JPH10247514A - ニッケル水素二次電池 - Google Patents
ニッケル水素二次電池Info
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- JPH10247514A JPH10247514A JP9048104A JP4810497A JPH10247514A JP H10247514 A JPH10247514 A JP H10247514A JP 9048104 A JP9048104 A JP 9048104A JP 4810497 A JP4810497 A JP 4810497A JP H10247514 A JPH10247514 A JP H10247514A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 適切な充放電サイクル寿命を維持し、かつ保
管時および急速な充電時における漏液発生を防止するこ
とが可能なニッケル水素二次電池を提供する。 【解決手段】 有底筒状容器と、この容器内に収納さ
れ、水酸化ニッケルおよび導電材を含むペースト式正極
と水素吸蔵合金を含むペースト式負極とをセパレターを
介して渦巻状に巻回した電極群と、前記容器内に収容し
たアルカリ電解液とを具備し、前記電解液は、前記容器
内底部から前記電極群の上端までの容積をＶ1 、前記正
負極およびセパレータの実体積をＶ2 、前記電極群の巻
芯空間体積をＶ3 とした時、前記Ｖ1 から前記Ｖ2 と前
記Ｖ3 の合計体積を差し引いた残りの空間容積に対して
８５〜１００％の量で前記容器内に注入されることを特
徴とする。
管時および急速な充電時における漏液発生を防止するこ
とが可能なニッケル水素二次電池を提供する。 【解決手段】 有底筒状容器と、この容器内に収納さ
れ、水酸化ニッケルおよび導電材を含むペースト式正極
と水素吸蔵合金を含むペースト式負極とをセパレターを
介して渦巻状に巻回した電極群と、前記容器内に収容し
たアルカリ電解液とを具備し、前記電解液は、前記容器
内底部から前記電極群の上端までの容積をＶ1 、前記正
負極およびセパレータの実体積をＶ2 、前記電極群の巻
芯空間体積をＶ3 とした時、前記Ｖ1 から前記Ｖ2 と前
記Ｖ3 の合計体積を差し引いた残りの空間容積に対して
８５〜１００％の量で前記容器内に注入されることを特
徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケル水素二次
電池に関する。
電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】水素吸蔵合金は、これを負極とし、アル
カリ電解液中でニッケル極などの適切な正極を対極とす
ると、充電時に発生した水素を負極自身が吸蔵し、放電
時に吸蔵した水素を放出すると共に、この水素ガスは酸
化されて元の水に戻る。このため、水素吸蔵合金は二次
電池の負極材料として利用されている。このニッケル水
素二次電池は、高エネルギー密度を有するため、容積効
率が高く、しかも安全作動が可能で、かつ高い信頼性を
有する。前記ニッケル水素二次電池は、水酸化ニッケル
を含むペースト式正極と水素吸蔵合金を含むペースト式
負極との間にセパレータを介装して渦巻状に巻回した電
極群をアルカリ電解液と共に有底筒状容器内に収納した
構造を有する。
カリ電解液中でニッケル極などの適切な正極を対極とす
ると、充電時に発生した水素を負極自身が吸蔵し、放電
時に吸蔵した水素を放出すると共に、この水素ガスは酸
化されて元の水に戻る。このため、水素吸蔵合金は二次
電池の負極材料として利用されている。このニッケル水
素二次電池は、高エネルギー密度を有するため、容積効
率が高く、しかも安全作動が可能で、かつ高い信頼性を
有する。前記ニッケル水素二次電池は、水酸化ニッケル
を含むペースト式正極と水素吸蔵合金を含むペースト式
負極との間にセパレータを介装して渦巻状に巻回した電
極群をアルカリ電解液と共に有底筒状容器内に収納した
構造を有する。
【０００３】ところで、限られた電池容積の中で、より
一層の高容量化を図るには充放電に関与する酸化還元反
応量を増加させるために正極の活物質および電解液量を
増やす必要がある。このような高容量化に対応する手法
としては、従来よりセパレータの低目付化および低体積
化が検討されている。
一層の高容量化を図るには充放電に関与する酸化還元反
応量を増加させるために正極の活物質および電解液量を
増やす必要がある。このような高容量化に対応する手法
としては、従来よりセパレータの低目付化および低体積
化が検討されている。
【０００４】しかしながら、セパレータの低目付化およ
び低体積化が進むに伴って次のような問題が生じる。 １）電極群を作製する際に正極または負極のバリが前記
セパレータを突き抜けて相手電極に接触して内部ショー
トを起こす危険性が増大する。
び低体積化が進むに伴って次のような問題が生じる。 １）電極群を作製する際に正極または負極のバリが前記
セパレータを突き抜けて相手電極に接触して内部ショー
トを起こす危険性が増大する。
【０００５】２）酸化還元反応に必要な正負極間の電解
液保持量、つまりセパレータでの電解液保持量が低下す
るため、充放電サイクル寿命を低下する。前記１）、
２）の問題は、電池の製造および品質の安定の点で支障
となるため、セパレータの低目付化および低体積化にも
限界がある。したがって、高容量化された電池を得るた
めにはある程度の目付と体積を有するセパレータを使用
する必要がある。このため、電池内の正負極（特に正
極）の活物質量の増大に伴って注入可能な電解液量が減
少する。また、有底筒状容器内に可能な量まで電解液の
注入量を増やすと、高温下での長期間の保存や急速な充
電時に漏液を起こす問題があった。
液保持量、つまりセパレータでの電解液保持量が低下す
るため、充放電サイクル寿命を低下する。前記１）、
２）の問題は、電池の製造および品質の安定の点で支障
となるため、セパレータの低目付化および低体積化にも
限界がある。したがって、高容量化された電池を得るた
めにはある程度の目付と体積を有するセパレータを使用
する必要がある。このため、電池内の正負極（特に正
極）の活物質量の増大に伴って注入可能な電解液量が減
少する。また、有底筒状容器内に可能な量まで電解液の
注入量を増やすと、高温下での長期間の保存や急速な充
電時に漏液を起こす問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、適切な充放
電サイクル寿命を維持し、かつ保管時および急速な充電
時における漏液発生を防止することが可能なニッケル水
素二次電池を提供しようとするものである。
電サイクル寿命を維持し、かつ保管時および急速な充電
時における漏液発生を防止することが可能なニッケル水
素二次電池を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるニッケル
水素二次電池は、有底筒状容器：この容器内に収納さ
れ、水酸化ニッケルおよび導電材を含むペースト式正極
と水素吸蔵合金を含むペースト式負極とをセパレターを
介して渦巻状に巻回した電極群；および前記容器内に収
容したアルカリ電解液；とを具備し、前記電解液は、前
記容器内底部から前記電極群の上端までの容積をＶ1 、
前記正負極およびセパレータの実体積をＶ2 、前記電極
群の巻芯空間体積をＶ3 とした時、前記Ｖ1 から前記Ｖ
2 と前記Ｖ3 の合計体積を差し引いた残りの空間容積に
対して８５〜１００％の量で前記容器内に注入されるこ
とを特徴とするものである。
水素二次電池は、有底筒状容器：この容器内に収納さ
れ、水酸化ニッケルおよび導電材を含むペースト式正極
と水素吸蔵合金を含むペースト式負極とをセパレターを
介して渦巻状に巻回した電極群；および前記容器内に収
容したアルカリ電解液；とを具備し、前記電解液は、前
記容器内底部から前記電極群の上端までの容積をＶ1 、
前記正負極およびセパレータの実体積をＶ2 、前記電極
群の巻芯空間体積をＶ3 とした時、前記Ｖ1 から前記Ｖ
2 と前記Ｖ3 の合計体積を差し引いた残りの空間容積に
対して８５〜１００％の量で前記容器内に注入されるこ
とを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるニッケル水
素二次電池（円筒形ニッケル水素二次電池）を図１を参
照して説明する。有底円筒状の容器１内には、ペースト
式正極２とセパレータ３とペースト式負極４とを積層し
てスパイラル状に捲回することにより作製された電極群
５が収納されている。前記負極４は、前記電極群５の最
外周に配置されて前記容器１と電気的に接触している。
アルカリ電解液は、前記容器１内に収容されている。中
央に孔６を有する円形の第１の封口板７は、前記容器１
の上部開口部に配置されている。リング状の絶縁性ガス
ケット８は、前記封口板７の周縁と前記容器１の上部開
口部内面の間に配置され、前記上部開口部を内側に縮径
するカシメ加工により前記容器１に前記封口板７を前記
ガスケット８を介して気密に固定している。正極リード
９は、一端が前記正極２に接続、他端が前記封口板７の
下面に接続されている。帽子形状をなす正極端子１０
は、前記封口板７上に前記孔６を覆うように取り付けら
れている。ゴム製の安全弁１１は、前記封口板７と前記
正極端子１０で囲まれた空間内に前記孔６を塞ぐように
配置されている。中央に穴を有する絶縁材料からなる円
形の押え板１２は、前記正極端子１０上に前記正極端子
１０の突起部がその押え板１２の前記穴から突出される
ように配置されている。外装チューブ１３は、前記押え
板１２の周縁、前記容器１の側面及び前記容器１の底部
周縁を被覆している。
素二次電池（円筒形ニッケル水素二次電池）を図１を参
照して説明する。有底円筒状の容器１内には、ペースト
式正極２とセパレータ３とペースト式負極４とを積層し
てスパイラル状に捲回することにより作製された電極群
５が収納されている。前記負極４は、前記電極群５の最
外周に配置されて前記容器１と電気的に接触している。
アルカリ電解液は、前記容器１内に収容されている。中
央に孔６を有する円形の第１の封口板７は、前記容器１
の上部開口部に配置されている。リング状の絶縁性ガス
ケット８は、前記封口板７の周縁と前記容器１の上部開
口部内面の間に配置され、前記上部開口部を内側に縮径
するカシメ加工により前記容器１に前記封口板７を前記
ガスケット８を介して気密に固定している。正極リード
９は、一端が前記正極２に接続、他端が前記封口板７の
下面に接続されている。帽子形状をなす正極端子１０
は、前記封口板７上に前記孔６を覆うように取り付けら
れている。ゴム製の安全弁１１は、前記封口板７と前記
正極端子１０で囲まれた空間内に前記孔６を塞ぐように
配置されている。中央に穴を有する絶縁材料からなる円
形の押え板１２は、前記正極端子１０上に前記正極端子
１０の突起部がその押え板１２の前記穴から突出される
ように配置されている。外装チューブ１３は、前記押え
板１２の周縁、前記容器１の側面及び前記容器１の底部
周縁を被覆している。
【０００９】次に、前記ペースト式正極２、ペースト式
負極４、セパレータ３および電解液について説明する。 １）ペースト式正極２ このペースト式正極２は、活物質である水酸化ニッケル
粉末に導電材を添加し、高分子結着剤および水と共に混
練してペーストを調製し、このペーストを導電性基板に
充填し、乾燥した後、成形することにより作製される。
負極４、セパレータ３および電解液について説明する。 １）ペースト式正極２ このペースト式正極２は、活物質である水酸化ニッケル
粉末に導電材を添加し、高分子結着剤および水と共に混
練してペーストを調製し、このペーストを導電性基板に
充填し、乾燥した後、成形することにより作製される。
【００１０】前記導電材料としては、例えばコバルト酸
化物、コバルト水酸化物等を挙げることができる。前記
高分子結着剤としては、例えばカルボキシメチルセルロ
ース、メチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウム、
ポリテトラフルオロエチレン等を挙げることができる。
化物、コバルト水酸化物等を挙げることができる。前記
高分子結着剤としては、例えばカルボキシメチルセルロ
ース、メチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウム、
ポリテトラフルオロエチレン等を挙げることができる。
【００１１】前記導電性基板としては、例えばニッケ
ル、ステンレスまたはニッケルメッキが施された金属か
ら形成された網状、スポンジ状、繊維状、もしくはフェ
ルト状の金属多孔体等を挙げることができる。
ル、ステンレスまたはニッケルメッキが施された金属か
ら形成された網状、スポンジ状、繊維状、もしくはフェ
ルト状の金属多孔体等を挙げることができる。
【００１２】２）ペースト式負極４ このペースト式負極４は、水素吸蔵合金粉末に導電材を
添加し、高分子結着剤および水と共に混練してペースト
を調製し、このペーストを導電性基板に充填し、乾燥し
た後、成形することにより製造される。
添加し、高分子結着剤および水と共に混練してペースト
を調製し、このペーストを導電性基板に充填し、乾燥し
た後、成形することにより製造される。
【００１３】前記水素吸蔵合金としては、格別制限され
るものではなく、電解液中で電気化学的に発生させた水
素を吸蔵でき、かつ放電時にその吸蔵水素を容易に放出
できるものであればよい。この水素吸蔵合金としては、
例えばＬａＮｉ5 、ＭｍＮｉ5 （Ｍｍ；ミッシュメタ
ル）、ＬｍＮｉ5 （Ｌｍ；ランタン富化したミッシュメ
タル）、またはこれらのＮｉの一部をＡｌ、Ｍｎ、Ｃ
ｏ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｂのような元素で
置換した多元素系のもの、もしくはＴｉＮｉ系、ＴｉＦ
ｅ系のものを挙げることができる。中でも、一般式Ｌｍ
Ｎｉx Ｍｎy Ａz （ただし、ＡはＡｌ，Ｃｏから選ばれ
る少なくとも一種の金属、原子比ｘ，ｙ，ｚはその合計
値が４．８≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦５．４を示す）で表されるも
のを用いることが好ましい。
るものではなく、電解液中で電気化学的に発生させた水
素を吸蔵でき、かつ放電時にその吸蔵水素を容易に放出
できるものであればよい。この水素吸蔵合金としては、
例えばＬａＮｉ5 、ＭｍＮｉ5 （Ｍｍ；ミッシュメタ
ル）、ＬｍＮｉ5 （Ｌｍ；ランタン富化したミッシュメ
タル）、またはこれらのＮｉの一部をＡｌ、Ｍｎ、Ｃ
ｏ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｂのような元素で
置換した多元素系のもの、もしくはＴｉＮｉ系、ＴｉＦ
ｅ系のものを挙げることができる。中でも、一般式Ｌｍ
Ｎｉx Ｍｎy Ａz （ただし、ＡはＡｌ，Ｃｏから選ばれ
る少なくとも一種の金属、原子比ｘ，ｙ，ｚはその合計
値が４．８≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦５．４を示す）で表されるも
のを用いることが好ましい。
【００１４】前記高分子結着剤としては、前記正極２で
用いたのと同様なものを挙げることができる。前記導電
材としては、例えばカーボンブラック等を用いることが
できる。
用いたのと同様なものを挙げることができる。前記導電
材としては、例えばカーボンブラック等を用いることが
できる。
【００１５】前記導電性基板としては、パンチドメタ
ル、エキスパンデッドメタル、穿孔剛板、ニッケルネッ
トなどの二次元基板や、フェルト状金属多孔体や、スポ
ンジ状金属基板などの三次元基板を挙げることができ
る。
ル、エキスパンデッドメタル、穿孔剛板、ニッケルネッ
トなどの二次元基板や、フェルト状金属多孔体や、スポ
ンジ状金属基板などの三次元基板を挙げることができ
る。
【００１６】３）セパレータ３ このセパレータ３は、例えばポリオレフィン繊維やナイ
ロン繊維からなる不織布、同繊維からなる織布もしくは
これら不織布および織布で複合化された複合シートから
作られる。特に、前記セパレータはポリオレフィン系合
成樹脂繊維を含むシート状物から形成され、かつ前記シ
ート状物がカルボキシル基を有するビニルモノマーでグ
ラフト共重合された物から形成されることが好ましい。
ロン繊維からなる不織布、同繊維からなる織布もしくは
これら不織布および織布で複合化された複合シートから
作られる。特に、前記セパレータはポリオレフィン系合
成樹脂繊維を含むシート状物から形成され、かつ前記シ
ート状物がカルボキシル基を有するビニルモノマーでグ
ラフト共重合された物から形成されることが好ましい。
【００１７】前記ポリオレフィン系合成樹脂繊維として
は、ポリオレフィン単一繊維、ポリオレフィン繊維から
なる芯材表面に前記ポリオレフィン繊維とは異なるポリ
オレフィン繊維が被覆された芯鞘構造の複合繊維、互い
に異なるポリオレフィン繊維同士が円形に接合された分
割構造の複合繊維等を挙げることができる。前記ポリオ
レフィンとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレ
ンなどを挙げることができる。
は、ポリオレフィン単一繊維、ポリオレフィン繊維から
なる芯材表面に前記ポリオレフィン繊維とは異なるポリ
オレフィン繊維が被覆された芯鞘構造の複合繊維、互い
に異なるポリオレフィン繊維同士が円形に接合された分
割構造の複合繊維等を挙げることができる。前記ポリオ
レフィンとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレ
ンなどを挙げることができる。
【００１８】前記ポリオレフィン系合成樹脂繊維を含む
シート状物としては、例えば前述したポリオレフィン系
合成樹脂繊維からなる不織布、同繊維からなる織布もし
くはこれら不織布および織布で複合化された複合シート
を挙げることができる。前記不織布は、例えば乾式法、
湿式法、スパンボンド法、メルトブロー法等によって作
製される。前記ポリオレフィン系合成樹脂繊維の平均繊
維径は、機械的強度、正極と負極の間のショート防止の
観点から１〜２０μｍにすることが好ましい。前記合成
樹脂繊維の平均繊維径を１μｍ未満にすると、前記セパ
レータの機械的強度が低下して電池の組み立てが困難に
なる恐れがある。一方、前記合成樹脂繊維の平均繊維径
が２０μｍを越えると前記セパレータの被覆率が低下し
て正負極間の短絡が多発する恐れがある。より好ましい
前記合成樹脂繊維の平均繊維径は、３〜１５μｍであ
る。
シート状物としては、例えば前述したポリオレフィン系
合成樹脂繊維からなる不織布、同繊維からなる織布もし
くはこれら不織布および織布で複合化された複合シート
を挙げることができる。前記不織布は、例えば乾式法、
湿式法、スパンボンド法、メルトブロー法等によって作
製される。前記ポリオレフィン系合成樹脂繊維の平均繊
維径は、機械的強度、正極と負極の間のショート防止の
観点から１〜２０μｍにすることが好ましい。前記合成
樹脂繊維の平均繊維径を１μｍ未満にすると、前記セパ
レータの機械的強度が低下して電池の組み立てが困難に
なる恐れがある。一方、前記合成樹脂繊維の平均繊維径
が２０μｍを越えると前記セパレータの被覆率が低下し
て正負極間の短絡が多発する恐れがある。より好ましい
前記合成樹脂繊維の平均繊維径は、３〜１５μｍであ
る。
【００１９】前記カルボキシル基を有するビニルモノマ
ーとしては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、前記ア
クリル酸や前記メタクリル酸のエステル類を挙げること
ができる。前記ビニルモノマーの中でも、アクリル酸が
好適である。
ーとしては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、前記ア
クリル酸や前記メタクリル酸のエステル類を挙げること
ができる。前記ビニルモノマーの中でも、アクリル酸が
好適である。
【００２０】４）アルカリ電解液 このアルカリ電解液としては、例えば水酸化ナトリウム
（ＮａＯＨ）と水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）の混合液、
水酸化カリウム（ＫＯＨ）とＬｉＯＨの混合液、ＫＯＨ
とＬｉＯＨとＮａＯＨの混合液等を用いることができ
る。これらの電解液の中でＫＯＨの濃度は、２．０Ｎ〜
６．０Ｎにすることが望ましい。ＮａＯＨの濃度は、
１．０Ｎ〜６．０Ｎ、より好ましくは２．０Ｎ〜５．０
Ｎの範囲にすることが望ましい。ＬｉＯＨの濃度は、
０．３Ｎ〜２．０Ｎ、より好ましくは０．５Ｎ〜１．５
Ｎの範囲することが望ましい。
（ＮａＯＨ）と水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）の混合液、
水酸化カリウム（ＫＯＨ）とＬｉＯＨの混合液、ＫＯＨ
とＬｉＯＨとＮａＯＨの混合液等を用いることができ
る。これらの電解液の中でＫＯＨの濃度は、２．０Ｎ〜
６．０Ｎにすることが望ましい。ＮａＯＨの濃度は、
１．０Ｎ〜６．０Ｎ、より好ましくは２．０Ｎ〜５．０
Ｎの範囲にすることが望ましい。ＬｉＯＨの濃度は、
０．３Ｎ〜２．０Ｎ、より好ましくは０．５Ｎ〜１．５
Ｎの範囲することが望ましい。
【００２１】前記電解液は、前記容器内底部から前記電
極群の上端までの容積をＶ1 、前記正負極およびセパレ
ータの実体積をＶ2 、前記電極群の巻芯空間体積をＶ3
とした時、前記Ｖ1 から前記Ｖ2 と前記Ｖ3 の合計体積
を差し引いた残りの空間容積に対して８５〜１００％の
量で前記容器内に注入される。つまり、前記電解液の注
入量Ｃは次式で表される。
極群の上端までの容積をＶ1 、前記正負極およびセパレ
ータの実体積をＶ2 、前記電極群の巻芯空間体積をＶ3
とした時、前記Ｖ1 から前記Ｖ2 と前記Ｖ3 の合計体積
を差し引いた残りの空間容積に対して８５〜１００％の
量で前記容器内に注入される。つまり、前記電解液の注
入量Ｃは次式で表される。
【００２２】［Ｖ1 −（Ｖ2 ＋Ｖ3 ）］×０．８５≦Ｃ
≦［Ｖ1 −（Ｖ2 ＋Ｖ3 ）］×１ 前記電解液の注入量Ｃを｛［Ｖ1 −（Ｖ2 ＋Ｖ3 ）］×
０．８５｝未満にすると、電池内の電解液量（特に正負
極間の電解液保持量）が低下して充放電サイクル寿命が
低下する恐れがある。前記電解液の注入量Ｃが｛［Ｖ1
−（Ｖ2 ＋Ｖ3）］×１｝を越えると、有底筒状容器内
の電極群以外の空間にまで電解液が満たされ、保管時や
急速充電時に漏液を生じる恐れがある。
≦［Ｖ1 −（Ｖ2 ＋Ｖ3 ）］×１ 前記電解液の注入量Ｃを｛［Ｖ1 −（Ｖ2 ＋Ｖ3 ）］×
０．８５｝未満にすると、電池内の電解液量（特に正負
極間の電解液保持量）が低下して充放電サイクル寿命が
低下する恐れがある。前記電解液の注入量Ｃが｛［Ｖ1
−（Ｖ2 ＋Ｖ3）］×１｝を越えると、有底筒状容器内
の電極群以外の空間にまで電解液が満たされ、保管時や
急速充電時に漏液を生じる恐れがある。
【００２３】以上説明した本発明によれば、電解液を有
底筒状容器内底部から電極群の上端までの容積をＶ1 、
前記正負極およびセパレータの実体積をＶ2 、前記電極
群の巻芯空間体積をＶ3 とした時、前記Ｖ1 から前記Ｖ
2 と前記Ｖ3 の合計体積を差し引いた残りの空間容積に
対して８５〜１００％の量で前記容器内に注入すること
によって、前記正負極間のセパレータに十分な量の電解
液を保持でき、かつ保管時および急速な充電時における
漏液発生を防止することができる。したがって、良好な
充放電サイクル特性を有すると共に安定した品質および
高い信頼性を有するニッケル水素二次電池を得ることが
できる。
底筒状容器内底部から電極群の上端までの容積をＶ1 、
前記正負極およびセパレータの実体積をＶ2 、前記電極
群の巻芯空間体積をＶ3 とした時、前記Ｖ1 から前記Ｖ
2 と前記Ｖ3 の合計体積を差し引いた残りの空間容積に
対して８５〜１００％の量で前記容器内に注入すること
によって、前記正負極間のセパレータに十分な量の電解
液を保持でき、かつ保管時および急速な充電時における
漏液発生を防止することができる。したがって、良好な
充放電サイクル特性を有すると共に安定した品質および
高い信頼性を有するニッケル水素二次電池を得ることが
できる。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して詳細に説明する。 （実施例１〜３） ＜ペースト式負極の作製＞市販のランタン富化したミッ
シュメタルＬｍおよびＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌを用いて
高周波炉によって、ＬｍＮｉ4.0 Ｃｏ0.4 Ｍｎ0.3 Ａｌ
0.3 の組成からなる水素吸蔵合金を作製した。前記水素
吸蔵合金を機械粉砕し、これを２００メッシュの篩を通
過させた。得られた水素吸蔵合金粉末１００重量部に対
してポリアクリル酸ナトリウム０．５重量部、カルボキ
シメチルセルロース（ＣＭＣ）０．１２５重量部、ポリ
テトラフルオロエチレンのディスパージョン（比重１．
５，固形分６０ｗｔ％）２．５重量部および導電材とし
てカーボン粉末１．０重量部を水５０重量部と共に混合
することによって、ペーストを調製した。このペースト
をパンチドメタルに塗布、乾燥した後、加圧成型するこ
とによってペースト式負極を作製した。
して詳細に説明する。 （実施例１〜３） ＜ペースト式負極の作製＞市販のランタン富化したミッ
シュメタルＬｍおよびＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌを用いて
高周波炉によって、ＬｍＮｉ4.0 Ｃｏ0.4 Ｍｎ0.3 Ａｌ
0.3 の組成からなる水素吸蔵合金を作製した。前記水素
吸蔵合金を機械粉砕し、これを２００メッシュの篩を通
過させた。得られた水素吸蔵合金粉末１００重量部に対
してポリアクリル酸ナトリウム０．５重量部、カルボキ
シメチルセルロース（ＣＭＣ）０．１２５重量部、ポリ
テトラフルオロエチレンのディスパージョン（比重１．
５，固形分６０ｗｔ％）２．５重量部および導電材とし
てカーボン粉末１．０重量部を水５０重量部と共に混合
することによって、ペーストを調製した。このペースト
をパンチドメタルに塗布、乾燥した後、加圧成型するこ
とによってペースト式負極を作製した。
【００２５】＜ペースト式正極の作製＞水酸化ニッケル
粉末９０重量部および酸化コバルト粉末１０重量部から
なる混合粉体に、前記水酸化ニッケル粉末に対してカル
ボキシメチルセルロース０．３重量部、ポリテトラフル
オロエチレンのディスパージョン（比重１．５，固形分
６０重量％）を固形分換算で０．５重量部添加し、これ
らに純水を４５重量部添加して混練することによりペー
ストを調製した。つづいて、このペーストをニッケルメ
ッキ繊維基板内に充填した後、更にその両表面に前記ペ
ーストを塗布し、乾燥し、ローラプレスを行って圧延す
ることによりペースト式正極を作製した。
粉末９０重量部および酸化コバルト粉末１０重量部から
なる混合粉体に、前記水酸化ニッケル粉末に対してカル
ボキシメチルセルロース０．３重量部、ポリテトラフル
オロエチレンのディスパージョン（比重１．５，固形分
６０重量％）を固形分換算で０．５重量部添加し、これ
らに純水を４５重量部添加して混練することによりペー
ストを調製した。つづいて、このペーストをニッケルメ
ッキ繊維基板内に充填した後、更にその両表面に前記ペ
ーストを塗布し、乾燥し、ローラプレスを行って圧延す
ることによりペースト式正極を作製した。
【００２６】＜セパレータの作製＞ポリプロピレン樹脂
をスパンボンド法を用いて、繊維径１０μｍの長繊維か
らなり、目付け量が５０ｇ／ｍ2 で、厚さが０．２０ｍ
ｍの不織布を作製した。つづいて、表面が平滑な第１ロ
ールと、表面に複数のピンポイント状の凹凸が形成され
た第２ロールとを互に対向して配置し、これらロールを
互いに反対方向に回転させると共に１３０℃に加熱した
後、これらロール間に前記不織布を通過させて前記第１
ロールと前記第２ロールの凸部とで加圧すると共に熱融
着させてエンボス加工を施した。ひきつづき、前記不織
布に紫外線を照射した後、アクリル酸水溶液に浸漬して
アクリル酸モノマーをグラフト共重合させた。この不織
布を洗浄して未反応のアクリル酸を除去した後、乾燥
し、裁断することによりセパレータを作製した。
をスパンボンド法を用いて、繊維径１０μｍの長繊維か
らなり、目付け量が５０ｇ／ｍ2 で、厚さが０．２０ｍ
ｍの不織布を作製した。つづいて、表面が平滑な第１ロ
ールと、表面に複数のピンポイント状の凹凸が形成され
た第２ロールとを互に対向して配置し、これらロールを
互いに反対方向に回転させると共に１３０℃に加熱した
後、これらロール間に前記不織布を通過させて前記第１
ロールと前記第２ロールの凸部とで加圧すると共に熱融
着させてエンボス加工を施した。ひきつづき、前記不織
布に紫外線を照射した後、アクリル酸水溶液に浸漬して
アクリル酸モノマーをグラフト共重合させた。この不織
布を洗浄して未反応のアクリル酸を除去した後、乾燥
し、裁断することによりセパレータを作製した。
【００２７】次いで、前記セパレータを前記負極と前記
正極との間にそのエンボス加工面が前記正極に対向する
ように介装し、渦巻状に捲回して電極群を作製した。こ
の時、前記正極の容量比は前記負極に対して１．０以上
にした。このような電極群を有底円筒状容器に収納した
後、前記容器内底部から前記電極群の上端までの容積を
Ｖ1 、前記正負極およびセパレータの実体積をＶ2 、前
記電極群の巻芯部空間体積をＶ3 とした時、前記Ｖ1 か
ら前記Ｖ2 と前記Ｖ3 の合計体積（加算体積）を差し引
いた残りの空間容積に対して下記表１に示す比率になる
ように７ＮのＫＯＨおよび１ＮのＬｉＯＨからなる電解
液を前記容器内に注入し、封口等を行うことにより前述
した図１に示す構造を有する４／５Ａサイズの３種の円
筒形ニッケル水素二次電池を組み立てた。なお、下記表
１には前記電極群上端までの容器内の容積と、正極、負
極およびセパレータの体積と、巻芯部空間体積と、加算
体積と、残りの空間体積と、注液量とを併記した。
正極との間にそのエンボス加工面が前記正極に対向する
ように介装し、渦巻状に捲回して電極群を作製した。こ
の時、前記正極の容量比は前記負極に対して１．０以上
にした。このような電極群を有底円筒状容器に収納した
後、前記容器内底部から前記電極群の上端までの容積を
Ｖ1 、前記正負極およびセパレータの実体積をＶ2 、前
記電極群の巻芯部空間体積をＶ3 とした時、前記Ｖ1 か
ら前記Ｖ2 と前記Ｖ3 の合計体積（加算体積）を差し引
いた残りの空間容積に対して下記表１に示す比率になる
ように７ＮのＫＯＨおよび１ＮのＬｉＯＨからなる電解
液を前記容器内に注入し、封口等を行うことにより前述
した図１に示す構造を有する４／５Ａサイズの３種の円
筒形ニッケル水素二次電池を組み立てた。なお、下記表
１には前記電極群上端までの容器内の容積と、正極、負
極およびセパレータの体積と、巻芯部空間体積と、加算
体積と、残りの空間体積と、注液量とを併記した。
【００２８】（比較例１〜３）実施例１と同様なセパレ
ータ、負極および正極を用いて渦巻状に捲回して電極群
を作製し、この電極群を有底円筒状容器に収納した後、
前記容器内底部から前記電極群の上端までの容積をＶ
1 、前記正負極およびセパレータの実体積をＶ2、前記
電極群の巻芯部空間体積をＶ3 とした時、前記Ｖ1 から
前記Ｖ2 と前記Ｖ3 の合計体積（加算体積）を差し引い
た残りの空間容積に対して下記表１に示す比率になるよ
うに７ＮのＫＯＨおよび１ＮのＬｉＯＨからなる電解液
を前記容器内に注入し、封口等を行うことにより前述し
た図１に示す構造を有する４／５Ａサイズの３種の円筒
形ニッケル水素二次電池を組み立てた。なお、下記表１
には前記電極群上端までの容器内の容積と、正極、負極
およびセパレータの体積と、巻芯部空間体積と、加算体
積と、残りの空間体積と、注液量とを併記した。
ータ、負極および正極を用いて渦巻状に捲回して電極群
を作製し、この電極群を有底円筒状容器に収納した後、
前記容器内底部から前記電極群の上端までの容積をＶ
1 、前記正負極およびセパレータの実体積をＶ2、前記
電極群の巻芯部空間体積をＶ3 とした時、前記Ｖ1 から
前記Ｖ2 と前記Ｖ3 の合計体積（加算体積）を差し引い
た残りの空間容積に対して下記表１に示す比率になるよ
うに７ＮのＫＯＨおよび１ＮのＬｉＯＨからなる電解液
を前記容器内に注入し、封口等を行うことにより前述し
た図１に示す構造を有する４／５Ａサイズの３種の円筒
形ニッケル水素二次電池を組み立てた。なお、下記表１
には前記電極群上端までの容器内の容積と、正極、負極
およびセパレータの体積と、巻芯部空間体積と、加算体
積と、残りの空間体積と、注液量とを併記した。
【００２９】
【表１】
【００３０】得られた実施例１〜３および比較例１〜３
の二次電池について、４５℃の恒温槽中で２４時間エー
ジングを行い、活性化初充電を行った。この後、１Ｃｍ
Ａで１５０％充電した後、３０分間休止し、１ＣｍＡで
電池電圧が１．０Ｖに達するまで放電する充放電を３０
０回繰り返した。３００回の充放電後における電解液の
漏液および充放電サイクル数と初期容量に対する放電容
量との関係を調べた。電解液の漏液は、１）目視による
判断、２）アルカリ反応液（フェノールフタレイン）を
容器に滴下することによる判断、の２通りの方法で評価
した。その結果を下記表２に示す。また、充放電サイク
ル数と初期容量に対する放電容量との関係を図２に示
す。
の二次電池について、４５℃の恒温槽中で２４時間エー
ジングを行い、活性化初充電を行った。この後、１Ｃｍ
Ａで１５０％充電した後、３０分間休止し、１ＣｍＡで
電池電圧が１．０Ｖに達するまで放電する充放電を３０
０回繰り返した。３００回の充放電後における電解液の
漏液および充放電サイクル数と初期容量に対する放電容
量との関係を調べた。電解液の漏液は、１）目視による
判断、２）アルカリ反応液（フェノールフタレイン）を
容器に滴下することによる判断、の２通りの方法で評価
した。その結果を下記表２に示す。また、充放電サイク
ル数と初期容量に対する放電容量との関係を図２に示
す。
【００３１】
【表２】
【００３２】前記表２および図２から明らかなように容
器内底部から前記電極群の上端までの容積をＶ1 、前記
正負極およびセパレータの実体積をＶ2 、前記電極群の
巻芯空間体積をＶ3 とした時、前記Ｖ1 から前記Ｖ2 と
前記Ｖ3 の加算体積を差し引いた残りの空間容積に対し
て８５〜１００％の量で電解液を前記容器内に注入した
実施例１〜３の二次電池は、電解液の漏液がなく、かつ
優れた充放電サイクル特性を有することがわかる。
器内底部から前記電極群の上端までの容積をＶ1 、前記
正負極およびセパレータの実体積をＶ2 、前記電極群の
巻芯空間体積をＶ3 とした時、前記Ｖ1 から前記Ｖ2 と
前記Ｖ3 の加算体積を差し引いた残りの空間容積に対し
て８５〜１００％の量で電解液を前記容器内に注入した
実施例１〜３の二次電池は、電解液の漏液がなく、かつ
優れた充放電サイクル特性を有することがわかる。
【００３３】これに対し、容器内底部から前記電極群の
上端までの容積をＶ1 、前記正負極およびセパレータの
実体積をＶ2 、前記電極群の巻芯空間体積をＶ3 とした
時、前記Ｖ1 から前記Ｖ2 と前記Ｖ3 の加算体積を差し
引いた残りの空間容積に対して１００％を越える量で電
解液を前記容器内に注入した比較例１、２の二次電池
は、電解液の漏液が生じることがわかる。また、容器内
底部から前記電極群の上端までの容積をＶ1 、前記正負
極およびセパレータの実体積をＶ2 、前記電極群の巻芯
空間体積をＶ3 とした時、前記Ｖ1 から前記Ｖ2 と前記
Ｖ3 の加算体積を差し引いた残りの空間容積に対して８
５％未満の量で電解液を前記容器内に注入した比較例３
の二次電池は、電解液の漏液が生じないものの、充放電
サイクル特性が著しく劣ることがわかる。
上端までの容積をＶ1 、前記正負極およびセパレータの
実体積をＶ2 、前記電極群の巻芯空間体積をＶ3 とした
時、前記Ｖ1 から前記Ｖ2 と前記Ｖ3 の加算体積を差し
引いた残りの空間容積に対して１００％を越える量で電
解液を前記容器内に注入した比較例１、２の二次電池
は、電解液の漏液が生じることがわかる。また、容器内
底部から前記電極群の上端までの容積をＶ1 、前記正負
極およびセパレータの実体積をＶ2 、前記電極群の巻芯
空間体積をＶ3 とした時、前記Ｖ1 から前記Ｖ2 と前記
Ｖ3 の加算体積を差し引いた残りの空間容積に対して８
５％未満の量で電解液を前記容器内に注入した比較例３
の二次電池は、電解液の漏液が生じないものの、充放電
サイクル特性が著しく劣ることがわかる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、適
切な充放電サイクル寿命を維持し、かつ保管時および急
速な充電時における漏液発生を防止下高性能、高信頼性
のニッケル水素二次電池を提供することができる。
切な充放電サイクル寿命を維持し、かつ保管時および急
速な充電時における漏液発生を防止下高性能、高信頼性
のニッケル水素二次電池を提供することができる。
【図１】本発明に係わるニッケル水素二次電池の一例で
あるニッケル水素二次電池の斜視図。
あるニッケル水素二次電池の斜視図。
【図２】本発明の実施例１〜３および比較例１〜３のニ
ッケル水素二次電池におけるサイクル数と放電容量の関
係を示す特性図。
ッケル水素二次電池におけるサイクル数と放電容量の関
係を示す特性図。
１…容器、 ２…正極、 ３…セパレータ、 ４…負極、 ５…電極群、 ７…封口板、 ８…絶縁ガスケット。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柚木園 利治 東京都品川区南品川３丁目４番10号 東芝 電池株式会社内 (72)発明者 森藤 義広 東京都品川区南品川３丁目４番10号 東芝 電池株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 有底筒状容器：この容器内に収納され、
水酸化ニッケルおよび導電材を含むペースト式正極と水
素吸蔵合金を含むペースト式負極とをセパレターを介し
て渦巻状に巻回した電極群；および前記容器内に収容し
たアルカリ電解液；とを具備し、 前記電解液は、前記容器内底部から前記電極群の上端ま
での容積をＶ1 、前記正負極およびセパレータの実体積
をＶ2 、前記電極群の巻芯空間体積をＶ3 とした時、前
記Ｖ1 から前記Ｖ2 と前記Ｖ3 の合計体積を差し引いた
残りの空間容積に対して８５〜１００％の量で前記容器
内に注入されることを特徴とするニッケル水素二次電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9048104A JPH10247514A (ja) | 1997-03-03 | 1997-03-03 | ニッケル水素二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9048104A JPH10247514A (ja) | 1997-03-03 | 1997-03-03 | ニッケル水素二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10247514A true JPH10247514A (ja) | 1998-09-14 |
Family
ID=12794018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9048104A Pending JPH10247514A (ja) | 1997-03-03 | 1997-03-03 | ニッケル水素二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10247514A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6958200B2 (en) | 2000-04-05 | 2005-10-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Nickel-metal hydride storage battery and assembly of the same |
| JP2016091824A (ja) * | 2014-11-05 | 2016-05-23 | 湘南Ｃｏｒｕｎ Ｅｎｅｒｇｙ株式会社 | 電池の製造方法およびアルカリ蓄電池 |
| US9601811B2 (en) | 2012-09-21 | 2017-03-21 | Gs Yuasa International Ltd. | Nonaqueous electrolyte secondary cell |
| JP2018174095A (ja) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | 株式会社Ｇｓユアサ | 蓄電素子 |
-
1997
- 1997-03-03 JP JP9048104A patent/JPH10247514A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6958200B2 (en) | 2000-04-05 | 2005-10-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Nickel-metal hydride storage battery and assembly of the same |
| US9601811B2 (en) | 2012-09-21 | 2017-03-21 | Gs Yuasa International Ltd. | Nonaqueous electrolyte secondary cell |
| JP2016091824A (ja) * | 2014-11-05 | 2016-05-23 | 湘南Ｃｏｒｕｎ Ｅｎｅｒｇｙ株式会社 | 電池の製造方法およびアルカリ蓄電池 |
| JP2018174095A (ja) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | 株式会社Ｇｓユアサ | 蓄電素子 |
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