JP3012951B2 - 酸化金属−水素蓄電池とその充電方法 - Google Patents
酸化金属−水素蓄電池とその充電方法Info
- Publication number
- JP3012951B2 JP3012951B2 JP03309351A JP30935191A JP3012951B2 JP 3012951 B2 JP3012951 B2 JP 3012951B2 JP 03309351 A JP03309351 A JP 03309351A JP 30935191 A JP30935191 A JP 30935191A JP 3012951 B2 JP3012951 B2 JP 3012951B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- charging
- pressure
- temperature
- hydrogen storage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気化学的に水素を吸
蔵・放出する水素吸蔵合金あるいは水素化物からなる水
素吸蔵電極を負極に用いた酸化金属−水素蓄電池とその
充電方法に関する。
蔵・放出する水素吸蔵合金あるいは水素化物からなる水
素吸蔵電極を負極に用いた酸化金属−水素蓄電池とその
充電方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】可逆的に水素を吸蔵・放出する水素吸蔵
合金やその水素化物を用いた水素吸蔵電極を負極とし、
酸化金属を正極とする酸化ニッケル−水素蓄電池は通常
充電中、特に過充電中に正極から酸素ガスが発生する。
そして場合によっては負極から水素ガスが発生する。特
に高温度になるとこの傾向が強くなる。これらのガスの
発生によって電池内圧が上昇し、安全性の面で問題とな
るので、電池内が所定圧力以上になると安全弁が作動す
る構成となっている。
合金やその水素化物を用いた水素吸蔵電極を負極とし、
酸化金属を正極とする酸化ニッケル−水素蓄電池は通常
充電中、特に過充電中に正極から酸素ガスが発生する。
そして場合によっては負極から水素ガスが発生する。特
に高温度になるとこの傾向が強くなる。これらのガスの
発生によって電池内圧が上昇し、安全性の面で問題とな
るので、電池内が所定圧力以上になると安全弁が作動す
る構成となっている。
【０００３】電池内圧力の上昇によって安全弁が作動す
ると安全弁からの電解液の漏出や電解液の分解ガスの放
出等が発生して、電池内圧力の調整を行なっている。こ
の場合、充・放電サイクルと共に電池内の電解液が減少
し容量の低下をおこす。この容量低下を防止するため
に、円筒型のＮｉ−Ｃｄ蓄電池では過充電時に充電電圧
が上昇し、過充電領域では次のような反応が負極側で発
生し、正極で発生した酸素が負極で吸収されるので、電
池内圧の上昇はある程度抑制される。即ち電池を充電す
るとまず容量が小さい正極が満充電となり、電解液中の
水の電気分解により正極では
ると安全弁からの電解液の漏出や電解液の分解ガスの放
出等が発生して、電池内圧力の調整を行なっている。こ
の場合、充・放電サイクルと共に電池内の電解液が減少
し容量の低下をおこす。この容量低下を防止するため
に、円筒型のＮｉ−Ｃｄ蓄電池では過充電時に充電電圧
が上昇し、過充電領域では次のような反応が負極側で発
生し、正極で発生した酸素が負極で吸収されるので、電
池内圧の上昇はある程度抑制される。即ち電池を充電す
るとまず容量が小さい正極が満充電となり、電解液中の
水の電気分解により正極では
【０００４】
【化１】
【０００５】の反応が起こり酸素ガスの発生が始まる。
正極より発生した酸素ガスはセパレータを通して負極側
へ拡散してＣｄと反応し、
正極より発生した酸素ガスはセパレータを通して負極側
へ拡散してＣｄと反応し、
【０００６】
【化２】
【０００７】となりさらに充電中で生成したＣｄ（Ｏ
Ｈ）2 が
Ｈ）2 が
【０００８】
【化３】
【０００９】の反応で金属Ｃｄが再生される。Ｃｄと酸
素ガスが反応する時に電池内温度が上昇し、電池電圧が
低下する現象が見られる。図１０に示すように、この電
圧の山の部分を−ΔＶとし、この−Δを検出して充電電
流を落とし、過充電による電池内圧の上昇を抑制してい
る。
素ガスが反応する時に電池内温度が上昇し、電池電圧が
低下する現象が見られる。図１０に示すように、この電
圧の山の部分を−ΔＶとし、この−Δを検出して充電電
流を落とし、過充電による電池内圧の上昇を抑制してい
る。
【００１０】一方、鉛蓄電池では定電圧充電法の１種で
Ｖテーパー方式を採用している。この充電法は充電中に
ある設定電圧に達すると充電電流が減衰し、電池内圧を
抑制しつつ充電を１００％まで完成させるものである。
Ｖテーパー方式を採用している。この充電法は充電中に
ある設定電圧に達すると充電電流が減衰し、電池内圧を
抑制しつつ充電を１００％まで完成させるものである。
【００１１】円筒型Ｎｉ−Ｃｄ蓄電池で採用されている
−ΔＶ方式を用いる場合は、電池内の電解液がある程度
規制されている時に限り有効であって、比較的容量の大
きな角型電池には適用されていない。
−ΔＶ方式を用いる場合は、電池内の電解液がある程度
規制されている時に限り有効であって、比較的容量の大
きな角型電池には適用されていない。
【００１２】ニッケル−水素蓄電池においても比較的容
量の小さい円筒型蓄電では−ΔＶ方式の採用が可能であ
るが、電解液量が比較的多く、容量の大きな据置用、移
動用電源として角型蓄電池では、このような−ΔＶの挙
動が表われず、充電電流の制御が困難である。この電池
の充・放電特性を図１１に示す。
量の小さい円筒型蓄電では−ΔＶ方式の採用が可能であ
るが、電解液量が比較的多く、容量の大きな据置用、移
動用電源として角型蓄電池では、このような−ΔＶの挙
動が表われず、充電電流の制御が困難である。この電池
の充・放電特性を図１１に示す。
【００１３】そして、この充電電圧を検出する方法で
は、充電電流、温度によって大きく変化するので、充電
電圧を設定しても最適な充電が困難であるという課題を
有する。したがって、定電流充電方式によって過充電状
態まで充電をくりかえす場合が多いがこの場合は電解液
量の減少が多く、容量の低下が大きい。
は、充電電流、温度によって大きく変化するので、充電
電圧を設定しても最適な充電が困難であるという課題を
有する。したがって、定電流充電方式によって過充電状
態まで充電をくりかえす場合が多いがこの場合は電解液
量の減少が多く、容量の低下が大きい。
【００１４】そこで、補液回数が多くなり、取扱いの点
で課題となる。一方、鉛蓄電池のようにＶテーパー方式
（定電圧充電の１種）では充電時の設定電圧が高いので
最初大きな充電電流が流れ、電極の活性度を低下させ電
池のサイクル寿命が短くなる課題を持っている。この設
定電圧も充電電流、温度等によって変化するので電池内
の圧力上昇を抑制した最適な充電が困難である。
で課題となる。一方、鉛蓄電池のようにＶテーパー方式
（定電圧充電の１種）では充電時の設定電圧が高いので
最初大きな充電電流が流れ、電極の活性度を低下させ電
池のサイクル寿命が短くなる課題を持っている。この設
定電圧も充電電流、温度等によって変化するので電池内
の圧力上昇を抑制した最適な充電が困難である。
【００１５】また、正極で発生した酸素ガスを効率よく
負極で吸収させるように電池内圧力を大気圧力より少し
高くするためあるいは電極の膨張等によって電槽がわん
曲・変形する等で電槽の損傷を発生させるという課題と
電極間に介在しているセパレータ中の電解液保持量が減
少し、容量が低下するという問題を有している。
負極で吸収させるように電池内圧力を大気圧力より少し
高くするためあるいは電極の膨張等によって電槽がわん
曲・変形する等で電槽の損傷を発生させるという課題と
電極間に介在しているセパレータ中の電解液保持量が減
少し、容量が低下するという問題を有している。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】従来の酸化金属−水素
蓄電池では適切な充電方法が実現できず、構成自体にも
問題があり、構成を改善した上でこれに適切な充電方法
を提供することが必要である。
蓄電池では適切な充電方法が実現できず、構成自体にも
問題があり、構成を改善した上でこれに適切な充電方法
を提供することが必要である。
【００１７】すなわち、−ΔＶ方式では容量の大きい大
型蓄電池には適用し難く、定電流充電方式では容量の低
下が大きい。またＶテーパー方式のような定電圧充電方
式では最初大きな充電電流が流れ、電極の活性度を低下
させ、電池のサイクル寿命が短くなり、しかも電池内圧
が上昇すると電槽が変形するなど夫々問題があった。
型蓄電池には適用し難く、定電流充電方式では容量の低
下が大きい。またＶテーパー方式のような定電圧充電方
式では最初大きな充電電流が流れ、電極の活性度を低下
させ、電池のサイクル寿命が短くなり、しかも電池内圧
が上昇すると電槽が変形するなど夫々問題があった。
【００１８】本発明はこのような従来の問題点を解決し
て、充・放電サイルル寿命が長く、急速充放電が可能
で、補液等の保守が少く、電槽の変形も少い酸化金属−
水素蓄電池とその充電方法を提供することを目的とする
ものである。
て、充・放電サイルル寿命が長く、急速充放電が可能
で、補液等の保守が少く、電槽の変形も少い酸化金属−
水素蓄電池とその充電方法を提供することを目的とする
ものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
本発明は、酸化金属を主体とする正極と、水素を電気化
学的に吸蔵したり放出する水素吸蔵合金又はその水素化
物を主体とする負極と、アルカリ性電解液を備えた酸化
金属−水素蓄電池の複数セルを一体化した積層電池にお
いて、複数のセル電槽内部または外部で連通する気体穴
・連通管を有する積層電池のうちか、または前記酸化金
属−水素蓄電池の単電池を独立して積層した積層組立電
池において、各単電池と外部で連通する連通管を有する
積層組立電池のうち１セル以上の電池に圧力検出器およ
びまたは温度検出器を配置し、前記圧力検出器およびま
たは温度検出器と連動して充電回路を開閉又は充電電流
を増減させる制御装置を備えた酸化金属−水素蓄電池と
その充電方法を解決手段としたものである。
本発明は、酸化金属を主体とする正極と、水素を電気化
学的に吸蔵したり放出する水素吸蔵合金又はその水素化
物を主体とする負極と、アルカリ性電解液を備えた酸化
金属−水素蓄電池の複数セルを一体化した積層電池にお
いて、複数のセル電槽内部または外部で連通する気体穴
・連通管を有する積層電池のうちか、または前記酸化金
属−水素蓄電池の単電池を独立して積層した積層組立電
池において、各単電池と外部で連通する連通管を有する
積層組立電池のうち１セル以上の電池に圧力検出器およ
びまたは温度検出器を配置し、前記圧力検出器およびま
たは温度検出器と連動して充電回路を開閉又は充電電流
を増減させる制御装置を備えた酸化金属−水素蓄電池と
その充電方法を解決手段としたものである。
【００２０】
【作用】本発明は前記の構成により次の作用をするもの
である。
である。
【００２１】正極容量規制の電池では過充電するとつぎ
のような反応（１）、（２）、（３）により電解液が分
解して正極より酸素が発生し、負極において水素化物の
水素イオンと反応して水を生成する。
のような反応（１）、（２）、（３）により電解液が分
解して正極より酸素が発生し、負極において水素化物の
水素イオンと反応して水を生成する。
【００２２】
【化４】
【００２３】この反応が化学量論的に進行すれば、過充
電時に発生した酸素はほとんど負極において吸収される
ので電池内の圧力上昇を抑制できることになる。しか
し、比較的容量が大きく、電解液が比較的多い電池系の
場合には，この化学量論的な反応が進行せず、負極表面
の酸化状態、触媒作用等によって大きく異なってくる。
したがって、過充電時、とくに高率充電時には正極で発
生した酸素が負極で吸収される部分と酸素ガスとなって
電池内に蓄積され、電池の内部圧力が上昇する。そこ
で、この過充電時の電池内圧を圧力検出器で検出するこ
とにより充電回路をカットするか、充電電流を減少させ
ることによって、電池内圧の上昇を抑制することができ
る。電槽等の耐圧によって設定電圧を決めるかあるいは
少しでも効率よく負極で酸素ガスを吸収するように設定
電圧を設け、この設定電圧に達すると充電電流をカット
するか、あるいは充電電流を減少させ、電池内圧力を設
定圧力以上にならないように制御することによって、電
解液の減少による電池容量の低下を防止し、長寿命化と
なる作用を有している。
電時に発生した酸素はほとんど負極において吸収される
ので電池内の圧力上昇を抑制できることになる。しか
し、比較的容量が大きく、電解液が比較的多い電池系の
場合には，この化学量論的な反応が進行せず、負極表面
の酸化状態、触媒作用等によって大きく異なってくる。
したがって、過充電時、とくに高率充電時には正極で発
生した酸素が負極で吸収される部分と酸素ガスとなって
電池内に蓄積され、電池の内部圧力が上昇する。そこ
で、この過充電時の電池内圧を圧力検出器で検出するこ
とにより充電回路をカットするか、充電電流を減少させ
ることによって、電池内圧の上昇を抑制することができ
る。電槽等の耐圧によって設定電圧を決めるかあるいは
少しでも効率よく負極で酸素ガスを吸収するように設定
電圧を設け、この設定電圧に達すると充電電流をカット
するか、あるいは充電電流を減少させ、電池内圧力を設
定圧力以上にならないように制御することによって、電
解液の減少による電池容量の低下を防止し、長寿命化と
なる作用を有している。
【００２４】一方、充電時に電池内温度が上昇する。と
くに高率充電にはその上昇度合が大きい。このように電
池内温度が上昇すると負極から水素ガスを放出し、電池
内圧を上昇させる。この圧力は負極を構成する水素吸蔵
合金の平衡解離圧力の物性値まで上昇することになる。
従って、設定温度を設け、この設定温度に達すると充電
電流をカットするか、あるいは充電電流を減少させ電池
内圧力を上昇させないように制御することによって長寿
命化を図ることができる。
くに高率充電にはその上昇度合が大きい。このように電
池内温度が上昇すると負極から水素ガスを放出し、電池
内圧を上昇させる。この圧力は負極を構成する水素吸蔵
合金の平衡解離圧力の物性値まで上昇することになる。
従って、設定温度を設け、この設定温度に達すると充電
電流をカットするか、あるいは充電電流を減少させ電池
内圧力を上昇させないように制御することによって長寿
命化を図ることができる。
【００２５】
【実施例】以下本発明の実施例の酸化金属−水素蓄電池
ならびにその充電方法について図面を参照して詳細に説
明する。 （実施例１）水素吸蔵合金を構成する金属は市販品（純
度９９.9％以上）を採用し、ＡＢ5 系型構造の水素吸蔵
合金を高周波誘導加熱溶解法で製造した。
ならびにその充電方法について図面を参照して詳細に説
明する。 （実施例１）水素吸蔵合金を構成する金属は市販品（純
度９９.9％以上）を採用し、ＡＢ5 系型構造の水素吸蔵
合金を高周波誘導加熱溶解法で製造した。
【００２６】ＡＢ5 系型構造の合金組成の一例としてＭ
ｍＮｉ3.8 Ｍｎ0.4 Ａｌ0.3 Ｃｏ0.5 からなる合金を製
造した（但し、Ｍｍは希土類金属の混合物を示す）。こ
の合金を粉砕機で機械的に粒径（直径）が５０μｍ以下
になるまで細かく微粉砕し、負極用の水素吸蔵合金粉末
とした。この水素吸蔵合金粉末に耐アルカリ性の有機合
成樹脂からなる結合剤として撥水性のあるフッ素樹脂例
えば四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）を溶媒とともに
加えペースト状態とし、電極支持体であるパンチングメ
タル（孔開き板）、エキスパンドメタルの表面に塗着し
た後加圧成型して負極とした。又は他の実施例として、
上記水素吸蔵合金粉末に親水性の樹脂としてポリビニー
ルアルコール（ＰＶＡ）、カルボオキシメチルセルロー
ス（ＣＭＣ）溶液からなる結着剤を加えペースト状態と
し、電極支持体である発泡状ニッケル多孔体内に加圧充
てんして負極とした。正極は一般に採用されている焼結
式電極を採用した。
ｍＮｉ3.8 Ｍｎ0.4 Ａｌ0.3 Ｃｏ0.5 からなる合金を製
造した（但し、Ｍｍは希土類金属の混合物を示す）。こ
の合金を粉砕機で機械的に粒径（直径）が５０μｍ以下
になるまで細かく微粉砕し、負極用の水素吸蔵合金粉末
とした。この水素吸蔵合金粉末に耐アルカリ性の有機合
成樹脂からなる結合剤として撥水性のあるフッ素樹脂例
えば四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）を溶媒とともに
加えペースト状態とし、電極支持体であるパンチングメ
タル（孔開き板）、エキスパンドメタルの表面に塗着し
た後加圧成型して負極とした。又は他の実施例として、
上記水素吸蔵合金粉末に親水性の樹脂としてポリビニー
ルアルコール（ＰＶＡ）、カルボオキシメチルセルロー
ス（ＣＭＣ）溶液からなる結着剤を加えペースト状態と
し、電極支持体である発泡状ニッケル多孔体内に加圧充
てんして負極とした。正極は一般に採用されている焼結
式電極を採用した。
【００２７】両電極間にはポリオレフィン製、例えばポ
リプロピレン製セパレータあるいはポリアミド製、例え
ばナイロン製セパレータを配置して電極群とし、この電
極群を電槽内に配置し、圧力検出器を装着した酸化ニッ
ケル−水素蓄電池の構成を図１に示す。図１において、
正極１と負極２との間にセパレータ３を介在させて、電
槽４の中に配置している。この電槽４の蓋５には注液栓
（安全弁兼用）６及び正極１、負極２と接続しているリ
ード板７、８が設けられている。
リプロピレン製セパレータあるいはポリアミド製、例え
ばナイロン製セパレータを配置して電極群とし、この電
極群を電槽内に配置し、圧力検出器を装着した酸化ニッ
ケル−水素蓄電池の構成を図１に示す。図１において、
正極１と負極２との間にセパレータ３を介在させて、電
槽４の中に配置している。この電槽４の蓋５には注液栓
（安全弁兼用）６及び正極１、負極２と接続しているリ
ード板７、８が設けられている。
【００２８】電極群は電解液９の中に浸漬されている。
電解液量はセパレータの高さ程度とした。さらに電槽４
の蓋５には圧力検出器１０が装着され、充電器１１より
正極端子より充電回路１２を通って負極端子に充電電流
が流れる。この充電回路には自動開・閉スイッチ１３が
あり、電池内圧力を検出して、その自動開・閉スイッチ
１３と連動して作用する制御器１４から構成されてい
る。正極と負極を容量比率が１：２になるように選定
し、各々複数電極を積層し、２０Ａｈの電池を構成し
た。電槽は樹脂製と金属製を用い、今回は、樹脂電槽の
場合、設定電池圧力を１〜２kg／cm2 上昇した所で圧力
検出器が作動するように構成した。金属製電槽の場合は
３kg／cm2 まで電池電圧が上昇した所で圧力検出器が作
動するように構成した。樹脂製電槽で製作した電池をＡ
とする。金属製電槽で製作した電池をＢとする。
電解液量はセパレータの高さ程度とした。さらに電槽４
の蓋５には圧力検出器１０が装着され、充電器１１より
正極端子より充電回路１２を通って負極端子に充電電流
が流れる。この充電回路には自動開・閉スイッチ１３が
あり、電池内圧力を検出して、その自動開・閉スイッチ
１３と連動して作用する制御器１４から構成されてい
る。正極と負極を容量比率が１：２になるように選定
し、各々複数電極を積層し、２０Ａｈの電池を構成し
た。電槽は樹脂製と金属製を用い、今回は、樹脂電槽の
場合、設定電池圧力を１〜２kg／cm2 上昇した所で圧力
検出器が作動するように構成した。金属製電槽の場合は
３kg／cm2 まで電池電圧が上昇した所で圧力検出器が作
動するように構成した。樹脂製電槽で製作した電池をＡ
とする。金属製電槽で製作した電池をＢとする。
【００２９】充・放電条件として、まず充電は容量２０
Ａｈに対して５Ａの電流で充電し、１０Ａの電流で最終
電圧１.0Ｖまで放電した。温度は２０〜２５℃とした。
充・放電サイクル寿命は１回の電解液量のみでサイクル
数で評価した。容量の低下は３０％でもって寿命とし
た。電解液は比重１.3０ＫＯＨ溶液を用いた。
Ａｈに対して５Ａの電流で充電し、１０Ａの電流で最終
電圧１.0Ｖまで放電した。温度は２０〜２５℃とした。
充・放電サイクル寿命は１回の電解液量のみでサイクル
数で評価した。容量の低下は３０％でもって寿命とし
た。電解液は比重１.3０ＫＯＨ溶液を用いた。
【００３０】安全弁も併用し、もし電池内圧力が異常に
上昇した場合には安全弁が動作し、電池内のガスが排出
するようになっている。安全弁の動作圧力は設定圧力よ
り１〜３kg／cm2 程度高く設定しており、電槽の耐圧よ
り低く設定してある。
上昇した場合には安全弁が動作し、電池内のガスが排出
するようになっている。安全弁の動作圧力は設定圧力よ
り１〜３kg／cm2 程度高く設定しており、電槽の耐圧よ
り低く設定してある。
【００３１】充電方法としては圧力検出器１０を所定の
圧力に設定し、充電器１１で電池に充電電流を流し、充
電が完了し、過充電領域に入ると正極１から酸素ガスが
発生し、電池内圧が上昇し始める。この電池内圧力が大
気圧より１〜２ｋｇ／ｃｍ2程上昇すると、その電池内
圧力を圧力検出器１０が検出し、充電回路の自動開閉ス
イッチ１３を制御器１４でもってカットし、充電電流が
流れないようにした。充電が完了すると放電回路から負
荷をとり、放電が完了（終了電圧１．０Ｖ）すると再び
充電用の開・閉スイッチ１３が作用し、再び充電を開始
する。複数セルを一体化した積層電池であって、図２、
図３に示すように、複数のセル電槽１５内には正極・負
極・セパレータから構成される電極群１６が配置されて
いる。電槽の蓋１７には圧力検出器１８が装着されてい
る。各単セルの電槽には図２に示すように気体の通過穴
１９があり、積層電池内全体の圧力の均一化を図ってい
る。一方、各単セルの電槽には図３に示すように気体の
通過穴２０と外部連通する連通管２１があり、各単セル
はこの連通管２１を通して、積層電池内全体の圧力の均
一化を図っている。したがって、単セル少なくとも１ケ
で圧力を検出すれば、電池全体の圧力を検出したことに
なる。ここでは、積層電池全体の内部圧力が均質化され
た電池圧力を圧力検出器１８でもって検出し充電を制御
した。積層電池は樹脂製電槽とし、単セルを１０セル積
層一体化したものである。したがって、１０ケ積層した
電池の充電電圧は１０倍高くすればよく、この積層電池
をＣとする。 （実施例２） 単電池を１０個独立した状態で組合せ積層し、両側より
しめ付け金具で一体化した積層電池であって、各単電池
を図３のようにガス連通管２１で単セルを連結したもの
である。電槽の材質は金属製とし、充電電圧は単電池の
１０倍とした。充電方法としては図４に示すように圧力
検出器によって電池内圧力を検出し、これと連動する制
御器１４によって自動開・閉器１３をカットし、充電電
流（ｉ）は充電器１１から抵抗部分２２を流れるので、
充電電流はその抵抗値によって異なるが、５Ａの充電電
流に対して０．５Ａ以下にまで小さくすることによっ
て、過充電時の電池内圧を抑制するものである。その他
は実施例１と同じである。この積層一体化電池をＤとす
る。 （実施例３） 実施例１，２で実施した１０セル積層電池１０個、単電
池を独立させて組合せた電池の両側面に補強体等を配置
し、両側面よりしめつけ金具で固定した。図５にその構
成を示す。その板状の金属製補強体２３を金属製のボル
トとナットからなるしめつけ金具２４で積層電池の外部
で構成されている。このように１０セル積層した積層電
池の側面からしめつけ金具２４で加圧し、電池内圧力な
どで電池の変形を防止した構成以外はすべて実施例１及
び２と同じものである。本実施例では樹脂電槽の場合と
し、この積層電池をＥとする。 （実施例４） 電槽内に配置する正極と負極間に介在するセパレータの
表面にポリエチレン製の粒状部材（凸部材）を溶着させ
て固定させる。このセパレータを用いる以外はすべて実
施例１と同じである。この電池をＦとする。 （実施例５） 電槽内に正極と負極間にセパレータを介在させた電極群
において、この正極、負極とセパレータ間に撥水性物
質、例えばフッ素樹脂の微粉末を介在させて固定させる
この電極群を用いる以外はすべて実施例１と同じであ
る。この電池をＧとする。 （実施例６） 図６のように電槽４内に正極１と負極２間にセパレータ
３を介在させた電極群を配置し、電槽内には電解液９を
規制し、正負極、セパレータ内に電解液を保持する以外
は電槽内下部にのみ電解液９を貯蔵し、この電解液９に
セパレータの下部端末部２５を浸漬しておく。充・放電
サイクルと共にセパレータ中の電解液が減少する。この
時、毛細管現象により、電解液を吸引する構成となって
いる。これ以外はすべて実施例１と同じである。この電
池をＨとする。 （実施例７） 電池内部圧力を圧力検出器で検出する時の設定圧力が、
各電流値において、１００％充電時の電池内部圧力より
高く１５０％充電時の電池内部圧力より低い圧力範囲内
になるように設定して充電制御を行なう以外はすべて実
施例１と同じである。この充電法による電池をＩとす
る。 （実施例８） 図１の電池構成において、圧力検出器１０、圧力制御器
１４に代えて、図７におけるように温度検出器２６と温
度制御器２７を設置した以外はすべて実施例１と同じで
ある。この電池を２個作りＪ、Ｋとする。
圧力に設定し、充電器１１で電池に充電電流を流し、充
電が完了し、過充電領域に入ると正極１から酸素ガスが
発生し、電池内圧が上昇し始める。この電池内圧力が大
気圧より１〜２ｋｇ／ｃｍ2程上昇すると、その電池内
圧力を圧力検出器１０が検出し、充電回路の自動開閉ス
イッチ１３を制御器１４でもってカットし、充電電流が
流れないようにした。充電が完了すると放電回路から負
荷をとり、放電が完了（終了電圧１．０Ｖ）すると再び
充電用の開・閉スイッチ１３が作用し、再び充電を開始
する。複数セルを一体化した積層電池であって、図２、
図３に示すように、複数のセル電槽１５内には正極・負
極・セパレータから構成される電極群１６が配置されて
いる。電槽の蓋１７には圧力検出器１８が装着されてい
る。各単セルの電槽には図２に示すように気体の通過穴
１９があり、積層電池内全体の圧力の均一化を図ってい
る。一方、各単セルの電槽には図３に示すように気体の
通過穴２０と外部連通する連通管２１があり、各単セル
はこの連通管２１を通して、積層電池内全体の圧力の均
一化を図っている。したがって、単セル少なくとも１ケ
で圧力を検出すれば、電池全体の圧力を検出したことに
なる。ここでは、積層電池全体の内部圧力が均質化され
た電池圧力を圧力検出器１８でもって検出し充電を制御
した。積層電池は樹脂製電槽とし、単セルを１０セル積
層一体化したものである。したがって、１０ケ積層した
電池の充電電圧は１０倍高くすればよく、この積層電池
をＣとする。 （実施例２） 単電池を１０個独立した状態で組合せ積層し、両側より
しめ付け金具で一体化した積層電池であって、各単電池
を図３のようにガス連通管２１で単セルを連結したもの
である。電槽の材質は金属製とし、充電電圧は単電池の
１０倍とした。充電方法としては図４に示すように圧力
検出器によって電池内圧力を検出し、これと連動する制
御器１４によって自動開・閉器１３をカットし、充電電
流（ｉ）は充電器１１から抵抗部分２２を流れるので、
充電電流はその抵抗値によって異なるが、５Ａの充電電
流に対して０．５Ａ以下にまで小さくすることによっ
て、過充電時の電池内圧を抑制するものである。その他
は実施例１と同じである。この積層一体化電池をＤとす
る。 （実施例３） 実施例１，２で実施した１０セル積層電池１０個、単電
池を独立させて組合せた電池の両側面に補強体等を配置
し、両側面よりしめつけ金具で固定した。図５にその構
成を示す。その板状の金属製補強体２３を金属製のボル
トとナットからなるしめつけ金具２４で積層電池の外部
で構成されている。このように１０セル積層した積層電
池の側面からしめつけ金具２４で加圧し、電池内圧力な
どで電池の変形を防止した構成以外はすべて実施例１及
び２と同じものである。本実施例では樹脂電槽の場合と
し、この積層電池をＥとする。 （実施例４） 電槽内に配置する正極と負極間に介在するセパレータの
表面にポリエチレン製の粒状部材（凸部材）を溶着させ
て固定させる。このセパレータを用いる以外はすべて実
施例１と同じである。この電池をＦとする。 （実施例５） 電槽内に正極と負極間にセパレータを介在させた電極群
において、この正極、負極とセパレータ間に撥水性物
質、例えばフッ素樹脂の微粉末を介在させて固定させる
この電極群を用いる以外はすべて実施例１と同じであ
る。この電池をＧとする。 （実施例６） 図６のように電槽４内に正極１と負極２間にセパレータ
３を介在させた電極群を配置し、電槽内には電解液９を
規制し、正負極、セパレータ内に電解液を保持する以外
は電槽内下部にのみ電解液９を貯蔵し、この電解液９に
セパレータの下部端末部２５を浸漬しておく。充・放電
サイクルと共にセパレータ中の電解液が減少する。この
時、毛細管現象により、電解液を吸引する構成となって
いる。これ以外はすべて実施例１と同じである。この電
池をＨとする。 （実施例７） 電池内部圧力を圧力検出器で検出する時の設定圧力が、
各電流値において、１００％充電時の電池内部圧力より
高く１５０％充電時の電池内部圧力より低い圧力範囲内
になるように設定して充電制御を行なう以外はすべて実
施例１と同じである。この充電法による電池をＩとす
る。 （実施例８） 図１の電池構成において、圧力検出器１０、圧力制御器
１４に代えて、図７におけるように温度検出器２６と温
度制御器２７を設置した以外はすべて実施例１と同じで
ある。この電池を２個作りＪ、Ｋとする。
【００３２】充・放電条件として、まず充電は容量２０
Ａｈに対して１０Ａの電流で充電し、１０Ａの電流で最
終電圧１.0Ｖまで放電した。雰囲気温度は２５℃と３５
℃とした。設定温度は前者を４０℃、後者を５０℃とし
た。電池Ｊを２５℃用とし、電池Ｋを３５℃用とした。
各温度における充・放電サイクル試験を行なった。その
他安全弁等の設定はすべて実施例１と同じにした。
Ａｈに対して１０Ａの電流で充電し、１０Ａの電流で最
終電圧１.0Ｖまで放電した。雰囲気温度は２５℃と３５
℃とした。設定温度は前者を４０℃、後者を５０℃とし
た。電池Ｊを２５℃用とし、電池Ｋを３５℃用とした。
各温度における充・放電サイクル試験を行なった。その
他安全弁等の設定はすべて実施例１と同じにした。
【００３３】充電方法としては温度検出器を所定の温度
４０℃に設定し、充電器で電池に充電電流を流し、充電
が完了し、過充電領域近くになると電池内温度が上昇
し、負極から発生する水素ガスによって電池内圧が上昇
し始める。
４０℃に設定し、充電器で電池に充電電流を流し、充電
が完了し、過充電領域近くになると電池内温度が上昇
し、負極から発生する水素ガスによって電池内圧が上昇
し始める。
【００３４】電池内温度が４０℃に達すると、その電池
内温度を温度検出器が検出し、充電回路の自動開閉スイ
ッチを制御器でもってカットし、充電電流が流れないよ
うにした。充電が完了すると放電回路から負荷をとり、
放電が完了する。
内温度を温度検出器が検出し、充電回路の自動開閉スイ
ッチを制御器でもってカットし、充電電流が流れないよ
うにした。充電が完了すると放電回路から負荷をとり、
放電が完了する。
【００３５】図８は充電率と充電電圧及び電池内温度の
関係を示したものである。周囲温度即ち充電前の温度を
高くすると充電時の電池内温度も高くなる。したがっ
て、同じ設定温度であれば充電前の電池内温度が高い方
が充電率が低くなる。充電率が低くなると電池容量が減
少するので、設定温度を高める必要がある。したがっ
て、主に、充電前の電池内は雰囲気温度によって決まる
場合が多いので、最適な設定温度をきめる事は、サイク
ル寿命特性にも大きな影響を与える。最適な設定温度、
設定温度幅を設定する必要がある。 （実施例９） 図２の電池構成において、図９に示すように温度検出器
２８を電槽外表面に配置し、温度検出器あるいは圧力検
出器と連動して充電回路を開・閉または充電電流を増・
減させる制御装置を備えた以外はすべて実施例１と同じ
構造である。この電池をＬとする。
関係を示したものである。周囲温度即ち充電前の温度を
高くすると充電時の電池内温度も高くなる。したがっ
て、同じ設定温度であれば充電前の電池内温度が高い方
が充電率が低くなる。充電率が低くなると電池容量が減
少するので、設定温度を高める必要がある。したがっ
て、主に、充電前の電池内は雰囲気温度によって決まる
場合が多いので、最適な設定温度をきめる事は、サイク
ル寿命特性にも大きな影響を与える。最適な設定温度、
設定温度幅を設定する必要がある。 （実施例９） 図２の電池構成において、図９に示すように温度検出器
２８を電槽外表面に配置し、温度検出器あるいは圧力検
出器と連動して充電回路を開・閉または充電電流を増・
減させる制御装置を備えた以外はすべて実施例１と同じ
構造である。この電池をＬとする。
【００３６】充電方法としては温度検出器を所定の温度
４０℃に設定し、実施例１で設定した圧力検出器に連動
させ、充電器で電池に充電電流を流すと、電池反応熱、
電池内ジュール熱等で電池内温度の上昇と、温度上昇に
併なう負極からの水素ガスの発生がおこり、電池内圧の
上昇が少しづつ起って来る。電池内温度が４０℃に達す
ると、その電池内温度を温度検出器が検出し、充電回路
の自動開閉スイッチを制御器でもってカットし、充電電
流が流れないようにした。一方実施例１と同様に電池内
圧力が設定圧力に達するとその圧力を圧力検出器が検出
し、充電回路の自動開閉スイッチを制御でもってカット
し、充電電流が流れないようにした。
４０℃に設定し、実施例１で設定した圧力検出器に連動
させ、充電器で電池に充電電流を流すと、電池反応熱、
電池内ジュール熱等で電池内温度の上昇と、温度上昇に
併なう負極からの水素ガスの発生がおこり、電池内圧の
上昇が少しづつ起って来る。電池内温度が４０℃に達す
ると、その電池内温度を温度検出器が検出し、充電回路
の自動開閉スイッチを制御器でもってカットし、充電電
流が流れないようにした。一方実施例１と同様に電池内
圧力が設定圧力に達するとその圧力を圧力検出器が検出
し、充電回路の自動開閉スイッチを制御でもってカット
し、充電電流が流れないようにした。
【００３７】この電池内温度及び電池内圧力のいずれか
において、設定温度及び設定圧力に早く到達した方で充
電回路の自動開閉スイッチを制御器でカットし、充電電
流を制御するようになっている。 （比較例） 比較例として、実施例１〜７において圧力検出器を用い
ない場合であって、単電池、積層電池について、充電１
２５％、放電１００％（終止電圧１．０Ｖ）のくりかえ
しを行なった。しかも安全弁の動作圧力を大気圧より
０．５〜１．０ｋｇ／ｃｍ2になるように調整した。 （比較例１） この電池は実施例１と対比した単電池でＭとする。この
場合は、圧力検出器なく、１２５％充電をくりかえした
場合である。 （比較例２） この電池は実施例１と対比した積層電池でＮとする。
において、設定温度及び設定圧力に早く到達した方で充
電回路の自動開閉スイッチを制御器でカットし、充電電
流を制御するようになっている。 （比較例） 比較例として、実施例１〜７において圧力検出器を用い
ない場合であって、単電池、積層電池について、充電１
２５％、放電１００％（終止電圧１．０Ｖ）のくりかえ
しを行なった。しかも安全弁の動作圧力を大気圧より
０．５〜１．０ｋｇ／ｃｍ2になるように調整した。 （比較例１） この電池は実施例１と対比した単電池でＭとする。この
場合は、圧力検出器なく、１２５％充電をくりかえした
場合である。 （比較例２） この電池は実施例１と対比した積層電池でＮとする。
【００３８】この場合も、圧力検出器なく、１２５％充
電をくりかえした場合である。実施例３、４、５、６、
７の比較例としてはすべて前記の比較例１、２と同じと
した。したがって、比較例１又は２に相当する。比較例
では電池内の圧力を検出する圧力検出器が装着されてい
ない場合であるのですべての電池が過充電となって、一
部電解液が液状あるいは気体状となって安全弁より排出
される。すなわち容量２０Ａｈの電池を５Ａの電池で５
時間充電する。充電容量は２５Ａｈで１２％充電したこ
とになる。 （比較例３） 本電池は実施例１において圧力検出器及び温度検出器を
配置していない場合であって、その他は比較例１、２と
同じとした。
電をくりかえした場合である。実施例３、４、５、６、
７の比較例としてはすべて前記の比較例１、２と同じと
した。したがって、比較例１又は２に相当する。比較例
では電池内の圧力を検出する圧力検出器が装着されてい
ない場合であるのですべての電池が過充電となって、一
部電解液が液状あるいは気体状となって安全弁より排出
される。すなわち容量２０Ａｈの電池を５Ａの電池で５
時間充電する。充電容量は２５Ａｈで１２％充電したこ
とになる。 （比較例３） 本電池は実施例１において圧力検出器及び温度検出器を
配置していない場合であって、その他は比較例１、２と
同じとした。
【００３９】これら電池のサイクル寿命試験結果を表１
に示す。
に示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】ここで電解液量の減少量は理論的には次の
ように算出される。電気容量２０Ａｈに対して２５Ａｈ
充電するので５Ａｈ（１２５％）の電気量で水がすべて
分解されると、水１モル（１８ｇ）が酸素と水素に分解
する反応は２電子反応であるから５Ａｈの電気量で分解
する水の量は、 Ｘ＝１８ｇ×５Ａｈ／２６.8Ａｈ×２＝１.6８ｇ １セルで１サイクル当り１.6８ｇの水が理論的に分解さ
れる。この量が小さい程、正極で発生した酸素を負極で
吸収する効率がよいことになる。
ように算出される。電気容量２０Ａｈに対して２５Ａｈ
充電するので５Ａｈ（１２５％）の電気量で水がすべて
分解されると、水１モル（１８ｇ）が酸素と水素に分解
する反応は２電子反応であるから５Ａｈの電気量で分解
する水の量は、 Ｘ＝１８ｇ×５Ａｈ／２６.8Ａｈ×２＝１.6８ｇ １セルで１サイクル当り１.6８ｇの水が理論的に分解さ
れる。この量が小さい程、正極で発生した酸素を負極で
吸収する効率がよいことになる。
【００４２】表１より本発明の実施例による電池Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌの初期容
量は１９.0〜２０Ａｈ、１５０サイクル目の容量は１
８.8〜１９.5Ａｈを示している。容量の低下は約３〜６
％を示し非常に小さい。これは過充電時の電池内部圧力
によって充電電気量が制限されており、必要以上の過充
電にならず、電池内部圧力の上昇によって、正極から発
生した酸素ガスは殆ど負極で吸収されているものと考え
られる。したがって、過充電になって安全弁からの電解
液の排出は殆どない。一部、安全弁から酸素ガスとなっ
て排出されることから電解液量が減少しているものと思
われる。
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌの初期容
量は１９.0〜２０Ａｈ、１５０サイクル目の容量は１
８.8〜１９.5Ａｈを示している。容量の低下は約３〜６
％を示し非常に小さい。これは過充電時の電池内部圧力
によって充電電気量が制限されており、必要以上の過充
電にならず、電池内部圧力の上昇によって、正極から発
生した酸素ガスは殆ど負極で吸収されているものと考え
られる。したがって、過充電になって安全弁からの電解
液の排出は殆どない。一部、安全弁から酸素ガスとなっ
て排出されることから電解液量が減少しているものと思
われる。
【００４３】電池Ａ・Ｂは電槽の材質が異なり、金属製
の方が電池内圧が高く保持できる構成となっているので
容量の低下も小さく、電解液量の減少も少ない。
の方が電池内圧が高く保持できる構成となっているので
容量の低下も小さく、電解液量の減少も少ない。
【００４４】電池Ｃのように１０セル積層化しても電池
内部圧力がすべて均一になっているために、その電池圧
力で電池内部圧力を制御しているため単電池と同様な特
性を示している。電池Ｄは電池内部圧力が上昇し、それ
を検出して充電電流を減少させることも有効であり、や
や過充電となり電解容量の減少量はやや多くなっている
が、大きな差は認められない。よって、充電回路を完全
に切ってしまう方法でもよいが、小さい電流におとす方
法も有効であって、正極の利用率、メモリー効果の減少
を防止する効果がある。
内部圧力がすべて均一になっているために、その電池圧
力で電池内部圧力を制御しているため単電池と同様な特
性を示している。電池Ｄは電池内部圧力が上昇し、それ
を検出して充電電流を減少させることも有効であり、や
や過充電となり電解容量の減少量はやや多くなっている
が、大きな差は認められない。よって、充電回路を完全
に切ってしまう方法でもよいが、小さい電流におとす方
法も有効であって、正極の利用率、メモリー効果の減少
を防止する効果がある。
【００４５】電池Ｅはサイクル寿命がさらに伸長する場
合において、電池内部圧力のみならず、電極自体の膨張
などがあるので、電槽のわん曲、変形が電解液の漏液現
象をおこすので有効な手段である。
合において、電池内部圧力のみならず、電極自体の膨張
などがあるので、電槽のわん曲、変形が電解液の漏液現
象をおこすので有効な手段である。
【００４６】電池Ｆに関してはセパレータ中への電解液
の保持を粒状部材が行なっているので、セパレータ中の
電解液量の減少がなく、容量低下も少なく、やや容量も
大きくなっている。長寿命化に大いに役立つものと思わ
れる。
の保持を粒状部材が行なっているので、セパレータ中の
電解液量の減少がなく、容量低下も少なく、やや容量も
大きくなっている。長寿命化に大いに役立つものと思わ
れる。
【００４７】電池Ｇはセパレータに付着しているフッ素
樹脂によって、負極表面での酸素ガスの吸収が円滑に進
行するために、電解液の保持量がやや小さくなるが電池
の長寿命化には大きな効果がある。さらに電池の内圧上
昇抑制にも効果がある。したがって、電解液の減少量、
減少率も非常に小さくなっている。
樹脂によって、負極表面での酸素ガスの吸収が円滑に進
行するために、電解液の保持量がやや小さくなるが電池
の長寿命化には大きな効果がある。さらに電池の内圧上
昇抑制にも効果がある。したがって、電解液の減少量、
減少率も非常に小さくなっている。
【００４８】電池Ｈは電解液の中にセパレータの１つを
浸漬しているのでセパレータ中への電解液の供給が可能
となるのでセパレータ中の電解液量を少なく、負極での
酸素ガスの吸収効果を高くすると共に、電解液の不足を
カバーできることからさらに長寿命化が期待できる。
浸漬しているのでセパレータ中への電解液の供給が可能
となるのでセパレータ中の電解液量を少なく、負極での
酸素ガスの吸収効果を高くすると共に、電解液の不足を
カバーできることからさらに長寿命化が期待できる。
【００４９】電池Ｉは充電電圧を低くすると充電不足を
おこし、また、高くし過ぎると過充電になりすぎるの
で、正極の利用率が高く、しかも正極からの酸素ガスの
発生を少なくするためには１００％充電時の電池内圧以
上で充電し、１５０％充電時の電池電圧以下で充電する
ことが望ましい。
おこし、また、高くし過ぎると過充電になりすぎるの
で、正極の利用率が高く、しかも正極からの酸素ガスの
発生を少なくするためには１００％充電時の電池内圧以
上で充電し、１５０％充電時の電池電圧以下で充電する
ことが望ましい。
【００５０】これに対して、従来型の比較例による電地
Ｍ、Ｎでは１５０サイクル目の容量が大きく低下してい
る。電解液の減少量に本発明の実施例による電池よりは
約１０倍程多く、電解液の減少率も約１０倍以上と大き
い。これは過充電を１２５％行なっていることと電解液
量が比較的多く、正極から発生した酸素ガスが負極で吸
収される度合が小さいためと考えられる。したがって、
電解液が分解して気体となって電池外に排出される。電
池の重量減からもわかる。電池内部圧力が充・放電条件
によって変化するので電池内圧力が高い時でも過充電に
なる可能性があり、電解液の排出も考えられる。
Ｍ、Ｎでは１５０サイクル目の容量が大きく低下してい
る。電解液の減少量に本発明の実施例による電池よりは
約１０倍程多く、電解液の減少率も約１０倍以上と大き
い。これは過充電を１２５％行なっていることと電解液
量が比較的多く、正極から発生した酸素ガスが負極で吸
収される度合が小さいためと考えられる。したがって、
電解液が分解して気体となって電池外に排出される。電
池の重量減からもわかる。電池内部圧力が充・放電条件
によって変化するので電池内圧力が高い時でも過充電に
なる可能性があり、電解液の排出も考えられる。
【００５１】本発明の実施例による電池は圧力検出器の
故障により電池内の圧力が高くなる可能性もあるが、安
全弁の作用によって、電池内圧力の異常上昇を防止し、
電池の損傷をなくし、安全性を高めている。電池の内部
圧力を検出するので、急速充電によっても必要以上の過
充電を防止することができる。したがって、急速充・放
電も可能となる。電解液の保守もなく、取扱い容易とな
る。電池Ａ、Ｂよりは電池Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈの構成が望ま
しい。さらにこれらの組合せによってさらに高性能な電
池も可能となる。要するに電池内圧力の上昇を抑制し、
長寿命化を図ることができる。
故障により電池内の圧力が高くなる可能性もあるが、安
全弁の作用によって、電池内圧力の異常上昇を防止し、
電池の損傷をなくし、安全性を高めている。電池の内部
圧力を検出するので、急速充電によっても必要以上の過
充電を防止することができる。したがって、急速充・放
電も可能となる。電解液の保守もなく、取扱い容易とな
る。電池Ａ、Ｂよりは電池Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈの構成が望ま
しい。さらにこれらの組合せによってさらに高性能な電
池も可能となる。要するに電池内圧力の上昇を抑制し、
長寿命化を図ることができる。
【００５２】比較例では安全弁の作動圧力を０.5〜１.0
kg／cm2 のように小さくしたが、仮に作動圧力を高くし
たとしても実際の場合には必ずしも１２５％充電でカッ
トされるとは限らなく、放電途中からまた再充電される
とさらに過充電領域に入り電池の内圧は上昇する。電池
内圧は高い安全弁の作動圧で保持されるが、それ以上に
なると電解液はガス状となって排出される。と同時に電
池内圧が高く安全性の点で問題となる。
kg／cm2 のように小さくしたが、仮に作動圧力を高くし
たとしても実際の場合には必ずしも１２５％充電でカッ
トされるとは限らなく、放電途中からまた再充電される
とさらに過充電領域に入り電池の内圧は上昇する。電池
内圧は高い安全弁の作動圧で保持されるが、それ以上に
なると電解液はガス状となって排出される。と同時に電
池内圧が高く安全性の点で問題となる。
【００５３】一方、本発明の実施例における電池Ｊ、
Ｋ、Ｌについても、充電時に電池内温度が少しづつ上昇
するために、負極から水素ガスが発生し、電池内圧を高
める。とくに、過充電に入る附近から温度上昇度合が大
きくなる。これは、過充電領域に入ると正極から発生す
る酸素ガスが負極で吸収反応をおこし、この反応熱によ
るものである。この様に電池内温度が上昇すると電池内
圧の上昇と共に、高温時の安全性、電池の寿命等に関連
するので、周囲温度即ち充電前の電池内温度からの電池
内上昇幅、あるいは電池内温度を設定し、電池温度及び
電池内圧力の上昇を制御し、電解液量の減少を防止して
いる。電池Ｊは周囲温度が２５℃の場合で１２０％程充
電可能であったが、電池Ｋは周囲温度が３５℃の場合で
１０５％程度の充電深度であり、容量が低いが電解液の
減少率は小さくなっている。電池Ｌは電池内圧力と温度
を同時に検出し、設定圧力、温度に早く達した信号で充
電を制御しているため、同様に電解液量の減少を抑制し
ている。いずれも比較電池よりは電解液の減少量も少な
く、特性面、安全面において優れている。また、設定温
度において、４０℃以下では電池容量が低下し、８０℃
以上になると電池寿命を著しく低下させ、安全性の観点
からも問題があるため、設定温度は４０〜８０℃の範囲
が最適である。さらに、電池の上昇温度幅において、１
０℃以下であれば電池容量が小さく、６０℃以上では電
池寿命を著しく低下させるため、設定温度は温度上昇幅
として１０〜６０℃の範囲内である事が望ましい。
Ｋ、Ｌについても、充電時に電池内温度が少しづつ上昇
するために、負極から水素ガスが発生し、電池内圧を高
める。とくに、過充電に入る附近から温度上昇度合が大
きくなる。これは、過充電領域に入ると正極から発生す
る酸素ガスが負極で吸収反応をおこし、この反応熱によ
るものである。この様に電池内温度が上昇すると電池内
圧の上昇と共に、高温時の安全性、電池の寿命等に関連
するので、周囲温度即ち充電前の電池内温度からの電池
内上昇幅、あるいは電池内温度を設定し、電池温度及び
電池内圧力の上昇を制御し、電解液量の減少を防止して
いる。電池Ｊは周囲温度が２５℃の場合で１２０％程充
電可能であったが、電池Ｋは周囲温度が３５℃の場合で
１０５％程度の充電深度であり、容量が低いが電解液の
減少率は小さくなっている。電池Ｌは電池内圧力と温度
を同時に検出し、設定圧力、温度に早く達した信号で充
電を制御しているため、同様に電解液量の減少を抑制し
ている。いずれも比較電池よりは電解液の減少量も少な
く、特性面、安全面において優れている。また、設定温
度において、４０℃以下では電池容量が低下し、８０℃
以上になると電池寿命を著しく低下させ、安全性の観点
からも問題があるため、設定温度は４０〜８０℃の範囲
が最適である。さらに、電池の上昇温度幅において、１
０℃以下であれば電池容量が小さく、６０℃以上では電
池寿命を著しく低下させるため、設定温度は温度上昇幅
として１０〜６０℃の範囲内である事が望ましい。
【００５４】本発明の電池は実用上、仮に途中から充電
しても、充電電圧を電池内圧で制御しているので安全に
充電されると電池内圧が上昇するので充電電圧を制御す
ることが可能であり、従来型電池のように高い電圧とな
ることもなく、また電解液の排出もない。したがって、
従来型電池のように安全弁を調節するだけでは安全に充
電できないし、電解液の排出はさけられない。
しても、充電電圧を電池内圧で制御しているので安全に
充電されると電池内圧が上昇するので充電電圧を制御す
ることが可能であり、従来型電池のように高い電圧とな
ることもなく、また電解液の排出もない。したがって、
従来型電池のように安全弁を調節するだけでは安全に充
電できないし、電解液の排出はさけられない。
【００５５】本実施例では圧力検出器と温度検出器を用
いたが、少なくともこの圧力検出器を用いた充電法を含
む他の充電方法を併用してもよい。例えば、充電電圧と
電池内圧力を検出する方法を併用して用いる。また周囲
温度などによって電池内圧力が変化する場合には温度保
障回路を制御器の中に設けるとよい。要するに電池が完
全充電になるように充電電圧より電池の圧力を検出する
設定電圧を決めるとよい。
いたが、少なくともこの圧力検出器を用いた充電法を含
む他の充電方法を併用してもよい。例えば、充電電圧と
電池内圧力を検出する方法を併用して用いる。また周囲
温度などによって電池内圧力が変化する場合には温度保
障回路を制御器の中に設けるとよい。要するに電池が完
全充電になるように充電電圧より電池の圧力を検出する
設定電圧を決めるとよい。
【００５６】電池内圧が高くなった場合には充電ができ
なくなるので、充電中には負極で反応しない水素ガスの
発生を防止する必要がある。そのためにも正極と負極の
容量比率を少なくても１.5倍以上を必要とすると同時に
温度検出器を配置して、電池内温度を制御することで、
水素ガスの異常発生を防止することができる。
なくなるので、充電中には負極で反応しない水素ガスの
発生を防止する必要がある。そのためにも正極と負極の
容量比率を少なくても１.5倍以上を必要とすると同時に
温度検出器を配置して、電池内温度を制御することで、
水素ガスの異常発生を防止することができる。
【００５７】電池内圧力を検出する圧力は当然電槽の耐
圧及び安全弁の作動圧力より小さくすることによって安
全性を高めることができる。電槽の耐圧が高い程、圧力
検出器の圧力も高くすることができる。したがって、金
属製電槽は圧力検出器の圧力を高く保持することができ
る。
圧及び安全弁の作動圧力より小さくすることによって安
全性を高めることができる。電槽の耐圧が高い程、圧力
検出器の圧力も高くすることができる。したがって、金
属製電槽は圧力検出器の圧力を高く保持することができ
る。
【００５８】
【発明の効果】以上の実施例の説明で明らかなように本
発明の酸化金属−水素蓄電池とその充電方法によれば、
充・放電サイクル寿命が長く、急速充・放電が可能で、
保守が少なく取扱い容易な酸化金属−水素蓄電池とその
充電方法を提供するものである。
発明の酸化金属−水素蓄電池とその充電方法によれば、
充・放電サイクル寿命が長く、急速充・放電が可能で、
保守が少なく取扱い容易な酸化金属−水素蓄電池とその
充電方法を提供するものである。
【図１】本発明の実施例１における酸化ニッケル−水素
蓄電池の一部断面図
蓄電池の一部断面図
【図２】本発明の実施例１における積層電池の断面図
【図３】本発明の実施例１と２における積層電池の断面
図
図
【図４】本発明の実施例２における充電回路の要部を示
すブロック図
すブロック図
【図５】本発明の実施例３における積層電池の側面図
【図６】本発明の実施例６における酸化ニッケル−水素
蓄電池の要部のみの断面図
蓄電池の要部のみの断面図
【図７】本発明の実施例８における酸化ニッケル−水素
蓄電池の一部断面図
蓄電池の一部断面図
【図８】本発明の実施例８における蓄電池の充電率と充
電電圧及び電池内温度の関係を示した図
電電圧及び電池内温度の関係を示した図
【図９】本発明の実施例９における蓄電池の要部側断面
図
図
【図１０】従来のＮｉ−Ｃｄ蓄電池の充電電流と電池電
圧との関係を示した図
圧との関係を示した図
【図１１】従来のニッケル−水素蓄電池の充・放電曲線
の一例を示す図
の一例を示す図
１ 正極 ２ 負極 ３ セパレータ ４ 電槽 ６ 注液栓 ９ 電解液 １０、１８ 圧力検出器 １１ 充電器 １２ 充電回路 １３ 自動開・閉スイッチ １４ 制御器 １５ セル電槽 ２１ 連通管 ２３ 金属製補強体 ２４ しめつけ金具 ２６、２８ 温度検出器 ２７ 温度制御器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−212974（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−68853（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−281560（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 10/00 - 10/34 H01M 10/42 - 10/48 H01M 2/14 - 2/18 H01M 4/24 H02J 7/00 - 7/12
Claims (15)
- 【請求項１】 酸化金属を主体とする正極と、水素を電
気化学的に吸蔵・放出する水素吸蔵合金またはその水素
化物を主体とする負極と、アルカリ性電解液を備えた酸
化金属−水素蓄電池の複数セルを一体化した積層電池に
おいて、複数のセル電槽内部または外部で連通する気体
穴・連通管を有し、前記積層電池のうち、１セル以上の
電池に圧力検出器を配置し、前記圧力検出器と連動して
充電回路を開・閉または充電電流を増・減させる制御装
置を備えたことを特徴とする酸化金属−水素蓄電池。 - 【請求項２】 酸化金属を主体とする正極と、水素を電
気化学的に吸蔵・放出する水素吸蔵合金またはその水素
化物を主体とする負極と、アルカリ性電解液を備えた酸
化金属−水素蓄電池の単電池を独立して積層した積層組
立電池において、各単電池と外部で連通する連通管を有
し、前記積層組立電池のうち、１セル以上の電池に圧力
検出器を配置し、前記圧力検出器と連動して充電回路を
開・閉または充電電流を増・減させる制御装置を備えた
酸化金属−水素蓄電池。 - 【請求項３】 電池内部圧力による電池の膨張を抑制す
る締め付け金具を電槽の側壁に配置した請求項１又は２
記載の酸化金属−水素蓄電池。 - 【請求項４】 電槽に内填した正極と負極との間に配置
するセパレータの表面に樹脂製の粒状部材、凸部材を装
着した電極群を有する請求項１ないし３のいずれかに記
載の酸化金属−水素蓄電池。 - 【請求項５】 電槽に内填した正極と負極と、その間に
介在されたセパレータとよりなる電極群のなかに撥水性
材料を含む請求項１ないし４のいずれかに記載の酸化金
属−水素蓄電池。 - 【請求項６】 電槽に内填した正極と負極とセパレータ
より構成される電極群に含有する電解液量以外に、前記
電槽内底部に電解液を貯蔵し、電極群のセパレータの一
部が前記貯蔵電解液に浸漬した請求項１ないし５のいず
れかに記載の酸化金属−水素蓄電池。 - 【請求項７】 酸化金属を主体とする正極と、水素を電
気化学的に吸蔵・放出する水素吸蔵合金またはその水素
化物を主体とする負極と、アルカリ性電解液を備えた酸
化金属−水素蓄電池の複数セルを一体化した積層電池に
おいて、複数の セルの電槽内部または外部で連通する気
体穴・連通管を有し、前記積層電池のうち、１セル以上
の電池に温度検出器単独または圧力検出器と併用して配
置し、前記温度検出器または圧力検出器と連動して充電
回路を開・閉または充電電流を増・減させる制御装置を
備えたことを特徴とする酸化金属−水素蓄電池。 - 【請求項８】 酸化金属を主体とする正極と、水素を電
気化学的に吸蔵・放出する水素吸蔵合金またはその水素
化物を主体とする負極と、アルカリ性電解液を備えた酸
化金属−水素蓄電池の単電池を独立して積層した積層組
立電池において、各単電池と外部で連通する連通管を有
し、前記積層組立電池のうち、１セル以上の電池に温度
検出器単独または圧力検出器と併用して配置し、前記温
度検出器または圧力検出器と連動して充電回路を開・閉
または充電電流を増・減させる制御装置を備えたことを
特徴とする酸化金属−水素蓄電池。 - 【請求項９】 酸化金属を主体とする正極と、水素を電
気化学的に吸蔵・放出する水素吸蔵合金またはその水素
化物を主体とする負極と、アルカリ性電解液を備えた酸
化金属−水素蓄電池の複数セルを一体化し、複数のセル
の電槽内部または外部で連通する気体穴・連通管を有す
る積層電池であって、前記積層電池のうち、１セル以上
の電池に圧力検出器を配置した積層電池の充電方法にお
いて、充電時の電池内圧力を圧力検出器で検出し、前記
圧力検出器と連動して設定圧力に達すると充電回路が開
いて充電を停止させ、または充電電流を減少させて過充
電による電池内圧力の上昇を抑制しつつ充電が完了する
ようにしたことを特徴とする酸化金属−水素蓄電池の充
電方法。 - 【請求項１０】 酸化金属を主体とする正極と、水素を
電気化学的に吸蔵・放出する水素吸蔵合金またはその水
素化物を主体とする負極と、アルカリ性電解液を備えた
酸化金属−水素蓄電池の単電池を独立して積層し、各単
電池と外部で連通する連通管を有した積層組立電池であ
って、前記積層組立電池のうち、１セル以上の電池に圧
力検出器を配置した積層組立電池の充電方法において、
充電時の電池内圧力を圧力検出器で検出し、前記圧力検
出器と連動して設定圧力に達すると充電回路が開いて充
電を停止させ、または充電電流を減少させて過充電によ
る電池内圧力の上昇を抑制しつつ充電が完了するように
したことを特徴とする酸化金属−水素蓄電池の充電方
法。 - 【請求項１１】 電池内圧力を圧力検出器で検出する時
の設定圧力が、各電流において１００％充電時の充電圧
力よりも大きく、かつ１５０％充電時の充電圧力の範囲
内に入るように設定した請求項９または１０記載の酸化
金属−水素蓄電池の充電方法。 - 【請求項１２】 酸化金属を主体とする正極と、水素を
電気化学的に吸蔵・放出する水素吸蔵合金またはその水
素化物を主体とする負極と、アルカリ性電解液を備えた
酸化金属−水素蓄電池の複数セルを一体化し、複数のセ
ルの電槽内部または外部で連通する気体穴・連通管を有
する積層電池であって、前記積層電池のうち、１セル以
上の電池に温度検出器単独または圧力検出器と併用して
配置した積層電池の充電方法において、充電時の電池内
温度または電池内上昇温度幅を温度検出器で検出し、前
記温度検出器と連動して設定温度に達すると充電回路が
開いて充電を停止させまたは充電電流を減少させて負極
から発生する水素ガスによる電池内圧力と電池内温度の
上昇を抑制しつつ充電が完了するようにしたことを特徴
とする酸化金属−水素蓄電池の充電方法。 - 【請求項１３】 酸化金属を主体とする正極と、水素を
電気化学的に吸蔵・放出する水素吸蔵合金またはその水
素化物を主体とする負極と、アルカリ性電解液を備えた
酸化金属−水素蓄電池の単電池を独立して積層し、各単
電池と外部で連通する連通管を有した積層組立電池であ
って、前記積層組立電池のうち、１セル以上の電池に温
度検出器単独または圧力検出器と併用して配置した積層
組立電池の充電方法において、充電時の電池内温度また
は電池内上昇温度幅を温度検出器で検出し、前記温度検
出器と連動して設定温度に達すると充電回路が開いて充
電を停止させまたは充電電流を減少させて負極から発生
する水素ガスによる電池内圧力と電池内温度の上昇を抑
制しつつ充電が完了するようにしたことを特徴とする酸
化金属−水素蓄電池の充電方法。 - 【請求項１４】 電池内温度が充電前の電池内温度より
１０〜６０℃高くなった時、または電池内温度が４０〜
８０℃に達した時にその温度または上昇温度幅を検出し
て充電回路が開いて充電を停止させるか、または充電電
流を減少させるように、電池内温度を温度検出器で検出
する時の温度または上昇温度幅を設定した請求項１２ま
たは１３記載の酸化金属−水素蓄電池の充電方法。 - 【請求項１５】 温度検出器と圧力検出器を連動させて
設定温度と設定圧力を併用して電池内温度、電池内圧力
を検出し、前記電池内温度または電池内圧力のうちいず
れか早く設定値に達した方で充電回路が開いて充電を停
止させ、または充電電流を減少させるようにした請求項
１２ないし１４のいずれかに記載の酸化金属−水素蓄電
池の充電方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33805090 | 1990-11-30 | ||
| JP2-338050 | 1990-11-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0536442A JPH0536442A (ja) | 1993-02-12 |
| JP3012951B2 true JP3012951B2 (ja) | 2000-02-28 |
Family
ID=18314444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03309351A Expired - Fee Related JP3012951B2 (ja) | 1990-11-30 | 1991-11-25 | 酸化金属−水素蓄電池とその充電方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3012951B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004068625A1 (ja) * | 2003-01-31 | 2004-08-12 | Yuasa Corporation | 密閉形アルカリ蓄電池と、その電極構造、充電方法及び密閉形アルカリ蓄電池用充電器 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001345123A (ja) | 2000-03-30 | 2001-12-14 | Sanyo Electric Co Ltd | 密閉型蓄電池 |
| JP2001299916A (ja) | 2000-04-18 | 2001-10-30 | Kao Corp | マスク型吸入器 |
| JP5426847B2 (ja) * | 2008-08-04 | 2014-02-26 | 川崎重工業株式会社 | ニッケル水素電池積層体の充電方法およびその充電制御システム |
| JP2010040324A (ja) * | 2008-08-05 | 2010-02-18 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 電池モジュールの充電状態推定方法およびこれを利用した充電方法 |
| JP2014078495A (ja) | 2012-09-21 | 2014-05-01 | Gs Yuasa Corp | 非水電解質二次電池 |
| KR102455848B1 (ko) | 2018-12-03 | 2022-10-18 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 원통형 전지셀의 내압측정 지그 |
| CN109764991A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-05-17 | 超威电源有限公司 | 测试铅酸蓄电池装配压力的方法 |
| CN110783641A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-02-11 | 河南创力新能源科技股份有限公司 | 一种少维护阀控式碱性二次电池 |
| WO2022018876A1 (ja) * | 2020-07-22 | 2022-01-27 | 株式会社Ｋｋｂテクノロジー | 二次電池の電池活性化装置およびメンテナンスシステム |
| CN115441133B (zh) * | 2022-10-09 | 2024-02-09 | 南京新城现代有轨电车有限公司 | 一种加液车用蓄电池自动加液系统 |
-
1991
- 1991-11-25 JP JP03309351A patent/JP3012951B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004068625A1 (ja) * | 2003-01-31 | 2004-08-12 | Yuasa Corporation | 密閉形アルカリ蓄電池と、その電極構造、充電方法及び密閉形アルカリ蓄電池用充電器 |
| US7527890B2 (en) | 2003-01-31 | 2009-05-05 | Yuasa Corporation | Sealed alkaline storage battery, electrode structure and charging method for the same, and charger for sealed alkaline storage battery |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0536442A (ja) | 1993-02-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3438142B2 (ja) | 中・大容量密閉式金属酸化物・水素蓄電池 | |
| EP0639295B1 (en) | Metal hydride cells having improved cycle life and charge retention | |
| JP3012951B2 (ja) | 酸化金属−水素蓄電池とその充電方法 | |
| US5830599A (en) | Sealed rechargeable battery | |
| KR100662158B1 (ko) | 니켈수소 축전지의 사용방법 | |
| KR100412625B1 (ko) | 니켈-수소축전지 | |
| Geng et al. | Characteristics of the High‐Rate Discharge Capability of a Nickel/Metal Hydride Battery Electrode | |
| JPH05326024A (ja) | 積層密閉型酸化金属−水素蓄電池及び群電池システムとそれらの充電方法 | |
| JPH0677451B2 (ja) | 水素吸蔵電極の製造法 | |
| US5131920A (en) | Method of manufacturing sealed rechargeable batteries | |
| US9225017B2 (en) | Alkaline storage cell and method for manufacturing alkaline storage cell | |
| JPH0797504B2 (ja) | 密閉形アルカリ蓄電池 | |
| JPS63231882A (ja) | 密閉型蓄電池 | |
| JP2555511B2 (ja) | アルカリ二次電池 | |
| JP4639641B2 (ja) | 密閉型アルカリ蓄電池 | |
| US6197448B1 (en) | Hydrogen storage alloy | |
| JP2002343417A (ja) | アルカリ二次電池 | |
| JP3030893B2 (ja) | 金属酸化物−水素蓄電池の製造法 | |
| JP3536849B2 (ja) | 密閉式金属酸化物・水素蓄電池 | |
| JP3536850B2 (ja) | 密閉式金属酸化物・水素蓄電池 | |
| JP3603892B2 (ja) | 密閉式金属酸化物・水素蓄電池 | |
| JPH10334942A (ja) | 内圧を制御したニッケル−水素二次電池 | |
| JP2772054B2 (ja) | ニッケル水素二次電池 | |
| JP3297375B2 (ja) | ニッケル水素二次電池 | |
| JPS6332856A (ja) | 密閉形ニツケル−水素蓄電池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071217 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081217 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091217 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091217 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101217 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |