JP2015153621A - アルカリ蓄電池 - Google Patents
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Abstract
Description
硫酸処理度=(セパレータ中のSO4量(g)/SO4式量)/(セパレータ重量(g)×3/(プロピレン分子量))
硫酸処理度=(セパレータ中のSO4量(g)/SO4式量)/(セパレータ重量(g)×3/(プロピレン分子量))
(セパレータの作製)
ポリオレフィン系接着繊維、高強度ポリプロピレン繊維を材料に用い、極細繊維を適量に配合した目付が65g/m2となるセパレータを公知の方法で作製した。そして、ポリオレフィン製不織布からなり、硫酸処理とコロナ放電処理を施した第1のセパレータ31と、親水処理を施さない第2のセパレータ32と、硫酸処理以外の親水処理を施した第3のセパレータ33と、を用いている。
硫酸処理度=(セパレータ中のSO4量(g)/SO4式量)/(セパレータ重量(g)×3/(プロピレン分子量))
そして、公知の方法を用い、コロナ放電処理により表面改質を行い第1のセパレータ31を作製した。
水酸化ニッケル粉末を活物質とし、添加材としてコバルト化合物と希土類酸化物を加え、増粘剤、結着剤、純水とともに混練し正極合剤ペーストを作製した。この正極合剤ペーストを芯剤である発泡メタル式(SME;Sponge Metal)多孔体へ充填し、乾燥および所定の厚みに加圧した後、所定の寸法に切断して6000mAhの理論容量を持つSME式正極を作製した。
水素吸蔵合金粉末を活物質とし、添加材としてアセチレンブラックと希土類酸化物を加え、増粘剤、結着剤、純水とともに混練し負極合剤ペーストを作製した。この負極合剤ペーストを芯剤であるパンチングメタルに塗着し、乾燥および所定の厚みに加圧した後、所定の寸法に切断して9000mAhの理論容量を持つ負極を作製した。
上記のようにして作製した第1のセパレータ31と第2のセパレータ32と第3のセパレータ33及び正極と負極を準備し、図2に示すように第2のセパレータ32の巻き始め部の巻回方向の長さL1およびL2は、正極の巻き始めから10mmとなるようした。また、図3に示すように、第3のセパレータ33は、正極の巻き終り部の外側を覆うように渦巻状に巻回して、電極群を作製した。そして、第3のセパレータ33の長さを、アルカリ蓄電池の断面中心から最外層の電極までの長さを電極群径とすると、電極群径×πとした。
上述のようにして作製した電極群の平面部に正極集電体および負極集電体をそれぞれ溶接した。さらに負極端子を兼ねる外装缶に挿入した後、比重が1.26である水酸化カリウム、水酸化ナトリウムおよび水酸化リチウムからなるアルカリ電解液を正極容量に対して2.4ml/Ahの割合で注入し、電解液量指数を1.1としてニッケル水素電池を作製した。この電池を実施例1とする。
実施例1に対し、電解液量指数を1.0としたこと以外は、実施例1と同様にして作製したニッケル水素電池を実施例2とする。尚、電解液量指数は以下の式で表される。
電解液量指数=電解液量(cc)/(正極空間体積+負極空間体積+セパレータ空間体積)(cc)
実施例1に対し、第3のセパレータ33の長さを群径×π/4としたこと以外は、実施例1と同様にして作製したニッケル水素電池を実施例3とする。
実施例1に対し、第1のセパレータ31の硫酸処理度を10.×10−3としたこと以外は、実施例1と同様にして作製したニッケル水素電池を実施例4とする。
実施例1に対し、第1のセパレータ31の硫酸処理度を1.5×10−3としたこと以外は、実施例1と同様にして作製したニッケル水素電池を実施例5とする。
実施例1に対し、第1のセパレータ31の硫酸処理度を3.5×10−3としたこと以外は、実施例1と同様にして作製したニッケル水素電池を実施例6とする。
実施例1に対し、第1のセパレータ31の硫酸処理度を4.0×10−3としたこと以外は、実施例1と同様にして作製したニッケル水素電池を実施例7とする。
実施例1に対し、第2のセパレータ32の巻き始め部の巻回方向の長さL1およびL2は、正極の巻き始めから5mmとなるようにしたこと以外は、実施例1と同様にして作製したニッケル水素電池を実施例8とする。
実施例1に対し、第2のセパレータ32の巻き始め部の巻回方向の長さL1およびL2は、正極の巻き始めから20mmとなるようにしたこと以外は、実施例1と同様にして作製したニッケル水素電池を実施例9とする。
実施例1に対し、第2のセパレータ32の巻き始め部の巻回方向の長さL1およびL2は、正極の巻き始めから30mmとなるようにしたこと以外は、実施例1と同様にして作製したニッケル水素電池を実施例10とする。
実施例1に対し、第3のセパレータ33に硫酸処理を施し、長さを群径×π/4としたこと以外は、実施例1と同様にして作製したニッケル水素電池を比較例1とする。
実施例1に対し、第3のセパレータ33に親水処理を施さず、長さを群径×π/4としたこと以外は、実施例1と同様にして作製したニッケル水素電池を比較例2とする。
実施例1に対し、第2のセパレータ32に硫酸処理を施し、第3のセパレータ33を無くしたこと以外は、実施例1と同様にして作製したニッケル水素電池を比較例3とする。
実施例1に対し、第3のセパレータ33を無くしたこと以外は、実施例1と同様にして作製したニッケル水素電池を比較例4とする。
実施例1に対し、第2のセパレータ32を無くし、第3のセパレータ33の長さを群径×π/4としたこと以外は、実施例1と同様にして作製したニッケル水素電池を比較例5とする。
実施例1に対し、第1のセパレータ31の親水処理を硫酸処理のみとし、第2のセパレータ32及び第3のセパレータ33を無くしたこと以外は、実施例1と同様にして作製したニッケル水素電池を比較例6とする。
実施例1に対し、第1のセパレータ31の親水処理をコロナ処理のみとし、第2のセパレータ32及び第3のセパレータ33を無くしたこと以外は、実施例1と同様にして作製したニッケル水素電池を比較例4とする。
実施例1に対し、第2のセパレータ32及び第3のセパレータ33を無くしたこと以外は、実施例1と同様にして作製したニッケル水素電池を比較例8とする。
充電・・・600mAにて15時間(充電後に1時間放置)
放電・・・1200mAにて1.0Vに達するまで
充電・・・6500mAにて1時間
放電・・・6000mAにて1.0Vに達するまで
これを10回繰り返した。
充電後に以下に示す4種類の放電を行った。
充電・・・3000mAにて1時間
放電・・・6000mAにて20秒、休止5分、充電・・・6000mAにて20秒、休止5分
放電・・・18000mAにて20秒、休止5分、充電・・・18000mAにて20秒、休止5分
放電・・・36000mAにて20秒、休止5分、充電・・・36000mAにて20秒、休止5分
放電・・・60000mAにて20秒、休止5分、充電・・・60000mAにて20秒、休止5分
以下に示す充電、休止、放電を行った。
充電・・・25℃雰囲気下で3000mAにて1.6時間
休止・・・65℃雰囲気下で2週間
放電・・・25℃雰囲気下で2000mAにて1.0Vに達するまで
充電・・・25℃雰囲気下で3000mAにて1.6時間
休止・・・45℃雰囲気下で10日間
放電・・・25℃雰囲気下で2000mAにて1.0Vに達するまで
以下に示す充電を行った。
充電・・・25℃雰囲気下で3000mAにて1.6時間
以下に示す充電を行った。
充電・・・25℃雰囲気下で3000mAにて1.6時間
図6は、上述の実施例と比較例の電池特性に関する実験結果を示す表である。上述したように、蓄電池の電池特性については、1)出力特性、2)寿命特性、3)自己放電特性、4)微小短絡発生度、5)保存による電圧低下発生率、の五つの観点から比較した。
2:金属製外装缶
3:正極側キャップ
4:負極側キャップ
5:安全弁
8:ガスケット
10:正極
20:負極
30:セパレータ
31:第1のセパレータ
32:第2のセパレータ
33:第3のセパレータ
Claims (9)
- スポンジメタル基板を用いた正極と負極がセパレータを介して巻回された電極群を備えたアルカリ蓄電池であって、
硫酸処理とコロナ放電処理を施したポリオレフィン製不織布からなる第1のセパレータと、
親水処理を施さないポリオレフィン製不織布からなる第2のセパレータと、
硫酸処理以外の親水処理を施したポリオレフィン製不織布からなる第3のセパレータと、
を備えるアルカリ蓄電池。 - 請求項1記載のアルカリ蓄電池であって、
前記第2のセパレータは巻回された電極群に対して、正極の巻き始め部の内側と外側を覆うアルカリ蓄電池。 - 請求項1または2に記載のアルカリ蓄電池であって、
前記第3のセパレータは巻回された電極群に対して、正極の巻き終わり部の外側を覆うアルカリ蓄電池。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載のアルカリ蓄電池であって、
当該アルカリ蓄電池の断面中心から最外層の電極までの長さを電極群径とすると、前記第3のセパレータの長さが(電極群径×π/4)以上であるアルカリ蓄電池。 - 請求項4記載のアルカリ蓄電池であって、
前記第3のセパレータの長さがL3のとき、(電極群径×π/4)<L3≦(電極群径×π)に設定される、アルカリ蓄電池。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載のアルカリ蓄電池であって、
前記第3のセパレータがコロナ放電処理を施したものであるアルカリ蓄電池。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載のアルカリ蓄電池であって、
前記第1のセパレータはポリオレフィン系接着繊維を用いた主繊維と高強度ポリプロピレンを用いた極細繊維からなるアルカリ蓄電池。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載のアルカリ蓄電池であって、
前記第1のセパレータの硫酸処理の程度は、下記の計算式で表わされる値に対して1.5×10−3〜3.5×10−3の範囲であるアルカリ蓄電池。
硫酸処理度=(セパレータ中のSO4量(g)/SO4式量)/(セパレータ重量(g)×3/(プロピレン分子量)) - 請求項2に記載のアルカリ蓄電池であって、
前記正極の巻き始め部の内側と外側とを覆う第2のセパレータにおいて、当該第2のセパレータの正極の巻き始め部からの長さが5〜30mmの範囲に設定されているアルカリ蓄電池。
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