JP3498545B2 - アルカリ蓄電池 - Google Patents
アルカリ蓄電池Info
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- 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
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はアルカリ蓄電池の極
板群からの集電構造の改良に関するものである。
板群からの集電構造の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、電気機器の軽薄短小化に伴い、そ
の電源として小型高容量電池の要望が高まってきてい
る。高信頼性電池であるアルカリ蓄電池においてもこの
流れに沿って、ニッケル−カドミウム蓄電池の高容量化
や、負極にエネルギー密度の高い水素吸蔵合金を用いた
金属酸化物−水素蓄電池等の改良が進められている。
の電源として小型高容量電池の要望が高まってきてい
る。高信頼性電池であるアルカリ蓄電池においてもこの
流れに沿って、ニッケル−カドミウム蓄電池の高容量化
や、負極にエネルギー密度の高い水素吸蔵合金を用いた
金属酸化物−水素蓄電池等の改良が進められている。
【０００３】この種のアルカリ蓄電池は、水溶液系電池
であるため大電流での充放電が可能であることが大きな
利点である。一般にこれらの電池は正極と負極との間に
セパレータを介在させ渦巻状極板群を構成してから、群
の上下にそれぞれ突出した正極板と負極板の極板先端に
板状集電体を溶接していた。
であるため大電流での充放電が可能であることが大きな
利点である。一般にこれらの電池は正極と負極との間に
セパレータを介在させ渦巻状極板群を構成してから、群
の上下にそれぞれ突出した正極板と負極板の極板先端に
板状集電体を溶接していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】金属酸化物−水素蓄電
池を大電流放電用途に用いた場合、特に低温での大電流
放電特性が低下していた。これは負極の反応性の低下
が、従来のカドミウムにくらべて水素吸蔵合金を用いた
場合の方が大きいためと推測される。
池を大電流放電用途に用いた場合、特に低温での大電流
放電特性が低下していた。これは負極の反応性の低下
が、従来のカドミウムにくらべて水素吸蔵合金を用いた
場合の方が大きいためと推測される。
【０００５】本発明は、電池としての集電構造を改良し
て低温での負極の反応性の低下を抑制し、低温時でも大
電流放電特性に優れたアルカリ蓄電池を提供することを
目的とするものである。
て低温での負極の反応性の低下を抑制し、低温時でも大
電流放電特性に優れたアルカリ蓄電池を提供することを
目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、セパレータを介して正極板と水素吸蔵合
金からなる負極板を上下にそれぞれ極板先端が突出する
ように配置した極板群を有し、この極板群の上下に突出
した極板先端部分にそれぞれ板状集電体を溶接したアル
カリ蓄電池であって、前記集電体と極板先端との溶接個
所の点数を、正極側より負極側で多くしたことを特徴と
するものである。
成するために、セパレータを介して正極板と水素吸蔵合
金からなる負極板を上下にそれぞれ極板先端が突出する
ように配置した極板群を有し、この極板群の上下に突出
した極板先端部分にそれぞれ板状集電体を溶接したアル
カリ蓄電池であって、前記集電体と極板先端との溶接個
所の点数を、正極側より負極側で多くしたことを特徴と
するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、セパレ
ータを介して正極板と水素吸蔵合金からなる負極板を上
下にそれぞれ極板先端が突出するように配置した極板群
を有し、この極板群の上下に突出した極板先端部分にそ
れぞれ板状の集電体を溶接したアルカリ蓄電池であり、
板状の集電体と極板群上下の極板先端との溶接個所の点
数が正極側より負極側で多くした構成の電池である。こ
の集電構造によれば負極の集電経路での電気抵抗を低く
下げて低温時における負極の反応性低下を抑制でき、低
温時にも大電流放電特性に優れたアルカリ蓄電池を提供
できる。
ータを介して正極板と水素吸蔵合金からなる負極板を上
下にそれぞれ極板先端が突出するように配置した極板群
を有し、この極板群の上下に突出した極板先端部分にそ
れぞれ板状の集電体を溶接したアルカリ蓄電池であり、
板状の集電体と極板群上下の極板先端との溶接個所の点
数が正極側より負極側で多くした構成の電池である。こ
の集電構造によれば負極の集電経路での電気抵抗を低く
下げて低温時における負極の反応性低下を抑制でき、低
温時にも大電流放電特性に優れたアルカリ蓄電池を提供
できる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の詳細を説明する。
【０００９】負極材料には、組成がＭｍＮｉ3.55Ｃｏ
0.75Ｍｎ0.4Ａｌ0.3（Ｍｍは希土類元素の混合物を表
す）の水素吸蔵合金を、湿式ボールミルにて粉砕して、
平均粒径を約３０μｍとしたものを用いた。この合金粉
末を、８０℃のＫＯＨ水溶液中で攪拌処理した後、水素
吸蔵合金粉末１００重量部に対してカルボキシメチルセ
ルロースを０．１５重量部、カーボンブラックを０．３
重量部、スチレン−ブタジエン共重合体を０．８重量部
加え、分散剤として水を適量添加してペーストを作成し
た。このペーストをパンチングメタルの両面に塗布、乾
燥した後、所定の厚みにプレスし、所定の寸法に切断し
て負極板とした。正極板には、公知のシンター式ニッケ
ル正極、セパレータにはスルホン化処理したポリプロピ
レン製不織布をそれぞれ用いた。
0.75Ｍｎ0.4Ａｌ0.3（Ｍｍは希土類元素の混合物を表
す）の水素吸蔵合金を、湿式ボールミルにて粉砕して、
平均粒径を約３０μｍとしたものを用いた。この合金粉
末を、８０℃のＫＯＨ水溶液中で攪拌処理した後、水素
吸蔵合金粉末１００重量部に対してカルボキシメチルセ
ルロースを０．１５重量部、カーボンブラックを０．３
重量部、スチレン−ブタジエン共重合体を０．８重量部
加え、分散剤として水を適量添加してペーストを作成し
た。このペーストをパンチングメタルの両面に塗布、乾
燥した後、所定の厚みにプレスし、所定の寸法に切断し
て負極板とした。正極板には、公知のシンター式ニッケ
ル正極、セパレータにはスルホン化処理したポリプロピ
レン製不織布をそれぞれ用いた。
【００１０】これらの負・正極板とセパレータと負極を
用いて図１に示すよう正極板と負極板の極板先端が上下
にそれぞれ突出するように渦巻状極板群を作製した後、
（表１）に示すように極板群と板状の集電体とのシリー
ズスポット溶接での溶接個所点数を変え、容量２５００
ｍＡｈのＳＣサイズの電池Ａ，Ｂ，Ｃ、Ｄを作製した。
図中１はニッケル正極板、２は水素吸蔵合金負極板、３
はセパレータ、４は電池ケース、５ａは板状の正極集電
体、５ｂは同じく板状の負極集電体を示す。
用いて図１に示すよう正極板と負極板の極板先端が上下
にそれぞれ突出するように渦巻状極板群を作製した後、
（表１）に示すように極板群と板状の集電体とのシリー
ズスポット溶接での溶接個所点数を変え、容量２５００
ｍＡｈのＳＣサイズの電池Ａ，Ｂ，Ｃ、Ｄを作製した。
図中１はニッケル正極板、２は水素吸蔵合金負極板、３
はセパレータ、４は電池ケース、５ａは板状の正極集電
体、５ｂは同じく板状の負極集電体を示す。
【００１１】また比較のために負極には通常のＣｄ極を
用いて容量２０００ｍＡｈのＳＣサイズの電池とし、極
板と集電体との集電個所である溶接点数を変えた電池
Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈも作成した。
用いて容量２０００ｍＡｈのＳＣサイズの電池とし、極
板と集電体との集電個所である溶接点数を変えた電池
Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈも作成した。
【００１２】上記Ａ〜Ｈの電池を用いて放電特性の試験
を行った。放電特性試験は、充電を２０℃、電流値０．
１ＣｍＡで電池容量の１５０％まで行い、一時間放置し
た後放電を０℃、電流値１ＣｍＡで１．０Ｖまで行い、
電池容量に対する放電容量の比率の評価を行った。その
結果を（表１）に示す。
を行った。放電特性試験は、充電を２０℃、電流値０．
１ＣｍＡで電池容量の１５０％まで行い、一時間放置し
た後放電を０℃、電流値１ＣｍＡで１．０Ｖまで行い、
電池容量に対する放電容量の比率の評価を行った。その
結果を（表１）に示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】（表１）の結果から明らかなように、負極
にカドミウム極を用いた電池は、正極、負極板のそれぞ
れと集電体との溶接個所点数に大きな影響を受けない。
これに対し水素吸蔵合金を用いた電池は正極板と負極板
の集電体との溶接個所点数に大きな影響を受けることが
わかった。
にカドミウム極を用いた電池は、正極、負極板のそれぞ
れと集電体との溶接個所点数に大きな影響を受けない。
これに対し水素吸蔵合金を用いた電池は正極板と負極板
の集電体との溶接個所点数に大きな影響を受けることが
わかった。
【００１５】これは、低温時には正極側よりも負極側の
反応性が低下するため負極の影響によるものと推測され
る。特に負極に水素吸蔵合金を用いた場合には、低温時
の反応性がカドミウムに比べて大幅に低下するため放電
特性の低下が顕著になったと推測される。
反応性が低下するため負極の影響によるものと推測され
る。特に負極に水素吸蔵合金を用いた場合には、低温時
の反応性がカドミウムに比べて大幅に低下するため放電
特性の低下が顕著になったと推測される。
【００１６】一般に電極の反応性は、活物質自体の反応
性と接触抵抗などの電極抵抗に大きな影響をうける。水
素吸蔵合金は低温時に平衡圧が下がるため、水素の放出
能力が低下し、活物質の反応性が低下する。その上、低
温時には活物質相互間の接触抵抗などの電極抵抗も上昇
するため、負極全体の反応性はカドミウムを用いた負極
に比べ大幅に低下する。
性と接触抵抗などの電極抵抗に大きな影響をうける。水
素吸蔵合金は低温時に平衡圧が下がるため、水素の放出
能力が低下し、活物質の反応性が低下する。その上、低
温時には活物質相互間の接触抵抗などの電極抵抗も上昇
するため、負極全体の反応性はカドミウムを用いた負極
に比べ大幅に低下する。
【００１７】上記の理由により、ニッケル−水素蓄電池
は、ニッケル−カドミウム蓄電池に比べ低温特性が低下
する。
は、ニッケル−カドミウム蓄電池に比べ低温特性が低下
する。
【００１８】ニッケル−水素蓄電池の低温特性を改良す
るには負極の反応性の改善、つまり水素吸蔵合金の低温
時における反応性を改良するか、あるいは活物質相互間
の接触抵抗等の電極抵抗を削減することが必要となる。
るには負極の反応性の改善、つまり水素吸蔵合金の低温
時における反応性を改良するか、あるいは活物質相互間
の接触抵抗等の電極抵抗を削減することが必要となる。
【００１９】正極板と負極板の板状集電体との溶接個所
点数を変えた本発明は、電極抵抗を削減するための対策
の一つであり、水素吸蔵合金を負極に用いたニッケル−
水素蓄電池に特に有効なものである。
点数を変えた本発明は、電極抵抗を削減するための対策
の一つであり、水素吸蔵合金を負極に用いたニッケル−
水素蓄電池に特に有効なものである。
【００２０】負極板の集電体との溶接個所点数と、正極
板の集電体との溶接個所点数との関係は、正極板の溶接
個所点数に比べて負極板のそれを同数かそれ以上にした
電池Ｃ，Ｄは、負極板側の溶接個所点数を正極板側の点
数以下にした電池Ａ，Ｂと対比して放電容量、放電電圧
が上昇していた。これは、負極板側の溶接点数を正極板
側のそれ以下にした場合、水素吸蔵合金の反応性の低下
の他に、電極抵抗の上昇も無視できないものとなり、負
極板側の反応性が大幅に低下するためと推測される。
板の集電体との溶接個所点数との関係は、正極板の溶接
個所点数に比べて負極板のそれを同数かそれ以上にした
電池Ｃ，Ｄは、負極板側の溶接個所点数を正極板側の点
数以下にした電池Ａ，Ｂと対比して放電容量、放電電圧
が上昇していた。これは、負極板側の溶接点数を正極板
側のそれ以下にした場合、水素吸蔵合金の反応性の低下
の他に、電極抵抗の上昇も無視できないものとなり、負
極板側の反応性が大幅に低下するためと推測される。
【００２１】これに対し、負極板側の溶接点数を正極板
側のそれ以上にした電池は、電極抵抗が上昇しないか、
あるいはその上昇が小さいために実質上負極の反応性に
は水素吸蔵合金自体の反応性のみしか影響しなくなり、
放電特性への影響が少なくなると思われる。
側のそれ以上にした電池は、電極抵抗が上昇しないか、
あるいはその上昇が小さいために実質上負極の反応性に
は水素吸蔵合金自体の反応性のみしか影響しなくなり、
放電特性への影響が少なくなると思われる。
【００２２】本発明者らの実験検討にれば、負極板側の
溶接点数は、正極板側の溶接点数を１としたときの指数
で１．２〜１．６が好ましいことが判った。これは負極
板側の溶接点数を増やすことで負極板と板状集電体との
接続抵抗を極めて小さくし、負極電極抵抗を下げること
ができたからである。なお、負極板側の溶接個所を正極
板側のそれの２倍くらいまで多くすることは、スポット
溶接の複雑化とセパレータ端部の熱劣化を生じ易くなる
ことから避けるべきである。
溶接点数は、正極板側の溶接点数を１としたときの指数
で１．２〜１．６が好ましいことが判った。これは負極
板側の溶接点数を増やすことで負極板と板状集電体との
接続抵抗を極めて小さくし、負極電極抵抗を下げること
ができたからである。なお、負極板側の溶接個所を正極
板側のそれの２倍くらいまで多くすることは、スポット
溶接の複雑化とセパレータ端部の熱劣化を生じ易くなる
ことから避けるべきである。
【００２３】また低温、とくに０℃での１ＣｍＡの放電
容量が常温時の電池容量の７０％程度であれば実用上問
題とならないことから、負極板側の溶接点数としては正
極板側のそれ以上で１．２〜１．６倍とすることが望ま
しい。
容量が常温時の電池容量の７０％程度であれば実用上問
題とならないことから、負極板側の溶接点数としては正
極板側のそれ以上で１．２〜１．６倍とすることが望ま
しい。
【００２４】上記の実施例では、渦巻状のニッケル−水
素蓄電池を例にとり説明を行ったが、電池形式が角型等
の他のニッケル−水素蓄電池であっても、本発明の集電
構成を採ることにより同様の低温での大電流放電特性の
改善効果を得ることができる。
素蓄電池を例にとり説明を行ったが、電池形式が角型等
の他のニッケル−水素蓄電池であっても、本発明の集電
構成を採ることにより同様の低温での大電流放電特性の
改善効果を得ることができる。
【００２５】また本発明の電池に用いた正・負極板の形
態は、発泡メタル式、焼結式、塗着式等のいずれであっ
てもよく、その極板形態に左右されることなく同様の効
果を得ることができる。
態は、発泡メタル式、焼結式、塗着式等のいずれであっ
てもよく、その極板形態に左右されることなく同様の効
果を得ることができる。
【００２６】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、板状集電
体と正・負極板先端との溶接点数を、正極板側のそれよ
りも負極側のそれを多くすることにより、低温時での負
極板の反応性低下を抑制して低温時でも大電流放電に優
れたニッケル−水素蓄電池を提供できる。
体と正・負極板先端との溶接点数を、正極板側のそれよ
りも負極側のそれを多くすることにより、低温時での負
極板の反応性低下を抑制して低温時でも大電流放電に優
れたニッケル−水素蓄電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による電池の破断図
【図２】Ａ 本発明の実施例による極板群の説明用上面
図 Ｂ 同説明用下面図
図 Ｂ 同説明用下面図
１ ニッケル正極板
２ 水素吸蔵合金負極板
３ セパレータ
４ 電池ケース
５ａ 正極集電体
５ｂ 負極集電体
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 吉井 史彦
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電
器産業株式会社内
(56)参考文献 特開 平５−190166（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−207059（ＪＰ，Ａ)
実開 昭61−80563（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 10/28
H01M 10/30
H01M 2/22
Claims (2)
- 【請求項１】セパレータを介してニッケル正極板と水素
吸蔵合金からなる負極板を上下にそれぞれ極板先端が突
出するように配置した極板群を有し、極板の突出した先
端部分にそれぞれ板状集電体を溶接したアルカリ蓄電池
であって、前記板状集電体と極板先端とのスポット溶接
の点数は、正極側よりも負極側のそれを多くしたことを
特徴とするアルカリ蓄電池。 - 【請求項２】正極板先端と板状集電体との溶接個所の点
数と負極のそれとの比を１：１．２〜１．６とした請求
項１記載のアルカリ蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23932297A JP3498545B2 (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | アルカリ蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23932297A JP3498545B2 (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | アルカリ蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1186896A JPH1186896A (ja) | 1999-03-30 |
| JP3498545B2 true JP3498545B2 (ja) | 2004-02-16 |
Family
ID=17043002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23932297A Expired - Fee Related JP3498545B2 (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | アルカリ蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3498545B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005135730A (ja) * | 2003-10-30 | 2005-05-26 | Sanyo Electric Co Ltd | アルカリ蓄電池 |
-
1997
- 1997-09-04 JP JP23932297A patent/JP3498545B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1186896A (ja) | 1999-03-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |