JPH01161674A - 水素吸蔵合金を用いたアルカリ二次電池の製造法 - Google Patents
水素吸蔵合金を用いたアルカリ二次電池の製造法Info
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- JPH01161674A JPH01161674A JP62319487A JP31948787A JPH01161674A JP H01161674 A JPH01161674 A JP H01161674A JP 62319487 A JP62319487 A JP 62319487A JP 31948787 A JP31948787 A JP 31948787A JP H01161674 A JPH01161674 A JP H01161674A
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- hydrogen storage
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- 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
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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。
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、水素を可逆的に吸蔵・放出する水素吸蔵合金
を負極に用いるアルカリ二次電池の製造法に間するもの
である。
を負極に用いるアルカリ二次電池の製造法に間するもの
である。
従来の技術
各種の電源のうち二次電池としては、鉛蓄電池とニッケ
ルカドミウム蓄電池に代表されるアルカリ蓄電池とが広
く使われている。
ルカドミウム蓄電池に代表されるアルカリ蓄電池とが広
く使われている。
近年、高エネルギー密度に対する期待が高まっており、
そこで注目されてきたのは水素を可逆的に吸蔵・放出す
る水素吸蔵合金を用いたアルカリ二次電池である。
そこで注目されてきたのは水素を可逆的に吸蔵・放出す
る水素吸蔵合金を用いたアルカリ二次電池である。
これに用いる水素吸蔵電極は、カドミウムや亜鉛などと
同じ取扱いで電池を構成でき、実際の放電可能な容量密
度をカドミウムより大きくできることや亜鉛のようなデ
ンドライトの形成や電極の形状変化などがないこと、ま
たカドミウム極の場合のカドミウムの溶出がないことか
ら、高エネルギー密度で長寿命、無公害のアルカリ二次
電池として有望である。したがってこの水素吸蔵電極を
負極にし、例えばニッケルカドミウム蓄電池に使用する
ニッケル極を正極に用いたニッケル・水素二次電池など
が精力的に研究開発されている。
同じ取扱いで電池を構成でき、実際の放電可能な容量密
度をカドミウムより大きくできることや亜鉛のようなデ
ンドライトの形成や電極の形状変化などがないこと、ま
たカドミウム極の場合のカドミウムの溶出がないことか
ら、高エネルギー密度で長寿命、無公害のアルカリ二次
電池として有望である。したがってこの水素吸蔵電極を
負極にし、例えばニッケルカドミウム蓄電池に使用する
ニッケル極を正極に用いたニッケル・水素二次電池など
が精力的に研究開発されている。
発明が解決しようとする問題点
ところでこの水素吸蔵合金を用いたアルカリ二次電池の
問題点の一つが初期の放電において負極の容量が低く、
充放電サイクルを繰り返すことにより徐々に放電容量が
増大し、その後一定になることである。この現象は水素
吸蔵電極に使用する合金種によっても多少の差異がある
もののほぼ一般的な現象であった。
問題点の一つが初期の放電において負極の容量が低く、
充放電サイクルを繰り返すことにより徐々に放電容量が
増大し、その後一定になることである。この現象は水素
吸蔵電極に使用する合金種によっても多少の差異がある
もののほぼ一般的な現象であった。
これは充放電サイクルの初期に負極の充電効率が不十分
なためにこの現象を起こしているものと考えられる。こ
の現象は電池内の容量バランスを変え、本来この電池が
有していると思われる高エネルギー密度で長寿命という
特長を阻害するものである。
なためにこの現象を起こしているものと考えられる。こ
の現象は電池内の容量バランスを変え、本来この電池が
有していると思われる高エネルギー密度で長寿命という
特長を阻害するものである。
また、この電池の充放電サイクルの初期は急速充電特性
や高率放電特性が不十分であった。
や高率放電特性が不十分であった。
これらの問題を解決する方法として、本発明者らは水素
吸蔵合金を用いた電極もしくはこれを電池構成したもの
を水素ガス中で水素の吸蔵・放出を少なくとも１回行な
うことを提案した。このことにより水素吸蔵電極として
の活性度が向上し電池性能の向上が可能となった。しか
し、その後の工程での電極の酸化、それに伴なう若干の
性能の低下やバラツキがあり、これを抑制することが好
ましいことがわかった。
吸蔵合金を用いた電極もしくはこれを電池構成したもの
を水素ガス中で水素の吸蔵・放出を少なくとも１回行な
うことを提案した。このことにより水素吸蔵電極として
の活性度が向上し電池性能の向上が可能となった。しか
し、その後の工程での電極の酸化、それに伴なう若干の
性能の低下やバラツキがあり、これを抑制することが好
ましいことがわかった。
そこで、本発明はこのような水素ガスでの水素の吸蔵・
放出による電池の性能の向上を有したまま、きわめて安
定にかつ確実に高品質の水素吸蔵合金を用いたアルカリ
二次電池を得ることのできる効果的な製造方法を提供す
ることを目的とする。
放出による電池の性能の向上を有したまま、きわめて安
定にかつ確実に高品質の水素吸蔵合金を用いたアルカリ
二次電池を得ることのできる効果的な製造方法を提供す
ることを目的とする。
問題点を解決するための手段
本発明の製造法は、水素吸蔵合金を用いて構成した水素
吸蔵合金負極をセパレータを介して対極である正極と共
に電槽内に収納し、前記の電池電槽を圧力容器内に配し
、水素労スで水素の吸蔵・放出を少なくとも１回行ない
、その後前記圧力容器内を常圧もしくは減圧の不活性ガ
ス雰囲気に保ち前記の電池構成をした電槽内に電解液を
注入することを特徴とするものである。そして好ましく
は前記圧力容器内の温度が一２０〜５０℃に保持されて
いること、電解液注入後、封口までの工程を前記圧力容
器内で行なうことを特徴とするものである。
吸蔵合金負極をセパレータを介して対極である正極と共
に電槽内に収納し、前記の電池電槽を圧力容器内に配し
、水素労スで水素の吸蔵・放出を少なくとも１回行ない
、その後前記圧力容器内を常圧もしくは減圧の不活性ガ
ス雰囲気に保ち前記の電池構成をした電槽内に電解液を
注入することを特徴とするものである。そして好ましく
は前記圧力容器内の温度が一２０〜５０℃に保持されて
いること、電解液注入後、封口までの工程を前記圧力容
器内で行なうことを特徴とするものである。
この場合に電解液を十分加えて液口栓を有する電槽蓋を
用いた場合には、いわゆる開放形となり、電解液を規制
し一般に安全弁を有する蓋を用いて封口した場合には、
いわゆる密閉形になる。
用いた場合には、いわゆる開放形となり、電解液を規制
し一般に安全弁を有する蓋を用いて封口した場合には、
いわゆる密閉形になる。
これらのうちでも正極がニッケル極から構成された密閉
形ニッケルー水素二次電池であることが好ましい。
形ニッケルー水素二次電池であることが好ましい。
作用
これまでの方法では電解液を注入する工程などで必ず圧
力容器から水素吸蔵合金を取り出す必要があったためす
くなからず酸化の影響を受けてきた。これに対し、本発
明は水素ガスで水素の吸蔵・放出を少なくとも１回行な
い、その後、前記圧力容器内を常圧もしくは減圧の不活
性ガス雰囲気に保ち前記の電池構成をした電槽内に電解
液を注入するために全く鹸化の影響を受けない、またそ
の後、開放形の場合には十分電解液を注入することによ
り、また密閉形の場合には完全密閉のための封口までの
工程を圧力容器内で行なえば完全に酸化防止が図られる
。
力容器から水素吸蔵合金を取り出す必要があったためす
くなからず酸化の影響を受けてきた。これに対し、本発
明は水素ガスで水素の吸蔵・放出を少なくとも１回行な
い、その後、前記圧力容器内を常圧もしくは減圧の不活
性ガス雰囲気に保ち前記の電池構成をした電槽内に電解
液を注入するために全く鹸化の影響を受けない、またそ
の後、開放形の場合には十分電解液を注入することによ
り、また密閉形の場合には完全密閉のための封口までの
工程を圧力容器内で行なえば完全に酸化防止が図られる
。
実施例
以下、本発明の実施例を本発明の最も好ましいニッケル
を正極とする密閉形ニッケルー水素二次電池について説
明する。
を正極とする密閉形ニッケルー水素二次電池について説
明する。
水素吸蔵合金として市販のＺｒ、Ｍｎ、Ｃｒ＋Ｎｌの各
原材料を一定の組成比に秤葺してアルゴンアーク溶解炉
によってＺ ｒ Ｍ ｎ □、ｓＣｒ ｏ、３Ｎ １１
．１の組成を有する合金を製造した。ついでこの合金を
公知の方法に従って真空熱処理炉で熱処理し、さらに通
常の機械的な粉砕によって１００ミクロン以下の粉末と
した。
原材料を一定の組成比に秤葺してアルゴンアーク溶解炉
によってＺ ｒ Ｍ ｎ □、ｓＣｒ ｏ、３Ｎ １１
．１の組成を有する合金を製造した。ついでこの合金を
公知の方法に従って真空熱処理炉で熱処理し、さらに通
常の機械的な粉砕によって１００ミクロン以下の粉末と
した。
この水素吸蔵合金粉末をポリビニルアルコールの３重量
％の水溶液でペースト化し、平均ポアサイズ１５０ミク
ロン、多孔度９５％の発泡ニッケル多孔体に充てんし、
その後乾燥し、プレスにより平均厚さＯ，，５５ｍｍの
水素吸蔵合金負極を得た。なお、この電極は幅３．９ｃ
ｍ長さ２６ｃｍに裁断し、リード板を所定の２カ所にス
ポット溶接により取り付けた。そして、正極、セパレー
タと組み合わせてＣサイズの電槽に収納した。このとき
の正極は、公知の発泡式ニッケル極を選び、幅３．９ｃ
ｍ長さ２２ｃｍとして用いた。この場合もリード板を２
カ所取り付けた。またセパレータは、ボリアミド不織布
を用いた。
％の水溶液でペースト化し、平均ポアサイズ１５０ミク
ロン、多孔度９５％の発泡ニッケル多孔体に充てんし、
その後乾燥し、プレスにより平均厚さＯ，，５５ｍｍの
水素吸蔵合金負極を得た。なお、この電極は幅３．９ｃ
ｍ長さ２６ｃｍに裁断し、リード板を所定の２カ所にス
ポット溶接により取り付けた。そして、正極、セパレー
タと組み合わせてＣサイズの電槽に収納した。このとき
の正極は、公知の発泡式ニッケル極を選び、幅３．９ｃ
ｍ長さ２２ｃｍとして用いた。この場合もリード板を２
カ所取り付けた。またセパレータは、ボリアミド不織布
を用いた。
この状態で、この電池構成体をステンレス製の密閉可能
な圧力容器に入れ、その容器内を真′空脱ガスした後、
２０℃で水素ガスを導入し約３０気圧の圧力に保った。
な圧力容器に入れ、その容器内を真′空脱ガスした後、
２０℃で水素ガスを導入し約３０気圧の圧力に保った。
この状態でしばらくすると水素吸蔵合金が水素吸蔵反応
を起こし、容器内の水素ガス圧力が低下することが観察
できた０次に、容器内の水素ガス圧力を強制的に低下さ
せたところ、水素放出反応によって水素放出が行なわれ
ていることを確認した。この加圧と減圧による水素の吸
蔵と放出ｔ−４回繰り返した後、周囲の雰囲気を０．５
気圧のアルプンガスにし、電槽内に電解液を注入した。
を起こし、容器内の水素ガス圧力が低下することが観察
できた０次に、容器内の水素ガス圧力を強制的に低下さ
せたところ、水素放出反応によって水素放出が行なわれ
ていることを確認した。この加圧と減圧による水素の吸
蔵と放出ｔ−４回繰り返した後、周囲の雰囲気を０．５
気圧のアルプンガスにし、電槽内に電解液を注入した。
電解液は、比重１．２０の苛性カリ水溶液に水酸化リチ
ウムを３０ ｇ ／ Ｌ溶解して用いた。
ウムを３０ ｇ ／ Ｌ溶解して用いた。
電解液注液の後、しばらくこの状態で放置し、その後こ
の電槽（電池構成体）を圧力容器から取り出して封口用
のキャップで電池を完全に密閉した。公称容量は３．Ｏ
Ａｈである。この電池をＡとする。
の電槽（電池構成体）を圧力容器から取り出して封口用
のキャップで電池を完全に密閉した。公称容量は３．Ｏ
Ａｈである。この電池をＡとする。
そして比較のために従来例として、これまでの工程の殆
どは同一で水素ガスでの水素吸蔵と水素放出工程後、直
ちに電槽（電池構成体）を圧力容器から取り出し空気中
で電解液を注入して得た電池をＢとする。さらにより完
全な方法として、水素ガスでの水素吸蔵と水素放出から
封口までの一連の工程を空気を遮断した圧力容器内で行
なって構成した電池をＣとした。
どは同一で水素ガスでの水素吸蔵と水素放出工程後、直
ちに電槽（電池構成体）を圧力容器から取り出し空気中
で電解液を注入して得た電池をＢとする。さらにより完
全な方法として、水素ガスでの水素吸蔵と水素放出から
封口までの一連の工程を空気を遮断した圧力容器内で行
なって構成した電池をＣとした。
これらの電池について２０℃で充放電試験を行なった結
果を説明する。
果を説明する。
充電は、０．５Ｃ（２時間率）で３時間、放電は０．２
Ｃ（５時間率）で終止電圧０．９Ｖとし、充放電を継続
し、充放電サイクルと放電容量の関係を求めた。その結
果を図に示す。
Ｃ（５時間率）で終止電圧０．９Ｖとし、充放電を継続
し、充放電サイクルと放電容量の関係を求めた。その結
果を図に示す。
図から電池Ａ、Ｂ、Ｃとも充放電サイクルの初期の放電
容量は３．１Ａｈ前後で安定した特性を示したが、従来
例で示した電池Ｂは３２０サイクル付近から放電容量の
低下が認められ、それ以降急檄に性能が低下した。
容量は３．１Ａｈ前後で安定した特性を示したが、従来
例で示した電池Ｂは３２０サイクル付近から放電容量の
低下が認められ、それ以降急檄に性能が低下した。
これに対して本発明の電池Ａ、Ｃは５００サイクルの充
放電経過後も安定した放電容量を維持していた。この結
果は、おそらく電池Ｂでは水素吸蔵合金がいくらかの酸
化を受け、これが寿命性能に影響したものと考えられる
。なお、先の説明で圧力容器内の温度は、水素吸蔵時の
反応熱や、水素放出時の加熱でセパレータが劣化する心
配があり最高でも５０℃以下が好ましく、不活性ガス吸
着や水素吸蔵合金の平衡圧カー温度特性を考慮すれば一
２０℃程度までが好ましい。
放電経過後も安定した放電容量を維持していた。この結
果は、おそらく電池Ｂでは水素吸蔵合金がいくらかの酸
化を受け、これが寿命性能に影響したものと考えられる
。なお、先の説明で圧力容器内の温度は、水素吸蔵時の
反応熱や、水素放出時の加熱でセパレータが劣化する心
配があり最高でも５０℃以下が好ましく、不活性ガス吸
着や水素吸蔵合金の平衡圧カー温度特性を考慮すれば一
２０℃程度までが好ましい。
なお、実施例ではいわゆるノイマン方式による密閉形を
例に説明した。一方、十分な電解液を用いたいわゆる開
放形や触媒栓を用いる方式では本願により初期から十分
な放電容量を示すとともに、カドミウム極を用いた場合
のようなカドミウムの溶出による電池の短絡の心配にも
まったく強いことが明らかになった。
例に説明した。一方、十分な電解液を用いたいわゆる開
放形や触媒栓を用いる方式では本願により初期から十分
な放電容量を示すとともに、カドミウム極を用いた場合
のようなカドミウムの溶出による電池の短絡の心配にも
まったく強いことが明らかになった。
また、電解液の注入を減圧下で行なえば電解液注入工程
での所要時間の短縮化が図られる。
での所要時間の短縮化が図られる。
発明の効果
以上のように本発明の水素吸蔵合金を用いたアルカリ二
次電池の製造方法は、これまで問題であった水素吸蔵合
金の酸化を防止し、水素ガスでの水素の吸蔵・放出によ
る電池の性能の向上を有したまま、きわめて安定にかつ
確実に長寿命の水素吸蔵合金を用いたアルカリ二次電池
を得ることのできる。
次電池の製造方法は、これまで問題であった水素吸蔵合
金の酸化を防止し、水素ガスでの水素の吸蔵・放出によ
る電池の性能の向上を有したまま、きわめて安定にかつ
確実に長寿命の水素吸蔵合金を用いたアルカリ二次電池
を得ることのできる。
図は本発明の一実施例である、各種製造法による水素吸
蔵電極で構成した密閉形ニッケルー水素二次電池の充放
電サイクルと電池放電容量の比較図である。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか１名充敏電サイ
クル敏
蔵電極で構成した密閉形ニッケルー水素二次電池の充放
電サイクルと電池放電容量の比較図である。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか１名充敏電サイ
クル敏
Claims (4)
- （１）水素吸蔵合金を用いて構成した水素吸蔵合金負極
をセパレータを介して対極である正極と共に電槽内に収
納し、前記の電池構成をした電槽を圧力容器内に配し、
水素ガスで水素の吸蔵・放出を少なくとも１回行ない、
その後前記圧力容器内を常圧もしくは減圧の不活性ガス
雰囲気に保ち前記の電池構成をした電槽内に電解液を注
入することを特徴とする水素吸蔵合金を用いたアルカリ
二次電池の製造法。 - （２）圧力容器内の温度が−２０〜５０℃に保持されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の水素
吸蔵合金を用いたアルカリ二次電池の製造法。 - （３）電解液注入後、封口までの工程を前記圧力容器内
で行なうことを特徴と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アルカリ二次電池の製造法。 - （４）正極がニッケル極から構成された特に密閉形ニッ
ケル−水素二次電池であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項〜第３項の何れかに記載の水素吸蔵合金を用
いたアルカリ二次電池の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62319487A JPH01161674A (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 水素吸蔵合金を用いたアルカリ二次電池の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62319487A JPH01161674A (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 水素吸蔵合金を用いたアルカリ二次電池の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01161674A true JPH01161674A (ja) | 1989-06-26 |
Family
ID=18110756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62319487A Pending JPH01161674A (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 水素吸蔵合金を用いたアルカリ二次電池の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01161674A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02301971A (ja) * | 1989-05-16 | 1990-12-14 | Sanyo Electric Co Ltd | 金属―水素アルカリ蓄電池の製造方法 |
| JPH03173067A (ja) * | 1989-11-30 | 1991-07-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ニッケル―水素蓄電池の製造法 |
| JPH0473864A (ja) * | 1990-07-16 | 1992-03-09 | Furukawa Battery Co Ltd:The | 水素吸蔵電極 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6119066A (ja) * | 1984-07-04 | 1986-01-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電池の製造法 |
| JPS6139461A (ja) * | 1984-07-31 | 1986-02-25 | Toshiba Corp | 密閉型アルカリ蓄電池の製造方法 |
-
1987
- 1987-12-17 JP JP62319487A patent/JPH01161674A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6119066A (ja) * | 1984-07-04 | 1986-01-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電池の製造法 |
| JPS6139461A (ja) * | 1984-07-31 | 1986-02-25 | Toshiba Corp | 密閉型アルカリ蓄電池の製造方法 |
Cited By (3)
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| JPH03173067A (ja) * | 1989-11-30 | 1991-07-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ニッケル―水素蓄電池の製造法 |
| JPH0473864A (ja) * | 1990-07-16 | 1992-03-09 | Furukawa Battery Co Ltd:The | 水素吸蔵電極 |
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