JPH0642375B2 - 金属−水素アルカリ畜電池 - Google Patents
金属−水素アルカリ畜電池Info
- Publication number
- JPH0642375B2 JPH0642375B2 JP59167993A JP16799384A JPH0642375B2 JP H0642375 B2 JPH0642375 B2 JP H0642375B2 JP 59167993 A JP59167993 A JP 59167993A JP 16799384 A JP16799384 A JP 16799384A JP H0642375 B2 JPH0642375 B2 JP H0642375B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- pressure
- winding
- battery
- electrode body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/34—Gastight accumulators
- H01M10/345—Gastight metal hydride accumulators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は金属酸化物からなる正極と、水素吸蔵合金から
なる負極とを備えた金属−水素アルカリ蓄電池に関する
ものである。
なる負極とを備えた金属−水素アルカリ蓄電池に関する
ものである。
(ロ)従来の技術 従来からよく用いられる蓄電池としては鉛電池及びニッ
ケルカドミウム電池があるが、近年これらの電池より軽
量で高容量となる可能性があるということで金属−水素
電池が注目されるようになつてきた。金属−水素電池に
は水酸化ニッケルなどの金属酸化物からなる正極と、水
素を可逆的に吸蔵及び放出することのできる水素吸蔵合
金からなる負極とを備えたものがあり、この水素吸蔵合
金である金属水素化物から構成される水素吸蔵電極は、
一般に特公昭５８−４６８２７号公報に於いて提案され
るように、水素吸蔵合金粉末を導電材粉末と共に焼結し
て多孔体を作製し、これを水素吸蔵電極とする方法、あ
るいは、特開昭５３−１０３５４１号公報に於いて提案
されるように水素吸蔵合金粉末と導電材粉末とを結着剤
によつて結合させて水素吸蔵電極とする方法によつて作
製されている。
ケルカドミウム電池があるが、近年これらの電池より軽
量で高容量となる可能性があるということで金属−水素
電池が注目されるようになつてきた。金属−水素電池に
は水酸化ニッケルなどの金属酸化物からなる正極と、水
素を可逆的に吸蔵及び放出することのできる水素吸蔵合
金からなる負極とを備えたものがあり、この水素吸蔵合
金である金属水素化物から構成される水素吸蔵電極は、
一般に特公昭５８−４６８２７号公報に於いて提案され
るように、水素吸蔵合金粉末を導電材粉末と共に焼結し
て多孔体を作製し、これを水素吸蔵電極とする方法、あ
るいは、特開昭５３−１０３５４１号公報に於いて提案
されるように水素吸蔵合金粉末と導電材粉末とを結着剤
によつて結合させて水素吸蔵電極とする方法によつて作
製されている。
しかしながら、これら電極に用いられる水素吸蔵合金は
アルカリ電解液中で充放電を繰り返し行なうと、水素を
吸蔵及び放出することによつて膨張、収縮を繰り返し、
合金格子が変形して微粉化が進行するため、この合金粉
末の微粉化による脱落が生じて容量低下を招くと共に、
電極の機械的強度及び導電性の低下が著く、長期にわた
つて電池性能を維持することが困難であるという問題点
があつた。
アルカリ電解液中で充放電を繰り返し行なうと、水素を
吸蔵及び放出することによつて膨張、収縮を繰り返し、
合金格子が変形して微粉化が進行するため、この合金粉
末の微粉化による脱落が生じて容量低下を招くと共に、
電極の機械的強度及び導電性の低下が著く、長期にわた
つて電池性能を維持することが困難であるという問題点
があつた。
(ハ)発明が解決しようとする問題点 本発明は充放電を繰り返し行なうことによつて生じる水
素吸蔵合金の微粉化による脱落を抑制することで、電池
容量の劣化と電極の機械的強度及び導電性の低下を抑
え、長期の充放電サイクルにわたり高容量を維持する金
属−水素アルカリ蓄電池を提供せんとするものである。
素吸蔵合金の微粉化による脱落を抑制することで、電池
容量の劣化と電極の機械的強度及び導電性の低下を抑
え、長期の充放電サイクルにわたり高容量を維持する金
属−水素アルカリ蓄電池を提供せんとするものである。
(ニ)問題点を解決するための手段 本発明はかかる問題点を解決するために、水素吸蔵合金
からなる負極と正極との間にセパレータを介して渦巻電
極体を構成すると共に、該電極体を構成する前記正極と
前記負極との相互の押圧力（以下、「巻回構成圧」と称
する。）を１．０〜５．０Kg/cm2としたものである。な
お、本発明における巻回構成圧とは、電極体を構成する
正極と負極との双方に働く作用・反作用の力を圧力で表
したものであり、例えば正極又は負極とセパレータとの
間に感圧紙又は圧力センサーを取りつけた状態で巻回す
ることにより容易に測定することができる。
からなる負極と正極との間にセパレータを介して渦巻電
極体を構成すると共に、該電極体を構成する前記正極と
前記負極との相互の押圧力（以下、「巻回構成圧」と称
する。）を１．０〜５．０Kg/cm2としたものである。な
お、本発明における巻回構成圧とは、電極体を構成する
正極と負極との双方に働く作用・反作用の力を圧力で表
したものであり、例えば正極又は負極とセパレータとの
間に感圧紙又は圧力センサーを取りつけた状態で巻回す
ることにより容易に測定することができる。
(ホ)作用 巻回構成圧が1.0〜5.0Kg/cm2の渦巻電極体は、充放電を
繰り返し行ない負極の水素吸蔵合金の微粉化が生じた場
合に於いても電極体の適度の巻回構成圧によつて水素吸
蔵合金が保持され脱落が抑制されると共に電極体の電解
液保持量も充分確保できるため、負極容量の劣化及び電
極の機械的強度、導電性の低下が抑えられる。
繰り返し行ない負極の水素吸蔵合金の微粉化が生じた場
合に於いても電極体の適度の巻回構成圧によつて水素吸
蔵合金が保持され脱落が抑制されると共に電極体の電解
液保持量も充分確保できるため、負極容量の劣化及び電
極の機械的強度、導電性の低下が抑えられる。
(ヘ)実施例 負極に水素吸蔵合金、正極に金属酸化物を用いる代表的
な電池としてニッケル−水素電池がある。かかる電池を
用いて本発明を以下に説明する。
な電池としてニッケル−水素電池がある。かかる電池を
用いて本発明を以下に説明する。
水素吸蔵能力を有するLaNi5を機械的に微粉化し、このL
aNi5粉末に小さなせん断力で粒子が簡単に繊維化し塑性
変形するポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粉末
を、LaNi5粉末の重量に対して５％添加し水を加えて均
一に混練すると同時にポリテトラフルオロエチレンを繊
維化させる。このポリテトラフルオロエチレンを繊維化
させた混合物を圧延した後集電体の両面に配して圧着を
行ない水素吸蔵電極を作製する。
aNi5粉末に小さなせん断力で粒子が簡単に繊維化し塑性
変形するポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粉末
を、LaNi5粉末の重量に対して５％添加し水を加えて均
一に混練すると同時にポリテトラフルオロエチレンを繊
維化させる。このポリテトラフルオロエチレンを繊維化
させた混合物を圧延した後集電体の両面に配して圧着を
行ない水素吸蔵電極を作製する。
次いでこうして作製された水素吸蔵電極を、放電容量1.
5ＡＨの公知の焼結式ニッケル正極との間にナイロンか
らなるセパレータを介して組み合わせ、下表に示す巻回
構成圧で巻回し最外周をテープでとめて渦巻電極体を作
製し、この渦巻電極体を電池外装ケースに挿入後アルカ
リ電解液の注入及び封口を行なつて公称容量1.5ＡＨの
ニッケル−水素アルカリ蓄電池Ａ乃至Ｇを得た。
5ＡＨの公知の焼結式ニッケル正極との間にナイロンか
らなるセパレータを介して組み合わせ、下表に示す巻回
構成圧で巻回し最外周をテープでとめて渦巻電極体を作
製し、この渦巻電極体を電池外装ケースに挿入後アルカ
リ電解液の注入及び封口を行なつて公称容量1.5ＡＨの
ニッケル−水素アルカリ蓄電池Ａ乃至Ｇを得た。
下表に示す各電池の巻回構成圧は、第３図に示すよう
に、正極１、負極２及びセパレータ３を、負極とセパレ
ータとの間に感圧紙４を配した状態で、ピン５とロール
６とにより電極体を挟圧しながらピン５の周りに巻回し
て電極体を作製し、そのときの渦巻断面の中央部分の感
圧紙の呈色変化から別途求めた値である。電極体を構成
する部材の材質、物性（厚み、硬さ、弾性力）、巻回時
のピン５とロール６とによる電極体を挟圧する力が同じ
場合には、慨ね同じ値となる。電池Ａ〜Ｇの各巻回構成
圧は巻回時の挟圧力を種々変化させて得たものである。
に、正極１、負極２及びセパレータ３を、負極とセパレ
ータとの間に感圧紙４を配した状態で、ピン５とロール
６とにより電極体を挟圧しながらピン５の周りに巻回し
て電極体を作製し、そのときの渦巻断面の中央部分の感
圧紙の呈色変化から別途求めた値である。電極体を構成
する部材の材質、物性（厚み、硬さ、弾性力）、巻回時
のピン５とロール６とによる電極体を挟圧する力が同じ
場合には、慨ね同じ値となる。電池Ａ〜Ｇの各巻回構成
圧は巻回時の挟圧力を種々変化させて得たものである。
第１図は上記電池Ａ乃至Ｇのサイクル特性図であり、１
０時間率電流で公称容量の１５０％充電した後、終止電
圧を1.0Ｖとして５時間率電流で放電するサイクル条件
で充放電を行い、電池Ｂ乃至Ｆの初期容量を１００とし
て表わしている。また、第２図は放電容量が電池Ｂ乃至
Ｆの初期容量の６０％に達するまでのサイクルと電極体
の巻回構成圧との関係を示す図面である。図面から明ら
かなように電極体の巻回構成圧の最も小さい電池Ａは初
期容量は高いもののサイクル劣化が著しく、電極体の巻
回構成圧の最も大きい電池Ｇは初期容量が低くなつてい
ることがわかる。これに対して電池Ｂ乃至Ｆは初期容量
が高くサイクル劣化も少ない。この理由を推察するに、
サイクル終了後に電池を分解すると電池Ａの負極の変形
が最も著しかつたことから、電池Ａは巻回構成圧が0.5K
g/cm2と低いが故に電極体の電解液保持量が多く円滑に
電池反応が進むので初期容量は高いものの、充放電サイ
クルが進行するにつれて負極の水素吸蔵合金が微粉化し
て行くと電極体の巻回構成圧が低いため微粉化した水素
吸蔵合金の脱落が進行し容量低下が早まつたと考えられ
る。一方電極体の巻回構成圧が６Kg/cm2と最も高い電池
Ｇは巻回構成圧が高いが故に電解液の電極体への浸透が
悪く電極体の電解液保持量が少ないため、電極の反応表
面積が制限されて、水素ガス発生による充電効率の低下
及びガスの蓄積による内部抵抗の増大等によつて円滑な
電池反応が著しく阻害されるので初期から容量が低く、
また充放電サイクルが進行するにつれて充電不足がより
進んでサイクル寿命が短くなつたと考えられる。また、
電極体の巻回構成圧が1.0〜5.0Kg/cm2の範囲内である電
池Ｂ乃至Ｆは、負極の水素吸蔵合金の微粉化が生じても
電極体の巻回構成圧によつて微粉化した水素吸蔵合金が
電極体に保持されて脱落が抑制されるため、負極容量の
劣化及び電極の機械的強度と電導性の低下が抑制される
と共に、巻回構成圧が電極体の電解液保持量を充分確保
できる程度のものであるため円滑な電池反応が行なわ
れ、より長期にわたつて高容量が維持できている。
０時間率電流で公称容量の１５０％充電した後、終止電
圧を1.0Ｖとして５時間率電流で放電するサイクル条件
で充放電を行い、電池Ｂ乃至Ｆの初期容量を１００とし
て表わしている。また、第２図は放電容量が電池Ｂ乃至
Ｆの初期容量の６０％に達するまでのサイクルと電極体
の巻回構成圧との関係を示す図面である。図面から明ら
かなように電極体の巻回構成圧の最も小さい電池Ａは初
期容量は高いもののサイクル劣化が著しく、電極体の巻
回構成圧の最も大きい電池Ｇは初期容量が低くなつてい
ることがわかる。これに対して電池Ｂ乃至Ｆは初期容量
が高くサイクル劣化も少ない。この理由を推察するに、
サイクル終了後に電池を分解すると電池Ａの負極の変形
が最も著しかつたことから、電池Ａは巻回構成圧が0.5K
g/cm2と低いが故に電極体の電解液保持量が多く円滑に
電池反応が進むので初期容量は高いものの、充放電サイ
クルが進行するにつれて負極の水素吸蔵合金が微粉化し
て行くと電極体の巻回構成圧が低いため微粉化した水素
吸蔵合金の脱落が進行し容量低下が早まつたと考えられ
る。一方電極体の巻回構成圧が６Kg/cm2と最も高い電池
Ｇは巻回構成圧が高いが故に電解液の電極体への浸透が
悪く電極体の電解液保持量が少ないため、電極の反応表
面積が制限されて、水素ガス発生による充電効率の低下
及びガスの蓄積による内部抵抗の増大等によつて円滑な
電池反応が著しく阻害されるので初期から容量が低く、
また充放電サイクルが進行するにつれて充電不足がより
進んでサイクル寿命が短くなつたと考えられる。また、
電極体の巻回構成圧が1.0〜5.0Kg/cm2の範囲内である電
池Ｂ乃至Ｆは、負極の水素吸蔵合金の微粉化が生じても
電極体の巻回構成圧によつて微粉化した水素吸蔵合金が
電極体に保持されて脱落が抑制されるため、負極容量の
劣化及び電極の機械的強度と電導性の低下が抑制される
と共に、巻回構成圧が電極体の電解液保持量を充分確保
できる程度のものであるため円滑な電池反応が行なわ
れ、より長期にわたつて高容量が維持できている。
(ト)発明の効果 本発明の金属−水素アルカリ蓄電池は、巻回構成圧が1.
0〜5.0Kg/cm2の渦巻電極体を備えたものであるから、充
放電を繰り返し行ない負極の水素吸蔵合金が微粉化して
も前記巻回構成圧により微粉化した水素吸蔵合金が電極
体に保持され脱落することが抑制されると共に電極体は
電池反応に充分な量の電解液を保持できるため、より長
期にわたつて電池性能を維持することができる。
0〜5.0Kg/cm2の渦巻電極体を備えたものであるから、充
放電を繰り返し行ない負極の水素吸蔵合金が微粉化して
も前記巻回構成圧により微粉化した水素吸蔵合金が電極
体に保持され脱落することが抑制されると共に電極体は
電池反応に充分な量の電解液を保持できるため、より長
期にわたつて電池性能を維持することができる。
第１図はサイクル特性図、第２図は電極体の巻回構成圧
と電池のサイクル寿命の関係を示すグラフ、第３図は感
圧紙により巻回構成圧を測定する際の巻回の様子を示す
模式的斜視図である。
と電池のサイクル寿命の関係を示すグラフ、第３図は感
圧紙により巻回構成圧を測定する際の巻回の様子を示す
模式的斜視図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 修三 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内 (72)発明者 松本 孝直 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】金属酸化物からなる正極と、水素吸蔵合金
からなる負極との間にセパレータを介して巻回してなる
電極体を備えた電池であって、前記電極体を構成する前
記正極と前記負極との相互の押圧力が１．０〜５．０Kg
/cm2であることを特徴とする金属−水素アルカリ蓄電
池。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59167993A JPH0642375B2 (ja) | 1984-08-10 | 1984-08-10 | 金属−水素アルカリ畜電池 |
| FR848418698A FR2569059B1 (fr) | 1984-08-10 | 1984-12-07 | Accumulateur alcalin metal/hydrogene |
| DE19843444998 DE3444998A1 (de) | 1984-08-10 | 1984-12-10 | Metall/wasserstoffalkali-akkumulatorbatterie |
| GB08431142A GB2162994B (en) | 1984-08-10 | 1984-12-10 | Metal/hydrogen alkaline storage battery |
| US06/841,058 US4636445A (en) | 1984-08-10 | 1986-03-17 | Metal/hydrogen alkaline storage battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59167993A JPH0642375B2 (ja) | 1984-08-10 | 1984-08-10 | 金属−水素アルカリ畜電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6147076A JPS6147076A (ja) | 1986-03-07 |
| JPH0642375B2 true JPH0642375B2 (ja) | 1994-06-01 |
Family
ID=15859808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59167993A Expired - Lifetime JPH0642375B2 (ja) | 1984-08-10 | 1984-08-10 | 金属−水素アルカリ畜電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0642375B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01170955U (ja) * | 1988-05-20 | 1989-12-04 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5854568A (ja) * | 1981-09-26 | 1983-03-31 | Furukawa Battery Co Ltd:The | 円筒形電池の極板巻回方法 |
-
1984
- 1984-08-10 JP JP59167993A patent/JPH0642375B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6147076A (ja) | 1986-03-07 |
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