JPH11354151A - ニッケル水素電池 - Google Patents

ニッケル水素電池

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Publication number
JPH11354151A
JPH11354151A JP10173861A JP17386198A JPH11354151A JP H11354151 A JPH11354151 A JP H11354151A JP 10173861 A JP10173861 A JP 10173861A JP 17386198 A JP17386198 A JP 17386198A JP H11354151 A JPH11354151 A JP H11354151A
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JP
Japan
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nickel
electrode
metal hydride
hydride battery
hydrogen storage
Prior art date
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Pending
Application number
JP10173861A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuo Nomura
哲郎 野村
Takashi Shirai
隆 白井
Mitsugi Nagano
貢 永野
Fumio Sato
文夫 佐藤
Takeshi Koyama
健 小山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tohoku Electric Power Co Inc
Furukawa Battery Co Ltd
Original Assignee
Tohoku Electric Power Co Inc
Furukawa Battery Co Ltd
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Publication date
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    • 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

  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温での放電特性と寿命特性を低下させるこ
となく高いエネルギー密度を有するニッケル水素電池を
提供する。 【解決手段】 Ni(OH)2 に対しCaCO3 を1〜
4%添加して成る正極とLaの5〜20%をCeで置換
して成るLaNi5 系水素吸蔵合金を負極活物質として
用いた負極との組み合わせ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケル水素電池
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ニッケル水素電池はエネルギー密
度が高く、過充電、過放電等に対する耐久性が高く、寿
命性能も良いため、携帯用機器、非常用電源等に広く用
いられている。また、ニッケル水素電池の負極として高
エネルギー密度を高めるため、水素吸蔵量の多いLaN
i5 系水素吸蔵合金、特に実用上合金の微粉化を抑える
ためにNiの20%程度をCoで、平衡圧を調整するた
めにNiの数%をAlで置換した合金を用いると共に高
温での充電効率を高めるため、その正極としてNi(O
H)2 に炭酸カルシウムを少量添加して成るものを用い
ることが提案されている。尚、正極には導電性を向上さ
せるためにコバルト化合物を添加することが一般的であ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら、上記のよ
うに、ニッケル水素電池のニッケル極にCaCO3 を添
加すると、その炭酸根の影響で負極の充放電での腐食劣
化が早くなり、電池寿命が短縮する弊害を伴うことが認
められた。この点に徴し、高温での充電効率を高めると
共に負極の腐食劣化を防止し電池寿命の向上をもたらす
ニッケル水素電池の開発が望まれる。
【0004】
【課題を解決するための手段】正極としてNi(OH)
2 に対しCaCO3 を重量で1〜4%添加して成るニッ
ケル極と、負極としてLaの5〜20%をCeで置換し
て成るLaNi5 系水素吸蔵合金から成る電極とを組み
合わせたことを特徴とするニッケル水素電池。
【0005】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を例示す
る。正極としては、正極活物質Ni(OH)2 の粉末と
これに対しCaCO3 を重量で1〜4%を粉末で添加、
混合し、その混合物にCMC水溶液などの粘稠剤の水溶
液を該混合物に対し重量で35〜45重量%添加混練
し、得られた正極活物質合剤ペーストを長尺の発泡ニッ
ケル基板などの三次元の網状多孔金属基板に充填し、加
熱乾燥、プレス、裁断して所定の寸法のNi極板を多数
枚製造する。尚、上記の混合物に、必要に応じ活物質利
用率向上のために金属コバルトのCoOなどのコバルト
酸化物などのコバルト化合物の粉末を該正極活物質に対
し重量で5〜10%添加することが好ましく一般であ
る。
【0006】一方、負極としては、LaNi5 系水素吸
蔵合金として、Laの5〜20%をCeで置換すると共
に、Niの一部をCo及びAlで置換して成る一般式L
a1Cey Ni5-a-b Coa Alb (茲でy=0.05
〜0.20、a=0.5〜1.5、b=0.1〜1.
0)で表わされる水素吸蔵合金の粉末に1%のCMC水
溶液などの粘稠剤水溶液を重量で20%混練し、得られ
た負極活物質スラリーを長尺のパンチングメタルなどの
多孔金属基板に塗布し、加熱乾燥、プレス、裁断して所
定の寸法の水素吸蔵電極(MH極板)を多数枚製造す
る。
【0007】このようにして得られたニッケル極の所望
枚数と水素吸蔵合金電極の所定枚数とを合成樹脂製セパ
レータを介して積層して極板群とし、これを電槽に収容
し、KOH又はKOHを主成分とし、これにNaOH又
は/及びLiOHを少量添加した水溶液から成るアルカ
リ電解液を所定量注入し、電槽蓋を施し密閉ニッケル水
素電池を製造した。これにより高温での放電特性が良く
而も長寿命のニッケル水素電池が得られた。
【0008】以下に詳述し明らかにするように、ニッケ
ル極中のCaCO3 の添加量が0〜4%の範囲では常温
での放電容量を良好に維持することができるが、特にC
aCO3 の添加量が3%で高温での最大の放電容量が得
られるので、経済的見地からは、1〜3%までにとゞめ
ることが好ましい。一方、Na(OH)2 に対するCa
CO3 の添加量が1〜4%の範囲を有するニッケル極を
正極として用いた場合、上記のLaNi5 系水素吸蔵合
金電極を負極としたニッケル水素電池の充放電におい
て、炭酸根による影響で、負極の腐食劣化が防止される
には、水素吸蔵合金電極の合金組成中、Laに対するC
eの置換率が5〜20%の範囲とした場合に最長の寿命
を維持することか判った。
【0009】結局、高温での放電特性が高いと共に負極
の腐食劣化が防止されて寿命特性が向上したニッケル水
素電池を得るためには、正極としてNi(OH)2 に対
し1〜4%のCaCO3 を含有するNi極と、負極とし
てLaの5〜20%をCeで置換したLaNi5 系水素
吸蔵合金から成る電極とを組み合わせることにより、そ
の目的を達成することが判った。
【0010】次に、下記のNi極中のCaCO3 添加量
及び水素吸蔵合金中のLaに対するCeの置換率を色々
に変えた多くの試験例を詳述する。 [比較試験例]Ni(OH)2 粉を92.5−X重量
部、CaCO3 粉をX重量部、CoO粉を7.5重量部
(茲でXの値は下記表1に示す0、0.5、1、2、
3、4である)を混合し、これに対し1.0%のCMC
水溶液から成る粘稠剤水溶液を40重量%添加し、混練
してCaCO2 の添加量が異なる6種類の正極活物質合
剤ペーストを調製し、その各ペーストを、厚み1.2m
m、目付量600g/m2 の長尺の発泡ニッケル基板に
充填、加熱乾燥、プレス、裁断し、幅70mm、長さ1
60mm、厚み0.4mmを有する6種類のNi極板を
夫々多数枚作製した。一方、La1-y Cey Ni3.5 C
o1.0 Al0.5 から成る(茲で置換率yの値は下記表1
に示す2.5、5、10、20、30である)6種類の
水素吸蔵合金を夫々粉末としたものを用意し、各ペース
トに1.0%のCMC水溶液から成る粘稠剤水溶液を2
0重量%添加し、混練し、厚み0.1mm、開孔率40
%のパンチングメタルに塗布、加熱乾燥、プレス、裁断
し、幅70mm、長さ160mm、厚み0.4mmを有
する6種類の水素吸蔵合金電極板、即ち、MH極板を夫
々多数枚作製した。このように得られたCaCO3 の添
加量を異にする6種類のNi極板とLaに対するCeの
置換量を異にする6種類のMH極板とを表1に示すよう
に組み合わせた36種類のニッケル水素電池を製造し
た。
【0011】
【表1】
【0012】上記の各種のニッケル水素電池は、次のよ
うに製造し、常温20℃と高温50℃での放電特性を試
験と充放電サイクル寿命試験を次のように行った。即
ち、該Ni極板24枚と該MH極板25枚とを幅170
mm、厚み0.20mmの長尺のジグザグ状に折り曲げ
たスルフォン化PPセパレータを介して積層し、金属電
槽に収納し、電槽蓋を気密に施した後、これに比重1.
3のKOHを主成分としたアルカリ電解液200ccを
減圧置換注液し、数サイクル活性化した後、20℃にお
いて6Aで24時間充電後、8時間放置し、次で24A
で1Vになるまで放電し、20℃での容量を測定した。
また、50℃の環境温度において6Aで24時間充電
後、20℃で8時間放置し、次で20℃において24A
で1Vになるまで放電し、これを50℃での容量とし
た。更に、各電池につき、20℃において12A×12
時間充電、24Aで1Vまでの放電を行い、サイクル寿
命試験に供した。その試験結果を図1及び図2に示す。
尚、図1は、Laに対するCeの置換率が10%の値に
おける20℃と50℃における夫々の放電特性を示す
が、その置換率の値が5〜20%の範囲である限り、そ
の置換率の値をどのように変えた場合でも、CaCO3
の添加量とその放電容量の値との関係は、図1に示すも
のと実質上変わらない放電特性を有するので、Ceの置
換率が10%の場合の図で代表し10%以外の場合の図
は省略した。
【0013】表1、図1及び図2に徴し、次のことが判
る。即ち、図1から明らかなように、環境温度が20℃
の場合には、CaCO3 の無添加の場合が放電容量が最
大で、添加量が増大するに伴い放電容量は低下するが、
放電容量100AH以上を保持するにはCaCO3 の添
加量を4%までにとゞめることが好ましいこと、環境温
度が高温の50℃の場合は、放電容量100AH以上を
保持するには、CaCO3 の添加量が少なくとも1%な
ければならず、その後添加量の増大に伴い放電容量も向
上し、添加量3%で最大値を示し、その後は低下し始
め、放電容量100AH以上を維持するには4%を限度
とすることが好ましいこと、結局、CaCO3 の添加量
は1〜4%の範囲において高い放電特性をもたらすこと
が判った。一方、図2から明らかなように、正極中のC
aCO3 の添加量が0〜4%の範囲においては、負極を
構成する水素吸蔵合金としては、Laに対するCe置換
率が5〜20%で、CaCO3 の0〜4%の範囲でいず
れの場合もその充放電サイクル寿命は1200サイクル
の最大の値を示すこと、従って、図1及び図2を総括す
ると、高温における放電特性の向上と併せて電池寿命の
向上をもたらすには、Na(OH)2 に対する炭酸カル
シウムの添加量Xが1〜4%であるニッケル極とLaに
対するCeの置換率とが5〜20%であるLaNi5 系
水素吸蔵合金から成るMH極とを組み合わせたニッケル
水素電池を選択すべきことが判った。表1よりこの目的
を達成するニッケル水素電池に該当するものを選択すれ
ば、試験例15,16,17,21,22,23,2
7,28,29,33,34及び35のNi極とMH極
とを組み合わせたものが、本発明の実施例となることが
判る。表中、これら実施例に対応する試験例は判り易く
アンダーラインを表示した。
【0014】
【発明の効果】このように本発明によるときは、CaC
o3 を添加したNi極を正極とし、LaNi5 系水素吸
蔵合金電極を負極とするニッケル水素電池において、C
aCo3 の添加量をNi(OH)2 に対し1〜4%の範
囲としたNi極とLaをCeで5〜20%置換して成る
LaNi5 系水素吸蔵合金電極から成る電極を組み合わ
るときは、特に高温における放電特性が向上すると共に
炭酸根による負極の腐食が防止されて充放電サイクル寿
命を延長したニッケル水素電池をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図1】 Ni極中のCaCo3 の添加量の変化による
ニッケル水素電池の放電容量との関係を示す図。
【図2】 LaNi5 系水素吸蔵合金電極中のLaに対
するCeの置換率の変化によるニッケル水素電池のサイ
クル寿命の関係を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白井 隆 福島県いわき市常磐下船尾町杭出作23−6 古河電池株式会社いわき事業所内 (72)発明者 永野 貢 宮城県仙台市青葉区中山7丁目2番1号 東北電力株式会社研究開発センター内 (72)発明者 佐藤 文夫 宮城県仙台市青葉区中山7丁目2番1号 東北電力株式会社研究開発センター内 (72)発明者 小山 健 宮城県仙台市青葉区中山7丁目2番1号 東北電力株式会社研究開発センター内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正極としてNi(OH)2 に対しCaC
    O3 を重量で1〜4%添加して成るニッケル極と、負極
    としてLaの5〜20%をCeで置換して成るLaNi
    5 系水素吸蔵合金から成る電極とを組み合わせたことを
    特徴とするニッケル水素電池。
JP10173861A 1998-06-05 1998-06-05 ニッケル水素電池 Pending JPH11354151A (ja)

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