JP2000228232A - ニッケル・水素電池 - Google Patents
ニッケル・水素電池Info
- Publication number
- JP2000228232A JP2000228232A JP11028692A JP2869299A JP2000228232A JP 2000228232 A JP2000228232 A JP 2000228232A JP 11028692 A JP11028692 A JP 11028692A JP 2869299 A JP2869299 A JP 2869299A JP 2000228232 A JP2000228232 A JP 2000228232A
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- JP
- Japan
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- nickel
- characteristic
- separator
- electrode
- fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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
- Cell Separators (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】この発明は、長期間に亘る安定した電池特性の
取得を実現し得るようにして、電池寿命の長寿命化を図
ることにある。 【解決手段】ニッケル極１０と水素極１１との間に介在
されるセパレータ２０を、有機繊維の織布ないしは不織
布と無機繊維とを有機的に結合して形成したものであ
る。
取得を実現し得るようにして、電池寿命の長寿命化を図
ることにある。 【解決手段】ニッケル極１０と水素極１１との間に介在
されるセパレータ２０を、有機繊維の織布ないしは不織
布と無機繊維とを有機的に結合して形成したものであ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば人工衛星
等の宇宙航行体に搭載されて電力源として使用されるニ
ッケル（Ｎi ）・水素（Ｈ2 ）電池に関する。
等の宇宙航行体に搭載されて電力源として使用されるニ
ッケル（Ｎi ）・水素（Ｈ2 ）電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、ニッケル・水素電池は、
ニッケル・カドミウム電池の技術を利用したニッケル
（Ｎi ）極を正極とし、周知の酸素ー水素燃料電池の技
術を利用した水素（Ｈ2 ）極（触媒電極）を負極とし
て、これらを組合わせて配置し、水素極及びニッケル極
の化学作用を利用して所望の電気エネルギを発生する。
ニッケル・カドミウム電池の技術を利用したニッケル
（Ｎi ）極を正極とし、周知の酸素ー水素燃料電池の技
術を利用した水素（Ｈ2 ）極（触媒電極）を負極とし
て、これらを組合わせて配置し、水素極及びニッケル極
の化学作用を利用して所望の電気エネルギを発生する。
【０００３】すなわち、ニッケル・水素電池は、図１に
示すようにニッケル極１０に対して水素極１１がＯＨ-
の移動を許容する電解液（アルカリ水溶液）の含浸され
たセパレータ１２を介して組合わせて電極対が形成され
る。この電極対は、複数組積重されて発電素子１３が形
成され、この発電素子１３が圧力容器１４内に密閉収容
される。この発電素子１３は、そのニッケル極１０が正
極端子１５に接続され、その水素極１１が負極端子１６
にハーネス１７を介して電気的に接続される。そして、
この発電素子１３は、その水素極１１とニッケル極１０
との化学作用により電気エネルギを発生し、過充電時に ２ＯＨ- →１／２Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏ＋２ｅ- の反応により、そのニッケル極１０から酸素ガスがを発
生される。この酸素ガスは、 Ｈ2 ＋１／２Ｏ2 →Ｈ2 Ｏ の如く水素極触媒上で不可逆的に発生する水素ガスと反
応して水となる。この際、瞬間的に多量の熱を発生す
る。そのため、セパレータ１２には、耐熱性の優れたジ
ルコニアやアスベスト等の無機繊維の織布ないしは不織
布が用いられている。
示すようにニッケル極１０に対して水素極１１がＯＨ-
の移動を許容する電解液（アルカリ水溶液）の含浸され
たセパレータ１２を介して組合わせて電極対が形成され
る。この電極対は、複数組積重されて発電素子１３が形
成され、この発電素子１３が圧力容器１４内に密閉収容
される。この発電素子１３は、そのニッケル極１０が正
極端子１５に接続され、その水素極１１が負極端子１６
にハーネス１７を介して電気的に接続される。そして、
この発電素子１３は、その水素極１１とニッケル極１０
との化学作用により電気エネルギを発生し、過充電時に ２ＯＨ- →１／２Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏ＋２ｅ- の反応により、そのニッケル極１０から酸素ガスがを発
生される。この酸素ガスは、 Ｈ2 ＋１／２Ｏ2 →Ｈ2 Ｏ の如く水素極触媒上で不可逆的に発生する水素ガスと反
応して水となる。この際、瞬間的に多量の熱を発生す
る。そのため、セパレータ１２には、耐熱性の優れたジ
ルコニアやアスベスト等の無機繊維の織布ないしは不織
布が用いられている。
【０００４】しかしながら、上記ニッケル・水素電池で
は、所望の耐熱性を確保することが可能であるが、セパ
レータ１２の保液性が低くいために、充放電サイクルを
長期間に亘り繰り返すと、電解液の十分な保液が困難と
なり、電解液が不足して、電池性能が低下する。このた
め、電池寿命が比較的短命であるという問題を有する。
は、所望の耐熱性を確保することが可能であるが、セパ
レータ１２の保液性が低くいために、充放電サイクルを
長期間に亘り繰り返すと、電解液の十分な保液が困難と
なり、電解液が不足して、電池性能が低下する。このた
め、電池寿命が比較的短命であるという問題を有する。
【０００５】係る寿命の問題は、長寿命化の要請が強い
宇宙開発の分野においては重大である。
宇宙開発の分野においては重大である。
【０００６】
【発明が解決しようと課題】以上述べたように、従来の
ニッケル・水素電池では、充放電が繰り返されると、電
解液不足となり、電池性能が低下するという問題を有す
る。
ニッケル・水素電池では、充放電が繰り返されると、電
解液不足となり、電池性能が低下するという問題を有す
る。
【０００７】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、耐熱特性を確保したうえで、保液特性の向上を図
り得るようにして、長期間に亘り高精度な電池性能を確
保し得るようにしたニッケル・水素電池を提供すること
を目的とする。
ので、耐熱特性を確保したうえで、保液特性の向上を図
り得るようにして、長期間に亘り高精度な電池性能を確
保し得るようにしたニッケル・水素電池を提供すること
を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するため手段】この発明は、ニッケル極と
水素極が電解液の含浸されたセパレータを介して組合わ
された電極対を複数組積重した発電素子を圧力容器内に
密閉収容して、該発電素子のニッケル極と水素極の化学
作用により電気エネルギを発生させてなるニッケル・水
素電池において、前記セパレータを、有機繊維の織布な
いしは不織布と、無機繊維とで形成した。
水素極が電解液の含浸されたセパレータを介して組合わ
された電極対を複数組積重した発電素子を圧力容器内に
密閉収容して、該発電素子のニッケル極と水素極の化学
作用により電気エネルギを発生させてなるニッケル・水
素電池において、前記セパレータを、有機繊維の織布な
いしは不織布と、無機繊維とで形成した。
【０００９】上記構成によれば、セパレータは、有機繊
維の織布ないしは不織布と無機繊維とを有機的に結合し
て形成していることにより、無機繊維の特徴とする耐熱
特性と共に、有機繊維の特徴とする長期間に亘る十分な
保液特性の双方が備えられる。従って、長期間に亘る高
精度な電池特性の確保が可能となり、電池寿命の長寿命
化の促進が図れる。
維の織布ないしは不織布と無機繊維とを有機的に結合し
て形成していることにより、無機繊維の特徴とする耐熱
特性と共に、有機繊維の特徴とする長期間に亘る十分な
保液特性の双方が備えられる。従って、長期間に亘る高
精度な電池特性の確保が可能となり、電池寿命の長寿命
化の促進が図れる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、前記図１を参照して詳細に説明する。
いて、前記図１を参照して詳細に説明する。
【００１１】すなわち、この発明に係るニッケル・水素
電池は、前記ニッケル極１０と水素極１１との間に介在
されるセパレータ２０として、ナイロン，ポリプロピレ
ン等のポリアミド樹脂等の有機繊維の織布ないしは不織
布と、ジルコニア，アスベスト及びイットリア等の無機
繊維の少なくとも一種類を用いて形成したものを備えて
構成することを特徴とする。
電池は、前記ニッケル極１０と水素極１１との間に介在
されるセパレータ２０として、ナイロン，ポリプロピレ
ン等のポリアミド樹脂等の有機繊維の織布ないしは不織
布と、ジルコニア，アスベスト及びイットリア等の無機
繊維の少なくとも一種類を用いて形成したものを備えて
構成することを特徴とする。
【００１２】上記セパレータ２０の製造方法としては、
例えば有機繊維を織布ないしは不織布に成形して、この
有機繊維で成形した織布ないしは不織布に無機繊維を添
加して形成する。また、上記セパレータ２０の製造方法
としては、有機繊維を織布ないしは不織布に成形する際
に、無機繊維を混入して形成してもよい。
例えば有機繊維を織布ないしは不織布に成形して、この
有機繊維で成形した織布ないしは不織布に無機繊維を添
加して形成する。また、上記セパレータ２０の製造方法
としては、有機繊維を織布ないしは不織布に成形する際
に、無機繊維を混入して形成してもよい。
【００１３】このように、上記ニッケル・水素電池は、
ニッケル極１０と水素極１１との間に介在されるセパレ
ータ２０を、有機繊維の織布ないしは不織布と無機繊維
とを有機的に結合して形成した。これによれば、セパレ
ータ２０の特性として、無機繊維の特徴とする耐熱特性
と共に、有機繊維の特徴とする優れた保液特性の双方の
特性を合わせ持つことができて、充放電サイクルの進行
に伴う容量の低下防止が図れて、電池寿命の長寿命化が
実現される。
ニッケル極１０と水素極１１との間に介在されるセパレ
ータ２０を、有機繊維の織布ないしは不織布と無機繊維
とを有機的に結合して形成した。これによれば、セパレ
ータ２０の特性として、無機繊維の特徴とする耐熱特性
と共に、有機繊維の特徴とする優れた保液特性の双方の
特性を合わせ持つことができて、充放電サイクルの進行
に伴う容量の低下防止が図れて、電池寿命の長寿命化が
実現される。
【００１４】このセパレータ２０の特性については、実
験的に確認される。すなわち、セパレータ２０として、
この発明の特徴とする有機繊維の織布ないしは不織布と
無機繊維、例えばナイロン不織布＋ジルコニア繊維（実
施例１）、ナイロン不織布＋アスベスト繊維（実施例
２）、ナイロン不織布＋イットリア繊維（実施例３）、
ポリプロピレン不織布＋ジルコニア繊維（実施例４）、
ポリプロピレン不織布＋ジルコニア繊維（実施例５）、
ポリプロピレン不織布＋ジルコニア繊維（実施例６）、
ナイロン不織布＋ジルコニア繊維＋アスベスト繊維（実
施例７）、ナイロン不織布＋ジルコニア繊維＋アスベス
ト繊維＋イットリア繊維（実施例８）で形成したもの
と、上記実施例１〜８と比較するセパレータとしてジル
コニアクロス（比較例１）、アスベストクロス（比較例
２）、ナイロン不織布（比較例３）で形成したものをそ
れぞれ用いてニッケル・水素電池を構成し、それぞれの
初期容量比（％）と充放電１０００サイクル後の容量低
下率比（％）を測定した結果を下記の表１に示す。
験的に確認される。すなわち、セパレータ２０として、
この発明の特徴とする有機繊維の織布ないしは不織布と
無機繊維、例えばナイロン不織布＋ジルコニア繊維（実
施例１）、ナイロン不織布＋アスベスト繊維（実施例
２）、ナイロン不織布＋イットリア繊維（実施例３）、
ポリプロピレン不織布＋ジルコニア繊維（実施例４）、
ポリプロピレン不織布＋ジルコニア繊維（実施例５）、
ポリプロピレン不織布＋ジルコニア繊維（実施例６）、
ナイロン不織布＋ジルコニア繊維＋アスベスト繊維（実
施例７）、ナイロン不織布＋ジルコニア繊維＋アスベス
ト繊維＋イットリア繊維（実施例８）で形成したもの
と、上記実施例１〜８と比較するセパレータとしてジル
コニアクロス（比較例１）、アスベストクロス（比較例
２）、ナイロン不織布（比較例３）で形成したものをそ
れぞれ用いてニッケル・水素電池を構成し、それぞれの
初期容量比（％）と充放電１０００サイクル後の容量低
下率比（％）を測定した結果を下記の表１に示す。
【００１５】但し、表１には、比較例１のセパレータを
用いて構成したニッケル・水素電池の充放電曲線（図２
参照）の初期放電容量を１００％として、その他の各電
池の初期容量比（％）を併記し、充放電１０００サイク
ル後の容量低下率比（％）は、同様に比較例１のニッケ
ル・水素電池を１００％として、その他の電池の容量低
下率比（％）を併記している。
用いて構成したニッケル・水素電池の充放電曲線（図２
参照）の初期放電容量を１００％として、その他の各電
池の初期容量比（％）を併記し、充放電１０００サイク
ル後の容量低下率比（％）は、同様に比較例１のニッケ
ル・水素電池を１００％として、その他の電池の容量低
下率比（％）を併記している。
【００１６】
【表１】
【００１７】この表１により明らかなように、上記実施
例１〜実施例８によるセパレータ２０は、初期の利用率
が約１１０〜１１８％であり、比較例３のナイロン不織
布を用いたセパレータと、ほとんど同じ保液特性を持つ
ことが確認される。そして、充放電サイクルの進行に伴
う放電容量の変化の程度については、比較例１のセパレ
ータと略同程度まで得ることができることで、優れた耐
熱性を持つことが確認される。
例１〜実施例８によるセパレータ２０は、初期の利用率
が約１１０〜１１８％であり、比較例３のナイロン不織
布を用いたセパレータと、ほとんど同じ保液特性を持つ
ことが確認される。そして、充放電サイクルの進行に伴
う放電容量の変化の程度については、比較例１のセパレ
ータと略同程度まで得ることができることで、優れた耐
熱性を持つことが確認される。
【００１８】なお、上記実施の形態では、有機繊維の不
織布と無機繊維を用いて構成した例を挙げて説明した
が、これに限ることなく、有機繊維の織布と無機繊維と
を組合わせて構成してもよく、略同様の効果が期待でき
る。
織布と無機繊維を用いて構成した例を挙げて説明した
が、これに限ることなく、有機繊維の織布と無機繊維と
を組合わせて構成してもよく、略同様の効果が期待でき
る。
【００１９】よって、この発明は、上記実施の形態に限
ることなく、その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の変形を実施し得ることは勿論のことである。
ることなく、その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の変形を実施し得ることは勿論のことである。
【００２０】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、耐熱特性を確保したうえで、保液特性の向上を図り
得るようにして、長期間に亘り高精度な電池性能を確保
し得るようにしたニッケル・水素電池を提供することが
できる。
ば、耐熱特性を確保したうえで、保液特性の向上を図り
得るようにして、長期間に亘り高精度な電池性能を確保
し得るようにしたニッケル・水素電池を提供することが
できる。
【図１】この発明の適用されるニッケル・水素電池の構
造概念を示した図。
造概念を示した図。
【図２】この発明の一実施例に係るニッケル・水素電池
の特性を説明するために示した図。
の特性を説明するために示した図。
１０…ニッケル極。 １１…水素極。 １３…発電素子。 １４…圧力容器。 １５…正極端子。 １６…負極端子。 １７…ハーネス。 ２０…セパレータ。
Claims (2)
- 【請求項１】 ニッケル極と水素極が電解液の含浸され
たセパレータを介して組合わされた電極対を複数組積重
した発電素子を圧力容器内に密閉収容して、該発電素子
のニッケル極と水素極の化学作用により電気エネルギを
発生させてなるニッケル・水素電池において、 前記セパレータを、有機繊維の織布ないしは不織布と、
無機繊維とで形成したことを特徴とするニッケル・水素
電池。 - 【請求項２】 前記有機繊維は、ポリアミド樹脂であ
り、前記無機繊維は、アスベスト、ジルコニアあるいは
イットリアのうちの少なくとも一つであることを特徴と
する請求項１記載のニッケル・水素電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11028692A JP2000228232A (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | ニッケル・水素電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11028692A JP2000228232A (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | ニッケル・水素電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000228232A true JP2000228232A (ja) | 2000-08-15 |
Family
ID=12255546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11028692A Pending JP2000228232A (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | ニッケル・水素電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000228232A (ja) |
-
1999
- 1999-02-05 JP JP11028692A patent/JP2000228232A/ja active Pending
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