JP2003068353A

JP2003068353A - アルカリ蓄電池

Info

Publication number: JP2003068353A
Application number: JP2001259047A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Niiyama; 克彦新山; Ikuko Harada; 育幸原田; Tadayoshi Tanaka; 忠佳田中; Yoshifumi Kiyoku; 佳文曲; Toshiyuki Noma; 俊之能間; Ikuro Yonezu; 育郎米津
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-08-29
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2003-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】アルカリ蓄電池に用いるセパレータの親水性
を高くして、アルカリ蓄電池における内部抵抗を低くす
ると共に、アルカリ蓄電池において自己放電が生じるの
を抑制し、充放電特性や保存特性に優れたアルカリ蓄電
池が得られるようにする。【解決手段】電池容器内３に、正極１ａと、負極１ｂ
と、アルカリ電解液と、正極と負極とを分離させるセパ
レータ１ｃとを備えたアルカリ蓄電池において、オレフ
ィン系樹脂をスルホン化させた樹脂材料２を、上記の電
池容器内で正極と負極とが対面する以外の部分に配置さ
せた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ニッケル−水素
蓄電池，ニッケル−カドミウム蓄電池，ニッケル−亜鉛
蓄電池等のアルカリ蓄電池に係り、アルカリ蓄電池にお
ける内部抵抗を低くすると共に、アルカリ蓄電池におい
て自己放電が生じるのを抑制し、アルカリ蓄電池におけ
る充放電特性や保存特性を向上させるようにした点に特
徴を有するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、アルカリ蓄電池として、ニッ
ケル−水素蓄電池やニッケル−カドミウム蓄電池やニッ
ケル−亜鉛蓄電池等が使用されており、このようなアル
カリ蓄電池においては、その正極と負極との間に介在さ
せるセパレータとして、ポリアミド系樹脂やポリオレフ
ィン系樹脂で構成されたものが一般に使用されいる。

【０００３】ここで、ポリオレフィン系樹脂で構成され
たセパレータの場合、ポリアミド系樹脂で構成されたセ
パレータに比べて親水性が低く、アルカリ蓄電池におけ
るアルカリ電解液を十分に保持することができず、アル
カリ蓄電池の内部抵抗が高くなって、充放電特性が悪く
なるという問題があった。

【０００４】また、上記のようなアルカリ蓄電池におい
ては、正極等にアンモニウムイオンや硝酸イオン等の窒
素系の不純物イオンが含まれており、特に、ポリアミド
系樹脂で構成されたセパレータを用いた場合、この窒素
系の不純物イオンによりアルカリ蓄電池内において自己
放電が生じて、保存特性が悪くなるという問題があっ
た。

【０００５】このため、近年においては、特開昭６２−
１１５６５７号公報に示されるように、ポリオレフィン
系樹脂を濃硫酸や発煙硫酸等により処理して、ポリオレ
フィン系樹脂をスルホン化させたセパレータを用い、セ
パレータにおける親水性を高めて、アルカリ蓄電池の内
部抵抗を減少させると共に、ポリオレフィン系樹脂に導
入したスルホン基によって窒素系の不純物イオンを捕獲
し、アルカリ蓄電池において自己放電が生じるのを抑制
することが提案されている。

【０００６】しかし、ポリオレフィン系樹脂をスルホン
化させたセパレータにおいても、ポリアミド系樹脂で構
成されたセパレータに比べると親水性が低く、アルカリ
蓄電池の内部抵抗を十分に減少させることができず、ま
た上記のように濃硫酸や発煙硫酸等による処理によって
セパレータが劣化し、正極と負極との間でショートが発
生しやすくなる等の問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、ニッケル
−水素蓄電池やニッケル−カドミウム蓄電池やニッケル
−亜鉛蓄電池等のアルカリ蓄電池における上記のような
問題を解決することを課題とするものであり、アルカリ
蓄電池に用いるセパレータの親水性を高くして、アルカ
リ蓄電池における内部抵抗を低くすると共に、アルカリ
蓄電池において自己放電が生じるのを抑制し、充放電特
性や保存特性に優れたアルカリ蓄電池が得られるように
することを課題とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明においては、上
記のような課題を解決するため、電池容器内に、正極
と、負極と、アルカリ電解液と、正極と負極とを分離さ
せるセパレータとを備えたアルカリ蓄電池において、オ
レフィン系樹脂をスルホン化させた樹脂材料を、上記の
電池容器内で正極と負極とが対面する以外の部分に配置
させるようにしたのである。

【０００９】ここで、この発明におけるアルカリ蓄電池
のように、オレフィン系樹脂をスルホン化させた樹脂材
料を、電池容器内で正極と負極とが対面する以外の部分
に配置させると、この樹脂材料におけるスルホン基によ
り、アルカリ蓄電池に含まれる窒素系の不純物イオンが
捕獲されて、アルカリ蓄電池において自己放電が生じる
のが抑制され、アルカリ蓄電池の保存特性が向上する。

【００１０】また、この発明におけるアルカリ蓄電池の
ように、オレフィン系樹脂をスルホン化させた樹脂材料
を、電池容器内で正極と負極とが対面する以外の部分、
すなわち正極と負極とを分離させるセパレータ以外の部
分に設けるため、セパレータとしては親水性に優れたポ
リアミド系樹脂等で構成されたものを用いることがで
き、セパレータにアルカリ電解液を十分に保持させて、
アルカリ蓄電池の内部抵抗を低くすることができる。

【００１１】ここで、オレフィン系樹脂をスルホン化さ
せた樹脂材料を設ける位置は、上記のように電池容器内
で正極と負極とが対面する以外の部分であれば特に限定
されないが、窒素系の不純物イオンを適切に捕獲するた
め、アルカリ電解液と接触する部分に設けるようにし、
例えば、正極と負極とセパレータとで構成される電極体
の外周側に配置させることができる。

【００１２】また、上記の樹脂材料に使用するオレフィ
ン系樹脂についても特に限定されないが、例えば、スル
ホン化が容易に行えるポリエチレン，ポリプロピレン及
びこれらの共重合体から選択される樹脂を用いることが
好ましい。

【００１３】また、この発明におけるアルカリ蓄電池
は、正極にニッケルを使用する一方、負極に水素吸蔵合
金を使用したニッケル−水素蓄電池、負極にカドミウム
を使用したニッケル−カドミウム蓄電池、負極に亜鉛を
使用したニッケル−亜鉛蓄電池等の何れのアルカリ蓄電
池であってもよいが、容量が大きく、環境安全性にも優
れているという点から、負極に水素吸蔵合金を用いたニ
ッケル−水素蓄電池が好ましい。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の実施例に係るアルカリ蓄電
池について具体的に説明すると共に、この発明の実施例
に係るアルカリ蓄電池においては、その内部抵抗が低く
なると共に、自己放電によって容量が低下するのが抑制
されることを、比較例のアルカリ蓄電池と比較して明ら
かにする。なお、この発明におけるアルカリ蓄電池は、
特に、下記の実施例に示したものに限定されるものでは
なく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して
実施できるものである。

【００１５】（実施例１）実施例１においては、負極を
作製するにあたり、平均粒径が約５０μｍになった組成
式ＭｍＮｉ_3.2Ｃｏ_1.0Ａｌ_0.2Ｍｎ_0.6の水素吸蔵合
金粒子を用いるようにした。なお、上記のＭｍはミッシ
ュメタルであり、ＬａとＣｅとＰｒとＮｄとが２５：５
０：６：１９の重量比になっている。

【００１６】そして、上記の水素吸蔵合金粒子１００重
量部に対して、結着剤としてポリエチレンオキシドを
１．０重量部加えると共に少量の水を加え、これらを混
合してスラリーを調製し、このスラリーをパンチングメ
タルからなる集電体の両面に均一に塗布し、これを乾燥
し圧延させた後、これを所定の大きさに切断して、負極
に用いる水素吸蔵合金電極を得た。

【００１７】一方、正極としては、多孔度８５％のニッ
ケル焼結基板に硝酸コバルトと硝酸亜鉛とを加えた硝酸
ニッケル水溶液を化学含浸法により含浸させて、ニッケ
ル焼結基板に水酸化ニッケルを充填させた焼結式ニッケ
ル極を使用し、またセパレータとしては、親水性に優れ
たポリアミド系樹脂で構成されたものを使用し、アルカ
リ電解液としては、３０重量％の水酸化カリウム水溶液
を使用した。

【００１８】また、この実施例においては、オレフィン
系樹脂をスルホン化させた樹脂材料として、ポリエチレ
ンとポリプロピレンとの共重合体を濃硫酸でスルホン化
させた樹脂材料を用いるようにした。

【００１９】そして、図１に示すように、正極１ａと負
極１ｂとの間にセパレータ１ｃを介在させるようにして
スパイラル状に巻き取った電極体１の外周側に、上記の
ポリエチレンとポリプロピレンとの共重合体をスルホン
化させた樹脂材料２を巻き、これを電池容器３の負極缶
３ａ内に収容させた後、この負極缶３ａ内に上記のアル
カリ電解液を注液し、正極１ａを正極リード４を介して
正極外部端子３ｃが設けられた封口蓋３ｂに接続させる
と共に、負極１ｂを負極リード５を介して負極缶３ａに
接続させ、負極缶３ａと封口蓋３ｂとを絶縁パッキン３
ｄにより電気的に絶縁させるようにして封口し、容量が
約１０００ｍＡｈになった円筒型のニッケル−水素蓄電
池を作製した。なお、このニッケル−水素蓄電池におい
ては、上記の封口蓋３ｂと正極外部端子３ｃとの間にコ
イルスプリング６を設け、電池の内圧が異常に上昇した
場合は、このコイルスプリング６が圧縮されて電池内部
のガスが大気に放出されるようにした。

【００２０】（比較例１）比較例１においては、負極、
正極、セパレータ及びアルカリ電解液として、上記の実
施例１と同じものを用いる一方、ポリエチレンとポリプ
ロピレンとの共重合体をスルホン化させた樹脂材料を用
いないようにした。

【００２１】そして、正極と負極との間にセパレータを
介在させてスパイラル状に巻き取った電極体をそのまま
負極缶内に収容させるようにし、それ以外は、上記の実
施例１の場合と同様にして、容量が約１０００ｍＡｈに
なった円筒型のニッケル−水素蓄電池を作製した。

【００２２】（比較例２）比較例２においては、負極、
正極及びアルカリ電解液として、上記の実施例１と同じ
ものを用いる一方、ポリエチレンとポリプロピレンとの
共重合体をスルホン化させた樹脂材料を、正極と負極と
の間に設けるセパレータとして用いるようにした。

【００２３】そして、正極と負極との間に上記のセパレ
ータを介在させてスパイラル状に巻き取った電極体をそ
のまま負極缶内に収容させるようにし、それ以外は、上
記の実施例１の場合と同様にして、容量が約１０００ｍ
Ａｈになった円筒型のニッケル−水素蓄電池を作製し
た。

【００２４】ここで、上記のようにして作製した実施例
１及び比較例１，２の各ニッケル−水素蓄電池を１時間
放置した後、各ニッケル−水素蓄電池の内部抵抗とし
て、１ｋＨｚの交流インピーダンスを測定し、その結果
を下記の表１に示した。

【００２５】また、上記のようにして作製した実施例１
及び比較例１，２の各ニッケル−水素蓄電池をそれぞれ
１００ｍＡの電流で５回の充放電を行い、各ニッケル−
水素蓄電池を活性化させた。

【００２６】そして、上記のように活性化させた実施例
１及び比較例１，２の各ニッケル−水素蓄電池を、２５
℃の温度条件下で、５００ｍＡの電流で１．６時間充電
させた後、５００ｍＡの電流で電池電圧が１．０Ｖにな
るまで放電させて、保存前における各ニッケル−水素蓄
電池の放電容量Ｑ１を測定し、再度、５００ｍＡの電流
で１．６時間充電させた。次いで、このように充電させ
た実施例１及び比較例１，２の各ニッケル−水素蓄電池
を、４５℃の温度条件下において１０日間保存した後、
各ニッケル−水素蓄電池を２５℃の温度条件下で５００
ｍＡの電流で電池電圧が１．０Ｖになるまで放電させ
て、保存後における各ニッケル−水素蓄電池の放電容量
Ｑ２を測定し、下記の式により自己放電率（％）を求
め、その結果を下記の表１に示した。

【００２７】自己放電率（％）＝［（Ｑ１−Ｑ２）／１
０００］×１００

【００２８】

【表１】

【００２９】この結果から明らかなように、セパレータ
に親水性に優れたポリアミド系樹脂で構成されたものを
用いると共に、ポリオレフィン系樹脂をスルホン化させ
た樹脂材料を正極と負極とが対面しない電極体の外周側
に設けた実施例１のニッケル−水素蓄電池においては、
セパレータに親水性に優れたポリアミド系樹脂で構成さ
れたものを用いる一方、ポリオレフィン系樹脂をスルホ
ン化させたシート状の樹脂材料を設けていない比較例１
のニッケル−水素蓄電池に比べて、自己放電率が著しく
低くなり、自己放電による放電容量の低下が著しく少な
くなっていた。また、セパレータにポリエチレンとポリ
プロピレンとの共重合体をスルホン化させた樹脂材料を
用いた比較例１のニッケル−水素蓄電池に比べると、内
部抵抗が著しく低くなっており、充放電特性が大きく大
きく向上していた。

【００３０】なお、上記の実施例１のニッケル−水素蓄
電池においては、ポリオレフィン系樹脂をスルホン化さ
せた樹脂材料を電極体の外周側に設けるようにしたが、
電極体の中心の空間部に設けるようにしてもよい。

【００３１】また、上記の実施例においては、負極に水
素吸蔵合金を使用したニッケル−水素蓄電池の例を示し
たが、負極にカドミウムを使用したニッケル−カドミウ
ム蓄電池や、負極に亜鉛を使用したニッケル−亜鉛蓄電
池においても同様の効果が得られる。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明において
は、電池容器内に、正極と、負極と、アルカリ電解液
と、正極と負極とを分離させるセパレータとを備えたア
ルカリ蓄電池において、オレフィン系樹脂をスルホン化
させた樹脂材料を、電池容器内で正極と負極とが対面す
る以外の部分に配置させるようにしたため、この樹脂材
料におけるスルホン基によって窒素系の不純物イオンが
捕獲され、アルカリ蓄電池において自己放電が生じるの
が抑制されるようになり、アルカリ蓄電池の保存特性が
向上した。

【００３３】また、この発明におけるアルカリ蓄電池に
おいては、上記のオレフィン系樹脂をスルホン化させた
樹脂材料を、電池容器内で正極と負極とが対面する以外
の部分、すなわち正極と負極とを分離させるセパレータ
以外の部分に設けるため、セパレータに親水性に優れた
ポリアミド系樹脂等で構成されたものを用いて、アルカ
リ蓄電池における内部抵抗を低くすることができ、オレ
フィン系樹脂をスルホン化させた樹脂をセパレータに用
いた従来のアルカリ蓄電池に比べて、充放電特性が著し
く向上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１におけるアルカリ蓄電池の
内部構造を示した断面説明図である。

【符号の説明】

１電極体１ａ正極１ｂ負極１ｃセパレータ２オレフィン系樹脂をスルホン化させた樹脂材料３電池容器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中忠佳大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者曲佳文大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者能間俊之大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者米津育郎大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 5H021 AA09 CC15 EE07 5H028 AA05 AA08 BB10 EE06 5H050 AA02 AA12 BA11 BA13 BA14 CA03 CA04 CB14 CB16 CB17 DA19 EA23 EA28 FA05 GA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電池容器内に、正極と、負極と、アルカ
リ電解液と、正極と負極とを分離させるセパレータとを
備えたアルカリ蓄電池において、オレフィン系樹脂をス
ルホン化させた樹脂材料が、上記の電池容器内で正極と
負極とが対面する以外の部分に配置されてなることを特
徴とするアルカリ蓄電池。
【請求項２】請求項１に記載したアルカリ蓄電池にお
いて、上記のオレフィン系樹脂をスルホン化させた樹脂
材料が、正極と負極とセパレータとで構成される電極体
の外周側に配置されてなることを特徴とするアルカリ蓄
電池。
【請求項３】請求項１又は２に記載したアルカリ蓄電
池において、上記のオレフィン系樹脂が、ポリエチレ
ン，ポリプロピレン及びこれらの共重合体から選択され
る樹脂であることを特徴とするアルカリ蓄電池。
【請求項４】請求項１〜３の何れか１項に記載したア
ルカリ蓄電池において、上記のセパレータをポリアミド
系樹脂で構成したことを特徴とするアルカリ蓄電池。
【請求項５】請求項１〜４の何れか１項に記載したア
ルカリ蓄電池において、正極にニッケルを使用し、負極
に水素吸蔵合金を使用したことを特徴とするアルカリ蓄
電池。