JPH07118331B2 - ニッケル−カドミウム蓄電池 - Google Patents
ニッケル−カドミウム蓄電池Info
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- JPH07118331B2 JPH07118331B2 JP63029749A JP2974988A JPH07118331B2 JP H07118331 B2 JPH07118331 B2 JP H07118331B2 JP 63029749 A JP63029749 A JP 63029749A JP 2974988 A JP2974988 A JP 2974988A JP H07118331 B2 JPH07118331 B2 JP H07118331B2
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- H01M10/26—Selection of materials as electrolytes
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はニッケル−カドミウム蓄電池に関するものであ
る。
る。
従来の技術と課題 カドミウム活物質の放電反応は、溶解，析出機構を経由
するために放電時の活物質利用率は放電電流が大きくな
るに従い大きく低下する。カドミウム負極板を用いたニ
ッケル−カドミウム蓄電池には種々の用途に応じたもの
が製造されているが、このうち放電を大電流で行う高率
放電用途の蓄電池は前記のカドミウム負極板の放電率依
存性が水酸化ニッケル電極よりも大きいことに起因して
一般用途の蓄電池よりも30％程度容量が少なくなってい
た。
するために放電時の活物質利用率は放電電流が大きくな
るに従い大きく低下する。カドミウム負極板を用いたニ
ッケル−カドミウム蓄電池には種々の用途に応じたもの
が製造されているが、このうち放電を大電流で行う高率
放電用途の蓄電池は前記のカドミウム負極板の放電率依
存性が水酸化ニッケル電極よりも大きいことに起因して
一般用途の蓄電池よりも30％程度容量が少なくなってい
た。
よって、このようなカドミウム負極性の特性に起因した
問題点を改善し、高率放電特性の優れたニッケル−カド
ミウム蓄電池を得ることが課題であった。
問題点を改善し、高率放電特性の優れたニッケル−カド
ミウム蓄電池を得ることが課題であった。
課題を解決するための手段 本発明はニッケル−カドミウム蓄電池の電解液中にヒド
ロキシエチルセルロースを含むことを特徴とする。
ロキシエチルセルロースを含むことを特徴とする。
作用 ニッケル−カドミウム蓄電池の放電性能を改良するため
に従来から種々の添加剤、例えばカルボキシメチルセル
ロースやケイ酸ナトリウムなどを用いる方法が提案され
ている。しかし従来提案されていた添加剤による効果は
わずかなものであった。
に従来から種々の添加剤、例えばカルボキシメチルセル
ロースやケイ酸ナトリウムなどを用いる方法が提案され
ている。しかし従来提案されていた添加剤による効果は
わずかなものであった。
本発明者においても種々の添加剤について検討したとこ
ろ、その中でヒドロキシエチルセルロースを含有するア
ルカリ電解液を蓄電池に用いることによってカドミウム
活物質の高率放電時の活物質利用率が大きく向上し、蓄
電池の容量が増大することを見い出した。また、この効
果は負極板の形態（焼結式，ペースト式等）に関係なく
カドミウム活物質を含むもの全てで認められた。ヒドロ
キシエチルセルロースを含む電解液を用いた場合の効果
の概要の一例は以下のようである。
ろ、その中でヒドロキシエチルセルロースを含有するア
ルカリ電解液を蓄電池に用いることによってカドミウム
活物質の高率放電時の活物質利用率が大きく向上し、蓄
電池の容量が増大することを見い出した。また、この効
果は負極板の形態（焼結式，ペースト式等）に関係なく
カドミウム活物質を含むもの全てで認められた。ヒドロ
キシエチルセルロースを含む電解液を用いた場合の効果
の概要の一例は以下のようである。
従来の一般用途用と呼ばれている密閉形のニッケル−カ
ドミウム蓄電池は通常最大で2CA（1/2時間率）程度の放
電に用いられる。これを例えば10A（10時間率）で放電
した場合にはカドミウム負極板の放電率依存性によって
放電できる電気量が1CA（１時間率）の場合に較べて約6
0〜70％に低下する。
ドミウム蓄電池は通常最大で2CA（1/2時間率）程度の放
電に用いられる。これを例えば10A（10時間率）で放電
した場合にはカドミウム負極板の放電率依存性によって
放電できる電気量が1CA（１時間率）の場合に較べて約6
0〜70％に低下する。
一方、同様のニッケル−カドミウム蓄電池でヒドロキシ
エチルセルロースを含有する電解液を用いた場合には10
CAで放電できる電気量は1CAで放電した場合の約80〜85
％であり、有からに改良されている。
エチルセルロースを含有する電解液を用いた場合には10
CAで放電できる電気量は1CAで放電した場合の約80〜85
％であり、有からに改良されている。
このような効果の原因はヒドロキシエチルセルロースを
用いた場合に、カドミウム活物質の結晶形態が針状のγ
型になっていることによると考えられる。
用いた場合に、カドミウム活物質の結晶形態が針状のγ
型になっていることによると考えられる。
ヒドロキシエチルセルロースは水酸化カドミウムの低温
での充電効率を改良するものとして既に特開昭61−2405
79号公報で提案されている物質である。この提案ではヒ
ドロキシエチルセルロースをペースト式カドミウム負極
板の製作に際し、添加するというものであるが、このよ
うにして製作したカドミウム負極板を用いた蓄電池は初
期に較べ数十サイクル充放電をくり返した後の方が高率
放電の性能が良いという不安定な性能を示すことがわか
った。
での充電効率を改良するものとして既に特開昭61−2405
79号公報で提案されている物質である。この提案ではヒ
ドロキシエチルセルロースをペースト式カドミウム負極
板の製作に際し、添加するというものであるが、このよ
うにして製作したカドミウム負極板を用いた蓄電池は初
期に較べ数十サイクル充放電をくり返した後の方が高率
放電の性能が良いという不安定な性能を示すことがわか
った。
そのため、ヒドロキシエチルセルロースを添加したペー
スト式カドミウム負極板について更に検討を行ったとこ
ろ、新たに以下のような問題点を有していることがわか
った。
スト式カドミウム負極板について更に検討を行ったとこ
ろ、新たに以下のような問題点を有していることがわか
った。
ヒドロキシエチルセルロースはメチルセルロースやカル
ボキシメチルセルロースなどと異なり、水に完全溶解す
る。このためペースト式カドミウム負極板の製造工程の
うちの活物質ペーストの乾燥工程で、ヒドロキシエチル
セルロースは、極板の内部から外部に向かって移動する
水によって極板表面部に運ばれる。
ボキシメチルセルロースなどと異なり、水に完全溶解す
る。このためペースト式カドミウム負極板の製造工程の
うちの活物質ペーストの乾燥工程で、ヒドロキシエチル
セルロースは、極板の内部から外部に向かって移動する
水によって極板表面部に運ばれる。
つまり、乾燥工程を終了したペースト式カドミウム負極
中でのヒドロキシエチルセルロースの分布は、極板の部
位によって異なっていること、また極板表面部ではヒド
ロキシエチルセルロースの存在量が非常に多くなってい
ることなどによって、性能は不安定である。
中でのヒドロキシエチルセルロースの分布は、極板の部
位によって異なっていること、また極板表面部ではヒド
ロキシエチルセルロースの存在量が非常に多くなってい
ることなどによって、性能は不安定である。
しかしヒドロキシエチルセルロースはニッケル−カドミ
ウム蓄電池に用いられる高濃度のアルカリ電解液に可溶
であるため、このようなペースト式カドミウム負極板を
アルカリ電解液中に、１週間程度の長時間位置するか、
あるいは20サイクル程度の充放電をくり返すことによっ
てヒドロキシエチルセルロースの分布が均一化し、性能
は安定するようになる。
ウム蓄電池に用いられる高濃度のアルカリ電解液に可溶
であるため、このようなペースト式カドミウム負極板を
アルカリ電解液中に、１週間程度の長時間位置するか、
あるいは20サイクル程度の充放電をくり返すことによっ
てヒドロキシエチルセルロースの分布が均一化し、性能
は安定するようになる。
ただし開放形蓄電池に比べ、密閉形では電解液量が少な
いために、電極性能が安定するまでにより多くの時間あ
るいは充放電数を要していた。
いために、電極性能が安定するまでにより多くの時間あ
るいは充放電数を要していた。
本発明は以上述べたような問題点を解決したものであ
り、ヒドロキシエチルセルロースを含有する電解液を用
いることによって初期から良好な特性が安定して得られ
ることを見い出したことに基ずくものである。本発明は
従来電極性能が安定するまでに長時間を有していた密閉
形蓄電池において特に有効であり、また先述の特開昭61
−240579号公報に示された発明では適用できなかった焼
結式カドミウム負極板にも適用することができる。
り、ヒドロキシエチルセルロースを含有する電解液を用
いることによって初期から良好な特性が安定して得られ
ることを見い出したことに基ずくものである。本発明は
従来電極性能が安定するまでに長時間を有していた密閉
形蓄電池において特に有効であり、また先述の特開昭61
−240579号公報に示された発明では適用できなかった焼
結式カドミウム負極板にも適用することができる。
実施例 以下本発明を好適な実施例を用いて説明する。
［蓄電池Ａ］（従来例） 金属ニッケル粉末とメチルセルロースおよび水を混練す
ることによって調製したニッケルスラリーをニッケルめ
っきした穿孔鋼板に塗着したものを950℃の還元雰囲気
中で処理した後に空気中で200℃で熱処理することによ
って焼結基板を作製した。次にこの焼結基板に硝酸カド
ミウムの水溶液を含浸した後。中和を行いカドミウム活
物質を充填するという通常の化学含浸の工程を繰り返し
焼結式カドミウム負極板を作成した。また水酸化ニッケ
ル正極板も通常の化学含浸の工程によって製作した。
ることによって調製したニッケルスラリーをニッケルめ
っきした穿孔鋼板に塗着したものを950℃の還元雰囲気
中で処理した後に空気中で200℃で熱処理することによ
って焼結基板を作製した。次にこの焼結基板に硝酸カド
ミウムの水溶液を含浸した後。中和を行いカドミウム活
物質を充填するという通常の化学含浸の工程を繰り返し
焼結式カドミウム負極板を作成した。また水酸化ニッケ
ル正極板も通常の化学含浸の工程によって製作した。
以上のようにして製作した負極板と正極板とをポリプロ
ピレン製セパレーターを介して積層した後に金属製容器
に収容することによって交渉容量600mAhの角形の密閉形
ニッケル−カドミウム蓄電池とした。電解後は比重1.30
0（20℃）KOH水溶液を用いた。これを蓄電池Ａとする。
ピレン製セパレーターを介して積層した後に金属製容器
に収容することによって交渉容量600mAhの角形の密閉形
ニッケル−カドミウム蓄電池とした。電解後は比重1.30
0（20℃）KOH水溶液を用いた。これを蓄電池Ａとする。
［蓄電池Ｂ］（本発明実施例） 電解液として比重1.300（20℃）KOH水溶液１リットルに
対しヒドロキシエチルセルロース1.5g溶解したものを用
いた以外は全て蓄電池Ａと同様にした。これを蓄電池Ｂ
とする。
対しヒドロキシエチルセルロース1.5g溶解したものを用
いた以外は全て蓄電池Ａと同様にした。これを蓄電池Ｂ
とする。
［蓄電池Ｃ］（従来例） 酸化カドミウム粉末100部，金属カドミウム粉末20部，
金属ニッケル粉末10部，メチルセルロース0.8部，グル
コ酸カリウム0.4部，塩ビーアクリルニトリル系短繊維
0.8部および水50部を混練したカドミウムペーストとし
た。このペーストをニッケルめっきした穿孔鋼板に塗着
後90℃で乾燥することによってペースト式カドミウム負
極板を製作した。
金属ニッケル粉末10部，メチルセルロース0.8部，グル
コ酸カリウム0.4部，塩ビーアクリルニトリル系短繊維
0.8部および水50部を混練したカドミウムペーストとし
た。このペーストをニッケルめっきした穿孔鋼板に塗着
後90℃で乾燥することによってペースト式カドミウム負
極板を製作した。
水酸化ニッケル正極板は蓄電池Ａで用いたものと同じで
あり、以上の極板を用いて蓄電池Ａと同様にして蓄電池
を製作した。これを蓄電池Ｃとする。電解液は比重1.30
0（20℃）KOH水溶液である。
あり、以上の極板を用いて蓄電池Ａと同様にして蓄電池
を製作した。これを蓄電池Ｃとする。電解液は比重1.30
0（20℃）KOH水溶液である。
［蓄電池Ｄ］（従来例） 電解液として比重1.300（20℃）KOH水溶液１リットルに
対しカルボキシメチルセルロース1.2gを溶解したものを
用いた以外は全て蓄電池Ｃと同様にした。これを蓄電池
Ｄとする。
対しカルボキシメチルセルロース1.2gを溶解したものを
用いた以外は全て蓄電池Ｃと同様にした。これを蓄電池
Ｄとする。
［蓄電池Ｅ］（本発明実施例） 電解液として比重1.300（20℃）KOH水溶液１リットルに
対しヒドロキシエチルセルロースセルロース1.2gを溶解
したものを用いた以外は全て蓄電池Ｃと同様にした。こ
れを蓄電池Ｅとする。
対しヒドロキシエチルセルロースセルロース1.2gを溶解
したものを用いた以外は全て蓄電池Ｃと同様にした。こ
れを蓄電池Ｅとする。
［蓄電池Ｅ］（比較例） 蓄電池Ｃにおけるカドミウムペーストの配合においてメ
チルセルロースの代わりにヒドロキシエチルセルロース
を用いた以外は全て蓄電池Ｃと同様にした。これを蓄電
池Ｆとする。
チルセルロースの代わりにヒドロキシエチルセルロース
を用いた以外は全て蓄電池Ｃと同様にした。これを蓄電
池Ｆとする。
なお蓄電池Ｃ〜Ｆには、酸化カドミウムの水和反応に必
要な水をさらに加えている。
要な水をさらに加えている。
以上のようにして製作した蓄電池Ａ〜Ｆについて10サイ
クルほど充・放電を行った後に常温における放電電流と
放電電気量の関係を求めた。
クルほど充・放電を行った後に常温における放電電流と
放電電気量の関係を求めた。
結果は第１図に示したとうりであり、電解液にヒドロキ
シエチルセルロースを含有している蓄電池ＢおよびＥは
従来の蓄電池A,C,Dに較べ高率放電での電気量が明らか
に多く、負極制限になりにくいことを示している。ま
た、比較例の蓄電池Ｆは本発明の蓄電池B,Eよりも放電
電気量が少なく，また十分に性能が向上していないこと
を示している。
シエチルセルロースを含有している蓄電池ＢおよびＥは
従来の蓄電池A,C,Dに較べ高率放電での電気量が明らか
に多く、負極制限になりにくいことを示している。ま
た、比較例の蓄電池Ｆは本発明の蓄電池B,Eよりも放電
電気量が少なく，また十分に性能が向上していないこと
を示している。
次に試験を終了した蓄電池のうち従来の蓄電池Ｄおよび
本発明による蓄電池Ｅを解体してカドミウム負極板を取
り出し、精製水で洗浄後表面のＸ線解析図形をCu Kα線
を用いて測定すると共に電子顕微鏡を用いて活物質の結
晶形態を調べた。蓄電池Ｄおよび蓄電池ＥのＸ線解析図
形を第２図および第３図に示す。おなじく電子顕微鏡写
真（2000倍）を第４図および第５図に示す。
本発明による蓄電池Ｅを解体してカドミウム負極板を取
り出し、精製水で洗浄後表面のＸ線解析図形をCu Kα線
を用いて測定すると共に電子顕微鏡を用いて活物質の結
晶形態を調べた。蓄電池Ｄおよび蓄電池ＥのＸ線解析図
形を第２図および第３図に示す。おなじく電子顕微鏡写
真（2000倍）を第４図および第５図に示す。
これにより電解液にカルボキシルメチルセルロースを添
加した蓄電池Ｄのカドミウム負極板では活物質の結晶形
態がβ型であるのに対し、電解液にヒドロキシエチルセ
ルロースを添加した蓄電池Ｅのカドミウム負極板では針
状のγ型が主であることがわかった。
加した蓄電池Ｄのカドミウム負極板では活物質の結晶形
態がβ型であるのに対し、電解液にヒドロキシエチルセ
ルロースを添加した蓄電池Ｅのカドミウム負極板では針
状のγ型が主であることがわかった。
以上のようにヒドロキシエチルセルロースはカドミウム
活物質の結晶形態に影響をおよぼしていることは明らか
であり、高率放電時の活物質利用率が向上したのはこの
ことに起因したものと考えられる。
活物質の結晶形態に影響をおよぼしていることは明らか
であり、高率放電時の活物質利用率が向上したのはこの
ことに起因したものと考えられる。
次に電解液へのヒドロキシエチルセルロースの添加量に
ついて調べた。電池としては蓄電池Ｅをもとにし、ヒド
ロキシエチルセルロースの添加量を種々代えた電解液を
用いた電池を製作し、その放電性能を測定した。第６図
はその結果を示したものであり、ヒドロキシエチルセル
ロースの添加量としては0.2g/以上9g/以下が適して
いると考えられる。
ついて調べた。電池としては蓄電池Ｅをもとにし、ヒド
ロキシエチルセルロースの添加量を種々代えた電解液を
用いた電池を製作し、その放電性能を測定した。第６図
はその結果を示したものであり、ヒドロキシエチルセル
ロースの添加量としては0.2g/以上9g/以下が適して
いると考えられる。
本発明の実施例では比重1.300（20℃）KOH水溶液を用い
た場合の結果を示したが、これ以外にもニッケル−カド
ミウム蓄電池に一般に用いらえる比重1.22〜1.35（20
℃）KOH水溶液でも同様の効果があることを確認した。
また、電解質がNaOHである場合やKOH,NaOHおよびLiOH混
合系でも同様の効果が認められた。
た場合の結果を示したが、これ以外にもニッケル−カド
ミウム蓄電池に一般に用いらえる比重1.22〜1.35（20
℃）KOH水溶液でも同様の効果があることを確認した。
また、電解質がNaOHである場合やKOH,NaOHおよびLiOH混
合系でも同様の効果が認められた。
発明の効果 以上のようにヒドロキシエチルセルロースを含むアルカ
リ電解液を用いることによって高率放電特性の優れたニ
ッケル−カドミウム蓄電池を得ることができる。
リ電解液を用いることによって高率放電特性の優れたニ
ッケル−カドミウム蓄電池を得ることができる。
第１図は従来品と本発明品の放電特性を比較した図であ
る。 第２図は従来の蓄電池Ｄのカドミウム負極板表面のＸ線
解析図形，第３図は本発明による蓄電池Ｅのカドミウム
負極板表面のＸ線解析図形を示す図である。 第４図は、従来の蓄電池Ｄのカドミウム負極板表面にお
ける活物質の結晶の構造を示した電子顕微鏡写真。第５
図は、本発明の蓄電池Ｅのカドミウム負極板表面におけ
る活物質の結晶の構造を示した電子顕微鏡写真。 第６図は本発明の有効な範囲を示した図である。
る。 第２図は従来の蓄電池Ｄのカドミウム負極板表面のＸ線
解析図形，第３図は本発明による蓄電池Ｅのカドミウム
負極板表面のＸ線解析図形を示す図である。 第４図は、従来の蓄電池Ｄのカドミウム負極板表面にお
ける活物質の結晶の構造を示した電子顕微鏡写真。第５
図は、本発明の蓄電池Ｅのカドミウム負極板表面におけ
る活物質の結晶の構造を示した電子顕微鏡写真。 第６図は本発明の有効な範囲を示した図である。
Claims (2)
- 【請求項１】ヒドロキシエチルセルロースを含むアルカ
リ電解液を有することを特徴とするニッケル−カドミウ
ム蓄電池。 - 【請求項２】アルカリ電解液中のヒドロキシエチルセル
ロースの含有量が0.2g/以上9g/以下であることを特
徴とする請求項１記載のニッケル−カドミウム電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63029749A JPH07118331B2 (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | ニッケル−カドミウム蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63029749A JPH07118331B2 (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | ニッケル−カドミウム蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01206570A JPH01206570A (ja) | 1989-08-18 |
| JPH07118331B2 true JPH07118331B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=12284743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63029749A Expired - Fee Related JPH07118331B2 (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | ニッケル−カドミウム蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07118331B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6210617B2 (ja) * | 2013-03-28 | 2017-10-11 | 日産自動車株式会社 | アルカリ電池用電解液及びアルカリ電池 |
-
1988
- 1988-02-10 JP JP63029749A patent/JPH07118331B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01206570A (ja) | 1989-08-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |