(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結式、または発泡ニッケルの芯体に活物質が入り込み芯体が露呈している非焼結式からなる正極板と、パンチングメタルからなる芯体の表面にペースト状負極活物質を充填した負極板とをセパレータを介して巻回して渦巻状に形成した電極体を外装缶に装填した電池において、
絶縁性テープを正極板の巻き終わり端に貼付し、前記絶縁性テープで該渦巻状の電極の最外周部が負極板からなる極板群を巻回して固定したことを特徴とする電池。
【請求項２】
前記電池がアルカリ蓄電池であり、前記絶縁性テープが耐アルカリ性であることを特徴とする請求項１記載の電池。
【請求項３】
前記渦巻状の電極体の最外周部に巻かれた前記絶縁性テープの面積と前記渦巻状の電極体の最外周負極面積の比率（絶縁性テープの面積／最外周負極面積）が２０％以上８０％以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電池。
【請求項４】
前記絶縁性テープは粘着性テープであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電池。
【請求項５】
前記絶縁性テープの粘着剤が熱硬化性であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電池。
【請求項６】
焼結式、または発泡ニッケルの芯体に活物質が入り込み芯体が露呈している非焼結式からなる正極板と、パンチングメタルからなる芯体の表面にペースト状負極活物質を充填した負極板とをセパレータを介して巻回して渦巻状の電極を形成した電極体を外装缶に装填した筒型電池の製造方法において、
絶縁性テープを前記正極板の巻き終わり端に貼付し、前記絶縁性テープで該渦巻状の電極の最外周部の負極板からなる極板群を巻回して固定することを特徴とする電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池およびその製造方法にかかり、特に渦巻状の電極体を用いたアルカリ蓄電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、円筒型電池は、正極及び負極をセパレータを介して渦巻状に巻回して渦巻状の電極体を作製し、これを外装缶内に挿入することにより製造している。そして、渦巻状の電極体を作製する際には、巻回を円滑に行うべく、巻芯にセパレータを巻き付け、その後セパレータを介して正極及び負極を配置し、更に両極及びセパレータを巻回する。そして、最後に、上記巻芯を電極体から抜き取ることにより作製している。
【０００３】
円筒型ニツケルカドミウム電池、円筒型ニツケル水素電池等の円筒型アルカリ蓄電池を構成する極板群は、図５およぴ図６に示すように、セパレータ３を介して正極板１およぴ負極板２を渦巻状に巻回した構造であり、搬送時あるいは外装缶への装着時の広がりを防止すること、また、図６に示すように、正負極板の各極端を上下に突出させた極板群に、平板状の正負集電体５を接触させ、溶接電極により加圧して溶接する際に極板群がずれて、正負極板が短絡しないようにすることを目的として、従来より、図５に示すように、負極板２の巻き終わりにポリプロビレン等の絶縁性粘着テープ４を貼付し最外周部に巻回して固定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記固定方法を用いた場合、負極板の活物質が基体から剥がれやすいため、絶縁性粘着テープにより極板群を固定しても、活物質とともに絶縁性粘着テープが外れるという問題があった。また、固定強度を確保するため、負極板への絶縁性粘着テープの貼付面積を大きくする必要があり、図７および図８に示すように、ポリプロピレン等の粘着テープ４で被覆された部分と外装缶７との接触面におげる導電性が無くなり、アルカリ蓄電池の内部抵抗が大きくなり電池性能が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、絶縁性粘着テープと極板との間の固定強度を向上させることにある。又、絶縁性粘着テープを使用しても電池の内部抵抗を増大することなく、電池性能を向上させることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の電池では、焼結式、または発泡ニッケルの芯体に活物質が入り込み芯体が露呈している非焼結式からなる正極板と、パンチングメタルからなる芯体の表面にペースト状負極活物質を充填した負極板とをセパレータを介して巻回して渦巻状の電極を形成した電極体を外装缶に装填した電池において、絶縁性テープを正極板の巻き終わり端に貼付して、前記絶縁性テープで該渦巻状の電極の最外周部の負極板からなる極板群を巻回して固定したことを特徴とする。
かかる構成によれば、活物質が基体から剥がれにくく形成された正極板の巻き終わりに貼付することにより、負極板へ貼付した場合と比較して強度の固定が可能となり、従って、負極板巻き終わりへ貼付していた従来の場合と比較して小さい貼付面積でも同等の固定強度が確保でき、電池の内部抵抗の低減をはかることができ、電池性能の向上をはかることができる。
【０００７】
望ましくは、前記電池がアルカリ蓄電池であり、前記絶縁性テープが耐アルカリ性であることを特徴とする。
望ましくは、前記渦巻状の電極体の最外周部に巻かれた前記絶縁性テープの面積と前記渦巻状の電極体の最外周負極面積の比率（絶縁性テープの面積／最外周負極面積）が２０％以上８０％以下であることを特徴とする。
特に焼結式の正極板の場合、活物質が芯体に入り込んでいるため芯体を構成する基体が部分的に露呈しており絶縁性テープが剥がれにくく良好な固着状態を得ることができる。
また非焼結式である場合にも発泡ニッケルのような芯体に活物質が入り込み芯体が露呈している場合には絶縁性テープが剥がれにくく良好な固着状態を得ることができる。
【０００８】
望ましくは、前記絶縁性テープの支持体がポリプロピレンであることを特徴とする。
望ましくは、前記絶縁性テープの支持体はポリエチレンであることを特徴とする。
望ましくは、前記絶縁性テープの粘着剤が熱硬化性であることを特徴とする。
【０００９】
また本発明の方法では、焼結式、または発泡ニッケルの芯体に活物質が入り込み芯体が露呈している非焼結式からなる正極板と、パンチングメタルからなる芯体の表面にペースト状負極活物質を充填した負極板とをセパレータを介して巻回して渦巻状の電極を形成した電極体を外装缶に装填した電池の製造方法において、絶縁性テープを前記正極板の巻き終わり端に貼付し、前記絶縁性テープで該渦巻状の電極の最外周部の負極板からなる極板群を巻回して固定したことを特徴とする。
この方法では、正極板に絶縁性テープを貼着するのみで、強固な固定が可能となり、大電流用の電池を容易に製造することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明で使用される絶縁性粘着テープは、離型性シート層最外層と支持体フィルム層との間に粘着剤層が形成されてなるものである。前記粘着剤としては、天然ゴム、アクリル樹脂、エチレン／酢酸ビニル共重合体、ポリウレタン、ポリエステル、シリコンゴム、フッ素ゴム、ポリビニルブチラール、イソブチレン、それらの混合物、あるいは前記各種粘着剤を構成する各種モノマーの共重合体をあげることができる。又、前記粘着剤のなかでは熱硬化性であることが好ましい。粘着剤には、例えば、粘着付与剤、粘着調整剤、老化防止剤、安定剤、着色剤などを添加することが好ましい。更に、粘着剤が耐アルカリ性であることが好ましい。粘着剤層の厚みとしては３〜１０００μｍ、好ましくは５〜５００μｍである。
【００１１】
また、離型性シート層としては、例えば粘着剤が容易に剥離できるものであれば使用可能である。例えばポリエチレンテレフタレートシート等のプラスチックシート類や紙、布、プラスチックシートに離型剤（シリコン、ワックス、フッ素等）処理を施したものが一般的に使用できる。離型性シート層の厚みは、１〜５００μｍ、好ましくは３〜３００μｍの範囲が好ましい。
【００１２】
支持体フィルムとして、例えば、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）、ナイロン、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリカ−ボネ−ト（ＰＣ）、ポリビニルアルコ−ル（ＰＶＡ）、エチレン・ビニルアルコ−ル共重合体、ポリカ−ボネ−ト、ポリアセタ−ル、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、メラミン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑型プラスチックなどをあげることができる。これらの中でも、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＥＴ、ナイロン、ポリカ−ボネ−トが好ましく、耐アルカリ性のあるものが更に好ましい。
【００１３】
また、これらの支持体フィルムとして用いられるプラスチックフィルムの膜厚は３〜３００μｍ、好ましくは５〜２００μｍである。
前記プラスチックフィルムは紫外線吸収剤、充填剤、熱安定剤、着色剤などを含むものが好ましい。更に、支持体フィルム表面には、例えば、コロナ放電処理等の表面処理を施すことができる。
【００１４】
更に、粘着剤を有する層と反対側の支持体フィルム表面には、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂等よりなるラッカー塗料やポリエステル樹脂、アクリル樹脂等にアミノ樹脂やポリイソシアネート化合物等の硬化剤を配合した架橋型塗料に、フッ素系樹脂や、シリコーン樹脂等の微粒子を分散させた低摩擦係数の塗膜を形成する塗料、並びにラッカー塗料や架橋型塗料又はこれらの塗料に上記微粒子を配合した塗料にシリコーンオイル、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、フッ素オイル、ワックス等の添加剤を添加した低摩擦係数の塗膜を形成する塗料を塗設してもよい。
【００１５】
本発明で使用する絶縁性粘着テープは通常電極板の巻き回し方向に平行に貼付される。貼付開始箇所は正極板であり、正極板端部から（正極板の巻き終わり端）５）〜２０ｍｍ）、好ましくは５〜１０ｍｍの距離に貼付することが好ましい。
又、この絶縁性粘着テープを最外周の負極に巻き回したとき、最外周のテープ面積と最外周負極面積の比率（最外周のテープ面積／最外周負極面積）は２０％〜８０）％、好ましくは２５％〜７５％である。
【００１６】
本発明の蓄電池は、正極板が焼結式であるニッケル−水素蓄電池などの円筒型アルカリ蓄電池に特に有効であり、また筒型であれば角筒型蓄電池にも適用可能であることはいうまでもない。
本発明において好ましいのはニッケル−水素蓄電池である。
【００１７】
以下、ニッケル−水素蓄電池に適用した場合について実施の形態について説明する。
１．電極体の作製
ニッケル−水素蓄電池は、ニッケル正極板と水素吸蔵合金負極板とを備えている。ニッケル正極板は、パンチングメタルからなる極板芯体の表面にニッケル焼結多孔体を形成した後、化学含浸法により水酸化ニッケルを主体とする活物質をニッケル焼結多孔体内に充填して作製されている。一方、水素吸蔵合金負極板は、パンチングメタルからなる極板芯体の表面に水素吸蔵合金からなるペースト状負極活物質を充填し、乾燥させた後、所定の厚みになるまで圧延して作製される。
【００１８】
これらのニッケル正極板と水素吸蔵合金負極板との間にセパレータを介在させて渦巻状に巻回して渦巻状の電極体を作製し、この絶縁性粘着テープ４の一端をニッケル正極板１に張り付け、渦巻き状の電極体を巻回して巻き終わり４ｃで止める。この渦巻状の電極群の上端面には、ニッケル正極板の極板芯体であるパンチングメタルの端部が露出し、また、下端面には水素吸蔵合金負極板の極板芯体であるパンチングメタルの端部が露出している。そして、この渦巻状の電極群の上端面に露出する正極芯体に多数の開口を有する円板状の集電体本体部を溶接するとともに、下端面に露出する負極芯体に多数の開口を有する円板状の負極集電体を溶接して、渦巻状の電極体を作製する。
【００１９】
【００２０】
２．ニッケル−水素蓄電池の作製。
次に、電極体を外装容器に挿入して集電リードを介して封口体と溶接した状態を示す断面概念図が図３に示されている。そして、外装容器の開口部に封口体を封口し、その後封口部をプレスする。
【００２１】
そして、この集電リードを用いてニッケル−水素蓄電池を組み立てるに際しては、まず、上述の電極体を鉄にニッケルメッキを施した有底筒状の外装容器（底面の外面は負極外部端子となる）内に収納し、電極体の中心部に形成された空間部に溶接電極を挿入して、水素吸蔵合金負極板に溶接された負極集電体を外装容器の内底面にスポット溶接する。この後、集電リードの本体部が正極集電体としての集電リードの集電体本体部の直径上に位置するように載置するとともに、集電体本体部と正極とをスポット溶接する。
【００２２】
このようにして、集電リードと集電体本体部とを溶接した後、外装容器の上部内周側に防振リングを挿入し、外装容器の外周側に溝入れ加工を施して防振リングの上端部に環状溝を形成する。ついで、外装容器内に３０質量％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液からなる電解液を注入した後、この外装容器の開口部の上部に、周縁に絶縁ガスケットを嵌着させた封口体を配置する。この場合、封口体の底面が集電リードの溶接面と接触するように配置する。なお、封口体は、底面に円形状の下方突出部を形成してなる蓋体と、正極キャップ（正極外部端子）と、これら蓋体および正極キャップ間に介在されるスプリングと弁板からなる弁体を備えており、蓋体の中央にはガス抜き孔が形成される。
【００２３】
上述のように封口体を配置した後、正極キャップ（正極外部端子）の上面に一方の溶接電極を配置するとともに、外装容器の底面（負極外部端子）の下面に他方の溶接電極を配置する。この後、これらの一対の溶接電極間に２×１０6 Ｎ／ｍ2 の圧力を加えながら、これらの溶接電極間に電池の放電方向に２４Ｖの電圧を印加し、３ＫＡの電流を約１５ｍｓｅｃの時間流す通電処理を施す。この通電処理により、封口体の底面と集電リードの溶接面の突起との接触部分が溶接されて、溶接部が形成される。
【００２４】
ついで、外装容器の開口端縁を内方にかしめて電池を封口することにより半完成の電池とする。この後、この半完成の電池を一対の割型内に配置するとともに、封口体の上部にプレス機に連結されたパンチを配置する。ついで、プレス機を駆動してパンチを下降させて、封口体の封口部（外装容器の開口端縁）をパンチより加圧して、封口体を外装容器内に押し込んで公称容量６．５Ａｈの円筒形ニッケル−水素蓄電池を作製する。
【００２５】
電極活物質を担持する集電体としては、構成された電池において化学変化を起こさない電子伝導体であれば何でもよい。例えば、正極には、材料としてステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、チタン、焼成炭素などの他に、アルミニウムやステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタンあるいは銀を処理させたもの、負極には、材料としてステンレス鋼、ニッケル、銅、チタン、アルミニウム、焼成炭素などの他に、銅やステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタンあるいは銀を処理させたもの）、Ａｌ−Ｃｄ合金などが用いられる。これらの材料の表面を酸化することも用いられる。形状は、フォイルの他、フィルム、シート、ネット、パンチされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体などが用いられる。厚みは、特に限定されないが、１〜５００μｍのものが用いられる。
【００２６】
電極のセパレ−タ−としては、大きなイオン透過度を持ち、所定の機械的強度を持ち絶縁性の多孔性薄膜が用いられる。耐有機溶剤性と疎水性からポリプロピレンなどのオレフィン系ポリマーあるいはガラス繊維あるいはポリエチレンなどからつくられた多孔性シートや不織布が用いられる。セパレーターの孔径は、一般に電池用として用いられる、例えば、０．０１〜１０μｍの範囲である。セパレターの厚みは５〜３００μｍの範囲で用いられる。
【００２７】
本発明の蓄電池の用途は、特に限定されないが、例えば、電子機器に搭載する場合、カラーノートパソコン、ペン入力パソコン、ポケットパソコン、ノート型ワープロ、ポケットワープロ、電子ブックプレーヤー、携帯電話、コードレスフォン子機、ページャー、ハンディーターミナル、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルＣＤ、ミニディスク、電気シェーバー、電子翻訳機、自動車電話、トランシーバー、電動工具、電子手帳、電卓、メモリーカード、テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、メモリーカードなどが挙げられる。その他民生用として、自動車、電動車両、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、ロードコンディショナー、アイロン、時計、ストロボ、カメラ、医療機器などがあげられる。又、太陽電池と組み合わせて用いることもできる。
【００２８】
【実施例】
以下に実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
実施例１〜３
上述した蓄電池の製法により作成した渦巻き電極をテープ貼付開始箇所を図１に示すように正極板巻き終わりとし、テープ面積の占める比率が２５％、５０％、７５％となるよう極板群最外周部に支持体をポリプロピレンとする絶縁性粘着テープを巻き回すことにより極板群を固定した渦巻状の電極を外装缶に装填した円筒型アルカリ蓄電池を作成した。本発明のテープ貼付箇所とその面積比の関係を表１に示す。
【００２９】
【表１】
0003851153.tif 000002
【００３０】
なお、表中の（テープ面積比＊）とは上述したように（テープ面積／最外周負極面積）比を％で示した数値である。
【００３１】
比較例１〜３
実施例と同一条件で蓄電池を作成し、テープ貼付箇所を図５に示すように従来通り負極板巻き終わりとし、テープ面積の占める比率が２５％、５０％、７５％となるよう極板群最外周部にテープを巻き回すことにより極板群を固定した。テープ貼付箇所とその面積比の関係を表２に示す。
【００３２】
【表２】
0003851153.tif 000003
【００３３】
６．テープ剥がれの不具合発生率
極板群最外周部に巻き回したテープが剥がれ、極板群が広がるという不具合の発生率を比較した
【００３４】
７．電池特性試験
（１）内部抵抗の測定
極板群を外装缶に挿入し組み立てた電池の内部抵抗は交流インピーダンス法により測定した。
【００３５】
高率放電特性測定
（１）活性化
上述のようにして作製した各実施例の円筒型アルカリ蓄電池を用いて、室温（約２５℃）で、６５０ｍＡ（０．１Ｉｔ）の電流値で８時間充電した後、１時間休止させ、その後、１３００ｍＡ（０．２Ｉｔ）の電流値で電池電圧が０．８Ｖになるまで放電させるという充放電サイクルを行い、この充放電サイクルを１０回繰り返して電池の活性化を行った。
【００３６】
（２）Ｖ−Ｉ特性試験
次いで、上述のように活性化した円筒型アルカリ蓄電池を用いて、室温（約２５℃）で、１３００ｍＡ（０．２Ｉｔ）の電流値で電池電圧が０．８Ｖになるまで放電させた状態の電池を１３００ｍＡ（０．２Ｉｔ）の電流値で３時間充電した。次いで、１時間休止させた後、２５Ａの電流値で３０秒間放電させ、１０秒後の電池電圧を測定した。
【００３７】
次いで、放電させた容量分の電力を充電した後、同様に、５０Ａ、７０Ａ、１００Ａの電流値で３０秒間放電させ、１０秒後の電池電圧をそれぞれ測定した。このようにして得られた１０秒後の電池電圧Ｖ−Ｉ特性を求めた。
【００３８】
【表３】
0003851153.tif 000004
【００３９】
【表４】
0003851153.tif 000005
【００４０】
表３及び表４の結果から分かるように芯体にＮｉスラリーを塗着して焼結し、活物質を化学含浸して充填した正極板の場合は、絶縁性粘着テープは剥離しにくいことが分かる。また発泡Ｎｉ（３次元焼結体）にＮｉスラリー及び結着材を塗着、乾燥し、活物質を充填した焼結しない正極板であっても表面に発泡Ｎｉが露呈している場合には絶縁性粘着テープは剥離しにくい。一方、負極板は芯体に活物質を充填している構造のため、剥離し易いことが分かる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、絶縁性粘着テープを活物質が基体から剥がれにくい正極板の巻き終わりに貼付することにより、負極板へ貼付した場合と比較して電極の固定強度が向上する。また、負極板巻き終わりへ貼付する場合と比較して小さい貼付面積でも同等の固定強度が確保できるため、電池の内部抵抗が低下し電池性能が向上し、大電流用の電池を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  絶縁性粘着テープが正極板に貼付されたことを示す本発明の極板群を示す図である。
【図２】  本発明の円筒型アルカリ蓄電池を構成する渦巻状の電極の概略を示す図である。
【図３】  本発明の円筒型アルカリ蓄電池の外装缶内部を示す図である。
【図４】  本発明の絶縁性粘着テープが正極板に貼付された円筒型アルカリ蓄電池の断面図である。
【図５】  従来の円筒型アルカリ蓄電池を構成する極板群を示す図である。
【図６】  従来の円筒型アルカリ蓄電池を構成する渦巻状の電極の概略を示す図である。
【図７】  従来の円筒型アルカリ蓄電池の外装缶内部を示す図である。
【図８】  従来の円筒型アルカリ蓄電池の断面図である。
【符号の説明】
１    正極板
１ａ  正極巻き終わり
１ｂ  正極巻き終わり
２    負極板
２ａ  負極板巻き終わり
２ｂ  負極板巻き終わり
３    セパレータ
４    絶縁性粘着テープ
４ａ  絶縁性粘着テープ巻き終わり
４ｂ  絶縁性粘着テープ（負極貼付）
４ｃ  導電性粘着テープ巻き終わり
４ｄ  絶縁性粘着テープ（正極貼付）
５    正極集電体
６    負極集電体
７    外装缶
８    極板群
【図１】
0003851153.tif 000006
【図２】
0003851153.tif 000007
【図３】
0003851153.tif 000008
【図４】
0003851153.tif 000009
【図５】
0003851153.tif 000010
【図６】
0003851153.tif 000011
【図７】
0003851153.tif 000012
【図８】
0003851153.tif 000013