JP2940952B2 - ニッケル・水素アルカリ蓄電池の製造方法 - Google Patents
ニッケル・水素アルカリ蓄電池の製造方法Info
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Description
ルカリ蓄電池の製造方法に関する。
水素アルカリ蓄電池は、エネルギー密度が現在の代表的
なニッケル・カドミウム蓄電池に比べて1.5倍以上も大
きいことから、大容量の蓄電池として注目され、精力的
に研究・開発がなされている。
ドミウム蓄電池と基本的に同構造、同構成であるが、過
充電過程での電池内圧上昇の抑制や過放電過程での転極
防止等の観点から、正極と負極の容量をバランス化する
ことが重要である。
236274号には正極・負極の全容量に基づく正極と負極の
容量バランスを規定したニッケル・水素アルカリ蓄電池
が開示されている。また、特開昭62−15769号には単位
容積当りの正極と負極の容量バランスを規定したニッケ
ル・水素アルカリ蓄電池が開示されている。
る正極・負極の全容量に基づく正極と負極の容量バラン
スの規定や単位容積当りでの正極と負極の容量バランス
の規定だけでは、負極の利用率が正極の利用率よりも劣
ることに伴う大電流放電時の負極容量規制による不具合
が生じることもあり、密閉形蓄電池の性能を長期間に亘
って安定的に維持することが困難であった。
られている。しかしながら、かかる方法では工程が煩
雑で水素を吸蔵した状態の水素吸蔵合金粉末を取り扱う
上での危険性を有し、正極を構成する活物質中に金属
コバルトを含む非焼結式ニッケル正極を用いた電池の場
合には電極作製時に空気中の酸素により酸化され易い金
属コバルトを安定的に取扱うことが困難である、等の問
題があった。
もので、過充電状態での電池内圧上昇を抑制すると共
に、負極に一部充電部分として適正な量を残留して大電
流放電・過放電の特性を長期間に亘って安定的に維持し
得るニッケル・水素アルカリ蓄電池の製造方法を提供し
ようとするものである。
法は、水素吸蔵合金を主成分とする負極と活物質及びCo
Oを含む非焼結式ニッケル正極とをセパレータを介して
密閉容器内に収納し、かつ前記容器内にアルカリ電解液
を注液後、封口した構造のニッケル・水素アルカリ蓄電
池を組み立てる工程と、前記蓄電池を保管する工程と、
前記蓄電池に前記CoOがオキシ水酸化コバルトに酸化さ
れる電気量の1.5倍以上の電気量が通電されるまで電流
値を0.05〜1CmAの範囲にする初充電を施す工程とを具備
することを特徴とするものである。
し、必要に応じて導電性粉末を配合した合剤を集電体で
ある導電性芯体に被覆、固定した構造を有する。
制限されるものではなく、電解液中で電気化学的に発生
させた水素を吸蔵でき、かつ放電時にその吸蔵水素を容
易に放出できるものであればよく、例えばLaNi5、MmN
i5、LmNi5(Lm;ランタン富化したミッシュメタル)、及
びこれらのNiの一部をAl、Mn、Fe、Co、Ti、Cu、Zn、Z
r、Cr、Bのような元素で置換した多元素系のもの、又
はTiNi系、TiFe系のものを挙げることができる。
ばポリアクリル酸ソーダ、ポリテトラフルオロエチレン
(PTFE)、カルボキシメチルセルロース(CMC)等を挙
げることができる。かかる高分子結着剤の配合割合は、
水素吸蔵合金粉末100重量部に対して0.5〜5重量部の範
囲とすることが望ましい。
カーボンブラック、黒鉛等を挙げることができる。かか
る導電性粉末の配合割合は、前記水素吸蔵合金粉末100
重量部に対して0.1〜4重量部とすることが望ましい。
ドメタル、エキスパンドメタル、金網等の二次元構造の
もの、発泡メタル、網状焼結金属繊維などの三次元構造
のもの等を挙げることができる。
流値を0.05CmA未満にすると正極中に含まれるCoOのオキ
シ水酸化コバルトへの酸化が不充分となり、負極に一部
充電部分を残留させることができなくなり、一方その電
流値が1CmAを越えるとCoOがオキシ水酸化コバルトに酸
化される効率の低下(水素吸蔵合金を含む負極の一部充
電部分の減少)、作製初期の前記負極の電極活性度が高
くならず、過充電領域で正極から発生する酸素ガスを迅
速に水に戻す還元反応が不充分となって電池内圧の上昇
等を招くからである。
キシ水酸化コバルトに酸化される電気量の1.5倍以上の
電気量が通電される期間未満にすると、正極中に含まれ
るCoOのオキシ水酸化コバルトへの酸化が不充分とな
り、負極に一部充電部分を残留させることができなくな
る。
含む非焼結式ニッケル正極とをセパレータを介して密閉
容器内に収納し、かつ前記容器内にアルカリ電解液を注
液後、封口した構造のニッケル・水素アルカリ蓄電池を
0.05〜1CmAの電流値で初充電すると、前記CoOがオキシ
水酸化コバルトに酸化され、つづいて正極活物質である
水酸化ニッケルが酸化されてオキシ水酸化ニッケルを生
成していく。この初充電時に生成されるオキシ水酸化コ
バルトは、放電を行っても還元されずに安定状態を維持
し、CoOが水酸化コバルトに酸化される時に消費される
電気量がそのまま負極の還元として働くため、負極に充
電状態として残存することになる。このような電流値で
の初充電を、前記CoOがオキシ水酸化コバルトに酸化さ
れる電気量の1.5倍以上の電気量が通電される期間行う
ことによって、負極に一部充電部分として適正な量、つ
まり負極の利用率が正極の利用率よりも劣ることに伴う
負極容量規制を招かない最適な量、を残留できる。従っ
て、過充電状態での電池内圧上昇を抑制すると共に、大
電流放電・過放電特性を長期間に亘って安定的に維持し
得るニッケル・水素アルカリ蓄電池を製造することがで
きる。
の粒径の粉末に粉砕した水素吸蔵合金粉末を用意した。
つづいて、この水素吸蔵合金粉末に有機結着剤としてPT
FE、ポリアクリル酸ナトリウム、CMCと、導電性粉末と
してカーボンブラックと水を添加し、混練してペースト
を調製した。ひきつづき、このペーストをパンチドメタ
ルに塗布、乾燥、圧延を行った後、裁断して95mm×39mm
×0.4mmの水素吸蔵合金電極(負極)を作製した。
剤及び粘性剤を添加、混練して調製したペーストをニッ
ケル焼結繊維基板(多孔度95%)にに充填した後、乾
燥、圧延し、更に裁断して63mm×39mm×0.70mmの非焼結
式ニッケル正極を作製した。
ミド不織布からなる厚さ0.2mmのセパレータを介して捲
回することにより作製した電極群を用いて第1図に示す
AAサイズの試験セルを組み立てた。第1図において電池
ケースは、アクリル樹脂製のケース本体1と封口板の役
目を果たすキャップ2とから構成されている。前記ケー
ス本体1の中心部には、AAサイズの金属容器と同一の内
径、高さを有する空間3が形成されており、この空間3
内には前記構成の電極群4が収納されている。前記キャ
ップ2には、圧力検出器5が取り付けられてセル内の圧
力をモニタできようになっている。前記ケース本体1及
びキャップ2は、前記電極群4が収納された空間3内に
KOHとLiOHが7規定、1規定となるように調製した電解
液を2.4ml注入した後、ゴムシート6及びOリング7を
介して組み立てられ、ボルト8及びナット9により密閉
されている。また、前記電極群4の負極に接続されたリ
ード10、正極に接続されたリード11は夫々前記ゴムシー
ト6及びOリング7の間を通して外部に延出されてい
る。
時間静置、保管した後、下記第1表に示す各種の電流値
で、電池容量の150%まで初充電を行った。かかる初充
電後の電池内圧挙動を同第1表に併記した。
電した電池を分解し、負極である水素吸蔵合金電極に放
電されずに残留した一部充電状態の電気量(残留量)を
測定した。ここで、負極の残留量とは水素吸蔵合金電極
の全容量に対する水素吸蔵合金電極に放電されずに残留
した一部充電状態の電気量の割合を意味する。また、1C
mAにて電池容量の150%まで充電し、1CmAで0.8Vまで放
電する充放電を繰り返して充放電サイクル寿命を測定し
た。但し、充電と放電、放電と充電の間にそれぞれ休止
時間として30分間のオープン状態を持たせた。これらの
結果を同第1表に併記した。
いてAAサイズのニッケル・水素アルカリ蓄電池を組み立
て、前述した条件で初充電を行った後、前記条件で充放
電を繰り返し、30サイクル目で過放電試験を行った。そ
の結果を同第1表に併記した。
B、C、D、E、Fは、サイクル寿命特性や大電流での
放電・過放電特性が良好であることがわかる。これに対
し、試験セルA、Hでは負極である水素吸蔵合金電極の
一部が充電状態になっているにも拘らず、サイクル寿命
が短く、過放電時の電池内圧の上昇等の不具合が認めら
れた。また、試験セルGでは若干改善されているもの
の、実用的に満足する電池特性を有するものではない。
1000Ah)を45℃の温度で24時間静置、保管した後、下記
第2表に示す条件で初充電を行った。かかる初充電後の
負極の残留容量を測定した。その結果を同第2表に併記
した。なお、この試験セルの正極中のCoOがオキシ水酸
化コバルトの酸化に消費される電気量は、20%である。
いては初充電量が小さい(初充電期間が短い)ためにCo
Oの酸化が十分に行われず、その結果、負極である水素
吸蔵合金電極の一部充電部分の生成量が少くなり、前述
した試験セルAと同様に大電流での放電・過放電特性が
劣ることがわかる。これに対し、試験セルK〜Nについ
ては負極である水素吸蔵合金電極の一部充電部分の生成
量も多く、大電流での放電・過放電特性にも何等問題が
ないことがわかる。これは、初充電量が電池容量の30%
以上(CoOがオキシ水酸化コバルトの酸化に消費される
電気量の1.5倍以上の電気量が通電される期間)とすれ
ば特性上問題がないことを意味する。具体的には、試験
セルOのように初充電工程の短縮を図る目的で初充電時
の電流値を途中で変化させてトータルで150%まで充電
した場合でも前述したような効果を達成できる。しかし
ながら、試験セルJのように前記期間がCoOがオキシ水
酸化コバルトの酸化に消費される期間と同等である場合
には、CoOがオキシ水酸化コバルトに酸化される反応
と、正極活物質であるNi(OH)2がオキシ水酸化ニッケル
に酸化される反応との競争反応が始まる時点となり、Co
Oがオキシ水酸化コバルトに酸化される反応が効率よく
行えなくなるという問題が生じる。
吸蔵合金電極の一部を充電部分として容易に生成するこ
とができ、長期間安定した性能を取り出せると共に、大
電流での放電や万一過放電状態に至った場合でも電池内
圧の上昇に伴う漏液、破裂を防止できる適正な正極・負
極の容量バランスを有するニッケル・水素アルルカリ蓄
電池の製造方法を提供できる。
面図である。 1……電池ケース、2…キャップ、4…電極群、5…圧
力検出器。
Claims (1)
- 【請求項1】水素吸蔵合金を主成分とする負極と活物質
及びCoOを含む非焼結式ニッケル正極とをセパレータを
介して密閉容器内に収納し、かつ前記容器内にアルカリ
電解液を注液後、封口した構造のニッケル・水素アルカ
リ蓄電池を組み立てる工程と、 前記蓄電池を保管する工程と、 前記蓄電池に前記CoOがオキシ水酸化コバルトに酸化さ
れる電気量の1.5倍以上の電気量が通電されるまで電流
値を0.05〜1CmAの範囲にする初充電を施す工程と を具備することを特徴とするニッケル・水素アルカリ蓄
電池の製造方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1240070A JP2940952B2 (ja) | 1989-09-18 | 1989-09-18 | ニッケル・水素アルカリ蓄電池の製造方法 |
US07/584,115 US5032475A (en) | 1989-09-18 | 1990-09-18 | Nickel-metal hydride secondary cell |
EP90310213A EP0419220B1 (en) | 1989-09-18 | 1990-09-18 | Nickel-metal hydride secondary cell |
DE69014183T DE69014183T2 (de) | 1989-09-18 | 1990-09-18 | Nickel-Metallhydridsekundärzelle. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03102780A JPH03102780A (ja) | 1991-04-30 |
JP2940952B2 true JP2940952B2 (ja) | 1999-08-25 |
Family
ID=17054045
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1240070A Expired - Fee Related JP2940952B2 (ja) | 1989-09-18 | 1989-09-18 | ニッケル・水素アルカリ蓄電池の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2940952B2 (ja) |
-
1989
- 1989-09-18 JP JP1240070A patent/JP2940952B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH03102780A (ja) | 1991-04-30 |
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