JP2005285499A - アルカリ蓄電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明のアルカリ蓄電池10は、正極12b、負極12c、セパレータ12d、及びアルカリ性の電解液を備える。セパレータ12dは、第1抄紙ウェブ層12fと第2抄紙ウェブ層12gとが積層された不織布からなり、その目付をA(g/m2)、比表面積をB(m2/g)、厚みをC(mm)としたとき、8.8≦A×B×C≦15.2の関係を満たしている。
【選択図】 図2
Description
従って、本発明のアルカリ蓄電池は、両極間を連結する導電パスが極めて形成され難く、長期間にわたって、良好な自己放電特性を維持することができる。
本発明のアルカリ蓄電池としては、例えば、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−亜鉛電池等が挙げられ、特に、電気自動車やハイブリッド自動車に好適である。
なお、分割型複合繊維とは、2種以上の異なる成分を複合紡糸し、布状にした後、分割して得られる極細繊維をいう。
極板群12は、図2に示すように、袋状のセパレータ12d(ハッチングは省略する)と正極12bと負極12cとを備える。このうち、正極12bは袋状のセパレータ12d内に挿入されており、セパレータ12d内に挿入された正極12bと、負極12cとが交互に積層されている。
本実施例1では、水酸化ニッケルを含む活物質ペーストを発泡ニッケル(活物質支持体)に充填し、乾燥、加圧、切断することによって、正極12bを作成した。
まず、袋状とした6種類のセパレータ12dから1種類を選択し、選択した複数のセパレータ12d内に、それぞれ正極12bを挿入する。次いで、正極12bが挿入された複数のセパレータ12dと複数の負極12cとを交互に積層し、極板群12を作成する。次いで、この極板群12をケース11内に挿入した後、比重1.3のアルカリ水溶液を注液する。次いで、正極端子14と正極12bとをリード線で接続すると共に、負極端子15と負極12cとをリード線で接続する。その後、安全弁13を備える蓋11bによって、ケース11を封口して、アルカリ蓄電池10を作製した。
このような6種類のアルカリ蓄電池10について、それぞれ、自己放電特性評価試験を行った。まず、6種類のアルカリ蓄電池10について、それぞれ、充放電を1000サイクルを行った。なお、2C(13A)で30分充電し、2C(13A)で電池電圧が1Vになるまで放電する充放電を1サイクルとしている。その後、それぞれのアルカリ蓄電池について、0.6C(3.9A)の電流でSOC(State Of Charge)60%まで充電し、45℃の雰囲気下に1週間放置した。ここで、1C=6.5A,SOC100%=6.5Ahである。
特に、本実施例1では、長期間にわたって良好な自己放電特性を得られるか否かを調査するために、1000サイクルという極めて多数サイクルの充放電を行っていることに注目すべきである。
まず、セパレータ12dの目付Aと試験後残存SOCとの関係について調査する。図3は、表1の試験結果に基づいて、セパレータ12dの目付Aと試験後残存SOCとの関係を示したグラフである。図3からわかるように、必ずしも、セパレータ12dの目付を大きくすることによって、自己放電特性が良好になるとは言えない。
以上の結果より、8.8≦(目付A×比表面積B×厚みC)≦15.2の関係を満たすセパレータを用いることで、長期間にわたって、良好な自己放電特性を維持することができると共に、内圧特性をも良好にすることができると言える。
本実施例2にかかる5種類のアルカリ蓄電池20は、注入した電解液量(g)のみが異なり、その他についてはいずれも同一としている。
このような5種類のアルカリ蓄電池20について、それぞれ、実施例1と同一の条件で、自己放電特性評価試験を行った。その後、それぞれのアルカリ蓄電池20について、残存SOC(%)と内圧(MPa)を測定した。この結果を表3に示す。また、表3の試験結果に基づいて、正極12bの理論容量1Ahあたりの電解液量と試験後残存SOCとの関係、及び正極12bの理論容量1Ahあたりの電解液量と内圧との関係を図6のグラフに示す。
このような評価基準に基づいて、表3,図6に示す結果について考察すると、正極の理論容量1Ahあたりの電解液量を、3.0g、3.3g、3.5g、3.8gとした4種類のアルカリ蓄電池20(表中2〜5段目)では、いずれも、試験後の残存SOCが25%以上となり、自己放電特性が良好であった。
これらの結果より、正極の理論容量1Ahあたりの電解液量を3.0g以上とすることにより、長期間にわたって、良好な自己放電特性を維持することができると言える。
これらの結果より、正極の理論容量1Ahあたりの電解液量を3.5g以下とすることにより、長期間にわたって、良好な内圧特性を維持することができると言える。
例えば、実施例1,2では、セパレータについて、無水硫酸によるスルホン化処理を行ったが、発煙硫酸によるスルホン化処理を行っても同様な効果を得ることができる。
また、実施例1,2では、スルホン化度の異なる2種類の繊維(具体的には、ポリプロピレンとポリエチレン)を用いてセパレータを作成したが、セパレータを構成する繊維は、これに限定されるものではない。例えば、スルホン化処理をした1種類の繊維のみでセパレータを作成するようにしても良い。あるいは、スルホン化度の異なる3種類以上の繊維で、セパレータを構成するようにしても良い。
また、実施例1,2では、セパレータ12dとして湿式不織布を用いたが、乾式不織布を用いても良い。
11 ケース
12 極板群
12b 正極
12c 負極
12d セパレータ
12f 第1抄紙ウェブ層
12g 第2抄紙ウェブ層
Claims (7)
- 正極、負極、セパレータ、及びアルカリ性の電解液を備えるアルカリ蓄電池であって、
上記セパレータは、
複数の抄紙ウェブ層が積層された不織布からなり、
その目付をA(g/m2)、比表面積をB(m2/g)、厚みをC(mm)としたとき、8.8≦A×B×C≦15.2の関係を満たしてなる
アルカリ蓄電池。 - 請求項1に記載のアルカリ蓄電池であって、
前記セパレータをなす前記不織布は、
目付、比表面積、厚み、及びスルホン化度のうち少なくともいずれかについて異なる抄紙ウェブ層を複数有してなる
アルカリ蓄電池。 - 請求項1または請求項2に記載のアルカリ蓄電池であって、
前記電解液の液量を、前記正極の理論容量1Ahあたり3.0(g)以上3.5(g)以下としてなる
アルカリ蓄電池。 - 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のアルカリ蓄電池であって、
前記セパレータは、無水硫酸によるスルホン化親水処理が施されてなる
アルカリ蓄電池。 - 請求項4に記載のアルカリ蓄電池であって、
前記抄紙ウェブ層は、少なくともスルホン化度の異なる2種類の繊維を有してなる
アルカリ蓄電池。 - 請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載のアルカリ蓄電池であって、
前記複数の抄紙ウェブ層は、それぞれ、分割型複合繊維を30重量%以上50重量%以下含有してなる
アルカリ蓄電池。 - 請求項6に記載のアルカリ蓄電池であって、
前記分割型複合繊維は、
ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメチルペンテン、及びポリブチレンから選択した少なくとも2種類の繊維からなる
アルカリ蓄電池。
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