专利名称：矩形碱性蓄电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及如镍-氢蓄电池或镍-镉存储蓄电池的碱性蓄电池，具体地说，涉及矩形碱性蓄电池，该电池包括其中具有一组密封电极板的矩形金属外壳，其中，由涂敷正物质的电极板芯形成的正电极板和涂敷负物质的电极板芯形成的负电极板交替堆栈成多层，各层之间夹有隔板。
对于这种类型的矩形碱性蓄电池的要求已经快速增加了，作为如笔记本计算机的便携式设备的电源。与增加的要求有关，出现的要求是矩形碱性蓄电池应当具有较大容量和较长的寿命。为此，如JP-A-10-312824所述，这种类型的矩形碱性蓄电池已经通过下述过程进行制造。即分别在共用条带形芯的右侧和左侧部分形成两个负电极板。芯的中心(即接点)被弯成U形，正电极板连同层压在正电极板和每个负电极板之间的隔板一起置于被弯成U形的两个负电极板的之间，因此，构成了电极板单元。正电极板置于具有层压在其间的分离器的电极板之间，因此，构成了电极板组。电极板组连同电解液一起被插入矩形金属外壳中，从而制成矩形碱性蓄电池。
在JP-A-10-312824中所述的矩形碱性蓄电池中，导电材料从电极板芯的侧面排除，该电极板芯提供在一组电极板的最外边位置并与外壳接触，因此，未覆盖位于电极板组最外边的电极板芯。电极板组可以被插入矩形外壳而不包含导电材料的脱落物，尽管电极板组没用金属盖覆盖。因此，尽管只通过对应省略金属盖的量改善了容积能量密度，当电极板被插入外壳中时，防止了来自位于电极板组最外位置的电极板的导电材料的脱落物。
然而，如果想要从位于电极板组最外位置的电极板侧面除去导电材料而不覆盖电极板的芯，该电极板的侧面将与外壳接触，就会降低加在相对暴露侧的电极板侧的导电材料层的粘接强度。为此原因，出现的问题是由于重复再充电和放电操作，导电材料层从面对芯-暴露侧的电极板的侧面脱落。在金属电极板中开多个孔形成的冲压金属常被用作电极板芯。然而，把加在冲压金属上的导电材料层直接粘到冲压金属的粘接力是很弱的。因此，加在冲压金属的各个侧面的导电材料被粘接在一起。如果除去冲压金属一侧上加的导电材料层，则剩余在冲压金属另一侧的导电材料层的粘接强度变得较弱。结果，位于该侧上的导电材料层从电极板下落。
结果，本发明提供一种通过在矩形金属外壳中密封一组电极板构成的矩形碱性蓄电池，由夹于其间的隔板使涂敷正导电材料的电极板芯形成的正电极板和涂敷负导电材料的电极板芯形成的负电极板交替地堆栈，其中，每个电极板芯具有多个孔；位于电极板组最外位置的电极板芯的外侧被暴露，位于最外位置的电极板芯形成的孔所占的电极板芯的百分比面积(以后，这种百分比称为“孔比”)低于位于最外位置的内侧的各个电极板芯的孔比；位于最外位置的电极板芯的孔比是10-40％。
在此，就两侧面涂敷导电材料的电极板的芯而言，当孔比变得较大时，改善了电池中释放气体的渗透性。而且，也改善了提供在每个电极板芯两侧的导电材料的粘接强度。因此，可以有把握地说，孔比增加到一定程度，不会出现电极板芯强度的降低。
然而，就所加的导电材料层将从一侧除去的电极板芯而言，随着孔比增加，使气体的渗透性得到改善。相反，存在于导电材料和电极板芯之间的粘接强度下降，而且与放电和充电动作相关，导电材料从电极板落下。关于所加的导电材料层将从一侧除去的电极板芯，孔比越低，导电材料和电极板芯之间存在的粘接强度越大。反之，气体渗透性降低。
为这些原因，暴露的电极板芯的孔比必须低于另外未暴露的电极板芯的孔比。同样，必须使最大和最小孔比最佳化。已经进行的各种测试显示，10％或多于10％的暴露芯的孔比防止了电池容量的变坏，而没有包含气体渗透性的降低，反之，将会引起电解液的减少。此外，还发现40％或低于40％的暴露电极板芯的孔比改善了气体渗透性，而没有降低导电材料和电极板芯之间的粘接强度。
当电极板芯的孔比小于10％时，增加了导电材料和电极板芯之间的粘接强度。然而，电池中释放气体的渗透性降低。与放电和再充电周期增加内部压力有关，外壳将膨胀，因此，降低电解液的覆盖变坏了电池容量。反之，如果电极板芯的孔比超过40％，导电材料和电极板芯之间的粘接强度降低，结果，在放电和再充电操作时，导电材料从电极板脱落。
在这种情况中，凸块沿着各个孔的边缘形成，这些孔形成在位于电极板组最外位置的每个电极板芯的一侧。导电材料加在形成凸块的电极板一侧。如果面对形成凸块侧的电极板的一侧被暴露，凸块变为隐藏在导电材料层中，从而使导电材料层和电极板芯之间的粘接强度提高。为此原因，即使在导电材料层从位于电极板组最外位置的每个电极板芯的一侧被除去时，由于未覆盖电极板芯，可在很大的范围限制面对暴露侧一侧的导电材料层的脱落。如果微小凸块形成在位于电极板组最外位置的电极板芯的表面上，则除了形成在此的孔之外，微小凸块变得隐藏在所加导电材料层内，从而大大提高了导电材料层和位于最外位置的电极板芯之间的粘接强度。
当位于电极板组最外位置的每个电极板芯的暴露表面仍然与矩形金属外壳的内表面接触时，电极板组可以容易地插入矩形外壳而不使用金属盖和没有引起导电材料的脱落。结果，通过对应省略金属盖的量改善了电池的容积能量密度，改善了从位于最外位置的电极板到金属外壳的集电效率。在这种情况中，如果电极板芯由冲压金属构成，这种类型的电极板芯可以容易地制造，因为冲压金属可以非常容易地形成。
与位于电极板组最外位置的每个电极板芯一起整体地形成无孔的接合部分。此外，接合部分基本上形成U形的形式。其它极性的电极板与层压在其间的隔板被保持在通过弯曲确定的基本上是U形的空间中。采用这种结构可以容易地构建这种类型的电极板组。此外，改善了基本上是U形接合部和金属外壳底部的内表面之间的接触，因此，改善了集电效率。
1.制造接合的负电极板芯(1)实施例1至4如
图1A所示，由铁和镀镍(例如，厚度为0.05-0.06毫米)电极形成的金属电极板进行冲压，以致形成无孔部分α和有孔部分β、γ，多个预定直径的孔11a按预定形式排列，从而得到冲压的金属。冲压金属被切割成预定尺寸(例如，15毫米宽80毫米长)，因此，形成了接合的负电极板芯11。在接合的负电极板芯11中，当接合的负电极板芯11在后面形成电极板组时，无孔部分α起连接两个负电极板10、10的结合部的作用。有孔部分β面对正电极板20，有孔部分γ将位于电极板组的最外位置，并与外壳的内侧面接触。
形成接合的负电极板芯11，使有孔部分β的孔比(即所有形成在部分β的孔11a的总面积与部分β的总表面积之比)是50％，有孔部分γ的孔比(即所有形成在部分γ的孔11a的总面积与部分γ的总表面积之比)是40％。采用这样形成的负电极板芯11作为例1中的负电极板芯“a”。同样，形成另一种接合的负电极板芯11，有孔部分β的孔比是50％，有孔部分γ的孔比是30％。采用这样形成的负电极板芯11作为例2中的负电极板芯“b”。此外，形成另一种接合的负电极板芯11，有孔部分β的孔比是50％，有孔部分γ的孔比是20％。采用这样形成的负电极板芯11作为例3中的负电极板芯“c”。此外，形成另一种接合的负电极板芯11，有孔部分β的孔比是50％，有孔部分γ的孔比是10％。采用这样形成的负电极板芯11作为例4中的负电极板芯“d”。
(2)实施例5如图1B所示，由铁和镀镍(例如，厚度为0.05-0.06毫米)电极形成的金属电极板进行冲压，以使形成无孔部分α和有孔部分β、γ，多个预定直径的孔11a按预定形式排列，从而得到冲压的金属。冲压金属被切割成预定尺寸(例如，15毫米宽80毫米长)，从而形成了接合的负电极板芯11。在这种情况中，在冲压之前形成小于预定直径的孔11a。小直径孔11a的边缘被强制加宽，以便沿各个孔11a的边缘构成凸块11b。形成接合的负电极板芯11，有孔部分β的孔比是50％，有孔部分γ的孔比是40％。采用这样形成的负电极板芯作为例5中的负电极板芯“e”。
(3)实施例6至9与实施例1至4相同的方式制造接合的负电极板芯11。其中形成接合的负电极板芯11，有孔部分β的孔比是42％，有孔部分γ的孔比是40％。采用这样形成的负电极板芯作为例6中的负电极板芯“f”。同样，形成另一种接合的负电极板芯11，有孔部分β的孔比是42％，有孔部分γ的孔比是30％。采用这样形成的负电极板芯作为例7中的负电极板芯“g”。此外，形成另一种接合的负电极板芯11，有孔部分β的孔比是42％，有孔部分γ的孔比是20％。采用这样形成的负电极板芯作为例8中的负电极板芯“h”。还形成另一种接合的负电极板芯11，有孔部分β的孔比是42％，有孔部分γ的孔比是10％。采用这样形成的负电极板芯作为例9中的负电极板芯“i”。
(4)实施例10与实施例5相同的方式制造接合的负电极板芯11。其中形成接合的负电极板芯11，有孔部分β的孔比是52％，有孔部分γ的孔比是40％。采用这样形成的负电极板芯作为例10中的负电极板芯“j”。
(5)实施例11至14与实施例1至4相同的方式制造接合的负电极板芯11。其中形成接合的负电极板芯11，有孔部分β的孔比是45％，有孔部分γ的孔比是40％。采用这样形成的负电极板芯作为例11中的负电极板芯“k”。同样，形成另一种接合的负电极板芯11，有孔部分β的孔比是45％，有孔部分γ的孔比是30％。采用这样形成的负电极板芯作为例12中的负电极板芯“l”。此外，形成另一种接合的负电极板芯11，有孔部分β的孔比是45％，有孔部分γ的孔比是20％。采用这样形成的负电极板芯作为例13中的负电极板芯“m”。还形成另一种接合的负电极板芯11，有孔部分β的孔比是45％，有孔部分γ的孔比是10％。采用这样形成的负电极板芯作为例14中的负电极板芯“n”。
(6)实施例15与实施例5相同的方式制造接合的负电极板芯11。其中形成接合的负电极板芯11，有孔部分β的孔比是45％，有孔部分γ的孔比是40％。采用这样形成的负电极板芯作为例15中的负电极板芯“o”。
(7)比较实施例1如图1C所示，由铁和镀镍(例如，厚度为0.05-0.06毫米)电极形成的金属电极板进行冲压，以使形成无孔部分α、γ和有孔部分β，而且多个预定直径的孔11a按预定形式排列，从而得到冲压金属。冲压金属被切割成预定尺寸(例如，15毫米宽80毫米长)，从而形成接合的负电极板芯11。在这种情况中，对接合的负电极板芯11进行冲压，有孔部分β的孔比是50％。采用这样形成的负电极板芯作为比较例1中的负电极板芯“x”。
(8)比较实施例2如图1D所示，由铁和镀镍(例如，厚度为0.05-0.06毫米)电极形成的金属电极板进行冲压，以至形成无孔部分α和有孔部分β、γ，多个预定直径的孔11a按预定形式排列，从而得到冲压的金属。冲压金属被切割成预定尺寸(例如，15毫米宽80毫米长)，从而形成了接合的负电极板芯11。在这种情况中，形成接合的负电极板芯11，有孔部分β的孔比是50％，有孔部分γ的孔比是50％。采用这样形成的负电极板芯作为比较例2中的负电极板芯“o”。
(9)比较实施例3与比较实施例1相同的方式制造接合的负电极板芯11。其中通过冲压形成接合的负电极板芯11，有孔部分β的孔比是42％。采用这样形成的负电极板芯作为比较例3中的负电极板芯“xa”。
(10)比较实施例4与比较实施例2相同的方式制造接合的负电极板芯11。形成接合的负电极板芯11，有孔部分β的孔比是45％，有孔部分γ的孔比是45％。采用这样形成的负电极板芯作为比较例4中的负电极板芯“ya”。
(11)比较实施例5与比较实施例1相同的方式制造接合的负电极板芯11。其中通过冲压形成接合的负电极板芯11，有孔部分β的孔比是45％。采用这样形成的负电极板芯作为比较例5中的负电极板芯“xb”。
(12)比较实施例6与比较实施例2相同的方式制造接合的负电极板芯11。形成接合的负电极板芯11，使有孔部分β的孔比是45％，有孔部分γ的孔比是45％。采用这样形成的负电极板芯作为比较例6中的负电极板芯“yb”。
2.制造接合的负电极板用5％质量的PTFT(聚四氟乙烯)鞣制氢吸收合金作为粘接物，从而得到负导电材料浆糊12。随后，以前述制造方式，把负导电材料浆糊加到每个接合的负电极板芯11(a、b、c、d、e、f、g、h、I、j、k、l、m、n、o、x、y、xa、ya、xb、yb)的两侧。干燥接合的负电极板芯11，从每个部分α的两侧以及从每个部分γ的一侧除去负导电材料浆糊，从而形成接合的负电极板10。在此，当通过使用芯“e”形成接合的负电极板10时，从表面上除去负导电材料浆糊12，在该表面上，在除去部分γ一侧的负导电材料浆糊12时没有形成凸块11b。
表1
3.测量位于电极板组最外位置之负电极板的强度下面只将部分γ从前述方式制造接合的负电极板10被切割下来，从而形成取样负电极板10a。确定样本负电极板10a的粘接强度。其中如图2所示，在测量粘接强度时，对各个样本负电极板10a的负导电材料层12表面进行加工(其中负导电材料层12形成在样本负电极板10a的每个负电极板芯11的一侧)。然后，用棉纱轻轻擦拭如此加工过的负导电材料层12表面，从而除去切屑。切刀(未示出)相对各个负导电材料层12的表面保持约30度角。形成凹槽枝杈x、y，以便切割每个负导电材料层12，使约250克的负载加到切刀的边缘上。这里的枝杈x、y相互之间间隔1毫米。画出10个凹槽枝杈“x”和10个凹槽枝杈“y”，以便它们相互之间交叉成直角。
画出10个凹槽枝杈“x”和10个凹槽枝杈“y”，以便它们相互之间交叉成直角，从而形成成矩阵图形的100个方块。10个样本负电极板10a，每个样本具有100个所形成的方块，被提升到约100米的高度，然后从该高度自由落下。试验重复进行三次这样的下落。然后，计算从各个样本负电极板10a落下的方块数，从而确定了降落方块的平均数。试验结果显示在表2中。
表2
从表2提供的结果清楚地看到，从样本负电极板“y”落下的方块的平均数是20，其中，有孔部分γ具有50％的孔比。相反，当有孔部分γ的孔比降低时，落下方块的平均数大大降低到8、7、5、4、3、1。这被认为归因于有孔部分γ的孔比降低而增加了导电材料层12和电极板芯11之间的粘接强度，因此，抑制了导电材料层12的降落。对于这些原因，人们可以肯定地说，有孔部分γ的孔比，即位于最外位置的且负电极板芯被暴露的各个电极板芯11的孔比最好设置到40％或低于40％的值。同样的原理应用到下述情况，有孔部分β的孔比是42％，有孔部分β的孔比是45％。
在使有孔部分γ的孔比被设定为40％时从样本负电极板“a”落下的方块平均数与有孔部分γ的孔比被设定为40％时从样本负电极板“e”落下的方块平均数进行比较的情况下，从样本负电极板“e”落下的方块平均数较小。其原因是因为凸块10b形成在样本负电极板“e”的有孔部分γ的一侧，加到这一侧的导电材料层12粘着到负电极板芯，以便进入凸块10b。同样的原理应用到下述情况，有孔部分β的孔比是42％，有孔部分β的孔比是45％。
4.制造正电极板以主要由氢氧化镍构成的浆糊填满由镍粉末制成并具有三维连续空间的金属有孔部件21。干燥之后，金属有孔部件21被滚轧成预定的厚度，从而得到镍正电极板20。通过除去填满导电材料的部分而在镍正电极板20的上部形成脱落部分。随后，电流收集导线电极板21a通过焊接固定到脱落部分。在此，通过把10份氢氧化镍粉末—它包含2.5％质量的锌和1％质量的钴—作为共沉淀组份与3份氧化锌粉末混合，以主要由氢氧化镍构成的导电材料浆糊被灌注，从而得到混合的粉末。把0.2％的羟丙基水溶液加到混合的粉末中；搅拌并混合已混合的粉末。
5.制造电极板组首先，将预定厚度并且是由聚丙烯制成的长非机织纤维布折叠成两层，纤维部的两端被扎紧在一起，从而得到袋形隔板30。以上述方式生产的镍正电极板20被装在分离器30中。然后，按上述方式制造的每个接合的负电极板10(即每个负电极板芯11的无孔部分α，即接合部分)的中心被折叠成U形的形式。装有镍正电极板20的分离器30层夹在折叠成U形的接合的负电极板10、10之间，从而构成一组电极板。制备两组电极板。装有镍正电极板20的分离器30以堆栈的方式置于两组电极板之间，因此，产生了电极板组a1、b1、c1、d1、e1、f1、g1、h1、i1、j1、k1、l1、m1、n1、o1、x1、y1、xa1、ya1、xb1、yb1。
具体地说，取使用负电极板芯“a”(其中有孔部分γ的孔比是40％)的电极板组作为一组电极板a1。取使用负电极板芯“b”(其中有孔部分γ的孔比是30％)的电极板组作为一组电极板b1。取使用负电极板芯“c”(其中有孔部分γ的孔比是20％)的电极板组作为一组电极板c1。取使用负电极板芯“d”(其中有孔部分γ的孔比是10％)的电极板组作为一组电极板d1。取使用负电极板芯“e”(其中有孔部分γ的孔比是40％，并沿孔的边缘形成凸块11b)的电极板组作为一组电极板e1。取使用负电极板芯“x”(没有孔形成在部分γ)的电极板组作为一组电极板x1。取使用负电极板芯“y”(其中有孔部分γ的孔比是50％)的电极板组作为一组电极板y1。
此外，取使用负电极板芯“f”(其中有孔部分γ的孔比是40％)的电极板组作为一组电极板f1。取使用负电极板芯“g”(其中有孔部分γ的孔比是30％)的电极板组作为一组电极板g1。取使用负电极板芯“h”(其中有孔部分γ的孔比是20％)的电极板组作为一组电极板h1。取使用负电极板芯“i”(其中有孔部分γ的孔比是10％)的电极板组作为一组电极板i1。取使用负电极板芯“j”(其中有孔部分γ的孔比是40％，并沿孔的边缘形成凸块11b)的电极板组作为一组电极板j1。取使用负电极板芯“xa”(没有孔形成在部分γ)的电极板组作为一组电极板xa1。取使用负电极板芯“ya”(其中有孔部分γ的孔比是50％)的电极板组作为一组电极板ya1。
另外，取使用负电极板芯“k”(其中有孔部分γ的孔比是40％)的电极板组作为一组电极板k1。取使用负电极板芯“l”(其中有孔部分γ的孔比是30％)的电极板组作为一组电极板l1。取使用负电极板芯“m”(其中有孔部分γ的孔比是20％)的电极板组作为一组电极板m1。取使用负电极板芯“n”(其中有孔部分γ的孔比是10％)的电极板组作为一组电极板n1。取使用负电极板芯“o”(其中有孔部分γ的孔比是40％，并沿孔的边缘形成凸块11b)的电极板组作为一组电极板o1。取使用负电极板芯“xb”(没有孔形成在部分γ)的电极板组作为一组电极板xb1。取使用负电极板芯“yb”(其中有孔部分γ的孔比是50％)的电极板组作为一组电极板yb1。
6.制造矩形镍-氢蓄电池将如此得到的电极板组a1、b1、c1、d1、e1、f1、g1、h1、i1、j1、k1、l1、m1、n1、o1、x1、y1、xa1、ya1、xb1、yb1插入各个非渗透的四方柱形(矩形)的金属外壳。在每组电极板中，位于最外位置的接合负电极板10的表面和暴露于该表面的板芯11与金属外壳40的内表面紧密接触。此外，负电极板芯11的接合部α与金属外壳40的内底面紧密接触。随后，将电流收集引导电极板21a提供在每个电极板组的镍正电极板20的上部，并将从镍正电极板20延伸的电流收集引导电极板21a焊接到密封电极板41的正端42的下表面。
绝缘器43提供在正端42的周围，从而，使密封电极板41与正端42电绝缘。把30％氢氧化钾(KOH)构成的电解液灌入每个金属外壳40。密封电极板41和每个金属外壳40之间的接点由激光束照射，从而成为密封的。结果，制成了矩形镍-氢蓄电池A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N、O、X、Y、XA、YA、XB、YB，每个电池的尺寸是宽17毫米，高48毫米，厚6.1毫米，标称容量是800mAh。
具体地说，取使用负电极板芯“a”(其中有孔部分γ的孔比是40％)的由一组电极板a1构成的矩形镍-氢蓄电池作为电池A。取使用负电极板芯“b”(其中有孔部分γ的孔比是30％)的由一组电极板b1构成的矩形镍-氢蓄电池作为电池B。取使用负电极板芯“c”(其中有孔部分γ的孔比是20％)的由一组电极板c1构成的矩形镍-氢蓄电池作为电池C。取使用负电极板芯“d”(其中有孔部分γ的孔比是10％)的由一组电极板d1构成的矩形镍-氢蓄电池作为电池D。取使用负电极板芯“e”(其中有孔部分γ的孔比是40％，并沿孔的边缘形成凸块11b)的由一组电极板e1构成的矩形镍-氢蓄电池作为电池E。取使用负电极板芯“x”(没有孔形成在部分γ)的由一组电极板x1构成的矩形镍-氢蓄电池作为电池X。取使用负电极板芯“y”(其中有孔部分γ的孔比是50％)的由一组电极板y1构成的矩形镍-氢蓄电池作为电池Y。
此外，取使用负电极板芯“f”(其中有孔部分γ的孔比是40％)的由一组电极板f1构成的矩形镍-氢蓄电池作为电池F。取使用负电极板芯“g”(其中有孔部分γ的孔比是30％)的由一组电极板g1构成的矩形镍-氢蓄电池作为电池G。取使用负电极板芯“h”(其中有孔部分γ的孔比是20％)的由一组电极板h1构成的矩形镍-氢蓄电池作为电池H。取使用负电极板芯“i”(其中有孔部分γ的孔比是10％)的由一组电极板i1构成的矩形镍-氢蓄电池作为电池I。取使用负电极板芯“j”(有孔部分γ的孔比是40％，并沿孔的边缘形成凸块11b)的由一组电极板j1构成的矩形镍-氢蓄电池作为电池J。取使用负电极板芯“xa”(没有孔形成在部分γ)的由一组电极板xa1构成的矩形镍-氢蓄电池作为电池XA。取使用负电极板芯“ya”(其中有孔部分γ的孔比是50％)的由一组电极板ya1构成的矩形镍-氢蓄电池作为电池YA。
此外，取使用负电极板芯“k”(其中有孔部分γ的孔比是40％)的由一组电极板k1构成的矩形镍-氢蓄电池作为电池K。取使用负电极板芯“1”(其中有孔部分γ的孔比是30％)的由一组电极板l1构成的矩形镍-氢蓄电池作为电池L。取使用负电极板芯“m”(其中有孔部分γ的孔比是20％)的由一组电极板m1构成的矩形镍-氢蓄电池作为电池M。取使用负电极板芯“n”(其中有孔部分γ的孔比是10％)的由一组电极板n1构成的矩形镍-氢蓄电池作为电池N。取使用负电极板芯“o”(其中有孔部分γ的孔比是40％，并沿孔的边缘形成凸块11b)的由一组电极板o1构成的矩形镍-氢蓄电池作为电池O。取使用负电极板芯“xb”(没有孔形成在部分γ)的由一组电极板xb1构成的矩形镍-氢蓄电池作为电池XB。取使用负电极板芯“yb”(其中有孔部分γ的孔比是50％)的由一组电极板yb1构成的矩形镍-氢蓄电池作为电池YB。
7.周期特性测试用充电电流1It(880mA)对如此制成的蓄电池A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N、O、X、Y、XA、YA、XB、YB充电。在电池电压超过峰值电压之后，当电池电压下降10Mv时，暂停电池的再充电(-ΔV法)。在电池的再充电暂停一小时之后，电池以放电电流1It(880mA)放电，直到电池电压到达1.0V。随后，电池的再充电暂停一小时。这些操作被认为是一个再充电/放电周期，电池重复地经受再充电/放电周期。电池经受500个周期后获得的电池服务容量与电池经受一个周期后获得的电池服务容量之比被确定为服务容量比(容量比)。在表3中提供的参数获得了结果，表3
从表3提供的结果可以清楚地看出，使用包括具有形成于其中的孔11a的芯暴露部分(即有孔部分γ)的负电极板芯11的电池A、B、C、D、E、Y的容量大于使用包括无孔芯暴露部分(即部分γ)的负电极板芯11的电池X的容量。芯暴露部分(即有孔部分γ)孔比越大，容量比越大。
对此的原因考虑如下。在电池X中，芯暴露部分(即部分γ)没有孔。因此，其中气体释放的电池X的渗透性相对电池A、B、C、D、E、Y降低。与再充电/放电周期的次数有关，电池的内部压力增加了。与内部压力上升有关，电解液被泄漏到电池的外部，结果降低了电池的容量比。
芯暴露部分(即部分γ)的负电极板芯11的孔比依次从电池Y、E、A、B、C、D降低，对于电池中气体释放的电池的渗透性随着孔比的降低而降低。结果，容量比也降低了。如果像在电池D的情况中那样，假设芯暴露部分(即有孔部分γ)的负电极板芯11的孔比是10％，则在容量比上升方面没有降低。因此，可以说芯暴露部分(即有孔部分γ)的负电极板芯11的孔比应当被指定为10％或更大。
表1和表2提供的结果显示当负电极板的粘接强度增加时，只要芯暴露部分(即部分γ)的负电极板芯11的孔比被设置在10％-40％的范围内，就可以抑制导电材料的脱落。因此，可以获得具有在电池中释放气体的高渗透性的碱性蓄电池，并改善了容量比。
如已经描述的那样，在本发明中，使位于电极板组最外位置的负电极板的负芯被暴露。暴露的电极板芯的孔比必须低于其它未暴露的电极板芯的孔比。暴露的负电极板芯的孔比被指定落在10％-40％的范围内。结果，改善了位于电极板组最外位置的负电极板的粘接强度，因此，抑制了导电材料的脱落。此外，获得了大的矩形碱性蓄电池，该电池具有在电池中释放气体的高渗透性，改善了容量比，加大了容积能量密度。
前面的实施例已经描述了负电极板10的负电极板芯11不具有无规则性，负电极板10的负电极板芯11位于电极板组的最外位置并涂敷导电材料。然而，位于电极板组的最外位置的负电极板10的负电极板芯11可以通过喷沙或压花而具有无规则性，因此，除在此形成的孔之外，在位于电极板组的最外位置并涂敷导电材料的负电极板的表面上形成小凸块。小凸块隐藏在加在表面上的导电材料的层内。因此，进一步增加了位于电极板组最外位置的电极板上的导电材料层和电极板芯之间的粘接强度。
关于实施例，已经描述的情况是当接合的负电极板芯11的有孔部分γ的孔比低于接合的负电极板芯11的有孔部分β的孔比时，形成在有孔部分γ中的孔11a的数量减少。为避免形成在有孔部分γ中的孔11a的数量减少，形成在有孔部分γ中的孔11a可以在直径上做得较小。另外，孔可采用另一种几何形状；例如，方形、椭圆形或三角形。尽管前面的实施例已经描述本发明适用于镍-氢蓄电池的情况，即使将本发明用于另一种比如镍-镉蓄电池的碱性蓄电池，也可得到同样的优点。
权利要求
1.一种矩形碱性蓄电池，包括电极板组，其中，涂负正导电材料的电极板芯形成的正电极板和涂敷负导电材料的电极板芯形成的负电极板由夹在其间的隔板交替地堆栈；矩形金属外壳密封所述的电极板组；其中，每个电极板芯具有多个孔；位于电极板组最外位置的电极板芯的外侧被暴露，位于最外位置的电极板芯的孔比低于位于最外位置内侧的电极板芯的孔比；位于最外位置的电极板芯的孔比是10％-40％。
2.按权利要求1所述的矩形碱性蓄电池，其特征在于沿着孔的边缘形成凸块，这些孔形成在位于电极板组最外位置的电极板芯内；导电材料加在形成凸块的表面；面对形成凸块侧的表面一侧被暴露。
3.按权利要求1或2所述的矩形碱性蓄电池，其特征在于除了形成的孔之外，在位于电极板组最外位置并涂敷导电材料的电极板芯的表面上形成小凸块。
4.按权利要求1至3之一所述的矩形碱性蓄电池，其特征在于位于电极板组最外位置的电极板芯的暴露表面保持与矩形金属外壳内侧面的接触。
5.按权利要求1至4之一所述的矩形碱性蓄电池，其特征在于电极板芯由冲压金属形成。
6.按权利要求1至5之一所述的矩形碱性蓄电池，其特征在于与位于电极板组最外位置的每个电极板芯整体地形成无孔接合部；每个接合部被弯曲成U形，其它极性的电极与层加在其间的分离器被保持在通过弯曲确定为U形的空间中。
7.按权利要求1至6之一所述的矩形碱性蓄电池，其特征在于位于电极板组最外位置的电极板芯是负电极板芯。
全文摘要
在矩形碱性蓄电池中,位于电极板组最外位置并面对外壳(40)的负电极板(10)负芯一侧被暴露。暴露芯的孔比(孔的总面与电极板面积之比)必须低于其它未暴露芯的孔比。暴露的负芯的孔比落在10%－40%的范围内。结果,改善了负电极板(10)的粘接强度,从而抑制了导电材料的脱落。此外,获得了大的矩形碱性蓄电池,该电池具有在电池中释放气体的高渗透性,改善了容量比,加大了容积能量密度。
文档编号H01M4/24GK1372339SQ02106508
公开日2002年10月2日 申请日期2002年2月26日 优先权日2001年2月27日
发明者池田康彦, 武江正夫, 井本辉彦, 井上雅雄, 村田彻行, 赤穗笃俊 申请人:三洋电机株式会社