JPH0963636A

JPH0963636A - 密閉型アルカリ二次電池の活性化方法

Info

Publication number: JPH0963636A
Application number: JP7211812A
Authority: JP
Inventors: Kozo Sogabe; 幸蔵曽我部
Original assignee: Furukawa Battery Co Ltd
Current assignee: Furukawa Battery Co Ltd
Priority date: 1995-08-21
Filing date: 1995-08-21
Publication date: 1997-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】組み立てた密閉型アルカリ二次電池を短時間
で活性化する方法を提供する。【解決手段】この活性化方法は、組み立て終了後の密
閉型アルカリ二次電池を常温下で３〜７時間放置したの
ち、充電率0.２〜1.０Ｃで定格容量の１００％以下の容
量になるまで予備充電する工程；前記予備充電の終了
後、温度５０±１０℃で８〜４８時間放置処理を行う工
程；および前記放置処理の終了後、充電率0.５〜1.２Ｃ
で定格容量５〜１２０％の容量になるまで充電し、更に
充電率0.２〜0.５Ｃで定格容量の１２０〜１８０％にな
るまで充電したのち放電する工程；を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は密閉型アルカリ二次
電池の活性化方法に関し、更に詳しくは、充分な活性化
処理を従来に比べて短時間で行うことができ、活性化用
装置を効率よく運転することができる密閉型アルカリ二
次電池の活性化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】密閉型のニッケル・カドミウム二次電池
やニッケル・水素二次電池などの密閉型アルカリ二次電
池は、工場で組み立てられたのち、正極または／および
負極の活物質を活性化させ、定格容量まで充電して市場
に出荷される。このときの活性化に関しては、電池の種
類によっても異なるが、概ね、0.１〜0.２Ｃ程度の低充
電率で充電し、ついで0.２〜0.５Ｃ程度の低放電率で1.
０Ｖになるまで放電する充放電サイクルを３〜５サイク
ル程度反復するという処理方法が採用されている。

【０００３】しかしながら、上記した活性化方法の場
合、電池の活性化に要する時間はかなり長く、そのた
め、電池の製造ラインにおいて活性化用装置に電池が滞
留する時間は長くなり、工程管理の高能率化を阻害する
原因になっている。この活性化処理時間を短縮するため
には、充放電サイクル数を減らしたり、高率充放電サイ
クルを行えばよい。

【０００４】しかしながら、そのような処理を行うと、
処理後の電池は放電容量が低下するなど、目的とする電
池特性が得にくくなる。これは、組み立て直後の電池に
あっては電解液が極板に充分に滲透していないため、こ
の状態で充電電流を大きくすると電池内圧が上昇した
り、また、ガス発生と余剰電解液の相乗作用により、極
板の膨潤や結着剤（例えばテフロン）のネットワークの
崩れなどに基づく活物質の脱落などが起こって、容量低
下を招き、充電効率が低下するからである。

【０００５】このような問題に対しては、各種の対策が
提供されている。例えば、特開平５−１７４８６９号公
報には、組み立て後１５時間放置した電池に、0.２Ｃで
１時間の予備充電を行ったのち常温下で１５時間または
１４時間放置し、その後、0.２Ｃで１５０％の過充電を
行い0.２Ｃで１Ｖになるまでの放電を行って活性化処理
する方法が開示されている。

【０００６】しかしながら、この方法の場合において
も、活性化処理時の充放電率は0.２Ｃと低い。そして、
活性化処理時間を早めるために、例えば充放電率を１Ｃ
に高めると、電池内圧は上昇し放電容量は著しく低下す
るという問題が起こる。また、前記したと同じような現
象が起こって活物質の脱落も起こる。これは、予備充電
後に１４時間〜１５時間程度放置するだけでは、電解液
は極板に充分に滲透していないからであると考えられ
る。

【０００７】このように、特開平５−１７４８６９号公
報が開示する方法では、活性化処理時に充放電率を高め
ることが困難であり、活性化処理の時間短縮を実現する
ことができない。また、特開平６−２５１８００号公報
には、組み立てたニッケル・水素二次電池を温度１５〜
３０℃で定格容量の５〜１００％の容量になるまで予備
充電し、温度１５〜３０℃で充放電を反復して電池容量
を定格容量まで高め、最後に、温度３０〜６０℃で６〜
４８時間放置して熟成する活性化方法が開示されてい
る。しかしながら、この方法の場合、活性化処理時に実
施例で採用されている充放電率は0.２Ｃと低く、そのた
め、やはり活性化処理に要する時間は長くなる。

【０００８】また、実際の品質管理上は、熟成後の電池
につき、その容量のばらつきを把握することの必要性か
ら、熟成後の電池を再度充放電して容量測定をしなけれ
ばならず、全体としての所要時間は更に長くなってしま
う。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した先
行技術における問題を解決し、組み立て後の電池の電池
特性を低下させることなく活性化処理を高率充放電で行
うことができるので、活性処理に要する時間を短縮する
ことができ、もって工程管理を高能率で進めることがで
きる密閉型アルカリ二次電池の活性化方法の提供を目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、組み立て終了後の密閉型ア
ルカリ二次電池を常温下で３〜７時間放置したのち、充
電率0.２〜1.０Ｃで定格容量の１００％以下の容量にな
るまで予備充電する工程（以下、第１工程という）；前
記予備充電の終了後、温度５０±１０℃で８〜４８時間
放置処理を行う工程（以下、第２工程という）；およ
び、前記放置処理の終了後、充電率0.２〜0.５Ｃで定格
容量の１２０〜１８０％になるまで充電したのち放電す
る工程（以下、第３工程という）；を備えていることを
特徴とする密閉型アルカリ二次電池の活性化方法が提供
される。

【００１１】

【発明の実施の形態】まず、本発明方法は、ニッケル・
カドミウム二次電池、ニッケル・水素二次電池など密閉
型アルカリ二次電池に適用される。第１工程は、後述す
る第３工程で充電処理を行ったときに、酸素ガスの発生
に基づく電池内圧の上昇を抑制し、電池内の負極の単極
単位を卑側にシフトさせるために行われる。

【００１２】この第１工程を実施する場合、組み立てた
電池を、まず常温下で放置して、電解液を極板にある程
度滲透させる。放置時間が短すぎると、活物質であるＮ
ｉ（ＯＨ)₂中に固溶しているＣｏがＣｏ錯体に転化する
量が少なくなり、Ｎｉ（ＯＨ)₂の利用率は低下し、その
結果、容量低下が引き起こされ、また、電解液の滲透は
不充分となるため後述する予備充電時に酸素ガスの発生
量が多くなる。またあまり長くても時間の無駄になり、
更には、水素吸蔵合金電極の場合は、その水素吸蔵合金
中のＡｌ，Ｍｎ，Ｃｏなどの成分の溶解量が多くなり、
水素吸蔵合金電極の劣化を引き起こすことになるため、
放置時間は３〜７時間に設定される。

【００１３】放置後、予備充電が行われる。このときの
充電率は0.２〜1.０Ｃに設定される。0.２Ｃより低い場
合は充電時間が長くなりすぎ、また、1.０Ｃより高くす
ると酸素ガスの発生が起こりはじめるからである。ま
た、充電処理は電池容量が定格容量の１００％以下の値
となるように規制される。１００％より容量を高くする
と、前記した予備充電の目的が達成できなくなるからで
ある。

【００１４】第２工程は、電解液を極板に充分に滲透さ
せ、第３工程で高率充放電を行っても酸素ガスの発生量
を抑制するために行われる。この第２工程では、第１工
程を終了した電池を温度５０±１０℃の高温環境下に８
〜４８時間放置する。電池は上記した高温環境下に置か
れることにより、電池内の電解液の粘度が低下する。そ
のため、電解液は極板へ円滑に滲透していくので、電池
反応に寄与する正極や負極の有効面積が増加する。

【００１５】このときの温度が４０℃より低い場合は、
電解液の粘度はあまり低下しないので極板への滲透の度
合いは少なく、また６０℃より高い温度になると、電池
内のセパレータや活物質の劣化が生じてくる。放置時間
が８時間より短いと、電解液の種類にもよるが極板への
滲透効果は充分とはいえず、また４８時間より長くして
も滲透効果は飽和に達して無意味である。好ましい放置
時間は１６〜２４時間である。

【００１６】第３工程は、第２工程を終了した電池に充
放電を行って活物質を活性化すると同時に、電池容量を
定格容量にまで高める。その場合、充電処理は２段階に
分割して行われる。まず、最初の段階では、充電率0.５
〜1.２Ｃで定格容量の５〜１２０％の容量になるまで充
電が行われる。このような高充電率で充電を行っても、
前記した第２工程までの過程で電解液は充分に極板に滲
透した状態にあるので、酸素ガスの発生は抑制された状
態で充電を進めることができる。

【００１７】しかし、充電率を1.２Ｃより高くすると、
過充電領域に到達したときに、Ｎｉ極板ではγ−ＮｉＯ
ＯＨが多量に生成する。このγ−ＮｉＯＯＨが限度以上
に生成すると、Ｎｉ極板が過度に膨潤し、そのため、角
形電池においてはその形状が大きく変形して、後段で、
電池を充放電装置に組み入れるときに支障をきたすとい
う問題が生じてくる。また、0.５Ｃより低い充電率を採
用すると、充電に要する時間は長くなり、活性化処理の
時間短縮という目的を損なうようになる。

【００１８】そして、この最初の充電時の容量を定格容
量の５％より低くすると、充電末期における充電電圧が
高くなりすぎて、電池内圧の上昇を抑制する効果が薄れ
る。また１２０％より高くすると、前記したと同じよう
に、Ｎｉ極板の過度の膨潤が起こり、角形電池の場合は
その缶体側部が膨出し、更には、電解液の液枯れの原因
を招き、電池の寿命特性に悪影響が及ぶという問題が発
生してくる。

【００１９】上記した高率充電を行ったのち、つぎに、
最初の充電率よりも低い充電率0.２〜0.５Ｃで定格容量
の１２０〜１８０％の容量になるまで充電処理が行われ
る。このときに、充電率を0.２〜0.５Ｃに設定すること
により、充電末期に起こりやすい電池内圧の上昇が抑制
され、同時に、充電量を可及的に大きくすることによ
り、実使用に際しての初期容量を高めることができる。

【００２０】しかし、充電率を0.２Ｃより低くすると充
電に要する時間は長くなり、また、0.５Ｃより高くする
と、若干ではあれ酸素ガスの発生が起こって充電効率の
低下を招くので、最終の充電処理時の充電率は前記した
ように0.２〜0.５Ｃに設定する。このときの容量を１２
０％より低くすると、未活性状態の活物質が極板に残っ
てしまうことがあり、結果として、放電容量にばらつき
が生ずる可能性がある。また１８０％より高くすると、
前記したと同じように、Ｎｉ極板の過度の膨潤に伴い、
缶体側部の膨出や電解液の液枯れの原因などが生じてく
るので、充電する容量は上記したように定格容量の１２
０〜１８０％に規制される。

【００２１】上記した充電処理後、例えば１Ｃで１Ｖま
で放電させることにより、本発明の活性化処理は終了す
る。

【００２２】

【実施例】

（１）電池の製造以下の仕様でニッケル・水素二次電池を組み立てた。Ｚ
ｎ５重量％、Ｃｏ0.７５重量％が固溶する球状のＮｉ
(ＯＨ)₂粉末とＣｏＯ粉末とを主成分とする活物質ペー
ストを調製し、それをスポンジ状Ｎｉ多孔板に充填した
のち、乾燥、圧延、打抜き加工を行ってＮｉ極板を製造
した。

【００２３】一方、常法に従って水素吸蔵合金粉末を担
持する水素吸蔵合金電極を製造し、この電極４枚と上記
Ｎｉ極板３枚と両者の間に介在するナイロンセパレータ
とから成る極板群を製造した。この極板群を有底角形缶
体に挿入し、所定のアルカリ電解液を注液したのちレー
ザ溶接で蓋を封口して密閉型角形電池とした。この電池
の定格容量は５５０ｍＡｈである。

【００２４】（２）活性化方法上記した電池につき以下の活性化方法を適用した。方法Ａ（本発明方法）：電池を常温下で５時間放置した
のち、充電電流１１０ｍＡｈで６０分の予備充電（0.２
Ｃ）を行った（第１工程）。

【００２５】序、電池を５０℃の恒温槽内に１６時間放
置したのち常温下で５時間冷却した（第２工程）。そし
て、充電電流５５０ｍＡｈで６０分の充電（１Ｃ）を行
ったのち、２７５ｍＡｈで９０分の充電（0.７５Ｃ）を
行い、６０分休止後、放電電流５５０ｍＡｈで電池電圧
が１Ｖになるまで放電した（第３工程）。方法Ｂ（特開平６−２５１８００号公報が開示する方
法）：電池を常温下で５時間放置したのち、充電電流１
１０ｍＡで６０分の予備充電（0.２Ｃ）を行った。

【００２６】ついで、常温下で１６時間放置したのち、
充電電流５５ｍＡで９００分の充電（1.５Ｃ）を行い、
６０分休止後、放電電流１１０ｍＡで２６０分間放電
（0.８７Ｃ）し、温度５０℃の恒温槽中に２４時間放置
して熟成を行った。その後、常温下で５時間冷却し、充
電電流５５ｍＡで９００分の充電（1.５Ｃ）を行い、６
０分休止後、放電電流１１０ｍＡで電池電圧が１Ｖにな
るまで放電した。

【００２７】方法Ｃ（特開平５−１７４８６９号公報が
開示する方法）：電池を常温下で５時間放置したのち、
充電電流１１０ｍＡで６０分の予備充電（0.２Ｃ）を行
った。ついで、常温下で１６時間放置したのち、充電電
流５５０ｍＡで９０分の充電（1.５Ｃ）を行い、６０分
休止後、放電電流５５０ｍＡで電池電圧が１Ｖになるま
で放電した。

【００２８】（３）結果以上、３種類の活性化処理を施した電池につき、下記の
仕様で容量試験と寿命試験を行った。容量試験：0.１Ｃで１５０％の充電を行い、１時間休止
したのち、0.２Ｃで電池電圧が1.０Ｖになるまで放電す
るリコンディショニング処理を行い、１時間の休止後、
0.１Ｃで１５０％の充電、１時間の休止、0.２Ｃで1.０
Ｖまでの放電を行い、放電容量を測定。

【００２９】寿命試験：前記したリコンディショニング
処理を行ったのち１時間休止し、充電電流１Ｃで充電し
−ΔＶ値１０ｍＶで充電停止−放電電流１Ｃで放電し電
池内圧1.０Ｖで放電停止を１サイクルとする充放電試験
を５００サイクル行い、５００サイクル終了時の放電容
量を測定。また、各電池につき、封口作業終了後から活性化処理を
終了するまでの全所要時間を測定した、そのうち、活性
化用装置を使用する時間も計測した。

【００３０】以上の結果を一括して表１に示した。

【００３１】

【表１】

【００３２】表から明らかなように、本発明の活性化方
法を適用すると、従来に比べて活性化に要する時間が大
幅に短縮するにもかかわらず、電池特性は高水準が確保
されている。とくに、活性化用装置の使用時間は著しく
短縮されるので、製造ラインの効率運転が実現されてい
る。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明方
法によれば、組み立てた電池を極めて短時間で活性化す
ることができ、とくに活性化用装置の使用時間を大幅に
短縮することができるので、従来に比べて高効率の活性
化処理が実現される。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】組み立て終了後の密閉型アルカリ二次電
池を常温下で３〜７時間放置したのち、充電率0.２〜1.
０Ｃで定格容量の１００％以下の容量になるまで予備充
電する工程；前記予備充電の終了後、温度５０±１０℃
で８〜４８時間放置処理を行う工程；および、前記放置処理の終了後、充電率0.２〜0.５Ｃで定格容量
の１２０〜１８０％になるまで充電したのち放電する工
程；を備えていることを特徴とする密閉型アルカリ二次
電池の活性化方法。