镍氢蓄电池及其负极的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种镍氢蓄电池，其将通过隔膜分隔的、在导电性基板上配置了含有储氢合金的合剂层的负极（１）和以氢氧化镍为活性物质的正极卷绕成最外周部为负极（１）的螺旋状电极组，并将该电极组收纳在有底筒状容器内，其特征在于：与有底筒状容器的侧面内壁连接的负极（１）的最外周部合剂层的表面粗糙度以十点平均粗糙度表示，为３．５μｍ以上，而且比除此以外的部分的负极合剂层的表面粗糙度要大。这样不用降低电池的设计容量便使快速充电时氧气的还原顺利地进行。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】镍氢蓄电池及其负极的制造方法
本专利技术涉及镍氢蓄电池，更详细地说，涉及通过改善负极构造以抑制电池内压的镍氢蓄电池。
技术介绍
碱性蓄电池作为可以反复充放电的电池，在便携式设备用电源中得到了广泛的应用。其中，使用储氢合金作为负极活性物质的镍氢蓄电池由于能量密度高，在环境方面也比较清洁，所以正在开发作为各种便携式设备的主要电源。镍氢蓄电池的集电方法是：将收纳着由正负极构成的电极组的有底筒状容器设定为负极端子，而且以与之绝缘的形式将封口板设定为正极端子。正极经由引线与封口板一体化而形成集电构造，与此相对照，负极通过使其最外周部与有底筒状容器的侧面内壁连接而形成集电构造。镍氢蓄电池具有如下的反应机理，即过充电时由正极产生的氧气由于通过与储存在作为负极活性物质的储氢合金中的氢发生反应而被还原为水，所以电池内压的上升自主地受到抑制。为了使该反应顺利地进行，人们提出了如下的方法，即在负极表面设置可以吸收和释放氢的石墨层间化合物，使由正极产生的氧气向负极顺利地移动(例如参照专利文献1)。但近年来，特别是在大多要求进行快速充电(充电速率为1小时率以上)的情况下，当专利文献1所记载的石墨层间化合物较薄时，则其效果很难发挥出来。另外，可以最有效率地吸收氢的是储氢合金本身，所以为了发挥出非常快速的充电效果，当增加石墨层间化合物的厚度时，则不得不降低电池的设计容量。-->专利文献1：特开平5-335015号公报
技术实现思路
于是，本专利技术的目的在于：解决上述的问题，而且不用降低电池的设计容量便使快速充电时氧气的还原顺利地进行。为了实现上述的目的，本专利技术涉及一种镍氢蓄电池，其将通过隔膜分隔的、在导电性基板上配置了含有储氢合金的合剂层的负极和以氢氧化镍为活性物质的正极卷绕成最外周部为负极的螺旋状电极组，并将该电极组收纳在有底筒状容器内，其特征在于：与有底筒状容器的侧面内壁连接的负极的最外周部合剂层的表面粗糙度以十点平均粗糙度表示，为3.5μm以上，而且比除此以外的部分的负极合剂层的表面粗糙度要大。另外，为了实现上述的合剂层表面的构造，本专利技术的镍氢蓄电池用负极的制造方法包括：第1工序，在导电性基板上涂敷含有储氢合金的合剂糊剂并进行干燥以制作负极环带(hoop)；第2工序，加压并裁切负极环带；第3工序，接着第2工序使裁切后的负极通过圆柱状磨具和压接辊子之间的间隙，从而利用圆柱状磨具的周面来研磨电极组卷绕时与有底筒状容器的侧面内壁连接的部位的合剂层。如果设计为这样的构成，则通过粗化处理成为产生气体之通道的位于电极组的最外周部的负极合剂层的表面，以增加反应面积，便不要大量使用如专利文献1那样的添加物，就可以顺利地进行氧气的还原反应。另外，因为表面粗糙的部分不与正极相对置，因而也可以避免通过隔膜分隔的正负极发生内部短路的不良情况。附图说明图1是本专利技术的制造方法的负极合剂层研磨装置的示意图。具体实施方式下面就实施本专利技术的最优方案进行说明。-->如上所述，本专利技术的要点涉及一种镍氢蓄电池，其使电极组卷绕成螺旋状，并将该电极组收纳于有底筒状容器内，其特征在于：与有底筒状容器的侧面内壁连接的负极的最外周部合剂层的表面粗糙度以十点平均粗糙度表示，为3.5μm以上(优选为5～50μm)，而且比除此以外的部分的负极合剂层的表面粗糙度要大。就是说通过在负极的最外周部合剂层上设立凹凸以增加反应面积，从而使氧气的还原反应顺利地进行。在此，最外周部合剂层的表面粗糙度以十点平均粗糙度表示，更优选设定为5～50μm。具体的十点平均粗糙度及其测量方法已明确记载在JIS标准B0601中。如果最外周部合剂层的表面粗糙度低于5μm，则使本专利技术的氧气的还原反应顺利进行的效果减少，如果表面粗糙度超过50μm，则与有底筒状容器的接触点减少，从而电池的内阻上升。另外，增大表面粗糙度局限于与有底筒状容器的侧面内壁连接的最外周部合剂层。在使所有的负极合剂层表面粗化时，则在合剂层的表面粗化所产生的磨削粉末等的作用下，容易产生内部短路不良。在此，关于最外周部合剂层以外的部分，作为压延后的表面粗糙度，大概为不足3.5μm(更详细地说不足3μm)。本专利技术的效果例如即便使该部分的表面粗糙度无限小也可以发挥出来，但是，如果考虑到储氢合金粉末的粒径(平均为10～30μm)和产业上可以实施的压延装置的能力，那么实质上的表面粗糙度的下限值以十点平均粗糙度表示，为0.5μm。下面对于为了具体体现上述方法的设备，用图1的装置示意图进行说明。用圆柱状磨具2和压接辊子3夹住负极1后，通过使负极1移动，对与圆柱状磨具2的周面接触的负极1的合剂层进行研磨。卷绕电极组时使该研磨部分成为与有底筒状容器的侧面内壁连接的部位，由此便制作出本专利技术的镍氢蓄电池用负极。在此，正如图1中的箭头所示的那样，使圆柱状磨具2的旋转方向和负极1的移动方向(上述合剂层的研磨方向)相反，由此可以更深地研磨合剂层，因而是优选的。此外，研磨后的合剂层的表面粗糙度除依赖于上述的研磨方向外，还与负极1-->的移动速度(研磨速度)成反比。通过控制这种关系，可以调整表面粗糙度。正极采用如下的方法来制作：使用氢氧化镍作为活性物质，在其中适量添加氢氧化钴和金属钴粉末等导电剂，以及根据需要适量添加羧甲基纤维素(以下简记为CMC)等增稠剂和聚四氟乙烯等粘结剂，将其制成糊剂，接着将该糊剂涂布或者填充在发泡镍三维多孔体等芯材上，然后将其干燥，并进行压延和裁切。负极1采用如下的方法来制作：使用含有储氢合金的合剂层，在其中适量添加碳黑等导电剂，以及根据需要适量添加CMC等增稠剂和苯乙烯-丁二烯共聚物(以下简记为SBR)等粘结剂，将其制成糊剂，接着将该糊剂涂布或者填充在冲孔金属等芯材上，然后将其干燥，并进行压延和裁切。隔膜可以使用聚丙烯等烯烃类树脂的无纺布。而且根据需要，也可以对该无纺布施行磺化等亲水处理。电解液可以使用适当调整了KOH、NaOH、LiOH之比的水溶液。有底筒状容器以铁和不锈钢为基材，可以使用为防锈而适当进行了镀镍等的材料。下面列举实施例，就本专利技术进行更详细的说明。实施例(实施例1)使用由MmNi3.55Co0.75Al0.3Mn0.4组成的储氢合金，用粉碎机粉碎为3～50μm的粒径后，在热碱水溶液中进行浸渍处理。相对于100重量份的该储氢合金，添加0.2重量份的CMC、0.8重量份的SBR、以及作为分散介质的水，然后进行混炼以制作合剂糊剂。将该合剂糊剂涂布在实施了镀镍的冲孔金属集电体上，干燥后压延并裁切成预定的尺寸，从而制作出负极。这时的负极表面的十点平均粗糙度为2.9μm。用在表面附着了磨粒的圆柱状磨具2和压接辊子3夹住上述负极，-->使圆柱状磨具2旋转，借助其驱动力以4cm/秒的速度对最外周部合剂层的部分进行研磨，以制作镍氢蓄电池用负极，其中最外周部合剂层的与有底筒状容器的侧面内壁接触的表面的十点平均粗糙度为3.7μm。将其设定为实施例1的镍氢蓄电池用负极。(实施例2)对于实施例1的镍氢蓄电池用负极，用圆柱状磨具2和压接辊子3夹住，之后不给予圆柱状磨具2以驱动力，而是使负极移动，由此以2cm/秒的速度对最外周部合剂层的部分进行研磨，从而将该部分的十点平均粗糙度设定为5.0μm，除此以外，制作与实施例1同样的镍氢蓄电池用负极。将其设定为实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镍氢蓄电池，其主要构成要素包括：在导电性基板上配置了含有储氢合金的合剂层的负极（１）以及将氢氧化镍作为活性物质的正极，而且其构成是：将在所述正负极之间夹持着隔膜而卷绕成螺旋状、且最外周部为负极（１）的电极组收纳在有底筒状容器内，所述镍氢蓄电池的特征在于：与所述有底筒状容器的侧面内壁连接的负极（１）的最外周部合剂层的表面粗糙度以十点平均粗糙度表示，为３．５μｍ以上，而且比除此以外的部分的负极合剂层的表面粗糙度要大。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-11-26 342204/20041、一种镍氢蓄电池，其主要构成要素包括：在导电性基板上配置了含有储氢合金的合剂层的负极(1)以及将氢氧化镍作为活性物质的正极，而且其构成是：将在所述正负极之间夹持着隔膜而卷绕成螺旋状、且最外周部为负极(1)的电极组收纳在有底筒状容器内，所述镍氢蓄电池的特征在于：与所述有底筒状容器的侧面内壁连接的负极(1)的最外周部合剂层的表面粗糙度以十点平均粗糙度表示，为3.5μm以上，而且比除此以外的部分的负极合剂层的表面粗糙度要大。2、根据权利要求1所述的镍氢蓄电池，其中，与所述有底...

【专利技术属性】
技术研发人员：大川和史，村上恒义，青木健一，臼井广幸，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]