JPH0569268B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0569268B2 JPH0569268B2 JP62319518A JP31951887A JPH0569268B2 JP H0569268 B2 JPH0569268 B2 JP H0569268B2 JP 62319518 A JP62319518 A JP 62319518A JP 31951887 A JP31951887 A JP 31951887A JP H0569268 B2 JPH0569268 B2 JP H0569268B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode plate
- negative electrode
- positive electrode
- battery
- zinc
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/34—Gastight accumulators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、各種ポータブル機器、ロボツト、可
搬、電気自動車等の測定用あるいは動力用電源等
に用いられる密閉形ニツケル亜鉛蓄電池に関する
ものである。
搬、電気自動車等の測定用あるいは動力用電源等
に用いられる密閉形ニツケル亜鉛蓄電池に関する
ものである。
従来技術とその問題点
ニツケル亜鉛蓄電池は、高エネルギー密度、高
出力特性を有した電池である。
出力特性を有した電池である。
この電池を密閉化する試みは、従来より多くの
提案がなされている。その主たる方法は、理論当
量で計算される正極活物質量を負極活物質量より
少なくする。即ち負極活物質として、余分の活物
質である充電リザーブをもたせ、充電末期で負極
が完全充電される前に正極の充電が終了する様に
設計する点にある。
提案がなされている。その主たる方法は、理論当
量で計算される正極活物質量を負極活物質量より
少なくする。即ち負極活物質として、余分の活物
質である充電リザーブをもたせ、充電末期で負極
が完全充電される前に正極の充電が終了する様に
設計する点にある。
このように充電の終了した正極表面からは電気
化学反応によつて、酸素ガス発生し、このガスが
負極表面の金属亜鉛に吸収され充電リザーブに戻
り、これが充電により再び金属亜鉛に戻るサイク
ルが生じる。しかしながら、ニツケル亜鉛蓄電池
における放電時、負極活物質である亜鉛が酸化亜
鉛となつて電子を放出すると共にその一部が電解
液に溶解する。しかもアルカリ電解液にたいする
酸化亜鉛の溶解度が高いために、引き続き行われ
る充電によつて、負極板中の酸化亜鉛を金属亜鉛
に還元するのみならず、電解液中に溶解している
亜鉛イオンまでも還元する。これが負極板の一部
にデンドライト結晶として成長し、セパレータの
貫通シヨートを引き起こしたり、あるいは負極板
の形状が変化する。このために、負極活物質の利
用率が低下し、電池のサイクル寿命を短かくする
原因となつている。
化学反応によつて、酸素ガス発生し、このガスが
負極表面の金属亜鉛に吸収され充電リザーブに戻
り、これが充電により再び金属亜鉛に戻るサイク
ルが生じる。しかしながら、ニツケル亜鉛蓄電池
における放電時、負極活物質である亜鉛が酸化亜
鉛となつて電子を放出すると共にその一部が電解
液に溶解する。しかもアルカリ電解液にたいする
酸化亜鉛の溶解度が高いために、引き続き行われ
る充電によつて、負極板中の酸化亜鉛を金属亜鉛
に還元するのみならず、電解液中に溶解している
亜鉛イオンまでも還元する。これが負極板の一部
にデンドライト結晶として成長し、セパレータの
貫通シヨートを引き起こしたり、あるいは負極板
の形状が変化する。このために、負極活物質の利
用率が低下し、電池のサイクル寿命を短かくする
原因となつている。
負極板の形状が変化することは、一般的には負
極板全体の表面積が縮小し、多孔性が低下し、こ
れらによつて電気化学的特性が悪くなると考えら
れる。この形状変化の防止のために、亜鉛活物質
に酸化ビスマスやそれに類似する金属酸化物の添
加、あるいは保液紙の材質、厚みを変える等の提
案がなされている。これらの提案の内で金属酸化
物の添加は、ある程度の効果は認められているも
のの、その効果の程度が小さく、その反面自己放
電量を増大する欠点を有している。保液紙の改善
として、繊維径の細いポリプロピレン繊維を用い
ることは、電解液の保液率が低く、また負極板の
形状変化を抑制する効果も小さく、サイクル寿命
の改良には効果が少なかつた。
極板全体の表面積が縮小し、多孔性が低下し、こ
れらによつて電気化学的特性が悪くなると考えら
れる。この形状変化の防止のために、亜鉛活物質
に酸化ビスマスやそれに類似する金属酸化物の添
加、あるいは保液紙の材質、厚みを変える等の提
案がなされている。これらの提案の内で金属酸化
物の添加は、ある程度の効果は認められているも
のの、その効果の程度が小さく、その反面自己放
電量を増大する欠点を有している。保液紙の改善
として、繊維径の細いポリプロピレン繊維を用い
ることは、電解液の保液率が低く、また負極板の
形状変化を抑制する効果も小さく、サイクル寿命
の改良には効果が少なかつた。
又、電池の極群の最外部負極の外側面に酸素ガ
ス吸収性能のある撥水性不織布を配置し、ガス吸
収性を改善する提案は、負極板の形状変化を改善
する効果が小さい。
ス吸収性能のある撥水性不織布を配置し、ガス吸
収性を改善する提案は、負極板の形状変化を改善
する効果が小さい。
発明の目的
本発明は、負極板のガス吸収性能を向上したサ
イクル寿命特性の優れた密閉形ニツケル亜鉛蓄電
池を提供することを目的とする。
イクル寿命特性の優れた密閉形ニツケル亜鉛蓄電
池を提供することを目的とする。
発明の構成
本発明は上記目的を達成すべく、極群の最外部
の一方または両方が負極板からなる電池におい
て、最外部負極板に面した正極板の酸素過電圧が
他の正極板の酸素過電圧よりも低くし、且つ最外
部負極板の正極板に対向しない面の一部或は全部
を露出させたことを特徴とする密閉形ニツケル亜
鉛蓄電池である。
の一方または両方が負極板からなる電池におい
て、最外部負極板に面した正極板の酸素過電圧が
他の正極板の酸素過電圧よりも低くし、且つ最外
部負極板の正極板に対向しない面の一部或は全部
を露出させたことを特徴とする密閉形ニツケル亜
鉛蓄電池である。
又、上記において、最外部負極板の正極板に対
向しない面の一部或は全部に撥水性不織布層を設
けた密閉形ニツケル亜鉛蓄電池である。
向しない面の一部或は全部に撥水性不織布層を設
けた密閉形ニツケル亜鉛蓄電池である。
実施例
以下、本発明の詳細について、一実施例により
説明する。
説明する。
第１図は本発明による電池の水平断面図、第２
図は本発明による電池と従来電池との過充電々圧
特性の比較図、第３図は本発明電池における各々
の負極に流れる充電々流と電池電圧との関係を示
した図、第４図は本発明の電池と従来電池とのサ
イクル寿命比較の図である。こゝで、１及び１′
はニツケル正極、１は酸素過電圧を低くした極
板、１′は１のニツケル正極よりも酸素過電圧が
高い極板、２及３は保液紙で２は正極板に面し、
３は負極板に面する。４はセパレータ、５は負
極、６は電槽、７はスペーサである。
図は本発明による電池と従来電池との過充電々圧
特性の比較図、第３図は本発明電池における各々
の負極に流れる充電々流と電池電圧との関係を示
した図、第４図は本発明の電池と従来電池とのサ
イクル寿命比較の図である。こゝで、１及び１′
はニツケル正極、１は酸素過電圧を低くした極
板、１′は１のニツケル正極よりも酸素過電圧が
高い極板、２及３は保液紙で２は正極板に面し、
３は負極板に面する。４はセパレータ、５は負
極、６は電槽、７はスペーサである。
本発明の電池は、焼結式正極板、シート式負極
板よりなり公称容量3Ahの密閉形ニツケル亜鉛蓄
電池であり、正極板３枚、負極板３枚よりなる。
板よりなり公称容量3Ahの密閉形ニツケル亜鉛蓄
電池であり、正極板３枚、負極板３枚よりなる。
正極板１は主成分が水酸化ニツケルで５〜10％
の水酸化コバルトが添加されている。正極板１′
は主成分が水酸化ニツケルで水酸化コバルト、水
酸化カドミウムが各々５〜10％添加されている。
保液紙はセルロース系、ポリアミド系或はポリオ
レフイン系の不織布である。セパレータはポリプ
ロピレン膜、グラフト化ポリエチレン膜あるいは
セロハン等からなり、これ等の単体を各々１〜３
重に、あるいは組み合わせたものを重ね合わせ
て、正極並びに正極側保液層を包みこんだもので
ある。負極板は金属亜鉛粉末及び酸化亜鉛粉末を
ポリテトラフロロエチレン樹脂と混合し、これを
ロール掛けしてシート状になした後、銅または銀
の集電体に圧着したものである。スペーサーは負
極板を露出させるためのものであり、クシ状或は
格子状が用いられる。上記構成の極群を電槽に挿
入し、電解液として比重1.30〜1.40の水酸化カリ
ウムを主体とする水溶液を正極・負極・セパレー
タ及び保液層の全空〓の90〜98％を満たす液量を
注入する。これを密閉化して本発明の電池が得ら
れる。
の水酸化コバルトが添加されている。正極板１′
は主成分が水酸化ニツケルで水酸化コバルト、水
酸化カドミウムが各々５〜10％添加されている。
保液紙はセルロース系、ポリアミド系或はポリオ
レフイン系の不織布である。セパレータはポリプ
ロピレン膜、グラフト化ポリエチレン膜あるいは
セロハン等からなり、これ等の単体を各々１〜３
重に、あるいは組み合わせたものを重ね合わせ
て、正極並びに正極側保液層を包みこんだもので
ある。負極板は金属亜鉛粉末及び酸化亜鉛粉末を
ポリテトラフロロエチレン樹脂と混合し、これを
ロール掛けしてシート状になした後、銅または銀
の集電体に圧着したものである。スペーサーは負
極板を露出させるためのものであり、クシ状或は
格子状が用いられる。上記構成の極群を電槽に挿
入し、電解液として比重1.30〜1.40の水酸化カリ
ウムを主体とする水溶液を正極・負極・セパレー
タ及び保液層の全空〓の90〜98％を満たす液量を
注入する。これを密閉化して本発明の電池が得ら
れる。
尚、上記の正極板において、１′の極板のみを
用いてその他はすべて同じ構成としたものが、従
来電池である。本発明品をＡとし、従来品をＢと
する。
用いてその他はすべて同じ構成としたものが、従
来電池である。本発明品をＡとし、従来品をＢと
する。
本発明品Ａと従来品Ｂを用いて、過充電試験を
行つた結果を第２図に示した。こゝで充電々流は
0.5CAである。この結果より、本発明電池の充
電々圧は、充電量百数十パーセントで最大1.95V
となり、その後少しずつ低下している。これに対
して従来電池では、充電量400％付近の後、水素
発生電位に達し更に600％付近では電圧の乱れが
生じる。これは初期亜鉛極に与えられた充電リザ
ーブが、過充電時に負極における酸素ガス吸収効
率が低いためどんどん減少し、ついには水素発生
に到り、更に亜鉛デンドライトによるセパレータ
の貫通シヨートを生じるためである。
行つた結果を第２図に示した。こゝで充電々流は
0.5CAである。この結果より、本発明電池の充
電々圧は、充電量百数十パーセントで最大1.95V
となり、その後少しずつ低下している。これに対
して従来電池では、充電量400％付近の後、水素
発生電位に達し更に600％付近では電圧の乱れが
生じる。これは初期亜鉛極に与えられた充電リザ
ーブが、過充電時に負極における酸素ガス吸収効
率が低いためどんどん減少し、ついには水素発生
に到り、更に亜鉛デンドライトによるセパレータ
の貫通シヨートを生じるためである。
本発明の場合は、負極板３枚に流れる電流値を
第３図に示した如く、サイド負極板には初期約
0.1CA相当電流分が、又それ以外の中央負極板２
枚には各々約0.2CA相当電流分が流れる。充電量
が約100％を超えると中央負極板の電流は漸減し
零に近づくのに対し、サイド負極板の電流は、漸
増し0.5CAに近づく。このために、過充電時サイ
ド負極板の正極に面していない面では、酸素ガス
吸収反応がどんどん起り、又それにより生じた充
電リザーブは充電により元の金属亜鉛に還元され
るサイクルが効率的に進行する。これに対して酸
素ガス吸収効率のよくない中央負極板には電流が
ほとんど流れないため、この中央負極板の充電リ
ザーブの減少は極めて少ない。
第３図に示した如く、サイド負極板には初期約
0.1CA相当電流分が、又それ以外の中央負極板２
枚には各々約0.2CA相当電流分が流れる。充電量
が約100％を超えると中央負極板の電流は漸減し
零に近づくのに対し、サイド負極板の電流は、漸
増し0.5CAに近づく。このために、過充電時サイ
ド負極板の正極に面していない面では、酸素ガス
吸収反応がどんどん起り、又それにより生じた充
電リザーブは充電により元の金属亜鉛に還元され
るサイクルが効率的に進行する。これに対して酸
素ガス吸収効率のよくない中央負極板には電流が
ほとんど流れないため、この中央負極板の充電リ
ザーブの減少は極めて少ない。
本発明品と従来品とのサイクル寿命試験を行
い、その結果を第４図に示した。放電深度を80％
とし、充電量は放電量の110％としたものである。
従来品ではサイクルと共に容量低下が大きく、約
150サイクルで公称容量の60％を割つた。このサ
イクルと共に容量が低下する主な原因は、過充電
時に、負極板の周縁部のみで酸素ガス吸収が起
り、生じたジンケートイオンがその元の位置より
も少し内側に金属亜鉛として析出し、その繰返し
のために負極板の面積が減少する形状変化による
ものである。これに対して、本発明では、前述し
たようにガス吸収の悪い中央板ではほとんど過充
電されず、ガス吸収効率のよいサイド負極板のみ
で過充電々流が消費されるために、サイド板及び
中央板共に形状変化が緩和され、かつ充電リザー
ブの減少が極めて少ない。このために、大巾にサ
イクル寿命が改良された。
い、その結果を第４図に示した。放電深度を80％
とし、充電量は放電量の110％としたものである。
従来品ではサイクルと共に容量低下が大きく、約
150サイクルで公称容量の60％を割つた。このサ
イクルと共に容量が低下する主な原因は、過充電
時に、負極板の周縁部のみで酸素ガス吸収が起
り、生じたジンケートイオンがその元の位置より
も少し内側に金属亜鉛として析出し、その繰返し
のために負極板の面積が減少する形状変化による
ものである。これに対して、本発明では、前述し
たようにガス吸収の悪い中央板ではほとんど過充
電されず、ガス吸収効率のよいサイド負極板のみ
で過充電々流が消費されるために、サイド板及び
中央板共に形状変化が緩和され、かつ充電リザー
ブの減少が極めて少ない。このために、大巾にサ
イクル寿命が改良された。
更にこの効果を確実にするために、最外部負極
板の正極板に対向しない面の一部或は全部に撥水
性不織布層を設けることにより、サイド負極板に
おける酸素ガス吸収効率の向上及び形状変化の緩
和を計り更に寿命を延ばすことができる。
板の正極板に対向しない面の一部或は全部に撥水
性不織布層を設けることにより、サイド負極板に
おける酸素ガス吸収効率の向上及び形状変化の緩
和を計り更に寿命を延ばすことができる。
発明の効果
上述した如く、本発明は負極板のガス吸収性能
を向上した、サイクル寿命特性の優れた密閉形ニ
ツケル亜鉛蓄電池を提供することが出来るので、
その工業的価値は極めて大である。
を向上した、サイクル寿命特性の優れた密閉形ニ
ツケル亜鉛蓄電池を提供することが出来るので、
その工業的価値は極めて大である。
第１図は本発明による電池の水平断面図、第２
図は本発明と従来品との過充電々圧特性の比較
図、第３図は本発明電池における充電々流と電池
電圧との関係を示した図、第４図はサイクル寿命
比較の図である。 １，１′……ニツケル正極、２，３……保液紙、
４……セパレータ、５……負極、６……電槽、７
……スペーサ、Ａ……本発明、Ｂ……従来品。
図は本発明と従来品との過充電々圧特性の比較
図、第３図は本発明電池における充電々流と電池
電圧との関係を示した図、第４図はサイクル寿命
比較の図である。 １，１′……ニツケル正極、２，３……保液紙、
４……セパレータ、５……負極、６……電槽、７
……スペーサ、Ａ……本発明、Ｂ……従来品。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 極群の最外部の一方または両方が負極板から
なる電池において、最外部負極板に面した正極板
の酸素過電圧が他の正極板の酸素過電圧よりも低
くし、且つ最外部負極板の正極板に対向しない面
の一部或は全部を露出させたことを特徴とする密
閉形ニツケル亜鉛蓄電池。 ２ 最外部負極板の正極板に対向しない面の一部
或は全部に撥水性不織布層を設けた特許請求の範
囲第１項記載の密閉形ニツケル亜鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62319518A JPH01159969A (ja) | 1987-12-16 | 1987-12-16 | 密閉形ニッケル亜鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62319518A JPH01159969A (ja) | 1987-12-16 | 1987-12-16 | 密閉形ニッケル亜鉛蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01159969A JPH01159969A (ja) | 1989-06-22 |
| JPH0569268B2 true JPH0569268B2 (ja) | 1993-09-30 |
Family
ID=18111121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62319518A Granted JPH01159969A (ja) | 1987-12-16 | 1987-12-16 | 密閉形ニッケル亜鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01159969A (ja) |
-
1987
- 1987-12-16 JP JP62319518A patent/JPH01159969A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01159969A (ja) | 1989-06-22 |
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