電池用正極板、堿性蓄電池、及電池用正極板的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池用正極板、堿性蓄電池、以及電池用正極板的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，作為電子設(shè)備的電源、電動汽車或混合動力汽車等的電源等，使用作為二次電池的堿性蓄電池。在該堿性蓄電池中，將發(fā)泡金屬等三維多孔體作為電池用正極板的基材使用。這種電池用正極板通過在由三維多孔體構(gòu)成的基材中填充含有活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑等的楽.料(slurry)并對該基材進(jìn)行干燥以及壓延而制造。
[0003]例如，專利文獻(xiàn)I中提出了一種使用了發(fā)泡金屬板的電池用正極板，其厚度方向中央部的骨架部的密度大于位于厚度方向兩側(cè)的兩側(cè)部的密度。該電池用正極板在制造階段，對未填充漿料(膏狀活性物質(zhì))的部分、即未填充部分(空孔部分)殘留較多的中央部進(jìn)行加壓壓縮，從而使其發(fā)生較大變形，由此增大中央部的骨架部的密度。
[0004]在該電池用正極板中，厚度方向的中央部作為加強(qiáng)部發(fā)揮作用，所以其強(qiáng)度提高。因此，即使電池用正極板被用于將該極板卷繞成旋渦狀的卷繞式電池，骨架部的剝離得到抑制，能夠減少電池短路。另外，由于厚度方向的中央部上的發(fā)泡金屬的細(xì)孔部被壓縮而變小，所以即使反復(fù)進(jìn)行電池的充放電而使得活性物質(zhì)膨脹收縮，在該中央部處，極板在厚度方向上的變動小，活性物質(zhì)保持能力提高，其結(jié)果，能夠延長電池的循環(huán)壽命。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開平8-329954號公報
[0006]上述的電池用正極板，厚度方向的中央部的骨架部的密度大，從而其強(qiáng)度提高，能夠改善循環(huán)壽命，但是未考慮到給電池的輸出特性帶來的影響。因此，對于使用了三維多孔體的堿性蓄電池的輸出特性，仍有改善的余地。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明是鑒于上述情況而做出的，其目的在于，提供一種能夠提高電池輸出特性的電池用正極板、堿性蓄電池、以及電池用正極板的制造方法。
[0008]下面，記載用于解決上述課題的手段及其作用效果。
[0009]解決上述課題的電池用正極板，在由三維多孔體形成的基材中填充含有活性物質(zhì)的填充材而形成，在將所述電池用正極板在其厚度方向上進(jìn)行了 5等分的情況下，中央層的所述三維多孔體的骨架密度相對于位于最外側(cè)的2個最表層之中的至少一個最表層的所述三維多孔體的骨架密度為1.5倍以上且3倍以下。
[0010]解決上述課題的堿性蓄電池，在收納容器中封入極板組和電解液而成，極板組具備在由三維多孔體形成的基材中填充含有活性物質(zhì)的填充材而形成的正極板、負(fù)極板以及介于正極板和負(fù)極板之間的隔板，在將所述正極板在厚度方向上進(jìn)行了 5等分時的中央層的所述三維多孔體的骨架密度相對于位于最外側(cè)的2個最表層之中的至少一個最表層的所述三維多孔體的骨架密度為1.5倍以上且3倍以下。
[0011]解決上述課題的電池用正極板的制造方法，電池用正極板通過在由三維多孔體形成的基材中填充含有活性物質(zhì)的填充材而形成，在所述電池用正極板的制造方法中，在所述基材中填充所述填充材時，將所述電池用正極板在其厚度方向進(jìn)行了 5等分時的中央層的所述三維多孔體的骨架密度相對于位于最外側(cè)的2個最表層之中的至少一個最表層的所述三維多孔體的骨架密度為1.5倍以上且3倍以下。
[0012]為了使輸出特性等電池性能良好，優(yōu)選將漿料均勻地填充(骨架密度均勻)，但是本發(fā)明人進(jìn)行研宄的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，漿料不均勻(骨架密度不均勻)反而也會使得電池性能提高，從而完成了本發(fā)明。在上述構(gòu)成或者方法中，將電池用正極板的中央層的三維多孔體的骨架密度相對于最表層的三維多孔體的骨架密度設(shè)為上述范圍內(nèi)，從而能夠降低電池的內(nèi)部阻抗。由此，電池的輸出特性提高。另外，在現(xiàn)有已知的技術(shù)(例如專利文獻(xiàn)I)中，通過使用了加壓輥的輥填充法來填充漿料，但是在用該輥填充法填充漿料的情況下，大部分的漿料被填充到表面。本發(fā)明人根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，使用了該輥填充法的方法中，骨架密度比率R為3以上，導(dǎo)致內(nèi)部阻抗增大。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，提供能夠提高輸出特性的電池用正極板、堿性蓄電池、以及電池用正極板的制造方法。
【附圖說明】
[0014]圖1是針對將堿性蓄電池具體化為鎳氫蓄電池的一實(shí)施方式，表示出鎳氫蓄電池的概要構(gòu)成的立體圖。
[0015]圖2是構(gòu)成上述實(shí)施方式的鎳氫蓄電池的電池單元的剖視圖。
[0016]圖3是構(gòu)成上述實(shí)施方式的電池單元的正極板的截面的示意圖。
[0017]圖4是表示將上述實(shí)施方式的正極板的截面在厚度方向上進(jìn)行5等分的狀態(tài)的示意圖。
[0018]圖5是表示制造上述實(shí)施方式的正極板的制造裝置的示意圖。
[0019]圖6是表示基于實(shí)施例以及比較例的中央層的骨架密度與最表層的骨架密度之比、與鎳氫蓄電池的內(nèi)部電阻之間的關(guān)系的曲線圖。
[0020]附圖標(biāo)記說曰月
[0021]11...鎮(zhèn)氫蓄電池、12…電池單兀、13----體電槽、13a…端子、13b…端子、14…蓋體、15…正極板、15a...引線部、16...負(fù)極板、16a...引線部、17...隔板、20...極板組、21、22…集電板、25...基材、26…填充材、30…制造裝置、31...基材搬送部、32...搬送輥、33...模具、34…干燥裝置、35…壓延裝置、35a…壓延輥、36…管道、37…泵、38…箱。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面說明本發(fā)明的電池用正極板、堿性蓄電池、以及電池用正極板的制造方法的一實(shí)施方式。在本實(shí)施方式中，將堿性蓄電池具體化為鎳氫蓄電池進(jìn)行說明。
[0023]如圖1所示，本實(shí)施方式中的鎳氫蓄電池11是方形的密閉式電池，具有串聯(lián)連接的多個電池單元12。鎳氫蓄電池11具備:可將各電池單元12收納的一體電槽13 ;以及將一體電槽13的開口部封閉的蓋體14。一體電槽13以及蓋體14構(gòu)成收納容器。
[0024]一體電槽13的內(nèi)部空間被未予圖示的隔壁分隔成6個空間。在各個空間中分別收納有電池單元12。在本實(shí)施方式中，在一體電槽13內(nèi)收納有6個電池單元12。在集電板21、22的上部突出設(shè)置有接合突部(省略圖示)，各個電池單元12通過接合突部彼此連接而串聯(lián)連接。這些電池單元12的電力從設(shè)置于一體電槽13的端子13a、13b輸出。
[0025]如圖2所示，電池單元12具備:由板狀的正極板15以及板狀的負(fù)極板16隔著隔板17進(jìn)行層積而成的極板組20;電解液(圖示略)；以及集電板21、22。在正極板15以及負(fù)極板16的端部分別形成有引線部15a、16a。正極板15的引線部15a通過焊接等接合方法而垂直地接合到正極的集電板21的接合面。負(fù)極板16的引線部16a也通過焊接等垂直地接合到負(fù)極的集電板22的接合面。
[0026]負(fù)極板16具備芯材和被擔(dān)載到該芯材上的儲氫合金。儲氫合金的種類沒有特別限定，可以采用例如、稀土類元素的混合物即混合稀土金屬與鎳的合金、將該合金的一部分用鋁、鈷、錳等取代的合金。在儲氫合金中添加炭黑等增粘劑、苯乙烯-丁二烯共聚物等粘合劑，加工成膏狀，填充到?jīng)_孔金屬(punching metal)等芯材之后，進(jìn)行干燥、壓延、切斷，由此制造負(fù)極板16。
[0027]如圖3所示，正極板15具有由三維多孔體構(gòu)成的基材25、擔(dān)載到基材25中的填充材26?；?5具有擔(dān)載填充材26的載體的功能和集電體的功能。填充材26具有以氫氧化鎳為主要成分的正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑等。在圖3中，為了方便起見，示意性地示出發(fā)泡鎳的骨架的截面，并不是按照實(shí)際物品來示出其大小、密度。
[0028]基材25優(yōu)選由發(fā)泡金屬構(gòu)成，在本實(shí)施方式中，使用作為發(fā)泡金屬之一的發(fā)泡鎳。發(fā)泡鎳內(nèi)部具有多個細(xì)孔，能夠容易地被壓縮。發(fā)泡鎳的制造方法沒有特別限制，例如、在發(fā)泡聚氨酯的骨架表面實(shí)施了鍍鎳之后，將發(fā)泡聚氨酯燒失，由此方法制造發(fā)泡鎳。將基材25的端部壓縮，在該壓縮位置焊接鐵材等金屬材，由此形成上述引線部15a。該引線部15a被設(shè)置在沿著基材25的厚度D的方向、即厚度方向的中央部。
[0029]在正極板15的基材25中，發(fā)泡鎳的骨架的密度偏布在厚度方向的中央。
[0030]參照圖4，說明發(fā)泡鎳的骨架密度偏布在中央的狀態(tài)。將正極板15沿其厚度方向進(jìn)行5等分