JPH0797504B2 - 密閉形アルカリ蓄電池 - Google Patents
密閉形アルカリ蓄電池Info
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- JPH0797504B2 JPH0797504B2 JP59280302A JP28030284A JPH0797504B2 JP H0797504 B2 JPH0797504 B2 JP H0797504B2 JP 59280302 A JP59280302 A JP 59280302A JP 28030284 A JP28030284 A JP 28030284A JP H0797504 B2 JPH0797504 B2 JP H0797504B2
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- nickel
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- electrolyte
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電池の負極活物質に用いられる水素を可逆的
に吸蔵・放出する水素吸蔵合金に負極に用いた密閉形ア
ルカリ蓄電池に関する。
に吸蔵・放出する水素吸蔵合金に負極に用いた密閉形ア
ルカリ蓄電池に関する。
従来の技術 密閉形アルカリ蓄電池では、現在、ポータブル機器用と
してニッケル−カドミウム電池が広く実用化され、さら
に高容量化が図られている。最近では、水素吸蔵合金を
負極に用いたニッケル−水素電池が試みられている。こ
の電池においても電解液量が電池寿命と充電中の電池内
圧の上昇及び高率放電に大きく関与する。
してニッケル−カドミウム電池が広く実用化され、さら
に高容量化が図られている。最近では、水素吸蔵合金を
負極に用いたニッケル−水素電池が試みられている。こ
の電池においても電解液量が電池寿命と充電中の電池内
圧の上昇及び高率放電に大きく関与する。
発明が解決しようとする問題点 ニッケル−水素蓄電池の高性能化においても電解液量が
重要な要因となるので、この電解液量の最適条件を求め
る必要がある。
重要な要因となるので、この電解液量の最適条件を求め
る必要がある。
ニッケル−カドミウム蓄電池の反応は次式に示すように
進行する。
進行する。
この反応式においては活物質が化学変化する過程で必ず
カドミウム１分子に対して２分子の水が関与するため、
充・放電後には電解液中の水が増減することになる。し
たがって、電池反応系において電解液量を２分子の水だ
けは余分に入れ、調整をする必要がある。
カドミウム１分子に対して２分子の水が関与するため、
充・放電後には電解液中の水が増減することになる。し
たがって、電池反応系において電解液量を２分子の水だ
けは余分に入れ、調整をする必要がある。
一方、ニッケル−水素蓄電池の全反応は下記に示すよう
に、この水の関与が直接的になく、イオンを導通するた
めの電解質があればよい。換言すれば、電池内部抵抗を
下げるに必要な最低の電解液量でよい事になる。
に、この水の関与が直接的になく、イオンを導通するた
めの電解質があればよい。換言すれば、電池内部抵抗を
下げるに必要な最低の電解液量でよい事になる。
ここで、MHは金属水素化物、Ｍは水素吸蔵合金である。
このニッケル−水素蓄電池においてもニッケル−カドミ
ウム蓄電池と同様に電解液量を少なくした場合、ニッケ
ル正極による放電電圧やサイクル寿命等の低下が起こ
り、逆に過剰の場合、過充電時に発生する正極からの酸
素が負極近傍での過剰な電解液によって効率よく負極で
イオン化されにくく、また負極の表面及び表面付近で合
金中の水素と素早く反応して水に変化せず、電池内に酸
素ガスが充満し、安全弁の作動圧力以上に上昇すると、
その圧力によって電池内から電解液が漏出する現象が見
られる。
ウム蓄電池と同様に電解液量を少なくした場合、ニッケ
ル正極による放電電圧やサイクル寿命等の低下が起こ
り、逆に過剰の場合、過充電時に発生する正極からの酸
素が負極近傍での過剰な電解液によって効率よく負極で
イオン化されにくく、また負極の表面及び表面付近で合
金中の水素と素早く反応して水に変化せず、電池内に酸
素ガスが充満し、安全弁の作動圧力以上に上昇すると、
その圧力によって電池内から電解液が漏出する現象が見
られる。
そこで、本発明は電池内に含有する電解液量を正極実質
容量に対して適正化し、高容量で長寿命のニッケル−水
素蓄電池を得ることを目的とする。
容量に対して適正化し、高容量で長寿命のニッケル−水
素蓄電池を得ることを目的とする。
問題点を解決するための手段 水素吸蔵合金を負極とするニッケル−水素蓄電池におい
て、正極の単位実質容量当りの水酸化リチルムを含む電
解液量を1.8〜2.6c.c./Ahの範囲内に規制するものであ
る。
て、正極の単位実質容量当りの水酸化リチルムを含む電
解液量を1.8〜2.6c.c./Ahの範囲内に規制するものであ
る。
作用 ニッケル−水素蓄電池はその電池反応からわかるように
水が関与しないので、充・放電中において電解液量の増
減がない。本発明では電池内部抵抗を高くしない程度の
水酸化リチウムを含む電解液量を保持するので、正極か
ら発生する酸素の吸収が効率よく行なわれ、電池内圧が
上昇することはなく、サイクル寿命が長く、しかも、高
い利用率から高容量となる作用を有する。
水が関与しないので、充・放電中において電解液量の増
減がない。本発明では電池内部抵抗を高くしない程度の
水酸化リチウムを含む電解液量を保持するので、正極か
ら発生する酸素の吸収が効率よく行なわれ、電池内圧が
上昇することはなく、サイクル寿命が長く、しかも、高
い利用率から高容量となる作用を有する。
実施例 水素吸蔵合金の一例として常温（20℃）で水素平衡解離
圧力が0.5気圧であるLaNi3Co2を用いた。この合金の300
メッシュ以下の粉末10gに対して結着剤のポリビニルア
ルコールの２重量％水溶液2gを加えてペースト状とし、
これをニッケルの発泡状多孔体に直接充てんし、加圧成
形した。この電極を負極とした。一方、正極としては、
公知のニッケル製発泡状多孔体に、水酸化ニッケル粉
末，ニッケル，コバルト粉末及びカルボキシメチルセル
ロース水溶液を混練したペーストを充てんし、加圧，成
形して作った。
圧力が0.5気圧であるLaNi3Co2を用いた。この合金の300
メッシュ以下の粉末10gに対して結着剤のポリビニルア
ルコールの２重量％水溶液2gを加えてペースト状とし、
これをニッケルの発泡状多孔体に直接充てんし、加圧成
形した。この電極を負極とした。一方、正極としては、
公知のニッケル製発泡状多孔体に、水酸化ニッケル粉
末，ニッケル，コバルト粉末及びカルボキシメチルセル
ロース水溶液を混練したペーストを充てんし、加圧，成
形して作った。
上記の正，負極をセパレータと組合せて渦巻状に巻回し
て円筒形の電槽へ挿入し、20g/lのLiOHを含むKOHの30重
量％水溶液を各試料電池に電解液量を変化させて封口
し、単２形の密閉形アルカリ蓄電池を構成した。電池容
量は正極律則とし、実質容量2.5Ahとし、負極実質容量
は正極実質容量の1.5倍とした。
て円筒形の電槽へ挿入し、20g/lのLiOHを含むKOHの30重
量％水溶液を各試料電池に電解液量を変化させて封口
し、単２形の密閉形アルカリ蓄電池を構成した。電池容
量は正極律則とし、実質容量2.5Ahとし、負極実質容量
は正極実質容量の1.5倍とした。
各種電解液量の電池について、0.5Aで充電し、1Aで放電
する充放電を繰り返し、50サイクル目における150％過
充電時の最大電池内圧力とその時の電池内部抵抗を測定
した。その結果を図に示す。
する充放電を繰り返し、50サイクル目における150％過
充電時の最大電池内圧力とその時の電池内部抵抗を測定
した。その結果を図に示す。
図により水酸化リチルムを含む電解液量を多くすれば当
然、電池内部抵抗は下がる。水酸化リチルムを含む電解
液量が1.8c.c./Ahまでは急激に低くなるが、それより多
くなると抵抗の大きな低下はなく、ほぼ一定の値８〜10
mΩを示す。したがって1.8c.c./Ah以上の電解液量が必
要となる。
然、電池内部抵抗は下がる。水酸化リチルムを含む電解
液量が1.8c.c./Ahまでは急激に低くなるが、それより多
くなると抵抗の大きな低下はなく、ほぼ一定の値８〜10
mΩを示す。したがって1.8c.c./Ah以上の電解液量が必
要となる。
しかし、電解液量が1.8c.c./Ah以下においては正極容量
規制の電池では正極特性を維持するだけの電解液量がな
く正極の分極が大きくなり電池特性を低下させる。さら
に充・放電サイクルを繰り返すと当然正極側に電解液が
吸収され、電池内部抵抗の増大に伴って電池特性が低下
する。この様に正極容量規制の電池においてはえ水酸化
リチウムを含む電解液量が大きく規制される事がわか
る。特に発泡状ニッケル正極のような電解液を吸収しや
すい非焼結形では電解液量の最適化が重要となる。水酸
化リチウムを含む電解液量は負極によって規制されるの
ではなく、正極によって規制されるものである。電解液
として30wt％のKOH水溶液だけでは正極の利用率が低
く、高容量の電池になり得ない。正極の利用率を向上さ
せ、実用的な密閉型ニッケル・水素蓄電池を構成させる
ためには水酸化リチウムを含有する事が必須である。特
にニッケル発泡状多孔体に水酸化ニッケル粉末及びコバ
ルト粉末を充填したタイプの正極は従来の焼結するタイ
プに電極より基板の強度、活物質粒子間の結合力等の点
で劣り、電解液を多く吸収して膨張しやすい特性を有す
る。焼結電極では電解液量がある程度多くてもニッケル
発泡状多孔体タイプの電極より膨張度合は少ない。しか
し、ニッケル発泡状多孔体電極は電解液量によって電極
膨張度合が異なる。さらに、水酸化リチルム含有すると
高容量化となるため電解液量が増加するとその膨張度合
は一層大きくなる。この様に、ニッケル発泡状多孔体電
極を採用すると、大きな特徴を有するが電極自体が電解
液を吸収して異常に膨張するので、Ah当りの電解液量を
最適な範囲にする必要がある。正極容量規制の電池では
正極の利用率を正常に出る状態におけるAh当りの電解液
量をするために、水酸化リチルムを含有させる。仮に水
酸化リチウムを含有しないと正極の利用率が低下し、Ah
当りの電解液量が見掛上増加する事になり、適切な電解
液量を表現出来ない。正極自体も膨張度合いが大きくな
り放電特性の低下をまねく。当然の事ながら電解液量の
増加は正極の膨張の他に、充電時の電池内圧の急激な上
昇につながり、安全性の点で大きな問題となる。50サイ
クル目の充電後の電池内圧は逆に電解液量の増加と共に
上昇し、2.6c.c./Ahから急激に上昇する。電池内でのガ
ス吸収が効率よく行なわれていないことを意味してい
る。取扱い上安全な電池内圧力として50サイクル目で上
昇圧力が2Kg/cm2以下とすれば2.6c.c./Ahが電解液量の
上限となる。特に焼結させないタイプの正極を用いた密
閉型アルカリ蓄電池では、その電解液量の規制が一層き
びしく影響してくるので、実用上最も好ましいい範囲を
みつけることが重要となる。本発明はニッケル製発泡状
多孔体を用いた正極においてこの課題を解決したもので
ある。従ってこの範囲を少しでもはずれると電池内圧と
電池内抵抗は大きく上昇し実用にはならない。
規制の電池では正極特性を維持するだけの電解液量がな
く正極の分極が大きくなり電池特性を低下させる。さら
に充・放電サイクルを繰り返すと当然正極側に電解液が
吸収され、電池内部抵抗の増大に伴って電池特性が低下
する。この様に正極容量規制の電池においてはえ水酸化
リチウムを含む電解液量が大きく規制される事がわか
る。特に発泡状ニッケル正極のような電解液を吸収しや
すい非焼結形では電解液量の最適化が重要となる。水酸
化リチウムを含む電解液量は負極によって規制されるの
ではなく、正極によって規制されるものである。電解液
として30wt％のKOH水溶液だけでは正極の利用率が低
く、高容量の電池になり得ない。正極の利用率を向上さ
せ、実用的な密閉型ニッケル・水素蓄電池を構成させる
ためには水酸化リチウムを含有する事が必須である。特
にニッケル発泡状多孔体に水酸化ニッケル粉末及びコバ
ルト粉末を充填したタイプの正極は従来の焼結するタイ
プに電極より基板の強度、活物質粒子間の結合力等の点
で劣り、電解液を多く吸収して膨張しやすい特性を有す
る。焼結電極では電解液量がある程度多くてもニッケル
発泡状多孔体タイプの電極より膨張度合は少ない。しか
し、ニッケル発泡状多孔体電極は電解液量によって電極
膨張度合が異なる。さらに、水酸化リチルム含有すると
高容量化となるため電解液量が増加するとその膨張度合
は一層大きくなる。この様に、ニッケル発泡状多孔体電
極を採用すると、大きな特徴を有するが電極自体が電解
液を吸収して異常に膨張するので、Ah当りの電解液量を
最適な範囲にする必要がある。正極容量規制の電池では
正極の利用率を正常に出る状態におけるAh当りの電解液
量をするために、水酸化リチルムを含有させる。仮に水
酸化リチウムを含有しないと正極の利用率が低下し、Ah
当りの電解液量が見掛上増加する事になり、適切な電解
液量を表現出来ない。正極自体も膨張度合いが大きくな
り放電特性の低下をまねく。当然の事ながら電解液量の
増加は正極の膨張の他に、充電時の電池内圧の急激な上
昇につながり、安全性の点で大きな問題となる。50サイ
クル目の充電後の電池内圧は逆に電解液量の増加と共に
上昇し、2.6c.c./Ahから急激に上昇する。電池内でのガ
ス吸収が効率よく行なわれていないことを意味してい
る。取扱い上安全な電池内圧力として50サイクル目で上
昇圧力が2Kg/cm2以下とすれば2.6c.c./Ahが電解液量の
上限となる。特に焼結させないタイプの正極を用いた密
閉型アルカリ蓄電池では、その電解液量の規制が一層き
びしく影響してくるので、実用上最も好ましいい範囲を
みつけることが重要となる。本発明はニッケル製発泡状
多孔体を用いた正極においてこの課題を解決したもので
ある。従ってこの範囲を少しでもはずれると電池内圧と
電池内抵抗は大きく上昇し実用にはならない。
この様に本発明によれば、正極容量で水酸化リチルムを
含む電解液量を規制しているため単２サイズで実質容量
で2.5Ahの容量で高い電池を構成しても、電池の内部抵
抗も低く、このため放電電圧も中間電位で1.25V以上を
示し、また電池内圧力が安全弁の作動圧力である10kg/c
m2以上に上昇しないので漏液もなく、また合金の腐蝕も
少なく、500サイクル以上の長寿命が期待できる。少な
くとも同筒型ニッケル−水素蓄電池では500サイクルま
では確認されている。
含む電解液量を規制しているため単２サイズで実質容量
で2.5Ahの容量で高い電池を構成しても、電池の内部抵
抗も低く、このため放電電圧も中間電位で1.25V以上を
示し、また電池内圧力が安全弁の作動圧力である10kg/c
m2以上に上昇しないので漏液もなく、また合金の腐蝕も
少なく、500サイクル以上の長寿命が期待できる。少な
くとも同筒型ニッケル−水素蓄電池では500サイクルま
では確認されている。
なお、本発明は電池サイズにかかわりなく適用すること
ができる。例えば単1,単３サイズにおいても上記と同様
の結果が得られた。また、負極に用いる水素吸蔵合金
は、常温での水素平衡解離圧力が１気圧以下のものが電
池内の水素圧力を減少させる働きから好ましい。ここで
は特に円筒密閉型電池について述べたが、この電解液量
の範囲は数10Ah〜150Ah規模の密閉型アルカリ蓄電池で
あれば適用可能である。
ができる。例えば単1,単３サイズにおいても上記と同様
の結果が得られた。また、負極に用いる水素吸蔵合金
は、常温での水素平衡解離圧力が１気圧以下のものが電
池内の水素圧力を減少させる働きから好ましい。ここで
は特に円筒密閉型電池について述べたが、この電解液量
の範囲は数10Ah〜150Ah規模の密閉型アルカリ蓄電池で
あれば適用可能である。
したがって、正極容量規制の電池であるが故に正極の単
位実質容量に対して水酸化リチウムを含む電解液量を1.
8〜2.6c.c./Ahの最適な範囲に限定する事が必要であ
り、実用上最も重要な事である。
位実質容量に対して水酸化リチウムを含む電解液量を1.
8〜2.6c.c./Ahの最適な範囲に限定する事が必要であ
り、実用上最も重要な事である。
発明の効果 以上のように本発明によれば、安全性が高くしかも高容
量、正極の膨張を抑制し、長寿命の密閉形ニッケル−水
素アルカリ蓄電池が得られる。
量、正極の膨張を抑制し、長寿命の密閉形ニッケル−水
素アルカリ蓄電池が得られる。
図面は電池の単位容量当りの電解液量と電池内部抵抗及
び電池内圧の関係を示した図である。
び電池内圧の関係を示した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 生駒 宗久 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−99277（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】水素吸蔵合金を保有する負極と、ニッケル
正極と、両電極を隔離するセパレータと、水酸化リチウ
ムを含むアルカリ電解液を密閉容器内に封入した正極容
量規制のアルカリ蓄電池であって、前記ニッケル正極は
ニッケル発泡状多孔体に水酸化ニッケル粉末及びコバル
ト粉末を充填したものであり、前記電解液は20g/lのLiO
Hと30wt％のKOHの混合水溶液からなり、正極の単位容量
当たりの電解液量を1.8〜2.6cc/Ahにした密閉型アルカ
リ電池。 - 【請求項２】前記水素吸蔵合金の常温における水素平衡
解離圧力が１気圧以下である特許請求の範囲第１項記載
の密閉型アルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59280302A JPH0797504B2 (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 密閉形アルカリ蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59280302A JPH0797504B2 (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 密閉形アルカリ蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61156639A JPS61156639A (ja) | 1986-07-16 |
| JPH0797504B2 true JPH0797504B2 (ja) | 1995-10-18 |
Family
ID=17623091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59280302A Expired - Lifetime JPH0797504B2 (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 密閉形アルカリ蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0797504B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6332856A (ja) * | 1986-07-25 | 1988-02-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 密閉形ニツケル−水素蓄電池 |
| JP2573916Y2 (ja) * | 1991-06-17 | 1998-06-04 | 矢崎総業株式会社 | 電気接続箱 |
| JP4902066B2 (ja) * | 2001-08-02 | 2012-03-21 | パナソニック株式会社 | 電池パックシステムおよび電池パックの劣化判定方法 |
| JP4573510B2 (ja) * | 2003-09-30 | 2010-11-04 | 三洋電機株式会社 | アルカリ蓄電池および組電池 |
| JP5849768B2 (ja) * | 2012-02-28 | 2016-02-03 | 三洋電機株式会社 | アルカリ蓄電池及びアルカリ蓄電池システム |
| WO2014050074A1 (ja) * | 2012-09-25 | 2014-04-03 | 三洋電機株式会社 | アルカリ蓄電池及びそれを用いた蓄電池システム。 |
| JP6200897B2 (ja) * | 2012-10-30 | 2017-09-20 | 三洋電機株式会社 | 蓄電池モジュール及び蓄電池システム |
| JPWO2014068868A1 (ja) * | 2012-10-30 | 2016-09-08 | 三洋電機株式会社 | ニッケル水素蓄電池及び蓄電池システム |
| JP2017076470A (ja) * | 2015-10-13 | 2017-04-20 | 湘南Ｃｏｒｕｎ Ｅｎｅｒｇｙ株式会社 | アルカリ蓄電池及びその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0642374B2 (ja) * | 1984-10-18 | 1994-06-01 | 三洋電機株式会社 | 金属−水素アルカリ蓄電池 |
-
1984
- 1984-12-27 JP JP59280302A patent/JPH0797504B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61156639A (ja) | 1986-07-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |