JP3514088B2 - ニッケル−水素蓄電池 - Google Patents
ニッケル−水素蓄電池Info
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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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- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
電池に関し、特にその負極を改良して過充電時の電池の
内圧上昇を抑制するするものである。 【0002】 【従来の技術】水素吸蔵合金は、電気化学的に水素の吸
蔵、放出を行うことが可能なため、2次電池の負極材料
として使用されている。このうち、常温付近の温度で水
素の吸蔵、放出が可能で、しかもその水素の吸蔵量、放
出量が多い合金を選択して負極材料とすることにより、
放電電気量の多い水素吸蔵合金負極を得ることができ
る。したがって、この負極をたとえばニッケル正極と組
み合わせることで、エネルギ−密度の大きなニッケル−
水素蓄電池を作ることが可能となる。 【0003】このニッケル−水素蓄電池において、水素
吸蔵合金の酸化劣化を防止して電池寿命の長期化を目的
に、水素吸蔵合金の粒子表面を無電解メッキ被膜で被覆
することが特開昭61−163569号公報に提案され
ている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかし、このメッキ法
では負極内水素吸蔵合金粒子表面をニッケルが覆い、な
おかつ水素吸蔵合金粒子間にもニッケルが存在する。こ
のため、過充電時に正極から発生する酸素ガスが水素吸
蔵合金粒子表面に接触しにくくなり、水素吸蔵合金によ
る酸素ガスの吸収除去反応が阻害される。その結果、電
池は内圧が高くなるという問題があった。 【0005】本発明は、このような課題を解決するもの
で、電池の過充電時に負極の水素吸蔵合金上での酸素ガ
スの吸収除去を円滑にし、又水素吸蔵合金負極自体から
の水素ガス発生を抑制することで電池の内圧を低く保つ
ことを目的とする。 【0006】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、水酸化ニッケルを活物質の主体とした正極
と、水素吸蔵合金粉末を主体とした負極と、アルカリ電
解液と、セパレ−タとからなるニッケル−水素蓄電池に
おいて、負極は、芯材の両面に形成された水素吸蔵合金
粉末層の各表面に略球形のニッケル又はニッケル主体の
合金粒子で構成された多孔性の0.3〜5.0μm薄膜
からなるメッキ層を備えたものとした。 【0007】この略球形のニッケル又はニッケル主体の
合金の粒子は、その粒径が0.3〜3μmの範囲が好ま
しい。 【0008】 【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、水酸化ニッケルを活物質の主体とした正極と、水素
吸蔵合金粉末層を備えるとともに、その層の各表面に多
孔性のニッケルメッキ層を備えた負極と、アルカリ電解
液と、セパレ−タとからなり、前記負極表面のメッキ層
は、ニッケル又はニッケル主体の合金からなる略球形の
粒子で構成された薄膜からなり、その薄膜の厚みは0.
3〜5μmであるニッケル−水素蓄電池としたものであ
る。 【0009】水素吸蔵合金負極上にニッケル又はニッケ
ル主体の合金粒子をメッキすることにより、負極の導電
性が向上し電流密度ムラが低減されることにより、過充
電時の負極からの水素ガスの発生が抑制される。 【0010】ただし、ニッケル又はニッケル主体の合金
粒子が水素吸蔵合金粉末層の表面部分を覆うと、過充電
時に正極より発生する酸素ガスを水素吸蔵合金粉末層に
吸収する反応が行われなくなるので、ニッケルメッキ層
は多孔性である必要がある。 【0011】この過充電時に正極から発生した酸素ガス
は、負極に接した際に上記のように水素吸蔵合金に吸収
されるだけでなく、水素吸蔵合金粉末層の表面にメッキ
されたニッケルやニッケル主体の合金において下記に示
す(式1)の反応によって水酸化物イオンに還元され、
さらに酸素ガスを消費することができる。 【0012】 【式1】1/4O2 +1/2H2 O+e- →OH- このため、ニッケルメッキ層は扁平なニッケル粒子で構
成されたものよりも、多数の略球形のニッケル粒子で構
成されるもの方が表面積が大きく、酸素ガスの消費を促
進して電池の内圧を低く保つことができる。また、この
ニッケルメッキ層の厚みは0.3〜5.0μmの範囲が
好ましい。 【0013】また、メッキ層を構成する略球形のニッケ
ル又はニッケル合金粒子は、その粒径が0.3〜3μm
の範囲であることが好ましい。 【0014】 【実施例】以下に、本発明の具体的な実施例を説明す
る。 【0015】水素吸蔵合金として、希土類とニッケルを
ベ−スとし、これにMn,Al,Co,Cuの元素を添
加したCaCu5 型構造を有する合金を用いた。この水
素吸蔵合金をボ−ルミルで粉砕して得た平均粒径24μ
mの粉末と、結着剤としてスチレンブタジエン系ゴムを
0.7重量%、増粘材としてカルボキシメチルセルロ−
スを0.15重量%を水に混入して攪拌することにより
ペ−ストにする。ついでこのぺ−ストを、厚み60μm
の鉄板に直径1.3mmの穴を規則的に開けた後表面に
ニッケルメッキを施したパンチングメタルの両面に塗着
し、乾燥後プレスすることにより厚みを調節して水素吸
蔵合金負極を形成した。 【0016】次に硫酸ニッケル、塩化ニッケル等からな
るメッキ液と、ニッケル板からなる対極によりメッキ浴
を作製した。このメッキ浴により水素吸蔵合金負極上へ
ニッケルの電解メッキを施した。その際、メッキ厚が
0.5〜3μmの範囲で平均メッキ厚が1μmになるよ
うに調整し、電流密度を10、50、100、300、
500mA/cm2 でメッキを行った。それぞれの負極
を負極A、B、C、D、Eとする。これらのメッキ条件
を(表1)に示す。 【0017】 【表1】【0018】上記の方法によって得られた負極のEPM
Aによる5000倍拡大写真を撮影し、メッキの析出状
態の確認を行った。この負極AからEの部分模式断面図
をそれぞれ図1から図5に示す。 【0019】図1から5に示すように負極AとBは、水
素吸蔵合金粉末の表面に析出したニッケルの形状が平坦
であるのに対し、負極CからEはニッケル粒子の形状は
略球形になり、またその粒径は0.5〜1.7μmであ
った。但し、負極Eは、ニッケルメッキにムラが生じる
傾向が見られた。 【0020】上記の負極A〜Eを使用して密閉電池を構
成した結果を説明する。 【0021】先の負極A〜Eを幅3.5cm、長さ31
cm、厚み0.33mmに調整し、正極、セパレータと
組み合わせて円筒状に3層の渦巻状にして、正極、負極
の集電体を所定の場所に付け、SCサイズの電池ケ−ス
に収納した。 【0022】このときの正極は、公知の発泡式ニッケル
極を選び、幅3.5cm、長さ26cm、厚み0.57
mmに調整した。セパレータは、親水基を付与したポリ
プロピレン不織布を用いた。電解液としては、比重1.
30の水酸化カリウム水溶液に水酸化リチウムを40g
/l溶解して用いた。これを封口してニッケル水素蓄電
池とした。この電池は、正極容量規制で3.0Ahであ
る。 【0023】この電池において、水素吸蔵合金負極の負
極Aで構成した電池を電池A、同様に負極B、C、D、
Eで構成した電池をそれぞれ電池B、C、D、Eとす
る。 【0024】電池A〜Eを過充電した時の各電池の内圧
を測定した結果を説明する。 【0025】試験条件としては20℃において1CmA
の電流の大きさで120%充電して電池A〜Eの各電池
の内圧を測定した。その結果を(表2)に示す。 【0026】 【表2】 【0027】過充電時に正極から発生した酸素ガスは、
負極に接した際にニッケルメッキ層と接することにより
先に示した(式1)の反応により水酸化物イオンに還元
されることで内圧の上昇は抑制される。このため、水素
吸蔵合金粉末層の各表面に析出ニッケル粒子が平坦な負
極AとBよりも負極C〜Eの様に多数の略球形のニッケ
ル粒子でメッキ層を形成している方がニッケルの表面積
が大きいので酸素ガスを還元して消費する能力が大き
い。そのため電池AとBよりも電池C、D、Eの方が電
池の内圧が低く、特に電池CとDの電池内圧が低かっ
た。 【0028】この水素吸蔵合金粉末層の表面に、ニッケ
ルメッキする際の電流密度を10〜50mA/cm2と
小さくして徐々にニッケルを析出させると、最初に析出
した粒子が核となって後から析出してくる粒子がその核
に凝集され粒径が大きくなっていく。しかし、その形状
は大きくなるにつれて、しだいに球形が崩れていき、扁
平化したものになってくる。逆に、ニッケルメッキする
際の電流密度を100〜300mA/cm2と大きくし
て短時間メッキ処理する場合は、最初に析出したニッケ
ル粒子が核となってこれが成長するよりも別な粒子が新
たに析出してくるので、ニッケル粒子は凝集してその粒
径が大きくなるよりもむしろ小さな粒子が略球形の形状
のまま多数生じたままでメッキ層を構成する。ただし、
負極Eの様に電解メッキする際の電流密度が500mA
/cm2 まで大きくすると、ニッケルの析出効率が悪く
なり、メッキにムラが生じる傾向があり、その分電池の
内圧が電池CとDよりも高くなった。 【0029】このように、水素吸蔵合金粉末層の表面に
ニッケルを電解メッキする際の電流密度の条件は、10
0〜300mA/cm2 の範囲であると、そのニッケ
ルメッキ粒子の形状が略球形に制御でき、しかも均一に
メッキできるので好ましい。 【0030】なお、実施例の負極CとDでは、水素吸蔵
合金粉末層表面に析出するニッケル粒子の粒径は、0.
5〜1.7μmの範囲で、かつメッキ厚が0.5〜3μ
mの範囲としたが、ニッケル粒子の粒径が0.3〜3μ
mの範囲で、かつメッキ厚が0.3〜5μmの範囲であ
れば実施例とほぼ同様な効果が得られる。 【0031】また、実施例の負極では、水素吸蔵合金粉
末層表面に略球形のニッケル粒子で構成された多孔性の
薄膜からなるメッキ層を設けたが、ニッケル粒子の代わ
りにニッケル主体の合金粒子、例えばニッケルを主体と
した略球形のニッケル−コバルト合金粒子から構成され
多孔性の薄膜からなるメッキ層を設けても実施例とほぼ
同様な効果が得られる。 【0032】 【発明の効果】以上のように本発明のニッケル−水素蓄
電池は、負極が芯材の両面に形成された水素吸蔵合金粉
末層の各表面に略球形のニッケル又はニッケル主体の合
金粒子で構成された多孔性の薄膜からなるメッキ層を備
えていることにより、電池を過充電したときの負極自体
の水素ガスの発生を抑制するとともに正極から発生する
酸素ガスを負極上で吸収除去して消費することにより、
電池の内圧を低く保つことができる。
ケル粒子の析出状態を示す部分模式断面図 【図2】負極Bの水素吸蔵合金粉末層表面におけるニッ
ケル粒子の析出状態を示す部分模式断面図 【図3】負極Cの水素吸蔵合金粉末層表面におけるニッ
ケル粒子の析出状態を示す部分模式断面図 【図4】負極Dの水素吸蔵合金粉末層表面におけるニッ
ケル粒子の析出状態を示す部分模式断面図 【図5】負極Eの水素吸蔵合金粉末層表面におけるニッ
ケル粒子の析出状態を示す部分模式断面図 【符号の説明】 1 ニッケル粒子 2 水素吸蔵合金粉末層
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】水酸化ニッケルを活物質の主体とした正極
と、水素吸蔵合金を備えた負極と、アルカリ電解液と、
セパレータとからなり、前記負極は、芯材の両面に形成
された水素吸蔵合金粉末層の各表面に略球形のニッケル
又はニッケル主体の合金粒子で構成された多孔性のメッ
キ層からなり、前記メッキ層の厚みは、0.3〜5.0
μmであり、前記略球形のニッケル又はニッケル主体で
ある合金粒子の粒径は、0.3〜3μmであるニッケル
−水素蓄電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28644797A JP3514088B2 (ja) | 1997-10-20 | 1997-10-20 | ニッケル−水素蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28644797A JP3514088B2 (ja) | 1997-10-20 | 1997-10-20 | ニッケル−水素蓄電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11120999A JPH11120999A (ja) | 1999-04-30 |
JP3514088B2 true JP3514088B2 (ja) | 2004-03-31 |
Family
ID=17704512
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28644797A Expired - Lifetime JP3514088B2 (ja) | 1997-10-20 | 1997-10-20 | ニッケル−水素蓄電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3514088B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4552238B2 (ja) * | 1999-05-11 | 2010-09-29 | 株式会社Gsユアサ | 水素吸蔵合金電極の製造方法 |
JP2011020897A (ja) * | 2009-07-16 | 2011-02-03 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミックヒータ |
-
1997
- 1997-10-20 JP JP28644797A patent/JP3514088B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH11120999A (ja) | 1999-04-30 |
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