JP2982521B2 - 密閉形ニッケル水素電池 - Google Patents

密閉形ニッケル水素電池

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JP2982521B2
JP2982521B2 JP4303630A JP30363092A JP2982521B2 JP 2982521 B2 JP2982521 B2 JP 2982521B2 JP 4303630 A JP4303630 A JP 4303630A JP 30363092 A JP30363092 A JP 30363092A JP 2982521 B2 JP2982521 B2 JP 2982521B2
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battery
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hydride battery
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泰造 原田
一夫 荒樋
宏 油布
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/34Gastight accumulators
    • H01M10/345Gastight metal hydride accumulators
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電池内圧の上昇を抑制
できるようにした密閉形ニッケル水素電池に関するもの
である。
【0002】
【従来技術及びその問題点】今日におけるポータブル機
器の進歩は著しく、これらの機器に使用される電池に
は、高いエネルギー密度が求められており、従来から使
用されているニッケルカドミウム電池に代わり、軽量且
つ高容量のニッケル水素電池が注目されている。 とこ
ろで、ニッケル水素電池の密閉化は、ニッケルカドミウ
ム電池と同様に、電池充電時の正極から発生する酸素ガ
スを負極である水素吸蔵合金電極で消費することにより
成立している。酸素ガスは、水素吸蔵合金自体が反応し
て消費するが、その消費速度は小さく、多量の酸素ガス
が発生する充電条件下では、酸素ガスの消費速度が追い
つかず、電池内圧が上昇することがある。電池内圧の上
昇が大きくなりすぎると、電池内で発生した酸素ガスが
安全弁を通して電池外に放出され、場合によっては、こ
れに伴なって電解液等が電池外に放出されることもあ
り、サイクル特性の低下を引き起こす恐れがある。従っ
て、密閉化を実効あるものとするために、電池内圧の上
昇を充分に抑制することが求められていた。
【0003】
【発明の目的】本発明は、密閉形ニッケル水素電池の密
閉化を実効あるものとするために、電池内圧上昇の抑制
効果を高めた密閉形ニッケル水素電池を提供することを
目的とする。
【0004】
【目的を達成するための手段】本発明は、水素吸蔵合金
を主成分として含有する負極と、水酸化ニッケルを主成
分として含有する正極と、電解液と、セパレータとを、
構成材料として備えた密閉形ニッケル水素電池におい
て、負極にコバルト化合物を添加混合し、電解液中に生
成した2価のコバルト錯イオンを還元させることによ
り、水素吸蔵合金の表面にコバルトからなる層を形成
し、この負極を用いたことを特徴とするものである。
【0005】
【作用】コバルト化合物は、2価のコバルト錯イオンと
して電解液中に存在することとなり、この錯イオンは、
還元されることにより、水素吸蔵合金表面に付着してコ
バルト層を形成する。このコバルト層により、負極にお
ける触媒活性、更には、ガス吸収反応速度が向上し、従
って、電池内圧の上昇が抑制される。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図1及び図1のII矢視図である図2は本発明の一実
施例の密閉形ニッケル水素電池の外観図である。本実施
例の電池は、小型、角形のものである。
【0007】本実施例の電池は、次のような正極、電解
液、セパレータ、及び負極を構成材料として備えた30
00mAh形のものである。
【0008】正極は、亜鉛が固溶体化された高密度水酸
化ニッケル粉末をペースト状としてニッケル繊維基板に
充填してなるものであり、セパレータは、ポリアミド不
織布からなるものであり、電解液は、7規定の水酸化カ
リウム及び1規定の水酸化リチウムからなるものであ
る。
【0009】そして、負極は、水素吸蔵合金であるMm
NiAlCo系合金粉末に合金量に対して0.2%の一
酸化コバルト粉末を添加混合したものをペースト状とし
てニッケル繊維基板に充填し、この充填体を、電解液に
浸漬し、充電反応に供することにより、形成されたもの
である。図3は上記充填体における一酸化コバルトの状
態変化を示す図である。上記充填体を電解液に浸漬する
と、混合されている一酸化コバルト11は、2価のコバ
ルト錯イオンとなって電解液中に溶出し、上記合金粉末
間の隙間に入り込んでいく(図3(b))。そして、充
電反応に供すると、上記錯イオンは、還元されてコバル
トとなり、上記合金粉末の表面に付着して層12を形成
する(図3(c))。即ち、本実施例で用いる負極の上
記合金粉末表面には、コバルトからなる層が形成されて
いる。なお、1回の充電だけでは還元が不十分な場合に
は、充放電を繰り返してもよい。
【0010】図4はオージェ電子分光法によって求め
た、上記構成の負極の水素吸蔵合金粉末表面におけるコ
バルトのデプスプロファイルを示す図である。なお、比
較例として、一酸化コバルトを混合していない負極のデ
ータも示す。図中、Aは本実施例の負極、Bは比較例の
負極である。図4からわかるように、本実施例の負極の
上記合金粉末表面では、コバルトが多く検出されてお
り、上記合金粉末表面にはコバルトからなる層が形成さ
れている。
【0011】図5は上記構成の電池の充電時における電
池電圧の変化C及び電池内圧の変化Dを示す図であり、
図6は上記構成の電池の放電特性を示す図である。な
お、充電は20℃、0.3CmAで150%、放電は2
0℃、0.2CmAで電池電圧が1.0Vになるまで、
及び20℃、1.0CmAで電池電圧が1.0Vになる
まで行なった。図6において、E1は0.2CmAの場
合、E2は1.0CmAの場合を示す。
【0012】図5、6からわかるように、上記構成の電
池によれば、電池内圧の上昇は抑制され、良好な放電特
性が得られている。これは、負極の上記合金粉末表面に
付着して層を形成したコバルトにより、負極における触
媒活性、更には、ガス吸収反応速度が向上したからであ
る。
【0013】なお、上記構成の電池では、負極の上記合
金粉末に添加混合した一酸化コバルトの量を0.2%と
したが、これに限るものではなく、僅かでも添加混合し
ておけば、同様の作用効果を奏する。図7は一酸化コバ
ルトの添加量と充電時における電池内圧の上昇量との関
係を示す図である。なお、充電条件は、0.3CmAで
150%までである。図7からは、一酸化コバルトを僅
かでも添加しておけば作用効果があり、電池内圧の上昇
を充分に抑制できることがわかる。
【0014】
【0015】また、一酸化コバルトの代わりに、水酸化
コバルト又は硫酸コバルト等の2価のコバルト塩を添加
してもよく、同様の作用効果を奏する。
【0016】また、本発明は、円筒形の密閉形ニッケル
水素電池にも、もちろん適用でき、更に、その他の種々
の形状の密閉形ニッケル水素電池にも適用できる。
【0017】
【発明の効果】以上のように、本発明の密閉形ニッケル
水素電池によれば、負極にコバルト化合物を添加混合
し、電解液中に生成した2価のコバルト錯イオンを還元
させることにより、水素吸蔵合金の表面にコバルトから
なる層を形成し、この負極を用いたので、上記合金表面
のコバルト層により、負極における触媒活性、更には、
ガス吸収反応速度を向上でき、従って、電池内圧の上昇
を充分に抑制でき、密閉化を実効あるものにできる。し
かも、次の〜の効果も発揮できる。コバルト化合
物を、負極以外の構成材料、例えば正極やセパレータ
に、添加混合すると、コバルト化合物が電解液に溶出し
て負極にまで拡散するために、ある程度の放置時間が必
要であるが、本発明では、コバルト化合物を負極に添加
混合しているので、拡散のための時間が不要であり、放
置時間を短縮できる。コバルト化合物を電解液に添加
すると、コバルト化合物が電解液全体に溶解するため、
負極表面に一定量のコバルト層を形成するためには、多
量のコバルト化合物の添加が必要となるが、本発明で
は、コバルト化合物を負極に添加混合しているので、コ
バルト化合物が負極で溶解するために、少ない添加量で
一定量のコバルト層を形成することができる。負極に
おいて、コバルト化合物が2価のコバルト錯イオンとな
って電解液に溶出し還元されて、水素吸蔵合金の表面に
コバルト層が形成されるので、例えばアークプラズマ蒸
着などの物理的方法によってコバルト層を形成する場合
に比して、極めて簡単且つ確実にコバルト層を形成でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例の密閉形ニッケル水素電池
の外観図である。
【図2】 図1のII矢視図である。
【図3】 上記実施例の密閉形ニッケル水素電池の負極
の形成過程における一酸化コバルトの状態変化を示す図
である。
【図4】 上記実施例の密閉形ニッケル水素電池の負極
の合金粉末表面における、オージェ電子分光法によって
求めた、コバルトのデプスプロファイルを示す図であ
る。
【図5】 上記実施例の密閉形ニッケル水素電池の充電
時における電池電圧の変化及び電池内圧の変化を示す図
である。
【図6】 上記実施例の密閉形ニッケル水素電池の放電
特性を示す図である。
【図7】 一酸化コバルトの添加量と充電時における電
池内圧の上昇量との関係を示す図である。
【符号の説明】
11 一酸化コバルト 12 層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−169062(JP,A) 特開 平4−179052(JP,A) 特開 平1−132066(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01M 4/24 - 3/26 H01M 4/38,4/62

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水素吸蔵合金を主成分として含有する負
    極と、水酸化ニッケルを主成分として含有する正極と、
    電解液と、セパレータとを、構成材料として備えた密閉
    形ニッケル水素電池において、負極にコバルト化合物を
    添加混合し、電解液中に生成した2価のコバルト錯イオ
    ンを還元させることにより、水素吸蔵合金の表面にコバ
    ルトからなる層を形成し、この負極を用いたことを特徴
    とする密閉形ニッケル水素電池。
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