JP2003257503A - 電池の寿命判定方法および電池 - Google Patents
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Abstract
提供することを目的とする。 【解決手段】 フタロシアニン類およびその誘導体、な
らびにポルフィリン類およびその誘導体から選ばれた少
なくともひとつの化合物を電池の電解液中に存在させ、
当該化合物が電池の構成部材から溶出してくる金属イオ
ンと有色の錯化合物を形成することによって、その錯化
合物の発色を検出することにより電池の寿命を判定する
方法を提供する。
Description
に判定する方法および寿命を簡単に判定できる電池に関
する。
方法についての試みが種々なされてきた。たとえば、電
池の内部インピーダンスを測定する方法、サーモラベル
を使用する方法、メモリーカードを使用する方法などが
知られている(特開平4−292871号公報、特開平
5−36443号公報など)。
する方法では、インピーダンスを測定する装置が別途必
要となるばかりか、インピーダンスの変化と電池の寿命
との関係も不明確な点が多く、一般のユーザーがこの方
法を用いて簡単に電池の寿命を判定できるものではなか
った。
池の温度が寿命末期において上昇するという特性に着目
してこの温度変化をサーモラベルで検出しようとするも
のであるが、上記同様当該温度変化と電池の寿命との関
係が不明確となりやすく、また外部気温などの影響を受
けやすいことからユーザーが簡単且つ正確にその判定が
できるというものではなかった。
電池の使用開始と同時に計時動作を開始するタイマー機
能と該タイマー機能の設定時間の経過後に所定の表示動
作をする表示機能とを有するメモリーカードを使用する
ものであるが、電池の使われ方などにより使用期間とそ
の寿命とは必ずしも相関関係になく、正確にその判定が
できるものではなかった。
やメモリーカードを使用する方法では、何れも電槽の外
部にそれらを設置する構造となっており、電池の内部状
態を直接検出することによってその寿命を判定しようと
するものではないため、実質的にその内部状態の変化を
直接検出することによりその寿命を判定する方法は知ら
れていなかった。
点に鑑みなされたものであってその目的とするところ
は、電池の内部状態を直接検出することによりユーザー
が簡単且つ正確に電池の寿命を判定することができる方
法を提供することにある。
解決するために鋭意研究を重ねた結果、電池を使用し続
けると特定の金属イオンが電解液中に溶出してくるとい
う現象を生じることを見出し、当該金属イオンを検出す
れば電池の寿命を簡単に判定できるのではないかとの知
見の下、さらに研究を重ねることによりついに本発明を
完成するに至った。
よびその誘導体、ならびにポルフィリン類およびその誘
導体から選ばれた少なくともひとつの化合物を電池の電
解液中に存在させ、当該化合物が電池の構成部材から溶
出してくる金属イオンと有色の錯化合物を形成すること
によって、その錯化合物の発色を検出することにより電
池の寿命を判定する方法に関する。
の誘導体、ならびにポルフィリン類およびその誘導体か
ら選ばれた少なくともひとつの化合物を電解液中に存在
させ、当該化合物が構成部材から溶出してくる金属イオ
ンと有色の錯化合物を形成することによって、その錯化
合物の発色を検出することによりその寿命を判定するこ
とが可能な電池に関する。
外部から検出できるように電槽表面に窓が設けられてい
る。
ン類およびその誘導体としては、フタロシアニンやポリ
クロロフタロシアニンをはじめ、フタロシアニン骨格を
有する化合物であって且つ後述の金属イオンと反応して
有色の錯化合物を形成する能力を有する化合物であれ
ば、従来公知のいかなるものも使用し得る。
よびその誘導体としては、ポルフィリンやテトラフェニ
ルポルフィリンをはじめ、ポルフィリン骨格を有する化
合物であって且つ後述の金属イオンと反応して有色の錯
化合物を形成する能力を有する化合物であれば、従来公
知のいかなるものも使用し得る。
リン類ならびにそれらの誘導体は、適宜親水性の置換基
(たとえばスルホン酸塩やカルボン酸塩など)を導入す
ることにより、電解液中への溶解性を調節することがで
きる。
ン類およびその誘導体やポルフィリン類およびその誘導
体を電池の電解液中に存在させることを特徴とするもの
であるが、その存在量は通常0.0001%〜1%、好
ましくは0.001%〜0.1%の範囲の濃度で存在さ
せることができる。上記濃度範囲を下回る場合は、後述
の金属イオンと錯化合物を形成した際にその発色の度合
いが低くなりすぎるため金属イオンの検出ができなくな
る一方、上記濃度範囲を上回る場合は、電解液や電極の
導電特性等に悪影響を及ぼすこととなるため何れも好ま
しくない。
く1次電池や2次電池に適用可能であるが、その使用形
態や使用期間との関係からすると2次電池への適用が好
適である。特に、ニッケル−水素(Ni−MH)電池や
リチウムイオン電池への利用を好適な例としてあげるこ
とができる。
池の種類によりその組成はそれぞれ異なったものとなる
が、一般には各種酸類の水溶液や各種アルカリの水溶液
その他各種塩類の水溶液が挙げられる。たとえば、上記
のニッケル−水素(Ni−MH)電池の場合を例にとれ
ば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウ
ムなどの水溶液を挙げることができる。なお、これらは
あくまでも例示であって電解液は各種の水溶液のみに限
定されるものではなく、たとえばポリマー電解質やゲル
電解質も含まれる。
くる金属イオンとしては、前記のフタロシアニン類等と
有色の錯化合物を形成するものであれば、特に限定され
るものではない。それらを例示すると、たとえば電池の
種類にもよるがCu、Ni、Co、Feなどのイオンを
挙げることができる。
液中には通常全く存在しないか、あるいは存在するとし
ても1ppm以下の濃度でしか存在しておらず、電池が
使用されるにつれてその濃度が経時的に上昇し、通常数
ppm以上の濃度になるとフタロシアニン等の錯形成化
合物の作用によりその存在を確認できるようになる。
じてフタロシアニン等の錯形成化合物の種類や濃度を調
整することにより、当該電池の寿命を判定できることと
なる。
電池の構成部材を構成する金属が直接電解液中に溶出し
てイオンとなったものがまず考えられるが、本発明にお
ける金属イオンの起源はこれのみに限られるものではな
く、決してその起源を限定するものではない。したがっ
て、電池を組立てる際の溶接時等に電池の構成部材(た
とえば電極等)の表面に付着した金属であってそれが溶
出してイオンとなったものも含まれる。
から溶出してくる金属イオンの濃度が、電池の使用期間
や保管期間あるいは充放電の回数等に比例して次第に高
濃度となることを利用したものであって、その金属イオ
ン濃度をフタロシアニン等のような錯化合物の作用によ
り可視的に判定できるようにしたことを最大の特徴とす
るものである。
の発色を検出すること(つまり電池の内部状態の変化を
直接検出すること)により、その電池の寿命を簡単に判
定可能としたものである。
が挙げられるが、一般のユーザーが簡便に判定するため
には、目視による確認方法が最も好適であり、この点、
ユーザーが簡単にその確認ができるように電槽表面に確
認用の窓を設けることが好ましい。
るが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるもので
はない。
び図2に基づき説明する。
の電槽2の表面には、確認用の窓3が設けられている。
当該電池中の電解液4の組成は、水酸化カリウム、水酸
化ナトリウム、水酸化リチウム等の水溶液であり、正極
5は活物質がNi(OH)2であり添加材がCo、Co
OOH、ZnO、Y2O3である。また、負極6は活物質
がNi吸蔵合金(MmNi4.2Co0.3Al0.3Mn0.5;
Mm:La、Ce、Pr、Nd)であり添加材がY2O3
などであって、その他Ni材、Fe(Niめっき)材お
よびセパレーター7から構成されている。
アニンを0.01%の濃度で含有させた。
ーンをインプットした充放電試験機(内部抵抗が30%
増加する条件に相当)を用いて上記の電池を試験した
後、当該電池の電槽2の表面に設けられている確認窓3
を通して電解液の状態を目視により確認した。
た電解液の色が、青色に変化しており、当該電池の寿命
が末期であることを確認することができた。
解液中のフタロシアニンと銅イオンとが反応して錯化合
物である銅フタロシアニンを生成したためであるが、当
該銅イオンは上記電池の組立て工程において溶接時に電
極表面等に付着した銅が溶出したものと考えられる。
アニンに代えてテトラフェニルポルフィリンを0.01
%の濃度で用いることを除き、他はすべて同様にして試
験を行なった。
た電解液の色が、試験後には青色に変化しており、当該
電池の寿命が末期であることを確認することができた。
すべての点で例示であって制限的なものではないと考え
られるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではな
くて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と
均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれるこ
とが意図される。
命を判定することができ、しかも電池の内部構造の一つ
である電解液の状態を直接検出するものであるため、当
該判定を非常に正確に行なうことができる。
正極、6 負極、7セパレーター。
Claims (3)
- 【請求項1】 フタロシアニン類およびその誘導体、な
らびにポルフィリン類およびその誘導体から選ばれた少
なくともひとつの化合物を電池の電解液中に存在させ、
当該化合物が電池の構成部材から溶出してくる金属イオ
ンと有色の錯化合物を形成することによって、その錯化
合物の発色を検出することによる電池の寿命判定方法。 - 【請求項2】 フタロシアニン類およびその誘導体、な
らびにポルフィリン類およびその誘導体から選ばれた少
なくともひとつの化合物を電解液中に存在させ、当該化
合物が構成部材から溶出してくる金属イオンと有色の錯
化合物を形成することによって、その錯化合物の発色を
検出することによりその寿命を判定することが可能な電
池。 - 【請求項3】 請求項2に記載された電池において、錯
化合物の発色を外部から検出できるように電槽表面に窓
が設けられている電池。
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