JPH10294125A - メンテナンスを必要としないアルカリ電解質による開放型の工業用蓄電池 - Google Patents
メンテナンスを必要としないアルカリ電解質による開放型の工業用蓄電池Info
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- JPH10294125A JPH10294125A JP10063680A JP6368098A JPH10294125A JP H10294125 A JPH10294125 A JP H10294125A JP 10063680 A JP10063680 A JP 10063680A JP 6368098 A JP6368098 A JP 6368098A JP H10294125 A JPH10294125 A JP H10294125A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 メンテナンスを必要としないアルカリ電解質
による開放型の工業用蓄電池 【解決手段】 本発明は、少なくとも一つの正電極と、
一つの負電極と、前記の正電極と負電極の間に配置され
た一つの隔離板を備えた電気化学アセンブリと、電気サ
イクリングの前に前記アセンブリの上端を覆うアルカリ
電解質と、作動の相対圧が１バール未満である弁を有す
るメンテナンスを必要としない開放型の工業用蓄電池で
あって、前記負電極の総容量が正電極の総容量より大き
く、前記隔離板が酸素を透過し、さらに酸素の再結合の
ための装置を有している前記蓄電池が、少なくとも一回
の充電と放電のサイクル後に、１時間で前記蓄電池の容
量の放電を行なうことができる電流をＩｃとすると、前
記蓄電池が少なくともＩｃ／１０以上の充電電流におい
て電解質の損失なく作動することを特徴とする（開放型
の工業用）蓄電池を対象としている。
による開放型の工業用蓄電池 【解決手段】 本発明は、少なくとも一つの正電極と、
一つの負電極と、前記の正電極と負電極の間に配置され
た一つの隔離板を備えた電気化学アセンブリと、電気サ
イクリングの前に前記アセンブリの上端を覆うアルカリ
電解質と、作動の相対圧が１バール未満である弁を有す
るメンテナンスを必要としない開放型の工業用蓄電池で
あって、前記負電極の総容量が正電極の総容量より大き
く、前記隔離板が酸素を透過し、さらに酸素の再結合の
ための装置を有している前記蓄電池が、少なくとも一回
の充電と放電のサイクル後に、１時間で前記蓄電池の容
量の放電を行なうことができる電流をＩｃとすると、前
記蓄電池が少なくともＩｃ／１０以上の充電電流におい
て電解質の損失なく作動することを特徴とする（開放型
の工業用）蓄電池を対象としている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工業用、すなわち
１０ないし２００Ａｈの大容量であって、低圧（相対圧
１バール未満）で作動することから開放型と呼ばれる、
アルカリ電解液による開放型の電気化学二次電池に関す
るものである。これらの蓄電池は、特にニッケル−カド
ミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）タイプまたはニッケル−水素化金
属（Ｎｉ−ＭＨ）タイプである。
１０ないし２００Ａｈの大容量であって、低圧（相対圧
１バール未満）で作動することから開放型と呼ばれる、
アルカリ電解液による開放型の電気化学二次電池に関す
るものである。これらの蓄電池は、特にニッケル−カド
ミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）タイプまたはニッケル−水素化金
属（Ｎｉ−ＭＨ）タイプである。
【０００２】
【従来の技術】開放型の工業用蓄電池は、正電極と、負
電極と、正電極と負電極の間に配置されたほとんど気体
を透過しない隔離板で構成された複数の電気化学対を有
する電極束又は電極アセンブリ（以下、単にアセンブリ
と記す）と、アルカリ電解質を備えている。このアルカ
リ電解質の中にアセンブリが浸され、この電解質のレベ
ルは電極の上縁より高くなっている。電解液蓄電池は、
それぞれ、正電極では酸素、負電極では水素の過充電に
おける気体発生反応を引き起こす。開放型蓄電池は、１
バール未満の相対圧（大気圧に対する圧力差）で作動
し、過充電で発生する気体が排出され、その結果電解質
の水分が消費される。したがって、この蓄電池は、定期
的なメンテナンスを必要とする。すなわち水を定期的に
足す必要がある。メンテナンスの頻度は、当該の用法に
おける蓄電池の作動条件、特に充電される容量に応じて
決まる。
電極と、正電極と負電極の間に配置されたほとんど気体
を透過しない隔離板で構成された複数の電気化学対を有
する電極束又は電極アセンブリ（以下、単にアセンブリ
と記す）と、アルカリ電解質を備えている。このアルカ
リ電解質の中にアセンブリが浸され、この電解質のレベ
ルは電極の上縁より高くなっている。電解液蓄電池は、
それぞれ、正電極では酸素、負電極では水素の過充電に
おける気体発生反応を引き起こす。開放型蓄電池は、１
バール未満の相対圧（大気圧に対する圧力差）で作動
し、過充電で発生する気体が排出され、その結果電解質
の水分が消費される。したがって、この蓄電池は、定期
的なメンテナンスを必要とする。すなわち水を定期的に
足す必要がある。メンテナンスの頻度は、当該の用法に
おける蓄電池の作動条件、特に充電される容量に応じて
決まる。
【０００３】作動周期によって必要となる電界質レベル
の復帰作業を必要としないようにするために、先に説明
した蓄電池から派生した密閉型の工業用蓄電池が開発さ
れた（ＥＰ−０ ６６６ ６０８）。密閉型の工業用
（大容量）蓄電池は、正電極と、負電極と、正電極と負
電極の間に配置された気体を透過する隔離板で構成され
た複数の電気化学対と、量が制限されたアルカリ電解質
と、酸素の再結合のための装置を備えている。正電極上
に形成される酸素は、使用される過充電状態によって左
右される蓄電池の内圧の上昇を引き起こす。次に、正電
極に発生する酸素が減少し、あるいは負電極上で再結合
される恒常的状態が確立される。密閉型の工業用蓄電池
は、１バールより大きい相対圧で作動する安全弁を有し
ている。密閉型蓄電池がメンテナンスに関連した技術的
問題を解決することができる場合には、開放型蓄電池よ
り小さい単位質量当りエネルギー及び単位体積当りエネ
ルギーを有する。一方では、密閉型蓄電池は、予備充電
と、充電の終わりに水素が発生するのを防ぐための負容
量の余剰分を有する。もう一方では、これらの蓄電池の
電解質量は制限されているので、結果的に活物質の効率
が開放型蓄電池より小さくなる。
の復帰作業を必要としないようにするために、先に説明
した蓄電池から派生した密閉型の工業用蓄電池が開発さ
れた（ＥＰ−０ ６６６ ６０８）。密閉型の工業用
（大容量）蓄電池は、正電極と、負電極と、正電極と負
電極の間に配置された気体を透過する隔離板で構成され
た複数の電気化学対と、量が制限されたアルカリ電解質
と、酸素の再結合のための装置を備えている。正電極上
に形成される酸素は、使用される過充電状態によって左
右される蓄電池の内圧の上昇を引き起こす。次に、正電
極に発生する酸素が減少し、あるいは負電極上で再結合
される恒常的状態が確立される。密閉型の工業用蓄電池
は、１バールより大きい相対圧で作動する安全弁を有し
ている。密閉型蓄電池がメンテナンスに関連した技術的
問題を解決することができる場合には、開放型蓄電池よ
り小さい単位質量当りエネルギー及び単位体積当りエネ
ルギーを有する。一方では、密閉型蓄電池は、予備充電
と、充電の終わりに水素が発生するのを防ぐための負容
量の余剰分を有する。もう一方では、これらの蓄電池の
電解質量は制限されているので、結果的に活物質の効率
が開放型蓄電池より小さくなる。
【０００４】したがって、開放型蓄電池のメンテナンス
を少なくする方向に向かうことがの望ましいと思われ
る。ヨーロッパ特許ＥＰ−０ ４０１ ０７６は、充電
の終わりに電圧が急激に増大することに基づくＮｉ−Ｃ
ｄ蓄電池の充電の自動制限法を提案している。この開放
型の工業用蓄電池は、１バール未満の相対圧で作動し、
電解質の余剰分を有している。
を少なくする方向に向かうことがの望ましいと思われ
る。ヨーロッパ特許ＥＰ−０ ４０１ ０７６は、充電
の終わりに電圧が急激に増大することに基づくＮｉ−Ｃ
ｄ蓄電池の充電の自動制限法を提案している。この開放
型の工業用蓄電池は、１バール未満の相対圧で作動し、
電解質の余剰分を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、密閉
型の工業用蓄電池よりも大きな単位質量当りエネルギー
と単位体積当りエネルギーを有し、メンテナンスを必要
としない開放型の工業用蓄電池を提案することにある。
型の工業用蓄電池よりも大きな単位質量当りエネルギー
と単位体積当りエネルギーを有し、メンテナンスを必要
としない開放型の工業用蓄電池を提案することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも一
つの正電極と、一つの負電極と、前記正電極と負電極の
間に配置された一つの隔離板を有する電気化学アセンブ
リと、電気的サイクリングの前に前記アセンブリの上端
を覆うアルカリ電解質の余剰量と、作動相対圧が１バー
ル未満である弁を備えたメンテナンスを必要としない開
放型の工業用蓄電池であって、前記負電極の総容量が前
記正電極の総容量より大きく、前記隔離板は酸素を透過
し、さらに前記蓄電池は、１時間で前記蓄電池の容量の
放電を可能にする電流（又はレート：regime）をＩｃと
すると、少なくとも充電及び放電の１回のサイクル後
に、前記蓄電池がＩｃ／１０以上の充電電流（又はレー
ト）で、電解質の損失なく作動することができるよう
に、酸素の再結合のための装置を有していることを特徴
とする蓄電池を対象とする。
つの正電極と、一つの負電極と、前記正電極と負電極の
間に配置された一つの隔離板を有する電気化学アセンブ
リと、電気的サイクリングの前に前記アセンブリの上端
を覆うアルカリ電解質の余剰量と、作動相対圧が１バー
ル未満である弁を備えたメンテナンスを必要としない開
放型の工業用蓄電池であって、前記負電極の総容量が前
記正電極の総容量より大きく、前記隔離板は酸素を透過
し、さらに前記蓄電池は、１時間で前記蓄電池の容量の
放電を可能にする電流（又はレート：regime）をＩｃと
すると、少なくとも充電及び放電の１回のサイクル後
に、前記蓄電池がＩｃ／１０以上の充電電流（又はレー
ト）で、電解質の損失なく作動することができるよう
に、酸素の再結合のための装置を有していることを特徴
とする蓄電池を対象とする。
【０００７】本発明による蓄電池は、開放型蓄電池とし
て、最初の数回のサイクルにおいて作動する。電解質を
多量に有することから、開放型蓄電池の高い性能に到達
し、その性能を保つことが可能になる。電解質が余分に
ある限り、再結合用装置はほとんどアクセスできず、酸
素の減少は促進されない。充電中、気体圧は上昇し、弁
が気体を逃す。したがって、水分が消費される。水分の
損失量は、過充電されたアンペア時当りおよそ０．３ｃ
ｍ3と考えられる。さらに、余剰電解質が消費されるに
つれて、最良の効率で酸素が減少する。数回のサイクル
後には、蓄電池は、酸素の発生と再結合との間の平衡状
態に到達している。蓄電池内の内圧は、一般に０．５な
いし１バールである弁の作動圧より小さいままとなる。
このように、本発明による蓄電池は、密閉型蓄電池のよ
うに作動し、もはやメンテナンスを必要としない。
て、最初の数回のサイクルにおいて作動する。電解質を
多量に有することから、開放型蓄電池の高い性能に到達
し、その性能を保つことが可能になる。電解質が余分に
ある限り、再結合用装置はほとんどアクセスできず、酸
素の減少は促進されない。充電中、気体圧は上昇し、弁
が気体を逃す。したがって、水分が消費される。水分の
損失量は、過充電されたアンペア時当りおよそ０．３ｃ
ｍ3と考えられる。さらに、余剰電解質が消費されるに
つれて、最良の効率で酸素が減少する。数回のサイクル
後には、蓄電池は、酸素の発生と再結合との間の平衡状
態に到達している。蓄電池内の内圧は、一般に０．５な
いし１バールである弁の作動圧より小さいままとなる。
このように、本発明による蓄電池は、密閉型蓄電池のよ
うに作動し、もはやメンテナンスを必要としない。
【０００８】負電極は、正電極の容量に対してごくわず
かに高い過容量を有している。充電の終わりに、負電極
は完全に充電された状態となる。できれば、前記負電極
の前記総容量は、前記正電極の前記総容量の１００ない
し１５０％であることが望ましい。
かに高い過容量を有している。充電の終わりに、負電極
は完全に充電された状態となる。できれば、前記負電極
の前記総容量は、前記正電極の前記総容量の１００ない
し１５０％であることが望ましい。
【０００９】気体を透過する隔離板は、そこで再結合が
起きるように、負電極から、正電極で発生した酸素への
アクセスを可能にする。再結合用装置の存在によって、
再結合速度が著しく増大し、平衡状態、さらには高い状
態にまで到達することができる。このような再結合シス
テムについては、１９９５年８月９日に公示された特許
ＥＰ−Ａ−０ ６６６ ６０８の中に説明されている。
起きるように、負電極から、正電極で発生した酸素への
アクセスを可能にする。再結合用装置の存在によって、
再結合速度が著しく増大し、平衡状態、さらには高い状
態にまで到達することができる。このような再結合シス
テムについては、１９９５年８月９日に公示された特許
ＥＰ−Ａ−０ ６６６ ６０８の中に説明されている。
【００１０】好適には、前記正電極から負電極を隔てる
距離は、０．２ないし０．５ｍｍである。電極間距離
は、短絡の危険を防ぎながら、できるだけ小さくなるよ
うに選択される。用法に応じて、その距離は、たとえば
航空学の分野のように要求される条件がほとんどない用
法についての０．２ｍｍから、特に電気自動車の中で使
用される場合に、サイクリング条件が、より大きな電極
の寸法変化を引き起こす時の０．５ｍｍまでとすること
ができる。
距離は、０．２ないし０．５ｍｍである。電極間距離
は、短絡の危険を防ぎながら、できるだけ小さくなるよ
うに選択される。用法に応じて、その距離は、たとえば
航空学の分野のように要求される条件がほとんどない用
法についての０．２ｍｍから、特に電気自動車の中で使
用される場合に、サイクリング条件が、より大きな電極
の寸法変化を引き起こす時の０．５ｍｍまでとすること
ができる。
【００１１】変形形態によれば、前記正電極は焼結タイ
プであり、前記負電極は、中実または中空ストリップの
ような二次元支持体、エキスパンデッドメタル、グリッ
ドや織布、スポンジ状やフェルト状のような三次元支持
体の中から選択される導体支持体上でペースト化された
タイプのものである。
プであり、前記負電極は、中実または中空ストリップの
ような二次元支持体、エキスパンデッドメタル、グリッ
ドや織布、スポンジ状やフェルト状のような三次元支持
体の中から選択される導体支持体上でペースト化された
タイプのものである。
【００１２】他の変形形態によれば、前記正電極は、三
次元導体支持体上でペースト化されたタイプであり、前
記負電極は、二次元支持体と三次元支持体の間で選択さ
れた導体支持体上でペースト化されたタイプである。
次元導体支持体上でペースト化されたタイプであり、前
記負電極は、二次元支持体と三次元支持体の間で選択さ
れた導体支持体上でペースト化されたタイプである。
【００１３】本発明に合致したメンテナンスの必要がな
い蓄電池は、とりわけ、航空学または鉄道の分野におい
て、さらに電気自動車の推進力のために使用するのに適
している。
い蓄電池は、とりわけ、航空学または鉄道の分野におい
て、さらに電気自動車の推進力のために使用するのに適
している。
【００１４】添付の図面を参照して限定的でなく例示的
なものとして与えらた実施形態を以下に説明すること
で、本発明がよりよく理解され、他の利点及び特性もよ
り明らかになるだろう。
なものとして与えらた実施形態を以下に説明すること
で、本発明がよりよく理解され、他の利点及び特性もよ
り明らかになるだろう。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１に示されているように、本発
明による開放型蓄電池は、プラスチック材料でできた平
行六面体の形状をもつ槽１と、気体を透過する隔離板５
を取り囲む正電極３と負電極４で構成された電極の複数
の対を備えた電気化学アセンブリ２で構成される。
明による開放型蓄電池は、プラスチック材料でできた平
行六面体の形状をもつ槽１と、気体を透過する隔離板５
を取り囲む正電極３と負電極４で構成された電極の複数
の対を備えた電気化学アセンブリ２で構成される。
【００１６】アセンブリ２の先端には、好ましくは非圧
縮性及び疎水性のスペーサ７に連結された再結合用電極
６が置かれている。再結合用電極６は、負の極性に電気
的に接続されている。通常、電気化学的アセンブリは、
二つの外部負電極４’によって取り囲まれるように、補
足的負電極を備えているが、それら外部電極の各々は、
スペーサ７に連結された再結合用電極６に連結されてい
る。
縮性及び疎水性のスペーサ７に連結された再結合用電極
６が置かれている。再結合用電極６は、負の極性に電気
的に接続されている。通常、電気化学的アセンブリは、
二つの外部負電極４’によって取り囲まれるように、補
足的負電極を備えているが、それら外部電極の各々は、
スペーサ７に連結された再結合用電極６に連結されてい
る。
【００１７】例として、本発明によるメンテナンスを必
要としないニッケル−カドミウムタイプの蓄電池Ａがつ
くられる。プラスチック加工したタイプの負電極は、ニ
ッケルめっきしたスチール製の中空ストリップで構成さ
れ、このストリップ上で、ポリマ結合剤と、金属の形
（Ｃｄ金属）及び酸化物の形（ＣｄＯ）のカドミウム
と、成形用の一般に良く使われる添加剤を含むペースト
が配置されている。焼結タイプの正電極は、水酸化ニッ
ケルをベースにした活物質が中に組込まれている焼結さ
れたニッケルの多孔支持体で形成されている。気体を透
過する隔離板は、ポリプロピレンのフェルト状の二つの
層で構成され、濃度が７．８Ｎの水酸化カリウムＫＯＨ
及び水酸化リチウムＬｉＯＨである電解質がしみこんで
いる。
要としないニッケル−カドミウムタイプの蓄電池Ａがつ
くられる。プラスチック加工したタイプの負電極は、ニ
ッケルめっきしたスチール製の中空ストリップで構成さ
れ、このストリップ上で、ポリマ結合剤と、金属の形
（Ｃｄ金属）及び酸化物の形（ＣｄＯ）のカドミウム
と、成形用の一般に良く使われる添加剤を含むペースト
が配置されている。焼結タイプの正電極は、水酸化ニッ
ケルをベースにした活物質が中に組込まれている焼結さ
れたニッケルの多孔支持体で形成されている。気体を透
過する隔離板は、ポリプロピレンのフェルト状の二つの
層で構成され、濃度が７．８Ｎの水酸化カリウムＫＯＨ
及び水酸化リチウムＬｉＯＨである電解質がしみこんで
いる。
【００１８】蓄電池の中に入れられた電解質の量は、電
気化学アセンブリと再結合用装置によって吸収された電
解質の体積（基準量）に対応し、電気化学アセンブリの
上端を覆うまで再結合用装置と電気化学アセンブリを完
全に浸す量に対応する余剰量分が増大されている。この
余剰量は、基準量の少なくとも３２％を占めている。弁
は、蓄電池の内圧と外側の大気圧との圧力差が０．５バ
ール以上になると、外側に向かって開放される。
気化学アセンブリと再結合用装置によって吸収された電
解質の体積（基準量）に対応し、電気化学アセンブリの
上端を覆うまで再結合用装置と電気化学アセンブリを完
全に浸す量に対応する余剰量分が増大されている。この
余剰量は、基準量の少なくとも３２％を占めている。弁
は、蓄電池の内圧と外側の大気圧との圧力差が０．５バ
ール以上になると、外側に向かって開放される。
【００１９】比較として、ニッケル−カドミウムタイプ
の密閉型の工業用蓄電池Ｂがつくられる。この蓄電池
は、電解質の余剰量を含まず、蓄電池の充電の終わりに
酸素が発生するのを防ぐことができるように充電されて
いない負の容量の余剰分を有し、作動圧が、相対圧１バ
ールより大きい安全弁を備えている点が蓄電池Ａと異な
る。
の密閉型の工業用蓄電池Ｂがつくられる。この蓄電池
は、電解質の余剰量を含まず、蓄電池の充電の終わりに
酸素が発生するのを防ぐことができるように充電されて
いない負の容量の余剰分を有し、作動圧が、相対圧１バ
ールより大きい安全弁を備えている点が蓄電池Ａと異な
る。
【００２０】比較として、ニッケル−カドミウムタイプ
の開放型の工業用蓄電池Ｃがつくられる。この蓄電池
は、ポリプロピレンのフェルトの二つの層と極微多孔膜
で構成された気体を透過しない隔離板を有する点が蓄電
池Ａと異なる。電解質は、濃度６Ｎの水酸化カリウムＫ
ＯＨと水酸化リチウムＬｉＯＨである。
の開放型の工業用蓄電池Ｃがつくられる。この蓄電池
は、ポリプロピレンのフェルトの二つの層と極微多孔膜
で構成された気体を透過しない隔離板を有する点が蓄電
池Ａと異なる。電解質は、濃度６Ｎの水酸化カリウムＫ
ＯＨと水酸化リチウムＬｉＯＨである。
【００２１】蓄電池の中に入れられた電解質の量は、電
気化学アセンブリによって吸収された電解質の体積（基
準量）に対応し、電気化学アセンブリの上端を覆うまで
電気化学アセンブリを完全に浸す量に対応する余剰量分
が増大され、その超過部分は２０ｍｍの高さとなる。こ
の余剰量は、基準量の６０％を占めている。
気化学アセンブリによって吸収された電解質の体積（基
準量）に対応し、電気化学アセンブリの上端を覆うまで
電気化学アセンブリを完全に浸す量に対応する余剰量分
が増大され、その超過部分は２０ｍｍの高さとなる。こ
の余剰量は、基準量の６０％を占めている。
【００２２】蓄電池Ａ、Ｂ、Ｃは、以下の比較テストに
よって電気化学的に評価される。
よって電気化学的に評価される。
【００２３】（１）−容量テスト 容量テストは、蓄電池の実際の容量を決定するために行
われる： ・ Ｉｃ／５での充電、Ｉｃは、前記の蓄電池の容量を
１時間で放電することができる電流（又はレート）であ
る。
われる： ・ Ｉｃ／５での充電、Ｉｃは、前記の蓄電池の容量を
１時間で放電することができる電流（又はレート）であ
る。
【００２４】・ 過充電係数＋５０％によるＩｃ／１０
での過充電 ・ ０．９ボルトの停止電圧までＩｃ／２までの放電 実際に測定された容量を含む蓄電池Ａ、Ｂ、Ｃの当初の
特性が以下の表１に記されている。ゲインは、公称容量
にもたらされる実際の容量と報告された公称容量の差に
対応する。
での過充電 ・ ０．９ボルトの停止電圧までＩｃ／２までの放電 実際に測定された容量を含む蓄電池Ａ、Ｂ、Ｃの当初の
特性が以下の表１に記されている。ゲインは、公称容量
にもたらされる実際の容量と報告された公称容量の差に
対応する。
【００２５】 表１ 当初の特性 Ａ Ｂ Ｃ 電極間距離（ｍｍ） ０．５ ０．２５ ０．５ 余剰電解質（％） ＋３２ ０ ＋６０ 公称容量（Ａｈ／電極） ３．１ ３．１ ３．１ 実際の容量（Ａｈ／電極） ３．５ ３．１ ３．５ ゲイン（％） ＋１３ ０ ＋１３ 寿命の初めは、蓄電池Ｂによって復元される容量は理論
上の容量に合致している。蓄電池Ａ及びＣによって復元
される容量は、規定されていた容量より大きく、電解質
の余剰に結びついた正電極の大きな活性化を表わしてい
る。
上の容量に合致している。蓄電池Ａ及びＣによって復元
される容量は、規定されていた容量より大きく、電解質
の余剰に結びついた正電極の大きな活性化を表わしてい
る。
【００２６】（２）−サイクリングテスト ２７０サイクルによるサイクリングテストが、蓄電池の
電気化学的挙動を観察するために実施された。
電気化学的挙動を観察するために実施された。
【００２７】・ Ｉｃ／５での充電 ・ 過充電係数＋２０％によるＩｃ／１０での過充電 ・ １時間の休止 ・ 公称容量の７０％に対応する放電深度までのＩｃ／
２での放電 ・ ４時間の休止 最初の４４サイクル中の蓄電池Ａ、Ｂ、Ｃの作動の比較
結果が、以下の表２に集められている。表２には、 Ｉ
ｃ／１０の状態での過充電後に観察された内圧、質量の
変化、再結合率が記されている。内圧は、蓄電池Ａの場
合には、弁によって０．５バールに制限される。この場
合、蓄電池Ｂによって到達する内圧は、弁によって強制
される限度よりはるかに小さくなる。
２での放電 ・ ４時間の休止 最初の４４サイクル中の蓄電池Ａ、Ｂ、Ｃの作動の比較
結果が、以下の表２に集められている。表２には、 Ｉ
ｃ／１０の状態での過充電後に観察された内圧、質量の
変化、再結合率が記されている。内圧は、蓄電池Ａの場
合には、弁によって０．５バールに制限される。この場
合、蓄電池Ｂによって到達する内圧は、弁によって強制
される限度よりはるかに小さくなる。
【００２８】再結合率Ｒは、以下の方程式によって計算
される： Ｒ＝１００×［１−Δｍ／（Ｅ×Ｓ）］ ここで、Δｍは、発電機の質量変化、すなわち水分損失
であり、Ｅ＝０．３３は、過充電された１アンペア時の
ために消費した水分量に対応し、Ｓは過充電されたアン
ペア時数である。したがって、（Ｅ×Ｓ）は理論上の水
分損失を表わしている。
される： Ｒ＝１００×［１−Δｍ／（Ｅ×Ｓ）］ ここで、Δｍは、発電機の質量変化、すなわち水分損失
であり、Ｅ＝０．３３は、過充電された１アンペア時の
ために消費した水分量に対応し、Ｓは過充電されたアン
ペア時数である。したがって、（Ｅ×Ｓ）は理論上の水
分損失を表わしている。
【００２９】 表２ Ａ Ｂ Ｃ 内圧（バール） ０．５ ０．６ ０ サイクルごとの質量損失（ｍｇ） ３９３ ０ １３００ 再結合率（％） ７５ １００ １５ ２００Ａｈが過充電された最初の４４サイクル中に本発
明による蓄電池Ａのために消費された水分の理論上の量
は６６ｇである。このサイクリング中の蓄電池Ａの総質
量損失は１７．３ｇである。つまり、理論上の量よりは
るかに小さい。内圧は、弁によって０．５バールに定め
られる。
明による蓄電池Ａのために消費された水分の理論上の量
は６６ｇである。このサイクリング中の蓄電池Ａの総質
量損失は１７．３ｇである。つまり、理論上の量よりは
るかに小さい。内圧は、弁によって０．５バールに定め
られる。
【００３０】サイクリングにおける蓄電池Ｂについて
は、内圧は、０．６バールに安定し、質量は変化しな
い。内圧が弁によって制限されていない蓄電池Ｃについ
ては、サイクリング中に定期的にレベルを復帰させるこ
とが必要となる。
は、内圧は、０．６バールに安定し、質量は変化しな
い。内圧が弁によって制限されていない蓄電池Ｃについ
ては、サイクリング中に定期的にレベルを復帰させるこ
とが必要となる。
【００３１】以下の表３の結果は、先述と同じ条件にお
いて、２７０サイクルまで行われた本発明による蓄電池
Ａのサイクリング中の質量損失量の値と再結合率を示し
ている。
いて、２７０サイクルまで行われた本発明による蓄電池
Ａのサイクリング中の質量損失量の値と再結合率を示し
ている。
【００３２】 表３ 45〜147 149〜249 252〜270 サイクル サイクル サイクル サイクルごとの質量損失分（mg） １６８ ７ ０ 再結合率（％） ８８ ９９．５ １００ 内圧（バール） ０．５ ≒０．５ ＜０．５ サイクリング中に、本発明による蓄電池Ａのための作動
の三つの段階が区別される。最初のサイクル中は、内圧
は、弁の開放圧より大きくなり、その結果、各サイクル
において電解質の消費量が大きくなる。なぜなら、弁が
気体を逃すからである。続いて、圧力と質量が安定する
中間段階がくる。
の三つの段階が区別される。最初のサイクル中は、内圧
は、弁の開放圧より大きくなり、その結果、各サイクル
において電解質の消費量が大きくなる。なぜなら、弁が
気体を逃すからである。続いて、圧力と質量が安定する
中間段階がくる。
【００３３】さらに、およそ２５０サイクルの充電／放
電後、内圧は弁の開放圧より小さくなる。再結合率は、
１００％近くとなり、密閉型蓄電池に近い挙動を意味し
ている。
電後、内圧は弁の開放圧より小さくなる。再結合率は、
１００％近くとなり、密閉型蓄電池に近い挙動を意味し
ている。
【００３４】図２の曲線２０は、メンテナンスを必要と
する開放型の工業用蓄電池の充電曲線を表わしている。
蓄電池が充電されると（充電率≧１００％）、過充電に
対応する負電極における水素２１の発生が起きる。
する開放型の工業用蓄電池の充電曲線を表わしている。
蓄電池が充電されると（充電率≧１００％）、過充電に
対応する負電極における水素２１の発生が起きる。
【００３５】図２の曲線２２は、２５０サイクル後の本
発明によるメンテナンスを必要としない開放型の工業用
蓄電池の充電曲線を表わしている。気体の再結合２３
は、圧力の上昇を小さくしている。水素の発生は起きな
い。
発明によるメンテナンスを必要としない開放型の工業用
蓄電池の充電曲線を表わしている。気体の再結合２３
は、圧力の上昇を小さくしている。水素の発生は起きな
い。
【００３６】図３の曲線３０は、当初に入れられた電解
質余剰分（＋３２％）が、サイクル１４９までは著しく
減少し、その後は、およそ＋１０％の値で安定しようと
することを示している。
質余剰分（＋３２％）が、サイクル１４９までは著しく
減少し、その後は、およそ＋１０％の値で安定しようと
することを示している。
【００３７】２７２サイクル後に観察された容量が、以
下の表４に記されている。
下の表４に記されている。
【００３８】 表４ Ａ Ｂ Ｃ 公称容量（Ａｈ／電極） ３．１ ３．１ ３．１ 当初の実際の容量（Ａｈ／電極） ３．５ ３．１ ３．５ ２７２サイクル後の容量（Ａｈ／電極） ３．８ ３．３ ３．８ 密閉型蓄電池Ｂについては、サイクリングの終了時に測
定された容量が、発電機の設計及び製造時に規定されて
いる容量に一致している。開放型蓄電池Ｃ及び本発明に
よるメンテナンスを必要としない蓄電池Ａについては、
得られた容量は、理論上の値より２０％（２２．６％）
大きくなる。
定された容量が、発電機の設計及び製造時に規定されて
いる容量に一致している。開放型蓄電池Ｃ及び本発明に
よるメンテナンスを必要としない蓄電池Ａについては、
得られた容量は、理論上の値より２０％（２２．６％）
大きくなる。
【００３９】上記の電気的テストは、本発明による蓄電
池Ａについて、以下の特性を明らかにしている： − 設計時に規定された容量より大きい容量、 − １５０サイクル後は非常に小さく、２５０サイクル
後はほとんどゼロとなる電解質の消費量、 − サイクリングにおける容量の安定性、 − ２５０サイクル後は０．５バール未満となると内圧
をともなう密閉型の工業用蓄電池と非常に近い挙動。
池Ａについて、以下の特性を明らかにしている： − 設計時に規定された容量より大きい容量、 − １５０サイクル後は非常に小さく、２５０サイクル
後はほとんどゼロとなる電解質の消費量、 − サイクリングにおける容量の安定性、 − ２５０サイクル後は０．５バール未満となると内圧
をともなう密閉型の工業用蓄電池と非常に近い挙動。
【００４０】本発明のメンテナンスを必要としない開放
型の工業用蓄電池は、従来の技術による密閉型の工業用
蓄電池に対して、質量エネルギーにおいてはおよそ１５
ないし３０％、体積エネルギーにおいてはおよそ２０な
いし４０％のゲインを導く。
型の工業用蓄電池は、従来の技術による密閉型の工業用
蓄電池に対して、質量エネルギーにおいてはおよそ１５
ないし３０％、体積エネルギーにおいてはおよそ２０な
いし４０％のゲインを導く。
【図１】本発明による蓄電池の部分断面図である。
【図２】％で表わされる充電率Ｔに応じた本発明による
蓄電池のボルトで表わされる電圧Ｕの変化を表わす図で
ある。
蓄電池のボルトで表わされる電圧Ｕの変化を表わす図で
ある。
【図３】すでに行われたサイクル数Ｎに応じて再結合用
装置と電気化学アセンブリによって吸収される電解質量
に対して％で表わされる本発明による蓄電池の中に最初
に入れられた電解質余剰量Ｖの推移を表わす図である。
装置と電気化学アセンブリによって吸収される電解質量
に対して％で表わされる本発明による蓄電池の中に最初
に入れられた電解質余剰量Ｖの推移を表わす図である。
１ 槽 ２ 電気化学アセンブリ ３ 正電極 ４ 負電極 ５ 隔離板 ６ 再結合用電極 ７ スペーサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エデイス・メテイエ フランス国、33110・ル・ブスカ、リユ・ ジヤツク・プレベール、アパルトマン・ 3134・バテイマン・アー・エス（番地な し) (72)発明者 マルク・バリアン フランス国、33000・ボルドー、リユ・ジ ヨルジユ・マンデル・127 (72)発明者 ジヤン−ルイ・リスカ フランス国、33200・ボルドー、リユ・ デ・パン・フラン・113
Claims (5)
- 【請求項１】 少なくとも一つの正電極と、一つの負電
極と、前記の正電極と負電極の間に配置された一つの隔
離板を備えた電気化学アセンブリと、電気サイクリング
の前に前記アセンブリの上端を覆うアルカリ電解質と、
作動相対圧が１バール未満である弁を有するメンテナン
スを必要としない開放型の工業用蓄電池であって、前記
負電極の総容量が正電極の総容量より大きく、前記隔離
板が酸素を透過し、さらに前記蓄電池が、酸素の再結合
のための装置を有し、少なくとも一回の充電及び放電サ
イクル後に、１時間で前記蓄電池の容量の放電を行なう
ことができる電流をＩｃとすると、前記蓄電池が少なく
ともＩｃ／１０以上の充電電流において電解質の損失な
く作動することを特徴とする蓄電池。 - 【請求項２】 前記負電極の前記総容量が、前記正電極
の前記総容量の１００％ないし１５０％である請求項１
に記載の蓄電池。 - 【請求項３】 前記正電極から前記負電極を隔てる距離
が０．２ないし０．５ｍｍである請求項１または２に記
載の蓄電池。 - 【請求項４】 前記正電極が焼結タイプであり、前記負
電極が二次元支持体と三次元支持体のうちから選択され
た導体支持体上でペースト化されたタイプであることを
特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載の蓄電池。 - 【請求項５】 前記正電極が、三次元導体支持体上でペ
ースト化されたタイプであり、前記負電極が、二次元支
持体と三次元支持体のうちから選択された導体支持体上
でペースト化されたタイプであることを特徴とする請求
項１から３までのいずれか一項に記載の蓄電池。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9702989 | 1997-03-13 | ||
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10294125A true JPH10294125A (ja) | 1998-11-04 |
| JP3383210B2 JP3383210B2 (ja) | 2003-03-04 |
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Family Applications (1)
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| JP (1) | JP3383210B2 (ja) |
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1997
- 1997-03-13 FR FR9702989A patent/FR2760897B1/fr not_active Expired - Fee Related
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- 1998-03-12 EP EP98400586A patent/EP0869569B1/fr not_active Expired - Lifetime
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- 1998-03-12 US US09/038,959 patent/US6183899B1/en not_active Expired - Fee Related
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