镍氢蓄电池以及电池组的制作方法_5

文档序号:8417734阅读:来源:国知局
气孔8的方式配置的圆柱状的绝缘性(橡胶制等)阀体9和具有覆盖阀体9的突出部 的帽状正极端子10。在盖板3的内底面(图1中为下表面)上焊接有一端部与电极组11 的正极12连接的正极引线15的另一端部。导电性的盖板3与正极端子10接触,正极12 与正极端子10通过正极引线15和盖板3进行电连接。
[0145] 在电池壳1内,在电极组11与电池壳1的内底面之间配置有圆形的绝缘构件17, 在电极组11与封口体18之间配置有圆形的绝缘构件16。在绝缘构件16的一部分上,设置 有用于穿过从电极组11导出的正极引线15而将正极引线15与封口体18的盖板3连接的 狭缝。
[0146] 封口体18被配置在电池壳1的开口部的内侧,将电池壳1的开口端隔着绝缘衬垫 2卷边敛缝在封口体18的周围边缘部,由此镍氢蓄电池被密闭。此外,为了提高密封性,在 绝缘衬垫2与电池壳1的内壁接触的部分,配置密封剂(密封剂)5。作为密封剂,可以使用 公知的密封剂、例如吹制沥青、聚丁烯、聚酰胺以及它们的混合物等。
[0147] 将电池壳1用封口体18封闭后,在从上部按压封口体18后的状态下,通过从外侧 将电池壳的周面沿电池的高度方向按压,由此缩径。通过缩径,也在电极组的负极与隔膜之 间施加应力,由此负极的防水层中包含的防水剂向隔膜转移,促进复合层的形成。缩径后, 通过将电池壳外侧的环状的凹槽部4的宽度(上下方向的距离)缩小至0. 2mm以内,从而 压接凹槽部4,由此调节电池的高度以达到规定的高度。
[0148] 封口体18的周围边缘部、电池壳1的周面和电池壳1的底面的周围边缘部被外包 装标签6覆盖。在封口体18的周围边缘部与外包装标签6之间,配置有环状的绝缘构件7。
[0149] 在封口体18中,正极端子10具有在中央部向外侧方向(电池的外侧方向)突出、 并且具有顶面l〇a的突出部。在突出部的内部收纳有阀体9,该阀体9由具有弹性的橡胶等 绝缘材料形成。因此,正极端子10将阀体9按压到盖板3上。由此,通常情况下,电池壳1 通过封口体18来密闭。但是,在电池壳1内产生气体而导致电池的内压提高时,阀体9被 压缩,从而排气孔8被打开,从电池内释放出气体。即,封口体18不仅密闭电池壳1,而且也 作为电池的安全机构(安全阀)发挥作用。
[0150] 在电池内注入有规定量的碱电解液,经由在隔膜14中包含的碱电解液来在正极 12与负极13之间进行充放电反应。
[0151] 在镍氢蓄电池中,当通过缩小正极端子的突出部的高度、而增大电池壳的高度,由 此使内部的容积增加,填充更大量的活性物质时,可以使电池高容量化。但是,在这样的电 池中,电池内的残余空间的容积小。因此,当在这样的电池内产生气体时,电池的内压容易 上升。
[0152] 本发明中,由于负极具有防水层,隔膜具有复合层,因此在负极中可以有效地吸收 气体。由此,即使为如上所述的正极端子的突出部的高度小、被高容量化和/或被缩径了的 电池,也能够有效地抑制电池内压上升。
[0153] 在这样的高容量化了的电池中,正极端子的突出部的高度例如为1mm以上,优选 为1. 4mm以上,进一步优选为1. 45mm以上或1. 48mm以上。突出部的高度例如为1. 64mm以 下,优选为1. 62mm以下,进一步优选为1. 57mm以下。这些下限值和上限值可以适当选择进 行组合。突出部的高度例如也可以为1~1. 64mm或1~1. 62mm。
[0154] 此外,突出部的高度是指配置在封口体的周围边缘部的外包装标签的表面与突出 部的顶面之间的距离。图1中,突出部的高度用从外包装标签的表面6a至突出部的顶面 10a的尚度h表不。
[0155] 对于圆筒形电池而言,安装电池时的缩径率例如为95~99 %,优选为96~ 98. 7%,进一步优选为97~98. 5%。此外,缩径率是通过将缩径后的电池壳外径与缩径前 的电池壳外径的比例用百分率表示来得到的。
[0156] 在使用镍氢蓄电池作为干电池的代替品的情况下,多数情况是以将多个电池串联 连接而成的电池组的形式使用。这样的电池组中,当一部分电池的残余容量小时,放电时发 生转极,气体的产生变得显著。本发明中,由于负极具有防水层,隔膜具有复合层,因此可以 在负极处有效地吸收气体。因而,在将多个镍氢蓄电池串联连接而作为电池组使用的情况 下,可以有效地抑制电池内压的上升。由此,在过放电时等气体产生容易变得显著的情况下 也能够抑制从排气孔反复释放气体,因此能够抑制电解液的漏出。因而,可以得到作为干电 池的代替品也可靠性优良的电池。
[0157] 实施例
[0158] 以下,基于实施例和比较例对本发明具体进行说明,但本发明不限于以下的实施 例。
[0159] 实施例1
[0160] 按照下述步骤制作容量2500mAh的5号圆筒形镍氢蓄电池。
[0161] (1)负极的制作
[0162] 将La、Sm、Mg、Ni、A1和Co各单质以表1所示的质量比投入感应熔炉,进行熔融, 由熔融物制作铸锭。将所得到的铸锭在氩气气氛中、1000°c下加热10小时,由此得到超晶 格结构的合金的铸锭。将加热后的铸锭粉碎成粗粒子。将所得到的粗粒子进一步在不活泼 气体气氛中进行机械粉碎,分级,由此制作平均粒径为约42 y m的储氢合金粉末(合金粉末 A) 〇
[0163] 向所得到的储氢合金粉末100质量份中,加入作为粘合剂的SBR0. 7质量份、作为 增稠剂的CMC0. 15质量份、作为导电剂的科琴黑0. 3质量份、作为氧化抑制剂的氧化钇0. 7 质量份,再添加适量的水,进行混炼,由此制备负极浆料。此外,SBR以包含SBR48质量%和 离子交换水52质量%的分散液的形态使用。
[0164] 将所得到的负极浆料涂布在作为负极芯材的表面实施了镀镍的铁制冲孔金属 网(厚度为60 ym、孔径为1mm、开孔率为42% )的两面上。负极浆料的涂膜在95°C下干 燥10分钟后,将涂膜与芯材一起用辊进行压制,以使芯材与负极合剂层的厚度的合计达到 0. 35~0. 37mm,由此形成负极合剂层。将所得到的负极合剂层切割成宽度为44. 7mm、长度 为 134. 0mm。
[0165] (2)包含PTFE的防水层的形成
[0166] (a) PTFE分散液的制备
[0167] 首先,使用超声波均化器(振幅为80ym、频率为20kHz),将PTFE粒子与乙醇以 1:15的质量比进行混合,由此制备PTFE分散液。使用的PTFE粒子利用氮气吸附法得到的 BET比表面积为3m2/g,最大粒径为20ym,平均粒径为12 ym。
[0168] (b)防水层的形成
[0169] 将上述(a)中得到的PTFE分散液在保持PTFE粒子的分散状态的同时涂布在上 述(1)中得到的负极合剂层的表面(在负极芯材的两面上形成的两个负极合剂层的表面) 上。此时,PTFE分散液以0. 30~0. 50mg/cm2的涂布量涂布。将具有所得到的涂膜的负极 在120°C下干燥1分钟,由此制作在负极合剂层的表面上形成了包含PTFE的防水层的负极。 此时的防水层的最大厚度为9~20 ym。
[0170] (3)正极的制作
[0171] 按照下述步骤制作非烧结式镍正极。
[0172] 首先,将作为共沉淀成分含有锌2. 5质量%和钴1. 0质量%的氢氧化镍粉末添加 到硫酸钴水溶液中。在搅拌所得到的混合物的同时,缓慢滴加氢氧化钠水溶液(氢氧化钠 浓度:1摩尔/L)来将pH调节至11后,再继续搅拌规定时间。从所得到的混合物中过滤沉 淀物。通过将过滤的沉淀物进行水洗,真空干燥,由此得到氢氧化镍粒子的表面由5质量% 的氢氧化钴被覆的粉末。
[0173] 向上述得到的粉末1质量份中添加氢氧化钠水溶液(氢氧化钠浓度:48质 量% )1〇质量份。将所得到的混合物在搅拌下、85°C下加热处理8小时,然后,进行水洗,在 65°C下干燥。通过该加热处理,在氢氧化镍粒子表面的包含氢氧化钴的层中,氢氧化钴的一 部分被高次化而被转换成羟基氧化钴,并且钠被引入。得到在氢氧化镍粒子的表面上形成 了含有羟基氧化钴和1质量%的钠的被覆层的复合体粒子。
[0174]向所得到的复合体粒子与氧化锌的混合粉末100质量份中添加包含作为粘合剂 的CMC的水溶液(CMC浓度:0. 2质量% ) 25质量份,进行混合,由此制作正极浆料。此外, 混合粉末中的复合粒子与氧化锌的质量比为100:2。
[0175] 将所得到的正极浆料填充到作为正极芯材的镍发泡体(面密度(基重)为约 325g/m 2、厚度为约1.2mm)的空孔内,使其干燥。对干燥物进行压延,使厚度达到0. 78_,接 着,通过切割成宽度为44. 7mm、长度为95. 0mm的尺寸,由此得到正极。
[0176] 此外,在沿正极芯材的长度方向的一个端部设置没有保持活性物质的芯材的露出 部,在该露出部连接正极引线。
[0177] (4)镍氢蓄电池的制作
[0178] 在上述(2)中得到的包括含有PTFE的防水层的负极与上述(3)中得到的正极之 间配置隔膜,将它们卷绕成螺旋状,由此制作电极组。作为隔膜,使用通过等离子体处理来 进行亲水化后的PP制无纺布(厚度为90 ym、基重为48g/m2)。构成无纺布的纤维包括平 均纤维直径为10 y m的纤维和纤维直径为1~3 y m的极细纤维,极细纤维的含量为纤维整 体的20质量%以下。卷绕时的张力为0? 30kgf/cm( ~ 2. 94N/cm)。
[0179] 将所得到的电极组插入在开口部侧具有环状的凹槽部的5号有底圆筒形的金属 制电池壳(外径为14. 25mm),使最外周的负极与电池壳的内面接触。另外,将与正极连接的 正极引线焊接到封口体的盖板的内底面上。此外,封口体具备:在中央具有圆形的排气孔的 盖板、在盖板的周围边缘安装的绝缘衬垫、在盖板的顶面的中央部以塞住排气孔的方式配 置的阀体和具有覆盖阀体的突出部的帽状的正极端子。
[0180] 接着,在电池壳内注入碱电解液,用封口体覆盖电池壳的开口部,隔着绝缘衬垫卷 边敛缝,由此进行封闭。通过从外侧按压电池壳的周面,进行缩径直至外径达到14.00mm。 另外,通过在高度方向上按压电池壳,以电池总高达到50. 25mm的方式压接在电池壳的开 口部侧形成的凹槽部。作为碱电解液,使用以7. 5摩尔/L的浓度含有氢氧化钠的水溶液。
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