JP2001319682A - 角形アルカリ蓄電池、並びにこれを用いた単位電池及び組電池 - Google Patents
角形アルカリ蓄電池、並びにこれを用いた単位電池及び組電池Info
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
(57)【要約】
【課題】 発熱量、放熱量及び蓄熱量のバランスを最適
化し、高出力で、充放電の繰り返しや長期間の使用にお
いても優れた電池特性を有する角形アルカリ蓄電池を提
供する。 【解決手段】 それぞれ長方形状の正極板１と負極板２
とを同じく長方形状のセパレータ３を介して交互に積層
し、電極群を構成する。これらの電極群を、アルカリ電
解液と共に角形の電槽内に収納する。内部抵抗を５ｍΩ
以下、電極群の厚みを３０ｍｍ以下、電解液量を１．３
〜８．０ｇ／Ａｈにそれぞれ設定する。
化し、高出力で、充放電の繰り返しや長期間の使用にお
いても優れた電池特性を有する角形アルカリ蓄電池を提
供する。 【解決手段】 それぞれ長方形状の正極板１と負極板２
とを同じく長方形状のセパレータ３を介して交互に積層
し、電極群を構成する。これらの電極群を、アルカリ電
解液と共に角形の電槽内に収納する。内部抵抗を５ｍΩ
以下、電極群の厚みを３０ｍｍ以下、電解液量を１．３
〜８．０ｇ／Ａｈにそれぞれ設定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケル・カドミ
ウム蓄電池やニッケル・水素蓄電池で代表されるアルカ
リ蓄電池、特に角形アルカリ蓄電池に関する。さらに詳
細には、発熱量、放熱量及び蓄熱量のバランスを最適化
する電極群、電解液及び電槽の設計に関する。
ウム蓄電池やニッケル・水素蓄電池で代表されるアルカ
リ蓄電池、特に角形アルカリ蓄電池に関する。さらに詳
細には、発熱量、放熱量及び蓄熱量のバランスを最適化
する電極群、電解液及び電槽の設計に関する。
【０００２】
【従来の技術】ニッケル・カドミウム蓄電池やニッケル
・水素蓄電池で代表されるアルカリ蓄電池は、エネルギ
ー密度が高く、信頼性に優れていることから、例えば、
ビデオテープレコーダー、ノートパソコン、携帯電話等
のポータブル機器の電源として数多く使用されている。
実際の使用においては、数個から十数個の単電池を樹脂
ケースやチューブの中に収納して使用されるのが一般的
である。
・水素蓄電池で代表されるアルカリ蓄電池は、エネルギ
ー密度が高く、信頼性に優れていることから、例えば、
ビデオテープレコーダー、ノートパソコン、携帯電話等
のポータブル機器の電源として数多く使用されている。
実際の使用においては、数個から十数個の単電池を樹脂
ケースやチューブの中に収納して使用されるのが一般的
である。
【０００３】また、これらのアルカリ蓄電池は、電池容
量が０．５Ａｈ〜３Ａｈ程度であること、使用される機
器が消費する電力も小さいことから、充放電時における
単電池当たりの発熱量は小さい。従って、樹脂ケースや
チューブの中に収納して使用する場合であっても、発熱
と放熱がバランス良く行われ、電池の温度上昇に関する
顕著な課題はなかった。
量が０．５Ａｈ〜３Ａｈ程度であること、使用される機
器が消費する電力も小さいことから、充放電時における
単電池当たりの発熱量は小さい。従って、樹脂ケースや
チューブの中に収納して使用する場合であっても、発熱
と放熱がバランス良く行われ、電池の温度上昇に関する
顕著な課題はなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、最近、家電
製品から電気自動車や電気モータで動力をアシストする
ハイブリッド自動車等の電動車輌に至る移動体用電源と
して、エネルギー密度が高く、高出力で高信頼性の蓄電
池が要望されている。このような用途で電池が使用され
る場合、数Ａｈ〜１００Ａｈ程度の電池容量が必要とな
る。また、車輌の十分な駆動力を確保するためには、電
池電圧を大きくする必要がある。従って、数個から数百
個の単電池を直列に接続すること、数十Ａ〜数百Ａの負
荷電流の入出力を可能にすることが必要となる。
製品から電気自動車や電気モータで動力をアシストする
ハイブリッド自動車等の電動車輌に至る移動体用電源と
して、エネルギー密度が高く、高出力で高信頼性の蓄電
池が要望されている。このような用途で電池が使用され
る場合、数Ａｈ〜１００Ａｈ程度の電池容量が必要とな
る。また、車輌の十分な駆動力を確保するためには、電
池電圧を大きくする必要がある。従って、数個から数百
個の単電池を直列に接続すること、数十Ａ〜数百Ａの負
荷電流の入出力を可能にすることが必要となる。
【０００５】電池には、充放電に伴って、電極反応によ
る反応熱やジュール熱が発生し、温度上昇が生ずるが、
単電池の電池容量や負荷電流値が増大すると、発生する
熱量が増加して、電池外部への放熱が遅れ、発生した熱
が電池内部に蓄積されてしまう。その結果、従来の小型
電池よりも電池温度が上昇する。また、このような単電
池を電気的に直列に接続した単位電池や、単位電池を電
気的に直列あるいは並列に接続した組電池は、数十セル
から数百セルを隣接させて配置されるため、さらに放熱
が遅れ、電池温度の上昇が促進される。そして、このよ
うに充電時及び放電時の電池の温度上昇が大きくなる
と、充電効率の低下、及び電池内に配置されたセパレー
タや電極内の結着剤などの分解が促進され、電池のサイ
クル寿命が短くなるという問題が生じる。
る反応熱やジュール熱が発生し、温度上昇が生ずるが、
単電池の電池容量や負荷電流値が増大すると、発生する
熱量が増加して、電池外部への放熱が遅れ、発生した熱
が電池内部に蓄積されてしまう。その結果、従来の小型
電池よりも電池温度が上昇する。また、このような単電
池を電気的に直列に接続した単位電池や、単位電池を電
気的に直列あるいは並列に接続した組電池は、数十セル
から数百セルを隣接させて配置されるため、さらに放熱
が遅れ、電池温度の上昇が促進される。そして、このよ
うに充電時及び放電時の電池の温度上昇が大きくなる
と、充電効率の低下、及び電池内に配置されたセパレー
タや電極内の結着剤などの分解が促進され、電池のサイ
クル寿命が短くなるという問題が生じる。
【０００６】本発明者等は、電池の発熱量、放熱量及び
蓄熱量の関係について検討を行った結果、以下の知見を
得た。
蓄熱量の関係について検討を行った結果、以下の知見を
得た。
【０００７】電池の発熱量は、直流電流を印加した場合
の電圧降下によって求められる電池の内部抵抗（Ｒ：電
極の反応抵抗と集電部抵抗との総和）により支配され、
この内部抵抗値と負荷電流値（Ｉ）の二乗との積（ＲＩ
2 ）によって表される。電池の放熱量は、電池内部で発
生した熱の外部への移動、すなわち熱伝導性によって支
配されるため、極板の厚みや、複数枚の極板とセパレー
タとにより構成される電極群の厚みが重要な因子とな
る。また、電池の放熱量は、電池から熱を奪うための手
段（電池外部に流通させる空気や水等の冷媒種やその
量）に著しく影響される。また、電池の蓄熱量は、最も
熱容量の大きい電解液の量に支配される。
の電圧降下によって求められる電池の内部抵抗（Ｒ：電
極の反応抵抗と集電部抵抗との総和）により支配され、
この内部抵抗値と負荷電流値（Ｉ）の二乗との積（ＲＩ
2 ）によって表される。電池の放熱量は、電池内部で発
生した熱の外部への移動、すなわち熱伝導性によって支
配されるため、極板の厚みや、複数枚の極板とセパレー
タとにより構成される電極群の厚みが重要な因子とな
る。また、電池の放熱量は、電池から熱を奪うための手
段（電池外部に流通させる空気や水等の冷媒種やその
量）に著しく影響される。また、電池の蓄熱量は、最も
熱容量の大きい電解液の量に支配される。
【０００８】電池の温度上昇は、これらの発熱量、放熱
量及び蓄熱量のバランスで決定される。すなわち、電池
に電流が印加されると、その電流の大きさと電池状態
（充電量）に従った電池の内部抵抗とによって熱が発生
する。そして、発生した熱は、電池の蓄熱量の大きさに
応じて電池温度を上昇させる。また、電池内部で発生し
た熱は、外部へと伝達し、電池外部との温度差に応じた
量の熱が放出される。このような電力の入出力が所定の
電池状態の近傍で繰り返されると、発熱量、放熱量及び
蓄熱量のそれぞれの大きさとそのバランスに応じた割合
で電池温度が上昇し、見かけ上電池温度が一定となる。
量及び蓄熱量のバランスで決定される。すなわち、電池
に電流が印加されると、その電流の大きさと電池状態
（充電量）に従った電池の内部抵抗とによって熱が発生
する。そして、発生した熱は、電池の蓄熱量の大きさに
応じて電池温度を上昇させる。また、電池内部で発生し
た熱は、外部へと伝達し、電池外部との温度差に応じた
量の熱が放出される。このような電力の入出力が所定の
電池状態の近傍で繰り返されると、発熱量、放熱量及び
蓄熱量のそれぞれの大きさとそのバランスに応じた割合
で電池温度が上昇し、見かけ上電池温度が一定となる。
【０００９】従って、電池の温度上昇を抑制し、高出力
で長寿命のアルカリ蓄電池を得るためには、電池の発熱
量、放熱量及び蓄熱量のバランスの最適化を図った電極
群、電解液及び電槽の設計が必要となる。
で長寿命のアルカリ蓄電池を得るためには、電池の発熱
量、放熱量及び蓄熱量のバランスの最適化を図った電極
群、電解液及び電槽の設計が必要となる。
【００１０】本発明は、以上の知見に基づいてなされた
ものであり、発熱量、放熱量及び蓄熱量のバランスを最
適化し、高出力で、充放電の繰り返しや長期間の使用に
おいても優れた電池特性を有する角形アルカリ蓄電池、
並びにこれを用いた単位電池及び組電池を提供すること
を目的とする。
ものであり、発熱量、放熱量及び蓄熱量のバランスを最
適化し、高出力で、充放電の繰り返しや長期間の使用に
おいても優れた電池特性を有する角形アルカリ蓄電池、
並びにこれを用いた単位電池及び組電池を提供すること
を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る角形アルカリ蓄電池の構成は、正極板
と負極板とがセパレータによって隔離され、アルカリ電
解液とともに電槽内に収納された角形アルカリ蓄電池で
あって、内部抵抗が５ｍΩ以下であり、前記正極板と前
記負極板と前記セパレータとからなる電極群の厚みが３
０ｍｍ以下であり、放熱面積が６０ｃｍ2 以上であり、
電解液量が１．３〜８．０ｇ／Ａｈであることを特徴と
する。この角形アルカリ蓄電池の構成によれば、発熱
量、放熱量及び蓄熱量のバランスが最適化され、高出力
で、充放電の繰り返しや長期間の使用においても優れた
電池特性を有する角型アルカリ蓄電池を実現することが
できる。
め、本発明に係る角形アルカリ蓄電池の構成は、正極板
と負極板とがセパレータによって隔離され、アルカリ電
解液とともに電槽内に収納された角形アルカリ蓄電池で
あって、内部抵抗が５ｍΩ以下であり、前記正極板と前
記負極板と前記セパレータとからなる電極群の厚みが３
０ｍｍ以下であり、放熱面積が６０ｃｍ2 以上であり、
電解液量が１．３〜８．０ｇ／Ａｈであることを特徴と
する。この角形アルカリ蓄電池の構成によれば、発熱
量、放熱量及び蓄熱量のバランスが最適化され、高出力
で、充放電の繰り返しや長期間の使用においても優れた
電池特性を有する角型アルカリ蓄電池を実現することが
できる。
【００１２】また、前記本発明の角形アルカリ蓄電池の
構成においては、電極群の幅方向の両端に正極板と負極
板にそれぞれ接合された正極と負極の集電板を備え、各
集電板を電槽の短側面に固定して前記電極群を前記電槽
内に収納するのが好ましい。
構成においては、電極群の幅方向の両端に正極板と負極
板にそれぞれ接合された正極と負極の集電板を備え、各
集電板を電槽の短側面に固定して前記電極群を前記電槽
内に収納するのが好ましい。
【００１３】また、前記本発明の角形アルカリ蓄電池の
構成においては、正極板がニッケル酸化物を主体とする
正極板であり、負極板が電気化学的に水素の吸蔵放出が
可能な水素吸蔵合金を含む負極板であるのが好ましい。
構成においては、正極板がニッケル酸化物を主体とする
正極板であり、負極板が電気化学的に水素の吸蔵放出が
可能な水素吸蔵合金を含む負極板であるのが好ましい。
【００１４】また、前記本発明の角形アルカリ蓄電池の
構成においては、セパレータの厚みが０．１〜０．３ｍ
ｍであるのが好ましい。
構成においては、セパレータの厚みが０．１〜０．３ｍ
ｍであるのが好ましい。
【００１５】また、前記本発明の角形アルカリ蓄電池の
構成においては、電解液のイオン伝導度が４００〜６０
０ｍＳ／ｃｍであるのが好ましい。
構成においては、電解液のイオン伝導度が４００〜６０
０ｍＳ／ｃｍであるのが好ましい。
【００１６】また、前記本発明の角形アルカリ蓄電池の
構成においては、電槽材料の熱伝導度が０．１５Ｗ／ｍ
・Ｋ以上であり、電槽の厚みが０．５〜１．５ｍｍであ
るのが好ましい。この条件を満たす電槽材料としては、
例えば、ポリフェニレンエーテル樹脂とポリオレフィン
樹脂を主体とするポリマーアロイ等の樹脂材料を挙げる
ことができる。
構成においては、電槽材料の熱伝導度が０．１５Ｗ／ｍ
・Ｋ以上であり、電槽の厚みが０．５〜１．５ｍｍであ
るのが好ましい。この条件を満たす電槽材料としては、
例えば、ポリフェニレンエーテル樹脂とポリオレフィン
樹脂を主体とするポリマーアロイ等の樹脂材料を挙げる
ことができる。
【００１７】また、本発明に係る単位電池の構成は、３
〜４０個の単電池を電気的に直列に接続した単位電池で
あって、前記単電池として前記本発明の角形アルカリ蓄
電池を用いたことを特徴とする。
〜４０個の単電池を電気的に直列に接続した単位電池で
あって、前記単電池として前記本発明の角形アルカリ蓄
電池を用いたことを特徴とする。
【００１８】また、前記本発明の単位電池の構成におい
ては、幅の狭い短側面と幅の広い長側面とを有する複数
の直方体状の電槽をその短側面を隔壁として共用して一
体的に成形した一体電槽の各電槽内に電極群を収納して
各電槽ごとに単電池を構成すると共に、これらの単電池
を電気的に直列に接続するのが好ましい。
ては、幅の狭い短側面と幅の広い長側面とを有する複数
の直方体状の電槽をその短側面を隔壁として共用して一
体的に成形した一体電槽の各電槽内に電極群を収納して
各電槽ごとに単電池を構成すると共に、これらの単電池
を電気的に直列に接続するのが好ましい。
【００１９】また、前記本発明の単位電池の構成におい
ては、単位電池当たりの熱伝導度が０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以
上であるのが好ましい。
ては、単位電池当たりの熱伝導度が０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以
上であるのが好ましい。
【００２０】この単位電池の構成によれば、温度上昇を
抑制して、高出力で、充放電の繰り返しや長期間の使用
においても優れた電池特性を有する単位電池を実現する
ことができる。
抑制して、高出力で、充放電の繰り返しや長期間の使用
においても優れた電池特性を有する単位電池を実現する
ことができる。
【００２１】また、本発明に係る組電池の構成は、単位
電池を複数個電気的に直列及び／又は並列に接続し、隣
接する前記単位電池間に冷却媒体が通過可能な通路が設
けられた組電池であって、前記単位電池として前記本発
明の単位電池を用いたことを特徴とする。この組電池の
構成によれば、温度上昇を抑制して、高出力で、充放電
の繰り返しや長期間の使用においても優れた電池特性を
有する組電池を実現することができる。
電池を複数個電気的に直列及び／又は並列に接続し、隣
接する前記単位電池間に冷却媒体が通過可能な通路が設
けられた組電池であって、前記単位電池として前記本発
明の単位電池を用いたことを特徴とする。この組電池の
構成によれば、温度上昇を抑制して、高出力で、充放電
の繰り返しや長期間の使用においても優れた電池特性を
有する組電池を実現することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、角
形アルカリ蓄電池の代表的な電池である角形ニッケル・
水素蓄電池を例に挙げて説明する。
形アルカリ蓄電池の代表的な電池である角形ニッケル・
水素蓄電池を例に挙げて説明する。
【００２３】本実施の形態で用いたニッケル正極及び水
素吸蔵合金負極は、以下のようにして作製した。
素吸蔵合金負極は、以下のようにして作製した。
【００２４】すなわち、ニッケル正極の活物質である水
酸化ニッケル固溶体としては、平均粒径１０μｍ、嵩密
度約２．０ｇ／ｃｃのＣｏ及びＺｎを固溶した粒子を使
用した。そして、水酸化ニッケル固溶体粒子の１００重
量部に水酸化コバルト７．０重量部と適量の純水とを加
えて混合分散させ、活物質スラリとした。この活物質ス
ラリを多孔度９５％、厚み１．３ｍｍの発泡ニッケル多
孔体基板に充填し、８０℃の乾燥機内で乾燥させた。そ
の後、ロールプレスを用いて厚みが０．４ｍｍとなるよ
うに圧延した。そして、これを、下記（表１）に示す長
方形状の所定の寸法に切断して、ニッケル正極とした。
酸化ニッケル固溶体としては、平均粒径１０μｍ、嵩密
度約２．０ｇ／ｃｃのＣｏ及びＺｎを固溶した粒子を使
用した。そして、水酸化ニッケル固溶体粒子の１００重
量部に水酸化コバルト７．０重量部と適量の純水とを加
えて混合分散させ、活物質スラリとした。この活物質ス
ラリを多孔度９５％、厚み１．３ｍｍの発泡ニッケル多
孔体基板に充填し、８０℃の乾燥機内で乾燥させた。そ
の後、ロールプレスを用いて厚みが０．４ｍｍとなるよ
うに圧延した。そして、これを、下記（表１）に示す長
方形状の所定の寸法に切断して、ニッケル正極とした。
【００２５】また、合金組成がＭｍＮｉ3.5 Ｃｏ0.75Ａ
ｌ0.3 Ｍｎ0.4 の水素吸蔵合金をボールミルによって粉
砕して平均粒径２０μｍ程度とした合金粉末を結着剤と
共にパンチングメタルに塗着し、乾燥させた。その後、
厚みが０．２８ｍｍとなるように圧延した。そして、こ
れを、下記（表１）に示す長方形状の所定の寸法に切断
して、水素吸蔵合金負極とした。
ｌ0.3 Ｍｎ0.4 の水素吸蔵合金をボールミルによって粉
砕して平均粒径２０μｍ程度とした合金粉末を結着剤と
共にパンチングメタルに塗着し、乾燥させた。その後、
厚みが０．２８ｍｍとなるように圧延した。そして、こ
れを、下記（表１）に示す長方形状の所定の寸法に切断
して、水素吸蔵合金負極とした。
【００２６】
【表１】
【００２７】図１は本発明の一実施の形態における角形
ニッケル・水素蓄電池の電極群の構成を示す斜視図であ
る。
ニッケル・水素蓄電池の電極群の構成を示す斜視図であ
る。
【００２８】図１に示すように、上記（表１）に示す正
極板１及び負極板２を、同じく長方形状の親水化処理を
施したポリプロピレン繊維不織布からなるセパレータ３
を介して交互に積層し、電極厚みの異なる電極群を構成
した。この電極群の幅方向両端のリード１ａ、２ａに、
鉄にニッケルメッキを施した集電板４、５を端面溶接
し、正極、負極の電極端子とした。これらの電極群は、
水酸化カリウムを主成分とする電解液と共にポリプロピ
レン樹脂とポリフェニルエーテル樹脂を主体とするポリ
マーアロイ製の角形電槽に各集電板４、５を電槽の短側
面に固定して収納した。これにより、電池容量８Ａｈの
角形ニッケル・水素蓄電池が得られた。
極板１及び負極板２を、同じく長方形状の親水化処理を
施したポリプロピレン繊維不織布からなるセパレータ３
を介して交互に積層し、電極厚みの異なる電極群を構成
した。この電極群の幅方向両端のリード１ａ、２ａに、
鉄にニッケルメッキを施した集電板４、５を端面溶接
し、正極、負極の電極端子とした。これらの電極群は、
水酸化カリウムを主成分とする電解液と共にポリプロピ
レン樹脂とポリフェニルエーテル樹脂を主体とするポリ
マーアロイ製の角形電槽に各集電板４、５を電槽の短側
面に固定して収納した。これにより、電池容量８Ａｈの
角形ニッケル・水素蓄電池が得られた。
【００２９】以上のような構成を備えた角形ニッケル・
水素蓄電池（単電池）の内部抵抗、電極群の厚み、放熱
面積、電解液量、電解液のイオン伝導度、電槽の厚み、
電槽材料の熱伝導度をそれぞれ変化させ、それらと充放
電時の電池の温度上昇及びサイクル寿命との関係につい
て調べた。
水素蓄電池（単電池）の内部抵抗、電極群の厚み、放熱
面積、電解液量、電解液のイオン伝導度、電槽の厚み、
電槽材料の熱伝導度をそれぞれ変化させ、それらと充放
電時の電池の温度上昇及びサイクル寿命との関係につい
て調べた。
【００３０】内部抵抗は、電極の反応抵抗、電解液のイ
オン導電性に関わる抵抗、集電部及び電極芯材の抵抗の
総和である。そのため、電池容量、極板面積、集電部や
電極芯材の材質や厚み、形状に大きく影響される。しか
し、本実施の形態において行った実験では、電池容量及
び電池内の極板面積はほぼ一定となるように行ったこと
から、これらの影響は無視されると考えられる。そのた
め、ニッケルメッキを施した鉄製の集電板４、５の厚み
及びニッケルメッキの厚みを変化させることによって、
電池の内部抵抗を変化させた。
オン導電性に関わる抵抗、集電部及び電極芯材の抵抗の
総和である。そのため、電池容量、極板面積、集電部や
電極芯材の材質や厚み、形状に大きく影響される。しか
し、本実施の形態において行った実験では、電池容量及
び電池内の極板面積はほぼ一定となるように行ったこと
から、これらの影響は無視されると考えられる。そのた
め、ニッケルメッキを施した鉄製の集電板４、５の厚み
及びニッケルメッキの厚みを変化させることによって、
電池の内部抵抗を変化させた。
【００３１】また、内部抵抗の測定は、以下に示す方法
によって行った。すなわち、後述する利用率の測定に用
いた測定方法により、作製した電池の実容量［Ａｈ］を
求めた。そして、放電状態の電池に実容量に対して５０
％の充電を施した後、環境温度を２５℃として、３時間
放置した。その後、下記（表２）に示す条件で電流を印
加し、１０秒後の電池電圧を測定した。印加した電流値
を横軸に、測定した電池電圧を縦軸にプロットした図を
作成した。この図から求められる傾きは、オームの法則
（Ｖ＝Ｒ×Ｉ）より、電池の内部抵抗を示していると考
えられる。従って、電池の内部抵抗は、上記の方法によ
り最小二乗法を用いて算出した。
によって行った。すなわち、後述する利用率の測定に用
いた測定方法により、作製した電池の実容量［Ａｈ］を
求めた。そして、放電状態の電池に実容量に対して５０
％の充電を施した後、環境温度を２５℃として、３時間
放置した。その後、下記（表２）に示す条件で電流を印
加し、１０秒後の電池電圧を測定した。印加した電流値
を横軸に、測定した電池電圧を縦軸にプロットした図を
作成した。この図から求められる傾きは、オームの法則
（Ｖ＝Ｒ×Ｉ）より、電池の内部抵抗を示していると考
えられる。従って、電池の内部抵抗は、上記の方法によ
り最小二乗法を用いて算出した。
【００３２】
【表２】
【００３３】また、電極群の厚みとは、正極板１と負極
板２とセパレータ３とからなる集合体の厚みを意味して
いる（単位：ｍｍ）。放熱面積とは、電池外側面で冷却
媒体と直接接する面積のことである（単位：ｃｍ2 ）。
電解液量は、電池の１Ａｈ容量当たりの電解液の重量で
ある（単位：ｇ／Ａｈ）。電解液のイオン伝導度は、電
解液比重に支配される。
板２とセパレータ３とからなる集合体の厚みを意味して
いる（単位：ｍｍ）。放熱面積とは、電池外側面で冷却
媒体と直接接する面積のことである（単位：ｃｍ2 ）。
電解液量は、電池の１Ａｈ容量当たりの電解液の重量で
ある（単位：ｇ／Ａｈ）。電解液のイオン伝導度は、電
解液比重に支配される。
【００３４】サイクル寿命は、初期容量の８０％以下と
なったサイクル数のことである。 （１）内部抵抗と温度上昇、サイクル寿命との関係 下記（表３）に、電極群の厚みを２０ｍｍ、放熱面積を
１００ｃｍ2 、電解液量を３ｇ／Ａｈ、セパレータの厚
みを０．２ｍｍ、電解液のイオン伝導度を５００ｍＳ／
ｃｍとし、内部抵抗を３〜６ｍΩと変化させたときの、
充放電時の電池の温度上昇とサイクル寿命の測定結果を
示す。下記（表３）中の『利用率』は、以下のようにし
て算出される。すなわち、電池を充電レート０．１Ｃｍ
Ａで１５時間充電し、放電レート０．２ＣｍＡで電池電
圧が１．０Ｖになるまで放電させるサイクルを５サイク
ル繰り返し、５サイクル目の容量を測定する。このよう
にして測定した電池容量を理論容量（正極中に充填した
水酸化ニッケルの重量に、水酸化ニッケルが１電子反応
するとしたときの電気容量２８９ｍＡｈ／ｇを乗じて得
た値）で除することにより、利用率が算出される。
なったサイクル数のことである。 （１）内部抵抗と温度上昇、サイクル寿命との関係 下記（表３）に、電極群の厚みを２０ｍｍ、放熱面積を
１００ｃｍ2 、電解液量を３ｇ／Ａｈ、セパレータの厚
みを０．２ｍｍ、電解液のイオン伝導度を５００ｍＳ／
ｃｍとし、内部抵抗を３〜６ｍΩと変化させたときの、
充放電時の電池の温度上昇とサイクル寿命の測定結果を
示す。下記（表３）中の『利用率』は、以下のようにし
て算出される。すなわち、電池を充電レート０．１Ｃｍ
Ａで１５時間充電し、放電レート０．２ＣｍＡで電池電
圧が１．０Ｖになるまで放電させるサイクルを５サイク
ル繰り返し、５サイクル目の容量を測定する。このよう
にして測定した電池容量を理論容量（正極中に充填した
水酸化ニッケルの重量に、水酸化ニッケルが１電子反応
するとしたときの電気容量２８９ｍＡｈ／ｇを乗じて得
た値）で除することにより、利用率が算出される。
【００３５】
【表３】
【００３６】上記（表３）に示すように、内部抵抗が３
ｍΩ、４ｍΩ、５ｍΩのとき、充放電時の電池の温度上
昇はそれぞれ５℃、５℃、７℃、サイクル寿命はそれぞ
れ１０００、１０００、９００であった。一方、内部抵
抗が６ｍΩのとき、充放電時の電池の温度上昇は１４℃
と高くなり、電池のサイクル寿命は３００と短くなって
いる。内部抵抗が大きくなると、充放電時の電池の発熱
量、ひいては電池の温度上昇が大きくなると考えられ
る。そして、電池の温度上昇が大きくなると、充電効率
の低下、及び電池内に配置されたセパレータや電極内の
結着剤などの分解が促進され、電池のサイクル寿命が短
くなると考えられる。
ｍΩ、４ｍΩ、５ｍΩのとき、充放電時の電池の温度上
昇はそれぞれ５℃、５℃、７℃、サイクル寿命はそれぞ
れ１０００、１０００、９００であった。一方、内部抵
抗が６ｍΩのとき、充放電時の電池の温度上昇は１４℃
と高くなり、電池のサイクル寿命は３００と短くなって
いる。内部抵抗が大きくなると、充放電時の電池の発熱
量、ひいては電池の温度上昇が大きくなると考えられ
る。そして、電池の温度上昇が大きくなると、充電効率
の低下、及び電池内に配置されたセパレータや電極内の
結着剤などの分解が促進され、電池のサイクル寿命が短
くなると考えられる。
【００３７】従って、電池の内部抵抗は、５ｍΩ以下で
あるのが望ましい。 （２）電極群の厚みと温度上昇、サイクル寿命との関係 下記（表４）に、電池の内部抵抗を４ｍΩ、放熱面積を
１００ｃｍ2 、電解液量を３ｇ／Ａｈ、セパレータの厚
みを０．２ｍｍ、電解液のイオン伝導度を５００ｍＳ／
ｃｍとし、電極群の厚みを１０〜３５ｍｍと変化させた
ときの、充放電時の電池の温度上昇とサイクル寿命の測
定結果を示す。尚、電極群の厚みが異なる電池について
放熱面積を一定の値（１００ｃｍ2 ）に調整するため
に、各電池の電槽外表面に断熱シートを貼った。
あるのが望ましい。 （２）電極群の厚みと温度上昇、サイクル寿命との関係 下記（表４）に、電池の内部抵抗を４ｍΩ、放熱面積を
１００ｃｍ2 、電解液量を３ｇ／Ａｈ、セパレータの厚
みを０．２ｍｍ、電解液のイオン伝導度を５００ｍＳ／
ｃｍとし、電極群の厚みを１０〜３５ｍｍと変化させた
ときの、充放電時の電池の温度上昇とサイクル寿命の測
定結果を示す。尚、電極群の厚みが異なる電池について
放熱面積を一定の値（１００ｃｍ2 ）に調整するため
に、各電池の電槽外表面に断熱シートを貼った。
【００３８】
【表４】
【００３９】上記（表４）に示すように、電極群の厚み
が１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍのとき、充放電時の電
池の温度上昇はそれぞれ７℃、５℃、７℃、サイクル寿
命はそれぞれ９００、１０００、９００であった。一
方、電極群の厚みが３５ｍｍのとき、充放電時の電池の
温度上昇は１２℃と高くなり、電池のサイクル寿命は４
００と短くなっている。電極枚数が多く、電極群の厚み
が大きい場合には、熱拡散速度が小さくなり、電池内部
での熱伝導度が小さくなるために、電池の温度上昇が大
きくなると考えられる。そして、電池の温度上昇が大き
くなると、充電効率の低下、及び電池内に配置されたセ
パレータや電極内の結着剤などの分解が促進され、電池
のサイクル寿命が短くなると考えられる。
が１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍのとき、充放電時の電
池の温度上昇はそれぞれ７℃、５℃、７℃、サイクル寿
命はそれぞれ９００、１０００、９００であった。一
方、電極群の厚みが３５ｍｍのとき、充放電時の電池の
温度上昇は１２℃と高くなり、電池のサイクル寿命は４
００と短くなっている。電極枚数が多く、電極群の厚み
が大きい場合には、熱拡散速度が小さくなり、電池内部
での熱伝導度が小さくなるために、電池の温度上昇が大
きくなると考えられる。そして、電池の温度上昇が大き
くなると、充電効率の低下、及び電池内に配置されたセ
パレータや電極内の結着剤などの分解が促進され、電池
のサイクル寿命が短くなると考えられる。
【００４０】従って、電極群の厚みは、３０ｍｍ以下で
あるのが望ましい。 （３）放熱面積と温度上昇、サイクル寿命との関係 下記（表５）に、電池の内部抵抗を４ｍΩ、電極群の厚
みを２０ｍｍ、電解液量を３ｇ／Ａｈ、セパレータの厚
みを０．２ｍｍ、電解液のイオン伝導度を５００ｍＳ／
ｃｍとし、放熱面積を５０〜１２０ｃｍ2 と変化させた
ときの、充放電時の電池の温度上昇とサイクル寿命の測
定結果を示す。尚、放熱面積は、電槽外表面に断熱シー
トを貼ることにより、所定の面積に調整した。
あるのが望ましい。 （３）放熱面積と温度上昇、サイクル寿命との関係 下記（表５）に、電池の内部抵抗を４ｍΩ、電極群の厚
みを２０ｍｍ、電解液量を３ｇ／Ａｈ、セパレータの厚
みを０．２ｍｍ、電解液のイオン伝導度を５００ｍＳ／
ｃｍとし、放熱面積を５０〜１２０ｃｍ2 と変化させた
ときの、充放電時の電池の温度上昇とサイクル寿命の測
定結果を示す。尚、放熱面積は、電槽外表面に断熱シー
トを貼ることにより、所定の面積に調整した。
【００４１】
【表５】
【００４２】上記（表３）に示すように、放熱面積が６
０ｃｍ2 、８０ｃｍ2 、１００ｃｍ 2 、１２０ｃｍ2 の
とき、充放電時の電池の温度上昇はそれぞれ７℃、５
℃、５℃、４℃、サイクル寿命はそれぞれ９００、１０
００、１０００、１０００であった。一方、放熱面積が
５０ｃｍ2 のとき、充放電時の電池の温度上昇は１３℃
と高くなり、電池のサイクル寿命は３００と短くなって
いる。放熱面積が小さい場合には、放熱量が小さくなる
ために、電池の温度上昇が大きくなると考えられる。そ
して、電池の温度上昇が大きくなると、充電効率の低
下、及び電池内に配置されたセパレータや電極内の結着
剤などの分解が促進され、電池のサイクル寿命が短くな
ると考えられる。
０ｃｍ2 、８０ｃｍ2 、１００ｃｍ 2 、１２０ｃｍ2 の
とき、充放電時の電池の温度上昇はそれぞれ７℃、５
℃、５℃、４℃、サイクル寿命はそれぞれ９００、１０
００、１０００、１０００であった。一方、放熱面積が
５０ｃｍ2 のとき、充放電時の電池の温度上昇は１３℃
と高くなり、電池のサイクル寿命は３００と短くなって
いる。放熱面積が小さい場合には、放熱量が小さくなる
ために、電池の温度上昇が大きくなると考えられる。そ
して、電池の温度上昇が大きくなると、充電効率の低
下、及び電池内に配置されたセパレータや電極内の結着
剤などの分解が促進され、電池のサイクル寿命が短くな
ると考えられる。
【００４３】従って、放熱面積は、６０ｃｍ2 以上であ
るのが望ましい。 （４）電解液量と温度上昇、サイクル寿命との関係 下記（表６）に、電池の内部抵抗を４ｍΩ、電極群の厚
みを２０ｍｍ、放熱面積を１００ｃｍ2 、セパレータの
厚みを０．２ｍｍ、電解液のイオン伝導度を５００ｍＳ
／ｃｍとし、電解液量を１．２〜８．１ｇ／Ａｈと変化
させたときの、充放電時の電池の温度上昇とサイクル寿
命の測定結果を示す。
るのが望ましい。 （４）電解液量と温度上昇、サイクル寿命との関係 下記（表６）に、電池の内部抵抗を４ｍΩ、電極群の厚
みを２０ｍｍ、放熱面積を１００ｃｍ2 、セパレータの
厚みを０．２ｍｍ、電解液のイオン伝導度を５００ｍＳ
／ｃｍとし、電解液量を１．２〜８．１ｇ／Ａｈと変化
させたときの、充放電時の電池の温度上昇とサイクル寿
命の測定結果を示す。
【００４４】
【表６】
【００４５】上記（表６）に示すように、電解液量が
１．３ｇ／Ａｈ、３ｇ／Ａｈ、６ｇ／Ａｈ、８ｇ／Ａｈ
のとき、充放電時の電池の温度上昇はそれぞれ７℃、５
℃、５℃、４℃、サイクル寿命はそれぞれ９００、１０
００、１０００、９００であった。一方、電解液量が
１．２ｇ／Ａｈのとき、充放電時の電池の温度上昇は１
２℃と高くなり、電池のサイクル寿命は４００と短くな
っている。また、電解液量が８．１ｇ／Ａｈのとき、充
放電時の電池の温度上昇は４℃であるが、電池のサイク
ル寿命は５００と短くなっている。電解液量が少ない場
合には、蓄熱量が小さくなるために、充放電時の電池の
発熱量、ひいては電池の温度上昇が大きくなると考えら
れる。そして、電池の温度上昇が大きくなると、充電効
率の低下、及び電池内に配置されたセパレータや電極内
の結着剤などの分解が促進され、電池のサイクル寿命が
短くなると考えられる。また、電解液量が多い場合に
は、蓄熱量が大きくなるために、充放電時の電池の発熱
量、ひいては電池の温度上昇は小さくなるが、その一方
で、充電効率が低下して電池の内圧が上昇するために、
電池のサイクル寿命は短くなると考えられる。
１．３ｇ／Ａｈ、３ｇ／Ａｈ、６ｇ／Ａｈ、８ｇ／Ａｈ
のとき、充放電時の電池の温度上昇はそれぞれ７℃、５
℃、５℃、４℃、サイクル寿命はそれぞれ９００、１０
００、１０００、９００であった。一方、電解液量が
１．２ｇ／Ａｈのとき、充放電時の電池の温度上昇は１
２℃と高くなり、電池のサイクル寿命は４００と短くな
っている。また、電解液量が８．１ｇ／Ａｈのとき、充
放電時の電池の温度上昇は４℃であるが、電池のサイク
ル寿命は５００と短くなっている。電解液量が少ない場
合には、蓄熱量が小さくなるために、充放電時の電池の
発熱量、ひいては電池の温度上昇が大きくなると考えら
れる。そして、電池の温度上昇が大きくなると、充電効
率の低下、及び電池内に配置されたセパレータや電極内
の結着剤などの分解が促進され、電池のサイクル寿命が
短くなると考えられる。また、電解液量が多い場合に
は、蓄熱量が大きくなるために、充放電時の電池の発熱
量、ひいては電池の温度上昇は小さくなるが、その一方
で、充電効率が低下して電池の内圧が上昇するために、
電池のサイクル寿命は短くなると考えられる。
【００４６】従って、電解液量は、１．３〜８．０ｇ／
Ａｈであるのが望ましい。
Ａｈであるのが望ましい。
【００４７】以上（１）〜（４）の結果をまとめると、
内部抵抗が５ｍΩ以下、電極群の厚みが３０ｍｍ以下、
放熱面積が６０ｃｍ2 以上、電解液量が１．３〜８．０
ｇ／Ａｈである場合に、発熱量、放熱量及び蓄熱量のバ
ランスが最適化され、高出力で、充放電の繰り返しや長
期間の使用においても優れた電池特性を有する角形ニッ
ケル・水素蓄電池が実現される。 （５）セパレータの厚みと温度上昇、サイクル寿命との
関係 下記（表７）に、電池の内部抵抗を４ｍΩ、電極群の厚
みを２０ｍｍ、放熱面積を１００ｃｍ2 、電解液量を３
ｇ／Ａｈ、電解液のイオン伝導度を５００ｍＳ／ｃｍと
し、セパレータの厚みを０．０８〜０．３２ｍｍと変化
させたときの、充放電時の電池の温度上昇とサイクル寿
命の測定結果を示す。
内部抵抗が５ｍΩ以下、電極群の厚みが３０ｍｍ以下、
放熱面積が６０ｃｍ2 以上、電解液量が１．３〜８．０
ｇ／Ａｈである場合に、発熱量、放熱量及び蓄熱量のバ
ランスが最適化され、高出力で、充放電の繰り返しや長
期間の使用においても優れた電池特性を有する角形ニッ
ケル・水素蓄電池が実現される。 （５）セパレータの厚みと温度上昇、サイクル寿命との
関係 下記（表７）に、電池の内部抵抗を４ｍΩ、電極群の厚
みを２０ｍｍ、放熱面積を１００ｃｍ2 、電解液量を３
ｇ／Ａｈ、電解液のイオン伝導度を５００ｍＳ／ｃｍと
し、セパレータの厚みを０．０８〜０．３２ｍｍと変化
させたときの、充放電時の電池の温度上昇とサイクル寿
命の測定結果を示す。
【００４８】
【表７】
【００４９】上記（表７）に示すように、セパレータの
厚みが０．１ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．２ｍｍ、０．２
５ｍｍ、０．３ｍｍのとき、充放電時の電池の温度上昇
はそれぞれ７℃、４℃、４℃、４℃、７℃、サイクル寿
命はそれぞれ９００、１０００、１０００、１０００、
９００であった。一方、セパレータの厚みが０．０８ｍ
ｍのとき、充放電時の電池の温度上昇は７℃であるが、
電池のサイクル寿命は４００と短くなっている。また、
セパレータの厚みが０．３２ｍｍのとき、充放電時の電
池の温度上昇は１２℃と高くなり、電池のサイクル寿命
は５００と短くなっている。セパレータの厚みが小さい
場合には、セパレータの吸収する電解液量が少ないこと
から、結果として電極内の電解液量が多くなり、蓄熱量
が大きくなるため、充放電時の電池の発熱量、ひいては
電池の温度上昇は小さくなるが、その一方で、充電効率
が低下して電池の内圧が上昇するために、電池のサイク
ル寿命は短くなると考えられる。また、セパレータの厚
みが大きい場合には、セパレータの吸収する電解液量が
多いことから、結果として電極内の電解液量が少なくな
り、電極の反応抵抗が大きくなるために、充放電時の電
池の発熱量、ひいては電池の温度上昇が大きくなると考
えられる。そして、電池の温度上昇が大きくなると、充
電効率の低下、及び電池内に配置されたセパレータや電
極内の結着剤などの分解が促進され、電池のサイクル寿
命が短くなると考えられる。
厚みが０．１ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．２ｍｍ、０．２
５ｍｍ、０．３ｍｍのとき、充放電時の電池の温度上昇
はそれぞれ７℃、４℃、４℃、４℃、７℃、サイクル寿
命はそれぞれ９００、１０００、１０００、１０００、
９００であった。一方、セパレータの厚みが０．０８ｍ
ｍのとき、充放電時の電池の温度上昇は７℃であるが、
電池のサイクル寿命は４００と短くなっている。また、
セパレータの厚みが０．３２ｍｍのとき、充放電時の電
池の温度上昇は１２℃と高くなり、電池のサイクル寿命
は５００と短くなっている。セパレータの厚みが小さい
場合には、セパレータの吸収する電解液量が少ないこと
から、結果として電極内の電解液量が多くなり、蓄熱量
が大きくなるため、充放電時の電池の発熱量、ひいては
電池の温度上昇は小さくなるが、その一方で、充電効率
が低下して電池の内圧が上昇するために、電池のサイク
ル寿命は短くなると考えられる。また、セパレータの厚
みが大きい場合には、セパレータの吸収する電解液量が
多いことから、結果として電極内の電解液量が少なくな
り、電極の反応抵抗が大きくなるために、充放電時の電
池の発熱量、ひいては電池の温度上昇が大きくなると考
えられる。そして、電池の温度上昇が大きくなると、充
電効率の低下、及び電池内に配置されたセパレータや電
極内の結着剤などの分解が促進され、電池のサイクル寿
命が短くなると考えられる。
【００５０】従って、セパレータの厚みは、０．１〜
０．３ｍｍであるのが望ましい。 （６）電解液のイオン伝導度と温度上昇、サイクル寿命
との関係 下記（表８）に、電池の内部抵抗を４ｍΩ、電極群の厚
みを２０ｍｍ、放熱面積を１００ｃｍ2 、電解液量を３
ｇ／Ａｈ、セパレータの厚みを０．２ｍｍとし、電解液
のイオン伝導度を３７０〜６５０ｍＳ／ｃｍと変化させ
たときの、充放電時の電池の温度上昇とサイクル寿命の
測定結果を示す。尚、電解液のイオン伝導度は、電解液
の比重を変えることにより、所定の値に調整した。
０．３ｍｍであるのが望ましい。 （６）電解液のイオン伝導度と温度上昇、サイクル寿命
との関係 下記（表８）に、電池の内部抵抗を４ｍΩ、電極群の厚
みを２０ｍｍ、放熱面積を１００ｃｍ2 、電解液量を３
ｇ／Ａｈ、セパレータの厚みを０．２ｍｍとし、電解液
のイオン伝導度を３７０〜６５０ｍＳ／ｃｍと変化させ
たときの、充放電時の電池の温度上昇とサイクル寿命の
測定結果を示す。尚、電解液のイオン伝導度は、電解液
の比重を変えることにより、所定の値に調整した。
【００５１】
【表８】
【００５２】上記（表８）に示すように、電解液のイオ
ン伝導度が４００ｍＳ／ｃｍ、５００ｍＳ／ｃｍ、６０
０ｍＳ／ｃｍのとき、充放電時の電池の温度上昇はそれ
ぞれ７℃、５℃、７℃、サイクル寿命はそれぞれ９０
０、１０００、９００であった。一方、電解液のイオン
伝導度が３７０ｍＳ／ｃｍのとき、充放電時の電池の温
度上昇は１２℃と高くなり、電池のサイクル寿命は４０
０と短くなっている。また、電解液のイオン伝導度が６
５０ｍＳ／ｃｍのとき、充放電時の電池の温度上昇は１
３℃と高くなり、電池のサイクル寿命は４００と短くな
っている。電解液のイオン伝導度が小さい場合には、電
解液比重が小さく、液量（ｃｃ）過多となって、電極の
反応抵抗が大きくなるために、充放電時の電池の発熱
量、ひいては電池の温度上昇が大きくなると考えられ
る。また、電解液のイオン伝導度が大きい場合には、電
解液比重が大きく、液量（ｃｃ）が少なくなって、放熱
性が同じであっても蓄熱量は最も熱容量の大きい電解液
によって支配されるために、蓄熱量も少なくなり、電池
の温度上昇が大きくなると考えられる。そして、電池の
温度上昇が大きくなると、充電効率の低下、及び電池内
に配置されたセパレータや電極内の結着剤などの分解が
促進され、電池のサイクル寿命が短くなると考えられ
る。
ン伝導度が４００ｍＳ／ｃｍ、５００ｍＳ／ｃｍ、６０
０ｍＳ／ｃｍのとき、充放電時の電池の温度上昇はそれ
ぞれ７℃、５℃、７℃、サイクル寿命はそれぞれ９０
０、１０００、９００であった。一方、電解液のイオン
伝導度が３７０ｍＳ／ｃｍのとき、充放電時の電池の温
度上昇は１２℃と高くなり、電池のサイクル寿命は４０
０と短くなっている。また、電解液のイオン伝導度が６
５０ｍＳ／ｃｍのとき、充放電時の電池の温度上昇は１
３℃と高くなり、電池のサイクル寿命は４００と短くな
っている。電解液のイオン伝導度が小さい場合には、電
解液比重が小さく、液量（ｃｃ）過多となって、電極の
反応抵抗が大きくなるために、充放電時の電池の発熱
量、ひいては電池の温度上昇が大きくなると考えられ
る。また、電解液のイオン伝導度が大きい場合には、電
解液比重が大きく、液量（ｃｃ）が少なくなって、放熱
性が同じであっても蓄熱量は最も熱容量の大きい電解液
によって支配されるために、蓄熱量も少なくなり、電池
の温度上昇が大きくなると考えられる。そして、電池の
温度上昇が大きくなると、充電効率の低下、及び電池内
に配置されたセパレータや電極内の結着剤などの分解が
促進され、電池のサイクル寿命が短くなると考えられ
る。
【００５３】従って、電解液のイオン伝導度は、４００
〜６００ｍＳ／ｃｍであるのが望ましい。 （７）電槽材料の熱伝導度と温度上昇、サイクル寿命と
の関係 下記（表９）に、電池の内部抵抗、電極群の厚み、放熱
面積、電解液量、セパレータの厚み、電解液のイオン伝
導度を上記（１）〜（６）において説明した望ましい値
に設定し、電槽の厚みを１．０ｍｍに設定して、電槽材
料の熱伝導度を０．１３〜０．１８Ｗ／ｍ・Ｋと変化さ
せたときの、充放電時の電池の温度上昇とサイクル寿命
の測定結果を示す。電槽材料の熱伝導度は、使用する樹
脂の熱伝導性に支配され、ポリマーアロイ樹脂ではその
配合比に支配される。
〜６００ｍＳ／ｃｍであるのが望ましい。 （７）電槽材料の熱伝導度と温度上昇、サイクル寿命と
の関係 下記（表９）に、電池の内部抵抗、電極群の厚み、放熱
面積、電解液量、セパレータの厚み、電解液のイオン伝
導度を上記（１）〜（６）において説明した望ましい値
に設定し、電槽の厚みを１．０ｍｍに設定して、電槽材
料の熱伝導度を０．１３〜０．１８Ｗ／ｍ・Ｋと変化さ
せたときの、充放電時の電池の温度上昇とサイクル寿命
の測定結果を示す。電槽材料の熱伝導度は、使用する樹
脂の熱伝導性に支配され、ポリマーアロイ樹脂ではその
配合比に支配される。
【００５４】
【表９】
【００５５】上記（表９）に示すように、電槽材料の熱
伝導度が０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ、０．１８Ｗ／ｍ・Ｋのと
き、充放電時の電池の温度上昇はそれぞれ７℃、５℃、
サイクル寿命はそれぞれ９００、１０００であった。一
方、電槽材料の熱伝導度が０．１３Ｗ／ｍ・Ｋ、０．１
４Ｗ／ｍ・Ｋのとき、充放電時の電池の温度上昇はそれ
ぞれ１４℃、１１℃と高く、電池のサイクル寿命はそれ
ぞれ４００、５００と短くなっている。電槽材料の熱伝
導度が小さい場合には、電池の温度上昇が大きくなり、
充電効率の低下、及び電池内に配置されたセパレータや
電極内の結着剤などの分解が促進されて、電池のサイク
ル寿命も短くなると考えられる。 （８）電槽の厚みと温度上昇、サイクル寿命との関係 下記（表１０）に、電池の内部抵抗、電極群の厚み、放
熱面積、電解液量、セパレータの厚み、電解液のイオン
伝導度を上記（１）〜（６）において説明した望ましい
値に設定し、電槽材料の熱伝導度を０．２Ｗ／ｍ・Ｋに
設定して、電槽の厚みを０．４〜１．６ｍｍと変化させ
たときの、充放電時の電池の温度上昇とサイクル寿命の
測定結果を示す。
伝導度が０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ、０．１８Ｗ／ｍ・Ｋのと
き、充放電時の電池の温度上昇はそれぞれ７℃、５℃、
サイクル寿命はそれぞれ９００、１０００であった。一
方、電槽材料の熱伝導度が０．１３Ｗ／ｍ・Ｋ、０．１
４Ｗ／ｍ・Ｋのとき、充放電時の電池の温度上昇はそれ
ぞれ１４℃、１１℃と高く、電池のサイクル寿命はそれ
ぞれ４００、５００と短くなっている。電槽材料の熱伝
導度が小さい場合には、電池の温度上昇が大きくなり、
充電効率の低下、及び電池内に配置されたセパレータや
電極内の結着剤などの分解が促進されて、電池のサイク
ル寿命も短くなると考えられる。 （８）電槽の厚みと温度上昇、サイクル寿命との関係 下記（表１０）に、電池の内部抵抗、電極群の厚み、放
熱面積、電解液量、セパレータの厚み、電解液のイオン
伝導度を上記（１）〜（６）において説明した望ましい
値に設定し、電槽材料の熱伝導度を０．２Ｗ／ｍ・Ｋに
設定して、電槽の厚みを０．４〜１．６ｍｍと変化させ
たときの、充放電時の電池の温度上昇とサイクル寿命の
測定結果を示す。
【００５６】
【表１０】
【００５７】上記（表１０）に示すように、電槽の厚み
が０．５ｍｍ、０．８ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２ｍｍ、
１．５ｍｍのとき、充放電時の電池の温度上昇はそれぞ
れ４℃、５℃、５℃、５℃、７℃、サイクル寿命はそれ
ぞれ９００、１０００、１０００、１０００、９００で
あった。一方、電槽の厚みが０．４ｍｍのとき、充放電
時の電池の温度上昇は４℃であるが、電池のサイクル寿
命は４００と短くなっている。また、電槽の厚みが１．
６ｍｍのとき、充放電時の電池の温度上昇は１２℃と高
くなり、電池のサイクル寿命は５００と短くなってい
る。電槽の厚みが小さい場合には、放熱性が良好となる
ために、充放電時の電池の発熱量、ひいては電池の温度
上昇は小さくなるが、電池内圧に対して電槽の厚みが不
足するために、電槽が変形し、電池のサイクル寿命が短
くなると考えられる。また、電槽の厚みが大きい場合に
は、放熱性が悪くなるために、充放電時の電池の発熱
量、ひいては電池の温度上昇が大きくなると考えられ
る。そして、電池の温度上昇が大きくなると、充電効率
の低下、及び電池内に配置されたセパレータや電極内の
結着剤などの分解が促進され、電池のサイクル寿命が短
くなると考えられる。
が０．５ｍｍ、０．８ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２ｍｍ、
１．５ｍｍのとき、充放電時の電池の温度上昇はそれぞ
れ４℃、５℃、５℃、５℃、７℃、サイクル寿命はそれ
ぞれ９００、１０００、１０００、１０００、９００で
あった。一方、電槽の厚みが０．４ｍｍのとき、充放電
時の電池の温度上昇は４℃であるが、電池のサイクル寿
命は４００と短くなっている。また、電槽の厚みが１．
６ｍｍのとき、充放電時の電池の温度上昇は１２℃と高
くなり、電池のサイクル寿命は５００と短くなってい
る。電槽の厚みが小さい場合には、放熱性が良好となる
ために、充放電時の電池の発熱量、ひいては電池の温度
上昇は小さくなるが、電池内圧に対して電槽の厚みが不
足するために、電槽が変形し、電池のサイクル寿命が短
くなると考えられる。また、電槽の厚みが大きい場合に
は、放熱性が悪くなるために、充放電時の電池の発熱
量、ひいては電池の温度上昇が大きくなると考えられ
る。そして、電池の温度上昇が大きくなると、充電効率
の低下、及び電池内に配置されたセパレータや電極内の
結着剤などの分解が促進され、電池のサイクル寿命が短
くなると考えられる。
【００５８】従って、（７）、（８）の結果から、電槽
材料の熱伝導度が０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、電槽
の厚みが０．５〜１．５ｍｍであるのが望ましい。
材料の熱伝導度が０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、電槽
の厚みが０．５〜１．５ｍｍであるのが望ましい。
【００５９】この条件を満たす電槽材料としては、例え
ば、ポリフェニレンエーテル樹脂とポリオレフィン樹脂
を主体とするポリマーアロイ等の樹脂材料を挙げること
ができる。
ば、ポリフェニレンエーテル樹脂とポリオレフィン樹脂
を主体とするポリマーアロイ等の樹脂材料を挙げること
ができる。
【００６０】次に、上記のような構成を備えた３〜４０
個の角形ニッケル・水素蓄電池（単電池）を電気的に直
列に接続して単位電池を作製した。
個の角形ニッケル・水素蓄電池（単電池）を電気的に直
列に接続して単位電池を作製した。
【００６１】図２に、６個の角形ニッケル・水素蓄電池
（単電池）を電気的に直列に接続して単位電池を構成し
たときの一体電槽の斜視図を示す。図２に示すように、
幅の狭い短側面と幅の広い長側面とを有する６個の直方
体状の電槽６を、その短側面を隔壁７として共用して一
体的に成形した一体電槽８の各電槽６内に電極群（図示
せず）が収納されている。すなわち、隣接する単電池同
士が隔壁７の上部で電気的に直列に接続されている。両
端の端壁９の上部には、上記単位電池の極端子（図示せ
ず）がそれぞれ設けられている。一体電槽８の上部解放
面は、上部カバー（図示せず）によって一体的に閉塞さ
れている。また、一体電槽８の長側面には、隣接する単
位電池との間に冷却媒体が通過可能な通路を形成するた
めのリブ状突起１０が設けられている。 （９）単位電池当たりの熱伝導度と温度上昇、サイクル
寿命との関係 下記（表１１）に、６個の角形ニッケル・水素蓄電池
（単電池）を電気的に直列に接続して構成した単位電池
において、各単電池の内部抵抗、電極群の厚み、放熱面
積、電解液量、セパレータの厚み、電解液のイオン伝導
度を上記（１）〜（６）において説明した望ましい値に
設定し、単位電池当たりの熱伝導度を０．２〜０．４Ｗ
／ｍ・Ｋと変化させたときの、充放電時の単位電池の温
度上昇とサイクル寿命の測定結果を示す。尚、単位電池
当たりの熱伝導度は、電槽樹脂材料の配合比、電槽の厚
みを変えることにより、所定の値に調整した。
（単電池）を電気的に直列に接続して単位電池を構成し
たときの一体電槽の斜視図を示す。図２に示すように、
幅の狭い短側面と幅の広い長側面とを有する６個の直方
体状の電槽６を、その短側面を隔壁７として共用して一
体的に成形した一体電槽８の各電槽６内に電極群（図示
せず）が収納されている。すなわち、隣接する単電池同
士が隔壁７の上部で電気的に直列に接続されている。両
端の端壁９の上部には、上記単位電池の極端子（図示せ
ず）がそれぞれ設けられている。一体電槽８の上部解放
面は、上部カバー（図示せず）によって一体的に閉塞さ
れている。また、一体電槽８の長側面には、隣接する単
位電池との間に冷却媒体が通過可能な通路を形成するた
めのリブ状突起１０が設けられている。 （９）単位電池当たりの熱伝導度と温度上昇、サイクル
寿命との関係 下記（表１１）に、６個の角形ニッケル・水素蓄電池
（単電池）を電気的に直列に接続して構成した単位電池
において、各単電池の内部抵抗、電極群の厚み、放熱面
積、電解液量、セパレータの厚み、電解液のイオン伝導
度を上記（１）〜（６）において説明した望ましい値に
設定し、単位電池当たりの熱伝導度を０．２〜０．４Ｗ
／ｍ・Ｋと変化させたときの、充放電時の単位電池の温
度上昇とサイクル寿命の測定結果を示す。尚、単位電池
当たりの熱伝導度は、電槽樹脂材料の配合比、電槽の厚
みを変えることにより、所定の値に調整した。
【００６２】
【表１１】
【００６３】上記（表１１）に示すように、単位電池当
たりの熱伝導度が０．３Ｗ／ｍ・Ｋ、０．４Ｗ／ｍ・Ｋ
のとき、充放電時の単位電池の温度上昇はそれぞれ６
℃、５℃、サイクル寿命はそれぞれ９００、１０００で
あった。一方、単位電池当たりの熱伝導度が０．２Ｗ／
ｍ・Ｋのとき、充放電時の単位電池の温度上昇は１３℃
と高く、単位電池のサイクル寿命は４００と短くなって
いる。単位電池当たりの熱伝導度が小さい場合には、放
熱性が悪くなるために、充放電時の単位電池の発熱量、
ひいては単位電池の温度上昇が大きくなると考えられ
る。そして、単位電池の温度上昇が大きくなると、充電
効率の低下、及び単電池内に配置されたセパレータや電
極内の結着剤などの分解が促進され、単位電池のサイク
ル寿命が短くなると考えられる。
たりの熱伝導度が０．３Ｗ／ｍ・Ｋ、０．４Ｗ／ｍ・Ｋ
のとき、充放電時の単位電池の温度上昇はそれぞれ６
℃、５℃、サイクル寿命はそれぞれ９００、１０００で
あった。一方、単位電池当たりの熱伝導度が０．２Ｗ／
ｍ・Ｋのとき、充放電時の単位電池の温度上昇は１３℃
と高く、単位電池のサイクル寿命は４００と短くなって
いる。単位電池当たりの熱伝導度が小さい場合には、放
熱性が悪くなるために、充放電時の単位電池の発熱量、
ひいては単位電池の温度上昇が大きくなると考えられ
る。そして、単位電池の温度上昇が大きくなると、充電
効率の低下、及び単電池内に配置されたセパレータや電
極内の結着剤などの分解が促進され、単位電池のサイク
ル寿命が短くなると考えられる。
【００６４】従って、単位電池当たりの熱伝導度は、
０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるのが望ましい。
０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるのが望ましい。
【００６５】このように、上記（１）〜（９）において
説明した望ましい値に設定された角形ニッケル・水素蓄
電池（単電池）を用いて単位電池を構成し、かつ、単位
電池当たりの熱伝導度を０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上に設定す
ることにより、温度上昇を抑制して、高出力で、充放電
の繰り返しや長期間の使用においても優れた電池特性を
有する単位電池を実現することができる。
説明した望ましい値に設定された角形ニッケル・水素蓄
電池（単電池）を用いて単位電池を構成し、かつ、単位
電池当たりの熱伝導度を０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上に設定す
ることにより、温度上昇を抑制して、高出力で、充放電
の繰り返しや長期間の使用においても優れた電池特性を
有する単位電池を実現することができる。
【００６６】次に、上記のような構成を備えた単位電池
を複数個電気的に直列及び／又は並列に接続して組電池
を作製した。隣接する単位電池間には、冷却媒体が通過
可能な通路が設けられている。この場合にも、（９）に
おいて説明した望ましい値に設定された単位電池を用い
て組電池を構成することにより、温度上昇を抑制して、
高出力で、充放電の繰り返しや長期間の使用においても
優れた電池特性を有する組電池を実現することができ
た。
を複数個電気的に直列及び／又は並列に接続して組電池
を作製した。隣接する単位電池間には、冷却媒体が通過
可能な通路が設けられている。この場合にも、（９）に
おいて説明した望ましい値に設定された単位電池を用い
て組電池を構成することにより、温度上昇を抑制して、
高出力で、充放電の繰り返しや長期間の使用においても
優れた電池特性を有する組電池を実現することができ
た。
【００６７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
発熱量、放熱量及び蓄熱量のバランスを最適化し、高出
力で、充放電の繰り返しや長期間の使用においても優れ
た電池特性を有する角形アルカリ蓄電池を実現すること
ができる。また、本発明の角形アルカリ蓄電池を用いる
ことにより、温度上昇を抑制して、高出力で、充放電の
繰り返しや長期間の使用においても優れた電池特性を有
する単位電池及び組電池を実現することもできる。
発熱量、放熱量及び蓄熱量のバランスを最適化し、高出
力で、充放電の繰り返しや長期間の使用においても優れ
た電池特性を有する角形アルカリ蓄電池を実現すること
ができる。また、本発明の角形アルカリ蓄電池を用いる
ことにより、温度上昇を抑制して、高出力で、充放電の
繰り返しや長期間の使用においても優れた電池特性を有
する単位電池及び組電池を実現することもできる。
【図１】本発明の一実施の形態における電極群構成を示
す斜視図
す斜視図
【図２】本発明の一実施の形態における単位電池を構成
する一体電槽を示す斜視図
する一体電槽を示す斜視図
１ 正極板 ２ 負極板 ３ セパレータ ４ 集電板 ５ 集電板 ６ 電槽 ７ 隔壁 ８ 一体電槽 ９ 端壁 １０ リブ状突起
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 4/32 Ｈ０１Ｍ 4/32 (72)発明者 森下 展安 静岡県湖西市境宿555番地 パナソニック ＥＶエナジー株式会社内 (72)発明者 谷口 明宏 静岡県湖西市境宿555番地 パナソニック ＥＶエナジー株式会社内 (72)発明者 生駒 宗久 静岡県湖西市境宿555番地 パナソニック ＥＶエナジー株式会社内 Ｆターム(参考） 5H011 AA04 CC02 KK00 KK01 5H022 AA04 AA19 BB11 CC12 CC19 CC22 CC25 5H028 AA06 AA07 CC05 HH00 HH02 HH05 HH10 5H050 AA02 AA07 BA11 CA03 CB17 DA04
Claims (10)
- 【請求項１】 正極板と負極板とがセパレータによって
隔離され、アルカリ電解液とともに電槽内に収納された
角形アルカリ蓄電池であって、内部抵抗が５ｍΩ以下で
あり、前記正極板と前記負極板と前記セパレータとから
なる電極群の厚みが３０ｍｍ以下であり、放熱面積が６
０ｃｍ2 以上であり、電解液量が１．３〜８．０ｇ／Ａ
ｈであることを特徴とする角形アルカリ蓄電池。 - 【請求項２】 電極群の幅方向の両端に正極板と負極板
にそれぞれ接合された正極と負極の集電板を備え、各集
電板を電槽の短側面に固定して前記電極群を前記電槽内
に収納した請求項１に記載の角形アルカリ蓄電池。 - 【請求項３】 正極板がニッケル酸化物を主体とする正
極板であり、負極板が電気化学的に水素の吸蔵放出が可
能な水素吸蔵合金を含む負極板である請求項２に記載の
角形アルカリ蓄電池。 - 【請求項４】 セパレータの厚みが０．１〜０．３ｍｍ
である請求項１〜３のいずれかに記載の角形アルカリ蓄
電池。 - 【請求項５】 電解液のイオン伝導度が４００〜６００
ｍＳ／ｃｍである請求項１〜３のいずれかに記載の角形
アルカリ蓄電池。 - 【請求項６】 電槽材料の熱伝導度が０．１５Ｗ／ｍ・
Ｋ以上であり、電槽の厚みが０．５〜１．５ｍｍである
請求項１〜３のいずれかに記載の角形アルカリ蓄電池。 - 【請求項７】 ３〜４０個の単電池を電気的に直列に接
続した単位電池であって、前記単電池として請求項１〜
６のいずれかに記載の角形アルカリ蓄電池を用いたこと
を特徴とする単位電池。 - 【請求項８】 幅の狭い短側面と幅の広い長側面とを有
する複数の直方体状の電槽をその短側面を隔壁として共
用して一体的に成形した一体電槽の各電槽内に電極群を
収納して各電槽ごとに単電池を構成すると共に、これら
の単電池を電気的に直列に接続した請求項７に記載の単
位電池。 - 【請求項９】 単位電池当たりの熱伝導度が０．３Ｗ／
ｍ・Ｋ以上である請求項７又は８に記載の単位電池。 - 【請求項１０】 単位電池を複数個電気的に直列及び／
又は並列に接続し、隣接する前記単位電池間に冷却媒体
が通過可能な通路が設けられた組電池であって、前記単
位電池として請求項７〜９のいずれかに記載の単位電池
を用いたことを特徴とする組電池。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP2000134542A JP4757369B2 (ja) | 2000-05-08 | 2000-05-08 | 角形アルカリ蓄電池、並びにこれを用いた単位電池及び組電池 |
| US09/848,732 US20020022179A1 (en) | 2000-05-08 | 2001-05-03 | Rectangular alkaline storage battery and battery module and battery pack using the same |
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP2000134542A Expired - Fee Related JP4757369B2 (ja) | 2000-05-08 | 2000-05-08 | 角形アルカリ蓄電池、並びにこれを用いた単位電池及び組電池 |
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| JP (1) | JP4757369B2 (ja) |
| DE (1) | DE60129273T2 (ja) |
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| KR100944980B1 (ko) | 2008-12-17 | 2010-03-02 | 주식회사 엘지화학 | 냉각수단을 구비한 전지모듈과 이를 포함하는 중대형 전지팩 |
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| KR101146414B1 (ko) | 2010-09-08 | 2012-05-17 | 에스비리모티브 주식회사 | 이차 전지 |
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| US7531271B2 (en) | 2004-03-18 | 2009-05-12 | The Gillette Company | Wafer alkaline cell |
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