JP3396941B2 - 密閉形アルカリ蓄電池およびその製造法 - Google Patents
密閉形アルカリ蓄電池およびその製造法Info
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- JP3396941B2 JP3396941B2 JP02174594A JP2174594A JP3396941B2 JP 3396941 B2 JP3396941 B2 JP 3396941B2 JP 02174594 A JP02174594 A JP 02174594A JP 2174594 A JP2174594 A JP 2174594A JP 3396941 B2 JP3396941 B2 JP 3396941B2
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- negative electrode
- polymer binder
- battery
- storage battery
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- 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
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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、充電末期に正極から発
生する酸素ガスを負極で還元する密閉形アルカリ蓄電池
およびその製造法に関するものである。
生する酸素ガスを負極で還元する密閉形アルカリ蓄電池
およびその製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】密閉形アルカリ蓄電池、例えば、ニッケ
ル・カドミウム蓄電池やニッケル・水素蓄電池は、充電
末期に正極から発生する酸素ガスを負極で還元すること
により電池内圧の上昇を防止し、電池の密閉化を図って
いる。酸素ガスの還元反応は発熱反応であるので、充電
末期には電池温度が上昇するが、多くの場合、温度が高
いほど充電反応の効率は低下し、副反応である酸素ガス
発生反応が促進される。発生した酸素ガスは負極で還元
されるので、さらに発熱が著しくなり、いわゆる熱暴走
に至る心配がある。このような熱暴走を避けるために、 （１）温度上昇に伴う過電圧の低下を検出して充電を停
止する （２）温度上昇そのものを検出して充電を停止する （３）電池にサーモプロテクタを取付けて温度上昇時に
充電回路を遮断する 等の充電そのものを停止する制御が採用されてきた。
ル・カドミウム蓄電池やニッケル・水素蓄電池は、充電
末期に正極から発生する酸素ガスを負極で還元すること
により電池内圧の上昇を防止し、電池の密閉化を図って
いる。酸素ガスの還元反応は発熱反応であるので、充電
末期には電池温度が上昇するが、多くの場合、温度が高
いほど充電反応の効率は低下し、副反応である酸素ガス
発生反応が促進される。発生した酸素ガスは負極で還元
されるので、さらに発熱が著しくなり、いわゆる熱暴走
に至る心配がある。このような熱暴走を避けるために、 （１）温度上昇に伴う過電圧の低下を検出して充電を停
止する （２）温度上昇そのものを検出して充電を停止する （３）電池にサーモプロテクタを取付けて温度上昇時に
充電回路を遮断する 等の充電そのものを停止する制御が採用されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、酸素ガス還元
性能が低い電池で上記のような充電制御を行なうと、還
元反応の発熱に基づく電池温度の上昇が少なく、充電停
止のための検出が遅れて充電が続けられることになり、
電池内圧が上昇して安全弁からのガス放出が行なわれて
しまう。また、ガス放出時の電池温度が低いために、漏
液が生じる心配もある。一方、酸素ガス還元性能が高い
電池で上記のような充電制御を行なうと、酸素ガスの還
元反応の発熱に基づく電池の温度上昇が速いために、充
電不十分の時点で充電停止のための検出が行なわれてし
まい、充電不足になる心配がある。本発明が解決しよう
とする課題は、密閉形アルカリ蓄電池の負極を改良し、
充電末期における酸素ガスの還元反応が適度に行なわれ
るようにすることである。すなわち、電池温度の上昇と
電池内圧の上昇の一方が極端にならないようにバランス
させることである。
性能が低い電池で上記のような充電制御を行なうと、還
元反応の発熱に基づく電池温度の上昇が少なく、充電停
止のための検出が遅れて充電が続けられることになり、
電池内圧が上昇して安全弁からのガス放出が行なわれて
しまう。また、ガス放出時の電池温度が低いために、漏
液が生じる心配もある。一方、酸素ガス還元性能が高い
電池で上記のような充電制御を行なうと、酸素ガスの還
元反応の発熱に基づく電池の温度上昇が速いために、充
電不十分の時点で充電停止のための検出が行なわれてし
まい、充電不足になる心配がある。本発明が解決しよう
とする課題は、密閉形アルカリ蓄電池の負極を改良し、
充電末期における酸素ガスの還元反応が適度に行なわれ
るようにすることである。すなわち、電池温度の上昇と
電池内圧の上昇の一方が極端にならないようにバランス
させることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明に係る密閉形アルカリ蓄電池は、その負極
が、基体と、基体に保持した作用物質と、作用物質を結
着するポリマバインダとを主要な構成材料としている。
そして、負極表面のポリマバインダは、その存在量が負
極内部より少なく、且つ、斑点状の皮膜を形成している
ことを特徴とする。また、本発明に係る密閉形アルカリ
蓄電池の製造法は、負極作用物質とポリマバインダを主
要成分とするスラリまたはペーストを基体に充填して製
造した負極を正極と組合せる製造において、負極の製造
が、スラリまたはペーストの基体への充填工程の後に次
の（１）〜（２）の工程を経ることを特徴とする。 （１）負極表面のポリマバインダを除去する工程 （２）負極内部より負極表面で少なくなる量で、ポリマ
バインダの溶液を負極表面に塗布し、負極表面にポリマ
バインダの斑点状の皮膜を形成する工程
めに、本発明に係る密閉形アルカリ蓄電池は、その負極
が、基体と、基体に保持した作用物質と、作用物質を結
着するポリマバインダとを主要な構成材料としている。
そして、負極表面のポリマバインダは、その存在量が負
極内部より少なく、且つ、斑点状の皮膜を形成している
ことを特徴とする。また、本発明に係る密閉形アルカリ
蓄電池の製造法は、負極作用物質とポリマバインダを主
要成分とするスラリまたはペーストを基体に充填して製
造した負極を正極と組合せる製造において、負極の製造
が、スラリまたはペーストの基体への充填工程の後に次
の（１）〜（２）の工程を経ることを特徴とする。 （１）負極表面のポリマバインダを除去する工程 （２）負極内部より負極表面で少なくなる量で、ポリマ
バインダの溶液を負極表面に塗布し、負極表面にポリマ
バインダの斑点状の皮膜を形成する工程
【０００５】
【作用】本発明に係る密閉形アルカリ蓄電池の負極は、
表面のポリマバインダの存在量が内部より少ないので、
負極表面での酸素ガスの還元反応が起こりやすくなって
いる。しかし、負極表面には、ポリマバインダの皮膜が
斑点状に存在しており、これによって酸素ガスが負極作
用物質と接触する機会を減らして、還元反応が起こり過
ぎるのを適度に抑制している。
表面のポリマバインダの存在量が内部より少ないので、
負極表面での酸素ガスの還元反応が起こりやすくなって
いる。しかし、負極表面には、ポリマバインダの皮膜が
斑点状に存在しており、これによって酸素ガスが負極作
用物質と接触する機会を減らして、還元反応が起こり過
ぎるのを適度に抑制している。
【０００６】
【実施例】正極をニッケル極とし、負極を水素吸蔵合金
よりなる水素極とした密閉形ニッケル・水素蓄電池につ
いて実施例を説明する。水素吸蔵合金としてＬａＮｉ
4.7Ａｌ0.3を調合し、ボウルミルを用いて１００メッシ
ュ以下に粉砕した。これをポリマバインダ（ヒドロキシ
プロピルメチルセルロース）の水溶液で混練し、水素吸
蔵合金に対するポリマバインダの比率が０．５重量％の
スラリを調製した。基体（スポンジ状ニッケル板）に前
記スラリを充填し、乾燥して水素極とした。上記水素極
を水洗して表面のポリマバインダを除去した後、水素極
表面に表１に示した各種濃度のポリマバインダ（ヒドロ
キシプロピルメチルセルロース）水溶液をスプレーまた
はローラーで塗布して水素極を完成した。水素極表面に
は、いずれもポリマバインダの皮膜が斑点状に形成され
ていることを確認した。塗布手段がスプレーとローラー
では塗布量が異なるので、ポリマバインダの水溶液濃度
を変えて、ポリマバインダの皮膜が斑点状に形成される
ように調整をする。また、塗布手段が同じで場合でも、
水溶液濃度を変えることにより、水素極表面にポリマバ
インダの皮膜が形成される割合を適宜調整することがで
きる。表１の実施例１〜５の各水素極と、容量１１００
mAhのニッケル極とを組合せ、ポリアミド不織布をセパ
レータとしてＡＡ形ニッケル・水素蓄電池を組立てた。
電解液には、３７％のＫＯＨ水溶液を用いた。
よりなる水素極とした密閉形ニッケル・水素蓄電池につ
いて実施例を説明する。水素吸蔵合金としてＬａＮｉ
4.7Ａｌ0.3を調合し、ボウルミルを用いて１００メッシ
ュ以下に粉砕した。これをポリマバインダ（ヒドロキシ
プロピルメチルセルロース）の水溶液で混練し、水素吸
蔵合金に対するポリマバインダの比率が０．５重量％の
スラリを調製した。基体（スポンジ状ニッケル板）に前
記スラリを充填し、乾燥して水素極とした。上記水素極
を水洗して表面のポリマバインダを除去した後、水素極
表面に表１に示した各種濃度のポリマバインダ（ヒドロ
キシプロピルメチルセルロース）水溶液をスプレーまた
はローラーで塗布して水素極を完成した。水素極表面に
は、いずれもポリマバインダの皮膜が斑点状に形成され
ていることを確認した。塗布手段がスプレーとローラー
では塗布量が異なるので、ポリマバインダの水溶液濃度
を変えて、ポリマバインダの皮膜が斑点状に形成される
ように調整をする。また、塗布手段が同じで場合でも、
水溶液濃度を変えることにより、水素極表面にポリマバ
インダの皮膜が形成される割合を適宜調整することがで
きる。表１の実施例１〜５の各水素極と、容量１１００
mAhのニッケル極とを組合せ、ポリアミド不織布をセパ
レータとしてＡＡ形ニッケル・水素蓄電池を組立てた。
電解液には、３７％のＫＯＨ水溶液を用いた。
【０００７】
【表１】
【０００８】比較例１
水素極として、表面のポリマバインダを水洗により除去
しないものを用いた以外は、実施例と同様とした。
しないものを用いた以外は、実施例と同様とした。
【０００９】比較例２
水素極として、表面のポリマバインダを水洗により除去
しただけのものを用いた以外は、実施例と同様とした。
しただけのものを用いた以外は、実施例と同様とした。
【００１０】比較例３
水素極として、表面のポリマバインダを水洗により除去
した後、濃度０．１％のポリマバインダ水溶液を水素極
表面にローラーで塗布したものを用いた以外は、実施例
と同様とした。この水素極は、表面全体がポリマバイン
ダの皮膜で覆われていることを確認した。
した後、濃度０．１％のポリマバインダ水溶液を水素極
表面にローラーで塗布したものを用いた以外は、実施例
と同様とした。この水素極は、表面全体がポリマバイン
ダの皮膜で覆われていることを確認した。
【００１１】上記の実施例および比較例の各電池を、周
囲温度２０℃で、充電電流１ＣmAhで１５０％充電し
た。その時の電池温度の変化および電池内圧の変化を図
１に示した。表２には、前記１５０％充電到達時の電池
温度および電池内圧を示した。また、表２には、前記１
５０％充電をした、または、電池温度が７０℃に到達し
たときに充電を停止した電池の放電容量と、周囲温度０
℃で電池を倒立（安全弁が下側に位置する）して、充電
電流１ＣmAhで１５０％充電したときの漏液の有無も併
せて示した。
囲温度２０℃で、充電電流１ＣmAhで１５０％充電し
た。その時の電池温度の変化および電池内圧の変化を図
１に示した。表２には、前記１５０％充電到達時の電池
温度および電池内圧を示した。また、表２には、前記１
５０％充電をした、または、電池温度が７０℃に到達し
たときに充電を停止した電池の放電容量と、周囲温度０
℃で電池を倒立（安全弁が下側に位置する）して、充電
電流１ＣmAhで１５０％充電したときの漏液の有無も併
せて示した。
【００１２】
【表２】
【００１３】図１および表２から明らかなように、本発
明に係る実施例のニッケル・水素蓄電池は、水素極にお
ける酸素ガスの還元反応が適度に行なわれており、充電
末期における電池温度と電池内圧の一方が極端に上昇す
ることがない。また、充電が十分行なわれているので放
電容量が大きく、周囲温度が低温の場合の充電において
も漏液の心配がない。一方、水素極における酸素ガスの
還元反応が少ない比較例１，３の電池では、電池内圧が
高くなり、低温での充電では漏液が起こる。水素極にお
ける酸素ガスの還元反応が多い比較例２の電池では電池
温度が著しく高くなってしまい、充電が不十分で放電容
量が小さくなる。
明に係る実施例のニッケル・水素蓄電池は、水素極にお
ける酸素ガスの還元反応が適度に行なわれており、充電
末期における電池温度と電池内圧の一方が極端に上昇す
ることがない。また、充電が十分行なわれているので放
電容量が大きく、周囲温度が低温の場合の充電において
も漏液の心配がない。一方、水素極における酸素ガスの
還元反応が少ない比較例１，３の電池では、電池内圧が
高くなり、低温での充電では漏液が起こる。水素極にお
ける酸素ガスの還元反応が多い比較例２の電池では電池
温度が著しく高くなってしまい、充電が不十分で放電容
量が小さくなる。
【００１４】
【発明の効果】上述のように、本発明に係る密閉形アル
カリ蓄電池は、負極における酸素ガスの還元反応が適度
に行なわれ、電池温度の異常上昇を招くことがないので
十分な充電が行なわれる。また、電池内圧の異常上昇も
ないので、低温における充電において漏液が起こること
もない。
カリ蓄電池は、負極における酸素ガスの還元反応が適度
に行なわれ、電池温度の異常上昇を招くことがないので
十分な充電が行なわれる。また、電池内圧の異常上昇も
ないので、低温における充電において漏液が起こること
もない。
【図１】本発明に係る実施例と比較例のニッケル・水素
蓄電池の充電時の電池温度変化および電池内圧変化を示
す曲線図である。
蓄電池の充電時の電池温度変化および電池内圧変化を示
す曲線図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 4/24
H01M 4/26
H01M 4/62
H01M 10/24
H01M 10/34
Claims (2)
- 【請求項１】充電末期に正極から発生する酸素ガスを負
極で還元する密閉形アルカリ蓄電池において、 前記負極は、基体と、基体に保持した作用物質と、作用
物質を結着するポリマバインダとを主要な構成材料とし
ており、 負極表面のポリマバインダは、その存在量が負極内部よ
り少なく、且つ、斑点状の皮膜を形成していることを特
徴とする密閉形アルカリ蓄電池。 - 【請求項２】負極作用物質とポリマバインダを主要成分
とするスラリまたはペーストを基体に充填して製造した
負極を正極と組合せる密閉形アルカリ蓄電池の製造にお
いて、負極の製造が、スラリまたはペーストの基体への
充填工程の後に次の（１）〜（２）の工程を経ることを
特徴とする密閉形アルカリ蓄電池の製造法。 （１）負極表面のポリマバインダを除去する工程 （２）負極内部より負極表面で少なくなる量で、ポリマ
バインダの溶液を負極表面に塗布し、負極表面にポリマ
バインダの斑点状の皮膜を形成する工程
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02174594A JP3396941B2 (ja) | 1994-02-21 | 1994-02-21 | 密閉形アルカリ蓄電池およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02174594A JP3396941B2 (ja) | 1994-02-21 | 1994-02-21 | 密閉形アルカリ蓄電池およびその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07235302A JPH07235302A (ja) | 1995-09-05 |
| JP3396941B2 true JP3396941B2 (ja) | 2003-04-14 |
Family
ID=12063617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02174594A Expired - Fee Related JP3396941B2 (ja) | 1994-02-21 | 1994-02-21 | 密閉形アルカリ蓄電池およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3396941B2 (ja) |
-
1994
- 1994-02-21 JP JP02174594A patent/JP3396941B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07235302A (ja) | 1995-09-05 |
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