(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の発泡心材に一定方向の張力を加えた状態でニッケルメッキを施した後、当該発泡心材を除去してなる発泡ニッケル基板と、
この発泡ニッケル基板に充填された、水酸化ニッケルを主成分とする混練物と
を備えた板状体を、
所定寸法に切断して円筒状に巻回したニッケル水素電池用正極板であって、
前記発泡ニッケル基板は、前記張力が加えられる前記一定方向に平行な方向である長手方向により長い径を有する孔を備えた多孔構造を有し、
前記板状体の巻回方向が、前記長手方向に略直交した方向となっている
ことを特徴とするニッケル水素電池用正極板。
【請求項２】
前記発泡ニッケル基板は、前記張力の方向に直交する方向の伸び率が前記張力の方向の伸び率よりも２倍以上大きい伸び特性を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のニッケル水素電池用正極板。
【請求項３】
前記発泡心材は、前記張力の方向に対応した縦目方向と前記張力の方向に直交した方向に対応した横目方向とでは、前記縦目方向の方により長く引き延ばされたような多孔構造を有している
ことを特徴とする請求項１に記載のニッケル水素電池用正極板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発泡ニッケル基板に水酸化ニッケルを主成分とするペースト状混練物を充填してなるニッケル水素電池用の正極板に係り、特に当該正極板のオーム抵抗を低減させるための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７には、本発明が適用される一般的なニッケル水素電池としての密閉型ニッケル・金属水素化物電池の内部構造が示されている。図７に示す密閉型ニッケル・金属水素化物電池は、円筒状の容器４を備え、この容器４内に、円筒状に巻回された正極板５、負極板６およびセパレータ７を収納している。また、容器４内には所定の電解液が注入されている。
【０００３】
ここで、上記正極板５の材料は、発泡ニッケル基板１に水酸化ニッケルを主成分とするペースト状混練物を充填し、乾燥後に加圧成形した板状体である。そして、この板状体を所定寸法に切断し、（負極板６およびセパレータ７と共に）円筒状に巻回することで、上記正極板５が形成される。
【０００４】
また、正極板５を構成する上記発泡ニッケル基板１は、板状の発泡ウレタン等の発泡心材２に、一定方向の張力を加えた状態でニッケルメッキを施した後、当該発泡心材２を除去して作製される。
【０００５】
ここで、ニッケル水素電池のエネルギー密度向上を図る観点からは、正極板に占める発泡ニッケル基板１の重量比を低減（多孔率を増加）させる必要がある。
このため、従来の正極板５では、上記発泡ニッケル基板１におけるニッケルの目付量は０.３５〜０.５kg/m2程度に抑えられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のニッケル水素電池用正極板では、ニッケル水素電池のエネルギー密度向上を図るのには適しているが、放電特性を向上させる観点からは、正極板のオーム抵抗が大きくなり過ぎるという問題がある。
【０００７】
また、最近の正極板の高密度化に伴って正極板自体が硬くなるために、円筒状に巻回する際に巻き割れが生じやすくなる。そして、この正極板の巻き割れによるクラックが、その後の充放電サイクルに伴う正極板の膨張・収縮によって進行することで、正極板のオーム抵抗を増大させ、ニッケル水素電池の放電特性を悪化させる原因となる。
【０００８】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、従来よりオーム抵抗を低く抑えることのできる正極板を提供することにより、当該正極板を用いたニッケル水素電池の内部抵抗を低減して放電特性を向上させることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の手段は、板状の発泡心材にニッケルメッキを施した後、当該発泡心材を除去してなる発泡ニッケル基板と、この発泡ニッケル基板に充填された、水酸化ニッケルを主成分とする混練物とを備え、前記発泡ニッケル基板におけるニッケルの目付量が０.５〜１.１kg/m2であることを特徴とするニッケル水素電池用正 極板である。
【００１０】
この第１の手段によれば、まず発泡ニッケル基板におけるニッケルの目付量を０.５kg/m2以上とすることで、従来よりも発泡ニッケル基板のオーム抵抗を低減させることができる。
【００１１】
一方、発泡ニッケル基板におけるニッケルの目付量が大きくなり過ぎると、正極板に占める発泡ニッケル基板の重量比の増加によって、ニッケル水素電池のエネルギー密度の低下が著しくなる。また、ニッケルの目付量がある程度以上大きくなると、発泡ニッケル基板のオーム抵抗低減の効果もそれ程得られなくなる。
【００１２】
そこで、第１の手段では、発泡ニッケル基板におけるニッケルの目付量の上限を１.１kg/m2とすることで、発泡ニッケル基板のオーム抵抗低減による効果分を上回るようなエネルギー密度の低下を防止している。
【００１３】
第２の手段は、板状の発泡心材に一定方向の張力を加えた状態でニッケルメッキを施した後、当該発泡心材を除去してなる発泡ニッケル基板と、この発泡ニッケル基板に充填された、水酸化ニッケルを主成分とする混練物とを備えた板状体を、所定寸法に切断して円筒状に巻回してなり、その巻回方向が、前記発泡心材の張力方向に略直交した方向となっていることを特徴とするニッケル水素電池用正極板である。
【００１４】
この第２手段によれば、発泡ニッケル基板は、発泡心材の張力方向に略直交した方向の伸び率の方が、発泡心材の張力方向の伸び率よりも大きくなるので、前者の方向を正極板の巻回方向とすることで、正極板の巻回に対する柔軟性を最大限に引き出して、正極板の巻き割れを抑制することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１乃至図６は本発明によるニッケル水素電池用正極板の実施の形態を示す図である。なお、図１乃至図６に示す本発明の実施の形態において、図７に示す一般的なニッケル水素電池と同一の構成部分には同一符号を付すと共に、適宜図７も参照して説明する。
【００１６】
［第１の実施形態］
まず、図１、図２および図７により本発明の第１の実施形態について説明する。初めに図７により、本発明が適用される一般的なニッケル水素電池としての密閉型ニッケル・金属水素化物電池の内部構造について説明する。
【００１７】
図７に示す密閉型ニッケル・金属水素化物電池は、円筒状の鋼製容器４を備え、この容器４内に、円筒状に巻回された正極板（ペースト式ニッケル電極）５、負極板（水素吸蔵合金電極）６およびセパレータ７を収納している。また、容器４内には所定の電解液が注入されている。
【００１８】
ここで、上記正極板５の材料は、発泡ニッケル基板１に水酸化ニッケルを主成分とするペースト状混練物を充填し、乾燥後に加圧成形した板状体である。このペースト状混練物には、水酸化ニッケルの他に、結着剤や導電助剤、コバルト添加剤等が含まれている。そして、上記板状体を所定寸法に切断し、（負極板６およびセパレータ７と共に）円筒状に巻回することで、上記正極板５が形成される。
【００１９】
また、正極板５を構成する上記発泡ニッケル基板１は、図３に例示するように、板状の発泡ウレタン等の発泡心材２に、一定方向の張力を加えた状態でニッケルメッキを施した後（図３の符号３で示す状態）、当該発泡心材２を酸化や焼成によって除去することで作製される。
【００２０】
ここで、発泡ニッケル基板１におけるニッケル目付量と抵抗値との関係を調べた試験結果が、図１のグラフに示されている。この試験は、図２に示すように、試験片として、ニッケル目付量の異なる複数の発泡ニッケル基板１（長さ２５０ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚さ１.２ｍｍ）を用意し、各発泡ニッケル基板１の幅方向 両端面に試験電極１０を貼り付けて、両電極１０間の抵抗値を低抵抗測定器によって測定したものである。
【００２１】
図１に示す試験結果によれば、ニッケル目付量が増加するに従って発泡ニッケル基板の抵抗値は減少するが、目付量の増加に対する抵抗値の減少の割合は、目付量が増加する程小さくなっている。このような試験結果に基づいて、本実施形態では、発泡ニッケル基板１におけるニッケルの目付量を０.５〜１.１kg/m2（ 好ましくは０.６５〜０.７５kg/m2）としている。
【００２２】
次に、このような構成よりなる本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態によれば、まず発泡ニッケル基板１におけるニッケルの目付量を０.５kg/m2以上（好ましくは０.６５kg/m2以上）とすることで、従来よりも発泡ニッケル基板１のオーム抵抗を低減させることができる。そして、正極板を構成する発泡ニッケル基板１のオーム抵抗を低く抑えることにより、当該正極板を用いたニッケル水素電池の内部抵抗を低減して放電特性を向上させることができる。
【００２３】
一方、発泡ニッケル基板１におけるニッケルの目付量が大きくなり過ぎると、正極板に占める発泡ニッケル基板１の重量比の増加（多孔率の低下）によって、ニッケル水素電池のエネルギー密度の低下が著しくなる。また、図１に示したように、ニッケルの目付量がある程度以上大きくなると、発泡ニッケル基板１のオーム抵抗低減の効果もそれ程得られなくなる。
【００２４】
そこで、本実施形態では、発泡ニッケル基板１におけるニッケルの目付量の上限を１.１kg/m2（好ましくは０.７５kg/m2）とすることで、発泡ニッケル基板１のオーム抵抗低減による効果分を上回るようなエネルギー密度の低下を防止している。
【００２５】
［第２の実施形態］
次に、図４乃至図６により本発明の第２の実施形態について説明する。まず、図４を参照して、上記発泡ニッケル基板１の多孔構造について説明する。上述したように、発泡ニッケル基板１は、板状の発泡ウレタン等の発泡心材２に、一定方向の張力を加えた状態でニッケルメッキを施した後（図３参照）、当該発泡心材２を酸化や焼成によって除去することで作製される。このため、発泡ニッケル基板１は、図４（ａ）に示すような、一定の方向性を有した多孔構造をなすこととなる。
【００２６】
すなわち、発泡ニッケル基板１は、図４（ｂ）に示すように、発泡心材２の張力方向に対応した縦目方向Ｘと、当該張力方向に直交した方向に対応した横目方向Ｙとでは、前者の縦目方向Ｘの方により長く引き延ばされたような多孔構造を有している。
【００２７】
ここで、発泡ニッケル基板１において、上記横目方向Ｙと縦目方向Ｘとで伸び率の違いを調べた試験結果が、図５のグラフに示されている。この試験は図６に示すように、試験片として、引張り方向が横目方向Ｙと縦目方向Ｘとで異なる発泡ニッケル基板１（いずれも引張り方向の長さ５０ｍｍ、幅１５ｍｍ、厚さ１. ２ｍｍ）をそれぞれ５片ずつ用意して引張り試験（荷重５〜７kg）を行い、各試験片の伸び率を調べたものである。この場合、伸び率は、試験片の初期長さＬ（＝５０mm）と引張り試験後の長さＬ’とを用いて、(（Ｌ’―Ｌ）／Ｌ)×１００（％）で定義される。
【００２８】
図５に示す試験結果によれば、発泡ニッケル基板１の伸び率は、横目方向Ｙ（約１２〜１４％）の方が、縦目方向Ｘ（約５〜６％）よりも２倍以上大きいことが分かる。このような試験結果に基づいて、本実施形態では、正極板５を円筒状に巻回する際の巻回方向が、発泡ニッケル基板１の横目方向Ｙに対応するようにしている。
【００２９】
具体的には、発泡ニッケル基板１に上記ペースト状混練物を充填し、乾燥後に加圧成形して上記板状体とした後、この板状体を所定寸法に切断する際に、正極板５の巻回方向が上記横目方向Ｙとなるような寸法取りで切断が行われる（例えば、正極板５の長手方向と上記横目方向Ｙとが一致するように切断する）。
【００３０】
次に、このような構成よりなる本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態によれば、発泡ニッケル基板１は、横目方向Ｙの伸び率の方が、縦目方向Ｘの伸び率よりも大きくなるので、横目方向Ｙを正極板５の巻回方向とすることで、正極板５の巻回に対する柔軟性を最大限に引き出して、正極板５の巻き割れを抑制することができる。
【００３１】
このため、正極板５の巻き割れによるオーム抵抗の増加を抑えることにより、当該正極板５を用いたニッケル水素電池の内部抵抗を低減して放電特性を向上させることができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、正極板のオーム抵抗を低く抑えることにより、当該正極板を用いたニッケル水素電池の内部抵抗を低減して放電特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるニッケル水素電池用正極板の第１の実施形態を説明するための、発泡ニッケル基板におけるニッケル目付量と抵抗値との関係を調べた試験結果を示すグラフ。
【図２】図１に示す試験結果の前提となる試験条件を示す模式図。
【図３】ニッケル水素電池用正極板における発泡ニッケル基板の製造工程を示す模式図。
【図４】本発明によるニッケル水素電池用正極板の第２の実施形態を説明するための図であって、（ａ）は発泡ニッケル基板の多孔構造を示す模式図、（ｂ）は発泡ニッケル基板の目付方向を示す模式図。
【図５】本発明によるニッケル水素電池用正極板の第２の実施形態を説明するための、発泡ニッケル基板の目付方向と伸び率との関係を調べた試験結果を示すグラフ。
【図６】図５に示す試験結果の前提となる試験条件を示す模式図。
【図７】本発明が適用される一般的なニッケル水素電池としての密閉型ニッケル・金属水素化物電池を一部展開して示す断面斜視図。
【符号の説明】
１  発泡ニッケル基板
２  発泡心材
３  ニッケルメッキされた発泡心材
４  容器
５  正極板
６  負極板
７  セパレータ
Ｘ  縦目方向（発泡心材の張力方向）
Ｙ  横目方向（張力方向に直交した方向）
【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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【図７】
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