JP2002279964A

JP2002279964A - アルカリ二次電池及びその製造方法

Info

Publication number: JP2002279964A
Application number: JP2001079137A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Kawai; 裕樹河井
Original assignee: Toshiba Battery Co Ltd
Current assignee: FDK Twicell Co Ltd
Priority date: 2001-03-19
Filing date: 2001-03-19
Publication date: 2002-09-27

Abstract

(57)【要約】【課題】正極の導電性基板に集電体を直接する溶接す
る方式における導電性基板と集電体との接続強度が向上
されたアルカリ二次電池を提供することを目的とする。【解決手段】三次元構造を持つ導電性基板６と、前記
導電性基板６の表面に存在する集電体溶接領域と、前記
導電性基板６に少なくとも前記集電体溶接領域を除いて
保持される活物質含有合剤３と、前記集電体溶接領域に
活物質含有合剤保持領域から離した状態で溶接される集
電体２と、前記集電体２と前記活物質含有合剤保持領域
３との間に存在する導電性基板露出部と、少なくとも前
記導電性基板露出部を被覆する導電性の補強材５とを含
む正極１２と、負極とを具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルカリ二次電池
及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯用電子機器に用いられる電源とし
て、ニッケルカドミウム畜電池やニッケル水素畜電池な
どに代表される密閉型アルカリ畜電池が多用されてい
る。この密閉型アルカリ畜電池の正極は、ニッケル製発
泡基板のような三次元構造を有する導電性基板と、前記
導電性基板に保持され、かつ活物質として水酸化ニッケ
ルを含む合剤とを備えるものである。

【０００３】正極の集電方法としては、以下に説明する
二通りの方法が知られている。

【０００４】第１の方法は、導電性基板の一辺に沿って
帯状のリードを溶接し、この帯状リードに集電板を溶接
するものである。この方法によると、正極と集電体との
接続強度が高くなり、また集電効率に優れるものの、帯
状リードが溶接されている箇所には合剤を保持させるこ
とができないために十分な容量が得られないという問題
点がある。

【０００５】第２の方法は、導電性基板に合剤を保持さ
せた後、この合剤の一部を超音波振動などの物理的な手
法により除去し、露出した導電性基板に集電板を溶接す
る方法が挙げられる。第２の方法により得られる正極の
一例を図６，７に示す。この正極は、導電性基板と、導
電性基板の両面に存在する集電体溶接領域３１と、前記
導電性基板に少なくとも集電体溶接領域３１を除いて保
持される合剤３２と、一方の集電体溶接領域３１に溶接
され、帯状金属板からなる集電体３３とを備える。

【０００６】第２の方法によると、導電性基板に占める
集電体溶接領域３１の割合、つまり正極中に占める合剤
非保持領域の割合を第１の方法に比べて小さくすること
ができるため、正極の活物質充填量を多くすることがで
き、二次電池の容量を高くすることが可能である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、集電体
溶接領域３１を形成するために行われる超音波振動除去
は、導電性基板にひび割れを生じさせるなどの損傷を与
えるため、導電性基板と集電体との接続強度が低下し、
アルカリ二次電池を製造する際のハンドリング等により
図８に示すように正極が集電体溶接領域３１から千切れ
ることがある。特に、正極の活物質充填密度を高くする
ために導電性基板の目付け量を低くすると、接続強度の
低下が顕著に生じる。

【０００８】本発明は、正極の導電性基板に集電体を直
接する溶接する方式における導電性基板と集電体との接
続強度が向上されたアルカリ二次電池及びその製造方法
を提供しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係るアルカリ二
次電池は、三次元構造の導電性基板と、前記導電性基板
の表面に存在する集電体溶接領域と、前記導電性基板に
少なくとも前記集電体溶接領域を除いて保持される活物
質含有合剤と、前記集電体溶接領域に活物質含有合剤保
持領域から離した状態で溶接される集電体と、前記集電
体と前記活物質含有合剤保持領域との間に存在する導電
性基板露出部と、少なくとも前記導電性基板露出部を被
覆する導電性の補強材とを含む正極と、負極とを具備す
ることを特徴とするものである。

【００１０】本発明に係るアルカリ二次電池の製造方法
は、正極と、負極とを備えるアルカリ二次電池の製造方
法において、三次元構造の導電性基板に活物質含有合剤
を保持させて合剤保持基板を得る工程と、前記合剤保持
基板の前記活物質含有合剤の一部を超音波振動により除
去し、前記合剤保持基板の表面に集電体溶接領域を形成
する工程と、前記集電体溶接領域に集電体を合剤保持領
域から離し、前記集電体と前記合剤保持領域の間に導電
性基板露出部を設けた状態で溶接する工程と、少なくと
も前記導電性基板露出部を導電性の補強材で被覆する工
程とを具備する方法により前記正極を作製することを特
徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係るアルカリ二次電池
は、正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配置
されるセパレータと、アルカリ電解液とを備えるもので
ある。

【００１２】以下、正極、負極、セパレータ及びアルカ
リ電解液について説明する。

【００１３】１）正極この正極は、三次元構造の導電性基板と、前記導電性基
板の両面に存在する集電体溶接領域と、前記導電性基板
に少なくとも前記集電体溶接領域を除いて保持される活
物質含有合剤と、一方の集電体溶接領域に活物質含有合
剤保持領域から離した状態で溶接される集電体と、前記
集電体と前記活物質含有合剤保持領域との間に存在する
導電性基板露出部と、少なくとも前記導電性基板露出部
を被覆する導電性の補強材とを備えるものである。

【００１４】なお、他方の集電体溶接領域は、集電体を
抵抗溶接する際に使用する溶接電極の設置面として使用
することができる。

【００１５】前記三次元構造を持つ導電性基板として
は、例えば、焼結金属繊維基板、発泡形状を有するも
の、フェルト形状を有するもの等、孔が三次元的に配列
されている導電性基板を挙げることができる。また、三
次元構造を持つ導電性基板は、例えば、ニッケル、ステ
ンレス、ニッケルメッキが施された金属から形成するこ
とができる。

【００１６】三次元構造を持つ導電性基板の目付け量
は、４００ｇ／ｍ²以下にすることが望ましい。目付け
量が４００ｇ／ｍ²を超えると、高い活物質充填密度を
得られなくなる恐れがある。目付け量が小さい方が高い
活物質充填密度を得られやすいものの、合剤保持基板か
ら合剤を例えば超音波振動により除去する際に導電性基
板が受ける損傷が大きくなる傾向があるため、導電性基
板露出部を補強材で被覆しても溶接強度の向上と内部イ
ンピーダンスの低下を達成できなくなる可能性がある。
よって、目付け量は、３００〜４００ｇ／ｍ²の範囲内
にすることがより好ましい。

【００１７】三次元構造を持つ導電性基板の多孔度は、
９６〜９８％の範囲内にすることが好ましい。

【００１８】前記活物質としては、例えば、水酸化ニッ
ケルを含有する粒子を使用することができる。水酸化ニ
ッケル含有粒子としては、亜鉛及びコバルトから選ばれ
る１種以上の金属が共晶された水酸化ニッケル粒子か、
あるいは無共晶の水酸化ニッケル粒子を用いることがで
きる。

【００１９】活物質含有合剤には、結着剤を含有させる
ことができる。前記結着剤としては、例えばカルボキシ
メチルセルロース、メチルセルロース、ポリアクリル酸
ナトリウム、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニル
アルコール等を挙げることができる。

【００２０】集電体としては、少なくとも表面がニッケ
ルから形成されているものが好ましい。かかる集電体と
しては、例えば、ニッケル板、ニッケルメッキが施され
ている鋼板（ＮＰＳ板）を挙げることができる。

【００２１】導電性基板露出部のみを導電性補強材で被
覆する構成にしても導電性基板と集電体との接続強度を
向上し、かつインピーダンスを低下させることが可能で
あるが、導電性基板露出部と併せて、他方の集電体溶接
領域の少なくとも一部を導電性補強材で被覆することが
好ましい。このような構成にすることによって、接続強
度をさらに向上することができると共に、インピーダン
スをより低くすることができる。

【００２２】導電性の補強材は、金属、炭素材料、合金
及び導電性樹脂よりなる群から選択される少なくとも１
種類の導電性成分を含有することが望ましい。金属とし
ては、例えば、アルミニウム、銅、ニッケルを挙げるこ
とができる。炭素材料としては、例えば、カーボンブラ
ック、黒鉛等を挙げることができる。一方、合金として
は、ハンダのような低融点合金を挙げることができる。
特に、導電性成分としては、金属、炭素材料が好まし
い。金属及び炭素材料のうち少なくとも一方を含有する
導電性の補強材は、ハンダを含有する導電性補強材に比
べて、導電性基板露出部を被覆する際に正極に与える熱
影響と、充放電反応中の副反応とを少なくすることがで
きる。

【００２３】金属及び炭素材料のうち少なくとも一方を
含有する導電性の補強材は、例えば、以下の（ａ）また
は（ｂ）に説明する方法により形成される。

【００２４】（ａ）金属粉末及び炭素材料粉末のうち少
なくとも一方の導電性粉末を、融解した熱可塑性樹脂に
分散させ、得られたスラリーを少なくとも導電性基板露
出部に塗布した後、固体状に変換することにより、少な
くとも導電性基板露出部を導電性の補強材で被覆する。

【００２５】（ｂ）接着剤もしくは樹脂を溶媒に溶解さ
せ、得られた溶液に金属粉末及び炭素材料粉末のうち少
なくとも一方の導電性粉末を分散させ、得られたスラリ
ーを少なくとも導電性基板露出部に塗布した後、乾燥さ
せることにより、少なくとも導電性基板露出部を導電性
の補強材で被覆する。

【００２６】前述した（ａ）の方法によると、スラリー
に溶媒が含まれていないため、溶媒を蒸発させるための
乾燥工程をなくすことができる。このため、補強材の形
成を簡単に行うことができると共に、残留した溶媒によ
る副反応の問題を解消することができる。

【００２７】補強材に含有される樹脂は、アミノ基とニ
トロ基を持たないものが望ましい。アミノ基またはニト
ロ基を有する樹脂は、副反応を生じ易く、自己放電を助
長する恐れがあるからである。また、樹脂は、水に不溶
で、強アルカリに対して耐久性を有し、さらにアルカリ
水溶液に膨潤し難いことが好ましい。樹脂の種類として
は、熱可塑性、熱硬化性を挙げることができる。熱可塑
性樹脂としては、固形パラフィン、低密度ポリエチレン
が望ましい。さらに、熱可塑性樹脂の融点は、低い方が
望ましい。一方、熱硬化性樹脂としては、フェノール系
エポキシ樹脂が好ましい。

【００２８】導電性粉末の平均粒径（Ｄ₅₀）は、１０μ
ｍ以上、５０μｍ未満の範囲内にすることが好ましい。
これは次のような理由によるものである。平均粒径を１
０μｍ未満にすると、補強材と導電性基板との接触面積
が不足して補強材と導電性基板との固定強度が低くなる
恐れがある。一方、平均粒径が５０μｍ以上にすると、
導電性粉末の比表面積が不足して内部インピーダンスを
十分に低くすることが困難になる可能性がある。平均粒
径のさらに好ましい範囲は、２０〜４０μｍである。

【００２９】かかる正極は、例えば、以下に説明する方
法で作製される。

【００３０】（第１工程）水酸化ニッケル含有粒子、結
着剤及び水を含むペーストを調製し、三次元構造の導電
性基板にこのペーストを充填した後、乾燥し、圧延する
ことにより、三次元構造を持つ導電性基板に活物質含有
合剤を保持させ、合剤保持基板を得る。

【００３１】このペーストには、導電性材料を含有させ
ることができる。前記導電性材料としては、例えば金属
コバルト、コバルト化合物（例えば、ＣｏＯのようなコ
バルト酸化物、Ｃｏ（ＯＨ）₂のようなコバルト水酸化
物）等を挙げることができる。前記導電材料としては、
前述した種類の中から選ばれる１種または２種以上を用
いることができる。前記導電性材料は、粉末か、水酸化
ニッケル含有粒子の表面を被覆する層状物の形態で前記
ペースト中に添加することができる。前記ペーストに
は、表面が導電性材料で被覆された水酸化ニッケル含有
粒子及び導電性材料の粉末の双方を添加しても良い。

【００３２】水酸化ニッケル含有粒子の表面には、オキ
シ水酸化コバルト（ＣｏＯＯＨ）を含む導電層を形成す
ることができる。導電層を形成した場合、ペースト中に
導電性材料を添加しなくても良い。

【００３３】（第２工程）合剤保持基板に保持されてい
る活物質含有合剤の一部を除去し、合剤保持基板の両面
に集電体溶接領域を形成する。

【００３４】合剤の除去方法としては、例えば、超音波
振動による除去が挙げられる。

【００３５】（第３工程）一方の集電体溶接領域に集電
体を合剤保持領域から離し、前記集電体と前記合剤保持
領域の間に導電性基板露出部を設けた状態で溶接する。

【００３６】溶接方法としては、例えば、抵抗溶接を採
用することができる。

【００３７】導電性基板露出部を設けるのは、溶接の
際、活物質含有合剤の存在の影響でスプラッシュが生じ
るのを回避するためである。

【００３８】（第４工程）少なくとも導電性基板露出部
を導電性の補強材で被覆することにより、正極を得る。

【００３９】２）負極この負極としては、例えば、カドミウム電極、水素吸蔵
合金電極を使用することができる。中でも、水素吸蔵合
金を含むものを使用することが好ましい。

【００４０】水素吸蔵合金を含む負極は、例えば、水素
吸蔵合金粉末、導電材及び結着剤を水の存在下で混練す
ることによりペーストを調製し、前記ペーストを導電性
基板に充填し、乾燥した後、プレスを施すことにより作
製される。

【００４１】前記水素吸蔵合金としては、少なくとも希
土類元素及びニッケルを含むものが好ましい。希土類元
素には、１種類もしくは２種類以上を用いることができ
る。中でも、希土類元素としては、Ｌａ，Ｐｒ，Ｃｅ，
Ｎｄ及びＳｍから選ばれる１種以上の元素が好ましい。

【００４２】少なくとも希土類元素及びニッケルを含む
水素吸蔵合金としては、例えば、ＬａＮｉ₅、ＭｍＮｉ
₅（Ｍｍはミッシュメタル）、ＬｍＮｉ₅（ＬｍはＬａ
富化したミッシュメタル）、これら合金のＮｉの一部を
Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｃｒ及び
Ｂから選ばれる少なくとも１種の元素で置換した多元素
系のものを挙げることができる。中でも、一般式ＬｍＮ
ｉ_vＣｏ_wＭｎ_xＡｌ_yＺｒ_z（ただし、Ｌｍは少なくとも
１種類以上の希土類元素、原子比ｖ，ｗ，ｘ，ｙ及びｚ
の合計値が５．０≦ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ≦５．４を示
す）で表されるものを用いることが好ましい。特に、Ｌ
ｍは、Ｌａを含むものが好ましい。中でも、Ｌａ，Ｐ
ｒ，Ｃｅ及びＮｄを含むものがよい。

【００４３】前記水素吸蔵合金粉末の平均粒径は、２０
〜７０μｍの範囲にすることが好ましい。

【００４４】前記結着剤としては、例えばカルボキシメ
チルセルロース、メチルセルロース、ポリアクリル酸ナ
トリウム、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルア
ルコール（ＰＶＡ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢ
Ｒ）等を挙げることができる。

【００４５】前記導電材としては、例えば、黒鉛、カー
ボンブラック等を用いることができる。

【００４６】前記導電性基板としては、パンチドメタ
ル、エキスパンデッドメタル、ニッケルネットなどの二
次元基板等を挙げることができる。

【００４７】３）セパレータこのセパレータとしては、例えばポリアミド繊維製不織
布、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィ
ン繊維製不織布、またはこれらの不織布に親水性官能基
を付与したものを挙げることができる。

【００４８】４）アルカリ電解液このアルカリ電解液としては、例えば水酸化ナトリウム
（ＮａＯＨ）と水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）の混合液、
水酸化カリウム（ＫＯＨ）とＬｉＯＨの混合液、ＫＯＨ
とＬｉＯＨとＮａＯＨの混合液等を用いることができ
る。

【００４９】以上説明した本発明に係るアルカリ二次電
池は、三次元構造を持つ導電性基板と、前記導電性基板
の一方の面に存在する集電体溶接領域と、前記導電性基
板に少なくとも前記集電体溶接領域を除いて保持される
活物質含有合剤と、前記集電体溶接領域に活物質含有合
剤保持領域から離した状態で溶接される集電体と、前記
集電体と前記活物質含有合剤保持領域との間に存在する
導電性基板露出部と、少なくとも前記導電性基板露出部
を被覆する導電性の補強材とを含む正極を具備する。

【００５０】このような二次電池によれば、集電体溶接
領域を形成するための合剤除去により導電性基板にひび
割れ等の損傷が生じていても、少なくとも導電性基板露
出部が補強材で補強されているため、集電体と導電性基
板との接続強度を向上することができ、電池の製造や落
下等により集電体にテンションが加わった際に導電性基
板の集電体溶接領域が千切れ、正極から集電体が外れて
しまうのを回避することができる。

【００５１】また、導電性基板露出部の電子伝導性を補
強材により補うことができるため、正極の集電効率を向
上することができ、電池の内部インピーダンスを低くす
ることができ、大電流放電特性を改善することができ
る。

【００５２】さらに、活物質充填密度を向上させるため
に導電性基板の目付け量を４００ｇ／ｍ²以下にする
と、合剤除去による基板の損傷がより大きくなるが、少
なくとも導電性基板露出部を導電性補強材で被覆するこ
とによって、導電性基板と集電体との接続強度の向上と
インピーダンスの低下を図れるため、導電性基板と集電
体との接続強度が高く、インピーダンスが低く、かつ高
容量なアルカリ二次電池を実現することができる。

【００５３】本発明に係る二次電池において、導電性粉
末及び融解した熱可塑性樹脂を含むスラリーを少なくと
も前記導電性基板露出部に塗布して前記補強材を形成す
ることによって、補強材の形成を簡単に行うことができ
ると共に、補強材による副反応を少なくすることができ
る。

【００５４】本発明に係る二次電池において、前記補強
材が、平均粒径（Ｄ₅₀）が１０μｍ以上、５０μｍ未満
の導電性粉末を含有することによって、補強材と導電性
基板との固定強度並びに補強材の導電性の双方を満足す
ることができる。

【００５５】本発明に係るアルカリ二次電池の製造方法
によれば、三次元構造を持つ導電性基板に活物質含有合
剤を保持させて合剤保持基板を得る工程と、前記合剤保
持基板の前記活物質含有合剤の一部を超音波振動により
除去し、前記合剤保持基板の一方の面に集電体溶接領域
を形成する工程と、前記集電体溶接領域に集電体を合剤
保持領域から離し、前記集電体と前記合剤保持領域の間
に導電性基板露出部を設けた状態で溶接する工程と、少
なくとも前記導電性基板露出部を導電性の補強材で被覆
する工程とを具備する方法により正極を作製する。

【００５６】このような製造方法によれば、内部インピ
ーダンスが低く、かつ正極の導電性基板と集電体との接
続強度が向上されたアルカリ二次電池を量産性良く製造
することができる。

【００５７】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して詳細に説明する。

【００５８】図１は、実施例１のアルカリ二次電池の正
極における集電体溶接領域を示す斜視図で、図２は、実
施例１のアルカリ二次電池の正極製造における集電体溶
接工程を示す断面図で、図３は、実施例１のアルカリ二
次電池の正極を示す正面図で、図４は、図３の正極を長
手方向に沿って切断した際に得られる断面図で、図５
は、実施例１のアルカリ二次電池を示す部分切欠斜視図
である。

【００５９】（実施例１）＜ペースト式正極の作製＞水酸化ニッケル粉末９０質量
％及び一酸化コバルト粉末１０質量％からなる混合粉体
に、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）３質量％及
びポリテトラフルオロエチレン５質量％を添加し、これ
らに水４５質量％添加して混練することによりペースト
を調製した。つづいて、このペーストを三次元構造の導
電性基板として目付け量が３７０ｇ／ｍ²で、多孔度が
９６％のニッケル製発泡基板に充填し、乾燥した後、ロ
ーラプレスして圧延成形することにより、活物質含有合
剤が充填された導電性基板を得た。この合剤充填基板を
所定の寸法に裁断した。

【００６０】次いで、この合剤充填基板の一方の面側に
ホーンを配置し、他方の面側にアンビルを配置した。合
剤充填基板にホーンにより超音波振動を加えて合剤を粉
砕し、合剤の粉砕物をアンビルにより吸引する超音波振
動除去で、合剤充填基板の長手方向側端部における５ｍ
ｍ×５ｍｍの部分の表面及び内部に存在する合剤を除去
し、図１に示すように、合剤保持基板の長手方向側端部
の両面に５ｍｍ×５ｍｍの集電体溶接領域１ａ、１ｂを
形成した。

【００６１】次いで、図２に示すように、導電性基板６
の一方の面側の集電体溶接領域１ａに幅が３ｍｍの帯状
ニッケル板からなる集電体２を合剤保持領域３から１ｍ
ｍ離して配置した。このように配置した結果、集電体２
と合剤保持領域３との間に導電性基板露出部が設けられ
た。導電性基板露出部を設けるのは、抵抗溶接時のスプ
ラッシュの発生を回避するためである。一対の溶接電極
４ａ，４ｂを用意し、一方の溶接電極４ａを集電体２側
に配置し、かつ他方の溶接電極４ｂを導電性基板の他方
の面側の集電体溶接領域１ｂに配置し、抵抗溶接を行っ
た。

【００６２】ひきつづき、平均粒径（Ｄ₅₀）が１０μｍ
のアルミニウム粉末を、固形パラフィンのアセトン溶液
に分散させ、スラリーを調製した。得られたスラリーを
導電性基板露出部及び集電体溶接領域１ｂに塗布し、乾
燥させてアセトンを蒸発させることにより、図３，４に
示すように導電性の補強層５を形成し、ペースト式正極
を得た。

【００６３】＜ペースト式水素吸蔵合金負極の作製＞水
素吸蔵合金粉末１００質量％に、ポリアクリル酸ナトリ
ウム０．５質量％、カルボキシメチルセルロース（ＣＭ
Ｃ）０．１２質量％、ポリテトラフルオロエチレン１．
５質量％及びカーボンブラック１質量％を添加し、水５
０質量％と共に混練することによりペーストを調製し
た。このペーストを導電性基板としてパンチドメタルの
両面に塗布し、乾燥させた後、ローラプレスで圧延成形
することにより、負極を作製した。

【００６４】次いで、親水化処理が施されたポリオレフ
ィン製不織布からなるセパレータを正極と負極の間に介
在し、渦巻き状に捲回することにより、電極群を作製し
た。このような電極群を負極端子を兼ねる有底円筒状の
金属製容器内に収納した。次いで、前記容器内にＫＯＨ
を主体とするアルカリ電解液を注入し、封口処理等を施
すことにより、図５に示す構造を有し、ＡＡＡサイズの
円筒形ニッケル水素二次電池を製造した。

【００６５】すなわち、有底円筒状の容器１１内には、
正極１２とセパレータ１３と負極１４とを積層してスパ
イラル状に捲回することにより作製された電極群１５が
収納されている。前記負極１４は、前記電極群１５の最
外周に配置されて前記容器１１と電気的に接触してい
る。アルカリ電解液は、前記容器１１内に収容されてい
る。中央に孔１６を有する円形の封口板１７は、前記容
器１１の上部開口部に配置されている。リング状の絶縁
性ガスケット１８は、前記封口板１７の周縁と前記容器
１１の上部開口部内面の間に配置され、前記上部開口部
を内側に縮径するカシメ加工により前記容器１１に前記
封口板１７を前記ガスケット１８を介して気密に固定し
ている。正極タブ２の先端は、前記封口板１７の下面に
接続されている。帽子形状をなす正極端子１９は、前記
封口板１７上に前記孔１６を覆うように取り付けられて
いる。ゴム製の安全弁２０は、前記封口板１７と前記正
極端子１９で囲まれた空間内に前記孔１６を塞ぐように
配置されている。中央に穴を有する絶縁材料からなる円
形の押え板２１は、前記正極端子１９上に前記正極端子
１９の突起部がその押え板２１の前記穴から突出される
ように配置されている。外装チューブ２２は、前記押え
板２１の周縁、前記容器１１の側面及び前記容器１１の
底部周縁を被覆している。

【００６６】（実施例２〜４）導電性の補強層に含有さ
れる導電性粉末を平均粒径（Ｄ₅₀）が１０μｍの銅粉
末、平均粒径（Ｄ₅₀）が１０μｍのニッケル粉末、平均
粒径（Ｄ₅₀）が１０μｍのカーボンブラック粉末に変更
すること以外は、前述した実施例１で説明したのと同様
な構成の円筒形ニッケル水素二次電池を製造した。

【００６７】（実施例５）以下に説明する方法で導電性
の補強層を形成すること以外は、前述した実施例１で説
明したのと同様な構成の円筒形ニッケル水素二次電池を
製造した。

【００６８】すなわち、平均粒径（Ｄ₅₀）が１０μｍの
アルミニウム粉末を、融解した固形パラフィンに分散さ
せ、スラリーを調製した。得られたスラリーを導電性基
板露出部及び集電体溶接領域１ｂに塗布し、常温雰囲気
に放置することにより固体状に変換し、導電性の補強層
を形成した。

【００６９】（実施例６〜８）導電性の補強層に含有さ
れる導電性粉末を平均粒径（Ｄ₅₀）が１０μｍの銅粉
末、平均粒径（Ｄ₅₀）が１０μｍのニッケル粉末、平均
粒径（Ｄ₅₀）が１０μｍのカーボンブラック粉末に変更
すること以外は、前述した実施例５で説明したのと同様
な構成の円筒形ニッケル水素二次電池を製造した。

【００７０】（実施例９）以下に説明する方法で導電性
の補強層を形成すること以外は、前述した実施例１で説
明したのと同様な構成の円筒形ニッケル水素二次電池を
製造した。

【００７１】すなわち、溶剤としてビスフェノールＡ９
０重量部及び硬化剤として変性脂肪族ポリアミン１０重
量部からなる溶液に、平均粒径（Ｄ₅₀）が１０μｍのア
ルミニウム粉末を分散させ、スラリーを調製した。得ら
れたスラリーを導電性基板露出部及び集電体溶接領域１
ｂに塗布し、２５℃、湿度３０％の恒温室で一昼夜乾燥
させることにより、フェノール系エポキシ樹脂及びアル
ミニウム粒子を含有する導電性の補強層を形成した。

【００７２】（実施例１０〜１２）導電性の補強層に含
有される導電性粉末を平均粒径（Ｄ₅₀）が１０μｍの銅
粉末、平均粒径（Ｄ₅₀）が１０μｍのニッケル粉末、平
均粒径（Ｄ₅₀）が１０μｍのカーボンブラック粉末に変
更すること以外は、前述した実施例９で説明したのと同
様な構成の円筒形ニッケル水素二次電池を製造した。

【００７３】（実施例１３）以下に説明する方法で導電
性の補強層を形成すること以外は、前述した実施例１で
説明したのと同様な構成の円筒形ニッケル水素二次電池
を製造した。

【００７４】すなわち、溶融したＰｂ−Ｓｎ合金を導電
性基板露出部及び集電体溶接領域１ｂに塗布し、導電性
の補強層を形成した。

【００７５】（実施例１４）以下に説明する方法で導電
性の補強層を形成すること以外は、前述した実施例１で
説明したのと同様な構成の円筒形ニッケル水素二次電池
を製造した。

【００７６】すなわち、平均粒径（Ｄ₅₀）が５０μｍの
アルミニウム粉末を、融解した固形パラフィンに分散さ
せ、スラリーを調製した。得られたスラリーを導電性基
板露出部及び集電体溶接領域１ｂに塗布し、常温雰囲気
に放置することにより固体状に変換し、導電性の補強層
を形成した。

【００７７】（実施例１５〜１７）導電性の補強層に含
有される導電性粉末を平均粒径（Ｄ₅₀）が５０μｍの銅
粉末、平均粒径（Ｄ₅₀）が５０μｍのニッケル粉末、平
均粒径（Ｄ₅₀）が５０μｍのカーボンブラック粉末に変
更すること以外は、前述した実施例１４で説明したのと
同様な構成の円筒形ニッケル水素二次電池を製造した。

【００７８】（比較例）導電性基板露出部及び集電体溶
接領域１ｂに導電性補強層を形成しないこと以外は、前
述した実施例１で説明したのと同様な構成の円筒形ニッ
ケル水素二次電池を製造した。

【００７９】得られた実施例１〜１７及び比較例の二次
電池について、０．２Ｃで１５０％充電後のインピーダ
ンスを測定し、その結果を下記表１に示す。

【００８０】また、実施例１〜１７及び比較例の正極に
ついて、集電体の先端を引っ張り、集電体溶接領域が千
切れて正極から集電体が外れた際の引っ張り力（集電体
の引っ張り強度）を測定し、その結果を下記表１に示
す。

【００８１】

【表１】

【００８２】表１から明らかなように、実施例１〜１７
の二次電池は、正極における集電体の引っ張り強度が比
較例に比べて高いことがわかる。特に、平均粒径
（Ｄ₅₀）が１０μｍ以上、５０μｍ未満の導電性粉末を
含む補強材を用いる実施例１〜１２の二次電池と、ハン
ダを含む補強材を用いる実施例１３の二次電池は、イン
ピーダンスを比較例に比べて低くできることがわかる。

【００８３】なお、前述した実施例においては、円筒形
アルカリ二次電池に適用した例を説明したが、本発明に
係る電池はこのような構造に限定されない。例えば、正
極と負極と前記正極及び前記負極の間に配置されるセパ
レータとを含む積層物が有底矩形筒状の容器内に収納さ
れた構成の角形アルカリ二次電池にも同様に適用でき
る。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るアルカ
リ二次電池及びその製造方法によれば、正極の導電性基
板に集電体を溶接する方式における導電性基板と集電体
との接続強度を向上することができ、高容量化を図るこ
とができる等の顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のアルカリ二次電池の正極における集
電体溶接領域を示す斜視図。

【図２】実施例１のアルカリ二次電池の正極製造におけ
る集電体溶接工程を示す断面図。

【図３】実施例１のアルカリ二次電池の正極を示す正面
図。

【図４】図３の正極を長手方向に沿って切断した際に得
られる断面図。

【図５】実施例１のアルカリ二次電池を示す部分切欠斜
視図。

【図６】従来のアルカリ二次電池に含まれる正極を示す
平面図。

【図７】図６の正極を長手方向に沿って切断した際に得
られる断面図。

【図８】図６の正極が持つ問題点を説明するための模式
図。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ…集電体溶接領域、２…集電体、３…合剤保持領域、４ａ、４ｂ…溶接電極５…導電性の補強層、６…導電性基板、１１…容器、１２…正極、１３…負極、１４…セパレータ、１５…電極群、１７…封口板、１８…絶縁ガスケット。

フロントページの続きＦターム(参考） 5H022 AA04 AA18 BB11 BB21 BB22 CC02 CC17 CC30 EE03 EE06 5H028 BB02 BB03 BB05 CC05 CC07 CC10 CC12 EE01 EE04 EE06 EE10 5H050 BA13 BA14 CA03 CB16 DA02 DA10 EA02 EA03 EA04 EA08 EA09 EA10 EA23 FA05 FA17 GA07 GA12 GA22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】三次元構造の導電性基板と、前記導電性
基板の表面に存在する集電体溶接領域と、前記導電性基
板に少なくとも前記集電体溶接領域を除いて保持される
活物質含有合剤と、前記集電体溶接領域に活物質含有合
剤保持領域から離した状態で溶接される集電体と、前記
集電体と前記活物質含有合剤保持領域との間に存在する
導電性基板露出部と、少なくとも前記導電性基板露出部
を被覆する導電性の補強材とを含む正極と、負極とを具備することを特徴とするアルカリ二次電池。
【請求項２】前記補強材は、導電性粉末及び融解した
熱可塑性樹脂を含むスラリーを少なくとも前記導電性基
板露出部に塗布することにより得られることを特徴とす
る請求項１記載のアルカリ二次電池。
【請求項３】正極と、負極とを備えるアルカリ二次電
池の製造方法において、三次元構造の導電性基板に活物質含有合剤を保持させて
合剤保持基板を得る工程と、前記合剤保持基板の前記活物質含有合剤の一部を超音波
振動により除去し、前記合剤保持基板の表面に集電体溶
接領域を形成する工程と、前記集電体溶接領域に集電体を合剤保持領域から離し、
前記集電体と前記合剤保持領域の間に導電性基板露出部
を設けた状態で溶接する工程と、少なくとも前記導電性基板露出部を導電性の補強材で被
覆する工程とを具備する方法により前記正極を作製する
ことを特徴とするアルカリ二次電池の製造方法。