JP2006252902A - ハイブリッド電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】正極活物質成形体1の一方の側にセパレーター2を介して負極活物質成形体3を配し、正極活物質成形体1の他方の側にセパレーター2を介して繊維状活性炭の成形体4を配し、正極活物質成形体1を正極集電体5と接続し、負極活物質成形体3と繊維状活性炭の成形体4を負極集電体6と接続している。
【選択図】 図1
Description
図1〜図4に本発明のハイブリッド電池の構造例を示す。
(1) 負極構成材料の相違による特性の変化
a.電池の構成
比較例の電極の特性評価試験として、図5に示すように、白金板15を補助電極とし、水素吸蔵合金粉末とEVA樹脂と導電性フィラー(カーボンブラックとカーボン繊維)を混合した後、加圧成形することによって得た電極16を作用電極とする試験セルを作製した。
電流が0.5Cの通常放電と5Cの大電流放電を交互に行った場合において、Ag/AgClを基準電極とする放電電位の推移を図8に示す。なお、1Cとは、電極の定格容量(Ah)を1時間で充放電できる電流値をいう。従って、例えば、0.5Cとは、2時間で電極の定格容量を充放電できる電流値をいい、例えば、5Cとは、12分で電極の定格容量を充放電できる電流値をいう。
本発明のハイブリッド電池の一例として、図9に示すように、水酸化ニッケル粉末とEVA樹脂と導電性フィラー(カーボンブラックとカーボン繊維)を混合した後、加圧成形することによって得た板状正極活物質21と、同上繊維状活性炭の板状体18と、水素吸蔵合金粉末とEVA樹脂と導電性フィラー(カーボンブラックとカーボン繊維)を混合した後、加圧成形することによって得た板状負極活物質19aを有する電池を作製した。22はセパレーター、23aは正極集電体、23bは負極集電体であり、電解液はKOH水溶液である。
図11は下記の試算に用いた電気二重層キャパシターの概略構成を示す断面図であり、24、25は活性炭分極性電極であり、これら電極はセパレーター26を介して対向している。27は正極集電体、28は負極集電体、29はガスケット(絶縁体)である。
a.負極側に繊維状の活性炭を添加した場合
図9に示す構成の電池(本発明の電池例1)と、図9に示す構成の電池において、繊維状活性炭の板状体18と板状負極活物質19aに代えて、水素吸蔵合金粉末と繊維状活性炭を重量比で3:2で混合したものを負極活物質材料とする電池(本発明の電池例2)と、図9に示す構成の電池において、繊維状活性炭の板状体18に代えて粉末状活性炭の板状体を用いた電池(比較例1の電池)と、図9に示す構成の電池において、繊維状活性炭の板状体18と板状負極活物質19aに代えて、水素吸蔵合金粉末と粉末状活性炭を重量比で3:2で混合したものを負極活物質材料とする電池(比較例の電池2)と、図9から繊維状活性炭の板状体18を取り除いた従来の二次電池について、各電池の活物質重量(活性炭を含む)を同じにして最大出力密度を試算した結果は、次のとおりである。
比較例1の電池=1670W/kg、比較例2の電池=1400W/kg、
従来の二次電池=1320W/kg
上記試算結果に示されているように、本発明の電池の出力密度が高いことは明らかである。
図9とは異なり、図14に示すように、繊維状活性炭の板状体18を正極側に添加した電池(本発明の電池例3)と、図14に示す構成の電池において、繊維状活性炭の板状体18と板状正極活物質21に代えて、水酸化ニッケル粉末と繊維状活性炭を重量比で3:2で混合したものを正極活物質材料とする電池(本発明の電池例4)と、図14に示す構成の電池において、繊維状活性炭の板状体18に代えて粉末状活性炭の板状体を用いた電池(比較例3の電池)と、図14に示す構成の電池において、繊維状活性炭の板状体18と板状正極活物質21に代えて、水酸化ニッケル粉末と粉末状活性炭を重量比で3:2で混合したものを正極活物質材料とする電池(比較例の電池4)と、図14から繊維状活性炭の板状体18を取り除いた従来の二次電池について、各電池の活物質重量(活性炭を含む)を同じにして最大出力密度を試算した結果は、次のとおりである。
比較例3の電池=1370W/kg、比較例4の電池=1340W/kg、
従来の二次電池=1320W/kg
上記試算結果に示されているように、負極側に添加するよりも出力密度の増加は少ないが、正極側に繊維状の活性炭を添加した場合にも、活性炭のない従来の二次電池や粉末状活性炭を添加した電池に比べて、明らかに出力密度が向上することが分かる。
モーター等の回転機類は起動時に大電流を必要とするので、本発明のハイブリッド電池の用途として好ましいと考えられる。そこで、単車(排気量1200cc)の起動用セルモーターについて、図9に示す構成の本発明のハイブリッド電池と、図9から繊維状活性炭の板状体18を取り除いた従来の二次電池について、電池重量を同じにした場合における出力推移を試算した。その結果を図15に示す。
2 セパレーター
3 負極活物質成形体
4 繊維状活性炭の成形体
5 正極集電体
6 負極集電体
7 負極活物質成形体
8 正極活物質シート
9 セパレーター
10 繊維状活性炭シート
11 負極活物質シート
12 ケース
13 キャップ
14 繊維状活性炭を含有する負極活物質シート
15 白金板
16 電極
17 電極
18 繊維状活性炭の板状体
19 電極
19a 板状負極活物質
20 集電体
21 板状正極活物質
22 セパレーター
23a 正極集電体
23b 負極集電体
24 活性炭分極性電極
25 活性炭分極性電極
26 セパレーター
27 正極集電体
28 負極集電体
29 ガスケット(絶縁体)
Claims (7)
- 正極活物質成形体の一方の側にセパレーターを介して負極活物質成形体を配し、正極活物質成形体の他方の側にセパレーターを介して繊維状活性炭の成形体を配し、正極活物質成形体を正極集電体と接続し、負極活物質成形体を負極集電体と接続し、繊維状活性炭の成形体を正極集電体または負極集電体と接続したことを特徴とするハイブリッド電池。
- セパレーターを介して一方の側に正極活物質成形体を配し、セパレーターを介して他方の側に繊維状活性炭の成形体に続けて負極活物質成形体を配し、正極活物質成形体を正極集電体と接続し、負極活物質成形体を負極集電体と接続し、繊維状活性炭の成形体を負極集電体と接続したことを特徴とするハイブリッド電池。
- セパレーターを介して一方の側に負極活物質成形体を配し、セパレーターを介して他方の側に繊維状活性炭の成形体に続けて正極活物質成形体を配し、負極活物質成形体を負極集電体と接続し、正極活物質成形体を正極集電体と接続し、繊維状活性炭の成形体を正極集電体と接続したことを特徴とするハイブリッド電池。
- セパレーターを介して一方の側に正極活物質成形体を配し、セパレーターを介して他方の側に繊維状活性炭を含有する負極活物質成形体を配し、正極活物質成形体を正極集電体と接続し、繊維状活性炭を含有する負極活物質成形体を負極集電体と接続したことを特徴とするハイブリッド電池。
- セパレーターを介して一方の側に繊維状活性炭を含有する正極活物質成形体を配し、セパレーターを介して他方の側に負極活物質成形体を配し、繊維状活性炭を含有する正極活物質成形体を正極集電体と接続し、負極活物質成形体を負極集電体と接続したことを特徴とするハイブリッド電池。
- 正極活物質に水酸化ニッケルを用い、負極活物質に水素吸蔵合金を用いる請求項1、2、3、4または5記載のハイブリッド電池。
- セパレーターが、正極活物質成形体、負極活物質成形体、繊維状活性炭の成形体の表面近傍に位置するように、略プリーツ状に配置されている請求項1、2または3記載のハイブリッド電池。
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