外面側で電極群の周方向に正極板の巻終わり端部を超えて延出している場合、セパレータを介して正極巻終わり端部の外面側エッジに重ね合わされた負極板の部分で、負極芯体が破断して内部抵抗が増大したり、あるいは、負極合剤が剥離して負極容量が低下する。
【０００８】
電極群の巻回時、セパレータを介して正極巻終わり端部の外面側エッジに重ね合わされた負極板の部分が折れ曲がる。その上、この折れ曲がった負極板の部分で電極群の外径が大きくなり、電極群の巻回時や外装缶への挿入時に、折れ曲がった負極板の部分は電極群の巻回装置や外装缶と摺動する。とりわけ、正極板の厚みが０．９５ｍｍ以上になると、正極巻終わり端部の外面側エッジに重ね合わされた負極板の部分の折れ曲がりが大きくなるとともに、この折れ曲がった負極板の部分と巻回装置や外装缶との摺動も激しくなり、この折れ曲がった負極板の部分で負極芯体が破断して内部抵抗が増大したり、あるいはこの部分から負極合剤が剥離して負極容量が低下してしまう。
【０００９】
更に、電極群の巻回時、正極板の厚みが０．９５ｍｍ以上になると正極板に破断が生じて、この破断した部分がセパレータを突き破って負極板と接触し短絡が発生する。
そして、体積エネルギー密度が３４０Ｗｈ／ｌ以上となるよう正極板を厚くした場合、負極板、アルカリ電解液及びセパレータの体積が減少するとともに、これらの体積と正極板の体積とを除いた電池内の余剰空間が減少するので、以下にあげる問題が生じる。
【００１０】
まず、負極板の体積減少つまり負極活物質量の減少は、電池寿命の低下を引き起こす。
正極板を厚くして正極容量を増大すると、正極容量に対する負極容量の比率（容量比）が減少し、セパレータを介して正極板と対向する負極活物質層（水素吸蔵合金層）の正極対向部分に含まれる負極活物質量（水素吸蔵合金量）が減少する。充放電時、正極活物質と負極活物質層の正極対向部分との間で電池反応が主に進行するので、正極対向部分に含まれる負極活物質量が少ないと、電池反応が円滑に進まなくなる。
【００１１】
例えば、負極非対向部率（正極非対向部に含まれる負極活物質量の総負極活物質量に占める割合）が２９%の電池においては、容量比（正極容量に対する負極板全体の容量の比）が１．４１以下になると、対向容量比（正極容量に対する正極対向部の負極容量の比）が１．００以下となって、負極容量が正極容量を実質的に下回る。
【００１２】
このように対向容量比が１．００を下回った場合、電池反応時の最短距離でのプロトンの受渡しが不可能となって反応が不均一化し、放電性能が低下する。また、充電時に正極板で発生した酸素ガスが、セパレータを通過して負極板に達して還元されるまでの時間が長くなって電池内圧が上昇するので、安全弁が作動してアルカリ電解液が外部に漏出してしまう。このため、充放電を繰返して行なった場合、反応の不均一化による局所的な活物質の早期劣化、電池内圧上昇によるアルカリ電解液の漏出という二つの要因で電池寿命が低下する。
【００１３】
次に、アルカリ電解液量が減少すると、容量液比（０．２Ｃ容量に対するアルカリ電解液体積の比率）が低下するけれども、容量液比が０．８５ｍｌ／Ａｈ以下となる場合、正極板と負極板とがセパレータを介して対向する部分で電解液量が不足し、電気抵抗が高くなり放電特性が低下する。
【００１４】
電池内において、主にアルカリ電解液は、正極板、負極板及びセパレータの全体に亘って含まれたかたちで存在するので、アルカリ電解液は電池反応に直接寄与しない負極板の正極非対向部や、この正極非対向部に隣接するセパレータにも含まれてしまう。このため、電池反応の場となる正極板、負極板の正極対向部分及びこれらの間に挟まれたセパレータに含まれる電解液量は、総電解液量から、負極板の正極非対向部に含まれる電解液量を差し引いた量となるが、容量液比が０．８５ｍｌ／Ａｈ以下となる場合、負極板の正極非対向部分にアルカリ電解液の一部が含まれてしまうと、電池反応の場に存在するアルカリ電解液量が不足し、正極板と負極板との間で電気抵抗が高くなり放電特性が低下する。
【００１５】
また、低温で連続充電を行なった場合、正極板が膨化して電解液を吸収するため、電解液量の少ない電池では連続充電後の放電性能が低下し、放電初期に大きな電圧降下が発生する。この低温連続充電特性についても、容量液比が０．８５ｍｌ／Ａｈ以下となった場合に著しく低下する。
【００１６】
そして、セパレータの体積を減少をさせるべく、厚みや目付量の小さいセパレータを用いた場合、正極板と負極板との間で短絡が発生しやすくなって品質が低下する。とりわけ、正極巻終わり端部が配置された周方向位置で電極群は最も外径が大きくなるので、正極巻終わり端部は外装缶の内周壁によって径方向両側から圧縮されるが、正極巻終わり端部の端縁にはばりが存在するので、圧縮されたばりがセパレータを突き破るので短絡の発生頻度が高くなる。
【００１７】
更に、余剰空間が減少した場合、正極板で発生した酸素ガスを一時的に貯めておく空間がなくなるので、充電時、正極板で酸素ガスが発生するとすぐに内圧が上昇して安全弁が作動してアルカリ電解液が外部に漏出してしまう。
本発明は上記の問題を解決し、電池寿命や放電特性の低下が抑制された、高い体積エネルギー密度を有するＡＡサイズの円筒型アルカリ蓄電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記した目的を達成するために、請求項１の発明では、導電性の円筒状外装缶と、前記外装缶内にアルカリ電解液とともに収容され、帯状の負極芯体及びこの負極芯体に保持された負極活物質層を含む負極板並びに正極板をセパレータを介して前記負極板が最外周に位置付けられるように渦巻状に巻回してなり、前記最外周部の負極板が前記外装缶の内周壁に接している電極群とを備えた円筒型アルカリ蓄電池において、３４０Ｗｈ／ｌ以上４５０Ｗｈ／ｌ以下の体積エネルギー密度を有し、前記外装缶の外径は１３．５ｍｍ以上１４．５ｍｍ以下であり、前記正極板の体積比率は４８％以上６０％以下であることを特徴としている。
上記した構成の電池は、外装缶の外径が１３．５ｍｍ以上１４．５ｍｍ以下に設定されるとともに正極板の体積比率は４８％以上６０％以下に設定され、３４０Ｗｈ／ｌ以上４５０Ｗｈ／ｌ以下の高い体積エネルギー密度を有する。
この正極板の体積比率とは、セパレータを除いた電極群の軸線方向での長さに、外装缶の内周壁により囲まれる円柱状の空間の横断面積を乗じて得られる円柱の体積で、正極板の体積を除した値の百分率である。
【００１９】
ここで、正極板の体積とは、外装缶内に収容された状態での体積であって、以下のようにして求めることができる。まず、Ｘ線ＣＴ装置により撮影した電池の横断面像上で正極板の電極群径方向内面の周方向長さ、つまり巻回前の正極板の長さにほぼ相当する値と、正極板の電極群径方向厚みとを測定する。それから、電池Ａを解体して正極板を取り出して乾燥させ、定規等を用いて正極板の電極群軸線方向での長さ、つまり、巻回前の幅にほぼ相当する値を測定する。そして、得られた正極板の電極群径方向内面の周方向長さ、径方向厚み及び軸線方向長さを互いに乗じて求められる。
上記した構成の好適な態様として、請求項２の発明では、前記正極板は、３次元網目状の骨格を有する金属体に正極合剤を充填して形成され、０．９５ｍｍ以上の厚みを有することを特徴としている。
この態様によれば、正極板の厚みを０．９５ｍｍ以上に設定することで、セパレータや負極芯体の長さの増加を伴なうことなく効率的に正極活物質量を増大し、３４０Ｗｈ／ｌ以上の体積エネルギー密度を達成している。
【００２０】
なお、この正極板の厚みとは、外装缶内に収容された状態での電極群径方向での厚みであって、Ｘ線ＣＴ装置により撮影した電池の横断面像上で測定して求められる値のことをいう。
請求項３の発明では、前記正極板は、３次元網目状の骨格を有する金属体に正極合剤を充填して形成され、前記金属体への前記正極合剤の充填密度は２．９５ｇ／ｃｍ3であることを特徴としている。
上記した構成では、正極板における金属体への正極合剤の充填密度を２．９５ｇ／ｃｍ3以上に設定し、充放電を繰り返す間、正極板がアルカリ電解液を吸収して膨化しづらくすることで、電池反応に寄与するアルカリ電解液量を確保して電池寿命の低下を抑制している。
上記した構成の好適な態様として、請求項４の発明では、前記正極板の厚みは、前記負極板の平均厚みに対して２．５倍以上であることを特徴としている。
【００２１】
この態様によれば、正極板の厚みを負極板の平均厚みの２．５倍以上に設定することで、効率的に正極活物質量を増大し、３４０Ｗｈ／ｌ以上の体積エネルギー密度を達成している。
なお、この負極板の平均厚みとは、電池Ａを解体して負極板を取り出して乾燥させた後、マイクロメータで負極板長手方向に複数個所で厚みを測定して求めた平均厚みのことをいう。例えば、長さｘ１で厚みｙ１の区間と、長さｘ２で厚みｙ２の区間とが負極板にあるとき、負極板の平均厚みＹは、次式：
Ｙ＝（（ｘ１×ｙ１）＋（ｘ２×ｙ２））／（ｘ１＋ｘ２）
より求められる。
【００２２】
上記した構成の好適な態様として、請求項５の発明では、前記正極板の厚みは、前記セパレータの平均厚みに対して９倍以上であることを特徴としている。
この態様によれば、正極板の厚みをセパレータの平均厚みの９倍以上に設定することで、効率的に正極活物質量を増大し、３４０Ｗｈ／ｌ以上の体積エネルギー密度を達成している。
【００２３】
なお、このセパレータの平均厚みとは、電池Ａを解体してセパレータを取り出して乾燥させた後、マイクロメータでセパレータ長手方向に複数個所で厚みを測定して求めた平均厚みのことをいう。そして、厚みの異なる２枚以上の複数のセパレータが電極群に巻回されているときは、これら複数のセパレータに亘って平均した厚みのことをいう。
請求項６の発明では、前記正極板は、前記電極群の巻始め及び巻終わりのそれぞれに対応する端部と、前記正極板の両端部間に厚み一定の正極本体部とを有し、前記正極板の両端部のうち少なくとも一方は、前記正極本体部よりも薄く形成されていることを特徴としている。
【００２４】
上記した構成では、正極板の巻始め端部及び巻終わり端部のうち少なくとも一方を、正極本体部に比べて薄く形成したので、横断面でみたときに正極板及び負極板がきれいな渦巻状に巻回される。このため、長手方向でみてこれら極板間隔が一定になっており、充電時、正極板において局所的に充電反応が終了して酸素ガスが発生することが抑制される。この結果、上記した構成では、安全弁作動によるアルカリ電解液の外部への漏出が防止され、電池寿命の低下が抑制される。これに加えて、正極板がきれいに渦巻状に巻回されると、たとえ正極本体部が０．９５ｍｍ以上の厚みを有していても、巻回時に正極本体部に破断が生じづらいので、短絡の発生も防止される。
【００２５】
また、上記した構成では、正極板が０．９５ｍｍ以上の厚みを有する正極本体部を有しているけれども、正極板の巻始め端部及び巻終わり端部のうち少なくとも一方は、正極本体部に比べて薄く形成されているので、負極板の巻始め端部及び巻終わり端部が、正極板の外面側にて電極群の周方向に正極板の巻始め端部及び巻終わり端部を超えて延出してたとしても、負極容量低下や内部抵抗の増大が防止される。
【００２６】
正極巻始め端部を薄く形成した場合、正極巻始め端部の先端における正極板の厚みが薄くなるので、電極群の周方向でみて正極巻始め端面の前方にて、正極巻始め端面と、正極板の内面側及び外面側からそれぞれ正極巻始め端面を超えて延出したセパレータの部分とによって区画される隙間が小さくなる。その故、この円筒型アルカリ蓄電池の初期充放電後、この隙間に対してセパレータを介して電極群の径方向外側に位置付けられた負極板の部分が、この隙間を縮小するように正極巻始め端面に向かって折れ曲がったとしても、この折れ曲がりが小さいことから、この折れ曲がった負極板の部分で負極芯体から負極芯体が剥離するのが防止され、もって、負極容量低下が防止されている。
【００２７】
一方、正極巻終り端部を薄く形成した場合、セパレータを介して正極巻終わり端部の外面に重ね合わされた負極板の部分は、正極板の巻終り端部の外面側エッジよりもむしろ、正極本体部と正極巻終わり端部との境界で折り曲げられる。このように正極板の境界で負極が折れ曲がった場合、正極巻終り端部を薄く形成せずに正極巻終り端部の外面側エッジで負極が折れ曲がった場合に比べて負極の折れ曲がりが小さく、また、負極の折れ曲がった部分の電極群の径方向外側への突出量も小さいので、折れ曲がった負極板の部分と電極群巻回装置や外装缶との摺動が抑制される。その故、この円筒型アルカリ蓄電池は、セパレータを介して正極板の境界に重ね合わされた負極板の部分で負極芯体が破断して内部抵抗が増大したり、あるいはこの部分から負極合剤が剥離して容量が低下することが防止されている。
【００２８】
請求項７の発明では、前記正極板の内面側にて、前記正極本体部と薄肉化された前記正極板の端部とは面一をなし、前記正極板の径方向外面側に重ね合わされた前記セパレータと前記正極板との間に、前記正極板の本体部と前記正極板の巻き終わり端部との間の境界上に絶縁性の保護部材が配置されていることを特徴としている。
上記した構成では、電極群の外装缶への挿入時、薄肉化された正極巻始め端部及び巻終わり端部と正極本体部との間の境界には厚み方向に大きな押圧力が加えられるが、境界と正極板の径方向外面側に位置付けられたセパレータとの間には保護部材が介装されているので、稜のばりがセパレータを突き破って負極板と接触し、短絡するのが防止されている。また電極群の外装缶への挿入時、稜とは反対側の正極板径方向内面の部分に加わる厚み方向の押圧力も大きいが、この径方向内面の部分は面一をなして平坦であるため、セパレータを突き破って負極板と短絡することはない。従って、この円筒型アルカリ蓄電池は、正極巻始め端部及び巻終わり端部における正極板の両面側にて正極板と負極板との接触が防止され、もって短絡が防止されている。
【００２９】
上記した構成の好適な態様として、請求項８の発明では、前記正極板の正極合剤は、正極活物質としての水酸化ニッケル粒子及び添加剤粒子を含む混合粒子と、前記混合粒子を結着するバインダとからなり、前記混合粒子は２．１ｇ／ｃｍ3以上２．３ｇ／ｃｍ3以下のタップ密度を有することを特徴としている。
この態様によれば、正極活物質としての水酸化ニッケル粒子及び添加剤粒子を含む混合粒子のタップ密度が２．１ｇ／ｃｍ3以上なので、正極活物質密度が高く、高容量化に好適する一方、短絡の発生や過充電特性の低下が防止されている。
【００３０】
説明を簡単にするため、例えば、容量及び体積が互いに等しい２つの正極板を作製したときに、これら正極板間で混合粒子のタップ密度を変化させた場合を考える。この場合、タップ密度が低い混合粒子を含む正極板の方が、金属体へ充填される正極合剤の体積が大きくなるので、金属体の連通孔に占める正極合剤の体積割合が大きくなって、金属体における残余空間が小さくなる。このため、タップ密度が低すぎると、過充電時に正極で酸素ガスが発生すると、すぐに内圧が上昇して安全弁が作動し、酸素ガスとともにアルカリ電解液が電池外部へ漏出する。かくしてタップ密度が低い場合、電池質量が減少し、過充電特性が低下する。
【００３１】
そこで、この態様では、混合粒子のタップ密度を２．１ｇ／ｃｍ3以上に設定することで、金属体の連通孔に占める正極合剤の体積割合を制限して金属体における残余空間を確保し、この残余空間にアルカリ電解液を保持させることで過充電時のセパレータにおけるガス透過性を向上させ、早期の内圧上昇を防止して安全弁作動によるアルカリ電解液の漏出し、つまり、過充電特性の低下を防止している。
【００３２】
その上、この態様によれば、混合粒子のタップ密度が２．３ｇ／ｃｍ3以下なので、ハイレート充電特性の低下が防止されている。
タップ密度が２．３ｇ／ｃｍ3を超えて高くなると、正極合剤における混合粒子、つまり水酸化ニッケル粒子の分布にばらつきが生じ、ハイレート充電時に、正極における水酸化ニッケル粒子の少ない個所では、水酸化ニッケル粒子の多い個所に比べて充電反応が早く終了するので、酸素ガスが発生する。この酸素ガスは負極で還元されるが、この還元反応により電池温度が上昇してしまう。
【００３３】
そこで、この態様では、混合粒子のタップ密度を２．３ｇ／ｃｍ3以下に設定することで、正極合剤における混合粒子の分布のばらつきを抑制し、正極板の全体に亘って水酸化ニッケル粒子を均一に分布させることで、ハイレート充電時の局所的な酸素ガス発生及びその還元反応に伴なう電池温度の上昇を防止している。
上記した構成の好適な態様として、請求項９の発明では、前記正極板の金属体の骨格は、前記正極板の外面側に比べて内面側で太くなるよう形成されていることを特徴としている。
【００３４】
電極群においては、正極板の径方向内面側と負極板の径方向外面側との間の方が、正極板の外面側と負極板の内面側との間よりも、極板間隔が近くなるので、正極板では外面側よりも内面側で電池反応がよく進む。そこで、この態様では、金属体の骨格を外面側よりも内面側で太くして、正極板内面側での導電性を高めてハイレート充電時における正極板内面側での発熱を抑制し、電池温度の上昇を抑制している。
【００３５】
請求項１０の発明では、前記負極板は、負極芯体及び負極芯体に保持された負極活物質層からなり、前記負極芯体は、複数の貫通孔を有するシート状の金属導電体からなり、前記負極活物質層は、前記負極芯体の径方向内面を覆う内面層と、前記負極芯体の径方向外面を覆う外面層と、前記負極芯体の貫通孔に充填された充填層とを含み、前記セパレータを介して前記正極板と対向している前記内面層及び外面層の正極対向部分並びに前記充填層に含まれる負極活物質量は、前記負極板に含まれる全体の負極活物質量の７５％以上１００％以下であることを特徴としている。
【００３６】
上記した構成では、負極板に含まれる全体の負極活物質量に対する、セパレータを介して正極板と対向している内面層及び外面層の正極対向部分並びに充填層に含まれる負極活物質量の割合（以下、負極活物質量対向比という）を、７５％以上１００％以下に設定することで、電池寿命や放電特性等の電池特性の低下が抑制されている。
負極板には、セパレータを介して一方の面側にしか正極板が配置されていない部分や、いずれの面側にも正極板が配置されていない部分がある。従って、負極芯体の各面を被覆する内面層及び外面層には、セパレータを介して正極板と対向する正極対向部分と対向していない正極非対向部分とがあるけれども、正極非対向部分は、正極対向部分に比べて電池反応への寄与が低い。そこで、上記した構成では、特許文献１の電池においては７０％程度であった負極活物質量対向比を７５％以上１００％以下に設定することで、正極非対向部分に含まれる負極活物質量を制限し、前記正極対向部に含まれる負極活物質量を確保している。その故、上記した構成の円筒型アルカリ蓄電池では、充放電時に、正極板全体で電池反応が均一に進むので、局所的な活物質の早期劣化や、酸素ガス還元反応の遅れによる電池内圧上昇に伴なうアルカリ電解液の漏出が防止され、電池寿命の低下が抑制される。
【００３７】
請求項１１の発明では、前記負極板は、負極芯体及び負極芯体に保持された負極活物質層からなり、前記負極芯体は、複数の貫通孔を有するシート状の金属導電体からなり、前記負極活物質層は、前記負極芯体の径方向内面を覆う内面層と、前記負極芯体の径方向外面を覆う外面層と、前記負極芯体の貫通孔に充填された充填層とを含み、前記電極群の最外周部にて前記セパレータを介して前記正極板と対向していない前記負極活物質層のうち少なくとも前記外面層の正極非対向部分に、前記セパレータを介して前記正極板と対向している前記内面層及び外面層の正極対向部分の厚みに対して１／２以下の厚みの薄肉非対向部が形成されていることを特徴としている。
【００３８】
上記した構成では、電極群の最外周部にてセパレータを介して正極板と対向していない負極活物質層のうち少なくとも外面層の正極非対向部分に、セパレータを介して正極板と対向している内面層及び外面層の正極対向部分の厚みに対して１／２以下の厚みの薄肉非対向部を形成することで、電池寿命の低下が抑制されている。
電極群の最外周部にてセパレータを介して正極板と対向していない負極活物質層の正極非対向部分は、正極対向部分に比べて電池反応への寄与が低い。そこで、上記した構成では、負極板の体積を減少させるのに際し、負極活物質層のうち、少なくとも、内面層の正極非対向部分よりも電極群の周方向に長い外面層の正極非対向部分に薄肉非対向部を形成して、正極対向部分に含まれる負極活物質量を確保している。その故、上記した構成の円筒型アルカリ蓄電池では、充放電時に、正極板全体で電池反応が均一に進むので、局所的な活物質の早期劣化や、酸素ガス還元反応の遅れによる電池内圧上昇に伴なうアルカリ電解液の漏出が防止され、電池寿命の低下が抑制される。
【００３９】
請求項１２の発明では、前記負極板は、前記電極群の巻始め及び巻終わりのそれぞれに対応する端部を有し、前記負極板の巻始め端部側は、前記正極板の径方向外面側で前記電極群の周方向に前記正極板の巻始め端部を超えて延出し、前記負極板の巻始め端部側にて前記セパレータを介して前記正極板と対向していない前記負極活物質層のうち少なくとも前記内面層の正極非対向部分に、前記薄肉非対向部が更に形成されていることを特徴としている。
【００４０】
上記した構成では、負極板の巻始め端部側にてセパレータを介して正極板と対向していない負極活物質層のうち、少なくとも、外面層の正極非対向部分よりも電極群の周方向に長い内面層の正極非対向部分に、薄肉非対向部を更に形成して、正極対向部分に含まれる負極活物質量をより多く確保しているので、電池寿命の低下がより確実に抑制される。
上記した構成の好適な態様として、請求項１３の発明では、前記負極芯体における前記貫通孔の開口率は、前記内面層及び外面層の正極対向部分により覆われた領域と前記内面層又は外面層の薄肉非対向部により覆われた領域とで異なることを特徴としている。
【００４１】
この態様では、正極対向部分よりも薄く形成された内面層又は外面層の薄肉非対向部により被覆された負極芯体の領域にて貫通孔の開口率を変化させることで、負極板の薄い部分で負極芯体を補強し、もって巻回時に負極板の薄くした部分で負極芯体にひび割れや破断が発生するのを防止している。その故、この円筒型アルカリ蓄電池は、負極板の薄い部分のひび割れや破断による内部抵抗の増大、それに基づく充放電時の発熱、あるいは、ひび割れや破断した箇所がセパレータを突き破って正極板と接触して生じる短絡が防止されている。
【００４２】
上記した構成の好適な態様として、請求項１４の発明では、前記正極板の体積に対して前記負極板の体積が６５％以下であることを特徴としている。
この態様によれば、正極板の体積に対して負極板の体積を６５％以下に設定して、効率的に正極活物質量を増大し、３４０Ｗｈ／ｌ以上の体積エネルギー密度を達成している。
なお、この負極板の体積とは、電池Ａを解体して負極板を取り出して乾燥させた後、マイクロメータで負極板長手方向に複数個所で厚みを測定するとともに、長さ及び幅を定規等を用いて測定し、これらの値から算出された体積をいう。
【００４３】
上記した構成の好適な態様として、請求項１５の発明では、０．２Ｃ容量で前記アルカリ電解液の体積を除した容量液比が０．８５ｍｌ／Ａｈ以下であることを特徴としている。
体積エネルギー密度が３４０Ｗｈ／ｌ以上となるよう正極板を厚くした場合、負極板、セパレータ及びアルカリ電解液の体積が減少するとともに、これらの体積と正極板の体積とを除いた電池内の余剰空間が減少する。電池寿命を確保すべく、アルカリ電解液をもともと小さくなっている余剰空間にまで注液した場合、正極板で発生した酸素ガスを一時的に貯めておく空間がなくなるので、充電時、正極板で酸素ガスが発生するとすぐに内圧が上昇して安全弁が作動してアルカリ電解液が外部に漏出してしまう。そこで、この態様では、容量液比を０．８５ｍｌ／Ａｈ以下に設定して、安全弁作動によるアルカリ電解液の外部に漏出しを防止している。
【００４４】
上記した構成の好適な態様として、請求項１６の発明では、前記電極群は巻芯を用いて巻回され、前記巻芯の外径は、前記外装缶の外径の３０％以下であることを特徴としている。
この態様では、電極群の巻回に用いられる巻芯の外径が外装缶の外径の３０％以下なので、電池寿命の低下がより確実に防止されている。
【００４５】
外装缶の外径に対する巻芯の外径の比率が３０％を超えると、電極群の中心軸近傍に存在する空洞が大きくなり、充電時、正極板で発生した酸素ガスがこの空洞内にたまりやすくなり、負極板での酸素ガス還元反応に遅れが生じる。酸素ガス還元反応が遅れると内圧が上昇し、安全弁が作動してアルカリ電解液が漏出して電池寿命が低下してしまう。そこで、この態様では、正極板、負極板及びセパレータ等を外装缶内に収容するにあたり、外装缶の外径に対して３０％以下の外径を有する巻芯を用いて電極群を巻回し、電極群の中心軸近傍の空洞を小さくする一方、空洞を小さくした分だけ酸素ガスを一時的に蓄える空間を電池内部に分散させることで、負極板の全体で酸素ガス還元反応を効率的に進行させて酸素ガス還元反応の遅れを防止している。その故、この態様では、内圧上昇に伴なう安全弁の作動によるアルカリ電解液の漏出が防止され、電池寿命の低下がより確実に防止される。
【００４６】
また、上記した構成の好適な態様として、請求項１７の発明では、前記電極群の一端と前記外装缶の蓋体との間に配置され、前記正極板の一方の面に溶接された端部及び前記電極群と前記蓋体との間で折曲された折曲部を有する帯状の正極リードを備え、前記電極群は前記巻芯形状に対応した空洞部を有し、横断面でみたときに、前記空洞部の断面積を差し引いた前記電極群の断面積を、前記外装缶の内側の断面積から前記電極群の空洞部の断面積を差し引いた値で除した値の百分率（以下、電極群断面積比率という）が９０％以上１００％以下であることを特徴としている。
【００４７】
この態様によれば、電極群断面積比率が９０％以上に設定されているので、更に、内部抵抗の増大が防止されている。
電極群断面積比率が低い場合、外装缶の内周壁により径方向両側から電極群に加えられる圧縮力は小さくなるので、電極群における緊縛度が低くなる。緊縛度が低い状態で、正極板の一方の面に溶接された正極リードを折曲げて外装缶の開口内に蓋体を配置した場合、正極リードの端部が溶接された正極板の個所に大きな負荷がかかり、正極板のこの個所で破断が生じて内部抵抗が高くなる。そこで、この態様では、電極群断面積比率を９０％以上にすることで、電極群に加えられる圧縮力を大きくして電極群の緊縛度を高め、正極リードの端部が溶接された正極板の個所を、セパレータを介して径方向両側から負極で押圧して挟持し、正極リードの折曲時における正極板のこの個所での変形を防止している。その故、この態様では、正極板の正極リード端部を溶接した個所での破断が防止され、内部抵抗の増大が防止される。
【発明の効果】
【００４８】
本発明の円筒型アルカリ蓄電池は、３４０Ｗｈ／ｌ以上４５０Ｗｈ／ｌ以下の高い体積エネルギー密度を有するとともに、電池寿命や放電特性等の低下が防止されており、市場価値が極めて高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下に添付の図面を参照して、本発明の一実施形態のＡＡサイズの円筒型ニッケル水素二次電池（以下、電池Ａ）を詳細に説明する。
図１に示したように、電池Ａは一端が開口した有底円筒形状をなす外装缶１０を備え、外装缶１０は１３．５ｍｍ以上１４．５ｍｍ以下の外径Ｄを有する。外装缶１０は導電性を有して負極端子として機能し、外装缶１０の開口内には、リング状の絶縁パッキン１２を介して導電性の蓋板１４が配置され、開口縁をかしめ加工することにより絶縁パッキン１２及び蓋板１４は開口内に固定されている。
【００５０】
蓋板１４は中央にガス抜き孔１６を有し、蓋板１４の外面上にはガス抜き孔１６を塞いでゴム製の弁体１８が配置されている。更に蓋板１４の外面上には、弁体１８を覆う帽子状の正極端子２０が同軸上に固定され、正極端子２０は開口端側にて外装缶１０から軸線方向に突出している。正極端子２０は弁体１８を蓋板１４に押圧しており、通常時、外装缶１０は絶縁パッキン１２及び弁体１８とともに蓋板１４により気密に閉塞されている。一方、外装缶１０内でガスが発生してその内圧が高まった場合には弁体１８が圧縮され、ガス抜き孔１６を通して外装缶１０からガスが放出される。つまり、蓋板１４、弁体１８及び正極端子２０は、所定の内圧で作動する安全弁を形成している。
【００５１】
ここで、正極端子２０の先端から外装缶１０の底面までの長さ、すなわち電池Ａの高さＨは４９．２ｍｍ以上５０．５ｍｍ以下の範囲内にあり、電池Ａの体積Ｖｂは、外径Ｄ及び高さＨの円柱体の体積に等しいものとして、次式：
Ｖｂ＝π（Ｄ／２）2×Ｈ
により規定される。
【００５２】
外装缶１０内には、略円柱状の電極群２２が軸線方向を互いに揃えた状態収容され、電極群２２はその最外周部が外装缶１０の内周壁に直接接触している。電極群２２は、正極板２４、負極板２６及びセパレータ２８からなり、セパレータ２８を介して正極板２４及び負極板２６を渦巻状に巻回して形成される。つまり、正極板２４と負極板２６とはセパレータ２８を介して電極群２２の径方向に交互に重ね合わされている。電極群２２の最外周には負極板２６が巻回され、電極群２２の最外周部において、負極板２６と外装缶１０とは互いに電気的に接続されている。
【００５３】
更に外装缶１０内には、電極群２２の一端と蓋板１４との間に、正極リード３０が配置され、正極リード３０の両端は正極板２４及び蓋板１４に溶接されている。従って、正極端子２０と正極板２４との間は、正極リード３０及び蓋板１４を介して電気的に接続されている。より詳しくは、正極リード３０は帯状をなし、蓋板１４を外装缶１０の開口内に配置する時に、電極群２２と蓋板１４との間にて折り曲げられて収容され、正極リード３０の電極群２２側の端部は、正極板２４の一方の面に面接触した状態で溶接されている。なお、蓋板１４と電極群２２との間には円形の絶縁部材３２が配置され、正極リード３０は絶縁部材３２に設けられたスリットを通して延びている。また、電極群２２と外装缶１０の底部との間にも円形の絶縁部材３４が配置されている。
【００５４】
電極群２２は、それぞれ帯状の正極板２４、負極板２６及びセパレータ２８を用意し、これら正極板２４及び負極板２６を、セパレータ２８を介してそれらの一端側から巻芯を用いて渦巻状に巻回して形成される。このため、図２に示したように、正極板２４及び負極板２６の一端部（巻始め端部）３６，３８が電極群２２の中心軸側に位置付けられる一方、正極板２４及び負極板２６の他端部（巻終わり端部）４０，４２が電極群２２の外周側に位置付けられている。また、負極板２６は、正極板２４に比べて長く、負極巻始め端部３８側は、電極群２２の径方向でみて正極巻始め端部３６側よりも内側に巻かれるとともに、負極巻終わり端部４２側は、正極巻終わり端部４０側よりも外側に巻かれている。そして、負極巻始め端部３８は、電極群２２の中心軸側を向いた正極板２４の内面側で電極群２２の周方向に正極巻始め端部３６を超えて延出し、一方、負極巻終わり端部４２は、電極群２２の外周側を向いた正極板２４の外面側で、電極群２２の周方向に正極巻終わり端部４０を超えて延出している。従って、負極板２６は、セパレータ２８を介して正極板２４を長手方向全域に亘って径方向両側から挟んでいる。電極群２２の最外周にはセパレータ２８は巻回されておらず、負極板２６が電極群２２の最外周に巻回され、電極群２２の最外周部において、負極板２６と外装缶１０とは互いに電気的に接続されている。なお、巻回後に巻芯は電極群２２から引き抜かれるので、電極群２２はその中心に、巻芯の形状に対応した空洞部４４を有する。ここで、電極群２２の横断面積は、図３（ａ）に斜線で示したように、外装缶１０の内側の断面積から、空洞部４４の断面積と、電極群２２と外装缶１０との間に生じた隙間４６の断面積とを差し引いた値となるが、この電極群２２の横断面積を、外装缶１０の内周壁内側の断面積から空洞部４４の断面積を差し引いた値、つまり図３（ｂ）に斜線で示した横断面積で除した値の百分率、つまり電極群断面積比率が９０％以上１００％以下の範囲内に入っていることが好ましい。
【００５５】
セパレータ２８の材料としては、例えば、ポリアミド繊維製不織布、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン繊維製不織布に親水性官能基を付与したものをあげることができる。
【００５６】
本実施形態では好適な態様として、図４に示したように、セパレータ２８として、正極板２４の径方向外面と負極板２６の径方向内面との間に介挿された第１セパレータ５０と、正極板２４の径方向内面と負極板２６の径方向外面との間に介挿された第２セパレータ５２とが巻回されており、第１セパレータ５０と第２セパレータ５２とでは、厚み及び長さが互いに異なっており、第１セパレータ５０の方が第２セパレータ５２よりも厚い。第１セパレータ５０の長さに厚みを乗じた値と、第２セパレータ５２の厚みに長さを乗じた値とを足し合わせた値を、第１セパレータ５０の長さと第２セパレータ５２の長さとを足し合わせた値で除して求められる第１及び第２セパレータ５０，５２の２枚に亘る平均厚み、つまりセパレータ２８としての平均厚みは、後述する正極板２４の厚みの２．５倍以下に設定されている。
【００５７】
ここで、第１及び第２セパレータ５０，５２の厚みとは、電池Ａを解体してこれら第１及び第２セパレータ５０，５２を取り出して乾燥させた後、マイクロメータでそれぞれ長手方向に複数個所で厚みを測定して求めた平均厚みのことをいう。また、第１及び第２セパレータ５０,５２の長さについても、電池Ａを解体してこれら第１及び第２セパレータ５０,５２を取り出して乾燥させた後、定規等を用いて測った長さのことをいう。
【００５８】
なお、セパレータ２８としては、正極板２４の径方向外面と負極板２６の径方向内面との間に介挿された部分と、正極板２４の径方向内面と負極板２６の径方向外面との間に介挿された部分とが、電極群２２の中心軸側で繋がった１枚のセパレータを用いてもよい。
正極板２４は、正極板２４の体積比率が６５％以上となる形状及び寸法を有する。
ここで、正極板２４の体積比率とは、セパレータ２８を除いた電極群２２の軸線方向での長さに、外装缶１０の内周壁により囲まれる円柱状の空間の横断面積を乗じて得られる円柱の体積で、正極板２４の体積を除した値の百分率である。そして、この正極板２４の体積とは、外装缶１０内に収容された状態での正極板２４の体積であって、正極板２４の電極群径方向内面の周方向長さ、つまり巻回前の正極板２４の長さにほぼ相当する値と、正極板２４の電極群径方向厚み、及び正極板２４の電極群軸線方向長さ、つまり巻回前の正極板２４の幅にほぼ相当する値を、Ｘ線ＣＴ装置により撮影した電池の縦断面像及び横断面像上で測定して求め、これら周方向長さ、径方向厚み及び軸線方向長さを互いに乗じて求められる値である。
【００５９】
図５及び図６に展開して示したように、正極板２４は、好適な態様として、長手方向に亘って一定の厚みＴ１を有する正極本体部６０を有し、この厚みＴ１は０．９５ｍｍ以上に設定されている。正極巻始め端部３６及び巻終わり端部４０は、正極本体部６０の両端に一体に形成され、正極巻始め端部３６及び巻終わり端部４０は、それぞれ正極本体部６０から先端（端面６２）に向かって先細り状に形成されている。より詳しくは、正極巻始め端部３６及び巻終わり端部４０は、正極本体部６０との境界である稜６４から先端側の径方向外面が傾斜面６６として形成され、正極板２４の厚みは稜６４から先端に向かって一定の変化率で漸減している。この傾斜面６６は、後述するように削り落としやプレスによって正極巻始め端部３６及び正極巻き終わり端部４０の外面に形成されるが、稜６４及び稜６４の周辺部分には、この形成時に生じたばりが存在することから、稜６４は後述する保護部材７６でカバーされている。一方、正極板２４の径方向内面は、好適な態様として、正極巻始め端部３６及び巻終わり端部４０と正極本体部６０との境界にて面一をなしており、径方向内面の境界には、ばりは存在していない。
【００６０】
なお、正極板２４の厚み、つまり正極本体部６０の厚みとは、上述したように正極板２４が外装缶１０内に収容された状態での厚みであって、Ｘ線ＣＴ装置により撮影した電池の横断面像上で測定して求められる値のことをいう。
ここで、本実施形態では好適な態様として、傾斜面６６の傾斜角度θ１を、０°を超えて６０°以下の範囲内に設定するとともに、正極本体部６０の厚みＴ１に対する、正極巻始め端部３６及び巻終わり端部４０の先端における厚みＴ２の割合を、１０％以上７０％以下の範囲内に設定し、図６に模式的に示したように、外装缶１０内に挿入された電極群２２において、正極板２４の径方向外面側にセパレータ２８を介して沿わされ、稜６４で折れ曲がった負極板２６の部分の内角θ２を１６０°以上に保っている。
【００６１】
一方、正極板２４は、導電性の正極芯体と、正極芯体に保持された正極合剤とからなり、正極合剤は、正極活物質粒子と、正極板の特性を改善するための種々の添加剤粒子と、これら正極活物質粒子及び添加剤粒子の混合粒子を正極芯体に結着するための結着剤とからなる。
【００６２】
ここで、正極板２４の正極合剤に含まれる正極活物質量は、電池Ａの体積エネルギー密度が３４０Ｗｈ／ｌ以上４５０Ｗｈ／ｌ以下となるように設定されている。電池Ａの体積エネルギー密度とは、電池Ａの０．２Ｃ容量に作動電圧として１．２Ｖをかけた値を、上述した電池Ａの体積Ｖｂで除して求められる値である。電池Ａの０．２Ｃ容量とは、ＪＩＳ  Ｃ  ８７０８−１９９７に規定され、周囲温度２０±５℃にて、まず、電池Ａを０．１Ｃ相当の電流量で１６時間充電してから、１〜４時間休止した後、０．２Ｃ相当の電流量で１．０Ｖの放電終止電圧まで放電させたときの容量のことをいう。
【００６３】
またここで、本実施形態では好適な態様として、正極活物質粒子及び添加剤粒子の混合粒子においては、ＪＩＳ  Ｋ  ５１０１に規定されたタップ法による見掛け密度（以下、単にタップ密度という）が２．１ｇ／ｃｍ3以上２．３ｇ／ｃｍ3以下の範囲内に入るよう設定されている。なおより詳しくは、タップ密度は、任意量の混合粒子を入れて栓をしたメスシリンダーを、一定の高さから所定回数落下させてから混合粒子の容量及び質量を測定し、得られた質量を容量で除して求められる。従って、同じ質量で比べた場合、タップ密度が高い混合粒子は、タップ密度が低い混合粒子に比べて体積が小さくなる。
【００６４】
なお、正極活物質粒子は、電池Ａがニッケル水素二次電池なので水酸化ニッケル粒子であるけれども、水酸化ニッケル粒子は、コバルト、亜鉛、カドミウム等を固溶していてもよく、あるいは表面がコバルト化合物で表面が被覆されていてもよい。また、いずれも特に限定されることはないが、添加剤としては、酸化イットリウムの他に、酸化コバルト、金属コバルト、水酸化コバルト等のコバルト化合物、金属亜鉛、酸化亜鉛、水酸化亜鉛等の亜鉛化合物、酸化エルビウム等の希土類化合物等を、結着剤としては親水性若しくは疎水性のポリマー等をそれぞれあげることができる。
【００６５】
上記した正極合剤を保持する正極芯体として、本実施形態では好適な態様として、ニッケル製の金属体が用いられ、図７（ａ）及び（ｂ）に正極合剤を除いて示したように、金属体は３次元網目状の骨格７０と、この骨格７０によって形成された連通孔７２を内部に有する。従って、正極芯体には、この連通孔７２に正極合剤が充填される。
ここで、図７（ｂ）は正極板２４の径方向内面側における金属体を拡大して示した模式図であり、一方、図７（ａ）は正極板２４の径方向外面側における金属体を拡大して示した模式図である。本実施形態では好適な態様として、金属体の骨格７０は、正極板２４の厚み方向略中央の位置を境にして、正極板２４の外面側よりも内面側の方で太くなっている。
【００６６】
より詳しくは、金属体は、発泡ウレタンにニッケルめっきを施したものを、焙焼、還元処理して作製され、図８（ａ）及び（ｂ）に示したように、骨格７０は内部が中空であって、骨格７０のめっき厚みが、正極板２４の径方向外面側よりも内面側の方で厚くなっている。換言すれば、骨格７０は、外面側よりも内面側でニッケルめっき量（目付量）が大きくなっている。
【００６７】
上記した正極芯体には、連通孔７２に所定の充填密度Ｄにて正極合剤が充填され、本実施形態では好適な態様として、充填密度Ｄは２．９５ｇ／ｃｍ3以上に設定されている。ここで、充填密度Ｄは、正極芯体における連通孔７２の単位体積当りに充填された正極合剤の質量であり、以下のようにして求められる。
まず、正極板２４の重量Ｗｐ及び体積Ｖｐを測定し、それから、正極合剤を正極芯体から除去し、正極芯体の質量Ｗｓを測定する。次いで、正極板２４の質量Ｗｐから正極芯体の質量Ｗｓを差し引いて、正極合剤の質量Ｗａを求める一方、正極芯体の重量Ｗｓを正極芯体の材料であるニッケルの真比重ρで除して正極芯体の骨格７０の体積Ｖｓを求め、この骨格体積Ｖｓを正極板２４の体積Ｖｐから差し引いて正極芯体における連通孔７２の体積Ｖｃを求める。そして、正極合剤の質量Ｗａを正極芯体の連通孔体積Ｖｃで除して正極合剤の充填密度Ｄが求められる。なお、いずれの質量Ｗｐ、Ｗｓ、Ｗａも乾燥質量であり、正極合剤を正極芯体から除去するには、例えば、超音波洗浄器を用いて正極板２４を溶媒中で振動させればよい。
【００６８】
保護部材７６は、正極板２４と、正極板２４の径方向外面に隣接する第１セパレータ５０との間に介挿され、正極本体部６０と、正極巻始め端部３６及び巻終わり端部４０との境界をカバーしている。保護部材７６は、絶縁性を有し、図９及び図１０に展開して示したように、シート状をなして正極板２４の稜６４全体を被覆可能である。
【００６９】
各保護部材７６の寸法は、電極群２２を外装缶１０内へ挿入した時、稜６４及びその周辺部分のばりが保護部材７６及び第１セパレータ５０を貫通しないよう設定されるけれども、特に限定されることはない。ただし、保護部材７６の厚みＴ３は、１０μｍ以上２００μｍ以下の範囲内に入っていることが好ましく、また、正極板２４の長手方向でみた保護部材７６の長さＬ１は、１ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲内に入っていることが好ましい。１ｍｍ未満の場合、稜６４を確実にカバーすることが困難となり、また３０ｍｍを超えると、電池Ａにおける保護部材７６の占有体積が大きくなって、体積エネルギー密度の低下をもたらすからである。
【００７０】
また、保護部材７６の材質及び形態についても、電極群２２を外装缶１０内へ挿入した時に、稜６４及びその周辺部分のばりが保護部材７６及びセパレータ２８を貫通しないよう設定されるけれども、特に限定されることはない。ただし、保護部材７６の材質としては、耐アルカリ性及び親水性の両方を有するポリオレフィン系のポリマー、例えばＰＰ（ポリプロピレン）が好ましく、また保護部材７６の形態は、不織布、シート又はテープが好ましい。
【００７１】
負極板２６は、例えば、図１１及び図１２に展開して示したように、帯状をなす導電性の負極芯体８０を有し、この負極芯体８０には負極合剤が保持されている。
負極合剤は、電池Ａがニッケル水素二次電池であることから、負極活物質としての水素を吸蔵及び放出可能な水素吸蔵合金粒子及び結着剤からなるが、水素吸蔵合金に代えて、例えばカドミウム化合物を用いて電池Ａをニッケルカドミウム二次電池としてもよく、特に限定されないが、電池の高容量化には、ニッケル水素二次電池が好適する。なお、活物質が水素の場合、負極容量は水素吸蔵合金量により規定されるので、本発明では、水素吸蔵合金のことを負極活物質ともいう。
【００７２】
水素吸蔵合金粒子は、電池Ａの充電時にアルカリ電解液中で電気化学的に発生させた水素を吸蔵でき、なおかつ放電時にその吸蔵水素を容易に放出できるものであればよい。このような水素吸蔵合金としては、特に限定されないが、例えば、ＬａＮｉ5やＭｍＮｉ5（Ｍｍはミッシュメタル）等のＡＢ5型系のものをあげることができる。また、結着剤としては親水性若しくは疎水性のポリマー等をそれぞれあげることができる。
【００７３】
負極芯体８０は、一定厚みの金属シートからなり、自身を厚み方向に貫通する貫通孔８２が、全面に亘って所定の配置にて形成されている。なお、負極芯体８０の材料としては、例えば、パンチングメタル、金属粉末焼結体基板、エキスパンデッドメタル及びニッケルネット等をあげることができる。とりわけ、パンチングメタルや、金属粉末を成型してから焼結した金属粉末焼結体基板は負極芯体８０に好適する。
【００７４】
上記した負極合剤は、負極芯体８０の貫通孔８２内に充填されるとともに、負極芯体８０がシート状であることから、負極芯体８０の両面上に層状にして保持されている。以下では、貫通孔８２内に充填された負極合剤を充填層８４といい、負極芯体８０の内面を被覆し、電極群２２の中心軸側を向いた負極合剤の層を内面負極活物質層８６又は内面層８６といい、そして、負極芯体８０の外面を被覆し、電極群２２の径方向外周側を向いた負極合剤の層を外面活物質層８８又は外面層８８という。
【００７５】
ここで、図１３及び１４にセパレータ２８及び負極芯体８０を省略して模式的に示したように、負極板２６には、セパレータ２８を介して両側に正極板２４が配置されている領域がある一方、負極巻始め端部３８側及び負極巻終わり端部４２側に、セパレータ２８を介して正極板２４が配置されていない領域がある。このため、再び図１２を参照すれば、内及び外面層８６，８８には、自身の表面に隣接するセパレータ２８を介して正極板２４と対向していない正極非対向部９０と、自身の表面に隣接するセパレータ２８を介して正極板２４と対向している正極対向部９２とがあり、本実施形態では、内及び外面層８６，８８の正極非対向部９０のほぼ全体が、正極対向部９２よりも薄く形成されている。以下では、この薄く形成された正極非向部９０のことを薄肉非対向部９４という。
【００７６】
より詳しくは、負極板２６の負極巻終わり端部４２側では、外面層８８が負極巻終り端部４２から長さＸｄに亘り薄く形成され、この外面層８８の薄肉非対向部９４は、電極群２２の最外周に巻回されて外装缶１０の内周壁と接する一方、内面層８６は、正極板２４の径方向外面側にて電極群２２の周方向に正極巻終わり端部４０を超えて延出した負極板２６の領域内で、負極巻終り端部４２から長さＬ２に亘り薄く形成され、この内面層８６の薄肉非対向部９４は、セパレータ２８を介して径方向内側の負極板２６の部分と対向している。つまり、負極巻終わり端部４２側にて、内面層８６の薄肉非対向部９４の長さＬ２は、外面層８８の薄肉非対向部９４の長さＸｄよりも短い。また、負極巻始め端部３８側では、正極板２４の径方向内面側にて電極群２２の周方向に正極巻終わり端部３６を超えて延出した負極板２６の領域の外面層８８に、長さＬ３に亘り薄肉非対向部９４が形成される一方、正極板２４の径方向外面側にて電極群２２の周方向に正極巻終わり端部３６を超えて延出した負極板２６の領域の内面層８６に、長さＬ４に亘り薄肉非対向部９４が形成され、この内面層８６の薄肉非対向部９４の径方向内側には、セパレータ２８を介して外面層８８の薄肉非対向部９４が位置付けられるとともに空洞４４が存在している。つまり、負極巻始め端部３８側にて、内面層８６の薄肉非対向部９４の長さＬ４は、外面層８８の薄肉非対向部９４の長さＬ３よりも長い。
【００７７】
かくして、負極板２６は、負極巻始め端部３８と巻終わり端部４２との間に厚み一定の負極本体部９６を有し、負極本体部９６の長手方向両側、つまり、負極巻始め端部３８側及び巻終わり端部４２側は、負極本体部９６よりも薄肉となっている。これに加えて、負極板２６は、好適な態様として、負極本体部９６と一定厚みにて薄肉な負極巻終わり端部４２側との間に、長手方向でみて厚みが変化する長さＬ５の負極境界部９８を有する。負極境界部９８において外面層８８の厚みは、負極本体部９６から負極巻終わり端部４２側に向かって略一定の変化率にて徐々に減少し、厚みＴ５から厚みＴ４まで変化する。負極境界部９８は、電極群２２として巻回されたとき、電極群２２の周方向でみて正極巻終わり端部４０とは異なる位置に位置付けられていることが好ましく、図１３に模式的に示したように、負極巻終わり端部４２は、電極群２２の周方向に正極巻終わり端部４０を超えて延出する長さＬ６は、２ｍｍ以上６ｍｍ以下の範囲内に設定されるのが好ましい。ただし、負極境界部９８と正極巻終わり端部４０との周方向位置は特には限定されず、図１５に模式的に示したように、正極巻終わり端部４０は、電極群２２の周方向に負極境界部９８を超えて延出していてもよい。
【００７８】
ここで、好適な態様として正極板２４の体積に対する負極板２６の体積は、６５％以下に設定されている。負極板２６の体積とは、電池Ａを解体して負極板２６を取り出して乾燥させた後、マイクロメータで長手方向に複数個所で厚みを測定するとともに、定規等を用いて測定した長さ及び幅から求められる体積である。
【００７９】
また、好適な態様として、負極板２６の平均厚みは、正極本体部６０の厚みが負極本体部９６の厚みの２．５倍以上となるように設定されている。負極板２６の平均厚みとは、負極板２６の体積の場合と同様に、電池Ａを解体して負極板２６を取り出して乾燥させた後、マイクロメータで長手方向に複数個所で厚みを測定して求められる平均厚みのことをいう。
【００８０】
また、負極巻始め端部３８側及び巻終わり端部４２側における薄肉非対向部９４の長さＸｄ，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４及び厚みＴ４は、互いに異なっていてもよいが、好適な態様として、負極板２６の全体に含まれる負極活物質量に対する、内及び外面層８６，８８の正極対向部９２並びに充填層８４に含まれる水素吸蔵合金量（負極活物質量）の比率、つまり負極活物質量対向比が、７５％以上１００％以下となるように設定されている。
【００８１】
また一方では、負極巻始め端部３８及び巻終わり端部４２における薄肉非対向部９４の厚みＴ４は、正極対向部９２の厚みＴ５の１／２以下に設定することが好ましく、あるいは、薄肉非対向部９４の単位面積当りに含まれる水素吸蔵合金量を、正極対向部９２の単位面積当りに含まれる水素吸蔵合金量の１／２以下に設定することが好ましい。
【００８２】
なお、内及び外面層８６，８８における薄肉非対向部９４及び正極対向部９２の厚みは、負極板２６の体積の場合と同様、電池Ａを解体して負極板２６を取り出して乾燥させた後、マイクロメータで実測される厚みのことをいう。具体的には、内及び外面層８６，８８における薄肉非対向部９４及び正極対向部９２の厚みは、乾燥した負極板２６の厚みを測定後、薄肉非対向部９４又は正極対向部９２を掻き落としたものの厚みを測定し、これらの値の差から求められる厚みのことをいう。
【００８３】
また、負極板２６の負極芯体８０においては、貫通孔８２の開口率が、内及び外面層８６，８８の厚みに応じて異なることが好ましく、具体的には、正極対向部９２により覆われた領域と、薄肉非対向部９４により覆われた領域及び外面層８８の厚みが変化する負極境界部９８とで異なることが好ましく、薄肉非対向部９４により覆われた領域及び負極境界部９８よりも正極対向部９２により覆われた領域で開口率が高いことがより好ましい。このような負極芯体８０としては、具体的には、図１６に示したように単位面積当りの貫通孔８２の数を変化させたものをあげることができ、また、図１７に示したように各貫通孔８２の開口径を変えた負極芯体８１を用いてもよい。
【００８４】
上記した電極群２２を収容した外装缶１０内には、所定量のアルカリ電解液（図示せず）が注液され、セパレータ２８に含まれたアルカリ電解液を介して正極板２４と負極板２６との間での充放電反応が進行する。本実施形態では好適な態様として、アルカリ電解液の外装缶１０への注液量、つまり電池Ａに含まれるアルカリ電解液の体積Ｖｅは、上述した電池Ａの０．２Ｃ容量に対する比(以下、容量液比という)が、０．８５ｍｌ／Ａｈ以下となるよう設定されている。
【００８５】
なお、アルカリ電解液の種類としては、特に限定されないけれども、例えば、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化リチウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、及びこれらのうち２つ以上を混合した水溶液等をあげることができ、またアルカリ電解液の濃度についても特には限定されず、例えば８Ｎのものが用いられる。
上述した電池Ａは、通常の方法を適用して製造することができるけれども、以下では、正極板２４及び負極板２６の作製方法及び電極群の巻回方法についてそれぞれ一例を説明する。
【００８６】
正極板２４の作製にあたっては、まず、正極芯体としてのニッケル金属体のシート及び正極合剤ペーストを用意する。このとき、上述した厚み方向で目付量が異なるニッケル金属体は、例えば、特開昭６３−８１７６７号公報に記載された方法により作製することができる。すなわち、一般にニッケル金属体は、所定厚みのスポンジウレタンに無電解めっき及び電解めっき処理を順次施してニッケルめっきしたものを、焙焼してから還元処理して形成されるが、目付量が異なるニッケル金属体は、電解めっき時のめっき電流量を、スポンジウレタンの両面側で変えることで作製することができる。また、正極合剤ペーストの作製にあたっては、正極活物質粒子及び添加剤粒子の粒径を適当に調整して、混合粒子のタップ密度が２．１ｇ／ｃｍ3以上２．３ｇ／ｃｍ3以下の範囲内に入るよう調整する。
【００８７】
次に、用意した金属体に正極合剤ペーストを充填して乾燥させ、乾燥状態の正極合剤が充填された金属体を、一対の圧延ロール間のギャップに通してその厚み方向両側から圧縮して厚みを調整した後、所定寸法に裁断する。本実施形態では好適な態様として、この乾燥状態の正極合剤が充填され且つ厚み等の調整された金属体７４に対して、後述するレベリング処理を施す。そして、レベリング処理された金属体７４に対して、正極巻始め端部３６及び正極巻終わり端部４０となる箇所を削るか又はプレスして傾斜面６６を形成するテーパ処理を施して、正極板２４が得られる。
【００８８】
レベリング処理は、例えば、図１８に概略構成を示した装置により行われ、このレベリング装置は、金属体７４が自身の長手方向に移動する移動経路を有し、金属体７４を厚み方向に挟んで移動経路の両側には、移動経路に沿って並べられた３本づつのアッパロール１００及びロアロール１０２が配置されている。アッパロール１００とロアロール１０２とは、金属体７４の移動方向に互いに位置が異なるとともに、金属体７４の厚み方向でみた中心間距離がアッパ及びロアロール１００,１０２の外径よりも小さい。従って、アッパロール１００間にはロアロール１０２の移動経路側の一部が突出しているとともに、ロアロール１０２間にはアッパロール１００の移動経路側の一部が突出している。そして、アッパ及びロアロール１００,１０２には、それぞれ、環状のゴム製ベルト１０４,１０６が架け渡されており、これらベルト１０４,１０６はアッパ及びロアロール１００,１０２の突出量に応じて蛇行しながら金属体７４の移動方向に延びている。金属体７４は、これらベルト１０４,１０６に挟まれた状態で移動するけれども、この移動の間、ベルト１０４,１０６を介してアッパ及びロアロール１００,１０２によって厚み方向両側から押圧され、アッパ及びロアロール１００,１０２の突出量に応じて厚み方向両側に交互に変位させられる。そして、ベルト１０４,１０６間を通過した後は、金属体７４は再び平坦となって下流側に向かって移動する。
【００８９】
負極板２６の製造にあたっては、まず、負極芯体８０となる例えばパンチングメタル及び負極合剤のスラリーを用意し、薄肉非対向部９４となる部分には薄く且つ正極対向部９２となる部分には厚くなるように、パンチングメタルにスラリーを塗着して乾燥する。次いで、乾燥した負極合剤を保持したパンチングメタルを、一対の圧延ロール間のギャップに通してその厚み方向両側から圧縮する。この圧延時、ロールの押圧力を一定に保ちながらギャップの大きさを可変させて、正極対向部９２となる部分に比べて薄肉非対向部９４となる部分を薄くする。それから、この圧延したものを所定の寸法に裁断して、帯状の負極板２６が製造される。なお、負極境界部９８の長さＬ５は、塗着するスラリーの厚みやロール押圧力の制御等により調整可能である。
【００９０】
電極群２２は、円柱状の巻芯１１０を一定方向に回転させながら、巻芯１１０に向かって、正極板２４、負極板２６、第１セパレータ５０及び第２セパレータ５２を連続的に繰り出して巻回される。ここで、巻芯の外径Ｐは、特に限定されないが、外装缶１０の外径Ｄ（図２参照）の０％以上３０％以下の範囲内に入っているのが好ましい。
なお、図１９中、線の錯綜をさけるため図２の場合と同様に、第１及び第２セパレータ５０，５２のハッチングを省略するとともに、金属体及び負極芯体８０を図示しなかった。
【００９１】
上記した構成の電池Ａは、外装缶１０の外径が１３．５ｍｍ以上１４．５ｍｍ以下に設定されるとともに正極板２４の体積比率は４８％以上６０％以下に設定され、３４０Ｗｈ／ｌ以上４５０Ｗｈ／ｌ以下の高い体積エネルギー密度を有する。
そして、上記した構成の電池Ａによれば、好適な態様として正極板２４の厚み、つまり正極本体部６０の厚みＴ１を０．９５ｍｍ以上に設定することで、セパレータ２８や負極芯体８０の長さの増加を伴なうことなく効率的に正極活物質量を増大し、３４０Ｗｈ／ｌ以上の体積エネルギー密度を達成している。なお、正極板２４の厚みが１．５０ｍｍを超えると正極板２４の巻回性が低下し、電極群２２の巻回時、正極板２４に破断が生じて短絡の発生頻度が高くなるので、正極板２４の厚みは１．５０ｍｍ以下に設定されるのが好ましい。
【００９２】
また、電池Ａでは、好適な態様として、正極板２４における金属体への正極合剤の充填密度Ｄが２．９５ｇ／ｃｍ3以上に設定されているので、充放電を繰り返す間、正極板２４がアルカリ電解液を吸収して膨化しづらく、電池反応に寄与するアルカリ電解液量が確保され、電池寿命の低下が抑制されている。
更に、電池Ａでは、好適な態様として正極板２４の厚みが、負極板２６の平均厚みに対して２．５倍以上に設定されているので、効率的に正極活物質量を増大し、３４０Ｗｈ／ｌ以上の体積エネルギー密度を達成している。
【００９３】
そして、電池Ａでは、好適な態様として、正極板２４の厚みをセパレータの平均厚みの９倍以上に設定することで、効率的に正極活物質量を増大し、３４０Ｗｈ／ｌ以上の体積エネルギー密度を達成している。なお、体積エネルギー密度が４５０Ｗｈ／ｌを超えると、電池寿命の低下を抑制することが難しくなるので、体積エネルギー密度は４５０Ｗｈ／ｌ以下に設定するのが好ましい。
【００９４】
また、電池Ａでは、好適な態様として、正極巻始め端部及び巻終わり端部３６，４０のうち少なくとも一方を、負極本体部９６に比べて薄く形成したので、横断面でみたときに正極板２４及び負極板２６がきれいな渦巻状に巻回される。このため、長手方向でみてこれら極板間隔が一定になっており、充電時、正極板２４において局所的に充電反応が終了して酸素ガスが発生することが抑制される。この結果、電池Ａでは、安全弁作動によるアルカリ電解液の外部への漏出が防止され、電池寿命の低下が抑制される。これに加えて、正極板２４がきれいに渦巻状に巻回されると、たとえ正極本体部６０が０．９５ｍｍ以上の厚みＴ１を有していても、巻回時に正極本体部６０に破断が生じづらいので、短絡の発生も防止される。なお、正極巻始め端部及び巻終わり端部３６，４０の両方を薄肉に形成すれば、一方のみを薄肉に形成した場合よりも正極板２４及び負極板２６がきれいな渦巻状に巻回されるのでより好ましい。
【００９５】
そして、電池Ａでは、好適な態様として、正極板２４にレベリング処理を施したので、短絡の発生がより確実に防止されている。
レベリング処理を施すと（図２１参照）、移動経路を上流側から下流側に向かって進行中、厚み方向に変位させられた金属体７４にはクラックが生じる。このクラックの部分で破断して刺状になった骨格７０は、金属体７４の両面からベルト１００，１０２に向かって突出するが、ベルト１００，１０２によって、金属体７４の厚み方向両側から押圧される。このときベルト１００，１０２は、ゴム等の弾性体からなるので、突出した刺状の骨格７０の１本１本ずつを確実にとらえて金属体７４の両面に沿うようねかせるか又は面内に押し込み、金属体７４の両面は、クラックの存在にもかかわらず滑らかとなる。かくして、一部で骨格７０が破断しているけれども両面が滑らかとなった正極板２４を用いて電極群２２を巻回した時、既に破断している骨格７０が正極板２４の径方向内面及び外面から突出しないのは勿論、既にクラックを内包していることから正極板２４に新たにクラックが生じることも防止される。その故、電池Ａでは、刺状の骨格が正極板２４の径方向内面及び外面から突出してセパレータを突き破ることが防止され、この結果、短絡が防止される。
【００９６】
また、電池Ａでは、好適な態様として、正極本体部６０が０．９５ｍｍ以上の厚みＴ１を有しているけれども、正極巻始め端部及び巻終わり端部３６，４０のうち少なくとも一方を、正極本体部６０に比べて薄く形成したので、負極巻始め端部及び巻終わり端部３８，４２が、正極板２４の径方向外面側にて電極群２２の周方向に正極板巻始め端部及び巻終わり端部３６，４０を超えて延出してたとしても、負極容量低下や内部抵抗の増大が防止される。
【００９７】
正極板２４を正極巻始め端部３６にて薄肉に形成した場合、正極巻始め端部３６の先端における正極板２４の厚みが薄くなるので、電極群２２の周方向でみて正極巻始め端面６２の前方にて、正極巻始め端面６２と、正極板２４の径方向内面側及び外面側からそれぞれ正極巻始め端面６２を超えて延出したセパレータ２８の部分とによって区画される隙間が小さくなる。その故、電池Ａの初期充放電後、この隙間に対してセパレータ２８を介して電極群２２の径方向外側に位置付けられた負極板２６の部分が、図６中矢線６７で示したように、この隙間を縮小するように正極巻始め端面６２に向かって折れ曲がったとしても、この折れ曲がりが小さいことから、この折れ曲がった負極板２６の部分で負極芯体８０から負極合剤が剥離するのが防止され、もって、負極容量低下が防止されている。
【００９８】
一方、正極板２４を正極巻終り端部４０にて薄肉に形成した場合、セパレータ２８を介して正極巻終わり端部４０の外面に重ね合わされた負極板２６の部分は、正極巻終り端部４０の外面側エッジよりもむしろ、正極本体部６０と正極巻終わり端部４０との境界で折り曲げられる。このように正極板２４の境界で負極板２６が折れ曲がった場合、正極巻終り端部４０を薄肉に形成せずに正極巻終り端部４０の外面側エッジで負極板２６が折れ曲がった場合に比べて負極板２６の折れ曲がりが小さく、また、負極板２６の折れ曲がった部分の電極群２２の径方向外側への突出量も小さいので、折れ曲がった負極板２６の部分と電極群２２の巻回装置や外装缶１０との摺動が抑制される。その故、この電池Ａは、セパレータ２８を介して正極板２４の境界に重ね合わされた負極板２６の部分で負極芯体８０が破断して内部抵抗が増大したり、あるいはこの部分から負極合剤が剥離して容量が低下することが防止されている。
【００９９】
なお、正極巻始め端部及び巻終わり端部３６，４０の径方向外面を傾斜面６６として先細り状に形成し、傾斜面６６の傾斜角度θ１を、０°を超えて６０°以下の範囲内に設定するとともに、正極本体部６０の厚みＴ１に対する、正極巻始め端部３６及び巻終わり端部４０の先端における厚みＴ２の割合を、０％以上７０％以下の範囲内に設定すれば、図６に模式的に示したように、外装缶１０内に挿入された電極群２２において、正極板２４の径方向外面側にセパレータ２８を介して沿わされ、稜６４で折れ曲がった負極板２６の部分の内角θ２を１６０°以上に保つことができ、この負極板２６の部分から負極合剤が剥離して容量が低下することをより確実に防止することができる。
【０１００】
また、電池Ａでは、正極巻始め端部及び巻終わり端部３６，４０を薄肉に形成したときに、径方向内面の端縁から垂直に立ち上がる正極巻始め端面及び巻終わり端面６２を残存させているので、正極巻始め端部及び巻終わり端部の先端を尖らせた場合に比べ、正極巻始め端部及び巻終わり端部３６，４０から正極合剤が脱落しづらい。その故、電池Ａでは、電池組立て工程で正極板２４を取り扱う時に、正極巻始め端部及び巻終わり端部３６，４０から正極合剤が不所望に脱落することが防止され、もって電池容量の低下が防止されている。従って、正極本体部６０の厚みＴ１に対する、正極巻始め端部３６及び巻終わり端部４０の先端における厚みＴ２の割合を、５％以上７０％以下の範囲内に設定することがより好ましい。
【０１０１】
また、電池Ａでは、電極群２２の外装缶１０への挿入時、薄肉化された正極巻始め端部及び巻終わり端部３６，４０と正極本体部６０との間の境界には径方向（厚み方向）に大きな押圧力が加えられるが、境界と正極板２４の径方向外面側に位置付けられたセパレータ２８との間には保護部材７６が介装されているので、稜６４のばりがセパレータ２８を突き破って負極板２６と接触し、短絡するのが防止されている。また電極群２２の外装缶１０への挿入時、稜６４とは反対側にて正極板２４の径方向内面の部分に加わる厚み方向の押圧力も大きいが、この径方向内面の部分は面一をなして平坦であるため、セパレータ２８を突き破って負極板２６と短絡することはない。従って、この電池Ａは、正極巻始め端部及び巻終わり端部３６，４０における正極板２４の径方向両面側にて正極板２４と負極板２６との接触が防止され、もって短絡が防止されている。
【０１０２】
そして、電池Ａでは、正極活物質としての水酸化ニッケル粒子及び添加剤粒子を含む混合粒子のタップ密度が２．１ｇ／ｃｍ3以上なので、正極活物質密度が高く、高容量化に好適する一方、短絡の発生や過充電特性の低下が防止されている。
説明を簡単にするため、例えば、容量及び体積が互いに等しい２つの正極板を作製したときに、これら正極板間で混合粒子のタップ密度を変化させた場合を考える。この場合、タップ密度が低い混合粒子を含む正極板の方が、金属体へ充填される正極合剤の体積が大きくなる。従って、タップ密度が低くなると、金属体の連通孔に占める正極合剤の体積割合が大きくなって、金属体における残余空間が小さくなる。このため、タップ密度が低すぎると、過充電時に正極で酸素ガスが発生すると、すぐに内圧が上昇して安全弁が作動し、酸素ガスとともにアルカリ電解液が電池外部へ漏出する。かくしてタップ密度が低すぎると、電池質量が減少し、過充電特性が低下する。
【０１０３】
そこで、電池Ａでは、好適な態様として、混合粒子のタップ密度を２．１ｇ／ｃｍ3以上に設定することで、金属体の連通孔７２に占める正極合剤の体積割合を制限して金属体における残余空間を確保し、この残余空間にアルカリ電解液を保持させることで過充電時のセパレータにおけるガス透過性を向上させ、早期の内圧上昇を防止して安全弁作動によるアルカリ電解液の漏出し、つまり、過充電特性の低下を防止している。
【０１０４】
その上、電池Ａでは、好適な態様として、混合粒子のタップ密度を２．３ｇ／ｃｍ3以下に設定しているので、ハイレート充電特性の低下が防止されている。
タップ密度が２．３ｇ／ｃｍ3を超えて高くなると、正極合剤における混合粒子、つまり水酸化ニッケル粒子の分布にばらつきが生じ、ハイレート充電時に、正極板における水酸化ニッケル粒子の少ない個所では、水酸化ニッケル粒子の多い個所に比べて充電反応が早く終了するので、酸素ガスが発生する。この酸素ガスは負極板で還元されるが、この還元反応により電池温度が上昇してしまう。
そこで、電池Ａでは、混合粒子のタップ密度を２．３ｇ／ｃｍ3以下に設定することで、正極合剤における混合粒子の分布のばらつきを抑制し、正極板２４の全体に亘って水酸化ニッケル粒子を均一に分布させることで、ハイレート充電時の局所的な酸素ガス発生及びその還元反応に伴なう電池温度の上昇を防止している。
【０１０５】
また、電池Ａでは、好適な態様として、正極板２４の金属体の骨格７０を、正極板２４の径方向外面側に比べて径方向内面側で太くなるよう形成して、ハイレート充電時の局所的な酸素ガス発生及びその還元反応に伴なう電池温度の上昇を防止している。
電極群２２においては、正極板２４の径方向内面側と負極板２６の径方向外面側との間の方が、正極板２４の外面側と負極板２６の内面側との間よりも、極板間隔が近くなるので、正極板２４では外面側よりも内面側で電池反応がよく進む。そこで、電池Ａでは、金属体の骨格７０を外面側よりも内面側で太くして、正極板２４の内面側での導電性を高めてハイレート充電時における正極板２４の内面側での発熱を抑制し、電池温度の上昇を抑制している。なお、径方向外面側の骨格７０の太さに対して、径方向内面側の骨格７０の太さは、０．４〜０．８倍であることがより好ましい。
【０１０６】
そして、電池Ａでは好適な態様として、負極活物質量対向比を７５％以上１００％以下に設定することで、電池寿命や放電特性等の電池特性の低下が抑制されている。
負極板２６には、セパレータ２８を介して一方の面側にしか正極板２４が配置されていない部分や、いずれの面側にも正極板２４が配置されていない部分がある。従って、負極芯体８０の各面を被覆する内面層８６及び外面層８８には、セパレータを介して正極板２４と対向する正極対向部９２と対向していない正極非対向部９０とがあるけれども、正極非対向部９０は、正極対向部９２に比べて電池反応への寄与が低い。そこで、電池Ａでは、特許文献１の電池においては７０％程度であった負極活物質量対向比を７５％以上１００％以下に設定することで、正極非対向部９０に含まれる負極活物質量を制限し、正極対向部９２に含まれる負極活物質量を確保している。その故、電池Ａでは、充放電時に、正極板２４全体で電池反応が均一に進むので、局所的な活物質の早期劣化や、酸素ガス還元反応の遅れによる電池内圧上昇に伴なうアルカリ電解液の漏出が防止され、電池寿命の低下が抑制される。
【０１０７】
また、電池Ａでは、好適な態様として、電極群２２の最外周部にてセパレータ２８を介して正極板２４と対向していない負極活物質層のうち少なくとも外面層８８の正極非対向部９０に、セパレータ２８を介して正極板２４と対向している内面層８６及び外面層８８の正極対向部９２の厚みに対して１／２以下の厚みの薄肉非対向部９４を形成することで、電池寿命の低下が抑制されている。
【０１０８】
電極群２２の最外周部にてセパレータ２８を介して正極板２４と対向していない負極活物質層の正極非対向部９０は、正極対向部９２に比べて電池反応への寄与が低い。そこで、電池Ａでは、電極群２２の最外周部にて負極板２６の体積を減少させるのに際し、負極活物質層のうち、少なくとも、内面層８６の正極非対向部９０よりも電極群２２の周方向に長い外面層８８の正極非対向部９０に薄肉非対向部９４を形成して、正極対向部９２に含まれる負極活物質量を確保している。その故、電池Ａでは、充放電時に、正極板２４全体で電池反応が均一に進むので、局所的な活物質の早期劣化や、酸素ガス還元反応の遅れによる電池内圧上昇に伴なうアルカリ電解液の漏出が防止され、電池寿命の低下が抑制される。
【０１０９】
また、電池Ａにおいて、好適な態様として、負極巻始め端部３８側にてセパレータ２８を介して正極板２４と対向していない負極活物質層のうち、少なくとも、外面層８８の正極非対向部９０よりも電極群２２の周方向に長い内面層８６の正極非対向部９０に、薄肉非対向部９４を更に形成して、正極対向部９２に含まれる負極活物質量をより多く確保しているので、電池寿命の低下がより確実に抑制される。
【０１１０】
なお、電池Ａでは、好適な態様として、薄肉非対向部９４の厚みを正極対向部９２の厚みの１／２以下に設定しているけれども、薄肉非対向部９４の厚みを０ｍｍにした場合、つまり、負極芯体８０が露出している場合、この露出部分の存在により酸素ガス還元反応に遅れが生じて電池寿命の低下を招くので、正極非対向９０であっても、負極芯体８０を露出させないことが好ましい。
【０１１１】
そして、電池Ａでは、好適な態様として、負極境界部９８と正極巻終わり端部４０とを、電極群２２の周方向に異なる位置に配置しているので、負極境界部９８でのひび割れや破断の発生、それに伴う内部抵抗の増大又は短絡の発生が防止されている。
【０１１２】
負極境界部９８は外面層８８の厚みが変化しているので強度が低い一方、正極巻終わり端部４０と電極群２２の中心軸とを結ぶ方向で外装缶１０の内周壁により電極群２２は最も強く押圧される。このため、負極境界部９８にセパレータ２８を介して正極巻終わり端部４０が重なり合うと、正極巻終わり端部４０によって押圧されて負極境界部９８にひび割れや破断が発生するおそれがある。そこで、電池Ａでは、好適な態様として、負極境界部９８と正極巻終わり端部４０とを、電極群２２の周方向に異なる位置に配置して、負極境界部９８でのひび割れや破断の発生、それに伴う内部抵抗の増大又は短絡の発生を防止している。なお、この場合、電極群２２の周方向に正極巻終わり端部４０よりも負極境界部９８が引込んでいると、負極境界部９８に隣接する薄肉非対向部９４にセパレータ２８を介して正極板２４が対向してしまうので（図１５参照）、電極群２２の周方向に、正極巻終わり端部４０を超えて２ｍｍ以上６ｍｍ以下の長さＬ６だけ負極境界部９８を延出させるのがより好ましい（図１３参照）。２ｍｍ未満の場合、巻回時の誤差により負極境界部９８にセパレータ２８を介して正極巻終わり端部４０が重なり合うおそれがあり、また６ｍｍを超えると、負極本体部９６の外面層８８にセパレータを介して正極板２４と対向していない領域が多く存在するようになるからである。
【０１１３】
また電池Ａでは、好適な態様として、内及び外面層８６，８８の厚みに応じて、貫通孔８２の開口率を変化させることで、負極板２６の薄い部分で負極芯体８０を補強し、もって巻回時に負極板２６の薄くした部分で負極芯体８０にひび割れや破断が発生するのを防止している。その故、電池Ａでは、負極板２６の薄い部分のひび割れや破断による内部抵抗の増大、それに基づく充放電時の発熱、あるいは、ひび割れや破断した箇所がセパレータを突き破って正極板２４と接触して生じる短絡が防止されている。
【０１１４】
更に、電池Ａによれば、好適な態様として、正極板２４の体積に対して負極板２６の体積を６５％以下に設定しているので、効率的に正極活物質量を増大し、３４０Ｗｈ／ｌ以上の体積エネルギー密度を達成している。
そして、電池Ａでは、好適な態様として、容量液比を０．８５ｍｌ／Ａｈ以下に設定して、漏液防止性の低下を抑制している。
【０１１５】
体積エネルギー密度が３４０Ｗｈ／ｌ以上の体積エネルギー密度を有する電池Ａでは、負極板、セパレータ及びアルカリ電解液の体積が減少するとともに、これらの体積と正極板の体積とを除いた電池内の余剰空間が減少する。電池寿命を確保すべく、アルカリ電解液をこの小さくなった余剰空間にまで注液した場合、正極板で発生した酸素ガスを一時的に貯めておく空間がなくなるので、充電時、正極板で酸素ガスが発生するとすぐに内圧が上昇して安全弁が作動してアルカリ電解液が外部に漏出してしまう。そこで、電池Ａでは、容量液比を０．８５ｍｌ／Ａｈ以下に設定して、電池内の状空間を確保し、安全弁作動によるアルカリ電解液の外部に漏出しを防止している。
【０１１６】
また、電池Ａでは、好適な態様として、前記電極群を、前記外装缶の外径と比べて３０％以下の外径を有する巻芯を用いて巻回して、安全弁作動によるアルカリ電解液の外部に漏出しを防止している。
外装缶１０の外径Ｄに対する巻芯の外径の比率が３０％を超えると、電極群の中心軸近傍に存在するの空洞が大きくなり、充電時、正極板で発生した酸素ガスが空洞にたまりやすくなり、負極板での還元反応に遅れが生じる。そこで、電池Ａでは、正極板２４，負極板２６及びセパレータ２８等を外装缶１０内に収容するにあたり、外装缶１０の外径Ｄに対する外径の比率が３０％以下の巻芯１１０を用いて電極群２２を巻回し、電極群２２の空洞４４を小さくする一方、空洞４４を小さくした分だけ酸素ガスを一時的に蓄える空間を電池内部に均一に分散させて、酸素ガス還元反応の遅れを防止し、もって内圧上昇による安全弁の作動を防止している。
【０１１７】
そして、電池Ａでは、電極群断面積比率が９０％以上に設定されているので、更に、内部抵抗の増大が防止されている。
電極群断面積比率が低い場合、外装缶１０の内周壁により径方向両側から電極群２２に加えられる圧縮力は小さくなるので、電極群２２における緊縛度が低くなる。緊縛度が低い状態で、正極板２４の一方の面に端部が溶接された正極リード３０を折曲げて外装缶１０の開口内に蓋板１４を配置した場合、正極リード３０の端部が溶接された正極板２４の個所に大きな負荷がかかり、正極板２４のこの個所で破断が生じて内部抵抗が高くなる。そこで、電池Ａでは、電極群断面積比率を９０％以上にすることで、電極群２２に加えられる圧縮力を大きくして電極群２２の緊縛度を高め、正極リード３０の端部が溶接された正極板２４の個所を、セパレータ２８を介して径方向両側から負極板２６で押圧して挟持し、正極リード３０の折曲時における正極板２４のこの個所での変形を防止している。その故、電池Ａでは、正極板２４の正極リード端部３０を溶接した個所での破断が防止され、内部抵抗の増大が防止される。
【０１１８】
本発明は、上記した一実施形態に限定されることはなく、種々変形が可能であって、例えば、安全弁には弾性体として圧縮コイルばねを用いてもよい。
そして、正極板２４は、正極巻始め端部３６及び巻終わり端部４０の両方にて先細り状に形成されていることが好ましいが、どちらか一方のみであってもよく、或いは正極巻始め端部３６及び巻終わり端部４０を含む長手方向全体に亘って厚みが一定であってもよい。
また、正極板２４に代えて、図２０及び２１に示した正極板２５を用いてもよい。正極板２５は、径方向外面側にて、正極本体部６０と正極巻始め端部３６及び巻終わり端部４０との境界に段差面６７が形成され、正極巻始め端部３６及び巻終わり端部４０が厚み一定にして正極本体部６０よりも薄く形成されているととともに、この境界で正極板２４の径方向内面が面一に形成されている。
【０１１９】
また、正極板２４のレベリング処理方法及びその装置についても特に限定されることはなく、図１８に示した装置に代えて、図２２に示した装置を用いてもよい。この装置では、外周がゴム製カバー１２０で覆われた大ロール１２２が金属体７４の移動経路の両側に１つずつ配置されている。これら大ロール１２２, １２２は、金属体７４の移動方向で異なる位置に配置されるとともに、金属体７４の厚み方向でも異なる位置に配置され、そして、厚み方向での大ロール１２２，１２２間の中心間距離は、これら大ロール１２２，１２２の外径よりも小さい。各大ロール７８には、所定幅のギャップを存してガイドロール１２４が隣接して配置され、このギャップの厚み方向位置は、移動方向上流側の大ロール１２２と下流側の大ロール１２２とで異なっている。従って、ギャップの厚み方向位置の差に対応して、移動経路を移動する金属体７４には、カバー１２０を介して大ロール１２２によって厚み方向両側から厚み方向の変位が加えられる。そして変位が加えられた金属体７４は、再び平坦となって下流側へと向かって移動する。
【実施例】
【０１２０】
実施例１〜５、比較例１
１．正極板の作製
まず、以下のようにして正極活物質を作製した。
硫酸コバルト１３．１ｇの水溶液１リットルに、亜鉛：２．５重量％、コバルト：１重量％が固溶した水酸化ニッケル粉末を入れ、これを攪拌しながら１Ｍの水酸化ナトリウム水溶液を徐々に滴下し、反応中ｐＨを１１に保持することによって、水酸化ニッケル粒子を核とし、その表面に水酸化コバルトの被覆層が形成された粒状物を作製した。この粒状物を分取して洗浄、乾燥させ、そして、ビーカ中で攪拌しながら、２５重量％の水酸化ナトリウム水溶液を重量比で１０倍量加えて含浸させ、８時間、攪拌しながら空気中、８５℃で加熱処理（アルカリ熱処理）した。このアルカリ熱処理により、被覆層の水酸化コバルトはナトリウムを含有するとともに、一部が高次化される。それから、アルカリ熱処理した粒状物を分取、水洗および脱水して６５℃で乾燥することによって、亜鉛及びコバルトが固溶した水酸化ニッケル粒子を核とし、１重量％のナトリウムを含有し且つ一部高次化された水酸化コバルトの被覆層で表面が覆われた複合粒子を活物質として作製した。
【０１２１】
次に、得られた正極活物質粉末９７重量部に、添加剤を３重量部混合し、そこに結着剤としてのセルメチルロースを０．２重量％含む水溶液を５０重量部添加して混合し、正極合剤スラリーとした。ここで、正極活物質粒子及び添加剤粒子の粒径を変化させて、各実施例及び比較例における正極活物質粒子及び添加剤粒子からなる混合粒子のタップ密度を調整した。
【０１２２】
それから、実施例１〜４では、正極合剤スラリーを、厚み方向両側で骨格太さの異なる多孔度９５％のニッケル金属体に充填して乾燥させた後、乾燥状態の正極合剤が充填されたニッケル金属体を圧延した。それから、この圧延したニッケル金属体に対して、所定寸法に切断してからレベリング処理を施した後、正極巻始め端部３６及び正極巻終わり端部４０を削って傾斜面６６を形成し、図５に示した正極板２４を作製した。
【０１２３】
一方、比較例１については、正極合剤スラリーを、厚み方向両側で骨格太さが同じ多孔度９５％のニッケル金属体に充填して乾燥された後、乾燥状態の正極合剤が充填されたニッケル金属体を圧延した。そして、この圧延したニッケル金属体をそのまま所定の寸法に切断し、厚み一定の正極板を作製した。
なお、正極合剤スラリー充填前において異なる厚みを有するニッケル金属体を用いるとともに圧延後の正極板の厚みを変化させて、各実施例及び比較例において正極板の容量及び金属体への正極合剤の充填密度Ｄを調整した。
【０１２４】
２．負極の作製
まず、市販の金属元素をＭｍ1.0Ｎｉ3.7Ｃｏ0.8Ａｌ0.3Ｍｎ0.2となるように秤量して混合したものを高周波溶解炉にて溶解し、この溶湯を鋳型に流し込んで水素吸蔵合金インゴットを作製した。そして、このインゴットを予め粗粉砕してから、不活性ガス雰囲気中で平均粒径が５０μｍ程度になるまで機械的に粉砕を行った。
【０１２５】
次に、得られた水素吸蔵合金粉末に、結着剤としてのポリエチレンオキサイド等、および、適量の水を加えて混合して負極合剤スラリーを作製し、この負極合剤スラリーをパンチングメタルからなる負極芯体の両面に塗着して乾燥させた。そして、乾燥した負極合剤が両面に保持されたパンチングメタルを、一定の押圧力にて圧延した後、所定の寸法に切断して負極板を作製した。
【０１２６】
ここで、実施例１及び２については、負極巻終わり端部４２側の外面層８８にて正極非対向部９０となる部分のほとんどを、負極合剤スラリーを薄く塗着して薄肉非対向部９４として形成し、また、実施例３〜５では、負極巻始め端部３８及び巻終わり端部４２の内及び外面層８６，８８にて正極非対向部９０となる部分のほどんとを薄肉非対向９４として形成した。一方、比較例１については、負極巻始め端部３８から巻終わり端部４２に亘って厚み一定の負極板を作成した。
【０１２７】
なお、実施例１〜５の負極芯体８０としては、薄肉非対向部９４及び負極境界部９８を形成する領域での単位体積当りの貫通孔８２の数が、負極本体部９６を形成する領域での単位体積当りの貫通孔８２の開口面積の数の０．５倍となっているパンチングメタルを用いた。比較例１については、全面に亘り単位面積当りの貫通孔８２の数が一定なパンチングメタルを用いた。
【０１２８】
３．電池の組立て
得られた正極板及び負極板を、ポリオレフィン系不織布の第１及び第２セパレータを介して渦巻状に巻回して電極群を作製し、表１に示した外径Ｄを有するＡＡサイズの外装缶にこの電極群を挿入した。そして、ＬｉＯＨおよびＮａＯＨを含有した８ＮのＫＯＨ水溶液を表１に示した容量液比となるように外装缶内に注液し、図１に示した安全弁の構造を有するＡＡサイズのニッケル水素二次電池を、各実施例及び比較例につき１００個ずつ作製した。なお、表１には、正極板の体積比率、正極板の厚み、正極芯体である金属体における径方向内面側の骨格太さに対する外面側の骨格太さの比、負極板の平均厚みに対する正極板の厚みの比、セパレータの平均厚みに対する正極板の厚みの比、および、正極板の体積に対する負極板の体積の比率も示した。
【０１２９】
４．電池評価試験
（１）０．２Ｃ容量の測定
ＪＩＳ  Ｃ  ８７０８−１９９７に規定されているように、周囲温度２０±５℃にて、実施例１〜５及び比較例１の電池を０．１Ｃ相当の電流量で１６時間充電してから、１〜４時間休止した後、０．２Ｃ相当の電流量で１．０Ｖの放電終止電圧まで放電させたときの容量（０．２Ｃ容量）を測定した。そして、この０．２Ｃ容量に作動電圧として１．２Ｖを乗じてから電池の体積で除して体積エネルギー密度を求め、これらの結果を表１に示した。なお、これらの結果は１００個の平均値である。
【０１３０】
（２）電池寿命の評価
実施例１〜５、比較例１の各電池について、まず初充放電を施し、電池質量を測定した。次に、これらの各電池に、１Ｃ相当の電流量で−ΔＶ充電した後に１時間の休止をおき、１Ｃ相当の電流量で電池電圧が１．０Ｖに達するまで放電する充放電を１サイクルとして、この充放電を２００サイクル行なった。そして、２００サイクル目の放電後に、電池質量を測定し、２００サイクル前後での電池質量（電解液）の減少量（ｍｇ）を求めた。得られた各実施例及び比較例の減少量を逆数にし、これら減少量の逆数を、比較例１の減少量の逆数を１００とした指数にて表１に示した。なお、減少量は、それぞれ１００個の平均値である。
【０１３１】
【表１】
2005056682.tif 000003
【０１３２】
表１から明らかなように、比較例１の体積エネルギー密度が３３０Ｗｈ／ｌであるのに比べ、実施例１〜５では、体積エネルギー密度が３６０Ｗｈ／ｌ〜４４７Ｗｈ／ｌとなっており、体積エネルギー密度が明らかに高い。一方、電池寿命については、実施例１は比較例１と同等の電池寿命を有し、最も体積エネルギー密度が高い実施例５であっても、電池寿命の低下は２５程度であり、電池寿命の低下が抑制されていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明の実施形態に係る円筒型ニッケル水素二次電池の部分切欠き斜視図である。
【図２】図１の電池の横断面を示した概略図である。
【図３】図１の電池における（ａ）電極群の横断面積を示した模式図、および（ｂ）外装缶の内側の断面積から電極群の空洞部の断面積を差し引いた横断面積を示した模式図である。
【図４】図１の電池において電極群に巻回された正極板、負極板、第１セパレータ及び第２セパレータの一部を拡大して示した模式図である。
【図５】図１の電池に用いられる正極板を展開して示した斜視図である。
【図６】図５の正極板の側面図に、電極群において、正極巻始め端部及び巻終わり端部近傍で折れ曲がる負極板を模式的に示した、負極板の折れ曲がりの説明図である。
【図７】（ａ）は図４中、領域VII（ａ）における正極板の金属体を拡大して示した模式図であり、（ｂ）は図４中領域VII（ｂ）における正極板の金属体を拡大して示した模式図である。
【図８】（ａ）は、図７（ａ）中、VIII（ａ）−VIII（ａ）線に沿う金属体の骨格の断面を示した模式図であり、（ｂ）は、図７（ｂ）中、VIII（ｂ）−VIII（ｂ）線に沿う金属体の骨格の断面を示した模式図である。
【図９】図５の正極板の一部と保護部材とを展開して示した斜視図である。
【図１０】図９の正極板と保護部材とを重ね合わせて示した側面図である。
【図１１】図１の電池に用いられる負極板を展開して示した斜視図である。
【図１２】図１１中、XII−XII線に沿う断面図である。
【図１３】正極巻終わり端部と負極巻終わり端部及び負極境界部との電極群周方向の位置関係を説明するための電極群の模式図である。
【図１４】正極巻始め端部と負極巻始め端部との電極群周方向の位置関係を説明するための電極群の模式図である。
【図１５】正極巻終わり端部と負極巻終わり端部及び負極境界部との電極群周方向の位置関係を説明するための電極群の模式図である。
【図１６】図３の負極板に用いられる負極芯体を展開して示した平面図である。
【図１７】図３の負極板に用いられる他の負極芯体を展開して示した平面図である。
【図１８】図５の正極板の作製に好適なレベリング装置の概略構成図である。
【図１９】図１の電池に用いられる電極群の巻回方法の説明図である。
【図２０】図１の電池に用いられる他の正極板の一部を保護部材とともに展開して示した斜視図である。
【図２１】図２０の正極板と保護部材とを重ね合わせて示した側面図である。
【図２２】図５の正極板の作製に好適な他のレベリング装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１０  外装缶
２２  電極群
２４  正極板
２６  負極板
２８  セパレータ
Ｄ    外装缶の外径
【図１】
2005056682.tif 000004
【図２】
2005056682.tif 000005
【図３】
2005056682.tif 000006
【図４】
2005056682.tif 000007
【図５】
2005056682.tif 000008
【図６】
2005056682.tif 000009
【図７】
2005056682.tif 000010
【図８】
2005056682.tif 000011
【図９】
2005056682.tif 000012
【図１０】
2005056682.tif 000013
【図１１】
2005056682.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
2005056682.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
2005056682.tif 000018
【図１６】
2005056682.tif 000019
【図１７】
2005056682.tif 000020
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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