JP3287367B2 - 密閉形ニッケル亜鉛電池 - Google Patents
密閉形ニッケル亜鉛電池Info
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- JP3287367B2 JP3287367B2 JP13202292A JP13202292A JP3287367B2 JP 3287367 B2 JP3287367 B2 JP 3287367B2 JP 13202292 A JP13202292 A JP 13202292A JP 13202292 A JP13202292 A JP 13202292A JP 3287367 B2 JP3287367 B2 JP 3287367B2
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Secondary Cells (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、密閉形ニッケル亜鉛電
池の改良に関するものである。
池の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、電気自動車をはじめポータブル機
器に至るまで電池の高エネルギー密度化あるいは高性能
化に対する要求はたいへん大きなものがある。その中で
亜鉛を負極活物質とした電池は単位重量当りのエネルギ
ー密度が大きくしかも安価であると言った利点を有す
る。一方、この亜鉛極を蓄電池の負極として動作させる
場合、亜鉛活物質が放電過程あるいは充電過程において
溶解析出していわゆるシェイプチェンジやデンドライト
ショートと言った問題を引き起こす。
器に至るまで電池の高エネルギー密度化あるいは高性能
化に対する要求はたいへん大きなものがある。その中で
亜鉛を負極活物質とした電池は単位重量当りのエネルギ
ー密度が大きくしかも安価であると言った利点を有す
る。一方、この亜鉛極を蓄電池の負極として動作させる
場合、亜鉛活物質が放電過程あるいは充電過程において
溶解析出していわゆるシェイプチェンジやデンドライト
ショートと言った問題を引き起こす。
【０００３】充電過程では、亜鉛酸イオンから析出され
る亜鉛金属結晶は特に水素ガス発生を伴った場合、水素
の触媒作用によってデンドライト結晶になり易く、電池
のショートを引き起こす。そのため従来より充電末期に
なっても負極から水素発生させぬよう負極の容量を正極
の容量より増加させ、電池を充電して充電末期の状態に
おいても正極から酸素ガスを優先させて発生するように
して、充電過程全てにおいて負極からは水の電気化学的
分解による水素ガス発生を起こらないようにし、デンド
ライト状の析出が発生しないように工夫されている。ま
た、上述の電池を充放電を行い２次電池としてサイクル
使用した場合において正極から発生した酸素が電池の系
外に漏れてしまうと正極と負極の容量バランスが崩れて
しまい、いずれ負極からの水素発生を生じ、亜鉛のデン
ドライト析出により電池寿命となる。したがってサイク
ル使用中の正極と負極の容量バランスを保つために、電
池の電解液量を制限し、充電末期に発生した酸素ガスを
負極で吸収リサイクルさせる密閉形ニッケル亜鉛電池が
ある。
る亜鉛金属結晶は特に水素ガス発生を伴った場合、水素
の触媒作用によってデンドライト結晶になり易く、電池
のショートを引き起こす。そのため従来より充電末期に
なっても負極から水素発生させぬよう負極の容量を正極
の容量より増加させ、電池を充電して充電末期の状態に
おいても正極から酸素ガスを優先させて発生するように
して、充電過程全てにおいて負極からは水の電気化学的
分解による水素ガス発生を起こらないようにし、デンド
ライト状の析出が発生しないように工夫されている。ま
た、上述の電池を充放電を行い２次電池としてサイクル
使用した場合において正極から発生した酸素が電池の系
外に漏れてしまうと正極と負極の容量バランスが崩れて
しまい、いずれ負極からの水素発生を生じ、亜鉛のデン
ドライト析出により電池寿命となる。したがってサイク
ル使用中の正極と負極の容量バランスを保つために、電
池の電解液量を制限し、充電末期に発生した酸素ガスを
負極で吸収リサイクルさせる密閉形ニッケル亜鉛電池が
ある。
【０００４】また、用途として特に据置用、電気自動車
用等は、電池容量がポータブル用に比べて大きく、極板
高さが高くなり、それに応じて電解液の保液性も悪くな
る傾向にある。電解液を充分保持できない場合は、亜鉛
極板があふれた電解液で覆われ酸素ガス吸収に有効な面
積を維持できなくなり、酸素ガス吸収能力は不十分とな
り、デンドライトショートを引き起こす。そのため特に
電池の容量が大きくなるに従い、加える電解液量を少な
くせねばならない。
用等は、電池容量がポータブル用に比べて大きく、極板
高さが高くなり、それに応じて電解液の保液性も悪くな
る傾向にある。電解液を充分保持できない場合は、亜鉛
極板があふれた電解液で覆われ酸素ガス吸収に有効な面
積を維持できなくなり、酸素ガス吸収能力は不十分とな
り、デンドライトショートを引き起こす。そのため特に
電池の容量が大きくなるに従い、加える電解液量を少な
くせねばならない。
【０００５】さらに、前述の如く電池の電解液量を制限
し密閉化した場合、亜鉛デンドライトショートを防止す
ることには有効であるが、亜鉛のシェイプチェンジを招
く。従ってこの様な場合、密閉形ニッケル亜鉛電池の寿
命原因は、ショートではなくシェイプチェンジによるも
のとなる。また、このシェイプチェンジは、電池の電解
液量と深く関係があり、酸素ガス吸収効率を向上させる
ために電解液量を少なくする程その容量低下は加速さ
れ、電池の寿命は短くなる。即ちシェイプチェンジだけ
に限れば、電解液量は多いほど良いことになるが、前述
したように、特に電解液量が多いときは、極群に保持さ
れない電解液が遊離の状態で存在し、その遊離状態の電
解液はリテーナやセパレータまたは亜鉛極の表面に溢
れ、表面を覆ってしまい結果的に酸素ガスの透過性を妨
げ、電池の酸素ガス吸収能力が低下しデンドライトショ
ートを招くことは前述したとおりであるから、従来標準
的な密閉形ニッケル亜鉛電池の電解液量はこれら２つの
要素を適切な範囲とするために極群の全空隙の略９８％
以下に設定してある。
し密閉化した場合、亜鉛デンドライトショートを防止す
ることには有効であるが、亜鉛のシェイプチェンジを招
く。従ってこの様な場合、密閉形ニッケル亜鉛電池の寿
命原因は、ショートではなくシェイプチェンジによるも
のとなる。また、このシェイプチェンジは、電池の電解
液量と深く関係があり、酸素ガス吸収効率を向上させる
ために電解液量を少なくする程その容量低下は加速さ
れ、電池の寿命は短くなる。即ちシェイプチェンジだけ
に限れば、電解液量は多いほど良いことになるが、前述
したように、特に電解液量が多いときは、極群に保持さ
れない電解液が遊離の状態で存在し、その遊離状態の電
解液はリテーナやセパレータまたは亜鉛極の表面に溢
れ、表面を覆ってしまい結果的に酸素ガスの透過性を妨
げ、電池の酸素ガス吸収能力が低下しデンドライトショ
ートを招くことは前述したとおりであるから、従来標準
的な密閉形ニッケル亜鉛電池の電解液量はこれら２つの
要素を適切な範囲とするために極群の全空隙の略９８％
以下に設定してある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べたよ
うな密閉形ニッケル亜鉛電池は、電解液量が制限されて
いるため、極板群より出た電解液が電槽外部へ少量でも
漏液した場合、容量や寿命が極端に低下したり、周辺機
器の腐食を引き起すという問題点を有し、長時間使用し
ている間に、水分が蒸発したり、負極の自己放電により
水が消費されて内部抵抗が増加し、放電されにくくなる
という問題点を有していた。
うな密閉形ニッケル亜鉛電池は、電解液量が制限されて
いるため、極板群より出た電解液が電槽外部へ少量でも
漏液した場合、容量や寿命が極端に低下したり、周辺機
器の腐食を引き起すという問題点を有し、長時間使用し
ている間に、水分が蒸発したり、負極の自己放電により
水が消費されて内部抵抗が増加し、放電されにくくなる
という問題点を有していた。
【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであって、その目的とするところは、電槽内から電解
液が漏れたり、電解液の水分が減少するのを防止して、
寿命性能の優れた密閉形ニッケル亜鉛電池を提供するこ
とにある。
のであって、その目的とするところは、電槽内から電解
液が漏れたり、電解液の水分が減少するのを防止して、
寿命性能の優れた密閉形ニッケル亜鉛電池を提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は、極板群５と、保液層６とを有する密閉
形ニッケル亜鉛電池であって、前記極板群５は、正極板
１と、負極板４と、セパレータ３と、リテーナ２とを有
するものであり、前記保液層６は、長さ０．５〜５０ｍ
ｍ、直径５〜１００μｍの糸状のセルロース繊維または
直径０．１〜７ｍｍの球状のセルロース繊維中に電解液
を含むものであり、前記保液層６は、前記極板群５の周
囲に配置されていることを特徴とするものである。
めに、本発明は、極板群５と、保液層６とを有する密閉
形ニッケル亜鉛電池であって、前記極板群５は、正極板
１と、負極板４と、セパレータ３と、リテーナ２とを有
するものであり、前記保液層６は、長さ０．５〜５０ｍ
ｍ、直径５〜１００μｍの糸状のセルロース繊維または
直径０．１〜７ｍｍの球状のセルロース繊維中に電解液
を含むものであり、前記保液層６は、前記極板群５の周
囲に配置されていることを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】極板群の周囲に保液層を配置しているので、極
板群から漏れ出た電解液が保液層にはばまれて外部へ漏
出しにくくなる。また、極板群に含浸している電解液の
水分が消費されても、保液層から水分を補うことができ
る。
板群から漏れ出た電解液が保液層にはばまれて外部へ漏
出しにくくなる。また、極板群に含浸している電解液の
水分が消費されても、保液層から水分を補うことができ
る。
【００１０】
【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。図１は、本発明密閉形ニッケル亜鉛電池の断面図
で、１はニッケル焼結極板よりなる正極板、２はリテー
ナで、その材質はポリオレフィン系の不織布、３はポリ
プロピレン多孔膜に界面活性剤処理したセパレータ、４
は金属亜鉛粉末及び酸化亜鉛粉末をポリテトラフロロエ
チレン樹脂と混合し、これにロール掛けしてシート状に
なしたものを、銅または銀の集電体に圧着した負極板
で、５はこれら正極板１を５枚、負極板４を６枚交互に
配置し、それらの間に前記リテーナ２とセパレータ３と
リテーナ２とをこの順序で積層したものを挿入した極板
群である。６は、該極板群５の上部と側部に密着して配
置した長さ６ｍｍ、直径２５μｍのセルロース繊維に電
解液を含浸させた保液層である。７は正極板１同士を接
続する正極端子、８は負極板４同士を接続する負極端子
である。９は極板群５の上部の保液層６を極板群５に密
接させる中蓋であり、１０は上記極板群５と保液層６と
端子７，８と中蓋９を収容するＡＢＳ製の電槽である。
る。図１は、本発明密閉形ニッケル亜鉛電池の断面図
で、１はニッケル焼結極板よりなる正極板、２はリテー
ナで、その材質はポリオレフィン系の不織布、３はポリ
プロピレン多孔膜に界面活性剤処理したセパレータ、４
は金属亜鉛粉末及び酸化亜鉛粉末をポリテトラフロロエ
チレン樹脂と混合し、これにロール掛けしてシート状に
なしたものを、銅または銀の集電体に圧着した負極板
で、５はこれら正極板１を５枚、負極板４を６枚交互に
配置し、それらの間に前記リテーナ２とセパレータ３と
リテーナ２とをこの順序で積層したものを挿入した極板
群である。６は、該極板群５の上部と側部に密着して配
置した長さ６ｍｍ、直径２５μｍのセルロース繊維に電
解液を含浸させた保液層である。７は正極板１同士を接
続する正極端子、８は負極板４同士を接続する負極端子
である。９は極板群５の上部の保液層６を極板群５に密
接させる中蓋であり、１０は上記極板群５と保液層６と
端子７，８と中蓋９を収容するＡＢＳ製の電槽である。
【００１１】電解液は、比重値を１．３０〜１．４０程
度の水酸化カリウムを主体とする水溶液で、その量は、
極板群５と保液層６の全空隙容積の９０〜９８％に相当
する量がそれぞれに注入されている。
度の水酸化カリウムを主体とする水溶液で、その量は、
極板群５と保液層６の全空隙容積の９０〜９８％に相当
する量がそれぞれに注入されている。
【００１２】このような構成からなる１０Ａｈの本発明
電池を作製し、極板群５の周囲に保液層６を配置してい
ない従来の電池とを電動刈払機用に用い、１００，２０
０，３００サイクル毎の電解液の漏液率とサイクル特性
を調査した。その結果を表１と図２に示す。尚、漏液率
Ａは１００％充電状態での初期の極板群重量をａ、各サ
イクル経過後の１００％充電状態の極板群重量をｂとす
ると、Ａ＝（ａ−ｂ）÷ａ×１００（％）とし、充電は
０．１ｃ放電は平均１ｃであった。
電池を作製し、極板群５の周囲に保液層６を配置してい
ない従来の電池とを電動刈払機用に用い、１００，２０
０，３００サイクル毎の電解液の漏液率とサイクル特性
を調査した。その結果を表１と図２に示す。尚、漏液率
Ａは１００％充電状態での初期の極板群重量をａ、各サ
イクル経過後の１００％充電状態の極板群重量をｂとす
ると、Ａ＝（ａ−ｂ）÷ａ×１００（％）とし、充電は
０．１ｃ放電は平均１ｃであった。
【００１３】
【００１４】この結果より、本発明品は従来品に比べ、
漏液率が少なく、しかもサイクル特性も優れていること
が分かった。次に、保液層６に用いられているセルロー
ス繊維の直径βをパラメータとして長さαを変化させ、
初期容量の６０％に低下するまでのサイクル数を調査し
た。その結果を図３に示す。
漏液率が少なく、しかもサイクル特性も優れていること
が分かった。次に、保液層６に用いられているセルロー
ス繊維の直径βをパラメータとして長さαを変化させ、
初期容量の６０％に低下するまでのサイクル数を調査し
た。その結果を図３に示す。
【００１５】この結果より、長さαが０．５〜５０ｍ
ｍ、直径βが５〜１００μｍであれば図２に示す従来品
のサイクル数（１５０サイクル）より非常に優れるが直
径βが５μｍ未満または１００μｍ超であれば従来品と
略同じである。
ｍ、直径βが５〜１００μｍであれば図２に示す従来品
のサイクル数（１５０サイクル）より非常に優れるが直
径βが５μｍ未満または１００μｍ超であれば従来品と
略同じである。
【００１６】さらに、保液層６に用いられているセルロ
ース繊維を前述した糸状のものから球状のものに代え、
その直径γが変われば前記サイクル数がどのように変化
するか調査した。その結果を図４に示す。この結果より
直径γが０．１〜７ｍｍの範囲であれば約１５５サイク
ル以上となり従来品より非常に優れるが、０．１未満ま
たは７ｍｍ超であれば従来品と殆ど変わらない。
ース繊維を前述した糸状のものから球状のものに代え、
その直径γが変われば前記サイクル数がどのように変化
するか調査した。その結果を図４に示す。この結果より
直径γが０．１〜７ｍｍの範囲であれば約１５５サイク
ル以上となり従来品より非常に優れるが、０．１未満ま
たは７ｍｍ超であれば従来品と殆ど変わらない。
【００１７】
【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので次に記載する効果を奏する。 （１）電池の使用中に電解液が漏れたり水分が減少して
も、極板群から電解液が漏れたり水分が減少することが
殆どなく、サイクル性能を低下させることがないので長
寿命の密閉形ニッケル亜鉛蓄電池が得られる。 （２）保液層を構成する繊維を特定することにより電解
液の保持を高めることができ、サイクル性能の優れた密
閉形ニッケル亜鉛電池が得られる。
ので次に記載する効果を奏する。 （１）電池の使用中に電解液が漏れたり水分が減少して
も、極板群から電解液が漏れたり水分が減少することが
殆どなく、サイクル性能を低下させることがないので長
寿命の密閉形ニッケル亜鉛蓄電池が得られる。 （２）保液層を構成する繊維を特定することにより電解
液の保持を高めることができ、サイクル性能の優れた密
閉形ニッケル亜鉛電池が得られる。
【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図２】本発明品と従来品との寿命性能を比較したサイ
クル特性図である。
クル特性図である。
【図３】保液層の繊維の長さと直径を変化させた時のサ
イクル数を示す特性図である。
イクル数を示す特性図である。
【図４】球状のセルロース繊維の直径を変化させた時の
サイクル数を示す特性図である。
サイクル数を示す特性図である。
１ 正極板 ２ リテーナ ３ セパレータ ４ 負極板 ５ 極板群 ６ 保液層
Claims (1)
- 【請求項１】 極板群（５）と、保液層（６）とを有す
る密閉形ニッケル亜鉛電池であって、 前記極板群（５）は、正極板（１）と、負極板（４）
と、セパレータ（３）と、リテーナ（２）とを有するも
のであり、 前記保液層（６）は、長さ０．５〜５０ｍｍ、直径５〜
１００μｍの糸状のセルロース繊維または直径０．１〜
７ｍｍの球状のセルロース繊維中に電解液を含むもので
あり、 前記保液層（６）は、前記極板群（５）の周囲に配置さ
れていることを特徴とする、 密閉形ニッケル亜鉛電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13202292A JP3287367B2 (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | 密閉形ニッケル亜鉛電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13202292A JP3287367B2 (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | 密閉形ニッケル亜鉛電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05303978A JPH05303978A (ja) | 1993-11-16 |
| JP3287367B2 true JP3287367B2 (ja) | 2002-06-04 |
Family
ID=15071684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13202292A Expired - Fee Related JP3287367B2 (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | 密閉形ニッケル亜鉛電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3287367B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9379363B2 (en) | 2011-07-20 | 2016-06-28 | Gs Yuasa International, Ltd. | Cylindrical battery |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1611621B1 (en) * | 2003-02-19 | 2008-12-17 | KVG Technologies Inc. | Battery containing fibrous material |
| JP4858679B2 (ja) * | 2005-09-30 | 2012-01-18 | 日本ケミコン株式会社 | コンデンサ用セパレーターおよびこれを用いたコンデンサ |
| JP5642532B2 (ja) * | 2010-12-24 | 2014-12-17 | プライムアースＥｖエナジー株式会社 | 電池 |
| EP3168920B1 (en) | 2014-07-09 | 2019-10-09 | NGK Insulators, Ltd. | Nickel-zinc battery |
| CN106463784B (zh) | 2014-07-09 | 2019-03-08 | 日本碍子株式会社 | 镍锌电池 |
| JP5936788B1 (ja) | 2014-07-09 | 2016-06-22 | 日本碍子株式会社 | ニッケル亜鉛電池 |
| JP5936787B1 (ja) | 2014-07-09 | 2016-06-22 | 日本碍子株式会社 | ニッケル亜鉛電池 |
| JP7002332B2 (ja) * | 2015-02-26 | 2022-01-20 | ダラミック エルエルシー | 鉛蓄電池とともに使用される改良された水分損失セパレータ、改良された水分損失性能のためのシステム、ならびにその製造方法および使用方法 |
-
1992
- 1992-04-24 JP JP13202292A patent/JP3287367B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9379363B2 (en) | 2011-07-20 | 2016-06-28 | Gs Yuasa International, Ltd. | Cylindrical battery |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05303978A (ja) | 1993-11-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
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