JPS6119066A - 電池の製造法 - Google Patents

電池の製造法

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JPS6119066A
JPS6119066A JP59138409A JP13840984A JPS6119066A JP S6119066 A JPS6119066 A JP S6119066A JP 59138409 A JP59138409 A JP 59138409A JP 13840984 A JP13840984 A JP 13840984A JP S6119066 A JPS6119066 A JP S6119066A
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JP
Japan
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battery
hydrogen
hydrogen storage
storage alloy
zinc
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Pending
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JP59138409A
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English (en)
Inventor
Ryoji Okazaki
良二 岡崎
Nobuyuki Yanagihara
伸行 柳原
Koji Gamo
孝治 蒲生
Kanji Takada
寛治 高田
Akira Miura
三浦 晃
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6119066A publication Critical patent/JPS6119066A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/52Removing gases inside the secondary cell, e.g. by absorption
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/50Methods or arrangements for servicing or maintenance, e.g. for maintaining operating temperature
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Primary 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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、亜鉛を負極の主活物質とし、アルカリ水溶液
又は中性塩の水溶液を電解液とする電池の電池内で発生
する水素ガスを吸蔵して電池内圧の上昇を防ぐだめの水
素吸蔵合金を内蔵した電池2へ の製造法に関するものである。
従来例の構成とその問題点 この種電池の亜鉛負極の電解液による腐食反応を抑制し
、電池の保存中の亜鉛の自己消耗と水素ガス発生を抑制
するため、亜鉛に重量比率で6〜10チ程度の水銀を添
加してアマルガム化して負極として用いるのが、現在、
一般的な方法として採用され、これによシ、保存による
電池内圧上昇を防ぎ、耐漏液性を確保し、電池の膨張、
破裂がなく、性能劣化の少ない実用電池として普及して
いる。
近年、低公害化の社会的ニーズが高まり、使用する水銀
量を低減し、さらに水銀を使用せずして上記の実用性能
を確保するための研究開発が行われているが、水銀量の
低減はある程度可能であっても、本質的な解決を可能と
する手段は見当らないのが現状である。例えば、亜鉛に
鉛、インジウム、ガリウム々どを添加した耐食性亜鉛合
金を用い、水銀を1〜3チ程度に低減できそうな技術が
検討されているが、水銀を殆んど使わないで負極3f3
− 亜鉛の十分な耐食性を確保するのは至難と考えられてい
る。
一方、従来の提案として、電池内で発生した水素ガスを
電池に内蔵した水素吸蔵合金により吸蔵して固定し、電
池内圧の上昇を防ぐ方法が提案されているが、水素吸蔵
合金を有効に作用させることが困難なため、多量の水素
吸蔵合金が必要となって電池内容積を犠牲にして容量が
低下したり、吸蔵能力不足で漏液、膨張、貯蔵性能の劣
化することを防止することが困難であった。
発明の目的 本発明は、電池内で発生する水素ガスを水素吸蔵合金に
より吸蔵して電池内圧の上昇を防ぐ方法において、水素
吸蔵合金の水素吸蔵効率を高めることにより、信頼性が
高く、性能のすぐれた低公害の一次電池を得ることを目
的とする。
発明の構成 本発明は、負極の主活物質として亜鉛、電解液としてか
性カリ、か性ソーダなどを主成分とするアルカリ水溶液
、あるいは塩化アンモニウム、塩化亜鉛などの中性塩の
水溶液を用いる電池内で発生する水素ガスを吸蔵して電
池内圧の上昇を防ぐため、水素吸蔵合金を内蔵する一次
電池の製造法に係り、水素吸蔵合金を電池内に組み込む
前にあらかじめ水素を吸蔵、放出させる工程を少なくと
も1サイクル設け、水素放出状態の水素吸蔵合金を電池
に組み込むことを特徴とし、好ましくは、前記吸蔵、放
出工程を終了し、電池内に組み込むまでの工程で水素吸
蔵合金を不活性ガスもしくは真空、又は減圧雰囲気中で
扱うものである。
先ず、本発明の適用範囲を一次電池に限定した理由は、
二次電池の場合には数10〜数100回の充放電時に発
生して蓄積する水素ガス量が極めて多量となる可能性が
あり、限られた電池内空間に収納できる水素吸蔵合金の
水素吸蔵能力では能力不足々ので、信頼性の高い電池を
得ることは到底不可能と考えられ、その観点では、−次
電池の場合、発生ガス量は比較的少ないので水素吸蔵能
力とその信頼性を高めることにより、発生水素ガスを電
池内で吸蔵して電池内圧の上昇を防ぎ得る5へ一層 ことが可能と考え、特に亜鉛負極中の含有水銀量の低減
、もしくは水銀を使用しない場合に抑制し切れないで発
生する水素ガスを電池内圧を高めずに吸蔵させ実用性能
のすぐれた低公害電池を得ることに主眼を置いて実現し
たためである。
従来、水素吸蔵合金を電池に内蔵するまでの過程で、ま
ず所定の配合で金属を例えばアルゴン雰囲気中の溶解炉
中で溶解させて合金化し、アルゴン雰囲気中で10〜2
ooμm程度に粉砕した粉末状合金をそのまま用いたり
、加圧成形したり、金属多孔体中に充填するなどして用
い、必要に応じて撥水処理を施し、これらを一般的には
通気性部材で包んで電池の空室部に収納している。
しかし、上記の従来の方法では、水素吸蔵合金の吸蔵能
力が、この材料の本来の特性から期待できるレベルより
良くても数10%程度低く、しかも吸蔵量や吸蔵速度の
バラツキが大きいために、信頼性を高めるためにはバラ
ツキの下限の特性値を基準に設計する必要があるので、
水素吸蔵合金を多量に内蔵するため電池容量を犠牲にす
る必要6へ−7 が生じ、これを回避して、水素吸蔵合金の収納量を減す
ると電池の耐漏液性や貯蔵性に信頼性が乏しくなり、結
局総合性能のすぐれた電池を得ることが困難であった。
本発明はこの問題を解決するため、水素吸蔵合金を電池
内に組み込むまでの処理工程として、水素を吸蔵、放出
させる工程を設けて水素吸蔵合金を活性化し、吸蔵量を
大きくするとともにバラツキを少々くし、少量の水素吸
蔵合金の使用で総合性能のすぐれた電池を得ることに成
功したものである。さらに、その活性状態を維持した状
態で、電池内に水素吸蔵合金を収納するため、前記の処
理工程を経た水素吸蔵合金が酸化、窒化することのない
ように、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気や真空もしく
はこれに近い減圧の条件下で保存又は取り扱うことがよ
り一層効果的であることを見出した。
本発明で用いる水素吸蔵合金は、電解液に対して化学的
な安定性が必要なことは云うまでもないが、電池内圧上
昇による電池の漏液や膨張あるい7へ−7 は放電性能の劣化を防止するには6気圧以下で水素を吸
蔵する合金を用いることが必要で、電池が60 ”C程
度の高温で使用、又は貯蔵されることを考慮すると好ま
しくは常温では1気圧以下で吸蔵するものが良い。その
例としてZ rMn 、 (0< a (3,5)。
ZrVβ(0<β〈3.6)、Ti1−Ti1−1zr
〈γ〈11M=Cr、 Co、 V、 Mn、 Ni、
 Fe、 Cu )、 CaN1a(3,ei<δ〈6
.0)などが挙げられる。水素吸蔵速度と吸蔵量の増大
のためには水素を吸着するだめの活性化サイトを増加さ
せ、反応面積を拡大させる必要があり、前記の水素吸蔵
、放出工程を加えることにより、その目的が達せられ、
材料によって、活性化の難易さが異なるが、1〜5回の
処理で十分なものが多い。又、この活性化処理により吸
蔵量は数10%〜数倍に増加する。一般的な処理方法と
して、減圧排気しながら、200℃程度に加熱して脱ガ
スした後、室温で約60気圧になるまで水素を導入して
、水素を吸蔵させる。次に容器内の水素を排気して、再
び室温で水素を吸蔵させる操作をくり返す方法を採る。
実施例の説明 次に本発明の効果を具体的に検討した内容と結果につい
て説明する。図は本発明の効果を確認するために試作し
た円筒形アルカリマンガン乾電池を示す。図において、
1は金属製外装缶、2は正極絶縁用リング、3は負極絶
縁用リング、4は絶縁用熱収縮チューブ、6は金属製正
極端子、6は金属製負極端子、7は鉄にニッケルメッキ
を施した正極ケース、8は二酸化マンガンに黒鉛を混合
して加圧成形した正極、9はポリプロピレンの不織布を
二重に巻いて筒状に形成したセパレータである。1oは
後述のように種々の方法で処理した水素吸蔵合金の粉末
で、二層のセパレータ9のうち上部の開口部9′と正極
8の頂部付近に接する部分9“とを各々熱溶着して二層
のセパレータ9の層間に形成された空室に粉末1oを収
納している。
11はセルロース製の底板、12はカルボキシメチルセ
ルロースでゲル化されたか性カリ水溶液に亜鉛合金の粉
末を分散させたゲル状の亜鉛負極で、亜鉛合金には添加
元素として鉛、インジウム、ガ9べ一1゛ リウムを亜鉛の重量に対して、約0.05%添加した比
較的耐食性の良いものを用い、氷化処理を施してない。
13はポリエチレン製の封目板、14は真鍮型の負極集
電子で表面を若干量の水銀により氷化処理している。
上記のように構成されたアルカリマンガン乾電池を貯蔵
すると、貯蔵中に負極亜鉛が電解液によりわずかながら
徐々に腐食され、これに伴い負極12より水素ガスが発
生し、主として、正負極8゜12の上部と封口板13及
び正極ケース7で囲まれる電池上部の空間に蓄積される
が、蓄積された水素ガスは順次、セパレータ9を通過し
て水素吸蔵合金10に吸蔵され、電池内圧上昇を防止す
る機構になっている。
次に本発明の効果を確認するため、単3形電池を図のよ
うな構成で、表に示す内訳で試作した。
なお、水素吸蔵合金はいずれも、10〜1oOμmの粒
径にアルゴン雰囲気中で粉砕し、フッ素樹脂の1μm以
下の粒径の微粉を水素吸蔵合金に対し、1%の重量比で
添加して十分に攪拌し、撥水性を1oへ 付与したものを用いた。本発明の適用品には、その後、
減圧下で200℃で脱ガスし、室温で30気圧の水素ガ
ス中でほぼ飽和量まで水素を吸蔵させ、減圧して水素ガ
スをほぼ完全に放出させるという、吸蔵、放出の活性化
処理を少なくとも1回くりかえしたものを用いた。試作
した各電池はω℃、1カ月の貯蔵後、20℃、10Ωの
連続放電性能、耐漏液性、膨張を各々評価して、その結
果を表の右欄に示した。
以下余白 表に見られるように、水素吸蔵合金を用いないaは、負
極から発生した水素ガスにより電池の内圧が上昇し漏液
と膨張が著しく、さらに水素ガスにより放電反応が阻害
されて維持電圧低下が著しく、接続時間も極めて短くな
っている。又、水素吸蔵合金を用いても活性化処理を行
っていないす。
C1及びqにおいても、水素吸蔵能力が不足なため、a
と同様の障害が残っている。一方、本発明品の場合、極
く少量(60■)の水素吸蔵合金でも、e、hのように
処理回数を増せば十分な効果を発揮することが示され、
1回の処理をしたのみのd、fの場合でも、従来例にく
らべて顕著な効果が見られる。
なお、表の電池では、活性化処理をして脱水素した水素
吸蔵合金をセパレータの上部に封入する工程など、電池
内に組み込むまでの工程ではすべて合金を常温、常湿下
で取り扱った。これに対して活性化処理を1回行ったの
みで、以後の工程をアルゴン雰囲気中で行い、保管は1
0 mmHyの減13・\−、゛ ついて同様の評価を行ったところ、3回の活性化処理を
行ったeと同様に全く問題のない結果が得られた。この
ことから、活性化処理後の水素吸蔵合金は不活性ガス又
は真空もしくはこれに近い減圧下で行うことがより効果
的なことが判明した。
発明の効果 以上のように本発明は極く少量の水素吸蔵合金の使用で
、総合的な実用性能のすぐれた低公害の一次電池を得る
に極めて効果的である。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の実施例に用いた電池の要部を欠截した側面
図である。 8・・・・・・正極、9・・・・・・セパレータ、1o
・・・・・・水素吸蔵合金、12・・・・・・ゲル亜鉛
負極。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)亜鉛を負極の主活物質とし、アルカリ水溶液又は
    中性塩の水溶液を電解液に用い、水素吸蔵合金を収納す
    る一次電池の製造法であって、水素吸蔵合金を電池に収
    納するに先立ち、水素を吸蔵し、放出する工程を少なく
    とも一回設けたことを特徴とする電池の製造法。
  2. (2)水素の吸蔵、放出工程が終了後、電池に組み込む
    までの工程で、水素吸蔵合金を不活性ガス中、真空中又
    は減圧下で扱う特許請求の範囲第1項記載の電池の製造
    法。
JP59138409A 1984-07-04 1984-07-04 電池の製造法 Pending JPS6119066A (ja)

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