JP2000215882A - ニッケル水素蓄電池およびその使用方法 - Google Patents
ニッケル水素蓄電池およびその使用方法Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
- Filling, Topping-Up Batteries (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【解決手段】電池容器に開閉可能な注液部を設ける。電
池の内部抵抗が電池の初期の内部抵抗の1.5倍より大
きくなっている場合に、電池の内部抵抗が電池の初期の
内部抵抗の1.5倍以下の値となるまで補液を行う。 【効果】実質的に電池の寿命を延ばすことができる。
池の内部抵抗が電池の初期の内部抵抗の1.5倍より大
きくなっている場合に、電池の内部抵抗が電池の初期の
内部抵抗の1.5倍以下の値となるまで補液を行う。 【効果】実質的に電池の寿命を延ばすことができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、容量復帰させて用
いることのできるニッケル水素蓄電池およびその使用方
法に関する。
いることのできるニッケル水素蓄電池およびその使用方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電気自動車や電動工具等のような
高出力が要求される用途に、ニッケル水素電池が使用さ
れるようになってきている。
高出力が要求される用途に、ニッケル水素電池が使用さ
れるようになってきている。
【0003】このニッケル水素蓄電池は、ニッケル酸化
物を用いた正極と、水素吸蔵合金を用いた負極とを、合
成樹脂製のセパレータで隔離し、アルカリ電解液ととも
に密閉式の電池容器に収納した構造を有した蓄電池であ
り、例えば500回以上充放電を繰り返しても80%以上
の容量を保持するというように、充放電サイクル特性に
優れたものである。
物を用いた正極と、水素吸蔵合金を用いた負極とを、合
成樹脂製のセパレータで隔離し、アルカリ電解液ととも
に密閉式の電池容器に収納した構造を有した蓄電池であ
り、例えば500回以上充放電を繰り返しても80%以上
の容量を保持するというように、充放電サイクル特性に
優れたものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のようにニッケル
水素蓄電池は、密閉式で充放電サイクル寿命も長い為、
所定の回数使用しその容量が著しく低下した場合には、
電池の寿命が尽きたと判断し、これを廃棄処分にしてい
た。そして、廃棄処分にされた電池は、リサイクルする
ために回収され、利用可能な材料が抽出されて再利用に
付されていた。しかしながら、電池を構成する材料の1
00%を再利用するのは難しく、寿命の尽きた電池の有
効な利用方法の創出が求められていた。
水素蓄電池は、密閉式で充放電サイクル寿命も長い為、
所定の回数使用しその容量が著しく低下した場合には、
電池の寿命が尽きたと判断し、これを廃棄処分にしてい
た。そして、廃棄処分にされた電池は、リサイクルする
ために回収され、利用可能な材料が抽出されて再利用に
付されていた。しかしながら、電池を構成する材料の1
00%を再利用するのは難しく、寿命の尽きた電池の有
効な利用方法の創出が求められていた。
【0005】また、近年ニッケル水素蓄電池は、EV用
(HEV用)としての利用もなされるようになり、1000
サイクル以上といったようなより長い寿命が求められる
ようになってきている。
(HEV用)としての利用もなされるようになり、1000
サイクル以上といったようなより長い寿命が求められる
ようになってきている。
【0006】本発明は以上に鑑みなされたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のニッケル水素蓄
電池は、寿命の尽きたニッケル水素蓄電池に新しい電解
液を注液することにより、電池特性が回復することを見
出すことにより考えられたものであって、開閉可能な注
液部を電池容器に備えたことを特徴とするものである。
また、本発明のニッケル水素蓄電池の使用方法は、電池
寿命を効率よく延ばすことのできる方法であって、電池
の内部抵抗が電池の初期の内部抵抗の1.5倍より大き
くなっている場合に、電池の内部抵抗が電池の初期の内
部抵抗の1.5倍以下の値となるまで補液を行うことを
特徴とするものである。
電池は、寿命の尽きたニッケル水素蓄電池に新しい電解
液を注液することにより、電池特性が回復することを見
出すことにより考えられたものであって、開閉可能な注
液部を電池容器に備えたことを特徴とするものである。
また、本発明のニッケル水素蓄電池の使用方法は、電池
寿命を効率よく延ばすことのできる方法であって、電池
の内部抵抗が電池の初期の内部抵抗の1.5倍より大き
くなっている場合に、電池の内部抵抗が電池の初期の内
部抵抗の1.5倍以下の値となるまで補液を行うことを
特徴とするものである。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明のニッケル水素蓄電池は、
開閉可能な注液部を備えていることを特徴とし、例え
ば、該注液部は、電池容器に設けられたネジの切られた
円形の穴と、ネジの切られた栓とからなり、該栓が気密
状態で前記穴にネジ止めされた構造とするのが好まし
く、この場合、気密を保ちやすくする為に、前記穴の直
径は穴の周囲を構成する部材の厚さの3倍以下とするの
が良い。
開閉可能な注液部を備えていることを特徴とし、例え
ば、該注液部は、電池容器に設けられたネジの切られた
円形の穴と、ネジの切られた栓とからなり、該栓が気密
状態で前記穴にネジ止めされた構造とするのが好まし
く、この場合、気密を保ちやすくする為に、前記穴の直
径は穴の周囲を構成する部材の厚さの3倍以下とするの
が良い。
【0009】また、注液部の位置は特に限定されない
が、上記のように穴と栓とからなるネジ留め構造とする
場合には、注液部は電池容器の平らな部分、例えば円筒
型電池の場合には容器の底や蓋の部分に設けるのが好ま
しい。
が、上記のように穴と栓とからなるネジ留め構造とする
場合には、注液部は電池容器の平らな部分、例えば円筒
型電池の場合には容器の底や蓋の部分に設けるのが好ま
しい。
【0010】さらに注液部は、気密状態を保つように構
成されているのが好ましく、電池に安全弁が設けられる
場合には、安全弁の動作圧以下で常に電池の気密状態が
保たれるように構成するのが良い。この場合、例えば、
上記のように穴と栓とからなるネジ留め構造とする場合
には、栓のネジの切られた表面にシール材を形成し、気
密状態を保つようにするのが好ましい。
成されているのが好ましく、電池に安全弁が設けられる
場合には、安全弁の動作圧以下で常に電池の気密状態が
保たれるように構成するのが良い。この場合、例えば、
上記のように穴と栓とからなるネジ留め構造とする場合
には、栓のネジの切られた表面にシール材を形成し、気
密状態を保つようにするのが好ましい。
【0011】シール材としては、アルカリ性を有する電
解液に耐える材料、例えば、テフロンやナイロンが好ま
しい。
解液に耐える材料、例えば、テフロンやナイロンが好ま
しい。
【0012】本発明のニッケル水素蓄電池の使用方法
は、例えば上記本発明のニッケル水素蓄電池に適した使
用方法であって、電池が寿命に達したときにその性能を
回復させることのできる方法であり、補液を行うことに
よって性能を回復させるというものである。
は、例えば上記本発明のニッケル水素蓄電池に適した使
用方法であって、電池が寿命に達したときにその性能を
回復させることのできる方法であり、補液を行うことに
よって性能を回復させるというものである。
【0013】補液の時期は、特に限定されるものではな
いが、例えば電池が寿命に達した時、また、その前の電
池の性能が低下してきた時である。ニッケル水素電池が
寿命に至る原因の一つとして、正極の膨潤または水素吸
蔵合金の微粉化によるセパレータ中の電解液の枯渇に起
因する内部抵抗の上昇があり、このため、電池の寿命は
内部抵抗の変化を見ることによってもある程度判断する
ことが出来る。そこで、例えば、初期の内部抵抗に比べ
てその内部抵抗が2倍になった時を補液の目安にするこ
とも出来、特にEV用の電池等、大型で大出力の要求さ
れる電池の場合の目安として適している。
いが、例えば電池が寿命に達した時、また、その前の電
池の性能が低下してきた時である。ニッケル水素電池が
寿命に至る原因の一つとして、正極の膨潤または水素吸
蔵合金の微粉化によるセパレータ中の電解液の枯渇に起
因する内部抵抗の上昇があり、このため、電池の寿命は
内部抵抗の変化を見ることによってもある程度判断する
ことが出来る。そこで、例えば、初期の内部抵抗に比べ
てその内部抵抗が2倍になった時を補液の目安にするこ
とも出来、特にEV用の電池等、大型で大出力の要求さ
れる電池の場合の目安として適している。
【0014】また、補液により電池の性能は回復する
が、完全に元に戻すのは難しく、戻り具合を内部抵抗を
目安にして測った場合、確実に戻るのは初期の内部抵抗
の1.5倍の値までである。従って、内部抵抗が初期の
1.5倍を超えない時点で補液を行ってもその効果はあ
まりなく、効率的でない。このため、補液の時期は、電
池の内部抵抗が電池の初期の内部抵抗の1.5倍より大
きくなっている場合に行うのが好ましい。
が、完全に元に戻すのは難しく、戻り具合を内部抵抗を
目安にして測った場合、確実に戻るのは初期の内部抵抗
の1.5倍の値までである。従って、内部抵抗が初期の
1.5倍を超えない時点で補液を行ってもその効果はあ
まりなく、効率的でない。このため、補液の時期は、電
池の内部抵抗が電池の初期の内部抵抗の1.5倍より大
きくなっている場合に行うのが好ましい。
【0015】補液は、電池の内部抵抗を見ながら行うの
が好ましく、確実に戻るのは初期の内部抵抗の1.5倍
であることから、電池の内部抵抗が電池の初期の内部抵
抗の1.5倍以下の値となるまで補液を行うのが効率的
で良い。また、例えば、1.8倍といったような内部抵
抗の戻りが少ないところで補液を中断すると、補液後の
寿命が短くなる。
が好ましく、確実に戻るのは初期の内部抵抗の1.5倍
であることから、電池の内部抵抗が電池の初期の内部抵
抗の1.5倍以下の値となるまで補液を行うのが効率的
で良い。また、例えば、1.8倍といったような内部抵
抗の戻りが少ないところで補液を中断すると、補液後の
寿命が短くなる。
【0016】尚、補液に用いる液成分としては、純水が
最も好ましいが、電池の電解液と同じ組成のものを用い
ても良い。
最も好ましいが、電池の電解液と同じ組成のものを用い
ても良い。
【実施例】(正極板の製作)少量のコバルトおよび亜鉛
を共沈した平均粒径が10μmの水酸化ニッケル粉末1
00重量部と、水酸化コバルト粉末10重量部と、酸化
亜鉛粉末5重量部とを、0.4wt%カルボキシメチル
セルロース水溶液に分散させてペーストを調製した。多
孔度95%の発泡ニッケル(住友電工製、商品名セルメ
ット)にペーストを充填・乾燥・プレスすることによ
り、ペースト式水酸化ニッケル正極板を作製した。 (負極板の製作)組成がMmNi3.55Co0.75Mn0.4
Al0.3からなる水素吸蔵合金粉末100重量部と、導
電剤としてのカーボンブラック3重量部を1wt%ポリ
ビニルアルコール水溶液に分散させてペーストを調製し
た。このペーストを、穿孔鋼板に塗布・乾燥・プレスす
ることにより、ペースト式水素吸蔵合金負極板を作製し
た。 (電池の製作)水酸化カリウムと水酸化ナトリウムと水
酸化リチウムの含有モル比率が6:1:0.5であるア
ルカリ性水溶液を調整し、電解液として用いた。セパレ
ータは、厚みが0.18mm、単位面積当たりの重量が
70g/m2であるポリプロピレン製不織布に、アクリ
ル酸をグラフト重合させて親水性処理をおこなって製作
した。前記の水酸化ニッケル正極板と、水素吸蔵合金負
極板と、セパレータとを捲回して、渦巻状円筒形極板群
を製作し、これを円筒状の電池缶に挿入後、前記電解液
を注液したのち封口して、円筒形ニッケル・水素蓄電池
を作製した。
を共沈した平均粒径が10μmの水酸化ニッケル粉末1
00重量部と、水酸化コバルト粉末10重量部と、酸化
亜鉛粉末5重量部とを、0.4wt%カルボキシメチル
セルロース水溶液に分散させてペーストを調製した。多
孔度95%の発泡ニッケル(住友電工製、商品名セルメ
ット)にペーストを充填・乾燥・プレスすることによ
り、ペースト式水酸化ニッケル正極板を作製した。 (負極板の製作)組成がMmNi3.55Co0.75Mn0.4
Al0.3からなる水素吸蔵合金粉末100重量部と、導
電剤としてのカーボンブラック3重量部を1wt%ポリ
ビニルアルコール水溶液に分散させてペーストを調製し
た。このペーストを、穿孔鋼板に塗布・乾燥・プレスす
ることにより、ペースト式水素吸蔵合金負極板を作製し
た。 (電池の製作)水酸化カリウムと水酸化ナトリウムと水
酸化リチウムの含有モル比率が6:1:0.5であるア
ルカリ性水溶液を調整し、電解液として用いた。セパレ
ータは、厚みが0.18mm、単位面積当たりの重量が
70g/m2であるポリプロピレン製不織布に、アクリ
ル酸をグラフト重合させて親水性処理をおこなって製作
した。前記の水酸化ニッケル正極板と、水素吸蔵合金負
極板と、セパレータとを捲回して、渦巻状円筒形極板群
を製作し、これを円筒状の電池缶に挿入後、前記電解液
を注液したのち封口して、円筒形ニッケル・水素蓄電池
を作製した。
【0017】図1は、本実施例の円筒型ニッケル・水素
電池の外観を示す斜視図、図2は、ネジ留め構造を有す
る注液部の部分断面図である。本電池では、注液部1は
容器の蓋の部分に設けられており、図2に示されるよう
に、電池容器2に設けられたネジの切られた円形の穴3
と、ネジの切られた栓4と補強板5からなり、栓4のネ
ジ部の直径は2mm、電池容器2の肉圧は0.5mm、
補強板の肉圧が1.0mmである。
電池の外観を示す斜視図、図2は、ネジ留め構造を有す
る注液部の部分断面図である。本電池では、注液部1は
容器の蓋の部分に設けられており、図2に示されるよう
に、電池容器2に設けられたネジの切られた円形の穴3
と、ネジの切られた栓4と補強板5からなり、栓4のネ
ジ部の直径は2mm、電池容器2の肉圧は0.5mm、
補強板の肉圧が1.0mmである。
【0018】図3は別のネジ留め構造を有する注液部の
部分断面図であり、注液部1は、電池容器2に設けられ
たネジの切られた円形の穴3と、ネジの切られた栓4と
からなり、栓4のネジ部の直径は3mm、電池容器2の
肉圧は1.2mmである。容器の厚さを厚くする場合に
は、このような構造にすることも出来る。
部分断面図であり、注液部1は、電池容器2に設けられ
たネジの切られた円形の穴3と、ネジの切られた栓4と
からなり、栓4のネジ部の直径は3mm、電池容器2の
肉圧は1.2mmである。容器の厚さを厚くする場合に
は、このような構造にすることも出来る。
【0019】本電池の公称電圧は1.2Vであり、その
内部抵抗は1mΩである。また、電流値10Aで0.8
Vまで放電した際の容量は、50Ahである。この電池
を用い、25Aでの100分間充電と、50Aでの48
分間放電とを繰り返し行った。そして、放電時の電圧が
0.8Vを下回るようになった時点をこの電池のサイク
ル寿命としたところ、その寿命は400サイクルであっ
た。この時の電池の内部抵抗は、2mΩであった。
内部抵抗は1mΩである。また、電流値10Aで0.8
Vまで放電した際の容量は、50Ahである。この電池
を用い、25Aでの100分間充電と、50Aでの48
分間放電とを繰り返し行った。そして、放電時の電圧が
0.8Vを下回るようになった時点をこの電池のサイク
ル寿命としたところ、その寿命は400サイクルであっ
た。この時の電池の内部抵抗は、2mΩであった。
【0020】この寿命に達した電池の注液部1の栓4を
開け、初期に注液した電解液体積量の5%の量の純水を
補水して栓4を閉じ、12時間放置した。この後、8Aの
電流値で5時間充電し、次いで8Aの電流値で1.0V
まで放電した。この処理により、電池の内部抵抗は1.
4mΩまで低下した。この電池に10Aの電流値で6時
間の充電を行った後、10Aで0.8Vまで放電するこ
とによって容量を測定したところ、48Ahであった。
そして、この電池に対して、再度上記25Aでの100
分間充電と、50Aでの48分間放電とを繰り返し行っ
たところ、電池が復活していることが分かり、200サ
イクルの寿命であった。この時の電池の内部抵抗は、
2.1mΩであった。すなわち、上記処理により、さら
に200サイクル寿命が延びた。
開け、初期に注液した電解液体積量の5%の量の純水を
補水して栓4を閉じ、12時間放置した。この後、8Aの
電流値で5時間充電し、次いで8Aの電流値で1.0V
まで放電した。この処理により、電池の内部抵抗は1.
4mΩまで低下した。この電池に10Aの電流値で6時
間の充電を行った後、10Aで0.8Vまで放電するこ
とによって容量を測定したところ、48Ahであった。
そして、この電池に対して、再度上記25Aでの100
分間充電と、50Aでの48分間放電とを繰り返し行っ
たところ、電池が復活していることが分かり、200サ
イクルの寿命であった。この時の電池の内部抵抗は、
2.1mΩであった。すなわち、上記処理により、さら
に200サイクル寿命が延びた。
【0021】さらに、この寿命に達した電池の注液部1
の栓4を開け、初期に注液した電解液体積量の4%の量
の純水を補水して栓4を閉じ、12時間放置した。この
後、8Aの電流値で5時間充電し、次いで8Aの電流値
で1.0Vまで放電した。この電池の内部抵抗は1.6
mΩであったので、再度8Aの電流値で5時間充電し、
次いで8Aの電流値で1.0Vまで放電したところ、電
池の内部抵抗は1.5mΩとなった。この電池に10A
の電流値で6時間の充電を行った後、10Aで0.8V
まで放電することによって容量を測定したところ、46
Ahであった。そして、この電池に対して、再度上記2
5Aでの100分間充電と、50Aでの48分間放電と
を繰り返し行ったところ、電池が再度復活していること
が分かり、180サイクルの寿命を有した。この時の電
池の内部抵抗は、2.2mΩであった。すなわち、上記
処理により、さらに180サイクル寿命が延びた。
の栓4を開け、初期に注液した電解液体積量の4%の量
の純水を補水して栓4を閉じ、12時間放置した。この
後、8Aの電流値で5時間充電し、次いで8Aの電流値
で1.0Vまで放電した。この電池の内部抵抗は1.6
mΩであったので、再度8Aの電流値で5時間充電し、
次いで8Aの電流値で1.0Vまで放電したところ、電
池の内部抵抗は1.5mΩとなった。この電池に10A
の電流値で6時間の充電を行った後、10Aで0.8V
まで放電することによって容量を測定したところ、46
Ahであった。そして、この電池に対して、再度上記2
5Aでの100分間充電と、50Aでの48分間放電と
を繰り返し行ったところ、電池が再度復活していること
が分かり、180サイクルの寿命を有した。この時の電
池の内部抵抗は、2.2mΩであった。すなわち、上記
処理により、さらに180サイクル寿命が延びた。
【0022】このように、電池の内部抵抗が電池の初期
の内部抵抗の1.5倍より大きくなっている場合に、電
池の内部抵抗が電池の初期の内部抵抗の1.5倍以下の
値となるまで補液を行うという本発明の使用方法を用い
ることによって、電池の寿命を実質的に延ばすことがで
きることがわかった。
の内部抵抗の1.5倍より大きくなっている場合に、電
池の内部抵抗が電池の初期の内部抵抗の1.5倍以下の
値となるまで補液を行うという本発明の使用方法を用い
ることによって、電池の寿命を実質的に延ばすことがで
きることがわかった。
【0023】なお、本実施例に示すように、本発明の使
用方法において、補液を行う場合には、補液後所定時間
放置したのち0.2C以下の電流値で充電し、その後
0.2C以下の電流値で放電するのが好ましい。さらに
充電は初期容量の8割以下に留めるのが好ましく、内部
抵抗が初期の内部抵抗の1.5倍以下となるまで繰り返
すのが良い。
用方法において、補液を行う場合には、補液後所定時間
放置したのち0.2C以下の電流値で充電し、その後
0.2C以下の電流値で放電するのが好ましい。さらに
充電は初期容量の8割以下に留めるのが好ましく、内部
抵抗が初期の内部抵抗の1.5倍以下となるまで繰り返
すのが良い。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、補液を行うことにより
繰り返し使用できるニッケル水素電池が実現でき、本発
明の使用方法によれば、本発明の電池を効率良く利用で
きる。
繰り返し使用できるニッケル水素電池が実現でき、本発
明の使用方法によれば、本発明の電池を効率良く利用で
きる。
【図1】本実施例の円筒型ニッケル・水素電池の外観を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図2】ネジ留め構造を有する注液部の部分断面図であ
る。
る。
【図3】別のネジ留め構造を有する注液部の部分断面図
である。
である。
1:注液部 2:電池容器 3:穴 4:
栓 5:補強板
栓 5:補強板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H011 AA03 GG05 KK01 KK02 5H023 AA03 AS02 AS10 CC11 CC15 CC19 CC30
Claims (4)
- 【請求項1】 電池容器に開閉可能な注液部を備えてい
ることを特徴とするニッケル水素蓄電池。 - 【請求項2】 上記注液部が電池容器に設けられたネジ
の切られた円形の穴と、ネジの切られた栓とからなり、
前記穴の直径が穴の周囲を構成する部材の厚さの3倍以
下であって、前記栓が気密状態で前記穴にネジ止めされ
ていることを特徴とする請求項1記載のニッケル水素蓄
電池。 - 【請求項3】 電池には安全弁が設けられ、上記栓のネ
ジの切られた表面にはシール材が形成され、該栓が前記
安全弁の動作圧以下で電池の気密状態が保たれるように
気密状態でネジ止めされていることを特徴とする請求項
2記載のニッケル水素蓄電池。 - 【請求項4】 電池の内部抵抗が電池の初期の内部抵抗
の1.5倍より大きくなっている場合に、電池の内部抵
抗が電池の初期の内部抵抗の1.5倍以下の値となるま
で補液を行うことを特徴とするニッケル水素蓄電池の使
用方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11013556A JP2000215882A (ja) | 1999-01-21 | 1999-01-21 | ニッケル水素蓄電池およびその使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11013556A JP2000215882A (ja) | 1999-01-21 | 1999-01-21 | ニッケル水素蓄電池およびその使用方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000215882A true JP2000215882A (ja) | 2000-08-04 |
Family
ID=11836462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11013556A Pending JP2000215882A (ja) | 1999-01-21 | 1999-01-21 | ニッケル水素蓄電池およびその使用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000215882A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6936371B2 (en) | 2001-07-04 | 2005-08-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for recycling battery pack |
| KR100670515B1 (ko) | 2005-07-06 | 2007-01-16 | 삼성에스디아이 주식회사 | 캡 조립체와 이를 구비하는 리튬이온 이차전지 |
| KR100670435B1 (ko) | 2005-11-29 | 2007-01-16 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차전지 |
| EP3349272A4 (en) * | 2016-01-29 | 2018-10-31 | LG Chem, Ltd. | Battery cell and method for manufacturing battery cell |
-
1999
- 1999-01-21 JP JP11013556A patent/JP2000215882A/ja active Pending
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