JP2000299124A - ニッケル水素二次電池 - Google Patents

ニッケル水素二次電池

Info

Publication number
JP2000299124A
JP2000299124A JP11109203A JP10920399A JP2000299124A JP 2000299124 A JP2000299124 A JP 2000299124A JP 11109203 A JP11109203 A JP 11109203A JP 10920399 A JP10920399 A JP 10920399A JP 2000299124 A JP2000299124 A JP 2000299124A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nickel
secondary battery
separator
positive electrode
cobalt
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
Application number
JP11109203A
Other languages
English (en)
Inventor
Hidekazu Otohata
秀和 乙幡
Masahiro Endo
賢大 遠藤
Hideji Suzuki
秀治 鈴木
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.)
FDK Twicell Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Battery Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Battery Co Ltd filed Critical Toshiba Battery Co Ltd
Priority to JP11109203A priority Critical patent/JP2000299124A/ja
Publication of JP2000299124A publication Critical patent/JP2000299124A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Cell Separators (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期間保存時の容量低下を抑制したニッケル
水素二次電池を提供する。 【解決手段】 ニッケル化合物およびコバルト系導電材
を含む正極と、AB5型で、Bの一部をMnで置換した
水素吸蔵合金を含む負極と、前記正負極間に介在された
セパレータと、アルカリ電解液とを具備し、前記セパレ
ータは、内部にCo、Mnの水酸化物、酸化物、それら
の複合水酸化物もしくはそれらの複合酸化物が存在し、
かつそれら成分においてCoよりMnが多いことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケル水素二次
電池に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電子技術の進歩による省電力化、
実装技術の進歩により従来予想されなかった電子機器が
ホータブル化されている。このような電子機器のホータ
ブル化に伴なって、これに組み込まれる電源としての電
池は高容量化が要求されている。
【0003】前述した電子機器の電源用二次電池として
は、ニッケル水素二次電池が知られている。前記電子機
器に組み込まれるニッケル水素二次電池は、放電状態で
長期間放置される場合や高温下で長期間保存される等の
苛酷な環境下に置かれる場合が増加している。
【0004】ところで、従来のニッケル水素二次電池は
水酸化ニッケルおよび金属コバルトもしくはコバルト化
合物のようなコバルト系導電材を含む正極と、LaNi
5 系、MmNi5 系(Mm;ミッシュメタル)、LmN
5 系(Lm;ランタン富化ミッシュメタル)のような
AB5型で、Bの一部をMnで置換した水素吸蔵合金を
含む負極を備えた構造のものが知られている。しかしな
がら、かかる二次電池は未使用状態で長期間保存、特に
高温で長期間保存すると、容量が低下するという問題が
あった。
【0005】これは、前記負極の水素吸蔵合金中の構成
元素(特にMn)がアルカリ電解液に溶出すると共に、
前記正極中の利用率向上の目的で添加される金属コバル
ト、コバルト化合物のコバルトがアルカリ電解液に溶出
し、これらの微細な析出物の多くがセパレータ、負極に
付着することに起因する。
【0006】このようなことから、保存中のニッケル水
素二次電池の容量維持等を改善するために、前記負極、
正極からの特定の金属がアルカリ電解液に溶出するのを
抑制することが試みられている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の手法では特定の金属の溶出を完全に抑制するこ
とができないため、未使用状態で長期間保存、特に高温
で長期間保存した時の容量低下を回避することが困難で
ある。
【0008】本発明は、セパレータを改良することによ
り長期間保存時の容量低下を抑制したニッケル水素二次
電池を提供しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるニッケル
水素二次電池は、ニッケル化合物およびコバルト系導電
材を含む正極と、AB5型で、Bの一部をMnで置換し
た水素吸蔵合金を含む負極と、前記正負極間に介在され
たセパレータと、アルカリ電解液とを具備し、前記セパ
レータは、内部にCo、Mnの水酸化物、酸化物、それ
らの複合水酸化物もしくはそれらの複合酸化物が存在
し、かつそれら成分においてCoよりMnが多いことを
特徴とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるニッケル水
素二次電池(円筒形ニッケル水素二次電池)を図1を参
照して説明する。
【0011】有底円筒状の容器1内には、正極2とセパ
レータ3と負極4とを積層してスパイラル状に捲回する
ことにより作製された電極群5が収納されている。前記
負極4は、前記電極群5の最外周に配置されて前記容器
1と電気的に接触している。アルカリ電解液は、前記容
器1内に収容されている。中央に孔6を有する円形の封
口板7は、前記容器1の上部開口部に配置されている。
リング状の絶縁性ガスケット8は、前記封口板7の周縁
と前記容器1の上部開口部内面の間に配置され、前記上
部開口部を内側に縮径するカシメ加工により前記容器1
に前記封口板7を前記ガスケット8を介して気密に固定
している。正極リード9は、一端が前記正極2に接続、
他端が前記封口板7の下面に接続されている。帽子形状
をなす正極端子10は、前記封口板7上に前記孔6を覆
うように取り付けられている。ゴム製の安全弁11は、
前記封口板7と前記正極端子10で囲まれた空間内に前
記孔6を塞ぐように配置されている。中央に穴を有する
絶縁材料からなる円形の押え板12は、前記正極端子1
0上に前記正極端子10の突起部がその押え板12の前
記穴から突出されるように配置されている。外装チュー
ブ13は、前記押え板12の周縁、前記容器1の側面及
び前記容器1の底部周縁を被覆している。
【0012】次に、前記正極2、負極4、セパレータ3
および電解液について説明する。
【0013】1)正極2 この正極2は、活物質であるニッケル化合物とコバルト
系導電材を含有する。
【0014】前記ニッケル化合物としては、例えば水酸
化ニッケル、亜鉛およびコバルトが共沈された水酸化ニ
ッケルまたはニッケル酸化物等を挙げることができる。
特に、亜鉛およびコバルトが共沈された水酸化ニッケル
が好ましい。
【0015】前記導電材としては、例えばコバルト化合
物および金属コバルトから選ばれる少なくとも1種以上
のものが用いられる。前記コバルト化合物としては、例
えば水酸化コバルト[Co(OH)2 ]、一酸化コバル
ト(CoO)等を挙げることができる。特に、水酸化コ
バルト、一酸化コバルト酸化物もしくはこれらの混合物
を導電材として用いることが好ましい。
【0016】前記正極は、活物質であるニッケル化合物
とコバルト系導電材と高分子結着剤を水と共に混練して
ペーストを調製し、このペーストを導電性基板に充填
し、乾燥し、必要に応じて加圧成形を施すことにより作
製される。
【0017】前記高分子結着剤としては、例えばポリテ
トラフルオロエチレン、ポリエチレン、ボリプロピレン
等の疎水性ポリマ;カルボキシメチルセルロース、メチ
ルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等
のセルロース系材料;ポリアクリル酸ナトリウム等のア
クリル酸エステル;ポリビニルアルコール、ポリエチレ
ンオキシド等の親水性ポリマ;ラテックス等のゴム系ポ
リマをを挙げることができる。
【0018】前記導電性基板としては、例えばニッケ
ル、ステンレスまたはニッケルメッキが施された金属か
ら形成された網状、スポンジ状、繊維状、もしくはフェ
ルト状の金属多孔体等を挙げることができる。
【0019】2)負極4 この負極4は、AB5型で、Bの一部をMnで置換した
水素吸蔵合金を含有する。
【0020】前記水素吸蔵合金としては、例えばLaN
5 、MmNi5 (Mm;La、Ce、Pr、Nd、S
mなどのランタン系元素の混合物からなるミッシュメタ
ル)、LmNi5 (Lm;ランタン富化したミッシュメ
タル)のNiの一部を少なくともMnで置換した組成を
有する。特に、一般式LnNix Mny z (ただし、
LnはLa,Mm,Lm、AはAl,Coから選ばれる
少なくとも一種の金属、原子比x,y,zはその合計値
が4.8≦x+y+z≦5.4を示す)で表される希土
類系水素吸蔵合金が好ましい。
【0021】前記負極4は、AB5型で、Bの一部をM
nで置換した水素吸蔵合金と、導電材と高分子結着剤を
水と共に混練してペーストを調製し、このペーストを前
記導電性基板に充填し、乾燥し、必要に応じて加圧成形
することにより作製される。
【0022】前記導電性材として、例えばアセチレンブ
ラック、ケッチャンブラック(ライオンアグゾ社製商品
名)、ファーネスブラックのようなカーボンブラック、
または黒鉛等を用いることができる。
【0023】前記高分子結着剤としては、前記正極2で
用いたのと同様なものを挙げることができる。
【0024】前記導電性基板としては、パンチドメタ
ル、エキスパンデッドメタル、穿孔剛板、金網などの二
次元構造や、発泡メタル、網城焼結金属繊維などの三次
元構造のものを挙げることができる。
【0025】3)セパレータ3 このセパレータ3は、例えばポリエチレン繊維製不織
布、エチレン−ビニルアルコール共重合体繊維製不織
布、ポリプロピレン繊維製不織布などのオレフィン系繊
維製不織布、またはポリプロピレン繊維製不織布のよう
なオレフィン系繊維製不織布に親水性官能基を付与した
もの、ナイロン6,6のようなポリアミド繊維製不織布
の内部にCo、Mnの水酸化物、酸化物、それらの複合
水酸化物もしくはそれらの複合酸化物がそれぞれ存在
し、かつそれら成分においてCoよりMnが多い構造を
有する。
【0026】前記セパレータの内部に存在(例えば析
出)するCo、Mnの水酸化物、酸化物、それらの複合
水酸化物もしくはそれらの複合酸化物は、例えば電池の
組み立て後もしくは初充電後の電池電圧を30〜60℃
の温度範囲で一定時間管理することにより生成すること
が可能である。
【0027】前記セパレータ中に存在するCo、Mnの
水酸化物、酸化物、それらの複合水酸化物もしくはそれ
らの複合酸化物は、5〜20重量%にすることが好まし
い。
【0028】4)アルカリ電解液 このアルカリ電解液としては、例えば水酸化ナトリウム
(NaOH)と水酸化リチウム(LiOH)の混合液、
水酸化カリウム(KOH)とLiOHの混合液、KOH
とLiOHとNaOHの混合液等を用いることができ
る。
【0029】以上説明した本発明に係わるニッケル水素
二次電池は、セパレータとして内部にCo、Mnの水酸
化物、酸化物、それらの複合水酸化物もしくはそれらの
複合酸化物が存在し、かつそれら成分においてCoより
Mnが多いものを用いることによって、長期間保存時の
容量低下を抑制して長期間安定した電池特性を発揮する
ことができる。これは、前記Co、Mnの水酸化物、酸
化物、それらの複合水酸化物もしくはそれらの複合酸化
物をセパレータ内部に存在させることによって、セパレ
ータの導電性が変化することに起因するものと考えられ
る。ただし、前記Co、Mnの水酸化物、酸化物、それ
らの複合水酸化物もしくはそれらの複合酸化物において
Mn量をCo量より少なくとすると、電圧低下が大きく
なる。
【0030】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して詳細に説明する。
【0031】(実施例1、2、比較例1) <ペースト式負極の作製>市販のランタン富化したミッ
シュメタルLmおよびNi、Co、Mn、Alを用いて
高周波炉によって、LmNi4.0 Co0.4 Mn0.3 Al
0.3 の組成からなる水素吸蔵合金を作製した。前記水素
吸蔵合金を機械粉砕し、これを200メッシュの篩を通
過させた。得られた水素吸蔵合金粉末100重量部、高
分子結着剤としてポリアクリル酸ナトリウム0.5重量
部、カルボキシメチルセルロース(CMC)0.05重
量部、ポリテトラフルオロエチレンのディスパージョン
(比重1.5,固形分60wt%)2.5重量部、導電
材としてのカーボン粉末1.0重量部を水50重量部と
共に混練することによって、ペーストを調製した。これ
らのペーストを導電性基板としてのパンチドメタルに塗
布、乾燥し、さらにプレスすることによってペースト式
負極を作製した。
【0032】<ペースト式正極の作製>水酸化ニッケル
粉末90重量部、一酸化コバルト粉末10重量部カルボ
キシメチルセルロース0.25重量部、ポリアクリル酸
ナトリウム0.25重量部およびポリテトラフルオロエ
チレン3重量部を純水30重量部と共に混練することに
よりペーストを調製した。つづいて、このペーストを空
隙率95%のニッケルメッキ繊維基板内に充填した後、
乾燥し、ローラプレスを行って圧延することによりペー
スト式正極を作製した。
【0033】次いで、前記負極と前記正極との間にポリ
プロピレン繊維製不織布からなるセパレータを介装し、
渦巻状に捲回して電極群を作製した。このような電極群
を有底円筒状容器に収納した後、7NのKOHおよび1
NのLiOHからなる電解液を前記容器内に注入し、封
口等を行うことにより前述した図1に示す構造を有する
単3サイズの3種の円筒形ニッケル水素二次電池(容量
1100mAh)を組み立てた。
【0034】得られた各二次電池を初充電後に30〜6
0℃の温度で一定時間管理した後、各二次電池に内蔵さ
れたセパレータ内部の析出物をICP発光分光法により
測定した。その結果を下記表1に示す。
【0035】また、実施例1,2および比較例1の二次
電池について、1CmAで150%充電した状態で45
℃の恒温槽に14日間放置した後、1CmAで電池電圧
が1.0Vに達するまで放電し、放電容量(残存容量)
を測定した。測定された放電容量から容量残存率(45
℃の恒温槽に14日間保管する前に1CmAで150%
充電し、1CmAで電池電圧が1.0Vに達するまで放
電した際の放電容量を基準とする)を求めた。その結果
を表1に示す。
【0036】
【表1】
【0037】前記表1から明らかなようにCoよりMn
が多いCo−Mn水酸化物を内部に析出したセパレータ
を備えた実施例1,2の二次電池は比較例1の二次電池
に比べて高温下で長期間保存後の残存容量が高く、長期
間安定した電池特性を示すことがわかる。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、長
期間保存時の容量低下を抑制して長期間安定した電池特
性を有するニッケル水素二次電池を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるニッケル水素二次電池の一例で
あるニッケル水素二次電池の斜視図。
【符号の説明】
1…容器、 2…正極、 3…セパレータ、 4…負極、 5…電極群、 7…封口板、 8…絶縁ガスケット、 11…安全弁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 秀治 東京都品川区南品川3丁目4番10号 東芝 電池株式会社内 Fターム(参考) 5H021 EE02 EE22 HH00 5H028 AA01 AA06 EE01 EE05 HH01

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ニッケル化合物およびコバルト系導電材
    を含む正極と、AB 5型で、Bの一部をMnで置換した
    水素吸蔵合金を含む負極と、前記正負極間に介在された
    セパレータと、アルカリ電解液とを具備し、 前記セパレータは、内部にCo、Mnの水酸化物、酸化
    物、それらの複合水酸化物もしくはそれらの複合酸化物
    が存在し、かつそれら成分においてCoよりMnが多い
    ことを特徴とするニッケル水素二次電池。
JP11109203A 1999-04-16 1999-04-16 ニッケル水素二次電池 Pending JP2000299124A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11109203A JP2000299124A (ja) 1999-04-16 1999-04-16 ニッケル水素二次電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11109203A JP2000299124A (ja) 1999-04-16 1999-04-16 ニッケル水素二次電池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000299124A true JP2000299124A (ja) 2000-10-24

Family

ID=14504230

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11109203A Pending JP2000299124A (ja) 1999-04-16 1999-04-16 ニッケル水素二次電池

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000299124A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112133873A (zh) * 2020-09-25 2020-12-25 东北师范大学 一种锰钴氧化物修饰复合隔膜及其制备方法和应用

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112133873A (zh) * 2020-09-25 2020-12-25 东北师范大学 一种锰钴氧化物修饰复合隔膜及其制备方法和应用
CN112133873B (zh) * 2020-09-25 2022-06-14 东北师范大学 一种锰钴氧化物修饰复合隔膜及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2001316744A (ja) 水素吸蔵合金およびアルカリ二次電池
JP3925963B2 (ja) アルカリ二次電池
JP2000311704A (ja) 密閉型ニッケル水素二次電池
JPH11162468A (ja) アルカリ二次電池
JP2001118597A (ja) アルカリ二次電池
JP3567021B2 (ja) アルカリ二次電池
JP2000299124A (ja) ニッケル水素二次電池
JP2001223000A (ja) アルカリ二次電池
JP3392700B2 (ja) アルカリ二次電池
JP2000021398A (ja) アルカリ二次電池
JP2000188106A (ja) アルカリ二次電池
JP3742149B2 (ja) アルカリ二次電池
JPH10255789A (ja) ニッケル水素二次電池
JP2000200599A (ja) アルカリ二次電池
JPH11144727A (ja) アルカリ二次電池
JPH10334941A (ja) アルカリ二次電池
JPH11176445A (ja) ペースト式ニッケル正極、アルカリ蓄電池およびその製造方法
JPH1196999A (ja) 密閉型ニッケル水素二次電池
JP2000113879A (ja) 金属酸化物・水素蓄電池
JPH11339789A (ja) 金属酸化物・水素蓄電池
JPH11339790A (ja) 金属酸化物・水素蓄電池
JPH11111283A (ja) 密閉型ニッケル水素二次電池
JPH10284070A (ja) アルカリ二次電池
JPH1186864A (ja) 密閉型ニッケル水素二次電池
JP2000012073A (ja) ニッケル水素二次電池の製造方法