[发明专利]纤维电池用镍正极

说明书

技术领域

本发明涉及具有纤维状集电体的纤维电池用镍正极。

本发明的镍正极以将水溶液作为电解液的二次电池用镍正极为对象，具体来说是以镍-氢电池或镍-镉电池用镍正极等为对象，也可以适用于镍-铁电池、镍-锌电池用镍正极等。

这些电池是携带用或搁置用、移动用等的电源，但发明以例如在不完全充放电的条件下使用的备用电源或移动体用电源等为主要对象。

背景技术

当前，将广泛使用的水溶液为电解液的二次电池由板状的正极、隔离层、同样板状的负极构成。碱性二次电池采用将包含氢氧化锂的苛性钾、苛性钠等的水溶液用作电解液的结构，而铅蓄电池则是用稀硫酸构成电池。

作为电池形状，通常为包含板状的方形和包含硬币形的圆筒形。前者的方形电池隔着隔板交替排列正极和负极，分别一起引出正极端子和负极端子。碱性二次电池多数为圆筒形，将正极、隔板、负极组成的电极群卷起，插入电解槽，使盖子和罐体绝缘，并分别将其作为正极端子和负极端子。另外，方形的碱性二次电池也正在普及。

作为电极，广泛普及的镍-镉电池和镍-氢电池等碱性二次电池，为了达到高容量的目的，采用比较厚的0.65~0.8mm左右的厚度，而为了达到高输出的目的，则采用较小的0.4~0.6mm左右的厚度。

另外，这些碱性二次电池的电极，其正极是有众所周知的烧结式或发泡状镍式电极。其负极主要采用将含有活性物质的糊料涂敷在冲孔金属等二维结构的集电体上并对其加压的糊状电极。

作为正极的集电体，烧结式的集电体是在冲孔金属等上烧结羰基镍而获得的烧结体，而发泡状镍式集电体是在发泡状树脂上镀镍后烧掉并去除树脂而获得的多孔体。除此之外，通过机械加工形成凹凸的多孔体的方案也多次被提及，但还没有达到实用的水平。

作为隔离层，碱性二次电池主要以厚度为80～200μm左右的聚酰胺制无纺布或亲水处理过的聚烯烃类无纺布为主流。而铅蓄电池采用纸、多孔的聚烯烃板或玻璃纤维布，通常需要预先用许多直接参与充放电反应的硫酸浸渍，因此采用比碱性二次电池用隔离层更厚的多孔体。

再有，作为与已有的正极、隔离层和负极组成的电极群不同的电池结构，有技术方案建议采用使用在具有导电性的纤维状物质（碳纤维）的表面覆盖活性物质的集电体而构成的纤维电池（参考专利文献1）。

又有技术方案提出采用使第一纤维电极群相互平行地配置在第一层，使第二纤维电极群相互平行地配置在第二层，使第二层紧邻第1层，形成电极间的电气连接，以此使蓄电池、电容器等不会产生短路等问题的电气装置的处理方法（参考专利文献2）。

又有技术方案建议采用具有多个纤维阳极、多个纤维阴极、电解质、横向包围纤维阳极和纤维阴极及电解质的横向密封容器、以及将横向密封容器的两个端部加以密封的端部板构件，纤维阳极的端部从端部板构件突出并延伸，纤维阴极的端部从端部板构件突出并延伸的电池（参考专利文献3）。该文献记载，如果采用该电池，可以简单地制造出具有大的电极表面积的电池，因此可以增加电池的单位体积的充电容量。

再有技术方案建议采用将在每个电极的外周部上形成电极活性物质的长尺寸的负极材料和正极材料中的任一电极材料作为芯材，隔着高分子固体电解质同轴设置另一个电极材料于其外周部，利用外部包装材料封装这些构件以构成整体具有可挠性的绳索状的绳索型电池（参考专利文献4）。该电池的结构基本上与通用的Leclanche电池（锌锰电池）相同。即干电池在中央配置正极材料，在周边部配置负极材料，在其间配置电解质，形成圆筒型。

另一方面，与本发明的镍极有关的镍极活性物质填充法即电解析出法，建议采用烧结式镍极的活性物质填充法。例如，专利文献5记载了为了达到获得反应电阻和正极侧的极化小且不会在早期导致电容量低下的，高温条件下高可靠性、使用寿命足够长的镍极，在烧结镍基板等多孔性金属基板中填充借助电解析出法获得的氢氧化镍作为必要的活性物质总量的一部分，同时填充必要的活性物质总量的一半以上数量的借助化学浸渍法获得的氢氧化镍的电池用镍极板。

专利文献1：日本特开2003－317794号公报；

专利文献2：日本特开平8－227726号公报；

专利文献3：日本特开平8－264203号公报；

专利文献4：日本特开2001－110445号公报；

专利文献5：日本特开平9－283136号公报。

发明内容