(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負極活物質を耐アルカリ性金属からなるパンチングメタルである多孔性の電極基体の両面に担持してなる水素吸蔵合金を主体とした負極板と、セパレータと、水酸化ニッケルを主体とする正極活物質を電極基体に担持する正極板と、アルカリ電解液と電池容器を具備してなるニッケル・金属水素化物密閉形アルカリ蓄電池であって、前記正極板が前記セパレータを介して前記負極板と対向し、両側の面において前記正極板と対向する前記負極板の部分（Ａ）と、片側の面において前記正極板と対向する前記負極板の部分（Ｂ）とを具備し、前記負極板の部分（Ａ）の単位面積に担持される活物質の量が、前記負極板の部分（Ｂ）の単位面積に担持される活物質の量を１００％として、１０％以上多いことを特徴とするニッケル・金属水素化物密閉形アルカリ蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、負極活物質を多孔性の電極基体の両面に担持してなる負極板と、セパレータと、正極活物質を電極基体に担持する正極板と、アルカリ電解液と電池容器を具備してなるニッケル・金属水素化物密閉形アルカリ蓄電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
密閉形アルカリ蓄電池、とりわけ水素吸蔵合金やカドミウムを主体とする負極板と、水酸化ニッケルを主活物質とする正極板とを備える密閉形ニッケル・水素化物アルカリ蓄電池は、エネルギー密度が高いことから、ポータブル機器や電気自動車の電源として、近年賞用されている。
【０００３】
これらの密閉形アルカリ蓄電池は、過充電時に、水素ガスが負極から発生する前に、酸素ガスが正極から発生するように、充電末期に未充電の活物質（これは「充電リザーブ」とよばれる。）が残るように電池を構成する。そして、正極から発生した酸素ガスを負極において還元吸収することによって、電池内へのガスの蓄積を防止し、密閉化を達成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような密閉形アルカリ蓄電池では、電池のエネルギー密度を大きくしょうとして、充放電に関与しない充電リザーブ量を少なくしょうとすると、充電末期に負極からの水素ガス発生が起こりやすくなり、電池の安全弁が開いて、電池内のガスや電解液が放出され、電解液涸れが起こって、電池寿命が短くなるという課題があった。この課題は、負極に水素吸蔵合金を用いる場合に、その水素過電圧が小さく水素が発生しやすいことから、深刻であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した課題を解決するために、負極活物質を耐アルカリ性金属からなるパンチングメタルである多孔性の電極基体の両面に担持してなる水素吸蔵合金を主体とした負極板と、セパレータと、水酸化ニッケルを主体とする正極活物質を電極基体に担持する正極板と、アルカリ電解液と電池容器を具備してなるニッケル・金属水素化物密閉形アルカリ蓄電池であって、前記正極板が前記セパレータを介して前記負極板と対向し、両側の面において前記正極板と対向する前記負極板の部分（Ａ）と、片側の面において前記正極板と対向する前記負極板の部分（Ｂ）とを具備し、前記負極板の部分（Ａ）の単位面積に担持される活物質の量が、前記負極板の部分（Ｂ）の単位面積に担持される活物質の量を１００％として、１０％以上多いニッケル・金属水素化物密閉形アルカリ蓄電池を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の構成すなわち、ニッケル・金属水素化物密閉形アルカリ蓄電池において、負極活物質を耐アルカリ性金属からなるパンチングメタルである多孔性の電極基体の両面に担持してなる水素吸蔵合金を主体とした負極板と、セパレータと、水酸化ニッケルを主体とする正極活物質を電極基体に担持する正極板と、アルカリ電解液と電池容器を具備してなるニッケル・金属水素化物密閉形アルカリ蓄電池であって、前記正極板が前記セパレータを介して前記負極板と対向し、両側の面において前記正極板と対向する前記負極板の部分（Ａ）と、片側の面において前記正極板と対向する前記負極板の部分（Ｂ）とを具備し、前記負極板の部分（Ａ）の単位面積に担持される活物質の量が、前記負極板の部分（Ｂ）単位面積に担持される活物質の量よりも多くすることにより、充電時の内圧の上昇が効果的に抑制され、電池のサイクル寿命が向上する。
【０００９】
具体的には、帯状電極を捲回して構成した円筒形や長円形電池では、最外周や最内周の部分の負極板が、片側の面において前記正極板と対向する前記負極板の部分（Ｂ）に相当し、平板状電極を積層して構成した角形電池では、最外側の部分の負極板が、片側の面において前記正極板と対向する前記負極板の部分（Ｂ）に相当する。
【００１０】
また、電池内圧を著しく上昇させることなく、大電流の充電が可能となるので、より短時間の急速充電が可能となる。
【００１１】
このような電池の内圧上昇が抑制される機構については明確ではないが、両側の面において正極板と対向する負極板は、充放電反応が良好に進むときに、充電終期に正極から発生した酸素ガスをスムーズに吸収することができる。
【００１２】
しかし、片側の面において正極板と対向する負極板では、正極に対向していない側の負極活物質は、とくに負極板の電極基体がパンチングメタルの場合に、パンチングメタルの無孔部の影になる部分の面積が大きいので、その負極活物質の多くが、充電反応に関与しにくいと推定される。
【００１４】
よって、両側の面において前記正極板と対向する前記負極板の部分（Ａ）と、片側の面において前記正極板と対向する前記負極板の部分（Ｂ）とを具備し、前記負極板の部分（Ａ）の単位面積に担持される活物質の量が、前記負極板の部分（Ｂ）の単位面積に担持される活物質の量よりも多くすることにより、前記負極板の部分（Ｂ）において、負極板の電極基体の影になる負極活物質の量が減少し、そのことによって、電池内に占める負極の体積、および見かけのリザーブ量は同じであっても、有効なリザーブ量が大きくなるためと考えられる。
【００１５】
このような効果は、前記負極板の部分（Ａ）の単位面積に担持される活物質の量が、前記負極板の部分（Ｂ）の単位面積に担持される活物質の量を１００％として、１０％以上多い場合に顕著である。
【００１６】
【実施例】
本発明を好適な実施例によって詳しく説明する。
【００１７】
負極はつぎの方法で製作した。
ミッシュメタル（原料はバストネサイト）、ニッケル、コバルト、マンガン、およびアルミニウムの金属材料をＭｍＮｉ３．５    Ｃｏ０．８    Ｍｎ０．３ＡＡｌ０．４    のなるようにアルゴン雰囲気にした高周波誘導炉で溶解し、この溶湯をモールドに流し込んで鋳込み、この合金塊を、ジョークラッシャーで粗粉砕してからボールミルで微粉砕するという方法で機械的に粉砕し、篩掛けして、水素吸蔵合金粉末を得た。
【００１８】
次に、この水素吸蔵合金粉末を主体とし、結着剤を分散した分散液ととともに混練りしてペースト状混合物を調整した。このペースト状混合物を、厚さが０．０５μｍで開口率が約０．５のニッケルメッキした鉄製パンチングメタルの両面に塗布し、乾燥した後プレスし、所定の寸法に切断して水素吸蔵合金電極を製作した。この際に、水素吸蔵合金の担持量を変えた同一面積の（すなわち、単位面積に担持される活物質の量を変えた）水素吸蔵合金電極Ａ１〜Ａ１１を作成した。これらの水素吸蔵合金電極Ａ１〜Ａ１１の合金充填量を表１に示す。
【００１９】
【表１】
0003815511.tif 000002
図１は水素吸蔵合金電極の配置を示した模式図である。
図１において、上記の水素吸蔵合金電極が、両側の面において正極板と対向する負極板の部分（Ａ）である内側の２枚と、片側の面において正極板と対向する負極板の部分（Ｂ）である外側の２枚とに種々組合わせた計４枚とポリアミド系不織布のセパレータ２で封筒状に包み込まれた公知の発泡メタル式ニッケル正極板３を３枚（水酸化ニッケルを主体とする活物質の容量は合計９００ｍＡｈ）とを交互に積層して電極群を形成し、深絞りケース１にＫＯＨを主体とするアルカリ電解液とともに、上記の電極群を設置して、復帰式の安全弁を有する蓋板とケースとをケーザー溶接することによって、高さ６７ｍｍ、幅１６．４ｍｍ、厚さ６ｍｍのニッケル・金属水素化物電池を製作した。
【００２０】
水素吸蔵合金電極Ａ６を４枚用いた従来電池をａ１、水素吸蔵合金電極Ａ５を、両側の面において正極板と対向する負極板の部分である内側の２枚（Ａ）に、水素吸蔵合金電極Ａ７を、片側の面において正極板と対向する負極板の部分である外側の２枚（Ｂ）に用いた比較電池をｂ１、水素吸蔵合金電極Ａ４を、両側の面において正極板と対向する負極板の部分である内側の２枚（Ａ）に、水素吸蔵合金電極Ａ８を、片側の面において正極板と対向する負極板の部分である外側の２枚（Ｂ）に用いた本発明による実施例１の電池をｂ２、水素吸蔵合金電極Ａ３を、両側の面において正極板と対向する負極板の部分である内側の２枚（Ａ）に、水素吸蔵合金電極Ａ９を、片側の面において正極板と対向する負極板の部分である外側の２枚（Ｂ）に用いた本発明による実施例２の電池をｂ３、および水素吸蔵合金電極Ａ２を、両側の面において正極板と対向する負極板の部分である内側の２枚（Ａ）に、水素吸蔵合金電極Ａ１０を、片側の面において正極板と対向する負極板の部分である外側の２枚（Ｂ）に用いた本発明による実施例３の電池をｂ４、および水素吸蔵合金電極Ａ１を、両側の面において正極板と対向する負極板の部分である内側の２枚（Ａ）に、水素吸蔵合金電極Ａ１１を、片側の面において正極板と対向する負極板の部分である外側の２枚（Ｂ）に用いた実施例４の電池をｂ５と呼ぶ。表２に製作した電池の構成をしめす。
【００２１】
【表２】
0003815511.tif 000003
以上の電池を、圧力センサを取り付けた電池内圧測定容器に設置し、室温にて１時間率の電流にて充電し、内圧の変化を測定した。結果を表３にしめす。
【００２２】
【表３】
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すなわち、すべて同じ合金重量の負極を用いた従来電池ａ１よりも、両側とも正極に対向している負極の合金重量が、片側のみ正極に対向する負極の合金重量に対して、１０％以上多くなるように備えている本発明電池ｂ２、ｂ３、ｂ４、およびｂ５のほうが内圧の上昇が低く抑えられていることがわかる。
【００２３】
しかしながら、両側とも正極に対向している負極の合金重量が、片側のみ正極に対向する負極の合金重量に対して、１１０％以下である比較電池ｂ１の場合は、内圧の上昇を低く抑える効果はほとんど認められなかった。
【００２４】
つぎに、従来電池ａ１、比較電池ｂ１及び本発明電池ｂ２、ｂ３、ｂ４およびｂ５の充放電サイクル寿命試験をおこなった。このときの試験条件は、−ΔＶ制御方式（充電終止電圧差：５ｍＶ）で９００ｍＡ（１ＣｍＡ）の電流で充電し、９００ｍＡで電池電圧が１．０Ｖになるまで放電するものであり、容量確認試験［１８０ｍＡ（０．２ＣｍＡ）で終止電圧１．０Ｖまで放電］は５０サイクル毎におこなった。
【００２５】
このときの各電池が寿命（初期容量の８０％以下になるまで）に至るまでのサイクル数を表４に示す。すべて同じ合金重量の負極を用いた従来電池ａ１よりも、両側とも正極に対向している負極の合金重量が、片側のみ正極に対向する負極の合金重量に対して、１０％以上多く備えている本発明電池ｂ２、ｂ３、ｂ４、およびｂ５のほうが充放電サイクル寿命性能に優れていることがわかる。
【００２６】
しかしながら、両側とも正極に対向している負極の合金重量が、片側のみ正極に対向する負極の合金重量に対して、１１０％以下である比較電池ｂ１の場合、従来電池ａ１と同様の寿命であった。
【００２７】
【表４】
0003815511.tif 000005
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ニッケル・金属水素化物密閉形アルカリ蓄電池の充電時の内圧の上昇が効果的に抑制され、サイクル寿命が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による角形電池の水素吸蔵合金電極の配置を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 深絞ケース
２ セパレータ
３ 正極板
Ａ 両側の面において正極板と対向する水素吸蔵合金を主体とした負極板の部分
Ｂ 片側の面において正極板と対向する水素吸蔵合金を主体とした負極板の部分
【図１】
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