JP2925695B2 - 金属水素化物蓄電池の製造方法 - Google Patents

金属水素化物蓄電池の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は、負極に水素吸蔵合金を用いた密閉型金属水
素化物蓄電池の製造方法に関するものである。
(ロ)従来の技術 従来からよく用いられている蓄電池には、ニッケル−
カドミウム蓄電池、鉛蓄電池などがある。近年、これら
の電池により軽量且つ高エネルギー密度となる可能性の
ある電池として、水素吸蔵合金に水素を吸蔵させた金属
水素化物を用いた水素吸蔵合金電極を負極として備えた
金属水素化物蓄電池が注目されている。
この種金属水素化物蓄電池の負極材料としての水素吸
蔵合金は、たとえば、特開昭62−246359号公報や特開昭
63−21750号公報などに示されるように、水素吸蔵合金
の組成を改良することにより、充放電時の合金の耐腐食
性の向上及び合金の微粉化の抑制がはかられている。
しかしながら、水素吸蔵合金を用いた負極は、初期の
活性度が低いため、放電容量が小さく、作動電圧が低い
という問題があり、特に、この傾向は高率放電や低温で
の放電の際に著しくなる。充分な放電容量と作動電圧を
得るためには、電池を構成した後、十数サイクルの充放
電を行って活性化する必要があるが、製造工程が複雑に
なるため、簡単な方法で活性度を高める必要がある。
この活性度を高める方法として、特公昭60−40668号
広報では、水素吸蔵合金材料を水素雰囲気下で水素の吸
蔵・放出させる方法が提案され、特開平1−102861号公
報では、電池作製時の電解液注液、封口工程の前に、水
素雰囲気下で負極に水素の吸蔵・放出をさせる方法が提
案されている。しかし、これらの方法では、水素を吸蔵
・放出させるために、高圧の水素雰囲気を作らなければ
ならず、このための大がかりな装置が必要であり、製造
工程も複雑になる。
また、特開昭61−7575号公報では、水素吸蔵合金負極
をアルカリ水溶液中で充放電した後、正極及びセパレー
タと共に電池に組み込む方法が提案されているが、アル
カリ水溶液中での充放電や水洗、乾燥などの繁雑な工程
が必要となる。
そして、活性度を高める上記の何れの方法において
も、活性化された負極が大気に触れた場合には、負極材
料の水素吸蔵合金が酸化され、活性度が低下するため、
電池を封口するまでの工程をアルゴンなどの不活性ガス
雰囲気下で行い、合金の酸化を抑える必要がある。
(ハ)発明が解決しようとする課題 本発明は上記問題を解決するため、繁雑な操作を行う
ことなしに、低温放電や高率放電などの放電特性の向上
した密閉型金属水素化物蓄電池を得ることのできる製造
方法を提供しようとするものである。
(ニ)課題を解決するための手段 本発明の金属水素化物蓄電池の製造方法は、上記課題
を解決するために、水素を可逆的に吸蔵、放出する水素
吸蔵合金を主体として構成した負極を備えた密閉型電池
を封口し、充電した後、放電し、その後30〜80℃の温度
雰囲気下において、電池電圧が1V以下0V以上の状態で1
時間以上放電することを特徴とするものである。
また、前記放電を、放電電流をしぼりこんで行くこと
によって行うことにより、より一層の効果を得ることが
可能である。
(ホ)作 用 水素吸蔵合金は、粉砕や電極作製などの製造工程にお
いて表面が酸化されるため、この合金を用いた活性度が
低下し、充放電効率や、満充電時に正極から発生する酸
素ガスの消費効率が低下することが知られている。
ところが、電池を30〜80℃の温度雰囲気下で放電し、
特に電池電圧を1V以下まで放電にすることにより、負極
の水素吸蔵合金表面の酸化被膜を部分的に破壊でき、こ
れによって、合金内部の活性面が表面に露出すると共
に、反応表面積も大きくなり活性度が向上する。そし
て、この活性度の向上によって、充放電効率が向上し、
低温放電や高率放電などが可能となる。
但し、電池電圧を0V以下にすると負極が酸化され、逆
に活性度が低下する。このため、1V以下では、負荷放
置、例えば抵抗を接続して放置するなどして、電池電圧
を漸減させ、放電電流をしぼりこんで行き、電池電圧が
0V未満になることを防止すると、より有効である。
また、このように、放電電流をしぼりこんで放電する
と、負極全体で放電深度が均一に深くなるため、合金自
体の活性度が向上する。
(ヘ)実施例 負極に用いる水素吸蔵合金ん原材料金属として、市販
のミッシュメタル(Mm、希土類元素の混合物)と、ニッ
ケルと、コバルトと、アルミニウムと、マンガンを用い
て、元素比で1.0:3.2:1.0:0.2:0.6に秤量したのち、高
周波導炉内で溶解鋳造し、MmNi3.2CoAl0.2Mn0.6の組成
を有する合金を得る。この合金を機械的に粉砕して、平
均約80μmの粉末にした後、合金重量に対して1.0重量
%のポリエチレンオキサイドと、分散媒としての水を加
えて混合し、スラリー状にした。このスラリーをニッケ
ル鍍金を施したパンチングメタルからなる集電体に塗布
後、所定の厚みに加圧し、切断して水素吸蔵合金負極を
得た。
この負極を、容量が負極より小さな公知のニッケル正
極と組み合わせ、正極容量規制で公称容量1000mAHの密
閉型ニッケル−水素蓄電池を作製し、この電池を室温に
おいて100mAの電流で充電した後、200mAの電流で電池電
圧を1Vまで放電した。
前記電池電圧が1Vまで低下した電池を、前記放電後す
みやかに、、第1表に示すように、各種温度において6
Ωの抵抗を接続して放置することにより放電した。
また、比較例として、前記電池電圧が1Vまで低下した
電池を負荷を接続することなしに、20℃で2時間放置
し、この電池Sとし、同様に30℃で24時間放置した電池
をT、60℃で24時間放置した電池をU、80℃で24時間放
置を電池Vとする。
上記抵抗を接続し負荷放置した電池A〜Rは、前記1V
までの放電の後、負荷放置により電池電圧が1Vから徐々
に低下し、負荷放置の間は電池電圧が1V以下0V以上を維
持した。また、放置後の電池電圧は、何れも0Vより大き
く1Vより小さくなっていた。
一方、抵抗を接続せずに放置した電池S〜Vは、放置
後の電池電圧が何れも1.2Vとなり、放置により放電の電
圧に復帰していた。
また、上記電池A〜Vの活性度を調べるため、これら
の電池を、20℃で100mAの電流で16時間充電を行った
後、0℃で約1時間放置後、同じく0℃で1000mAの電流
で放電を行った。この結果を第1図に示す。
第1図の放電曲線から明らかなように、0℃における
1C(1000mA)放電という低温高率放電いおいては、電池
電圧が1Vになるまで放電を行った後、抵抗を接続して20
℃で放置することによって、1V以下まで放電した電池A
〜Dは、放電開始直後に放電電圧が急激に低下してい
る。また、電池電圧が1Vになるまでしか放電せず、抵抗
を接続しないで放電した電池、つまり、電池電圧が1V以
上で放置された電池S〜V、及び抵抗を接続して30℃以
上の温度で放置した電池においても、放置時間が30分と
短い電池E、J及びNは、同様に放電開始直後に電圧が
低下している。
これに対して、電池電圧が1Vになるまで放電を行った
後、抵抗を接続して30℃以上の雰囲気温度で1時間以上
放置することによって、1V以下まで放電した電池F〜
I、K〜M及びO〜Rは、放電容量、作動電圧が共に大
幅に向上している。
このように、30℃以上の雰囲気温度で抵抗を接続して
1時間以上放置した電池の性能が向上するのは、水素吸
蔵合金の脱水素反応(放電反応)が吸熱反応であり、雰
囲気温度が高くなるほど反応が進行し易くなるためと考
えられ、30℃以上の温度で電池を放電することによっ
て、放電をスムースに進行させることが可能となり、放
電深度を深くできるためと考えられる。
そして、この放電により、負極に用いた水素吸蔵合金
の表面に存在する酸化被膜が壊れ、合金内部の活性な断
面が表面に露出し、これと共に反応表面積が大きくなっ
て、負極が活性化し充電効率が向上すると考えられる。
これに対して、1時間未満の放置で放電容量が充分に
向上しなかったのは、電池温度が十分に上昇しないた
め、活性化も十分でなかったためと考えられる。
また、抵抗を接続しないで放置した電池では、雰囲気
温度を高くし、放電し易い状態になっても、放電が行わ
れないため、合金表面の酸化被膜が壊れず、負極が活性
化されていないと考えられる。
第2図は、抵抗を接続し20℃の温度雰囲気で24時間放
置した電池D、及び60℃の温度雰囲気で24時間放置した
電池Mと、抵抗接続せずに60℃の温度雰囲気で24時間放
置した電池Uの電池外装缶の缶底に孔を開けて、圧力セ
ンサーを取り付け、1000mA(1C)の電流で高率充電した
際の電池内部圧力を測定した結果を示す図面である。
第2図から明らかなように、前記電池Mは電池Dや電
池Uより電池内部圧力の上昇が低く抑えられている。こ
れは、電池Mでは負極の活性化しており、負極における
水素ガスの発生や、正極から発生する酸素ガスの吸収性
能が向上しているからと考えられる。
以上のように、1V以下での放電は雰囲気温度が高い
程、放電が進行し易く有効である。しかし、極端な高温
中では、電池の構成上、セパレータやガスケットなどの
劣化の危険性が生じるため、活性化処理時の放電雰囲気
温度は、80℃以下とすることが望ましい。
(ト)発明の効果 本発明により、電池を封口した後、30〜80℃の温度雰
囲気下において、電池電圧が1V以下0V以上の状態で1時
間以上放電することにより、初期活性度が高く放電性能
の優れた金属水素化物蓄電池を提供することが可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は放電特性図、第2図は高率充電時の充電量と電
池内部圧力との関係を示す図である。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01M 10/24

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水素を可逆的に吸蔵、放出する水素吸蔵合
    金を主体として構成した負極と、正極と、セパレータ
    と、電解液とを備えた密閉型電池を封口し、充電した
    後、放電し、その後30〜80℃の温度雰囲気下において、
    電池電圧が1V以下0V以上の状態で1時間以上放電するこ
    とを特徴とする金属水素化物蓄電池の製造方法。
  2. 【請求項2】前記電池電圧が1V以下0V以上の状態での放
    電を、放電電流をしぼりこんで行くことにより行う請求
    項1記載の金属水素化物蓄電池の製造方法。
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CN1076889C (zh) 1994-08-09 2001-12-26 日本电池株式会社 制备镍-氢电池的方法

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