JP2006019171A - ニッケル水素蓄電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明のニッケル水素蓄電池100は、電池本体部(極板群150及び電解液など)と、この電池本体部を収容するケース102と、安全弁装置101とを備えている。安全弁装置101は、有底略筒形状の弁部材110を有している。このニッケル水素蓄電池100では、充放電を行った後SOC60%まで充電した当該電池の、電池温度45℃、10kPaの減圧雰囲気下での単位電池容量あたりの水素漏出速度V1(μl/h/Ah)が、2≦V1≦14の関係を満たしている。
【選択図】 図2
Description
なお、電池本体部は、電池の機能を奏するためにケース内に配置されるものであり、例えば、電極、セパレータ、電解液などが含まれる。また、SOCは、State Of Chargeの略である。
なお、電池体積とは、ケースの内部体積(容積)のことを言う。また、電池本体部は、電池の機能を奏するためにケース内に配置されるものであり、例えば、電極、セパレータ、電解液などが含まれる。また、SOCは、State Of Chargeの略である。
ところで、従来、金属ケースを備えるニッケル水素蓄電池では、特に、ケース内の水素ガスがケースの壁部を透過することが困難であるため、負極の放電リザーブが増加する一方で、充電リザーブが減少してゆき、電池特性が著しく低下していた。これに対し、本発明のニッケル水素蓄電池では、前述のように、水素漏出速度V1またはV2を所定範囲の値に設定しているため、金属ケースであっても、負極の放電リザーブ及び充電リザーブの変動を抑制し、長期間にわたって電池特性の低下を抑制できる。
なお、本発明の実施形態(実施例1〜4)のニッケル水素蓄電池では、いずれも、正極容量を6.5Ah、負極容量を11.0Ahとしている。従って、本発明の実施形態(実施例1〜4)のニッケル水素蓄電池は、いずれも、正極規制で、電池容量を6.5Ahとしている。
まず、袋状とした複数のセパレータ153内に、それぞれ正極151を挿入する。次いで、正極151が挿入された複数のセパレータ153と複数の負極152とを交互に積層し、極板群150を作成する(図1参照)。その後、この極板群150を電槽130内に挿入した後、正極151と図示しない正極端子とをリード線で接続すると共に、負極152と図示しない負極端子とをリード線で接続する。次いで、別途用意した封口板120を、電槽130の開口端面131上に載置して全周溶接し、電槽130の開口部132を封止する(図2参照)。これにより、封口板120と電槽130とは、隙間なく一体化して、ケース102をなす。次いで、封口板120に形成されているガス排出孔122から、電解液として、比重約1.3のアルカリ水溶液を注液する。
本実施例2の弁部材210は、実施例1の弁部材110と比較して、側壁部及び天井部の形状が異なる(図2,図3参照)。具体的には、実施例1の弁部材110の側壁部112は、その外周面を平坦な円環状としていたが、本実施例2の弁部材210の側壁部212は、図3(b)に示すように、その周方向に交互に配置された多数の凸状部212bと凹状部212cとを有し、その外周面を凹凸形状としている。
次に、比較例1にかかるニッケル水素蓄電池700について、図12を参照しつつ説明する。このニッケル水素蓄電池700は、実施例1のニッケル水素蓄電池100と比較して、安全弁装置のみが異なり、その他の部分については同様である。
本比較例1の安全弁装置701は、従来タイプの安全弁装置であり、図12に示すように、弁部材710と安全弁ケース740とを有している。弁部材710は、ゴム(具体的には、EPDM)からなり、略円柱形状を有している。この弁部材710は、封口板120に形成されているガス排出孔122を閉塞する位置で、封口板120の外周面127上に配置されている。
次に、比較例2にかかるニッケル水素蓄電池800について、図13を参照しつつ説明する。このニッケル水素蓄電池800は、実施例1のニッケル水素蓄電池100と比較して、ケースの材質及び安全弁装置が異なり、その他の部分については同様である。
本比較例2のケース802は、樹脂(例えば、PPとPPEのポリマーアロイなど)によって形成されている。なお、本比較例2においても、実施例1〜4と同様に、ケースの内寸法を、42(mm)×15(mm)×85(mm)としている。すなわち、ケースの内部体積を53.6(cm3)としている。
実施例1〜4のニッケル水素蓄電池100〜400及び比較例1〜2のニッケル水素蓄電池700,800の6種類のサンプルSについて、それぞれ、水素漏出量を測定した。この6種類のサンプルSについては、予め、充放電を行うことにより活性化させており、いずれも、SOC(State Of Charge)60%まで充電した状態としている。このような6種類のサンプルSについて、それぞれ、特開2001−236986に開示されている測定装置を用いて、水素漏出量の測定を行った。なお、6種類のサンプルSでは、いずれも、SOC100%=6.5Ahである。
まず、測定装置1の切替弁10を、大気開放口12と水素濃度センサ11とが連通する状態に切替え、大気中の水素濃度を測定し、その値を大気水素濃度bとする。次に、充放電終了後のサンプルS(例えば、ニッケル水素蓄電池100)を、密閉容器3内に配置した後、大気開放口5の開閉弁6を閉じる。そして、図示しない赤外線ヒータを用いて、密閉容器3内に配置したサンプルSを45℃まで昇温させる。そして、真空排気管4の開閉弁8を開き、切替弁10を真空ポンプ9の出口と大気開放口12とが連通する状態に切替えた後、真空ポンプ9を作動させて、密閉容器3内を10kPaまで減圧する。
まず、実施例1のニッケル水素蓄電池100と実施例2のニッケル水素蓄電池200とを比較する。実施例1では、弁部材110が弁キャップ170に密着して配置されている(図2参照)。これに対し、実施例2では、弁部材210の側壁部212を凹凸形状として、弁キャップ170の内周面170bとの間に間隙部Dを設けている(図3参照)。さらに、弁部材210の天井部214に凸状部214bを形成して、弁キャップ170の内周面170bとの間に間隙部Eを設けている。このため、弁部材210を透過した水素ガスは、間隙部D及び間隙部Eを通じて、スムーズに、弁キャップ170の天井部174の貫通孔174bから電池外部に漏出すると考えられる。従って、実施例2のニッケル水素蓄電池200のほうが、実施例1のニッケル水素蓄電池100よりも、ケース102内の水素ガスが電池外部に漏出し易くなっていると考えられる。
次に、実施例1〜4のニッケル水素蓄電池100〜400及び比較例1〜2のニッケル水素蓄電池700,800の6種類のサンプルSについて、それぞれ、放置試験後の放電リザーブ量を測定した。具体的には、まず、6種類のサンプルSをそれぞれ2つずつ用意し、6種類のサンプルSからなる組を2組用意する。そして、それぞれのサンプルSをSOC80%まで充電した後、1組目の6種類のサンプルSは3ヶ月間、2組目の6種類のサンプルSは6ヶ月間、65℃の恒温槽内に放置した。なお、恒温槽内の温度を65℃と比較的高温としたのは、負極の水素吸蔵合金の腐食を促進させると共に、水素漏出量を増加させるためである。また、この放置試験では、電池の深放電を防止するため(電池電圧が1Vを下回り劣化するのを防止するため)に、1ヶ月ごとに、電池を完全放電(SOC0%)した後、SOC80%まで再充電している。
本実施例6のニッケル水素蓄電池600では、弁部材610と、封口板620に形成された凹壁部621及び抜け止め板640とによって、安全弁装置601を構成している。
例えば、実施例1〜6では、ケース102,502,602の全体を金属(金属壁部のみ)によって形成したが、金属(金属壁部)と樹脂(樹脂壁部)とによって形成するようにしても良い。但し、金属壁部のうちケースの外周面をなす部分の面積が、ケースの外周面全体の面積の90%を超えているのが好ましい。ケースの90%以上を金属で構成することにより、電池の冷却性が良好となり、電池の過昇温を防止することができるからである。
また、実施例5では、水素漏出装置503を、安全弁装置701と隣り合うように、封口板520の外周面527上に固着した(図6参照)が、取付可能な位置であれば、いずれの位置に設けても良い。
101,201,301,401,501,601 安全弁装置
102,502,602 ケース
120,520,620 封口板
130 電槽
150 電池本体部
503 水素漏出装置
Claims (8)
- 電池本体部と、
上記電池本体部を収容するケースと、
を備えるニッケル水素蓄電池であって、
充放電を行った後SOC60%まで充電した当該電池の、電池温度45℃、10kPaの減圧雰囲気下での単位電池容量あたりの水素漏出速度V1(μl/h/Ah)が、2≦V1≦14の関係を満たす
ニッケル水素蓄電池。 - 請求項1に記載のニッケル水素蓄電池であって、
前記水素漏出速度V1(μl/h/Ah)は、3.5≦V1≦10の関係を満たす
ニッケル水素蓄電池。 - 電池本体部と、
上記電池本体部を収容するケースと、
を備えるニッケル水素蓄電池であって、
充放電を行った後SOC60%まで充電した当該電池の、電池温度45℃、10kPaの減圧雰囲気下での単位電池体積あたりの水素漏出速度V2(μl/h/cm3)が、0.2≦V2≦1.8の関係を満たす
ニッケル水素蓄電池。 - 請求項3に記載のニッケル水素蓄電池であって、
前記水素漏出速度V2(μl/h/cm3)は、0.4≦V2≦1.1の関係を満たす
ニッケル水素蓄電池。 - 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のニッケル水素蓄電池であって、
前記ケースは、
金属からなる金属壁部を有し、
上記金属壁部のうち当該ケースの外周面をなす部分の面積が、当該ケースの外周面全体の面積の90%を超えてなる
ニッケル水素蓄電池。 - 請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載のニッケル水素蓄電池であって、
前記ケースは、金属製である
ニッケル水素蓄電池。 - 請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載のニッケル水素蓄電池であって、
前記ケース内の水素ガスを当該電池の外部へ漏出させる水素漏出装置を備えてなる
ニッケル水素蓄電池。 - 請求項7に記載のニッケル水素蓄電池であって、
前記ケースの内圧が所定値を超えると、上記ケース内のガスを排出して上記ケースの内圧の過昇圧を防止する安全弁装置を備え、
この安全弁装置は、前記水素漏出装置を兼ねる
ニッケル水素蓄電池。
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