JPS5854570A - 密閉形アルカリ蓄電池 - Google Patents
密閉形アルカリ蓄電池Info
- Publication number
- JPS5854570A JPS5854570A JP56154318A JP15431881A JPS5854570A JP S5854570 A JPS5854570 A JP S5854570A JP 56154318 A JP56154318 A JP 56154318A JP 15431881 A JP15431881 A JP 15431881A JP S5854570 A JPS5854570 A JP S5854570A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- negative electrode
- capacity
- battery
- cobalt
- Prior art date
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- Granted
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/34—Gastight accumulators
-
- 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、二・ノケル正極を用いた密閉形アルカリ蓄電
池、とくにニッケルーカドミウム蓄電池に関するもので
、負極に対する特別な操作を施さずに密閉条件を満足す
る電池を提供することを目的とする。
池、とくにニッケルーカドミウム蓄電池に関するもので
、負極に対する特別な操作を施さずに密閉条件を満足す
る電池を提供することを目的とする。
最近、各種機器のコードレス化が進み、比較的高出力を
要すを場合の電源や高信頼性を要求される防災用電源等
にアルカリ蓄電池、とくに円筒密、
・ ・ ・
パ閉形ニッケル・カドミウム蓄電池が広く使
用されている。現実にアルカリ蓄電池のうち約８割がこ
の密閉形蓄電池が占めるようになってきた。工業的には
、円筒密閉形蓄電池のほとんどが、正極ｒにッケル極、
負極にカドミウム極、電解液にアルカリ水溶液、セパレ
ータにポリアミド系もしくはポリプロピレン系の不織布
を使用して因る。そして正極としては、大半が焼結式ニ
ッケル正極、負極としては焼結式カドミウム負極もしく
は非焼結式、とくにペースト式負極が使用され、密閉電
池の構成は、負極容量を正極容量より大きくし、過充電
時に正極から発生する酸素ガスを負極が吸収する、いわ
ゆるノイマン方式を採用している。
要すを場合の電源や高信頼性を要求される防災用電源等
にアルカリ蓄電池、とくに円筒密、
・ ・ ・
パ閉形ニッケル・カドミウム蓄電池が広く使
用されている。現実にアルカリ蓄電池のうち約８割がこ
の密閉形蓄電池が占めるようになってきた。工業的には
、円筒密閉形蓄電池のほとんどが、正極ｒにッケル極、
負極にカドミウム極、電解液にアルカリ水溶液、セパレ
ータにポリアミド系もしくはポリプロピレン系の不織布
を使用して因る。そして正極としては、大半が焼結式ニ
ッケル正極、負極としては焼結式カドミウム負極もしく
は非焼結式、とくにペースト式負極が使用され、密閉電
池の構成は、負極容量を正極容量より大きくし、過充電
時に正極から発生する酸素ガスを負極が吸収する、いわ
ゆるノイマン方式を採用している。
現在工業的に生産されている円筒密閉形ニッケル・カド
ミウム蓄電池においては、このノイマン方式の構成を満
たす正極と負極の容量バランスの他に、正極容量規制の
電池構成にする必要から、極板群構成時点に負極を一部
充電し、高率放電の場合においても、正極で容量規制が
できるようにしている。この理由は、一般に負極容量規
制の場合は、充放電の繰返しによる負極の劣化が大きく
、長期にわたる充放電の繰返しで電池容量の劣化の因と
なるからであシ、負極活物質の一部を充電状態にして放
電状態の正極と組み合わせるのは、高率放電になるにつ
れ正極より負極の容量低下が著しく、その低下に見合う
容量を負極にあらかじめ加えておく必要性があるからで
ある。
ミウム蓄電池においては、このノイマン方式の構成を満
たす正極と負極の容量バランスの他に、正極容量規制の
電池構成にする必要から、極板群構成時点に負極を一部
充電し、高率放電の場合においても、正極で容量規制が
できるようにしている。この理由は、一般に負極容量規
制の場合は、充放電の繰返しによる負極の劣化が大きく
、長期にわたる充放電の繰返しで電池容量の劣化の因と
なるからであシ、負極活物質の一部を充電状態にして放
電状態の正極と組み合わせるのは、高率放電になるにつ
れ正極より負極の容量低下が著しく、その低下に見合う
容量を負極にあらかじめ加えておく必要性があるからで
ある。
正極は現在、大半が焼結式ニッケル正極が採用されてい
る。この正極は一般に電極特性に優れ、極板強度も大き
く、非常に優秀な電極であるが、やや製造工程が複雑で
、比較的高価格な電極である。他の正極製法としてはイ
エ業的には、ボケ。
る。この正極は一般に電極特性に優れ、極板強度も大き
く、非常に優秀な電極であるが、やや製造工程が複雑で
、比較的高価格な電極である。他の正極製法としてはイ
エ業的には、ボケ。
ト式があるが、電極群の捲回構成に不適なことから現状
では採用されていな込。
では採用されていな込。
ところが、最近になって電極基板に用いられる焼結基板
に代わるものとして、スポンジ状の金属多孔体基板が市
販されるようになり、この基板を利用する電極について
種々検討されて込る。この電極の特徴としては、高多孔
体基板であることから、活物質の高密度充填が可能であ
り、活物質の充填方法に水酸化ニッケル粉末を主とする
ペースト状練合物を基板内部に直接光てんでき、従って
製法が簡単になる点が挙げられる。
に代わるものとして、スポンジ状の金属多孔体基板が市
販されるようになり、この基板を利用する電極について
種々検討されて込る。この電極の特徴としては、高多孔
体基板であることから、活物質の高密度充填が可能であ
り、活物質の充填方法に水酸化ニッケル粉末を主とする
ペースト状練合物を基板内部に直接光てんでき、従って
製法が簡単になる点が挙げられる。
このような特徴を有するスポンジ状ニッケル基板を使用
したニッケル正極を種々検討してみる）、活物質利用率
の向上にコバルト、とくに微粒子状のカーボニルコバル
トの添加が有効であることがわかった。これは微粉末で
形状も変化に富み、反応上活性であるためと考えられる
。
したニッケル正極を種々検討してみる）、活物質利用率
の向上にコバルト、とくに微粒子状のカーボニルコバル
トの添加が有効であることがわかった。これは微粉末で
形状も変化に富み、反応上活性であるためと考えられる
。
本発明者らは、この検討中に、さらにつぎのような現象
を見いだした。つまり一カーボニルコバルトが初充電の
際に水酸化ニッケルより先に充電されて酸化物になる。
を見いだした。つまり一カーボニルコバルトが初充電の
際に水酸化ニッケルより先に充電されて酸化物になる。
しかしながら、コバルト自身は放電に関与せず、２回目
以後の充電には、この現象がみら庇ない。つまり安定な
酸化物を形成する。そして、このコバルトの挙動により
、負極が初充電時にのみ充電され、前記の一部充電状態
に相当する充電部を電池内でつくることができることで
ある。
以後の充電には、この現象がみら庇ない。つまり安定な
酸化物を形成する。そして、このコバルトの挙動により
、負極が初充電時にのみ充電され、前記の一部充電状態
に相当する充電部を電池内でつくることができることで
ある。
そして、この充電部の量は、後述する第１図に示すよう
に、正極中のカーボニルコバルト量に比例することが確
認できた。まだ、第２図は電池の初充電時の充電電圧を
示すものであるが、この図からも正極の初充電電圧は、
コバルト量に比例してニッケル活物質の充電電圧に達す
るのに時間を要することがわかる。つまり、第１〜２図
から、電池の放電状態の負極には、正極中のコバルト量
に比例した充電部が形成できることが明らかになつた０
そして、充電部の形成は、はぼコバルトの３価までの酸
化量に相当する容量であることもわかった。
に、正極中のカーボニルコバルト量に比例することが確
認できた。まだ、第２図は電池の初充電時の充電電圧を
示すものであるが、この図からも正極の初充電電圧は、
コバルト量に比例してニッケル活物質の充電電圧に達す
るのに時間を要することがわかる。つまり、第１〜２図
から、電池の放電状態の負極には、正極中のコバルト量
に比例した充電部が形成できることが明らかになつた０
そして、充電部の形成は、はぼコバルトの３価までの酸
化量に相当する容量であることもわかった。
本発明は、この現象を利用して、コバルト粉末を有する
正極と、充電部を持たない負極を組み合わせて密閉形電
池を構成するものである。
正極と、充電部を持たない負極を組み合わせて密閉形電
池を構成するものである。
さらに詳しく説明すれば、還元状態、すなわち金属状態
のコバルトを有する放電状態のニッケル正極と、負極と
、セパレータを備え、ニッケル正極の充電可能容量をＣ
Ｎ ｍＡｈ、コバルトの充電可能容量をＣｃｒＱＡｈ、
負極の充電可能容量をＣｘｍＡｈ 。
のコバルトを有する放電状態のニッケル正極と、負極と
、セパレータを備え、ニッケル正極の充電可能容量をＣ
Ｎ ｍＡｈ、コバルトの充電可能容量をＣｃｒＱＡｈ、
負極の充電可能容量をＣｘｍＡｈ 。
負極の放電可能容量をＣｙｍＡｈ、最大放電率における
正極容量に対する負極の不足容量を０２ｍＡｈとしたと
き、電池の構成時点で次式 ０式％ の関係を満足するようにしたことを特徴とする。
正極容量に対する負極の不足容量を０２ｍＡｈとしたと
き、電池の構成時点で次式 ０式％ の関係を満足するようにしたことを特徴とする。
なお、焼結式ニッケル正極を用いた場合も、コバルトの
添加に関して種々検討と提案がなされているが、この正
極は製造工程の関係で、工程中にコバルトがすでに酸化
されるので、上記のような現象はみられな−。上記のよ
うな負極の一部充電部を得るため、電解液中にアルコー
ルを添加し、初充電時にアルコールを酸化して本発明と
同様な負極の状態にする提案はすでにされている。しか
し、有機物添加による自己放電の増加、電解液の変質な
どの危険性を有しているので、実用的で々い０ 本発明による正極は、スポンジ状金属基板を用いるのが
よく、この場合活物質粉末を直接基板に充填できるので
、工程中に酸やアルカリ水溶液および電圧の印加を必要
としない。このため還元状態のコバルト粉末を電極中に
添加することができ、コバルト量を調節することによっ
て高率放電に必要な負極の充電量を確保することができ
る。またコバルト粉末はカーボニルコバルト々どの微粉
末の方が酸化されやすい傾向にあり、有利である。
添加に関して種々検討と提案がなされているが、この正
極は製造工程の関係で、工程中にコバルトがすでに酸化
されるので、上記のような現象はみられな−。上記のよ
うな負極の一部充電部を得るため、電解液中にアルコー
ルを添加し、初充電時にアルコールを酸化して本発明と
同様な負極の状態にする提案はすでにされている。しか
し、有機物添加による自己放電の増加、電解液の変質な
どの危険性を有しているので、実用的で々い０ 本発明による正極は、スポンジ状金属基板を用いるのが
よく、この場合活物質粉末を直接基板に充填できるので
、工程中に酸やアルカリ水溶液および電圧の印加を必要
としない。このため還元状態のコバルト粉末を電極中に
添加することができ、コバルト量を調節することによっ
て高率放電に必要な負極の充電量を確保することができ
る。またコバルト粉末はカーボニルコバルト々どの微粉
末の方が酸化されやすい傾向にあり、有利である。
以下、本発明の詳細な説明する。
実施例１
多孔度約９４％、平均孔径約１６ｏｌＪｍのスポン均粒
径約７０μｍの水酸化ニッケル粉末８５屯量％と、平均
粒径数μｍのニッケル粉末１０重晴％、及び平均粒径数
μｍのカーボニルコバルト５重量％の混合粉末ニ、カル
ボキシメチルセルロースの０．３重量％水溶液を加えて
ペースト状練合物をｆＨる。この練合物中の水溶液量は
約２９重せ％である。
径約７０μｍの水酸化ニッケル粉末８５屯量％と、平均
粒径数μｍのニッケル粉末１０重晴％、及び平均粒径数
μｍのカーボニルコバルト５重量％の混合粉末ニ、カル
ボキシメチルセルロースの０．３重量％水溶液を加えて
ペースト状練合物をｆＨる。この練合物中の水溶液量は
約２９重せ％である。
この練合物を前記の基板に充填し、加圧圧感した後乾燥
し、切断して厚さｏ’、 ７ ｍｒｔｂ、幅３８Ｍ、長
さ２１０ａｍのニッケル極とする。
し、切断して厚さｏ’、 ７ ｍｒｔｂ、幅３８Ｍ、長
さ２１０ａｍのニッケル極とする。
一方、厚さ０．０９鵡の穴あき板に、平均粒径数μｍの
酸化カドミウム粉末７５電歇％と平均粒径数μｍのニッ
ケル粉末２４．５重量％と樹脂繊維約０、ｆ４ｉ％の混
合物をエチ、レンゲリコールでべ〜スト状にした練合物
を、正極より充分大きな容；１七相当量を塗着し、乾燥
したのち、ロールプレスにより約０．５５ 鵬の厚さに
調整し、ついで大きさ３８１１Ｘ２６０１１に切断する
。
酸化カドミウム粉末７５電歇％と平均粒径数μｍのニッ
ケル粉末２４．５重量％と樹脂繊維約０、ｆ４ｉ％の混
合物をエチ、レンゲリコールでべ〜スト状にした練合物
を、正極より充分大きな容；１七相当量を塗着し、乾燥
したのち、ロールプレスにより約０．５５ 鵬の厚さに
調整し、ついで大きさ３８１１Ｘ２６０１１に切断する
。
上記正極と、正極より充分大きな容量を有する仝
負極をポリアミド系不織布を介して渦巻状捲回し 。
て群構成をしたのち、耐液性を有する円筒状金属電槽に
挿入し、比重１．２８のか性カリ水溶液を注入し、つい
で封口を施しＫＲ−Ｃ形式電池を得る０実施例２ 実施例１において、混合粉末中のカーボニルコバルト量
を１０重量％、水酸化ニッケル量を７６重量％とした正
極を用いて、実施例１と同様の操作でＫＲ−Ｃ形式電池
を得る。
挿入し、比重１．２８のか性カリ水溶液を注入し、つい
で封口を施しＫＲ−Ｃ形式電池を得る０実施例２ 実施例１において、混合粉末中のカーボニルコバルト量
を１０重量％、水酸化ニッケル量を７６重量％とした正
極を用いて、実施例１と同様の操作でＫＲ−Ｃ形式電池
を得る。
実施例３
実施例１の負極を比重１．１シ駕牲力月詣液中で１００
ｍＡｈ相当充電し、水洗、乾燥した後実施例１と同様
の操作で電池を構成する。
ｍＡｈ相当充電し、水洗、乾燥した後実施例１と同様
の操作で電池を構成する。
第１図は、実施例１に準じて正極中のカーボニルコバル
ト量を各種変えてつくった電池について、２０″Ｃにお
いて２５０ｍＡで１６時間充電した後、放電状態にした
ときの負極中の末放電容量を示すものである。図かられ
かるように、電池構成前の負極は、酸化状態であったも
のが、充放電を１回繰返し電池を放電状態にすると、負
極の末放電容量は増加している０第２図は同様の電池を
２０°Ｃにおいて２５ｏｍＡで充電したときの充電、電
圧と正極中のコバルト量との関係を示している。なお、
コバルト量は正極１枚当たりの量を表す。
ト量を各種変えてつくった電池について、２０″Ｃにお
いて２５０ｍＡで１６時間充電した後、放電状態にした
ときの負極中の末放電容量を示すものである。図かられ
かるように、電池構成前の負極は、酸化状態であったも
のが、充放電を１回繰返し電池を放電状態にすると、負
極の末放電容量は増加している０第２図は同様の電池を
２０°Ｃにおいて２５ｏｍＡで充電したときの充電、電
圧と正極中のコバルト量との関係を示している。なお、
コバルト量は正極１枚当たりの量を表す。
つぎに、実施例１で得たＫＲ−Ｃ型式電池を２゜°Ｃに
おいて２５０ｍＡで１６時間充電し、５００ｍＡで放電
したときの放電曲線を第３図に曲線ａで示す。比較例と
して正極は実施例１と同じものを使用し、負極は約１０
０１００Ｏ充電状態のものを使用した電池の放電曲線を
ｂで示す。また、実施例１の正極と同量のコバルトを含
む汎用の焼結式ニッケル正極と、実施例１に用いた負極
を組み合わせた場合および前記すに示した電池に用いた
負極と組み合わせた場合の特性を各々Ｃおよびｄで示す
。
おいて２５０ｍＡで１６時間充電し、５００ｍＡで放電
したときの放電曲線を第３図に曲線ａで示す。比較例と
して正極は実施例１と同じものを使用し、負極は約１０
０１００Ｏ充電状態のものを使用した電池の放電曲線を
ｂで示す。また、実施例１の正極と同量のコバルトを含
む汎用の焼結式ニッケル正極と、実施例１に用いた負極
を組み合わせた場合および前記すに示した電池に用いた
負極と組み合わせた場合の特性を各々Ｃおよびｄで示す
。
この結果、焼結式ニッケル正極では、充電部を有しない
負極と組み合わせた場合、放電容量の低Ｆと放電末期の
電圧低下がみられるが、本発明の正極を使用した場合は
そういう現象がみられない。
負極と組み合わせた場合、放電容量の低Ｆと放電末期の
電圧低下がみられるが、本発明の正極を使用した場合は
そういう現象がみられない。
以上のように本発明によれば、負極に特別な操作を施し
て一部充電状態にする必要がなく、とぐに高率放電を要
する電池においては、従来より少量の充電量を有する負
極で満足できることから、負極の製造工程が簡易化でき
る。また充電するとしても少量の充電で良いことから、
充電量のバラツキも従来より低減することができる。
て一部充電状態にする必要がなく、とぐに高率放電を要
する電池においては、従来より少量の充電量を有する負
極で満足できることから、負極の製造工程が簡易化でき
る。また充電するとしても少量の充電で良いことから、
充電量のバラツキも従来より低減することができる。
第１図は本発明による電池の正極中のカーボニルコバル
ト量と放電状態の電池における負極の充電電気量との関
係を示す図、第２図は正極中のコバルト量を変えた場合
の初充電電気量と充電電圧、 の関係を示す図、第３
図は各種電池の放電曲線を示す。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名、４
負極中碍未放４ｔ、値気蓋ｌ殉わ第２図 一＃７．電量（殉ｆＬ）
ト量と放電状態の電池における負極の充電電気量との関
係を示す図、第２図は正極中のコバルト量を変えた場合
の初充電電気量と充電電圧、 の関係を示す図、第３
図は各種電池の放電曲線を示す。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名、４
負極中碍未放４ｔ、値気蓋ｌ殉わ第２図 一＃７．電量（殉ｆＬ）
Claims (1)
- （１）還元状態のコバルトを有する放電状態のニッケル
正極と、負極と、アルカリ電解液を備え、前能容量をＣ
ア、最大放電率における正極容量に対する負極の不足容
量を０２としたとき、電池の構成時点で、式 ％式％ を満足する関係にあることを特徴とする密閉形アルカリ
蓄電池。 （≧ 前記正極が、スポンジ状金属多孔体基板と、この
基板に充填されたコバルトを含む活物質混合物からなる
特許請求の範囲第１項記載の密閉形アルカリ蓄電池。 （句 前記コバルトがカーボニルコバルトである特許請
求の範囲第１項又は第２項記載の密閉形アルカリ蓄電池
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56154318A JPS5854570A (ja) | 1981-09-28 | 1981-09-28 | 密閉形アルカリ蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56154318A JPS5854570A (ja) | 1981-09-28 | 1981-09-28 | 密閉形アルカリ蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5854570A true JPS5854570A (ja) | 1983-03-31 |
| JPH0534786B2 JPH0534786B2 (ja) | 1993-05-24 |
Family
ID=15581500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56154318A Granted JPS5854570A (ja) | 1981-09-28 | 1981-09-28 | 密閉形アルカリ蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5854570A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63236274A (ja) * | 1987-03-25 | 1988-10-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 密閉形ニツケル−水素蓄電池の構成法 |
| WO1989006865A1 (fr) * | 1988-01-22 | 1989-07-27 | Japan Storage Battery Co. Ltd. | Batterie d'accumulateurs alcalins et procede de production |
| JPH02144850A (ja) * | 1988-11-26 | 1990-06-04 | Yuasa Battery Co Ltd | ニッケル電極及びこれを用いたアルカリ蓄電池 |
| JP2009089781A (ja) * | 2007-10-04 | 2009-04-30 | Sophia Co Ltd | 遊技機 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5270338A (en) * | 1975-12-08 | 1977-06-11 | Japan Storage Battery Co Ltd | Sealed nickel cadmium battery |
| JPS52150526A (en) * | 1976-06-10 | 1977-12-14 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Nickel electrode |
| JPS5514666A (en) * | 1978-07-17 | 1980-02-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Electric pole of nickel |
-
1981
- 1981-09-28 JP JP56154318A patent/JPS5854570A/ja active Granted
Patent Citations (3)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0534786B2 (ja) | 1993-05-24 |
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