円筒型ニッケル−水素蓄電池
【課題】ＳＯＣ５０％においても、あるいはＳＯＣ２０％においても、共に高い放電出力密度を有する円筒型ニッケル水素蓄電池を提供する。
【解決手段】本発明のアルカリ蓄電池１０は、長方形状に形成されたニッケル正極１１の短辺の長さをＸとし、長辺の長さをＹとした場合、短辺の長さに対する長辺の長さの比（Ｙ／Ｘ）が２５以上で４０以下（２５≦Ｙ／Ｘ≦４０）であるとともに、短辺の長さが２５ｍｍ以上で４５ｍｍ以下（２５ｍｍ≦Ｘ≦４５ｍｍ）であり、かつ、電池容量が３Ａｈ以上で７Ａｈ以下になるように規制している。
【解決手段】本発明のアルカリ蓄電池１０は、長方形状に形成されたニッケル正極１１の短辺の長さをＸとし、長辺の長さをＹとした場合、短辺の長さに対する長辺の長さの比（Ｙ／Ｘ）が２５以上で４０以下（２５≦Ｙ／Ｘ≦４０）であるとともに、短辺の長さが２５ｍｍ以上で４５ｍｍ以下（２５ｍｍ≦Ｘ≦４５ｍｍ）であり、かつ、電池容量が３Ａｈ以上で７Ａｈ以下になるように規制している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＰＥＶ）などの車両用途に好適なアルカリ蓄電池に係り、特に、正極活物質が充填されて長方形状に形成されたニッケル正極と、負極活物質が充填されて長方形状に形成された負極と、長方形状に形成されたセパレータとからなる渦巻状電極群が、アルカリ電解液とともに電池容器内に収納されて密閉された円筒型ニッケル−水素蓄電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二次電池の用途は、例えば、携帯電話、パーソナルコンピュータ、電動工具、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＰＥＶ）など多岐に亘るようになり、これらの用途にアルカリ蓄電池が用いられるようになった。これらのうち、特に、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＰＥＶ）などの車両の用途に用いられるアルカリ蓄電池においては、さらなる高出力化の市場要望が一層高まっている。
【０００３】
これら要望に対する高出力化の手段として、長方形状に形成されたニッケル正極の短辺の長さ（Ｃ）に対する長辺の長さ（Ｄ）の比（Ｄ／Ｃ）が１６〜２４で、短辺の長さ（Ｃ）が３０ｍｍ〜４５ｍｍで、電池容量を４〜７Ａｈとした円筒型ニッケル−水素蓄電池が特許文献１（特許第４２３５８０５号）にて提案されている。この特許文献１にて提案された円筒型ニッケル−水素蓄電池においては、ＳＯＣ（State Of Charge：充電深度）が５０％付近で高い放電出力密度を示すことが報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２３５８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１にて提案された円筒型ニッケル−水素蓄電池において規定された数値範囲、即ち、Ｄ／Ｃが１６〜２４で、Ｃが３０ｍｍ〜４５ｍｍで、電池容量が４〜７Ａｈという数値範囲では、ＳＯＣ５０％に対するＳＯＣ２０％の放電出力密度が大きく低下することが本発明者等の検討で確認された。
そこで、本発明は、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）の用途に好適な、ＳＯＣ５０％においても、あるいはＳＯＣ２０％においても、共に高い放電出力密度を有する円筒型ニッケル水素蓄電池を提供できるようにすることを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の円筒型ニッケル−水素蓄電池においては、長方形状に形成されたニッケル正極の短辺の長さをＸ（ｍｍ）とし、長辺の長さをＹ（ｍｍ）とした場合、短辺の長さに対する長辺の長さの比（Ｙ／Ｘ）が２５以上で４０以下（２５≦Ｙ／Ｘ≦４０）であるとともに、短辺の長さが２５ｍｍ以上で４５ｍｍ以下（２５ｍｍ≦Ｘ≦４５ｍｍ）であり、かつ、当該円筒型ニッケル−水素蓄電池の電池容量が３Ａｈ以上で７Ａｈ以下になるように規制している。
【０００７】
ここで、電池試験（放電出力密度特性試験）を行ったところ、ニッケル正極の短辺の長さＸと長辺の長さＹの比Ｙ／Ｘが２５〜４０であって、短辺の長さが２５ｍｍ〜４５ｍｍであり、かつ電池容量が３．０〜７．０Ａｈを満たすニッケル−水素蓄電池においては、ＳＯＣ５０％での放電出力密度（Ｚ１）が１４２０Ｗ／ｋｇ以上で、ＳＯＣ２０％での放電出力密度（Ｚ２）も１１００Ｗ／ｋｇ以上という高い出力密度が得られているとともに、ＳＯＣ５０％での放電出力密度（Ｚ１）に対するＳＯＣ２０％での放電出力密度（Ｚ２）の比率（Ｚ２／Ｚ１）が０．８以上と高い値を示していることが分かった。
【０００８】
このことから、ニッケル正極の短辺の長さＸと長辺の長さＹの比Ｙ／Ｘが２５〜４０で、短辺の長さが２５ｍｍ〜４５ｍｍで、かつ電池容量を３．０〜７．０Ａｈに規制するのが望ましいということができる。
【０００９】
この場合、ニッケル正極は、ニッケル焼結基板の多孔内に少なくとも主正極活物質となる水酸化ニッケルと亜鉛が含浸液の含浸処理とアルカリ処理とにより充填されたもの、即ち、焼結式ニッケル正極であるのが望ましい。これは、焼結式ニッケル正極においては焼結基板を用いていることから導電性に優れているのに対して、非焼結式ニッケル正極（例えば、発泡ニッケルに正極活物質ペーストを充填して形成したもの）においては、焼結式に比較して導電性に劣るため、導電性低下の影響が顕著に現れるからである。
【００１０】
また、この種の円筒型ニッケル−水素蓄電池でより大きい電池容量まで取り出せるようにするためには、メモリー効果による容量低下を抑える必要がある。そこで、種々検討した結果、ニッケル正極に添加される亜鉛（Ｚｎ）の添加量を正極活物質中のニッケル質量に対して８質量％以下とし、かつアルカリ電解液のアルカリ濃度を６．５ｍｏ１／Ｌ以下で、当該アルカリ電解液中に含有されるリチウム（Ｌｉ）量を０．３ｍｏ１／Ｌ以上となるように規制すると、メモリー効果による容量低下が抑えられることが明らかになった。このため、ニッケル正極に添加される亜鉛（Ｚｎ）の添加量を正極活物質中のニッケル質量に対して８質量％以下とし、かつアルカリ電解液のアルカリ濃度を６．５ｍｏ１／Ｌ以下で、当該アルカリ電解液中に含有されるリチウム（Ｌｉ）量を０．３ｍｏ１／Ｌ以上にするのが望ましいということができる。
【００１１】
また、ニッケル正極に添加される亜鉛の添加量を正極活物質中のニッケル質量に対して８質量％以下とし、かつアルカリ電解液のアルカリ濃度を７．５ｍｏ１／Ｌ以下で、アルカリ電解液中に含有されるナトリウム（Ｎａ）量を０．４ｍｏ１／Ｌ以上、５．３ｍｏ１／Ｌ以下とし、リチウム（Ｌｉ）量を０．３ｍｏ１／Ｌ以下となるように規制しても、メモリー効果による容量低下が抑えられることが明らかになった。このため、ニッケル正極に添加される亜鉛の添加量を正極活物質中のニッケル質量に対して８質量％以下とし、かつアルカリ電解液のアルカリ濃度を７．５ｍｏ１／Ｌ以下で、アルカリ電解液中に含有されるナトリウム（Ｎａ）量を０．４ｍｏ１／Ｌ以上、５．３ｍｏ１／Ｌ以下とし、リチウム（Ｌｉ）量を０．３ｍｏ１／Ｌ以下にするのが望ましいということができる。
【００１２】
また、この種の円筒型ニッケル−水素蓄電池の負極活物質として、希土類−Ｍｇ−Ｎｉ系の水素吸蔵合金（ＣａＣｕ5型以外のＣｅ2Ｎｉ7型やＣｅＮｉ3型やＰｒ5Ｃｏ15型等の結晶構造を有する）が用いられる。この場合、水素吸蔵合金組成にＭｎとＣｏが含有されていると、長期間の放置によりＭｎやＣｏが電解液中に溶出するようになる。この溶出したＭｎやＣｏに起因して、セパレータの薄型化に伴うマイクロショートが発生し、長期間の放置に伴い、残存容量が大幅に低下するという問題を生じた。このため、水素吸蔵合金においては、ＭｎとＣｏが含有されないことが望ましいこととなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、特定のサイズのニッケル正極を用い、かつ特定の電池容量の範囲になるように規制されているので、ＳＯＣ５０％においても、あるいはＳＯＣ２０％においても、共に高い放電出力密度を有する円筒型ニッケル水素蓄電池を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のアルカリ蓄電池の一実施例となるニッケル−水素蓄電池を模式的に示す断面図である。
【図２】ニッケル正極の短辺に対する長辺の比（Ｙ／Ｘ）と、ＳＯＣ５０％放電出力密度Ｚ１（Ｗ／ｋｇ）およびＳＯＣ２０％放電出力密度Ｚ２（Ｗ／ｋｇ）並びにその比率Ｚ２／Ｚ１との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ついで、本発明の実施の形態を以下に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものでなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
【００１６】
１．ニッケル正極
（１）焼結基板
ニッケル焼結基板は以下のようにして作製したものを用いている。例えば、ニッケル粉末に、増粘剤となるメチルセルロース（ＭＣ）と高分子中空微小球体（例えば、孔径が６０μｍのもの）と水とを混合、混練してニッケルスラリーを作製した。ついで、ニッケルめっき鋼板からなるパンチングメタルの両面にニッケルスラリーを所定の厚みになるように塗布した後、還元性雰囲気中で１０００℃で加熱して、塗布されている増粘剤や高分子中空微小球体を消失させるとともにニッケル粉末同士を焼結させることにより作製した。ここで、焼結後の厚みが０．３６ｍｍになるように作製されたものをニッケル焼結基板αとし、焼結後の厚みが０．３０ｍｍになるように作製されたものをニッケル焼結基板βとした。
【００１７】
（２）焼結式ニッケル正極
焼結式ニッケル正極１１は、上述のようにして作製されたニッケル焼結基板α，βの多孔内に水酸化ニッケルと水酸化亜鉛とが所定の充填量（ここでは、亜鉛の充填量がニッケルとの質量比率で７質量％とした）になるように充填して作製した。この場合、得られたニッケル焼結基板α，βに以下のような含浸液を含浸する含浸処理と、アルカリ処理液によるアルカリ処理とを所定回数繰り返すことにより、ニッケル焼結基板の多孔内に所定量の水酸化ニッケルと水酸化亜鉛とを充填した後、所定の寸法に裁断することにより、正極活物質が充填された焼結式ニッケル正極１１（ａ１〜ａ１１，ｂ１〜ｂ３）をそれぞれ作製した。
【００１８】
この場合、含浸液としては、硝酸ニッケルと硝酸亜鉛を所定のモル比となるように調製した混合水溶液を用い、アルカリ処理液としては、比重が１．３の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液を用いた。なお、高温特性を高めるなどの目的で、硝酸コバルトや硝酸イットリウムや硝酸イッテルビウムなども添加した含浸液を用いるようにしてもよい。そして、ニッケル焼結基板を含浸液に浸漬して、ニッケル焼結基板の細孔内に含浸液を含浸させた後、乾燥させ、ついで、アルカリ処理液に浸漬してアルカリ処理を行った。これにより、ニッケル塩や亜鉛塩を水酸化ニッケルや水酸化亜鉛に転換させた。この後、充分に水洗してアルカリ溶液を除去した後、乾燥させた。このような、含浸液の含浸、乾燥、アルカリ処理液への浸漬、水洗、および乾燥という一連の正極活物質の充填操作を数回繰り返すことにより、所定量の正極活物質をニッケル焼結基板α，βに充填させた。
【００１９】
なお、ニッケル焼結基板α（厚みが０．３６ｍｍのもの）を用い、短辺の長さ（Ｘ）が２０．０ｍｍで長辺の長さ（Ｙ）が９９０ｍｍの寸法（Ｙ／Ｘ＝５０）になるように裁断して作製されたものを焼結式ニッケル正極ａ１とした。同様に、ニッケル焼結基板αを用いるとともに、短辺の長さ（Ｘ）が２２．０ｍｍで長辺の長さ（Ｙ）が９９０ｍｍの寸法（Ｙ／Ｘ＝４５）になるように裁断して作製されたものを焼結式ニッケル正極ａ２とし、短辺の長さ（Ｘ）が２５．０ｍｍで長辺の長さ（Ｙ）が９９０ｍｍの寸法（Ｙ／Ｘ＝４０）になるように裁断して作製されたものを焼結式ニッケル正極ａ３とし、短辺の長さ（Ｘ）が２７．５ｍｍで長辺の長さ（Ｙ）が９９０ｍｍの寸法（Ｙ／Ｘ＝３６）になるように裁断して作製されたものを焼結式ニッケル正極ａ４とし、短辺の長さ（Ｘ）が３０．０ｍｍで長辺の長さ（Ｙ）が９９０ｍｍの寸法（Ｙ／Ｘ＝３３）になるように裁断して作製されたものを焼結式ニッケル正極ａ５とし、短辺の長さ（Ｘ）が３５．５ｍｍで長辺の長さ（Ｙ）が９９０ｍｍの寸法（Ｙ／Ｘ＝２８）になるように裁断して作製されたものを焼結式ニッケル正極ａ６とし、短辺の長さ（Ｘ）が４０．０ｍｍで長辺の長さ（Ｙ）が９９０ｍｍの寸法（Ｙ／Ｘ＝２５）になるように裁断して作製されたものを焼結式ニッケル正極ａ７とし、短辺の長さ（Ｘ）が４４．０ｍｍで長辺の長さ（Ｙ）が９９０ｍｍの寸法（Ｙ／Ｘ＝２３）になるように裁断して作製されたものを焼結式ニッケル正極ａ８とし、短辺の長さ（Ｘ）が５０．０ｍｍで長辺の長さ（Ｙ）が９９０ｍｍの寸法（Ｙ／Ｘ＝２０）になるように裁断して作製されたものを焼結式ニッケル正極ａ９とし、短辺の長さ（Ｘ）が６５．０ｍｍで長辺の長さ（Ｙ）が９９０ｍｍの寸法（Ｙ／Ｘ＝１５）になるように裁断して作製されたものを焼結式ニッケル正極ａ１０とし、短辺の長さ（Ｘ）が９０．０ｍｍで長辺の長さ（Ｙ）が９９０ｍｍの寸法（Ｙ／Ｘ＝１１）になるように裁断して作製されたものを焼結式ニッケル正極ａ１１とした。
【００２０】
また、ニッケル焼結基板β（厚みが０．３０ｍｍのもの）を用いるとともに、短辺の長さ（Ｘ）が２０．０ｍｍで長辺の長さ（Ｙ）が１２００ｍｍの寸法（Ｙ／Ｘ＝６０）になるように裁断して作製されたものを焼結式ニッケル正極ｂ１とし、短辺の長さ（Ｘ）が４０．０ｍｍで長辺の長さ（Ｙ）が１２００ｍｍの寸法（Ｙ／Ｘ＝３０）になるように裁断して作製されたものを焼結式ニッケル正極ｂ２とし、短辺の長さ（Ｘ）が４５．０ｍｍで長辺の長さ（Ｙ）が１２００ｍｍの寸法（Ｙ／Ｘ＝２７）になるように裁断して作製されたものを焼結式ニッケル正極ｂ３とした。
【００２１】
２．水素吸蔵合金負極
水素吸蔵合金負極１２はパンチングメタルからなる負極芯体に水素吸蔵合金スラリーを塗布して作製した。この場合、希土類元素（Ｌｎ；Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄなど）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）などの金属元素を所定のモル比となるように混合した後、これらの混合物をアルゴンガス雰囲気の高周波誘導炉に投入して溶解させた後、これを溶湯急冷して水素吸蔵合金のインゴットを作製した。ついで、得られた水素吸蔵合金のインゴットを不活性ガス雰囲気中で機械的に粉砕して水素吸蔵合金粉末とした。製作した水素吸蔵合金の組成式はＬａ0.63Ｎｄ0.27Ｍｇ0.10Ｎｉ3.55Ａｌ0.20で示され、質量積分５０％にあたる平均粒径は２５μｍであることを確認した。
【００２２】
この後、得られた水素吸蔵合金粉末１００質量部に対し、非水溶性高分子結着剤としてのＳＢＲ（スチレンブタジエンラテックス）を０．５質量部と、増粘剤としてＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）を０．０３質量部と、適量の純水を加えて混練して、水素吸蔵合金スラリーを調製した。そして、得られた水素吸蔵合金スラリーをパンチングメタル（ニッケルメッキ鋼板製）からなる負極芯体の両面に塗布した後、乾燥させ、所定の充填密度になるように圧延した後、所定の寸法に裁断して水素吸蔵合金負極１２（ｃ１〜ｃ１１，ｄ１〜ｄ３）をそれぞれ作製した。
【００２３】
ここで、厚みが０．１９ｍｍであるとともに、短辺の長さが２０．０ｍｍで長辺の長さが１０６５ｍｍの寸法になるように裁断して作製されたものを水素吸蔵合金負極ｃ１とし、短辺の長さが２２．０ｍｍで長辺の長さが１０６５ｍｍの寸法になるように裁断して作製されたものを水素吸蔵合金負極ｃ２とし、短辺の長さが２５．０ｍｍで長辺の長さが１０６５ｍｍの寸法になるように裁断して作製されたものを水素吸蔵合金負極ｃ３とし、短辺の長さが２７．５ｍｍで長辺の長さが１０６５ｍｍの寸法になるように裁断して作製されたものを水素吸蔵合金負極ｃ４とし、短辺の長さが３０．０ｍｍで長辺の長さが１０６５ｍｍの寸法になるように裁断して作製されたものを水素吸蔵合金負極ｃ５とし、短辺の長さが３５．５ｍｍで長辺の長さが１０６５ｍｍの寸法になるように裁断して作製されたものを水素吸蔵合金負極ｃ６とし、短辺の長さが４０．０ｍｍで長辺の長さが１０６５ｍｍの寸法になるように裁断して作製されたものを水素吸蔵合金負極ｃ７とし、短辺の長さが４４．０ｍｍで長辺の長さが１０６５ｍｍの寸法になるように裁断して作製されたものを水素吸蔵合金負極ｃ８とし、短辺の長さが５０．０ｍｍで長辺の長さが１０６５ｍｍの寸法になるように裁断して作製されたものを水素吸蔵合金負極ｃ９とし、短辺の長さが６５．０ｍｍで長辺の長さが１０６５ｍｍの寸法になるように裁断して作製されたものを水素吸蔵合金負極ｃ１０とし、短辺の長さが９０．０ｍｍで長辺の長さが１０６５ｍｍの寸法になるように裁断して作製されたものを水素吸蔵合金負極ｃ１１とした。
また、厚みが０．１６ｍｍであるとともに、短辺の長さが２０．０ｍｍで長辺の長さが１２９０ｍｍの寸法になるように裁断して作製されたものを水素吸蔵合金負極ｄ１とし、短辺の長さが４０．０ｍｍで長辺の長さが１２９０ｍｍの寸法になるように裁断して作製されたものを水素吸蔵合金負極ｄ２とし、短辺の長さが４５．０ｍｍで長辺の長さが１２９０ｍｍの寸法になるように裁断して作製されたものを水素吸蔵合金負極ｄ３とした。
【００２４】
３．ニッケル−水素蓄電池
ついで、上述のようにして作製したニッケル正極１１（ａ１〜ａ１１，ｂ１〜ｂ３）と、水素吸蔵合金負極１２（ｃ１〜ｃ１１，ｄ１〜ｄ３）とを用い、これらの間に、ポリオレフィン製不織布からなるセパレータ１３を介在させて渦巻状に巻回して渦巻状電極群を作製した。なお、このようにして作製された渦巻状電極群の上部にはニッケル正極１１の芯体露出部１１ｃが露出しており、その下部には水素吸蔵合金電極１２の芯体露出部１２ｃが露出している。ついで、得られた渦巻状電極群の下端面に露出する芯体露出部１２ｃに負極集電体１４を溶接するとともに、渦巻状電極群の上端面に露出するニッケル電極１１の芯体露出部１１ｃの上に正極集電体１５を溶接して、電極体とした。
【００２５】
ついで、得られた電極体を鉄にニッケルメッキを施した有底筒状の外装缶（底面の外面は負極外部端子となる）１７内に収納した後、負極集電体１４を外装缶１７の内底面に溶接した。一方、正極集電体１５より延出する集電リード部１５ａを正極端子を兼ねるとともに外周部に絶縁ガスケット１９が装着された封口体１８の底部に溶接した。なお、封口体１８には正極キャップ１８ａが設けられていて、この正極キャップ１８ａ内に所定の圧力になると変形する弁体１８ｂとスプリング１８ｃよりなる圧力弁（図示せず）が配置されている。
【００２６】
ついで、外装缶１７の上部外周部に環状溝部１７ａを形成した後、アルカリ電解液を注液し、外装缶１７の上部に形成された環状溝部１７ａの上に封口体１８の外周部に装着された絶縁ガスケット１９を載置した。この後、外装缶１７の開口端縁１７ｂをかしめることにより、ニッケル−水素蓄電池１０（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎ）を作製した。なお、アルカリ電解液のアルカリ濃度は６．２ｍｏｌ／Ｌで、このアルカリ電解液中のＬｉ含有量を０．４０ｍｏｌ／Ｌとし、Ｋ含有量を５．４３ｍｏｌ／Ｌとし、Ｎａ含有量を０．３７ｍｏｌ／Ｌとした。
【００２７】
ここで、ニッケル正極ａ１と水素吸蔵合金負極ｃ１とを用いたものを電池Ａとした。同様に、ニッケル正極ａ２と水素吸蔵合金負極ｃ２とを用いたものを電池Ｂとし、ニッケル正極ａ３と水素吸蔵合金負極ｃ３とを用いたものを電池Ｃとし、ニッケル正極ａ４と水素吸蔵合金負極ｃ４とを用いたものを電池Ｄとし、ニッケル正極ａ５と水素吸蔵合金負極ｃ５とを用いたものを電池Ｅとした。また、ニッケル正極ａ６と水素吸蔵合金負極ｃ６とを用いたものを電池Ｆとし、ニッケル正極ａ７と水素吸蔵合金負極ｃ７とを用いたものを電池Ｇとし、ニッケル正極ａ８と水素吸蔵合金負極ｃ８とを用いたものを電池Ｈとし、ニッケル正極ａ９と水素吸蔵合金負極ｃ９とを用いたものを電池Ｉとし、ニッケル正極ａ１０と水素吸蔵合金負極ｃ１０とを用いたものを電池Ｊとし、ニッケル正極ａ１１と水素吸蔵合金負極ｃ１１とを用いたものを電池Ｋとした。さらに、ニッケル正極ｂ１と水素吸蔵合金負極ｄ１とを用いたものを電池Ｌとし、ニッケル正極ｂ２と水素吸蔵合金負極ｄ２とを用いたものを電池Ｍとし、ニッケル正極ｂ３と水素吸蔵合金負極ｄ３とを用いたものを電池Ｎとした。
【００２８】
ついで、これらの各電池（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎ）を２５℃の温度雰囲気で、ニッケル正極の活物質量から算出される０．５Ｉｔの充電電流でＳＯＣ１２０％まで充電し、２５℃の温度雰囲気で１時間休止し、６０℃の温度雰囲気で２４時間放置した。この後、４０℃の温度雰囲気で、１Ｉｔの放電電流で電池電圧が０．９Ｖになるまで放電させるサイクルを２サイクル繰り返して各電池を活性化した。
ついで、２５℃の温度雰囲気で、０．５Ｉｔの充電電流でピーク電圧からΔＶ＝１０ｍＶ低下するまで充電した後、２５℃の温度雰囲気で１時間休止し、１．０Ｉｔの放電電流で電池電圧が１．０Ｖになるまで放電し、このときの放電容量を各電池の電池容量として求めると、下記の表１に示すような結果となった。
【００２９】
【表１】
【００３０】
４．電池試験
上述のように作製した各電池Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎを用いて、２５℃の温度雰囲で、電池容量（公称容量）に対して１Ｉｔの充電レートで電池容量の５０％まで充電（ＳＯＣ５０％）を行った。この後、４０Ａ放電→休止→２０Ａ充電→休止→８０Ａ放電→休止→４０Ａ充電→休止→１２０Ａ放電→休止→６０Ａ充電→休止→１６０Ａ放電→休止→８０Ａ充電→休止→２００Ａ放電→休止→１００Ａ充電の順に、１０秒間の放電と２０秒間の充電、および３０分間の休止を繰り返し行った。そして、各１０秒間の放電を行った時点の電池電圧（Ｖ）を放電電流（Ａ）に対しプロットし、最小二乗法で求めた直線が０．９Ｖに達するときの電流値（Ａ）と０．９Ｖの積を放電出力（Ｗ）として求め、放電出力と電池質量の商を放電出力密度Ｚ１（Ｗ／ｋｇ）として求めると、下記の表２に示すような結果が得られた。
【００３１】
ついで、これらの電池を用いて、２５℃の温度雰囲で、電池容量（公称容量）に対して１Ｉｔの充電レートで電池容量の２０％まで充電（ＳＯＣ２０％）を行った。この後、上述と同様にして、４０Ａ放電→休止→２０Ａ充電→休止→８０Ａ放電→休止→４０Ａ充電→休止→１２０Ａ放電→休止→６０Ａ充電→休止→１６０Ａ放電→休止→８０Ａ充電→休止→２００Ａ放電→休止→１００Ａ充電の順に、１０秒間の放電と２０秒間の充電、および３０分間の休止を繰り返し行った。そして、各１０秒間の放電を行った時点の電池電圧（Ｖ）を放電電流（Ａ）に対しプロットし、最小二乗法で求めた直線が０．９Ｖに達するときの電流値（Ａ）と０．９Ｖの積を放電出力（Ｗ）として求め、放電出力と電池質量の商を放電出力密度Ｚ２（Ｗ／ｋｇ）として求めると、下記の表２に示すような結果が得られた。
【００３２】
そして、得られた表２の結果に基づいて、ＳＯＣ５０％放電出力密度Ｚ１（Ｗ／ｋｇ）と、ＳＯＣ２０％放電出力密度Ｚ２（Ｗ／ｋｇ）と、その比率Ｚ２／Ｚ１とをＹ／Ｘに対してプロットすると、図２に示すような結果となった。なお、図２においては、従来例（特許文献１に記載のもの）のＳＯＣ５０％放電出力密度（図２の黒三角印参照）も参考のために示している。この従来例のＳＯＣ５０％放電出力密度は特許文献１の表１の記載に基づいて作成したものである。
【００３３】
【表２】
【００３４】
上記表２および図２の結果から明らかなように、ニッケル正極の短辺の長さＸと長辺の長さＹの比Ｙ／Ｘが２５〜４０であって、短辺の長さＸが２５ｍｍ〜４５ｍｍであり、電池容量が３．０〜７．０Ａｈを満たす電池Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇおよび電池Ｍ，Ｎにおいては、ＳＯＣ５０％での放電出力密度Ｚ１が１４２０Ｗ／ｋｇ以上で、ＳＯＣ２０％での放電出力密度Ｚ２が１１００Ｗ／ｋｇ以上という高い出力密度が得られているとともに、Ｚ１に対するＺ２の比率（Ｚ２／Ｚ１）が０．８以上と高い値を示していることが分かる。
【００３５】
これに対して、ニッケル正極の短辺の長さＸと長辺の長さＹの比Ｙ／Ｘが４０より大きいかあるいは２５より小さく、短辺の長さＸが２５ｍｍより小さいかあるいは４０ｍｍよりも大きく、かつ電池容量が３．０Ａｈより小さいかあるいは７．０Ａｈより大きい電池Ａ，Ｂ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌにおいては、ＳＯＣ５０％での放電出力密度Ｚ１が１４２０Ｗ／ｋｇ未満で、ＳＯＣ２０％での放電出力密度Ｚ２が１１００Ｗ／ｋｇ未満で、Ｚ１に対するＺ２の比率（Ｚ２／Ｚ１）が０．７８以下を示していることが分かる。
【００３６】
ここで、ニッケル正極の短辺の長さＸと長辺の長さＹの比Ｙ／Ｘが２５に満たない電池Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋにおいて、ＳＯＣ５０％での放電出力密度Ｚ１およびＳＯＣ２０％での放電出力密度Ｚ２が低下し、Ｚ１に対するＺ２の比率（Ｚ２／Ｚ１）が大きく低下したのは、以下のような理由によるものと考えられる。即ち、ニッケル正極の短辺の長さＸが長くなるにつれて、短辺方向の電子の移動距離も長くなる。この場合、ＳＯＣ５０％や２０％においては、特に、ＳＯＣ２０％においては、水酸化ニッケルや水酸化コバルトの金属イオンの価数が低下するため、ニッケル正極の導電性が低下するようになる。この結果、短辺の長さＸが長くなった影響を受け易くなって、ＳＯＣ５０％での放電出力密度Ｚ１およびＳＯＣ２０％での放電出力密度Ｚ２が低下し、Ｚ１に対するＺ２の比率（Ｚ２／Ｚ１）が大きく低下したと考えられる。
【００３７】
一方、ニッケル正極の短辺の長さＸと長辺の長さＹの比Ｙ／Ｘが４０より大きい電池Ａ，Ｂ，Ｌにおいて、ＳＯＣ５０％での放電出力密度Ｚ１およびＳＯＣ２０％での放電出力密度Ｚ２が低下し、Ｚ１に対するＺ２の比率（Ｚ２／Ｚ１）が大きく低下したのは、以下のような理由によるものと考えられる。即ち、これらの電池Ａ，Ｂ，Ｌの電池容量が３．０Ａｈ未満と少ないため、同容量を放電すると低いＳＯＣ域まで放電されることとなる。このため、ニッケル正極の短辺の長さＸが短くても、ＳＯＣ５０％や２０％においては、特に、ＳＯＣ２０％では正極の導電性低下の影響を受け易くなって、ＳＯＣ５０％での放電出力密度Ｚ１およびＳＯＣ２０％での放電出力密度Ｚ２が低下し、Ｚ１に対するＺ２の比率（Ｚ２／Ｚ１）が大きく低下したと考えられる。
【００３８】
この場合、電池Ｌのように、長辺の長さＹを長くすることで比較的高い出力密度が得られる可能性があるが、そのためには極板を薄くする必要がある。このため、本発明においては、加工性や操作性等を考慮し、長辺の長さＹは１２００ｍｍを上限とすることにしている。
以上の結果を総合勘案すると、ニッケル正極の短辺の長さＸと長辺の長さＹの比Ｙ／Ｘが２５〜４０であって、短辺の長さＸが２５ｍｍ〜４５ｍｍであり、電池容量が３．０〜７．０Ａｈを満たすことにより、従来より高い放電出力密度のニッケル−水素蓄電池を提供することが可能となる。なお、ニッケル正極における導電性低下の影響は、発泡ニッケルの正極基板に正極活物質を充填してなる非焼結式正極で顕著に現れるので、本発明のような効果を得るためには焼結式ニッケル正極に適用するのが望ましい。
【００３９】
５．ニッケル正極の亜鉛の添加量、およびアルカリ電解液のアルカリ濃度とＬｉ含有量の検討
ついで、ニッケル正極への亜鉛の添加量と、アルカリ電解液のアルカリ濃度とＬｉ含有量についての検討を行った。そこで、ニッケル正極ａ３と同サイズで、上述したニッケル焼結基板αの多孔内に水酸化ニッケルと水酸化亜鉛とが所定の充填量（ここでは、亜鉛の充填量がニッケルとの質量比率で７質量％から８質量％に増加させた）になるように充填して作製されたニッケル正極と水素吸蔵合金負極ｃ３とを用いて渦巻状電極群を作製した。そして、得られた渦巻状電極群を用い、かつアルカリ濃度が６．２ｍｏｌ／Ｌから６．５ｍｏｌ／Ｌに増加させ、Ｌｉ含有量を０．４０ｍｏｌ／Ｌから０．３０ｍｏｌ／Ｌに減少させて調製されたアルカリ電解液を用いて、上述と同様にしてニッケル−水素蓄電池を作製し、これを電池Ｏとした。この場合、アルカリ電解液中のＫ含有量は５．８１ｍｏｌ／Ｌとし、Ｎａ含有量は０．３９ｍｏｌ／Ｌとした。
【００４０】
同様に、ニッケル正極ａ３と同サイズで、上述したニッケル焼結基板αの多孔内に水酸化ニッケルと水酸化亜鉛とが所定の充填量（ここでは、亜鉛の充填量がニッケルとの質量比率で７質量％から８質量％に増加させた）になるように充填して作製されたニッケル正極と水素吸蔵合金負極ｃ３とを用いて渦巻状電極群を作製した。そして、得られた渦巻状電極群を用い、かつアルカリ濃度が６．２ｍｏｌ／Ｌから６．７ｍｏｌ／Ｌに増加させ、Ｌｉ含有量を０．４０ｍｏｌ／Ｌから０．２５ｍｏｌ／Ｌに減少させて調製されたアルカリ電解液を用いて、上述と同様にしてニッケル−水素蓄電池を作製し、これを電池Ｐとした。この場合、アルカリ電解液中のＫ含有量は６．０５ｍｏｌ／Ｌとし、Ｎａ含有量は０．４０ｍｏｌ／Ｌとした。
【００４１】
また、ニッケル正極ａ３と同サイズで、上述したニッケル焼結基板αの多孔内に水酸化ニッケルと水酸化亜鉛とが所定の充填量（ここでは、亜鉛の充填量がニッケルとの質量比率で７質量％から１１質量％に増加させた）になるように充填して作製されたニッケル正極と水素吸蔵合金負極ｃ３とを用いて渦巻状電極群を作製した。そして、得られた渦巻状電極群を用い、かつアルカリ濃度が６．２ｍｏｌ／Ｌから６．５ｍｏｌ／Ｌに増加させ、Ｌｉ含有量を０．４０ｍｏｌ／Ｌから０．３０ｍｏｌ／Ｌに減少させて調製されたアルカリ電解液を用いて、上述と同様にしてニッケル−水素蓄電池を作製し、これを電池Ｑとした。この場合、アルカリ電解液中のＫ含有量は５．８１ｍｏｌ／Ｌとし、Ｎａ含有量は０．３９ｍｏｌ／Ｌとした。
【００４２】
また、ニッケル正極ａ３と同サイズで、上述したニッケル焼結基板αの多孔内に水酸化ニッケルと水酸化亜鉛とが所定の充填量（ここでは、亜鉛の充填量がニッケルとの質量比率で７質量％から１６質量％に増加させた）になるように充填して作製されたニッケル正極と水素吸蔵合金負極ｃ３とを用いて渦巻状電極群を作製した。そして、得られた渦巻状電極群を用い、かつアルカリ濃度が６．２ｍｏｌ／Ｌから６．５ｍｏｌ／Ｌに増加させ、Ｌｉ含有量を０．４０ｍｏｌ／Ｌから０．３０ｍｏｌ／Ｌに減少させて調製されたアルカリ電解液を用いて、上述と同様にしてニッケル−水素蓄電池を作製し、これを電池Ｒとした。この場合、アルカリ電解液中のＫ含有量は５．８１ｍｏｌ／Ｌとし、Ｎａ含有量は０．３９ｍｏｌ／Ｌとした。
【００４３】
さらに、ニッケル正極ａ３と同サイズで、上述したニッケル焼結基板αの多孔内に水酸化ニッケルと水酸化亜鉛とが所定の充填量（ここでは、亜鉛の充填量がニッケルとの質量比率で７質量％から１６質量％に増加させた）になるように充填して作製されたニッケル正極と水素吸蔵合金負極ｃ３とを用いて渦巻状電極群を作製した。そして、得られた渦巻状電極群を用い、かつアルカリ濃度が６．２ｍｏｌ／Ｌから６．７ｍｏｌ／Ｌに増加させ、Ｌｉ含有量を０．４０ｍｏｌ／Ｌから０．２５ｍｏｌ／Ｌに減少させて調製されたアルカリ電解液を用いて、上述と同様にしてニッケル−水素蓄電池を作製し、これを電池Ｓとした。この場合、アルカリ電解液中のＫ含有量は６．０５ｍｏｌ／Ｌとし、Ｎａ含有量は０．４０ｍｏｌ／Ｌとした。
【００４４】
そして、上述した電池Ｃと得られた電池Ｏ，Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓとを用いて、これらの電池を１５Ｉｔの充電電流にてＳＯＣが８０％となる電圧まで充電した後、１５Ｉｔの放電電流にてＳＯＣが２０％となる電圧まで放電させるというサイクルを繰り返す部分充放電サイクル試験を放電電気量が４０ｋＡｈとなるまで繰り返し行い、初期の放電容量に対する４０ｋＡｈ後での放電容量の比率を部分放電容量比率として求めると、下記の表３に示すような結果が得られた。
【００４５】
【表３】
【００４６】
上記表３の結果から明らかなように、電池Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓにおいては、４０ｋＡｈ放電後での放電容量の比率（部分放電容量比率）が大幅に低下していることが分かる。これとは逆に、電池Ｃ，Ｏにおいては、４０ｋＡｈ後での放電容量の比率（部分放電容量比率）が大幅に向上していることが分かる。換言すると、電池Ｃ，Ｏのような正極中の亜鉛（Ｚｎ）の添加量となり、かつ電池Ｃ，Ｏのようなアルカリ電解液の濃度で、そのアルカリ電解液に含有されるリチウム（Ｌｉ）濃度とすることにより、４０ｋＡｈ放電後の容量低下（メモリー効果）を大きく抑制できるようになるということができる。
【００４７】
即ち、この種のニッケル−水素蓄電池でより大きい電池容量を取り出せるようにするためには、メモリー効果による容量低下を抑える必要がある。そして、上記表３の結果においては、ニッケル正極に添加される亜鉛（Ｚｎ）の添加量を正極活物質中のニッケル質量に対して８質量％以下とし、かつアルカリ電解液のアルカリ濃度を６．５ｍｏ１／Ｌ以下で、当該アルカリ電解液中に含有されるリチウム（Ｌｉ）量を０．３ｍｏ１／Ｌ以上となるように規制すると、メモリー効果による容量低下が抑えられることを示しているということができる。このことから、ニッケル正極に添加される亜鉛（Ｚｎ）の添加量を正極活物質中のニッケル質量に対して８質量％以下とし、かつアルカリ電解液のアルカリ濃度を６．５ｍｏ１／Ｌ以下で、当該アルカリ電解液中に含有されるリチウム（Ｌｉ）量を０．３ｍｏ１／Ｌ以上にするのが望ましいということできる。
【００４８】
６．ニッケル正極の亜鉛の添加量を８質量％以下とし、アルカリ電解液中のＬｉ含有量を０．３ｍｏ１／Ｌ以下とした場合のアルカリ電解液のアルカリ濃度とＮａ含有量の検討
ついで、ニッケル正極への亜鉛の添加量と、アルカリ電解液のアルカリ濃度とＮａ含量についての検討を行った。そこで、ニッケル正極ａ３と同サイズで、上述したニッケ焼結基板αの多孔内に水酸化ニッケルと水酸化亜鉛とが所定の充填量（ここでは、亜鉛充填量がニッケルとの質量比率で７質量％から８質量％に増加させた）になるように充填して作製されたニッケル正極と水素吸蔵合金負極ｃ３とを用いて渦巻状電極群を作製した。そして、得られた渦巻状電極群を用い、かつアルカリ濃度が６．２ｍｏｌ／Ｌで、Ｋ含有量が５．５５ｍｏｌ／Ｌで、Ｎａ含有量が０．４０ｍｏｌ／Ｌで、Ｌｉ含有量が０．２５ｍｏｌ／Ｌになるように調製されたアルカリ電解液を用いて、上述と同様にしてニッケル−水素蓄電池を製し、これを電池Ｏ１とした。
【００４９】
同様に、ニッケル正極ａ３と同サイズで、上述したニッケル焼結基板αの多孔内に水化ニッケルと水酸化亜鉛とが所定の充填量（ここでは、亜鉛の充填量がニッケルとの質比率で７質量％から８質量％に増加させた）になるように充填して作製されたニッケル極と水素吸蔵合金負極ｃ３とを用いて渦巻状電極群を作製した。そして、得られた渦巻電極群を用い、かつアルカリ濃度が６．５ｍｏｌ／Ｌで、Ｋ含有量が５．３０ｍｏｌ／Ｌで、Ｎａ含有量が０．９８ｍｏｌ／Ｌで、Ｌｉ含有量が０．２３ｍｏｌ／Ｌになるように調製されたアルカリ電解液を用いて、上述と同様にしてニッケル−水素蓄電池を製し、これを電池Ｏ２とした。
【００５０】
また、ニッケル正極ａ３と同サイズで、上述したニッケル焼結基板αの多孔内に水酸ニッケルと水酸化亜鉛とが所定の充填量（ここでは、亜鉛の充填量がニッケルとの質量率で７質量％から１１質量％に増加させた）になるように充填して作製されたニッケル極と水素吸蔵合金負極ｃ３とを用いて渦巻状電極群を作製した。そして、得られた渦巻電極群を用い、かつアルカリ濃度が６．７ｍｏｌ／Ｌで、Ｋ含有量が３．８２ｍｏｌ／Ｌで、Ｎａ含有量が２．６８ｍｏｌ／Ｌで、Ｌｉ含有量が０．２０ｍｏｌ／Ｌになるように調製されたアルカリ電解液を用いて、上述と同様にしてニッケル−水素蓄電池を製し、これを電池Ｏ３とした。
【００５１】
また、ニッケル正極ａ３と同サイズで、上述したニッケル焼結基板αの多孔内に水酸ニッケルと水酸化亜鉛とが所定の充填量（ここでは、亜鉛の充填量がニッケルとの質量率で７質量％から１６質量％に増加させた）になるように充填して作製されたニッケル極と水素吸蔵合金負極ｃ３とを用いて渦巻状電極群を作製した。そして、得られた渦巻電極群を用い、かつアルカリ濃度が７．５ｍｏｌ／Ｌで、Ｋ含有量が１．９８ｍｏｌ／Ｌで、Ｎａ含有量が５．３０ｍｏｌ／Ｌで、Ｌｉ含有量が０．２２ｍｏｌ／Ｌになるように調製されたアルカリ電解液を用いて、上述と同様にしてニッケル−水素蓄電池を製し、これを電池Ｏ４とした。
【００５２】
そして、上述した電池Ｃと電池Ｏと、得られた電池Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４とを用いて、これらの電を１５Ｉｔの充電電流にてＳＯＣが８０％となる電圧まで充電した後、１５Ｉｔの放電流にてＳＯＣが２０％となる電圧まで放電させるというサイクルを繰り返す部分充放電イクル試験を放電電気量が４０ｋＡｈとなるまで繰り返し行い、初期の放電容量に対す４０ｋＡｈ後での放電容量の比率を部分放電容量比率として求めると、下記の表４に示ような結果が得られた。
【００５３】
【表４】
【００５４】
上記表４の結果から明らかなように、電池Ｏと、電池Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４とを比較しても、４０ｋＡｈ放後での放電容量の比率（部分放電容量比率）がそれほど変わらないことが分かる。これは、ニッケル正極に添加される亜鉛（Ｚｎ）の添加量を正極活物質中のニッケル質に対して８質量％以下とし、かつアルカリ電解液のＮａ含有量が０．４ｍｏ１／Ｌ以上、５．３ｍｏ１／Ｌ以下で、アルカリ濃度を７．５ｍｏ１／Ｌ以下とすることで、当該アルカリ電解液中に含有されるリチウム（Ｌｉ）量が０．３ｍｏ１／Ｌ以下であっても、メモリー効果による容量低下が抑えられることを示しているということができる。
【００５５】
即ち、アルカリ電解液中に含有されるリチウム（Ｌｉ）量が０．３ｍｏ１／Ｌ以下であっても、電池Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４のようなＮａ含有量（０．４ｍｏ１／Ｌ以上、５．３ｍｏ１／Ｌ以下）およびアルカリ濃度（７．５ｍｏ１／Ｌ以下）のアルカリ電解液を用いれば、充放電耐久に伴う充電効率低下を抑制できるようになる。このことから、ニッケル正極に添加される亜鉛（Ｚｎ）の添加量を正極物質中のニッケル質量に対して８質量％以下とし、かつアルカリ電解液のアルカリ濃度が６．５ｍｏ１／Ｌ以下で、当該アルカリ電解液中に含有されるリチウム（Ｌｉ）量を０．３ｍｏ１／Ｌ以上としたときと同等の充放電耐久後の部分放電容量を得ることが可能となる。
【００５６】
７．水素吸蔵合金の組成についての検討
ついで、負極活物質となる水素吸蔵合金の組成についての検討を行った。そこで、水素吸蔵合金負極ｃ３（負極活物質となる水素吸蔵合金の一般式はＬａ0.63Ｎｄ0.27Ｍｇ0.10Ｎｉ3.55Ａｌ0.20である）と同サイズで、合金組成が一般式でＬａ0.63Ｎｄ0.27Ｍｇ0.10Ｎｉ3.55Ａｌ0.05Ｍｎ0.05Ｃｏ0.10と表される水素吸蔵合金を用いて水素吸蔵合金負極を作製した。ついで、上述したニッケル正極ａ３と得られた水素吸蔵合金負極とを用いて渦巻状電極群を作製して、上述同様にしてニッケル−水素蓄電池（アルカリ濃度が６．２ｍｏｌ／Ｌで、Ｌｉ濃度が０．４０ｍｏｌ／Ｌに調製されたアルカリ電解液を用いた）を作製し、これを電池Ｔとした。
【００５７】
そして、上述した電池Ｃと得られた電池Ｔとを用いて、これらの電池をＳＯＣの８０％の電圧まで充電した後、６０℃の環境温度に３ケ月間放置した。その後、２５℃の環境温度で１Ｉｔの放電々流で電池電圧が１．０Ｖ（カット電圧）になるまで放電させて、放電時間から残存放電容量を求め、初期の放電容量との比率を残存放電容量比率（％）として求めると、下記の表５に示すような結果が得られた。
【００５８】
【表５】
【００５９】
上記表５の結果から明らかなように、電池Ｃにおいては、３ケ月間放置後の残存放電容量比率が２４％と大きいのに対して、電池Ｔにおいては、３ケ月間放置後の残存放電容量比率が２％と小さいことが分かる。ここで、電池Ｔが３ケ月間放置後の残存放電容量比率が２％と極めて小さいのは、以下のような理由によるものと考えられる。
【００６０】
即ち、希土類−Ｍｇ−Ｎｉ系の水素吸蔵合金（ＣａＣｕ5型以外のＣｅ2Ｎｉ7型やＣｅＮｉ3型やＰｒ5Ｃｏ15型等の結晶構造を有する）において、ＭｎとＣｏが含有されていると、長期間の放置により添加されたＭｎやＣｏからなるＭ元素が電解液中に溶出するようになる。一方で、電池の高出力化に伴い、セパレータが薄型化されてショートに対する懸念が生じているが、電解液中に溶出したＭｎやＣｏはセパレータに蓄積されてマイクロショートが発生し易い状態になる。
【００６１】
このため、ＭｎやＣｏが含有された水素吸蔵合金を用いた電池Ｔにおいては、ＭｎやＣｏの電解液中への溶出とセパレータの薄型化に起因して、マイクロショートが発生し、３ケ月間放置後の残存放電容量比率が低下したと考えられる。一方、ＭｎやＣｏが含有されていない水素吸蔵合金を用いた電池Ｃにおいては、ＭｎやＣｏの電解液中への溶出がないため、セパレータが薄型化していてもマイクロショートが発生することはない。この結果、電池Ｃにおいては、３ケ月間放置後の残存放電容量比率の低下が抑制されたと考えられる。
これらのことから、希土類−Ｍｇ−Ｎｉ系の水素吸蔵合金（ＣａＣｕ5型以外のＣｅ2Ｎｉ7型やＣｅＮｉ3型やＰｒ5Ｃｏ15型等の結晶構造を有する）においては、ＭｎとＣｏが含有されないことが望ましいこととなる。
【符号の説明】
【００６２】
１１…ニッケル正極、１１ｃ…芯体露出部、１２…水素吸蔵合金負極、１２ｃ…芯体露出部、１３…セパレータ、１４…負極集電体、１５…正極集電体、１５ａ…集電リード部、１７…外装缶、１７ａ…環状溝部、１７ｂ…開口端縁、１８…封口体、１８ａ…正極キャップ、１８ｂ…弁板、１８ｃ…スプリング、１９…絶縁ガスケット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＰＥＶ）などの車両用途に好適なアルカリ蓄電池に係り、特に、正極活物質が充填されて長方形状に形成されたニッケル正極と、負極活物質が充填されて長方形状に形成された負極と、長方形状に形成されたセパレータとからなる渦巻状電極群が、アルカリ電解液とともに電池容器内に収納されて密閉された円筒型ニッケル−水素蓄電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二次電池の用途は、例えば、携帯電話、パーソナルコンピュータ、電動工具、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＰＥＶ）など多岐に亘るようになり、これらの用途にアルカリ蓄電池が用いられるようになった。これらのうち、特に、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＰＥＶ）などの車両の用途に用いられるアルカリ蓄電池においては、さらなる高出力化の市場要望が一層高まっている。
【０００３】
これら要望に対する高出力化の手段として、長方形状に形成されたニッケル正極の短辺の長さ（Ｃ）に対する長辺の長さ（Ｄ）の比（Ｄ／Ｃ）が１６〜２４で、短辺の長さ（Ｃ）が３０ｍｍ〜４５ｍｍで、電池容量を４〜７Ａｈとした円筒型ニッケル−水素蓄電池が特許文献１（特許第４２３５８０５号）にて提案されている。この特許文献１にて提案された円筒型ニッケル−水素蓄電池においては、ＳＯＣ（State Of Charge：充電深度）が５０％付近で高い放電出力密度を示すことが報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２３５８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１にて提案された円筒型ニッケル−水素蓄電池において規定された数値範囲、即ち、Ｄ／Ｃが１６〜２４で、Ｃが３０ｍｍ〜４５ｍｍで、電池容量が４〜７Ａｈという数値範囲では、ＳＯＣ５０％に対するＳＯＣ２０％の放電出力密度が大きく低下することが本発明者等の検討で確認された。
そこで、本発明は、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）の用途に好適な、ＳＯＣ５０％においても、あるいはＳＯＣ２０％においても、共に高い放電出力密度を有する円筒型ニッケル水素蓄電池を提供できるようにすることを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の円筒型ニッケル−水素蓄電池においては、長方形状に形成されたニッケル正極の短辺の長さをＸ（ｍｍ）とし、長辺の長さをＹ（ｍｍ）とした場合、短辺の長さに対する長辺の長さの比（Ｙ／Ｘ）が２５以上で４０以下（２５≦Ｙ／Ｘ≦４０）であるとともに、短辺の長さが２５ｍｍ以上で４５ｍｍ以下（２５ｍｍ≦Ｘ≦４５ｍｍ）であり、かつ、当該円筒型ニッケル−水素蓄電池の電池容量が３Ａｈ以上で７Ａｈ以下になるように規制している。
【０００７】
ここで、電池試験（放電出力密度特性試験）を行ったところ、ニッケル正極の短辺の長さＸと長辺の長さＹの比Ｙ／Ｘが２５〜４０であって、短辺の長さが２５ｍｍ〜４５ｍｍであり、かつ電池容量が３．０〜７．０Ａｈを満たすニッケル−水素蓄電池においては、ＳＯＣ５０％での放電出力密度（Ｚ１）が１４２０Ｗ／ｋｇ以上で、ＳＯＣ２０％での放電出力密度（Ｚ２）も１１００Ｗ／ｋｇ以上という高い出力密度が得られているとともに、ＳＯＣ５０％での放電出力密度（Ｚ１）に対するＳＯＣ２０％での放電出力密度（Ｚ２）の比率（Ｚ２／Ｚ１）が０．８以上と高い値を示していることが分かった。
【０００８】
このことから、ニッケル正極の短辺の長さＸと長辺の長さＹの比Ｙ／Ｘが２５〜４０で、短辺の長さが２５ｍｍ〜４５ｍｍで、かつ電池容量を３．０〜７．０Ａｈに規制するのが望ましいということができる。
【０００９】
この場合、ニッケル正極は、ニッケル焼結基板の多孔内に少なくとも主正極活物質となる水酸化ニッケルと亜鉛が含浸液の含浸処理とアルカリ処理とにより充填されたもの、即ち、焼結式ニッケル正極であるのが望ましい。これは、焼結式ニッケル正極においては焼結基板を用いていることから導電性に優れているのに対して、非焼結式ニッケル正極（例えば、発泡ニッケルに正極活物質ペーストを充填して形成したもの）においては、焼結式に比較して導電性に劣るため、導電性低下の影響が顕著に現れるからである。
【００１０】
また、この種の円筒型ニッケル−水素蓄電池でより大きい電池容量まで取り出せるようにするためには、メモリー効果による容量低下を抑える必要がある。そこで、種々検討した結果、ニッケル正極に添加される亜鉛（Ｚｎ）の添加量を正極活物質中のニッケル質量に対して８質量％以下とし、かつアルカリ電解液のアルカリ濃度を６．５ｍｏ１／Ｌ以下で、当該アルカリ電解液中に含有されるリチウム（Ｌｉ）量を０．３ｍｏ１／Ｌ以上となるように規制すると、メモリー効果による容量低下が抑えられることが明らかになった。このため、ニッケル正極に添加される亜鉛（Ｚｎ）の添加量を正極活物質中のニッケル質量に対して８質量％以下とし、かつアルカリ電解液のアルカリ濃度を６．５ｍｏ１／Ｌ以下で、当該アルカリ電解液中に含有されるリチウム（Ｌｉ）量を０．３ｍｏ１／Ｌ以上にするのが望ましいということができる。
【００１１】
また、ニッケル正極に添加される亜鉛の添加量を正極活物質中のニッケル質量に対して８質量％以下とし、かつアルカリ電解液のアルカリ濃度を７．５ｍｏ１／Ｌ以下で、アルカリ電解液中に含有されるナトリウム（Ｎａ）量を０．４ｍｏ１／Ｌ以上、５．３ｍｏ１／Ｌ以下とし、リチウム（Ｌｉ）量を０．３ｍｏ１／Ｌ以下となるように規制しても、メモリー効果による容量低下が抑えられることが明らかになった。このため、ニッケル正極に添加される亜鉛の添加量を正極活物質中のニッケル質量に対して８質量％以下とし、かつアルカリ電解液のアルカリ濃度を７．５ｍｏ１／Ｌ以下で、アルカリ電解液中に含有されるナトリウム（Ｎａ）量を０．４ｍｏ１／Ｌ以上、５．３ｍｏ１／Ｌ以下とし、リチウム（Ｌｉ）量を０．３ｍｏ１／Ｌ以下にするのが望ましいということができる。
【００１２】
また、この種の円筒型ニッケル−水素蓄電池の負極活物質として、希土類−Ｍｇ−Ｎｉ系の水素吸蔵合金（ＣａＣｕ5型以外のＣｅ2Ｎｉ7型やＣｅＮｉ3型やＰｒ5Ｃｏ15型等の結晶構造を有する）が用いられる。この場合、水素吸蔵合金組成にＭｎとＣｏが含有されていると、長期間の放置によりＭｎやＣｏが電解液中に溶出するようになる。この溶出したＭｎやＣｏに起因して、セパレータの薄型化に伴うマイクロショートが発生し、長期間の放置に伴い、残存容量が大幅に低下するという問題を生じた。このため、水素吸蔵合金においては、ＭｎとＣｏが含有されないことが望ましいこととなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、特定のサイズのニッケル正極を用い、かつ特定の電池容量の範囲になるように規制されているので、ＳＯＣ５０％においても、あるいはＳＯＣ２０％においても、共に高い放電出力密度を有する円筒型ニッケル水素蓄電池を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のアルカリ蓄電池の一実施例となるニッケル−水素蓄電池を模式的に示す断面図である。
【図２】ニッケル正極の短辺に対する長辺の比（Ｙ／Ｘ）と、ＳＯＣ５０％放電出力密度Ｚ１（Ｗ／ｋｇ）およびＳＯＣ２０％放電出力密度Ｚ２（Ｗ／ｋｇ）並びにその比率Ｚ２／Ｚ１との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ついで、本発明の実施の形態を以下に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものでなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
【００１６】
１．ニッケル正極
（１）焼結基板
ニッケル焼結基板は以下のようにして作製したものを用いている。例えば、ニッケル粉末に、増粘剤となるメチルセルロース（ＭＣ）と高分子中空微小球体（例えば、孔径が６０μｍのもの）と水とを混合、混練してニッケルスラリーを作製した。ついで、ニッケルめっき鋼板からなるパンチングメタルの両面にニッケルスラリーを所定の厚みになるように塗布した後、還元性雰囲気中で１０００℃で加熱して、塗布されている増粘剤や高分子中空微小球体を消失させるとともにニッケル粉末同士を焼結させることにより作製した。ここで、焼結後の厚みが０．３６ｍｍになるように作製されたものをニッケル焼結基板αとし、焼結後の厚みが０．３０ｍｍになるように作製されたものをニッケル焼結基板βとした。
【００１７】
（２）焼結式ニッケル正極
焼結式ニッケル正極１１は、上述のようにして作製されたニッケル焼結基板α，βの多孔内に水酸化ニッケルと水酸化亜鉛とが所定の充填量（ここでは、亜鉛の充填量がニッケルとの質量比率で７質量％とした）になるように充填して作製した。この場合、得られたニッケル焼結基板α，βに以下のような含浸液を含浸する含浸処理と、アルカリ処理液によるアルカリ処理とを所定回数繰り返すことにより、ニッケル焼結基板の多孔内に所定量の水酸化ニッケルと水酸化亜鉛とを充填した後、所定の寸法に裁断することにより、正極活物質が充填された焼結式ニッケル正極１１（ａ１〜ａ１１，ｂ１〜ｂ３）をそれぞれ作製した。
【００１８】
この場合、含浸液としては、硝酸ニッケルと硝酸亜鉛を所定のモル比となるように調製した混合水溶液を用い、アルカリ処理液としては、比重が１．３の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液を用いた。なお、高温特性を高めるなどの目的で、硝酸コバルトや硝酸イットリウムや硝酸イッテルビウムなども添加した含浸液を用いるようにしてもよい。そして、ニッケル焼結基板を含浸液に浸漬して、ニッケル焼結基板の細孔内に含浸液を含浸させた後、乾燥させ、ついで、アルカリ処理液に浸漬してアルカリ処理を行った。これにより、ニッケル塩や亜鉛塩を水酸化ニッケルや水酸化亜鉛に転換させた。この後、充分に水洗してアルカリ溶液を除去した後、乾燥させた。このような、含浸液の含浸、乾燥、アルカリ処理液への浸漬、水洗、および乾燥という一連の正極活物質の充填操作を数回繰り返すことにより、所定量の正極活物質をニッケル焼結基板α，βに充填させた。
【００１９】
なお、ニッケル焼結基板α（厚みが０．３６ｍｍのもの）を用い、短辺の長さ（Ｘ）が２０．０ｍｍで長辺の長さ（Ｙ）が９９０ｍｍの寸法（Ｙ／Ｘ＝５０）になるように裁断して作製されたものを焼結式ニッケル正極ａ１とした。同様に、ニッケル焼結基板αを用いるとともに、短辺の長さ（Ｘ）が２２．０ｍｍで長辺の長さ（Ｙ）が９９０ｍｍの寸法（Ｙ／Ｘ＝４５）になるように裁断して作製されたものを焼結式ニッケル正極ａ２とし、短辺の長さ（Ｘ）が２５．０ｍｍで長辺の長さ（Ｙ）が９９０ｍｍの寸法（Ｙ／Ｘ＝４０）になるように裁断して作製されたものを焼結式ニッケル正極ａ３とし、短辺の長さ（Ｘ）が２７．５ｍｍで長辺の長さ（Ｙ）が９９０ｍｍの寸法（Ｙ／Ｘ＝３６）になるように裁断して作製されたものを焼結式ニッケル正極ａ４とし、短辺の長さ（Ｘ）が３０．０ｍｍで長辺の長さ（Ｙ）が９９０ｍｍの寸法（Ｙ／Ｘ＝３３）になるように裁断して作製されたものを焼結式ニッケル正極ａ５とし、短辺の長さ（Ｘ）が３５．５ｍｍで長辺の長さ（Ｙ）が９９０ｍｍの寸法（Ｙ／Ｘ＝２８）になるように裁断して作製されたものを焼結式ニッケル正極ａ６とし、短辺の長さ（Ｘ）が４０．０ｍｍで長辺の長さ（Ｙ）が９９０ｍｍの寸法（Ｙ／Ｘ＝２５）になるように裁断して作製されたものを焼結式ニッケル正極ａ７とし、短辺の長さ（Ｘ）が４４．０ｍｍで長辺の長さ（Ｙ）が９９０ｍｍの寸法（Ｙ／Ｘ＝２３）になるように裁断して作製されたものを焼結式ニッケル正極ａ８とし、短辺の長さ（Ｘ）が５０．０ｍｍで長辺の長さ（Ｙ）が９９０ｍｍの寸法（Ｙ／Ｘ＝２０）になるように裁断して作製されたものを焼結式ニッケル正極ａ９とし、短辺の長さ（Ｘ）が６５．０ｍｍで長辺の長さ（Ｙ）が９９０ｍｍの寸法（Ｙ／Ｘ＝１５）になるように裁断して作製されたものを焼結式ニッケル正極ａ１０とし、短辺の長さ（Ｘ）が９０．０ｍｍで長辺の長さ（Ｙ）が９９０ｍｍの寸法（Ｙ／Ｘ＝１１）になるように裁断して作製されたものを焼結式ニッケル正極ａ１１とした。
【００２０】
また、ニッケル焼結基板β（厚みが０．３０ｍｍのもの）を用いるとともに、短辺の長さ（Ｘ）が２０．０ｍｍで長辺の長さ（Ｙ）が１２００ｍｍの寸法（Ｙ／Ｘ＝６０）になるように裁断して作製されたものを焼結式ニッケル正極ｂ１とし、短辺の長さ（Ｘ）が４０．０ｍｍで長辺の長さ（Ｙ）が１２００ｍｍの寸法（Ｙ／Ｘ＝３０）になるように裁断して作製されたものを焼結式ニッケル正極ｂ２とし、短辺の長さ（Ｘ）が４５．０ｍｍで長辺の長さ（Ｙ）が１２００ｍｍの寸法（Ｙ／Ｘ＝２７）になるように裁断して作製されたものを焼結式ニッケル正極ｂ３とした。
【００２１】
２．水素吸蔵合金負極
水素吸蔵合金負極１２はパンチングメタルからなる負極芯体に水素吸蔵合金スラリーを塗布して作製した。この場合、希土類元素（Ｌｎ；Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄなど）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）などの金属元素を所定のモル比となるように混合した後、これらの混合物をアルゴンガス雰囲気の高周波誘導炉に投入して溶解させた後、これを溶湯急冷して水素吸蔵合金のインゴットを作製した。ついで、得られた水素吸蔵合金のインゴットを不活性ガス雰囲気中で機械的に粉砕して水素吸蔵合金粉末とした。製作した水素吸蔵合金の組成式はＬａ0.63Ｎｄ0.27Ｍｇ0.10Ｎｉ3.55Ａｌ0.20で示され、質量積分５０％にあたる平均粒径は２５μｍであることを確認した。
【００２２】
この後、得られた水素吸蔵合金粉末１００質量部に対し、非水溶性高分子結着剤としてのＳＢＲ（スチレンブタジエンラテックス）を０．５質量部と、増粘剤としてＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）を０．０３質量部と、適量の純水を加えて混練して、水素吸蔵合金スラリーを調製した。そして、得られた水素吸蔵合金スラリーをパンチングメタル（ニッケルメッキ鋼板製）からなる負極芯体の両面に塗布した後、乾燥させ、所定の充填密度になるように圧延した後、所定の寸法に裁断して水素吸蔵合金負極１２（ｃ１〜ｃ１１，ｄ１〜ｄ３）をそれぞれ作製した。
【００２３】
ここで、厚みが０．１９ｍｍであるとともに、短辺の長さが２０．０ｍｍで長辺の長さが１０６５ｍｍの寸法になるように裁断して作製されたものを水素吸蔵合金負極ｃ１とし、短辺の長さが２２．０ｍｍで長辺の長さが１０６５ｍｍの寸法になるように裁断して作製されたものを水素吸蔵合金負極ｃ２とし、短辺の長さが２５．０ｍｍで長辺の長さが１０６５ｍｍの寸法になるように裁断して作製されたものを水素吸蔵合金負極ｃ３とし、短辺の長さが２７．５ｍｍで長辺の長さが１０６５ｍｍの寸法になるように裁断して作製されたものを水素吸蔵合金負極ｃ４とし、短辺の長さが３０．０ｍｍで長辺の長さが１０６５ｍｍの寸法になるように裁断して作製されたものを水素吸蔵合金負極ｃ５とし、短辺の長さが３５．５ｍｍで長辺の長さが１０６５ｍｍの寸法になるように裁断して作製されたものを水素吸蔵合金負極ｃ６とし、短辺の長さが４０．０ｍｍで長辺の長さが１０６５ｍｍの寸法になるように裁断して作製されたものを水素吸蔵合金負極ｃ７とし、短辺の長さが４４．０ｍｍで長辺の長さが１０６５ｍｍの寸法になるように裁断して作製されたものを水素吸蔵合金負極ｃ８とし、短辺の長さが５０．０ｍｍで長辺の長さが１０６５ｍｍの寸法になるように裁断して作製されたものを水素吸蔵合金負極ｃ９とし、短辺の長さが６５．０ｍｍで長辺の長さが１０６５ｍｍの寸法になるように裁断して作製されたものを水素吸蔵合金負極ｃ１０とし、短辺の長さが９０．０ｍｍで長辺の長さが１０６５ｍｍの寸法になるように裁断して作製されたものを水素吸蔵合金負極ｃ１１とした。
また、厚みが０．１６ｍｍであるとともに、短辺の長さが２０．０ｍｍで長辺の長さが１２９０ｍｍの寸法になるように裁断して作製されたものを水素吸蔵合金負極ｄ１とし、短辺の長さが４０．０ｍｍで長辺の長さが１２９０ｍｍの寸法になるように裁断して作製されたものを水素吸蔵合金負極ｄ２とし、短辺の長さが４５．０ｍｍで長辺の長さが１２９０ｍｍの寸法になるように裁断して作製されたものを水素吸蔵合金負極ｄ３とした。
【００２４】
３．ニッケル−水素蓄電池
ついで、上述のようにして作製したニッケル正極１１（ａ１〜ａ１１，ｂ１〜ｂ３）と、水素吸蔵合金負極１２（ｃ１〜ｃ１１，ｄ１〜ｄ３）とを用い、これらの間に、ポリオレフィン製不織布からなるセパレータ１３を介在させて渦巻状に巻回して渦巻状電極群を作製した。なお、このようにして作製された渦巻状電極群の上部にはニッケル正極１１の芯体露出部１１ｃが露出しており、その下部には水素吸蔵合金電極１２の芯体露出部１２ｃが露出している。ついで、得られた渦巻状電極群の下端面に露出する芯体露出部１２ｃに負極集電体１４を溶接するとともに、渦巻状電極群の上端面に露出するニッケル電極１１の芯体露出部１１ｃの上に正極集電体１５を溶接して、電極体とした。
【００２５】
ついで、得られた電極体を鉄にニッケルメッキを施した有底筒状の外装缶（底面の外面は負極外部端子となる）１７内に収納した後、負極集電体１４を外装缶１７の内底面に溶接した。一方、正極集電体１５より延出する集電リード部１５ａを正極端子を兼ねるとともに外周部に絶縁ガスケット１９が装着された封口体１８の底部に溶接した。なお、封口体１８には正極キャップ１８ａが設けられていて、この正極キャップ１８ａ内に所定の圧力になると変形する弁体１８ｂとスプリング１８ｃよりなる圧力弁（図示せず）が配置されている。
【００２６】
ついで、外装缶１７の上部外周部に環状溝部１７ａを形成した後、アルカリ電解液を注液し、外装缶１７の上部に形成された環状溝部１７ａの上に封口体１８の外周部に装着された絶縁ガスケット１９を載置した。この後、外装缶１７の開口端縁１７ｂをかしめることにより、ニッケル−水素蓄電池１０（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎ）を作製した。なお、アルカリ電解液のアルカリ濃度は６．２ｍｏｌ／Ｌで、このアルカリ電解液中のＬｉ含有量を０．４０ｍｏｌ／Ｌとし、Ｋ含有量を５．４３ｍｏｌ／Ｌとし、Ｎａ含有量を０．３７ｍｏｌ／Ｌとした。
【００２７】
ここで、ニッケル正極ａ１と水素吸蔵合金負極ｃ１とを用いたものを電池Ａとした。同様に、ニッケル正極ａ２と水素吸蔵合金負極ｃ２とを用いたものを電池Ｂとし、ニッケル正極ａ３と水素吸蔵合金負極ｃ３とを用いたものを電池Ｃとし、ニッケル正極ａ４と水素吸蔵合金負極ｃ４とを用いたものを電池Ｄとし、ニッケル正極ａ５と水素吸蔵合金負極ｃ５とを用いたものを電池Ｅとした。また、ニッケル正極ａ６と水素吸蔵合金負極ｃ６とを用いたものを電池Ｆとし、ニッケル正極ａ７と水素吸蔵合金負極ｃ７とを用いたものを電池Ｇとし、ニッケル正極ａ８と水素吸蔵合金負極ｃ８とを用いたものを電池Ｈとし、ニッケル正極ａ９と水素吸蔵合金負極ｃ９とを用いたものを電池Ｉとし、ニッケル正極ａ１０と水素吸蔵合金負極ｃ１０とを用いたものを電池Ｊとし、ニッケル正極ａ１１と水素吸蔵合金負極ｃ１１とを用いたものを電池Ｋとした。さらに、ニッケル正極ｂ１と水素吸蔵合金負極ｄ１とを用いたものを電池Ｌとし、ニッケル正極ｂ２と水素吸蔵合金負極ｄ２とを用いたものを電池Ｍとし、ニッケル正極ｂ３と水素吸蔵合金負極ｄ３とを用いたものを電池Ｎとした。
【００２８】
ついで、これらの各電池（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎ）を２５℃の温度雰囲気で、ニッケル正極の活物質量から算出される０．５Ｉｔの充電電流でＳＯＣ１２０％まで充電し、２５℃の温度雰囲気で１時間休止し、６０℃の温度雰囲気で２４時間放置した。この後、４０℃の温度雰囲気で、１Ｉｔの放電電流で電池電圧が０．９Ｖになるまで放電させるサイクルを２サイクル繰り返して各電池を活性化した。
ついで、２５℃の温度雰囲気で、０．５Ｉｔの充電電流でピーク電圧からΔＶ＝１０ｍＶ低下するまで充電した後、２５℃の温度雰囲気で１時間休止し、１．０Ｉｔの放電電流で電池電圧が１．０Ｖになるまで放電し、このときの放電容量を各電池の電池容量として求めると、下記の表１に示すような結果となった。
【００２９】
【表１】
【００３０】
４．電池試験
上述のように作製した各電池Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎを用いて、２５℃の温度雰囲で、電池容量（公称容量）に対して１Ｉｔの充電レートで電池容量の５０％まで充電（ＳＯＣ５０％）を行った。この後、４０Ａ放電→休止→２０Ａ充電→休止→８０Ａ放電→休止→４０Ａ充電→休止→１２０Ａ放電→休止→６０Ａ充電→休止→１６０Ａ放電→休止→８０Ａ充電→休止→２００Ａ放電→休止→１００Ａ充電の順に、１０秒間の放電と２０秒間の充電、および３０分間の休止を繰り返し行った。そして、各１０秒間の放電を行った時点の電池電圧（Ｖ）を放電電流（Ａ）に対しプロットし、最小二乗法で求めた直線が０．９Ｖに達するときの電流値（Ａ）と０．９Ｖの積を放電出力（Ｗ）として求め、放電出力と電池質量の商を放電出力密度Ｚ１（Ｗ／ｋｇ）として求めると、下記の表２に示すような結果が得られた。
【００３１】
ついで、これらの電池を用いて、２５℃の温度雰囲で、電池容量（公称容量）に対して１Ｉｔの充電レートで電池容量の２０％まで充電（ＳＯＣ２０％）を行った。この後、上述と同様にして、４０Ａ放電→休止→２０Ａ充電→休止→８０Ａ放電→休止→４０Ａ充電→休止→１２０Ａ放電→休止→６０Ａ充電→休止→１６０Ａ放電→休止→８０Ａ充電→休止→２００Ａ放電→休止→１００Ａ充電の順に、１０秒間の放電と２０秒間の充電、および３０分間の休止を繰り返し行った。そして、各１０秒間の放電を行った時点の電池電圧（Ｖ）を放電電流（Ａ）に対しプロットし、最小二乗法で求めた直線が０．９Ｖに達するときの電流値（Ａ）と０．９Ｖの積を放電出力（Ｗ）として求め、放電出力と電池質量の商を放電出力密度Ｚ２（Ｗ／ｋｇ）として求めると、下記の表２に示すような結果が得られた。
【００３２】
そして、得られた表２の結果に基づいて、ＳＯＣ５０％放電出力密度Ｚ１（Ｗ／ｋｇ）と、ＳＯＣ２０％放電出力密度Ｚ２（Ｗ／ｋｇ）と、その比率Ｚ２／Ｚ１とをＹ／Ｘに対してプロットすると、図２に示すような結果となった。なお、図２においては、従来例（特許文献１に記載のもの）のＳＯＣ５０％放電出力密度（図２の黒三角印参照）も参考のために示している。この従来例のＳＯＣ５０％放電出力密度は特許文献１の表１の記載に基づいて作成したものである。
【００３３】
【表２】
【００３４】
上記表２および図２の結果から明らかなように、ニッケル正極の短辺の長さＸと長辺の長さＹの比Ｙ／Ｘが２５〜４０であって、短辺の長さＸが２５ｍｍ〜４５ｍｍであり、電池容量が３．０〜７．０Ａｈを満たす電池Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇおよび電池Ｍ，Ｎにおいては、ＳＯＣ５０％での放電出力密度Ｚ１が１４２０Ｗ／ｋｇ以上で、ＳＯＣ２０％での放電出力密度Ｚ２が１１００Ｗ／ｋｇ以上という高い出力密度が得られているとともに、Ｚ１に対するＺ２の比率（Ｚ２／Ｚ１）が０．８以上と高い値を示していることが分かる。
【００３５】
これに対して、ニッケル正極の短辺の長さＸと長辺の長さＹの比Ｙ／Ｘが４０より大きいかあるいは２５より小さく、短辺の長さＸが２５ｍｍより小さいかあるいは４０ｍｍよりも大きく、かつ電池容量が３．０Ａｈより小さいかあるいは７．０Ａｈより大きい電池Ａ，Ｂ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌにおいては、ＳＯＣ５０％での放電出力密度Ｚ１が１４２０Ｗ／ｋｇ未満で、ＳＯＣ２０％での放電出力密度Ｚ２が１１００Ｗ／ｋｇ未満で、Ｚ１に対するＺ２の比率（Ｚ２／Ｚ１）が０．７８以下を示していることが分かる。
【００３６】
ここで、ニッケル正極の短辺の長さＸと長辺の長さＹの比Ｙ／Ｘが２５に満たない電池Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋにおいて、ＳＯＣ５０％での放電出力密度Ｚ１およびＳＯＣ２０％での放電出力密度Ｚ２が低下し、Ｚ１に対するＺ２の比率（Ｚ２／Ｚ１）が大きく低下したのは、以下のような理由によるものと考えられる。即ち、ニッケル正極の短辺の長さＸが長くなるにつれて、短辺方向の電子の移動距離も長くなる。この場合、ＳＯＣ５０％や２０％においては、特に、ＳＯＣ２０％においては、水酸化ニッケルや水酸化コバルトの金属イオンの価数が低下するため、ニッケル正極の導電性が低下するようになる。この結果、短辺の長さＸが長くなった影響を受け易くなって、ＳＯＣ５０％での放電出力密度Ｚ１およびＳＯＣ２０％での放電出力密度Ｚ２が低下し、Ｚ１に対するＺ２の比率（Ｚ２／Ｚ１）が大きく低下したと考えられる。
【００３７】
一方、ニッケル正極の短辺の長さＸと長辺の長さＹの比Ｙ／Ｘが４０より大きい電池Ａ，Ｂ，Ｌにおいて、ＳＯＣ５０％での放電出力密度Ｚ１およびＳＯＣ２０％での放電出力密度Ｚ２が低下し、Ｚ１に対するＺ２の比率（Ｚ２／Ｚ１）が大きく低下したのは、以下のような理由によるものと考えられる。即ち、これらの電池Ａ，Ｂ，Ｌの電池容量が３．０Ａｈ未満と少ないため、同容量を放電すると低いＳＯＣ域まで放電されることとなる。このため、ニッケル正極の短辺の長さＸが短くても、ＳＯＣ５０％や２０％においては、特に、ＳＯＣ２０％では正極の導電性低下の影響を受け易くなって、ＳＯＣ５０％での放電出力密度Ｚ１およびＳＯＣ２０％での放電出力密度Ｚ２が低下し、Ｚ１に対するＺ２の比率（Ｚ２／Ｚ１）が大きく低下したと考えられる。
【００３８】
この場合、電池Ｌのように、長辺の長さＹを長くすることで比較的高い出力密度が得られる可能性があるが、そのためには極板を薄くする必要がある。このため、本発明においては、加工性や操作性等を考慮し、長辺の長さＹは１２００ｍｍを上限とすることにしている。
以上の結果を総合勘案すると、ニッケル正極の短辺の長さＸと長辺の長さＹの比Ｙ／Ｘが２５〜４０であって、短辺の長さＸが２５ｍｍ〜４５ｍｍであり、電池容量が３．０〜７．０Ａｈを満たすことにより、従来より高い放電出力密度のニッケル−水素蓄電池を提供することが可能となる。なお、ニッケル正極における導電性低下の影響は、発泡ニッケルの正極基板に正極活物質を充填してなる非焼結式正極で顕著に現れるので、本発明のような効果を得るためには焼結式ニッケル正極に適用するのが望ましい。
【００３９】
５．ニッケル正極の亜鉛の添加量、およびアルカリ電解液のアルカリ濃度とＬｉ含有量の検討
ついで、ニッケル正極への亜鉛の添加量と、アルカリ電解液のアルカリ濃度とＬｉ含有量についての検討を行った。そこで、ニッケル正極ａ３と同サイズで、上述したニッケル焼結基板αの多孔内に水酸化ニッケルと水酸化亜鉛とが所定の充填量（ここでは、亜鉛の充填量がニッケルとの質量比率で７質量％から８質量％に増加させた）になるように充填して作製されたニッケル正極と水素吸蔵合金負極ｃ３とを用いて渦巻状電極群を作製した。そして、得られた渦巻状電極群を用い、かつアルカリ濃度が６．２ｍｏｌ／Ｌから６．５ｍｏｌ／Ｌに増加させ、Ｌｉ含有量を０．４０ｍｏｌ／Ｌから０．３０ｍｏｌ／Ｌに減少させて調製されたアルカリ電解液を用いて、上述と同様にしてニッケル−水素蓄電池を作製し、これを電池Ｏとした。この場合、アルカリ電解液中のＫ含有量は５．８１ｍｏｌ／Ｌとし、Ｎａ含有量は０．３９ｍｏｌ／Ｌとした。
【００４０】
同様に、ニッケル正極ａ３と同サイズで、上述したニッケル焼結基板αの多孔内に水酸化ニッケルと水酸化亜鉛とが所定の充填量（ここでは、亜鉛の充填量がニッケルとの質量比率で７質量％から８質量％に増加させた）になるように充填して作製されたニッケル正極と水素吸蔵合金負極ｃ３とを用いて渦巻状電極群を作製した。そして、得られた渦巻状電極群を用い、かつアルカリ濃度が６．２ｍｏｌ／Ｌから６．７ｍｏｌ／Ｌに増加させ、Ｌｉ含有量を０．４０ｍｏｌ／Ｌから０．２５ｍｏｌ／Ｌに減少させて調製されたアルカリ電解液を用いて、上述と同様にしてニッケル−水素蓄電池を作製し、これを電池Ｐとした。この場合、アルカリ電解液中のＫ含有量は６．０５ｍｏｌ／Ｌとし、Ｎａ含有量は０．４０ｍｏｌ／Ｌとした。
【００４１】
また、ニッケル正極ａ３と同サイズで、上述したニッケル焼結基板αの多孔内に水酸化ニッケルと水酸化亜鉛とが所定の充填量（ここでは、亜鉛の充填量がニッケルとの質量比率で７質量％から１１質量％に増加させた）になるように充填して作製されたニッケル正極と水素吸蔵合金負極ｃ３とを用いて渦巻状電極群を作製した。そして、得られた渦巻状電極群を用い、かつアルカリ濃度が６．２ｍｏｌ／Ｌから６．５ｍｏｌ／Ｌに増加させ、Ｌｉ含有量を０．４０ｍｏｌ／Ｌから０．３０ｍｏｌ／Ｌに減少させて調製されたアルカリ電解液を用いて、上述と同様にしてニッケル−水素蓄電池を作製し、これを電池Ｑとした。この場合、アルカリ電解液中のＫ含有量は５．８１ｍｏｌ／Ｌとし、Ｎａ含有量は０．３９ｍｏｌ／Ｌとした。
【００４２】
また、ニッケル正極ａ３と同サイズで、上述したニッケル焼結基板αの多孔内に水酸化ニッケルと水酸化亜鉛とが所定の充填量（ここでは、亜鉛の充填量がニッケルとの質量比率で７質量％から１６質量％に増加させた）になるように充填して作製されたニッケル正極と水素吸蔵合金負極ｃ３とを用いて渦巻状電極群を作製した。そして、得られた渦巻状電極群を用い、かつアルカリ濃度が６．２ｍｏｌ／Ｌから６．５ｍｏｌ／Ｌに増加させ、Ｌｉ含有量を０．４０ｍｏｌ／Ｌから０．３０ｍｏｌ／Ｌに減少させて調製されたアルカリ電解液を用いて、上述と同様にしてニッケル−水素蓄電池を作製し、これを電池Ｒとした。この場合、アルカリ電解液中のＫ含有量は５．８１ｍｏｌ／Ｌとし、Ｎａ含有量は０．３９ｍｏｌ／Ｌとした。
【００４３】
さらに、ニッケル正極ａ３と同サイズで、上述したニッケル焼結基板αの多孔内に水酸化ニッケルと水酸化亜鉛とが所定の充填量（ここでは、亜鉛の充填量がニッケルとの質量比率で７質量％から１６質量％に増加させた）になるように充填して作製されたニッケル正極と水素吸蔵合金負極ｃ３とを用いて渦巻状電極群を作製した。そして、得られた渦巻状電極群を用い、かつアルカリ濃度が６．２ｍｏｌ／Ｌから６．７ｍｏｌ／Ｌに増加させ、Ｌｉ含有量を０．４０ｍｏｌ／Ｌから０．２５ｍｏｌ／Ｌに減少させて調製されたアルカリ電解液を用いて、上述と同様にしてニッケル−水素蓄電池を作製し、これを電池Ｓとした。この場合、アルカリ電解液中のＫ含有量は６．０５ｍｏｌ／Ｌとし、Ｎａ含有量は０．４０ｍｏｌ／Ｌとした。
【００４４】
そして、上述した電池Ｃと得られた電池Ｏ，Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓとを用いて、これらの電池を１５Ｉｔの充電電流にてＳＯＣが８０％となる電圧まで充電した後、１５Ｉｔの放電電流にてＳＯＣが２０％となる電圧まで放電させるというサイクルを繰り返す部分充放電サイクル試験を放電電気量が４０ｋＡｈとなるまで繰り返し行い、初期の放電容量に対する４０ｋＡｈ後での放電容量の比率を部分放電容量比率として求めると、下記の表３に示すような結果が得られた。
【００４５】
【表３】
【００４６】
上記表３の結果から明らかなように、電池Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓにおいては、４０ｋＡｈ放電後での放電容量の比率（部分放電容量比率）が大幅に低下していることが分かる。これとは逆に、電池Ｃ，Ｏにおいては、４０ｋＡｈ後での放電容量の比率（部分放電容量比率）が大幅に向上していることが分かる。換言すると、電池Ｃ，Ｏのような正極中の亜鉛（Ｚｎ）の添加量となり、かつ電池Ｃ，Ｏのようなアルカリ電解液の濃度で、そのアルカリ電解液に含有されるリチウム（Ｌｉ）濃度とすることにより、４０ｋＡｈ放電後の容量低下（メモリー効果）を大きく抑制できるようになるということができる。
【００４７】
即ち、この種のニッケル−水素蓄電池でより大きい電池容量を取り出せるようにするためには、メモリー効果による容量低下を抑える必要がある。そして、上記表３の結果においては、ニッケル正極に添加される亜鉛（Ｚｎ）の添加量を正極活物質中のニッケル質量に対して８質量％以下とし、かつアルカリ電解液のアルカリ濃度を６．５ｍｏ１／Ｌ以下で、当該アルカリ電解液中に含有されるリチウム（Ｌｉ）量を０．３ｍｏ１／Ｌ以上となるように規制すると、メモリー効果による容量低下が抑えられることを示しているということができる。このことから、ニッケル正極に添加される亜鉛（Ｚｎ）の添加量を正極活物質中のニッケル質量に対して８質量％以下とし、かつアルカリ電解液のアルカリ濃度を６．５ｍｏ１／Ｌ以下で、当該アルカリ電解液中に含有されるリチウム（Ｌｉ）量を０．３ｍｏ１／Ｌ以上にするのが望ましいということできる。
【００４８】
６．ニッケル正極の亜鉛の添加量を８質量％以下とし、アルカリ電解液中のＬｉ含有量を０．３ｍｏ１／Ｌ以下とした場合のアルカリ電解液のアルカリ濃度とＮａ含有量の検討
ついで、ニッケル正極への亜鉛の添加量と、アルカリ電解液のアルカリ濃度とＮａ含量についての検討を行った。そこで、ニッケル正極ａ３と同サイズで、上述したニッケ焼結基板αの多孔内に水酸化ニッケルと水酸化亜鉛とが所定の充填量（ここでは、亜鉛充填量がニッケルとの質量比率で７質量％から８質量％に増加させた）になるように充填して作製されたニッケル正極と水素吸蔵合金負極ｃ３とを用いて渦巻状電極群を作製した。そして、得られた渦巻状電極群を用い、かつアルカリ濃度が６．２ｍｏｌ／Ｌで、Ｋ含有量が５．５５ｍｏｌ／Ｌで、Ｎａ含有量が０．４０ｍｏｌ／Ｌで、Ｌｉ含有量が０．２５ｍｏｌ／Ｌになるように調製されたアルカリ電解液を用いて、上述と同様にしてニッケル−水素蓄電池を製し、これを電池Ｏ１とした。
【００４９】
同様に、ニッケル正極ａ３と同サイズで、上述したニッケル焼結基板αの多孔内に水化ニッケルと水酸化亜鉛とが所定の充填量（ここでは、亜鉛の充填量がニッケルとの質比率で７質量％から８質量％に増加させた）になるように充填して作製されたニッケル極と水素吸蔵合金負極ｃ３とを用いて渦巻状電極群を作製した。そして、得られた渦巻電極群を用い、かつアルカリ濃度が６．５ｍｏｌ／Ｌで、Ｋ含有量が５．３０ｍｏｌ／Ｌで、Ｎａ含有量が０．９８ｍｏｌ／Ｌで、Ｌｉ含有量が０．２３ｍｏｌ／Ｌになるように調製されたアルカリ電解液を用いて、上述と同様にしてニッケル−水素蓄電池を製し、これを電池Ｏ２とした。
【００５０】
また、ニッケル正極ａ３と同サイズで、上述したニッケル焼結基板αの多孔内に水酸ニッケルと水酸化亜鉛とが所定の充填量（ここでは、亜鉛の充填量がニッケルとの質量率で７質量％から１１質量％に増加させた）になるように充填して作製されたニッケル極と水素吸蔵合金負極ｃ３とを用いて渦巻状電極群を作製した。そして、得られた渦巻電極群を用い、かつアルカリ濃度が６．７ｍｏｌ／Ｌで、Ｋ含有量が３．８２ｍｏｌ／Ｌで、Ｎａ含有量が２．６８ｍｏｌ／Ｌで、Ｌｉ含有量が０．２０ｍｏｌ／Ｌになるように調製されたアルカリ電解液を用いて、上述と同様にしてニッケル−水素蓄電池を製し、これを電池Ｏ３とした。
【００５１】
また、ニッケル正極ａ３と同サイズで、上述したニッケル焼結基板αの多孔内に水酸ニッケルと水酸化亜鉛とが所定の充填量（ここでは、亜鉛の充填量がニッケルとの質量率で７質量％から１６質量％に増加させた）になるように充填して作製されたニッケル極と水素吸蔵合金負極ｃ３とを用いて渦巻状電極群を作製した。そして、得られた渦巻電極群を用い、かつアルカリ濃度が７．５ｍｏｌ／Ｌで、Ｋ含有量が１．９８ｍｏｌ／Ｌで、Ｎａ含有量が５．３０ｍｏｌ／Ｌで、Ｌｉ含有量が０．２２ｍｏｌ／Ｌになるように調製されたアルカリ電解液を用いて、上述と同様にしてニッケル−水素蓄電池を製し、これを電池Ｏ４とした。
【００５２】
そして、上述した電池Ｃと電池Ｏと、得られた電池Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４とを用いて、これらの電を１５Ｉｔの充電電流にてＳＯＣが８０％となる電圧まで充電した後、１５Ｉｔの放電流にてＳＯＣが２０％となる電圧まで放電させるというサイクルを繰り返す部分充放電イクル試験を放電電気量が４０ｋＡｈとなるまで繰り返し行い、初期の放電容量に対す４０ｋＡｈ後での放電容量の比率を部分放電容量比率として求めると、下記の表４に示ような結果が得られた。
【００５３】
【表４】
【００５４】
上記表４の結果から明らかなように、電池Ｏと、電池Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４とを比較しても、４０ｋＡｈ放後での放電容量の比率（部分放電容量比率）がそれほど変わらないことが分かる。これは、ニッケル正極に添加される亜鉛（Ｚｎ）の添加量を正極活物質中のニッケル質に対して８質量％以下とし、かつアルカリ電解液のＮａ含有量が０．４ｍｏ１／Ｌ以上、５．３ｍｏ１／Ｌ以下で、アルカリ濃度を７．５ｍｏ１／Ｌ以下とすることで、当該アルカリ電解液中に含有されるリチウム（Ｌｉ）量が０．３ｍｏ１／Ｌ以下であっても、メモリー効果による容量低下が抑えられることを示しているということができる。
【００５５】
即ち、アルカリ電解液中に含有されるリチウム（Ｌｉ）量が０．３ｍｏ１／Ｌ以下であっても、電池Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４のようなＮａ含有量（０．４ｍｏ１／Ｌ以上、５．３ｍｏ１／Ｌ以下）およびアルカリ濃度（７．５ｍｏ１／Ｌ以下）のアルカリ電解液を用いれば、充放電耐久に伴う充電効率低下を抑制できるようになる。このことから、ニッケル正極に添加される亜鉛（Ｚｎ）の添加量を正極物質中のニッケル質量に対して８質量％以下とし、かつアルカリ電解液のアルカリ濃度が６．５ｍｏ１／Ｌ以下で、当該アルカリ電解液中に含有されるリチウム（Ｌｉ）量を０．３ｍｏ１／Ｌ以上としたときと同等の充放電耐久後の部分放電容量を得ることが可能となる。
【００５６】
７．水素吸蔵合金の組成についての検討
ついで、負極活物質となる水素吸蔵合金の組成についての検討を行った。そこで、水素吸蔵合金負極ｃ３（負極活物質となる水素吸蔵合金の一般式はＬａ0.63Ｎｄ0.27Ｍｇ0.10Ｎｉ3.55Ａｌ0.20である）と同サイズで、合金組成が一般式でＬａ0.63Ｎｄ0.27Ｍｇ0.10Ｎｉ3.55Ａｌ0.05Ｍｎ0.05Ｃｏ0.10と表される水素吸蔵合金を用いて水素吸蔵合金負極を作製した。ついで、上述したニッケル正極ａ３と得られた水素吸蔵合金負極とを用いて渦巻状電極群を作製して、上述同様にしてニッケル−水素蓄電池（アルカリ濃度が６．２ｍｏｌ／Ｌで、Ｌｉ濃度が０．４０ｍｏｌ／Ｌに調製されたアルカリ電解液を用いた）を作製し、これを電池Ｔとした。
【００５７】
そして、上述した電池Ｃと得られた電池Ｔとを用いて、これらの電池をＳＯＣの８０％の電圧まで充電した後、６０℃の環境温度に３ケ月間放置した。その後、２５℃の環境温度で１Ｉｔの放電々流で電池電圧が１．０Ｖ（カット電圧）になるまで放電させて、放電時間から残存放電容量を求め、初期の放電容量との比率を残存放電容量比率（％）として求めると、下記の表５に示すような結果が得られた。
【００５８】
【表５】
【００５９】
上記表５の結果から明らかなように、電池Ｃにおいては、３ケ月間放置後の残存放電容量比率が２４％と大きいのに対して、電池Ｔにおいては、３ケ月間放置後の残存放電容量比率が２％と小さいことが分かる。ここで、電池Ｔが３ケ月間放置後の残存放電容量比率が２％と極めて小さいのは、以下のような理由によるものと考えられる。
【００６０】
即ち、希土類−Ｍｇ−Ｎｉ系の水素吸蔵合金（ＣａＣｕ5型以外のＣｅ2Ｎｉ7型やＣｅＮｉ3型やＰｒ5Ｃｏ15型等の結晶構造を有する）において、ＭｎとＣｏが含有されていると、長期間の放置により添加されたＭｎやＣｏからなるＭ元素が電解液中に溶出するようになる。一方で、電池の高出力化に伴い、セパレータが薄型化されてショートに対する懸念が生じているが、電解液中に溶出したＭｎやＣｏはセパレータに蓄積されてマイクロショートが発生し易い状態になる。
【００６１】
このため、ＭｎやＣｏが含有された水素吸蔵合金を用いた電池Ｔにおいては、ＭｎやＣｏの電解液中への溶出とセパレータの薄型化に起因して、マイクロショートが発生し、３ケ月間放置後の残存放電容量比率が低下したと考えられる。一方、ＭｎやＣｏが含有されていない水素吸蔵合金を用いた電池Ｃにおいては、ＭｎやＣｏの電解液中への溶出がないため、セパレータが薄型化していてもマイクロショートが発生することはない。この結果、電池Ｃにおいては、３ケ月間放置後の残存放電容量比率の低下が抑制されたと考えられる。
これらのことから、希土類−Ｍｇ−Ｎｉ系の水素吸蔵合金（ＣａＣｕ5型以外のＣｅ2Ｎｉ7型やＣｅＮｉ3型やＰｒ5Ｃｏ15型等の結晶構造を有する）においては、ＭｎとＣｏが含有されないことが望ましいこととなる。
【符号の説明】
【００６２】
１１…ニッケル正極、１１ｃ…芯体露出部、１２…水素吸蔵合金負極、１２ｃ…芯体露出部、１３…セパレータ、１４…負極集電体、１５…正極集電体、１５ａ…集電リード部、１７…外装缶、１７ａ…環状溝部、１７ｂ…開口端縁、１８…封口体、１８ａ…正極キャップ、１８ｂ…弁板、１８ｃ…スプリング、１９…絶縁ガスケット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極活物質が充填されて長方形状に形成されたニッケル正極と負極活物質が充填されて長方形状に形成された負極と長方形状に形成されたセパレータとからなる渦巻状電極群がアルカリ電解液とともに電池容器内に収納されて密閉された円筒型ニッケル−水素蓄電池であって、
前記長方形状に形成されたニッケル正極の短辺の長さをＸ（ｍｍ）とし、長辺の長さをＹ（ｍｍ）とした場合、短辺の長さに対する長辺の長さの比（Ｙ／Ｘ）が２５以上で４０以下（２５≦Ｙ／Ｘ≦４０）であるとともに、前記短辺の長さが２５ｍｍ以上で４５ｍｍ以下（２５ｍｍ≦Ｘ≦４５ｍｍ）であり、
かつ、当該円筒型ニッケル−水素蓄電池の電池容量が３Ａｈ以上で７Ａｈ以下であることを特徴とする円筒型ニッケル−水素蓄電池。
【請求項２】
前記ニッケル正極は、ニッケル焼結基板の多孔内に少なくとも主正極活物質となる水酸化ニッケルと亜鉛が含浸液の含浸処理とアルカリ処理とにより充填されたものであることを特徴とする請求項１に記載の円筒型ニッケル−水素蓄電池。
【請求項３】
前記亜鉛の添加量は当該正極活物質中のニッケル質量に対して８質量％以下であり、かつ前記アルカリ電解液のアルカリ濃度は６．５ｍｏ１／Ｌ以下で、当該アルカリ電解液中に含有されるリチウム（Ｌｉ）量が０．３ｍｏ１／Ｌ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の円筒型ニッケル−水素蓄電池。
【請求項４】
前記亜鉛の添加量は当該正極活物質中のニッケル質量に対して８質量％以下であり、かつ前記アルカリ電解液のアルカリ濃度は７．５ｍｏ１／Ｌ以下で、当該アルカリ電解液中に含有されるナトリウム（Ｎａ）量が０．４ｍｏ１／Ｌ以上、５．３ｍｏ１／Ｌ以下で、リチウム（Ｌｉ）量が０．３ｍｏ１／Ｌ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の円筒型ニッケル−水素蓄電池。
【請求項５】
前記負極活物質は希土類−Ｍｇ−Ｎｉ系の水素吸蔵合金（ＣａＣｕ5型以外のＣｅ2Ｎｉ7型やＣｅＮｉ3型やＰｒ5Ｃｏ15型等の結晶構造を有する）であって、マンガン（Ｍｎ）とコバルト（Ｃｏ）が含有されていないことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の円筒型ニッケル−水素蓄電池。
【請求項１】
正極活物質が充填されて長方形状に形成されたニッケル正極と負極活物質が充填されて長方形状に形成された負極と長方形状に形成されたセパレータとからなる渦巻状電極群がアルカリ電解液とともに電池容器内に収納されて密閉された円筒型ニッケル−水素蓄電池であって、
前記長方形状に形成されたニッケル正極の短辺の長さをＸ（ｍｍ）とし、長辺の長さをＹ（ｍｍ）とした場合、短辺の長さに対する長辺の長さの比（Ｙ／Ｘ）が２５以上で４０以下（２５≦Ｙ／Ｘ≦４０）であるとともに、前記短辺の長さが２５ｍｍ以上で４５ｍｍ以下（２５ｍｍ≦Ｘ≦４５ｍｍ）であり、
かつ、当該円筒型ニッケル−水素蓄電池の電池容量が３Ａｈ以上で７Ａｈ以下であることを特徴とする円筒型ニッケル−水素蓄電池。
【請求項２】
前記ニッケル正極は、ニッケル焼結基板の多孔内に少なくとも主正極活物質となる水酸化ニッケルと亜鉛が含浸液の含浸処理とアルカリ処理とにより充填されたものであることを特徴とする請求項１に記載の円筒型ニッケル−水素蓄電池。
【請求項３】
前記亜鉛の添加量は当該正極活物質中のニッケル質量に対して８質量％以下であり、かつ前記アルカリ電解液のアルカリ濃度は６．５ｍｏ１／Ｌ以下で、当該アルカリ電解液中に含有されるリチウム（Ｌｉ）量が０．３ｍｏ１／Ｌ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の円筒型ニッケル−水素蓄電池。
【請求項４】
前記亜鉛の添加量は当該正極活物質中のニッケル質量に対して８質量％以下であり、かつ前記アルカリ電解液のアルカリ濃度は７．５ｍｏ１／Ｌ以下で、当該アルカリ電解液中に含有されるナトリウム（Ｎａ）量が０．４ｍｏ１／Ｌ以上、５．３ｍｏ１／Ｌ以下で、リチウム（Ｌｉ）量が０．３ｍｏ１／Ｌ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の円筒型ニッケル−水素蓄電池。
【請求項５】
前記負極活物質は希土類−Ｍｇ−Ｎｉ系の水素吸蔵合金（ＣａＣｕ5型以外のＣｅ2Ｎｉ7型やＣｅＮｉ3型やＰｒ5Ｃｏ15型等の結晶構造を有する）であって、マンガン（Ｍｎ）とコバルト（Ｃｏ）が含有されていないことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の円筒型ニッケル−水素蓄電池。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−６９５１０（Ｐ２０１２−６９５１０Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６３３８４（Ｐ２０１１−１６３３８４）
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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