JP2000090959A - 蓄電池 - Google Patents
蓄電池Info
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- JP2000090959A JP2000090959A JP10281977A JP28197798A JP2000090959A JP 2000090959 A JP2000090959 A JP 2000090959A JP 10281977 A JP10281977 A JP 10281977A JP 28197798 A JP28197798 A JP 28197798A JP 2000090959 A JP2000090959 A JP 2000090959A
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- Japan
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- main
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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
-
- 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
- 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
Landscapes
- Cell Separators (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 極板巻き始め部における製造時の短絡を防止
でき、かつ高率での良好な充放電特性を有する蓄電池を
提供する。 【解決手段】 極板群が正極と、負極と、主セパレータ
および補助セパレータとを捲回して構成された蓄電池で
あって、補助セパレータは捲回部の中心部に存在し、厚
みが主セパレータと同等かそれより薄く、かつ単位面積
当たりの重量が主セパレータよりも小さい蓄電池。
でき、かつ高率での良好な充放電特性を有する蓄電池を
提供する。 【解決手段】 極板群が正極と、負極と、主セパレータ
および補助セパレータとを捲回して構成された蓄電池で
あって、補助セパレータは捲回部の中心部に存在し、厚
みが主セパレータと同等かそれより薄く、かつ単位面積
当たりの重量が主セパレータよりも小さい蓄電池。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、極板群が正極と負
極とセパレータとを捲回して構成された蓄電池の性能改
善に関する。
極とセパレータとを捲回して構成された蓄電池の性能改
善に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の携帯電話、ビデオカメラあるいは
ヘッドホンステレオ等の種々の小型携帯機器の普及にと
もない、アルカリ蓄電池はそれらの電源として重要な役
割を果たしている。アルカリ蓄電池としては、従来よ
り、水酸化ニッケル正極と、カドミウム負極を用いたニ
ッケル・カドミウム蓄電池が用いられてきたが、最近で
は、カドミウムよりも高容量な水素吸蔵合金を負極に用
いたニッケル・水素蓄電池も実用化されている。これら
アルカリ蓄電池としては、正極と負極とセパレータとを
捲回してなる極板群を用いた円筒型のもの、あるいは正
極と負極とセパレータを積層してなる極板群を用いた角
型のものが広く普及している。
ヘッドホンステレオ等の種々の小型携帯機器の普及にと
もない、アルカリ蓄電池はそれらの電源として重要な役
割を果たしている。アルカリ蓄電池としては、従来よ
り、水酸化ニッケル正極と、カドミウム負極を用いたニ
ッケル・カドミウム蓄電池が用いられてきたが、最近で
は、カドミウムよりも高容量な水素吸蔵合金を負極に用
いたニッケル・水素蓄電池も実用化されている。これら
アルカリ蓄電池としては、正極と負極とセパレータとを
捲回してなる極板群を用いた円筒型のもの、あるいは正
極と負極とセパレータを積層してなる極板群を用いた角
型のものが広く普及している。
【０００３】極板群が正極と負極とセパレータとを捲回
して構成された蓄電池では、その製造時において、巻き
始め部における正極あるいは負極の端部がセパレータを
貫通して短絡がおこりやすい問題がある。これを防止す
る目的で、主セパレータの他に、この巻き始め部に補助
セパレータを配する方法が知られている。短絡をより効
果的に防止するためには、主セパレータより厚い、ある
いは空孔径の小さい補助セパレータを用いることが望ま
しいとされている。
して構成された蓄電池では、その製造時において、巻き
始め部における正極あるいは負極の端部がセパレータを
貫通して短絡がおこりやすい問題がある。これを防止す
る目的で、主セパレータの他に、この巻き始め部に補助
セパレータを配する方法が知られている。短絡をより効
果的に防止するためには、主セパレータより厚い、ある
いは空孔径の小さい補助セパレータを用いることが望ま
しいとされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、補助セ
パレータを用いる場合、補助セパレータ自身による抵抗
成分の増加や、補助セパレータの厚み分だけ正極と負極
との距離が大きくなる等の理由により、アルカリ蓄電池
の内部抵抗が大きくなるため、とくに高率での充放電特
性が低下する問題があった。
パレータを用いる場合、補助セパレータ自身による抵抗
成分の増加や、補助セパレータの厚み分だけ正極と負極
との距離が大きくなる等の理由により、アルカリ蓄電池
の内部抵抗が大きくなるため、とくに高率での充放電特
性が低下する問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明蓄電池は、極板群
が正極と、負極と、主セパレータおよび補助セパレータ
とを捲回して構成された蓄電池であって、補助セパレー
タは捲回部の中心部に存在し、厚みが主セパレータと同
等かそれより薄く、かつ単位面積当たりの重量が主セパ
レータよりも小さいこと、また、補助セパレータの長さ
は、主セパレータの長さの５〜２０％であるを特徴とす
る。
が正極と、負極と、主セパレータおよび補助セパレータ
とを捲回して構成された蓄電池であって、補助セパレー
タは捲回部の中心部に存在し、厚みが主セパレータと同
等かそれより薄く、かつ単位面積当たりの重量が主セパ
レータよりも小さいこと、また、補助セパレータの長さ
は、主セパレータの長さの５〜２０％であるを特徴とす
る。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の蓄電池では、捲回部の中
心部に存在する補助セパレータの厚みが主セパレータと
同等かそれより薄く、かつ単位面積当たりの重量が主セ
パレータよりも小さくする。このような構成、すなわち
補助セパレータとして厚みが薄いものを用いると、正極
負極の距離を小さくすることができる。また、単位面積
当たりの重量が小さいものを用いると、補助セパレータ
の電気抵抗が小さくなることに加えて、補助セパレータ
の空孔体積が増加するので、相対的に電解液の保持量を
増加させることができる。これらによって、従来に比べ
て、アルカリ蓄電池の抵抗成分が小さくなり、とくに高
率での充放電特性の低下を軽減することができる。
心部に存在する補助セパレータの厚みが主セパレータと
同等かそれより薄く、かつ単位面積当たりの重量が主セ
パレータよりも小さくする。このような構成、すなわち
補助セパレータとして厚みが薄いものを用いると、正極
負極の距離を小さくすることができる。また、単位面積
当たりの重量が小さいものを用いると、補助セパレータ
の電気抵抗が小さくなることに加えて、補助セパレータ
の空孔体積が増加するので、相対的に電解液の保持量を
増加させることができる。これらによって、従来に比べ
て、アルカリ蓄電池の抵抗成分が小さくなり、とくに高
率での充放電特性の低下を軽減することができる。
【０００７】なお、本発明における補助セパレータの長
さが主セパレータの長さの５％未満の場合には、捲回部
における短絡を防止する効果が小さくなる。また、補助
セパレータの長さが主セパレータの長さの２０％を越え
る場合には、補助セパレータの占有体積が大きくなり、
相対的に活物質の占有体積の低下をもたらすため、電池
容量が小さくなる。よって、補助セパレータの長さは、
主セパレータの長さの５〜２０％である場合に、本発明
の効果が大きい。
さが主セパレータの長さの５％未満の場合には、捲回部
における短絡を防止する効果が小さくなる。また、補助
セパレータの長さが主セパレータの長さの２０％を越え
る場合には、補助セパレータの占有体積が大きくなり、
相対的に活物質の占有体積の低下をもたらすため、電池
容量が小さくなる。よって、補助セパレータの長さは、
主セパレータの長さの５〜２０％である場合に、本発明
の効果が大きい。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の詳細をアルカリ蓄電池、具体
的にはニッケル・水素電池の実施例を用いて説明する。
的にはニッケル・水素電池の実施例を用いて説明する。
【０００９】（正極板の製作）少量のコバルトおよび亜
鉛を共沈した平均粒径が１０μｍの水酸化ニッケル粉末
１００重量部と、水酸化コバルト粉末１０重量部と、酸
化亜鉛粉末５重量部とを、０．４ｗｔ％カルボキシメチ
ルセルロース水溶液に分散させてペーストを調製した。
多孔度９５％の発泡ニッケル（住友電工製、商品名セル
メット）にペーストを充填・乾燥・プレスすることによ
り、ペースト式水酸化ニッケル正極板を製作した。この
極板の寸法は、３０ｍｍ×１８０ｍｍ×０．５５ｍｍで
ある。
鉛を共沈した平均粒径が１０μｍの水酸化ニッケル粉末
１００重量部と、水酸化コバルト粉末１０重量部と、酸
化亜鉛粉末５重量部とを、０．４ｗｔ％カルボキシメチ
ルセルロース水溶液に分散させてペーストを調製した。
多孔度９５％の発泡ニッケル（住友電工製、商品名セル
メット）にペーストを充填・乾燥・プレスすることによ
り、ペースト式水酸化ニッケル正極板を製作した。この
極板の寸法は、３０ｍｍ×１８０ｍｍ×０．５５ｍｍで
ある。
【００１０】（負極板の製作）組成がＭｍＮｉ3.55Ｃｏ
0.75Ｍｎ0.4 Ａｌ0.3 からなる水素吸蔵合金粉末１００
重量部と、導電剤としてのカーボンブラック３重量部を
１ｗｔ％ポリビニルアルコール水溶液に分散させてペー
ストを調製した。このペーストを、穿孔鋼板に塗布・乾
燥・プレスすることにより、ペースト式水素吸蔵合金負
極板を製作した。この極板の寸法は、３０ｍｍ×２５０
ｍｍ×０．５０ｍｍである。
0.75Ｍｎ0.4 Ａｌ0.3 からなる水素吸蔵合金粉末１００
重量部と、導電剤としてのカーボンブラック３重量部を
１ｗｔ％ポリビニルアルコール水溶液に分散させてペー
ストを調製した。このペーストを、穿孔鋼板に塗布・乾
燥・プレスすることにより、ペースト式水素吸蔵合金負
極板を製作した。この極板の寸法は、３０ｍｍ×２５０
ｍｍ×０．５０ｍｍである。
【００１１】（電池の製作）水酸化カリウムと水酸化ナ
トリウムと水酸化リチウムの含有モル比率が６：１：
０．５であるアルカリ性水溶液を調整し、電解液として
用いた。
トリウムと水酸化リチウムの含有モル比率が６：１：
０．５であるアルカリ性水溶液を調整し、電解液として
用いた。
【００１２】主セパレータおよび補助セパレータは、種
々の厚みおよび単位面積当たりの重量のポリプロピレン
製不織布にアクリル酸をグラフト重合させて親水性化処
理をおこなって製作した。
々の厚みおよび単位面積当たりの重量のポリプロピレン
製不織布にアクリル酸をグラフト重合させて親水性化処
理をおこなって製作した。
【００１３】前記の水酸化ニッケル正極板と、水素吸蔵
合金負極板と、主セパレータ（寸法は３４ｍｍ×４５０
ｍｍ）と、補助セパレータ（寸法：３４ｍｍ×４５ｍ
ｍ）とを用いて渦巻状極板群を製作し、これを電池缶に
挿入後、前記電解液を同量注液したのち封口して、正極
の理論容量が２０００ｍＡｈの円筒型ニッケル・水素蓄
電池（表１参照。本発明電池Ａ、Ｂ、比較電池Ｃ，Ｄ，
Ｅ）を製作した。これらの電池の補助セパレータ長さの
主セパレータ長さに対する割合は、１０％である。
合金負極板と、主セパレータ（寸法は３４ｍｍ×４５０
ｍｍ）と、補助セパレータ（寸法：３４ｍｍ×４５ｍ
ｍ）とを用いて渦巻状極板群を製作し、これを電池缶に
挿入後、前記電解液を同量注液したのち封口して、正極
の理論容量が２０００ｍＡｈの円筒型ニッケル・水素蓄
電池（表１参照。本発明電池Ａ、Ｂ、比較電池Ｃ，Ｄ，
Ｅ）を製作した。これらの電池の補助セパレータ長さの
主セパレータ長さに対する割合は、１０％である。
【００１４】これらの電池を、２５℃において０．１Ｃ
Ａ（０．２Ａ）で１５時間充電し、０．２ＣＡ（０．４
Ａ）で電池の電圧が１．０Ｖまで放電するサイクルを３
サイクルおこなった。つぎに、２５℃において０．２Ｃ
Ａ（０．４Ａ）で６時間充電し、０．２ＣＡ（０．４
Ａ）で電池の電圧が１．０Ｖまで放電するサイクルを１
０サイクルおこなった。その後、つぎの条件で充放電を
おこない、０．２ＣＡ放電容量（Ａ）と５ＣＡ放電容量
（Ｂ）の比より、高率放電特性を比較した。
Ａ（０．２Ａ）で１５時間充電し、０．２ＣＡ（０．４
Ａ）で電池の電圧が１．０Ｖまで放電するサイクルを３
サイクルおこなった。つぎに、２５℃において０．２Ｃ
Ａ（０．４Ａ）で６時間充電し、０．２ＣＡ（０．４
Ａ）で電池の電圧が１．０Ｖまで放電するサイクルを１
０サイクルおこなった。その後、つぎの条件で充放電を
おこない、０．２ＣＡ放電容量（Ａ）と５ＣＡ放電容量
（Ｂ）の比より、高率放電特性を比較した。
【００１５】充電：０．２ＣＡ（０．４Ａ）で６時間 放電：０．２ＣＡ（０．４Ａ）で０．８Ｖまで・・０．
２Ｃ放電容量（Ａ） 充電：０．２ＣＡ（０．４Ａ）で６時間 放電：５ＣＡ（１０Ａ）で０．８Ｖまで・・５Ｃ放電容
量（Ｂ） 高率放電特性＝５Ｃ放電容量（Ｂ）／０．２Ｃ放電容量
（Ａ）×１００（％） 各電池の主セパレータおよび補助セパレータの厚みおよ
び重量と、高率放電特性を比較した結果を、つぎの表１
に示す。
２Ｃ放電容量（Ａ） 充電：０．２ＣＡ（０．４Ａ）で６時間 放電：５ＣＡ（１０Ａ）で０．８Ｖまで・・５Ｃ放電容
量（Ｂ） 高率放電特性＝５Ｃ放電容量（Ｂ）／０．２Ｃ放電容量
（Ａ）×１００（％） 各電池の主セパレータおよび補助セパレータの厚みおよ
び重量と、高率放電特性を比較した結果を、つぎの表１
に示す。
【００１６】
【表１】 本発明電池ＡおよびＢの高率放電特性はともに９０％以
上の高い値を示したのに対し、比較電池Ｃ，Ｄ，Ｅの値
は８０〜８５％であり、本発明電池の方が良好な高率放
電特性を示すことがわかる。また、製造時に短絡したセ
ル数、および充放電サイクル特性には、これらの電池間
で差はなかった。
上の高い値を示したのに対し、比較電池Ｃ，Ｄ，Ｅの値
は８０〜８５％であり、本発明電池の方が良好な高率放
電特性を示すことがわかる。また、製造時に短絡したセ
ル数、および充放電サイクル特性には、これらの電池間
で差はなかった。
【００１７】なお、実施例では、補助セパレータの主セ
パレータに対する親水性を付与する方法としてアクリル
酸をグラフト重合する手段を用いたが、その他の硫酸等
でスルホン化したり弗素ガスや界面活性剤で処理する方
法でも同様の効果が得られた。
パレータに対する親水性を付与する方法としてアクリル
酸をグラフト重合する手段を用いたが、その他の硫酸等
でスルホン化したり弗素ガスや界面活性剤で処理する方
法でも同様の効果が得られた。
【００１８】正極は本実施例のようなペースト式極板に
よらず、焼結式極板を用いても同様の効果が得られ、水
酸化ニッケルにコバルト、カドミウム、亜鉛等を共沈さ
せたり、種々の化合物を添加したりすることにより正極
の性能を向上させる手段を妨げるものではない。また、
負極には水素吸蔵合金としてＭｍＮｉ3.55Ｃｏ0.75Ｍｎ
0.4 Ａｌ0.3 からなる組成のものに限らず、その他のＡ
Ｂ5 型あるいはＡＢ2型等の水素吸蔵合金を用いること
ができ、かつカドミウム、亜鉛、鉄等を用いることもで
きる。
よらず、焼結式極板を用いても同様の効果が得られ、水
酸化ニッケルにコバルト、カドミウム、亜鉛等を共沈さ
せたり、種々の化合物を添加したりすることにより正極
の性能を向上させる手段を妨げるものではない。また、
負極には水素吸蔵合金としてＭｍＮｉ3.55Ｃｏ0.75Ｍｎ
0.4 Ａｌ0.3 からなる組成のものに限らず、その他のＡ
Ｂ5 型あるいはＡＢ2型等の水素吸蔵合金を用いること
ができ、かつカドミウム、亜鉛、鉄等を用いることもで
きる。
【００１９】なお、本発明はアルカリ蓄電池に限定する
ものではなく、極板群が正極と負極と主セパレータと補
助セパレータとを捲回して構成される蓄電池に適用され
うるものである。その際、前記構成の極板群は、円筒型
あるいは角型のいずれの電槽にも挿入されうるものであ
る。
ものではなく、極板群が正極と負極と主セパレータと補
助セパレータとを捲回して構成される蓄電池に適用され
うるものである。その際、前記構成の極板群は、円筒型
あるいは角型のいずれの電槽にも挿入されうるものであ
る。
【００２０】
【発明の効果】本発明による蓄電池は、製造時の短絡を
防止でき、かつ高率での良好な充放電特性を示すため、
その工業的価値は極めて大きい。
防止でき、かつ高率での良好な充放電特性を示すため、
その工業的価値は極めて大きい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H021 AA06 CC05 CC17 HH01 HH03 5H028 AA05 CC13 FF02 HH01 HH05
Claims (2)
- 【請求項１】 極板群が正極と、負極と、主セパレータ
および補助セパレータとを捲回して構成された蓄電池で
あって、前記補助セパレータは捲回部の中心部に存在
し、厚みが主セパレータと同等かそれより薄く、かつ単
位面積当たりの重量が主セパレータよりも小さいことを
特徴とする蓄電池。 - 【請求項２】 前記補助セパレータの長さが、主セパレ
ータの長さの５〜２０％であることを特徴とする請求項
１記載の蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10281977A JP2000090959A (ja) | 1998-09-17 | 1998-09-17 | 蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10281977A JP2000090959A (ja) | 1998-09-17 | 1998-09-17 | 蓄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000090959A true JP2000090959A (ja) | 2000-03-31 |
Family
ID=17646544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10281977A Pending JP2000090959A (ja) | 1998-09-17 | 1998-09-17 | 蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000090959A (ja) |
-
1998
- 1998-09-17 JP JP10281977A patent/JP2000090959A/ja active Pending
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