JPH04294069A - 密閉形ニッケル−水素蓄電池 - Google Patents
密閉形ニッケル−水素蓄電池Info
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- JPH04294069A JPH04294069A JP3058668A JP5866891A JPH04294069A JP H04294069 A JPH04294069 A JP H04294069A JP 3058668 A JP3058668 A JP 3058668A JP 5866891 A JP5866891 A JP 5866891A JP H04294069 A JPH04294069 A JP H04294069A
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- 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
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- Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は密閉形ニッケル−水素蓄
電池に関し、特に水素吸蔵合金極負極を用いた密閉形ニ
ッケル−水素蓄電池に関する。
電池に関し、特に水素吸蔵合金極負極を用いた密閉形ニ
ッケル−水素蓄電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】各種の電源として広く使われている蓄電
池としてのアルカリ蓄電池は高信頼性が期待でき、小形
軽量化も可能などの理由で小形電池は各種ポ−タブル機
器用に、大形は産業用として使われてきた。
池としてのアルカリ蓄電池は高信頼性が期待でき、小形
軽量化も可能などの理由で小形電池は各種ポ−タブル機
器用に、大形は産業用として使われてきた。
【０００３】このアルカリ蓄電池において正極としては
、ほとんどの場合ニッケル極である。ポケット式から焼
結式に代わって特性が向上し、さらに密閉化が可能にな
るとともに用途も広がった。
、ほとんどの場合ニッケル極である。ポケット式から焼
結式に代わって特性が向上し、さらに密閉化が可能にな
るとともに用途も広がった。
【０００４】一方負極としては現在のところカドミウム
極が主体であるが、一層の高エネルギ−密度を達成する
ために水素吸蔵合金極を使った密閉形のニッケル−水素
蓄電池が注目され製法などに多くの提案がされている。 用いる水素吸蔵合金としてＬａＮｉ系、ＭｍＮｉ系やＴ
ｉＮｉ系、ＺｒＮｉ系などがある。水素吸蔵合金極の製
法としては合金粉末を焼結する方式と発泡状、繊維状、
パンチングメタルなどの２次元や３次元構造の多孔体に
充填や塗着する方式のペ−スト式がある。水素吸蔵合金
はカドミウム極などと同様に電子伝導性の点で比較的優
れているので非焼結式極の可能性は大きい。すなわち結
着剤とともにペ−スト状としこれを多孔性導電板に充填
あるいは塗着している。
極が主体であるが、一層の高エネルギ−密度を達成する
ために水素吸蔵合金極を使った密閉形のニッケル−水素
蓄電池が注目され製法などに多くの提案がされている。 用いる水素吸蔵合金としてＬａＮｉ系、ＭｍＮｉ系やＴ
ｉＮｉ系、ＺｒＮｉ系などがある。水素吸蔵合金極の製
法としては合金粉末を焼結する方式と発泡状、繊維状、
パンチングメタルなどの２次元や３次元構造の多孔体に
充填や塗着する方式のペ−スト式がある。水素吸蔵合金
はカドミウム極などと同様に電子伝導性の点で比較的優
れているので非焼結式極の可能性は大きい。すなわち結
着剤とともにペ−スト状としこれを多孔性導電板に充填
あるいは塗着している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】水素吸蔵合金としてＺ
ｒ−Ｎｉを含有するＡＢ２Ｌａｖｅｓ相構造を有する合
金では最終的には高容量になるが初期の活性化が問題で
ある。つまり充放電サイクルの初期での放電特性の上で
改良の余地がある。初期に充電の受け入れ性が悪いと密
閉形では負極律則の電池になり、高放電特性、自己放電
、寿命などに問題が生ずる。すなわち密閉電池を構成し
て化成を行なう際、水素吸蔵合金の充電効率が極端に悪
いと充電前に水素が発生する。この状態で充電を行なう
とニッケル極は充電が進むので負極律則の電池になる。 本発明はこのような課題を解決するもので、初期から優
れた特性を示し、これを長期にわたって維持できる高放
電特性、自己放電、などの優れた電池特性を有する密閉
形ニッケル−水素蓄電池を提供することを目的とする。
ｒ−Ｎｉを含有するＡＢ２Ｌａｖｅｓ相構造を有する合
金では最終的には高容量になるが初期の活性化が問題で
ある。つまり充放電サイクルの初期での放電特性の上で
改良の余地がある。初期に充電の受け入れ性が悪いと密
閉形では負極律則の電池になり、高放電特性、自己放電
、寿命などに問題が生ずる。すなわち密閉電池を構成し
て化成を行なう際、水素吸蔵合金の充電効率が極端に悪
いと充電前に水素が発生する。この状態で充電を行なう
とニッケル極は充電が進むので負極律則の電池になる。 本発明はこのような課題を解決するもので、初期から優
れた特性を示し、これを長期にわたって維持できる高放
電特性、自己放電、などの優れた電池特性を有する密閉
形ニッケル−水素蓄電池を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
本発明の密閉形ニッケル−水素蓄電池は、ニッケル正極
と水素吸蔵合金負極とセパレ−タと、安全弁とを有する
密閉形電池において、前記水素吸蔵合金にＺｒ−Ｎｉを
含有するＣ１４（ＭｇＺｎ２）型またはＣ１５（ＭｇＣ
ｕ２）型のＡＢ２Ｌａｖｅｓ相構造を有する合金を用い
、前記安全弁の作動圧力を通常よりは高い２０ｋｇ／ｃ
ｍ２以上に設定するものである。
本発明の密閉形ニッケル−水素蓄電池は、ニッケル正極
と水素吸蔵合金負極とセパレ−タと、安全弁とを有する
密閉形電池において、前記水素吸蔵合金にＺｒ−Ｎｉを
含有するＣ１４（ＭｇＺｎ２）型またはＣ１５（ＭｇＣ
ｕ２）型のＡＢ２Ｌａｖｅｓ相構造を有する合金を用い
、前記安全弁の作動圧力を通常よりは高い２０ｋｇ／ｃ
ｍ２以上に設定するものである。
【０００７】また、この電池の初期充放電時（化成時）
に充電を間欠的に行なうことも有効である。その場合、
充電、放電は２０〜４０℃程度の温度がよく、放置はそ
れより低い１０〜１５℃程度がより好ましい。
に充電を間欠的に行なうことも有効である。その場合、
充電、放電は２０〜４０℃程度の温度がよく、放置はそ
れより低い１０〜１５℃程度がより好ましい。
【０００８】
【作用】この構成により本発明の密閉形ニッケル−水素
蓄電池は、水素吸蔵合金としてＺｒ−Ｎｉなどをベース
とするＡＢ２Ｌａｖｅｓ相構造を有する水素吸蔵合金を
用いた場合、電池を構成してからの初充電時に充電効率
が極端に悪いので充電時に電池内で水素が発生する。こ
の状態でさらに充電を行なうと従来の密閉形電池の安全
弁の作動圧力は１０〜１５ｋｇ／ｃｍ２程度に設定され
ているので、電池内圧の上昇により安全弁から外部に水
素が散逸し、ガス漏れや液漏れを生ずる。そこで容器の
耐圧をさらに大きくし、安全弁の作動圧力を２０ｋｇ／
ｃｍ２以上にして初期充電で発生した水素をガス状で合
金に吸蔵させて充電効率の低さをカバ−する。この場合
、充電を間欠的に行なって放置を入れると合金の水素吸
蔵に効果的である。なお充電はニッケル極からの酸素を
水素吸蔵合金の水素で水に戻す触媒能の観点から２０〜
４０℃程度がよく、放置は水素の吸蔵に有利なそれより
低い１０〜１５℃程度がよい。
蓄電池は、水素吸蔵合金としてＺｒ−Ｎｉなどをベース
とするＡＢ２Ｌａｖｅｓ相構造を有する水素吸蔵合金を
用いた場合、電池を構成してからの初充電時に充電効率
が極端に悪いので充電時に電池内で水素が発生する。こ
の状態でさらに充電を行なうと従来の密閉形電池の安全
弁の作動圧力は１０〜１５ｋｇ／ｃｍ２程度に設定され
ているので、電池内圧の上昇により安全弁から外部に水
素が散逸し、ガス漏れや液漏れを生ずる。そこで容器の
耐圧をさらに大きくし、安全弁の作動圧力を２０ｋｇ／
ｃｍ２以上にして初期充電で発生した水素をガス状で合
金に吸蔵させて充電効率の低さをカバ−する。この場合
、充電を間欠的に行なって放置を入れると合金の水素吸
蔵に効果的である。なお充電はニッケル極からの酸素を
水素吸蔵合金の水素で水に戻す触媒能の観点から２０〜
４０℃程度がよく、放置は水素の吸蔵に有利なそれより
低い１０〜１５℃程度がよい。
【０００９】
【実施例】以下本発明の密閉形ニッケル−水素蓄電池に
ついて説明する。水素吸蔵合金としてＡＢ２型Ｌａｖｅ
ｓ相構造を有する水素吸蔵合金の一つであるＺｒＭｎ０
．５Ｃｒ０．２Ｖ０．１Ｎｉ１．２を粉砕した後、カル
ボキシメチルセルロ−ス溶液を加えて作ったペ−ストを
多孔度９５％、厚さ１．０ｍｍの発泡状ニッケル板に充
填し加圧して電極を得た。減圧で乾燥後５％のフッ素樹
脂ディスパ−ジョンを添加し補強した。この電極を幅３
３ｍｍ、長さ２１０ｍｍに裁断し、リ−ド板をスポット
溶接により取り付けた。
ついて説明する。水素吸蔵合金としてＡＢ２型Ｌａｖｅ
ｓ相構造を有する水素吸蔵合金の一つであるＺｒＭｎ０
．５Ｃｒ０．２Ｖ０．１Ｎｉ１．２を粉砕した後、カル
ボキシメチルセルロ−ス溶液を加えて作ったペ−ストを
多孔度９５％、厚さ１．０ｍｍの発泡状ニッケル板に充
填し加圧して電極を得た。減圧で乾燥後５％のフッ素樹
脂ディスパ−ジョンを添加し補強した。この電極を幅３
３ｍｍ、長さ２１０ｍｍに裁断し、リ−ド板をスポット
溶接により取り付けた。
【００１０】相手極として公知の発泡状ニッケル極、そ
れに親水処理ポリプロピレン不織布セパレ−タを用いて
、正極、セパレータ、負極の３層を渦巻状に電糟に収納
し、密閉形ニッケル−水素蓄電池を構成した。その後比
重１．２５の苛性カリ水溶液に２５ｇ／ｌの水酸化リチ
ウムを溶解した電解液を注入した。
れに親水処理ポリプロピレン不織布セパレ−タを用いて
、正極、セパレータ、負極の３層を渦巻状に電糟に収納
し、密閉形ニッケル−水素蓄電池を構成した。その後比
重１．２５の苛性カリ水溶液に２５ｇ／ｌの水酸化リチ
ウムを溶解した電解液を注入した。
【００１１】この場合、電池はＳｕｂＣ形とし、公称容
量は２．８Ａｈとしたので、本来の正極容量規制で電池
の充放電が出来れば２．８Ａｈの容量を有する電池とな
る。
量は２．８Ａｈとしたので、本来の正極容量規制で電池
の充放電が出来れば２．８Ａｈの容量を有する電池とな
る。
【００１２】この電池は電糟の耐圧強度を高くして安全
弁が、電池内圧が３０ｋｇ／ｃｍ２を越えると作動する
ようにした。この電池をＡとする。またつぎに電池内圧
が２５ｋｇ／ｃｍ２を越えると作動するようにした電池
をＢ、２２ｋｇ／ｃｍ２を越えると作動するようにした
電池をＣとした。
弁が、電池内圧が３０ｋｇ／ｃｍ２を越えると作動する
ようにした。この電池をＡとする。またつぎに電池内圧
が２５ｋｇ／ｃｍ２を越えると作動するようにした電池
をＢ、２２ｋｇ／ｃｍ２を越えると作動するようにした
電池をＣとした。
【００１３】これら本願の電池に対して比較のために電
池内圧が１５ｋｇ／ｃｍ２を越えると安全弁が作動する
ようにした電池を加えＤとした。なお、いずれの電池も
電池構成後初期充電を開始する前の重量は５４〜５５ｇ
の範囲にあった。
池内圧が１５ｋｇ／ｃｍ２を越えると安全弁が作動する
ようにした電池を加えＤとした。なお、いずれの電池も
電池構成後初期充電を開始する前の重量は５４〜５５ｇ
の範囲にあった。
【００１４】各電池を化成してこの間のガス漏れと電池
の重量変化を調べた。まず充電として２５℃、０．４Ａ
で１０時間行なった。放電は２５℃、０．５６Ａで端子
電圧０．８Ｖまでとした。別に調べた充電時での電池内
圧の測定でいずれの電池も最高値は１７〜２０ｋｇ／ｃ
ｍ２程度に達したのでＤはガス漏れを生じ、０．１１ｇ
重量が減少した。Ａ〜Ｃでは重量減はなかった。ふたた
びこの条件で充電したところＤではやはり１７〜２０ｋ
ｇ／ｃｍ２程度の内圧となり、重量は０．１０ｇ減少し
た。しかしＡ〜Ｃでは１０〜１２ｋｇ／ｃｍ２程度に内
圧は減少し重量減はなかった。以上の充放電を３回繰り
返して化成とした。化成後の容量を調べた結果、Ａ〜Ｃ
ではいずれも２．８〜２．９Ａｈの放電容量を示し、活
性化が良好に進んでいることが認められたが、電池Ｄで
は活性化の効果が不十分であり、放電容量は２．５Ａｈ
前後でありこの状態ではまだ負極律則の電池になってい
ることが認められた。
の重量変化を調べた。まず充電として２５℃、０．４Ａ
で１０時間行なった。放電は２５℃、０．５６Ａで端子
電圧０．８Ｖまでとした。別に調べた充電時での電池内
圧の測定でいずれの電池も最高値は１７〜２０ｋｇ／ｃ
ｍ２程度に達したのでＤはガス漏れを生じ、０．１１ｇ
重量が減少した。Ａ〜Ｃでは重量減はなかった。ふたた
びこの条件で充電したところＤではやはり１７〜２０ｋ
ｇ／ｃｍ２程度の内圧となり、重量は０．１０ｇ減少し
た。しかしＡ〜Ｃでは１０〜１２ｋｇ／ｃｍ２程度に内
圧は減少し重量減はなかった。以上の充放電を３回繰り
返して化成とした。化成後の容量を調べた結果、Ａ〜Ｃ
ではいずれも２．８〜２．９Ａｈの放電容量を示し、活
性化が良好に進んでいることが認められたが、電池Ｄで
は活性化の効果が不十分であり、放電容量は２．５Ａｈ
前後でありこの状態ではまだ負極律則の電池になってい
ることが認められた。
【００１５】なお、この電池Ｄについては化成時にガス
漏れや電池の重量変化が全く発生しないようにするため
には、例えば充電条件を限定した電流値以下でする必要
があり、この場合には電池の放電容量が本来の正極容量
に達するのに１０サイクル程度の化成が必要であった。
漏れや電池の重量変化が全く発生しないようにするため
には、例えば充電条件を限定した電流値以下でする必要
があり、この場合には電池の放電容量が本来の正極容量
に達するのに１０サイクル程度の化成が必要であった。
【００１６】つぎに電池Ａについて安全弁の作動圧力を
高くしたことによる安全性を急速充電特性により調べた
。初期数サイクルの充放電により電池性能が安定した後
、周囲温度を０℃としてまず０．７Ｃ充電を行なったと
ころ、容量の２００％充電時での電池内圧力が１．５Ｋ
ｇ／ｃｍ２、１．２Ｃ充電では２．２Ｋｇ／ｃｍ２１．
５Ｃでも５．７Ｋｇ／ｃｍ２であり、まったく問題がな
かった。また、１Ｃで１３０％充電−１Ｃで０．８Ｖま
での放電の充放電条件で５００サイクル繰り返した後で
急速充電特性を調べたが、初期の内圧と大差なく問題が
無いことがわかった。
高くしたことによる安全性を急速充電特性により調べた
。初期数サイクルの充放電により電池性能が安定した後
、周囲温度を０℃としてまず０．７Ｃ充電を行なったと
ころ、容量の２００％充電時での電池内圧力が１．５Ｋ
ｇ／ｃｍ２、１．２Ｃ充電では２．２Ｋｇ／ｃｍ２１．
５Ｃでも５．７Ｋｇ／ｃｍ２であり、まったく問題がな
かった。また、１Ｃで１３０％充電−１Ｃで０．８Ｖま
での放電の充放電条件で５００サイクル繰り返した後で
急速充電特性を調べたが、初期の内圧と大差なく問題が
無いことがわかった。
【００１７】このような本実施例の密閉形ニッケル−水
素蓄電池において、初期充放電時（化成時）に充電を連
続的に行なうよりも、間欠的に行なうことがより有効で
ある。水素吸蔵合金としてＺｒ−Ｎｉなどをベースとす
るＡＢ２Ｌａｖｅｓ相構造を有する水素吸蔵合金を用い
た場合、電池を構成してからの初充電時に充電効率が極
端に悪いので充電時に電池内で水素が発生するが、間欠
的な充電により放置時には蓄積した水素ガスを化学的に
水素吸蔵合金に吸蔵できるため、電池内圧の上昇が抑制
できることを確認した。その場合、充電、放電は２０〜
４０℃程度の温度がよく、放置はそれより低い１０〜１
５℃程度がより好ましいことが活性化に対して有効であ
った。
素蓄電池において、初期充放電時（化成時）に充電を連
続的に行なうよりも、間欠的に行なうことがより有効で
ある。水素吸蔵合金としてＺｒ−Ｎｉなどをベースとす
るＡＢ２Ｌａｖｅｓ相構造を有する水素吸蔵合金を用い
た場合、電池を構成してからの初充電時に充電効率が極
端に悪いので充電時に電池内で水素が発生するが、間欠
的な充電により放置時には蓄積した水素ガスを化学的に
水素吸蔵合金に吸蔵できるため、電池内圧の上昇が抑制
できることを確認した。その場合、充電、放電は２０〜
４０℃程度の温度がよく、放置はそれより低い１０〜１
５℃程度がより好ましいことが活性化に対して有効であ
った。
【００１８】なお、安全性の観点から従来は電槽容器の
耐圧は安全弁により１０〜１５ｋｇ／ｃｍ２程度、極端
な場合でも２０ｋｇ／ｃｍ２以下に設定していた。ガス
漏れや液漏れを防ぐためには耐圧を大きくする方がよい
。しかし電池内のガス圧が大きくなった際に危険性が増
すし、それほど耐圧を大きくする必要もなかったのでこ
の様な値で設計されていた。ところがＺｒ−Ｎｉをベー
スとするＡＢ２Ｌａｖｅｓ相合金の初期活性に耐圧の向
上が好ましく、活性化した後は他の水素吸蔵合金よりも
きわめて活性となりニッケル極からの酸素を水素吸蔵合
金の水素で水に戻す触媒能や水素の吸蔵能に優れている
ので容器内圧が異常に大きくなることがなく、この水素
吸蔵合金の場合容器の耐圧を大きくしても安全性の点で
問題がない。
耐圧は安全弁により１０〜１５ｋｇ／ｃｍ２程度、極端
な場合でも２０ｋｇ／ｃｍ２以下に設定していた。ガス
漏れや液漏れを防ぐためには耐圧を大きくする方がよい
。しかし電池内のガス圧が大きくなった際に危険性が増
すし、それほど耐圧を大きくする必要もなかったのでこ
の様な値で設計されていた。ところがＺｒ−Ｎｉをベー
スとするＡＢ２Ｌａｖｅｓ相合金の初期活性に耐圧の向
上が好ましく、活性化した後は他の水素吸蔵合金よりも
きわめて活性となりニッケル極からの酸素を水素吸蔵合
金の水素で水に戻す触媒能や水素の吸蔵能に優れている
ので容器内圧が異常に大きくなることがなく、この水素
吸蔵合金の場合容器の耐圧を大きくしても安全性の点で
問題がない。
【００１９】
【発明の効果】以上の実施例の説明で明らかなように本
発明の密閉形ニッケル−水素蓄電池によれば、ニッケル
正極と、水素吸蔵合金負極と、セパレ−タと、安全弁と
を有する密閉形電池において、水素吸蔵合金としてにＺ
ｒ−Ｎｉを含有するＡＢ２Ｌａｖｅｓ相構造を有する合
金を用い、電池内のガス圧力を制御する安全弁の作動圧
力を２０ｋｇ／ｃｍ２以上にすることにより初期から優
れた特性を示し、これを長期にわたって維持できる効果
が大きい。
発明の密閉形ニッケル−水素蓄電池によれば、ニッケル
正極と、水素吸蔵合金負極と、セパレ−タと、安全弁と
を有する密閉形電池において、水素吸蔵合金としてにＺ
ｒ−Ｎｉを含有するＡＢ２Ｌａｖｅｓ相構造を有する合
金を用い、電池内のガス圧力を制御する安全弁の作動圧
力を２０ｋｇ／ｃｍ２以上にすることにより初期から優
れた特性を示し、これを長期にわたって維持できる効果
が大きい。
Claims (3)
- 【請求項１】ニッケル正極と水素吸蔵合金負極と、セパ
レ−タと、安全弁とを有する密閉形電池において、前記
水素吸蔵合金にＺｒ−Ｎｉを含有するＡＢ２Ｌａｖｅｓ
相構造を有する合金を用い、前記安全弁の作動圧力を２
０ｋｇ／ｃｍ２以上にした密閉形ニッケル−水素蓄電池
。 - 【請求項２】化成時に充電を間欠的に行なう請求項１記
載の密閉形ニッケル−水素蓄電池。 - 【請求項３】放置を１０〜１５℃で行なう請求項２記載
の密閉形ニッケル−水素蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3058668A JPH04294069A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 密閉形ニッケル−水素蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3058668A JPH04294069A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 密閉形ニッケル−水素蓄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04294069A true JPH04294069A (ja) | 1992-10-19 |
Family
ID=13090968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3058668A Pending JPH04294069A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 密閉形ニッケル−水素蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04294069A (ja) |
-
1991
- 1991-03-22 JP JP3058668A patent/JPH04294069A/ja active Pending
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