JPH05151990A - 密閉形ニツケル−水素蓄電池の化成法 - Google Patents
密閉形ニツケル−水素蓄電池の化成法Info
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- JPH05151990A JPH05151990A JP3310500A JP31050091A JPH05151990A JP H05151990 A JPH05151990 A JP H05151990A JP 3310500 A JP3310500 A JP 3310500A JP 31050091 A JP31050091 A JP 31050091A JP H05151990 A JPH05151990 A JP H05151990A
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 とくにＺｒ，Ｍｎ，ＮｉをベースとするＡＢ
2系合金からなる水素吸蔵合金負極と、ニッケル正極
と、セパレータを用いた電池の、実際の使用時に初めか
ら優れた特性を示し、これを長期にわたって維持できる
密閉形ニッケル−水素蓄電池の化成法を提供することを
目的とする。 【構成】 電池を構成した後化成として常温付近での充
放電を行なったのち低温での充電を行なう。この際に好
ましくはサイクルとともに順次温度を低くしつつ充電す
る。
2系合金からなる水素吸蔵合金負極と、ニッケル正極
と、セパレータを用いた電池の、実際の使用時に初めか
ら優れた特性を示し、これを長期にわたって維持できる
密閉形ニッケル−水素蓄電池の化成法を提供することを
目的とする。 【構成】 電池を構成した後化成として常温付近での充
放電を行なったのち低温での充電を行なう。この際に好
ましくはサイクルとともに順次温度を低くしつつ充電す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は密閉形ニッケル−水素蓄
電池の化成法に関する。
電池の化成法に関する。
【０００２】
【従来の技術】各種の電源として広く使われている蓄電
池として鉛電池とアルカリ電池がある。このうちアルカ
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ータブル機器用に、大形は産
業用として使われてきた。
池として鉛電池とアルカリ電池がある。このうちアルカ
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ータブル機器用に、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。
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。
【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ー密度を達成するた
めに水素吸蔵合金極を使った密閉形ニッケル−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。
極が主体であるが一層の高エネルギー密度を達成するた
めに水素吸蔵合金極を使った密閉形ニッケル−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。
【０００５】通常いわゆるノイマン方式の密閉形では正
極よりも負極の容量を多くしておき正極よりも放電可能
な容量を多くして放電保障用、未充電部分を充電保障用
とする。未充電状態の負極を用いれば充電保障用は自動
的に得られ、一方の放電保障用の容量はあらかじめ負極
のみを部分充電して確保しておく方法が一般的である。
極よりも負極の容量を多くしておき正極よりも放電可能
な容量を多くして放電保障用、未充電部分を充電保障用
とする。未充電状態の負極を用いれば充電保障用は自動
的に得られ、一方の放電保障用の容量はあらかじめ負極
のみを部分充電して確保しておく方法が一般的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】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ースト式がある。いずれにしても
とくに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。とくに水素吸蔵合金としてＺｒ，Ｍｎ，Ｎ
ｉなどの元素で構成されるＺｒＭｎ0.6Ｃｒ0.2Ｎ
ｉ1.2，ＺｒＭｎ0.5Ｃｒ0.2Ｖ0.1Ｎｉ1.2合金などのＡ
Ｂ2系合金では改良が進んで高容量化が可能になったが
初期の活性化になお問題を残している。
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ースト式がある。いずれにしても
とくに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。とくに水素吸蔵合金としてＺｒ，Ｍｎ，Ｎ
ｉなどの元素で構成されるＺｒＭｎ0.6Ｃｒ0.2Ｎ
ｉ1.2，ＺｒＭｎ0.5Ｃｒ0.2Ｖ0.1Ｎｉ1.2合金などのＡ
Ｂ2系合金では改良が進んで高容量化が可能になったが
初期の活性化になお問題を残している。
【０００７】密閉形では初期に充電の受け入れ性が悪い
と放電保障用の負極容量が得られないので負極律則の電
池になり、エネルギー密度、高放電特性、自己放電、寿
命などに問題が生ずる。また電解液が不足してくるとサ
イクル寿命はカドミウム極よりも悪くなり電位の低下が
著しい。本発明はこのような課題を解決するもので、初
期特性のすぐれた密閉形ニッケル−水素蓄電池の化成法
を提供することを目的とする。
と放電保障用の負極容量が得られないので負極律則の電
池になり、エネルギー密度、高放電特性、自己放電、寿
命などに問題が生ずる。また電解液が不足してくるとサ
イクル寿命はカドミウム極よりも悪くなり電位の低下が
著しい。本発明はこのような課題を解決するもので、初
期特性のすぐれた密閉形ニッケル−水素蓄電池の化成法
を提供することを目的とする。
【０００８】
【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−水素蓄電池の化成法は、ニッ
ケル正極と水素吸蔵合金負極とセパレータを用いて電池
を構成し電槽に挿入、電解液を注入後、化成としてまず
常温付近の２０〜４５℃で充電を行ない、放電後低温で
充電を行なう。この場合常温付近の充電と放電を繰り返
してもよい。なお低温としては０〜−３０℃がよい。ま
た放電は常温充電後、低温充電後とも室温あるいはそれ
以上の２５〜５０℃がよい。
本発明の密閉形ニッケル−水素蓄電池の化成法は、ニッ
ケル正極と水素吸蔵合金負極とセパレータを用いて電池
を構成し電槽に挿入、電解液を注入後、化成としてまず
常温付近の２０〜４５℃で充電を行ない、放電後低温で
充電を行なう。この場合常温付近の充電と放電を繰り返
してもよい。なお低温としては０〜−３０℃がよい。ま
た放電は常温充電後、低温充電後とも室温あるいはそれ
以上の２５〜５０℃がよい。
【０００９】なお負極に使用する水素吸蔵合金は希土類
合金でももちろん有効であるが、とくにＺｒ，Ｍｎ，Ｎ
ｉをベースとするＡＢ2系合金が適していて、その初期
特性の改良に効果が大きい。とくにこの合金ではまず室
温付近で充電を行ない、放電後順次低温にして充電を行
なうことが有効である。
合金でももちろん有効であるが、とくにＺｒ，Ｍｎ，Ｎ
ｉをベースとするＡＢ2系合金が適していて、その初期
特性の改良に効果が大きい。とくにこの合金ではまず室
温付近で充電を行ない、放電後順次低温にして充電を行
なうことが有効である。
【００１０】
【作用】水素吸蔵合金粉末とくにＺｒ，Ｍｎ，Ｎｉなど
の元素で構成されるＡＢ2系合金は最終的には高容量に
なるが初期の充電受け入れ性が悪い。そこで化成が他の
電池系以上に重要である。ところが密閉形電池の場合一
般の電池同様化成として通常の緩充放電を繰り返すのみ
では初期の充電受け入れ性に問題があるので正極律則に
ならない。すなわち正極の充電が完了して酸素が発生し
てくると密閉系では負極は酸素消費の反応の必要性から
負極の充電は進みがたくなる。
の元素で構成されるＡＢ2系合金は最終的には高容量に
なるが初期の充電受け入れ性が悪い。そこで化成が他の
電池系以上に重要である。ところが密閉形電池の場合一
般の電池同様化成として通常の緩充放電を繰り返すのみ
では初期の充電受け入れ性に問題があるので正極律則に
ならない。すなわち正極の充電が完了して酸素が発生し
てくると密閉系では負極は酸素消費の反応の必要性から
負極の充電は進みがたくなる。
【００１１】一方ニッケル極は低温度で十分な過充電を
行なうと計算容量値以上（オキシ水酸化ニッケルの水酸
化ニッケルへの転化から求めた計算容量以上）充電が進
むことが知られている。そこでこの充電を化成時に用い
る。つまりこの間に水素吸蔵合金極も十分充電が行なわ
れ、以後通常の充電ではニッケル極は計算値とほぼ等し
い容量を示すので特別な使用条件以外には負極律則にな
ることがなくなる。
行なうと計算容量値以上（オキシ水酸化ニッケルの水酸
化ニッケルへの転化から求めた計算容量以上）充電が進
むことが知られている。そこでこの充電を化成時に用い
る。つまりこの間に水素吸蔵合金極も十分充電が行なわ
れ、以後通常の充電ではニッケル極は計算値とほぼ等し
い容量を示すので特別な使用条件以外には負極律則にな
ることがなくなる。
【００１２】なおこのような低温での充電をいきなり行
なうよりも常温付近で充放電を行なって水素吸蔵合金を
ある程度活性化して後に低温での充電を行なうと、充電
完了以前や以降に水素吸蔵合金の充電受け入れ性や酸素
イオン化触媒としての機能が向上しているのでガス漏れ
や液漏れの懸念がなくなる点で好ましい。
なうよりも常温付近で充放電を行なって水素吸蔵合金を
ある程度活性化して後に低温での充電を行なうと、充電
完了以前や以降に水素吸蔵合金の充電受け入れ性や酸素
イオン化触媒としての機能が向上しているのでガス漏れ
や液漏れの懸念がなくなる点で好ましい。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の一実施例の密閉形ニッケル−
水素蓄電池の化成法について説明する。
水素蓄電池の化成法について説明する。
【００１４】水素吸蔵合金として２００メッシュ以下に
機械的粉砕した、ＡＢ2Ｌａｖｅｓ相合金の一つである
ＺｒＭｎ0.5Ｃｒ0.2Ｖ0.1Ｎｉ1.2合金を選んだ。この合
金粉末にカルボキシメチルセルロース１．５重量％水溶
液を加えて作ったペーストを、多孔度９５％厚さ１．０
mmの発泡状ニッケル板に充填し、その後乾燥し加圧し
た。この電極を幅３３mm、長さ２１０mmに裁断し、リー
ド板をスポット溶接により取り付けた。その後５重量％
のふっ素樹脂ディスパージョンを添加し補強した。
機械的粉砕した、ＡＢ2Ｌａｖｅｓ相合金の一つである
ＺｒＭｎ0.5Ｃｒ0.2Ｖ0.1Ｎｉ1.2合金を選んだ。この合
金粉末にカルボキシメチルセルロース１．５重量％水溶
液を加えて作ったペーストを、多孔度９５％厚さ１．０
mmの発泡状ニッケル板に充填し、その後乾燥し加圧し
た。この電極を幅３３mm、長さ２１０mmに裁断し、リー
ド板をスポット溶接により取り付けた。その後５重量％
のふっ素樹脂ディスパージョンを添加し補強した。
【００１５】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ータを用いて
密閉形ニッケル−水素蓄電池を構成した。正極に対する
負極の容量を４Ａｈ（約１４０％）とした。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。電池はＳｕｂＣ形とし
た。公称容量は２．８Ａｈである。
れに親水処理ポリプロピレン不織布セパレータを用いて
密閉形ニッケル−水素蓄電池を構成した。正極に対する
負極の容量を４Ａｈ（約１４０％）とした。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。電池はＳｕｂＣ形とし
た。公称容量は２．８Ａｈである。
【００１６】この電池の化成としてまず雰囲気温度２８
℃、３００ｍＡの電流で１５時間充電した。放電は３５
℃、５００ｍＡで端子電圧０．９Ｖまでとした。これを
２回繰り返した。３回目は０℃、４００ｍＡで１１時間
充電、３５℃、１Ａで端子電圧０．９Ｖまでの放電とし
た。４回目は−１５℃、４００ｍＡで１１時間充電、３
５℃、１Ａで端子電圧０．９Ｖまでの放電として化成を
終了した。この電池をＡとする。
℃、３００ｍＡの電流で１５時間充電した。放電は３５
℃、５００ｍＡで端子電圧０．９Ｖまでとした。これを
２回繰り返した。３回目は０℃、４００ｍＡで１１時間
充電、３５℃、１Ａで端子電圧０．９Ｖまでの放電とし
た。４回目は−１５℃、４００ｍＡで１１時間充電、３
５℃、１Ａで端子電圧０．９Ｖまでの放電として化成を
終了した。この電池をＡとする。
【００１７】つぎに比較のためにＡと同じ電流値で充放
電し、充電温度を常に２０℃にした場合をＢとして加え
た。
電し、充電温度を常に２０℃にした場合をＢとして加え
た。
【００１８】化成後の放電電圧と容量を調べたところＡ
は平均電圧は１．２４Ｖであり、放電容量は２．８〜
２．９Ａｈであった。ところがＢでは、さらに８〜１２
サイクルを要して放電容量は２．５〜２．７Ａｈまで向
上したが負極容量規制のままであった。
は平均電圧は１．２４Ｖであり、放電容量は２．８〜
２．９Ａｈであった。ところがＢでは、さらに８〜１２
サイクルを要して放電容量は２．５〜２．７Ａｈまで向
上したが負極容量規制のままであった。
【００１９】まず両電池の高放電特性を比較した。１．
５Ａで４．４Ａｈ充電した。放電電流３Ａでの容量は１
０セルの平均でＡは２．７５Ａｈ、Ｂは同じく平均２．
３４Ａｈ、６Ａ放電ではそれぞれ２．６７Ａｈと２．１
３Ａｈであった。
５Ａで４．４Ａｈ充電した。放電電流３Ａでの容量は１
０セルの平均でＡは２．７５Ａｈ、Ｂは同じく平均２．
３４Ａｈ、６Ａ放電ではそれぞれ２．６７Ａｈと２．１
３Ａｈであった。
【００２０】つぎにやはり１０セル用い８００ｍＡで１
３０％充電、１０００ｍＡで０．８Ｖまでの放電の充放
電条件で寿命特性を比較した。その結果放電容量はＡで
は７５０サイクルでも初期の８６〜９０％を示している
のに対してＢでは７０〜７５％でありＡの性能が長期に
わたって安定していた。
３０％充電、１０００ｍＡで０．８Ｖまでの放電の充放
電条件で寿命特性を比較した。その結果放電容量はＡで
は７５０サイクルでも初期の８６〜９０％を示している
のに対してＢでは７０〜７５％でありＡの性能が長期に
わたって安定していた。
【００２１】
【発明の効果】以上の実施例の説明により明らかなよう
に、本発明の密閉形ニッケル−水素蓄電池の化成法によ
れば、水素吸蔵合金負極とくにＺｒ，Ｍｎ，Ｎｉをベー
スとするＡＢ2系合金と、ニッケル正極と、セパレータ
を用いて電池を構成し、常温付近での充放電を行なった
のち低温での充電を含む化成を行なうことにより、実際
の使用時に初めから優れた特性を示し、これを長期にわ
たって維持できる発明の効果が大きい。
に、本発明の密閉形ニッケル−水素蓄電池の化成法によ
れば、水素吸蔵合金負極とくにＺｒ，Ｍｎ，Ｎｉをベー
スとするＡＢ2系合金と、ニッケル正極と、セパレータ
を用いて電池を構成し、常温付近での充放電を行なった
のち低温での充電を含む化成を行なうことにより、実際
の使用時に初めから優れた特性を示し、これを長期にわ
たって維持できる発明の効果が大きい。
Claims (6)
- 【請求項１】ニッケル正極と水素吸蔵合金負極とセパレ
ータを用いて電池を構成した後、まず常温付近での充電
を含む充放電を少なくとも１回行ない、ついで低温で充
電を行なう工程を含む密閉形ニッケル−水素蓄電池の化
成法。 - 【請求項２】常温付近が２０〜４５℃であり、低温が０
〜−３０℃である請求項１記載の密閉形ニッケル−水素
蓄電池の化成法。 - 【請求項３】ニッケル正極と水素吸蔵合金負極とセパレ
ータを用いて電池を構成した後、まず室温付近で充電を
行ない、放電後順次低温にして充電を行なう工程を含む
密閉形ニッケル−水素蓄電池の化成法。 - 【請求項４】最終的な低温が−３０℃である請求項３記
載の密閉形ニッケル−水素蓄電池の化成法。 - 【請求項５】放電は２５〜５０℃で行なう請求項１，
２，３または４記載の密閉形ニッケル−水素蓄電池の化
成法。 - 【請求項６】水素吸蔵合金がとくにＺｒ，Ｍｎ，Ｎｉな
どの元素で構成されるＡＢ2系合金を含む請求項１，
２，３，４または５記載の密閉形ニッケル−水素蓄電池
の化成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3310500A JPH05151990A (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 密閉形ニツケル−水素蓄電池の化成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3310500A JPH05151990A (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 密閉形ニツケル−水素蓄電池の化成法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05151990A true JPH05151990A (ja) | 1993-06-18 |
Family
ID=18005979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3310500A Pending JPH05151990A (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 密閉形ニツケル−水素蓄電池の化成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05151990A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0665603A1 (en) * | 1994-01-14 | 1995-08-02 | Space Systems / Loral, Inc. | Bimodal electric vehicle battery system |
| EP0665604A1 (en) * | 1994-01-14 | 1995-08-02 | Space Systems / Loral, Inc. | Battery and method of operation of a battery |
| EP0997962A3 (en) * | 1998-10-28 | 2002-04-10 | Space Systems / Loral, Inc. | A lithium-ion battery charge control method |
| EP0905810A3 (en) * | 1997-09-25 | 2003-04-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Recycling method of nickel-hydrogen secondary battery |
| JP2006253066A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Toyota Motor Corp | 二次電池の製造方法、及び二次電池の充放電装置 |
-
1991
- 1991-11-26 JP JP3310500A patent/JPH05151990A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0665603A1 (en) * | 1994-01-14 | 1995-08-02 | Space Systems / Loral, Inc. | Bimodal electric vehicle battery system |
| EP0665604A1 (en) * | 1994-01-14 | 1995-08-02 | Space Systems / Loral, Inc. | Battery and method of operation of a battery |
| EP0905810A3 (en) * | 1997-09-25 | 2003-04-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Recycling method of nickel-hydrogen secondary battery |
| EP0997962A3 (en) * | 1998-10-28 | 2002-04-10 | Space Systems / Loral, Inc. | A lithium-ion battery charge control method |
| JP2006253066A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Toyota Motor Corp | 二次電池の製造方法、及び二次電池の充放電装置 |
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