JPH01132066A - 水素吸蔵合金を用いた密閉形ニッケル・水素蓄電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、負極に一水素吸蔵合金を用いたニッケル・水
素蓄電池の構成の改良に関する。

従来の技術 高密度に水素を吸蔵・放出する水素吸蔵合金を負極材料
に用いるニッケル・水素蓄電池は密閉化が可能で、円筒
密閉形ニッケル・カドミウム蓄電池（以後二カド電池と
称する）をはるかに凌ぐ高エネルギー密度電池として期
待されている。しかし、このニッケル・水素蓄電池は、
現在まだ開発段階であシミ池の構成方法に基準となるも
のが乏しい。このため、従来０ニカド電池の構成方法を
参考にする場合が多い。電池構成時におけるニカド電池
は、通常以下の状態の正・負極をセパレータを介して渦
巻状に構成し、電解液とともに円筒状の缶に挿入し密閉
される。

（１）　　焼結式ニッケル正極の場合は、ニッケルの焼
結基板内部に活物質であるＮ１（ＯＩ（）２を充填し、
アルカリ水溶液中で電気化学的に充放電を施したのち水
洗・乾燥を経過した放電状態である。

非焼結式ニッケル正極の場合はＮ　ｌ　（ＯＨ）　２を
塗着または充填した放電状態である。

（巧　カドミウム負極の場合は、焼結式および非焼結式
のいずれもが、アルカリ水溶液中で電気化学的に部分充
電を施したのち水洗・乾燥を経過した未放電状態である
。

この理由は、一般にカドミウム負極はニッケル正極に比
べて、高率放電特性に劣るためあらかじめ負極側に放電
可能容量を前記した方法で設け、正極容量によって電池
容量を規制するためである。これによって、負極が、電
池の放電後においても完全放電状態あるいは過放電状態
になることが防止でき、負極活物質の溶出に起因するサ
イクル寿命の劣化が抑制される。

ニッケル・水素蓄電池では、ニッケル正極を用いる点は
、ニカド電池と同様であるが、負極活物質に水素を吸蔵
・放出する水素吸蔵合金を使用する（以後、合金負極と
略称する）。一般に、合金負極はカドミウム負極と同様
に、ニッケル正極と比べて高率放電特性に劣るためこの
場合も前記（１）（２）の状態で電池を構成する必要が
ある。そこで合金負極を部分充電状態にするため、以下
の方法が提案されている。

■　カドミウム負極と同様ブルカ、り溶液中で部分充電
を施す。

■　水素ガスの吸蔵放出操作により合金を粉砕するとと
もに一部の水素を残しておき、この状態の合金粉末を用
いて負極を構成する（水素の吸蔵は充電に相当する）。

発明が解決しようとする問題点 前記■■の方法は、従来のカドミウム負極の化成操作に
あたる煩雑な水素吸蔵操作を必要とする。

また■■の方法では、電池構成前に大気に触れ水素を吸
蔵した活性な合金が燃焼する危険性がちシ、仮に燃えな
くても大気中に水素が飛散し、所望の水素吸蔵量が得ら
・れにくい。

本発明は上記のような問題点を解消し、簡単な製法によ
る正極と負極を用いて、正極容量によシ容量が規制され
る長寿命の密閉形ニッケル・水素蓄電池を提供すること
を目的とする。

問題点を解決するための手段 この問題点を解決するため本発明は、正極中に電気化学
的に充電され充電後は放電しない適量のコバ／ｌ／）お
よび／またはコバルト酸化物を予め加えた無化成の正極
と、水素吸蔵合金を支持体に充填あるいは塗着しただけ
の合金負極とを組み合わせて電池を構成したものである
。

作　　用 この構成によれば、電池の初充電でニッケル正極では活
物質であるＮｉ（ＯＨ）２の他にコバ／ｌ／）および／
または２価のコバ／ｌ／ｌ−酸化物（例えばＣｏ　（Ｏ
Ｈ）　２　）が充電され、一方合金負極ではこれら両者
の充電電気量の合計が充電される。しかし、コバルトお
よび／または２価のコバルト酸化物は３価のｃｏ２０３
等の高次酸化物になると放電されず、正極の放電は活物
質だけが働く。したがって、電池の完全放電後には合金
負極にまだ放電余力を有する結果、電池容量は正極容量
で規制され電池の長寿命化がはかれることとなる。

実施例 以下本発明の実施例を第１図と第２図を参照して説明す
る。

Ｎｉ（ＯＨ）２粉末１００重量部に対し平均粒径６μｍ
のコバルトカルボニル 物を水で混練し多孔度約９６％、厚さ１．５鴫のスポン
ジ状ニッケル多孔体中に充填する。これを１００℃で乾
燥後、加圧して平均厚さ７．８　ｍｍとしたのち幅３９
間、長さ６０ｍｍの寸法に切断し、理論容量１０７０ｍ
Ａｈのニッケル正極１を得る。

ＭｒｎＮ　ｌ　３．　ｓ　ｓＭｎ　ｏ　、　４Ａ　Ｊ　
ｏ　、　ｓ　Ｃ　Ｏ　ｏ　、　７ｓとなるように溶解し
合金化された水素吸蔵合金を機械的に粉砕し、平均粒径
２ｏ：μｍの合金粉末を得る。

この粉末をポリビニルアルコ−）ｖ　１，ｓ　ｗｔ％水
溶液でペースト状にし、厚さ０．９ｍｍにした前記スポ
ンジ状ニッケル多孔体内に充填し、１００℃で乾燥後加
圧して平均厚さ０．５ｍｍの極板にする。ついで幅３９
Ｍ、長さ８０ｒｒａｎに切断し、理論容量１７００ｍＡ
ｈの合金負極板を得る。ここで理論容量の算出には２３
０ｍＡｈ／合金１グラムを採用した。

このようにして得られた正・負極を汎用のポリアミド系
不織布のセパレータ３を介し、渦巻状に捲回してＡＡサ
イズのケース４に挿入し、ついで６．３ＮのＫＯＨ水溶
液を２．２−加えたのち絶縁リング５を介して正極端子
６を取付けた封口板７で封口した。第１図にこの電池の
概略図を示す。

なお、２で示した負極はケース４に直接接触するのでケ
ース４は負極端子を兼ねる。

第２図のａに、この電池を２０’Ｃの雰囲気中で２００
　ｍＡで７．５時間充電後ｓ　ｏ　ｏ　ｍ　Ａで放電し
たときの充放電サイクル数と放電容量の関係、すなわち
サイクル寿命試験の結果を示す。比較例として、合金負
極を予め約４ｏｏｍＡｈの部分充電を施した前記合金負
極とＣＯ粉末を含まない汎用の正極とを組み合せた電池
および部分充電を全く施さない合金負極と前記汎用の正
極とを組み合せた電池の同様なサイクル寿命試験結果を
それぞれｂおよびＣで示す。この結果、ｂの電池の合金
負極には放電後、若干の水素が吸蔵されているためＣよ
り寿命が改善されているが、本発明によるｄの電池は、
はぼコバルトの充電電気量（この場合は約４００　ｍＡ
ｈに相当する）相当の水素が放電後の合金負極中に存在
するため優れたサイクル寿命を示したものと考えられる
。なお、正極中のコバルト量を減少させ、約３００　ｍ
Ａｈの充電電気量にすると、サイクル寿命が低下する傾
向が認められた。この結果および高価なコバルトの使用
を考慮すると、１０００　ｍＡｈの正極容量の場合３０
０〜４５０　ｍＡｈの充電電気量、すなわちＮｉ（ＯＨ
）２１００重量部に対し６〜９重量部のコバ／Ｌ／）粉
末の添加が適切である。

またコバルト粉末の一部を２価のコバ／Ｌ／　）酸化物
で置き換えても３００〜４５０　ｍＡｈの充電電気量が
得られる限シ、同様な効果が認められた。

なお、水素吸蔵合金粉末を発泡状ニッケμ多孔体中に充
填するのではなく、汎用の焼結式ニッケル正極に使用さ
れる焼結基板のように芯材に塗着して焼結電極にした場
合は、高率放電特性が若干向上する。この場合は、正極
の放電量に対する合金負極の放電量差が縮まるため、正
極中に加えるコバ／ｌ／ｌ−量を若干減少させることが
可能である。

発明の効果 本発明による密閉形二７ケ〜・水素蓄電池は、電池構成
前の正・負極とも化成（充放電あるいは水素の吸蔵・放
出）等の工程を必要としない簡単な製法が採用でき、サ
イクル寿命にも優れるという効果が与えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に示した密閉形ニッケル・水素
蓄電池の構成図、第２図は２０℃雰囲気における密閉形
ニッケル・水素蓄電池の充放電サイクル寿命試験の結果
を示す図である。 １・・・・・・正極、２・・・・・・負極、３・・・・
・・セパレータ、４・・・・・・ケース。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名Ｉ−
正　極 ２−　負　　極 ３−でパレータ Φ−ケース ５−絶縁ソング 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）主に水素吸蔵合金で構成される負極、ニッケル正
   極、セパレータおよび電解液より成る主発電要素を密閉
   容器に収納した密閉形ニッケル・水素蓄電池であって、
   蓄電池構成時における電極は、正・負極とも電気化学的
   な充電・放電のいづれの過程も全く経過していない放電
   状態であり、水素吸蔵合金は水素ガスの吸蔵放出過程を
   経過していなく、正極中には、電気化学的に酸化される
   コバルトおよび／または２価のコバルト酸化物の微粉末
   を有し、通常の使用条件下での放電容量は正極の放電容
   量によって規制されたことを特徴とする水素吸蔵合金を
   用いた密閉形ニッケル・水素蓄電池。
2. （２）コバルトおよび／または２価のコバルト酸化物の
   量は、これらを含まないニッケル正極を用いた前記蓄電
   池の完全放電時に残存する正極容量以上の充電可能容量
   を有する特許請求の範囲第１項記載の水素吸蔵合金を用
   いた密閉形ニッケル・水素蓄電池。